CN110050376B - 二次电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种特别适合于和基板的并用设置的二次电池。本发明的二次电池是具有电极组装体及包裹该电极组装体的外装体而构成，电极组装体由正极、负极及隔膜组成的电极结构层进行层叠而成。在本发明的二次电池中，电极组装体具有由相对较低的水平的组装体低面和相对较高的水平的组装体高面构成的组装体台阶，并且二次电池具有由相对较低的水平的电池低面和相对较高的水平的电池高面构成的电池台阶，电池低面成为以组装体台阶和电池台阶的错位作为裕量的基板配置面。

Description

二次电池

技术领域

本发明涉及二次电池，特别涉及由电极结构层的叠层体组成的电极组装体被外装体包裹而构成的二次电池。

背景技术

二次电池至少由正极、负极及它们之间的隔膜构成。正极由正极材料层及正极集电体构成，负极由负极材料层及负极集电体构成。二次电池具有将由夹着隔膜的正极及负极组成的电极结构层相互重叠而成的叠层结构，这种叠层结构的电极组装体与电解质一起被封入外装体内。

这样的二次电池是所谓的“蓄电池”，因而能够反复进行充电/放电，被用于各种用途中。例如，二次电池被用于移动电话、智能电话及笔记本电脑等移动设备中。

在包括移动设备等在内的各种用途中，二次电池通常被收容在壳体内进行使用。即，以部分地占据壳体的内部空间的方式配置并使用二次电池。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2015－536036号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

本申请发明人注意到以往的二次电池存在应该克服的问题，并发现了采取其对策的必要性。具体地，本申请发明人发现存在以下问题。

在壳体内，需要考虑二次电池的设置空间对电路基板及各种部件等其他设备要素的兼容。特别是，随着近年来的用途的多样化，由于壳体及在其内部收纳的各种要素，二次电池的设置空间存在更受限制的倾向，以往的二次电池的形状已经不能充分应对。

特别是，二次电池多在壳体内与基板(例如以印刷基板及保护电路基板等为代表的电子电路基板)一起使用。在这种基板和二次电池的并用设置，根据设置空间的有效运用的观点，可以考虑将二次电池的形状设为凹凸状，但是本申请发明人发现仅通过单纯地设为凹凸状，未必成为有效的并用设置。

本发明正是鉴于这种问题而完成的。即，本发明的主要目的在于，提供一种特别适合于和基板的并用设置的二次电池。

用于解决问题的方法

本申请发明人不是在现有技术的延伸上进行应对，而是通过新方向处理来尝试上述问题的解决。其结果是，实现了达到上述主要目的的二次电池的发明。

有关本发明的二次电池构成为具有电极组装体及包裹电极组装体的外装体，电极组装体将包括正极、负极及该正极和负极之间的隔膜的电极结构层进行层叠而成，其特征在于，

电极组装体具有由相对低水平的组装体低面和相对高水平的组装体高面构成的组装体台阶，并且二次电池具有由相对低水平的电池低面和相对高水平的电池高面构成的电池台阶，

电池低面成为以组装体台阶和电池台阶的错位作为裕量的基板配置面。

发明效果

有关本发明的二次电池形成为特别适合于和基板的并用设置的电池。更具体地，本发明的二次电池成为能够将起因于台阶的电池低面更有效地作为基板配置面使用的电池。

附图说明

图1是示意地表示电极结构层的剖视图(图1的(A)：非卷绕状部、图1的(B)：卷绕状部)。

图2是示意地表示有关本发明的一实施方式的二次电池(无切口的三维外形)的特征的立体图及剖视图/俯视图。

图3是示意地表示有关本发明的一实施方式的二次电池(有切口的三维外形)的特征的立体图及剖视图/俯视图。

图4是用于说明作为本发明的一实施方式，起因于电极组装体的台阶和电池台阶的错位的基板配置面的有效面积的示意图。

图5是用于说明作为本发明的一实施方式，在三维外形中包括切口部的二次电池的示意图。

图6是用于说明作为本发明的一实施方式，“组装体高面的错位方向尺寸小于电极组装体的轮廓形状中的最大错位方向尺寸与最小错位方向尺寸之差的尺寸关系”的示意图。

图7是示意地表示有关本发明的一实施方式的与二次电池相关的制造方法的工艺方式的俯视图。

图8是用于说明作为本发明的一实施方式，由小片形状和大片形状制作电极组装体的示意图。

图9是示意地表示以往的制造方法的工艺方式的俯视图(现有技术)。

具体实施方式

下面，对有关本发明的一实施方式的二次电池进行详细说明。虽然根据需要也参照附图进行说明，但是附图中的各种要素仅是为了理解本发明而进行的示意性且示例性的图示，外观或尺寸比等能够与实物不同。

在本说明书中直接地或者间接地进行说明的“厚度”的方向，依据于构成二次电池的电极材料的层叠方向，即“厚度”与正极和负极的层叠方向的尺寸相当。在本说明书中使用的“俯视图”是指，依据于沿着该厚度的方向观察对象物时的示意图。

并且，在本说明书中直接地或者间接地使用的“上下方向”及“左右方向”，分别与图中的上下方向及左右方向相当。只要没有特别说明，则相同的标号或者记号表示相同的部件或者相同意思内容。在某一优选的方式中，可以理解为，铅直方向朝下(即，重力作用的方向)与“下方向”相当，其相反朝向与“上方向”相当。

[本发明的二次电池的结构]

在本发明中提供一种二次电池。在本说明书中提及的“二次电池”是指能够反复进行充电/放电的电池。因此，本发明的二次电池不过度拘泥于其名称，也可以包括例如“蓄电装置”等作为对象。

(电池的基本结构)

有关本发明的二次电池是具有包括正极、负极及隔膜的电极结构层进行层叠而成的电极组装体而组成。图1的(A)及图1的(B)示例了电极组装体100’。如图所示，将正极1和负极2经由隔膜3重叠而构成电极结构层5，电解组装体100’由层叠该电极解结构层5至少一层以上而构成。在图1的(A)中，具有电极结构层5不被卷绕而是呈平面状进行层叠的平面叠层结构。另一方面，在图1的(B)中，具有电极结构层5被卷绕成卷状的卷绕叠层结构。在二次电池中，这样的电极组装体100’与电解质(例如非水电解质)一起被封入外装体中。

正极至少由正极材料层及正极集电体构成。在正极中，在正极集电体的至少一面设有正极材料层，在正极材料层中包含正极活性物质作为电极活性物质。例如，电极组装体中的多个正极可以分别在正极集电体的两面设有正极材料层，或者可以仅在正极集电体的一面设有正极材料层。从二次电池的进一步高容量化的观点讲，优选正极在正极集电体的两面设有正极材料层。

负极至少由负极材料层及负极集电体构成。在负极中，在负极集电体的至少一面设有负极材料层，在负极材料层中包含负极活性物质作为电极活性物质。例如，电极组装体中的多个负极可以分别在负极集电体的两面设有负极材料层，或者可以仅在负极集电体的一面设有负极材料层。从二次电池的进一步高容量化的观点讲，优选负极在负极集电体的两面设有负极材料层。

正极及负极所包含的电极活性物质，即，正极活性物质及负极活性物质是在二次电池中直接参与电子的传递的物质，是担负充放电，即，电池反应的正负极的主物质。更具体地，由于“正极材料层所包含的正极活性物质”以及“负极材料层所包含的负极活性物质”，使电解质带有离子，该离子在正极和负极之间移动而进行电子的传递，并进行充放电。特别优选正极材料层及负极材料层是能够吸藏释放锂离子的层。即，优选形成为锂离子经由非水电解质而在正极和负极之间移动并进行电池的充放电的非水电解质二次电池。在锂离子参与充放电的情况下，本发明的二次电池与所谓的“锂离子电池”相当，正极及负极具有能够吸藏释放锂离子的层。

正极材料层的正极活性物质由例如粒状体组成时，优选在正极材料层中包含粘合剂，以便于粒子彼此的更充分的接触和形状保持。进一步，为了使推进电池反应的电子的传递顺畅进行，在正极材料层中还可以包含导电助剂。同样地，负极材料层的负极活性物质也由例如粒状体构成，为了粒子彼此的更充分的接触和形状保持而优选包含粘合剂，为了使推进电池反应的电子的传递顺畅进行，在负极材料层中还可以包含导电助剂。这样，由于是含有多个成分构成的方式，因而正极材料层及负极材料层分别也能够称为“正极复合材料层”及“负极复合材料层”。

优选正极活性物质是有助于锂离子的吸藏释放的物质。从这种观点讲，优选正极活性物质是例如含锂复合氧化物。更具体地，优选正极活性物质是包含锂、和从由钴、镍、锰及铁组成的组中选择的至少一种的过渡金属的锂过渡金属复合氧化物。即，在本发明的二次电池的正极材料层中，优选包含这样的锂过渡金属复合氧化物作为正极活性物质。例如，正极活性物质也可以是钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、或者以其它金属替换这些过渡金属的一部分的物质。这样的正极活性物质虽然可以包含一种，但也可以组合包含两种以上。虽然仅是示例，但在本发明的二次电池中，正极材料层所包含的正极活性物质可以是钴酸锂。

作为正极材料层中可以包含的粘合剂，没有特别限制，能够举出从包括聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物以及聚四氟乙烯等组成的组中选择的至少一种。作为正极材料层中可以包含的导电助剂，没有特别限制，可以举出从热裂法碳黑、炉黑、槽法碳黑、科琴黑及乙炔碳黑等碳黑；石墨；碳纳米管或气相生长碳纤维等碳纤维；铜、镍、铝及银等金属粉末；以及聚苯衍生物等中选择的至少一种。例如，正极材料层的粘合剂可以是聚偏二氟乙烯，另外，正极材料层的导电助剂可以是碳黑。虽然仅是示例，但正极材料层的粘合剂及导电助剂可以是聚偏二氟乙烯和碳黑的组合。

优选负极活性物质是有助于锂离子的吸藏释放的物质。从这种观点讲，优选负极活性物质是例如各种的碳材料、氧化物、或者锂合金等。

作为负极活性物质的各种的碳材料，能够举出石墨(天然石墨、人造石墨)、硬碳、软碳、金刚石状碳等。特别以电子导电性高、与负极集电体的粘合性良好这点优选石墨。作为负极活性物质的氧化物，能够举出从包括氧化硅、氧化锡、氧化铟、氧化锌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2元、3元或者其以上的合金。优选非晶作为这样的氧化物的结构形式。这是因为不容易产生起因于晶粒边界或者缺陷这样的不均匀性而引起的劣化。虽然仅是示例，但在本发明的二次电池中，负极材料层的负极活性物质可以为人造石墨。

作为负极材料层中可以包含的粘合剂，没有特别限制，能够举出从包括丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚偏二氟乙烯、聚酰亚胺类树脂及聚酰胺酰亚胺类树脂等组成的组中选择的至少一种。例如，负极材料层中所包含的粘合剂可以是丁苯橡胶。作为负极材料层中能够包含的导电助剂，没有特别限制，能够举出从热裂法碳黑、炉黑、槽法碳黑、科琴黑及乙炔碳黑等碳黑；石墨；碳纳米管或气相生长碳纤维等碳纤维；铜、镍、铝及银等金属粉末，以及聚苯衍生物等中选择的至少一种。此外，在负极材料层中还可以包含起因于在制造电池时使用的增粘剂成分(例如羧甲基纤维素)的成分。

虽然仅是示例，但负极材料层中的负极活性物质及粘合剂可以是人造石墨和丁苯橡胶的组合。

正极及负极所使用的正极集电体及负极集电体是有助于对起因于电池反应而在活性物质中产生的电子进行收集及供给的部件。这样的集电体可以是片状的金属部件，还可以具有多孔或者穿孔的形态。例如，集电体可以是金属箔、冲压金属、网或者膨胀金属等。正极所使用的正极集电体优选是由金属箔构成的集电体，例如可以是铝箔，该金属箔包含从由铝、不锈钢及镍等组成的组中选择的至少一种。另一方面，负极所使用的负极集电体优选由金属箔构成的集电体，例如可以是铜箔，该金属箔包含从由铜、不锈钢及镍等组成的组中选择的至少一种。

在正极及负极所使用的隔膜是基于防止由正负极的接触而引起的短路以及电解质保持等的观点而设置的部件。换言之，隔膜可以说是防止正极和负极之间的电子接触、而且使离子通过的部件。优选隔膜是多孔性或者微多孔性的绝缘性部件，因其较小的厚度而具有膜形态。虽然仅是示例，但可以使用聚烯烃制的微多孔膜作为隔膜。在这一方面，被用作隔膜的微多孔膜例如作为聚烯烃可以仅包含聚乙烯(PE)或者仅包含聚丙烯(PP)。进一步地讲，隔膜可以是由“PE制的微多孔膜”和“PP制的微多孔膜”构成的叠层体。隔膜的表面也可以被无机粒子涂层或粘合层等覆盖。隔膜的表面还可以具有粘合性。另外，在本发明中，隔膜不应特别受其名称限制，还可以是具有相同功能的固体电解质、凝胶状电解质、绝缘性的无机粒子等。

在本发明的二次电池中，由包括正极、负极及隔膜的电极结构层组成的电极组装体，与电解质一起被封入外装体中。在正极及负极具有能够吸藏释放锂离子的层的情况下，优选电解质是有机电解质/有机溶剂等“非水系”的电解质(即，优选电解质为非水电解质)。在电解质中存在从电极(正极/负极)放出的金属离子，因此电解质辅助电池反应中的金属离子的移动。

非水电解质是包含溶剂和溶质的电解质。作为具体的非水电解质的溶剂，优选至少包含碳酸酯而组成的溶剂。该碳酸酯可以是环状碳酸酯类和/或链状碳酸酯类。虽然并非特别限制，作为环状碳酸酯类，能够举出从包括碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丁烯酯(BC)以及碳酸亚乙烯酯(VC)组成的组中选择的至少一种。作为链状碳酸酯类，能够举出从包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)以及碳酸二丙酯(DPC)等组成的组中选择的至少一种。虽然仅是示例，作为非水电解质可以使用环状碳酸酯类和链状碳酸酯类的组合，例如可以使用碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯的混合物。另外，作为具体的非水电解质的溶质，例如优选使用LiPF₆和/或LiBF₄等Li盐。

二次电池的外装体用于包裹将包括正极、负极及隔膜的电极结构层进行层叠而成的电极组装体，可以具有硬壳的形态，或者还可以具有软壳的形态。具体地，外装体可以是与“金属罐”相当的硬壳型，或者还可以是与由所谓层压膜构成的“袋”相当的软壳型。

(基本的电池制造)

对有关本发明的二次电池的基本的电池制造方法进行说明。在二次电池的制造方法中，能够在分别制作/调制正极、负极、电解液及隔膜后(根据需要也可以从市售品中购得)，通过将它们组合成一体从而制得二次电池。

在正极的制作中，首先调制正极材料浆料。正极材料浆料是至少包含正极活性物质及粘合剂的电极材料层原料。将该正极材料浆料涂覆在被用作正极集电体的金属片材(例如铝箔)上，通过辊压机付诸于轧制。由此，能够得到正极前驱体，即，电极前驱体。特别是，金属片材优选具有呈带状的较长的形状，对这种长条状的金属片涂覆正极材料浆料。优选所涂覆的区域不是长条状的金属片的整个区域，不在金属片材的两宽度方向的周缘部分(更具体地，与逐次进行切取的方向垂直的方向的端部部分)等上涂覆。在某一个优选的方式中，优选将正极材料浆料涂覆成相同的长条状，使得比长条状的金属片材小一圈。所得到的正极前驱体(特别是呈带状的较长的正极前驱体)被供给到下一工序之前，根据需要被卷绕成卷状等进行保管，并适当地交付于搬运等。并且，在下一工序中，进行用于从正极前驱体得到多个正极的切取(在被卷绕成卷状的情况下展开进行切取)。例如，通过对正极前驱体进行机械式切断，从正极前驱体(特别是“被涂覆了正极材料浆料的部分”)进行正极的切取。虽然仅是示例，但可以进行所谓“冲孔操作”。经过如上所述的操作，能够得到多个期望的正极。

负极的制作与正极的制作相同。在负极的制作中，首先调制负极材料浆料。负极材料浆料是至少包括负极活性物质及粘合剂的电极材料层原料。将该负极材料浆料涂覆在被用作负极集电体的金属片材(例如铜箔)上，通过辊压机进行轧制。由此，能够得到负极前驱体，即，电极前驱体。特别是，金属片材优选具有呈带状的较长的形状，对这种长条状的金属片材涂覆负极材料浆料。优选所涂覆的区域不是长条状的金属片材的整个区域，不在金属片材的两宽度方向的周缘部分(更具体地，与逐次进行切取的方向垂直的方向的端部部分)等上涂覆。在某一个优选的方式中，优选将负极材料浆料涂覆成相同的长条状，使得比长条状的金属片材小一圈。所得到的负极前驱体(特别是呈带状的较长的负极前驱体)被供给到下一工序之前，根据需要被卷绕成卷状等进行保管，并适当地交付于搬运等。并且，在下一工序中，进行用于从负极前驱体得到多个负极的切取(在被卷绕成卷状的情况下展开进行切取)。例如，通过对负极前驱体进行机械式切断，从负极前驱体(特别是“被涂覆了负极材料浆料的部分”)进行负极的切取。虽然仅是示例，但可以进行所谓“冲孔操作”。经过如上所述的操作，能够得到多个期望的负极。

调制在电池使用时担负正极/负极间的离子移动的电解质。在锂离子电池的情况下，特别调制非水电解质。因此，将成为电解质的原料进行混合，调制期望的电解质。此外，电解质可以是在常规的二次电池中使用的常规的电解质，因此其原料可以使用在二次电池的制造中常规地使用的材料。

介于正极和负极之间的隔膜可以是常规的隔膜，因此可以使用作为二次电池而常规地使用的隔膜。

通过将如上所述制作/调制的正极、负极、电解液及隔膜组合成一体，能够得到二次电池。特别是，将正极和负极经由隔膜层叠多个而形成电极组装体，将该电极组装体与电解质一起封入外装体中，由此能够得到二次电池。此外，可以将隔膜裁剪成单张进行层叠，或者也可以层叠成曲折状并且将剩余部分裁剪掉。进一步，还可以用隔膜单独包装电极后进行层叠。

[本发明的二次电池的特征]

本发明的二次电池在其凹凸的外形设计方面具有特征。特别是，本发明具有以下特征，利用电极组装体和通过外装体将其包裹而得到的二次电池，适当地实现凹凸台阶的位置设计。即，更适合于在电极组装体和二次电池之间进行台阶位置的设计，电极组装体是将包括正极、负极及它们之间的隔膜的电极结构层进行层叠而成的，二次电池是具有包裹该电极组装体的外装体而构成的。

如图2及图3所示，在本发明的二次电池100中，电极组装体100’具有由相对低的水平的组装体低面160’和相对高的水平的组装体高面180’组成的组装体台阶190’，并且二次电池100具有由相对低的水平的电池低面160和相对高的水平的电池高面180组成的电池台阶190，电池低面160成为以组装体台阶190’和电池台阶190的错位作为裕量的基板配置面。

与“台阶”相关联使用的“水平”，是指电极组装体或者二次电池这样的对象物的高度水平，特别是指以电极组装体或者二次电池各自一方的主面(特别是与底面乃至下表面相当的面)为基准的高度水平。

在本发明的二次电池中，“与基板的并用设置所使用的相对低的低水平的基板配置面”为考虑了组装体台阶190’和电池台阶190的设置位置的偏差的部件。换言之，在本发明中，设计成使在电极组装体100’中能够用作基板配置面的面(组装体低面160’)更适合作为最终的二次电池的基板配置面。

在本说明书中提及的“基板配置面”，在广义上是指电池的外表面中能够安置基板的面，在狭义上是指通过起因于台阶使电池的三维外形变得相对低(优选为局部较低)而形成的电池低面，并且能够以减少在与电池一起被设置在壳体内的基板(例如后述的电子电路基板)之间的无效空间的方式进行安置的电池低面。从而，在本发明中，二次电池也能够作为适合与基板一起使用的电池组合体来提供。

在此，在本发明的二次电池中，组装体台阶和电池台阶的错位是与电极组装体/二次电池的厚度方向垂直的面上的错位时，在本发明中所提及的“将错位作为裕量”，是指设有基板配置面预先包括以这样的“错位”作为裕量距离或者无效尺寸。即，在本发明的二次电池中，不仅只考虑二次电池的三维外形的台阶位置，而且还考虑到电极组装体的三维外形的台阶位置从而设有成为基板配置面的电池低面。

本申请发明人发现了特别是二次电池的外装体对基板配置面产生有意义的影响。如图2及图3所示，在电极组装体100’最终被外装体包裹而成为二次电池100时，起因于外装体并且在组装体台阶190’和电池台阶190之间产生能够产生错位。这样的“错位”不是本领域技术人员一开始就认识到的，而是由本申请发明人在设计以起因于台阶的二次电池的电池低面作为基板配置面时着眼的。

特别是在本发明中，电池低面160成为以组装体台阶190’和电池台阶190的错位作为裕量的基板配置面，以便使作为基板配置面的有效面积不会被过度减小。以图4为例说明作为基板配置面的有效面积被过度减小的方式。图4的(A)表示没有考虑将组装体台阶和电池台阶的错位作为裕量来设计电池低面的一例。另一方面，图4的(B)表示考虑将组装体台阶190’和电池台阶190的错位作为裕量来适当设计电池低面160的一例。在图4的(A)中，起因于“错位”而在电极组装体中能够用作基板配置面的面，在作为二次电池的情况下，由于外装体的存在而被过度减小，而在图4的(B)中，起因于“错位”而在电极组装体中能够用作基板配置面的面，即使是作为二次电池的情况下，也不会由于外装体的存在而被过度减小。即，如图4的(B)所示，在考虑将组装体台阶190’和电池台阶190的错位作为裕量来适当设计电池低面160的二次电池中，即使是外装体存在时，作为基板配置面的电池低面160也不被过度限制，能够提供更宽的起因于台阶的电池低面160作为基板配置面。

如参照图3、图4的(A)及图4的(B)可知，在“电池低面160成为以组装体台阶190’和电池台阶190的错位作为裕量的基板配置面的二次电池”中，俯视观察时的电池低面160的面形状与组装体低面160’的面形状的错位方向尺寸被稍微减小的形状相当，优选电池低面160的面形状成为矩形。换言之，能够安置基板的基板配置面具有矩形或者正方形等几何学形状(优选对称的几何学形状)。

在本发明的二次电池中，组装体台阶190’和电池台阶190的错位特别起因于外装体。更具体地，“错位”起因于包裹电极组装体的外装体，特别起因于在该外装体中位于与组装体台阶相邻的位置的“外装体弯曲部分”。

如图2及图3的括弧内的剖视观察所示，该“外装体弯曲部分”虽然沿着组装体台阶的轮廓形状而延伸存在，但是在台阶顶部及台阶最下部，外装体能够具有微小的鼓起，该鼓起能够与外装体的厚度一起构成“错位”。另外，在电极结构层呈平面状进行层叠而成的平面叠层结构的电极组装体中，存在具有隔膜等构成要素从侧面突出的形态的情况，该突出也能够与外装体的厚度一起构成“错位”。因此，在本发明的二次电池中，考虑这样的“外装体弯曲部分”和/或“组装体构成要素的侧方突出”等，优选将电池低面160设为“以组装体台阶190’和电池台阶190的错位作为裕量的基板配置面”。

更具体地讲，在本发明的二次电池中，“组装体台阶190’和电池台阶190的错位的尺寸(俯视观察时的错位尺寸)”，可以优选外装体的厚度的1.5倍以上50倍以下，更优选1.5倍以上30倍以下，更优选1.5倍以上20倍以下(例如1.5倍以上10倍以下)。由此，适当地包括组装体台阶190’和电池台阶190的错位作为裕量的电池低面160被用作基板配置面。

本发明的二次电池所使用的外装体也可以是由所谓层压膜构成的。即，外装体可以是与“袋”相当的软壳型。或者，本发明的二次电池所使用的外装体也可以是与所谓“金属罐”相当的硬壳型。典型地，由于软壳方式的外装体的厚度比硬壳方式的外装体的厚度小，鉴于此点，在本发明的二次电池中，关于“组装体台阶190’和电池台阶190的错位的尺寸”，在外装体是软壳方式时比硬壳方式能够相对减小，另一方面在是硬壳方式时比软壳方式相对增大。

对于软壳方式的外装体而言，其厚度尺寸和/或软质特性在本发明的二次电池中能够与关系到“组装体台阶190’和电池台阶190的错位的尺寸”的减小。更具体地，软壳方式的外装体优选是由软质片构成的柔性袋体(软质袋体)。软质片容易弯折，优选塑性片。该塑性片是在赋予外力后去除力量时，能够维持因外力而变形的片。例如，所谓层压膜能够用于柔性袋体。由层压膜组成的柔性袋体例如通过将两片层压膜重合，对其周缘部进行加热处理而得到。作为层压膜，能够使用将金属箔和聚合物膜进行层叠而成的薄膜，例如能够使用由外侧层聚合物膜/金属箔/内侧层聚合物膜构成的三层结构的层压膜。外侧层聚合物膜有助于防止由水分等的透过以及接触等导致的金属箔的损伤，也可以由聚酰胺及聚酯等的聚合物形成。金属箔用于防止水分及气体的透过，优选是由铜、铝及不锈钢等组成的箔。并且，内侧层聚合物膜在二次电池中保护金属箔不受电解质影响，并且有助于热封时的熔融密封，可以由聚烯烃或者酸改性聚烯烃形成。软壳方式的外装体厚度能够是10μm以上500μm以下的范围，例如是40μm以上100μm以下。对此，对于硬壳方式的外装体而言，例如可以使用作为常规的二次电池的硬壳外装体而常规采用的外装体。硬壳方式的外装体的厚度例如能够是60μm以上2mm以下的范围，毕竟仅是一例，能够是80μm以上800μm以下。

能够与本发明一起使用的基板即能够在基板配置面安置的基板特别优选电子电路基板。即，能够在基板配置面安置的基板可以是纳入所谓柔性基板的范畴中的基板，或者也可以是纳入所谓刚性基板的范畴中的基板。并且，以其它视角来讲，那样的基板也可以是印刷基板、保护电路基板、半导体基板、玻璃基板等。在某一优选的方式中，本发明的二次电池与用于防止该电池的过充电、过放电和/或过电流的保护电路基板一起使用，因此“基板配置面”成为该保护电路基板用的面。优选那样的基板的主面形状(例如底面形状)和二次电池的基板配置面的俯视观察形状大致相同，在由本发明的二次电池和基板构成的电池组合体中，能够不超出二次电池(不超出在与层叠方向垂直的方向)而设置基板。

本发明在三维外形包括切口部的二次电池的情况下特别容易理解效果。下面，对此进行详细说明。

图3表示“三维外形包括切口部的二次电池”的典型的外观方式。如图所示，该二次电池100在其整体外形中包括切口部，因此作为电极组装体100’同样也包括切口部。此处所讲的“包括切口部”，是指如图5(特别是下侧括弧内)所示，以俯视观察时的二次电池/电极组装体的形状以某一形状为基础的同时，从该形状局部地切掉一部分而成的形状。例如，是指如图所示，以二次电池/电极组装体的俯视观察形状是正方形/长方形为基础的同时，从该形状局部地切掉一部分而成的形状(特别是，该基础的正方形/长方形的角部部分被切掉的形状)。

在这种方式的二次电池中(即“二次电池的整体外形包括切口部的方式”的情况)，优选在俯视观察时切口部的周缘线与组装体台阶之差相当于“错位”。即，如图3的下侧括弧内所示，在俯视观察时，优选组装体台阶190’与电池台阶190的错位相当于切口部的周缘线与组装体台阶之差。此处所讲的“切口部的周缘线”，如根据图3及图5可知，是指在俯视观察时二次电池/电极组装体的轮廓中与切口部相当的部分的轮廓线(特别是与台阶的延伸存在方向大致平行的一侧的轮廓线)或者将该轮廓线延长得到的假想线。

若在俯视观察时切口部的周缘线与组装体台阶之差和“错位”相当，则即使是外装体最终存在，作为基板配置面的电池低面也不会被过度限制，能够提供更宽的起因于台阶的电池低面作为基板配置面。这在将图4的(A)和图4的(B)进行对比时能够很好地理解。图4的(B)表示“在俯视观察时切口部的周缘线(切口周缘线)与组装体台阶之差和“错位”相当的方式”，图4的(A)表示不是这种条件时的方式。在图4的(A)中，在电极组装体中作为基板配置面能够更宽地利用的面，相对于起因于“组装体台阶和电池台阶的错位”被限制，在图4的(B)中，这样作为基板配置面能够更宽地利用的面而不受“组装体台阶和电池台阶的错位”限制。即，在俯视观察时的二次电池/电池组装体的形状中的宽幅区域中不存在“错位”，因此能够作为基板配置面更宽地利用的面(宽幅区域的面)不受限制。如图4的(B)所示，该基板配置面的俯视观察轮廓部实质上全部成为直线状(更具体地，构成轮廓的所有的边呈直线状，例如构成轮廓的4条边呈直线状)。

关于图3至图5所示的典型方式，优选在俯视观察时切口部的形状呈矩形，另一方面电极组装体或者二次电池的轮廓形状(俯视观察时的轮廓形状)呈非矩形。此处所讲的“矩形”，是指俯视观察时的上述的切取形状(即，从基础形状切取的形状)是正方形及长方形这样的矩形概念中通常包括的形状。从而，“矩形”是指在厚度方向从上侧观察到的俯视观察时的假想的切取形状相当于大致正方形或者大致长方形。另一方面，此处所讲的“非矩形”，是指俯视观察时的形状不是正方形及长方形这样的矩形概念中通常包括的形状，特别是指从这样的正方形/长方形局部地切掉一部分的形状。因此，在广义上，“非矩形”是指在厚度方向从上侧观察到的俯视观察时的形状不呈正方形/长方形的形状，在狭义上是指以俯视观察时的形状呈正方形/长方形为基础，而且由其局部地切掉一部分的形状(优选是基础的正方形/长方形的角部部分被切掉而成的形状)(参照图5)。若示例，“非矩形”也可以形成为这样的形状：以俯视观察时的电极组装体或者二次电池的轮廓形状呈正方形/长方形为基础，从该基础形状切去比该基础形状小的俯视观察时的大小是正方形、长方形、半圆形、半椭圆形、圆形/椭圆形的一部分或者其组合形状而得的形状(特别是从基础形状的角部部分切掉而得的形状)。

这样切口部的俯视观察时的形状呈矩形，另一方面，电极组装体或者二次电池的俯视观察时的轮廓形状呈非矩形，如根据图3至图5所示的方式可知，能够有助于将起因于台阶的电池低面更宽地用作基板配置面。

在图3、图4的(B)及图5所示的电极组装体/二次电池中，按照以上所述将起因于台阶的电池低面更宽地设为基板面(即，电池低面成为以组装体台阶和电池台阶的错位作为裕量的基板配置面)，却具有源自其的特征。例如，在将俯视观察时形成“错位”的方向的尺寸设为错位方向尺寸时，组装体高面的错位方向尺寸小于电极组装体的轮廓形状中的最大错位方向尺寸与最小错位方向尺寸之差(参照图6)。更具体地，如图6的下侧所示，在将“在电极组装体100’的俯视观察时的轮廓形状中，在沿着形成“错位”的方向观察时达到最大的尺寸L_最大与达到最小的尺寸L_最小之差”、和“在同样沿着形成“错位”的方向观察时组装体高面180’的尺寸I_高面”进行比较时，后者小于前者。即，(L_最大-L_最小)>I_高面。换言之，可以说正是因为具有这样的尺寸关系，才可以将起因于台阶的电池低面用作较宽的基板配置面。

并且，在图3、图4的(B)及图5所示的电极组装体/二次电池中，优选在俯视观察时组装体高面的面积小于切口部的面积。更具体地，在将如图5所示的组装体高面180’的俯视观察面积设为“S₁”、将切口部的俯视观察面积设为“S₂”时，优选S₁<S₂。该特征与二次电池的制造方法特别相关。

下面，详细说明用于得到图3、图4的(B)及图5所示的电极组装体/二次电池的典型的制造方法。

该制造方法在电极的制作工艺上具有特征，特别是在制作正极及负极至少一方的电极时对多个电极的切取具有特征。具体地，关于正极及负极至少一方的电极的制作，如图7所示成为包括，在成为电极集电体的金属片材10上形成电极材料层20，得到电极前驱体30，以及从电极前驱体30进行多个的切取而形成电极，作为该多个的切取的形状，包括由相对较小的小片形状42和相对较大的大片形状47组成的成对形状。

此处所讲的“成对形状”，在广义上是指俯视观察时相邻的两个形状的组合，在狭义上是指在沿厚度方向从上侧观察到的俯视观察时相互邻接的相对较小的形状(“小片形状”)和相对较大的形状(“大片形状”)的组合(“成对”)。因此，在如图7所示的俯视观察时的多个切取形状中，位于相互横向并排的位置的大·小的两个形状的组合相当于“成对形状”。

在以包括由大·小的两个形状构成的成对形状的方式进行多个的电极切取时，能够更有效地减小切取后的剩余部分。这意味着能够减少在制造二次电池时最终没有被使用的“浪费部分”(特别是，能够减少最终不会成为电池构成要素的电极活性物质的废弃)，二次电池的制造效率提高。并且，“浪费部分”的降低还关系到二次电池的低成本制造(参照表示以往的工艺方式的图9，将更容易理解“较高的制造效率”/“低成本制造”)。

特别是对于本发明的二次电池而言，进行多个的电极切取，使得至少包括一个至少由“相对较小的小片形状”和“相对较大的大片形状”构成的成对形状。此处所讲的“相对较大的大片形状”，是指在俯视观察时的上述成对形状中面积相对较大的切取形状。同样地，“相对较小的小片形状”，是指在俯视观察时的上述成对形状中面积相对较小的切取形状。虽然仅是示例，但俯视观察时的小片形状的面积可以是大片形状的面积的3/4以下，例如也可以是一半以下。

如图7所示，优选形成成对形状的“相对较小的小片形状42”和“相对较大的大片形状47”具有相辅的形状。即，优选在俯视观察时小片形状42和大片形状47具有相互补充的平面形状。如参照图7可知，此处所讲的“具有相辅的形状”，是指在俯视观察时的小片形状的轮廓和大片形状的轮廓中具有相互面对的部分大致相互重合的形状。更具体地讲，所谓“大致相互重合的形状”是指对于俯视观察时相互面对的轮廓部，大片形状的轮廓部分实质上包括小片形状的轮廓。

在制作正极的情况下，对于多个正极的切取形状，优选以使成对的小片形状42和大片形状47相互补充的方式从正极前驱体进行切取。同样地，在制作负极的情况下，对于多个负极的切取形状，优选以使成对的小片形状42和大片形状47相互补充的方式从负极前驱体进行切取。在两种情况下，都优选成为在电极前驱体30的长度方向(即金属片材10的长度方向)上相辅的关系是连续的方式。若维持这样相辅的关系并且进行多个的电极切取，能够更有效地减少切取后的剩余部分。

特别优选，如图7所示，成为成对形状的“相对较小的小片形状42”是矩形，而“相对较大的大片形状47”形成为非矩形。此处所讲的“矩形”，是指在俯视观察时的切取形状(即，从电极前驱体被切取作为电极的形状)是正方形及长方形这样的矩形概念中通常包括的形状。因此，“矩形”是指在沿厚度方向从上侧观察到的俯视观察时的切取形状(电极形状)呈大致正方形或者大致长方形。另一方面，此处所讲的“非矩形”，是指在俯视观察时的切取形状(即，从电极前驱体被切取作为电极的形状)不是正方形及长方形这样的矩形概念中通常包括的形状，特别是指从这样的正方形/长方形局部地切掉一部分而成的形状。因此，在广义上，“非矩形”是指在厚度方向从上侧观察到的俯视观察时的切取形状(电极形状)不呈正方形/长方形的形状，在狭义上是指以俯视观察时的电极形状呈正方形/长方形为基础的同时，从其局部地切掉一部分的形状(优选是基础的正方形/长方形的角部部分被切掉的形状)。作为示例，“非矩形”也可以是这样的形状：以俯视观察时的电极形状呈正方形/长方形为基础，从该基础形状切去至少一个比该基础形状小的俯视观察时的大小是正方形、长方形、半圆形、半椭圆形、圆形/椭圆形的一部分或者其组合形状而得的形状(特别是从基础形状的角部部分切掉而得的形状)。

通过这样以具有矩形/非矩形的关系的方式进行多个的电极切取，能够更有效地减少切取后的剩余部分。

若将所得到的小片形状42和大片形状47用于同一电池制造，能够得到图3、图4的(B)及图5所示的电极组装体，进而能够得到二次电池。具体地，在按照图8所示将由小片形状42构成的小片叠层体42’定位在由大片形状47构成的大片叠层体47’上时，能够得到具有由相对较低的水平的组装体低面160’和相对较高的水平的组装体高面180’构成的组装体台阶的电极组装体100’，然后将该电极组装体100’与电解质一起封入外装体中，同样能够得到具有由相对较低的水平的电池低面和相对较高的水平的电池高面构成的电池台阶的二次电池。

根据如上所述说明的制造方法，在如图3、图4的(B)及图5所示的电极组装体/二次电池中，在俯视观察时组装体高面的面积小于切口部的面积。即，“组装体高面的面积”在上述的制造方法中与小片形状42的面积相当，“切口部”在图7的电极前驱体30中与用于切取该小片形状42的区域相当，因而前者(组装体高面的面积)小于后者(切口部的面积)。

并且，同样根据上述说明的制造方法，在如图3、图4的(B)及图5所示的电极组装体/二次电池中，电极组装体100’的底面(即最下面)与组装体低面160’之水平差，和组装体台阶190’的高度差尺寸相当。这能够起因于分别使用成对的小片形状42和大片形状47构成电极组装体100’。即，在按照图8所示利用由大片形状47构成的大片叠层体47’和由小片形状42的小片叠层体42’制作电极组装体100’时，所使用的小片形状42和大片形状47能够起因于“成对”而设为相同数量或者大致相同数量。这意味着在图8所示的电极组装体100’中能够使大片叠层体47’的厚度和小片叠层体42’的厚度大致相同，由此电极组装体100’的底面与组装体低面160’之水平差能够和组装体台阶190’的高度差尺寸相当。此外，此处所讲的“水平差与高度差尺寸相当”，是指关于水平差和高度差尺寸之间，一方进入另一方的±10％以内的范围。此外，另外，对于大片叠层体47’的成为“基板配置面”而露出的电极而言，期望不被定位成所谓“两面正极”(在正极集电体的两面设有正极材料层的正极)。

进一步地讲，同样根据上述说明的制造方法，在如图3、图4的(B)及图5所示的电极组装体/二次电池中，“错位的尺寸”能够达到例如0.5mm以上5mm以下。即，虽然仅是示例，但在二次电池中，“组装体台阶190’与电池台阶190的错位的尺寸(俯视观察时的错位尺寸)”，能够达到0.5mm以上5mm以下的范围。这意味着本发明能够提供这样的二次电池，该二次电池是考虑将用于使电池低面160达到组装体台阶190’与电池台阶190的错位尺寸的0.5mm以上5mm以下的范围作为裕量而适当设计的。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但毕竟仅是示例典型例。因此，本领域技术人员容易理解到本发明不限于此，还可以考虑各种方式。

产业上的可利用性

本发明的二次电池能够用于设想为蓄电的各领域。虽然仅是示例，二次电池能够应用于如下用途：使用移动设备等的电气/信息/通信领域(例如，移动电话、智能电话、笔记本电脑、数字照相机、运动量计、ARM计算机(高级精简指令集机器)及电子纸等移动设备领域)、家庭/小型产业用途(例如，电动工具、高尔夫车、家庭用/陪护用/产业用机器人的领域)、大型产业用途(例如，叉车、电梯、港口起重机的领域)、交通系统领域(例如，混合车辆、电动车辆、大巴车、电车、电动助力自行车、电动二轮车等领域)、电力系统用途(例如，各种发电、道路调节装置、智能电网、普通家庭设置型蓄电系统等领域)、IoT领域(物联网领域)、太空/深海用途(例如，空间探测器、潜水考察船等领域)等。

附图标记说明

1 正极

2 负极

3 隔膜

5 电极结构层

10 金属片材

20 电极材料层

30 电极前驱体

42 小片形状

42’ 小片叠层体

47 大片形状

47’ 大片叠层体

100 二次电池

160 电池低面

180 电池高面

190 电池台阶

100’ 电极组装体

160’ 组装体低面

180’ 组装体高面

190’ 组装体台阶。

Claims (12)

1.一种二次电池，构成为具有电极组装体及包裹所述电极组装体的外装体，所述电极组装体是将包括正极、负极及所述正极与所述负极之间的隔膜的电极结构层进行层叠而成的，其特征在于，

所述电极组装体具有由相对低水平的组装体低面和相对高水平的组装体高面构成的组装体台阶，并且所述二次电池具有由相对低水平的电池低面和相对高水平的电池高面构成的电池台阶，

所述电池低面成为以所述组装体台阶和所述电池台阶的错位作为裕量的基板配置面，

所述二次电池的整体外形包括切口部，在俯视观察时，所述切口部的周缘线与所述组装体台阶之差相当于所述错位。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，

所述错位起因于所述外装体。

3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于，

所述错位的尺寸达到所述外装体的厚度的1.5倍以上50倍以下。

4.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，

在俯视观察时所述切口部的形状呈矩形，另一方面所述电极组装体或者所述二次电池的轮廓形状呈非矩形。

5.根据权利要求1或4所述的二次电池，其特征在于，

在俯视观察时所述组装体高面的面积小于所述切口部的面积。

6.根据权利要求1或4所述的二次电池，其特征在于，

若将在俯视观察时形成所述错位的方向的尺寸设为错位方向尺寸，则所述组装体高面的错位方向尺寸小于所述电极组装体的轮廓形状中的最大错位方向尺寸与最小错位方向尺寸之差。

7.根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于，

所述电极组装体的底面与所述组装体低面的水平差相当于所述组装体台阶的高度差尺寸。

8.根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于，

所述错位的尺寸是0.5mm以上5mm以下。

9.根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于，

配置于所述基板配置面的基板是刚性基板或者柔性基板。

10.根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于，

配置于所述基板配置面的基板是保护电路基板。

11.根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于，

所述二次电池具有将所述正极、所述负极及所述隔膜呈平面状进行层叠而成的平面叠层结构。

12.根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于，

所述正极及所述负极具有能够吸藏释放锂离子的层。

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