CN110121797A - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明一实施方式提供二次电池100，该二次电池100将包括正极1、负极2及配置在正极1与负极2之间的隔膜3的电极组件10和电解质收纳在外包装体20中，电极组件10在剖视观察时具有包括高度相对高的第一区域10X和与第一区域10X相邻且高度相对低的第二区域10Y的阶梯结构，具有阶梯结构的电极组件10构成为具有将第一区域10X内的一部分正极1A1的正极侧连接接片13X各自相互连接的正极侧连接部14X及将第一区域10X内的一部分负极2A1的负极侧连接接片23X各自相互连接的负极侧连接部24X中至少一方，并且将第二区域10Y内的至少两个正极1A2的正极侧引出接片13Y各自相互连接的正极侧引出部14Y及将至少两个负极2A2的负极侧引出接片23Y各自相互连接的负极侧引出部24Y中至少一方与外部端子30电连接。

Description

二次电池
技术领域
本发明涉及二次电池。
背景技术
一直以来能够反复充放电的二次电池被应用于各种用途。例如，二次电池被用作智能电话、笔记本电脑等电子设备的电源。
近年，对电子设备的薄型化、小型化的要求进一步增高，随之也要求在电子设备内高效地对二次电池设置基板等。鉴于此，专利文献1中公开了一种具有阶梯结构的二次电池。更具体而言，在专利文献1中公开了如下内容：
包括作为二次电池的构成部分的正极、负极以及配置在正极与负极之间的隔膜的电极组件在剖视观察时呈阶梯结构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特表2014-523629号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
在此，本申请的发明人们发现：在使用包括在剖视观察时具有阶梯结构的电极组件的二次电池的情况下，可能会产生以下问题。具体而言，本申请的发明人们发现：在使用剖视观察时具有阶梯结构的电极组件的情况下，由于需要将作为其构成部分的各正极以及各负极分别电连接，因此外部端子的设置位置受到限制。
本发明是鉴于这种情况而提出的。具体而言，本发明的目的在于，提供能够避免外部端子的设置位置的限制的二次电池。
用于解决技术问题的方案
为了达到上述目的，在本发明的一实施方式中提供一种二次电池，其将电极组件和电解质收纳在外包装体中，电极组件包括正极、负极以及配置在正极与负极之间的隔膜，电极组件在剖视观察时具有阶梯结构，阶梯结构包括高度相对高的第一区域和与第一区域相邻且高度相对低的第二区域，具有阶梯结构的电极组件构成为，具有将第一区域内的一部分正极的正极侧连接接片各自相互连接的正极侧连接部以及将第一区域内的一部分负极的负极侧连接接片各自相互连接的负极侧连接部中至少一方，并且，将第二区域内的至少两个正极的正极侧引出接片各自相互连接的正极侧引出部以及将至少两个负极的负极侧引出接片各自相互连接的负极侧引出部中至少一方与外部端子电连接。
发明效果
根据本发明，能够避免外部端子的设置位置的限制。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的一实施方式涉及的二次电池的立体图。
图2是示意性地表示一方式的具有阶梯结构的电极组件的剖视图。
图3是示意性地表示位于电极组件的第二区域的正极侧引出接片和/或负极侧引出接片与外部端子电连接的方式的剖视图。
图4是示意性地表示将位于电极组件的第一区域的正极侧连接接片相互连接的正极侧连接部的一方式的剖视图。
图5是示意性地表示将位于电极组件的第一区域的负极侧连接接片相互连接的负极侧连接部的一方式的剖视图。
图6是示意性地表示将位于电极组件的第二区域的正极侧引出接片相互连接的正极侧引出部的一方式的剖视图。
图7是示意性地表示将位于电极组件的第二区域的负极侧引出接片相互连接的负极侧引出部的一方式的剖视图。
图8是示意性地表示另一方式的具有阶梯结构的电极组件的剖视图。
图9是示意性地表示具有平面层叠结构的电极组件的基本结构的剖视图。
图10是示意性地表示具有卷绕结构的电极组件的基本结构的剖视图。
图11是示意性地表示电极组件的具体结构的剖视图。
具体实施方式
以下，在对本发明的一实施方式涉及的二次电池进行说明之前，先对二次电池的基本结构进行说明。
[二次电池的基本结构]
对于二次电池，在下述的本发明的一实施方式中也会进行说明，其具有在外包装体的内部收纳和密封有电极组件和电解质的结构而成。在本说明书中，“二次电池”指的是能够反复充电和放电的电池。因此，本发明的二次电池不过度拘泥于其名称，例如“蓄电装置”等也可包括在本发明对象中。电极组件包括正极、负极以及配置在正极和负极之间的隔膜。电极组件的类型可以举出下述类型。第一类型是电极组件10A具有包括正极1、1A、负极2、2A以及隔膜3、3A的单位电极单元多个层叠而成的平面层叠结构的类型(参照图9)。第二类型是电极组件10B具有包括正极1、1B、负极2、2B以及隔膜3、3B的电极单元卷成卷状的卷绕结构的类型(参照图10)。进而，作为第三类型，也可以是电极组件具有通过折叠正极、负极、隔膜以及负极的电极单元(尤其优选在一方向上延伸得较长的电极单元(层叠体))而形成的所谓的层叠-折叠结构的类型。另外，外包装体可以采用导电性硬质壳体或柔性壳体(袋等)的方式。在外包装体的方式是柔性壳体(袋等)的情况下，多个正极各自通过正极用集电引线连结至正极用外部端子。正极用外部端子通过密封部固定于外包装体，该密封部防止电解质的漏液。同样地，多个负极各自通过负极用集电引线连结至负极用外部端子。负极用外部端子通过密封部固定于外包装体，密封部防止电解质的漏液。需要注意的是，并不限定于此，与多个正极各自连接的正极用集电引线可以具有正极用外部端子的功能，此外，与多个负极各自连接的负极用集电引线可以具有负极用外部端子的功能。在外包装体的方式是导电性硬质壳体的情况下，多个正极各自通过正极用集电引线连结至正极用外部端子。正极用外部端子通过密封部固定于外包装体，该密封部防止电解质的漏液。
正极1至少由正极集电体11和正极材料层12构成(参照图11)，在正极集电体11的至少单面设置有正极材料层12。正极侧引出接片13定位在该正极集电体11中未设置有正极材料层12的位置、即正极集电体11的端部。正极材料层12中包含有作为电极活性物质的正极活性物质。负极2至少由负极集电体21和负极材料层22构成(参照图11)，在负极集电体21的至少单面设置有负极材料层22。负极侧引出接片23定位在该负极集电体21中未设置有负极材料层22的位置、即负极集电体21的端部。负极材料层22中包含有作为电极活性物质的负极活性物质。
包含在正极材料层12中的正极活性物质和包含在负极材料层22中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，是担负充放电、即电池反应的正负极的主要物质。更具体地说，因“包含在正极材料层12中的正极活性物质”和“包含在负极材料层22中的负极活性物质”，在电解质中产生离子，这样的离子在正极1和负极2之间移动，进行电子的交接而实现充放电。正极材料层12和负极材料层22尤其优选是能够嵌入和脱嵌锂离子的层。也就是说，通过电解质，锂离子在正极1和负极2之间移动来进行电池的充放电的二次电池是优选的。在锂离子参与充放电的情况下，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形成，为了使粒子彼此之间充分接触和保持形状，优选在正极材料层12中包含粘合剂(也称为“粘结材料”)。进而，为了使推进电池反应的电子的传递顺畅，正极材料层12中可以包含导电助剂。同样地，负极材料层22的负极活性物质例如由粒状体形成，为了使粒子彼此之间充分接触和保持形状，优选包含粘合剂，为了使推进电池反应的电子的传递顺畅，负极材料层22中可以包含导电助剂。这样，由于是含有多种成分而成的方式，所以也可以将正极材料层12和负极材料层22分别称为“正极复合层”和“负极复合层”等。
正极活性物质优选是有助于锂离子的嵌入和脱嵌的物质。从此角度考虑，优选正极活性物质例如是含锂复合氧化物。更具体地说，正极活性物质优选为锂过渡金属复合氧化物，该锂过渡金属复合氧化物包括锂和选自由钴、镍、锰以及铁所组成的组中的至少一种过渡金属。也就是说，在二次电池的正极材料层12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，正极活性物质可以是钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂或者用别的金属置换它们的过渡金属的一部分而得到的物质。这样的正极活性物质可以作为单独种类而被包含，但也可以组合两种以上而被包含。在更为合适的方式中，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，并无特别限制，可以举出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-四氟乙烯共聚物以及聚四氟乙烯等所组成的组中的至少一种。作为可以包含在正极材料层12中的导电助剂，并无特别限制，可以举出选自热裂炭黑、炉黑、槽法炭黑、科琴黑和乙炔黑等炭黑、石墨、碳纳米管和气相生长碳纤维等碳纤维、铜、镍、铝和银等金属粉末以及聚亚苯基衍生物等中的至少一种。例如，正极材料层12的粘合剂可以是聚偏二氟乙烯。正极材料层12的导电助剂是炭黑，但这只不过是例示。在更合适的方式中，正极材料层12的粘合剂和导电助剂可以是聚偏二氟乙烯和炭黑的组合。
负极活性物质优选是有助于锂离子的嵌入和脱嵌的物质。从此角度考虑，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，可以举出石墨(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21的粘附性优异等方面是优选的。作为负极活性物质的氧化物，可以举出选自由氧化硅、氧化锡、氧化铟、氧化锌以及氧化锂等所组成的组中的至少一种。负极活性物质的锂合金只要是能和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、三元或在此以上的合金。这样的氧化物优选其结构形态为非晶。这是因为不易引起由晶界或缺陷等不均匀性而引发的劣化。负极材料层22的负极活性物质可以是人造石墨，但这只不过是示例而已。
作为可以包含在负极材料层22中的粘合剂，并无特别限制，可以举出选自由苯乙烯丁二烯橡胶、聚丙烯酸、聚偏二氟乙烯、聚酰亚胺类树脂以及聚酰胺酰亚胺类树脂所组成的组中的至少一种。例如包含在负极材料层22中的粘合剂可以为苯乙烯丁二烯橡胶。作为可以包含在负极材料层22中的导电助剂，并无特别限制，可以举出选自热裂炭黑、炉黑、槽法炭黑、科琴黑和乙炔黑等炭黑、石墨、碳纳米管和气相生长碳纤维等碳纤维、铜、镍、铝和银等金属粉末以及聚亚苯基衍生物等中的至少一种。需要注意的是，负极材料层22中也可以包含由在电池制造时所使用的增粘剂成分(例如羧甲基纤维素)引起的成分。
负极材料层22中的负极活性物质和粘合剂可以为人造石墨和苯乙烯丁二烯橡胶的组合，但这只不过是一示例而已。
用于正极1和负极2的正极集电体11和负极集电体21是有助于收集或供给因电池反应而在活性物质中产生的电子的部件。这样的集电体既可以是片状的金属部件，也可以具有多孔或穿孔的形态。例如，集电体可以为金属箔、冲压金属、网或金属板网等。用于正极1的正极集电体11优选由包含从由铝、不锈钢以及镍等所组成的组中选择的至少一种的金属箔构成，例如可以是铝箔。另一方面，用于负极2的负极集电体21优选由包含从由铜、不锈钢以及镍等所组成的组中选择的至少一种的金属箔构成，例如可以是铜箔。
用于正极1和负极2的隔膜3是从防止因正负极接触而造成的短路和保持电解质等角度考虑而设置的部件。换言之，隔膜3也可以说是一边防止正极1和负极2之间的电子性接触、一边使离子通过的部件。优选隔膜3是多孔性或微多孔性的绝缘性部件，因其厚度小而具有膜的形态。聚烯烃制的微多孔膜可以用作隔膜，但这不过是一个示例而已。关于这一点，用作隔膜3的微多孔膜例如可以是作为聚烯烃只包括聚乙烯(PE)或者聚丙烯(PP)的膜。进一步说，隔膜3也可以是由“PE制微多孔膜”和“PP制微多孔膜”构成的层叠体。隔膜3的表面也可以由无机粒子涂层和/或粘着层等覆盖。隔膜的表面也可以具有粘着性。需要注意的是，隔膜3也可以是具有同样功能的固体电解质、凝胶状电解质、绝缘性无机粒子等，而不应特别拘泥于其名称。需要注意的是，从进一步提高对电极的处理的角度考虑，优选使隔膜3和电极(正极1/负极2)粘着。隔膜3和电极之间的粘着可以通过将粘着性隔膜用作隔膜3、在电极材料层(正极材料层12/负极材料层22)之上涂敷和/或热压接粘着性粘合剂等来实现。作为对隔膜3或电极材料层提供粘着性的粘着剂，可以举出聚偏二氟乙烯、丙烯酸系粘着剂等。
在正极1和负极2具有能够嵌入和脱嵌锂离子的层的情况下，优选电解质为有机电解质和/或有机溶剂等“非水系”电解质(即，优选电解质为非水电解质)。由于电解质中存在从电极(正极1、负极2)脱嵌的金属离子，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成的溶剂。这样的碳酸酯也可以是环状碳酸酯类和/或链状碳酸酯类。虽并无特别限制，但环状碳酸酯类可以举出选自由碳酸丙烯酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丁酯(BC)以及碳酸亚乙烯酯(VC)所组成的组中的至少一种物质。链状碳酸酯类可以举出选自由碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)以及碳酸二丙酯(DPC)所组成的组中的至少一种物质。可以将环状碳酸酯类和链状碳酸酯类的组合用作非水电解质，例如可以使用碳酸亚乙酯和碳酸二乙酯的混合物，但这只不过是一个示例而已。此外，具体的非水电解质的溶质例如使用LiPF6、LiBF4等Li盐。此外，具体的非水电解质的溶质优选使用例如LiPF6和/或LiBF4等Li盐。
正极用集电引线和负极用集电引线可以使用在二次电池领域中使用的所有集电引线。这样的集电引线只要由能够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。优选正极用集电引线由铝构成，优选负极用集电引线由镍构成。正极用集电引线和负极用集电引线的形态无特别限定，例如可以是线或板状。
外部端子可以使用在二次电池领域中使用的所有外部端子。这样的外部端子只要由能够实现电子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。外部端子5既可以直接与基板电连接，或者也可以通过其它器件间接与基板电连接。需要注意的是，并不限定于此，与多个正极各自电连接的正极用集电引线可以具有正极用外部端子的功能，此外，与多个负极各自电连接的负极用集电引线可以具有负极用外部端子的功能。
如上所述，外包装体可以具有导电性硬质壳体或柔性壳体(袋等)的形态。
导电性硬质壳体由主体部和盖部构成。主体部由构成该外包装体的底面的底部和侧面部构成。在对电极组件、电解质、集电引线以及外部端子进行收纳之后对主体部和盖部进行密封。密封方法没有特别限定，例如可以举出激光照射法等。构成主体部和盖部的材料可以使用在二次电池领域中能够构成硬质壳体型外包装体的所有材料。这样的材料只要是能够实现电子移动的材料即可，例如可以举出铝、镍、铁、铜、不锈钢等导电性材料。主体部和盖部的尺寸主要根据电极组件的尺寸来确定，优选具有例如在收纳了电极组件时防止电极组件在外包装体内移动(错位)的程度的尺寸。通过防止电极组件移动来防止对电极组件的破坏，使二次电池的安全性增高。
柔性壳体由软质薄片构成。软质薄片只要具有能够实现密封部的弯曲的程度的软质性即可，优选可塑性薄片。可塑性薄片是具有在施加外力之后再去除外力时维持因外力而造成的变形的特性的薄片，例如可以使用所谓的层压膜。由层压膜构成的柔性袋例如能够通过重叠两张层压膜并对其周缘部进行热封而制得。层压膜一般是层叠金属箔和聚合物膜而得到的膜，具体可例示出由外层聚合物膜/金属箔/内层聚合物膜构成的三层结构的层压膜。外层聚合物膜用于防止因水分等透过和接触等而损伤金属箔，可适合使用聚酰胺和聚酯等聚合物。金属箔用于防止水分和气体透过，可适合使用铜、铝、不锈钢等箔。内层聚合物膜用于保护金属箔不受收纳于内部的电解质的影响，且在热封时用于熔融封口，可适合使用聚烯烃或酸改性聚烯烃。
[本发明的二次电池]
以下，结合上述二次电池的基本结构对本发明的一实施方式涉及的二次电池进行说明。需要注意的是，事先声明本发明的一实施方式涉及的二次电池以其是具有阶梯结构的二次电池为前提。
图1是示意性地表示本发明的一实施方式涉及的二次电池的立体图。
本发明的一实施方式涉及的二次电池100具有在外包装体20的内部收纳及密封有电极组件和电解质的结构而成。外包装体20具有相互连续且上表面的高度水平相互不同的至少两个阶梯部。例如，列举一例，如图1所示，外包装体20可以具有至少两个阶梯部(第一阶梯部20a以及第二阶梯部20b)。具体而言，第一阶梯部20a和第二阶梯部20b构成为相互连续且第二阶梯部20b的上表面20b1的高度h2大于第一阶梯部20a的上表面20a1的高度h1。由于第一阶梯部20a的上表面20a1的高度水平与第二阶梯部20b的上表面20b1的高度水平相互不同，因此在第一阶梯部20a的上表面20a1与第二阶梯部20b的上表面20b1之间形成阶梯面20b2。另一方面，在一实施方式中，第一阶梯部20a和第二阶梯部20b构成为第二阶梯部20b的上表面20b1的宽度尺寸W2(长边方向)等于第一阶梯部20a的上表面20a1的宽度尺寸W1(长边方向)。
阶梯面20b2具有高度h3以及宽度尺寸(长边方向)W3。阶梯面20b2的高度h3等于第二阶梯部20b的上表面20b1的高度h2与第一阶梯部20a的上表面20a1的高度h1之差。另一方面，阶梯面20b2的宽度W3(长边方向)分别等于第二阶梯部20b的上表面20b1的宽度尺寸W2(长边方向)和第一阶梯部20a的上表面20a1的宽度尺寸W1(长边方向)。
阶梯面20b2构成为与第一阶梯部20a的上表面20a1连续。具体而言，第一阶梯部20a的上表面20a1以在与阶梯面20b2的延伸方向不同的方向上延伸的方式与阶梯面20b2连续。第一阶梯部20a的上表面20a1可以在与阶梯面20b2的延伸方向垂直的方向上延伸，但并不特别限定。也就是说，阶梯面20b2与第一阶梯部20a的上表面20a1之间的角度θ可以为90度。需要说明的是，并不限定于此，考虑到基板的配置方式，阶梯面20b2和第一阶梯部20a的上表面20a1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。
由此，外包装体具有在阶梯面与第一阶梯部20a的上表面20a1之间形成的阶梯结构。在该阶梯结构、具体而言是第一阶梯部20a的上表面20a1上的空间区域中，从有效利用该区域的角度考虑，优选设置基板。
需要说明的是，上述基板可以是所谓的刚性基板或柔性基板，优选是刚性基板。刚性基板可以使用在同二次电池一起使用的基板的领域中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、过放电以及过电流的所谓的保护电路基板时，由该保护电路基板和上述二次电池构成二次电池组。
另外，在外包装体20的表面设置有二次电池用的外部端子30(正极用外部端子30a以及负极用外部端子30b)。例如，外部端子30可以构成为露出于第一阶梯部20a的端部侧面20a2，但并没有特别限定。
以下，对作为本发明一实施方式涉及的二次电池的构成部分的电极组件进行说明。
如上所述，作为本发明一实施方式的二次电池的构成部分的外包装体具有至少两个阶梯部(上表面的高度相对低的低阶梯部和与低阶梯部连续的、上表面的高度相对高的高阶梯部)。由于该低阶梯部的上表面和该高阶梯部的上表面高度水平彼此不同，起因于此而在低阶梯部的上表面和高阶梯部的上表面之间形成阶梯面。由此，外包装体具有形成在该阶梯面和低阶梯部的上表面之间的阶梯结构。在本发明的一实施方式中，从防止电极组件在外包装体内移动(错位)等角度考虑，优选在剖视观察下，配置在具有该阶梯结构的外包装体内的电极组件具有与外包装体大致同一形状的阶梯结构。
需要注意的是，下面说明的内容不过是一个例子而已，事先明确说明，电极组件以设置在具有两个阶梯部的外包装体内部的情况为前提。
如上所述，作为二次电池的构成部分的电极组件包括正极、负极以及配置在正极和负极之间的隔膜。电极组件的类型可以举出下述类型。在第一类型(平面层叠结构型)中，电极组件10A是层叠多个包括正极1、1A、负极2、2A以及隔膜3、3A的单位电极单元而成的(参照图9)，在第二类型(卷绕结构型)中，电极组件10B是包括正极1、1B、负极2、2B以及隔膜3、3B的电极单元卷成卷状而成的(参照图10)。进而，作为第三类型，电极组件也可以具有通过折叠正极、负极、隔膜以及负极的电极单元(尤其优选在一方向上延伸得较长的电极单元(层叠体))而形成的所谓的层叠-折叠结构。
在一方式中，电极组件10可以至少具有两个平面层叠结构型的子电极组件(参照图2)。例如，电极组件10可以具有第一平面层叠结构型子电极组件10A1和第二平面层叠结构型子电极组件10A2。第一平面层叠结构型子电极组件10A1是层叠多个包括正极1A1、负极2A1以及隔膜3A1的单位电极单元而成的。同样地，第二平面层叠结构型子电极组件10A2是层叠多个包括正极1A2、负极2A2以及隔膜3A2的单位电极单元而成的。
在这种情况下，举一个例子，在电极组件10中，如图2所示，在剖视观察下第二平面层叠结构型子电极组件10A2可以具有比第一平面层叠结构型子电极组件10A1的宽度尺寸大的宽度尺寸，并且可以以位于第一平面层叠结构型子电极组件10A1的下方的方式与第一平面层叠结构型子电极组件10A1相互接触。通过具有这样的结构，在剖视观察下，电极组件10可具有阶梯结构。
下面，以作为本发明一实施方式所涉及的二次电池的构成部分的电极组件在剖视观察下具有阶梯结构的情况为前提来进行说明。需要注意的是，下面在本说明书中所说的“连接接片”指的是相当于电极(正极/负极)的未涂布部且不与集电引线接合的部分。本说明书中所说的“连接部”指的是构成为多个连接接片各自能够相互连接的部分。本说明书中所说的“引出接片”指的是相当于电极(正极/负极)的未涂布部且与集电引线接合的部分。另外，本说明书中所说的“引出部”指的是构成为多个引出接片各自能够相互连接的部分。
在这样的情况下，在本发明的一实施方式中，如图3所示，具有阶梯结构的电极组件10在剖视观察下包括高度相对高的第一区域10X(电极组件10的构成部分)和与第一区域10X相邻且高度相对低的第二区域10Y(电极组件10的构成部分)。这里所说的“相邻”是指不仅包含作为单一的电极组件的构成部分的第一区域10X与第二区域10Y相连的状态，而且还可以包含作为不同的构成体发挥功能的一电极组件(相当于第一区域)与另一电极组件(相当于第二区域)相连的状态。换言之，从包括第一区域10X和第二区域10Y的电极组件10整体上能够电连接的角度考虑，可以构成为第二区域10Y内的正极和负极各自与第一区域10X内的正极和负极各自彼此相邻。
在本发明的一实施方式中，通过由第一区域10X内的第一平面层叠结构型子电极组件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件10A2的正极1A2构成的多个正极中的“一部分”正极所分别包括的正极侧连接接片13X各自相互接合，从而如图3所示形成有正极侧连接部14X。具体而言，例如如图4所示，该正极侧连接部14X是通过多个正极侧连接接片13X的端部彼此作为整体接合成一束而形成的。作为接合方法，没有特别限定，可以列举出激光焊接、超声波焊接等。
同样地，在本发明的一实施方式中，通过由位于第一区域10X内的第一平面层叠结构型子电极组件10A1的负极2A1和第二平面层叠结构型子电极组件10A2的负极2A2构成的多个负极中的“一部分”负极所分别包括的负极侧连接接片23X各自相互接合，从而如图3所示形成有负极侧连接部24X。具体而言，例如如图5所示，该负极侧连接部24X是通过多个负极侧连接接片23X的端部彼此作为整体接合成一束而形成的。作为接合方法，没有特别限定，可以列举出激光焊接、超声波焊接等。
另一方面，在本发明的一实施方式中，如图3所示，通过第二区域10Y内的至少两个正极、例如第二平面层叠结构型子电极组件10A2的正极1A2的正极侧引出接片13Y各自相互接合，从而形成有正极侧引出部14Y。具体而言，例如如图6所示，正极侧引出部14Y是通过正极侧引出接片13Y各自的端部彼此作为整体接合成一束而形成的。作为接合方法，没有特别限定，可以列举出激光焊接、超声波焊接等。
在一方式中，可以构成为正极侧引出部14Y的形成区域中的正极侧引出接片13Y的一部分经由正极侧集电引线40a与外部端子30a电连接。例如，正极侧引出部14Y的形成区域中的正极侧引出接片13Y的一部分可以经由正极侧集电引线40a与“设置于第一阶梯部20a的端部侧面20a2”的外部端子30a电连接。需要说明的是，并不限定于此，可以构成为以形成有正极侧引出部14Y为前提，正极侧引出部14Y的形成区域以外的其它区域中的正极侧引出接片13Y的一部分经由正极侧集电引线40a与外部端子30a电连接。进而，正极侧引出接片13Y的一部分并不限定于经由正极侧集电引线40a与外部端子30a连接。例如，正极侧引出接片13Y的一部分也可以与具有外部端子的功能的正极侧集电引线连接。
同样地，如图3所示，通过第二区域10Y内的至少两个负极、例如第二平面层叠结构型子电极组件10A2的负极2A2的负极侧引出接片23Y各自相互接合，从而形成有负极侧引出部24Y。具体而言，例如如图7所示，负极侧引出部24Y是通过负极侧引出接片23Y各自的端部彼此作为整体接合成一束而形成的。作为接合方法，没有特别限定，可以列举出激光焊接、超声波焊接等。
在一方式中，可以构成为负极侧引出部24Y的形成区域中的负极侧引出接片23Y的一部分经由负极侧集电引线40b与外部端子30b电连接。例如，负极侧引出部24Y的形成区域中的负极侧引出接片23Y的一部分可以经由负极侧集电引线40b与“设置于第一阶梯部20a的端部侧面20a2”的外部端子30b电连接。需要说明的是，并不限定于此，可以构成为以形成有负极侧引出部24Y为前提，负极侧引出部24Y的形成区域以外的其它区域中的负极侧引出接片23Y的一部分经由负极侧集电引线40b与外部端子30b电连接。进而，负极侧引出接片23Y的一部分并不限定于经由负极侧集电引线40b与外部端子30b连接。例如，负极侧引出接片23Y的一部分也可以与具有外部端子的功能的负极侧集电引线连接。
需要说明的是，如图3所示，从电极组件10整体上能够电连接的角度考虑，位于第二区域10Y内的至少一个正极1A2需要构成为与位于第一区域10X内的至少一个正极1A1相互电连接。简言之，从电极组件10整体上能够电连接的角度考虑，至少一个正极需要在俯视观察时具有正极侧连接接片13X和正极侧引出接片13Y两者。同样地，如图3所示，从电极组件10整体上能够电导通的角度考虑，位于第二区域10Y内的至少一个负极2A2需要构成为与位于第一区域10X内的至少一个负极2A1相互电连接。简言之，从电极组件10整体上能够电导通的角度考虑，至少一个负极需要在俯视观察时具有负极侧连接接片23X和负极侧引出接片23Y两者。
在本发明的一实施方式中，如图6所示，第二区域10Y内的正极侧引出部14Y可经由正极侧集电引线40a与外部端子30a电连接。另外，如图7所示，第二区域10Y内的负极侧引出部24Y可经由负极侧集电引线40b与外部端子30b电连接。通过采用这样的结构，未必需要在外包装体20的第二阶梯部20b侧设置经由集电引线与引出接片电连接的外部端子。换言之，即便是通过在第一区域10X内形成正极侧连接部14X而经由正极侧连接接片13X将多个正极中的一部分相互连接，另外，通过在第一区域10X内形成负极侧连接部24X而经由负极侧连接接片23X将多个负极中的一部分相互连接，也能够将外部端子设置在第一阶梯部20a侧，而不是设置在外包装体20的第二阶梯部20b侧。综上所述，在本发明的一实施方式中，可避免外部端子的设置位置被限定于外包装体20的第二阶梯部20b侧。也就是说，在本发明的一实施方式中，能够提高外部端子的设置自由度。
如图6以及图7所示，在本方式中，由于使第二区域10Y内的至少两个正极1A2的正极侧引出接片13Y经由正极侧引出部14Y与外部端子30a电连接，因此与在第二区域10Y内仅将单一的正极1A2与外部端子30a电连接的情况相比，能够抑制电阻集中施加于一个正极。另外，同样地，如图6以及图7所示，在本方式中，由于使第二区域10Y内的至少两个负极2A2的负极侧引出接片23Y经由负极侧引出部24Y与外部端子30b电连接，因此与在第二区域10Y内仅将单一的负极2A2与外部端子30b电连接的情况相比，能够抑制电阻集中施加于一个正极。综上所述，能够整体上相对减小在本发明的一实施方式涉及的二次电池100中产生的电阻。
例如，如图1以及图6所示，当正极侧引出接片13Y可以经由正极侧集电引线40a与单一的正极侧外部端子30a电连接时，连接正极侧外部端子30a与基板的配线的数量也可以仅为一条。因此，能够抑制在使用多个正极侧外部端子的情况下可能产生的配线结构的复杂化。换言之，能够简化连接正极侧外部端子30a与基板的配线结构。同样地，例如，如图1以及图7所示，当负极侧引出接片23Y可以经由负极侧集电引线40b与单一的负极侧外部端子30b电连接时，连接负极侧外部端子30b与基板的配线的数量也可以仅为一条。因此，能够抑制在使用多个负极侧外部端子的情况下可能产生的配线结构的复杂化。换言之，能够简化连接负极侧外部端子30b与基板的配线结构。
在一方式中，如图1以及图6所示，正极侧连接部14X和负极侧连接部24X以及正极侧引出部14Y和负极侧引出部24Y优选构成为分别仅配置在外包装体20内的一侧。
当采用这样的结构时，例如与正极侧连接部14X和正极侧引出部14Y配置在电极组件10的一侧，而负极侧连接部24X和负极侧引出部24Y配置在电极组件10的与一侧相对的另一侧的情况相比，例如由于在电极组件10的另一侧不存在负极侧连接部24X和负极侧引出部24Y，从而能够相对减小俯视观察时电极组件10的宽度尺寸。因此，由于这样的电极组件10的宽度尺寸相对减小，从而能够相对减小将电极组件10收纳在内部的外包装体20的尺寸。也就是说，能够相对减小本发明的一实施方式涉及的二次电池100的尺寸。
另外，并不限定于上面说明的方式，例如也可以不是在与外部端子电连接的电极组件10的第二区域10Y，而是在不与外部端子电连接的第一区域10X内，通过形成正极侧连接部14X而经由各正极侧连接接片13X使全部正极相互连接，另外，通过形成负极侧连接部24X而经由负极侧连接接片23X使全部负极相互连接。这种情况下，由于通过单一的正极侧连接部14X使全部的正极相互连接，所以能够因此使各正极间的电连接稳定。另外，由于通过单一的负极侧连接部24X使全部的负极相互连接，所以能够因此使各负极间的电连接稳定。由此，能够在全部的电极中稳定地产生电池反应，从而能够进一步提高电池特性。
需要说明的是，上面基于包括第一平面层叠结构型子电极组件10A1和第二平面层叠结构型子电极组件10A2的电极组件10进行了说明，但并不限定于此，若是电极组件在剖视观察时具有阶梯结构，则可以采用以下方式。
例如，如图8所示，也可以采用包括平面层叠结构型子电极组件和卷绕结构型子电极组件的电极组件10’的结构。平面层叠结构型子电极组件10A1’是层叠多个包括正极1A1’、负极2A1’以及隔膜3A1’的单位电极单元而成的。另一方面，卷绕结构型子电极组件10B1’是将包括正极1B1’、负极2B1’以及隔膜3B1’的电极单元卷成卷状而成的。在该情况下，列举一例，在电极组件10’中，如图8所示，卷绕结构型子电极组件10B1可以在剖视观察时具有大于平面层叠结构型子电极组件10A1的宽度尺寸的宽度尺寸，并且以位于该平面层叠结构型子电极组件10A1的下方的方式与平面层叠结构型子电极组件10A1相互接触。
并不限定于此，在另一方式中，平面层叠结构型子电极组件可以在剖视观察时具有大于卷绕结构型子电极组件的宽度尺寸的宽度尺寸，并且以位于该卷绕结构型子电极组件的下方的方式与卷绕结构型子电极组件相互接触。
在另一方式中，电极组件可以至少具有两个卷绕结构型的子电极组件(未图示)。例如，电极组件可以具有第一卷绕结构型子电极组件以及第二卷绕结构型子电极组件。第一卷绕结构型子电极组件以及第二卷绕结构型子电极组件均是将包括正极、负极以及隔膜的电极单元卷成卷状而成的。在该情况下，列举一例，在电极组件中，第二卷绕结构型子电极组件可以在剖视观察时具有大于第一卷绕结构型子电极组件的宽度尺寸的宽度尺寸，并且以位于第一卷绕结构型子电极组件的下方的方式与第一卷绕结构型子电极组件相互接触。
需要说明的是，由于和在至少具有两个平面层叠结构型的子电极组件的方式(参照图3)中叙述的内容重复，因此不再详细说明，但若是电极组件在剖视观察时具有阶梯结构，则在电极组件至少具有平面层叠结构型子电极组件和卷绕结构型子电极组件的方式(参照图8)中，从以下两个角度考虑也优选采用特征性结构。具体而言，在这样的方式中，也是从“避免外部端子的设置位置限定于外包装体20的第二阶梯部20b侧，由此提高外部端子的设置自由度”的角度考虑，优选采用以下结构。
具体而言，优选地，由在剖视观察时电极组件10’的高度相对高的第一区域内的平面层叠结构型子电极组件10A1’的正极1A1’和第一区域内的卷绕结构型子电极组件10B1’的正极1B1’构成的正极中所分别包括的正极侧连接接片各自通过形成正极侧连接部而相互连接。另外，与此同时，优选地，电极组件10’的高度相对低的第二区域内的卷绕结构型子电极组件10B1’的正极1B1’中包括的正极侧引出接片经由正极侧集电引线与正极侧外部端子30a(例如参照图1)电连接。同样，优选地，由在剖视观察时电极组件10’的高度相对高的第一区域内的平面层叠结构型子电极组件10A1’的负极2A1’和第一区域内的卷绕结构型子电极组件10B1’的负2B1’构成的负极中所分别包括的负极侧连接接片各自通过形成负极侧连接部而相互连接。另外，与此同时，优选地，电极组件10’的高度相对低的第二区域内的卷绕结构型子电极组件10B1’的负极2B1’中包括的负极侧引出接片经由负极侧集电引线与负极侧外部端子30b(例如参照图1)电连接。
同样地，从上述角度考虑，在电极组件具有在剖视观察时宽度尺寸相互不同的至少两个卷绕结构型的子电极组件的方式(未图示)中也优选采用特征性结构。具体而言，优选地，由在剖视观察时电极组件的高度相对高的第一区域内的第一卷绕结构型子电极组件的正极和第一区域内的第二卷绕结构型子电极组件的正极构成的正极中所分别包括的正极侧连接接片各自通过形成正极侧连接部而相互连接。另外，与此同时，优选地，电极组件的高度相对低的第二区域内的第二卷绕结构型子电极组件的正极中包括的正极侧引出接片经由正极侧集电引线与正极侧外部端子30a(例如参照图1)电连接。同样，优选地，由在剖视观察时电极组件的高度相对高的第一区域内的第一卷绕结构型子电极组件的负极和第一区域内的第二卷绕结构型子电极组件的负极构成的负极中所分别包括的负极侧连接接片各自通过形成负极侧连接部而相互连接。另外，与此同时，优选地，电极组件的高度相对低的第二区域内的第二卷绕结构型子电极组件的负极中包括的负极侧引出接片经由负极侧集电引线与负极侧外部端子30b(例如参照图1)电连接。
工业实用性
本发明的一实施方式涉及的二次电池可以应用于设想蓄电的各种领域。本发明的一实施方式涉及的二次电池、尤其是非水电解质二次电池可以应用于使用移动设备等的电气/信息/通信领域(例如便携式电话、智能电话、笔记本电脑以及数码相机、活动量计、ARM计算机、电子纸等移动设备领域)、家庭/小型工业用途(例如电动工具、高尔夫球车、家用/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、电动汽车、公交车、电车、电动助力自行车、两轮电动车等领域)、电力系统用途(例如各种发电、负荷调节器、智能电网、普通家庭设置型蓄电系统等领域)以及IoT领域、宇宙/深海用途(例如宇宙探测器、潜水调查船等领域)等，但这些只不过是示例而已。
附图标记说明
1 正极
2 负极
3 隔膜
1A 正极
2A 负极
3A 隔膜
1A1 正极
2A1 负极
3A1 隔膜
1A1’ 正极
2A1’ 负极
3A1’ 隔膜
1A2 正极
2A2 负极
3A2 隔膜
1B 正极
2B 负极
3B 隔膜
1B1’ 正极
2B1’ 负极
3B1’ 隔膜
10 电极组件
10X 电极组件的第一区域
10Y 电极组件的第二区域
10A 平面层叠结构型电极组件
10A1 第一平面层叠结构型子电极组件
10A1’ 平面层叠结构型子电极组件
10A2 第二平面层叠结构型子电极组件
10B1’ 卷绕结构型子电极组件
11 正极集电体
12 正极材料层
13 正极侧引出接片
13X 正极侧连接接片
13Y 正极侧引出接片
14X 正极侧连接部
14X1 第一正极侧连接部
14X2 第二正极侧连接部
14Y 正极侧引出部
14Y1 第一正极侧引出部
14Y2 第二正极侧引出部
20 外包装体
20a 外包装体的第一阶梯部
20a1 第一阶梯部的上表面
20a2 第一阶梯部的端部侧面
20b 外包装体的第二阶梯部
20b1 第二阶梯部的上表面
20b2 阶梯面
21 负极集电体
22 负极材料层
23 负极侧引出接片
23X 负极侧连接接片
23Y 负极侧引出接片
24X 负极侧连接部
24X1 第一负极侧连接部
24X2 第二负极侧连接部
24Y 负极侧引出部
24Y1 第一负极侧引出部
24Y2 第二负极侧引出部
30 外部端子
30a 正极侧外部端子
30b 负极侧外部端子
40a 正极侧集电引线
40b 负极侧集电引线
100 二次电池
W1 第一阶梯部的上表面的宽度尺寸
W2 第二阶梯部的上表面的宽度尺寸
W3 阶梯面的宽度尺寸
h1 第一阶梯部的上表面的高度尺寸
h2 第二阶梯部的上表面的高度尺寸
h3 阶梯面的高度尺寸
θ 阶梯面与第一阶梯部的上表面之间的角度

Claims (17)

1.一种二次电池，将电极组件和电解质收纳在外包装体中，所述电极组件包括正极、负极以及配置在该正极与该负极之间的隔膜，
所述电极组件在剖视观察时具有阶梯结构，所述阶梯结构包括高度相对高的第一区域和与该第一区域相邻且高度相对低的第二区域，
具有所述阶梯结构的所述电极组件构成为，具有将所述第一区域内的一部分所述正极的正极侧连接接片各自相互连接的正极侧连接部以及将该第一区域内的一部分所述负极的负极侧连接接片各自相互连接的负极侧连接部中至少一方，并且，
将所述第二区域内的至少两个所述正极的正极侧引出接片各自相互连接的正极侧引出部以及将至少两个所述负极的负极侧引出接片各自相互连接的负极侧引出部中至少一方与外部端子电连接。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，
所述正极侧引出部构成为与单一的正极侧的所述外部端子电连接，并且所述负极侧引出部构成为与单一的负极侧的所述外部端子电连接。
3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，
至少一个所述正极在俯视观察时分别具有所述正极侧连接接片和所述正极侧引出接片，并且至少一个所述负极在俯视观察时分别具有所述负极侧连接接片和所述负极侧引出接片。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的二次电池，其中，
所述正极侧连接部和所述负极侧连接部以及所述正极侧引出部和所述负极侧引出部构成为分别仅配置在所述外包装体内的一侧。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的二次电池，其中，
所述外包装体具有相互连续且上表面的高度相互不同的至少两个阶梯部，在高度相对低的低阶梯部的上表面和与该低阶梯部连续且高度相对高的高阶梯部的上表面之间形成有阶梯面。
6.根据权利要求5所述的二次电池，其中，
所述阶梯面构成所述高阶梯部的侧面。
7.根据权利要求5或6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阶梯面的延伸方向不同的方向上延伸的方式与所述阶梯面连续。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的二次电池，其中，
所述外部端子构成为露出于所述低阶梯部的侧面。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的二次电池，其中，
所述电极组件具有将包括所述正极、所述负极以及所述隔膜的多个电极单元呈平面状层叠的平面层叠结构。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的二次电池，其中，
所述电极组件具有将包括所述正极、所述负极以及所述隔膜的电极单元卷成卷状的卷绕结构。
11.根据从属于权利要求9的权利要求10所述的二次电池，其中，
所述电极组件由所述平面层叠结构与所述卷绕结构的组合构成。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的二次电池，其中，
在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，能够经由配线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。
13.根据权利要求12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12或13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至14中任一项所述的二次电池，其中，
所述正极以及所述负极具有能够嵌入和脱嵌锂离子的层。
16.一种设备，包括：
权利要求1至15中任一项所述的所述二次电池；以及
配置在所述低阶梯部的所述上表面上的所述基板。
17.根据权利要求16所述的设备，其中，
所述设备为移动设备。
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