JP2009164061A - 非水系二次電池用電極板およびこれを用いた非水系二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】集電体に塗布形成される電極合剤層の塗布位置および／または塗布形状を制御することにより、高容量化のために必要な電極活物質の量は維持したままで電極板の切れおよび電極合剤層の脱落を抑止し、信頼性の高い非水系二次電池を提供するものである。
【解決手段】正極集電体１の上に塗布開始位置が表裏面で異なる正極合剤層２ａを塗布形成した正極板５と負極集電体６の上に塗布開始位置が表裏面で異なる負極合剤層７ａを塗布形成した負極板１０とセパレータ１１とを図中の矢印方向に巻回することで外周に巻かれる正極板５および負極板１０の曲率を小さくし、真円に近い電極群１２を構成することを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、リチウムイオン電池に代表される非水系二次電池に関し、特に非水系二次電池用電極板およびこれを用いた非水系二次電池に関するものである。

近年、携帯用電子機器の電源として利用が広がっている非水系二次電池としてのリチウム二次電池は、負極にリチウムの吸蔵および放出が可能な炭素質材料等を用い、正極にＬｉＣｏＯ_２等の遷移金属とリチウムの複合酸化物を活物質として用いており、これによって、高電位で高放電容量のリチウム二次電池を実現している。しかし、近年の電子機器および通信機器の多機能化に伴って更なるリチウム二次電池の高容量化が望まれている。

ここで、高容量のリチウム二次電池を実現するための発電要素である電極板としては、正極板および負極板ともに各々の構成材料を塗料化した合剤塗料を集電体上に塗布し乾燥後、プレス等により規定の厚みまで圧縮する方法が用いられている。この際、より多くの活物質を充填してプレスすることにより活物質密度が高くなり、一層の高容量化が可能となる。しかし、電極板の活物質密度を高くすると、電極板の柔軟性が不足し、電極板をシート形状で加工する際および電極板を巻回する際に電極板の切れが発生するという課題があった。

そこで、電極板の巻回時に集電体に切れを発生させる集中応力を発生させないために、例えば図５に示すように、正極集電体２１の一面に設けられた正極合剤塗料２２を複数の未塗布部２３により一定間隔ごとに複数の活物質層単位２２Ｕに分割するように正極板２０を構成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、電極板の巻回時にかかる巻きのストレスを無くし、電極板の割れや切れおよびセパレータの切れを防止するために、例えば図６に示すように、集電体３３上に電極合剤３２を形成した電極板３１の表面に、巻回方向に対して垂直方向に表面側の筋溝３４および裏面側の筋溝３５を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また、電極板の巻回時に巻きずれに起因する集電体の切れを防止するために、例えば図７に示すように、負極集電体４０の上に塗布形成された表面の負極合剤層４１および裏面の負極合剤層４２と正極集電体４４の上に塗布形成された表面の正極合剤層４５および裏面の正極合剤層４６の厚みを表面側は一方端から他方端に向い漸次増加させ、裏面側は一方端から他方端に向い漸次減少させた負極板４３と正極板４７とを巻回中心４９を軸にセパレータ４８を介して矢印の方向に巻回する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特開２００２−３４３３４０号公報 特開平１０−１５４５０６号公報 特開２００２−１００３９３号公報

しかしながら、電極板の表面に電極合剤層の未塗布部または電極合剤層への筋溝を設ける従来技術においては、電極板中に含まれる電極活物質の減量は避けられず、高容量化のために必要な電極活物質の量を確保したまま、電極板に充分な柔軟性を付与し、特に電極群を構成する際に電極板にかかる曲げ応力による電極板の切れを防止することが困難であるという課題を有していた。

さらに詳しくは、上述した特許文献１の従来技術では電極板の柔軟性は得られるものの、電極板上に複数個の電極合剤層の未塗布部を設けることで集電体上の活物質量が減少し高容量のリチウム二次電池を実現することは難しい。

また、上述した特許文献２の従来技術ではアルカリ二次電池のような電極板の厚みが厚い場合に筋溝を形成することは電極板の割れやセパレータの切れを防止するために有用である。しかし、電極板の厚みが薄いリチウム二次電池においては、形成する溝の形状や深さ、およびその形成方法により逆に電極板切れを起こし易くなる等の不具合を引き起こす場合がある。

さらに、上述した特許文献３の従来技術では電極板の巻回時に巻きずれに起因した集電体の切れは防止できるが、電極板の表面側は一方端から他方端に向い漸次増加させ、裏面側は一方端から他方端に向い漸次減少させて電極合剤塗料を塗布形成することは非常に困難であり、しかも電極群を構成する際に電極板にかかる曲げ応力の集中に関しては課題が解決されておらず、電極板の切れのないリチウム二次電池を実現することは難しい。

本発明は上記従来の課題を鑑みてなされたもので、集電体に塗布形成される電極合剤層の塗布形状および塗布位置を制御することにより、高容量化のために必要な電極活物質の量は維持したままで電極群を構成する際に電極板に掛かる曲げ応力による電極板切れを防止することを目的とするものである。

上記従来の課題を解決するために本発明の非水系二次電池用電極板は、少なくともリチウム含有複合酸化物よりなる活物質、導電材および結着剤を分散媒にて混練分散させた正極合剤塗料を正極集電体の上に塗布した後に正極集電体の未塗布部へ正極リードを接続した正極板または少なくともリチウムを保持しうる材料よりなる活物質および結着剤を分散媒にて混練分散させた負極合剤塗料を負極集電体の上に塗布した後に負極集電体の未塗布部へ負極リードを接続した負極板からなる非水系二次電池用電極板であって、正極集電体または負極集電体に間欠的に塗布形成される正極合剤層または負極合剤層の塗布開始位置を表裏面でずらせて塗布形成したことを特徴とするものである。

本発明の非水系二次電池用電極板によると、集電体に塗布形成される電極合剤層の塗布開始位置を表裏面でずらせて塗布形成することにより、電極群を巻回時に電極合剤層の端部によって電極板の曲率が大きくなることで発生する応力集中を低減することが可能であり電極板の切れを抑制することができる。

本発明の第１の発明においては、少なくともリチウム含有複合酸化物よりなる活物質、導電材および結着剤を分散媒にて混練分散させた正極合剤塗料を正極集電体の上に塗布した後に正極集電体の未塗布部へ正極リードを接続した正極板または少なくともリチウムを保持しうる材料よりなる活物質および結着剤を分散媒にて混練分散させた負極合剤塗料を負極集電体の上に塗布した後に負極集電体の未塗布部へ負極リードを接続した負極板からなる非水系二次電池用電極板であって、正極集電体または負極集電体に間欠的に塗布形成される正極合剤層または負極合剤層の塗布開始位置を表裏面でずらせて塗布形成したことより、電極群を巻回時に電極合剤層の端部の外周に位置する電極板の曲率を小さくすることが可能であり、電極群を真円に近づけることで電極板の曲率が大きくなることで発生する応力集中を緩和し電極板の切れを抑制することができる。

本発明の第２の発明においては、正極板または負極板の少なくともいずれか一方を正極集電体または負極集電体に間欠的に塗布形成される正極合剤層または負極合剤層の巻回方向の端部を端部になるほど肉薄となるように構成したことより、電極群を巻回時に電極合剤層の端部の外周に位置する電極板の曲率をさらに小さくすることが可能であり、電極群をより一層真円に近づけることで電極板の曲率が大きくなることで発生する応力集中を緩和し電極板の切れを抑制することができる。

本発明の第３の発明においては、正極合剤塗料または負極合剤塗料を間欠的に塗布する際の塗布開始位置を制御することで正極集電体または負極集電体に間欠的に塗布形成される正極合剤層または負極合剤層の塗布開始位置を表裏面でずらせて塗布形成するか、および／または正極板または負極板の少なくともいずれか一方を正極集電体または負極集電体に間欠的に塗布形成される正極合剤層または負極合剤層の巻回方向の端部を端部になるほど肉薄となるように構成した非水系二次電池用電極板と対極となる電極板とをセパレータを介して巻回または積層して構成した電極群を非水系電解液とともに電池ケースに封入して非水系二次電池を構成したことにより、電極群を真円に近づけたことで電極板切れを抑止することが可能となり、信頼性の高い非水系二次電池を提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。本発明の非水系二次電池としては例えば、図３に示したように複合リチウム酸化物を正極活物質とする正極板５とリチウムを保持しうる材料を負極活物質とする負極板１０とをセパレータ１１を介して渦巻状に巻回して電極群１２が構成されている。この電極群１２を有底円筒形の電池ケース１３の内部に絶縁板１６と共に収容し、電極群１２の下部より導出した負極リード８を電池ケース１３の底部に接続し、次いで電極群１２の上部より導出した正極リード３を封口板１４に接続し、電池ケース１３に所定量の非水溶媒からなる電解液（図示せず）を注液した後、電池ケース１３の開口部に封口ガスケット１５を周縁に取り付けた封口板１４を挿入し電池ケース１３の開口部を内方向に折り曲げてかしめ封口して構成することができる。

ここで、本発明の非水系二次電池用電極板としては、図１（ａ）に示したように正極合剤塗料または負極合剤塗料を間欠的に塗布する際の塗布開始位置を制御することで正極集電体１および負極集電体６に間欠的に形成される正極合剤層２ａまたは負極合剤層７ａの塗布開始位置を表裏面でずらせて塗布形成した構成としている。

詳しくは、図１（ａ）に示したように正極合剤塗料を正極集電体１に間欠的に塗布する際の塗布開始位置を制御して塗布し、乾燥した後にプレスして正極集電体１の上に正極合剤層２ａを形成し、次いで円筒型電池の規定されている幅にスリッタ加工し、さらに正極集電体１が露出した部分に正極リード３を接続し、この正極リード３を被覆するように正極保護テープ４を貼り付けることで正極板５を構成している。

一方、負極合剤塗料を負極集電体６に間欠的に塗布する際の塗布開始位置を制御して塗布し、乾燥した後にプレスして負極集電体６の上に負極合剤層７ａを形成し、次いで円筒型電池の規定されている幅にスリッタ加工し、さらに負極集電体６が露出した部分に負極リード８を接続し、この負極リード８を被覆するように負極保護テープ９を貼り付けることで負極板１０を構成している。

これにより、本発明の非水系二次電池用電極板を用いて構成される電極群１２は、その部分断面図を図１（ｂ）に示したように、表裏面の塗布開始位置が異なる正極合剤層２ａを有する正極板５と表裏面の塗布開始位置が異なる負極合剤層７ａを有する負極板１０とセパレータ１１とを図中の矢印方向に巻回することで外周に巻かれる正極板５および負極板１０の曲率を小さくし、真円に近い電極群１２を構成することが可能である。

また、本発明の別の非水系二次電池用電極板としては、図２（ａ）に示したように正極合剤塗料または負極合剤塗料を間欠的に塗布する際の塗布開始位置および塗布量を制御することで正極集電体１および負極集電体６に間欠的に形成される正極合剤層２ｂまたは負極合剤層７ｂの塗布開始位置を表裏面でずらすとともに、正極集電体１および負極集電体６に間欠的に塗布形成される正極合剤層２ｂおよび負極合剤層７ｂの巻回方向の端部を端部になるほど肉薄となるように塗布形成した構成としている。

詳しくは、図２（ａ）に示したように正極合剤塗料を正極集電体１に間欠的に塗布する際の塗布開始位置および塗布量を制御して塗布し、乾燥した後にプレスして円筒型電池の規定されている幅にスリッタ加工し、次いで正極集電体１が露出した部分に正極リード３を接続し、この正極リード３を被覆するように正極保護テープ４を貼り付けることで正極板５を構成している。

一方、負極合剤塗料を負極集電体６に間欠的に塗布する際の塗布開始位置および塗布量を制御して塗布し、乾燥した後にプレスして円筒型電池の規定されている幅にスリッタ加工し、次いで負極集電体６が露出した部分に負極リード８を接続し、この負極リード８を被覆するように負極保護テープ９を貼り付けることで負極板１０を構成している。

これにより、本発明の非水系二次電池用電極板を用いて構成される電極群１２は、その部分断面図を図２（ｂ）に示したように表裏面の塗布開始位置が異なり、かつ巻回方向の両端部が肉薄の正極合剤層２ｂを有する正極板５と表裏面の塗布開始位置が異なり、かつ巻回方向の両端部が肉薄の負極合剤層７ｂを有する負極板１０とセパレータ１１とを図２（ａ）の矢印方向に巻回することで外周に巻かれる正極板５および負極板１０の曲率を小さくし、真円に近い電極群１２を構成することが可能である。

以下、本発明における電極板の作製方法の一例を示す。本発明に適用される電極板は巻回して電極群を構成する際に、電極合剤層の割れや脱落が発生しない強靭性を備える必要が有る。この強靱性を発揮することができれば電極板の処方は以下の方法に限られるものではない。

まず、正極板５については特に限定されないが正極集電体１として厚みが５μｍ〜３０μｍを有するアルミニウムやアルミニウム合金またはニッケルやニッケル合金製の金属箔を用いることができる。この正極集電体１の上に塗布する正極合剤塗料としては正極活物質、導電材、結着剤とを分散媒中にプラネタリーミキサー等の分散機により混合分散させて正極合剤塗料が作製される。

まず、正極活物質、導電材、結着剤を適切な分散媒中に入れ、プラネタリーミキサー等の分散機により混合分散して、集電体への塗布に最適な粘度に調整して混練を行うことで正極合剤塗料を作製することができる。

正極活物質としては、例えばコバルト酸リチウムおよびその変性体（コバルト酸リチウムにアルミニウムやマグネシウムを固溶させたものなど）、ニッケル酸リチウムおよびその変性体（一部ニッケルをコバルト置換させたものなど）、マンガン酸リチウムおよびその変性体などの複合酸化物を挙げることができる。

このときの導電材としては、例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック、各種グラファイトを単独、あるいは組み合わせて用いても良い。

このときの正極用結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリフッ化ビニリデンの変性体、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、アクリレート単位を有するゴム粒子結着剤等を用いることができ、この際に反応性官能基を導入したアクリレートモノマー、またはアクリレートオリゴマーを結着剤中に混入させることも可能である。

さらに、ダイコーターを用いて上記のように作製した正極合剤塗料をアルミニウム箔からなる正極集電体１の上に塗布し、次いで乾燥した後にプレスにて所定厚みまで圧縮することで正極板５が得られる。

一方、負極板１０についても特に限定されないが、負極集電体６として厚みが５μｍ〜２５μｍを有する銅または銅合金製の金属箔を用いることができる。この負極集電体６の上に塗布する負極合剤塗料としては、負極活物質、結着剤、必要に応じて導電材、増粘剤を分散媒中にプラネタリーミキサー等の分散機により混合分散させて負極合剤塗料が作製される。

まず、負極活物質、結着剤を適切な分散媒中に入れ、プラネタリーミキサー等の分散機により混合分散して、集電体への塗布に最適な粘度に調整して混練を行うことで負極合剤塗料を作製することができる。

負極用活物質としては、各種天然黒鉛および人造黒鉛、シリサイドなどのシリコン系複合材料、および各種合金組成材料を用いることができる。

このときの負極用結着剤としてはＰＶｄＦおよびその変性体をはじめ各種バインダーを用いることができるが、リチウムイオン受入れ性向上の観点から、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム粒子（ＳＢＲ）およびその変性体に、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）をはじめとするセルロース系樹脂等を併用することや少量添加するのがより好ましいといえる。

さらに、ダイコーターを用いて上記のように作製した負極合剤塗料を銅箔からなる負極集電体６の上に塗布し、次いで乾燥した後にプレスにて所定厚みまで圧縮することで負極板１０が得られる。

電解液については、電解質塩としてＬｉＰＦ_６およびＬｉＢＦ_４などの各種リチウム化合物を用いることができる。また溶媒としてエチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）を単独および組み合わせて用いることができる。また正負極上に良好な皮膜を形成させることや過充電時の安定性を保証するために、ビニレンカーボネート（ＶＣ）やシクロヘキシルベンゼン（ＣＨＢ）およびその変性体を用いることも好ましい。

セパレータ１１については、リチウムイオン二次電池の使用範囲に耐えうる組成であれば特に限定されないが、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂の微多孔フィルムを、単一あるいは複合して用いるのが一般的でありまた態様として好ましい。このセパレータ７の厚みは特に限定されないが、１０〜２５μｍとすれば良い。

以下、本発明の一実施例について図面および表を参照しながら、さらに詳しく説明する。まず、活物質としてコバルト酸リチウムを１００重量部、導電剤としてアセチレンブラックを活物質１００重量部に対して２重量部、結着剤としてポリフッ化ビニリデンを活物質１００重量部に対して２重量部とを適量のＮ−メチル−２−ピロリドンと共に双腕式練
合機にて攪拌し混練することで、正極合剤塗料を作製した。

次いで、図１（ａ）に示したように上述の正極合剤塗料を厚みが１５μｍのアルミニウム箔よりなる正極集電体１に間欠的に塗布する際の塗布開始位置を制御して塗布し、乾燥した後にプレスすることで片面側の合剤厚みが７０μｍで正極合剤層２ａの塗布開始位置が表裏面で異なる正極板５を作製した。その後、円筒型電池の規定されている幅にスリッタ加工して正極板５を作製した。さらに、この正極板５の正極集電体１が露出した部分に正極リード３を接続し、この正極リード３を被覆するように正極保護テープ４を貼り付けることで正極板５を構成した。

一方、負極の活物質として人造黒鉛を１００重量部、結着剤としてスチレン−ブタジエン共重合体ゴム粒子分散体（固形分４０重量％）を活物質１００重量部に対して２．５重量部（結着剤の固形分換算で１重量部）、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースを活物質１００重量部に対して１重量部、および適量の水とともに双腕式練合機にて攪拌し、負極合剤塗料を作製した。

次いで、図１（ａ）に示したように上述の負極合剤塗料を厚みが１０μｍの銅箔よりなる負極集電体６に間欠的に塗布する際の塗布開始位置を制御して塗布し、乾燥した後にプレスすることで片面側の合剤厚みが８０μｍで負極合剤層７ａの塗布開始位置が表裏面で異なる負極板１０を作製した。その後、円筒型電池の規定されている幅にスリッタ加工して負極板１０を作製した。さらに、この負極板１０の負極集電体６が露出した部分に負極リード８を接続し、この負極リード８を被覆するように負極保護テープ９を貼り付けることで負極板１０を構成した。

以上のようにして作製した正極板５および負極板１０を図１（ａ）に示したようにセパレータ１１を介し巻回機を用いて１０Ｎの張力で矢印の方向に巻回して図１（ｂ）に示した電極群１２を構成し、電極群１２の最外周を粘着デープで固定したものを実施例１のリチウム二次電池用電極群とした。この電極群１２は図４（ａ），（ｂ）に示したように表裏面で塗布開始位置が同じように塗布形成された正極板５および負極板１０を用いた電極群１２に比べて、より真円に近い状態で群構成することが可能であった。

本発明の一実施例について図面および表を参照しながら説明する。まず、活物質としてコバルト酸リチウムを１００重量部、導電剤としてアセチレンブラックを活物質１００重量部に対して２重量部、結着剤としてポリフッ化ビニリデンを活物質１００重量部に対して２重量部とを適量のＮ−メチル−２−ピロリドンと共に双腕式練合機にて攪拌し混練することで、正極合剤塗料を作製した。

次いで、図２（ａ）に示したように上述の正極合剤塗料を厚みが１５μｍのアルミニウム箔よりなる正極集電体１に間欠的に塗布する際の塗布開始位置および塗布量を制御して塗布し、乾燥した後にプレスすることで片面側の正極合剤層２ｂの厚みが７０μｍで正極合剤層２ｂの塗布開始位置が表裏面で異なり、かつ正極合剤層２ｂの端部が端部になるほど肉薄となる正極板５を作製した。その後、円筒型電池の規定されている幅にスリッタ加工して正極板５を作製した。さらに、この正極板５の正極集電体１が露出した部分に正極リード３を接続し、この正極リード３を被覆するように正極保護テープ４を貼り付けることで正極板５を構成した。

一方、負極の活物質として人造黒鉛を１００重量部、結着剤としてスチレン−ブタジエン共重合体ゴム粒子分散体（固形分４０重量％）を活物質１００重量部に対して２．５重量部（結着剤の固形分換算で１重量部）、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースを活
物質１００重量部に対して１重量部、および適量の水とともに双腕式練合機にて攪拌し、負極合剤塗料を作製した。

次いで、図２（ａ）に示したように上述の負極合剤塗料を厚みが１０μｍの銅箔よりなる負極集電体６に間欠的に塗布する際の塗布開始位置および塗布量を制御して塗布し、乾燥した後にプレスすることで片面側の負極合剤層７ｂの厚みが８０μｍで負極合剤層７ｂの塗布開始位置が表裏面で異なり、かつ負極合剤層７ｂの端部が端部になるほど肉薄となる負極板１０を作製した。その後、円筒型電池の規定されている幅にスリッタ加工して負極板１０を作製した。さらに、この負極板１０の負極集電体６が露出した部分に負極リード８を接続し、この負極リード８を被覆するように負極保護テープ９を貼り付けることで負極板１０を構成した。

以上のようにして作製した正極板５および負極板１０を図２（ａ）に示したようにセパレータ１１を介し巻回機を用いて１０Ｎの張力で矢印の方向に巻回して図２（ｂ）に示した電極群１２を構成し、電極群１２の最外周を粘着デープで固定したものを実施例２のリチウム二次電池用電極群とした。この電極群１２は図４（ａ）に示したように端部が肉薄に塗布形成されていない正極板５および負極板１０を用いた電極群１２に比べて、より真円に近い状態で群構成することが可能であった。

（比較例１）
次いで、比較例について図面および表を参照しながら説明する。まず、活物質としてコバルト酸リチウムを１００重量部、導電剤としてアセチレンブラックを活物質１００重量部に対して２重量部、結着剤としてポリフッ化ビニリデンを活物質１００重量部に対して２重量部とを適量のＮ−メチル−２−ピロリドンと共に双腕式練合機にて攪拌し混練することで、正極合剤塗料を作製した。

次いで、図４（ａ）に示したように上述の正極合剤塗料を厚みが１５μｍのアルミニウム箔よりなる正極集電体１に塗布し、乾燥した後にプレスすることで片面側の正極合剤層２の厚みが７０μｍとなる正極板５を作製した。ここで、間欠的に塗布形成された正極合剤層２は図４（ａ）に示したように始端部がやや盛り上がり終端部がややだれた形状となった。その後、円筒型電池の規定されている幅にスリッタ加工して正極板５を作製した。さらに、この正極板５の正極集電体１が露出した部分に正極リード３を接続し、この正極リード３を被覆するように正極保護テープ４を貼り付けることで正極板５を構成した。

一方、負極の活物質として人造黒鉛を１００重量部、結着剤としてスチレン−ブタジエン共重合体ゴム粒子分散体（固形分４０重量％）を活物質１００重量部に対して２．５重量部（結着剤の固形分換算で１重量部）、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースを活物質１００重量部に対して１重量部、および適量の水とともに双腕式練合機にて攪拌し、負極合剤塗料を作製した。

次いで、図４（ａ）に示したように上述の負極合剤塗料を厚みが１０μｍの銅箔よりなる負極集電体６に塗布し、乾燥した後にプレスすることで片面側の負極合剤層７の厚みが８０μｍとなる負極板１０を作製した。ここで、間欠的に塗布形成された負極合剤層７は図４（ａ）に示したように始端部がやや盛り上がり終端部がややだれた形状となった。その後、円筒型電池の規定されている幅にスリッタ加工して負極板１０を作製した。さらに、この負極板１０の負極集電体６が露出した部分に負極リード８を接続し、この負極リード８を被覆するように負極保護テープ９を貼り付けることで負極板１０を構成した。

以上のようにして作製した正極板５および負極板１０を図４（ａ）に示したようにセパレータ１１を介し巻回機を用いて１０Ｎの張力で矢印の方向に巻回して図４（ｂ）に示し
た電極群１２を構成し、電極群１２の最外周を粘着デープで固定したものを比較例１のリチウム二次電池用電極群とした。

上記の条件で作製されたリチウム二次電池用電極群について、正極板５、負極板１０およびセパレータ１１を巻回して電極群１２を構成した後に電極群１２を解体し正極板５および負極板１０の電極板の切れおよび電極群１２の巻きずれの有無について評価を行った結果を（表１）に示す。

（表１）より明らかなように端部になるほど肉薄となる電極合剤層を塗布形成した実施例１および表裏面の塗布開始位置が異なる電極合剤層を塗布形成した実施例２においては、各要素を追加することで電極板の切れの発生率および電極巻きずれの発生率の低減に改善がみられ、比較例１に比べて高品質なリチウム二次電池を得ることができた。

一方、比較例１の電極板においては実施例１〜２に比べ正極合剤層２および負極合剤層７の端部の影響により正極板５および負極板１０の曲率が増大し、電極板の切れの発生率が高い巻回状態となることが分かった。さらに正極板５および負極板１０の曲率増大部すなわち曲率半径の小さい部分の正極合剤層２および負極合剤層７は内外周にわたりランダムな箇所での剥がれや巻きの幅方向に完全に切れないまでも部分的な電極板の切れを引起し電極群の巻きずれを引き起こす要因となることが分かった。

まず、図１（ａ）に示したように、表裏面の塗布開始位置が異なる正極合剤層２ａを塗布形成した正極板５と表裏面の塗布開始位置が異なる負極合剤層７ａを塗布形成した負極板１０とをセパレータ１１を介し巻回して構成した実施例１の電極群１２を図３に示したように、有底円筒形の電池ケース１３の内部に絶縁板１６と共に収容し、電極群１２の下部より導出した負極リード８を電池ケース１３の底部に接続し、次いで電極群１２の上部より導出した正極リード３を封口板１４に接続し、電池ケース１３に所定量の非水溶媒からなる電解液（図示せず）を注液した後に電池ケース１３の開口部に封口ガスケット１５を周縁に取り付けた封口板１４を挿入し電池ケース１３の開口部を内方向に折り曲げてかしめ封口することにより作製した非水系二次電池を実施例１の非水系二次電池とした。

また、図２（ａ）に示したように、表裏面の塗布開始位置が異なり、かつ端部になるほど肉薄となる正極合剤層２ｂを塗布形成した正極板５と表裏面の塗布開始位置が異なり、かつ端部になるほど肉薄となる負極合剤層７ｂを塗布形成した負極板１０とをセパレータ１１を介し巻回して構成した実施例２の電極群１２を図３に示したように、有底円筒形の電池ケース１３の内部に絶縁板１６と共に収容し、電極群１２の下部より導出した負極リード８を電池ケース１３の底部に接続し、次いで電極群１２の上部より導出した正極リード３を封口板１４に接続し、電池ケース１３に所定量の非水溶媒からなる電解液（図示せず）を注液した後に電池ケース１３の開口部に封口ガスケット１５を周縁に取り付けた封口板１４を挿入し電池ケース１３の開口部を内方向に折り曲げてかしめ封口することにより作製した非水系二次電池を実施例２の非水系二次電池とした。

また、図４（ａ）に示したように、始端部が盛り上がりかつ終端部がだれた形状を有する正極合剤層２を塗布形成した正極板５と始端部が盛り上がりかつ終端部がだれた形状を有する負極合剤層７を塗布形成した負極板１０とをセパレータ１１を介し巻回して構成した比較例１の電極群１２を図３に示したように、有底円筒形の電池ケース１３の内部に絶縁板１６と共に収容し、電極群１２の下部より導出した負極リード８を電池ケース１３の底部に接続し、次いで電極群１２の上部より導出した正極リード３を封口板１４に接続し、電池ケース１３に所定量の非水溶媒からなる電解液（図示せず）を注液した後に電池ケース１３の開口部に封口ガスケット１５を周縁に取り付けた封口板１４を挿入し電池ケース１３の開口部を内方向に折り曲げてかしめ封口することにより作製した非水系二次電池を比較例１の非水系二次電池とした。

上記の非水系二次電池において非水系二次電池を作製後に、これらの電極群１２を電池ケース１３より取り出した後に解体して観察したところ実施例１および実施例２の正極板５、負極板１０ともに電極板の切れや電極合剤層の脱落などの不具合は認められなかった。さらに、実施例１および実施例２の非水系二次電池を５００サイクル充放電させたが、サイクル特性の劣化もなく５００サイクル後に非水系二次電池および電極群１２を解体したところ正極板５、負極板１０ともにリチウム析出や電極合剤層の脱落などの不具合は認められなかった。

一方で、比較例１の非水系二次電池においては３００サイクル近傍でサイクル特性の劣化が認められた。そこで、３００サイクル後に非水系二次電池および電極群１２を解体したところ部分的に正極板５および負極板１０の切れおよび局所的な電極合剤層の脱落が観察された。これは、正極合剤層２および負極合剤層７の端部の影響により正極板５および負極板７の曲率が増大し、充放電を繰り返すことで正極板５および負極板７が膨張と収縮を繰り返し電極板の切れが発生しやすい状態になっていたものと考えられる。

本発明に係る非水系二次電池は、集電体に塗布形成される電極合剤層の塗布開始位置を表裏面でずらせて塗布形成し電極群を真円に近づけたことで電極板の切れを抑止することが可能であり、非水系二次電池の製造工程における信頼性を高めるだけでなく、携帯機器用の電源として用いられた際に多くの衝撃による電極板の切れを抑制することができ、使用時の信頼性が望まれる携帯機器用の電源等として非常に有用である。

（ａ）本発明の一実施例における正極板と負極板およびセパレータの配列状態を示す断面図、（ｂ）本発明の一実施例における電極群の巻回状態の部分断面を示す模式図 （ａ）本発明の別の実施例における正極板と負極板およびセパレータの配列状態を示す断面図、（ｂ）本発明の別の実施例における電極群の巻回状態の部分断面を示す模式図 本発明の一実施の形態に係わる円筒形二次電池の一部切欠斜視図状態と巻回方向を示す模式図 （ａ）比較例における正極板と負極板およびセパレータの配列状態を示す断面図、（ｂ）比較例における電極群の巻回状態の部分断面を示す模式図 従来例における電極板の部分断面図 従来例における電極板の部分断面図 従来例における電極板の部分断面図

符号の説明

１ 正極集電体
２，２ａ，２ｂ 正極合剤層
３ 正極リード
４ 正極保護テープ
５ 正極板
６ 負極集電体
７，７ａ，７ｂ 負極合剤層
８ 負極リード
９ 負極保護テープ
１０ 負極板
１１ セパレータ
１２ 電極群
１３ 電池ケース
１４ 封口板
１５ 封口ガスケット
１６ 絶縁板

Claims (3)

1. 少なくともリチウム含有複合酸化物よりなる活物質、導電材および結着剤を分散媒にて混練分散させた正極合剤塗料を正極集電体の上に塗布した後に正極集電体の未塗布部へ正極リードを接続した正極板または少なくともリチウムを保持しうる材料よりなる活物質および結着剤を分散媒にて混練分散させた負極合剤塗料を負極集電体の上に塗布した後に負極集電体の未塗布部へ負極リードを接続した負極板からなる非水系二次電池用電極板であって、前記正極集電体または負極集電体に間欠的に塗布形成される正極合剤層または負極合剤層の塗布開始位置を表裏面でずらせて塗布形成したことを特徴とする非水系二次電池用電極板。
2. 前記正極板または負極板の少なくともいずれか一方を前記正極集電体または負極集電体に間欠的に塗布形成される正極合剤層または負極合剤層の巻回方向の端部を端部になるほど肉薄となるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の非水系二次電池用電極板。
3. 請求項１および／または請求項２に記載の非水系二次電池用電極板と対極となる電極板とをセパレータを介して巻回または積層して構成した電極群を非水系電解液とともに電池ケースに封入して構成したことを特徴とする非水系二次電池。

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