CN110462873A - 二次电池 - Google Patents

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CN110462873A CN201880021025.6A CN201880021025A CN110462873A CN 110462873 A CN110462873 A CN 110462873A CN 201880021025 A CN201880021025 A CN 201880021025A CN 110462873 A CN110462873 A CN 110462873A
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Abstract

本发明提供更加充分地减少因粘合层而产生的无效空间的二次电池。本发明涉及一种二次电池10，其在外包装体中装有电极组件和电解质，该电极组件包括正极、负极以及配置于该正极与该负极之间的隔膜，在所述二次电池的表面具有粘合层用凹陷部1。

Description

二次电池
技术领域
本发明涉及二次电池。
背景技术
目前，使用二次电池作为各种电子设备的电源。二次电池通常具有在外包装体(壳体)内收纳有电极组件(电极体)及电解质的结构，并且还具备用于实现二次电池的电连接的外部端子。
近年来，电子设备的薄型化及小型化不断发展，伴随于此，对二次电池的薄型化及小型化的要求不断提高。在这样的状况下，尝试通过在二次电池中设置与电子设备内部的形状匹配的阶梯部，来减少因电子设备内部的形状而产生的无效空间(专利文献1)。
在先技术文献
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
本发明的发明人等发现了如下新问题：即使在电子设备的内部利用粘合层将二次电池粘合于壳体上时，也会在二次电池与壳体之间因粘合层而形成无效空间。详细而言，当将图16A所示那样的大致长方体形状的二次电池200如图16B所示粘合于电子设备的壳体210上时，在二次电池200与壳体210之间因粘合层220而形成无效空间230、231。粘合层的厚度h在粘合层为双面胶带的情况下通常约为30μm～300μm。现有技术下，像这样地因粘合层而形成无效空间被认为是不可避免的。但是，对于为了提高二次电池的能量密度而尝试使二次电池的厚度减薄只是几微米的发明人等而言，因粘合层而产生的无效空间的形成是新的重大问题。
本发明的目的在于提供更充分地减少因粘合层而产生的无效空间的二次电池。
用于解决技术问题的方案
本发明涉及一种二次电池，其在外包装体中装有电极组件和电解质，该电极组件包括正极、负极以及配置于该正极与该负极之间的隔膜，在所述二次电池的表面具有粘合层用凹陷部。
发明效果
根据本发明的二次电池，更加充分地减少因粘合层而产生的无效空间。因此，使用本发明的二次电池时，能够在电子设备内部更为有效地利用空间。
附图说明
图1A表示本发明的第一实施方式涉及的二次电池的示意性立体图。
图1B是沿箭头方向观察图1A中的二次电池的P-P截面时的二次电池的示意性剖视图，且是二次电池具有粘合层时的图。
图1C是设置有图1B所示的具有粘合层的二次电池的电子设备的壳体内部的示意性剖视图。
图2A表示本发明的第二实施方式涉及的二次电池的示意性立体图。
图2B是沿箭头方向观察图2A中的二次电池的P-P截面时的二次电池的示意性剖视图，且是二次电池具有粘合层时的图。
图3A表示本发明的第三实施方式涉及的二次电池的示意性立体图。
图3B是沿箭头方向观察图3A中的二次电池的P-P截面时的二次电池的示意性剖视图，且是二次电池具有粘合层时的图。
图4A表示本发明的第四实施方式涉及的二次电池的示意性立体图。
图4B是沿箭头方向观察图4A中的二次电池的P-P截面时的二次电池的示意性剖视图，且是二次电池具有粘合层时的图。
图5A表示本发明的第五实施方式涉及的二次电池的示意性立体图。
图5B是沿箭头方向观察图5A中的二次电池的P-P截面时的二次电池的示意性剖视图，且是二次电池具有粘合层时的图。
图6A表示本发明的第六实施方式涉及的二次电池的示意性立体图。
图6B是沿箭头方向观察图6A中的二次电池的P-P截面时的二次电池的示意性剖视图，且是二次电池具有粘合层时的图。
图7A表示本发明的第七实施方式涉及的二次电池的示意性立体图。
图7B是沿箭头方向观察图7A中的二次电池的P-P截面时的二次电池的示意性剖视图，且是二次电池具有粘合层时的图。
图8A表示本发明的第八实施方式涉及的二次电池的示意性立体图。
图8B是沿箭头方向观察图8A中的二次电池的P-P截面时的二次电池的示意性剖视图，且是二次电池具有粘合层时的图。
图9A表示本发明的第九实施方式涉及的二次电池的示意性立体图。
图9B是沿箭头方向观察图9A中的二次电池的P-P截面时的二次电池的示意性剖视图，且是二次电池具有粘合层时的图。
图9C是设置有图9B所示的具有粘合层的二次电池的电子设备的壳体内部的示意性剖视图。
图10A表示本发明的第十实施方式涉及的二次电池的示意性立体图。
图10B是沿箭头方向观察图10A中的二次电池的P-P截面时的二次电池的示意性剖视图，且是二次电池具有粘合层时的图。
图10C是设置有图10B所示的具有粘合层的二次电池的电子设备的壳体内部的示意性剖视图。
图11是用于说明在本发明的二次电池中电极组件所具有的卷绕结构的一例的电极组件的示意性剖视图。
图12是用于说明在本发明的二次电池中电极组件所具有的平面层叠结构的一例的电极组件的示意性剖视图。
图13A是用于说明本发明的二次电池所具有的电极组件的一例的电极组件的示意性剖视图。
图13B是从正上方观察图13A中的电极组件的最上面的电极时的示意性简图。
图13C是从正下方观察图13A中的电极组件的最上面的电极时的示意性简图。
图14A是用于说明本发明的二次电池所具有的电极组件的一例的电极组件的示意性剖视图。
图14B是从正上方观察图14A中的电极组件的最上面的电极时的示意性简图。
图14C是从正下方观察图14A中的电极组件的最上面的电极时的示意性简图。
图15A是用于说明本发明的二次电池所具有的电极组件的一例的电极组件的示意性剖视图。
图15B是从正上方观察图15A中的电极组件的最上面的电极时的示意性简图。
图15C是从正下方观察图15A中的电极组件的最上面的电极时的示意性简图。
图16A表示现有技术涉及的二次电池的示意性立体图。
图16B是利用粘合层设置有图16A所示的二次电池的电子设备的壳体内部的示意性剖视图。
具体实施方式
[二次电池]
本发明提供二次电池。在本说明书中，“二次电池”这一用语是指能够反复进行充电和放电的电池。因此，“二次电池”并不过度拘泥于其名称，例如也可以包含“蓄电装置”等。
以下，使用表示几个实施方式的附图对本发明的二次电池进行详细说明。在本说明书中，附图中的各种构成部分仅仅是为了理解本发明而示意性且示例性地加以示出，外观和尺寸比等可能与实物不同。本说明书中直接或间接使用的“上下方向”、“左右方向”以及“表背方向”分别相当于与图中的上下方向、左右方向以及表背方向对应的方向。只要没有特别说明，相同的附图标记或符号除了形状不同以外，表示相同的部件或相同的含义内容。
＜第一实施方式～第八实施方式＞
如图1A至图8A所示，第一实施方式～第八实施方式的二次电池10在表面具有粘合层用凹陷部1。如图1B至图8B所示，粘合层用凹陷部1是用于在其内部(尤其是至少底面11)配置和收纳粘合层2的凹陷部。即，粘合层用凹陷部1是用于经由配置和收纳于其内部的粘合层2将二次电池粘合和固定在其它部件上的部件(部分)。其结果，粘合层2在二次电池10中配置于在其厚度方向上高度并非最高的部分。在第一实施方式～第八实施方式中，二次电池10具有粘合层用凹陷部1，通过将粘合层2配置于该粘合层用凹陷部1，从而如图1C所示，既能够实现经由粘合层2将该二次电池10粘合和固定在其它部件上，又能够更充分地减少因粘合层产生的无效空间。详细而言，如图1C所示，与利用粘合层粘合不具有粘合层用凹陷部的二次电池时相比，能够充分地减小在二次电池10与其它部件20之间因粘合层2而形成的无效空间30、31处的两者间的距离m。粘合和固定二次电池的其它部件只要是在使用二次电池时需要粘合和固定二次电池的部件，便没有特别限定，例如可以举出电子设备的壳体20、尤其是其内部。图1A至图8A包含图1A、图2A、图3A、图4A、图5A、图6A、图7A以及图8A，分别示出第一至第八实施方式涉及的二次电池的示意性立体图。图1B至图8B包含图1B、图2B、图3B、图4B、图5B、图6B、图7B以及图8B，分别是从箭头方向观察图1A至图8A中的二次电池的P-P截面时的二次电池的示意性剖视图，且是二次电池具有粘合层时的图。图1C是设置有图1B所示的具有粘合层的二次电池的电子设备的壳体内部的示意性剖视图。
粘合层用凹陷部1通常具有比用于减少因二次电池内部的形状而产生的无效空间的、所谓的阶梯部的高度(深度)小的深度。粘合层用凹陷部1的深度d并非必须小于粘合层2的厚度h，但从与其它部件的平面的粘合性的角度出发，优选小于粘合层2的厚度h。由此，能够将二次电池不受任何干扰地粘合于具有平面形状的其它部件。在将二次电池粘合于其它部件的凸部的情况下，粘合层用凹陷部1的深度d也可以大于粘合层2的厚度h。
粘合层用凹陷部1的深度d通常为10μm以上且1mm以下，从进一步减少因粘合层产生的无效空间和进一步提高与其它部件的粘合性之间的平衡的角度出发，优选为20μm以上且500μm以下，更优选为30μm以上且300μm以下。
从进一步减少因粘合层产生的无效空间和进一步提高与其它部件的平面的粘合性之间的平衡的角度出发，粘合层2的厚度h与粘合层用凹陷部1的深度d之差(h-d)优选为1μm以上且100μm以下，更优选为5μm以上且50μm以下。
粘合层2只要能够实现二次电池与其它部件的粘合，便没有特别限定，例如可以是双面胶带和粘合剂等。双面胶带也可以在基材的至少两面具有粘合层，并在基材的内部浸渍有粘合层。构成双面胶带的基材的材料并无特别限定，例如可以举出聚合物、纸等。构成双面胶带的粘合层也可以由公知的所有粘合剂构成。构成粘合层2的粘合剂也可以是公知的所有粘合剂。从减少因粘合层而产生的无效空间的角度出发，优选双面胶带。
粘合层2的厚度h通常为20μm以上且500μm以下，从二次电池的高密度化和二次电池的粘合性之间的平衡的角度出发，优选为30μm以上且300μm以下。
二次电池10中粘合层用凹陷部1所形成于的表面可以是构成二次电池10的外观的所有面中的至少一个面，通常是一个～两个面具有粘合层用凹陷部1。优选地，在厚度方向上相对的两个面中的至少一个面具有粘合层用凹陷部1。
在二次电池10中粘合层用凹陷部1所形成于的各面上，该粘合层用凹陷部1的配置只要能够实现二次电池的粘合就没有特别限定，可以为任意的配置。例如，在该粘合层用凹陷部1所形成于的各面中，粘合层用凹陷部1既可以如图1A至图4A所示那样形成于一个集中的区域，或者也可以如图5A至图8A所示那样形成于分割的两个以上的区域。从二次电池的粘合处理的容易性的角度出发，粘合层用凹陷部1优选在该粘合层用凹陷部1所形成于的各面中形成于一个集中的区域。一个集中的区域意指连续的区域，是指未分割的连续的一个区域。
粘合层用凹陷部1在该粘合层用凹陷部1所形成于的各面中无论是形成于一个集中的区域，或者还是形成于分割的两个以上的区域，在该各面中，均优选粘合层用凹陷部1的全部形成区域具有对称性(例如，线对称性和点对称性中的至少一种对称性)。这是为了提高二次电池的粘合性。更优选地，粘合层用凹陷部1的全部形成区域具有线对称性和点对称性两者。
具体而言，例如在图1A、图3A、图5A、图6A、图7A、图8A所示的二次电池10中粘合层用凹陷部1所形成于的面(上表面)上，粘合层用凹陷部1的一个以上的形成区域具有线对称性和点对称性两者。
另外，例如在图2A、图4A所示的二次电池10中粘合层用凹陷部1所形成于的面(上表面)上，粘合层用凹陷部1的一个以上的形成区域具有线对称性。
在从与粘合层用凹陷部所形成于的各面垂直的方向观察时，形成有该粘合层用凹陷部的形成区域以及未形成有该粘合层用凹陷部的非形成区域的配置从进一步提高二次电池的高密度化和二次电池的粘合性之间的平衡的角度出发，优选满足以下的条件。
·形成区域被非形成区域呈环状包围。即，非形成区域将形成区域的周围包围而形成闭环。在形成区域被分割为两个以上的情况下，优选该两个以上的形成区域中的至少一个形成区域、优选全部的形成区域满足该条件。
作为满足这样的条件的配置的具体例，可以举出如图1A、图7A以及图8A所示那样的粘合层用凹陷部的形成区域和非形成区域的配置。
粘合层用凹陷部1的形成面积(比率)只要能够实现二次电池的粘合便没有特别限定，通常相对于该粘合层用凹陷部1所形成于的面的总面积为10％以上且80％以下，从二次电池的高密度化和二次电池的粘合性之间的平衡的角度出发，优选为15％以上且60％以下，更优选为20％以上且40％以下。粘合层用凹陷部1的形成面积是指从正上方方向(与形成有粘合层用凹陷部1的二次电池的面垂直的方向)观察形成有粘合层用凹陷部1的二次电池的面时粘合层用凹陷部所占的面积。该粘合层用凹陷部1所形成于的面的总面积是指从正上方方向(与形成有粘合层用凹陷部1的二次电池的面垂直的方向)观察形成有粘合层用凹陷部1的二次电池的面时的总面积。
＜第九实施方式＞
如图9A及图9B所示，第九实施方式涉及的二次电池10a具有多阶粘合层用凹陷部1’(1”)。上述第一实施方式～第八实施方式中的粘合层用凹陷部1是第一阶的粘合层用凹陷部，可以称为第一粘合层用凹陷部。在第九实施方式中，粘合层用凹陷部1’是形成于第一阶的粘合层用凹陷部之中的第二阶的粘合层用凹陷部，可以称为第二粘合层用凹陷部。粘合层用凹陷部1”是形成于第二阶的粘合层用凹陷部之中的第三阶的粘合层用凹陷部，可以称为第三粘合层用凹陷部。图9A示出第九实施方式涉及的二次电池的示意性立体图。图9B是沿箭头方向观察图9A中的二次电池的P-P截面时的二次电池的示意性剖视图，是二次电池具有粘合层时的图。
第九实施方式的二次电池10a除了不仅具有第一粘合层用凹陷部1，而且还具有第二粘合层用凹陷部1’和第三粘合层用凹陷部1”等多阶粘合层用凹陷部这一点以及以下特别说明的点之外，均与第一实施方式～第八实施方式所涉及的二次电池10相同。
如图9A所示，第九实施方式涉及的二次电池10a具有第一粘合层用凹陷部1，但在该第一粘合层用凹陷部1之中还可以具有第二粘合层用凹陷部1’。在第二粘合层用凹陷部1’之中还可以具有第三粘合层用凹陷部1”。在第n阶的粘合层用凹陷部之中还可以具有第(n+1)阶的粘合层用凹陷部。n为2以上的整数。如图9A及图9B所示，粘合层用凹陷部1是用于在其内部(尤其是至少底面11)配置和收纳粘合层2的凹陷部。粘合层用凹陷部1’是用于在其内部(尤其是至少底面11’)配置和收纳粘合层2的凹陷部。粘合层用凹陷部1”是用于在其内部(尤其是至少底面11”)配置和收纳粘合层2的凹陷部。
在第九实施方式中，通过使二次电池10a具有多阶粘合层用凹陷部，从而能够与具有曲面形状的其它部件粘合。具体而言，如图9C所示，二次电池10a虽然实现经由多阶粘合层用凹陷部1’和1”的粘合层2与曲面形状的其它部件(例如电子设备的壳体20)粘合，但却能够更充分地减少因粘合层而产生的无效空间30。
在第九实施方式的二次电池10a中，多个粘合层用凹陷部1、1’以及1”的深度d可以分别独立地与上述第一实施方式～第八实施方式的二次电池中的粘合层用凹陷部的深度d在同样的范围内。
在第九实施方式的二次电池10a中，多个粘合层2的厚度h可以分别独立地与上述第一实施方式～第八实施方式的二次电池中的粘合层的厚度h在同样的范围内。
在第九实施方式的二次电池10a中，各粘合层用凹陷部处的粘合层的厚度h与该粘合层所配置于的粘合层用凹陷部的深度d的关系(尤其是(h-d))可以分别独立地与上述第一实施方式～第八实施方式的二次电池中的粘合层的厚度h与该粘合层所配置于的粘合层用凹陷部的深度d的关系(尤其是(h-d))相同。
在第九实施方式中，粘合层用凹陷部的形成面积(比率)是不仅包括第一粘合层用凹陷部1，而且还包括第二粘合层用凹陷部1’以及第三粘合层用凹陷部1”等多阶粘合层用凹陷部在内的粘合层用凹陷部的总形成面积(比率)。这样的粘合层用凹陷部的总形成面积相对于该粘合层用凹陷部所形成于的面的总面积可以在与第一实施方式～第八实施方式同样的范围内。
＜第十实施方式＞
如图10A及图10B所示，第十实施方式涉及的二次电池10b具有阶梯部5’。阶梯部是指侧视观察时由高度相互不同的两个上表面构成、且在该两个上表面之间它们的高度局部变化的上表面的不连续部分。通过使二次电池具有与该二次电池所粘合于的其它部件的粘合面形状(例如电子设备的壳体的内部形状等)相应的阶梯部，从而能够减少因为该其它部件的粘合面形状而产生的无效空间。侧视观察是指载置对象物(例如二次电池)并从其厚度(高度)方向的正侧面观察时的状态，与侧视图同义。载置是将构成对象物(例如二次电池)的外观的最大面积的面(平面)作为底面的载置。侧视观察也包括通过透视的侧视观察。即，阶梯部不仅包括如图10所示从正侧面观察时能够明显辨别上表面的高低差的阶梯部，而且还包括从正侧面观察时实际上无法辨别上表面的高低差，但能够通过透视辨别的阶梯部(例如配置于俯视观察时的二次电池的中央的阶梯部)。阶梯部通常由该高度不同的两个上表面101a和102a以及在它们之间连结该两个上表面的侧面5a’构成。俯视观察是指载置对象物(例如二次电池)并从其厚度(高度)方向的正上方观察时的状态，与俯视图同义。上表面是已载置对象物(例如二次电池)时的上表面。图10A示出第十实施方式涉及的二次电池的示意性立体图。图10B是沿箭头方向观察图10A中的二次电池的P-P截面时的二次电池的示意性剖视图，且是二次电池具有粘合层时的图。
第十实施方式涉及的二次电池10b除了具有阶梯部5’这一点以及以下特别说明的点以外，均与第一实施方式～第八实施方式的二次电池相同。
在图10A及图10B中，二次电池10b仅具有一个阶梯部5’，包括上表面的高度相对低的低层部101和上表面的高度相对高的高层部102，但也可以具有两个以上的阶梯部。
在图10A及图10B中，二次电池10b在低层部101的上表面101a和高层部102的上表面102a两者上形成有粘合层用凹陷部1，但只要在至少一个层部的上表面形成有粘合层用凹陷部1即可。从进一步提高二次电池的粘合性的角度出发，优选在所有层部的上表面形成有粘合层用凹陷部1。在本实施方式中，在由阶梯部形成的两个以上的层部(图10A中为低层部101和高层部102)中，只要在至少一个层部的上表面形成有粘合层用凹陷部1即可。
在本实施方式中，二次电池10b具有阶梯部，并且在由该阶梯部形成的至少一个层部的上表面具有粘合层用凹陷部1。由此，如图10C所示，二次电池10b虽然实现经由粘合层用凹陷部1的粘合层2与其它部件(例如电子设备的壳体20)粘合，但却不仅能够更充分地减少因为二次电池所粘合于的其它部件的粘合面形状而产生的无效空间，而且还能够更充分地减少因粘合层而产生的无效空间30(尤其是二次电池10b与其它部件20的距离m)。
在第十实施方式的二次电池10b中，多个粘合层用凹陷部1的深度d可以分别独立地与上述第一实施方式～第八实施方式的二次电池中的粘合层用凹陷部的深度d在同样的范围内。
在第十实施方式的二次电池10b中，多个粘合层2的厚度h可以分别独立地与上述第一实施方式～第八实施方式的二次电池中的粘合层的厚度h在同样的范围内。
在第十实施方式的二次电池10b中，各粘合层用凹陷部处的粘合层的厚度h与该粘合层所配置于的粘合层用凹陷部的深度d的关系(尤其是(h-d))可以分别独立地与上述第一实施方式～第八实施方式的二次电池中的粘合层的厚度h与该粘合层所配置于的粘合层用凹陷部的深度d的关系(尤其是(h-d))相同。
在第十实施方式中，粘合层用凹陷部1的形成面积(比率)只要在该粘合层用凹陷部所形成于的各层部中与第一实施方式～第八实施方式中的粘合层用凹陷部1的形成面积(比率)在同样的范围内即可。即，在第十实施方式中，粘合层用凹陷部1的形成面积(比率)在该粘合层用凹陷部所形成于的各层部中，相对于上表面的总面积可以在与第一实施方式～第八实施方式中的粘合层用凹陷部1的形成面积(比率)同样的范围内。
在本实施方式中，在二次电池所具有的一个以上的阶梯部中，各阶梯部的阶梯尺寸(高差)(即，构成各阶梯部的两个上表面的高低差)k(参照图10B)通常分别独立地为大于1mm且小于等于10mm，优选为2mm以上且5mm以下。
＜第十一实施方式＞
第十一实施方式是包含第九实施方式和第十实施方式的实施方式。
即，第十一实施方式涉及的二次电池虽然如第十实施方式那样具有阶梯部，但在至少一个层部的上表面上如第九实施方式那样具有第一粘合层用凹陷部以及形成于该第一粘合层用凹陷部1之中的第二粘合层用凹陷部1’和进一步形成于该第二粘合层用凹陷部1’之中的第三粘合层用凹陷部1”等多阶粘合层用凹陷部。由此，可同时得到第九实施方式的效果及第十实施方式的效果。即，虽然实现与曲面形状的其它部件(例如电子设备的壳体20)粘合，但却不仅能够更充分地减少因为该其它部件的粘合面形状而产生的无效空间，而且还能够更充分地减少因粘合层而产生的无效空间(尤其是二次电池与其它部件的距离m)。
＜第一实施方式～第十一实施方式(通用)＞
在本发明中，外包装体既可以是柔性袋(软质袋体)，或者也可以是硬壳(硬质壳体)。从进一步提高二次电池的能量密度的角度出发，外包装体优选为柔性袋。在外包装体为柔性袋时，通过真空密封(减压密封)，外包装体因其柔软性良好地追随电极组件的形状，因而能够容易地形成粘合层用凹陷部。
(外包装体为柔性袋的情况)
在外包装体为柔性袋的情况下，柔性袋通常由层压膜形成，通过对周缘部进行热封，从而实现密封。作为层压膜，典型的有将金属箔和聚合物膜层叠而成的膜，具体而言，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为水分等的透过和接触等而导致损伤金属箔，可以适当地使用聚酰胺和聚酯等聚合物。金属箔用于防止水分和气体的透过，可以适当地使用铜、铝、不锈钢等的箔。内层聚合物膜用于保护金属箔免受收纳于内部的电解质的影响，并且用于在热封时进行熔融封口，可以适当地使用聚烯烃或酸改性聚烯烃。层压膜的厚度并无特别限定，例如优选1μm以上且1mm以下。
在外包装体为柔性袋的情况下，粘合层用凹陷部1通常可以源自电极组件的形状，并且/或者也可以源自外包装体的形状。从粘合层用凹陷部的形成容易性的角度出发，粘合层用凹陷部1优选源自电极组件的形状。粘合层用凹陷部1源自电极组件的形状意指：粘合层用凹陷部1(尤其是其深度d)基于外包装体其柔软性由电极组件的形状而提供。粘合层用凹陷部1源自外包装体的形状意指：粘合层用凹陷部1(尤其是其深度d)由外包装体的形状而提供，并通过对外包装体赋形而形成。赋形方法只要能够在层压膜上形成粘合层用凹陷部便没有特别限定，例如可以举出冲压加工方法等。
在粘合层用凹陷部1源自电极组件的形状的情况下，包括粘合层用凹陷部1源自从由以下的因素构成的组中选择的一个以上的因素的情况：
(1)构成电极组件的电极的数量；
(2)构成电极组件的电极的形状；以及
(3)构成电极组件的电极的电极材料层的形状。
(1)构成电极组件的电极的数量：
粘合层用凹陷部1源自构成电极组件的电极的数量意指：粘合层用凹陷部1的深度d是通过在电极组件中的凹陷部对应部与凹陷部非对应部之间于二次电池的厚度方向上的电极数量之差而产生的。
例如，在电极组件50如图11所示具有将包括正极6、负极7以及配置于正极6与负极7之间的隔膜8的电极单元(电极构成层)卷绕成卷状而成的卷绕结构(果冻卷型)的情况下，粘合层用凹陷部1的深度d是通过在电极组件50中的凹陷部对应部51与凹陷部非对应部52之间于二次电池的厚度方向x上的电极数量(卷绕次数)之差而产生的。电极包含正极6和负极7。
另外，例如在电极组件50如图12所示具有将包括正极6、负极7以及配置于正极6与负极7之间的隔膜8的多个电极单元(电极构成层)呈平面状层叠而成的平面层叠结构的情况下，粘合层用凹陷部1的深度d是通过电极组件50中的凹陷部对应部51与凹陷部非对应部52之间在二次电池的厚度方向x上的电极数量之差而产生的。另外，例如在电极组件具有将正极、隔膜以及负极层叠在长的膜上之后进行折叠而成的所谓的堆叠-折叠型结构的情况下，粘合层用凹陷部的深度d是通过电极组件中的凹陷部对应部与凹陷部非对应部之间在二次电池的厚度方向x上的电极数量(折叠数)之差而产生的。
(2)构成电极组件的电极的形状：
粘合层用凹陷部1源自构成电极组件的电极的形状意指：粘合层用凹陷部1的深度d是通过电极组件中的最外侧电极与内部电极之间的形状差异而产生的。
例如，在图1A所示的二次电极10将具有图13A所示那样的平面层叠结构的电极组件50收纳于外包装体的内部的情况下，在该电极组件50中，粘合层用凹陷部1的深度d是通过最外侧电极(最上面电极)90与内部电极91之间的形状差异而产生的。在图13A、图13B以及图13C中，最外侧电极90是在正极集电体61的单面设置有正极材料层62且具有孔的正极6，但最外侧电极90也可以是在正极集电体61的双面设置有正极材料层62且具有孔的正极6。从降低锂析出风险的角度出发，最外侧电极90优选为如图13A等所示在正极集电体61的单面设置有正极材料层62且具有孔的正极6。在图13A中，内部电极91的负极7在负极集电体71的双面设置有负极材料层72，内部电极91的正极6也在正极集电体61的双面的整面设置有正极材料层62。从进一步提高二次电池的能量密度的角度出发，最外侧电极90优选为如图13A、图13B以及图13C所示仅在电极集电体的单面具有电极材料层的单面电极。在电极为单面电极的情况下，通过具有如图13A、图13B以及图13C所示那样的孔或切口，从而可得到防止单面电极翘曲的效果。图13A是用于说明本发明的二次电池所具有的电极组件的一例的电极组件的示意性剖视图。图13B是从正上方观察图13A中的电极组件的最上面的电极时的示意性简图。图13C是从正下方观察图13A中的电极组件的最上面的电极时的示意性简图。
(3)构成电极组件的电极的电极材料层的形状：
粘合层用凹陷部1源自构成电极组件的电极的电极材料层的形状意指：粘合层用凹陷部1的深度d是通过电极组件中的最外侧电极的电极材料层与内部电极的电极材料层之间的形状(涂敷形状)差异而产生的。电极材料层包含正极材料层和负极材料层。
例如，在图1A所示的二次电极10将具有图14A以及图15A所示那样的平面层叠结构的电极组件50收纳于外包装体的内部的情况下，在该电极组件50中，粘合层用凹陷部1的深度d是通过最外侧电极(最上面电极)90的电极材料层与内部电极91的电极材料层之间的形状(涂敷形状)差异而产生的。在图14A、图14B以及图14C中，最外侧电极90在正极集电体61的单面的局部上设置有正极材料层62。在图14A中，在最外侧电极90的集电体61中的正下方不存在电极材料层62的部分因自重而与隔膜8接触，从而形成粘合层用凹陷部。在图15A、图15B以及图15C中，最外侧电极90在负极集电体71的一面的局部以及另一面的整面上设置有负极材料层72。在图14A及图15A中，内部电极91的负极7在负极集电体71的两面的整面设置有负极材料层72，内部电极91的正极6也在正极集电体61的两面的整面设置有正极材料层62。在这些实施方式中，如图15A所示，在最外侧电极90为负极7的情况下，能够更充分地防止锂的析出。从进一步提高二次电池的能量密度的角度出发，最外侧电极90优选为如图14A、图14B以及图14C所示仅在电极集电体的单面具有电极材料层的单面电极。图14A是用于说明本发明的二次电池所具有的电极组件的一例的电极组件的示意性剖视图。图14B是从正上方观察图14A中的电极组件的最上面的电极时的示意性简图。图14C是从正下方观察图14A中的电极组件的最上面的电极时的示意性简图。图15A是用于说明本发明的二次电池所具有的电极组件的一例的电极组件的示意性剖视图。图15B是从正上方观察图15A中的电极组件的最上面的电极时的示意性简图。图15C是从正下方观察图15A中的电极组件的最上面的电极时的示意性简图。
(外包装体为硬壳的情况)
在外包装体为硬壳的情况下，硬壳通常为金属罐，由金属板形成，通过对周缘部进行激光照射来实现密封。作为金属板，通常为由铝、镍、铁、铜、不锈钢等构成的金属材料。金属板的厚度并无特别限定，例如优选1μm以上且1mm以下。
在外包装体为硬壳的情况下，粘合层用凹陷部1源自该外包装体的形状。即，粘合层用凹陷部1(尤其是其深度d)是由外包装体的形状提供的，通过对外包装体赋形而形成。赋形方法只要能够在硬壳上形成粘合层用凹陷部便无特别限定，例如可以列举出冲压加工方法等。
在外包装体为硬壳的情况下，电极组件除了该电极组件的形状、构成电极组件的电极的形状以及构成该电极的电极材料层的形状未被特别限定之外，与外包装体为柔性袋时的电极组件相同。
[二次电池的构成部件]
电极组件包括正极6、负极7以及隔膜8，正极6和负极7隔着隔膜8交替配置。两个外部端子5(参照图1A～图10A)通常经由集电引线与电极(正极或负极)连结，结果被导出至外部。如上所述，电极组件既可以具有平面层叠结构，也可以具有卷绕结构，或者还可以具有堆叠-折叠型结构。
正极6至少由正极材料层和正极集电体(箔)构成，根据上述电极组件的所希望的形状，在具有所希望形状的正极集电体的单面或两面的一部分或整面设置有正极材料层。在最外侧电极90为正极的情况下，从降低锂析出风险和二次电池的高容量化之间的平衡的角度出发，该最外侧电极90优选为如图13A等所示在正极集电体61的单面设置有正极材料层62且具有孔的正极6。作为内部电极91的正极6，从二次电池的进一步高容量化的角度出发，优选在正极集电体的两面的整面设置有正极材料层。正极材料层中包含正极活性物质。
负极7至少由负极材料层和负极集电体(箔)构成，根据上述电极组件的所希望的形状，在具有所希望形状的负极集电体的单面或两面的一部分或整面设置有负极材料层。例如，负极7通常既可以在负极集电体的两面的整面设置有负极材料层，或者也可以在负极集电体的单面的整面设置有负极材料层。在最外侧电极90为负极的情况下，从进一步降低锂析出风险和二次电池的高容量化之间的平衡的角度出发，该最外侧电极90优选为如图15A等所示在负极集电体71的一面的局部和另一面的整面设置有负极材料层72的负极7。从二次电池的进一步高容量化的角度出发，作为内部电极91优选的负极7在负极集电体的两面的整面设置有负极材料层。负极材料层中包含负极活性物质。
正极材料层中所包含的正极活性物质和负极材料层中所包含的负极活性物质是在二次电池中直接参与电子授受的物质，是担负充放电、即电池反应的正负极的主要物质。更具体地，由于“正极材料层中所包含的正极活性物质”以及“负极材料层中所包含的负极活性物质”在电解质中产生离子，该离子在正极和负极之间移动，进行电子的授受，从而进行充放电。特别优选正极材料层以及负极材料层是能够嵌入和脱嵌锂离子的层，这在后面的说明中也会提及。也就是说，锂离子经由电解质而在正极和负极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，本发明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由例如粒状体构成，为了粒子彼此的充分的接触和形状保持，优选在正极材料层中包含粘合剂。进一步而言，为了使推进电池反应的电子的传递顺畅进行，也优选在正极材料层中包含导电助剂。同样地，负极材料层的负极活性物质由例如粒状体构成，为了粒子彼此的充分的接触和形状保持，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，在负极材料层中也可以包含导电助剂。这样，由于是含有多个成分而成的方式，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”等。
优选正极活性物质是有助于锂离子的嵌入和脱嵌的物质。从这种角度考虑，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、和选自由钴、镍、锰以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。也就是说，在本发明涉及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，正极活性物质可以是钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、或者以其它金属置换这些过渡金属的一部分而得的物质。这样的正极活性物质虽然可以包含单独一种，但也可以组合包含两种以上。在更优选的方式中，正极材料层所包含的正极活性物质是钴酸锂。
作为正极材料层中可以包含的粘合剂，没有特别限制，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组成的组中的至少一种。作为正极材料层中可以包含的导电助剂，没有特别限制，可以举出选自热裂法炭黑、炉黑、槽法炭黑、科琴黑和乙炔炭黑等炭黑、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。在更优选的方式中，正极材料层的粘合剂为聚偏二氟乙烯，另外，在另一更优选的方式中，正极材料层的导电助剂为炭黑。在进一步优选的方式中，正极材料层的粘合剂和导电助剂为聚偏二氟乙烯与炭黑的组合。
优选负极活性物质是有助于锂离子的嵌入和脱嵌的物质。从这种角度考虑，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。特别是，以电子传导性高、与负极集电体的粘合性优异的方面等优选石墨。作为负极活性物质的氧化物，能够举出选自由氧化硅、氧化锡、氧化铟、氧化锌及氧化锂等组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、三元或者其以上的合金。对于这样的氧化物，作为其结构形态优选为非晶。这是因为不容易产生晶界或者缺陷这样的不均匀性所引起的劣化。在更优选的方式中，负极材料层的负极活性物质为人造石墨。
作为负极材料层中可以包含的粘合剂，没有特别限制，能够举出选自由丁苯橡胶、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组成的组中的至少一种。在更优选的实施方式中，负极材料层中所包含的粘合剂是丁苯橡胶。作为负极材料层中可以包含的导电助剂，没有特别限制，能够举出从热裂法炭黑、炉黑、槽法炭黑、科琴黑和乙炔炭黑等炭黑、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选择的至少一种。需要指出，在负极材料层中还可以包含来源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。
在进一步优选的方式中，负极材料层中的负极活性物质和粘合剂为人造石墨与丁苯橡胶的组合。
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因电池反应而在活性物质中产生的电子进行收集或供给的部件。这样的集电体可以是片状的金属部件，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、网或者多孔金属等。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，该金属箔包含选自由铝、不锈钢及镍等组成的组中的至少一种。另一方面，负极所使用的负极集电体优选是由金属箔构成的集电体，例如可以是铜箔，该金属箔包含选自由铜、不锈钢及镍等组成的组中的至少一种。
隔膜8是从防止由正负极的接触而引起的短路以及保持电解质等角度而设置的部件。换言之，隔膜可以说是一边防止正极和负极之间的电子接触，一边使离子通过的部件。优选隔膜是多孔性或者微多孔性的绝缘性部件，因其厚度小而具有膜形态。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，用作隔膜的微多孔膜例如可以仅包含聚乙烯(PE)或者仅包含聚丙烯(PP)作为聚烯烃。进一步而言，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粒子和/或粘合层等覆盖。隔膜的表面也可以具有粘合性。
电解质协助从电极(正极、负极)脱嵌的金属离子的移动。电解质既可以是有机电解质和有机溶剂等的“非水系”的电解质，或者也可以是包含水的“水系”的电解质。本发明的二次电池优选为作为电解质而使用包含“非水系”的溶剂和溶质的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(需要说明的是，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，优选至少包含碳酸酯而成的溶剂。该碳酸酯也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，能够举出选自由碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丁烯酯(BC)以及碳酸亚乙烯酯(VC)组成的组中的至少一种。作为链状碳酸酯类，能够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)组成的组中的至少一种。在本发明的一个优选的实施方式中，使用环状碳酸酯类和链状碳酸酯类的组合作为非水电解质，例如使用碳酸乙烯酯与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和LiBF4等Li盐。
作为集电引线，可以使用在二次电池的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。集电引线的形态并无特别限定，例如既可以是线状，或者也可以是板状。
作为外部端子5，可以使用在二次电池的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的形态并无特别限定，通常为板状。外部端子5既可以与基板直接电连接，或者也可以经由其它器件而与基板间接电连接。
工业实用性
本发明涉及的二次电池能够用于设想为蓄电的各个领域。虽然仅是示例，但本发明涉及的二次电池、尤其是非水电解质二次电池能够应用于如下用途：使用电子设备或移动设备等的电气/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、数码照相机、活动量计、ARM计算机及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、电动汽车、公交车、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、负荷调节器、智能电网、普通家庭设置型蓄电系统等领域)、IoT领域、以及太空/深海用途(例如空间探测器、潜水考察船等领域)等。
作为本发明涉及的二次电池特别有用的电子设备，例如可以举出移动电话、智能手机、笔记本电脑、数码照相机、电子书终端、电子词典、计算器等小型电子设备。
附图标记说明
1：粘合层用凹陷部(第一粘合层用凹陷部)
1’：第二粘合层用凹陷部
1”：第三粘合层用凹陷部
2：粘合层
5：外部端子
6：正极
7：负极
8：隔膜
10、10a、10b：二次电池
11、11’、11”：粘合层用凹陷部的底面
61：正极集电体
62：正极材料层
71：负极集电体
72：负极材料层
90：最外侧电极
91：内部电极

Claims (21)

1.一种二次电池，在外包装体中装有电极组件和电解质，所述电极组件包括正极、负极以及配置于该正极与该负极之间的隔膜，
在所述二次电池的表面具有粘合层用凹陷部。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，
所述粘合层用凹陷部是用于通过配置于所述粘合层用凹陷部的内部的粘合层进行所述二次电池的粘合的部件。
3.根据权利要求2所述的二次电池，其中，
所述粘合是与电子设备的壳体的粘合。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的二次电池，其中，
所述粘合层用凹陷部具有10μm以上且1mm以下的深度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的二次电池，其中，
所述二次电池具有配置于所述粘合层用凹陷部内的粘合层。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的二次电池，其中，
所述粘合层用凹陷部的深度小于所述粘合层的厚度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的二次电池，其中，
所述粘合层用凹陷部源自所述外包装体的形状。
8.根据权利要求7所述的二次电池，其中，
所述粘合层用凹陷部是通过对所述外包装体赋形而形成的。
9.根据权利要求7或8所述的二次电池，其中，
所述外包装体为金属罐。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的二次电池，其中，
所述粘合层用凹陷部源自所述电极组件的形状。
11.根据权利要求10所述的二次电池，其中，
所述粘合层用凹陷部的深度是通过在所述电极组件中的凹陷部对应部与凹陷部非对应部之间于所述二次电池的厚度方向上的电极数量之差而产生的。
12.根据权利要求10或11所述的二次电池，其中，
所述粘合层用凹陷部源自所述电极组件的电极的形状。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的二次电池，其中，
所述粘合层用凹陷部的深度是通过所述电极组件中的最外侧电极与内部电极之间的形状差异而产生的。
14.根据权利要求10或11所述的二次电池，其中，
所述粘合层用凹陷部源自所述电极组件的电极中的电极材料层的形状。
15.根据权利要求10、11或14所述的二次电池，其中，
所述粘合层用凹陷部的深度是通过所述电极组件中的最外侧电极的电极材料层与内部电极的电极材料层之间的形状差异而产生的。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的二次电池，其中，
所述外包装体是柔性袋。
17.根据权利要求1至16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的电极单元呈平面状层叠而得的平面层叠结构或者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成卷状而得的卷绕结构。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的二次电池，其中，
所述粘合层为双面胶带。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的二次电池，其中，
所述正极和所述负极具有能够嵌入和脱嵌锂离子的层。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的二次电池，其中，
所述二次电池是电子设备用二次电池。
21.一种电子设备，包括：
权利要求1至20中任一项记载的所述二次电池；以及
壳体，该二次电池通过配置于所述粘合层用凹陷部内的粘合层而粘合于所述壳体。
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