CN114946061A - 二次电池、电子设备和电动工具 - Google Patents

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Abstract

一种二次电池，其中，负极在带状的负极箔上具有被负极活性物质覆盖部覆盖的覆盖部和负极活性物质未覆盖部，负极活性物质未覆盖部在电极卷绕体的端部中的另一个端部处与负极集电板接合，电极卷绕体具有：平坦面，通过将正极活性物质未覆盖部和负极活性物质未覆盖部中的任一者或两者朝向卷绕而成的结构的中心轴弯曲并重合而形成；以及第一槽，形成于平坦面，所述二次电池在电池罐的罐底具备至少一个C字形的第二槽，从中心轴的方向观察时，第二槽位于不与负极集电板的板状部重叠的位置，第二槽的所有端部位于与负极集电板的板状部重叠的位置。

Description

二次电池、电子设备和电动工具
技术领域
本发明涉及二次电池、电子设备和电动工具。
背景技术
还面向电动工具、汽车等需要高输出的用途开发锂离子电池。适于高输出的电池大多具有如下结构：将集电板与在圆筒形电极卷绕体的端面上露出的集电箔接合，以供大电流流过。在这样的电池中，电极卷绕体的端面被集电板覆盖。因此，在电池异常发热时，存在产生的气体难以排出到电极卷绕体外的倾向。
例如，专利文献1中记载有一种二次电池，在电池罐的底部形成有作为环状薄壁部的槽。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-135822号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在将专利文献1的技术应用于在电极卷绕体的端面上具备平板状的负极集电板的圆筒型电池的情况下，由于槽与负极集电板的位置关系，在异常的内压上升时，存在无法顺利地释放气体的问题。
因此，本发明的目的之一在于，提供一种在异常发热时能顺利地释放气体的高倍率放电用的电池。
用于解决技术问题的手段
为了解决上述技术问题，本发明涉及一种二次电池，电极卷绕体、正极集电板以及负极集电板收容于电池罐，所述电极卷绕体具有带状的正极和带状的负极隔着分隔件层叠、卷绕而成的结构，其中，
正极在带状的正极箔上具有被正极活性物质覆盖部覆盖的覆盖部和正极活性物质未覆盖部，
负极在带状的负极箔上具有被负极活性物质覆盖部覆盖的覆盖部和负极活性物质未覆盖部，
正极活性物质未覆盖部在电极卷绕体的端部中的一个端部处与正极集电板接合，
负极活性物质未覆盖部在电极卷绕体的端部中的另一个端部处与负极集电板接合，
电极卷绕体具有：
平坦面，通过将正极活性物质未覆盖部和负极活性物质未覆盖部中的任一者或两者朝向卷绕而成的结构的中心轴弯曲并重合而形成；以及
第一槽，形成于平坦面，
所述二次电池在电池罐的罐底具备至少一个C字形的第二槽，
从中心轴的方向观察时，第二槽位于不与负极集电板的板状部重叠的位置，第二槽的所有端部位于与负极集电板的板状部重叠的位置。
发明效果
至少根据本发明的实施方式，当电池内部的压力由于异常发热时产生的气体而上升时，会以强度较低的槽为起点产生罐底的开放(开裂)，从而能将电池内部的气体排出到电池外。此外，通过将电极卷绕体的端部中不与负极集电板的板状部重叠的部分和第二槽的端部配置成从电极卷绕体的中心轴方向观察时不重叠，从而能顺利地引起电池内部的压力上升时的罐底的开放(开裂)。另外，本发明的内容不受本说明书中示例的效果的限定解释。
附图说明
图1是一实施方式所涉及的电池的剖视图。
图2是说明电极卷绕体中的正极、负极和分隔件的配置关系的一例的图。
图3的A是正极集电板的俯视图，图3的B是负极集电板的俯视图。
图4的A至图4的F是说明一实施方式所涉及的电池的组装工序的图。
图5是在实施例1的说明中使用的图。
图6是在实施例2的说明中使用的图。
图7是在比较例1的说明中使用的图。
图8是在比较例2的说明中使用的图。
图9是在比较例3的说明中使用的图。
图10是在比较例4的说明中使用的图。
图11是在比较例5的说明中使用的图。
图12是在比较例6的说明中使用的图。
图13是在比较例7的说明中使用的图。
图14是在作为本发明的应用例的电池包的说明中使用的连接图。
图15是在作为本发明的应用例的电池工具的说明中使用的连接图。
图16是在作为本发明的应用例的电动车辆的说明中使用的连接图。
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。另外，按以下顺序进行说明。
＜1.一实施方式＞
＜2.变形例＞
＜3.应用例＞
以下说明的实施方式是本发明优选的具体例，本发明的内容并不限定于这些实施方式。
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。
＜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。如图1所示，锂离子电池1例如是在电池罐11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板12、13和电极卷绕体20。但是，锂离子电池1例如还可以在电池罐11的内部具备热敏电阻(PTC)元件和加强部件等中的任一种或两种以上。
[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例如是一端面开放且另一端面封闭的圆筒状容器。即，电池罐11具有开放的一端面(开放端面11N)。该电池罐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。但是，电池罐11的表面上例如也可以镀有镍等金属材料中的任一种或两种以上。
在电池罐11的封闭的一端面上具有罐底51。罐底51承担作为电池1的负极端子的作用。罐底51具有C字形的槽52(第二槽)。槽52是指配置于罐底51的两面中作为电池罐11的内侧的面上的薄壁部。槽52例如是通过刻印工序形成的、使罐底51的壁厚变薄的槽状的部分。槽52的形状呈C字形。在具备多个槽52的情况下，例如，如图5所示，优选在同一圆周上具备两个槽。该圆穿过槽52的宽度的中心，圆的直径为D1。此外，优选该圆与罐底51的外缘(直径为D2)存在同心圆的关系。这是因为，通过设为同心关系，在电池1落下时，不易产生来自槽52的漏液。此时，槽52的宽度优选为0.10mm以上且1.00mm以下。这是因为，若槽52的宽度小于0.10mm，则存在对电池1施加异常的热量时电池1破裂的可能性，若槽52的宽度超过1.00mm，则存电池1落下时电极卷绕体20从电池罐11脱出的可能性。
优选C形的槽52的直径(以下称为D1)为罐底51的外径的44％以上的大小。对此进行说明。若从外部对电池1施加异常的热量，则会从电极卷绕体20的外周部产生热量(火焰)。该热量(火焰)具有使罐底51的槽52软化的作用，槽52越靠近电极卷绕体20的外周部，越容易软化。若D1为罐底外径的44％以上的大小，则由于槽52靠近电极卷绕体20的外周部，因此，若从外部对电池施加异常的热量，则罐底51的槽52容易软化。因此，通过产生气体导致的罐底51的气体压力上升，能使罐底51的槽52开裂，从而能将气体逸散到外部。另一方面，若D1为小于罐底51的外径的44％的大小，则由于槽52远离电极卷绕体20的外周部，因此，难以通过燃烧试验时的发热而使槽52软化。因此，即使通过产生气体导致的罐底51的气体压力上升，也无法使罐底51开裂，不能将气体逸散到外部。
[绝缘板]
绝缘板12、13是具有相对于电极卷绕体20的卷绕轴(图1的Z轴)大致垂直的面的盘状的板。此外，绝缘板12、13例如以相互夹持电极卷绕体20的方式配置。
[铆接结构]
在电池罐11的开放端面11N，电池盖14以及安全阀机构30隔着垫片15铆接而形成铆接结构11R(压接结构)。由此，在电极卷绕体20等收纳于电池罐11内部的状态下，将该电池罐11密封。
[电池盖]
电池盖14主要是在电极卷绕体20等收纳于电池罐11内部的状态下将该电池罐11的开放端面11N封堵的部件。该电池盖14例如包含与电池罐11的形成材料同样的材料。电池盖14中的中央区域例如朝+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。
[垫片]
垫片15主要是通过夹装在电池罐11(弯曲部11P)与电池盖14之间，从而将该弯曲部11P与电池盖14之间的间隙封闭的部件。但是，在垫片15的表面上，例如也可以涂布有沥青等。
该垫片15例如包含绝缘性材料中的任一种或两种以上。绝缘性材料的种类并没有特别限定，例如可以是聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚丙烯(PP)等高分子材料。其中，绝缘性材料优选为聚对苯二甲酸丁二醇酯。这是因为，电池罐11与电池盖14相互电气地分离，并且弯曲部11P与电池盖14之间的间隙被充分地封闭。
[安全阀机构]
安全阀机构30主要通过在电池罐11内部的压力(内压)上升时根据需要解除电池罐11的密封状态，从而释放其内压。电池罐11的内压上升的原因例如是因充放电时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夹持分隔件23而卷绕成漩涡状，在浸渗于电解液的状态下收纳于电池罐11。正极21在正极箔21A的单面或两面形成有正极的活性物质覆盖部21B，正极箔21A的材料例如是由铝或铝合金制成的金属箔。负极22在负极箔22A的单面或两面形成有负极活性物质层22B，负极箔22A的材料例如是由镍、镍合金、铜或铜合金制成的金属箔。分隔件23是多孔性且具有绝缘性的膜，能将正极21与负极22电绝缘，并且能实现离子、电解液等物质的移动。
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的大多数的部分，但均特意地没有覆盖位于带的方向上的单侧的端周边。以下将未被该活性物质层21B、22B覆盖的部分适当地称为活性物质未覆盖部，以下将被活性物质层21B、22B覆盖的部分适当地称为活性物质覆盖部。在圆筒形状的电池中，电极卷绕体20以使正极的活性物质未覆盖部21C与负极的活性物质未覆盖部22C朝向相反方向的方式隔着分隔件23重叠卷绕。
在图2示出层叠有正极21、负极22和分隔件23的卷绕前的结构的一例。正极的活性物质未覆盖部21C(图2上侧的点部分)的宽度为A，负极的活性物质未覆盖部22C(图2下侧的点部分)的宽度为B。在一实施方式中，优选A>B，例如，A＝7(mm)、B＝4(mm)。正极的活性物质未覆盖部21C从分隔件23的宽度方向的一端突出的部分的长度为C，负极的活性物质未覆盖部22C从分隔件23的宽度方向的另一端突出的部分的长度为D。在一实施方式中，优选C>D，例如，C＝4.5(mm)、D＝3(mm)。
由于正极的活性物质未覆盖部21C例如由铝等构成，负极的活性物质未覆盖部22C例如由铜等构成，因此，一般而言，正极的活性物质未覆盖部21C比负极的活性物质未覆盖部22C柔软(杨氏模量小)。因此，在一实施方式中，更优选A>B且C>D，在这种情况下，当正极的活性物质未覆盖部21C和负极的活性物质未覆盖部22C从两极侧同时在相同压力下弯曲时，有时对于正极21和负极22而言，从弯曲的部分的分隔件23的前端测量的高度大致相同。此时，由于活性物质未覆盖部21C、22C弯曲并适当地重合，因此，能容易地进行基于活性物质未覆盖部21C、22C与集电板24、25的激光焊接的接合。一实施方式中的接合是指通过激光焊接来连接，但接合方法并不限定于激光焊接。
对于正极21而言，包含活性物质未覆盖部21C与活性物质覆盖部21B的边界在内的宽度为3mm的区间被绝缘层101(图2的灰色区域部分)覆盖。并且，隔着分隔件与负极的活性物质覆盖部22B对置的正极的活性物质未覆盖部21C的整个区域被绝缘层101覆盖。绝缘层101具有如下效果：在异物进入负极的活性物质覆盖部22B与正极的活性物质未覆盖部21C之间时，可靠地防止电池1的内部短路。此外，绝缘层101具有如下效果：在对电池1施加冲击时，吸收该冲击，并可靠地防止正极的活性物质未覆盖部21C弯曲或与负极22短路。
电极卷绕体20的中心轴开设有贯通孔26。贯通孔26是用于供电极卷绕体20组装用的卷绕芯和焊接用的电极棒插入的孔。对于电极卷绕体20而言，因为以使正极的活性物质未覆盖部21C与负极的活性物质未覆盖部22C朝向相反方向的方式重叠卷绕，因此，在电极卷绕体的端面中的一个端面(端面41)上聚集有正极的活性物质未覆盖部21C，在电极卷绕体20的端面中的另一个端面(端面42)上聚集有负极的活性物质未覆盖部22C。为了提高与用于引出电流的集电板24、25的接触，活性物质未覆盖部21C、22C被弯曲，以使端面41、42成为平坦面。弯曲的方向是从端面41、42的外缘部27、28朝向贯通孔26的方向，在卷绕的状态下邻接的圈上的活性物质未覆盖部彼此重叠弯曲。另外，在本说明书中，“平坦面”不仅包括完全平坦的面，还包括在活性物质未覆盖部与集电板能接合的程度上具有稍微的凹凸或表面粗糙度的表面。
通过将活性物质未覆盖部21C、22C以分别重叠的方式弯曲，乍一看，能够将端面41、42设为平坦面，但若在弯曲之前没有任何加工，则在弯曲时会在端面41、42上产生褶皱或间隙(空隙、空间)，端面41、42不会成为平坦面。在此，“褶皱”和“间隙”是指在弯曲的活性物质未覆盖部21C、22C产生偏斜而使端面41、42无法成为平坦面的部分。为了防止产生上述褶皱或间隙，从贯通孔26沿放射方向预先形成有槽43(第一槽，例如参照图4的B)。槽43从端面41、42的外缘部27、28延伸到贯通孔26。在电极卷绕体20的中心处存在贯通孔26，贯通孔26在锂离子电池1的组装工序中用作插入焊接工具的孔。在位于贯通孔26附近的正极21和负极22的卷绕开始的活性物质未覆盖部21C、22C处存在缺口。这是为了防止朝向贯通孔26弯曲时将贯通孔26堵塞。即使在将活性物质未覆盖部21C、22C弯曲之后，槽43也残留在平坦面内，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)。另外，不仅是平坦面，槽43也可以与集电板24、25的一部分接合。
关于电极卷绕体20的详细构成、即正极21、负极22、分隔件23和电解液各自的详细结构将在后文叙述。
[集电板]
在通常的锂离子电池中，例如，尽管在正极和负极的一处分别焊接有电流引出用的引脚，但在此处电池的内部电阻变大，在放电时锂离子电池会发热而变成高温，不适合高倍率放电。因而，在一实施方式的锂离子电池中，将正极集电板24和负极集电板25配置于端面41、42，并通过将存在于端面41、42的正极或负极的活性物质未覆盖部21C、22C以多点焊接，从而将电池的内部电阻抑制得较低。通过将端面41、42弯曲以成为平坦面，也有助于低电阻化。
在图3的A和图3的B中示出集电板的一例。图3的A是正极集电板24，图3的B是负极集电板25。正极集电板24的材料例如是由铝或铝合金的单体或复合材料制成的金属板，负极集电板25的材料例如是由镍、镍合金、铜或铜合金的单体或复合材料制成的金属板。如图3A所示，正极集电板24的形状为在呈平坦的扇形的板状部31处带有矩形的带状部32的形状。在板状部31的中央附近开设有孔35，孔35的位置为与贯通孔26对应的位置。
图3的A用点部表示的部分是在带状部32处粘贴有绝缘带或涂布有绝缘材料的绝缘部32A，附图的比点部靠下侧的部分是兼用作外部端子的朝向封口板的连接部32B。另外，在贯通孔26处不具备金属制的中心销(未图示)的电池结构的情况下，带状部32与负极电位的部位接触的可能性低，因此，没有绝缘部32A也是可以的。在该情况下，能将正极21和负极22的宽度增大与绝缘部32A的厚度相当的量以增大充放电容量。
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3的B的负极集电板的带状部34比正极集电板的带状部32短，且没有与绝缘部32A相当的部分。在带状部34处存在由多个圆圈标记表示的圆型的突起部(凸起)37。在电阻焊接时，电流集中于突起部，突起部熔化而将带状部34焊接于电池罐11的底。与正极集电板24同样地，在负极集电板25在板状部33的中央附近开设有孔36，孔36的位置为与贯通孔26对应的位置。正极集电板24的板状部31和负极集电板25的板状部33呈扇形的形状，因此覆盖端面41、42的一部分。没有覆盖全部的理由是为了在组装电池时使电解液顺利地浸透至电极卷绕体，或是为了将电池变成异常的高温状态或过充电状态时产生的气体释放到电池外。
[正极]
正极活性物质层21B至少包含能吸留和释放锂的正极材料(正极活性物质)，还可以包含正极粘接剂和正极导电剂等。正极材料优选为含锂复合氧化物或含锂磷酸化合物。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。
正极粘接剂包含合成橡胶或高分子化合物。合成橡胶包括苯乙烯-丁二烯类橡胶、氟类橡胶和乙烯丙烯二烯等。高分子化合物为聚偏二氟乙烯(PVdF)和聚酰亚胺等。
正极导电剂为石墨、碳黑、乙炔黑或科琴黑等碳材料。但是，正极导电剂也可以是金属材料和导电性高分子。
[负极]
为了提高与负极活性物质层22B的密合性，优选使负极箔22A的表面粗糙化。负极活性物质层22B至少包含能吸留和释放锂的负极材料(负极活性物质)，还可以包含负极粘接剂和负极导电剂等。
负极材料例如包含碳材料。碳材料是易石墨化碳、难石墨化碳、石墨、低晶体碳或非晶碳。碳材料的形状呈纤维状、球状、粒状或鳞片状。
此外，负极材料例如包含金属类材料。作为金属类材料的示例，可例举Li(锂)、Si(硅)、Sn(锡)、Al(铝)、Zn(锌)、Ti(钛)。金属类元素与其他元素形成化合物、混合物或合金，作为其示例，可例举氧化硅(SiOx(0<x≤2))、碳化硅(SiC)或碳与硅的合金、钛酸锂(LTO)。
[分隔件]
分隔件23是包含树脂的多孔膜，也可以是两种以上的多孔膜的层叠膜。树脂是聚丙烯和聚乙烯等。分隔件23也可以将多孔膜作为基材层，并在该基材层的单面或两面包含树脂层。这是因为，由于提高了分隔件23相对于正极21和负极22各自的密合性，因此抑制了电极卷绕体20的形变。
树脂层包含PVdF等树脂。在形成该树脂层的情况下，将有机溶剂中溶解有树脂的溶液涂布于基材层后，使该基材层干燥。另外，也可以在将基材层浸渗于溶液后，使该基材层干燥。从提高耐热性、电池的安全性的观点出发，树脂层优选包含无机粒子或有机粒子。无机粒子的种类有氧化铝、氮化铝、氢氧化铝、氢氧化镁、勃姆石、滑石、二氧化硅、云母等。此外，也可以使用通过溅射法、ALD(原子层沉积)法等形成的以无机粒子作为主要成分的表面层代替树脂层。
[电解液]
电解液包含溶媒和电解质盐，根据需要还可以包含添加剂等。溶媒是有机溶媒等非水溶媒或水。将包含非水溶媒的电解液称为非水电解液。非水溶媒有环状碳酸酯、链状碳酸酯、内酯、链状羧酸酯或腈(单腈)等。
电解质盐的代表例是锂盐，但也可以包含除了锂盐以外的盐。锂盐有六氟磷酸锂(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。能够将这些盐混合使用，其中，从提高电池特性的观点出发，优选混合使用LiPF6、LiBF4。电解质盐的含有量没有特别限定，但优选相对于溶媒为0.3mol/kg至3mol/kg。
[锂离子电池的制作方法]
参照图4的A至图4的F，对一实施方式的锂离子电池1的制作方法进行描述。首先，将正极活性物质涂敷于带状的正极箔21A的表面，以作为正极21的覆盖部，将负极活性物质涂敷于带状的负极箔22A的表面，以作为负极22的覆盖部。此时，在正极21的短边方向的一端和负极22的短边方向的一端处，制作没有涂敷正极活性物质和负极活性物质的活性物质未覆盖部21C、22C。在活性物质未覆盖部21C、22C的一部分、即与卷绕时的卷绕开始的部分制作缺口。对正极21和负极22进行干燥等工序。然后，将正极的活性物质未覆盖部21C和负极的活性物质未覆盖部22C以朝相反方向的方式隔着分隔件23重叠，并以在中央轴处形成贯通孔26且使制作的缺口配置于中心轴附近的方式卷绕成漩涡状，从而制作图4的A那样的电极卷绕体20。
接着，如图4的B所示，通过相对于端面41、42垂直地按压薄的平板(例如厚度为0.5mm)等的端部，从而将端面41、42局部弯曲以制作槽43。通过该方法来制作从贯通孔26沿放射方向朝向中心轴延伸的槽43。图4的B所示的槽43的数量或配置仅是一例。然后，如图4的C所示，从两极侧同时对端面41、42沿大致垂直的方向施加相同的压力，将正极的活性物质未覆盖部21C和负极的活性物质未覆盖部22C弯曲，使端面41、42形成为平坦面。此时，以使位于端面41、42的活性物质未覆盖部朝向贯通孔26侧重叠地弯曲的方式，通过平板的板面等施加荷载。之后，将正极集电板24的板状部31激光焊接于端面41，将负极集电板25的板状部33激光焊接于端面42。
之后，如图4的D所示，将集电板24、25的带状部32、34弯曲，将绝缘板12、13(或绝缘带)粘贴于正极集电板24和负极集电板25，将如上所述进行了组装的电极卷绕体20插入到图4的E所示的电池罐11内，并进行电池罐11的底的焊接。在将电解液注入电池罐11后，如图4的F所示，利用垫片15和电池盖14进行封闭。
实施例
以下，基于使用如上所述制作的锂离子电池1，对在燃烧器试验中的不良发生数量进行比较的实施例，对本发明进行具体说明。另外，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，将电池尺寸设为21700(直径21mm、长度70mm)。将正极的活性物质覆盖部21B的宽度设为59mm，将负极的活性物质覆盖部22B的宽度设为62mm，将分隔件23的宽度设为64mm。将分隔件23以覆盖正极的活性物质覆盖部21B和负极的活性物质覆盖部22B的整个范围的方式重叠，将正极的活性物质未覆盖部的宽度设为7mm，将负极的活性物质未覆盖部的宽度设为4mm。将槽43的数量设为8个，并以大致等角度间隔的方式配置。
以图5为例，对罐底51的槽52的数量以及不与负极集电板的板状部33重叠的槽的端部53的数量进行说明。图5是从电极卷绕体的中心轴方向(图1的Z轴方向)观察时的、将电池罐11的罐底51的外缘与槽52及负极集电板25的板状部33重叠而绘制的示意图。在实施例或比较例中，槽52的形状呈C字形或O字形。槽52的数量是指C字形形状或O字形形状的个数。在图5的示例中，槽52的数量为2。
槽52的端部53是指C字形的槽的前端部分。并且，对于一个C字形的槽，端部53算作两个。在图5中，作为负极集电板25，显示出板状部33和板状部的孔36，在负极集电板25处，除了板状部的孔36以外，不存在缺口或孔。不与负极集电板的板状部重叠的槽的端部的数量是指：从电极卷绕体20的中心轴方向(图1的Z轴方向)观察时，存在于不与板状部33重叠的位置处的罐底51的槽52的端部53的数量。在图5的示例中，槽52的端部53全部与板状部33重叠，因此，不与板状部33重叠的槽52的端部53的数量为0。
[实施例1]
如图5所示，将罐底的槽的数量设为2，将不与负极集电板的板状部重叠的槽的端部的数量设为0。
[实施例2]
如图6所示，将罐底的槽的数量设为1，将不与负极集电板的板状部重叠的槽的端部的数量设为0。
[比较例1]
如图7所示，将罐底的槽的数量设为2，将不与负极集电板的板状部重叠的槽的端部的数量设为2。
[比较例2]
如图8所示，将罐底的槽的数量设为1，将不与负极集电板的板状部重叠的槽的端部的数量设为2。
[比较例3]
如图9所示，将罐底的槽的数量设为2，将不与负极集电板的板状部重叠的槽的端部的数量设为1。
[比较例4]
如图10所示，将罐底的槽的数量设为1，将不与负极集电板的板状部重叠的槽的端部的数量设为1。
[比较例5]
如图11所示，将罐底的槽的数量设为1，将不与负极集电板的板状部重叠的槽的端部的数量设为0。
[比较例6]
如图12所示，将罐底的槽的数量设为0，将不与负极集电板的板状部重叠的槽的端部的数量设为0。
[比较例7]
如图13所示，将罐底的槽的数量设为1，将不与负极集电板的板状部重叠的槽的端部的数量设为0。
[评价]
对组装并充电的上述例的电池1进行燃烧器试验。燃烧器试验基于UL 1642喷射试验(projectile test)。在燃烧器试验之前，电池在CC/CV充电、4.2V/2A、100mAcut的条件下充电至充满电。在燃烧器试验中，在对角面距离为61cm的八边形、高度为30.5cm的铝网(Φ0.25mm，16-18wires/inch)中使用气体燃烧器进行燃烧。将在中央部开设有102mm的孔的操作架台的网屏(20opening/inch，Φ0.43mm的铁丝)设置在燃烧器口边的上方38mm处。将燃烧器的气体流量设为500ml/分钟(甲烷)和150～175ml/分钟(丙烷)，在燃烧器的火焰变为亮蓝色而网屏变为红色的状态下，将电池放置在网屏上(除非移动至结束，否则不固定)进行燃烧。在燃烧器试验中以试验数量100个进行，将电池1或电池1的一部分贯通外壳(金属制的笼)的情况判断为不良，对判断为不良的个数进行计数，以作为在燃烧器试验中的不良产生数量。其结果如下所示。
[表1]
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在实施例1和实施例2中，在燃烧器试验中的不良发生数量分别为5以下而比较小，与之相对，在比较例1之比较例7中，分别为10以上。在燃烧器试验时，电池1被加热，因从电池1的电极卷绕体20的内部产生的气体而导致电池1内部的压力上升。然后，我们认为以强度较低的槽52为起点产生罐底的开放(开裂)，气体被排出到电池外。在实施例1和实施例2中，电极卷绕体20的端面未被堵塞的区域、即负极集电板25的板状部33不存在的区域成为气体的主要通道。由于在该区域存在槽52并且槽52不具有端部53，因此，我们认为能够顺利地引起罐底51的开放(开裂)，从而能够安全地排出气体。
在比较例1至比较例4中，配置成从电极卷绕体20的中心轴方向观察时，槽52的端部53与负极集电板25的板状部33不存在的区域重叠。因而，我们认为：由于在负极集电板25的板状部33不存在的区域具有槽52的端部53，因此不会顺利地引起罐底51的开放(开裂)。即，由于在成为气体的主要通道的区域具有槽52的端部53，因此处于难以排出气体的状态。在比较例5和比较例6中，由于在不与负极集电板25的板状部33重叠的区域、即成为气体的主要通道的区域不存在罐底51的槽52，因此处于难以排出气体的状态。在比较例7中，由于槽52的形状不是C字形而是O字形，因此，电池1的内容物飞出并贯通外壳(金属制的笼)，因而，我们认为不良产生数量比较多。
通过上述结果和考察能判断为：在电池罐11的罐底51具备至少一个C字形的槽52，并且当从电极卷绕体20的中心轴方向观察时，在不与负极集电板25的板状部33重叠的位置存在槽52，且槽的端部53全部位于与负极集电板25的板状部33重叠的位置的情况下，当电池1的内压上升时，会顺利地产生罐底的开放(开裂)，能将气体安全地排出到电池外。
＜2.变形例＞
以上，对本发明的一实施方式进行了具体说明，但本发明的内容并不限定于上述实施方式，能基于本发明的技术思想进行各种变形。
在实施例和比较例中，将槽43的数量设为8，但也可以使用除此以外的数量。将电池尺寸设为21700，但也可以是18650或除此以外的尺寸。
尽管正极集电板24和负极集电板25具备呈扇形形状的板状部31、33，但也可以是除此以外的形状。
只要不脱离本发明的主旨，本发明也能应用于除了锂离子电池以外的其他电池、或是除了圆筒形状以外的电池(例如层叠型电池、方型电池、硬币型电池、纽扣型电池)。在该情况下，“电极卷绕体的端面”的形状不仅能采用圆筒形状，还能采用椭圆形状或扁平形状。
＜3.应用例＞
(1)电池包
图14是表示在将根据本发明实施方式或实施例的二次电池应用于电池包300的情况下的电路构成例的框图。电池包300具备：电池组301；具备充电控制开关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能进行各设备的控制，还能在异常发热时进行充放电控制，或是进行电池包300的剩余容量的计算或校正。电池包300的正极端子321和负极端子322连接到充电器或电子设备以进行充放电。
电池组301是通过将多个二次电池301a串联和/或并联连接而成的。在图14中，作为示例示出了六个二次电池301a以二并联三串联(2P3S)连接的情况。
温度检测部318与温度检测元件308(例如为热敏电阻)连接，对电池组301或电池包300的温度进行测量，并将测量温度供给至控制部310。电压检测部311对电池组301和构成电池组301的各二次电池301a的电压进行测量，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来测量电流，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和电流测量部313输入的电压和电流来控制开关部304的充电控制开关302a和放电控制开关303a。开关控制部314通过在二次电池301a为过充电检测电压(例如4.20V±0.05V)以上或过放电检测电压(2.4V±0.1V)以下时向开关部304发送断开的控制信号。从而防止过充电或过放电。
在充电控制开关302a或放电控制开关303a断开之后，仅经由二极管302b或二极管303b能够实现充电或放电。能使用MOSFET等半导体开关作为上述充放电开关。另外，尽管在图14中，在+侧设置了开关部304，但也可以在-侧设置。
存储器317由RAM(随机存取存储器)或ROM(只读存储器)构成，存储、改写由控制部310运算出的电池特性值或充满电容量、剩余容量等。
(2)电子设备
上述根据本发明的实施方式或实施例的二次电池能搭载于电子设备、电动输送设备或蓄电装置等设备，用于供给电力。
作为电子设备，例如可例举笔记本电脑、智能手机、平板终端、PDA(移动信息终端)、移动电话、可穿戴终端、数码相机、电子书、音乐播放器、游戏机、助听器、电动工具、电视、照明设备、玩具、医疗设备，机器人。此外，后述的电动输送设备、蓄电装置、电动工具、电动式无人飞机在广义上也能包含在电子设备中。
作为电动输送设备，可例举电动汽车(包含混合动力汽车)、电动摩托车、电动辅助自行车、电动公共汽车、电动推车、无人搬送车辆(AGV)、铁道车辆等。此外，还包括电动载客飞机或输送用的电动式无人飞机。根据本发明的二次电池不仅能用作上述设备的驱动用电源，还能用作辅助用电源、能量再生用电源等。
作为蓄电装置，可例举商业用或家庭用的蓄电模块，或是住宅、大厦或办公室等建筑物用或发电设备用的电力贮存用电源等。
(3)电动工具
参照图15，对作为本发明所能应用的电动工具的电动螺丝刀的示例进行概略说明。电动螺丝刀431设置有：向轴434传递旋转动力的电机433；以及用户操作的触发开关432。在电动螺丝刀431的把手的下部壳体内收纳有根据本发明的电池包430和电机控制部435。电池包430内置于电动螺丝刀431中或相对于电动螺丝刀431装拆自如。
电池包430和电机控制部435分别具备微型计算机(未图示)，并且也可以构成为电池包430的充放电信息能相互通信。电机控制部435能控制电机433的动作，并且在过放电等异常时切断对电机433的电源供给。
(4)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示例，在图16中概略地示出采用了串联混合动力系统的混合动力车辆(HV)的结构例。串联混合动力系统是使用由以发动机作为动力的发电机发电的电力、或是将该发电的电力临时存储于电池的电力，并利用电力驱动力转换装置而行驶的车。
该混合动力车辆600搭载有：发动机601、发电机602、电力驱动力转换装置603(直流电机或交流电机；以下简称为“电机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和充电口611。作为电池608，能应用本发明的电池包300或搭载有多个本发明的电池1的蓄电模块。
通过电池608的电力使电机603工作，电机603的旋转力传递至驱动轮604a、604b。能将在通过发动机601产生的旋转力的作用下由发电机602生成的电力蓄存于电池608。各种传感器610经由车辆控制装置609来控制发动机转速，或是控制未图示的节流阀的开度。
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电机603，通过该旋转力生成的再生电力蓄存于电池608。电池608能通过经由混合动力车辆600的充电口611连接至外部的电源来充电。将这种HV车辆称为插电式混合动力车(PHV或PHEV)。
另外，还能将根据本发明的二次电池应用于小型化的一次电池，并用作内置于车轮604、605的胎压监测系统(TPMS：Tire Pressure Monitoring system)的电源。
以上，以串联混合动力车为例进行了说明，但本发明还能应用于兼用发动机和电机的并联方式、或是串联方式与并联方式组合而成的混合动力车。另外，本发明还能应用于不使用发动机的仅通过驱动电机行驶的电动汽车(EV或BEV)或燃料电池车(FCV)。
附图标记说明
1：锂离子电池；12：绝缘板；21：正极；21A：正极箔；21B：正极活性物质覆盖部；21C：正极的活性物质未覆盖部；22：负极；22A：负极箔；22B：负极活性物质覆盖部；22C：负极的活性物质未覆盖部；23：分隔件；24：正极集电板；25：负极集电板；26：贯通孔；27、28：外缘部；41、42：端面；43：槽。

Claims (7)

1.一种二次电池，电极卷绕体、正极集电板以及负极集电板收容于电池罐，所述电极卷绕体具有带状的正极和带状的负极隔着分隔件层叠、卷绕而成的结构，其中，
所述正极在带状的正极箔上具有被正极活性物质覆盖部覆盖的覆盖部和正极活性物质未覆盖部，
所述负极在带状的负极箔上具有被负极活性物质覆盖部覆盖的覆盖部和负极活性物质未覆盖部，
所述正极活性物质未覆盖部在所述电极卷绕体的端部中的一个端部处与所述正极集电板接合，
所述负极活性物质未覆盖部在所述电极卷绕体的端部中的另一个端部处与所述负极集电板接合，
所述电极卷绕体具有：
平坦面，通过将所述正极活性物质未覆盖部和所述负极活性物质未覆盖部中的任一者或两者朝向所述卷绕而成的结构的中心轴弯曲并重合而形成；以及
第一槽，形成于所述平坦面，
所述二次电池在所述电池罐的罐底具备至少一个C字形的第二槽，
从所述中心轴的方向观察时，所述第二槽位于不与所述负极集电板的板状部重叠的位置，所述第二槽的所有端部位于与所述负极集电板的板状部重叠的位置。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，
所述第二槽的宽度为0.10mm以上且1.00mm以下。
3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，
所述第二槽配置于所述罐底的两面中的所述电池罐的内侧的面。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的二次电池，其中，
所述负极集电板的材质为镍、镍合金、铜、或铜合金的单体或它们的复合材料。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的二次电池，其中，
所述二次电池具备：安全阀，在所述电池罐内产生气体时释放该气体。
6.一种电子设备，具有权利要求1至5中任一项所述的二次电池。
7.一种电动工具，具有权利要求1至5中任一项所述的二次电池。
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