特許 7621246 極板、非水電解質二次電池、及び極板の製造方法

(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】2025-01-16

(45)【発行日】2025-01-24

(54)【発明の名称】極板、非水電解質二次電池、及び極板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/533 20210101AFI20250117BHJP

   H01M 4/13 20100101ALI20250117BHJP

   H01M 4/139 20100101ALI20250117BHJP

   H01M 10/0587 20100101ALI20250117BHJP

【ＦＩ】

H01M50/533

H01M4/13

H01M4/139

H01M10/0587

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021516236

(86)(22)【出願日】2020-04-24

(86)【国際出願番号】 JP2020017610

(87)【国際公開番号】W WO2020218473

(87)【国際公開日】2020-10-29

【審査請求日】2023-02-08

(31)【優先権主張番号】P 2019085810

(32)【優先日】2019-04-26

(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】塚本 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】赤穂 篤俊

(72)【発明者】

【氏名】曲 佳文

【審査官】上野 文城

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／０９８０５６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－１７５３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１９２５１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０６６０４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１６４０００（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－０９７９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１９５０１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１８７０７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０７３６５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０１４９３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０６５９８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２２６６２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０６１９２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／５３１ － ５４１

Ｈ０１Ｍ ４／１３

Ｈ０１Ｍ ４／１３９

Ｈ０１Ｍ １０／０５８７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

巻回形の電極体に含まれる極板であって、
帯状の極板芯体と、
前記極板芯体の長手方向に沿って、前記極板芯体の表面の少なくとも一部に帯状に形成された活物質層と、
前記活物質層が形成されていない前記極板芯体の表面の活物質層未塗布部から前記極板芯体の短手方向に延出したタブと、を有し、
前記タブの根元幅Ｈ１と最大幅Ｈ２とは、０．４×Ｈ２≦Ｈ１≦０．９×Ｈ２の関係を満たし、
前記タブの根元幅Ｈ１が１５ｍｍ以下であり、
前記タブの根元において、前記タブの辺と前記極板芯体との交点における、前記タブの辺と、前記極板芯体の長手方向に平行な辺とがなす角度は、鋭角である、極板。

【請求項2】

前記タブの根元幅Ｈ１が１２ｍｍ以下である、請求項１に記載の極板。

【請求項3】

前記活物質層の充填密度が３．５ｇ／ｃｍ^３以上である、請求項１又は２に記載の極板。

【請求項4】

前記極板は正極板である、請求項１～３のいずれか１項に記載の極板。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載の極板を含む巻回形の電極体と、前記電極体を収容する電池ケースとを備える非水電解質二次電池。

【請求項6】

巻回形の電極体に含まれる極板の製造方法であって、
帯状の極板芯体と、前記極板芯体の長手方向に沿って前記極板芯体の表面の少なくとも一部に帯状に塗布した活物質スラリーと、前記活物質スラリーが塗布されていない前記極板芯体の表面の活物質層未塗布部から前記極板芯体の短手方向に延出したタブと、を有し、前記タブの根元幅Ｈ１と最大幅Ｈ２とが０．４×Ｈ２≦Ｈ１≦０．９×Ｈ２の関係を満たし、前記タブの根元幅Ｈ１が１５ｍｍ以下であり、前記タブの根元において、前記タブの辺と前記極板芯体との交点における、前記タブの辺と、前記極板芯体の長手方向に平行な辺とがなす角度は、鋭角である、極板の前駆体を準備するステップと、
前記前駆体を圧縮するステップと、を含む、極板の製造方法。

【請求項7】

前記極板の前駆体を準備するステップは、前記活物質層未塗布部をエネルギービームを用いて加工することにより前記タブを形成するステップを含む、請求項６に記載の極板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、極板、非水電解質二次電池、及び極板の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、電気自動車等の車両に使用される非水電解質二次電池の高容量化の要求が高まっている。そのため、極板芯体の表面に形成される活物質層により多くの活物質を高圧縮して導入し、活物質層の高密度化を図る必要が生じている。表面に活物質層を有する極板芯体の領域は、極板芯体が露出している活物質層未塗布部や活物質層未塗布部から延出しているタブよりも厚いため、圧縮によって延伸しやすい。したがって、活物質層を圧縮する際には、活物質層と活物質層未塗布部との界面周辺に強い応力がかかり、芯体は、タブの根元を起点に延びる亀裂が生じる場合がある。特許文献１には、第１電極板タブが第１電極板活物質層から延出しつつ、第１電極板の芯体及びその表面に形成された活物質層がタブの根元で切り欠かれた構造とすることで、芯体の亀裂の起点を取り除く方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１７／２０４１８４号

【発明の概要】

【0004】

しかし、特許文献１に開示された方法では、活物質層を切り落とすため電池容量が低下し、また活物質層の切り欠き部分からの活物質の脱落が生じる可能性があり、未だに改良の余地がある。

【0005】

よって、本開示の目的は、極板芯体の亀裂の発生を抑制した極板を提供することである。

【0006】

本開示の一形態である極板は、巻回形の電極体に含まれる極板であって、帯状の極板芯体と、極板芯体の長手方向に沿って、極板芯体の表面の少なくとも一部に帯状に形成された活物質層と、活物質層が形成されていない極板芯体の表面の活物質層未塗布部から極板芯体の短手方向に延出したタブと、を有し、タブの根元幅Ｈ１と最大幅Ｈ２とは、０．４×Ｈ２≦Ｈ１≦０．９×Ｈ２の関係を満たすことを特徴とする。

【0007】

本開示の一態様である非水電解質二次電池は、上記の極板を含む巻回形の電極体と、電極体を収容する電池ケースとを備えることを特徴とする。

【0008】

本開示の一形態である極板の製造方法は、巻回形の電極体に含まれる極板の製造方法であって、帯状の極板芯体と、極板芯体の長手方向に沿って極板芯体の表面の少なくとも一部に帯状に塗布した活物質スラリーと、活物質スラリーが塗布されていない極板芯体の表面の活物質層未塗布部から極板芯体の短手方向に延出したタブと、を有し、タブの根元幅Ｈ１と最大幅Ｈ２とが０．４×Ｈ２≦Ｈ１≦０．９×Ｈ２の関係を満たす、極板の前駆体を準備するステップと、前駆体を圧縮するステップと、を含むことを特徴とする。

【0009】

本開示の一態様によれば、電池の高容量化に対応しつつ、極板芯体の亀裂の発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態の一例である角形非水電解質二次電池を示す斜視図である。

【図2】図１のＡ－Ａ方向に見た正面縦断面図である。

【図3】図２に示した非水電解質二次電池の巻回形の電極体の斜視図であり、巻外端を展開した図である。

【図4】（ａ）～（ｆ）は、各々、実施形態の一例において正極タブ周辺を拡大した図である。

【図5】実施形態の一例において、正極タブが整列していない場合を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、実施形態の一例について詳細に説明する。なお、本明細書において、図１～図３の紙面縦方向を「上、下」、横方向を「左、右」、奥行方向を「手前、奥」で表すことがある。

【0012】

図１及び図２を用いて、実施形態の一例である非水電解質二次電池１００の構成を説明する。図１は、実施形態の一例である非水電解質二次電池１００の外観を示す斜視図であり、図２は、図１におけるＡ－Ａ方向に見た正面縦断面図である。図１～図２に示すように、非水電解質二次電池１００は、上部に開口を有する外装体１と、当該開口を封口する封口板２とを有する電池ケース１６を備える。外装体１及び封口板２は、それぞれ金属製であることが好ましく、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金製とすることができる。外装体１は、底部と側壁を有し、底部と対向する位置に開口を有する角形の有底筒状の外装体である。図１に示す非水電解質二次電池１００は、角形の電池ケース１６を有する角形非水電解質二次電池の例であるが、本実施形態の非水電解質二次電池は、これに限定されない。例えば、開口部の形状が円形、長円形、楕円形の電池ケースでもよいし、金属箔を樹脂シートでラミネートして形成されたラミネートシート製電池ケースを有するラミネート非水電解質二次電池等でもよい。封口板２は、角形の外装体１の開口縁部にレーザー溶接等により接続される。

【0013】

封口板２は電解液注入孔１３を有する。電解液注入孔１３は、後述する電解液を注入した後、封止栓１４により封止される。また、封口板２は、ガス排出弁１５を有する。このガス排出弁１５は電池内部の圧力が所定値以上となった場合に作動し、電池内部のガスを電池外部に排出する。

【0014】

封口板２には、電池ケース１６外に突出するように正極端子４が取り付けられている。具体的には、正極端子４は、封口板２に形成された正極端子取り付け孔に挿入されており、正極端子取り付け孔の電池外側に配置された外部側絶縁部材９、電池内側に配置された内部側絶縁部材８により封口板２と電気的に絶縁された状態で封口板２に取り付けられている。正極端子４は、電池ケース１６内で正極集電体５と電気的に接続している。正極集電体５は、内部側絶縁部材８を挟んで封口板２に設けられている。内部側絶縁部材８及び外部側絶縁部材９はそれぞれ樹脂製であることが好ましい。

【0015】

また、封口板２には、電池ケース１６外に突出するように負極端子６が取り付けられている。具体的には、負極端子６は、封口板２に形成された負極端子取り付け孔に挿入されており、負極端子取り付け孔の電池外側に配置された外部側絶縁部材１１、電池内側に配置された内部側絶縁部材１０により封口板２と電気的に絶縁された状態で封口板２に取り付けられている。負極端子６は、電池ケース１６内で負極集電体７と電気的に接続している。負極集電体７は、内部側絶縁部材１０を挟んで封口板２に設けられている。内部側絶縁部材１０及び外部側絶縁部材１１はそれぞれ樹脂製であることが好ましい。

【0016】

非水電解質二次電池１００は電極体３と電解液を備え、外装体１は巻回形の電極体３と電解液を収容する。図３を参照して後述するように、電極体３は、正極板２０と負極板３０とがセパレータ４０を介して巻回された巻回構造を有している。電極体３の上部において、正極板２０及び負極板３０から各々正極タブ２８及び負極タブ３８が突出しており、正極タブ２８及び負極タブ３８は、それぞれ正極集電体５及び負極集電体７に溶接等により接続されている。

【0017】

非水電解質二次電池１００は、図２に示すように、電極体３と外装体１との間に配置される絶縁シート１２を備えることができる。絶縁シート１２は、例えば、外装体１と同様に、上部に開口を有する有底箱状又は袋状の形状を有している。絶縁シート１２が上部に開口を有する有底箱状又は袋状の形状を有することで、電極体３を絶縁シート１２の開口から挿入し、絶縁シート１２によって電極体３を覆うことができる。絶縁シート１２の素材は、電気的な絶縁性、電解液に侵されない化学的安定性、及び非水電解質二次電池１００の電圧に対して電気分解しない電気的安定性を有する素材であれば、特に限定されない。絶縁シート１２の素材としては、例えば、工業的な汎用性、製造コスト及び品質安定性の観点から、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化エチレン等の樹脂材料を用いることができる。

【0018】

電解液は、溶媒と、溶媒に溶解した電解質塩とを含む。溶媒は、非水溶媒を使用できる。非水溶媒には、例えばカーボネート類、エステル類、エーテル類、ニトリル類、アミド類、およびこれらの２種以上の混合溶媒等を用いてもよい。カーボネート類としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート等の環状カーボネート類；ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メチルプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート等の鎖状カーボネート類が挙げられる。非水溶媒は、上記の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。なお、電解液は液体電解質に限定されず、ゲル状ポリマー等を用いた固体電解質であってもよい。電解質塩は、リチウム塩を含む。リチウム塩には、従来の非水電解質二次電池１００において支持塩として一般に使用されているＬｉＰＦ_６等を用いることができる。また、適宜ビニレンカーボネート（ＶＣ）等の添加剤を添加することもできる。

【0019】

図３は、電極体３の斜視図であり、巻外端を展開した図である。電極体３は、正極板２０と負極板３０とがセパレータ４０を介して巻回された巻回構造を有している。電極体３は、巻回した後にプレスされて成形されるため、手前側と奥側の面が略平行で、左右端が湾曲した扁平な形状をしている。また、それぞれ４枚ずつからなる２組の正極タブ２８の束（以下、「正極タブ群」という場合がある）が電極体３の本体部から上方に突出している。４枚ずつからなる２組の負極タブ３８の束（以下、「負極タブ群」という場合がある）も正極タブ群と同様に、電極体３の本体部から上方に突出している。正極タブ群及び負極タブ群の数や、これを構成する各電極タブの枚数は特に限定されない。以下、図３～図５を参照しながら、電極体３を構成する正極板２０、負極板３０、及びセパレータ４０について、特に正極タブ２８について詳説する。

【0020】

［正極］
図３に示すように、正極板２０は、帯状の正極芯体２２、正極芯体２２の表面に形成された正極活物質層２４、及び正極芯体２２の短手方向の一端から延出した正極タブ２８を有する。

【0021】

正極芯体２２には、アルミニウムなどの正極板２０の電位範囲で安定な金属の箔が用いられる。正極芯体２２の厚みは、例えば１０～２０μｍである。

【0022】

正極活物質層２４は、正極芯体２２の長手方向に沿って、正極芯体２２の表面の少なくとも一部に帯状に形成されている。正極活物質層２４は、正極活物質、結着材、及び導電材を含み、正極芯体２２の両面の対応する位置に設けられることが好ましい。正極活物質層２４は、正極芯体２２の両面に正極活物質、結着材、及び導電材等を含む正極活物質スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、ローラ等により圧縮することにより作製できる。

【0023】

正極活物質としては、一般式Ｌｉ_１＋ｘＭ_ａＯ_２＋ｂ（式中、ｘ、ａ、及びｂはｘ＋ａ＝１、－０．２＜ｘ≦０．２、－０．１≦ｂ≦０．１の条件を満たし、ＭはＮｉとＣｏを含み、ＭｎとＡｌからなる群より選択された少なくとも一種の元素を含む）で表されるリチウム金属複合酸化物を含有する。正極活物質として、他のリチウム金属複合酸化物等が少量含まれていてもよいが、上記一般式で表されるリチウム金属複合酸化物を主成分とすることが好ましい。

【0024】

リチウム金属複合酸化物は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、及びＡｌ以外の他の元素を含んでいてもよい。他の元素としては、例えばＬｉ以外のアルカリ金属元素、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ以外の遷移金属元素、アルカリ土類金属元素、第１２族元素、Ａｌ以外の第１３族元素、並びに第１４族元素が挙げられる。具体的には、Ｚｒ、Ｂ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｎａ、Ｋ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｓｉ等が例示できる。なお、リチウム金属複合酸化物の粒子表面には、酸化ジルコニウム、酸化タングステン、酸化アルミニウム、ランタノイド含有化合物等の無機化合物粒子などが固着していてもよい。

【0025】

リチウム金属複合酸化物の粒径は、特に限定されないが、例えば平均粒径が２μｍ以上３０μｍ未満であることが好ましい。平均粒径が２μｍ未満である場合、正極活物質層２４内の導電材による通電を阻害して抵抗増加する場合がある。一方、平均粒径が３０μｍ以上である場合、反応面積の低下により、負荷特性が低下する場合がある。平均粒径とは、レーザー回折法によって測定される体積平均粒径であって、粒子径分布において体積積算値が５０％となるメジアン径を意味する。平均粒径は、例えば、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置（株式会社堀場製作所製）を用いて測定できる。

【0026】

正極活物質層２４に含まれる結着材としては、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。これらの結着材は、１種類を単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。

【0027】

正極活物質層２４に含まれる導電材としては、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、黒鉛等の炭素材料などが挙げられる。これらの導電材は、１種類を単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。

【0028】

正極活物質層２４の充填密度は３．５ｇ／ｃｍ^３以上としてもよい。また、正極活物質層２４の充填密度は４．０ｇ／ｃｍ^３以下としてもよい。正極活物質層２４の充填密度が高い方が電池の容量は大きくなる。

【0029】

正極活物質層未塗布部２６は、正極芯体２２の表面において、正極活物質層２４が形成されておらず、正極芯体２２が露出した領域である。正極活物質層未塗布部２６の幅は、０ｍｍより大きく３ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以下であることがより好ましい。正極活物質層未塗布部２６がこのような幅で正極活物質層２４と正極タブ２８の間に存在することで、正極活物質層２４の圧縮時に生じる応力を緩和して、正極タブ２８の根元を起点に亀裂が生じるのを抑制している。

【0030】

正極タブ２８は、正極芯体２２の表面の正極活物質層２４が形成されていない正極活物質層未塗布部２６から正極芯体２２の短手方向に延出している。正極板２０は、正極芯体２２の長手方向に複数の正極タブ２８を有しており、正極芯体２２の長手方向における正極タブ２８の間の距離は巻回された際に整列するように調整されている。

【0031】

また、正極タブ２８の根元を含めて正極活物質層未塗布部２６を覆うように、正極芯体２２よりも電気抵抗が高い保護層を設けてもよい。保護層は、正極活物質層未塗布部２６の意図しない部分で通電が起こるのを抑制するために設けられる。保護層の厚さは、例えば、２０μｍ～１２０μｍであり、５０μｍ～１００μｍであってもよい。保護層は、アルミナ、ジルコニア、チタニア及びシリカ等のセラミック粒子、及びポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等の結着材を含んでもよい。

【0032】

次に、図４を参照しつつ、正極タブ２８の形状について説明する。図４の（ａ）～（ｆ）は、各々、実施形態の一例において正極タブ２８周辺を拡大した図である。

【0033】

図４（ａ）は、正極タブ２８の根元において、正極タブ２８の辺と正極芯体２２との交点における、正極タブ２８の辺と、正極芯体２２の長手方向に平行な辺とがなす角度αが鋭角の場合を示している。正極タブ２８は、帯状の本体部と、本体部よりも幅が狭い根元部とを有する左右対称の形状である。

【0034】

正極タブ２８の根元幅Ｈ１と最大幅Ｈ２とは、０．４×Ｈ２≦Ｈ１≦０．９×Ｈ２の関係を満たす。根元幅Ｈ１は正極タブ２８の根元の幅を示し、最大幅Ｈ２は正極タブ２８の本体部の最大幅を示す。正極活物質層２４充填密度を大きくすると、根元幅Ｈ１の値をより小さくすることで正極タブ２８の根元の亀裂を抑制することができる。正極活物質層２４の充填密度が３．５ｇ／ｃｍ^３～３．７ｇ／ｃｍ^３であれば、根元幅Ｈ１は、例えば４ｍｍ～１５ｍｍであり、より好ましくは１２ｍｍ以下である。根元幅Ｈ１が１５ｍｍ以下であれば、正極タブ２８及び正極タブ２８周辺の正極活物質層未塗布部２６が変形し易いので、正極活物質層２４の圧縮時に生じる応力を緩和して、正極タブ２８の根元から亀裂が生じるのを抑制することができる。また、最大幅Ｈ２は、例えば１０ｍｍ～４０ｍｍであり、より好ましくは３０ｍｍ以下である。正極板２０の長さが長くなると正極タブ群が整列しづらくなる。正極板２０の長さが４０００～５０００ｍｍ程度のとき、最大幅Ｈ２が１０ｍｍ以上であれば、図５に示すように正極タブ２８の束である正極タブ群が整列せずにずれ幅Ｌだけずれてしまった場合でも正極タブ群を正極集電体５（図２参照）に溶接することができる。この正極タブ２８のずれは、正極板２０の厚みの設計値からの誤差が原因であり、最大幅Ｈ２がずれ幅Ｌの２倍以上であれば、正極タブ群と正極集電体５を良好に溶接することができる。根元幅Ｈ１と最大幅Ｈ２とが０．４×Ｈ２≦Ｈ１≦０．９×Ｈ２の関係を満たすことで、根元幅Ｈ１を狭くしつつ最大幅Ｈ２を広くできるので、電池の高容量化に対応しつつ、正極芯体２２の亀裂の発生を抑制することができる。

【0035】

図４（ｂ）は、正極タブ２８の他の一例を示す図であり、正極タブ２８の根元において、正極タブ２８の辺と正極芯体２２との交点における、正極タブ２８の辺と、正極芯体２２の長手方向に平行な辺とがなす角度αが鈍角の場合を示している。正極タブ２８は左右対称の形状であり、正極タブ２８は、最小幅Ｈ３のくびれを有する。また、図４（ｃ）は、正極タブ２８の根元において、正極タブ２８の辺と正極芯体２２との交点における、正極タブ２８の辺と、正極芯体２２の長手方向に平行な辺とがなす角度αが直角の場合を示している。図４（ｄ）及び図４（ｅ）は、正極タブ２８の根元において、正極芯体２２へとつながる正極タブ２８の辺が曲線である場合を示している。この場合は、正極タブ２８の根元において、正極タブ２８の辺の接線と、正極芯体２２の長手方向に平行な辺とがなす角がαとなる。したがって、図４（ｄ）は角度αが鋭角の場合を示し、図４（ｅ）は角度αが鈍角の場合を示す。図４（ｆ）は、正極タブ２８の根元において、正極タブ２８の辺の接線と、正極芯体２２の長手方向に平行な辺とがなす角度αが直角の場合であって、正極タブ２８の幅方向を規定する辺の一部に曲線を含む場合を示している。

【0036】

角度αが鋭角の場合、設定した根元幅Ｈ１を正極タブ２８における最小幅として設計できる。正極タブ２８の最小幅により正極タブ２８の抵抗が決まるので、根元幅Ｈ１を最適に設定することで正極タブ２８による抵抗減少を最小限に抑える設計ができる。一方、角度αが鈍角の場合、正極タブ２８の根元から正極芯体２２の長手方向に生じる亀裂が一層生じにくくなる。

【0037】

正極タブ２８は左右対称の形状でなくてもよいが、正極活物質層２４の圧縮時に生じる応力の偏在を避けて正極芯体２２の亀裂を抑制するためには、正極タブ２８は左右対称の形状が好ましい。また、正極タブ２８は各々の形状が異なっていてもよいが、束ねるためには同じ形状であることが好ましい。

【0038】

次に、正極板２０の製造方法について説明する。正極板２０の製造方法は、正極板２０の前駆体を準備するステップと、当該前駆体を圧縮するステップと、を含む。まず、正極芯体２２の表面に正極活物質層未塗布部２６を残して帯状に正極活物質スラリーを塗布し、乾燥させる。次に正極活物質層未塗布部２６から正極タブ２８を切り出すように、金属の箔を切断することで正極板２０の前駆体を準備する。その後、正極板２０の前駆体をローラ等で圧縮することで正極板２０を製造できる。なお、正極活物質層未塗布部２６から正極タブ２８を切り出すときには、打ち抜き型やカッター、レーザー光などのエネルギービームなどを用いることができる。エネルギービームを用いると、打ち抜き型やカッターの摩耗による頻繁な交換作業が不要となるので好ましい。

【0039】

［負極］
負極板３０は、金属製の負極芯体３２と、負極芯体３２の表面に形成された負極活物質を含む負極活物質層３４を有する。負極芯体３２には、銅などの負極板３０の電位範囲で安定な金属の箔を用いることができる。負極芯体３２の厚みは、例えば５～１５μｍである。

【0040】

負極活物質層３４は、負極活物質及び結着材を含み、負極芯体３２の両面の対応する位置に設けられることが好ましい。負極板３０は、負極芯体３２上に負極活物質、及び結着材等を含む負極活物質スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、ローラ等により圧縮して負極活物質層３４を負極芯体３２の両面に形成することにより作製できる。

【0041】

負極活物質は、例えば黒鉛の表面に低結晶性炭素の被膜を形成してなる低結晶性炭素被覆黒鉛が挙げられる。低結晶性炭素は、グラファイト結晶構造が発達していない、アモルファス若しくは微結晶で乱層構造な状態の炭素材料であるか、または、球形や鱗片形状でなく非常に微細な粒子径をもつ炭素材料である。例えば、Ｘ線回折によるｄ（００２）面間隔が０．３４０ｎｍより大きい炭素材料は低結晶性炭素である。また、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等により観察され、測定される一次粒子の平均粒径が１μｍ以下である炭素材料も低結晶性炭素である。低結晶性炭素の具体例としては、例えば、ハードカーボン（難黒鉛化炭素）、ソフトカーボン（易黒鉛化炭素）、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、サーマルブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラック、カーボンファイバー、活性炭等が挙げられる。負極活物質としては、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、人造黒鉛等の炭素材料、ケイ素（Ｓｉ）、錫（Ｓｎ）等のＬｉと合金化する金属、又はＳｉ、Ｓｎ等の金属元素を含む酸化物などを用いることができる。また、負極活物質層３４は、リチウムチタン複合酸化物を含んでいてもよい。

【0042】

負極活物質層３４に含まれる結着材には、公知の結着材を用いることができ、正極活物質層２４の場合と同様に、ＰＴＦＥ、ＰＶｄＦ等のフッ素系樹脂、ＰＡＮ、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、並びに、ポリオレフィン系樹脂等を用いることができる。また、水系溶媒を用いて負極活物質スラリーを調製する場合に用いられる結着材としては、ＣＭＣ又はその塩、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）又はその塩、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等が例示できる。

【0043】

負極タブ３８は、負極芯体３２の表面の負極活物質層３４が形成されていない負極活物質層未塗布部３６から負極芯体３２の短手方向に延出している。負極板３０は、負極芯体３２の長手方向に複数の負極タブ３８を有しており、負極芯体３２の長手方向における各負極タブ３８の間の距離は巻回された際に整列するように調整されている。また、本実施形態では、負極芯体３２が延出して負極タブ３８を構成している。具体的には、負極芯体３２に負極タブ３８が接続した形状に、金属の箔を切断することで負極タブ３８付きの負極芯体３２を作製する。

【0044】

負極タブ３８は、正極タブ２８と同様に根元の幅が狭くなっていてもよい。負極活物質層３４の高密度化する場合には、正極板２０と同様の課題が生じるため、負極タブ３８の根元幅Ｈ１と最大幅Ｈ２とは、０．４×Ｈ２≦Ｈ１≦０．９×Ｈ２の関係を満たしてもよい。また、負極タブ３８の形状は、正極タブ２８の形状と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

【0045】

［セパレータ］
セパレータ４０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、微多孔膜、織布、不織布等が挙げられる。セパレータ４０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系樹脂、セルロース等が好適である。セパレータ４０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、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４０の表面にアラミド系樹脂等の樹脂、又はアルミナ、チタニア等の無機微粒子が塗布されたものを用いることもできる。

【0046】

以下、実施例により本実施形態をさらに説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。

【0047】

＜実施例１＞
［正極板の作製］
正極活物質としてのリチウムニッケルコバルトマンガン酸化物と、当該正極活物質に対して２質量％のカーボンブラックと、当該正極活物質に対して１質量％のポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とを混合した後、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）を加え、混合機（プライミクス株式会社製、Ｔ．Ｋ．ハイビスミックス）を用いて撹拌して、正極活物質スラリーを調製した。そして正極活物質層未塗布部２６が形成されるように正極活物質スラリーを、厚み１３μｍのアルミニウム箔からなる正極芯体の両面の対応する位置に帯状に塗布した後、乾燥させた。

【0048】

正極芯体から正極タブが延出した形状に、レーザー光を用いて正極活物質層未塗布部２６を切断加工することで正極タブ付きの正極芯体を作製した。正極タブは、図４（ａ）に示すような形状であり、根元幅Ｈ１が１２ｍｍであり、最大幅Ｈ２が３０ｍｍであった。正極芯体の長さは４７５０ｍｍであり、正極活物質層未塗布部の幅は１ｍｍであり、１７枚の正極タブからなる正極タブ群を２組設けた。正極タブの間の距離については、圧縮後に想定される正極板の厚さよりも４μｍ薄い状態に基づいて設計し、故意に正極板がずれるようにした。

【0049】

その後、正極前駆体をローラで圧縮した。正極活物質層を表面にする領域の厚さは、圧縮前に１８０μｍであり、圧縮後に１３６μｍであった。圧縮後の正極活物質層の充填密度は、３．５ｇ／ｃｍ^３であった。

【0050】

［負極板の作製］
負極活物質として黒鉛と、当該負極活物質に対して１質量％のスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）と、当該負極活物質に対して１質量％のカルボキシメチルセルロースとを混合した後、水を加え、混合機（プライミクス株式会社製、Ｔ．Ｋ．ハイビスミックス）を用いて撹拌して、負極活物質スラリーを調製した。負極活物質スラリーを負極芯体の両面の対応する位置に帯状に塗布した後、乾燥させ、ローラで圧縮した。負極芯体から負極タブが延出した形状に、厚み８μｍの銅箔を切断することで負極タブ付きの負極芯体を作製した。負極タブの形状は、正極タブと同じ形状とした。負極芯体の長さは５０７３ｍｍであり、負極活物質層未塗布部の幅は０ｍｍであり、１８枚の負極タブからなる負極タブ群が２組設けられるように負極タブの位置を設計した。このようにして負極芯体の両面に負極活物質層が形成された厚さ１６０μｍの負極板を作製した。

【0051】

［電極体の作製］
上記の正極板及び負極板について厚さ１６μｍのポリエチレン製微多孔膜セパレータを介して巻回し、その後プレス成形することで扁平な巻回形の電極体を作製した。

【0052】

＜実施例２、比較例１～３＞
実施例２及び比較例１～３について、根元幅Ｈ１及び最大幅Ｈ２を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様の方法で正極板、負極板、及び電極体を作製した。

【0053】

［亀裂発生有無の評価］
電極体を作製する前に正極板を目視で観察し、タブの根元を起点とした亀裂が発生していないかを評価した。亀裂が確認されたものを「有」とし、それ以外を「無」とした。

【0054】

［溶接性の評価］
作製した電極体において、正極タブのずれ幅Ｌは７ｍｍであった。最大幅Ｈ２が正極タブのずれ幅Ｌの２倍以上の場合、すなわち最大幅Ｈ２が１４ｍｍ以上の場合を「良」とし、それ以外を「不良」とした。

【0055】

各実施例及び各比較例についての評価結果を表１に示した。

【0056】

【表1】

【0057】

表１から分かるように、正極タブの根元幅Ｈ１と最大幅Ｈ２とが０．４×Ｈ２≦Ｈ１≦０．９×Ｈ２の関係を満たす場合には、溶接性を確保しつつ、亀裂発生を抑制できることが確認された。

【符号の説明】

【0058】

１ 外装体
２ 封口板
３ 電極体
４ 正極端子
５ 正極集電体
６ 負極端子
７ 負極端子
８，１０ 内部側絶縁部材
９，１１ 外部側絶縁部材
１２ 絶縁シート
１３ 電解液注入孔
１４ 封止栓
１５ ガス排出弁
１６ 電池ケース
２０ 正極板
２２ 正極芯体
２４ 正極活物質層
２６ 正極活物質層未塗布部
２８ 正極タブ
３０ 負極板
３２ 負極芯体
３４ 負極活物質層
３６ 負極活物質層未塗布部
３８ 負極タブ
４０ セパレータ
１００ 非水電解質二次電池

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】