CN115552717A - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明的二次电池具备电极组件、具有收纳电极组件的容纳空间的外装体以及从外装体露出的正极端子。正极端子具有由镍构成的第一金属层和由镍以外的金属构成的第二金属层，正极端子的第一金属层从外装体露出，并且第一金属层具有隔着绝缘材料固定于外装体的内壁的固定面，且绝缘材料还与第一金属层的固定面以外的面抵接。

Description

二次电池
技术领域
本发明涉及二次电池。特别是，本发明涉及具备电极组件的二次电池，该电极组件构成为包括电极构成层，该电极构成层包括隔着隔膜而层叠的正极及负极。
背景技术
二次电池是所谓的蓄电池，因而能够反复进行充电及放电，被用于各种各样的用途。例如，在移动电话、智能手机以及笔记本电脑等移动设备中使用二次电池。
作为二次电池，例如已知有如下二次电池：该二次电池使用由有底筒状的金属制的外装罐和封口盖构成的外装体，将电极组件收纳于外装罐内，通过铆接加工而利用封口盖将外装罐的开口部封口，外装罐和封口盖分别兼作外部输出端子。然而，减小通过铆接加工形成的密封部的体积是困难的，存在收纳于外装体中的电极组件的体积受到限制这一问题。
针对此，从通过减小二次电池的密封部的体积而减少无用的空间来进一步提高体积能量密度这一角度出发，关于外部输出端子的结构提出了各种各样的方案。例如，在专利文献1中记载了一种密闭型蓄电装置，该密闭型蓄电装置在有底筒状的壳体主体的底部设置插通孔，另一方面，在底部的外表面隔着密封部件设置有平板状电极端子部件。另外，在专利文献2中记载了一种电化学电池芯，该电化学电池将层压部件用于外装体，在电极组件的外周设置密封部，另一方面，将贯通层压部件的电极用于外部输出端子。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019-46639号公报
专利文献2：日本专利第6284248号
发明内容
发明要解决的技术问题
专利文献1中记载了将由镍板构成的平板状的电极端子部件用作正极端子。但是，在将镍板用于正极端子的情况下，存在下述问题：即、因与电解液接触而使镍板腐蚀，从而与外部设备的电连接变得困难。另外，在专利文献2中，作为正极端子，使用在中央部焊接有镍板的铝板，并以使镍板露出于外部的方式隔着密封材料将铝板熔接于层压部件的内侧。在专利文献2中，镍板直接与电解液接触的可能性低，但需要使用在中央部焊接有镍板的铝板，存在工时、部件数量增加这一问题。另外，需要配合层压部件的贯通孔使镍板对位的工序，进一步带来工时的增加。
因此，本发明的目的在于提供即使在将镍用于外部输出端子的情况下也能够抑制外部输出端子由于与电解液接触而被腐蚀的、制造更加容易的二次电池。
用于解决技术问题的技术方案
为了解决上述技术问题，本发明的二次电池具备电极组件、具有收纳所述电极组件的容纳空间的外装体以及从所述外装体露出的正极端子，所述二次电池其特征在于，
所述正极端子具有由镍构成的第一金属层和由镍以外的金属构成的第二金属层，
所述正极端子的所述第一金属层从所述外装体露出，并且所述第一金属层具有隔着绝缘材料固定于所述外装体的内壁的固定面，且所述绝缘材料还与所述第一金属层的所述固定面以外的面抵接。
在本公开中，也存在将上述二次电池称为“本公开的二次电池”的情况。
发明效果
根据本发明，能够提供即使在将镍用于外部输出端子的情况下也能够抑制外部输出端子由于与电解液接触而被腐蚀的、制造更加容易的二次电池。需要注意的是，本说明书中记载的效果终归只是示例，并不限定于此，另外，也可以具有附加的效果。
附图说明
图1是示出实施方式1涉及的二次电池的形状的一例的立体示意图。
图2是示意性地示出电极组件的构成的剖视图(图2的(A)：非卷绕的平面层叠型结构的电极组件，图2的(B)：卷绕层叠型结构的电极组件)。
图3是图1所示的二次电池的剖视示意图。
图4是图3的局部放大剖视示意图，示出外部输出端子的结构的一例。
图5是示出实施方式2涉及的二次电池中的外部输出端子的结构的一例的局部放大剖视示意图。
图6是示出实施方式3涉及的二次电池中的外部输出端子的结构的一例的局部放大剖视示意图。
图7是示出本发明涉及的二次电池的形状的另一例的立体示意图。
图8是示出本发明涉及的二次电池的形状的另一例的立体示意图。
图9是示出本发明涉及的二次电池的形状的另一例的立体示意图。
具体实施方式
以下，根据需要参照附图等对本发明的一实施方式涉及的二次电池进行说明。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加以示出，外观和/或尺寸比等可能与实物不同。
本说明书中直接或间接说明的“剖视观察”基本上基于沿着构成二次电池的电极组件或电极构成层的层叠方向或重叠的方向剖切二次电池而得到的假想截面(参照图3)。同样地，本说明书中直接或间接说明的“厚度”的方向基本上基于构成二次电池的电极材料的层叠方向。例如就纽扣形或硬币形等形状的“呈板状且具有厚度的二次电池”而言，“厚度”的方向相当于该二次电池的板厚方向。本说明书中使用的“俯视观察”或“俯视观察形状”基于沿着该厚度的方向(即，上述层叠方向)从上侧或下侧观察对象物时的简图。
另外，本说明书中直接或间接使用的“上下方向”及“左右方向”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部位或者相同含义内容。在某适宜的方式中，当电极组件的层叠方向可相当于上下方向时，能够理解为：铅直方向向下(即，重力作用的方向)相当于“下方向”，其反方向相当于“上方向”。
本说明书中提及的各种数值范围只要未附带“不到”、“更多/更大”等特别的用语，则企图也包括下限及上限的数值本身。
本说明书中所说的“二次电池”是指能够反复进行充电及放电的电池。因此，本发明的一实施方式涉及的二次电池并不过度拘泥于其名称，例如蓄电装置等也可包含在对象中。需要注意的是，在以下的说明中，在二次电池中列举非水电解质二次电池、具体为锂离子二次电池为例进行说明。
实施方式1
图1是示出本发明的实施方式1涉及的二次电池的形状的一例的立体示意图，示出了纽扣形或硬币形的二次电池100的例子。二次电池100具备电极组件(未图示)、具有能够收纳电极组件的容纳空间的外装体50以及从外装体50露出的正极端子(未图示)。外装体50具有外部输出端子用的孔部55(以下，也称为端子孔)。电极组件具有包括正极、负极以及隔膜的电极构成层层叠而得到的结构。
图2是示出电极组件的结构的一例的剖视示意图。正极1和负极2隔着隔膜3堆积而形成电极构成层5，可以将至少一个以上的该电极构成层5层叠而构成电极组件10。
例如如图2的(A)所示，电极组件10的结构也可以是电极构成层5呈平面状层叠的平面层叠型结构。或者，例如如图2的(B)所示，也可以是电极构成层5卷成卷绕状的卷绕层叠型结构(例如果冻卷结构)。
换言之，例如如图2的(A)所示，电极组件10可以具有电极构成层5以相互堆积的方式层叠而得到的平面层叠型结构。或者，例如如图2的(B)所示，电极组件10也可以具有呈带状延伸得较长的电极构成层5卷绕成卷状而得到的卷绕层叠型结构。
需要注意的是，图2的(B)只不过例示电极组件的卷绕层叠型结构，也可以使图2的(B)所示的剖面朝“上方向”或“下方向”地将电极组件配置于外装体内。
在此，卷绕层叠型结构是指包括正极、负极以及配置于正极与负极之间的隔膜的电极构成层卷绕成卷状而得到的卷绕结构。在二次电池中，这样的电极组件可以与电解质(例如非水电解质)一起封入外装体中。需要注意的是，电极组件的结构未必限定于平面层叠型结构(参照图2的(A))或者卷绕层叠型结构(参照图2的(B))。例如，电极组件也可以具有将正极、隔膜以及负极层叠在长的薄膜上之后折叠而得到的所谓堆叠-折叠(stack-and-folding)型结构。
图3是图1所示的二次电池的剖视示意图。二次电池100是将电极组件10收纳于外装体50的容纳空间中而构成的。外装体50可以由杯状部件52和能够将杯状部件52的开口部封口的盖状部件54构成，并具有内壁56和外壁57。杯状部件52可以是具有容器形状的部件，该容器形状具有上表面(或者杯的底部或底面)和形成于上表面的外周的侧面，在上表面可以具有使第一外部输出端子60露出于外部的孔部55。从电极组件10的正极及负极中的一方的电极引出的第一接片11可以与第一外部输出端子60连接。另外，从另一方的电极引出的第二接片12可以与外装体50连接，外装体50可以兼作第二外部输出端子。第一外部输出端子60例如可以由正极端子62和绝缘材料64构成，正极端子62可以隔着设置于孔部55周围的绝缘材料64固定于外装体50的内壁56。
图4是用于示出图3中的第一外部输出端子60(参照图3的用虚线包围的部分)的结构的局部放大剖视示意图。在外装体50的内侧且设置于杯状部件52的上表面的孔部55的周围，例如正极端子62可以作为端子部件隔着绝缘材料64固定于外装体50的内壁56。正极端子62例如可以包括可由第一金属层和第二金属层构成的至少两层的层叠金属层，该第一金属层由镍层构成，该第二金属层由镍以外的金属构成。在图4中示出了正极端子62由两层的层叠金属层、即第一金属层62a和第二金属层62b构成的例子。第一金属层62a从外装体50的孔部55露出，并且具有可隔着绝缘材料64固定于外装体50的内壁56的固定面63，且绝缘材料64还在固定面63之外与第一金属层62a抵接。另外，第二金属层62b可以位于第一金属层62a的与固定面63相反一侧的面。在此，在正极端子具有平板形状的情况下，固定面可以位于正极端子的平板面，正极端子的固定面以外的面可以位于正极端子的侧面。
外部输出端子可以包括能够在二次电池中用于与外部设备连接的金属部件。在图4中示出了可构成第一外部输出端子60的正极端子由两层的层叠金属层构成的例子，但在本发明中，正极端子只要层叠有至少两层的金属层即可。正极端子可以至少由绝缘材料侧的第一金属层和可与该第一金属层接触且位于第一金属层的与固定面相反一侧的面或与绝缘材料相反一侧的第二金属层构成。第一金属层可以是与外部设备直接接触的层。在本发明中，优选使用镍层作为第一金属层。第二金属层是能够连接从电极组件的正极引出的正极接片的层，能够使用在施加规定的电位时腐蚀性低于第一金属层的金属、例如镍的金属。例如能够将构成为包含铝的层用于第二金属层。作为由两层构成的层叠金属层的例子，能够使用镍与铝的层叠复合材料(也称为覆层材料)。在这样的覆层材料中，镍层的厚度为100μm以上且150μm以下，铝层的厚度为100μm以上且150μm以下。另外，作为三层以上的层叠金属层的例子，例如能够列举出配置有可位于第一金属层与第二金属层之间的一层以上的第三金属层的例子、配置有可与第二金属层接触且位于与绝缘材料相反一侧的一层以上的第四金属层的例子。除此之外，也可以在第一金属层与绝缘材料的接合界面具有1μm以下的表面处理层。作为例子，可以使第一金属层为100μm以上且150μm以下的镍层，使第二金属层为100μm以上且150μm以下的铝层，例如能够列举出在镍层与绝缘材料的界面具备用于提高其接合力的表面处理材料的情况。表面处理材料例如是包含铬的材料，由于以提高接合界面的接合力为目的而被使用，因而其厚度如上所述可以为1μm以下。另外，表面处理材料的形成状态并不限于层状，也可以是稀疏地分布于第一金属层与绝缘材料的接合界面的第一金属层的表面的状态。正极端子的形状优选为平板状。需要注意的是，平板状只要是薄的板即可，也可以弯曲，另外，也可以局部的厚度不同。另外，在本发明中，外装体可以兼作第二外部输出端子(负极端子)。为此，负极端子的端子部件如上所述能够使用不锈钢、铝。
在该实施方式中，第一外部输出端子是正极端子，但第一外部输出端子也可以为负极端子，第二外部输出端子也可以为正极端子。
另外，“绝缘材料”(以下，也称为“绝缘部件”或者“密封部件”)是介于外装体与端子部件之间、且能够有助于它们之间的“绝缘”的部件。绝缘材料只要呈现“绝缘性”则其种类并无特别限制。优选绝缘材料不仅具有“绝缘性”，而且还具有“熔接性”(或者热粘接性)。在本发明中，可以构成为绝缘材料可配置为可将第一金属层的固定面固定于外装体的内壁，并且还可与第一金属层的固定面以外的面抵接。如上所述，在正极端子具有平板形状的情况下，可以是固定面位于正极端子的平板面，正极端子的固定面以外的面位于正极端子的侧面。为此，在正极端子具有平板形状的情况下，绝缘材料可以与作为固定面以外的面的正极端子的侧面抵接。例如，绝缘材料可构成为，具有中央部和伸出部，且伸出部沿第一金属层的侧面外周延伸，其中，中央部具有能够使正极端子露出的孔部，伸出部在剖视观察时比第一金属层的固定面或侧面更向外装体的容纳空间侧伸出。在此，通过使伸出部沿第一金属层的侧面外周延伸，伸出部能够至少将绝缘材料与第一金属层的边界部分覆盖。由此，能够进一步抑制边界部分的第一金属层的镍由于与电解液接触而被腐蚀，进而，能够进一步抑制与绝缘材料接触的第一金属层由于从边界部分渗入的电解液而被腐蚀。伸出部以至少将绝缘材料与第一金属层的边界部分覆盖的方式沿第一金属层的侧面外周延伸，但也可以进一步沿第一金属层的侧面的外周整面延伸，还可以进一步沿正极端子的侧面的外周整面延伸。由此，能够进一步抑制第一金属层的镍的腐蚀。需要注意的是，伸出部的伸出长度(突出长度)并无特别限定。
作为绝缘材料，例如能够使用构成为包含树脂材料或弹性体材料、玻璃材料的材料。
作为树脂材料，能够使用热塑性树脂、优选地热熔接性树脂。作为热塑性树脂、尤其是热熔接性树脂，例如能够列举出聚乙烯和/或聚丙烯等聚烯烃类树脂、优选地聚丙烯及其共聚物等。作为绝缘材料，例如能够使用热塑性树脂、优选地热熔接性树脂的单层薄膜、包含热塑性树脂、优选地热熔接性树脂的多层薄膜。作为多层薄膜的例子，能够列举出以低熔点树脂层(例如，热塑性树脂、优选地热熔接性树脂层)夹着作为中间层的高熔点树脂层的两面的多层热塑性薄膜、优选地多层热熔接性薄膜。
另外，弹性体材料能够列举出聚酯类热塑性弹性体等。
进而，玻璃材料能够列举出硼酸盐类、硅酸盐类、锗酸盐类、钒酸盐类、磷酸盐类等低熔点的氧化物类玻璃。
绝缘材料可以具有薄膜形态。也就是说，绝缘材料可以具有膜形态、即薄的形态。例如，也可以使用具有接近于最终形状的形态的薄膜状的绝缘材料前体来设置绝缘材料。
若以其他的切入点来理解，绝缘材料也可以包含呈现绝缘性的粘接剂的成分。作为该粘接剂，例如能够列举出：丙烯酸酯共聚物等丙烯酸类粘接剂、天然橡胶等橡胶类粘接剂、有机硅橡胶等有机硅类粘接剂、氨酯树脂等氨酯类粘接剂、α-烯烃类粘接剂、醚类粘接剂、乙烯-乙酸乙烯酯树脂类粘接剂、环氧树脂类粘接剂、氯乙烯树脂类粘接剂、氯丁二烯橡胶类粘接剂、氰基丙烯酸酯类粘接剂、水性高分子-异氰酸酯类粘接剂、苯乙烯-丁二烯橡胶类粘接剂、丁腈橡胶类粘接剂、硝化纤维素类粘接剂、反应性热熔类粘接剂、酚醛树脂类粘接剂、改性硅酮类粘接剂、聚酰胺树脂类粘接剂、聚酰亚胺类粘接剂、聚氨酯树脂类粘接剂、聚烯烃树脂类粘接剂、聚乙酸乙烯酯树脂类粘接剂、聚苯乙烯树脂溶剂类粘接剂、聚乙烯醇类粘接剂、聚乙烯吡咯烷酮树脂类粘接剂、聚乙烯醇缩丁醛树脂类粘接剂、聚苯并咪唑类粘接剂、聚甲基丙烯酸酯树脂类粘接剂、三聚氰胺树脂类粘接剂、尿素树脂类粘接剂、以及/或者间苯二酚类粘接剂等。
绝缘材料的俯视观察形状并无特别限制，例如可以为圆形或大致圆形，或者也可以为包括大致四边形等的大致矩形等形状。
绝缘材料优选在其俯视观察形状中具有比端子部件大的外形或面积。
绝缘材料具有开口部，但其形状、尺寸、配置、位置等没有特别限制。优选可设置于绝缘部的开口部的尺寸、面积小于可设置于外装体的开口部的尺寸、面积。
另外，绝缘材料只要为一层以上即可，其层数并无特别限定，但从确保外装材料与端子部件的密合性和/或绝缘性的角度出发，优选为多层构成。例如，图4示出了绝缘材料使用树脂材料、并使用三层的多层薄膜的例子。图4所示的绝缘材料64由两层低熔点树脂层隔着高熔点绝缘性树脂层层叠而得到的多层薄膜构成。即，可以由可配置于外装材料52侧的第一绝缘层64a、可配置于正极端子62侧的第二绝缘层64b以及可作为中间层夹持于第一绝缘层64a与第二绝缘层64b之间的第三绝缘层64c构成。第一绝缘层64a和第二绝缘层64b均可以是低熔点树脂层，第三绝缘层64c可以是高熔点树脂层。低熔点树脂层的熔点为150℃以下，优选为60℃以上且150℃以下。另外，高熔点树脂层的熔点只要比低熔点树脂层的熔点高即可，例如为155℃以上且250℃以下，优选为160℃以上且250℃以下。第一绝缘层64a和第二绝缘层64b均优选为热熔接性树脂层，例如，如上所述，能够使用聚烯烃类树脂及其共聚物。另外，高熔点树脂层例如能够使用尼龙等聚酰胺类树脂。另外，用于绝缘材料的多层薄膜的第一绝缘层64a和第二绝缘层64b的厚度可以相同也可以不同，分别为10μm以上且100μm以下，优选为30μm以上且50μm以下。另外，第三绝缘层64c的厚度为10μm以上且100μm以下，优选为30μm以上且50μm以下。
另外，外部输出端子的形成方法并无特别限定，可以为任意的方法。例如，在使用热熔接性树脂作为绝缘材料的情况下，通过在设置于外装体的孔部的周围隔着绝缘材料配置例如正极端子之后进行加热处理，从而能够形成外部输出端子。通过利用加热处理使绝缘材料暂时熔融，从而能够使正极端子隔着绝缘材料贴附于外装体。需要注意的是，通过先将预先熔融的绝缘材料涂敷于外装体，并将正极端子配置于该涂敷后的绝缘材料，从而也能够形成外部输出端子。
以下，参照图4进一步进行详细的说明。在外装体50的杯状部件52与正极端子62之间配置例如由多层薄膜构成的绝缘材料64。绝缘材料64能够通过加热处理而使第一绝缘层64a与杯状部件52的内表面熔接，使第二绝缘层64b与正极端子62的第一金属层62a熔接。此时，绝缘材料64的中央部641由于正极端子62向上方陷入而厚度变薄，另一方面，正极端子62未陷入伸出部642，因而伸出部642能够一边维持比中央部641大的厚度，一边沿正极端子62的第一金属层62a的侧面外周延伸。在此，在将可构成伸出部642的第一绝缘层64a的熔接后的厚度设为B1、将第二绝缘层64b的熔接后的厚度设为B2时，优选第一绝缘层64a与第二绝缘层64b的熔接后的合计厚度B(＝B1+B2)为第一金属层62a的厚度A以上。这是因为，虽然第一绝缘层64a和第二绝缘层64b因熔接而与熔接前相比其厚度减少，但在熔接后，若第一绝缘层64a与第二绝缘层64b的合计厚度B为第一金属层62a的厚度A以上，则伸出部642变得更容易覆盖第一金属层62a的侧面外周。由此，能够进一步抑制第一金属层62a由于与电解液接触而被腐蚀。进而，通过使用包括由高熔点树脂构成的中间层的三层的多层薄膜，从而即使在熔接时中间层也不会熔融，因而能够一边确保作为绝缘材料所需的厚度，一边将正极端子固定于外装材料，能够防止与兼作负极端子的外装材料短路。
接着，对构成本实施方式涉及的二次电池的其他部件进行说明。
[二次电池的基本构成]
正极至少由正极材料层及根据需要的正极集电体构成。在正极中，例如在正极集电体的至少一面设置有正极材料层。正极材料层中包含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分别可以在正极集电体的两面设置有正极材料层，或者也可以仅在正极集电体的一面设置有正极材料层。例如，正极集电体可以具有箔形态。也就是说，可以由金属箔构成正极集电体。
负极至少由负极材料层及根据需要的负极集电体构成。在负极中，例如在负极集电体的至少一面设置有负极材料层。负极材料层中包含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分别可以在负极集电体的两面设置有负极材料层，或者也可以仅在负极集电体的一面设置有负极材料层。例如，负极集电体可以具有箔形态。也就是说，可以由金属箔构成负极集电体。
可包含在正极材料层及负极材料层中的电极活性物质、即正极活性物质及负极活性物质分别是可在二次电池中直接参与电子的授受的物质，是担负充放电、即电池反应的正极及负极的主要物质。
更为具体而言，缘于“可包含在正极材料层中的正极活性物质”及“可包含在负极材料层中的负极活性物质”，可为电解质带来离子。该离子在正极与负极之间移动进行电子的授受而可进行充电和/或放电。
正极材料层及负极材料层尤其可以为能够嵌入和脱嵌锂离子的层。也就是说，本发明的一实施方式涉及的二次电池可以为锂离子经由非水电解质在正极与负极之间移动而可进行电池的充放电的非水电解质二次电池。
在锂离子参与充放电的情况下，本发明的一实施方式涉及的二次电池可相当于所谓的“锂离子电池”。锂离子电池的正极及负极具有能够嵌入和脱嵌锂离子的层。
在正极材料层的正极活性物质例如可由粒状体构成时，为了粒子彼此更为充分地接触和保持形状，可以在正极材料层中包含粘合剂。为了使促进电池反应的电子的传递变得更顺畅，也可以在正极材料层中包含导电助剂。
在负极材料层的负极活性物质例如可由粒状体构成时，为了粒子彼此更为充分地接触和保持形状，可以在负极材料层中包含粘合剂。为了使促进电池反应的电子的传递变得更顺畅，也可以在负极材料层中包含导电助剂。
这样，由于是构成为含有多种成分的形态，因而正极材料层及负极材料层也能够分别称为“正极复合材料层”及“负极复合材料层”等。
正极活性物质例如可以是有助于锂离子的嵌入和脱嵌的物质。以该角度来说，正极活性物质例如可以是含锂复合氧化物。更为具体而言，正极活性物质可以是包含锂和选自由钴、镍、锰以及铁所组成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，在本发明的一实施方式涉及的二次电池的正极材料层中，可以包含这样的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、或者将它们的过渡金属的一部分用其他金属置换而得到的物质。
这样的正极活性物质虽然可以单独包含一种，但也可以组合包含两种以上。
作为可包含在正极材料层中的粘合剂，并无特别限制，能够列举出选自由聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物以及聚四氟乙烯等所组成的组中的至少一种。
作为可包含在正极材料层中的导电助剂，并无特别限制，能够列举出选自热裂法炭黑、炉法炭黑、槽法炭黑、科琴黑及乙炔黑等炭黑；石墨、碳纳米管及气相成长碳纤维等碳纤维；铜、镍、铝及银等金属粉末；以及聚亚苯基衍生物等中的至少一种。
正极材料层的厚度尺寸并无特别限制，可以为1μm以上且300μm以下，例如为5μm以上且200μm以下。正极材料层的厚度尺寸是二次电池内部的厚度，可以采用任意十处的测量值的平均值。
负极活性物质可以是有助于锂离子的嵌入和脱嵌的物质。以该角度来说，负极活性物质例如可以是各种碳材料、氧化物以及/或者锂合金、金属锂等。
作为负极活性物质的各种碳材料，能够列举出石墨(具体为天然石墨和/或人造石墨等)、硬碳、软碳、以及/或者类金刚石碳等。尤其是，石墨其电子传导性高，例如与负极集电体的粘接性优异。
作为负极活性物质的氧化物，能够列举出选自由氧化硅、氧化锡、氧化铟、氧化锌以及氧化锂等所组成的组中的至少一种。
关于这样的氧化物，其结构形态可以是无定形的。这是因为，不易引起由晶界或缺陷这样的不均匀性导致的劣化。
负极活性物质的锂合金只要是可与锂形成合金的金属的合金即可，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。
关于这样的合金，其结构形态可以是无定形的。这是因为，不易引起由晶界或缺陷这样的不均匀性导致的劣化。
作为可包含在负极材料层中的粘合剂，并无特别限制，能够列举出选自由丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺类树脂以及聚酰胺酰亚胺类树脂所组成的组中的至少一种。
作为可包含在负极材料层中的导电助剂，并无特别限制，能够列举出选自热裂法炭黑、炉法炭黑、槽法炭黑、科琴黑及乙炔黑等炭黑；石墨、碳纳米管及气相成长碳纤维等碳纤维；铜、镍、铝及银等金属粉末；以及聚亚苯基衍生物等中的至少一种。
负极材料层的厚度尺寸并无特别限制，可以为1μm以上且300μm以下，例如为5μm以上且200μm以下。负极材料层的厚度尺寸是二次电池内部的厚度，可以采用任意十处的测量值的平均值。
可用于正极及负极的正极集电体及负极集电体是能够或聚集或供给因电池反应而在电极活性物质中产生的电子的部件。这样的电极集电体可以是片状的金属部件。另外，这样的电极集电体可以具有多孔或穿孔的形态。例如，集电体可以是板、金属箔、冲孔金属、网或者膨胀金属等。
可用于正极的正极集电体可以由包含选自由铝、不锈钢(SUS)以及镍等所组成的组中的至少一种的金属箔构成。正极集电体例如可以为铝箔。
可用于负极的负极集电体可以由包含选自由铜、不锈钢(SUS)以及镍等所组成的组中的至少一种的金属箔构成。负极集电体例如可以为铜箔。
在本公开中，“不锈钢”(SUS)例如是指《JIS G 0203钢铁术语》中规定的不锈钢，可以是含有铬或铬和镍的合金钢。
正极集电体及负极集电体的各厚度尺寸并无特别限制，可以为1μm以上且100μm以下，例如为10μm以上且70μm以下。正极集电体及负极集电体的各厚度尺寸是二次电池内部的厚度，可以采用任意十处的测量值的平均值。
可用于正极及负极的隔膜是可从防止由于正极和负极接触而引起的短路以及保持电解质等角度出发而设置的部件。换言之，隔膜可以说是能够一面防止正极和负极之间的电子接触、一面使离子通过的部件。
例如，隔膜是多孔性或微多孔性的绝缘性部件，由于其厚度小而可以具有膜形态。可以使用聚烯烃制的微多孔膜作为隔膜，但这终归只不过是例示。
可用作隔膜的微多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，隔膜也可以是可由“PE制的微多孔膜”和“PP制的微多孔膜”构成的层叠体。隔膜的表面也可以由无机粒子涂层和/或粘接层等覆盖。隔膜的表面也可以具有粘接性。
隔膜的厚度尺寸并无特别限制，可以为1μm以上且100μm以下，例如为2μm以上且20μm以下。隔膜的厚度尺寸是二次电池内部的厚度(尤其是正极与负极之间的厚度)，可以采用任意十处的测量值的平均值。
需要注意的是，在本发明中，隔膜不应特别拘泥于其名称，也可以是可具有同样的功能的固体电解质、凝胶状电解质、以及/或者绝缘性的无机粒子等。
在本发明的一实施方式涉及的二次电池中，例如可以将构成为包括电极构成层的电极组件与电解质一起封入外装体中，其中，该电极构成层包括正极、负极以及隔膜。电解质能够有助于从电极(正极和/或负极)脱嵌的金属离子移动。电解质可以是构成为包含有机电解质和/或有机溶剂等的“非水系”的电解质，或者也可以是包含水的“水系”的电解质。
在正极及负极例如具有能够嵌入和脱嵌锂离子的层的情况下，电解质优选是例如构成为包含含锂离子电解质或有机电解质以及/或者有机溶剂等的“非水系”的电解质(以下称为“非水电解质”)。即，电解质优选是非水电解质。电解质中存在从电极(正极和/或负极)脱嵌的金属离子，因此，电解质能够有助于电池反应中的金属离子移动。
本发明的一实施方式涉及的二次电池优选是使用包含“非水系”的溶剂和溶质的“非水系”的电解质作为电解质的非水电解质二次电池。电解质可以具有液体状或凝胶状等形态(需要注意的是，在本说明书中，“液体状”的非水电解质也被称为“非水电解质溶液”)。
非水电解质优选是包含非水系的溶剂和溶质的电解质。作为具体的非水电解质的溶剂，可以构成为至少包含碳酸酯。该碳酸酯也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，并无特别限制，能够列举出选自由碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丁烯酯(BC)以及碳酸亚乙烯酯(VC)所组成的组中的至少一种。
作为链状碳酸酯类，能够列举出选自由碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)以及碳酸二丙酯(DPC)所组成的组中的至少一种。
在本发明的一个适宜的实施方式中，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(EC)与碳酸二乙酯(DEC)的混合物、碳酸乙烯酯(EC)与碳酸甲乙酯(EMC)的混合物等，但上述内容终归只不过是例示。作为具体的非水电解质的溶质，例如可以使用LiPF6和/或LiBF4等Li盐等。
(外装体)
在本公开中，“外装体”大体意指能够包裹或收纳包括正极、负极以及隔膜的电极构成层层叠而得到的电极组件的部件。例如，外装体可以是具有层压结构等的柔性壳体，也可以是金属外装体等具有非层压结构的硬壳体。
外装体可以是具有非层压构成的金属外装体。该情况下，外装体不是诸如由金属片/熔接层/保护层构成那样的层压部件。也就是说，成为非层压构成。
具有非层压构成的金属外装体可以具有由金属单一部件构成的构成。例如，该金属外装体可以是由不锈钢(SUS)和/或铝等金属构成的单一部件。
需要注意的是，本公开中的外装体可以包含合金作为金属。
在本公开中，“金属单一部件”广义上意指外装体不具有所谓的层压构成，狭义上意指外装体是实质上仅由金属构成的部件。因此，只要是实质上仅由金属构成的部件，也可以对金属外装体的表面进行适当的表面处理。
例如，在将这样的金属外装体沿其厚度方向切断而得到的切断面中，除了进行了表面处理等的部分以外，能够确认单一的金属层。
另外，可设置于外装体的开口部的形状、尺寸、配置、位置等并无特别限制。
金属外装体可具有比较薄的厚度。例如，本发明中的金属外装体的厚度尺寸可以为50μm以上且300μm以下，例如可以为75μm以上且200μm以下、50μm以上且180μm以下、或者50μm以上且170μm以下等。
通过使用这样的薄外装体，能够有助于二次电池的小型化、能量密度的提高。
外装体可以是具有电传导性或导电性的外装体，优选是金属外装体。这样的金属外装体可以具有可由杯状部件和盖状部件构成的两部分(two-part)构成。
在本公开中，“杯状部件”意指诸如构成为具有相当于躯干部的侧面部和与其连续的主面部(在典型的方式中例如为杯的底部或底面)、且在内侧形成有中空部这样的部件。
在本公开中，“盖状部件”意指设置为盖在上述这样的杯状部件上的部件。盖状部件例如可以是以同一平面状延伸的单一部件(典型的是平板状的部件)。在外装体中，可以以盖状部件与杯状部件的边缘部分相互卡合或结合或嵌合的方式将盖状部件与杯状部件任意地组合。
“杯状部件”与“盖状部件”可以通过焊接处理而接合，由此，可以能够实现电极组件的比较简单的封入。
在图示的方式中，“杯状部件”位于上方，“盖状部件”位于下方，但“盖状部件”可以位于上方，“杯状部件”也可以位于下方。该情况下，第一外部输出端子可以形成于“盖状部件”，第二外部输出端子也可以形成于“杯状部件”。
(电极组件)
作为“电极组件”，能够使用以往公知的电极组件，例如根据需要适当使用上面说明过的电极组件即可。例如，使用图2的(A)所示的电极构成层5呈平面状层叠而得到的平面层叠型结构的电极组件、图2的(B)所示的电极构成层5卷成卷绕状而得到的卷绕层叠型结构的电极组件等即可。
(接片)
在本公开中，“接片”意指可与电极组件的正极或负极电连接的导电性部件，从电极组件突出或延伸出。该接片能够安装于端子部件的内侧主面，能够担负该端子部件与电极组件的正极及负极中的任一方的电极层之间的电连接。这样的接片可以从上面已说明过的“集电体”(即，“正极集电体”及“负极集电体”)延伸出，优选由与集电体相同的材料一体地构成。
在本发明中，上述构成可以根据需要适当地变更或改变。
[作用/效果]
如上所述，在本发明的一实施方式涉及的二次电池中，绝缘材料具有伸出部，伸出部例如可沿着正极端子的由镍构成的第一金属层62a的侧面外周延伸，因而能够抑制第一金属层62a由于与电解液接触而被腐蚀。
另外，本发明的一实施方式涉及的二次电池例如为将正极端子隔着绝缘材料固定于外装体的内壁的比较简单的结构，因而与通过铆接加工而利用封口盖将外装罐的开口部封口的以往的二次电池相比，制造更为容易。另外，正极端子的密封所需的空间也小，因而也能够有助于电池小型化、再者能量密度的进一步提高。另外，通过将正极端子设置于外装体的内侧，适合于可与二次电池连接的外部设备侧的连接部位具有凸部的情况，能够有助于提高二次电池的设计自由度。
另外，本发明的一实施方式涉及的二次电池例如能够将热熔接性的材料用于绝缘材料，因而例如能够使正极端子更加容易地贴附并固定于外装体，在密封正极端子时，不需要使端子部件变形的程度的大的力。由此，正极端子不会受到加压变形，因而能够抑制正极端子的机械强度降低，另外，不会因为加压变形的正极端子而使绝缘材料的厚度变薄或断裂，因而能够确保绝缘稳定性。
另外，本发明的一实施方式涉及的二次电池例如将正极端子固定于外装体的内壁，并将外装体作为负极端子，因而能够减少二次电池的部件数量。由此，与在上下面设置外部输出端子的情况相比，能够使电池芯厚度方向上输出所需的空间减半，因而也能够有助于进一步提高能量密度。
实施方式2
图5是示出本发明的实施方式2涉及的二次电池中的第一外部输出端子的结构的一例的局部放大剖视示意图。在本实施方式涉及的二次电池中，例如关于正极端子的结构，除了绝缘材料64的第一绝缘层64a和第二绝缘层64b的厚度不同、且第二绝缘层64b的厚度B2为正极端子的第一金属层62a的厚度A以上之外，能够具有与实施方式1同样的构成。在本实施方式中，通过使第二绝缘层64b的厚度为第一金属层62a的厚度A以上，能够使伸出部642更容易覆盖第一金属层62a的侧面外周。第二绝缘层64b的厚度B2只要为第一金属层62a的厚度A以上即可，但优选与正极端子62的厚度相同或比其小。在本实施方式中也能得到与实施方式1时同样的效果。
实施方式3
图6是示出本发明的实施方式2涉及的二次电池中的第一外部输出端子的结构的一例的局部放大剖视示意图。例如除了正极端子62的外缘部向远离绝缘材料64的方向弯折、且绝缘材料64不限定于多层结构之外，能够具有与实施方式1同样的构成。通过使正极端子62的外缘部向远离绝缘材料64的方向弯折或弯曲，能够使伸出部642更容易覆盖第一金属层62a的侧面外周。在本实施方式中也能得到与实施方式1时同样的效果。需要注意的是，本实施方式通过使用利用冲裁加工从层叠复合材料制作的正极端子而能够更适宜实施。即，若进行冲裁加工，则被加工物的外缘部弯折，成为弯曲形状、屈曲形状等弯折形状，产生所谓的塌边。在本实施方式中，通过将具有该塌边的正极端子与绝缘材料重叠，能够使伸出部更容易覆盖第一金属层的侧面外周。需要注意的是，弯折形状也可以是锋利形状。正极端子变得容易陷入绝缘材料，能够通过锚固效应更加提高正极端子与绝缘材料的结合。
以上，对本发明的一实施方式涉及的实施方式进行了说明，但终归只不过是例示典型示例。因此，本领域技术人员应容易理解，本发明并不限定于此，可以考虑各种方式。
图7是示出本发明的另一实施方式涉及的二次电池的形状的另一例的立体示意图，示出了例如在正极端子的外表面进一步设置有金属部件67的形状。通过设置金属部件67，与外部设备的连接变得更容易。另外，金属部件67的高度优选设定为金属部件67的电极组件侧的面(或上表面)与外装体50的上表面(或杯的底部或底面)大致位于同一平面上。与外部设备的连接进一步变得更加容易。另外，金属部件67的材质可以与正极端子相同也可以不同。
金属部件67可以与正极端子等端子部件电连接，可以隔着与上述同样的绝缘材料等安装于外装体。
另外，本发明的一实施方式涉及的二次电池的形状并不限定于纽扣形或硬币形，也可以为其他的立体形状。图8是其一例，示出了具有所谓的方形形状的二次电池的例子。另外，方形形状在俯视观察时并不限定于四边形状，也可以为其他的多边形状。另外，在具有方形形状的二次电池中，如图9所示，同样也可以例如在正极端子的外表面进一步设置金属部件67。
本公开的二次电池的俯视观察形状并不限于圆形或大致圆形、方形，也可以具有任意的其他几何学形状。同样地，端子部件及金属部件的形状(尤其是俯视观察形状)等也不限于圆形、大致圆形等形状，可以具有任意的几何学形状。
此处所说的“圆形”或“大致圆形”并不限于是完全的圆形(即，单纯的“圆”或“正圆”)，也包括虽然从其进行了变更、但作为本领域技术人员的认知通常可包含在“圆的形状”中的形状。例如，不仅是圆以及正圆，也可以是其圆弧的曲率局部不同的形状，进而还可以是例如椭圆等从圆以及正圆衍生出的形状。以典型的例子来说，具有这样的俯视观察圆形的电池相当于所谓的纽扣形或硬币形的电池。
另外，上面参照了以电极组件尤其具有平面层叠型结构为前提的图，但本发明未必限定于平面层叠型结构的电极组件。也就是说，只要不是平面层叠型结构所固有的特征，则本发明就可以以卷绕型结构的电极组件为前提，另外，也可以以堆叠-折叠型结构的电极组件为前提。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但终归只不过是例示典型示例。因此，本领域技术人员应容易理解，本发明并不限定于此，可以考虑各种方式。
工业实用性
本公开的二次电池能够利用在可设想蓄电的各种各样的领域中。本发明的二次电池能够利用于可使用电气/电子设备等的电气/信息/通信领域(例如，包括移动电话、智能手机、笔记本电脑及数码相机、活动量计、ARM计算机、电子纸、可穿戴设备、RFID标签、卡型电子货币、智能手表等小型电子机器等的电气/电子设备领域或者移动设备领域)；家庭/小型工业用途(例如，电动工具、高尔夫球车、家庭用/看护用/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、电动两轮车等领域)；电力系统用途(例如，各种发电、负载调节器、智能电网、家用固定式蓄电系统等领域)；医疗用途(耳机助听器等医疗用设备领域)；医药用途(服用管理系统等领域)；以及IoT领域；宇宙/深海用途(例如，太空探测器、潜水调查船等领域)等，但上述内容终归只不过是例示。
符号说明
1正极；2负极；3隔膜；5电极构成层；10电极组件；11第一接片；12第二接片；50外装体；52杯状部件；54盖状部件；55外装体的孔部；56外装体的内壁；57外装体的外壁；60第一外部输出端子；62正极端子；62a第一金属层；62b第二金属层；63固定面；64绝缘材料；64a第一绝缘层；64b第二绝缘层；64c第三绝缘层；641中央部；642伸出部；641a绝缘材料的孔部；67金属部件；100、110、120、130二次电池。

Claims (11)

1.一种二次电池，具备电极组件、具有收纳所述电极组件的容纳空间的外装体以及从所述外装体露出的正极端子，
所述正极端子具有由镍构成的第一金属层和由镍以外的金属构成的第二金属层，
所述正极端子的所述第一金属层从所述外装体露出，并且所述第一金属层具有隔着绝缘材料固定于所述外装体的内壁的固定面，且所述绝缘材料还与所述第一金属层的所述固定面以外的面抵接。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，
所述正极端子为平板状，
所述正极端子的所述固定面位于所述正极端子的平板面，所述正极端子的所述第一金属层的所述固定面以外的面位于所述正极端子的侧面，
所述绝缘材料具有比所述正极端子的所述固定面或者侧面更向所述容纳空间一侧伸出的伸出部，所述伸出部沿所述第一金属层的所述侧面的外周延伸。
3.根据权利要求2所述的二次电池，其中，
所述伸出部沿所述第一金属层的侧面的外周整面延伸。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的二次电池，其中，
所述正极端子在与所述固定面相反一侧的面具有所述第二金属层，所述第二金属层构成为包含铝。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的二次电池，其中，
所述绝缘材料由两层低熔点树脂层隔着高熔点绝缘性树脂层层叠而得到的多层薄膜构成。
6.根据权利要求5所述的二次电池，其中，
所述外装体一侧的所述低熔点树脂层与所述外装体熔接，位于与所述外装体相反一侧的所述低熔点树脂层与所述正极端子熔接。
7.根据权利要求5或6所述的二次电池，其中，
所述两层低熔点树脂层的合计厚度为所述第一金属层的厚度以上。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的二次电池，其中，
所述正极端子的外缘部向远离所述绝缘材料的方向弯折。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的二次电池，其中，
所述外装体是金属外装体，所述金属外装体构成为具有杯状部件及盖状部件的两部分构成。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的二次电池，其中，
所述二次电池具有纽扣形或者硬币形的形状。
11.根据权利要求1至10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以及负极。
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