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WO2024143257A1 - 円筒形電池 - Google Patents

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WO2024143257A1
WO2024143257A1 PCT/JP2023/046358 JP2023046358W WO2024143257A1 WO 2024143257 A1 WO2024143257 A1 WO 2024143257A1 JP 2023046358 W JP2023046358 W JP 2023046358W WO 2024143257 A1 WO2024143257 A1 WO 2024143257A1
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WO
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negative electrode
core
electrode
winding
positive electrode
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/046358
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English (en)
French (fr)
Inventor
達郎 佐々
祐 石黒
克公 松本
貴郎 津田
華穂 島
Original Assignee
パナソニックエナジー株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by パナソニックエナジー株式会社 filed Critical パナソニックエナジー株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/536—Electrode connections inside a battery casing characterised by the method of fixing the leads to the electrodes, e.g. by welding
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • Cylindrical batteries are equipped with a wound electrode body in which a positive electrode and a negative electrode are wound in a spiral shape with a separator between them.
  • the winding core of the electrode body generally has a cavity extending in the axial direction. This cavity functions as an exhaust path that guides gas generated in the event of an abnormality in the battery toward the safety valve.
  • Patent Document 1 discloses a cylindrical battery equipped with a wound electrode body in which a negative electrode mixture layer is formed on at least one surface of the negative electrode core at the start of winding the electrode body, and which has a non-facing portion that is wound for a predetermined length or more without facing the positive electrode.
  • the cylindrical battery according to the present disclosure is a cylindrical battery having a positive electrode, a negative electrode including a core and a mixture layer, and a separator, the positive electrode and the negative electrode being wound with the separator interposed therebetween, and equipped with an electrode body having a negative electrode lead joined to the negative electrode, the negative electrode having a mixture layer formed on at least one surface of the core at the winding start side of the electrode body, a non-facing portion wound for a length of 0.6 to 0.9 turns in a state not facing the positive electrode, and a core-exposed portion formed from the start of the negative electrode to the non-facing portion.
  • the negative electrode lead is joined to the exposed core portion so that the end of the negative electrode lead is located at an angle from the positive electrode start end to the start of winding with respect to the winding center of the electrode body in the range of 60° to 180°, and in the non-facing portion, the angle from the position corresponding to the positive electrode start end to the start of winding with respect to the winding center of the electrode body in the range of 60° to 180°, and the ratio of the maximum value to the minimum value of the core distance between the non-facing portion and the exposed core portion is 1.5 or more.
  • the cylindrical battery disclosed herein can suppress deformation of the electrode body at the opposing portions of the positive and negative electrodes.
  • FIG. 2 is an axial cross-sectional view of a cylindrical battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a portion of a radial cross section of an electrode body according to an embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a method for evaluating plate deformation.
  • cylindrical battery according to the present disclosure is not limited to the embodiment described below.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a cylindrical battery 10 according to an embodiment.
  • the cylindrical battery 10 has a positive electrode 11, a negative electrode 12, and a separator 13, and is provided with an electrode assembly 14 in which the positive electrode 11 and the negative electrode 12 are wound with the separator 13 interposed therebetween.
  • the cylindrical battery 10 also has a cylindrical outer can 16 with a bottom that houses the electrode assembly 14, and a sealing body 17 that closes the opening of the outer can 16.
  • the outer can 16 houses an electrolyte together with the electrode assembly 14.
  • the outer can 16 has a grooved portion 22 formed in its side wall, and the sealing body 17 is supported by the grooved portion 22 to close the opening of the outer can 16.
  • the sealing body 17 side of the cylindrical battery 10 is referred to as the top
  • the bottom side of the outer can 16 is referred to as the bottom.
  • the negative electrode 12 has a negative electrode mixture layer 41 formed on at least one surface of the negative electrode core 40 at the winding start side of the electrode body 14, and has a non-facing portion 43 (see FIG. 2) that is wound with a length of 0.6 to 0.9 turns in a state where it does not face the positive electrode 11.
  • the non-facing portion 43 ensures a winding core structure of the electrode body 14 with excellent shape stability, and a cavity is formed in the winding core along the axial direction.
  • the cavity in the winding core functions as an exhaust path that guides gas generated in the event of an abnormality in the battery toward the safety valve.
  • the length of the non-facing portion 43 By making the length of the non-facing portion 43 0.6 turns or more, the shape of the winding core is stabilized, and a sufficient cavity can be secured as an exhaust path. In addition, by making the length of the non-facing portion 43 0.9 turns or less, deformation of the electrode body 14 can be effectively suppressed.
  • the electrolyte may be an aqueous electrolyte, but in this embodiment, a non-aqueous electrolyte is used.
  • the non-aqueous electrolyte has lithium ion conductivity.
  • the non-aqueous electrolyte may be a liquid electrolyte (electrolytic solution) or a solid electrolyte.
  • the cylindrical battery 10 is, for example, a non-aqueous electrolyte secondary battery, and is preferably a lithium ion battery.
  • the liquid electrolyte includes a non-aqueous solvent and an electrolyte salt dissolved in the non-aqueous solvent.
  • a non-aqueous solvent for example, esters, ethers, nitriles, amides, and mixed solvents of two or more of these are used as the non-aqueous solvent.
  • the non-aqueous solvent include ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), and mixed solvents of these.
  • the non-aqueous solvent may contain a halogen-substituted product (e.g., fluoroethylene carbonate, etc.) in which at least a part of the hydrogen of these solvents is replaced with a halogen atom such as fluorine.
  • a halogen-substituted product e.g., fluoroethylene carbonate, etc.
  • a lithium salt such as LiPF6 is used as the electrolyte salt.
  • the solid electrolyte for example, a solid or gel-like polymer electrolyte, an inorganic solid electrolyte, etc. can be used.
  • the inorganic solid electrolyte a material known in all-solid-state lithium ion secondary batteries, etc. (for example, an oxide-based solid electrolyte, a sulfide-based solid electrolyte, a halogen-based solid electrolyte, etc.) can be used.
  • the polymer electrolyte includes, for example, a lithium salt and a matrix polymer, or a non-aqueous solvent, a lithium salt, and a matrix polymer.
  • the matrix polymer for example, a polymer material that absorbs a non-aqueous solvent and gels is used.
  • the polymer material for example, a fluororesin, an acrylic resin, a polyether resin, etc. can be used.
  • the electrode body 14 has a wound structure in which the positive electrode 11 and the negative electrode 12 are wound in a spiral shape with the separator 13 interposed therebetween.
  • the positive electrode 11, the negative electrode 12, and the separator 13 are all long strip-shaped bodies, and are wound in a spiral shape so that they are alternately stacked in the radial direction of the electrode body 14.
  • the negative electrode 12 is formed with dimensions slightly larger than the positive electrode 11 to prevent lithium precipitation. In other words, the negative electrode 12 is formed to be longer in the length direction and width direction than the positive electrode 11.
  • the separator 13 is formed with dimensions at least slightly larger than the positive electrode 11, and for example, two separators 13 are arranged to sandwich the positive electrode 11.
  • the electrode body 14 has a positive electrode lead 20 joined to the positive electrode 11 and a negative electrode lead 21 joined to the negative electrode 12.
  • the positive electrode lead 20 is provided in the center of the positive electrode 11 in the longitudinal direction, away from the winding start end and winding end end of the electrode body 14.
  • the negative electrode lead 21 is provided at one longitudinal end of the negative electrode 12 located at the winding start side of the electrode body 14.
  • the negative electrode 12 has a first core exposed portion 42 (see FIG. 2) in which the negative electrode mixture layer 41 is not present, which is a portion from the negative electrode start end 12x, which is one longitudinal end, to the non-facing portion 43.
  • the negative electrode lead 21 is joined to the core exposed portion 42.
  • the positive electrode 11 has a positive electrode core 30 and a positive electrode mixture layer 31 formed on at least one surface of the core.
  • the positive electrode core 30 can be a foil of a metal such as aluminum or an aluminum alloy that is stable in the potential range of the positive electrode 11, or a film with the metal disposed on the surface.
  • the positive electrode mixture layer 31 contains a positive electrode active material, a conductive agent such as acetylene black, and a binder such as polyvinylidene fluoride (PVdF), and is preferably formed on both sides of the positive electrode core 30.
  • the thickness of the positive electrode mixture layer 31 is, for example, 40 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • a lithium transition metal complex oxide containing Ni, Co, Mn, Al, etc. is used as the positive electrode active material.
  • the positive electrode lead 20 is preferably directly bonded to the positive electrode core 30 by ultrasonic welding or the like.
  • the negative electrode 12 has a negative electrode core 40 and a negative electrode mixture layer 41 formed on at least one surface of the core.
  • the negative electrode core 40 can be made of a foil of a metal such as copper or a copper alloy that is stable in the potential range of the negative electrode 12, or a film with the metal disposed on the surface.
  • the negative electrode mixture layer 41 contains a negative electrode active material and a binder such as styrene-butadiene rubber (SBR), and is preferably formed on both sides of the negative electrode core 40.
  • the thickness of the negative electrode mixture layer 41 is, for example, 40 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • graphite, a material containing Si, or the like is used as the negative electrode active material.
  • the negative electrode lead 21 is preferably directly bonded to the negative electrode core 40 by ultrasonic welding or the like.
  • the cylindrical battery 10 is provided with an upper insulating plate 18 that is disposed between the sealing body 17 and the electrode group and has an opening through which the positive electrode lead 20 passes.
  • the electrode group refers to the portion of the electrode body 14 that is composed of the positive electrode 11, the negative electrode 12, and the separator 13, excluding the positive electrode lead 20 and the negative electrode lead 21.
  • the cylindrical battery 10 also has a lower insulating plate 19 that is disposed between the electrode group and the inner bottom surface of the outer can 16 and has an opening through which the negative electrode lead 21 passes.
  • the positive electrode lead 20 extends through the opening of the upper insulating plate 18 toward the sealing body 17, and the negative electrode lead 21 extends through the opening of the lower insulating plate 19 toward the bottom side of the outer can 16.
  • the positive electrode lead 20 is connected to the underside of the bottom plate 23 of the sealing body 17 by welding or the like, and the sealing body 17 serves as the positive electrode terminal.
  • the negative electrode lead 21 is connected to the inner surface of the bottom of the outer can 16 by welding or the like, and the outer can 16 serves as the negative electrode terminal.
  • the negative electrode 12 is disposed on the outermost surface of the electrode body 14, and a second core exposed portion 44 is provided where the surface of the negative electrode core 40 is exposed.
  • the core exposed portion 44 abuts against the inner surface of the exterior can 16.
  • the core exposed portion 44 abuts against the inner surface of the exterior can 16, which is the negative electrode terminal, electrically connecting both ends in the length direction of the negative electrode 12 to the exterior can 16, ensuring good current collection.
  • the core exposed portion 44 may be provided on a part of the outermost surface of the electrode body 14, but is preferably provided over the entire outermost surface. For example, a portion where the negative electrode mixture layer 41 is not present is provided on both sides of the negative electrode core 40 for a length of at least one revolution of the electrode body 14 from the winding end of the negative electrode 12.
  • the outer can 16 is a cylindrical metal container with a bottom.
  • a gasket 28 is provided between the outer can 16 and the sealing body 17 to seal the inside of the battery.
  • the outer can 16 has a grooved portion 22 that supports the sealing body 17, formed, for example, by pressing the side portion from the outside.
  • the grooved portion 22 is preferably formed in an annular shape along the circumferential direction of the outer can 16, and supports the sealing body 17 on its upper surface.
  • the upper end of the outer can 16 is bent inward and crimped to the peripheral edge of the sealing body 17.
  • the sealing body 17 has a structure in which, in order from the electrode body 14 side, a bottom plate 23, a lower valve body 24, an insulating member 25, an upper valve body 26, and a cap 27 are stacked.
  • Each member constituting the sealing body 17 has, for example, a disk or ring shape, and each member except for the insulating member 25 is electrically connected to each other.
  • the lower valve body 24 and the upper valve body 26 are connected to each other at their respective centers, and the insulating member 25 is interposed between their respective peripheral edges.
  • the negative electrode 12 constituting the electrode body 14 has a negative electrode mixture layer 41 formed on at least one surface of the negative electrode core 40 at the winding start side of the electrode body 14, and has a non-facing portion 43 wound with a length of 0.6 to 0.9 turns in a state where it does not face the positive electrode 11.
  • the non-facing portion 43 has the negative electrode mixture layer 41, but does not face the positive electrode 11, so it does not contribute to charging and discharging the battery.
  • the non-facing portion 43 has high rigidity because it has the negative electrode mixture layer 41, contributes to stabilizing the shape of the winding core part of the electrode body 14, and ensures an exhaust path for gas generated when an abnormality occurs in the battery. Note that the portion located on the winding end side of the electrode body 14 from the positive electrode start end 11x becomes the facing portion of the positive and negative electrodes where the positive electrode 11 and the negative electrode 12 face each other via the separator 13.
  • the non-facing portion 43 is formed with a length of 0.6 to 0.9 revolutions. In this case, it is easy to ensure a good exhaust path in the winding core portion. Furthermore, if the length of the non-facing portion 43 is less than 0.6 revolutions or more than 0.9 revolutions, the effect of suppressing plate deformation by introducing the minimum portion P1 and the maximum portion P2 in the winding core portion is reduced.
  • the length of the core exposed portion 42 is not particularly limited, but from the viewpoint of ensuring the bonding area of the negative electrode lead 21, it is preferable that the length be 0.5 or more revolutions.
  • the core exposed portion 42 may be formed with a length of 0.5 or more revolutions and less than 1.0 revolutions.
  • the negative electrode lead 21 is, for example, a thin metal plate whose main component is a metal such as nickel, and has a thickness of 50 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the negative electrode lead 21 is bonded to the outer peripheral surface of the core exposed portion 42, for example, at a position away from the negative electrode starting end 12x and the non-facing portion 43.
  • the negative electrode lead 21 is joined to the core exposed portion 42 so that the end of the winding of the negative electrode lead 21 is located within a range of 60° to 180° from the positive electrode start end 11x to the winding center Z of the electrode body 14.
  • the ratio of the maximum to the minimum core distance between the non-facing portion 43 and the core exposed portion 42 is 1.5 or more. In this case, it is believed that the stress applied to the electrode body 14 during charging and discharging can be absorbed by the winding core portion, and deformation of the opposing portions of the positive and negative electrodes can be effectively suppressed.
  • the negative electrode 12 has a minimum part P1 where the inter-core distance between the non-facing part 43 and the exposed core part 42 is minimum, and a maximum part P2 where the inter-core distance is maximum, within an angle range of 60° to 180° from the position corresponding to the positive electrode starting end 11x relative to the winding center Z of the electrode body 14.
  • the minimum part P1 is the position corresponding to the winding end side end of the negative electrode lead 21.
  • the maximum part P2 is formed closer to the positive electrode starting end 11x than the minimum part P1. Both the minimum part P1 and the maximum part P2 are preferably formed between the position corresponding to the positive electrode starting end 11x and the position corresponding to the winding end side end of the negative electrode lead 21.
  • angle ⁇ 1 means the angle from the positive electrode start end 11x (origin) to the minimum part P1
  • angle ⁇ 2 means the angle from the positive electrode start end 11x to the maximum part P2. It is preferable that angle ⁇ 1 is greater than angle ⁇ 2.
  • Example 1 [Preparation of Positive Electrode] Lithium nickel oxide (LiNi 0.88 Co 0.09 Al 0.03 O 2 ) containing cobalt and aluminum was used as the positive electrode active material.
  • the positive electrode active material, acetylene black, and polyvinylidene fluoride were mixed in a solid content mass ratio of 98:1:1, and a positive electrode mixture slurry was prepared using N-methylpyrrolidone (NMP) as a dispersion medium.
  • NMP N-methylpyrrolidone
  • the slurry was applied to both sides of a positive electrode core made of a long aluminum foil with a thickness of 15 ⁇ m, and the coating was dried and compressed to obtain a positive electrode in which a positive electrode mixture layer (one-side thickness: 90 ⁇ m, density: 3.6 g/cm 3 ) was formed on both sides of the positive electrode core.
  • a core exposed portion where no positive electrode mixture layer exists was provided in the center of the length direction of the positive electrode, and an aluminum positive electrode lead was ultrasonically welded to the exposed portion.
  • the negative electrode active material As the negative electrode active material, a mixture of graphite powder and a Si-containing material in a mass ratio of 95:5 was used. The negative electrode active material, a dispersion of styrene butadiene rubber, and sodium carboxymethylcellulose were mixed in a solid content mass ratio of 98:1:1, and a negative electrode mixture slurry was prepared using water as a dispersion medium.
  • the positive electrode, the negative electrode, and the polyethylene separator were spirally wound using a cylindrical winding core member, and a winding stop tape was attached to both axial ends of the outermost peripheral surface to obtain a wound-type electrode body.
  • the negative electrode was arranged so that the first core exposed portion of the negative electrode to which the negative electrode lead was joined was located at the winding start side of the electrode body. That is, the second core exposed portion of the negative electrode was located at the winding end side of the electrode body.
  • the negative electrode was extended from the starting end of the positive electrode at the winding start side of the electrode body, and a non-opposing portion that did not face the positive electrode was provided with a length of 0.6 turns.
  • the winding core member was removed to obtain a wound-type electrode body in which a cavity was formed in the winding core portion.
  • VC vinylene carbonate
  • DMC dimethyl carbonate
  • the negative electrode lead was welded to the inner bottom surface of a cylindrical outer can with a bottom, and the positive electrode lead was welded to the internal terminal plate of the sealing body, and the electrode body was housed in the outer can. Thereafter, a nonaqueous electrolyte was injected into the outer can under reduced pressure, and the opening of the outer can was sealed with the sealing body via a gasket to obtain a cylindrical battery.
  • the second core exposed portion of the negative electrode forms the outermost surface of the electrode body and is in contact with the inner surface of the outer can.
  • Example 2 A cylindrical battery was produced in the same manner as in Example 1, except that the length of the non-facing portion of the negative electrode was set to 0.9 revolutions.
  • Example 3 A cylindrical battery was fabricated in the same manner as in Example 2, except that the position of the winding end of the negative electrode lead relative to the starting end of the positive electrode was changed and the electrode plate was wound so that the angle ⁇ 1 was 180°.
  • Example 2 A cylindrical battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the position of the winding end of the negative electrode lead relative to the starting end of the positive electrode was changed so that the angle ⁇ 1 was 50°, and the tension during winding of the plate was changed so that the maximum distance D2 between the first core exposed portion and the non-facing portion was 0.27 mm.

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Abstract

実施形態の一例である円筒形電池において、負極（１２）は、電極体（１４）の巻き始め側において、０．６周以上０．９周以下の長さで巻回された非対向部（４３）と、芯体露出部（４２）とを有する。負極リード（２１）は、電極体（１４）の巻回中心（Ｚ）に対する正極始端（１１ｘ）から巻き始め側への角度が６０°以上１８０°以下の範囲に当該リードの巻き終わり側端部が位置するように、芯体露出部（４２）に接合されている。非対向部（４３）において、電極体（１４）の巻回中心（Ｚ）に対する正極始端（１１ｘ）に対応する位置から巻き始め側への角度が６０°以上１８０°以下の範囲で、非対向部（４３）と芯体露出部（４２）との芯体間距離の最小値（Ｄ１）に対する最大値（Ｄ２）の比率（Ｄ２／Ｄ１）は、１．５以上である。

Description

円筒形電池
　本開示は、円筒形電池に関する。
　円筒形電池は、正極と負極がセパレータを介して渦巻き状に巻回された巻回型の電極体を備える。電極体の巻き芯には、一般的に、軸方向に延びる空洞が形成される。この空洞は、電池の異常発生時に生じるガスを安全弁の方向に導く排気径路として機能する。例えば、特許文献１には、電極体の巻き始め側において、負極芯体の少なくとも一方の面に負極合剤層が形成され、かつ正極と対向しない状態で所定長さ以上巻回された非対向部を有する巻回型の電極体を備えた円筒形電池が開示されている。
国際公開第２０１８／１１６８７６号
　特許文献１の円筒形電池によれば、巻き芯部分の形状安定性が向上し、異常発生時の排気径路が十分に確保される。一方で、電池の高容量化等により、充放電時の負極の体積変化が大きくなると、特許文献１の円筒形電池においても、巻き芯の近傍で電極体の変形が生じやすくなる。正極と負極が対向する部分で電極体の大きな変形が発生した場合、正負極間距離が変化し、充放電反応の不均一化等の問題が生じ得る。
　本開示に係る円筒形電池は、正極と、芯体および合剤層を含む負極と、セパレータとを有し、正極と負極がセパレータを介して巻回され、かつ負極に接合された負極リードを有する電極体を備えた円筒形電池であって、負極は、電極体の巻き始め側において、芯体の少なくとも一方の面に合剤層が形成され、かつ正極と対向しない状態で０．６周以上０．９周以下の長さで巻回された非対向部と、負極始端から非対向部にわたって形成された芯体露出部とを有し、負極リードは、電極体の巻回中心に対する正極始端から巻き始め側への角度が６０°以上１８０°以下の範囲に当該負極リードの巻き終わり側端部が位置するように、芯体露出部に接合され、非対向部において、電極体の巻回中心に対する正極始端に対応する位置から巻き始め側への角度が６０°以上１８０°以下の範囲で、非対向部と芯体露出部との芯体間距離の最小値に対する最大値の比率が１．５以上であることを特徴とする。
　本開示に係る円筒形電池によれば、正極と負極の対向部における電極体の変形を抑制できる。
実施形態の一例である円筒形電池の軸方向断面図である。 実施形態の一例である電極体の径方向断面の一部を示す図である。 極板変形の評価方法を説明するための図である。
　以下、図面を参照しながら、本開示に係る円筒形電池の実施形態の一例について詳細に説明する。なお、本開示に係る円筒形電池は、以下で説明する実施形態に限定されない。
　図１は、実施形態の一例である円筒形電池１０の断面図である。図１に示すように、円筒形電池１０は、正極１１と、負極１２と、セパレータ１３とを有し、正極１１と負極１２がセパレータ１３を介して巻回された電極体１４を備える。また、円筒形電池１０は、電極体１４を収容する有底円筒状の外装缶１６と、外装缶１６の開口部を塞ぐ封口体１７とを備える。外装缶１６には、電極体１４と共に電解質が収容されている。外装缶１６は側壁に形成された溝入部２２を有し、封口体１７は溝入部２２に支持されて外装缶１６の開口部を塞いでいる。以下では、説明の便宜上、円筒形電池１０の封口体１７側を上、外装缶１６の缶底側を下とする。
　詳しくは後述するが、負極１２は、電極体１４の巻き始め側において、負極芯体４０の少なくとも一方の面に負極合剤層４１が形成され、かつ正極１１と対向しない状態で０．６周以上０．９周以下の長さで巻回された非対向部４３（図２参照）を有する。非対向部４３は、形状安定性に優れた電極体１４の巻き芯構造を確保し、巻き芯には軸方向に沿った空洞が形成される。巻き芯の空洞は、電池の異常発生時に生じるガスを安全弁の方向に導く排気径路として機能する。非対向部４３の長さを０．６周以上とすることで、巻き芯の形状が安定化し、排気径路として十分な空洞を確保できる。また、非対向部４３の長さを０．９周以下とすることで、電極体１４の変形を効果的に抑制できる。
　電解質は、水系電解質であってもよいが、本実施形態では非水電解質を用いるものとする。非水電解質は、リチウムイオン伝導性を有する。非水電解質は、液状の電解質（電解液）であってもよく、固体電解質であってもよい。円筒形電池１０は、例えば、非水電解質二次電池であって、中でもリチウムイオン電池であることが好ましい。
　液状の電解質（電解液）は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解した電解質塩とを含む。非水溶媒には、例えば、エステル類、エーテル類、ニトリル類、アミド類、およびこれらの２種以上の混合溶媒等が用いられる。非水溶媒の一例としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、およびこれらの混合溶媒等が挙げられる。非水溶媒は、これら溶媒の水素の少なくとも一部をフッ素等のハロゲン原子で置換したハロゲン置換体（例えば、フルオロエチレンカーボネート等）を含有していてもよい。電解質塩には、例えば、ＬｉＰＦ６等のリチウム塩が使用される。
　固体電解質としては、例えば、固体状もしくはゲル状のポリマー電解質、無機固体電解質等を用いることができる。無機固体電解質としては、全固体リチウムイオン二次電池等で公知の材料（例えば、酸化物系固体電解質、硫化物系固体電解質、ハロゲン系固体電解質等）を用いることができる。ポリマー電解質は、例えば、リチウム塩とマトリックスポリマー、あるいは非水溶媒とリチウム塩とマトリックスポリマーとを含む。マトリックスポリマーとしては、例えば、非水溶媒を吸収してゲル化するポリマー材料が使用される。ポリマー材料としては、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリエーテル樹脂等が挙げられる。
　電極体１４は、上記のように、正極１１と負極１２がセパレータ１３を介して渦巻き状に巻回された巻回構造を有する。正極１１、負極１２、およびセパレータ１３は、いずれも帯状の長尺体であって、渦巻状に巻回されることで電極体１４の径方向に交互に積層されている。負極１２は、リチウムの析出を防止するために、正極１１よりも一回り大きな寸法で形成される。即ち、負極１２は、正極１１よりも長さ方向および幅方向に長く形成される。セパレータ１３は、少なくとも正極１１よりも一回り大きな寸法で形成され、例えば、正極１１を挟むように２枚配置される。
　電極体１４は、正極１１に接合された正極リード２０と、負極１２に接合された負極リード２１とを有する。本実施形態では、正極リード２０が正極１１の長さ方向中央部であって、電極体１４の巻き始め側端および巻き終り側端から離れた位置に設けられている。他方、負極リード２１は電極体１４の巻き始め側に位置する負極１２の長さ方向一端部に設けられている。負極１２は、長さ方向一端である負極始端１２ｘから非対向部４３までの部分であって、負極合剤層４１が存在しない第１の芯体露出部４２（図２参照）を有する。負極リード２１は、芯体露出部４２に接合されている。
　正極１１は、正極芯体３０と、当該芯体の少なくとも一方の面に形成された正極合剤層３１とを有する。正極芯体３０には、アルミニウム、アルミニウム合金など、正極１１の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。正極合剤層３１は、正極活物質、アセチレンブラック等の導電剤、およびポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等の結着剤を含み、正極芯体３０の両面に形成されることが好ましい。正極合剤層３１の厚みは、例えば、４０μｍ以上１００μｍ以下である。正極活物質には、例えば、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ等を含有するリチウム遷移金属複合酸化物が用いられる。なお、正極リード２０は、超音波溶着等により正極芯体３０に直接接合されていることが好ましい。
　負極１２は、負極芯体４０と、当該芯体の少なくとも一方の面に形成された負極合剤層４１とを有する。負極芯体４０には、銅、銅合金など、負極１２の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルムなどを用いることができる。負極合剤層４１は、負極活物質、およびスチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等の結着剤を含み、負極芯体４０の両面に形成されることが好ましい。負極合剤層４１の厚みは、例えば、４０μｍ以上１００μｍ以下である。負極活物質には、例えば、黒鉛、Ｓｉ含有材料などが用いられる。負極リード２１は、超音波溶着等により負極芯体４０に直接接合されていることが好ましい。
　円筒形電池１０は、封口体１７と電極群との間に配置され、正極リード２０を通す開口部を有する上部絶縁板１８を備える。本明細書において、電極群とは、電極体１４のうち、正極１１、負極１２、およびセパレータ１３から構成される部分であって、正極リード２０および負極リード２１を除く部分を意味する。また、円筒形電池１０は、外装缶１６の缶底内面と電極群との間に配置され、負極リード２１を通す開口部を有する下部絶縁板１９を備える。
　図１に示す例では、正極リード２０が上部絶縁板１８の開口部を通って封口体１７側に延び、負極リード２１が下部絶縁板１９の開口部を通って外装缶１６の缶底側に延びている。正極リード２０は封口体１７の底板２３の下面に溶接等で接続され、封口体１７が正極端子となる。負極リード２１は外装缶１６の缶底内面に溶接等で接続され、外装缶１６が負極端子となる。
　電極体１４の最外周面には、負極１２が配置され、かつ負極芯体４０の表面が露出した第２の芯体露出部４４が設けられている。そして、芯体露出部４４は外装缶１６の内周面に当接している。芯体露出部４４が負極端子である外装缶１６の内周面に当接することで、負極１２の長さ方向の両端部と外装缶１６が電気的に接続され良好な集電性を確保できる。芯体露出部４４は、電極体１４の最外周面の一部に設けられてもよいが、好ましくは最外周面の全域に設けられる。例えば、負極１２の巻き終わり端から電極体１４の１周分以上の長さで負極芯体４０の両面に負極合剤層４１が存在しない部分が設けられる。
　外装缶１６は、有底円筒形状の金属製容器である。外装缶１６と封口体１７との間にはガスケット２８が設けられ、電池内部が密閉される。外装缶１６は、例えば、側面部を外側からプレスして形成された、封口体１７を支持する溝入部２２を有する。溝入部２２は、外装缶１６の周方向に沿って環状に形成されることが好ましく、その上面で封口体１７を支持する。また、外装缶１６の上端部は、内側に折り曲げられ封口体１７の周縁部に加締められている。
　封口体１７は、電極体１４側から順に、底板２３、下弁体２４、絶縁部材２５、上弁体２６、およびキャップ２７が積層された構造を有する。封口体１７を構成する各部材は、例えば円板形状又はリング形状を有し、絶縁部材２５を除く各部材は互いに電気的に接続されている。下弁体２４と上弁体２６は各々の中央部で互いに接続され、各々の周縁部の間には絶縁部材２５が介在している。電池の内圧が上昇すると、下弁体２４が上弁体２６をキャップ２７側に押し上げるように変形して破断することにより、下弁体２４と上弁体２６の間の電流経路が遮断される。さらに内圧が上昇すると、上弁体２６が破断し、キャップ２７の開口部からガスが排出される。
　以下、図２を参照しながら、電極体１４について詳説する。図２は、電極体１４の巻き芯およびその近傍の径方向断面図である。図２では、図面の明瞭化のため、セパレータ１３の図示を省略している。また、正極芯体３０および正極合剤層３１の図示も省略している。
　図２に示すように、電極体１４を構成する負極１２は、電極体１４の巻き始め側において、負極芯体４０の少なくとも一方の面に負極合剤層４１が形成され、かつ正極１１と対向しない状態で０．６周以上０．９周以下の長さで巻回された非対向部４３を有する。非対向部４３は、負極合剤層４１を有するが、正極１１に対向していないため、電池の充放電には寄与しない。一方、非対向部４３は、負極合剤層４１を有するため剛性が高く、電極体１４の巻き芯部分の形状の安定化に寄与し、電池の異常発生時に生じるガスの排気径路を確保する。なお、正極始端１１ｘよりも電極体１４の巻き終わり側に位置する部分が、正極１１と負極１２がセパレータ１３を介して対向する正負極の対向部となる。
　本明細書において、正極始端１１ｘとは、電極体１４の巻き始め側（巻き芯側）に位置する正極１１の長さ方向一端を意味する。同様に、負極始端１２ｘは、電極体１４の巻き始め側に位置する負極１２の長さ方向一端を意味する。負極始端１２ｘは、正極始端１１ｘよりも巻回中心Ｚの近傍に位置している。
　非対向部４３において、負極合剤層４１は、巻回中心Ｚの方向を向いた負極芯体４０の内周面、外装缶１６の側壁の方向を向いた負極芯体４０の外周面のいずれか一方に形成されていればよいが、好ましくは内周面および外周面の両面に形成される。この場合、巻き芯部分の形状安定性がさらに向上する。負極合剤層４１は、少なくとも正極始端１１ｘに対応する位置から後述する極小部Ｐ１にわたって負極芯体４０の両面に形成されることが好ましく、非対向部４３の全長にわたって負極芯体４０の両面に形成されてもよい。
　非対向部４３は、上記のように、０．６周以上０．９周以下の長さで形成される。この場合、巻き芯部分に良好な排気径路を確保することが容易になる。また、非対向部４３の長さが０．６周未満である場合、および０．９周を超える場合は、巻き芯部分に極小部Ｐ１および極大部Ｐ２を導入することによる極板変形の抑制効果が低下する。
　負極１２は、上記のように、負極始端１２ｘから非対向部４３にわたって形成された芯体露出部４２を有する。芯体露出部４２は、非対向部４３と同様に正極１１と対向しない部分であるが、負極合剤層４１を有さず負極芯体４０のみで構成されている点で、非対向部４３と異なる。本実施形態では、芯体露出部４２に負極リード２１が接合されている。電極体１４の巻き芯部分に負極リード２１が配置される場合、充放電時に正負極の対向部で変形が生じやすくなるが、本実施形態によれば、かかる変形を効果的に抑制できる。
　芯体露出部４２の長さは特に限定されないが、負極リード２１の接合面積確保等の観点から、０．５周分以上の長さを有することが好ましい。芯体露出部４２は、０．５周以上１．０周以下の長さで形成されてもよい。負極リード２１は、例えば、ニッケル等の金属を主成分とする金属薄板であって、５０μｍ以上１００μｍ以下の厚みを有する。負極リード２１は、例えば、負極始端１２ｘおよび非対向部４３から離れた位置において、芯体露出部４２の外周面に接合される。
　負極リード２１は、電極体１４の巻回中心Ｚに対する正極始端１１ｘからの角度が６０°以上１８０°以下の範囲に負極リード２１の巻き終わり側端部が位置するように、芯体露出部４２に接合されている。そして、電極体１４の巻回中心Ｚに対する正極始端１１ｘからの角度が６０°以上１８０°以下の範囲において、非対向部４３と芯体露出部４２との芯体間距離の最小値に対する最大値の比率が１．５以上となっている。この場合、充放電時に電極体１４に加わる応力を巻き芯部分で吸収できると考えられ、正負極の対向部の変形を効果的に抑制できる。
　負極１２は、電極体１４の巻回中心Ｚに対する正極始端１１ｘに対応する位置から巻き始め側への角度が６０°以上１８０°以下の範囲に、非対向部４３と芯体露出部４２との芯体間距離が最小となる極小部Ｐ１と、当該芯体間距離が最大となる極大部Ｐ２とを有する。本実施形態では、負極リード２１の巻き終わり側端部に対応する位置が極小部Ｐ１となっている。また、極大部Ｐ２は、極小部Ｐ１よりも正極始端１１ｘの近くに形成されている。極小部Ｐ１と極大部Ｐ２はいずれも、正極始端１１ｘに対応する位置と、負極リード２１の巻き終わり側端部に対応する位置との間に形成されることが好ましい。
　本明細書において、角度θ１は正極始端１１ｘ（起点）から極小部Ｐ１までの角度を意味し、角度θ２は正極始端１１ｘから極大部Ｐ２までの角度を意味する。角度θ１は、角度θ２より大きいことが好ましい。
　電極体１４は、正負極の対向部において正負極の間隔が実質的に一定であるが、非対向部４３と芯体露出部４２の間隔は不均一である。即ち、正負極の対向部では芯体間距離が実質的に一定であり、非対向部４３と芯体露出部４２が対向する部分では芯体間距離が変化している。非対向部４３と芯体露出部４２の芯体間距離は、正極始端１１ｘに対応する位置から極大部Ｐ２に向かって次第に大きくなり、極大部Ｐ２から極小部Ｐ１に向かって次第に小さくなることが好ましい。この場合、電極体１４の変形抑制効果がより顕著になる。
　本実施形態では、非対向部４３が極大部Ｐ２に対応する位置で大きく湾曲し、非対向部４３の他の部分よりも曲率が大きくなっている。また、芯体露出部４２は、極大部Ｐ２に対応する位置で湾曲の程度が緩やかになる、或いは略平坦になり、芯体露出部４２の他の部分よりも曲率が小さくなっている。芯体露出部４２は、例えば、極小部Ｐ１に対応する位置において、芯体露出部４２の他の部分よりも曲率が大きくなっている。なお、本明細書において、極小部Ｐ１に対応する位置とは、極小部Ｐ１と電極体１４の径方向に重なった位置を意味する（極大部Ｐ２、正極始端１１ｘ等についても同様）。
　極小部Ｐ１は、角度θ１が６０°以上１８０°以下となるように形成されていればよいが、好ましくは負極リード２１に対応する位置か、又は負極リード２１に対応する位置よりも正極始端１１ｘ側に形成される。極大部Ｐ２は、角度θ２が６０°以上１８０°以下となるように形成されていればよいが、好ましくは極小部Ｐ１よりも正極始端１１ｘ側に形成される。
　極小部Ｐ１における芯体間距離Ｄ１に対する極大部Ｐ２における芯体間距離Ｄ２の比率（Ｄ２／Ｄ１）は、上記のように、１．５以上であり、好ましくは１．８以上、より好ましくは２．０以上である。この場合、充放電時に電極体１４に加わる応力を巻き芯部分で効果的に吸収できると考えられる。電極体１４の変形抑制の観点からは、Ｄ２／Ｄ１の上限値は特に限定されないが、排気径路の確保、生産性等の観点から、Ｄ２／Ｄ１は２．５以下が好ましく、２．３以下が特に好ましい。Ｄ２／Ｄ１の好適な範囲の一例は、１．８以上２．３以下である。
　電極体１４は、巻き芯部材を用いて極板を巻回することにより作製されるが、極板巻回時のテンション（加速度）を変更することにより、極小部Ｐ１および極大部Ｐ２を形成でき、その芯体間距離を調整できる。具体的には、芯体間距離が一定である部分を巻回する際の加速度と比較して、極小部Ｐ１に対応する位置で加速度を小さくし、極大部Ｐ２に対応する位置で加速度を大きくする。
　極小部Ｐ１および極大部Ｐ２は、電極体１４のＣＴ画像から特定できる。電極体１４のＣＴ画像は、Ｘ線ＣＴ装置（島津製作所製、ＳＭＸ－２２５ＣＴ　ＦＰＤ　ＨＲ）を用いて取得できる。
　以下、実施例により本開示をさらに説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。
　＜実施例１＞
　［正極の作製］
　正極活物質として、コバルトおよびアルミニウムを含有するニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉ０．８８Ｃｏ０．０９Ａｌ０．０３Ｏ２）を用いた。正極活物質と、アセチレンブラックと、ポリフッ化ビニリデンとを、９８：１：１の固形分質量比で混合し、分散媒としてＮ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）を用いて正極合剤スラリーを調製した。当該スラリーを厚み１５μｍの長尺状のアルミニウム箔からなる正極芯体の両面に塗布し、塗膜を乾燥、圧縮して、正極芯体の両面に正極合剤層（片面側厚み：９０μｍ、密度：３．６ｇ／ｃｍ３）が形成された正極を得た。なお、正極の長さ方向中央部に正極合剤層が存在しない芯体露出部を設け、当該露出部にアルミニウム製の正極リードを超音波溶着した。
　［負極の作製］
　負極活物質として、黒鉛粉末とＳｉ含有材料を９５：５の質量比で混合したものを用いた。負極活物質と、スチレンブタジエンゴムのディスパージョンと、カルボキシメチルセルロースナトリウムとを、９８：１：１の固形分質量比で混合し、分散媒として水を用いて負極合剤スラリーを調製した。当該スラリーを厚み８μｍの長尺状の銅箔からなる負極芯体の両面に塗布し、塗膜を乾燥、圧縮して、負極芯体の両面に負極合剤層（片面側厚み：９５μｍ、密度：１．６ｇ／ｃｍ３）が形成された負極を得た。なお、負極の長さ方向両端から所定の長さ範囲に負極合剤層が存在しない第１および第２の芯体露出部を設け、第１の芯体露出部にニッケル製の負極リードを超音波溶着した。
　［電極体の作製］
　上記正極、上記負極、およびポリエチレン製のセパレータを円柱状の巻き芯部材を用いて渦巻き状に巻回し、最外周面の軸方向両端部に巻き止めテープを貼着して巻回型の電極体を得た。このとき、負極リードが接合された負極の第１の芯体露出部が電極体の巻き始め側に位置するように負極を配置した。即ち、負極の第２の芯体露出部は電極体の巻き終わり側に位置する。また、電極体の巻き始め側において正極始端から負極を延出させ、正極と対向しない非対向部を０．６周分の長さで設けた。電極体の巻回構造を形成した後、巻き芯部材を取り外して、巻き芯部分に空洞が形成された巻回型の電極体を得た。
　実施例１では、正極始端の位置に対する負極リードの巻き終わり側端部の位置を示す角度θ１が６０°となるように極板を巻回した。角度θ１の位置において、第１の芯体露出部と非対向部との間隔が最小値Ｄ１（０．２４ｍｍ）となる。また、極板巻回時のテンション（加速度）を変更することにより、第１の芯体露出部と非対向部との間隔の最大値Ｄ２を０．４８ｍｍ、その位置を示す角度θ２を２０°とした。即ち、実施例１の電極体には、巻回中心に対して正極始端から６０°の位置に極小部Ｐ１が形成され、２０°の位置に極大部Ｐ２が形成されている。
　［非水電解液の調製］
　エチレンカーボネート（ＥＣ）と、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）とを１：３の体積比（２５℃）で混合した混合溶媒１００質量部に、ビニレンカーボネート（ＶＣ）５質量部を添加し、ＬｉＰＦ６を１．５モル／リットル溶解して非水電解液を調製した。
　［円筒形電池の作製］
　上記電極体の上下に絶縁板を配置した後、負極リードを有底円筒形状の外装缶の缶底内面に溶接し、正極リードを封口体の内部端子板に溶接して、電極体を外装缶内に収容した。その後、外装缶内に非水電解液を減圧方式で注入し、ガスケットを介して外装缶の開口部を封口体で封止することにより円筒形電池を得た。なお、負極の第２の芯体露出部は、電極体の最外周面を形成し、外装缶の内周面に接触している。
　＜実施例２＞
　負極の非対向部の長さを０．９周分とした以外は、実施例１と同様にして円筒形電池を作製した。
　＜実施例３＞
　正極始端に対する負極リードの巻き終わり側端部の位置を変更し、角度θ１が１８０°となるように極板を巻回したこと以外は、実施例２と同様にして円筒形電池を作製した。
　＜比較例１＞
　負極の非対向部の長さを０．５周分とし、第１の芯体露出部と非対向部との間隔の最大値Ｄ２が０．３０ｍｍとなるように極板巻回時のテンションを変更したこと以外は、実施例１と同様にして円筒形電池を作製した。
　＜比較例２＞
　正極始端に対する負極リードの巻き終わり側端部の位置を変更して角度θ１が５０°となるように、かつ第１の芯体露出部と非対向部との間隔の最大値Ｄ２が０．２７ｍｍとなるように極板巻回時のテンションを変更したこと以外は、実施例１と同様にして円筒形電池を作製した。
　＜比較例３＞
　正極始端に対する負極リードの巻き終わり側端部の位置を変更して角度θ１が１９０°となるように、かつ第１の芯体露出部と非対向部との間隔の最大値Ｄ２が０．３０ｍｍとなるように極板巻回時のテンションを変更したこと以外は、実施例１と同様にして円筒形電池を作製した。
　＜比較例４＞
　負極の非対向部の長さを１．０周分とし、第１の芯体露出部と非対向部との間隔の最大値Ｄ２が０．２６ｍｍとなるように極板巻回時のテンションを変更したこと以外は、実施例３と同様にして円筒形電池を作製した。
　［極板変形（座屈の有無）の評価］
　各実施例の電池を、４５℃の温度環境下、０．５Ｃの定電流で電池電圧が４．２Ｖになるまで充電を行った。その後、０．７Ｃの定電流で電池電圧が２．５Ｖになるまで放電を行った。この充放電を２００サイクル行った後、電池を充電状態とし、Ｘ線ＣＴ装置（島津製作所製、ＳＭＸ－２２５ＣＴ　ＦＰＤ　ＨＲ）を用いて電極体の巻き芯近傍の観察を行った。
　図３に示すように、正極と負極とが対向する箇所において、角度θが１５０°以下となる極板（正極１１および負極１２の少なくとも一方）の変形（座屈）が確認された場合に座屈ありと判定し、座屈の有無を評価した。評価した電池の個数は１０個である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、実施例の電池では、比較例の電池の場合と比べて、電極体の座屈が発生しにくい。即ち、非対向部を０．６周以上０．９周以下の長さに制限し、かつ正極始端から所定の角度範囲に負極リードを配置して、巻き芯部分にＤ２／Ｄ１が１．５以上となる極小部Ｐ１と極大部Ｐ２を導入した電極体によれば、正負極の対向部における変形を効果的に抑制できる。一方、この条件を満たさない比較例の電極体を用いた場合は、正負極の対向部で変形が生じる確率が高くなる。
　本開示は、以下の実施形態によりさらに説明される。
　構成１：正極と、芯体および合剤層を含む負極と、セパレータとを有し、前記正極と前記負極が前記セパレータを介して巻回され、かつ前記負極に接合された負極リードを有する電極体を備えた円筒形電池であって、前記負極は、前記電極体の巻き始め側において、前記芯体の少なくとも一方の面に前記合剤層が形成され、かつ前記正極と対向しない状態で０．６周以上０．９周以下の長さで巻回された非対向部と、負極始端から前記非対向部にわたって形成された芯体露出部とを有し、前記負極リードは、前記電極体の巻回中心に対する正極始端から巻き始め側への角度が６０°以上１８０°以下の範囲に当該負極リードの巻き終わり側端部が位置するように、前記芯体露出部に接合され、前記非対向部において、前記電極体の巻回中心に対する前記正極始端に対応する位置から巻き始め側への角度が６０°以上１８０°以下の範囲で、前記非対向部と前記芯体露出部との芯体間距離の最小値に対する最大値の比率が１．５以上である、円筒形電池。
　構成２：前記非対向部と前記芯体露出部との芯体間距離の前記最大値を示す極大部は、当該芯体間距離の前記最小値を示す極小部よりも前記正極始端側に形成される、構成１に記載の円筒形電池。
　構成３：前記極小部は、前記負極リードの巻き終わり側端部に対応する位置に形成される、構成２に記載の円筒形電池。
　構成４：前記非対向部において、前記合剤層は前記芯体の両面に形成されている、構成１～３のいずれか１つに記載の円筒形電池。
　構成５：前記負極リードは、前記芯体露出部の外周面に接合されている、構成１～４のいずれか１つに記載の円筒形電池。
　１０　円筒形電池、１１　正極、１１ｘ　正極始端、１２　負極、１２ｘ　負極始端、１３　セパレータ、１４　電極体、１６　外装缶、１７　封口体、１８　上部絶縁板、１９　下部絶縁板、２０　正極リード、２１　負極リード、２２　溝入部、２３　底板、２４　下弁体、２５　絶縁部材、２６　上弁体、２７　キャップ、２８　ガスケット、３０　正極芯体、３１　正極合剤層、４０　負極芯体、４１　負極合剤層、４２，４４　芯体露出部、４３　非対向部、Ｐ１　極小部、Ｐ２　極大部

Claims (5)

  1. 　正極と、芯体および合剤層を含む負極と、セパレータとを有し、前記正極と前記負極が前記セパレータを介して巻回され、かつ前記負極に接合された負極リードを有する電極体を備えた円筒形電池であって、
    　前記負極は、
    　前記電極体の巻き始め側において、前記芯体の少なくとも一方の面に前記合剤層が形成され、かつ前記正極と対向しない状態で０．６周以上０．９周以下の長さで巻回された非対向部と、
    　負極始端から前記非対向部にわたって形成された芯体露出部と、
    　を有し、
    　前記負極リードは、前記電極体の巻回中心に対する正極始端から巻き始め側への角度が６０°以上１８０°以下の範囲に当該負極リードの巻き終わり側端部が位置するように、前記芯体露出部に接合され、
    　前記非対向部において、前記電極体の巻回中心に対する前記正極始端に対応する位置から巻き始め側への角度が６０°以上１８０°以下の範囲で、前記非対向部と前記芯体露出部との芯体間距離の最小値に対する最大値の比率が１．５以上である、円筒形電池。
  2. 　前記非対向部と前記芯体露出部との芯体間距離の前記最大値を示す極大部は、当該芯体間距離の前記最小値を示す極小部よりも前記正極始端側に形成される、請求項１に記載の円筒形電池。
  3. 　前記極小部は、前記負極リードの巻き終わり側端部に対応する位置に形成される、請求項２に記載の円筒形電池。
  4. 　前記非対向部において、前記合剤層は前記芯体の両面に形成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の円筒形電池。
  5. 　前記負極リードは、前記芯体露出部の外周面に接合されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の円筒形電池。
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