JP5002965B2 - Non-aqueous electrolyte battery and manufacturing apparatus thereof - Google Patents

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Description

この発明は、非水電解質電池およびその製造装置に関する。   The present invention relates to a nonaqueous electrolyte battery and an apparatus for manufacturing the same.

近年、カメラ一体型ＶＴＲ（Videotape recorder：ビデオテープレコーダ）、携帯電話あるいはラップトップコンピュータなどのポータブル電子機器が多く登場し、それらの小型化および軽量化が図られている。それに伴い、ポータブル電子機器の電源として用いられる電池の需要が急速に伸びており、機器の小型軽量化実現のために、電池設計も軽く、薄型であり、かつ機器内の収容スペースを効率的に使うことが求められている。このような要求を満たす電池として、エネルギー密度および出力密度の大きいリチウムイオン二次電池が最も好適である。   In recent years, many portable electronic devices such as a camera-integrated VTR (Videotape recorder), a mobile phone, or a laptop computer have appeared, and their size and weight have been reduced. Along with this, the demand for batteries used as power sources for portable electronic devices is growing rapidly, and the battery design is lighter, thinner, and more efficient in the storage space in devices to realize smaller and lighter devices. It is required to use. As a battery satisfying such requirements, a lithium ion secondary battery having a large energy density and output density is most suitable.

中でも、形状自由度の高い電池、あるいは薄型大面積のシート型電池、薄型小面積のカード型電池などが望まれており、アルミラミネートフィルム等のフィルム状外装材を用いて薄型の電池を作製することにより、上述のような電池を得ることが可能となる。このような電池は、正極と負極（以下、正極および負極を特に限定しない場合は電極と適宜称する。）とをセパレータを介して積層し、巻回して作製した扁平型の電池素子をラミネートフィルムで外装し、電池素子の周囲を封止して作製したものであり、正極および負極と接続した正極端子および負極端子（以下、特に限定しない場合は電極端子と適宜称する。）がラミネートフィルムの封止部から電池外部に導出されたものである。   In particular, batteries with a high degree of freedom of shape, thin and large area sheet type batteries, thin and small area card type batteries, etc. are desired, and a thin battery is produced using a film-like exterior material such as an aluminum laminate film. Thus, the battery as described above can be obtained. In such a battery, a flat battery element produced by laminating a positive electrode and a negative electrode (hereinafter, appropriately referred to as an electrode when the positive electrode and the negative electrode are not particularly limited) via a separator and winding the laminate with a laminate film is used. The outer periphery and the periphery of the battery element are sealed, and a positive electrode terminal and a negative electrode terminal connected to the positive electrode and the negative electrode (hereinafter appropriately referred to as electrode terminals unless otherwise specified) are sealed in the laminate film. This is derived from the battery outside the battery.

上述のような電池において、電極を巻回する手段としては、従来、図１に示す巻芯１を用いる方法が用いられていた。この巻芯１は、主に一対の板状巻芯１ａ，１ｂからなり、板状巻芯１ａと板状巻芯１ｂとの間にスリット２を有するように構成したものである。このような巻芯１を用いた場合、電極とセパレータはそれぞれ巻き出され、予めセパレータのみを巻回して電池素子最内周部に２〜１０層程度の巻芯部を形成した後、電極を挿入して巻回し、電池素子とする。   In the battery as described above, a method using the core 1 shown in FIG. 1 has been conventionally used as a means for winding the electrode. The core 1 is mainly composed of a pair of plate-like cores 1a and 1b, and is configured to have a slit 2 between the plate-like core 1a and the plate-like core 1b. When such a core 1 is used, the electrode and the separator are unwound, and only the separator is wound in advance to form a core portion of about 2 to 10 layers on the innermost periphery of the battery element, and then the electrode is Insert and wind to make a battery element.

図２Ａ〜図２Ｅに、上述の巻芯１を用いて巻回する工程を示す。まず、図２Ａに示すように、電極間の絶縁を確保するための帯状のセパレータ３ａ，３ｂを、引回しチャック５にて締め付け、図示する右方向Ｘに大きく引き出す。なお、参照符号４ａ，４ｂで示されるのは、セパレータ３ａ，３ｂが収容されたリールである。   2A to 2E show a process of winding using the above-described core 1. First, as shown in FIG. 2A, strip-like separators 3a and 3b for securing insulation between the electrodes are fastened by the drawing chuck 5 and pulled out largely in the right direction X shown in the drawing. Reference numerals 4a and 4b denote reels in which separators 3a and 3b are accommodated.

次いで、図２Ｂに示すように、巻芯１を図の奥から手前に突き出して、引き出したセパレータ３ａ，３ｂがスリット２に入り込むようにする。さらに、巻芯１を回転させ（図２Ｃ）、数回回転させてセパレータ３ａ，３ｂを絡げ取る（図２Ｄ）。この後、巻芯１に絡げ取ったセパレータ３ａとセパレータ３ｂとの間に電極６ａを差し込んで巻回し（図２Ｅ）、さらに図２Ａ〜図２Ｅには図示しないもう一方の電極６ｂを差し込んで巻回する。これにより、図３で示すような断面の電池素子１０を作製することができる。なお、図３において参照符号７ａおよび７ｂで示すのは電極端子である。 Next, as shown in FIG. 2B, the core 1 is protruded from the back to the front so that the drawn separators 3 a and 3 b enter the slit 2. Further, the core 1 is rotated (FIG. 2C), and is rotated several times so that the separators 3a and 3b are entangled (FIG. 2D). Thereafter, the electrode 6a is inserted between the separator 3a and the separator 3b wound around the core 1 and wound (FIG. 2E), and another electrode 6b (not shown in FIGS. 2A to 2E) is inserted. Wind. Thereby, the battery element 10 having a cross section as shown in FIG. 3 can be manufactured. Incidentally, denoted by reference numeral 7a and 7b in FIG. 3 is an electrode terminal.

ところが、このような方法を用いた場合に扁平型の電池素子１０の最内周部に絡げ取られた数周分のセパレータ３ａ，３ｂは、電池性能において何ら寄与することはない。現在、リチウムイオン二次電池電池では体積効率を向上させ、高容量化、薄型化、材料コストの削減などを図ることが強く求められており、電池最内周部に存在する無駄なセパレータを省くことにより上記目的を容易に達成できることは明らかである。   However, when such a method is used, the separators 3a and 3b for several turns wound around the innermost periphery of the flat battery element 10 do not contribute to battery performance. Currently, there is a strong demand for lithium-ion secondary battery batteries to improve volumetric efficiency, increase capacity, reduce thickness, and reduce material costs, eliminating unnecessary separators in the innermost periphery of the battery. Obviously, the above object can be easily achieved.

具体的には、電池最内周部のセパレータを省くことにより材料コストの削減を図ることができ、電池の薄型化も達成できる。また、電池素子の厚さを一定として考えた場合、電池最内周部をセパレータを省いて電極とすることができ、高容量化を図ることができる。   Specifically, the material cost can be reduced by omitting the separator at the innermost periphery of the battery, and the battery can be made thinner. In addition, when the thickness of the battery element is considered to be constant, the innermost peripheral portion of the battery can be formed as an electrode by omitting the separator, and the capacity can be increased.

以下の特許文献１および特許文献２には、電池最内周部の無駄なセパレータを削減する巻回装置用巻芯について記載されている。   The following Patent Document 1 and Patent Document 2 describe winding device cores that reduce wasteful separators at the innermost periphery of the battery.

特開２００３−２５７４７５号公報JP 2003-257475 A 特開２００４−１２７８６０号公報JP 2004-127860 A

特許文献１では、図４Ａに示すような断面形状を有する２枚の板状巻芯１１ａおよび１１ｂからなる巻芯１１を用いて電池素子を作製するものである。この巻回装置では、板状巻芯１１ａと板状巻芯１１ｂとの間にセパレータ１２を挟み込み、巻芯１１の下部に余り出たセパレータ１２をカッター１３にて切断した後、電極とともに巻回して電池素子を作製するものである。   In Patent Document 1, a battery element is manufactured using a core 11 composed of two plate-like cores 11a and 11b having a cross-sectional shape as shown in FIG. 4A. In this winding device, the separator 12 is sandwiched between the plate-shaped core 11a and the plate-shaped core 11b, and the separator 12 remaining at the lower part of the core 11 is cut by the cutter 13 and then wound together with the electrode. Thus, a battery element is produced.

また、特許文献２では、図５Ａに示すような断面形状を有する巻芯２１を用いて電池素子を作製するものである。この巻芯２１は、挟込中心部２２ａと突端部２２ｂが連結された治具２２と、挟込中心部２３ａと突端部２３ｂが連結された治具２３からなる。挟込中心部２２ａおよび２３ａは、セパレータ２４を挟み込んで固定することができ、電極とともに巻回して電池素子を作製するものである。   Moreover, in patent document 2, a battery element is produced using the core 21 which has a cross-sectional shape as shown to FIG. 5A. The winding core 21 includes a jig 22 in which the sandwiching center portion 22a and the projecting end portion 22b are coupled, and a jig 23 in which the sandwiching center portion 23a and the projecting end portion 23b are coupled. The sandwiching center portions 22a and 23a can sandwich and fix the separator 24, and are wound together with electrodes to produce a battery element.

上述のようにして作製した電池素子は、電池素子巻回内周部に電池反応とは無関係の無駄なセパレータが多数存在し、電池の体積効率を低下させる要因となっている。   The battery element produced as described above has many useless separators unrelated to the battery reaction at the inner periphery of the battery element winding, which is a factor of reducing the volume efficiency of the battery.

以下の特許文献３では、図６に示すようなスリット３１ａおよび回転軸３１ｂを有する巻芯３１を用い、図７Ａ〜図７Ｅに示すように、セパレータ３２の略中央部から一方の端部に亘って、片面に正極活物質層を有する正極３３を配置するとともに、セパレータ３２の略中央部からもう一方の端部に亘って、正極を配置した面と反対面に負極活物質層を有する負極３４を配置した積層電極体を巻回することにより、最内周部の無駄なセパレータを削除した電池が記載されている。   In the following Patent Document 3, a winding core 31 having a slit 31a and a rotating shaft 31b as shown in FIG. 6 is used, and as shown in FIGS. 7A to 7E, the separator 32 extends from a substantially central portion to one end portion. In addition, the positive electrode 33 having the positive electrode active material layer on one side is disposed, and the negative electrode 34 having the negative electrode active material layer on the surface opposite to the surface on which the positive electrode is disposed, extending from approximately the center of the separator 32 to the other end. A battery is described in which a useless separator in the innermost peripheral portion is eliminated by winding a laminated electrode body having a structure.

特開２００３−２４９２５７号公報JP 2003-249257 A

この電池は、図７Ａ〜図７Ｄに示すとおり、まず巻芯３１のスリット３１ａにセパレータ３２を挿通し、セパレータ３２の略中央部がスリット３１ａに挟持されるようにする（図７Ａ）。次いで、図７Ｂに示すように、スリット３１ａに挟持されたセパレータ３２の略中央部から一方には正極３３を、もう一方には負極３４を、それぞれがセパレータ３２と巻芯３１に挟まれるようにして配置する。続いて、図７Ｃに示すように、セパレータ３２に適度な引張力をかけた後、回転軸３１ｂを中心として巻芯３１を回転させる（図７Ｄ）ことによって、図８の断面図で示すような構成の電池素子が得られる。   In this battery, as shown in FIGS. 7A to 7D, first, a separator 32 is inserted into a slit 31a of a winding core 31 so that a substantially central portion of the separator 32 is sandwiched by the slit 31a (FIG. 7A). Next, as shown in FIG. 7B, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are sandwiched between the separator 32 and the core 31, respectively, from the substantially central portion of the separator 32 sandwiched between the slits 31a. Arrange. Subsequently, as shown in FIG. 7C, after applying an appropriate tensile force to the separator 32, the winding core 31 is rotated around the rotation shaft 31 b (FIG. 7D), and as shown in the sectional view of FIG. 8. A battery element having the structure is obtained.

特許文献３のようにして得られた電池素子は、図３に示すような従来型の電池と異なり、巻回最内周部に多数周巻回された無駄なセパレータがなく、体積効率が向上する。なお、図８では、電解質または電解液は図示しない。また、正極集電体および正極活物質層、ならびに負極集電体および負極活物質層はそれぞれ図示せず、正極集電体上に正極活物質層が形成された正極３３および負極集電体
上に負極活物質層が形成された負極３４として図示する。 Unlike the conventional battery as shown in FIG. 3, the battery element obtained as in Patent Document 3 has no wasteful separator wound around the innermost winding portion and improves volumetric efficiency. To do. In FIG. 8, the electrolyte or the electrolytic solution is not shown. Further, the positive electrode current collector and the positive electrode active material layer, and the negative electrode current collector and the negative electrode active material layer are not shown, respectively, and on the positive electrode 33 and the negative electrode current collector in which the positive electrode active material layer is formed on the positive electrode current collector Is illustrated as a negative electrode 34 having a negative electrode active material layer formed thereon.

しかしながら、特許文献３に記載された電池素子の場合、セパレータが削減されているものの、電池素子にまだ無駄なセパレータが存在しており、更なるセパレータの削減が可能である。   However, in the case of the battery element described in Patent Document 3, although the separator is reduced, there is still a useless separator in the battery element, and further reduction of the separator is possible.

したがって、この発明は、電池素子の最内周部および最外周部における無駄なセパレータを削減し、体積効率を向上させた非水電解質電池を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a nonaqueous electrolyte battery in which wasteful separators in the innermost and outermost peripheral parts of the battery element are reduced and the volume efficiency is improved.

上記課題を解決するために、この発明は、正極集電体上に正極活物質層を有する正極と、
負極集電体上に負極活物質層を有する負極と、
正極および負極との間に介在されたセパレータと、
正極活物質層または負極活物質層の形成端部を覆うようにして設けてなる絶縁性部材と
を少なくとも備え、
正極および負極が、セパレータを介して順に積層、巻回された電池素子を有する非水電解質電池であって、
正極活物質層または負極活物質層のいずれか一方は、活物質層上に絶縁性部材が被覆された被覆部と、活物質上に絶縁性部材が被覆されない反応部からなり、
セパレータの非水電解質電池内周側に位置する内周側端部が、被覆部上の活物質層端部よりも反応部側に位置するように設けられてなり、
セパレータの非水電解質電池外周側に位置する外周側端部が、隣接する正極または負極の非水電解質電池外周側の端部と略同一位置から、非水電解質電池外周側の被覆部上の位置までの間に設けられてなる
ことを特徴とする非水電解質電池である。 In order to solve the above problems, the present invention comprises a positive electrode having a positive electrode active material layer on a positive electrode current collector,
A negative electrode having a negative electrode active material layer on the negative electrode current collector;
A separator interposed between the positive electrode and the negative electrode;
And at least an insulating member provided so as to cover the formation end of the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer,
A non-aqueous electrolyte battery having a battery element in which a positive electrode and a negative electrode are sequentially laminated and wound via a separator,
Either one of the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer includes a coating portion in which an insulating member is coated on the active material layer and a reaction portion in which the insulating member is not coated on the active material,
The inner peripheral side end located on the inner peripheral side of the nonaqueous electrolyte battery of the separator is provided so as to be located on the reaction part side with respect to the active material layer end on the coating part,
The position of the separator on the outer peripheral side of the nonaqueous electrolyte battery on the outer peripheral side of the nonaqueous electrolyte battery from the substantially same position as the end of the adjacent positive electrode or negative electrode on the outer peripheral side of the nonaqueous electrolyte battery It is a nonaqueous electrolyte battery characterized by being provided between .

なお、反応部とは、電気化学的に電池反応に寄与することができる実質的な活物質層であり、活物質層のうち絶縁性部材によって被覆されていない部分をいい、正極における反応部と、負極における反応部が対向する対向部において、電池反応を得ることができる。また、略同一位置とは、セパレータの端部位置が、隣接する正極または負極の端部位置に対して±１ｍｍ以下であることをいうものとする。   The reaction part is a substantial active material layer that can electrochemically contribute to the battery reaction, and refers to a part of the active material layer that is not covered by the insulating member. A battery reaction can be obtained at the facing portion of the negative electrode facing the reaction portion. Further, “substantially the same position” means that the end position of the separator is ± 1 mm or less with respect to the end position of the adjacent positive electrode or negative electrode.

上記発明では、電池内周部および外周部において、不必要なセパレータを削減することができる。   In the said invention, an unnecessary separator can be reduced in a battery inner peripheral part and an outer peripheral part.

この発明によれば、電池内周部および電池外周部において電池反応に寄与しない部分に設けられた不必要なセパレータを削減することができるため、電池の体積効率を向上させることが可能となる。このため、従来の構造を有する同電池容量の非水電解質電池と比較すると薄型化が可能となり、また従来の構造を有する同サイズの非水電解質電池と比較すると高容量化が可能となる。   According to the present invention, unnecessary separators provided in portions not contributing to the battery reaction in the battery inner peripheral portion and the battery outer peripheral portion can be reduced, so that the volume efficiency of the battery can be improved. For this reason, it is possible to reduce the thickness as compared with a nonaqueous electrolyte battery having the same battery capacity and having a conventional structure, and it is possible to increase the capacity compared to a nonaqueous electrolyte battery having the same structure and the same size.

以下、この発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

この発明を適用して作製した非水電解質電池は、例えば図９に示すとおり、電池素子４０がラミネートフィルム４７に形成された凹部４７ａに収容されて外装されており、電池素子４０の周辺部を封止することにより作製されている。以下、電池素子４０の構成について説明する。   For example, as shown in FIG. 9, a non-aqueous electrolyte battery manufactured by applying the present invention has a battery element 40 housed in a recess 47 a formed in a laminate film 47, and a peripheral portion of the battery element 40 is covered. It is produced by sealing. Hereinafter, the configuration of the battery element 40 will be described.

図１０および図１１に、電池素子４０の一構成例を模式的に示す。図１０は電池素子４０の外観図であり、図１１は電池素子４０の断面図である。なお、電池素子の巻回数は実際には１０〜２０周分など、所望の電池容量に応じて多数回巻回されている。   10 and 11 schematically show a configuration example of the battery element 40. FIG. FIG. 10 is an external view of the battery element 40, and FIG. 11 is a cross-sectional view of the battery element 40. Note that the number of windings of the battery element is actually many times such as 10 to 20 turns depending on the desired battery capacity.

この電池素子４０には、正極集電体４１ｂの両面に正極活物質層４１ａが形成された帯状の正極４１と、負極集電体４２ｂの両面に負極活物質層４２ａが形成された負極４２とが用いられている。正極４１と、セパレータ４３ａと、正極４１と対向して配された帯状の負極４２と、セパレータ４３ｂとが順に積層された状態で長手方向に巻回されている。また、図１０および図１１には図示しないが、正極４１および負極４２の両面にはゲル状電解質層４６が形成されている。なお、セパレータ４３ａおよびセパレータ４３ｂを限定しない場合はセパレータ４３と適宜称する。   The battery element 40 includes a strip-like positive electrode 41 in which a positive electrode active material layer 41a is formed on both surfaces of a positive electrode current collector 41b, and a negative electrode 42 in which a negative electrode active material layer 42a is formed on both surfaces of a negative electrode current collector 42b. Is used. The positive electrode 41, the separator 43a, the strip-shaped negative electrode 42 arranged to face the positive electrode 41, and the separator 43b are wound in the longitudinal direction in a state where they are sequentially stacked. Although not shown in FIGS. 10 and 11, a gel electrolyte layer 46 is formed on both surfaces of the positive electrode 41 and the negative electrode 42. In addition, when not limiting the separator 43a and the separator 43b, it calls the separator 43 suitably.

電池素子４０からは正極４１と接続された正極端子４４ａおよび負極４２と接続された負極端子４４ｂが導出されており、正極端子４４ａおよび負極端子４４ｂには後に外装するラミネートフィルム４７との接着性を向上させるために、ポリエチレン（ＰＥ）等の樹脂片であるシーラント４５ａおよび４５ｂが被覆されている。   A positive electrode terminal 44a connected to the positive electrode 41 and a negative electrode terminal 44b connected to the negative electrode 42 are led out from the battery element 40. In order to improve, sealants 45a and 45b which are resin pieces, such as polyethylene (PE), are covered.

また、正極４１上には絶縁性部材４８ａ〜４８ｆ（以下、特定の絶縁性部材に限定しない場合は絶縁性部材４８と適宜称する。）が設けられている。絶縁性部材４８については、後に説明する。   Further, on the positive electrode 41, insulating members 48a to 48f (hereinafter referred to as an insulating member 48 as appropriate when not limited to a specific insulating member) are provided. The insulating member 48 will be described later.

［正極］
正極は、正極活物質を含有する正極活物質層４１ａが、正極集電体４１ｂの両面に形成されたものである。正極集電体４１ｂとしては、例えばアルミニウム（Ａｌ）箔などの金属箔により構成されている。 [Positive electrode]
In the positive electrode, a positive electrode active material layer 41a containing a positive electrode active material is formed on both surfaces of a positive electrode current collector 41b. The positive electrode current collector 41b is made of a metal foil such as an aluminum (Al) foil.

正極活物質層４１ａは、例えば正極活物質と、導電剤と、結着剤とを含有して構成されている。ここで、正極活物質、導電剤、結着剤および溶剤は、均一に分散していればよく、その混合比は問わない。   The positive electrode active material layer 41a includes, for example, a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder. Here, the positive electrode active material, the conductive agent, the binder, and the solvent only have to be uniformly dispersed, and the mixing ratio is not limited.

正極活物質としては、目的とする電池の種類に応じて、金属酸化物、金属硫化物または特定の高分子を用いることができる。例えばリチウムイオン電池を構成する場合、ＬｉXＭＯ2（式中、Ｍは、一種以上の遷移金属を表し、ｘは、電池の充放電状態によって異なり、通常０．０５以上１．１０以下である）を主体とする、リチウムと遷移金属との複合酸化物が用いられる。リチウム複合酸化物を構成する遷移金属としては、コバルト（Ｃｏ），Ｎｉ，マンガン（Ｍｎ）等が用いられる。 As the positive electrode active material, a metal oxide, a metal sulfide, or a specific polymer can be used depending on the type of the target battery. For example, in the case of constituting a lithium ion battery, Li x MO 2 (wherein M represents one or more transition metals, and x varies depending on the charge / discharge state of the battery, and is usually 0.05 or more and 1.10 or less. ) And a composite oxide of lithium and transition metal. As the transition metal constituting the lithium composite oxide, cobalt (Co), Ni, manganese (Mn) or the like is used.

このようなリチウム複合酸化物として、具体的には、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＮｉyＣｏ1-yＯ2（０＜ｙ＜１）等が挙げられる。また、遷移金属元素の一部を他の元素に置換した固溶体も使用可能である。ＬｉＮｉ0.5Ｃｏ0.5Ｏ2、ＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.2Ｏ2等がその例として挙げられる。これらのリチウム複合酸化物は、高電圧を発生でき、エネルギー密度が優れたものである。さらに、正極活物質としてＴｉＳ2、ＭｏＳ2、ＮｂＳｅ2、Ｖ2Ｏ5等のリチウムを有しない金属硫化物または酸化物を使用しても良い。これらの正極活物質は、単独で用いるか、もしくは複数種を混合して用いてもよい。 Specific examples of such a lithium composite oxide include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNi y Co 1-y O 2 (0 <y <1). A solid solution in which a part of the transition metal element is substituted with another element can also be used. Examples thereof include LiNi 0.5 Co 0.5 O 2 and LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 . These lithium composite oxides can generate a high voltage and have an excellent energy density. Furthermore, TiS 2, MoS 2, NbSe 2, V 2 O no lithium metal sulfides such as 5 or may be used an oxide as the positive electrode active material. These positive electrode active materials may be used alone or in combination of two or more.

また、導電剤としては、例えばカーボンブラックあるいはグラファイトなどの炭素材料等が用いられる。また、結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド等が用いられる。また、溶剤としては、例えばＮ−メチルピロリドン等が用いられる。   As the conductive agent, for example, a carbon material such as carbon black or graphite is used. As the binder, for example, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, or the like is used. Moreover, as a solvent, N-methylpyrrolidone etc. are used, for example.

上述の正極活物質、結着剤、導電剤を均一に混合して正極合剤とし、この正極合剤を溶剤中に分散させてスラリー状にする。次いで、この正極合剤スラリーをドクターブレード法やスクリーン印刷等により正極集電体上に均一に塗布した後、高温で乾燥させて溶剤を飛ばすことにより正極活物質層４１ａが形成される。なお、正極４１の一端部には、正極活物質層４１ａを形成しない正極集電体露出部を設けるようにしても良く、電池素子作製時に正極集電体露出部が対向した対向面が巻回最外周部を１周以上覆うようにすることにより、釘刺し時や外部からの圧力による圧壊時に異常な発熱を防ぐことができる。   The above-described positive electrode active material, binder, and conductive agent are uniformly mixed to form a positive electrode mixture, and this positive electrode mixture is dispersed in a solvent to form a slurry. Next, the positive electrode mixture slurry is uniformly applied on the positive electrode current collector by a doctor blade method, screen printing, or the like, and then dried at a high temperature to drive off the solvent, thereby forming the positive electrode active material layer 41a. In addition, you may make it provide the positive electrode collector exposed part which does not form the positive electrode active material layer 41a in the one end part of the positive electrode 41, and the opposing surface where the positive electrode collector exposed part opposed at the time of battery element preparation is winding. By covering the outermost periphery one or more times, abnormal heat generation can be prevented during nail penetration or crushing due to external pressure.

ここで、図１２に示すように、正極集電体上４１ｂに設けられた正極活物質層４１ａの形成端部近傍には、基材が絶縁性材料からなる保護テープなどの絶縁性被覆材４８が設けられている。絶縁性被覆材４８は、正極４１および負極４２と隣接して積層されるセパレータ４３ａおよび４３ｂの破損等が生じやすい部分に対向する正極４１もしくは負極４２上に設けられ、電池内部でのショートを防ぐためのものである。   Here, as shown in FIG. 12, in the vicinity of the end of the positive electrode active material layer 41a provided on the positive electrode current collector 41b, an insulating covering material 48 such as a protective tape whose base material is made of an insulating material. Is provided. The insulating covering material 48 is provided on the positive electrode 41 or the negative electrode 42 facing the portion where the separators 43a and 43b laminated adjacent to the positive electrode 41 and the negative electrode 42 are likely to be damaged, and prevents a short circuit inside the battery. Is for.

正極４１において絶縁性部材４８を設ける部分としては、例えば電池内周部および電池外周部に位置する正極活物質層４１ａの形成端部や、負極４２の端部とセパレータ４３ａおよび４３ｂを介して対向する部分が挙げられる。   As a portion where the insulating member 48 is provided in the positive electrode 41, for example, the formation end portion of the positive electrode active material layer 41a located at the battery inner peripheral portion and the battery outer peripheral portion, and the end portion of the negative electrode 42 are opposed via the separators 43a and 43b. The part to do is mentioned.

中でも、正極活物質層４１ａの形成端部はエッジ状となりやすく、このエッジ状部分が隣接するセパレータを損傷するおそれがある。このため、正極活物質層４１ａの形成端部が覆われるようにして絶縁性部材４８ａ〜４８ｄを設け、セパレータの損傷を防止するように構成している。   In particular, the end portion of the positive electrode active material layer 41a is likely to have an edge shape, which may damage the adjacent separator. For this reason, the insulating members 48a to 48d are provided so as to cover the formation end portion of the positive electrode active material layer 41a so as to prevent the separator from being damaged.

なお、絶縁性部材４８ａ〜４８ｄは、少なくとも正極４１および負極４２がセパレータを介さずに対向する部分に設けるようにする。   The insulating members 48a to 48d are provided at a portion where at least the positive electrode 41 and the negative electrode 42 face each other without a separator.

また、正極４１の端部と対向する負極４２の一部分にもセパレータ絶縁性部材４８ｅおよび４８ｆを設ける。これにより、正極４１の端部に発生しやすいバリによる正極４１と負極４２との短絡を防止することができる。 Also, a portion of the negative electrode 42 of the pair towards the end of the cathode 41 is provided a separator insulating member 48e and 48f. As a result, it is possible to prevent a short circuit between the positive electrode 41 and the negative electrode 42 due to burrs that are likely to occur at the end of the positive electrode 41 .

このような構成とすることにより、正極活物質層４１ａの端部が絶縁性部材４８で覆われた、図１２中のＸで示す被覆部と、正極活物質層４１ａの端部が絶縁性部材４８で覆われていない、図１２中のＹで示す反応部とが形成される。この反応部は、電気化学的に電池反応に寄与する実質的な正極活物質層である。   With such a configuration, the end portion of the positive electrode active material layer 41a is covered with the insulating member 48, and the covering portion indicated by X in FIG. 12 and the end portion of the positive electrode active material layer 41a are the insulating member. A reaction portion indicated by Y in FIG. 12 that is not covered with 48 is formed. This reaction part is a substantial positive electrode active material layer that electrochemically contributes to the battery reaction.

正極４１は正極集電体４１ｂの一端部にスポット溶接または超音波溶接で接続された正極端子４４ａを有している。この正極端子４４ａは金属箔、網目状のものが望ましいが、電気化学的および化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。正極端子４４ａの材料としては、例えばアルミニウム等が挙げられる。   The positive electrode 41 has a positive electrode terminal 44a connected to one end of the positive electrode current collector 41b by spot welding or ultrasonic welding. The positive electrode terminal 44a is preferably a metal foil or a net-like one, but there is no problem even if it is not a metal as long as it is electrochemically and chemically stable and can conduct electricity. Examples of the material of the positive electrode terminal 44a include aluminum.

［負極］
負極４２は、負極活物質を含有する負極活物質層４２ａが、負極集電体４２ｂの両面に形成されたものである。負極集電体４２ｂとしては、例えば銅（Ｃｕ）箔，ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。 [Negative electrode]
In the negative electrode 42, a negative electrode active material layer 42a containing a negative electrode active material is formed on both surfaces of a negative electrode current collector 42b. The negative electrode current collector 42b is made of, for example, a metal foil such as a copper (Cu) foil, a nickel foil, or a stainless steel foil.

負極活物質層４２ａは、例えば負極活物質と、必要であれば導電剤と、結着剤とを含有して構成されている。これらを均一に混合して負極合剤とし、この負極合剤を溶剤中に分散させてスラリー状にする。次にこのスラリーをドクターブレード法等により負極集電体上に均一に塗布し、高温で乾燥させて溶剤を飛ばすことにより負極活物質層が形成される。ここで、負極活物質、導電剤、結着剤および溶剤は、正極活物質と同様に、その混合比は問わない。   The negative electrode active material layer 42a includes, for example, a negative electrode active material, a conductive agent if necessary, and a binder. These are uniformly mixed to form a negative electrode mixture, and this negative electrode mixture is dispersed in a solvent to form a slurry. Next, the slurry is uniformly applied on the negative electrode current collector by a doctor blade method or the like, dried at a high temperature, and the solvent is blown off to form a negative electrode active material layer. Here, the mixing ratio of the negative electrode active material, the conductive agent, the binder, and the solvent is not limited as in the positive electrode active material.

負極活物質としては、リチウム金属、リチウム合金またはリチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料または金属系材料と炭素系材料との複合材料が用いられる。具体的に、リチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料としてはグラファイト、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素等が挙げられる。より具体的には、熱分解炭素類、コークス類（ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス）、黒鉛類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体（フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素化したもの）、炭素繊維、活性炭等の炭素材料を使用することができる。さらに、リチウムをドープ、脱ドープできる材料としては、ポリアセチレン、ポリピロール等の高分子やＳｎＯ2等の酸化物を使用することができる。 As the negative electrode active material, lithium metal, a lithium alloy, a carbon material that can be doped / undoped with lithium, or a composite material of a metal material and a carbon material is used. Specific examples of the carbon material that can be doped / undoped with lithium include graphite, non-graphitizable carbon, and graphitizable carbon. More specifically, pyrolytic carbons, cokes (pitch coke, needle coke, petroleum coke), graphites, glassy carbons, organic polymer compound fired bodies (phenolic resin, furan resin, etc.) at an appropriate temperature. Carbon materials such as those obtained by firing and carbonization), carbon fibers, activated carbon, and the like can be used. Furthermore, as a material capable of doping and dedoping lithium, a polymer such as polyacetylene or polypyrrole or an oxide such as SnO 2 can be used.

また、リチウムを合金化可能な材料としては多様な種類の金属等が使用可能であるが、スズ（Ｓｎ）、コバルト（Ｃｏ）、インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム、ケイ素（Ｓｉ）およびこれらの合金がよく用いられる。金属リチウムを使用する場合は、必ずしも粉体を結着剤で塗布膜にする必要はなく、圧延したリチウム金属箔を集電体に圧着する方法でも構わない。   In addition, various kinds of metals can be used as materials capable of alloying lithium, but tin (Sn), cobalt (Co), indium (In), aluminum, silicon (Si), and alloys thereof can be used. Often used. When metallic lithium is used, it is not always necessary to use powder as a coating film with a binder, and a method of pressure bonding a rolled lithium metal foil to a current collector may be used.

結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン、スチレンブタジエンゴム等が用いられる。また、溶剤としては、例えばＮ−メチルピロリドン、メチルエチルケトン等が用いられる。   As the binder, for example, polyvinylidene fluoride, styrene butadiene rubber or the like is used. Moreover, as a solvent, N-methylpyrrolidone, methyl ethyl ketone, etc. are used, for example.

上述の負極活物質、結着剤、導電剤を均一に混合して負極合剤とし、溶剤中に分散させてスラリー状にする。次いで、正極と同様の方法により負極集電体上に均一に塗布した後、高温で乾燥させて溶剤を飛ばすことにより負極活物質層４２ａが形成される。   The above-described negative electrode active material, binder, and conductive agent are uniformly mixed to form a negative electrode mixture, which is dispersed in a solvent to form a slurry. Subsequently, after apply | coating uniformly on a negative electrode electrical power collector by the method similar to a positive electrode, the negative electrode active material layer 42a is formed by making it dry at high temperature and flying a solvent.

負極４２も正極４１と同様に、負極集電体４２ｂの一端部にスポット溶接または超音波溶接で接続された負極端子４４ｂを有しており、この負極端子４４ｂは電気化学的および化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。負極端子４４ｂの材料としては、例えば銅、ニッケル等が挙げられる。   Similarly to the positive electrode 41, the negative electrode 42 has a negative electrode terminal 44b connected to one end of the negative electrode current collector 42b by spot welding or ultrasonic welding, and the negative electrode terminal 44b is electrochemically and chemically stable. There is no problem even if it is not metal as long as it can conduct electricity. Examples of the material of the negative electrode terminal 44b include copper and nickel.

なお、正極端子４４ａおよび負極端子４４ｂは同じ方向から導出されていることが好ましいが、短絡等が起こらず電池性能にも問題がなければ、どの方向から導出されていても問題はない。また、正極端子４４ａおよび負極端子４４ｂの接続箇所は、電気的接触がとれているのであれば取り付ける場所、取り付ける方法は上記の例に限られない。   The positive electrode terminal 44a and the negative electrode terminal 44b are preferably derived from the same direction, but there is no problem even if they are derived from any direction as long as no short circuit or the like occurs and there is no problem in battery performance. Moreover, the connection location of the positive electrode terminal 44a and the negative electrode terminal 44b is not limited to the above example as long as an electrical contact is made and the attachment location is not limited to the above example.

［電解液］
電解液の材料としては、リチウムイオン電池に一般的に使用される電解質塩と有機溶媒が使用可能である。 [Electrolyte]
As a material for the electrolytic solution, an electrolyte salt and an organic solvent that are generally used for lithium ion batteries can be used.

非水溶媒としては、具体的には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、またはこれらの炭酸エステル類の水素をハロゲンに置換した溶媒等が挙げられる。これらの溶媒は１種類を単独で用いてもよいし、複数種を所定の組成で混合してもよい。   Specific examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, γ-butyrolactone, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, dipropyl carbonate, ethyl propyl carbonate, or hydrogen of these carbonic acid esters to halogen. Examples include substituted solvents. One of these solvents may be used alone, or a plurality of these solvents may be mixed with a predetermined composition.

また、リチウム塩としては通常の電解液に用いられる材料を使用することが可能である。具体的には、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＬｉＣｌＯ3、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＮＯ3、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、ＬｉＮ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＣ（ＳＯ2ＣＦ3）3、ＬｉＡｌＣｌ4、ＬｉＳｉＦ6等を挙げることができるが、酸化安定性の点からＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4を用いることが望ましい。これらリチウム塩は単独で用いても良いし、複数種を混合して用いても良い。リチウム塩を溶解する濃度として、上記溶媒に溶解することができる濃度であれば問題ないが、リチウムイオン濃度が非水溶媒に対して０．４ｍｏｌ／ｋｇ以上、２．０ｍｏｌ／ｋｇ以下の範囲であることが好ましい。 Moreover, as lithium salt, it is possible to use the material used for normal electrolyte solution. Specifically, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 3 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiNO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiAlCl 4 , LiSiF 6 and the like can be mentioned. From the viewpoint of oxidation stability, it is desirable to use LiPF 6 or LiBF 4 . These lithium salts may be used alone or in combination of two or more. There is no problem as long as the lithium salt can be dissolved in the above solvent, but the lithium ion concentration is 0.4 mol / kg or more and 2.0 mol / kg or less with respect to the non-aqueous solvent. Preferably there is.

ゲル状電解質は、上述の電解液をマトリクスポリマでゲル化して用いる。マトリクスポリマは、上記非水溶媒に上記電解質塩が溶解されてなる非水電解液に相溶可能であり、ゲル化できるものであればよい。このようなマトリクスポリマとしては、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリルを繰り返し単位に含むポリマーが挙げられる。このようなポリマーは、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。   The gel electrolyte is used after the above-mentioned electrolytic solution is gelled with a matrix polymer. The matrix polymer is not particularly limited as long as it is compatible with a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving the electrolyte salt in the non-aqueous solvent and can be gelled. Examples of such a matrix polymer include a polymer containing polyvinylidene fluoride, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyacrylonitrile, and polymethacrylonitrile in repeating units. Such a polymer may be used individually by 1 type, and may mix and use 2 or more types.

その中でも特に好ましいのは、マトリクスポリマとして、ポリフッ化ビニリデンまたはポリフッ化ビニリデンにヘキサフルオロプロピレンが７．５％以下の割合で導入された共重合体である。このようなポリマーは、数平均分子量が５．０×１０5から７．０×１０5（５０万〜７０万）の範囲であるか、または重量平均分子量が２．１×１０5から３．１×１０5（２１万〜３１万）の範囲であり、固有粘度が１．７から２．１の範囲とされている。 Among them, particularly preferred as the matrix polymer is polyvinylidene fluoride or a copolymer in which hexafluoropropylene is introduced at a ratio of 7.5% or less to polyvinylidene fluoride. Such polymers have a number average molecular weight in the range of 5.0 × 10 5 to 7.0 × 10 5 (500,000 to 700,000) or a weight average molecular weight of 2.1 × 10 5 to 3. The range is 1 × 10 5 (210,000-310,000), and the intrinsic viscosity is in the range of 1.7 to 2.1.

［セパレータ］
セパレータ４３は、例えばポリプロピレン（ＰＰ）あるいはポリエチレン（ＰＥ）などのポリオレフィン系の材料よりなる多孔質膜、またはセラミック製の不織布などの無機材料よりなる多孔質膜により構成されており、これら２種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。中でも、ポリエチレン、ポリプロピレンの多孔質フィルムが最も有効である。 [Separator]
The separator 43 is composed of, for example, a porous film made of a polyolefin-based material such as polypropylene (PP) or polyethylene (PE), or a porous film made of an inorganic material such as a ceramic nonwoven fabric. The porous film may be laminated. Among these, polyethylene and polypropylene porous films are the most effective.

一般的にセパレータの厚みは５〜５０μｍが好適に使用可能であるが、７〜３０μｍがより好ましい。セパレータは、厚すぎると活物質の充填量が低下して電池容量が低下するとともに、イオン伝導性が低下して電流特性が低下する。逆に薄すぎると、膜の機械的強度が低下する。   In general, the thickness of the separator is preferably 5 to 50 μm, more preferably 7 to 30 μm. If the separator is too thick, the amount of the active material filled decreases, the battery capacity decreases, and the ionic conductivity decreases and the current characteristics deteriorate. On the other hand, if the film is too thin, the mechanical strength of the film decreases.

［電池素子の作製］
上述のようにして作製した電解質の溶液を正極４１および負極４２の両面に均一に塗布し、正極活物質層４１ａおよび負極活物質層４２ａに含浸させた後、常温で保存するか、もしくは乾燥工程を経てゲル状電解質層４６を形成する。次いで、正極４１、負極４２がセパレータ４３ａ、セパレータ４３ｂと交互になるように積層し、正極４１が外側となるようにして巻回された電池素子４０を作製する。 [Production of battery element]
The electrolyte solution prepared as described above is uniformly applied to both surfaces of the positive electrode 41 and the negative electrode 42 and impregnated in the positive electrode active material layer 41a and the negative electrode active material layer 42a, and then stored at room temperature or a drying step. Then, the gel electrolyte layer 46 is formed. Next, the battery element 40 is manufactured in which the positive electrode 41 and the negative electrode 42 are laminated so as to alternate with the separator 43a and the separator 43b, and the positive electrode 41 is wound outside.

このとき、図１３に示すように、巻回後の電池素子４０において、セパレータ４３ａおよびセパレータ４３ｂの巻回内周側端部が、正極４１の巻回内周側の被覆部上に位置するように配置する。なお、図１３は、図１１におけるＡ部を詳細に表示したものであり、図１１で図示していないゲル状電解質４６も図示している。セパレータ４３ａおよびセパレータ４３ｂの端部は、被覆部正極４１の端部よりも正極反応部側となるようにして配置される。また、ゲル状電解質４６は、少なくとも正極反応部上に形成されていればよい。   At this time, as shown in FIG. 13, in the battery element 40 after winding, the winding inner peripheral side ends of the separator 43 a and the separator 43 b are positioned on the winding inner peripheral side covering portion of the positive electrode 41. To place. FIG. 13 is a detailed view of part A in FIG. 11, and also shows a gel electrolyte 46 not shown in FIG. The end portions of the separator 43 a and the separator 43 b are arranged so as to be closer to the positive electrode reaction portion side than the end portion of the covering portion positive electrode 41. Moreover, the gel electrolyte 46 should just be formed on the positive electrode reaction part at least.

また、巻回外周側では、正極４１の端部およびセパレータ４３ａの端部、ならびに負極４２の端部およびセパレータ４３ｂの端部のそれぞれが略同一位置となるように積層する。なお、略同一位置とは、セパレータ端部の位置精度が電極端部に対して±１ｍｍ以下であることをいうものとする。   Further, on the winding outer peripheral side, lamination is performed so that the end of the positive electrode 41 and the end of the separator 43a, and the end of the negative electrode 42 and the end of the separator 43b are substantially at the same position. Note that “substantially the same position” means that the positional accuracy of the end portion of the separator is ± 1 mm or less with respect to the end portion of the electrode.

上述のようにして作製した電池素子４０は、例えば正極４１および負極４２上に形成されたそれぞれのゲル状電解質層４６上に予めセパレータ４３ａまたはセパレータ４３ｂを貼り合わせることにより、位置合わせを正確に行うことができる。   The battery element 40 manufactured as described above is accurately aligned by, for example, pasting the separator 43a or the separator 43b in advance on the respective gel electrolyte layers 46 formed on the positive electrode 41 and the negative electrode 42, respectively. be able to.

このとき、図１４に示すように、セパレータ４３ａおよびセパレータ４３ｂをそれぞれ正極４１に位置合わせをした上で貼着し、さらにセパレータ４３ａ上に負極４２を貼着し、巻回外周側での端部がそれぞれ所定の位置となるように長さを調整して巻回してもよい。   At this time, as shown in FIG. 14, the separator 43 a and the separator 43 b are respectively aligned and bonded to the positive electrode 41, and the negative electrode 42 is further bonded to the separator 43 a, and the end portion on the winding outer periphery side May be wound by adjusting the length so that each becomes a predetermined position.

また、位置合わせを行った上で、正極４１および負極４２のそれぞれの片面にセパレータ４３ａまたはセパレータ４３ｂを貼着し、積層して電池素子４０としてもよい。この場合、セパレータを片面に貼着した電極を一旦巻回して電極反（リール）としておき、電池素子作製時に巻き出すことにより、ゲル状電解質層を保護し、乾燥や損傷を防止することができる。   In addition, after alignment, the separator 43a or the separator 43b may be attached to one side of each of the positive electrode 41 and the negative electrode 42 and stacked to form the battery element 40. In this case, the electrode with the separator attached on one side is wound once to form an electrode opposite (reel) and unwound at the time of producing the battery element, thereby protecting the gel electrolyte layer and preventing drying and damage. .

なお、このような電池素子４０は、電極およびセパレータを積層してから巻回する。このため周長差が生じ、巻回時に外周側に配置されたものと、内周側に配置されたもので巻回後の端部位置にずれが生じるため、注意が必要である。   In addition, such a battery element 40 is wound after laminating an electrode and a separator. For this reason, a circumferential length difference is generated, and care must be taken because the end position after winding is shifted between the one disposed on the outer peripheral side and the one disposed on the inner peripheral side during winding.

このようにして作製した電池素子４０は、電池素子４０の巻回内周部に無駄なセパレータのない構成となる。このため、製造コストの削減および、体積効率の向上を図ることができる。   The battery element 40 thus manufactured has a configuration in which there is no useless separator in the winding inner periphery of the battery element 40. For this reason, reduction of manufacturing cost and improvement of volume efficiency can be aimed at.

また、さらにセパレータを削減する構成として、図１５〜図１８の電池構成が挙げられる。   Moreover, as a structure which further reduces a separator, the battery structure of FIGS. 15-18 is mentioned.

図１５は、巻回後の電池素子４０において、巻回外周部の正極集電体４１ｂが露出された露出部に対向するセパレータを削減し、セパレータ４３ａが負極４２の端部（負極集電体４２ｂの端部）を覆う以上の長さとなるようにしたものである。   FIG. 15 shows that in the battery element 40 after winding, the number of separators facing the exposed portion where the positive electrode current collector 41b on the outer periphery of the winding is exposed is reduced, and the separator 43a becomes the end of the negative electrode 42 (negative electrode current collector). 42b) is longer than the length of the end portion of 42b.

また、図１６は、巻回後の電池素子４０の巻回外周部において、セパレータ４３ａおよびセパレータ４３ｂの端部が、負極活物質層４２ａの形成端部と負極集電体４２ｂの形成端部との間に位置するようにした電池素子４０である。   Further, FIG. 16 shows that in the wound outer peripheral portion of the battery element 40 after winding, the end portions of the separator 43a and the separator 43b are formed with the negative electrode active material layer 42a and the negative electrode current collector 42b. The battery element 40 is positioned between the two.

また、図１７は、巻回後の電池素子４０の巻回外周部において、セパレータ４３ａおよびセパレータ４３ｂの端部が、正極活物質層４１ａの形成端部と負極活物質層４２ａの形成端部との間に位置するようにした電池素子４０である。   Also, FIG. 17 shows that in the wound outer periphery of the battery element 40 after winding, the end portions of the separator 43a and the separator 43b are formed with the formation end portion of the positive electrode active material layer 41a and the formation end portion of the negative electrode active material layer 42a. The battery element 40 is positioned between the two.

また、図１８は、巻回後の電池素子４０の巻回外周部において、セパレータ４３ａおよびセパレータ４３ｂの端部が、正極４１上に設けられた絶縁性部材４８ｃおよび絶縁性部材４８ｄが、正極活物質層４１ａを被覆した被覆部上に位置するようにした電池素子４０である。   Further, FIG. 18 shows that the insulating member 48c and the insulating member 48d provided on the positive electrode 41 at the ends of the separator 43a and the separator 43b in the winding outer periphery of the battery element 40 after winding are positive electrode active. This is a battery element 40 that is positioned on the covering portion that covers the material layer 41a.

上述の図１５〜１８のいずれの場合においても、巻回内周部の負極集電体露出部に対向する部分に設けられた無駄なセパレータを削除することが可能である。セパレータ４３ａおよびセパレータ４３ｂは、少なくとも正極４１の反応部と、負極活物質層４２ａが対向する部分に設けられていればよく、図１１および図１５〜図１８の構成とすることにより、体積効率を高めることができる。   In any of the above-described FIGS. 15 to 18, it is possible to delete a useless separator provided in a portion of the winding inner periphery facing the negative electrode current collector exposed portion. The separator 43a and the separator 43b only have to be provided at least in a portion where the reaction portion of the positive electrode 41 and the negative electrode active material layer 42a face each other. By adopting the configuration of FIG. 11 and FIGS. Can be increased.

なお、絶縁性部材１８ａ〜１８ｄは、少なくとも負極活物質層４２ａと正極集電体４１ｂとがセパレータ４３ａまたはセパレータ４３ｂを介さずに対向している部分に設けられるような長さとする。   The insulating members 18a to 18d have a length such that at least the negative electrode active material layer 42a and the positive electrode current collector 41b are provided in a portion facing each other without the separator 43a or the separator 43b interposed therebetween.

上述の一実施例では、正極上に絶縁性部材１８を設けたが、電池の構成によっては負極上に絶縁性部材１８を設けるようにしてもよい。負極上に絶縁性部材１８を設けた場合、巻回内周部においては、絶縁性部材４８が負極活物質層４２ａを覆った被覆部上にセパレータ４３ａおよびセパレータ４３ｂの端部が位置するように構成する。また、巻回外周部においては、少なくとも正極活物質層４１ａと、負極活物質層４２ａの反応部が対向する部分にセパレータ４３ａおよびセパレータ４３ｂが設けられるようにする。   In the above-described embodiment, the insulating member 18 is provided on the positive electrode, but the insulating member 18 may be provided on the negative electrode depending on the configuration of the battery. When the insulating member 18 is provided on the negative electrode, the end portions of the separator 43a and the separator 43b are positioned on the covering portion where the insulating member 48 covers the negative electrode active material layer 42a in the inner periphery of the winding. Constitute. Further, in the wound outer peripheral portion, the separator 43a and the separator 43b are provided at least at a portion where the reaction portion of the positive electrode active material layer 41a and the negative electrode active material layer 42a face each other.

また、上述の一実施例ではゲル状電解質を用いた非水電解質電池について説明したが、このような構成に限られたものではなく、例えば電解液を用いた非水電解質電池についても適用可能である。この場合、ゲル状電解質を用いた電池素子の場合と異なり、セパレータを予め貼着することができない。このため、まず電極を巻き取り、所望の位置に合わせてセパレータを挿入して巻回する方法等を用いる必要がある。   In the above-described embodiment, the non-aqueous electrolyte battery using the gel electrolyte has been described. However, the present invention is not limited to such a configuration, and can be applied to, for example, a non-aqueous electrolyte battery using an electrolytic solution. is there. In this case, unlike the battery element using the gel electrolyte, the separator cannot be attached in advance. For this reason, it is necessary to first use a method of winding an electrode, inserting a separator at a desired position, and winding the separator.

［非水電解質電池の作製］
このような構成の電池素子４０を、図９に示すような凹部４７ａが形成されたラミネートフィルム４７で外装し、電池素子４０の周辺部を封止して非水電解質電池を作製する。 [Preparation of non-aqueous electrolyte battery]
The battery element 40 having such a configuration is packaged with a laminate film 47 formed with a recess 47a as shown in FIG. 9, and the periphery of the battery element 40 is sealed to produce a nonaqueous electrolyte battery.

なお、正極および負極はどちらを先に巻回し始めても良く、作製する電池の電池構成による。   Note that either the positive electrode or the negative electrode may start to be wound first, depending on the battery configuration of the battery to be manufactured.

また、予めセパレータを貼り付けるのではなく、まず電極を巻回し、所定の位置でセパレータを差し込んで巻回する方法を用いることも可能である。   Instead of pasting a separator in advance, it is also possible to use a method in which an electrode is first wound, and the separator is inserted and wound at a predetermined position.

このような構成の非水電解質電池は、いずれの巻回方法を用いる場合であっても、まず電極を巻回して電池素子を作製するため、電池素子最内周部での無駄なセパレータを大幅に削減することができ体積効率を向上させることができる。これにより、従来の構造を有する同容量の電池と比較して薄型化が可能となる。また、従来の電池と同サイズの非水電解質電池で比較した場合、２〜３％の高容量化が可能となる。また、セパレータ削減量は電池素子１セル当り最大２０ｃｍ程度となり、生産コストの削減を図ることができる。   In the non-aqueous electrolyte battery having such a configuration, the electrode element is first wound to produce a battery element, regardless of which winding method is used, so that a wasteful separator at the innermost periphery of the battery element is greatly increased. The volume efficiency can be improved. Thereby, it becomes possible to reduce the thickness as compared with a battery having the same structure and the same capacity. Further, when compared with a non-aqueous electrolyte battery of the same size as a conventional battery, it is possible to increase the capacity by 2 to 3%. In addition, the amount of separator reduction is about 20 cm at the maximum per battery element, and the production cost can be reduced.

さらに、セパレータを電極に貼り付けてから巻回する場合には、セパレータの位置調整を行う必要がないため、生産タクトを向上させることができる他、巻回装置の小型化、簡易化による設備コストの削減や装置調整時間の削減など、大きな効果を挙げることができる。   Furthermore, when winding after attaching the separator to the electrode, it is not necessary to adjust the position of the separator, so that the production tact can be improved, and the equipment cost due to the downsizing and simplification of the winding device. Great effects can be obtained, such as a reduction in the number of devices and a reduction in apparatus adjustment time.

以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described concretely, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, The various deformation | transformation based on the technical idea of this invention is possible.

例えば、上述の実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。   For example, the numerical values given in the above embodiment are merely examples, and different numerical values may be used as necessary.

また、セパレータは少なくとも正極反応部および負極反応部の対向部分を覆っていれば良く、２枚のセパレータの端部位置が異なっていても良い。   Moreover, the separator should just cover the opposing part of a positive electrode reaction part and a negative electrode reaction part, and the edge part position of two separators may differ.

従来型の巻回電池を作製する際に用いられた巻芯を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the winding core used when producing a conventional wound battery. 従来型の巻芯を用いて電極材料を巻回する巻回工程を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the winding process which winds electrode material using the conventional winding core. 従来型の巻芯を用いて作製した電池素子の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the battery element produced using the conventional winding core. 特許文献１に記載された巻芯を用いて電極材料を巻回する様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that an electrode material is wound using the core described in patent document 1. FIG. 特許文献２に記載された巻芯を用いて電極材料を巻回する様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that an electrode material is wound using the core described in patent document 2. FIG. 特許文献３に記載された巻芯を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the winding core described in patent document 3. 特許文献３に記載された巻芯を用いて電極材料を巻回する様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that an electrode material is wound using the core described in patent document 3. FIG. 特許文献３の巻芯を用いて作製した電池素子の構成を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration of a battery element manufactured using the core of Patent Document 3. この発明にかかる非水電解質電池の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the nonaqueous electrolyte battery concerning this invention. この発明の一実施形態による電池素子の外観を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the external appearance of the battery element by one Embodiment of this invention. この発明の一実施形態による電池素子の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the battery element by one Embodiment of this invention. この発明の一実施形態による正極の、正極活物質層形成端部の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the positive electrode active material layer formation edge part of the positive electrode by one Embodiment of this invention. この発明の一実施形態による正極の、正極活物質層形成端部の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the positive electrode active material layer formation edge part of the positive electrode by one Embodiment of this invention. この発明の一実施形態による正極、負極およびセパレータの巻回前の積層構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the laminated structure before winding of the positive electrode, negative electrode, and separator by one Embodiment of this invention. この発明の一実施形態による電池素子の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the battery element by one Embodiment of this invention. この発明の一実施形態による電池素子の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the battery element by one Embodiment of this invention. この発明の一実施形態による電池素子の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the battery element by one Embodiment of this invention. この発明の一実施形態による電池素子の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the battery element by one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１，１１，２１，３１・・・巻芯
１ａ，１ｂ，１１ａ，１１ｂ・・・板状巻芯
２，３１ａ・・・スリット
３ａ，３ｂ，１２，２４，３２・・・セパレータ
４ａ，４ｂ・・・リール
５・・・引回しチャック
６ａ，６ｂ・・・電極
１０・・・電池素子
２２，２３・・・治具
２２ａ，２３ａ・・・挟込中心部
２２ｂ，２３ｂ・・・突端部
３１ｂ・・・回転軸
３３，４１・・・正極
３４，４２・・・負極
４０・・・電池素子
４１ａ・・・正極活物質層
４１ｂ・・・正極集電体
４２ａ・・・負極活物質層
４２ｂ・・・負極集電体
４３ａ，４３ｂ・・・セパレータ
４４ａ・・・正極端子
４４ｂ・・・負極端子
４５ａ，４５ｂ・・・シーラント
４６・・・ゲル状電解質
４７ａ・・・凹部
４８・・・絶縁性部材 1, 11, 21, 31 ... Core 1a, 1b, 11a, 11b ... Plate-like core 2, 31a ... Slit 3a, 3b, 12, 24, 32 ... Separator 4a, 4b .. Reel 5 ... Leading chuck 6a, 6b ... Electrode 10 ... Battery element 22, 23 ... Jig 22a, 23a ... Clamping center 22b, 23b ... Projection end 31b ... Rotary shaft 33, 41 ... Positive electrode 34, 42 ... Negative electrode 40 ... Battery element 41a ... Positive electrode active material layer 41b ... Positive electrode current collector 42a ... Negative electrode active material layer 42b ... Negative electrode current collector 43a, 43b ... Separator 44a ... Positive electrode terminal 44b ... Negative electrode terminal 45a, 45b ... Sealant 46 ... Gel-like electrolyte 47a ... Recess 48 ... Insulation Sexual member

Claims (9)

正極集電体上に正極活物質層を有する正極と、
負極集電体上に負極活物質層を有する負極と、
上記正極および上記負極との間に介在されたセパレータと、
上記正極活物質層または上記負極活物質層の形成端部を覆うようにして設けてなる絶縁性部材と
を少なくとも備え、
上記正極および上記負極が、セパレータを介して順に積層、巻回された電池素子を有する非水電解質電池であって、
上記正極活物質層または上記負極活物質層のいずれか一方は、活物質層上に上記絶縁性部材が被覆された被覆部と、活物質上に上記絶縁性部材が被覆されない反応部からなり、
上記セパレータの上記非水電解質電池内周側に位置する内周側端部が、上記被覆部上の活物質層端部よりも上記反応部側に位置するように設けられてなり、
上記セパレータの上記非水電解質電池外周側に位置する外周側端部が、隣接する上記正極または上記負極の上記非水電解質電池外周側の端部と略同一位置から、該非水電解質電池外周側の上記被覆部上の位置までの間に設けられてなる
ことを特徴とする非水電解質電池。 A positive electrode having a positive electrode active material layer on the positive electrode current collector;
A negative electrode having a negative electrode active material layer on the negative electrode current collector;
A separator interposed between the positive electrode and the negative electrode;
And at least an insulating member provided so as to cover a formation end of the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer,
The positive electrode and the negative electrode are non-aqueous electrolyte batteries having battery elements that are sequentially laminated and wound via a separator,
Either one of the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer includes a coating portion in which the insulating member is coated on the active material layer, and a reaction portion in which the insulating member is not coated on the active material,
The inner peripheral side end portion of the separator located on the inner peripheral side of the nonaqueous electrolyte battery is provided so as to be located on the reaction portion side with respect to the active material layer end portion on the covering portion,
The outer peripheral end of the separator located on the outer peripheral side of the nonaqueous electrolyte battery is substantially the same as the outer peripheral end of the nonaqueous electrolyte battery adjacent to the positive electrode or the negative electrode . A non-aqueous electrolyte battery provided between the position on the covering portion . 上記正極および上記負極のそれぞれの両面に、ゲル状電解質層が形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の非水電解質電池。   The nonaqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein a gel electrolyte layer is formed on both surfaces of the positive electrode and the negative electrode. 上記被覆部は、上記絶縁性部材が上記正極活物質層または上記負極活物質層の内周側形成端部に設けられた内周側被覆部と、上記絶縁性部材が上記正極活物質層または上記負極活物質層の外周側形成端部に設けられた外周側被覆部とからなる請求項１に記載の非水電解質電池。   The covering portion includes an inner peripheral side covering portion in which the insulating member is provided at an inner peripheral side forming end of the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer, and the insulating member is the positive electrode active material layer or The nonaqueous electrolyte battery according to claim 1, further comprising an outer peripheral side covering portion provided at an outer peripheral side forming end portion of the negative electrode active material layer. 上記セパレータの上記外周側端部は、隣接する上記正極または上記負極の上記非水電解質電池外周側の端部と略同一位置に設けられてなる請求項３に記載の非水電解質電池。   The non-aqueous electrolyte battery according to claim 3, wherein the outer peripheral side end of the separator is provided at substantially the same position as an end of the adjacent positive electrode or negative electrode on the outer peripheral side of the non-aqueous electrolyte battery. 上記セパレータの上記外周側端部は、少なくとも上記正極または上記負極のうち上記絶縁性部材を設けない電極のすべてを覆う位置に設けられてなる請求項３に記載の非水電解質電池。 The non-aqueous electrolyte battery according to claim 3, wherein the outer peripheral side end portion of the separator is provided at a position covering at least all of the positive electrode and the negative electrode that are not provided with the insulating member. 上記セパレータの上記外周側端部は、少なくとも上記正極活物質層または上記負極活物質層のうち上記絶縁性部材を設けない活物質層のすべてを覆う位置に設けられてなる請求項３に記載の非水電解質電池。 The said outer peripheral side edge part of the said separator is provided in the position which covers all the active material layers which do not provide the said insulating member among the said positive electrode active material layers or the said negative electrode active material layers at least . Non-aqueous electrolyte battery. 上記セパレータの上記外周側端部は、少なくとも上記正極活物質層または上記負極活物質層のうち上記絶縁性部材を設ける活物質層のすべてを覆う位置に設けられてなる請求項３に記載の非水電解質電池。 The said outer peripheral side edge part of the said separator is provided in the position which covers all the active material layers which provide the said insulating member among at least the said positive electrode active material layer or the said negative electrode active material layer. Water electrolyte battery. 上記セパレータの上記外周側端部は、少なくとも上記反応部のすべてを覆う位置に設けられてなる請求項３に記載の非水電解質電池。 The nonaqueous electrolyte battery according to claim 3, wherein the outer peripheral side end portion of the separator is provided at a position covering at least all of the reaction portion. 上記正極と上記負極とがセパレータを介さずに対向する部分において絶縁性部材を設けることを特徴とする請求項１に記載の非水電解質電池。   The nonaqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein an insulating member is provided at a portion where the positive electrode and the negative electrode face each other without a separator.
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