[go: up one dir, main page]

WO2024214611A1 - 二次電池 - Google Patents

二次電池 Download PDF

Info

Publication number
WO2024214611A1
WO2024214611A1 PCT/JP2024/013739 JP2024013739W WO2024214611A1 WO 2024214611 A1 WO2024214611 A1 WO 2024214611A1 JP 2024013739 W JP2024013739 W JP 2024013739W WO 2024214611 A1 WO2024214611 A1 WO 2024214611A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
negative electrode
facing portion
secondary battery
insulating member
battery according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2024/013739
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
圭衣子 加藤
大輔 古澤
達也 石橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority to CN202480018014.8A priority Critical patent/CN120937168A/zh
Publication of WO2024214611A1 publication Critical patent/WO2024214611A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • This disclosure relates to secondary batteries.
  • Secondary batteries such as lithium-ion secondary batteries are used as power sources for a wide range of devices, including electric vehicles, and there is a demand for even higher capacity.
  • secondary batteries that have a wound electrode body in which a positive electrode, a negative electrode, and a separator are wound together, when the electrode body expands due to charging and discharging, stress is applied locally within the electrode body, and plate deformation may occur in which at least one of the positive electrode and negative electrode deforms.
  • plate deformation is likely to occur at the end of the electrode at the start of winding.
  • Patent Document 1 discloses a nonaqueous electrolyte secondary battery that includes a wound electrode body in which a positive electrode and a negative electrode in which a negative electrode active material layer is formed on the surface of a strip-shaped negative electrode current collector are wound in a spiral shape with a separator between them, the negative electrode includes a negative electrode lead joined to the end of the negative electrode current collector at the start of winding, and is wound one or more times from the inner end in the winding direction without facing the positive electrode via the separator, and includes an insulating tape attached to the negative electrode current collector so as to straddle the surface of the negative electrode lead in the winding direction.
  • Patent Document 1 states that by attaching the insulating tape to the negative electrode current collector so as to straddle the surface of the negative electrode lead, it is possible to suppress plate deformation that occurs during charging and discharging.
  • plate deformation can occur depending on the charging and discharging conditions, leaving room for improvement. Furthermore, plate deformation can lead to self-discharge due to an internal short circuit in the battery, for example, so it is important to suppress plate deformation.
  • the objective of this disclosure is to provide a secondary battery that can suppress plate deformation that occurs during charging and discharging.
  • the present disclosure relates to a secondary battery having an electrode body in which a positive electrode and a negative electrode having a negative electrode composite layer disposed on a negative electrode core are wound with a separator interposed therebetween, and the negative electrode has a non-facing portion at the end on the winding start side that does not face the positive electrode via the separator, and the surface on the non-facing portion has a low-friction region in which the friction coefficient between the negative electrode and the opposing separator is 0.4 or less.
  • This disclosure makes it possible to provide a secondary battery that can suppress plate deformation that occurs during charging and discharging.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a secondary battery according to an embodiment
  • 2 is a schematic diagram showing a part of the inner end side in the winding direction of the electrode body in the AA cross section of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the state of the winding start end sides of the negative electrode and positive electrode before winding.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a configuration of an insulating tape.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the state of the winding start end side of the negative electrode and the positive electrode before winding in Example 1.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the state of the winding start end side of the negative electrode and positive electrode before winding in Comparative Example 1.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of an apparatus for measuring the static friction coefficient.
  • the non-aqueous electrolyte is, for example, an electrolyte having lithium ion conductivity, and may be a liquid electrolyte (electrolytic solution) or a solid electrolyte.
  • the non-aqueous solvent may contain a halogen-substituted product (e.g., fluoroethylene carbonate, etc.) in which at least a part of the hydrogen of these solvents is replaced with a halogen atom such as fluorine.
  • a halogen-substituted product e.g., fluoroethylene carbonate, etc.
  • a lithium salt such as LiPF6 is used as the electrolyte salt.
  • the solid electrolyte for example, a solid or gel-like polymer electrolyte, an inorganic solid electrolyte, etc.
  • an inorganic solid electrolyte a material known in all-solid-state lithium ion secondary batteries, etc. (for example, an oxide-based solid electrolyte, a sulfide-based solid electrolyte, a halogen-based solid electrolyte, etc.) can be used.
  • the polymer electrolyte includes, for example, a lithium salt and a matrix polymer, or a non-aqueous solvent, a lithium salt, and a matrix polymer.
  • the case body 16 is, for example, a cylindrical metal container with a bottom.
  • a gasket 27 is provided between the case body 16 and the sealing body 17 to ensure airtightness inside the battery.
  • the case body 16 has a protruding portion 21 that supports the sealing body 17, for example, a part of the side surface that protrudes inward.
  • the protruding portion 21 is preferably formed in an annular shape along the circumferential direction of the case body 16, and supports the sealing body 17 on its upper surface.
  • the sealing body 17 has a structure in which, in order from the electrode body 14 side, a filter 22, a lower valve body 23, an insulator 24, an upper valve body 25, and a cap 26 are stacked.
  • Each member constituting the sealing body 17 has, for example, a disk or ring shape, and each member except for the insulator 24 is electrically connected to each other.
  • the lower valve body 23 and the upper valve body 25 are connected to each other at their respective centers, and the insulator 24 is interposed between their respective peripheral edges.
  • the lower valve body 23 deforms and breaks so as to push the upper valve body 25 toward the cap 26, and the current path between the lower valve body 23 and the upper valve body 25 is interrupted.
  • the upper valve body 25 breaks, and gas is discharged from the opening of the cap 26.
  • the electrode body 14 is produced, for example, by stacking a strip-shaped positive electrode 11, a strip-shaped negative electrode 12, and a pair of strip-shaped separators 13 in the order of one separator 13, the positive electrode 11, the other separator 13, and the negative electrode 12, and then winding this stack into a spiral shape.
  • the longitudinal direction of each electrode is the winding direction
  • the width direction of each electrode is the winding axis direction.
  • the negative electrode 12 has a non-facing portion 40 at the winding start end side, which is composed of an outer peripheral non-facing portion 44 and an inner peripheral non-facing portion 46 that do not face the positive electrode 11 via the separator 13.
  • the negative electrode 12 also has an insulating member, which will be described later. Although the insulating member is not shown in FIG. 2, the insulating member is disposed on the non-facing portion 40.
  • the negative electrode 12 also has a facing portion 42 that faces the positive electrode 11 via the separator 13. The facing portion 42 is wound following the non-facing portion 40.
  • the non-facing portion 40 has an outer circumferential non-facing portion 44 and an inner circumferential non-facing portion 46.
  • the outer circumferential non-facing portion 44 is a non-facing portion located on the outer side in the radial direction of the wound negative electrode 12
  • the inner circumferential non-facing portion 46 is a non-facing portion located on the inner side in the radial direction of the wound negative electrode 12.
  • the non-facing portion 40 (outer circumferential non-facing portion 44 and inner circumferential non-facing portion 46) shown in FIG. 2 is wound 1.5 times from the winding start end (point E1 in FIG. 2) of the negative electrode 12.
  • the non-facing portion 40 (outer circumferential non-facing portion 44 and inner circumferential non-facing portion 46) extends from point E1 shown in FIG. 2 along the winding direction to point E2.
  • the number of winding turns of the non-facing portion 40 is not particularly limited, but is preferably 1.5 turns or more, and more preferably 1.5 turns or more and 3 turns or less.
  • the surface on the non-facing portion has a low-friction region in which the static friction coefficient between the opposing separator 13 is 0.4 or less.
  • the static friction coefficient in the low-friction region is preferably 0.3 or less, for example, in terms of suppressing plate deformation due to charging and discharging.
  • the lower limit of the static friction coefficient is preferably 0.05 or more.
  • the surface on the non-facing portion 40 in this disclosure may be the surface of the non-facing portion 40 itself, or may be the surface of a member (for example, an insulating member described later) arranged on the non-facing portion.
  • the entire surface on the non-facing portion may be configured to have the above-mentioned low-friction region, or a part of the surface on the non-facing portion may be configured to have the above-mentioned low-friction region. As shown in FIG.
  • the non-facing portion 40 has an outer circumferential non-facing portion 44 and an inner circumferential non-facing portion 46, and at least one of the surfaces of the outer circumferential non-facing portion 44 and the inner circumferential non-facing portion 46 needs to have the low friction region.
  • the method for measuring the static friction coefficient is described in the Examples section.
  • One method for forming the low friction region is to modify the surface of the non-facing portion 40 itself, but it is preferable to employ a method for disposing an insulating member on the non-facing portion 40, as described below. Below, an example of an embodiment in which an insulating member is disposed on the non-facing portion 40 (the outer peripheral non-facing portion 44 and the inner peripheral non-facing portion 46) is described.
  • the negative electrode 12 has a negative electrode core 48 and a negative electrode composite layer 50 arranged on the negative electrode core 48.
  • the negative electrode composite layer 50 may be formed only on one side of the negative electrode core 48, or may be formed on both sides of the negative electrode core 48. In the negative electrode 12 shown in FIG.
  • the outer peripheral non-facing portion 44 is composed of the negative electrode composite layer 50 arranged on the negative electrode core 48 and the outer peripheral exposed portion 48a where the negative electrode composite layer 50 is not arranged on the negative electrode core 48, but is not limited to this configuration, and may be composed of, for example, the negative electrode composite layer 50 arranged on the negative electrode core 48, or may be composed of the outer peripheral exposed portion 48a where the negative electrode composite layer 50 is not arranged on the negative electrode core 48.
  • the inner peripheral side non-facing portion 46 is not limited to being composed of the negative electrode composite layer 50 arranged on the negative electrode core 48 and the inner peripheral side exposed portion 48b where the negative electrode composite layer 50 is not arranged on the negative electrode core 48, but may be composed of the inner peripheral side exposed portion 48b where the negative electrode composite layer 50 is not arranged on the negative electrode core 48, or may be composed of the negative electrode composite layer 50 arranged on the negative electrode core 48.
  • the negative electrode 12 has a first insulating member 52a arranged on the outer peripheral non-facing portion 44 and a second insulating member 52b arranged on the inner peripheral non-facing portion 46.
  • the first insulating member 52a shown in FIG. 3 is arranged on the negative electrode composite material layer 50 in the outer peripheral non-facing portion 44 and on the outer peripheral exposed portion 48a.
  • the first insulating member 52a may be arranged on the entirety or part of the negative electrode composite material layer 50 in the outer peripheral non-facing portion 44, or on the entirety or part of the outer peripheral exposed portion 48a.
  • the second insulating member 52b shown in FIG. 3 is arranged on the negative electrode composite material layer 50 in the inner peripheral non-facing portion 46 and on the inner peripheral exposed portion 48b.
  • the second insulating member 52b may be arranged on the entirety or part of the negative electrode composite material layer 50 in the inner peripheral non-facing portion 46, or on the entirety or part of the inner peripheral exposed portion 48b.
  • At least one of the surfaces on the outer circumferential non-facing portion 44 and the inner circumferential non-facing portion 46 has the above-mentioned low friction region. Therefore, it is sufficient that at least one of the surfaces of the first insulating member 52a arranged on the outer circumferential non-facing portion 44 and the second insulating member 52b arranged on the inner circumferential non-facing portion 46 has the above-mentioned low friction region.
  • the first insulating member 52a is preferably arranged on the outer peripheral non-facing portion 44 for 1.5 or more turns in the circumferential direction of the outer peripheral non-facing portion 44 (i.e., the winding direction of the negative electrode 12), and more preferably arranged on the outer peripheral non-facing portion 44 for 1.5 or more turns and 3 or less turns.
  • the first insulating member 52a may be disposed on the negative electrode composite layer 50 in the outer peripheral non-facing portion 44, or may be disposed on the outer peripheral exposed portion 48a in the outer peripheral non-facing portion 44, or may be disposed on both the outer peripheral exposed portion 48a in the outer peripheral non-facing portion 44 and the negative electrode composite layer 50 as shown in FIG. 3.
  • the first insulating member 52a when the first insulating member 52a is disposed on the outer peripheral non-facing portion 44, the first insulating member 52a is disposed on the negative electrode composite layer 50 in the outer peripheral non-facing portion 44, and the surface of the first insulating member 52a on the negative electrode composite layer 50 may have the above-mentioned low friction region. That is, when the first insulating member 52a is placed on the outer peripheral non-facing portion 44, the first insulating member 52a may be placed on the negative electrode composite layer 50 in the outer peripheral non-facing portion 44, and the static friction coefficient between the surface of the first insulating member 52a on the negative electrode composite layer 50 and the opposing separator may be set to the above range.
  • the low friction region on the surface of the negative electrode mixture layer 50 in the outer peripheral non-facing portion 44 occupies 80% or more and 100% or less of the area of the entire surface of the negative electrode mixture layer 50 in the outer peripheral non-facing portion 44.
  • the low friction region on the surface of the first insulating member 52a may occupy 80% or more and 100% or less of the area of the entire surface of the negative electrode mixture layer 50 in the outer peripheral non-facing portion 44.
  • the area ratio of the low friction region on the surface of the first insulating member 52a overlapping with the negative electrode mixture layer 50 in the outer peripheral non-facing portion 44 may be 80% or more and 100% or less.
  • the first insulating member 52a is preferably arranged on the outer circumferential non-facing portion 44 from the circumferential inner edge 44a of the outer circumferential non-facing portion 44 as shown in FIG. 3, for example, in order to suppress plate deformation that occurs during charging and discharging.
  • the first insulating member 52a may protrude from the outer circumferential non-facing portion 44 and be arranged on the outer circumferential facing portion, but it is preferable that it is not arranged on the outer circumferential facing portion in terms of, for example, battery capacity, etc.
  • the second insulating member 52b is preferably disposed on the inner non-facing portion 46 over a circumferential direction of at least 0.9 of the inner non-facing portion 46, and the area ratio overlapping with the inner non-facing portion 46 is preferably 50% or more and 100% or less.
  • the second insulating member 52b may be disposed on the negative electrode composite material layer 50 in the inner non-facing portion 46, or may be disposed on the inner exposed portion 48b in the inner non-facing portion 46, or may be disposed on both the inner exposed portion 48b and the negative electrode composite material layer 50 in the inner non-facing portion 46 as shown in FIG. 3.
  • the second insulating member 52b when the second insulating member 52b is disposed on the inner non-facing portion 46, the second insulating member 52b is disposed on the negative electrode composite material layer 50 in the inner non-facing portion 46, and the surface of the second insulating member 52b on the negative electrode composite material layer 50 may have the low friction region. That is, when the second insulating member 52b is placed on the inner circumferential non-facing portion 46, the second insulating member 52b may be placed on the negative electrode composite layer 50 in the inner circumferential non-facing portion 46, and the static friction coefficient between the surface of the second insulating member 52b on the negative electrode composite layer 50 and the opposing separator may be in the above range.
  • the surface on the inner circumferential exposed portion 48b preferably has the above-mentioned low friction region.
  • the second insulating member 52b when the second insulating member 52b is placed on the inner circumferential non-facing portion 46, the second insulating member 52b may be placed on the inner circumferential exposed portion 48b in the inner circumferential non-facing portion 46, and the surface of the second insulating member 52b on the inner circumferential exposed portion 48b may have the above-mentioned low friction region.
  • the second insulating member 52b when the second insulating member 52b is placed on the inner non-facing portion 46, the second insulating member 52b may be placed on the inner exposed portion 48b within the inner non-facing portion 46, and the friction coefficient between the surface of the second insulating member 52b on the inner exposed portion 48b and the opposing separator may be within the above range.
  • the second insulating member 52b is preferably arranged on the inner peripheral non-facing portion 46 from the circumferential inner edge 46a of the inner peripheral non-facing portion 46 as shown in FIG. 3, for example, in order to suppress plate deformation that occurs during charging and discharging.
  • the second insulating member 52b may protrude from the inner peripheral non-facing portion 46 and be arranged on the inner peripheral facing portion, but it is preferable that it is not arranged on the inner peripheral facing portion in terms of, for example, battery capacity, etc.
  • the insulating member applied to the first insulating member 52a and the second insulating member 52b may be an insulating sheet, an insulating tape, etc.
  • the insulating member preferably contains a fluororesin as a main component, in terms of lowering the static friction coefficient between the separator and facilitating the formation of the low friction region on the surface, and more preferably contains at least one of polytetrafluoroethylene (PTFE) and tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene (FEP) as a main component.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • FEP tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene
  • the main component is a component that is contained in an amount of 50 mass% or more of the total amount of the constituent components.
  • the main component being at least one of PTFE and FEP means that at least one of PTFE and FEP is contained in an amount of 50 mass% or more.
  • the insulating member may also be, for example, a sheet having a coating film formed on the surface of a resin sheet.
  • the coating film preferably contains, for example, a fluororesin as a main component, and preferably contains at least one of PTFE and FEP as a main component, in order to reduce the static friction coefficient between the coating film and the separator and to facilitate the formation of the low-friction region on the surface.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of an insulating tape.
  • the insulating tape 52 described below is applied to the first insulating member 52a and the second insulating member 52b described above.
  • the insulating tape 52 includes, for example, a base layer 54 and an adhesive layer 56.
  • the insulating tape 52 has a laminated structure in which the adhesive layer 56 and the base layer 54 are laminated in this order from the non-facing portion side. Therefore, the surface of the base layer 54 becomes the surface of the insulating tape 52 that faces the separator.
  • the thickness of the insulating tape 52 is preferably 0.02 mm or more and 0.1 mm or less, for example, in terms of flexibility, strength, etc.
  • the base layer 54 preferably contains a fluororesin as a main component, for example, in order to reduce the static friction coefficient between the separator and to facilitate the formation of the low-friction region on the surface, and more preferably contains at least one of polytetrafluoroethylene (PTFE) and tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene (FEP) as a main component.
  • the base layer 54 may contain other resins, such as polyolefin (e.g., polyethylene, polypropylene, etc.), polystyrene, polyester (e.g., polyethylene terephthalate, etc.), polyimide, polyamide, polyamideimide, polycarbonate, polyphenylene sulfide, etc.
  • the adhesive layer 56 is a layer that is mainly used to provide the insulating tape 52 with adhesiveness to the negative electrode 12.
  • the adhesive layer 56 is formed by applying an adhesive to one surface of the base layer 54.
  • the adhesive that constitutes the adhesive layer 56 may be a hot melt type that exhibits adhesiveness when heated or a thermosetting type that hardens when heated, but from the standpoint of productivity, etc., an adhesive that has adhesiveness at room temperature is preferable.
  • Examples of adhesives include acrylic adhesives and synthetic rubber adhesives.
  • the insulating tape 52 is not limited to the form shown in FIG. 4, and may have, for example, an inorganic particle-containing layer between the base layer 54 and the adhesive layer 56.
  • the inorganic particle-containing layer has, for example, a structure in which inorganic particles are dispersed in a resin matrix constituting the layer.
  • the inorganic particle-containing layer is formed, for example, by applying a resin solution containing inorganic particles onto one surface of the base layer 54.
  • inorganic particles include metal oxide particles, metal nitride particles, metal fluoride particles, and metal carbide particles.
  • resin matrices include acrylic resins, urethane resins, and elastomers thereof.
  • the negative electrode core 48 constituting the negative electrode 12 can be made of a foil of a metal that is stable in the potential range of the negative electrode, such as copper or a copper alloy, or a film with such a metal disposed on the surface.
  • the thickness of the negative electrode core 48 is, for example, in the range of 7 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the negative electrode mixture layer 50 constituting the negative electrode 12 contains, for example, a negative electrode active material, a binder, etc.
  • the thickness of the negative electrode mixture layer 50 is, for example, in the range of 10 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the negative electrode mixture layer 50 can be produced, for example, by applying a negative electrode mixture slurry containing a negative electrode active material, a binder, etc., onto the negative electrode core 48, drying the coating, and then rolling it.
  • the negative electrode active material contained in the negative electrode composite layer 50 is not particularly limited as long as it can reversibly absorb and release lithium ions, and examples of such materials include carbon materials and Si-based materials. From the viewpoint of increasing the capacity of the battery, it is preferable that the negative electrode active material contains a Si-based material.
  • the carbon material may be, for example, a conventionally known carbon material used as a negative electrode active material, such as natural graphite, such as flake graphite, lump graphite, and earthy graphite, and artificial graphite, such as lump artificial graphite (MAG) and graphitized mesophase carbon microbeads (MCMB).
  • natural graphite such as flake graphite, lump graphite, and earthy graphite
  • artificial graphite such as lump artificial graphite (MAG) and graphitized mesophase carbon microbeads (MCMB).
  • MAG lump artificial graphite
  • MCMB graphitized mesophase carbon microbeads
  • the Si-based material is not particularly limited as long as it can reversibly store and release ions such as lithium ions, and examples include Si particles, alloy particles containing Si, and Si compound particles. Among these, Si compound particles are preferred.
  • the Si compound particles in which Si particles are dispersed in a silicon oxide phase are represented, for example, by the general formula SiOx (preferably in the range of 0 ⁇ x ⁇ 2, and more preferably in the range of 0.5 ⁇ x ⁇ 1.6).
  • the Si compound particles in which Si particles are dispersed in a carbon phase are represented, for example, by the general formula SixC1y (preferably in the range of 0 ⁇ x ⁇ 1 and 0 ⁇ y ⁇ 1, and more preferably in the range of 0.3 ⁇ x ⁇ 0.45 and 0.7 ⁇ y ⁇ 0.55).
  • the particle surface of the Si-based material is preferably formed with a conductive coating made of a highly conductive material.
  • conductive coatings include carbon coatings, metal coatings, and metal compound coatings, but carbon coatings are preferred from the standpoint of electrochemical stability.
  • the carbon coating can be formed, for example, by a CVD method using acetylene, methane, etc., or by a method in which coal pitch, petroleum pitch, phenolic resin, etc. is mixed with a silicon-based active material and heat-treated.
  • a conductive coating may be formed by adhering a conductive filler such as carbon black to the particle surface of the Si-based material using a binder.
  • the negative electrode active material may contain, in addition to carbon materials and Si-based materials, other materials that can reversibly store and release lithium ions.
  • other materials include Sn, alloys containing Sn, Sn-based materials such as tin oxide, and Ti-based materials such as lithium titanate.
  • binders include fluorine-based resins such as polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene fluoride (PVDF), polyacrylonitrile (PAN), polyimide resins, acrylic resins, polyolefin resins, styrene-butadiene rubber (SBR), carboxymethyl cellulose (CMC) or its salts, polyacrylic acid (PAA) or its salts, polyvinyl alcohol (PVA), and polyethylene oxide (PEO).
  • fluorine-based resins such as polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene fluoride (PVDF), polyacrylonitrile (PAN), polyimide resins, acrylic resins, polyolefin resins, styrene-butadiene rubber (SBR), carboxymethyl cellulose (CMC) or its salts, polyacrylic acid (PAA) or its salts, polyvinyl alcohol (PVA), and polyethylene oxide (PEO).
  • the positive electrode 11 has a positive electrode core and a positive electrode composite layer formed on the surface of the positive electrode core.
  • the positive electrode composite layer is preferably formed on both sides of the positive electrode core.
  • a foil of a metal such as aluminum that is stable in the potential range of the positive electrode 11, or a film with the metal disposed on the surface layer can be used.
  • the positive electrode composite layer contains, for example, a positive electrode active material, a binder, a conductive agent, etc.
  • the positive electrode composite layer can be produced, for example, by applying a positive electrode composite slurry containing a positive electrode active material, a binder, a conductive agent, etc., onto the positive electrode core, drying the coating, and then rolling it.
  • the positive electrode active material contained in the positive electrode mixture layer can be, for example, a lithium transition metal oxide containing a transition metal element such as Co, Mn, or Ni.
  • lithium transition metal oxides include LixCoO2 , LixNiO2 , LixMnO2 , LixCoyNi1-yO2 , LixCoyM1 -yOz , LixNi1 - yMyOz , LixMn2O4 , LixMn2 - yMyO4 , LiMPO4 , and Li2MPO4F (M: at least one of Na, Mg , Sc , Y , Mn, Fe, Co, Ni , Cu, Zn, Al, Cr , Pb, Sb, and B ; 0 ⁇ x ⁇ 1.2, 0 ⁇ y ⁇ 0.9, and 2.0 ⁇ z ⁇ 2.3).
  • the positive electrode active material preferably contains a lithium nickel composite oxide such as Li x NiO 2 , Li x Co y Ni 1-y O 2 , or Li x Ni 1-y M y O z (M: at least one of Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, and B, 0 ⁇ x ⁇ 1.2, 0 ⁇ y ⁇ 0.9, and 2.0 ⁇ z ⁇ 2.3).
  • Inorganic particles such as tungsten oxide, aluminum oxide, and lanthanoid-containing compounds may be fixed to the surface of the lithium transition metal oxide particles.
  • a porous sheet having ion permeability and insulating properties is used for the separator 13.
  • porous sheets include a microporous thin film, a woven fabric, and a nonwoven fabric.
  • Suitable materials for the separator include olefin resins such as polyethylene and polypropylene, and cellulose.
  • the separator 13 may be a laminate having a cellulose fiber layer and a thermoplastic resin fiber layer such as an olefin resin.
  • the separator 13 may be a multilayer separator including a polyethylene layer and a polypropylene layer, and a material such as an aramid resin or ceramic may be applied to the surface of the separator 13.
  • Example 1 [Preparation of Positive Electrode] 100 parts by mass of LiNi 0.88 Co 0.09 Al 0.03 O 2 , 1 part by mass of acetylene black (AB), and 0.9 parts by mass of polyvinylidene fluoride (PVDF) were mixed, and an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was added to prepare a positive electrode composite slurry. Next, the positive electrode composite slurry was applied to both sides of an aluminum foil having a thickness of 15 ⁇ m, and the coating film was dried. Then, the coating film was rolled using a roller, and then cut to a predetermined electrode size, and a positive electrode in which a positive electrode composite layer was formed on both sides of the positive electrode core was produced. An exposed portion where the positive electrode composite layer was not arranged on the positive electrode core was provided in the longitudinal center of the positive electrode, and an aluminum positive electrode lead was welded to the exposed portion.
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • a negative electrode composite slurry 92 parts by mass of graphite powder, 6 parts by mass of Si-based material, 1 part by mass of sodium carboxymethylcellulose (CMC-Na), and 1 part by mass of a dispersion of styrene butadiene rubber (SBR) were mixed, and an appropriate amount of water was added to prepare a negative electrode composite slurry.
  • the negative electrode composite slurry was applied to both sides of a copper foil having a thickness of 8 ⁇ m, and the coating film was dried. Then, the coating film was rolled using a roller, and then cut to a predetermined electrode size, and a negative electrode in which a negative electrode composite layer was formed on both sides of the negative electrode core was produced.
  • an exposed portion where the negative electrode composite layer was not disposed on the negative electrode core was provided, and a nickel negative electrode lead was welded to each exposed portion at both ends.
  • an insulating member was disposed at the end on the winding start side of both ends in the longitudinal direction of the negative electrode.
  • a fluororesin tape in which an acrylic adhesive was applied to a substrate made of fluororesin was used. The position of the insulating member in Example 1 will be described below.
  • Example 5 is a schematic cross-sectional view showing the state of the winding start end side of the negative electrode and positive electrode before winding in Example 1.
  • a first insulating member 52a fluororesin tape
  • a second insulating member 52b fluororesin tape
  • the area ratio of the first insulating member 52a arranged on the outer peripheral non-facing portion 44 that overlaps with the outer peripheral exposed portion 48a in the outer peripheral non-facing portion 44 is 100%, and the area ratio of the first insulating member 52a that overlaps with the negative electrode composite material layer 50 in the outer peripheral non-facing portion 44 is 94%.
  • the first insulating member 52a is arranged 2.1 times around the outer non-facing portion 44 in the circumferential direction (number of times arranged: 2.1 times).
  • the area ratio of the second insulating member 52b arranged on the inner non-facing portion 46 that overlaps with the inner non-facing portion 46 is 97%.
  • the second insulating member 52b is arranged 2.1 times around the inner non-facing portion 46 in the circumferential direction (number of times arranged: 2.1 times).
  • the static friction coefficient between the surface of the fluororesin tape used as the first insulating member 52a arranged on the outer peripheral non-facing portion 44 and the second insulating member 52b arranged on the inner peripheral non-facing portion 46 and the separator facing the surface when the wound electrode body was produced was 0.20. That is, the surface of the first insulating member 52a and the surface of the second insulating member 52b each have a low friction region with a static friction coefficient of 0.20 between the surface and the facing separator.
  • the area ratio of the first insulating member 52a overlapping with the negative electrode mixture layer 50 in the outer peripheral non-facing portion 44 is 94%. Therefore, the low friction region on the surface of the first insulating member 52a occupies 94% of the area of the entire surface on the negative electrode mixture layer 50 in the outer peripheral non-facing portion 44.
  • Figure 7 is a schematic diagram of an apparatus for measuring the static friction coefficient.
  • the apparatus 60 shown in Figure 7 includes a test stand 62, a pulley 64, a wire 66 hung on the pulley, and a weight 68 attached to one end of the wire 66 and placed on the test stand 62.
  • a first test piece 70 is fixed to the bottom surface of the weight 68.
  • a second test piece 72 is fixed on the test stand 62 so as to face the first test piece 70 fixed to the bottom surface of the weight 68.
  • the other end of the wire 66 is connected to a tensile tester (not shown).
  • the tensile tester is, for example, an Autograph (Shimadzu Corporation, model number AG-X).
  • the weight 68 has a weight of 630 g.
  • the first test piece 70 is a separator (dimensions: 4 cm x 3 cm) onto which 0.1 mL of non-aqueous electrolyte has been dropped.
  • the non-aqueous electrolyte is the non-aqueous electrolyte used in the non-aqueous electrolyte secondary battery.
  • the second test piece 72 is a fluororesin tape (dimensions: 10 cm x 6 cm), and the substrate layer is the surface facing the separator.
  • an FEP sheet was prepared as the second test piece 72.
  • two test pieces were prepared as the second test piece 72: a negative electrode composite layer formed on copper foil and a polypropylene tape.
  • a polypropylene tape was prepared as the second test piece 72. When the polypropylene tape is used as the test piece, the substrate layer is the surface facing the separator.
  • the tensile tester is driven to apply an external force to the weight 68 via the wire 66 at a speed of 20 mm/min.
  • the external force is gradually increased, and the force at which the separator begins to move is measured as the static friction force.
  • Fs Static friction force (N)
  • a non-aqueous electrolyte was prepared by adding 5 parts by mass of vinylene carbonate (VC) to 100 parts by mass of a mixed solvent prepared by mixing ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) in a volume ratio of 3:7, and dissolving lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) at a concentration of 1.5 mol/L.
  • VC vinylene carbonate
  • DMC dimethyl carbonate
  • Example 2 A nonaqueous electrolyte secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that an FEP sheet was used instead of the fluororesin tape used as the insulating member in Example 1.
  • the static friction coefficient between the surface of the FEP sheet used as the insulating member arranged on the outer peripheral non-facing portion 44 and the inner peripheral non-facing portion 46 and the opposing separator when a wound-type electrode body was fabricated was 0.40. That is, the surface of the first insulating member 52a and the surface of the second insulating member 52b each have a low-friction region with a static friction coefficient of 0.40 between the opposing separator.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the state of the winding start end side of the negative electrode and the positive electrode before winding in Comparative Example 1.
  • the first insulating member 52a was arranged on the outer peripheral exposed portion 48a in the outer peripheral non-facing portion 44 of the negative electrode 12 and on the negative electrode composite material layer 50 so that the base layer was the tape surface.
  • the area ratio of the first insulating member 52a arranged on the outer peripheral non-facing portion 44 overlapping with the outer peripheral exposed portion 48a in the outer peripheral non-facing portion 44 was 100%, and the area ratio of the first insulating member 52a overlapping with the negative electrode composite material layer 50 in the outer peripheral non-facing portion 44 was 13%.
  • the first insulating member 52a was arranged over 1.0 lap in the circumferential direction in the outer peripheral non-facing portion 44 (number of laps arranged: 1.0 lap).
  • a polypropylene tape in which an acrylic adhesive was applied to a polypropylene base material was used.
  • the static friction coefficient between the surface of the polypropylene tape used as the first insulating member 52a arranged on the outer peripheral non-facing portion 44 and the separator that faces when the wound electrode body is produced was 0.42.
  • the static friction coefficient between the surface of the negative electrode mixture layer 50 of the outer peripheral non-facing portion 44 that is not covered with polypropylene tape and the separator that faces when the wound electrode body is produced was 0.59.
  • the static friction coefficient between the surface of the negative electrode mixture layer 50 of the inner peripheral non-facing portion 46 and the separator that faces when the wound electrode body is produced was 0.59
  • the static friction coefficient between the inner peripheral exposed portion 48b of the inner peripheral non-facing portion 46 and the separator that faces when the wound electrode body is produced was 0.41.
  • Example 2 A nonaqueous electrolyte secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the polypropylene tape used in Comparative Example 1 was used instead of the fluororesin tape used in Example 1 as the insulating member.
  • a secondary battery having an electrode assembly in which a positive electrode and a negative electrode having a negative electrode mixture layer disposed on a negative electrode core are wound with a separator interposed therebetween, the negative electrode has a non-facing portion at a winding start end portion that does not face the positive electrode via the separator, A secondary battery, wherein the surface on the non-facing portion has a low-friction region having a static friction coefficient of 0.4 or less between the non-facing portion and the facing separator.
  • the static friction coefficient is 0.05 or more.
  • the negative electrode includes an insulating member disposed on the non-opposing portion, The secondary battery according to any one of (1) to (3), wherein a surface of the insulating member has the low friction region.
  • the insulating member is an insulating tape.
  • the insulating tape has a laminated structure in which an adhesive layer and a base material layer are laminated in this order from the non-facing portion side.
  • the base layer contains a fluororesin as a main component.
  • the insulating member contains at least one of polytetrafluoroethylene (PTFE) and tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP) as a main component.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • FEP tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer
  • the non-facing portion includes an outer circumferential non-facing portion and an inner circumferential non-facing portion, At least one of a surface of the negative electrode mixture layer in the outer circumferential non-facing portion and a surface of the negative electrode mixture layer in the inner circumferential non-facing portion has the low friction region.
  • (11) The secondary battery according to (10) above, wherein the low friction region occupies an area of 80% or more and 100% or less of the entire surface of the negative electrode mixture layer in the outer circumferential non-facing portion.
  • the non-facing portion includes an inner circumferential side non-facing portion, the inner circumferential side non-facing portion having an inner circumferential side exposed portion in which a negative electrode composite layer is not formed on the negative electrode core,

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

充放電に伴う極板変形を抑制することが可能な二次電池を提供する。　正極（１１）と、負極芯体（４８）上に負極合材層（５０）が配置された負極（１２）とが、セパレータを介して巻回された電極体を有する二次電池であって、負極（１２）は、巻き始め側端部に、前記セパレータを介して正極（１１）と対向しない外周側非対向部（４４）及び内周側非対向部（４６）を有し、外周側非対向部（４４）上の表面及び内周側非対向部（４６）上の表面のうちの少なくともいずれか一方は、対向する前記セパレータとの間の静摩擦係数が０．４以下である低摩擦領域を有することを特徴とする。

Description

二次電池
　本開示は、二次電池に関する。
　リチウムイオン二次電池等の二次電池は、電気自動車を始めとした幅広いデバイスの電源として使用されており、更なる高容量化が求められている。ところで、正極と負極とセパレータを介して巻回された巻回型の電極体を備える二次電池では、充放電によって、電極体が膨張したときに、電極体内で局所的に応力が加わって、正極及び負極の少なくとも一方が変形する極板変形が生じる可能性がある。特に、電極体の中心部（巻芯部）で局所的な応力が加わり易いため、電極の巻き始め側端部において極板変形が起こり易い。
　例えば、特許文献１には、正極と、帯状の負極集電体の表面に負極活物質層が形成された負極とが、セパレータを介して渦巻き状に巻回された巻回型の電極体を備え、負極は、負極集電体の巻き始め側端部に接合された負極リードを含み、巻き方向内端から１周以上セパレータを介して正極に対向しない状態で巻回されており、負極リードの表面を巻き方向に跨ぐように、負極集電体に貼着された絶縁テープを含む、非水電解質二次電池が開示されている。特許文献１によれば、負極リードの表面を跨ぐように、負極集電体に絶縁テープが貼着されることで、充放電に伴う極板変形を抑制できるとされている。
国際公開第２０１８／１８０７４８号
　しかし、従来の技術では、充放電の条件によっては極板変形が生じる場合があり、改善の余地がある。なお、極板変形は、例えば、電池の内部短絡による自己放電に繋がる場合があるため、極板変形を抑えることは重要である。
　そこで、本開示の目的は、充放電に伴う極板変形を抑制することが可能な二次電池を提供することである。
　本開示は、正極と、負極芯体上に負極合材層が配置された負極とが、セパレータを介して巻回された電極体を有する二次電池であって、前記負極は、巻き始め側端部に、前記セパレータを介して前記正極と対向しない非対向部を有し、前記非対向部上の表面は、対向する前記セパレータとの間の摩擦係数が０．４以下である低摩擦領域を有することを特徴とする。
　本開示によれば、充放電に伴う極板変形を抑制することが可能な二次電池を提供することができる。
実施形態の一例である二次電池の模式断面図である。 図１のＡ－Ａ断面の電極体の巻回方向内端側の部分を模式的に示す図である。 巻回前の負極及び正極の巻き始め端部側の状態を示す模式断面図である。 絶縁テープの構成の一例を示す模式断面図である。 実施例１における巻回前の負極及び正極の巻き始め端部側の状態を示す模式断面図である。 比較例１における巻回前の負極及び正極の巻き始め端部側の状態を示す模式断面図である。 静摩擦係数を測定するための装置の模式図である。
　以下、本開示に係る二次電池の実施形態の一例について詳細に説明する。
　図１は、実施形態の一例である二次電池の模式断面図である。図１に示す二次電池１０は、正極１１及び負極１２がセパレータ１３を介して巻回されてなる巻回型の電極体１４と、非水電解質と、電極体１４の上下にそれぞれ配置された絶縁板１８ａ、１８ｂと、外装体である電池ケース１５と、を備える。電池ケース１５は、電極体１４や非水電解質等を収容するケース本体１６と、ケース本体１６の開口部を塞ぐ封口体１７とにより構成される。電池ケース１５としては、円筒形や角形の金属製ケースに限定されず、例えば、樹脂シートをラミネートして形成された樹脂製ケース（所謂ラミネート型）等でもよい。
　非水電解質は、例えば、リチウムイオン伝導性を有する電解質であり、液状の電解質（電解液）でもよいし、固体電解質でもよい。
　液状の電解質（電解液）は、例えば、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が用いられる。非水溶媒の一例としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、及びこれらの混合溶媒等が挙げられる。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（例えば、フルオロエチレンカーボネート等）を含有していてもよい。電解質塩には、例えば、ＬｉＰＦ６等のリチウム塩が使用される。
　また、固体電解質としては、例えば、固体状もしくはゲル状のポリマー電解質、無機固体電解質等を用いることができる。無機固体電解質としては、全固体リチウムイオン二次電池等で公知の材料（例えば、酸化物系固体電解質、硫化物系固体電解質、ハロゲン系固体電解質等）を用いることができる。ポリマー電解質は、例えば、リチウム塩とマトリックスポリマー、あるいは、非水溶媒とリチウム塩とマトリックスポリマーとを含む。マトリックスポリマーとしては、例えば、非水溶媒を吸収してゲル化するポリマー材料が使用される。ポリマー材料としては、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリエーテル樹脂等が挙げられる。なお、非水電解質は一例であって、適用可能であれば水系電解質であってもよい。
　ケース本体１６は、例えば有底円筒形状の金属製容器である。ケース本体１６と封口体１７との間にはガスケット２７が設けられ、電池内部の密閉性が確保される。ケース本体１６は、例えば側面部の一部が内側に張出した、封口体１７を支持する張り出し部２１を有する。張り出し部２１は、ケース本体１６の周方向に沿って環状に形成されることが好ましく、その上面で封口体１７を支持する。
　封口体１７は、電極体１４側から順に、フィルタ２２、下弁体２３、絶縁体２４、上弁体２５、及びキャップ２６が積層された構造を有する。封口体１７を構成する各部材は、例えば円板形状又はリング形状を有し、絶縁体２４を除く各部材は互いに電気的に接続されている。下弁体２３と上弁体２５は各々の中央部で互いに接続され、各々の周縁部の間には絶縁体２４が介在している。内部短絡等による発熱で二次電池１０の内圧が上昇すると、例えば下弁体２３が上弁体２５をキャップ２６側に押し上げるように変形して破断し、下弁体２３と上弁体２５の間の電流経路が遮断される。さらに内圧が上昇すると、上弁体２５が破断し、キャップ２６の開口部からガスが排出される。
　図１に示す二次電池１０では、正極１１に取り付けられた正極リード１９が、絶縁板１８ａの貫通孔を通って封口体１７側に延び、封口体１７の底板であるフィルタ２２の下面に溶接等で接続されている。これにより、フィルタ２２と電気的に接続された封口体１７の天板であるキャップ２６が正極端子となる。また、図１に示す二次電池１０では、負極１２の巻き始め側端部に接続された負極リード２０ａ、及び負極１２の巻き終わり側端部に接続された負極リード２０ｂが、絶縁板１８ｂを通ってケース本体１６の底部側に延び、ケース本体１６の底部内面に溶接等で接続されている。これにより、ケース本体１６が負極端子となる。
　図２は、図１のＡ－Ａ断面の電極体の巻回方向内端側を示す模式図である。図２では、配置関係を分り易くするために、負極１２を実線で示し、正極１１を破線で示し、セパレータ１３を一点鎖線で示している。また、図２では、正極１１、負極１２、セパレータ１３の隙間を誇張して示している。電極体１４は、正極１１と負極１２とがセパレータ１３を介して巻回されることにより構成される。電極体１４は、例えば、帯状の正極１１、帯状の負極１２、一対の帯状のセパレータ１３を、一方のセパレータ１３、正極１１、他方のセパレータ１３、負極１２の順で積層してから、この積層体を渦巻状に巻回することで作製される。電極体１４において、各電極の長手方向が巻回方向となり、各電極の幅方向が巻回軸方向となる。
　図２に示すように、負極１２は、巻き始め端部側に、セパレータ１３を介して正極１１と対向しない外周側非対向部４４及び内周側非対向部４６から構成される非対向部４０を有する。また、負極１２は、後述する絶縁部材を有する。図２では、絶縁部材を不図示としているが、絶縁部材は非対向部４０上に配置されている。また、負極１２は、セパレータ１３を介して正極１１と対向する対向部４２を有する。対向部４２は非対向部４０に続いて巻回されている。
　非対向部４０は、外周側非対向部４４と内周側非対向部４６を有する。なお、外周側非対向部４４とは、巻回された負極１２の径方向において外側に位置する非対向部であり、内周側非対向部４６とは、巻回された負極１２の径方向において内側に位置する非対向部である。図２に示す非対向部４０（外周側非対向部４４及び内周側非対向部４６）は、負極１２の巻き始め端部（図２の点Ｅ１）から１．５周巻回されている。すなわち、非対向部４０（外周側非対向部４４及び内周側非対向部４６）は、図２に示す点Ｅ１から巻回方向に沿って点Ｅ２まで延びている。非対向部４０（外周側非対向部４４及び内周側非対向部４６）の巻回周数は、特に限定されないが、好ましくは１．５周以上であり、より好ましくは１．５周以上、３周以下である。
　本実施形態では、非対向部上の表面は、対向するセパレータ１３との間の静摩擦係数が０．４以下である低摩擦領域を有する。非対向部４０上の表面が上記低摩擦領域を有することで、例えば、充放電によって、電極体の中心部に局所的な応力が加わっても、巻き始め端部側の負極１２が滑って、電極に掛かる応力が緩和されため、充放電に伴う極板変形が抑制される。低摩擦領域における静摩擦係数は、例えば、充放電に伴う極板変形を抑制する点で、０．３以下であることが好ましい。また、上記静摩擦係数の下限は、製造の観点から、０．０５以上であることが好ましい。ここで、本開示における非対向部４０上の表面とは、非対向部４０そのものの表面であってもよいし、非対向部上に配置された部材（例えば、後述する絶縁部材）の表面であってもよい。そして、非対向部上の表面全体が上記低摩擦領域を有するように構成されていてもよいし、非対向部上の表面の一部が上記低摩擦領域を有するように構成されていてもよい。また、非対向部４０は、図２に示すように、外周側非対向部４４及び内周側非対向部４６を有するが、外周側非対向部４４上の表面及び内周側非対向部４６上の表面のうちの少なくともいずれか一方において、上記低摩擦領域を有していればよい。静摩擦係数の測定方法は、実施例の欄に記載する。
　上記低摩擦領域を形成する手段としては、非対向部４０そのものの表面を改質する手段もあるが、後述するように非対向部４０上に絶縁部材を配置する手段を採用することが好ましい。以下に、非対向部４０（外周側非対向部４４及び内周側非対向部４６）上に絶縁部材を配置する実施形態の一例を説明する。
　図３は、巻回前の負極及び正極の巻き始め端部側の状態を示す模式断面図である。図３に示すように、負極１２は、負極芯体４８と、負極芯体４８上に配置された負極合材層５０とを有する。負極合材層５０は、負極芯体４８の片面にのみ形成されていてもよいし、負極芯体４８の両面に形成されていてもよい。図３に示す負極１２では、外周側非対向部４４が、負極芯体４８上に配置された負極合材層５０と、負極芯体４８上に負極合材層５０が配置されていない外周側露出部４８ａとから構成されているが、この構成に限定されず、例えば、負極芯体４８上に配置された負極合材層５０から構成されていてもよいし、負極芯体４８上に負極合材層５０が配置されていない外周側露出部４８ａから構成されていてもよい。内周側非対向部４６も同様に、負極芯体４８上に配置された負極合材層５０と、負極芯体４８上に負極合材層５０が配置されていない内周側露出部４８ｂとから構成される場合に限定されず、負極芯体４８上に負極合材層５０が配置されていない内周側露出部４８ｂから構成されていてもよいし、負極芯体４８上に配置された負極合材層５０から構成されていてもよい。
　負極１２は、外周側非対向部４４上に配置された第１絶縁部材５２ａ、及び内周側非対向部４６上に配置された第２絶縁部材５２ｂを有する。図３に示す第１絶縁部材５２ａは、外周側非対向部４４内の負極合材層５０上及び外周側露出部４８ａ上に配置されている。なお、第１絶縁部材５２ａは、外周側非対向部４４内の負極合材層５０上の全体又は一部に配置されていてもよく、外周側露出部４８ａ上の全体又は一部に配置されていてもよい。また、図３に示す第２絶縁部材５２ｂは、内周側非対向部４６内の負極合材層５０上及び内周側露出部４８ｂ上に配置されている。なお、第２絶縁部材５２ｂは、内周側非対向部４６内の負極合材層５０上の全体又は一部に配置されていてもよく、内周側露出部４８ｂ上の全体又は一部に配置されていてもよい。
　前述したように、充放電に伴う極板変形を抑制する点においては、外周側非対向部４４上の表面及び内周側非対向部４６上の表面のうちの少なくともいずれか一方において、上記低摩擦領域を有していればよい。したがって、外周側非対向部４４上に配置された第１絶縁部材５２ａの表面、及び内周側非対向部４６上に配置された第２絶縁部材５２ｂの表面のうちの少なくともいずれか一方において、上記低摩擦領域を有していればよい。すなわち、外周側非対向部４４上に配置された絶縁部材５２ａの表面と、対向するセパレータ（不図示）との間の静摩擦係数、及び内周側非対向部４６上に配置された第２絶縁部材５２ｂの表面と、対向するセパレータ（不図示）との間の静摩擦係数のうちの少なくともいずれか一方が上記範囲を満たしていればよい。
　第１絶縁部材５２ａは、例えば、充放電に伴う極板変形を抑制する点で、負極１２が巻回された際に、外周側非対向部４４の周方向（すなわち、負極１２の巻回方向）に１．５周以上に渡って、外周側非対向部４４上に配置されることが好ましく、１．５周以上、３周以下に渡って、外周側非対向部４４上に配置されていることがより好ましい。
　第１絶縁部材５２ａは、外周側非対向部４４内の負極合材層５０上に配置されていてもよいし、外周側非対向部４４内の外周側露出部４８ａ上に配置されていてもよいし、図３に示すように、外周側非対向部４４内の外周側露出部４８ａ上及び負極合材層５０上の両方に配置されていてもよい。本実施形態においては、例えば、充放電に伴う極板変形を抑制する点で、外周側非対向部４４内の負極合材層５０上の表面及び内周側非対向部４６内の負極合材層５０上の表面のうちの少なくともいずれか一方において、上記低摩擦領域を有することが好ましい。この点を考慮すれば、外周側非対向部４４上に第１絶縁部材５２ａを設置する場合、第１絶縁部材５２ａを外周側非対向部４４内の負極合材層５０上に設置し、負極合材層５０上の第１絶縁部材５２ａの表面が、上記低摩擦領域を有していてもよい。すなわち、外周側非対向部４４上に第１絶縁部材５２ａを設置する場合、第１絶縁部材５２ａを外周側非対向部４４内の負極合材層５０上に設置し、負極合材層５０上の第１絶縁部材５２ａの表面と、対向するセパレータとの間の静摩擦係数を上記範囲としてもよい。
　また、本実施形態においては、例えば、充放電に伴う極板変形を抑制する点で、外周側非対向部４４内の負極合材層５０上の表面における上記低摩擦領域は、外周側非対向部４４内の負極合材層５０上の表面全体の８０％以上、１００％以下の面積を占めることが好ましい。この点を考慮すれば、第１絶縁部材５２ａを外周側非対向部４４内の負極合材層５０上に設置する場合、第１絶縁部材５２ａの表面における上記低摩擦領域が、外周側非対向部４４内の負極合材層５０上の表面全体の８０％以上、１００％以下の面積を占めてもよい。すなわち、第１絶縁部材５２ａの表面における上記低摩擦領域が、外周側非対向部４４内の負極合材層５０と重なる面積比率を、８０％以上、１００以下としてもよい。
　第１絶縁部材５２ａは、例えば、充放電に伴う極板変形を抑制する点で、図３に示すように、外周側非対向部４４の周方向内端縁４４ａから外周側非対向部４４上に配置されていることが好ましい。なお、第１絶縁部材５２ａは、外周側非対向部４４からはみ出して、外周側の対向部上に配置されていてもよいが、例えば、電池容量等の点で、外周側の対向部上には配置されていないことが望ましい。
　第２絶縁部材５２ｂは、例えば、充放電に伴う極板変形を抑制する点で、内周側非対向部４６の周方向に０．９周以上に渡って、内周側非対向部４６上に配置されていることが好ましく、内周側非対向部４６と重なる面積比率が５０％以上、１００％以下であることが好ましい。
　第２絶縁部材５２ｂは、内周側非対向部４６内の負極合材層５０上に配置されていてもよいし、内周側非対向部４６内の内周側露出部４８ｂ上に配置されていてもよいし、図３に示すように、内周側非対向部４６内の内周側露出部４８ｂ上及び負極合材層５０上の両方に配置されていてもよい。本実施形態においては、前述したように、外周側非対向部４４内の負極合材層５０上の表面及び内周側非対向部４６内の負極合材層５０上の表面の少なくともいずれか一方において、上記低摩擦領域を有することが好ましい。この点を考慮すれば、内周側非対向部４６上に第２絶縁部材５２ｂを設置する場合、第２絶縁部材５２ｂを内周側非対向部４６内の負極合材層５０上に設置し、負極合材層５０上の第２絶縁部材５２ｂの表面が、上記低摩擦領域を有していてもよい。すなわち、内周側非対向部４６上に第２絶縁部材５２ｂを設置する場合、第２絶縁部材５２ｂを内周側非対向部４６内の負極合材層５０上に設置し、負極合材層５０上の第２絶縁部材５２ｂの表面と、対向するセパレータとの間の静摩擦係数を上記範囲としてもよい。また、本実施形態においては、例えば、充放電に伴う極板変形を抑制する点で、内周側露出部４８ｂ上の表面は、上記低摩擦領域を有することが好ましい。この点を考慮すれば、内周側非対向部４６上に第２絶縁部材５２ｂを設置する場合、第２絶縁部材５２ｂを内周側非対向部４６内の内周側露出部４８ｂ上に設置し、内周側露出部４８ｂ上の第２絶縁部材５２ｂの表面が、上記低摩擦領域を有していてもよい。すなわち、内周側非対向部４６上に第２絶縁部材５２ｂを設置する場合、第２絶縁部材５２ｂを内周側非対向部４６内の内周側露出部４８ｂ上に設置し、内周側露出部４８ｂ上の第２絶縁部材５２ｂの表面と、対向するセパレータとの間の摩擦係数を上記範囲としてもよい。
　第２絶縁部材５２ｂは、例えば、充放電に伴う極板変形を抑制する点で、図３に示すように、内周側非対向部４６の周方向内端縁４６ａから内周側非対向部４６上に配置されていることが好ましい。なお、第２絶縁部材５２ｂは、内周側非対向部４６からはみ出して、内周側の対向部上に配置されていてもよいが、例えば、電池容量等の点で、内周側の対向部上には配置されていないことが望ましい。
　第１絶縁部材５２ａ及び第２絶縁部材５２ｂに適用する絶縁部材は、絶縁シート、絶縁テープ等が挙げられる。絶縁部材は、セパレータとの間の静摩擦係数を下げ、表面に上記低摩擦領域が形成され易い等の点で、フッ素樹脂を主成分として含むことが好ましく、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、及び四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン（ＦＥＰ）の少なくともいずれか一方を主成分として含むことがより好ましい。本開示において主成分とは、構成成分の全量に対して５０質量％以上含まれる成分である。すなわち、ＰＴＦＥ及びＦＥＰの少なくともいずれか一方を主成分とするとは、ＰＴＦＥ及びＦＥＰの少なくともいずれか一方を５０質量％以上含むことを意味している。また、絶縁部材は、例えば、樹脂シートの表面に、コーティング膜を形成したシートでもよい。コーティング膜は、セパレータとの間の静摩擦係数を下げ、表面に上記低摩擦領域が形成され易い等の点で、例えば、フッ素樹脂を主成分として含むことが好ましく、ＰＴＦＥ及びＦＥＰの少なくともいずれか一方を主成分として含むことが好ましい。
　図４は、絶縁テープの構成の一例を示す模式断面図である。以下に説明する絶縁テープ５２は、前述の第１絶縁部材５２ａ、第２絶縁部材５２ｂに適用される。絶縁テープ５２は、例えば、基材層５４と、接着剤層５６とを含む。絶縁テープ５２は、非対向部側から、接着剤層５６、基材層５４の順に積層された積層構造を有する。したがって、基材層５４の表面が、セパレータと対向する絶縁テープ５２の表面となる。絶縁テープ５２の厚みは、例えば、柔軟性、強度等の点で、０．０２ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下であることが好ましい。
　基材層５４は、例えば、セパレータとの間の静摩擦係数を下げ、表面に上記低摩擦領域が形成され易い等の点で、フッ素樹脂を主成分として含むことが好ましく、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、及び四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン（ＦＥＰ）の少なくともいずれか一方を主成分として含むことがより好ましい。基材層５４は、例えば、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリスチレン、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート等）、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド等のその他の樹脂を含んでいてもよい。
　接着剤層５６は、主に、負極１２への接着性を絶縁テープ５２に付与するための層である。接着剤層５６は、基材層５４の一方の面上に接着剤を塗工して形成される。接着剤層５６を構成する接着剤は、加熱することで粘着性を発現するホットメルト型又は加熱により硬化する熱硬化型であってもよいが、生産性等の観点から、室温で粘着性を有するものが好ましい。接着剤は、例えば、アクリル系接着剤、合成ゴム系接着剤等が挙げられる。
　絶縁テープ５２は、図４に示す形態に限定されるものではなく、例えば、基材層５４と接着剤層５６との間に無機粒子含有層を有する形態でもよい。無機粒子含有層は、例えば、層を構成する樹脂マトリックス中に無機粒子が分散した構造を有する。無機粒子含有層は、例えば無機粒子を含有する樹脂溶液を基材層５４の一方の面上に塗工して形成される。無機粒子としては、例えば、金属酸化物粒子、金属窒化物粒子、金属フッ化物粒子、金属炭化物粒子等が挙げられる。樹脂マトリックスとしては、例えば、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、及びこれらのエラストマー等が挙げられる。
　負極１２を構成する負極芯体４８には、銅、銅合金等の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などを用いることができる。負極芯体４８の厚みは、例えば、７μｍ～５０μｍの範囲である。
　また、負極１２を構成する負極合材層５０は、例えば、負極活物質、結着剤等を含む。負極合材層５０の厚みは、例えば、１０μｍ～１００μｍの範囲である。負極合材層５０は、例えば、負極活物質、結着剤等を含む負極合材スラリーを負極芯体４８上に塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧延することにより作製できる。
　負極合材層５０に含まれる負極活物質としては、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、炭素材料、Ｓｉ系材料等が挙げられる。電池の高容量化の点で、負極活物質はＳｉ系材料を含むことが好ましい。
　炭素材料は、例えば、負極活物質として使用される従来公知の炭素材料でよく、例えば、鱗片状黒鉛、塊状黒鉛、土状黒鉛等の天然黒鉛、塊状人造黒鉛（ＭＡＧ）、黒鉛化メソフェーズカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）等の人造黒鉛等が挙げられる。
　Ｓｉ系材料としては、リチウムイオン等の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、Ｓｉ粒子、Ｓｉを含む合金粒子、Ｓｉ化合物粒子等が挙げられる。これらの中では、Ｓｉ化合物粒子が好ましい。
　Ｓｉ化合物粒子は、例えば、シリケート相と当該シリケート相中に分散しているＳｉ粒子とを有するＳｉ化合物粒子、ケイ素酸化物相と当該ケイ素酸化物相中に分散しているＳｉ粒子とを有するＳｉ化合物粒子、炭素相と当該炭素相中に分散しているＳｉ粒子とを有するＳｉ化合物粒子等が挙げられる。
　シリケート相は、例えば、リチウムイオン伝導性が高い等の点から、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウムから選択される少なくとも１種の元素を含むことが好ましい。中でも、シリケート相は、リチウムイオン伝導性が高い等の点から、リチウムを含むシリケート相（ 以下、リチウムシリケート相と称する場合がある）が好ましい。
　リチウムシリケート相は、例えば、式：Ｌｉ２ｚＳｉＯ２＋ｚ（０＜ｚ＜２） で表される。安定性、作製容易性、リチウムイオン伝導性等の観点から、ｚは、０＜ｚ＜１の関係を満たすことが好ましく、ｚ＝１／２がより好ましい。
　ケイ素酸化物相中にＳｉ粒子が分散したＳｉ化合物粒子は、例えば、一般式ＳｉＯｘ（０＜ｘ＜２の範囲が好ましく、０．５≦ｘ≦１．６の範囲がより好ましい）で表される。炭素相中にＳｉ粒子が分散したＳｉ化合物粒子は、例えば、一般式ＳｉｘＣ１ｙ（０＜ｘ≦１及び０＜ｙ≦１の範囲が好ましく、０．３≦ｘ≦０．４５及び０．７≦ｙ≦０．５５の範囲がより好ましい）で表される。
　Ｓｉ系材料の粒子表面には、導電性の高い材料で構成される導電被膜が形成されていることが好ましい。導電被膜としては、炭素被膜、金属被膜、及び金属化合物被膜等が挙げられるが、電気化学的安定性等の点から、炭素被膜が好ましい。炭素被膜は、例えばアセチレン、メタン等を用いたＣＶＤ法、石炭ピッチ、石油ピッチ、フェノール樹脂等をシリコン系活物質と混合し、熱処理を行う方法などで形成できる。また、カーボンブラック等の導電フィラーを結着材を用いて、Ｓｉ系材料の粒子表面に固着させることで導電被膜を形成してもよい。
　Ｓｉ系材料の含有量は、電池の高容量化の点で、例えば、負極合材層５０の総質量に対して、５質量％以上であることが好ましい。
　負極活物質は、炭素材料、Ｓｉ系材料以外に、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出できる他の材料を含んでいてもよい。他の材料として、例えば、Ｓｎ、Ｓｎを含む合金、酸化スズ等のＳｎ系材料、チタン酸リチウム等のＴｉ系材料等が挙げられる。
　結着剤としては、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、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）又はその塩、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）又はその塩、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）等が挙げられる。
　正極１１は、正極芯体と、正極芯体の表面に形成された正極合材層とを有する。正極合材層は、正極芯体の両面に形成されることが好ましい。正極芯体には、アルミニウム等の正極１１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などを用いることができる。正極合材層は、例えば、正極活物質、結着剤、導電剤等を含む。正極合材層は、例えば、正極活物質、結着剤、導電剤等を含む正極合材スラリーを正極芯体上に塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧延することにより作製できる。
　正極合材層に含まれる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、ＬｉｘＣｏＯ２、ＬｉｘＮｉＯ２、ＬｉｘＭｎＯ２、ＬｉｘＣｏｙＮｉ１－ｙＯ２、ＬｉｘＣｏｙＭ１－ｙＯｚ、ＬｉｘＮｉ１－ｙＭｙＯｚ、ＬｉｘＭｎ２Ｏ４、ＬｉｘＭｎ２－ｙＭｙＯ４、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。電池の高容量化を図ることができる点で、正極活物質は、ＬｉｘＮｉＯ２、ＬｉｘＣｏｙＮｉ１－ｙＯ２、ＬｉｘＮｉ１－ｙＭｙＯｚ（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。リチウム遷移金属酸化物の粒子表面には、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物粒子などが固着していてもよい。
　正極合材層に含まれる導電剤としては、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）、グラフェン、黒鉛等の炭素材料などが例示できる。正極合材層に含まれる結着剤としては、負極１２の場合と同様のものが挙げられる。
　セパレータ１３には、例えば、イオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シート等が用いられる。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、セルロースなどが好適である。セパレータ１３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１３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。
　以下、実施例により本開示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。
　＜実施例１＞
　［正極の作製］
　１００質量部のＬｉＮｉ０．８８Ｃｏ０．０９Ａｌ０．０３Ｏ２と、１質量部のアセチレンブラック（ＡＢ）と、０．９質量部のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）とを混合し、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）を適量加えて、正極合材スラリーを調製した。次に、正極合材スラリーを、厚み１５μｍのアルミニウム箔の両面に塗布し、塗膜を乾燥させた。そして、ローラを用いて塗膜を圧延した後、所定の電極サイズに切断し、正極芯体の両面に正極合材層が形成された正極を作製した。正極の長手方向中央部に、正極芯体上に正極合材層が配置されていない露出部を設け、当該露出部にアルミニウム製の正極リードを溶接した。
　［負極の作製］
　９２質量部の黒鉛粉末と、６質量部のＳｉ系材料と、１質量部のカルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣ－Ｎａ）と、１質量部のスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）のディスパージョンとを混合し、水を適量加えて、負極合材スラリーを調製した。次に、負極合材スラリーを厚み８μｍの銅箔の両面に塗布し、塗膜を乾燥させた。そして、ローラを用いて塗膜を圧延した後、所定の電極サイズに切断し、負極芯体の両面に負極合材層が形成された負極を作製した。負極両面の長手方向両端部に、負極芯体上に負極合材層が配置されていない露出部を設け、両端部の露出部それぞれにニッケル製の負極リードを溶接した。また、負極の長手方向両端部のうち、巻き始め側となる端部に絶縁部材を配置した。絶縁部材は、フッ素樹脂製の基材上にアクリル系接着剤が塗工されたフッ素樹脂テープを使用した。以下に、実施例１における絶縁部材の配置位置を説明する。
　図５は、実施例１における巻回前の負極及び正極の巻き始め端部側の状態を示す模式断面図である。実施例１では、負極１２の外周側非対向部４４内の外周側露出部４８ａ上及び負極合材層５０上に、基材層がテープ表面となるように第１絶縁部材５２ａ（フッ素樹脂テープ）を配置し、また、負極１２の内周側非対向部４６内の内周側露出部４８ｂ上及び負極合材層５０上に、基材層がテープ表面となるように第２絶縁部材５２ｂ（フッ素樹脂テープ）を配置した。外周側非対向部４４上に配置された第１絶縁部材５２ａが、外周側非対向部４４内の外周側露出部４８ａと重なる面積比率は１００％であり、外周側非対向部４４内の負極合材層５０と重なる面積比率は９４％である。また、第１絶縁部材５２ａは、負極１２を巻回した際に、外周側非対向部４４において周方向に２．１周に渡って配置される（配置周数：２．１周）。一方、内周側非対向部４６上に配置された第２絶縁部材５２ｂが、内周側非対向部４６と重なる面積比率は９７％である。また、第２絶縁部材５２ｂは、負極１２を巻回した際に、内周側非対向部４６において周方向に２．１周に渡って配置される（配置周数：２．１周）。
　＜静摩擦係数＞
　外周側非対向部４４上に配置した第１絶縁部材５２ａ及び内周側非対向部４６上に配置した第２絶縁部材５２ｂとして使用したフッ素樹脂テープの表面と、巻回型の電極体を作製した際に対向するセパレータとの間の静摩擦係数は０．２０であった。すなわち、第１絶縁部材５２ａの表面及び第２絶縁部材５２ｂの表面はいずれも、対向するセパレータとの間の静摩擦係数が０．２０である低摩擦領域を有する。なお、前述したように、第１絶縁部材５２ａが、外周側非対向部４４内の負極合材層５０と重なる面積比率は９４％である。したがって、第１絶縁部材５２ａの表面における上記低摩擦領域は、外周側非対向部４４内の負極合材層５０上の表面全体の９４％の面積を占めている。
　静摩擦係数の測定方法は以下の通りである。図７は、静摩擦係数を測定するための装置の模式図である。図７に示す装置６０は、試験台６２と、滑車６４と、滑車に架けられたワイヤ６６と、ワイヤ６６の一端に取り付けられ、試験台６２上に配置された錘６８とを備える。錘６８の底面に第１試験片７０を固定する。錘６８の底面に固定した第１試験片７０と対面するように、第２試験片７２を試験台６２上に固定する。ワイヤ６６の他端は引張試験機（不図示）に接続されている。引張試験機は、例えばオートグラフ（株式会社島津製作所、型番ＡＧ－Ｘ）である。錘６８は、６３０ｇの重量を有する。第１試験片７０は、０．１ｍＬの非水電解質を滴下したセパレータ（寸法：４ｃｍ×３ｃｍ）である。非水電解質は、非水電解質二次電池に使用した非水電解質である。第２試験片７２はフッ素樹脂テープ（寸法：１０ｃｍ×６ｃｍ）であり、基材層がセパレータと対向する面となる。なお、後述する実施例２では、第２試験片７２としてＦＥＰ製シートを準備した。また、後述する比較例１では、第２試験片７２として、銅箔上に形成した負極合材層と、ポリプロピレンテープの２つの試験片を準備した。また、後述する比較例２では、第２試験片７２として、ポリプロピレンテープを準備した。ポリプロピレンテープを試験片として使用する場合、基材層がセパレータと対向する面となる。
　測定の際には、引張試験機を駆動させて、ワイヤ６６を介して、錘６８に２０ｍｍ／分の速度で外力を加える。外力を徐々に増加させて、セパレータが動き始める力を静摩擦力として測定する。そして、以下の式により静摩擦係数を求める。
　μｓ＝Ｆｓ／Ｆｐ
　μｓ：静摩擦係数
　Ｆｓ：静摩擦力（Ｎ）
　Ｆｐ：錘６８の質量によって生じる法線力（＝１．９６Ｎ）
　［非水電解質の調製］
　エチレンカーボネート（ＥＣ）と、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）とを、３：７の体積比で混合した混合溶媒１００質量部に、ビニレンカーボネート（ＶＣ）を５質量部添加し、に六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を１．５モル／リットルの濃度で溶解することにより、非水電解質を調製した。
　［非水電解質二次電池の作製］
　セパレータを介して、上記の正極及び負極を巻回して巻回型の電極体を作製した。上記電極体の上下に絶縁板をそれぞれ配置し、電極体をケース本体内に収容した。負極リードをケース本体の底部に溶接し、正極リードを封口体にそれぞれ溶接した。ケース本体内に非水電解質を注入した後、ガスケットを介して封口体によりケース本体の開口部を封止して、非水電解質二次電池を作製した。
　＜実施例２＞
　実施例１で絶縁部材として使用したフッ素樹脂テープに代えて、ＦＥＰ製シートを使用したこと以外は、実施例１と同様に非水電解質二次電池を作製した。外周側非対向部４４上及び内周側非対向部４６上に配置した絶縁部材として使用したＦＥＰ製シートの表面と、巻回型の電極体を作製した際に対向するセパレータとの間の静摩擦係数は０．４０であった。すなわち、第１絶縁部材５２ａの表面及び第２絶縁部材５２ｂの表面はいずれも、対向するセパレータとの間の静摩擦係数が０．４０である低摩擦領域を有する。
　＜比較例１＞
　図６は、比較例１における巻回前の負極及び正極の巻き始め端部側の状態を示す模式断面図である。比較例１では、負極１２の外周側非対向部４４内の外周側露出部４８ａ上及び負極合材層５０上に、基材層がテープ表面となるように第１絶縁部材５２ａを配置した。外周側非対向部４４上に配置された第１絶縁部材５２ａが、外周側非対向部４４内の外周側露出部４８ａと重なる面積比率は１００％であり、外周側非対向部４４内の負極合材層５０と重なる面積比率は１３％である。また、第１絶縁部材５２ａは、負極１２を巻回した際に、外周側非対向部４４において周方向に１．０周に渡って配置される（配置周数：１．０周）。第１絶縁部材５２ａには、ポリプロピレン製の基材上にアクリル系接着剤が塗工されたポリプロピレンテープを使用した。
　外周側非対向部４４上に配置した第１絶縁部材５２ａとして使用したポリプロピレンテープの表面と、巻回型の電極体を作製した際に対向するセパレータとの間の静摩擦係数は０．４２であった。なお、ポリプロピレンテープで覆われていない外周側非対向部４４の負極合材層５０の表面と、巻回型の電極体を作製した際に対向するセパレータとの間の静摩擦係数は０．５９であった。また、ポリプロピレンテープを配置していない内周側非対向部４６において、内周側非対向部４６の負極合材層５０の表面と、巻回型の電極体を作製した際に対向するセパレータとの間の静摩擦係数は０．５９であり、内周側非対向部４６の内周側露出部４８ｂと、巻回型の電極体を作製した際に対向するセパレータとの間の静摩擦係数は０．４１である。
　＜比較例２＞
　実施例１で絶縁部材として使用したフッ素樹脂テープに代えて、比較例１で使用したポリプロピレンテープを使用したこと以外は、実施例１と同様に非水電解質二次電池を作製した。
　［極板変形の評価］
　各実施例及び各比較例の非水電解液二次電池を、０．３Ｉｔの定電流で、電池電圧が４．２Ｖになるまで充電を行った後、４．２Ｖの定電圧で電流が０．０２Ｉｔになるまで充電を行った。その後、１．０Ｉｔの定電流で、電池電圧が２．７Ｖになるまで放電を行った。この充放電を１０サイクル行った。そして、１０サイクル後の非水電解質二次電池を、Ｘ線ＣＴ装置（島津製作所製、ＳＭＸ－２２５ＣＴ　ＦＰＤ　ＨＲ）を用いて電極体の中心部の断面観察を行い、極板変形の発生の有無を確認した。その結果を表１にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　比較例１～２では、極板変形が確認されたが、実施例１～２では、極板変形が確認されなかった。この結果から、実施例のように、非対向部上の表面が、対向するセパレータとの間の静摩擦係数が０．４以下である低摩擦領域を有することで（すなわち、非対向部上の表面と、対向するセパレータとの間の静摩擦係数を０．４以下にすることで）、充放電に伴う極板変形の発生を抑えることができると言える。
　［付記］
（１）
　正極と、負極芯体上に負極合材層が配置された負極とが、セパレータを介して巻回された電極体を有する二次電池であって、
　前記負極は、巻き始め側端部に、前記セパレータを介して前記正極と対向しない非対向部を有し、
　前記非対向部上の表面は、対向する前記セパレータとの間の静摩擦係数が０．４以下である低摩擦領域を有する、二次電池。
（２）
　前記静摩擦係数は０．３以下である、上記（１）に記載の二次電池。
（３）
　前記静摩擦係数は０．０５以上である、上記（１）又は（２）に記載の二次電池。
（４）
　前記負極は、前記非対向部上に配置された絶縁部材を含み、
　前記絶縁部材の表面は、前記低摩擦領域を有する、上記（１）～（３）のいずれか１つに記載の二次電池。
（５）
　前記絶縁部材は、絶縁テープである、上記（４）に記載の二次電池。
（６）
　前記絶縁テープは、前記非対向部側から、接着剤層、基材層の順に積層された積層構造を有する、上記（５）に記載の二次電池。
（７）
　前記基材層は、フッ素樹脂を主成分として含む、上記（６）に記載の二次電池。
（８）
　前記絶縁部材は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及び四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）の少なくともいずれか一方を主成分として含む、上記（４）に記載の二次電池。
（９）
　前記絶縁部材の厚みは、０．０２ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下である、上記（４）～（８）のいずれか１つに記載の二次電池。
（１０）
　前記非対向部は、外周側非対向部及び内周側非対向部を含み、
　前記外周側非対向部内の前記負極合材層上の表面及び前記内周側非対向部内の前記負極合材層上の表面のうちの少なくともいずれか一方は、前記低摩擦領域を有する、上記（１）～（９）のいずれか１つに記載の二次電池。
（１１）
　前記低摩擦領域は、前記外周側非対向部内の前記負極合材層上の表面全体の８０％以上、１００％以下の面積を占める、上記（１０）に記載の二次電池。
（１２）
　前記非対向部は、内周側非対向部を含み、前記内周側非対向部は、前記負極芯体上に負極合材層が形成されていない内周側露出部を有し、
　前記内周側露出部上の表面は、前記低摩擦領域を有する、上記（１）～（１１）のいずれか１つに記載の二次電池。
　１０　二次電池、１１　正極、１２　負極、１３　セパレータ、１４　電極体、１５　電池ケース、１６　ケース本体、１７　封口体、１８ａ、１８ｂ　絶縁板、１９　正極リード、２０ａ，２０ｂ　負極リード、２１　張り出し部、２２　フィルタ、２３　下弁体、２４　絶縁体、２５　上弁体、２６　キャップ、２７　ガスケット、４０　非対向部、４２　対向部、４４　外周側非対向部、４４ａ，４６ａ　周方向内端縁、４６　内周側非対向部、４８　負極芯体、４８ａ　外周側露出部、４８ｂ　内周側露出部、５０　負極合材層、５２　絶縁テープ、５２ａ　第１絶縁部材、５２ｂ　第２絶縁部材、５４　基材層、５６　接着剤層、６０　装置、６２　試験台、６４　滑車、６６　ワイヤ、６８　錘、７０　第１試験片、７２　第２試験片。

Claims (12)

  1. 　正極と、負極芯体上に負極合材層が配置された負極とが、セパレータを介して巻回された電極体を有する二次電池であって、
    　前記負極は、巻き始め側端部に、前記セパレータを介して前記正極と対向しない非対向部を有し、
    　前記非対向部上の表面は、対向する前記セパレータとの間の摩擦係数が０．４以下である低摩擦領域を有する、二次電池。
  2. 　前記静摩擦係数は０．３以下である、請求項１に記載の二次電池。
  3. 　前記静摩擦係数は０．０５以上である、請求項１又は２に記載の二次電池。
  4. 　前記負極は、前記非対向部上に配置された絶縁部材を含み、
    　前記絶縁部材の表面は、前記低摩擦領域を有する、請求項１又は２に記載の二次電池。
  5. 　前記絶縁部材は、絶縁テープである、請求項４に記載の二次電池。
  6. 　前記絶縁テープは、前記非対向部側から、接着剤層、基材層の順に積層された積層構造を有する、請求項５に記載の二次電池。
  7. 　前記基材層は、フッ素樹脂を主成分として含む、請求項６に記載の二次電池。
  8. 　前記絶縁部材は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及び四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）の少なくともいずれか一方を主成分として含む、請求項４に記載の二次電池。
  9. 　前記絶縁部材の厚みは、０．０２ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下である、請求項４に記載の二次電池。
  10. 　前記非対向部は、外周側非対向部及び内周側非対向部を含み、
    　前記外周側非対向部内の前記負極合材層上の表面及び前記内周側非対向部内の前記負極合材層上の表面のうちの少なくともいずれか一方は、前記低摩擦領域を有する、請求項１又は２に記載の二次電池。
  11. 　前記低摩擦領域は、前記外周側非対向部内の前記負極合材層上の表面全体の８０％以上、１００％以下の面積を占める、請求項１０に記載の二次電池。
  12. 　前記非対向部は、内周側非対向部を含み、前記内周側非対向部は、前記負極芯体上に負極合材層が形成されていない内周側露出部を有し、
    　前記内周側露出部上の表面は、前記低摩擦領域を有する、請求項１又は２に記載の二次電池。
     
PCT/JP2024/013739 2023-04-10 2024-04-03 二次電池 Pending WO2024214611A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202480018014.8A CN120937168A (zh) 2023-04-10 2024-04-03 二次电池

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023-063605 2023-04-10
JP2023063605 2023-04-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024214611A1 true WO2024214611A1 (ja) 2024-10-17

Family

ID=93059179

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2024/013739 Pending WO2024214611A1 (ja) 2023-04-10 2024-04-03 二次電池

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN120937168A (ja)
WO (1) WO2024214611A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002042859A (ja) * 2000-07-31 2002-02-08 Sanyo Electric Co Ltd アルカリ二次電池及びその製造方法
WO2008059806A1 (en) * 2006-11-14 2008-05-22 Asahi Kasei Chemicals Corporation Separator for lithium ion secondary battery and method for manufacturing the separator
WO2014157416A1 (ja) * 2013-03-26 2014-10-02 日産自動車株式会社 非水電解質二次電池
JP2022168456A (ja) * 2021-04-26 2022-11-08 プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 非水電解質二次電池

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002042859A (ja) * 2000-07-31 2002-02-08 Sanyo Electric Co Ltd アルカリ二次電池及びその製造方法
WO2008059806A1 (en) * 2006-11-14 2008-05-22 Asahi Kasei Chemicals Corporation Separator for lithium ion secondary battery and method for manufacturing the separator
WO2014157416A1 (ja) * 2013-03-26 2014-10-02 日産自動車株式会社 非水電解質二次電池
JP2022168456A (ja) * 2021-04-26 2022-11-08 プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 非水電解質二次電池

Also Published As

Publication number Publication date
CN120937168A (zh) 2025-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103904368A (zh) 锂二次电池
WO2019069890A1 (ja) 非水電解質二次電池
CN105990576A (zh) 电极、非水电解质电池和电池包
US12444743B2 (en) Winding-type nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2017188430A (ja) リチウム二次電池
JP7336680B2 (ja) 二次電池
JP7298853B2 (ja) 二次電池
US20240396011A1 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
TW202408066A (zh) 二次電池
JP7430665B2 (ja) 二次電池の集電体およびその製造方法、ならびに二次電池
WO2024214611A1 (ja) 二次電池
CN117178404A (zh) 非水电解质二次电池
WO2024214586A1 (ja) 二次電池
JP7741841B2 (ja) 非水電解質二次電池
JPH0434855A (ja) 渦巻式非水電解液電池
EP4597679A1 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
EP4475214A1 (en) Lithium ion battery
WO2024070291A1 (ja) 非水電解質二次電池
WO2025047510A1 (ja) 非水電解質二次電池
WO2025263131A1 (ja) 非水電解質二次電池
WO2025047844A1 (ja) 円筒形二次電池
WO2024116916A1 (ja) 二次電池用正極及び二次電池
CN111033821B (zh) 非水电解质二次电池用正极及非水电解质二次电池
WO2025205257A1 (ja) 二次電池用負極および二次電池
WO2025205805A1 (ja) 非水電解質二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 24788638

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2025513915

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2025513915

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2024788638

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024788638

Country of ref document: EP

Effective date: 20251110

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024788638

Country of ref document: EP

Effective date: 20251110

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024788638

Country of ref document: EP

Effective date: 20251110

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024788638

Country of ref document: EP

Effective date: 20251110

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024788638

Country of ref document: EP

Effective date: 20251110