CN114204094A - 二次电池以及二次电池的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及二次电池，用于缩小方形的电池壳体的内周面与卷绕电极体之间的无效空间。二次电池(100)具有：卷绕电极体(20)，通过长条状的正极片材(50)、长条状的负极片材(60)以及夹装在正极片材(50)与负极片材(60)之间的长条状的隔板(70)相重叠并以卷绕轴W为中心卷绕而成；和方形的电池壳体(30)，收纳卷绕电极体(20)。卷绕电极体(20)具有位于绕卷绕轴W的外周面的第1平面(21)、第2平面(22)、第3平面(23)及第4平面(24)。第1平面(21)与第2平面(22)隔着卷绕轴W对置。第3平面(23)与第4平面(24)设置于第1平面(21)与第2平面(22)之间并隔着卷绕轴W对置。
Description
技术领域
本发明涉及二次电池以及二次电池的制作方法。
背景技术
例如，在专利文献1中公开了一种具备方形的电池壳体和被收纳于电池壳体的扁平卷绕电极体的二次电池。扁平卷绕电极体是使正极片材、负极片材以及夹装在正极片材与负极片材之间的隔板重叠并卷绕为扁平状的结构。
另外，扁平卷绕电极体具备设置在与卷绕轴方向正交的一个方向上的两端的2个圆弧部和被2个圆弧部夹着的平面部。从卷绕轴方向观察时，扁平卷绕电极体的外周形状由2个圆弧部和平面部构成。例如在专利文献2以及专利文献3等中也公开了这样的结构的扁平卷绕电极体。
专利文献1：日本特开2017－120729号公报
专利文献2：日本特开2018－55893号公报
专利文献3：日本特开平11－97055号公报
其中，当将上述那样的扁平卷绕电极体收纳于方形的电池壳体时，在扁平卷绕电极体的2个圆弧部与电池壳体的内周面之间形成空隙。由于该空隙会成为无效空间，所以优选该空隙的大小更小。
发明内容
这里提出的二次电池具备卷绕电极体和电池壳体。卷绕电极体通过长条状的正极片材、长条状的负极片材、以及夹装在正极片材与负极片材之间的隔板相重叠并以卷绕轴为中心进行卷绕而成。电池壳体是收纳卷绕电极体的方形的壳体。卷绕电极体具有位于绕卷绕轴的外周面的第1平面、第2平面、第3平面以及第4平面。第1平面与第2平面隔着卷绕轴对置。第3平面与第4平面设置于第1平面与第2平面之间，并隔着卷绕轴对置。
根据这里提出的二次电池，通过沿着方形的电池壳体的内周面配置第1平面、第2平面、第3平面以及第4平面，能够比以往缩小电池壳体与卷绕电极体之间的无效空间。因此，能够使卷绕电极体的体积效率提高。
在这里提出的二次电池中，卷绕电极体可以具有：第1圆弧部，设置于第1平面与第3平面之间；第2圆弧部，设置于第1平面与第4平面之间；第3圆弧部，设置于第2平面与第3平面之间；以及第4圆弧部，设置于第2平面与第4平面之间。
在这里提出的二次电池中，可以在第1圆弧部、第2圆弧部、第3圆弧部以及第4圆弧部各自的内部的位置处，在正极片材、负极片材以及隔板相重合的空间形成有内部空隙。
在这里提出的二次电池中，隔板可以具有第1隔板和第2隔板。卷绕电极体可以在按照正极片材、第1隔板、负极片材以及第2隔板的顺序相重叠的状态下卷绕而成。此时，可以在位于第1圆弧部、第2圆弧部、第3圆弧部以及第4圆弧部各自的内部的正极片材与第1隔板之间、第1隔板与负极片材之间、负极片材与第2隔板之间、以及第2隔板与正极片材之间分别形成有内部空隙。
在这里提出的二次电池中，至少第1平面以及第3平面可以与电池壳体的内周面接触。此时，在第1圆弧部与电池壳体的内周面之间可以形成有外部空隙。在第1圆弧部的内部可以形成有1个或者多个内部空隙。外部空隙可以大于1个内部空隙。
在这里提出的二次电池中，电池壳体可以具有：第1壳体平面，以沿着第1平面的方式与第1平面对置；第2壳体平面，以沿着第2平面的方式与第2平面对置，且隔着卷绕电极体与第1壳体平面对置；第3壳体平面，以沿着第3平面的方式与第3平面对置；以及第4壳体平面，以沿着第4平面的方式与第4平面对置，且隔着卷绕电极体与第3壳体平面对置。
这里提出的二次电池的制作方法包括卷绕工序和按压工序。当将相互交叉的3个方向设为第1方向、第2方向以及第3方向时，在卷绕工序中，使正极片材、负极片材以及隔板相重叠，并以沿第1方向延伸的卷绕轴为中心进行卷绕来制作卷绕电极体。在按压工序中，通过一边在第2方向按压卷绕电极体、一边在第3方向按压卷绕电极体，来使卷绕电极体扁平而在卷绕电极体的外周面形成隔着卷绕轴对置的第1平面以及第2平面和设置于第1平面与第2平面之间并隔着卷绕轴对置的第3平面以及第4平面。
根据这里提出的二次电池的制作方法，通过进行按压工序，能够在第2方向按压卷绕电极体由此在卷绕电极体形成在第2方向相互对置的2个平面(例如第1平面以及第2平面)。另外，通过在第3方向按压卷绕电极体，能够在卷绕电极体形成在第3方向相互对置的2个平面(例如第3平面以及第4平面)。
在这里提出的二次电池的制作方法中，可以还包括下述的配置工序：在卷绕工序之后，以使具有能够与卷绕电极体接触的第1固定面的第1位置固定体以及具有能够与卷绕电极体接触的第2固定面的第2位置固定体隔着卷绕电极体而第1固定面与第2固定面对置的方式沿着第3方向配置第1位置固定体、第2位置固定体以及卷绕电极体。此时，在按压工序中，可以在配置工序之后将卷绕电极体沿第2方向推压至卷绕电极体被第1固定面以及第2固定面按压为止。
附图说明
图1是示意性地表示实施方式所涉及的二次电池的内部构造的剖视图，是从第2方向观察的图。
图2是表示实施方式所涉及的二次电池的卷绕电极体的结构的示意图，是一部分被展开了的图。
图3是示意性地表示实施方式所涉及的二次电池的电池壳体与卷绕电极体的剖视图，是图1的III－III剖面处的二次电池的剖视图。
图4是示意性地表示卷绕电极体的第1圆弧部的周围的剖视图。
图5是表示实施方式所涉及的二次电池的制作方法的流程图。
图6是表示在卷绕工序中卷绕后的卷绕电极体的示意图。
图7是表示在按压工序中推压卷绕电极体之前的状态的示意图。
图8是表示在按压工序中推压卷绕电极体的中途的状态的示意图。
图9是表示在按压工序中推压卷绕电极体之后的状态的示意图。附图标记的说明：
20…卷绕电极体；21…第1平面；22…第2平面；23…第3平面；24…第4平面；26…第1圆弧部；27…第2圆弧部；28…第3圆弧部；29…第4圆弧部；30…电池壳体；50…正极片材；60…负极片材；70…隔板；71…第1隔板；72…第2隔板；81…第1壳体平面；82…第2壳体平面；83…第3壳体平面；84…第4壳体平面；91…外部空隙；92…内部空隙；100…二次电池；S1…卷绕工序；S2…配置工序；S3…按压工序。
具体实施方式
以下，参照附图对这里公开的二次电池的一个实施方式进行说明。对于本说明书中特别言及的事项以外的情况中的实施所需的情况而言，能够理解为本领域技术人员基于该领域的现有技术的设计事项。能够基于本说明书中公开的内容与该领域中的技术常识来实施本发明。其中，在以下的附图中，对起到相同作用的部件、部位标注相同的附图标记来进行说明。另外，各图中的尺寸关系(长度、宽度、厚度等)并不反映实际的尺寸关系。
在本说明书中，“电池”是泛指能够取出电能的蓄电设备的用语，是包括一次电池以及二次电池的概念。“二次电池”是泛指可重复充放电的蓄电设备，包括锂二次电池、镍氢电池、镍镉电池等所谓的蓄电池。以下，例示作为二次电池的一种的锂离子二次电池，来对这里公开的二次电池详细进行说明。但是，这里公开的二次电池并不限定于这里说明的实施方式。
图1是示意性表示本实施方式所涉及的二次电池100的内部构造的剖视图。在本实施方式中，二次电池100被配置于由相互交叉(这里为正交)的第1方向D1、第2方向D2以及第3方向D3表示的三维空间。在附图中，附图标记F、Rr、L、R、U、D分别表示前、后、左、右、上、下。在图1、图3、图4中，第1方向D1表示前后方向，第2方向D2表示左右方向，第3方向D3表示上下方向。第1方向D1亦是卷绕轴W(参照图2)延伸的方向。
如图1所示，本实施方式所涉及的二次电池100是具备电池壳体30、卷绕电极体20以及非水电解液10的密闭型的锂离子二次电池。
电池壳体30将卷绕电极体20以及非水电解液10以密闭在内部的状态进行收纳。在本实施方式中，电池壳体30的形状为长方体形状，是扁平的方形。电池壳体30具备主体31和盖体32。主体31是在一端(例如上端)具有开口部(未图示)的方形的中空的部件。盖体32是将主体31的上述开口部封堵的板状的部件。盖体32被安装于主体31。
在盖体32设置有外部连接用的正极端子42以及负极端子44和安全阀36。安全阀36用于在电池壳体30的内压上升至规定压力以上的情况下释放该内压。另外，在电池壳体30设置有用于将非水电解液10注入至主体31内的注入口(未图示)。电池壳体30的材质不特别限定，但作为电池壳体30的材质，例如可使用铝等轻型且热传导性高的金属材料。
图2是表示本实施方式所涉及的二次电池100的卷绕电极体20的结构的示意图。如图2所示，卷绕电极体20具有长条状的正极片材50、长条状的负极片材60以及长条状的隔板70。隔板70夹装在正极片材50与负极片材60之间。在本实施方式中，隔板70具有第1隔板71和第2隔板72，由2张隔板构成。卷绕电极体20是使正极片材50、负极片材60以及隔板70重叠并以卷绕轴W为中心卷绕而成的结构。在本实施方式中，按正极片材50、第1隔板71、负极片材60、以及第2隔板72的顺序在被展开的正极片材50的长度方向上对齐方向地重叠且绕卷绕轴W进行卷绕。
在正极片材50中，在长条状且片状的正极集电体52的单面或者两面(在本实施方式中为两面)沿着长度方向形成有包括正极活物质的正极活物质层54。在正极集电体52中的卷绕轴W所延伸的方向(这里为第1方向D1)的一端侧(在图2中为左端侧)的端部设置有未形成正极活物质层54的未形成部52a。这里，第1方向D1是指沿着展开时的正极片材50的短边方向的方向。正极片材50的未形成部52a是正极集电体52露出的部分。如图1所示，在正极片材50的未形成部52a接合有正极集电板42a。在正极集电板42a电连接有正极端子42。
在本实施方式中，正极集电体52能够使用可作为这种二次电池的正极集电体而使用的构成，并不特别限制。作为正极集电体52，优选使用具有良好的导电性的金属制的正极集电体。作为正极集电体52，例如能够采用铝、镍、钛、不锈钢等金属材料。特别优选使用铝(例如铝箔)作为正极集电体52。
作为正极活性物质层54所包括的正极活性物质，例如可举出层状构造或尖晶石构造等锂复合金属氧化物(例如、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiNiO2、LiCoO2、LiFeO2、LiMn2O4、LiNi0.5Mn1.5O4、LiCrMnO4、LiFePO4等)。通过使正极活性物质和根据需要而使用的材料(例如导电材料、粘合剂等)分散至适当的溶剂(例如N－甲基－2－吡咯烷酮：NMP)，调整膏状(或者糊状)的组合物，将该组合物的适当量赋予到正极集电体52的表面并进行干燥，能够形成正极活性物质层54。
如图2所示，在负极片材60中，在长条状且片状的负极集电体62的单面或者两面(在本实施方式中为两面)沿长度方向形成有包括负极活性物质的负极活性物质层64。在负极集电体62中的卷绕轴W所延伸的方向的另一端侧(在图2中为右端侧)的端部设置有未形成负极活性物质层64的未形成部62a。负极片材60的未形成部62a是负极集电体62露出的部分。如图1所示，在负极片材60的未形成部62a接合有负极集电板44a。在负极集电板44a电连接有负极端子44。
在本实施方式中，负极集电体62能够使用可作为这种二次电池的负极集电体而使用的构成，并不特别限制。作为负极集电体62，优选使用具有良好的导电性的金属制的负极集电体。作为负极集电体62，例如能够使用以铜(例如铜箔)或者铜为主体的合金。
作为负极活性物质层64所包括的负极活性物质，例如可举出至少一部分包括石墨构造(例如层状构造)的粒子状(或球状、鱗片状)的碳素材料、锂过渡金属复合氧化物(例如Li4Ti5O12等锂钛复合氧化物)、锂过渡金属复合氮化物等。通过使负极活性物质和根据需要而使用的材料(例如粘合剂等)分散至适当的溶剂(例如离子交换水)，调整膏状(或者糊状)的组合物，将该组合物的适当量赋予到负极集电体62的表面并进行干燥，能够形成负极活性物质层64。
如图2所示，作为隔板70(详细而言为第1隔板71以及第2隔板72)，能够使用以往公知的由多孔质片材构成的隔板而不特别限制。作为隔板70，例如可举出由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酯、纤维素、聚酰胺等树脂构成的多孔质片材(例如膜、无纺布等)。该多孔质片材可以是单层构造，也可以是二层以上的多个构造(例如在PE层的两面层叠有PP层的三层构造)。另外，也可以是在多孔质片材的单面或者两面具备多孔质的耐热层的结构。该耐热层例如能够是包括无机填料和粘合剂的层(例如填料层)。作为无机填料，例如能够优选采用氧化铝、勃姆石、二氧化硅等。
如图1所示，与卷绕电极体20一同被收纳于电池壳体30的非水电解液10在适当的非水溶剂中含有配盐，能够采用以往公知的非水电解液而不特别限制。作为非水溶剂，例如能够使用碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)等。另外，作为配盐，例如能够适宜地使用锂盐(例如LiBOB、LiPF6等)。在本实施方式中，采用LiBOB作为配盐。该情况下，优选非水电解液10中的LiBOB含有量为0.3wt％～0.6wt％。
接下来，对本实施方式所涉及的卷绕电极体20以及电池壳体30的形状进行详述。图3是示意性地表示二次电池100的剖视图，是图1的III－III剖面处的二次电池100的剖视图。其中，在图3中，在卷绕电极体20中图示了外周形状，省略了被卷绕的状态的图示。如图3所示，本实施方式所涉及的卷绕电极体20的外周形状是从卷绕轴W的方向(这里为第1方向D1)观察时角圆滑的四边形状。在本实施方式中，卷绕电极体20的第1方向D1的中央部分的外周形状是角圆滑的四方形状。这里，卷绕电极体20的第1方向D1的中央部分例如是指在第1方向D1上3等份时的中央的部分。在以下的与卷绕电极体20相关的说明中，基本上对卷绕电极体20的整体进行说明，但在未确定卷绕电极体20的部分进行说明的情况下，至少说明卷绕电极体20的第1方向D1的中央部分。
卷绕电极体20具有第1平面21、第2平面22、第3平面23以及第4平面24。第1平面21～第4平面24分别构成卷绕电极体20的绕卷绕轴W的外周面的一部分，位于绕卷绕轴W的外周面。在本实施方式中，第1平面21构成卷绕电极体20的外周面中的第2方向D2的一端侧的面，这里构成左表面。第1平面21是沿第1方向D1(换言之卷绕轴W延伸的方向)以及第3方向D3扩展的平面。第1平面21是在第1方向D1上比在第3方向D3上长的平面。
第2平面22配置在卷绕电极体20的隔着卷绕轴W与第1平面21对置的位置。在本实施方式中，第2平面22构成卷绕电极体20的外周面中的第2方向D2的另一端侧的面，这里构成右表面。第2平面22是沿第1方向D1以及第3方向D3扩展的平面。第2平面22与第1平面21同样，是在第1方向D1上比在第3方向D3上长的平面。第2平面22配置于比第1平面21靠右方，沿第2方向D2与第1平面21排列配置。即，在从第2方向D2观察时，第1平面21与第2平面22重叠。第1平面21与第2平面22平行，但可以从该平行稍微倾斜。
在本实施方式中，第1平面21与第2平面22为相同的大小。但是，第1平面21可以大于第2平面22，也可以小于第2平面22。另外，在本实施方式中，第1平面21的第1方向D1的长度与第2平面22的第1方向D1的长度相同。然而，第1平面21的第1方向D1的长度也可以比第2平面22的第1方向D1的长度长，还可以比第2平面22的第1方向D1的长度短。同样，第1平面21的第3方向D3的长度与第2平面22的第3方向D3的长度相同，但也可以比第2平面22的第3方向D3的长度长，还可以比第2平面22的第3方向D3的长度短。
第3平面23设置于第1平面21与第2平面22之间。第3平面23构成卷绕电极体20的外周面中的第3方向D3的一端侧的面，这里构成为下表面。在本实施方式中，第3平面23配置于比第1平面21以及第2平面22靠下方的位置。第3平面23是沿第1方向D1以及第2方向D2扩展的平面，与第1平面21以及第2平面22正交。第3平面23是在第1方向D1上比在第2方向D2上长的平面。
第4平面24配置在卷绕电极体20的隔着卷绕轴W与第3平面23对置的位置。第4平面24配置于第1平面21与第2平面22之间。在本实施方式中，第4平面24构成卷绕电极体20的外周面中的第3方向D3的另一端侧，这里构成上表面。第4平面24配置于比第1平面21以及第2平面22靠上方的位置。第4平面24与第3平面23同样，是沿第1方向D1以及第2方向D2扩展的平面，与第1平面21以及第2平面22正交。另外，第4平面24是在第1方向D1上比在第2方向D2上长的平面。
在本实施方式中，第4平面24配置于比第3平面23靠上方的位置，沿第3方向D3与第3平面23排列配置。在从第3方向D3观察时，第3平面23与第4平面24重叠。第3平面23与第4平面24平行，但也可以从该平行稍微倾斜。在本实施方式中，第3平面23与第4平面24为相同的大小，但第3平面23可以大于第4平面24，也可以小于第4平面24。另外，在本实施方式中，第3平面23的第1方向D1的长度与第4平面24的第1方向D1的长度相同，但也可以比第4平面24的第1方向D1的长度长，还可以比第4平面24的第1方向D1的长度短。同样，第3平面23的第2方向D2的长度与第4平面24的第2方向D2的长度相同，但也可以比第4平面24的第2方向D2的长度长，还可以比第4平面24的第2方向D2的长度短。
在本实施方式中，第3平面23以及第4平面24分别小于第1平面21以及第2平面22，但也可以大于第1平面21以及第2平面22。另外，第3平面23以及第4平面24分别可以与第1平面21以及第2平面22为相同的大小。在本实施方式中，第3平面23以及第4平面24各自的第2方向D2的长度比第1平面21以及第2平面22各自的第3方向D3的长度短。但是，第3平面23以及第4平面24各自的第2方向D2的长度也可以与第1平面21以及第2平面22各自的第3方向D3的长度相同，还可以比该第3方向D3的长度长。另外，第3平面23以及第4平面24各自的第1方向D1的长度与第1平面21以及第2平面22各自的第1方向D1的长度相同。但是，第3平面23以及第4平面24各自的第1方向D1的长度也可以比第1平面21以及第2平面22各自的第1方向D1的长度长，还可以比第1平面21以及第2平面22各自的第1方向D1的长度短。
在本实施方式中，如图3所示，卷绕电极体20还具有第1圆弧部26、第2圆弧部27、第3圆弧部28以及第4圆弧部29。第1圆弧部26～第4圆弧部29分别构成了卷绕电极体20的外周面中的曲面部分。这里，在从卷绕轴W延伸的方向(这里为第1方向D1)观察时，第1圆弧部26～第4圆弧部29设置于卷绕电极体20的四个角。
第1圆弧部26设置于第1平面21与第3平面23之间。第1圆弧部26与第1平面21以及第3平面23连续。第1圆弧部26位于比第1平面21靠下方且右方的位置，且位于比第3平面23靠左方且上方的位置。第2圆弧部27设置于第1平面21与第4平面24之间。第2圆弧部27与第1平面21以及第4平面24连续。第2圆弧部27位于比第1平面21靠上方且右方的位置，且位于比第4平面24靠左方且下方的位置。第2圆弧部27配置于比第1圆弧部26靠上方的位置。第1圆弧部26与第2圆弧部27沿第3方向D3排列配置，在从第3方向D3观察时，第1圆弧部26与第2圆弧部27重叠。
第3圆弧部28设置于第2平面22与第3平面23之间。第3圆弧部28与第2平面22以及第3平面23连续。第3圆弧部28位于比第2平面22靠下方且左方的位置，且位于比第3平面23靠右方且上方的位置。第3圆弧部28沿第2方向D2与第1圆弧部26排列配置。在从第2方向D2观察时，第3圆弧部28与第1圆弧部26重叠。第4圆弧部29设置于第2平面22与第4平面24之间。第4圆弧部29与第2平面22以及第4平面24连续。第4圆弧部29位于比第2平面22靠上方且左方的位置，且位于比第4平面24靠右方且下方的位置。在本实施方式中，第4圆弧部29沿第2方向D2与第2圆弧部27配置排列。在从第2方向D2观察时，第4圆弧部29与第2圆弧部27重叠。另外，第4圆弧部29沿第3方向D3与第3圆弧部28排列配置。在从第3方向D3观察时，第4圆弧部29与第3圆弧部28重叠。
在本实施方式中，第1圆弧部26～第4圆弧部29分别为相同的大小。即，第1圆弧部26～第4圆弧部29各自的曲率半径相同。但是，第1圆弧部26～第4圆弧部29中的任一个圆弧部的大小可以与其他圆弧部的大小不同。即，第1圆弧部26～第4圆弧部29中的任一个圆弧部的曲率半径可以与其他圆弧部的曲率半径不同。
如上述那样，收纳非水电解液10(参照图1)以及卷绕电极体20的电池壳体30为方形的壳体。因此，电池壳体30在内部具有方形的内部空间。在该内部空间收纳有非水电解液10以及卷绕电极体20。
在本实施方式中，如图3所示，电池壳体30具有第1壳体平面81、第2壳体平面82、第3壳体平面83以及第4壳体平面84。第1壳体平面81～第4壳体平面84构成了电池壳体30的内周面。在本实施方式中，第1壳体平面81～第3壳体平面83构成电池壳体30的主体31的内周面，第4壳体平面84构成电池壳体30的盖体32的内周面。
第1壳体平面81构成电池壳体30的内周面中的第2方向D2的一端侧的面，这里构成左表面。第1壳体平面81以沿着卷绕电极体20的第1平面21的方式与第1平面21对置。这里，第1壳体平面81位于比第1平面21靠左方的位置。在从第2方向D2观察时，第1壳体平面81与第1平面21重叠。第1壳体平面81与第1平面21平行，但也可以相对于第1平面21稍微倾斜。
第2壳体平面82构成电池壳体30的内周面中的第2方向D2的另一端侧的面，这里构成右表面。第2壳体平面82与第1壳体平面81平行，沿第2方向D2排列配置。在从第2方向D2观察时，第2壳体平面82与第1壳体平面81重叠。第2壳体平面82隔着卷绕电极体20与第1壳体平面81对置。第2壳体平面82以沿着卷绕电极体20的第2平面22的方式与第2平面22对置。这里，第2壳体平面82位于比第2平面22靠右方的位置，在从第2方向D2观察时，第2壳体平面82与第2平面22重叠。第2壳体平面82与第2平面22平行，但也可以相对于第2平面22稍微倾斜。
第3壳体平面83构成电池壳体30的内周面中的第3方向D3的一端侧的面，这里构成下表面。第3壳体平面83设置于第1壳体平面81与第2壳体平面82之间。在本实施方式中，第3壳体平面83与第1壳体平面81以及第2壳体平面82连续。详细而言，第3壳体平面83的左端与第1壳体平面81的下端连接。第3壳体平面83的右端与第2壳体平面82的下端连接。第3壳体平面83以沿着卷绕电极体20的第3平面23的方式与第3平面23对置。这里，第3壳体平面83位于比第3平面23靠下方的位置。在从第3方向D3观察时，第3壳体平面83与第3平面23重叠。第3壳体平面83与第3平面23平行，但也可以相对于第3平面23稍微倾斜。
第4壳体平面84构成电池壳体30的内周面中的第3方向D3的另一端侧的面，这里构成上表面。第4壳体平面84与第3壳体平面83同样，设置于第1壳体平面81与第2壳体平面82之间。第4壳体平面84与第1壳体平面81以及第2壳体平面82以能够装卸的方式连续。详细而言，在盖体32被安装于电池壳体30的主体31时，第4壳体平面84的左端与第1壳体平面81的上端连接，第4壳体平面84的右端与第2壳体平面82的上端连接。第4壳体平面84与第3壳体平面83平行，沿第3方向D3排列配置。在从第3方向D3观察时，第4壳体平面84与第3壳体平面83重叠。第4壳体平面84隔着卷绕电极体20与第3壳体平面83对置。第4壳体平面84以沿着卷绕电极体20的第4平面24的方式与第4平面24对置。这里，第4壳体平面84位于比第4平面24靠上方的位置。在从第3方向D3观察时，第4壳体平面84与第4平面24重叠。第4壳体平面84与第4平面24平行，但也可以相对于第4平面24稍微倾斜。
在本实施方式中，虽然省略了图示，但在电池壳体30的内周面与卷绕电极体20之间配置有绝缘膜。该绝缘膜例如由聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等树脂材料形成。在卷绕电极体20被收纳于电池壳体30的状态下，卷绕电极体20的第1平面21、第2平面22、第3平面23以及第4平面24中的至少任1个以上经由上述绝缘膜与电池壳体30的内周面间接地接触。在本实施方式中，卷绕电极体20的第1平面21、第2平面22以及第3平面23经由上述绝缘膜与电池壳体30的内周面间接地接触，第4平面24不与电池壳体30的内周面接触，而与该内周面分离。详细而言，在卷绕电极体20被收纳于电池壳体30的状态下，第1平面21经由上述绝缘膜与第1壳体平面81接触，第2平面22经由上述绝缘膜与第2壳体平面82接触，第3平面23经由上述绝缘膜与第3壳体平面83接触。另一方面，第4平面24不与第4壳体平面84接触，从第4壳体平面84向下方分离。此外，第4平面24也可以经由上述绝缘膜与电池壳体30的内周面接触。
在本实施方式中，如图3所示，在将卷绕电极体20收纳于电池壳体30的状态下，在卷绕电极体20与电池壳体30之间形成有空隙(以下，称为外部空隙91)。外部空隙91是指在卷绕电极体20的外周面与电池壳体30的内周面之间形成的间隙。在本实施方式中，外部空隙91具有第1外部空隙91a、第2外部空隙91b、第3外部空隙91c以及第4外部空隙91d。
第1外部空隙91a是形成于第1圆弧部26与电池壳体30的内周面之间的间隙。这里，第1外部空隙91a是由第1圆弧部26、电池壳体30的第1壳体平面81以及第3壳体平面83围起的间隙。其中，第1外部空隙91a是本发明的“形成于第1圆弧部与电池壳体的内周面之间的外部空隙”的一个例子。第2外部空隙91b是形成于第2圆弧部27与电池壳体30的内周面之间的间隙。第2外部空隙91b是由第2圆弧部27、电池壳体30的第1壳体平面81以及第4壳体平面84围起的间隙。
第3外部空隙91c是形成于第3圆弧部28与电池壳体30的内周面之间的间隙。第3外部空隙91c是由第3圆弧部28、电池壳体30的第2壳体平面82以及第3壳体平面83围起的间隙。这里，第1外部空隙91a与第3外部空隙91c为相同的大小。但是，第1外部空隙91a也可以大于第3外部空隙91c，还可以小于第3外部空隙91c。
第4外部空隙91d是形成于第4圆弧部29与电池壳体30的内周面之间的间隙。这里，第4外部空隙91d是由第4圆弧部29、电池壳体30的第2壳体平面82以及第4壳体平面84围起的间隙。在本实施方式中，第4外部空隙91d的大小与第2外部空隙91b的大小相同。但是，第4外部空隙91d也可以大于第2外部空隙91b，还可以小于第2外部空隙91b。其中，在第4壳体平面84与第4平面24如本实施方式那样分离的情况下，第2外部空隙91b与第4外部空隙91d连续。该情况下，例如将该连续的空隙在第2方向D2上2等份时的左侧的空隙作为第2外部空隙91b，将右侧的空隙作为第4外部空隙91d。
在卷绕电极体20的第1圆弧部26、第2圆弧部27、第3圆弧部28以及第4圆弧部29中的至少任1个以上的内部中，在正极片材50、负极片材60以及隔板70相重合的空间形成有图4所示那样的内部空隙92。在本实施方式中，内部空隙92在第1圆弧部26的内部、第2圆弧部27的内部、第3圆弧部28的内部以及第4圆弧部29的内部形成于正极片材50、负极片材60以及隔板70相重合的空间。相对于各圆弧部26～29形成有多个内部空隙92。在图4中，针对形成于第1圆弧部26的内部的内部空隙92进行了图示，形成于第2圆弧部27～第4圆弧部29中的内部的内部空隙92也是与第1圆弧部26同样的结构。即，在本实施方式中，在第1圆弧部26～第4圆弧部29中内部空隙92的结构相同。因此，以下针对第1圆弧部26的内部中的内部空隙92的结构进行说明，适当地省略第2圆弧部27～第4圆弧部29各自的内部中的内部空隙92的结构的说明。
如图4所示，在本实施方式中，内部空隙92具有第1内部空隙92a、第2内部空隙92b、第3内部空隙92c以及第4内部空隙92d。第1内部空隙92a～第4内部空隙92d分别是本发明的内部空隙的一个例子。第1内部空隙92a是在位于第1圆弧部26的内部的正极片材50与第1隔板71之间形成的间隙。第2内部空隙92b是在位于第1圆弧部26的内部的第1隔板71与负极片材60之间形成的间隙。第3内部空隙92c是在位于第1圆弧部26的内部的负极片材60与第2隔板72之间形成的间隙。第4内部空隙92d是在位于第1圆弧部26的内部的第2隔板72与正极片材50之间形成的间隙。此外，在本实施方式中，虽然省略了详细图示，但在第2圆弧部27的内部、第3圆弧部28的内部以及第4圆弧部29的内部分别形成有上述那样的第1内部空隙92a、第2内部空隙92b、第3空隙92c以及第4内部空隙92d。
在本实施方式中，第1内部空隙92a～第4内部空隙92d的大小相同。在本说明书中，“相同”包括少量的误差。第1内部空隙92a～第4内部空隙92d各自的容积相同。但是，第1内部空隙92a～第4内部空隙92d中的任一个的内部空隙的大小可以与其他的内部空隙的大小不同。
另外，在本实施方式中，上述的第1外部空隙91a～第4外部空隙91d(参照图3)分别大于第1内部空隙92a，大于第2内部空隙92b，大于第3内部空隙92c，且大于第4内部空隙92d。换言之，第1外部空隙91a～第4外部空隙91d各自的容积大于第1内部空隙92a～第4内部空隙92d中的任一个的容积。例如，第1外部空隙91a～第4外部空隙91d各自的容积是第1内部空隙92a～第4内部空隙92d中的任一个的容积的1.01倍～1.1倍。但是，第1外部空隙91a～第4外部空隙91d各自的容积也可以是第1内部空隙92a～第4内部空隙92d中的任一个的容积的1.1倍以上。
在本实施方式中，非水电解液10进入至外部空隙91以及内部空隙92。将外部空隙91与内部空隙92合并简称为空隙95。这里，在卷绕电极体20被收纳于电池壳体30的状态下，电池壳体30的内部中的空隙95的比例为5％～20％，优选为5％～15％，更优选为5％～10％。
以上，对本实施方式所涉及的二次电池100的结构进行了说明。接下来，按照图5的流程图并使用图6～图9的附图对本实施方式所涉及的二次电池100的制作方法进行说明。其中，在图6～图9中，对卷绕电极体20、20A仅图示了外形形状。如图5所示，二次电池100的制作方法包含卷绕工序S1、配置工序S2以及按压工序S3。
首先，在图5的卷绕工序S1中，制作图6所示那样的圆柱状的卷绕电极体20A。在卷绕工序S1中，如图2所示，使正极片材50、负极片材60以及隔板70重叠并以沿第1方向D1延伸的卷绕轴W为中心进行卷绕来制作卷绕电极体20A(参照图6)。这里，按照正极片材50、第1隔板71、负极片材60以及第2隔板72的顺序重叠。而且，在使正极片材50、第1隔板71、负极片材60以及第2隔板72重叠的状态下，以卷绕轴W为中心进行卷绕。由此，如图6所示，制作非扁平的圆柱状的卷绕电极体20A。在本实施方式中，通过推压圆柱状的卷绕电极体20A，来制作图9所示那样的具有第1平面21～第4平面24的卷绕电极体20。
如图5所示，在卷绕工序S1之后进行配置工序S2。在配置工序S2中，如图7所示，对在卷绕工序S1中卷绕后的卷绕电极体20A、第1位置固定体101、以及第2位置固定体102进行配置。第1位置固定体101以及第2位置固定体102用于决定图3所示那样的卷绕电极体20的第3方向D3的长度。第1位置固定体101以及第2位置固定体102的位置被固定。
在本实施方式中，如图7所示，第1位置固定体101具有能够与卷绕电极体20A接触的第1固定面105。第1固定面105是沿第1方向D1(换言之卷绕轴W延伸的方向)以及第2方向D2扩展的面。通过利用第1固定面105按压卷绕电极体20A，从而如图9所示，在卷绕电极体20的外周面形成第3平面23。
如图7所示，第2位置固定体102具有能够与卷绕电极体20A接触的第2固定面106。第2固定面106与第1固定面105同样，是沿第1方向D1以及第2方向D2扩展的面。通过利用第2固定面106按压卷绕电极体20A，从而如图9所示，在卷绕电极体20的外周面形成第4平面24。
在图5的配置工序S2中，如图7所示，以夹着在卷绕工序S1中卷绕后的卷绕电极体20A的方式配置第1位置固定体101以及第2位置固定体102。这里，配置为沿着第3方向D3按照第1位置固定体101、卷绕电极体20A以及第2位置固定体102的顺序排列。此时，第1固定面105与第2固定面106隔着卷绕电极体20A对置。换言之，第1固定面105以及第2固定面106分别与卷绕电极体20A对置。这里，第1位置固定体101被配置为第1固定面105朝向卷绕电极体20A侧。第2位置固定体102被配置为第2固定面106朝向卷绕电极体20A侧。从第1固定面105至第2固定面106的距离为图3所示的卷绕电极体20的第3方向D3的长度、换言之第3平面23至第4平面24的第3方向D3的长度。如以上那样，在图5的配置工序S2中，如图7所示那样配置第1位置固定体101、卷绕电极体20A以及第2位置固定体102。
如图5所示，在卷绕工序S1以及配置工序S2之后，进行按压工序S3。在按压工序S3中，如图7、图8以及图9所示，通过一边在第2方向D2按压在卷绕工序S1中卷绕后的圆柱状的卷绕电极体20A、一边还在第3方向D3按压，从而使卷绕电极体20A扁平来制作扁平的卷绕电极体20(参照图9)。在本实施方式中，通过第1位置固定体101以及第2位置固定体102来进行第3方向D3的对卷绕电极体20A的按压。
如图7所示，通过第1推压体111以及第2推压体112来进行第2方向D2的对卷绕电极体20A的按压。这里，第1推压体111用于从第2方向D2的一端侧推压卷绕电极体20A。第1推压体111具有第1推压面115。第1推压面115是直接推压卷绕电极体20A的面，能够与卷绕电极体20A接触。第1推压面115是沿第1方向D1以及第3方向D3扩展的面。
第2推压体112用于从第2方向D2的另一端侧推压卷绕电极体20A。第2推压体112具有第2推压面116。第2推压面116与第1推压面115同样，是直接推压卷绕电极体20A的面，能够与卷绕电极体20A接触。第2推压面116是沿第1方向D1以及第3方向D3扩展的面。
在图5的按压工序S3中，如图7所示，在卷绕电极体20A的第2方向D2的一端侧配置第1推压体111，且在卷绕电极体20A的第2方向D2的另一端侧配置第2推压体112。此时，第1推压面115以及第2推压面116都朝向卷绕电极体20A侧。
在按压工序S3中，通过第1推压体111以及第2推压体112从第2方向D2向图7所示的箭头的方向推压卷绕电极体20A。这里，“推压”是指一边变更第1推压体111与第2推压体112的在第2方向D2上的相对位置一边对卷绕电极体20A施加压力。通过第1推压体111的推压，第1推压面115与卷绕电极体20A接触，然后如图8所示那样推压卷绕电极体20A。由此，在卷绕电极体20A中的被第1推压面115推压后的外周面形成第1平面21(参照图9)。同样，通过第2推压体112的推压，第2推压面116与卷绕电极体20A接触，然后如图8所示那样推压卷绕电极体20A。由此，在卷绕电极体20A中的被第2推压面116推压后的外周面形成第2平面22(参照图9)。
在图5的按压工序S3中，当卷绕电极体20A被在第2方向D2推压的期间，第1位置固定体101以及第2位置固定体102不移动、位置被固定。在按压工序S3中，将卷绕电极体20A在第2方向D2推压至利用第1位置固定体101的第1固定面105以及第2位置固定体102的第2固定面106按压卷绕电极体20A为止。通过增大施加于卷绕电极体20A的推压压力，使得卷绕电极体20A沿第3方向D3扩展。然后，卷绕电极体20A与第1固定面105以及第2固定面106接触而被按压。而且，在卷绕电极体20A中的被第1固定面105按压了的外周面形成第3平面23(参照图9)。同样，在卷绕电极体20A中的被第2固定面106按压了的外周面形成第4平面24(参照图9)。
在本实施方式中，通过进行按压工序S3，能够制作卷绕电极体20。虽然省略图示，但在制作出卷绕电极体20之后，通过进行将卷绕电极体20收纳至电池壳体30并且向电池壳体30内注液非水电解液10的工序，由此能够制作二次电池100。
以上，在本实施方式中，通过进行图5的按压工序S3，由此如图7～图9所示，一边在第2方向D2上按压卷绕电极体20A、一边在第3方向D3上按压卷绕电极体20A而使卷绕电极体20A扁平，由此能够在卷绕电极体20的外周面形成隔着卷绕轴W对置的第1平面21以及第2平面22、和设置于第1平面21与第2平面22之间并隔着卷绕轴W对置的第3平面23以及第4平面24。
在本实施方式中，在按压工序S3中，在配置工序S2之后将卷绕电极体20A在第2方向D2上推压至卷绕电极体20A被第1固定面105以及第2固定面106按压为止。由此，能够与在第2方向D2上进行推压同时在第3方向D3上按压卷绕电极体20A。因此，通过第2方向D2的推压的动作，能够在卷绕电极体20容易地形成第1平面21～第4平面24。
在本实施方式中，如图3所示，卷绕电极体20通过长条状的正极片材50、长条状的负极片材以及夹装在正极片材50与负极片材60之间的隔板70重叠并以卷绕轴W为中心卷绕而成。卷绕电极体20具有位于绕卷绕轴W的外周面的第1平面21、第2平面22、第3平面23以及第4平面24。第1平面21与第2平面22隔着卷绕轴W对置。第3平面23与第4平面24设置于第1平面21与第2平面22之间，并隔着卷绕轴W对置。由此，通过沿着方形的电池壳体30的内周面配置第1平面21～第4平面24，能够比以往缩小电池壳体30与卷绕电极体20之间的无效空间。因此，能够使卷绕电极体20的体积效率提高。
在本实施方式中，卷绕电极体20具有第1圆弧部26～第4圆弧部29。这样，通过在卷绕电极体20形成第1平面21～第4平面24以及第1圆弧部26～第4圆弧部29，与现有的电极体相比能够缩小圆弧部26～29的曲率半径。因此，能够比以往缩小电池壳体30与卷绕电极体20之间的无效空间，能够使卷绕电极体20的体积效率进一步提高。
在本实施方式中，在第1圆弧部26～第4圆弧部29中的至少任1个的内部(这里为第1圆弧部26～第4圆弧部29全部的内部)的位置处，在正极片材50、负极片材60以及隔板70相重合的空间形成有图4所示那样的内部空隙92。详细而言，内部空隙92在位于第1圆弧部26～第4圆弧部29中的至少任1个的内部(这里为第1圆弧部26～第4圆弧部29全部的内部)的正极片材50与第1隔板71之间、第1隔板71与负极片材60之间、负极片材60与第2隔板72之间、以及第2隔板72与正极片材50之间形成。由此，能够使非水电解液10进入至在第1圆弧部26～第4圆弧部29的内部形成的内部空隙92。
在本实施方式中，如图4所示，例如在第1圆弧部26与电池壳体30的内周面之间形成有外部空隙91(这里为第1外部空隙91a)。第1外部空隙91a大于在第1圆弧部26的内部形成的1个内部空隙92(例如第1内部空隙92a)。例如若内部空隙92比较大，则卷绕电极体20变得比较大。优选卷绕电极体20尽量小。鉴于此，在本实施方式中，通过使各内部空隙92例如小于第1外部空隙91a，使得各内部空隙92比较小，能够使卷绕电极体20比较小。
在本实施方式中，如图3所示，第1平面21～第4平面24中的至少任1个(这里为第1平面21～第3平面23)经由所谓的绝缘膜与电池壳体30的内周面接触。由此，能够缩小第1平面21～第4平面24与电池壳体30的内周面之间的空隙。因此，能够进一步缩小电池壳体30与卷绕电极体20之间的无效空间。
在本实施方式中，电池壳体30的第1壳体平面81以沿着第1平面21的方式与第1平面21对置。第2壳体平面82以沿着第2平面22的方式与第2平面22对置。第3壳体平面83以沿着第3平面23的方式与第3平面23对置。第4壳体平面84以沿着第4平面24的方式与第4平面24对置。这样，通过以第1平面21～第4平面24分别沿着第1壳体平面81～第4壳体平面84的方式将卷绕电极体20收纳于电池壳体30，能够进一步缩小电池壳体30与卷绕电极体20之间的无效空间。
此外，在本实施方式中，卷绕电极体20具有第1圆弧部26～第4圆弧部29，但能够省略第1圆弧部26～第4圆弧部29。该情况下，在从第1方向D1观察时，卷绕电极体20的形状为矩形状。该情况下，第1平面21的上端与第4平面24的左端连接，第1平面21的下端与第3平面23的左端连接。第2平面22的上端与第4平面24的右端连接，第2平面22的下端与第3平面23的右端连接。
在上述实施方式中，在1个电池壳体30收纳了1个卷绕电极体20。然而，被收纳于1个电池壳体30的卷绕电极体20的数量并不限定于1个，也可以为2个以上、即多个。在多个卷绕电极体20被收纳于电池壳体30的情况下，例如可以以多个卷绕电极体20沿第2方向D2排列、换言之相互的卷绕电极体20的宽度大的面(这里为第1平面21与第2平面22)被重叠配置的方式收纳于电池壳体30。即便在该情况下，通过各卷绕电极体20的第1平面21～第4平面24以沿着方形的电池壳体30的内周面的方向配置，也能够缩小电池壳体30与各卷绕电极体20之间的无效空间。因此，即便在多个卷绕电极体20被收纳于电池壳体30的情况下，也能够使卷绕电极体20的体积效率提高。
Claims (8)
1.一种二次电池，其中，具备：
卷绕电极体，通过长条状的正极片材、长条状的负极片材以及夹装在所述正极片材与所述负极片材之间的长条状的隔板相重叠并以卷绕轴为中心进行卷绕而成；和
方形的电池壳体，收纳所述卷绕电极体，
所述卷绕电极体具有位于绕所述卷绕轴的外周面的第1平面、第2平面、第3平面以及第4平面，
所述第1平面与所述第2平面隔着所述卷绕轴对置，
所述第3平面与所述第4平面设置在所述第1平面与所述第2平面之间，并隔着所述卷绕轴对置。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，
所述卷绕电极体具有：
第1圆弧部，设置于所述第1平面与所述第3平面之间；
第2圆弧部，设置于所述第1平面与所述第4平面之间；
第3圆弧部，设置于所述第2平面与所述第3平面之间；以及
第4圆弧部，设置于所述第2平面与所述第4平面之间。
3.根据权利要求2所述的二次电池，其中，
在所述第1圆弧部、所述第2圆弧部、所述第3圆弧部以及所述第4圆弧部各自的内部的位置处，在所述正极片材、所述负极片材以及所述隔板相重合的空间形成有内部空隙。
4.根据权利要求2或3所述的二次电池，其中，
所述隔板具有第1隔板和第2隔板，
所述卷绕电极体在按照所述正极片材、所述第1隔板、所述负极片材以及所述第2隔板的顺序相重叠的状态下进行卷绕而成，
在位于所述第1圆弧部、所述第2圆弧部、所述第3圆弧部以及所述第4圆弧部各自的内部的所述正极片材与所述第1隔板之间、所述第1隔板与所述负极片材之间、所述负极片材与所述第2隔板之间、以及所述第2隔板与所述正极片材之间分别形成有内部空隙。
5.根据权利要求4所述的二次电池，其中，
至少所述第1平面以及所述第3平面与所述电池壳体的内周面接触，
在所述第1圆弧部与所述电池壳体的内周面之间形成有外部空隙，
在所述第1圆弧部的内部形成有1个或者多个所述内部空隙，
所述外部空隙大于1个所述内部空隙。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的二次电池，其中，
所述电池壳体具有：
第1壳体平面，以沿着所述第1平面的方式与所述第1平面对置；
第2壳体平面，以沿着所述第2平面的方式与所述第2平面对置，且隔着所述卷绕电极体与所述第1壳体平面对置；
第3壳体平面，以沿着所述第3平面的方式与所述第3平面对置；以及
第4壳体平面，以沿着所述第4平面的方式与所述第4平面对置，且隔着所述卷绕电极体与所述第3壳体平面对置。
7.一种二次电池的制作方法，其中，
在将相互交叉的3个方向设为第1方向、第2方向以及第3方向时，包括：
卷绕工序，使正极片材、负极片材以及隔板相重叠，并以沿所述第1方向延伸的卷绕轴为中心进行卷绕来制作卷绕电极体；和
按压工序，通过一边在所述第2方向按压所述卷绕电极体、一边在所述第3方向按压所述卷绕电极体来使所述卷绕电极体扁平而在所述卷绕电极体的外周面形成隔着所述卷绕轴对置的第1平面以及第2平面、和设置于所述第1平面与所述第2平面之间并隔着所述卷绕轴对置的第3平面以及第4平面。
8.根据权利要求7所述的二次电池的制作方法，其中，
还包括下述的配置工序：在所述卷绕工序之后，以使具有能够与所述卷绕电极体接触的第1固定面的第1位置固定体以及具有能够与所述卷绕电极体接触的第2固定面的第2位置固定体隔着所述卷绕电极体而所述第1固定面与所述第2固定面对置的方式沿着所述第3方向配置所述第1位置固定体、所述第2位置固定体以及所述卷绕电极体，
在所述按压工序中，在所述配置工序之后将所述卷绕电极体沿所述第2方向推压至所述卷绕电极体被所述第1固定面以及所述第2固定面按压为止。
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