CN118104063A - 二次电池 - Google Patents
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Abstract
二次电池具备:导电性的外包装部件,具有贯通口;电极端子,配置在该外包装部件的外侧,并且遮蔽贯通口;绝缘性的密封部件,配置在该外包装部件与电极端子之间;电池元件,收纳在该外包装部件的内部;以及绝缘部件,配置在该外包装部件与电池元件之间。外包装部件包括设置有贯通口的凹陷部,在该凹陷部,外包装部件以向内部凹陷的方式屈曲。凹陷部具有与电池元件对置的对置面,绝缘部件覆盖对置面,并且固定于该对置面。
Description
技术领域
本技术涉及一种二次电池。
背景技术
由于移动电话等多种电子设备正在普及,因此作为小型且轻量并且可以得到高能量密度的电源,二次电池的开发正在进行。该二次电池在外包装部件的内部具备电池元件(正极、负极以及电解质),关于该二次电池的结构进行了各种研究。
具体而言,在外包装壳体的内部收纳有电极体,在壳体主体的外侧隔着密封部件配置有平板状电极端子部件(例如,参照专利文献1。)。在外包装体的内部收纳有电极体,该外包装体具有包括树脂层以及金属层的层叠结构(例如,参照专利文献2。)。在由封口板封口的电池壳体的内部收纳有发电元件,在该封口板上隔着绝缘体设置有电极端子(例如,参照专利文献3。)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2019-046639号公报
专利文献2:日本特开2020-095904号公报
专利文献3:日本特开2001-143763号公报
发明内容
关于二次电池的结构进行了各种研究,但由于该二次电池的容量特性以及动作稳定性还不充分,因此存在改善的余地。
因此,期望一种能够兼顾优异的容量特性和优异的动作稳定性的二次电池。
本技术的一个实施方式的二次电池具备:导电性的外包装部件,具有贯通口;电极端子,配置在该外包装部件的外侧,并且遮蔽贯通口;绝缘性的密封部件,配置在该外包装部件与电极端子之间;电池元件,收纳在该外包装部件的内部;以及绝缘部件,配置在该外包装部件与电池元件之间。外包装部件包括设置有贯通口的凹陷部,在该凹陷部,外包装部件以向内部凹陷的方式屈曲。凹陷部具有与电池元件对置的对置面,绝缘部件覆盖对置面,并且固定于该对置面。
根据本技术的一个实施方式的二次电池,电池元件收纳在具有贯通口的导电性的外包装部件的内部,配置在该外包装部件的外侧的电极端子遮蔽贯通口,绝缘性的密封部件配置在该外包装部件与电极端子之间,具有贯通口的凹陷部设置于外包装部件,绝缘部件覆盖凹陷部的对置面并且固定于对置面,因此能够兼顾优异的容量特性和优异的动作稳定性。
需要说明的是,本技术的效果并不一定限定于在此说明的效果,可以是后述的与本技术关联的一系列效果中的任何效果。
附图说明
图1是表示本技术的一个实施方式中的二次电池的结构的立体图。
图2是放大表示图1所示的二次电池的结构的截面图。
图3是放大表示图2所示的电池元件的结构的截面图。
图4是表示图2所示的二次电池的主要部分的结构的俯视图。
图5是用于说明二次电池的动作的截面图。
图6是用于说明二次电池的制造工序的立体图。
图7是放大表示比较例1的二次电池的结构的截面图。
图8是放大表示比较例2的二次电池的结构的截面图。
图9是放大表示比较例3的二次电池的结构的截面图。
图10是放大表示比较例4的二次电池的结构的截面图。
图11是表示图10所示的二次电池的主要部分的结构的俯视图。
图12是放大表示变形例1(其一)的二次电池的结构的截面图。
图13是表示图12所示的二次电池的主要部分的结构的俯视图。
图14是放大表示变形例1(其二)的二次电池的结构的截面图。
图15是表示图14所示的二次电池的主要部分的结构的俯视图。
图16是放大表示变形例2的二次电池的结构的截面图。
图17是放大表示变形例3的二次电池的结构的截面图。
具体实施方式
以下,参照附图关于本技术的一个实施方式详细地进行说明。需要说明的是,说明的顺序如下所述。
1.二次电池
1-1.结构
1-2.动作
1-3.制造方法
1-4.作用以及效果
2.变形例
<1.二次电池>
首先,关于本技术的一个实施方式的二次电池进行说明。
在此说明的二次电池是所谓的被称为硬币型或纽扣型的二次电池。
如后所述,该二次电池包括相互对置的一对底部和分别与该一对底部连结的侧壁部。另外,二次电池具有外径以及高度,该高度比外径小。“外径”是指一对底部各自的直径(最大直径),“高度”是指从一个底部到另一个底部的距离(最大距离)。
二次电池的充放电原理没有特别限定,以下,关于利用电极反应物质的嵌入脱嵌来得到电池容量的情况进行说明。
该二次电池具备正极、负极以及电解质,该负极的充电容量大于正极的放电容量。即,负极的每单位面积的电化学容量被设定为大于正极的每单位面积的电化学容量。这是为了防止在充电过程中电极反应物质在负极的表面上析出。
电极反应物质的种类没有特别限定,具体而言,是碱金属以及碱土类金属等轻金属。碱金属的具体例子是锂、钠以及钾等,碱土类金属的具体例子是铍、镁以及钙等。
以下,以电极反应物质是锂的情况为例。利用锂的嵌入脱嵌来得到电池容量的二次电池是所谓的锂离子二次电池。在该锂离子二次电池中,锂以离子状态被嵌入脱嵌。
<1-1.结构>
图1示出了二次电池的立体结构。图2放大示出了图1所示的二次电池的截面结构。图3放大示出了图2所示的电池元件40的截面结构。图4示出了图2所示的二次电池的主要部分的平面结构。
在以下的说明中,为了方便,将图2中的上侧作为二次电池的上侧,将图2中的下侧作为二次电池的下侧。
另外,在图2中,为了简化图示内容,将正极41、负极42、隔膜43、正极引线51以及负极引线52分别表示为线状。图3仅示出了电池元件40的一部分。
图4仅示出了盖部12、电池元件40以及绝缘膜60。另外,在图4中,示出了从下侧分别观察盖部12以及绝缘膜60的状态,电池元件40的外缘以及内缘(卷绕中心空间40K)分别由虚线示出。
如图1以及图2所示,在此说明的二次电池是纽扣型的二次电池,具有外径D以及高度H。该二次电池具有高度H比外径D小的立体形状,即扁平且柱状的立体形状。在此,二次电池的立体形状为扁平且圆筒(圆柱)状,外径D相对于高度H的比D/H大于1。
二次电池的具体尺寸没有特别限定,若举一例,外径D=3mm~30mm,高度H=0.5mm~70mm。需要说明的是,比D/H优选为25以下。
具体而言,如图1~图4所示,二次电池具备外包装罐10、外部端子20、垫圈30、电池元件40、正极引线51、负极引线52和绝缘膜60。
[外包装罐]
如图1以及图2所示,外包装罐10是收纳电池元件40等的中空的外包装部件,具有贯通口10K。
在此,外包装罐10具有与二次电池的立体形状相同的立体形状,即具有扁平且柱状(圆柱状)的立体形状。由此,外包装罐10具有相互对置的上底部M1和下底部M2以及侧壁部M3。该侧壁部M3配置在上底部M1与下底部M2之间,分别与该上底部M1以及下底部M2连结。如上所述,外包装罐10的立体形状为扁平且圆柱状,因此上底部M1以及下底部M2各自的平面形状为圆形,侧壁部M3的表面为朝向外侧凸状的弯曲面。
贯通口10K的内径可以与后述的卷绕中心空间40K的内径相同,也可以与该卷绕中心空间40K的内径不同。图2示出了贯通口10K的内径比卷绕中心空间40K的内径大的情况。
该外包装罐10包括凹陷部10U,贯通口10K设置于凹陷部10U。在该凹陷部10U中,由于外包装罐10以朝向内部凹陷的方式屈曲,因此该外包装罐10的一部分以形成向下的台阶的方式弯折。
由此,凹陷部10U具有与电池元件40对置的对置面10UM。该对置面10UM是盖部12的最下表面,即盖部12中的最接近电池元件40的部分(凹陷部10U)的下表面。另外,由于在贯通口10K不存在凹陷部10U,因此存在该贯通口10K的区域被从对置面10UM除去。
凹陷部10U的形状,即从上方观察二次电池时由凹陷部10U的外缘划定的形状没有特别限定。在此,凹陷部10U的形状为圆形。需要说明的是,凹陷部10U的内径以及深度没有特别限定,因此能够任意设定。
在此,外包装罐10包括收纳部11以及盖部12,该收纳部11以及盖部12相互接合。具体而言,由于收纳部11以及盖部12相互焊接,因此该收纳部11被盖部12密封。
收纳部11是在内部收纳电池元件40等的圆柱型大致容器状的部件(下底部M2以及侧壁部M3)。在此,收纳部11具有下底部M2和侧壁部M3相互一体化的结构。该收纳部11具有上端开放并且下端封闭的中空结构,因此在其上端具有开口部11K。
盖部12是封闭开口部11K的大致圆盘状的部件(上底部M1),包括设置有贯通口10K的凹陷部10U。该贯通口10K如后所述,作为用于使电池元件40和外部端子20相互电连接的连接路径而被利用。
需要说明的是,在完成后的二次电池中,如上所述,由于盖部12已经与收纳部11接合,因此开口部11K被盖部12封闭。由此,可以认为,即使观察二次电池的外观,也不能事后确认收纳部11是否具有开口部11K。
然而,在二次电池的制造工序中,在为了使收纳部11以及盖部12相互接合而将该收纳部11以及盖部12相互焊接的情况下,应该在外包装罐10的表面,更具体而言在收纳部11和盖部12的边界残留焊接痕。因此,基于焊接痕的有无,可以事后确认收纳部11是否具有开口部11K。
即,在外包装罐10的表面残留有焊接痕因而可以目视确认该焊接痕的情况下,表明收纳部11具有开口部11K。与此相对,在外包装罐10的表面没有残留焊接痕因而不能目视确认该焊接痕的情况下,表明收纳部11不具有开口部11K。
如上所述,外包装罐10是物理上相互分离的两个部件(收纳部11以及盖部12)相互接合而成的罐,是所谓的接合罐。更具体而言,收纳部11以及盖部12相互焊接时的外包装罐10是所谓的焊接罐。由此,接合后的外包装罐10作为整体在物理上是一个部件,因此是不能事后分离成两个部件(收纳部11以及盖部12)的状态。
作为接合罐的外包装罐10是与使用铆接加工形成的卷曲罐不同的罐,是所谓的无卷曲罐。这是因为在外包装罐10的内部元件空间体积增加,因此体积能量密度增加。该“元件空间体积”是指能够用于收纳电池元件40的外包装罐10的内部空间的体积(有效体积)。
另外,作为接合罐的外包装罐10不具有相互折叠的部分,并且不具有两个以上的部件相互重叠的部分。
“不具有相互折叠的部分”是指外包装罐10的一部分没有以相互折叠的方式加工(弯折加工)。另外,“不具有两个以上的部件相互重叠的部分”是指,在二次电池完成后,由于外包装罐10在物理上是一个部件,因此该外包装罐10不能事后分离成两个以上的部件。即,完成后的二次电池中的外包装罐10的状态不是为了可以事后分离而将两个以上的部件相互重叠地组合的状态。
该外包装罐10具有导电性,因此收纳部11以及盖部12分别具有导电性。由此,由于外包装罐10经由负极引线52与电池元件40(后述的负极42)连接,因此与该负极42电连接。因此,外包装罐10作为负极42的外部连接用端子发挥功能。这是因为,由于二次电池也可以不具备与外包装罐10分开的负极42的外部连接用端子,因此可以抑制由该负极42的外部连接用端子的存在引起的元件空间体积的减少。由此,元件空间体积增加,因此体积能量密度增加。
具体而言,外包装罐10含有金属材料以及合金材料等导电性材料中的任意一种或两种以上,该导电性材料的具体例子是铁、铜、镍、不锈钢、铁合金、铜合金以及镍合金等。不锈钢的种类没有特别限定,具体而言,是SUS304以及SUS316等。另外,收纳部11的形成材料和盖部12的形成材料可以彼此相同,也可以彼此不同。
其中,外包装罐10优选为所谓的金属罐。这是因为,由于外包装罐10的刚性提高,因此可以抑制该外包装罐10的变形。该金属罐是指包含上述的金属材料以及合金材料中的任意一种或两种以上的罐。
需要说明的是,如后所述,盖部12隔着垫圈30与作为正极41的外部连接用端子发挥功能的外部端子20绝缘。这是因为可以防止外包装罐10(负极42的外部连接用端子)与外部端子20(正极41的外部连接用端子)的接触(短路)。
[外部端子]
如图1以及图2所示,外部端子20是当二次电池搭载在电子设备上时与该电子设备连接的电极端子。该外部端子20配置在外包装罐10的外侧,并且遮蔽贯通口10K。
需要说明的是,外部端子20经由垫圈30被外包装罐10支承。更具体而言,如后所述,外部端子20隔着垫圈30热熔接在盖部12上。由此,外部端子20隔着垫圈30与盖部12绝缘,并且隔着该垫圈30固定于盖部12。
该外部端子20经由正极引线51与电池元件40(正极41)连接,从而与该正极41电连接。由此,外部端子20作为正极41的外部连接用端子发挥功能。在使用二次电池时,由于二次电池经由外部端子20(正极41的外部连接用端子)以及外包装罐10(负极42的外部连接用端子)与电子设备连接,从而该电子设备能够将二次电池作为电源进行动作。
另外,外部端子20是大致板状的部件。外部端子20的立体形状没有特别限定,具体而言,是平坦的板状。
外部端子20的一部分或整体配置在凹陷部10U的内部。在此,外部端子20的整体配置在凹陷部10U的内部,即配置在由凹陷部10U包围的空间的内部。由此,外部端子20以不比凹陷部10U向外侧(上侧)突出的方式收容在该凹陷部10U的内部。
外包装罐10包含凹陷部10U,在该凹陷部10U的内部收容外部端子20是因为体积能量密度增加,因此电池容量增加。
详细而言,在外部端子20未收容在凹陷部10U的内部的情况下,该外部端子20的一部分比凹陷部10U向外侧突出。在该情况下,收纳在外包装罐10的内部的电池元件40的体积(正极41和负极42的对置面积)不变化,另一方面,高度H增大该外部端子20比凹陷部10U向外侧突出的量。由此,体积能量密度减少,因此电池容量减少。
与此相对,在外部端子20被收容在凹陷部10U的内部的情况下,该外部端子20不会比凹陷部10U向外侧突出。在该情况下,收纳在外包装罐10的内部的电池元件40的体积不会变化,并且高度H不会变大。由此,体积能量密度增加,因此电池容量增加。
需要说明的是,由于外部端子20的外径小于凹陷部10U的内径,因此该外部端子20在周围与盖部12分离。由此,垫圈30在凹陷部10U的内部配置在盖部12与外部端子20之间的空间中的至少一部分中,更具体而言,配置在如果不存在垫圈30则盖部12与外部端子20能够相互接触的部位。
另外,外部端子20包含金属材料以及合金材料等导电性材料中的任意一种或两种以上,该导电性材料的具体例子是铝以及铝合金等。
另外,外部端子20也可以包含包层材料。该包层材料从接近垫圈30的一侧依次包含铝层以及镍层,该铝层以及镍层相互轧制接合。需要说明的是,包层材料也可以包含镍合金层来代替镍层。另外,包层材料从接近垫圈30的一侧依次包含铝层、不锈钢(SUS)层以及镍层,该铝层、不锈钢层以及镍层也可以相互轧制接合。
特别是,外部端子20除了作为正极41的外部连接用端子发挥功能以外,如后所述,在外包装罐10的内压过度上升时,作为用于释放其内压的释放阀发挥功能。该内压上升的原因是由充放电时的电解液的分解反应引起的气体的产生等,促进该电解液的分解反应的原因是二次电池的内部短路、二次电池的加热以及大电流条件下的二次电池的放电等。
需要说明的是,关于作为释放阀发挥功能的外部端子20的动作的详细情况,将在后面叙述(参照图5)。
[垫圈]
如图2所示,垫圈30是配置在外包装罐10与外部端子20之间的绝缘性的密封部件。在此,垫圈30配置在盖部12与外部端子20之间,在与贯通口10K重叠的部位具有贯通口30K。由此,垫圈30配置成不封闭贯通口10K。
由于该垫圈30包含具有绝缘性和热熔融性的高分子化合物中的任意一种或两种以上,因此如上所述,外部端子20隔着垫圈30热熔接在盖部12上。高分子化合物的种类没有特别限定,具体而言,是聚丙烯以及聚乙烯等。
需要说明的是,垫圈30的设置区域没有特别限定,因此能够任意设定。在此,垫圈30在凹陷部10U的内部配置在盖部12的上表面与外部端子20的下表面之间。另外,垫圈30的设置区域也可以扩张到比盖部12的上表面与外部端子20的下表面之间的区域靠外侧的区域。
即,贯通口30K的内径可以与贯通口10K的内径相同,也可以与该贯通口10K的内径不同。在图2中,示出了贯通口30K的内径与贯通口10K的内径彼此相同的情况。
[电池元件]
如图1~图4所示,电池元件40是进行充放电反应的发电元件,收纳在外包装罐10的内部。该电池元件40包含作为第一电极的正极41、作为第二电极的负极42、隔膜43和作为液状的电解质的电解液(未图示)。
在此,由于电池元件40是所谓的卷绕电极体,因此该电池元件40的元件结构是所谓的卷绕型。在该情况下,正极41以及负极42隔着隔膜43相互层叠,并且该正极41、负极42以及隔膜43被卷绕。由此,正极41以及负极42隔着隔膜43相互对置地卷绕,因此电池元件40具有作为卷芯部的卷绕中心空间40K。该卷绕中心空间40K的延伸方向(上下方向)与贯通口10K的贯通方向(上下方向)一致,因此正极41、负极42以及隔膜43的卷绕方向(左右方向)与该贯通口10K的贯通方向交叉。
该电池元件40具有与外包装罐10的立体形状相同的立体形状,因此具有扁平且圆柱状的立体形状。这是因为,与电池元件40具有与外包装罐10的立体形状不同的立体形状的情况相比,在将电池元件40收纳于该外包装罐10的内部时难以产生死区(外包装罐10与电池元件40之间的剩余空间),因此可以有效地利用该外包装罐10的内部空间。由此,元件空间体积增加,因此体积能量密度增加。
(正极)
如图2和图3所示,正极41包括正极集电体41A以及正极活性物质层41B。
正极集电体41A是支承正极活性物质层41B的导电性的支承体,具有设置有该正极活性物质层41B的一对面。该正极集电体41A包含金属材料等导电性材料,该导电性材料的具体例子是铝等。
在此,正极活性物质层41B设置在正极集电体41A的两面上,并且包含能够嵌入脱嵌锂的正极活性物质中的任意一种或两种以上。另外,正极活性物质层41B可以在正极41与负极42对置的一侧仅设置在正极集电体41A的单面上。另外,正极活性物质层41B还可以包含正极粘结剂以及正极导电剂等中的任意一种或两种以上。正极活性物质层41B的形成方法没有特别限定,具体而言,是涂布法等。
正极活性物质含有含锂化合物。这是因为可以得到高能量密度。该含锂化合物是含有锂作为构成元素的化合物,更具体而言,是含有锂和一种或两种以上过渡金属元素作为构成元素的化合物。另外,含锂化合物还可以含有其他元素(锂以及过渡金属元素各自以外的元素)中的任意一种或两种以上。
含锂化合物的种类没有特别限定,具体而言,是氧化物、磷酸化合物、硅酸化合物以及硼酸化合物等。氧化物的具体例子是LiNiO2、LiCoO2以及LiMn2O4等。磷酸化合物的具体例子是LiFePO4以及LiMnPO4等。
正极粘结剂是合成橡胶以及高分子化合物等中的任意一种或两种以上。合成橡胶的具体例子是丁苯系橡胶等,高分子化合物的具体例子是聚偏氟乙烯等。
正极导电剂含有碳材料等导电性材料中的任意一种或两种以上,该导电性材料的具体例子是石墨、炭黑、乙炔黑以及科琴黑等。另外,导电性材料也可以是金属材料以及高分子化合物等。
(负极)
如图2以及图3所示,负极42包括负极集电体42A以及负极活性物质层42B。
负极集电体42A是支承负极活性物质层42B的导电性的支承体,并且具有设置有该负极活性物质层42B的一对面。该负极集电体42A包含金属材料等导电性材料,该导电性材料的具体例子是铜等。
在此,负极活性物质层42B设置在负极集电体42A的两面上,并且包含能够嵌入脱嵌锂的负极活性物质中的任意一种或两种以上。另外,负极活性物质层42B可以在负极42与正极41对置的一侧仅设置在负极集电体42A的单面上。另外,负极活性物质层42B还可以包含负极粘结剂以及负极导电剂等中的任意一种或两种以上。关于负极粘结剂以及负极导电剂各自的详细情况与关于正极粘结剂以及正极导电剂各自的详细情况相同。负极活性物质层42B的形成方法没有特别限定,具体而言,是涂布法、气相法、液相法、喷涂法以及烧成法(烧结法)等中的任意一种或两种以上。
负极活性物质包含碳材料以及金属系材料等中的任意一种或两种以上。这是因为可以得到高能量密度。碳材料的具体例子是易石墨化碳、难石墨化碳以及石墨(天然石墨以及人造石墨)等。金属系材料是含有能够与锂形成合金的金属元素以及半金属元素中的任意一种或两种以上作为构成元素的材料,该金属元素以及半金属元素的具体例子是硅以及锡等。另外,金属系材料可以是单体,也可以是合金,也可以是化合物,也可以是它们的两种以上的混合物,也可以是含有它们的两种以上的相的材料。金属系材料的具体例子是TiSi2以及SiOx(0<x≤2或0.2<x<1.4)等。
(隔膜)
如图2以及图3所示,隔膜43是介于正极41与负极42之间的绝缘性的多孔质膜,在防止该正极41与负极42的短路的同时允许锂离子通过。该隔膜43含有聚乙烯等高分子化合物。
(电解液)
电解液浸渗在正极41、负极42以及隔膜43的每一个中,并且包含溶剂以及电解质盐。
在此,溶剂含有非水溶剂(有机溶剂)中的任意一种或两种以上,含有该非水溶剂的电解液是所谓的非水电解液。该非水溶剂是酯类以及醚类等,更具体而言,是碳酸酯系化合物、羧酸酯系化合物以及内酯系化合物等。
碳酸酯系化合物的例子是环状碳酸酯以及链状碳酸酯等。环状碳酸酯的具体例子是碳酸亚乙酯以及碳酸亚丙酯等,链状碳酸酯的具体例子是碳酸二甲酯、碳酸二乙酯以及碳酸甲乙酯等。
羧酸酯系化合物是链状羧酸酯等。链状羧酸酯的具体例子是乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、三甲基乙酸乙酯、丁酸甲酯以及丁酸乙酯等。
内酯系化合物是内酯等。内酯的具体例子是γ-丁内酯以及γ-戊内酯等。
需要说明的是,醚类除了上述的内酯系化合物以外,还可以是1,2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、1,3-二氧戊环以及1,4-二噁烷等。
电解质盐是锂盐等轻金属盐。锂盐的具体例子是六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、三氟甲烷磺酸锂(LiCF3SO3)、双(氟磺酰基)酰亚胺锂(LiN(FSO2)2)、双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺锂(LiN(CF3SO2)2)、三(三氟甲烷磺酰基)甲基化锂(LiC(CF3SO2)3)、双(草酸)硼酸锂(LiB(C2O4)2)以及二氟(草酸)硼酸锂(LiB(C2O4)F2)等。
电解质盐的含量没有特别限定,具体而言,相对于溶剂为0.3mol/kg~3.0mol/kg。这是因为可以得到较高的离子传导性。
[正极引线]
如图2所示,正极引线51是用于使正极41与外部端子20电连接的布线部件,被收纳在外包装罐10的内部。该正极引线51经由贯通口10K与外部端子20连接,并且与正极41中的正极集电体41A连接,从而分别与该外部端子20以及正极41电连接。在此,正极引线51在接近盖部12的一侧与正极41连接,从而与该正极41的上端部连接。
需要说明的是,二次电池具备一根正极引线51,但也可以具备两根以上的正极引线51。这是因为当正极引线51的数量增加时,电池元件40的电阻降低。
关于正极引线51的形成材料的详细情况与关于正极集电体41A的形成材料的详细情况相同。另外,正极引线51的形成材料和正极集电体41A的形成材料可以彼此相同,也可以彼此不同。
该正极引线51是与正极集电体41A物理分离因而与该正极集电体41A分体化的部件。另外,正极引线51也可以是与正极集电体41A物理连续因而与该正极集电体41A一体化的部件。
[负极引线]
如图2所示,负极引线52是用于使负极42与外包装罐10电连接的部件,被收纳在外包装罐10的内部。该负极引线52与收纳部11(下底部M2)连接,并且与负极42中的负极集电体42A连接,从而分别与外包装罐10以及负极42电连接。需要说明的是,在此,负极引线52在远离盖部12的一侧与负极42连接,从而与该负极42的下端部连接。
需要说明的是,二次电池具备一根负极引线52,但也可以具备两根以上的负极引线52。这是因为当负极引线52的根数增加时,电池元件40的电阻降低。
关于负极引线52的形成材料的详细情况与关于负极集电体42A的形成材料的详细情况相同。另外,负极引线52的形成材料和负极集电体42A的形成材料可以彼此相同,也可以彼此不同。
该负极引线52是与负极集电体42A物理分离因而与该负极集电体42A分体化的部件。另外,负极引线52也可以是与负极集电体42A物理连续因而与该负极集电体42A一体化的部件。
[绝缘膜]
如图2以及图4所示,绝缘膜60是配置在外包装罐10与电池元件40之间的绝缘部件。在此,绝缘膜60配置在盖部12与电池元件40之间,并且在与贯通口10K重叠的部位具有贯通口60K。由此,绝缘膜60以不封闭贯通口10K的方式配置。
贯通口60K的内径可以与贯通口10K的内径相同,也可以与该贯通口10K的内径不同。在图2中,示出了贯通口60K的内径与贯通口10K的内径彼此相同的情况。
该绝缘膜60覆盖对置面10UM,并且固定于该对置面10UM。在图4中,为了容易理解绝缘膜60的设置范围,在该绝缘膜60上标有较浓的阴影。
二次电池具备绝缘膜60,该绝缘膜60覆盖对置面10UM并且固定于对置面10UM,这是因为即使外包装罐10(盖部12)的一部分(凹陷部10U)朝向电池元件40突出,也可以防止短路的发生。
详细而言,由于外包装罐10的一部分向电池元件40突出,因此在对置面10UM接近电池元件40的情况下,电池元件40(正极41)和外包装罐10(负极42的外部连接用端子)相互接近。由此,容易发生正极41与外包装罐10的接触(短路),因此二次电池难以稳定地动作。
另外,即使在电池元件40与外包装罐10之间存在绝缘膜60,在该绝缘膜60未覆盖对置面10UM的情况下,正极41与外包装罐10也能够在该对置面10UM的一部分(不存在绝缘膜60的区域)相互接触。由此,仍然容易发生短路,因此二次电池难以稳定地动作。
此外,即使绝缘膜60覆盖对置面10UM,在该绝缘膜60未固定于对置面10UM的情况下,在二次电池受到振动以及冲击等时,绝缘膜60的位置容易偏移,因此在该对置面10UM的一部分,正极41和外包装罐10能够相互接触。由此,如上所述,仍然容易发生短路,因此二次电池难以稳定地动作。
与此相对,在电池元件40与外包装罐10之间存在绝缘膜60,该绝缘膜60覆盖对置面10UM并且固定于对置面10UM上的情况,在对置面10UM的整体上正极41与外包装罐10难以相互接触,并且即使二次电池受到振动以及冲击等,绝缘膜60的位置也难以偏移。由此,难以发生短路,因此二次电池容易稳定地动作。
需要说明的是,在绝缘膜60固定于对置面10UM的情况下,如后所述,在二次电池的制造工序中,在向收纳有卷绕体40Z的收纳部11的内部注入电解液时,绝缘膜60不会成为障碍。由此,在电解液容易浸渗到卷绕体40Z中这一点上也可以得到优点(参照图6)。关于在此说明的理由的详细情况,将在后面叙述。
该绝缘膜60包含绝缘性的高分子化合物等绝缘性材料中的任意一种或两种以上,该绝缘性材料的具体例子是聚酰亚胺等。
需要说明的是,绝缘膜60可以是不包括粘接层的非粘接性的部件,也可以是包括该粘接层(未图示)的粘接性的部件(所谓的粘接胶带)。具有非粘接性的绝缘膜60经由粘接剂粘接于对置面10UM,因此固定于该对置面10UM。具有粘接性的绝缘膜60经由粘接层粘接于对置面10UM,因此固定于该对置面10UM。
由于绝缘膜60固定于对置面10UM,因此在盖部12与正极引线51之间配置有绝缘膜60,并且在该绝缘膜60与电池元件40之间配置有正极引线51的一部分。
[其他]
需要说明的是,二次电池还可以具备未图示的其他构成要素中的任意一种或两种以上。
具体而言,其他构成要素是密封剂。该密封层是覆盖正极引线51的表面的绝缘性的覆盖部件,该正极引线51隔着密封层分别与外包装罐10以及负极42绝缘。需要说明的是,密封剂含有绝缘性的高分子化合物等绝缘性材料中的任意一种或两种以上,该绝缘性材料的具体例子是聚酰亚胺等。
另外,其他构成要素是其他绝缘膜。该其他绝缘膜是配置在收纳部11(下底部M2)与电池元件40之间的绝缘部件,其他绝缘膜的形成材料与绝缘膜60的形成材料相同。
<1-2.动作>
图5示出了与图2对应的截面结构,以说明二次电池的动作。以下,在关于充放电时的动作进行了说明之后,关于异常发生时的动作进行说明。
[充放电时的动作]
在充电时,在电池元件40中,锂从正极41脱嵌,该锂经由电解液嵌入到负极42中。另一方面,在放电时,在电池元件40中,锂从负极42脱嵌,该锂经由电解液嵌入到正极41中。在这些充电时以及放电时,锂以离子状态被嵌入脱嵌。
[异常发生时的动作]
如上所述,外部端子20配置在盖部12的外侧,经由垫圈30固定于该盖部12。由此,在正常时,外包装罐10被外部端子20密闭,从而在该外包装罐10的内部封入电池元件40。
与此相对,在发生异常时,即外包装罐10的内压过度上升时,对应于该内压的上升,外部端子20经由贯通口10K被向外侧(上方)推压。在该情况下,当将该外部端子20向外侧推压的力的强度大于经由垫圈30将外部端子20固定于盖部12的固定强度(所谓的密封强度)时,该外部端子20从盖部12局部或整体分离。
由此,如图5所示,在盖部12与外部端子20之间形成间隙G(内压的释放路径),从而在该间隙G中内压被释放。在图5中,示出了外部端子20从盖部12局部分离的情况。
如上所述,收纳部11与盖部12接合,与此相对,外部端子20经由垫圈30固定于盖部12,因此外部端子20相对于该盖部12的固定强度(热熔接强度)小于盖部12相对于该收纳部11的接合强度(焊接强度)。在该情况下,当外包装罐10的内压过度上升时,在盖部12从收纳部11分离之前,外部端子20从盖部12分离。由此,由于在外包装罐10破裂之前外部端子20作为释放阀发挥功能,因此可以防止该外包装罐10的破裂。
<1-3.制造方法>
为了说明二次电池的制造工序,图6示出了与图1对应的立体结构。另外,在图6中,由于示出了盖部12与收纳部11接合之前的状态,因此该盖部12从收纳部11分离。
在制造二次电池的情况下,通过以下说明的一例的步骤,在制作正极41以及负极42并且制备了电解液之后,使用该正极41、负极42以及电解液组装二次电池,并且在该组装后进行二次电池的稳定化处理。在以下的说明中,随时参照图6以及已经说明的图1~图4。
在此,如图6所示,为了形成外包装罐10,使用相互物理分离的收纳部11以及盖部12。如上所述,收纳部11具有开口部11K,并且盖部12包括凹陷部10U。另外,如上所述,在盖部12上预先经由垫圈30热熔接外部端子20,并且粘接有作为粘接胶带的绝缘膜60。
[正极的制作]
首先,将正极活性物质、正极粘结剂以及正极导电剂相互混合而成的正极合剂投入到溶剂中,由此制备糊剂状的正极合剂浆料。该溶剂可以是水性溶剂,也可以是有机溶剂。关于在此说明的溶剂的详细情况在以后的说明中也是同样。接下来,将正极合剂浆料涂布在正极集电体41A的两面上,由此形成正极活性物质层41B。最后,使用辊压机等对正极活性物质层41B进行压缩成型。在该情况下,可以加热正极活性物质层41B,并且可以多次重复多次压缩成型。由此,在正极集电体41A的两面上形成正极活性物质层41B,从而制作正极41。
[负极的制作]
首先,将负极活性物质、负极粘结剂以及负极导电剂相互混合而成的负极合剂投入到溶剂中,由此制备糊剂状的负极合剂浆料。接下来,将负极合剂浆料涂布在负极集电体42A的两面上,由此形成负极活性物质层42B。最后,使用辊压机等对负极活性物质层42B进行压缩成型。关于负极活性物质层42B的压缩成型的详细情况与关于正极活性物质层41B的压缩成型的详细情况相同。由此,在负极集电体42A的两面上形成负极活性物质层42B,从而制作负极42。
[电解液的制备]
在溶剂中投入电解质盐。由此,电解质盐分散或溶解在溶剂中,从而制备电解液。
[二次电池的组装]
首先,使用焊接法等使正极引线51与正极41中的正极集电体41A连接,并且使用焊接法等使负极引线52与负极42中的负极集电体42A连接。
接下来,隔着隔膜43使正极41以及负极42相互层叠,然后使该正极41、负极42以及隔膜43卷绕,由此如图6所示,制作具有卷绕中心空间40K的卷绕体40Z。该卷绕体40Z除了正极41、负极42以及隔膜43的每一个均未浸渗有电解液以外,具有与电池元件40的结构相同的结构。在图6中,省略了正极引线51以及负极引线52的每一个的图示。
接下来,从开口部11K将卷绕体40Z收纳在收纳部11的内部。在该情况下,使用焊接法等使负极引线52与收纳部11连接。
接下来,使用预先设置有外部端子20以及绝缘膜60的盖部12,使用焊接法等经由贯通口10K使正极引线51与外部端子20连接。
接下来,从开口部11K向收纳部11的内部注入电解液。由此,电解液浸渗到卷绕体40Z(正极41、负极42以及隔膜43)中,从而制造作为卷绕电极体的电池元件40。
在该情况下,如上所述,由于绝缘膜60固定于盖部12,因此与绝缘膜60粘接在电池元件40上的情况相比,在向收纳部11的内部注入电解液时,绝缘膜60不会成为障碍。由此,电解液容易注入到收纳部11的内部,因此电解液容易浸渗到卷绕体40Z中。
特别是在向收纳部11的内部注入电解液的情况下,该电解液的一部分被供给到卷绕中心空间40K的内部。由此,由于卷绕中心空间40K被用作电解液的浸渗路径,因此该电解液更容易浸渗到卷绕体40Z中。
接下来,使用盖部12遮蔽开口部11K,然后使用焊接法等的接合法,使盖部12与该收纳部11接合。由此,形成外包装罐10,并且在该外包装罐10的内部收纳电池元件40等,因此如图2所示,组装成二次电池。
[二次电池的稳定化]
使组装后的二次电池进行充放电。环境温度、充放电次数(循环数)以及充放电条件等各种条件能够任意地设定。由此,在电池元件40中,在正极41以及负极42各自的表面上形成覆膜,从而使二次电池的状态电化学稳定化。
由此,在外包装罐10的内部封入电池元件40等,从而完成二次电池。
<1-4.作用以及效果>
根据该二次电池,在具有贯通口10K的导电性的外包装罐10的内部收纳有电池元件40,配置在该外包装罐10的外侧的外部端子20遮蔽贯通口10K,在该外包装罐10与外部端子20之间配置有绝缘性的垫圈30。另外,在外包装罐10上设置有具有贯通口10K的凹陷部10U,在该外包装罐10与电池元件40之间,绝缘膜60覆盖凹陷部10U的对置面10UM并且固定于对置面10UM。因此,根据以下说明的理由,能够兼顾优异的容量特性和优异的动作稳定性。
图7示出了比较例1的二次电池的截面结构,与图2对应。图8示出了比较例2的二次电池的截面结构,与图2对应。图9示出了比较例3的二次电池的截面结构,与图2对应。图10示出了比较例4的二次电池的截面结构,与图2对应,图11示出了图10所示的二次电池的主要部分的平面结构,与图4对应。
如图7所示,比较例1的二次电池除了不具备绝缘膜60以外,具有与本实施方式的二次电池(图2)的结构相同的结构。
如图8以及图9分别所示,比较例2、3各自的二次电池除了具备绝缘膜60、且该绝缘膜60固定于电池元件40以外,具有与本实施方式的二次电池(图2)的结构相同的结构。另外,在比较例2的二次电池中,绝缘膜60覆盖电池元件40的上端面40M的整体,并且用于引出正极引线51的引出口60Q设置在绝缘膜60中。在比较例3的二次电池中,绝缘膜60仅覆盖上端面40M的一部分。
如图10以及图11所示,比较例4的二次电池具备绝缘膜60,除了该绝缘膜60仅覆盖对置面10UM的一部分以外,具有与本实施方式的二次电池(图2以及图4)的结构相同的结构。在图11中,在对置面10UM上标有较淡的阴影。
在比较例1的二次电池中,如图7所示,在外包装罐10与电池元件40之间不存在绝缘膜60。在该情况下,在二次电池的制造工序中,在从开口部11K向收纳部11的内部注入电解液时,不存在成为障碍的绝缘膜60。由此,电解液的注入工序不会被绝缘膜60阻碍,因此该电解液容易浸渗到卷绕体40Z中。因此,电池元件40对电解液的保持量增加,从而保证电池容量。
然而,外包装罐10的一部分(凹陷部10U)向电池元件40突出。在该情况下,由于对置面10UM接近电池元件40,因此电池元件40(正极41)和外包装罐10(负极42的外部连接用端子)相互接近。由此,容易发生正极41与外包装罐10的接触(短路),因此二次电池难以稳定地动作。
根据以上所述,比较例1的二次电池虽然可以保证电池容量,但二次电池难以稳定地动作。因此,难以兼顾优异的容量特性和优异的动作稳定性。
在比较例2的二次电池中,如图8所示,由于外包装罐10的一部分向电池元件40突出,因此即使对置面10UM接近电池元件40,绝缘膜60也介于电池元件40与外包装罐10之间,并且该绝缘膜60覆盖上端面40M的整体。由此,正极41与外包装罐10的短路难以发生,因此二次电池容易稳定地动作。
然而,由于绝缘膜60覆盖上端面40M的整体,因此在二次电池的制造工序中从开口部11K向收纳部11的内部注入电解液时,存在成为障碍的绝缘膜60。由此,由于电解液的注入工序被绝缘膜60阻碍,因此该电解液难以浸渗到卷绕体40Z中。因此,由于电池元件40对电解液的保持量减少,因此电池容量也减少。
根据以上所述,在比较例2的二次电池中,该二次电池容易稳定地动作,但电池容量减少。因此,难以兼顾优异的容量特性和优异的动作稳定性。
在比较例3的二次电池中,如图9所示,即使对置面10UM接近电池元件40,绝缘膜60也介于电池元件40与外包装罐10之间,并且该绝缘膜60仅覆盖上端面40M的一部分。由此,在二次电池的制造工序中,在从开口部11K向收纳部11的内部注入电解液时,残留有不存在成为障碍的绝缘膜60的部位。由此,电解液的注入工序难以被绝缘膜60阻碍,因此在不存在该绝缘膜60的部位,电解液容易浸渗到卷绕体40Z中。因此,由于电池元件40对电解液的保持量增加,因此电池容量也增加。
在该情况下,特别地,在不存在绝缘膜60的部位,电解液容易浸渗到卷绕体40Z中,而在存在该绝缘膜60的部位,电解液难以浸渗到卷绕体40Z中。由此,与比较例2的二次电池相比,电池容量增加,但该电池容量没有充分增加。
然而,电池元件40的一部分在不存在绝缘膜60的部位露出。在该情况下,由于对置面10UM接近电池元件40,因此电池元件40与外包装罐10相互接近。由此,容易发生正极41与外包装罐10的短路,因此二次电池难以稳定地动作。
在该情况下,特别是在二次电池受到振动以及冲击等时,如果电池元件40的位置在外包装罐10的内部偏移,则固定于该电池元件40的绝缘膜60的位置也容易偏移。由此,与比较例2的二次电池相比,容易发生正极41与外包装罐10的短路。
根据以上所述,在比较例2的二次电池中,电池容量没有充分增加,并且二次电池也难以充分稳定地动作。因此,难以兼顾优异的容量特性和优异的动作稳定性。
在比较例4的二次电池中,如图10以及图11所示,由于绝缘膜60固定于对置面10UM上,因此在二次电池的制造工序中从开口部11K向收纳部11的内部注入电解液时,该绝缘膜60不会成为障碍。由此,由于上述的理由,电池元件40对电解液的保持量增加,从而保证电池容量。
另外,由于绝缘膜60介于电池元件40与外包装罐10之间,因此在该绝缘膜60存在的部位,正极41与外包装罐10的短路难以发生。
然而,由于绝缘膜60仅覆盖对置面10UM的一部分,因此在不存在该绝缘膜60的部位容易发生正极41与外包装罐10的短路。
根据以上所述,比较例3的二次电池虽然可以保证电池容量,但二次电池仍然难以稳定地动作。因此,难以兼顾优异的容量特性和优异的动作稳定性。
与此相对,在本实施方式的二次电池中,如图2以及图4所示,由于绝缘膜60固定于对置面10UM,因此根据上述的理由,可以保证电池容量。
另外,绝缘膜60介于电池元件40与外包装罐10之间,并且该绝缘膜60覆盖对置面10UM的整体。由此,在对置面10UM的整体上难以发生正极41与外包装罐10的短路,因此二次电池容易稳定地动作。
在该情况下,特别是在二次电池受到振动以及冲击等时,即使电池元件40的位置在外包装罐10的内部偏移,绝缘膜60的位置也难以偏移。由此,正极41与外包装罐10的短路难以发生,因此二次电池容易继续稳定地动作。
根据以上所述,本实施方式的二次电池可以保证电池容量,并且二次电池容易稳定地动作。因此,能够兼顾优异的容量特性和优异的动作稳定性。
特别是,在本实施方式的二次电池中,如果外部端子20收容在凹陷部10U的内部,则体积能量密度增加。因此,由于电池容量进一步增加,因此能够得到更高的效果。
另外,如果外包装罐10包括收纳部11以及盖部12,该收纳部11和盖部12相互接合,则由于使用作为所谓的无卷曲的接合罐的外包装罐10构成二次电池,因此体积能量密度进一步增加。因此,由于容量特性进一步提高,因此能够得到更高的效果。
另外,如果正极41与外部端子20电连接,并且负极42与外包装罐10电连接,则该外部端子20作为正极41的外部连接用端子发挥功能,并且该外包装罐10作为负极42的外部连接用端子发挥功能。由此,二次电池也可以不具备与外包装罐10以及外部端子20不同的正极41的外部连接用端子以及负极42的外部连接用端子,因此体积能量密度进一步增加。因此,由于容量特性进一步提高,因此能够得到更高的效果。
另外,如果外包装罐10具有扁平且柱状的立体形状,则在该外包装罐10的内压容易上升的小型的二次电池中也能够得到优异的容量特性以及优异的动作稳定性,因此能够得到更高的效果。
另外,如果外包装罐10是金属罐,则可以抑制该外包装罐10的变形。因此,从外包装罐10的物理耐久性的观点出发,二次电池也容易稳定地动作,因此能够得到更高的效果。
另外,如果二次电池是锂离子二次电池,则可以利用锂的嵌入脱嵌来稳定地得到充分的电池容量,因此能够得到更高的效果。
<2.变形例>
如以下说明的那样,二次电池的结构能够适当变更。另外,以下说明的一系列变形例中的任意两种以上也可以相互组合。
[变形例1]
在图2以及图4中,绝缘膜60覆盖对置面10UM。然而,绝缘膜60只要覆盖对置面10UM即可,因此该绝缘膜60的设置区域也可以比该对置面10UM扩张。
具体而言,如与图2对应的图12以及与图4对应的图13所示,绝缘膜60的设置区域也可以比对置面10UM向内侧扩张。另外,为了确保正极引线51相对于外部端子20的连接路径,绝缘膜60以不封闭贯通口10K的方式配置。
在该情况下,也可以利用绝缘膜60来保证电池容量,并且二次电池容易稳定地动作,因此能够得到相同的效果。在该情况下,特别是,利用绝缘膜60中的向内侧扩张的部分来防止正极引线51与外包装罐10(盖部12)的接触,因此能够得到更高的效果。
另外,如与图2以及图4对应的图14以及图15所示,绝缘膜60的设置区域也可以比对置面10UM向外侧扩张。绝缘膜60的外侧的端缘的位置没有特别限定,因此能够任意设定。
在该情况下,也可以利用绝缘膜60来保证电池容量,并且二次电池容易稳定地动作,因此能够得到相同的效果。在该情况下,特别是,通过利用绝缘膜60中的向外侧扩张的部分,即使在因落下时等的冲击而导致二次电池意外变形的情况下,也容易防止正极41与外包装罐10(盖部12)的接触,因此能够得到更高的效果。
另外,在此虽然没有具体图示,但应注意的是,如果绝缘膜60过度扩张至对置面10UM的外侧,则在二次电池的制造工序中有可能难以稳定地形成外包装罐10。
详细而言,如果绝缘膜60的设置区域向外侧过度扩张,则在盖部12与收纳部11接合时,绝缘膜60的一部分容易介于该收纳部11与盖部12之间。由此,盖部12难以与收纳部11接合,因此有可能难以稳定地形成外包装罐10。
与此相对,如果绝缘膜60的设置区域适当扩张,则绝缘膜60的一部分难以介于收纳部11与盖部12之间。由此,盖部12容易与收纳部11接合,因此容易稳定地形成外包装罐10。
[变形例2]
在图2中,由于外部端子20收容在凹陷部10U的内部,因此该外部端子20不向凹陷部10U的外部突出。然而,如与图2对应的图16所示,由于外部端子20的一部分被收容在凹陷部10U的内部,因此该外部端子20的剩余部分也可以向凹陷部10U的外侧突出。
在该情况下,也可以利用绝缘膜60来保证电池容量,并且二次电池容易稳定地动作,因此能够得到相同的效果。另外,应注意的是,如果外部端子20向凹陷部10U的外部突出,则高度H变大,因此因体积能量密度的减少而导致电池容量减少。
[变形例3]
在图2中,作为第一电极的正极41经由正极引线51与外部端子20连接,并且作为第二电极的负极42经由负极引线52与收纳部11连接。由此,外部端子20作为正极41的外部连接用端子发挥功能,并且外包装罐10作为负极42的外部连接用端子发挥功能。
然而,也可以如与图2对应的图17所示,作为第二电极的正极41经由正极引线51与收纳部11连接,并且作为第一电极的负极42经由负极引线52与外部端子20连接。由此,外包装罐10作为正极41的外部连接用端子发挥功能,并且外部端子20作为负极42的外部连接用端子发挥功能。
在该情况下,外部端子20为了作为负极42的外部连接用端子发挥功能,含有金属材料以及合金材料的导电性材料中的任意一种或两种以上,该导电性材料的具体例子是铁、铜、镍、不锈钢、铁合金、铜合金以及镍合金等。外包装罐10,即收纳部11以及盖部12的每一个为了作为正极41的外部连接用端子发挥功能,含有金属材料以及合金材料的导电性材料中的任意一种或两种以上,该导电性材料的具体例子是铝、铝合金以及不锈钢等。
在该情况下,二次电池也能够经由外部端子20(负极42的外部连接用端子)以及外包装罐10(正极41的外部连接用端子)与电子设备连接。因此,可以利用绝缘膜60来保证电池容量,并且二次电池容易稳定地动作,因此能够得到相同的效果。
[变形例4]
使用作为多孔质膜的隔膜43。然而,虽然在此没有具体图示,但是可以使用包括高分子化合物层的层叠型的隔膜来代替隔膜43。
具体而言,层叠型的隔膜包括具有一对面的多孔质膜和设置在该多孔质膜的单面或两面上的高分子化合物层。这是因为隔膜相对于正极41以及负极42的每一个的密合性提高,从而可以抑制电池元件40的卷绕偏移。由此,即使发生电解液的分解反应,也可以抑制二次电池的膨胀。高分子化合物层包含聚偏氟乙烯等高分子化合物。这是因为聚偏氟乙烯等高分子化合物的物理强度优异并且电化学稳定。
需要说明的是,多孔质膜以及高分子化合物层中的一方或双方可以包含多个绝缘性粒子中的任意一种或两种以上。这是因为在二次电池发热时多个绝缘性粒子促进散热,因此该二次电池的安全性(耐热性)提高。绝缘性粒子是无机粒子以及树脂粒子中的一方或双方等。无机粒子的具体例子是氧化铝、氮化铝、勃姆石、氧化硅、氧化钛、氧化镁以及氧化锆等粒子。树脂粒子的具体例子是丙烯酸树脂以及苯乙烯树脂等粒子。
在制作层叠型的隔膜的情况下,制备了包含高分子化合物以及溶剂等的前体溶液,然后将前体溶液涂布在多孔质膜的单面或两面上。在该情况下,也可以使多孔质膜浸渍在该前体溶液中来代替在多孔质膜上涂布前体溶液。另外,也可以在前体溶液中添加多个绝缘性粒子。
在使用了该层叠型的隔膜的情况下,锂离子也能够在正极41与负极42之间移动,因此能够得到相同的效果。在该情况下,特别是如上所述,由于二次电池的安全性提高,因此能够得到更高的效果。
[变形例5]
使用了作为液状的电解质的电解液。然而,虽然在此没有具体图示,但也可以使用作为凝胶状的电解质的电解质层来代替电解液。
在使用了电解质层的电池元件40中,正极41以及负极42经由隔膜43以及电解质层相互层叠,并且该正极41、负极42、隔膜43以及电解质层被卷绕。该电解质层介于正极41与隔膜43之间,并且介于负极42与隔膜43之间。另外,电解质层可以仅介于正极41与隔膜43之间,也可以仅介于负极42与隔膜43之间。
具体而言,电解质层包含电解液以及高分子化合物,该电解液由高分子化合物保持。这是因为可以防止电解液的漏液。电解液的结构如上所述。高分子化合物包括聚偏氟乙烯等。在形成电解质层的情况下,在制备包含电解液、高分子化合物以及溶剂等的前体溶液之后,将前体溶液涂布在正极41以及负极42的每一个的单面或两面上。
在使用了该电解质层的情况下,锂离子也能够经由电解质层在正极41与负极42之间移动,因此能够得到相同的效果。在该情况下,特别是如上所述,由于可以防止电解液的漏液,因此能够得到更高的效果。
以上,列举一个实施方式关于本技术进行了说明,但该本技术的结构并不限定于在一个实施方式中说明的结构,能够进行各种变形。
具体而言,关于电池元件的元件结构是卷绕型的情况进行了说明,但该元件结构没有特别限定,可以是层叠型以及反复折叠型等。在层叠型中,正极以及负极隔着隔膜交替层叠,并且在反复折叠型中,正极以及负极隔着隔膜折叠成Z字形。
另外,关于电极反应物质是锂的情况进行了说明,但该电极反应物质没有特别限定。因此,如上所述,电极反应物质可以是钠以及钾等其他碱金属,也可以是铍、镁以及钙等碱土类金属。此外,电极反应物质也可以是铝等其他轻金属。
在本说明书中记载的效果仅是示例,因此本技术的效果并不限定于在本说明书中记载的效果。因此,关于本技术,可以得到其他效果。
Claims (9)
1.一种二次电池,具备:
导电性的外包装部件,具有贯通口;
电极端子,配置在所述外包装部件的外侧,并且遮蔽所述贯通口;
绝缘性的密封部件,配置在所述外包装部件与所述电极端子之间;
电池元件,收纳在所述外包装部件的内部;以及
绝缘部件,配置在所述外包装部件与所述电池元件之间,
所述外包装部件包括设置有所述贯通口的凹陷部,在所述凹陷部,所述外包装部件以向内部凹陷的方式屈曲,
所述凹陷部具有与所述电池元件对置的对置面,
所述绝缘部件覆盖所述对置面,并且固定于所述对置面。
2.根据权利要求1所述的二次电池,其中,
所述绝缘部件以不封闭所述贯通口的方式比所述对置面向内侧扩张。
3.根据权利要求1或2所述的二次电池,其中,
所述绝缘部件比所述对置面向外侧扩张。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的二次电池,其中,
所述电极端子收容在所述凹陷部的内部。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的二次电池,其中,
所述外包装部件包括:
收纳部,具有开口部并且将所述电池元件收纳在内部;以及
盖部,包括所述凹陷部并且封闭所述开口部,
所述盖部以及所述收纳部相互接合。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的二次电池,其中,
所述电池元件包括第一电极以及第二电极,
所述第一电极与所述电极端子电连接,
所述第二电极与所述外包装部件电连接。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的二次电池,其中,
所述外包装部件具有扁平且柱状的立体形状。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的二次电池,其中,
所述外包装部件是金属罐。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的二次电池,
所述二次电池是锂离子二次电池。
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