JP2025009397A

JP2025009397A - 二次電池

Info

Publication number: JP2025009397A
Application number: JP2023112382A
Authority: JP
Inventors: 恵美南; Megumi Minami
Original assignee: Prime Planet Energy and Solutions Inc
Current assignee: Prime Planet Energy and Solutions Inc
Priority date: 2023-07-07
Filing date: 2023-07-07
Publication date: 2025-01-20
Also published as: CN119275375A; EP4489159B1; EP4489159A1; US20250015439A1

Abstract

【課題】電極体の内部への電解液の含浸と、セパレータの強度確保との両立をする。
【解決手段】セパレータ１７０は、厚み方向に直交する第１の方向において互いに対向する第１の端部１７１および第２の端部１７２を含む第１領域Ｒ１と、第１の方向において第１領域Ｒ１に挟まれ、セパレータ１７０の中央部分１７３を含む第２領域Ｒ２とを含む。セパレータ１７０の表面には、少なくとも第１領域Ｒ１に配置され、電解液が流入可能な凹部１７４が設けられている。第１の方向から見て、セパレータ１７０の第１領域Ｒ１における凹部１７４の断面積は、セパレータ１７０の第２領域Ｒ２における凹部１７４の断面積よりも大きい。
【選択図】図４

Description

本技術は、二次電池に関する。

非水電解質二次電池の構成を開示した先行技術文献として、特開２０１４－２０３６６８号公報（特許文献１）がある。特許文献１に記載された非水電解質二次電池は、負極集電体と、負極活物質合材部と、セパレータとを備える。負極集電体は、金属膜である。負極活物質合材部は、複数個形成され、負極集電体からセパレータに向かって突出している。

リチウムイオン電池の構成を開示した先行技術文献として、特開２０１２－２４３５６７号公報（特許文献２）がある。特許文献２に記載されたリチウムイオン電池は、巻回電極群を備える。巻回電極群は、正極と負極との間にセパレータを挟んで巻回されている。正極および負極は、セパレータを間に挟んで互いに噛み合う凹凸面を有している。

特開２０１４－２０３６６８号公報特開２０１２－２４３５６７号公報

特許文献１および特許文献２に記載された二次電池においては、電極体におけるセパレータの強度は確保されているものの、負極活物質の膨張などによって、セパレータと正極板または負極板との間における電解液が含浸するための隙間が確保できない可能性がある。このため、充電時などに電極体から外部に排出された電解液が電極体の内部に含浸することと、セパレータの強度を確保することとの両立をすることが難しい。

本技術は、上記の課題を解決するためになされたものであって、電極体の内部への電解液の含浸と、セパレータの強度確保との両立をすることができる、二次電池を提供することを目的とする。

本技術は、以下の二次電池を提供する。
［１］
正極板、セパレータおよび負極板を含み、前記セパレータが前記正極板および前記負極板の間にある扁平状の電極体と、
前記電極体および電解液を収容するケースとを備え、
前記電極体の厚み方向から見て、前記セパレータは、前記厚み方向に直交する第１の方向において互いに対向する第１の端部および第２の端部を含む第１領域と、前記第１の方向において前記第１領域に挟まれ、前記セパレータの中央部分を含む第２領域とを含み、
前記セパレータの表面には、少なくとも前記第１領域に配置され、前記電解液が流入可能な凹部が設けられ、
前記第１の方向から見て、前記セパレータの前記第１領域における前記凹部の断面積は、前記セパレータの前記第２領域における前記凹部の断面積よりも大きい、二次電池。
［２］
前記厚み方向から見て、前記セパレータの前記第１領域における前記凹部の占有面積は、前記セパレータの前記第２領域における前記凹部の占有面積よりも大きい、［１］に記載の二次電池。
［３］
前記電極体は、前記厚み方向から見て、長手方向および短手方向を含む矩形形状を有し、前記第１の方向が前記電極体の前記長手方向である、［１］または［２］に記載の二次電池。
［４］
前記凹部は、前記第１の方向に沿って延在し、前記セパレータの前記第１の端部から前記第２の端部にまで達する溝部を含む、［１］から［３］のいずれか１つに記載の二次電池。
［５］
前記セパレータの前記第１領域における前記凹部の平均深さは、前記セパレータの前記第２領域における前記凹部の平均深さよりも大きい、［４］に記載の二次電池。
［６］
前記凹部は、前記第１の方向に並ぶ複数の穴を含む、［１］から［３］のいずれか１つに記載の二次電池。
［７］
前記電極体は、前記第１の方向の軸まわりに前記正極板、前記セパレータおよび前記負極板が巻回された巻回型電極体である、［１］から［６］のいずれか１つに記載の二次電池。

本技術によれば、電極体の内部への電解液の含浸と、セパレータの強度確保との両立をすることができる。

本技術の実施の形態１に係る二次電池の構成を示す斜視図である。本技術の実施の形態１に係る電極体の構成を示す斜視図である。本技術の実施の形態１に係る二次電池における電解液の流れを示す模式図である。本技術の実施の形態１に係る二次電池の電極体が備えるセパレータの構成を示す平面図である。図４の二次電池をＶ－Ｖ線矢印方向から見た部分断面図である。図４の二次電池をＶＩ－ＶＩ線矢印方向から見た部分断面図である。本技術の実施の形態１の第１変形例に係る二次電池の電極体が備えるセパレータの構成を示す部分断面図である。本技術の実施の形態１の第２変形例に係る二次電池の電極体が備えるセパレータの構成を示す部分断面図である。本技術の実施の形態１および比較例に係る二次電池の放電時間と電圧との関係により二次電池の放電特性を示すグラフである。本技術の実施の形態１および比較例に係る二次電池の充放電サイクル数と電池容量劣化度との関係を示すグラフである。本技術の実施の形態２に係る二次電池の電極体が備えるセパレータの構成を示す平面図である。本技術の実施の形態３に係る二次電池の電極体が備えるセパレータの構成を示す平面図である。

以下に、本技術の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本技術の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本技術にとって必ずしも必須のものではない。また、本技術は、本実施の形態において言及する作用効果を必ずしもすべて奏するものに限定されない。

なお、本明細書において、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「有する（ｈａｖｅ）」の記載は、オープンエンド形式である。すなわち、ある構成を含む場合に、当該構成以外の他の構成を含んでもよいし、含まなくてもよい。

また、本明細書において幾何学的な文言および位置・方向関係を表す文言、たとえば「平行」、「直交」、「斜め４５°」、「同軸」、「沿って」などの文言が用いられる場合、それらの文言は、製造誤差ないし若干の変動を許容する。本明細書において「上側」、「下側」などの相対的な位置関係を表す文言が用いられる場合、それらの文言は、１つの状態における相対的な位置関係を示すものとして用いられるものであり、各機構の設置方向（たとえば機構全体を上下反転させる等）により、相対的な位置関係は反転ないし任意の角度に回動し得る。

本明細書において、「電池」は、リチウムイオン電池に限定されず、ニッケル水素電池およびナトリウムイオン電池などの他の電池を含み得る。本明細書において、「電極」は正極および負極を総称し得る。

また、本明細書における二次電池を含む「電池モジュール」は、ハイブリッド車（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ：Plug-in Hybrid Electric Vehicle）、および電気自動車（ＢＥＶ：Battery Electric Vehicle）などに搭載可能である。ただし、本明細書における二次電池を含む「電池モジュール」の用途は、車載用に限定されるものではない。

なお、図面においては、電極体のセパレータにおける第１の端部および第２の端部が互いに対向する方向を第１の方向としてのＸ方向、扁平状の電極体の厚み方向をＹ方向、第１の方向および電極体の厚み方向に直交する方向をＺ方向とする。また、本技術の理解を容易にするため、図面における各構成の寸法比率は実際の寸法比率から変更して示している箇所がある。

（実施の形態１）
図１は、本技術の実施の形態１に係る二次電池の構成を示す斜視図である。図２は、本技術の実施の形態１に係る電極体の構成を示す斜視図である。

本実施の形態に係る二次電池は、たとえば非水リチウムイオン電池である。二次電池の電気容量は、たとえば２０Ａｈ以上２２０Ａｈ以下である。図１および図２に示すように、二次電池１００は、電極端子１１０と、ケース１２０と、ガス排出弁１３０と、電極体１４０とを含む。

電極端子１１０は、正極端子１１１と、負極端子１１２とを有する。電極端子１１０は、ケース１２０上に形成されている。

ケース１２０は、電極体１４０および電解液を収容する容器である。ケース１２０は、略直方体形状を有している。ケース１２０は、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄またはステンレスなどの鉄合金により構成されている。

ケース１２０のＸ方向における長さは、たとえば３０ｍｍ以上３００ｍｍ以下である。また、ケース１２０のＺ方向における高さは、たとえば３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。ケース１２０のＺ方向における高さに対するＸ方向における長さの比率は、たとえば１倍以上５倍以下である。本実施の形態においては、ケース１２０のＺ方向における高さに対するＸ方向における長さの比率は、たとえば３倍である。

図１に示すように、ケース１２０は、封口板１２１と、底面１２２と、一対の長側壁１２３と、一対の短側壁１２４とを有する。

封口板１２１は、ケース１２０の上面を構成している。封口板１２１には、電極端子１１０が配置されている。底面１２２は、Ｚ方向において封口板１２１に対向している。

一対の長側壁１２３および一対の短側壁１２４は、ケース１２０の側面を構成している。一対の長側壁１２３および一対の短側壁１２４は、封口板１２１および底面１２２の各々に交差している。一対の長側壁１２３の各々は、Ｙ方向において電極体１４０を間に挟んで互いに対向している。一対の短側壁１２４の各々は、Ｘ方向において電極体１４０を間に挟んで互いに対向している。一対の長側壁１２３の各々は、一対の短側壁１２４の各々より大きな面積を有している。

ガス排出弁１３０は、ケース１２０内の圧力が所定値以上となった際に破断する。これにより、ケース１２０内のガスがケース１２０外に排出される。

電極体１４０は、発電要素として機能する。図２に示すように、電極体１４０は、正極板１５０と、負極板１６０と、セパレータ１７０とを有する。

本実施の形態における電極体１４０は、正極板１５０、負極板１６０およびセパレータ１７０が第１の方向（Ｘ方向）の巻回軸Ａまわりに巻き回された巻回型電極体である。セパレータ１７０は、正極板１５０および負極板１６０の間に位置している。

電極体１４０は、扁平状である。電極体１４０は、たとえば正極板１５０、負極板１６０およびセパレータ１７０が巻き回された後に、巻回軸Ａに直交する方向（図３においてはＹ方向）から電極体１４０をプレス加工することによって扁平状に形成される。

なお、電極体１４０は、正極板１５０、セパレータ１７０および負極板１６０が交互に積層された積層型電極体であってもよい。電極体が積層型電極体の場合、長尺の正極板、セパレータおよび負極板をジグザグ状に折り畳むことによって積層されてもよい。

電極体１４０は、厚み方向（Ｙ方向）から見て、長手方向および短手方向を含む矩形形状を有している。本実施の形態においては、電極体１４０は、第１の方向（Ｘ方向）が電極体１４０の長手方向である。また、電極体１４０は、Ｚ方向が電極体１４０の短手方向である。

正極板１５０は、正極芯体１５１と、正極活物質層１５２とを有する。正極芯体１５１は、導電性シートである。正極芯体１５１は、たとえばアルミニウム合金箔である。正極活物質層１５２は、正極芯体１５１の表面に配置されている。

正極活物質としては、リチウム遷移金属複合酸化物などが挙げられる。本実施の形態におけるリチウム遷移金属複合酸化物は、たとえばニッケルコバルトマンガン酸リチウムである。

負極板１６０は、負極芯体１６１と、負極活物質層１６２とを有する。負極芯体１６１は、導電性シートである。負極芯体１６１は、たとえば銅合金箔である。負極活物質層１６２は、負極芯体１６１の表面に配置されている。

負極活物質は、たとえば人造黒鉛、天然黒鉛、アモルファスコートグラファイト、非晶質炭素などの炭素材料、ＳｉＯなどの非炭素材料、炭素材料と非炭素材料との混合物などが挙げられる。

セパレータ１７０は、正極板１５０および負極板１６０を絶縁するために設けられている。セパレータ１７０は、基材としての多孔性シートのみ、または基材と耐熱層とを含む構造である。

基材は、イオン透過性および絶縁性を有し、たとえば微多孔薄膜、織布または不織布などが挙げられる。基材の材質は、たとえばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などのオレフィン系樹脂、またはセルロースなどが好適である。基材の材質は、たとえばＰＥ層のみ、２層のＰＰ層によりＰＥ層を挟んだ積層体であってもよい。

上述の電極体１４０は、ケース１２０に収容された後、電解液が含浸される。電解液は、非水電解質により構成されている。非水電解質は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解した電解質塩とを含む。非水電解質は、液体電解質（非水電解液）に限定されず、ゲル状ポリマーなどを用いた固体電解質であってもよい。非水溶媒には、たとえばエステル類、エーテル類、アセトニトリルなどのニトリル類、ジメチルホルムアミドなどのアミド類、またはこれらの２種以上の混合溶媒などを用いることができる。

なお、１つの二次電池１００に収容される電極体１４０の数量は、１つであってもよいし、複数であってもよい。電極体の数量が複数である場合、複数の電極体は、電極体１４０の厚み方向（Ｙ方向）に並んで配置されることが望ましい。

図３は、本技術の実施の形態１に係る二次電池における電解液の流れを示す模式図である。

図３に示すように、ケース１２０の内部に収容された電極体１４０には、電解液が含浸している。二次電池１００の充電などの際、電極体１４０および電解液の膨張などによって、電解液が電極体１４０の内部から外部に排出される。本実施の形態における電極体１４０は巻回型電極体であるため、電解液が主に巻回軸Ａの両端から電極体１４０の外部に排出される。図３において、電解液は、電極体１４０の内部からＦ１方向に排出される。

一方、二次電池１００の放電などの際、電極体１４０および電解液の収縮などによって、電解液が電極体１４０の内部に含浸する。二次電池１００を充電する場合と同様に、本実施の形態における電極体１４０は巻回型電極体であるため、電解液は主に巻回軸Ａの両端から電極体１４０の内部に含浸する。図３において、電解液は、電極体１４０の内部にＦ２方向から含浸する。

図４は、本技術の実施の形態１に係る二次電池の電極体が備えるセパレータの構成を示す平面図である。図５は、図４の二次電池をＶ－Ｖ線矢印方向から見た部分断面図である。図６は、図４の二次電池をＶＩ－ＶＩ線矢印方向から見た部分断面図である。

図４～図６に示すように、セパレータ１７０は、第１領域Ｒ１と、第２領域Ｒ２とを含む。

第１領域Ｒ１は、第１の方向（Ｘ方向）の両端に位置している。第１領域Ｒ１は、電極体の厚み方向（Ｙ方向）から見て、厚み方向（Ｙ方向）に直交する第１の方向（Ｘ方向）において互いに対向する第１の端部１７１および第２の端部１７２を含んでいる。第１の端部１７１および第２の端部１７２は、電解液が電極体１４０の内部に含浸する際の入口となる。

第１領域Ｒ１は、第１の方向（Ｘ方向）のセパレータ１７０の全長に対し、片側で１／４以上１／３以下の長さを有している。本実施の形態における第１領域Ｒ１は、第１の方向（Ｘ方向）において、第１の端部１７１側および第２の端部１７２側の各々で略同じ長さであるが、互いに異なっていてもよい。

第２領域Ｒ２は、電極体の厚み方向（Ｙ方向）から見て、第１の方向（Ｘ方向）において第１領域Ｒ１に挟まれ、セパレータ１７０の中央部分１７３を含んでいる。第２領域Ｒ２は、第１の方向（Ｘ方向）のセパレータ１７０の全長に対し、１／３以上１／２以下の長さを有している。本実施の形態においては、両側の第１領域Ｒ１の各々と第２領域Ｒ２とは、第１の方向（Ｘ方向）において１／３程度に等分された長さを有している。

セパレータ１７０の表面には、電解液が流入可能な凹部１７４が設けられている。凹部１７４は、少なくとも第１領域Ｒ１に配置されている。少なくとも第１領域Ｒ１に凹部１７４を設けることによって、電解液が電極体１４０の内部に含浸する際の入口となる第１の端部１７１および第２の端部１７２の周辺に電解液の流路を確保できるため、電極体１４０の内部に電解液が含浸しやすい。本実施の形態においては、凹部１７４は、セパレータ１７０における第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２の各々に設けられている。

本実施の形態における凹部１７４は、複数の溝部１７５を含んでいる。凹部１７４に含まれる複数の溝部１７５の各々は、第１の方向（Ｘ方向）に沿って延在し、セパレータ１７０の第１の端部１７１から第２の端部１７２にまで達している。セパレータ１７０の両端を連通して複数の溝部１７５が設けられているため、電解液が凹部１７４を流れやすい。

図５および図６に示すように、第１の方向（Ｘ方向）から見て、セパレータ１７０の第１領域Ｒ１における凹部１７４の断面積Ｓ１１は、セパレータ１７０の第２領域Ｒ２における凹部１７４の断面積Ｓ１２よりも大きい。本実施の形態における凹部１７４の断面積は、複数の溝部１７５の断面積を合計したものである。

第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２における凹部１７４の断面積は、たとえばセパレータ１７０の断面積に対して３％以上１０％以下の範囲である。このため、セパレータ１７０の強度を確保しつつ、電極体１４０の内部に電解液を含浸させやすくすることができる。

図４～図６に示すように、本実施の形態においては、厚み方向（Ｙ方向）から見て、セパレータ１７０の第１領域Ｒ１における凹部１７４の占有面積Ｓ２１は、セパレータ１７０の第２領域Ｒ２における凹部１７４の占有面積Ｓ２２よりも大きい。本実施の形態における凹部１７４の占有面積は、複数の溝部１７５の占有面積を合計したものである。

凹部１７４の占有面積は、複数の溝部１７５のＺ方向における幅によって変動する。第１領域Ｒ１における複数の溝部１７５の各々の幅Ｗ１は、たとえばセパレータ１７０のＺ方向の高さに対して３％以上５％以下である。第２領域Ｒ２における複数の溝部１７５の各々の幅Ｗ２は、たとえばセパレータ１７０のＺ方向の高さに対して０％以上３％未満である。

本実施の形態においては、複数の溝部１７５の各々のＺ方向における幅が、第１の端部１７１および第２の端部１７２から中央部分１７３に向かって滑らかに傾斜して減少している。なお、複数の溝部１７５は、第１領域Ｒ１における占有面積が第２領域Ｒ２における占有面積より大きければよく、複数の溝部１７５の幅を規定する形状が第１の端部１７１および第２の端部１７２から中央部分１７３に向かう波形状などの曲線であってもよい。

セパレータ１７０の第１領域Ｒ１における凹部１７４の平均深さは、セパレータ１７０の第２領域Ｒ２における凹部１７４の平均深さよりも大きい。本実施の形態においては、第１領域Ｒ１における複数の溝部１７５の深さＤ１は、第２領域Ｒ２における複数の溝部１７５の深さＤ２よりも大きい。

第１領域Ｒ１における凹部１７４の深さの比率は、たとえばセパレータ１７０の厚みに対して３０％以上５０％以下である。本実施の形態においては、第１領域Ｒ１における複数の溝部１７５の深さＤ１の比率が、セパレータ１７０の厚みに対して３０％以上５０％以下である。第２領域Ｒ２における凹部１７４の深さの比率は、たとえばセパレータ１７０の厚みに対して０％以上３０％未満である。本実施の形態においては、第２領域Ｒ２における複数の溝部１７５の深さＤ２の比率が、セパレータ１７０の厚みに対して１％以上３０％未満である。

本実施の形態においては、複数の溝部１７５の各々の深さが、第１の端部１７１および第２の端部１７２から中央部分１７３に向かって滑らかに傾斜して浅くなっている。なお、複数の溝部１７５は、第１領域Ｒ１における平均深さが第２領域Ｒ２における平均深さより深ければよく、複数の溝部１７５の深さを規定する形状が第１の端部１７１および第２の端部１７２から中央部分１７３に向かう波形状などの曲線であってもよい。

なお、複数の溝部１７５の各々の幅または深さはそれぞれ異なっていてもよい。複数の溝部１７５の深さが異なる場合、凹部１７４の平均深さは、たとえば、第１の方向に直交する方向（Ｚ方向）の一断面における複数の溝部１７５の各々のセパレータ１７０の表面からの深さを平均することによって算出できる。また、本実施の形態においては、凹部１７４は、セパレータ１７０のうちの正極板１５０側に配置されているが、負極板１６０側に設けられていてもよい。

凹部１７４は、たとえばロールプレスによって形成される。具体的には、円周方向の一部に凸形状を有する一方のロールと他方のロールとの間にセパレータ１７０を通す。一方のロールの凸形状がセパレータ１７０に接触し、セパレータ１７０の表面を変形させる。これにより、一方のロールの凸形状がセパレータ１７０の表面に転写されるため、セパレータ１７０に凹部１７４が形成される。

凹部１７４における複数の溝部１７５の断面形状は、曲面形状に限定されない。図７は、本技術の実施の形態１の第１変形例に係る二次電池の電極体が備えるセパレータの構成を示す部分断面図である。図８は、本技術の実施の形態１の第２変形例に係る二次電池の電極体が備えるセパレータの構成を示す部分断面図である。

図７に示すように、本実施の形態の第１変形例に係る電極体は、セパレータ１７０Ａを備える。セパレータ１７０Ａは、複数の溝部１７５Ａを含む凹部１７４Ａを有する。複数の溝部１７５Ａの形状は、２つの平面により構成された斜面形状である。

図８に示すように、本実施の形態の第２変形例に係る電極体は、セパレータ１７０Ｂを備える。セパレータ１７０Ｂは、複数の溝部１７５Ｂを含む凹部１７４Ｂを有する。複数の溝部１７５Ｂの形状は、３つの平面により構成された角形形状である。

凹部の断面形状は、セパレータの強度、セパレータに対する凹部の深さ、幅もしくは数量、または凹部の加工のし易さなどによって、種々の形状を採用できる。

図９は、本技術の実施の形態１および比較例に係る二次電池の放電時間と電圧との関係により二次電池の放電特性を示すグラフである。図１０は、本技術の実施の形態１および比較例に係る二次電池の充放電サイクル数と電池容量劣化度との関係を示すグラフである。

比較例に係る二次電池は、セパレータの表面に凹部が設けられていないことが本実施の形態における二次電池１００と異なる。比較例に係る二次電池を急速充電する場合、電極体および電解液が急激に膨張するため、電極体の外部に電解液が流出しやすく、電極体の外側と内側とで電解液の濃度ムラが発生しやすい。このため、図９に示すように、比較例に係る二次電池は、電解液の塩濃度ムラが発生しやすくなるため、電極体において部分的に電気抵抗の増加などが発生し、放電特性が悪化しやすい。また、図１０に示すように、比較例に係る二次電池は、電極体において充放電を繰り返した場合、電気容量が劣化しやすい。

一方、本実施の形態における凹部１７４が形成されたセパレータ１７０を含む二次電池１００は、比較例に係る二次電池に比べて、凹部１７４が電解液の流路となるため、電解液が電極体１４０の内部に含浸しやすい。このため、図９に示すように、電解液の塩濃度ムラが発生しにくくなるため、電極体１４０において部分的に電気抵抗の増加などが抑制されることによって、放電特性が向上する。本実施の形態における二次電池１００は、比較例における二次電池と比較して、所望の電圧値を長時間維持できる。また、図１０に示すように、電解液の塩濃度ムラが発生しにくくなるため、電極体１４０において充放電を繰り返した場合、電気容量の劣化が抑制される。本実施の形態における二次電池１００は、比較例における二次電池と比較して、充放電サイクルを繰り返しても、電気容量の劣化が遅くなる。

本技術の実施の形態１に係る二次電池１００においては、第１の端部１７１および第２の端部１７２を含むセパレータ１７０の第１領域Ｒ１に凹部１７４を設けることによって、凹部１７４を通じて電極体１４０の内部に電解液を流入させやすくすることができる。電極体１４０の端部側に位置する第１領域Ｒ１において凹部１７４の断面積を相対的に大きく、電極体１４０の中央側に位置する第２領域Ｒ２において凹部１７４の断面積を相対的に小さくすることにより、電極体１４０の端部側においては電解液を流入させやすくし、電極体１４０の膨張時に負荷がかかりやすい電極体１４０の中央側においてはセパレータ１７０の強度を確保することができる。その結果、電極体１４０の内部への電解液の含浸と、セパレータ１７０の強度確保との両立をすることができる。

本技術の実施の形態１に係る二次電池１００においては、電極体１４０の中央側において厚み方向（Ｙ方向）から見たときの凹部１７４の占有面積を相対的に小さくすることによって、電極体１４０が膨張しやすく、セパレータ１７０の強度を必要とする電極体１４０の中央部分１７３において、セパレータ１７０の強度を確保することができる。

本技術の実施の形態１に係る二次電池１００においては、電極体１４０が第１の方向（Ｘ方向）に長尺である場合でも、電解液を凹部１７４から電極体１４０の内部に流入させることができるため、電極体１４０の内部への電解液の含浸と、セパレータ１７０の強度確保との両立をすることができる。

本技術の実施の形態１に係る二次電池１００においては、セパレータ１７０の第１の端部１７１から第２の端部１７２まで達する溝部１７５を形成することによって、凹部１７４に流入する電解液を流しやすくすることができる。

本技術の実施の形態１に係る二次電池１００においては、セパレータ１７０の第１領域Ｒ１における凹部１７４の平均深さがセパレータ１７０の第２領域Ｒ２における凹部１７４の平均深さより大きいことによって、電極体１４０の膨張量が大きい電極体１４０の中央部分１７３を含む第２領域Ｒ２において、セパレータ１７０の強度を確保しやすくすることができる。

本技術の実施の形態１に係る二次電池１００においては、巻回型電極体における電解液が主に流れる巻回軸Ａ方向の両端側に凹部１７４を設けることによって、巻回型電極体の内部に電解液を含浸させやすくすることができる。

以下、本技術の実施の形態２および実施の形態３に係る二次電池について説明する。これらの実施の形態に係る二次電池は、セパレータの凹部の構成が本技術の実施の形態１に係る二次電池１００と異なるため、本技術の実施の形態１に係る二次電池１００と同様である構成については説明を繰り返さない。

（実施の形態２）
図１１は、本技術の実施の形態２に係る二次電池の電極体が備えるセパレータの構成を示す平面図である。図１１に示すように、本実施の形態におけるセパレータ１７０Ｃには、凹部１７４Ｃとして複数の穴１７６Ｃを含んでいる。複数の穴１７６Ｃは、第１の方向（Ｘ方向）およびＺ方向に並んでいる。複数の穴１７６Ｃは、電極体の厚み方向（Ｙ方向）から見て、四角形状である。

複数の穴１７６Ｃは、第１領域Ｒ１に配置されている。第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２の各々は、第１の方向（Ｘ方向）におけるセパレータ１７０Ｃの長さの１／２程度を占めている。

凹部１７４Ｃは、第１領域Ｒ１から第２領域Ｒ２へ向かうにしたがって、占有面積が小さくなる。凹部１７４Ｃの断面積は、第１の方向（Ｘ方向）に直交するＺ方向の複数の穴１７６Ｃが並んでいる位置における断面において確認することができる。

本技術の実施の形態２に係る二次電池においては、充電時に電極体の内部から外部へ流れる電解液を、複数の穴１７６Ｃを含む凹部１７４Ｃに溜めておくことによって、放電時に複数の穴１７６Ｃに溜まった電解液を中央側に戻しやすくすることができる。

（実施の形態３）
図１２は、本技術の実施の形態３に係る二次電池の電極体が備えるセパレータの構成を示す平面図である。図１２に示すように、本実施の形態におけるセパレータ１７０Ｄには、凹部１７４Ｄとして複数の穴１７６Ｄを含んでいる。複数の穴１７６Ｄは、第１の方向（Ｘ方向）およびＺ方向に並んでいる。複数の穴１７６Ｄは、電極体の厚み方向（Ｙ方向）から見て、丸形状である。

本実施の形態における複数の穴１７６Ｄは、第１領域Ｒ１に配置されている。第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２の各々は、第１の方向（Ｘ方向）におけるセパレータ１７０Ｄの長さの１／２程度を占めている。

本技術の実施の形態３に係る二次電池においても、実施の形態２と同様に、充電時に電極体の内部から外部へ流れる電解液を、複数の穴１７６Ｄを含む凹部１７４Ｄに溜めておくことによって、放電時に複数の穴１７６Ｄに溜まった電解液を中央側に戻しやすくすることができる。

なお、上述の各実施の形態においては、凹部が溝部または穴のいずれかにより構成されているが、この構成に限定されず、凹部は溝部および穴を組み合わせて構成されていてもよい。

以上、本技術の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本技術の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００二次電池、１１０電極端子、１１１正極端子、１１２負極端子、１２０ケース、１２１封口板、１２２底面、１２３一対の長側壁、１２４一対の短側壁、１３０ガス排出弁、１４０電極体、１５０正極板、１５１正極芯体、１５２正極活物質層、１６０負極板、１６１負極芯体、１６２負極活物質層、１７０，１７０Ａ，１７０Ｂ，１７０Ｃ，１７０Ｄセパレータ、１７１第１の端部、１７２第２の端部、１７３中央部分、１７４，１７４Ａ，１７４Ｂ，１７４Ｃ，１７４Ｄ凹部、１７５，１７５Ａ，１７５Ｂ複数の溝部、１７６Ｃ，１７６Ｄ複数の穴、Ａ巻回軸、Ｒ１第１領域、Ｒ２第２領域。

Claims

正極板、セパレータおよび負極板を含み、前記セパレータが前記正極板および前記負極板の間にある扁平状の電極体と、
前記電極体および電解液を収容するケースとを備え、
前記電極体の厚み方向から見て、前記セパレータは、前記厚み方向に直交する第１の方向において互いに対向する第１の端部および第２の端部を含む第１領域と、前記第１の方向において前記第１領域に挟まれ、前記セパレータの中央部分を含む第２領域とを含み、
前記セパレータの表面には、少なくとも前記第１領域に配置され、前記電解液が流入可能な凹部が設けられ、
前記第１の方向から見て、前記セパレータの前記第１領域における前記凹部の断面積は、前記セパレータの前記第２領域における前記凹部の断面積よりも大きい、二次電池。
前記厚み方向から見て、前記セパレータの前記第１領域における前記凹部の占有面積は、前記セパレータの前記第２領域における前記凹部の占有面積よりも大きい、請求項１に記載の二次電池。
前記電極体は、前記厚み方向から見て、長手方向および短手方向を含む矩形形状を有し、前記第１の方向が前記電極体の前記長手方向である、請求項１または請求項２に記載の二次電池。
前記凹部は、前記第１の方向に沿って延在し、前記セパレータの前記第１の端部から前記第２の端部にまで達する溝部を含む、請求項１または請求項２に記載の二次電池。
前記セパレータの前記第１領域における前記凹部の平均深さは、前記セパレータの前記第２領域における前記凹部の平均深さよりも大きい、請求項４に記載の二次電池。
前記凹部は、前記第１の方向に並ぶ複数の穴を含む、請求項１または請求項２に記載の二次電池。
前記電極体は、前記第１の方向の軸まわりに前記正極板、前記セパレータおよび前記負極板が巻回された巻回型電極体である、請求項１または請求項２に記載の二次電池。