WO2019039436A1 - 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

Info

Publication number
WO2019039436A1
WO2019039436A1 PCT/JP2018/030680 JP2018030680W WO2019039436A1 WO 2019039436 A1 WO2019039436 A1 WO 2019039436A1 JP 2018030680 W JP2018030680 W JP 2018030680W WO 2019039436 A1 WO2019039436 A1 WO 2019039436A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode
positive electrode
battery
negative electrode
current collector
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/030680
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
秀俊 高橋
Original Assignee
株式会社村田製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
Priority to JP2019537620A priority Critical patent/JP6973489B2/ja
Priority to CN201880055635.8A priority patent/CN111066187A/zh
Publication of WO2019039436A1 publication Critical patent/WO2019039436A1/ja
Priority to US16/794,495 priority patent/US11335958B2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431Cells with wound or folded electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0459Cells or batteries with folded separator between plate-like electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0587Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44Methods for charging or discharging
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/117Inorganic material
    • H01M50/119Metals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/121Organic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/122Composite material consisting of a mixture of organic and inorganic materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/126Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4278Systems for data transfer from batteries, e.g. transfer of battery parameters to a controller, data transferred between battery controller and main controller
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/10Batteries in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present disclosure relates to a battery, a battery pack, an electronic device, an electric vehicle, a power storage device, and a power system.
  • a battery having a wound structure in which a strip-shaped positive electrode and a negative electrode are wound is widely used.
  • batteries having various configurations have been studied to improve battery characteristics.
  • Patent Document 1 discloses a battery including a wound electrode group in which a plurality of positive electrode current collection tabs and a plurality of negative electrode current collection tabs protrude in the same direction.
  • Patent Document 2 a plurality of wound electrode bodies having a substantially oval shape in cross section are arranged in the same battery case, and a plurality of the wound electrode bodies are taken out from the wound electrode bodies.
  • a battery integrated by connecting terminals is disclosed.
  • Patent Document 3 an internal electrode body obtained by winding a positive electrode plate and a negative electrode plate via a separator film is accommodated in a battery case, and at least one of the positive electrode plate or the negative electrode plate is from two or more divided electrode plates. Lithium secondary battery is disclosed.
  • Patent Document 4 includes an electrode body in which a negative electrode, a positive electrode, and a separator disposed between the negative electrode and the positive electrode are wound, and at least one of the negative electrode and the positive electrode extends in the winding direction.
  • a lithium secondary battery is disclosed which is divided into a plurality of electrode units arranged at intervals from one another.
  • the object of the present disclosure is to provide a battery capable of improving the safety when a short circuit caused by a trauma or the like occurs near the surface layer of the battery, a battery pack provided with the battery, an electronic device, an electric vehicle, a storage device and a power system To provide.
  • the battery of the present disclosure includes an electrode body having a positive electrode and a negative electrode, and in which the positive electrode and the negative electrode are wound, and an exterior material for housing the electrode body. At least one of them is divided into two or more electrodes adjacent in the winding direction, and each of the two or more electrodes has a current-collecting lead, and the current-collecting leads are electrically connected outside the sheathing material. It is connected.
  • the battery pack, the electronic device, the electric vehicle, the power storage device, and the power system of the present disclosure include the above-described battery.
  • the present disclosure it is possible to improve the safety when a short circuit caused by a trauma or the like occurs near the surface layer of the battery.
  • the effects described herein are not necessarily limited, and may be any of the effects described in the present disclosure or effects different from them.
  • FIG. 1A is a perspective view showing an example of the appearance of the battery according to the first embodiment.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line IB-IB of FIG. 1A. It is an exploded perspective view showing an example of composition of a battery concerning a 1st embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG.
  • FIG. 4A is a schematic view for explaining how the short circuit current flows in the battery in which the positive electrode is not divided.
  • FIG. 4B is a schematic view for explaining how the short circuit current of the electrode whose positive electrode is divided flows. It is sectional drawing for demonstrating the definition of the number of layers of an electrode body.
  • FIG. 7 shows a first modification of the electrode body.
  • FIG. 8 shows a second modification of the electrode body.
  • It is a block diagram which shows an example of a structure of the electronic device as an application example. It is the schematic which shows an example of a structure of the vehicle as an application example. It is the schematic which shows an example of a structure of the electrical storage system as an application example.
  • FIG. 12A is a graph showing the relationship between the energy density of each battery and the safety when a nail is penetrated.
  • FIG. 12B is a graph showing the relationship between the energy density of each battery and the safety when a nail is pierced from the surface by 0.5 mm.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery (hereinafter simply referred to as “battery”) 10 according to the first embodiment is a so-called laminate film type lithium ion secondary battery as shown in FIGS.
  • Current collector lead) 11A, 11B and negative electrode lead (current collector lead) 11C attached flat electrode body 20, electrolytic solution (not shown), electrode body 20, and film-like exterior for containing electrolytic solution And the material 30.
  • the battery 10 When the battery 10 is viewed in plan from a direction perpendicular to the main surface, the battery 10 has a rectangular shape.
  • the positive electrode leads 11A and 11B and the negative electrode lead 11C are derived from the one short side of the battery 10 in the same direction.
  • the positive electrode leads 11A and 11B are provided so as to overlap in the thickness direction of the electrode body 20, and are electrically connected outside the exterior material 30.
  • the short side of the electrode assembly 20 from which the positive electrode leads 11A and 11B and the negative electrode lead 11C are derived is referred to as the top side, and the short side opposite thereto is referred to as the bottom side.
  • the long side of the battery 10 is referred to as the side.
  • the positive electrode leads 11A and 11B and the negative electrode lead 11C have, for example, a thin plate shape or a mesh shape.
  • the positive electrode leads 11A and 11B and the negative electrode lead 11C are made of, for example, a metal material such as aluminum (Al), copper (Cu), nickel (Ni) or stainless steel.
  • the positive electrode leads 11A and 11B are coated with sealants 12A and 12B for suppressing the entry of outside air, as shown in FIGS. 1A, 1B and 2, respectively. More specifically, sealants 12A and 12B are provided between the positive electrode lead 11A and the exterior material 30, and between the positive electrode lead 11B and the exterior material 30, and sealants 12A and 12B are provided between the positive electrode leads 11A and 11B. It is done. Note that only one of the sealants 12A and 12B may be provided between the positive electrode leads 11A and 11B.
  • the sealants 12A and 12B cover a range from a portion of the positive electrode leads 11A and 11B located at or near the end on the top side of the electrode body 20 to a portion sandwiched by the exterior material 30. That is, the sealants 12A and 12B not only suppress the intrusion of the outside air, but also hold the positive electrode leads 11A and 11B so that they do not make electrical contact with each other at the inner side and the peripheral portion of the exterior material 30.
  • the negative electrode lead 11 ⁇ / b> C is coated with a sealant 12 ⁇ / b> C for suppressing the ingress of external air. More specifically, the sealant 12C is provided between the negative electrode lead 11C and the exterior material 30.
  • the sealants 12A, 12B and 12C are respectively made of an insulating material having adhesiveness to the positive electrode leads 11A and 11B and the negative electrode lead 11C, for example, a polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene, modified polyethylene or modified polypropylene. .
  • the exterior material 30 has a rectangular shape, and is folded back so that each side overlaps with the central portion 30A in the longitudinal direction. A notch or the like may be provided in advance in the central portion 30A which is to be a folded back portion.
  • the electrode body 20 is sandwiched between the folded back packaging materials 30.
  • the seal portion 31A is formed on the top side of the periphery of the folded outer package 30, and the seal portions 31B are formed on both sides.
  • the packaging material 30 has a housing portion 32 for housing the electrode body 20 on one of the surfaces to be stacked.
  • the housing portion 32 is formed, for example, by deep drawing.
  • the exterior material 30 is made of, for example, a flexible rectangular laminate film.
  • the exterior material 30 includes a metal layer, a first resin layer provided on one surface (first surface) of the metal layer, and a second resin layer provided on the other surface (second surface) of the metal layer. And a resin layer.
  • the packaging material 30 may further include an adhesive layer at least one of between the metal layer and the first resin layer and between the metal layer and the second resin layer, as necessary. .
  • the surface on the first resin layer side among the both surfaces of the exterior material 30 is the outer surface, and the surface on the second resin layer side is the inner surface for housing the electrode body 20.
  • the metal layer is a barrier layer which plays a role of suppressing the ingress of moisture and the like and protecting the electrode body 20 which is a stored item.
  • the metal layer is a metal foil and contains, for example, aluminum or an aluminum alloy.
  • the first resin layer is a surface protection layer having a function of protecting the surface of the exterior material 30.
  • the first resin layer contains, for example, at least one of nylon (Ny), polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN).
  • the second resin layer is a heat sealing resin layer for sealing the peripheries of the inner side surface of the folded back packaging material 30 by heat sealing.
  • the second resin layer contains, for example, at least one of polypropylene (PP) and polyethylene (PE).
  • the packaging material 30 may be made of a laminated film having another structure, a polymer film such as polypropylene, or a metal film, instead of the above-described laminated film.
  • a polymer film such as polypropylene
  • a metal film instead of the above-described laminated film.
  • an aluminum film may be used as a core material and may be a laminated film in which a polymer film is laminated on one side or both sides.
  • the exterior material 30 may further be provided with a colored layer from the point of the appearance beauty, and at least one of the first and second resin layers may contain a coloring material.
  • the covering material 30 further includes an adhesive layer on at least one of between the metal layer and the first resin layer and between the metal layer and the second resin layer, the adhesive layer contains a coloring material. It may be included.
  • the electrode body 20 is a wound type, and a long positive electrode 21 and a negative electrode 22 are stacked via a long separator 23 to form a flat and spiral shape.
  • the outermost periphery is protected by a protective tape (not shown).
  • An electrolytic solution as an electrolyte is injected into the inside of the packaging material 30 and impregnated in the positive electrode 21, the negative electrode 22, and the separator 23.
  • the positive electrode 21, the negative electrode 22, the separator 23, and the electrolytic solution that constitute the battery 10 will be sequentially described.
  • the positive electrode 21 is divided into first and second positive electrodes 21 1 and 21 2 adjacent in the winding direction. Of the first and second positive electrodes 21 1 and 21 2 , the first positive electrode 21 1 is located inside, and the second positive electrode 21 2 is located outside.
  • the first cathode 21 1 includes a cathode current collector 21A 1, a positive electrode active material layer 21B 1 provided on both surfaces of the cathode current collector 21A 1.
  • the second cathode 21 2 is provided with a cathode current collector 21A 2, and a cathode active material layer 21B 2 provided on both surfaces of the cathode current collector 21A 2.
  • the positive electrode current collectors 21A 1 and 21A 2 are 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 layers 21B 1 and 21B 2 contain, for example, a positive electrode active material capable of inserting and extracting lithium which is an electrode reactant, and a binder.
  • the positive electrode active material layers 21B 1 and 21B 2 may further contain a conductive agent as necessary.
  • the first on the inner surface of the end portion of the inner peripheral side of the cathode 21 1, is not provided the cathode active material layer 21B 1, the cathode current collector 21A 1 of the positive electrode current collector exposed portion 21C 11 the inner surface is exposed Is provided.
  • the outer surface of the end portion of the first cathode 21 1 of the inner peripheral side, without the cathode active material layer 21B 1 is formed, the cathode current collector 21A positive electrode current collector exposed portion 21C 12 the outer surface exposed for 1 Is provided.
  • This positive electrode collector exposed portion 21C 12, positive electrode lead 11A is connected.
  • the length of the wound positive electrode current collector in the direction exposed portion 21C 11, C 12 is substantially identical.
  • a positive electrode current collector exposed portion 21C 11, and the stepped portion at the boundary of the positive electrode current collector exposed portion 21C 11 and the cathode active material layer 21B 1, is covered by a protective tape @ 13 C 11.
  • a positive electrode current collector exposed portion 21C 12, and the stepped portion at the boundary of the positive electrode current collector exposed portion 21C 12 and the cathode active material layer 21B 1, is covered by a protective tape @ 13 C 12.
  • Even the positive electrode lead 11A is covered by a protective tape @ 13 C 12 with positive electrode current collector exposed portion 21C 12.
  • the outer surface of the end portion of the second cathode 21 and second inner peripheral side, the cathode active material layer 21B 2 is not provided, the cathode current collector 21A 2 of the positive electrode current collector exposed portion 21C 22 the outer surface exposed Is provided.
  • This positive electrode collector exposed portion 21C 22, positive electrode lead 11B is connected.
  • the lengths of the positive electrode current collector exposed portions 21C 21 and C 22 in the winding direction are substantially the same.
  • the inner surface of the end portion of the second cathode 21 and second outer peripheral side is not provided the cathode active material layer 21B 2, positive electrode current collector exposed portion 21D 21 the inner surface of the cathode current collector 21A 2 is exposed It is provided.
  • the outer surface of the end portion of the second cathode 21 and second outer peripheral side is not provided the cathode active material layer 21B 2, positive electrode current collector exposed portion 21D 22 the outer surface of the cathode current collector 21A 2 is exposed It is provided.
  • the length of the positive electrode current collector exposed portion 21D 22 in the winding direction is about one turn longer than the length of the positive electrode current collector exposed portion 21D 21 in the winding direction.
  • the stepped portion at the boundary between the positive electrode current collector exposed portion 21D 21 and the positive electrode active material layer 21B 2 is covered with a protective tape 13D 21 .
  • Stepped portion at the boundary of the positive electrode current collector exposed portion 21D 22 and the cathode active material layer 21B 2 is covered by a protective tape 13D 22.
  • Litive electrode active material As a positive electrode active material which can occlude and release lithium, for example, lithium-containing compounds such as lithium oxide, lithium phosphorus oxide, lithium sulfide or an intercalation compound containing lithium are suitable, and these two kinds of compounds are suitable. You may mix and use the above. In order to increase the energy density, a lithium-containing compound containing lithium, a transition metal element and oxygen (O) is preferable. As such a lithium-containing compound, for example, a lithium composite oxide having a layered rock salt type structure shown in Formula (A), a lithium composite phosphate having an olivine type structure shown in Formula (B), etc. It can be mentioned.
  • lithium-containing compounds such as lithium oxide, lithium phosphorus oxide, lithium sulfide or an intercalation compound containing lithium are suitable, and these two kinds of compounds are suitable. You may mix and use the above.
  • a lithium-containing compound containing lithium, a transition metal element and oxygen (O) is preferable.
  • a lithium-containing compound for example,
  • the lithium-containing compound contains at least one selected from the group consisting of cobalt (Co), nickel, manganese (Mn) and iron (Fe) as a transition metal element.
  • a lithium-containing compound for example, a lithium composite oxide having a layered rock salt type structure shown in the formula (C), the formula (D) or the formula (E), a spinel type shown in the formula (F) Lithium complex oxide having a structure or a lithium complex phosphate having an olivine type structure shown in the formula (G), etc.
  • 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 ) and the like.
  • M 1 represents at least one element selected from Groups 2 to 15 excluding nickel and manganese.
  • X represents at least one of Group 16 elements 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 ⁇ It is a value within the range of z ⁇ 0.2)
  • Li a M 2 b PO 4 (B) (Wherein, in the formula (B), M2 represents at least one of elements selected from Groups 2 to 15. a and b are 0 ⁇ a ⁇ 2.0, 0.5 ⁇ b ⁇ 2.0) Values within the range of
  • M 3 represents cobalt, magnesium (Mg), aluminum, boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), iron, copper, zinc (Zn), And 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 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 Note that the composition of lithium differs depending on the state of charge and discharge, and the value of f represents the value in the fully discharged state.)
  • M 4 represents at least one of 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 such that 0.8 ⁇ m ⁇ 1.2, 0.005 ⁇ n ⁇ 0.5, ⁇ 0.1 ⁇ p ⁇ 0.2, 0 ⁇ q ⁇ 0. The value is in the range of 1. Note that the composition of lithium varies depending on the state of charge and discharge, and the value of m represents the value in the fully discharged state.
  • Li r Co (1-s) M 5 s O (2-t) F u (E) (Wherein, in the formula (E), M 5 represents at least one of the group consisting of nickel, manganese, magnesium, aluminum, boron, titanium, vanadium, chromium, iron, copper, zinc, molybdenum, tin, calcium, strontium and tungsten)
  • R, s, t and u each represent 0.8 ⁇ r ⁇ 1.2, 0 ⁇ s ⁇ 0.5, ⁇ 0.1 ⁇ t ⁇ 0.2, 0 ⁇ u ⁇ 0.1 Note that the composition of lithium differs depending on the state of charge and discharge, and the value of r represents the value in the fully discharged state.
  • M 6 represents at least one of 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 each satisfy 0.9 ⁇ v ⁇ 1.1, 0 ⁇ w ⁇ 0.6, 3.7 ⁇ x ⁇ 4.1, 0 ⁇ y ⁇ 0.1
  • the composition of lithium differs depending on the state of charge and discharge, and the value of v represents the value in the fully discharged state.
  • Li z M7 PO 4 (G) (Wherein, in the formula (G), M 7 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 within the range of 0.9 ⁇ z ⁇ 1.1, and the composition of lithium varies depending on the state of charge and discharge, and the value of z is a completely discharged state Represents the value in
  • inorganic compounds containing no lithium such as MnO 2 , V 2 O 5 , V 6 O 13 , NiS, MoS and the like can also be mentioned.
  • the positive electrode active material capable of inserting and extracting lithium may be other than those described above.
  • two or more types of positive electrode active materials exemplified above may be mixed in any combination.
  • Binder for example, resin materials such as polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyacrylonitrile (PAN), styrene butadiene rubber (SBR) and carboxymethyl cellulose (CMC), and those resin materials At least one selected from copolymers and the like mainly used is used.
  • PVdF polyvinylidene fluoride
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PAN polyacrylonitrile
  • SBR styrene butadiene rubber
  • CMC carboxymethyl cellulose
  • the conductive agent examples include carbon materials such as graphite, carbon fiber, carbon black, ketjen black and carbon nanotubes, and one of these may be used alone, or two or more of them may be mixed. You may use it.
  • a metal material, a conductive polymer material, or the like may be used as long as the material has conductivity.
  • the negative electrode 22 includes a negative electrode current collector 22A and a negative electrode active material layer 22B provided on both sides of the negative electrode current collector 22A, and the negative electrode active material layer 22B and the positive electrode active material layers 21B 1 and 21B 2 face each other . It is arranged to be.
  • 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 a negative electrode active material capable of inserting and extracting lithium and a binder.
  • the negative electrode active material layer 22B may further contain a conductive agent as necessary.
  • the electrochemical equivalent of the negative electrode 22 or the negative electrode active material is larger than the electrochemical equivalent of the positive electrode 21, and theoretically, lithium metal is not deposited on the negative electrode 22 during charging. Is preferred.
  • the inner surface of the end portion of the inner peripheral side of the anode 22, is not provided the negative electrode active material layer 22B, the anode current collector exposed portion 22C 1 to the inner surface of the anode current collector 22A is exposed is provided.
  • the outer surface of the end portion of the inner peripheral side of the anode 22, is not provided the negative electrode active material layer 22B, the anode current collector exposed portion 22C 2 the outer surface exposed to the anode current collector 22A.
  • This negative electrode current collector exposed portion 22C 2, the negative electrode lead 11C is connected.
  • Negative electrode current collector length of the exposed portion 22C 1 in the winding direction is about one lap longer than the negative electrode current collector length of the exposed portion 22C 2 in the winding direction.
  • the negative electrode active material layer 22B is provided on the inner surface and the outer surface of the end portion on the outer peripheral side of the negative electrode 22, and the inner surface and the outer surface of the negative electrode current collector 22A are not exposed.
  • a negative electrode active material layer 22B is not provided in a portion facing the positive electrode current collector exposed portion 21C 22 in an inner peripheral portion of the negative electrode 22, and a negative electrode current collector exposed portion 22E 1 where the negative electrode current collector 22A is exposed. Is provided.
  • a negative electrode active material layer 22B is not provided in a portion facing the positive electrode current collector exposed portion 21C 21 in an inner peripheral portion of the negative electrode 22, and a negative electrode current collector exposed portion 22E 2 where the negative electrode current collector 22A is exposed. Is provided.
  • the negative electrode active material for example, carbon materials such as non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, graphite, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, organic polymer compound fired body, carbon fiber or activated carbon Can be mentioned.
  • cokes include pitch coke, needle coke, and petroleum coke.
  • An organic polymer compound fired body is a material obtained by firing and carbonizing a polymer material such as a phenol resin or furan resin at an appropriate temperature, and in part, non-graphitizable carbon or graphitizable carbon Some are classified as These carbon materials are preferable because the change of the crystal structure occurring during charge and discharge is very small, high charge and discharge capacity can be obtained, and good cycle characteristics can be obtained.
  • graphite is preferable because it has a large electrochemical equivalent and can obtain high energy density.
  • non-graphitizable carbon is preferable because excellent cycle characteristics can be obtained.
  • the charge / discharge potential is low, specifically, the charge / discharge potential close to that of lithium metal, because 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
  • high energy density can be obtained.
  • the alloy in addition to an alloy made of two or more metal elements, the alloy also includes an alloy containing one or more metal elements and one or more metalloid elements.
  • the structure includes a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, or a mixture of two or more thereof.
  • a metal element or a metalloid element capable of forming an alloy with lithium can be mentioned.
  • 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 mentioned. These may be crystalline or amorphous.
  • the negative electrode active material preferably contains a metal element or metalloid element of Group 4B in the short period periodic table as a constituent element, and more preferably contains at least one of silicon and tin as a constituent element. Silicon and tin have a large ability to insert and extract lithium and can obtain high energy density.
  • a negative electrode active material for example, a simple substance, an alloy or a compound of silicon, a simple substance, an alloy or a compound of tin, and a material having at least a part of one or more phases thereof can be mentioned.
  • an alloy of silicon for example, it is composed of tin, nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium, germanium, bismuth, antimony (Sb) and chromium as a second constituent element other than silicon Included are those comprising at least one of the groups.
  • tin for example, silicon, nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium, germanium, bismuth, antimony, and chromium as a second constituent element other than tin And at least one of the following.
  • Examples of compounds of tin or compounds of silicon include those containing oxygen or carbon, and may contain, in addition to tin or silicon, the above-described second constituent element.
  • the Sn-based negative electrode active material contains cobalt, tin, and carbon as constituent elements, and the content of carbon is 9.9% by mass or more and 29.7% by mass or less, and tin and cobalt
  • the SnCoC containing material whose ratio of cobalt to the sum total of 30 mass% or more and 70 mass% or less is preferable. While being able to obtain high energy density in such a composition range, it is because excellent cycling characteristics can be obtained.
  • the SnCoC-containing material may further contain other constituent elements as needed.
  • the other constituent element is, for example, preferably silicon, iron, nickel, chromium, indium, niobium, germanium, titanium, molybdenum, aluminum, phosphorus (P), gallium or bismuth, and may contain two or more kinds. This is because the capacity or cycle characteristics can be further improved.
  • the SnCoC-containing material has a phase containing tin, cobalt and carbon, and this phase preferably has a low crystalline or amorphous structure. Further, in the SnCoC-containing material, it is preferable that at least a part of carbon which is a constituent element is bonded to a metal element or a metalloid element which is another constituent element.
  • the decrease in the cycle characteristics is considered to be due to the aggregation or crystallization of tin or the like, but it is because such aggregation or crystallization can be suppressed by the combination of carbon with other elements. .
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • the peak of 1s orbital (C1s) of carbon appears at 284.5 eV in an apparatus whose energy is calibrated so that the peak of 4f orbital (Au4f) of a gold atom is obtained at 84.0 eV if it is graphite .
  • it is surface contamination carbon it will appear at 284.8 eV.
  • the charge density of the carbon element is high, for example, when carbon is bonded to the metal element or the metalloid element, the peak of C1s appears in a region lower than 284.5 eV.
  • a peak of C1s is used for correction of the energy axis of the spectrum.
  • the C1s peak of the surface contaminating carbon is 284.8 eV, which is used as an energy standard.
  • the waveform of the C1s peak is obtained as a form including the surface contaminating carbon peak and the carbon peak in the SnCoC-containing material. Therefore, the surface contamination can be determined, for example, by using commercially available software.
  • the peak of carbon and the peak of carbon in the SnCoC-containing material are separated. In the analysis of the waveform, the position of the main peak present on the lowest binding energy side is used as the energy reference (284.8 eV).
  • Other negative electrode active materials also include, for example, metal oxides or polymer compounds capable of inserting and extracting lithium.
  • 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.
  • the polymer compound include polyacetylene, polyaniline, and polypyrrole.
  • Binder for example, at least one selected from resin materials such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyacrylonitrile, styrene butadiene rubber and carboxymethyl cellulose, and copolymers mainly composed of these resin materials, etc. are used.
  • resin materials such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyacrylonitrile, styrene butadiene rubber and carboxymethyl cellulose, and copolymers mainly composed of these resin materials, etc.
  • the conductive agent examples include carbon materials such as graphite, carbon fiber, carbon black, ketjen black and carbon nanotubes, and one of these may be used alone, or two or more of them may be mixed. You may use it.
  • a metal material, a conductive polymer material, or the like may be used as long as the material has conductivity.
  • the separator 23 separates the positive electrode 21 and the negative electrode 22, and allows lithium ions to pass while preventing a short circuit of current due to the contact of the both 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 of these porous films are laminated.
  • a porous membrane made of polyolefin is preferable because it is excellent in the short circuit preventing effect and can improve the safety of the battery by the shutdown effect.
  • polyethylene is preferable as a material for forming the separator 23 because the shutdown effect can be obtained in the range of 100 ° C.
  • the porous membrane 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 have a configuration including a base and a surface layer provided on one side or both sides of the base.
  • the surface layer includes electrically insulating inorganic particles, and a resin material that bonds the inorganic particles to the surface of the base material and bonds the inorganic particles to each other.
  • the resin material may have, for example, a fibrillated three-dimensional network structure in which fibrils are continuously connected to each other.
  • the inorganic particles can be held in a dispersed state without being connected to each other by being supported by the resin material having this three-dimensional network structure.
  • the resin material may bind the surface of the substrate and the inorganic particles without fibrillation. In this case, higher integrity can be obtained.
  • the substrate is a porous layer having porosity. More specifically, the substrate is a porous film composed of an insulating film having high ion permeability and a predetermined mechanical strength, and the electrolyte is held in the pores of the substrate. It is preferable that the base material has a predetermined mechanical strength as a main part of the separator, but also has a high resistance to the electrolyte, a low reactivity, and a property of being difficult to expand.
  • a polyolefin resin such as polypropylene or polyethylene, an acrylic resin, a styrene resin, a polyester resin or a nylon resin as the resin material constituting the base material.
  • polyethylenes such as low density polyethylene, high density polyethylene, linear polyethylene, or low molecular weight wax components thereof, or polyolefin resins such as polypropylene are suitably used because they have suitable melting temperatures and are easy to obtain.
  • a structure in which two or more types of porous membranes are laminated, or a porous membrane formed by melt-kneading two or more types of resin materials may be used. What contains the porous membrane which consists of polyolefin resin is excellent in the separation nature of positive electrode 21 and negative electrode 22, and can reduce the fall of an internal short circuit further.
  • a nonwoven fabric may be used as a base material.
  • Aramid fibers, glass fibers, polyolefin fibers, polyethylene terephthalate (PET) fibers, nylon fibers or the like can be used as the fibers constituting the non-woven fabric. Moreover, it is good also as a nonwoven fabric by mixing these 2 or more types of fibers.
  • the inorganic particles contain at least one of metal oxides, metal nitrides, metal carbides and metal sulfides.
  • metal oxides aluminum oxide (alumina, Al 2 O 3 ), boehmite (hydrated aluminum oxide), magnesium oxide (magnesia, MgO), titanium oxide (titania, TiO 2 ), zirconium oxide (zirconia, ZrO 2) And silicon oxide (silica, SiO 2 ) or yttrium oxide (yttria, Y 2 O 3 ), etc. can be suitably used.
  • silicon nitride (Si 3 N 4 ), aluminum nitride (AlN), boron nitride (BN), titanium nitride (TiN) or the like can be suitably used.
  • metal carbide silicon carbide (SiC) or boron carbide (B 4 C) or the like can be suitably used.
  • metal sulfide barium sulfate (BaSO 4 ) or the like can be suitably used.
  • zeolite M 2 / n O ⁇ Al 2 O 3 ⁇ xSiO 2 ⁇ yH 2 O, M represents a metal element, x ⁇ 2, y ⁇ 0 ) porous aluminosilicates such as layered silicates, titanates Minerals such as barium (BaTiO 3 ) or strontium titanate (SrTiO 3 ) may be used.
  • alumina, titania in particular, one having a rutile structure
  • silica or magnesia is preferably used, and alumina is more preferably used.
  • the inorganic particles have oxidation resistance and heat resistance, and the surface layer on the side facing the positive electrode containing the inorganic particles has high resistance to the oxidizing environment in the vicinity of the positive electrode during charging.
  • the shape of the inorganic particles is not particularly limited, and any of spherical, plate, fibrous, cubic and random shapes can be used.
  • resin materials constituting the surface layer include fluorine-containing resins such as polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene, fluorine-containing rubbers such as vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer and ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, and styrene -Butadiene copolymer or its hydride, acrylonitrile-butadiene copolymer or its hydride, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer or its hydride, methacrylic acid ester-acrylic acid ester copolymer, styrene-acrylic acid ester Copolymers, acrylonitrile-acrylic acid ester copolymers, ethylene propylene rubber, polyvinyl alcohol, rubber such as polyvinyl acetate, ethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose Cellu
  • resin materials may be used alone or in combination of two or more.
  • fluorine-based resins such as polyvinylidene fluoride are preferable from the viewpoint of oxidation resistance and flexibility, and it is preferable to contain an aramid or polyamideimide from the viewpoint of heat resistance.
  • the particle size of the inorganic particles 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 cost effective. On the other hand, when it is larger than 10 ⁇ m, the distance between the electrodes becomes large, the sufficient amount of the active material can not be obtained in a limited space, and the battery capacity becomes low.
  • a slurry composed of a matrix resin, a solvent and an inorganic substance is applied on a substrate (porous membrane), and passed through a poor solvent of matrix resin and a solvent bath of the above solvent.
  • a method of separating and drying can be used.
  • the inorganic particle mentioned above may be contained in the porous film as a base material.
  • the surface layer may be made of only a resin material without containing inorganic particles.
  • the separator 23 is impregnated with an electrolytic solution which is a liquid electrolyte.
  • the electrolytic solution contains a solvent and an electrolyte salt dissolved in the solvent.
  • the electrolytic solution may contain known additives in order to improve the battery characteristics.
  • cyclic carbonates such as ethylene carbonate or propylene carbonate can be used, and it is preferable to use one of ethylene carbonate and propylene carbonate, particularly a mixture of both. It is because cycle characteristics can be improved.
  • chain carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate or methyl propyl carbonate are preferably mixed and used. It is because high ion conductivity can be obtained.
  • the solvent preferably further contains 2,4-difluoroanisole or vinylene carbonate. This is because 2,4-difluoroanisole can improve the discharge capacity, and vinylene carbonate can improve the cycle characteristics. Therefore, it is preferable to mix and use these because the discharge capacity and cycle characteristics can be improved.
  • the compound which substituted the hydrogen of at least one part of these non-aqueous solvents by the fluorine may improve the reversibility of electrode reaction depending on the kind of electrode to combine, it may be preferable.
  • Examples of the electrolyte salt include lithium salts, and one type may be used alone, or two or more types may be mixed and used.
  • lithium salts LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , LiCH 3 SO 3 , LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiC (SO 2 CF) 3 ) 3 , LiAlCl 4 , LiSiF 6 , LiCl, lithium difluoro [oxolato-O, O ′] borate, lithium bisoxalate borate, LiBr and the like.
  • LiPF 6 is preferable because it can obtain high ion conductivity and can improve cycle characteristics.
  • the positive electrode potential (vs Li / Li + ) in the fully charged state is preferably more than 4.20 V, more preferably 4.25 V or more, still more preferably more than 4.40 V, particularly preferably 4.45 V or more, most preferably Is 4.50 V or more.
  • the positive electrode potential (vs Li / Li + ) in the fully charged state may be 4.20 V or less.
  • the upper limit value of the positive electrode potential (vs Li / Li + ) in the fully charged state is not particularly limited, but is preferably 6.00 V or less, more preferably 5.00 V or less, still more preferably 4.80 V or less Particularly preferably, it is 4.70 V or less.
  • the positive electrode 21 is divided into first and second positive electrodes 21 1 and 21 2 , and the first and second positive electrodes 21 1 and 21 2 are obtained.
  • the positive electrode leads 11A and 11B are attached to 2 respectively, one end of each of the positive electrode leads 11A and 11B is drawn out of the exterior material 30, and electrically connected outside the exterior material 30 is adopted.
  • the merit that the resistance can be reduced can be enjoyed, and the short circuit current from the first positive electrode 211 where the short circuit 41 does not occur will always go through the positive electrode leads 11A and 11B. Therefore, the short circuit current flowing into the short circuit portion is reduced, and as a result, the safety is improved.
  • the decrease in energy density by adopting this configuration is slight. Therefore, a battery having high safety can be obtained while suppressing a decrease in energy density.
  • the first positive electrode 21 1 is manufactured 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 the 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, this positive electrode mixture slurry is coated on both surfaces of the cathode current collector 21A 1. Subsequently, drying the solvent contained in the coating film, to form a cathode active material layer 21B 1 by compression molding by a roll press machine or the like.
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • a first positive electrode 21 1 having one end portion (the winding after the inner peripheral side becomes the end) to the positive electrode current collector exposed portion 21C 11, C 12 are obtained.
  • the positive electrode current collector exposed portion 21C 12, the positive electrode after the lead 11A was attached by welding or the like, a positive electrode current collector exposed portion 21C 12, positive electrode current collector exposed portion 21C 12 and a positive electrode active material having a sealant 12A and a stepped portion at the boundary of the layer 21B 1 covered by a protective tape @ 13 C 12.
  • a positive electrode current collector exposed portion 21C 11, covered by a protective tape @ 13 C 11 a stepped portion at the boundary of the positive electrode current collector exposed portion 21C 11 and the cathode active material layer 21B 1.
  • the second cathode 21 2 fabricated as follows. First, as in the first positive electrode 21 1 of the manufacturing process, to form a cathode active material layer 21B 2 on both surfaces of the cathode current collector 21A 2. Thus, a second cathode 21 2 at one end the positive electrode current collector exposed portion 21C (the end portion serving as an inner circumferential side after the winding) 21, 21C 22, and the other end portion (winding the second positive electrode 21 2 is obtained having a positive electrode current collector exposed portion 21D 21, 21D 22 on the end portion) of the outer peripheral side after the dose.
  • 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 to form a paste-like negative electrode mixture slurry. Make Next, the negative electrode mixture slurry is applied to both surfaces of the negative electrode current collector 22A, the solvent is dried, and compression molding is performed using a roll press machine or the like to form the negative electrode active material layer 22B. Thus, the negative electrode collector exposed portions 22C 1 and 22C 2 are provided at one end (the end that becomes the inner peripheral side after winding), and the negative electrode collector exposed portions 22E 1 and 22E are provided at the middle peripheral portion. The negative electrode 22 having 2 is obtained. Subsequently, the negative electrode current collector exposed portion 22C 2, attaching a negative electrode lead 11C having a sealant 12C by welding or the like.
  • a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone
  • the wound electrode assembly 20 is manufactured as follows. First, after the wound many times in the longitudinal direction is wound around the first positive electrode 21 1 and the anode 22 around the flat core with the separator 23, and a second positive electrode 21 2 and the negative electrode 22 separator The coil is wound around the flat core via a plurality of turns 23 and wound in the longitudinal direction a number of times. Subsequently, a protective tape (not shown) is adhered to the outermost periphery to obtain an electrode assembly 20.
  • the electrode body 20 is accommodated in the exterior material 30 as follows. First, a rectangular exterior material 30 is prepared, and of the surface on the second resin layer side, embossing is applied to one of the regions divided into two by the central portion 30A in the long side direction of the exterior material 30. , Forming the housing portion 32. Next, the electrode body 20 is accommodated in the accommodation portion 32 such that the positive electrode leads 11A and 11B and the negative electrode lead 11C are drawn out from the short side of the package 30. Then, the exterior material 30 is folded back with the central portion 30A at the bottom, and the sides are overlapped.
  • the sealants 12A, 12B and 12C which the positive electrode leads 11A and 11B and the negative electrode lead 11C respectively have are made to be pinched by the peripheral portion of the exterior material 30.
  • the sealant 12A, 12B is inserted between the package 30 and the positive electrode leads 11A, 11B and between the positive electrode leads 11A, 11B, and the sealant 12C is packaged in the package 30 and the negative electrode lead. It may be inserted between it and 11C.
  • the second positive electrode 21 1, 21 2 is divided into first, second positive electrode 21 1, 21 2 have positive electrode leads 11A and 11B, respectively, and the positive electrode leads 11A and 11B are electrically connected to each other on the outside of the package 30.
  • the positive electrode 21 is divided into two adjacent electrodes in the winding direction, but the positive electrode 21 may be divided into three or more adjacent electrodes in the winding direction. Good.
  • the upper limit of the number of divisions of the positive electrode 21 is preferably 1/2 or less of the number N of layers of the electrode body 20.
  • the number of layers of the electrode body 20 is an odd number, it is preferable that the number of layers is equal to or less than half of (the number of layers N-1 of the electrode body 20).
  • the thickness of the battery 10 is increased by the increase of the number of positive electrode leads.
  • the current may be concentrated on the positive electrode lead at the time of the occurrence of a short circuit, which may lower the safety.
  • the positive electrode active material layers 21B1 and 21B2 are collectively referred to as a positive electrode active material layer 21B without distinction. From the position P A where the facing portion of the positive electrode active material layer 21 B and the negative electrode active material layer 22 B starts to the position P B where it ends, the number of pairs of the positive electrode 21 and the negative electrode 22 via the separator 23 It is defined as the number of layers.
  • the number of turns of the pair of the positive electrode 21 and the negative electrode 22 is counted.
  • the number of turns of the pair of the positive electrode 21 and the negative electrode 22 through the separator 23 is eight according to the above definition. Therefore, the number of layers of the electrode body 20 shown in FIG. 5 is eight.
  • the positive electrode 21 is divided into two electrodes so as to be adjacent to each other in the winding direction.
  • two or more electrodes are arranged such that the negative electrode 22 is adjacent to each other in the winding direction. It may be divided into two or more electrodes so that both the positive electrode 21 and the negative electrode 22 may be adjacent in the winding direction.
  • the positive electrode leads 11A and 11B are provided so as to overlap in the thickness direction of the electrode body 20.
  • the positive electrode leads 11A and 11B have the thickness of the electrode body 20. It may be provided so as not to overlap in the direction.
  • the positive electrode leads 11A and 11B are electrically connected outside the package 30 by a conductive member such as a metal plate or a circuit board.
  • the positive electrode lead 11A, 11B, respectively, the first positive electrode 21 1 has been described as being provided on the inner end of the second cathode 21 2, a positive electrode lead
  • the position where 11A and 11B are provided is not limited to this.
  • the positive electrode lead 11A is provided at an end portion of the first cathode 21 1 of the inner peripheral side, and may be the positive electrode lead 11B is provided at an end portion of the second cathode 21 and second outer peripheral side.
  • Positive electrode lead 11A is provided at an end portion of the first cathode 21 1 of the outer peripheral side, and may be the positive electrode lead 11B is provided at the inner end of the second positive electrode 21 2.
  • the positive electrode leads 11A and 11B may be provided at the end portions on the outer peripheral side of the first and second positive electrodes 21 1 and 21 2 respectively.
  • first, second cathode 21 2 located on the outer peripheral side of the second positive electrode 21 1, 21 2 are preferably the end portion of the inner peripheral side and has a positive electrode lead 11B. It is because security can be improved more.
  • the type of the battery 10 is not limited to this.
  • a lead storage battery, a lithium ion polymer secondary battery, an all solid battery, a nickel hydrogen battery, a nickel cadmium battery, a nickel iron battery, a nickel zinc battery, a silver oxide zinc battery, etc. may be used.
  • the shape of the electrode body 20 is not limited to this.
  • a cylindrical or cubic shape It may be polyhedral.
  • the battery 10 is not limited to a general battery having rigidity, and may be a flexible battery that can be mounted on a smart watch, a head mounted display, or a wearable terminal such as iGlass (registered trademark).
  • the configuration in which the electrode includes the current collector and the active material layer has been described as an example, but the configuration of the electrode is not limited to this.
  • the electrode may be configured of only the active material layer.
  • the electrolyte is not limited to this.
  • the battery 10 is provided with an electrolyte layer including an electrolytic solution and a polymer compound serving as a holder for holding the electrolytic solution between the positive electrode 21 and the separator 23 and between the negative electrode 22 and the separator 23 You may In this case, the electrolyte may be gelled.
  • the electrolytic solution is the same as the electrolytic solution according to the first embodiment.
  • the polymer compound 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 preferred.
  • an inorganic substance similar to the inorganic substance described in the description of the resin layer of the separator 23 in the first embodiment may be included in the electrolyte layer. It is because heat resistance can be improved more.
  • the positive electrode leads 11A and 11B and the negative electrode lead 11C are drawn from the top side of the package 30, but they may be drawn from the side or from the bottom side. It may be When the positive electrode leads 11A and 11B and the negative electrode lead 11C are derived from the bottom side, the electrode body 20 is sandwiched between two rectangular exterior members 30, and the four sides of the two exterior members 30 are sealed. It should just be set as. Further, the positive electrode leads 11A and 11B and the negative electrode lead 11C may be derived in different directions.
  • the positive electrode leads 11A and 11B are provided so as to overlap in the thickness direction of the electrode body 20 and are electrically connected outside the exterior material 30, but the seal portion 31A It may be electrically connected.
  • the short-circuit current is higher than in the case where the positive electrode leads 11A and 11B are connected at the seal portion. The safety distance is further improved because the distance through the contact becomes longer and the short circuit current flowing into the short circuit becomes smaller.
  • the length of the positive electrode current collector exposed portion 21D 11 in the winding direction is about half circumference longer than the length of the positive electrode current collector exposed portion 21D 12 in the winding direction.
  • the outer surface of the end portion of the outer peripheral side of the anode 22, is not provided the negative electrode active material layer 22B, the anode current collector exposed portion 22D 2 in which the outer surface is exposed in the anode current collector 22A.
  • first cathode 21 1 of the inner peripheral-side facing portion 24A provided in, if not particularly distinguished 24B is described as facing portion 24.
  • the positive electrode current collector exposed portion 21D 21 on the outer circumferential side of the second positive electrode 212 and the negative electrode current collector exposed portion 22D 2 on the outer circumferential side of the negative electrode 22 constitute an opposing portion 27A opposed via the separator 23. ing.
  • the facing portions 24A, 24B, 25A, 26B, 27A are preferably at least 1 ⁇ 4 or more, based on the tops of the unwound portions of the facing portions 24A, 24B, 25A, 26B, 27A from the viewpoint of improving safety. More preferably, it is provided over a range of a half turn or more, still more preferably one turn or more.
  • the rewound portion means a curved portion of the facing portions 24A, 24B, 25A, 26B, 27A of the current collector exposed portions, and the facing portions 24A, 24B, 25A, 26B of the current collector exposed portions. , 27A when it is unfolded so as to be bent means the bent portion.
  • the facing portions 24A, 24B, 25A, 26B, and 27A preferably have two or less turns on the basis of the top of the folded portions of the facing portions 24A, 24B, 25A, 26B, and 27A from the viewpoint of suppressing a decrease in energy density. More preferably, it is provided over the range of 1 round or less.
  • the first positive electrode 21 1 of the inner circumferential side, respectively opposing portions 24,25A on the outer peripheral side is provided, the second cathode 21 and second inner circumferential side, respectively on the outer peripheral side face Portions 26B and 27A are provided. Therefore, the safety can be further improved.
  • the configuration of the facing portion in the electrode body 20A is not limited to that in the above-described second embodiment, and for example, the configuration of the facing portion described below may be adopted.
  • FIG. 7 shows a first modification of the electrode assembly 20A.
  • the inner surface of the end portion of the outer peripheral side of the anode 22, is not provided the negative electrode active material layer 22B, the anode current collector exposed portion 22D 1 in which the inner surface of the anode current collector 22A is exposed is provided.
  • the negative electrode active material layer 22B is not provided on the outer peripheral surface of the end portion on the outer peripheral side of the negative electrode 22, and the negative electrode current collector 22A is not exposed.
  • the positive electrode current collector exposed portion 21D 22 on the outer circumferential side of the second positive electrode 212 and the negative electrode current collector exposed portion 22D 1 on the outer circumferential side of the negative electrode 22 constitute an opposing portion 27B opposed via the separator 23. ing.
  • FIG. 8 shows a second modification of the electrode assembly 20A.
  • the inner surface of the end portion of the outer peripheral side of the anode 22, is not provided the negative electrode active material layer 22B, the anode current collector exposed portion 22D 1 in which the inner surface of the anode current collector 22A is exposed is provided.
  • the outer surface of the end portion of the outer peripheral side of the anode 22, is not provided the negative electrode active material layer 22B, the anode current collector exposed portion 22D 2 in which the outer surface is exposed in the anode current collector 22A.
  • the positive electrode current collector exposed portion 21D 21 on the outer circumferential side of the second positive electrode 212 and the negative electrode current collector exposed portion 22D 2 on the outer circumferential side of the negative electrode 22 constitute an opposing portion 27A opposed via the separator 23.
  • the positive electrode current collector exposed portion 21D 22 on the outer circumferential side of the second positive electrode 212 and the negative electrode current collector exposed portion 22D 1 on the outer circumferential side of the negative electrode 22 constitute an opposing portion 27B opposed via the separator 23. ing.
  • the facing portions 27A and 27B are preferably at least 1 ⁇ 4 or more around the top of the unwinding portion of the facing portions 27A and 27B from the viewpoint of improving safety. More preferably, it is provided over a range of a half turn or more, still more preferably one turn or more. From the viewpoint of suppressing a decrease in energy density, the facing portions 27A and 27B are preferably provided in a range of 2 turns or less, more preferably 1 turn or less on the basis of the top of the folded portions of the facing portions 27A, 27B. It is done.
  • the second embodiment has described the case where the electrode body 20 has the facing portions 24, 25A, 26B, 27A, at least one of the facing portions 24, 25A, 26B, 27A of the electrode body 20 is You may have it.
  • the electrode body 20 preferably has one or more and four or less of the facing portions among the facing portions 24, 25A, 26B, 27A, and the facing portions 24, 25A, It is more preferable to have two or more and four or less opposing parts of 26B, 27A, and have three or more but four or less of the opposing parts 24, 25A, 26B, 27A. It is even more preferred that all four of the facing portions 24, 25A, 26B, 27A be present.
  • the inner surface of the first positive electrode 21 1 of the inner circumferential side, respectively facing portion 24A on the outer surface there has been described a case where 24B are provided, one of the opposing portions 24A, 24B May be provided. Further, in the second embodiment has described the case where the opposing portion 25A is provided on the inner surface of the first positive electrode 21 1 of the outer peripheral side, facing the outer surface of the first positive electrode 21 1 of the outer peripheral side parts can may be provided, the inner surface of the first positive electrode 21 1 of the outer peripheral side, may be opposed portions respectively on the outer surface is provided.
  • the facing portion 26B is provided on the outer surface of the second cathode 21 and second inner peripheral side, facing the inside surface of the second cathode 21 and second inner peripheral side parts can may be provided, the inner surface of the second cathode 21 and second inner peripheral side, may be opposed portions respectively on the outer surface is provided.
  • the opposing portion 27A is provided on the inner surface of the second cathode 21 and second outer peripheral side, facing the outer surface of the second cathode 21 and second outer peripheral side parts can may be provided, the inner surface of the second cathode 21 and second outer peripheral side, may be opposed portions respectively on the outer surface is provided.
  • Facing portion of the positive electrode current collector exposed portion and the negative electrode current collector exposed portion is opposed, it may be provided to the first cathode 21 1 other than both end portions (i.e. intermediate peripheral portion), a second it may be provided to the cathode 21 2 other than both end portions (i.e. intermediate peripheral portion).
  • the facing portion where the positive electrode current collector exposed portion and the negative electrode current collector exposed portion are opposed is at least one of the first and second positive electrodes 21 1 and 21 2 , It is preferably provided on at least one of the inner peripheral side and the outer peripheral side, and more preferably provided on the outer peripheral side of at least one of the first and second positive electrodes 21 1 and 21 2 , It is even more preferable to provide on the outer peripheral side of the first and second positive electrodes 21 1 and 21 2 . Further, from the viewpoint of improving safety, the facing portion is provided on the outer peripheral side of the second positive electrode 21 2 positioned on the outer peripheral side among the first and second positive electrodes 21 1 and 21 2. preferable.
  • the positive electrode 21 may be divided into two or more electrodes.
  • the facing portion where the positive electrode current collector exposed portion and the negative electrode current collector exposed portion face each other is It is preferably provided on at least one of the inner peripheral side and the outer peripheral side of at least one of the divided electrodes, and is provided on the outer peripheral side of at least one of the divided electrodes. It is more preferable that it is provided on the outer peripheral side of all the divided electrodes. Further, from the viewpoint of improving safety, it is preferable that the facing portion be provided on the outer peripheral side of the electrode positioned on the outermost peripheral side among the divided electrodes.
  • the electronic device 400 includes the electronic circuit 401 of the electronic device main body and the battery pack 300.
  • the battery pack 300 is electrically connected to the electronic circuit 401 via the positive electrode terminal 331a and the negative electrode terminal 331b.
  • the electronic device 400 has, for example, a configuration in which the user can attach and detach the battery pack 300.
  • 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 can not remove the battery pack 300 from the electronic device 400. May be
  • the positive electrode terminal 331a and the negative electrode terminal 331b of the battery pack 300 are connected to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of a charger (not shown), respectively.
  • the positive electrode terminal 331a and the negative electrode terminal 331b of the battery pack 300 are connected to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the electronic circuit 401, respectively.
  • the electronic device 400 for example, a laptop personal computer, a tablet computer, a mobile phone (for example, a smartphone), a personal digital assistant (PDA), a display device (LCD, EL display, electronic paper, etc.), imaging Devices (eg digital still cameras, digital video cameras etc.), audio devices (eg portable audio players), game machines, cordless handsets, electronic books, electronic dictionaries, radios, 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 devices, toys, medical devices, robots, road conditioners, traffic lights, etc. It is, but not such limited thereto.
  • 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.
  • Battery pack 300 includes battery assembly 301 and charge / discharge circuit 302.
  • the battery assembly 301 is configured by connecting a plurality of secondary batteries 301 a in series and / or in parallel.
  • the plurality of secondary batteries 301a are connected to, for example, n parallel m series (n and m are positive integers).
  • FIG. 9 shows an example in which six secondary batteries 301 a are connected in two parallel three series (2P3S).
  • the battery according to the first or second embodiment is used as the secondary battery 301a.
  • a battery according to a modification of the first or second embodiment may be used as the secondary battery 301a.
  • the battery pack 300 includes the assembled battery 301 configured of the plurality of secondary batteries 301a
  • the configuration in which the battery pack 300 includes the single rechargeable battery 301a instead of the assembled battery 301 is described. It may be adopted.
  • the charge and discharge circuit 302 is a control unit that controls charge and discharge of the assembled battery 301. Specifically, at the time of charging, the charge and discharge circuit 302 controls charging of the battery assembly 301. On the other hand, at the time of discharge (that is, when the electronic device 400 is used), the charge / discharge circuit 302 controls discharge to the electronic device 400.
  • FIG. 10 schematically shows an example of the configuration of a hybrid vehicle that employs a series hybrid system to which the present disclosure is applied.
  • the series hybrid system is a car that travels by a power drive conversion device using power generated by a generator driven by an engine or power stored in a battery.
  • the hybrid vehicle 7200 includes an engine 7201, a generator 7202, an electric power driving force converter 7203, a driving wheel 7204 a, a driving wheel 7204 b, a wheel 7205 a, a wheel 7205 b, a battery 7208, a vehicle control device 7209, various sensors 7210, and a charging port 7211. Is mounted.
  • the power storage device of the present disclosure described above is applied to the battery 7208.
  • Hybrid vehicle 7200 travels using electric power / driving force conversion device 7203 as a power source.
  • An example of the electric power driving force converter 7203 is a motor.
  • the electric power driving force converter 7203 is operated by the electric power of the battery 7208, and the rotational force of the electric power driving force converter 7203 is transmitted to the driving wheels 7204a and 7204b.
  • DC-AC direct current to alternating current
  • AC to DC conversion AC to DC conversion
  • the power drive conversion device 7203 can be applied to either an alternating current motor or a direct current motor.
  • the various sensors 7210 control the engine speed via the vehicle control device 7209 and control the opening degree (throttle opening degree) of a throttle valve (not shown).
  • the various sensors 7210 include a speed sensor, an acceleration sensor, an engine speed sensor, and the like.
  • the rotational power of the engine 7201 is transmitted to the generator 7202, which can store the power generated by the generator 7202 in the battery 7208.
  • the battery 7208 can be connected to a power supply external to the hybrid vehicle to receive power from the external power supply using the charging port 7211 as an input port, and store the received power.
  • an information processing apparatus may be provided which performs information processing related to vehicle control based on information related to the secondary battery.
  • an information processing apparatus there is, for example, an information processing apparatus that displays a battery remaining amount based on information on a battery remaining amount.
  • the present disclosure is also effective for a parallel hybrid vehicle in which the engine and motor outputs are both drive sources, and the engine only travels, the motor alone travels, and the engine and motor travel are appropriately switched and used. It is applicable. Furthermore, the present disclosure can be effectively applied to a so-called electric vehicle that travels by driving only by a drive motor without using an engine.
  • the example of the hybrid vehicle 7200 to which the technology according to the present disclosure can be applied has been described above.
  • the technology according to the present disclosure can be suitably applied to the battery 7208 among the configurations described above.
  • the house 9001 is provided with a power generation device 9004, a power consumption device 9005, a power storage device 9003, a control device 9010 for controlling each device, a smart meter 9007, and a sensor 9011 for acquiring various information.
  • the respective devices are connected by a power network 9009 and an information network 9012.
  • a solar cell, a fuel cell, or the like is used as the power generation device 9004, and the generated electric power is supplied to the power consumption device 9005 and / or the power storage device 9003.
  • the power consumption device 9005 is, for example, a refrigerator 9005a, an air conditioner 9005b, a television receiver 9005c, and a bath 9005d.
  • the power consumption device 9005 includes an electric vehicle 9006.
  • An electric vehicle 9006 is an electric car 9006 a, a hybrid car 9006 b, and an electric bike 9006 c.
  • Power storage device 9003 is formed of a secondary battery or a capacitor.
  • the lithium ion battery may be a stationary type or may be used in the electric vehicle 9006.
  • the smart meter 9007 has a function of measuring the usage amount of commercial power and transmitting the measured usage amount to the power company.
  • the power network 9009 may combine one or more of direct current feed, alternating current feed, and non-contact feed.
  • the various sensors 9011 are, for example, a human sensor, an illuminance sensor, an object detection sensor, a power consumption sensor, a vibration sensor, a contact sensor, a temperature sensor, an infrared sensor, and the like. Information acquired by the various sensors 9011 is transmitted to the control device 9010. By the information from the sensor 9011, the state of the weather, the state of a person, etc. are grasped, and the power consumption device 9005 can be automatically controlled to minimize energy consumption. Furthermore, the control device 9010 can transmit information on the home 9001 to an external power company or the like via the Internet.
  • the power hub 9008 performs processing such as branching of power lines and DC / AC conversion.
  • a communication method of the information network 9012 connected to the control device 9010 a method using a communication interface such as UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter: transmission / reception circuit for asynchronous serial communication), Bluetooth (registered trademark), ZigBee (registered trademark) , Wi-Fi, and other wireless communication standards.
  • the Bluetooth (registered trademark) system is applied to multimedia communication, and can perform one-to-many connection communication.
  • ZigBee (registered trademark) uses the physical layer of IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15.4. IEEE 802.15.4 is a name of a short distance wireless network standard called PAN (Personal Area Network) or W (Wireless) PAN.
  • the control device 9010 is connected to an external server 9013.
  • the server 9013 may be managed by any one of a house 9001, a power company, and a service provider.
  • the information transmitted and received by the server 9013 is, for example, power consumption information, life pattern information, power rates, weather information, natural disaster information, and information on power transactions.
  • These pieces of information may be transmitted and received from a home power consumption device (for example, a television receiver), but may be transmitted and received from a device outside the home (for example, a cellular phone or the like).
  • These pieces of information may be displayed on a device having a display function, for example, a television receiver, a mobile phone, a PDA (Personal Digital Assistants), or the like.
  • a control device 9010 that controls each unit is configured of a central processing unit (CPU), a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), and the like, and is stored in the power storage device 9003 in this example.
  • Control device 9010 is connected to power storage device 9003, household power generation device 9004, power consumption device 9005, various sensors 9011, server 9013, and information network 9012, and has a function to adjust, for example, the usage amount of commercial power and the power generation amount. have. In addition, it may be provided with the function etc. which trade in the electric power market.
  • the power storage device 9003 may store the generated power of not only the centralized power system 9002 such as the thermal power 9002 a, the nuclear power 9002 b, and the hydraulic power 9002 c but also the home power generation device 9004 (solar power generation, wind power generation). it can. Therefore, even if the power generated by the household power generation device 9004 fluctuates, control can be performed such that the amount of power to be transmitted to the outside can be made constant or discharge can be performed as necessary.
  • the power obtained by solar power generation is stored in power storage device 9003, and late-night power with low charge is stored in power storage device 9003 at night, and the power stored by power storage device 9003 is discharged in the time zone where the charge in the daytime is high. Can also be used.
  • control device 9010 is stored in power storage device 9003
  • it may be stored in smart meter 9007 or may be configured alone.
  • power storage system 9100 may be used for a plurality of households in an apartment house, or may be used for a plurality of detached houses.
  • the “foil-foil facing portion” refers to an aluminum foil exposed without being covered by the positive electrode active material layer (positive electrode current collector) and an unexposed member exposed by the negative electrode active material layer.
  • the opposing part which faced with the copper foil (negative electrode collector) via the separator, what was provided over the range of 1/4 round or more on the basis of the top part of a rewind part.
  • Example 1 (Production process of inner peripheral side positive electrode)
  • the inner peripheral side positive electrode (first positive electrode) was produced as follows. First, 96 parts by mass of lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) as a positive electrode active material, 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder, and 1 part by mass of carbon black as a positive electrode conductive agent were mixed to obtain a positive electrode mixture . Next, the positive electrode mixture was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as an organic solvent to obtain a paste-like positive electrode mixture slurry.
  • LiCoO 2 lithium cobalt composite oxide
  • polyvinylidene fluoride as a binder
  • carbon black as a positive electrode conductive agent
  • the positive mix slurry was dried and the positive electrode active material layer was formed.
  • the application position of the positive electrode material mixture slurry is set so that the foil-foil facing portion is not formed at the inner peripheral side and outer peripheral side end of the inner peripheral side positive electrode after winding. It was adjusted.
  • the positive electrode active material layer was compression molded using a roll press to produce an inner peripheral side positive electrode having a strip shape.
  • a positive electrode lead made of aluminum coated with a sealant material was welded to the positive electrode current collector exposed portion formed at the end portion on the inner peripheral side after winding.
  • the negative electrode was produced as follows. First, 90 parts by mass of graphite powder as a negative electrode active material and 10 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder were mixed to obtain a negative electrode mixture. Next, the negative electrode mixture was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as an organic solvent to obtain a paste-like negative electrode mixture slurry. Subsequently, a negative electrode mixture slurry was applied on both sides of a negative electrode current collector (6 ⁇ m thick strip-shaped electrolytic copper foil) using a coating apparatus, and then the negative electrode mixture slurry was dried to form a negative electrode active material layer. . At this time, as shown in FIG.
  • the application position of the negative electrode material mixture slurry is set so that the foil-foil facing portion is not formed at the inner and outer peripheral end of the inner and outer peripheral positive electrodes after winding. It was adjusted.
  • the negative electrode active material layer was compression-molded using a roll press to produce a strip-shaped negative electrode.
  • a nickel negative electrode lead coated with a sealant material was welded to the negative electrode current collector exposed portion formed at the end portion on the inner circumferential side after winding.
  • An electrode body was produced as follows. First, the inner positive electrode and the negative electrode are wound in the longitudinal direction via a separator (a microporous polyethylene film with a thickness of 25 ⁇ m), and then the outer positive electrode and the negative electrode are wound in the longitudinal direction via the separator. An electrode body having a flat shape was produced. Under the present circumstances, the winding position of the inner peripheral side positive electrode and the outer peripheral side positive electrode was adjusted so that two positive electrode leads may overlap with the thickness direction of an electrode body. Thereafter, a protective tape was attached to the outermost periphery.
  • a separator a microporous polyethylene film with a thickness of 25 ⁇ m
  • EC ethylene carbonate
  • PC propylene carbonate
  • DC diethyl carbonate
  • LiPF 6 lithium hexafluorophosphate
  • Step of containing electrode body First, as a packaging material, a moisture-proof aluminum laminate film was prepared, in which a nylon film of 25 ⁇ m thickness, an aluminum foil of 40 ⁇ m thickness, and a polypropylene film of 30 ⁇ m thickness were laminated in order from the outermost layer. Next, among the surfaces on the polypropylene film side of the aluminum laminate film, one of the two areas divided by the center position in the long side direction of the aluminum laminate film is embossed and an embossed part is formed as a storage space did.
  • the two positive electrode leads and the one negative electrode lead are led out from the short side of the aluminum laminate film, and the electrode body is housed in the embossed portion, and the aluminum laminate film is folded back at the center position.
  • the sides were superimposed.
  • two sides out of the three sides of the laminated aluminum laminate film are heat-sealed, one side is not heat-sealed, leaving an opening, and an electrolyte is injected from this opening,
  • the electrode body was sealed with a laminate film by heat-sealing the sides under reduced pressure.
  • the two positive electrode leads were electrically connected outside the package by welding. Thereby, the intended laminate type battery was obtained.
  • Examples 2 to 15 As shown in Table 1, the inner peripheral positive electrode and the outer peripheral positive electrode are formed so that a foil-foil opposing portion is formed or not formed at the inner and outer peripheral end of the inner and outer peripheral positive electrodes after winding.
  • the application position of the positive electrode mixture slurry was adjusted in the preparation process of 1, and the application position of the negative electrode mixture slurry was adjusted in the preparation process of the negative electrode.
  • a battery was obtained in the same manner as in Example 1 except for the above.
  • Example 16 As shown in FIG. 5 and Table 1, the inner peripheral side positive electrode and the outer peripheral side positive electrode are formed such that a foil-foil opposing portion is formed at the inner peripheral side and the outer peripheral side end of the inner and outer peripheral side positive electrodes after winding.
  • the application position of the positive electrode mixture slurry was adjusted in the preparation step, and the application position of the negative electrode mixture slurry was adjusted in the preparation step of the negative electrode.
  • a battery was obtained in the same manner as the inner peripheral positive electrode except for this.
  • Example 17 A battery was obtained in the same manner as in Example 16 except that the positive electrode lead was welded to the positive electrode current collector exposed portion formed at the end portion on the outer peripheral side after winding in the manufacturing process of the inner peripheral side positive electrode.
  • Example 18 A battery was obtained in the same manner as in Example 16 except that the positive electrode lead was welded to the positive electrode current collector exposed portion formed at the end portion on the outer peripheral side after winding in the manufacturing process of the outer peripheral side positive electrode.
  • Example 19 In the manufacturing process of the inner peripheral side positive electrode, the positive electrode lead is welded to the positive electrode current collector exposed portion formed on the end portion which becomes the outer peripheral side after winding, and in the manufacturing process of the outer peripheral side positive electrode, the outer peripheral side after winding A battery was obtained in the same manner as in Example 16 except that the positive electrode lead was welded to the positive electrode current collector exposed portion formed at the end portion.
  • Example 20 A battery was obtained in the same manner as in Example 1 except that one undivided positive electrode was used as the positive electrode and the inner negative electrode and the outer negative electrode were used as the negative electrode.
  • Comparative Example 1 A battery was obtained in the same manner as in Example 1 except that the two positive electrode leads were electrically connected to each other on the inner side of the package by welding.
  • Comparative Example 2 A battery was obtained in the same manner as Example 1, except that one undivided positive electrode was used as the positive electrode.
  • the undivided positive electrode was obtained in the same manner as the first positive electrode of Example 1 except that the lengths were different.
  • Comparative Example 3 First, two electrode bodies having a flat shape were produced. These electrode bodies were obtained in the same manner as the electrode body of Comparative Example 2 except that the number of turns was different. Next, a battery was obtained in the same manner as in Example 1 except that the two electrode bodies were stacked and accommodated in a laminate film and sealed.
  • Table 1 shows the configurations and evaluation results of the batteries of Examples 1 to 20 and Comparative Example 1.
  • Table 2 shows the configurations and evaluation results of the batteries of Comparative Examples 2 to 6.
  • the symbol “ ⁇ ” indicates a configuration with a foil-foil facing portion
  • the symbol “x” indicates a configuration without a foil-foil opposing portion.
  • FIG. 12A shows a foil of evaluation results of a battery having a structure in which the electrode is not divided (hereinafter referred to simply as “non-divided structure”) and a battery of a structure in which the electrode is divided (hereinafter referred to simply as “divided structure”).
  • non-divided structure a structure in which the electrode is not divided
  • divided structure a battery of a structure in which the electrode is divided
  • the onset of the above effects is presumed to be due to the following reasons.
  • the foil-foil opposing portion is disposed at the outer peripheral end of the battery having the non-division structure, the current flowing into the short circuit portion increases, but the resistance itself is small and the amount of heat generation is small.
  • the foil-foil opposing portion is disposed at the end of the outer peripheral side of the outer peripheral electrode in the non-divided battery, short circuiting is performed while taking advantage of the resistance reduction effect of the shorting portion by the disposition of the foil-foil opposing portion.
  • the effect of reducing the current itself is synergistic with the arrangement of the foil-foil facing portion. Therefore, the safety can be improved.
  • the number of foil-foil facing portions is preferably one or more, more preferably two or more, still more preferably three or more, particularly preferably four from the viewpoint of improving safety. It turns out that it is one. Further, from the viewpoint of improving safety, it is preferable that one of the inner peripheral electrode and the outer peripheral electrode has a foil-foil opposing portion at the end on the outer peripheral side, and the inner peripheral electrode and the outer peripheral electrode It can be seen that it is more preferable that both have a foil-foil facing portion at the end on the outer peripheral side.
  • the battery of divided structure has a merit as compared with the battery of non-divided structure when the nail is evaluated to be shallow and lightly inserted. It also became clear (see FIG. 12B). Since the mode in which shallow scratches are introduced from the outside of the battery is considered to be a high-frequency event that occurs in the actual usage environment of the battery, high safety and energy density can be compatible in this manner of nailing. Is considered to be a great advantage.
  • the above difference in safety is presumed to be due to the following reasons.
  • the heat generation amount of the short circuit portion is the largest at the outer peripheral side of the battery, and the heat generation amount is determined only by the resistance of the short circuit portion and the short circuit current.
  • heat generation by current flowing in the longitudinal direction of the current collector foil or the lead also exists, and it is considered that the heat generation of the short circuit part is added.
  • the current collecting lead of the outer peripheral side electrode is disposed at the end of the outer peripheral side, the heat generation due to the current flowing from the current collecting lead is overlapped with the short circuit portion where the heat generation is large. it is conceivable that.
  • the electrodes have a divided structure, and the current collecting leads of the divided electrodes are electrically connected outside the outer package, so that the resistance is low, the safety at the short circuit is high, and the energy density is high. A high battery can be obtained.
  • the electrode located on the outer peripheral side of the two electrodes is an end portion on the inner peripheral side.
  • the battery according to (1) having the current collecting lead.
  • the electrode body further includes a separator provided between the positive electrode and the negative electrode, The positive electrode and the negative electrode have a positive electrode current collector exposed portion and a negative electrode current collector exposed portion, respectively.
  • the facing portion is provided on at least one of the inner circumferential side and the outer circumferential side of at least one of the divided electrodes.
  • the facing portion is provided on an outer peripheral side of at least one of the divided electrodes.
  • the facing portion is provided on the outer peripheral side of the electrode located on the outermost side among the divided electrodes.
  • the facing portion is provided on the outer peripheral side of all the divided electrodes.
  • the facing portion is the first electrode and the second electrode.
  • the battery according to (3) which is provided on at least one of the inner circumferential side and the outer circumferential side of at least one of the electrodes.
  • the facing portion is the first electrode and the second electrode.
  • the battery according to (3) wherein the battery is provided on the outer peripheral side of at least one of the electrodes.
  • the facing portion is the first electrode and the second electrode.
  • the battery according to (3) wherein the battery is provided on the outer peripheral side of those located on the outer peripheral side of the above.
  • the facing portion is an outer periphery of the first electrode and the second electrode.
  • the electrode body has a flat shape
  • the current collection lead is sandwiched by the peripheral portion of the exterior material such that one end of the current collection lead is exposed to the outside,
  • the battery according to any one of (1) to (14), A control unit that controls charging and discharging of the battery; Battery pack.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

電池は、正極および負極を有し、正極と負極とが巻回された電極体と、電極体を収容する外装材とを備え、正極および負極のうちの少なくとも一方が、巻回方向に隣接する2つ以上の電極に分割されており、2つ以上の電極はそれぞれ集電リードを有し、集電リード同士が外装材の外側で電気的に接続されている。

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
 本開示は、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。
 帯状の正極および負極を巻回した巻回構造の電池は広く用いられている。この巻回構造の電池では、電池特性を向上するために種々の構成を有するもの検討がなされている。
 例えば特許文献1には、複数の正極集電タブ及び複数の負極集電タブが同じ向きに突出した捲回型電極群を具備する電池が開示されている。
 特許文献2には、断面が略長円形状の巻回電極体を複数個、同一の電池外装体内に並べて配置されており、複数個の巻回電極体が各巻回電極体から取り出されたリード端子を接続することで一体化された電池が開示されている。
 特許文献3には、正極板と負極板とをセパレーターフィルムを介して捲回した内部電極体が電池ケースに収容されており、正極板もしくは負極板の少なくとも一方が2枚以上の分割電極板からなるリチウム二次電池が開示されている。
 特許文献4には、負極と、正極と、負極及び正極の間に配置されているセパレータとが巻回されてなる電極体を備え、負極及び正極のうちの少なくとも一方は、巻回方向に沿って相互に間隔をおいて配列されている複数の電極ユニットに分割されているリチウム二次電池が開示されている。
特開2014-167890号公報 特開2006-277990号公報 特開平11-120990号公報 特開2011-204660号公報
 本開示の目的は、電池の表層近くで外傷等に起因する短絡が生じた場合の安全性を向上することができる電池、その電池を備える電池パック、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にある。
 上述の課題を解決するために、本開示の電池は、正極および負極を有し、正極と負極とが巻回された電極体と、電極体を収容する外装材とを備え、正極および負極のうちの少なくとも一方が、巻回方向に隣接する2つ以上の電極に分割されており、2つ以上の電極はそれぞれ集電リードを有し、集電リード同士が外装材の外側で電気的に接続されている。
 本開示の電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システムは、上述の電池を備える。
 本開示によれば、電池の表層近くで外傷等に起因する短絡が生じた場合の安全性を向上することができる。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、本開示中に記載されたいずれかの効果またはそれらと異質な効果であってもよい。
図1Aは、第1の実施形態に係る電池の外観の一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。 第1の実施形態に係る電池の構成の一例を示す分解斜視図である。 図2のIII-III線に沿った断面図である。 図4Aは、正極が分割されていない電池の短絡電流の流れ方を説明するための模式図である。図4Bは、正極が分割されている電極の短絡電流の流れ方を説明するための模式図である。 電極体の層数の定義を説明するための断面図である。 第2の実施形態に係る電池の構成の一例を示す分解斜視図である。 図7は、電極体の第1の変形例を示す。 図8は、電極体の第2の変形例を示す。 応用例としての電子機器の構成の一例を示すブロック図である。 応用例としての車両の構成の一例を示す概略図である。 応用例としての蓄電システムの構成の一例を示す概略図である。 図12Aは、各電池のエネルギー密度と、釘を貫通させた場合の安全性との関係を示すグラフである。図12Bは、各電池のエネルギー密度と、釘を表面から0.5mm刺した場合の安全性との関係を示すグラフである。
 本開示の実施形態および応用例について以下の順序で説明する。
1 第1の実施形態(電池の例)
2 第2の実施形態(電池の例)
3 応用例1(電池パックおよび電子機器の例)
4 応用例2(車両の例)
5 応用例3(蓄電システムの例)
<1 第1の実施形態>
[電池の構成]
 第1の実施形態に係る非水電解質二次電池(以下単に「電池」という。)10は、図1A、2に示すように、いわゆるラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池であり、正極リード(集電リード)11A、11Bおよび負極リード(集電リード)11Cが取り付けられた扁平状の電極体20と、電解液(図示せず)と、電極体20および電解液を収容するフィルム状の外装材30とを備える。電池10をその主面に垂直な方向から平面視すると、電池10は長方形状を有している。
(正極、負極リード)
 正極リード11A、11Bおよび負極リード11Cは、電池10の一方の短辺側から同一方向に導出されている。正極リード11A、11Bは、電極体20の厚さ方向に重なるように設けられ、外装材30の外側で電気的に接続されている。以下では、正極リード11A、11Bおよび負極リード11Cが導出された電極体20の短辺側をトップ側、それとは反対の短辺側をボトム側という。また、電池10の長辺側をサイド側という。
 正極リード11A、11Bおよび負極リード11Cは、例えば、薄板状または網目状を有している。正極リード11A、11Bおよび負極リード11Cは、例えば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)またはステンレス等の金属材料により構成されている。
 正極リード11A、11Bはそれぞれ、図1A、1B、2に示すように、外気の侵入を抑制するためのシーラント12A、12Bにより被覆されている。より具体的には、正極リード11Aと外装材30との間、正極リード11Bと外装材30との間にそれぞれシーラント12A、12Bが設けられ、正極リード11A、11B間にシーラント12A、12Bが設けられている。なお、正極リード11A、11B間にシーラント12A、12Bのいずれか一方のみが設けられるようにしてもよい。
 シーラント12A、12Bは、正極リード11A、11Bのうち電極体20のトップ側の端部またはその近傍に位置する部分から外装材30により挟まれる部分までの範囲を覆っている。すなわち、シーラント12A、12Bは、外気の侵入を抑制するばかりではなく、正極リード11A、11B同士が外装材30の内側および周縁部において電気的に接触しないように保持もしている。
 負極リード11Cは、図1A、1B、2に示すように、外気の侵入を抑制するためのシーラント12Cにより被覆されている。より具体的には、シーラント12Cは、負極リード11Cと外装材30との間に設けられている。
 シーラント12A、12B、12Cはそれぞれ、正極リード11A、11B、負極リード11Cに対して密着性を有する絶縁性の材料、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等のポリオレフィン樹脂により構成されている。
(外装材)
 外装材30は、矩形状を有し、その長手方向の中央部30Aから各辺が重なるようにして折り返されている。折返し部となる中央部30Aには、切り込み等が予め設けられていてもよい。折り返された外装材30の間に電極体20が挟み込まれている。折り返された外装材30の周囲のうちトップ側にシール部31Aが形成されると共に、両サイド側にシール部31Bがそれぞれ形成されている。外装材30は、重ね合わされる一方の面に、電極体20を収容するための収容部32を有している。この収容部32は、例えば、深絞り加工により形成される。
 外装材30は、例えば、柔軟性を有する矩形状のラミネートフィルムからなる。外装材30は、金属層、金属層の一方の面(第1の面)に設けられた第1の樹脂層と、金属層の他方の面(第2の面)に設けられた第2の樹脂層とを備える。外装材30は、必要に応じて、金属層と第1の樹脂層との間、および金属層と第2の樹脂層との間のうちの少なくとも一方に接着層をさらに備えるようにしてもよい。なお、外装材30の両面のうち、第1の樹脂層側の面が外側の面となり、第2の樹脂層側の面が電極体20を収納する内側の面となる。
 金属層は、水分等の進入を抑制し、収納物である電極体20を保護する役割を担うバリア層である。金属層は、金属箔であり、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含んでいる。
 第1の樹脂層は、外装材30の表面を保護する機能を有する表面保護層である。第1の樹脂層は、例えばナイロン(Ny)、ポリエチレンテレフタレート(PET)およびポリエチレンナフタレート(PEN)のうちの少なくとも1種を含んでいる。
 第2の樹脂層は、折り返された外装材30の内側面の周縁同士を熱融着によりシールするための熱融着樹脂層である。第2の樹脂層は、例えばポリプロピレン(PP)およびポリエチレン(PE)のうちの少なくとも1種を含んでいる。
 なお、外装材30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、ポリプロピレン等の高分子フィルムまたは金属フィルムにより構成されていてもよい。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により構成されていてもよい。
 また、外装材30は、外観の美しさの点から、有色層をさらに備えていてもよいし、第1の第2の樹脂層のうちの少なくとも一方の層に着色材を含んでいてもよい。外装材30が、金属層と第1の樹脂層との間、および金属層と第2の樹脂層との間のうちの少なくとも一方に接着層をさらに備える場合には、接着層が着色材を含むようにしてもよい。
(電極体)
 図3に示すように、電極体20は、巻回型のものであり、長尺状を有する正極21と負極22とを長尺状を有するセパレータ23を介して積層し、扁平状かつ渦巻状に巻回した構成を有しており、最外周部は保護テープ(図示せず)により保護されている。外装材30の内部には、電解質としての電解液が注入され、正極21、負極22およびセパレータ23に含浸されている。
 以下、電池10を構成する正極21、負極22、セパレータ23および電解液について順次説明する。
(正極)
 正極21は、巻回方向に隣接する第1、第2の正極211、212に分割されている。第1、第2の正極211、212のうち第1の正極211が内側に位置し、第2の正極212が外側に位置している。
 第1の正極211は、正極集電体21A1と、この正極集電体21A1の両面に設けられた正極活物質層21B1とを備える。第2の正極212は、正極集電体21A2と、この正極集電体21A2の両面に設けられた正極活物質層21B2とを備える。正極集電体21A1、21A2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等の金属箔により構成されている。正極活物質層21B1、21B2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と、バインダとを含んでいる。正極活物質層21B1、21B2は、必要に応じて導電剤をさらに含んでいてもよい。
(第1の正極)
 第1の正極211の内周側の端部の内側面には、正極活物質層21B1が設けられず、正極集電体21A1の内側面が露出した正極集電体露出部21C11が設けられている。第1の正極211の内周側の端部の外側面には、正極活物質層21B1が設けられず、正極集電体21A1の外側面が露出した正極集電体露出部21C12が設けられている。この正極集電体露出部21C12には、正極リード11Aが接続されている。巻回方向における正極集電体露出部21C11、12の長さは、ほぼ同一である。
 正極集電体露出部21C11と、正極集電体露出部21C11および正極活物質層21B1の境界にある段差部とは、保護テープ13C11により覆われている。正極集電体露出部21C12と、正極集電体露出部21C12および正極活物質層21B1の境界にある段差部とは、保護テープ13C12により覆われている。なお、正極リード11Aも正極集電体露出部21C12と共に保護テープ13C12により覆われている。
 第1の正極211の外周側の端部の内側面および外側面には、正極活物質層21B1が設けられ、正極集電体21A1の内側面および外側面が露出していない。
(第2の正極)
 第2の正極212の内周側の端部の内側面には、正極活物質層21B2が設けられず、正極集電体21A2の内側面が露出した正極集電体露出部21C21が設けられている。第2の正極212の内周側の端部の外側面には、正極活物質層21B2が設けられず、正極集電体21A2の外側面が露出した正極集電体露出部21C22が設けられている。この正極集電体露出部21C22には、正極リード11Bが接続されている。巻回方向における正極集電体露出部21C21、22の長さは、ほぼ同一である。
 正極集電体露出部21C21と、正極集電体露出部21C21および正極活物質層21B2の境界に位置する段差部とは、保護テープ13C21により覆われている。正極集電体露出部21C22と、正極集電体露出部21C22および正極活物質層21B2の境界に位置する段差部とは、保護テープ13C22により覆われている。なお、正極リード11Bも正極集電体露出部21C22と共に保護テープ13C22により覆われている。
 第2の正極212の外周側の端部の内側面には、正極活物質層21B2が設けられず、正極集電体21A2の内側面が露出した正極集電体露出部21D21が設けられている。第2の正極212の外周側の端部の外側面には、正極活物質層21B2が設けられず、正極集電体21A2の外側面が露出した正極集電体露出部21D22が設けられている。巻回方向における正極集電体露出部21D22の長さは、巻回方向における正極集電体露出部21D21の長さよりも約1周長い。
 正極集電体露出部21D21および正極活物質層21B2の境界にある段差部は、保護テープ13D21により覆われている。正極集電体露出部21D22および正極活物質層21B2の境界にある段差部は、保護テープ13D22により覆われている。
(正極活物質)
 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等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等が挙げられる。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等が挙げられ、具体的には、LiNi0.50Co0.20Mn0.302、LiaCoO2(a≒1)、LibNiO2(b≒1)、Lic1Nic2Co1-c22(c1≒1,0<c2<1)、LidMn24(d≒1)またはLieFePO4(e≒1)等がある。
 LipNi(1-q-r)MnqM1r(2-y)z ・・・(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)NigM3h(2-j)k ・・・(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)M4n(2-p)q ・・・(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)M5s(2-t)u ・・・(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-wM6wxy ・・・(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活物質としては、これらの他にも、MnO2、V25、V613、NiS、MoS等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活物質は、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活物質は、任意の組み合わせで2種以上混合されてもよい。
(バインダ)
 バインダとしては、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)、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)等の樹脂材料、ならびにこれらの樹脂材料を主体とする共重合体等から選択される少なくとも1種が用いられる。
(導電剤)
 導電剤としては、例えば、黒鉛、炭素繊維、カーボンブラック、ケッチェンブラックまたはカーボンナノチューブ等の炭素材料が挙げられ、これらのうちの1種を単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。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等を用いるようにしてもよい。
(負極)
 負極22は、負極集電体22Aと、この負極集電体22Aの両面に設けられた負極活物質層22Bとを備え、負極活物質層22Bと正極活物質層21B1、21B2とが対向するように配置されている。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等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負極活物質と、バインダとを含んでいる。負極活物質層22Bは、必要に応じて導電剤をさらに含んでいてもよい。
 なお、電池10では、負極22または負極活物質の電気化学当量が、正極21の電気化学当量よりも大きくなっており、理論上、充電の途中において負極22にリチウム金属が析出しないようになっていることが好ましい。
 負極22の内周側の端部の内側面には、負極活物質層22Bが設けられず、負極集電体22Aの内側面が露出した負極集電体露出部22C1が設けられている。負極22の内周側の端部の外側面には、負極活物質層22Bが設けられず、負極集電体22Aの外側面が露出した負極集電体露出部22C2が設けられている。この負極集電体露出部22C2には、負極リード11Cが接続されている。巻回方向における負極集電体露出部22C1の長さは、巻回方向における負極集電体露出部22C2の長さよりも約1周長い。
 負極22の外周側の端部の内側面および外側面には、負極活物質層22Bが設けられ、負極集電体22Aの内側面および外側面が露出していない。
 負極22の中周部のうち、正極集電体露出部21C22と対向する部分には、負極活物質層22Bが設けられず、負極集電体22Aが露出した負極集電体露出部22E1が設けられている。負極22の中周部のうち、正極集電体露出部21C21と対向する部分には、負極活物質層22Bが設けられず、負極集電体22Aが露出した負極集電体露出部22E2が設けられている。
(負極活物質)
 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等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等がある。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等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、本開示において、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等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等も挙げられる。金属酸化物としては、例えば、チタン酸リチウム(Li4Ti512)等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等が挙げられる。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等が挙げられる。
(バインダ)
 バインダとしては、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、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等の樹脂材料、ならびにこれら樹脂材料を主体とする共重合体等から選択される少なくとも1種が用いられる。
(導電剤)
 導電剤としては、例えば、黒鉛、炭素繊維、カーボンブラック、ケッチェンブラックまたはカーボンナノチューブ等の炭素材料が挙げられ、これらのうちの1種を単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。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等を用いるようにしてもよい。
(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、ポリプロピレンあるいはポリエチレン等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。
 セパレータ23は、基材と、基材の片面または両面に設けられた表面層を備える構成を有していてもよい。表面層は、電気的な絶縁性を有する無機粒子と、無機粒子を基材の表面に結着するとともに、無機粒子同士を結着する樹脂材料とを含んでいる。この樹脂材料は、例えば、フィブリル化し、フィブリルが相互連続的に繋がった三次元的なネットワーク構造を有していてもよい。無機粒子は、この三次元的なネットワーク構造を有する樹脂材料に担持されることにより、互いに連結することなく分散状態を保つことができる。また、樹脂材料はフィブリル化せずに基材の表面や無機粒子同士を結着してもよい。この場合、より高い結着性を得ることができる。上述のように基材の片面または両面に表面層を設けることで、耐酸化性、耐熱性および機械強度を基材に付与することができる。
 基材は、多孔性を有する多孔質層である。基材は、より具体的には、イオン透過度が大きく、所定の機械的強度を有する絶縁性の膜から構成される多孔質膜であり、基材の空孔に電解液が保持される。基材は、セパレータの主要部として所定の機械的強度を有する一方で、電解液に対する耐性が高く、反応性が低く、膨張しにくいという特性を要することが好ましい。
 基材を構成する樹脂材料は、例えばポリプロピレン若しくはポリエチレン等のポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエステル樹脂またはナイロン樹脂等を用いることが好ましい。特に、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状ポリエチレン等のポリエチレン、若しくはそれらの低分子量ワックス分、またはポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂は溶融温度が適当であり、入手が容易なので好適に用いられる。また、これら2種以上の多孔質膜を積層した構造、もしくは、2種以上の樹脂材料を溶融混練して形成した多孔質膜としてもよい。ポリオレフィン樹脂からなる多孔質膜を含むものは、正極21と負極22との分離性に優れ、内部短絡の低下をいっそう低減することができる。
 基材としては、不織布を用いてもよい。不織布を構成する繊維としては、アラミド繊維、ガラス繊維、ポリオレフィン繊維、ポリエチレンテレフタレート(PET)繊維、またはナイロン繊維等を用いることができる。また、これら2種以上の繊維を混合して不織布としてもよい。
 無機粒子は、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物および金属硫化物等の少なくとも1種を含んでいる。金属酸化物としては、酸化アルミニウム(アルミナ、Al23)、ベーマイト(水和アルミニウム酸化物)、酸化マグネシウム(マグネシア、MgO)、酸化チタン(チタニア、TiO2)、酸化ジルコニウム(ジルコニア、ZrO2)、酸化ケイ素(シリカ、SiO2)または酸化イットリウム(イットリア、Y23)等を好適に用いることができる。金属窒化物としては、窒化ケイ素(Si34)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化硼素(BN)または窒化チタン(TiN)等を好適に用いることができる。金属炭化物としては、炭化ケイ素(SiC)または炭化ホウ素(B4C)等を好適に用いることができる。金属硫化物としては、硫酸バリウム(BaSO4)等を好適に用いることができる。また、ゼオライト(M2/nO・Al23・xSiO2・yH2O、Mは金属元素、x≧2、y≧0)等の多孔質アルミノケイ酸塩、層状ケイ酸塩、チタン酸バリウム(BaTiO3)またはチタン酸ストロンチウム(SrTiO3)等の鉱物を用いてもよい。中でも、アルミナ、チタニア(特にルチル型構造を有するもの)、シリカまたはマグネシアを用いることが好ましく、アルミナを用いることがより好ましい。無機粒子は耐酸化性および耐熱性を備えており、無機粒子を含有する正極対向側面の表面層は、充電時の正極近傍における酸化環境に対しても強い耐性を有する。無機粒子の形状は特に限定されるものではなく、球状、板状、繊維状、キュービック状およびランダム形状等のいずれも用いることができる。
 表面層を構成する樹脂材料としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等の含フッ素樹脂、フッ化ビニリデン-テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体等の含フッ素ゴム、スチレン-ブタジエン共重合体またはその水素化物、アクリロニトリル-ブタジエン共重合体またはその水素化物、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体またはその水素化物、メタクリル酸エステル-アクリル酸エステル共重合体、スチレン-アクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル-アクリル酸エステル共重合体、エチレンプロピレンラバー、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル等のゴム類、エチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、全芳香族ポリアミド(アラミド)等のポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、ポリエーテル、アクリル酸樹脂またはポリエステル等の融点およびガラス転移温度の少なくとも一方が180℃以上の高い耐熱性を有する樹脂等が挙げられる。これら樹脂材料は、単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。中でも、耐酸化性および柔軟性の観点からは、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系樹脂が好ましく、耐熱性の観点からは、アラミドまたはポリアミドイミドを含むことが好ましい。
 無機粒子の粒径は、1nm~10μmの範囲内であることが好ましい。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。一方、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。
 表面層の形成方法としては、例えば、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、乾燥させる方法を用いることができる。
 なお、上述した無機粒子は、基材としての多孔質膜に含有されていてもよい。また、表面層が無機粒子を含まず、樹脂材料のみにより構成されていてもよい。
(電解液)
 セパレータ23には、液状の電解質である電解液が含浸されている。電解液は、溶媒と、この溶媒に溶解された電解質塩とを含んでいる。電解液が、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。
 溶媒としては、炭酸エチレンあるいは炭酸プロピレン等の環状の炭酸エステルを用いることができ、炭酸エチレンおよび炭酸プロピレンのうちの一方、特に両方を混合して用いることが好ましい。サイクル特性を向上させることができるからである。
 溶媒としては、また、これらの環状の炭酸エステルに加えて、炭酸ジエチル、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチルあるいは炭酸メチルプロピル等の鎖状の炭酸エステルを混合して用いることが好ましい。高いイオン伝導性を得ることができるからである。
 溶媒としては、さらにまた、2,4-ジフルオロアニソールあるいは炭酸ビニレンを含むこと好ましい。2,4-ジフルオロアニソールは放電容量を向上させることができ、また、炭酸ビニレンはサイクル特性を向上させることができるからである。よって、これらを混合して用いれば、放電容量およびサイクル特性を向上させることができるので好ましい。
 これらの他にも、溶媒としては、炭酸ブチレン、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、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、N,N-ジメチルイミダゾリジノン、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あるいはリン酸トリメチル等が挙げられる。
 なお、これらの非水溶媒の少なくとも一部の水素をフッ素で置換した化合物は、組み合わせる電極の種類によっては、電極反応の可逆性を向上させることができる場合があるので、好ましい場合もある。
 電解質塩としては、例えばリチウム塩が挙げられ、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。リチウム塩としては、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiB(C654、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(SO2CF32、LiC(SO2CF33、LiAlCl4、LiSiF6、LiCl、ジフルオロ[オキソラト-O,O']ホウ酸リチウム、リチウムビスオキサレートボレート、あるいはLiBr等が挙げられる。中でも、LiPF6は高いイオン伝導性を得ることができるとともに、サイクル特性を向上させることができるので好ましい。
[正極電位]
 満充電状態における正極電位(vsLi/Li+)は、好ましくは4.20Vを超え、より好ましくは4.25V以上、更により好ましくは4.40Vを超え、特に好ましくは4.45V以上、最も好ましくは4.50V以上である。但し、満充電状態における正極電位(vsLi/Li+)が、4.20V以下であってもよい。満充電状態における正極電位(vsLi/Li+)の上限値は、特に限定されるものではないが、好ましくは6.00V以下、より好ましくは5.00V以下、更により好ましくは4.80V以下、特に好ましくは4.70V以下である。
[電池の動作]
 上述の構成を有する電池では、充電を行うと、正極活物質層21B1、21B2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、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21B1、21B2に吸蔵される。
[正極が分割されていない電池と正極が分割されている電極との対比]
 図4Aに示すように、分割されていない正極121を有する電池110の表層近くで外傷等に起因する短絡41が生じると、電池全体で急速に放電反応が起こり、短絡電流Iが短絡部に集中する。そのため、短絡部の付近で大きな発熱が生じ、場合によっては熱暴走に至る虞がある。
 短絡電流Iが短絡部に集中する過程において、電池10内の集電抵抗が高ければ、短絡電流が小さくなる。そこで、第1の実施形態に係る電池10では、図4Bに示すように、正極21を第1、第2の正極211、212に分割し、第1、第2の正極211、212にそれぞれ正極リード11A、11Bを取り付け、それらの正極リード11A、11Bの一端をそれぞれ外装材30の外に引き出し、外装材30の外で電気的に接続する構成を採用している。このような構成を採用することで、抵抗を低減できるというメリットを享受できる上、短絡41が起きていない第1の正極211からの短絡電流は必ず正極リード11A、11Bを経由することになるため、短絡部に流れ込む短絡電流は小さくなり、結果として安全性を向上する。この構成を採用することによるエネルギー密度の低下は僅かである。したがって、エネルギー密度の低下を抑制しつつ、高い安全性を有する電池が得られる。
[電池の製造方法]
 次に、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。
(第1の正極の作製工程)
 第1の正極211を次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)等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正極集電体21A1の両面に塗布する。続いて、塗膜中に含まれる溶剤を乾燥させ、ロールプレス機等により圧縮成型することにより正極活物質層21B1を形成する。これにより、一方の端部(巻回後に内周側となる端部)に正極集電体露出部21C11、C12を有する第1の正極211が得られる。次に、正極集電体露出部21C12に、シーラント12Aを有する正極リード11Aを溶接等により取り付けたのち、正極集電体露出部21C12と、正極集電体露出部21C12および正極活物質層21B1の境界にある段差部とを保護テープ13C12により覆う。また、正極集電体露出部21C11と、正極集電体露出部21C11および正極活物質層21B1の境界にある段差部とを保護テープ13C11により覆う。
(第2の正極の作製工程)
 第2の正極212を次のようにして作製する。まず、第1の正極211の作製工程と同様にして、正極集電体21A2の両面に正極活物質層21B2を形成する。これにより、第2の正極212の一方の端部(巻回後に内周側となる端部)に正極集電体露出部21C21、21C22を有し、かつ、他方の端部(巻回後に外周側となる端部)に正極集電体露出部21D21、21D22を有する第2の正極212が得られる。次に、正極集電体露出部21C22に、シーラント12Bを有する正極リード11Bを溶接等により取り付けたのち、正極集電体露出部21C22と、正極集電体露出部21C22および正極活物質層21B2の境界にある段差部とを保護テープ13C22により覆う。また、正極集電体露出部21C21と、正極集電体露出部21C21および正極活物質層21B2の境界にある段差部とを保護テープ13C21により覆う。続いて、正極集電体露出部21D21と正極活物質層21B2の境界にある段差部とを保護テープ13D21により覆う。また、正極集電体露出部21D22と正極活物質層21B2の境界にある段差部とを保護テープ13D22により覆う。
(負極の作製工程)
 負極22を次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-ピロリドン等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負極集電体22Aの両面に塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機等により圧縮成型することにより負極活物質層22Bを形成する。これにより、一方の端部(巻回後に内周側となる端部)に負極集電体露出部22C1、22C2を有し、かつ中周部に負極集電体露出部22E1、22E2を有する負極22が得られる。続いて、負極集電体露出部22C2に、シーラント12Cを有する負極リード11Cを溶接等により取り付ける。
(電極体の作製工程)
 巻回型の電極体20を次のようにして作製する。まず、第1の正極211と負極22とをセパレータ23を介して扁平状の巻芯の周囲に巻き付けて長手方向に多数回巻回したのち、第2の正極212と負極22とをセパレータ23を介して扁平状の巻芯の周囲に巻き付けて長手方向に多数回巻回する。続いて、最外周部に保護テープ(図示せず)を接着して電極体20を得る。
(電極体の収容工程)
 電極体20を次のようにして外装材30に収容する。まず、矩形状の外装材30を準備し、その第2の樹脂層側の面のうち、外装材30の長辺方向の中央部30Aにより2等分される一方の領域に、エンボス成型を施し、収容部32を形成する。次に、正極リード11A、11Bおよび負極リード11Cが外装材30の短辺側から導出されるようにして、収容部32に電極体20を収容する。そして、外装材30を中央部30Aを堺にして折り返して、各辺を重ね合わせる。その際、正極リード11A、11B、負極リード11Cがそれぞれ有するシーラント12A、12B、12Cが外装材30の周縁部に挟まるようにする。なお、各辺を重ね合わせる際に、シーラント12A、12Bを外装材30と正極リード11A、11Bとの間、および正極リード11A、11Bの間に挿入すると共に、シーラント12Cを外装材30と負極リード11Cとの間に挿入するようにしてもよい。
 続いて、重ね合わせた外装材30の3辺のうち2辺を熱融着し、一辺を熱融着せずに開口部として残し、この開口部から電解液を注入したのち、外装材30の残りの1辺を減圧下において熱融着する。これにより、電極体20が外装材30により封止され、電池10が得られる。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。最後に、正極リード11A、11B同士を溶接等により外装材の外側で電気的に接続する。以上により、図1Aに示す電池10が得られる。
[効果]
 第1の実施形態に係る電池10では、正極21が、巻回方向に隣接する第1、第2の正極211、212に分割されており、第1、第2の正極211、212はそれぞれ正極リード11A、11Bを有し、正極リード11A、11B同士が外装材30の外側で電気的に接続されている。これにより、電池10の表層近くで外傷等に起因する短絡が生じた場合の安全性を向上することができる。
[変形例]
 上述の第1の実施形態では、正極21が、巻回方向に隣接する2つの電極に分割されている場合について説明したが、巻回方向に隣接する3つ以上の電極に分割されていてもよい。電極体20の層数が偶数である場合、正極21の分割数の上限は、電極体20の層数Nの1/2以下であることが好ましい。電極体20の層数が奇数である場合、(電極体20の層数N-1)の1/2以下であることが好ましい。電極体20の層数が多すぎると、正極リードの数が増えることにより電池10の厚みが増えてしまうためである。また、電極体20の層数が多すぎると、短絡発生時に電流が正極リードに集中しすぎるため、安全性が低下する虞もある。
 図5を参照して、電極体20の総数の定義について説明する。ここでは、正極活物質層21B1、21B2を区別せずに総称して正極活物質層21Bと称する。正極活物質層21Bと負極活物質層22Bの対向部が開始する位置PAから終了する位置PBまでに、セパレータ23を介した正極21、負極22のペアを折り返した数を電極体20の層数と定義する。なお、分割したことにより正極21および負極22の少なくとも一方の電極、または正極活物質層21Bおよび負極活物質層22Bの少なくとも一方の活物質層が存在しない部分があった場合にも、電極や活物質層が存在したと仮定し正極21、負極22のペアの折り返し数をカウントする。例えば図5に示した電極体20の場合、上記定義に従って、セパレータ23を介した正極21、負極22のペアの折り返し回数をカウントすると8回となる。したがって、図5に示した電極体20の層数は8層となる。
 上述の第1の実施形態では、正極21が巻回方向に隣接するように2つの電極に分割されている場合について説明したが、負極22が巻回方向に隣接するように2つ以上の電極に分割されていてもよいし、正極21および負極22の両方が巻回方向に隣接するように2つ以上の電極に分割されていてもよい。
 上述の第1の実施形態では、正極リード11A、11Bが、電極体20の厚さ方向に重なるように設けられている場合について説明したが、正極リード11A、11Bが、電極体20の厚さ方向に重ならないように設けられていてもよい。この場合、正極リード11A、11Bは、外装材30の外で金属板等の導電部材または回路基板等により電気的に接続される。
 上述の第1の実施形態では、正極リード11A、11Bがそれぞれ、第1の正極211、第2の正極212の内周側の端部に設けられている場合について説明したが、正極リード11A、11Bが設けられる位置はこれに限定されるものではない。例えば、正極リード11Aが第1の正極211の内周側の端部に設けられ、かつ正極リード11Bが第2の正極212の外周側の端部に設けられていてもよい。正極リード11Aが第1の正極211の外周側の端部に設けられ、かつ正極リード11Bが第2の正極212の内周側の端部に設けられていてもよい。正極リード11A、11Bがそれぞれ、第1、第2の正極211、212の外周側の端部に設けられていてもよい。但し、第1、第2の正極211、212のうち外周側に位置する第2の正極212は、内周側の端部に正極リード11Bを有していることが好ましい。より安全性を向上することができるからである。
 第1の実施形態では、電池10がリチウムイオン二次電池である場合について説明したが、電池10の種類はこれに限定されるものではない。例えば、鉛蓄電池、リチウムイオンポリマー二次電池、全固体電池、ニッケル・水素電池、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル・鉄電池、ニッケル・亜鉛電池、酸化銀・亜鉛電池等であってもよい。
 第1の実施形態では、扁平状の電極体20を外装材30に収容する構成についいて説明したが、電極体20の形状はこれに限定されるものではなく、例えば円柱状または立方体状等の多面体状であってもよい。
 電池10は、剛性を有する一般的な電池に限定されず、スマートウオッチ、ヘッドマウントディスプレイ、iGlass(登録商標)等のウェアラブル端末に搭載可能なフレキシブル電池であってもよい。
 第1の実施形態では、電極が集電体と活物質層とを備える構成を例として説明したが、電極の構成はこれに限定されるもではない。例えば、電極が活物質層のみからなる構成としてもよい。
 第1の実施形態では、電解質として電解液を備える電池10に対して本開示を適用する例について説明したが、電解質はこれに限定されるものではない。例えば、電池10が、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、電解液と、この電解液を保持する保持体となる高分子化合物とを含む電解質層を備えるようにしてもよい。この場合、電解質が、ゲル状となっていてもよい。
 電解液は、第1の実施形態に係る電解液と同様である。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あるいはポリエチレンオキサイドが好ましい。
 なお、第1の実施形態にてセパレータ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。
 第1の実施形態では、正極リード11A、11Bおよび負極リード11Cが外装材30のトップ側から導出されている場合について説明したが、サイド側から導出されていてもよいし、ボトム側から導出されていてもよい。なお、正極リード11A、11Bおよび負極リード11Cをボトム側から導出する場合には、2枚の矩形状の外装材30の間に電極体20を挟み、2枚の外装材30の4辺をシールする構成とすればよい。また、正極リード11A、11Bと負極リード11Cとが異なる方向に導出されていてもよい。
 第1の実施形態では、正極リード11A、11Bは、電極体20の厚さ方向に重なるように設けられ、外装材30の外側で電気的に接続される場合について説明したが、シール部31Aで電気的に接続されていてもよい。但し、正極リード11A、11Bが外装材30の外側で電気的に接続されている場合の方が、正極リード11A、11Bがシール部で接続されている場合よりも短絡電流が正極リード11A、11Bを経由する距離が長くなり、短絡部に流れ込む短絡電流は小さくなるため、安全性がより向上する。
<2 第2の実施形態>
 以下、図6を参照して、第2の実施形態に係る電池が備える電極体20Aの一例について説明する。なお、第2の実施形態において第1の実施形態と同一または対応する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
 第1の正極211の外周側の端部の内側面には、正極活物質層21B1が設けられず、正極集電体21A1の内側面が露出した正極集電体露出部21D11が設けられている。第1の正極211の外周側の端部の外側面には、正極活物質層21B1が設けられず、正極集電体21A1の外側面が露出した正極集電体露出部21D12が設けられている。巻回方向における正極集電体露出部21D11の長さは、巻回方向における正極集電体露出部21D12の長さよりも約1/2周長い。
 正極集電体露出部21D11と、正極集電体露出部21D11および正極活物質層21B1の境界にある段差部とは、保護テープ13D11により覆われている。正極集電体露出部21D12と、正極集電体露出部21D12および正極活物質層21B1の境界にある段差部とは、保護テープ13D12により覆われている。
 負極22の外周側の端部の外側面には、負極活物質層22Bが設けられず、負極集電体22Aの外側面が露出した負極集電体露出部22D2が設けられている。
 第1の正極211の内周側の正極集電体露出部21C11と、負極22の内周側の負極集電体露出部22C2とが、セパレータ23を介して対向する対向部24Aを構成している。第1の正極211の内周側の正極集電体露出部21C12と、負極22の内周側の負極集電体露出部22C1とが、セパレータ23を介して対向する対向部24Bを構成している。なお、以下では、第1の正極211の内周側に設けられた対向部24A、24Bを特に区別しない場合には、対向部24と記載する。第1の正極211の外周側の正極集電体露出部21D11と、負極22の中周部の負極集電体露出部22E2とが、セパレータ23を介して対向する対向部25Aを構成している。
 第2の正極212の内周側の正極集電体露出部21C22と、負極22の中周部の負極集電体露出部22E1とが、セパレータ23を介して対向する対向部26Bを構成している。第2の正極212の外周側の正極集電体露出部21D21と、負極22の外周側の負極集電体露出部22D2とが、セパレータ23を介して対向する対向部27Aを構成している。
 対向部24A、24B、25A、26B、27Aは、安全性の向上の観点からすると、対向部24A、24B、25A、26B、27Aの巻き返し部の頂部を基準として、好ましくは1/4周以上、より好ましくは半周以上、更により好ましくは1周以上の範囲に渡って設けられている。ここで、巻き返し部とは、集電体露出部の対向部24A、24B、25A、26B、27Aの湾曲されている部分を意味し、集電体露出部の対向部24A、24B、25A、26B、27Aが折り曲げられるようにして巻き返されている場合には、その折り曲げ部分を意味する。
 対向部24A、24B、25A、26B、27Aは、エネルギー密度の低下を抑制する観点からすると、対向部24A、24B、25A、26B、27Aの折り返し部の頂部を基準として、好ましくは2周以下、より好ましくは1周以下の範囲に渡って設けられている。
[効果]
 第2の実施形態に係る電池では、第1の正極211の内周側、外周側にそれぞれ対向部24、25Aが設けられ、第2の正極212の内周側、外周側にそれぞれ対向部26B、27Aが設けられている。したがって、安全性を更に向上することができる。
[変形例]
 電極体20Aにおける対向部の構成は、上述の第2の実施形態におけるものに限定されず、例えば、以下に示す対向部の構成を採用するようにしてもよい。
 図7は、電極体20Aの第1の変形例を示す。負極22の外周側の端部の内側面には、負極活物質層22Bが設けられず、負極集電体22Aの内側面が露出した負極集電体露出部22D1が設けられている。負極22の外周側の端部の外周面には、負極活物質層22Bが設けられず、負極集電体22Aが露出していない。第2の正極212の外周側の正極集電体露出部21D22と、負極22の外周側の負極集電体露出部22D1とが、セパレータ23を介して対向する対向部27Bを構成している。
 図8は、電極体20Aの第2の変形例を示す。負極22の外周側の端部の内側面には、負極活物質層22Bが設けられず、負極集電体22Aの内側面が露出した負極集電体露出部22D1が設けられている。負極22の外周側の端部の外側面には、負極活物質層22Bが設けられず、負極集電体22Aの外側面が露出した負極集電体露出部22D2が設けられている。
 第2の正極212の外周側の正極集電体露出部21D21と、負極22の外周側の負極集電体露出部22D2とが、セパレータ23を介して対向する対向部27Aを構成している。第2の正極212の外周側の正極集電体露出部21D22と、負極22の外周側の負極集電体露出部22D1とが、セパレータ23を介して対向する対向部27Bを構成している。   
 第1の正極211の外周側の端部の内側面および外側面には、正極活物質層21B1が設けられ、正極集電体21A1の内側面および外側面が露出していない。
 上述の第1、第2の変形例において、対向部27A、27Bは、安全性の向上の観点からすると、対向部27A、27Bの巻き返し部の頂部を基準として、好ましくは1/4周以上、より好ましくは半周以上、更により好ましくは1周以上の範囲に渡って設けられている。対向部27A、27Bは、エネルギー密度の低下を抑制する観点からすると、対向部27A、27Bの折り返し部の頂部を基準として、好ましくは2周以下、より好ましくは1周以下の範囲に渡って設けられている。
 第2の実施形態では、電極体20が対向部24、25A、26B、27Aを有する場合について説明したが、電極体20が対向部24、25A、26B、27Aのうちの少なくとも1つの対向部を有するようにしてもよい。
 安全性の向上の観点からすると、電極体20は、対向部24、25A、26B、27Aのうちの1つ以上4つ以下の対向部を有していることが好ましく、対向部24、25A、26B、27Aのうちの2つ以上4つ以下の対向部を有していることがより好ましく、対向部24、25A、26B、27Aのうちの3つ以上4つ以下の対向部を有していることが更により好ましく、対向部24、25A、26B、27Aの4つ全てを有していることが特に好ましい。
 第2の実施形態では、第1の正極211の内周側の内側面、外側面にそれぞれ対向部24A、24Bが設けられている場合について説明したが、対向部24A、24Bのうちの一方が設けられていてもよい。また、第2の実施形態では、第1の正極211の外周側の内側面に対向部25Aが設けられている場合について説明したが、第1の正極211の外周側の外側面に対向部が設けられていてもよいし、第1の正極211の外周側の内側面、外側面にそれぞれ対向部が設けられていてもよい。
 第2の実施形態では、第2の正極212の内周側の外側面に対向部26Bが設けられている場合について説明したが、第2の正極212の内周側の内側面に対向部が設けられていてもよいし、第2の正極212の内周側の内側面、外側面にそれぞれ対向部が設けられていてもよい。また、第2の実施形態では、第2の正極212の外周側の内側面に対向部27Aが設けられている場合について説明したが、第2の正極212の外周側の外側面に対向部が設けられていてもよいし、第2の正極212の外周側の内側面、外側面にそれぞれ対向部が設けられていてもよい。
 正極集電体露出部と負極集電体露出部とが対向する対向部が、第1の正極211の両端部以外の部分(すなわち中周部)に設けられていてもよいし、第2の正極212の両端部以外の部分(すなわち中周部)に設けられていてもよい。
 安全性向上の観点からすると、正極集電体露出部と負極集電体露出部とが対向する対向部が、第1、第2の正極211、212のうちの少なくとも一方の電極の、内周側および外周側の少なくとも一方に設けられていることが好ましく、第1、第2の正極211、212のうちの少なくとも一方の電極の外周側に設けられていることがより好ましく、第1、第2の正極211、212の外周側に設けられていることが更により好ましい。また、安全性向上の観点からすると、上記対向部が、第1、第2の正極211、212のうち外周側に位置する第2の正極212の外周側に設けられていることが好ましい。
 正極21が2つ以上の電極に分割されていてもよく、この場合には、安全性向上の観点からすると、正極集電体露出部と負極集電体露出部とが対向する対向部が、分割された電極のうちの少なくとも1つの電極の、内周側および外周側の少なくとも一方に設けられていることが好ましく、分割された電極のうちの少なくとも1つの電極の外周側に設けられていることがより好ましく、分割された全ての電極の外周側に設けられていることが更により好ましい。また、安全性向上の観点からすると、上記対向部が、分割された電極のうち最も外周側に位置する電極の外周側に設けられていることが好ましい。
<3 応用例1>
「応用例としての電池パックおよび電子機器」
 応用例1では、第1または第2の実施形態に係る電池を備える電池パックおよび電子機器について説明する。
[電池パックおよび電子機器の構成]
 以下、図9を参照して、応用例としての電池パック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等)、携帯情報端末(Personal Digital Assistants:PDA)、表示装置(LCD、ELディスプレイ、電子ペーパ等)、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等)、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、信号機等が挙げられるが、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等を備え、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9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または第2の実施形態に係る電池が用いられる。
二次電池301aとして、第1または第2の実施形態の変形例に係る電池が用いられてもよい。
 ここでは、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を備える場合について説明するが、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。
 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。
<4 応用例2>
「応用例としての車両における蓄電システム」
 本開示を車両用の蓄電システムに適用した例について、図10を参照して説明する。図10に、本開示が適用される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の構成の一例を概略的に示す。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で走行する車である。
 このハイブリッド車両7200には、エンジン7201、発電機7202、電力駆動力変換装置7203、駆動輪7204a、駆動輪7204b、車輪7205a、車輪7205b、バッテリー7208、車両制御装置7209、各種センサー7210、充電口7211が搭載されている。バッテリー7208に対して、上述した本開示の蓄電装置が適用される。
 ハイブリッド車両7200は、電力駆動力変換装置7203を動力源として走行する。電力駆動力変換装置7203の一例は、モーターである。バッテリー7208の電力によって電力駆動力変換装置7203が作動し、この電力駆動力変換装置7203の回転力が駆動輪7204a、7204b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7203が交流モーターでも直流モーターでも適用可能である。各種センサー7210は、車両制御装置7209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。各種センサー7210には、速度センサー、加速度センサー、エンジン回転数センサーなどが含まれる。
 エンジン7201の回転力は発電機7202に伝えられ、その回転力によって発電機7202により生成された電力をバッテリー7208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7203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7203により生成された回生電力がバッテリー7208に蓄積される。
 バッテリー7208は、ハイブリッド車両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7211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、二次電池に関する情報に基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良い。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、或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、モーター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、エンジンとモーターの出力がいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モーターのみで走行、エンジンとモーター走行という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開示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ーのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本開示は有効に適用可能である。
 以上、本開示に係る技術が適用され得るハイブリッド車両7200の一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、バッテリー7208に好適に適用され得る。
<5 応用例3>
「応用例としての住宅における蓄電システム」
 本開示を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図11を参照して説明する。例えば住宅9001用の蓄電システム9100においては、火力発電9002a、原子力発電9002b、水力発電9002c等の集中型電力系統9002から電力網9009、情報網9012、スマートメータ9007、パワーハブ9008等を介し、電力が蓄電装置9003に供給される。これと共に、家庭内発電装置9004等の独立電源から電力が蓄電装置9003に供給される。蓄電装置9003に供給された電力が蓄電される。蓄電装置9003を使用して、住宅9001で使用する電力が給電される。住宅9001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9001には、発電装置9004、電力消費装置9005、蓄電装置9003、各装置を制御する制御装置9010、スマートメータ9007、各種情報を取得するセンサー9011が設けられている。各装置は、電力網9009および情報網9012によって接続されている。発電装置9004として、太陽電池、燃料電池等が利用され、発電した電力が電力消費装置9005および/または蓄電装置9003に供給される。電力消費装置9005は、冷蔵庫9005a、空調装置9005b、テレビジョン受信機9005c、風呂9005d等である。さらに、電力消費装置9005には、電動車両9006が含まれる。電動車両9006は、電気自動車9006a、ハイブリッドカー9006b、電気バイク9006cである。
 蓄電装置9003に対して、上述した本開示のバッテリユニットが適用される。蓄電装置9003は、二次電池又はキャパシタから構成されている。例えば、リチウムイオン電池によって構成されている。リチウムイオン電池は、定置型であっても、電動車両9006で使用されるものでも良い。スマートメータ9007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9009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を組み合わせても良い。
 各種のセンサー9011は、例えば人感センサー、照度センサー、物体検知センサー、消費電力センサー、振動センサー、接触センサー、温度センサー、赤外線センサー等である。各種センサー9011により取得された情報は、制御装置9010に送信される。センサー9011からの情報によって、気象の状態、人の状態等が把握されて電力消費装置9005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9010は、住宅9001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等に送信することができる。
 パワーハブ9008によって、電力線の分岐、直流交流変換等の処理がなされる。制御装置9010と接続される情報網9012の通信方式としては、UART(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter:非同期シリアル通信用送受信回路)等の通信インターフェースを使う方法、Bluetooth(登録商標)、ZigBee(登録商標)、Wi-Fi等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(登録商標)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9010は、外部のサーバ9013と接続されている。このサーバ9013は、住宅9001、電力会社、サービスプロバイダーの何れかによって管理されていても良い。サーバ9013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)から送受信しても良いが、家庭外の装置(たとえば、携帯電話機等)から送受信しても良い。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)等に、表示されても良い。
 各部を制御する制御装置9010は、CPU(Central Processing Unit )、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等で構成され、この例では、蓄電装置9003に格納されている。制御装置9010は、蓄電装置9003、家庭内発電装置9004、電力消費装置9005、各種センサー9011、サーバ9013と情報網9012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等を備えていても良い。
 以上のように、電力が火力9002a、原子力9002b、水力9002c等の集中型電力系統9002のみならず、家庭内発電装置9004(太陽光発電、風力発電)の発電電力を蓄電装置9003に蓄えることができる。したがって、家庭内発電装置9004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9003に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置9003に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置9003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9010が蓄電装置9003内に格納される例を説明したが、スマートメータ9007内に格納されても良いし、単独で構成されていても良い。さらに、蓄電システム9100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。
 以上、本開示に係る技術が適用され得る蓄電システム9100の一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、蓄電装置9003が有する二次電池に好適に適用され得る。
 以下、実施例により本開示を具体的に説明するが、本開示はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
 以下の実施例および比較例において、“箔-箔対向部”とは、正極活物質層に覆われずに露出したアルミ箔(正極集電体)と、負極活物質層に覆われずに露出した銅箔(負極集電体)とがセパレータを介して対向した対向部のうち、巻き返し部の頂部を基準として1/4周以上の範囲に渡って設けられたものをいう。
[実施例1]
(内周側正極の作製工程)
 内周側正極(第1の正極)を次のようにして作製した。まず、正極活物質としてリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2)96質量部と、バインダとしてポリフッ化ビニリデン3質量部と、正極導電剤としてカーボンブラック1質量部とを混合して、正極合剤とした。次に、有機溶剤としてN-メチル-2-ピロリドンに正極合剤を分散させて、ペースト状の正極合剤スラリーとした。続いて、コーティング装置を用いて正極集電体(12μm厚の帯状アルミニウム箔)の両面に正極合剤スラリーを塗布したのち、その正極合剤スラリーを乾燥させて、正極活物質層を形成した。この際、図3、表1に示すように、巻回後に内周側正極の内周側および外周側の端部に箔-箔対向部が形成されないように、正極合剤スラリーの塗布位置を調整した。
 次に、ロールプレス機を用いて正極活物質層を圧縮成型することにより、帯状を有する内周側正極を作製した。最後に、巻回後に内周側となる端部に形成された正極集電体露出部に、シーラント材により被覆されたアルミニウム製の正極リードを溶接した。
(外周側正極の作製工程)
 図3、表1に示すように、巻回後に外周側正極の内周側および外周側の端部に箔-箔対向部が形成されないように、正極合剤スラリーの塗布位置を調整した。これ以外のことは内周側正極と同様にして外周側正極(第2の正極)を作製した。
(負極の作製工程)
 負極を次のようにして作製した。まず、負極活物質として黒鉛粉末90質量部と、バインダとしてポリフッ化ビニリデン10質量部とを混合して、負極合剤とした。次に、有機溶剤としてN-メチル-2-ピロリドンに負極合剤を分散させて、ペースト状の負極合剤スラリーとした。続いて、コーティング装置を用いて負極集電体(6μm厚の帯状電解銅箔)の両面に負極合剤スラリーを塗布したのち、その負極合剤スラリーを乾燥させて、負極活物質層を形成した。この際、図3、表1に示すように、巻回後に内、外周正極の内周側および外周側の端部に箔-箔対向部が形成されないように、負極合剤スラリーの塗布位置を調整した。次に、ロールプレス機を用いて負極活物質層を圧縮成型することにより、帯状を有する負極を作製した。最後に、巻回後に内周側となる端部に形成された負極集電体露出部に、シーラント材により被覆されたニッケル製の負極リードを溶接した。
(電極体の作製工程)
 電極体を次のようにして作製した。まず、内周側正極および負極をセパレータ(厚み25μmの微多孔性ポリエチレンフィルム)を介して長手方向に巻回したのち、外周側正極および負極をセパレータを介して長手方向に巻回することにより、扁平状を有する電極体を作製した。この際、2つの正極リードが電極体の厚さ方向に重なるように、内周側正極および外周側正極の巻回位置を調整した。その後、最外周部に保護テープを貼り付けた。
(電解液の調製工程)
 電解液を次のようにして調製した。まず、炭酸エチレン(EC)と炭酸プロピレン(PC)と炭酸ジエチル(DC)とを、質量比でEC:PC:DC=15:15:70となるようにして混合して混合溶媒を調製した。続いて、この混合溶媒に、電解質塩として六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1mol/lとなるように溶解させて電解液を調製した。
(電極体の収容工程)
 まず、外装材として、最外層から順に25μm厚のナイロンフィルムと、40μm厚のアルミニウム箔と、30μm厚のポリプロピレンフィルムとが積層された防湿性のアルミラミネートフィルムを準備した。次に、アルミラミネートフィルムのポリプロピレンフィルム側の面のうち、アルミラミネートフィルムの長辺方向の中央位置により2等分される一方の領域に、エンボス成型を施し、収容空間としてのエンボス成型部を形成した。
 続いて、2つの正極リードおよび1つ負極リードがアルミラミネートフィルムの短辺側から導出されるようにして、エンボス成型部に電極体を収容し、アルミラミネートフィルムを上記中央位置を堺にして折り返して、各辺を重ね合わせた。その後、重ね合わせたアルミラミネートフィルムの3辺のうち2辺を熱融着し、一辺を熱融着せずに開口部として残し、この開口部から電解液を注入したのち、外装材の残りの1辺を減圧下において熱融着することにより、電極体をラミネートフィルムにより封止した。最後に、2つの正極リード同士を溶接により外装材の外側で電気的に接続した。これにより、目的とするラミネート型電池が得られた。
[実施例2~15]
 表1に示すように、巻回後に内、外周側正極の内周側および外周側の端部に箔-箔対向部が形成される、または形成されないように、内周側正極および外周側正極の作製工程において正極合剤スラリーの塗布位置を調整し、かつ負極電極の作製工程において負極合剤スラリーの塗布位置を調整した。これ以外のことは実施例1と同様にして電池を得た。
[実施例16]
 図5、表1に示すように、巻回後に内、外周側正極の内周側および外周側の端部に箔-箔対向部が形成されるように、内周側正極および外周側正極の作製工程において正極合剤スラリーの塗布位置を調整し、かつ負極電極の作製工程において負極合剤スラリーの塗布位置を調整した。これ以外のことは内周側正極と同様にして電池を得た。
[実施例17]
 内周側正極の作製工程において、巻回後に外周側となる端部に形成された正極集電体露出部に正極リードを溶接したこと以外は実施例16と同様にして電池を得た。
[実施例18]
 外周側正極の作製工程において、巻回後に外周側となる端部に形成された正極集電体露出部に正極リードを溶接したこと以外は実施例16と同様にして電池を得た。
[実施例19]
 内周側正極の作製工程において、巻回後に外周側となる端部に形成された正極集電体露出部に正極リードを溶接し、かつ、外周側正極の作製工程において、巻回後に外周側となる端部に形成された正極集電体露出部に正極リードを溶接したこと以外は実施例16と同様にして電池を得た。
[実施例20]
 正極として分割されていない1つの正極を用い、負極として分割された内側負極、外側負極を用いること以外は実施例1と同様にして電池を得た。
[比較例1]
 2つの正極リード同士を溶接により外装材の内側で電気的に接続したこと以外は実施例1と同様にして電池を得た。
[比較例2]
 正極として分割されていない1つの正極を用いたこと以外は実施例1と同様にして電池を得た。なお、分割されていない正極は、長さが異なる点以外では実施例1の第1の正極と同様にして得られた。
[比較例3]
 まず、扁平状を有する2つの電極体を作製した。なお、これらの電極体は、巻回数が異なる点以外では比較例2の電極体と同様にして得られた。次に、2つの電極体を積み重ねるようにしてラミネートフィルムに収容し、密封したこと以外は実施例1と同様にして電池を得た。
[比較例4~6]
 表1に示すように、巻回後に内周側および外周側の端部に箔-箔対向部が形成される、または形成されないように、正極の作製工程において正極合剤スラリーの塗布位置を調整し、かつ負極電極の作製工程において負極合剤スラリーの塗布位置を調整した。これ以外のことは比較例2と同様にして電池を得た。
[評価]
(エネルギー密度)
 まず、23℃の環境下において0.2Cの定電流で電池電圧が4.40Vに達するまで電池に定電流充電を行ったのち、4.40Vの定電圧で電流値が0.01Cに達するまで電池に定電圧充電を行った。次に、0.2Cの定電流で、電池電圧が3.0Vに達するまで電池に放電を行うことにより、放電容量を求めた。続いて、求めた放電容量を用いて体積エネルギー密度を求めた。
(抵抗)
 日置電機株式会社製のバッテリハイテスタBT3562を用いて、外装材から出ている正極、負極リードのうち、トップ側のシール部近傍の部分に針状の測定端子を接触させて、1kHzの交流電流に対する抵抗値を測定し、電池の「抵抗」とした。なお、2つの電極リード(正極リードまたは負極リード)が積層された状態で外装材の外に出されている場合には、外装材がエンボス加工されている側に面している電極リードと、その逆側に面している電極リードのどちらに測定端子を当てるかによって抵抗値が異なる場合がある。このため、上記抵抗の測定の際には、外装材がエンボス加工されている側に面している電極リードに測定端子を接触させるようにした。
(釘刺し試験)
<貫通する釘刺し>
 まず、23℃の環境下において0.2Cの定電流で電池電圧が4.40Vに達するまで電池に定電流充電を行ったのち、4.40Vの定電圧で電流値が0.01Cに達するまで電池に定電圧充電を行った。次に、充電した電池のエンボス加工された面の中央から、電池の厚み方向に毎秒100mmの速度で釘を貫通させた。釘は直径2.5mmの鉄製の釘を使用した。釘刺し試験により電池が熱暴走しなかった場合には、新たに電池を用意し、充電電圧を0.05V上げる以外は上記と同様にして充電を行ったのち、釘刺し試験を再度実施した。逆に電池が熱暴走した場合には、充電電圧を0.05V下げる以外は上記と同様の試験を実施した。上述の手順を繰り返して、釘刺し試験により電池が熱暴走しない充電電圧の上限値を求めた。
<表面から0.5mmの釘刺し>
 充電した電池に、その一方の主面から0.5mmの深さまで釘を刺す釘刺し試験を実施したこと以外は、上記の“貫通する釘刺し”の場合と同様にして、釘刺し試験により電池が熱暴走しない充電電圧の上限値を求めた。
 表1は、実施例1~20、比較例1の電池の構成および評価結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表2は、比較例2~6の電池の構成および評価結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 なお、表1、2において、記号“○”は箔-箔対向部有りの構成を示し、記号“×”は箔-箔対抗部無しの構成を示す。
 箔-箔対向部を電池の外周側に設けることで安全性が向上することが知られているが(例えば特開2013-16265号公報、特開平11-176478号公報参照)、電極を分割する構造を採用した場合、その効果がより顕著に発現することがわかった。図12Aは、電極を分割していない構造(以下単に「非分割構造」という。)の電池と、電極を分割した構造(以下単に「分割構造」という)の電池との評価結果のうち、箔-箔対向部の個数が異なるものの評価結果を選び出してプロットしたものである。図12Aから、分割構造の電池では、非分割構造の電池よりも、箔-箔対向部を設ける効果がより顕著に発現することがわかる。
 上記効果の発現は、以下の理由によるものと推測される。非分割構造の電池において箔-箔対向部を外周側の端部に配置した場合には、短絡部に流れ込む電流は増えるが、抵抗自体が小さいため発熱量は小さくなる。一方、非分割構造の電池において箔-箔対向部を外周側電極の外周側の端部に配置した場合には、箔-箔対向部の配置による短絡部の抵抗低減の効果を生かしつつ、短絡電流自体を減らす効果があるため、箔-箔対向部の配置と相乗効果が生じる。したがって、安全性を向上することができる。
 表1の評価結果から、箔-箔対向部の数は、安全性の向上の観点からすると、好ましくは1つ以上、より好ましくは2つ以上、更により好ましくは3つ以上、特に好ましくは4つであることがわかる。また、安全性の向上の観点からすると、内周側電極および外周側電極の一方が外周側の端部に箔-箔対向部を有していることが好ましく、内周側電極および外周側電極の両方が外周側の端部に箔-箔対向部を有していることがより好ましいことがわかる。
 但し、箔-箔対向部が外周側の端部になくても、浅く釘を刺す評価を行った場合には、分割構造の電池は、非分割構造の電池と比較してメリットを有していることも明らかとなった(図12B参照)。電池の外側から浅く傷が入るモードは、電池の実使用環境下で起こる頻度が高い事象であると考えられるため、このような釘の刺し方で高い安全性とエネルギー密度が両立できていることは大きなメリットと考えられる。
 さらに、集電リードの配置位置のみが異なる実施例16~19の電池の評価結果から、集電リードを配置する位置に関して、好ましい位置が明らかとなった。すなわち、内周側電極に設ける電極リードの配置位置は、内周側の端部であっても外周側の端部であって安全性に差はない。これに対して、外周側電極に配置する電極リードの位置は内周側の端部であるか外周側の端部であるかによって異なっており、内周側の端部に電極リードを配置した場合には、外周側の端部に電極リードを配置した場合よりも安全性が向上する。
 上記の安全性の違いは、下記の理由によるものと推測される。短絡部の発熱量が最も大きいのは電池の外周側であり、その発熱量は短絡部の抵抗と短絡電流のみで決定される。一方、集電箔やリードを長手方向に流れる電流による発熱も存在しており、短絡部の発熱に上乗せされると考えられる。このとき、外周側電極の集電リードが外周側の端部に配置されていると、発熱の大きい短絡部と集電リードから流れ込む電流に起因する発熱が重なるため、安全性が低下していると考えられる。
 以上のように、電極を分割構造とし、分割された電極の集電リード同士を外装材の外側で電気的に接続することで、低抵抗で、短絡時の安全性が高く、またエネルギー密度が高い電池が得られる。
 以上、本開示の実施形態および実施例について具体的に説明したが、本開示は、上述の実施形態および実施例に限定されるものではなく、本開示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その変形例、ならびに実施例において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値等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、材料および数値等を用いてもよい。また、化合物等の化学式は代表的なものであって、同じ化合物の一般名称であれば、記載された価数等に限定されない。
 また、上述の実施形態およびその変形例、ならびに実施例の構成、方法、工程、形状、材料および数値等は、本開示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、本開示は以下の構成を採用することもできる。
(1)
 正極および負極を有し、前記正極と前記負極とが巻回された電極体と、
 前記電極体を収容する外装材と
 を備え、
 前記正極および前記負極のうちの少なくとも一方が、巻回方向に隣接する2つ以上の電極に分割されており、
 2つ以上の前記電極はそれぞれ集電リードを有し、前記集電リード同士が前記外装材の外側で電気的に接続されている電池。
(2)
 前記正極および前記負極のうちの少なくとも一方が、巻回方向に隣接する2つの前記電極に分割されている場合、2つの前記電極のうち外周側に位置する前記電極は、内周側の端部に前記集電リードを有する(1)に記載の電池。
(3)
 前記電極体は、前記正極と前記負極との間に設けられたセパレータをさらに有し、
 前記正極、前記負極はそれぞれ、正極集電体露出部、負極集電体露出部を有し、
 前記正極集電体露出部および前記負極集電体露出部が、前記セパレータを介して対向する対向部を少なくとも1つ構成している(1)に記載の電池。
(4)
 前記対向部が、分割された前記電極のうちの少なくとも1つの前記電極の、内周側および外周側の少なくとも一方に設けられている(3)に記載の電池。
(5)
 前記対向部が、分割された前記電極のうちの少なくとも1つの前記電極の外周側に設けられている(3)に記載の電池。
(6)
 前記対向部が、分割された前記電極のうち最も外周側に位置する前記電極の外周側に設けられている(3)に記載の電池。
(7)
 前記対向部が、分割された全ての前記電極の外周側に設けられている(3)に記載の電池。
(8)
 前記正極および前記負極のうちの少なくとも一方が、巻回方向に隣接する第1の電極および第2の電極に分割されている場合、前記対向部が、前記第1の電極および前記第2の電極の少なくとも一方の電極の、内周側および外周側の少なくとも一方に設けられている(3)に記載の電池。
(9)
 前記正極および前記負極のうちの少なくとも一方が、巻回方向に隣接する第1の電極および第2の電極に分割されている場合、前記対向部が、前記第1の電極および前記第2の電極のうちの少なくとも一方の電極の外周側に設けられている(3)に記載の電池。
(10)
 前記正極および前記負極のうちの少なくとも一方が、巻回方向に隣接する第1の電極および第2の電極に分割されている場合、前記対向部が、前記第1の電極および前記第2の電極のうち外周側に位置するものの外周側に設けられている(3)に記載の電池。
(11)
 前記正極および前記負極のうちの少なくとも一方が、巻回方向に隣接する第1の電極および第2の電極に分割されている場合、前記対向部が、前記第1電極および前記第2電極の外周側に設けられている(3)に記載の電池。
(12)
 前記電極体は、扁平状を有し、
 2つ以上の前記電極がそれぞれ有する前記集電リードは、前記電極体の厚さ方向に重ねられている(1)から(11)のいずれかに記載の電池。
(13)
 前記集電リードは、該集電リードの一端が外部に出されるようにして前記外装材の周縁部に挟まれており、
 前記外装材と前記集電リードとの間、および重ねられた前記集電リードの間に設けられたシーラントをさらに備える(12)に記載の電池。
(14)
 前記外装材は、ラミネートフィルムである(1)から(13)のいずれかに記載の電池。
(15)
 (1)から(14)のいずれかに記載の電池と、
 前記電池に対する充放電を制御する制御部と、
 を備える電池パック。
(16)
 (1)から(14)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。
(17)
 (1)から(14)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。
(18)
 (1)から(14)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。
(19)
 他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報制御装置を備え、
 前記電力情報制御装置が受信した情報に基づき、前記電池の充放電制御を行う(18)に記載の蓄電装置。
(20)
 (1)から(14)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
 11A、11B  正極リード(集電リード)
 11C  負極リード(集電リード)
 12A、12B、12C  シーラント
 13C11、13C12、13C21、13C22、13D11、13D12、13D21、13D22  保護テープ
 20、20A  電極体
 21  正極
 211  第1の正極
 212  第2の正極
 21A1、21A2  正極集電体
 21B1、21B2  正極活物質層
 21C11、21C12、21C21、21C22、21D11、21D12、21D21、21D22  正極集電体露出部
 22  負極
 22A  負極集電体
 22B  負極活物質層
 22C1、22C2、22D1、22D2、22E1、22E2  負極集電体露出部
 23  セパレータ
 24A、24B、25A、26B、27A、27B  対向部
 30  外装材
 31A、31B、31C  シール部
 32  収容部
 300  電池パック
 301  組電池
 301a  二次電池
 302  充放電回路(制御部)
 400  電子機器
 7200  ハイブリッド車両
 9003  蓄電装置
 9100  蓄電システム

Claims (20)

  1.  正極および負極を有し、前記正極と前記負極とが巻回された電極体と、
     前記電極体を収容する外装材と
     を備え、
     前記正極および前記負極のうちの少なくとも一方が、巻回方向に隣接する2つ以上の電極に分割されており、
     2つ以上の前記電極はそれぞれ集電リードを有し、前記集電リード同士が前記外装材の外側で電気的に接続されている電池。
  2.  前記正極および前記負極のうちの少なくとも一方が、巻回方向に隣接する2つの前記電極に分割されている場合、2つの前記電極のうち外周側に位置する前記電極は、内周側の端部に前記集電リードを有する請求項1に記載の電池。
  3.  前記電極体は、前記正極と前記負極との間に設けられたセパレータをさらに有し、
     前記正極、前記負極はそれぞれ、正極集電体露出部、負極集電体露出部を有し、
     前記正極集電体露出部および前記負極集電体露出部が、前記セパレータを介して対向する対向部を少なくとも1つ構成している請求項1に記載の電池。
  4.  前記対向部が、分割された前記電極のうちの少なくとも1つの前記電極の、内周側および外周側の少なくとも一方に設けられている請求項3に記載の電池。
  5.  前記対向部が、分割された前記電極のうちの少なくとも1つの前記電極の外周側に設けられている請求項3に記載の電池。
  6.  前記対向部が、分割された前記電極のうち最も外周側に位置する前記電極の外周側に設けられている請求項3に記載の電池。
  7.  前記対向部が、分割された全ての前記電極の外周側に設けられている請求項3に記載の電池。
  8.  前記正極および前記負極のうちの少なくとも一方が、巻回方向に隣接する第1の電極および第2の電極に分割されている場合、前記対向部が、前記第1の電極および前記第2の電極の少なくとも一方の電極の、内周側および外周側の少なくとも一方に設けられている請求項3に記載の電池。
  9.  前記正極および前記負極のうちの少なくとも一方が、巻回方向に隣接する第1の電極および第2の電極に分割されている場合、前記対向部が、前記第1の電極および前記第2の電極のうちの少なくとも一方の電極の外周側に設けられている請求項3に記載の電池。
  10.  前記正極および前記負極のうちの少なくとも一方が、巻回方向に隣接する第1の電極および第2の電極に分割されている場合、前記対向部が、前記第1の電極および前記第2の電極のうち外周側に位置するものの外周側に設けられている請求項3に記載の電池。
  11.  前記正極および前記負極のうちの少なくとも一方が、巻回方向に隣接する第1の電極および第2の電極に分割されている場合、前記対向部が、前記第1電極および前記第2電極の外周側に設けられている請求項3に記載の電池。
  12.  前記電極体は、扁平状を有し、
     2つ以上の前記電極がそれぞれ有する前記集電リードは、前記電極体の厚さ方向に重ねられている請求項1に記載の電池。
  13.  前記集電リードは、該集電リードの一端が外部に出されるようにして前記外装材の周縁部に挟まれており、
     前記外装材と前記集電リードとの間、および重ねられた前記集電リードの間に設けられたシーラントをさらに備える請求項12に記載の電池。
  14.  前記外装材は、ラミネートフィルムである請求項1に記載の電池。
  15.  請求項1に記載の電池と、
     前記電池に対する充放電を制御する制御部と、
     を備える電池パック。
  16.  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。
  17.  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。
  18.  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。
  19.  他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報制御装置を備え、
     前記電力情報制御装置が受信した情報に基づき、前記電池の充放電制御を行う請求項18に記載の蓄電装置。
  20.  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。
PCT/JP2018/030680 2017-08-21 2018-08-20 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 WO2019039436A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019537620A JP6973489B2 (ja) 2017-08-21 2018-08-20 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
CN201880055635.8A CN111066187A (zh) 2017-08-21 2018-08-20 电池、电池包、电子设备、电动车辆、蓄电装置及电力系统
US16/794,495 US11335958B2 (en) 2017-08-21 2020-02-19 Battery, battery pack, electronic apparatus, electric vehicle, power storage device and power system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017158829 2017-08-21
JP2017-158829 2017-08-21

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US16/794,495 Continuation US11335958B2 (en) 2017-08-21 2020-02-19 Battery, battery pack, electronic apparatus, electric vehicle, power storage device and power system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019039436A1 true WO2019039436A1 (ja) 2019-02-28

Family

ID=65439010

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/030680 WO2019039436A1 (ja) 2017-08-21 2018-08-20 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

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11335958B2 (ja)
JP (1) JP6973489B2 (ja)
CN (1) CN111066187A (ja)
WO (1) WO2019039436A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022528553A (ja) * 2020-01-30 2022-06-14 エルジー エナジー ソリューション リミテッド 溶接性の向上した電池セル及びその加工装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023035540A (ja) * 2021-09-01 2023-03-13 株式会社エンビジョンAescジャパン 電池セル及び電池モジュール

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000223108A (ja) * 1999-02-02 2000-08-11 Nec Corp 積層型電池
JP2001202946A (ja) * 2000-01-18 2001-07-27 Nec Corp 非水電解液二次電池
JP2002305029A (ja) * 2001-04-06 2002-10-18 Mitsubishi Materials Corp リチウムイオンポリマー二次電池
JP2008262777A (ja) * 2007-04-11 2008-10-30 Sony Corp 二次電池
JP2009176582A (ja) * 2008-01-25 2009-08-06 Hitachi Maxell Ltd 非水電解液二次電池
JP2009272161A (ja) * 2008-05-08 2009-11-19 Toyota Motor Corp ラミネート型電池、組電池、車両
JP2011204660A (ja) * 2010-03-04 2011-10-13 Sanyo Electric Co Ltd リチウム二次電池
CN102299294A (zh) * 2011-07-14 2011-12-28 杭州万好万家动力电池有限公司 一种片段式电池及其制备方法
WO2017104117A1 (ja) * 2015-12-14 2017-06-22 ソニー株式会社 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

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001236983A (ja) * 2000-02-25 2001-08-31 Sanoh Industrial Co Ltd 電池用捲回電極
JP4919613B2 (ja) 2005-03-28 2012-04-18 日立マクセルエナジー株式会社 非水電解質二次電池
JP5427580B2 (ja) 2009-12-09 2014-02-26 旭化成ケミカルズ株式会社 複合金属酸化物触媒及びその製造方法
CN201936950U (zh) * 2011-01-25 2011-08-17 深圳市力赛科技有限公司 一种多极片卷绕动力电池
JP2013016265A (ja) * 2011-06-30 2013-01-24 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解質二次電池
CN103594736A (zh) * 2012-08-17 2014-02-19 迪吉亚节能科技股份有限公司 单卷芯、具有单卷芯的锂电池及单卷芯的连续卷绕方法
JP6162431B2 (ja) 2013-02-28 2017-07-12 株式会社東芝 電池
JP6414589B2 (ja) * 2014-03-11 2018-10-31 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池
US10505232B2 (en) * 2016-12-30 2019-12-10 Microsoft Licensing Technology, LLC Stacked, rolled-electrode battery cell with y-axis bending

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000223108A (ja) * 1999-02-02 2000-08-11 Nec Corp 積層型電池
JP2001202946A (ja) * 2000-01-18 2001-07-27 Nec Corp 非水電解液二次電池
JP2002305029A (ja) * 2001-04-06 2002-10-18 Mitsubishi Materials Corp リチウムイオンポリマー二次電池
JP2008262777A (ja) * 2007-04-11 2008-10-30 Sony Corp 二次電池
JP2009176582A (ja) * 2008-01-25 2009-08-06 Hitachi Maxell Ltd 非水電解液二次電池
JP2009272161A (ja) * 2008-05-08 2009-11-19 Toyota Motor Corp ラミネート型電池、組電池、車両
JP2011204660A (ja) * 2010-03-04 2011-10-13 Sanyo Electric Co Ltd リチウム二次電池
CN102299294A (zh) * 2011-07-14 2011-12-28 杭州万好万家动力电池有限公司 一种片段式电池及其制备方法
WO2017104117A1 (ja) * 2015-12-14 2017-06-22 ソニー株式会社 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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022528553A (ja) * 2020-01-30 2022-06-14 エルジー エナジー ソリューション リミテッド 溶接性の向上した電池セル及びその加工装置
JP7297369B2 (ja) 2020-01-30 2023-06-26 エルジー エナジー ソリューション リミテッド 溶接性の向上した電池セル及びその加工装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20200185783A1 (en) 2020-06-11
JPWO2019039436A1 (ja) 2020-08-06
JP6973489B2 (ja) 2021-12-01
CN111066187A (zh) 2020-04-24
US11335958B2 (en) 2022-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10985409B2 (en) Battery, battery pack, electronic device, electrically driven vehicle, electric storage device, and electric power system
US11631901B2 (en) Battery, battery pack, electronic device, electric vehicle, electric storage device, and electric power system
CN110383555B (zh) 正极、电池、电池包、电子设备、电动车辆、蓄电装置和电力系统
WO2017221634A1 (ja) 電解液、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
EP3598561B1 (en) Positive electrode, battery, battery pack, electronic device, electric vehicle, power storage device, and electric power system
US20200044243A1 (en) Positive electrode, battery and method for manufacturing battery, battery pack, electronic device, electric vehicle, electric storage device, and electric power system
WO2017195480A1 (ja) フィルム外装型電池、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
JP6554978B2 (ja) 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
US11335958B2 (en) Battery, battery pack, electronic apparatus, electric vehicle, power storage device and power system
US11764408B2 (en) Battery, battery pack, electronic device, electric vehicle, power storage device, and power system
JP6652201B2 (ja) 電池および電子機器
JP6524988B2 (ja) 非水電解質二次電池用正極材料、非水電解質二次電池用正極、非水電解質二次電池、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
WO2018135061A1 (ja) 正極活物質、正極、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
WO2018198967A1 (ja) 正極活物質、正極、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
JPWO2018225450A1 (ja) 正極活物質、正極、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
JPWO2020138318A1 (ja) 電池、電池パック、電子機器、電動車両および電力システム

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18849159

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019537620

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18849159

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1