CN114223079A - 二次电池、电池组、电子设备、电动工具以及电动车辆 - Google Patents

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CN114223079A CN202080057109.2A CN202080057109A CN114223079A CN 114223079 A CN114223079 A CN 114223079A CN 202080057109 A CN202080057109 A CN 202080057109A CN 114223079 A CN114223079 A CN 114223079A
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国分范昭
梅川雅文
长沼修
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Abstract

一种二次电池，电极卷绕体、电解液以及与正极连接的正极接片容纳在外装罐中，电极卷绕体具有带状的正极和带状的负极隔着隔膜层叠并被卷绕的结构，在二次电池中，在电极卷绕体中正极接片侧的端部的附近配置有绝缘体，电极卷绕体及绝缘体各自的中央部具有中心孔，绝缘体配置成电极卷绕体的中心孔的位置与绝缘体的中心孔的位置排列于同轴上，绝缘体的中心孔的直径或尺寸大于电极卷绕体的中心孔的直径且小于正极接片的宽度的1.1倍。

Description

二次电池、电池组、电子设备、电动工具以及电动车辆
技术领域
本发明涉及二次电池、电池组、电子设备、电动工具以及电动车辆。
背景技术
锂离子电池的用途正扩大到汽车、机械工具等。汽车、机械工具有时会从外部受到冲击而使电池破损，因此电池的耐冲击性成为重要的因素之一，正在进行各种开发研究。
专利文献1中公开了一种具有中心孔和圆周方向上的七个以上的开口部的绝缘板。在这样的绝缘板中，当因为温度急剧升高而在电池内产生气体时，产生的气体从绝缘板的孔和开口部被释放，从而能够防止电池破裂。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2014-503978号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
但是，在专利文献1的方法的情况下，有可能耐冲击性低。在用卷绕装置制作得到的电池元件(电极卷绕体)中，有时会因为微小的卷绕偏差而导致在贯通孔附近于电极卷绕体的顶侧产生隆起部。当因为对电池的冲击而使电极卷绕体在外装罐内发生移动时，有时隆起部会与顶侧的绝缘板碰撞，对安全阀机构造成伤害，使安全阀机构误动作。
因此，本发明的目的之一在于，提供耐外部冲击的电池。
用于解决技术问题的技术方案
本发明是一种二次电池，电极卷绕体、电解液以及与正极连接的正极接片容纳在外装罐中，电极卷绕体具有带状的正极和带状的负极隔着隔膜层叠并被卷绕的结构，在二次电池中，在电极卷绕体中正极接片侧的端部的附近配置有绝缘体，电极卷绕体及绝缘体各自的中央部具有中心孔，绝缘体配置成电极卷绕体的中心孔的位置与绝缘体的中心孔的位置排列于同轴上，绝缘体的中心孔的直径或尺寸大于电极卷绕体的中心孔的直径且小于正极接片的宽度的1.1倍。
发明效果
根据本发明的至少实施方式，能够实现适合于汽车、机械工具等的耐冲击性高的电池。需要指出，本说明书中例示的效果并不对本发明的内容进行限定解释。
附图说明
图1是一实施方式涉及的电池的概略剖视图。
图2是一实施方式涉及的绝缘体的俯视图。
图3是一实施方式涉及的电池的顶侧的剖视图。
图4是冲击试验和过载试验的合格率的图表。
图5的A至图5的C是绝缘体、无中心孔的无纺布和它们的一体物的俯视图。
图6的A是有中心孔的无纺布的俯视图，图6的B是将绝缘体与图6的A的无纺布贴合而得的一体物的俯视图。
图7是OCV不良率的图表。
图8的A及图8的B是表示绝缘体的变形例的俯视图。
图9是用于说明作为本发明的应用例的电池组的连接图。
图10是用于说明作为本发明的应用例的电动工具的连接图。
图11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12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，参照附图对本发明的实施方式等进行说明。需要指出，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是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电池、圆筒形状以外的电池。
＜1.一实施方式＞
首先，对锂离子电池的整体构成进行说明。图1是锂离子电池1的概略剖视图。锂离子电池1例如如图1所示，是在电池罐11(外装罐)的内部收纳有电极卷绕体20的圆筒型的锂离子电池1。
具体而言，锂离子电池1例如在圆筒状的电池罐11的内部具备一对绝缘体12、13和电极卷绕体20。锂离子电池1例如也可以还在电池罐11的内部具备热敏电阻(PTC)元件以及加强部件等中的任意一种或两种以上。
[电池罐]
电池罐11主要是收纳电极卷绕体20的部件。该电池罐11例如是一端部开放且另一端部封闭的圆筒状的容器。即，电池罐11具有开放的一端部(开放端部11N)。该电池罐11包含铁、铝以及它们的合金等金属材料中的任意一种或两种以上。不过，在电池罐11的表面也可以进行镍等金属材料中的任意一种或两种以上的镀覆处理。
[绝缘体]
绝缘体12、13是具有相对于电极卷绕体20的卷绕轴方向(图1的铅直方向)大致垂直的面的片状的部件。绝缘体12，13以相互夹着电极卷绕体20的方式与电极卷绕体20的端部相邻配置。作为绝缘体12，13的材质，使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、电木(bakelite；胶木)等。电木有将酚醛树脂涂敷于纸或布之后进行加热而制作的纸电木、布电木。
顶侧(例如，电池罐11的开放端部11N侧)的绝缘体12呈图2所示那样的形状。绝缘体12具有中心孔41(第一孔)和圆周方向(绝缘体12的中心孔41与外周部之间)的孔42(第二孔)，它们是在注入电解液时用于使电解液通过、在产生气体时用于使气体通过的孔。圆周方向(绝缘体的中心孔与外周部之间)上还开设有扇形的孔43(第三孔)，它是用于使正极接片25从电极卷绕体20侧向安全阀机构30侧(外侧)延伸出的孔。在安全阀机构30的下侧配置有正极接片25、顶侧的绝缘体12的中心孔41和电极卷绕体20的中心孔20C，顶侧的绝缘体12的中心孔41和电极卷绕体20的中心孔20C配置于同轴上。
[铆接结构]
在电池罐11的开放端部11N，电池盖14及安全阀机构30隔着垫圈15被铆接，形成铆接结构11R(卷曲结构)。由此，在电池罐11的内部收纳有电极卷绕体20等的状态下，该电池罐11被密闭。
[电池盖]
电池盖14是在电池罐11的内部收纳有电极卷绕体20等的状态下封闭该电池罐11的开放端部11N的部件。该电池盖14包含与电池罐11的形成材料同样的材料。电池盖14中的中央区域向图1的铅直方向突出。由此，电池盖14中的中央区域以外的区域(周边区域)隔着PTC元件与安全阀机构30接触。
[垫圈]
垫圈15主要是通过介于电池罐11(折弯部11P)与电池盖14之间而密封该折弯部11P与电池盖14之间的间隙的部件。不过，在垫圈15的表面例如也可以涂布沥青等。
垫圈15包含绝缘性材料。绝缘性材料的种类没有特别限定，为聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)以及聚丙烯(PP)等高分子材料。这是因为，边将电池罐11和电池盖14相互电分离的同时，边将折弯部11P与电池盖14之间的间隙充分密封。
[安全阀机构]
安全阀机构30配置于电池盖14与正极接片25之间，主要在电池罐11的内部的压力(内压)上升时，根据需要通过解除电池罐11的密闭状态而释放其内压。电池罐11的内压上升的原因例如是充放电时因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卷绕成涡旋状，并在使电解液浸渗的状态下收纳于电池罐11中。虽未图示，但正极21、负极22分别在正极集电体、负极集电体的单面或两面形成有正极活性物质层、负极活性物质层。正极集电体的材料是包含铝、铝合金的金属箔。负极集电体的材料是包含镍、镍合金、铜、铜合金的金属箔。隔膜23是多孔且具有绝缘性的膜，一边使正极21和负极22电绝缘，一边使锂离子能够移动。
在电极卷绕体20的中心设置有卷绕正极21、负极22以及隔膜23时产生的空间(中心孔20C)，中心销24插入中心孔20C(图1)。不过，中心销24能够省略。
例如正极接片25的一端与正极21连接，并且，例如负极接片26的一端与负极22连接。正极接片25例如设置于电极卷绕体20的顶侧，包含铝等导电性材料中的任意一种或两种以上。该正极接片25的另一端例如与安全阀机构30连接，因而与电池盖14电连接。
负极接片26例如设置于电极卷绕体20的底侧(电池罐11的底侧)，包含镍等导电性材料。该负极接片26的另一端例如与电池罐11连接，因而与该电池罐11电连接。
关于电极卷绕体20所包括的正极21、负极22、隔膜23以及电解液各自的详细构成、材质，之后进行叙述。
[正极]
正极活性物质层至少包含能够嵌入和脱嵌锂的正极材料(正极活性物质)，也可以还包含正极粘结剂及正极导电剂等。正极材料优选为含锂化合物(例如，含锂复合氧化物及含锂磷酸化合物)。
含锂复合氧化物例如具有层状岩盐型或尖晶石型的晶体结构。含锂磷酸化合物例如具有橄榄石型的晶体结构。
正极粘结剂包含合成橡胶或高分子化合物。合成橡胶为苯乙烯丁二烯系橡胶、氟橡胶以及三元乙丙橡胶等。高分子化合物为聚偏氟乙烯(PVdF)及聚酰亚胺等。
正极导电剂为石墨、炭黑、乙炔黑或者科琴黑等碳材料。不过，正极导电剂也可以为金属材料及导电性高分子。
[负极]
负极集电体的表面优选被粗糙化。这是因为，通过所谓的锚定效应，负极活性物质层相对于负极集电体的密合性提高。粗糙化的方法例如有利用电解法形成微粒而在负极集电体的表面设置凹凸的方法。通过电解法制作的铜箔一般被称为电解铜箔。
负极活性物质层至少包含能够嵌入和脱嵌锂的负极材料(负极活性物质)，也可以还包含负极粘结剂及负极导电剂等。
负极材料例如包含碳材料。这是因为，在嵌入脱嵌锂时晶体结构的变化非常小，因而可以稳定地获得高能量密度。另外，由于碳材料还作为负极导电剂发挥功能，因而负极活性物质层的导电性提高。
碳材料为易石墨化碳、难石墨化碳、石墨、低结晶性碳或者非晶碳。碳材料的形状具有纤维状、球状、粒状或鳞片状。
另外，负极材料例如包含金属系材料。作为金属系材料的例子，可举出Li(锂)、Si(硅)、Sn(锡)、Al(铝)、Zr(锌)、Ti(钛)。金属系元素与其他元素形成化合物、混合物或合金，作为其例子，可举出氧化硅(SiOx(0＜x≤2))、碳化硅(SiC)或碳与硅的合金、钛酸锂(LTO)。
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低的情况相比，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。由此，可得到高能量密度。
[隔膜]
隔膜23是包含树脂的多孔膜，也可以为两种以上的多孔膜的层叠膜。树脂为聚丙烯及聚乙烯等。
隔膜23也可以将多孔膜作为基材层，并在其单面或两面包含树脂层。这是因为，由于隔膜23相对于正极21及负极22各自的密合性提高，因而抑制电极卷绕体20的走形。
树脂层包含PVdF等树脂。在形成该树脂层的情况下，将在有机溶剂中溶解有树脂的溶液涂布在基材层上之后，使该基材层干燥。需要指出，也可以使基材层浸渍在溶液中之后，使该基材层干燥。从提高耐热性、电池的安全性的角度出发，优选树脂层中包含无机颗粒或有机颗粒。无机颗粒的种类为氧化铝、氮化铝、氢氧化铝、氢氧化镁、勃姆石、滑石、二氧化硅、云母等。另外，也可以取代树脂层而使用通过溅射法、ALD(原子层沉积)法等形成的以无机颗粒为主要成分的表面层。
[电解液]
电解液包含溶剂以及电解质盐，也可以根据需要还包含添加剂等。溶剂为有机溶剂等非水溶剂、或者水。将包含非水溶剂的电解液称为非水电解液。非水溶剂为环状碳酸酯、链状碳酸酯、内酯、链状羧酸酯或者腈(单腈)等。
电解质盐例如包含锂盐等盐中的任意一种或两种以上。不过，电解质盐例如也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。
电解质盐的代表例为锂盐，但也可以包含锂盐以外的盐。锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、甲磺酸锂(LiCH3SO3)、三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)、六氟硅酸二锂(Li2SF6)等。也可以将这些盐混合使用，其中，从提高电池特性的角度出发，优选将LiPF6、LiBF4混合使用。电解质盐的含量并无特别限定，优选相对于溶剂为0.3mol/kg～3mol/kg。
[锂离子电池的制作方法]
接着，对二次电池的制造方法进行说明。首先，在制作正极21的情况下，通过将正极活性物质、正极粘结剂以及正极导电剂混合而制作正极合剂。接着，通过使正极合剂分散在有机溶剂中，制作糊状的正极合剂浆料。接着，在正极集电体的两面涂敷正极合剂浆料之后使其干燥，由此形成正极活性物质层。接着，一边加热正极活性物质层，一边使用辊压机将正极活性物质层压缩成型，得到正极21。
在制作负极22的情况下，也按照与上述正极21同样的过程进行。
接着，使用焊接法在正极集电体、负极集电体上分别连接正极接片25、负极接片26。接着，在将正极21及负极22隔着隔膜23层叠之后，将它们卷绕，并在隔膜23的最外周面粘贴固定带31，从而形成电极卷绕体20。接着，在电极卷绕体20的中心孔20C中插入中心销24。
接着，一边用一对绝缘体夹着电极卷绕体20，一边将电极卷绕体20收纳至电池罐11的内部。接下来，使用焊接法将正极接片25的一端连接至安全阀机构30，并将负极接片26的一端连接至电池罐11。
接着，使用轧波纹(beading)加工机(开槽加工机)对电池罐11进行加工，由此在电池罐11上形成凹陷。接着，向电池罐11的内部注入电解液，使其浸渗到电极卷绕体20。接着，与垫圈15一同将电池盖14及安全阀机构30收纳于电池罐11的内部。
接下来，如图1所示，通过在电池罐11的开放端部11N处隔着垫圈15铆接电池盖14及安全阀机构30，从而形成铆接结构11R。最后，使用压力机而用电池盖14将电池罐11封闭，从而完成二次电池。
实施例
以下，基于使用上述那样制作的锂离子电池1对顶侧的绝缘体12进行了试验的实施例，或者基于对粘贴有无纺布46的顶侧的绝缘体12进行了试验的实施例，对本发明进行具体说明。需要指出，本发明并不限定于以下说明的实施例。
如图3所示，在电极卷绕体20之上配置顶侧的绝缘体12，将从绝缘体12的扇形的孔43突出的正极接片25配置于绝缘体12之上，并将正极接片25与安全阀机构30连接。在安全阀机构30与正极接片25之间配置有安全阀子盘45，并与电极卷绕体的中心孔20C配置于大致同轴上。当直接对安全阀子盘45施加了物理冲击时，安全阀机构30发生误动作。使电极卷绕体20的中心孔20C的直径为3(mm)，使安全阀子盘45的直径为5.35(mm)，使正极接片25的宽度为6.4(mm)。绝缘体12的材料为PET树脂。绝缘体12的中心孔41的形状为圆形形状。
准备配置有中心孔的直径为2(mm)～9(mm)的顶侧的绝缘体12的电池1，进行冲击试验和过载试验。冲击试验基于UN38.3标准，使用了旋转滚筒式试验机。将安全阀机构30未动作的电池1设为合格。在过载试验中，对电池1以40(A)～50(A)的电流值进行充放电，将电池1未发生电气短路(short)的情况设为合格，并求出合格率。针对各试验，试验中使用的电池1的数量各为20个。
图4示出冲击试验和过载试验的结果。可知，两种试验的合格率高的范围限于试验中的一部分中心孔41的直径。当将图4的两种试验的合格率为90％以上的范围作为实施例，将小于90％的范围作为比较例时，绝缘体12的中心孔41的直径优选为3(mm)～7(mm)。3(mm)与电极卷绕体20的中心孔20C的直径相等，7(mm)是使正极接片25的宽度为1.1倍后的大小。因此可以说，为使电池1耐外部冲击，优选绝缘体12的中心孔41的直径大于电极卷绕体20的中心孔20C的直径、且小于使正极接片25的宽度为1.1倍后的大小。
如图4所示，当绝缘体12的中心孔的直径大于3(mm)时，冲击试验的合格率高。考虑这是因为，若绝缘体12的中心孔的直径大于电极卷绕体20的中心孔的直径，则在冲击试验时(或者，从外部对电池1施加冲击时)能够避免位于电极卷绕体20的中心孔附近的隆起部与绝缘体12碰撞，而防止与安全阀子盘45碰撞，使安全阀机构30不易发生误动作。另外，当绝缘体12的中心孔的直径小于7(mm)时，过载试验的合格率高。考虑这是因为，若绝缘体12的中心孔41的直径小于正极接片25的宽度的1.1倍的大小，则在过载试验时(或者，在电池1中流过比较大的电流时)，能够利用绝缘体12防止因过载试验时的电流产生的正极接片25的热传递至电极卷绕体20，不易发生因隔膜23的热熔断而引起的短路。
当假设图4的两种试验的合格率为100％的范围是作为实施例更合适的范围时，绝缘体12的中心孔41的直径更优选为5(mm)～7(mm)。考虑这是因为，由于绝缘体12的中心孔41的直径与安全阀子盘45的直径大体相同或比其大，因而在冲击试验时绝缘体12不与安全阀子盘45碰撞。由于安全阀子盘45的直径为5.35(mm)，因而可以说，绝缘体12的中心孔41的直径更优选大于安全阀子盘45的直径、且小于使正极接片25的宽度为1.1倍后的大小，以防绝缘体12与安全阀子盘45碰撞。若考虑绝缘体12与安全阀子盘45的些许配置偏差，则可以说，绝缘体12的中心孔41的直径更优选大于安全阀子盘的直径的1.03倍的大小(例如5.5(mm))。
接着，准备与图5的A那样的顶侧的绝缘体12相同大小的无纺布46(图5的B)，并以绝缘体12的扇形的孔43与无纺布46的扇形的孔51在相同位置重叠的方式将绝缘体12与无纺布46贴合，如图5的C那样形成为一体物47。无纺布46上没有中心孔。以一体物47的无纺布侧朝向电极卷绕体20侧的方式将一体物47配置于与图4所示的电池1的绝缘体12相同的位置。无纺布46位于绝缘体12与电极卷绕体20之间。作为一体物47的比较对象，准备由图6的A那样的具有中心孔52的无纺布48和绝缘体12构成的一体物49(图6的B)，对使用一体物47的电池1和使用一体物49的电池1进行了OCV不良率的试验。在OCV不良率的试验中，将开放端电压比正常的电池1降低1％以上的电池设为OCV不良，求出发生OCV不良的比例。试验中使用的电池的数量各为500个(合计1000个)。
图7示出OCV不良率的试验结果。OCV不良率在使用没有中心孔的无纺布46的情况(图7的A，一体物47)下为0.2％，在使用具有中心孔52的无纺布48的情况(图7的B，一体物49)下为5％。根据图7的结果，优选图7的A。换言之，可以说，在绝缘体12与电极卷绕体20的顶侧的端部之间配置无纺布46时，优选无纺布46将绝缘体12的中心孔41和电极卷绕体20的中心孔20C覆盖。
考虑是，在没有中心孔的无纺布46的情况下，由于利用无纺布46在注入电解液时防止由金属片等引起的污染，因而OCV不良率较低。
＜2.变形例＞
以上，对本发明的一实施方式具体进行了说明，但本发明的内容并不限定于上述实施方式，可基于本发明的技术思想实施各种变形。
虽然将顶侧的绝缘体12的中心孔的形状设为圆形，但可以如图8的A那样为多边形形状的孔61，也可以如图8的B那样为将圆形与多边形组合而成的形状的孔62，还可以为其他形状。图8的A那样的多边形的孔61的尺寸是相对的顶点间的距离，图8的B那样的将圆形与多边形组合而成的形状的孔62的尺寸例如是半圆的直径。
虽然将锂离子电池1的尺寸设为21700，但例如也可以是18650这样的其他尺寸。
＜3.应用例＞
(1)电池组
图9是表示将本发明的实施方式或实施例涉及的二次电池应用于电池组330时的电路构成例的框图。电池组300具备组合电池301、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、控制部310。控制部310进行各设备的控制，进而能够在异常发热时进行充放电控制，或者进行电池组300的剩余容量的计算、校正。
在电池组300充电时，正极端子321及负极端子322分别与充电器的正极端子、负极端子连接，进行充电。另外，在使用与电池组300连接的电子设备时，正极端子321及负极端子322分别与电子设备的正极端子、负极端子连接，进行放电。
组合电池301通过串联和/或并联连接多个二次电池301a而构成。在图9中，示出了6个二次电池301a以2并联3串联(2P3S)的方式连接时的例子，但任何连接方法均可。
温度检测部318与温度检测元件308(例如热敏电阻)连接，测量组合电池301或电池组300的温度，并将测量温度供给至控制部310。电压检测部311测量组合电池301以及构成其的各二次电池301a的电压，对该测量电压进行A/D转换，并供给至控制部310。电流测量部313使用电流检测电阻307测量电流，并将该测量电流供给至控制部310。
开关控制部314基于从电压检测部311以及电流测量部313输入的电压以及电流，控制开关部304的充电控制开关302a以及放电控制开关303a。开关控制部314在二次电池301a的任意一个的电压成为过充电检测电压或过放电检测电压以下时，此外，在大电流急剧流动时，向开关部304发送断开(OFF)的控制信号，由此防止过充电及过放电、过电流充放电。
在此，在二次电池为锂离子二次电池的情况，过充电检测电压例如定为4.20V±0.05V，过放电检测电压例如定为2.4V±0.1V。
在充电控制开关302a或放电控制开关303a断开后，仅能够通过二极管302b或二极管303b进行充电或放电。这些充放电开关能够使用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及303b发挥作用。需要指出，图9中在+侧设置开关部304，但也可以在－侧设置。
存储器317由RAM、ROM构成，例如包括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。在存储器317中预先存储由控制部310运算出的数值、在制造工序的阶段测量出的各二次电池301a的初始状态下的电池特性等，也可以适当地改写。另外，通过预先存储二次电池301a的满充电容量，能够与控制部310协作计算剩余容量。
(2)电子设备
上述本发明的实施方式或实施例涉及的二次电池能够搭载于电子设备、电动运输设备、蓄电装置等设备中，用于供给电力。
作为电子设备，例如可以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、可穿戴终端、摄录机、数码相机、电子书籍、音乐播放器、头戴式耳机、游戏机、起搏器、助听器、电动工具、电视机、照明设备、玩具、医疗设备、机器人。另外，后述的电动运输设备、蓄电装置、电动工具、电动式无人航空器在广义上也可包含于电子设备。
作为电动运输设备，可以列举出电动汽车(包括混合动力车。)、电动摩托车、电动助力自行车、电动公共汽车、电动推车、无人搬运车(AGV)、铁路车辆等。另外，也包括电动旅客航空器、运输用的电动式无人航空器。本发明涉及的二次电池不仅用作它们的驱动用电源，而且还用作辅助用电源、能量再生用电源等。
作为蓄电装置，可以列举出商用或家庭用的蓄电模块、住宅、大厦、办事处等建筑物用或发电设备用的电力储存用电源等。
(3)电动工具
参照图10，作为能够应用本发明的电动工具，概略地说明电动螺丝刀的例子。电动螺丝刀431中设置有向轴434传递旋转动力的马达433和用户操作的触发开关432。通过触发开关432的操作，利用轴434将螺钉等打入被对象物。
在电动螺丝刀431的把手的下部框体内收纳有电池组430以及马达控制部435。作为电池组430，能够使用上述的电池组300。
电池组430内置于电动螺丝刀431、或者相对于电动螺丝刀431拆装自如。电池组430能够以内置于电动螺丝刀431的状态或拆下的状态装配于充电装置。
电池组430及马达控制部435分别具备微型计算机。从电池组430向马达控制部435供给电源，并且在两者的微型计算机之间进行电池组430的充放电信息的通信。马达控制部435能够控制马达433的旋转/停止以及旋转方向，进而在过放电时切断向负载(马达433等)的电源供给。
(4)电动式无人航空器
参照图11，对将本发明应用于电动式无人航空器440(以下，简称为“无人机440”。)用的电源的例子进行说明。图11的无人机440由圆筒状或方筒状的主体部441、固定于主体部的上部的支承轴442a～442f、以及配置于主体部的下侧的电池部(未图示)构成机体。作为一例，主体部形成为六角筒状，六根支承轴442a～442f从主体部的中心以等角度间隔呈放射状地延伸。
在支承轴442a～442f的前端部分别安装有作为旋转叶片444a～444f的动力源的马达443a～443f。控制各马达的控制电路单元445安装于主体部441的上部。作为电池部，能够使用本发明涉及的二次电池或电池组300。二次电池、电池组的数量并无限制，但优选使构成对的旋转叶片的数量(图11中为三个)与电池组的数量相等。另外，虽未图示，但也可以在无人机440上搭载相机，或者具备能够搬运少量货物的货架。
(5)电动车辆用蓄电系统
作为将本发明应用于电动车辆用的蓄电系统的例子，图12中概略地示出采用串联式混合动力系统的混合动力车辆(HV)的构成例。串联式混合动力系统是使用由以发动机为动力的发电机发出的电力或者将其暂时存储在电池中的电力而利用电力驱动力转换装置行驶的车。
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(直流马达或交流马达。以下简称为“马达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。上述本发明的电池组300或者搭载有多个本发明的二次电池的蓄电模块可应用于电池608。作为二次电池的形状，为圆筒型、方型或层压型。
利用电池608的电力使马达603动作，马达603的旋转力被传递至驱动轮604a、604b。发动机601的旋转力被传至发电机602，能够将利用该旋转力由发电机602生成的电力蓄积在电池608中。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气门的开度。各种传感器610包括速度传感器、加速度传感器、发动机转速传感器等。
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施加于马达603，利用该旋转力生成的再生电力被蓄积在电池608中。另外，虽未图示，但也可以具备基于与二次电池相关的信息进行与车辆控制相关的信息处理的信息处理装置(例如，电池的余量显示装置)。电池608能够经由混合动力车辆600的充电口611与外部的电源连接而接受电力供给并进行蓄电。将这样的HV车辆称为插电式混合动力车(PHV或PHEV)。
以上，以串联式混合动力车为例进行了说明，但本发明也能够应用于并用发动机和马达的并联方式、或者组合了串联方式和并联方式的混合动力车。进而，本发明也能够应用于不使用发动机而仅以驱动马达进行行驶的电动汽车(EV或BEV)、燃料电池车(FCV)。
附图标记说明
1…锂离子电池，11…电池罐，12，13…绝缘体，20…电极卷绕体，21…正极，21A…正极集电体，21B…正极活性物质层，22…负极，22A…负极集电体，22B…负极活性物质层，23…隔膜，24…中心销，25…正极接片，26…负极接片，41…绝缘体的中心孔，42…圆周方向的孔，43…扇形的孔，44…电极卷绕体的中心孔，45…安全阀子盘，46…无纺布。

Claims (15)

1.一种二次电池，电极卷绕体、电解液以及与正极连接的正极接片容纳在外装罐中，所述电极卷绕体具有带状的所述正极和带状的负极隔着隔膜层叠并被卷绕的结构，
在所述二次电池中，
在所述电极卷绕体中所述正极接片一侧的端部的附近配置有绝缘体，
所述电极卷绕体及所述绝缘体各自的中央部具有中心孔，
所述绝缘体配置成所述电极卷绕体的中心孔的位置与所述绝缘体的中心孔的位置排列于同轴上，
所述绝缘体的中心孔的直径或尺寸大于所述电极卷绕体的中心孔的直径且小于正极接片的宽度的1.1倍。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，
所述外装罐具有开放端部，
在所述开放端部设置有电池盖，
在所述电池盖与所述正极接片之间具有安全阀机构，
所述正极接片的一端与所述正极连接，另一端与所述安全阀机构连接。
3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，
在所述安全阀机构与所述正极接片之间设置有安全阀子盘，
所述绝缘体的中心孔的直径或尺寸大于所述安全阀子盘的直径的1.03倍。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的二次电池，其中，
以分别与所述绝缘体的中心孔和所述电极卷绕体的中心孔重叠的方式在两者之间设置有无纺布。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的二次电池，其中，
所述绝缘体的中心孔的形状为圆形形状、多边形形状、或者将圆形与多边形组合而成的形状。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的二次电池，其中，
所述绝缘体包括PET、PP或者电木。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的二次电池，其中，
在所述绝缘体的中心孔与所述绝缘体的外周部之间设置有一个或多个第二孔。
8.根据权利要求7所述的二次电池，其中，
所述第二孔是用于使所述电解液或者在所述电极卷绕体的内部产生的气体通过的孔。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的二次电池，其中，
在所述绝缘体的中心孔与所述绝缘体的外周部之间设置有第三孔，
所述正极接片经由所述第三孔从所述电极卷绕体一侧向外侧延伸出。
10.根据权利要求9所述的二次电池，其中，
所述第三孔具有扇形。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的二次电池，其中，
在所述外装罐的底侧具有负极接片，
所述负极接片的一端与所述负极连接，另一端与所述外装罐连接。
12.一种电池组，具有：
权利要求1至11中任一项所述的二次电池；
控制部，控制所述二次电池；以及
外装体，内包所述二次电池。
13.一种电子设备，具有权利要求1至11中任一项所述的二次电池或权利要求12所述的电池组。
14.一种电动工具，具有权利要求12所述的电池组，并将所述电池组用作电源。
15.一种电动车辆，具有权利要求1至11中任一项所述的二次电池，并具有转换装置，所述转换装置从所述二次电池接受电力的供给并转换为车辆的驱动力。
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