特開 2022-139509 二次電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022139509

(43)【公開日】2022-09-26

(54)【発明の名称】二次電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/0587 20100101AFI20220915BHJP

   H01M 4/62 20060101ALI20220915BHJP

   H01M 10/0567 20100101ALI20220915BHJP

   H01M 10/052 20100101ALI20220915BHJP

   H01M 50/538 20210101ALI20220915BHJP

   H01M 4/64 20060101ALI20220915BHJP

   H01M 4/70 20060101ALI20220915BHJP

【ＦＩ】

H01M10/0587

H01M4/62 Z

H01M10/0567

H01M10/052

H01M50/538

H01M4/64 A

H01M4/70 Z

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021039930

(22)【出願日】2021-03-12

(71)【出願人】

【識別番号】399107063

【氏名又は名称】プライムアースＥＶエナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】常深 剛

【テーマコード（参考）】

5H017

5H029

5H043

5H050

【Ｆターム（参考）】

5H017AA03

5H017CC01

5H017DD08

5H017HH03

5H017HH05

5H029AJ14

5H029AK03

5H029AL07

5H029AM03

5H029AM07

5H029BJ02

5H029BJ14

5H029DJ02

5H029DJ04

5H029DJ05

5H029DJ07

5H029DJ08

5H029DJ14

5H029EJ12

5H029HJ04

5H029HJ06

5H029HJ12

5H043AA19

5H043BA19

5H043CA04

5H043CA12

5H043EA07

5H043EA35

5H050AA19

5H050BA17

5H050CA08

5H050CA09

5H050CB08

5H050DA04

5H050DA11

5H050DA19

5H050DA20

5H050EA27

5H050FA05

5H050FA10

5H050FA15

5H050HA04

5H050HA06

5H050HA12

(57)【要約】

【課題】従来の二次電池では、二次電池の注液工程に要する時間が長い問題があった。
【解決手段】発明の二次電池は、正極シート、負極シート及びセパレータを積層して捲回された捲回体１０と、正極シート及び負極シートのうち各シートの極性に応じた活物質が未塗工の集電箔と電気的に接続されるバスバー２１、２２と、を有し、捲回体１０のうち、捲回方向に直交する水平方向の中央において、捲回方向に平行な垂直方向に延在する中央領域４０に、捲回体１０の最外層から中心層に含まれる複数のシートを貫通する貫通孔４１が設けられ、貫通孔４１の周囲長は、前記最外層に位置するシートで最も大きくなる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

正極シート、負極シート及びセパレータを積層して捲回された捲回体と、
前記正極シート及び前記負極シートのうち各シートの極性に応じた活物質が未塗工の集電箔と電気的に接続されるバスバーと、を有し、
前記捲回体のうち、捲回方向に直交する水平方向の中央において、前記捲回方向に平行な垂直方向に延在する中央領域に、前記捲回体の最外層から中心層に含まれる複数のシートを貫通する貫通孔が設けられ、
前記貫通孔の周囲長は、前記最外層に位置するシートで最も大きくなる二次電池。

【請求項2】

負極シートは、ナトリウム塩を有する添加物を含み、非水電解液は、リチウム塩を有する添加剤を含む請求項１に記載の二次電池。

【請求項3】

前記貫通孔は、前記捲回体がケースに収納された場合における前記ケースの底に面する底部に設けられる切り欠き形状として設けられる請求項１又は２に記載の二次電池。

【請求項4】

前記切り欠き形状は、台形、四角形、半円形のいずれかの形状である請求項３に記載の二次電池。

【請求項5】

前記正極シート及び負極シートのうち前記貫通孔の周囲の部分は、前記正極シート及び前記負極シートの基材が露出する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の二次電池。

【請求項6】

前記貫通孔の周囲長は、前記最外層側から前記中心層側に向かって短くなる請求項１乃至５のいずれか１項に記載の二次電池。

【請求項7】

前記貫通孔は、前記最外層側から前記中心層側に向かって孔の径が小さくなる請求項１乃至６のいずれか１項に記載の二次電池。

【請求項8】

前記中心層側に位置するシートのうち少なくとも１枚には、前記貫通孔が形成されない請求項１乃至７のいずれか１項に記載の二次電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、正極シート、負極シート及びセパレータを積層したものを捲回した捲回体が電池ケースに収納される二次電池に関する。

【背景技術】

【0002】

二次電池では、正極シート、負極シート及びセパレータを積層したものを捲回した捲回体を電極体としてケース内に収納するものがある。このような二次電池では、ケース内に電解液を注入し、捲回体を構成する正極シートと負極シートに塗工される活物質層（または合材層）に電解液を浸透させる。この電解液を活物質層に浸透させる技術が特許文献１に開示されている。

【0003】

特許文献１に記載のリチウムイオン二次電池は、極板群と非水電解液とを電槽に収容しているリチウムイオン二次電池であって、前記極板群は、正極板と負極板とがセパレータを挟んで捲回されており、前記負極板は、ナトリウム塩を有する添加物を含み、前記非水電解液は、リチウム塩を有する添加剤を含み、前記極板群は、巻き軸方向の両側面の間の中央となる位置を含んで前記巻き軸方向に所定の幅を有する中央部分を前記捲回方向に延設させており、前記正極板の正極容量に対応する前記負極板の負極容量が前記中央部分では前記中央部分の両側面側に隣接する部分に比べて大きいことを特徴とする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－０１８６４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

電極体が捲回体により構成される二次電池では、捲回体では電解液の浸入経路が捲回体の捲回方向に直交する水平方向の両端部にある２つの端部に限られ、電解液の浸透速度が遅くなり、注液工程にかかる時間が長くなる問題が生じる。特許文献１では、注液工程に要する時間が長くなることに関しては、開示も示唆もない。

【0006】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、二次電池の注液工程の時間を短縮することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の二次電池の一態様は、正極シート、負極シート及びセパレータを積層して捲回された捲回体と、前記正極シート及び前記負極シートのうち各シートの極性に応じた活物質が未塗工の集電箔と電気的に接続されるバスバーと、を有し、前記捲回体のうち、捲回方向に直交する水平方向の中央において、前記捲回方向に平行な垂直方向に延在する中央領域に、前記捲回体の最外層から中心層に含まれる複数のシートを貫通する貫通孔が設けられ、前記貫通孔の周囲長は、前記最外層に位置するシートで最も大きくなる。

【0008】

本発明の二次電池は、電解液が捲回体内に浸透する経路として、捲回体の水平方向の両端部に加えて貫通孔を有する。

【発明の効果】

【0009】

本発明の二次電池によれば、二次電池の注液工程の時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態１にかかる二次電池の概略図である。

【図2】実施の形態１にかかる二次電池を側方から見た概略図である。

【図3】実施の形態１にかかる二次電池の貫通孔の構造を詳細に説明する図である。

【図4】実施の形態１にかかる二次電池における電解液の浸透の進み方を説明する図である。

【図5】比較例にかかる二次電池の注液工程を説明する図である。

【図6】実施の形態１にかかる二次電池の注液工程を説明する図である。

【図7】実施の形態２にかかる二次電池の概略図である。

【図8】実施の形態２にかかる二次電池の貫通孔の構造を詳細に説明する図である。

【図9】実施の形態３にかかる二次電池の概略図である。

【図10】実施の形態３にかかる二次電池の貫通孔の構造を詳細に説明する図である。

【図11】実施の形態４にかかる二次電池の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

【0012】

以下では、実施の形態にかかる二次電池について、二次電池の電池セルのケース内に収納される捲回体について説明するが、二次電池としてはケースに覆われている部分であることに注意が必要である。

【0013】

以下の説明では、図１、３、７、９、１０においては、図面左右方向を幅（請求項における水平方向）、図面上下方向を高さ（請求項における垂直方向）、紙面に対して垂直な方向を奥行き又は厚みと表わすことがある。また、図２においては、図面左右方向が奥行きとなり、図面上下方向が高さ、紙面に対して垂直な方向が幅になる。

【0014】

実施の形態１
図１に実施の形態１にかかる二次電池１の概略図を示す。図１では、二次電池１のうちケースに収納されている捲回体及びバスバーのみを示した。図１に示すように、実施の形態１にかかる二次電池１は、捲回体１０、正極バスバー２１、負極バスバー２２を有する。また、捲回体１０は、正極活物質（或いは正極合材）が塗工される正極シート、負極活物質（或いは、負極合材）が塗工される負極シート、及び、セパレータを重ねた状態で捲回したものである。また、捲回体１０は、各シートが捲回された状態で捲回方向に対して前後方向となる方向から押しつぶされて側方から見たときに扁平形状となるように形成される。

【0015】

ここで、正極シート及び負極シートについて説明する。正極シートは、正極基材の表面に正極活物質が塗工されている。正極活物質は、リチウムを吸蔵・放出可能な材料であり、例えばコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２）等を用いることができる。また、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＮｉＯ_２を任意の割合で混合した材料を用いてもよい。

【0016】

また、正極活物質は、導電材を含んでいてもよい。導電材としては、例えばアセチレンブラック（ＡＢ）、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、黒鉛（グラファイト）を用いることができる。

【0017】

正極シートは、例えば、正極活物質と、導電材と、溶媒と、結着剤（バインダー）とを混練し、混練後の正極合材を正極基材に塗工して乾燥することで作製される。ここで、溶媒としては、例えばＮＭＰ（Ｎ－メチル－２－ピロリドン）溶液を用いることができる。また、バインダーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、スチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等を用いることができる。また、正極基材として、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする合金からなる薄膜を用いることができる。

【0018】

負極シートは、負極基材の表面に負極合材が塗布されている。本実施形態では、負極基材の表面が負極の表面を構成する。負極活物質は、リチウムを吸蔵・放出可能な材料であり、例えば、黒鉛（グラファイト）等からなる粉末状の炭素材料を用いることができる。そして、負極シートは、正極シートと同様に、負極活物質と、溶媒と、バインダーとを混練し、混練後の負極合材を負極基材に塗布して乾燥することで作製される。本実施形態では、バインダーはナトリウム塩を有するカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を含んでいる。ここで、負極基材として、例えば銅やニッケルあるいはそれらの合金からなる薄膜を用いることができる。

【0019】

そして、捲回体１０の捲回方向と直交する水平方向の２つの端部には、正極集電箔１１及び負極集電箔１２が設けられる。正極集電箔１１は、正極シートのうち正極活物質が未塗工な金属箔である。負極集電箔１２は、負極シートのうち負極活物質が未塗工な金属箔である。正極バスバー２１は、正極集電箔１１と溶接により電気的に接続され、負極バスバー２２は、負極集電箔１２と溶接により電気的に接続される。

【0020】

ここで、図２に実施の形態１にかかる二次電池を側方から見た概略図を示す。図２は捲回体１０の正極側の側面図である。図２に示すように、二次電池１では、捲回体とした状態で重なった集電箔を溶接部３１で一纏めに押しつぶした状態で集電箔とバスバーを接合する。図１では、正極バスバー２１と正極集電箔１１との接合箇所を溶接部３１とした。また、負極バスバー２２と負極集電箔１２との接合箇所を溶接部３２とした。

【0021】

また、図１を参照すると、実施の形態１にかかる二次電池１では、捲回体１０に貫通孔４１を設けられる。貫通孔４１は、捲回体１０の捲回方向に直交する水平方向の中央において、捲回方向に平行な垂直方向に延在する中央領域４０に設けられる。また、貫通孔４１は、捲回体１０の最外層から中心層に含まれる複数のシートを貫通するように設けられる。

【0022】

図１に示す例では、貫通孔４１は、捲回体１０がケースに収納された場合におけるケースの底に面する底部に設けられる切り欠き形状として設けられる。この切り欠き形状は、図１では台形形状であるが、四角形や半円形であっても構わない。また、図１で示した例では、貫通孔４１は、捲回体１０の奥行き方向に貫通した形状を有するが、貫通孔４１は、捲回体１０を貫通することなく、最外層を含む外周層側の複数のシートのみを貫通し、中心層側の複数のシートについては貫通しない形態であっても良い。

【0023】

また、貫通孔４１は、中央領域４０にあればよく、例えば、捲回体１０の底部を除く位置（例えば、捲回体１０の底部よりの中間的な位置）に設けられていても良い。また、貫通孔の形状は、捲回体１０の奥行き方向（最外層シートから中心層シート）に向かって周囲長が小さくなるようなテーパーを持った円錐形状を有してもよい。この円錐形状を有す貫通孔については実施の形態２で詳しく説明する。

【0024】

また、捲回体１０では、正極基材及び負極基材のうち貫通孔４１の外周付近の基材には合材が塗工されずに、各基材が露出するようにすることが好ましい。これは、貫通孔４１から合材がこぼれ落ちることを防止するための措置である。また、図１の中央領域４０が合材を塗布しない未塗工領域となるように正極シート及び負極シートを形成してもよい。これにより、貫通孔４１の開口部周辺の未塗工領域を容易に作ることができる。

【0025】

貫通孔４１は、捲回体１０の底部に切り欠き状に設けられることで、貫通孔４１によって正極シート及び負極シートに設けられる孔の周囲長が、最外層から中心層に向かって小さくなる。ここで、最外層とは、捲回された複数のシートのうち最も外側に巻き付けられる部分であり、中心層とは、捲回された複数のシートのうち最も内側に巻き込まれる部分である。ここで、貫通孔４１により形成される孔の周囲長について図３を参照して説明する。

【0026】

図３に実施の形態１にかかる二次電池の貫通孔の構造を詳細に説明する図を示す。図３では、捲回体１０の外周側に位置する外周層、捲回体１０の中間的な位置にある中間層、捲回体１０の中心部に位置する中心層の３つのシートを切り出したものを示した。実施の形態１にかかる捲回体１０では、捲回体１０は、扁平形状に押しつぶされたものであるため、押しつぶされて平坦になった部分を特に図３の切り出し部分とした。

【0027】

図３に示す例では、捲回体１０の垂直方向の長さをシート高とすると、外周層のシート高がＨ１、中間層のシート高がＨ２、中心層のシート高がＨ３となり、各高さは、Ｈ１＞Ｈ２＞Ｈ３の関係を有する。そして、貫通孔４１により形成される、シートの欠けの深さを見ると、外周層＞中間層＞中心層の順で浅くなる。また、貫通孔４１により形成されるシートの孔の周囲長は、外周層の外周長をＬ１、中間層の周囲長をＬ２、中心層の周囲長をＬ３とすると、各周囲長は、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３の順で長くなる。つまり、実施の形態１にかかる二次電池１では、貫通孔の周囲長は、最外層から中心層に向かって小さくなる。

【0028】

続いて、実施の形態１にかかる二次電池１における電解液の浸透の仕方について説明する。まず、電解液は、セパレータを介して捲回体１０内への浸透が進む。このセパレータは、正極シート及び負極シートの間に電解液を保持するためのポリプロピレン製等の不織布である。また、セパレータとしては、多孔性ポリエチレン膜、多孔性ポリオレフィン膜、および多孔性ポリ塩化ビニル膜等の多孔性ポリマー膜、又は、リチウムイオンもしくはイオン導電性ポリマー電解質膜を、単独、又は組み合わせて使用することもできる。

【0029】

また、電解液は、非水溶媒に支持塩が含有された組成物である。ここで、非水溶媒としては、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ） 等からなる群から選択された一種または二種以上の材料を用いることができる。また、支持塩としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＩ等から選択される一種または二種以上のリチウム化合物（リチウム塩）を用いることができる。

【0030】

また、実施の形態１にかかる二次電池１では、電解液に添加剤としてのリチウム塩を添加する。リチウム塩としては、リチウムビスオキサレートボレート（ＬｉＢＯＢ）が考えられる。また、電解液におけるＬｉＢＯＢの濃度は、例えば、０．００１～０．１［ｍｏｌ／Ｌ］となるように調整する。

【0031】

ここで、実施の形態１にかかる二次電池１では、負極シートの表面にＬｉＢＯＢに由来する保護被膜を形成するコンディショニング処理が行われる。このコンディショニング処理は、二次電池１の充電および放電を所定の回数繰り返すことで実施することができる。例えば、コンディショニング処理は、２０℃の温度条件下において０．１Ｃの充電レートで４．１Ｖまで定電流定電圧で充電する操作と、０．１Ｃの放電レートで３．０Ｖまで定電流定電圧放電させる操作をそれぞれ３回繰り返すことで実施することができる。なお、コンディショニング処理はこの条件に限定されることはなく、充電レート、放電レート、充放電の設定電圧は任意に設定することができる。

【0032】

実施の形態１にかかる二次電池１では、製造後にコンディショニング処理を実施することにより、負極シートの表面にＬｉＢＯＢに由来する被膜である保護被膜を形成することができる。この保護被膜は、コンディショニング処理を実施した際、電解液に添加されたＬｉＢＯＢが負極シートの表面に析出することで形成される。

【0033】

そこで、電解液に添加されたＬｉＢＯＢにより負極シートの表面に被膜が形成されることについて説明する。図４に、実施の形態１にかかる二次電池における電解液の浸透の進み方を説明する図を示す。図４では、負極シートのうち捲回体１０においてセパレータ１３及び正極シートに対向する面となる部分を示した。図４に示すように、負極シートでは、負極集電箔１２となる負極基材１２１の表層に負極活物質層１２２が塗工される。図４では図示を省略したが、正極シートは、活物質塗工面がセパレータ１３を介して負極シートの負極活物質層１２２と対向するように配置される。

【0034】

図４に示すように、電解液は、セパレータ１３を伝って捲回体１０の内部へと浸透していく。そして、電解液には、保護被膜を形成する目的でリチウム塩を含むＬｉＢＯＢが含まれている。このＬｉＢＯＢは、電解液が捲回体１０に浸透するとき、負極活物質層１２２との親和性が低いため、負極活物質層１２２への浸透が遅い特徴を有する。また、ＬｉＢＯＢはナトリウム塩を有するＣＭＣ、ＳＢＲ等と反応してナトリウム塩に由来する生成物であるナトリウムビスオキサレートボレート（ＮａＢＯＢ）を生成するが、ＮａＢＯＢも負極活物質との親和性が低く負極活物質層１２２への浸透が遅い。そのため、セパレータ１３に浸透する電解液においては、セパレータ１３に沿って浸透するときの電解液先頭位置１３１でＬｉＢＯＢやＮａＢＯＢの濃度が高くなる。なお、図４では、負極活物質層１２２に浸透した電解液が存在する層を電解液浸透層１２３とした。この電解液浸透層１２３がコンディショニング処理により保護皮膜となる。

【0035】

ここで、保護皮膜について考えると、二次電池１では、保護皮膜の厚みが厚くなるとリチウム析出耐性が低下する特徴がある。その結果、保護皮膜が厚くなることにより低下したリチウム析出耐性に起因して、二次電池１の充電電流が制限され、二次電池１の全体としての電池性能が低下する問題が生じる。そのため、電池性能を向上させるためには、電解液の浸透速度を捲回体１０の全体でできるだけ均一にする必要がある。実施の形態１にかかる二次電池１では、貫通孔４１を設けることで、電解液の浸透速度を高めるとともに、捲回体１０内の部分毎の浸透に要する時間差を低減する。これにより、実施の形態１にかかる二次電池１では、ＬｉＢＯＢの濃度分布のばらつきを抑制する。

【0036】

続いて、実施の形態１にかかる二次電池１における電解液の捲回体１０全体への浸透速度について図５及び図６を参照して説明する。以下の説明では、貫通孔４１を設けることの効果をわかりやすく説明するため、貫通孔４１を有していない比較例についても説明する。図５は、比較例にかかる二次電池の注液工程を説明する図である。また、図６は、実施の形態１にかかる二次電池１の注液工程を説明する図である。なお、図５及び図６では、捲回体１０の外周層と中心層との浸透速度の違いを説明するために、各図面において外周層と中心層に位置するシートの模式図を示した。なお、中心層のシートと外周層のシートでは、水平方向の幅は同じである。

【0037】

図５に示すように、比較例にかかる二次電池では、捲回体１０の水平方向の両端部から電解液が捲回体１０に浸透する（ステージＳＴ１）。このとき、溶接部３１、３２では、正極集電箔１１及び負極集電箔１２により形成される開口部が塞がれるため、溶接部３１、３２の横の位置では他の部分よりも電解液の浸透が遅れる。そして、ステージＳＴ２、ＳＴ３と時間が経つにつれて捲回体１０への電解液の浸透が進む。このとき、電解液の浸透が進むとケース内の電解液の水位が低下するため、捲回体１０の底部側の領域の方が上部側の領域よりも早く浸透が進む。

【0038】

そして、比較例にかかる二次電池では、ステージＳＴ４において、中心層側のシートへの電解液の浸透が終了するが、外周層側のシートでは、捲回体１０の上部の中央付近で電解液が未浸透な領域が残る。これは、捲回体１０では、溶接部３１、３２において、集電箔が一纏まりに束ねられるため、外周層側のシートに中心層側のシートよりも高い張力がかかり、セパレータ１３を圧迫することでセパレータ１３により形成される電解液の浸透経路が外周層側ほど狭くなるためである。つまり、貫通孔４１を有さない捲回体１０では、外周層のシートと中心層のシートにかかる張力差により電解液の浸透経路の大きさに差が生じるため外周層と中心層との間に電解液の浸透時間の差が生じる。この時間差は、ＬｉＢＯＢ及びＮａＢＯＢの濃度ばらつきの原因となる。

【0039】

一方、図６に示す実施の形態１にかかる二次電池１では、比較例と同様にステージＳＴ１からステージＳＴ４に向かって電解液の浸透が進む。このとき、実施の形態１にかかる二次電池１では、捲回体１０の両端部の浸入口のみならず貫通孔４１からも電解液が捲回体１０内に浸透する。また、実施の形態１にかかる二次電池１では、中心層側のシートに設けられる貫通孔４１よりも外周層側のシートに設けられる貫通孔４１の方が周囲長が長い。つまり、実施の形態１にかかる二次電池１では、中心層側のシートに設けられる貫通孔４１よりも外周層側のシートに設けられる貫通孔４１の方が電解液の浸入口となる孔が大きい。そのため、図６に示すように、外周側シートの方が中心層側のシートよりも貫通孔４１から浸透する電解液の方が浸透速度が速くなる。そして、実施の形態１にかかる二次電池１では、ステージＳＴ４で外周層側と中心層側のシートがほぼ同時（時間差が少ないタイミング）で電解液の浸透が完了する。

【0040】

上記説明より、実施の形態１にかかる二次電池１では、貫通孔４１を設けることで、電解液の浸入口が増えるため捲回体１０への電解液の浸透時間を短縮することができる。また、実施の形態１にかかる二次電池１では、電解液の液面が最も低くなる捲回体１０の底部に貫通孔４１を設けることで、貫通孔４１から電解液を浸透工程の最終段階まで吸い上げ続けることができる。

【0041】

さらに、実施の形態１にかかる二次電池１では、中心層側シートの貫通孔４１による開口部外周長を、外周層側シートの貫通孔４１による開口部外周長よりも小さくする。これにより、実施の形態１にかかる二次電池１では、中心層側シートへの電解液の浸透完了時間と、外周層側シートへの電解液の浸透完了時間と、の差を小さくすることができる。

【0042】

このように、実施の形態１にかかる二次電池１では、捲回体１０への電解液の浸透時間を短縮することで、浸透工程に要する時間を短縮することができる。また、実施の形態１にかかる二次電池１では、捲回体１０への電解液の浸透時間を短縮し、かつ、中心層側シートと外周層側シートの浸透完了時間の時間差を無くすことで、電解液先頭位置１３１のＬｉＢＯＢ及びＮａＢＯＢの濃度上昇を抑制して、ＬｉＢＯＢ及びＮａＢＯＢの濃度の捲回体１０内における偏りを抑制することができる。このように捲回体１０内でＬｉＢＯＢ及びＮａＢＯＢの濃度を均一にすることで、負極活物質層１２２の表層に形成される保護被膜の厚みを均一にしてリチウム析出耐性に起因する充電電流が制限を緩和することができる。つまり、実施の形態１にかかる二次電池１は、比較例にかかる二次電池よりも電池性能を向上させることができる。

【0043】

実施の形態２
実施の形態２では、実施の形態１の貫通孔４１の別の形態となる貫通孔４２を有する二次電池２について説明する。図７に実施の形態２にかかる二次電池２の概略図を示す。図７に示すように、二次電池２は、中央領域４０の高さ方向において底部と上部を除く中間的な位置に貫通孔４２を有する。この貫通孔４２は、外周層側から中心層側に向かって孔の直径が小さくなる台形円錐形状を有する。

【0044】

そこで、図７の貫通孔４１の中心部を横切るＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿った断面図を図８に示す。この図８は、実施の形態２にかかる二次電池２の貫通孔の構造を詳細に説明する図である。図８に示すように、二次電池２は、正極基材と正極合材とにより構成される正極シートと、負極基材と負極合材とにより構成される負極シートとが、セパレータを介して積層されるような断面構造を有する。そして、二次電池２においても中央領域４０は、合材が塗工されない未塗工領域となる。そして、実施の形態２にかかる二次電池２では、貫通孔４２を断面形状としてみると、貫通孔４２は、孔の径が中心層に向かって小さくなるテーパー形状を有する三角形を頂点部分が向かい合うような砂時計形状を有する。

【0045】

貫通孔４２をこのような形状とすることで、実施の形態２にかかる二次電池２では、外周層側の電解液の浸透が内周層側よりも促進されるため、実施の形態１にかかる二次電池１と同様に、中心層側シートへの電解液の浸透完了時間と、外周層側シートへの電解液の浸透完了時間と、の差を小さくすることができる。

【0046】

実施の形態３
実施の形態３では、実施の形態１の貫通孔４１の別の形態となる貫通孔４３を有する二次電池３について説明する。図９に実施の形態３にかかる二次電池３の概略図を示す。図９に示すように、二次電池３は、貫通孔４１よりも切り欠き深さが浅い貫通孔４３を有する。実施の形態３にかかる二次電池３では、貫通孔となる切り欠きの深さを浅くすることで、中心層側のシートに貫通孔を形成しない。

【0047】

そこで、図１０に実施の形態３にかかる二次電池３の貫通孔の構造を詳細に説明する図を示す。図１０に示すように、実施の形態３では、中心層側のシートには貫通孔は形成されず、中間層及び外周層に位置するシートには貫通孔４３が形成される。このように中心層側のシートに貫通孔が形成されていなくても、外周層側のシートに貫通孔が形成されていれば、電解液の浸透速度が外周層側で促進される。

【0048】

このように、貫通孔は、全てのシートに形成されている必要はなく、中心層側のシートと外周層側のシートとの間の電解液の浸透速度の差が小さくなるように設けられていれば良い。

【0049】

実施の形態４
実施の形態４では、実施の形態１の貫通孔４１の別の形態となる貫通孔４４を有する二次電池４について説明する。図１１に実施の形態４にかかる二次電池３の概略図を示す。なお、図１１では、図１と同じ方向からみた捲回体１０を上図に示し、捲回体１０を底面から見た底面図を下図に示した。図１１に示すように、二次電池４の貫通孔４４は、貫通孔の形状として、貫通孔を構成する３つの面（図１１における左右面及び上面）が外周層側から中心層側に向かって小さくなる。

【0050】

このように、貫通孔４４は、捲回体１０の正面側から見た切り欠きの形状としても外周層側から中心層側に向かって小さくなる。これより、実施の形態４にかかる二次電池４では、実施の形態１にかかる二次電池１よりも最外層と中心層に形成される貫通孔の外周長の差を大きくする事ができる。

【0051】

また、上記貫通孔を構成する３つの面のうち、少なくとも１面又は２面のみが外周層側から中心層側に向かって小さくなっていてもよい。例えば、図１１における左右２つの面のみ外周層側から中心層側に向かって小さくなり、上の面は紙面垂直方向に平行であってもよい。

【0052】

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

【符号の説明】

【0053】

１、２、３、４ 二次電池
１０ 捲回体
１１ 正極集電箔
１２ 負極集電箔
１２１ 負極基材
１２２ 負極活物質層
１２３ 電解液浸透層
１３ セパレータ
１３１ 電解液先頭位置
２１ 正極バスバー
２２ 負極バスバー
３１ 溶接部
３２ 溶接部
４０ 中央領域
４１、４２、４３、４４ 貫通孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】