JPWO2018105278A1 - 二次電池 - Google Patents

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Abstract

本発明では、正極１、負極２および正極１と負極２との間に配置されたセパレータ３を含む電極組立体１０と、電解質とが外装体２０Ａに収容された二次電池１００Ａであって、外装体２０Ａは、相互に隣接しかつ上面の高さが相互に異なる少なくとも２つの段部２０Ａａ，２０Ａｂを備え、相対的に高さが低い低段部２０Ａａの上面２０Ａａ１と低段部２０Ａａに隣接する相対的に高さが高い高段部２０Ａｂの上面２０Ａｂ１との間に段差面２０Ａｂ２が形成され、および、低段部２０Ａａの上面２０Ａａ１上に基板５０Ａの少なくとも一部が配置可能と成っている、二次電池１００Ａが提供される。

Description

本発明は、二次電池に関する。
従前より充放電が繰り返し可能な二次電池が様々な用途に用いられている。例えば、二次電池は、スマートフォン、ノートパソコン等の電子機器の電源として用いられている。
近年、電子機器の薄型化・小型化の要求が一層高まっており、それに伴い、電子機器内にて二次電池に基板等を効率的に設けることが要求されている。これにつき、特許文献１には、段差領域を備えた二次電池が開示されている。
特表２０１４−５２３６２９号公報
本願発明者らは、段差領域を備えた二次電池を用いる場合に以下の問題が生じ得ることを見出した。具体的には、本願発明者らは、段面を備えた二次電池と基板とを接続した場合において、電子機器内における二次電池および基板の占める割合が十分に低いものとはなっていないことを見出した。
本発明は、かかる事情に鑑みて案出されたものである。具体的には、本発明は、基板と接続された際の寸法の低減化が可能な段差領域を備え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、本発明の一実施形態では、
正極、負極および正極と負極との間に配置されたセパレータを含む電極組立体と、電解質とが外装体に収容された二次電池であって、
外装体は、相互に隣接しかつ上面の高さが相互に異なる少なくとも２つの段部を備え、
相対的に高さが低い低段部の上面と低段部に隣接する相対的に高さが高い高段部の上面との間に段差面が形成され、および、
低段部の上面上に基板の少なくとも一部が配置可能と成っている、二次電池が提供される。
本発明によれば、基板と接続された際の寸法の低減化が可能である。
図１は、本発明の一実施形態に係る二次電池を模式的に示した斜視図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る二次電池に配置する基板を模式的に示した斜視図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る二次電池に配置する基板を模式的に示した斜視図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る二次電池を模式的に示した斜視図である。 図５は、本発明の一実施形態に係る二次電池を模式的に示した斜視図である。 図６は、本発明の一実施形態に係る二次電池を模式的に示した平面図である。 図７は、本発明の一実施形態に係る二次電池を模式的に示した斜視図である。 図８は、本発明の一実施形態に係る二次電池を模式的に示した平面図である。 図９は、一実施形態に係る電極組立体を模式的に示した断面図である。 図１０は、電極組立体の電極タブが引出し部のみにより接続されている態様を模式的に示した断面図である。 図１１は、電極組立体の電極タブが引出し部と接続部との組合せにより接続されている態様を模式的に示した断面図である。 図１２は、一実施形態に係る電極組立体を模式的に示した断面図である。 図１３は、平面積層構造を有する電極組立体の基本的構成を模式的に示した断面図である。 図１４は、巻回構造を有する電極組立体の基本的構成を模式的に示した断面図である。 図１５は、電極組立体の具体的構成を模式的に示した断面図である。
以下、本発明の一実施形態に係る二次電池について説明する前に、二次電池の基本的構成について説明しておく。
［二次電池の基本的構成］
二次電池は、下記の本発明の一実施形態においても述べるが、外装体の内部に電極組立体と電解質とが収容および封入された構造を有して成る。本明細書において「二次電池」とは、充電および放電の繰り返しが可能な電池のことを指す。従って、本発明の二次電池は、その名称に過度に拘泥されるものでなく、例えば“蓄電デバイス”なども本発明の対象に含まれ得る。電極組立体は、正極、負極、および正極と負極との間に配置されたセパレータを含んでいる。電極組立体のタイプとしては下記のタイプが挙げられる。第１のタイプは、電極組立体１０Ａが正極１，１Ａ、負極２，２Ａおよびセパレータ３，３Ａを含む単位電極ユニットが複数積層された平面積層構造を有するものである（図１３参照）。第２のタイプは、電極組立体１０Ｂが、正極１，１Ｂ、負極２，２Ｂおよびセパレータ３，３Ｂを含む電極ユニットがロール状に巻回された巻回構造を有するものである（図１４参照）。更に、第３のタイプとして、電極組立体は、正極、負極、セパレータおよび負極の電極ユニット（特に好ましくは一方向に長く延在する電極ユニット（積層体））を折り畳むことで形成された、いわゆるスタックアンドフォールド構造を有するものであってもよい。また、外装体は、導電性ハードケース又はフレキシブルケース（パウチ等）の形態を採ってよい。外装体の形態がフレキシブルケース（パウチ等）である場合、複数の正極の各々は、正極用集電リードを介して、正極用外部端子に連結されている。正極用外部端子はシール部により外装体に固定され、当該シール部は電解質の液漏れを防止する。同様に、複数の負極の各々は、負極用集電リードを介して負極用外部端子に連結されている。負極用外部端子はシール部により外装体に固定され、シール部が電解質の液漏れを防止する。なお、これに限定されず、複数の正極の各々と接続される正極用集電リードは正極用外部端子の機能を備えていてよく、また、複数の負極の各々と接続される負極用集電リードは負極用外部端子の機能を備えていてよい。外装体の形態が導電性ハードケースの場合、複数の正極の各々は、正極用集電リードを介して、正極用外部端子に連結されている。正極用外部端子はシール部により外装体に固定され、当該シール部は電解質の液漏れを防止する。
正極１は、少なくとも正極集電体１１および正極材層１２から構成されており（図１５参照）、正極集電体１１の少なくとも片面に正極材層１２が設けられている。当該正極集電体１１のうち正極材層１２が設けられていない箇所、すなわち正極集電体１１の端部には正極側引出しタブ１３が位置付けられている。正極材層１２には電極活物質として正極活物質が含まれている。負極２は少なくとも負極集電体２１および負極材層２２から構成されており（図１５参照）、負極集電体２１の少なくとも片面に負極材層２２が設けられている。当該負極集電体２１のうち負極材層２２が設けられていない箇所、すなわち負極集電体２１の端部には負極側引出しタブ２３が位置付けられている。負極材層２２には電極活物質として負極活物質が含まれている。
正極材層１２に含まれる正極活物質および負極材層２２に含まれる負極活物質は、二次電池において電子の受け渡しに直接関与する物質であり、充放電、すなわち電池反応を担う正負極の主物質である。より具体的には、「正極材層１２に含まれる正極活物質」および「負極材層２２に含まれる負極活物質」に起因して電解質にイオンがもたらされ、かかるイオンが正極１と負極２との間で移動して電子の受け渡しが行われて充放電がなされる。正極材層１２および負極材層２２は特にリチウムイオンを吸蔵放出可能な層であることが好ましい。つまり、電解質を介してリチウムイオンが正極１と負極２との間で移動して電池の充放電が行われる二次電池が好ましい。充放電にリチウムイオンが関与する場合、二次電池は、いわゆる“リチウムイオン電池”に相当する。
正極材層１２の正極活物質は例えば粒状体から成るところ、粒子同士の十分な接触と形状保持のためにバインダー（“結着材”とも称される）が正極材層１２に含まれていることが好ましい。更には、電池反応を推進する電子の伝達を円滑にするために導電助剤が正極材層１２に含まれていてよい。同様に、負極材層２２の負極活物質は例えば粒状体から成るところ、粒子同士の十分な接触と形状保持のためにバインダーが含まれることが好ましく、電池反応を推進する電子の伝達を円滑にするために導電助剤が負極材層２２に含まれていてよい。このように、複数の成分が含有されて成る形態ゆえ、正極材層１２および負極材層２２はそれぞれ“正極合材層”および“負極合材層”などと称すこともできる。
正極活物質は、リチウムイオンの吸蔵放出に資する物質であることが好ましい。かかる観点でいえば、正極活物質は例えばリチウム含有複合酸化物であることが好ましい。より具体的には、正極活物質は、リチウムと、コバルト、ニッケル、マンガンおよび鉄から成る群から選択される少なくとも１種の遷移金属とを含むリチウム遷移金属複合酸化物であることが好ましい。つまり、二次電池の正極材層１２においては、そのようなリチウム遷移金属複合酸化物が正極活物質として好ましくは含まれている。例えば、正極活物質はコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウム、または、それらの遷移金属の一部を別の金属で置き換えたものであってよい。このような正極活物質は、単独種として含まれてよいものの、二種以上が組み合わされて含まれていてもよい。より好適な態様では正極材層１２に含まれる正極活物質がコバルト酸リチウムとなっている。
正極材層１２に含まれる得るバインダーとしては、特に制限されるわけではないが、ポリフッ化ビリニデン、ビリニデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビリニデンフルオライド−テトラフルオロチレン共重合体およびポリテトラフルオロチレンなどから成る群から選択される少なくとも１種を挙げることができる。正極材層１２に含まれ得る導電助剤としては、特に制限されるわけではないが、サーマルブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラックおよびアセチレンブラック等のカーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブおよび気相成長炭素繊維等の炭素繊維、銅、ニッケル、アルミニウムおよび銀等の金属粉末、ならびに、ポリフェニレン誘導体などから選択される少なくとも１種を挙げることができる。例えば、正極材層１２のバインダーはポリフッ化ビニリデンであってよく、また、別のより好適な態様では正極材層１２の導電助剤はカーボンブラックであってよい。あくまでも例示にすぎないが、正極材層１２のバインダーおよび導電助剤が、ポリフッ化ビニリデンとカーボンブラックとの組合せとなっていてよい。
負極活物質は、リチウムイオンの吸蔵放出に資する物質であることが好ましい。かかる観点でいえば、負極活物質は例えば各種の炭素材料、酸化物、または、リチウム合金などであることが好ましい。
負極活物質の各種の炭素材料としては、黒鉛（天然黒鉛、人造黒鉛）、ハードカーボン、ソフトカーボン、ダイヤモンド状炭素などを挙げることができる。特に、黒鉛は電子伝導性が高く、負極集電体２１との接着性が優れる点などで好ましい。負極活物質の酸化物としては、酸化シリコン、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛および酸化リチウムなどから成る群から選択される少なくとも１種を挙げることができる。負極活物質のリチウム合金は、リチウムと合金形成され得る金属であればよく、例えば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ａｇ、Ｂａ、Ｃａ、Ｈｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｔｅ、Ｚｎ、Ｌａなどの金属とリチウムとの２元、３元またはそれ以上の合金であってよい。このような酸化物は、その構造形態としてアモルファスとなっていることが好ましい。結晶粒界または欠陥といった不均一性に起因する劣化が引き起こされにくくなるからである。あくまでも例示にすぎないが、負極材層２２の負極活物質が人造黒鉛となっていてよい。
負極材層２２に含まれ得るバインダーとしては、特に制限されるわけではないが、スチレンブタジエンゴム、ポリアクリル酸、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド系樹脂およびポリアミドイミド系樹脂から成る群から選択される少なくとも１種を挙げることができる。例えば負極材層２２に含まれるバインダーはスチレンブタジエンゴムとなっていてよいる。負極材層２２に含まれる得る導電助剤としては、特に制限されるわけではないが、サーマルブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラックおよびアセチレンブラック等のカーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブおよび気相成長炭素繊維等の炭素繊維、銅、ニッケル、アルミニウムおよび銀等の金属粉末、ならびに、ポリフェニレン誘導体などから選択される少なくとも１種を挙げることができる。なお、負極材層２２には、電池製造時に使用された増粘剤成分（例えばカルボキシルメチルセルロース）に起因する成分が含まれていてもよい。
あくまでも例示にすぎないが、負極材層２２における負極活物質およびバインダーが人造黒鉛とスチレンブタジエンゴムとの組合せとなっていてよい。
正極１および負極２に用いられる正極集電体１１および負極集電体２１は電池反応に起因して活物質で発生した電子を集めたり供給したりするのに資する部材である。このような集電体は、シート状の金属部材であってよく、多孔または穿孔の形態を有していてよい。例えば、集電体は金属箔、パンチングメタル、網またはエキスパンドメタル等であってよい。正極１に用いられる正極集電体１１は、アルミニウム、ステンレスおよびニッケル等から成る群から選択される少なくとも１種を含んだ金属箔から成るものが好ましく、例えばアルミニウム箔であってよい。一方、負極２に用いられる負極集電体２１は、銅、ステンレスおよびニッケル等から成る群から選択される少なくとも１種を含んだ金属箔から成るものが好ましく、例えば銅箔であってよい。
正極１および負極２に用いられるセパレータ３は、正負極の接触による短絡防止および電解質保持などの観点から設けられる部材である。換言すれば、セパレータ３は、正極１と負極２との間の電子的接触を防止しつつイオンを通過させる部材であるといえる。好ましくは、セパレータ３は多孔性または微多孔性の絶縁性部材であり、その小さい厚みに起因して膜形態を有している。あくまでも例示にすぎないが、ポリオレフィン製の微多孔膜がセパレータとして用いられてよい。この点、セパレータ３として用いられる微多孔膜は、例えば、ポリオレフィンとしてポリエチレン（ＰＥ）のみ又はポリプロピレン（ＰＰ）のみを含んだものであってよい。更にいえば、セパレータ３は、“ＰＥ製の微多孔膜”と“ＰＰ製の微多孔膜”とから構成される積層体であってもよい。セパレータ３の表面は無機粒子コート層および／または接着層等により覆われていてもよい。セパレータの表面は接着性を有していてもよい。なお、セパレータ３は、その名称によって特に拘泥されるべきでなく、同様の機能を有する固体電解質、ゲル状電解質、絶縁性の無機粒子などであってもよい。なお、電極の取扱いの更なる向上の観点から、セパレータ３と電極（正極１／負極２）は接着されていることが好ましい。セパレータ３と電極との接着は、セパレータ３として接着性セパレータを用いること、電極材層（正極材層１２／負極材層２２）の上に接着性バインダーを塗布および／または熱圧着すること等によって為され得る。セパレータ３または電極材層に接着性を供する接着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、アクリル系接着剤等が挙げられる。
正極１および負極２がリチウムイオンを吸蔵放出可能な層を有する場合、電解質は有機電解質および／または有機溶媒などの“非水系”の電解質であることが好ましい（すなわち、電解質が非水電解質となっていることが好ましい）。電解質では電極（正極１・負極２）から放出された金属イオンが存在することになり、それゆえ、電解質は電池反応における金属イオンの移動を助力することになる。
非水電解質は、溶媒と溶質とを含む電解質である。具体的な非水電解質の溶媒としては、少なくともカーボネートを含んで成るものが好ましい。かかるカーボネートは、環状カーボネート類および／または鎖状カーボネート類であってもよい。特に制限されるわけではないが、環状カーボネート類としては、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）およびビニレンカーボネート（ＶＣ）から成る群から選択される少なくとも１種を挙げることができる。鎖状カーボネート類としては、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）およびジプロピルカーボネート（ＤＰＣ）から成る群から選択される少なくも１種を挙げることができる。あくまでも例示にすぎないが、非水電解質として環状カーボネート類と鎖状カーボネート類との組合せが用いられ、例えばエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合物が用いられてよい。また、具体的な非水電解質の溶質としては、例えばＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４等のＬｉ塩が用いられる。また、具体的な非水電解質の溶質としては、好ましくは例えばＬｉＰＦ６および／またはＬｉＢＦ４等のＬｉ塩が用いられる。
正極用集電リードおよび負極用集電リードとしては、二次電池の分野で使用されているあらゆる集電リードが使用可能である。そのような集電リードは、電子の移動が達成され得る材料から構成されればよく、例えばアルミニウム、ニッケル、鉄、銅、ステンレスなどの導電性材料から構成される。正極用集電リードはアルミニウムから構成されることが好ましく、負極用集電リードはニッケルから構成されることが好ましい。正極用集電リードおよび負極用集電リードの形態は特に限定されず、例えば、線又はプレート状であってよい。
外部端子としては、二次電池の分野で使用されているあらゆる外部端子が使用可能である。そのような外部端子は、電子の移動が達成され得る材料から構成されればよく、通常はアルミニウム、ニッケル、鉄、銅、ステンレスなどの導電性材料から構成される。外部端子５は、基板と電気的かつ直接的に接続されてもよいし、または他のデバイスを介して基板と電気的かつ間接的に接続されてもよい。なお、これに限定されず、複数の正極の各々と電気的に接続される正極用集電リードが正極用外部端子の機能を備えていてよく、また、複数の負極の各々と電気的に接続される負極用集電リードは負極用外部端子の機能を備えていてよい。
外装体は、上述のように導電性ハードケース又はフレキシブルケース（パウチ等）の形態を有していてよい。
導電性ハードケースは、本体部および蓋部からなっている。本体部は当該外装体の底面を構成する底部および側面部から成る。本体部と蓋部とは、電極組立体、電解質、集電リードおよび外部端子の収容後に密封される。密封方法としては、特に限定されるものではなく、例えばレーザー照射法等が挙げられる。本体部および蓋部を構成する材料としては、二次電池の分野でハードケース型外装体を構成し得るあらゆる材料が使用可能である。そのような材料は電子の移動が達成され得る材料であればよく、例えばアルミニウム、ニッケル、鉄、銅、ステンレスなどの導電性材料が挙げられる。本体部および蓋部の寸法は、主として電極組立体の寸法に応じて決定され、例えば電極組立体を収容したとき、外装体内での電極組立体の移動（ズレ）が防止される程度の寸法を有することが好ましい。電極組立体の移動を防止することにより、電極組立体の破壊が防止され、二次電池の安全性が向上する。
フレキシブルケースは、軟質シートから構成される。軟質シートは、シール部の折り曲げを達成できる程度の軟質性を有していればよく、好ましく可塑性シートである。可塑性シートは、外力を付与した後、除去したとき、外力による変形が維持される特性を有するシートのことであり、例えば、いわゆるラミネートフィルムが使用できる。ラミネートフィルムからなるフレキシブルパウチは例えば、２枚のラミネートフィルムを重ね合わせ、その周縁部をヒートシールすることにより製造できる。ラミネートフィルムとしては、金属箔とポリマーフィルムを積層したフィルムが一般的であり、具体的には、外層ポリマーフィルム／金属箔／内層ポリマーフィルムから成る３層構成のものが例示される。外層ポリマーフィルムは水分等の透過および接触等による金属箔の損傷を防止するためのものであり、ポリアミドおよびポリエステル等のポリマーが好適に使用できる。金属箔は水分およびガスの透過を防止するためのものであり、銅、アルミニウム、ステンレス等の箔が好適に使用できる。内層ポリマーフィルムは、内部に収納する電解質から金属箔を保護するとともに、ヒートシール時に溶融封口させるためのものであり、ポリオレフィンまたは酸変性ポリオレフィンが好適に使用できる。
［本発明の二次電池］
上記二次電池の基本的構成を考慮した上で、以下、本発明の一実施形態に係る二次電池について説明する。なお、本発明の一実施形態に係る二次電池は、段差領域を備えた二次電池であることを前提としていることを予め述べておく。
（第１実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る二次電池を模式的に示した斜視図である。
二次電池１００Ａは、外装体２０Ａの内部に電極組立体と電解質とが収容および封入された構造を有して成る。
外装体２０Ａは、少なくとも２つの段部を備えている。例えば、外装体２０Ａは、２つの段部（第１段部２０Ａａおよび第２段部２０Ａｂ）を備えていてよい。２つの段部は、相互に隣接しかつ上面の高さが相互に異なるように構成されている。ここでいう「上面の高さ」とは、外装体の構成要素である段部の底面と上面との間の略鉛直方向に沿った長さ寸法を指す。具体的には、第１段部２０Ａａと第２段部２０Ａｂとは、相互に隣接しかつ第２段部２０Ａｂの上面２０Ａｂ１の高さｈ２が第１段部２０Ａａの上面２０Ａａ１の高さｈ１よりも大きくなるように構成されている。第１段部２０Ａａの上面２０Ａａ１の高さレベルと第２段部２０Ａｂの上面２０Ａｂ１の高さレベルとが相互に異なるため、第１段部２０Ａａの上面２０Ａａ１と第２段部２０Ａｂの上面２０Ａｂ１との間に段差面２０Ａｂ２が形成される。一方、第１段部２０Ａａと第２段部２０Ａｂとは、第２段部２０Ａｂの上面２０Ａｂ１の幅寸法Ｗ２（長手方向）が第１段部２０Ａａの上面２０Ａａ１の幅寸法Ｗ１（長手方向）と等しくなるように構成されている。
段差面２０Ａｂ２は、高さｈ３および幅寸法（長手方向）Ｗ３を有する。段差面２０Ａｂ２の高さｈ３は、第２段部２０Ａｂの上面２０Ａｂ１の高さｈ２と第１段部２０Ａａの上面２０Ａａ１の高さｈ１との差分に等しくなっている。一方、段差面２０Ａｂ２の幅Ｗ３（長手方向）は、第２段部２０Ａｂの上面２０Ａｂ１の幅寸法Ｗ２（長手方向）と第１段部２０Ａａの上面２０Ａａ１の幅寸法Ｗ１（長手方向）とにそれぞれ等しくなっている。
段差面２０Ａｂ２は第１段部２０Ａａの上面２０Ａａ１と連続するように構成されている。具体的には、第１段部２０Ａａの上面２０Ａａ１は、段差面２０Ａｂ２の延在方向に対して異なる方向に延在するように段差面２０Ａｂ２と連続している。特に限定されるものではないが、第１段部２０Ａａの上面２０Ａａ１は、段差面２０Ａｂ２の延在方向に対して垂直な方向に延在していてよい。つまり、段差面２０Ａｂ２と第１段部２０Ａａの上面２０Ａａ１との間の角度θが９０度となっていてよい。なお、これに限定されることなく、段差面２０Ａｂ２と第１段部２０Ａａの上面２０Ａａ１との間の角度θは、基板の配置態様を考慮して３０度〜１５０度であってよく、好ましくは５０度〜１３０度、より好ましくは７０度〜１１０度である。
本実施形態では、図１に示すように、第１段部２０Ａａの上面２０Ａａ１上に基板５０Ａの少なくとも一部を設ける。つまり、本実施形態では、段差面２０Ａｂ２と第１段部２０Ａａの上面２０Ａａ１との間に形成される空間領域（既述の段差領域に相当）に基板５０Ａの少なくとも一部を設ける。この点が、本実施形態における特徴部分である。基板５０Ａの少なくとも一部を第１段部２０Ａａの上面２０Ａａ１上に設けると、段差面２０Ａｂ２と第１段部２０Ａａの上面２０Ａａ１との間に形成される空間領域を有効活用することができる。これにより、基板５０Ａと二次電池１００Ａとを一体化させた場合の寸法を効率的に減じることができる。なお、基板５０Ａと二次電池１００Ａとを一体化させた場合の寸法をより効率的に減じる観点から、図１に示す態様に限定されず、基板５０Ａは段差面２０Ａｂ２の高さ以下であって第１段部２０Ａａの上面２０Ａａ１の幅寸法以下であることが好ましい。また、第１段部２０Ａａの上面２０Ａａ１上にその少なくとも一部が設けられる基板としては、図１に示す態様に限定されず、例えば図２に示すような第１段部２０Ａａの一方の側面を覆うような形状を有する基板５０Ａ’であってもよい。更に、別の態様では、第１段部２０Ａａの上面２０Ａａ１上にその少なくとも一部が設けられる基板としては、図１に示す態様に限定されず、例えば図３に示すような第１段部２０Ａａの上面２０Ａａ１、第２段部２０Ａｂの上面２０Ａｂ１、および段差面２０Ａｂ２のいずれにも接するような形状を有する基板５０Ａ’’であってもよい。
また、外装体２０Ａの表面には二次電池用の外部端子３０Ａ（正極用外部端子３０Ａａおよび負極用外部端子３０Ａｂ）が設けられている。例えば、外部端子３０Ａは段差面２０Ａｂ２に露出するように構成されていてよい。なお、これに限定されるものではなく、外部端子３０Ａは、第１段部２０Ａａの上面２０Ａａ１、第１段部２０Ａａの端部側面２０Ａａ２に露出するように構成されてよい。外部端子３０Ａがかかる部分のいずれかに存在すると、外部端子３０Ａは基板５０Ａと近接して配置されるため、外部端子３０Ａと基板５０Ａとをつなぐ配線の長さを相対的に短くすることができ、それにより当該配線の長さが相対的に長い場合と比べて電力ロスおよび外部端子３０Ａと基板５０Ａとの間のスペースロスを抑制することができる。
なお、上述の基板５０Ａはいわゆるリジッド基板又はフレキシブル基板であってよく、好ましくはリジッド基板である。リジッド基板としては、二次電池とともに使用される基板の分野で使用されるあらゆるリジッド基板が使用可能であり、例えば、ガラス・エポキシ樹脂基板が挙げられる。基板としては、プリント基板、保護回路基板などの回路基板、シリコンウェハーなどの半導体基板、ディスプレイパネルなどのガラス基板等が挙げられる。基板が、二次電池の過充電、過放電および過電流を防止するための、いわゆる保護回路基板であるとき、当該保護回路基板および上記二次電池より、二次電池パックが構成される。
（第２実施形態）
図４は、本発明の一実施形態に係る二次電池を模式的に示した斜視図である。
二次電池１００Ｂは、外装体２０Ｂの内部に電極組立体と電解質とが収容および封入された構造を有して成る。
外装体２０Ｂは、例えば３つの段部（第１段部２０Ｂａ、第２段部２０Ｂｂ、および第３段部２０Ｂｃ）を備えていてよい。第１段部２０Ｂａと第２段部２０Ｂｂとは、相互に隣接しかつ第２段部２０Ｂｂの上面２０Ｂｂ１の高さｈ５が第１段部２０Ｂａの上面２０Ｂａ１の高さｈ４よりも小さくなるように構成されている。第１段部２０Ｂａの上面２０Ｂａ１の高さレベルと第２段部２０Ｂｂの上面２０Ｂｂ１の高さレベルとが相互に異なるため、第１段部２０Ｂａの上面２０Ｂａ１と第２段部２０Ｂｂの上面２０Ｂｂ１との間に第１段差面２０Ｂａ２が形成される。また、第２段部２０Ｂｂと第３段部２０Ｂｃとは、相互に隣接しかつ第２段部２０Ｂｂの上面２０Ｂｂ１の高さｈ５が第３段部２０Ｂｃの上面２０Ｂｃ１の高さｈ６よりも小さくなるように構成されている。第２段部２０Ｂｂの上面２０Ｂｂ１の高さレベルと第３段部２０Ｂｃの上面２０Ｂｃ１の高さレベルとが相互に異なるため、第２段部２０Ｂｂの上面２０Ｂｂ１と第３段部２０Ｂｃの上面２０Ｂｃ１との間に第２段差面２０Ｂｃ２が形成される。
第１段差面２０Ｂａ２は、高さｈ７を有する。第１段差面２０Ｂａ２の高さｈ７は、第１段部２０Ｂａの上面２０Ｂａ１の高さｈ４と第２段部２０Ｂｂの上面２０Ｂｂ１の高さｈ５との差分に等しくなっている。第２段差面２０Ｂｃ２は、同じ高さｈ７を有する。第２段差面２０Ｂｃ２の高さｈ７は、第３段部２０Ｂｃの上面２０Ｂｃ１の高さｈ６と第２段部２０Ｂｂの上面２０Ｂｂ１の高さｈ５との差分に等しくなっている。
第１段差面２０Ｂａ２は第２段部２０Ｂｂの上面２０ｂ１と連続するように構成されている。具体的には、第２段部２０Ｂｂの上面２０Ｂｂ１は、第１段差面２０Ｂａ２の延在方向に対して異なる方向に延在するように第１段差面２０Ｂａ２と連続している。特に限定されるものではないが、第２段部２０Ｂｂの上面２０Ｂｂ１は、第１段差面２０Ｂａ２の延在方向に対して垂直な方向に延在していてよい。つまり、第１段差面２０Ｂａ２と第２段部２０Ｂｂの上面２０Ｂｂ１との間の角度θが９０度となっていてよい。なお、これに限定されることなく、第１段差面２０Ｂａ２と第２段部２０Ｂｂの上面２０Ｂｂ１との間の角度θは、基板の配置態様を考慮して３０度〜１５０度であってよく、好ましくは５０度〜１３０度、より好ましくは７０度〜１１０度である。
同様に、第２段差面２０Ｂｃ２は第２段部２０Ｂｂの上面２０Ｂｂ１と連続するように構成されている。具体的には、第２段部２０Ｂｂの上面２０Ｂｂ１は、第２段差面２０Ｂｃ２の延在方向に対して異なる方向に延在するように第２段差面２０Ｂｃ２と連続している。特に限定されるものではないが、第２段部２０Ｂｂの上面２０Ｂｂ１は、第２段差面２０Ｂｃ２の延在方向に対して垂直な方向に延在していてよい。つまり、第２段差面２０Ｂｃ２と第２段部２０Ｂｂの上面２０Ｂｂ１との間の角度θが９０度となっていてよい。なお、これに限定されることなく、第２段差面２０Ｂｃ２と第２段部２０Ｂｂの上面２０Ｃｂ１との間の角度θは、基板の配置態様を考慮して３０度〜１５０度であってよく、好ましくは５０度〜１３０度、より好ましくは７０度〜１１０度である。
本実施形態では、図４に示すように、第２段部２０Ｂｂの上面２０Ｂｂ１上に基板５０Ｂを設ける。詳細には、相互に対向する第１段差面２０Ｂａ２および第２段差面２０Ｂｃ２と、第２段部２０Ｂｂの上面２０Ｂｂ１との間に形成される溝領域に基板５０Ｂを設ける。この点が、本実施形態における特徴部分である。基板５０Ｂを第１段部２０Ｂａの上面２０Ｂａ１上に設けると、基板５０Ｂが溝領域に受容されることとなる。これにより、基板５０Ｂと二次電池１００Ｂとを一体化させた場合の寸法をより効率的に減じることができる。
また、外装体２０Ｂの表面には二次電池用の外部端子３０Ｂ（正極用外部端子３０Ｂａおよび負極用外部端子３０Ｂｂ）が設けられている。例えば、外部端子３０Ｂは第２段差面Ｂｃ２に露出するように構成されていてよい。なお、これに限定されるものではなく、外部端子３０Ｂは、第１段差面２０Ｂａ２又は第２段部２０Ｂｂの上面２０Ｂｂ１に露出するように構成されてよい。外部端子３０Ｂがかかる部分のいずれかに存在すると、外部端子３０Ｂは基板５０Ｂと近接して配置されるため、外部端子３０Ｂと基板５０Ｂとをつなぐ配線の長さを相対的に短くすることができ、それにより当該配線の長さが相対的に長い場合と比べて電力ロスおよび外部端子３０Ｂと基板５０Ｂとの間のスペースロスを抑制することができる。更に、上記の第１実施形態における段差領域と比べて本実施形態の溝領域ではその形状に起因して配置する基板５０Ｂをより安定して固定することができる。
（第３実施形態）
図５は、本発明の一実施形態に係る二次電池を模式的に示した斜視図である。図６は、本発明の一実施形態に係る二次電池を模式的に示した平面図である。
二次電池１００Ｃは、外装体２０Ｃの内部に電極組立体と電解質とが収容および封入された構造を有して成る。
外装体２０Ｃは少なくとも２つの段部を備えている。例えば、外装体２０Ｃは、図５に示すように２つの段部（第１段部２０Ｃａおよび第２段部２０Ｃｂ）を備えていてよい。２つの段部は、相互に隣接しかつ上面の高さが相互に異なるように構成されている。具体的には、第１段部２０Ｃａと第２段部２０Ｃｂとは、相互に隣接しかつ第２段部２０Ｃｂの上面２０Ｃｂ１の高さｈ９が第１段部２０Ｃａの上面２０Ｃａ１の高さｈ８よりも大きくなるように構成されている。第１段部２０Ｃａの上面２０Ｃａ１の高さレベルと第２段部２０Ｃｂの上面２０Ｃｂ１の高さレベルとが相互に異なるため、第１段部２０Ｃａの上面２０Ｃａ１と第２段部２０Ｃｂの上面２０Ｃｂ１との間に段差面が形成される。
当該段差面は、図５に示すように２面から形成されている。これは、図６に示すように段差面が一方向に延在せず、一方の第１段差面２０Ｃｂ２が他方の第２段差面２０Ｃｂ２’の延在方向（幅方向）に対して異なる方向に延在するように第２段差面２０Ｃｂ２’と連続していることに起因する。
第１段差面２０Ｃｂ２および第２段差面２０Ｃｂ２’は共に高さｈ１０を有する。当該高さｈ１０は、第２段部２０Ｃｂの上面２０Ｃｂ１の高さｈ９と第１段部２０Ｃａの上面２０Ｃａ１の高さｈ８との差分に等しくなっている。
また、第１段差面２０Ｃｂ２および第２段差面２０Ｃｂ２’ともに第１段部２０Ｃａの上面２０Ｃａ１と連続するように構成されている。具体的には、第１段部２０Ｃａの上面２０Ｃａ１は、２つの段差面の延在方向（高さ方向）に対して異なる方向に延在するように量段差面と連続している。特に限定されるものではないが、第１段部２０Ｃａの上面２０Ｃａ１は、２つの段差面の延在方向（高さ方向）に対して垂直な方向に延在していてよい。つまり、２つの段差面と第１段部２０Ｃａの上面２０Ｃａ１との間の角度θが９０度となっていてよい。なお、これに限定されることなく、２つの段差面と第１段部２０Ｃａの上面２０Ｃａ１との間の角度θは、基板の配置態様を考慮して３０度〜１５０度であってよく、好ましくは５０度〜１３０度、より好ましくは７０度〜１１０度である。
本実施形態では、図５および図６に示すように、第１段部２０Ｃａの上面２０Ｃａ１上に基板５０Ｃを設ける。詳細には、第１段差面２０Ｃｂ２と第２段差面２０Ｃｂ２’と第１段部２０Ｃａの上面２０Ｃａ１とにより形成される段差領域に基板５０Ｃを設ける。この点が、本実施形態における特徴部分である。基板５０Ｃを第１段部２０Ｃａの上面２０Ｃａ１上に設けると、基板５０Ｃは当該段差領域に受容されることとなる。これにより、基板５０Ｃと二次電池１００Ｃとを一体化させた場合の寸法をより効率的に減じることができる。
また、外装体２０Ｃの表面には二次電池用の外部端子３０Ｃ（正極用外部端子３０Ｃａおよび負極用外部端子３０Ｃｂ）が設けられている。例えば、外部端子３０Ｃは第１段差面２０Ｃｂ２に露出するように構成されていてよい。なお、これに限定されるものではなく、外部端子３０Ｃは、第２段差面２０Ｃｂ２’又は第１段部２０Ｃａの上面２０Ｃａ１に露出するように構成されてよい。外部端子３０Ｃがかかる部分のいずれかに存在すると、外部端子３０Ｃは基板５０Ｃと近接して配置されるため、外部端子３０Ｃと基板５０Ｃとをつなぐ配線の長さを相対的に短くすることができ、それにより当該配線の長さが相対的に長い場合と比べて電力ロスおよび外部端子３０Ｃと基板５０Ｃとの間のスペースロスを抑制することができる。更に、上記の第１実施形態における段差領域と比べて第１段差面２０Ｃｂ２が第２段差面２０Ｃｂ２’の延在方向（幅方向）に対して異なる方向に延在するように第２段差面２０Ｃｂ２’と連続しているため、第１段差面２０Ｃｂ２と第２段差面２０Ｃｂ２’とがストップ面の機能を果たし、それにより配置する基板５０Ｃをより安定して固定することができる。
（第４実施形態）
図７は、本発明の一実施形態に係る二次電池を模式的に示した斜視図である。図８は、本発明の一実施形態に係る二次電池を模式的に示した平面図である。
二次電池１００Ｄは、外装体２０Ｄの内部に電極組立体と電解質とが収容および封入された構造を有して成る。
外装体２０Ｄは、少なくとも２つの段部を備えている。例えば、外装体２０Ｄは、２つの段部（第１段部２０Ｄａおよび第２段部２０Ｄｂ）を備えていてよい。２つの段部は、相互に隣接しかつ上面の高さが相互に異なるように構成されている。具体的には、第１段部２０Ｄａと第２段部２０Ｄｂとは、矢印方向から見て（側面視にて）相互に隣接しかつ第２段部２０Ｄｂの上面２０Ｄｂ１の高さが第１段部２０Ｄａの上面２０Ｄａ１の高さよりも大きくなるように構成されている。また、平面視において、第２段部２０Ｄｂの上面２０Ｄｂ１は左下の領域にのみ位置付けられている。第１段部２０Ｄａの上面２０Ｄａ１の高さレベルと第２段部２０Ｄｂの上面２０Ｄｂ１の高さレベルとが相互に異なるため、第１段部２０Ｄａの上面２０Ｄａ１と第２段部２０Ｄｂの上面２０Ｄｂ１との間に段差面２０Ｄｂ２が形成される。
本実施形態では、図７および図８に示すように、第１段部２０Ｄａの上面２０Ｄａ１上に基板５０Ｄを設ける。つまり、本実施形態では、段差面２０Ｄｂ２と第１段部２０Ｄａの上面２０Ｄａ１との間に形成される空間領域（既述の段差領域に相当）に基板５０Ｄを設ける。この点が、本実施形態における特徴部分である。なお、基板と二次電池を一体化した際の寸法の低減化の観点から基板５０Ｄの高さは段差面２０Ｄｂ２の高さ以下であることが好ましい。基板５０Ｄを第１段部２０Ｄａの上面２０Ｄａ１上に設けると、段差面２０Ｄｂ２と第１段部２０Ｄａの上面２０Ｄａ１との間に形成される空間領域を有効活用することができる。これにより、基板５０Ｄと二次電池１００Ｄとを一体化させた場合の寸法を効率的に減じることができる。
また、外装体２０Ｄの表面には二次電池用の外部端子３０Ｄ（正極用外部端子３０Ｄａおよび負極用外部端子３０Ｄｂ）が設けられている。例えば、外部端子３０Ｄは段差面２０Ｄｂ２に露出するように構成されていてよい。なお、これに限定されるものではなく、外部端子３０Ａは、第１段部２０Ｄａの上面２０Ｄａ１、第１段部２０Ｄａの端部側面２０Ｄａ２に露出するように構成されてよい。外部端子３０Ｄがかかる部分のいずれかに存在すると、外部端子３０Ｄは基板５０Ｄと近接して配置されるため、外部端子３０Ｄと基板５０Ｄとをつなぐ配線の長さを相対的に短くすることができ、それにより当該配線の長さが相対的に長い場合と比べて電力ロスおよび外部端子３０Ｄと基板５０Ｄとの間のスペースロスを抑制することができる。
以下、本発明の一実施形態に係る二次電池の構成要素である電極組立体について説明する。
本発明の一実施形態の二次電池の構成要素である外装体は、上述のように少なくとも２つの段部（上面の高さが相対的に低い低段部および低段部に隣接する上面の高さが相対的に高い高段部）を備えている。当該低段部の上面と当該高段部の上面とは相互に高さレベルが異なるため、それに起因して低段部の上面と高段部の上面との間に段差面が形成される。これにより、外装体は、当該段差面と低段部の上面との間に形成される段差構造を備えることとなる。本発明の一実施形態では、当該段差構造を備えた外装体内に配置する電極組立体は、外装体内での電極組立体の移動（ズレ）防止等の観点から、断面視において外装体と略同一形状の段差構造を備えていることが好ましい。
なお、下記で説明する内容は、あくまでも一例にすぎず、電極組立体が、２つの段部を備えている外装体の内部に設ける場合を前提としていることを確認的に述べておく。
二次電池の構成要素である電極組立体は、上述のように正極、負極、および正極と負極との間に配置されたセパレータを含んでいる。電極組立体のタイプとしては下記のタイプが挙げられる。第１のタイプ（平面積層構造型）は、電極組立体１０Ａが正極１，１Ａ、負極２，２Ａおよびセパレータ３，３Ａを含む単位電極ユニットが複数積層されたものであり（図１３参照）、第２のタイプ（巻回構造型）は、電極組立体１０Ｂが、正極１，１Ｂ、負極２，２Ｂおよびセパレータ３，３Ｂを含む電極ユニットがロール状に巻回されたものである（図１４参照）。更に、第３のタイプとして、電極組立体は、正極、負極、セパレータおよび負極の電極ユニット（特に好ましくは一方向に長く延在する電極ユニット（積層体））を折り畳むことで形成された、いわゆるスタックアンドフォールド構造を有するものであってもよい。
一態様では、電極組立体１０は少なくとも２つの平面積層構造型のサブ電極組立体を備えていてよい（図９参照）。例えば、電極組立体１０は、第１平面積層構造型サブ電極組立体１０Ａ１および第２平面積層構造型サブ電極組立体１０Ａ２を備えていてよい。第１平面積層構造型サブ電極組立体１０Ａ１は、正極１Ａ１、負極２Ａ１およびセパレータ３Ａ１を含む単位電極ユニットが複数積層されたものである。同様に、第２平面積層構造型サブ電極組立体１０Ａ２は、正極１Ａ２、負極２Ａ２およびセパレータ３Ａ２を含む単位電極ユニットが複数積層されたものである。
この場合において、一例を挙げると、電極組立体１０では、第２平面積層構造型サブ電極組立体１０Ａ２が、図９に示すように断面視にて第１平面積層構造型サブ電極組立体１０Ａ１の幅寸法よりも大きな幅寸法を有し、かつ第１平面積層構造型サブ電極組立体１０Ａ１の下方に位置するように第１平面積層構造型サブ電極組立体１０Ａ１と相互に接触していてよい。かかる構造を有することにより、電極組立体１０は断面視において段差構造を備え得る。
以下、本発明の一実施形態に係る二次電池の構成要素である電極組立体が断面視において段差構造を備える場合を前提として説明する。なお、以下、本明細書でいう「接続タブ」とは、電極（正極／負極）の未塗工部に相当する部分であって、集電リードに接合されていない部材を指す。本明細書でいう「接続部」とは、複数の接続タブの各々と接続可能に構成された部材を指す。本明細書でいう「引出しタブ」とは、電極（正極／負極）の未塗工部に相当する部分であって、集電リードに接合される部材を指す。又、本明細書でいう「引出し部」とは、複数の引出しタブの各々と接続可能に構成された部材を指す。
かかる場合、本発明の一実施形態では、段差構造を備える電極組立体１０は、図１０に示すように断面視において相対的に高さの高い第１領域１０Ｘと、第１領域１０Ｘに連続する相対的に高さが低い第２領域１０Ｙとを含む。
本発明の一実施形態では、第１領域１０Ｘ内の第１平面積層構造型サブ電極組立体１０Ａ１の正極１Ａ１と、第１領域１０Ｘ内の第２平面積層構造型サブ電極組立体１０Ａ２の正極１Ａ２とから構成される複数の正極にそれぞれ含まれる正極側引出しタブ１３の各々が、図１０に示すように正極側引出し部１４により相互に接続されている。正極側引出し部１４の態様としては、複数の正極側引出しタブ１３の各々を接続するために、例えば当該正極側引出しタブ１３の延在方向に対して略垂直な一方向に延在するように構成された正極側引出し部１４が挙げられる。正極側引出し部１４の別態様としては、所定箇所から複数の正極側引出しタブ１３の各々に接続するように構成された正極側引出し部１４が挙げられる。
同様に、本発明の一実施形態では、第１領域１０Ｘ内に位置する第１平面積層構造型サブ電極組立体１０Ａ１の負極２Ａ１と第２平面積層構造型サブ電極組立体１０Ａ２の負極２Ａ２とから構成される複数の負極の各々の負極にそれぞれ含まれる負極側引出しタブ２３の各々が、図１０に示すように負極側引出し部２４により相互に接続されている。負極側引出し部２４の態様としては、複数の負極側引出しタブ２３の各々を接続するために、当該負極側引出しタブ２３の延在方向に対して略垂直な一方向に延在するように構成された負極側引出し部２４が挙げられる。負極側引出し部２４の別態様としては、所定箇所から複数の負極側引出しタブ２３の各々に接続するように構成された負極側引出し部２４が挙げられる。
この場合、本発明の一実施形態では、第１領域１０Ｘ内の全ての正極の各々を相互に接続する正極側引出し部１４が、正極側集電リードを介して外部端子（例えば図１の外部端子３０Ａａ、図４の外部端子３０Ｂａ、図５および図６の外部端子３０Ｃａ、図７および図８の外部端子３０Ｄａ等）と電気的に接続されるように構成されていてよい。
同様に、本発明の一実施形態では、第１領域１０Ｘ内の全ての負極の各々を相互に接続する負極側引出し部２４が、負極側集電リードを介して外部端子（例えば図１の外部端子３０Ａｂ、図４の外部端子３０Ｂｂ、図５および図６の外部端子３０Ｃｂ、図７および図８の外部端子３０Ｄｂ等）と電気的に接続されるように構成されていてよい。
本態様では、単一の正極側引出し部１４によって全ての正極が相互に接続されるため、それに起因して各正極間の電気的接続を安定させることができる。また、単一の負極側引出し部２４によって全ての負極が相互に接続されるため、それに起因して各負極間の電気的接続を安定させることができる。以上により、全ての電極で電池反応を安定的に生じさせることが可能となるため、電池特性を安定させることができ得る。
また、上記態様に限定されず、例えば、第１領域１０Ｘ内の第１平面積層構造型サブ電極組立体１０Ａ１の正極１Ａ１と、第１領域１０Ｘ内の第２平面積層構造型サブ電極組立体１０Ａ２の正極１Ａ２とから構成される複数の正極のうちの「一部」の正極にそれぞれ含まれる正極側引出しタブ１３Ｘの各々が、図１１に示すように正極側引出し部１４Ｘにより相互に接続されている。正極側引出し部１４Ｘの態様としては、例えば複数の正極側引出しタブ１３Ｘの「一部」を接続するために、当該正極側引出しタブ１３Ｘの延在方向に対して略垂直な一方向に延在するように構成された正極側引出し部１４Ｘが挙げられる。正極側引出し部１４Ｘの別態様としては、例えば所定箇所から複数の正極側引出しタブ１３Ｘの「一部」に接続するように構成された正極側引出し部１４Ｘが挙げられる。
同様に、第１領域１０Ｘ内に位置する第１平面積層構造型サブ電極組立体１０Ａ１の負極２Ａ１と第２平面積層構造型サブ電極組立体１０Ａ２の負極２Ａ２とから構成される複数の負極のうちの「一部」の負極にそれぞれ含まれる負極側引出しタブ２３Ｘの各々が、図１１に示すように負極側引出し部２４Ｘにより相互に接続されている。負極側引出し部２４Ｘの態様としては、例えば複数の負極側引出しタブ２３Ｘの「一部」を接続するために、当該負極側引出しタブ２３Ｘの延在方向に対して略垂直な一方向に延在するように構成された負極側引出し部２４Ｘが挙げられる。負極側引出し部２４Ｘの別態様としては、例えば所定箇所から複数の負極側引出しタブ２３Ｘの「一部」に接続するように構成された第２の負極側引出し部２４Ｘが挙げられる。
この場合、当該正極側引出し部１４Ｘが、正極側集電リードを介して外部端子（例えば図１の外部端子３０Ａａ、図４の外部端子３０Ｂａ、図５および図６の外部端子３０Ｃａ、図７および図８の外部端子３０Ｄａ等）と電気的に接続されるように構成されていてよい。
同様に、当該負極側引出し部２４Ｘが、負極側集電リードを介して外部端子（例えば図１の外部端子３０Ａｂ、図４の外部端子３０Ｂｂ、図５および図６の外部端子３０Ｃｂ、図７および図８の外部端子３０Ｄｂ等）と電気的に接続されるように構成されていてよい。
一方、図１１に示すように、第２領域１０Ｙ内の正極、具体的には第２平面積層構造型サブ電極組立体１０Ａ２の正極１Ａ２の正極側接続タブ１３Ｙの各々が正極側接続部１４Ｙにより相互に接続されている。
正極側接続部１４Ｙの態様としては、例えば各正極側接続タブ１３Ｙを接続するために、当該正極側接続タブ１３Ｙの延在方向に対して略垂直な一方向に延在するように構成された正極側接続部１４Ｙが挙げられる。正極側接続部１４Ｙの別態様としては、例えば所定箇所から各正極側接続タブ１３Ｙに接続するように構成された正極側接続部１４Ｙが挙げられる。
同様に、第２領域１０Ｙ内の負極、具体的には第２平面積層構造型サブ電極組立体１０Ａ２の負極２Ａ２の負極側接続タブ２３Ｙの各々が負極側接続部２４Ｙにより相互に接続されている。
負極側接続部２４Ｙの態様としては、例えば各負極側接続タブ２４Ｙを接続するために、当該負極側接続タブ２３Ｙの延在方向に対して略垂直な一方向に延在するように構成された負極側接続部２４Ｙが挙げられる。負極側接続部２４Ｙの別態様としては、例えば所定箇所から各負極側接続タブ２３Ｙに接続するように構成された負極側接続部２４Ｙが挙げられる。
なお、図１１に示すように、電極組立体１０が全体として電気的に接続可能とする観点から、第２領域１０Ｙ内に位置する少なくとも１つの正極１Ａ２は、第１領域１０Ｘ内に位置する少なくとも１つの正極１Ａ１と相互に電気的に接続されるように構成されている必要がある。端的に言うと、電極組立体１０が全体として電気的に接続可能とする観点から、少なくとも１つの正極が、平面視にて正極側引出しタブ１３Ｘと正極側接続タブ１３Ｙの両方を備えている必要がある。同様に、図１１に示すように、電極組立体１０が全体として電気的に導通可能とする観点から、第２領域１０Ｙ内に位置する少なくとも１つの負極２Ａ２は、第１領域１０Ｘ内に位置する少なくとも１つの負極２Ａ１と相互に電気的に接続されるように構成されている必要がある。端的に言うと、電極組立体１０が全体として電気的に導通可能とする観点から、少なくとも１つの負極が、平面視にて負極側引出しタブ２３Ｘと負極側接続タブ２３Ｙの両方を備えている必要がある。
本態様では、上述のように外部端子と電気的に接続され得るように構成されている正極側引出し部と、各正極間の電気的導通を確保するために供される正極側接続部が設けられている。同様に、本態様では、上述のように外部端子と電気的に接続され得るように構成されている負極側引出し部と、各負極間の電気的導通を確保するために供される負極側接続部が設けられている。本態様では、当該引出し部と当該接続部とを設けた上で、各正極間および各負極間を全体として電気的に接続可能としている。従って、引出し部を任意の箇所に設置すれば、それに起因して当該引出し部と電気的に接続される外部端子の設置の自由度を高めることができ得る。
一態様では、例えば図１１に示すように、正極側引出し部１４Ｘおよび負極側引出し部２４Ｘ、並びに正極側接続部１４Ｙおよび負極側接続部２４Ｙが、外装体内の一方の側のみにそれぞれ配置されるように構成されていることが好ましい。
かかる構成を採ると、例えば、正極側引出し部１４Ｘと正極側接続部１４Ｙが電極組立体１０の一方の側に配置される一方、負極側引出し部２４Ｘと負極側接続部２４Ｙが電極組立体１０の一方の側に対向する他方の側に配置されている場合と比べて、例えば電極組立体１０の他方の側に負極側引出し部２４Ｘと負極側接続部２４Ｙが存在しないことに起因して平面視において電極組立体１０の幅寸法を相対的に小さくすることができ得る。従って、かかる電極組立体１０の幅寸法の相対的な低減に起因して、電極組立体１０を内部に収容する外装体の寸法を相対的に小さくすることができ得る。つまり、本発明の一実施形態に係る二次電池の寸法を相対的に小さくすることができ得る。
別の態様では、電極組立体１０’は、少なくとも平面積層構造型サブ電極組立体と巻回構造型サブ電極組立体を備えていてよい（図１２参照）。平面積層構造型サブ電極組立体１０Ａ１’は、正極１Ａ１’、負極２Ａ１’およびセパレータ３Ａ１’を含む単位電極ユニットが複数積層されたものである。一方、巻回構造型サブ電極組立体１０Ｂ１’は、正極１Ｂ１’、負極２Ｂ１’およびセパレータ３Ｂ１’を含む電極ユニットがロール状に巻回されたものである。この場合において、一例を挙げると、電極組立体１０’では、巻回構造型サブ電極組立体１０Ｂ１は、図１２に示すように断面視にて平面積層構造型サブ電極組立体１０Ａ１の幅寸法よりも大きな幅寸法を有し、かつ当該平面積層構造型サブ電極組立体１０Ａ１の下方に位置するように平面積層構造型サブ電極組立体１０Ａ１と相互に接触していてよい。
なお、これに限定されることなく、更に別の態様では、平面積層構造型サブ電極組立体は、断面視にて巻回構造型サブ電極組立体の幅寸法よりも大きな幅寸法を有し、かつ当該巻回構造型サブ電極組立体の下方に位置するように巻回構造型サブ電極組立体と相互に接触していてよい。
更に別の態様では、電極組立体は少なくとも２つの巻回構造型のサブ電極組立体を備えていてよい（図示せず）。例えば、電極組立体は、第１巻回構造型サブ電極組立体および第２巻回構造型サブ電極組立体を備えていてよい。第１巻回構造型サブ電極組立体および第２巻回構造型サブ電極組立体は共に、正極、負極、およびセパレータを含む電極ユニットがロール状に巻回されたものである。この場合において、一例を挙げると、電極組立体では、第２巻回構造型平面積層構造型サブ電極組立体が、断面視にて第１巻回構造型サブ電極組立体の幅寸法よりも大きな幅寸法を有し、かつ第１巻回構造型サブ電極組立体の下方に位置するように第１巻回構造型サブ電極組立体と相互に接触していてよい。
なお、上述の電極組立体が少なくとも２つの平面積層構造型のサブ電極組立体を備えている態様（図９参照）において述べた内容と重複する部分があるため、詳細な説明は避けるが、電極組立体が少なくとも平面積層構造型サブ電極組立体と巻回構造型サブ電極組立体を備えている態様（図１２参照）、および電極組立体が少なくとも２つの巻回構造型のサブ電極組立体を備えている態様（図示せず）のいずれの態様においても、各電極の引出しタブ同士を接続する引出し部のみを用いるパターンが適用されてよいし、外部端子の設置自由度を向上させる観点から上述の引出し部と接続部とを併用するパターンが適用されてよい。
本発明の一実施形態に係る二次電池は、蓄電が想定される様々な分野に利用することができる。あくまでも例示にすぎないが、本発明の一実施形態に係る二次電池、特に非水電解質二次電池は、モバイル機器などが使用される電気・情報・通信分野（例えば、携帯電話、スマートフォン、ノートパソコンおよびデジタルカメラ、活動量計、アームコンピューター、電子ペーパーなどのモバイル機器分野）、家庭・小型産業用途（例えば、電動工具、ゴルフカート、家庭用・介護用・産業用ロボットの分野）、大型産業用途（例えば、フォークリフト、エレベーター、湾港クレーンの分野）、交通システム分野（例えば、ハイブリッド車、電気自動車、バス、電車、電動アシスト自転車、電動二輪車などの分野）、電力系統用途（例えば、各種発電、ロードコンディショナー、スマートグリッド、一般家庭設置型蓄電システムなどの分野）、ならびに、ＩｏＴ分野、宇宙・深海用途（例えば、宇宙探査機、潜水調査船などの分野）などに利用することができる。
１００Ａ，１００Ｂ 二次電池
１，１Ａ，１Ｂ 正極
２，２Ａ，２Ｂ 負極
３，３Ａ，３Ｂ セパレータ
１０，１０Ａ，１０Ｂ 電極組立体
１０Ａ１ 第１平面積層構造型サブ電極組立体
１０Ａ２ 第２平面積層構造型サブ電極組立体
１０Ａ１’ 平面積層構造型サブ電極組立体
１０Ｂ１’ 巻回構造型サブ電極組立体
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ 外装体
２０Ａａ 第１段部
２０Ａａ１ 第１段部の上面
２０Ａａ２ 第１段部の端部側面
２０Ａｂ 第２段部

２０Ａｂ１ 第２段部の上面
２０Ａｂ２ 段差面
２０Ｂａ 第１段部
２０Ｂａ１ 第１段部の上面
２０Ｂａ２ 第１段差面
２０Ｂｂ 第２段部
２０Ｂｂ１ 第２段部の上面
２０Ｂｃ 第３段部
２０Ｂｃ１ 第３段部の上面
２０Ｂｃ２ 第２段差面
２０Ｃａ 第１段部
２０Ｃａ１ 第１段部の上面
２０Ｃｂ 第２段部
２０Ｃｂ１ 第２段部の上面
２０Ｃｂ２ 第１段差面
２０Ｃｂ２’ 第２段差面
２０Ｄａ 第１段部
２０Ｄａ１ 第１段部の上面
２０Ｄａ２ 第１段部の端部側面
２０Ｄｂ 第２段部
２０Ｄｂ１ 第２段部の上面
２０Ｄｂ２ 段差面
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ 外部端子
５０Ａ，５０Ａ’，５０Ａ’’、５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ 基板

Claims (21)

  1. 正極、負極および該正極と該負極との間に配置されたセパレータを含む電極組立体と、電解質とが外装体に収容された二次電池であって、
    前記外装体は、相互に隣接しかつ上面の高さが相互に異なる少なくとも２つの段部を備え、
    相対的に高さが低い低段部の上面と該低段部に隣接する相対的に高さが高い高段部の上面との間に段差面が形成され、および、
    前記低段部の前記上面上に基板の少なくとも一部が配置可能と成っている、二次電池。
  2. 前記基板の前記少なくとも一部は、前記段差面に近接して配置されている、請求項１に記載の二次電池。
  3. 前記基板の前記少なくとも一部は、前記段差面の高さ寸法よりも小さい高さ寸法を有するように構成されている、請求項１又は２に記載の二次電池。
  4. 前記基板の前記少なくとも一部は、前記低段部の前記上面の幅寸法よりも小さい幅寸法を有するように構成されている、請求項１〜３のいずれかに記載の二次電池。
  5. 前記基板が、全体として前記段差面の高さ寸法よりも小さい高さ寸法を有し、かつ前記低段部の前記上面の幅寸法よりも小さい幅寸法を有するように構成されている、請求項１〜４のいずれかに記載の二次電池。
  6. 前記段差面が前記高段部の側面を成している、請求項１〜５のいずれかに記載の二次電池。
  7. 前記低段部の前記上面が、前記段差面の延在方向に対して異なる方向に延在するように前記段差面と連続する、請求項１〜６のいずれかに記載の二次電池。
  8. 前記二次電池の外部端子が、前記段差面および前記低段部の前記上面の少なくとも一方に露出するように構成され、
    前記外部端子は、配線を介して前記基板と電気的に接続可能に構成されている、請求項１〜７のいずれかに記載の二次電池。
  9. 前記外部端子が、前記低段部の側面に露出するように構成され、
    前記外部端子が、前記配線を介して前記基板と電気的に接続可能に構成されている、請求項８に記載の二次電池。
  10. 前記段差面が、前記低段部の前記上面と、該低段部の一方の側に隣接する前記高段部の前記上面との間に形成されている、請求項１〜９のいずれかに記載の二次電池。
  11. 前記段差面が、前記低段部の前記上面と、該低段部の両側に隣接する前記高段部の前記上面との間にそれぞれ形成されている、請求項１〜１０のいずれかに記載の二次電池。
  12. 前記二次電池が、平面視において一方向に延在する第１段差面と該一方向とは異なる方向に延在する第２段差面を備えており、
    前記第１段差面と前記第２段差面とが連続形態を成している、請求項１〜１１のいずれかに記載の二次電池。
  13. 前記電極組立体は、断面視において幅寸法の異なる少なくとも２つのサブ電極組立体を備えている、請求項１〜１２のいずれかに記載の二次電池。
  14. 前記電極組立体が、前記正極、前記負極および前記セパレータを含む複数の電極ユニットを平面状に積層した平面積層構造を有する、請求項１〜１３のいずれかに記載の二次電池。
  15. 前記電極組立体が、前記正極、前記負極および前記セパレータを含む電極ユニットをロール状に巻回した巻回構造を有する、請求項１〜１４のいずれかに記載の二次電池。
  16. 前記電極組立体が、前記平面積層構造および前記巻回構造の組合せから成っている、請求項１４に従属する請求項１５に記載の二次電池。
  17. 前記基板がリジッド基板またはフレキシブル基板である、請求項１〜１６のいずれかに記載の二次電池。
  18. 前記基板が保護回路基板である、請求項１〜１７のいずれかに記載の二次電池。
  19. 前記正極および前記負極がリチウムイオンを吸蔵放出可能な層を有する、請求項１〜１８のいずれかに記載の二次電池。
  20. 請求項１〜１９のいずれかに記載の前記二次電池；および
    前記基板を含み、
    前記基板の少なくとも一部が前記低段部の前記上面上に配置されている、デバイス。
  21. 前記デバイスがモバイル機器である、請求項２０に記載のデバイス。
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