CN110036501B - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种二次电池100A，所述二次电池100A将包括正极1、负极2以及配置在正极1与负极2之间的隔膜3的电极组装件10和电解质收容在外装体20中。该二次电池100A中，外装体20具有相互相邻且上表面的高度相互不同的至少两个阶梯部20Aa、20Ab，在相对高度低的低阶梯部20Aa的上表面20Aa1和与低阶梯部20Aa相邻的相对高度高的高阶梯部20Ab的上表面20Ab1之间形成有台阶面20Ab2以及二次电池100A的外部端子30A构成为在至少两个阶梯部20Aa、20Ab中，露出于上表面高度未达到最高(Hmax)的阶梯部20Aa的端部侧面20Aa2。

Description

二次电池
技术领域
本发明关于二次电池。
背景技术
一直以来，可以反复充放电的二次电池用于各种用途。例如，二次电池作为智能手机、笔记本电脑等电子设备的电源使用。
近年来，电子设备的薄型化、小型化的要求越来越高，与之伴随而来的是要求在电子设备内有效地将基板等设置在二次电池上。对于此，专利文献1中公开了具有台阶区域的二次电池。
专利文献1：日本特开2014-523629号公报
发明内容
本申请的发明者发现在使用具有台阶区域的二次电池时，可能发生以下问题。具体而言，本申请的发明者发现在使用具有台阶区域的二次电池时，根据通过布线与基板电连接的二次电池的外部端子的配置位置，该布线构造可能变得复杂。
本发明鉴于相关情况而提出。具体而言，本发明的目的是提供一种具有台阶区域的二次电池，所述二次电池能够简化连接二次电池的外部端子与基板的布线构造。
为了达到上述目的，本发明的一个实施方式中提供了一种二次电池，电极组装件和电解质收容于外装体，所述电极组装件包括正极、负极以及配置在正极和负极之间的隔膜，外装体具有相互相邻且上表面的高度相互不同的至少两个阶梯部，在相对高度低的低阶梯部的上表面和与低阶梯部相邻的相对高度高的高阶梯部的上表面之间形成有台阶面，并且，二次电池的外部端子构成为在至少两个阶梯部中露出于上表面的高度未达到最高(Hmax)的阶梯部的端部侧面。
根据本发明，能够简化连接具有台阶区域的二次电池的外部端子与基板的布线构造。
附图说明
图1是示意性地示出关于本发明的一个实施方式的二次电池的立体图。
图2是示意性地示出关于本发明的又一个实施方式的二次电池的立体图。
图3是示意性地示出关于一个实施方式的电极组装件的剖视图。
图4是示意性地示出电极组装件的电极极耳只通过引出部连接的状态的剖视图。
图5是示意性地示出电极组装件的电极极耳通过引出部与连接部的组合连接的状态的剖视图。
图6是示意性地示出关于又一个实施方式的电极组装件的剖视图。
图7是示意性地示出具备平面层叠结构的电极组装件的基本构成的剖视图。
图8是示意性地示出具备卷绕结构的电极组装件的基本构成的剖视图。
图9是示意性地示出电极组装件的具体构成的剖视图。
具体实施方式
下面，在对关于本发明的一个实施方式的二次电池进行说明之前，就二次电池的基本构成进行说明。
[二次电池的基本构成]
关于二次电池，在下述本发明的一个实施方式中也有叙述，其具有在外装体的内部收容以及封入电极组装件和电解质的构造。本说明书中，所谓“二次电池”是指可以反复进行充电以及放电的电池。因此，本发明的二次电池并不过度拘泥于其名称，例如，“蓄电设备”等也可以包含在本发明的对象中。电极组装件包括正极、负极、以及配置在正极和负极之间的隔膜。作为电极组装件的类型，可以举出下述类型。第一种类型为电极组装件10A具备平面层叠结构，所述平面层叠结构为包括正极1，1A、负极2，2A以及隔膜3，3A的多个单位电极单元相层叠(参照图7)。第二种类型为电极组装件10B具备卷绕结构，所述卷绕结构是将对包括正极1，1B、负极2，2B以及隔膜3，3B的电极单元卷绕为卷状(参照图8)。再有，第三种类型为电极组装件具备所谓的层积与折叠构造，所述层积与折叠构造可以通过折叠正极、负极、隔膜以及负极的电极单元(特别是优选为单向加长延伸的电极单元(层叠体))而形成。此外，外装体可以采用导电性硬质壳体或者柔性壳体(袋等)的形态。外装体的形态为柔性壳体(袋等)时，各多个正极通过正极用集电引线与正极用外部端子连结。正极用外部端子通过密封部固定于外装体上，该密封部防止电解质的漏液。同样，各多个负极通过负极用集电引线与负极用外部端子连结。负极用外部端子通过密封部固定于外装体上，密封部防止电解质的漏液。再者，并不仅限于此，与各多个正极连接的正极用集电引线可以具有正极用外部端子的机能，此外，与各多个负极连接的负极用集电引线可以具有负极用外部端子的机能。外装体的形态为导电性硬质壳体时，各多个正极通过正极用集电引线与正极用外部端子连结。正极用外部端子通过密封部固定于外装体上，该密封部防止电解质的漏液。
正极1至少由正极集电体11以及正极材料层12构成(参照图9)，正极集电体11的至少单面上设置有正极材料层12。该正极集电体11中未设置正极材料层12的位置，即正极集电体11的端部定位有正极侧引出极耳13。正极材料层12中，作为电极活性物质，包括正极活性物质。负极2至少由负极集电体21以及负极材料层22构成(参照图9)，负极集电体21的至少单面上设置有负极材料层22。该负极集电体21中未设置负极材料层22的位置，即负极集电体21的端部定位有负极侧引出极耳23。负极材料层22中，作为电极活性物质，包括负极活性物质。
包含在正极材料层12的正极活性物质以及包含在负极材料层22的负极活性物质为与二次电池中电子的转移直接相关的物质，是承担充放电，即电池反应的正负极的主要物质。更具体而言，由于“包含在正极材料层12中的正极活性物质”以及“包含在负极材料层22中的负极活性物质”使电解质上带有离子，相关离子在正极1与负极2之间移动，进行电子的转移并形成充放电。正极材料层12以及负极材料层22特别优选为可以存储释放锂离子的层。总之，优选二次电池为通过电解质使锂离子在正极1与负极2之间移动并进行电池的充放电。充放电中，锂离子参与时，二次电池相当于所谓的“锂离子电池”。
正极材料层12的正极活性物质例如由粒状体构成，为了粒子之间的充分接触和形状保持，优选为粘合剂(又称为“粘结材料”)包含在正极材料层12中。进一步，为了使推进电池反应的电子的传达顺利进行，导电助剂可以包含在正极材料层12中。同样，负极材料层22的负极活性物质例如由粒状体构成，为了粒子之间的充分接触和形状保持，优选为包括粘合剂，为了推进电池反应的电子的传达顺利进行，导电助剂可以包含在负极材料层22中。这样，由于含有多个成分形成的形态，正极材料层12以及负极材料层22分别可以称为“正极合材料层”以及“负极合材料层”等。
正极活性物质优选为有助于锂离子的存储释放的物质。用相关观点来说，正极活性物质优选为例如含有锂的复合氧化物。更具体而言，正极活性物质优选为锂过渡金属复合氧化物，所述锂过渡金属复合氧化物为从包括由锂、钴、镍、锰以及铁组成的组中选择的至少一种过渡金属。总之，二次电池的正极材料层12中，优选包括这样的锂过渡金属复合氧化物作为正极活性物质。例如，正极活性物质可以是用别的金属置换钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、或者这些过渡金属的一部分。这种正极活性物质可以是包括单独种类的物质，也可以是包含两种以上的组合的物质。更为优选的方式中，包含在正极材料层12中的正极活性物质为钴酸锂。
作为可以包含在正极材料层12中的粘合剂，并不特别限制，可以举出由聚偏二氟乙烯、氟化物-六氟丙烯共聚物、氟化物-四氟乙烯共聚物以及聚四氟乙烯等组成的组中选择的至少一种。作为可以包含在正极材料层12中的导电助剂，并不特别限制，可以举出由热裂碳黑、炉黑、槽法碳黑、科琴黑和乙炔黑等碳黑、石墨、碳纳米管以及气相沉积碳纤维等碳纤维、铜、镍、铝以及银等金属粉末、及聚苯衍生物等中选择的至少一种。例如，正极材料层12的粘合剂可以是聚偏氟乙烯，此外，正极材料层12的导电助剂可以是碳黑。虽然只不过是示例，但正极材料层12的粘合剂以及导电助剂也可以是聚偏氟乙烯与碳黑的组合。
负极活性物质优选为有助于锂离子的存储释放的物质。用相关观点来说，负极活性物质优选为例如各种碳材料、氧化物、或者是锂合金等。
作为负极活性物质的各种碳材料，可以举出石墨(天然石墨、人造石墨)、硬质碳、软质碳、金刚石状碳等。特别是，石墨以电子传导性高，与负极集电体21的粘附性好的点等被优选。作为负极活性物质的氧化物，可以举出由氧化硅、氧化锡、氧化铟、氧化锌以及氧化锂等组成的组中选择的至少一种。负极活性物质的锂合金可以是与锂一起合金而形成的金属，也可以是例如，Al、Si、Pb、Sn、In、Bi、Ag、Ba、Ca、Hg、Pd、Pt、Te、Zn、La等金属与锂的二元、三元或者其以上的合金。这种氧化物优选其构造形态为非结晶的形态。因为不易引起晶界或者缺陷的不均一性导致的劣化。虽然只不过是示例，但负极材料层22的负极活性物质可以是人造石墨。
作为可以包含在负极材料层22中的粘合剂，并不特别限制，可以举出由苯乙烯丁二烯橡胶、聚丙烯酸酸、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺类树脂以及聚酰胺酰亚胺系树脂组成的组中选择的至少一种。例如，包含在负极材料层22中的粘合剂可以是苯乙烯丁二烯橡胶。作为可以包含在负极材料层22中的导电助剂，并不特别限制，可以举出由热裂碳黑、炉黑、槽法碳黑、科琴黑和乙炔黑等的碳黑、石墨、碳纳米管以及气相生长碳纤维等的碳纤维、铜、镍、铝以及银等金属粉末，以及聚苯衍生物等中选择的至少一种。再者，负极材料层22中可以包括电池制造时使用的增粘剂成分(例如，羧甲基纤维素)导致的成分。
虽然只不过是示例，但负极材料层22中的负极活性物质以及粘合剂可以是人造石墨与苯乙烯丁二烯橡胶的组合。
用于正极1以及负极2的正极集电体11以及负极集电体21是有助于收集或供给电池反应导致的发生于活性物质的电子的部件。这种集电体可以是薄片状金属部件，也可以具备多孔或者穿孔的形态。例如，集电体可以是金属箔、冲压金属、网或者膨胀合金等。用于正极1的正极集电体11优选为金属箔组成的物质，所述物质包括由铝、不锈钢以及镍等组成的组中选择的至少一种，例如可以是铝箔。一方面，用于负极2的负极集电体21优选为金属箔组成的物质，所述物质包括由铜、不锈钢以及镍等组成的组中选择的至少一种，例如可以是铜箔。
用于正极1以及负极2的隔膜3是出于防止由于正负极的接触引起的短路以及保持电解质等观点设置的部件。换言之，隔膜3可以称为防止正极1与负极2之间的电子的接触并使离子通过的部件。优选为，隔膜3为多孔性或者微多孔性的绝缘性部件，具备由其小厚度导致的膜形态。虽然只不过是示例，但聚烯烃制的微多孔膜可以作为隔膜使用。这一点，作为隔膜3使用的微多孔膜可以是例如作为聚烯烃只包括聚乙烯(PE)或者聚丙烯(PP)的物质。进一步说，隔膜3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3的表面可以被无机粒子涂层以及/或者粘接层等覆盖。隔膜的表面可以具备粘附性。再者，隔膜3不应该特别拘泥于其名称，可以是具备同样机能的固体电解质、凝胶状电解质、绝缘性无机粒子等。再者，从电极处理的进一步改进的观点出发，隔膜3与电极(正极1/负极2)优选为相粘接。隔膜3与电极的粘接可以通过作为隔膜3使用粘附性隔膜在电极材料层(正极材料层12/负极材料层22)上涂布粘附性粘合剂以及/或者热压接等方式进行。作为向隔膜3或者电极材料层上提供粘附性的粘着剂可以举出聚偏氟乙烯、丙烯酸系粘着剂等。
正极1以及负极2具备能够将锂离子存储释放的层时，电解质优选为有机电解质以及/或者有机溶剂等“非水系”电解质(即，优选电解质为非水电解质的情况)。由于电解质中存在从电极(正极1、负极2)释放的金属离子，因此，电解质助力于电池反应中的金属离子的移动。
非水电解质为包含溶剂和溶质的电解质。作为具体的非水电解质的溶剂，优选至少包括碳酸酯组成的物质。相关碳酸酯可以是环状碳酸酯类以及/或者链状碳酸酯类。并不特别限制，作为环状碳酸酯类可以举出由丙烯碳酸酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丁酯(BC)和碳酸亚乙烯酯(VC)组成的组中选择的至少一种。作为链状碳酸酯可以举出由碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二丙酯(DPC)组成的组中选择的至少一种。虽然只不过是示例，但作为非水电解质可以使用环状碳酸酯和链状碳酸酯的组合，例如，可以使用碳酸亚乙酯和碳酸二乙酯的混合物。此外，作为具体的非水电解质的溶质可以使用例如LiPF6、LiBF4等Li盐。此外，作为具体的非水电解质的溶质优选使用例如，LiPF6和/或LiBF4等Li盐。
作为正极用集电引线以及负极用集电引线可以使用在二次电池领域使用的所有集电引线。这样的集电引线由可以实现电子移动的材料构成即可，例如由铝、镍、铁、铜、不锈钢等导电性材料构成。正极用集电引线优选由铝构成，负极用集电引线优选由镍构成。正极用集电引线以及负极用集电引线的形态并无特别限定，例如可以是线或者板状。
作为外部端子可以使用在二次电池领域使用的所有外部端子。这样的外部端子可以由能够实现电子移动的材料构成，通常由铝、镍、铁、铜、不锈钢等导电性材料构成。外部端子5可以与基板直接电连接，或者通过其他设备与基板间接电连接。再者，并不仅限于此，与各多个正极电连接的正极用集电引线可以具有正极用外部端子的机能，此外，与各多个负极电连接的负极用集电引线可以具有负极用外部端子的机能。
外装体可以具备如上述导电性硬质壳体或者柔性壳体(袋等)的形态。
导电性硬质壳体由本体部以及盖部组成。本体部由构成该外装体的底面的底部以及侧面部组成。本体部和盖部收容电极组装件、电解质、集电引线以及外部端子后被密封。作为密封方法，并不受到特别限定，例如可以举出激光照射法等。作为构成本体部以及盖部的材料可以使用在二次电池领域能够构成硬质壳体型外装体的所有材料。这样的材料可以是能够实现电子移动的材料，例如，可以举出铝、镍、铁、铜、不锈钢等导电性材料。本体部以及盖部的尺寸主要根据电极组装件的尺寸决定，例如，收容电极组装件时优选具备防止外装体内电极组装件的移动(偏移)的尺寸。通过防止电极组装件的移动，防止电极组装件的破坏，进而提高二次电池的安全性。
柔性壳体由软质薄片构成。软质薄片具备能够实现密封部的弯折的软质性，优选可塑性薄片。可塑性薄片是在施加外力后除去时具备维持外力引起的变形的特性的薄片，例如可以使用所谓的层压膜。由层压膜组成的柔性袋可以通过例如重合2片层压膜并将其周缘部热封来制造。作为层压膜一般为将金属箔和聚合物膜进行层叠的薄膜，具体而言，例举了由外层聚合物膜/金属箔/内层聚合物膜组成的3层构造的物质。外层聚合物膜是为了防止因水分等透过以及接触等引起的金属箔的损伤的物质，优选使用聚酰胺以及聚酯等聚合物。金属箔是为了防止水分以及气体的透过的物质，优选使用铜、铝、不锈钢等箔。内层聚合物膜在保护金属箔免受收纳于内部的电解质影响的同时，在热封时使之熔融封口，优选使用聚烯烃或者酸变性聚烯烃。
[本发明的二次电池]
在考虑上述二次电池的基本构成的基础上，下面，对根据本发明的一个实施方式相关的二次电池进行说明。再者，关于本发明的一个实施方式的二次电池以具有台阶区域的二次电池为前提进行了事先叙述。
(第一实施方式)
图1是示意性地示出关于本发明的一个实施方式的二次电池的立体图。
关于本发明的第一实施方式的二次电池100A具备在外装体20A的内部收容以及封入电极组装件和电解质的构造。如图1所示，外装体20A具有两个阶梯部(第一阶梯部20Aa以及第二阶梯部20Ab)。两个阶梯部构成为相互相邻而且上表面的高度相互不同。具体而言，第一阶梯部20Aa和第二阶梯部20Ab构成为相互相邻而且第二阶梯部20Ab的上表面20Ab1的高度h2大于第一阶梯部20Aa的上表面20Aa1的高度h1。因为第一阶梯部20Aa的上表面20Aa1的高度水平和第二阶梯部20Ab的上表面20Ab1的高度水平相互不同，在第一阶梯部20Aa的上表面20Aa1和第二阶梯部20Ab的上表面20Ab1之间形成台阶面20Ab2。一方面，在第一实施方式中，第一阶梯部20Aa和第二阶梯部20Ab构成为第二阶梯部20Ab的上表面20Ab1的宽度尺寸W2(长度方向)等于第一阶梯部20Aa的上表面20Aa1的宽度尺寸W1(长度方向)。
台阶面20Ab2具备高度h3以及宽度尺寸(长度方向)W3。台阶面20Ab2的高度h3等于第二阶梯部20Ab的上表面20Ab1的高度h2和第一阶梯部20Aa的上表面20Aa1的高度h1的差。一方面，台阶面20Ab2的宽度W3(长度方向)分别等于第二阶梯部20Ab的上表面20Ab1的宽度尺寸W2(长度方向)和第一阶梯部20Aa的上表面20Aa1的宽度尺寸W1(长度方向)。
台阶面20Ab2构成为与第一阶梯部20Aa的上表面20Aa1连续。具体而言，第一阶梯部20Aa的上表面20Aa1以相对于台阶面20Ab2的延伸方向不同的方向延伸的方式与台阶面20Ab2连续。并不做特别限定，第一阶梯部20Aa的上表面20Aa1可以在相对于台阶面20Ab2的延伸方向垂直的方向上延伸。总之，台阶面20Ab2和第一阶梯部20Aa的上表面20Aa1之间的角度θ为90度。再者，并不仅限于此，考虑后述基板的配置方式，台阶面20Ab2和第一阶梯部20Aa的上表面20Aa1之间的角度θ可以为30度～150度，优选为50度～130度，更优选为70度～110度。
此外，外装体20A的表面设置有二次电池用外部端子30A(正极用外部端子30Aa以及负极用外部端子30Ab)。第一实施方式中，外部端子30A构成为露出于第一阶梯部20Aa的端部侧面20Aa2。相关结构为第一实施方式的特征部分。如果外部端子30A存在于第一阶梯部20Aa的端部侧面20Aa2，则取得以下效果。详细情况为，从有效利用台阶面20Ab2和第一阶梯部20Aa的上表面20Aa1之间形成的空间区域(相当于前面描述的台阶区域)(具体而言，为第一阶梯部20Aa的上表面20Aa1上的空间区域)的观点来设置基板时能够取得以下效果。具体而言，由于外部端子30A可以定位在基板的大致铅垂下方区域，所以与定位在第二阶梯部20Ab的侧面(除去相当于台阶面20Ab2的侧面)以及/或者上表面20Ab1时相比，能够相对缩短连结外部端子30A和基板的布线长度，此外，可以将该布线定向为大致铅垂方向。
再者，上述基板可以是所谓的刚性基板或者柔性基板，优选为刚性基板。作为刚性基板可以使用在与二次电池一起使用的基板的领域所使用的所有刚性基板，例如可以举出玻璃环氧树脂基板。作为基板可以举出印刷基板、保护电路基板等电路基板、硅芯片等半导体基板、显示面板等玻璃基板等。基板为用于防止二次电池的过充电、过放电以及过电流的所谓保护电路基板时，通过该保护电路基板以及上述二次电池，构成二次电池组。
(第二实施方式)
图2是示意性地示出根据本发明的又一个实施方式的二次电池的立体图。
关于本发明的第二实施方式的二次电池100B具备在外装体20B的内部收容以及封入电极组装件和电解质的构造。如图2所示，外装体20B具有3个阶梯部(第一阶梯部20Ba、第二阶梯部20Bb、以及第三阶梯部20Bc)。3个阶梯部构成为相互相邻而且上表面的高度相互不同。具体而言，第一阶梯部20Ba和第二阶梯部20Bb构成为相互相邻而且第二阶梯部20Bb的上表面20Bb1的高度h5大于第一阶梯部20Ba的上表面20Ba1的高度h4。此外，第二阶梯部20Bb和第三阶梯部20Bc构成为相互相邻而且第三阶梯部20Bc的上表面20Bc1的高度h6大于第二阶梯部20Bb的上表面20Bb1的高度h5。
由于第一阶梯部20Ba的上表面20Ba1的高度水平与第二阶梯部20Bb的上表面20Bb1的高度水平相互不同，所以在第一阶梯部20Ba的上表面20Ba1和第二阶梯部20Bb的上表面20Bb1之间形成有第一台阶面20Bb2。此外，由于第二阶梯部20Bb的上表面20Bb1的高度水平与第三阶梯部20Bc的上表面20Bc1的高度水平相互不同，所以第二阶梯部20Bb的上表面20Bb1和第三阶梯部20Bc的上表面20Bc1之间形成有第二台阶面20Bc2。
第一台阶面20Bb2具备高度h7。第一台阶面20Bb2的高度h7等于第二阶梯部20Bb的上表面20Bb1的高度h5与第一阶梯部20Ba的上表面20Ba1的高度h4的差。此外，第二台阶面20Bc2具备高度h8。第二台阶面20Bc2的高度h8等于第三阶梯部20Bc的上表面20Bc1的高度h6与第二阶梯部20Bb的上表面20Bb1的高度h5的差。第一台阶面20Bb2构成为与第一阶梯部20Ba的上表面20Ba1连续。具体而言，第一阶梯部20Ba的上表面20Ba1以相对于第一台阶面20Bb2的延伸方向不同的方向延伸的方式与第一台阶面20Bb2连续。并不做特别限定，第一阶梯部20Ba的上表面20Ba1可以在相对于第一台阶面20Bb2的延伸方向垂直方向上延伸。总之，第一台阶面20Bb2与第一阶梯部20Ba的上表面20Ba1之间的角度θ1可以为90度。再者，并不仅限于此，考虑后述基板的配置方式，第一台阶面20Bb2与第一阶梯部20Ba的上表面20Ba1之间的角度θ1可以为30度～150度，优选为50度～130度，更优选为70度～110度。
同样，第二台阶面20Bc2构成为与第二阶梯部20Bb的上表面20Bb1连续。具体而言，第二阶梯部20Bb的上表面20Bb1以相对于第二台阶面20Bc2的延伸方向不同的方向延伸的方式与第二台阶面20Bc2连续。并不做特别限定，第二阶梯部20Bb的上表面20Bb1可以在相对于第二台阶面20Bc2的延伸方向垂直方向上延伸。总之，第二台阶面20Bc2与第二阶梯部20Bb的上表面20Bb1之间的角度θ2可以是90度。再者，并不仅限于此，考虑后述基板的配置方式，第二台阶面20Bc2与第二阶梯部20Bb的上表面20Bb1之间的角度θ2可以为30度～150度，优选为50度～130度，更优选为70度～110度。
此外，外装体20B的表面设置有二次电池用外部端子30B(正极用外部端子30Ba以及负极用外部端子30Bb)。第二实施方式中，外部端子30B构成为露出于第一阶梯部20Ba的端部侧面20Ba2以及/或者第二阶梯部20Bb的端部侧面20Bb2。相关结构为第二实施方式的特征部分。如果外部端子30B存在于第一阶梯部20Ba的端部侧面20Ba2以及/或者第二阶梯部20Bb的端部侧面20Bb2时，则取得以下效果。详细情况为，在第一台阶面20Bb2与第一阶梯部20Ba的上表面20Ba1之间形成的空间区域(相当于前面描述的台阶区域)(具体而言，为第一阶梯部20Ba的上表面20Ba1上)，以及/或者第二台阶面20Bc2与第二阶梯部20Bb的上表面20Bb1之间形成的空间区域(具体而言，为第二阶梯部20Bb的上表面20Bb1上)，从有效设置的观点设置基板时，能够取得以下效果。具体而言，外部端子30B可以定位在基板的大致铅垂下方区域，所以与定位在第三阶梯部20Bc的侧面(除去相当于第二台阶面20Bc2的侧面)以及/或者上表面20Bc1时相比，能够缩短连结外部端子30B和基板的布线长度，此外，可以将该布线定向为大致铅垂方向。
从作为示例举出的上述第一实施方式以及第二实施方式可知，本发明的一个实施方式的二次电池的构成要素的外装体具有至少两个阶梯部，以及二次电池的外部端子可以构成为在该至少两个阶梯部中露出于上表面的高度未达到最高(Hmax)的阶梯部的端部侧面。这里所说的“上表面的高度”是指沿外装体的构成要素阶梯部的底面与上表面之间的大致铅垂方向的长度尺寸。并不做特别限定，外部端子可以构成为露出于上表面的高度为最低(Hmin)的阶梯部的端部侧面。因为采用相关构成，外部端子可以定位在基板的大致铅垂下方区域，与定位于上表面的高度为最高(Hmax)的阶梯部(除去相当于台阶面)时相比，能够相对缩短连结外部端子和基板的布线长度，此外，可以将该布线定向为大致铅垂方向。总之，能够简化连结外部端子和基板的布线构造。
以下，对根据本发明的一个实施方式的二次电池的构成要素电极组装件进行说明。
本发明的一个实施方式的二次电池的构成要素外装体具有上述至少两个阶梯部(上表面的高度相对低的低阶梯部以及与低阶梯部相邻的上表面的高度相对的高的高阶梯部)。由于该低阶梯部的上表面和该高阶梯部的上表面相互高度水平不同，所以在低阶梯部的上表面与高阶梯部的上表面之间形成有台阶面。由此，外装体具有在该台阶面与低阶梯部的上表面之间形成的台阶构造。本发明的一个实施方式中，在具有该台阶构造的外装体内配置的电极组装件，从防止外装体内的电极组装件的移动(偏移)等观点出发，优选在剖视时具有与外装体大致相同形状的台阶构造。
再者，下述说明的内容只不过是一个例子，以电极组装件设置在具有两个阶梯部的外装体的内部的情况为前提进行了确认性叙述。
二次电池的构成要素电极组装件包含如上述的正极、负极、以及配置在正极与负极之间的隔膜。作为电极组装件的类型，可以举出下述类型。第一种类型(平面层叠结构型)，电极组装件10A为包括正极1，1A、负极2，2A以及隔膜3，3A的多个单位电极单元相层叠(参照图7)。第二种类型(卷绕结构型)，电极组装件10B为将包括正极1，1B、负极2，2B以及隔膜3，3B的电极单元卷绕为卷状(参照图8)。再有，第三种类型，电极组装件为可以具备通过折叠正极、负极、隔膜以及负极的电极单元(特别优选为单向加长延伸的电极单元(层叠体))而形成的所谓层积与折叠构造。
一个实施方式中，电极组装件10可以具有至少两个平面层叠结构型的子电极组装件(参照图3)。例如，电极组装件10可以具有第一平面层叠结构型子电极组装件10A1以及第二平面层叠结构型子电极组装件10A2。第一平面层叠结构型子电极组装件10A1为包括正极1A1、负极2A1以及隔膜3A1的多个单位电极单元相层叠的电极组装件。同样，第二平面层叠结构型子电极组装件10A2为包括正极1A2、负极2A2以及隔膜3A2的多个单位电极单元相层叠的电极组装件。
这种情况下，举例来说，如图3所示，电极组装件10中，第二平面层叠结构型子电极组装件10A2在剖视时具备比第一平面层叠结构型子电极组装件10A1的宽度尺寸大的宽度尺寸，而且使其位于第一平面层叠结构型子电极组装件10A1的下方并与第一平面层叠结构型子电极组装件10A1相互接触。由于具备相关构造，电极组装件10在剖视时能够具有台阶构造。
以下，以关于本发明的一个实施方式的二次电池的构成要素电极组装件在剖视时具有台阶构造的情况为前提进行说明。再者，以下，本说明书中所说的“连接极耳”是指相当于电极(正极/负极)的未涂布部的部分，且未与集电引线接合的部件。本说明书中所说的“连接部”是指可以与多个连接极耳的各个连接构成的部件。本说明书中所说的“引出极耳”是指相当于电极(正极/负极)的未涂布部的部分，且与集电引线接合的部件。或者，本说明书中所说的“引出部”是指可以与多个引出极耳的各个连接构成的部件。
相关情况，本发明的一个实施方式中，如图4所示的剖视时具有台阶构造的电极组装件10包含相对高度高的第一区域10X与连接于第一区域10X的相对高度低的第二区域10Y。
本发明的一个实施方式中，如图4所示，分别包含于由第一区域10X内的第一平面层叠结构型子电极组装件10A1的正极1A1和第一区域10X内的第二平面层叠结构型子电极组装件10A2的正极1A2构成的多个正极中的正极侧引出极耳13的各个通过正极侧引出部14相互连接。作为正极侧引出部14的方式，为了连接多个正极侧引出极耳13的各个，例如可以举出以相对于该正极侧引出极耳13的延伸方向大致垂直的单向上延伸的方式构成的正极侧引出部14。作为正极侧引出部14的其他方式，可以举出从预定位置连接于多个正极侧引出极耳13的各个的构成的正极侧引出部14。
同样，本发明的一个实施方式中，如图4所示，分别包含于由位于第一区域10X内的第一平面层叠结构型子电极组装件10A1的负极2A1和第二平面层叠结构型子电极组装件10A2的负极2A2构成的多个负极的各负极中的负极侧引出极耳23的各个通过负极侧引出部24相互连接。作为负极侧引出部24的方式，为了连接多个负极侧引出极耳23的各个，可以举出以相对于该负极侧引出极耳23的延伸方向大致垂直的单向上延伸的方式构成的负极侧引出部24。作为负极侧引出部24的其他方式，可以举出从预定位置连接于多个负极侧引出极耳23的各个的构成的负极侧引出部24。
这种情况下，本发明的一个实施方式中，第一区域10X内的所有正极的各个相互连接的正极侧引出部14可以为通过正极侧集电引线与外部端子(例如，图1的外部端子30Aa，图2的外部端子30Ba等)进行电连接的构成。
同样，本发明的一个实施方式中，第一区域10X内的所有负极的各个相互连接的负极侧引出部24可以为通过负极侧集电引线与外部端子(例如，图1的外部端子30Ab，图2的外部端子30Bb等)进行电连接的构成。
本方式中，由于是通过单一的正极侧引出部14使所有正极相互连接，所以能够稳定各正极间的电连接。此外，由于是通过单一的负极侧引出部24使所有负极相互连接，所以能够稳定各负极间的电连接。通过以上，在所有电极上能够使电池反应稳定发生，所以能够稳定电池特性。
此外，并不仅限于上述方式，例如，如图5所示，分别包含于由第一区域10X内的第一平面层叠结构型子电极组装件10A1的正极1A1和第一区域10X内的第二平面层叠结构型子电极组装件10A2的正极1A2构成的多个正极中的“一部分”正极中的正极侧连接极耳13X的各个通过正极侧连接部14X相互连接。作为正极侧连接部14X的方式，例如，为了连接多个正极侧连接极耳13X的“一部分”，可以举出以相对于该正极侧连接极耳13X的延伸方向大致垂直的单向上延伸的方式构成的正极侧连接部14X。作为正极侧连接部14X的其他方式，例如可以举出从预定位置与多个正极侧连接极耳13X的“一部分”连接而构成的正极侧连接部14X。
同样，如图5所示，分别包含于由位于第一区域10X内的第一平面层叠结构型子电极组装件10A1的负极2A1和第二平面层叠结构型子电极组装件10A2的负极2A2构成的多个负极中的“一部分”负极中的负极侧连接极耳23的各个通过负极侧连接部24X相互连接。作为负极侧连接部24X的方式，例如，为了连接多个负极侧连接极耳23X的“一部分”，可以举出以相对于该负极侧连接极耳23X的延伸方向大致垂直的单向上延伸的方式构成的负极侧连接部24X。作为负极侧连接部24X的其他方式，例如，可以举出从预定位置与多个负极侧连接极耳23X的“一部分”连接而构成的第二负极侧连接部24X。
一方面，如图5所示，第二区域10Y内的正极，具体而言，第二平面层叠结构型子电极组装件10A2的至少两个正极1A2的正极侧引出极耳13Y的各个通过正极侧引出部14Y相互连接。
作为正极侧引出部14Y的方式，例如，为了连接各正极侧引出极耳13Y，可以举出以相对于该正极侧引出极耳13Y的延伸方向大致垂直的单向上延伸的方式构成的正极侧引出部14Y。作为正极侧引出部14Y的其他方式，例如，可以举出从预定位置与各正极侧引出极耳13Y连接而构成的正极侧引出部14Y。
同样，第二区域10Y内的负极，具体而言，第二平面层叠结构型子电极组装件10A2的至少两个负极2A2的负极侧引出极耳23Y的各个通过负极侧引出部24Y相互连接。
作为负极侧引出部24Y的方式，例如，为了连接各负极侧引出极耳24Y，可以举出以相对于该负极侧引出极耳23Y的延伸方向大致垂直的单向上延伸的方式构成的负极侧引出部24Y。作为负极侧引出部24Y的其他方式，例如，可以举出从预定位置与各负极侧引出极耳23Y连接而构成的负极侧引出部24Y。
这种情况下，该正极侧引出部14Y可以为通过正极侧集电引线与外部端子(例如，图1的外部端子30Aa，图2的外部端子30Ba等)进行电连接的构成。
同样，该负极侧引出部24Y可以为通过负极侧集电引线与外部端子(例如，图1的外部端子30Ab，图2的外部端子30Bb等)进行电连接的构成。
再者，如图5所示，从电极组装件10作为全体可进行电连接的观点出发，位于第二区域10Y内的至少1个正极1A2有必要构成为与位于第一区域10X内的至少1个正极1A1相互电连接。简而言之，从电极组装件10作为全体可进行电连接的观点出发，在俯视视角，至少1个正极有必要具有正极侧连接极耳13X和正极侧引出极耳13Y两者。同样，如图5所示，从电极组装件10作为全体可实现电导通的观点出发，位于第二区域10Y内的至少1个负极2A2有必要构成为与位于第一区域10X内的至少1个负极2A1相互电连接。简而言之，从电极组装件10作为全体可实现电导通的观点出发，在俯视视角，至少1个负极有必要具有负极侧连接极耳23X和负极侧引出极耳23Y两者。
本方式中，如上述，设置以下部件：正极侧引出部，构成为可与外部端子电连接；以及正极侧连接部，为了确保各正极间的电气的导通而提供。同样，本方式中，如上述，设置以下部件：负极侧引出部，构成为可与外部端子电连接；以及负极侧连接部，为了确保各负极间的电气的导通而提供。本方式中，由于设置了该引出部和该连接部，可以把各正极间以及各负极间作为全体进行电连接。因此，如果把引出部设置在任意位置，可以提高与该引出部电连接的外部端子的设置的自由度。
一个方式中，例如，如图5所示，优选为，正极侧连接部14X以及负极侧连接部24X、正极侧引出部14Y以及负极侧引出部24Y分别只配置在外装体内的一侧的构成。
采用相关构成，例如，与将正极侧连接部14X和正极侧引出部14Y配置在电极组装件10的一侧，且将负极侧连接部24X和负极侧引出部24Y配置在与电极组装件10的一侧相向的另一侧时相比，例如，由于电极组装件10的另一侧不存在负极侧连接部24X和负极侧引出部24Y，在俯视角度，可以相对减小电极组装件10的宽度尺寸。因此，由于相关电极组装件10的宽度尺寸的相对减小，可以相对减小将电极组装件10收容在内部的外装体的尺寸。总之，可以相对减小关于本发明的一个实施方式的二次电池的尺寸。
其他方式中，电极组装件10’可以具有至少平面层叠结构型子电极组装件和卷绕结构型子电极组装件(参照图6)。平面层叠结构型子电极组装件10A1’为包含正极1A1’、负极2A1’以及隔膜3A1’的多个单位电极单元相层叠。一方面，卷绕结构型子电极组装件10B1’为将包括正极1B1’、负极2B1’以及隔膜3B1’的电极单元进行卷绕为卷状。这种情况下，举例来说，电极组装件10’中，如图6所示的剖视时，卷绕结构型子电极组装件10B1具备比平面层叠结构型子电极组装件10A1的宽度尺寸大的宽度尺寸，而且使其位于该平面层叠结构型子电极组装件10A1的下方，并与平面层叠结构型子电极组装件10A1相互接触。
再者，并不仅限于此，进一步在其他方式中，在剖视时，平面层叠结构型子电极组装件具备比卷绕结构型子电极组装件的宽度尺寸大的宽度尺寸，而且使其位于该卷绕结构型子电极组装件的下方，并与卷绕结构型子电极组装件相互接触。
进一步在其他方式中，电极组装件可以具有至少两个卷绕结构型的子电极组装件(未图示)。例如，电极组装件可以具有第一卷绕结构型子电极组装件以及第二卷绕结构型子电极组装件。第一卷绕结构型子电极组装件以及第二卷绕结构型子电极组装件都为将包含正极、负极以及隔膜的电极单元卷绕为卷状。这种情况下，举例来说，在剖视时，电极组装件中的第二卷绕结构型平面层叠结构型子电极组装件具备比第一卷绕结构型子电极组装件的宽度尺寸大的宽度尺寸，而且使其位于第一卷绕结构型子电极组装件的下方，并与第一卷绕结构型子电极组装件相互接触。
再者，因为存在与上述电极组装件具有至少两个平面层叠结构型的子电极组装件的方式(参照图3)中叙述的内容重复的部分，虽然不进行详细说明，在电极组装件具有至少平面层叠结构型子电极组装件和卷绕结构型子电极组装件的方式(参照图6)，以及电极组装件具有至少两个卷绕结构型的子电极组装件的方式(未图示)中的任意方式中，可以采用只用于连接各电极的引出极耳之间的引出部的模式，也可以采用从提高外部端子的设置自由度的观点出发将上述引出部和连接部并用的模式。
工业实用性
关于本发明的一个实施方式的二次电池，可以应用于想要蓄电的各种领域。虽然只不过是示例，关于本发明的一个实施方式的二次电池，特别是非水电解质二次电池，可以应用于如下领域：使用移动装置等的电气、信息、通信领域(例如，移动电话、智能手机、笔记本电脑以及数码相机、活动量计、ARM计算机、电子纸等移动装置领域)，家庭、小型工业用途(例如，电动工具、高尔夫球车、家庭用、护理用、工业用机器人领域)，大型工业用途(例如，叉车、电梯、港口起重机领域)，交通系统领域(例如，混合动力车、电动自行车、公共汽车、电车、电动辅助自行车、电动两轮车等领域)，电力系统用途(例如，各种发电、负荷情况、智能电网、一般家庭设置型蓄电系统等领域)、以及IoT领域、宇宙、深海用途(例如，空间探测器、潜水调查船等领域)等。
附图标记说明
100A、100B…二次电池；1、1A、1B…正极；2、2A、2B…负极；3、3A、3B…隔膜；10、10A、10B…电极组装件；10A1…第一平面层叠结构型子电极组装件；10A2…第二平面层叠结构型子电极组装件；10A1’…平面层叠结构型子电极组装件；10B1’…卷绕结构型子电极组装件；20A、20B…外装体；20Aa…第一阶梯部；20Aa1…第一阶梯部的上表面；20Aa2…第一阶梯部的端部侧面；20Ab…第二阶梯部；20Ab1…第二阶梯部的上表面；20Ba…第一阶梯部；20Ba1…第一阶梯部的上表面；20Ba2…第一阶梯部的端部侧面；20Bb…第二阶梯部；20Bb2…第二阶梯部的端部侧面；20Bb1…第二阶梯部的上表面；20Bc…第三阶梯部；20Bc1…第三阶梯部的上表面；20Ab2…台阶面；20Bb2…第一台阶面；20Bc2…第二台阶面；30A、30B…外部端子。

Claims (14)

1.一种二次电池，电极组装件和电解质收容于外装体，所述电极组装件包括正极、负极以及配置在该正极和该负极之间的隔膜，其中，
所述外装体具有相互相邻且上表面的高度相互不同的至少两个阶梯部，
在相对高度低的低阶梯部的上表面和与低阶梯部相邻的相对高度高的高阶梯部的上表面之间形成有台阶面，
并且，所述二次电池的外部端子构成为在所述至少两个所述阶梯部中露出于所述上表面的所述高度未达到最高Hmax的所述阶梯部的端部侧面，
所述外部端子构成为露出于所述上表面的所述高度为最低Hmin的所述阶梯部的所述端部侧面。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，
所述台阶面成为所述高阶梯部的侧面。
3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，
所述低阶梯部的所述上表面以在与所述台阶面的延伸方向不同的方向延伸的方式与所述台阶面连续。
4.根据权利要求1所述的二次电池，其中，
所述台阶面形成于所述低阶梯部的所述上表面和与该低阶梯部的一侧相邻的所述高阶梯部的所述上表面之间。
5.根据权利要求1所述的二次电池，其中，
所述电极组装件具有在剖视时宽度尺寸不同的至少两个子电极组装件。
6.根据权利要求1所述的二次电池，其中，
所述电极组装件具有将包括所述正极、所述负极以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。
7.根据权利要求6所述的二次电池，其中，
所述电极组装件具有将包括所述正极、所述负极以及所述隔膜的电极单元卷绕为卷状的卷绕结构。
8.根据权利要求7所述的二次电池，其中，
所述电极组装件由所述平面层叠结构与所述卷绕结构的组合构成。
9.根据权利要求1所述的二次电池，其中，
所述低阶梯部的所述上表面上能够配置基板，
所述外部端子构成为通过布线能够与配置在所述低阶梯部的所述上表面上的所述基板电连接。
10.根据权利要求9所述的二次电池，其中，
所述基板为刚性基板或者柔性基板。
11.根据权利要求9或10中所述的二次电池，其中，
所述基板为保护电路基板。
12.根据权利要求1所述的二次电池，其中，
所述正极以及所述负极具备能够存储释放锂离子的层。
13.一种包括二次电池的设备，其中，
所述二次电池是权利要求1至12中任一项所述的二次电池，
所述二次电池包括配置在所述低阶梯部的所述上表面上的基板。
14.根据权利要求13所述的包括二次电池的设备，其中，
所述设备为移动装置。
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