JP3428448B2

JP3428448B2 - 電極構造体およびそれを用いた電池

Info

Publication number: JP3428448B2
Application number: JP23567398A
Authority: JP
Inventors: 大吾竹村; 広明漆畑; 久塩田; 淳荒金; 省二吉岡; 茂相原; 万希子吉瀬; 隆西村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-08-21
Filing date: 1998-08-21
Publication date: 2003-07-22
Anticipated expiration: 2018-08-21
Also published as: JP2000067907A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電池に用いる電
極活物質層の配置形状および電池の構造に関するもの
で、特に渦巻型電池の性能を向上させるものである。

【０００２】

【従来の技術】近年における電子機器性能の向上に伴っ
て、この電子機器の電源として用いる電池、特に繰り返
し充電可能な二次電池に対して性能向上が求められてき
た。電子機器をより長時間駆動することができ、軽量で
持ち運びが容易でかつ高容量な電池としてリチウムイオ
ン二次電池が注目されている。そこで本発明ではリチウ
ムイオン二次電池を例として説明する。

【０００３】図９は、従来のリチウムイオン二次電池の
電極構造体部分の構成を示す断面図である。図におい
て、１は正極集電端子、２は負極集電端子、３は正極活
物質、４は負極活物質、５は正極集電体、６は負極集電
体であり、正極活物質３と負極活物質４との間には図示
していないセパレータなどの電解質層が設けられ、この
電解質層にはセパレータに電解質を溶解した非水系の電
解液を含浸したものが用いられる。７は絶縁テープであ
る。

【０００４】図９に示したリチウムイオン二次電池にお
いて、特に電池の小型、薄膜化のために、正極活物質３
および負極活物質４といった電極活物質層の改良や新た
な活物質の探求がなされているが、それと同様に、より
高いエネルギー密度が得られる電極構造の開発、すなわ
ち正極集電端子１、負極集電端子２、正極活物質３、負
極活物質４、正極集電体５および負極集電体６が構成す
る電極構造が重要となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】電極構造体としては、
電極集電体５、６の片面に電極活物質層３、４を塗布・
成形（以下、片面塗工という）した電極より、図９に示
したような電極集電体５、６の両面に電極活物質層３、
４を塗布・成形（以下、両面塗工という）した電極の方
が、電池全体のうち電極集電体５、６の占める割合は小
さく、体積エネルギー密度は向上する。また、電極を巻
回させた構造をもつ場合、電極構造体の最内層や最外層
には対向する電極が存在しないために不要な電極活物質
層３、４が存在し、厚みや重量の増加につながる。さら
に、最内層に電極活物質層３、４を有する電極をプレス
して平板状にした場合には、最内層の折り曲げ部分の伸
び率が大きいため、電極集電体５、６が破裂する可能性
がある。ここで渦巻型構造の最内層とは電極を巻回し始
めた位置から１周もしくは半周するまでの一番内側の電
極活物質層を示し、最外層とは一番外側の対向する電極
のない電極活物質層を示す。

【０００６】電池には前述のように外部との導通をとる
集電端子１、２が必要であり、集電端子１、２は、電極
中の電極活物質層３、４で覆われていない電極集電体
５、６の一部に配置されるが、特に平板化して薄型の電
池を作製する場合には電池の厚みが厚くならないよう考
慮して集電端子１、２を配置する必要がある。

【０００７】また、正極および負極の集電端子１、２を
配置する部分の電極活物質層３、４は電極集電体５、６
と集電端子１、２との溶接を行うために除去されるが、
このために集電端子１、２の配置された部分と対向する
電極部分に存在する電極活物質層３、４は電池として働
かず、無駄な活物質となり厚みや重量の増加の原因とな
る。

【０００８】また、正極活物質３が過剰に存在したり、
正極活物質３に対向する負極活物質４の一部が存在しな
かったり、正極に対向している負極活物質４が電池とし
て働かないと、負極の一部分に電流が集中してリチウム
金属の析出による短絡およびこの短絡に起因する発火等
の問題が生じてくる。そこで、負極活物質４に対向する
正極活物質３が存在しない場合には上記リチウム金属の
析出等の問題はないが、例えば図９の負極集電端子２の
周囲に配置された正極活物質３のように対向する負極活
物質４のない場合は、正極活物質３の表面をマスク用テ
ープ７等で覆ったり、正極活物質３を削り取るなどし
て、実質的に負極活物質４が対向しない正極活物質３が
ないようにする必要が生じる。これにより生産工程の増
加やコスト上昇などの課題が存在した。

【０００９】また、図１０に示すような電極集電体５、
６の両面に電極活物質層３、４をそれぞれ両面塗工した
正負両電極の端部を合わせて巻回した場合、最内層の電
極活物質層４は対向する電極がないため電池として機能
しない。図９のように正極と負極の端子を半周ずらして
巻回した場合では最内層は正負の電極活物質層３、４が
対向するようになるが、正極と電解質層および負極と電
解質層の間に空間が生じやすく、十分な電極反応は期待
できない。更に、両面塗工した電極を巻回した場合の最
外層には対向する電極を持たない正極活物質もしくは負
極活物質が存在し重量増加および体積増加につながって
いた。

【００１０】このように正極活物質３と負極活物質４が
対向していない部分に余分な活物質や、マスク用テープ
が存在することで、エネルギー密度の減少や電池全体の
厚み増加、また生産工程の増加によるコスト増加に至る
という問題があった。

【００１１】本発明の第１の目的は、軽量・小型でエネ
ルギー密度の向上した電極構造体およびそれを用いた電
池を提供するものである。また、第２の目的は、リチウ
ム金属の析出を防止して信頼性の高い電極構造体および
それを用いた電池を提供するものである。さらに、第３
の目的は、電池寿命の向上した電極構造体およびそれを
用いた電池を提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る電極構
造体は、電極集電体の表裏両面に電極活物質を、上記電
極集電体の片面の１部に集電端子をそれぞれ形成した正
極および負極を、電子絶縁性のセパレータを介して対向
配置して渦巻状に巻回されてなる電極構造体であって、
上記渦巻状の最内層には、上記電極活物質層をそれぞれ
形成しない上記正極及び負極の電極集電体が配置される
とともに、反対面にのみそれぞれ正極活物質層、負極活
物質層、負極集電端子、正極集電端子が配置され、上記
負極集電端子、及び上記正極集電端子に対向する部位の
他極の集電体にはそれぞれ電極活物質層が形成されてい
ないものである。

【００１３】

【００１４】第２の発明に係る電極構造体は、上記第１
の発明の電極構造体において、渦巻状の最外層の電極集
電体の外側には電極活物質が形成されていないものであ
る。

【００１５】

【００１６】

【００１７】第１の発明に係る電池は、上記第１あるい
は２の発明の電極構造体がラミネートシートで作成され
た袋に封入されたものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明の実
施の形態１による電極構造体を示す断面図であり、負極
と正極の巻き始めを半周ずらして巻かれている例であ
る。なお、図１は図の複雑化を避けるために、正極活物
質層と負極活物質層との間および最外層に配置されてい
るセパレータを省略している。図において、１は正極集
電端子、２は負極集電端子、３は正極活物質層、４は負
極活物質層、５は正極集電体、６は負極集電体、Ａ〜Ｇ
は活物質未塗工部である。

【００１９】図１に示した電極構造体の特徴は、正極と
負極がセパレータを介して密着しにくい第一層すなわち
最内層の電極活物質層３および４の一部Ｂ，Ｅと、対向
する対極の存在しない最外層の電極活物質層（図では負
極活物質層４）Ｇを塗工していない点と、最内端部に取
り付けた電極集電端子１、２に対向する電極活物質層部
位Ｃ，Ｆは電池として反応しないので、活物質の未塗工
部となっている点と、電極活物質層３、４とほぼ同厚み
の電極集電端子１、２を第一層の巻き出し部分の電極活
物質層の未塗工の部分Ａ，Ｄに電極厚みの増大を抑える
ように効率よく配置している点が特徴である。このよう
な構成により、軽量、かつコンパクトでエネルギー密度
の向上した電極構造体が得られる。さらに、負極集電体
６に形成された集電端子２に対向する正極部分は活物質
の未塗工部となっているので、リチウム金属の析出を防
止することができる。またさらに、負極活物質層４を対
向する正極活物質層３より大きく形成することにより、
リチウム金属の析出をより確実に防止している。これは
以下の各実施の形態においても同様である。図１では電
極集電体５、６は太線で示し、この電極集電体のうちの
電極活物質層の未塗工の部分を極太線で示している。こ
の渦巻型の電極構造体の第一層とは巻回し始めた位置を
出発点として、この出発点まで巻かれた部位までをさ
す。

【００２０】図２（ａ）および（ｂ）は、図１に示した
ような電極集電体５、６の片面または両面に未塗工の部
分を設けるために電極活物質層３、４をパターン塗工し
た電極の例で、図中Ａ〜Ｇは電極活物質層が未塗工とな
っている部分であり、図１のＡ〜Ｇに対応している。図
１（ａ）および（ｂ）で、ＡおよびＤはそれぞれ正極集
電端子１および負極集電端子２を取り付けるための活物
質層が未塗工の部分であり、ＢおよびＥは最内層に対応
する部分であり、ＣおよびＦはそれぞれ負極集伝端子２
および正極集電端子１が対向する正極活物質層３および
負極活物質層４が未塗工となる部分に対応する。また、
Ｇは最外層の電極集電体６の外側の負極活物質層４が未
塗工となる部分に対応する。なお、未塗工の部分の形成
は、電極活物質層３、４の形成時にパターン塗工して作
製してもよいし、全面塗工後その一部を削り取るなどし
て作製してもよい。

【００２１】実施の形態２．図３は本発明の実施の形態
２による電極構造体を示す断面図であり、図の複雑化を
避けるために、正極活物質層３と負極活物質層４との間
および最外層に配置されているセパレータを省略してい
る。負極と正極の巻き始めを半周ずらして巻かれている
例であり、巻回した電極の外側の端部に集電端子１、２
を配置した場合を示す。この構造は電極体内部に集電端
子１、２を持たないため余剰空間が存在しにくく、最内
層にも余分な空間が生じにくいので、図１と異なり最内
層の電極集電体５、６の内側にも活物質層３、４を形成
している。また、最外層の電極集電体５、６の外側には
対向する対極の活物質がないので活物質層３、４は形成
していない。よって、集電端子１、２に対向する活物質
層は無く、余剰な正極活物質によるリチウム金属の析出
も防止できる。なお、負極の巻始め端部に対向する正極
活物質層３は絶縁テープ７で覆ってリチウム金属の析出
を防止しているが、絶縁テープ７で覆う代わりにこの部
分の活物質を除去してもよい。また、最内層が密着しに
くい場合は最内層の活物質を除去した構造も有効であ
る。

【００２２】実施の形態３．図４は本発明の実施の形態
３による電極構造体を示す断面図であり、図の複雑化を
避けるために、正極活物質層３と負極活物質層４との間
および最外層に配置されているセパレータを省略してい
る。負極と正極の巻き始めを半周ずらして巻かれている
例であり、電極の中央部に集電端子１、２を配置した場
合を示す。この構造の場合も図３の場合と同様に電極体
内部に集電端子１、２を持たないため余剰空間が存在し
にくく、最内層にも余分な空間が生じにくいので、最内
層の電極集電体５、６の内側にも活物質層３、４を形成
している。また、最外層の電極集電体５、６の外側には
対向する対極の活物質がないので活物質層３、４は形成
していない。また、集電端子１、２に対向する活物質層
は形成せず、集電端子１、２の厚みによる余分な空間を
排除し、さらに余剰な正極活物質によるリチウム金属の
析出も防止している。なお、負極の巻始め端部に対向す
る正極活物質層３は絶縁テープ７で覆ってリチウム金属
の析出を防止しているが、絶縁テープ７で覆う代わりに
この部分の活物質を除去してもよい。また、最内層が密
着しにくい場合は最内層の活物質を除去した構造も有効
である。

【００２３】実施の形態４．図５は本発明の実施の形態
４による電極構造体を示す断面図であり、図の複雑化を
避けるために、正極活物質層３と負極活物質層４との間
および最外層に配置されているセパレータを省略してい
る。負極と正極の巻き始め位置を同じにして巻かれてい
る例であり、巻回した電極の外側端部に集電端子１、２
を配置した場合を示す。この場合、実施の形態１〜３の
場合と異なり、正極と負極の巻き始め位置が同じである
ため、初回の折り返しにより最内部において、負極と負
極のように同じ極が対向するようになり、最内層に活物
質が存在しても電池反応は期待できない。よって、最内
層の電極集電体（この図では負極集電体６）の内側には
電極活物質は形成していない。

【００２４】実施の形態５．図６は本発明の実施の形態
５による電極構造体を示す断面図であり、図の複雑化を
避けるために、正極活物質層３と負極活物質層４との間
および最外層に配置されているセパレータを省略してい
る。負極と正極の巻き始め位置を同じにして巻かれてい
る例であり、巻回した電極の内側端部に一方の集電端子
１を、中央部に他方の集電端子２を配置した場合を示
す。この場合も最内周の電極集電体６の内側には電極活
物質は形成していない。また、内側端部の負極集電体６
に形成された負極集電端子２に対向する正極集電体５に
は活物質を形成しないでリチウム金属の析出を防止して
いるが、正極集電体５に形成された正極集電端子１に対
向する負極部分にはリチウム金属析出の心配がないので
活物質を形成している。勿論、この部分の活物質を除去
してもよい。

【００２５】

【実施例】実施例１．（正極の作製）ＬｉＣｏＯ₂からなる正極活物質９１重
量部と、導電材としての人造黒鉛６重量部と、結着材と
してのポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦと略す）
３重量部をＮ−メチルピロリドン（以下、ＮＭＰと略
す）に分散することにより調整した正極活物質ペースト
を、正極集電体となる厚み２０μｍのアルミ箔上にドク
ターブレード法により、図２（ａ）のようにパターン塗
工して正極活物質層の塗工の部分と未塗工の部分を持つ
正極活物質層を形成した後、乾燥した。更に、裏面にも
ドクターブレード法により、同じ正極活物質ペーストを
パターン塗工してアルミ箔の両面に正極活物質層を形成
し乾燥した後、プレスして厚さ２００μｍの正極を作製
した。電極寸法は長さ４９ｍｍ×幅１５０ｍｍ、未塗工
部Ａは幅１０ｍｍ、Ｂ＋Ｃは幅３０ｍｍ、片面の正極活
物質膜は９０μｍとした。正極のアルミ箔の未塗工部分
の端部にはリードとしての厚み０．１ｍｍ、幅３ｍｍの
アルミ集電端子を超音波溶接により取り付けた。なお、
集電体は箔に限らずメッシュでもよい。

【００２６】（負極の作成）メソフェーズカーボンマイ
クロビーズからなる負極活物質９０重量部とＰＶＤＦ１
０重量部をＮＭＰに分散することにより調整した負極活
物質ペーストを、負極集電体となる厚み１２μｍのＣｕ
箔上にドクターブレード法により図２（ｂ）のようにパ
ターン塗工して負極活物質塗工部と未塗工部を持つ負極
活物質膜を形成した後乾燥した。更に、裏面にも負極活
物質ペーストをパターン塗工して乾燥してＣｕ箔の両面
に負極活物質膜を形成した後、プレスして負極を作成し
た。電極寸法は長さ５０ｍｍ×幅１８０ｍｍ、未塗工部
Ｄは幅５ｍｍ、未塗工部Ｅ＋Ｆは幅３０ｍｍ、Ｇ５５ｍ
ｍ、片面の負極活物質膜は９０μｍとした。負極のＣｕ
箔の未塗工部分の端部にはリードとして厚み０．１ｍ
ｍ、幅３ｍｍのＣｕ集電端子を超音波溶接により取り付
けた。なお、集電体は箔に限らずメッシュでもよく、集
電端子はＣｕに限らずＮｉでよい。

【００２７】（渦巻電極構造体作成）セパレータとして
２５μｍの多孔性ポリプロピレンシート（ヘキスト社
製、商品名セルガード）を使用した。上記作成した正極
および負極を、巻き始めを半周ずらし、集電端子が内部
に位置し、正極および負極の活物質未塗工部がセパレー
タを介して対向するように配置して、長円状に巻き込ん
でいって巻き終わり端部をポリイミドテープで固定し渦
巻電極構造体を作成した。

【００２８】実施例２．（電極構造体の平板化）実施例１で、長円状に巻いた電
極構造体を金属板等の平板で挟み込み、荷重をかけて平
板状にして図１のような平板状渦巻電極体を作成した。
この時、６０〜１２０℃で長円状の電極体を加圧しなが
ら乾燥し、平板状渦巻構造の電極体を得た。このように
平板化することにより、余分な空間が排除されてコンパ
クト化が図れるとともに電極とセパレータとの密着性が
よくなる。

【００２９】実施例３．（接着平板状渦巻電極構造体）正極および負極は実施例
１と同様に作成した。２枚のセパレータの片面にＰＶＤ
Ｆを７重量部溶解させ、酸化アルミニウム粉末９重量部
を分散させたＮＭＰ溶液を接着剤として塗布した。この
接着剤による接着層は、電解液を注液した場合に電解液
を保持し、イオン伝導性を有する接着層を形成する。そ
の後、接着剤が乾燥する前に上記作成した負極の両面に
密着させ、貼り合わせることでセパレータ付き負極を形
成した。なお、接着剤は一例であり、ＰＶＤＦに限ら
ず、例えばポリビニルアルコール、ポリビニルブチラー
ト、ポリメタクリルサンメチル等の高分子であってもよ
い。また濃度も７重量部に限らない。また、酸化アルミ
ニウム粉末は接着層が多孔体になり易いように添加して
おり、黒鉛やシリカゲル等の微粉体を添加してもよい。
また、溶剤もＮＭＰに限らず、例えばジメチルホルムア
ミド（以下、ＤＭＦと略す）であってもよい。

【００３０】上記セパレータ付き負極に、ＰＶＤＦを７
重量部溶解させ、酸化アルミニウム粉末９重量部を分散
させたＤＭＦ溶液を接着剤として塗布して、負極の活物
質未塗工部と正極の活物質未塗工部が重なり合うように
して貼りあわせ長円状に巻き、接着剤が乾燥する前に、
荷重をかけながら真空乾燥を行って図１のような接着平
板状渦巻電極体を形成した。なお、接着工程は正極にセ
パレータを接着したものに負極を接着したり、正極とセ
パレータと負極を同時に接着してもよい。また、正極と
負極の一方のみをセパレータと接着してもよく、電極と
セパレータを接着することにより、ずれ難く信頼性の高
い電極構造体が得られる。また、電極の一方とセパレー
タを接着しておいてから他の電極を巻き込みながら張り
合わせることにより製造が容易となる。

【００３１】比較例１．比較例１として、実施例１と同
じ材料からなり、電極活物質が電極集電体の両面に一面
に形成された、パターン塗工を施していない電極を用い
て実施例３と同様の作成方法で図９に示した電極構造体
を作成した。なお、電極構造体の寸法は実施例３、比較
例１ともに厚さ（図面に向かって上下方向の寸法）３．
０ｍｍ、幅（左右方向の寸法）２５ｍｍ、高さ（図面に
垂直な方向の寸法）５０ｍｍとした。

【００３２】（電極体の封口）上記作成した実施例３と
比較例１による電極構造体をエチレンカーボネートとジ
エチルカーボネートの混合溶媒（モル比で１：１）に６
フッ化リン酸リチウムを１ｍｏｌ／ｄｍ³の濃度で溶解
させた電解液中に浸漬して十分にしみ込ませた後、厚さ
１１０μｍのアルミラミネートシートで作成した袋に熱
融着で封入した。集電タブ部は金属と熱融着性のあるポ
リエチレンのついてある部分をアルミラミネートシート
で挟んで熱融着して密閉した。アルミラミネートシート
の閉じしろは５ｍｍで、上と左右の３方向を熱融着によ
りシールして電池化した。

【００３３】上記作成した各電池を１００ｍＡの電流で
４.１Ｖになるまで充電させて、１０分後に同様の電流
値で２.５Ｖに達するまで放電を行った時の結果を表１
に示す。実施例３で作成した電池は３４０ｍAｈの放電
容量が得られたが、比較例１で作成した電池は２８０ｍ
Aｈの放電容量しか得られなかった。電池の外形寸法は
同じであるが、実施例３では電池反応に関与しない活物
質を取り除いて、正極と負極の活物質が対向する部分に
のみ電極活物質層を配置しているため、電池として機能
する電極活物質層の量が実施例３の方が比較例１よりも
多いからである。

【００３４】

【表１】

【００３５】また、比較例１では図８に電極構造体の中
心部を拡大して示すように、集電端子１、２および絶縁
テープ７の厚みにより最内部に余分な空間が生じ易い
が、実施例３では図７に電極構造体の中心部を拡大して
示すように、余分な空間が存在しにくい。更に実施例３
では空間が生じ易く、電池反応の起こりにくい最内層内
側の電極活物質層をなくして余分な厚みを減らしてい
る。その結果、比較例１との放電容量の差異が生じ、よ
り高い放電容量が得られ、体積エネルギー密度の向上が
図られたことがわかる。

【００３６】さらに、上記実施例３及び比較例１による
電池を１００ｍＡの電流値で４．１Ｖになるまで充電さ
せて１０分後に同じ電流値で放電を行うという充放電を
繰り返すサイクル試験を行い、１００サイクル後の放電
容量の劣化を比較した結果を表２に示す。実施例３によ
る電池では１００サイクル後の放電容量は初期放電容量
の９０％以上を維持していたが、比較例１による電池で
は約８６％であった。これは、比較例１では最内層と最
外層に余分な負極活物質が存在しているため、充放電サ
イクルを繰り返した時にその余分な負極活物質部分にお
いて充電時にリチウムイオンが取り込まれたが、放電時
にはそのリチウムイオンが放出されなかったことが原因
であると考えられる。このように、最外層と最内層の余
剰活物質を取り除くことでサイクル特性が向上し、繰り
返しの使用に対する電池の劣化が抑制され、電池の寿命
延長の効果もある。

【００３７】

【表２】

【００３８】実施例４．実施例１で作成した電極と活物
質の塗工パターンのみが異なる電極を用い、実施例３と
同様の作成方法で、図５で示した実施の形態４の正極と
負極の巻き始め位置が同じである電極構造体を作成して
実施例４とした。

【００３９】比較例２．比較例２として、実施例１と同
じ材料からなり、電極活物質が電極集電体の両面に一面
に形成された、パターン塗工を施していない電極を用
い、実施例３と同様の作成方法で図１０に示した電極構
造体を作成した。なお、電極構造体の寸法は実施例４、
比較例２ともに実施例３、比較例１と同じとした。

【００４０】上記のように作成された電極構造体に実施
例３、比較例１と同様に電解液をしみ込ませてアルミラ
ミネートシートでシールして電池化した。このようにし
て作成した各電池を１００ｍＡの電流で４.１Ｖになる
まで充電させ、１０分後に同様の電流値で２.５Ｖに達
するまで放電を行った時の結果を表２に示す。実施例４
で作成した電池は３４０ｍAｈの放電容量が得られた
が、比較例２で作成した電池は３００ｍAｈの放電容量
しか得られなかった。電池の外形寸法は同じであるが、
実施例４では電池反応に関与しない活物質を取り除い
て、正極と負極の活物質が対向する部分にのみ電極活物
質層を配置しているため、電池として機能する電極活物
質層の量が実施例４の方が比較例２よりも多いからであ
る。

【００４１】

【表３】

【００４２】また、比較例２の電極体をプレスして平板
化すると、電極体の最内部の折り曲げ部分の集電体に亀
裂が入る場合があったが、実施例４の電極体においては
そのようなことはみられなかった。これは比較例２の電
極体では図１０のように最内層に電極活物質層を有して
いるため最内部の折り曲げ部分の集電体の伸び率が大き
く、金属の電極集電体、特に正極集電体が折り曲げに対
する金属の伸びに耐えきれなかったことが原因である。
一方、実施例４の電極体では最内層に電極活物質層を有
していないため金属の電極集電体の伸び率が比較例２に
比べて小さくなり、電極集電体の断裂が抑制された。こ
のように、最内層に電極活物質を設けないことで、プレ
スして平板化した場合に電極集電体の断裂制御の効果も
見られた。

【００４３】なお、上記実施例では実施の形態１および
４で示した電極構造体を取り上げたが、他の実施の形態
で示した電極構造体についても活物質塗布パターンのみ
が異なる実施例１と同様の電極を用いて実施例１〜４と
同様の方法で作成できる。

【００４４】

【発明の効果】以上のように、第１の発明の電極集電体
によれば、電極集電体の表裏両面に電極活物質を、上記
電極集電体の片面の１部に集電端子をそれぞれ形成した
正極および負極を、電子絶縁性のセパレータを介して対
向配置して渦巻状に巻回されてなる電極構造体であっ
て、上記渦巻状の最内層には、上記電極活物質層をそれ
ぞれ形成しない上記正極及び負極の電極集電体が配置さ
れるとともに、反対面にのみそれぞれ正極活物質層、負
極活物質層、負極集電端子、正極集電端子が配置され、
上記負極集電端子、及び上記正極集電端子に対向する部
位の他極の集電体にはそれぞれ電極活物質が形成されて
いないので、軽量・小型でエネルギー密度の向上した、
しかもリチウム金属の析出を防止して信頼性の高い電極
構造体が得られる。

【００４５】

【００４６】また、第２の発明の電極集電体によれば、
上記第１の発明の電極構造体において、渦巻状の最外層
の電極集電体の外側には電極活物質が形成されていない
ので、対極がなく電池反応に関与しない最外層外側の活
物質を省いて軽量・小型でエネルギー密度の向上した電
極構造体が得られる。また、繰り返し使用におけるサイ
クル特性の向上がみられ、電池寿命の向上が期待でき
る。

【００４７】

【００４８】

【００４９】また、第１の発明の電池によれば、上記第
１あるいは２の電極構造体がラミネートシートで作成さ
れた袋に封入されているので、軽量・小型でエネルギー
密度の向上した、しかもリチウム金属の析出を防止して
信頼性の高い電池が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による渦巻電極構造体
の構成を示す断面図である。

【図２】本発明の実施の形態１に係る電極パターン塗
工例を示す断面図である。

【図３】本発明の実施の形態２による渦巻電極構造体
の構成を示す断面図である。

【図４】本発明の実施の形態３による渦巻電極構造体
の構成を示す断面図である。

【図５】本発明の実施の形態４による渦巻電極構造体
の構成を示す断面図である。

【図６】本発明の実施の形態５による渦巻電極構造体
の構成を示す断面図である。

【図７】本発明の実施例３による平板状渦巻電極構造
体の中心部を拡大して示す断面図である。

【図８】本発明の比較例１による平板状渦巻電極構造
体の中心部を拡大して示す断面図である。

【図９】従来の渦巻電極構造体の構成を示す断面図で
ある。

【図１０】従来の渦巻電極構造体の別の構成を示す断
面図である。

【符号の説明】

１正極集電端子、２負極集電端子、３正極活物質
層、４負極活物質層、５正極集電体、６負極集電
体、７絶縁テープ、８セパレータ、Ａ〜Ｇ活物質未
塗工部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者荒金淳東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者吉岡省二東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者相原茂東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者吉瀬万希子東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者西村隆東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (56)参考文献特開平５−74498（ＪＰ，Ａ) 特開平５−325989（ＪＰ，Ａ) 特開平６−223841（ＪＰ，Ａ) 特開平10−172537（ＪＰ，Ａ) 特開平10−172606（ＪＰ，Ａ) 特開平11−111327（ＪＰ，Ａ) 特開平11−265706（ＪＰ，Ａ) 特開平７−320770（ＪＰ，Ａ) 特開平８−339818（ＪＰ，Ａ) 特開平８−339817（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01M 10/04 H01M 4/02 H01M 10/40 H01M 2/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電極集電体の表裏両面に電極活物質層
を、上記電極集電体の片面の１部に集電端子をそれぞれ
形成した正極および負極を、電子絶縁性のセパレータを
介して対向配置して渦巻状に巻回されてなる電極構造体
であって、上記渦巻状の最内層には、上記電極活物質層
をそれぞれ形成しない上記正極及び負極の電極集電体が
配置されるとともに、反対面にのみそれぞれ正極活物質
層、負極活物質層、負極集電端子、正極集電端子が配置
され、上記負極集電端子、及び上記正極集電端子に対向
する部位の他極の集電体にはそれぞれ電極活物質層が形
成されていないことを特徴とする電極構造体。
【請求項２】渦巻状の最外層の電極集電体の外側には
電極活物質が形成されていないことを特徴とする請求項
１に記載の電極構造体。
【請求項３】請求項１あるいは２に記載の電極構造体
がラミネートシートで作成された袋に封入されたことを
特徴とする電池。