CN110024171B - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种防止因振动等而与配置在缺口部的基板互相错位的二次电池。本发明的二次电池是在外装体中封入有包括正极、负极及在该正极和该负极之间配置的隔膜的电极组件及电解质的二次电池100A，所述二次电池具有在俯视观察时具备缺口部8A的形状，所述二次电池在该二次电池所具有的俯视观察形状中的周缘区域(91a～91f)中，在将与所述二次电池和所述缺口部的边界线7连接的线段(71a、71b)作为一边而包括的周缘部(91c、91f)具有密封部，该密封部能够向所述二次电池的厚度方向弯曲，在所述密封部被弯曲时形成的弯曲密封部中的缺口部侧的端部成为相对于配置在所述缺口部的基板的止动件部。

Description

二次电池
技术领域
本发明涉及二次电池。
背景技术
目前，作为各种电子设备的电源，使用了二次电池。二次电池一般具有在外装体(壳体)内收容有电极组件(电极体)及电解质的结构，并进一步具备用于实现二次电池的电连接的外部端子(例如专利文献1)。
近年来，电子设备的薄型化及小型化不断发展，随之对二次电池的薄型化及小型化的需求提高。此外，二次电池一般与基板，例如印刷基板等电子电路基板、硅晶片等半导体基板、显示面板等玻璃基板一起使用。特别是保护电路基板在锂离子二次电池中经常以防止过充电、过放电及过电流等为目的而被使用。
因此，已报道了一种在二次电池设置缺口部，并在其中配置基板的技术(专利文献2)。详细地，例如如图8A所示，二次电池500具有具备缺口部508的形状，在其周缘区域具有用于在外装体506内保持电解质等的密封部509a～509f。此外，在这些密封部中，例如在与缺口部508相邻的密封部509a、509b，配置有向缺口部508突出的两个外部端子505。此外，二次电池500的表面由外装体506形成。在这种二次电池500中，一般如图8B所示，从减轻二次电池500的发热所带来的影响的观点出发，基板600从二次电池500的周缘部(密封部509a、509b)隔着规定的间隙x而配置在缺口部内。密封部在外装体506例如是由层压膜形成的柔性袋时，通过热密封形成。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-518256号公报
专利文献2：日本特开2016-506606号公报
但是，本发明的发明人等发现在这种二次电池500中产生了以下新的问题。
(1)由于二次电池500及配置在缺口部的基板600因为振动等而互相错位，因此存在二次电池500和基板600的电连接丧失，并且/或者二次电池500及基板600互相造成损伤的问题。
(2)通过确保间隙x，外部端子505相应地变长，二次电池的阻抗增大，因此无法充分减轻二次电池的发热的影响。
(3)由于间隙x对二次电池而言是无用空间，因此对二次电池的薄型化、小型化及高容量化不利。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防止因振动等而与配置在缺口部的基板互相错位的二次电池。
此外，本发明的目的在于提供一种在防止因振动等而与配置在缺口部的基板互相错位的同时，充分减轻二次电池的阻抗，并实现薄型化(小型化)及高容量化的二次电池。
本发明所涉及的二次电池是在外装体中封入有包括正极、负极及在该正极和该负极之间配置的隔膜的电极组件及电解质的二次电池，
所述二次电池具有在俯视观察时具备缺口部的形状，
所述二次电池在该二次电池所具有的俯视观察形状中的周缘区域中，在将与所述二次电池和所述缺口部的边界线连接的线段作为一边而包括的周缘部具有密封部，
所述密封部能够向所述二次电池的厚度方向弯曲，
在所述密封部被弯曲时形成的弯曲密封部中的缺口部侧的端部成为相对于配置在所述缺口部的基板的止动件部。
本发明的二次电池能够防止因振动等而与配置在缺口部的基板互相错位。结果，能够维持二次电池和基板的电连接，此外，能够防止二次电池及基板的互相损伤。
附图说明
图1A示出了对本发明的第一实施方式所涉及的二次电池从其厚度方向观察时的示意俯视图。
图1B示出了表示图1A的二次电池和基板的配置的设备的示意俯视图。
图1C示出了从箭头方向观察图1B的设备的P-P剖视时的设备的示意放大剖视图。
图1D示出了从箭头方向观察图1B的设备的Q-Q剖视时的设备的示意放大剖视图。
图1E示出了从箭头方向观察图1B的设备的R-R剖视时的设备的示意放大剖视图。
图1F示出了从箭头方向观察图1B的设备的S-S剖视时的设备的示意放大剖视图。
图1G示出了从箭头方向观察图1B的设备的T-T剖视时的设备的示意放大剖视图。
图2A示出了对本发明的第二实施方式所涉及的二次电池从其厚度方向观察时的示意俯视图。
图2B示出了表示图2A的二次电池和基板的配置的设备的示意俯视图。
图2C示出了从箭头方向观察图2B的设备的P-P剖视时的设备的示意放大剖视图。
图2D示出了从箭头方向观察图2B的设备的Q-Q剖视时的设备的示意放大剖视图。
图2E示出了从箭头方向观察图2B的设备的R-R剖视时的设备的示意放大剖视图。
图2F示出了从箭头方向观察图2B的设备的S-S剖视时的设备的示意放大剖视图。
图2G示出了从箭头方向观察图2B的设备的T-T剖视时的设备的示意放大剖视图。
图3A示出了对本发明的第三实施方式所涉及的二次电池从其厚度方向观察时的示意俯视图。
图3B示出了表示图3A的二次电池和基板的配置的设备的示意俯视图。
图3C示出了从箭头方向观察图3B的设备的P-P剖视时的设备的示意放大剖视图。
图3D示出了从箭头方向观察图3B的设备的Q-Q剖视时的设备的示意放大剖视图。
图3E示出了从箭头方向观察图3B的设备的R-R剖视时的设备的示意放大剖视图。
图3F示出了从箭头方向观察图3B的设备的S-S剖视时的设备的示意放大剖视图。
图3G示出了从箭头方向观察图3B的设备的T-T剖视时的设备的示意放大剖视图。
图4A示出了对本发明的第四实施方式所涉及的二次电池从其厚度方向观察时的示意俯视图。
图4B示出了表示图4A的二次电池和基板的配置的设备的示意俯视图。
图4C示出了从箭头方向观察图4B的设备的P-P剖视及Q-Q剖视时的设备的示意放大剖视图。
图4D示出了从箭头方向观察图4B的设备的R-R剖视及S-S剖视时的设备的示意放大剖视图。
图4E示出了从箭头方向观察图4B的设备的T-T剖视时的设备的示意放大剖视图。
图5A示出了对本发明的第五实施方式所涉及的二次电池从其厚度方向观察时的示意俯视图。
图5B示出了表示图5A的二次电池和基板的配置的设备的示意俯视图。
图6A是用于说明弯曲密封部的折叠形状和在弯曲密封部具有该形状的情况下的弯曲密封部的高度h1及基板的高度h2的示意剖视图。
图6B是用于说明弯曲密封部的折叠形状和在弯曲密封部具有该形状的情况下的弯曲密封部的高度h1及二次电池的高度h3的示意剖视图。
图7A是用于说明二次电池和基板的上下关系的一例及二次电池的结构的设备的示意剖视图。
图7B是用于说明二次电池和基板的上下关系的一例及二次电池的结构的设备的示意剖视图。
图7C是用于说明二次电池和基板的上下关系的一例及二次电池的结构的设备的示意剖视图。
图8A示出了对现有技术所涉及的二次电池从其厚度方向观察时的示意俯视图。
图8B示出了表示图8A的二次电池和基板的配置的设备的示意俯视图。
具体实施方式
二次电池及其配置
本发明提供了一种二次电池。在本说明书中，“二次电池”这一术语是指能够重复充电及放电的电池。“二次电池”并不过度拘泥于其名称，例如也可以包括“蓄电设备”等。
本发明的二次电池在外装体中封入有后述的电极组件及电解质，在俯视观察时，在其周缘部形成有用于在外装体内部保持电解质等的密封部(封闭部)。俯视观察是指载置二次电池并从其厚度(高度)方向的正上方观察时的状态，与俯视图意思相同。载置例如是以二次电池的最大面积的面作为底面的载置。
下面，使用附图对本发明的二次电池进行详细说明，但附图中的各种要素只不过是为了理解本发明而示意性且例示性地示出的，外观及尺寸比等可以与实物不同。本说明书中直接或间接地使用的“上下方向”、“左右方向”及“表里方向”分别相当于与图中的上下方向、左右方向及表里方向对应的方向。只要没有特别说明，则相同的符号或标号表示相同部件或相同含义的内容。
例如如图1A、图2A、图3A、图4A及图5A(以下称为图1A～图5A)所示，本发明的二次电池具有在俯视观察时具备缺口部8(包括8A、8B、8C、8D及8E)的形状。缺口部是指基于初始形状使其一部分有意地缺损的部分。形成缺口部前的二次电池的初始形状通常是四边形形状(例如矩形形状)。矩形形状包括所谓的长方形及正方形，优选是长方形。形成缺口部前的二次电池是指假定没有缺口部的情况下的二次电池。图1A～图5A均示出了对本发明所涉及的二次电池的一例从其厚度方向观察时的示意俯视图。
二次电池100(包括100A、100B、100C、100D及100E)和缺口部8的边界线7可以包括一条以上的直线、一条以上的曲线或它们的组合。例如，在图1A及图5A中，边界线7包括两条直线。此外，例如在图2A中，边界线7包括一条直线。此外，例如在图3A中，边界线7包括一条直线及一条曲线。此外，例如在图4A中，边界线7包括三条直线。曲线包括圆弧状的曲线、抛物线状的曲线、其他所有曲线及由这些多种曲线连续结合而成的曲线。
二次电池具有的缺口部8的配置只要根据基板的期望的配置适当选择即可，并不特别限定。缺口部8例如也可以以和形成缺口部前的二次电池共有一条以上两条以下的边的方式配置。从由二次电池及基板构成的模块的小型化和二次电池的高容量化的平衡的观点出发，优选的缺口部8的配置是该缺口部8和形成缺口部前的二次电池共有一条以上两条以下，特别是两条边的配置。
缺口部8和形成缺口部前的二次电池共有两条边的配置是指缺口部8和该二次电池共有的角部有一个的配置，缺口部8在该二次电池中具有包括角部的形状，意思是角的配置。作为这种缺口部8的形状，并不特别限定，例如可列举图1A及图5A所示的四边形形状(特别是矩形形状)、图2A所示的三角形形状、图3A所示的大致梯形形状等。
缺口部8和缺口部形成前的二次电池共有一条边的配置是指缺口部8和该二次电池共有的边只有一条的配置，缺口部8在该二次电池中具有不包括角部的形状，意思是端部的配置。作为这种缺口部8的形状，并不特别限定，例如可列举图4A所示的四边形形状(特别是矩形形状)等。
本发明的二次电池100，作为构成该二次电池100具有的俯视观察形状的轮廓线，具有与二次电池100和缺口部8的边界线7连接的线段。线段是指两点间的直线。与边界线7连接的线段是上述二次电池100的俯视观察形状中的轮廓线中和边界线7结合的线段，通常是与边界线7的一端连接的线段。作为这种与边界线7连接的线段，例如可列举图1A中的线段71a及71b、图2A中的线段72a及72b、图3A中的线段73a及73b、图4A中的线段74a及74b、图5A中的线段75a及75b。
在本发明中，二次电池具有的俯视观察形状中的周缘区域(例如，图1A中的周缘部91a～91f的全部区域)中，在包括上述与边界线7连接的线段的周缘部(以下有时称为“周缘部I”)中形成有密封部。包括与边界线7连接的线段的周缘部(周缘部I)是指，二次电池100的俯视观察形状中的周缘区域中，将与边界线7连接的线段作为一边包括的大致四边形形状的周缘部。四边形形状是指由四条直线(线段)包围的形状。周缘部I如果具有由曲线包围的形状，则无法将该周缘部I的密封部向二次电池100的厚度方向有效地弯曲。通常每一个二次电池存在两个周缘部I。作为这种周缘部I，例如可列举图1A中的周缘部91c及91f(斜线区域)、图2A中的周缘部94b及94e(斜线区域)、图3A中的周缘部95b及95e(斜线区域)、图4A中的周缘部96d及96h(斜线区域)、图5A中的周缘部97c及97f(斜线区域)。
在周缘部中形成有密封部，意思是指在规定的周缘部中实现了密封(封闭)。密封部通常为了将外装体内部的电极组件及电解质等从外界进行封闭而设置在外装体的外周缘。密封部通过结合外装体的重合部分而形成。外装体例如在由层压膜形成的情况下，密封部通过热密封而形成。在本发明中，这种密封部只要在两个周缘部I中的至少一方的周缘部I中形成即可，从进一步防止错位的观点出发，优选在双方的周缘部I中形成。密封部在两个周缘部I中的一方的周缘部I中形成的情况下，在另一方的周缘部I中，通常将作为外装体的层压膜折叠连续使用。在本发明中，在如此折叠层压膜连续使用的周缘部I中，从进一步防止错位的观点出发，也优选形成有密封部。
在周缘部I以外的周缘部中，与周缘部I同样地，通常也形成有密封部。密封部只要在外装体内部保持有电解质等，并不一定在外装体(二次电池)的全部周缘部中形成。例如，外装体由层压膜形成，并且在将该层压膜在周缘部中折叠连续使用的情况下，在该周缘部中也可以不形成密封部。
在本发明中，周缘部I的密封部能够向二次电池100的厚度方向弯曲，详细地，能够与该厚度方向大致平行地弯曲。由于外装体6由软质片材构成，因此如后所述，只要将被弯曲的密封部与二次电池的主体部55(包括55A～55E)结合即可。在外装体6特别是由塑性片材构成的情况下，如果密封部被向二次电池100的厚度方向弯曲，则会维持被弯曲的形状，因此并不一定需要与主体部55的结合。结果，如图1B、图2B、图3B、图4B及图5B(以下称为图1B～图5B)所示，被弯曲的密封部50(包括50a～50i)(以下有时称为“弯曲密封部”)中的缺口部侧的端部51(包括51a～51i)成为相对于配置在缺口部的基板60(包括60A～60E)的止动件部。即，弯曲密封部50在缺口部侧的端部51中发挥防止基板60的错位的止动件作用。具体地，弯曲密封部50中的缺口部侧的端部51，如图1B～图5B所示，向缺口部8突出。因此，该端部51限制基板60的移动，发挥止动件作用。图1B～图5B分别示出了表示图1A～图5A的二次电池和基板的配置的设备的示意俯视图。
只要弯曲密封部50在缺口部侧的端部51中发挥止动件作用，则弯曲方向并不特别限定。例如，如后述的图7A所示基板60配置在二次电池100的密封部90上的情况下，弯曲密封部50的弯曲方向例如如后述的图1F、图2F、图3F及图4D所示，是上方向。此外，例如如后述的图7B所示基板60配置在二次电池100的密封部90下的情况下，弯曲密封部50的弯曲方向是下方向。
在本发明中，例如如图1B、图2B、图3B及图4B所示，两个周缘部I的密封部中双方的密封部向二次电池100的厚度方向弯曲，但并不限于此，例如如图5B所示，也可以仅一方的密封部向二次电池100的厚度方向弯曲。在图5B中，由于在图5A所示的周缘部I(97c)的密封部设置有外部端子，因此仅周缘部I(97f)的密封部向二次电池100的厚度方向弯曲。从进一步防止错位的观点出发，优选两个周缘部I的密封部中双方的密封部都向二次电池100的厚度方向弯曲。
关于止动件作用，具体地，例如如图1B及图1C所示，在缺口部侧的端部51a中，弯曲密封部50a防止基板60A向上方向错位。如图1B及图1D所示，在缺口部侧的端部51b中，弯曲密封部50b防止基板60A向左方向错位。图1C及图1D分别示出了从箭头方向观察图1B的设备的P-P剖视及Q-Q剖视时的设备的示意放大剖视图。
此外，例如如图2B及图2C所示，在缺口部侧的端部51c中，弯曲密封部50c防止基板60B向上方向错位。如图2B及图2D所示，在缺口部侧的端部51d中，弯曲密封部50d防止基板60B向左方向错位。图2C及图2D分别示出了从箭头方向观察图2B的设备的P-P剖视及Q-Q剖视时的设备的示意放大剖视图。
此外，例如如图3B及图3C所示，在缺口部侧的端部51e中，弯曲密封部50e防止基板60C向上方向错位。如图3B及图3D所示，在缺口部侧的端部51f中，弯曲密封部50f防止基板60C向左方向错位。图3C及图3D分别示出了从箭头方向观察图3B的设备的P-P剖视及Q-Q剖视时的设备的示意放大剖视图。
此外，例如如图4B及图4C所示，在缺口部侧的端部51g中，弯曲密封部50g防止基板60D向左方向错位。在缺口部侧的端部51h中，与弯曲密封部50g的缺口部侧的端部51g同样地，弯曲密封部50h防止基板60D向左方向错位。图4C示出了从箭头方向观察图4B的设备的P-P剖视(Q-Q剖视)时的设备的示意放大剖视图。
此外，例如如图5B所示，在缺口部侧的端部51i中，弯曲密封部50i防止基板60E向上方向错位。
弯曲密封部50(特别是缺口部侧的端部51)的高度h1(mm)，只要在该端部中发挥相对于基板的错位的止动件作用，则并不特别限定。例如，该高度h1，从进一步防止错位的观点出发，优选与基板60的高度h2(mm)及二次电池100的主体部55的高度h3(mm)的关系满足以下关系式(1)。
h3≥h1≥h2 (1)
弯曲密封部50的高度h1(mm)、基板60的高度h2(mm)及主体部55的高度h3(mm)均为在将二次电池以该二次电池的最大面积的面作为底面进行载置时从该底面到各部件的上端(前端)的高度，例如是图1C、图2C、图3C及图4C(以下称为图1C～图4C)所示的各高度h1、h2及h3。
例如如图1C～图4C所示，弯曲密封部50的弯曲形状具有仅弯曲一次的单一弯曲形状，但并不限于此，例如如图6A及图6B所示，也可以具有在弯曲一次之后，再折叠一次以上而形成的折叠形状。弯曲密封部50具有折叠形状的情况下的弯曲密封部50(特别是缺口部侧的端部51)的高度h1(mm)、基板60的高度h1(mm)及二次电池100的高度h3(mm)如图6A及图6B所示。图6A是弯曲密封部50，特别是其缺口部侧端部51发挥基板的止动件作用时弯曲密封部附近的示意剖视图。图6B是在二次电池的端部具有弯曲密封部50时弯曲密封部附近的示意剖视图。
弯曲密封部50也可以不与二次电池的主体部55结合，但从进一步防止错位的观点出发，至少在一部分中，例如如图1E、图1F、图2F、图3E、图3F及图4D所示，优选通过粘接剂、粘着带等结合手段与主体部55结合。在这些图中，作为结合手段使用了粘接剂56。图1E及图1F分别示出了从箭头方向观察图1B的设备的R-R剖视及S-S剖视时设备的示意放大剖视图。图2E及图2F分别示出了从箭头方向观察图2B的设备的R-R剖视及S-S剖视时设备的示意放大剖视图。图3E及图3F分别示出了从箭头方向观察图3B的设备的R-R剖视及S-S剖视时设备的示意放大剖视图。图4D示出了从箭头方向观察图4B的设备的R-R剖视(S-S剖视)时设备的示意放大剖视图。
弯曲密封部50的缺口部侧的端部51既可以与基板60结合也可以不结合，但从进一步防止错位的观点出发，至少在一部分中，例如如图1C、图1D、图2C、图2D、图3C、图3D及图4C所示，优选与基板60结合。在这些图中，作为结合手段使用了粘接剂56。
本发明的二次电池100，从进一步防止错位的观点出发，也可以在比弯曲密封部50的缺口部侧的端部51更靠向缺口部侧具有延长部件(图中未示出)作为其他部件。通过具有这种延长部件，能够进一步有效地防止基板的错位。作为构成延长部件的材料，只要是具有能够防止基板的错位这种程度的强度的材料，则可以使用所有材料，例如可列举聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚酰亚胺等有机聚合物。延长部件是将弯曲密封部向缺口部侧延长的部件，能够通过准备比规定的长度更长的棒状或板状的部件，将其一部分夹在弯曲密封部50和主体部55之间，并将它们结合来进行设计。作为结合手段，能够使用上述结合手段。
在本发明中，从进一步防止错位的观点出发，二次电池具有的俯视观察形状中的周缘区域中，优选在包括二次电池100和缺口部8的边界线7的周缘部(以下有时称为“周缘部II”)中具有密封部。包括二次电池100和缺口部8的边界线7的周缘部(周缘部II)是指，二次电池100的俯视观察形状中的周缘区域中，将边界线7作为外缘的轮廓线而包括的周缘部，换言之，是与缺口部8(边界线7)相邻的周缘部。此外，周缘部II不包括和周缘部I的共同区域。作为这种周缘部II，例如可列举图1A中的密封部91a及91b、图2A中的密封部94a、图3A中的密封部95a、图4A中的密封部96a、96b及96c、图5A中的密封部97a、97b。
外部端子5也可以从任一密封部突出设置，但优选从周缘部II的密封部向缺口部突出设置。本发明的二次电池通过在周缘部II的密封部具有外部端子，并且在该缺口部中配置有基板，能够缩短该外部端子。因此，能够减轻二次电池的阻抗，能够充分防止发热。外部端子5包括正极用外部端子及负极用外部端子。
关于周缘部II以外的周缘部的密封部，只要外装体6能够保持电解质等，则密封部的宽度并不特别限定。在周缘部II以外的周缘部中，外部端子5突出的密封部(例如，图5A中的97c)的宽度w11通常相对于二次电池的高度(厚度)h3(mm)为0.8×h3以上3×h3以下，特别为1×h3以上2×h3以下。在周缘部II以外的周缘部中，外部端子5不突出的密封部(例如，图1A中的91c～91f、图2A中的94b～94e、图3A中的95b～95e、图4A中的96d～96h、图5A中的97d～97f)的宽度w12通常相对于二次电池的高度(厚度)h3(mm)为0.5×h3以上2.5×h3以下，特别为0.8×h3以上1.5×h3以下。特别是在周缘部I中，外部端子5不突出的密封部(例如，图1A中的91c及91f、图2A中的94b及94e、图3A中的95b及95e、图4A中的96d及96h、图5A中的97f)的宽度w12通常与上述的弯曲密封部50(特别是缺口部侧的端部51)的高度h1对应。
关于周缘部II的密封部，密封部的宽度基于防止错位的特性和密封性的观点确定。在周缘部II中，外部端子5突出的密封部(例如，图1A中的91b、图2A中的94a、图3A中的95a、图4A中的96b)的宽度w21通常相对于二次电池的高度(厚度)h3(mm)为3.5×h3以上6.0×h3以下，特别为4.0×h3以上5.0×h3以下。在周缘部II中，外部端子5不突出的密封部(例如，图1A中的91a、图4A中的96a及96c、图5A中的97a)的宽度w22通常相对于二次电池的高度(厚度)h3(mm)为3.0×h3以上5.5×h3以下，特别为3.5×h3以上5.0×h3以下。如果周缘部II的密封部的宽度过小，则无法充分防止错位。
特别是在周缘部II的密封部在俯视观察时具有图1A所示的L字形状(91a及91b)的情况下，两个外部端子5(正极用外部端子及负极用外部端子)如图1A所示，既可以都从该L字形状密封部的一方的直线部(91b或91a)突出，或者也可以分别从该L字形状密封部的一方的直线部(例如91a)及另一方的直线部(例如91b)突出。
在本发明中，优选二次电池以周缘部II的密封部的至少一部分，优选全部与基板的端部重复的方式配置。周缘部II的密封部的至少一部分与基板的端部重复，意思是指在俯视观察时对所配置的二次电池及基板进行透视时，二次电池的周缘部II的密封部的至少一部分与基板的端部重叠。例如，在图1B～图5B中，二次电池100的周缘部II的密封部的一部分与基板60的端部重叠。由此，该周缘部II的密封部能够防止基板60向附图纸上的里面方向错位。此外，由于能够缩短外部端子，因此能够减轻二次电池的阻抗，能够充分防止发热。此外，由于相对于二次电池的无用空间的形成被避免，能够实现空间的有效利用，因此既能够实现二次电池的薄型化及小型化，又能够实现电池容量的增加。
周缘部II的密封部中与基板的重复面积的比例通常为50％以上，优选为60％以上，更优选为70％以上。该重复面积的比例是相对于周缘部II的密封部的整个面积的比例。周缘部II的密封部和该周缘部II的密封部以外的密封部(例如周缘部I的密封部)的共同部分的面积不被包括在周缘部II的密封部的面积中。
二次电池100和基板60在其接触部分的一部分或全部中，既可以互相结合，或者也可以不结合，从进一步防止错位的观点出发，例如如图1G、图2G、图3G及图4E所示，优选结合。在这些图中，使用了粘接剂56作为结合手段。在这些图中，实现了二次电池100的主体部55和基板60的结合，取代此，或者也可以在此基础上实现二次电池100的密封部和基板60之间的结合。图1G、图2G、图3G及图4E分别示出了从箭头方向观察图1B～图4B的设备的T-T剖视时设备的示意放大剖视图。
在图1B～图5B中，二次电池100的周缘部II的密封部和基板60的重复，如图7A所示，通过在周缘部II的密封部90上配置基板60的端部而实现。如图7B所示，该重复也可以通过在相邻密封部90下配置基板60的端部而实现。在图7A及图7B中，二次电池100是仅构成外装体6的上侧外装部件6a或下侧外装部件6b中的一方具有厚度的杯状成型体，但并不限于此。例如，二次电池100根据在该二次电池内收容的电极组件的厚度(高度)，如图7C所示，也可以是上侧外装部件6a及下侧外装部件6b双方具有厚度的杯状成型体。
二次电池的构成部件
例如如图7A、图7B及图7C所示，电极组件包括正极1、负极2及隔膜3，正极1和负极2隔着隔膜3交替配置。两个外部端子通常通过集电引线与电极(正极或负极)连结，作为结果被从密封部引出到外部。在这些图中，电极组件具有将包括正极1、负极2及在正极1和负极2之间配置的隔膜3的多个电极单元(电极结构层)层叠为平面状的平面层叠结构。电极组件的结构并不限于平面层叠结构，例如也可以具有将包括正极1、负极2及在正极1和负极2之间配置的隔膜3的电极单元(电极结构层)卷绕成辊状的卷绕结构(胶辊型)。此外，例如电极组件也可以具有将正极、隔膜、负极在长薄膜上层叠后折叠的所谓的堆叠和折叠式结构。
正极1至少由正极材料层及正极集电体(箔)构成，只要在正极集电体的至少一面上设置有正极材料层即可。例如，正极1既可以在正极集电体的两面设置有正极材料层，或者也可以在正极集电体的一面上设置有正极材料层。从二次电池的进一步高容量化的观点出发，优选的正极1在正极集电体的两面设置有正极材料层。正极材料层中包括正极活性物质。
负极2至少由负极材料层及负极集电体(箔)构成，只要在负极集电体的至少一面上设置有负极材料层即可。例如，负极2既可以在负极集电体的两面设置有负极材料层，或者也可以在负极集电体的一面上设置有负极材料层。从二次电池的进一步高容量化的观点出发，优选的负极2在负极集电体的两面设置有负极材料层。负极材料层中包括负极活性物质。
正极材料层中包括的正极活性物质及负极材料层中包括的负极活性物质，是在二次电池中直接参与电子的交接的物质，是负责充放电，即电池反应的正负极的主要物质。更具体地，起因于“正极材料层中包括的正极活性物质”及“负极材料层中包括的负极活性物质”，使电解质带有离子，该离子在正极和负极之间移动，进行电子的交接，从而进行充放电。后面叙述时也会涉及，正极材料层及负极材料层特别优选是能够吸留释放锂离子的层。即，优选是锂离子通过电解质在正极和负极之间移动从而进行电池的充放电的二次电池。在锂离子参与充放电的情况下，本实施方式所涉及的二次电池相当于所谓的“锂离子电池”。
正极材料层的正极活性物质例如由粒状体构成，为了颗粒之间的充分接触和形状保持，优选在正极材料层中包括粘合剂(也称为“粘结材料”)。此外，为了使促进电池反应的电子的传递顺利进行，也优选在正极材料层中包括导电助剂。同样地，负极材料层的负极活性物质例如由粒状体构成，为了颗粒之间的充分接触和形状保持，优选包括粘合剂，为了使促进电池反应的电子的传递顺利进行，也优选在负极材料层中包括导电助剂。如此，由于是含有多个成分而形成的方式，因此正极材料层及负极材料层也分别能够称为“正极复合材料层”及“负极复合材料层”等。
正极活性物质优选是有助于锂离子的吸留释放的物质。从该观点来说，优选正极活性物质例如是含锂复合氧化物。更具体地，优选正极活性物质是包括选自由锂、钴、镍、锰及铁组成的组中的至少一种过渡金属的锂过渡金属复合氧化物。即，在本实施方式所涉及的二次电池的正极材料层中，优选包括这种锂过渡金属复合氧化物作为正极活性物质。例如，正极活性物质也可以是钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂或将这些过渡金属的一部分替换为其他金属的物质。这种正极活性物质可以包括单独一种，但也可以组合包括两种以上。在更优选的方式中，正极材料层中包括的正极活性物质是钴酸锂。
作为正极材料层中可以包括的粘合剂，并不特别限制，可列举选自由聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物及聚四氟乙烯构成的组中的至少一种。作为正极材料层中可以包括的导电助剂，并不特别限制，例如可列举选自热裂法炭黑、炉法炭黑、槽法炭黑、科琴黑及乙炔黑等炭黑，石墨、碳纳米管及气相生长碳纤维等碳纤维，铜、镍、铝及银等金属粉末，以及聚亚苯基衍生物等中的至少一种。在更优选的方式中，正极材料层的粘合剂是聚偏二氟乙烯，此外，在其他更优选的方式中，正极材料层的导电助剂是炭黑。在进一步优选的方式中，正极材料层的粘合剂及导电助剂是聚偏二氟乙烯和炭黑的组合。
优选负极活性物质是有助于锂离子的吸留释放的物质。从该观点来说，优选负极活性物质例如是各种碳材料、氧化物或锂合金等。
作为负极活性物质的各种碳材料，可列举石墨(天然石墨、人造石墨)、硬碳、软碳、金刚石状碳等。特别是石墨在电子传导性高、与负极集电体的粘接性优异等方面是优选的。作为负极活性物质的氧化物，可列举选自由氧化硅、氧化锡、氧化铟、氧化锌及氧化锂等构成的组中的至少一种。负极活性物质的锂合金，只要是能够与锂形成合金的金属即可，例如可以是Al、Si、Pb、Sn、In、Bi、Ag、Ba、Ca、Hg、Pd、Pt、Te、Zn、La等金属和锂的二元、三元或其以上的合金。这种氧化物，作为其结构形态，优选是无定形的。这是因为难以引起起因于晶粒边界或缺陷等不均匀性的劣化。在更优选的方式中，负极材料层的负极活性物质是人造石墨。
作为负极材料层中可以包括的粘合剂，并不特别限制，可列举选自由丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚偏二氟乙烯、聚酰亚胺树脂及聚酰胺酰亚胺类树脂构成的组中的至少一种。在更优选的实施方式中，负极材料层中包括的粘合剂是丁苯橡胶。作为负极材料层中可以包括的导电助剂，并不特别限制，例如可列举选自热裂法炭黑、炉法炭黑、槽法炭黑、科琴黑及乙炔黑等炭黑，石墨、碳纳米管及气相生长碳纤维等碳纤维，铜、镍、铝及银等金属粉末，以及聚亚苯基衍生物等中的至少一种。此外，负极材料层中也可以包括起因于制造电池时使用的增稠剂成分(例如羧甲基纤维素)的成分。
在进一步优选的方式中，负极材料层中的负极活性物质及粘合剂是人造石墨和丁苯橡胶的组合。
正极及负极中使用的正极集电体及负极集电体是有助于收集或供给起因于电池反应而在活性物质中产生的电子的部件。这种集电体可以是片材状的金属部件，可以具有多孔或穿孔的形态。例如，集电体可以是金属箔、冲孔金属、网或膨胀金属等。优选正极中使用的正极集电体是由包括选自由铝、不锈钢及镍等构成的组中的至少一种的金属箔构成的，例如可以是铝箔。另一方面，负极中使用的负极集电体优选由包括选自由铜、不锈钢及镍等构成的组中的至少一种的金属箔构成，例如可以是铜箔。
隔膜3是从防止正负极的接触所导致的短路及电解质保持等观点出发而设置的部件。换言之，可以说隔膜是在防止正极和负极之间的电子接触的同时使离子通过的部件。优选隔膜是多孔性或微多孔性的绝缘性部件，因其小的厚度而具有膜形态。虽然只是例示而已，但聚烯烃制的微多孔膜可以作为隔膜使用。关于这一点，作为隔膜使用的微多孔膜，例如可以是作为聚烯烃仅包括聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)的膜。进一步来说，隔膜也可以是由“PE制的微多孔膜”和“PP制的微多孔膜”构成的层叠体。隔膜的表面也可以被无机颗粒涂层及/或粘接层等覆盖。隔膜的表面也可以具有粘接性。
电解质有助于从电极(正极·负极)释放的金属离子的移动。电解质既可以是有机电解质及有机溶剂等“非水系”的电解质，或者也可以是包括水的“水系”的电解质。本发明的二次电池优选是使用了包括“非水系”的溶剂和溶质的电解质作为电解质的非水电解质二次电池。电解质可以具有液体状或凝胶状等形态(此外，在本说明书中，“液体状”的非水电解质也被称为“非水电解质液”)。
作为具体的非水电解质的溶剂，优选至少包括碳酸酯而形成。该碳酸酯也可以是环状碳酸酯类及/或链状碳酸酯类。虽然并不特别限制，但作为环状碳酸酯类，可列举选自由碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丁烯酯(BC)及碳酸亚乙烯酯(VC)构成的组中的至少一种。作为链状碳酸酯类，可列举选自由碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)及碳酸二丙酯(DPC)构成的组中的至少一种。在本发明的一种优选的实施方式中，作为非水电解质，使用环状碳酸酯类和链状碳酸酯类的组合，例如使用碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯的混合物。
作为具体的非水电解质的溶质，例如优选使用LiPF6及LiBF4等锂盐。
作为集电引线，能够使用在二次电池领域使用的所有集电引线。这种集电引线只要由能够实现电子的移动的材料构成即可，通常由铝、镍、铁、铜、不锈钢等导电性材料构成。集电引线的形态并不特别限定，例如既可以是线状，或者也可以是板状。
作为外部端子5，能够使用在二次电池领用使用的所有外部端子。这种外部端子只要由能够实现电子的移动的材料构成即可，通常由铝、镍、铁、铜、不锈钢等导电性材料构成。正极用外部端子优选由铝构成，负极用外部端子优选由铜构成。外部端子5的形态并不特别限定，通常是板状。外部端子5既可以与基板60电连接且直接连接，或者也可以经由其他设备与基板60电连接且间接连接。
外装体6是由软质片材构成的柔性袋(软质袋体)。软质片材只要具有能够实现密封部的弯曲这种程度的软质性即可，优选是塑性片材。塑性片材是具有在施加外力后进行除去时能够维持外力导致的变形这种特性的片材，例如能够使用所谓的层压膜。由层压膜构成的柔性袋例如能够通过将两张层压膜重合，并在其周缘部进行热密封来制造。作为层压膜，一般是将金属箔和聚合物膜进行层叠的膜，具体地，可例示由外层聚合物膜/金属箔/内层聚合物膜构成的三层结构的膜。外层聚合物膜用于防止水分等的透过及接触等导致的金属箔的损伤，能够优选使用聚酰胺及聚酯等聚合物。金属箔用于防止水分及气体的透过，能够优选使用铜、铝、不锈钢等箔。内层聚合物膜用于保护金属箔不受在内部收纳的电解质的影响，同时用于在热密封时进行熔融封口，能够优选使用聚烯烃或酸改性聚烯烃。层压膜的厚度并不特别限定，例如优选在1μm以上1mm以下。
基板
基板60既可以是刚性基板，或者也可以是柔性基板。优选是刚性基板。这是因为，虽然在使用刚性基板的情况下，无用空间的形成或该基板导致的二次电池的损伤容易成为问题，但在本发明中，在使用刚性基板的情况下，也能够充分避免这种问题。作为刚性基板，能够使用和二次电池一起使用的用于基板领域的所有刚性基板，例如可列举玻璃环氧树脂基板。
作为基板，可列举印刷基板等(电子)电路基板、硅晶片等半导体基板、显示面板等玻璃基板等。
在基板是用于防止二次电池的过充电、过放电及过电流的所谓的保护电路基板时，由该保护电路基板及上述二次电池构成二次电池组。
工业上的利用可能性
本发明所涉及的二次电池能够在想到蓄电的各种领域中使用。虽然只是例示而已，但本发明所涉及的二次电池，特别是非水电解质二次电池能够用于移动设备等被使用的电气·信息·通信领域(例如移动电话、智能手机、智能手表、笔记本电脑及数码照相机等移动设备领域)、家庭·小型工业用途(例如电动工具、高尔夫车、家庭用·看护用·工业用机器人领域)、大型工业用途(例如叉车、电梯、湾港起重机领域)、交通系统领域(例如混合动力车、电动汽车、公共汽车、电车、电动助力自行车、电动两轮车等领域)、电力系统用途(例如各种发电、负载调节器、智能电网、一般家庭设置型蓄电系统等领域)、以及宇宙、深海用途(例如宇宙探测器、潜水调查船等领域)。
附图标记说明：
1…正极；2…负极；3…隔膜；5…外部端子；6…外装体；6a…上侧外装部件；6b…下侧外装部件；7…二次电池(周缘区域)和缺口部的边界线；8、8A、8B、8C、8D、8E…缺口部；50、50a、50b、50c、50d、50e、50f、50g、50h、50i…密封部被弯曲的弯曲密封部；51、51a、51b、51c、51d、51e、51f、51g、51h、51i…弯曲密封部中的缺口部侧的端部；55、55A、55B、55C、55D、55E…二次电池的主体部；56…粘接剂；60、60A、60B、60C、60D、60E…基板；71a、71b、72a、72b、73a、73b、74a、74b、75a、75b…与边界线连接的线段；90、91a～91f、94a～94e、95a～95e、96a～96h、97a～97f…密封部；100、100A、100B、100C、100D、100E…二次电池。

Claims (18)

1.一种二次电池，在外装体中封入有包括正极、负极及在该正极和该负极之间配置的隔膜的电极组件及电解质，
所述二次电池具有在俯视观察时具备缺口部的形状，
所述二次电池在该二次电池所具有的俯视观察形状中的周缘区域中，在周缘部具有密封部，所述周缘部包括作为一边的将与所述二次电池和所述缺口部的边界线连接的线段，
该密封部能够向所述二次电池的厚度方向弯曲，
在所述密封部被弯曲时形成的弯曲密封部中的缺口部侧的端部成为相对于配置在所述缺口部的基板的止动件部，
形成所述缺口部前的二次电池具有四边形形状，
所述缺口部以与形成所述缺口部前的二次电池共有两条边的方式配置。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，
所述弯曲密封部中的缺口部侧的端部向缺口部突出。
3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，
所述弯曲密封部的高度h1及所述基板的高度h2满足以下关系式：
h1≥h2。
4.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，
所述弯曲密封部在所述缺口部侧的端部与所述基板结合。
5.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，
所述外装体由塑性片材构成。
6.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，
所述二次电池在该二次电池所具有的俯视观察形状中的周缘区域中，在包括所述二次电池和所述缺口部的边界线的周缘部具有密封部，
所述二次电池以包括所述边界线的周缘部的密封部的至少一部分与基板的端部重复的方式配置。
7.根据权利要求6所述的二次电池，其中，
包括所述边界线的周缘部的密封部中与所述基板的重复面积的比例为50％以上。
8.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，
所述边界线包括一条以上的直线、一条以上的曲线或它们的组合。
9.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，
所述二次电池进一步具备两个外部端子，
该两个外部端子与基板电连接。
10.根据权利要求9所述的二次电池，其中，
所述外部端子从包括所述边界线的周缘部的密封部向所述缺口部突出设置。
11.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，
所述外装体是柔性袋。
12.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，
所述电极组件具有将包括所述正极、所述负极及所述隔膜的多个电极单元层叠为平面状的平面层叠结构，或者具有将包括所述正极、所述负极及所述隔膜的电极单元卷绕成辊状的卷绕结构。
13.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，
所述基板是刚性基板或柔性基板。
14.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，
所述基板是保护电路基板。
15.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，
所述正极及所述负极具有能够吸留释放锂离子的层。
16.一种包括二次电池和基板的设备，
所述二次电池是权利要求1至15中任一项所述的二次电池，
所述基板配置在所述缺口部。
17.根据权利要求16所述的包括二次电池和基板的设备，其中，
所述基板是保护电路基板，
所述设备是二次电池组。
18.根据权利要求16或17所述的包括二次电池和基板的设备，其中，
所述设备是移动设备。
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