JP2024067800A - Secondary battery - Google Patents

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Abstract

【課題】より高い安全性を有する二次電池を提供する。【解決手段】この二次電池は、電池素子と、外装部材と、外部端子とを備える。外装部材は、第1方向に貫通する貫通口を有し、電池素子を収容する。外部端子は、外装部材の貫通口と第1方向に重なり合う位置に、絶縁部材を介して外装部材に取り付けられている。外装部材は、貫通口が設けられた蓋部と、第1方向に電池素子を挟んで蓋部と対向する底部と、蓋部と底部とを繋ぐと共に電池素子を取り囲む側壁部と、側壁部のうちの電池素子と蓋部との間に位置する中間部分から外装部材の内側に突出すると共に電池素子と第1方向に重なり合う重なり部分を含む凸部とを有する。【選択図】図2[Problem] To provide a secondary battery with higher safety. [Solution] This secondary battery includes a battery element, an exterior member, and an external terminal. The exterior member has a through hole penetrating in a first direction and houses the battery element. The external terminal is attached to the exterior member via an insulating member at a position overlapping with the through hole of the exterior member in the first direction. The exterior member has a lid portion provided with a through hole, a bottom portion facing the lid portion with the battery element in between in the first direction, a side wall portion connecting the lid portion and the bottom portion and surrounding the battery element, and a protrusion portion that protrudes from an intermediate portion of the side wall portion located between the battery element and the lid portion toward the inside of the exterior member and includes an overlapping portion that overlaps with the battery element in the first direction. [Selected Figure] Figure 2

Description

本開示は、二次電池に関する。 This disclosure relates to secondary batteries.

携帯電話機などの多様な電子機器が普及しているため、小型かつ軽量であると共に高エネルギー密度を得ることが可能である電源として、二次電池の開発が進められている。この二次電池は、外装部材の内部に収納された正極、負極および電解質を備えており、その二次電池の構成に関しては、様々な検討がなされている(例えば特許文献1参照)。 As various electronic devices such as mobile phones become widespread, secondary batteries are being developed as power sources that are small and lightweight and can provide high energy density. These secondary batteries have a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte housed inside an exterior member, and various studies have been conducted on the configuration of these secondary batteries (see, for example, Patent Document 1).

例えば特許文献1には、正極体と負極体とがセパレータを介して積層または捲回されてなる電極体と、その電極体を収納する外装ケースとを備える密閉型蓄電装置が記載されている。 For example, Patent Document 1 describes a sealed electricity storage device that includes an electrode body in which a positive electrode body and a negative electrode body are stacked or wound with a separator interposed therebetween, and an exterior case that houses the electrode body.

特開2019-046639号公報JP 2019-046639 A

二次電池の性能を改善するために様々な検討がなされている。しかしながら、二次電池の性能には改善の余地がある。 Various studies have been conducted to improve the performance of secondary batteries. However, there is still room for improvement in the performance of secondary batteries.

したがって、高い安全性を有する二次電池を提供することが望まれる。 Therefore, it is desirable to provide a secondary battery that has a high level of safety.

本開示の一実施形態の二次電池は、電池素子と、第1方向に貫通する貫通口を有し、電池素子を収容する外装部材と、その外装部材の貫通口と第1方向に重なり合う位置に、絶縁部材を介して外装部材に取り付けられた外部端子とを備える。ここで外装部材は、貫通口が設けられた蓋部と、第1方向に電池素子を挟んで蓋部と対向する底部と、蓋部と底部とを繋ぐと共に電池素子を取り囲む側壁部と、その側壁部のうちの電池素子と蓋部との間に位置する中間部分から外装部材の内側に突出すると共に電池素子と第1方向に重なり合う重なり部分を含む凸部と、を有する。 The secondary battery of one embodiment of the present disclosure includes a battery element, an exterior member having a through hole penetrating in a first direction and housing the battery element, and an external terminal attached to the exterior member via an insulating member at a position overlapping the through hole of the exterior member in the first direction. Here, the exterior member has a lid portion having a through hole, a bottom portion facing the lid portion with the battery element in between in the first direction, a side wall portion connecting the lid portion and the bottom portion and surrounding the battery element, and a protrusion portion that protrudes from an intermediate portion of the side wall portion located between the battery element and the lid portion toward the inside of the exterior member and includes an overlapping portion that overlaps with the battery element in the first direction.

本開示の一実施形態の二次電池によれば、外装部材の側壁部に凸部を設けるようにしたので、外装部材に収容される電池素子を安定的に保持することができる。したがって、二次電池に振動が加わった場合であっても電池素子に対する局所的な応力の印加を緩和することができ、高い安全性を得ることができる。 According to the secondary battery of one embodiment of the present disclosure, a protrusion is provided on the side wall of the exterior member, so that the battery element housed in the exterior member can be stably held. Therefore, even if the secondary battery is subjected to vibration, the application of local stress to the battery element can be mitigated, and a high level of safety can be obtained.

なお、本開示の効果は、必ずしもここで説明された効果に限定されるわけではなく、後述する本開示に関連する一連の効果のうちのいずれの効果でもよい。 Note that the effects of this disclosure are not necessarily limited to the effects described here, but may be any of a series of effects related to this disclosure described below.

本開示の一実施形態における二次電池の構成例を表す斜視図である。1 is a perspective view illustrating a configuration example of a secondary battery according to an embodiment of the present disclosure. 図1に示した二次電池の構成例を表す断面図である。2 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of the secondary battery illustrated in FIG. 1. 図2に示した電池素子の構成例を表す断面図である。3 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of the battery element illustrated in FIG. 2. 二次電池の製造工程に用いられる外装缶の構成例を表す斜視図である。1 is a perspective view illustrating an example of the configuration of an exterior can used in a manufacturing process of a secondary battery. 変形例1の二次電池の構成例を表す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a secondary battery according to a first modified example. 実施例1の二次電池の各部位の寸法を説明する概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating the dimensions of each portion of the secondary battery of Example 1. 実施例2の二次電池の各部位の寸法を説明する概略断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view illustrating the dimensions of each portion of the secondary battery of Example 2.

以下、本開示の一実施形態に関して、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。

1.二次電池
1-1.構成
1-2.動作
1-3.製造方法
1-4.作用および効果
2.変形例
Hereinafter, an embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. The description will be given in the following order.

1. Secondary battery 1-1. Configuration 1-2. Operation 1-3. Manufacturing method 1-4. Actions and effects 2. Modifications

<1.二次電池>
まず、本開示の一実施形態の二次電池に関して説明する。
<1. Secondary battery>
First, a secondary battery according to an embodiment of the present disclosure will be described.

ここで説明する二次電池は、扁平かつ柱状の立体的形状を有しており、いわゆるコイン型およびボタン型などと呼称されている。この二次電池は、後述するように、互いに対向する一対の底部と、その一対の底部の間に位置する側壁部とを有しており、その二次電池では、外径よりも高さが小さくなっている。この「外径」とは、一対の底部のそれぞれの直径(最大直径)であると共に、「高さ」とは、一方の底部の表面から他方の底部の表面までの距離(最大距離)である。なお、本実施の形態では、一方の底部と他方の底部とを結ぶ方向を高さ方向Zとしている。 The secondary battery described here has a flat, columnar, three-dimensional shape, and is called a coin type or button type. As described below, this secondary battery has a pair of bottoms facing each other and a side wall portion located between the pair of bottoms, and the height of this secondary battery is smaller than the outer diameter. The "outer diameter" here refers to the diameter (maximum diameter) of each of the pair of bottoms, and the "height" refers to the distance (maximum distance) from the surface of one bottom to the surface of the other bottom. In this embodiment, the direction connecting one bottom and the other bottom is defined as the height direction Z.

二次電池の充放電原理は、特に限定されないが、以下では、電極反応物質の吸蔵放出を利用して電池容量が得られる場合に関して説明する。この二次電池は、正極および負極と共に電解質を備えている。この二次電池では、充電途中において負極の表面に電極反応物質が析出することを防止するために、その負極の充電容量が正極の放電容量よりも大きくなっている。すなわち、負極の単位面積当たりの電気化学容量は、正極の単位面積当たりの電気化学容量よりも大きくなるように設定されている。 The principle of charging and discharging a secondary battery is not particularly limited, but the following describes a case where battery capacity is obtained by utilizing the absorption and release of an electrode reactant. This secondary battery has a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte. In this secondary battery, the charge capacity of the negative electrode is larger than the discharge capacity of the positive electrode to prevent the electrode reactant from being deposited on the surface of the negative electrode during charging. In other words, the electrochemical capacity per unit area of the negative electrode is set to be larger than the electrochemical capacity per unit area of the positive electrode.

電極反応物質の種類は、特に限定されないが、具体的には、アルカリ金属およびアルカリ土類金属などの軽金属である。アルカリ金属は、リチウム、ナトリウムおよびカリウムなどであると共に、アルカリ土類金属は、ベリリウム、マグネシウムおよびカルシウムなどである。 The type of electrode reactant is not particularly limited, but specifically, it is a light metal such as an alkali metal or an alkaline earth metal. Alkaline metals include lithium, sodium, and potassium, while alkaline earth metals include beryllium, magnesium, and calcium.

以下では、電極反応物質がリチウムである場合を例に挙げる。リチウムの吸蔵放出を利用して電池容量が得られる二次電池は、いわゆるリチウムイオン二次電池である。このリチウムイオン二次電池では、リチウムがイオン状態で吸蔵放出される。 In the following, we will use an example where the electrode reactant is lithium. A secondary battery that obtains battery capacity by utilizing the absorption and release of lithium is known as a lithium-ion secondary battery. In this lithium-ion secondary battery, lithium is absorbed and released in an ionic state.

<1-1.構成>
図1は、二次電池の斜視構成例を表している。図2は、図1に示した二次電池の断面構成例を表している。図3は、図2に示した電池素子40の断面構成例を表している。ただし、図3では、電池素子40の断面構成のうちの一部だけを拡大している。
<1-1. Configuration>
Fig. 1 shows an example of a perspective configuration of a secondary battery. Fig. 2 shows an example of a cross-sectional configuration of the secondary battery shown in Fig. 1. Fig. 3 shows an example of a cross-sectional configuration of a battery element 40 shown in Fig. 2. However, in Fig. 3, only a part of the cross-sectional configuration of the battery element 40 is enlarged.

以下では、便宜上、図1および図2のそれぞれにおける上側を二次電池の上側として説明すると共に、図1および図2のそれぞれにおける下側を二次電池の下側として説明する。 For the sake of convenience, the upper side in each of Figures 1 and 2 will be described below as the upper side of the secondary battery, and the lower side in each of Figures 1 and 2 will be described below as the lower side of the secondary battery.

ここで説明する二次電池は、図1に示したように、外径Dよりも高さHが小さい立体的形状、すなわち扁平かつ柱状の立体的形状を有している。ここでは、二次電池の立体的形状は、扁平かつ円筒(円柱)状である。なお、本実施の形態では、図1および図2のそれぞれにおける紙面上下方向を高さ方向Zとしている。したがって、高さHは、本実施の形態の二次電池における高さ方向Zの寸法を意味する。また、外径Dは、本実施の形態の二次電池における高さ方向Zと直交する方向、すなわち水平面内方向の寸法を意味する。 The secondary battery described here has a three-dimensional shape with a height H smaller than the outer diameter D, i.e., a flat and columnar three-dimensional shape, as shown in FIG. 1. Here, the three-dimensional shape of the secondary battery is flat and cylindrical. In this embodiment, the vertical direction of the paper in each of FIG. 1 and FIG. 2 is the height direction Z. Therefore, the height H means the dimension of the secondary battery of this embodiment in the height direction Z. In addition, the outer diameter D means the dimension of the secondary battery of this embodiment in the direction perpendicular to the height direction Z, i.e., in the horizontal plane.

二次電池の寸法は、特に限定されないが、一例を挙げると、外径D=3mm~30mmであると共に、高さH=0.5mm~70mmである。ただし、高さHに対する外径Dの比(D/H)は、1よりも大きくなっている。すなわち、外径Dのほうが高さHよりも大きい。この比(D/H)の上限は、特に限定されないが、25以下であることが好ましい。 The dimensions of the secondary battery are not particularly limited, but as an example, the outer diameter D is 3 mm to 30 mm and the height H is 0.5 mm to 70 mm. However, the ratio of the outer diameter D to the height H (D/H) is greater than 1. In other words, the outer diameter D is greater than the height H. The upper limit of this ratio (D/H) is not particularly limited, but it is preferably 25 or less.

この二次電池は、図1~図3に示したように、外装缶10と、外部端子20と、電池素子40と、正極リード51とを備えている。ここでは、二次電池は、さらに、ガスケット30と、負極リード52と、シーラント61および絶縁フィルム63とを備えている。 As shown in Figures 1 to 3, this secondary battery includes an outer can 10, an external terminal 20, a battery element 40, and a positive electrode lead 51. Here, the secondary battery further includes a gasket 30, a negative electrode lead 52, a sealant 61, and an insulating film 63.

[外装缶]
外装缶10は、図1および図2に示したように、電池素子40などを収納する中空の外装部材である。外装缶10は金属などの導電性材料により構成されている。
[Outer can]
1 and 2, the exterior can 10 is a hollow exterior member that houses the battery element 40 and the like. The exterior can 10 is made of a conductive material such as a metal.

ここでは、外装缶10は、扁平かつ円柱状である二次電池の立体的形状に応じて、扁平かつ円柱状の立体的形状を有している。外装缶10は、互いに溶接された収納部11および蓋部12を含んでいる。すなわち、収納部11に蓋部12が溶接されることにより、外装缶10の内部空間は封止されている。 Here, the exterior can 10 has a flat, cylindrical three-dimensional shape in accordance with the three-dimensional shape of the secondary battery, which is flat and cylindrical. The exterior can 10 includes a storage section 11 and a lid section 12 that are welded together. That is, the internal space of the exterior can 10 is sealed by welding the lid section 12 to the storage section 11.

収納部11は、電池素子40などを内部に収納する扁平かつ円柱状の収納部材である。収納部11は、上端部が開放されていると共に下端部が閉塞されている中空の構造を有している。すなわち、収納部11は、電池素子40が高さ方向Zに挿通可能な挿通口として、上端部に開口部11K(図2)を有している。 The storage section 11 is a flat, cylindrical storage member that stores the battery element 40 and other elements therein. The storage section 11 has a hollow structure with an open upper end and a closed lower end. That is, the storage section 11 has an opening 11K (Fig. 2) at the upper end as an insertion port through which the battery element 40 can be inserted in the height direction Z.

図2に示したように、収納部11は、底部11Bと側壁部11Wと凸部11Pとを有している。収納部11は、底部11Bと側壁部11Wと凸部11Pとが一体化した容器である。容器である収納部11の上端部、すなわち側壁部M3の上端部(開口部11K)と、蓋部12の外縁12Tとが嵌合し、溶接されている。底部11Bは、高さ方向Zに電池素子40を挟んで蓋部12と対向している。側壁部11Wは、高さ方向Zに沿った中心軸を有する円筒部分である。側壁部11Wは、蓋部12と底部11Bとを繋ぐと共に電池素子40を取り囲んでいる。凸部11Pは、側壁部11Wのうちの電池素子40と蓋部12との間に位置する中間部分から外装缶10の内側に向かって二次電池の径方向に突出している。凸部11Pは、電池素子40と高さ方向Zに重なり合う重なり部分OLを含んでいる。凸部11Pは、丸みを帯びた形状を有する先端部分11ASを含んでいてもよい。先端部分11ASは、蓋部12の貫通口12K(後述)と連通する開口部11PKを構成する開口縁でもある。凸部11Pは、側壁部11Wの内面に沿って全周に亘って設けられた、電池素子40を取り囲む円環状部分である。凸部11Pは、蓋部12の下面12LSの周縁部と当接する当接面11USを含む。さらに、凸部11Pは、電池素子40の上面と対向する対向面11LSを含んでいる。上記したように、外装缶10は略円柱状であるので、蓋部12および底部11Bのそれぞれの外縁の平面形状は略円形であると共に、側壁部11Wの外表面は凸型の湾曲面である。このように、凸部11Pが存在することにより、外装缶10の内部において電池素子40が動きにくい状態となっている。したがって、二次電池1が振動および衝撃などの外力を受けた場合であっても、巻回電極体である電池素子40の巻き崩れなどの不具合を抑制することができる。 As shown in FIG. 2, the storage section 11 has a bottom 11B, a side wall 11W, and a protruding portion 11P. The storage section 11 is a container in which the bottom 11B, the side wall 11W, and the protruding portion 11P are integrated. The upper end of the storage section 11, which is a container, i.e., the upper end (opening 11K) of the side wall M3, is fitted and welded to the outer edge 12T of the lid 12. The bottom 11B faces the lid 12 with the battery element 40 sandwiched between them in the height direction Z. The side wall 11W is a cylindrical portion having a central axis along the height direction Z. The side wall 11W connects the lid 12 and the bottom 11B and surrounds the battery element 40. The protruding portion 11P protrudes in the radial direction of the secondary battery from an intermediate portion of the side wall 11W located between the battery element 40 and the lid 12 toward the inside of the outer can 10. The protrusion 11P includes an overlapping portion OL that overlaps with the battery element 40 in the height direction Z. The protrusion 11P may include a tip portion 11AS having a rounded shape. The tip portion 11AS is also an opening edge that constitutes an opening 11PK that communicates with a through hole 12K (described later) of the lid portion 12. The protrusion 11P is an annular portion that is provided along the entire circumference along the inner surface of the side wall portion 11W and surrounds the battery element 40. The protrusion 11P includes an abutting surface 11US that abuts against the peripheral portion of the lower surface 12LS of the lid portion 12. Furthermore, the protrusion 11P includes an opposing surface 11LS that faces the upper surface of the battery element 40. As described above, since the exterior can 10 is approximately cylindrical, the planar shapes of the outer edges of the lid portion 12 and the bottom portion 11B are approximately circular, and the outer surface of the side wall portion 11W is a convex curved surface. In this way, the presence of the protrusion 11P makes it difficult for the battery element 40 to move inside the exterior can 10. Therefore, even if the secondary battery 1 is subjected to external forces such as vibration and impact, problems such as collapse of the wound electrode body of the battery element 40 can be suppressed.

図2に示したように、蓋部12は、収納部11の開口部11Kを閉塞する略円盤状の蓋部材であり、貫通口12Kを有している。貫通口12Kは、電池素子40と外部端子20とを互いに接続させるための接続経路として利用される。貫通口12Kは、内径φ12Kを有する。なお、凸部11Pの開口部11PKを構成する開口縁である先端部分11ASの内径φ11PKは、貫通口12Kの内径φ12Kよりも大きくすることができる。但し、内径φ11PKは、電池素子40の外径φ40よりも小さい(φ11PK<φ40)。蓋部12の外縁12Tは、上記したように、収納部11の開口部11Kに溶接されている。蓋部12の下面12LSの周縁部は、上述したように凸部11Pの当接面11USと当接している。蓋部12の下面12LSには、ガスケット30を介して外部端子20が取り付けられている。すなわち、蓋部12は、ガスケット30を介して外部端子20を支持している。外部端子20は、蓋部12の貫通口12Kと高さ方向Zに重なり合う位置に、ガスケット30を介して蓋部12に取り付けられている。外部端子20は、外装缶10から電気的に絶縁されている。 2, the lid 12 is a substantially disk-shaped lid member that closes the opening 11K of the storage section 11, and has a through hole 12K. The through hole 12K is used as a connection path for connecting the battery element 40 and the external terminal 20 to each other. The through hole 12K has an inner diameter φ12K. The inner diameter φ11PK of the tip portion 11AS, which is the opening edge that constitutes the opening 11PK of the protrusion 11P, can be larger than the inner diameter φ12K of the through hole 12K. However, the inner diameter φ11PK is smaller than the outer diameter φ40 of the battery element 40 (φ11PK<φ40). The outer edge 12T of the lid 12 is welded to the opening 11K of the storage section 11 as described above. The peripheral portion of the lower surface 12LS of the lid 12 abuts against the abutment surface 11US of the protrusion 11P as described above. The external terminal 20 is attached to the lower surface 12LS of the lid portion 12 via a gasket 30. That is, the lid portion 12 supports the external terminal 20 via the gasket 30. The external terminal 20 is attached to the lid portion 12 via the gasket 30 at a position overlapping the through hole 12K of the lid portion 12 in the height direction Z. The external terminal 20 is electrically insulated from the exterior can 10.

なお、完成後の二次電池では、上記したように、蓋部12が収納部11に溶接された状態となっている。上述したように、開口部11Kは蓋部12により閉塞されている。したがって、二次電池の外観を見ても、収納部11が開口部11Kを有していたかどうかを確認することができないとも考えられる。 As described above, in the completed secondary battery, the lid 12 is welded to the storage section 11. As described above, the opening 11K is blocked by the lid 12. Therefore, even if one looks at the exterior of the secondary battery, it is considered impossible to determine whether the storage section 11 had an opening 11K or not.

しかしながら、蓋部12が収納部11に溶接されていると、外装缶10の表面、より具体的には収納部11と蓋部12との境界部に溶接痕が残っている。その溶接痕の有無に基づいて、収納部11が開口部11Kを有していたかどうかを事後的に確認することができる。 However, if the lid 12 is welded to the storage section 11, weld marks remain on the surface of the outer can 10, more specifically, on the boundary between the storage section 11 and the lid 12. Based on the presence or absence of the weld marks, it is possible to confirm after the fact whether or not the storage section 11 had an opening 11K.

すなわち、外装缶10の表面に溶接痕が残っている場合には、収納部11が開口部11Kを有していたということである。一方、外装缶10の表面に溶接痕が残っていない場合には、収納部11が開口部11Kを有していなかったということである。 In other words, if there are weld marks remaining on the surface of the outer can 10, this means that the storage section 11 had an opening 11K. On the other hand, if there are no weld marks remaining on the surface of the outer can 10, this means that the storage section 11 did not have an opening 11K.

上記したように、外装缶10は、互いに物理的に分離されていた収納部11および蓋部12が互いに溶接されている缶であり、いわゆる溶接缶である。これにより、溶接後の外装缶10は、全体として物理的に一体化された1個の部材であるため、事後的に収納部11と蓋部12とに分離できない状態である。 As described above, the exterior can 10 is a can in which the storage section 11 and the lid section 12, which were previously physically separate, have been welded together, making it a so-called welded can. As a result, the exterior can 10 after welding is a single, physically integrated member, and therefore cannot be separated into the storage section 11 and the lid section 12 later.

溶接缶である外装缶10は、加締め加工を用いて形成されたクリンプ缶とは異なる缶であり、いわゆるクリンプレス缶である。外装缶10の内部において素子空間体積が増加するため、単位体積当たりのエネルギー密度が増加するからである。この「素子空間体積」とは、電池素子40を収納するために利用可能である外装缶10の内部空間の体積(有効体積)である。 The exterior can 10, which is a welded can, is different from a crimp can formed using a crimping process and is a so-called crimpless can. This is because the element space volume increases inside the exterior can 10, and the energy density per unit volume increases. This "element space volume" refers to the volume (effective volume) of the internal space of the exterior can 10 that can be used to store the battery element 40.

また、溶接缶である外装缶10は、互いに折り重なった部分を有していないと共に、2個以上の部材が互いに重なった部分を有していない。 In addition, the exterior can 10, which is a welded can, does not have any parts that are folded over each other, and does not have any parts where two or more members overlap each other.

「互いに折り重なった部分を有していない」とは、外装缶10の一部が互いに折り重なるように加工(折り曲げ加工)されていないことを意味している。また、「2個以上の部材が互いに重なった部分を有していない」とは、二次電池の完成後において外装缶10が物理的に1個の部材であるため、その外装缶10が事後的に2個以上の部材に分離できないことを意味している。すなわち、完成後の二次電池における外装缶10の状態は、事後的に分離できるように2個以上の部材が互いに重なりながら組み合わされている状態でない。 "Having no overlapping parts" means that no parts of the exterior can 10 have been processed (folded) so that they overlap each other. Also, "having no parts where two or more components overlap each other" means that after the secondary battery is completed, the exterior can 10 is physically one component, and therefore the exterior can 10 cannot be separated into two or more components later. In other words, the state of the exterior can 10 in the completed secondary battery is not in a state where two or more components are combined together while overlapping each other so that they can be separated later.

ここで、外装缶10は導電性を有している。詳細には、収納部11および蓋部12のそれぞれが導電性を有している。外装缶10は、負極リード52を介して電池素子40の負極42と電気的に接続されている。このため、外装缶10は、負極42の外部接続用端子でもある。本実施の形態の二次電池は、外装缶10とは別個に負極42の外部接続用端子を備えていなくてもよいことから、負極42の外部接続用端子の存在に起因する素子空間体積の減少が抑制される。これにより、素子空間体積が増加するので、単位体積当たりのエネルギー密度が増加する。 Here, the exterior can 10 is conductive. More specifically, the storage section 11 and the lid section 12 are each conductive. The exterior can 10 is electrically connected to the negative electrode 42 of the battery element 40 via the negative electrode lead 52. Therefore, the exterior can 10 also serves as an external connection terminal for the negative electrode 42. Since the secondary battery of this embodiment does not need to have an external connection terminal for the negative electrode 42 separate from the exterior can 10, a reduction in the element space volume caused by the presence of the external connection terminal for the negative electrode 42 is suppressed. This increases the element space volume, and therefore increases the energy density per unit volume.

具体的には、外装缶10は、金属材料および合金材料などの導電性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含む金属缶である。その金属缶を構成する導電性材料は、鉄、銅、ニッケル、ステンレス、鉄合金、銅合金およびニッケル合金などである。ステンレスの種類は、特に限定されないが、具体的には、SUS304およびSUS316などである。ただし、収納部11の形成材料と蓋部12の形成材料とは、互いに同じでもよいし、互いに異なってもよい。 Specifically, the exterior can 10 is a metal can containing one or more types of conductive materials such as metal materials and alloy materials. The conductive materials constituting the metal can include iron, copper, nickel, stainless steel, iron alloys, copper alloys, and nickel alloys. The type of stainless steel is not particularly limited, but specific examples include SUS304 and SUS316. However, the material forming the storage section 11 and the material forming the lid section 12 may be the same as or different from each other.

蓋部12は、正極41の外部接続用端子としての外部端子20からガスケット30を介して絶縁されている。負極42の外部接続用端子である外装缶10と、正極41の外部接続用端子である外部端子20との接触、すなわち短絡を防止するためである。 The lid 12 is insulated via a gasket 30 from the external terminal 20, which serves as the external connection terminal for the positive electrode 41. This is to prevent contact, i.e., a short circuit, between the exterior can 10, which serves as the external connection terminal for the negative electrode 42, and the external terminal 20, which serves as the external connection terminal for the positive electrode 41.

[外部端子]
外部端子20は、図1および図2に示したように、二次電池が電子機器に搭載される際に、その電子機器に接続される接続用の端子である。外部端子20は、上記したように、外装缶10のうちの蓋部12に取り付けられて蓋部12によって支持されている。
[External terminal]
1 and 2, the external terminals 20 are connection terminals that are connected to an electronic device when the secondary battery is mounted in the electronic device. As described above, the external terminals 20 are attached to and supported by the lid 12 of the exterior can 10.

ここでは、外部端子20は、正極リード51を介して電池素子40の正極41に接続されている。このため、外部端子20は、正極41の外部接続用端子でもある。これにより、二次電池の使用時には、正極41の外部接続用端子としての外部端子20および負極42の外部接続用端子としての外装缶10を介して二次電池が電子機器に接続される。よって、その電子機器は、二次電池を電源として用いて動作可能になる。 Here, the external terminal 20 is connected to the positive electrode 41 of the battery element 40 via the positive electrode lead 51. Therefore, the external terminal 20 also serves as an external connection terminal for the positive electrode 41. As a result, when the secondary battery is in use, the secondary battery is connected to an electronic device via the external terminal 20 as the external connection terminal for the positive electrode 41 and the exterior can 10 as the external connection terminal for the negative electrode 42. Therefore, the electronic device can operate using the secondary battery as a power source.

外部端子20は、平坦な略板状の部材であり、ガスケット30を介して蓋部12の下方、すなわち外装缶10の内部に配置されている。 The external terminal 20 is a flat, approximately plate-shaped member that is disposed below the lid 12, i.e., inside the exterior can 10, via a gasket 30.

外部端子20の平面視形状、すなわち二次電池を上方から見た場合の外部端子20の外縁により画定される形状は、特に限定されない。本実施の形態の二次電池では、外部端子20の平面視形状は、略円形である。 The planar shape of the external terminal 20, i.e., the shape defined by the outer edge of the external terminal 20 when the secondary battery is viewed from above, is not particularly limited. In the secondary battery of this embodiment, the planar shape of the external terminal 20 is approximately circular.

外部端子20は、金属材料および合金材料などの導電性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。外部端子20は、単一層により構成されていてもよいし、例えば互いに異なる線膨張係数を有する2以上の層を含む積層体であってもよい。具体的には、外部端子20は、Ni(ニッケル)からなる第1層と、SUS304などのステンレス鋼からなる第2層と、Al(アルミニウム)からなる第3層との積層体であってもよい。 The external terminal 20 includes one or more types of conductive materials such as metal materials and alloy materials. The external terminal 20 may be composed of a single layer, or may be a laminate including two or more layers having different linear expansion coefficients. Specifically, the external terminal 20 may be a laminate including a first layer made of Ni (nickel), a second layer made of stainless steel such as SUS304, and a third layer made of Al (aluminum).

[ガスケット]
ガスケット30は、図2に示したように、外装缶10(蓋部12)と外部端子20との間に配置された絶縁部材である。外部端子20は、ガスケット30を介して蓋部12に固定されている。ガスケット30は、貫通口12Kに対応する箇所に貫通口を有するリング状の平面形状を有している。また、ガスケット30は、絶縁性の高分子化合物などの絶縁性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでおり、その絶縁性材料は、ポリプロピレンおよびポリエチレンなどの樹脂である。
[gasket]
2, the gasket 30 is an insulating member disposed between the exterior can 10 (lid portion 12) and the external terminal 20. The external terminal 20 is fixed to the lid portion 12 via the gasket 30. The gasket 30 has a ring-like planar shape having a through hole at a position corresponding to the through hole 12K. The gasket 30 contains one or more types of insulating materials such as insulating polymer compounds, and the insulating materials are resins such as polypropylene and polyethylene.

ガスケット30の設置範囲は、任意に設定可能である。ここでは、ガスケット30は、蓋部12の下面12LSと外部端子20の上面20USとの隙間に配置されている。ガスケット30は、図2にしめしたように、例えば蓋部12の貫通口12Kの内縁をも覆っていてもよいし、外部端子20の外縁をも覆っていてもよい。さらに、蓋部12と外部端子20とがガスケット30により固着されているとよい。 The installation range of the gasket 30 can be set arbitrarily. Here, the gasket 30 is placed in the gap between the lower surface 12LS of the lid 12 and the upper surface 20US of the external terminal 20. As shown in FIG. 2, the gasket 30 may also cover, for example, the inner edge of the through hole 12K of the lid 12, or the outer edge of the external terminal 20. Furthermore, it is preferable that the lid 12 and the external terminal 20 are fixed to each other by the gasket 30.

[電池素子]
電池素子40は、図2および図3に示したように、充放電反応を進行させる発電素子であり、外装缶10の内部に収納されている。電池素子40は、第1電極としての正極41と、第2電極としての負極42とを含んでいる。ここでは、電池素子40は、さらに、セパレータ43と、液状の電解質である電解液とを含んでいる。
[Battery element]
2 and 3, the battery element 40 is a power generating element that causes charge/discharge reactions to proceed, and is housed inside the exterior can 10. The battery element 40 includes a positive electrode 41 as a first electrode and a negative electrode 42 as a second electrode. Here, the battery element 40 further includes a separator 43 and an electrolytic solution that is a liquid electrolyte.

図2に示した中心線PCは、二次電池(外装缶10)の外径Dに沿った方向における電池素子40の中心に対応する線分である。すなわち、中心線PCの位置Pは、電池素子40の中心の位置に対応している。 The center line PC shown in FIG. 2 is a line segment that corresponds to the center of the battery element 40 in the direction along the outer diameter D of the secondary battery (outer can 10). In other words, the position P of the center line PC corresponds to the position of the center of the battery element 40.

電池素子40は、いわゆる電極巻回体である。すなわち、電池素子40では、正極41および負極42がセパレータ43を介して互いに積層されている。さらに、積層された正極41、負極42およびセパレータ43が巻回軸である中心線PCを中心として巻回されている。正極41および負極42は、セパレータ43を介して互いに対向した状態を維持しつつ巻回されている。このため、電池素子40の中心には、内部空間としての巻回中心空間40Kが形成されている。 The battery element 40 is a so-called electrode winding body. That is, in the battery element 40, the positive electrode 41 and the negative electrode 42 are stacked on top of each other with a separator 43 interposed therebetween. Furthermore, the stacked positive electrode 41, negative electrode 42, and separator 43 are wound around a center line PC, which is the winding axis. The positive electrode 41 and the negative electrode 42 are wound while maintaining a state in which they face each other with the separator 43 interposed therebetween. Therefore, a winding center space 40K is formed as an internal space at the center of the battery element 40.

ここでは、正極41、負極42およびセパレータ43は、セパレータ43が巻回電極体の最外周および巻回電極体の最内周のそれぞれに配置されるように巻回されている。正極41、負極42およびセパレータ43のそれぞれの巻回数は、特に限定されず、任意に設定可能である。 Here, the positive electrode 41, the negative electrode 42, and the separator 43 are wound so that the separator 43 is disposed on the outermost circumference and the innermost circumference of the wound electrode body. The number of turns of the positive electrode 41, the negative electrode 42, and the separator 43 is not particularly limited and can be set arbitrarily.

電池素子40は、外装缶10の立体的形状に即した立体的形状を有している。具体的には、電池素子40は、扁平かつ円柱状の立体的形状を有している。電池素子40が外装缶10の立体的形状とは異なる立体的形状を有している場合と比較して、その外装缶10の内部に電池素子40が収納された際に、いわゆるデッドスペース、具体的には外装缶10と電池素子40との間の空隙が発生しにくくなる。このため、外装缶10の内部空間が有効に利用される。その結果、素子空間体積が増加し、二次電池の単位体積当たりのエネルギー密度が増加する。 The battery element 40 has a three-dimensional shape that conforms to the three-dimensional shape of the outer can 10. Specifically, the battery element 40 has a flat, cylindrical three-dimensional shape. Compared to a case in which the battery element 40 has a three-dimensional shape different from that of the outer can 10, when the battery element 40 is housed inside the outer can 10, so-called dead space, specifically, a gap between the outer can 10 and the battery element 40, is less likely to occur. For this reason, the internal space of the outer can 10 is effectively utilized. As a result, the element space volume increases, and the energy density per unit volume of the secondary battery increases.

(正極)
正極41は、充放電反応を進行させるために用いられる第1電極であり、図3に示したように、正極集電体41Aおよび正極活物質層41Bを含んでいる。
(Positive electrode)
The positive electrode 41 is a first electrode used for promoting charge/discharge reactions, and includes a positive electrode current collector 41A and a positive electrode active material layer 41B, as shown in FIG.

正極集電体41Aは、正極活物質層41Bが設けられる一対の面を有している。この正極集電体41Aは、金属材料などの導電性材料を含んでおり、その金属材料は、アルミニウムなどである。 The positive electrode current collector 41A has a pair of surfaces on which the positive electrode active material layer 41B is provided. This positive electrode current collector 41A contains a conductive material such as a metal material, and the metal material is aluminum, for example.

正極活物質層41Bは、正極集電体41Aの両面に設けられており、リチウムを吸蔵放出可能である正極活物質のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。ただし、正極活物質層41Bは、正極集電体41Aの片面だけに設けられていてもよい。また、正極活物質層41Bは、さらに、正極結着剤および正極導電剤などを含んでいてもよい。正極活物質層41Bの形成方法は、特に限定されないが、具体的には、塗布法などである。 The positive electrode active material layer 41B is provided on both sides of the positive electrode collector 41A and contains one or more types of positive electrode active materials capable of absorbing and releasing lithium. However, the positive electrode active material layer 41B may be provided on only one side of the positive electrode collector 41A. The positive electrode active material layer 41B may further contain a positive electrode binder and a positive electrode conductive agent. The method of forming the positive electrode active material layer 41B is not particularly limited, but specifically includes a coating method.

正極活物質は、リチウム化合物を含んでいる。このリチウム化合物は、リチウムを構成元素として含む化合物の総称であり、より具体的には、リチウムと共に1種類または2種類以上の遷移金属元素を構成元素として含む化合物である。高いエネルギー密度が得られるからである。ただし、リチウム化合物は、さらに、他の元素(リチウムおよび遷移金属元素を除く。)のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいてもよい。リチウム化合物の種類は、特に限定されないが、具体的には、酸化物、リン酸化合物、ケイ酸化合物およびホウ酸化合物などである。酸化物の具体例は、LiNiO2 、LiCoO2 およびLiMn2 4 などであると共に、リン酸化合物の具体例は、LiFePO4 およびLiMnPO4 などである。 The positive electrode active material contains a lithium compound. This lithium compound is a general term for compounds containing lithium as a constituent element, and more specifically, it is a compound containing one or more transition metal elements as constituent elements together with lithium. This is because a high energy density can be obtained. However, the lithium compound may further contain any one or more of other elements (excluding lithium and transition metal elements). The type of lithium compound is not particularly limited, but specifically includes oxides, phosphate compounds, silicate compounds, and borate compounds. Specific examples of oxides include LiNiO 2 , LiCoO 2 , and LiMn 2 O 4 , and specific examples of phosphate compounds include LiFePO 4 and LiMnPO 4 .

正極結着剤は、合成ゴムおよび高分子化合物などのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。合成ゴムは、スチレンブタジエン系ゴムなどであると共に、高分子化合物は、ポリフッ化ビニリデンなどである。正極導電剤は、炭素材料などの導電性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでおり、その炭素材料は、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラックおよびケッチェンブラックなどである。ただし、導電性材料は、金属材料および高分子化合物などでもよい。 The positive electrode binder contains one or more of synthetic rubber and polymer compounds. The synthetic rubber is styrene butadiene rubber, and the polymer compound is polyvinylidene fluoride. The positive electrode conductive agent contains one or more of conductive materials such as carbon materials, and the carbon materials are graphite, carbon black, acetylene black, and ketjen black. However, the conductive material may also be a metal material and a polymer compound.

(負極)
負極42は、充放電反応を進行させるために用いられる第2電極であり、図3に示したように、負極集電体42Aおよび負極活物質層42Bを含んでいる。
(Negative electrode)
The negative electrode 42 is a second electrode used for promoting charge/discharge reactions, and includes a negative electrode current collector 42A and a negative electrode active material layer 42B, as shown in FIG.

負極集電体42Aは、負極活物質層42Bが設けられる一対の面を有している。この負極集電体42Aは、金属材料などの導電性材料を含んでおり、その金属材料は、銅などである。 The negative electrode current collector 42A has a pair of surfaces on which the negative electrode active material layer 42B is provided. This negative electrode current collector 42A contains a conductive material such as a metal material, and the metal material is, for example, copper.

負極活物質層42Bは、負極集電体42Aの両面に設けられており、リチウムを吸蔵放出可能である負極活物質のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。ただし、負極活物質層42Bは、負極集電体42Aの片面だけに設けられていてもよい。また、負極活物質層42Bは、さらに、負極結着剤および負極導電剤などを含んでいてもよい。負極結着剤および負極導電剤のそれぞれに関する詳細は、正極結着剤および正極導電剤のそれぞれに関する詳細と同様である。負極活物質層42Bの形成方法は、特に限定されないが、具体的には、塗布法、気相法、液相法、溶射法および焼成法(焼結法)などのうちのいずれか1種類または2種類以上である。 The negative electrode active material layer 42B is provided on both sides of the negative electrode collector 42A and contains one or more types of negative electrode active materials capable of absorbing and releasing lithium. However, the negative electrode active material layer 42B may be provided on only one side of the negative electrode collector 42A. The negative electrode active material layer 42B may further contain a negative electrode binder and a negative electrode conductor. Details regarding the negative electrode binder and the negative electrode conductor are the same as those regarding the positive electrode binder and the positive electrode conductor. The method of forming the negative electrode active material layer 42B is not particularly limited, but specifically, it is one or more types of a coating method, a gas phase method, a liquid phase method, a thermal spraying method, and a sintering method (sintering method).

負極活物質は、炭素材料および金属系材料のうちの一方または双方を含んでいる。高いエネルギー密度が得られるからである。炭素材料は、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化性炭素および黒鉛(天然黒鉛および人造黒鉛)などである。金属系材料は、リチウムと合金を形成可能である金属元素および半金属元素のうちのいずれか1種類または2種類以上を構成元素として含む材料であり、その金属元素および半金属元素は、ケイ素およびスズのうちの一方または双方などである。ただし、金属系材料は、単体でもよいし、合金でもよいし、化合物でもよいし、それらの2種類以上の混合物でもよいし、それらの2種類以上の相を含む材料でもよい。金属系材料の具体例は、TiSi2 およびSiOx (0<x≦2、または0.2<x<1.4)などである。 The negative electrode active material contains one or both of a carbon material and a metal-based material. This is because a high energy density can be obtained. The carbon material is graphitizable carbon, non-graphitizable carbon, graphite (natural graphite and artificial graphite), etc. The metal-based material is a material containing one or more of metal elements and metalloid elements that can form an alloy with lithium as constituent elements, and the metal elements and metalloid elements are one or both of silicon and tin, etc. However, the metal-based material may be a single element, an alloy, a compound, a mixture of two or more of them, or a material containing two or more phases of them. Specific examples of metal-based materials are TiSi 2 and SiO x (0<x≦2, or 0.2<x<1.4), etc.

ここでは、負極42の高さは、正極41の高さよりも大きくなっている。すなわち、負極42は、正極41よりも上方に突出していると共に、その正極41よりも下方に突出している。正極41から放出されたリチウムが析出することを防止するためである。この「高さ」とは、上記した二次電池の高さHに対応する寸法であり、すなわち図1および図2のそれぞれにおける上下方向の寸法である。ここで説明した高さの定義は、以降においても同様である。 Here, the height of the negative electrode 42 is greater than the height of the positive electrode 41. That is, the negative electrode 42 protrudes upward from the positive electrode 41 and also protrudes downward from the positive electrode 41. This is to prevent the lithium released from the positive electrode 41 from being precipitated. This "height" is the dimension corresponding to the height H of the secondary battery described above, that is, the vertical dimension in each of Figures 1 and 2. The definition of height described here will be the same hereinafter.

(セパレータ)
セパレータ43は、図2および図3に示したように、正極41と負極42との間に配置された絶縁性の多孔質膜である。セパレータ43は、正極41と負極42との短絡を防止しながらリチウムイオンを通過させる。セパレータ43は、ポリエチレンなどの高分子化合物を含んでいる。
(Separator)
2 and 3, the separator 43 is an insulating porous film disposed between the positive electrode 41 and the negative electrode 42. The separator 43 allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit between the positive electrode 41 and the negative electrode 42. The separator 43 contains a polymer compound such as polyethylene.

ここでは、セパレータ43の高さは、負極42の高さよりも大きくなっている。すなわち、セパレータ43は、負極42よりも上方に突出していると共に、負極42よりも下方に突出しているとよい。セパレータ43を利用して正極リード51を負極42から絶縁させるためである。 Here, the height of the separator 43 is greater than the height of the negative electrode 42. In other words, the separator 43 preferably protrudes upward from the negative electrode 42 and downward from the negative electrode 42. This is because the separator 43 is used to insulate the positive electrode lead 51 from the negative electrode 42.

(電解液)
電解液は、正極41、負極42およびセパレータ43のそれぞれに含浸されており、溶媒および電解質塩を含んでいる。溶媒は、炭酸エステル系化合物、カルボン酸エステル系化合物およびラクトン系化合物などの非水溶媒(有機溶剤)のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでおり、その非水溶媒を含んでいる電解液は、いわゆる非水電解液である。電解質塩は、リチウム塩などの軽金属塩のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。
(Electrolyte)
The electrolyte is impregnated into each of the positive electrode 41, the negative electrode 42, and the separator 43, and contains a solvent and an electrolyte salt. The solvent contains one or more of non-aqueous solvents (organic solvents) such as carbonate ester compounds, carboxylate ester compounds, and lactone compounds, and the electrolyte containing the non-aqueous solvent is a so-called non-aqueous electrolyte. The electrolyte salt contains one or more of light metal salts such as lithium salt.

[正極リード]
正極リード51は、図2に示したように、外装缶10の内部に収納されている。正極リード51は、正極41および外部端子20のそれぞれに接続された接続配線である。図2に示した二次電池は、一の正極リード51を備えている。ただし、二次電池は、2以上の正極リード51を備えていてもよい。
[Positive lead]
As shown in Fig. 2, the positive electrode lead 51 is housed inside the exterior can 10. The positive electrode lead 51 is a connection wire connected to each of the positive electrode 41 and the external terminal 20. The secondary battery shown in Fig. 2 includes one positive electrode lead 51. However, the secondary battery may include two or more positive electrode leads 51.

正極リード51は、正極41の上端部に接続されている。具体的には、正極リード51は、正極集電体41Aの上端部に接続されている。また、正極リード51は、蓋部12に設けられている貫通口12Kを経由して外部端子20の下面20LSに接続されている。正極リード51の接続方法は、特に限定されないが、具体的には、抵抗溶接法およびレーザー溶接法などの溶接法のうちのいずれか1種類または2種類以上である。ここで説明した溶接法に関する詳細は、以降においても同様である。 The positive electrode lead 51 is connected to the upper end of the positive electrode 41. Specifically, the positive electrode lead 51 is connected to the upper end of the positive electrode current collector 41A. The positive electrode lead 51 is also connected to the lower surface 20LS of the external terminal 20 via a through hole 12K provided in the lid portion 12. The method of connecting the positive electrode lead 51 is not particularly limited, but specifically, it is one or more of welding methods such as resistance welding and laser welding. The details of the welding methods described here will be the same hereinafter.

正極リード51の一部は、外装缶10の蓋部12および電池素子40の負極42のそれぞれと電気的に絶縁されつつ、蓋部12および電池素子40によって二次電池の高さ方向に挟まれるようになっている。図2に示したように、正極リード51の一部はシーラント61に覆われており、正極リード51が電池素子40の負極42と接触しないようになっている。 A portion of the positive electrode lead 51 is electrically insulated from the lid portion 12 of the outer can 10 and the negative electrode 42 of the battery element 40, and is sandwiched between the lid portion 12 and the battery element 40 in the height direction of the secondary battery. As shown in FIG. 2, a portion of the positive electrode lead 51 is covered with a sealant 61, so that the positive electrode lead 51 does not come into contact with the negative electrode 42 of the battery element 40.

正極リード51の一部は、外部端子20の下面20LSおよび電池素子40の上面のそれぞれに沿うように延在することにより、外部端子20および電池素子40により保持されている。そのため、正極リード51は、外装缶10の内部において固定される。二次電池が振動および衝撃などの外力を受けても正極リード51が動きにくくなることで、正極リード51が破損しにくくなる。ここでいう正極リード51の破損とは、正極リード51に亀裂が発生すること、正極リード51が切断されること、正極41から正極リード51が脱落することなどである。 A portion of the positive electrode lead 51 extends along the lower surface 20LS of the external terminal 20 and the upper surface of the battery element 40, and is thereby held by the external terminal 20 and the battery element 40. Therefore, the positive electrode lead 51 is fixed inside the exterior can 10. Even if the secondary battery is subjected to external forces such as vibration and impact, the positive electrode lead 51 is less likely to move, and therefore the positive electrode lead 51 is less likely to be damaged. Damage to the positive electrode lead 51 here refers to the occurrence of cracks in the positive electrode lead 51, the positive electrode lead 51 being cut, the positive electrode lead 51 falling off from the positive electrode 41, etc.

すなわち、正極リード51の一部が外装缶10および電池素子40により挟まれているとは、正極リード51が外装缶10および電池素子40のそれぞれから絶縁されながら、その外装缶10および電池素子40により正極リード51が上下から保持されているため、二次電池が振動および衝撃などの外力を受けても、外装缶10の内部において正極リード51が動きにくい状態であることを意味している。外装缶10の内部において正極リード51が動きにくい状態であることは、電池素子40もまた外装缶10の内部において動きにくい状態であることにほかならない。したがって、二次電池が振動や衝撃を受けた場合に、巻回電極体である電池素子40の巻き崩れなどの不具合を抑制することもできる。 That is, a part of the positive electrode lead 51 is sandwiched between the outer can 10 and the battery element 40 means that the positive electrode lead 51 is insulated from the outer can 10 and the battery element 40, while being held from above and below by the outer can 10 and the battery element 40, so that the positive electrode lead 51 is in a state in which it is difficult to move inside the outer can 10 even if the secondary battery is subjected to external forces such as vibration and impact. The fact that the positive electrode lead 51 is in a state in which it is difficult to move inside the outer can 10 means that the battery element 40 is also in a state in which it is difficult to move inside the outer can 10. Therefore, when the secondary battery is subjected to vibration or impact, it is also possible to suppress problems such as collapse of the winding of the battery element 40, which is a wound electrode body.

また、本実施の形態の二次電池は、上記したように、側壁部11Wから収納部11の内部に向かって二次電池の径方向に突出する凸部11Pを含んでいる。このため、電池素子40は、収納部11の内部空間のうち、底部11Bと凸部11Pとの間の空間に安定的に保持され、動きにくい状態となっている。このため、蓋部12にガスケット30を介して固定された外部端子20と電池素子40との間に挟まれた正極リード51は、外部端子20と電池素子40とによって安定的に保持されるようになっている。したがって、正極リード51がより破損しにくくなる。 As described above, the secondary battery of this embodiment includes a protrusion 11P that protrudes radially from the side wall 11W toward the inside of the storage section 11. Therefore, the battery element 40 is stably held in the space between the bottom 11B and the protrusion 11P in the internal space of the storage section 11, and is in a state where it is difficult to move. Therefore, the positive electrode lead 51 sandwiched between the external terminal 20 fixed to the lid section 12 via the gasket 30 and the battery element 40 is stably held by the external terminal 20 and the battery element 40. Therefore, the positive electrode lead 51 is less likely to be damaged.

また、正極リード51の一部は、セパレータ43、シーラント61および絶縁フィルム63のそれぞれを介して負極42から絶縁されている。 In addition, a portion of the positive electrode lead 51 is insulated from the negative electrode 42 via the separator 43, the sealant 61, and the insulating film 63.

具体的には、上記したように、セパレータ43の高さは、負極42の高さよりも大きくなっている。これにより、正極リード51の一部は、セパレータ43を介して負極42から離隔されているため、そのセパレータ43を介して負極42から絶縁されている。正極リード51と負極42との短絡が防止されるからである。 Specifically, as described above, the height of the separator 43 is greater than the height of the negative electrode 42. As a result, a portion of the positive electrode lead 51 is separated from the negative electrode 42 via the separator 43, and is therefore insulated from the negative electrode 42 via the separator 43. This is because a short circuit between the positive electrode lead 51 and the negative electrode 42 is prevented.

また、正極リード51は、絶縁性のシーラント61により周囲を被覆されている。これにより、正極リード51の一部は、シーラント61を介して負極42から絶縁されている。正極リード51と負極42との短絡が防止されるからである。 The positive electrode lead 51 is also covered with an insulating sealant 61. This insulates a portion of the positive electrode lead 51 from the negative electrode 42 via the sealant 61. This is because a short circuit between the positive electrode lead 51 and the negative electrode 42 is prevented.

また、電池素子402と正極リード51との間には、絶縁フィルム63が配置されている。これにより、正極リード51の一部は、絶縁フィルム63を介して電池素子40から絶縁されている。 An insulating film 63 is disposed between the battery element 402 and the positive electrode lead 51. As a result, a portion of the positive electrode lead 51 is insulated from the battery element 40 via the insulating film 63.

正極リード51の形成材料に関する詳細は、正極集電体41Aの形成材料に関する詳細と同様である。ただし、正極リード51の形成材料と正極集電体41Aの形成材料とは、互いに同じでもよいし、互いに異なってもよい。 The details regarding the material for the positive electrode lead 51 are similar to the details regarding the material for the positive electrode collector 41A. However, the material for the positive electrode lead 51 and the material for the positive electrode collector 41A may be the same as or different from each other.

正極41に対する正極リード51の接続位置は、特に限定されず、任意に設定可能である。中でも、正極リード51は、正極41の最外周よりも内周側において正極41に接続されていることが好ましい。正極リード51が正極41の最外周において正極41に接続されている場合とは異なり、電解液の這い上がりに起因する外装缶10の腐食が防止されるからである。この「電解液の這い上がり」とは、正極リード51が外装缶10の内壁面に近接配置されている場合に、電池素子40中の電解液が正極リード51を這い上がりながら外装缶10の内壁面まで到達することである。「電解液の這い上がり」により電解液が外装缶10に接触することで、外装缶10が溶解または変色する現象が生じる。 The connection position of the positive electrode lead 51 to the positive electrode 41 is not particularly limited and can be set arbitrarily. In particular, it is preferable that the positive electrode lead 51 is connected to the positive electrode 41 on the inner side of the outermost circumference of the positive electrode 41. This is because, unlike the case where the positive electrode lead 51 is connected to the positive electrode 41 at the outermost circumference of the positive electrode 41, corrosion of the outer can 10 caused by the electrolyte creeping up is prevented. This "electrolyte creeping up" refers to the electrolyte in the battery element 40 creeping up the positive electrode lead 51 and reaching the inner wall surface of the outer can 10 when the positive electrode lead 51 is disposed close to the inner wall surface of the outer can 10. When the electrolyte comes into contact with the outer can 10 due to the "electrolyte creeping up", the outer can 10 dissolves or discolors.

ここで、正極リード51は、正極41と外部端子20との間において1回以上折り返されて1回以上折り重なっていてもよい。正極リード51の折り返し回数は、特に限定されない。この「正極リード51が折り返されている」とは、その正極リード51が途中において90°よりも大きい角度をなすように延在方向が変化することを意味している。正極リード51のうちの折り返されている箇所は、屈曲せずに湾曲した形状を有しているとよい。 Here, the positive electrode lead 51 may be folded back one or more times between the positive electrode 41 and the external terminal 20, and overlapped one or more times. The number of times the positive electrode lead 51 is folded back is not particularly limited. This "positive electrode lead 51 is folded back" means that the extension direction of the positive electrode lead 51 changes so as to form an angle of more than 90° midway. The folded back portion of the positive electrode lead 51 may have a curved shape without bending.

外部端子20に対する正極リード51の接続範囲は、特に限定されない。中でも、外部端子20に対する正極リード51の接続範囲は、外部端子20から正極リード51が脱落しにくくなる程度に十分に広いと共に、正極リード51の長さマージンが得られる程度に十分に狭いことが好ましい。外部端子20に対する正極リード51の接続範囲が十分に狭いことが好ましいのは、正極リード51のうちの外部端子20に接続されていない部分が長さマージンとなるので、正極リード51の長さマージンが十分に大きくなるからである。 The connection range of the positive electrode lead 51 to the external terminal 20 is not particularly limited. In particular, it is preferable that the connection range of the positive electrode lead 51 to the external terminal 20 is sufficiently wide so that the positive electrode lead 51 is unlikely to fall off the external terminal 20, and is sufficiently narrow so that a length margin of the positive electrode lead 51 is obtained. The reason why it is preferable that the connection range of the positive electrode lead 51 to the external terminal 20 is sufficiently narrow is that the portion of the positive electrode lead 51 that is not connected to the external terminal 20 becomes the length margin, and therefore the length margin of the positive electrode lead 51 becomes sufficiently large.

なお、正極リード51は、正極集電体41Aとは別体として設けられている。ただし、正極リード51は、正極集電体41Aと物理的に連続していることから、正極集電体41Aと一体化されていてもよい。 The positive electrode lead 51 is provided separately from the positive electrode collector 41A. However, since the positive electrode lead 51 is physically continuous with the positive electrode collector 41A, it may be integrated with the positive electrode collector 41A.

[負極リード]
負極リード52は、図2に示したように、外装缶10の内部に収納されている。負極リード52は、負極42および外装缶10(収納部11)のそれぞれに接続されている。ここでは、二次電池は、1つの負極リード52を備えている。ただし、二次電池は、2以上の負極リード52を備えていてもよい。
[Negative lead]
As shown in Fig. 2, the negative electrode lead 52 is stored inside the exterior can 10. The negative electrode lead 52 is connected to both the negative electrode 42 and the exterior can 10 (storage portion 11). Here, the secondary battery includes one negative electrode lead 52. However, the secondary battery may include two or more negative electrode leads 52.

負極リード52は、負極42の下端部に接続されており、より具体的には、負極集電体42Aの下端部に接続されている。また、負極リード52は、収納部11の底面に接続されている。負極リード52の接続方法に関する詳細は、正極リード51の接続方法に関する詳細と同様である。 The negative electrode lead 52 is connected to the lower end of the negative electrode 42, more specifically, to the lower end of the negative electrode current collector 42A. The negative electrode lead 52 is also connected to the bottom surface of the storage section 11. Details regarding the method of connecting the negative electrode lead 52 are the same as the details regarding the method of connecting the positive electrode lead 51.

負極リード52の形成材料に関する詳細は、負極集電体42Aの形成材料に関する詳細と同様である。ただし、負極リード52の形成材料と負極集電体42Aの形成材料とは、互いに同じでもよいし、互いに異なってもよい。 The details regarding the material for the negative electrode lead 52 are similar to the details regarding the material for the negative electrode current collector 42A. However, the material for the negative electrode lead 52 and the material for the negative electrode current collector 42A may be the same as or different from each other.

負極42に対する負極リード52の接続位置は、特に限定されず、任意に設定可能である。ここでは、負極リード52は、巻回電極体を構成する負極42の最外周部分に接続されている。 The connection position of the negative electrode lead 52 to the negative electrode 42 is not particularly limited and can be set arbitrarily. Here, the negative electrode lead 52 is connected to the outermost peripheral portion of the negative electrode 42 that constitutes the wound electrode body.

なお、負極リード52は、負極集電体42Aとは別体として設けられている。ただし、負極リード52は、負極集電体42Aと物理的に連続していることから、負極集電体42Aと一体化されていてもよい。 The negative electrode lead 52 is provided separately from the negative electrode current collector 42A. However, since the negative electrode lead 52 is physically continuous with the negative electrode current collector 42A, it may be integrated with the negative electrode current collector 42A.

[シーラント]
シーラント61は、図2に示したように、正極リード51の周囲を被覆している第1絶縁性部材であり、シーラント61は、2枚の絶縁テープを正極リード51の表面および裏面にそれぞれ貼り付けることにより構成されている。ここでは、シーラント61は、正極41および外部端子20のそれぞれに正極リード51を接続させるために、正極リード51の途中部分の周囲を被覆している。なお、シーラント61は、テープ状の構造を有するものに限定されるものではなく、例えばチューブ状の構造を有していてもよい。
[Sealant]
2, the sealant 61 is a first insulating member that covers the periphery of the positive electrode lead 51, and is formed by attaching two pieces of insulating tape to the front and back surfaces of the positive electrode lead 51, respectively. Here, the sealant 61 covers the periphery of the middle part of the positive electrode lead 51 in order to connect the positive electrode lead 51 to the positive electrode 41 and the external terminal 20, respectively. Note that the sealant 61 is not limited to having a tape-like structure, and may have, for example, a tube-like structure.

シーラント61は、絶縁性の高分子化合物などの絶縁性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでおり、その絶縁性材料は、ポリイミドなどである。 The sealant 61 contains one or more insulating materials, such as insulating polymer compounds, such as polyimide.

[絶縁フィルム]
絶縁フィルム63は、図2に示したように、電池素子40と正極リード51との間に配置されている。ここでは、絶縁フィルム63は、平板状の平面形状を有している。絶縁フィルム63は、巻回中心空間40Kを遮蔽すると共に、その巻回中心空間40Kの周辺の電池素子40を被覆するように配置されている。
[Insulating film]
2, the insulating film 63 is disposed between the battery element 40 and the positive electrode lead 51. Here, the insulating film 63 has a flat plate shape. The insulating film 63 is disposed so as to shield the winding center space 40K and to cover the battery element 40 around the winding center space 40K.

絶縁フィルム63は、絶縁性の高分子化合物などの絶縁性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいてもよい。絶縁フィルム63に含まれる絶縁性材料は、ポリイミドなどである。 The insulating film 63 may contain one or more insulating materials such as insulating polymer compounds. The insulating material contained in the insulating film 63 is polyimide, for example.

[その他]
なお、二次電池は、さらに、1種類または2種類以上の他の構成要素を備えていてもよい。
[others]
The secondary battery may further include one or more other components.

具体的には、二次電池は、安全弁機構を備えている。この安全弁機構は、外装缶10の内圧が一定以上に到達すると、外装缶10と電池素子40との電気的接続を切断するようになっている。外装缶10の内圧が一定以上に到達する原因は、二次電池の内部において短絡が発生すること、二次電池が外部から加熱されることなどである。安全弁機構の設置場所は、特に限定されない。ただし、安全弁機構は、蓋部12または底部11Bのいずれかに設けられていることが好ましく、中でも外部端子20が取り付けられていない底部11Bに設けられていることがより好ましい。 Specifically, the secondary battery is equipped with a safety valve mechanism. This safety valve mechanism is configured to cut off the electrical connection between the exterior can 10 and the battery element 40 when the internal pressure of the exterior can 10 reaches a certain level or higher. Causes of the internal pressure of the exterior can 10 reaching a certain level or higher include a short circuit occurring inside the secondary battery and the secondary battery being heated from the outside. There are no particular limitations on the location where the safety valve mechanism is installed. However, it is preferable that the safety valve mechanism be installed in either the lid portion 12 or the bottom portion 11B, and it is more preferable that the safety valve mechanism be installed in the bottom portion 11B to which the external terminal 20 is not attached.

また、二次電池は、外装缶10と電池素子40との間に絶縁体を備えていてもよい。この絶縁体は、絶縁フィルムおよび絶縁シートなどのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでおり、外装缶10と電池素子40との短絡を防止する。絶縁体の設置範囲は、特に限定されないため、任意に設定可能である。 The secondary battery may also have an insulator between the exterior can 10 and the battery element 40. This insulator includes one or more types of insulating film and insulating sheet, and prevents short-circuiting between the exterior can 10 and the battery element 40. The installation range of the insulator is not particularly limited and can be set arbitrarily.

なお、外装缶10には、開列弁が設けられている。この開列弁は、外装缶10の内圧が一定以上に到達した際に開裂するため、その内圧を開放する。開列弁の設置場所は、特に限定されないが、中でも、上記した安全弁機構の設置場所と同様に、蓋部12または底部11Bのいずれかが好ましく、中でも底部11Bがより好ましい。 The outer can 10 is provided with a row opening valve. This row opening valve bursts when the internal pressure of the outer can 10 reaches a certain level or higher, thereby releasing the internal pressure. There are no particular limitations on the location of the row opening valve, but as with the location of the safety valve mechanism described above, it is preferable to install the row opening valve on either the lid 12 or the bottom 11B, and more preferably on the bottom 11B.

<1-2.動作>
二次電池の充電時には、電池素子40において、正極41からリチウムが放出されると共に、そのリチウムが電解液を介して負極42に吸蔵される。一方、二次電池の放電時には、電池素子40において、負極42からリチウムが放出されると共に、そのリチウムが電解液を介して正極41に吸蔵される。これらの充放電時には、リチウムがイオン状態で吸蔵放出される。
<1-2. Operation>
When the secondary battery is charged, lithium is released from the positive electrode 41 in the battery element 40, and the lithium is absorbed in the negative electrode 42 via the electrolyte. Lithium is released from the negative electrode 42 and is absorbed into the positive electrode 41 via the electrolyte. During these charge and discharge operations, lithium is absorbed and released in an ionic state.

<1-3.製造方法>
図4は、二次電池の製造工程に用いられる外装缶10の斜視構成を表しており、図1に対応している。
<1-3. Manufacturing method>
FIG. 4 shows a perspective view of an exterior can 10 used in the manufacturing process of a secondary battery, and corresponds to FIG.

図4は、収納部11に蓋部12が溶接される前の、蓋部12が収納部11から分離されている状態を示している。 Figure 4 shows the state in which the lid portion 12 is separated from the storage portion 11 before the lid portion 12 is welded to the storage portion 11.

以下の説明では、図4と共に、随時、既に説明した図1~図3を参照する。 In the following explanation, reference will be made to Figures 1 to 3, which have already been described, as well as Figure 4.

ここでは、外装缶10を形成するために、図4に示したように、互いに物理的に分離されている収納部11および蓋部12を用意する。収納部11は、底部11Bと側壁部11Wとが互いに一体化された略器状の部材であり、開口部11Kを有している。ただし、互いに物理的に分離されている底部11Bと側壁部11Wとをそれぞれ用意し、底部11Bに側壁部11Wを溶接することにより収納部11を形成してもよい。側壁部11Wの内側には、凸部11Pが設けられている。凸部11Pは、例えば側壁部11Wと一体に形成されたものである。あるいは、側壁部11Wと別体として形成された凸部11Pを側壁部11Wの内側に取り付けるようにしてもよい。 To form the exterior can 10, as shown in FIG. 4, a storage section 11 and a lid section 12 that are physically separated from each other are prepared. The storage section 11 is a roughly container-shaped member in which a bottom section 11B and a side wall section 11W are integrated with each other, and has an opening section 11K. However, the bottom section 11B and the side wall section 11W that are physically separated from each other may be prepared, and the storage section 11 may be formed by welding the side wall section 11W to the bottom section 11B. A protrusion 11P is provided on the inside of the side wall section 11W. The protrusion 11P is, for example, formed integrally with the side wall section 11W. Alternatively, the protrusion 11P formed separately from the side wall section 11W may be attached to the inside of the side wall section 11W.

蓋部12は、底部M1に該当する略板状の部材であり、後述するように、蓋部12の下面に、あらかじめ外部端子20がガスケット30(図4では省略)を介して取り付ける。 The lid 12 is a generally plate-shaped member that corresponds to the bottom M1, and as described below, the external terminal 20 is attached in advance to the underside of the lid 12 via a gasket 30 (not shown in FIG. 4).

[正極の作製]
最初に、正極活物質、正極結着剤および正極導電剤などを混合することにより正極合剤を作製する。次に、作製した正極合剤を有機溶剤などに投入することにより、ペースト状の正極合剤スラリーを調製する。続いて、正極集電体41Aの両面に正極合剤スラリーを塗布することにより、正極活物質層41Bを形成する。最後に、ロールプレス機などを用いて正極活物質層41Bを圧縮成型する。この場合には、正極活物質層41Bを加熱してもよいし、圧縮成型を複数回繰り返してもよい。これにより、正極41が作製される。
[Preparation of Positive Electrode]
First, a positive electrode mixture is prepared by mixing a positive electrode active material, a positive electrode binder, a positive electrode conductive agent, and the like. Next, the prepared positive electrode mixture is put into an organic solvent or the like to prepare a paste-like positive electrode mixture slurry. Next, the positive electrode mixture slurry is applied to both sides of the positive electrode current collector 41A to form a positive electrode active material layer 41B. Finally, the positive electrode active material layer 41B is compression molded using a roll press or the like. In this case, the positive electrode active material layer 41B may be heated, or the compression molding may be repeated multiple times. In this way, the positive electrode 41 is prepared.

[負極の作製]
正極41の作製手順と同様の手順により、負極42を作製する。具体的には、負極集電体42Aを用意したのち、負極活物質、負極結着剤および負極導電剤などを混合してなる負極合剤を有機溶剤に投入してペースト状の負極合剤スラリーを調製する。負極集電体42Aについては、その幅方向の両端部を同方向に僅かに曲げることで上端部42Uおよび下端部42Lを形成する。次に、負極集電体42Aの両面に負極合剤スラリーを塗布することにより、負極活物質層42Bを形成する。こののち、ロールプレス機などを用いて負極活物質層42Bを圧縮成型する。これにより、負極42が作製される。
[Preparation of negative electrode]
The negative electrode 42 is produced by the same procedure as the positive electrode 41. Specifically, after preparing the negative electrode collector 42A, a negative electrode mixture obtained by mixing a negative electrode active material, a negative electrode binder, a negative electrode conductive agent, etc. is poured into an organic solvent to prepare a paste-like negative electrode mixture slurry. The negative electrode collector 42A has both ends in the width direction slightly bent in the same direction to form an upper end 42U and a lower end 42L. Next, the negative electrode mixture slurry is applied to both sides of the negative electrode collector 42A to form a negative electrode active material layer 42B. After this, the negative electrode active material layer 42B is compression molded using a roll press or the like. This produces the negative electrode 42.

[電解液の調製]
溶媒に電解質塩を投入する。これにより、溶媒中において電解質塩が分散または溶解されるため、電解液が調製される。
[Preparation of electrolyte solution]
An electrolyte salt is added to a solvent, whereby the electrolyte salt is dispersed or dissolved in the solvent, and an electrolyte solution is prepared.

[二次電池の組み立て]
最初に、抵抗溶接法などの溶接法を用いて、シーラント61により周囲を被覆されている正極リード51を正極41(正極集電体41A)に接続させると共に、負極リード52を負極42(負極集電体42A)に接続させる。
[Assembly of secondary battery]
First, using a welding method such as resistance welding, the positive electrode lead 51, whose periphery is covered with a sealant 61, is connected to the positive electrode 41 (positive electrode current collector 41A), and the negative electrode lead 52 is connected to the negative electrode 42 (negative electrode current collector 42A).

続いて、正極41と負極42とをセパレータ43を介して積層させたのち、正極41、負極42およびセパレータ43を含む積層体を巻回させることにより、図4に示したように、巻回体40Zを作製する。その際、巻回体40Zの外径φ40Zを、凸部11Pの開口部11PKの内径φ11PKよりもわずかに小さくなるようにする(φ40Z<φ11PK)。巻回体40Zを収納部11の内部に収納可能にするためである。巻回体40Zは、正極41、負極42およびセパレータ43のそれぞれに電解液が含浸されていないことを除いて、電池素子40の構成と同様の構成を有している。なお、図4では、正極リード51および負極リード52のそれぞれの図示を省略している。 Next, the positive electrode 41 and the negative electrode 42 are stacked with the separator 43 interposed therebetween, and then the stack including the positive electrode 41, the negative electrode 42, and the separator 43 is wound to produce the wound body 40Z as shown in FIG. 4. At that time, the outer diameter φ40Z of the wound body 40Z is made slightly smaller than the inner diameter φ11PK of the opening 11PK of the protruding portion 11P (φ40Z<φ11PK). This is to make it possible to store the wound body 40Z inside the storage section 11. The wound body 40Z has a configuration similar to that of the battery element 40, except that the positive electrode 41, the negative electrode 42, and the separator 43 are not impregnated with the electrolyte. Note that in FIG. 4, the positive electrode lead 51 and the negative electrode lead 52 are not shown.

続いて、開口部11Kから収納部11の内部に、正極リード51および負極リード52のそれぞれが接続されている巻回体40Zを収納する。その際、巻回体40Zは、凸部11Pよりも下方の空間、すなわち、高さ方向Zにおいて凸部11Pと底部11Bとの間の空間に収納される。この場合には、抵抗溶接法などの溶接法を用いて、負極リード52を収納部11に接続させる。続いて、巻回体40Zの上に絶縁フィルム63を載置する。 Then, the wound body 40Z to which the positive electrode lead 51 and the negative electrode lead 52 are connected is stored inside the storage section 11 through the opening 11K. At this time, the wound body 40Z is stored in the space below the convex portion 11P, that is, in the space between the convex portion 11P and the bottom portion 11B in the height direction Z. In this case, the negative electrode lead 52 is connected to the storage section 11 using a welding method such as resistance welding. Next, an insulating film 63 is placed on the wound body 40Z.

続いて、あらかじめ外部端子20がガスケット30を介して取り付けられている蓋部12を準備したのち、抵抗溶接法などの溶接法を用いて、貫通口12Kを経由して正極リード51を外部端子20に接続する。 Next, after preparing the lid 12 to which the external terminal 20 is attached via the gasket 30, the positive electrode lead 51 is connected to the external terminal 20 via the through hole 12K using a welding method such as resistance welding.

これにより、収納部11の内部に収納されている巻回体40Z(正極41)と、蓋部12に取り付けられている外部端子20とが正極リード51を介して互いに接続される。 As a result, the wound body 40Z (positive electrode 41) stored inside the storage section 11 and the external terminal 20 attached to the lid section 12 are connected to each other via the positive electrode lead 51.

続いて、開口部11Kから収納部11の内部に電解液を注入する。この場合には、上記したように、正極リード51を介して電池素子40および外部端子20が互いに接続されていても、蓋部12が開口部11Kを塞いでいないので、開口部11Kから収納部11の内部に電解液を容易に注入することができる。これにより、正極41、負極42およびセパレータ43を含む巻回体40Zに電解液が含浸され、巻回電極体である電池素子40が作製される。 Then, the electrolyte is injected into the storage section 11 through the opening 11K. In this case, even if the battery element 40 and the external terminal 20 are connected to each other through the positive electrode lead 51 as described above, the lid 12 does not close the opening 11K, so that the electrolyte can be easily injected into the storage section 11 through the opening 11K. As a result, the wound body 40Z including the positive electrode 41, the negative electrode 42, and the separator 43 is impregnated with the electrolyte, and the battery element 40, which is a wound electrode body, is produced.

続いて、収納部11に接近するように蓋部12を倒すことにより、蓋部12を用いて開口部11Kを塞いだのち、レーザー溶接法などの溶接法を用いて収納部11に蓋部12を溶接する。この場合には、図2に示したように、蓋部12と電池素子40との間に正極リード51の一部が挟まれると共に、正極リード51が外部端子20に対する接続場所よりも手前において湾曲した折り返し部分513が形成されるようにする。これにより、外装缶10が形成されると共に、外装缶10の内部に電池素子40などが収納され、二次電池の組み立てが完了する。 Then, the lid 12 is tilted down so as to approach the storage section 11, and the opening 11K is closed with the lid 12, and then the lid 12 is welded to the storage section 11 using a welding method such as laser welding. In this case, as shown in FIG. 2, a part of the positive electrode lead 51 is sandwiched between the lid 12 and the battery element 40, and a curved folded portion 513 is formed in the positive electrode lead 51 before the connection point to the external terminal 20. In this way, the outer can 10 is formed, and the battery element 40 and the like are stored inside the outer can 10, completing the assembly of the secondary battery.

[二次電池の安定化]
組み立て後の二次電池を充放電させる。環境温度、充放電回数(サイクル数)および充放電条件などの各種条件は、任意に設定可能である。これにより、負極42などの表面に被膜が形成されるため、二次電池の状態が電気化学的に安定化する。よって、二次電池が完成する。充放電後の電池素子40は膨張するので、その外径φ40は凸部11Pの開口部11PKの内径φ11PKよりも大きくなる。
[Stabilization of secondary battery]
The assembled secondary battery is charged and discharged. Various conditions such as the environmental temperature, the number of charge/discharge cycles (number of cycles), and the charge/discharge conditions can be set arbitrarily. As a result, a coating is formed on the surface of the negative electrode 42, etc., and the state of the secondary battery is electrochemically stabilized. Thus, the secondary battery is completed. Since the battery element 40 expands after charging and discharging, its outer diameter φ40 becomes larger than the inner diameter φ11PK of the opening 11PK of the protruding portion 11P.

<1-4.作用および効果>
このように、本実施の形態の二次電池によれば、外装缶10は、貫通口12Kが設けられた蓋部12と、高さ方向Zに電池素子40を挟んで蓋部12と対向する底部11Bと、蓋部12と底部11Bとを繋ぐと共に電池素子40を取り囲む側壁部11Wと、側壁部11Wのうちの電池素子40と蓋部12との間に位置する中間部分から外装缶10の内側に突出する凸部11Pとを有する。ここで、凸部11Pは、電池素子40と高さ方向Zに重なり合う重なり部分OLを含む。このため、電池素子40を、凸部11Pと底部11Bと側壁部11Wとによって安定的に保持することができる。したがって、二次電池に振動が加わった場合であっても電池素子40に対する局所的な応力の印加を緩和することができ、高い安全性を得ることができる。
<1-4. Actions and Effects>
Thus, according to the secondary battery of the present embodiment, the exterior can 10 has the lid portion 12 provided with the through hole 12K, the bottom portion 11B facing the lid portion 12 with the battery element 40 in the height direction Z, the side wall portion 11W connecting the lid portion 12 and the bottom portion 11B and surrounding the battery element 40, and the protrusion portion 11P protruding from an intermediate portion of the side wall portion 11W located between the battery element 40 and the lid portion 12 toward the inside of the exterior can 10. Here, the protrusion portion 11P includes an overlapping portion OL that overlaps with the battery element 40 in the height direction Z. Therefore, the battery element 40 can be stably held by the protrusion portion 11P, the bottom portion 11B, and the side wall portion 11W. Therefore, even if vibration is applied to the secondary battery, the application of local stress to the battery element 40 can be alleviated, and high safety can be obtained.

本実施の形態の二次電池では、特に、凸部11Pが、電池素子を取り囲むように側壁部11Wの全周に亘って円環状に設けられている。このため、本実施の形態の二次電池は、中心線PCを取り囲む周回方向の一部のみに凸部11Pが設けられている場合と比較して、より安定して電池素子40を保持することができ、より高い安全性を確保することができる。 In particular, in the secondary battery of this embodiment, the protrusion 11P is provided in an annular shape around the entire circumference of the side wall portion 11W so as to surround the battery element. Therefore, the secondary battery of this embodiment can hold the battery element 40 more stably and ensure higher safety compared to a case in which the protrusion 11P is provided only on a portion of the circumference surrounding the center line PC.

また、本実施の形態の二次電池では、凸部11Pの先端部分11ASが丸みを帯びた形状を有するようにしている。このため、振動が印加されたり電池素子40の膨張収縮が生じたりすることにより凸部11Pが電池素子40と接触した場合であっても、電池素子40の損傷を十分に回避することができる。したがって、よりいっそう高い安全性を確保することができる。 In addition, in the secondary battery of this embodiment, the tip portion 11AS of the protrusion 11P has a rounded shape. Therefore, even if the protrusion 11P comes into contact with the battery element 40 due to the application of vibration or the expansion and contraction of the battery element 40, damage to the battery element 40 can be sufficiently avoided. Therefore, an even higher level of safety can be ensured.

また、本実施の形態の二次電池では、蓋部12と外部端子20とが絶縁性樹脂であるガスケット30により固着されている。このため、振動に対する機械的強度を高くすることができる。さらに、蓋部12と外部端子20との隙間に異物が進入することによる短絡発生を防止できる。 In addition, in the secondary battery of this embodiment, the lid portion 12 and the external terminal 20 are fixed with a gasket 30 made of insulating resin. This increases the mechanical strength against vibration. Furthermore, it is possible to prevent short circuits caused by foreign matter entering the gap between the lid portion 12 and the external terminal 20.

特に、本実施形態の二次電池では、以下で説明する理由により、上記した作用および効果が得られる。 In particular, the secondary battery of this embodiment provides the above-mentioned functions and effects for the reasons explained below.

コイン型およびボタン型などと呼称される本実施形態の二次電池、すなわち扁平かつ柱状の立体的形状を有している二次電池は、図1および図2から明らかなように、正極41の外部接続用端子として機能する小型の外部端子20を備えている。この場合には、外部端子20のサイズが小さいため、外部端子20に対する正極リード51の接続面積が小さくなる。これにより、外部端子20と正極リード51との電気的な接続状態を維持するために、外装缶10の内部において正極リード51を十分に固定する必要がある。 The secondary battery of this embodiment, which is called a coin type or button type, i.e., a secondary battery having a flat and columnar three-dimensional shape, is provided with a small external terminal 20 that functions as an external connection terminal for the positive electrode 41, as is clear from Figs. 1 and 2. In this case, since the size of the external terminal 20 is small, the connection area of the positive electrode lead 51 to the external terminal 20 is small. Therefore, in order to maintain the electrical connection between the external terminal 20 and the positive electrode lead 51, it is necessary to sufficiently fix the positive electrode lead 51 inside the outer can 10.

その点、本実施形態の二次電池では、外装缶10の内部での正極リード51の移動が十分に抑制されているので、外部端子20に対する正極リード51の接続面積が小さくても、外部端子20から正極リード51が離脱したり正極リード51が破断したりする可能性が極めて低い。よって、本実施の形態の二次電池によれば、振動や衝撃などの外力を受けた場合であっても、外部端子20と正極リード51との電気的な接続状態を良好に維持することができる。したがって、本実施の形態の二次電池によれば、小型化した場合であっても高い物理的耐久性を実現できる。 In this respect, in the secondary battery of this embodiment, the movement of the positive electrode lead 51 inside the outer can 10 is sufficiently suppressed, so that even if the connection area of the positive electrode lead 51 to the external terminal 20 is small, the possibility of the positive electrode lead 51 coming off the external terminal 20 or breaking is extremely low. Therefore, according to the secondary battery of this embodiment, even if it is subjected to an external force such as vibration or impact, it is possible to maintain a good electrical connection state between the external terminal 20 and the positive electrode lead 51. Therefore, according to the secondary battery of this embodiment, it is possible to achieve high physical durability even when it is miniaturized.

また、正極41の外部接続用端子である小型の外部端子20を備えている本実施形態の二次電池では、図2から明らかなように、負極42の外部接続用端子として機能する外装缶10の蓋部12が外部端子20に近接して配置されている。すなわち、互いに異なる極性を有する2つの外部接続用端子である蓋部12および外部端子20が互いに接近している。したがって、蓋部12と外部端子20との短絡を防止するためには、外部端子20に対する正極リード51の接続面積を十分に小さくし、正極リード51を蓋部12から十分に遠ざけることが望ましい。 In addition, in the secondary battery of this embodiment, which is provided with a small external terminal 20 that is an external connection terminal for the positive electrode 41, as is clear from FIG. 2, the lid 12 of the exterior can 10 that functions as an external connection terminal for the negative electrode 42 is disposed close to the external terminal 20. That is, the lid 12 and the external terminal 20, which are two external connection terminals having different polarities, are close to each other. Therefore, in order to prevent a short circuit between the lid 12 and the external terminal 20, it is desirable to make the connection area of the positive electrode lead 51 to the external terminal 20 sufficiently small and to place the positive electrode lead 51 sufficiently far from the lid 12.

その点、本実施形態の二次電池では、外装缶10の内部での正極リード51の移動が十分に抑制されているので、外部端子20に対する正極リード51の接続面積が小さくても、外部端子20から正極リード51が離脱したり正極リード51が破断したりする可能性が極めて低い。よって、本実施の形態の二次電池によれば、振動や衝撃などの外力を受けた場合であっても、外部端子20と正極リード51との電気的な接続状態を良好に維持することができる。したがって、本実施の形態の二次電池によれば、小型化した場合であっても、蓋部12と外部端子20との短絡を防止しつつ、高い物理的耐久性を実現できる。 In this respect, in the secondary battery of this embodiment, the movement of the positive electrode lead 51 inside the outer can 10 is sufficiently suppressed, so that even if the connection area of the positive electrode lead 51 to the external terminal 20 is small, the possibility of the positive electrode lead 51 coming off from the external terminal 20 or the positive electrode lead 51 breaking is extremely low. Therefore, according to the secondary battery of this embodiment, even if it is subjected to an external force such as vibration or impact, it is possible to maintain a good electrical connection state between the external terminal 20 and the positive electrode lead 51. Therefore, according to the secondary battery of this embodiment, even if it is miniaturized, it is possible to realize high physical durability while preventing a short circuit between the lid portion 12 and the external terminal 20.

また、絶縁性のセパレータ43の高さが負極42の高さよりも大きくなっており、正極リード51の一部がセパレータ43を介して負極42から絶縁されていれば、その正極リード51と負極42との短絡が防止されるため、より高い信頼性を得ることができる。 In addition, if the height of the insulating separator 43 is greater than the height of the negative electrode 42 and a portion of the positive electrode lead 51 is insulated from the negative electrode 42 via the separator 43, a short circuit between the positive electrode lead 51 and the negative electrode 42 is prevented, resulting in higher reliability.

この場合には、正極41および負極42がセパレータ43を介して互いに対向しながら巻回されており、正極リード51が正極41の最外周よりも内周側において正極41に接続されていれば、電解液の這い上がりに起因する外装缶10の腐食が防止される。このため、さらに高い信頼性を得ることができる。 In this case, if the positive electrode 41 and the negative electrode 42 are wound facing each other with the separator 43 interposed therebetween, and the positive electrode lead 51 is connected to the positive electrode 41 on the inner side of the outermost periphery of the positive electrode 41, corrosion of the outer can 10 caused by the electrolyte creeping up can be prevented. This makes it possible to obtain even higher reliability.

また、シーラント61が正極リード51の周囲を被覆しており、その正極リード51の一部がシーラント61を介して外装缶10および負極42のそれぞれから絶縁されていれば、その正極リード51と外装缶10との短絡が防止されると共に、その正極リード51と負極42との短絡が防止されるため、より高い信頼性を得ることができる。 In addition, if the sealant 61 covers the periphery of the positive electrode lead 51 and a portion of the positive electrode lead 51 is insulated from the outer can 10 and the negative electrode 42 via the sealant 61, a short circuit between the positive electrode lead 51 and the outer can 10 is prevented, and a short circuit between the positive electrode lead 51 and the negative electrode 42 is also prevented, resulting in higher reliability.

この場合には、特に、正極リード51の周囲がシーラント61により被覆されていると、以下のような作用効果が得られる。すなわち、正極リード51がシーラント61を介して外装缶10および電池素子40により挟まれる際に、外装缶10とシーラント61との間にグリップ力が発生すると共に、電池素子40とシーラント61との間にグリップ力が発生する。これにより、シーラント61を介して正極リード51に供給されるグリップ力を利用して、正極リード51が外装缶10および電池素子40により保持されやすくなる。よって、正極リード51がシーラント61を介して外装缶10および負極42から絶縁される。そのうえ、シーラント61を利用して外装缶10の内部において正極リード51がより固定されやすくなるため、さらに高い物理的耐久性を得ることができる。 In this case, particularly when the periphery of the positive electrode lead 51 is covered with the sealant 61, the following action and effect can be obtained. That is, when the positive electrode lead 51 is sandwiched between the outer can 10 and the battery element 40 via the sealant 61, a gripping force is generated between the outer can 10 and the sealant 61, and a gripping force is also generated between the battery element 40 and the sealant 61. As a result, the positive electrode lead 51 is easily held by the outer can 10 and the battery element 40 by utilizing the gripping force supplied to the positive electrode lead 51 via the sealant 61. Therefore, the positive electrode lead 51 is insulated from the outer can 10 and the negative electrode 42 via the sealant 61. In addition, the sealant 61 makes it easier to fix the positive electrode lead 51 inside the outer can 10, thereby obtaining even higher physical durability.

また、絶縁フィルム63が電池素子40と正極リード51との間に配置されており、その正極リード51の一部が絶縁フィルム63を介して負極42から絶縁されていれば、その正極リード51と負極42との短絡が防止される。このため、より高い信頼性を得ることができる。 In addition, if an insulating film 63 is disposed between the battery element 40 and the positive electrode lead 51, and a portion of the positive electrode lead 51 is insulated from the negative electrode 42 via the insulating film 63, a short circuit between the positive electrode lead 51 and the negative electrode 42 is prevented. This makes it possible to obtain higher reliability.

また、二次電池が扁平かつ柱状であり、すなわち二次電池がコイン型およびボタン型などと呼称される二次電池であれば、サイズの観点において制約が大きい小型の二次電池においても正極リード51が破損しにくくなるため、物理的耐久性の観点においてより高い効果を得ることができる。 In addition, if the secondary battery is flat and columnar, i.e., the secondary battery is a type called a coin type or button type, the positive electrode lead 51 is less likely to be damaged even in small secondary batteries that are subject to significant size restrictions, and therefore a greater effect can be obtained in terms of physical durability.

また、二次電池がリチウムイオン二次電池であれば、リチウムの吸蔵放出を利用して十分な電池容量が安定に得られる。 In addition, if the secondary battery is a lithium-ion secondary battery, sufficient battery capacity can be stably obtained by utilizing the absorption and release of lithium.

<2.変形例>
上記した二次電池の構成は、以下で説明するように、適宜、変更可能である。ただし、以下で説明する一連の変形例のうちの任意の2種類以上は、互いに組み合わされてもよい。
2. Modified Examples
The configuration of the secondary battery described above can be modified as appropriate, as described below, although any two or more of the series of modifications described below may be combined with each other.

[変形例1]
図5は、上記実施の形態の変形例1としての二次電池の断面構成を表している。図2の二次電池では、外部端子20が外装缶10の内部、すなわち蓋部12の下面12LSにガスケット30を介して設けられている場合を例示した。しかしながら、本開示の二次電池では、図5に示したように、外部端子20が外装缶10の外部、すなわち、蓋部12の上面12USにガスケット30を介して設けられていてもよい。この場合も上記実施形態の二次電池と同様の効果を得ることができる。
[Modification 1]
Fig. 5 shows a cross-sectional structure of a secondary battery as a first modified example of the above embodiment. In the secondary battery of Fig. 2, the external terminal 20 is provided inside the exterior can 10, i.e., on the lower surface 12LS of the lid portion 12 via a gasket 30. However, in the secondary battery of the present disclosure, as shown in Fig. 5, the external terminal 20 may be provided outside the exterior can 10, i.e., on the upper surface 12US of the lid portion 12 via a gasket 30. In this case, the same effects as those of the secondary battery of the above embodiment can be obtained.

本技術の実施例に関して説明する。 An example of this technology will be explained.

上記実施の形態および変形例で説明した本開示の二次電池を作製したのち、それらの二次電池の電池特性の評価を行った。併せて、比較例としての二次電池を作製し、その二次電池の電池特性の評価も行った。 After producing the secondary batteries of the present disclosure described in the above embodiment and modified example, the battery characteristics of those secondary batteries were evaluated. In addition, a secondary battery was produced as a comparative example, and the battery characteristics of that secondary battery were also evaluated.

[二次電池の作製]
<実施例1>
まず、実施例1として、図2などに示した二次電池を以下の要領で作製した。
[Preparation of secondary battery]
Example 1
First, as Example 1, the secondary battery shown in FIG. 2 was fabricated in the following manner.

(正極の作製)
最初に、正極活物質(LiCoO2 )91質量部と、正極結着剤(ポリフッ化ビニリデン)3質量部と、正極導電剤(黒鉛)6質量部とを混合することにより、正極合剤とした。続いて、有機溶剤(N-メチル-2-ピロリドン)に正極合剤を投入したのち、その有機溶剤を撹拌することにより、ペースト状の正極合剤スラリーを調製した。続いて、コーティング装置を用いて正極集電体41A(厚さ=12μmである帯状のアルミニウム箔)の両面に正極合剤スラリーを塗布したのち、その正極合剤スラリーを乾燥させることにより、正極活物質層41Bを形成した。最後に、ロールプレス機を用いて正極活物質層41Bを圧縮成型した。これにより、正極41(幅=3.3mm)が作製された。
(Preparation of Positive Electrode)
First, 91 parts by mass of a positive electrode active material (LiCoO 2 ), 3 parts by mass of a positive electrode binder (polyvinylidene fluoride), and 6 parts by mass of a positive electrode conductive agent (graphite) were mixed to prepare a positive electrode mixture. Next, the positive electrode mixture was added to an organic solvent (N-methyl-2-pyrrolidone), and the organic solvent was stirred to prepare a paste-like positive electrode mixture slurry. Next, the positive electrode mixture slurry was applied to both sides of a positive electrode current collector 41A (a strip-shaped aluminum foil having a thickness of 12 μm) using a coating device, and then the positive electrode mixture slurry was dried to form a positive electrode active material layer 41B. Finally, the positive electrode active material layer 41B was compression molded using a roll press machine. As a result, a positive electrode 41 (width = 3.3 mm) was produced.

(負極の作製)
最初に、負極活物質(黒鉛)95質量部と、負極結着剤(ポリフッ化ビニリデン)5質量部とを混合することにより、負極合剤とした。続いて、有機溶剤(N-メチル-2-ピロリドン)に負極合剤を投入したのち、その有機溶剤を撹拌することにより、ペースト状の負極合剤スラリーを調製した。続いて、コーティング装置を用いて負極集電体42A(厚さ=15μmである帯状の銅箔)の両面に正極合剤スラリーを塗布したのち、その負極合剤スラリーを乾燥させることにより、負極活物質層42Bを形成した。最後に、ロールプレス機を用いて負極活物質層42Bを圧縮成型した。これにより、負極42(幅=3.8mm)が作製された。
(Preparation of negative electrode)
First, 95 parts by mass of the negative electrode active material (graphite) and 5 parts by mass of the negative electrode binder (polyvinylidene fluoride) were mixed to prepare a negative electrode mixture. Next, the negative electrode mixture was added to an organic solvent (N-methyl-2-pyrrolidone), and the organic solvent was stirred to prepare a paste-like negative electrode mixture slurry. Next, the positive electrode mixture slurry was applied to both sides of the negative electrode current collector 42A (a strip-shaped copper foil having a thickness of 15 μm) using a coating device, and then the negative electrode mixture slurry was dried to form the negative electrode active material layer 42B. Finally, the negative electrode active material layer 42B was compression molded using a roll press machine. This produced the negative electrode 42 (width = 3.8 mm).

(電解液の調製)
溶媒(炭酸エチレンおよび炭酸ジエチル)に電解質塩(LiPF6 )を添加したのち、その溶媒を攪拌した。この場合には、溶媒の混合比(重量比)を炭酸エチレン:炭酸ジエチル=30:70としたと共に、電解質塩の含有量を溶媒に対して1mol/kgとした。これにより、溶媒中において電解質塩が溶解または分散されたため、電解液が調製された。
(Preparation of Electrolyte)
After adding the electrolyte salt ( LiPF6 ) to the solvent (ethylene carbonate and diethyl carbonate), the solvent was stirred. In this case, the mixing ratio (weight ratio) of the solvent was ethylene carbonate:diethyl carbonate=30:70, and the content of the electrolyte salt was 1 mol/kg relative to the solvent. As a result, the electrolyte salt was dissolved or dispersed in the solvent, and an electrolyte solution was prepared.

(二次電池の組み立て)
最初に、抵抗溶接法を用いて、チューブ状のシーラント61(ポリプロピレンフィルム,外径=9.0mm,内径=3.0mm)により周囲を部分的に被覆されたアルミニウム製の正極リード51(厚さ=0.1mm,幅=2.0mm,正極41からの突出長さ=11.7mm)を正極41(正極集電体41A)に溶接した。また、抵抗溶接法を用いて、ニッケル製の負極リード52(厚さ=0.1mm,幅=2.0mm,負極42からの突出長さ=6.0mm)を負極42(負極集電体42A)に溶接した。この場合には、正極リード51の溶接位置が正極41の巻回途中となるように、その正極リード51の溶接位置を調整した。
(Assembly of secondary batteries)
First, a positive electrode lead 51 (thickness = 0.1 mm, width = 2.0 mm, protruding length from the positive electrode 41 = 11.7 mm) made of aluminum, the periphery of which was partially covered with a tubular sealant 61 (polypropylene film, outer diameter = 9.0 mm, inner diameter = 3.0 mm), was welded to the positive electrode 41 (positive electrode current collector 41A) by using a resistance welding method. In addition, a negative electrode lead 52 (thickness = 0.1 mm, width = 2.0 mm, protruding length from the negative electrode 42 = 6.0 mm) made of nickel was welded to the negative electrode 42 (negative electrode current collector 42A) by using a resistance welding method. In this case, the welding position of the positive electrode lead 51 was adjusted so that the welding position of the positive electrode lead 51 was in the middle of winding the positive electrode 41.

続いて、セパレータ43(厚さ=25μmおよび幅=4.0mmである微多孔性ポリエチレンフィルム)を介して正極41および負極42を互いに積層させたのち、その正極41、負極42およびセパレータ43を巻回させることにより、巻回中心空間40K(内径=2.0mm)を有する円筒状の巻回体40Z(外径=8.99mm)を作製した。 Then, the positive electrode 41 and the negative electrode 42 were stacked on top of each other with a separator 43 (a microporous polyethylene film having a thickness of 25 μm and a width of 4.0 mm) interposed therebetween, and the positive electrode 41, the negative electrode 42, and the separator 43 were wound to produce a cylindrical wound body 40Z (outer diameter = 8.99 mm) having a central space 40K (inner diameter = 2.0 mm).

続いて、開口部11Kからステンレス(SUS316)製の円筒状の収納部11(肉厚=0.15mm,外径12.0mm,高さ=5.0mm)の内部に下敷き用のリング状の絶縁フィルム(ポリイミドフィルム,外径=11.6mm,内径=2.2mm,厚さ=0.05mm)を収納したのち、その収納部11の内部に巻回体40Zを収納した。この場合には、抵抗溶接法を用いて、負極リード52を収納部11に溶接した。 Next, a ring-shaped insulating film (polyimide film, outer diameter = 11.6 mm, inner diameter = 2.2 mm, thickness = 0.05 mm) for underlay was placed inside the cylindrical storage section 11 (wall thickness = 0.15 mm, outer diameter = 12.0 mm, height = 5.0 mm) made of stainless steel (SUS316) through the opening 11K, and then the wound body 40Z was placed inside the storage section 11. In this case, the negative electrode lead 52 was welded to the storage section 11 using resistance welding.

次に、貫通口12K(内径=3.0mm)が設けられたアルミニウム製の円盤状の外部端子20(肉厚=0.3mm,外径=7.2mm)を用意した。また、ステンレス(SUS316)製の円盤状の蓋部12(肉厚=0.15mm,外径=11.7mm)を用意した。蓋部12の下面12LSに絶縁性樹脂を塗布したのち、その絶縁性樹脂に外部端子20を載置した。絶縁性樹脂としては、ポリイミドを用いた。続いて、絶縁性樹脂を加熱して溶融させつつ外部端子20を載置して加圧したのち、絶縁性樹脂を冷却した。その結果、冷却された絶縁性樹脂からなるガスケット30により、外部端子20が蓋部12に溶着された。 Next, a disk-shaped external terminal 20 (thickness = 0.3 mm, outer diameter = 7.2 mm) made of aluminum with a through hole 12K (inner diameter = 3.0 mm) was prepared. A disk-shaped lid 12 (thickness = 0.15 mm, outer diameter = 11.7 mm) made of stainless steel (SUS316) was also prepared. After applying an insulating resin to the lower surface 12LS of the lid 12, the external terminal 20 was placed on the insulating resin. Polyimide was used as the insulating resin. Next, the insulating resin was heated and melted while the external terminal 20 was placed and pressurized, and the insulating resin was cooled. As a result, the external terminal 20 was welded to the lid 12 by the gasket 30 made of the cooled insulating resin.

続いて、抵抗溶接法を用いて、ガスケット30を介して蓋部12に取り付けられた外部端子20の中央部分に正極リード51を溶接した。 Next, the positive electrode lead 51 was welded to the center of the external terminal 20 attached to the lid 12 via the gasket 30 using resistance welding.

続いて、収納部11に対して蓋部12を立てた状態において、開口部11Kから収納部11の内部に電解液を注入した。これにより、巻回体40Z(正極41、負極42およびセパレータ43)に電解液が含浸されたため、電池素子40(外径=9.08mm)が作製された。 Next, with the lid 12 standing upright on the storage section 11, the electrolyte was injected into the storage section 11 through the opening 11K. As a result, the wound body 40Z (positive electrode 41, negative electrode 42, and separator 43) was impregnated with the electrolyte, and the battery element 40 (outer diameter = 9.08 mm) was produced.

最後に、蓋部12を用いて開口部11Kを閉塞したのち、レーザー溶接法を用いて、収納部11に蓋部12を溶接した。その際、電池素子40と正極リード51との間に円盤状の絶縁フィルム63(ポリイミドフィルム,外径=3.2mm)を配置した。これにより、収納部11および蓋部12により外装缶10が形成されると共に、外装缶10の内部に電池素子40が封入され、二次電池(外径D1=9.50mm,高さH1=4.00mm)が組み立てられた。 Finally, the opening 11K was closed with the lid 12, and the lid 12 was welded to the storage section 11 using a laser welding method. At that time, a disk-shaped insulating film 63 (polyimide film, outer diameter = 3.2 mm) was placed between the battery element 40 and the positive electrode lead 51. As a result, the storage section 11 and the lid 12 formed the outer can 10, and the battery element 40 was enclosed inside the outer can 10, and a secondary battery (outer diameter D1 = 9.50 mm, height H1 = 4.00 mm) was assembled.

(二次電池の安定化)
常温環境中(温度=23℃)において、組み立て後の二次電池を1サイクル充放電させた。充電時には、0.1Cの電流で電圧が4.2Vに到達するまで定電流充電したのち、その4.2Vの電圧で電流が0.05Cに到達するまで定電圧充電した。放電時には、0.1Cの電流で電圧が3.0Vに到達するまで定電流放電した。0.1Cとは、電池容量(理論容量)を10時間で放電しきる電流値であると共に、0.05Cとは、電池容量を20時間で放電しきる電流値である。
(Stabilization of secondary batteries)
The assembled secondary battery was charged and discharged for one cycle in a room temperature environment (temperature = 23 ° C.). During charging, the battery was charged at a constant current of 0.1 C until the voltage reached 4.2 V, and then charged at a constant voltage of 4.2 V until the current reached 0.05 C. During discharging, the battery was discharged at a constant current of 0.1 C until the voltage reached 3.0 V. 0.1 C is the current value at which the battery capacity (theoretical capacity) is fully discharged in 10 hours, and 0.05 C is the current value at which the battery capacity is fully discharged in 20 hours.

これにより、負極42などの表面に被膜が形成されたため、二次電池の状態が電気化学的に安定化した。よって、実施例1の二次電池が完成した。なお、実施例1の二次電池における各部位の寸法(図6参照)、すなわち外装缶10の内径D2、開口部11PKの内径φ11PK、外装缶10の内側高さH2、凸部高さH11P、充放電前の巻回体40Zの外径φ40、電池素子40の外径φ40、電池素子40の高さH40、外部端子20の厚さT20は、後出の表1に示した通りである。図6は、実施例1の二次電池の各部位の寸法を説明する概略図である。 As a result, a coating was formed on the surface of the negative electrode 42 and other parts, and the state of the secondary battery was electrochemically stabilized. Thus, the secondary battery of Example 1 was completed. The dimensions of each part of the secondary battery of Example 1 (see FIG. 6), i.e., the inner diameter D2 of the outer can 10, the inner diameter φ11PK of the opening 11PK, the inner height H2 of the outer can 10, the height H11P of the protruding part, the outer diameter φ40 of the wound body 40Z before charging and discharging, the outer diameter φ40 of the battery element 40, the height H40 of the battery element 40, and the thickness T20 of the external terminal 20, are as shown in Table 1 below. FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the dimensions of each part of the secondary battery of Example 1.

Figure 2024067800000002
Figure 2024067800000002

<実施例2>
次に、実施例2として、図5に示した二次電池を作製した。外部端子20が外装缶10の外部、すなわち、蓋部12の上面12USにガスケット30を介して設けられるようにした点を除き、実施例2の二次電池の作製条件は、実施例1の二次電池の作製条件と同様にした。実施例2の二次電池における各部位の寸法(図7参照)は、表1に示した通りである。図7は、実施例2の二次電池の各部位の寸法を説明する概略図である。
Example 2
Next, a secondary battery shown in Fig. 5 was fabricated as Example 2. The fabrication conditions for the secondary battery of Example 2 were the same as those for the secondary battery of Example 1, except that the external terminal 20 was provided outside the exterior can 10, i.e., on the upper surface 12US of the lid portion 12 via a gasket 30. The dimensions of each part of the secondary battery of Example 2 (see Fig. 7) are as shown in Table 1. Fig. 7 is a schematic diagram illustrating the dimensions of each part of the secondary battery of Example 2.

<比較例1>
次に、比較例1として、外装缶10の収納部11が凸部11Pを含まないようにした二次電池を作製した。収納部11が凸部11Pを含まないことを除き、比較例1の二次電池の作製条件は、実施例1の二次電池の作製条件と同様にした。
<Comparative Example 1>
Next, as Comparative Example 1, a secondary battery was fabricated in which the storage section 11 of the outer can 10 did not include the convex portion 11P. Except for the fact that the storage section 11 did not include the convex portion 11P, the fabrication conditions for the secondary battery of Comparative Example 1 were the same as those for the secondary battery of Example 1.

[電池特性の評価]
上記実施例1~2および比較例1の各二次電池について、落下試験(落下高さは1.9mおよび3.0mの2水準)を実施し、正極リード51の亀裂や破断が生じたかどうかの評価をおこなった。それらの結果を表1に示す。なお、各実施例および比較例のサンプル数は20とした。落下試験では、1.9mまたは3.0mの高さからそれぞれコンクリート床に自由落下させ、正極リード51の亀裂や破断が生じたかどうかの目視確認を実施した。
[Evaluation of Battery Characteristics]
A drop test (at two drop heights, 1.9 m and 3.0 m) was conducted on each of the secondary batteries of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, and an evaluation was conducted as to whether or not cracks or breakage occurred in the positive electrode lead 51. The results are shown in Table 1. The number of samples for each Example and Comparative Example was 20. In the drop test, the batteries were allowed to freely drop onto a concrete floor from a height of 1.9 m or 3.0 m, and visual confirmation was performed as to whether or not cracks or breakage occurred in the positive electrode lead 51.

[考察]
表1に示したように、落下高さ1.9mの落下試験では、実施例1~2および比較例1のいずれにおいても正極リード51の亀裂や破断は発生せず、合格率は100%であった。しかしながら、落下高さ3.0mの落下試験の場合、比較例1では25%の確率で正極リード51の亀裂や破断が発生した(合格率は75%であった)。これに対し、実施例1~2では、落下高さ3.0mの落下試験においても正極リード51の亀裂や破断は発生せず、合格率は100%であった。
[Discussion]
As shown in Table 1, in the drop test with a drop height of 1.9 m, no cracks or breaks occurred in the positive electrode lead 51 in any of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, and the pass rate was 100%. However, in the drop test with a drop height of 3.0 m, cracks or breaks occurred in the positive electrode lead 51 with a probability of 25% in Comparative Example 1 (pass rate was 75%). In contrast, in Examples 1 and 2, no cracks or breaks occurred in the positive electrode lead 51 even in the drop test with a drop height of 3.0 m, and the pass rate was 100%.

[まとめ]
表1に示した結果から、本開示の二次電池によれば、電池素子40と高さ方向Zに重なり合う重なり部分OLを含む凸部11Pを有するようにしたので、二次電池に振動が加わった場合であっても電池素子40を安定的に保持することができ、高い安全性が得られることがわかった。
[summary]
From the results shown in Table 1, it can be seen that the secondary battery of the present disclosure has a convex portion 11P including an overlapping portion OL that overlaps with the battery element 40 in the height direction Z, and therefore the battery element 40 can be stably held even when vibration is applied to the secondary battery, thereby achieving high safety.

以上、一実施形態および実施例を挙げながら本開示に関して説明したが、その本開示の構成は、一実施形態および実施例において説明された構成に限定されず、種々に変形可能である。 The present disclosure has been described above with reference to one embodiment and examples, but the configuration of the present disclosure is not limited to the configuration described in the embodiment and examples, and can be modified in various ways.

具体的には、外装缶が溶接缶(クリンプレス缶)である場合に関して説明したが、その外装缶の構成は、特に限定されないため、加締め加工されたクリンプ缶でもよい。このクリンプ缶では、互いに分離された収納部および蓋部がガスケットを介して互いに加締められている。 Specifically, the case where the outer can is a welded can (crimpless can) has been described, but the configuration of the outer can is not particularly limited, and it may be a crimped can that has been crimped. In this crimped can, the storage section and the lid section, which are separated from each other, are crimped together via a gasket.

さらに、電極反応物質がリチウムである場合に関して説明したが、その電極反応物質は、特に限定されない。このため、電極反応物質は、上記したように、ナトリウムおよびカリウムなどの他のアルカリ金属でもよいし、ベリリウム、マグネシウムおよびカルシウムなどのアルカリ土類金属でもよい。この他、電極反応物質は、アルミニウムなどの他の軽金属でもよい。 Furthermore, although the electrode reactant has been described as being lithium, the electrode reactant is not particularly limited. Therefore, as described above, the electrode reactant may be other alkali metals such as sodium and potassium, or alkaline earth metals such as beryllium, magnesium, and calcium. In addition, the electrode reactant may be other light metals such as aluminum.

本明細書中に記載された効果はあくまで例示であり、本技術の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されない。よって、本技術に関して、他の効果が得られてもよい。 The effects described in this specification are merely examples, and the effects of the present technology are not limited to those described in this specification. Therefore, other effects may be obtained with respect to the present technology.

さらに、本開示は、以下の態様を取り得る。
<1>
電池素子と、
第1方向に貫通する貫通口を有し、前記電池素子を収容する外装部材と、
前記外装部材の前記貫通口と前記第1方向に重なり合う位置に、絶縁部材を介して前記外装部材に取り付けられた外部端子と
を備え、
前記外装部材は、
前記貫通口が設けられた蓋部と、
前記第1方向に前記電池素子を挟んで前記蓋部と対向する底部と、
前記蓋部と前記底部とを繋ぐと共に前記電池素子を取り囲む側壁部と、
前記側壁部のうちの前記電池素子と前記蓋部との間に位置する中間部分から前記外装部材の内側に突出すると共に前記電池素子と前記第1方向に重なり合う重なり部分を含む凸部と
を有する
二次電池。
<2>
前記凸部は、前記貫通口と連通する開口を構成する開口縁を含む
上記<1>記載の二次電池。
<3>
前記凸部は、前記蓋部と当接する当接面を含む
上記<1>または<2>に記載の二次電池。
<4>
前記電池素子は、前記第1方向において前記蓋部と対向する上面と、前記第1方向において前記底部と対向する下面と、前記側壁部と対向する側面とを有し、
前記凸部は、前記電池素子の前記上面と対向する対向面を含む
上記<1>から<3>のいずれか1つに記載の二次電池。
<5>
前記底部と前記側壁部とは一体化された容器であり、
前記蓋部の外縁と前記容器の上端部とが嵌合している
上記<1>から<4>のいずれか1つに記載の二次電池。
<6>
前記凸部は、丸みを帯びた形状を有する先端部分を含む
上記<1>から<5>のいずれか1つに記載の二次電池。
<7>
前記凸部は、前記側壁部の全周に亘って設けられた、前記電池素子を取り囲む円環状部分である
上記<1>から<6>のいずれか1つに記載の二次電池。
Furthermore, the present disclosure may take the following aspects.
<1>
A battery element;
an exterior member having a through hole penetrating in a first direction and housing the battery element;
an external terminal attached to the exterior member via an insulating member at a position overlapping the through hole of the exterior member in the first direction,
The exterior member is
A lid portion having the through hole;
a bottom portion facing the lid portion with the battery element interposed therebetween in the first direction;
a sidewall portion connecting the lid portion and the bottom portion and surrounding the battery element;
a protrusion protruding from an intermediate portion of the side wall portion located between the battery element and the lid portion toward the inside of the exterior member and including an overlapping portion overlapping with the battery element in the first direction.
<2>
The secondary battery according to <1> above, wherein the protrusion includes an opening edge that constitutes an opening communicating with the through hole.
<3>
The secondary battery according to <1> or <2> above, wherein the protrusion includes a contact surface that contacts the lid.
<4>
the battery element has an upper surface facing the lid portion in the first direction, a lower surface facing the bottom portion in the first direction, and a side surface facing the side wall portion,
The secondary battery according to any one of <1> to <3>, wherein the protrusion includes an opposing surface that faces the upper surface of the battery element.
<5>
the bottom and the sidewall are an integral container,
The secondary battery according to any one of <1> to <4> above, wherein an outer edge of the lid and an upper end of the container are fitted together.
<6>
The secondary battery according to any one of <1> to <5> above, wherein the protrusion includes a tip portion having a rounded shape.
<7>
The secondary battery according to any one of <1> to <6> above, wherein the protrusion is an annular portion provided around the entire periphery of the side wall portion and surrounding the battery element.

10…外装缶、11…収納部、11B…底部、11W…側壁部、11P…凸部、11K…開口部、12…蓋部、12K…貫通口、20…外部端子、30…ガスケット、40…電池素子、41…正極、41A…正極集電体、41B…正極活物質層、42…負極、42A…負極集電体、42B…負極活物質層、43…セパレータ、40K…巻回中心空間、51…正極リード、52…負極リード、61…シーラント、63…絶縁フィルム、PC…中心線。 10...outer can, 11...storage section, 11B...bottom, 11W...side wall section, 11P...projection section, 11K...opening section, 12...lid section, 12K...through hole, 20...external terminal, 30...gasket, 40...battery element, 41...positive electrode, 41A...positive electrode current collector, 41B...positive electrode active material layer, 42...negative electrode, 42A...negative electrode current collector, 42B...negative electrode active material layer, 43...separator, 40K...winding center space, 51...positive electrode lead, 52...negative electrode lead, 61...sealant, 63...insulating film, PC...center line.

Claims (7)

電池素子と、
第1方向に貫通する貫通口を有し、前記電池素子を収容する外装部材と、
前記外装部材の前記貫通口と前記第1方向に重なり合う位置に、絶縁部材を介して前記外装部材に取り付けられた外部端子と
を備え、
前記外装部材は、
前記貫通口が設けられた蓋部と、
前記第1方向に前記電池素子を挟んで前記蓋部と対向する底部と、
前記蓋部と前記底部とを繋ぐと共に前記電池素子を取り囲む側壁部と、
前記側壁部のうちの前記電池素子と前記蓋部との間に位置する中間部分から前記外装部材の内側に突出すると共に前記電池素子と前記第1方向に重なり合う重なり部分を含む凸部と
を有する
二次電池。
A battery element;
an exterior member having a through hole penetrating in a first direction and housing the battery element;
an external terminal attached to the exterior member via an insulating member at a position overlapping the through hole of the exterior member in the first direction,
The exterior member is
A lid portion having the through hole;
a bottom portion facing the lid portion with the battery element interposed therebetween in the first direction;
a sidewall portion connecting the lid portion and the bottom portion and surrounding the battery element;
a protrusion protruding from an intermediate portion of the side wall portion located between the battery element and the lid portion toward the inside of the exterior member and including an overlapping portion overlapping with the battery element in the first direction.
前記凸部は、前記貫通口と連通する開口を構成する開口縁を含む
請求項1記載の二次電池。
The secondary battery according to claim 1 , wherein the protrusion includes an opening edge that defines an opening communicating with the through hole.
前記凸部は、前記蓋部と当接する当接面を含む
請求項1記載の二次電池。
The secondary battery according to claim 1 , wherein the protrusion includes a contact surface that contacts the lid.
前記電池素子は、前記第1方向において前記蓋部と対向する上面と、前記第1方向において前記底部と対向する下面と、前記側壁部と対向する側面とを有し、
前記凸部は、前記電池素子の前記上面と対向する対向面を含む
請求項1記載の二次電池。
the battery element has an upper surface facing the lid portion in the first direction, a lower surface facing the bottom portion in the first direction, and a side surface facing the side wall portion,
The secondary battery according to claim 1 , wherein the protrusion includes an opposing surface that faces the upper surface of the battery element.
前記底部と前記側壁部とは一体化された容器であり、
前記蓋部の外縁と前記容器の上端部とが嵌合している
請求項1記載の二次電池。
the bottom and the sidewall are an integral container,
The secondary battery according to claim 1 , wherein an outer edge of the lid is fitted into an upper end of the container.
前記凸部は、丸みを帯びた形状を有する先端部分を含む
請求項1記載の二次電池。
The secondary battery according to claim 1 , wherein the protrusion includes a tip portion having a rounded shape.
前記凸部は、前記側壁部の全周に亘って設けられた、前記電池素子を取り囲む円環状部分である
請求項1記載の二次電池。

The secondary battery according to claim 1 , wherein the protrusion is an annular portion provided around the entire periphery of the side wall portion and surrounding the battery element.

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