JP2022139498A - 二次電池 - Google Patents

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Abstract

Figure 2022139498000001
【課題】電極体の内部における乾燥ムラの発生を抑制できる技術を提供する。
【解決手段】ここで開示される二次電池１００は、少なくとも一対の矩形面を有する電極体と、該電極体を収容する電池ケースと、を備える。電池ケース１０は、一対の矩形状幅広面と、該一対の幅広面の間にある４つの矩形状側面と、を有する六面箱型状に形成されている。電極体２０は、該電極体の矩形面が電池ケース１０の幅広面と対向するように、電池ケース１０に収容されている。ここで、電池ケース１０は、内部に突出部１３を備えており、突出部１３は、電池ケース１０に収容された電極体２０の矩形面の長辺方向の中心線を含む中央領域の少なくとも一部に接触している。
【選択図】図２

Description

本発明は、二次電池に関する。
現在、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等の二次電池は、車両や携帯端末等の様々な分野において広く使用されている。この種の二次電池の典型例として、正極、負極、および該正極と該負極とを離隔するセパレータを備える電極体と、該電極体を収容する電池ケースと、を備える構成のものが挙げられる。
上記構成の二次電池を製造する方法として、例えば特許文献１に記載の方法が挙げられる。特許文献１では、電極体が電池ケースに収容されており、かつ、電解液が注液されていない状態の電池組立体の内部を乾燥させる工程について、記載されている。当該文献で開示される製造方法は、以下の工程：電極体が電池ケースに収容された状態の電池組立体を真空乾燥炉の内部に配置する配置工程；真空乾燥炉の内部を昇温かつ減圧された状態にして、電池組立体を乾燥させる乾燥工程；および、電池組立体を乾燥させた後に、真空乾燥炉の内部を昇圧する昇圧工程、を包含する。
特開２０１８－６２６１号公報
ところで、上記のような電池組立体の乾燥において、電極体の内部に乾燥ムラがあると、電流の分布や電位の分布に不均一さを生じさせる要因となり得るため、好ましくない。
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、電極体の内部における乾燥ムラの発生を抑制できる技術を提供することである。
ここに開示される二次電池は、正極、負極、および該正極と該負極とを離隔するセパレータを備え、少なくとも一対の矩形面を有する電極体と、該電極体を収容する電池ケースと、を備える。上記電池ケースは、一対の矩形状幅広面と、該一対の幅広面の間にある４つの矩形状側面と、を有する六面箱型状に形成されている。上記電極体は、該電極体の上記矩形面が上記電池ケースの上記幅広面と対向するように、上記電池ケースに収容されている。ここで、上記電池ケースは、内部に突出部を備えており、上記突出部は、上記電池ケースに収容された上記電極体の上記矩形面の長辺方向の中心線を含む中央領域の少なくとも一部に接触している。
本発明者の検討により、電池組立体の乾燥工程において、電極体の中央領域に水分が残る傾向があるとわかっている。上記二次電池は、電池ケースの内部に、上記中央領域の少なくとも一部に接触する突出部が備えられる。これによって、電池組立体の乾燥工程において、上記中央領域への伝熱効率を向上することができる。そのため、上記中央領域からの水分の除去を促し、電極体の内部における乾燥ムラの発生を抑制することができる。
ここに開示される二次電池の好適な一態様では、上記電極体における上記矩形面の長辺方向の長さＬ１と、上記中央領域の上記長辺方向の長さＬ２との比（Ｌ２／Ｌ１）は、１／８以上１／２以下である。上記比（Ｌ２／Ｌ１）を上記範囲となるように設定した構成において、ここで開示される技術の効果は、適切に実現され得る。
ここに開示される二次電池の好適な他の一態様では、上記長さＬ１は、１００ｍｍ以上である。ここで開示される技術の効果は、長さＬ１が１００ｍｍ以上の電極体を有する電池組立体を乾燥させる時、好ましく発揮され得る。
ここに開示される二次電池の好適な他の一態様では、上記正極は、長尺な帯状の正極シートであり、上記負極は、長尺な帯状の負極シートである。上記電極体は、上記正極シートおよび上記負極シートが、上記セパレータを介在させつつ積層されて、シート長手方向に直交する捲回軸を中心として捲回された捲回電極体である。ここで、上記正極シート、上記負極シート、および上記セパレータの積層面は、上記捲回軸方向の両端から上記電極体の外部に対して開放されている。上記構成の捲回電極体の乾燥では、電極体中の水分が開放積層面から外部に出ていくため、捲回電極体では乾燥ムラが発生しやすい。ここで開示される技術の効果は、捲回電極体を有する電池組立体を乾燥させる時、好ましく発揮され得る。
ここに開示される二次電池の好適な他の一態様では、上記電極体を複数備えている。複数の上記電極体は、所定の一方向に配列された状態で上記電池ケースに収容されている。上記突出部は、上記配列方向における両端の上記電極体に接触している。ここで開示される技術の効果は、複数の電極体を備える電池組立体を乾燥させる時においても、適切に発揮され得る。
ここに開示される二次電池の好適な他の一態様では、各電極体の間には、インサート部材が備えられている。上記インサート部材は、該インサート部材と隣接する上記電極体の上記中央領域の少なくとも一部に接触している。かかる構成によると、各電極体の間にインサート部材を備えることによって、電極体の中央領域への伝熱効率をより高めることができる。
第１実施形態に係る二次電池を模式的に示す斜視図である。 図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う模式的な横断面図である。 第１実施形態に係る二次電池のケース本体を展開した状態の斜視図である。 第１実施形態に係る二次電池の電極体を模式的に示す斜視図である。 第１実施形態に係る二次電池の電極体の構成を示す模式図である。 第２実施形態に係る二次電池の構成を示す横断面図である。 第３実施形態に係る二次電池の構成を示す横断面図である。
以下、図面を参照しながら、ここで開示される技術のいくつかの好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄（例えば、ここで開示される技術を特徴付けない二次電池の一般的な構成および製造プロセス）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。ここで開示される技術は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
本明細書において「二次電池」とは、繰り返し充放電が可能な蓄電デバイス全般を指す用語であって、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等のいわゆる蓄電池（化学電池）と、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ（物理電池）と、を包含する概念である。
本明細書において参照する各図における符号Ｘは「奥行方向」を示し、符号Ｙは「幅方向」を示し、符号Ｚは「高さ方向」を示す。また、奥行方向ＸにおけるＦは「前」を示し、Ｒｒは「後」を示す。幅方向ＹにおけるＬは「左」を示し、Ｒは「右」を示す。そして、高さ方向ＺにおけるＵは「上」を示し、Ｄは「下」を示す。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、二次電池の設置形態を何ら限定するものではない。
＜第１実施形態＞
ここで開示される二次電池の一例を、図１，２に示す。図１は、第１実施形態に係る二次電池を模式的に示す斜視図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う模式的な横断面図である。二次電池１００は、電極体２０、電極体２０を覆う電極体ホルダ７０、および図示されない電解液と、該電極体、該電極体ホルダ、および該電解液を収容する電池ケース１０と、を備えている。二次電池１００は、ここではリチウムイオン二次電池である。なお、電解液については、この種の二次電池において使用され得るものを特に制限なく使用することができ、ここに開示される技術を特徴づけるものではないため詳細な説明を省略する。
電池ケース１０は、開口を有するケース本体１２と、開口を塞ぐ蓋体１４と、を備えている。電池ケース１０は、ケース本体１２の開口の周縁に蓋体１４が接合されることによって、一体化されて気密に封止（密閉）されている。蓋体１４には、注液孔１５と、安全弁１７と、正極外部端子３０と、負極外部端子４０と、が設けられている。注液孔１５は、電池ケース１０内に電解液を注液するための孔であり、封止栓１６により封止されている。安全弁１７は、電池ケース１０内の圧力が所定値以上になったときに破断して、電池ケース１０内のガスを外部に排出するように構成された薄肉部である。正極外部端子３０および負極外部端子４０は、電池ケース１０内に収容された電極体と電気的に接続されている。
電池ケース１０は、一対の矩形状幅広面１２ｂと、一対の幅広面１２ｂの間にある４つの矩形状側面と、を有する六面箱型状に形成されている。電池ケース１０は、一対の矩形状幅広面１２ｂの他、矩形状の底面１２ａと、一対の矩形状幅狭面１２ｃと、を有している。即ち、図１において、上記４つの矩形状側面のうちの３つが、底面１２ａと、一対の幅狭面１２ｃとで構成されており、残りの一つが蓋体１４で構成されている。
図２に示すように、電池ケース１０は、内部に突出部１３を備えている。突出部１３は、電池ケース１０に収容された電極体２０（詳しくは、後述する中央領域の少なくとも一部）に接触している。突出部１３は、電極体２０を挟んで、奥行方向ＸのＦ側およびＲｒ側のいずれにも配置されており、両側から電極体２０と接触している。なお、「電極体２０に接触している」とは、電極体ホルダ７０に覆われた状態の電極体２０に接触していることを包含する。
電池ケース１０は、例えば金属製である。電池ケース１０を構成する金属材料としては、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金等が挙げられる。
図３に、ケース本体１２の構成の一例を示す。当該図は、第１実施形態に係る二次電池のケース本体を展開した状態の斜視図である。ケース本体１２は、図３に示すような一枚の板材１１から形成されている。板材１１は、１つの底面部１１ａ、２つの幅広面部１１ｂ、および２つの幅狭面部１１ｃを有している。２つの幅広面部１１ｂは、いずれも底面部１１ａの長辺側で、底面部１１ａと隣接している。２つの幅狭面部１１ｃは、いずれも底面部１１ａの短辺側で、幅狭面部１１ｃと隣接している。底面部１１ａは、ケース本体１２の底面１２ａの構成部であり、矩形状である。図１，３に示すように、底面部１１ａの長辺に沿って幅広面部１１ｂを折り曲げると、ケース本体１２の底面１２ａから立ち上がった幅広面１２ｂが形成される。底面部１１ａの短辺に沿って幅狭面部１１ｃを折り曲げると、ケース本体１２の底面１２ａから立ち上がった幅狭面１２ｃが形成される。そして、上記のような折り曲げの後、幅広面部１１ｂの短辺と、幅狭面部１１ｃの長辺とを溶接することによって、ケース本体１２が得られる。
板材１１の幅広面部１１ｂには、突出部１３が形成されている。例えば、突出部１３は板材１１とは別体であり、突起部１３を構成する部材（例えば板材）と、幅広面部１１ｂとを接合することによって、突出部１３と板材１１とを一体化することができる。上記のように幅広面部１１ｂを折り曲げると、ケース本体１２の幅広面１２ｂに突出部が形成される（図２参照）。突起部１３は、例えば、金属製である。突起部１３は、板材１１の構成材料と同じでもよく、異なってもよい。また、板材１１と突起部１３との接合方法は特に限定されず、レーザ溶接、超音波接合、および抵抗溶接等従来公知の方法を使用してよい。突出部１３の厚みは、電極体２０と接触できるように適宜設定され得る。
幅広面部１１ｂにおける突出部１３の形成面積は、電極体２０の中央領域との接触面積が所定範囲となるように設定され得る。ここで、上記中央領域の面積を１００％としたときに、当該接触面積は、４０％以上とすることができ、例えば５０％以上であり、好ましくは６０％以上であり、より好ましくは７０％以上であり、さらに好ましくは８０％以上であり、１００％に近いほど（例えば９０％以上、あるいは９５％以上）よい。
突出部１３は、上記接触面積を実現するように形成されていればよいため、その形状は特に限定されない。突出部１３は、図３に示すような平面矩形状であってよく、ドット状、リブ構造等のその他の形状であってよい。
電極体２０は、二次電池１００の発電要素であり、正極、負極、および該正極と該負極とを離隔するセパレータを備えている。図４は、第１実施形態に係る二次電池の電極体を模式的に示す斜視図である。図５は、第１実施形態に係る二次電池の電極体の構成を示す模式図である。図２，４に示すように、電極体２０には、正極内部端子５０と負極内部端子６０とが取り付けられている。正極内部端子５０は、正極外部端子３０（図１参照）と接続される。負極内部端子６０は、負極外部端子４０（図１参照）と接続される。
図５に示すように、電極体２０は、正極２２および負極２４を有する。電極体２０は、ここでは、長尺な帯状の正極シート２２と帯状の長尺な帯状の負極シート２４とが長尺な帯状のセパレータ２６を介して積層され、シート長手方向に直交する捲回軸ＷＬを中心として捲回された、扁平形状の捲回電極体である。図４に示すように、電極体２０は、一対の矩形面２０ａと、一対の幅方向Ｙの端面２０ｂと、を有している。端面２０ｂは、正極２２、負極２４、およびセパレータ２６の積層面であり、電極体２０の外部に対して開放されている。
詳細な図示は省略するが、電極体２０は、捲回軸ＷＬが幅方向Ｙと平行になる向きで、外装体１２の内部に配置されている。図１，２の電池ケース１０内に収容された状態において、電極体２０の一対の矩形面２０ａは、電池ケース１０の幅広面１２ｂと対向している。また、一対の端面２０ｂは、幅狭面１２ｃと対向している。
正極シート２２は、長尺な帯状の正極集電箔２２ｃ（例えばアルミニウム箔）と、正極集電箔２２ｃの少なくとも一方の表面上に固着された正極活物質層２２ａとを有する。特に限定するものではないが、正極シート２２の幅方向Ｙにおける一方の側縁部には、必要に応じて、正極保護層２２ｐが設けられていてもよい。なお、正極活物質層２２ａや正極保護層２２ｐを構成する材料は、この種の二次電池において使用されるものを特に制限なく使用することができ、ここに開示される技術を特徴づけるものではないため、ここでの詳細な説明は省略する
正極集電箔２２ｃの幅方向Ｙの一方の端部（図４の左端部）には、複数の正極タブ２２ｔが設けられている。複数の正極タブ２２ｔは、それぞれ幅方向Ｙの一方側（図４の左側）に向かって突出している。複数の正極タブ２２ｔは、正極板２２の長手方向に沿って間隔を置いて（間欠的に）設けられている。正極タブ２２ｔは、正極集電箔２２ｃの一部であり、正極集電箔２２ｃの正極活物質層２２ａおよび正極保護層２２ｐが形成されていない部分（集電箔露出部）である。複数の正極タブ２２ｔは幅方向Ｙの一方の端部（図４の左端部）で積層され、正極タブ群２３を構成している。正極タブ群２３に、正極内部端子５０が接合されている（図２，４参照）。
負極シート２４は、長尺な帯状の負極集電箔２４ｃ（例えば銅箔）と、負極集電箔２４ｃの少なくとも一方の表面上に固着された負極活物質層２４ａと、を有する。なお、負極活物質層２４ａを構成する材料は、この種の二次電池において使用されるものを特に制限なく使用することができ、ここに開示される技術を特徴づけるものではないため、ここでの詳細な説明は省略する。
負極集電箔２４ｃの幅方向Ｙの一方の端部（図４の右端部）には、複数の負極タブ２４ｔが設けられている。複数の負極タブ２４ｔは、幅方向Ｙの一方側（図４の右側）に向かって突出している。複数の負極タブ２４ｔは、負極板２４の長手方向に沿って間隔を置いて（間欠的に）設けられている。負極タブ２４ｔは、ここでは負極集電箔２４ｃの一部であり、負極集電箔２４ｃの負極活物質層２４ａが形成されていない部分（集電箔露出部）である。複数の負極タブ２４ｔは幅方向Ｙの一方の端部（図４の右端部）で積層され、負極タブ群２５を構成している。負極タブ群２５に、負極内部端子６０が接合されている（図２，４参照）。
電極体２０の中央領域２０１は、図４に示すように、電極体２０の矩形面２０ａの長辺方向Ｙ（以下、「幅方向Ｙ」を適宜「長辺方向Ｙ」ともいう。）の中心線Ｃを含む領域である。ここで、「中心線Ｃを含む」とは、中央領域２０１中に中心線Ｃを含んでいればよく、当該領域の中心線が中心線Ｃである場合と、当該領域の中心線が中心線Ｃでない場合とを包含する。中央領域２０１の中心線が中心線Ｃでない場合、中央領域２０１の中心線と中心線Ｃとの距離が１／４Ｌ２以下となるように設定するとよい（長さＬ２については後述）。
電極体２０の矩形面２０ａの長辺方向Ｙにおける長さＬ１と、中央領域２０１の同方向の長さＬ２との比（Ｌ２／Ｌ１）は、例えば、１／８以上とすることができ、乾燥ムラを低減する観点から、好ましくは１／６以上であり、より好ましくは１／４以上である。また、比（Ｌ２／Ｌ１）は、例えば、１／２以下とすることができ、乾燥ムラを低減する観点から、好ましくは２／５以下であり、より好ましくは１／３以下である。
本発明者の検討によると、上記長さＬ１が大きくなるほど乾燥ムラが発生しやすいことがわかっている。ここで開示される技術の効果は、上記長さＬ１が１００ｍｍ以上の電極体を有する二次電池の製造において好ましく実現され得る。また、上記長さＬ１が２００ｍｍ以上、２５０ｍｍ以上、あるいは３００ｍｍ以上であっても、ここで開示される技術の効果を好ましく実現することができる。上記長さＬ１は、特に限定するものではないが、例えば、１０００ｍｍ以下とすることができる。
二次電池１００の製造方法は、少なくとも以下の工程（１）および（２）：
（１）電池組立体作製工程；および、
（２）乾燥工程、
を包含する。
（１）電池組立体作製工程では、電池ケースに電極体を収容して、電池組立体を作製する。本工程は、電極体２０および蓋体１４との合体物を作製すること、該合体物をケース本体１２に収容すること、および、ケース本体１２を封口すること、を含み得る。本工程を限定する意図はないが、まず、電極体２０を従来公知の方法で作製する。次いで、電極体２０の正極タブ群２３に正極内部端子５０を取り付け、さらに負極タブ群２５に負極内部端子６０を取り付けて、電極体と内部端子との合体物（第１合体物）を用意する。次いで、第１合体物と蓋体１４とを一体化して、第２合体物を用意する。具体的には、例えば、蓋体１４に予め取り付けられた正極外部端子３０と第１合体物の正極内部端子５０とを接合する。同様に、蓋体１４に予め取り付けられた負極外部端子４０と第１合体物の負極内部端子６０とを接合する。接合手段としては、例えば、超音波接合、抵抗溶接、レーザ溶接等を用いることができる。
次いで、第２合体物を、ケース本体１２に収容する。具体的には、例えば、絶縁性の樹脂シート（例えばポリエチレン（ＰＥ）等のポリオレフィン製）を、袋状または箱状に折り曲げて作製した電極体ホルダ７０に電極体２０を収容する。そして、電極体ホルダ７０で覆われた電極体２０を、ケース本体に挿入する。この状態で、ケース本体１２の開口部に蓋体１４を重ね合わせて、ケース本体１２と蓋体１４とを溶接する。このようにして、ケース本体１２を封口し、電池組立体を作製する。
（２）乾燥工程では、電池組立体の内部を乾燥させる。特に限定するものではないが、電池組立体の乾燥方法としては、例えば、乾燥チャンバを使用することが挙げられる。具体的には、例えば、まず、乾燥チャンバ内に電池組立体と発熱体（プレートヒータ、電熱ヒータ等）とを収容し、発熱体のスイッチをオンにして、乾燥チャンバ内を加熱する。乾燥チャンバ内の温度が予め定められた温度になるまで加熱し、当該温度に達してから所定の時間（例えば、１０分～４時間）維持するとよい。当該温度は、電池組立体の内部から水分を十分に除去し得る温度であれば特に限定されないが、例えば、１００℃以上１５０℃以下となるように設定するとよい。
この時、乾燥チャンバ内を減圧するとよい。例えば、乾燥チャンバに真空ポンプを接続し、該真空ポンプのスイッチをオンにして、乾燥チャンバ内を減圧する。乾燥チャンバ内の圧力が予め定められた圧力まで低下するまで減圧し、当該圧力に達してから所定の時間（例えば、１時間～３時間）維持するとよい。当該圧力は、特に限定されないが、大気圧（０．１ＭＰａ）に対して、例えば、－０．０５ＭＰａ以下、－０．０８ＭＰａ以下、－０．０９ＭＰａ以下とすることができ、より低い圧力であるほどよい。
乾燥工程の後、発熱体のスイッチをオフにして、乾燥チャンバ内および電池組立体の温度を低下させる。また、乾燥チャンバ内を減圧している場合は、真空ポンプのスイッチをオフにして、概ね大気圧と同程度になるまで乾燥チャンバ内を昇圧する。
電池組立体を乾燥チャンバから取り出し、従来公知の方法にて注液孔１５を介して、電池ケース１０に電解液を注液する。その後、注液孔１５を封止栓１６にて封止することで、二次電池１００が得られる。そして、所定の条件の下、二次電池１００の初期充電およびエージング処理を行うことで、使用可能状態とすることができる。
二次電池１００は、各種用途に利用可能である。好適な用途としては、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）等の車両に搭載される駆動用電源が挙げられる。また、二次電池１００は、小型電力貯蔵装置等の蓄電池として使用することができる。二次電池１００は、典型的には複数個を直列および／または並列に接続してなる組電池の形態でも使用され得る。
以下、本発明者が行った試験例を説明する。
＜電池組立体の構築＞
正極活物質としてのＮＣＭと、バインダとしてのＰＶｄＦと、導電材としてのアセチレンブラックとを、質量比が９８：１：１となるように秤量し、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）中で混合して、正極スラリーを調製した。この正極スラリーを、長尺な帯状の正極集電体（アルミニウム箔）の両面に塗布し、乾燥させた。これを所定のサイズに切り取り、ロールプレスで圧延することにより、正極集電体の両面に正極活物質層を備えた正極シートを得た。
負極活物質としての黒鉛粉末と、バインダとしてのスチレンブタジエンラバーと、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロースとを、質量比が、９８：１：１となるように秤量し、水を中で混合して、負極スラリーを調製した。この負極スラリーを長尺な帯状の負極集電体（銅箔）の両面に塗布し、乾燥させた。これを所定のサイズに切り取り、ロールプレスで圧延することにより、負極集電体の両面に負極活物質層を備えた負極シートを得た。次に、上記作製した正極シートと負極シートとを、ポリエチレン製のセパレータシートを介して対向させて積層した。これをシート長手方向に捲回することにより、図４に示すような捲回電極体を作製した。
次いで、正極シート（正極タブ群）には正極内部端子としてのアルミリードを溶接し、負極シート（負極タブ群）には負極内部端子としてのニッケルリードを溶接した。なお、電極体の寸法関係については、以下のとおり：
Ｗ：１１．６ｍｍ±０．２ｍｍ；
Ｌ１：３３２ｍｍ±１．６ｍｍ；
Ｈ１：９４ｍｍ±０．２５ｍｍ；および、
Ｈ２：８１ｍｍ
であった。なお、各符号は、図４に記載のとおりである。具体的には、Ｗは、電極体２０の厚みである。Ｌ１は、電極体２０の幅である。Ｈ１は、電極体２０の高さである。Ｈ２は、電極体２０の矩形面２０ａの高さである。また、上記寸法関係は、３つ電極体を作製して得られた平均値である。
次いで、正極内部端子および負極内部端子を介して、電極体と電池ケースの蓋体とを接続した。これをケース本体に挿入し、該ケース本体と蓋体とを溶接した。このようにして、試験用の電池組立体を構築した。
＜電池組立体の乾燥＞
次いで、上記試験用電池組立体を、プレートヒータを備えた乾燥チャンバ内に収容した。乾燥チャンバ内では、プレートヒータ上に試験用電池組立体を配置した。次いで、乾燥チャンバに接続された真空ポンプのスイッチと、プレートヒータのスイッチとをオンにして、該乾燥チャンバ内を所定の圧力まで減圧し、かつ、所定の温度まで加熱した。その後、この減圧状態および加熱状態を所定の時間維持した。上記所定の時間経過後、真空ポンプのスイッチとプレートヒータのスイッチをオフにして、乾燥チャンバ内を昇圧、かつ、冷却した。その後、試験用電池組立体を乾燥チャンバから取り出した。
＜水分測定＞
乾燥前後の試験用電池組立体における水分量を測定して、試験用電池組立体における乾燥状態を評価した。具体的には、まず、ドライルーム内にて、乾燥前後の試験用電池組立体の正極シートから、２ｃｍ×２ｃｍの試験片を切り出した。当該試験片の用意に関して、電極体２０の矩形面２０ａを、長辺方向Ｙにおいて、３つの領域（左側端部領域２０２、中央領域２０１、および右側端部領域２０３）に区分けし（図４参照）、各領域から３枚ずつの試験片を切り出した。なお、当該３つの領域の同方向の長さは、いずれも１／３Ｌ１であった。
次いで、カールフィッシャー水分測定装置を用いて、上記試験片における水分量を測定した。測定時の加熱温度は、１５０℃であった。各領域における乾燥前後の水分量を比較して、乾燥によって電極体から水分が一定量除去されたことを確認した。表１の「水分残量」欄に、各領域における水分残量（即ち、乾燥後の水分量）として、右側端部領域における水分残量を１としたときの相対値を示す。なお、上記各領域から切り出した３枚の試験片における測定値を用いて得られた平均値を用いて表１に記載の数値を算出した。
Figure 2022139498000002
表１に示す結果から、乾燥後の電極体の中央領域における水分残量は、該中央領域を除く他の領域（即ち、端部領域）よりも多かった。即ち上記試験用電池組立体の電極体では、乾燥ムラが生じていることがわかった。
ここで開示される二次電池では、電池ケース１０が、内部に突出部１３を備えている。突出部１３は、電池ケース１０に収容された電極体２０の矩形面２０ａの長辺方向Ｙの中心線Ｃを含む中央領域２０１の少なくとも一部に接触している。電池ケース１０が上記のような突出部１３を備えることによって、二次電池製造時における、電池組立体の乾燥工程で、電極体２０の中央領域２０１への伝熱効率を選択的に高めることができる。このため、当該領域からの水分の除去を促進して、電極体２０における乾燥ムラの発生を抑制することができる。
捲回電極体の乾燥に関して、捲回電極体内の水分は、電極体の外部に対して開放された積層面（図４における端面２０ｂ）から除去される。捲回電極体では、本発明者の検討例にも示されるとおり、中央領域に水分が残り、乾燥ムラが発生しやすい。ここで開示される技術を、捲回電極体を備える二次電池の製造に適用することで、捲回電極体における乾燥ムラの発生を抑制することができる。
上述した第１実施形態は、ここで開示される二次電池の一例に過ぎない。ここで開示される技術は、他の形態にて実施することができる。以下、ここで開示される技術の他の実施形態について説明する。
＜第２実施形態＞
上記第１実施形態では、図２に示すように、二次電池１００が備える電極体２０が１である。しかし、ここで開示される二次電池が備える電極体の数は、１に限定されない。即ち、ここで開示される二次電池は、電極体を複数（２つ以上）備えてよい。図６は、第２実施形態に係る二次電池の構成を示す横断面図である。図６に示すように、第２実施形態に係る二次電池２００は、複数の電極体２０を備えている。複数の電極体２０は、所定の一方向（図６においては奥行方向Ｘ）に配列された状態で電池ケース１０（ケース本体１２）に収容されている。複数の電極体２０は、上記方向に配列され、かつ、電極体ホルダ７０に収容された状態で、電池ケース１０内に収容されている。突出部１３は、配列方向（奥行方向Ｘ）における両端の電極体２０に接触している。かかる構成においても、電池組立体の乾燥工程において、各々の電極体２０の中央領域への熱伝導効率を選択的に高めることができる。そのため、乾燥ムラの発生を抑制することができる。なお、図６では、電極体２０の数を便宜上３としているが、これに限定されない。また、第２実施形態に係る二次電池２００は、上述した点を除いて、第１実施形態に係る二次電池１００と同様であってよい。図６における符号２２ｔは「正極タブ」、符号２４ｔは「負極タブ」、符号５０は「正極内部端子」、符号６０は「負極内部端子」を示す。
＜第３実施形態＞
上記第２実施形態では、電池ケース１０内に収容された複数の電極体２０のうちの、配列方向（奥行方向Ｘ）における両端の電極体２０のみに突出部１３が接触している。しかし、これに限定されない。図７は、第３実施形態に係る二次電池の構成を示す横断面図である。図７に示すように、第３実施形態に係る二次電池３００は、複数の電極体２０を備えており、各電極体２０の間には、インサート部材８０が備えられている。インサート部材８０は、該インサート部材と隣接する電極体２０の中央領域２０１（図４参照）の少なくとも一部に接触している。複数の電極体２０は、インサート部材８０を間に介在させながら所定の一方向（図７においては奥行方向Ｘ）に配列され、かつ、電極体ホルダ７０に収容された状態で、電池ケース１０内に収容されている。突出部１３は、配列方向（奥行方向Ｘ）における両端の電極体２０に接触している。
特に限定するものではないが、インサート部材８０は、例えば金属製である。インサート部材８０を構成する金属材料としては、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金等が挙げられる。インサート部材８０の構成材料は、電池ケース１０や突出部１３の構成材料と同じであってよく、異なっていてもよい。インサート部材８０を用いることによって、電池組立体の乾燥工程における、各々の電極体２０の中央領域への選択的な熱伝導効率をより高めることができる。そのため、乾燥ムラの発生をより高度に抑制することができる。なお、図７では、電極体２０の数を便宜上３としているが、これに限定されない。また、第３実施形態に係る二次電池３００は、上述した点を除いて、第１実施形態に係る二次電池１００と同様であってよい。図７における符号２２ｔは「正極タブ」、符号２４ｔは「負極タブ」、符号５０は「正極内部端子」、符号６０は「負極内部端子」を示す。
＜その他の変形例＞
上記実施形態における突出部１３は、板材１１の幅広面部１１ｂに形成されている（図３参照）。しかし、突出部１３は、電極体２０の中央領域２０１に接触するように備えられていればよいため、上記構成に限定されない。例えば、板材１１の底面部１１ａに形成されてもよい。また、上記実施形態では、相互に別体である突出部１３と板材１１とを接合することによって一体化させているが、これに限定されず、これらを必ずしも一体化させなくてよい。また、上記実施形態では、一枚の板材１１を所定形状に打ち抜くことによって、ケース本体１２を作製している。しかし、これに限定されず、複数の板材を組み合わせてケース本体１２を作製してよい。あるいは、深絞り加工によって、ケース本体１２を作製してよい。
以上、ここで開示される技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。ここで開示される技術には上記の具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、ここで開示される技術は、ナトリウムイオン二次電池にも適用することができる。また、ここで開示される技術は、積層電極体を備える二次電池にも適用することができる。
１０ 電池ケース
１１ 板材
１２ ケース本体
１４ 蓋体
１５ 注液孔
１６ 封止栓
１７ 安全弁
２０ 電極体
２２ 正極（正極シート）
２３ 正極タブ群
２４ 負極（負極シート）
２５ 負極タブ群
２６ セパレータ
３０ 正極外部端子
４０ 負極外部端子
５０ 正極内部端子
６０ 負極内部端子
７０ 電極体ホルダ
８０ インサート部材
１００ 二次電池

Claims (6)

  1. 正極、負極、および該正極と該負極とを離隔するセパレータを備え、少なくとも一対の矩形面を有する電極体と、該電極体を収容する電池ケースと、を備える二次電池であって、
    前記電池ケースは、一対の矩形状幅広面と、該一対の幅広面の間にある４つの矩形状側面と、を有する六面箱型状に形成されており、
    前記電極体は、該電極体の前記矩形面が前記電池ケースの前記幅広面と対向するように、前記電池ケースに収容されており、
    ここで、前記電池ケースは、内部に突出部を備えており、
    前記突出部は、前記電池ケースに収容された前記電極体の前記矩形面の長辺方向の中心線を含む中央領域の少なくとも一部に接触している、二次電池。
  2. 前記電極体における前記矩形面の長辺方向の長さＬ１と、前記中央領域の前記長辺方向の長さＬ２との比（Ｌ２／Ｌ１）は、１／８以上１／２以下である、請求項１に記載の二次電池。
  3. 前記長さＬ１は、１００ｍｍ以上である、請求項１または２に記載の二次電池。
  4. 前記正極は、長尺な帯状の正極シートであり、
    前記負極は、長尺な帯状の負極シートであり、
    前記電極体は、前記正極シートおよび前記負極シートが、前記セパレータを介在させつつ積層されて、シート長手方向に直交する捲回軸を中心として捲回された捲回電極体であり、
    ここで、前記正極シート、前記負極シート、および前記セパレータの積層面は、前記捲回軸方向の両端から前記電極体の外部に対して開放されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の二次電池。
  5. 前記電極体を複数備えており、
    複数の前記電極体は、所定の一方向に配列された状態で前記電池ケースに収容されており、
    前記突出部は、前記配列方向における両端の前記電極体に接触している、請求項１～４に記載の二次電池。
  6. 各電極体の間には、インサート部材が備えられており、
    前記インサート部材は、該インサート部材と隣接する前記電極体の前記中央領域の少なくとも一部に接触している、請求項５に記載の二次電池。
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