特許 7552875 二次電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-09

(45)【発行日】2024-09-18

(54)【発明の名称】二次電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/109 20210101AFI20240910BHJP

   H01M 50/153 20210101ALI20240910BHJP

   H01M 50/559 20210101ALI20240910BHJP

   H01M 50/545 20210101ALI20240910BHJP

   H01M 10/04 20060101ALI20240910BHJP

   H01M 10/0587 20100101ALI20240910BHJP

   H01M 50/548 20210101ALI20240910BHJP

   H01M 10/052 20100101ALI20240910BHJP

【ＦＩ】

H01M50/109

H01M50/153

H01M50/559

H01M50/545

H01M10/04 W

H01M10/0587

H01M50/548 201

H01M10/052

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2023510249

(86)(22)【出願日】2021-12-21

(86)【国際出願番号】 JP2021047214

(87)【国際公開番号】W WO2022209060

(87)【国際公開日】2022-10-06

【審査請求日】2023-05-24

(31)【優先権主張番号】P 2021060140

(32)【優先日】2021-03-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】110001357

【氏名又は名称】弁理士法人つばさ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】西家 大貴

(72)【発明者】

【氏名】堀越 吉一

【審査官】梅野 太朗

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１４２１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０５６６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１０４９２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－３０２０５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－３０５５７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ５０／１０、５０／５０

Ｈ０１Ｍ１０／０４、１０／０５２、１０／０５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外装部材と、
前記外装部材の内部に収納された電池素子と、
前記外装部材の外側に配置された電極端子と、
前記電極端子と前記外装部材との間に配置された絶縁性の接着部材と
を備え、
前記外装部材は、
開口部を有すると共に前記電池素子を内部に収納する収納部と、
前記開口部を閉塞すると共に前記収納部に接合された蓋部と
を含み、
前記電極端子の外周端部のうちの少なくとも一部は、前記接着部材を介して前記蓋部に接着されており、
前記電極端子の厚さは、前記蓋部の厚さよりも大きく、
前記電極端子の厚さに対する前記蓋部の厚さの比は、０．４０以上０．６７以下である、
二次電池。

【請求項2】

外装部材と、
前記外装部材の内部に収納された電池素子と、
前記外装部材の外側に配置された電極端子と、
前記電極端子と前記外装部材との間に配置された絶縁性の接着部材と
を備え、
前記外装部材は、
開口部を有すると共に前記電池素子を内部に収納する収納部と、
前記開口部を閉塞すると共に前記収納部に接合された蓋部と
を含み、
前記電極端子の外周端部のうちの少なくとも一部は、前記接着部材を介して前記蓋部に接着されており、
前記電極端子の厚さは、前記蓋部の厚さよりも大きく、
前記蓋部の外径に対する前記電極端子の外径の比は、０．４５以上０．９０以下である、
二次電池。

【請求項3】

外装部材と、
前記外装部材の内部に収納された電池素子と、
前記外装部材の外側に配置された電極端子と、
前記電極端子と前記外装部材との間に配置された絶縁性の接着部材と
を備え、
前記外装部材は、
開口部を有すると共に前記電池素子を内部に収納する収納部と、
前記開口部を閉塞すると共に前記収納部に接合された蓋部と
を含み、
前記電極端子の外周端部のうちの少なくとも一部は、前記接着部材を介して前記蓋部に接着されており、
前記電極端子の厚さは、前記蓋部の厚さよりも大きく、
前記蓋部は、窪み部を有し、
前記窪み部では、前記蓋部が前記収納部の内部に向かって部分的に窪むように屈曲しており、
前記電極端子は、前記窪み部の内部に配置されている、
二次電池。

【請求項4】

前記蓋部は、前記窪み部の内部に底面および内壁面を有し、
前記電極端子の外周端部のうちの少なくとも一部は、前記接着部材を介して前記底面および前記内壁面のそれぞれに接着されている、
請求項３に記載の二次電池。

【請求項5】

前記電池素子は、正極および負極を含み、
前記正極および前記負極のうちの一方は、前記電極端子と電気的に接続されており、
前記正極および前記負極のうちの他方は、前記外装部材と電気的に接続されている、
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の二次電池。

【請求項6】

扁平かつ柱状の二次電池である、
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の二次電池。

【請求項7】

リチウムイオン二次電池である、
請求項１ないし請求項６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】

本技術は、二次電池に関する。

【背景技術】

【0002】

携帯電話機などの多様な電子機器が普及しているため、小型かつ軽量であると共に高エネルギー密度を得ることが可能である電源として二次電池の開発が進められている。この二次電池は、外装部材の内部に収納された電池素子を備えており、その二次電池の構成に関しては、様々な検討がなされている。

【0003】

具体的には、角型の収容部材の内部に発電要素が収納されており、その収容部材の開口面が蓋部材により閉塞されており、その蓋部材に外部端子部材が取り付けられており、その外部端子部材が蓋部材から外方に突出している（例えば、特許文献１参照。）。電池外装缶の内部に電極体が収納されており、その電池外装缶の開口部に封口板が固定されており、その封口板に外部端子が取り付けられている（例えば、特許文献２参照。）。

【0004】

ケース本体の内部に電極組立体が収納されており、そのケース本体の開口縁に蓋体が接合されており、その蓋体が厚肉部を有している（例えば、特許文献３参照。）。円筒状の外装缶の内部に発電要素が収納されており、その外装缶の開口端部内に封口板が配置されており、その封口板が厚肉部を有している（例えば、特許文献４参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１４－１２７２７７号公報

【文献】特開２００９－０８７６９３号公報

【文献】特開２０１５－２１０８７７号公報

【文献】特開２００８－２５１２０６号公報

【発明の概要】

【0006】

二次電池の構成に関する様々な検討がなされているが、その二次電池の耐変形特性は未だ十分でないため、改善の余地がある。

【0007】

よって、優れた耐変形特性を得ることが可能である二次電池が望まれている。

【0008】

本技術の一実施形態の二次電池は、外装部材と、その外装部材の内部に収納された電池素子と、その外装部材の外側に配置された電極端子と、その電極端子と外装部材との間に配置された絶縁性の接着部材とを備えたものである。外装部材は、開口部を有すると共に電池素子を内部に収納する収納部と、その開口部を閉塞すると共に収納部に接合された蓋部とを含む。電極端子の外周端部のうちの少なくとも一部は、接着部材を介して蓋部に接着されており、その電極端子の厚さは、蓋部の厚さよりも大きい。

【0009】

本技術の一実施形態の二次電池によれば、外装部材の内部に電池素子が収納されており、その外装部材の外側に電極端子が配置されており、その外装部材と電極端子との間に絶縁性の接着部材が配置されており、その外装部材が収納部に接合された蓋部を含んでおり、その電極端子の外周端部のうちの少なくとも一部が接着部材を介して蓋部に接着されており、その電極端子の厚さが蓋部の厚さよりも大きいので、優れた耐変形特性を得ることができる。

【0010】

なお、本技術の効果は、必ずしもここで説明された効果に限定されるわけではなく、後述する本技術に関連する一連の効果のうちのいずれの効果でもよい。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本技術の一実施形態における二次電池の構成を表す斜視図である。

【図2】図１に示した二次電池の構成を拡大して表す断面図である。

【図3】図２に示した二次電池の一部の構成を拡大して表す断面図である。

【図4】図２に示した電池素子の構成を拡大して表す断面図である。

【図5】図２に示した外部端子および補助端子の構成を拡大して表す断面図である。

【図6】二次電池の製造方法を説明するための断面図である。

【図7】比較例の二次電池の一部の構成を拡大して表す断面図である。

【図8】比較例の二次電池の問題点を説明するための断面図である。

【図9】変形例１の二次電池の構成を表す断面図である。

【図10】変形例２の二次電池の構成を表す断面図である。

【図11】変形例３の二次電池の構成を表す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本技術の一実施形態に関して、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。

１．二次電池
１－１．構成
１－２．動作
１－３．製造方法
１－４．作用および効果
２．変形例

【0013】

＜１．二次電池＞
まず、本技術の一実施形態の二次電池に関して説明する。

【0014】

ここで説明する二次電池は、柱状の立体的形状を有している。この二次電池は、後述するように、互いに対向する一対の底部と、その一対の底部のそれぞれに連結された側壁部とを有している。

【0015】

ここでは、二次電池は、いわゆるコイン側またはボタン型と呼称される二次電池であり、その二次電池では、外径よりも高さが小さくなっている。この「外径」とは、一対の底部のそれぞれの直径（最大直径）であると共に、「高さ」とは、一方の底部から他方の底部までの距離（最大距離）である。

【0016】

二次電池の充放電原理は、特に限定されないが、以下では、電極反応物質の吸蔵放出を利用して電池容量が得られる場合に関して説明する。この二次電池は、正極および負極と共に電解質を備えており、その二次電池では、負極の充電容量が正極の放電容量よりも大きくなっている。すなわち、負極の単位面積当たりの電気化学容量は、正極の単位面積当たりの電気化学容量よりも大きくなるように設定されている。充電途中において負極の表面に電極反応物質が析出することを防止するためである。

【0017】

電極反応物質の種類は、特に限定されないが、具体的には、アルカリ金属およびアルカリ土類金属などの軽金属である。アルカリ金属の具体例は、リチウム、ナトリウムおよびカリウムなどであると共に、アルカリ土類金属の具体例は、ベリリウム、マグネシウムおよびカルシウムなどである。

【0018】

以下では、電極反応物質がリチウムである場合を例に挙げる。リチウムの吸蔵放出を利用して電池容量が得られる二次電池は、いわゆるリチウムイオン二次電池である。このリチウムイオン二次電池では、リチウムがイオン状態で吸蔵および放出される。

【0019】

＜１－１．構成＞
図１は、二次電池の斜視構成を表している。図２は、図１に示した二次電池の断面構成を拡大している。図３は、図２に示した二次電池の一部の断面構成を拡大している。図４は、図２に示した電池素子２０の断面構成を拡大している。図５は、図２に示した外部端子３０および補助端子４０の断面構成を拡大している。

【0020】

ただし、図３では、外装缶１０（収納部１１および蓋部１２）、外部端子３０およびガスケット５１のそれぞれの一部だけを示している。図４では、電池素子２０の一部だけを示している。

【0021】

以下の説明では、便宜上、図２中の上側を二次電池の上側とすると共に、図２中の下側を二次電池の下側とする。

【0022】

図１に示した二次電池は、ボタン型の二次電池であり、外径Ｄおよび高さＨを有している。このため、二次電池は、外径Ｄよりも高さＨが小さい立体的形状、すなわち扁平かつ柱状の立体的形状を有している。ここでは、二次電池の立体的形状は、扁平かつ円筒（円柱）状であるため、高さＨに対する外径Ｄの比Ｄ／Ｈは、１よりも大きくなっている。

【0023】

二次電池の具体的な寸法は、特に限定されない。一例を挙げると、外径Ｄ＝３ｍｍ～３０ｍｍであると共に、高さＨ＝０．５ｍｍ～７０ｍｍである。また、比Ｄ／Ｈは、２５以下であることが好ましい。

【0024】

この二次電池は、図１～図５示したように、外装缶１０と、電池素子２０と、外部端子３０と、補助端子４０と、ガスケット５１，５２と、正極リード６１および負極リード６２と、絶縁板７０と、シーラント８０とを備えている。

【0025】

［外装缶］
外装缶１０は、図１～図３に示したように、電池素子２０などを収納する中空の外装部材である。

【0026】

ここでは、外装缶１０は、扁平かつ円柱状である二次電池の立体的形状に応じて、扁平かつ円柱状の立体的形状を有している。このため、外装缶１０は、互いに対向する上底部Ｍ１および下底部Ｍ２と、側壁部Ｍ３とを有している。この側壁部Ｍ３は、上底部Ｍ１と下底部Ｍ２との間に配置されていると共に、その上底部Ｍ１および下底部Ｍ２のそれぞれに連結されている。ここでは、上底部Ｍ１および下底部Ｍ２のそれぞれの平面形状は、円形であると共に、側壁部Ｍ３の表面は、外側に向かって凸型の湾曲面である。

【0027】

この外装缶１０は、収納部１１および蓋部１２を含んでおり、その蓋部１２は、収納部１１に接合されている。ここでは、後述するように、蓋部１２は、収納部１１に溶接されている。

【0028】

収納部１１は、電池素子２０などを内部に収納する扁平かつ円柱状の略器状の部材（下底部Ｍ２および側壁部Ｍ３）である。ここでは、収納部１１は、下底部Ｍ２と側壁部Ｍ３とが互いに一体化された構造を有している。この収納部１１は、上端が開放されると共に下端が閉塞された中空の構造を有しているため、その上端に開口部１１Ｋを有している。

【0029】

蓋部１２は、開口部１１Ｋを閉塞する略円盤状の部材（上底部Ｍ１）であり、外径Ｄ１および厚さＴ１を有している。この蓋部１２は、上記したように、収納部１１に溶接されているため、その収納部１１は、蓋部１２により封止されている。なお、蓋部１２は、電池素子２０と外部端子３０とを互いに接続させるために貫通口１２Ｋを有している。

【0030】

ただし、外径Ｄ１は、互いに離隔された５箇所において測定された蓋部１２の外径の平均値であると共に、厚さＴ１は、互いに離隔された５箇所において測定された蓋部１２の厚さの平均値である。

【0031】

なお、完成後の二次電池では、上記したように、蓋部１２が既に収納部１１に溶接されているため、開口部１１Ｋが蓋部１２により閉塞されている。これにより、二次電池の外観を見ても、収納部１１が開口部１１Ｋを有していたかどうかを確認することができないとも考えられる。

【0032】

しかしながら、蓋部１２が収納部１１に溶接されていると、外装缶１０の表面、より具体的には収納部１１と蓋部１２との境界に溶接痕が残っている。このため、溶接痕の有無に応じて、収納部１１が開口部１１Ｋを有していたかどうかを事後的に確認することができる。

【0033】

すなわち、外装缶１０の表面に溶接痕が残っている場合には、収納部１１が開口部１１Ｋを有していたということである。一方、外装缶１０の表面に溶接痕が残っていない場合には、収納部１１が開口部１１Ｋを有していなかったということである。

【0034】

ここでは、蓋部１２は、窪み部１２Ｕを有している。この窪み部１２Ｕでは、蓋部１２が収納部１１の内部に向かって部分的に窪むように屈曲しているため、その蓋部１２の一部が下向きの段差を形成するように折れ曲がっている。これにより、蓋部１２は、窪み部１２Ｕの内部に底面Ｗ１および内壁面Ｗ２を有している。

【0035】

窪み部１２Ｕの形状、すなわち二次電池を上方から見た場合において窪み部１２Ｕの外縁により画定される形状は、特に限定されない。ここでは、窪み部１２Ｕの形状は、円形である。なお、窪み部１２Ｕの内径および深さは、特に限定されないため、任意に設定可能である。

【0036】

窪み部１２Ｕを形成するために蓋部１２が屈曲している回数、すなわち蓋部１２に形成されている段差の数は、特に限定されないため、１段だけでもよいし、２段以上でもよい。ここでは、蓋部１２が２段階に窪むように部分的に屈曲しており、すなわち蓋部１２の一部が下向きの２段の段差を形成するように２回折れ曲がっているため、その蓋部１２は、２段階に窪んでいる。

【0037】

具体的には、窪み部１２Ｕは、下側窪み部１２ＵＸおよび上側窪み部１２ＵＹを有している。下側窪み部１２ＵＸは、中央に位置していると共に、上側窪み部１２ＵＹは、下側窪み部１２ＵＸの周囲に位置している。下側窪み部１２ＵＸの深さは、上側窪み部１２ＵＹの深さよりも大きくなっている。貫通口１２Ｋは、下側窪み部１２ＵＸに設けられていると共に、底面Ｗ１および内壁面Ｗ２は、上側窪み部１２ＵＹに設けられている。

【0038】

上記したように、外装缶１０は、互いに物理的に分離されていた２個の部材（収納部１１および蓋部１２）が互いに溶接されている缶であるため、いわゆる溶接缶である。これにより、外装缶１０は、全体として物理的に１個の部材であるため、事後的に２個の部材（収納部１１および蓋部１２）に分離できない状態である。

【0039】

溶接缶である外装缶１０は、加締め加工を用いて形成されたクリンプ缶とは異なる缶であり、いわゆるクリンプレス缶である。外装缶１０の内部において素子空間体積が増加するため、単位体積当たりのエネルギー密度が増加するからである。この「素子空間体積」とは、電池素子２０を収納するために利用可能である外装缶１０の内部空間の体積（有効体積）である。

【0040】

また、溶接缶である外装缶１０は、互いに折り重なった部分を有していないと共に、２個以上の部材が互いに重なった部分を有していない。

【0041】

「互いに折り重なった部分を有していない」とは、外装缶１０の一部が互いに折り重なるように加工（折り曲げ加工）されていないことを意味している。また、「２個以上の部材が互いに重なった部分を有していない」とは、二次電池の完成後において外装缶１０が物理的に１個の部材であるため、その外装缶１０が事後的に２個以上の部材に分離できないことを意味している。すなわち、完成後の二次電池における外装缶１０の状態は、事後的に分離できるように２個以上の部材が互いに重なりながら組み合わされている状態でない。

【0042】

ここでは、外装缶１０が導電性を有しているため、収納部１１および蓋部１２のそれぞれが導電性を有している。これにより、外装缶１０は、負極リード６２を介して電池素子２０（後述する負極２２）と電気的に接続されているため、その負極２２の外部接続用端子として機能する。二次電池が外装缶１０とは別個に負極２２の外部接続用端子を備えていなくてもよいため、その負極２２の外部接続用端子の存在に起因する素子空間体積の減少が抑制されるからである。これにより、素子空間体積が増加するため、単位体積当たりのエネルギー密度が増加する。

【0043】

具体的には、外装缶１０、すなわち収納部１１および蓋部１２のそれぞれは、金属材料および合金材料などの導電性材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、その導電性材料は、鉄、銅、ニッケル、ステンレス、鉄合金、銅合金およびニッケル合金などである。ステンレスの種類は、特に限定されないが、具体的には、ＳＵＳ３０４およびＳＵＳ３１６などである。ただし、収納部１１の形成材料と蓋部１２の形成材料とは、互いに同じでもよいし、互いに異なってもよい。

【0044】

なお、蓋部１２は、後述するように、正極２１の外部接続用端子として機能する外部端子３０からガスケット５１を介して絶縁されている。外装缶１０（負極２２の外部接続用端子）と外部端子３０（正極２１の外部接続用端子）との接触（短絡）が防止されるからである。

【0045】

［電池素子］
電池素子２０は、図１、図２および図４に示したように、充放電反応を進行させる発電素子であり、外装缶１０の内部に収納されている。この電池素子２０は、正極２１、負極２２およびセパレータ２３と共に、液状の電解質である電解液（図示せず）を含んでいる。

【0046】

ここで説明する電池素子２０は、いわゆる巻回電極体である。すなわち、電池素子２０では、正極２１および負極２２がセパレータ２３を介して互いに積層されていると共に、その正極２１、負極２２およびセパレータ２３が巻回されている。これにより、正極２１および負極２２は、セパレータ２３を介して互いに対向しながら巻回されているため、電池素子２０は、巻芯部である巻回中心空間２０Ｋを有している。ここでは、正極２１、負極２２およびセパレータ２３は、そのセパレータ２３が最外周に配置されるように巻回されている。

【0047】

この電池素子２０は、外装缶１０の立体的形状と同様の立体的形状を有しているため、円柱状の立体的形状を有している。電池素子２０が外装缶１０の立体的形状とは異なる立体的形状を有している場合と比較して、その外装缶１０の内部に電池素子２０が収納された際にデッドスペース（外装缶１０と電池素子２０との間の余剰空間）が発生しにくくなるため、その外装缶１０の内部空間が有効に利用されるからである。これにより、素子空間体積が増加するため、単位体積当たりのエネルギー密度が増加する。

【0048】

（正極）
正極２１は、図４に示したように、正極集電体２１Ａおよび正極活物質層２１Ｂを含んでいる。

【0049】

正極集電体２１Ａは、正極活物質層２１Ｂを支持する導電性の支持体であり、その正極活物質層２１Ｂが設けられる一対の面を有している。この正極集電体２１Ａは、金属材料などの導電性材料を含んでおり、その金属材料は、アルミニウムなどである。

【0050】

ここでは、正極活物質層２１Ｂは、正極集電体２１Ａの両面に設けられており、リチウムを吸蔵放出可能である正極活物質のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。ただし、正極活物質層２１Ｂは、正極２１が負極２２に対向する側において正極集電体２１Ａの片面だけに設けられていてもよい。また、正極活物質層２１Ｂは、さらに、正極結着剤および正極導電剤などの材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。正極活物質層２１Ｂの形成方法は、特に限定されないが、具体的には、塗布法などである。

【0051】

正極活物質は、リチウム化合物を含んでいる。高いエネルギー密度が得られるからである。このリチウム化合物は、リチウムを構成元素として含む化合物であり、より具体的には、リチウムと共に１種類または２種類以上の遷移金属元素を構成元素として含む化合物である。ただし、リチウム化合物は、さらに、他元素（リチウムおよび遷移金属元素のそれぞれ以外の元素）のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。

【0052】

リチウム化合物の種類は、特に限定されないが、具体的には、酸化物、リン酸化合物、ケイ酸化合物およびホウ酸化合物などである。酸化物の具体例は、ＬｉＮｉＯ₂ 、ＬｉＣｏＯ₂ およびＬｉＭｎ₂ Ｏ₄ などである。リン酸化合物の具体例は、ＬｉＦｅＰＯ₄ およびＬｉＭｎＰＯ₄ などである。

【0053】

正極結着剤は、合成ゴムおよび高分子化合物などのうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。合成ゴムは、スチレンブタジエン系ゴムなどであると共に、高分子化合物は、ポリフッ化ビニリデンなどである。正極導電剤は、炭素材料などの導電性材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、その炭素材料は、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラックおよびケッチェンブラックなどである。ただし、導電性材料は、金属材料および高分子化合物などでもよい。

【0054】

（負極）
負極２２は、図４に示したように、負極集電体２２Ａおよび負極活物質層２２Ｂを含んでいる。

【0055】

負極集電体２２Ａは、負極活物質層２２Ｂを支持する導電性の支持体であり、その負極活物質層２２Ｂが設けられる一対の面を有している。この負極集電体２２Ａは、金属材料などの導電性材料を含んでおり、その金属材料は、銅などである。

【0056】

ここでは、負極活物質層２２Ｂは、負極集電体２２Ａの両面に設けられており、リチウムを吸蔵放出可能である負極活物質のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。ただし、負極活物質層２２Ｂは、負極２２が正極２１に対向する側において負極集電体２２Ａの片面だけに設けられていてもよい。また、負極活物質層２２Ｂは、さらに、負極結着剤および負極導電剤などの材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。負極結着剤および負極導電剤のそれぞれに関する詳細は、正極結着剤および正極導電剤のそれぞれに関する詳細と同様である。負極活物質層２２Ｂの形成方法は、特に限定されないが、具体的には、塗布法、気相法、液相法、溶射法および焼成法（焼結法）などのうちのいずれか１種類または２種類以上である。

【0057】

負極活物質は、炭素材料および金属系材料のうちの一方または双方などを含んでいる。高いエネルギー密度が得られるからである。炭素材料は、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化性炭素および黒鉛（天然黒鉛および人造黒鉛）などである。金属系材料は、リチウムと合金を形成可能である金属元素および半金属元素のうちのいずれか１種類または２種類以上を構成元素として含む材料であり、その金属元素および半金属元素は、ケイ素およびスズのうちの一方または双方などである。ただし、金属系材料は、単体でもよいし、合金でもよいし、化合物でもよいし、それらの２種類以上の混合物でもよい、それらの２種類以上の相を含む材料でもよい。金属系材料の具体例は、ＴｉＳｉ₂ およびＳｉＯ_x （０＜ｘ≦２または０．２＜ｘ＜１．４）などである。

【0058】

ここでは、負極２２（負極活物質層２２Ｂ）の高さは、正極２１（正極活物質層２１Ｂ）の高さよりも大きくなっているため、その負極２２は、正極２１よりも上方および下方のそれぞれに突出している。充電時において正極２１から放出されたリチウムが負極２２の表面において析出することを防止するためである。ここで説明した「高さ」とは、図２中の上下方向の寸法である。

【0059】

（セパレータ）
セパレータ２３は、図４に示したように、正極２１と負極２２との間に介在している絶縁性の多孔質膜であり、その正極２１と負極２２との接触（短絡）を防止しながらリチウムイオンを通過させる。このセパレータ２３は、ポリエチレンなどの高分子化合物を含んでいる。

【0060】

ここでは、セパレータ２３の高さは、負極２２の高さよりも大きくなっているため、そのセパレータ２３は、負極２２よりも上方および下方のそれぞれに突出している。正極２１と負極２２との短絡が防止されると共に、その負極２２の外部接続用端子として機能する外装缶１０と正極２１との短絡が防止されるからである。

【0061】

（電解液）
電解液は、正極２１、負極２２およびセパレータ２３のそれぞれに含浸されており、溶媒および電解質塩を含んでいる。溶媒は、炭酸エステル系化合物、カルボン酸エステル系化合物およびラクトン系化合物などの非水溶媒（有機溶剤）のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、その非水溶媒を含んでいる電解液は、いわゆる非水電解液である。電解質塩は、リチウム塩などの軽金属塩のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。

【0062】

［外部端子］
外部端子３０は、図１～図３および図５に示したように、二次電池が電子機器に搭載された際に、その電子機器に接続される電極端子であり、外径Ｄ２および厚さＴ２を有している。

【0063】

ただし、外径Ｄ２は、互いに離隔された５箇所において測定された外部端子３０の外径の平均値であると共に、厚さＴ２は、互いに離隔された５箇所において測定された外部端子３０の厚さの平均値である。

【0064】

この外部端子３０は、外装缶１０の外側に配置されており、ガスケット５１を介して外装缶１０により支持されている。すなわち、外部端子３０は、ガスケット５１を介して蓋部１２に固定されていると共に、そのガスケット５１を介して蓋部１２から絶縁されている。この外部端子３０は、後述するように、ガスケット５１を介して蓋部１２に熱溶着されている。

【0065】

ここでは、外部端子３０は、正極リード６１を介して電池素子２０（上記した正極２１）と電気的に接続されているため、その正極２１の外部接続用端子として機能する。これにより、二次電池の使用時には、外部端子３０（正極２１の外部接続用端子）および外装缶１０（負極２２の外部接続用端子）を介して二次電池が電子機器に接続されるため、その電子機器が二次電池を電源として用いて動作可能になる。

【0066】

また、外部端子３０は、窪み部１２Ｕよりも外側に突出しないように、その窪み部１２Ｕの内部に配置されている。外部端子３０が窪み部１２Ｕよりも外側に突出している場合と比較して、二次電池の高さＨが小さくなるため、体積エネルギー密度が増加するからである。

【0067】

この外部端子３０は、略板状の部材であり、貫通口３０Ｋを有している。ここでは、外部端子３０は、窪み部３０Ｕを有しており、貫通口３０Ｋは、窪み部３０Ｕに設けられている。この窪み部３０Ｕでは、外部端子３０が収納部１１の内部に向かって部分的に窪むように屈曲しているため、その外部端子３０の一部が下向きの段差を形成するように折れ曲がっている。窪み部３０Ｕの形状に関する詳細は、窪み部１２Ｕに関する詳細と同様である。ここでは、窪み部３０Ｕの形状は、円形である。なお、窪み部３０Ｕの内径および深さは、特に限定されないため、任意に設定可能である。

【0068】

外部端子３０に形成されている段差の数は、特に限定されないため、１段だけでもよいし、２段以上でもよい。ここでは、段差の数は、１段である。

【0069】

特に、外部端子３０は、外周端部３０Ｐを有している。この外周端部３０Ｐは、外部端子３０の外縁に沿った端部であり、すなわち外部端子３０の外側の端部である。ガスケット５１は、後述するように、外部端子３０のうちの外周端部３０Ｐ以外の部分と蓋部１２との間に配置されているだけでなく、その外周端部３０Ｐと蓋部１２との間にも配置されている。これにより、外部端子３０は、ガスケット５１を介して蓋部１２に接着されており、特に、外周端部３０Ｐは、ガスケット５１を介して蓋部１２に接着されている。

【0070】

外部端子３０のうちの外周端部３０Ｐまでガスケット５１を介して蓋部１２に接着されているのは、その外周端部３０Ｐまでガスケット５１を介して蓋部１２に接着されていない場合と比較して、外装缶１０の内圧上昇時において外部端子３０が変形しにくくなるからである。ここで説明した理由の詳細に関しては、後述する。

【0071】

ここでは、外周端部３０Ｐの全体がガスケット５１を介して蓋部１２に接着されている。ただし、外周端部３０Ｐの一部だけがガスケット５１を介して蓋部１２に接着されていてもよい。外周端部３０Ｐがガスケット５１を介して蓋部１２に接着されていない場合と比較して、上記した利点が得られるからである。

【0072】

また、外部端子３０の厚さＴ２は、蓋部１２の厚さＴ１よりも大きくなっている。外部端子３０の剛性が蓋部１２の剛性よりも高くなるため、外装缶１０の内圧上昇時において外部端子３０がより変形しにくくなるからである。ここで説明した理由の詳細に関しても、後述する。

【0073】

ここでは、外部端子３０は、上記したように、窪み部１２Ｕの内部に配置されている。このため、外周端部３０Ｐは、ガスケット５１を介して底面Ｗ１に接着されていると共に、そのガスケット５２を介して内壁面Ｗ２に接着されている。外装缶１０の内圧上昇時において外部端子３０がより変形しにくくなるからである。

【0074】

なお、外部端子３０は、金属材料および合金材料などの導電性材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、その導電性材料は、アルミニウムおよびアルミニウム合金などである。

【0075】

ただし、外部端子３０は、クラッド材を含んでいてもよい。このクラッド材は、ガスケット５１に近い側から順にアルミニウム層およびニッケル層を含んでおり、そのアルミニウム層およびニッケル層は、互いに圧延接合されている。なお、クラッド材は、ニッケル層の代わりにニッケル合金層を含んでいてもよい。

【0076】

ここで、外部端子３０の厚さＴ２に対する蓋部Ｔ１の厚さＴ１の比である厚さ比ＲＴ（＝Ｔ１／Ｔ２）は、特に限定されないが、中でも、０．４０～０．６７であることが好ましい。厚さ比ＲＴが適正化されるため、外装缶１０の内圧上昇時において外部端子３０がより変形しにくくなるからである。この場合には、特に、厚さ比ＲＴが大きくなりすぎないことに応じて、素子空間体積が担保されるため、体積エネルギー密度も担保される。ただし、厚さ比ＲＴの値は、小数点第三位の値を四捨五入した値である。

【0077】

また、蓋部１２の外径Ｄ１に対する外部端子３０の外径Ｄ２の比である外径比ＲＴ（＝Ｄ２／Ｄ１）は、特に限定されないが、中でも、０．４５～０．９０であることが好ましい。外径比ＲＴが適正化されるため、外装缶１０内圧上昇時において外部端子３０がより変形しにくくなるからである。ただし、外径比ＲＴの値は、小数点第三位の値を四捨五入した値である。

【0078】

［補助端子］
補助端子４０は、図２および図５に示したように、外部端子３０と正極リード６１とを互いに接続させる部材であり、その外部端子３０と電気的に接続されている。ここでは、補助端子４０は、２個の大外径部分４０Ｂ，４０Ｃが１個の小外径部分４０Ａを介して互いに連結された略リベット状の部材である。すなわち、補助端子４０は、外径が途中で局所的に減少する略円柱状の立体的形状を有している。

【0079】

小外径部分４０Ａは、貫通口１２Ｋの内部に挿通されており、その貫通口１２Ｋの内径以下の外径を有している。また、小外径部分４０Ａは、貫通口３０Ｋに挿通されているため、その貫通口３０Ｋの内径以下の内径を有している。この小外径部分４０Ａは、大外径部分４０Ｂに連結されていると共に、大外径部分４０Ｃに連結されている。

【0080】

大外径部分４０Ｂは、蓋部１２の外側、より具体的には外部端子３０の外側に配置されており、貫通口１２Ｋ，３０Ｋのそれぞれの内径よりも大きな外径を有している。ここでは、大外径部分４０Ｂは、窪み部３０Ｕよりも外側に突出しないように、その窪み部３０Ｕの内部に配置されている。大外径部分４０Ｂが窪み部３０Ｕよりも外側に突出している場合と比較して、二次電池の高さＨが小さくなるため、体積エネルギー密度が増加するからである。これにより、大外径部分４０Ｂは、外部端子３０に接続されているため、補助端子４０は、上記したように、外部端子３０と電気的に接続されている。

【0081】

大外径部分４０Ｃは、蓋部１２の内側に配置されており、貫通口１２Ｋ，３０Ｋのそれぞれの内径よりも大きな外径を有している。大外径部分４０Ｃの外径は、大外径部分４０Ｂの外径と同じでもよいし、その大外径部分４０Ｂの外径と異なってもよい。

【0082】

大外径部分４０Ｃの一部または全部は、巻回中心空間２０Ｋの内部に配置されていることが好ましい。大外径部分４０Ｃが収納部１１の内部に配置されていても、電池素子２０の高さが担保されるため、体積エネルギー密度が担保されるからである。

【0083】

この補助端子４０では、大外径部分４０Ｂ，４０Ｃのそれぞれが貫通口１２Ｋ，３０Ｋのそれぞれの内径よりも大きな外径を有しているため、その大外径部分４０Ｂ，４０Ｃのそれぞれが貫通口１２Ｋ，３０Ｋのそれぞれを通過しにくくなる。これにより、補助端子４０が蓋部１２から脱落しにくくなるため、外部端子３０も蓋部１２から脱落しにくくなる。

【0084】

また、補助端子４０は、貫通口３０Ｋの内部に小外径部分４０Ａが挿通されている状態において、後述する押圧力に応じて上方、すなわち収納部１１の外部に向かう方向に外部端子３０を付勢している。これにより、外部端子３０は、上記したように、大外径部分４０Ｂに接続されているため、補助端子４０と電気的に接続されている。

【0085】

さらに、補助端子４０では、大外径部分４０Ｂ，４０Ｃがガスケット５１，５２を介して蓋部１２および外部端子３０を上下から挟んでいる。この場合には、蓋部１２および外部端子３０がガスケット５１，５２を介して互いに対向している状態において、大外径部分４０Ｂがガスケット５１に向けて外部端子３０を押圧していると共に、大外径部分４０Ｂがガスケット５１に向けて蓋部１２を押圧している。これにより、大外径部分４０Ｂ，４０Ｃのそれぞれによる押圧力を利用して、外部端子３０および補助端子４０が蓋部１２に固定されている。

【0086】

なお、補助端子４０は、省略されてもよい。この場合には、外部端子３０が貫通口３０Ｋを有していないと共に、ガスケット５２が省略されてもよい。

【0087】

［ガスケット］
ガスケット５１は、図２および図３に示したように、外装缶１０と外部端子３０との間に配置されている絶縁性の接着部材であり、より具体的には、蓋部１２と外部端子３０との間に配置されている。これにより、外部端子３０は、上記したように、ガスケット５１を介して蓋部１２に接着されているため、外周端部３０Ｐは、ガスケット５１を介して蓋部１２に接着されている。

【0088】

ここでは、ガスケット５１は、窪み部１２Ｕの内部において底面Ｗ１および内壁面Ｗ２のそれぞれに沿うように延在している。これにより、ガスケット５１は、外周端部３０Ｐと底面Ｗ１との間に配置されていると共に、その外周端部３０Ｐと内壁面Ｗ２との間に配置されている。よって、外周端部３０Ｐは、上記したように、ガスケット５１を介して底面Ｗ１および内壁面Ｗ２のそれぞれに接着されている。

【0089】

このガスケット５１は、絶縁性かつ熱溶融性を有する高分子化合物のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、その高分子化合物は、ポリプロピレンなどである。これにより、外部端子３０は、上記したように、ガスケット５１を介して蓋部１２に熱溶着されているため、そのガスケット５１を介して蓋部１２から絶縁されながら蓋部１２に固定されている。

【0090】

ここでは、ガスケット５１は、貫通口１２Ｋ，３０Ｋのそれぞれに対応する箇所に貫通口を有するリング状の平面形状を有している。ただし、ガスケット５１の平面形状は、特に限定されないため、任意に変更可能である。

【0091】

ガスケット５２は、図２に示したように、蓋部１２と補助端子４０との間に配置されており、ガスケット５１に連結されている。ただし、ガスケット５２は、蓋部１２と補助端子４０との間の領域だけでなく、その領域の周辺まで拡張されていてもよい。

【0092】

ガスケット５２の形成材料および形状に関する詳細は、ガスケット５１の形成材料および形状に関する詳細と同様である。これにより、補助端子４０は、ガスケット５２を介して蓋部１２に熱溶着されているため、そのガスケット５２を介して蓋部１２から絶縁されながら蓋部１２に固定されている。

【0093】

［正極リード］
正極リード６１は、図２に示したように、外装缶１０の内部に収納されており、外部端子３０に正極２１を接続させる正極２１用の接続配線である。この正極リード６１は、正極集電体２１Ａに接続されていると共に、貫通口１２Ｋを経由して外部端子３０に接続されている。

【0094】

ここでは、二次電池は、１本の正極リード６１を備えている。ただし、二次電池は、２本以上の正極リード６１を備えていてもよい。正極リード６１の本数が増加すると、電池素子２０の電気抵抗が低下するからである。

【0095】

正極リード６１の形成材料に関する詳細は、正極集電体２１Ａの形成材料に関する詳細と同様である。ただし、正極リード６１の形成材料と正極集電体２１Ａの形成材料とは、互いに同じでもよいし、互いに異なってもよい。

【0096】

なお、正極リード６１は、正極集電体２１Ａから物理的に分離されているため、その正極集電体２１Ａとは別体化されている。ただし、正極リード６１は、正極集電体２１Ａと物理的に連続しているため、その正極集電体２１Ａと一体化されていてもよい。

【0097】

［負極リード］
負極リード６２は、図２に示したように、外装缶１０の内部に収納されており、外装缶１０に負極２２を接続させる負極２２用の接続配線である。この負極リード６２は、負極集電体２２Ａに接続されていると共に、収納部１１に接続されている。

【0098】

ここでは、二次電池は、１本の負極リード６２を備えている。ただし、二次電池は、２本以上の負極リード６２を備えていてもよい。負極リード６２の本数が増加すると、電池素子２０の電気抵抗が低下するからである。

【0099】

負極リード６２の形成材料に関する詳細は、負極集電体２２Ａの形成材料に関する詳細と同様である。ただし、負極リード６２の形成材料と負極集電体２２Ａの形成材料とは、互いに同じでもよいし、互いに異なってもよい。

【0100】

なお、負極リード６２は、負極集電体２２Ａから物理的に分離されているため、その負極集電体２２Ａとは別体化されている。ただし、負極リード６２は、負極集電体２２Ａと物理的に連続しているため、その負極集電体２２Ａと一体化されていてもよい。

【0101】

［絶縁板］
絶縁板７０は、図２に示したように、蓋部１２と電池素子２０との間に配置されている。この絶縁板７０は、高分子化合物などの絶縁性材料を含んでおり、その高分子化合物は、ポリイミドなどである。

【0102】

なお、絶縁板７０は、巻回中心空間２０Ｋのうちの一部または全体と重なる位置に貫通口を有していることが好ましい。大外径部分４０Ｃが巻回中心空間２０Ｋの内部に配置されている場合と同様の理由により、体積エネルギー密度が増加するからである。また、後述するように、二次電池の製造工程において、巻回体２０Ｚ（図６参照）が収納されている収納部１１の内部に電解液が注入された際に、その電解液の一部が巻回中心空間２０Ｋの内部に供給されるため、その電解液が巻回体に含浸されやすくなるからである。

【0103】

［シーラント］
シーラント８０は、図２に示したように、正極リード６１を保護する部材であり、その正極リード６１の周囲を被覆するチューブ状の構造を有している。このシーラント８０は、高分子化合物などの絶縁性材料を含んでおり、その高分子化合物は、ポリイミドなどである。これにより、正極リード６１は、シーラント８０を介して蓋部１２および負極２２のそれぞれから絶縁されている。

【0104】

＜１－２．動作＞
二次電池は、充放電時において、以下で説明するように動作する。充電時には、電池素子２０において、正極２１からリチウムが放出されると共に、そのリチウムが電解液を介して負極２２に吸蔵される。一方、放電時には、電池素子２０において、負極２２からリチウムが放出されると共に、そのリチウムが電解液を介して正極２１に吸蔵される。これらの充放電時には、リチウムがイオン状態で吸蔵および放出される。

【0105】

＜１－３．製造方法＞
図６は、二次電池の製造方法を説明するために、図１に対応する斜視構成を表している。ただし、図６では、収納部１１と蓋部１２とが互いに分離されている状態を示している。以下の説明では、随時、図６と共に、既に説明した図１～図５を参照する。

【0106】

二次電池を製造する場合には、以下で例示する手順により、正極２１および負極２２を作製すると共に電解液を調製したのち、その正極２１、負極２２および電解液を用いて二次電池を組み立てると共に、その組み立て後の二次電池の安定化処理を行う。

【0107】

ここでは、図６に示したように、外装缶１０を形成するために、互いに物理的に分離されている収納部１１および蓋部１２を用いる。上記したように、収納部１１は、開口部１１Ｋを有している。また、蓋部１２は、窪み部１２Ｕを有していると共に、その蓋部１２には、あらかじめ外部端子３０および補助端子４０がガスケット５１，５２を介して接着されている。

【0108】

［正極の作製］
最初に、正極活物質、正極結着剤および正極導電剤が互いに混合された正極合剤を溶媒に投入することにより、ペースト状の正極合剤スラリーを調製する。この溶媒は、水性溶媒でもよいし、有機溶剤でもよい。ここで説明した溶媒に関する詳細は、以降においても同様である。続いて、正極集電体２１Ａの両面に正極合剤スラリーを塗布することにより、正極活物質層２１Ｂを形成する。最後に、ロールプレス機などを用いて正極活物質層２１Ｂを圧縮成型する。この場合には、正極活物質層２１Ｂを加熱してもよいと共に、圧縮成型を複数回繰り返してもよい。これにより、正極集電体２１Ａの両面に正極活物質層２１Ｂが形成されるため、正極２１が作製される。

【0109】

［負極の作製］
最初に、負極活物質、負極結着剤および負極導電剤が互いに混合された負極合剤を溶媒に投入することにより、ペースト状の負極合剤スラリーを調製する。続いて、負極集電体２２Ａの両面に負極合剤スラリーを塗布することにより、負極活物質層２２Ｂを形成する。最後に、ロールプレス機などを用いて負極活物質層２２Ｂを圧縮成型する。負極活物質層２２Ｂの圧縮成型に関する詳細は、正極活物質層２１Ｂの圧縮成型に関する詳細と同様である。これにより、負極集電体２２Ａの両面に負極活物質層２２Ｂが形成されるため、負極２２が作製される。

【0110】

［電解液の調製］
溶媒に電解質塩を投入する。これにより、溶媒中において電解質塩が分散または溶解されるため、電解液が調製される。

【0111】

［二次電池の組み立て］
最初に、溶接法などを用いて、正極２１のうちの正極集電体２１Ａに、シーラント８０により周囲を部分的に被覆された正極リード６１を接続させる。また、溶接法などを用いて、負極２２のうちの負極集電体２２Ａに負極リード６２を接続させる。溶接法は、抵抗溶接法およびレーザ溶接法などのうちのいずれか１種類または２種類以上である。ここで説明した溶接法に関する詳細は、以降においても同様である。

【0112】

続いて、セパレータ２３を介して正極２１および負極２２を互いに積層させたのち、その正極２１、負極２２およびセパレータ２３を巻回させることにより、図６に示したように、巻回中心空間２０Ｋを有する巻回体２０Ｚを作製する。この巻回体２０Ｚは、正極２１、負極２２およびセパレータ２３のそれぞれに電解液が含浸されていないことを除いて、電池素子２０の構成と同様の構成を有している。

【0113】

続いて、開口部１１Ｋから収納部１１の内部に巻回体２０Ｚと共に絶縁板７０を収納する。この場合には、溶接法などを用いて、収納部１１に負極リード６２を接続させる。

【0114】

続いて、開口部１１Ｋから収納部１１の内部に電解液を注入する。これにより、巻回体２０Ｚ（正極２１、負極２２およびセパレータ２３）に電解液が含浸されるため、電池素子２０が作製される。この場合には、電解液の一部が巻回中心空間２０Ｋの内部に供給されるため、その電解液が巻回中心空間２０Ｋの内部から巻回体２０Ｚに含浸される。

【0115】

続いて、外部端子３０および補助端子４０がガスケット５１，５２を介して固定されている蓋部１２を用いて開口部１１Ｋを遮蔽したのち、収納部１１に蓋部１２を接合させる。ここでは、溶接法を用いて収納部１１に蓋部１２を溶接する。この場合には、溶接法などを用いて、貫通口１２Ｋを経由して外部端子３０に正極リード６１を接続させる。

【0116】

これにより、収納部１１および蓋部１２が互いに溶接されるため、外装缶１０が形成されると共に、その外装缶１０の内部に電池素子２０などが収納されるため、二次電池が組み立てられる。

【0117】

［二次電池の安定化］
組み立て後の二次電池を充放電させる。環境温度、充放電回数（サイクル数）および充放電条件などの条件は、任意に設定可能である。これにより、電池素子２０において正極２１および負極２２のそれぞれの表面に被膜が形成されるため、二次電池の状態が電気化学的に安定化する。

【0118】

よって、外装缶１０の内部に電池素子２０などが封入されるため、二次電池が完成する。

【0119】

＜１－４．作用および効果＞
本実施形態の二次電池によれば、外装缶１０（収納部１１および蓋部１２）の内部に電池素子２０が収納されており、その蓋部１２の外側に外部端子３０が配置されており、その蓋部１２と外部端子３０との間にガスケット５１が配置されており、その蓋部１２が収納部１１に接合されている。また、外周端部３０Ｐがガスケット５１を介して蓋部１２に接着されており、外部端子３０の厚さＴ２が蓋部１２の厚さＴ１よりも大きい。よって、以下で説明する理由により、優れた耐変形特性を得ることができる。

【0120】

図７は、比較例の二次電池の断面構成を表しており、図３に対応している。図８は、比較例の二次電池の問題点を説明するために、図７に対応する断面構成を表している。

【0121】

比較例の二次電池は、図７に示したように、ガスケット５１の設置範囲が狭いため、外周端部３０Ｐがガスケット５１を介して蓋部１２に接着されていないことを除いて、図３に示した本実施形態の二次電池の構成と同様の構成を有している。

【0122】

この比較例の二次電池では、本実施形態の二次電池と同様に、外部端子３０がガスケット５１を介して蓋部１２に接着されているため、その外部端子３０が正極２１の外部接続用端子として機能する。

【0123】

しかしながら、外周端部３０Ｐがガスケット５１を介して蓋部１２に接着されていないため、その外周端部３０Ｐが外力に対して自由端部として挙動する。これにより、外装缶１０の内圧が上昇すると、外部端子３０が変形しやすくなる。

【0124】

詳細には、外装缶１０の内圧が上昇すると、その外装缶１０が膨張する。この外装缶１０の内圧が上昇するのは、大電流の条件下において二次電池が充電された場合および二次電池が過充電された場合などにおいて電解液の分解反応が過剰に進行するため、外装缶１０の内部において大量のガスが発生するからである。

【0125】

この場合には、内圧上昇に起因して蓋部１２が外側（上側）に向かって押されるため、その蓋部１２によりガスケット５１を介して外部端子３０が外側に向かって押される。これにより、外部端子３０では、図８に示したように、ガスケット５１を介して蓋部１２に接着されていない自由端部である外周端部３０Ｐが外側に反るように変形しやすくなる。

【0126】

よって、比較例の二次電池では、外装缶１０の内圧上昇時において外部端子３０が変形しやすくなるため、優れた耐変形特性を得ることが困難である。

【0127】

これに対して、本実施形態の二次電池では、図３に示したように、ガスケット５１の設置範囲が広いため、外周端部３０Ｐがガスケット５１を介して蓋部１２に接着されている。これにより、外周端部３０Ｐが外力に対して固定端部として挙動するため、外装缶１０の内圧が上昇しても外部端子３０が変形しにくくなる。

【0128】

詳細には、内圧上昇に応じて外装缶１０が膨張したため、蓋部１２と共に外部端子３０が外側に向かって押されても、固定端部である外周端部３０Ｐがガスケット５１を介して蓋部１２に接着されている状態は維持されやすくなる。これにより、外周端部３０Ｐが外側に反るように変形しにくくなる。

【0129】

しかも、外部端子３０の厚さＴ２が蓋部１２の厚さＴ１よりも大きいため、その外部端子３０の剛性が蓋部１２の剛性よりも高くなる。これにより、外部端子３０自体が外力に応じて変形しにくくなるため、内圧上昇に応じて蓋部１２と共に外部端子３０が外側に向かって押されても、外周端部３０Ｐがより変形しにくくなる。

【0130】

よって、本実施形態の二次電池では、外装缶１０の内圧上昇時において外部端子３０が変形しにくくなるため、優れた耐変形特性を得ることができる。

【0131】

本実施形態の二次電池では、特に、厚さ比ＲＴが０．４０～０．６７であれば、その厚さ比ＲＴが適正化される。よって、外装缶１０の内圧上昇時において外部端子３０がより変形しにくくなるため、より高い効果を得ることができる。

【0132】

また、外径比ＲＴが０．４５～０．９０であれば、その外径比ＲＴが適正化される。よって、外装缶１０の内圧上昇時において外部端子３０がより変形しにくくなるため、より高い効果を得ることができる。

【0133】

また、蓋部１２が窪み部１２Ｕを有しており、外部端子３０が窪み部１２Ｕの内部に配置されていれば、素子空間体積の増加に応じて体積エネルギー密度が増加するため、より高い効果を得ることができる。

【0134】

この場合には、蓋部１２が窪み部１２Ｕの内部に底面Ｗ１および内壁面Ｗ２を有しており、外周端部３０Ｐがガスケット５１を介して底面Ｗ１および内壁面Ｗ２のそれぞれに接着されていれば、外装缶１０の内圧上昇時において外部端子３０がより変形しにくくなるため、より高い効果を得ることができる。

【0135】

また、電池素子２０が正極２１および負極２２を含んでおり、その正極２１が外部端子３０と電気的に接続されており、その負極２２が外装缶１０と電気的に接続されていれば、その外部端子３０が正極２１の外部接続用端子として機能すると共に、その外装缶１０が負極２２の外部接続用端子として機能する。これにより、二次電池が外装缶１０および外部端子３０を介して電子機器に容易に接続可能になると共に、素子空間体積の増加に応じて単位体積当たりのエネルギー密度が増加するため、より高い効果を得ることができる。

【0136】

また、二次電池が扁平かつ柱状の二次電池であれば、外装缶１０の内圧上昇が発生しやすい小型の二次電池においても外部端子３０が効果的に変形しにくくなるため、より高い効果を得ることができる。

【0137】

また、二次電池がリチウムイオン二次電池であれば、リチウムの吸蔵放出を利用して十分な電池容量が安定に得られるため、より高い効果を得ることができる。

【0138】

＜２．変形例＞
上記した二次電池の構成は、以下で説明するように、適宜、変更可能である。ただし、以下で説明する一連の変形例のうちの任意の２種類以上は、互いに組み合わされてもよい。

【0139】

［変形例１］
図３では、ガスケット５１が外部端子３０と底面Ｗ１との間に配置されていると共に外部端子３０と内壁面Ｗ２との間に配置されているため、外周端部３０Ｐがガスケット５１を介して底面Ｗ１および内壁面Ｗ２のそれぞれに接着されている。

【0140】

しかしながら、図３に対応する図９に示したように、ガスケット５１が外部端子３０と底面Ｗ１との間に配置されているのに対して外部端子３０と内壁面Ｗ２との間に配置されていないため、外周端部３０Ｐがガスケット５１を介して内壁面Ｗ２に接着されておらずに底面Ｗ１だけに接着されている。

【0141】

この場合においても、外装缶１０の内圧上昇時において外部端子３０が変形しにくくなるため、図３に示した場合と同様の効果を得ることができる。

【0142】

ただし、外部端子３０をより強固に蓋部１２に接着させることにより、外周端部３０Ｐが変形することをより抑制するためには、図３に示したように、その外周端部３０Ｐはガスケット５１を介して底面Ｗ１および内壁面Ｗ２のそれぞれに接着されていることが好ましい。

【0143】

［変形例２］
図２では、正極２１が正極リード６１を介して外部端子３０に接続されていると共に、負極２２が負極リード６２を介して収納部１１に接続されている。このため、外部端子３０が正極２１の外部接続用端子として機能していると共に、外装缶１０が負極２２の外部接続用端子として機能している。

【0144】

しかしながら、図２に対応する図１０に示したように、正極２１が正極リード６１を介して収納部１１に接続されていると共に、負極２２が負極リード６２を介して外部端子３０に接続されていてもよい。このため、外装缶１０が正極２１の外部接続用端子として機能していると共に、外部端子３０が負極２２の外部接続用端子として機能していてもよい。

【0145】

この場合において、外部端子３０は、負極２２の外部接続用端子として機能するために、金属材料および合金材料の導電性材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、その導電性材料は、鉄、銅、ニッケル、ステンレス、鉄合金、銅合金およびニッケル合金などである。外装缶１０、すなわち収納部１１および蓋部１２のそれぞれは、正極２１の外部接続用端子として機能するために、金属材料および合金材料の導電性材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、その導電性材料は、アルミニウム、アルミニウム合金およびステンレスなどである。

【0146】

この場合においても、二次電池が外部端子３０（負極２２の外部接続用端子）および外装缶１０（正極２１の外部接続用端子）を介して電子機器に接続可能であるため、図２に示した場合と同様の効果を得ることができる。

【0147】

この場合には、特に、外装缶１０がアルミニウムおよびアルミニウム合金のうちの一方または双方を含んでいれば、二次電池が軽量化する。よって、重量エネルギー密度が増加するため、より高い効果を得ることができる。

【0148】

［変形例３］
図２では、蓋部１２が窪み部１２Ｕを有しており、外部端子３０が窪み部１２Ｕの内部に配置されている。

【0149】

しかしながら、図２に対応する図１１に示したように、蓋部１２が窪み部１２Ｕを有していなくてもよい。図１１に示した二次電池は、補助端子４０およびガスケット５２を備えていないと共に、外部端子３０が平坦な板状の部材であることを除いて、図２に示した二次電池の構成と同様の構成を有している。

【0150】

この場合においても、外周端部３０Ｐがガスケット５１を介して蓋部１２に接着されている。これにより、外装缶１０の内圧上昇時において外部端子３０が変形しにくくなるため、図２に示した場合と同様の効果を得ることができる。

【0151】

［変形例４］
図１および図２に示した二次電池は、外径Ｄよりも高さＨが小さいボタン型の二次電池である。しかしながら、ここでは具体的に図示しないが、二次電池は、外径Ｄよりも高さＨが大きい円筒型の二次電池でもよい。比Ｄ／Ｈは、任意に設定可能である。

【0152】

この場合においても、外装缶１０の内圧上昇時において外部端子３０が変形しにくくなるため、図１および図２に示した場合と同様の効果を得ることができる。

【0153】

［変形例５］
多孔質膜であるセパレータ２３を用いた。しかしながら、ここでは具体的に図示しないが、セパレータ２３の代わりに、高分子化合物層を含む積層型のセパレータを用いてもよい。

【0154】

具体的には、積層型のセパレータは、一対の面を有する多孔質膜と、その多孔質膜の片面または両面に設けられた高分子化合物層とを含んでいる。正極２１および負極２２のそれぞれに対するセパレータの密着性が向上するため、電池素子２０の巻きずれが抑制されるからである。これにより、電解液の分解反応が発生しても、二次電池が膨れにくくなる。高分子化合物層は、ポリフッ化ビニリデンなどの高分子化合物を含んでいる。ポリフッ化ビニリデンなどは、物理的強度に優れていると共に、電気化学的に安定だからである。

【0155】

なお、多孔質膜および高分子化合物層のうちの一方または双方は、複数の絶縁性粒子のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。二次電池の発熱時において複数の絶縁性粒子が放熱するため、その二次電池の安全性（耐熱性）が向上するからである。絶縁性粒子は、無機粒子および樹脂粒子のうちの一方または双方などである。無機粒子の具体例は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ベーマイト、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化マグネシウムおよび酸化ジルコニウムなどの粒子である。樹脂粒子の具体例は、アクリル樹脂およびスチレン樹脂などの粒子である。

【0156】

積層型のセパレータを作製する場合には、高分子化合物および溶媒などを含む前駆溶液を調製したのち、多孔質膜の片面または両面に前駆溶液を塗布する。この場合には、多孔質膜に前駆溶液を塗布する代わりに、その前駆溶液中に多孔質膜を浸漬させてもよい。また、前駆溶液中に複数の絶縁性粒子を含有させてもよい。

【0157】

この積層型のセパレータを用いた場合においても、正極２１と負極２２との間においてリチウムイオンが移動可能になるため、同様の効果を得ることができる。この場合には、特に、上記したように、二次電池の安全性が向上するため、より高い効果を得ることができる。

【0158】

［変形例６］
液状の電解質である電解液を用いた。しかしながら、ここでは具体的に図示しないが、電解液の代わりに、ゲル状の電解質である電解質層を用いてもよい。

【0159】

電解質層を用いた電池素子２０では、セパレータ２３および電解質層を介して正極２１および負極２２が互いに積層されていると共に、その正極２１、負極２２、セパレータ２３および電解質層が巻回されている。この電解質層は、正極２１とセパレータ２３との間に介在していると共に、負極２２とセパレータ２３との間に介在している。ただし、電解質層は、正極２１とセパレータ２３との間だけに介在していてもよいし、負極２２とセパレータ２３との間だけに介在していてもよい。

【0160】

具体的には、電解質層は、電解液と共に高分子化合物を含んでおり、その電解液は、高分子化合物により保持されている。電解液の漏液が防止されるからである。電解液の構成は、上記した通りである。高分子化合物は、ポリフッ化ビニリデンなどを含んでいる。電解質層を形成する場合には、電解液、高分子化合物および溶媒などを含む前駆溶液を調製したのち、正極２１および負極２２のそれぞれの片面または両面に前駆溶液を塗布する。

【0161】

この電解質層を用いた場合においても、正極２１と負極２２との間において電解質層を介してリチウムイオンが移動可能になるため、同様の効果を得ることができる。この場合には、特に、上記したように、電解液の漏液が防止されるため、より高い効果を得ることができる。

【0162】

［変形例７］
図１では、二次電池が巻回型の電池素子２０（巻回電極体）を備えている。しかしながら、ここでは具体的に図示しないが、二次電池が積層型の電池素子（積層電極体）を備えていてもよい。

【0163】

積層型の電池素子は、以下で説明することを除いて、巻回型の電池素子２０の構成と同様の構成を有している。

【0164】

積層型の電池素子は、正極、負極およびセパレータを含んでおり、その正極および負極は、セパレータを介して交互に積層されている。このため、積層型の電池素子は、１個または２個以上の正極と、１個または２個以上の負極と、１個または２個以上のセパレータとを含んでいる。正極、負極およびセパレータのそれぞれの構成は、正極２１、負極２２およびセパレータ２３のそれぞれの構成と同様である。

【0165】

積層型の電池素子が複数の正極および複数の負極を含んでいる場合には、複数の正極のそれぞれの正極集電体に正極リードが接続されていると共に、複数の負極のそれぞれの負極集電体に負極リードが接続されているため、二次電池は、複数の正極リードおよび複数の負極リードを備えている。複数の正極リードは、互いに接合された状態において外部端子３０に接続されていると共に、複数の負極リードは、互いに接合された状態において収納部１１に接続されている。

【0166】

この場合においても、積層型の電池素子において充放電されるため、同様の効果を得ることができる。

【実施例】

【0167】

本技術の実施例に関して説明する。

【0168】

＜実施例１～１５および比較例１～３＞
二次電池を作製したのち、その二次電池の特性を評価した。

【0169】

［二次電池の作製］
以下で説明する手順により、図１～図５に示したボタン型の二次電池（リチウムイオン二次電池）を作製した。

【0170】

（正極の作製）
最初に、正極活物質（ＬｉＣｏＯ₂ ）９１質量部と、正極結着剤（ポリフッ化ビニリデン）３質量部と、正極導電剤（黒鉛）６質量部とを互いに混合させることにより、正極合剤とした。続いて、溶媒（有機溶剤であるＮ－メチル－２－ピロリドン）に正極合剤を投入したのち、その有機溶剤を撹拌することにより、ペースト状の正極合剤スラリーを調製した。続いて、コーティング装置を用いて正極集電体２１Ａ（帯状のアルミニウム箔，厚さ＝１２μｍ）の両面に正極合剤スラリーを塗布したのち、その正極合剤スラリーを乾燥させることにより、正極活物質層２１Ｂを形成した。最後に、ロールプレス機を用いて正極活物質層２１Ｂを圧縮成型した。これにより、正極２１が作製された。

【0171】

（負極の作製）
最初に、負極活物質（黒鉛）９５質量部と、負極結着剤（ポリフッ化ビニリデン）５質量部とを互いに混合させることにより、負極合剤とした。続いて、溶媒（有機溶剤であるＮ－メチル－２－ピロリドン）に負極合剤を投入したのち、その有機溶剤を撹拌することにより、ペースト状の負極合剤スラリーを調製した。続いて、コーティング装置を用いて負極集電体２２Ａ（帯状の銅箔，厚さ＝１５μｍ）の両面に正極合剤スラリーを塗布したのち、その負極合剤スラリーを乾燥させることにより、負極活物質層２２Ｂを形成した。最後に、ロールプレス機を用いて負極活物質層２２Ｂを圧縮成型した。これにより、負極２２が作製された。

【0172】

（電解液の調製）
溶媒（炭酸エチレンおよび炭酸ジエチル）に電解質塩（ＬｉＰＦ₆ ）を添加したのち、その溶媒を攪拌した。この場合には、溶媒の混合比（重量比）を炭酸エチレン：炭酸ジエチル＝３０：７０としたと共に、電解質塩の含有量を溶媒に対して１ｍｏｌ／ｋｇとした。これにより、溶媒中において電解質塩が溶解または分散されたため、電解液が調製された。

【0173】

（二次電池の組み立て）
最初に、抵抗溶接法を用いて正極２１のうちの正極集電体２１Ａに正極リード６１（アルミニウム）を溶接したと共に、抵抗溶接法を用いて負極２２のうちの負極集電体２２Ａに負極リード６２（アルミニウム）を溶接した。この場合には、シーラント８０（ポリイミドテープ）により周囲を部分的に被覆されている正極リード６１を用いた。

【0174】

続いて、セパレータ２３（ポリエチレンフィルム，厚さ＝１０μｍ）を介して正極２１および負極２２を積層させたのち、その正極２１、負極２２およびセパレータ２３を巻回させることにより、巻回中心空間２０Ｋを有する巻回体２０Ｚを作製した。

【0175】

続いて、開口部１１Ｋから収納部１１（ＳＵＳ３１６）の内部に巻回体２０Ｚおよび絶縁板７０を収納した。この場合には、巻回中心空間２０Ｋの内部に溶接用の電極を挿入することにより、抵抗溶接法を用いて収納部１１に負極リード６２を溶接した。

【0176】

続いて、開口部１１Ｋから収納部１１の内部に電解液を注入したのち、レーザ溶接法を用いて収納部１１に蓋部１２（ＳＵＳ３１６）を溶接した。この蓋部１２には、外部端子３０（アルミニウム）および補助端子４０（アルミニウム）がガスケット５１（ポリプロピレン，厚さ＝０．０７ｍｍ）およびガスケット５２（ポリプロピレン，厚さ＝０．０７ｍｍ）を介して接着（熱溶着）されている。この場合には、抵抗溶接法を用いて、蓋部１２に設けられている貫通口１２Ｋを経由して外部端子３０に正極リード６１を溶接した。

【0177】

外部端子３０および補助端子４０がガスケット５１，５２を介して接着されている蓋部１２を準備する場合には、そのガスケット５１の設置範囲を調整することにより、表１に示したように、蓋部１２に対する外周端部３０Ｐの接着の有無を設定した。表１中の「外周端部の接着」の欄では、外周端部３０Ｐがガスケット５１を介して蓋部１２に接着されている場合（図３）には「あり」と示していると共に、外周端部３０Ｐがガスケット５１を介して蓋部１２に接着されていない場合（図７）には「なし」と示している。

【0178】

これにより、巻回体２０Ｚ（正極２１、負極２２およびセパレータ２３）に電解液が含浸されたため、電池素子２０が作製されたと共に、収納部１１に蓋部１２が溶接されたため、外装缶１０が形成された。よって、外装缶１０の内部に電池素子２０などが封入されたため、二次電池が組み立てられた。

【0179】

二次電池を組み立てる場合には、表１に示したように、蓋部１２の外径Ｄ１（ｍｍ）および厚さＴ１（ｍｍ）と、外部端子３０の外径Ｄ２（ｍｍ）および厚さＴ２（ｍｍ）とを変化させることにより、外径比ＲＤおよび厚さ比ＲＴのそれぞれを変化させた。

【0180】

（二次電池の安定化）
常温環境中（温度＝２３℃）において、組み立て後の二次電池を１サイクル充放電させた。充電時には、０．１Ｃの電流で電圧が４．２Ｖに到達するまで定電流充電したのち、その４．２Ｖの電圧で電流が０．０５Ｃに到達するまで定電圧充電した。放電時には、０．１Ｃの電流で電圧が３．０Ｖに到達するまで定電流放電した。０．１Ｃとは、電池容量（理論容量）を１０時間で放電しきる電流値であると共に、０．０５Ｃとは、電池容量を２０時間で放電しきる電流値である。

【0181】

これにより、正極２１および負極２２のそれぞれの表面に被膜が形成されたため、二次電池の状態が電気化学的に安定化した。よって、二次電池が完成した。

【0182】

［特性の評価］
二次電池の特性（耐変形特性）を評価したところ、表１に示した結果が得られた。

【0183】

（膨れ良品率）
耐変形特性を評価する場合には、その耐変形特性を評価するための指標である膨れ良品率（％）を調べた。

【0184】

この場合には、最初に、常温環境中において二次電池を充電させた。充電条件は、上記した二次電池の安定化時の充電条件と同様にした。続いて、高温環境中（温度＝６０℃）において充電状態の二次電池を保存（保存期間＝２４時間）した。

【0185】

続いて、外装缶１０の内圧上昇に起因して外周端部３０Ｐが外側に反っているかどうかを目視で確認することにより、二次電池の良否を判定した。この場合には、外周端部３０Ｐの反りの有無を確認するために用いた二次電池の個数（試験数）を１００個とした。また、外周端部３０Ｐが反っていなかった二次電池を良品と判定したと共に、外周端部３０Ｐが反っていた二次電池を不良品と判定した。

【0186】

最後に、膨れ良品率（％）＝（良品の個数／１００個）×１００という計算式に基づいて、その膨れ良品率を算出した。

【0187】

（厚さ良品率）
また、耐変形特性を評価するための他の指標である厚さ変形例（％）を調べた。

【0188】

この場合には、最初に、上記したように、二次電池の組み立て工程において、レーザ溶接法を用いて収納部１１に蓋部１２を溶接した。これにより、溶接時に発生した熱の影響を受けてガスケット５１が加熱された。

【0189】

続いて、溶接時においてガスケット５１が溶融したことに起因して、そのガスケット５１が部分的に盛り上がった（ガスケット５１の厚さが部分的に増加した）ため、外周端部３０Ｐが浮いていたかどうかを目視で確認することにより、その二次電池の良否を判定した。この場合には、外周端部３０Ｐの浮きの有無を確認するために用いた二次電池の個数（試験数）を１００個とした。また、外周端部３０Ｐが浮いていなかった二次電池を良品と判定したと共に、外周端部３０Ｐが浮いていた二次電池を不良品と判定した。

【0190】

最後に、厚さ良品率（％）＝（良品の個数／１００個）×１００という計算式に基づいて、その厚さ良品率を算出した。

【0191】

【表1】

【0192】

［考察］
表１に示したように、ガスケット５１を介して蓋部１２に接着されている外部端子３０を備えた二次電池の変形状況は、その二次電池の構成に応じて変動した。

【0193】

具体的には、外部端子３０の厚さＴ２は蓋部１２の厚さＴ１よりも大きいが、外周端部３０Ｐがガスケット５１を介して蓋部１２に接着されていない場合（比較例１）には、膨れ良品率が著しく悪化した。

【0194】

また、外周端部３０Ｐはガスケット５１を介して蓋部１２に接着されているが、外部端子３０の厚さＴ２は蓋部１２の厚さＴ１以下である場合（比較例２，３）においても同様に、膨れ良品率が著しく悪化した。

【0195】

これに対して、外部端子３０の厚さＴ２が蓋部１２の厚さＴ１よりも大きいと共に、外周端部３０Ｐがガスケット５１を介して蓋部１２に接着されている場合（実施例１～１５）には、膨れ良品率が大幅に改善された。

【0196】

この場合には、特に、厚さ比ＲＴが０．４０～０．６７であると、膨れ良品率がより増加した。また、外径比ＲＤが０．４５～０．９０であると、膨れ良品率がより改善されただけでなく、厚さ良品率も改善された。

【0197】

［まとめ］
表１に示した結果から、外部端子３０の外周端部３０Ｐがガスケット５１を介して蓋部１２に接着されていると共に、その外部端子３０の厚さＴ２が蓋部１２の厚さＴ１よりも大きいと、二次電池の変形が抑制された。よって、優れた耐変形特性を得ることができた。

【0198】

以上、一実施形態および実施例を挙げながら本技術に関して説明したが、その本技術の構成は、一実施形態および実施例において説明された構成に限定されないため、種々に変形可能である。

【0199】

具体的には、電極反応物質がリチウムである場合に関して説明したが、その電極反応物質は、特に限定されない。このため、電極反応物質は、上記したように、ナトリウムおよびカリウムなどの他のアルカリ金属でもよいし、ベリリウム、マグネシウムおよびカルシウムなどのアルカリ土類金属でもよい。この他、電極反応物質は、アルミニウムなどの他の軽金属でもよい。

【0200】

本明細書中に記載された効果は、あくまで例示であるため、本技術の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されない。よって、本技術に関して、他の効果が得られてもよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】