JP2021136233A - 二次電池、電子機器及び電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】海水のような水溶液に曝されたときでも、電池蓋と電池缶との間の電気絶縁性を保つことができる電池を提供する。【解決手段】セパレータを介して帯状の正極と帯状の負極とが積層されて巻回された構造を有する電極巻回体と、電極巻回体が収容され、かつ、クリンプ部を有する電池缶と、フランジ部を有する電池蓋と、電池缶のクリンプ部の内側と電池蓋のフランジ部の間に配置されるガスケットとを有し、ガスケットは、クリンプ部の先端部から外部に露出したガスケット面を有し、クリンプ部の頂部からガスケット面の少なくとも一部にかけて絶縁層で被覆されている二次電池である。【選択図】図３

Description

本発明は、二次電池、電子機器及び電動工具に関する。

リチウムイオン電池を始めとする二次電池は機械や工具などへの使用が拡大されてきている。例えば、海辺や船舶などで電動リールの電池などとして使用されることがある。この際、海水が飛び跳ねたり、海水中に落としたりして、電動リールに海水がかかり、リチウムイオン電池が海水に曝されることがある。

特許文献１は、電池蓋の一部からガスケットまでをフッ素樹脂系シーラントで被覆することで、電池が海水に曝されたときでも、電池内への海水の侵入を防止できることを開示している。

特開２００２−００８６０２号公報

しかしながら、特許文献１では、海水に水没したときに電池蓋から鉄が海水に溶解し、溶解した鉄が電池缶から電池蓋までに析出することで、電池蓋と電池缶が電気的に接続され短絡するという問題があった。

従って、本発明は、海水のような水溶液に曝されたときでも、電池蓋と電池缶との間の電気絶縁性を保つことができる二次電池を提供することを目的の一つとする。

上述した課題を解決するために、本発明は、セパレータを介して帯状の正極と帯状の負極とが積層されて巻回された構造を有する電極巻回体と、
電極巻回体が収容され、かつ、クリンプ部を有する電池缶と、
フランジ部を有する電池蓋と、
電池缶のクリンプ部の内側と電池蓋のフランジ部の間に配置されるガスケットと
を有し、
ガスケットは、クリンプ部の先端部から外部に露出したガスケット面を有し、
クリンプ部の頂部からガスケット面の少なくとも一部にかけて絶縁層で被覆されている二次電池である。

本発明の少なくとも実施の形態によれば、二次電池が塩水に曝されたときでも、電池蓋と電池缶との間の電気絶縁性を保つことができる。なお、本明細書で例示された効果により本発明の内容が限定して解釈されるものではない。

図１は、一実施の形態に係る電池の断面図である。 図２は、実施例１、実施例６、比較例２と比較例４を説明するための断面図である。 図３は、実施例２を説明するための断面図である。 図４は、実施例３を説明するための断面図である。 図５は、実施例４と比較例５を説明するための断面図である。 図６は、実施例５を説明するための断面図である。 図７は、比較例１を説明するための断面図である。 図８は、比較例３を説明するための断面図である。 図９は、本発明の応用例としての電池パックの説明に使用する接続図である。 図１０は、本発明の応用例としての電動工具の説明に使用する接続図である。 図１１は、本発明の応用例としての電動車両の説明に使用する接続図である。

以下、本発明の実施の形態等について図面を参照しながら説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
＜１．一実施の形態＞
＜２．変形例＞
＜３．応用例＞
以下に説明する実施の形態等は本発明の好適な具体例であり、本発明の内容がこれらの実施の形態等に限定されるものではない。

本発明の実施の形態では、二次電池として、円筒形状のリチウムイオン電池を例にして説明する。勿論、リチウムイオン電池以外の他の電池や円筒形状以外の電池が用いられても良い。

＜１．一実施の形態＞
まず、リチウムイオン電池の全体構成に関して説明する。図１は、リチウムイオン電池１の概略断面図である。図２は、図１の上側の部分拡大図である。リチウムイオン電池１は、例えば、図１に示すように、電池缶１１の内部に電極巻回体２０が収納されている円筒型のリチウムイオン電池１である。

具体的には、リチウムイオン電池１は、円筒状の電池缶１１の内部に、一対の絶縁板１２，１３と、電極巻回体２０とを備えている。

［絶縁板］
絶縁板１２，１３は、電極巻回体２０の巻回軸方向（図１の鉛直方向）に対して略垂直な面を有するシート状の部材である。絶縁板１２，１３は、互いに電極巻回体２０を挟むように配置されている。絶縁板１２，１３の材質としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ベークライトなどが用いられる。ベークライトには、フェノール樹脂を紙又は布に塗布した後に加熱して作製される、紙ベークライトや布ベークライトがある。

［かしめ構造］
電池缶１１の開放端部１１Ｎには、折り曲げ部１１Ｐで、電池蓋１４及び安全弁機構３０がガスケット１５を介してかしめられており、かしめ構造１１Ｒが形成されている。これにより、電池缶１１の内部に電極巻回体２０などが収納された状態において、その電池缶１１は密閉されている。

［電池蓋］
電池蓋１４は、電池缶１１の内部に電極巻回体２０などが収納された状態において、その電池缶１１の開放端部１１Ｎを閉塞する部材である。この電池蓋１４は、電池缶１１の形成材料と同様の材料を含んでいる。電池蓋１４のうち中央領域は、図１の鉛直方向に突出している。一方、電池蓋１４のうち中央領域以外の周辺領域（以下「フランジ部」と称する。）は、安全弁機構３０に接触している。電池蓋１４は電池１の正極（＋極，第２の極性）である。なお、図示しないが、電池蓋１４のフランジ部と安全弁機構３０の間には、サーミスタ等のＰＴＣ素子が設けられていてもよい。

［ガスケット］
ガスケット１５は、電池缶１１の折り曲げ部１１Ｐ（以下、クリンプ部１１Ｐと称する。）の内側と電池蓋１４の端部の間に介在することにより、そのクリンプ部１１Ｐと電池蓋１４との間の隙間を封止する部材である。ガスケット１５の表面には、例えば、アスファルトなどが塗布されていてもよい。なお、本発明においては、図１、図２に示すように、ガスケット１５の上端部は、クリンプ部１１Ｐの先端部（電池缶１１の先端部５５）から外部に露出した面（以下、ガスケット面１５Ａと称する。）を有している。また、ガスケット１５の下部は電極巻回体２０に向かって延在していることが望ましい。

ガスケット１５は、絶縁性材料を含んでいる。絶縁性材料の種類は特に限定されないが、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）及びポリプ口ピレン（ＰＰ）などの高分子材料である。電池缶１１と電池蓋１４とを互いに電気的に分離しながら、クリンプ部１１Ｐと電池蓋１４との間の隙間が十分に封止されるからである。

［電池缶］
電池缶１１は、電極巻回体２０を収納する部材である。この電池缶１１は、一端部が開放されると共に他端部が閉塞された円筒状の容器である。すなわち、電池缶１１は、開放された一端部（開放端部１１Ｎ）を有している。この電池缶１１は、鉄、アルミニウム及びそれらの合金などの金属材料のうちのいずれか１種類又は２種類以上を含んでいる。ただし、電池缶１１の表面において、ニッケルなどの金属材料のうちのいずれか１種類又は２種類以上が鍍金されていてもよい。電池缶１１の缶底は電池１の負極（−極，第１の極性）である。電池缶１１の全体が電池缶１１の缶底と電気的に接続されているため、電池缶１１の全体が電池１の負極（−極，第１の極性）である。

［絶縁層］
図２に示されるように、電池缶１１、ガスケット１５や電池蓋１４は絶縁層４１で部分的に被覆されている。絶縁層４１は、電池１が塩水（以下、海水のモデルとして塩水を例にする。）に曝されたとき、電池缶１１と電池蓋１４との間に鉄が析出してショートを起こすことを防ぐ目的で被覆されている。後述する実施例及び比較例で示される絶縁層４１は、フッ素樹脂であり、野田スクリーン社製ＷＯＰを塗布し、乾燥させたものである。絶縁層４１は電気絶縁性と防水性とを有していて、紫外光に反応する蛍光剤を含んでいる。したがって、紫外光を照射して、着色が確認された部分については、蛍光剤が発光した部分であるから、絶縁層４１で被覆されている場所であることを確認することができる。これにより、電池１の出荷前検査が可能であり、絶縁層４１で適切に被覆されていない不良品を発見することができる。

［安全弁機構］
安全弁機構３０は、電池缶１１の内部の圧力（内圧）が上昇した際に、必要に応じて電池缶１１の密閉状態を解除することにより、その内圧を開放する。電池缶１１の内圧が上昇する原因は、充放電時において電解液の分解反応に起因して発生するガスなどである。

［電極巻回体］
円筒形状のリチウムイオン電池では、帯状の正極２１と帯状の負極２２がセパレータ２３を挟んで渦巻き状に巻回されて、電解液に含浸された状態で、電池缶１１に収納されている。図示しないが、正極２１、負極２２はそれぞれ、正極箔、負極箔の片面又は両面に正極活物質層、負極活物質層を形成したものである。正極箔の材料は、アルミニウムやアルミニウム合金を含む金属箔である。負極箔の材料は、ニッケル、ニッケル合金、銅や銅合金を含む金属箔である。セパレータ２３は多孔質で絶縁性のあるフィルムであり、正極２１と負極２２とを電気的に絶縁しながら、リチウムイオンの移動を可能にしている。

電極巻回体２０の中心には、正極２１、負極２２及びセパレータ２３を巻回させる際に生じた空間（中心空間２０Ｃ）が設けられており、中心空間２０Ｃには、センターピン２４が挿入されている（図１参照）。ただし、センターピン２４は省略可能である。

正極２１には、正極リード２５が接続されていると共に、負極２２には、負極リード２６が接続されている（図１参照）。正極リード２５は、アルミニウムなどの導電性材料を含んでいる。正極リード２５は、安全弁機構３０に接続されており、電池蓋１４と電気的に接続されている。負極リード２６は、ニッケルなどの導電性材料を含んでいる。負極リード２６は、電池缶１１と電気的に接続されている。正極２１、負極２２、セパレータ２３及び電解液のそれぞれの詳細な構成、材質に関しては、後述する。

［正極］
正極活物質層は、リチウムを吸蔵及び放出することが可能である正極材料（正極活物質）を少なくとも含み、さらに、正極結着剤及び正極導電剤などを含んでいてもよい。正極材料は、リチウム含有化合物（例えば、リチウム含有複合酸化物及びリチウム含有リン酸化合物）が好ましい。

リチウム含有複合酸化物は、例えば、層状岩塩型又はスピネル型の結晶構造を有している。リチウム含有リン酸化合物は、例えば、オリビン型の結晶構造を有している。

正極結着剤は、合成ゴム又は高分子化合物を含んでいる。合成ゴムは、スチレンブタジエン系ゴム、フッ素系ゴム及びエチレンプロピレンジエンなどである。高分子化合物は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）及びポリイミドなどである。

正極導電剤は、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック又はケッチェンブラックなどの炭素材料である。ただし、正極導電剤は、金属材料及び導電性高分子でもよい。

［負極］
負極箔の表面は、粗面化されていることが好ましい。いわゆるアンカー効果により、負極箔に対する負極活物質層の密着性が向上するからである。粗面化の方法は、例えば、電解法を利用して微粒子を形成し、負極箔の表面に凹凸を設ける手法がある。電解法により作製された銅箔は、一般的に電解銅箔と呼ばれている。

負極活物質層は、リチウムを吸蔵及び放出することが可能である負極材料（負極活物質）を少なくとも含み、さらに、負極結着剤及び負極導電剤などを含んでいてもよい。

負極材料は、例えば、炭素材料を含む。リチウムの吸蔵放出時における結晶構造の変化が非常に少ないため、高いエネルギー密度が安定して得られるからである。また、炭素材料は負極導電剤としても機能するため、負極活物質層の導電性が向上する。

炭素材料は、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化性炭素、黒鉛、低結晶性炭素、又は非晶質炭素である。炭素材料の形状は、繊維状、球状、粒状又は鱗片状を有している。

また、負極材料は、例えば金属系材料を含む。金属系材料の例としては、Ｌｉ（リチウム）、Ｓｉ（ケイ素）、Ｓｎ（スズ）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｚｒ（亜鉛）、Ｔｉ（チタン）が挙げられる。金属系元素は、他の元素と化合物、混合物又は合金を形成しており、その例としては、酸化ケイ素（ＳｉＯ_x（０＜ｘ≦２））、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は炭素とケイ素の合金、チタン酸リチウム（ＬＴＯ）が挙げられる。

リチウムイオン電池１では、完全充電時の開回路電圧(すなわち電池電圧)が４．２５Ｖ以上であると、その完全充電時の開回路電圧が低い場合と比較して、同じ正極活物質を用いても単位質量当たりのリチウムの放出量が多くなる。これにより、高いエネルギー密度が得られる。

［セパレータ］
セパレータ２３は、樹脂を含む多孔質膜であり、２種類以上の多孔質膜の積層膜でもよい。樹脂は、ポリプロピレン及びポリエチレンなどである。

セパレータ２３は、多孔質膜を基材層として、その片面又は両面に樹脂層を含んでいてもよい。正極２１及び負極２２のそれぞれに対するセパレータ２３の密着性が向上するため、電極巻回体２０の歪みが抑制されるからである。

樹脂層は、ＰＶｄＦなどの樹脂を含んでいる。この樹脂層を形成する場合には、有機溶剤に樹脂が溶解された溶液を基材層に塗布したのち、その基材層を乾燥させる。なお、溶液中に基材層を浸漬させたのち、その基材層を乾燥させてもよい。樹脂層には、無機粒子又は有機粒子を含んでいることが、耐熱性、電池の安全性向上の観点で好ましい。無機粒子の種類は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ベーマイト、タルク、シリカ、雲母などである。また、樹脂層に代えて、スパッタ法、ＡＬＤ（原子層堆積）法などで形成された、無機粒子を主成分とする表面層を用いてもよい。

［電解液］
電解液は、溶媒及び電解質塩を含み、必要に応じてさらに添加剤などを含んでいてもよい。溶媒は、有機溶媒などの非水溶媒、又は水である。非水溶媒を含む電解液を非水電解液という。非水溶媒は、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、ラクトン、鎖状カルボン酸エステル又はニトリル(モノニトリル)などである。

電解質塩の代表例はリチウム塩であるが、リチウム塩以外の塩を含んでいてもよい。リチウム塩は、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ₄）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ₄）、メタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＨ₃ＳＯ₃）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃）、六フッ化ケイ酸二リチウム（Ｌｉ₂ＳＦ₆）などである。これらの塩を混合して用いることもでき、中でも、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄を混合して用いることが、電池特性向上の観点で好ましい。電解質塩の含有量は特に限定されないが、溶媒に対して０.３ｍｏｌ/ｋｇから３ｍｏｌ/ｋｇであることが好ましい。

［リチウムイオン電池の作製方法］
続いて、二次電池の製造方法に関して説明する。まず、正極２１を作製する場合には、正極活物質、正極結着剤及び正極導電剤を混合することにより正極合剤を作製する。続いて、有機溶剤に正極合剤を分散させることにより、ペース卜状の正極合剤スラリーを作製する。続いて、正極箔の両面に正極合剤スラリーを塗布したのち、乾燥させることにより、正極活物質層を形成する。続いて、正極活物質層を加熱しながら、ロールプレス機を用いて正極活物質層を圧縮成型し、正極２１が得られる。

負極２２を作製する場合にも、上記した正極２１と同様の手順により行う。

次に、溶接法を用いて正極箔、負極箔に、それぞれ正極リード２５、負極リード２６を接続する。続いて、セパレータ２３を介して正極２１及び負極２２を積層したのち、それらを巻回し、セパレータ２３の最外周面に固定テープを貼付することにより、電極巻回体２０を形成する。

続いて、電極巻回体２０の負極リード２６が露出している側に絶縁体が接した状態で、電極巻回体２０を電池缶１１の内部に収納し、缶底と負極リード２６とを溶接法を用いて接続する。次に、電極巻回体２０の正極リード２５が露出している側にも絶縁体を置き、溶接法を用いて正極リード２５の一端を安全弁機構３０に接続する。

続いて、ビーディング加工機（溝付け加工機）を用いて電池缶１１を加工することにより、電池缶１１に窪みを形成する。続いて、電池缶１１の内部に電解液を注入し、電極巻回体２０に含浸させる。続いて、電池缶１１の内部にガスケット１５と共に電池蓋１４及び安全弁機構３０を収納する。

最後に、図１に示したように、電池缶１１の開放端部１１Ｎにおいてガスケット１５を介して電池蓋１４及び安全弁機構３０をかしめることにより、かしめ構造１１Ｒを形成する。

以下、上記のようにして作製した電池１を用いて、塩水耐久試験前後の電圧降下率についての実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。

図２〜図８は電池１の上部（電池蓋付近）の断面図である。
実施例及び比較例の電池１のサイズは１８６５０（直径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍ）である。
電池１の正極活物質層には、オリビン型の結晶構造をもつ物質が含まれている。
以下では、電池缶１１の側面部５４とは、図２から図８までに示される、電池缶のクリンプ部の頂部（以下、クリンプ頂部５１と称する。）の端からくびれ部５６の手前までの部分のことを示す。なお、クリンプ頂部とは、クリンプ部の頂点のみならず、頂点の付近の領域を含むものである。図１における折り曲げ部１１Ｐの表面を表す曲線の最も高い（図１に向かって上方にある）部位がクリンプ部の頂点である。

［実施例１］
図２に示されるように、絶縁層４１で被覆された範囲を、電池缶１１のクリンプ頂部５１から、ガスケット面１５Ａ及び電池蓋１４のフランジ部の外部に露出した面（以下、フランジ面５２と称する。）の一部にかけてとし、絶縁層４１の厚さを２０μｍとした。

［実施例２］
図３に示されるように、絶縁層４１で被覆された範囲を、電池缶１１のクリンプ頂部５１からガスケット面１５Ａの一部にかけてとし、絶縁層４１の厚さを２０μｍとした。

［実施例３］
図４に示されるように、絶縁層４１で被覆された範囲を、電池缶１１の側面部５４からクリンプ頂部５１、ガスケット面１５Ａ、電池蓋１４のフランジ面５２及び端子部５３にかけてとし、絶縁層４１の厚さを２０μｍとした。なお、電池１の＋極としての端子機能を持たせるために、端子部５３の中央付近（図示しないが、円筒形の電池蓋の中心部）は絶縁層４１の被覆範囲から除かれている。

［実施例４］
図５に示されるように、絶縁層４１で被覆された範囲を、電池缶１１の側面部５４からクリンプ頂部５１、ガスケット面１５Ａ及び電池蓋１４のフランジ面５２のほぼ全ての領域にかけてとし、絶縁層４１の厚さを２０μｍとした。

［実施例５］
図６に示されるように、絶縁層４１で被覆された範囲を、電池缶１１の側面部５４からガスケット面１５Ａの一部にかけてとし、絶縁層４１の厚さを２０μｍとした。

［実施例６］
図２に示されるように、絶縁層４１で被覆された範囲を、電池缶１１のクリンプ頂部５１からガスケット面１５Ａ及び電池蓋１４のフランジ面５２の一部にかけてとし、絶縁層４１の厚さを４９μｍとした。

［比較例１］
図７に示されるように、絶縁層４１で被覆しなかった。

［比較例２］
図２に示されるように、絶縁層４１で被覆された範囲を、電池缶１１のクリンプ頂部５１からガスケット面１５Ａ及び電池蓋１４のフランジ面５２の一部にかけてとし、絶縁層４１の厚さを１５μｍとした。

［比較例３］
図８に示されるように、絶縁層４１で被覆された範囲を、電池缶１１の側面部５４から先端部５５にかけてとし、絶縁層の厚さを２５μｍとした。

［比較例４］
図２に示されるように、絶縁層４１で被覆された範囲を、電池缶１１のクリンプ頂部５１からガスケット面１５Ａ及び電池蓋１４のフランジ面５２の一部にかけてとし、絶縁層４１の厚さを５０μｍとした。

［比較例５］
図５に示されるように、絶縁層４１で被覆された範囲を、電池缶１１の側面部５４からガスケット面１５Ａ及び電池蓋１４のフランジ面５２のほぼ全ての領域とし、絶縁層４１の厚さを５０μｍとした。

［評価］
上記の例の電池１について、塩水耐久試験を行い、電圧降下率を測定した。塩水耐久試験とは、電池缶１１の側面部５４にセロハンテープを筒状に巻き付けて、電池缶１１と電池蓋１４の上部にセロハンテープの筒を作製し、その筒の中に水面が高さ１０ｍｍとなるように、塩水（１ｗｔ％塩化ナトリウム水溶液）を入れ、室温（約２３℃）の環境下で２時間放置する試験である。電圧降下率は塩水耐久試験前の電圧に対する試験後の電池１の電圧降下の割合であり、試験数を各例５本ずつとした。

［表１］

実施例１から６の電圧降下率は２％以下と比較的低かったのに対し、比較例１から比較例３の電圧降下率は５％以上と比較的高かった。比較例４と比較例５の電圧降下率は比較的低かったが、比較例４と比較例５では、絶縁層４１が厚いため、絶縁層４１の乾燥に時間がかかるという問題点があった。特に、比較例５では、電池１の外径に対する絶縁層４１の厚さが無視できないくらい大きいという問題があった。表１より、絶縁層４１により、電池缶１１のクリンプ頂部５１からガスケット面１５Ａの少なくとも一部までが被覆されていて、絶縁層４１の厚さは２０μｍ〜４９μｍであるときに、電池１が、海水（塩水）に曝されたときでも、電池蓋１４と電池缶１１との間の電気絶縁性を保つことができる。

＜２．変形例＞
以上、本発明の一実施の形態について具体的に説明したが、本発明の内容は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。

一実施の形態では、電池１のサイズを１８６５０としていたが、２１７００（直径２１ｍｍ、高さ７０ｍｍ）やその他のサイズであってもよい。
一実施の形態では、絶縁層４１をフッ素樹脂としていたが、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂でもよく、電気絶縁性と防水性があれば、その他の材料であってもよい。
一実施の形態や実施例１〜６では、絶縁層４１を一層構造のように説明したが、絶縁層は所望の箇所を覆うように複数に分かれて点在していてもよい。
一実施の形態では、第１の極性を負極とし、第２の極性を正極としていたが、第１の極性が正極で、第２の極性が負極であってもよい。

＜３．応用例＞
（１）電池パック
図９は、本発明の実施形態又は実施例にかかる二次電池を電池パック３００に適用した場合の回路構成例を示すブロック図である。電池パック３００は、組電池３０１、充電制御スイッチ３０２ａと、放電制御スイッチ３０３ａ、を備えるスイッチ部３０４、電流検出抵抗３０７、温度検出素子３０８、制御部３１０を備えている。制御部３１０は各デバイスの制御を行い、さらに異常発熱時に充放電制御を行ったり、電池パック３００の残容量の算出や補正を行ったりすることが可能である。組電池３０１を構成する電池に、本発明のリチウムイオン電池１を適用できる。

電池パック３００の充電時には正極端子３２１及び負極端子３２２がそれぞれ充電器の正極端子、負極端子に接続され、充電が行われる。また、電池パック３００に接続された電子機器の使用時には、正極端子３２１及び負極端子３２２がそれぞれ電子機器の正極端子、負極端子に接続され、放電が行われる。

組電池３０１は、複数の二次電池３０１ａを直列及び／又は並列に接続してなる。図９では、６つの二次電池３０１ａが、２並列３直列（２Ｐ３Ｓ）に接続された場合が例として示されているが、どのような接続方法でもよい。

温度検出部３１８は、温度検出素子３０８（例えばサーミスタ）と接続されており、組電池３０１又は電池パック３００の温度を測定して、測定温度を制御部３１０に供給する。電圧検出部３１１は、組電池３０１及びそれを構成する各二次電池３０１ａの電圧を測定し、この測定電圧をＡ／Ｄ変換して、制御部３１０に供給する。電流測定部３１３は、電流検出抵抗３０７を用いて電流を測定し、この測定電流を制御部３１０に供給する。

スイッチ制御部３１４は、電圧検出部３１１及び電流測定部３１３から入力された電圧及び電流をもとに、スイッチ部３０４の充電制御スイッチ３０２ａ及び放電制御スイッチ３０３ａを制御する。スイッチ制御部３１４は、二次電池３０１ａのいずれかの電圧が過充電検出電圧若しくは過放電検出電圧以下になったとき、また、大電流が急激に流れたときに、スイッチ部３０４にＯＦＦの制御信号を送ることにより、過充電及び過放電、過電流充放電を防止する。ここで、二次電池がリチウムイオン二次電池の場合、過充電検出電圧は例えば４．２０Ｖ±０．０５Ｖと定められ、過放電検出電圧は例えば２．４Ｖ±０．１Ｖと定められる。

充電制御スイッチ３０２ａ又は放電制御スイッチ３０３ａがＯＦＦした後は、ダイオード３０２ｂ又はダイオード３０３ｂを介することによってのみ、充電又は放電が可能となる。これらの充放電スイッチは、ＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチを使用することができる。この場合、ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードがダイオード３０２ｂ及び３０３ｂとして機能する。なお、図９では＋側にスイッチ部３０４を設けているが、−側に設けても良い。

メモリ３１７には、制御部３１０で演算された数値や、製造工程の段階で測定された各二次電池３０１ａの初期状態における電池特性やなどが予め記憶され、また適宜、書き換えも可能である。また、二次電池３０１ａの満充電容量を記憶させておくことで、制御部３１０と協働して残容量を算出することができる。

（２）電子機器
上述した本発明の実施形態又は実施例に係る二次電池は、電子機器や電動輸送機器、蓄電装置などの機器に搭載され、電力を供給するために使用することができる。

電子機器としては、例えばノート型パソコン、スマートフォン、タブレット端末、ＰＤＡ（携帯情報端末）、携帯電話、ウェアラブル端末、ビデオムービー、デジタルスチルカメラ、電子書籍、音楽プレイヤー、ヘッドホン、ゲーム機、ペースメーカー、補聴器、電動工具、テレビ、照明機器、玩具、医療機器、ロボットが挙げられる。また、後述する電動輸送機器、蓄電装置、電動工具、電動式無人航空機も、広義では電子機器に含まれ得る。

電動輸送機器としては電気自動車（ハイブリッド自動車を含む。）、電動バイク、電動アシスト自転車、電動バス、電動カート、無人搬送車（ＡＧＶ）、鉄道車両などが挙げられる。また、電動旅客航空機や輸送用の電動式無人航空機も含まれる。本発明に係る二次電池は、これらの駆動用電源のみならず、補助用電源、エネルギー回生用電源などとしても用いられる。

蓄電装置としては、商業用又は家庭用の蓄電モジュールや、住宅、ビル、オフィスなどの建築物用又は発電設備用の電力貯蔵用電源などが挙げられる。

（３）電動工具
図１０を参照して、本発明が適用可能な電動工具として電動ドライバの例について概略的に説明する。電動ドライバ４３１には、シャフト４３４に回転動力を伝達するモータ４３３と、ユーザが操作するトリガースイッチ４３２が設けられている。トリガースイッチ４３２の操作により、シャフト４３４によって被対象物にねじなどが打ち込まれる。

電動ドライバ４３１の把手の下部筐体内に、電池パック４３０及びモータ制御部４３５が収納されている。電池パック４３０としては、上述した電池パック３００を使用することができる。電池パック４３０は、電動ドライバ４３１に対して内蔵されているか、又は着脱自在とされている。電池パック４３０は、電動ドライバ４３１に内蔵された状態、又は外された状態で、充電装置に装着可能である。電池パック４３０に含まれる電池に本発明のリチウムイオン電池１を適用できる。

電池パック４３０及びモータ制御部４３５のそれぞれには、マイクロコンピュータが備えられている。電池パック４３０からモータ制御部４３５に対して電源が供給されると共に、両者のマイクロコンピュータ間で電池パック４３０の充放電情報が通信される。モータ制御部４３５は、モータ４３３の回転／停止、並びに回転方向を制御し、さらに、過放電時に負荷（モータ４３３など）への電源供給を遮断することができる。

（４）電動車両用蓄電システム
本発明を電動車両用の蓄電システムに適用した例として、図１１に、シリーズハイブリッドシステムを採用したハイブリッド車両（ＨＶ）の構成例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンを動力とする発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。

このハイブリッド車両６００には、エンジン６０１、発電機６０２、電力駆動力変換装置６０３（直流モータ又は交流モータ。以下単に「モータ６０３」という。）、駆動輪６０４ａ、駆動輪６０４ｂ、車輪６０５ａ、車輪６０５ｂ、バッテリ６０８、車両制御装置６０９、各種センサ６１０、充電口６１１が搭載されている。バッテリ６０８に対して、上述した本発明の電池１、又は本発明の電池１を複数搭載した蓄電モジュールが適用され得る。二次電池の形状としては、円筒型、角型又はラミネート型である。バッテリ６０８に含まれる電池に、本発明のリチウムイオン電池１を適用できる。

バッテリ６０８の電力によってモータ６０３が作動し、モータ６０３の回転力が駆動輪６０４ａ、６０４ｂに伝達される。エンジン６０１の回転力は発電機６０２に伝えられ、その回転力によって発電機６０２により生成された電力をバッテリ６０８に蓄積することが可能である。各種センサ６１０は、車両制御装置６０９を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度を制御したりする。各種センサ６１０には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどが含まれる。

図示しない制動機構によりハイブリッド車両６００が減速すると、その減速時の抵抗力がモータ６０３に回転力として加わり、この回転力によって生成された回生電力がバッテリ６０８に蓄積される。また、図示しないが、二次電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行なう情報処理装置（例えば、電池の残量表示装置）を備えていても良い。バッテリ６０８は、ハイブリッド車両６００の充電口６１１を介して外部の電源に接続されることで電力供給を受け、蓄電することが可能である。このようなＨＶ車両を、プラグインハイブリッド車（ＰＨＶ又はＰＨＥＶ）という。

以上では、シリーズハイブリッド車を例として説明したが、エンジンとモータを併用するパラレル方式、又は、シリーズ方式とパラレル方式を組み合わせたハイブリッド車に対しても本発明は適用可能である。さらに、エンジンを用いない駆動モータのみで走行する電気自動車（ＥＶ又はＢＥＶ）や、燃料電池車（ＦＣＶ）に対しても本発明は適用可能である。

１・・・リチウムイオン電池，１２，１３・・・絶縁板，２１・・・正極，２２・・・負極，２３・・・セパレータ，２４・・・センターピン，２５・・・正極リード，２６・・・負極リード，４１・・・絶縁層，５１・・・クリンプ頂部，５２・・・フランジ面，５３・・・端子部，５４・・・電池缶の側面部，５５・・・電池缶の先端部，５６・・・くびれ部

Claims (11)

1. セパレータを介して帯状の正極と帯状の負極とが積層されて巻回された構造を有する電極巻回体と、
   前記電極巻回体が収容され、かつ、クリンプ部を有する電池缶と、
   フランジ部を有する電池蓋と、
   前記電池缶の前記クリンプ部の内側と前記電池蓋のフランジ部の間に配置されるガスケットと
   を有し、
   前記ガスケットは、前記クリンプ部の先端部から外部に露出したガスケット面を有し、
   前記クリンプ部の頂部から前記ガスケット面の少なくとも一部にかけて絶縁層で被覆されている二次電池。
2. さらに、前記ガスケット面から前記フランジ部の露出面の少なくとも一部にかけて絶縁層で被覆されている請求項１に記載の二次電池。
3. さらに、前記クリンプ部の頂部から前記電池缶の側面部にかけて絶縁層で被覆されている請求項１または２に記載の二次電池。
4. さらに、前記ガスケット面から前記フランジ部の露出面の全部にかけて絶縁層で被覆されている請求項１から３のいずれかに記載の二次電池。
5. 前記電池蓋は端子部を有し、
   さらに、前記フランジ部の露出面から前記端子部にかけて絶縁層で被覆されている請求項１から４のいずれかに記載の二次電池。
6. 前記絶縁層はフッ素樹脂であり、前記絶縁層の厚さは２０μｍ以上４９μｍ以下である請求項１から５のいずれかに記載の二次電池。
7. 前記絶縁層は蛍光剤を含有している請求項１から６のいずれかに記載の二次電池。
8. 前記正極は、帯状の正極箔の両面に正極活物質層を有し、
   前記正極活物質層がオリビン型の結晶構造を有する物質を含む請求項１から７のいずれかに記載の二次電池。
9. 前記電池缶は第１の極性を有し、
   前記電池蓋は第２の極性を有し、
   前記第１の極性は負極であり、前記第２の極性は正極である請求項１から８のいずれかに記載の二次電池。
10. 請求項１から９のいずれかに記載の二次電池を有する電子機器。
11. 請求項１から９のいずれかに記載の二次電池を有する電動工具。

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