DE112021001462T5 - Sekundärbatterie, elektronische einrichtung und elektrowerkzeug - Google Patents

Abstract

Offenbart ist eine Sekundärbatterie, in der ein Positivelektrodenaktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt mit einer Positivelektrodenstromkollektorplatte an einem Endabschnitt eines Elektrodenwicklungskörpers verbunden ist, ein Negativelektrodenaktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt mit einer Negativelektrodenstromkollektorplatte an dem anderen Endabschnitt des Elektrodenwicklungskörpers verbunden ist, der Elektrodenwicklungskörper eine flache Oberfläche aufweist, die ausgebildet ist durch Biegen zumindest des Positivelektrodenaktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitts in Richtung einer Zentralachse der gewickelten Struktur untereinander überlappen, eine Nut, die in der flachen Oberfläche ausgebildet ist, und einen Innenumfangsabschnitt aufweist, der innerhalb der innersten Umfänge einer Positivelektrode und einer Negativelektrode angeordnet ist und nur einen Separator aufweist, wobei eine Länge E eines Abschnitts, wo der Positivelektrodenaktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt von einen Ende des Separators in einer Breitenrichtung vorsteht, größer ist als eine Länge F eines Abschnitts, wo der Separator von einen Ende der Negativelektrode in der Breitenrichtung vorsteht, und, wenn die Anzahl von Schichten des Separators in dem Innenumfangsabschnitt m ist, eine

Description

• TECHNISCHES GEBIET
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sekundärbatterie, eine elektronische Einrichtung und ein Elektrowerkzeug.
• HINTERGRUNDTECHNIK
• Lithiumionenbatterien wurden entwickelt für Anwendungen, die eine hohe Ausgabe erfordern, wie etwa Elektrowerkzeuge und Elektrofahrzeuge. Beispiele eines Verfahrens zum Erlangen einer hohen Ausgabe umfassen Hochratenentladung, in dem relativ große Ströme von einer Batterie fließen. In der Lithiumionenbatterie, was nicht auf die Lithiumionenbatterie für Hochratenentladung beschränkt ist, weist eine Deformation der Elektrode während des Ladens und Entladens ein Problem des Verkürzens der Lebensader der Batterie auf.
• Zum Beispiel beschreibt nachstehend das Patentdokument 1 eine Batterie, in der eine Anzahl von Leerlaufwicklungen eines Separators vergrößert ist oder ein Inertmaterial gemeinsam mit dem Separator an dem Start der Wicklung gewickelt ist, wodurch ein Deformationswiderstand eines Zentralabschnitts aufgrund der Elektrodenexpansion verbessert wird und die Zyklusdauer vergrößert wurde.
• DOKUMENTE DES STANDES DER TECHNIK
• PATENTDOKUMENT
• Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2004-356047
• KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
• Durch die Erfindung zu lösendes Problem
• Die Technik des Patentdokuments 1 betrifft eine normale Batterie unter Nutzung eines Leiters an seiner Extraktionselektrode, und wenn diese Technik direkt auf die Batterie zum Hochratenentladen angewendet wird, gibt es ein Problem darin, dass ein gebogener Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt in einen Innenumfangsabschnitt eindringen kann, den Separator zu brechen, und bewirken kann, dass ein interner Kurzschluss vorliegt.
• Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Batterie zum Hochratenentladen bereitzustellen, die keinen internen Kurzschluss bewirkt.
• Mittel zum Lösen des Problems
• Um die voranstehend beschriebenen Probleme zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Sekundärbatterie bereit, in der ein Elektrodenwicklungskörper, der eine Struktur aufweist, in der eine streifenförmige Positivelektrode und eine streifenförmige Negativelektrode, die gestapelt sind mit einem Separator zwischen diesen zwischengeordnet und um eine Zentralachse gewickelt sind, eine Positivelektrodenstromkollektorplatte und eine Negativelektrodenstromkollektorplatte in einem Batteriebehälter beherbergt sind,
  wobei die Positivelektrode einen Positivelektrodenaktivmaterial-Abgedeckt-Abschnitt, der mit einer Positivelektrodenaktivmaterialschicht bedeckt ist, und einen Positivelektrodenaktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt auf einer streifenförmigen Positivelektrodenfolie aufweist,
  wobei die Negativelektrode ein Negativelektrodenaktivmaterial-Abgedeckt-Abschnitt, der mit einer Negativelektrodenaktivmaterialschicht bedeckt ist, und einen Negativelektrodenaktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt auf einer streifenförmigen Negativelektrodenfolie aufweist,
  wobei der Positivelektrodenaktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt mit der Positivelektrodenstromkollektorplatte an einem Endabschnitt des Elektrodenwicklungskörpers verbunden ist,
  wobei der Negativelektrodenaktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt mit der Negativelektrodenstromkollektorplatte an dem anderen Endabschnitt des Elektrodenwicklungskörpers verbunden ist,
  wobei der Elektrodenwicklungskörper eine flache Oberfläche, die durch Biegen mindestens des Positivelektrodenaktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitts in Richtung einer Zentralachse der gewickelten Struktur und einander überlappen ausgebildet ist, eine Nut, die in der flachen Oberfläche ausgebildet ist, und einen Innenumfangsabschnitt aufweist, der innerhalb der innersten Umfänge der Positivelektrode und der Negativelektrode angeordnet ist und nur den Separator aufweist,
  wobei eine Länge E eines Abschnitts, wo der Positivelektrodenaktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt von einem Ende des Separators in einer Breitenrichtung vorsteht, größer als eine Länge F eines Abschnitts ist, wo der Separator von einen Ende der Negativelektrode in der Breitenrichtung vorsteht, und
  wenn die Anzahl von Schichten des Separators in dem Innenumfangsabschnitt m ist, eine Dicke t ist und Z = t × m ist, die Formel (1) erfüllt ist: $$80\le \text{Z}\le \text{196}\text{.}$$

  
• Vorteilhafte Effekte der Erfindung
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Batterie bereitzustellen, in der ein interner Kurzschluss und ein Schweißfehler nicht auftreffen und eine initiale Kapazität hochgehalten werden kann. Die Inhalte der vorliegenden Erfindung sollen nicht dazu interpretiert werden durch die Effekte beschränkt zu sein, die in der vorliegenden Beschreibung beispielhaft dargelegt werden.
• Figurenliste
• 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Batterie gemäß einer Ausführungsform.
• 2 zeigt eine Ansicht zum Erläutern eines Beispiels eines Anordnungsverhältnisses zwischen einer Positivelektrode, einer Negativelektrode und eines Separators in einem Elektrodenwicklungskörper.
• 3A zeigt eine Draufsicht auf einer Positivelektrodenstromkollektorplatte und 3B zeigt eine Draufsicht auf eine Negativelektrodenstromkollektorplatte.
• 4A bis 4F sind Ansichten zum Erläutern eines Zusammenbauprozesses der Batterie gemäß einer Ausführungsform.
• 5A und 5B sind Ansichten zum Erläutern des Beispiels 1.
• 6A und 6B sind Ansichten zum Erläutern der Anzahl von Schichten m des Separators.
• 7A und 7B sind Ansichten zum Erläutern des Vergleichsbeispiels 1.
• 8A und 8B sind Ansichten zum Erläutern des Vergleichsbeispiels 2.
• 9A und 9B sind Ansichten zum Erläutern des Vergleichsbeispiels 3.
• 10 ist ein Verbindungsdiagramm, das genutzt wird zum Beschreiben eines Batteriepack als ein Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
• 11 ist ein Verbindungsdiagramm, das genutzt wird zum Beschreiben eines Elektrowerkzeugs als ein Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
• 12 ist ein Verbindungsdiagramm, das genutzt wird zum Beschreiben eines Elektrofahrzeugs als ein Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
• MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
• Hiernach werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und Ähnliches beschrieben mit Bezug auf die Zeichnungen. Die Beschreibung wird in der folgenden Reihenfolge gegeben.
• <1. Erste Ausführungsform>
• <2. Modifiziertes Beispiel>
• <3. Anwendungsbeispiel>
• Diese Ausführungsformen und Ähnliches, die nachstehend beschrieben sind, sind bevorzugte spezifische Beispiele der vorliegenden Erfindung und die Inhalte der vorliegenden Erfindung sind nicht auf diese Ausführungsformen und Ähnliches beschränkt.
• In den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung führt, eine zylindrische Lithiumionenbatterie beschrieben als ein Beispiel der Sekundärbatterie.
• <1. Erste Ausführungsform>
• Zuerst wird eine Gesamtkonfiguration der Lithiumionenbatterie beschrieben. 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Lithiumionenbatterie 1. Zum Beispiel, wie in 1 dargestellt, ist die Lithiumionenbatterie 1 eine zylindrische Lithiumionenbatterie, die einen Elektrodenwicklungskörper 20 innerhalb eines Batteriebehälters 11 enthält.
• Genauer gesagt, weist die Lithiumionenbatterie 1 zum Beispiel ein Paar von Isolationsplatten 12 und 13 und den Elektrodenwicklungskörper 20 innerhalb des zylindrischen Batteriebehälters 11 auf. Jedoch kann die Lithiumionenbatterie 1 des Weiteren zum Beispiel eine oder zwei oder mehr von einem Positivtemperaturkoeffizient (PTC)-Element, ein Verstärkungselement und Ähnliches innerhalb des Batteriebehälters 11 aufweisen.
• [Batteriebehälter]
• Der Batteriebehälter 11 ist ein Element, das hauptsächlich den Elektrodenwicklungskörper 20 beherbergt. Der Batteriebehälter 11 ist zum Beispiel ein zylindrischer Körper, der eine Endfläche geöffnet und die andere Endfläche geschlossen aufweist. Das bedeutet, dass der Batteriebehälter 11 eine offene Endfläche (offene Endfläche 11N) aufweist. Der Batteriebehälter 11 enthält zum Beispiel eine oder zwei oder mehr von Metallmaterialien wie etwa Eisen, Aluminium und ihren Legierungen. Jedoch können eine oder zwei oder mehr der Metallmaterialien wie etwa Nickel auf die Oberfläche des Batteriebehälters 11 zum Beispiel plattiert sein.
• [Isolationsplatte]
• Die Isolationsplatten 12 und 13 sind tellerförmige Platten, die eine Oberfläche im Wesentlichen senkrecht zu einer Wicklungsachse (Z-Achse in 1) des Elektrodenwicklungskörpers 20 aufweisen. Des Weiteren, die Isolationsplatten 12 und 13 dazu angeordnet, den Elektrodenwicklungskörper 20 zum Beispiel zwischen sich aufzuweisen.
• [Gegrimmte Struktur]
• An der offenen Endfläche 11N des Batteriebehälters 11, der Batteriedeckel 14 und der Sicherheitsventilmechanismus 30 mit der Dichtung 15 zwischen ihn geordnet gegrimmt, und eine gegrimmte Struktur 11R (gegrimmte Struktur) wird ausgebildet. Daher ist der Batteriebehälter 11 hermetisch abgedichtet in einem Zustand, in der der Elektrodenwicklungskörper 20 und Ähnliches innerhalb des Batteriebehälters 11 beherbergt sind.
• [Batteriedeckel]
• Der Batteriedeckel 14 ist ein Element, das hauptsächlich die offene Endfläche 11N des Batteriebehälters 11 in dem Zustand abdeckt, in dem der Elektrodenwicklungskörper 20 und Ähnliches innerhalb des Batteriebehälters 11 beherbergt sind. Der Batteriedeckel 14 enthält zum Beispiel ein Material ähnlich zu einem Material zum Ausbilden des Batteriebehälters 11. Ein Zentralbereich des Batteriedeckels 14 steht zum Beispiel in einer +Z-Richtung vor. Daher ist ein Bereich (Umfangsbereich) außer dem Zentralbereich des Batteriedeckels 14 in Kontakt mit zum Beispiel dem Sicherheitsventilmechanismus 30.
• [Dichtung]
• Die Dichtung 15 ist ein Element, das hauptsächlich eine Lücke zwischen dem gebogenen Abschnitt 11P und dem Batteriedeckel 14 abdichtet, indem sie zwischen dem Batteriebehälter 11 (gebogener Abschnitt 11P) und dem Batteriedeckel 14 zwischengeordnet ist. Jedoch kann eine Oberfläche der Dichtung 15 mit Asphalt oder Ähnlichem bspw. beschichtet sein.
• Die Dichtung 15 enthält zum Beispiel eine oder zwei oder mehr Isolationsmaterialien. Die Art des Isolationsmaterials ist nicht besonders beschränkt, und es ist zum Beispiel ein Polymermaterial wie etwa Polybutylenterephthalat (PBT) und Polypropylen (PP). Insbesondere ist das Isolationsmaterial vorzugsweise Polybutylenterephthalat. Dies ist, weil die Lücke zwischen dem gebogenen Abschnitt 11P und dem Batteriedeckel 14 genügend abgedichtet ist während der Batteriebehälter 11 und der Batteriedeckel 14 elektrisch voneinander getrennt sind.
• [Sicherheitsventilmechanismus]
• Wenn Druck (interner Druck) innerhalb des Batteriebehälters 11 ansteigt, entlässt der Sicherheitsventilmechanismus 30 hauptsächlich den internen Druck durch Lösen bzw. Öffnen des hermetisch abgedichteten Zustands des Batteriebehälters 11 soweit notwendig. Der Grund des Ansteigens des internen Drucks des Batteriebehälters 11 ist zum Beispiel ein Gas, das aufgrund einer Dekompositionsreaktion einer Elektrolytlösung während des Ladens und Entladens erzeugt wird.
• [Elektrodenwicklungskörper]
• In der zylindrischen Lithiumionenbatterie sind eine streifenförmige Positivelektrode 21 und eine streifenförmige Negativelektrode 22 spiralförmig mit dem Separator 23 zwischen diesen zwischengeordnet gewickelt, und sind in dem Batteriebehälter 11 in einem Zustand aufgenommen, in dem sie mit der Elektrolytlösung imprägniert sind. Die Positivelektrode 21 ist wird erlangt durch Ausbilden einer Positivelektrodenaktivmaterialschicht 21B auf einer Oberfläche oder beiden Oberflächen einer Positivelektrodenfolie 21A und ein Material der Positivelektrodenfolie 21A ist zum Beispiel einem metallfolienhergestellten Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Die Negativelektrode 22 wird erlangt durch Ausbilden einer Negativelektrodenaktivmaterialschicht 22B auf einer Oberfläche oder beiden Oberflächen einer Negativelektrodenfolie 22A und einem Material der Negativelektrodenfolie 22A ist zum Beispiel einer Metallfolie, die aus Nickel, einer Nickellegierung, Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt ist. Der Separator 23 ist ein poröser und isolierender Film und ermöglicht ein Bewegen von Substanzen wie etwa Ionen und einer Elektrolytlösung während er die Positivelektrode 21 und die Negativelektrode 22 elektrisch isoliert.
• Obwohl die Positivelektrodenaktivmaterialschicht und die Negativelektrodenaktivmaterialschicht viele Abschnitte der Positivelektrodenfolie 21A und bzw. der Negativelektrodenfolie 22A bedecken, deckt keine der Aktivmaterialschichten absichtlich einen Umfang von einem Ende in einer Transversalrichtung des Streifens ab. Hiernach werden die Abschnitte, die nicht mit der Aktivmaterialschicht bedeckt sind, geeignet bezeichnet als Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitte 21C und 22C, und die mit der Aktivmaterialschicht abgedeckten Abschnitte werden geeignet bezeichnet als Aktivmaterial-Abgedeckt-Abschnitte 21B und 22B. In der zylindrischen Batterie ist der Elektrodenwicklungskörper 20 auf solch eine Weise gewickelt, dass ein Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 21C der Positivelektrode und ein Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 22C der Negativelektrode einander überlappen mit dem Separator 23 zwischen diesen zwischengeordnet, so dass sie in entgegengesetzte Richtungen weisen.
• 2 zeigt ein Beispiel einer Struktur vor dem Wickeln, in der die Positivelektrode 21, die Negativelektrode 22 und der Separator 23 gestapelt sind. Eine Breite des Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitts 21C (oberer Punktabschnitt in 2) der Positivelektrode ist A und eine Breite des Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitts 22C (unterer Punktabschnitt in 2) der Negativelektrode ist B. In einer Ausführungsform ist A > B bevorzugt, zum Beispiel A = 7 (mm) und B = 4 (mm). Eine Länge eines Abschnitts, wo der Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 21C der Positivelektrode von einem Ende des Separators 23 in der Breitenrichtung vorsteht, ist C und a Länge eines Abschnitts, wo der Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 22C der Negativelektrode von dem anderen Ende des Separators 23 in der Breitenrichtung vorsteht, ist D. In einer Ausführungsform ist C > D bevorzugt, zum Beispiel C = 4,5 (mm) und D = 3 (mm).
• Der Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 21C der Positivelektrode ist ausgebildet aus, zum Beispiel, Aluminium und Ähnlichem und der Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 22C der Negativelektrodenfolie 22A ist ausgebildet aus, zum Beispiel, aus, Kupfer und Ähnlichem; daher, im Allgemeinen, ist der Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 21C der Positivelektrode weicher (weist ein niedrigeres Young-Modul auf) als der Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 22C der Negativelektrode. Daher, in einer Ausführungsform, sind A > B und C > D mehr bevorzugt, und in diesem Fall, wenn der Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 21C der Positivelektrode und der Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 22C der Negativelektrode gleichzeitig bei demselben Druck von beiden Elektrodenseiten gebogen werden, kann eine Höhe des gebogenen Abschnitts gemessen von einer Spitze des Separators 23 im Wesentlichen dieselbe zwischen der Positivelektrode 21 und der Negativelektrode 22 sein. Zu diesem Zeitpunkt, wobei die Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitte 21C und 22C gebogen sind und einander geeignet überlappen, die Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitte 21C und 22C und Stromkollektorplatten 24 und 25 einfach durch Laserschweißen verbunden werden. Obwohl das Verbinden in einer Ausführungsform bedeutet, dass Verbinden durch Laserschweißen, ist das Verbindungsverfahren nicht auf Laserschweißen beschränkt.
• In der Positivelektrode 21 ist ein Abschnitt, der eine Breite von 3 mm aufweist und eine Grenze zwischen dem Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 21C und dem Aktivmaterialabdeckabschnitt 21B aufweist mit einer Isolationsschicht 101 (grauer Bereichsabschnitt in 2) bedeckt. Der gesamte Bereich des Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitts 21C der Positivelektrode, der dem Aktivmaterialabdeckabschnitt 22B der Negativelektrode zugewandt ist mit dem Separator zwischen diese zwischengeordnet, ist mit der Isolationsschicht 101 abgedeckt. Die Isolationsschicht 101 weist einen Effekt des zuverlässigen Vermeidens eines internen Kurzschlusses der Batterie 1 auf, wenn ein Fremdkörper zwischen den Aktivmaterialabdeckabschnitt 22B der Negativelektrode und den Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 21C der Positivelektrode eintritt. Zusätzlich weist die Isolationsschicht 101 einen Effekt des Absorbierens eines Aufschlags auf, wenn der Aufschlag auf die Batterie 1 beaufschlagt wird und vermeide zuverlässig, dass der Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 21C der Positivelektrode gebogen wird oder zu der Negativelektrode 22 kurzgeschlossen wird.
• Ein Durchgangsloch ist in einem Bereich mit in einer Zentralachse des Elektrodenwicklungskörpers 20 ausgebildet. Das Durchgangsloch 26 ist ein Loch, in das ein Wicklungskern zum Zusammenbauen des Elektrodenwicklungskörpers 20 und einen Elektrodenstab zum Schweißen eingefügt werden. Weil der Elektrodenwicklungskörper 20 auf überlappende Weise derart gewickelt ist, dass der Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 21C der Positivelektrode und des Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitts 22C der Negativelektrode in entgegengesetzte Richtungen weisen, sammelt sich der Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 21C der Positivelektrode auf einer Endfläche (Endfläche 41) des Elektrodenwicklungskörpers, und der Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 22C der Negativelektrode sammelt sich auf der andere Endfläche (Endfläche 42) des Elektrodenwicklungskörpers 20. Um einen Kontakt mit den Stromkollektorplatten 24 und 25 zum Abnehmen von Strom zu verbessern, sind die Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitte 21C und 22C gebogen, und die Endflächen 41 und 42 sind flache Oberflächen. Die gebogene Richtung ist eine Richtung von Außenkantenabschnitten 27 und 28 der Endflächen 41 und 42 in Richtung des Durchgangslochs 26, und die Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitte der benachbarten Umfänge überlappen einander und sind in einem gewickelten Zustand gebogen. In der vorliegenden Beschreibung weist die „flache Oberfläche“ nicht nur eine absolut flache Oberfläche, sondern auch eine Oberfläche auf, die einige Unebenheiten und Oberflächenrauigkeiten in einem Ausmaß aufweist, dass der Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt und die Stromkollektorplatte verbunden werden können.
• Wenn die Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitte 21C und 22C gebogen, um einander zu überlappen, erscheint es zuerst, dass die Endflächen 41 und 42 flach hergestellt werden können; jedoch, falls keine Verarbeitung vor dem Biegen durchgeführt wird, werden Falten oder Hohlräume (Zwischenräume) in den Endflächen 41 und 42 zum Zeitpunkt des Biegens erzeugt und die Endflächen 41 und 42 werden keine flachen Oberflächen. Hier sind „Falten“ und „Hohlräume“ Abschnitte, in denen Unebenheiten in den gebogenen Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitten 21C und 22C auftreten, und die Endflächen 41 und 42 werden keine flachen Oberflächen. Um das Auftreten von Falten und Hohlräumen oder Lücken zu vermeiden, ist eine Nut 43 (siehe zum Beispiel 4B) vorher in einer Radialrichtung von dem Durchgangsloch 26 ausgebildet. Die Nut 43 erstreckt sich in den Außenkantenabschnitten 27 und 28 der Endflächen 41 und 42 zu dem Durchgangsloch 26. Das Durchgangsloch 26 ist an der Mitte des Elektrodenwicklungskörpers 20 bereitgestellt, und das Durchgangsloch 26 wird genutzt als ein Loch, in das ein Schweißwerkzeug bei einem Zusammenbauvorgang der Lithiumionenbatterie 1 eingeführt wird. Die Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitte 21C und 22C beim Start des Wickelns der Positivelektrode 21 und der Negativelektrode 22 nahe des Durchgangslochs 26 weisen Aussparungen auf. Dies ist um zu vermeiden, dass das Durchgangsloch 26 zum Zeitpunkt des Biegens in Richtung des Durchgangslochs 26 geschlossen wird. Die Nut 43 verbleibt in der flachen Oberfläche, nachdem die Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitte 21C und 22C gebogen sind, und ein Abschnitt ohne die Nut 43 wird mit der Positivelektrodenstromkollektorplatte 24 oder der Negativelektrodenstromkollektorplatte 25 verbunden (verschweißt oder Ähnliches). Nicht nur die flache Oberfläche, sondern auch die Nut 43 können mit einem Teil der Stromkollektorplatten 24 und 25 verbunden werden.
• Eine detaillierte Konfiguration des Elektrodenwicklungskörpers 20, das bedeutet, die detaillierten Konfigurationen der Positivelektrode 21, der Negativelektrode 22, der Separator 23 und der Elektrolytlösung werden später beschrieben.
• [Stromkollektorplatte]
• In einer normalen Lithiumionenbatterie, zum Beispiel, wird ein Anschluss zur Stromabnahme an jeweils einem Abschnitt der Positivelektrode und der Negativelektrode geschweißt; jedoch ist dies nicht geeignet für Hochratenentladung, weil der interne Widerstand der Batterie groß ist und die Lithiumionenbatterie Wärme erzeugt und eine hohe Temperatur während des Entladens erreicht. Daher sind in der Lithiumionenbatterie von einer Ausführungsform, die Positivelektrodenstromkollektorplatte 24 und die Negativelektrodenstromkollektorplatte 25 auf den Endflächen 41 und 42 angeordnet und mit den Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitten 21C und 22C der Positivelektrode und der Negativelektrode verschweißt, die auf den Endflächen 41 und 42 an mehreren Punkten vorhanden sind, wodurch der interne Widerstand der Batterie unterdrückt wird, so dass dieser niedrig ist. Die Endflächen 41 und 42 sind dazu gebogen, flache Oberflächen zu sein, war ebenfalls zur Verringerung des Widerstands beiträgt.
• Die 3A und 3B zeigen ein Beispiel der Stromkollektorplatte. 3A zeigt die Positivelektrodenstromkollektorplatte 24, und 3B zeigt die Negativelektrodenstromkollektorplatte 25. Das Material der Positivelektrodenstromkollektorplatte 24 ist zum Beispiel eine Metallplatte, die aus einer einfachen Substanz oder einer Zusammensetzung von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt ist, und das Material der Negativelektrodenstromkollektorplatte 25 ist zum Beispiel eine Metallplatte, die aus einer einfachen Substanz oder einer Zusammensetzung von Nickel, einer Nickellegierung, Kupfer, oder einer Kupferlegierung hergestellt ist. Wie in 3A dargestellt, weist die Positivelektrodenstromkollektorplatte 24 eine Form auf, in der ein rechteckiger streifenförmiger Abschnitt 32 angebracht ist an einem plattenförmigen Abschnitt 31, der eine flache Lamellenform aufweist. Ein Loch 35 ist nahe der Mitte des plattenförmigen Abschnitts 31 ausgebildet, und die Position des Lochs 35 ist eine Position entsprechend dem Durchgangsloch 26.
• Ein Abschnitt, der durch Punkte in 3A angeordnet ist, ist ein Isolationsabschnitt 32A, in dem ein Isolationsband an dem streifenförmigen Abschnitt 32 angebracht ist oder ein Isolationsmaterial ist beaufschlagt, und ein Abschnitt unter dem Punktabschnitt in der Zeichnung ist ein Verbindungsabschnitt 32B mit einer Abdichtplatte, die auch als externer Anschluss dient. In dem Fall einer Batteriestruktur, in der ein Metallmittelstift (nicht dargestellt) nicht in dem Durchgangsloch 26 bereitgestellt ist, gibt es eine geringe Möglichkeit, dass der streifenförmige Abschnitt 32 in Kontakt mit einem Abschnitt kommt, der ein negatives Elektrodenpotential aufweist, und daher kann der Isolationsabschnitt 32A nicht bereitgestellt werden. In diesem Fall kann eine Breite zwischen der Positivelektrode 21 und der Negativelektrode 22 vergrößert werden um eine Menge entsprechend einer Dicke des Isolationsabschnitts 32A zum Vergrößern einer Lade/Entladekapazität.
• Die Negativelektrodenstromkollektorplatte 25 weist im Wesentlichen dieselbe Form wie die Positivelektrodenstromkollektorplatte 24 auf, aber weist einen verschiedenen streifenförmigen Abschnitt auf. Der streifenförmige Abschnitt 34 der Negativelektrodenstromkollektorplatte in 3B ist kürzer als der streifenförmige Abschnitt 32 der Positivelektrodenstromkollektorplatte und weist keinen Abschnitt entsprechend dem Isolationsabschnitt 32A auf. Der streifenförmige Abschnitt 34 weist einen kreisförmigen Vorsprung (Erhöhung) 37 auf, die durch eine Mehrzahl von Kreisen angegeben ist. Während eines Widerstandsschweißens wird Strom an dem Vorsprung konzentriert und der Vorsprung wird geschmolzen, um den streifenförmigen Abschnitt 34 mit einer Unterseite des Batteriebehälters 11 zu verschweißen. Ähnlich zu der Positivelektrodenstromkollektorplatte 24, ist in der Negativelektrodenstromkollektorplatte 25 ein Loch 36 nahe der Mitte des plattenförmigen Abschnitts 33 ausgebildet, und die Position des Lochs 36 ist eine Position entsprechend des Durchgangslochs 26. Der plattenförmige Abschnitt 31 der Positivelektrodenstromkollektorplatte 24 und der plattenförmige Abschnitt 33 der Negativelektrodenstromkollektorplatte 25 weist eine Lamellenform auf und deckt und daher einen Teil der Endflächen 41 und 42 ab. Der Grund dafür, nicht das Gesamte abzudecken, ist es der Elektrolytlösung zu ermöglichen, den Elektrodenwicklungskörper einfach zu durchdringen, wenn die Batterie zusammengebaut wird, oder einfach Gas zu der Außenseite der Batterie abzugeben, wann die Batterie in einem abnormalen Hochtemperaturzustand oder in einem Überladezustand ist.
• [Positivelektrode]
• Die Positivelektrodenaktivmaterialschicht enthält mindestens ein Positivelektrodenmaterial (Positivelektrodenaktivmaterial), das dazu in der Lage ist, Lithium einzuschließen und abzugeben, und kann des Weiteren einen Positivelektrodenbinder, einen Positivelektrodenleitagenten und Ähnliches aufweisen. Das Positivelektrodenmaterial ist vorzugsweise ein lithiumenthaltendes Zusammensetzungsoxid oder eine lithiumenthaltende Phosphatverbindung. Das lithiumenthaltende Zusammensetzungsoxid weist zum Beispiel eine geschichtete steinsalzartige oder spinellartige Kristallstruktur auf. Die lithiumenthaltende Phosphatverbindung weist zum Beispiel eine Kristallstruktur vom Olivintyp auf.
• Die Positivelektrodenbinder enthält synthetischen Kautschuk oder eine Polymerzusammensetzung. Der synthetische Kautschuk weist Styren-Butadien-basierten Kautschuk, Fluorkautschuk, Ethylenpropylendien und Ähnliches auf. Die Polymerverbindungen weisen Polyvinylidenfluorid (PVdF), Polyimid und Ähnliches auf.
• Der Positivelektrodenleitagent ist ein Kohlenstoffmaterial wie etwa Graphit, Ruß, Acetylenschwarz oder Ketjenschwarz. Jedoch kann der Positivelektrodenleitagent ein Metallmaterial ein leitendes Polymer sein.
• Die Dicke der Positivelektrodenfolie 21A ist vorzugsweise 5 um oder mehr und 20 um oder weniger. Dies ist, weil, falls die Dicke der Positivelektrodenfolie 21A 5 um oder mehr ist, die Positivelektrode 21 hergestellt werden kann, ohne gebrochen zu werden, wenn die Positivelektrode 21, die Negativelektrode 22 und der Separator 23 in eine überlappende Weise gewickelt sind. Dies ist weil, wenn die Dicke der Positivelektrodenfolie 21A 20 um oder weniger ist, ein Abnehmen in der Energiedichte der Batterie 1 vermieden werden kann, und ein zugewandter Bereich zwischen der Positivelektrode 21 und der Negativelektrode 22 vergrößert sich, so dass die Batterie 1, die eine große Ausgabe aufweist, erlangt werden kann.
• [Negativelektrode]
• Eine Oberfläche der Negativelektrodenfolie 22A ist vorzugsweise aufgeraut zum Verbessern von Nahkontaktcharakteristiken mit der Negativelektrodenaktivmaterialschicht. Die Negativelektrodenaktivmaterialschicht enthält mindestens ein Negativelektrodenmaterial (Negativelektrodenaktivmaterial), das dazu in der Lage ist, Lithium einzuschließen und abzugeben, und kann des Weiteren einen Negativelektrodenbinder, einen Negativelektrodenleitagenten und Ähnliches aufweisen.
• Das Negativelektrodenmaterial enthält zum Beispiel ein Kohlenstoffmaterial. Das Kohlenstoffmaterial ist einfach graphitisierbarer Kohlenstoff, nicht graphitisierbarer Kohlenstoff, Graphit, niedrigkristalliner Kohlenstoff oder amorpher Kohlenstoff. Die Form des Kohlenstoffmaterials ist faserig, sphärisch, granular oder schuppig.
• Das Negativelektrodenmaterial enthält zum Beispiel ein metallbasiertes Material. Beispiele des metallbasierten Materials umfassen Li (Lithium), Si (Silizium), Sn (Zinn), Al (Aluminium), Zr (Zink) und Ti (Titan). Die metallbasierten Elemente bilden eine Verbindung, eine Mixtur oder eine Legierung mit einem weiteren Element aus, und Beispiele fassen Siliziumoxid (SiO_x (0 < x ≤ 2)), Siliziumcarbon (SiC) und eine Legierung von Kohlenstoff und Silizium und Lithiumtitanat (LTO) auf.
• Die Dicke der Negativelektrodenfolie 22A ist vorzugsweise 5 um oder mehr und 20 um oder weniger. Dies ist weil, falls die Dicke der Negativelektrodenfolie 22A 5 um oder mehr ist, die Negativelektrode 22 hergestellt werden kann, ohne zerbrochen zu werden, wenn die Positivelektrode 21, die Negativelektrode 22 und der Separator 23 auf eine überlappende Weise gewickelt sind. Dies ist weil, wenn die Dicke der Negativelektrodenfolie 22A 20 um oder weniger ist, das Abnehmen in der Energiedichte der Batterie 1 vermieden werden kann, und der zugewandte Bereich zwischen der Positivelektrode 21 und der Negativelektrode 22 sich vergrößert, so dass die Batterie 1, die eine große Ausgabe aufweist, erlangt werden kann.
• [Separator]
• Der Separator 23 ist ein poröser Film, der ein Harz enthält und kann ein gestapelter Film aus zwei oder mehr Arten von porösen Filmen sein. Beispiele des Harzes umfassen Polypropylen und Polyethylen. Der Separator 23 kann eine Harzschicht auf einer Seite oder beiden Seiten einer porösen Membran als eine Substratschicht aufweisen. Der Grund dafür ist derart, dass dieses eine Verbesserung in den Nahkontaktcharakteristiken des Separators 23 in Bezug auf jede von der Positivelektrode 21 und der Negativelektrode 22 aufweist, wodurch eine Ablenkung des Elektrodenwicklungskörpers 20 unterdrückt wird.
• Die Harzschicht enthält ein Harz wie etwa PVdF. Wenn die Harzschicht ausgebildet wird, wird die Basismaterialschicht mit einer Lösung beschichtet, die vorbereitet wird durch Lösen des Harzes in einem organischen Lösungsmittel, und danach, wird die Substratschicht getrocknet. Alternativ kann die Basismaterialschicht in der Lösung eingetaucht sein und danach kann die Substratschicht getrocknet werden. Die Harzschicht enthält vorzugsweise anorganische Partikel oder organische Partikel aus dem Betrachtungspunkt des Verbesserns des Wärmewiderstands und der Sicherheit der Batterie. Die Art der anorganischen Partikel ist Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Böhmit, Talkum, Silizium, Mica bzw. Glimmer oder Ähnliches. Anstatt der Harzschicht kann die Oberflächenschicht durch ein SputterVerfahren, ein ALD (Atomschichtablegungs-)Verfahren, oder andere Verfahren hergestellt ist und hauptsächlich aus anorganischen Partikeln zusammengesetzt ist, verwendet werden.
• Die Dicke des Separators 23 ist vorzugsweise 4 um oder mehr und 30 um oder weniger. Wenn die Dicke des Separators 4 um oder mehr ist, ist es möglich zu vermeiden, dass ein interner Kurzschluss, aufgrund eines Kontakts zwischen der Positivelektrode 21 und der Negativelektrode 22, die einander zugewandt sind, mit dem Separator 23 zwischen diesen zwischengeordnet. Wenn die Dicke des Separators 23 30 um oder weniger ist, können Lithiumionen und eine Elektrolytlösung einfach durch den Separator 23 hindurchtreten und während des Wickelns kann eine Elektrodendichte der Positivelektrode 21 und der Negativelektrode 22 vergrößert werden.
• [Elektrolytlösung]
• Die Elektrolytlösung enthält eine Lösung und ein Elektrolytsalz, und kann des Weiteren ein Additiv und Ähnliches, wie notwendig, enthalten. Die Lösung ist eine nicht wässrige Lösung sowie eine organische Lösung oder Wasser. Eine Elektrolytlösung, die eine nicht wässrige Lösung enthält, wird als nicht wässrige Elektrolytlösung bezeichnet. Die nicht wässrige Lösung ist ein zyklischer Carbonatester, ein Kettencarbonatester, ein Lacton, ein Kettencarbonsäureester oder ein Nitril (Mononitril).
• Obwohl ein repräsentatives Beispiel für das Elektrolytsalz ein Lithiumsalz ist, kann auch ein anderes Salz als das Lithiumsalz enthalten sein. Beispiele für Lithiumsalz sind Lithiumhexafluorophosphat (LiPF₆), Lithiumtetrafluoroborat (LiBF₄), Lithiumperchlorat (LiClO₄), Lithiummethanesulfonat (LiCH₃SO₃), Lithiumtrifluoromethanesulfonat (LiCF₃SO₃) und Dilithiumhexafluorosilicat (Li₂SF₆). Diese Salze können in Mischung verwendet werden und unter ihnen ist es bevorzugt LiPF₆ und LiBF₄ in Mischung zu verwenden von dem Betrachtungspunkt des Verbesserns der Batteriecharakteristiken. Der Gehalt des Elektrolytsalzes ist nicht besonders beschränkt, und es ist vorzugsweise von 0,3 mol/kg bis 3 mol/kg in Bezug auf die Lösung bzw. das Lösungsmittel.
• [Verfahren zum Herstellen der Lithiumionenbatterie]
• Ein Verfahren zum Herstellen der Lithiumionenbatterie 1 von einer Ausführungsform wird mit Bezug auf die 4A bis 4F beschrieben. Zuerst wurde das Positivelektrodenaktivmaterial beaufschlagt und auf die Oberfläche der streifenförmigen Positivelektrodenfolie 21A angebracht, um einen Abdeckabschnitt der Positivelektrode 21 auszubilden, und das Negativelektrodenaktivmaterial wurde auf eine Oberfläche der streifenförmigen Negativelektrodenfolie 22A beaufschlagt, um einen Abdeckabschnitt der Negativelektrode 22 auszubilden. Zu diesem Zeitpunkt wurden die Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitte 21C und 22C, die nicht beaufschlagt und mit dem Positivelektrodenaktivmaterial angebracht sind, und das Negativelektrodenaktivmaterial an einem Ende in einer Transversalrichtung der Positivelektrode 21 und einem Ende in einer Transversalrichtung der Negativelektrode 22 hergestellt. Eine Aussparung wurde in einem Teil der Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitte 21C und 22C ausgebildet, und der Teil entspricht dem Wicklungsstart zum Zeitpunkt des Wickelns. Schritte wie etwa Trocknen wurden an der Positivelektrode 21 und der Negativelektrode 22 durchgeführt. Der Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 21C der Positivelektrode und des Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitts 22C der Negativelektrode wurden überlappt mit dem Separator 23 zwischen diese zwischengeordnet, um in entgegengesetzte Richtungen zu sein und gewickelt in einer Spiralform gewickelt, um das Durchgangsloch 26 in der Mitte auszubilden und die ausgebildete Aussparung nahe der Zentralachse anzuordnen, wodurch der Elektrodenwicklungskörper 20, wie in 4A dargestellt, erzeugt wird.
• Als Nächstes, wie in 4B dargestellt, durch senkrechtes Drücken eines Endes einer dünnen flachen Platte (zum Beispiel eine Dicke von 0,5 mm) oder Ähnlichen gegen die Endflächen 41 und 42, die Nut 43 wurde erzeugt in einem Teil der Endfläche 41 und der Endfläche 42. Auf diese Weise wurde die Nut 43, die sich radial von dem Durchgangsloch 26 in Richtung der Zentralachse erstreckt, hergestellt. Die Anzahl und Anordnung der Nuten 43, wie in 4B dargestellt, sind lediglich Beispiele. Wie in 4C dargestellt, wurde derselbe Druck gleichzeitig auf beide Elektrodenseiten in eine Richtung im Wesentlichen senkrecht zu den Endflächen 41 und 42 beaufschlagt, und der Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 21C der Positivelektrode und der Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 22C der Negativelektrode wurden gebogen, um die Endflächen 41 und 42 dazu auszubilden, flache Oberflächen zu sein. Zu diesem Zeitpunkt wurde eine Last mit einer flachen Plattenoberfläche oder Ähnliches derart beaufschlagt, so dass die Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitte auf den Endflächen 41 und 42 gebogen wurden und einander überlappt wurden in Richtung der Zentralachse. Danach wurde der plattenförmige Abschnitt 31 der Positivelektrodenstromkollektorplatte 24 an die Endfläche 41 lasergeschweißt und der plattenförmige Abschnitt 33 der Negativelektrodenstromkollektorplatte 25 wurde an die Endfläche 42 lasergeschweißt und verbunden.
• Daher, wie in 4D dargestellt, wurden die streifenförmigen Abschnitte 32 und 34 der Stromkollektorplatten 24 und 25 gebogen, die Isolationsplatten 12 und 13 (oder Isolationsbänder) wurden an die Positivelektrodenstromkollektorplatte 24 und die Negativelektrodenstromkollektorplatte 25 angebracht und der Elektrodenwicklungskörper 20 derart zusammengebaut war wie voranstehend beschrieben, wurde in dem Batteriebehälter 11, wie in 4E dargestellt, eingefügt, um den Boden des Batteriebehälters 11 zu schweißen. Danach wurde die Elektrolytlösung in den Batteriebehälter 11 initiiert, die Dichtung wurde mit der Dichtung 15 und dem Batteriedeckel 14, wie in 4F dargestellt, durchgeführt.
• BEISPIELE
• Hiernach wird die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben basierend auf Beispielen, in denen eine Leerlaufspannungs-Fehlerrate, eine initiale Kapazität und eine Schweißfehlerrate verglichen werden unter Nutzung der Lithiumionenbatterie 1, die wie voranstehend beschrieben, hergestellt ist. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die nachstehenden Beispiele beschränkt.
• In all den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen war eine Batteriegröße festgesetzt auf 21700 (Durchmesser: 21 mm, Höhe: 70 mm) und der Separator 23 wurde überlappt, um den gesamten Bereich des Aktivmaterial-Abgedeckt-Abschnitts 21B der Positivelektrode und den Aktivmaterial-Abgedeckt-Abschnitt 22B der Negativelektrode abzudecken. 5A ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts des Elektrodenwicklungskörpers 20 (siehe 4A) vor dem Biegen des Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitts 21C der Positivelektrode auf die Endfläche 41. Wie in 5A dargestellt, war eine Länge eines Abschnitts, wo der Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 21C der Positivelektrode von einem Ende in der Breitenrichtung des Separators 23 entlang der Zentralachsenrichtung (Z-Achsenrichtung in 1) des Elektrodenwicklungskörpers 20 vorsteht E, und eine Länge eines Abschnitts, wo der Separator 23 von einem Ende in der Breitenrichtung der Negativelektrode 22 vorsteht, war F.
• Die Dicke des Separators 23 war definiert als t, eine Mehrzahl von Schichten des Separators 23 wurde angeordnet an dem Innenumfangsabschnitt des Elektrodenwicklungskörpers 20, die Anzahl der Schichten des Separators 23 an dem Innenumfangsabschnitt war definiert als m und Z = t × m. Hier, wie in 5A dargestellt, bedeutet der Innenumfangsabschnitt einen Abschnitt innerhalb eines innersten Umfangsschicht der Positivelektrode 21 und der Negativelektrode 22 in dem Elektrodenwicklungskörper. Ein Außenumfangsabschnitt des Elektrodenwicklungskörpers 20 bedeutet eine Umfangsfläche des Elektrodenwicklungskörpers 20. 6A ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel des Elektrodenwicklungskörpers zeigt und der Separator 23 ist ausgelassen. 6B ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts, der umgeben ist durch eine Kettenlinie L1 in 6A. 6B zeigt eine alternierend lang und kurzgestrichelte Linie L2 von dem Endabschnitt der Negativelektrode 22 auf der Wicklungsstartseite (Innenumfangsseite des Elektrodenwicklungskörpers) zu der Zentralachse des Elektrodenwicklungskörpers 20. Ein Wert der Anzahl von Schichten m des Separators 23 in dem Innenumfangsabschnitt ist die Anzahl von Schichten des Separators 23, die die alternierend lang und kurzgestrichelte Linie L2 schneiden, die in 6B gezeichnet ist. In dem Beispiel der 6B ist m = 4.
• Die Anzahl der Nuten 43 war acht, und die Nuten waren in im Wesentlichen gleichen Winkelintervallen angeordnet. Eine Entfernung zwischen den Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitten 21C der benachbarten Positivelektroden und eine Entfernung zwischen den Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitten 22C der benachbarten Negativelektroden war 0,2 mm. In Beispielen und Vergleichsbeispielen außer dem Vergleichsbeispiel 3, wurde eine Struktur, in der die Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitte 21C der Positivelektrode einander überlappen, angewendet, und in Vergleichsbeispiel 3 wurde eine Struktur angewendet, in der die Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitte 21C der Positivelektrode nicht überlappen.
• Die 5A und 7A bis 9A sind Querschnittsansichten eines Abschnitts des Elektrodenwicklungskörpers 20 (siehe 4A) bevor der Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 21C der Positivelektrode gebogen wird und die 5B und 7B bis 9B sind Querschnittsansichten eines Abschnitts des Elektrodenwicklungskörpers 20 (siehe 4C), nachdem der Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 21C der Positivelektrode gebogen ist. Die rechte Seite der Zeichnung ist eine Innenumfangsabschnittsseite des Elektrodenwicklungskörpers 20 und die linke Seite der Zeichnung ist eine Außenumfangsabschnittsseite des Elektrodenwicklungskörpers 20. Obwohl nicht im Detail dargestellt, ist ein freier Abschnitt benachbart zu der rechten Seite der Position des Separators 23 an dem rechten Ende in der Zeichnung das Durchgangsloch 26 des Elektrodenwicklungskörpers 20, und die rechte Seite des Durchgangslochs 26 des Elektrodenwicklungskörpers ist in den 5A bis 9A und 5B bis 9B ausgelassen.
• [Beispiel 1]
• Wie in 5A dargestellt, ist E = 4,5 mm, F = 1 mm und E > F. Wie in 5B dargestellt, wenn der Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 21C der Positivelektrode gebogen wurde, überlappten die Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitte 21C der Positivelektrode einander. t = 14 um, m = 6, und Z = 84.
• [Vergleichsbeispiel 1]
• Wie in 7A dargestellt, ist E = 4,5 mm, F = 1 mm und E > F. Wie in 7B dargestellt, wenn der Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 21C der Positivelektrode gebogen wurde, überlappten die Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitte 21C der Positivelektrode einander. t = 14 um, m = 4, und Z = 56.
• [Vergleichsbeispiel 2]
• Wie in 8A dargestellt, ist E = 4,5 mm, F = 4,5 mm und E ≤ F. Wie in 8B dargestellt, wenn der Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 21C der Positivelektrode gebogen wurde, überlappten die Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitte 21C der Positivelektrode einander. t = 14 um, m = 6, und Z = 84.
• [Vergleichsbeispiel 3]
• Wie in 9A dargestellt, ist E = 0,2 mm, F = 0,15 mm und E > F. Wie in 9B dargestellt, wenn der Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 21C der Positivelektrode gebogen wurde, überlappten die Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitte 21C der Positivelektrode einander nicht. t = 14 um, m = 6, und Z = 84.
• [Auswertung]
• Die Leerlaufspannungs-Fehlerrate, die initiale Kapazität und die Schweißfehlerrate wurden bestimmt von den Batterien 1 von Beispiel 1 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 3. In der Leerlaufspannungs-Fehlerrate, wenn ein Konstantstrom-Konstantspannungs-Laden durchgeführt wurde bei 500 mA bei einer Umgebungstemperatur von 25°C, war die Spannung der Batterie 1 unmittelbar nach dem Erreichen von 4,2 V (innerhalb 1 Stunde) V1, die Batterie 1 wurde danach zurückgelassen zum Stehen und die Spannung der Batterie 1 zwei Wochen später war V2, die Batterie 1, in der V1 - V2 ≥ 50 mV war, wurde bestimmt als eine Leerlaufspannungsfehler, und die Anzahl der Batterien 1 wurde gezählt zum Erhalten eines Verhältnisses in Bezug auf die Gesamtheit. In Bezug auf die initiale Kapazität, wurde ein Konstantstromentladen durchgeführt bei einem Stromwert von 500 mA bis die Spannung 3 V für die Batterie 1 erreicht, ohne den Leerlaufspannungsdefekt, den initiale Kapazität war ein Wert, der erlangt wird auf einem Produkt des Entladestromwerts zu der Zeit und der Zeit, und der Wert der Beispiels 1 wurde festgesetzt auf 100%. Die Schweißfehlerrate wird erlangt durch Durchführen von Laserschweißen zwischen der Positivelektrodenstromkollektorplatte 24 und dem Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 21C der Positivelektrode, Zählen der Anzahl von Batterien in denen Schweißfehler wie etwa Perforation und Sputtern auftreten und Bestimmen des Verhältnisses in Bezug auf die Gesamtheit. Die Anzahl von Tests war 25 für jedes Beispiel. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 dargestellt.
• [Tabelle 1]

  	E (mm)	F (mm)	Überlappen zwischen Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitte der Positivelektrode	Dicke t des Separators (µm)	Anzahl von Schichten des Separators vom Innenumfangsabschnitt m	Z (=t × m)	Leerlaufspannungs-Fehlerrate (%)	Initiale Kapazität (%)	Schweißfehlerrate (%)
  Beispiel 1	4,5	1	Überlappen	14	6	84	0	100	0
  Vergleichsbeispiel 1	4,5	1	Überlappen	14	4	56	12	100	0
  Vergleichsbeispiel 2	4,5	4,5	Überlappen	14	6	84	0	90	0
  Vergleichsbeispiel 3	0,2	0,15	Nicht überlappen	14	6	84	24	100	64

• Im Beispiel 1 war die Leerlaufspannungs-Fehlerrate so niedrig wie 0% und die Schweißfehlerrate war so niedrig wie 0%. Dies wurde berücksichtigt, weil, wie in 5B dargestellt, E relativ groß war, der gebogene Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 21C der Positivelektrode geeignet überlappt war, und weil der Wert m relativ groß war, der gebogene Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 21C der Positivelektrode nicht gebrochen ist durch den Separator 23 an dem Innenumfangsabschnitt. Im Vergleichsbeispiel 1 war die Leerlaufspannungs-Fehlerrate relativ hoch. Man nimmt an, dies war weil, wie in 7B dargestellt, der Wert m relativ klein war, der gebogene Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 21C der Positivelektrode durch den Separator 23 an dem Innenumfangsabschnitt gebrochen ist, um einen internen Kurzschluss zu bewirken. Im Vergleichsbeispiel 2 war die initiale Kapazität relativ niedrig. Man nimmt an, dies war weil, wie in 8A und 8B dargestellt, weil der Batteriebehälter 11, der dieselbe Größe aufweist, in all den Beispielen genutzt wurde und der Wert F relativ groß war, die Breite des Aktivmaterial-Abgedeckt-Abschnitts 21B der Positivelektrode und die Breite des Aktivmaterial-Abgedeckt-Abschnitts 22B der Negativelektrode kleiner als die in anderen Beispielen war.
• Im Vergleichsbeispiel 3 war die Leerlaufspannungs-Fehlerrate relativ hoch. Man nimmt an, dies war weil, wie in 9B dargestellt, weil die gebogenen Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitte 21C der Positivelektrode nicht einander überlappen, ein Metallpuder zum Zeitpunkt des Biegens des Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitts 21C der Positivelektrode erzeugt wurde und gemischt wurde in den Elektrodenwicklungskörper 20. Zusätzlich, im Vergleichsbeispiel 3, war die Schweißfehlerrate relativ hoch. Man nimmt an, dies war weil, wie in 9B dargestellt, weil der Wert E klein war, die Dicke des gebogenen Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitts 21C der Positivelektrode nicht genügend war in Bezug auf die Dicke der Positivelektrodenstromkollektorplatte 24. Aus Tabelle 1 kann bestimmt werden, dass in Beispiel 1 (E > F, m = 6 (Z = 84), und der Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 21C der Positivelektrode überlappt), in der Batterie 1 kein Kurzschluss auftritt, kein Schweißfehler auftritt und die initiale Kapazität der Batterie 1 hochgehalten werden kann.
• Als Nächstes wurde für die Batterie des Beispiels 1 ein möglicher Bereich des Werts Z geprüft durch Ändern des Werts t und des Werts m.
• [Beispiel 2]
• E = 4,5 mm, F = 1 mm und E > F. Wenn der Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt 21C der Positivelektrode gebogen wurde, überlappten die Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitte 21C der Positivelektrode einander. t = 10 um, m = 8 und Z = 80.
• [Beispiel 3]
• Das Beispiel wurde durchgeführt auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2, außer dass t = 8 um, m = 10 und Z = 80.
• [Beispiel 4]
• Das Beispiel wurde durchgeführt auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2, außer dass t = 14 um, m = 14 und Z = 196.
• [Vergleichsbeispiel 4]
• Das Beispiel wurde durchgeführt auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2, außer dass t = 8 um, m = 8 und Z = 64.
• [Vergleichsbeispiel 5]
• Das Beispiel wurde durchgeführt auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2, außer dass t = 12 um, m = 6 und Z = 72.
• [Vergleichsbeispiel 6]
• Das Beispiel wurde durchgeführt auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2, außer dass t = 20 um, m = 10 und Z = 200.
• [Auswertung]
• Für die Batterien 1 der Beispiele 2 bis 4 und Vergleichsbeispiele 4 bis 6, wurden die Leerlaufspannungs-Fehlerrate, die initiale Kapazität und die Schweißfehlerrate bestimmt auf dieselbe Weise wie voranstehend beschrieben. Ähnlich war die Anzahl der Tests 25 für jedes Beispiel. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 dargestellt. [Tabelle 2]

  	E (mm)	F (mm)	Überlappen zwischen Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitte der Positivelektrode	Dicke t des Separators (µm)	Anzahl von Schichten des Separators vom Innenumfangsabschnitt m	Z (=t × m)	Leerlaufspannungs-Fehlerrate (%)	Initiale Kapazität (%)	Schweißfehlerrate (%)
  Beispiel 2	4,5	1	Überlappen	10	8	80	0	100	0
  Beispiel 3	4,5	1	Überlappen	8	10	80	0	100	0
  Beispiel 4	4,5	1	Überlappen	14	14	196	0	100	0
  Vergleichsbeispiel 4	4,5	1	Überlappen	8	8	64	8	100	0
  Vergleichsbeispiel 5	4,5	1	Überlappen	12	6	72	4	100	0
  Vergleichsbeispiel 6	4,5	1	Überlappen	20	10	200	4	100	0

• In den Beispiele 2 bis 4 war die Leerlaufspannungs-Fehlerrate so niedrig wie 0%, die initiale Kapazität war hoch bei 100% und die Schweißfehlerrate war so niedrig wie 0%, wobei in Vergleichsbeispielen 4 bis 6, die initiale Kapazität war so hoch wie 100%, und die Schweißfehlerrate war so niedrig wie 0%; jedoch war die Leerlaufspannungs-Fehlerrate relativ hoch bei 4% oder mehr. Zu dieser Zeit war der Bereich von Z in Beispielen 2 bis 4 80 oder mehr und 196 oder weniger.
• Aus Tabelle 2 kann bestimmt werden, dass, wenn 80 ≤ Z ≤ 196 in der Batterie 1 ist, kein interner Kurzschluss auftritt, kein Schweißfehler auftritt, und die initiale Kapazität hochgehalten werden kann.
• <2. Modifiziertes Beispiel>
• Ein Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde spezifisch voranstehend beschrieben; jedoch sind die Inhalte der vorliegenden Erfindung nicht auf die voranstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt, und verschiedene Modifikationen der vorliegenden Erfindung können gemacht werden basierend auf den technischen Geist der vorliegenden Erfindung.
• In Beispielen und Vergleichsbeispielen war die Anzahl der Nuten 43 festgesetzt auf 8, aber andere Anzahlen können genutzt werden. Die Batteriegröße ist 21700 (Durchmesser: 21 mm, Höhe: 70 mm), aber kann 18650 (Durchmesser: 18 mm, Höhe: 65 mm) oder eine andere Größe sein.
• Die Positivelektrodenstromkollektorplatte 24 und doe Negativelektrodenstromkollektorplatte 25 weisen die plattenförmigen Abschnitte 31 und 33 auf, die eine Lamellenform aufweisen, aber können andere Formen aufweisen.
• Die vorliegende Erfindung kann auch angewendet werden auf andere Batterien außer den Lithiumionenbatterien und Batterien, die eine Form anders al seine zylindrische Form aufweisen (zum Beispiel eine Batterie vom Laminattyp, eine Batterie vom Quadrattyp, eine Batterie vom Münztyp oder eine Batterie vom Knopftyp) ohne sich von dem Geist der vorliegenden Erfindung zu entfernen. In diesem Fall kann die Form der „Endfläche des Elektrodenwicklungskörpers“ nicht nur eine zylindrische Form sein sondern auch eine elliptische Form, eine flache Form oder Ähnliches sein.
• <3. Anwendungsbeispiel >
• (1) Batteriepack
• 10 zeigt ein Blockdiagramm, das ein Schaltungskonfigurationsbeispiel in einem Fall darstellt, wo die Batterie gemäß der Ausführungsform oder Beispielen der vorliegenden Erfindung auf einem Batteriepack 300 angewendet wird. Das Batteriepack 300 weist eine zusammengebaute Batterie 301, einen Schaltabschnitt 304 mit einem Ladesteuerungsschalter 302a und einem Entladesteuerungsschalter 303a, einem Stromdetektionswiderstand 307, ein Temperaturdetektionselement 308 und eine Steuerung 310. Die Steuerung 310 kann jede Einrichtung steuern, des Weiteren eine Laden- und eine Entladesteuerung zum Zeitpunkt einer abnormalen Wärmeerzeugung durchführen und eine verbleibende Kapazität des Batteriepacks 300 berechnen und korrigieren. Ein Positivelektrodenanschluss 321 und ein Negativelektrodenanschluss 322 des Batteriepacks 300 sind mit einem Lader und einer elektronischen Einrichtung verbunden, und werden geladen und entladen.
• Die zusammengebaute Batterie 301 ist ausgebildet durch Verbinden einer Mehrzahl von Sekundärbatterien 301a miteinander in Reihe und/oder parallel. 10 zeigt, zum Beispiel, einen Fall, wo sechs Sekundärbatterien 301a miteinander verbunden sind in 2-Parallel-3-Reihe (2P3S).
• Der Temperaturdetektor 318 ist mit einem Temperaturdetektionselement 308 (zum Beispiel einem Thermistor) verbunden, misst die Temperatur der zusammengebauten Batterie 301 oder des Batteriepacks 300 und führt die gemessene Temperatur der Steuerung 310 zu. Ein Spannungsdetektor 311 misst die Spannung der zusammengebauten Batterie 301 und der jeweiligen Sekundärbatterien 301a, die die zusammengebaute Batterie konfigurieren und führt eine A/D-Wandlung dieser gemessenen Spannung durch, um die resultierende Spannung der Steuerung 310 zuzuführen. Ein Strommesser 313 misst den Strom durch Nutzen des Stromdetektionswiderstands 307 und führt diesen gemessenen Strom der Steuerung 310 zu.
• Eine Schaltungssteuerung 314 steuert den Ladesteuerungsschalter 302a und den Entladesteuerungsschalter 303a des Schaltabschnitts 304 basierend auf der Spannung und der Stromeingabe von dem Spannungsdetektor 311 und dem Strommesser 313. Die Schaltungssteuerung 314 vermeidet ein Überladen und ein Überentladen durch Senden eines AUS-Steuerungssignals an den Schaltabschnitt 304, wenn die Spannung der Sekundärbatterie 301a gleich zu oder höher als eine Überladungsdetektionsspannung (zum Beispiel 4,20 V ± 0,05 V) oder gleich zu oder geringer als eine Überentladedetektionsspannung (2,4 V ± 0,1 V) wird.
• Nachdem der Ladesteuerungsschalter 302a oder der Entladesteuerungsschalter 303a ausgeschaltet ist, kann ein Laden oder Entladen durchgeführt werden nur durch eine Diode 302b oder eine Diode 303b. Als diese Lade/Entlade-Schalter kann ein Halbleiterschalter wie etwa ein MOSFET genutzt werden. In 10 ist der Schaltabschnitt 304 bereitgestellt auf einer Plus (+)-Seite, aber kann auf einer Minus (-)-Seite bereitgestellt sein.
• Der Speicher 317 weist einen RAM und einen ROM auf und speichert und überschreibt einen Wert der Batteriecharakteristiken, der durch die Steuerung 310 berechnet ist, eine Vollladekapazität und die verbleibende Kapazität, und Ähnliches.
• (2) Elektronische Einrichtung
• Die Batterie 1 gemäß der Ausführungsform oder Beispiele der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschrieben wurden, ist auf eine Einrichtung, wie etwa einer elektronischen Einrichtung, einer elektrischen Transporteinrichtung, oder einer Leistungsspeichereinrichtung montiert und kann zum Zuführen von elektrischer Leistung genutzt werden.
• Beispiele der elektronischen Einrichtung umfassen Notebookpersonalcomputer, Smartphones, Tabletendgeräte, PDAs (persönliche Digitalassistenten), Mobiletelefone, tragbare Endgeräte, digitale Fotokameras, elektronische Bücher, Musikabspielgeräte, Spielmaschinen, Hörhilfen, Elektrowerkzeuge, Fernseher, Beleuchtungseinrichtungen, Spielzeuge, medizinische Einrichtungen und Roboter. Zusätzlich können elektrische Transporteinrichtungen, Leistungsspeichereinrichtungen, Elektrowerkzeuge und elektrische unbemannte Flugfahrzeuge, die später zu beschreiben sind, auch von der elektronischen Einrichtung auf eine breite Weise umfasst sein.
• Beispiele der elektrischen Transporteinrichtung weisen Elektrofahrzeuge (einschließlich Hybridfahrzeuge), elektrische Motorräder, elektrisch assistierte Fahrräder, elektrische Busse, elektrische Carts, automatisch geführte Fahrzeuge (AGV) und Schienenfahrzeuge auf. Zusätzlich sind elektrische Passagierluftfahrzeuge und elektrische unbemannte Luftfahrzeuge zum Transport umfasst. Die Sekundärbatterie gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht nur als diese Antriebsleistungszuführungen genutzt, sondern auch als Hilfsleistungszuführung, eine Leistungszuführung zum Wiedererlangen einer regenerierten Energie und andere Leistungszuführungen.
• Beispiele der Leistungsspeichereinrichtung weisen Leistungsspeichermodule für kommerzielle Nutzung oder Haushaltsnutzung und Leistungszuführung für elektrische Leistungsspeichernutzung für ein Gebäude wie etwa ein Haus, ein Gebäude oder ein Büro, oder für eine leistungserzeugende Einrichtung auf.
• (3) Elektrowerkzeug
• Ein Beispiel eines Elektroschraubenziehers als ein Elektrowerkzeug, zu dem die vorliegende Erfindung angewendet werden kann, wird schematisch beschrieben mit Bezug auf 11. Ein Elektroschraubenzieher 431 ist mit einem Motor 433 bereitgestellt, der eine Rotationsleistung auf eine Welle 434 und einen Auslöseschalter 432 überträgt, der durch einen Nutzer betrieben wird. Ein Batteriepack 430 und eine Motorsteuerung 435 gemäß der vorliegenden Erfindung sind in einem unteren Gehäuse eines Griffs des Elektroschraubenziehers 431 beherbergt. Das Batteriepack 430 ist in den Elektroschraubenzieher 431 eingebaut oder entfernbar. Die Batterie 1 der vorliegenden Erfindung kann angewendet werden auf eine Batterie, die das Batteriepack 430 ausbildet.
• Jedes von den Batteriepack 430 und der Motorsteuerung 435 kann mit einem Mikrocomputer (nicht dargestellt) versehen sein, so dass Lade/Entladeinformation des Batteriepacks 430 miteinander kommuniziert werden kann. Die Motorsteuerung 435 kann ein Betrieb des Motors 433 steuern und eine Leistungszuführung zu dem Motor 433 zum Zeitpunkt der Abnormalität wie etwa einem Überentladen unterbrechen.
• (4) Elektrofahrzeugleistungsspeichersystem
• As ein Beispiel, in dem die vorliegende Erfindung angewendet wird auf ein Elektrofahrzeugleistungsspeichersystem, zeigt 12 schematisch ein Konfigurationsbeispiel eines Hybridfahrzeugs (HV), das ein Reihenhybridsystem angewendet. Das Reihenhybridsystem ist ein Auto, das mit einem Elektrische-Leistung-Antriebskraft-Wandler fährt, der elektrische Leistung nutzt, die durch einen Generator erzeugt wird, der durch einen Motor angetrieben wird oder elektrische Leistung erlangt durch temporäres Speichern der erzeugten elektrischen Leistung in einer Batterie.
• Ein Antrieb 601, ein Generator 602, ein Elektrische-Leistung-Antriebskraft-Wandler 603 (DC-Motor oder AC-Motor, hiernach einfach bezeichnet als der „Motor 603“), ein Antriebsrad 604a, ein Antriebsrad 604b, ein Rad 605a, ein Rad 605b, eine Batterie 608, eine Fahrzeugsteuerungseinrichtung 609, verschiedene Sensoren 610 und einen Ladeanschluss 611 sind in einem Hybridfahrzeug 600 wie voranstehend beschrieben, montiert. Als die Batterie 608 kann das Batteriepack 300 der vorliegenden Erfindung oder ein Leistungsspeichermodul angewendet werden, an der eine Mehrzahl der Batterien der vorliegenden Erfindung montiert ist.
• Der Motor 603 wird durch die elektrische Leistung der Batterie 608 betrieben und eine Rotationskraft des Motors 603 wird auf die Antriebsräder 604a und 604b übertragen. Die elektrische Leistung, die durch den Generator 602 erzeugt ist, kann in der Batterie 608 durch die Rotationskraft gespeichert sein, die durch den Motor bzw. Antrieb 601 erzeugt werden. Die verschiedenen Sensoren 610 steuern eine Motorgeschwindigkeit über die Fahrzeugsteuerungseinrichtung 609 oder steuern ein Öffnungsgrad eines Drosselventils (nicht dargestellt).
• Wenn das Hybridfahrzeug 600 durch einen Bremsmechanismus (nicht dargestellt), abgebremst wird, wird eine Widerstandskraft während der Abbremsung hinzugefügt als eine Rotationskraft auf den Motor 603, und eine regenerative elektrische Leistung, die aufgrund dieser Rotationskraft erzeugt wird, wird in der Batterie 608 gespeichert. Die Batterie 608 kann geladen werden, indem sie mit einer externen Leistungszuführung über den Ladeanschluss 611 des Hybridfahrzeugs 600 verbunden wird. Solch ein HV-Fahrzeug wird bezeichnet als ein Plug-in-Hybridfahrzeug (PHV oder PHEV).
• Die Sekundärbatterie gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch angewendet werden als eine verkleinerte Primärbatterie und genutzt werden als eine Leistungszufuhr eines Reifendrucküberwachungssystems (TPMS), das in den Rädern 604 und 605 eingebaut ist.
• Obwohl ein Reihenhybridfahrzeug beschrieben wurde als ein Beispiel, ist die vorliegende Erfindung auch anwendbar auf ein Parallelsystem, das einen Antrieb bzw. Verbrennungsmotor und ein Motor gemeinsam nutzt oder ein Hybridfahrzeug, in dem ein Reihensystem und ein Parallelsystem kombiniert sind. Zusätzlich ist die vorliegende Erfindung auch anwendbar auf ein Elektrofahrzeug (EV oder BEV) und ein Brennstoffzellenfahrzeug (FCV), das nur durch einen Antriebsmotor fährt, der keinen Verbrennungsmotor nutzt.
• Bezugszeichenliste

1

Lithiumionenbatterie

12

Isolationsplatte

21

Positivelektrode

21A

Positivelektrodenfolie

21B

Positivelektrodenaktivmaterial-Abgedeckt-Abschnitt

21C

Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt der Positivelektrode

22

Negativelektrode

22A

Negativelektrodenfolie

22B

Negativelektrodenaktivmaterial-Abgedeckt-Abschnitt

22C

Aktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt der Negativelektrode

23

Separator

24

Positivelektrodenstromkollektorplatte

25

Negativelektrodenstromkollektorplatte

26

Durchgangsloch

27, 28

Außenkantenabschnitt

41, 42

Endfläche

43

Nut

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• JP 2004356047 [0004]

Claims (6)

1. Sekundärbatterie, in der ein Elektrodenwicklungskörper, der eine Struktur aufweist, in der eine streifenförmige Positivelektrode und eine streifenförmige Negativelektrode, die gestapelt sind mit einem Separator zwischen diesen zwischengeordnet und um eine Zentralachse gewickelt, eine Positivelektrodenstromkollektorplatte und eine Negativelektrodenstromkollektorplatte in einem Batteriebehälter beherbergt sind, wobei die Positivelektrode einen Positivelektrodenaktivmaterial-Abgedeckt-Abschnitt, der mit einer Positivelektrodenaktivmaterialschicht bedeckt ist, und einen Positivelektrodenaktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt auf einer streifenförmigen Positivelektrodenfolie aufweist, wobei die Negativelektrode einen Negativelektrodenaktivmaterial-Abgedeckt-Abschnitt, der mit einer Negativelektrodenaktivmaterialschicht bedeckt ist, und einen Negativelektrodenaktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt auf einer streifenförmigen Negativelektrodenfolie aufweist, wobei der Positivelektrodenaktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt mit der Positivelektrodenstromkollektorplatte an einem Endabschnitt des Elektrodenwicklungskörpers verbunden ist, wobei der Negativelektrodenaktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt mit der Negativelektrodenstromkollektorplatte an dem anderen Endabschnitt des Elektrodenwicklungskörpers verbunden ist, wobei der Elektrodenwicklungskörper eine flache Oberfläche, die durch Biegen zumindest des Positivelektrodenaktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitts in Richtung einer Zentralachse der gewickelten Struktur und einander überlappen ausgebildet ist, eine Nut, die in der flachen Oberfläche ausgebildet ist und einen Innenumfangsabschnitt aufweist, der innerhalb der innersten Umfänge der Positivelektrode und der Negativelektrode angeordnet ist und nur den Separator aufweist, wobei eine Länge E eines Abschnitts, wo der Positivelektrodenaktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitt von einen Ende des Separators in einer Breitenrichtung vorsteht, größer als eine Länge F eines Abschnitts ist, wo der Separator von einen Ende der Negativelektrode in der Breitenrichtung vorsteht, und wenn die Anzahl von Schichten des Separators in dem Innenumfangsabschnitt m ist, eine Dicke t ist und Z = t × m ist, die Formel (1) erfüllt ist: $$80\le \text{Z}\le \text{196}\text{.}$$

   
2. Sekundärbatterie nach Anspruch 1, wobei der Separator eine Dicke von 4 um oder mehr und 30 um oder weniger aufweist.
3. Sekundärbatterie nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Positivelektrodenfolie eine Dicke von 5 um oder mehr und 20 um oder weniger aufweist und die Negativelektrodenfolie eine Dicke von 5 um oder mehr und 20 um oder weniger aufweist.
4. Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Elektrodenwicklungskörper eine flache Oberfläche, die durch Biegen des Negativelektrodenaktivmaterial-Nicht-Abgedeckt-Abschnitts in Richtung der Zentralachse der gewickelten Struktur und einander überlappen ausgebildet ist, und eine Nut aufweist, die in der flachen Oberfläche ausgebildet ist.
5. Elektronische Einrichtung mit der Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
6. Elektrowerkzeug mit der Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 4.

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