JP2011124058A - リチウムイオン二次電池、車両及び電池搭載機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 負極活物質層の外向き部にリチウムイオンが入り込むのを防止して、電池容量の低下を抑制したリチウムイオン二次電池、このリチウムイオン二次電池を搭載した車両及び電池搭載機器を提供する。
【解決手段】 リチウムイオン二次電池１は、正極集電板３８の両面に配置された正極活物質層３１，３５を含む正電極板３０と、負極集電板２８の両面に配置された負極活物質層２１，２５を含む負電極板２０と、セパレータ５０と、を有し、正電極板と負電極板との間にセパレータを介してなる発電要素１０、及び、発電要素に保持され、リチウムイオンを含む電解液６０、を備え、正極活物質層のいずれの部位も負極活物質層に対向してなり、負極活物質層のうち、正電極板に対向せず発電要素の外側を向く外向き部２１Ｂに、電解液の浸透を防ぐ浸透防止処理が施されてなる。
【選択図】 図６

Description

本発明は、正電極板と負電極板との間にセパレータを介してなる発電要素を備えるリチウムイオン二次電池、このリチウムイオン二次電池を搭載した車両及び電池搭載機器に関する。

近年、ハイブリッド自動車やノート型パソコン、ビデオカムコーダなどのポータブル電子機器の駆動用電源に、リチウムイオン二次電池（以下、単に電池ともいう）が利用されている。
特許文献１には、負極（負電極板）の寸法を、正極（正電極板）よりも大きくしてなる非水二次電池（電池）において、正極の合剤（正極活物質層）及び／又は負極の合剤（負極活物質層）の端部１〜１０ｍｍをリチウムイオン不透過性材料で被覆してなる非水二次電池（電池）が開示されている。これにより、充電した状態における非水二次電池（電池）の自己放電を抑制する効果が生じる。

特開平９−１３４７１９号公報

ところで、特許文献１の非水二次電池に限らず、電池の負電極板（負極活物質層）は、充放電により負極活物質へのリチウムイオンの挿入・放出を行うために設けられている。しかし、製造の都合上、負極活物質層のうち、正電極板に対向せずに、正電極板と負電極板とセパレータとからなる発電要素の外部を向く外向き部を設ける場合がある。このような外向き部としては、例えば、捲回型の発電要素の一部をなす負電極板の外向き活物質層のうち、最外周に位置する部分や、積層型の発電要素をなす負電極板のうち、積層方向の最外側に位置する最外負電極板の外向き負極活物質層が挙げられる。

しかるに、このような外向き部にも、例えば、負極活物質層の他の部位からの拡散や、正極活物質層からの回り込みにより、リチウムイオンが移動してくることがある。ところが、この外向き部は正極活物質層（正電極板）に対向していないので、一旦外向き部に入り込んだリチウムイオンは、電池の放電の際にその外向き部から放出され難い。従って、この外向き部にリチウムイオンが入り込んだ分、以降、電池反応に利用できるリチウムイオンの量が減少してしまう、即ち、電池容量が低下してしまう。
なお、特許文献１の電池には、負極活物質層の外向き部についての、上述した課題も、それを解決するための技術についても記載はない。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、負極活物質層の外向き部にリチウムイオンが入り込むのを防止して、電池容量の低下を抑制したリチウムイオン二次電池、このリチウムイオン二次電池を搭載した車両及び電池搭載機器を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、正極集電板、及び、この正極集電板の両面に配置された正極活物質層を含む正電極板と、負極集電板、及び、この負極集電板の両面に配置された負極活物質層を含む負電極板と、セパレータと、を有し、上記正電極板と上記負電極板との間に上記セパレータを介してなる発電要素、及び、上記発電要素に保持され、リチウムイオンを含む電解液、を備え、上記正極活物質層のいずれの部位も上記負極活物質層に対向してなるリチウムイオン二次電池であって、上記負極活物質層のうち、上記正電極板に対向せず上記発電要素の外側を向く外向き部の少なくとも一部に、上記電解液の浸透を防ぐ浸透防止処理が施されてなるリチウムイオン二次電池である。

上述の電池では、負極活物質層の外向き部の少なくとも一部に、浸透防止処理が施されてなるので、この部分に電解液が浸透しない。このため、リチウムイオンが電解液を通じてその外向き部に入り込み、負極活物質層に吸蔵されたままとなるのを抑制又は防止することができる。かくして、電池容量の低下を抑制した電池とすることができる。

なお、発電要素としては、いずれも帯状の正電極板、負電極板及びセパレータを有し、これらを捲回軸の周りに捲回してなる捲回型発電要素や、セパレータを介在させつつ、正電極板と負電極板とを交互に積層してなる積層型発電要素が挙げられる。また、外向き部としては、例えば、発電要素が捲回体発電要素であり、負極集電板の両面に負極活物質層を設けた場合において、負極集電板の外側面に配置された外側負極活物質層のうち、最外周に位置する最外周外向き部が挙げられる。また、発電要素が積層型発電要素である場合に、負電極板のうち、積層型発電要素の積層方向の最外側に位置する最外負電極板において、負極集電板よりも積層方向外側に位置する最外負極活物質層が挙げられる。

また、浸透防止処理としては、例えば、被覆材料（次述）を溶媒に溶解又は分散したものを、負極活物質層の外向き部に塗布し乾燥する、フィルム状の被覆材料を外向き部に貼り付け、その後加熱溶着する、被覆材料を外向き部にこすりつける、粉末状の被覆材料を外向き部に吹き付け、その後加熱溶着するなどの処理が挙げられる。
なお、被覆材料としては、例えば、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリブタジエン、水素添加ポリブタジエン、ポリビニル系樹脂、ポリエーテル、ポリエステル、ポリイミド、ポリサルファイド、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、セルロース誘導体、等の有機高分子材料や、パラフィン系炭化水素、フッ素化パラフィン、フロロシリコン類等の撥液性材料が挙げられる。

さらに、上述のリチウムイオン二次電池であって、前記発電要素は、いずれも帯状の前記正電極板、前記負電極板及び前記セパレータを有し、これら上記正電極板、上記負電極板及び上記セパレータを、捲回軸の周りに捲回してなる捲回型発電要素であり、上記正電極板は、前記正極活物質層であって、前記正極集電板の、内側面に配置された内側正極活物質層、及び、外側面に配置された外側正極活物質層を含み、上記負電極板は、前記負極活物質層であって、前記負極集電板の、内側面に配置された内側負極活物質層、及び、外側面に配置された外側負極活物質層を含み、上記外側正極活物質層が上記内側負極活物質層に対向し、前記外向き部は、上記外側負極活物質層のうち、最外周に位置する最外周外向き部であるリチウムイオン二次電池とすると良い。

上述のリチウムイオン二次電池では、発電要素は上述の捲回型発電要素であり、外向き部は上述の最外周外向き部である。つまり、この電池は、捲回型発電要素を備え、外側負極活物質層のうち、最外周外向き部の少なくとも一部に浸透防止処理が施されてなる。従って、この部分への電解液の浸透を防止できる。このため、最外周外向き部のうち少なくとも浸透防止処理が施された部位について、リチウムイオンが電解液を通じて入り込み、負極活物質層に吸蔵されたままとなるのを抑制又は防止することができる。かくして、電池容量の低下を抑制した電池とすることができる。

さらに、上述のリチウムイオン二次電池であって、前記内側負極活物質層は、自身の巻き終わり部分に、前記セパレータを介して対向する前記外側正極活物質層が存在しない内側非対向部を有し、上記内側非対向部の少なくとも一部にも前記浸透防止処理が施されてなるリチウムイオン二次電池とすると良い。

ところで、内側負極活物質層には、捲回型発電要素の巻き終わり部分に、セパレータを介して対向する外側正極活物質層が存在しない内側非対向部を設ける場合がある。これは、正極活物質層が負極活物質層よりも大きい場合、正極活物質層から放出されたリチウムイオンが負極活物質層の端部に集中して、金属リチウムが析出する不具合を防止するためである。しかしながら、この内側非対向部には、前述の外向き部と同様、負極活物質層の他の部位からの拡散や、正極活物質層からの回り込みにより、リチウムイオンが入り込み、負極活物質層に吸蔵されたままとなる。従って、外向き部と同様、内側非対向部に入り込んだリチウムイオンの分だけ、電池容量が低下してしまう。

これに対し、上述の電池では、内側負極活物質層の内側非対向部について、その少なくとも一部に浸透防止処理が施されてなる。このため、リチウムイオンが、電解液を通じて内側非対向部に入り込み、負極活物質層に吸蔵されたままとなるのを抑制することができる。かくして、電池容量の低下を確実に抑制した電池とすることができる。

または、前述のリチウムイオン二次電池であって、前記発電要素は、前記セパレータを介在させつつ、前記正電極板と前記負電極板とを交互に積層してなる積層型発電要素であり、前記外向き部は、前記負電極板のうち、積層方向の最外側に位置する最外負電極板において、前記負極集電板よりも上記積層方向外側に位置する最外負極活物質層であるリチウムイオン二次電池とすると良い。

上述のリチウムイオン二次電池では、発電要素は上述の積層型発電要素であり、外向き部は上述の最外負極活物質層である。つまり、この電池は、積層型発電要素を備え、最外負極活物質層の少なくとも一部に浸透防止処理が施されてなる。従って、この部分への電解液の浸透を防止できる。このため、最外負極活物質層のうち少なくとも浸透防止処理が施された部位について、リチウムイオンが電解液を通じて入り込み、負極活物質層に吸蔵されたままとなるのを抑制又は防止することができる。かくして、電池容量の低下を抑制した電池とすることができる。

さらに、上述のいずれかのリチウムイオン二次電池であって、前記外向き部の周縁に、前記浸透防止処理が施されてなるリチウムイオン二次電池とすると良い。

発明者らの研究によれば、正極活物質層から外向き部に移動してくるリチウムイオンは、その外向き部の周縁から入り込みやすいことが判ってきた。
これに基づいて、上述の電池では、外向き部の周縁に浸透防止処理が施されてなるので、リチウムイオンが外向き部に入り込むのをより確実に低減することができる。

または、前述のいずれかのリチウムイオン二次電池であって、前記外向き部の全体に、前記浸透防止処理が施されてなるリチウムイオン二次電池とすると良い。

上述の電池では、外向き部の全体に浸透防止処理が施されてなるので、リチウムイオンが外向き部に入り込むのを確実に防止することができる。

或いは、本発明の他の態様は、前述のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池を搭載し、このリチウムイオン二次電池に蓄えた電気エネルギを動力源の全部又は一部に使用する車両である。

上述の車両は、電池容量の低下を抑制した電池を搭載しているので、安定した性能の動力源を有する車両とすることができる。

なお、車両としては、電池による電気エネルギを動力源の全部又は一部に使用する車両であれば良く、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド鉄道車両、フォークリフト、電気車いす、電動アシスト自転車、電動スクータが挙げられる。

或いは、本発明の他の態様は、前述のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池を搭載し、このリチウムイオン二次電池に蓄えた電気エネルギを駆動エネルギ源の全部又は一部に使用する電池搭載機器である。

上述の電池搭載機器は、電池容量の低下を抑制した電池を搭載しているので、安定した性能の駆動エネルギ源を有する電池搭載機器とすることができる。

なお、電池搭載機器としては、電池を搭載し、これをエネルギ源の全部又は一部に使用する機器であれば良く、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話、電池駆動の電動工具、無停電電源装置など、電池で駆動される各種の家電製品、オフィス機器、産業機器が挙げられる。

実施形態１，変形形態１，２にかかる電池の斜視図である。 実施形態１，変形形態１，２の正電極板の斜視図である。 実施形態１，変形形態２の負電極板の斜視図である。 実施形態１の負電極板の斜視図である。 実施形態１，変形形態１，２の発電要素の断面図（図１中のＡ−Ａ断面）である。 実施形態１の発電要素の拡大断面図（図５中のＢ部）である。 変形形態１の負電極板の斜視図である。 変形形態１の負電極板の斜視図である。 変形形態１の発電要素の拡大断面図（図５中のＢ部）である。 変形形態２の負電極板の斜視図である。 実施形態２にかかる電池の斜視図である。 実施形態２の発電要素の断面図（図１１中のＣ−Ｃ断面）である。 実施形態３にかかる車両の説明図である。 実施形態４にかかるハンマードリルの説明図である。

（実施形態１）
次に、本発明の実施形態１について、図面を参照しつつ説明する。
まず、本実施形態１にかかる電池１について、図１を参照して説明する。
この電池１は、いずれも帯状の正電極板３０、負電極板２０及びセパレータ５０を有し、これら正電極板３０と負電極板２０との間にセパレータ５０を介してなる発電要素１０と、この発電要素１０に保持され、リチウムイオンを含む電解液６０とを備えるリチウムイオン二次電池である（図１参照）。なお、電池１は、図１に示すように、発電要素１０を電池ケース８０に収容してなる。

この電池ケース８０は、共にアルミニウム製の電池ケース本体８１及び封口蓋８２を有する。このうち電池ケース本体８１は有底矩形箱形であり、この電池ケース８０と発電要素１０との間には、樹脂からなり、箱状に折り曲げた絶縁フィルム（図示しない）が介在させてある。また、封口蓋８２は矩形板状であり、電池ケース本体８１の開口を閉塞して、この電池ケース本体８１に溶接されている。この封口蓋８２には、発電要素１０と接続している正極集電部材９１及び負極集電部材９２のうち、それぞれ先端に位置する正極端子部９１Ａ及び負極端子部９２Ａが貫通しており、図１中、上方に向く蓋表面８２ａから突出している。これら正極端子部９１Ａ及び負極端子部９２Ａと封口蓋８２との間には、それぞれ絶縁性の樹脂からなる絶縁部材９５が介在し、互いを絶縁している。さらに、この封口蓋８２には矩形板状の安全弁９７も封着されている。

また、電解液６０は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とを、体積比でＥＣ：ＥＭＣ＝３：７に調整した混合有機溶媒に、溶質としてＬｉＰＦ₆を添加し、リチウムイオンを１ｍｏｌ／ｌの濃度とした非水電解液である。

また、発電要素１０は、いずれも帯状の正電極板３０、負電極板２０及びセパレータ５０を有し、これら正電極板３０、負電極板２０及びセパレータ５０を、捲回軸ＡＸの周りに扁平形状に捲回されてなる捲回型発電要素である（図１参照）。なお、この発電要素１０の正電極板３０及び負電極板２０はそれぞれ、クランク状に屈曲した板状の正極集電部材９１又は負極集電部材９２と接合している（図１参照）。このうち、ポリエチレンからなる帯状のセパレータ５０は、正電極板３０と負電極板２０との間に介在して、これらを離間させている。

また、正電極板３０は、図２の斜視図に示すように、長手方向ＤＡに延びる帯状で、アルミニウム製のアルミ箔３８と、このアルミ箔３８の両面（次述する外側面３８Ｘ，内側面３８Ｙ）にそれぞれ帯状に配置された２つの正極活物質層３１，３５とを有している。なお、アルミ箔３８は、発電要素１０の内側、即ち捲回軸ＡＸ側を向く内側面３８Ｙ、及び、発電要素１０の外側を向く外側面３８Ｘを有している。また、発電要素１０の断面図（図１のＡ−Ａ断面）である図５、及び、拡大断面図（図５のＢ部）である図６に示すように、正極活物質層のうち、アルミ箔３８の外側面３８Ｘに配置されたものを外側正極活物質層３１とし、内側面３８Ｙに配置されたものを内側正極活物質層３５とする。
外側正極活物質層３１及び内側正極活物質層３５は、いずれも、ＬｉＣｏＯ₂からなる正極活物質粒子（図示しない）と、アセチレンブラックからなる導電材（図示しない）と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）からなる結着材（図示しない）とを含んでいる。

また、負電極板２０は、図３，４の斜視図に示すように、長手方向ＤＡに延びる帯状で、銅製の銅箔２８と、この銅箔２８の両面（次述する外側面２８Ｘ，内側面２８Ｙ）にそれぞれ帯状に配置された２つの負極活物質層２１，２５とを有している。なお、銅箔２８は、アルミ箔３８と同様、発電要素１０の内側を向く内側面２８Ｙ、及び、発電要素１０の外側を向く外側面２８Ｘを含む。また、図５，６に示すように、負極活物質層のうち、銅箔２８の外側面２８Ｘに配置されたものを外側負極活物質層２１とし、内側面２８Ｙに配置されたものを内側負極活物質層２５とする。
外側負極活物質層２１及び内側負極活物質層２５は、いずれも、グラファイトからなる負極活物質粒子（図示しない）、及び、ＰＶＤＦからなる結着材（図示しない）を含んでいる。

このうち、内側負極活物質層２５は、図６に示すように、セパレータ５０を介して、正電極板３０の外側正極活物質層３１と互いに対向して配置されている。なお、内側負極活物質層２５は、その外側正極活物質層３１と対向する内側対向部２５Ａと、内側負極活物質層２５の巻き終わり部分（図５のＢ部）において、対向する外側正極活物質層３１が存在しない内側非対向部２５Ｂとを有する。
逆に、外側正極活物質層３１は、いずれの部位も内側負極活物質層２５に対向してなる。このように、本実施形態１にかかる電池１では、内側負極活物質層２５が、内側非対向部２５Ｂの分、外側正極活物質層３１に比して、長手方向ＤＡに大きい（長い）形態とされており、電池１を充電した際、負電極板２０の内側負極活物質層２５の巻き終わり側の端部に金属リチウムが析出するのを防止している。

一方、外側負極活物質層２１は、図６に示すように、セパレータ５０を介して、正電極板３０の内側正極活物質層３５と互いに対向して配置されている。なお、外側負極活物質層２１は、その内側正極活物質層３５と対向する外側対向部２１Ａと、正電極板３０に対向せずに発電要素１０の外側を向き、外側負極活物質層２１の最外周に位置する最外周外向き部２１Ｂとを有する。
逆に、内側正極活物質層３５は、いずれの部位も外側負極活物質層２１に対向してなる。

さらに、本実施形態１の電池１では、最外周外向き部２１Ｂの全体に、電解液６０の浸透を防ぐ浸透防止処理が施されている。具体的には、フッ素樹脂のポリテトラフルオロエチレンを溶媒に分散させたものを、最外周外向き部２１Ｂに塗布し加熱乾燥する処理が施されている。この浸透防止処理によって、最外周外向き部２１Ｂの表面には、ポリテトラフルオロエチレンの皮膜が形成される。これにより、最外周外向き部２１Ｂの内部に電解液６０が浸透するのを防止する。このため、電解液６０を通じて、最外周外向き部２１Ｂの内部にリチウムイオンが入り込むのを防止できる。

なお、本発明者らは、本実施形態１の電池１、即ち、負極活物質層２１のうち、最外周外向き部２１Ｂに電解液６０の浸透防止処理を施した電池、及び、浸透防止処理を施していない比較電池Ｃ１について、電池容量の変化を調べた。
具体的には、最外周外向き部２１Ｂに、ポリテトラフルオロエチレンの分散液を塗布し乾燥させた電池１と、負極活物質層のいずれにも浸透防止処理を施していない比較電池Ｃ１とを用意した。これら各電池を、それぞれ２５℃の環境下で満充電（即ち、１Ｃの電流値で４．１Ｖ（満充電電圧）まで定電流充電し、その後、その電圧を保ちつつ電流値を０．０５Ｃまで徐々に低下させて、６０分間充電）にした。次いで、満充電の各電池について、１Ｃの電流値で２．５Ｖとなるまで定電流放電を行い、放電した放電容量（初期放電容量）をそれぞれ測定した。
測定後、再び各電池を２５℃の環境下で満充電にして、２５℃の環境下に５０日間それぞれ静置した。
その後、各電池の放電容量（静置後放電容量）をそれぞれ測定し、静置前後での各電池の放電容量の変化について調べた。具体的には、各電池の、静置後放電容量を初期放電容量で除した電池容量維持率を算出した。

比較電池Ｃ１の電池容量維持率が９０．０％であったのに対し、電池１の電池容量維持率は９６．５％であり、電池１は、比較電池Ｃ１に比して、電池容量の低下が抑制できることが判る。これは、浸透防止処理を施していない、比較電池Ｃ１の最外周外向き部には、静置の間に、負極活物質層の他の部位からの拡散等によりリチウムイオンが電解液を通じて入り込む。しかるに、このリチウムイオンは、外側負極活物質層のうち、正電極板に対向しない最外周外向き部に入り込んだので、放電の際にそこから放出され難く、電池反応に利用されずに、最外周外向き部に吸蔵されたままとなる。
これに対し、浸透防止処理が施された電池１の最外周外向き部２１Ｂには、電解液６０が浸透しない。リチウムイオンは、電解液６０内を移動するのであるから、静置している間に、電解液６０が浸透しない最外周外向き部２１Ｂには、リチウムイオンが入り込み、そこの負極活物質中にリチウムイオンが挿入されることもない。かくして、比較電池Ｃ１に比して電池１の電池容量の低下が抑制されたと考えられる。

以上より、本実施形態１にかかる電池１では、捲回型の発電要素１０を備え、外側負極活物質層２１の最外外向き部２１Ｂに、浸透防止処理が施されてなるので、この部分に電解液６０が浸透しない。このため、リチウムイオンが電解液６０を通じて、この最外外向き部２１Ｂに入り込み、負極活物質層（外側負極活物質層２１）に吸蔵されたままとなるのを防止することができる。かくして、電池容量の低下を抑制した電池１とすることができる。

また、最外周外向き部２１Ｂの全体に浸透防止処理が施されてなるので、リチウムイオンがその最外周外向き部２１Ｂに入り込むのを確実に防止することができる。

次に、本実施形態１にかかる電池１の製造方法について説明する。
まず、負電極板２０を作製する。具体的には、ＰＶＤＦからなる結着材を溶解したＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）中に前述したグラファイトからなる負極活物質粒子を投入し、混練してできたペースト（図示しない）を、長手方向ＤＡに延びる帯状の銅箔２８の外側面２８Ｘ及び内側面２８Ｙに塗布し、乾燥させた。その後、図示しないロールプレスで、乾燥させたペーストを圧縮して、高密度化した負極活物質層（外側負極活物質層２１，内側負極活物質層２５）を形成した。
次いで、ポリテトラフルオロエチレンを溶媒に分散させた分散液（図示しない）を、外側負極活物質層２１のうち外側非対向部２１Ｂとなる部位の全面に塗布し、加熱乾燥させ、負電極板２０を作製した（図３，４参照）。

一方、結着材を溶解したＮＭＰ中に、正極活物質粒子及び導電材をそれぞれ投入し混練してできたペースト（図示しない）を、長手方向ＤＡに延びる帯状のアルミ箔３８の外側面３８Ｘ及び内側面３８Ｙに塗布し、乾燥させた。その後、図示しないロールプレスで乾燥させたペーストを圧縮し、正極活物質層（外側正極活物質層３１，内側正極活物質層３５）を有する正電極板３０を作製した（図２参照）。

上述のように作製した負電極板２０と正電極板３０とを、これらの間にセパレータ５０を介在させて捲回し、発電要素１０とする。なお、負電極板２０の内側負極活物質層２５の内側対向部２５Ａに、セパレータ５０を介して、正電極板３０の外側正極活物質層３１、また、外側負極活物質層２１の外側対向部２１Ａに、セパレータ５０を介して、正電極板３０の内側正極活物質層３５が、それぞれ対向するように、セパレータ５０、負電極板２０、セパレータ５０、正電極板３０の順に重ねて捲回する。

その後は、負電極板２０（銅箔２８）及び正電極板３０（アルミ箔３８）にそれぞれ負極集電部材９２及び正極集電部材９１を溶接し、電池ケース本体８１に挿入し、前述した電解液６０を注入後、封口蓋８２で電池ケース本体８１を溶接で封口する。かくして、電池１が完成する（図１参照）。

（変形形態１）
次に、本発明の変形形態１にかかる電池１０１について、図１，２，５，７〜９を参照しつつ説明する。
この電池１０１は、前述の実施形態１にかかる電池１と同様、内側負極活物質層の巻き終わり部分に、セパレータを介して対向する外側正極活物質層が存在しない内側非対向部を有している。但し、この内側非対向部にも浸透防止処理が施されてなる点で、電池１と異なり、それ以外は同様である。
そこで、実施形態１にかかる電池１と異なる点を中心に説明し、同様の部分の説明は省略、又は、簡略化する。なお、同様の部分については同様の作用効果を生じる。また、同内容のものには同番号を付して説明する。

変形形態１にかかる電池１０１は、いずれも帯状の正電極板３０、負電極板１２０及びセパレータ５０を有し、これら正電極板３０と負電極板１２０との間にセパレータ５０を介してなる発電要素１１０と、この発電要素１１０に保持され、リチウムイオンを含む電解液６０とを備えるリチウムイオン二次電池である（図１参照）。
このうち負電極板１２０は、図７，８の斜視図に示すように、実施形態１と同様の銅箔２８と、この銅箔２８の両面（外側面２８Ｘ，内側面２８Ｙ）にそれぞれ帯状に配置された２つの負極活物質層（外側負極活物質層２１，内側負極活物質層１２５）とを有する。なお外側負極活物質層２１及び内側負極活物質層１２５は、いずれも、実施形態１と同様、グラファイトからなる負極活物質粒子（図示しない）、及び、ＰＶＤＦからなる結着材（図示しない）を含んでいる。

このうち、内側負極活物質層１２５は、図９に示すように、セパレータ５０を介して、正電極板３０の外側正極活物質層３１と互いに対向して配置されている。なお、内側負極活物質層１２５は、その外側正極活物質層３１と対向する内側対向部１２５Ａと、内側負極活物質層１２５の巻き終わり部分（図５のＢ部）において、対向する外側正極活物質層３１が存在しない内側非対向部１２５Ｂとを有する。

そして、この内側負極活物質層１２５の内側非対向部１２５Ｂにも、実施形態１の最外周外向き部２１Ｂと同様の浸透防止処理が施されている点で、実施形態１と異なる。
具体的には、実施形態１と同様の、ポリテトラフルオロエチレンを溶媒に分散させたものを、内側非対向部１２５Ｂの全体に塗布し加熱乾燥する処理が施されている。この浸透防止処理によって、内側非対向部１２５Ｂの表面に、ポリテトラフルオロエチレンの皮膜が形成される。これにより、最外周外向き部２１Ｂと共に、内側非対向部１２５Ｂの内部にも電解液６０が浸透するのが防止されている。このため、電解液６０を通じて、内側非対向部１２５Ｂの内部にリチウムイオンが入り込むのを防止できる。
この電池１０１についても、実施形態１の電池１と同様にして、電池容量の変化を調べたところ、比較例の比較電池Ｃ１はもちろん、電池１に比しても、より電池容量の低下が抑制されることを確認した。

このように、本変形形態１にかかる電池１０１では、内側負極活物質層１２５の内側非対向部１２５Ｂの全体について浸透防止処理が施されてなる。このため、最外周外向き部２１Ｂと同様、リチウムイオンが、電解液６０を通じて内側非対向部１２５Ｂに入り込み、負極活物質層（内側負極活物質層１２５）に吸蔵されたままとなるのを抑制することができる。かくして、電池容量の低下を確実に抑制した電池１０１とすることができる。

次に、本変形形態１にかかる電池１０１の製造方法について説明する。
まず、負電極板１２０を作製する。具体的には、実施形態１と同様、結着材を溶解したＮＭＰ中に負極活物質粒子を投入し、混練してできたペースト（図示しない）を、帯状の銅箔２８の外側面２８Ｘ及び内側面２８Ｙに塗布し、乾燥させた。その後、図示しないロールプレスで、乾燥させたペーストを圧縮して、高密度化した負極活物質層（外側負極活物質層２１，内側負極活物質層１２５）を形成した。
次いで、ポリテトラフルオロエチレンを溶媒に分散させた分散液（図示しない）を、外側負極活物質層２１のうちの外側非対向部２１Ｂの全面、及び、内側負極活物質層１２５のうちの内側非対向部１２５Ｂの全面にそれぞれ塗布し、加熱乾燥させ、負電極板１２０を作製した（図７，８参照）。

上述のように作製した負電極板１２０と、実施形態１と同様にして作製した正電極板３０とを、これらの間にセパレータ５０を介在させて捲回し、発電要素１１０とする。なお、負電極板１２０の内側負極活物質層１２５の内側対向部１２５Ａに、セパレータ５０を介して、正電極板３０の外側正極活物質層３１、また、外側負極活物質層２１の外側対向部２１Ａに、セパレータ５０を介して、正電極板３０の内側正極活物質層３５が、それぞれ対向するように、セパレータ５０、負電極板２０、セパレータ５０、正電極板３０の順に重ねて捲回する。
その後は、実施形態１と同様にして電池１０１が完成する（図１参照）。

（変形形態２）
次に、本発明の変形形態２にかかる電池２０１について、図１〜３，５，１０を参照しつつ説明する。
この電池２０１は、最外周外向き部の周縁に浸透防止処理が施されてなる点で、前述の実施形態１にかかる電池１と異なり、それ以外は同様である。

この電池２０１の負電極板２２０は、図３，１０の斜視図に示すように、実施形態１と同様の銅箔２８と、この銅箔２８の両面（外側面２８Ｘ，内側面２８Ｙ）にそれぞれ帯状に配置された２つの負極活物質層（外側負極活物質層２２１，内側負極活物質層２５）とを有している。なお、これら外側負極活物質層２２１及び内側負極活物質層２５は、いずれも、実施形態１と同様、グラファイトからなる負極活物質粒子（図示しない）、及び、ＰＶＤＦからなる結着材（図示しない）を含む。

このうち、外側負極活物質層２２１は、図１０に示すように、実施形態１と同様の外側対向部２１Ａと、この外側対向部２１Ａの長手方向ＤＡに隣接する最外周外向き部２２１Ｂとを有する。ここまでは、実施形態１にかかる電池１と同様である。但し、この最外周外向き部２２１Ｂは、自身の周縁部分に位置する周縁部２２１Ｅと、この周縁部２２１Ｅで囲まれた中央部２２１Ｃとからなる。

そして、この最外周外向き部２２１Ｂの周縁部２２１Ｅに、電解液６０の浸透を防ぐ浸透防止処理が施されている点で、実施形態１と異なる。
具体的には、最外周外向き部２２１Ｂの周縁部２２１Ｅには、実施形態１と同様、ポリテトラフルオロエチレンを溶媒に分散させたものを塗布し加熱乾燥する処理が施されている。この浸透防止処理によって、最外周外向き部２２１Ｂの周縁部２２１Ｅの表面には、ポリテトラフルオロエチレンの皮膜が形成される。

本発明者らの研究によれば、正極活物質層３１，３５から最外周外向き部２２１Ｂに移動してくるリチウムイオンは、この最外周外向き部２２１Ｂの中でも、中央部２２１Ｃよりも周縁部２２１Ｅに向けて移動し、ここに多く入り込みやすいことが判ってきた。
これに対して、本変形形態２にかかる電池２０１では、最外周外向き部２２１Ｂの周縁部２２１Ｅに浸透防止処理が施されてなるので、リチウムイオンが最外周外向き部２２１Ｂに入り込むのをより確実に低減することができる。

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２にかかる電池３０１について、図１１，１２を参照しつつ説明する。
この電池３０１は、複数の正電極板と複数の負電極板とを、セパレータを介して交互に積層してなる積層型発電要素を有する点で、前述の実施形態１にかかる電池１と異なる。

即ち、この電池３０１は、正電極板３３０、負電極板３２０（後述する最外負電極板３２０Ｇ，中間負電極板３２０Ｔ）及びセパレータ３５０を有する発電要素３１０と、この発電要素３１０に保持され、リチウムイオンを含む電解液６０とを備えるリチウムイオン二次電池である（図１１参照）。なお、電池３０１は、発電要素３１０を実施形態１と同様の電池ケース８０に収容してなる（図１１参照）。

このうち、発電要素３１０は、いずれも複数の正電極板３３０及び負電極板３２０を、セパレータ３５０を介して交互に積層してなる積層型発電要素である（図１２参照）。なお、この発電要素３１０において正電極板３３０と負電極板３２０とでは、積層方向ＤＬ（図１２中、左右方向）両方の最外側に、それぞれ最外負電極板３２０Ｇが配置されている形態となっている。このため、いずれの正電極板３３０も、負電極板３２０（最外負電極板３２０Ｇ、又は、負電極板３２０のうち、２枚の最外負電極板３２０Ｇの間に位置する中間負電極板３２０Ｔ）同士の間に挟まれることになる。従って、正電極板３３０の両面の正極活物質層３３１は、いずれも負電極板３２０の負極活物質層３２１に対向している。

正電極板３３０は、矩形板状でアルミニウム製のアルミ箔３３８と、このアルミ箔３３８の両面にそれぞれ配置された２つの正極活物質層３３１，３３１とを有している。
この正極活物質層３３１は、実施形態１と同様の、いずれも図示しない正極活物質粒子、導電材及び結着材を含んでいる。

一方、負電極板３２０は、矩形板状で銅製の銅箔３２８と、この銅箔３２８の両面にそれぞれ配置された２つの負極活物質層３２１，３２１とを有している。この負電極板３２０のうちの最外負電極板３２０Ｇにおける負極活物質層３２１のうち、銅箔３２８よりも積層方向ＤＬ外側に位置するものを最外負極活物質層３２１Ｇと呼ぶこととする。
このうち負極活物質層３２１（最外負極活物質層３２１Ｇを含む）は、実施形態１の負極活物質層２１と同様、負極活物質粒子及び結着材を含む。
図１２に示すように、最外負電極板３２０Ｇの最外負極活物質層３２１Ｇは、正電極板３３０に対向せず発電要素３１０の外側を向いて配置されている。

しかも、本実施形態２では、この最外負極活物質層３２１Ｇの全体に、電解液６０の浸透を防ぐ浸透防止処理が施されている。具体的には、実施形態１と同様、ポリテトラフルオロエチレンを溶媒に分散させたものを、最外負極活物質層３２１Ｇに塗布し加熱乾燥する処理が施されている。この浸透防止処理によって、最外負極活物質層３２１Ｇの表面には、ポリテトラフルオロエチレンの皮膜が形成される。これにより、最外負極活物質層３２１Ｇの内部に電解液６０が浸透するのを防止する。このため、電解液６０を通じて、最外負極活物質層３２１Ｇの内部にリチウムイオンが入り込むのを防止できる。

本実施形態２にかかる電池３０１では、積層型の発電要素３１０を備え、最外負電極板３２０Ｇの最外負極活物質層３２１Ｇに、浸透防止処理が施されてなるので、この部分に電解液６０が浸透しない。このため、リチウムイオンが電解液６０を通じて、この最外負極活物質層３２１Ｇに入り込み、最外負極活物質層３２１Ｇに吸蔵されたままとなるのを防止することができる。かくして、電池容量の低下を抑制した電池３０１とすることができる。

次に、本実施形態２にかかる電池３０１の製造方法について説明する。
まず、負電極板３２０を作製する。具体的には、実施形態１と同様、結着材を溶解したＮＭＰ中に負極活物質粒子を投入し、混練してできたペースト（図示しない）を、矩形板状の銅箔３２８の両面に塗布し、乾燥させた。その後、図示しないロールプレスで、乾燥させたペーストを圧縮して、高密度化した負極活物質層３２１を有する負電極板を作製した。
次いで、最外負電極板３２０Ｇに用いる予定の負電極板について、片側の負極活物質層３２１の全面に、ポリテトラフルオロエチレンを溶媒に分散させた分散液（図示しない）を塗布し、加熱乾燥させた。これにより、浸透防止処理が施されてなる最外負電極板３２０Ｇを作製した。なお、浸透防止処理を施さなかった負電極板は中間負電極板３２０Ｔとして用いる。

一方、結着材を溶解したＮＭＰ中に、ＬｉＣｏＯ₂からなる正極活物質粒子及び導電材をそれぞれ投入し混練してできたペースト（図示しない）を、矩形板状のアルミ箔３３８の両面に塗布し、乾燥させた。その後、図示しないロールプレスで、乾燥させたペーストを圧縮した正電極板３３０を作製した。

上述のように作製した正電極板３３０、負電極板３２０との間に、セパレータ１２０を介在させて積層し、発電要素１１０とする。
具体的には、まず、正電極板３３０、セパレータ３５０、中間負電極板３２０Ｔ、セパレータ３５０の順に繰り返し積層する。
ついで、積層方向ＤＬの最外側に位置する正電極板３３０の外側に、セパレータ３５０を介して、最外負電極板３２０Ｇを配置、積層する。なお、この際に、最外負電極板３２０Ｇの最外負極活物質層３２１Ｇが、正電極板３３０に対向せず、銅箔３２８よりも積層方向ＤＬ外側に配置する。さらに、最外負電極板３２０Ｇの積層方向ＤＬ外側にセパレータ３５０をそれぞれ配置、積層して、積層型の発電要素３１０ができあがる。

その後は、正電極板３３０（アルミ箔３３８）及び負電極板３２０（銅箔３２８）にそれぞれ正極集電部材９１或いは負極集電部材９２を溶接し、電池ケース本体８１に挿入し、前述した電解液６０を注入後、封口蓋８２で電池ケース本体８１を溶接で封口する。かくして、電池３０１が完成する（図１１参照）。

（実施形態３）
本実施形態３にかかる車両４００は、前述した電池１，１０１，２０１，３０１を複数含むバッテリパック４１０を搭載したものである。具体的には、図１３に示すように、車両４００は、エンジン４４０、フロントモータ４２０及びリアモータ４３０を併用して駆動するハイブリッド自動車である。この車両４００は、車体４９０、エンジン４４０、これに取り付けられたフロントモータ４２０、リアモータ４３０、ケーブル４５０、インバータ４６０、及び、矩形箱形状のバッテリパック４１０を有している。このうちバッテリパック４１０は、前述した電池１，１０１，２０１，３０１を複数収容してなる。

本実施形態３にかかる車両４００は、電池容量の低下を抑制した電池１，１０１，２０１，３０１を搭載しているので、安定した性能の動力源を有する車両４００とすることができる。

（実施形態４）
また、本実施形態４のハンマードリル５００は、前述した電池１，１０１，２０１，３０１を含むバッテリパック５１０を搭載したものであり、図１４に示すように、バッテリパック５１０、本体５２０を有する電池搭載機器である。なお、バッテリパック５１０はハンマードリル５００の本体５２０のうち底部５２１に可能に収容されている。

本実施形態４にかかるハンマードリル５００は、電池容量の低下を抑制した電池１，１０１，２０１，３０１を搭載しているので、安定した性能の駆動エネルギ源を有する電池搭載機器とすることができる。

以上において、本発明を実施形態１〜４及び変形形態１，２に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、実施形態１等では、浸透防止処理として、例えば、ポリテトラフルオロエチレンからなる被覆材料を溶媒に分散したものを、外向き部に塗布し乾燥させる処理を施した。しかし、例えば、フィルム状の被覆材料を外向き部に貼り付け、その後加熱溶着する、被覆材料を外向き部にこすりつける、粉末状の被覆材料を外向き部に吹き付け、その後加熱溶着するなどの処理を施しても良い。
また、被覆材料として、フッ素樹脂のポリテトラフルオロエチレンを用いたが、例えば、それ以外のフッ素樹脂の他、前述した有機高分子材料や撥液性材料を用いても良い。

また、変形形態１では、内側負極活物質層の内側非対向部の全体に浸透防止処理を施した形態を示したが、その内側非対向部の一部（例えば、内側非対向部の周縁）に浸透防止処理を施しても良い。また、変形形態２では、外側負極活物質層の最外外向き部の周縁に浸透防止処理を施した形態を示したが、これに限定されず、最外外向き部の少なくとも一部に浸透防止処理が施されていれば良い。また、実施形態２では、最外負極活物質層の全体に浸透防止処理を施した形態を示したが、その最外負極活物質層の一部（例えば、最外負極活物質層の周縁）に浸透防止処理を施しても良い。

１，１０１，２０１，３０１ 電池（リチウムイオン二次電池）
１０，１１０，２１０ 発電要素（捲回型発電要素）
２０，１２０，２２０，３２０ 負電極板
２１，２２１ 外側負極活物質層（負極活物質層）
２１Ｂ，２２１Ｂ 最外周外向き部（外向き部）
２５，１２５ 内側負極活物質層（負極活物質層）
２５Ｂ，１２５Ｂ 内側非対向部
２８，３２８ 銅箔（負極集電板）
２８Ｘ 外側面
２８Ｙ 内側面
３０，３３０ 正電極板
３１ 外側正極活物質層（正極活物質層）
３５ 内側正極活物質層（正極活物質層）
３８，３３８ アルミ箔（正極集電板）
３８Ｘ 外側面
３８Ｙ 内側面
５０，３５０ セパレータ
６０ 電解液
３１０ 発電要素（積層型発電要素）
３２０Ｇ 最外負電極板
３２１ 負極活物質層
３２１Ｇ 最外負極活物質層（外向き部）
３３１ 正極活物質層
４００ 車両
５００ ハンマードリル（電池搭載機器）
ＡＸ 捲回軸
ＤＡ 長手方向
ＤＬ 積層方向

Claims (8)

1. 正極集電板、及び、この正極集電板の両面に配置された正極活物質層を含む正電極板と、負極集電板、及び、この負極集電板の両面に配置された負極活物質層を含む負電極板と、セパレータと、を有し、上記正電極板と上記負電極板との間に上記セパレータを介してなる発電要素、及び、
   上記発電要素に保持され、リチウムイオンを含む電解液、を備え、
   上記正極活物質層のいずれの部位も上記負極活物質層に対向してなる
   リチウムイオン二次電池であって、
   上記負極活物質層のうち、上記正電極板に対向せず上記発電要素の外側を向く外向き部の少なくとも一部に、上記電解液の浸透を防ぐ浸透防止処理が施されてなる
   リチウムイオン二次電池。
2. 請求項１に記載のリチウムイオン二次電池であって、
   前記発電要素は、
   いずれも帯状の前記正電極板、前記負電極板及び前記セパレータを有し、これら上記正電極板、上記負電極板及び上記セパレータを、捲回軸の周りに捲回してなる捲回型発電要素であり、
   上記正電極板は、
   前記正極活物質層であって、前記正極集電板の、内側面に配置された内側正極活物質層、及び、外側面に配置された外側正極活物質層を含み、
   上記負電極板は、
   前記負極活物質層であって、前記負極集電板の、内側面に配置された内側負極活物質層、及び、外側面に配置された外側負極活物質層を含み、
   上記外側正極活物質層が上記内側負極活物質層に対向し、
   前記外向き部は、
   上記外側負極活物質層のうち、最外周に位置する最外周外向き部である
   リチウムイオン二次電池。
3. 請求項２に記載のリチウムイオン二次電池であって、
   前記内側負極活物質層は、
   自身の巻き終わり部分に、前記セパレータを介して対向する前記外側正極活物質層が存在しない内側非対向部を有し、
   上記内側非対向部の少なくとも一部にも前記浸透防止処理が施されてなる
   リチウムイオン二次電池。
4. 請求項１に記載のリチウムイオン二次電池であって、
   前記発電要素は、
   前記セパレータを介在させつつ、前記正電極板と前記負電極板とを交互に積層してなる積層型発電要素であり、
   前記外向き部は、
   前記負電極板のうち、積層方向の最外側に配置された最外負電極板において、前記負極集電板よりも上記積層方向外側に位置する最外負極活物質層である
   リチウムイオン二次電池。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のリチウムイオン二次電池であって、
   前記外向き部の周縁に、前記浸透防止処理が施されてなる
   リチウムイオン二次電池。
6. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のリチウムイオン二次電池であって、
   前記外向き部の全体に、前記浸透防止処理が施されてなる
   リチウムイオン二次電池。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のリチウムイオン二次電池を搭載し、このリチウムイオン二次電池に蓄えた電気エネルギを動力源の全部又は一部に使用する車両。
8. 請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のリチウムイオン二次電池を搭載し、このリチウムイオン二次電池に蓄えた電気エネルギを駆動エネルギ源の全部又は一部に使用する電池搭載機器。

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