JP7198247B2 - 二次電池 - Google Patents
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Description
本発明は、二次電池に関する。
例えば特許文献１には、電池容器と、電池容器に収容される扁平形状の捲回電極体とを備えた二次電池が開示されている。捲回電極体は、例えば正極板を有し、正極板の捲回軸方向の一端部には、活物質が形成されていない未形成部が形成されている。この正極板の未形成部に電極端子が接続される。電極端子は、電池容器の内部に配置される内部端子部（特許文献１では、集電体という。）を有し、電池容器内において、電極端子の内部端子部が未形成部に接合されている。また、特許文献１に開示された二次電池では、正極板の捲回軸方向の両端部には、捲回軸方向の延びたスリットが等間隔で複数形成されており、スリットから捲回電極体の内部に電解液が浸透し易くなる。
また特許文献２には、正極板と負極板とセパレータとを有する捲回電極体が開示されている。正極板は、正極活物質層が形成された塗工部と、正極活物質層が形成されていない未塗工部とを有する。塗工部と未塗工部との境界付近には、捲回電極体の捲回方向に沿って複数のスリットが等間隔で形成されている。このことで、当該境界付近に生じ得るシワの発生や、正極板の破断を防止することができる。
ところで、特許文献１に開示された二次電池では、電極端子は、捲回電極体の長手方向の中央部分に位置する未形成部に接続されていた。その結果、電池容器内において、電極端子の内部端子部が比較的に長くなる。材料コストの観点から電極端子は短い方が好ましい。
ここで提案される二次電池は、正極または負極の電極シートが、捲回軸を中心に所定の捲回方向に捲回された扁平の捲回電極体と、捲回電極体を収容する電池ケースと、電極端子とを備えている。電極端子は、電池ケースの外部に配置される外部端子部と、電池ケースの内部に配置される内部端子部とを有する。電極シートは、集電体と、捲回方向に延び、集電体の表面に形成され、電極活物質を含む電極活物質層と、捲回方向に延び、電極活物質層と捲回軸方向に並んだ位置に配置され、集電体の表面に電極活物質層が形成されていない未形成部と、を有している。捲回電極体は、捲回軸方向と直交する長手方向に延びた２つの扁平表面を有する扁平部と、扁平部における長手方向の一方側に設けられ、アールが形成された第１端部と、扁平部における長手方向の他方側に設けられ、アールが形成された第２端部とを有している。第１端部に位置する未形成部の部分には、捲回方向に沿って第１スリットが形成されている。第１端部に位置する未形成部の部分のうち、第１スリットよりも電極活物質層とは反対に位置する部分には、電極端子の内部端子部が接合される平面部が設けられている。
例えば第１端部に位置する未形成部の部分に第１スリットが形成されていないと、未形成部にアールが形成された状態になり、第１端部に位置する未形成部の部分に電極端子が接合され難い。しかしながら、ここで提案される二次電池によれば、未形成部に第１スリットを形成することで、第１端部に位置する未形成部の部分を押し潰し易くなり、未形成部に平面部を設け易い。よって、第１端部に位置する未形成部の部分に電極端子を確実に接合することができ、その結果、電極端子の長さを従来よりも短くすることができる。
ここで提案される二次電池では、第１端部に位置する未形成部には、第１スリットよりも電極活物質層とは反対側に配置され、捲回軸方向に沿って延びた第２スリットが形成されていてもよい。また第２スリットは、第１端部に位置する未形成部における捲回軸から最も離れた位置に形成されていてもよい。
ここで提案される二次電池では、電極シートを展開したときにおける第２スリット同士の間隔は、捲回方向における巻き始め側に向かうにしたがって小さくなっていてもよい。また、電極シートを展開したときにおける第１スリット同士の間隔は、捲回方向における巻き始め側に向かうにしたがって小さくなる。
ここで提案される二次電池では、第１スリットの長さは、捲回軸に近づくにしたがって短くなっていてもよい。
以下、ここで開示される二次電池の一実施形態について図面を参照して説明する。本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施されることができる。なお、以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。また、各図における寸法関係（長さ、幅、厚みなど）は実際の寸法関係を反映するものではない。
本明細書において、「電池」とは、電気エネルギーを取り出し可能な蓄電デバイス一般を指す用語であって、一次電池および二次電池を含む概念である。「二次電池」とは、繰り返し充放電可能な蓄電デバイス一般をいい、リチウム二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池などのいわゆる蓄電池を包含する。以下、二次電池の一種であるリチウムイオン二次電池を例示して、ここで開示される二次電池について詳細に説明する。ただし、ここで開示される二次電池は、ここで説明される実施形態に限定されるものではない。
図１は、本実施形態に係る二次電池１００の内部構造を模式的に示す断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る二次電池１００は、電池ケース３０と、電極端子４０と、捲回電極体２０と、非水電解液１０とを備えた密閉型のリチウムイオン二次電池である。
電池ケース３０は、捲回電極体２０および非水電解液１０を内部に密閉した状態で収容する。本実施形態では、電池ケース３０の形状は、直方体形状であり、扁平な角形である。電池ケース３０は、本体３１と、蓋体３２とを備えている。本体３１は、一端（例えば上端）に開口部（図示せず）を有する角形の中空の部材である。蓋体３２は、本体３１の上記開口部を塞ぐ板状のものである。蓋体３２は、本体３１に取り付けられている。
蓋体３２には、安全弁３６が設けられている。安全弁３６は、電池ケース３０の内圧が所定圧力以上に上昇した場合、当該内圧を開放するものである。また、電池ケース３０には、非水電解液１０を本体３１内に注入するための注入口（図示せず）が設けられている。電池ケース３０の材質は特に限定されるものではないが、電池ケース３０の材質としては、例えばアルミニウムなどの軽量で熱伝導性が高い金属材料が用いられる。
電極端子４０は、長尺な平板状の部材であり、アルミニウムなどの導電性材料によって構成されている。電極端子４０は、電池ケース３０の蓋体３２に設けられている。電極端子４０は、電池ケース３０の外部に配置される外部端子部４０ａと、電池ケース３０の内部に配置される内部端子部４０ｂとを有している。外部端子部４０ａは、蓋体３２から電池ケース３０の外部に露出している。外部端子部４０ａには、他の電池や外部機器と接続されるように構成されている。本実施形態では、正極の電極端子４０のことを正極端子４２といい、負極の電極端子４０のことを負極端子４４という。
図２は、本実施形態に係る二次電池１００の捲回電極体２０の構成を示す模式図であり、一部が展開された図である。図２に示すように、捲回電極体２０は、長尺状の正極または負極の電極シート８０と、長尺状のセパレータ７０とを有する。本実施形態では、電極シート８０は、正極の正極シート５０と、負極の負極シート６０とから構成されている。セパレータ７０は、第１セパレータ７１と、第２セパレータ７２とを有し、２枚のセパレータによって構成されている。ここでは、捲回電極体２０は、正極シート５０と、負極シート６０と、セパレータ７０とを重ね合わせて、捲回軸Ｗを中心に捲回方向Ｄ１１（図４参照）に捲回させた扁平のものである。本実施形態では、正極シート５０、第１セパレータ７１、負極シート６０、および、第２セパレータ７２の順に重ね合わされている。
本実施形態では、電極シート８０は、集電体８２と、電極活物質を含む電極活物質層８４と、未形成部８２ａとを有する。集電体８２は、長尺状である。電極活物質層８４は、捲回方向Ｄ１１（図４参照）に延びるように、集電体８２の片面または両面（本実施形態では両面）に形成されている。未形成部８２ａは、集電体８２のうち電極活物質層８４が形成されていない部分のことをいう。未形成部８２ａは、捲回方向Ｄ１１（図４参照）に延び、電極活物質層８４と捲回軸Ｗが延びた方向（以下、捲回軸方向という。）Ｄ１２に並んだ位置に配置されている。
本実施形態では、正極シート５０において、集電体８２、電極活物質層８４、未形成部８２ａのことを、それぞれ正極集電体５２、正極活物質層５４、正極未形成部５２ａという。正極活物質層５４には、電極活物質の一例である正極活物質が含まれている。正極未形成部５２ａは、正極集電体５２における捲回軸方向Ｄ１２の一端側（図２では左端側）の端部に形成されている。図１に示すように、正極未形成部５２ａには、正極端子４２の内部端子部４０ｂが接合されている。
本実施形態では、正極集電体５２には、この種の二次電池の正極集電体として用いられるものを特に制限なく使用し得る。正極集電体５２として、良好な導電性を有する金属製の正極集電体が用いられることが好ましい。正極集電体５２として、例えばアルミニウム、ニッケル、チタン、ステンレス鋼などの金属材を採用することが可能である。特にアルミニウム（例えばアルミニウム箔）を正極集電体５２として用いることが好ましい。
正極活物質層５４に含まれる正極活物質として、例えば層状構造やスピネル構造などのリチウム複合金属酸化物（例えば、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＦｅＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４，ＬｉＣｒＭｎＯ４、ＬｉＦｅＰＯ４など）が挙げられる。正極活物質層５４は、正極活物質と、必要に応じて用いられる材料（例えば導電材、バインダなど）と、を適当な溶媒（例えばＮ－メチル－２－ピロリドン：ＮＭＰ）に分散させ、ペースト状（またはスラリー状）の組成物を調整し、当該組成物の適当量を正極集電体５２の表面に付与し、乾燥することによって形成されることができる。
図２に示すように、負極シート６０において、集電体８２、電極活物質層８４、未形成部８２ａのことを、それぞれ負極集電体６２、負極活物質層６４、負極未形成部６２ａという。負極活物質層６４には、電極活物質の一例である負極活物質が含まれている。負極未形成部６２ａは、負極集電体６２における捲回軸方向Ｄ１２の他端側（図２では右端側）の端部に形成されている。図１に示すように、負極未形成部６２ａには、負極端子４４の内部端子部４０ｂが接合されている。
本実施形態では、負極集電体６２には、この種の二次電池の負極集電体として用いられるものを特に制限なく使用し得る。負極集電体６２として、良好な導電性を有する金属製の負極集電体が用いられることが好ましい。負極集電体６２として、例えば銅（例えば銅箔）、または、銅を主体とする合金を用いることができる。
負極活物質層６４に含まれる負極活物質として、例えば少なくとも一部にグラファイト構造（例えば層状構造）を含む粒子状（あるいは球状、鱗片状）の炭素材料、リチウム遷移金属複合酸化物（例えば、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２等のリチウムチタン複合酸化物）、リチウム遷移金属複合窒化物などが挙げられる。負極活物質層６４は、負極活物質と、必要に応じて用いられる材料（例えばバインダなど）と、を適当な溶媒（例えばイオン交換水）に分散させ、ペースト状（またはスラリー状）の組成物を調整し、当該組成物の適当量を負極集電体６２の表面に付与し、乾燥することによって形成されることができる。
図２に示すように、セパレータ７０（詳しくは第１セパレータ７１および第２セパレータ７２）として、従来公知の多孔質シートから成るセパレータを特に制限なく使用することができる。セパレータ７０として、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエステル、セルロース、ポリアミドなどの樹脂から成る多孔質シート（例えばフィルム、不織布など）が挙げられる。かかる多孔質シートは、単層構造であってもよく、二層以上の複数構造（例えばＰＥ層の両面にＰＰ層が積層された三層構造）であってもよい。また、多孔質シートの片面または両面に、多孔質の耐熱層を備える構成のものであってもよい。この耐熱層は、例えば無機フィラーとバインダとを含む層（例えばフィラー層）であり得る。無機フィラーとしては、例えばアルミナ、ベーマイト、シリカなどを好ましく採用し得る。
図１に示すように、捲回電極体２０と共に電池ケース３０に収容される非水電解液１０は、適当な非水溶媒に支持塩を含有するものであり、従来公知の非水電解液を特に制限なく採用することができる。非水溶媒として、例えばエチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）などを用いることができる。また、支持塩としては、例えばリチウム塩（例えば、ＬｉＢＯＢ、ＬｉＰＦ６など）を好適に用いることができる。本実施形態では、支持塩として、ＬｉＢＯＢが採用されている。この場合、非水電解液１０におけるＬｉＢＯＢ含有量は、０．３ｗｔ％～０．６ｗｔ％であることが好ましい。
次に、本実施形態に係る捲回電極体２０の構成について更に詳しく説明する。図４に示すように、捲回電極体２０は、第１端部２１と第２端部２２と、扁平部２３とを有している。なお、図４では、捲回電極体２０において、外周形状が図示されており、捲回された状態の図示は省略されている。第１端部２１は、捲回軸方向Ｄ１２から見たときに、アールが形成された捲回電極体２０の部分である。第１端部２１は、捲回電極体２０における捲回軸Ｗに直交する長手方向Ｄ１３の一端部を構成している。第２端部２２は、捲回軸Ｗを挟んで第１端部２１と対向しており、捲回軸方向Ｄ１２から見たときに、アールが形成された捲回電極体２０の部分である。第２端部２２は、捲回電極体２０における捲回軸Ｗに直交する長手方向Ｄ１３の他端部を構成している。本実施形態では、第１端部２１は、捲回電極体２０を電池ケース３０に収容したとき、第２端部２２よりも電池ケース３０の蓋体３２に近い位置、言い換えると電極端子４０の外部端子部４０ａに近い位置に配置される。ここでは、第１端部２１および第２端部２２には、アールが形成された捲回電極体２０の外周面、および、アールが形成された当該外周面の内部が含まれるものとする。
扁平部２３は、第１端部２１と第２端部との間に配置されており、２つの扁平表面２４を有する。すなわち扁平部２３における長手方向Ｄ１３の一方側に第１端部２１が設けられ、扁平部２３における長手方向Ｄ１３の他方側に第２端部２２が設けられている。扁平表面２４は、長手方向Ｄ１３に延びた平らな面である。２つの扁平表面２４は対向している。本実施形態では、捲回電極体２０を電池ケース３０に収容した状態において、捲回電極体２０は、蓋体３２に近い方から、第１端部２１、扁平部２３、第２端部２２の順に並ぶように配置されている。
本実施形態では、図１に示すように、捲回電極体２０の第１端部２１に位置する未形成部８２ａ（例えば正極未形成部５２ａおよび負極未形成部６２ａ）に、電極端子４０（例えば正極端子４２および負極端子４４）の内部端子部４０ｂが接続される。電極端子４０を接続する捲回電極体２０の部分は、平らな面であることが好ましい。当該平らな面に電極端子４０を接合することで、電極端子４０をより確実に捲回電極体２０に接続することができる。そのため、本実施形態では、図４に示すように、第１端部２１に位置する未形成部８２ａに電極端子４０をより確実に接続するために、第１端部２１に位置する未形成部８２ａに、平らな面を有する平面部９０を設けることにする。
このように第１端部２１に位置する未形成部８２ａ（例えば正極未形成部５２ａおよび負極未形成部６２ａ）に平面部９０を設けるために、図３に示すように、未形成部８２ａに第１スリット９１および第２スリット９２を形成する。第１スリット９１は、第１端部２１に位置する未形成部８２ａの部分に形成されており、捲回方向Ｄ１１（図４参照）に沿って延びたスリットである。捲回軸Ｗ周りの第１端部２１に対応する位置において、未形成部８２ａには、第１スリット９１が形成されている。本実施形態では、第１端部２１に位置する未形成部８２ａにおける捲回軸Ｗから最も離れた位置の端を頂端２１ａという。頂端２１ａは、未形成部８２ａにおける蓋体３２側の端のことをいう。第１スリット９１は、頂端２１ａを通過するように未形成部８２ａに形成されている。第１スリット９１は、捲回電極体２０の２つの扁平表面２４のうちの一方の扁平表面２４側における第１端部２１に位置する未形成部８２ａの部分から、頂端２１ａを通過し、他方の扁平表面２４側における第１端部２１に位置する未形成部８２ａの部分に亘って形成されている。本実施形態では、図２に示すように、未形成部８２ａは、セパレータ７０と一部重なっている。そのため、第１スリット９１は、セパレータ７０と重ならない未形成部８２ａの位置に形成されている。
図５に示すように、捲回軸Ｗ周りの第１端部２１に対応する位置において、未形成部８２ａには、第２スリット９２が形成されている。第２スリット９２は、第１スリット９１よりも電極活物質層８４（例えば正極活物質層５４および負極活物質層６４（図２参照））とは反対側に配置され、捲回軸方向Ｄ１２に沿って延びたスリットである。第２スリット９２は、第１スリット９１から捲回軸方向Ｄ１２に沿って電極活物質層８４とは反対に延びたスリットである。第２スリット９２は、第１スリット９１から未形成部８２ａの捲回軸方向Ｄ１２の端まで延びている。ここでは、第２スリット９２は、第１スリット９１と連続しているが、離間していてもよい。本実施形態では、図４に示すように、第２スリット９２は、第１端部２１に位置する未形成部８２ａにおける頂端２１ａの位置において捲回軸方向Ｄ１２に沿って形成されている。言い換えると、捲回軸Ｗ周りの頂端２１ａに対応する位置において、未形成部８２ａには、第２スリット９２が形成されている。図５に示すように、第２スリット９２は、第１スリット９１の捲回方向Ｄ１１の中心から捲回軸方向Ｄ１２に向かって延びている。
なお、本実施形態では、第１スリット９１および第２スリット９２は、未形成部８２ａにおける第１端部２１以外に位置する部分には、形成されていない。すなわち、第１スリット９１および第２スリット９２は、第２端部２２に位置する未形成部８２ａの部分には形成されておらず、扁平部２３に位置する未形成部８２ａの部分にも形成されていない。
図５および図６において、紙面上の上側が電極シート８０の巻き始め側であり、下側が電極シート８０の巻き終わり側である。本実施形態では、図５に示すように、捲回電極体２０の１つの電極シート８０の未形成部８２ａにつき、捲回電極体２０の巻き数と同じ数の第１スリット９１と、当該巻き数と同じ数の第２スリット９２が形成されている。ここでは、電極シート８０（例えば正極シート５０および負極シート６０（図２参照））を展開したときにおける捲回方向Ｄ１１に隣り合う第１スリット９１同士の間隔は、捲回方向Ｄ１１における巻き始め側に向かうにしたがって小さくなる。同様に、電極シート８０を展開したときのおける捲回方向Ｄ１１に隣り合う第２スリット９２同士の間隔は、捲回方向Ｄ１１における巻き始め側に向かうにしたがって小さくなる。言い換えると、電極シート８０を展開したとき、捲回方向Ｄ１１に隣り合う第１スリット９１の間隔、および、捲回方向Ｄ１１に隣り合う第２スリット９２の間隔は、それぞれ電極シート８０の巻き終わりの端部から巻き始めの端部に向かうにしたがって小さくなる。
また、第１スリット９１の長さ（詳しくは捲回方向Ｄ１１の長さ）は、捲回軸Ｗに近づくにしたがって短くなる。言い換えると、電極シート８０を展開したとき、第１スリット９１の長さは、捲回方向Ｄ１１における巻き始め側に向かう（例えば電極シート８０の巻き始めの端部に向かう）にしたがって短くなる。本実施形態では、複数の第２スリット９２のそれぞれの長さは、同じであるが、異なっていてもよい。
また、本実施形態では、複数の第１スリット９１は、切り込み程度のものであり、複数の第１スリット９１のそれぞれの幅（言い換えると捲回軸方向Ｄ１２の第１スリット９１の溝の長さ）は、同じである。同様に、本実施形態では、図５に示すように、複数の第２スリット９２も切り込み程度のものであり、複数の第２スリット９２のそれぞれの幅（言い換えると捲回方向Ｄ１１の第２スリット９２の溝の長さ）は、同じである。しかしながら、第２スリット９２の幅は、図６の変形例に示すように、電極シート８０の巻き始めの端部から巻き終わりの端部に向かうにしたがって、大きくなってもよい。言い換えると、第２スリット９２の幅は、捲回軸Ｗから離れるにしたがって大きくなってもよい。
なお、電極シート８０の未形成部８２ａに第１スリット９１および第２スリット９２を形成するタイミングや方法は特に限定されない。本実施形態では、図２に示すように、捲回電極体２０は、電極シート８０（例えば正極シート５０および負極シート６０）と、セパレータ７０とを重ね合わせた状態で、いわゆる捲回機（図示せず）で捲回させることで作製される。第１スリット９１および第２スリット９２は、例えば上記捲回機と連動した刃物を使用して、未形成部８２ａに自動で形成される。例えば上記捲回機で、電極シート８０とセパレータ７０とを重ね合わせた状態で捲回しているときに、所定のタイミング（例えば第１端部２１に位置し得る未形成部８２ａの部分が、刃物でスリット９１、９２を形成する作業領域を通過するタイミング）で、刃物を使用して、未形成部８２ａに第１スリット９１および第２スリット９２を形成することができる。
本実施形態では、第１端部２１に位置する未形成部８２ａに第１スリット９１および第２スリット９２を形成することで、第１スリット９１および第２スリット９２の位置に切り込みが入れられる。そのため、捲回された捲回電極体２０の第１端部２１に位置する未形成部８２ａのうち、第１スリット９１よりも未形成部８２ａの捲回軸方向Ｄ１２の端部側の部分を押し潰すことができる。その結果、図３に示すように、第１スリット９１よりも未形成部８２ａにおける捲回軸方向Ｄ１２の端部側の部分に、アールは形成されず、平面部９０を設けることができる。そして、図４に示すように、平面部９０に電極端子４０（詳しくは内部端子部４０ｂ）を接合することができる。なお、平面部９０に電極端子４０を接合する方法は特に限定されない。例えば超音波溶接、抵抗溶接、レーザ溶接、または、いわゆるカシメによって、平面部９０に電極端子４０を接合することができる。
このように、本実施形態では、図３に示すように、第１端部２１に位置する正極シート５０の正極未形成部５２ａに、第１スリット９１および第２スリット９２を形成することで、第１端部２１に位置する正極未形成部５２ａに平面部９０を設けることができる。同様に、第１端部２１に位置する負極シート６０の負極未形成部６２ａに、第１スリット９１および第２スリット９２を形成することで、第１端部２１に位置する負極未形成部６２ａに平面部９０を設けることができる。そして、図１に示すように、正極未形成部５２ａの平面部９０には、正極端子４２が接合される。また、負極未形成部６２ａの平面部９０には、負極端子４４が接合される。
以上、本実施形態に係る二次電池１００は、図４に示すように、正極または負極の電極シート８０が、捲回軸Ｗを中心に所定の捲回方向Ｄ１１に捲回された扁平の捲回電極体２０と、捲回電極体２０が収容される電池ケース３０と、電極端子４０と、を備えている。電極端子４０は、電池ケース３０の外部に配置される外部端子部４０ａと、電池ケース３０の内部に配置される内部端子部４０ｂとを有する。図２に示すように、電極シート８０は、集電体８２と、電極活物質層８４と、未形成部８２ａとを有している。図５に示すように、電極活物質層８４は、捲回方向Ｄ１１に延び、集電体８２の表面に形成され、電極活物質を含む層である。未形成部８２ａは、捲回方向Ｄ１１に延び、電極活物質層８４と捲回軸方向Ｄ１２に並んだ位置に配置され、集電体８２の表面に電極活物質層８４が形成されていないものである。図４に示すように、捲回電極体２０は、長手方向Ｄ１３に延びた２つの扁平表面２４を有する扁平部２３と、扁平部２３における長手方向Ｄ１３の一方側に設けられ、アールが形成された第１端部２１と、扁平部２３における長手方向Ｄ１３の他方側に設けられ、アールが形成された第２端部２２と、を有している。図３に示すように、第１端部２１に位置する未形成部８２ａの部分には、捲回方向Ｄ１１（図４参照）に沿って第１スリット９１が形成されている。第１端部２１に位置する未形成部８２ａの部分のうち、第１スリット９１よりも電極活物質層８４とは反対に位置する部分には、電極端子４０の内部端子部４０ｂ（図４参照）が接続される平面部９０が設けられている。
例えば第１端部２１に位置する未形成部８２ａの部分に第１スリット９１が形成されていないと、未形成部８２ａは、アールが形成された状態になり、第１端部２１に位置する未形成部８２ａの部分に電極端子４０が接続され難い。しかしながら、本実施形態では、図４に示すように、第１スリット９１を形成することで、第１端部２１に位置する未形成部８２ａの部分を押し潰し易くなり、未形成部８２ａに平面部９０を設け易い。よって、第１端部２１に位置する未形成部８２ａの部分に電極端子４０を確実に接合することができ、その結果、電極端子４０の長さ（詳しくは内部端子部４０ｂの長さ）を従来よりも短くすることができる。
本実施形態では、図３に示すように、第１端部２１に位置する未形成部８２ａには、第１スリット９１よりも電極活物質層８４とは反対側に配置され、捲回軸方向Ｄ１２に沿って延びた第２スリット９２が形成されている。このように、未形成部８２ａに第２スリット９２を形成することで、第１端部２１に位置する未形成部８２ａにおけるアールに形成され得る部分を分離することができる。よって、第１端部２１に位置する未形成部８２ａの部分を押し潰し易くなり、第１端部２１に位置する未形成部８２ａの部分に平面部９０を設け易くなる。
本実施形態では、図４に示すように、第２スリット９２は、第１端部２１に位置する未形成部８２ａにおける捲回軸Ｗから最も離れた頂端２１ａの位置に形成されている。この頂端２１ａに位置する未形成部８２ａの部分は、アールが形成され得る位置である。よって、頂端２１ａの位置に第２スリット９２を形成することで、第１端部２１に位置する未形成部８２ａにおけるアールに形成され得る部分をより確実に分離することができる。よって、第１端部２１に位置する未形成部８２ａの部分を押し潰し易くなり、第１端部２１に位置する未形成部８２ａの部分に平面部９０を設け易くなる。
本実施形態では、図５に示すように、電極シート８０を展開したときにおける第１スリット９１同士の間隔は、捲回方向Ｄ１１における巻き始め側に向かうにしたがって小さくなる。また、電極シート８０を展開したときにおける第２スリット９２同士の間隔は、捲回方向Ｄ１１における巻き始め側に向かうにしたがって小さくなる。ここでは、捲回電極体２０の巻き数が少なくなる程、１周捲回させる際に要する電極シート８０の長さが短くなる。よって、１周捲回させる際に要する電極シート８０の長さに合わせて、巻き始め側に向かうにしたがって第１スリット９１同士の間隔を小さくし、かつ、第２スリット９２同士の間隔を小さくすることで、第１端部２１に位置する未形成部８２ａに第１スリット９１および第２スリット９２を形成することができる。
本実施形態では、第１スリット９１の長さは、捲回軸Ｗ（図４参照）に近づくにしたがって短くなる。ここでは、捲回電極体２０の巻き数が少なくなる程、第１端部２１に位置する未形成部８２ａの捲回方向Ｄ１１の長さが短くなる。よって、第１端部２１に位置する未形成部８２ａの捲回方向Ｄ１１の長さに合わせて、捲回軸Ｗに近づくにしたがって第１スリット９１の長さを短くすることで、複数の第１スリット９１を重ね合わせ易くなる。その結果、第１端部２１に位置する未形成部８２ａの部分を押し潰し易くなり、第１端部２１に位置する未形成部８２ａの部分に平面部９０を設け易くなる。
本実施形態では、第１端部２１に位置する未形成部８２ａの部分に、第１スリット９１および第２スリット９２が形成されていたが、第２スリット９２を省略することが可能である。この場合であっても、未形成部８２ａには第１スリット９１が形成されているため、第２スリット９２が形成されている場合と比較して大きい力が必要となるが、第１端部２１に位置する未形成部８２ａの部分を押し潰すことが可能となる。よって、第２スリット９２を省略した場合であっても、第１端部２１に位置する未形成部８２ａの部分に平面部９０を設けることができる。
２０ 捲回電極体
２１ 第１端部
２２ 第２端部
２３ 扁平部
２４ 扁平表面
４０ 電極端子
５０ 正極シート
６０ 負極シート
８０ 電極シート
８２ 集電体
８２ａ 未形成部
８４ 電極活物質層
９０ 平面部
９１ 第１スリット
９２ 第２スリット
１００ 二次電池
Ｄ１１ 捲回方向
Ｄ１２ 捲回軸方向
２１ 第１端部
２２ 第２端部
２３ 扁平部
２４ 扁平表面
４０ 電極端子
５０ 正極シート
６０ 負極シート
８０ 電極シート
８２ 集電体
８２ａ 未形成部
８４ 電極活物質層
９０ 平面部
９１ 第１スリット
９２ 第２スリット
１００ 二次電池
Ｄ１１ 捲回方向
Ｄ１２ 捲回軸方向
Claims (5)
- 正極または負極の電極シートが、捲回軸を中心に所定の捲回方向に捲回された扁平の捲回電極体と、
前記捲回電極体を収容する電池ケースと、
前記電池ケースの外部に配置される外部端子部と、前記電池ケースの内部に配置される内部端子部とを有する電極端子と、
を備え、
前記電極シートは、
集電体と、
前記捲回方向に延び、前記集電体の表面に形成され、電極活物質を含む電極活物質層と、
前記捲回方向に延び、前記電極活物質層と捲回軸方向に並んだ位置に配置され、前記集電体の表面に前記電極活物質層が形成されていない未形成部と、
を有し、
前記捲回電極体は、
前記捲回軸方向と直交する長手方向に延びた２つの扁平表面を有する扁平部と、
前記扁平部における前記長手方向の一方側に設けられ、アールが形成された第１端部と、
前記扁平部における前記長手方向の他方側に設けられ、アールが形成された第２端部と、
を有し、
前記第１端部に位置する前記未形成部の部分には、前記捲回方向に沿って第１スリットが形成され、
前記第１端部に位置する前記未形成部の部分のうち、前記第１スリットよりも前記電極活物質層とは反対に位置する部分には、前記電極端子の前記内部端子部が接合される平面部が設けられ、
前記第１スリットの長さは、前記捲回軸に近づくにしたがって短くなる、二次電池。 - 前記第１端部に位置する前記未形成部には、前記第１スリットよりも前記電極活物質層とは反対側に配置され、前記捲回軸方向に沿って延びた第２スリットが形成されている、請求項１に記載された二次電池。
- 前記第２スリットは、前記第１端部に位置する前記未形成部における前記捲回軸から最も離れた位置に形成されている、請求項２に記載された二次電池。
- 前記電極シートを展開したときにおける前記第２スリット同士の間隔は、前記捲回方向における巻き始め側に向かうにしたがって小さくなる、請求項２または３に記載された二次電池。
- 前記電極シートを展開したときにおける前記第１スリット同士の間隔は、前記捲回方向における巻き始め側に向かうにしたがって小さくなる、請求項１から４までの何れか１つに記載された二次電池。
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