卷繞型電極組及非水電解質電池的制作方法

卷繞型電極組及非水電解質電池的制作方法
【專利摘要】根據一個實施方式，提供一種被卷繞成扁平形狀的電極組。該卷繞型電極組包含正極、負極和夾在正極與負極之間的隔膜。負極包含工作電位比1.0V(vs.Li/Li+)高的負極活性物質。正極的端部的兩面隔著隔膜與負極相對。負極的端部的兩面隔著隔膜與正極相對。卷繞型電極組的最內周包含正極的端部及負極的端部。
【專利說明】
卷繞型電極組及非水電解質電池
技術領域
[0001] 本發明的實施方式設及卷繞型電極組及非水電解質電池。
【背景技術】
[0002] 近年來，在迅速普及的混合動力電動汽車及插電式電動汽車等電動汽車的電源 中，主要使用能夠充放電的非水電解質電池、例如裡離子二次電池。裡離子二次電池例如通 過W下的方法來制造。在制作了正極及負極隔著隔膜卷繞而成的電極組之后，將該電極組 收納到侶或侶合金那樣的金屬制殼體中。接著，將蓋焊接到殼體的開口部，從設置在蓋上的 注液口將非水電解液注液到殼體內后，將密封部件焊接到注液口上而制作電池單元。之后， 通過對該電池單元實施初充電或老化處理，得到裡離子二次電池。
[0003] 就該非水電解質電池而言，為了延長電動汽車的續航距離，必須高能量密度化。作 為其對策之一，有電極的部分涂布。其是在被卷繞的電極組的最內周不對電極進行涂布的 方法。在該方法中，若涂布量發生變動則電極長發生變動，所W必須考慮到運個來進行設 計。其結果是，通過該方法，能量密度沒有達到最大。因此，期待不使能量密度減少的對策。
[0004] 現有技術文獻
[0005] 專利文獻
[0006] 專利文獻1:日本特開平10-12220號公報

【發明內容】

[0007] 發明所要解決的問題
[000引本發明所要解決的問題的目的是提供能夠實現可顯示高的能量密度及優異的壽 命特性的非水電解質電池的卷繞型電極組及可顯示高的能量密度及優異的壽命特性的非 水電解質電池。
[0009] 用于解決問題的手段
[0010] 根據第1實施方式，提供一種卷繞型電極組。該卷繞型電極組包含卷繞成扁平形狀 的層疊體。該層疊體包含正極、負極和夾在正極與負極之間的隔膜。正極具有第1端面及第2 端面。正極從第1端面向第2端面延伸。負極包含工作電位比1.0V(vs丄i/Li+)高的負極活性 物質。負極具有第1端面及第2端面。負極從第1端面向第2端面延伸。正極包含與第1端面鄰 接的端部。正極的該端部的兩面隔著隔膜與負極相對。負極包含與第1端面鄰接的端部。負 極的該端部的兩面隔著隔膜與正極相對。被卷繞的電極組的最內周包含正極的端部及負極 的端部。
[0011] 根據第2實施方式，提供一種非水電解質電池。該非水電解質電池具備第1實施方 式的卷繞型電極組和非水電解質。
【附圖說明】
[0012] 圖1是第1實施方式的一個例子的卷繞型電極組的局部展開立體圖。
[0013] 圖2A是圖1中所示的卷繞型電極組的概略截面圖。
[0014] 圖2B是圖1中所示的卷繞型電極組的正極及負極的概略展開截面圖。
[0015] 圖3是第2實施方式的一個例子的非水電解質電池的概略立體圖。
[0016] 圖4是圖3中所示的非水電解質電池的一個分解立體圖。
[0017] 圖5是圖3中所示的非水電解質電池的進一步分解立體圖。
[0018] 圖6是實施例2的卷繞型電極組的概略截面圖。
[0019] 圖7是實施例3的卷繞型電極組的概略截面圖。
[0020] 圖8是比較例1的卷繞型電極組的概略截面圖。
【具體實施方式】
[0021] W下，參照附圖對實施方式進行說明。另外，對實施方式中共同的構成標注相同的 符號，并省略重復的說明。此外，各圖是促進實施方式的說明和其理解的示意圖，其形狀或 尺寸、比例等與實際的裝置有不同的地方，但它們可W通過參考W下的說明和公知的技術 來適當地進行設計變更。
[0022] (第1實施方式）
[0023] 根據第1實施方式，提供一種卷繞型電極組。該卷繞型電極組包含卷繞成扁平形狀 的層疊體。該層疊體包含正極、負極和夾在正極與負極之間的隔膜。正極具有第1端面及第2 端面。正極從第1端面向第2端面延伸。負極包含工作電位比1.0V(vs丄i/Li+)高的負極活性 物質。負極具有第1端面及第2端面。負極從第1端面向第2端面延伸。正極包含與第1端面鄰 接的端部。正極的該端部的兩面隔著隔膜與負極相對。負極包含與第1端面鄰接的端部。負 極的該端部的兩面隔著隔膜與正極相對。被卷繞的電極組的最內周包含正極的端部及負極 的端部。
[0024] 例如在W卷繞方式來制作使用工作電位比1.0V(vs丄i/L〇低的材料、例如使用 碳作為負極活性物質的電極組的情況下，若負極端部的兩面在最內周與正極端部相對，貝U 通過充放電，金屬Li在負極端部析出。析出的金屬Li有可能沿刺破隔膜的方向生長，使正極 與負極短路。因此，將工作電位比l.〇V(vs丄i/Li+)低的材料作為負極活性物質使用的卷繞 型的電極組必須按照負極端部的兩面不與正極端部相對那樣的設計來制作。然而，在運樣 的設計中，成為在被卷繞的電極組的最內周負極彼此面對的結構。運樣結構的電極組的負 極中的最內周中包含的端部由于在充放電時不進行Li的嵌入脫嵌，所W成為無助于充放電 的部位。其結果是，在設計的階段能量密度變小，例如在電動汽車中，導致續航距離的降低。
[0025] 在第1實施方式的卷繞型電極組中，正極中的與最內周中包含的第1端面鄰接的端 部的兩面與負極相對。此外，負極中的與最內周中包含的第1端面鄰接的端部的兩面與正極 相對。因此，位于電極組的最內周的正極的端部及負極的端部能夠有助于充放電。
[0026] 此外，在第1實施方式的卷繞型電極組中，由于負極包含使該負極的工作電位比 1.0V(vs丄i/Li+)高的負極活性物質，所W能夠抑制充放電中金屬Li在負極端部的析出，進 而能夠抑制從正極溶出的金屬的析出。因此，即使正極中的與第1端面鄰接的端部的兩面與 負極相對，也能夠防止W充放電中包含Li的金屬在負極表面上的析出為原因的正極與負極 的短路。
[0027] 它們的結果是，第1實施方式的卷繞型電極組能夠實現可顯示高的能量密度及優 異的壽命特性的非水電解質電池。
[0028] 在第1實施方式的卷繞型電極組中，正極可W進一步包含位于最內周的折彎部。正 極的該折彎部可W隔著隔膜與負極的第1端面相對。此外，負極可W進一步包含位于最內周 的折彎部。負極的該折彎部可W隔著隔膜與正極的第1端面相對。進而，隔膜可W在最內周 中包含與正極的第1端面相對的第1折彎部和與負極的第1端面相對的第2折彎部。
[0029] 在運樣的情況下，第1實施方式的卷繞型電極組優選滿足關系式0.01《（2レLA- 1〇凡《0.8。其中，1^[111111]是隔膜的第1折彎部與第2折彎部之間的距離、即最內周的隔膜的 長度。LA[mm]是負極的第1端面與負極的折彎部之間的距離、即最內周的負極的長度。Lc[mm] 是正極的第1端面與正極的折彎部之間的距離、即最內周的正極的長度。第1實施方式的卷 繞型電極組中的滿足上述關系式的電極組能夠使正極及負極的最內周中包含的部分中的 可有助于充放電的部分變得更大，同時能夠進一步抑制正極與負極之間的短路。其結果是， 運樣的卷繞型電極組能夠實現可W顯示更高的能量密度及更優異的壽命特性的非水電解 質電池。
[0030] 在第1實施方式的卷繞型電極組中，正極可W包含正極集電體和形成于正極集電 體上、具體而言形成于正極集電體的兩面或一面上的正極層。同樣地，負極可W包含負極集 電體和形成于負極集電體上、具體而言形成于其兩面或一面上的負極層。優選的是:正極層 形成于正極集電體的兩面上，負極層形成于負極集電體的兩面上。運樣的卷繞型電極組由 于能夠使正極及負極的更大的部分有助于充放電，所W能夠實現可發揮更高的能量密度的 非水電解質電池。特別更優選的是:正極層無間斷而連續地涂布于正極集電體的兩面，負極 層無間斷而連續地涂布于負極集電體的兩面。
[0031] 第1實施方式的卷繞型電極組可W通過例如W下的步驟來制作。
[0032] 首先，準備一片正極、一片負極及兩片隔膜。將它們按照隔膜、負極、隔膜、正極的 順序層疊，形成層疊體。其中，使與正極的第1端面相鄰的端部不與負極相對。接著，將層疊 體轉移至卷繞裝置中，在此，在將負極折彎前，按照正極中的不與負極相對的部分的至少一 部分與負極相對的方式，將正極與隔膜一起折彎。接著，運次加上負極，將層疊體整體依次 折彎。由此，得到滿旋狀的卷繞體。通過將如此得到的卷繞體進行壓制，可W得到扁平形狀 的卷繞型電極組。
[0033] W上對先將正極折彎的步驟進行了說明，但即使通過按照與負極的第1端面相鄰 的端部不與正極相對的方式形成層疊體，并先將負極折彎，也可W得到第1實施方式的卷繞 型電極組。
[0034] 接著，對組裝到非水電解質電池中的卷繞型電極組中的最內周的隔膜的長度L、最 內周的負極的長度La及最內周的正極的長度Lc的測定方法的例子進行說明。
[0035] 組裝到非水電解質電池中的卷繞型電極組中的最內周的隔膜的長度L、最內周的 負極的長度La及最內周的正極的長度U可W通過W下的方法進行測定。
[0036] 首先，將非水電解質電池分解，將電極組取出。接著，將取出的電極組W與卷繞軸 平行的方向切斷。在該切斷面中，測定最內周的隔膜的長度L、最內周的負極的長度La和最 內周的正極的長度Lc。
[0037] 接著，對第1實施方式的卷繞型電極組的各部件更詳細地進行說明。
[003引 （1)正極
[0039] 正極如之前說明的那樣，可W包含正極集電體和形成于正極集電體上、具體而言 形成于其兩面或一面上的正極層。正極集電體可W包含在表面沒有形成正極層的部分，該 部分可W作為正極極耳起作用。
[0040] 正極集電體例如可W由金屬錐形成。作為可形成正極集電體的金屬錐的材料，例 如可W使用侶或侶合金。
[0041] 正極層可W包含正極活性物質。
[0042] 正極活性物質沒有特別限定，但優選使用在充放電中活性物質的體積變化小的正 極活性物質。通過使用運樣的正極活性物質，由于能夠減輕充放電中的正極的扭曲，所W循 環特性提高。優選包含例如含裡的儀鉆儘氧化物(例如Lil-xNil-a-b-cC〇aMnbMlc〇2(式中，Ml為 選自由]\1邑、41、51、1'1、211、2'、〔曰及511構成的組中的至少一種金屬，-0.2<義<0.5,0<曰< 0.5、0<6<0.5、0《(3<0.1))。此外，也可^包含各種氧化物、例如含裡的鉆氧化物(例如 LiCo〇2)、二氧化儘、裡儘復合氧化物(例如LiMn2〇4、LiMn〇2)、含裡的儀氧化物(例如LiNi〇2)、 含裡的儀鉆氧化物(例如LiNio. sCoo. 2化）、含裡的鐵氧化物、含裡的饑氧化物、或二硫化鐵、 二硫化鋼等硫屬化合物等。使用的正極活性物質的種類可W設定為一種或兩種W上。
[0043] 正極層可W根據需要進一步包含導電劑及粘結劑。
[0044] 導電劑是為了提高集電性能、且抑制正極活性物質與正極集電體的接觸電阻而根 據需要配合的。作為正極層中的導電劑，可W使用例如乙烘黑、炭黑、人工石墨、天然石墨 等。
[0045] 粘結劑具有使正極活性物質與正極集電體粘結的作用。作為正極層中的粘結劑， 可W使用例如聚四氣乙締(PTFE)、聚偏氣乙締(PVdF)、將PVdF的氨或氣中的至少一個用其 他取代基取代而成的改性PVdF、偏氣乙締-六氣丙締的共聚物、聚偏氣乙締-四氣乙締-六氣 丙締的Ξ元共聚物等。
[0046] 正極例如可W像W下那樣來制造。
[0047] 首先，在適當的溶劑、例如N-甲基化咯燒酬中投入正極活性物質、任意的導電劑及 粘結劑并使其懸浮，調制正極漿料。
[0048] 在調制正極漿料時，正極活性物質、導電劑及粘結劑的配合比例優選設定在正極 活性物質為75~96質量％、導電劑為3~20質量％、粘結劑為1~7質量％的范圍內。
[0049] 將如上述那樣操作而得到的漿料涂布到正極集電體上。之后，使涂布的漿料干燥， 接著進行例如漉壓等壓延。
[0050] 如此得到包含正極集電體和形成于正極集電體上的正極層的正極。
[0051] (2)負極
[0052] 負極如之前說明的那樣，可W包含負極集電體和形成于負極集電體上、具體而言 形成于其兩面或一面上的負極層。負極集電體可W包含在表面沒有形成負極層的部分，該 部分可W作為負極極耳起作用。
[0053] 作為負極集電體，優選由在負極層中在產生裡離子的嵌入及脫嵌的電位范圍內電 化學穩定的材料形成。在運樣的材料的例子中，包含銅、儀、不誘鋼、侶及侶合金。侶合金優 選包含選自Mg、Ti、化、Mn、Fe、化及Si中的一種W上的元素。
[0054] 負極層可W包含負極活性物質。負極活性物質包含工作電位比1.0V(vs丄i/Li + ) 高的負極活性物質。該負極活性物質優選Li的嵌入脫嵌電位高于1.0V(vs丄i/L〇且為 2.3V(vs丄i/LOW下。作為運樣的負極活性物質，可列舉出例如裡鐵復合氧化物（例如尖 晶石型的鐵酸裡)及單斜晶型二氧化鐵。優選包含裡鐵復合氧化物。此外，也可W包含10重 量％^下的石墨質材料或碳質材料(例如石墨、焦炭、碳纖維、球狀碳、熱分解氣相碳質物、 樹脂燒成體等）、硫屬化合物（例如二硫化鐵、二硫化鋼、砸化妮等）、輕金屬（例如侶、侶合 金、儀合金、裡、裡合金等)等。使用的負極活性物質的種類可W設定為一種或兩種W上，但 在電池設計上，優選負極的工作電位變得比l.〇V(vs丄i/Li + )高。此外，優選使用在充放電 中電極涂布層的體積增減少的活性物質。通過像運樣設定，可W減輕充放電中的負極的扭 曲，其結果是能夠提高循環特性。
[0055] 負極層可W根據需要進一步包含導電劑及粘結劑。
[0056] 導電劑是為了提高集電性能、且抑制負極活性物質與負極集電體的接觸電阻而根 據需要配合的。作為負極層中的導電劑，可W使用例如碳材料。作為碳材料的例子，可列舉 出例如乙烘黑、炭黑、焦炭、碳纖維、石墨等。
[0057] 粘結劑具有使負極活性物質與負極集電體粘結的作用。作為負極材料層中的粘結 劑，可W使用例如聚四氣乙締(PTFE)、聚偏氣乙締(PVdF)、S元乙丙共聚物化PDM)、下苯橡 膠(SBR)、簇甲基纖維素(CMC)等。
[0058] 負極例如可W像W下那樣制作。
[0059] 首先，使負極活性物質、粘結劑及在必要的情況下使用的導電劑在通用的溶劑、例 如N-甲基化咯燒酬中懸浮，調制負極制作用漿料。
[0060] 在調制漿料時，負極活性物質、導電劑及粘結劑優選分別W70質量％ W上且96質 量％ W下、2質量％ W上且20質量％ W下及2質量％ W上且10質量％ W下的比例配合。通過 將導電劑的量設定為2質量％^上，能夠提高負極合剤層的集電性能。此外，通過將粘結劑 的量設定為1質量％^上，能夠提高負極層與負極集電體的粘結性，能夠期待優異的循環特 性。另一方面，導電劑及粘結劑分別設定為16質量％ W下在謀求高容量化方面是優選的。
[0061] 將上述那樣操作而得到的漿料涂布到負極集電體上。之后，使負極集電體的涂布 的漿料干燥，接著，進行例如漉壓等壓制。
[0062] 如此得到包含負極集電體和形成于負極集電體上的負極層的負極。
[0063] (3)隔膜
[0064] 隔膜沒有特別限定，可W使用例如微多孔性的膜、織布、無紡布、它們中的同一材 料或異種材料的層疊物等。作為形成隔膜的材料，可列舉出聚乙締、聚丙締、乙締-丙締共聚 聚合物、乙締-下締共聚聚合物、纖維素等。
[0065] 接著，參照圖1、圖2A及圖2B，對第1實施方式的卷繞型電極組的一個例子進行說 明。
[0066] 圖1是第1實施方式的一個例子的卷繞型電極組的局部展開立體圖。圖2A是圖1中 所示的卷繞型電極組的概略截面圖。圖2B是圖1中所示的卷繞型電極組的正極及負極的概 略展開截面圖。另外，圖2A及圖2B是表示將圖1中所示的卷繞型電極組1沿著圖1中所示的卷 繞方向C-C'切斷的概略截面圖的圖。
[0067] 圖1、圖2A及圖2B中所示的卷繞型電極組1包含一片正極11、一片負極12及兩片隔 膜13。另外，圖1中，在卷繞型電極組1的被展開的部分1B中，將兩片隔膜13的末端省略而記 載。此外，在圖2A及圖2B中，用粗線表示正極11，用細線表示負極12,用虛線表示兩片隔膜 13。進而，在圖2A中，為了能夠明確地把握正極11、負極12及隔膜13的配置，在正極11、負極 12及隔膜13之間示出間隙。實際上，在W下詳細說明的正極11的第1端面111與隔膜13的折 彎部13b之間及負極12的第1端面121與隔膜13的折彎部13a之間，分別如圖示那樣設置有間 隙。另一方面，除此W外的、相鄰的正極11及隔膜13、相鄰的負極12及隔膜13W及相鄰的隔 膜13彼此實際上接觸。
[0068] 如圖1中所示的那樣，正極11包含帶狀的正極集電體11a和形成于其兩面上的正極 層1化(一個正極層1化未圖示）。正極集電體11a包含在表面沒有形成正極層1化的部分11c。 該部分11c可W作為正極極耳起作用。
[0069] 正極11包含圖2A及圖2B中所示的第1端面山和圖m及圖2A及圖2B中所示的第2 端面112。如由圖2B表明的那樣，正極11從第1端面Ih延伸至第2端面112。換言之，正極11的 第1端面山及第2端面山分別為帶狀的正極11的短邊。此外，雖然沒有明確圖示，但是圖1中 所示的正極極耳11c從正極11的第1端面Ih延伸至第2端面112。
[0070] 同樣地，如圖1中所示的那樣，負極12包含帶狀的負極集電體12a和形成于其兩面 上的負極層12b(-個負極層12b未圖示）。負極集電體12a包含在表面沒有形成負極層12b的 部分12c。該部分12可W作為負極極耳起作用。
[0071] 負極12包含圖2A及圖2B中所示的第1端面12i和圖m及圖2A及圖2B中所示的第2 端面122。由圖2B表明的那樣，負極12從第1端面121延伸至第2端面122。換言之，負極12的第1 端面121及第2端面122分別為帶狀的負極12的短邊。此外，雖然沒有明確圖示，但是圖1中所 示的負極極耳12c從負極12的第1端面121延伸至第2端面122。
[0072] 在卷繞型電極組1中，如圖1中所示的那樣，隔膜13、負極12、隔膜13及正極11依次 被層疊，形成層疊體1。如圖1中所示的那樣，在該層疊體1中，正極極耳11c及負極極耳12c彼 此沿相反的方向，從層疊體1伸出。
[0073] 層疊體圖1中所示的方向R-R'為卷繞軸，被卷繞成扁平形狀，形成卷繞型電極 組1。卷繞型電極組1包含圖1及圖2A中所示的最內周1A及最外周1B。在圖2B中所示的展開圖 中，在左端示出位于卷繞型電極組1的最內周1A的正極11的第1端面111和負極12的第1端面 121。另一方面，在右端示出位于卷繞型電極組1的最外周1B的正極11的第2端面112和負極12 的第2端耐22。卷繞型電極組1的最外周1B為圖1中被展開的部分。
[0074] 對于卷繞型電極組1中的正極11，通過層疊體1被卷繞成扁平形狀，在最內周1A中 形成折彎部lid。同樣地，對于負極12,通過層疊體1被卷繞成扁平形狀，在最內周1A中形成 折彎部12d。進而，隔膜13通過層疊體1被卷繞成扁平形狀，在最內周1A中，形成與負極12的 折彎部12d相接觸的第1折彎部13b和與正極11的折彎部lid相接觸的第2折彎部13a。即，卷 繞型電極組1的最內周1A包含從正極11中的第1端面Ih到折彎部lid為止的部分11A、從負 極12中的第1端面121到折彎部12d為止的部分12B和隔膜13的一部分13A。另外，在圖2A中， 將正極11的折彎部lid及負極12的折彎部12d如同為彎曲部那樣示出。然而，實際上，正極11 在折彎部lid中，按照在正極集電體11a上產生折痕的方式被折彎，負極12在折彎部12d中， 按照在負極集電體12a上產生折痕的方式被折彎。
[0075] 如圖2A中所示的那樣，在卷繞型電極組1的最內周1A中，正極11的第1端面Ih隔著 隔膜13的第1折彎部13b，與負極12的折彎部12d相對。其中，在正極11的第1端面Ih與隔膜 13的第1折彎部13b之間設置有間隙。同樣地，在卷繞型電極組1的最內周1A中，負極12的第1 端面12i隔著隔膜13的第2折彎部13a，與正極11的折彎部lid相對。其中，在負極12的第1端 面121與隔膜13的第2折彎部13a之間設置有間隙。
[0076] 圖2A中所示的卷繞型電極組1的最內周1A中包含的與正極11的第1端面Ih鄰接的 端部lie其兩面lle-1及lle-2隔著隔膜13與負極12相對。同樣地，與負極12的第1端面12i鄰 接的端部其兩面12e-l及12e-2隔著隔膜13與正極11相對。
[0077] 如圖2A中所示的那樣，正極11中的電極組1的最內周1A中包含的部分11A的長度、 即從正極11的第1端面111到正極11的折彎部lid為止的長度為Lc[mm]。此外，負極12中的電 極組1的最內周1A中包含的部分12A的長度、即從負極12的第1端面121到負極12的折彎部 12d為止的長度為LA[mm]。進而，最內周1A的隔膜13的長度、即從隔膜13的折彎部13a到隔膜 13的折彎部13b為止的長度為L[mm]。進而，圖及圖2A及圖2B中所示的卷繞型電極組1的 最內周1A的隔膜13的長度L、正極11的長度Lc及負極12的長度La滿足0.01《（2kLA-Lc) /L《 0.8 〇
[0078] 圖IW及圖2A及圖2B中所示的卷繞型電極組1的最外周1B包含含有第2端面112的 正極11的一部分11B和含有第2端面122的負極12的一部分12B。如圖2A中所示的那樣，負極 12的一部分12B隔著隔膜13與正極11的一部分11B相對，與正極11的一部分11B相比位于外 側。此外，在負極12的一部分12B的外側，配置有兩片隔膜13的一部分13B。進而，如圖2A中所 示的那樣，兩片隔膜13按照將正極11的第2端面112及負極12的第2端面122包圍的方式被卷 繞。
[0079] 根據第1實施方式，提供一種扁平型的卷繞型電極組。該卷繞型電極組包含負極的 工作電位比1. 〇V( VS丄i/Li + )高的負極活性物質。此外，在卷繞型電極組的最內周中，正極 的端部的兩面隔著隔膜與負極相對，負極的端部的兩面隔著隔膜與正極相對。由于運些，所 W第1實施方式的扁平型的卷繞型電極組能夠實現可顯示高的能量密度及優異的壽命特性 的非水電解質電池。
[0080] (第2實施方式）
[0081] 根據第2實施方式，提供一種非水電解質電池。該非水電解質電池具備第1實施方 式的卷繞型電極組和非水電解質。
[0082] 第2實施方式的非水電解質電池可W進一步具備容納了卷繞型電極組和非水電解 質的外包裝部件。
[0083] 第2實施方式的非水電解質電池可W進一步具備與卷繞型電極組的正極電連接的 正極端子和與卷繞型電極組的負極電連接的負極端子。正極端子及負極端子各自可W將例 如絕緣部件夾在中間而安裝到外包裝部件中。
[0084] 接著，對第2實施方式的非水電解質電池中可使用的非水電解質、外包裝部件、正 極端子及負極端子W及絕緣部件進行說明。
[0085] (1)非水電解質
[0086] 作為非水電解質，可W使用通過在非水溶劑中溶解電解質(例如裡鹽)而調制的非 水電解質。
[0087] 作為非水溶劑，可列舉出例如碳酸亞乙醋化C)、碳酸亞丙醋（PC)、碳酸亞下醋 (BC)、碳酸二甲醋(DMC)、碳酸二乙醋(DEC)、碳酸乙甲醋(EMC)、丫-下內醋（丫-化）、環下諷、 乙臘、1,2-二甲氧基乙燒、1,3-二甲氧基丙烷、二甲基酸、四氨巧喃(THF)、2-甲基四氨巧喃 等。非水溶劑可w單獨使用，也可w將兩種w上混合使用。
[0088] 作為電解質，可列舉出例如高氯酸裡化iCl化）、六氣化憐酸裡化iPFs)、四氣化棚酸 裡化iBF4)、六氣化神裡化iAsFs)、^氣甲燒橫酸裡化iCF3S〇3)等裡鹽。電解質可W單獨使 用，也可W將兩種W上混合使用。電解質相對于非水溶劑的溶解量優選設定為〇.2mol/L~ 3mol/L。若電解質的濃度過低，則有時無法得到充分的離子導電性。另一方面，若非水溶劑 中的電解質的投入量過高，則有時電解質無法在非水溶劑中完全溶解。
[0089] (2)外包裝部件
[0090] 第2實施方式的非水電解質電池由于具備扁平形狀的卷繞型電極組，所W外包裝 部件優選為方形。然而，第2實施方式的非水電解質電池可具備的外包裝部件并不限定于方 形，可W根據用途而使用各種形狀的外包裝部件。
[0091] 作為外包裝部件，可W使用例如金屬制的外包裝部件。作為外包裝部件的材料，可 W使用例如侶、侶合金、鐵(Fe)、鍛儀(Ni)的鐵、不誘鋼(SUS)等。
[0092] 或者，外包裝部件也可W是例如層壓膜制。作為層壓膜，可W使用由金屬層和將該 金屬層夾入的兩片樹脂層構成的膜。
[0093] (3)正極端子及負極端子
[0094] 正極端子及負極端子例如優選由侶或侶合金形成。
[00M]正極端子與正極的連接例如可W通過正極引線而進行。同樣地，負極端子與負極 的連接例如可W通過負極引線而進行。正極引線及負極引線優選由例如侶或侶合金形成。
[0096] (4)絕緣部件
[0097] 作為絕緣部件的材料，可W使用例如樹脂。作為絕緣部件中使用的樹脂，只要是難 W被電解液侵蝕的樹脂則無論怎樣的樹脂都可W使用，可W使用例如聚乙締、聚丙締、乙締 醋酸乙締醋共聚物、乙締醋酸乙締醇共聚物、乙締-丙締酸共聚物、乙締-丙締酸乙醋共聚 物、乙締-丙締酸甲醋共聚物、乙締-甲基丙締酸醋-丙締酸醋共聚物（ethyl ene- methacirlate-ac巧late copolymer)、乙締-甲基丙締酸甲醋共聚物、離聚物、聚丙締臘、聚 偏氯乙締、聚四氣乙締、聚氯Ξ氣乙締、聚苯酸、聚對苯二甲酸乙二醇醋、聚四氣乙締等，上 述樹脂可W單獨使用一種，此外，也可W將多種混合使用。其中，優選使用聚丙締或聚乙締。
[0098] 接著，對第2實施方式的非水電解質電池的一個例子參照圖3~圖5進行詳細說明。
[0099] 圖3為第2實施方式的一個例子的非水電解質電池的概略立體圖。圖4為圖3中所示 的非水電解質電池的一個分解立體圖。圖5為圖3中所示的非水電解質電池的進一步分解立 體圖。
[0100] 該例的非水電解質二次電池100為如圖3~圖5中所示的那樣，具備外包裝部件 111、收納在外包裝部件111內的電極組1和浸滲在電極組1中的非水電解液(未圖示)的方形 非水電解質電池。
[0101] 電極組1為參照圖及圖2A及圖2B說明的扁平形狀的卷繞型電極組1。除電極組1 的正極極耳11c及負極極耳12cW外的部分被絕緣膠帶10被覆。
[0102] 如圖3~圖5中所示的那樣，外包裝部件111包含具有開口部的有底矩形筒狀的金 屬制容器Ilia和配置在容器Ilia的開口部的矩形板狀的封口體11化。封口體11化通過例如 激光焊接等焊接與容器111a的開口部接合。在封口體11化上開口有兩個貫通孔(未圖示)和 注入口（未圖示）。
[0103] 如圖4及圖5中所示的那樣，該例的非水電解質二次電池100進一步具備正極引線6 及負極引線7。
[0104] 正極引線6含有具有貫通孔6b的連接板6a和從連接板6a叉形分叉而向下方伸出的 集電部6c。負極引線7也同樣地含有具有貫通孔7b的連接板7a和從連接板7a叉形分叉而向 下方伸出的集電部7c。
[0105] 如圖4及圖5中所示的那樣，絕緣體8配置在封口體111b的背面。絕緣體8在背面具 有第1凹部8a及第2凹部8b。在第1凹部8a及第2凹部8b上，分別開口有貫通孔8曰'及貫通孔 8b'，各貫通孔8曰'及8b'與封口體mb的貫通孔分別連通。在第1凹部8a內配置有正極引線6 的連接板6a，在第2凹部8b內配置有負極引線7的連接板7曰。此外，在絕緣體8上，開口有與封 口體11化的注入口連通的貫通孔8c。
[0106] 對于正極引線6,在叉形的集電部6c之間夾持電極組1的正極極耳11c的外周而與 其接合。此外，對于負極引線7,在叉形的集電部7c之間夾持電極組2的負極極耳12c的外周 而與其接合。運樣，正極引線6與電極組2的正極極耳3b電連接，負極引線7與電極組2的負極 極耳4b電連接。
[0107] 如圖4及圖5中所示的那樣，該例的非水電解質二次電池100具備兩個絕緣部件9a。 一個絕緣部件9a將正極引線6與正極極耳11c的接合部分被覆。另一個絕緣部件9a將負極引 線7與負極極耳12c的接合部分被覆。兩個絕緣部件9a分別通過對折的絕緣膠帶9b被固定在 電極組2上。
[0108] 如圖3~圖5中所示的那樣，該例的非水電解質二次電池100進一步具備正極端子 113及負極端子114。
[0109] 正極端子113包含矩形狀的頭部113a和從頭部113a的背面向下方伸出的軸部 113b。同樣地，負極端子114包含矩形的頭部114a和從頭部114a的背面向下方伸出的軸部 114b。正極端子113及負極端子114分別介由絕緣墊片115而配置在封口體11化的上表面。正 極端子113的軸部113b被插入到絕緣墊片115的貫通孔115a、封口體11化的貫通孔、絕緣體8 的貫通孔8a'、正極引線6的連接板6a的貫通孔6b中，與它們斂縫固定。此外，負極端子114的 軸部114b被插入到絕緣墊片115的貫通孔115a、封口體mb的貫通孔、絕緣體8的貫通孔 8b'、負極引線7的連接板7a的貫通孔7b中，與它們斂縫固定。由此，正極端子113與正極引線 6電連接，負極端子114與負極引線7電連接。
[0110] 在上述構成的非水電解質電池100中，非水電解質的注入可W在將電極組2容納在 容器11 la內并將封口體11化與容器11 la的開口部接合后，經由封口體11化上被開口的注入 口進行。在注入非水電解質后，如圖3中所示的那樣，通過在注入口中嵌入金屬制的密封塞 123并將其焊接，可W將外包裝部件111密封。
[0111] 第2實施方式的非水電解質電池由于具備第1實施方式的扁平型的卷繞型電極組， 所W能夠顯示高的能量密度及優異的壽命特性。
[0112] 實施例
[0113] W下列舉出例子，對本發明進一步詳細地說明，但只要不脫離發明的主旨，則本發 明并不限定于W下掲示的實施例。
[0114] (實施例1)
[0115] 實施例1中，制作了具備圖及圖2A及圖2B中所示的卷繞型電極組1的具有與圖3 ~圖5中所示的非水電解質二次電池100相同的結構的非水電解質二次電池。
[0116] [正極11的制作]
[0117] 首先，作為正極活性物質，準備裡儀鉆儘復合氧化物LiNii/3Coi/3Mm/3化和裡鉆復 合氧化物LiCo化。將它們按照LiNii/3Coi/3Mm/3化與LiCo化成為2:1的方式混合，得到活性物 質混合物。將該活性物質混合物、作為導電劑的乙烘黑、作為進一步導電劑的石墨和作為粘 結劑的聚偏氣乙締 W質量比為100:2:3:3的比例混合。將如此得到的混合物投入到作為溶 劑的N-甲基-2-化咯燒酬中，將其用行星式混合機混煉及攬拌，制作了正極漿料。
[0118] 接著，準備作為正極集電體的厚度為20μπι的侶錐。該侶錐具有從第1端面延伸至第 2端面的帶狀的形狀。
[0119] 在涂裝裝置中，在該侶錐的兩面上，按照每單位面積的涂布量達到70g/m2的方式， 涂布之前制作的正極漿料。此時，在侶錐的一部分上不涂布正極漿料，殘留侶錐的沿從第1 端面向著第2端面的方向延伸的帶狀的正極漿料未涂布部。
[0120] 接著，使如此得到的涂膜干燥。接著，將干燥后的涂膜及侶錐在漉壓機中按照電極 密度成為3.4g/cc的方式進行壓延。如此得到包含正極集電體和形成于正極集電體的表面 上的正極層的正極11。
[0121] [負極12的制作]
[0122] 首先，作為負極活性物質，準備鐵酸裡Li4Ti5化2。將該活性物質、作為導電劑的石 墨和作為粘結劑的聚偏氣乙締 W質量比為100:15:4的比例混合。將如此得到的混合物投入 到作為溶劑的N-甲基-2-化咯燒酬中，將其用行星式混合機混煉及攬拌，制作了負極漿料。
[0123] 接著，準備作為負極集電體的厚度為20μπι的侶錐。該侶錐具有從第1端面延伸至第 2端面的帶狀的形狀。
[0124] 在涂裝裝置中，在該侶錐的兩面上，按照每單位面積的涂布量成為65g/m2的方式 涂布之前制作的負極漿料。此時，在侶錐的一部分上不涂布負極漿料，殘留侶錐的沿從第1 端面向著第2端面的方向延伸的帶狀的負極漿料未涂布部。
[0125] 接著，使如此得到的涂膜干燥。接著，將干燥后的涂膜及侶錐在漉壓機中按照電極 密度成為2.4g/cc的方式進行壓延。如此得到包含負極集電體和形成于負極集電體的表面 上的負極層的負極12。
[0126] [卷繞型電極組1的制作]
[0127] 作為隔膜13,準備厚度為30皿的兩片隔膜。接著，將一片隔膜13、之前制作的負極 12、另一片隔膜13及之前制作的正極11依次層疊，得到層疊體1。此時，按照正極11中的與正 極11的第1端面111鄰接且不與負極12相對的端部lie(正極11的突出部分）的長度達到 70.1mm的方式層疊。
[0128] 接著，將該層疊體1轉移到卷繞裝置中。在該層疊體1中，首先，將隔膜13和正極11 先折彎。接著，進一步加上負極12,將層疊體整體折彎，卷繞成滿旋狀。在卷繞時，按照最內 周1A的負極12的長度La達到69.6mm、最內周1A的正極11的長度Lc達到69.7mm的方式調整最 初的卷忍的角度。將如此得到的卷繞體進行壓制，得到扁平形狀的卷繞型電極組1。
[0129] [電池單元的組裝]
[0130] 準備參照圖4及圖5說明的各部件，通過W下的步驟制作了具有與圖3~圖5中所示 的非水電解質電池100相同的結構的電池單元100。
[0131] 首先，在侶制的封口體11化的背面配置絕緣體8。接著，將正極端子113的頭部113a 介由絕緣墊片115配置在封口體11化的上表面，并且將正極端子113的軸部113b插入到封口 體11化的一個貫通孔及絕緣體8的貫通孔8曰'中。同樣地，將負極端子114的頭部114a介由絕 緣墊片115配置在封口體11化的上表面，并且將軸部114b插入到封口體11化的另一個貫通 孔及絕緣體8的貫通孔8b'中。如此得到圖4及圖5中所示那樣的封日體mb。
[0132] 接著，將之前制作的卷繞型電極組1的正極極耳11c夾在正極引線6的叉形的集電 部6c之間，在該狀態下將正極極耳11c與正極引線6進行焊接。同樣地，將卷繞型電極組1的 負極極耳12c夾在負極引線7的叉形的集電部7c之間，在該狀態下將負極極耳12c與負極引 線7進行焊接。接著，將正極端子113斂縫固定在正極引線6的連接板6a上。同樣地，將負極端 子114斂縫固定在負極引線7的連接板7a上。運樣使電極組2與封口體11化成為一體。
[0133] 接著，將一個絕緣部件9a按照將它們固定的方式覆蓋到正極引線6及正極極耳11c 上。同樣地，將另一個絕緣部件9a按照將它們固定的方式覆蓋到負極引線7及負極極耳12c 上。接著，將運些絕緣部件9a分別用絕緣膠帶9b固定。
[0134] 將運樣被固定的絕緣部件9曰、正極引線6及正極極耳11c的單元bell)和絕緣部件 9a、負極引線7及負極極耳12c的單元插入到侶制的容器Ilia內。接著，將封口體11化通過激 光焊接到容器111a的開口部上，制作了電池單元100。所制作的電池單元100具有寬度為 10mm、高度為10mm、厚度為30mm的長方體的形狀。
[0135] [非水電解質的調制]
[0136] 將碳酸亞乙醋和碳酸二甲醋Wl:l混合，調制了非水溶劑。在該非水溶劑中，按照 成為Imol/L的濃度的方式溶解作為電解質的六氣化憐酸裡LiPFs。如此得到非水電解質。
[0137] [非水電解質的注入及非水電解質電池100的完成]
[013引將調制的非水電解質從封口體11化的注液口注入到電池單元100內。注入后，在注 液口中嵌入侶制的密封部件123,將密封部件123的周圍焊接到封口體mb上。如此完成實 施例1的非水電解質電池100。
[0139] [初充電]
[0140] 相對于非水電解質電池100進行初充電。初充電在25°C下W0.2C恒電流充電至 2.8V后，W恒電壓進行至電流值達到0.01C。
[0141] [容量測定]
[0142] 將進行了初充電的非水電解質電池100在60°C的大氣中加溫150小時后，在25°C下 W0.2C恒電流充電至2.8V。之后，將該電池單元100W恒電壓充電充電至電流值達到0.01C。 進而，將該電池單元100 W 0.33C放電至電壓值達到1.3V，測定放電容量。將測定的放電量作 為實施例1的非水電解質電池100的額定容量。實施例1的非水電解質電池100的額定容量為 22.23Ah。
[0143] [充放電循環試驗及儲存試驗]
[0144] 接著，相對于非水電解質電池100,在40°C氣氛下進行1000個循環的充放電循環試 驗。在1次充放電循環中，相對于非水電解質電池100, W 1C進行恒電流充電至2.8V，之后進 行恒電壓充電至電流值達到0.01C，接著W1C進行恒電流放電至電壓達到1.3V。在充電與放 電的間隔，加上30分鐘的停止。在進行1000個循環的充放電循環后，相對于非水電解質電池 100，在25°C下W0.2C進行恒電流充電至2.8V，之后，W恒電壓充電進行充電至電流值達到 O.OIC，之后，將非水電解質電池100在25°C氣氛下儲存一個月。將儲存后的非水電解質電池 100在25°C氣氛中W0.33C放電至電壓值達到1.3V，測定放電容量，將該放電容量作為實施 例1的非水電解質電池100的儲存后容量。實施例1的非水電解質電池100的容量為19.23Ah。 即，實施例1的非水電解質電池100的因儲存引起的自放電量為3.OOAh。
[0145] [解體分析]
[0146] 將評價后的電池解體，觀察卷繞型電極組1，結果沒有確認到正極11及負極12的扭 曲。此外，通過能量色散型X射線光譜法觀察卷繞型電極組1中的金屬分布，結果沒有確認到 電極表面上的金屬的析出。
[0147] [卷繞型電極組1的截面觀察]
[0148] 進行實施例1的非水電解質電池100的卷繞型電極組1的截面觀察。卷繞型電極組1 的截面具有與圖2A中概略示出的結構相同的結構。即，卷繞型電極組1包含含有從正極11的 第1端面Ih到正極11的折彎部lid為止的部分11A、從負極12的第1端面121到負極12的折彎 部12d為止的部分12A和隔膜13中的從與正極11的折彎部lid接觸的第2折彎部13a到與負極 12的折彎部12d接觸的第1折彎部13b為止的部分13A的最內周1A。在最內周1A中，與正極11 的第1端面111鄰接的端部lie的兩面lle-1及lle-2隔著隔膜13與負極12相對。同樣地，與負 極12的第1端面12i鄰接的端部12e的兩面12e-l及12e-2隔著隔膜13與正極13相對。此外，在 最內周1A中，正極11的第1端面Ih隔著隔膜13的第1折彎部13b，與負極12的折彎部12d相 對。同樣地，在最內周1A中，負極12的第1端面121隔著隔膜13的第2折彎部13a，與正極11的 折彎部lid相對。另一方面，卷繞型電極組1包含含有包含正極11的第2端面112的部分11B、 包含負極12的第2端面122的部分12B和隔膜13的端部13B的最外周1B。在最外周1B中，負極 12的一部分12B隔著隔膜13與正極11的一部分11B相對，與正極11的一部分11B相比位于外 側。此外，在負極12的一部分12B的外側，配置有兩片隔膜13的一部分13B。進而，兩片隔膜13 按照將正極11的第2端面112及負極12的第2端面122包圍的方式卷繞。
[0149] 此外，通過之前說明的步驟測定實施例1的非水電解質電池100的卷繞型電極組1 的最內周1A中的正極11的長度Lc、負極12的長度La及隔膜的長度L。將其結果示于W下的表1 中。實施例1的非水電解質電池100的卷繞型電極組1的（2kLA-Lc) /L為0.01。
[0150] [負極12的工作電位的確認]
[0151] 通過W下的步驟來確認負極12的工作電位。
[0152] 將非水電解質電池100滿充電后，W0.2C將額定容量放電。之后將電池解體，取出 1cm2的負極12,用碳酸乙甲醋洗涂，制成Ξ極式電池用的負極。在解體時，調查正極11與負 極12的相對面積，結果為1.12m2。將電池100的額定容量除W相對面積1.12m2而得到的值作 為Ξ極式電池的額定容量。另一方面，在氣氣氛下制作使工作電極為負極12、對電極為金屬 裡、參比電極為金屬裡的Ξ極式電池。對該Ξ極式電池測定工作電極與參比電極之間的電 壓，同時在工作電極與對電極之間流入0.2C的電流而充電Ξ極式電池的額定容量部分，調 查充電末期的閉路電壓。其結果是，閉路電壓為1.33V vs.Li/Li +。^該電位作為負極12的 工作電位。另外，將向負極12中嵌入Li的方向定義為充電。
[0153] (實施例2)
[0154] 實施例2中，在形成層疊體1時，按照正極11中的與正極11的第1端面111鄰接且不 與負極12相對的端部lie(正極11的突出部分)的長度達到75.0mm的方式層疊;及在卷繞時， 按照最內周ΙΑ的負極12的長度La達到50.0mm、最內周ΙΑ的正極11的長度Lc達到55.0mm的方 式來調整最初的卷忍的角度，除此W外，通過與上述實施例1相同的步驟，構成非水電解質 二次電池100。
[0155] 通過與實施例1中說明的相同的步驟來測定實施例2的非水電解質電池100的額定 容量。實施例2的非水電解質電池100的額定容量為22.12Ah。
[0156] 相對于該非水電解質二次電池100,通過與實施例1相同的步驟進行充放電循環試 驗及儲存試驗。儲存后，相對于非水電解質電池100,在25°C氣氛中W0.33C進行放電至電壓 值達到1.3V，測定放電容量。其結果是，得到19. lOAh的容量。即，關于實施例2的非水電解質 電池100的因儲存引起的自放電量為3.02Ah。
[0157] 將評價后的電池解體，觀察卷繞型電極組1，結果沒有確認到正極11及負極12的扭 曲。此外，通過能量色散型X射線光譜法觀察卷繞型電極組1中的金屬分布，結果沒有確認到 電極表面上的金屬的析出。
[0158] 此外，進行實施例2的非水電解質電池100的卷繞型電極1的截面觀察。實施例2的 卷繞型電極組1的截面具有與圖6中概略示出的結構相同的結構。若將圖2A與圖6比較，則如 表明的那樣，實施例2的卷繞型電極組1在最內周1A中，從正極11的第1端面111到隔膜13的 一個折彎部13b為止的距離大于圖2A中所示的卷繞型電極組1、即實施例1的卷繞型電極組1 的該距離。此外，實施例2的卷繞型電極組1在最內周1A中，從負極12的第1端面121到隔膜13 的一個折彎部13a為止的距離大于圖2A中所示的卷繞型電極組1、即實施例1的卷繞型電極 組1的該距離。關于其他方面，實施例2的卷繞型電極組1的截面結構與實施例1的截面結構 相同。
[0159] 此外，通過之前說明的步驟來測定實施例2的非水電解質電池100的卷繞型電極組 1的最內周1A中的正極11的長度Lc、負極12的長度La及隔膜的長度L。將其結果示于W下的表 1中。實施例2的非水電解質電池100的卷繞型電極組1的（2kLA-Lc) /L為0.50。
[0160] (實施例3)
[0161] 實施例3中，在形成層疊體1時，按照正極11中的與正極11的第1端面111鄰接且不 與負極12相對的端部lie(正極11的突出部分)的長度達到54.0mm的方式層疊;及在卷繞時， 按照最內周1A的負極12的長度La達到50.0mm、最內周1A的正極11的長度Lc達到34.0mm的方 式來調整最初的卷忍的角度，除此W外，通過與上述實施例1相同的步驟，構成非水電解質 二次電池100。
[0162] 通過與實施例1中說明的相同的步驟來測定實施例3的非水電解質電池100的額定 容量。實施例3的非水電解質電池100的額定容量為22.08Ah。
[0163] 相對于該非水電解質二次電池100,通過與實施例1相同的步驟進行充放電循環試 驗及儲存試驗。儲存后，相對于非水電解質電池100,在25°C氣氛中W0.33C進行放電至電壓 值達到1.3V，現憶放電容量。其結果是，得到19.07Ah的容量。即，關于實施例3的非水電解質 電池100的因儲存引起的自放電量為3.OlAh。
[0164] 將評價后的電池解體，觀察卷繞型電極組1，結果沒有確認到正極11及負極12的扭 曲。此外，通過能量色散型X射線光譜法觀察卷繞型電極組1中的金屬分布，結果沒有確認到 電極表面上的金屬的析出。
[0165] 此外，進行實施例3的非水電解質電池 100的卷繞型電極1的截面觀察。實施例3的 卷繞型電極組1的截面具有與圖7中概略示出的結構相同的結構。若將圖2A與圖6與圖7比 較，則如表明的那樣，實施例3的卷繞型電極組1在最內周1A中，從正極11的第1端面Ih到隔 膜13的一個折彎部13b為止的距離大于圖2A中所示的卷繞型電極組1、即實施例1的卷繞型 電極組1的該距離，進而大于圖6中所示的卷繞型電極組1、即實施例2的卷繞型電極組1的該 距離。此外，實施例3的卷繞型電極組1在最內周1A中，從負極12的第1端面121到隔膜13的一 個折彎部13a為止的距離大于實施例1的卷繞型電極組1的該距離，且與實施例2的卷繞型電 極組1的該距離相同。關于其他方面，實施例3的卷繞型電極組1的截面結構與實施例1及實 施例2的截面結構相同。
[0166] 此外，通過之前說明的步驟來測定實施例3的非水電解質電池100的卷繞型電極組 1的最內周1A中的正極11的長度Lc、負極12的長度La及隔膜的長度L。將其結果示于W下的表 1中。實施例3的非水電解質電池100的卷繞型電極組1的（2kLA-Lc) /L為0.80。
[0167] (實施例4)
[0168] 實施例4中，在形成層疊體1時，按照正極11中的與正極11的第1端面111鄰接且不 與負極12相對的端部lie(正極11的突出部分)的長度達到66.0mm的方式層疊;及在卷繞時， 按照最內周1A的負極12的長度La達到30.0mm、最內周1A的正極11的長度Lc達到26.0mm的方 式調整最初的卷忍的角度，除此W外，通過與上述實施例1相同的步驟，構成非水電解質二 次電池100。
[0169] 通過與實施例1中說明的相同的步驟來測定實施例4的非水電解質電池100的額定 容量。實施例4的非水電解質電池100的額定容量為22. OlAh。
[0170] 相對于該非水電解質二次電池100,通過與實施例1相同的步驟進行充放電循環試 驗及儲存試驗。儲存后，相對于非水電解質電池100,在25°C氣氛中W0.33C進行放電至電壓 值達到1.3V，現憶放電容量。其結果是，得到19.05Ah的容量。即，關于實施例4的非水電解質 電池100的因儲存引起的自放電量為2.96Ah。
[0171] 將評價后的電池解體，觀察卷繞型電極組1，結果沒有確認到正極11及負極12的扭 曲。此外，通過能量色散型X射線光譜法觀察卷繞型電極組1中的金屬分布，結果沒有確認到 電極表面上的金屬的析出。
[0172] 此外，通過之前說明的步驟來測定實施例4的非水電解質電池100的卷繞型電極組 1的最內周1A中的正極11的長度Lc、負極12的長度La及隔膜的長度L。將其結果示于W下的表 1中。實施例4的非水電解質電池100的卷繞型電極組1的(2kLA-Lc)/L為1.20。
[0173] (實施例5)
[0174] 實施例5中，在形成層疊體1時，按照正極11中的與正極11的第1端面111鄰接且不 與負極12相對的端部lie(正極11的突出部分)的長度達到75.0mm的方式層疊;及在卷繞時， 按照最內周1A的負極12的長度La達到15.0mm、最內周1A的正極11的長度Lc達到20.0mm的方 式調整最初的卷忍的角度，除此W外，通過與上述實施例1相同的步驟，構成非水電解質二 次電池100。
[0175] 通過與實施例1中說明的相同的步驟來測定實施例5的非水電解質電池100的額定 容量。實施例5的非水電解質電池100的額定容量為22.09Ah。
[0176] 相對于該非水電解質二次電池100,通過與實施例1相同的步驟進行充放電循環試 驗及儲存試驗。儲存后，相對于非水電解質電池100,在25°C氣氛中W0.33C進行放電至電壓 值達到1.3V，現憶放電容量。其結果是，得到19.05Ah的容量。即，關于實施例5的非水電解質 電池100的因儲存引起的自放電量為3.04Ah。
[0177] 將評價后的電池解體，觀察卷繞型電極組1，結果沒有確認到正極11及負極12的扭 曲。此外，通過能量色散型X射線光譜法觀察卷繞型電極組1中的金屬分布，結果沒有確認到 電極表面上的金屬的析出。
[0178] 此外，通過之前說明的步驟來測定實施例5的非水電解質電池100的卷繞型電極組 1的最內周1A中的正極11的長度Lc、負極12的長度La及隔膜的長度L。將其結果示于W下的表 1中。實施例5的非水電解質電池100的卷繞型電極組1的(2kLA-Lc)/L為1.50。
[0179] (實施例6)
[0180] 實施例6中，在形成層疊體1時，按照正極11中的與正極11的第1端面111鄰接且不 與負極12相對的端部lie(正極11的突出部分)的長度達到70.1mm的方式層疊;及在卷繞時， 按照最內周1A的負極12的長度La達到0.3mm、最內周1A的正極11的長度Lc達到0.4mm的方式 調整最初的卷忍的角度，除此W外，通過與上述實施例1相同的步驟，構成非水電解質二次 電池100。
[0181] 通過與實施例1中說明的相同的步驟來測定實施例6的非水電解質電池100的額定 容量。實施例6的非水電解質電池100的額定容量為22.26Ah。
[0182] 相對于該非水電解質二次電池100,通過與實施例1相同的步驟進行充放電循環試 驗及儲存試驗。儲存后，相對于非水電解質電池100,在25°C氣氛中W0.33C進行放電至電壓 值達到1.3V，現憶放電容量。其結果是，得到19.22Ah的容量。即，關于實施例6的非水電解質 電池100的因儲存引起的自放電量為3.04Ah。
[0183] 將評價后的電池解體，觀察卷繞型電極組1，結果沒有確認到正極11及負極12的扭 曲。此外，通過能量色散型X射線光譜法觀察卷繞型電極組1中的金屬分布，結果沒有確認到 電極表面上的金屬的析出。
[0184] 此外，通過之前說明的步驟來測定實施例6的非水電解質電池100的卷繞型電極組 1的最內周1A中的正極11的長度Lc、負極12的長度La及隔膜的長度L。將其結果示于W下的表 1中。實施例6的非水電解質電池100的卷繞型電極組1的(2kLA-Lc)/L為1.99。
[0185] (實施例7)
[0186] 實施例7中，作為負極活性物質使用青銅型氧化鐵(Ti〇2(B));及將負極漿料的涂 布按照每單位面積的涂布量達到80g/m2的方式進行調整，除此W外，通過與上述實施例1相 同的步驟，構成非水電解質二次電池100。
[0187] 通過與實施例1中說明的相同的步驟來測定實施例7的非水電解質電池100的額定 容量。實施例7的非水電解質電池100的額定容量為23.86Ah。
[0188] 相對于該非水電解質二次電池100,通過與實施例1相同的步驟進行充放電循環試 驗及儲存試驗。儲存后，相對于非水電解質電池100,在25°C氣氛中W0.33C進行放電至電壓 值達到1.3V，測定放電容量。其結果是，得到20.95Ah的容量。即，關于實施例7的非水電解質 電池100的因儲存引起的自放電量為2.91Ah。
[0189] 將評價后的電池解體，觀察卷繞型電極組1，結果沒有確認到正極11及負極12的扭 曲。此外，通過能量色散型X射線光譜法觀察卷繞型電極組1中的金屬分布，結果沒有確認到 電極表面上的金屬的析出。
[0190] 此外，進行實施例7的非水電解質電池100的卷繞型電極組1的截面觀察。卷繞型電 極組1的截面具有與圖2A中概略示出的結構相同的結構。即，實施例7的卷繞型電極組1的截 面結構與實施例1的截面結構相同。
[0191] 進而，通過之前說明的步驟來測定實施例7的非水電解質電池100的卷繞型電極組 1的最內周1A中的正極11的長度Lc、負極12的長度La及隔膜的長度L。其結果是，如W下的表1 中所示的那樣，與實施例1的結果相同。因此，實施例7的非水電解質電池100的卷繞型電極 組1 的（2kLA-Lc)/L 為0.01。
[0192] 進而，通過與實施例1中說明的相同的步驟來測定實施例7的非水電解質電池100 的卷繞型電極組1的負極12的工作電位。其結果是，實施例7的負極12的工作電位為1. IV (VS 丄 i/Li+)。
[0193] (比較例1)
[0194] 比較例1中，在形成層疊體1時，按照正極11中的與正極11的第1端面111鄰接且不 與負極12相對的端部lie(正極11的突出部分)的長度達到60.0mm的方式層疊;及在卷繞時， 按照最內周1A的負極12的長度La達到40.0mm、最內周1A的正極11的長度Lc達到30.0mm的方 式調整最初的卷忍的角度，除此W外，通過與上述實施例1相同的步驟，構成非水電解質二 次電池100。
[01M]通過與實施例1中說明的相同的步驟來測定比較例1的非水電解質電池100的額定 容量。比較例1的非水電解質電池100的額定容量為21.89Ah。
[0196] 相對于該非水電解質二次電池100,通過與實施例1相同的步驟進行充放電循環試 驗及儲存試驗。儲存后，相對于非水電解質電池100,在25°C氣氛中W0.33C進行放電至電壓 值達到1.3V，現憶放電容量。其結果是，得到18.92Ah的容量。即，關于比較例1的非水電解質 電池100的因儲存引起的自放電量為2.97Ah。
[0197] 將評價后的電池解體，觀察卷繞型電極組1，結果沒有確認到正極11及負極12的扭 曲。此外，通過能量色散型X射線光譜法觀察卷繞型電極組1中的金屬分布，結果沒有確認到 電極表面上的金屬的析出。
[0198] 此外，進行比較例1的非水電解質電池100的卷繞型電極1的截面觀察。比較例1的 卷繞型電極組1的截面具有與圖8中概略示出的結構相同的結構。如圖8中所示的那樣，比較 例1的卷繞型電極組1在最內周1A中，正極11的第1端面Ih及負極12的第1端面121的位置在 卷繞方向C-C'及與卷繞軸R-R'垂直的方向N-N'上對齊。因此，如圖8中所示的那樣，比較例1 的卷繞型電極組1在最內周1A中，與正極11的第1端面Ih鄰接的端部lie僅其一面lle-1隔 著隔膜13與負極12相對，另一個面lle-2與正極11的其他部分相對。此外，在最內周1A中，與 負極12的第1端面121鄰接的端部12e僅其一面12e-l隔著隔膜13與正極11相對，另一個面 12e-2與負極12的其他部分相對。關于其他方面，比較例1的卷繞型電極組1的截面結構與實 施例1~實施例7的截面結構相同。
[0199] 此外，通過之前說明的步驟來測定比較例1的非水電解質電池100的卷繞型電極組 1的最內周1A中的正極11的長度Lc、負極12的長度La及隔膜的長度L。將其結果示于W下的表 1中。實施例3的非水電解質電池100的卷繞型電極組1的（2kLA-Lc) /L的值為1.00。
[0200] (比較例2)
[0201] 比較例2中，作為負極活性物質使用石墨;及將負極漿料的涂布按照每單位面積的 涂布量達到40g/m2的方式進行調整，除此W外，通過與上述實施例2相同的步驟，構成比較 例1的非水電解質二次電池。
[0202] 通過與實施例1中說明的相同的步驟來測定比較例2的非水電解質電池100的額定 容量。比較例2的非水電解質電池100的額定容量為24.35Ah。
[0203] 相對于該非水電解質二次電池100,通過與實施例1相同的步驟進行充放電循環試 驗及儲存試驗。儲存后，相對于非水電解質電池100,在25°C氣氛中W0.33C進行放電至電壓 值達到1.3V，測定放電容量。其結果是，得到5.24Ah的容量。即，關于比較例2的非水電解質 電池100的因儲存引起的自放電量為19. llAh。
[0204] 將評價后的電池解體，觀察卷繞型電極組1，結果獲知正極11及負極12發生扭曲。 此外，通過能量色散型X射線光譜法觀察卷繞型電極組1中的金屬分布，結果在負極12的表 面析出Li。
[0205] 此外，進行比較例2的非水電解質電池100的卷繞型電極組1的截面觀察。卷繞型電 極組1的截面具有與圖6中概略示出的結構相同的結構。即，比較例2的卷繞型電極組1的截 面結構與實施例2的截面結構相同。
[0206] 進而，通過之前說明的步驟來測定比較例2的非水電解質電池100的卷繞型電極組 1的最內周1A中的正極11的長度Lc、負極12的長度La及隔膜的長度L。其結果是，如W下的表1 中所示的那樣，與實施例2的結果相同。因此，比較例2的非水電解質電池100的卷繞型電極 組 1 的（2kLA-Lc) /L 的值為0.05。
[0207] 進而，通過與實施例1中說明的相同的步驟來測定比較例2的非水電解質電池100 的卷繞型電極組1的負極12的工作電位。其結果是，比較例2的負極12的工作電位為0.3V (VS 丄 i/Li+)。
[020引
[0209]巧察]
[0210] 由表1中所示的結果獲知，實施例1~實施例6的非水電解質電池100與比較例1的 非水電解質電池100相比，額定容量高。比較例1的非水電解質電池100由于在卷繞型電極組 1的最內周1A中，僅正極11的端部lie的一面隔著隔膜13與負極12相對，僅負極12的端部12e 的一面隔著隔膜13與正極11相對，所W與實施例1~6的非水電解質電池100相比，額定容量 變低。
[0211] 進而，實施例1~實施例6的非水電解質電池100與比較例1的非水電解質電池100 同樣地抑制了自放電。運是由于，實施例1~6的非水電解質電池在卷繞型電極組1的最內周 1A中，負極12的端部12e的兩面隔著隔膜13與正極11相對，但負極12所包含的負極活性物質 的工作電位比l.〇V(vs丄i/Li+)高，因此抑制了負極表面上的金屬的析出。該事實如之前敘 述的那樣，通過利用能量色散型X射線光譜法來確認電極表面的金屬分布得W證明。
[0212] 進而，如由表1中所示的結果表明的那樣，實施例7的非水電解質100也與實施例1 ~6的非水電解質電池100同樣地抑制了自放電，同時顯示了比比較例1的非水電解質電池 100高的額定容量。由該結果證明，即使改變負極活性物質，只要工作電位比1. 〇V(vs丄i/Li +)高，則也可得到相同的效果。
[0213] 另一方面，使用石墨作為負極活性物質的比較例2的非水電解質電池100與實施例 1~7的非水電解質電池100相比，自放電容量顯著較高。認為其一個原因是如由利用能量色 散型X射線光譜法來確認電極表面的金屬分布所證明的那樣，儲存后在負極12的表面上析 出金屬裡。此外認為，如由電池的解體表明的那樣，負極12發生扭曲也是原因之一。認為負 極12的扭曲的原因是通過裡的嵌入及脫嵌而石墨的體積發生較大變化。
[0214](實施例8)
[0215] 實施例8中，除了 W下運點W外，通過與實施例1相同的步驟，構成非水電解質二次 電池100。
[0216] 首先，實施例8中，將正極漿料的每單位面積的涂布量設定為140g/m2。此外，按照 電極密度達到3. Ig/cc的方式進行利用漉壓的壓延，得到正極11。
[0217] 此外，實施例8中，將負極漿料的每單位面積的涂布量設定為135g/m2。此外，按照 電極密度達到2. Ig/cc的方式進行利用漉壓的壓延，得到負極12。
[0218] 進而，實施例8中，通過與使正極漿料的涂布量及負極漿料的涂布量大于實施例1 的部分相應地使卷繞裝置中的卷繞次數比實施例1減少，由此制作La、Lc及L的值與實施例1 的La、Lc及L的值相同的卷繞型電極組1。
[0219] 通過與實施例1中說明的相同的步驟來測定實施例8的非水電解質電池100的額定 容量。實施例8的非水電解質電池100的額定容量為23.52Ah。
[0220] 相對于該非水電解質二次電池100,通過與實施例1相同的步驟進行充放電循環試 驗及儲存試驗。儲存后，相對于非水電解質電池100,在25°C氣氛中W0.33C進行放電至電壓 值達到1.3V，測定放電容量。其結果是，得到20.48Ah的容量。即，關于實施例8的非水電解質 電池100的因儲存引起的自放電量為3.04Ah。
[0221] 將評價后的電池解體，觀察卷繞型電極組1，結果沒有確認到正極11及負極12的扭 曲。此外，通過能量色散型X射線光譜法觀察卷繞型電極組1中的金屬分布，結果沒有確認到 電極表面上的金屬的析出。
[0222] 此外，通過之前說明的步驟來測定實施例8的非水電解質電池100的卷繞型電極組 1的最內周1A中的正極11的長度Lc、負極12的長度La及隔膜的長度L。將其結果示于W下的表 1中。實施例8的非水電解質電池100的卷繞型電極組1的(2kLA-Lc)/L為0.01。
[0223] (實施例9)
[0224] 實施例9中，在形成層疊體1時，按照正極11中的與正極11的第1端面111鄰接且不 與負極12相對的端部lie(正極11的突出部分)的長度達到68.0mm的方式層疊;及在卷繞時， 按照最內周1A的負極12的長度La達到67.0mm、最內周1A的正極11的長度Lc達到65.0mm的方 式調整最初的卷忍的角度，除此W外，通過與上述實施例8相同的步驟，構成非水電解質二 次電池100。
[0225] 通過與實施例1中說明的相同的步驟來測定實施例9的非水電解質電池100的額定 容量。實施例8的非水電解質電池100的額定容量為22.17Ah。
[0226] 相對于該非水電解質二次電池100,通過與實施例1相同的步驟進行充放電循環試 驗及儲存試驗。儲存后，相對于非水電解質電池100,在25°C氣氛中W0.33C進行放電至電壓 值達到1.3V，測定放電容量。其結果是，得到19.13Ah的容量。即，關于實施例9的非水電解質 電池100的因儲存引起的自放電量為3.04Ah。
[0227] 將評價后的電池解體，觀察卷繞型電極組1，結果沒有確認到正極11及負極12的扭 曲。此外，通過能量色散型X射線光譜法觀察卷繞型電極組1中的金屬分布，結果沒有確認到 電極表面上的金屬的析出。
[0228] 此外，通過之前說明的步驟來測定實施例9的非水電解質電池100的卷繞型電極組 1的最內周1A中的正極11的長度Lc、負極12的長度La及隔膜的長度L。將其結果示于W下的表 1中。實施例9的非水電解質電池100的卷繞型電極組1的（2kLA-Lc) /L為0.11。
[0229] 將實施例8及9的結果匯總到W下的表帥。
[0230]
[02川巧察]
[0232] 如由表1及表2中所示的結果表明的那樣，實施例8及9的非水電解質100也與實施 例1~7的非水電解質電池100同樣地抑制了自放電，同時顯示了比比較例1的非水電解質電 池100高的額定容量。由該結果證明，即使改變正極及負極的涂布量，也可得到相同的效果。
[0233] W上說明的至少一個實施方式及實施例的扁平型的卷繞型電極組包含負極的工 作電位比l.〇V(vs丄i/L〇高的負極活性物質。此外，在卷繞型電極組的最內周中，正極的 端部的兩面隔著隔膜與負極相對，負極的端部的兩面隔著隔膜與正極相對。由于運些，所W 該卷繞型電極組能夠實現可顯示高的能量密度及優異的壽命特性的非水電解質電池。
[0234] 對本發明的幾個實施方式進行了說明，但運些實施方式是作為例子而示出的，其 意圖并非限定發明的范圍。運些新穎的實施方式能夠w其他各種方式實施，在不脫離發明 的主旨的范圍內，可W進行各種省略、置換、變更。運些實施方式和其變形包含于發明的范 圍、主旨中，同時包含于權利要求書中記載的發明和其均等的范圍內。
[0235] 符號說明
[0236] 1:卷繞型電極組(層疊體）、1A:最內周、1B:最外周、6:正極引線、6a:連接板、6b:貫 通孔、6c:集電部、7:負極引線、7a:連接板、7b:貫通孔、7c:集電部、8:絕緣體、8a:第1凹部、 8a ' ：貫通孔、8b:第2凹部、8b ' ：貫通孔、8c:貫通孔、9a:絕緣部件、9b:絕緣膠帶、10:絕緣膠 帶、11:正極、11A:正極中的最內周中包含的部分、11B:正極中的最外周中包含的部分、11a: 正極集電體、1化:正極層、11c:正極極耳、lie:端部、lle-1及lle-2:端部的表面、Ih:第1端 面、112:第2端面、12:負極、12A:負極中的最內周中包含的部分、12B:負極中的最外周中包 含的部分、12a:負極集電體、1化：負極層、12c:負極集電極耳、12e:端部、12e-l及12e-2:端 部的表面、121:第1端面、似:第2端面、13:隔膜、13A:隔膜中的最內周中包含的部分、13B:隔 膜中的最外周中包含的部分、13a:第2折彎部、13b:第1折彎部、100:非水電解質電池、111: 外包裝部件、111a:容器、mb:封口體、113:正極端子、113a:頭部、113b:軸部、114:負極端 子、114a:頭部、114b:軸部、115:絕緣墊片、115a:貫通孔、123:密封塞。
【主權項】
1. 一種卷繞型電極組，其特征在于，其是具備下述層疊體、且所述層疊體被卷繞成扁平 形狀的電極組， 所述層疊體包含： 具有第1端面及第2端面、且從所述第1端面向所述第2端面延伸的正極、 包含工作電位比l.〇V(vs.Li/Li+)高的負極活性物質、并具有第1端面及第2端面、且從 所述第1端面向所述第2端面延伸的負極、和 夾在所述正極與所述負極之間的隔膜， 其中，所述正極包含與所述第1端面鄰接的端部，所述正極的所述端部的兩面隔著所述 隔膜與所述負極相對， 所述負極包含與所述第1端面鄰接的端部，所述負極的所述端部的兩面隔著所述隔膜 與所述正極相對， 被卷繞的所述層疊體的最內周包含所述正極的所述端部及所述負極的所述端部。2. 根據權利要求1所述的卷繞型電極組，其特征在于，所述正極進一步包含位于所述最 內周的折彎部，所述正極的所述折彎部隔著所述隔膜與所述負極的所述第1端面相對， 所述負極進一步包含位于所述最內周的折彎部，所述負極的所述折彎部隔著所述隔膜 與所述正極的所述第1端面相對， 所述隔膜在所述最內周中包含與所述正極的所述第1端面相對的第1折彎部和與所述 負極的所述第1端面相對的第2折彎部， 所述卷繞型電極組滿足以下的關系式， 0.01 彡（2L-La-Lc)/L 彡 0.8 式中，所述L為所述隔膜的所述第1折彎部與所述第2折彎部之間的距離，所述La為所述 負極的所述第1端面與所述負極的所述折彎部之間的距離，所述U為所述正極的所述第1端 面與所述正極的所述折彎部之間的距離，所述L、所述La和所述U的單位為mm。3. 根據權利要求2所述的卷繞型電極組，其特征在于，所述正極包含正極集電體和形成 于所述正極集電體的兩面上的正極層， 所述負極包含負極集電體和形成于所述負極集電體的兩面上的負極層。4. 根據權利要求2所述的卷繞型電極組，其特征在于，所述負極活性物質包含鋰鈦復合 氧化物和/或單斜型二氧化鈦。5. -種非水電解質電池，其特征在于，其具備： 權利要求1所述的卷繞型電極組、和 非水電解質。6. 根據權利要求5所述的非水電解質電池，其特征在于，其進一步包含容納了所述卷繞 型電極組和所述非水電解質的外包裝部件， 所述外包裝部件為有底的方形。
【文檔編號】H01M4/485GK106063021SQ201580010371
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年1月28日
【發明人】田中政典, 猿渡秀鄉
【申請人】株式會社東芝