WO2013047515A1

WO2013047515A1 - 非水電解質二次電池

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Publication number: WO2013047515A1
Application number: PCT/JP2012/074549
Authority: WO
Inventors: 吉田　聡司; 卓弥森本; 吉久三宮本; 大下　竜司
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2013-04-04
Anticipated expiration: 2014-03-30

Abstract

【課題】充放電サイクルに伴う電池厚み増加が抑制された非水電解質二次電池を提供する。【解決手段】非水電解質二次電池に収納する偏平状の巻回電極体は、負極タブ、正極タブが電極体の巻き始め部分にあり、負極巻き始め端部から最初のコーナー部で負極巻外側片面の負極活物質層が始まり、さらにおよそ１周後に残る面の負極活物質層が始まり、電極体を平面視したときに、電極体の缶底側からの正極タブと負極タブ両方の極板側先端の高さがほぼ同じである構成とする。

Description

非水電解質二次電池

　本発明は非水電解質二次電池に関する。

　リチウムイオン電池に代表される非水電解質二次電池は、携帯機器などの電源や、電動工具や電気自動車などの電源、バックアップ用電源など、多岐にわたり利用されている。

　このようなリチウムイオン電池は、正極活物質として、リチウムイオンを可逆的に吸蔵放出可能なコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウムなど、リチウム含有遷移金属酸化物が用いられる。そして正極活物質は結着剤や導電剤等と混合され、正極芯体としてのアルミニウム箔などの金属箔上に塗布されて正極板に加工されて用いられる。

　一方、負極活物質としては、天然黒鉛、人造黒鉛、コークスなどの炭素質材料やケイ素やその酸化物など、酸化物や合金系材料が用いられる。そして負極活物質は結着剤等と混合され、負極芯体としての銅箔などの金属箔上に塗布されて負極板に加工されて用いられる。

　正極板と負極板は所定の寸法に加工されて、ポリエチレンなどの樹脂製微多孔セパレータを介して電極体をなし、電解質とともに外装体へ収納され封口される。

　このとき、電極体が収納される外装体としては、電池が収納される携帯機器のデザインの自由度を大きくするために、開口を有する有底直方体の金属製外装缶や、ラミネートシートを用いたパウチ外装体が用いられる。したがって、この様な外装体を用いた電池の外観は、直方体状や偏平形状となる。

　そして、このような外装体に収納する電極体は、外装体の形状にあわせて偏平形状に加工される。このような形状の電極体は、長尺状極板をセパレータと共に巻回した後に偏平状に成形する方法（特許文献１）や、平板状極板をセパレータと共に多層に積層する方法で製造される。そして、製造効率等の理由から、携帯機器等に用いる比較的小型の電池は、ほぼ前者の方法で製造されている。

特開２００６－１２８０８号公報

　最近の携帯機器の薄型化傾向により、従来の高エネルギー密度化の要求に加えて、電池の薄型化の要求が強まっている。そこで特許文献１は、巻回電極体内で、極板上の活物質コーティング開始位置やタブ取り付け位置（以下、巻回レイアウトと称することがある）などを調整することにより、電極体の厚さを減少させることを提案している。

　しかしながら、本願発明者らが多種の巻回レイアウトの電極体を作製し、それを用いた電池を充放電させたところ、電池を充放電する前の電極体の厚さが薄くても、充放電を繰り返すと電池厚さの膨れ度合いが大きくなる電池が生じた。

　充放電により電池が膨れると、携帯機器のデザインを損ねるばかりか、機器の破損につながるおそれがある。また、電池膨れは電極体の巻き取り状態に歪みにより生じていることが考えられるが、歪みが生じると電極反応が阻害されて、充放電サイクル特性など、電池の諸特性の低下につながるおそれがある。

　本発明の目的は、このような課題を解決し、偏平状巻回電極体を備える非水電解質二次電池において、充放電サイクルを繰り返しても電池厚み増加を抑制できる非水電解質二次電池を提供することにある。

　上述の課題を解決するために、本発明の非水電解質二次電池は、正極芯体に負極活物質層が形成されてなる帯状の正極と、負極芯体に負極活物質層が形成されてなる帯状の負極が、セパレータを介して中心軸を中心に巻回されてなる偏平形状の電極体と、非水電解質と、正極外部端子と負極外部端子を備え、前記電極体および非水電解質が収納された外装体とを備える非水電解質二次電池であって、偏平形状の電極体は中心軸に直交する平面で切断した断面が、一方の平坦部と他方の平坦部からなる一対の平坦部と、その互いの両端に接続される一方の曲部と他方の曲部からなる一対の曲部を備え、中心軸に反時計回りに一方の曲部、他方の平坦部、他方の曲部、一方の曲部の順に配置される長円形状であり、中心軸を含み、平坦部に直交する仮想平面を中心平面と規定するとき、負極は、負極の巻き始め端部が他方の平坦部であって一方の曲部と中心平面との間にあり、負極の巻き始め端部と他方の曲部の間の負極巻き始め区間は負極芯体が両面露出しており、さらにそこから一方の平坦部と一方の曲部と前記他方の平坦部を経由して前記他方の曲部までの間は、電極体外周側のみに負極活物質層が形成される負極活物質片面形成部であり、さらにそこから一方の平坦部方向には負極芯体の両面に負極活物質層が形成される負極活物質両面形成部があり、正極は、正極の巻き始め端部が他方の平坦部であって中心平面と他方の曲部との間にあり、正極の巻き始め端部から他方の曲部を経由して一方の平坦部までの間は、その外周側で負極巻き始め区間と対向し、かつ正極芯体が両面露出している正極巻き始め区間があり、さらに、そこから一方の曲部方向には正極芯体の両面に正極活物質層が形成される正極活物質層両面形成部があり、正極巻き始め区間と正極活物質層両面形成部との境界は、負極活物質層片面形成部と負極活物質両面形成部との境界と重ならない位置に形成され、負極には、負極の巻き始め区間であって負極の巻き始め端部と前記中心平面との間に負極タブが取り付けられており、正極には、正極の巻き始め区間であって中心平面と他方の曲部との間に正極タブが取り付けられており、負極タブの一方端と正極タブの一方端は共に電極体の一方端面から突出してそれぞれ同極の外部端子に電気的に接続され、負極タブの他方端と電極体の他方端面との最短長さと、正極タブの他方端と電極体の他方端面との最短長さが等しい構成とする。

　ここで、電極体をその中心軸に対して垂直な断面で眺めたとき、平坦部とは極板やセパレータが直線上に積層された部分であり、曲部とはそれらが円弧状に積層された部分である。そして、電極体の一方の曲部、他方の曲部とは中心平面に対して一方側にある曲部、他方側にある曲部を示す。そして、電極体の一方の平坦部、他方の平坦部とは中心軸を含み、中心平面と直交する仮想平面に対して、一方側にある平坦部、他方側にある平坦部であることを示す。

　また、前記負極タブの他方端と前記電極体の他方端面との最短長さと、前記正極タブの他方端と前記電極体の他方端面との最短長さが等しいとは、正確にその長さが等しいものに限定されることではなく、等しい長さと設計しても、巻回の状態によっては極板がずれる可能性があるので、負極側と正極側の長さに１０％程度の誤差が含まれ、そこまでの誤差であれば本発明の効果を奏する。

　また、本発明の非水電解質二次電池は、正極の巻き始め端部が中心平面と前記他方曲部との間に存在することができる。

　また、本発明の非水電解質二次電池は、負極は巻き終わり端部まで負極芯体の両面に負極活物質層が形成され、負極の巻き終わり端部は電極体の一方の曲部にすることができる。

　また、本発明の非水電解質二次電池は、電極体の最外周は正極芯体であり、正極の巻き終わり端部は、一方の平坦部または他方の曲部にあって、正極巻き始め区間の先の正極活物質層とは重ならないようにすることができる。

　また、本発明の非水電解質二次電池は、負極タブおよび正極タブの他方端と、電極体の他方端面との最短長さは、電極体の一方端面と他方端面との最短長さの１０～９０％とすることができる。

　上述の発明のように非水電解質二次電池の電極体を構成することにより、充放電サイクルによる電池の膨れを抑制できる非水電解質電池を提供することが可能になる。

本発明に係る非水電解質二次電池の外観図である。本発明に係る非水電解質二次電池に用いる封口体付き電極体の斜視図である。実施例１に用いた電極体の断面図である。実施例１に用いた電極体を示す図で、図４（ａ）は電極体巻き始め部分の断面図であり、図４（ｂ）は電極体の平面図である。比較例１に用いた電極体を示す図で、図５（ａ）は電極体巻き始め部分の断面図であり、図５（ｂ）は電極体の平面図である。比較例２に用いた電極体を示す図で、図６（ａ）は電極体巻き始め部分の断面図であり、図６（ｂ）は電極体の平面図である。比較例３に用いた電極体を示す図で、図７（ａ）は電極体巻き始め部分の断面図であり、図７（ｂ）は電極体の平面図である。

　本発明を実施するための形態を、図面に基づいて説明する。なお、本発明は下記の形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。なお、図１は本発明の実施形態に係る角形密閉電池の外観図である。図２は図１の角形密閉電池に収納される電極体から負極タブと正極タブが導出されて、負極タブが封口体の負極外部端子に接続される様子を示す斜視図である。

　[実施の形態]
　本発明に係る非水電解質二次電池１０は、図１に示すように、有底であって直方体筒状のアルミニウム合金からなる外装体１１（以下、外装缶と呼ぶ）の開口をアルミニウム合金からなる封口体１２で封口している。封口体１２は負極外部端子１２１、電解液を外装缶１１に導入するために注液孔を密封する封止栓１２２、電池内部圧力が異常に高くなったときに開裂して圧力を放出する安全弁１２３を備えている。なお負極外部端子１２１は、後に説明するように、正極の極性を持つ封口体１２からは電気的に絶縁されている。

　外装缶１１の内部には図２に示す電極体１３を収納する。電極体１３の一方端面１３１からは負極タブ１５３と正極タブ１６３を導出し、負極タブ１５３は封口体１２の負極外部端子１２１と電気的に接続される部品に溶接する。その後外装缶１１に電極体１３を挿入する。このとき正極タブ１６３は外装缶１１開口と封口体１２の周縁とで挟み込む。

　その後、外装缶１１と封口体１２の嵌合部分をレーザ溶接により正極タブ１６３と共に溶接している。よって外装缶１１と封口体１２の負極外部端子１２１以外の部分は正極の極性を持つので正極外部端子として機能する。

　非水電解質二次電池の作製方法をさらに詳しく説明する。

　＜正極板の作製＞
　コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）９５質量部と、導電剤として炭素材料５質量部とを混合し、この混合物９５質量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン５質量部とをＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）に分散させて正極合剤スラリーを調製した。このスラリーをドクターブレード法により、正極芯体となる厚さ１３μｍのアルミニウム箔からなる正極芯体の両面に均一に塗布した。このとき、巻き始め区間となる正極芯体や電極体の外周部に位置する予定の部分にはスラリーを塗布せず、アルミニウム箔が露出するようにした。その後、アルミニウム箔に塗布したスラリーを加熱乾燥して、アルミニウム箔上に活物質層が形成された乾燥極板を作製した。乾燥極板をローラープレス機で圧縮し、所定の寸法に裁断し、巻き始め区間の正極芯体に正極タブを取り付けて正極板を作製した。

　＜負極板の作製＞
　負極活物質として黒鉛と、結着剤としてスチレンブタジエンゴムと、粘度調整剤としてカルボキシメチルセルロースとを９５：２：３（質量比）で混合し、この混合物を水に分散してスラリーを調製した。このスラリーをドクターブレード法により、負極芯体となる厚さ８μｍの銅箔の両面に均一に塗布した。このとき、巻き始め区間となる負極芯体にはスラリーを塗布せず、銅箔が露出するようにした。その後、銅箔に塗布したスラリーを加熱乾燥して、銅箔上に活物質層が形成された乾燥極板を作製した。乾燥極板をローラープレス機で圧縮し、所定の寸法に裁断後、巻き始め区間の負極芯体に負極タブを取り付けて負極板を作製した。

　＜電極体の作製＞
　上記正極板と負極板とポリエチレン微多孔膜からなるセパレータとを、正極板と負極板がセパレータにより絶縁されるように、巻き取り機を用いて円筒状に巻回し、巻回の終端は粘着テープ１３５で固定した。その後、電極体の断面が長円形状になるように成形した。そして、絶縁のために外装缶１１の底側となる端面１３６とその付近に粘着テープ１３３を貼り付けた。さらに電極体の封口体側側面にも粘着テープ１３４を貼り付けた。

　＜電解質の調製＞
　エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとジエチルカーボネートを体積比で２０：５０：３０（２５℃、１気圧）の割合で混合した非水溶媒に、電解質塩として六フッ化リン酸リチウムを０．９モル／リットル溶解した。

　　＜電池の組み立て＞
　電極体１３から導出される負極タブ１５３の一方端側１５３１を封口体１２に負極外部端子１２１と電気的に接続される部品に溶接し、電極体１３を外装缶１１に収納して外装缶１１の開口と封口体１２とを嵌合した。このとき正極タブ１６３の一方端側１６３１は外装缶１１の開口と封口体１２との間に挟み込み、正極タブ１６３と共に外装缶１１の開口と封口体１２の嵌合部分をレーザ溶接した。そして不図示の注液孔から上記の電解質を所定量注入して、封止栓１２２で密封した。このようにして、高さ５６ｍｍ、幅４４ｍｍ、厚さ４．２ｍｍで、設計容量１２４０ｍＡｈの非水電解質二次電池を作製した。

　ここで本発明の効果を検証するために、上述の非水電解質二次電池の製造方法を用いて、以下の仕様の電池を組み立てた。なお実施例と比較例とで同じ部品は同じ符号を使用している。

　（実施例１）
　図３と図４（ａ）に電極体の断面図に実施例１の巻回レイアウト示す。なお、これらの図ではセパレータの図示を省略している。また、図４（ａ）は電極体巻き始め部分のみを表示している。
　負極１５の巻回が始まる部分の巻き始め端部１５１から最初の曲部（電極体の他方の曲部２２）までは負極芯体１５２の両面に負極活物質層を形成しない負極巻き始め区間を設けた。そして、厚さ０．１ｍｍ、幅３ｍｍのニッケルからなる負極タブ１５３をハトメかしめにより取り付けた。負極芯体への負極タブの取り付けは、超音波溶接やスポット溶接などの溶接法を用いてもよい。負極の巻き始め端部１５１と負極タブ１５３は、電極体の他方の平坦部３２であって、電極体の一方の曲部２１と中心平面５０の間となるように配置した。

　負極の最初の曲部から、電極体の一方の平坦部３１と２回目の曲部（電極体の一方の曲部２１）と他方の平坦部３２を経由して３回目の曲部（電極体の他方の曲部２２）の間の１周の区間は、負極活物質を負極芯体の巻きの外側のみに形成した。そしてその先の負極の巻き終わり端部１５４までは負極芯体の両面に負極活物質層を形成した。すなわち、負極芯体のみの巻き始め区間と負極活物質層の片面形成部分の境界１５５、および負極活物質層の片面形成部分と両面形成部分との境界１５６は他方の曲部２２に配置した。そして境界１５６は、後に説明する正極巻き始め区間と正極活物質層両面形成部との境界１６５と重ならない位置とした。そして、負極の巻き終わり端部１５４は電極体の一方の曲部２１に配置した。

　正極１６の巻回が始まる巻き始め端部１６１は、中心平面５０と電極体の他方の曲部２２との間に配置した。そして正極の巻き始め端部１６１から、最初の曲部（電極体の他方の曲部２２）を経て、電極体の一方の平坦部３１であって中心平面５０までの間に、正極芯体１６２の両面に正極活物質層を設けない、正極の巻き始め区間を設けた。そして、正極の巻き始め区間に厚さ０．０３ｍｍ、幅６ｍｍのアルミニウム合金からなる正極タブ１６３を超音波溶接により取り付けた。正極芯体１６２への正極タブ１６３の取り付け方法は、各種溶接法のほかにハトメかしめ法も用いることができる。正極の巻き始め区間は、負極１５を巻回するときに、負極の巻き始め区間の外周側になるように配置した。なお、正極の巻き始め区間と正極活物質層の境界１６５は一方の平坦部に配置するが、負極の巻き始め区間と負極活物質層両面形成部１５６との境界に重ならないように近い位置（１～４ｍｍ程度離れた位置）とすると、電池容量を大きくすることができる。

　正極の巻き始め区間から正極の巻き終わり端部１６４、つまり正極の巻き終わり方向へは、正極芯体の両面に正極活物質層を形成した。なお、電極体の最外周は正極芯体とし、正極の巻き終わり端部１６４と前周の正極芯体とを粘着テープ１３５で固定している。このとき正極の巻き終わり端部１６４は、電極体の一方の平坦部３１と他方の曲部２２との間に配置した。そして正極の巻き終わり端部１６４から戻ること、他方の曲部２２と他方の平坦部３２と一方の曲部２１とを経由する区間は、正極芯体の両面に正極活物質層を設けず、さらに戻ること、ほぼ１周前までの区間は、負極活物質層と対向する面のみに正極活物質層を設けた。すなわち、電極体最外周の正極芯体のみの部分と正極活物質層の片面形成部分の境界１６６、正極活物質層の片面形成部分と両面形成部分との境界１６７は一方の曲部２１と一方の平坦部との境界に配置した。

　なお、負極活物質層や正極活物質層が形成される部分と芯体露出部との境界は、活物質層を塗布する工程で生じるずれや、電極体の巻き取り工程で生じるずれにより、位置がずれることがある。このずれは２ｍｍ程度以内であれば、電極体の厚さに大きな影響を与えないので許容される。

　図４に実施例１に係る電池の電極体への負極タブと正極タブの取り付け位置を示す。
　負極タブの他方端１５３２と正極タブの他方端１６３２は、電極体の他方端面１３６からの最短長さが１５ｍｍとなるような位置に取り付けた。なお負極タブ１５３や正極タブ１６３に、他の部品との短絡や干渉を防止するために樹脂製の粘着テープを貼り付けることができる。

　以上のように電極体を作製し、この電極体を用いた非水電解質二次電池を実施例１の電池とした。

　（比較例１）
　図５に示すように、負極の巻き始め区間と負極活物質層が負極芯体の片面のみに形成された部分との境界１５５、およびそのほぼ１周先の負極活物質層の片面形成部分と両面形成部分との境界１５６を、電極体の他方の平坦部３２に配置したことを除いて、実施例１と同様にして電極体を作製した。この電極体を用いた非水電解質二次電池を比較例１の電池とした。

　（比較例２）
　図６に示すように、正極タブの他方端１５３２と電極体の他方端面１３６との最短長さを３５ｍｍとしたこと以外は実施例１と同様にして電極体を作製した。この電極体を用いた非水電解質二次電池を比較例２の電池とした。

　（比較例３）
　図７に示すように、負極の巻き始め区間と負極活物質層が負極芯体の片面のみに形成された部分との境界１５５、およびそのほぼ１周先の負極活物質層の片面形成部分と両面形成部分との境界１５６を、電極体の他方の平坦部３２に配置した。さらに、正極タブ１５３は正極の巻き始め区間の正極芯体ではなく、電極体最外周の正極芯体であって、他方の平坦部３２の中心平面から他方の曲部２２側に超音波溶接を用いて取り付けた。またこの電極体には正極の巻き始め区間はなく、正極の巻き始め端部１６１から正極芯体１６２の両面に正極活物質層を形成した。そして、正極タブの他方端１６３２と電極体の他方端面からの最短長さを３５ｍｍとしたこと以外は実施例１と同様にして電極体を作製した。この電極体を用いた非水電解質二次電池を比較例３の電池とした。

　　＜充放電サイクル試験＞
　組み立てた実施例１および比較例１～３の非水電解質二次電池を、それぞれ２５℃で１Ｉｔ（１２４０ｍＡ）の定電流で４．２Ｖまで充電し、さらに４．２Ｖで１／５０Ｉｔ（２５ｍＡ）になるまで定電圧充電を行い満充電にした。そして満充電となったときの３０個の電池厚みを記録した。
　次に２５℃で１Ｉｔ（１２４０ｍＡ）の定電流で３．０Ｖまで定電流放電を行った。そしてこのような充放電操作を１サイクルとした。
　５個の電池について上の充放電サイクルを５００回繰り返した。その後５００サイクルの充放電が終了した電池を満充電とした時の電池厚みを記録した。

　上記の各実施例および比較例の試験結果を表１に示す。

　表１から以下のことが判る。

　本発明の実施形態である実施例１と、負極芯体と負極活物質層との境界が電極体の曲部ではなく平坦部に位置する比較例１や、タブの端部と電極体端面からの長さが負極と正極とで異なる比較例２とを比較すると、電池を組み立てた直後の初期段階での電池厚さにほとんど差がない。しかし、充放電サイクルを５００回繰り返した後の電池厚みは、実施例１の電池厚さが一番小さくなった。

　これは、以下の様に推測される。
　すなわち、非水電解質二次電池を充放電すると、正極も負極も活物質が膨張収縮するに伴い、極板厚さが変化する。一方で、極板を巻回した電極体は、最外周を固定しているので、極板厚さの変化は電極体の歪みとなる。この歪みが充放電サイクルを繰り返す毎に電極体に蓄積されて、電池厚みの増加や電池性能の低下の原因となる。実施例１と比較例１、実施例１と比較例２との比較では、いずれも実施例１の電池の厚み増加が小さい。したがって、負極活物質層の境界位置も負極タブと正極タブの電極体端面からの長さのバランスも、双方が電池厚さの膨れに影響を与えていることが判る。つまり、実施例１の電池の巻回レイアウトは、比較例電池のそれよりも歪みが蓄積しにくい構造であると推測できる。

　また、負極芯体と負極活物質層との境界が電極体の曲部ではなく平坦部に位置し、負極タブの端部と電極体端面からの長さと、正極タブとのそれとが異なり、さらに正極タブが正極の巻き始め区間ではなく、電極体の最外周に配置した比較例３は、実施例１や他の比較例と比較して、電池を組み立てた直後の初期段階で電池厚みが大きくなっている。
　これは、初期段階と充放電５００サイクル後の比較例３の電池厚み増加分が比較例１と２の間となっていることから、正極タブが電極体最外周に配置されたことにより、電極体の一方の曲部側と他方の曲部側で巻回レイアウトのバランスが悪いため、初期段階の電池が厚くなったものと考えられる。

　上記実施の形態において、負極タブや正極タブの端部と電極体端面との長さを１５ｍｍとしたが、両極で電極体端面との長さのバランスが保持されていれば、極板に接触するタブの長さの長短にかかわらず、本発明の効果を奏する。ただし、短すぎるとタブと極板との接続が弱くなり、電池の抵抗値が増加するおそれがある。長すぎると、落下衝撃などの外部からの負荷によりタブが反対極と接触するおそれがある。したがって、負極タブおよび正極タブの他方端と、電極体の他方端面との最短長さは、電極体の一方端面１３１と他方端面１３６との最短長さの１０～９０％とすることが好ましい。

　また、正極の巻き始め端部は、中心平面と電極体の一方の曲部との間にあっても良いが、正極の巻き始め区間が長くなり、負極の巻き始め区間との対向長さが大きくなるので、短絡発生の確率が増えるおそれがある。正極の巻き始め端部は中心平面と電極体の他方の曲部との間に位置すると、短絡の確率が減少すると考えられるので好ましい。

　また、負極の巻き終わり端部は、平坦部での電極やセパレータの積み重ねのバランスを考慮すると、電極体の一方の曲部に位置することが好ましい。

　また、正極の巻き始め区間と正極活物質層との境界と、正極の巻き終わり端部は、電極やセパレータの積み重ねのバランスを考慮すると、重なっていないことが好ましい。

　なお、上の形態では正極としてリチウム遷移金属複合酸化物である六方晶形コバルト酸リチウムと層状ニッケルマンガンコバルト酸リチウムとの混合正極活物質を用いたが、正極活物質としてコバルト酸リチウムのみを用いてもよく、ニッケル酸リチウムやマンガン酸リチウムなどを用いてもよい。またリチウム遷移金属複合酸化物の遷移金属を他の元素と置換したものや、リチウム遷移金属複合酸化物に他の元素単体や化合物を添加してもよい。

　また、上の形態において、負極活物質として黒鉛を用いたが、コークス等の他の炭素材料を用いることができる。また、ケイ素やその酸化物、合金系、酸化物系の負極活物質を用いることもできる。

　また、上記実施の形態において、セパレータはポリエチレン製で微多孔を有するものを用いたが、ポリプロピレンのようなポリエチレン以外のポリオレフィン製としてもよい。またポリオレフィン以外の樹脂製微多孔膜を用いることも可能である。

　本発明によれば、充放電サイクルを経ても電池の膨れが抑制された非水電解質二次電池を提供できるので、産業上の利用可能性が大である。

１０　非水電解質二次電池
１１　外装体（外装缶）
１２　封口体
１３　電極体
１３３、１３４、１３５　粘着テープ
１３６　電極体の他方端面
１４　中心軸
１５　負極
１５１　負極の巻き始め端部
１５２　負極芯体
１５３　負極タブ
１５３１　負極タブの一方端
１５３２　負極タブの他方端
１５４　負極の巻き終わり端部
１５５　負極巻き始め区間と負極活物質層の片面形成部分との境界
１５６　負極活物質層の片面形成部分と両面形成部分との境界
１６　正極
１６１　正極の巻き始め端部
１６２　正極芯体
１６３　正極タブ
１６３１　正極タブの一方端
１６３２　正極タブの他方端
１６４　正極の巻き終わり端部
１６５　正極巻き始め区間と正極活物質層の両面形成部分との境界
１６６　正極芯体部分と正極活物質層の片面形成部分との境界
１６７　正極活物質層の両面形成部分と片面形成部分との境界
２１　電極体の一方の曲部
２２　電極体の他方の曲部
３１　電極体の一方の平坦部
３２　電極体の他方の平坦部
５０　中心平面

Claims

　正極芯体に負極活物質層が形成されてなる帯状の正極と、負極芯体に負極活物質層が形成されてなる帯状の負極が、セパレータを介して中心軸を中心に巻回されてなる偏平形状の電極体と、
　非水電解質と、
　正極外部端子と負極外部端子を備え、前記電極体および非水電解質が収納された外装体とを備える非水電解質二次電池であって、
　前記偏平形状の電極体は前記中心軸に直交する平面で切断した断面が、一方の平坦部と他方の平坦部からなる一対の平坦部と、その互いの両端に接続される一方の曲部と他方の曲部からなる一対の曲部を備え、前記中心軸に反時計回りに前記一方の曲部、前記他方の平坦部、前記他方の曲部、前記一方の平坦部の順に配置される長円形状であり、
　前記中心軸を含み、前記平坦部に直交する仮想平面を中心平面と規定するとき、
　前記負極は、
　負極の巻き始め端部が前記他方の平坦部であって前記一方の曲部と前記中心平面との間にあり、
　前記負極の巻き始め端部と前記他方の曲部の間の負極巻き始め区間は前記負極芯体が両面露出しており、
　さらにそこから前記一方の平坦部と前記一方の曲部と前記他方の平坦部を経由して前記他方の曲部までの間は、電極体外周側のみに前記負極活物質層が形成される負極活物質片面形成部であり、
　さらにそこから前記一方の平坦部方向には前記負極芯体の両面に前記負極活物質層が形成される負極活物質両面形成部があり、
　前記正極は、
　正極の巻き始め端部が前記他方の平坦部であって前記中心平面と前記他方の曲部との間にあり、
　前記正極の巻き始め端部から前記他方の曲部を経由して前記一方の平坦部までの間は、その外周側で前記負極巻き始め区間と対向し、かつ前記正極芯体が両面露出している正極巻き始め区間があり、
　さらに、そこから前記一方の曲部方向には前記正極芯体の両面に前記正極活物質層が形成される正極活物質層両面形成部があり、
　前記正極巻き始め区間と前記正極活物質層両面形成部との境界は、前記負極活物質層片面形成部と前記負極活物質両面形成部との境界と重ならない位置に形成され、
　前記負極には、前記負極の巻き始め区間であって前記負極の巻き始め端部と前記中心平面との間に負極タブが取り付けられており、
　前記正極には、前記正極の巻き始め区間であって前記中心平面と前記他方の曲部との間に正極タブが取り付けられており、
　前記負極タブの一方端と前記正極タブの一方端は共に前記電極体の一方端面から突出してそれぞれ同極の前記外部端子に電気的に接続され、
　前記負極タブの他方端と前記電極体の他方端面との最短長さと、前記正極タブの他方端と前記電極体の他方端面との最短長さが等しい、
　ことを特徴とする非水電解質二次電池。
　前記正極の巻き始め端部が前記中心平面と前記他方曲部との間にあることを特徴とする請求項１に記載の非水電解質二次電池。
　前記負極は巻き終わり端部まで前記負極芯体の両面に負極活物質層が形成され、前記負極の巻き終わり端部は前記電極体の一方の曲部にあることを特徴とする請求項１または２に記載の非水電解質二次電池。
　前記電極体の最外周は前記正極芯体であり、前記正極の巻き終わり端部は、前記一方の平坦部または他方の曲部にあって、前記正極巻き始め区間の先の前記正極活物質層とは重ならないことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の非水電解質二次電池。
　前記負極タブおよび前記正極タブの他方端と、前記電極体の他方端面との最短長さは、前記電極体の一方端面と前記他方端面との最短長さの１０～９０％であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の非水電解質二次電池。