WO2017199583A1 - 電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム - Google Patents

電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム Download PDF

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菜津子 片瀬
高木　良介
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Murata Manufacturing Co Ltd
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • This technology relates to a battery, a battery pack, an electronic device, an electric vehicle, a power storage device, and a power system.
  • Patent Document 1 a secondary battery in which a terminal portion is connected to a heat conductive bus bar cooled with a refrigerant has been proposed.
  • Patent Document 2 a storage battery module that dissipates heat by sandwiching an electric heating plate between stacked cells has been proposed.
  • Patent Document 3 a battery in which a heat absorbing member is provided between a current collector and an electrode terminal inside the cell has been proposed.
  • An object of the present technology is to provide a battery, a battery pack, an electronic device, an electric vehicle, a power storage device, and a power system that can suppress heat generated in an electrode lead having a through hole from being transmitted to a battery element.
  • a first technique is to provide a battery element having an electrode lead having at least one through hole, and a heat dissipating material provided between the through hole and the battery element on the electrode lead.
  • a battery comprising:
  • the present technology it is possible to suppress the heat generated in the electrode lead having the through hole from being transmitted to the battery element.
  • the effect described here is not necessarily limited, and may be any effect described in the specification.
  • FIG. 1A is a perspective view illustrating a configuration example of a film-clad battery according to the first embodiment of the present technology.
  • 1B is a cross-sectional view taken along line IB-IB in FIG. 1A. It is a disassembled perspective view which shows one structural example of the 1st film exterior type battery which concerns on embodiment of this technique. It is an expanded sectional view which shows one structural example of a battery element.
  • FIG. 4A is a plan view illustrating a configuration example of a positive electrode current collector.
  • FIG. 4B is a plan view illustrating a configuration example of the negative electrode current collector. 5A, FIG. 5B, FIG. 5C, FIG. 5D, and FIG.
  • 5E are cross-sectional views each showing a configuration example of a film-clad battery according to a modification of the first embodiment of the present technology. It is a block diagram showing an example of 1 composition of a battery pack and electronic equipment concerning a 2nd embodiment of this art. It is a schematic diagram showing an example of 1 composition of an electrical storage system concerning a 3rd embodiment of this art. It is a schematic diagram showing one composition of an electric vehicle concerning a 4th embodiment of this art.
  • 9A is a perspective view illustrating a configuration of a positive electrode lead and a heat dissipation material in Test Example 1.
  • FIG. 9B is a perspective view illustrating a configuration of a positive electrode lead of Test Example 2.
  • a film-clad battery (hereinafter simply referred to as “battery”) 10 is a so-called flat or square lithium ion polymer battery, and includes a positive electrode lead 13A.
  • the battery element 11 to which the negative electrode lead 13B is attached is housed inside the film-shaped exterior member 12, and can be reduced in size, weight, and thickness.
  • the positive electrode lead 13 ⁇ / b> A and the negative electrode lead 13 ⁇ / b> B are each led out from the inside of the exterior material 12 to the outside, for example, in the same direction.
  • the positive electrode lead 13 ⁇ / b> A and the negative electrode lead 13 ⁇ / b> B are made of a metal material such as aluminum (Al), copper (Cu), nickel (Ni), or stainless steel, respectively, and have a thin plate shape or a mesh shape, respectively.
  • the end portion side of the battery element 11 from which the positive electrode lead 13A and the negative electrode lead 13B are led out is referred to as a top side, and the opposite end portion side is referred to as a bottom side.
  • the side of the both ends located between the top side and the bottom side is called a side side.
  • the positive electrode lead 13A is provided with a through hole 13C penetrating from one surface to the other surface on the opposite side.
  • the through hole 13C When the through hole 13C is viewed in a plan view from a direction perpendicular to one surface of the positive electrode lead 13A, the through hole 13C has a rectangular shape.
  • the number of through holes 13C is not limited to one, and may be two or more.
  • the shape of the through hole 13C is not limited to a rectangular shape, and may be a circular shape, an elliptical shape, a polygonal shape other than a rectangular shape, an indefinite shape, or the like.
  • the through hole 13C is for fusing the positive electrode lead 13A at a portion where the through hole 13C is provided when an abnormal large current flows through the positive electrode lead 13A.
  • the through hole 13C may be provided in the negative electrode lead 13B, or may be provided in both the positive electrode lead 13A and the negative electrode lead 13B, but is preferably provided in at least the positive electrode lead 13A.
  • the material used for the positive electrode lead 13A has a lower melting point than the material used for the negative electrode lead 13B. For this reason, when the through hole 13C is provided in the positive electrode lead 13A, the fusing temperature of the lead can be lowered and the safety can be improved as compared with the case where the through hole 13C is provided in the negative electrode lead 13B.
  • the exterior example 12 has a rectangular shape and is folded back so that each side overlaps from the center. An incision or the like may be provided in advance at the folding boundary.
  • the battery element 11 is sandwiched between the folded exterior materials 12, and the exterior material 12 is sealed on the top side and the side side around the battery element 11. Examples of the sealing form include adhesion such as heat fusion.
  • the exterior material 12 has an accommodating portion 15 for accommodating the battery element 11 on one surface to be overlaid. This accommodating part 15 is formed by deep drawing, for example.
  • the exterior material 12 is made of, for example, a laminate film having flexibility.
  • the packaging material 12 has a configuration in which, for example, a heat sealing resin layer, a metal layer, and a surface protective layer are sequentially laminated.
  • the surface on the heat-sealing resin layer side is the surface on the side where the battery element 11 is accommodated.
  • the material for the heat-sealing resin layer include polypropylene (PP) and polyethylene (PE).
  • the material for the metal layer include aluminum.
  • Examples of the material for the surface protective layer include nylon (Ny).
  • the exterior material 12 is made of, for example, a rectangular aluminum laminated film in which a nylon film, an aluminum foil, and a polyethylene film are bonded together in this order.
  • the packaging material 12 is disposed, for example, so that the polyethylene film side and the battery element 11 face each other, and the outer edge portions are in close contact with each other by fusion bonding or an adhesive.
  • An adhesion film 14A is inserted between the exterior material 12 and the positive electrode lead 13A
  • an adhesion film 14B is inserted between the exterior material 12 and the negative electrode lead 13B.
  • the adhesion films 14A and 14B are made of a material having adhesion to the positive electrode lead 13A and the negative electrode lead 13B, for example, a polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene, modified polyethylene, or modified polypropylene, in order to prevent intrusion of outside air. .
  • the exterior material 12 may be configured by a laminated film having another structure, a polymer film such as polypropylene, or a metal film, instead of the above-described laminated film.
  • a laminate film in which an aluminum film is used as a core and a polymer film is laminated on one or both sides thereof may be used.
  • a coloring material is included in the thing further provided with a colored layer, and / or at least 1 layer chosen from a heat-fusion resin layer and a surface protective layer.
  • a thing may be used.
  • the adhesive layer may include a coloring material.
  • a heat dissipating material 16 is provided on the outer surface of the exterior material 12 so as to be positioned between the through hole 13C provided in the positive electrode lead 13A and the top side end portion of the battery element 11.
  • the heat dissipating material 16 and the outer surface of the exterior material 12 are bonded to each other through an adhesive layer or the like.
  • the adhesive layer is made of an adhesive material such as an adhesive material.
  • an acrylic adhesive, a rubber adhesive, a silicon adhesive, or the like can be used.
  • pressure sensitive adhesion is defined as a kind of adhesion. According to this definition, the adhesive layer is regarded as a kind of adhesive layer.
  • the adhesive layer may be one in which an adhesive is applied to both surfaces of a film-like support.
  • Examples of the adhesive layer having such a configuration include a double-sided adhesive tape and a double-sided adhesive film.
  • the heat dissipation material 16 may be pressed against the outer surface of the exterior material 12 with a clamping member such as a clip.
  • the heat dissipating material 16 is for suppressing heat generated in the portion of the positive electrode lead 13 ⁇ / b> A provided with the through hole 13 ⁇ / b> C from being transmitted to the battery element 11 during normal use of the battery 10. By providing the heat dissipating material 16 outside the exterior material 12, it is not necessary to change the dimensions of the battery element 11 and the exterior material 12 according to the dimensions of the heat dissipating material 16, and thus the battery 10 can be easily manufactured.
  • the heat dissipating material 16 has a thin plate shape, and its main surface is bonded to the outer surface of the exterior material 12. When the heat dissipating material 16 is viewed in a plan view from a direction perpendicular to the main surface, the heat dissipating material 16 has a rectangular shape.
  • the shape of the heat dissipation material 16 is not limited to a rectangular shape, and may be a circular shape, an elliptical shape, a polygonal shape other than a rectangular shape, or an indefinite shape.
  • the heat dissipation material 16 is made of at least one of a metal, a metal compound, carbon, and a carbon-containing resin.
  • the metal includes a metalloid element.
  • the metal compound for example, at least one of metal nitride, metal carbide, metal oxide, and the like can be used.
  • the metal compound may be a ceramic.
  • Specific examples of the material of the heat dissipation material 16 include aluminum (Al), copper (Cu), aluminum nitride (AlN), silicon carbide (SiC), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and the like.
  • a conductive material such as a metal (for example, aluminum or copper) is used as the material of the heat dissipation material 16, it is preferable to insulate the surface of the heat dissipation material 16.
  • the thermal conductivity of the heat dissipation material 16 is preferably 30 W / m 2 ⁇ K or more.
  • the thermal conductivity is a value obtained by a laser flash method.
  • the battery element 11 is a battery element having a stack-type electrode structure having a flat shape.
  • the positive electrode lead 13A and the negative electrode lead 13B are led out from one end of the battery element 11 in the same direction, for example.
  • the battery element 11 is a so-called lithium ion polymer secondary battery.
  • the battery element 11 includes a positive electrode 21, a negative electrode 22, a separator 23, and an electrolyte layer 24.
  • the positive electrode 21, the negative electrode 22, and the separator 23 have, for example, a rectangular shape.
  • the battery element 11 has, for example, a structure in which a positive electrode 21 and a negative electrode 22 are stacked with a separator 23 interposed therebetween.
  • An electrolyte layer 24 is provided between the positive electrode 21 and the separator 23 and between the negative electrode 22 and the separator 23, respectively.
  • the positive electrode 21 has a structure in which a positive electrode active material layer 21B is provided on one or both surfaces of a positive electrode current collector 21A. Although not shown, the positive electrode active material layer 21B may be provided only on one surface of the positive electrode current collector 21A.
  • the positive electrode current collector 21A is made of, for example, a metal foil such as an aluminum foil, a nickel foil, or a stainless steel foil.
  • the positive electrode active material layer 21B includes, for example, a positive electrode active material that can occlude and release lithium as an electrode reactant.
  • the positive electrode active material layer 21B may further contain an additive as necessary. As the additive, for example, at least one of a conductive agent and a binder can be used.
  • the positive electrode current collector 21A includes a positive electrode active material layer forming part 21M and a positive electrode current collector exposed part 21N.
  • the positive electrode active material layer forming portion 21M has, for example, a rectangular shape when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the positive electrode current collector 21A.
  • the positive electrode active material layer 21B is provided on both surfaces or one surface of the positive electrode active material layer forming portion 21M.
  • the cathode current collector exposed portion 21N extends from a part of one side of the cathode active material layer forming portion 21M. However, as shown by a two-dot chain line in FIG.
  • the positive electrode current collector exposed portion 21N may extend from the whole of one side of the positive electrode active material layer forming portion 21M, and the positive electrode current collector exposed portion 21N
  • the shape is not particularly limited. It is provided to extend around the periphery.
  • the positive electrode current collector 21A is made of, for example, a metal foil such as an aluminum foil, a nickel foil, or a stainless steel foil.
  • lithium-containing compounds such as lithium oxide, lithium phosphorus oxide, lithium sulfide, or an intercalation compound containing lithium are suitable, and two or more of these are used. May be used in combination.
  • a lithium-containing compound containing lithium, a transition metal element, and oxygen (O) is preferable.
  • examples of such a lithium-containing compound include a lithium composite oxide having a layered rock salt structure shown in Formula (A) and a lithium composite phosphate having an olivine structure shown in Formula (B). Can be mentioned.
  • the lithium-containing compound is more preferably one containing at least one member selected from the group consisting of cobalt (Co), nickel, manganese (Mn), and iron (Fe) as a transition metal element.
  • Examples of such a lithium-containing compound include a lithium composite oxide having a layered rock salt type structure represented by the formula (C), formula (D), or formula (E), and a spinel type compound represented by the formula (F). Examples thereof include a lithium composite oxide having a structure, or a lithium composite phosphate having an olivine structure shown in the formula (G).
  • LiNi 0.50 Co 0.20 Mn 0.30 O 2 Li a CoO 2 (A ⁇ 1), Li b NiO 2 (b ⁇ 1), Li c1 Ni c2 Co 1-c2 O 2 (c1 ⁇ 1, 0 ⁇ c2 ⁇ 1), Li d Mn 2 O 4 (d ⁇ 1) or Li e FePO 4 (e ⁇ 1).
  • M1 represents at least one element selected from Groups 2 to 15 excluding nickel and manganese.
  • X represents at least one of Group 16 and Group 17 elements other than oxygen.
  • P, q, y, z are 0 ⁇ p ⁇ 1.5, 0 ⁇ q ⁇ 1.0, 0 ⁇ r ⁇ 1.0, ⁇ 0.10 ⁇ y ⁇ 0.20, 0 ⁇ (The value is within the range of z ⁇ 0.2.)
  • M2 represents at least one element selected from Group 2 to Group 15.
  • a and b are 0 ⁇ a ⁇ 2.0 and 0.5 ⁇ b ⁇ 2.0. It is a value within the range.
  • M3 is cobalt, magnesium (Mg), aluminum, boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), iron, copper, zinc (Zn), It represents at least one member selected from the group consisting of zirconium (Zr), molybdenum (Mo), tin (Sn), calcium (Ca), strontium (Sr), and tungsten (W), f, g, h, j, and k.
  • M4 is at least one selected from the group consisting of cobalt, manganese, magnesium, aluminum, boron, titanium, vanadium, chromium, iron, copper, zinc, molybdenum, tin, calcium, strontium, and tungsten.
  • M, n, p and q are 0.8 ⁇ m ⁇ 1.2, 0.005 ⁇ n ⁇ 0.5, ⁇ 0.1 ⁇ p ⁇ 0.2, 0 ⁇ q ⁇ 0. (The value is within a range of 1.
  • the composition of lithium varies depending on the state of charge and discharge, and the value of m represents a value in a fully discharged state.
  • M5 is at least one selected from the group consisting of nickel, manganese, magnesium, aluminum, boron, titanium, vanadium, chromium, iron, copper, zinc, molybdenum, tin, calcium, strontium, and tungsten.
  • Represents one, r, s, t and u are 0.8 ⁇ r ⁇ 1.2, 0 ⁇ s ⁇ 0.5, ⁇ 0.1 ⁇ t ⁇ 0.2, 0 ⁇ u ⁇ 0.1 (Note that the composition of lithium varies depending on the state of charge and discharge, and the value of r represents the value in a fully discharged state.)
  • M6 is at least one selected from the group consisting of cobalt, nickel, magnesium, aluminum, boron, titanium, vanadium, chromium, iron, copper, zinc, molybdenum, tin, calcium, strontium, and tungsten.
  • V, w, x, and y are 0.9 ⁇ v ⁇ 1.1, 0 ⁇ w ⁇ 0.6, 3.7 ⁇ x ⁇ 4.1, and 0 ⁇ y ⁇ 0.1. (Note that the lithium composition varies depending on the state of charge and discharge, and the value of v represents a value in a fully discharged state.)
  • Li z M7PO 4 (G) (In the formula (G), M7 is composed of cobalt, manganese, iron, nickel, magnesium, aluminum, boron, titanium, vanadium, niobium (Nb), copper, zinc, molybdenum, calcium, strontium, tungsten and zirconium. Represents at least one member of the group, z is a value in the range of 0.9 ⁇ z ⁇ 1.1, wherein the composition of lithium depends on the state of charge and discharge, and the value of z Represents the value at.)
  • positive electrode materials capable of inserting and extracting lithium include inorganic compounds not containing lithium, such as MnO 2 , V 2 O 5 , V 6 O 13 , NiS, and MoS.
  • the positive electrode material capable of inserting and extracting lithium may be other than the above.
  • the positive electrode material illustrated above may be mixed 2 or more types by arbitrary combinations.
  • binder examples include resin materials such as polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyacrylonitrile (PAN), polyamide (PA), styrene butadiene rubber (SBR), and carboxymethyl cellulose (CMC). And at least one selected from copolymers mainly composed of these resin materials.
  • PVdF polyvinylidene fluoride
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PAN polyacrylonitrile
  • PA polyamide
  • SBR styrene butadiene rubber
  • CMC carboxymethyl cellulose
  • the conductive agent examples include carbon materials such as graphite, carbon black, ketjen black, carbon nanotubes, and carbon nanofibers, and one or more of them are used in combination.
  • a metal material or a conductive polymer material may be used as long as it is a conductive material.
  • the negative electrode 22 has a structure in which a negative electrode active material layer 22B is provided on one surface or both surfaces of a negative electrode current collector 22A, and the negative electrode active material layer 22B and the positive electrode active material layer 21B are arranged to face each other. Yes. Although not shown, the negative electrode active material layer 22B may be provided only on one surface of the negative electrode current collector 22A.
  • the negative electrode current collector 22A is made of, for example, a metal foil such as a copper foil, a nickel foil, or a stainless steel foil.
  • the negative electrode current collector 22A includes a negative electrode active material layer forming part 22M and a negative electrode current collector exposed part 22N.
  • the negative electrode active material layer forming part 22M has, for example, a rectangular shape when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the negative electrode current collector 22A.
  • a negative electrode active material layer 22B is provided on both surfaces or one surface of the negative electrode active material layer forming portion 22M.
  • the negative electrode current collector exposed portion 22N extends from a part of one side of the negative electrode active material layer forming portion 22M. However, as shown by a two-dot chain line in FIG.
  • the negative electrode current collector exposed portion 22N may be extended from the whole of one side of the positive electrode active material layer forming portion 22M, and the negative electrode current collector exposed portion 22N
  • the shape is not particularly limited.
  • the plurality of negative electrode current collector exposed portions 22N are bonded to each other, and the bonded negative electrode current collector exposed portions 22N are electrically connected to the negative electrode lead 13B.
  • the negative electrode current collector 22A is made of, for example, a metal foil such as a copper foil, a nickel foil, or a stainless steel foil.
  • the negative electrode active material layer 22B contains one or more negative electrode active materials capable of inserting and extracting lithium.
  • the negative electrode active material layer 22B may further contain additives such as a binder and a conductive agent as necessary.
  • Examples of the negative electrode active material include carbon materials such as non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, graphite, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, organic polymer compound fired bodies, carbon fibers, and activated carbon. Is mentioned.
  • examples of coke include pitch coke, needle coke, and petroleum coke.
  • An organic polymer compound fired body refers to a carbonized material obtained by firing a polymer material such as phenol resin or furan resin at an appropriate temperature, and part of it is non-graphitizable carbon or graphitizable carbon.
  • These carbon materials are preferable because the change in crystal structure that occurs during charge and discharge is very small, a high charge and discharge capacity can be obtained, and good cycle characteristics can be obtained.
  • graphite is preferable because it has a high electrochemical equivalent and can provide a high energy density.
  • non-graphitizable carbon is preferable because excellent cycle characteristics can be obtained.
  • a battery having a low charge / discharge potential specifically, a battery having a charge / discharge potential close to that of lithium metal is preferable because a high energy density of the battery 10 can be easily realized.
  • a material containing at least one of a metal element and a metalloid element as a constituent element for example, an alloy, a compound, or a mixture
  • a material containing at least one of a metal element and a metalloid element as a constituent element for example, an alloy, a compound, or a mixture
  • the alloy includes an alloy including one or more metal elements and one or more metalloid elements in addition to an alloy composed of two or more metal elements.
  • the nonmetallic element may be included.
  • Examples of such a negative electrode active material include a metal element or a metalloid element capable of forming an alloy with lithium.
  • a metal element or a metalloid element capable of forming an alloy with lithium.
  • magnesium, boron, aluminum, titanium, gallium (Ga), indium (In), silicon (Si), germanium (Ge), tin, lead (Pb), bismuth (Bi), cadmium (Cd), Silver (Ag), zinc, hafnium (Hf), zirconium, yttrium (Y), palladium (Pd), or platinum (Pt) can be used. These may be crystalline or amorphous.
  • the negative electrode active material those containing a 4B group metal element or semi-metal element in the short-period type periodic table as a constituent element are preferable, and more preferable are those containing at least one of silicon and tin as a constituent element. This is because silicon and tin have a large ability to occlude and release lithium, and a high energy density can be obtained.
  • Examples of such a negative electrode active material include a simple substance, an alloy or a compound of silicon, a simple substance, an alloy or a compound of tin, or a material having one or more phases thereof at least in part.
  • Examples of the silicon alloy include, as the second constituent element other than silicon, tin, nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium, germanium, bismuth, antimony (Sb), and chromium.
  • the thing containing at least 1 sort (s) of a group is mentioned.
  • As an alloy of tin for example, as a second constituent element other than tin, among the group consisting of silicon, nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium, germanium, bismuth, antimony and chromium The thing containing at least 1 sort (s) of these is mentioned.
  • tin compound or silicon compound examples include those containing oxygen or carbon, and may contain the second constituent element described above in addition to tin or silicon.
  • the Sn-based negative electrode active material cobalt, tin, and carbon are included as constituent elements, the carbon content is 9.9 mass% or more and 29.7 mass% or less, and tin and cobalt A SnCoC-containing material in which the proportion of cobalt with respect to the total is 30% by mass to 70% by mass is preferable. This is because a high energy density can be obtained in such a composition range, and excellent cycle characteristics can be obtained.
  • This SnCoC-containing material may further contain other constituent elements as necessary.
  • other constituent elements for example, silicon, iron, nickel, chromium, indium, niobium, germanium, titanium, molybdenum, aluminum, phosphorus (P), gallium, or bismuth are preferable, and two or more kinds may be included. This is because the capacity or cycle characteristics can be further improved.
  • This SnCoC-containing material has a phase containing tin, cobalt, and carbon, and this phase preferably has a low crystallinity or an amorphous structure.
  • this SnCoC-containing material it is preferable that at least a part of carbon that is a constituent element is bonded to a metal element or a metalloid element that is another constituent element.
  • the decrease in cycle characteristics is thought to be due to the aggregation or crystallization of tin or the like, but this is because such aggregation or crystallization can be suppressed by combining carbon with other elements. .
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • the peak of the carbon 1s orbital (C1s) appears at 284.5 eV in an energy calibrated apparatus so that the peak of the gold atom 4f orbital (Au4f) is obtained at 84.0 eV if it is graphite. .
  • Au4f gold atom 4f orbital
  • it will appear at 284.8 eV.
  • the charge density of the carbon element increases, for example, when carbon is bonded to a metal element or a metalloid element, the C1s peak appears in a region lower than 284.5 eV.
  • the peak of the synthetic wave of C1s obtained for the SnCoC-containing material appears in a region lower than 284.5 eV
  • at least a part of the carbon contained in the SnCoC-containing material is a metal element or a half of other constituent elements. Combined with metal elements.
  • the C1s peak is used to correct the energy axis of the spectrum.
  • the C1s peak of the surface-contaminated carbon is set to 284.8 eV, which is used as an energy standard.
  • the waveform of the C1s peak is obtained as a shape including the surface contamination carbon peak and the carbon peak in the SnCoC-containing material. Therefore, by analyzing using, for example, commercially available software, the surface contamination The carbon peak and the carbon peak in the SnCoC-containing material are separated. In the waveform analysis, the position of the main peak existing on the lowest bound energy side is used as the energy reference (284.8 eV).
  • Examples of other negative electrode active materials include metal oxides or polymer compounds that can occlude and release lithium.
  • Examples of the metal oxide include lithium titanium oxide containing titanium and lithium, such as lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ), iron oxide, ruthenium oxide, or molybdenum oxide.
  • Examples of the polymer compound include polyacetylene, polyaniline, and polypyrrole.
  • the binder is, for example, at least selected from resin materials such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyacrylonitrile, polyamide, styrene butadiene rubber and carboxymethyl cellulose, and copolymers mainly composed of these resin materials.
  • resin materials such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyacrylonitrile, polyamide, styrene butadiene rubber and carboxymethyl cellulose, and copolymers mainly composed of these resin materials.
  • One type is used.
  • the conductive agent the same carbon material as that of the positive electrode active material layer 21B can be used.
  • the separator 23 separates the positive electrode 21 and the negative electrode 22 and allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit of current due to contact between the two electrodes.
  • the separator 23 is made of, for example, a porous film made of a resin such as polytetrafluoroethylene, polypropylene, or polyethylene, and may have a structure in which two or more kinds of these porous films are laminated.
  • a porous film made of polyolefin is preferable because it has an excellent short-circuit prevention effect and can improve the safety of the battery 10 due to a shutdown effect.
  • polyethylene is preferable as a material constituting the separator 23 because it can obtain a shutdown effect within a range of 100 ° C.
  • the porous film may have a structure of three or more layers in which a polypropylene layer, a polyethylene layer, and a polypropylene layer are sequentially laminated.
  • the separator 23 may be provided with a resin layer on one side or both sides of a porous film as a base material.
  • the resin layer is a porous matrix resin layer on which an inorganic substance is supported. Thereby, oxidation resistance can be obtained and deterioration of the separator 23 can be suppressed.
  • the matrix resin for example, polyvinylidene fluoride, hexafluoropropylene (HFP), polytetrafluoroethylene, or the like can be used, and a copolymer thereof can also be used.
  • the inorganic substance a metal, a semiconductor, or an oxide or nitride thereof can be given.
  • examples of the metal include aluminum and titanium
  • examples of the semiconductor include silicon and boron.
  • a thing with substantially no electroconductivity and a large heat capacity is preferable. This is because if the heat capacity is large, it is useful as a heat sink during heat generation of the current, and thermal runaway of the battery 10 can be further suppressed.
  • inorganic substances examples include alumina (Al 2 O 3 ), boehmite (alumina monohydrate), talc, boron nitride (BN), aluminum nitride (AlN), titanium dioxide (TiO 2 ), and silicon oxide (SiOx). ) And the like.
  • the inorganic substance mentioned above may be contained in the porous membrane as a base material.
  • the particle size of the inorganic substance is preferably in the range of 1 nm to 10 ⁇ m. If it is smaller than 1 nm, it is difficult to obtain, and even if it can be obtained, it is not worth the cost. If it is larger than 10 ⁇ m, the distance between the electrodes becomes large, and a sufficient amount of active material cannot be obtained in a limited space, resulting in a low battery capacity.
  • the resin layer can be formed as follows, for example. That is, a slurry composed of a matrix resin, a solvent, and an inorganic substance is applied onto a base material (porous membrane), passed through a poor solvent of the matrix resin and a parent solvent bath of the solvent, phase-separated, and then dried.
  • the electrolyte layer 24 includes a non-aqueous electrolyte and a polymer compound serving as a holding body that holds the non-aqueous electrolyte, and the polymer compound is swollen by the non-aqueous electrolyte.
  • the content ratio of the polymer compound can be adjusted as appropriate.
  • a gel electrolyte is preferable because high ion conductivity can be obtained and leakage of the battery 10 can be prevented.
  • the non-aqueous electrolyte contains, for example, a solvent and an electrolyte salt.
  • the solvent include 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, ⁇ -butyrolactone, and ⁇ -valerolactone.
  • the electrolyte layer 24 may contain a known additive in order to improve battery characteristics.
  • the electrolyte salt may contain one kind or a mixture of two or more kinds of materials.
  • the electrolyte salt include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide lithium (Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N), lithium perchlorate (LiClO 4 ), Lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium trifluoromethanesulfonate (LiSO 3 CF 3 ), lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (Li (CF 3 SO 2 ) 2 N), tris (trifluoromethanesulfonyl) methyllithium (LiC (SO 2 CF 3 ) 3 ), lithium chloride (LiCl) and lithium bromide (LiBr).
  • LiPF 6 lithium hexa
  • polymer compound examples include polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, polytetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyphosphazene, and polysiloxane.
  • polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropylene, or polyethylene oxide is preferable from the viewpoint of electrochemical stability.
  • an inorganic material similar to the inorganic material described in the description of the resin layer of the separator 23 may be included in the electrolyte layer 24. This is because the heat resistance can be further improved.
  • the battery 10 is configured as described above.
  • the battery 10 has an open circuit voltage (that is, a battery voltage) when fully charged, for example, 2.80 V or more and 6.00 V or less, or 3.60 V or more and 6.00 V or less, preferably 4.25 V or more and 6.00 V or less. Alternatively, it may be designed to be in the range of 4.20V to 4.50V, more preferably 4.30V to 4.55V.
  • the open circuit voltage at the time of full charge is 4.25 V or more in a battery using, for example, a layered rock salt type lithium composite oxide as a positive electrode active material, the same positive electrode active voltage as compared with a 4.20 V battery. Even if it is a substance, since the amount of lithium released per unit mass increases, the amounts of the positive electrode active material and the negative electrode active material are adjusted accordingly, and a high energy density can be obtained.
  • lithium ions are released from the positive electrode active material layer 21B and inserted into the negative electrode active material layer 22B through the electrolytic solution.
  • lithium ions are released from the negative electrode active material layer 22B and inserted into the positive electrode active material layer 21B through the electrolytic solution.
  • the positive electrode 21 is produced as follows. First, for example, a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder are mixed to prepare a positive electrode mixture, and this positive electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). A paste-like positive electrode mixture slurry is prepared. Next, the positive electrode mixture slurry is applied to the belt-like positive electrode current collector 21A, the solvent is dried, and compression-molding is performed by a roll press or the like to form the positive electrode active material layer 21B, thereby producing the belt-like positive electrode 21. .
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • a precursor solution containing a solvent, an electrolyte salt, a polymer compound, and a mixed solvent is applied to the positive electrode 21, and the mixed solvent is volatilized to form the electrolyte layer 24.
  • the positive electrode 21 is cut into a shape corresponding to the battery element 11.
  • the electrolyte layer 24 may be formed after the positive electrode 21 is cut.
  • the negative electrode 22 is produced as follows. First, for example, a negative electrode active material and a binder are mixed to prepare a negative electrode mixture, and this negative electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) or methyl ethyl ketone (MEK). Thus, a paste-like negative electrode mixture slurry is prepared. Next, the negative electrode mixture slurry is applied to the strip-shaped negative electrode current collector 22A, the solvent is dried, and the negative electrode active material layer 22B is formed by compression molding using a roll press or the like, and the strip-shaped negative electrode 22 is manufactured. .
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • MEK methyl ethyl ketone
  • a precursor solution containing a solvent, an electrolyte salt, a polymer compound, and a mixed solvent is applied to the negative electrode 22, and the mixed solvent is volatilized to form the electrolyte layer 24.
  • the negative electrode 22 is cut into a shape corresponding to the battery element 11.
  • the electrolyte layer 24 may be formed after the negative electrode 22 is cut.
  • the battery element 11 is produced as follows. First, a polypropylene microporous film or the like is cut into a rectangular shape to produce a separator 23. Next, the plurality of positive electrodes 21, negative electrodes 22, and separators 23 obtained as described above are separated into separators 23, positive electrodes 21, separators 23, negative electrodes 22, separators 23,..., For example, as shown in FIG. Then, the separator 23, the negative electrode 22, the separator, the positive electrode 21, and the separator 23 are stacked in this order to produce the flat battery element 11. Next, the positive electrode current collector exposed portions 21N of the plurality of stacked positive electrodes 21 are joined together, and the positive electrode lead 13A is electrically connected to the joined positive electrode current collector exposed portions 21N.
  • connection method examples include ultrasonic welding, resistance welding, and soldering. However, in consideration of damage to the connection portion due to heat, it is possible to use a method with less thermal influence such as ultrasonic welding and resistance welding. preferable.
  • the exterior material 12 is folded back from the center, and the exterior material 12 is overlapped while sandwiching the battery element 11 between the exterior materials 12.
  • the adhesion films 14A and 14B are inserted between the positive electrode lead 13A and the negative electrode lead 13B and the exterior material 12.
  • the adhesion films 14A and 14B may be provided in advance on the positive electrode lead 13A and the negative electrode lead 13B, respectively.
  • the heat sealing resin layers of the overlapped outer packaging material 12 are bonded together by heat sealing. Thereby, the battery element 11 is sealed with the exterior material 12, and the battery 10 is obtained.
  • the battery 10 is molded by heat pressing as necessary. More specifically, the battery 10 is heated at a temperature higher than normal temperature while being pressurized.
  • the positive electrode active material layer 21B and the negative electrode active material layer 22B can be impregnated with the electrolyte constituting the electrolyte layer 24, and the adhesion between the electrolyte layer 24, the positive electrode 21, and the negative electrode 22 can be improved.
  • the adhesiveness of positive electrode active materials and negative electrode active materials can be improved, and the contact resistance of a positive electrode active material and a negative electrode active material can be reduced.
  • the battery 10 according to the first embodiment of the present technology is manufactured as described above.
  • the battery 10 can be safely stopped by fusing the positive electrode lead 13A when an abnormally large current flows without reducing the characteristics of the battery 10, and The influence of the temperature rise due to the through hole 13C in the normal use range can be easily mitigated.
  • the single cell is not enlarged by flowing a coolant in order to cool the terminal portion with the coolant.
  • the heat generated in the terminals is not transferred to the unit cell and then radiated to prevent the unit cell from being affected by heat.
  • the heat dissipating material 16 may be provided in the exterior material 12 and may be in direct contact with the positive electrode lead 13A.
  • the heat radiating material 16 is brought into direct contact with the positive electrode lead 13A.
  • the through hole 13 ⁇ / b> C may be positioned in the exterior material 12. In this case, the portion of the positive electrode lead 13A where the through hole 13C is provided can be protected, and the positive electrode lead 13A can be prevented from being cut by an external force or the like.
  • the through hole 13 ⁇ / b> C is provided outside the exterior material 12 as in the first embodiment.
  • two or more heat dissipating materials 16 may be provided instead of one.
  • the heat conductivity of each heat radiating material 16 may be different, and the size of each heat radiating material 16 may be different.
  • a plurality of batteries 10 including the heat dissipation material 16 may be stacked and stacked.
  • the peripheral portions of the plurality of stacked batteries 10 may be integrated by being supported by a support member (not shown).
  • the heat dissipation material 16 may support the sealing portion of the top-side exterior material 12 provided thereon. Furthermore, the heat dissipation material 16 may be provided on both the positive electrode lead 13A and the negative electrode lead 13B. In the configuration shown in FIGS. 5B to 5D, the heat dissipating material 16 may be provided in the exterior material 12 and may be in direct contact with the positive electrode lead 13A. As shown in FIG. 5E, the heat dissipating material 16 may be provided directly on the positive electrode lead 13 ⁇ / b> A so as to be positioned between the through hole 13 ⁇ / b> C and the peripheral portion of the exterior material 16.
  • the heat radiating material 16 is brought into direct contact with the positive electrode lead 13A.
  • the heat dissipating material 16 may be provided directly on the positive electrode lead 13A so as to be positioned between the through hole 13C and the peripheral portion of the exterior material 16.
  • the case where the battery 10 is a flat type or a square type has been described as an example.
  • the shape of the battery 10 is not limited to this, and the battery 10 has a curved shape, a bent shape, or the like. You may do it.
  • a battery having rigidity is described as an example, but a flexible battery may be used.
  • a flexible battery what is mounted in wearable terminals, such as a smart watch, a head-mound display, and iGlass (trademark), is mentioned, for example.
  • the battery element 11 has a stacked electrode structure
  • the configuration of the battery element 11 is not limited to this.
  • the battery element 11 may have a wound electrode structure, or may have a structure in which a positive electrode and a negative electrode are folded via a separator.
  • the configuration in which the positive electrode lead 13A and the negative electrode lead 13B are led out in the same direction from the same side of the exterior material 12 has been described as an example.
  • the configuration of the positive electrode lead 13A and the negative electrode lead 13B is the same. It is not limited to.
  • the positive electrode lead 13 ⁇ / b> A and the negative electrode lead 13 ⁇ / b> B may be led out from different sides of the exterior material 12 in different directions.
  • the through-hole 13C may be provided not only in the positive electrode lead 13A but also in the negative electrode lead 13B, or may be provided in both the positive electrode lead 13A and the negative electrode lead 13B.
  • the through hole 13C is provided in the negative electrode lead 13B, it is necessary to provide the heat dissipating material 16 so as to be positioned between the through hole 13C of the negative electrode lead 13B and the battery element 11.
  • the size of the heat dissipating material 16 may be changed according to the type of material used. For example, when using a material having a low thermal conductivity, the size may be larger than that of a material having a high thermal conductivity.
  • the electrolyte includes a non-aqueous electrolyte and a polymer compound serving as a holding body that holds the non-aqueous electrolyte
  • the electrolyte is a liquid electrolyte, That is, an electrolytic solution may be used.
  • the present technology is applied to a lithium ion secondary battery.
  • the present technology can also be applied to various secondary batteries other than the lithium ion secondary battery.
  • the present technology is not limited to a secondary battery, and can be applied to a primary battery or an all-solid battery.
  • the electronic device 400 includes an electronic circuit 401 of the electronic device body and a battery pack 300.
  • the battery pack 300 is electrically connected to the electronic circuit 401 via the positive terminal 331a and the negative terminal 331b.
  • the electronic device 400 has a configuration in which the battery pack 300 is detachable by a user.
  • the configuration of the electronic device 400 is not limited to this, and the battery pack 300 is built in the electronic device 400 so that the user cannot remove the battery pack 300 from the electronic device 400. May be.
  • the positive terminal 331a and the negative terminal 331b of the battery pack 300 are connected to the positive terminal and the negative terminal of a charger (not shown), respectively.
  • the positive terminal 331a and the negative terminal 331b of the battery pack 300 are connected to the positive terminal and the negative terminal of the electronic circuit 401, respectively.
  • the electronic device 400 for example, a notebook personal computer, a tablet computer, a mobile phone (for example, a smartphone), a portable information terminal (Personal Digital Assistant: PDA), a display device (LCD, EL display, electronic paper, etc.), imaging, etc.
  • Devices eg digital still cameras, digital video cameras, etc.
  • audio equipment eg portable audio players
  • game machines cordless phones, e-books, electronic dictionaries, radio, headphones, navigation systems, memory cards, pacemakers, hearing aids, Electric tools, electric shavers, refrigerators, air conditioners, TVs, stereos, water heaters, microwave ovens, dishwashers, washing machines, dryers, lighting equipment, toys, medical equipment, robots, road conditioners, traffic lights Etc.
  • the electronic circuit 401 includes, for example, a CPU, a peripheral logic unit, an interface unit, a storage unit, and the like, and controls the entire electronic device 400.
  • the battery pack 300 includes an assembled battery 301 and a charge / discharge circuit 302.
  • the assembled battery 301 is configured by connecting a plurality of secondary batteries 301a in series and / or in parallel.
  • the plurality of secondary batteries 301a are connected, for example, in n parallel m series (n and m are positive integers).
  • FIG. 6 shows an example in which six secondary batteries 301a are connected in two parallel three series (2P3S).
  • the secondary battery 301a the battery according to the first embodiment or its modification is used.
  • the charging / discharging circuit 302 is a control unit that controls charging / discharging of the assembled battery 301. Specifically, during charging, the charging / discharging circuit 302 controls charging of the assembled battery 301. On the other hand, at the time of discharging (that is, when the electronic device 400 is used), the charging / discharging circuit 302 controls the discharging of the electronic device 400.
  • the battery pack 300 includes the assembled battery 301 including a plurality of secondary batteries 301 a has been described as an example. However, the battery pack 300 is replaced with one assembled battery 301. You may employ
  • a power storage system including the battery 10 according to the first embodiment or the modification thereof in a power storage device will be described.
  • This power storage system may be anything as long as it uses power, and includes a simple power device.
  • This power system includes, for example, a smart grid, a home energy management system (HEMS), a vehicle, and the like, and can also store electricity.
  • HEMS home energy management system
  • This power storage system 100 is a residential power storage system, from a centralized power system 102 such as a thermal power generation 102a, a nuclear power generation 102b, and a hydropower generation 102c through a power network 109, an information network 112, a smart meter 107, a power hub 108, etc. Electric power is supplied to the power storage device 103. At the same time, power is supplied to the power storage device 103 from an independent power source such as the home power generation device 104. The electric power supplied to the power storage device 103 is stored. Electric power used in the house 101 is fed using the power storage device 103. The same power storage system can be used not only for the house 101 but also for buildings.
  • the house 101 is provided with a home power generation device 104, a power consumption device 105, a power storage device 103, a control device 110 that controls each device, a smart meter 107, a power hub 108, and a sensor 111 that acquires various information.
  • Each device is connected by a power network 109 and an information network 112.
  • a solar cell, a fuel cell, or the like is used as the home power generation device 104, and the generated power is supplied to the power consumption device 105 and / or the power storage device 103.
  • the power consuming device 105 is a refrigerator 105a, an air conditioner 105b, a television receiver 105c, a bath 105d, or the like.
  • the electric power consumption device 105 includes an electric vehicle 106.
  • the electric vehicle 106 is an electric vehicle 106a, a hybrid car 106b, an electric motorcycle 106c, or the like.
  • the power storage device 103 includes the battery according to the first embodiment or a modification thereof.
  • the smart meter 107 has a function of measuring the usage amount of commercial power and transmitting the measured usage amount to an electric power company.
  • the power network 109 may be any one or a combination of DC power supply, AC power supply, and non-contact power supply.
  • the various sensors 111 are, for example, human sensors, illuminance sensors, object detection sensors, power consumption sensors, vibration sensors, contact sensors, temperature sensors, infrared sensors, and the like. Information acquired by various sensors 111 is transmitted to the control device 110. Based on the information from the sensor 111, the weather state, the state of a person, and the like can be grasped, and the power consumption device 105 can be automatically controlled to minimize the energy consumption. Furthermore, the control device 110 can transmit information regarding the house 101 to an external power company or the like via the Internet.
  • the power hub 108 performs processing such as branching of power lines and DC / AC conversion.
  • Communication methods of the information network 112 connected to the control device 110 include a method using a communication interface such as UART (Universal Asynchronous Receiver-Transceiver), Bluetooth (registered trademark), ZigBee, Wi-Fi.
  • a communication interface such as UART (Universal Asynchronous Receiver-Transceiver), Bluetooth (registered trademark), ZigBee, Wi-Fi.
  • the Bluetooth (registered trademark) system is applied to multimedia communication and can perform one-to-many connection communication.
  • ZigBee uses the physical layer of IEEE (Institute of Electrical and Electronics Electronics) (802.15.4).
  • IEEE 802.15.4 is the name of a short-range wireless network standard called PAN (Personal Area Network) or W (Wireless) PAN.
  • the control device 110 is connected to an external server 113.
  • the server 113 may be managed by any one of the house 101, the power company, and the service provider.
  • the information transmitted and received by the server 113 is, for example, information related to power consumption information, life pattern information, power charges, weather information, natural disaster information, and power transactions. These pieces of information may be transmitted / received from a power consuming device in the home (for example, a television receiver) or may be transmitted / received from a device outside the home (for example, a mobile phone). Such information may be displayed on a device having a display function, such as a television receiver, a mobile phone, or a PDA (Personal Digital Assistant).
  • a display function such as a television receiver, a mobile phone, or a PDA (Personal Digital Assistant).
  • the control device 110 that controls each unit includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and the like, and is stored in the power storage device 103 in this example.
  • the control device 110 is connected to the power storage device 103, the home power generation device 104, the power consumption device 105, the various sensors 111, the server 113 and the information network 112, and adjusts, for example, the amount of commercial power used and the amount of power generation. It has a function. In addition, you may provide the function etc. which carry out an electric power transaction in an electric power market.
  • the power generated by the home power generation device 104 is supplied to the power storage device 103.
  • the power generated by the home power generation device 104 can be stored. Therefore, even if the generated power of the home power generation device 104 fluctuates, it is possible to perform control such that the amount of power to be sent to the outside is constant or discharge is performed as necessary.
  • the electric power obtained by solar power generation is stored in the power storage device 103, and midnight power with a low charge is stored in the power storage device 103 at night, and the power stored by the power storage device 103 is discharged during a high daytime charge. You can also use it.
  • control device 110 is stored in the power storage device 103 .
  • control device 110 may be stored in the smart meter 107 or may be configured independently.
  • the power storage system 100 may be used for a plurality of homes in an apartment house, or may be used for a plurality of detached houses.
  • the hybrid vehicle 200 is a hybrid vehicle that employs a series hybrid system.
  • the series hybrid system is a vehicle that runs on the power driving force conversion device 203 using electric power generated by a generator that is driven by an engine or electric power that is temporarily stored in a battery.
  • the hybrid vehicle 200 includes an engine 201, a generator 202, a power driving force conversion device 203, driving wheels 204a, driving wheels 204b, wheels 205a, wheels 205b, a battery 208, a vehicle control device 209, various sensors 210, and a charging port 211. Is installed.
  • the battery 208 the battery 10 according to the first embodiment or a modification thereof is used.
  • Hybrid vehicle 200 travels using electric power / driving force conversion device 203 as a power source.
  • An example of the power driving force conversion device 203 is a motor.
  • the electric power / driving force converter 203 is operated by the electric power of the battery 208, and the rotational force of the electric power / driving force converter 203 is transmitted to the driving wheels 204a and 204b.
  • DC-AC DC-AC
  • AC-DC conversion AC-DC conversion
  • the power driving force converter 203 can be applied to either an AC motor or a DC motor.
  • the various sensors 210 control the engine speed via the vehicle control device 209 and control the opening (throttle opening) of a throttle valve (not shown).
  • the various sensors 210 include a speed sensor, an acceleration sensor, an engine speed sensor, and the like.
  • the rotational force of the engine 201 is transmitted to the generator 202, and the electric power generated by the generator 202 by the rotational force can be stored in the battery 208.
  • the resistance force at the time of deceleration is applied as a rotational force to the power driving force conversion device 203, and the regenerative electric power generated by the power driving force conversion device 203 by this rotational force is used as the battery 208. Accumulated in.
  • the battery 208 is connected to an external power source of the hybrid vehicle 200 via the charging port 211, so that it is possible to receive power from the external power source using the charging port 211 as an input port and store the received power. is there.
  • an information processing apparatus that performs information processing related to vehicle control based on information related to the battery may be provided.
  • an information processing apparatus for example, there is an information processing apparatus that displays a remaining battery level based on information on the remaining battery level.
  • the series hybrid vehicle that runs on the motor using the electric power generated by the generator that is driven by the engine or the electric power that is temporarily stored in the battery has been described as an example.
  • the present technology is also effective for a parallel hybrid vehicle that uses both engine and motor outputs as drive sources and switches between the three modes of running with only the engine, running with only the motor, and running with the engine and motor. Applicable.
  • the present technology can be effectively applied to a so-called electric vehicle that travels only by a drive motor without using an engine.
  • the effect of the heat dissipation material 16 was examined by simulation for the battery 10 configured by directly contacting the positive electrode lead 13 ⁇ / b> A and the heat dissipation material 16.
  • Test Example 1 A configuration in which the heat radiating material 16 is in direct contact with one surface side of the positive electrode lead 13A was set as a model for simulation of temperature distribution. As a simulation, a finite element method was used. The result is shown in FIG. 9A. The conditions for temperature distribution simulation are shown below.
  • the temperature of the tip side of the positive electrode lead 13A (the side where the through hole 13C is provided) reaches about 281 ° C. It was found that the temperature of the rear end side (side connected to the battery element 11) and the heat dissipation material 16 was suppressed to about 95 ° C. In FIG. 9A, the temperature distribution is expressed in Kelvin [K].
  • Test Example 2 A temperature distribution was simulated by the finite element method in the same manner as in Test Example 1, except that the heat dissipating material 16 was directly in contact with one surface side and the other surface side of the positive electrode lead 13A. The result is shown in FIG. 9B.
  • the heat dissipating material 16 has the following configuration.
  • Type of heat dissipation material 16 Aluminum (Al) Heat dissipation material 16 height: 10 mm The width of the heat dissipation material 16: 20 mm The thickness of the heat dissipation material 16: 15 mm
  • the temperature of the tip side of the positive electrode lead 13A (the side where the through hole 13C is provided) reaches about 286 ° C. It was found that the temperature of the rear end side (side connected to the battery element 11) and the heat dissipation material 16 was suppressed to about 100 ° C.
  • the temperature of the positive electrode lead 13A on the side connected to the battery element 11 is lowered, and high temperature heat generated in the positive electrode lead 13A is prevented from being transmitted to the battery element 11.
  • Test Example 3 A temperature distribution was simulated by the finite element method in the same manner as in Test Example 1 except that the heat dissipating material 16 was not provided. The result is shown in FIG.
  • the temperature on the front end side (side where the through hole 13C is provided) of the positive electrode lead 13A reaches about 355 ° C., and the rear end side (side connected to the battery element 11) of the positive electrode lead 13A. ) was found to reach about 209 ° C.
  • the present technology can also employ the following configurations.
  • the exterior material is a laminate film.

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Abstract

少なくとも１つの貫通孔を備える電極リードを有する電池素子と、電極リード上のうち、貫通孔と電池素子との間に設けられた放熱材とを備える電池である。

Description

電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム
　本技術は、電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システムに関する。
　従来から電池の冷却部材として様々なものが提案されている。例えば、端子部を冷媒で冷やされた熱伝導性バスバに接続する二次電池が提案されている（特許文献１）。また、積層セルの間に電熱板を挟むことによって放熱を行なう蓄電池モジュールが提案されている（特許文献２）。さらに、セル内部にある集電体と電極端子との間に熱吸収部材を設けた電池が提案されている（特許文献３）。
特開２０１５－００２１０５号公報 特開２０１４－０８６２８１号公報 特開２００７－１８８７４７号公報
　本技術の目的は、貫通孔を備える電極リードで発生した熱が電池素子に伝わることを抑制することができる電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システムを提供することを目的とする。
　上述した課題を解決するために、第１の技術は、少なくとも１つの貫通孔を備える電極リードを有する電池素子と、電極リード上のうち、貫通孔と電池素子との間に設けられた放熱材とを備える電池である。
　本技術によれば、貫通孔を備える電極リードで発生した熱が電池素子に伝わることを抑制することができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、明細書中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
図１Ａは、本技術の第１の実施形態に係るフィルム外装型電池の一構成例を示す斜視図である。図１Ｂは、図１ＡのＩＢ－ＩＢ線に沿った断面図である。 本技術の実施形態に係る第１のフィルム外装型電池の一構成例を示す分解斜視図である。 電池素子の一構成例を示す拡大断面図である。 図４Ａは、正極集電体の一構成例を示す平面図である。図４Ｂは、負極集電体本の一構成例を示す平面図である。 図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄ、図５Ｅはそれぞれ、本技術の第１の実施形態の変形例に係るフィルム外装型電池の構成例を示す断面図である。 本技術の第２の実施形態に係る電池パックおよび電子機器の一構成例を示すブロック図である。 本技術の第３の実施形態に係る蓄電システムの一構成例を示す概略図である。 本技術の第４の実施形態に係る電動車両の一構成を示す概略図である。 図９Ａは、試験例１の正極リードおよび放熱材の構成を示す斜視図である。図９Ｂは、試験例２の正極リードの構成を示す斜視図である。 試験例３の正極リードと放熱材の構成を示す斜視図である。
　以下、本技術の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
　１．第１の実施形態
　　１．１　電池の構成
　　１．２　電池の製造方法
　　１．３　効果
　　１．４　変形例
　２．第２の実施形態
　３．第３の実施形態
　４．第４の実施形態
＜１．第１の実施形態＞
［１．１　電池の構成］
　図１Ａに示すように、本技術の第１の実施形態に係るフィルム外装型電池（以下単に「電池」という。）１０は、いわゆる扁平型または角型のリチウムイオンポリマー電池であり、正極リード１３Ａおよび負極リード１３Ｂが取り付けられた電池素子１１をフィルム状の外装材１２の内部に収容したものであり、小型化、軽量化および薄型化が可能となっている。
　正極リード１３Ａおよび負極リード１３Ｂは、それぞれ、外装材１２の内部から外部に向かい例えば同一方向に導出されている。正極リード１３Ａおよび負極リード１３Ｂは、例えば、アルミニウム(Ａｌ)、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）またはステンレスなどの金属材料によりそれぞれ構成されており、それぞれ薄板状または網目状とされている。本明細書では、正極リード１３Ａおよび負極リード１３Ｂが導出された電池素子１１の端部側をトップ側、それとは反対側の端部側をボトム側と称する。また、トップ側とボトム側の間に位置する両端部の側をサイド側と称する。
　正極リード１３Ａには、一方の面から反対側の他方の面に向けて貫通する貫通孔１３Ｃが設けられている。正極リード１３Ａの一方の面に垂直な方向から貫通孔１３Ｃを平面視すると、貫通孔１３Ｃは矩形状を有している。なお、貫通孔１３Ｃの数は１つに限られず２つ以上であってもよい。また、貫通孔１３Ｃの形状は矩形状に限られず、円形状、楕円形状、矩形状以外の多角形状または不定形状などであってもよい。
　貫通孔１３Ｃは、異常な大電流が正極リード１３Ａに流れた際に、貫通孔１３Ｃが設けられた部分で正極リード１３Ａを溶断させるためのものである。貫通孔１３Ｃは、負極リード１３Ｂに設けてもよいし、正極リード１３Ａおよび負極リード１３Ｂの両方に設けてもよいが、少なくとも正極リード１３Ａに設けることが好ましい。一般的に正極リード１３Ａに用いられる材料は、負極リード１３Ｂに用いられる材料よりも融点が低い。このため、正極リード１３Ａに貫通孔１３Ｃを設けた場合の方が、負極リード１３Ｂに貫通孔１３Ｃを設けた場合に比べてリードの溶断温度を低くでき、安全性を向上させることができる。
（外装材）
　図２に示すように、外装例１２は、矩形状を有し、その中央部から各辺が重なるようにして折り返されている。折返しの境界には、切り込みなどが予め設けられていてもよい。折り返された外装材１２の間には、電池素子１１が挟み込まれ、電池素子１１の周囲のうちトップ側およびサイド側にて外装材１２が封止されている。封止の形態としては、例えば、熱融着などの接着が挙げられる。外装材１２は、重ね合わされる一方の面に、電池素子１１を収容するための収容部１５を有している。この収容部１５は、例えば、深絞り加工により形成される。
　外装材１２は、例えば、柔軟性を有するラミネートフィルムからなる。外装材１２は、例えば、熱融着樹脂層、金属層、表面保護層を順次積層した構成を有する。なお、熱融着樹脂層側の面が、電池素子１１を収容する側の面となる。この熱融着樹脂層の材料としては、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）が挙げられる。金属層の材料としては、例えばアルミニウムが挙げられる。表面保護層の材料としては、例えばナイロン（Ｎｙ）が挙げられる。具体的には例えば、外装材１２は、例えば、ナイロンフィルム、アルミニウム箔およびポリエチレンフィルムをこの順に貼り合わせた矩形状のアルミラミネートフィルムにより構成されている。外装材１２は、例えば、ポリエチレンフィルム側と電池素子１１とが対向するように配設され、各外縁部が融着または接着剤により互いに密着されている。外装材１２と正極リード１３Ａの間に密着フィルム１４Ａが挿入され、外装材１２と負極リード１３Ｂの間に密着フィルム１４Ｂが挿入されている。密着フィルム１４Ａ、１４Ｂは外気の侵入を防止するため、正極リード１３Ａおよび負極リード１３Ｂに対して密着性を有する材料、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレンまたは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されている。
　なお、外装材１２は、上述したラミネートフィルムに代えて、他の構造を有するラミネートフィルム、ポリプロピレンなどの高分子フィルムまたは金属フィルムにより構成するようにしてもよい。あるいは、アルミニウム製フィルムを心材として、その片面または両面に高分子フィルムを積層したラミネートフィルムを用いてもよい。
　また、外装材１２としては、外観の美しさの点から、有色層をさらに備えるもの、および／または、熱融着樹脂層および表面保護層のうちから選ばれる少なくとも一種の層に着色材を含むものを用いてもよい。熱融着樹脂層と金属層との間、および表面保護層と金属層との間の少なくとも一方に接着層が設けられている場合には、その接着層が着色材を含むようにしてもよい。
（放熱材）
　正極リード１３Ａに設けられた貫通孔１３Ｃと電池素子１１のトップ側端部との間に位置するように、外装材１２の外側面上に放熱材１６が設けられている。放熱材１６と外装材１２の外側面とは、接着層などを介して貼り合わされている。接着層は、粘着材などの接着材により構成されている。粘着材としては、例えばアクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤、シリコン系粘着剤などを用いることができる。ここでは、粘着（pressure sensitive adhesion）は接着（adhesion）の一種と定義する。この定義に従えば、粘着層は接着層の一種とみなされる。接着層は、フィルム状の支持体の両面に接着材が塗布されたものであってもよい。このような構成を有する接着層としては、例えば、両面接着テープ、両面接着フィルムなどが挙げられる。なお、接着層などにより放熱材１６と外装材１２の外側面とを貼り合わせる代わりに、クリップなどの挟持部材により放熱材１６を外装材１２の外側面に対して押し付けるようにしてもよい。
　放熱材１６は、電池１０の通常の使用時に、正極リード１３Ａのうち貫通孔１３Ｃが設けられた部分で発生した熱が電池素子１１に伝わるのを抑制するためのものである。放熱材１６を外装材１２の外に設けることにより、放熱材１６の寸法に応じて電池素子１１や外装材１２の寸法などを変更する必要が無いので、電池１０の製造が容易となる。
　放熱材１６は、薄板状を有し、その主面が外装材１２の外側面に貼り合わされている。放熱材１６をその主面に垂直な方向から平面視すると、放熱材１６は、矩形状を有している。但し、放熱材１６の形状は矩形状に限られず、円形状、楕円形状、矩形状以外の多角形状または不定形状などであってもよい。
　放熱材１６は、金属、金属化合物、炭素および炭素含有樹脂のうちの少なくとも１種により構成されている。ここで、金属には半金属元素も含むものとする。金属化合物としては、例えば、金属窒化物、金属炭化物および金属酸化物などのうちの少なくとも１種を用いることができる。金属化合物はセラミックスであってもよい。放熱材１６の材料の具体例としては、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）などが挙げられる。放熱材１６の材料として金属（例えばアルミニウム、銅）などの導電性を有する材料を用いる場合には、放熱材１６の表面を絶縁処理することが好ましい。
　放熱材１６の熱伝導率は、放熱性の観点からすると、３０Ｗ／ｍ2・Ｋ以上であることが好ましい。ここで、熱伝導率は、レーザーフラッシュ法で求められた値である。
（電池素子）
　図２に示すように、電池素子１１は、扁平形状を有するスタック型電極構造の電池素子である。正極リード１３Ａおよび負極リード１３Ｂは、例えば電池素子１１の一端から同一方向に導出されている。電池素子１１は、いわゆるリチウムイオンポリマー二次電池である。
　図３に示すように、電池素子１１は、正極２１と、負極２２と、セパレータ２３と、電解質層２４とを備え、正極２１、負極２２およびセパレータ２３は、例えば矩形状を有している。電池素子１１は、例えば、正極２１と負極２２とをセパレータ２３を介して積層した構造を有している。正極２１とセパレータ２３との間、および負極２２とセパレータ２３との間にはそれぞれ、電解質層２４が設けられている。
（正極）
　正極２１は、正極集電体２１Ａの片面または両面に正極活物質層２１Ｂが設けられた構造を有している。なお、図示はしないが、正極集電体２１Ａの片面のみに正極活物質層２１Ｂを設けるようにしてもよい。正極集電体２１Ａは、例えば、アルミニウム箔、ニッケル箔またはステンレス箔などの金属箔により構成されている。正極活物質層２１Ｂは、例えば、電極反応物質であるリチウムを吸蔵および放出することが可能な正極活物質を含んでいる。正極活物質層２１Ｂは、必要に応じて添加剤をさらに含んでいてもよい。添加剤としては、例えば、導電剤および結着剤のうちの少なくとも１種を用いることができる。
　図４Ａに示すように、正極集電体２１Ａは、正極活物質層形成部２１Ｍと正極集電体露出部２１Ｎとを備える。正極活物質層形成部２１Ｍは、正極集電体２１Ａの主面に垂直な方向から見ると、例えば矩形状を有している。正極活物質層形成部２１Ｍの両面または片面には、正極活物質層２１Ｂが設けられる。正極集電体露出部２１Ｎは、正極活物質層形成部２１Ｍの一辺の一部から延設されている。但し、図４Ａ中に二点鎖線で示すように、正極集電体露出部２１Ｎは正極活物質層形成部２１Ｍの一辺の全体から延設されていてもよく、正極集電体露出部２１Ｎの形状は特に限定されるものではない。周縁に延設されて設けられる。正極２１と負極２２とセパレータ２３とが積層された状態において、複数の正極集電体露出部２１Ｎ同士が接合され、この接合された正極集電体露出部２１Ｎが正極リード１３Ａに電気的に接続されている。正極集電体２１Ａは、例えば、アルミニウム箔、ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。
　リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、リチウム酸化物、リチウムリン酸化物、リチウム硫化物またはリチウムを含む層間化合物などのリチウム含有化合物が適当であり、これらの２種以上を混合して用いてもよい。エネルギー密度を高くするには、リチウムと遷移金属元素と酸素（Ｏ）とを含むリチウム含有化合物が好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、式（Ａ）に示した層状岩塩型の構造を有するリチウム複合酸化物、式（Ｂ）に示したオリビン型の構造を有するリチウム複合リン酸塩などが挙げられる。リチウム含有化合物としては、遷移金属元素として、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル、マンガン（Ｍｎ）および鉄（Ｆｅ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものであればより好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、式（Ｃ）、式（Ｄ）もしくは式（Ｅ）に示した層状岩塩型の構造を有するリチウム複合酸化物、式（Ｆ）に示したスピネル型の構造を有するリチウム複合酸化物、または式（Ｇ）に示したオリビン型の構造を有するリチウム複合リン酸塩などが挙げられ、具体的には、ＬｉＮｉ0.50Ｃｏ0.20Ｍｎ0.30Ｏ2、ＬｉaＣｏＯ2（ａ≒１）、ＬｉbＮｉＯ2（ｂ≒１）、Ｌｉc1Ｎｉc2Ｃｏ1-c2Ｏ2（ｃ１≒１，０＜ｃ２＜１）、ＬｉdＭｎ2Ｏ4（ｄ≒１）またはＬｉeＦｅＰＯ4（ｅ≒１）などがある。
　ＬｉpＮｉ(1-q-r)ＭｎqＭ１rＯ(2-y)Ｘz　・・・（Ａ）
（但し、式（Ａ）中、Ｍ１は、ニッケル、マンガンを除く２族～１５族から選ばれる元素のうち少なくとも一種を示す。Ｘは、酸素以外の１６族元素および１７族元素のうち少なくとも１種を示す。ｐ、ｑ、ｙ、ｚは、０≦ｐ≦１．５、０≦ｑ≦１．０、０≦ｒ≦１．０、－０．１０≦ｙ≦０．２０、０≦ｚ≦０．２の範囲内の値である。）
　ＬｉaＭ２bＰＯ4　・・・（Ｂ）
（但し、式（Ｂ）中、Ｍ２は、２族～１５族から選ばれる元素のうち少なくとも一種を示す。ａ、ｂは、０≦ａ≦２．０、０．５≦ｂ≦２．０の範囲内の値である。）
　ＬｉfＭｎ(1-g-h)ＮｉgＭ３hＯ(2-j)Ｆk　・・・（Ｃ）
（但し、式（Ｃ）中、Ｍ３は、コバルト、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄、銅、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｆ、ｇ、ｈ、ｊおよびｋは、０．８≦ｆ≦１．２、０＜ｇ＜０．５、０≦ｈ≦０．５、ｇ＋ｈ＜１、－０．１≦ｊ≦０．２、０≦ｋ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｆの値は完全放電状態における値を表している。）
　ＬｉmＮｉ(1-n)Ｍ４nＯ(2-p)Ｆq　・・・（Ｄ）
（但し、式（Ｄ）中、Ｍ４は、コバルト、マンガン、マグネシウム、アルミニウム、ホウ素、チタン、バナジウム、クロム、鉄、銅、亜鉛、モリブデン、スズ、カルシウム、ストロンチウムおよびタングステンからなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｍ、ｎ、ｐおよびｑは、０．８≦ｍ≦１．２、０．００５≦ｎ≦０．５、－０．１≦ｐ≦０．２、０≦ｑ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｍの値は完全放電状態における値を表している。）
　ＬｉrＣｏ(1-s)Ｍ５sＯ(2-t)Ｆu　・・・（Ｅ）
（但し、式（Ｅ）中、Ｍ５は、ニッケル、マンガン、マグネシウム、アルミニウム、ホウ素、チタン、バナジウム、クロム、鉄、銅、亜鉛、モリブデン、スズ、カルシウム、ストロンチウムおよびタングステンからなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｒ、ｓ、ｔおよびｕは、０．８≦ｒ≦１．２、０≦ｓ＜０．５、－０．１≦ｔ≦０．２、０≦ｕ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｒの値は完全放電状態における値を表している。）
　ＬｉvＭｎ2-wＭ６wＯxＦy　・・・（Ｆ）
（但し、式（Ｆ）中、Ｍ６は、コバルト、ニッケル、マグネシウム、アルミニウム、ホウ素、チタン、バナジウム、クロム、鉄、銅、亜鉛、モリブデン、スズ、カルシウム、ストロンチウムおよびタングステンからなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｖ、ｗ、ｘおよびｙは、０．９≦ｖ≦１．１、０≦ｗ≦０．６、３．７≦ｘ≦４．１、０≦ｙ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｖの値は完全放電状態における値を表している。）
　ＬｉzＭ７ＰＯ4　・・・（Ｇ）
（但し、式（Ｇ）中、Ｍ７は、コバルト、マンガン、鉄、ニッケル、マグネシウム、アルミニウム、ホウ素、チタン、バナジウム、ニオブ（Ｎｂ）、銅、亜鉛、モリブデン、カルシウム、ストロンチウム、タングステンおよびジルコニウムからなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｚは、０．９≦ｚ≦１．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｚの値は完全放電状態における値を表している。）
　リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、これらの他にも、ＭｎＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｖ6Ｏ13、ＮｉＳ、ＭｏＳなどのリチウムを含まない無機化合物も挙げられる。
　リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料は、上記以外のものであってもよい。また、上記で例示した正極材料は、任意の組み合わせで２種以上混合されてもよい。
　結着材としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリアミド（ＰＡ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）およびカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などの樹脂材料、ならびにこれら樹脂材料を主体とする共重合体などから選択される少なくとも１種が用いられる。
　導電剤としては、例えば、黒鉛、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブまたはカーボンナノファイバーなどの炭素材料が挙げられ、それらのうちの１種または２種以上が混合して用いられる。また、炭素材料の他にも、導電性を有する材料であれば金属材料または導電性高分子材料などを用いるようにしてもよい。
（負極）
　負極２２は、負極集電体２２Ａの片面または両面に負極活物質層２２Ｂが設けられた構造を有しており、負極活物質層２２Ｂと正極活物質層２１Ｂとが対向するように配置されている。なお、図示はしないが、負極集電体２２Ａの片面のみに負極活物質層２２Ｂを設けるようにしてもよい。負極集電体２２Ａは、例えば、銅箔、ニッケル箔またはステンレス箔などの金属箔により構成されている。
　図４Ｂに示すように、負極集電体２２Ａは、負極活物質層形成部２２Ｍと負極集電体露出部２２Ｎとを備える。負極活物質層形成部２２Ｍは、負極集電体２２Ａの主面に垂直な方向から見ると、例えば矩形状を有している。負極活物質層形成部２２Ｍの両面または片面には、負極活物質層２２Ｂが設けられる。負極集電体露出部２２Ｎは、負極活物質層形成部２２Ｍの一辺の一部から延設されている。但し、図４Ｂ中に二点鎖線で示すように、負極集電体露出部２２Ｎは正極活物質層形成部２２Ｍの一辺の全体から延設されていてもよく、負極集電体露出部２２Ｎの形状は特に限定されるものではない。正極２１と負極２２とセパレータ２３とが積層された状態において、複数の負極集電体露出部２２Ｎ同士が接合され、この接合された負極集電体露出部２２Ｎが負極リード１３Ｂに電気的に接続されている。負極集電体２２Ａは、例えば、銅箔、ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。
　負極活物質層２２Ｂは、リチウムを吸蔵および放出することが可能な１種または２種以上の負極活物質を含んでいる。負極活物質層２２Ｂは、必要に応じて結着剤や導電剤などの添加剤をさらに含んでいてもよい。
　負極活物質としては、例えば、難黒鉛化性炭素、易黒鉛化性炭素、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維または活性炭などの炭素材料が挙げられる。このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスまたは石油コークスなどがある。有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいい、一部には難黒鉛化性炭素または易黒鉛化性炭素に分類されるものもある。これら炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少なく、高い充放電容量を得ることができると共に、良好なサイクル特性を得ることができるので好ましい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、高いエネルギー密度を得ることができ好ましい。また、難黒鉛化性炭素は、優れたサイクル特性が得られるので好ましい。更にまた、充放電電位が低いもの、具体的には充放電電位がリチウム金属に近いものが、電池１０の高エネルギー密度化を容易に実現することができるので好ましい。
　また、高容量化が可能な他の負極活物質としては、金属元素および半金属元素のうちの少なくとも１種を構成元素（例えば、合金、化合物または混合物）として含む材料も挙げられる。このような材料を用いれば、高いエネルギー密度を得ることができるからである。特に、炭素材料と共に用いるようにすれば、高エネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができるのでより好ましい。なお、本技術において、合金には２種以上の金属元素からなるものに加えて、１種以上の金属元素と１種以上の半金属元素とを含むものも含める。また、非金属元素を含んでいてもよい。その組織には固溶体、共晶（共融混合物）、金属間化合物またはそれらのうちの２種以上が共存するものがある。
　このような負極活物質としては、例えば、リチウムと合金を形成することが可能な金属元素または半金属元素が挙げられる。具体的には、マグネシウム、ホウ素、アルミニウム、チタン、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、カドミウム（Ｃｄ）、銀（Ａｇ）、亜鉛、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム、イットリウム（Ｙ）、パラジウム（Ｐｄ）または白金（Ｐｔ）が挙げられる。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。
　負極活物質としては、短周期型周期表における４Ｂ族の金属元素または半金属元素を構成元素として含むものが好ましく、より好ましいのはケイ素およびスズの少なくとも一方を構成元素として含むものである。ケイ素およびスズは、リチウムを吸蔵および放出する能力が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるからである。このような負極活物質としては、例えば、ケイ素の単体、合金または化合物や、スズの単体、合金または化合物や、それらの１種または２種以上の相を少なくとも一部に有する材料が挙げられる。
　ケイ素の合金としては、例えば、ケイ素以外の第２の構成元素として、スズ、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモン（Ｓｂ）およびクロムからなる群のうちの少なくとも１種を含むものが挙げられる。スズの合金としては、例えば、スズ以外の第２の構成元素として、ケイ素、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモンおよびクロムからなる群のうちの少なくとも１種を含むものが挙げられる。
　スズの化合物またはケイ素の化合物としては、例えば、酸素または炭素を含むものが挙げられ、スズまたはケイ素に加えて、上述した第２の構成元素を含んでいてもよい。
　中でも、Ｓｎ系の負極活物質としては、コバルトと、スズと、炭素とを構成元素として含み、炭素の含有量が９．９質量％以上２９．７質量％以下であり、かつスズとコバルトとの合計に対するコバルトの割合が３０質量％以上７０質量％以下であるＳｎＣｏＣ含有材料が好ましい。このような組成範囲において高いエネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができるからである。
　このＳｎＣｏＣ含有材料は、必要に応じて更に他の構成元素を含んでいてもよい。他の構成元素としては、例えば、ケイ素、鉄、ニッケル、クロム、インジウム、ニオブ、ゲルマニウム、チタン、モリブデン、アルミニウム、リン（Ｐ）、ガリウムまたはビスマスが好ましく、２種以上を含んでいてもよい。容量またはサイクル特性を更に向上させることができるからである。
　なお、このＳｎＣｏＣ含有材料は、スズと、コバルトと、炭素とを含む相を有しており、この相は結晶性の低いまたは非晶質な構造を有していることが好ましい。また、このＳｎＣｏＣ含有材料では、構成元素である炭素の少なくとも一部が、他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合していることが好ましい。サイクル特性の低下はスズなどが凝集または結晶化することによるものであると考えられるが、炭素が他の元素と結合することにより、そのような凝集または結晶化を抑制することができるからである。
　元素の結合状態を調べる測定方法としては、例えばＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）が挙げられる。ＸＰＳでは、炭素の１ｓ軌道（Ｃ１ｓ）のピークは、グラファイトであれば、金原子の４ｆ軌道（Ａｕ４ｆ）のピークが８４．０ｅＶに得られるようにエネルギー較正された装置において、２８４．５ｅＶに現れる。また、表面汚染炭素であれば、２８４．８ｅＶに現れる。これに対して、炭素元素の電荷密度が高くなる場合、例えば炭素が金属元素または半金属元素と結合している場合には、Ｃ１ｓのピークは、２８４．５ｅＶよりも低い領域に現れる。すなわち、ＳｎＣｏＣ含有材料について得られるＣ１ｓの合成波のピークが２８４．５ｅＶよりも低い領域に現れる場合には、ＳｎＣｏＣ含有材料に含まれる炭素の少なくとも一部が他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合している。
　なお、ＸＰＳ測定では、スペクトルのエネルギー軸の補正に、例えばＣ１ｓのピークを用いる。通常、表面には表面汚染炭素が存在しているので、表面汚染炭素のＣ１ｓのピークを２８４．８ｅＶとし、これをエネルギー基準とする。ＸＰＳ測定では、Ｃ１ｓのピークの波形は、表面汚染炭素のピークとＳｎＣｏＣ含有材料中の炭素のピークとを含んだ形として得られるので、例えば市販のソフトウエアを用いて解析することにより、表面汚染炭素のピークと、ＳｎＣｏＣ含有材料中の炭素のピークとを分離する。波形の解析では、最低束縛エネルギー側に存在する主ピークの位置をエネルギー基準（２８４．８ｅＶ）とする。
　その他の負極活物質としては、例えば、リチウムを吸蔵および放出することが可能な金属酸化物または高分子化合物なども挙げられる。金属酸化物としては、例えば、チタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）などのチタンとリチウムとを含むリチウムチタン酸化物、酸化鉄、酸化ルテニウムまたは酸化モリブデンなどが挙げられる。高分子化合物としては、例えば、ポリアセチレン、ポリアニリンまたはポリピロールなどが挙げられる。
　結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、スチレンブタジエンゴムおよびカルボキシメチルセルロースなどの樹脂材料、ならびにこれら樹脂材料を主体とする共重合体などから選択される少なくとも１種が用いられる。導電剤としては、正極活物質層２１Ｂと同様の炭素材料などを用いることができる。
（セパレータ）
　セパレータ２３は、正極２１と負極２２とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータ２３は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンまたはポリエチレンなどの樹脂製の多孔質膜によって構成されており、これらの２種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。中でも、ポリオレフィン製の多孔質膜は短絡防止効果に優れ、かつシャットダウン効果による電池１０の安全性向上を図ることができるので好ましい。特にポリエチレンは、１００℃以上１６０℃以下の範囲内においてシャットダウン効果を得ることができ、かつ電気化学的安定性にも優れているので、セパレータ２３を構成する材料として好ましい。他にも、化学的安定性を備えた樹脂を、ポリエチレンあるいはポリプロピレンと共重合またはブレンド化した材料を用いることができる。あるいは、多孔質膜は、ポリプロピレン層と、ポリエチレン層と、ポリプロピレン層とを順次に積層した３層以上の構造を有していてもよい。
　また、セパレータ２３は、基材である多孔質膜の片面または両面に樹脂層が設けられていてもよい。樹脂層は、無機物が担持された多孔性のマトリックス樹脂層である。これにより、耐酸化性を得ることができ、セパレータ２３の劣化を抑制できる。マトリックス樹脂としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、ポリテトラフルオロエチレンなどを用いることができ、また、これらの共重合体を用いることも可能である。
　無機物としては、金属、半導体、またはこれらの酸化物、窒化物を挙げることができる。例えば、金属としては、アルミニウム、チタンなどを挙げることができ、半導体としては、ケイ素、ホウ素などを挙げることができる。また、無機物としては、実質的に導電性がなく、熱容量の大きいものが好ましい。熱容量が大きいと、電流発熱時のヒートシンクとして有用であり、電池１０の熱暴走をより抑制することが可能になるからである。このような無機物としては、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、ベーマイト（アルミナの一水和物）、タルク、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、二酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）などの酸化物または窒化物が挙げられる。なお、上述した無機物は、基材としての多孔質膜に含有されていてもよい。
　無機物の粒径としては、１ｎｍ～１０μｍの範囲内が好ましい。１ｎｍより小さいと、入手が困難であり、また入手できたとしてもコスト的に見合わない。１０μｍより大きいと電極間距離が大きくなり、限られたスペースで活物質充填量が十分得られず電池容量が低くなる。
　樹脂層は、例えば、次のようにして形成することができる。すなわち、マトリックス樹脂、溶媒および無機物からなるスラリーを基材（多孔質膜）上に塗布し、マトリックス樹脂の貧溶媒且つ上記溶媒の親溶媒浴中を通過させて相分離させ、その後、乾燥させる。
（電解質層）
　電解質層２４は、非水電解液と、この非水電解液を保持する保持体となる高分子化合物とを含み、高分子化合物は非水電解液により膨潤されている。高分子化合物の含有比率は適宜調整可能である。特にゲル状の電解質とする場合には、高いイオン伝導率を得ることができると共に、電池１０の漏液を防止することができるので好ましい。
　非水電解液は、例えば、溶媒と電解質塩とを含んでいる。溶媒としては、例えば、４－フルオロ－１，３－ジオキソラン－２－オン、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン、炭酸ビニレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル、γ－ブチロラクトン、γ－バレロラクトン、１，２－ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２－メチルテトラヒドロフラン、１，３－ジオキソラン、４－メチル－１，３－ジオキソラン、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、３－メトキシプロピロニトリル、Ｎ，Ｎ－ジメチルフォルムアミド、Ｎ－メチルピロリジノン、Ｎ－メチルオキサゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、ジメチルスルフォキシド、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、エチレンスルフィト、およびビストリフルオロメチルスルホニルイミドトリメチルヘキシルアンモニウムなどの常温溶融塩が挙げられる。中でも、４－フルオロ－１，３－ジオキソラン－２－オン、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ビニレン、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチルおよびエチレンスルフィトからなる群のうちの少なくとも１種を混合して用いるようにすれば、優れた充放電容量特性および充放電サイクル特性を得ることができるので好ましい。電解質層２４が、電池特性を向上するために、公知の添加剤を含んでいてもよい。
　電解質塩は、１種または２種以上の材料を混合して含んでいてもよい。電解質塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミドリチウム（Ｌｉ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2Ｎ）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、六フッ化ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ6）、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（ＬｉＳＯ3ＣＦ3）、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドリチウム（Ｌｉ（ＣＦ3ＳＯ2）2Ｎ）、トリス（トリフルオロメタンスルホニル）メチルリチウム（ＬｉＣ（ＳＯ2ＣＦ3）3）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）および臭化リチウム（ＬｉＢｒ）が挙げられる。
　高分子化合物としては、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン－ブタジエンゴム、ニトリル－ブタジエンゴム、ポリスチレンまたはポリカーボネートが挙げられる。特に電気化学的な安定性の点からはポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレンまたはポリエチレンオキサイドが好ましい。
　なお、セパレータ２３の樹脂層の説明で述べた無機物と同様の無機物が、電解質層２４に含まれていてもよい。より耐熱性を向上できるからである。
　電池１０は以上のように構成されている。この電池１０は、完全充電時における開回路電圧（すなわち電池電圧）が、例えば、例えば２．８０Ｖ以上６．００Ｖ以下または３．６０Ｖ以上６．００Ｖ以下、好ましくは４．２５Ｖ以上６．００Ｖ以下または４．２０Ｖ以上４．５０Ｖ以下、さらに好ましくは４．３０Ｖ以上４．５５Ｖ以下の範囲内になるように設計されていてもよい。完全充電時における開回路電圧が、例えば正極活物質として層状岩塩型リチウム複合酸化物などを用いた電池において４．２５Ｖ以上とされる場合は、４．２０Ｖの電池と比較して、同じ正極活物質であっても単位質量当たりのリチウムの放出量が多くなるので、それに応じて正極活物質と負極活物質との量が調整され、高いエネルギー密度が得られるようになっている。
　上述の構成を有する電池１０では、充電を行うと、例えば、正極活物質層２１Ｂからリチウムイオンが放出され、電解液を介して負極活物質層２２Ｂに吸蔵される。また、放電を行うと、例えば、負極活物質層２２Ｂからリチウムイオンが放出され、電解液を介して正極活物質層２１Ｂに吸蔵される。
［１．２　電池の製造方法］
　次に、本技術の第１の実施形態に係る電池１０の製造方法の一例について説明する。
（正極の作製工程）
　正極２１を以下のようにして作製する。まず、例えば、正極活物質と、導電剤と、結着剤とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤をＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）などの溶剤に分散させてペースト状の正極合剤スラリーを作製する。次に、この正極合剤スラリーを帯状の正極集電体２１Ａに塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機などにより圧縮成型することにより正極活物質層２１Ｂを形成し、帯状の正極２１を作製する。次に、正極２１に、溶媒と、電解質塩と、高分子化合物と、混合溶剤とを含む前駆溶液を塗布し、混合溶剤を揮発させて電解質層２４を形成する。次に、この正極２１を電池素子１１に応じた形状に裁断する。なお、正極２１を裁断後に電解質層２４を形成するようにしてもよい。
（負極の作製工程）
　負極２２を以下のようにして作製する。まず、例えば、負極活物質と、結着剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）またはメチルエチルケトン（ＭＥＫ）などの溶剤に分散させてペースト状の負極合剤スラリーを作製する。次に、この負極合剤スラリーを帯状の負極集電体２２Ａに塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機などにより圧縮成型することにより負極活物質層２２Ｂを形成し、帯状の負極２２を作製する。次に、負極２２に、溶媒と、電解質塩と、高分子化合物と、混合溶剤とを含む前駆溶液を塗布し、混合溶剤を揮発させて電解質層２４を形成する。次に、この負極２２を電池素子１１に応じた形状に裁断する。なお、負極２２を裁断後に電解質層２４を形成するようにしてもよい。
（電池素子の作製工程）
　電池素子１１を以下のようにして作製する。まず、ポリプロピレン製微多孔フィルムなどを矩形状に切断し、セパレータ２３を作製する。次に、上述のようにして得られた複数枚の正極２１、負極２２およびセパレータ２３を、例えば図３に示すように、セパレータ２３、正極２１、セパレータ２３、負極２２、セパレータ２３、・・・、セパレータ２３、負極２２、セパレータ、正極２１、セパレータ２３の順で積層して、扁平形状を有する電池素子１１を作製する。次に、積層した複数の正極２１の正極集電体露出部２１Ｎ同士を接合するとともに、この接合した正極集電体露出部２１Ｎに対して正極リード１３Ａを電気的に接続する。また、積層した複数の負極２２の負極集電体露出部２２Ｎ同士を接合するとともに、この接合した負極集電体露出部２２Ｎに対して負極リード１３Ｂを電気的に接続する。接続の方法としては、例えば、超音波溶接、抵抗溶接、半田付けなどが挙げられるが、熱による接続部のダメージを考慮すると、超音波溶、抵抗溶接などの熱影響の少ない方法を用いることが好ましい。
（電池素子の封止工程）
　次に、外装材１２の収容部１５に電池素子１１を収容した後、外装材１２を中央から折り返して、外装材１２の間に電池素子１１を挟み込みつつ、外装材１２を重ね合わせる。その際、正極リード１３Ａおよび負極リード１３Ｂと外装材１２との間には密着フィルム１４Ａ、１４Ｂを挿入する。なお、正極リード１３Ａ、負極リード１３Ｂにそれぞれ密着フィルム１４Ａ、１４Ｂを予め設けておくようにしてもよい。次に、電池素子１１の周囲のうちトップ側およびサイド側にて、重ね合わせた外装材１２の熱融着樹脂層同士を熱融着により貼り合わせる。これにより、電池素子１１が外装材１２により封止され、電池１０が得られる。
（ヒートプレス工程）
　次に、必要に応じてヒートプレスにより電池１０を成型する。より具体的には、電池１０を加圧しながら、常温より高い温度で加熱する。これにより、電解質層２４を構成する電解質などを正極活物質層２１Ｂおよび負極活物質層２２Ｂに含浸させるとともに、電解質層２４と正極２１および負極２２との密着性を高めることができる。また、正極活物質同士および負極活物質同士の密着性を高め、正極活物質および負極活物質の接触抵抗を低下させることができる。
　以上のようにして本技術の第１の実施形態に係る電池１０が製造される。
［１．３　効果］
　本技術によれば、大掛かりな装置を付けることなく、放熱材１６によって、貫通孔１３Ｃを付けた正極リード１３Ａの温度上昇を抑制することができるため、電池素子１１に熱が伝わることによるダメージを低減することができる。また、放熱材１６を外装材１２の外部に取り付けることによって取り付け取り外しが簡便となり、貫通孔１３Ｃのサイズに応じて放熱材１６のサイズを簡単に変更でき、製造工程を簡易化することができる。すなわち、本技術を用いることで、電池１０の特性を低減することなく異常に大電流が流れた時に正極リード１３Ａが溶断することにより電池１０を安全に停止することができるようになり、かつ、通常使用範囲での貫通孔１３Ｃによる温度上昇の影響を簡易に緩和することができる。
　また、特許文献１に記載の技術のように、端子部を冷媒で冷やすために冷媒を流すことにより単セルが大型化してしまうということがない。また、特許文献２に記載の技術のように、端子で発生する熱が単電池に伝わった後に放熱することで単電池に熱の影響を与えてしまうということもない。
［１．４　変形例］
　図５Ａに示すように、放熱材１６を外装材１２内に設け、正極リード１３Ａに直接接触させてもよい。このように正極リード１３Ａに放熱材１６を直接接触させることが、放熱性の観点から好ましい。
　図５Ｂに示すように、貫通孔１３Ｃが外装材１２内に位置するようにしてもよい。この場合、正極リード１３Ａのうち貫通孔１３Ｃが設けられた部分を保護し、外力などにより正極リード１３Ａが切断されることを抑制できる。但し、放熱性の観点からすると、第１の実施形態のように、貫通孔１３Ｃが外装材１２の外部に設けられていることが好ましい。
　図５Ｃに示すように、放熱材１６は１つではなく２つ以上設けてもよい。この場合、各放熱材１６の熱伝導率が異なっていてもよいし、各放熱材１６のサイズが異なっていてもよい。
　図５Ｄに示すように、放熱材１６を備える電池１０を複数重ね合わせて積層してもよい。
この場合、積層された複数の電池１０の周縁部は、図示を省略した支持部材により支持されて一体化されていてもよい。また、放熱材１６が、その上に設けられたトップ側の外装材１２の封止部分を支持していてもよい。さらに、正極リード１３Ａおよび負極リード１３Ｂの両方に放熱材１６が設けられていてもよい。
　なお、図５Ｂ～図５Ｄに示した構成において、放熱材１６を外装材１２内に設け、正極リード１３Ａに直接接触させてもよい。
　図５Ｅに示すように、貫通孔１３Ｃと外装材１６の周縁部との間に位置するように、正極リード１３Ａ上に放熱材１６が直接設けられていてもよい。このように正極リード１３Ａに放熱材１６を直接接触させることが、放熱性の観点から好ましい。なお、図５Ｃ、図５Ｄに示した構成においても、貫通孔１３Ｃと外装材１６の周縁部との間に位置するように、正極リード１３Ａ上に放熱材１６を直接設けるようにしてもよい。
　第１の実施形態では、電池１０が扁平型または角型である場合を例として説明したが、電池１０の形状はこれに限定されるものではなく、電池１０が湾曲形状や屈曲形状などを有していてもよい。
　第１の実施形態では、剛性を有する電池を例として説明したが、フレキシブル電池であってもよい。フレキシブル電池としては、例えば、スマートウオッチ、ヘッドマウンドディスプレイ、ｉＧｌａｓｓ（登録商標）などのウェアラブル端末に搭載されるものが挙げられる。
　第１の実施形態では、電池素子１１がスタック型電極構造を有するものである場合を例として説明したが、電池素子１１の構成はこれに限定されるものではない。例えば、電池素子１１が巻回電極構造を有するもの、または正極および負極をセパレータを介して折り畳んだ構造を有するものなどであってもよい。
　第１の実施形態では、正極リード１３Ａおよび負極リード１３Ｂが、外装材１２の同一の辺から同一方向に導出されている構成を例として説明したが、正極リード１３Ａおよび負極リード１３Ｂの構成はこれに限定されるものではない。例えば、正極リード１３Ａおよび負極リード１３Ｂが、外装材１２の異なる辺から異なる方向に導出されていてもよい。
　貫通孔１３Ｃは正極リード１３Ａのみでなく、負極リード１３Ｂにのみ設けられていてもよいし、正極リード１３Ａおよび負極リード１３Ｂの両方に設けられていてもよい。貫通孔１３Ｃを負極リード１３Ｂに設ける場合には、負極リード１３Ｂの貫通孔１３Ｃと電池素子１１との間に位置するように放熱材１６を設ける必要がある。
　放熱材１６は使用する素材の種類に応じて寸法を変更してもよい。例えば、熱伝導率が低い素材を用いる場合には熱伝導率が高い素材よりも寸法を大きくするとよい。
　第１の実施形態では、電解質が、非水電解液と、この非水電解液を保持する保持体となる高分子化合物とを含むものである場合を例として説明したが、電解質が、液状の電解質、すなわち電解液であってもよい。
　第１の実施形態では、リチウムイオン二次電池に対して本技術を適用した例を示したが、リチウムイオン二次電池以外の各種の二次電池にも本技術は適用可能である。また、本技術は、二次電池に限定されるものではなく一次電池に適用することも可能であるし、全固体電池に適用することも可能である。
＜２．第２の実施形態＞
［電池パックおよび電子機器の構成］
　以下、図６を参照して、本技術の第２の実施形態に係る電池パック３００および電子機器４００の一構成例について説明する。電子機器４００は、電子機器本体の電子回路４０１と、電池パック３００とを備える。電池パック３００は、正極端子３３１ａおよび負極端子３３１ｂを介して電子回路４０１に対して電気的に接続されている。電子機器４００は、例えば、ユーザにより電池パック３００を着脱自在な構成を有している。なお、電子機器４００の構成はこれに限定されるものではなく、ユーザにより電池パック３００を電子機器４００から取り外しできないように、電池パック３００が電子機器４００内に内蔵されている構成を有していてもよい。
　電池パック３００の充電時には、電池パック３００の正極端子３３１ａ、負極端子３３１ｂがそれぞれ、充電器（図示せず）の正極端子、負極端子に接続される。一方、電池パック３００の放電時（電子機器４００の使用時）には、電池パック３００の正極端子３３１ａ、負極端子３３１ｂがそれぞれ、電子回路４０１の正極端子、負極端子に接続される。
　電子機器４００としては、例えば、ノート型パーソナルコンピュータ、タブレット型コンピュータ、携帯電話（例えばスマートフォンなど）、携帯情報端末（Personal Digital Assistants：ＰＤＡ）、表示装置（ＬＣＤ、ＥＬディスプレイ、電子ペーパなど）、撮像装置（例えばデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラなど）、オーディオ機器（例えばポータブルオーディオプレイヤー）、ゲーム機器、コードレスフォン子機、電子書籍、電子辞書、ラジオ、ヘッドホン、ナビゲーションシステム、メモリーカード、ペースメーカー、補聴器、電動工具、電気シェーバー、冷蔵庫、エアコン、テレビ、ステレオ、温水器、電子レンジ、食器洗い器、洗濯機、乾燥器、照明機器、玩具、医療機器、ロボット、ロードコンディショナー、信号機などが挙げられるが、これに限定されるものでなない。
（電子回路）
　電子回路４０１は、例えば、ＣＰＵ、周辺ロジック部、インターフェース部および記憶部などを備え、電子機器４００の全体を制御する。
（電池パック）
　電池パック３００は、組電池３０１と、充放電回路３０２とを備える。組電池３０１は、複数の二次電池３０１ａを直列および／または並列に接続して構成されている。複数の二次電池３０１ａは、例えばｎ並列ｍ直列（ｎ、ｍは正の整数）に接続される。なお、図６では、６つの二次電池３０１ａが２並列３直列（２Ｐ３Ｓ）に接続された例が示されている。二次電池３０１ａとしては、第１の実施形態またはその変形例に係る電池が用いられる。
　充放電回路３０２は、組電池３０１の充放電を制御する制御部である。具体的には、充電時には、充放電回路３０２は、組電池３０１に対する充電を制御する。一方、放電時（すなわち電子機器４００の使用時）には、充放電回路３０２は、電子機器４００に対する放電を制御する。
［変形例］
　上述の第２の実施形態では、電池パック３００が、複数の二次電池３０１ａにより構成される組電池３０１を備える場合を例として説明したが、電池パック３００が、組電池３０１に代えて１つの二次電池３０１ａを備える構成を採用してもよい。
＜３．第３の実施形態＞
　第３の実施形態では、第１の実施形態またはその変形例に係る電池１０を蓄電装置に備える蓄電システムについて説明する。この蓄電システムは、およそ電力を使用するものである限り、どのようなものであってもよく、単なる電力装置も含む。この電力システムは、例えば、スマートグリッド、家庭用エネルギー管理システム（ＨＥＭＳ）、車両など含み、蓄電も可能である。
［蓄電システムの構成］
　以下、図７を参照して、第３の実施形態に係る蓄電システム（電力システム）１００の構成例について説明する。この蓄電システム１００は、住宅用の蓄電システムであり、火力発電１０２ａ、原子力発電１０２ｂ、水力発電１０２ｃなどの集中型電力系統１０２から電力網１０９、情報網１１２、スマートメータ１０７、パワーハブ１０８などを介し、電力が蓄電装置１０３に供給される。これと共に、家庭内発電装置１０４などの独立電源から電力が蓄電装置１０３に供給される。蓄電装置１０３に供給された電力が蓄電される。蓄電装置１０３を使用して、住宅１０１で使用する電力が給電される。住宅１０１に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
　住宅１０１には、家庭内発電装置１０４、電力消費装置１０５、蓄電装置１０３、各装置を制御する制御装置１１０、スマートメータ１０７、パワーハブ１０８、各種情報を取得するセンサ１１１が設けられている。各装置は、電力網１０９および情報網１１２によって接続されている。家庭内発電装置１０４として、太陽電池、燃料電池などが利用され、発電した電力が電力消費装置１０５および／または蓄電装置１０３に供給される。電力消費装置１０５は、冷蔵庫１０５ａ、空調装置１０５ｂ、テレビジョン受信機１０５ｃ、風呂１０５ｄなどである。さらに、電力消費装置１０５には、電動車両１０６が含まれる。電動車両１０６は、電気自動車１０６ａ、ハイブリッドカー１０６ｂ、電気バイク１０６ｃなどである。
　蓄電装置１０３は、第１の実施形態またはその変形例に係る電池を備えている。スマートメータ１０７は、商用電力の使用量を測定し、測定された使用量を、電力会社に送信する機能を備えている。電力網１０９は、直流給電、交流給電、非接触給電の何れか一つまたは複数の組み合わせであってもよい。
　各種のセンサ１１１は、例えば人感センサ、照度センサ、物体検知センサ、消費電力センサ、振動センサ、接触センサ、温度センサ、赤外線センサなどである。各種のセンサ１１１により取得された情報は、制御装置１１０に送信される。センサ１１１からの情報によって、気象の状態、人の状態などが把握されて電力消費装置１０５を自動的に制御してエネルギー消費を最小とすることができる。さらに、制御装置１１０は、住宅１０１に関する情報を、インターネットを介して外部の電力会社などに送信することができる。
　パワーハブ１０８によって、電力線の分岐、直流交流変換などの処理がなされる。制御装置１１０と接続される情報網１１２の通信方式としては、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver-Transceiver：非同期シリアル通信用送受信回路）などの通信インターフェースを使う方法、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ、Ｗｉ－Ｆｉなどの無線通信規格によるセンサーネットワークを利用する方法がある。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ＺｉｇＢｅｅは、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）８０２．１５．４の物理層を使用するものである。ＩＥＥＥ８０２．１５．４は、ＰＡＮ（Personal Area Network） またはＷ（Wireless）ＰＡＮと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。
　制御装置１１０は、外部のサーバ１１３と接続されている。このサーバ１１３は、住宅１０１、電力会社、およびサービスプロバイダーのいずれかによって管理されていてもよい。サーバ１１３が送受信する情報は、たとえば、消費電力情報、生活パターン情報、電力料金、天気情報、天災情報、電力取引に関する情報である。これらの情報は、家庭内の電力消費装置（たとえばテレビジョン受信機）から送受信してもよいが、家庭外の装置（たとえば、携帯電話機など）から送受信してもよい。これらの情報は、表示機能を持つ機器、たとえば、テレビジョン受信機、携帯電話機、ＰＤＡ(Personal Digital Assistants）などに、表示されてもよい。
　各部を制御する制御装置１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などで構成され、この例では、蓄電装置１０３に格納されている。制御装置１１０は、蓄電装置１０３、家庭内発電装置１０４、電力消費装置１０５、各種のセンサ１１１、サーバ１１３と情報網１１２により接続され、例えば、商用電力の使用量と、発電量とを調整する機能を有している。なお、その他にも、電力市場で電力取引を行う機能などを備えていてもよい。
　以上のように、電力が火力発電１０２ａ、原子力発電１０２ｂ、水力発電１０２ｃなどの集中型電力系統１０２のみならず、家庭内発電装置１０４（太陽光発電、風力発電）の発電電力を蓄電装置１０３に蓄えることができる。したがって、家庭内発電装置１０４の発電電力が変動しても、外部に送出する電力量を一定にしたり、または、必要なだけ放電するといった制御を行うことができる。例えば、太陽光発電で得られた電力を蓄電装置１０３に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置１０３に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置１０３によって蓄電した電力を放電して利用するといった使い方もできる。
　なお、この例では、制御装置１１０が蓄電装置１０３内に格納される例を説明したが、スマートメータ１０７内に格納されてもよいし、単独で構成されていてもよい。さらに、蓄電システム１００は、集合住宅における複数の家庭を対象として用いられてもよいし、複数の戸建て住宅を対象として用いられてもよい。
＜４．第４の実施形態＞
　第４の実施形態では、第１の実施形態またはその変形例に係る電池１０を備える電動車両について説明する。
［電動車両の構成］
　図８を参照して、本技術の第４の実施形態に係る電動車両の一構成について説明する。このハイブリッド車両２００は、シリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両である。シリーズハイブリッドシステムは、エンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置２０３で走行する車である。
　このハイブリッド車両２００には、エンジン２０１、発電機２０２、電力駆動力変換装置２０３、駆動輪２０４ａ、駆動輪２０４ｂ、車輪２０５ａ、車輪２０５ｂ、バッテリー２０８、車両制御装置２０９、各種センサ２１０、充電口２１１が搭載されている。バッテリー２０８としては、第１の実施形態またはその変形例に係る電池１０が用いられる。
　ハイブリッド車両２００は、電力駆動力変換装置２０３を動力源として走行する。電力駆動力変換装置２０３の一例は、モータである。バッテリー２０８の電力によって電力駆動力変換装置２０３が作動し、この電力駆動力変換装置２０３の回転力が駆動輪２０４ａ、２０４ｂに伝達される。なお、必要な個所に直流－交流（ＤＣ－ＡＣ）あるいは逆変換（ＡＣ－ＤＣ変換）を用いることによって、電力駆動力変換装置２０３が交流モータでも直流モータでも適用可能である。各種センサ２１０は、車両制御装置２０９を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度（スロットル開度）を制御したりする。各種センサ２１０には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどが含まれる。
　エンジン２０１の回転力は発電機２０２に伝えられ、その回転力によって発電機２０２により生成された電力をバッテリー２０８に蓄積することが可能である。
　図示しない制動機構によりハイブリッド車両２００が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置２０３に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置２０３により生成された回生電力がバッテリー２０８に蓄積される。
　バッテリー２０８は、充電口２１１を介してハイブリッド車両２００の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口２１１を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。
　図示しないが、電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行なう情報処理装置を備えていてもよい。このような情報処理装置としては、例えば、電池の残量に関する情報に基づき、電池残量表示を行う情報処理装置などがある。
　なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、またはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、モータで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモータの出力をいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モータのみで走行、エンジンとモータ走行という３つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本技術は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本技術は有効に適用可能である。
［試験例］
　以下、試験例により本技術を具体的に説明するが、本技術はこれらの試験例のみに限定されるものではない。
　正極リード１３Ａと放熱材１６とを直接接触させて構成した電池１０について、シミュレーションにより放熱材１６の効果について検討した。
（試験例１）
　正極リード１３Ａの一方の面側に放熱材１６を直接接触させた構成を温度分布のシミュレーションのモデルとして設定した。シミュレーションとしては、有限要素法を用いた。その結果を図９Ａに示す。
　以下に、温度分布のシミュレーションの条件を示す。
　電流密度（５０［Ａ］／正極リード１３Ａの断面積［ｍ］）：１．６６６７×１０7Ａ／ｍ2　
　正極リード１３Ａの幅：２０ｍｍ
　正極リード１３Ａの長さ：５０ｍｍ
　正極リード１３Ａの厚さ：１５０μｍ
　正極リード１３Ａの熱伝達係数：１０Ｗ／（ｍ2Ｋ）
　正極リード１３Ａの電気抵抗率：２．６５×１０-11Ω・ｍ
　貫通孔１３Ｃの幅：１７ｍｍ
　貫通孔１３Ｃの長さ：１５ｍｍ
　放熱材１６の種類：銅（Ｃｕ）
　放熱材１６の高さ：１０ｍｍ
　放熱材１６の幅：２０ｍｍ
　放熱材１６の厚さ：３０ｍｍ
　放熱材１６を正極リード１３Ａの一方の面側に直接接触させた場合、正極リード１３Ａの先端側（貫通孔１３Ｃが設けられている側）の温度は約２８１℃に達するが、正極リード１３Ａの後端側（電池素子１１と接続される側）および放熱材１６の温度は約９５℃に抑えられていることがわかった。なお、図９Ａでは、温度分布はケルビン［Ｋ］で表記している。
（試験例２）
　放熱材１６を正極リード１３Ａの一方の面側と他方の面側にそれぞれ直接接触させたこと以外は、試験例１と同様にして、有限要素法により温度分布のシミュレーションを行った。その結果を図９Ｂに示す。
　なお、放熱材１６としては以下の構成のものとした。
　放熱材１６の種類：アルミニウム（Ａｌ）
　放熱材１６の高さ：１０ｍｍ
　放熱材１６の幅：２０ｍｍ
　放熱材１６の厚さ：１５ｍｍ
　放熱材１６を正極リード１３Ａの一方の面側に直接接触させた場合、正極リード１３Ａの先端側（貫通孔１３Ｃが設けられている側）の温度は約２８６℃に達するが、正極リード１３Ａの後端側（電池素子１１と接続される側）および放熱材１６の温度は約１００℃に抑えられていることがわかった。
　このように、放熱材１６を設けることにより、正極リード１３Ａの電池素子１１と接続される側の温度を低下させ、電池素子１１に正極リード１３Ａで発生した高温の熱が伝わることを防止することができることがわかった。
（試験例３）
　放熱材１６を設けないこと以外は、試験例１と同様にして、有限要素法により温度分布のシミュレーションを行った。その結果を図１０に示す。
　放熱材１６を設けない場合、正極リード１３Ａの先端側（貫通孔１３Ｃが設けられている側）の温度は約３５５℃に達し、正極リード１３Ａの後端側（電池素子１１と接続される側）の温度は約２０９℃に達することがわかった。
　以上、本技術の実施形態および試験例について具体的に説明したが、本技術は、上述の実施形態および試験例に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
　例えば、上述の実施形態および試験例において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。
　また、上述の実施形態および試験例の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本技術の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
　また、本技術は以下の構成を採用することもできる。
（１）
　少なくとも１つの貫通孔を備える電極リードを有する電池素子と、
　前記電極リード上のうち、前記貫通孔と前記電池素子との間に設けられた放熱材と
を備える
電池。
（２）
　前記放熱材は、熱伝導率が３０Ｗ／ｍ2・Ｋ以上である（１）に記載の電池。
（３）
　前記電極リードの一端を外に出すようにして、前記電池素子を収容するフィルム状の外装材をさらに備える（１）または（２）に記載の電池。
（４）
　前記外装材は、ラミネートフィルムである（３）に記載の電池。
（５）
　前記放熱材は、前記外装材の外部に設けられている（３）または（４）に記載の電池。
（６）
　前記放熱材は、前記外装材の内部に設けられている（３）から（５）のいずれかに記載の電池。
（７）
　前記貫通孔は、前記外装材の外部に設けられている（３）から（６）のいずれかに記載の電池。
（８）
　前記貫通孔は、前記外装材に覆われている（３）から（７）のいずれかに記載の電池。
（９）
　前記放熱材は、前記電極リードに直接接触するように設けられている（１）から（８）のいずれかに記載の電池。
（１０）
　前記電極リードは、正極リードである（１）から（９）のいずれかに記載の電池。
（１１）
　（１）から（１０）のいずれかに記載の電池と、
　前記電池を制御する制御部と
を備える電池パック。
（１２）
　（１）から（１０）のいずれかに記載の電池を備え、
　前記電池から電力の供給を受ける電子機器。
（１３）
　（１）から（１０）のいずれかに記載の電池と、
　前記電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、
　前記電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置と
を備える電動車両。
（１４）
　（１）から（１０）のいずれかに記載の電池を備え、
　前記電池に接続される電子機器に電力を供給する蓄電装置。
（１５）
　（１）から（１０）のいずれかに記載の電池を備え、
　前記電池から電力の供給を受ける電力システム。
　１０　電池
　１１　電池素子
　１２　外装材
　１３Ａ　正極リード
　１３Ｂ　負極リード
　１３Ｃ　貫通孔
　１６　放熱材

Claims (15)

  1. 　少なくとも１つの貫通孔を備える電極リードを有する電池素子と、
    　前記電極リード上のうち、前記貫通孔と前記電池素子との間に設けられた放熱材と
    を備える
    電池。
  2. 　前記放熱材は、熱伝導率が３０Ｗ／ｍ2・Ｋ以上である
    請求項１に記載の電池。
  3. 　前記電極リードの一端を外に出すようにして、前記電池素子を収容するフィルム状の外装材をさらに備える
    請求項１に記載の電池。
  4. 　前記外装材は、ラミネートフィルムである
    請求項３に記載の電池。
  5. 　前記放熱材は、前記外装材の外部に設けられている
    請求項３に記載の電池。
  6. 　前記放熱材は、前記外装材の内部に設けられている
    請求項３に記載の電池。
  7. 　前記貫通孔は、前記外装材の外部に設けられている
    請求項３に記載の電池。
  8. 　前記貫通孔は、前記外装材に覆われている
    請求項３に記載の電池。
  9. 　前記放熱材は、前記電極リードに直接接触するように設けられている
    請求項１に記載の電池。
  10. 　前記電極リードは、正極リードである
    請求項１に記載の電池。
  11. 　請求項１に記載の電池と、
    　前記電池を制御する制御部と
    を備える電池パック。
  12. 　請求項１に記載の電池を備え、
    　前記電池から電力の供給を受ける電子機器。
  13. 　請求項１に記載の電池と、
    　前記電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、
    　前記電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置と
    を備える電動車両。
  14. 　請求項１に記載の電池を備え、
    　前記電池に接続される電子機器に電力を供給する蓄電装置。
  15. 　請求項１に記載の電池を備え、
    　前記電池から電力の供給を受ける電力システム。
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