CN114072947A - 二次电池、电池包、电动工具、电动式航空器及电动车辆 - Google Patents

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Abstract

一种二次电池，在外装罐(11)中收容有电极卷绕体和正极集电板(24)以及负极集电板(25)，所述电极卷绕体具有隔着隔膜(23)层叠并卷绕带状的正极(21)和带状的负极(22)而成的结构，在该二次电池中，正极(21)在带状的正极箔(21A)上具有正极活性物质非覆盖部(21C)，负极(22)在带状的负极箔(22A)上具有负极活性物质非覆盖部(22C)，正极活性物质非覆盖部(21C)在电极卷绕体的端面的一方与正极集电板(24)接合，负极活性物质非覆盖部(22C)在电极卷绕体的端面的另一方与负极集电板(25)接合，正极活性物质非覆盖部(21C)和负极活性物质非覆盖部(22C)具有通过朝向卷绕而成的结构的中心轴弯折并重合而形成的平坦面(41、42)，设置有至少覆盖电极卷绕体的顶侧的边缘部(51)的第一绝缘部件(53)和至少覆盖电极卷绕体的底侧的边缘部(52)的第二绝缘部件(54)。

Description

二次电池、电池包、电动工具、电动式航空器及电动车辆
技术领域
本发明涉及一种二次电池、电池包、电动工具、电动式航空器及电动车辆。
背景技术
锂离子电池在汽车或设备等中的使用扩大，需要高输出的电池。作为产生该高输出的方法之一，提出有高速率放电。在高速率放电中成为问题的是电池内部的电阻，为了克服该问题，例如制作将正极箔和负极箔集中于电极卷绕体的两端面的结构，并与集电板在多点进行焊接来实现低电阻化。在这样的结构中，正极箔或负极箔有可能会与外装罐接触，存在短路的可能性。
例如，在专利文献1中公开了一种圆筒形电池，具有通过对卷绕而成的圆筒状的电极组件进行固定的修整带覆盖电极组件的侧面和下端面的一部分的结构。在此，公开了通过修整带能够降低来自外部的冲击且防止电极组件的损伤以及如果电极组件的底面露出则电解液容易渗透的内容。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利申请公开第2016/141560号说明书
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，在专利文献1中，关于圆筒状的电极组件的顶侧的保护或绝缘没有任何研究。另外，关于在圆筒状的电极组件的上下的端面上分别具有正极集电板和负极集电板的电极组件的绝缘结构、保护结构与电解液的渗透性的兼顾没有研究。
因此，本发明的目的之一在于提供一种具有绝缘部件的电池，使进一步缩短电解液的注液时间且生产率高的电池实用化并且能够防止电池组装时的内部短路、电极组件的损伤或金属粉的产生。
用于解决问题的技术方案
为了解决上述的问题，本发明为一种二次电池，在外装罐中收容有电极卷绕体和正极集电板以及负极集电板，所述电极卷绕体具有隔着隔膜层叠并卷绕带状的正极和带状的负极而成的结构，
在该二次电池中，
正极在带状的正极箔上具有正极活性物质非覆盖部，
负极在带状的负极箔上具有负极活性物质非覆盖部，
正极活性物质非覆盖部在电极卷绕体的端面的一方与正极集电板接合，
负极活性物质非覆盖部在电极卷绕体的端面的另一方与负极集电板接合，
正极活性物质非覆盖部和负极活性物质非覆盖部具有通过朝向卷绕而成的结构的中心轴弯折并重合而形成的平坦面，
设置有至少覆盖电极卷绕体的顶侧的边缘部的第一绝缘部件和至少覆盖电极卷绕体的底侧的边缘部的第二绝缘部件。
另外，本发明为一种电池包，具有：
上述的二次电池；
控制部，对二次电池进行控制；以及
外装体，内包二次电池。
本发明为一种电动工具，具有上述的电池包，将电池包用作电源。
本发明为一种电动式航空器，具有：
上述的电池包；
多个旋转叶片；
马达，分别使旋转叶片旋转；
支承轴，分别对旋转叶片和马达进行支承；
马达控制部，对马达的旋转进行控制；以及
供电线，向马达供电，
电池包与供电线连接。
本发明为一种电动车辆，具有上述的二次电池，
并具有：
转换装置，接受来自二次电池的供电并将其转换为车辆的驱动力；以及
控制装置，根据与二次电池有关的信息进行与车辆控制有关的信息处理。
发明效果
根据本发明的至少实施方式，能够实现在防止电短路的同时迅速地进行电解液的注入的高速率放电用的电池。此外，本发明的内容不受本说明书中例示出的效果限定解释。
附图说明
图1是一实施方式所涉及的电池的概略剖视图。
图2是说明电极卷绕体中的正极、负极与隔膜的配置关系的一例的图。
图3A是正极集电板的俯视图，图3B是负极集电板的俯视图。
图4A至图4F是说明一实施方式所涉及的电池的组装工序的图。
图5是表示第一绝缘部件的长度a1、b1和b3的电池的概略剖视图。
图6是表示第二绝缘部件的长度a2和b2的电池的概略剖视图。
图7是用于说明作为本发明的应用例的电池包的连接图。
图8是用于说明作为本发明的应用例的电动工具的连接图。
图9是用于说明作为本发明的应用例的无人航空器的连接图。
图10是用于说明作为本发明的应用例的电动车辆的连接图。
具体实施方式
以下，一边参照附图一边说明本发明的实施方式等。此外，按照以下的顺序进行说明。
<1.一实施方式>
<2.变形例>
<3.应用例>
以下说明的实施方式等为本发明的优选的具体例，本发明的内容并不限定于这些实施方式等。
在本发明的实施方式中，作为二次电池，以圆筒形状的锂离子电池为例进行说明。当然，也可以使用锂离子电池以外的其他的电池或圆筒形状以外的电池。
<1.一实施方式>
首先，说明锂离子电池的整体结构。图1是圆筒型的锂离子电池1的概略剖视图。
如图1所示，锂离子电池1例如在圆筒状的外装罐11的内部具有一对绝缘板12、13和电极卷绕体20。不过，锂离子电池1例如还可以在外装罐11的内部具有热敏电阻(PTC)元件和加强部件等中的任一种或两种以上。以下，有时仅将锂离子电池1表示为“电池1”。
[外装罐]
外装罐11为主要收纳电极卷绕体20的部件。该外装罐11例如为一端部敞开并且另一端部封闭而成的圆筒状的容器。即，外装罐11具有敞开的一端部(敞开端部11N)。该外装罐11例如包含铁、铝及其合金等金属材料中的任一种或两种以上。不过，也可以在外装罐11的表面上镀敷例如镍等金属材料中的任一种或两种以上。
[绝缘板]
绝缘板12、13分别为例如具有垂直于电极卷绕体20的卷绕轴的面，即垂直于图1中的Z轴的面的盘状的板。另外，绝缘板12、13分别作为顶侧绝缘板12、底侧绝缘板13发挥作用，以相互夹着电极卷绕体20的方式配置。
[铆接结构]
电池盖14和安全阀机构30隔着垫圈15被铆接于外装罐11的敞开端部11N，形成铆接结构11R(卷曲结构)。由此，在电极卷绕体20等被收纳于外装罐11的内部的状态下，该外装罐11密闭。
[电池盖]
电池盖14为主要在外装罐11的内部中收纳有电极卷绕体20等的状态下，封闭该外装罐11的敞开端部11N的部件。该电池盖14例如包含与外装罐11的形成材料相同的材料。电池盖14中的中央区域例如向+Z方向突出。由此，电池盖14中的中央区域以外的区域(周边区域)例如与安全阀机构30接触。
[垫圈]
垫圈15为通过主要介于外装罐11(弯折部11P)与电池盖14之间，对该弯折部11P与电池盖14之间的间隙进行密封的部件。不过，也可以在垫圈15的表面上涂布例如沥青等。
该垫圈15例如包含绝缘性材料中任一种或两种以上。绝缘性材料的种类没有特别限定，但例如为聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚丙烯(PP)等高分子材料。其中，优选绝缘性材料为聚对苯二甲酸丁二醇酯。其原因在于，在外装罐11与电池盖14相互电分离的同时弯折部11P与电池盖14之间的间隙被充分密封。
[安全阀机构]
安全阀机构30主要在外装罐11的内部的压力(内压)上升时，通过根据需要解除外装罐11的密闭状态，由此释放其内压。外装罐11的内压上升的原因例如是在充放电时由于电解液的分解反应而产生的气体等。
[电极卷绕体]
在圆筒形状的锂离子电池中，带状的正极21和带状的负极22隔着隔膜23呈螺旋状卷绕，在浸渗有电解液的状态下收装于外装罐11。正极21由在正极箔21A的单面或双面上形成正极活性物质层21B而构成，正极箔21A的材料例如为由铝或铝合金制成的金属箔。负极22由在负极箔22A的单面或双面上形成负极活性物质层22B而构成，负极箔22A的材料例如为由镍、镍合金、铜或铜合金制成的金属箔。隔膜23为多孔且具有绝缘性的膜，能够在电绝缘正极21与负极22的同时使离子或电解液等物质移动。
正极活性物质层21B和负极活性物质层22B分别覆盖正极箔21A和负极箔22A大部分，但均没有有意地覆盖位于带的短轴方向的一端周边。以下，将未由该活性物质层21B、22B覆盖的部分适当地称为活性物质非覆盖部。在圆筒形状的电池中，电极卷绕体20通过以正极的活性物质非覆盖部21C与负极的活性物质非覆盖部22C朝向相反方向的方式隔着隔膜23重叠并卷绕而成。电极卷绕体通过在其侧面部45粘贴固定带46来固定隔膜23的端部，以便不会产生卷绕松动。
在图2中示出卷绕前的结构的一例，其中正极21、负极22和隔膜23进行了层叠。正极的活性物质非覆盖部21C(图2的上侧的斜线部分)的宽度为A，负极的活性物质非覆盖部22C(图2的下侧的斜线部分)的宽度为B。在一实施方式中，优选为A＞B，例如A＝7(mm)、B＝4(mm)。正极的活性物质非覆盖部21C从隔膜23的宽度方向的一端突出的长度为C，负极的活性物质非覆盖部22C从隔膜23的宽度方向的另一端突出的长度为D。在一实施方式中，优选为C＞D，例如，C＝4.5(mm)、D＝3(mm)。
正极的活性物质非覆盖部21C例如由铝等构成，负极的活性物质非覆盖部22C例如由铜等构成，因此通常相比负极的活性物质非覆盖部22C，正极的活性物质非覆盖部21C更软(杨氏模量低)。因此，在一实施方式中，更优选为A＞B且C＞D，在该情况下，当从两极侧同时以相同的压力弯折正极的活性物质非覆盖部21C和负极的活性物质非覆盖部22C时，所弯折的部分的从隔膜23的顶端测量的高度有时在正极21和负极22中成为相同的程度。此时，由于活性物质非覆盖部21C、22C被弯折且适当重合，因此能够通过激光焊接容易地进行活性物质非覆盖部21C、22C与集电板24、25的接合。一实施方式中的接合是指通过激光焊接进行连接的意思，但接合方法并不限定于激光焊接。
正极21的包含活性物质非覆盖部21C与活性物质覆盖部21B的边界的宽度3mm的区间被绝缘层101(图2的灰色的区域部分)覆盖。而且，隔着隔膜与负极的活性物质覆盖部22B对置的正极的活性物质非覆盖部21C的所有的区域被绝缘层101覆盖。绝缘层101具有当异物侵入负极的活性物质覆盖部22B与正极的活性物质非覆盖部21C之间时可靠地防止电池1的内部短路的效果。另外，绝缘层101具有当电池1被施加冲击时吸收该冲击，可靠地防止正极的活性物质非覆盖部21C折弯或与负极22发生短路的效果。
电极卷绕体20具有大致圆柱状的形态，在中心处开设有通孔26。通孔26是用于插入电极卷绕体20的组装用的卷芯和焊接用的电极棒的孔。由于电极卷绕体20是以正极的活性物质非覆盖部21C与负极的活性物质非覆盖部22C朝向相反的方向的方式重叠并卷绕，因此正极的活性物质非覆盖部21C集中于电极卷绕体的端部的一面(端面41)，负极的活性物质非覆盖部22C集中于电极卷绕体20的端部的另一面(端面42)。为了使与用于取出电流的集电板24、25的接触良好，活性物质非覆盖部21C、22C被朝向通孔26(中心轴)的方向弯折(即，在卷绕的状态下相邻周围的活性物质非覆盖部彼此重叠弯折)，使端面41、42成为平坦面。此外，在本说明书中“平坦面”是指，不仅包括完全平坦的面，而且还包括在活性物质非覆盖部与集电板能够接合的程度下具有一些凹凸或表面粗糙度的表面。
通过以分别重叠的方式弯折活性物质非覆盖部21C、22C，虽然乍一看可能会认为端面41、42为平坦面，但如果在进行弯折前没有任何的加工，则当进行弯折时在端面41、42上会产生褶皱或间隙(空隙、空间)，使端面41、42无法成为平坦面。在此，“褶皱”或“间隙”是指弯折后的活性物质非覆盖部21C、22C产生偏移，使端面41、42不成为平坦面的部分。为了防止产生该褶皱或间隙，在端面41、42上沿放射方向形成有槽43(例如参照图4B)。在电极卷绕体20的中心轴上具有通孔26，通孔26在锂离子电池1的组装工序中被用作插入焊接器具的孔。在位于通孔26的附近的、正极21和负极22的卷绕开始的活性物质非覆盖部21C、22C上具有缺口。这是为了在朝向通孔26弯折时不会封堵通孔26。槽43在活性物质非覆盖部21C、22C弯折后也残留于平坦面内，没有槽43的部分与正极集电板24或负极集电板25接合(焊接等)。此外，不仅平坦面，槽43也可以与集电板24、25的一部分接合。
此外，在此在将电极卷绕体20或者正极集电板24和负极集电板25被焊接于电极卷绕体20而成的电极卷绕体视为大致圆柱的情况下，将正极侧的边缘线称为顶侧的边缘部51，将负极侧的边缘线称为底侧的边缘部52。
在后面说明电极卷绕体20的详细结构，即正极21、负极22、隔膜23和电解液各自的详细结构。
[绝缘部件]
参照图1、图5和图6来说明绝缘部件的结构。由于集中于端面41、42的活性物质非覆盖部21C、22C为裸露的金属箔，因此在活性物质非覆盖部21C、22C与外装罐11接近时有可能会发生短路。另外，在位于端面41的正极集电板24与外装罐11接近时有可能会发生短路。因此，为了保持与外装罐11电绝缘性，顶侧的边缘部51和底侧的边缘部52由绝缘部件覆盖。作为绝缘部件能够使用各种原材料，但在此列举绝缘带53、54为例进行说明。绝缘带53、54例如是基材层的材质由聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺中的任一种构成，且在基材层的一面上具有粘合层的粘合带。为了防止电极卷绕体20的容积由于绝缘带53、54的设置而减小，绝缘带53、54以不与粘贴于侧面部45的固定带46重叠的方式配置，且绝缘带53、54的厚度被设定为固定带46的厚度以下。
在顶侧的边缘部51中，虽然也取决于正极集电板24的形状(参照图3A)，但具有设置有正极集电板24的部分和露出正极活性物质非覆盖部21C的部分。优选绝缘带53在边缘部51中覆盖这些部分的两方。而且，优选完全覆盖顶侧的边缘部51(圆筒型的情况下，遍及整周)。
在底侧的边缘部52中，虽然也取决于负极集电板25的形状(参照图3B)，但具有设置有负极集电板25的部分和露出负极活性物质非覆盖部22C的部分。优选绝缘带54在边缘部52中覆盖这些部分的两方。而且，优选完全覆盖底侧的边缘部52(圆筒型的情况下，遍及整周)。
尤其，在顶侧的边缘部51容易发生短路，由于向电池1施加来自外部的冲击，端面41与形成于外装罐11的缩窄部11S接触，有可能会引起短路。因此，绝缘带53(第一绝缘部件)从电极卷绕体20的侧面部45的一部分经由顶侧的边缘部51覆盖至超过外装罐11的缩窄部11S的顶点P的正下方0.5mm以上的范围(图1)。根据顶侧的绝缘带53(第一绝缘部件)与正极集电板24的配置关系，绝缘带53能够延伸至与正极集电板24的折叠而成的带状部32相接的位置。同样地，根据底侧的绝缘带54(第二绝缘部件)与负极集电板25的配置关系，绝缘带54能够延伸至与负极集电板25的折叠而成的带状部34相接的位置(图5)。
在绝缘带53的端部超过并接触到正极集电板24的带状部32的折返部的情况下，电池的中心轴向的空间会不足，从而引起组装不良。另外，在绝缘带54的端部超过并接触到负极集电板25的带状部34的折返部的情况下，电池的中心轴向的空间会不足，从而同样引起组装不良。
[集电板]
在通常的锂离子电池中，例如在正极和负极的每一部位上焊接有电流取出用的引线，但这样会使电池的内部电阻较大，在放电时锂离子电池发热变成高温，因此不适于高速率放电。因此，在一实施方式的锂离子电池中，在端面41、42上配置有正极集电板24、负极集电板25，与存在于端面41、42的正极或负极的活性物质非覆盖部21C、22C进行多点焊接，由此将电池的内部电阻抑制得较低。端面41、42弯折成平坦面也有助于低电阻化。
在图3A和图3B中示出集电板的一例。图3A为正极集电板24，图3B为负极集电板25。正极集电板24的材料例如为铝或铝合金的单体或者由复合材料制成的金属板，负极集电板25的材料例如为镍、镍合金、铜或铜合金的单体或者由复合材料制成的金属板。如图3A所示，正极集电板24的形状为在平坦的呈扇形的扇形部31上带有矩形的带状部32而成的形状。在扇形部31的中央附近开有孔35，孔35的位置是与通孔26相对应的位置。
由图3A的斜线所示的部分是在带状部32上粘贴有绝缘带或涂布有绝缘材料的绝缘部32A，附图的斜线部的下侧的部分是兼作外部端子的与封口板连接的连接部32B。此外，在通孔26中不设置金属制的中心销(未图示)的电池结构的情况下，由于带状部32与负极电位的部位接触的可能性较低，因此也可以不设置绝缘部32A。在该情况下，能够通过将正极21和负极22的宽度增大与绝缘部32A的厚度相对应的量，从而增大充放电容量。
虽然负极集电板25的形状是与正极集电板24大致相同的形状，但带状部不同。图3B的负极集电板的带状部34比正极集电板的带状部32短，不存在相当于绝缘部32A的部分。在带状部34上具有由多个圆形标记示出的圆形的突起部(突出部)37。在电阻焊接时，电流集中于突起部，突起部熔化，带状部34被焊接于外装罐11的底部。与正极集电板24同样地，在负极集电板25中，在扇形部33的中央附近开有孔36，孔36的位置是与通孔26相对应的位置。由于正极集电板24的扇形部31和负极集电板25的扇形部33呈扇形的形状，因此覆盖端面41、42的一部分。不覆盖整体的原因在于，在组装电池时为了使电解液顺利地渗透至电极卷绕体，或者为了易于在电池成为异常的高温状态或过充电状态时将产生的气体向电池外释放。
[正极]
正极活性物质层21B作为正极活性物质包含能够嵌入和脱嵌锂的正极材料中的任一种或两种以上。不过，正极活性物质层21B还可以包含正极粘结剂和正极导电剂等其他的材料中的任一种或两种以上。优选正极材料为含锂化合物，更具体而言，优选为含锂复合氧化物和含锂磷酸化合物等。
含锂复合氧化物为包含锂和一种或两种以上的其他元素(锂以外的元素)作为构成元素的氧化物，例如，具有层状岩盐型和尖晶石型等中的任一种的晶体结构。含锂磷酸化合物为包含锂和一种或两种以上的其他元素作为构成元素的磷酸化合物，例如，具有橄榄石型等晶体结构。
正极粘结剂例如包含合成橡胶和高分子化合物等中的任一种或两种以上。合成橡胶例如为苯乙烯丁二烯系橡胶、氟系橡胶和三元乙丙橡胶等。高分子化合物例如为聚偏二氟乙烯和聚酰亚胺等。
正极导电剂例如包含碳材料等中的任一种或两种以上。该碳材料例如为石墨、炭黑、乙炔黑和科琴黑等。不过，只要正极导电剂为具有导电性的材料，也可以为金属材料和导电性高分子等。
[负极]
优选负极箔22A的表面被粗糙化。其原因在于，通过所谓的锚定效果，负极活性物质层22B相对于负极箔22A的紧贴性提高。在该情况下，只要至少在与负极活性物质层22B对置的区域中使负极箔22A的表面粗糙化即可。粗糙化的方法例如为利用电解处理形成微粒的方法等。在电解处理中，由于在电解槽中通过电解法在负极箔22A的表面上形成微粒，因此在该负极箔22A的表面上设置有凹凸。通过电解法制成的铜箔一般被称为电解铜箔。
负极活性物质层22B作为负极活性物质包含能够嵌入和脱嵌锂的负极材料中的任一种或两种以上。不过，负极活性物质层22B还可以包含负极粘结剂和负极导电剂等其他的材料中的任一种或两种类以上。
负极材料例如为碳材料。其原因在于，由于锂的嵌入脱嵌时的晶体结构的变化非常少，因此能够稳定地得到高能量密度。另外，其原因在于，由于碳材料还作为负极导电剂发挥作用，因此负极活性物质层22B的导电性提高。
碳材料例如为石墨化碳、非石墨化碳和石墨等。不过，优选非石墨化碳的(002)面的面间距为0.37nm以上，并且优选石墨的(002)面的面间距为0.34nm以下。更具体而言，碳材料例如为热解碳类、焦炭类、玻璃状碳纤维、有机高分子化合物烧结体、活性炭和炭黑类等。在该焦炭类中包含沥青焦炭、针状焦炭和石油焦炭等。有机高分子化合物烧结体由酚醛树脂和呋喃树脂等高分子化合物在适当的温度下烧结(碳化)而成。除此以外，碳材料可以是在约1000℃以下的温度下热处理而成的低结晶性碳，也可以是无定形碳。此外，碳材料的形状可以为纤维状、球状、粒状和鳞片状中的任一种。
在锂离子电池1中，当完全充电时的开路电压(即电池电压)为4.25V以上时，与该完全充电时的开路电压为4.20V的情况相比，即使使用相同的正极活性物质，每单位质量的锂的脱嵌量也会增多，因此与此相应地调整正极活性物质和负极活性物质的量。由此，能够得到高能量密度。
[隔膜]
隔膜23介于正极21与负极22之间，在防止因正极21与负极22的接触而引起的电流的短路的同时使锂离子通过。隔膜23例如为合成树脂和陶瓷等多孔膜中的任一种或两种以上，也可以为两种以上的多孔膜的层叠膜。合成树脂例如为聚四氟乙烯、聚丙烯和聚乙烯等。
尤其，隔膜23例如可以包含上述的多孔膜(基材层)和设置于该基材层的单面或双面的高分子化合物层。其原因在于，由于隔膜23分别相对于正极21和负极22的紧贴性提高，因此能够抑制电极卷绕体20的变形。由此，能够抑制电解液的分解反应并且还能够抑制浸渗于基材层的电解液的漏液，因此即使反复充放电，也不易使电阻上升并且能够抑制电池膨胀。
高分子化合物层例如包含聚偏二氟乙烯等高分子化合物。其原因在于，使物理性强度优异并且电化学性稳定。不过，高分子化合物也可以为聚偏二氟乙烯以外。在形成该高分子化合物层的情况下，例如，在将高分子化合物溶解于有机溶剂等而成的溶液涂布于基材层之后，使该基材层干燥。此外，也可以在使基材层浸渍于溶液中之后，使该基材层干燥。该高分子化合物层例如可以包含无机粒子等绝缘性粒子中的任一种或两种以上。无机粒子的种类例如为氧化铝和氮化铝等。
[电解液]
电解液包含溶剂和电解质盐。不过，电解液可以还包含添加剂等其他的材料中的任一种或两种以上。
溶剂包含有机溶剂等非水溶剂中的任一种或两种以上。包含非水溶剂的电解液为所谓的非水电解液。
非水溶剂例如为环状碳酸酯、链状碳酸酯、内酯、链状羧酸酯和腈(单腈)等。
电解质盐例如包含锂盐等盐中的任一种或两种以上。不过，电解质盐例如可以包含锂盐以外的盐。该锂以外的盐例如为锂以外的轻金属的盐等。
锂盐例如为六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、四苯基硼酸锂(LiB(C6H5)4)、甲磺酸锂(LiCH3SO3)、三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)、四氯铝酸锂(LiAlCl4)、六氟硅酸二锂(Li2SF6)、氯化锂(LiCl)和溴化锂(LiBr)等。
其中，优选为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂和六氟砷酸锂中的任一种或两种以上，更优选为六氟磷酸锂。
电解质盐的含量没有特别限定，但其中，优选相对于溶剂为0.3mol/kg至3mol/kg。
[锂离子电池的制作方法]
参照图4A至图4F来说明一实施方式的锂离子电池1的制作方法。首先，使正极活性物质涂覆于带状的正极箔21A的表面，将其作为正极21的覆盖部，使负极活性物质涂覆于带状的负极箔22A的表面，将其作为负极22的覆盖部。此时，制成在正极21的短边方向的一端和负极22的短边方向的一端没有涂覆正极活性物质和负极活性物质的活性物质非覆盖部21C、22C。在作为活性物质非覆盖部21C、22C的一部分的、相当于卷绕时的开始卷绕的部分上制作缺口。对正极21和负极22进行了干燥等工序。然后，以正极的活性物质非覆盖部21C与负极的活性物质非覆盖部22C朝向相反方向的方式隔着隔膜23重叠，以在中心轴上形成通孔26的方式，并且以制成的缺口配置于中心轴附近的方式呈螺旋状卷绕，在最外周粘贴固定带46，制成如图4A所示的电极卷绕体20。
接着，如图4B所示，通过将薄的平板(例如厚度0.5mm)等端部垂直于端面41、42按压，由此将端面41、42局部地弯折制成槽43。通过该方法，制成从通孔26开始沿放射方向朝向中心轴延伸的槽43。图4B所示的槽43的数量或配置原则上为一例。然后，如图4C所示，从两极侧同时向端面41、42沿大致垂直方向施加相同的压力，将正极的活性物质非覆盖部21C和负极的活性物质非覆盖部22C弯折，使端面41、42形成为平坦面。此时，以位于端面41、42的活性物质非覆盖部21C、22C朝向通孔26侧重叠并弯折的方式，对平板的板面等施加了载荷。然后，在端面41上激光焊接正极集电板24的扇形部31，在端面42上激光焊接负极集电板25的扇形部33。
然后，如图4D所示，分别在顶侧的边缘部51和底侧的边缘部52上粘贴了绝缘带53、54。然后，将集电板24、25的带状部32、34弯折，分别贯插于顶侧绝缘板12、底侧绝缘板13的孔，在图4E所示的外装罐11内插入如上述那样进行组装的电极卷绕体20，对外装罐11的底部与负极集电板25进行焊接。接着，在外装罐11的开口部附近形成缩窄部11S。在将电解液注入外装罐11内之后，对正极集电板的带状部32与安全阀机构30进行焊接。如图4F所示，利用缩窄部11S密封垫圈15、安全阀机构30和电池盖14。
实施例
以下，根据使用如上述那样制成的锂离子电池1，比较短路率的差异或注液时间的差异等的实施例来具体地说明本发明。此外，本发明并不限定于以下说明的实施例。
在以下所有的实施例和比较例中，使电池尺寸为21700，使绝缘带53的基材层的材质为聚酰亚胺。
首先，求出覆盖顶侧的边缘部51的绝缘带53中的位于电极卷绕体20的端面41上的长度(b1)与内部短路率的关系。图5是表示电池1的顶侧的图。所述长度(b1)是指，如图5所示那样的从缩窄部11S的顶点P的正下方的位置至绝缘带53的端部为止的长度。此外，将缩窄部的表面(罐的内表面)中的与所述电极卷绕体20最接近的点定义为顶点P(参照图5)。
[实施例1]
如图5所示，将绝缘带53粘贴于顶侧的边缘部51，使b1＝1.5(mm)。
[实施例2]
以与实施例1同样的方式粘贴绝缘带53，使b1＝1.0(mm)。
[实施例3]
以与实施例1同样的方式粘贴绝缘带53，使b1＝0.5(mm)。
[比较例1]
以与实施例1同样的方式粘贴绝缘带53，使b1＝0.3(mm)。
[比较例2]
以与实施例1同样的方式粘贴绝缘带53，使b1＝0(mm)。
[评价]
针对上述电池进行了评价。将初次充电过程中发生内部短路的电池(无法充电的电池)的个数相对于组装100个结束后的电池1的比率设为内部短路率。
[表1]
a1(mm) b1(mm) 内部短路率(％)
实施例1 11.5 1.5 0
实施例2 12.0 1.0 0
实施例3 12.5 0.5 0
比较例1 12.7 0.3 48
比较例2 13.0 0 80
实施例1至实施例3的内部短路率小至0％，但比较例1和比较例2的内部短路率比较大。根据表1的结果，当覆盖顶侧的边缘部51的绝缘带53中的位于电极卷绕体20的端面41上的长度(b1)为0.5(mm)以上时，能够防止内部短路。
接下来，求出覆盖顶侧的边缘部51的绝缘带53中的位于电极卷绕体20的侧面部45上的长度(a1)与内部短路率的关系。此外，如图5所示，长度a1是指，从覆盖端面41的绝缘带53的表面(包含绝缘带53的厚度在内)至侧面部45中的绝缘带53的下端为止的长度。
[实施例4]
如图5所示，将绝缘带53粘贴于顶侧的边缘部51，使a1＝1.5(mm)。
[实施例5]
以与实施例4同样的方式粘贴绝缘带53，使a1＝1.0(mm)。
[实施例6]
以与实施例4同样的方式粘贴绝缘带53，使a1＝0.5(mm)。
[比较例3]
以与实施例4同样的方式粘贴绝缘带53，使a1＝0.3(mm)。
[比较例4]
以与实施例4同样的方式粘贴绝缘带53，使a1＝0(mm)。
[评价]
针对上述电池进行了评价。将初次充电过程中发生内部短路的电池(无法充电的电池)的个数相对于组装100个结束后的电池1的比率设为内部短路率。
[表2]
a1(mm) b1(mm) 内部短路率(％)
实施例4 1.5 7.5 0
实施例5 1.0 8.0 0
实施例6 0.5 8.5 0
比较例3 0.3 8.7 7
比较例4 0 9.0 80
实施例4至实施例6的内部短路率小至0％，但比较例3和比较例4的内部短路率比较大。根据表2，当覆盖顶侧的边缘部51的绝缘带53中的位于电极卷绕体20的侧面部45上的长度(a1)为0.5(mm)以上时，能够防止内部短路。
接下来，求出由绝缘带54粘贴于底侧的边缘部52实现的组装时脱落金属的发生率。图6是表示电池1的底侧的图。
[实施例7]
如图6所示，将绝缘带54粘贴于底侧的边缘部52，使b2＝1.5(mm)。
[实施例8]
以与实施例7同样的方式粘贴绝缘带54，使b2＝1.0(mm)。
[实施例9]
以与实施例7同样的方式粘贴绝缘带54，使b2＝0.5(mm)。
[比较例5]
以与实施例7同样的方式粘贴绝缘带54，使b2＝0.3(mm)。
[比较例6]
以与实施例7同样的方式粘贴绝缘带54，使b2＝0(mm)。
[评价]
在将100个电极卷绕体20插入外装罐11的工序中，将负极箔22C和负极集电板25接触外装罐11并产生了金属粉的情况设为组装时存在脱落金属，计算出其发生率(％)。
[表3]
a2(mm) b2(mm) 组装时脱落金属的发生率(％)
实施例7 11.5 1.5 0
实施例8 12.0 1.0 0
实施例9 12.5 0.5 0
比较例5 12.7 0.3 7
比较例6 13.0 0 20
实施例7至实施例9的组装时脱落金属的发生率小至0％，但比较例5和比较例6的组装时脱落金属的发生率比较大。根据表3，可知当b2≥0.5(mm)时，组装时不存在脱落金属。
[实施例10]
如图6所示，将绝缘带54粘贴于底侧的边缘部52，使a2＝1.5(mm)。
[实施例11]
以与实施例10同样的方式粘贴绝缘带54，使a2＝1.0(mm)。
[实施例12]
以与实施例10同样的方式粘贴绝缘带54，使a2＝0.5(mm)。
[比较例7]
以与实施例10同样的方式粘贴绝缘带54，使a2＝0.3(mm)。
[比较例8]
以与实施例10同样的方式粘贴绝缘带54，使a2＝0(mm)。
[评价]在将100个电极卷绕体20插入外装罐11的工序中，将负极箔22C和负极集电板25接触外装罐11并产生了金属粉的情况设为组装时存在脱落金属，计算出其发生率(％)。
[表4]
a2(mm) b2(mm) 组装时脱落金属的发生率(％)
实施例10 1.5 7.5 0
实施例11 1.0 8.0 0
实施例12 0.5 8.5 0
比较例7 0.3 8.7 3
比较例8 0 9.0 45
实施例10至实施例12的组装时脱落金属的发生率小至0％，但比较例7和比较例8的组装时脱落金属的发生率比较大。根据表4，可知当a2≥0.5(mm)时，组装时不存在脱落金属。因此，当b2≥0.5(mm)并且a2≥0.5(mm)时，可以说在组装电池1时不会产生金属粉。
接下来，求出由有无绝缘带53粘贴于顶侧的边缘部51和底侧的边缘部52实现的有无内部短路率和组装时脱落金属。
[实施例15]
如图5所示，将绝缘带53粘贴于顶侧的边缘部51，使a1＝6.0(mm)、b1＝3.0(mm)，如图6所示，将绝缘带53粘贴于底侧的边缘部52，使a2＝6.0(mm)、b2＝3.0(mm)。
[比较例11]
绝缘带53、54既不粘贴于顶侧的边缘部51也不粘贴于底侧的边缘部52。
[比较例12]
如图6所示，将绝缘带54粘贴于底侧的边缘部52，使a2＝6.0(mm)、b2＝3.0(mm)。不将绝缘带53粘贴于顶侧的边缘部51。
[比较例13]
如图5所示，将绝缘带53粘贴于顶侧的边缘部51，使a1＝6.0(mm)、b1＝3.0(mm)。不将绝缘带54粘贴于底侧的边缘部52。
[评价]
针对上述电池进行了评价。将初次充电过程中发生内部短路的电池(无法充电的电池)的个数相对于组装100个结束后的电池1的比率设为内部短路率。在将电极卷绕体20插入外装罐11的工序中，将负极箔22C和负极集电板25接触外装罐11并产生了金属粉的情况设为组装时存在脱落金属，将不产生金属粉的情况设为组装时不存在脱落金属。
[表5]
Figure BDA0003453314070000211
在实施例15中内部短路率为小至0％的值，并且，组装时不存在脱落金属，相对于此，在比较例11至比较例13中，内部短路率为比较大的值和/或组装时存在脱落金属。当绝缘带53粘贴于顶侧的边缘部51时，内部短路率为0％，当绝缘带54粘贴于底侧的边缘部52时，组装时不存在脱落金属。组装时脱落金属作为污染物，有可能会对电池1造成不良影响。根据表5，可知在将绝缘带53、54粘贴于顶侧的边缘部51和底侧的边缘部52的两方的情况下，能够防止内部短路，并且组装时不会产生脱落金属。
接下来，求出覆盖顶侧的边缘部51的绝缘带53中的位于电极卷绕体20的端面41上的长度(b3)、覆盖底侧的边缘部52的绝缘带54中的位于电极卷绕体20的端面42上的长度(b2)与电解液的注液时间的关系。此外，如图5所示，长度b3是指，从侧面部45中的绝缘带53的表面(包含绝缘带的厚度在内)至覆盖端面41的绝缘带53的中心轴侧的端部为止的长度，如图6所示，长度b2是指，从侧面部45中的绝缘带54的表面(包含绝缘带的厚度在内)至覆盖端面42的绝缘带54的中心轴侧的端部为止的长度。
[实施例21]
如图5所示，将绝缘带53粘贴于顶侧的边缘部51，如图6所示，将绝缘带54粘贴于底侧的边缘部52，使b3＝b2＝1(mm)。
[实施例22]
以与实施例21同样的方式粘贴绝缘带53、54，使b3＝b2＝2(mm)。
[实施例23]
以与实施例21同样的方式粘贴绝缘带53、54，使b3＝b2＝3(mm)。
[实施例24]
以与实施例21同样的方式粘贴绝缘带53、54，使b3＝b2＝4(mm)。
[实施例25]
以与实施例21同样的方式粘贴绝缘带53、54，使b3＝b2＝5(mm)。
[比较例21]
以与实施例21同样的方式粘贴绝缘带53、54，使b3＝b2＝6(mm)。
[比较例22]
以与实施例21同样的方式粘贴绝缘带53、54，使b3＝b2＝7(mm)。
[评价]
针对上述电池进行了评价。测量从开始注入电解液起直至完成注入为止的时间，并将其设为注入时间。
[表6]
Figure BDA0003453314070000231
在实施例21至实施例25中，注液时间的值比较小，相对于此，比较例21和比较例22的注液时间的值比较大。根据表6，当b3和b2为5mm以下时，即，当b3相对于电极卷绕体20的半径的比率和b2相对于电极卷绕体20的半径的比率为50％以下时，电解液的注液时间的增大比较小。因此，可知当覆盖顶侧的边缘部51的绝缘带53(第一绝缘部件)从边缘部51朝向通孔26覆盖至距离电极卷绕体20的半径一半以下的位置，覆盖底侧的边缘部52的绝缘带54(第二绝缘部件)从边缘部52朝向通孔26覆盖至距离电极卷绕体20的半径一半以下的位置时，能够抑制电解液的注液时间的增大。
接下来，求出覆盖顶侧的边缘部51的绝缘带53中的位于电极卷绕体20的侧面部45上的长度(a1)、覆盖底侧的边缘部52的绝缘带54中的位于电极卷绕体20的侧面部45上的长度(a2)与电解液的注液时间的关系。此外，如图6所示，长度a2是指，从覆盖端面42的绝缘带54的表面(包含绝缘带54的厚度在内)至侧面部45中的绝缘带54的上端为止的长度。
[实施例31]
如图5所示，将绝缘带53粘贴于顶侧的边缘部51，如图6所示，将绝缘带54粘贴于底侧的边缘部52，使a1＝a2＝1(mm)，使b3＝b2＝1(mm)。
[实施例32]
以与实施例31同样的方式粘贴绝缘带53、54，使a1＝a2＝2(mm)，使b3＝b2＝1(mm)。
[实施例33]
以与实施例31同样的方式粘贴绝缘带53、54，使a1＝a2＝3(mm)，使b3＝b2＝1(mm)。
[实施例34]
以与实施例31同样的方式粘贴绝缘带53、54，使a1＝a2＝4(mm)，使b3＝b2＝1(mm)。
[实施例35]
以与实施例31同样的方式粘贴绝缘带53、54，使a1＝a2＝5(mm)，使b3＝b2＝1(mm)。
[实施例36]
以与实施例31同样的方式粘贴绝缘带53、54，使a1＝a2＝6(mm)，使b3＝b2＝1(mm)。
[实施例37]
以与实施例31同样的方式粘贴绝缘带53、54，使a1＝a2＝7(mm)，使b3＝b2＝1(mm)。
[比较例31]
如图6所示，将绝缘带54粘贴于底侧的边缘部52，使a2＝30(mm)，使b2＝1(mm)。不将绝缘带53粘贴于顶侧的边缘部51。
[评价]
针对上述电池进行了评价。测量从开始注入电解液起直至完成注入为止的时间，并将其设为注入时间。
[表7]
a1(mm) a2(mm) b3(mm) b2(mm) 注液时间(mm)
实施例31 1 1 1 1 228
实施例32 2 2 1 1 231
实施例33 3 3 1 1 226
实施例34 4 4 1 1 235
实施例35 5 5 1 1 231
实施例36 6 6 1 1 239
实施例37 7 7 1 1 244
比较例31 - 30 - 1 320
实施例31至实施例37的注液时间的值比较小，相对于此，比较例31的注液时间的值比较大。根据表7，当a1和a2为7(mm)以下时，能够使电解液的注液较快。另外，根据表7的结果，可知在表6中a1、a2与注液时间的关系非常小。表明表7的数据成为表6的支持数据。
<2.变形例>
以上，具体说明了本发明的一实施方式，但本发明的内容并不限定于上述的实施方式，能够根据本发明的技术思想进行各种变形。
槽43的数量或配置可以为附图中例示出的数量或配置以外。
正极集电板24和负极集电板25具有形成扇形的形状的扇形部31、33，但也可以为除此以外的形状。
<3.应用例>
“电池包的例子”
图7是表示在将本发明的一实施方式所涉及的电池(以下，适当称为二次电池)应用于电池包330的情况下的电路结构例的框图。电池包300具有电池组301、外装、具有充电控制开关302a和放电控制开关303a的开关部304、电流检测电阻307、温度检测元件308和控制部310。
另外，电池包300具有正极端子321和负极端子322，在充电时正极端子321和负极端子322分别与充电器的正极端子、负极端子连接并进行充电。另外，在使用电子设备时，正极端子321和负极端子322分别与电子设备的正极端子、负极端子连接并进行放电。
电池组301由串联和/或并联地连接多个二次电池301a而成。该二次电池301a为本发明的二次电池。此外，在图7中，例示出了六个二次电池301a以2并联3串联(2P3S)的方式连接的情况，但除此以外，也可以为如n并联m串联(n、m为整数)那样的任意的连接方法。
开关部304具有充电控制开关302a和二极管302b以及放电控制开关303a和二极管303b，并由控制部310进行控制。二极管302b相对于从正极端子321流向电池组301的方向的充电电流具有反向极性，并且相对于从负极端子322流向电池组301的方向的放电电流具有正向极性。二极管303b相对于充电电流具有正向极性，相对于放电电流具有反向极性。此外，在该例中，开关部304设置于+侧，但也可以设置于-侧。
充电控制开关302a在电池电压成为过充电检测电压的情况下断开，通过充放电控制部进行控制，以便充电电流不流过电池组301的电流路径。在充电控制开关302a断开之后，仅能够通过二极管302b进行放电。另外，在充电时流过大电流的情况下断开，通过控制部310进行控制，以便切断流过电池组301的电流路径的充电电流。
放电控制开关303a在电池电压成为过放电检测电压的情况下断开，通过控制部310进行控制，以便放电电流不流过电池组301的电流路径。在放电控制开关303a断开之后，仅能够通过二极管303b进行充电。另外，在放电时流过大电流的情况下断开，通过控制部310进行控制，以便切断流过电池组301的电流路径的放电电流。温度检测元件308例如为热敏电阻，设置于电池组301的附近，测定电池组301的温度并将测定温度供给至控制部310。电压检测部311测定电池组301和构成其的各二次电池301a的电压，对该测定电压进行A/D转换并供给至控制部310。电流测定部313使用电流检测电阻307测定电流，并将该测定电流供给至控制部310。
开关控制部314根据从电压检测部311和电流测定部313输入的电压和电流，对开关部304的充电控制开关302a和放电控制开关303a进行控制。开关控制部314在二次电池301a的任一电压成为过充电检测电压或成为过放电检测电压以下时、或者在大电流急剧流动时，通过向开关部304发送控制信号，防止过充电、过放电和过电流充放电。
在此，例如，在二次电池为锂离子二次电池的情况下，过充电检测电压被确定为例如4.20V±0.05V，过放电检测电压被确定为例如2.4V±0.1V。
充放电开关例如能够使用MOSFET等半导体开关。在该情况下，MOSFET的寄生二极管作为二极管302b和二极管303b发挥作用。在使用P沟道型FET作为充放电开关的情况下，开关控制部314分别将控制信号DO和控制信号CO供给至充电控制开关302a和放电控制开关303a各自的栅极。在充电控制开关302a和放电控制开关303a为P沟道型的情况下，由比源极电位低规定值以上的栅极电位而导通。即，在通常的充电和放电动作中，使控制信号CO和控制信号DO为低电平，使充电控制开关302a和放电控制开关303a成为导通状态。
而且，例如在过充电或者过放电时，使控制信号CO和控制信号DO为高电平，使充电控制开关302a和放电控制开关303a成为断开状态。
存储器317由RAM、ROM构成，例如由作为非易失性存储器的EPROM(ErasableProgrammable Read Only Memory：可擦除可编程只读存储器)等构成。在存储器317中，能够预先存储由控制部310运算出的数值、在制造工序的阶段中测定出的各二次电池301a的初始状态下的电池的内部电阻值等，另外也能够适当地进行改写。另外，通过预先存储二次电池301a的满充容量，能够与控制部310一起计算出例如剩余容量。
在温度检测部318中，使用温度检测元件308测定温度，在异常发热时进行充放电控制，或者进行剩余容量的计算的校正。
“蓄电系统等的例子”
上述的本发明的一实施方式所涉及的电池能够用于搭载于例如电子设备、电动车辆、电动式航空器、蓄电装置等设备或者用于向它们进行供电。
作为电子设备，例如可列举出笔记本型个人计算机、智能手机、平板终端、PDA(便携信息终端)、移动电话、可穿戴式终端、无绳电话子机、摄录机、数码照相机、电子书、电子词典、音乐播放器、收音机、头戴式耳机、游戏机、导航系统、存储卡、起搏器、助听器、电动工具、电动剃须刀、冰箱、空调、电视机、音响、热水器、微波炉、洗碗机、洗衣机、干燥机、照明设备、玩具、医疗设备、机器人、负载调节器、交通信号灯等。
另外，作为电动车辆，可列举出铁路车辆、高尔夫球车、电动推车、电动汽车(包含混合动力汽车)等，能够用作它们的驱动用电源或者辅助用电源。作为蓄电装置，可列举出以住宅为代表的建筑物用或者发电设备用的电力储存用电源等。
以下，对上述的应用例中的使用了对上述的本发明的电池进行应用的蓄电装置的蓄电系统的具体例进行说明。
“电动工具的一例”
参照图8，对能够应用本发明的电动工具例如电动螺丝刀的一例进行概略说明。电动螺丝刀431在主体内收纳有DC马达等马达433。马达433的旋转被传递至轴434，通过轴434向被对象物拧入螺钉。在电动螺丝刀431上设置有用于用户操作的触发开关432。
在电动螺丝刀431的把手的下部框体内收纳有电池包430和马达控制部435。作为电池包430，能够使用电池包300。马达控制部435控制马达433。马达433以外的电动螺丝刀431的各个部分也可以通过马达控制部435进行控制。未图示的电池包430和电动螺丝刀431通过分别设置的卡合部件卡合。如后面所述，电池包430和马达控制部435分别具有微型计算机。从电池包430向马达控制部435供给电池电源，并且在两者的微型计算机之间通信电池包430的信息。
电池包430例如能够相对于电动螺丝刀431自由拆装。电池包430也可以内置于电动螺丝刀431。电池包430在充电时被安装于充电装置。此外，也可以在电池包430被安装于电动螺丝刀431时，将电池包430的一部分露出于电动螺丝刀431的外部，使用户能够视觉确认露出部分。例如，也可以在电池包430的露出部分上设置LED，使用户能够确认LED的发光和熄灭。
马达控制部435例如对马达433的旋转/停止以及旋转方向进行控制。而且，在过放电时切断对负载的供电。触发开关432例如被插入马达433与马达控制部435之间，当用户按下触发开关432时，向马达433供电，马达433进行旋转。当用户恢复触发开关432时，马达433的旋转停止。
“无人航空器”
参照图9来说明将本发明应用于电动式航空器用的电源的例子。本发明能够应用于无人航空器(所谓的无人机)的电源。图9是无人航空器的俯视图。机身由作为中心部的圆筒状或方筒状的主体部和固定于主体部的上部的支承轴442a～442f构成。作为一例，主体部为六边筒状，六根支承轴442a～442f从主体部的中心以等角间隔呈放射状延伸。主体部和支承轴442a～442f由轻量且强度高的材料构成。
在支承轴442a～442f的顶端部上分别安装有作为旋转叶片的驱动源的马达443a～443f。在马达443a～443f的旋转轴上安装有旋转叶片444a～444f。包含用于控制各马达的马达控制电路的电路单元445安装于支承轴442a～442f相交的中心部(主体部的上部)。
而且，在主体部的下侧的位置上配置有作为动力源的电池部。电池部具有三个电池包，以便对具有180度的对置间隔的马达和旋转叶片对进行供电。各电池包例如具有锂离子二次电池和控制充放电的电池控制电路。作为电池包，能够使用电池包300。马达443a和旋转叶片444a、马达443d和旋转叶片444d构成一对。同样地，(马达443b、旋转叶片444b)和(马达443e、旋转叶片444e)构成一对，(马达443c、旋转叶片444c)和(马达443f、旋转叶片444f)构成一对。这些对与电池包为相等的数量。
“车辆用蓄电系统”
参照图10来说明将本发明应用于电动车辆用的蓄电系统的例子。在图10中概略性地示出应用本发明的采用串联式混合动力系统的混合动力车辆的结构的一例。串联式混合动力系统是使用通过由发动机驱动的发电机发电的电力或者将其暂时储存于电池的电力，通过电力驱动力转换装置行驶的车辆。
在该混合动力车辆600中搭载有发动机601、发电机602、电力驱动力转换装置603、驱动轮604a、驱动轮604b、车轮605a、车轮605b、电池608、车辆控制装置609、各种传感器610、充电口611。将上述的本发明的电池包300应用于电池608。
混合动力车辆600将电力驱动力转换装置603作为动力源进行行驶。电力驱动力转换装置603的一例为马达。通过电池608的电力使电力驱动力转换装置603工作，该电力驱动力转换装置603的旋转力被传递至驱动轮604a、604b。此外，通过在所需的部位上使用直流-交流(DC-AC)或者逆转换(AC-DC转换)，使电力驱动力转换装置603既能够适用于交流马达又能够适用于直流马达。各种传感器610经由车辆控制装置609控制发动机转速，或者控制未图示的节流阀的开度(节气门开度)。各种传感器610包含速度传感器、加速度传感器、发动机转速传感器等。发动机601的旋转力被传递至发电机602，通过该旋转力能够将由发电机602生成的电力积蓄于电池608。
当通过未图示的制动机构使混合动力车辆600减速时，该减速时的阻力作为旋转力被施加于电力驱动力转换装置603，通过该旋转力由电力驱动力转换装置603生成的再生电力积蓄于电池608。
电池608还能够通过与混合动力车辆600的外部的电源连接，从该外部电源将充电口611作为输入口接受供电，并积蓄所接受的电力。
虽然未图示，但也可以具有能够根据与二次电池有关的信息进行与车辆控制有关的信息处理的信息处理装置。作为这样的信息处理装置，例如具有根据与电池的剩余量有关的信息进行电池剩余量显示的信息处理装置等。
此外，以上以使用通过由发动机驱动的发电机发电的电力或者将其暂时存储于电池的电力，通过马达行驶的串联式混合动力车辆为例进行了说明。然而，本发明也能够有效地应用于发动机和马达的输出均作为驱动源，适当切换并使用仅通过发动机行驶、仅通过马达行驶、通过发动机和马达行驶的这三种方式的并联式混合动力车辆。而且，本发明也能够有效地应用于不使用发动机而仅通过驱动马达进行驱动行驶的所谓的电动车辆。
符号说明
1…锂离子电池、12…绝缘板、20…电极卷绕体、21…正极、21A…正极箔、21B…正极活性物质层、21C…正极的活性物质非覆盖部、22…负极、22A…负极箔、22B…负极活性物质层、22C…负极的活性物质非覆盖部、23…隔膜、24…正极集电板、25…负极集电板、26…通孔、41、42…端部、43…槽、45…侧面部、46…固定带、51…顶侧的边缘部、52…底侧的边缘部、53、54…绝缘带、101…绝缘层。

Claims (18)

1.一种二次电池，在外装罐中有收容电极卷绕体和正极集电板以及负极集电板，所述电极卷绕体具有隔着隔膜层叠并卷绕带状的正极和带状的负极而成的结构，
在该二次电池中，
所述正极在带状的正极箔上具有正极活性物质非覆盖部，
所述负极在带状的负极箔上具有负极活性物质非覆盖部，
所述正极活性物质非覆盖部在所述电极卷绕体的端面的一方与所述正极集电板接合，
所述负极活性物质非覆盖部在所述电极卷绕体的端面的另一方与所述负极集电板接合，
所述正极活性物质非覆盖部和所述负极活性物质非覆盖部具有通过朝向所述卷绕而成的结构的中心轴弯折并重合而形成的平坦面，
设置有至少覆盖所述电极卷绕体的顶侧的边缘部的第一绝缘部件和至少覆盖所述电极卷绕体的底侧的边缘部的第二绝缘部件。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，
在所述平坦面上形成有槽。
3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，
在所述外装罐的开口部具有包含一个或多个弯折部分的顶点的缩窄部，
设定所述第一绝缘部件中的位于所述电极卷绕体的侧面部上的长度为a1，
设定从所述缩窄部的顶点中的与所述电极卷绕体最接近的顶点至所述第一绝缘部件的所述中心轴侧的端部为止的水平方向的长度为b1，此时，
满足0.5≤b1并且0.5≤a1，a1和b1的单位是mm。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的二次电池，其中，
设定所述第二绝缘部件中的位于所述电极卷绕体的侧面部上的长度为a2，
设定所述第二绝缘部件中的位于所述电极卷绕体的端部上的长度为b2，此时，
满足0.5≤b2并且0.5≤a2，a2和b2的单位是mm。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的二次电池，其中，
所述第一绝缘部件的长度b3为所述电极卷绕体的半径的1/2以下，和/或，
所述第二绝缘部件的长度b2为所述电极卷绕体的半径的1/2以下。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的二次电池，其中，
所述正极集电板和所述负极集电板的至少一方具有折叠而成的带状部，
所述第一绝缘部件的端部不接触所述正极集电板的折叠而成的带状部，和/或，
所述第二绝缘部件的端部不接触所述负极集电板的带状部。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的二次电池，其中，
具有粘贴于所述电极卷绕体的侧面部的固定带，
所述第一绝缘部件或者所述第二绝缘部件中的至少一方以不与所述固定带重叠的方式配置。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的二次电池，其中，
所述第一绝缘部件或者所述第二绝缘部件中的至少一方的厚度为所述固定带的厚度以下。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的二次电池，其中，
所述第一绝缘部件或者所述第二绝缘部件中的至少一方为在基材层的至少一面具有粘合层，且所述基材层的材质由聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺中的任一种构成的粘合带。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的二次电池，其中，
在所述外装罐内设置有顶侧绝缘板，
所述第一绝缘部件介于所述正极集电板与所述顶侧绝缘板之间。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的二次电池，其中，
在所述外装罐内设置有底侧绝缘板，
所述第二绝缘部件介于所述负极集电板与所述底侧绝缘板之间。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的二次电池，其中，
所述正极活性物质非覆盖部的宽度大于所述负极活性物质非覆盖部的宽度，
所述正极活性物质非覆盖部和所述负极活性物质非覆盖部的端部分别比所述隔膜的端部向外侧突出，并且所述正极活性物质非覆盖部从所述隔膜的宽度方向上的一端突出的部分的长度大于所述负极活性物质非覆盖部从所述隔膜的宽度方向上的另一端突出的部分的长度。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的二次电池，其中，
在所述正极活性物质非覆盖部中夹着所述隔膜与所述负极对置的部分上具有绝缘层。
14.一种电池包，具有：
权利要求1所述的二次电池；
控制部，对所述二次电池进行控制；以及
外装体，内包所述二次电池。
15.一种电动工具，
具有权利要求14所述的电池包，将所述电池包用作电源。
16.一种电动式航空器，具有：
权利要求14所述的电池包；
多个旋转叶片；
马达，分别使所述旋转叶片旋转；
支承轴，分别对所述旋转叶片和马达进行支承；
马达控制部，对所述马达的旋转进行控制；以及
供电线，向所述马达供电，
所述电池包与所述供电线连接。
17.根据权利要求16所述的电动式航空器，其中，
具有多对对置的所述旋转叶片，
具有多个所述电池包，
多对所述旋转叶片与多个所述电池包为相等的数量。
18.一种电动车辆，
具有权利要求1～13中任一项所述的二次电池，并具有：
转换装置，接受来自所述二次电池的供电并将其转换为车辆的驱动力；以及
控制装置，根据与所述二次电池有关的信息进行与车辆控制有关的信息处理。
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