CN103210527A - 非水电解质二次电池 - Google Patents

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Abstract

根据实施方式，本发明提供一种包括正极、负极以及非水电解质的非水电解质二次电池。正极包括具有第1面的正极集电体以及设置于第1面的一部分上的第1正极活性物质层。正极集电体包括：设置有第1正极活性物质层的涂布部、以及不存在正极活性物质层且在平行于第1面的方向上与涂布部相邻的非涂布部。非涂布部与正极集电体的至少一个边缘邻接，并且沿着该至少一个边缘延伸。从涂布部与非涂布部的边界至正极集电体的至少一个边缘为止的长度为5mm～20mm的范围。正极活性物质层的密度为3.1g／cc～3.4g／cc的范围。涂布部的每单位面积的质量W1相对于非涂布部的每单位面积的质量W2之比W1／W2为0.997～1。

Description

非水电解质二次电池
技术领域
本发明的实施方式涉及非水电解质二次电池。
背景技术
近年来，研究了将非水电解质二次电池作为混合动力汽车用的电源来使用、或者作为使用了太阳光或风力等自然能源的发电机用的蓄电装置来使用的技术。汽车用的电源的负荷会因汽车的行走状态等的不同而发生显著变化。发电机的发电量会根据环境条件的不同而发生显著变化。因此，非水电解质二次电池有时候必须在较短的时间内放出或储存大电流。所以，非水电解质二次电池要求具有优良的大电流特性。但是，当电池的内部电阻较大时，以大电流进行充放电时存在性能下降的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004－296256号公报
专利文献2：日本特开2006－79942号公报
发明内容
本发明要解决的问题
本发明提供一种内部电阻较小、具有优良的大电流特性的非水电解质二次电池。
解决问题的手段
根据实施方式，提供一种非水电解质二次电池，其包括正极、负极以及非水电解质。正极包括具有第1面的正极集电体以及设置于第1面的一部分上的第1正极活性物质层。负极包括：具有与第1面相对的第2面的负极集电体以及设置于第2面的一部分上的第1负极活性物质。正极集电体包括：设置有第1正极活性物质层的第1涂布部、以及不存在第1正极活性物质层且在平行于第1面的方向上与第1涂布部相邻的第1非涂布部。第1非涂布部与正极集电体的至少一个边缘邻接，并且沿着该至少一个边缘延伸。从第1涂布部与第1非涂布部的边界至正极集电体的至少一个边缘为止的长度为5mm～20mm的范围。第1正极活性物质层的密度为3.1g／cc～3.4g／cc的范围。第1涂布部的每单位面积的质量W1相对于第1非涂布部的每单位面积的质量W2之比W1／W2为0.997～1。
附图说明
图1是实施方式的扁平型非水电解质电池的截面示意图。
图2是图1的A部的放大截面图。
图3是选取了正极的一部分的立体图。
图4是选取了负极的一部分的立体图。
具体实施方式
下面，参照附图对实施方式进行说明。
（第1实施方式）
图1是扁平型的非水电解质电池1的截面示意图。图2是图1的A部的放大截面图。非水电解质电池1具备卷绕电极组2。卷绕电极组2被收纳于外包装部件3中。在外包装部件3内还填充有非水电解质（未图示）。
卷绕电极组2如图2所示，由正极4、负极5和隔膜6构成。通过将正极4和负极5以夹着隔膜6的方式层叠，并卷绕成扁平形状，由此形成了卷绕电极组2。
如图1所示，在卷绕电极组2的外周端附近，正极端子7与正极4电连接，负极端子8与负极5电连接。
外包装部件3使用层压薄膜制外包装袋。在使正极端子7和负极端子8伸出的状态下将层压薄膜制外包装袋的开口部热密封，由此将电极组2和非水电解质密封。此外，外包装部件不限于层压薄膜制，还可以使用例如金属制的罐等。
＜正极＞
如图2所示，正极4具有正极集电体4a和正极活性物质层4b。正极活性物质层4b含有正极活性物质以及任意添加的导电剂和粘结剂。正极活性物质层4b设置于正极集电体4a的一面或两面。
图3是表示正极的一例的立体图。图3表示在正极集电体4a的两面设置有正极活性物质层4b的正极4的一部分。在正极集电体4a的一个面即第1面的一部分上设置了第1正极活性物质层4b1。在正极集电体4a的第1面的背面的一部分上设置了第2正极活性物质层4b2。
正极集电体4a包括：设置有第1正极活性物质层4b1的第1涂布部4c、以及不存在第1正极活性物质层4b1且在平行于第1面的方向上与第1涂布部4c相邻的第1非涂布部4d。
第1非涂布部4d与正极集电体4a的至少一个边缘邻接，并且沿着该至少一个边缘延伸。第1非涂布部4d起到正极极耳（tab）的作用。图1所示的正极端子7直接或通过引线等导电部件与第1非涂布部4d连接。由此，正极4与正极端子7电连接。
在本实施方式中，将从第1涂布部4c与第1非涂布部4d的边界至第1非涂布部4d所邻接的边缘为止的长度称为L1。该L1为5mm～20mm的范围。通过将L1设定为5mm以上，可以增大第1非涂布部4d与正极端子7或导电部件的连接面积。由此，可以减小它们的连接电阻。其结果是，能够降低内部电阻。另外，通过将L1设定为20mm以下，可以防止能量密度的下降。此外，从第1涂布部4c与第1非涂布部4d的边界至正极集电体的边缘为止的长度的最小值为5mm以上，该长度的最大值为20mm以下。
另外，在本实施方式中，第1正极活性物质层4b1的密度为3.1g／cc～3.4g／cc的范围。通过将第1正极活性物质层4b1的密度设定为上述范围内，可以增加正极集电体4a与正极活性物质之间的物理接触。其结果是，能够降低电极内部的内部电阻。第2正极活性物质层4b2的密度也优选为上述范围内。
此外，这里所说的密度是通过测量正极活性物质层的厚度和面积而算出体积，再由该体积和质量所算出的值。即，这里所说的密度是指将正极活性物质层内的与外部气体连通的开孔和未与外部气体连通而孤立的闭孔的所有空孔都算入到体积内时的密度、即所谓松密度（也称为体积密度）。
第1涂布部4c的每单位面积的质量W1相对于第1非涂布部4d的每单位面积的质量W2之比W1／W2为0.997～1。质量比W1／W2是对第1涂布部4c和第1非涂布部4d分别测定每单位面积的质量（例如g／cm2），然后由其结果算出的。
第2正极活性物质层4b2优选仅设置于第1涂布部上。即，第1正极活性物质层4b1和第2正极活性物质层4b2优选以夹着正极集电体4a的方式设置于相对的位置上。
作为正极活性物质层4b中所含的正极活性物质，可以使用锂过渡金属复合氧化物。其例子包括LiCoO2、Li1+a(Mn,Ni,Co)1-aO2（0.0＜a＜0.2）、Li1+bNi1-b-cM1cO2（0.0＜b＜0.2、0.0＜c＜0.4、M1为选自Co、Al和Fe中的至少一种元素）、Li1+dMn2-d-eM2eO4（0＜d＜0.3、0＜e＜0.3、M2为选自Mg、Al、Fe、Co和Ni中的至少一种元素）、LiM3PO4（M3为选自Fe、Co和Ni中的至少一种元素）。上述复合氧化物可以单独使用，也可以多种组合使用。
导电剂用于抑制活性物质与集电体之间的接触电阻。其例子包括乙炔黑、炭黑以及石墨等碳质物。
粘结剂用于使活性物质与导电剂粘结。其例子包括聚四氟乙烯（PTFE）、聚偏氟乙烯（PVdF）以及氟系橡胶。
正极活性物质、导电剂和粘结剂的配合比优选设定为：正极活性物质为80质量％～95质量％，导电剂为3质量％～18质量％，粘结剂为2质量％～17质量％的范围。含有3质量％以上的导电剂时，可以获得上述的效果，在18质量％以下的范围内含有导电剂时，能够减少高温保存下的导电剂表面的非水电解质的分解。含有2质量％以上的粘结剂时，可以获得充分的电极强度，在17质量％以下的范围内含有粘结剂时，可以减少绝缘体的配合量，从而减小内部电阻。
正极集电体4a优选为铝箔或含有选自Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu和Si中的一种以上的元素的铝合金箔。
通过将质量比（W1／W2）设定为上述范围内，可以减小第1涂布部4c与第1非涂布部4d的每单位面积的质量的差异。因此，可以减小电极的变形。电极的变形如果小的话，则在将电极卷绕时或者堆积成堆叠（stack）状时，电极间不容易产生间隙。其结果是，可以减小电池内部的电阻。由此，可以提供内部电阻较小的正极。
通过使用具有上述构成的正极，可以提供大电流特性优良的非水电解质电池。
下面，对正极的制造方法进行说明。
首先，将正极活性物质、导电剂和粘结剂悬浮于溶剂中而调制浆料。溶剂可以使用例如N-甲基乙基吡咯烷酮。正极活性物质、导电剂和粘结剂的总质量与溶剂的质量的混合比优选为50：50至80：20的范围。
接着，将浆料涂布于正极集电体的一面或两面并使其干燥，形成正极活性物质层。浆料按照留出一定宽度的连续的第1非涂布部的方式涂布于正极集电体上。第1非涂布部优选与沿正极集电体的长度方向的边缘邻接。或者，第1非涂布部也可以设置2个，并且分别与沿正极集电体的长度方向的两个边缘邻接。第1非涂布部的长度调整为5mm～20mm的范围内。这里，第1非涂布部的长度是指从第1涂布部与第1非涂布部的边界至第1非涂布部所邻接的正极集电体的边缘为止的长度。该长度对于卷绕电极组中使用的正极来说，是指与长度方向垂直的方向的长度。
然后，按照使正极活性物质层的密度为3.1g／cc～3.4g／cc的范围内的方式，将形成有正极活性物质层的正极集电体进行压延。压延可以使用辊压机来实施。
在该压延工序中，正极集电体与正极活性物质层一起也被压延。但是，由于辊的直径是一定的，所以辊不会接触未涂布活性物质层的非涂布部。因此，涂布有活性物质层的涂布部被压延，每单位面积的质量W1减少，另一方面，第1非涂布部未被压延，每单位面积的质量W2不变。其结果是，第1涂布部的每单位面积的质量W1变得比第1非涂布部的每单位面积的质量W2小。即，质量比（W1／W2）变得小于1.0，例如变为0.995左右。该质量比（W1／W2）即使在使用例如直径超过400mm的辊进行压延时，也难以设定为0.997以上。
当质量比（W1／W2）小于0.997时，在第1涂布部与第1非涂布部的边界处会产生应力，整个电极会发生变形。这种变形的电极在进行卷绕时或者在切断成规定的尺寸后堆积成堆叠状时，电极间会产生间隙，正极和负极的极板间变宽。其结果是，电池内部的电阻增大，大电流特性下降。
但是，根据本实施方式，通过使第1非涂布部伸长而使每单位面积的质量（W2）下降，可以将质量比（W1／W2）设定为0.997以上。第1非涂布部的伸长可以通过对整个正极进行拉伸处理来实现。在拉伸处理中，对整个正极沿平行于第1涂布部与第1非涂布部的边界的方向施加张力。通过该拉伸处理可以使第1非涂布部选择性地伸长。
据认为：第1非涂布部被选择性地伸长是因为：第1涂布部被压延，而第1非涂布部未被压延，所以即使对整个正极均匀地施加张力，张力也会集中于第1非涂布部。例如作为集电体一般使用的铝箔，如果在与截面垂直的方向上施加大致相当于100N／mm2的张力，则被伸长。因此，为了将厚度为15μm的铝箔伸长，需要大约1500N／m的张力。但是，本实施方式中的拉伸处理中，即使用300N／m左右的张力也能够使第1非涂布部伸长。这也表示即使对整个正极均匀地施加张力，第1非涂布部也会被选择性地伸长。
另外，根据本实施方式，由于用300N／m左右的张力就能够使第1非涂布部伸长，所以可以防止电极断裂。
拉伸处理例如可以使用具有开卷装置和卷绕装置的重绕装置来实施。通过调整开卷装置的制动力和卷绕装置的卷绕力，可以控制施加给电极的张力T。使压延处理后的电极通过重绕装置，一边控制张力T一边进行开卷和卷绕，由此进行拉伸处理。张力T优选为100N／m至600N／m的范围。通过施加该范围的张力，可以在不使电极断裂的情况下对第1非涂布部进行拉伸，从而能够将质量比（W1／W2）设定为0.997以上。
进行拉伸处理时，也可以对第1非涂布部进行加热。通过加热，塑性变形所必要的应力变得小于100N／mm2，所以可以用更小的张力T对第1非涂布部进行拉伸。加热温度优选为60℃～140℃。通过加热至60℃以上，可以获得上述效果。另外，在140℃以下加热，可以防止活性物质层中所含的粘结剂在高温下变质而使电池性能下降。加热温度更优选为100℃～140℃。可以使用热风、红外线加热器或电磁感应加热器等来进行加热。或者，也可以通过使电极接触加热后的辊来进行加热。在加热并进行拉伸处理的情况下，张力T优选为50N／m至400N／m的范围。
＜负极＞
如图2所示，负极5具有负极集电体5a和负极活性物质层5b。负极活性物质层5b含有负极活性物质、以及任意添加的导电剂和粘结剂。负极活性物质层5b设置于负极集电体5a的一面或两面。
作为负极活性物质层5b中所含的负极活性物质，可以使用例如含有钛的金属复合氧化物。其例子包括锂钛氧化物和钛系氧化物。钛系氧化物也可以不预先含有锂。上述钛系氧化物可以通过对电池充电而含有锂。
锂钛氧化物的例子包括具有尖晶石结构的Li4+xTi5O12(0≤x≤3)和具有斜方锰矿结构的Li2+yTi3O7(0≤y≤3)。
钛系氧化物的例子包括TiO2以及含有P、V、Sn、Cu、Ni、Co和Fe中的至少一种元素以及Ti的金属复合氧化物。TiO2优选：具有锐钛矿结构、并且是在合成过程中以300～500℃进行了热处理的结晶性较低的TiO2。
金属复合氧化物的例子包括TiO2-P2O5、TiO2-V2O5、TiO2-P2O5-SnO2以及TiO2-P2O5-MeO（Me使选自Cu、Ni、Co和Fe中的至少一种元素）。金属复合氧化物优选为具有结晶相和非晶相共存、或非晶相单独存在的微观结构的金属复合氧化物。具有上述微观结构的金属复合氧化物可以大幅提高循环性能。
负极活性物质更优选从锂钛氧化物以及含有P、V、Sn、Cu、Ni、Co和Fe中的至少一种元素以及Ti的金属复合氧化物中选择。
导电剂用于抑制活性物质与集电体之间的接触电阻。其例子包括乙炔黑、炭黑以及石墨等碳质物。
粘结剂用于使活性物质与导电剂粘结。其例子包括聚四氟乙烯（PTFE）、聚偏氟乙烯（PVdF）、氟系橡胶以及丁苯橡胶。
负极活性物质、导电剂和粘结剂的配合比优选设定为：负极活性物质为70质量％～96质量％，导电剂为2质量％～28质量％，粘结剂为2质量％～28质量％的范围。含有2质量％以上的导电剂时，可以提高负极层的集电性能，能够提高电池的大电流特性。另外，含有2质量％以上的粘结剂时，可以提高负极层与负极集电体的粘结性，并提高循环特性。另一方面，从高容量化的观点出发，导电剂和粘结剂优选分别在28质量％以下的范围内含有。
负极集电体5a优选为铝箔、含有选自Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu和Si中的一种以上的元素的铝合金箔、或铜箔。铝箔或上述的铝合金箔由于在高于1.0V的电位范围内是电化学稳定的，因而更优选。
负极例如可以如下制作：将负极活性物质、导电剂和粘结剂悬浮于通用的溶剂中而调制浆料，将该浆料涂布于负极集电体上并进行干燥，形成负极层，然后进行压延。
溶剂可以使用例如N-甲基乙基吡咯烷酮。负极活性物质、导电剂和粘结剂的总质量与溶剂的质量之比优选为50：50至80：20的范围。
＜非水电解质＞
作为非水电解质，可以使用液状非水电解质或凝胶状非水电解质。液状非水电解质可以通过将电解质溶解于有机溶剂中来调制。凝胶状非水电解质可以通过将液状电解质和高分子材料复合化来调制。
液状非水电解质中的电解质的浓度优选为0.5mol／L～2.5mol／L的范围。
电解质的例子包括高氯酸锂（LiClO4）、六氟磷酸锂（LiPF6）、四氟硼酸锂（LiBF4）、六氟砷酸锂（LiAsF6）、三氟甲磺酸锂（LiCF3SO3）以及双（三氟甲基磺酰）亚胺锂[LiN(CF3SO2)2]等锂盐、以及它们的混合物。电解质优选即使在高电位下也不易氧化的电解质，最优选为LiPF6。
有机溶剂的例子包括碳酸亚丙酯（PC）、碳酸亚乙酯（EC）、碳酸亚乙烯酯等环状碳酸酯；碳数二乙酯（DEC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸甲乙酯（MEC）等链状碳酸酯；四氢呋喃（THF）、2-甲基四氢呋喃（2-MeTHF）、二氧杂环戊烷（DOX）等环状醚；二甲氧基乙烷（DME）、二乙氧基乙烷（DEE）等链状醚；γ-丁内酯（GBL）、乙腈（AN）、环丁砜（SL）。上述有机溶剂可以单独使用，也可以作为混合溶剂使用。
高分子材料的例子包括聚偏氟乙烯（PVdF）、聚丙烯腈（PAN）以及聚环氧乙烷（PEO）。
或者，作为非水电解质，还可以使用含有锂离子的常温熔融盐（离子性熔体）、高分子固体电解质、无机固体电解质等。
常温熔融盐是指在由有机物阳离子和阴离子的组合构成的有机盐中，常温（例如15～25℃）下能够作为液体存在的化合物。常温熔融盐包括以单体作为液体存在的常温熔融盐、通过与电解质混合而成为液体的常温熔融盐、通过在有机溶剂中溶解而成为液体的常温熔融盐。一般，非水电解质电池中使用的常温熔融盐的熔点为25℃以下。另外，有机物阳离子一般具有季铵骨架。
高分子固体电解质是通过将电解质溶解于高分子材料中，并使其固体化来调制。
无机固体电解质是具有锂离子传导性的固体物质。
＜隔膜＞
作为隔膜，可以使用例如由聚乙烯、聚丙烯、纤维素和聚偏氟乙烯（PVdF）等材料形成的多孔质薄膜、合成树脂制无纺布等。其中，由聚乙烯或聚丙烯构成的多孔质薄膜能够在一定温度下熔融并阻断电流。所以，这些多孔质薄膜从提高安全性的观点出发是优选的。
另外，由纤维素形成的多孔质薄膜与由其它材质形成的隔膜相比，能够以相同的厚度含有更多的电解质，所以电解质中的锂离子传导度相对较大，适合用于需要流过大电流的高输出型的非水电解质电池。
＜外包装部件＞
作为外包装部件，可以使用层压薄膜制的袋状容器或金属制容器。层压薄膜的厚度优选为0.5mm以下，更优选为0.2mm以下。金属制容器的厚度优选为1mm以下，更优选为0.5mm以下，进一步优选为0.3mm以下。
外包装部件的形状可以是扁平形（薄形）、方形、圆筒形、硬币形、纽扣形等。外包装部件根据电池尺寸也可以是例如便携用电子设备等上搭载的小型电池用外包装部件、两轮至四轮汽车等上搭载的大型电池用外包装部件。
层压薄膜使用在树脂层之间夹有金属层的多层薄膜。为了减轻重量，金属层优选铝箔或铝合金箔。树脂层用于增强金属层。树脂的例子包括聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、尼龙以及聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等高分子材料。层压薄膜可以通过热熔融粘合进行密封来成形为外包装部件的形状。
金属制容器由铝或铝合金等制作。铝合金优选含有镁、锌、硅等元素的合金。当合金中含有铁、铜、镍、铬等过渡金属时，其含量优选设定为1质量%以下。由此，可以飞跃性地提高高温环境下的长期可靠性和放热性。
＜电极组＞
电极组如上所述，由正极4、负极5和隔膜6构成。隔膜包括相互分开的第1部分和第2部分、以及介于第1部分和第2部分之间的第3部分。隔膜的第3部分介于正极的第1涂布部和负极的第2涂布部之间。优选的是：正极的第1非涂布部按照与隔膜的第1部分相对的方式配置，负极的第2非涂布部按照与隔膜的第2部分相对的方式配置。卷绕电极组的情况，正极的第1非涂布部优选在卷绕轴方向上位于与负极的第2非涂布部相反侧的位置。
根据以上的实施方式，可以提供内部电阻较小、并具有优良的大电流特性的非水电解质电池。
此外，在上述实施方式中，以使用了卷绕电极组的非水电解质二次电池为例进行了说明，但不限于此，代替卷绕电极组，也可以使用层叠型电极组。
（第2实施方式）
第2实施方式的非水电解质电池除了使用以下说明的负极以外，具有与第1实施方式相同的构成。
负极5具备负极集电体5a和负极活性物质层5b。负极活性物质层5b含有负极活性物质和任意添加的导电剂和粘结剂。负极活性物质层5b设置于负极集电体5a的一面或两面。有关负极活性物质、导电剂和粘结剂、它们的配合比以及负极集电体，可以与第1实施方式中叙述的内容相同。
图4是表示负极的一例的立体图。图4表示在负极集电体5a的两面设置有负极活性物质层5b的负极5的一部分。将负极集电体5a的一个面、并且是与正极相对的面称作第2面。在该第2面的一部分上设置有第1负极活性物质层5b1。在负极集电体5a的第2面的背面的一部分上设置有第2负极活性物质层5b2。
负极集电体5a包括：设置有第1负极活性物质层5b1的第2涂布部5c、以及不存在第1负极活性物质层5b1且在平行于第2面的方向上与第2涂布部5c相邻的第2非涂布部5d。
第2非涂布部5d与负极集电体5a的至少一个边缘邻接，并且沿着该至少一个边缘延伸。第2非涂布部5d起到负极极耳的作用。图1所示的负极端子8直接或通过引线等导电部件与第2非涂布部5d连接。由此，负极5与正极端子8电连接。
在本实施方式中，将从第2涂布部5c与第2非涂布部5d的边界至第2非涂布部5d所邻接的边缘为止的长度称为L2。该L2为5mm～20mm的范围。通过将L2设定为上述范围内，可以增大第2非涂布部5d与负极端子8或导电部件的连接面积。由此，可以减小它们的连接电阻。另外，还可以防止能量密度的下降。此外，从第2涂布部5c与第2非涂布部5d的边界至负极集电体的边缘为止的长度的最小值为5mm以上，该长度的最大值为20mm以下。
另外，在本实施方式中，第1负极活性物质层5b1的密度为2.1g／cc～2.4g／cc的范围。通过将第1负极活性物质层5b1的密度设定为上述范围内，可以增加负极集电体5a与负极活性物质之间的物理接触。其结果是，能够降低内部电阻。第2负极活性物质层5b2的密度也优选为上述范围内。
此外，这里所说的密度是通过测量负极活性物质层的厚度和面积而算出体积，再由该体积和质量所算出的值。即，这里所说的密度是指将负极活性物质层内的与外部气体连通的开孔和未与外部气体连通而孤立的闭孔的所有空孔都算入到体积内时的密度、即所谓松密度。
第2涂布部5c的每单位面积的质量W1相对于第2非涂布部5d的每单位面积的质量W2之比W1／W2为0.997～1。质量比W1／W2是对第2涂布部5c和第2非涂布部5d分别测定每单位面积的质量（例如g／cm2），然后由其结果算出的。
第2负极活性物质层5b2优选仅设置于第2涂布部上。即，第1负极活性物质层5b1和第2负极活性物质层5b2优选以夹着负极集电体5a的方式设置于相对的位置上。
通过将质量比（W1／W2）设定为上述范围内，可以减小第2涂布部5c与第2非涂布部5d的每单位面积的质量的差异。因此，可以减小电极的变形。电极的变形如果小的话，则在将电极卷绕时或者堆积成堆叠状时，电极间不容易产生间隙。其结果是，可以减小电池内部的电阻。由此，可以提供内部电阻较小的负极。
通过使用具有上述构成的负极，可以提供大电流特性优良的非水电解质电池。
下面，对负极的制造方法进行说明。
首先，将负极活性物质、导电剂和粘结剂悬浮于溶剂中而调制浆料。溶剂可以使用例如N-甲基乙基吡咯烷酮。负极活性物质、导电剂和粘结剂的总质量与溶剂的质量的混合比优选为50：50至80：20的范围。
接着，将浆料涂布于负极集电体的一面或两面并使其干燥，形成负极活性物质层。浆料按照留出一定宽度的连续的非涂布部的方式涂布于负极集电体上。第2非涂布部优选与沿负极集电体的长度方向的边缘邻接。或者，第2非涂布部也可以设置2个，并且分别与沿负极集电体的长度方向的两个边缘邻接。第2非涂布部的长度调整为5mm～20mm的范围内。这里，第2非涂布部的长度是指从第2涂布部与第2非涂布部的边界至第2非涂布部所邻接的负极集电体的边缘为止的长度。该长度对于卷绕电极组中使用的负极来说，是指与长度方向垂直的方向的长度。
然后，按照使负极活性物质层的密度为2.1g／cc～2.4g／cc的范围内的方式，将形成有负极活性物质层的负极集电体进行压延。压延可以使用辊压机来实施。
在该压延工序中，负极集电体与负极活性物质层一起也被压延。但是，由于辊的直径是一定的，所以辊不会接触未涂布活性物质层的第2非涂布部。因此，涂布有活性物质层的涂布部被压延，每单位面积的质量W1减少，另一方面，第2非涂布部未被压延，每单位面积的质量W2不变。其结果是，第2涂布部的每单位面积的质量W1变得比第2非涂布部的每单位面积的质量W2小。即，质量比（W1／W2）变得小于1.0，例如变为0.995左右。该质量比（W1／W2）即使在使用例如直径超过400mm的辊进行压延时，也难以达到0.997以上。
当质量比（W1／W2）小于0.997时，在第2涂布部与第2非涂布部的边界处会产生应力，整个电极会发生变形。这种变形了的电极在进行卷绕时或者在切断成规定的尺寸后堆积成堆叠状时，电极间会产生间隙，正极和负极的极板间变宽。其结果是，电池内部的电阻增大，大电流特性下降。
但是，根据本实施方式，通过使第2非涂布部伸长而使每单位面积的质量（W2）下降，可以将质量比（W1／W2）设定为0.997以上。第2非涂布部的伸长可以通过对整个负极进行拉伸处理来实现。在拉伸处理中，对整个负极，沿平行于第2涂布部与第2非涂布部的边界的方向施加张力。如对第1实施方式的正极的制造方法所进行的说明那样，通过该拉伸处理可以使第2非涂布部选择性地伸长。
拉伸处理可以与第1实施方式的正极的制造方法中的拉伸处理同样地进行。
根据以上的实施方式，由于正极和负极这两极的电阻均较小，所以可以提供大电流特性更加优良的非水电解质电池。
实施例
下面，根据实施例进一步详细说明上述实施方式，只要不超出本发明的主旨，本发明就不受以下记载的实施例的限定。
（比较例1）
＜正极的制作＞
使用LiCoO2作为正极活性物质，使用乙炔黑和炭黑作为导电剂，使用聚偏氟乙烯作为粘结剂。分别以85：5：5：5的质量比进行混合，使其分散于有机溶剂中而调制浆料。将该浆料涂布于厚度为20μm的铝箔上，干燥后形成活性物质层。在铝箔的背侧也同样地涂布浆料，干燥后形成活性物质层。此外，铝箔的两面的活性物质层是按照使它们的长度方向的边一致的方式来形成。具体地，是按照使两者的边的偏差为0.5mm以内的方式来形成。
将上述得到的两面具有活性物质层的铝箔按照一定的宽度裁断，得到在长度方向的一端存在宽度为15mm的非涂布部的压延前正极。使用辊压机将该压延前正极进行压延，得到正极。压延中，按照使活性物质层的密度为3.2g／cc的方式来调整辊压机的荷重。
＜负极的作制＞
使用Li4Ti5O12作为负极活性物质，使用炭黑作为导电剂，使用聚偏氟乙烯作为粘结剂。分别以85：10：5的质量比进行混合，使其分散于有机溶剂中而调制浆料。将该浆料涂布于厚度为20μm的铝箔上，干燥后形成活性物质层。在铝箔的背侧也同样地涂布浆料，干燥后形成活性物质层。此外，铝箔的两面的活性物质层是按照使它们的长度方向的边一致的方式来形成。具体地，是按照使两者的边的偏差为0.5mm以内的方式来形成。
将上述得到的两面具有活性物质层的铝箔按照一定的宽度裁断，得到在长度方向的一端存在宽度为15mm的非涂布部的压延前负极。使用辊压机将该压延前负极进行压延，得到负极。压延中，按照使活性物质层的密度为2.2g／cc的方式来调整辊压机的荷重。
＜非水电解质二次电池的制作＞
将上述制造的正极和负极以夹着隔膜的方式进行层叠，卷绕成线圈状，得到电极组。使正极的非涂布部从电极组的一端突出，使负极的非涂布部从电极组的另一端突出。将正极的非涂布部捆扎，并将正极端子进行超声波接合。同样地，将负极的非涂布部捆扎，并将负极端子进行超声波接合。正极和负极端子使用铝板。
将该电极组装入铝层压制外包装部件中，注入非水电解液，密闭后得到非水电解质二次电池。
＜质量比（W1／W2）的测定＞
从与上述的非水电解质二次电池的制作中使用的正极同样地制造的正极上切下涂布部。用有机溶剂除去涂布部的表面的活性物质层。测定残留的铝箔的质量和面积，算出每单位面积的质量W1。另外，切下非涂布部，测定其质量和面积，算出每单位面积的质量W2。正极集电体的质量比（W1／W2）为0.995。
从与上述的非水电解质二次电池的制作中使用的负极同样地制造的负极上切下涂布部。用有机溶剂除去涂布部的表面的活性物质层。测定残留的铝箔的质量和面积，算出每单位面积的质量W1。另外，切下非涂布部，测定其质量和面积，算出每单位面积的质量W2。负极集电体的质量比（W1／W2）为0.995。
＜放电试验＞
使用上述制造的非水电解质二次电池进行放电试验。
将电池充电至满充电的一半的容量。然后，以20C的电流进行放电，取从放电开始起10秒后的电压与放电电流的乘积，算出功率（也称为输出功率）。
（例1）
与比较例1同样地制造正极，然后进行拉伸处理。具体地，使正极通过具有开卷装置和卷绕装置的电极重卷装置，以500N／m的张力进行重卷。
与比较例1相同地制造负极和非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。
（例2）
与比较例1同样地制造负极，然后进行拉伸处理。具体地，使负极通过具有开卷装置和卷绕装置的电极重卷装置，以500N／m的张力进行重卷。
与比较例1相同地制造正极和非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。
（例3）
使用与例1同样地制造的正极、和与例2同样地制造的负极，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。
（比较例2）
将正极和负极的非涂布部的长度分别设定为10mm，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。
（例4）
将比较例2的正极供给至拉伸处理，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。拉伸处理按照例1中所记载的方法进行。
（例5）
将比较例2的负极供给至拉伸处理，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。拉伸处理按照例1中所记载的方法进行。
（例6）
将比较例2的正极和负极分别供给至拉伸处理，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。拉伸处理按照例1中所记载的方法进行。
（比较例3）
在正极和负极上，将非涂布部的长度设定为5mm，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。
（例7）
将比较例3的正极供给至拉伸处理，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。拉伸处理按照例1中所记载的方法进行。
（例8）
将比较例3的负极供给至拉伸处理，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。拉伸处理按照例1中所记载的方法进行。
（例9）
将比较例3的正极和负极分别供给至拉伸处理，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。拉伸处理按照例1中所记载的方法进行。
（比较例4）
将正极和负极的非涂布部的长度分别设定为2mm，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。
（比较例5）
将比较例4的正极供给至拉伸处理，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。拉伸处理按照例1中所记载的方法进行。
（比较例6）
将比较例4的负极供给至拉伸处理，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。拉伸处理按照例1中所记载的方法进行。
（比较例7）
将比较例4的正极和负极分别供给至拉伸处理，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。拉伸处理按照例1中所记载的方法进行。
（比较例8）
改变辊压机的荷重，从而改变正极和负极的活性物质层的密度，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。
（例10）
将比较例8的正极供给至拉伸处理，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。拉伸处理按照例1中所记载的方法进行。
（例11）
将比较例8的负极供给至拉伸处理，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。拉伸处理按照例1中所记载的方法进行。
（例12）
将比较例8的正极和负极分别供给至拉伸处理，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。拉伸处理按照例1中所记载的方法进行。
（比较例9）
改变辊压机的荷重，从而改变正极和负极的活性物质层的密度，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。
（比较例10）
将比较例9的正极供给至拉伸处理，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。拉伸处理按照例1中所记载的方法进行。
（比较例11）
将比较例9的负极供给至拉伸处理，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。拉伸处理按照例1中所记载的方法进行。
（比较例12）
将比较例9的正极和负极分别供给至拉伸处理，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。拉伸处理按照例1中所记载的方法进行。
（比较例13）
改变辊压机的荷重，从而改变正极和负极的活性物质层的密度，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。
（例13）
将比较例13的正极供给至拉伸处理，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。拉伸处理按照例1中所记载的方法进行。
（例14）
将比较例13的负极供给至拉伸处理，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。拉伸处理按照例1中所记载的方法进行。
（例15）
将比较例13的正极和负极分别供给至拉伸处理，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。拉伸处理按照例1中所记载的方法进行。
（比较例14）
改变辊压机的荷重，从而改变正极和负极的活性物质层的密度，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。
（比较例15）
作为正极活性物质，使用LiNi0.8Co0.17Al0.03O2，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。
（例16）
将比较例15的正极供给至拉伸处理，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。拉伸处理按照例1中所记载的方法进行。
（例17）
将比较例15的负极供给至拉伸处理，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。拉伸处理按照例1中所记载的方法进行。
（例18）
将比较例15的正极和负极分别供给至拉伸处理，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。拉伸处理按照例1中所记载的方法进行。
（比较例16）
作为正极活性物质，使用Li1.1Mn1.8Al0.1O4，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。
（例19）
将比较例16的正极供给至拉伸处理，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。拉伸处理按照例1中所记载的方法进行。
（例20）
将比较例16的负极供给至拉伸处理，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。拉伸处理按照例1中所记载的方法进行。
（例21）
将比较例16的正极和负极分别供给至拉伸处理，除此以外，与比较例1同样地制造非水电解质二次电池。使用该电池进行测定和放电试验。正极和负极的活性物质层的密度、集电体的质量比（W1／W2）、非涂布部的长度示于表1中。拉伸处理按照例1中所记载的方法进行。
＜结果＞
算出各个例子和比较例的功率相对于比较例1的功率之比。其结果示于表1中。
Figure BDA00003193219200211
Figure BDA00003193219200221
正极集电体的质量比（W1／W2）为0.997以上的例1的功率比高于比较例1。正极和负极的集电体的质量比（W1／W2）均为0.997以上的例3的功率比高于例1。
正极集电体的质量比（W1／W2）为0.997以上的例4的功率比高于比较例2。正极和负极的集电体的质量比（W1／W2）均为0.997以上的例6的功率比高于例4。
正极集电体的质量比（W1／W2）为0.997以上的例7的功率比高于比较例3。正极和负极的集电体的质量比（W1／W2）均为0.997以上的例9的功率比高于例7。
正极集电体的质量比（W1／W2）为0.997以上的例10的功率比高于比较例8。正极和负极的集电体的质量比（W1／W2）均为0.997以上的例12的功率比高于例10。
正极集电体的质量比（W1／W2）为0.997以上的例13的功率比高于比较例13。正极和负极的质量比（W1／W2）均为0.997以上的例15的功率比高于例13。
对于正极和负极的非涂布部的长度为2mm的比较例4～7，无论正极和负极的集电体的质量比（W1／W2）为多少，功率比都低。据认为这是因为：非涂布部与电极端子的接触面积不充分，接触电阻增大，结果功率性能显著下降的缘故。因此可以认为，能够充分发挥本发明的效果的是非涂布部的长度为5mm以上的情况。
此外，非涂布部的长度小于5mm的电极即使在制造工序中进行压延处理，涂布部与非涂布部之间的变形也少。因此，非涂布部的长度为5mm以上时，可以显著获得由拉伸产生的效果。
正极的活性物质层的密度为3.0g／cc、并且负极的活性物质层的密度为2.0g／cc的比较例9～12中，无论正极和负极的集电体的质量比（W1／W2）为多少，功率比都低。据认为这是因为：由于密度较低，所以活性物质与集电体的接触不充分，接触电阻增大，结果功率性能下降的缘故。因此可以认为，能够充分发挥本发明的效果的是正极密度为3.1g/cc以上或负极的密度为2.1g/cc以上的情况。
此外，正极活性物质层的密度小于3.1g／cc的正极、以及负极活性物质层的密度小于2.1g/c的负极由于在制造工序中未被压延或压延较弱，所以集电体的涂布部与非涂布部之间的变形较少。因此，正极密度为3.1g/cc以上或负极的密度为2.1g/cc以上时，才能够显著获得由拉伸产生的效果。
正极的活性物质层的密度为3.5g／cc、并且负极的活性物质层的密度为2.5g／cc的比较例14中，尽管正极和负极的集电体的质量比为0.997以上，但功率比也低。据认为这是因为：活性物质层中的间隙少，所以电解液的量不足，因而功率下降的缘故。
正极集电体的质量比（W1／W2）为0.997以上的例16的功率比高于比较例15。正极和负极的各自的质量比（W1／W2）均为0.997以上的例18的功率比高于例16。
正极集电体的质量比（W1／W2）为0.997以上的例19的功率比高于比较例16。正极和负极的集电体的质量比（W1／W2）均为0.997以上的例21的功率比高于例19。
以上的结果表示，具有第1实施方式的构成的电池的功率大于比较例的电池。因而表明这种电池具有优良的大电流特性。进而，具有第2实施方式的构成的电池显示更大的功率。因而表明这种电池具有更加优良的大电流特性。
以上对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子来列举的，并非意味着对发明范围的限定。这些新颖的实施方式也能够以其它的各种形态来实施，只要是在不脱离发明的要旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形均包含在发明的范围和要旨内，同时也包含在权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。
符号说明
1：非水电解质电池、2：卷绕电极组、3：外包装部件、4：正极、4a：正极集电体、4b：正极活性物质层、4c：第1涂布部、4d：第1非涂布部、5：负极、5a：负极集电体、5b：负极活性物质层、5c：第2涂布部、5d：第2非涂布部、6：隔膜、7：正极端子、8：负极端子。

Claims (9)

1.一种非水电解质二次电池，其包括正极、负极以及非水电解质，所述正极包括具有第1面的正极集电体以及设置于所述第1面的一部分上的第1正极活性物质层，所述负极包括具有与所述第1面相对的第2面的负极集电体以及设置于所述第2面的一部分上的第1负极活性物质层，
所述正极集电体包括：设置有所述第1正极活性物质层的第1涂布部、以及不存在所述第1正极活性物质层且在平行于所述第1面的方向上与所述第1涂布部相邻的第1非涂布部，
所述第1非涂布部与所述正极集电体的至少一个边缘邻接，并且沿着所述至少一个边缘延伸，
从所述第1涂布部与所述第1非涂布部的边界至所述正极集电体的所述至少一个边缘为止的长度为5mm～20mm的范围，
所述第1正极活性物质层的密度为3.1g／cc～3.4g／cc的范围，
所述第1涂布部的每单位面积的质量W1相对于所述第1非涂布部的每单位面积的质量W2之比W1／W2为0.997～1。
2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其中，所述正极进一步包括第2正极活性物质层，所述第2正极活性物质层以与所述第1正极活性物质层夹着所述正极集电体的方式对置。
3.根据权利要求2所述的非水电解质二次电池，其中，所述第2正极活性物质层仅设置于所述第1涂布部上。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的非水电解质二次电池，其中，所述负极集电体包括：设置有所述第1负极活性物质层的第2涂布部、以及不存在所述第1负极活性物质层且在平行于所述第2面的方向上与所述第2涂布部相邻的第2非涂布部，
所述第2非涂布部与所述负极集电体的至少一个边缘邻接，并且沿着所述至少一个边缘延伸，
从所述第2涂布部与所述第2非涂布部的边界至所述负极集电体的所述至少一个边缘为止的长度为5mm～20mm的范围，
所述第1负极活性物质层的密度为2.1g／cc～2.4g／cc的范围，
所述第2涂布部的每单位面积的质量W1相对于所述第2非涂布部的每单位面积的质量W2之比W1／W2为0.997～1。
5.根据权利要求4所述的非水电解质二次电池，其中，所述负极进一步包括第2负极活性物质层，所述第2负极活性物质层以与所述第1负极活性物质层夹着所述负极集电体的方式对置。
6.根据权利要求5所述的非水电解质二次电池，其中，所述第2负极活性物质层仅设置于所述第2涂布部上。
7.根据权利要求4～6中任一项所述的非水电解质二次电池，其包括相互分开的第1部分和第2部分、以及介于所述第1部分和第2部分之间的第3部分，所述第3部分进一步包括介于第1涂布部和第2涂布部之间的隔膜，所述第1非涂布部与所述隔膜的所述第1部分相对，所述第2非涂布部与所述隔膜的所述第2部分相对。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的非水电解质二次电池，其中，所述第1负极活性物质层含有选自锂钛氧化物、TiO2以及金属复合氧化物中的至少一种负极活性物质，所述金属复合氧化物含有P、V、Sn、Cu、Ni、Co和Fe中的至少一种元素以及Ti。
9.根据权利要求1～7中任一项所述的非水电解质二次电池，其中，所述第1负极活性物质层含有选自Li4Ti5O12和Li2Ti3O7中的至少一种负极活性物质。
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