JP5956249B2 - 二次電池 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池に関する。

近年、民生用の携帯電話機やポータブル電子機器、携帯情報端末などの急速な小型軽量化及び多機能化に伴い、その電源である電池について、小型軽量、高エネルギー密度、長期間繰り返し充放電可能などの条件を満たす二次電池が要求されている。これらの要求を満たす二次電池として、他の二次電池に比べてエネルギー密度が高いリチウムイオン二次電池が最も有望視されている。そして、より優れたリチウムイオン二次電池を開発すべく、様々な研究開発が行われている。

また、地球温暖化等の環境問題を踏まえて、太陽光発電システムや風力発電システム等で用いる電力貯蔵システムにリチウムイオン二次電池が利用されるようになってきている。さらに、ＣＯ₂削減やエネルギー問題への対策として、低燃費で低排気ガスのハイブリッド自動車（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）や電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）の普及に期待が高まっており、車載用電池をターゲットにしたリチウムイオン二次電池の開発及び製品化も進んでいる。

このように、リチウムイオン二次電池は、携帯機器のみならず、大型の動力用としての需要も高まっている。リチウムイオン二次電池を動力用や電力貯蔵システムで用いる場合、長時間の放電を可能にするために大容量化する必要があり、また長寿命化も求められている。

これら様々な用途に合うように、色々な大きさや形状のリチウムイオン二次電池が提案されている。一般的なリチウムイオン二次電池は、正極活物質層が形成された正極と負極活物質層が形成された負極とが、セパレータを挟んで対向するように配され、電極群を形成した状態で外装体（収納容器）内に収納された後、非水電解液が注液されることにより形成されている。そして、正極と負極との間でリチウムイオンを移動させることにより充放電が行われる。

そして、電極群の形状としては、電極群を一体に巻回した巻回型と、正極とセパレータと負極とを平板状に積層した積層型とが知られている。巻回型の電極群は、円筒型の缶（外装体）に収納されて円筒型二次電池とされる場合や、長円筒形に巻回されて角形の缶に収納されて角型二次電池とされる場合がある（特許文献１参照）。一方、積層型の電極群は、ラミネートフィルム（外装体）で覆われてラミネート型二次電池とされる場合や、角型の缶に収納されて角型二次電池とされる場合がある。

特許第４０９６１６２号公報

上記のように、リチウムイオン二次電池の一形態として、大型の動力用や電力貯蔵システムで用いるために大容量化が求められている。ここで、リチウムイオン二次電池を大容量化のために大型化すると、当然、電解液の封入量も多くなる。通常、電解液は注液工程において、外装体に設けられた小さな注液口から注入され、外装体の内部全体に拡散されるが、大型化が進むほど注液工程に長時間を要するという問題がある。

この問題に対して特許文献１では、発電要素の湾曲部側面と集電接続体の本体との間に間隙を設けることで、注液口から注入された電解液がこの間隙を通って電池容器内に拡散するようにしている。しかしながら、特許文献１の構成では、電解液が発電要素の多孔質層（電極層、セパレータ）が露出している積層側面には回り込みにくいという問題がある。

本発明は、電解液が発電要素の多孔質層が露出している積層側面に回り込み易くすることで、電解液の注液工程に要する時間を短くした二次電池を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、正極及び負極を含む発電要素と、前記正極の端部に接続された正極側接続体と、前記負極の端部に接続された負極側接続体と、前記発電要素を収納する外装容器と、前記外装容器に形成された注液口と、を備え、前記発電要素の前記正極側接続体及び／又は負極側接続体が接続される端面と、該端面に対向する前記外装容器の内壁との間に間隙を有することを特徴とする二次電池。

この構成によると、電解液の注液時に間隙から発電要素の積層側面に電解液が浸透する。

上記の二次電池において、前記端面以外の前記発電要素の一側面と、該一側面に対向する前記外装容器の内壁との間に間隙を有するようにしてもよい。

また上記の二次電池において、前記外装容器の前記間隙に繋がる部分に注液口を設けてもよい。

また上記の二次電池において、前記端面の長手方向の長さをＬ１、前記正極側接続体及び／又は負極側接続体の長手方向の長さをＬ２とした場合、Ｌ１＞１００（ｍｍ）、かつＬ１／１０＜Ｌ２＜Ｌ１／２であることが好ましい。

また上記の二次電池において、前記発電要素を複数備えてもよい。

また上記の二次電池において、前記正極において活物質を坦持していない正極側未塗工部と、前記負極において活物質を坦持していない負極側未塗工部と、を備え、前記正極側未塗工部及び／又は負極側未塗工部に皺を有するようにしてもよい。

また上記の二次電池において、前記発電要素が積層型であり、前記外装容器が、前記発電要素を収納する収納容器と該収納容器の開口部を封口する封口体とを含むようにしてもよい。

本発明によると、電解液の注液時に間隙から発電要素の積層側面に電解液が浸透するので、電解液の注液工程に要する時間を短くすることができる。

本発明の第１実施形態のリチウムイオン二次電池の正面断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 Ｌ２と各種放電容量との関係を表す概念図である。 本発明の第２実施形態のリチウムイオン二次電池の正面断面図である。 図４のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の第３実施形態のリチウムイオン二次電池の正面断面図である。 図６のＣ−Ｃ線断面図である。 図７の皺部分の拡大図である。 本発明の第３実施形態のリチウムイオン二次電池の他の実施例を示す断面図である。 本発明の第４実施形態のリチウムイオン二次電池の上面断面図である。 図１０のＤ−Ｄ線断面図である。 本発明の第４実施形態のリチウムイオン二次電池の分解斜視図である。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のリチウムイオン二次電池の正面断面図、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。

リチウムイオン二次電池１０は長円筒形（巻回型）の発電要素１１を備えている。発電要素１１は正極１１ａと負極１１ｂとをセパレータを介して長円筒形に巻回したものであり、正極１１ａは帯状のアルミニウム箔の表面に正極活物質を坦持させ、負極１１ｂは帯状の銅箔の表面に負極活物質を坦持させたものである。

正極１１ａと負極１１ｂとには、それぞれ帯状の片方の側端部に活物質を塗布しない未塗工部を設けておき、この未塗工部でアルミニウム箔と銅箔が露出するようにしている。そして、これらの正極１１ａと負極１１ｂとは、発電要素１１の巻回の際に、巻回軸に沿って互いに反対方向にずらすことにより、長円筒形の一方の端面には正極１１ａの側端部のアルミニウム箔のみがはみ出し、他方の端面には負極１１ｂの側端部の銅箔のみがはみ出すようにしている。したがって、これらの電極１１ａ、１１ｂの金属箔は、上下端部でそれぞれ湾曲して重なり合った湾曲部と、これらの湾曲部の間で垂直方向の平坦な箔として重なり合った直線部とからなる長円筒形として発電要素１１の両端面からはみ出すことになる。

そして、正極１１ａの端部（未塗工部）には正極側集電接続体１２が接続され、負極１１ｂの端部（未塗工部）には負極側集電接続体１３が接続されている。正極側集電接続体１２はアルミニウム合金板からなり、負極側集電接続体１３は銅合金板からなる。両集電接続体１２、１３はほぼ台形状の水平に配置された本体と、この本体の台形状の底辺部から下方に向けて突設された複数本の細長い電極接続部とからなる。また、各電極接続部には、板面から突出する凸部が適当な間隔で複数箇所ずつ形成されている。

各集電接続体１２、１３は、発電要素１１の側面の端部の上方に本体を配置するとともに、各電極接続部が発電要素１１の端面に沿って配置されるようにする。すなわち、発電要素１１の正極１１ａのアルミニウム箔がはみ出す端面側には、アルミニウム合金板からなる正極側集電接続体１２が配置され、負極１１ｂの銅箔がはみ出す端面側には、銅合金板からなる負極側集電接続体１３が配置される。また、発電要素１１の端面からはみ出す電極１１ａ、１１ｂの金属箔は、対となる電極接続部の間に長円筒形の直線部を挟み込まれる。

このようにして両集電接続体１２、１３が配置されると、発電要素１１の正極１１ａと負極１１ｂの金属箔が挟持板（正極側挟持板１４、負極側挟持板１５）によって電極接続部に接続固定される。すなわち、発電要素１１の端面では、まず金属箔の直線部の重なりを巻回軸を中心に左右に振り分けて、それぞれの側の電極接続部に沿わせ、これらの電極接続部と電極１１ａ、１１ｂの金属箔とを挟持板１４、１５で挟持させる。

ここでは、正極側集電接続体１２と正極側挟持板１４とを合わせて正極側接続体と呼び、負極側集電接続体１３と負極側挟持板１５とを合わせて負極側接続体と呼ぶ。

そして、挟持板１４、１５の両側から超音波溶接することにより、電極接続部と電極１１ａ、１１ｂの金属箔とが接合される。この際、電極接続部には金属箔と重なり合う内側の面に凸部が形成されているので、金属箔が各凸部で集中的に超音波のエネルギーを受けることになり、溶着による接合を確実なものにすることができる。

挟持板１４、１５は、短冊状の比較的薄い金属板を長手方向に沿って中央部で二つ折りにしたものであり、正極１１ａ側にはアルミニウム合金板の挟持板１４が用いられ、負極１１ｂ側には銅合金板の挟持板１５が用いられる。

上記集電接続体１２、１３は、実際には正極端子１６、負極端子１７とともに、ステンレス鋼板製の蓋板１８の両端部に取り付けられる。端子１６、１７は、蓋板１８を上方から貫通してそれぞれ蓋板１８の下方に配置された集電接続体１２、１３にカシメ加工によって接続固定される。また、この際、集電接続体１２、１３と端子１６、１７との間に絶縁封止材を介在させることにより、端子１６、１７が蓋板１８を貫通する孔を封止するとともに、集電接続体１２、１３や端子１６、１７と蓋板１８との間を絶縁するようになっている。このようにして蓋板１８の両端部に集電接続体１２、１３と端子１６、１７が取り付けられると、集電接続体１２、１３の電極接続部に上記のようにして発電要素１１が接続される。

そして、発電要素１１はステンレス鋼板製の筐体状の容器１９の内部に上方から挿入して収納され、容器１９の上端開口部が蓋板１８によって塞がれるとともに、蓋板１８の周囲を溶接によって封止される。蓋板１８と容器１９とを合わせて外装容器と呼ぶ。また、外装容器に形成された注液口から内部に電解液を注入し、注液口を封口することで非水電解質二次電池となる。

発電要素１１の正極側集電接続体１２及び負極側集電接続体１３が接続される端面と、該端面に対向する外装容器（容器１９）の内壁との間にはそれぞれ間隙２０、２０が設けられている。間隙２０は空間として空けておく必要がある。なお、間隙２０は一方のみであってもよい。間隙２０があることで、電解液が発電要素１１の活物質が露出している積層側面に回り込み易くなり、電解液の注液工程に要する時間が短くなるとともに、発電要素１１内に均一に電解液が拡散する。

また、上記端面以外の発電要素１１の一側面と、該一側面に対向する外装容器の内壁との間に間隙を設けてもよい。これにより、さらに電解液が回り込み易くなり、電解液の注液工程に要する時間がより短くなる。

注液口は、外装容器であれば蓋板１８と容器１９のどちらに形成してもよいが、例えば、図１に示すように、蓋板１８の間隙２０に繋がる部分に注液口２１を設けることができる。このように、間隙２０に繋がる部分に注液口２１を設けることにより、注入された電解液が間隙２０で広がり、より迅速に電解液が拡散する。容器１９の間隙２０に繋がる部分に注液口を設けた場合も同様である。

なお、外装容器に排気口を設け、電解液の注入時に排気口から減圧してもよい。これにより、電解液の注入時間を短縮できるとともに、発電要素１１内に均一に電解液が拡散する。排気口は注液口から遠い位置に設けることが好ましく、例えば、注液口が繋がっている間隙２０とは反対側の間隙２０に繋がる部分に設けることができる。

電解液の注入を阻害しない観点からは挟持板１４、１５が短いほど好ましい。ここで、図１に示すように、発電要素１１の集電接続体１２、１３が接続される端面の長手方向の長さをＬ１、挟持板１４、１５の長手方向の長さをＬ２とした場合、Ｌ１＞１００（ｍｍ）、かつＬ１／１０＜Ｌ２＜Ｌ１／２であることが好ましい。また、Ｌ１＞１５０（ｍｍ）、かつＬ１／５＜Ｌ２＜Ｌ１／２であることがより好ましい。

さらに、発電要素１１の正面の長手方向の長さ（両極間の長さ）をＨとした場合、Ｌ１＞１５０（ｍｍ）、Ｈ＞２００（ｍｍ）、かつＬ１／４＜Ｌ２＜Ｌ１／２であることがさらに好ましい。

Ｌ１＞１００（ｍｍ）であることにより、挟持板１４、１５の発電要素１１側の角１４ａ、１５ａに電流集中が起こり、Ｌ１＞１５０（ｍｍ）で電流集中がより大きくなる。例えば、充電時には正極１１ａから正極側挟持板１４に電流が流れ込み、放電時には負極１１ｂから負極側挟持板１５に電流が流れこむことになるが、この時、挟持板１４、１５の角１４ａ、１５ａ付近に電流集中が起こる。電流集中による発電性能の低下や二次電池の信頼性の低下は、Ｌ１＞１００（ｍｍ）の時に生じ、更にはＬ１＞１５０（ｍｍ）で電流集中がより大きくなり、信頼性の低下が顕著となる。

Ｌ１／１０＜Ｌ２であることにより、挟持板１４、１５の角における電流集中による電圧降下が抑制されることで、発電要素１１全体から均一な発電を得ることができる。また、挟持板１４、１５の角における電流集中による局所的な発熱が抑制されることで、信頼性の高い二次電池を得ることができる。これは、Ｌ１／５＜Ｌ２、さらにはＬ１／４＜Ｌ２となるほど効果的である。

Ｌ２＜Ｌ１／２であることにより、発電要素１１と挟持板１４、１５の接触抵抗が低減されることで、高出力な発電を得ることができる。また、部材強度が弱い発電要素１１を部材強度のある挟持板１４、１５で支えることにより、信頼性の高い二次電池を得ることができる。

Ｈ＞２００（ｍｍ）であることにより、発電要素１１の面積は著しく増加し、挟持板１４、１５に流れ込む電流量が増加する。このとき、前記電圧降下や局所的な発熱を抑制するために、Ｌ１／４＜Ｌ２とすることが好ましい。

図３に、Ｌ２と各種放電容量（例えば、ｍＡｈ／ｇ）との関係を表す概念図を示す。図３において、実線が挟持板１４、１５の角の電流集中や接触抵抗に伴う電圧降下による放電容量変化を示し、点線が電解液の拡散具合による放電容量変化を示し、破線が実際に取り出せる放電容量変化を示す。

Ｌ２がＬ１／１０以下の場合には、挟持板１４、１５により発電要素１１の側面が塞がれているため、発電要素１１に十分な電解液が含浸できず、放電容量が低下してしまう。また、Ｌ２がＬ１／２以上の場合には、挟持板１４、１５の角１４ａ、１５ａにおける電流集中や接触抵抗による電圧降下により、放電容量が低下してしまう。このため、Ｌ２は、Ｌ１／１０＜Ｌ２＜Ｌ１／２であることが好ましく、高い放電容量が得られ、電解液の注液時間を短縮できるうえでＬ１／５＜Ｌ２＜Ｌ１／２がより好ましい。

なお、上記の実施形態では発電要素１１を１つとして説明したが、発電要素１１を複数備えてもよい。例えば、発電要素１１を前後に複数並べて並列接続することができる。

（第２実施形態）
図４は、第２実施形態のリチウムイオン二次電池の正面断面図、図５は、図４のＢ−Ｂ線断面図である。第２実施形態のリチウムイオン二次電池３０が第１実施形態のリチウムイオン二次電池１０と異なる点は、積層型の発電要素３１を２つ備えている点である。第１実施形態と同様の構成については同符号を付し、その詳細な説明を省略する。

発電要素３１は正極３１ａと負極３１ｂとをセパレータを介して積層したものであり、詳細については後述する第４実施形態の積層構成と同様である。

このような積層型のリチウムイオン二次電池３０であっても、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。さらに、積層型の発電要素３１は巻回型のように上下に湾曲部がなく開放されているので、電解液の注入工程はより短くなる。

（第３実施形態）
図６は、第３実施形態のリチウムイオン二次電池の正面断面図、図７は、図６のＣ−Ｃ線断面図である。第３実施形態のリチウムイオン二次電池４０が第２実施形態のリチウムイオン二次電池３０と異なる点は、発電要素４１の端部に皺を有する点である。第１及び第２実施形態と同様の構成については同符号を付し、その詳細な説明を省略する。

発電要素４１は正極４１ａと負極４１ｂとをセパレータを介して積層したものであり、積層構成は第２実施形態と同様である。正極４１ａの片方の側端部に活物質を坦持していない正極側未塗工部４１ｃが設けられ、負極４１ｂの片方の側端部に活物質を坦持していない負極側未塗工部４１ｄが設けられ、それぞれの未塗工部４１ｃ、４１ｄには皺が形成されている。ここで皺とは、屈曲や湾曲した状態、つまり平面でない状態を指すものとする。なお、皺は正極側又は負極側のどちらかのみに形成してもよい。皺は、例えば、電極の塗工部をプレス加工する際に同時に未塗工部も波形等のプレス型でプレス加工することで形成できる。

図８に、図７の皺部分の拡大図を示す。図中、ハッチング部分は各電極の各層を、太線部分は皺の端面を、白抜き部分は皺の表面を表している。図８の右に示すように、皺の端面のある２点ＡＢ間の直線距離をＬ_AB、ＡＢ間の端面の長さをＲ_AB、ＡＢ間の皺の高さの最大値をＨ_maxとする。そして、発電要素４１の隣り合う同電極の金属箔の間に挟まれている部材（活物質、セパレータ等）の厚みが０．４〜０．５ｍｍであるとする。

この場合、隣り合う未塗工部同士の重なりによって電解液の浸透が妨げられないようにするため、Ｒ_AB＞１．００１×Ｌ_AB、かつＨ_max＞０．５（ｍｍ）であることが好ましい。また、Ｒ_AB＞１．０１×Ｌ_AB、かつＨ_max＞１．０（ｍｍ）であることがより好ましい。

Ｒ_AB＞１．００１×Ｌ_AB、かつＨ_max＞０．５（ｍｍ）であることにより、発電要素４１の隣り合う同電極の金属箔の間に挟まれている部材の厚み（０．４〜０．５ｍｍ）よりもＨ_maxが大きいので、隣り合う同電極の未塗工部が数カ所で接触する。これにより、同電極の未塗工部により発電要素４１の側面が完全に閉塞されず、その隙間から電解液が浸透し、電解液の拡散を妨げることがない。

また、Ｒ_AB＞１．０１×Ｌ_AB、かつＨ_max＞１．０（ｍｍ）であることにより、発電要素４１の隣り合う同電極の金属箔の間に挟まれている部材の厚み（０．４〜０．５ｍｍ）よりもＨ_maxが十分大きいので、隣り合う同電極の未塗工部がより多くの箇所で接触する。これにより、同電極の未塗工部により発電要素４１の側面に微細な閉塞しない箇所を設けることができ、より均一に電解液が浸透することを可能とする。

このように、未塗工部に皺を形成することで、隣り合う未塗工部同士の重なりによって電解液の浸透が妨げられることがないので、電解液の注液工程に要する時間がより短くなる。

図９は、第３実施形態のリチウムイオン二次電池の他の実施例を示す断面図である。このリチウムイオン二次電池５０は発電要素４１が１つである。発電要素４１が２つの場合と比べ、発電要素４１が１つの場合は負極及びセパレータが１枚少なくなるので、発電要素をより薄型化できる。また、挟持板の数も削減できる。

（第４実施形態）
図１０は、第４実施形態のリチウムイオン二次電池の上面断面図、図１１は、図１０のＤ−Ｄ線断面図、図１２は、第４実施形態のリチウムイオン二次電池の分解斜視図である。

第４実施形態のリチウムイオン二次電池６０は、角形扁平形状を有しており、正極６１ａ及び負極６１ｂを含む発電要素６１と、発電要素６１を電解液とともに封入する外装容器６２とを備えている。

発電要素６１は、正極６１ａと負極６１ｂとの短絡を抑制するためのセパレータ６１ｃをさらに備えている。そして、正極６１ａ及び負極６１ｂが、セパレータ６１ｃを挟んで互いに対向するように配されている。また、発電要素６１は、正極６１ａ、負極６１ｂ及びセパレータ６１ｃをそれぞれ複数備えており、正極６１ａ、セパレータ６１ｃ及び負極６１ｂが順次積層されることによって、積層構造（発電要素６１）に構成されている。なお、正極６１ａ及び負極６１ｂは、１つずつ交互に積層されている。また、上記発電要素６１は、隣り合う２つの負極６１ｂの間に、１つの正極６１ａが位置するように構成されている。さらに、上記発電要素６１における最も外側には、セパレータ６１ｃが配されている。

発電要素６１を構成する正極６１ａは、アルミニウム箔の両面に、正極活物質が担持された構成を有している。

正極６１ａは、平面的に見て、矩形形状を有しており、４つの縁部を有している。正極活物質の塗布領域（塗工部）は、Ｙ方向の幅が正極６１ａの幅と同じであり、Ｘ方向の長さが正極６１ａの長さより短い。このため、塗布領域に形成された正極活物質は、平面的に見て、矩形形状に形成されている。

また、上記正極６１ａは、Ｘ方向の一端に、正極活物質が形成されずに金属箔の表面が露出された未塗工部６１ｄを有している。この未塗工部６１ｄには、外部に電流を取り出すための電極端子７０が電気的に接続される。

発電要素６１を構成する負極６１ｂは、銅箔の両面に、負極活物質が担持された構成を有している。

負極６１ｂは、平面的に見て、矩形形状を有しており、４つの縁部を有している。また、負極６１ｂは、正極６１ａよりも大きい平面積に形成されている。つまり、負極６１ｂは、Ｙ方向の幅が正極６１ａの幅よりも大きく、Ｘ方向の長さが正極６１ａの長さより長い。

また、負極活物質の塗布領域（塗工部）は、Ｙ方向の幅が負極６１ｂの幅と同じであり、Ｘ方向の長さが負極６１ｂの長さより短い。このため、塗布領域に形成された負極活物質は、平面的に見て、矩形形状に形成されている。

また、上記負極６１ｂは、正極６１ａと同様、Ｙ方向の一端に、負極活物質が形成されずに金属箔の表面が露出された未塗工部６１ｅを有している。この未塗工部６１ｅには、外部に電流を取り出すための電極端子７０が電気的に接続される。この電極端子７０が上記実施形態の挟持板及び集電接続体も兼ねている。よって、最短距離で電池の外部に電極を引き出すことができ、配線による電圧低下を抑制できるとともに、部品コストを低減できる。

発電要素６１を構成するセパレータ６１ｃは、強度が十分でかつ電解液を多く保持できるものがよく、そのような観点から、ポリエチレン、ポリプロピレン、又はエチレン−プロピレン共重合体を含む微多孔フィルムや不織布などが好ましい。

上記した正極６１ａ及び負極６１ｂは、正極６１ａの未塗工部６１ｄと負極６１ｂの未塗工部６１ｅとが互いに反対側に位置するように配され、正極負極間にセパレータ６１ｃを介在させて積層されている。

外装容器６２内に発電要素６１とともに封入される電解液は、特に限定されるものではないが、溶媒として、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンなどのエステル類や、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、メトキシエトキシエタンなどのエーテル類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、ギ酸メチル、酢酸メチルなどの極性溶媒を使用することができる。これらの溶媒は単独で使用してもよいし、２種以上を混合して混合溶媒として使用してもよい。

発電要素６１を封入する外装容器６２は、大型の扁平角形容器であり、発電要素６１などを収納する外装缶７１と、この外装缶７１を封口する封口板８０とを含んで構成されている。なお、外装缶７１は、本発明の「収納容器」の一例であり、封口板８０は、本発明の「封口体」の一例である。

外装缶７１は、例えば、金属板に絞り加工などを施すことによって形成されている。また、外装缶７１の一端には、発電要素６１を挿入するための開口部が設けられている。

封口板８０は、例えば、金属板をプレス加工することによって形成されている。封口板８０には、電解液を注液するための注液口８１が形成されている。封口板８０は抵抗溶接やレーザ溶接などにより、外装缶７１を封口する。

なお、外装缶７１及び封口板８０は、電解液に対して耐性のある材料、例えば、鉄、ステンレススチール、アルミニウムなどの金属板や鉄にニッケルメッキを施した鋼板やアルミメッキを施した鋼板などを用いて形成することができる。鉄は安価な材料であるため価格の観点では好ましいが、長期間の信頼性を確保するためには、ステンレススチール（ＳＵＳ）やアルミニウムなどからなる金属板又は鉄にニッケルメッキを施した鋼板（Ｆｅ−Ｎｉ）や鉄にアルミメッキを施した鋼板（Ｆｅ−Ａｌ）などを用いるのがより好ましい。

また、上記以外に、金属板の表面を高分子材料でラミネートしたラミネート材（ラミネート板）を用いることもできる。この場合、片面（電池内部側又は外部側）にラミネートした片面ラミネート材又は両面にラミネートした両面ラミネート材を適宜用いることができる。ラミネート材を用いることで金属板のみの場合よりも外装缶７１の強度が向上する。また、電池外部側を電解液に対して耐性のある高分子材料でラミネートすることで電解液に対してあまり耐性のない金属板を用いることもできる。また、電池外部側を高分子材料でラミネートすることで外装の汚れを抑えることもできる。ラミネートする高分子材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などを用いることができる。

発電要素６１は、正極６１ａ及び負極６１ｂが、外装缶７１の底面部と対向するようにして、外装缶７１内に収納されている。外装缶７１の底面部の横方向（Ｘ方向）の長さが、発電要素６１の横方向（Ｘ方向）の長さより長い。よって、発電要素６１の両電極の未塗工部端面と、該端面に対向する外装缶７１の内壁との間にはそれぞれ間隙２０、２０が形成される。間隙２０、２０により、上記の実施形態と同様の効果を得ることができる。

電解液は、外装缶７１の開口部が封口板８０で封口された後に、注液口８１から、例えば、減圧注液されている。そして、注液口８１とほぼ同じ直径の金属球を注液口８１に設置した後、抵抗溶接やレーザ溶接などにより、注液口８１が封口されている。

なお、第４実施形態においても未塗工部６１ｄ、６１ｅに皺を形成することで、上記の実施形態と同様の効果を得ることができる。

上記の各実施形態において、電解液の注液工程に要する時間を短縮する効果は、大型の二次電池においてより顕著に表れる。例えば、５０Ａｈまでの小型の二次電池に比べて１００Ａｈ級の大型の二次電池でその効果が大きい。例えば、上記の各実施形態においては発電要素のサイズを２８０ｍｍ×３００ｍｍ程度の大きさにすることができる。

また、上記の各実施形態では、二次電池の一例であるリチウムイオン二次電池（非水電解質二次電池）に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、リチウムイオン二次電池以外の非水電解質二次電池に本発明を適用してもよい。また、非水電解質二次電池以外の二次電池に本発明を適用してもよい。さらに、今後開発される二次電池においても、本発明を適用することができる。

なお、今回開示された実施形態は、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。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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。

１０、３０、４０、５０、６０ リチウムイオン二次電池
１１ 発電要素
１１ａ、３１ａ、４１ａ、６１ａ 正極
１１ｂ、３１ｂ、４１ｂ、６１ｂ 負極
１２ 正極側集電接続体
１３ 負極側集電接続体
１４ 正極側挟持板
１５ 負極側挟持板
６２ 外装容器
２１、８１ 注液口
２０ 間隙
４１ｃ、６１ｄ 正極側未塗工部
４１ｄ、６１ｅ 負極側未塗工部
７１ 収納容器
８０ 封口体

Claims (6)

1. 複数の正極及び複数の負極を含む発電要素と、
   前記正極の端部に接続された正極側接続体と、
   前記負極の端部に接続された負極側接続体と、
   前記発電要素を収納する外装容器と、
   前記外装容器に形成された注液口と、
   前記正極において活物質を坦持していない正極側未塗工部と、
   前記負極において活物質を坦持していない負極側未塗工部と、
   を備え、
   前記発電要素と前記外装容器との間に間隙を有し、
   前記間隙は、前記発電要素の前記正極側接続体及び／又は前記負極側接続体が接続される端面と、該端面に対向する前記外装容器の内壁との間の第１間隙を含み、
   前記正極側未塗工部及び／又は前記負極側未塗工部に屈曲部及び／又は湾曲部を有し、
   前記屈曲部及び／又は前記湾曲部上の所定の２点間の直線距離をＬ _AB 、前記屈曲部及び／又は前記湾曲部の表面に沿う前記所定の２点間の長さをＲ _AB 、前記所定の２点間における前記屈曲部及び／又は湾曲部の高さの最大値をＨ _max とした場合、
   Ｈ _max が隣り合う前記正極間の距離又は隣り合う前記負極間の距離よりも大きく、かつＲ _AB ＞１．００１×Ｌ _AB であることを特徴とする二次電池。
2. 前記間隙は、前記端面以外の前記発電要素の一側面と、該一側面に対向する前記外装容器の内壁との間の第２間隙をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の二次電池。
3. 前記間隙と流体的に繋がる注液口を前記外装容器に設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の二次電池。
4. 前記正極側接続体は、前記正極の端部に接合された正極側接合部を含み、
   前記負極側接続体は、前記負極の端部に接合された負極側接合部を含み、
   前記発電要素の前記端面の長手方向の長さをＬ１、
   前記正極側接合部及び／又は前記負極側接合部の長手方向の長さをＬ２とした場合、
   Ｌ１＞１００（ｍｍ）、かつＬ１／１０＜Ｌ２＜Ｌ１／２であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の二次電池。
5. 前記発電要素を複数備えることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の二次電池。
6. 前記発電要素が積層型であり、
   前記外装容器が、前記発電要素を収納する収納容器と該収納容器の開口部を封口する封口体とを含むことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の二次電池。

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