特許 7545417 非水電解質二次電池及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-27

(45)【発行日】2024-09-04

(54)【発明の名称】非水電解質二次電池及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/0587 20100101AFI20240828BHJP

   H01M 4/13 20100101ALI20240828BHJP

   H01M 10/052 20100101ALI20240828BHJP

【ＦＩ】

H01M10/0587

H01M4/13

H01M10/052

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021567290

(86)(22)【出願日】2020-12-15

(86)【国際出願番号】 JP2020046643

(87)【国際公開番号】W WO2021131881

(87)【国際公開日】2021-07-01

【審査請求日】2023-06-02

(31)【優先権主張番号】P 2019237804

(32)【優先日】2019-12-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001889

【氏名又は名称】三洋電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小川 修治

(72)【発明者】

【氏名】細川 尚士

(72)【発明者】

【氏名】細川 誉史

【審査官】高木 康晴

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１５６７２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－６６５３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－３５２５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２８９５７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１１－５１１３９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／０５８７

Ｈ０１Ｍ ４／１３

Ｈ０１Ｍ １０／０５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１セパレータと正極板と第２セパレータと負極板とが、少なくとも前記正極板及び前記負極板の間に前記第１セパレータまたは前記第２セパレータを介在させるように重なり合って、１０巻き以上で巻回された電極体を備え、
前記電極体は、外周面が平坦な平坦部と、前記平坦部の第１方向両端に配置され外周面が曲面である２つの曲面部とを有する非水電解質二次電池であって、
前記電極体の最外周面に前記電極体の巻き終わり端を固定するように、前記電極体の最外周面に貼着された巻き終わりテープと、
前記正極板の内周側の巻き始め側端部に貼り付けられた正極保護テープとを備え、
前記巻き終わりテープが、前記２つの曲面部の一方の曲面部に配置され、
前記正極保護テープが、前記２つの曲面部の一方または他方の曲面部において、前記正極板の前記巻き始め側端部の曲面に沿って配置される、
非水電解質二次電池。

【請求項2】

請求項１に記載の非水電解質二次電池において、
前記正極板の正極密度が２．６００ｇ／ｃｍ^３以上、３．０００ｇ／ｃｍ^３以下である、
非水電解質二次電池。

【請求項3】

請求項２に記載の非水電解質二次電池において、
前記正極密度が、２．７５３ｇ／ｃｍ^３以上、２．９０２ｇ／ｃｍ^３以下である、
非水電解質二次電池。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池において、
前記負極板の内周側の巻き始め側端を、前記正極板の巻き始め側端より１．０層内周側に位置させる、
非水電解質二次電池。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池において、
前記負極板の負極密度が１．５２ｇ／ｃｍ^３以上であって、前記正極板の巻方向に沿う長手方向の長さが４８９５ｍｍ以上であり、前記負極板の巻方向に沿う長手方向の長さが５１１５ｍｍ以上である、
非水電解質二次電池。

【請求項6】

請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池の製造方法であって、
前記第１セパレータと前記正極板と前記第２セパレータと前記負極板とを、少なくとも前記正極板及び前記負極板の間に前記第１セパレータまたは前記第２セパレータを介在させるように重なり合わせて、１０巻き以上で巻回することによりプレス前電極体を形成するプレス前電極体形成工程と、
前記プレス前電極体形成工程の後に、前記第１方向と直交する方向に前記プレス前電極体を加圧して扁平状の前記電極体を成形する成形プレス工程とを含む、
非水電解質二次電池の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、非水電解質二次電池及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、高出力及び高エネルギ密度を実現する二次電池として、リチウムイオン電池に代表される非水電解質二次電池が広く利用されている。

【0003】

特許文献１には、正極板と負極板とがセパレータを介して巻回された扁平巻状の電極体がケースに収容されている角形の非水電解質二次電池が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１４－５６７４２号公報

【発明の概要】

【0005】

非水電解質二次電池においてエネルギ密度をさらに高くするために、正極板の正極密度を高くすることが考えられる。一方、正極密度が高くなると電極体の剛性が高くなって、巻数が多い扁平巻状の電極体を形成する際の成形性が悪くなる。これにより、電極体の製造時の厚み等の寸法ばらつきが大きくなる。このことは、非水電解質二次電池の生産性の低下の原因となる。また、電極体の最外周に巻き止めのための巻き終わりテープを固定する場合がある。この場合に、巻き終わりテープの位置によって、電極体を形成する際の成形性が悪くなる場合があるので、電極体の寸法ばらつきが大きくなる可能性がある。また、正極板の内周側の巻き始め側端部がセパレータ等の他の部材に直接接触することによっても、成形性が悪くなり、電極体の寸法ばらつきが大きくなる可能性がある。

【0006】

本開示の一態様である非水電解質二次電池は、第１セパレータと正極板と第２セパレータと負極板とが、少なくとも正極板及び負極板の間に第１セパレータまたは第２セパレータを介在させるように重なり合って、１０巻き以上で巻回された電極体を備え、電極体は、外周面が平坦な平坦部と、平坦部の第１方向両端に配置され外周面が曲面である２つの曲面部とを有する非水電解質二次電池であって、電極体の最外周面に電極体の巻き終わり端を固定するように、電極体の最外周面に貼着された巻き終わりテープと、正極板の内周側の巻き始め側端部に貼り付けられた正極保護テープとを備え、巻き終わりテープが、２つの曲面部の一方の曲面部に配置され、正極保護テープが、２つの曲面部の一方または他方の曲面部において、正極板の巻き始め側端部の曲面に沿って配置される、非水電解質二次電池である。

【0007】

本開示の一態様である非水電解質二次電池の製造方法は、本開示の非水電解質二次電池の製造方法であって、第１セパレータと正極板と第２セパレータと負極板とを、少なくとも正極板及び負極板の間に第１セパレータまたは第２セパレータを介在させるように重なり合わせて、１０巻き以上で巻回することによりプレス前電極体を形成するプレス前電極体形成工程と、プレス前電極体形成工程の後に、第１方向と直交する方向にプレス前電極体を加圧して扁平状の電極体を成形する成形プレス工程とを含む、非水電解質二次電池の製造方法である。

【0008】

本開示の一態様の非水電解質二次電池及びその製造方法によれば、電極体の巻数が多い構成で電極体の成形性を高くできることにより、製造時の電極体の寸法ばらつきを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態の一例の非水電解質二次電池の断面図である。

【図2】図２は、図１の非水電解質二次電池の平面図である。

【図3】図３は、図１の非水電解質二次電池を構成する電極体において、図１のＡ－Ａ断面に相当する図である。

【図4】図４は、図３の電極体において、正極板の巻き始め側端部及び正極保護テープを示す図である。

【図5】図５は、図３の電極体において負極板の巻き始め側端が正極板の巻き始め側端より０．５層内周側に位置すると仮定した場合において、正極板及び負極板の巻き始め側端部の位置関係を示す図である。

【図6】図６は、実施形態の一例の非水電解質二次電池の製造方法を示すフローチャートである。

【図7】図７は、正極板の巻き始め側端部に貼り付けられた別例の正極保護テープを示す図である。

【図8】図８は、比較例１の非水電解質二次電池を構成する電極体において、図３に対応する図である。

【図9】図９は、比較例２の非水電解質二次電池を構成する電極体において、図３に対応する図である。

【図10】図１０は、比較例３の非水電解質二次電池を構成する電極体において、図３に対応する図である。

【図11】図１１は、比較例４の非水電解質二次電池を構成する電極体において、図３に対応する図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明者は、上述の課題を解決するために鋭意検討した結果、第１セパレータと正極板と第２セパレータと負極板とが、少なくとも正極板及び負極板の間に第１セパレータまたは第２セパレータを介在させるように重なり合って、１０巻き以上で巻回された電極体を備え、電極体は、外周面が平坦な平坦部と、平坦部の第１方向両端に配置され外周面が曲面である２つの曲面部とを有する構成であって、電極体の最外周に固定された巻き終わりテープと、正極板の内周側の巻き始め側端部に貼り付けられた正極保護テープとを備え、巻き終わりテープが、２つの曲面部の一方の曲面部に配置され、正極保護テープが、２つの曲面部の一方または他方の曲面部において、正極板の巻き始め側端部の曲面に沿って配置されることにより、電極体の成形性を高くできることにより、製造時の電極体の寸法ばらつきを抑制できることを見出した。これについて、以下、詳しく説明する。

【0011】

以下、本開示の実施形態の一例について詳細に説明する。以下の説明において、具体的な形状、材料、方向、数値等は、本開示の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等に合わせて適宜変更することができる。以下では、巻回型の電極体が角形の金属製ケースである電池ケースに収容された角形電池を説明する。

【0012】

図１は、非水電解質二次電池１０の断面図であり、図２は、非水電解質二次電池１０の平面図である。図３は、非水電解質二次電池１０を構成する電極体１３において、図１のＡ－Ａ断面に相当する図である。以下では、非水電解質二次電池１０は、電池１０と記載する。電池１０は、上方に開口を有する角形の外装体１１と、当該開口を塞ぐ封口板１２を備える。外装体１１は、底面視略長方形状の底部、及び底部の周縁に立設した側壁部を有する。側壁部は、底部に対して略垂直に形成される。外装体１１及び封口板１２により電池ケース１００が構成されている。外装体１１及び封口板１２はいずれも金属製であり、アルミニウム製又はアルミニウム合金製であることが好ましい。

【0013】

電池１０は、偏平状の巻回型の電極体１３と、非水電解質とを備える。図３に示すように、電極体１３は、第１セパレータ３０と正極板１４と第２セパレータ３１と負極板１５とが、少なくとも正極板１４及び負極板１５の間に第１セパレータ３０または第２セパレータ３１を介在させるように重なり合って、１０巻き以上で巻回されることにより形成される。図３では、電極体１３の構成要素の関係を分かりやすくするために実際とは巻数を極端に減らして示しており、黒太線が正極板１４を示し、内部に斜線を付した線が負極板１５を示し、破線が第１セパレータ３０及び第２セパレータ３１を示している。第２セパレータ３１は、外周側の巻き終わり端部のみを図示している。電極体１３及び非水電解質は、電池ケース１００内に収容されている。電極体１３において、電極板（正極板１４、負極板１５）の短手方向が巻軸方向となり、その巻軸方向は図１の左右方向に沿っている。さらに、電極体１３は、１０巻き以上、例えば３０～４０巻きで巻回されている。

【0014】

非水電解質は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解した電解質塩とを含む。非水溶媒には、例えばエステル類、エーテル類、ニトリル類、アミド類、及びこれらの２種以上の混合溶媒等を用いてもよい。非水溶媒は、これら溶媒の水素の少なくとも一部をフッ素等のハロゲン原子で置換したハロゲン置換体を含有していてもよい。電解質塩には、例えばＬｉＰＦ_６等のリチウム塩が使用される。

【0015】

正極板１４は、金属製の正極芯体と、正極芯体の両面に形成された正極合剤層とを有する長尺体である。正極板１４は、展開した状態での短手方向における一方の端部に、長手方向に沿って正極芯体が露出することにより、帯状の正極芯体露出部１４ａが形成されている。ここで、正極板１４の正極密度は、２．６００ｇ／ｃｍ^３以上、３．０００ｇ／ｃｍ^３以下である。同様に、負極板１５は、金属製の負極芯体と、負極芯体の両面に形成された負極合剤層とを有する長尺体であって、展開した状態での短手方向における他方の端部に、長手方向に沿って負極芯体が露出する帯状の負極芯体露出部１５ａが形成されている。電極体１３は、巻回軸方向一端側（図１の右側）に正極芯体露出部１４ａが、巻回軸方向他端側（図１の左側）に負極芯体露出部１５ａがそれぞれ配置された状態で、正極板１４及び負極板１５が扁平状に巻回された構造を有する。これによって、図３の巻軸に直交する平面での断面で示すように、電極体１３は、外周面が平坦な平坦部１３ｂと、平坦部１３ｂの第１方向（図３の左右方向）両端に配置された外周面が曲面である２つの曲面部１３ａを有する。各曲面部１３ａは、内周側が窪むように湾曲している。例えば各曲面部１３ａは、外周面が断面円弧形の曲面状となっていてもよい。

【0016】

図１に示すように、正極芯体露出部１４ａの積層部には正極集電体１６が、負極芯体露出部１５ａの積層部には負極集電体１８がそれぞれ接続される。好適な正極集電体１６は、アルミニウム製又はアルミニウム合金製である。好適な負極集電体１８は、銅又は銅合金製である。正極端子１７は、封口板１２の電池外部側に配置される鍔部１７ａ（図２）と、封口板１２に設けられた貫通穴に挿入される挿入部とを有し、正極集電体１６と電気的に接続されている。また、負極端子１９は、封口板１２の電池外部側に配置される鍔部１９ａ（図２）と、封口板１２に設けられた貫通穴に挿入される挿入部とを有し、負極集電体１８と電気的に接続されている。

【0017】

正極端子１７及び正極集電体１６は、それぞれ内側絶縁部材２０及び外側絶縁部材２１を介して封口板１２に固定される。内側絶縁部材２０は、封口板１２と正極集電体１６の間に配置され、外側絶縁部材２１は封口板１２と正極端子１７の間に配置される。同様に、負極端子１９及び負極集電体１８は、それぞれ内側絶縁部材２２及び外側絶縁部材２３を介して封口板１２に固定される。内側絶縁部材２２は封口板１２と負極集電体１８の間に配置され、外側絶縁部材２３は封口板１２と負極端子１９の間に配置される。

【0018】

電極体１３は、外装体１１内に収容される。封口板１２は、外装体１１の開口縁部にレーザー溶接等により溶接接続される。封口板１２は電解液注液孔２６を有し、この電解液注液孔２６は電池ケース１００内に非水電解質を注液した後、封止栓２７により封止される。

【0019】

さらに、図３に示すように、電極体１３は、最外周に固定された巻き終わりテープ３３と、正極板１４の内周側の巻き始め側端部に貼り付けられた正極保護テープ３５とを備える。巻き終わりテープ３３は、電極体１３の最外周面に電極体１３の巻き終わり端を固定するように、電極体１３の最外周面に貼着されている。本例の場合、電極体１３の最外周面には第１セパレータ３０が配置される。巻き終わりテープ３３は、電極体１３の最外周に位置する第１セパレータ３０の巻き終わり端を、巻方向に跨ぐように、第１セパレータ３０の最外周面に貼着される。これにより、電極体１３の巻き戻りが防止される。巻き終わりテープ３３の材質は、特に限定しないが、例えば、ポリプロピレン等の基材層である樹脂フィルムの片面の全面に粘着層が形成されたものが用いられる。基材層として、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート等を用いることもできる。

【0020】

正極保護テープ３５は、正極板１４、または各セパレータ３０，３１、または負極板１５の端部の損傷を防止すると共に、正極合剤層が正極芯体から剥がれることを防止する。図４は、電極体１３において、正極板１４の巻き始め側端部及び正極保護テープ３５を示す図である。正極保護テープ３５は、図３に示すように、２枚が互いに向き合って、それぞれの内側面の粘着層が正極板１４の端部の側面に貼着され、正極板１４の端部からはみ出した部分同士が互いに重なり合って貼着される。これにより、正極板１４の巻き始め側端部が２枚の正極保護テープ３５により覆われる。正極保護テープ３５の材質は、特に限定しないが、例えば、ポリプロピレン等の基材層である樹脂フィルムの片面の全面に粘着層が形成されたものが用いられる。基材層として、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート等を用いることもできる。

【0021】

本例の場合には、巻き終わりテープ３３が、電極体１３の外周面における２つの曲面部１３ａの一方（図３の右側）の曲面部１３ａに配置される。図３では一方の曲面部１３ａは上側に配置されるが、下側に配置されてもよい。さらに、正極保護テープ３５が、電極体１３の２つの曲面部１３ａの、巻き終わりテープ３３と同じ側の一方の曲面部１３ａにおいて、正極板１４の巻き始め側端部の曲面となる側面に沿って配置される。これにより、後述のように、電極体１３の巻数が多い構成で電極体１３の成形性を高くできることにより、製造時の電極体１３の寸法ばらつきを抑制できる。

【0022】

以下、電極体１３を構成する正極板１４、負極板１５、各セパレータ３０，３１について詳説する。

【0023】

［正極板］
正極板１４は、上述のように、正極芯体と、正極芯体の両面に形成された正極合剤層とを有する。正極芯体には、アルミニウム、アルミニウム合金など、正極の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。正極合剤層は、正極活物質、導電材、及び結着剤等を含む。正極板１４は、正極芯体上に正極活物質、導電材、結着剤、及び分散媒等を含む正極合剤スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させて分散媒を除去した後、圧縮して正極合剤層を正極芯体の両面に形成することにより製造できる。

【0024】

正極活物質としては、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｉ等の遷移金属元素を含有するリチウム遷移金属酸化物が例示できる。リチウム遷移金属酸化物は、例えばＬｉ_xＣｏＯ₂、Ｌｉ_xＮｉＯ₂、Ｌｉ_xＭｎＯ₂、Ｌｉ_xＣｏ_yＮｉ_1-yＯ₂、Ｌｉ_xＣｏ_yＭ_1-yＯ_z、Ｌｉ_xＮｉ_1-yＭ_yＯ_z、Ｌｉ_xＭｎ₂Ｏ₄、Ｌｉ_xＭｎ_2-yＭ_yＯ₄、ＬｉＭＰＯ₄、Ｌｉ₂ＭＰＯ₄Ｆ（Ｍ；Ｎａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｙ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂのうち少なくとも１種、０＜ｘ≦１．２、０＜ｙ≦０．９、２．０≦ｚ≦２．３）である。これらは、１種単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよい。電池１０の高容量化を図ることができる点で、正極活物質は、Ｌｉ_xＮｉＯ₂、Ｌｉ_xＣｏ_yＮｉ_1-yＯ₂、Ｌｉ_xＮｉ_1-yＭ_yＯ_z（Ｍ；Ｎａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｙ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂのうち少なくとも１種、０＜ｘ≦１．２、０＜ｙ≦０．９、２．０≦ｚ≦２．３）等のリチウムニッケル複合酸化物を含むことが好ましい。

【0025】

正極合剤層に用いる導電材は、例えば、カーボンブラック（ＣＢ）、アセチレンブラック（ＡＢ）、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、黒鉛等のカーボン系粒子などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。正極合剤層に用いる導電材として、好ましくはカーボンブラックが用いられる。

【0026】

正極合剤層に用いる結着剤は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフッ素系樹脂、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。正極合剤層に用いる結着剤として、好ましくはポリフッ化ビニリデンが用いられる。

【0027】

正極板１４の正極密度は、２．６００ｇ／ｃｍ^３以上、３．０００ｇ／ｃｍ^３以下であり、好ましくは、２．７５３ｇ／ｃｍ^３以上、２．９０２ｇ／ｃｍ^３以下である。また、正極板１４の巻方向に沿う長手方向の長さは、４８９５ｍｍ以上である。本例の場合には、このように正極密度が高い構成であっても、電極体１３の巻数が多い構成で電極体１３の成形性を高くできる。

【0028】

［負極板］
負極板１５は、負極芯体と、負極芯体の両面に形成された負極合剤層とを有する。負極合剤層は、負極活物質、及び結着剤を含む。

【0029】

負極芯体には、銅、銅合金など、負極の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。負極板１５は、負極芯体上に負極活物質、結着剤、及び分散媒等を含む負極合剤スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させ分散媒を除去した後、圧縮して負極合剤層を負極芯体の両面に形成することにより製造できる。

【0030】

負極合剤層には、負極活物質として、例えばリチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出できるものであれば特に限定されず、例えば天然黒鉛、人造黒鉛当の炭素材料、ケイ素（Ｓｉ）、錫（Ｓｎ）等のリチウムと合金化する金属、又はＳｉ，Ｓｎ等の金属元素を含む合金、複合酸化物などを用いることができる。負極活物質としては、炭素材料が好ましく、天然黒鉛がさらに好ましい。負極活物質は、単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせてもよい。

【0031】

負極板１５の負極密度は、１．５２ｇ／ｃｍ^３以上である。また、負極板１５の巻方向に沿う長手方向の長さは、５１１５ｍｍ以上である。

【0032】

［セパレータ］
各セパレータ３０，３１には、イオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シートが用いられる。多孔性シートの具体例としては、微多孔薄膜、織布、不織布等が挙げられる。セパレータ３０，３１の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン樹脂、セルロースなどが好適である。セパレータ３０，３１は、セルロース繊維層及びオレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂繊維層を有する積層体であってもよい。また、各セパレータ３０，３１は、ポリエチレン層及びポリプロピレン層を含む多層セパレータであってもよく、セパレータ３０，３１の表面にアラミド系樹脂、セラミック等の材料が塗布されたものを用いてもよい。例えば、各セパレータ３０，３１は、ポリエチレン層／ポリプロピレン層／ポリエチレン層の３層セパレータとしてもよい。

【0033】

［正極板及び負極板の巻き始め端位置］
また、負極板１５の内周側の巻き始め側端は、正極板１４の巻き始め側端より１．０層内周側に位置している。図５は、図３の電極体１３において負極板１５の巻き始め側端が正極板の巻き始め側端より０．５層内周側に位置すると仮定した場合において、正極板１４及び負極板１５の巻き始め側端部の位置関係を示す図である。図５に示す例では、図３の矢印Ａで示す範囲に位置する負極板１５の巻き始め側端部を示している。図５では、負極板１５が矢印Ａの範囲で直線状になっていると仮定している。この場合に、矢印Ａの範囲が１．０層となり、図３の例では、負極板１５の巻き始め側端が正極板１４の巻き始め側端より１．０層内周側に位置している。これにより、上記のように、正極保護テープ３５が、電極体１３の一方の曲面部１３ａにおいて、正極板１４の巻き始め側端部の曲面となる側面に沿って配置されることにより、正極板１４の巻き始め側端が一方の曲面部１３ａまたはその付近に位置する場合に、負極板１５の巻き始め側端を他方の曲面部１３ａまたはその付近に位置させることができる。これにより、平坦部１３ｂの長手方向（図３の左右方向）の中央部の近くに負極板１５の巻き始め側端が配置されない。このため、外周面が円筒状になるように巻回されたプレス前電極体を一方向にプレス加工機で押圧して扁平状の電極体１３を形成する場合に、平坦部１３ｂを形成しやすくなるので、電極体１３の成形性を高くできる。

【0034】

［電池の製造方法］
図６は、実施形態の一例の電池の製造方法を示すフローチャートである。電池１０の製造方法は、プレス前電極体形成工程と、その後の成形プレス工程とを有する。具体的には、まず図６のステップＳ１において、第１セパレータ３０と正極板１４と第２セパレータ３１と負極板１５とを、少なくとも正極板１４及び負極板１５の間に第１セパレータ３０または第２セパレータ３１を介在させるように重なり合わせて、１０巻き以上、例えば３０～４０巻きで巻回することにより、外周面が円筒状のプレス前電極体を形成するプレス前電極体形成工程を行う。その後、ステップＳ２において、第１方向と直交する図３の上下方向に押し潰すようにプレス前電極体を常温でプレス加工機により加圧して、図３に示す扁平状の電極体１３を成形する成形プレス工程を行う。

【0035】

なお、図３の構成では、正極板１４の巻き始め側端部に貼り付ける正極保護テープ３５を２枚重ね合わせているが、これに限定するものではない。図７は、正極板１４の巻き始め側端部に貼り付けられた別例の正極保護テープ３５ａを示している。図７の別例の構成では、１枚の正極保護テープ３５ａの両端側部分を正極板１４の巻き始め側端部の両側面に貼り付けるように、正極保護テープ３５ａを中間部で折り返して断面Ｕ字形に形成し、その正極保護テープ３５ａで正極板１４の巻き始め側端部を覆っている。

【0036】

上記の電池１０及びその製造方法によれば、電極体１３の巻数が１０巻き以上と多い構成で、電極体１３の成形性を高くできることにより、製造時の電極体１３の寸法ばらつきを抑制できる。具体的には、電極体１３の最外周面に貼着された巻き終わりテープ３３が、電極体１３の一方の曲面部１３ａに配置される。これにより、電極体１３の押し潰し方向に面する平坦部１３ｂに巻き終わりテープ３３が配置されないので、電極体１３が均一に押し潰されやすくなり、電極体１３の厚み方向に効率よく圧力を加えることができるので、平坦部１３ｂを形成しやすくなる。さらに、正極板１４の巻き始め側端部に正極保護テープ３５が貼り付けられることにより、この巻き始め側端部がセパレータ３０，３１等の他の部材との間で滑りやすくなるので、電極体１３のプレスに対する応答性を高くできる。これによって、外周面が円筒状のプレス前電極体から扁平状の電極体１３に成形されやすくなる。また、正極保護テープ３５が、一方の曲面部１３ａにおいて正極板１４の巻き始め側端部の曲面に沿って配置されることによっても、電極体１３が均一に押し潰されやすくなるので、平坦部１３ｂをより形成しやすくなる。このため、電極体１３の巻数が多い構成で、電極体１３の成形性を高くできることにより、製造時の電極体１３の厚み等の寸法ばらつきを抑制できる。

【0037】

さらに、負極板１５の内周側の巻き始め側端を、正極板１４の巻き始め側端より１．０層内周側に位置させるので、これによっても、上述のように、平坦部１３ｂを形成しやすくなることにより、電極体１３の成形性をより高くできる。また、この構成によれば、電極体１３の内周側部分のクッション性を高くできる。さらに電極体１３の成形性を高くできるので、低いプレス圧で寸法ばらつきが少ない電極体１３の生産が可能となる。

【0038】

以下、実施例により本開示の電池１０の電極体１３をさらに説明すると共に、比較例１～４の電池の電極体を説明する。

【0039】

＜実施例＞
［正極板の作製］
正極活物質として、ＬｉＮｉ_０．３５Ｃｏ_０．３５Ｍｎ_０．３０Ｏ_２で表されるリチウム含有金属複合酸化物と、導電材としてのカーボンブラックと、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とを、９６：３：１の固形分質量比で混合したものにＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）を適量加えて混練して正極合剤スラリーを調製した。当該正極合剤スラリーを厚みが１５μｍのアルミニウム箔からなる正極芯体の両面に塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧縮ローラーを用いて塗膜を圧縮し、所定の電極サイズに切断して、正極芯体の両面に正極合剤層が形成された正極板１４を作製した。正極合剤層の厚みは、圧縮処理後で、片面側で７６μｍとした。正極板１４の短手方向の長さは１３１．８ｍｍとした。正極板１４の短手方向の一端部における正極芯体露出部１４ａの幅（短手方向における長さ）は、１５．２ｍｍとした。正極板１４の巻方向に沿う長手方向の長さは４９５０ｍｍとした。さらに、正極板１４の正極密度は、２．８００ｇ／ｃｍ^３とした。

【0040】

［負極板の作製］
負極活物質としての黒鉛粉末と、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）のナトリウム塩と、結着剤としてのスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）のディスパージョンとを、固形分質量比で、９８：１：１で混合し水を分散媒として用いて負極合剤スラリーを調製した。当該負極合剤スラリーを厚みが１０μｍの銅箔からなる負極芯体の両面に塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧縮ローラーを用いて塗膜を圧縮し、所定の電極サイズに切断して、負極芯体の両面に負極合剤層が形成された負極板１５を作製した。負極合剤層の厚みは、圧縮処理後で、片面側で６７μｍとした。負極板１５の短手方向の長さは１３３．８ｍｍとした。負極板１５の短手方向の他端部における負極芯体露出部１５ａの幅（短手方向における長さ）は、１０．０ｍｍとした。負極板１５の巻方向に沿う長手方向の長さは５１５０ｍｍとした。

【0041】

［セパレータの作製］
第１セパレータ３０及び第２セパレータ３１として、それぞれポリエチレン層／ポリプロピレン層／ポリエチレン層の３層セパレータを用いた。各セパレータ３０，３１の厚みは１４μｍとし、短手方向における長さ（幅）は１２７ｍｍとした。

【0042】

［電極体の作製］
第１セパレータ３０と正極板１４と第２セパレータ３１と負極板１５とを、正極板１４及び負極板１５の間に第１セパレータ３０または第２セパレータ３１を介在させるように重なり合わせて、１０巻き以上で外周面が円筒状になるように巻回した後、プレス加工により径方向に押し潰して巻回型の扁平形状の電極体１３を作製した。このとき、正極板１４の芯体露出部と、負極板１５の芯体露出部とはそれぞれに対向する電極板の活物質層と重ならないようにずらし、電極体１３の巻軸方向の一方端部側に正極板１４の芯体露出部を配置し、巻軸方向の他方端部側に負極板１５の芯体露出部を配置した。また、電極体１３の最外周面に電極体１３の巻き終わり端を固定するように、電極体１３の最外周面に巻き終わりテープ３３を貼着した。その巻き終わりテープ３３は、電極体１３の一方の曲面部１３ａに配置した。また、正極板１４の内周側の巻き始め側端部に正極保護テープ３５を貼り付けた。その正極保護テープ３５は、電極体１３の一方の曲面部１３ａにおいて、正極板１４の巻き始め側端部の曲面に沿って配置した。また、負極板１５の内周側の巻き始め側端を、正極板１４の巻き始め側端より１．０層内周側に位置させた。

【0043】

＜比較例１＞
図８は、比較例１の電池を構成する電極体４０において、図３に対応する図である。図８に示すように、比較例１の電極体４０は、電極体４０の最外周面に貼着した巻き終わりテープ３３を、電極体４０の平坦部１３ｂの外側面に配置した。また、正極板１４の巻き始め側端部に正極保護テープ３５を貼り付けると共に、その正極保護テープ３５を電極体４０の平坦部１３ｂの内周側部分に配置した。さらに、負極板１５の内周側の巻き始め側端を、正極板１４の巻き始め側端より０．５層内周側に位置させた。その他の構成を実施例と同様にして比較例１の電極体４０を作製した。

【0044】

＜比較例２＞
図９は、比較例２の電池を構成する電極体４０ａにおいて、図３に対応する図である。図９に示すように、比較例２の電極体４０ａは、正極板１４の巻き始め側端部に正極保護テープ３５を貼り付けると共に、その正極保護テープ３５を電極体４０ａの平坦部１３ｂの内周側部分に配置した。さらに、負極板１５の内周側の巻き始め側端を、正極板１４の巻き始め側端より０．５層内周側に位置させた。その他の構成を実施例と同様にして比較例２の電極体４０ａを作製した。

【0045】

＜比較例３＞
図１０は、比較例３の電池を構成する電極体４０ｂにおいて、図３に対応する図である。図１０に示すように、比較例３の電極体４０ｂは、正極板１４の巻き始め側端部に正極保護テープ３５を貼り付けると共に、その正極保護テープ３５を電極体４０ｂの平坦部１３ｂの内周側部分に配置した。さらに、負極板１５の内周側の巻き始め側端を、正極板１４の巻き始め側端より０．８層内周側に位置させた。その他の構成を実施例と同様にして比較例３の電極体４０ｂを作製した。

【0046】

＜比較例４＞
図１１は、比較例４の電池を構成する電極体４０ｃにおいて、図３に対応する図である。図１１に示すように、比較例４の電極体４０ｃは、正極板１４の巻き始め側端部に正極保護テープ３５を貼り付けると共に、その正極保護テープ３５を電極体４０ｃの平坦部１３ｂの内周側部分に配置した。さらに、負極板１５の内周側の巻き始め側端を、正極板１４の巻き始め側端より１．２層内周側に位置させた。その他の構成を実施例と同様にして比較例４の電極体４０ｃを作製した。

【0047】

[評価方法]
上記の実施例及び比較例１～４の５つの種類の電極体１３，４０，４０ａ～４０ｃを用いて、電極体１３，４０，４０ａ～４０ｃの厚みのばらつきσを測定し、ばらつきσの比較の評価を行った。具体的には、実施例及び比較例１～４の電極体１３，４０，４０ａ～４０ｃのそれぞれで、外周面が円筒状のプレス前電極体をプレス加工機により、所定のプレス圧と所定の時間で径方向に押し潰すように扁平状の電極体１３，４０，４０ａ～４０ｃを成形した。成形された電極体１３，４０，４０ａ～４０ｃを治具で挟んで１０ｇｆの荷重を加えた状態で、レーザー変位計により電極体１３，４０，４０ａ～４０ｃの押し潰し方向の厚みを測定した。このような電極体１３，４０，４０ａ～４０ｃの成形を５種類で１０個ずつ連続で行って、電極体１３，４０，４０ａ～４０ｃの厚みを測定し記録を行って、５種類のそれぞれで厚みのばらつき（標準偏差）σを確認した。

【0048】

［評価結果］
表１は、実施例及び比較例１～４の電極体１３，４０，４０ａ～４０ｃの厚みのばらつきσと、正極密度と、巻き終わりテープ３３の位置及び正極保護テープ３５の位置と、正極保護テープ３５の有無と、内周部の余剰負極、すなわち正極板１４の巻き始め端に対し負極板１５の巻き始め端が内周側に延びる長さを示している。

【0049】

【表1】

【0050】

表１では、「Ｒ部」は、電極体１３，４０，４０ａ～４０ｃの一方または他方の曲面部１３ａを意味し、「平坦」は、電極体１３，４０，４０ａ～４０ｃの平坦部１３ｂを意味する。

【0051】

表１に示した評価結果から、実施例の場合には、電極体１３の厚みのばらつきを、各比較例１～４の電極体４０，４０ａ～４０ｃの厚みのばらつきより大幅に小さくできた。この理由は、実施例では、巻き終わりテープ３３及び正極保護テープ３５を、電極体１３の一方の曲面部１３ａに配置し、負極板１５の内周側の巻き始め側端を、正極板１４の巻き始め側端より１．０層内周側に位置させたことにより、成形性が高くなったためと考えられる。

【0052】

なお、上記の実施形態及び実施例では、巻き終わりテープ３３及び正極保護テープ３５が、電極体１３の同じ側の曲面部１３ａに配置される場合を説明したが、本開示はこれに限定するものではなく、巻き終わりテープ３３及び正極保護テープ３５が、電極体１３の２つの曲面部１３ａの異なる曲面部１３ａに配置されてもよい。例えば、巻き終わりテープ３３が２つの曲面部１３ａの一方の曲面部１３ａに配置され、正極保護テープ３５が、他方の曲面部１３ａにおいて、正極板１４の巻き始め側端部の曲面に沿って配置されてもよい。

【符号の説明】

【0053】

１０ 非水電解質二次電池（電池）
１１ 外装体
１２ 封口板
１３ 電極体
１３ａ 曲面部
１３ｂ 平坦部
１４ 正極板
１４ａ 正極芯体露出部
１５ 負極板
１５ａ 負極芯体露出部
１６ 正極集電体
１７ 正極端子
１８ 負極集電体
１９ 負極端子
２０，２２ 内側絶縁部材
２１，２３ 外側絶縁部材
２４ 絶縁シート
２６ 電解液注液孔
２７ 封止栓
３０ 第１セパレータ
３１ 第２セパレータ
３３ 巻き終わりテープ
３５，３５ａ 正極保護テープ
４０，４０ａ～４０ｃ 電極体
１００ 電池ケース。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】