CN111989794A - 二次电池 - Google Patents

Abstract

提供一种二次电池，由容纳电极组件的外装体的第一外装体部和第二外装体部组合而构成电池外装体的密封边缘。在本发明的二次电池中，密封边缘中，第二外装体部以将第一外装体部夹在中间的方式折回，第一外装体部的金属层和折回的第二外装体部的金属层之间的金属层间区域设置有在密封边缘的剖视下观察具有折回形态的折回粘接部。

Description

二次电池

技术领域

本发明涉及二次电池。尤其涉及具备由包括正极、负极和隔板的电极构成层构成的电极组件的二次电池。

背景技术

二次电池由于是所谓的蓄电池，所以能够反复进行充电和放电，被用于各种用途。例如，二次电池用于移动电话、智能手机和笔记本电脑等移动设备。

包括移动设备等在内，在各种电池用途中，二次电池被收纳在壳体内使用。也就是说，二次电池以局部占据所使用的设备的壳体内部的方式配置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2012-519366号公报。

专利文献2：日本特开2009-224147号公报。

发明内容

本申请发明人注意到，在以往的二次电池中存在应克服的课题，发现了采取其对策的必要性。具体地，本申请发明人发现了存在以下课题。

二次电池具有电极组件及包住该电极组件的外装体，所述电极组件层叠有包括正极、负极和它们之间的隔板的电极构成层。外装体包括夹着电极组件而位于一侧的第一外装体部和位于另一侧的第二外装体部，并使各自的边缘相互对合而构成密封边缘。

其中，当外装体的第一外装体部及第二外装体部分别具有由金属层和粘接剂层层叠而成的层合结构时，仅将它们的边缘相互贴合密封，会造成密封边缘在电池单元宽度中所占的比例较大(参照图11(A))。也就是说，从图11(A)所示的剖视的形态可知，由于密封边缘的突出尺寸，能量密度减小。因此，考虑将贴合的第一外装体部及第二外装体部弯曲。但是，受这些外装体部的厚度等的影响，如果直接弯曲，则有可能成为容易发生回弹的电池(图11(B))。也就是说，有可能发生弯曲复原。

因此，如图11(C)所示，考虑将一个外装体部(第二外装体部)设为比另一个外装体部(第一外装体部)相对较长，并且将粘接剂层除去一部分来减小厚度，将该外装体弯曲来减小电池的密封边缘宽度。在该情况下，虽然难以发生弯曲复原，但在密封力方面并不充分。因为会成为周围环境的水分更容易进入外装体内部的条件。这是因为，外装体的粘接剂层呈现不少水分透过性，水分从外部经由粘接剂层向外装体内部通过时的距离变得更短。这样，在水分容易经由外装体的粘接剂层混入电池内部的条件下，有可能由于进入外装体内部的水分引起的副反应等而引起电池性能的劣化，对于二次电池而言绝不是所希望的。

本发明是鉴于上述课题而完成的。即，本发明的主要目的在于提供一种在能量密度和防止水分混入这两个方面更适合的二次电池。

本申请发明人不是在现有技术的延长线上应对，而是通过在新的方向上处理来尝试解决上述课题。其结果是，达成了实现了上述主要目的的二次电池的发明。

本发明提供一种二次电池，具有电极组件和容纳该电极组件的外装体，

该二次电池的外装体的密封边缘由该外装体的第一外装体部和第二外装体部组合而构成，

密封边缘中，第二外装体部以将第一外装体部夹在中间的方式折回，在第一外装体部的金属层和折回的第二外装体部的金属层之间的金属层间区域设置有折回形态的折回粘接部(在密封边缘的剖视下具有折回形态的折回粘接部)。

本发明的二次电池在能量密度及防止水分混入这两个方面更适合。

具体地，本发明的二次电池中，由于第二外装体部以将第一外装体部夹在中间的方式折回，因此电池宽度的尺寸进一步减小，在能量密度方面是适合的。

另外，本发明的二次电池中，在“第一外装体部的金属层”和“折回的第二外装体部的金属层”之间的金属层间区域设置有“折回形态的粘接部”，与水分经由该粘接部从电池外部到电池内部的距离相当的水分通过路径变得更长。因此，成为周围环境的水分难以侵入到外装体的内部，在防止水分混入的方面也适合的二次电池。

附图说明

图1是示意性表示电极构成层的剖面图(图1(A)：非卷绕的平面层叠型，图1(B)：卷绕型)。

图2是表示本发明的一实施方式所涉及的二次电池的外装体的基本结构的示意性剖面图。

图3是用于说明水分透过通路的示意性剖面图(图3(A)：未根据本发明的“粘接部”的情况下的水分透过通路，图3(B)：根据本发明的“折回粘接部”的情况下的水分透过通路)。

图4是表示折回的第二外装体部的端面与外装体的侧面部分相接的密封边缘的方式的示意性剖面图。

图5是表示折回粘接部由第一外装体部和第二外装体部各自的热熔合树脂层组合而成时的二次电池的密封边缘的结构的示意性剖面图。

图6是表示密封边缘的形成的示意性剖面图(图6(A)：折回前，图6(B)：折回中，图6(C)：折回后)。

图7是用于说明电池单元宽度的示意性平面图(图7(A)：相对较大的电池单元宽度，图7(B)：相对较小的电池单元宽度)。

图8是表示“非折回粘接部”的电池及“折回粘接部”的电池的体积能量密度相对于电池单元宽度的关系的曲线图及其说明图。

图9是表示设置两处密封边缘的方式的示意性平面图。

图10是表示附加设置保护层的方式的示意性剖面图(图10(A)：设置在第二外装体部的外表面的保护层，图10(B)：设置在第一外装体部的非密封边缘部的外表面的保护层)。

图11是用于说明本申请发明者们针对外装体的密封边缘发现的课题的示意性剖面图(图11(A)：仅贴合密封，图11(B)：单纯的弯曲，图11(C)：在水分混入方面存在问题的密封)。

具体实施方式

以下，更详细地说明本发明的一实施方式所涉及的二次电池。虽然根据需要参照附图进行说明，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表示，外观、尺寸比等可以与实物不同。

在本说明书中直接或间接说明的“厚度”的方向基于构成二次电池的电极材料的层叠方向。例如，如果是扁平状电池等“板状具有厚度的二次电池”，则“厚度”的方向相当于该二次电池的板厚方向。在本说明书中，“剖视”基于沿着二次电池的厚度方向切取而得到的对象物的假想剖面。另外，本说明书中使用的“平面观察”是基于沿着该厚度的方向从上侧或下侧观察对象物时的简图。

此外，在本说明书中直接或间接使用的“上下方向”及“左右方向”等分别相当于图中的上下方向及左右方向。只要没有特别说明，相同的符号或记号表示相同的部件或相同的含义内容。可以理解，在某一个优选方式中，铅垂方向向下(即，重力作用的方向)相当于“下方向”，其相反朝向相当于“上方向”。

[二次电池的基本结构]

本说明书中所说的“二次电池”是指能够反复充电及放电的电池。因此，本发明所涉及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对象中。

本发明所涉及的二次电池具有层叠有包括正极、负极和隔板的电极构成层的电极组件。图1(A)及1(B)中例示了电极组件50。如图所示，正极1和负极2隔着隔板3重叠而形成电极构成层10，该电极构成层10至少层叠一个以上而构成电极组件。在二次电池中，这样的电极组件与电解质(例如，非水电解质)一起封装进外装体。

正极至少由正极材料层及正极集电体构成。在正极中，正极集电体的至少一个表面设置有正极材料层，正极材料层中包含有正极活性物质作为电极活性物质。例如，电极组件中的多个正极可以分别在正极集电体的两个表面设置有正极材料层，或者也可以仅在正极集电体的一个表面设置有正极材料层。以二次电池的进一步高容量化的观点来说，正极优选在正极集电体的两个表面设置有正极材料层。

负极至少由负极材料层及负极集电体构成。在负极中，负极集电体的至少一个表面设置有负极材料层，负极材料层中包含有负极活性物质作为电极活性物质。例如，电极组件中的多个负极可以分别在负极集电体的两个表面设置有负极材料层，或者也可以仅在负极集电体的一个表面设置有负极材料层。以二次电池的进一步高容量化的观点来说，负极优选在负极集电体的两个表面设置有负极材料层。

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，是承担充放电，即电池反应的正负极的主物质。更具体地，因“正极材料层所包含的正极活性物质”及“负极材料层所包含的负极活性物质”，向电解质中引入离子，该离子在正极和负极之间移动，进行电子的传递，完成充放电。正极材料层及负极材料层特别优选能够嵌入和脱嵌锂离子的层。也就是说，优选成为锂离子通过非水电解质在正极和负极之间移动而进行电池的充放电的非水电解质二次电池。当锂离子参与充放电时，本发明所涉及的二次电池相当于所谓的锂离子电池，正极及负极具有能够嵌入和脱嵌锂离子的层。

正极材料层的正极活性物质例如包括粒状体，为了使粒子彼此更充分地接触和保持形状，优选正极材料层中包含有粘合剂。进而，为了使推进电池反应的电子的传递顺畅，正极材料层中也可以包含有导电助剂。同样地，负极材料层的负极活性物质例如包括粒状体，为了使粒子彼此更充分地接触和保持形状，优选包含粘合剂，为了使推进电池反应的电子的传递顺畅，负极材料层中也可以包含有导电助剂。这样，由于是含有多种成分而成的形态，正极材料层及负极材料层也可以分别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嵌入和脱嵌的物质。以该观点来说，正极活性物质优选为例如含锂复合氧化物。更具体地，正极活性物质优选为包含锂和选自包含钴、镍、锰和铁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，在本发明所涉及的二次电池的正极材料层中，优选包含有这种锂过渡金属复合氧化物作为正极活性物质。例如，正极活性物质可以是钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、或者将这些过渡金属的一部分用其他金属置换后的物质。这种正极活性物质可以单独包含，也可以两种以上组合包含。

作为正极材料层中可以包含的粘合剂，没有特别限制，可以列举选自包含聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物和聚四氟乙烯等的组中的至少一种。作为正极材料层中可以包含的导电助剂，没有特别限制，可以列举选自以下物质中的至少一种：热裂法炭黑、炉法炭黑、槽法炭黑、科琴炭黑和乙炔黑等炭黑、石墨、碳纳米管和气相生长碳纤维等碳纤维、镍、铝和银等金属粉末以及聚亚苯基衍生物。例如，正极材料层的粘合剂可以是聚偏氟乙烯，另外，正极材料层的导电助剂可以是炭黑。

负极活性物质优选是有助于锂离子的嵌入和脱嵌的物质。以该观点来说，负极活性物质优选为例如各种碳材料、氧化物、锂合金、硅、硅合金和/或锡合金等。

作为负极活性物质的各种碳材料，可以列举石墨(天然石墨、人造石墨)、MCMB(中间相碳微珠)、难石墨化碳、易石墨化碳、表面装饰石墨、硬碳、软碳、金刚石状碳等。特别是在电子传导性高、与负极集电体的粘接性优异等方面，优选石墨。作为负极活性物质的氧化物，可以列举选自包含氧化硅、氧化锡、氧化铟、氧化锌和氧化锂等的组中的至少一种。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等金属与锂的二元、三元或其以上的合金。这种氧化物优选为无定形作为其结构形态。这是因为难以引起由晶粒边界或缺陷等不均匀性引起的劣化。

作为负极材料层中可以包含的粘合剂，没有特别限制，可以列举选自包含苯乙烯丁二烯橡胶、聚丙烯酸、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺类树脂和聚酰胺酰亚胺类树脂的组中的至少一种。例如，负极材料层所包含的粘合剂可以是苯乙烯丁二烯橡胶。作为负极材料层中可以包含的导电助剂，没有特别限制，可以列举选自以下物质中的至少一种：热裂法炭黑、炉法炭黑、槽法炭黑、科琴炭黑和乙炔黑等炭黑、石墨、碳纳米管和气相生长碳纤维等碳纤维、铜、镍和银等金属粉末以及聚亚苯基衍生物等。需要指出，在负极材料层中也可以包含有起因于制造电池时所使用的增粘剂成分(例如羧甲基纤维素)的成分。

正极及负极所用的的正极集电体及负极集电体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，集电体可以是金属箔、冲孔金属板、网或多孔金属板等。正极所用的正极集电体优选由包含选自包含铝、不锈钢和镍等的组中的至少一种的金属箔构成，例如可以是铝箔。另一方面，负极所用的负极集电体优选由包含选自包含铜、不锈钢和镍等的组中的至少一种的金属箔构成，例如可以是铜箔。

正极及负极所用的隔板是从防止由正负极的接触引起的短路和保持电解质等观点出发而设置的部件。换言之，可以说隔板是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。优选地，隔板是多孔性或多微孔性的绝缘性部件，由于其小的厚度而具有膜形态。虽然只不过是例示，但聚烯烃制的多微孔膜可以作为隔板使用。在这一点上，用作隔板的多微孔膜例如可以仅包含聚乙烯(PE)或仅包含聚丙烯(PP)作为聚烯烃。进一步而言，隔板也可以是由“PE制的多微孔膜”和“PP制的多微孔膜”构成的层叠体。隔板的表面可以被无机粒子涂层或粘接层等覆盖。隔板的表面可以具有粘接性。需要指出，在本发明中，隔板不应特别拘泥于其名称，也可以是具有同样功能的固体电解质、凝胶状电解质和/或绝缘性的无机粒子等。

在本发明所涉及的二次电池中，由包括正极、负极和隔板的电极构成层构成的电极组件与电解质一起被封装进外装体。当正极及负极具有能够嵌入和脱嵌锂离子的层时，电解质优选为有机电解质或有机溶剂等“非水系”的电解质(即，电解质优选为非水电解质)。在电解质中，存在从电极(正极和负极)脱嵌的金属离子，因此，电解质有助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。该碳酸酯可以是环状碳酸酯类和/或链状碳酸酯类。作为环状碳酸酯类，没有特别限制，可以列举选自包含碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丁酯(BC)和碳酸亚乙烯酯(VC)的组中的至少一种。作为链状碳酸酯类，可以列举选自包含碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二丙酯(DPC)的组中的至少一种。虽然只不过是例示，但作为非水电解质，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，优选使用例如LiPF₆和/或LiBF₄等Li盐。需要指出，非水电解质也可以是包含化学凝胶的电解质。

二次电池的外装体包住层叠有包括正极、负极和隔板的电极构成层的电极组件，可以是硬壳的形态，或者也可以是软壳的形态。具体而言，外装体可以是与所谓金属罐相当的硬壳型，或者也可以是与所谓层压膜构成的袋相当的软壳型。如后所述，鉴于本发明的特征事项，本发明所涉及的二次电池中的外装体优选为软壳型。

[本发明的二次电池的特征]

本发明的二次电池的特征在于其外装体。在本发明的二次电池中，容纳电极组件的外装体的密封边缘由第一外装体部和第二外装体部组合而成，至少具备这些金属层的特殊折叠形态和与其相关的特殊粘接剂部。

图2示出根据本发明的密封边缘的结构。容纳电极组件50的外装体100的密封边缘150由第一外装体部110和第二外装体部120组合而成。如图所示，在密封边缘150中，第二外装体部120以将第一外装体部110夹在中间的方式折回。也就是说，构成密封边缘的一个外装体部折回以包住另一个外装体部的方式折回。特别是，将未折回侧的“另一个外装体部”的端面附近作为折回点，折回“一个外装体部”。

优选地，第二外装体部的折回相当于一次折回。也就是说，在密封边缘150中，优选第二外装体部将第一外装体部夹在中间并折回一次。由于折回一次，所以密封边缘的制作可以变得更简单，密封边缘的整体结构不会复杂化。在图示的方式中，相当于“下侧的外装体部”的第二外装体部120将相当于“上侧的外装体部”的第一外装体部110从下侧(底侧)向上表面侧包住并折回一次。

由于进行了这样的折回，因此在本发明的二次电池中，优选外装体具有挠性。由于“挠性”，如图所示，外装体容易设置成具有适合于电极组件50的形状的封装形态。需要指出，在本说明书中，“具有挠性”实质上意味着外装体不是与所谓金属罐相当的硬壳型，而是软壳型。软壳型的外装体优选由袋材料构成，例如具有薄膜状薄的形态。

从图2所示的方式可知，分别相当于副外装体部的第一外装体部110及第二外装体部120，一个定位为整体覆盖电极组件50的上侧主面，另一个定位为整体覆盖电极组件50的下侧主面。在图示的方式中，第一外装体部110定位为覆盖电极组件50的上侧主面，另一方面，第二外装体部120定位为覆盖电极组件50的下侧主面，但也可以与此相反。也就是说，也可以不折回定位为覆盖电极组件50的下侧主面的副外装体部，而折回定位为覆盖电极组件50的上侧主面的副外装体部。

第一外装体部及第二外装体部优选由实质上相同的外装体构成。也就是说，二次电池的密封边缘可以由通过折回单一形式的外装体部以将电极组件整体包住而得到的第一外装体部和第二外装体部组合而构成。但是，本发明并不限于此，第一外装体部及第二外装体部也可以由相互独立的外装体构成。两个独立的外装体可以以分别覆盖电极组件50的上侧主面及下侧主面的方式组合而构成二次电池的密封边缘。

在本发明的二次电池中，密封边缘设置有折回粘接部。具体而言，在“第一外装体部110的金属层115”和“折回的第二外装体部120的金属层125”之间的金属层间区域设置有折回粘接部170，该折回粘接部170在密封边缘的剖视下具有折回的形态。

该折回粘接部170具有在密封边缘150中被金属层(115，125)夹着且整体大幅弯曲的形态。如图2的剖视所示，折回粘接部170优选具有折叠的形态，特别是具有夹着第一外装体部110的金属层115并折叠的形态。因此，本发明的折回粘接部也可以说具有仅金属层的一方介于内侧的折叠形态。

在防止水分混入这一方面，折回粘接部170是所希望的。构成外装体的密封边缘的粘接剂层对于水分(例如，包含空气中的水蒸气等的各种形态的水成分)呈现不少透过性，本申请的发明人此次发现，在二次电池中，水分有可能经由该粘接剂层侵入电池内部。因此，本发明的二次电池具有如下特征：折回粘接部170具有更长的水分透过通路，周围环境的水分难以侵入到外装体的内部。这样的本发明的二次电池，由于更适当地实现了防止水分混入，因此避免了“由于进入到外装体内部的水分所引起的副反应等而使电池性能劣化”这样的不良情况。这对于二次电池用途而言是所希望的，即使在更严酷的环境下也能够使用电池。特别是，本发明的二次电池由于“第二外装体部的折回”而具有更高的能量密度，因此能够进一步提高该电池使用的可能性。列举一个例子，对于可穿戴用途的电池，不仅要求小型且高能量密度特性，而且大多要求耐受高温多湿的环境下的使用，即使是这样高要求的用途，本发明的二次电池也能够适合应用。

对防止水分混入这一点进行详细说明。图3(A)表示未根据本发明的密封边缘的“粘接部”的形态，另一方面，图3(B)表示根据本发明的密封边缘的“折回粘接部”的形态。在未根据本发明的图3(A)中，水分透过通路具有从点a到点b的距离。图中的虚线长度表示水分透过通路的长度(有效长度)。也就是说，周边环境的水分到达外装体的内部时，经过从点a侵入并从点b出来的路径。另一方面，根据本发明的图3(B)中，水分透过通路具有从点c到点d的距离。同样地，附图中的虚线长度表示水分透过通路的长度(有效长度)，周边环境的水分到达外装体的内部时，经过从点c侵入并从点d出来的路径。比较图3(A)和图3(B)可知，根据本发明的“折回粘接部”在密封边缘中水分透过通路更长。也就是说，根据本发明的“折回粘接部”中，关于到达外装体内部的水分路径，移动阻力(水分能够受到的阻力)大，因此，减少了周围环境的水分混入电池内部的可能性。

折回粘接部170的厚度没有特别限制，但优选尽可能小。即，优选折回粘接部170尽可能薄。这是因为，较薄能够减小上述水分路径(特别是与该剖视中的延伸方向正交的路径剖面)。也就是说，这是因为，若折回粘接部170较薄，则到达外装体内部的水分路径的移动阻力进一步增加，能够更可靠地降低周围环境的水分混入电池内部的可能性。按照这样的“薄”的宗旨的折回粘接部170的厚度，即，在折回粘接部170中构成折回的层自身的厚度例如为0μm(不包括0μm)～100μm左右，优选为0μm(不包括0μm)～20μm左右。在该优选的二次电池中，薄的粘接剂层可以具有以大幅折回的方式弯曲的形态。

在本发明中，“折回粘接部”在密封边缘以特殊的结构设置。在某一优选方式中，折回粘接部170在整个折回的形态的范围内，与第一外装体部的金属层115和第二外装体部的金属层125双方直接相接(参照图2)。这意味着在折回粘接部和第一外装体部之间不存在其他层，另外，在折回粘接部和第二外装体部之间也不存在其他层。这样，通过对第一外装体部的金属层和第二外装体部的金属层的双方直接粘接折回粘接部，能够整体提高密封边缘的气密性。

在某一优选方式中，金属层间区域未设置有外装体的保护层。也就是说，在折回粘接部170和第一外装体部110(特别是其金属层115)之间不存在保护层，另外，在折回粘接部170和第二外装体部120(特别是其金属层125)之间也不存在其他层(参照图2)。由于不存在保护层，因此能够整体提高密封边缘的气密性，并且能够得到更紧凑的密封边缘。需要指出，这里所说的“保护层”广义上是指通常用作二次电池的外装体(特别是软壳型的外装体)的保护层的层，狭义上是指通常有助于防止水分透过及外装体金属层的损伤的层。举个明显的例子来说，在外装体中作为粘接剂使用的(例如，不仅包含PP，还包含改性PP等的层等)不是本发明所说的保护层。另一方面，下面也将提到，包含尼龙、聚酰胺和聚酯等的层通常可以是本发明所说的保护层。

在密封边缘中，优选折回粘接部和第一外装体的端面相互紧密接触。这意味着，在密封边缘的剖视下，折回粘接部和第一外装体的端面之间优选未形成实质的空隙/间隙。以图2所示的形态来说，折回粘接部170的弯曲内侧部分170A与第一外装体部110的端面110A相互紧密接触。这样的形态能够整体提高密封边缘的气密性。需要指出，从该说明可知，本说明书中，“第一外装体的端面”是指第一外装体的最边缘部分(“第二外装体的端面”也同样是指第二外装体的最边缘部分)。

另外，在某一优选方式中，折回的第二外装体部120的端面120A接近包围电极组件50的侧面的外装体的侧面部分150(参照图2)。也就是说，在密封边缘的剖视下，第二外装体部以使第二外装体部的折回点到前端的距离尽可能较长的方式折回。在该方式中，能够尽可能延长“折回粘接部”中的水分透过通路，对于到达外装体内部的水分路径，能够进一步增大移动阻力。

在该方式中所说的“接近”是指折回的第二外装体部120的端面120A成为与外装体的侧面部分150“相邻的状态”或“相接的状态”。图4表示折回的第二外装体部120的端面120A与外装体的侧面部分150相接的密封边缘150的形态。在该形态的密封边缘中，若以剖视观察，则位于第一外装体部的上侧的“折回粘接部”的上侧部分170a和位于该第一外装体部的下侧的“折回粘接部”的下侧部分170b能够具有大致相等的长度。换言之，能够成为“折回粘接部”的上侧部分170a和下侧部分170b之间夹持第一外装体部110的形态。

在本发明的二次电池中，即使假设折回的第二外装体部120的端面120A与外装体的侧面部分150分离，在水分混入这一点上，其间也可以不填埋密封材料。这是因为，由于“折回粘接部”作为长的水分透过通路发挥作用，因此，周围环境的水分到达外装体的内部为止的移动阻力原本就大。这样，可以不特别使用密封材料，但例如为了防止折回的回弹等，也可以附加地设置填埋外装体部120的端面120A和外装体的侧面部分150之间的间隙的树脂材料等。

在本发明的二次电池中，第一外装体部及第二外装体部各自优选具有至少由金属层和热熔合树脂层构成的层叠结构。也就是说，优选第一外装体部及第二外装体部各自不仅具有金属层，还具有热熔合树脂层。在本说明书中，“金属层”是对水分和/或气体等实质上不具有透过性的层，优选为金属箔。虽然只不过是例示，作为该金属层的金属，可以列举选自包含铝、不锈钢、铜、镍和镀镍钢板等的组中的至少一种。另一方面，在本说明书中，“热熔合树脂层”广义上是指能够热熔合的树脂，狭义上是指特别有助于在外装体边缘熔融密封的树脂层(即，粘接剂层)。具体的热熔合树脂层的树脂可以是包含聚烯烃和/或酸改性聚烯烃而成的树脂，例如可以是包含选自包含聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)的组中的至少一种而成的树脂。

第一外装体部和第二外装体部由实质上相同的外装体构成时，第一外装体部的金属层及热熔合树脂层分别与第二外装体部的金属层和热熔合树脂层相同。也就是说，当二次电池的密封边缘由折回单个外装体以包围电极组件而得到的第一外装体部和第二外装体部组合而成时，第一外装体部的金属层与第二外装体部的金属层相同，并且第一外装体部的热熔合树脂层与第二外装体部的热熔合树脂层相同。

在某一优选方式中，折回粘接部由第一外装体部的热熔合树脂层和第二外装体部的热熔合树脂层组合而构成。如图5所示，在本发明所涉及的二次电池的密封边缘150中，第一外装体部110将第二外装体部120夹在中间并折回，由此得到的折回形态的粘接区域中，形成有第一外装体部110的热熔合树脂层116(116a、116b)和第二外装体部120的热熔合树脂层126相互层叠的层叠粘接部。

当折回粘接部由第一外装体部的热熔合树脂层和第二外装体部的热熔合树脂层组合而构成时，在折回粘接部170中，优选在整个折回的形态的范围内，第一外装体部110的热熔合树脂层116(116a、116b)和第二外装体部120的热熔合树脂层126相互直接接合(参照图5)。这意味着构成折回粘接部的“第一外装体部的热熔合树脂层”和“第二外装体部的热熔合树脂层”之间不存在其他层。也就是说，构成折回粘接部的“第一外装体部的热熔合树脂层”和“第二外装体部的热熔合树脂层”具有相互直接层叠的形态。这样，若在整个折回形态的范围内，第一外装体部的热熔合树脂层和第二外装体部的热熔合树脂层相互直接接合，则能够在整个折回形态的范围内，提高密封边缘的气密性。

当折回粘接部由第一外装体部的热熔合树脂层和第二外装体部的热熔合树脂层组合而构成时，在折回粘接部170中，优选第一外装体部110的热熔合树脂层116(116a、116b)和第二外装体部120的热熔合树脂层126一体化。也就是说，折回粘接部原本包括由两层构成的部分，但实质上也可以具有单层的形态。这可以说特别是在第一外装体部和第二外装体部由实质上相同的外装体构成时。也就是说，当二次电池的密封边缘由折回单个外装体以包围电极组件而得到的第一外装体部和第二外装体部组合而成时，第一外装体部的热熔合树脂层与第二外装体部的热熔合树脂层相同，并且容易通过相互直接接合而一体化。

参照图6对上述密封边缘的形成方法进行示例性说明。构成外装体的密封边缘的上侧的第一外装体部110优选具有在金属层115的两面设置热熔合树脂层116的结构(即，优选在金属层115的上表面设置有上侧热熔合树脂层116a，并且在金属层的下表面设置有下侧热熔合树脂层116b)。另一方面，构成外装体的密封边缘的下侧的第二外装体部120优选具有至少在金属层125的上表面设置热熔合树脂层126的结构。特别是，就上侧的外装体部而言，虽然热熔合树脂层设置在金属层的两面，但保护层未设置在构成密封边缘的部分。

首先，使相当于下侧的第二外装体部120以比相当于上侧的第一外装体部110向外侧伸出的方式重叠(参照图6(A))。特别是，以相互的热熔合树脂层结合的方式重叠。具体地，第一外装体部110的下侧热熔合树脂层116b与第二外装体部120的热熔合树脂层126相互贴合。

接着，如图6(B)及图6(C)所示，将伸出的下侧的第二外装体部120以覆盖上侧的第一外装体部110的方式重叠。也就是说，将伸出的下侧的第二外装体部120以将上侧的第一外装体部110夹在中间的方式折回。此时，被折回而位于第一外装体部110的上侧的第二外装体部120定位为其热熔合树脂层126与第一外装体部110的上侧热熔合树脂层116a直接贴合。这样将第一外装体部110和第二外装体部120组合后，对该部分例如进行热压。通过热压使热熔合树脂层熔接(即，融合)。通过这样的处理，第二外装体部及折回的第一外装体部的热熔合树脂层相互一体化，结果在密封边缘中得到“折回粘接部”。

本发明对“电池单元宽度”较小的二次电池而言尤其适合。图7(A)及7(B)表示“电池单元宽度”的相对大小。图7(A)表示电池单元宽度的尺寸相对较大的电池，另一方面，图7(B)表示电池单元宽度的尺寸相对较小的电池。从图示的形态可知，在此所说的“电池单元宽度”实质上是指在二次电池的平面观察下，沿着密封边缘的突出方向的电池尺寸(或者与端子元件的突出方向正交的方向的电池尺寸)。

在图7(A)及图7(B)所示的二次电池中，单个外装体包住电极组件，并且以沿着所谓的接头等端子元件的突出方向设置折痕的方式大幅折回，这样折回得到的外装体的第一外装体部和第二外装体部组合而构成密封边缘。需要指出，由于密封边缘相当于热熔合树脂层彼此熔接的部位，因此也可以将密封边缘的宽度称为“熔接宽度”。

图8中，对于常规的电池(“非折回粘接部”的电池)和具有与该电池相同长度的水分透过通路的本发明所涉及的电池(“折回粘接部”的电池)这两种类型，表示体积能量密度相对于电池单元宽度的关系。相关条件如下：

·电池单元尺寸(电池尺寸)：厚度尺寸0.25mm×长度尺寸^※16mm×宽度尺寸^※(任意)

(※“长度尺寸”和“宽度尺寸”是相互正交的平面观察尺寸)

·熔接宽度(密封边缘的宽度尺寸)：“非折回粘接部”的电池3mm，“折回粘接部”的电池1.5mm

·目测容量：2.0mAh/cm2

从图8所示的曲线图可知，在“折回粘接部”的电池中，能够维持与“非折回粘接部”的电池长度相同的水分透过通路，并且能够实现体积能量密度提高。特别是，从电池单元宽度为30mm以下开始(更显著为20mm以下开始)，对于体积能量密度，两者的差开始扩大，最大相差约2.5倍。也就是说，在电池单元宽度小的条件下，本发明的二次电池与具有相同长度的水分透过通路的常规电池相比，能量密度可以提高2倍以上。

由此，在根据本发明的优选的二次电池中，电池单元宽度的尺寸约为40mm以下，优选约为30mm以下，例如约25mm以下或约20mm以下。在这种情况下，例如，在本发明的二次电池的平面观察下，整体可以具有细长的长条形状。

本发明的二次电池可以以各种方式体现。

在图7及图8所示的电池中，密封边缘是在平面观察下设置一处的形态，但如图9所示，也可以是设置两处密封边缘的形态。在该情况下，单个外装体包围电极组件，并且以沿着与接头等端子元件的突出方向正交的方向设置折痕的方式大幅折回，这样折回得到的外装体的第一外装体部和第二外装体部组合而构成两处密封边缘。

在本发明中，可以在外装体上附加设置保护层。例如，如图10(A)所示，可以在折回的第二外装体部的外侧面设置保护层128。另外，如图10(B)所示，也可以对第一外装体部在其外侧面(除了被折回的第二外装体部夹入的部分)设置保护层118。保护层优选有助于防止由水分等的透过及接触等引起的金属层的损伤，优选由耐热性树脂形成。作为该耐热性树脂，可以列举选自包含尼龙、聚酰胺和聚酯(例如聚亚乙烯酯)等的组中的至少一种。需要指出，这种附加的保护层可以作为外装体元件预先附加，或者也可以在以后根据需要形成。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但只不过例示了典型例。因此，本领域技术人员可以容易地理解，本发明不限于此，可以考虑各种方式。

例如，在上述说明中，涉及到可以不在折回的第二外装体部120的端面120A和外装体的侧面部分150之间填埋密封材料的方式(图2)，但本发明不一定限于该方式。当外装体部120的端面120A和外装体的侧面部分150之间存在间隙时，应该更可靠地避免水分混入的风险，可以用树脂材料等附加地填埋该间隙。

另外，在上述说明中，如图10(B)所示，涉及到在第一外装体部和第二外装体部分别附加设置保护层的方式，但本发明不一定限于该方式。虽然只不过是一个例示，但也可以以大幅覆盖整个电池单元的方式设置保护层。例如，作为树脂模具，也可以是树脂层覆盖电池单元整体(更具体地，第一外装体部及第二外装体部的整体)的方式。

此外，在上述说明中，涉及到电极组件为平面层叠型(图1(A))及卷绕型(图1(B))，但本发明并不一定限定于此。例如，电极组件可以具有将正极、隔板和负极层叠在长薄膜上后折叠的所谓的堆叠和折叠型结构。

通过本发明的制造方法得到的二次电池能够用于设想蓄电的各种领域。虽然只不过是例示，但二次电池能够用于：使用移动设备等的电气、信息和通信领域(例如，移动电话、智能手机、笔记本电脑、数码相机、活动量计，臂式计算机和电子纸等移动设备领域)、家庭和小型工业用途(例如电动工具、高尔夫球车、家庭用、护理用和工业用机器人的领域)、大型工业用途(例如叉车、电梯、港口起重机的领域)、交通系统领域(例如，混合动力车、电动汽车、公共汽车、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、负载调节器、智能电网、一般家庭设置式蓄电系统等领域)、医疗用途(耳机助听器等医疗设备领域)、医药用途(服用管理系统等领域)、IoT领域以及宇宙和深海用途(例如宇宙探测机、潜水调查船等领域)等。

符号说明

1正极，2负极，3隔板，10电极构成层，50电极组件，100外装体，110第一外装体部，110A第一外装体部的端面，115第一外装体部的金属层，116第一外装体部的热熔合树脂层，116a第一外装体部的上侧热熔合树脂层，116b第一外装体部的下侧热熔合树脂层，118第一外装体部的保护层，120第二外装体部，120A第2外装体部的端面，125第二外装体部的金属层，126第二外装体部的热熔合树脂层，128第二外装体部的保护层，150密封边缘，170折回粘接部，170A折回粘接部的弯曲内侧部分，200二次电池。

Claims (12)

1.一种二次电池，具有电极组件和容纳该电极组件的外装体，

所述外装体的密封边缘由该外装体的第一外装体部和第二外装体部组合而构成，

所述密封边缘中，所述第二外装体部以将所述第一外装体部夹在中间的方式折回，在该第一外装体部的金属层和该折回的第二外装体部的金属层之间的金属层间区域设置有剖视下折回形态的折回粘接部。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，在所述金属层间区域未设置有所述外装体的保护层。

3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，所述折回粘接部在整个所述折回形态的范围内与所述第一外装体部的所述金属层和所述第二外装体部的所述金属层双方直接相接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的二次电池，其中，所述第二外装体部的所述折回相当于一次折回。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的二次电池，其中，所述密封边缘中，所述折回粘接部和所述第一外装体部的端面相互紧密接触。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的二次电池，其中，所述折回的第二外装体部的端面接近包围所述电极组件的侧面的所述外装体的侧面部分。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的二次电池，其中，所述折回粘接部由所述第一外装体部的热熔合树脂层和所述第二外装体部的热熔合树脂层组合而构成。

8.根据权利要求7所述的二次电池，其中，所述折回粘接部中，在整个所述折回形态的范围内，所述第一外装体部的所述热熔合树脂层和所述第二外装体部的所述热熔合树脂层相互直接接合。

9.根据权利要求7或8所述的二次电池，其中，所述折回粘接部中，所述第一外装体部的所述热熔合树脂层和所述第二外装体部的所述热熔合树脂层一体化。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的二次电池，其中，所述第一外装体部和所述第二外装体部分别具有至少由所述金属层和所述热熔合树脂层构成的层叠结构。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的二次电池，其中，所述外装体具有挠性。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的二次电池，其中，作为所述电极组件的电极，包括能够嵌入和脱嵌锂离子的正极及负极。

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