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(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】2024-09-17
(45)【発行日】2024-09-26
(54)【発明の名称】二次電池
(51)【国際特許分類】
   H01M 50/593 20210101AFI20240918BHJP
   H01M 50/109 20210101ALI20240918BHJP
   H01M 10/0587 20100101ALI20240918BHJP
   H01M 10/052 20100101ALI20240918BHJP
   H01M 50/586 20210101ALI20240918BHJP
   H01M 50/531 20210101ALI20240918BHJP
   H01M 50/548 20210101ALI20240918BHJP
   H01M 50/153 20210101ALI20240918BHJP
   H01M 50/169 20210101ALI20240918BHJP
   H01M 10/04 20060101ALI20240918BHJP
【FI】
H01M50/593
H01M50/109
H01M10/0587
H01M10/052
H01M50/586
H01M50/531
H01M50/548 201
H01M50/153
H01M50/169
H01M10/04 W
【請求項の数】 13
(21)【出願番号】P 2022550387
(86)(22)【出願日】2021-07-20
(86)【国際出願番号】 JP2021027132
(87)【国際公開番号】W WO2022059339
(87)【国際公開日】2022-03-24
【審査請求日】2023-02-27
(31)【優先権主張番号】P 2020156157
(32)【優先日】2020-09-17
(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】葛本 泰地
(72)【発明者】
【氏名】影山 雅之
(72)【発明者】
【氏名】堀越 吉一
【審査官】吉川 潤
(56)【参考文献】
【文献】特開平06-349460(JP,A)
【文献】特表2017-527950(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2019/0165335(US,A1)
【文献】中国実用新案第204596910(CN,U)
【文献】中国実用新案第208797048(CN,U)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01M 50/50 - 50/77
H01M 50/00 - 50/198
H01M 10/00 - 10/0587
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いに対向する第1底部および第2底部を含む扁平かつ柱状の外装部材と、
前記外装部材の内部に収納され、前記第1底部から前記第2底部に向かって延在する第1貫通孔を有する電池素子と、
前記第2底部と前記電池素子との間において前記電池素子に対して部分的に接着され、前記第1貫通孔と重なる位置に第2貫通孔を有する絶縁部材と
を備え、
前記絶縁部材は、
前記電池素子に接着された接着部と、
前記電池素子に接着されない非接着部と、
を含み、
前記接着部および前記非接着部は、前記絶縁部材の外径に沿った方向において縞状となるように交互に配置されている、
二次電池。
【請求項2】
前記非接着部は、絶縁性および非接着性を有する基材層であり、
前記接着部は、前記基材層の一面に設けられた接着層である、
請求項1に記載の二次電池。
【請求項3】
前記接着部の面積と前記非接着部の面積との和に対する前記接着部の面積の割合は、5%以上85%以下である。
請求項1に記載の二次電池。
【請求項4】
互いに対向する第1底部および第2底部を含む扁平かつ柱状の外装部材と、
前記外装部材の内部に収納され、前記第1底部から前記第2底部に向かって延在する第1貫通孔を有する電池素子と、
前記第2底部と前記電池素子との間において前記電池素子に対して部分的に接着され、前記第1貫通孔と重なる位置に第2貫通孔を有する絶縁部材と
を備え、
前記絶縁部材は、
前記電池素子に接着された接着部と、
前記電池素子に接着されない非接着部と、
を含み、
前記接着部および前記非接着部は、前記絶縁部材の中心から周辺に向かう方向において同心円状となるように交互に配置されている、
二次電池。
【請求項5】
前記接着部の面積と前記非接着部の面積との和に対する前記接着部の面積の割合は、5%以上85%以下である。
請求項4に記載の二次電池。
【請求項6】
前記非接着部が前記第2貫通孔に接する範囲は、前記接着部が前記第2貫通孔に接する範囲よりも大きい、
請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載の二次電池。
【請求項7】
互いに対向する第1底部および第2底部を含む扁平かつ柱状の外装部材と、
前記外装部材の内部に収納され、前記第1底部から前記第2底部に向かって延在する第1貫通孔を有する電池素子と、
前記第2底部と前記電池素子との間において前記電池素子に対して部分的に接着され、前記第1貫通孔と重なる位置に第2貫通孔を有する絶縁部材と
を備え、
前記絶縁部材は、
前記電池素子に接着された接着部と、
前記電池素子に接着されない非接着部と、
を含み、
前記非接着部が前記第2貫通孔に接する範囲は、前記接着部が前記第2貫通孔に接する範囲よりも大きい、
二次電池。
【請求項8】
前記第2貫通孔は、前記非接着部の内部に配置されている、
請求項7に記載の二次電池。
【請求項9】
前記電池素子は、セパレータを介して巻回された第1電極および第2電極を含み、
前記第1貫通孔は、前記電池素子の巻回中心に形成された空間である、
請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載の二次電池。
【請求項10】
前記電池素子は、セパレータを介して巻回された第1電極および第2電極を含み、
さらに、前記第1電極および前記第2電極のうちの一方に接続され、前記第2貫通孔を経由して前記第2底部に接続された電極配線を備えた、
請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載の二次電池。
【請求項11】
さらに、前記第1底部により支持され、前記第1底部から絶縁された電極端子を備えた、
請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の二次電池。
【請求項12】
前記外装部材は、さらに、前記第1底部および前記第2底部のそれぞれに連結された側壁部を含み、
前記外装部材は、
前記第1底部である蓋部材と、
前記電池素子を内部に収納し、前記第2底部および前記側壁部である器部材と
を含み、
前記蓋部材は、前記器部材に溶接されている、
請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載の二次電池。
【請求項13】
リチウムイオン二次電池である、
請求項1ないし請求項12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、その電池素子は、正極、負極および電解質を含んでいる。二次電池の構成に関しては、様々な目的を達成するために様々な検討がなされている。
【0003】
具体的には、内部短絡の発生抑制と過充電時の安全性確保とを両立させるために、電極群と電池ケース底面との間に絶縁板が配置されており、その絶縁板がセパレータの耐熱温度以上の耐熱温度を有している(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
絶縁板の位置ずれを防止するために、電池ケースの内部に極板群とその極板群の底面に取り付けられた絶縁板とが収納されており、その絶縁板が複数の突起部または複数の溝部を有している(例えば、特許文献2参照。)。
【0005】
高密度の電極組立体に対する電解液の含浸性を向上させるために、缶の内部に電極組立体および下絶縁板が収納されており、その下絶縁板が矩形または円形である複数の開口部を有している(例えば、特許文献3参照。)。
【0006】
電池素子を収納するための缶として、加締め加工を用いて形成されたクリンプ缶が用いられている(例えば、特許文献4参照。)。このクリンプ缶では、金属カップおよび金属蓋がガスケットを介して互いに加締められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開2004-031263号公報
【文献】特開平10-284046号公報
【文献】特開2007-027109号公報
【文献】米国出願公開第2017/0025703号明細書
【発明の概要】
【0008】
二次電池の構成に関する様々な検討がなされているが、電池特性(電池容量)だけでなく製造安定性および安全性も一緒に改善することは未だ十分でないため、改善の余地がある。
【0009】
よって、電池容量を担保しながら製造安定性および安全性を向上させることが可能である二次電池が望まれている。
【0010】
本技術の一実施形態の二次電池は、互いに対向する第1底部および第2底部を含む扁平かつ柱状の外装部材と、その外装部材の内部に収納され、第1底部から第2底部に向かって延在する第1貫通孔を有する電池素子と、その第2底部と電池素子との間において電池素子に対して部分的に接着され、第1貫通孔と重なる位置に第2貫通孔を有する絶縁部材とを備えたものである。
【0011】
本技術の一実施形態の二次電池によれば、第1底部および第2底部を含む扁平かつ柱状の外装部材の内部に第1貫通孔を有する電池素子が収納されており、その第1貫通孔と重なる位置に第2貫通孔を有する絶縁部材が第2底部と電池素子との間において電池素子に対して部分的に接着されているので、電池容量を担保しながら製造安定性および安全性を向上させることができる。
【0012】
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】
【0013】
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表す断面図である。
図3図2に示した二次電池の主要部の構成を表す平面図である。
図4図2に示した電池素子の構成を表す断面図である。
図5図2に示した絶縁フィルムの構成を表す平面図である。
図6】絶縁フィルムの形成工程を説明するための平面図である。
図7】二次電池の製造工程を説明するための斜視図である。
図8】第1比較例の二次電池(絶縁フィルム)の構成を表す平面図である。
図9】第2比較例の二次電池(絶縁フィルム)の構成を表す平面図である。
図10】第3比較例の二次電池(絶縁フィルム)の構成を表す平面図である。
図11】第4比較例の二次電池(絶縁フィルム)の構成を表す平面図である。
図12】第5比較例の二次電池(絶縁フィルム)の構成を表す平面図である。
図13】第6比較例の二次電池(絶縁フィルム)の構成を表す平面図である。
図14】第7変形例の二次電池(絶縁フィルム)の構成を表す平面図である。
図15】第2比較例の二次電池に関する問題点を説明するための平面図である。
図16】変形例1の絶縁フィルムの構成を表す平面図である。
図17】変形例2の絶縁フィルムの構成を表す平面図である。
図18】変形例2の絶縁フィルムの他の構成を表す平面図である。
図19】変形例3の二次電池の構成を表す断面図である。
図20】変形例4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】
【0014】
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
【0015】
<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。
【0016】
ここで説明する二次電池は、扁平かつ柱状の立体的形状を有しており、いわゆるコイン型およびボタン型などと呼称される二次電池である。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、その一対の底部の間に位置する側壁部とを有しており、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。
【0017】
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いる。この二次電池では、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に、その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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
<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表している。図3は、図2に示した二次電池の主要部の平面構成を表している。図4は、図2に示した電池素子40の断面構成を表している。図5は、図2に示した絶縁フィルム50の平面を表している。
【0021】
以下の説明では、便宜上、図1および図2のそれぞれにおける上側を二次電池の上側とすると共に、図1および図2のそれぞれにおける下側を二次電池の下側とする。
【0022】
ただし、図2では、図示内容を簡略化するために、正極41、負極42、セパレータ43、正極リード61および負極リード62のそれぞれを線状に示していると共に、電池素子40と絶縁フィルム50との位置関係を見やすくするために、その絶縁フィルム50が電池素子40から離隔された状態を示している。図3では、電池素子40および絶縁フィルム50のそれぞれを下方から見た状態を示している。図4では、電池素子40の断面構成の一部だけを示している。図5では、絶縁フィルム50を上方から見た状態を示している。
【0023】
ここで説明する二次電池は、図1に示したように、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。
【0024】
二次電池の寸法は、特に限定されないが、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。ただし、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。この比(D/H)の上限は、特に限定されないが、25以下であることが好ましい。
【0025】
この二次電池は、図1図5に示したように、外装缶10と、電池素子40と、絶縁フィルム50とを備えている。ここでは、二次電池は、さらに、外部端子20と、ガスケット30と、正極リード61と、負極リード62とを備えている。
【0026】
[外装缶]
外装缶10は、図1および図2に示したように、扁平かつ柱状の外装部材であり、電池素子40などを収納するために中空の構造を有している。
【0027】
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を含んでおり、より具体的には、上底部M1および下底部M2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た側壁部M3を含んでいる。
【0028】
上底部M1は、互いに対向する第1底部および第2底部のうちの第1底部であると共に、下底部M2は、その第2底部である。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。これにより、側壁部M3では、上端部が上底部M1に連結されていると共に、下端部が下底部M2に連結されている。上記したように、外装缶10は円柱状であるため、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の表面は凸型の湾曲面である。
【0029】
また、外装缶10は、互いに接合された収納部11および蓋部12を含んでおり、その収納部11は、蓋部12により封止されている。ここでは、蓋部12は、収納部11に溶接されている。
【0030】
収納部11は、電池素子40などを内部に収納する扁平かつ円柱状の器部材であり、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および側壁部M3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、上端部が開放されると共に下端部が閉塞された中空の構造を有しているため、その上端部に開口部11Kを有している。
【0031】
蓋部12は、収納部11の開口部11Kを閉塞する略円盤状の蓋部材であり、上底部M1である。ここでは、蓋部12は、外部端子20と電池素子40とを互いに接続可能とするために貫通孔12Kを有しており、上記したように、開口部11Kにおいて収納部11に溶接されている。蓋部12には、外部端子20が取り付けられているため、その蓋部12は、外部端子20を支持している。
【0032】
ここでは、収納部11の内部に向かって蓋部12が部分的に突出するように屈曲しているため、その蓋部12が部分的に窪んでいる。この場合において、蓋部12の一部は、その蓋部12の中心に向かって段差を形成するように屈曲している。これにより、蓋部12は、収納部11の内部に向かって部分的に突出するように屈曲しているため、窪み部12Hを有している。貫通孔12Kは、窪み部12Hに設けられている。
【0033】
上記したように、外装缶10は、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り、いわゆる溶接缶である。これにより、溶接後の外装缶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。
【0034】
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。
【0035】
「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。
【0036】
特に、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、二次電池の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、充放電反応に関与する電池素子40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。
【0037】
ここでは、外装缶10(収納部11および蓋部12)は、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40(負極42)に接続されているため、その負極42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42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42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。
【0038】
具体的には、外装缶10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。
【0039】
なお、外装缶10(蓋部12)は、後述するように、正極41の外部接続用端子として機能する外部端子20からガスケット30を介して絶縁されている。外装缶10(負極42の外部接続用端子)と外部端子20(正極41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。
【0040】
[外部端子]
外部端子20は、図1および図2に示したように、二次電池が電子機器に搭載される際に、その電子機器に接続される電極端子である。ここでは、外部端子20は、上記したように、外装缶10(蓋部12)に取り付けられている。これにより、外部端子20は、ガスケット30を介して蓋部12から絶縁されながら、その蓋部12により支持されている。
【0041】
ここでは、外部端子20は、正極リード61を介して電池素子40(正極41)に接続されているため、その正極41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20(正極41の外部接続用端子)および外装缶10(負極42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。
【0042】
この外部端子20は、平坦な略板状の部材であり、ガスケット30を介して窪み部12Hの内部に配置されている。これにより、外部端子20は、上記したように、ガスケット30を介して蓋部12から絶縁されている。ここでは、外部端子20は、蓋部12よりも上方に突出しないように窪み部12Hの内部に収納されている。外部端子20が蓋部12よりも上方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、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。
【0043】
なお、外部端子20の外径は、窪み部12Hの内径よりも小さいため、その外部端子20は、周囲において蓋部12から離隔されている。これにより、ガスケット30は、窪み部12Hの内部において外部端子20と蓋部12との間の空間のうちの一部だけに配置されており、より具体的には、ガスケット30が存在しなければ外部端子20と蓋部12とが互いに接触し得る場所だけに配置されている。
【0044】
また、外部端子20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。ただし、外部端子20は、クラッド材料により形成されていてもよい。このクラッド材料は、ガスケット30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、そのクラッド材料では、アルミニウム層とニッケル層とが互いに圧延接合されている。
【0045】
[ガスケット]
ガスケット30は、図2に示したように、外装缶10(蓋部12)と外部端子20との間に配置された絶縁部材であり、その外部端子20は、ガスケット30を介して蓋部12に固定されている。ここでは、ガスケット30は、貫通孔12Kに対応する箇所に貫通孔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30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。また、ガスケット30は、絶縁性の高分子化合物などの絶縁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、その絶縁性材料は、ポリプロピレンおよびポリエチレンなどである。
【0046】
ガスケット30の設置範囲は、特に限定されないため、任意に設定可能である。ここでは、ガスケット30は、窪み部12Hの内部において、蓋部12の上面と外部端子20の下面との間に配置されている。
【0047】
[電池素子]
電池素子40は、図2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40は、正極41、負極42およびセパレータ43を含んでいる。ここでは、電池素子40は、さらに、液状の電解質である電解液(図示せず)を含んでいる。
【0048】
ここで説明する電池素子40は、いわゆる巻回電極体である。すなわち、電池素子40では、正極41および負極42がセパレータ43を介して互いに積層されていると共に、その正極41、負極42およびセパレータ43が巻回されている。これにより、正極41および負極42は、セパレータ43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40は、巻回中心空間40K(内径D1)を有している。この巻回中心空間40Kは、蓋部12(上底部M1)から収納部11(下底部M2)に向かって延在する第1貫通孔であり、電池素子40の巻回中心(正極41、負極42およびセパレータ43が巻回されている中心)に形成された空間である。
【0049】
ここでは、正極41、負極42およびセパレータ43は、そのセパレータ43が最外周および最内周のそれぞれに配置されるように巻回されている。正極41、負極42およびセパレータ43のそれぞれの巻回数は、特に限定されないため、任意に設定可能である。
【0050】
この電池素子40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、扁平かつ円柱状の立体的形状を有している。電池素子40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40が収納された際にデッドスペース(外装缶10と電池素子40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。
【0051】
(正極)
正極41は、充放電反応を進行させるための第1電極であり、図4に示したように、正極集電体41Aおよび正極活物質層41Bを含んでいる。
【0052】
正極集電体41Aは、正極活物質層41Bが設けられる一対の面を有している。この正極集電体41A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。
【0053】
ここでは、正極活物質層41Bは、正極集電体41A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41Bは、正極41が負極42に対向する側において正極集電体41Aの片面だけに設けられていてもよい。また、正極活物質層41Bは、さらに、正極結着剤および正極導電剤などを含んでいてもよい。正極活物質層41B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。
【0054】
正極活物質は、リチウム化合物を含んでいる。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の総称であり、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。高いエネルギー密度が得られるからである。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。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 4 などであると共に、リン酸化合物の具体例は、LiFePO4 およびLiMnPO4 などである。
【0055】
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。
【0056】
(負極)
負極42は、充放電反応を進行させるための第2電極であり、図4に示したように、負極集電体42Aおよび負極活物質層42Bを含んでいる。
【0057】
負極集電体42Aは、負極活物質層42Bが設けられる一対の面を有している。この負極集電体42A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。
【0058】
ここでは、負極活物質層42Bは、負極集電体42A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42Bは、負極42が正極41に対向する側において負極集電体42Aの片面だけに設けられていてもよい。また、負極活物質層42Bは、さらに、負極結着剤および負極導電剤など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42B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。
【0059】
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SiOx (0<x≦2または0.2<x<1.4)などである。
【0060】
ここでは、負極42の高さは、正極41の高さよりも大きくなっている。この場合において、負極42は、正極41よりも上方に突出していると共に、その正極41よりも下方に突出している。正極41から放出されたリチウムイオンが負極42の表面において析出することを抑制するためである。この「高さ」とは、上記した二次電池の高さHに対応する寸法であり、すなわち図1および図2のそれぞれにおける上下方向の寸法である。ここで説明した高さの定義は、以降においても同様である。
【0061】
(セパレータ)
セパレータ43は、図2および図4に示したように、正極41と負極42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41と負極42との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43は、ポリエチレンなどの高分子化合物を含んでいる。
【0062】
ここでは、セパレータ43の高さは、負極42の高さよりも大きくなっている。この場合において、セパレータ43は、負極42よりも上方に突出していると共に、その負極42よりも下方に突出している。正極41と外装缶10(収納部11および蓋部12)とが互いに接触することを抑制するためである。
【0063】
(電解液)
電解液は、正極41、負極42およびセパレータ43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。
【0064】
[絶縁フィルム]
絶縁フィルム50は、図2図3および図5に示したように、収納部11(下底部M2)と電池素子40との間に配置されている絶縁部材である。図3では、絶縁フィルム50に淡い網掛けを施している。
【0065】
この絶縁フィルム50は、略平坦なフィルム状の部材(厚さT)であり、貫通孔50K(内径D2)を有している。この貫通孔50Kは、電池素子40に設けられている巻回中心空間40Kと重なる位置に配置されている第2貫通孔である。貫通孔50Kが巻回中心空間40Kと重なる位置に配置されているのは、後述するように、二次電池の製造工程(収納部11に対する負極リード62の溶接工程)において、巻回中心空間40Kおよび貫通孔50Kのそれぞれに溶接用の電極を挿入可能にするためである。
【0066】
貫通孔50Kの位置は、巻回中心空間40Kの位置に対して完全に一致していてもよいし、その巻回中心空間40Kの位置から多少ずれていてもよい。ただし、貫通孔50Kの位置が巻回中心空間40Kの位置に対して多少ずれている場合には、絶縁フィルム50(貫通孔50Kが設けられていない部分)が巻回中心空間40Kを遮蔽しすぎないように、その絶縁フィルム50が電池素子40に対して位置合わせされていることが好ましい。上記したように、巻回中心空間40Kおよび貫通孔50Kのそれぞれに溶接用の電極を挿入可能にするためである。
【0067】
特に、絶縁フィルム50は、電池素子40の下面に対して部分的に接着されている。すなわち、絶縁フィルム50の一部は、電池素子40の下面に対して接着されているのに対して、その絶縁フィルム50の他の部分は、電池素子40の下面に対して密着されているが接着されていない。
【0068】
絶縁フィルム50が電池素子40の下面に対して部分的に接着されているのは、以下で説明する3つの理由による。ただし、ここで説明した3つの理由の詳細に関しては、後述する。
【0069】
第1に、絶縁フィルム50が電池素子40に固定されるため、貫通孔50Kの位置が巻回中心空間40Kの位置に対してずれにくくなるからである。これにより、二次電池の製造工程(収納部11に対する負極リード62の溶接工程)において、負極リード62が収納部11に溶接されやすくなる。
【0070】
第2に、二次電池の製造工程(巻回体40Zに対する電解液の含浸工程)において、必要に応じて電池素子40と絶縁フィルム50との間に隙間が発生しやすくなるため、その隙間を利用して電解液が巻回体40Zに含浸されやすくなるからである。これにより、巻回体40Zに対する電解液の含浸効率が向上するため、二次電池が電解液を保持しやすくなる。
【0071】
第3に、上記したように、負極リード62が収納部11に溶接されやすくなるため、内径D1,D2のそれぞれが小さくても済むからである。これにより、電池素子40の体積が増加し、すなわち正極41および負極42のそれぞれの巻回数が増加する。
【0072】
具体的には、絶縁フィルム50は、電池素子40の下面に接着された接着部51と、その電池素子40の下面に接着されない非接着部52とを含んでいる。
【0073】
より具体的には、絶縁フィルム50は、絶縁性および非接着性を有する基材層53と、その基材層53の一面に設けられた接着層54とを含んでいる。ここでは、接着層54は、基材層53の一面の一部だけに設けられている。これにより、接着部51は、接着層54により形成されていると共に、非接着部52は、基材層53により形成されている。
【0074】
接着層54(接着部51)は、接着性材料(または粘着性材料)のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。接着性材料の種類は、接着性を有する一般的な高分子化合物などであれば、特に限定されない。接着層54の厚さは、特に限定されないため、任意に設定可能である。
【0075】
基材層53(非接着部52)は、非接着性を有する絶縁性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。絶縁性材料の種類は、非接着性および絶縁性を有する一般的な高分子化合物などであれば、特に限定されない。基材層53の厚さは、特に限定されないため、任意に設定可能である。
【0076】
絶縁フィルム50が接着部51および非接着部52を含んでいるため、その絶縁フィルム50が電池素子40の下面に対して部分的に接着されていれば、その絶縁フィルム50の具体的な構成は、特に限定されないため、任意に設計可能である。この「絶縁フィルム50の具体的な構成」とは、接着部51の数、形状および面積と、非接着部52の数、形状および面積との他、接着部51と非接着部52との位置関係(接着部51および非接着部52の配置パターン)などである。
【0077】
ここでは、接着部51および非接着部52は、絶縁フィルム50の外径に沿った方向(絶縁フィルム50の中心を通る直線の延在方向)において縞状となるように交互に配置されている。すなわち、接着部51および非接着部52のそれぞれは、帯状の平面形状を有しており、その接着部51および非接着部52は、いわゆるストライプ状となるように交互に配列されている。絶縁フィルム50が電池素子40に対して十分に固定されやすくなると共に、電解液が巻回体40Zに対して十分に含浸されやすくなるからである。
【0078】
この場合において、接着部51の数は、特に限定されないため、1個だけでもよいし、2個以上でもよい。同様に、非接着部52の数は、特に限定されないため、1個だけでもよいし、2個以上でもよい。
【0079】
また、接着部51の幅および非接着部52の幅のそれぞれは、任意に設定可能である。ここで説明した「幅」とは、接着部51および非接着部52が交互に配置されている方向の寸法である。ただし、接着部51の幅と非接着部52の幅とは、互いに同じでもよいし、互いに異なってもよい。
【0080】
ここでは、絶縁フィルム50は、2個の接着部51と、3個の非接着部52とを含んでいるため、それらの接着部51および非接着部52は、非接着部52、接着部51、非接着部52、接着部51および非接着部52の順に配置されている。図3では、絶縁フィルム50の構成を分かりやすくするために、2個の接着部51を破線で示している。図5では、接着部51と非接着部52とを互いに区別しやすくするために、その接着部51に濃い網掛けを施していると共に、その非接着部52に淡い網掛けを施している。
【0081】
中でも、非接着部52が貫通孔50Kに接する範囲は、接着部51が貫通孔50Kに接する範囲よりも大きいことが好ましい。すなわち、絶縁フィルム50に貫通孔50Kが設けられている場合において、非接着部52が貫通孔50Kの外周に沿う範囲(長さ)は、接着部51が貫通孔50Kの外周に沿う範囲(長さ)よりも大きいことが好ましい。二次電池の製造工程において巻回中心空間40Kの内部に電解液の一部が供給された際に、巻回体40Zと非接着部52との間に隙間が発生しやすくなるため、その隙間を経由して電解液が巻回体40Zに含浸されやすくなるからである。
【0082】
図5では、2個の接着部51のそれぞれが貫通孔50Kに点接触しているのに対して、1個の非接着部52が貫通孔50Kに線接触している場合を示している。これにより、非接着部52が貫通孔50Kに接する範囲は、接着部51が貫通孔50Kに接する範囲よりも十分に大きくなっている。
【0083】
特に、貫通孔50Kは、非接着部52の内部に配置されていることがより好ましい。上記した隙間がより発生しやすくなるため、電解液が巻回体40Zにより含浸されやすくなるからである。
【0084】
図5では、上記したように、2個の接着部51のそれぞれが貫通孔50Kに点接触しているため、その貫通孔50Kが実質的に非接着部52の内部に配置されている場合を示している。
【0085】
なお、絶縁フィルム50が電池素子40に対して部分的に接着されていれば、接着部51の面積と非接着部52の面積との関係は、特に限定されない。この「接着部51の面積」とは、絶縁フィルム50が複数の接着部51を含んでいる場合には、各接着部51の面積の和(総面積)であると共に、「非接着部52の面積」とは、絶縁フィルム50が複数の非接着部52を含んでいる場合には、各非接着部52の面積の和(総面積)である。
【0086】
中でも、接着部51の面積S1と非接着部52の面積S2との和に対する接着部51の面積S1の割合である面積割合S(=[S1/(S1+S2)]×100)は、5%~85%であることが好ましい。接着部51の面積と非接着部52の面積との関係が適正化されるため、絶縁フィルム50が電池素子40に対して十分に固定されやすくなると共に、電解液が巻回体40Zに対して十分に含浸されやすくなるからである。
【0087】
[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、正極41(正極集電体41A)を外部端子20に接続させる正極41用の接続配線である。この正極リード61は、正極41に接続されていると共に、蓋部12に設けられている貫通孔12Kを経由して外部端子20に接続されている。
【0088】
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40の電気抵抗が低下するからである。
【0089】
正極リード61の接続方法は、特に限定されないが、具体的には、溶接法である。この溶接法の種類は、特に限定されないが、具体的には、抵抗溶接法、超音波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。
【0090】
正極リード61の形成材料に関する詳細は、正極集電体41A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41A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。
【0091】
正極41に対する正極リード61の接続位置は、特に限定されないため、任意に設定可能である。すなわち、正極リード61は、最外周において正極41に接続されていてもよいし、最内周において正極41に接続されていてもよいし、最外周と最内周との間の巻回途中において正極41に接続されていてもよい。図2では、正極リード61が巻回途中において正極41に接続されている場合を示している。
【0092】
なお、正極リード61は、正極集電体41Aから物理的に分離されているため、その正極集電体41A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41Aと物理的に連続しているため、その正極集電体41Aと一体化されていてもよい。
【0093】
[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、負極42(負極集電体42A)を外装缶10(収納部11)に接続させる負極42用の接続配線(電極配線)である。この負極リード62は、負極42に接続されていると共に、絶縁フィルム50に設けられている貫通孔50Kを経由して収納部11(下底部M2)に接続されている。
【0094】
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40の電気抵抗が低下するからである。
【0095】
負極リード62の接続方法に関する詳細は、正極リード61の接続方法に関する詳細と同様である。また、負極リード62の形成材料に関する詳細は、負極集電体42A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42A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】
負極42に対する負極リード62の接続位置は、特に限定されないため、任意に設定可能である。すなわち、負極リード62は、最外周において負極42に接続されていてもよいし、最内周において負極42に接続されていてもよいし、最外周と最内周との間の巻回途中において負極42に接続されていてもよい。図2では、負極リード62が最外周において負極42に接続されている場合を示している。
【0097】
なお、負極リード62は、負極集電体42Aから物理的に分離されているため、その負極集電体42A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42Aと物理的に連続しているため、その負極集電体42Aと一体化されていてもよい。
【0098】
[その他]
なお、二次電池は、さらに、図示しない他の構成要素のうちのいずれか1種類または2種類以上を備えていてもよい。
【0099】
具体的には、二次電池は、安全弁機構を備えている。この安全弁機構は、外装缶10の内圧が一定以上に到達すると、その外装缶10と電池素子40(負極42)との電気的接続を切断する。外装缶10の内圧が一定以上に到達する原因は、二次電池の内部短絡および加熱などである。安全弁機構の設置場所は、外装缶10であれば、特に限定されない。中でも、安全弁機構は、収納部11(下底部M2)および蓋部12のうちのいずれかに設けられていることが好ましく、外部端子20が取り付けられていない収納部11(下底部M2)に設けられていることがより好ましい。
【0100】
また、二次電池は、蓋部12と電池素子40との間に追加の絶縁フィルムを備えている。追加の絶縁フィルムの構成は、接着部51を含んでいないことを除いて、絶縁フィルム50の構成と同様である。
【0101】
また、二次電池は、正極リード61の周囲を被覆するシーラントを備えている。このシーラントは、ポリイミドなどの絶縁性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。
【0102】
なお、外装缶10には、開列弁が設けられている。この開列弁は、外装缶10の内圧が一定以上に到達した際に開裂するため、その内圧を開放する。開列弁の設置場所は、外装缶10であれば、特に限定されないが、中でも、上記した安全弁機構の設置場所と同様に、収納部11(下底部M2)および蓋部12のうちのいずれかが好ましく、その収納部11(下底部M2)がより好ましい。
【0103】
<1-2.動作>
二次電池の充電時には、電池素子40において、正極41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42に吸蔵される。一方、二次電池の放電時には、電池素子40において、負極42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41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。
【0104】
<1-3.製造方法>
図6は、絶縁フィルム50の形成工程を説明するために、図5に対応する平面構成を表している。図7は、二次電池の製造工程を説明するために、図1に対応する斜視構成を表している。
【0105】
ただし、図6では、絶縁フィルム50を形成するために用いられる前駆フィルム150を示している。図7では、収納部11に蓋部12が溶接される前であるため、その蓋部12が収納部11から分離されている状態を示している。なお、図7では、図示内容を簡略化するために、正極リード61および負極リード62のそれぞれの図示を省略している。
【0106】
以下の説明では、図6および図7と共に、随時、既に説明した図1図5を参照する。以下では、二次電池の製造前の準備工程に関して説明したのち、その二次電池の製造工程に関して説明する。
【0107】
[二次電池の製造前の準備工程]
ここでは、図6に示したように、絶縁フィルム50を形成するために、帯状の前駆フィルム150を用いる。この前駆フィルム150は、接着部51および非接着部52を含んでいる。接着部51および非接着部52のそれぞれは、長手方向(左右方向)に延在する帯状であり、その接着部51および非接着部52は、短手方向(上下方向)において縞状となるように交互に配置されている。
【0108】
絶縁フィルム50を形成する場合には、切断線Cに沿って前駆フィルム150を切断することにより、前駆フィルム50Zを得る。この場合には、前駆フィルム150において接着部51および非接着部52が縞状となるように交互に配置されていると、複数の切断線Cに沿って前駆フィルム150を切断することにより、1枚の前駆フィルム150を用いて複数の前駆フィルム50Zが得られる。
【0109】
こののち、ドリルなどの穿孔器具を用いて前駆フィルム50Zの一部を開口させることにより、図5に示したように、接着部51および非接着部52を含むと共に貫通孔50Kを有する絶縁フィルム50が形成される。これにより、絶縁フィルム50を容易かつ安定に形成することができる。この場合には、特に、上記したように、1枚の前駆フィルム150を用いて複数の前駆フィルム50Zが得られるため、絶縁フィルム50を容易に大量生産することができる。
【0110】
また、ここでは、図7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。この収納部11は、上記したように、下底部M2および側壁部M3が互いに一体化された部材であり、開口部11Kを有している。蓋部12に設けられた窪み部12Hには、上記したように、あらかじめ外部端子20がガスケット30を介して取り付けられている。
【0111】
ただし、下底部M2および側壁部M3が互いに物理的に分離されているため、その下底部M2に側壁部M3を溶接することにより、収納部11を形成してもよい。
【0112】
[二次電池の製造工程]
上記した収納部11および蓋部12と共に絶縁フィルム50を用いて、以下で説明する手順により、二次電池を製造する。
【0113】
(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などを混合することにより、正極合剤としたのち、有機溶剤などの溶媒に正極合剤を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。続いて、正極集電体41A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41B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41Bを圧縮成型する。この場合には、正極活物質層41B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41が作製される。
【0114】
(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などを混合することにより、負極合剤としたのち、有機溶剤などの溶媒に負極合剤を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42A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42B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42Bを圧縮成型する。負極活物質層42Bの圧縮成型に関する詳細は、正極活物質層41Bの圧縮成型に関する詳細と同様である。これにより、負極42が作製される。
【0115】
(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。
【0116】
(二次電池の組み立て)
最初に、溶接法などを用いて、正極41(正極集電体41A)に正極リード61を接続させると共に、負極42(負極集電体42A)に負極リード62を接続させる。
【0117】
続いて、セパレータ43を介して、正極リード61が接続されている正極41と、負極リード62が接続されている負極42とを互いに積層させたのち、その正極41、負極42およびセパレータ43を巻回させることにより、図7に示したように、巻回中心空間40Kを有する巻回体40Zを作製する。この巻回体40Zは、正極41、負極42およびセパレータ43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40の構成と同様の構成を有している。
【0118】
続いて、巻回体40Zの下面に絶縁フィルム50を貼り付ける。この場合には、巻回中心空間40Kおよび貫通孔50Kが互いに重なるように巻回体40Zに対して絶縁フィルム50を位置合わせすると共に、接着部51を介して絶縁フィルム50を巻回体40Zの下面に接着させる。これにより、絶縁フィルム50が巻回体40Zに固定される。
【0119】
続いて、図7に示したように、開口部11Kから収納部11の内部に、正極リード61および負極リード62のそれぞれが接続されていると共に絶縁フィルム50が貼り付けられている巻回体40Zを収納する。この場合には、巻回中心空間40Kおよび貫通孔50Kのそれぞれに溶接用の電極を挿入させながら、抵抗溶接法を用いて負極リード62を収納部11(下底部M2)に溶接することにより、その貫通孔50Kを経由して負極リード62を収納部11に接続させる。図3に示した溶接点Pは、抵抗溶接法(溶接用の電極)を用いて負極リード62が収納部11に溶接される領域を表している。
【0120】
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40Z(正極41、負極42およびセパレータ43)に電解液が含浸されるため、巻回電極体である電池素子40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40Kの内部に供給されるため、その電解液が巻回中心空間40Kの内部から巻回体40Zに含浸される。
【0121】
特に、電解液が巻回体40Zに含浸される場合には、絶縁フィルム50の一部(非接着部52)が巻回体40Zに接着されていないため、その巻回体40Zと非接着部52との間に発生した隙間を経由して電解液が巻回体40Zに含浸される。これにより、絶縁フィルム50が巻回体40Zに固定(接着)されていながら、電解液が巻回体40Zにより含浸されやすくなる。
【0122】
続いて、外部端子20がガスケット30を介して取り付けられている蓋部12を用いて開口部11Kを閉塞したのち、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、貫通孔12Kを経由して正極リード61を外部端子20に接続させる。
【0123】
これにより、収納部11および蓋部12が互いに接合されるため、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40および絶縁フィルム50などが収納されるため、二次電池が組み立てられる。
【0124】
(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各種条件は、任意に設定可能である。これにより、負極42など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。
【0125】
よって、外装缶10の内部に電池素子40および絶縁フィルム50などが封入されるため、二次電池が完成する。
【0126】
<1-4.作用および効果>
この二次電池によれば、以下で説明する作用および効果が得られる。
【0127】
[主な作用および効果]
本実施形態の二次電池では、扁平かつ柱状の外装缶10(上底部M1および下底部M2を含む。)の内部に巻回中心空間40Kを有する電池素子40が収納されている。また、巻回中心空間40Kと重なる位置に貫通孔50Kを有する絶縁フィルム50が外装缶10(下底部M2)と電池素子40との間に配置されており、その絶縁フィルム50が電池素子40に対して部分的に接着されている。よって、以下で説明する理由により、電池容量を担保しながら製造安定性および安全性を向上させることができる。
【0128】
以下では、本実施形態の二次電池と7種類の比較例の二次電池とを互いに比較することにより、作用および効果の差異に関して説明する。
【0129】
図8は、第1比較例の二次電池に用いられる絶縁フィルム71の平面構成を表している。図9は、第2比較例の二次電池に用いられる絶縁フィルム72の平面構成を表している。図10は、第3比較例の二次電池に用いられる絶縁フィルム73の平面構成を表している。図11は、第4比較例の二次電池に用いられる絶縁フィルム74の平面構成を表している。図12は、第5比較例の二次電池に用いられる絶縁フィルム75の平面構成を表している。図13は、第6比較例の二次電池に用いられる絶縁フィルム76の平面構成を表している。図14は、第7比較例の二次電池に用いられる絶縁フィルム77の平面構成を表している。なお、図8図14のそれぞれは、図5に対応している。
【0130】
図15は、第2比較例の二次電池に関する問題点を説明するために、図3に対応する平面構成を表している。
【0131】
第1比較例の二次電池は、絶縁フィルム50の代わりに、図8に示した絶縁フィルム71を備えていることを除いて、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。この絶縁フィルム71は、接着部51(接着層54)を含んでいないと共に貫通孔50Kも有してないことを除いて、絶縁フィルム50の構成と同様の構成を有している。
【0132】
第2比較例の二次電池は、絶縁フィルム50の代わりに、図9に示した絶縁フィルム72を備えていることを除いて、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。この絶縁フィルム72は、接着部51(接着層54)を含んでいないことを除いて、絶縁フィルム50の構成と同様の構成を有している。
【0133】
第3比較例の二次電池は、絶縁フィルム50の代わりに、図10に示した絶縁フィルム73を備えていることを除いて、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。この絶縁フィルム73は、接着部51(接着層54)の代わりに、略半円状である複数の突起部55を有していることを除いて、絶縁フィルム50の構成と同様の構成を有している。ここでは、絶縁フィルム73は、互いに間隔を隔てながら貫通孔50Kの周囲に配置された6個の突起部55を有している。図10では、突起部55に濃い網掛けを施している。
【0134】
第4比較例の二次電池は、絶縁フィルム50の代わりに、図11に示した絶縁フィルム74を備えていることを除いて、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。この絶縁フィルム74は、接着部51(接着層54)の代わりに、略直線上である複数の溝部56を有していることを除いて、絶縁フィルム50の構成と同様の構成を有している。ここでは、絶縁フィルム74は、互いに間隔を隔てながら配列された4個の溝部56を有している。
【0135】
第5比較例の二次電池は、絶縁フィルム50の代わりに、図12に示した絶縁フィルム75を備えていることを除いて、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。この絶縁フィルム75は、接着部51(接着層54)の代わりに、略矩形の開口形状を有する複数の開口部57を有しているメッシュ状であることを除いて、絶縁フィルム50の構成と同様の構成を有している。ここでは、絶縁フィルム75は、互いに間隔を隔てながらマトリクス状に配置された複数の開口部57を有している。
【0136】
第6比較例の二次電池は、絶縁フィルム50の代わりに、図13に示した絶縁フィルム76を備えていることを除いて、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。この絶縁フィルム76は、接着部51(接着層54)の代わりに、略円形の開口形状を有する複数の開口部58を有していることを除いて、絶縁フィルム50の構成と同様の構成を有している。ここでは、絶縁フィルム76は、互いに間隔を隔てながら貫通孔50Kの周囲に配置された6個の開口部58を有している。
【0137】
第7比較例の二次電池は、絶縁フィルム50の代わりに、図14に示した絶縁フィルム77を備えていることを除いて、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。この絶縁フィルム77は、基材層53の一面全体が接着層54により被覆されていることに起因して非接着部52を備えていないことを除いて、絶縁フィルム50の構成と同様の構成を有している。
【0138】
ここで、絶縁フィルム73,74のそれぞれの構成は、上記した特許文献2(特開平10-284046号公報)に開示されている絶縁板の構成に対応している。また、絶縁フィルム75,76のそれぞれの構成は、上記した特許文献3(特開2007-027109号公報)に開示されている下絶縁板の構成に対応している。
【0139】
(第1比較例の二次電池に関する問題点)
絶縁フィルム71(図8)を備えた第1比較例の二次電池では、その絶縁フィルム71が電池素子40の下面に接着されていないため、その電池素子40に絶縁フィルム71が固定されていない。この場合には、二次電池の製造工程(巻回体40Zに対する電解液の含浸工程)において、巻回体40Zと絶縁フィルム71との間に隙間が発生しやすくなるため、その隙間を経由して巻回体40Zに電解液が含浸されやすくなる。これにより、二次電池による電解液の保持量が増加するため、電池容量が増加する。
【0140】
しかしながら、絶縁フィルム71が貫通孔50Kを有していないため、抵抗溶接法を用いた収納部11に対する負極リード62の溶接工程において、巻回中心空間40Kの内部に挿入された溶接用の電極が絶縁フィルム71を介して負極リード62に間接的に押し当てられる。この場合には、負極リード62が収納部11に溶接されにくくなるため、その負極リード62が収納部11に固定されにくくなる。これにより、二次電池が振動などの衝撃を受けると、その負極リード62が収納部11から離脱しやすくなると共に、場合によっては短絡が発生しやすくなる。
【0141】
よって、第1比較例の二次電池では、電池容量が担保される反面、製造安定性が低下し、場合によっては安全性も低下する。
【0142】
(第2比較例の二次電池に関する問題点)
絶縁フィルム72(図9)を備えた第2比較例の二次電池では、その絶縁フィルム72が電池素子40に固定されていない。これにより、第1比較例の二次電池と同様に、電解液が巻回体40Zに含浸されやすくなるため、電池容量が増加する。
【0143】
しかも、絶縁フィルム72が貫通孔50Kを有しているため、抵抗溶接法を用いた収納部11に対する負極リード62の溶接工程において、巻回中心空間40Kの内部に挿入された溶接用の電極が貫通孔50Kを経由して負極リード62に直接的に押し当てられる。この場合には、負極リード62が収納部11に溶接されやすくなるため、その負極リード62が収納部11に固定されやすくなる。これにより、二次電池が振動などの衝撃を受けても、その負極リード62が収納部11から離脱しにくくなるため、短絡も発生しにくくなる。
【0144】
しかしながら、絶縁フィルム72が電池素子40に固定されていないため、二次電池が振動などの衝撃を受けると、図15に示したように、その絶縁フィルム72が電池素子40に対してずれやすくなる。この場合には、巻回中心空間40Kの位置に対して貫通孔50Kの位置がずれることに起因して、その巻回中心空間40Kが部分的または最悪の場合には全体的に絶縁フィルム72により遮蔽されやすくなるため、溶接用の電極が負極リード62に直接的に押し当てられにくくなる。これにより、負極リード62が収納部11に溶接されにくくなるため、その負極リード62が収納部11に固定されにくくなる。結局のところ、第1比較例の二次電池と同様に、二次電池が振動などの衝撃を受けた際に、負極リード62が収納部11から離脱しやすくなると共に、場合によっては短絡が発生しやすくなる。
【0145】
よって、第2比較例の二次電池では、第1比較例の二次電池と同様に、電池容量が担保される反面、製造安定性が低下し、場合によっては安全性も低下する。
【0146】
(第3比較例の二次電池に関する問題点)
絶縁フィルム73(図10)を備えた第3比較例の二次電池では、その絶縁フィルム73が電池素子40に固定されていない。これにより、第1比較例の二次電池と同様に、電解液が巻回体40Zに含浸されやすくなるため、電池容量が増加する。
【0147】
しかも、第2比較例の二次電池と同様に、絶縁フィルム73が貫通孔50Kを有しているため、抵抗溶接法を用いた収納部11に対する負極リード62の溶接工程において、負極リード62が収納部11に溶接されやすくなる。これにより、二次電池が振動などの衝撃を受けても、その負極リード62が収納部11から離脱しにくくなるため、短絡も発生しにくくなる。
【0148】
この場合には、絶縁フィルム73が複数の突起部55に起因した表面凹凸構造を有しているため、いわゆるアンカー効果を利用して絶縁フィルム73が電池素子40に密着されやすくなる。これにより、第2比較例の二次電池と比較して、二次電池が振動などの衝撃を受けても絶縁フィルム73の位置がずれにくくなるため、負極リード62が収納部11に溶接されやすくなるように思われる。
【0149】
しかしながら、絶縁フィルム73が電池素子40に対して完全に固定されていないため、二次電池が受ける衝撃の大きさによっては、依然として絶縁フィルム73の位置がずれやすくなる。この場合には、絶縁フィルム73の位置がずれると、結局のところ、負極リード62が収納部11に溶接されにくくなる。これにより、第2比較例の二次電池と同様に、二次電池が受ける衝撃の大きさによっては、負極リード62が収納部11から離脱しやすくなると共に、場合によっては短絡が発生しやすくなる。
【0150】
よって、第3比較例の二次電池では、第2比較例の二次電池と同様に、電池容量が担保される反面、製造安定性が低下し、場合によっては安全性も低下する。
【0151】
(第4比較例の二次電池に関する問題点)
絶縁フィルム74(図11)を備えた第4比較例の二次電池では、その絶縁フィルム74が電池素子40に固定されていないと共に複数の溝部56に起因した表面凹凸構造を有している。これにより、第1比較例の二次電池と同様に、電解液が巻回体40Zに含浸されやすくなるため、電池容量が増加する。また、第2比較例の二次電池と同様に、アンカー効果を利用して絶縁フィルム73が電池素子40に密着されやすくなるため、負極リード62が収納部11に溶接されやすくなるように思われる。
【0152】
しかしながら、第3比較例の二次電池と同様に、絶縁フィルム73が電池素子40に対して完全に固定されていないため、二次電池が受ける衝撃の大きさによっては負極リード62が収納部11に溶接されにくくなる。これにより、二次電池が受ける衝撃の大きさによっては、負極リード62が収納部11から離脱しやすくなると共に、場合によっては短絡が発生しやすくなる。
【0153】
よって、第4比較例の二次電池では、第3比較例の二次電池と同様に、電池容量が担保される反面、製造安定性が低下し、場合によっては安全性も低下する。
【0154】
(第5比較例の二次電池に関する問題点)
絶縁フィルム75(図12)を備えた第5比較例の二次電池では、その絶縁フィルム75が電池素子40に固定されていないと共に複数の開口部57に起因した表面凹凸構造を有している。この場合には、第3比較例の二次電池と同様に、電解液が巻回体40Zに含浸されやすくなることに起因して電池容量が増加すると共に、アンカー効果を利用して絶縁フィルム75が電池素子40に密着されやすくなることに起因して負極リード62が収納部11に溶接されやすくなるように思われる。
【0155】
しかしながら、第3比較例の二次電池と同様に、絶縁フィルム75が電池素子40に対して完全に固定されていない。これにより、二次電池が受ける衝撃の大きさによっては負極リード62が収納部11に溶接されにくくなるため、その負極リード62が収納部11から離脱しやすくなると共に、場合によっては短絡が発生しやすくなる。
【0156】
よって、第5比較例の二次電池では、第3比較例の二次電池と同様に、電池容量が担保される反面、製造安定性が低下し、場合によっては安全性も低下する。
【0157】
(第6比較例の二次電池に関する問題点)
絶縁フィルム76(図13)を備えた第6比較例の二次電池では、その絶縁フィルム76が電池素子40に固定されていないと共に複数の開口部58に起因した表面凹凸構造を有している。この場合には、第3比較例の二次電池と同様に、電解液が巻回体40Zに含浸されやすくなることに起因して電池容量が増加すると共に、アンカー効果を利用して絶縁フィルム76が電池素子40に密着されやすくなることに起因して負極リード62が収納部11に溶接されやすくなるように思われる。
【0158】
しかしながら、第3比較例の二次電池と同様に、絶縁フィルム76が電池素子40に対して完全に固定されていないため、二次電池が受ける衝撃の大きさによっては負極リード62が収納部11に溶接されにくくなる。これにより、負極リード62が収納部11から離脱しやすくなると共に、場合によっては短絡が発生しやすくなる。
【0159】
よって、第6比較例の二次電池では、第3比較例の二次電池と同様に、電池容量が担保される反面、製造安定性が低下し、場合によっては安全性も低下する。
【0160】
(第7比較例の二次電池に関する問題点)
絶縁フィルム77(図14)を備えた第7比較例の二次電池では、その絶縁フィルム77が接着部51を含んでいるため、その絶縁フィルム77が電池素子40に対して完全に固定されている。これにより、負極リード62が収納部11に溶接されやすくなるため、その負極リード62が収納部11から離脱しにくくなると共に、短絡が発生しにくくなる。
【0161】
しかしながら、絶縁フィルム77が電池素子40に対して全面的に接着されている。この場合には、巻回体40Zと絶縁フィルム77との間に隙間が発生しにくくなるため、その巻回体40Zに電解液が含浸されにくくなる。これにより、巻回体40Zに対する電解液の含浸効率が低下することに起因して、二次電池が十分な量の電解液を保持しにくくなるため、電池容量が減少する。
【0162】
よって、第7比較例の二次電池では、製造安定性が向上すると共に、場合によっては安全性も向上する反面、電池容量が減少する。
【0163】
これらのことから、第1~第7比較例の二次電池では、電池性能(電池容量)の向上と製造安定性および安全性の改善とを両立させることが困難である。
【0164】
(本実施形態の二次電池に関する利点)
これに対して、絶縁フィルム50(図5)を備えた本実施形態の二次電池では、その絶縁フィルム50が貫通孔50Kを有しているため、第2比較例の二次電池と同様に、負極リード62が収納部11に溶接されやすくなる。これにより、二次電池が振動などの衝撃を受けても負極リード62が収納部11から離脱しにくくなると共に、短絡も発生しにくくなる。
【0165】
しかも、絶縁フィルム50が表面凹凸構造を有している代わりに電池素子40に対して部分的に接着されているため、その絶縁フィルム50が電池素子40に部分的に固定されている。この場合には、第3~第6比較例の二次電池と比較して、二次電池が受ける衝撃の大きさに依存せずに負極リード62が収納部11に溶接されやすくなるため、その負極リード62が収納部11から離脱しにくくなると共に、短絡も発生しやすくなる。
【0166】
また、絶縁フィルム50が電池素子40に対して部分的に接着されているため、その絶縁フィルム50の一部は電池素子40に対して接着されていない。この場合には、巻回体40Zと絶縁フィルム50との間において部分的に隙間が発生しやすくなるため、その隙間を経由して巻回体40Zに電解液が含浸されやすくなる。これにより、巻回体40Zに対する電解液の含浸効率が向上することに起因して、二次電池による電解液の保持量が増加するため、電池容量が増加する。
【0167】
さらに、上記したように、負極リード62が収納部11に溶接されやすくなるため、内径D1,D2のそれぞれが小さくても済む。これにより、電池素子40の体積が増加し、すなわち正極41および負極42のそれぞれの巻回数が増加するため、電池容量がより増加する。
【0168】
これらのことから、本実施形態の二次電池では、電池性能(電池容量)の向上と製造安定性および安全性の改善とが両立されるため、その電池容量を担保しながら製造安定性および安全性を向上させることができる。
【0169】
特に、本実施形態の二次電池では、コイン型およびボタン型などと呼称される扁平かつ柱状の二次電池、すなわちサイズの観点において制約が大きい小型の二次電池においても、電池容量の向上と製造安定性および安全性の改善とを両立させることができる。
【0170】
[他の作用および効果]
この他、本実施形態の二次電池では、絶縁フィルム50が接着部51および非接着部52を含んでいれば、その接着部51を利用して絶縁フィルム50が電池素子40に接着されると共に、その非接着部52を利用して巻回体40Zに電解液が含浸される。よって、電池容量の向上と製造安定性および安全性の改善とが容易かつ安定に両立されるため、より高い効果を得ることができる。
【0171】
この場合には、非接着部52が非接着性および絶縁性を有する基材層53であると共に、接着部51が基材層53の一面に設けられた接着層54であれば、電池容量の向上と製造安定性および安全性の改善とがより容易かつ安定に両立されるため、さらに高い効果を得ることができる。しかも、接着部51(接着層54)がいわゆるクッション材(衝撃吸収体)として機能することに起因して、二次電池が振動などの衝撃を受けても負極リード62が収納部11からより離脱しにくくなるため、この観点においてもさらに高い効果を得ることができる。
【0172】
また、接着部51および非接着部52が縞状となるように交互に配置されていれば、絶縁フィルム50が電池素子40に対して十分に接着されやすくなると共に、電解液が巻回体40Zに対して十分に含浸されやすくなるため、より高い効果を得ることができる。
【0173】
この場合には、面積割合Sが5%~85%であれば、接着部51の面積と非接着部52の面積との関係が適正化される。よって、絶縁フィルム50が電池素子40に対してより固定されやすくなると共に、電解液が巻回体40Zに対してより含浸されやすくなるため、さらに高い効果を得ることができる。
【0174】
また、非接着部52が貫通孔50Kに接する範囲は接着部51が貫通孔50Kに接する範囲よりも大きければ、巻回体40Zと非接着部52との間に発生した隙間を経由して電解液が巻回体40Zに含浸されやすくなるため、より高い効果を得ることができる。
【0175】
この場合には、貫通孔50Kが非接着部52の内部に配置されていれば、電解液が巻回体40Zにより含浸されやすくなるため、さらに高い効果を得ることができる。
【0176】
また、電池素子40が巻回電極体であり、その電池素子40が巻回中心空間40Kを有していれば、抵抗溶接法を用いた収納部11に対する負極リード62の溶接工程において、その巻回中心空間40Kの内部に溶接用の電極が挿入される。よって、負極リード62が外装缶10に対して容易かつ安定に溶接されやすくなるため、より高い効果を得ることができる。
【0177】
この場合には、負極42に接続されている負極リード62が貫通孔50Kを経由して収納部11(下底部M2)に接続されていれば、外装缶10が負極42の外部接続用端子として機能する。よって、負極42の外部接続用端子として外装缶10を利用して二次電池が電子機器に対して容易に接続可能になるため、より高い効果を得ることができる。
【0178】
また、外部端子20が外装缶10(上底部M1)により絶縁されながら支持されていれば、絶縁フィルム50が電池素子40よりも下側の絶縁体(いわゆるボトムインシュレータ)として機能する。よって、ボトムインシュレータである絶縁フィルム50を利用して上記した利点が得られるため、より高い効果を得ることができる。
【0179】
また、外装缶10が収納部11および蓋部12を含んでおり、その蓋部12が収納部11に溶接されていれば、いわゆるクリンプレスの溶接缶である外装缶10を用いて二次電池が構成される。よって、素子空間体積の増加に起因し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。
【0180】
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。
【0181】
<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に関しては、任意の2種類以上が互いに組み合わされてもよい。
【0182】
[変形例1]
図2では、接着部51および非接着部52のそれぞれの平面形状が帯状であると共に、その接着部51および非接着部52が縞状となるように交互に配置されている場合において、絶縁フィルム50が2個の接着部51および3個の非接着部52を含んでいる。しかしながら、接着部51および非接着部52が縞状となるように交互に配置されていれば、上記したように、接着部51および非接着部52のそれぞれの数および形状などは、任意に変更可能である。
【0183】
具体的には、図5に対応する図16に示したように、絶縁フィルム50が2個の接着部51および1個の非接着部52を含んでおり、接着部51、非接着部52および接着部51がこの順に配列されていてもよい。ここでは、2個の接着部51のそれぞれが貫通孔50Kに接していないため、その貫通孔50Kが完全に非接着部52の内部に配置されている。この場合においても、接着部51および非接着部52を含む絶縁フィルム50を用いることにより、電池容量が担保されながら製造安定性および安全性が向上するため、図5に示した場合と同様の効果を得ることができる。
【0184】
特に、図16に示した場合には、貫通孔50Kが非接着部52の内部に配置されているため、その貫通孔50Kの周辺では、巻回体40Zと非接着部52との間に広い隙間が発生しやすくなる。よって、巻回体40Zに電解液がより含浸されやすくなるため、より高い効果を得ることができる。
【0185】
[変形例2]
図2では、接着部51および非接着部52のそれぞれの平面形状が帯状であると共に、その接着部51および非接着部52が縞状となるように交互に配置されている。しかしながら、上記したように、接着部51および非接着部52のそれぞれの形状などは、任意に変更可能である。
【0186】
具体的には、図5に対応する図17および図18のそれぞれに示したように、接着部51および非接着部52のそれぞれの平面形状がリング状であると共に、その接着部51および非接着部52が絶縁フィルム50の中心から周辺に向かう方向において同心円状となるように交互に配置されていてもよい。
【0187】
具体的には、図17では、絶縁フィルム50が2個の接着部51および2個の非接着部52を含んでおり、その絶縁フィルム50の中心から周辺に向かう方向において非接着部52、接着部51、非接着部52および接着部51がこの順に配置されている。すなわち、非接着部52が最も内側に配置されており、その非接着部52の内部に貫通孔50Kが配置されていると共に、接着部51が最も外側に配置されている。
【0188】
また、図18では、絶縁フィルム50が1個の接着部51および1個の非接着部52を含んでおり、その絶縁フィルム50の中心から周辺に向かう方向において非接着部52および接着部51がこの順に配置されている。すなわち、非接着部52が内側に配置されており、その非接着部52の内部に貫通孔50Kが配置されていると共に、接着部51が外側に配置されている。
【0189】
これらの場合においても、接着部51および非接着部52を含む絶縁フィルム50を用いることにより、電池容量が担保されながら製造安定性および安全性が向上するため、図5に示した場合と同様の効果を得ることができる。
【0190】
特に、図17および図18のそれぞれに示した場合には、接着部51および非接着部52が同心円状となるように交互に配置されていることに起因して、その非接着部52が最も内側に配置されれば、貫通孔50Kが非接着部52の内部に配置される。よって、巻回体40Zに電解液がより含浸されやすくなるため、より高い効果を得ることができる。
【0191】
[変形例3]
図2では、正極41が正極リード61を介して外部端子20に接続されていると共に、負極42が負極リード62を介して外装缶10(収納部11)に接続されている。このため、外部端子20が正極41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42の外部接続用端子として機能している。
【0192】
しかしながら、図2に対応する図19に示したように、正極41が正極リード61を介して外装缶10(収納部11)に接続されていると共に、負極42が負極リード62を介して外部端子20に接続されていてもよい。このため、外装缶10が正極41の外部接続用端子として機能していると共に、外部端子20が負極42の外部接続用端子として機能していてもよい。この正極リード61は、正極41に接続されていると共に、貫通孔50Kを経由して収納部11(下底部M2)に接続されている電極配線である。ここでは、負極リード62が巻回途中において負極42に接続されていると共に、正極リード61が最外周において正極41に接続されている。
【0193】
この場合において、外部端子20は、負極42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は、正極41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。
【0194】
この場合においても、二次電池が外部端子20(負極42の外部接続用端子)および外装缶10(正極41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。
【0195】
[変形例4]
図2では、二次電池が巻回電極体である電池素子40(正極41、負極42およびセパレータ43)を備えている。しかしながら、図2に対応する図20に示したように、二次電池が積層電極体である電池素子80(正極81、負極82およびセパレータ83)を備えていてもよい。
【0196】
電池素子80は、以下で説明することを除いて、電池素子40の構成と同様の構成を有している。
【0197】
電池素子80は、正極81、負極82およびセパレータ83を含んでおり、その正極81および負極82は、セパレータ83を介して交互に積層されている。このため、電池素子80は、1個または2個以上の正極81と、1個または2個以上の負極82と、1個または2個以上のセパレータ83とを含んでいる。電池素子80には、蓋部12から収納部11(下底部M2)に向かって正極81、負極82およびセパレータ83のそれぞれを貫通するように貫通孔80Kが形成されており、その貫通孔80Kは、積層電極体である電池素子80に関する第2貫通孔である。正極81、負極82およびセパレータ83のそれぞれの構成は、正極41、負極42およびセパレータ43のそれぞれの構成と同様である。
【0198】
ここでは、電池素子80は、複数の正極81と、複数の負極82と、複数のセパレータ83とを含んでいる。図20では、図示内容を簡略化しているが、二次電池は、複数の正極81(正極集電体)のそれぞれに接続された複数の正極リード61と、複数の負極82(負極集電体)のそれぞれに接続された複数の負極リード62とを備えている。複数の正極リード61は、互いに接合された状態において外部端子20に接続されていると共に、複数の負極リード62は、互いに接合された状態において外装缶10(収納部11)に接続されている。
【0199】
この場合においても、絶縁フィルム50を用いることにより、電池容量が担保されながら製造安定性および安全性が向上するため、図2に示した場合と同様の効果を得ることができる。
【0200】
[変形例5]
図2において、絶縁フィルム50は、電池素子40と収納部11(下底部M1)との間に配置されているため、その電池素子40よりも下側の絶縁体(ボトムインシュレータ)として機能している。
【0201】
しかしながら、ここでは具体的に図示しないが、絶縁フィルム50は、電池素子40と蓋部12との間に配置されているため、電池素子40よりも上側の絶縁体(いわゆるトップインシュレータとして機能してもよい。このトップインシュレータとして機能する絶縁フィルム50の構成は、電池素子40の下面ではなく上面に対して部分的に接着されていることを除いて、ボトムインシュレータとして機能する絶縁フィルム50の構成と同様である。この場合においても、貫通孔50Kを有する絶縁フィルム50が電池素子40の上面に対して部分的に接着されているため、同様の効果を得ることができる。
【実施例
【0202】
本技術の実施例に関して説明する。
【0203】
<実施例1および比較例1-1~1-10>
二次電池を作製したのち、その二次電池の性能を評価した。
【0204】
[実施例1の二次電池の作製]
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。
【0205】
(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41A(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41B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41Bを圧縮成型した。これにより、正極41(高さ=3.8mm)が作製された。
【0206】
(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42A(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42B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42Bを圧縮成型した。これにより、負極42(高さ=4.3mm)が作製された。
【0207】
(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。
【0208】
(二次電池の組み立て)
最初に、抵抗溶接法を用いて、正極41(正極集電体41A)に正極リード61(厚さ=0.1mmであるアルミニウム線,幅=2mm)を溶接したと共に、負極42(負極集電体42A)に負極リード62(厚さ=0.1mmであるアルミニウム線,幅=2mm)を溶接した。
【0209】
続いて、セパレータ43(厚さ=10μmであるポリエチレンフィルム,高さ=4.55mm)を介して、正極リード61が接続されている正極41と、負極リード62が接続されている負極42とを互いに積層させた。続いて、図示しない治具(巻芯軸)を中心として正極41、負極42およびセパレータ43を巻回させることにより、巻回中心空間40K(内径D1)を有する巻回体40Zを作製した。この場合には、巻芯軸の外径を変更することにより、表1に示したように、内径D1(mm)を変化させた。
【0210】
続いて、巻回体40Zの下面に、貫通孔50Kを有する絶縁フィルム50(外径=11.6mm)を貼り付けた。この場合には、巻回中心空間40Kおよび貫通孔50Kが互いに重なるように、巻回体40Zに対して絶縁フィルム50を位置合わせした。
【0211】
表1に示した「構成(対応図)」の欄には、二次電池を作製するために用いられた絶縁フィルムの構成と共に、その絶縁フィルムの構成が対応する図を示している。また、表1に示した「貫通孔」の欄には、貫通孔50Kの有無を示している。
【0212】
ここでは、非接着部52(基材層53)と共に接着部51(接着層54)を含む絶縁フィルム50(図5)を用いており、内径D2(mm)および厚さT(mm)のそれぞれは、表1に示した通りである。
【0213】
この絶縁フィルム50では、基材層53(ポリエチレンテレフタラート(PET)フィルム,厚さ=0.05mm)の一面に接着層54(エポキシ系の粘着剤,厚さ=0.05mm)が設けられているため、厚さTは、基材層53の厚さと接着層54の厚さとの和である。接着部51および非接着部52は、図5に示したように、縞状となるように交互に配置されている(面積割合S=40%)。これにより、絶縁フィルム50は、接着層54を介して巻回体40Zに貼り付けられた。この場合には、接着部51の幅=1.9mmおよび非接着部52の幅=1.9mmとした。
【0214】
続いて、開口部11Kから収納部11(SUS316,外径=12mm,肉厚=0.15mm)の内部に巻回体40Zを収納した。この場合には、巻回中心空間40K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(下底部M2)に負極リード62を溶接した。
【0215】
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,外径=11.7mm,肉厚=0.15mm,窪み部12Hの深さ=0.3mm,窪み部12Hの内径=9mm,貫通孔12Kの内径=3mm)を溶接した。この蓋部12には、外部端子20(厚さ=0.3mmであるアルミニウム板,外径=7.2mm)がガスケット30(ポリプロピレン,厚さ=0.07mm)を介して取り付けられている。この場合には、抵抗溶接法を用いて外部端子20に正極リード61を溶接した。
【0216】
これにより、巻回体40Z(正極41、負極42およびセパレータ43)に電解液が含浸されたため、電池素子40が作製されたと共に、収納部11に蓋部12が接合されたため、外装缶10(外径D=12mm,高さH=5.5mm)が形成された。よって、外装缶10の内部に電池素子40および絶縁フィルム50などが封入されたため、二次電池が組み立てられた。
【0217】
(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。
【0218】
これにより、負極42など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。
【0219】
[比較例1-1~1-10の二次電池の作製]
表1に示したように、絶縁フィルム50の代わりに絶縁フィルム71~76のそれぞれを用いたことを除いて同様の手順により、二次電池を作製した。この場合には、必要に応じて、内径D1,D2および厚さTのそれぞれを変化させた。
【0220】
比較例1-1では、接着部51(接着層54)を含んでいないと共に貫通孔50Kを有してない絶縁フィルム71(図8)を用いた。収納部11に負極リード62を溶接する場合には、絶縁フィルム71が貫通孔50Kを有していないため、抵抗溶接法の代わりにレーザ溶接法を用いた。
【0221】
比較例1-2~1-4では、接着部51(接着層54)を含んでいない絶縁フィルム72(図8)を用いた。
【0222】
比較例1-5,1-6では、接着部51(接着層54)の代わりに略半円状である複数の突起部55(個数=6個,最大径=1mm,最大高さ=0.05mm)を有している絶縁フィルム73(図10)を用いた。
【0223】
比較例1-7,1-8では、接着部51(接着層54)の代わりに直線状である複数の溝部56(個数=4個,幅=0.6mm,間隔=0.5mm,深さ=0.1mm)を有している絶縁フィルム74(図11)を用いた。
【0224】
比較例1-9では、接着部51(接着層54)の代わりに矩形である複数の開口部(矩形開口部)57(開口形状=0.6mm×0.6mm,間隔=0.5mm)を有している絶縁フィルム75(図12)を用いた。
【0225】
比較例1-10では、接着部51(接着層54)の代わりに円形である複数の開口部(円形開口部)58(個数=6個,直径=1mm)を有している絶縁フィルム76(図13)を用いた。
【0226】
絶縁フィルム71~76のそれぞれは、上記した構成を除いて、絶縁フィルム50の構成と同様の構成を有している。なお、確認までに説明しておくと、比較例1-2~1-10では、絶縁フィルム72~76のそれぞれが貫通孔50Kを有しているため、収納部11に負極リード62を溶接するために抵抗溶接法を用いた。
【0227】
[性能の評価]
二次電池の性能(電池容量特性、製造安定性および安全性)を評価したところ、表1に示した結果が得られた。
【0228】
(電池容量特性)
電池容量を測定する代わりに、その電池容量(電池素子40の体積)に影響を及ぼす電池素子40の内径D1および絶縁フィルム50の厚さTに着目した。これにより、製造安定性および安全性のそれぞれを担保しながら内径D1および厚さTのそれぞれをどこまで小さくすることができるかを調べた。内径D1および厚さTのそれぞれを小さくすることができるということは、電池素子40の体積が増加するため、電池容量が増加することになる。一方、内径D1および厚さTのそれぞれを大きくせざるを得ないということは、電池素子40の体積が減少するため、電池容量が減少することになる。
【0229】
(製造安定性)
溶接試験を行うことにより、収納部11に対する負極リード62の溶接状況を評価した。具体的には、収納部11に負極リード62を溶接したのち、その収納部11に対して負極リード62が十分に溶接されているかどうかを目視で確認することにより、その負極リード62が十分に溶接されていない二次電池の個数(溶接不良数(個))を調べた。この場合には、溶接試験を100回繰り返すことにより、その溶接試験の試験数=100個とした。
【0230】
(安全性)
圧潰試験を行うことにより、二次電池の発火状況を評価した。具体的には、UN試験に準拠した二次電池の圧潰試験を行ったのち、その二次電池が発火したかどうかを目視で確認することにより、その発火した二次電池の個数(発火数(個))を調べた。この場合には、圧潰試験を15回繰り返すことにより、その圧潰試験の試験数=15個とした。
【0231】
また、振動試験を行うことにより、二次電池の短絡状況を評価した。具体的には、二次電池を用いてUN試験に準拠した振動試験を行ったのち、その二次電池の開回路電圧(OCV(Open Circuit Voltage))を測定することにより、電池電圧が0.05V以上降下した二次電池の個数(OCV不良数(個))を調べた。この場合には、振動試験を15回繰り返すことにより、その振動試験の試験数=15個とした。
【0232】
【表1】
【0233】
[考察]
表1に示したように、電池容量特性、製造安定性および安全性のそれぞれは、絶縁フィルムの構成に応じて変動した。
【0234】
(比較例1-1)
絶縁フィルム71が貫通孔50Kを有していないため、溶接法として抵抗溶接法を用いることができなかった。また、負極リード62と収納部11との間に絶縁フィルム71が介在しているため、内径D1に依存せずに、その負極リード62が収納部11に溶接されにくくなった。
【0235】
これにより、電池素子40の体積が担保されたと共に、発火およびOCV不良のそれぞれは発生しなかったが、溶接不良が発生した。
【0236】
(比較1-2~1-4)
比較例1-2,1-3では、絶縁フィルム72が貫通孔50Kを有しているため、溶接法として抵抗溶接法を用いることができた。しかしながら、絶縁フィルム72が電池素子40に固定されていないことに起因して、貫通孔50Kの位置が巻回中心空間40Kの位置に対してずれやすくなったため、内径D1,D2のそれぞれに依存せずに、負極リード62が収納部11に溶接されにくくなった。
【0237】
これにより、電池素子40の体積が担保されたと共に、発火およびOCV不良のそれぞれは発生しなかったが、溶接不良が発生した。この場合には、内径D1,D2のそれぞれを増加させると、貫通孔50Kの位置が巻回中心空間40Kの位置に対してずれにくくなったことに起因して溶接不良は発生しにくくなったが、依然として溶接不良が発生した。
【0238】
比較例1-4では、内径D1,D2のそれぞれを増加させることにより、溶接不良は発生しにくくなったが、電池素子40の体積が減少した。
【0239】
これにより、溶接不良、発火およびOCV不良のそれぞれは発生しなかったが、電池素子40の体積が減少した。
【0240】
(比較例1-5,1-6)
絶縁フィルム73が貫通孔50Kを有しているため、溶接法として抵抗溶接法を用いることができた。また、複数の突起部55を利用してその絶縁フィルム73が電池素子40に固定されやすくなったことに起因して、貫通孔50Kの位置が巻回中心空間40Kの位置に対してずれにくくなったため、内径D1,D2のそれぞれに依存せずに、負極リード62が収納部11に溶接されやすくなった。
【0241】
しかしながら、内径D1,D2のそれぞれに依存せずに、複数の突起部55が電池素子40に食い込むことに起因してセパレータ43が破損しやすくなったため、短絡が発生しやすくなった。
【0242】
これにより、電池素子40の体積が担保されたと共に、溶接不良および発火は発生しなかったが、OCV不良が発生した。
【0243】
(比較例1-7,1-8)
比較例1-7では、絶縁フィルム74が貫通孔50Kを有しているため、溶接法として抵抗溶接法を用いることができた。しかしながら、溝部56の深さ=0.1mmとすると、厚さT=0.1mmである絶縁フィルム74を形成することができなかった。これにより、絶縁フィルム74を用いて二次電池を製造することができなかったため、その絶縁フィルム74を用いた溶接試験、圧潰試験および振動試験のそれぞれを行うことができなかった。
【0244】
比較例1-8では、厚さTを増加させることにより、絶縁フィルム74を形成することができた。また。負極リード62が収納部11に溶接されやすくなったと共に、発火が発生しにくくなっただけでなく、短絡も発生しにくくなった。しかしながら、厚さTが増加したことに起因して電池素子40の体積が減少した。
【0245】
これにより、溶接不良、発火およびOCV不良のそれぞれは発生しなかったが、電池素子40の体積が減少した。
【0246】
(比較例1-9)
絶縁フィルム75が貫通孔50Kを有しているため、溶接法として抵抗溶接法を用いることができた。また、絶縁フィルム75が貫通孔50Kを有しているため、内径D1,D2のそれぞれに依存せずに、負極リード62が収納部11に溶接されやすくなった。さらに、絶縁フィルム75が電池素子40(セパレータ43)を破損させにくいため、内径D1,D2のそれぞれに依存せずに、短絡が発生しにくくなった。
【0247】
しかしながら、絶縁フィルム75が複数の開口部57を有している。この場合には、絶縁フィルム75が電池素子40に密着された際に、正極41の端部が開口部57を経由して外装缶10に接触したため、内径D1,D2のそれぞれに依存せずに、発火が発生しやすくなった。
【0248】
これにより、電池素子40の体積が担保されたと共に、溶接不良およびOCV不良のそれぞれは発生しなかったが、発火が発生した。
【0249】
(比較例1-10)
絶縁フィルム76が貫通孔50Kを有しているため、溶接法として抵抗溶接法を用いることができた。また、絶縁フィルム76が貫通孔50Kを有しているため、内径D1,D2のそれぞれに依存せずに、負極リード62が収納部11に溶接されやすくなった。さらに、絶縁フィルム76が電池素子40(セパレータ43)を破損させにくいため、内径D1,D2のそれぞれに依存せずに、短絡が発生しにくくなった。
【0250】
しかしながら、絶縁フィルム76が複数の開口部58を有しているため、比較例1-9と同様の理由により、発火が発生しやすくなった。
【0251】
これにより、比較例1-9と同様に、電池素子40の体積が担保されたと共に、溶接不良およびOCV不良のそれぞれは発生しなかったが、発火が発生した。
【0252】
(実施例1)
絶縁フィルム50が貫通孔50Kを有しているため、溶接法として抵抗溶接法を用いることができた。また、絶縁フィルム50が貫通孔50Kを有しているため、内径D1,D2のそれぞれに依存せずに、負極リード62が収納部11に溶接されやすくなった。さらに、絶縁フィルム50が電池素子40(セパレータ43)を破損させにくいため、内径D1,D2のそれぞれに依存せずに、短絡が発生しにくくなった。加えて、絶縁フィルム50が複数の開口部を有していないため、発火が発生しにくくなった。
【0253】
これにより、電池素子40の体積が担保されたと共に、溶接不良、発火およびOCV不良のそれぞれが発生しなかった。
【0254】
<実施例2-1~2-11および比較例2>
表2に示したように、図5に示した絶縁フィルム50の代わりに図16に示した絶縁フィルム50を用いたと共に、面積割合S(%)を変更したことを除いて同様の手順により、二次電池を作製したのち、その二次電池の性能を評価した。面積割合Sを変化させる場合には、非接着部52の幅W(mm)を変化させた。
【0255】
表2中の「配置パターン(対応図)」の欄には、接着部51および非接着部52が配置されているパターン(配置パターン)と共に、その配置パターンが対応する図を示している。
【0256】
なお、面積割合S=100%である場合には、絶縁フィルム50の代わりに図14に示した絶縁フィルム77を用いた。この場合には、基材層53の一面全体が接着層54により被覆されているため、配置パターンはいわゆる接着部51のベタパターンである。
【0257】
ここでは、二次電池の性能として、上記した製造安定性と共に、新たにサイクル特性を評価した。サイクル特性を調べる場合には、最初に、常温環境(温度=23℃)中において二次電池を充放電させることにより、放電容量(1サイクル目の放電容量)を測定した。続いて、同環境中においてサイクル数の総数が500サイクルに到達するまで二次電池を繰り返して充放電させることにより、放電容量(500サイクル目の放電容量)を測定した。最後に、容量維持率(%)=(500サイクル目の放電容量/1サイクル目の放電容量)×100を算出した。
【0258】
充電時には、1Cの電流で電圧が4.4Vに到達するまで定電流充電したのち、その4.4Vの電圧で電流が0.025Cに到達するまで定電圧充電した。放電時には、0.5Cの電流で電圧が3.0Vに到達するまで定電流放電した。この場合には、定電流充電および定電圧充電を行ったのち、中断時間(=5分間)が経過してから放電を行った。1C、0.025Cおよび0.5Cのそれぞれは、電池容量(理論容量)を1時間、40時間および2時間のそれぞれで放電しきる電流値である。
【0259】
【表2】
【0260】
表2に示したように、面積割合Sが100%であるため、非接着部52が存在しない場合(比較例2)には、絶縁フィルム77が電池素子40に対して全体的に接着されたため、溶接不良は発生しなかった。しかしながら、電池素子40と絶縁フィルム77との間に隙間が発生しにくくなったことに起因して巻回体40Zに電解液が含浸されにくくなったため、容量維持率が減少した。
【0261】
なお、面積割合Sが0%であるため、接着部51が存在しない場合(比較例1-2)には、電池素子40と絶縁フィルム72との間に隙間が発生しやすくなったことに起因して巻回体40Zに電解液が含浸されやすくなったため、容量維持率が増加した。しかしながら、上記したように、絶縁フィルム72が電池素子40に対して十分に固定されなかったため、溶接不良が発生した。
【0262】
これに対して、接着部51および非接着部52を含むと共に、その接着部51および非接着部52が縞状となるように交互に配置されている場合(実施例2-1~2-11)には、異なる傾向が得られた。
【0263】
具体的には、面積割合Sが5%~90%であるため、接着部51および非接着部52の双方が存在している場合には、絶縁フィルム50が電池素子40に対して十分に接着されたため、溶接不良が発生しなかった。この場合には、特に、面積割合Sが5%~85%であると、電池素子40に対する絶縁フィルム50の接着量に影響を及ぼす接着部51の総面積と、巻回体40Zに対する電解液の含浸性に影響を及ぼす非接着部52の総面積との関係が適正化されたため、容量維持率が増加した。
【0264】
よって、接着部51および非接着部52が縞状となるように交互に配置されている絶縁フィルム50を用いた場合には、面積割合Sが5%~85%であると、溶接不良の発生が抑制されながら、高い容量維持率が得られた。
【0265】
<実施例3-1~3-11>
表2に対応する表3に示したように、図5に示した絶縁フィルム50の代わりに図18に示した絶縁フィルム50を用いたと共に、面積割合S(%)を変更したことを除いて同様の手順により、二次電池を作製したのち、その二次電池の性能(製造安定性およびサイクル特性)を評価した。面積割合Sを変化させる場合には、半径L(mm)を変化させた。この「半径L」とは、図18に示したように、貫通孔50K(内径D2=3mm)を有する絶縁フィルム50において、その絶縁フィルム50の中心Uから非接着部52の外縁までの距離であり、すなわち貫通孔50Kおよび非接着部52を含む円の半径である。
【0266】
【表3】
【0267】
表3に示したように、接着部51および非接着部52が同心円状となるように交互に配置されている場合(実施例3-1~3-11)においても、その接着部51および非接着部52が縞状となるように交互に配置されている場合(表2)と同様の結果が得られた。
【0268】
具体的には、面積割合Sが5%~90%であるため、接着部51および非接着部52の双方が存在している場合には、溶接不良が発生しなかったと共に、面積割合Sが5%~85%であると、容量維持率が増加した。
【0269】
よって、接着部51および非接着部52が同心円状となるように交互に配置されている絶縁フィルム50を用いた場合には、面積割合Sが5%~85%であると、溶接不良の発生が抑制されながら、高い容量維持率が得られた。
【0270】
[まとめ]
表1~表3に示した結果から、扁平かつ柱状の外装缶10(上底部M1および下底部M2を含む。)の内部に巻回中心空間40Kを有する電池素子40が収納されており、その外装缶10(上底部M1)により外部端子20が絶縁されながら支持されていると共に、巻回中心空間40Kと重なる位置に貫通孔50Kを有する絶縁フィルム50が外装缶(下底部M2)と電池素子40との間に配置されており、その絶縁フィルム50が電池素子40に対して部分的に接着されていると、電池容量特性の向上と製造安定性および安全性の改善とが両立された。よって、電池容量を担保しながら製造安定性および安全性を向上させることができた。
【0271】
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。
【0272】
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。
【0273】
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。
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