JP7405155B2 - 二次電池 - Google Patents

Description

本技術は、二次電池に関する。

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、正極および負極と共に、液状の電解質である電解液を備えている。

二次電池の構成は、電池特性に影響を及ぼすため、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。具体的には、優れたサイクル特性を得るために、扁平な断面形状を有する巻回電極体を備えた二次電池において、正極端子および負極端子のそれぞれの近傍に段差緩和部材を設けている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１８－２０６５１４号公報

二次電池の電池特性を改善するために様々な検討がなされているが、その二次電池のサイクル特性は未だ十分でないため、改善の余地がある。

本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、優れたサイクル特性を得ることが可能である二次電池を提供することにある。

本技術の一実施形態の二次電池は、セパレータを介して互いに対向する正極および負極を含む電池素子と、その正極が負極に対向する側において正極に接続された正極端子と、その負極が正極に対向する側において負極に接続され、かつ、正極端子と対向しない位置に配置された負極端子と、正極端子と負極端子とにより挟まれる領域に配置された多孔質部材とを備えたものである。

本技術の一実施形態の二次電池によれば、正極および負極がセパレータを介して互いに対向しており、その正極が負極に対向する側において正極端子が正極に接続されており、その負極が正極に対向する側における正極端子と対向しない位置において負極端子が負極に接続されており、正極端子と負極端子とにより挟まれる領域に多孔質部材が配置されているので、優れたサイクル特性を得ることができる。

なお、本技術の効果は、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、後述する本技術に関連する一連の効果のうちのいずれの効果でもよい。

本技術の一実施形態における二次電池の構成を表す斜視図である。 図１に示した電池素子の構成を表す断面図である。 図１に示した電池素子の構成を模式的に表す他の断面図である。 図２に示した電池素子の構成を拡大して表す断面図である。 図４に示したセパレータの構成を拡大して表す断面図である。 図２に示した電池素子の主要部の構成を拡大して表す断面図である。 比較例の二次電池の構成を表す断面図である。 変形例１の二次電池の構成を表す断面図である。 変形例２の二次電池の構成を表す断面図である。 変形例３の二次電池の構成を表す断面図である。 二次電池の適用例（電池パック）の構成を表すブロック図である。

以下、本技術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
３．二次電池の用途

＜１．二次電池＞
まず、本技術の一実施形態の二次電池に関して説明する。

ここで説明する二次電池は、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二次電池であり、正極および負極と共に電解液を備えている。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意図せずに析出することを防止するために、その負極の充電容量は、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。

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。

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。

＜１－１．構成＞
図１は、二次電池の斜視構成を表している。図２は、図１に示した電池素子１０の断面構成を表していると共に、図３は、図１に示した電池素子１０の断面構成を模式的に表している。ただし、図１では、電池素子１０と外装フィルム２０とが互いに分離された状態を示していると共に、図３では、Ｙ軸方向に延在する巻回軸Ｊと交差する電池素子１０の断面を示している。

図４は、図２に示した電池素子１０の断面構成を拡大して表しており、図５は、図４に示したセパレータ１３の断面構成を拡大して表している。ただし、図４では、正極１１、負極１２およびセパレータ１３のそれぞれの一部だけを示していると共に、図５では、セパレータ１３の一部だけを示している。

図６は、図２に示した電池素子１０の主要部（多孔質膜１６の設置場所の近傍部分）の断面構成を拡大して表している。ただし、図６では、セパレータ１３の構成を見やすくするために、正極端部１１Ｔ（正極延在部１１ＴＺ）とセパレータ１３とが互いに離隔されていると共に負極端部１２Ｔ（負極延在部１２ＴＺ）とセパレータ１３とが互いに離隔されている状態を示している。

この二次電池は、図１～図６に示したように、電池素子１０と、外装フィルム２０と、正極リード１４と、負極リード１５と、多孔質膜１６とを備えている。電池素子１０は、外装フィルム２０の内部に収納されていると共に、正極リード１４および負極リード１５のそれぞれは、外装フィルム２０の内部から外部に向かって互いに共通する方向に導出されている。

ここで説明する二次電池は、電池素子１０を収納するための外装部材として、可撓性（または柔軟性）を有する外装部材（外装フィルム２０）を用いたラミネートフィルム型の二次電池である。

［外装フィルム］
外装フィルム２０は、図１に示したように、１枚のフィルム状の部材であり、矢印Ｒ（一点鎖線）の方向に折り畳み可能である。この外装フィルム２０は、上記したように、電池素子１０を収納しているため、正極１１、負極１２および電解液を収納している。なお、外装フィルム２０には、電池素子１０を収容するための窪み部２０Ｕ（いわゆる深絞り部）が設けられている。

具体的には、外装フィルム２０は、融着層、金属層および表面保護層が内側からこの順に積層された３層のラミネートフィルムであり、その外装フィルム２０が折り畳まれた状態では、互いに対向する融着層のうちの外周縁部同士が互いに融着されている。融着層は、ポリプロピレンなどの高分子化合物を含んでいる。金属層は、アルミニウムなどの金属材料を含んでいる。表面保護層は、ナイロンなどの高分子化合物を含んでいる。

ただし、外装フィルム２０の構成（層数）は、特に、限定されないため、１層または２層でもよいし、４層以上でもよい。

外装フィルム２０と正極リード１４との間には、密着フィルム２１が挿入されていると共に、外装フィルム２０と負極リード１５との間には、密着フィルム２２が挿入されている。密着フィルム２１，２２のそれぞれは、外装フィルム２０の内部に外気が意図せずに侵入することを防止する部材であり、正極リード１４および負極リード１５のそれぞれに対して密着性を有するポリオレフィンなどの高分子化合物のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。このポリオレフィンは、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレンおよび変性ポリプロピレンなどである。ただし、密着フィルム２１，２２のうちの一方または双方は、省略されてもよい。

［電池素子］
電池素子１０は、図１～図５に示したように、正極１１と、負極１２と、セパレータ１３と、液状の電解質である電解液（図示せず）とを備えており、その電解液は、正極１１、負極１２およびセパレータ１３のそれぞれに含浸されている。

この電池素子１０は、図１～図３に示したように、正極１１および負極１２がセパレータ１３を介して巻回方向Ｄに巻回された構造体であり、いわゆる巻回電極体である。より具体的には、巻回電極体である電池素子１０では、正極１１および負極１２がセパレータ１３を介して互いに積層されていると共に、その正極１１、負極１２およびセパレータ１３が巻回軸Ｊを中心として巻回方向Ｄに巻回されている。すなわち、正極１１および負極１２は、セパレータ１３を介して互いに対向しながら、そのセパレータ１３と一緒に巻回方向Ｄに巻回されている。

巻回軸Ｊと交差する電池素子１０の断面（ＸＺ面に沿った断面）の形状は、図３に示したように、長軸Ｋ１および短軸Ｋ２により規定される扁平形状であり、より具体的には扁平な略楕円形である。この長軸Ｋ１は、Ｘ軸方向に延在すると共に相対的に大きい長さを有する軸（横軸）であると共に、短軸Ｋ２は、Ｘ軸方向と交差するＹ軸方向に延在すると共に相対的に小さい長さを有する軸（縦軸）である。

すなわち、巻回電極体である電池素子１０は、全体として、扁平状の立体的形状を有している。このため、電池素子１０は、図３に示したように、一対の湾曲部１０Ａと、その一対の湾曲部１０Ａの間に位置する平坦部１０Ｂとを含んでいる。湾曲部１０Ａは、正極１１、負極１２およびセパレータ１３が曲線を描くように湾曲している部分である。これに対して、平坦部１０Ｂは、正極１１、負極１２およびセパレータ１３が湾曲しておらずにほぼ平坦な部分である。図３では、湾曲部１０Ａと平坦部１０Ｂとの間に破線を付している。

（正極）
正極１１は、図２および図４に示したように、正極集電体１１Ａと、その正極集電体１１Ａの両面に形成された２個の正極活物質層１１Ｂとを含んでいる。ただし、正極活物質層１１Ｂは、正極集電体１１Ａの片面だけに形成されていてもよい。

正極集電体１１Ａは、金属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、その金属材料は、アルミニウム、ニッケルおよびステンレスなどである。正極活物質層１１Ｂは、リチウムを吸蔵放出することが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１１Ｂ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。

正極活物質の種類は、特に限定されないが、具体的には、リチウム含有遷移金属化合物などのリチウム含有化合物である。このリチウム含有遷移金属化合物は、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含んでおり、さらに、１種類または２種類以上の他元素を含んでいてもよい。他元素の種類は、遷移金属元素以外の任意の元素であれば、特に限定されないが、具体的には、長周期型周期表中の２族～１５族に属する元素である。リチウム含有遷移金属化合物の種類は、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 、ＬｉＣｏ_0.98Ａｌ_0.01Ｍｇ_0.01Ｏ₂ 、ＬｉＮｉ_0.5 Ｃｏ_0.2 Ｍｎ_0.3 Ｏ₂ 、ＬｉＮｉ_0.8 Ｃｏ_0.15Ａｌ_0.05Ｏ₂ 、ＬｉＮｉ_0.33Ｃｏ_0.33Ｍｎ_0.33Ｏ₂ 、Ｌｉ_1.2 Ｍｎ_0.52Ｃｏ_0.175 Ｎｉ_0.1 Ｏ₂ 、Ｌｉ_1.15（Ｍｎ_0.65Ｎｉ_0.22Ｃｏ_0.13）Ｏ₂ およびＬｉＭｎ₂ Ｏ₄ などである。リン酸化合物の具体例は、ＬｉＦｅＰＯ₄ 、ＬｉＭｎＰＯ₄ 、ＬｉＦｅ_0.5 Ｍｎ_0.5 ＰＯ₄ およびＬｉＦｅ_0.3 Ｍｎ_0.7 ＰＯ₄ などである。

ここでは、図２に示したように、正極活物質層１１Ｂは、巻回方向Ｄにおける正極集電体１１Ａの途中だけに設けられている。このため、正極１１の巻内側の端部（正極端部１１Ｔ）では、正極集電体１１Ａが正極活物質層１１Ｂにより被覆されておらずに露出していると共に、正極１１の巻外側の端部では、正極集電体１１Ａが正極活物質層１１Ｂにより被覆されておらずに露出している。

この正極端部１１Ｔは、上記した長軸Ｋ１の方向（Ｘ軸方向）に延在する正極延在部１１ＴＺを含んでおり、その正極延在部１１ＴＺは、図６に示したように、正極端部１１Ｔのうち、湾曲しておらずにＸ軸方向に延在しているほぼ直線状の部分である。

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、フッ素系ゴムおよびエチレンプロピレンジエンなどである。高分子化合物は、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミドおよびカルボキシメチルセルロースなどである。

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。

（負極）
負極１２は、図２および図４に示したように、負極集電体１２Ａと、その負極集電体１２Ａの両面に形成された２個の負極活物質層１２Ｂとを含んでいる。ただし、負極活物質層１２Ｂは、負極集電体１２Ａの片面だけに形成されていてもよい。

負極集電体１２Ａは、金属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、その金属材料は、銅、アルミニウム、ニッケルおよびステンレスなどである。負極活物質層１２Ｂは、リチウムを吸蔵放出することが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１２Ｂ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。負極結着剤に関する詳細は、正極結着剤に関する詳細と同様であると共に、負極導電剤に関する詳細は、正極導電剤に関する詳細と同様である。

負極活物質の種類は、特に限定されないが、具体的には、炭素材料および金属系材料などである。炭素材料は、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化性炭素および黒鉛などであり、その黒鉛は、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することが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、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、ＳｉＢ₄ 、ＳｉＢ₆ 、Ｍｇ₂ Ｓｉ、Ｎｉ₂ Ｓｉ、ＴｉＳｉ₂ 、ＭｏＳｉ₂ 、ＣｏＳｉ₂ 、ＮｉＳｉ₂ 、ＣａＳｉ₂ 、ＣｒＳｉ₂ 、Ｃｕ₅ Ｓｉ、ＦｅＳｉ₂ 、ＭｎＳｉ₂ 、ＮｂＳｉ₂ 、ＴａＳｉ₂ 、ＶＳｉ₂ 、ＷＳｉ₂ 、ＺｎＳｉ₂ 、ＳｉＣ、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 、Ｓｉ₂ Ｎ₂ Ｏ、ＳｉＯ_v （０＜ｖ≦２）、ＬｉＳｉＯ、ＳｎＯ_w （０＜ｗ≦２）、ＳｎＳｉＯ₃ 、ＬｉＳｎＯおよびＭｇ₂ Ｓｎなどである。ただし、ＳｉＯ_v のｖは、０．２＜ｖ＜１．４を満たしていてもよい。

負極活物質層１２Ｂ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。

ここでは、図２に示したように、負極活物質層１２Ｂは、巻回方向Ｄにおける負極集電体１２Ａの途中だけに設けられている。このため、負極１２の巻内側の端部（負極端部１２Ｔ）では、負極集電体１２Ａが負極活物質層１２Ｂにより被覆されておらずに露出していると共に、負極１２の巻外側の端部では、負極集電体１２Ａが負極活物質層１２Ｂにより被覆されておらずに露出している。

この負極端部１２Ｔは、上記した長軸Ｋ１の方向（Ｘ軸方向）に延在する負極延在部１２ＴＺを含んでおり、その負極延在部１２ＴＺは、図６に示したように、負極端部１２Ｔのうち、湾曲しておらずにＸ軸方向に延在しているほぼ直線状の部分である。これにより、正極延在部１１ＴＺおよび負極延在部１２ＴＺは、セパレータ１３を介して互いに対向しながら延在している。

（セパレータ）
セパレータ１３は、図２および図４に示したように、正極１１と負極１２との間に介在している絶縁性の多孔質膜であり、その正極１１と負極１２との接触を防止しながらリチウムイオンを通過させる。図２では、図示内容を簡略化するために、セパレータ１３を線状に示している。

ここでは、セパレータ１３は、後述する高分子化合物層１３Ｂを含む多層構造を有している。具体的には、セパレータ１３は、図５に示したように、多孔質層１３Ａと、その多孔質層１３Ａの両面に設けられた２個の高分子化合物層１３Ｂとを含んでいる。正極１１および負極１２のそれぞれに対するセパレータ１３の密着性が向上するため、電池素子１０の位置ずれが発生しにくくなるからである。これにより、電解液の分解反応などが発生しても、二次電池が膨れにくくなる。

多孔質層１３Ａは、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンおよびポリエチレンなどの高分子化合物のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、一対の面（対向面Ｍ１，Ｍ２）を有している。対向面Ｍ１は、正極１１に対向する側における多孔質層１３Ａの表面であると共に、対向面Ｍ２は、負極１２に対向する側における多孔質層１３Ａの表面である。なお、多孔質層１３Ａは、単層でもよいし、多層でもよい。

高分子化合物層１３Ｂは、多孔質層１３Ａの両面に設けられているため、面Ｍ１，Ｍ２のそれぞれに設けられている。この高分子化合物層１３Ｂは、高分子化合物と共に、複数の無機粒子を含んでいる。二次電池の発熱時において複数の無機粒子が放熱するため、その二次電池の耐熱性および安全性が向上するからである。なお、高分子化合物層１３Ｂは、単層でもよいし、多層でもよい。

高分子化合物は、ポリフッ化ビニリデン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。優れた物理的強度が得られると共に、電気化学的な安定性も得られるからである。複数の無機粒子は、酸化アルミニウム（アルミナ）、窒化アルミニウム、ベーマイト、酸化ケイ素（シリカ）、酸化チタン（チタニア）、酸化マグネシウム（マグネシア）および酸化ジルコニウム（ジルコニア）などの無機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。

なお、セパレータ１３は、単層構造を有していてもよい。この単層構造を有するセパレータ１３の構成は、上記した多孔質層１３Ａの構成と同様である。

（電解液）
電解液は、溶媒および電解質塩を含んでいる。

溶媒は、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。この非水溶媒は、エステル類およびエーテル類などであり、より具体的には、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である。

炭酸エステル系化合物は、環状炭酸エステルおよび鎖状炭酸エステルなどである。環状炭酸エステルは、炭酸エチレンおよび炭酸プロピレンなどであると共に、鎖状炭酸エステルは、炭酸ジメチル、炭酸ジエチルおよび炭酸メチルエチルなどである。カルボン酸エステル系化合物は、酢酸エチル、プロピオン酸エチルおよびトリメチル酢酸エチルなどである。ラクトン系化合物は、γ－ブチロラクトンおよびγ－バレロラクトンなどである。エーテル類は、上記したラクトン系化合物の他、１，２－ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、１，３－ジオキソランおよび１，４－ジオキサンなどである。

また、非水溶媒は、不飽和環状炭酸エステル、ハロゲン化炭酸エステル、スルホン酸エステル、リン酸エステル、酸無水物、ニトリル化合物およびイソシアネート化合物などである。電解液の化学的安定性が向上するからである。

具体的には、不飽和環状炭酸エステルは、炭酸ビニレン、炭酸ビニルエチレンおよび炭酸メチレンエチレンなどである。ハロゲン化炭酸エステルは、モノフルオロ炭酸エチレンおよびジフルオロ炭酸エチレンなどである。スルホン酸エステルは、１，３－プロパンスルトンおよび１，３－プロペンスルトンなどである。リン酸エステルは、リン酸トリメチルなどである。酸無水物は、環状カルボン酸無水物、環状ジスルホン酸無水物および環状カルボン酸スルホン酸無水物などである。環状カルボン酸無水物は、コハク酸無水物、グルタル酸無水物およびマレイン酸無水物などである。環状ジスルホン酸無水物は、エタンジスルホン酸無水物およびプロパンジスルホン酸無水物などである。環状カルボン酸スルホン酸無水物は、スルホ安息香酸無水物、スルホプロピオン酸無水物およびスルホ酪無水物などである。ニトリル化合物は、アセトニトリル、アクリロニトリル、マロノニトリル、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、セバコニトリルおよびフタロニトリルなどである。イソシアネート化合物は、ヘキサメチレンジイソシアネートなどである。

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。このリチウム塩は、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆ ）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ₄ ）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ₃ ＳＯ₃ ）、ビス（フルオロスルホニル）イミドリチウム（ＬｉＮ（ＦＳＯ₂ ）₂ ）、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドリチウム（ＬｉＮ（ＣＦ₃ ＳＯ₂ ）₂ ）、リチウムトリス（トリフルオロメタンスルホニル）メチド（ＬｉＣ（ＣＦ₃ ＳＯ₂ ）₃ ）およびビス（オキサラト）ホウ酸リチウム（ＬｉＢ（Ｃ₂ Ｏ₄ ）₂ ）などである。電解質塩の含有量は、特に限定されないが、具体的には、溶媒に対して０．３ｍｏｌ／ｋｇ～３．０ｍｏｌ／ｋｇである。高いイオン伝導性が得られるからである。

［正極リードおよび負極リード］
正極リード１４は、正極１１に接続された正極端子であり、その正極１１が負極１２に対向する側において正極１１に接続されている。この正極リード１４は、アルミニウム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。負極リード１５は、負極１２に接続された負極端子であり、その負極１２が正極１１に対向する側において負極１２に接続されている。この負極リード１５は、銅、ニッケルおよびステンレス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。正極リード１４および負極リード１５のそれぞれの形状は、薄板状および網目状などである。

ここでは、上記したように、電池素子１０は、一対の湾曲部１０Ａと共に平坦部１０Ｂを含んでいる。この場合において、正極リード１４は、平坦部１０Ｂにおいて正極１１に接続されていると共に、負極リード１５は、平坦部１０Ｂにおいて負極１２に接続されている。

詳細には、上記したように、正極１１は、巻回方向Ｄにおける巻内側の端部に、正極集電体１１Ａが露出している正極端部１１Ｔを含んでいる。このため、正極リード１４は、正極端部１１Ｔに接続されており、より具体的には正極延在部１１ＴＺに接続されている。正極リード１４と正極１１との電気伝導性が向上するからである。

また、上記したように、負極１２は、巻回方向Ｄにおける巻内側の端部に、負極集電体１２Ａが露出している負極端部１２Ｔを含んでいる。このため、負極リード１５は、負極端部１２Ｔに接続されており、より具体的には負極延在部１２ＴＺに接続されている。負極リード１５と負極１２との電気伝導性が向上するからである。

ただし、負極リード１５は、正極リード１４と対向しない位置に配置されており、すなわちセパレータ１３を介して正極リード１４と重ならないように配置されている。このため、正極リード１４の位置および負極リード１５の位置は、図２に示したように、巻回方向Ｄにおいて互いにずれている。ここでは、負極リード１５は、巻回方向Ｄにおいて正極リード１４よりも巻内側に位置している。

正極リード１４および負極リード１５のそれぞれの数は、特に限定されないため、１本でもよいし、２本以上でもよい。特に、正極リード１４および負極リード１５のそれぞれの数が２本以上であれば、二次電池の電気抵抗が低下する。なお、正極リード１４および負極リード１５のそれぞれの数が２本以上である場合には、後述するリード間領域Ｒ１が複数存在することになる。

［多孔質膜］
多孔質膜１６は、正極リード１４および負極リード１５のそれぞれの存在に起因して発生する段差が電池素子１０（正極１１および負極１２）の巻回状態に影響を及ぼすことを抑制する多孔質部材である。

この多孔質膜１６が多孔質であるのは、主に、リチウムイオンの移動を担保すると共に、電解液を保持するためである。これにより、多孔質膜１６が存在していてもリチウムイオンの移動が阻害されずに、その多孔質膜１６を介して正極１１および負極１２のそれぞれに十分な量の電解液が含浸される。この場合には、特に、後述する余剰電解液が多孔質膜１６により担保される。

上記したように、正極リード１４の位置および負極リード１５の位置は、巻回方向Ｄにおいて互いにずれている。この場合において、多孔質膜１６は、正極リード１４と負極リード１５とにより挟まれる領域に配置されている。

ここでは、正極１１および負極１２は、セパレータ１３を介して巻回されている。このため、多孔質膜１６は、図６に示したように、リード間領域Ｒ１（第１領域）に配置されている。このリード間領域Ｒ１は、巻回方向Ｄにおいて正極リード１４と負極リード１５とにより挟まれる領域であり、すなわち巻回方向Ｄにおいて正極リード１４と負極リード１５との間に位置する領域である。

この多孔質膜１６は、リード間領域Ｒ１において局所的にセパレータ１３の厚さを増加させる役割を果たす。これにより、正極リード１４および負極リード１５のそれぞれの存在に起因して発生する段差（高低差）が緩和されるため、正極１１および負極１２のそれぞれが段差に沿うように過剰に湾曲しにくくなる。よって、正極リード１４および負極リード１５のそれぞれが存在していても、多孔質膜１６により正極１１および負極１２のそれぞれの平坦性が担保される。このため、上記したように、正極リード１４および負極リード１５のそれぞれの存在に起因する段差が電池素子１０の巻回状態に影響を及ぼすことは抑制される。

また、多孔質膜１６は、セパレータ１３（多孔質層１３Ａ）の形成材料と同様の材料を含んでいる。ただし、多孔質膜１６の形成材料は、多孔質層１３Ａの形成材料と同じでもよいし、多孔質層１３Ａの形成材料と異なってもよい。

ここでは、図６に示したように、リード間領域Ｒ１において、セパレータ１３が部分的に折り畳まれているため、多孔質膜１６は、セパレータ１３の一部である。すなわち、多孔質膜１６は、セパレータ１３と一体化されている。この場合には、セパレータ１３は、リード間領域Ｒ１において部分的に折り畳まれているため、そのセパレータ１３の厚さは、リード間領域Ｒ１において局所的に増加している。また、多孔質膜１６の形成材料は、多孔質層１３Ａの形成材料と同じである。

セパレータ１３が部分的に折り畳まれている場合には、その部分的に折り畳まれているセパレータ１３のうち、局所的に厚さを増加させている部分が多孔質膜１６である。図６では、多孔質膜１６、言い換えればセパレータ１３のうちの多孔質膜１６に該当する部分に網掛けを施している。

この場合には、セパレータ１３は、一対の常厚部１３Ｘと、増厚部１３Ｙとを含んでいる。一対の常厚部１３Ｘのそれぞれは、リード領域Ｒ１以外の領域に配置されていると共に、増厚部１３Ｙは、リード間領域Ｒ１に配置されている。これにより、増厚部１３Ｙは、一対の常厚部１３Ｘの間に配置されていると共に、その一対の常厚部１３Ｘのそれぞれに連結されている。

常厚部１３Ｘは、セパレータ１３が部分的に折り畳まれていない部分であるため、そのセパレータ１３自体の厚さ（部分的に折り畳まれていない状態の厚さ）に相当する厚さＴＸを有している。増厚部１３Ｙは、セパレータ１３が部分的に折り畳まれている部分であるため、上記した厚さＴＸよりも大きな厚さＴＹを有している。

ここでは、セパレータ１３は、巻回方向Ｄにおいて反対の方向に折り畳まれたのちにさらに反対の方向に折り畳まれているため、２回折り畳まれている。これにより、セパレータ１３は、局所的に三重となるように折り畳まれているため、そのセパレータ１３の厚さは、リード間領域Ｒ１において３倍に増加している。すなわち、増厚部１３Ｙの厚さＴＹは、常厚部１３Ｘの厚さＴＸの３倍である。この場合には、厚さＴＸの３倍である厚さＴＹを有する増厚部１３Ｙのうち、その厚さＴＸの２倍の厚さを有する部分（網掛けが施された部分）が多孔質膜１６である。

ただし、セパレータ１３の厚さを局所的に増加させることにより、そのセパレータ１３の一部を利用してリード間領域Ｒ１に多孔質膜１６を配置可能であれば、そのセパレータ１３の構成は、特に限定されない。すなわち、折り畳み方向、折り畳み方式および折り畳み回数などは、特に限定されないため、任意に設定可能である。

中でも、増厚部１３Ｙは、正極１１（正極端部１１Ｔ）および負極１２（負極端部１２Ｔ）のうちの一方または双方に当接されていることが好ましい。正極１１および負極１２のうちの一方または双方が増厚部１３Ｙにより支持されるからである。これにより、電池素子１０の立体的形状（扁平な形状）が歪みにくくなるため、その電池素子１０の立体的形状（成型状態）が維持されやすくなる。

なお、上記したように、巻回軸Ｊと交差する電池素子１０の断面の形状が扁平形状であるため、正極端部１１Ｔは、長軸Ｋ１の方向に延在する正極延在部１１ＴＺを含んでいると共に、負極端部１２Ｔは、同方向に延在する負極延在部１２ＴＺを含んでいる。この場合には、図６に示したように、正極延在部１１ＴＺおよび負極延在部１２ＴＺのそれぞれが延在している範囲内において、リード間領域Ｒ１を含む３つの領域、すなわちリード間領域Ｒ１、巻内側領域Ｒ２（第２領域）および巻外側領域Ｒ３（第３領域）が存在している。

リード間領域Ｒ１は、上記したように、巻回方向Ｄにおいて正極リード１４と負極リード１５とにより挟まれる領域である。巻内側領域Ｒ２は、負極リード１５が正極リード１４よりも巻内側に位置している場合において、その負極リード１５よりも巻内側（図５中の右側）に位置する領域である。巻外側領域Ｒ３は、負極リード１５が正極リード１４よりも巻内側に位置している場合において、その正極リード１４よりも巻外側（図５中の左側）に位置する領域である。

なお、正極リード１４は、巻回方向Ｄにおいて負極リード１５よりも巻内側に配置されていてもよい。この場合には、ここでは具体的に図示しないが、正極リード１４よりも巻内側に位置する領域が巻内側領域Ｒ２になると共に、負極リード１５よりも巻外側に位置する領域が巻外側領域Ｒ３になる。

ここでは、上記したように、リード間領域Ｒ１においてセパレータ１３が部分的に折り畳まれているため、そのリード間領域Ｒ１に多孔質膜１６が配置されている。これに対して、巻内側領域Ｒ２および巻外側領域Ｒ３のそれぞれではセパレータ１３が部分的に折り畳まれていないため、巻内側領域Ｒ２および巻外側領域Ｒ３のそれぞれに多孔質膜１６が配置されていない。

なお、リード間領域Ｒ１における多孔質膜１６の設置範囲は、特に限定されない。ただし、多孔質膜１６の面積は、リード間領域Ｒ１の面積に対してある程度小さいことが好ましい。正極リード１４と負極リード１５とにより挟まれる空間に多孔質膜１６が収容されやすくなるため、その多孔質膜１６により段差が緩和されやすくなるからである。なお、ここで説明した面積とは、ＸＹ面に沿った面の面積である。

中でも、リード間領域Ｒ１の面積Ｓ１に対する多孔質膜１６の面積Ｓ２の比（面積比Ｓ＝Ｓ２／Ｓ１）は、２０％～８０％であることが好ましい。正極リード１４と負極リード１５とにより挟まれる空間に多孔質膜１６が十分に収容されやすくなるため、その多孔質膜１６により段差が十分に緩和されやすくなるからである。

＜１－２．動作＞
二次電池の充電時には、正極１１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１２に吸蔵される。また、二次電池の放電時には、負極１２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１１に吸蔵される。この充放電時には、リチウムがイオン状態で吸蔵放出される。

＜１－３．製造方法＞
二次電池を製造する場合には、以下で説明する手順により、正極１１および負極１２を作製すると共に電解液を調製したのち、その正極１１、負極１２および電解液を用いて二次電池を作製する。以下では、既に説明した図１～図６のそれぞれの図示内容を随時引用する。

［正極の作製］
最初に、正極活物質と、必要に応じて正極結着剤および正極導電剤などとを混合することにより、正極合剤とする。続いて、有機溶剤などに正極合剤を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。最後に、正極集電体１１Ａ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１１Ｂを形成する。この場合には、上記したように、正極活物質層１１Ｂが正極集電体１１Ａの両面の一部に形成されるように、正極合剤スラリーの塗布範囲を調整する。こののち、ロールプレス機を用いて正極活物質層１１Ｂを圧縮成型してもよい。この場合には、正極活物質層１１Ｂ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、正極集電体１１Ａの両面に正極活物質層１１Ｂが形成されるため、正極１１が作製される。

［負極の作製］
上記した正極１１の作製手順と同様の手順により、負極集電体１２Ａの両面に負極活物質層１２Ｂを形成する。具体的には、負極活物質と、必要に応じて負極結着剤および負極導電剤などとを混合することにより、負極合剤としたのち、有機溶剤などに負極合剤を投入することにより、ペースト状の負極合剤スラリーを調製する。続いて、負極集電体１２Ａ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１２Ｂを形成する。この場合には、上記したように、負極活物質層１２Ｂが負極集電体１２Ａの両面の一部に形成されるように、負極合剤スラリーの塗布範囲を調整する。こののち、負極活物質層１２Ｂを圧縮成型してもよい。これにより、負極集電体１２Ａの両面に負極活物質層１２Ｂが形成されるため、負極１２が作製される。

［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。

［セパレータの準備］
最初に、対向面Ｍ１，Ｍ２を有する多孔質層１３Ａを準備する。続いて、有機溶剤などに高分子化合物および複数の無機粒子を投入することにより、ペースト状のスラリーを調製する。続いて、多孔質層１３Ａの両面（対向面Ｍ１，Ｍ２）にスラリーを塗布することにより、高分子化合物層１３Ｂを形成する。最後に、高分子化合物層１３Ｂが形成された多孔質層１３Ａを部分的に折り畳むことにより、常厚部１３Ｘおよび増厚部１３Ｙを形成する。この場合には、後述する電池素子１０の作製時（正極１１、負極１２およびセパレータ１３の巻回時）において増厚部１３Ｙがリード間領域Ｒ１に配置されるように、その増厚部１３Ｙの形成位置を調整する。これにより、多孔質層１３Ａの両面に高分子化合物層１３Ｂが形成されると共に、常厚部１３Ｘおよび増厚部１３Ｙが形成されるため、多孔質膜１６を含むセパレータ１３が作製される。

［二次電池の組み立て］
最初に、溶接法などを用いて正極１１（正極端部１１Ｔ）に正極リード１４を接続させると共に、溶接法などを用いて負極１２（負極端部１２Ｔ）に負極リード１５を接続させる。続いて、多孔質膜１６を含むセパレータ１３を介して正極１１および負極１２を互いに積層させたのち、その正極１１、負極１２およびセパレータ１３を巻回軸Ｊを中心として巻回方向Ｄに巻回させることにより、巻回体を作製する。この場合には、リード間領域Ｒ１に増厚部１３Ｙが配置されるように、正極リード１４および負極リード１５に対して増厚部１３Ｙを位置合わせする。続いて、プレス機などを用いて巻回体を押圧することにより、巻回軸Ｊと交差する断面の形状が扁平形状となるように巻回体を成型する。

続いて、窪み部２０Ｕの内部に巻回体を収容したのち、矢印Ｒの方向に外装フィルム２０を折り畳む。続いて、熱融着法などを用いて外装フィルム２０（融着層）のうちの２辺の外周縁部同士を互いに接着させることにより、袋状の外装フィルム２０の内部に巻回体を収納する。

最後に、袋状の外装フィルム２０の内部に電解液を注入したのち、熱融着法などを用いて外装フィルム２０（融着層）のうちの残りの１辺の外周縁部同士を互いに接着させる。この場合には、外装フィルム２０と正極リード１４との間に密着フィルム２１を挿入すると共に、外装フィルム２０と負極リード１５との間に密着フィルム２２を挿入する。これにより、巻回体に電解液が含浸されるため、電池素子１０が作製される。よって、袋状の外装フィルム２０の内部に電池素子１０が封入されるため、二次電池が組み立てられる。

［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１２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、外装フィルム２０を用いた二次電池、すなわちラミネートフィルム型の二次電池が完成する。

＜１－４．作用および効果＞
この二次電池によれば、正極１１および負極１２がセパレータ１３を介して対向している場合において、負極１２に対向する側において正極リード１４が正極１１に接続されていると共に、正極１１に対向する側において正極リード１４と対向しないように負極リード１５が負極１２に接続されている。また、正極リード１４と負極リード１５とにより挟まれる領域に、多孔質膜１６が配置されている。よって、以下で説明する理由により、優れたサイクル特性を得ることができる。

図７は、比較例の二次電池の断面構成を表しており、図６に対応している。この比較例の二次電池は、図７に示したように、正極リード１４と負極リード１５とにより挟まれる領域に多孔質膜１６が配置されていないことを除いて、本実施形態の二次電池の構成（図６）と同様の構成を有している。この場合には、セパレータ１３が部分的に折り畳まれていないため、そのセパレータ１３が増厚部１３Ｙを含んでいない。これにより、セパレータ１３は、一定の厚さＴＸを有している。

二次電池の製造工程では、正極リード１４と負極リード１５とにより挟まれる領域において、その正極リード１４および負極リード１５のそれぞれの存在に起因した段差が発生する。ここで説明する段差は、正極リード１４の内側（負極リード１５に近い側）の角部および負極リード１５の内側（正極リード１４に近い側）の角部に起因して形成される高低差である。

比較例の二次電池では、図７に示したように、正極リード１４と負極リード１５とにより挟まれる領域に多孔質膜１６が配置されていない。これにより、電池素子１０の作製工程において正極１１および負極１２がセパレータ１３を介して互いに積層されると、正極リード１４と負極リード１５とにより挟まれる領域に発生した段差に沿うように正極１１および負極１２のそれぞれが過剰に湾曲する。よって、正極１１および負極１２のそれぞれは、ほぼ平坦な状態で積層されにくくなる。

この場合には、正極１１と負極１２との間の距離（電極間距離）がばらつくことに起因して、その電極間距離が部分的に増大しやすくなる。特に、正極リード１４と負極リード１５とにより挟まれる領域が電池素子１０の中心部の近傍に存在していると、張力の影響に起因して正極１１および負極１２のそれぞれが段差の影響を比較的強く受けるため、電極間距離が著しく増大しやすくなる。これにより、電極間距離が部分的に増大した箇所では、二次電池の充放電時において、リチウムイオンの拡散抵抗が局所的に増加するため、意図せずにリチウム金属が析出しやすくなる。

よって、比較例の二次電池では、充放電を繰り返すと放電容量が減少しやすくなるため、優れたサイクル特性を得ることが困難である。

ここで、正極リード１４と負極リード１５とにより挟まれる領域に発生した段差を緩和するために、その領域に緩和用の部材（非多孔質膜）を配置することが考えられる。しかしながら、単に非多孔質膜を配置しただけでは、その非多孔質膜の存在に起因して、電解液の流通が阻害されると共に、電池素子１０の中心部における電解液の貯留空間の体積が減少する。これにより、放電容量の増加は限定的になるため、充放電を繰り返すと依然として放電容量が減少しやすくなる。

これに対して、本実施形態の二次電池では、図６に示したように、正極リード１４と負極リード１５とにより挟まれる領域に多孔質膜１６が配置されているため、その多孔質膜１６を利用して段差が緩和される。

この場合には、正極１１および負極１２がセパレータ１３を介して互いに積層されても、正極１１および負極１２のそれぞれが段差に沿うように過剰に湾曲しにくくなるため、その正極１１および負極１２のそれぞれがほぼ平坦な状態で積層されやすくなる。これにより、電極間距離がほぼ一定になるため、その電極間距離が部分的に増大しにくくなる。よって、二次電池の充放電時において、リチウムイオンの拡散抵抗が局所的に増加しにくくなるため、意図せずにリチウム金属が析出することは抑制される。しかも、多孔質膜１６は、リチウムイオンを通過させることが可能である多孔質であるため、その多孔質膜１６を用いても、充放電時においてリチウムイオンの移動が阻害されない。また、多孔質膜１６が存在していても、電解液が移動しやすくなるため、電解液の流通が担保されると共に、電池素子１０の中心部における電解液の貯留空間の体積が増加するため、いわゆる余剰電解液の量が増加する。

この「余剰電解液」とは、正極１１と、負極１２と、セパレータ１３のうちの正極１１と負極１２とにより挟まれた部分（電極間部分）とのそれぞれに含浸されている電解液以外の過剰な電解液である。正極１１、負極１２および電極間部分のそれぞれに含浸されている電解液の量と、余剰電解液の量との和は、当然ながら、正極１１、負極１２および電極間部分のそれぞれに含浸されている電解液の量、すなわち正極１１、負極１２および電極間部分のそれぞれが有する細孔の総体積に相当する量よりも多くなる。このため、多孔質膜１６を用いた二次電池中における電解液の総量は、非多孔質膜を用いた二次電池中における電解液の総量よりも多くなる。

これらのことから、本実施形態の二次電池では、充放電を繰り返しても放電容量が減少しにくくなるため、優れたサイクル特性を得ることができる。

特に、多孔質膜１６がセパレータ１３の一部であり、正極リード１４と負極リード１５とにより挟まれる領域においてセパレータ１３が部分的に折り畳まれていれば、多孔質であるセパレータ１３の一部を利用して多孔質膜１６が安定かつ容易に実現されるため、より高い効果を得ることができる。

この場合には、特に、互いに重なるように折り畳まれているセパレータ１３間の隙間に電解液が含浸されやすくなるため、そのセパレータ１３による電解液の保持性が向上する。これにより、正極１１および負極１２のそれぞれに十分な量の電解液が含浸されやすくなるため、電池素子１０において安定かつ継続的に充放電反応が進行しやすくなる。よって、優れた電池寿命を得ることもできる。

また、電池素子１０が平坦部１０Ｂを含んでおり、正極リード１４が平坦部１０Ｂにおいて正極１１に接続されていると共に負極リード１５が平坦部１０Ｂにおいて負極１２に接続されていれば、多孔質膜１６を利用して段差が緩和されやすくなるため、より高い効果を得ることができる。

また、正極１１および負極１２がセパレータ１３を介して巻回されており、多孔質膜１６がリード間領域Ｒ１に配置されていれば、張力の影響に起因して正極１１および負極１２のそれぞれが段差の影響を著しく受けやすい電池素子１０の巻芯部において、その段差の影響が効果的に緩和されるため、正極１１および負極１２のそれぞれがほぼ平坦な状態で巻回されやすくなる。よって、正極１１および負極１２が巻回されている場合においても電極間距離がほぼ一定になるため、より高い効果を得ることができる。

この場合には、面積比Ｒが２０％～８０％であれば、多孔質膜１６により段差が十分に緩和されやすくなるため、より高い効果を得ることができる。

また、セパレータ１３が多孔質層１３Ａおよび高分子化合物層１３Ｂ（複数の無機粒子を含む。）を含む多層構造を有していれば、電池素子１０の位置ずれが発生しにくくなるため、より高い効果を得ることができる。この場合には、特に、二次電池が膨れにくくなると共に、その二次電池の耐熱性が向上するため、優れた膨れ特性および安全性を得ることもできる。

また、二次電池がリチウムイオン二次電池であれば、リチウムの吸蔵現象および放出現象を利用して十分な電池容量が安定に得られるため、より高い効果を得ることができる。

＜２．変形例＞
次に、二次電池の変形例に関して説明する。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に関しては、任意の２種類以上が互いに組み合わされてもよい。

［変形例１］
図６では、多孔質膜１６を形成するために、セパレータ１３を部分的に折り畳んでいる。しかしながら、セパレータ１３を用いて多孔質膜１６を形成可能であれば、その多孔質膜１６の形成方法は、特に限定されない。

具体的には、図６に対応する図８に示したように、セパレータ１３を部分的に折り畳む代わりに、そのセパレータ１３の厚さを部分的に増加させてもよい。この場合には、リード間領域Ｒ１において、セパレータ１３の厚さが部分的に増加しているため、多孔質膜１６は、セパレータ１３の一部である。すなわち、多孔質膜１６は、セパレータ１３と一体化されている。

ここでは、セパレータ１３の一部が正極端部１１Ｔ（正極延在部１１ＴＺ）および負極端部１２Ｔ（負極延在部１２ＴＺ）のそれぞれに向かって突出しているため、そのセパレータ１３は、相対的に小さい厚さＴＸを有する一対の常厚部１３Ｘと、相対的に大きい厚さＴＹを有する増厚部１３Ｙとを含んでいる。

この場合においても、セパレータ１３を用いて多孔質膜１６が実現されると共に、その多孔質膜１６を利用して段差が緩和されるため、同様の効果を得ることができる。

なお、ここでは具体的に図示しないが、セパレータ１３の一部は、正極端部１１Ｔだけに向かって突出しており、負極端部１２Ｔに向かって突出していなくてもよい。または、セパレータ１３の一部は、負極端部１２Ｔだけに向かって突出しており、正極端部１１Ｔに向かって突出していなくてもよい。これらの場合においても、厚さＴＹを有する増厚部１３Ｙが実現されるため、同様の効果を得ることができる。

ただし、上記したように、電池素子１０による電解液の保持性を向上させるためには、セパレータ１３の厚さを部分的に増加させるよりも、そのセパレータ１３を部分的に折り畳むことが好ましい。

［変形例２］
図８では、多孔質膜１６を形成するために、セパレータ１３の厚さを部分的に増加させることにより、多孔質膜１６をセパレータ１３と一体化させている。しかしながら、多孔質膜１６を実現可能であれば、その多孔質膜１６の形成方法は、特に限定されない。

具体的には、図８に対応する図９に示したように、セパレータ１３の両面に一対の多孔質膜１６を設けることにより、その一対の多孔質膜１６をセパレータ１３とは別体化してもよい。セパレータ１３に対する多孔質膜１６の固定方法は、特に限定されないため、接着剤および両面テープなどの接着部材を用いてセパレータ１３に多孔質膜１６を接着させてもよいし、それ以外の他の方法を用いてもよい。

ここでは、セパレータ１３の両面、すなわち正極端部１１Ｔに対向する面および負極端部１２Ｔに対向する面の双方に多孔質膜１６が設けられている。これにより、一対の多孔質膜１６が設けられたセパレータ１３は、相対的に小さい厚さＴＸを有する一対の常厚部１３Ｘと、相対的に大きい厚さＴＹを有する増厚部１３Ｙとを含んでいる。

この場合においても、多孔質膜１６が実現されると共に、その多孔質膜１６を利用して段差が緩和されるため、同様の効果を得ることができる。

なお、ここでは具体的に図示しないが、多孔質膜１６は、セパレータ１３の一面、すなわち正極端部１１Ｔに対向する面および負極端部１２Ｔに対向する面のうちのいずれか一方だけに設けられていてもよい。この場合においても、厚さＴＹを有する増厚部１３Ｙが実現されるため、同様の効果を得ることができる。

［変形例３］
図６では、３つの領域（リード間領域Ｒ１、巻内側領域Ｒ２および巻外側領域Ｒ３）のうち、リード間領域Ｒ１だけに多孔質膜１６を配置している。

しかしながら、図６に対応する図１０に示したように、巻内側領域Ｒ２においてもセパレータ１３を部分的に折り畳むことにより、そのセパレータ１３と一体化された多孔質膜１６を巻内側領域Ｒ２に配置すると共に、巻外側領域Ｒ３においてもセパレータ１３を部分的に折り畳むことにより、そのセパレータ１３と一体化された多孔質膜１６を巻外側領域Ｒ３に配置してもよい。

以下では、３種類の多孔質膜１６を互いに区別するために、リード間領域Ｒ１に配置される多孔質膜１６を多孔質膜１６Ａ、巻内側領域Ｒ２に配置される多孔質膜１６を多孔質膜１６Ｂ、巻外側領域Ｒ３に配置される多孔質膜１６を多孔質膜１６Ｃと呼称する。

この場合には、リード間領域Ｒ１において、正極リード１４および負極リード１５のそれぞれの内側の角部に起因する段差が多孔質膜１６Ａにより緩和される。また、巻内側領域Ｒ２において、負極リード１５の外側の角部に起因する段差が多孔質膜１６Ｂにより緩和される。さらに、巻外側領域Ｒ３において、正極リード１４の外側の角部に起因する段差が多孔質膜１６Ｃにより緩和される。

よって、多孔質膜１６Ａ～１６Ｃを用いることにより、多孔質膜１６Ａだけを用いる場合と比較して、電極間距離がより部分的に増大しにくくなる。これにより、リチウムイオンの拡散抵抗がより局所的に増加しにくくなると共に、リチウム金属がより析出しにくくなる。よって、充放電を繰り返しても放電容量がより減少にくくなるため、より優れたサイクル特性を得ることができる。

［変形例４］
ここでは、具体的に図示しないが、多孔質膜１６Ｂ，１６Ｃを用いる場合には、その多孔質膜１６Ｂ，１６Ｃの双方を用いる場合だけに限られず、多孔質膜１６Ｂだけを用いてもよいし、多孔質膜１６Ｃだけを用いてもよい。これらの場合においても、多孔質膜１６Ａだけを用いる場合と比較して、充放電を繰り返しても放電容量がより減少にくくなるため、より高い効果を得ることができる。

［変形例５］
液状の電解質である電解液を用いた。しかしながら、ここでは具体的に図示しないが、電解液の代わりに、ゲル状の電解質である電解質層を用いてもよい。

電解質層を用いた電池素子１０では、セパレータ１３および電解質層を介して正極１１および負極１２が交互に積層されている。この電解質層は、正極１１とセパレータ１３との間に介在していると共に、負極１２とセパレータ１３との間に介在している。

具体的には、電解質層は、電解液と共に高分子化合物を含んでおり、その電解質層中では、電解液が高分子化合物により保持されている。電解液の構成は、上記した通りである。高分子化合物は、ポリフッ化ビニリデンなどを含んでいる。電解質層を形成する場合には、電解液、高分子化合物および有機溶剤などを含む前駆溶液を調製したのち、正極１１および負極１２のそれぞれの片面または両面に前駆溶液を塗布する。

この電解質層を用いた場合においても、正極１１と負極１２との間において電解質層を介してリチウムイオンが移動可能になるため、同様の効果を得ることができる。この場合には、特に、電解質層を用いても、上記したように、多孔質膜１６を利用して電解液の貯留空間が発生するため、余剰電解液が担保される。

＜３．二次電池の用途＞
次に、上記した二次電池の用途（適用例）に関して説明する。

二次電池の用途は、主に、駆動用の電源または電力蓄積用の電力貯蔵源などとして二次電池を利用可能である機械、機器、器具、装置およびシステム（複数の機器などの集合体）などであれば、特に限定されない。電源として用いられる二次電池は、主電源でもよいし、補助電源でもよい。主電源とは、他の電源の有無に関係なく、優先的に用いられる電源である。補助電源は、主電源の代わりに用いられる電源でもよいし、必要に応じて主電源から切り替えられる電源でもよい。二次電池を補助電源として用いる場合には、主電源の種類は二次電池に限られない。

二次電池の用途の具体例は、以下の通りである。ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、携帯電話機、ノート型パソコン、コードレス電話機、ヘッドホンステレオ、携帯用ラジオ、携帯用テレビおよび携帯用情報端末などの電子機器（携帯用電子機器を含む。）である。電気シェーバなどの携帯用生活器具である。バックアップ電源およびメモリーカードなどの記憶用装置である。電動ドリルおよび電動鋸などの電動工具である。着脱可能な電源としてノート型パソコンなどに搭載される電池パックである。ペースメーカおよび補聴器などの医療用電子機器である。電気自動車（ハイブリッド自動車を含む。）などの電動車両である。非常時などに備えて電力を蓄積しておく家庭用バッテリシステムなどの電力貯蔵システムである。なお、二次電池の電池構造は、上記したラミネートフィルム型および円筒型でもよいし、それら以外の他の電池構造でもよい。また、電池パックおよび電池モジュールなどとして、複数の二次電池が用いられてもよい。

中でも、電池パックおよび電池モジュールは、電動車両、電力貯蔵システムおよび電動工具などの比較的大型の機器などに適用されることが有効である。電池パックは、後述するように、単電池を用いてもよいし、組電池を用いてもよい。電動車両は、二次電池を駆動用電源として作動（走行）する車両であり、上記したように、二次電池以外の駆動源を併せて備えた自動車（ハイブリッド自動車など）でもよい。電力貯蔵システムは、二次電池を電力貯蔵源として用いるシステムである。家庭用の電力貯蔵システムでは、電力貯蔵源である二次電池に電力が蓄積されているため、その電力を利用して家庭用の電気製品などを使用可能である。

ここで、代表的な二次電池の適用例に関して具体的に説明する。以下で説明する適用例の構成は、あくまで一例であるため、適宜、変更可能である。

図１１は、電池パックのブロック構成を表している。ここで説明する電池パックは、１個の二次電池を用いた簡易型の電池パック（いわゆるソフトパック）であり、スマートフォンに代表される電子機器などに搭載される。

この電池パックは、図１１に示したように、電源４１と、回路基板４２とを備えている。この回路基板４２は、電源４１に接続されていると共に、正極端子４３、負極端子４４および温度検出端子４５を含んでいる。この温度検出端子４５は、いわゆるＴ端子である。

電源４１は、１個の二次電池を含んでいる。この二次電池では、正極リードが正極端子４３に接続されていると共に、負極リードが負極端子４４に接続されている。この電源４１は、正極端子４３および負極端子４４を介して外部と接続可能であるため、その正極端子４３および負極端子４４を介して充放電可能である。回路基板４２は、制御部４６と、スイッチ４７と、熱感抵抗素子（ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子）４８と、温度検出部４９とを含んでいる。ただし、ＰＴＣ素子４８は省略されてもよい。

制御部４６は、中央演算処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit ）およびメモリなどを含んでおり、電池パック全体の動作を制御する。この制御部４６は、必要に応じて電源４１の使用状態の検出および制御を行う。

なお、制御部４６は、電源４１（二次電池）の電池電圧が過充電検出電圧または過放電検出電圧に到達すると、スイッチ４７を切断することにより、電源４１の電流経路に充電電流が流れないようにする。また、制御部４６は、充電時または放電時において大電流が流れると、スイッチ４７を切断することにより、充電電流を遮断する。過充電検出電圧および過放電検出電圧は、特に限定されない。一例を挙げると、過充電検出電圧は、４．２Ｖ±０．０５Ｖであると共に、過放電検出電圧は、２．４Ｖ±０．１Ｖである。

スイッチ４７は、充電制御スイッチ、放電制御スイッチ、充電用ダイオードおよび放電用ダイオードなどを含んでおり、制御部４６の指示に応じて電源４１と外部機器との接続の有無を切り換える。このスイッチ４７は、金属酸化物半導体を用いた電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor ）などを含んでおり、充放電電流は、スイッチ４７のＯＮ抵抗に基づいて検出される。

温度検出部４９は、サーミスタなどの温度検出素子を含んでおり、温度検出端子４５を用いて電源４１の温度を測定すると共に、その温度の測定結果を制御部４６に出力する。温度検出部４９により測定される温度の測定結果は、異常発熱時において制御部４６が充放電制御を行う場合および残容量の算出時において制御部４６が補正処理を行う場合などに用いられる。

本技術の実施例に関して説明する。

（実験例１～１０）
以下で説明するように、図１～図６、図９および図１０に示したラミネートフィルム型の二次電池（リチウムイオン二次電池）を作製したのち、その二次電池のサイクル特性を評価した。

［二次電池の作製］
以下の手順により、二次電池を作製した。

（正極の作製）
最初に、正極活物質（コバルト酸リチウム（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１１Ａ（アルミニウム箔，厚さ＝１２μｍ）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１１Ｂを形成した。この場合には、巻回方向Ｄにおける正極集電体１１Ａの両端部に正極活物質層１１Ｂが形成されないように正極合剤スラリーの塗布範囲を調整することにより、正極端部１１Ｔにおいて正極集電体１１Ａを露出させた。最後に、ロールプレス機を用いて正極活物質層１１Ｂを圧縮成型した。これにより、正極集電体１１Ａの両面に正極活物質層１１Ｂが形成されたため、正極１１が作製された。

（負極の作製）
最初に、負極活物質（炭素材料である人造黒鉛）９３質量部と、負極結着剤（ポリフッ化ビニリデン）７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１２Ａ（銅箔，厚さ＝１５μｍ）の両面に負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１２Ｂを形成した。この場合には、巻回方向Ｄにおける負極集電体１２Ａの両端部に負極活物質層１２Ｂが形成されないように負極合剤スラリーの塗布範囲を調整することにより、負極端部１２Ｔにおいて負極集電体１２Ａを露出させた。最後に、ロールプレス機を用いて負極活物質層１２Ｂを圧縮成型した。これにより、負極集電体１２Ａの両面に負極活物質層１２Ｂが形成されたため、負極１２が作製された。

（電解液の調製）
溶媒（炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ジエチルおよびプロピオン酸プロピル）に電解質塩（六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆ ））を添加したのち、その溶媒を撹拌した。この場合には、溶媒の混合比（重量比）を炭酸エチレン：炭酸プロピレン：炭酸ジエチル：プロピオン酸プロピル＝３０：１０：４０：２０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されたため、電解液が調製された。

（二次電池の組み立て）
最初に、正極端部１１Ｔ（正極延在部１１ＴＺ）にアルミニウム製の正極リード１４を溶接したと共に、負極端部１２Ｔ（負極延在部１２ＴＺ）に銅製の負極リード１５を溶接した。

続いて、セパレータ１３を介して正極１１および負極１２を互いに積層させたのち、その正極１１、負極１２およびセパレータ１３を巻回軸Ｊを中心として巻回方向Ｄに巻回させることにより、巻回体を作製した。続いて、プレス機を用いて巻回体を押圧することにより、巻回軸Ｊと交差する断面の形状が扁平形状となるように巻回体を成型した。この場合には、表１に示したように、あらかじめ多孔質膜１６が形成されているセパレータ１３を用いた。多孔質膜１６の構成、場所および面積比Ｒと、セパレータ１３の構成（単層構造または多層構造）とは、表１に示した通りである。

単層構造を有するセパレータ１３としては、微多孔性ポリエチレンフィルム（厚さ＝１５μｍ）を用いた。

多層構造を有するセパレータ１３を作製する場合には、最初に、有機溶剤（Ｎ－メチル－２－ピロリドン）に高分子化合物（ポリフッ化ビニリデン）および複数の無機粒子（酸化アルミニウム，メジアン径Ｄ５０＝０．３μｍ）を投入したのち、その有機溶剤を撹拌することにより、分散液を調製した。この場合には、混合比（重量比）を高分子化合物：複数の無機粒子＝２０：８０とした。続いて、分散液中に多孔質層１３Ａ（微多孔性ポリエチレンフィルム，厚さ＝１５μｍ）を浸漬させた。続いて、分散液中から多孔質層１３Ａを取り出したのち、その多孔質層１３Ａを乾燥させることにより、高分子化合物層１３Ｂを形成した。続いて、水性溶媒（純水）を用いて基材層を洗浄することにより、有機溶剤を除去した。最後に、熱風（温度＝８０℃）を用いて多孔質層１３Ａを乾燥させた。これにより、高分子化合物および複数の無機粒子を含む高分子化合物層１３Ｂ（総厚＝３０μｍ）が多孔質層１３Ａの両面に形成されたため、多層構造を有するセパレータ１３が作製された。

多孔質膜１６の構成としては、表１に示したように、２種類の構成を用いた。１種類目の構成（一体化（折り畳み））では、セパレータ１３を部分的に折り畳むことにより、多孔質膜１６をセパレータ１３と一体化した。２種類目の構成（別体化（貼り付け））では、接着剤を用いてセパレータ１３の両面に一対の多孔質膜１６（微多孔性ポリエチレンフィルム，厚さ＝１５μｍ）を貼り付けることにより、多孔質膜１６をセパレータ１３と別体化した。面積比Ｒを調整するためには、多孔質膜１６の大きさ（平面サイズ）を変更した。

なお、比較のために、あらかじめ多孔質膜１６が形成されていないセパレータ１３を用いて巻回体を作製した。また、比較のために、一対の多孔質膜１６の代わりに一対の非多孔質膜（非多孔質のビニールテープ，厚さ＝１５μｍ）が貼り付けられたセパレータ１３を用いて巻回体を作製した。

続いて、窪み部２０Ｕに収容された巻回体を挟むように外装フィルム２０を折り畳んだのち、その外装フィルム２０のうちの２辺の外周縁部同士を互いに熱融着することにより、袋状の外装フィルム２０の内部に巻回体を収納した。外装フィルム２０としては、融着層（ポリプロピレンフィルム，厚さ＝３０μｍ）と、金属層（アルミニウム箔，厚さ＝４０μｍ）と、表面保護層（ナイロンフィルム，厚さ＝２５μｍ）とが内側からこの順に積層されたアルミラミネートフィルムを用いた。

続いて、袋状の外装フィルム２０の内部に電解液を注入したのち、減圧環境中において外装フィルム２０のうちの残りの１辺の外周縁部同士を熱融着した。この場合には、外装フィルム２０と正極リード１４との間に密着フィルム２１（ポリプロピレンフィルム，厚さ＝５μｍ）を挿入したと共に、外装フィルム２０と負極リード１５との間に密着フィルム２２（ポリプロピレンフィルム，厚さ＝５μｍ）を挿入した。これにより、巻回体に電解液が含浸されたため、電池素子１０が作製された。よって、外装フィルム２０の内部に電池素子が封入されたため、二次電池が組み立てられた。

（二次電池の安定化）
常温環境中（温度＝２５℃）において二次電池を充放電させた。充電時には、０．１Ｃの電流で電池電圧が４．３５Ｖに到達するまで定電流充電したのち、その４．３５Ｖ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の電流で電池電圧が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。

これにより、負極１２などの表面に被膜が形成されたため、二次電池の状態が安定化した。よって、ラミネートフィルム型の二次電池が完成した。

［サイクル特性の評価］
二次電池のサイクル特性を評価したところ、表１に示した結果が得られた。

サイクル特性を調べる場合には、最初に、常温環境（温度＝２５℃）において二次電池を充放電させることにより、放電容量（１サイクル目の放電容量）を測定した。続いて、同環境中において総サイクル数が５００サイクルに到達するまで二次電池を繰り返して充放電させることにより、放電容量（５００サイクル目の放電容量）を測定した。最後に、容量維持率（％）＝（５００サイクル目の放電容量／１サイクル目の放電容量）×１００を算出した。

充放電条件は、充電時の電流および放電時の電流のそれぞれを１Ｃに変更したことを除いて、上記した二次電池の安定化時の充放電条件と同様にした。１Ｃとは、電池容量を１時間で放電しきる電流値である。

［考察］
表１に示したように、二次電池のサイクル特性は、多孔質膜１６の有無および構成などに応じて大きく変動した。

具体的には、多孔質膜１６の代わりに非多孔質膜を用いた場合（実験例１０）には、多孔質膜１６も非多孔質膜も用いなかった場合（実験例９）と比較して、容量維持率は僅かしか増加しなかった。このため、容量維持率が十分に増加しなかった。

これに対して、多孔質膜１６を用いた場合（実験例１～８）には、多孔質膜１６も非多孔質膜も用いなかった場合（実験例９）と比較して、容量維持率が大幅に増加した。このため、容量維持率が十分に増加した。

特に、多孔質膜１６を用いた場合には、以下の傾向が得られた。第１に、セパレータ１３と一体化された多孔質膜１６を用いた場合（実験例４）には、セパレータ１３と別体化された多孔質膜１６を用いた場合（実験例８）と比較して、容量維持率がより増加した。第２に、リード間領域Ｒ１だけでなく巻内側領域Ｒ２および巻外側領域Ｒ３のそれぞれにも多孔質膜１６を配置した場合（実験例４）には、リード間領域Ｒ１だけに多孔質膜１６を配置した場合（実験例６）と比較して、容量維持率がより増加した。第３に、面積比Ｒが２０％～８０％である場合（実験例２～４）には、面積比Ｒが２０％未満または８０％超である場合（実験例１，５）と比較して、容量維持率がより増加した。第４に、多層構造を有するセパレータ１３を用いた場合（実験例４）には、単層構造を有するセパレータ１３を用いた場合（実験例７）と比較して、容量維持率がより増加した。

［まとめ］
表１に示した結果から、正極１１および負極１２がセパレータ１３を介して互いに対向している場合において、その正極１１に正極リード１４が接続されていると共に負極１２に負極リード１５が接続されており、その正極リード１４と負極リード１５とにより挟まれる領域に多孔質膜１６が配置されていると、高い容量維持率が得られた。よって、二次電池において優れたサイクル特性が得られた。

以上、一実施形態および実施例を挙げながら本技術に関して説明したが、その本技術の構成は、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ないため、種々に変形可能である。

具体的には、二次電池の電池構造がラミネートフィルム型である場合に関して説明したが、その電池構造は、特に限定されないため、円筒型、角型、コイン型およびボタン型などの他の電池構造でもよい。これに伴い、外装部材の種類は、特に限定されないため、可撓性を有するフィルムを用いてもよいし、剛性を有する金属缶を用いてもよい。

また、電池素子の断面の形状が扁平形状である場合に関して説明したが、その断面の形状は、特に限定されないため、円形などの非扁平形状でもよい。

また、電池素子の素子構造が巻回型である場合に関して説明したが、その電池素子の素子構造は、特に限定されないため、電極（正極および負極）が積層された積層型および電極（正極および負極）がジグザグに折り畳まれた九十九折り型などの他の素子構造でもよい。

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。具体的には、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。

本明細書中に記載された効果は、あくまで例示であるため、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。

Claims (7)

1. セパレータを介して互いに対向する正極および負極を含む電池素子と、
   前記正極が前記負極に対向する側において前記正極に接続された正極端子と、
   前記負極が前記正極に対向する側において前記負極に接続され、かつ、前記正極端子と対向しない位置に配置された負極端子と、
   前記正極端子と前記負極端子とにより挟まれる領域に配置された多孔質部材と
   を備え、
   前記正極および前記負極は、前記セパレータを介して巻回方向に巻回されており、
   前記正極端子は、前記巻回方向における前記正極の巻内側の端部に接続されており、
   前記負極端子は、前記巻回方向における前記負極の巻内側の端部に接続されており、
   前記多孔質部材は、前記巻回方向において前記正極端子と前記負極端子とにより挟まれる第１領域に配置されており、
   前記正極および前記負極は、巻回軸を中心として巻回されており、
   前記巻回軸と交差する前記電池素子の断面の形状は、長軸および短軸により規定される扁平形状であり、
   前記正極の巻内側の端部は、前記長軸の方向に延在する正極延在部を含み、前記正極端子は、前記正極延在部に接続されており、
   前記負極の巻内側の端部は、前記長軸の方向に延在する負極延在部を含み、前記負極端子は、前記負極延在部に接続されており、
   前記多孔質部材は、さらに、前記正極延在部および前記負極延在部のそれぞれが前記長軸の方向に延在している範囲内において、前記正極端子および前記負極端子のうちの一方よりも巻内側に位置する第２領域、ならびに前記正極端子および前記負極端子のうちの他方よりも巻外側に位置する第３領域のうちの少なくとも一方に配置されている、
   二次電池。
2. 前記多孔質部材は、前記セパレータの一部であり、
   前記正極端子と前記負極端子とにより挟まれる領域では、前記セパレータが部分的に折り畳まれている、
   請求項１記載の二次電池。
3. 前記多孔質部材は、前記セパレータの一部であり、
   前記正極端子と前記負極端子とにより挟まれる領域では、前記セパレータの厚さが部分的に増加している、
   請求項１記載の二次電池。
4. 前記電池素子は、平坦部を含み、
   前記正極端子は、前記平坦部において前記正極に接続されており、
   前記負極端子は、前記平坦部において前記負極に接続されている、
   請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の二次電池。
5. 前記第１領域の面積に対する前記多孔質部材の面積の比は、２０％以上８０％以下である、
   請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の二次電池。
6. 前記セパレータは、
   前記正極および前記負極のそれぞれに対向する一対の面を有する多孔質層と、
   前記一対の面のうちの少なくとも一方に設けられ、かつ、複数の無機粒子を含む高分子化合物層と
   を含む、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の二次電池。
7. リチウムイオン二次電池である、
   請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の二次電池。

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