WO2021065337A1 - 扁平型二次電池 - Google Patents

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WO2021065337A1
WO2021065337A1 PCT/JP2020/033535 JP2020033535W WO2021065337A1 WO 2021065337 A1 WO2021065337 A1 WO 2021065337A1 JP 2020033535 W JP2020033535 W JP 2020033535W WO 2021065337 A1 WO2021065337 A1 WO 2021065337A1
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battery
positive electrode
secondary battery
flat
negative electrode
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PCT/JP2020/033535
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吉一 堀越
泰地 葛本
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株式会社村田製作所
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Publication date
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • This technology relates to flat secondary batteries.
  • the electrode assembly is housed inside the battery case made of a laminated film having side surfaces (curved surface and flat surface), and the electrode assembly is housed from the flat surface.
  • the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are led out to the outside of the battery case (see, for example, Patent Document 1).
  • the electrode assembly is housed inside a case with side surfaces (curved and flat surfaces) and the feedthrough pins connected to the positive electrode are from the flat surface to the outside of the case. (See, for example, Patent Document 2).
  • the case is connected to the negative electrode.
  • an electrode group is housed inside an outer case and a sealing case that have been crimped to each other, and in the electrode group, a positive electrode and a negative electrode are laminated via a separator (for example, a patent). See Reference 3.).
  • the electrode group is housed inside the positive electrode case and the negative electrode case that are fitted to each other, and in the electrode group, the positive electrode and the negative electrode are wound around the separator (for example). See Patent Document 4).
  • the electrode assembly is housed inside two exterior bodies that have been crimped to each other, and in the electrode assembly, the positive electrode and the negative electrode are laminated via a separator and the electrode assembly thereof.
  • the electrode assembly has a circular notch-shaped planar shape (see, for example, Patent Document 5).
  • the positive electrode tab and the negative electrode tab are connected to the electrode assembly at the circular notch, and the positive electrode tab and the negative electrode tab are housed inside the two exterior bodies.
  • the positive electrode tab is connected to one exterior body, and the negative electrode tab is connected to the other exterior body.
  • This technology was made in view of such problems, and its purpose is to provide a flat secondary battery capable of increasing the energy density per unit volume.
  • the flat secondary battery of one embodiment of the present technology has a pair of bottom portions facing each other and a side wall portion between the pair of bottom portions, and at least a part of the surface of the side wall portion is a curved surface and is flat and columnar.
  • the battery element is housed inside a flat and columnar exterior member in which at least a part of the surface of the side wall is a curved surface, and the positive electrode and the negative electrode are formed. Since the electrode terminal connected to one of the two is provided on the side wall portion, the energy density per unit volume can be increased.
  • the effect of the present technology is not necessarily limited to the effect described here, and may be any effect of a series of effects related to the present technology described later.
  • FIG. 2 It is a perspective view which shows the structure of the flat type secondary battery in one Embodiment of this technique. It is sectional drawing which shows the structure of the flat type secondary battery shown in FIG. It is another cross-sectional view which shows the structure of the flat type secondary battery shown in FIG. It is sectional drawing which shows the structure of the electrode terminal shown in FIG. 2 enlarged. It is a perspective view which shows the structure of the battery element shown in FIG. It is a perspective view which shows the structure of the battery can used in the manufacturing process of a flat type secondary battery. It is sectional drawing which shows the structure of the flat type secondary battery of the comparative example. It is a schematic diagram for demonstrating the element space volume of the flat type secondary battery of a comparative example.
  • FIG. It is a schematic diagram for demonstrating the element space volume of the flat type secondary battery in one Embodiment of this technique. It is sectional drawing which shows the structure of the flat type secondary battery of the modification 1. FIG. It is a perspective view which shows the structure of the flat type secondary battery of the modification 2. It is sectional drawing which shows the structure of the flat type secondary battery of the modification 2. FIG. It is sectional drawing which shows the structure of the flat type secondary battery of the modification 3.
  • the flat type secondary battery described here is a secondary battery having a flat and columnar shape, and the secondary battery includes a so-called coin type secondary battery and a button type secondary battery.
  • this flat type secondary battery has a pair of bottom portions facing each other and a side wall portion between the pair of bottom portions, and the secondary battery has a height relative to the outer diameter. It's getting smaller.
  • the specific dimensions (outer diameter and height) of the flat secondary battery will be described later.
  • the flat type secondary battery may be flat and columnar, or may be flat and substantially columnar, as will be described later.
  • the flat type secondary battery does not have a crimp portion C (see FIG. 7) described later.
  • this crimp portion C since the end portion of the storage portion 111 is bent outward, the end portion is folded and a part of the storage portion 111 and a part of the lid portion 112 overlap each other. Since the caulking process is performed in the state, the two members (storage portion 111 and lid portion 112) are overlapped with each other.
  • the charging / discharging principle is not particularly limited. In the following, a case where the battery capacity can be obtained by using the occlusion and release of the electrode reactant will be described.
  • the flat type secondary battery includes an electrolytic solution together with the positive electrode and the negative electrode, and in the flat type secondary battery, the charge capacity of the negative electrode is prevented from depositing an electrode reactant on the surface of the negative electrode during charging. Is larger than the discharge capacity of the positive electrode. That is, the electrochemical capacity per unit area of the negative electrode is set to be larger than the electrochemical capacity per unit area of the positive electrode.
  • the type of electrode reactant is not particularly limited, but is a light metal such as an alkali metal and an alkaline earth metal.
  • Alkali metals include lithium, sodium and potassium, and alkaline earth metals include beryllium, magnesium and calcium.
  • a flat type secondary battery whose battery capacity can be obtained by using the occlusion and release of lithium is a so-called lithium ion secondary battery.
  • lithium ion secondary battery lithium is occluded and released in an ionic state.
  • FIG. 1 shows a perspective configuration of a flat secondary battery.
  • FIGS. 2 and 3 shows the cross-sectional configuration of the flat secondary battery shown in FIG.
  • FIG. 4 shows an enlarged cross-sectional configuration of the electrode terminal 30 shown in FIG.
  • FIG. 5 shows the perspective configuration of the battery element 20 shown in FIG.
  • FIG. 2 shows a cross section of the flat secondary battery along a surface intersecting the height direction (vertical direction in FIG. 1)
  • FIG. 3 shows a cross section along the surface along the height direction. The cross section of the flat type secondary battery is shown.
  • the upper direction in FIG. 1 will be described as the upper side of the flat secondary battery, and the lower direction in FIG. 1 will be described as the lower side of the flat secondary battery.
  • this flat type secondary battery has a flat and columnar three-dimensional shape in which the height (maximum height) is smaller than the outer diameter (maximum outer diameter). ..
  • the dimensions of the flat secondary battery are not particularly limited, but for example, the outer diameter is 3 mm to 30 mm and the height is 0.5 mm to 70 mm. However, the ratio of the outer diameter to the height (outer diameter / height) is larger than 1 and 25 or less.
  • the outer diameter is the horizontal dimension in FIGS. 1 and 3 and the height is the vertical dimension in FIGS. 1 and 3, as described above.
  • the flat type secondary battery includes a battery can 10, a battery element 20, an electrode terminal 30, a gasket 40, a positive electrode lead 51, and a negative electrode lead 52. And have.
  • the battery can 10 is an exterior member that houses the battery element 20 inside.
  • the battery can 10 has a hollow, flat and columnar three-dimensional shape according to the three-dimensional shape of the flat secondary battery described above. Therefore, the battery can 10 has a pair of bottom portions M1 and M2 facing each other and a side wall portion M3 located between the bottom portions M1 and M2. The side wall portion M3 is connected to the bottom portion M1 at one end and is connected to the bottom M2 at the other end.
  • the battery can 10 has a substantially columnar three-dimensional shape. Specifically, a part of the surface of the side wall portion M3 is a curved surface M3C convex toward the outside of the battery can 10, and another part of the surface of the side wall portion M3 is a flat surface M3F. That is, since the surface of the side wall portion M3 includes the flat surface M3F together with the curved surface M3C, one end of the flat surface M3F is connected to one end of the curved surface M3C and the other end of the flat surface M3F is the curved surface M3C. A side wall portion M3 is formed by being connected to the other end portion. The side wall portion M3 (flat surface M3F) is provided with an electrode terminal 30 as described later.
  • the circumscribed circle G shown in FIG. 2 represents a circular orbit along the side wall portion M3 (curved surface M3C) of the battery can 10, that is, represents a circular contour defined by the curved surface M3C. Therefore, the curved surface M3C is curved along a part (arc R) of the circumscribed circle G.
  • the range occupied by the curved surface M3C on the surface of the side wall portion M3 is determined based on the range occupied by the arc R in the circumscribed circle G.
  • the ratio of the arc R to the length (circumference) of the circumscribed circle G is not particularly limited. It is preferably as large as possible within the range in which 30 can be attached. This is because the energy density per unit volume also increases because the element space volume increases.
  • the "element space volume” is the volume (effective volume) of the internal space of the battery can 10 that can be used to house the battery element 20.
  • the battery can 10 includes a storage portion 11 and a lid portion 12.
  • the storage portion 11 is a flat and substantially columnar (vessel-shaped) member having one end open and the other end closed, and houses the battery element 20. That is, the storage unit 11 has an opening 11K (see FIG. 6), which will be described later, so that the battery element 20 can be stored.
  • the lid portion 12 is a substantially plate-shaped member, and is joined to the storage portion 11 so as to shield the opening 11K.
  • the lid portion 12 is joined to the storage portion 11 by a welding method or the like. That is, the battery can 10 is a welded can in which two members (storage portion 11 and lid portion 12) are welded to each other. Therefore, the battery can 10 after the lid portion 12 is joined to the storage portion 11 is a single member as a whole, that is, it cannot be separated into two or more members.
  • the battery can 10 may be a can in which three or more members are welded to each other (one member as a whole).
  • the battery can 10 is a single member that does not have a folded portion and does not have a portion in which two or more members overlap each other.
  • the phrase "does not have a folded portion in the middle” means that the battery cans 10 are not processed so as to fold each other.
  • two or more members do not have a portion where they overlap each other means that the battery can 10 is physically one member, so that the battery can 10 includes two including a container and a lid. This means that the above members are not composites fitted together so that they can be separated after the fact. More specifically, the "folded portion" and the "portion in which two or more members overlap each other" are provided in the flat secondary battery (see FIG. 7) of the comparative example described later, as described above. The crimp portion C is present.
  • the battery can 10 described here is a so-called crimp press can because it does not have the crimp portion C described above. This is because the element space volume increases inside the battery can 10, so that the energy density per unit volume also increases.
  • This battery can 10 has conductivity. As a result, since the battery can 10 is connected to the negative electrode 22 described later in the battery element 20, it functions as a negative electrode terminal. This is because the battery can 10 functions as a negative electrode terminal, so that the flat secondary battery does not have to have a negative electrode terminal separately from the battery can 10. As a result, it is possible to avoid a decrease in the element space volume due to the presence of the negative electrode terminal. Therefore, since the element space volume increases, the energy density per unit volume also increases.
  • the battery can 10 has a through hole 10K in the side wall portion M3 (flat surface M3F).
  • the through hole 10K is used for attaching the electrode terminal 30 to the battery can 10.
  • the battery can 10 contains any one or more of conductive materials such as metal (including stainless steel) and alloys.
  • the battery can 10 contains any one or more of iron, copper, nickel, stainless steel, iron alloy, copper alloy, nickel alloy, and the like in order to function as a negative electrode terminal.
  • the type of stainless steel is not particularly limited, but is SUS304, SUS316, and the like.
  • the battery can 10 is insulated from the electrode terminal 30 that functions as the positive electrode terminal via the gasket 40. This is because contact (short circuit) between the battery can 10 and the electrode terminal 30 is prevented.
  • the battery element 20 is an element that promotes a charge / discharge reaction, and as shown in FIGS. 1 to 3 and 5, a positive electrode 21, a negative electrode 22, a separator 23, and an electrolytic solution that is a liquid electrolyte are provided. Includes. However, in FIG. 2, the battery element 20 is shaded, and in FIGS. 3 and 5, the electrolytic solution is not shown.
  • the battery element 20 has a three-dimensional shape corresponding to the three-dimensional shape of the battery can 10.
  • the "three-dimensional shape corresponding to the three-dimensional shape of the battery can 10" means a three-dimensional shape similar to the three-dimensional shape of the battery can 10.
  • a so-called dead space battery
  • the element space volume increases due to the effective use of the internal space of the battery can 10, so that the energy density per unit volume also increases.
  • the battery can 10 since the battery can 10 has a substantially columnar three-dimensional shape, the battery element 20 also has a substantially columnar three-dimensional shape.
  • the battery can 10 has a substantially columnar three-dimensional shape having a pair of bottom portions M1, M2 and side wall portions M3 (curved surface M3C and flat surface M3F).
  • the element 20 has a substantially columnar three-dimensional shape.
  • the battery element 20 has a pair of bottom portions N1 and N2 corresponding to the pair of bottom portions M1 and M2, and a side wall portion N3 (curved surface N3C and flat surface) corresponding to the side wall portion M3 (curved surface M3C and flat surface M3F). N3F) and.
  • each of the positive electrode 21, the negative electrode 22, and the separator 23 has a planar shape defined by the curved surface N3C and the flat surface N3F, that is, has a substantially circular planar shape having a tapered surface provided at one location. doing.
  • the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are laminated via the separator 23. More specifically, the plurality of positive electrodes 21 and the plurality of negative electrodes 22 are alternately laminated via the separator 23 in the height direction. Therefore, the battery element 20 is a laminated electrode body including a positive electrode 21 and a negative electrode 22 laminated via a separator 23.
  • the number of layers of the positive electrode 21, the negative electrode 22, and the separator 23 is not particularly limited and can be set arbitrarily.
  • the area of the plane shape of each of the positive electrode 21 and the negative electrode 22 is smaller than the area of the plane shape of the separator 23. In this case, it is preferable that the outer edges of the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are recessed inward from the outer edge of the separator 23. This is because a short circuit between the battery can 10 that functions as the negative electrode terminal and the positive electrode 21 is prevented. Further, it is preferable that the area of the plane shape of the negative electrode 22 is larger than the area of the plane shape of the positive electrode 21. This is because a short circuit between the positive electrode 21 and the negative electrode 22 due to the precipitation of lithium during charging / discharging is prevented.
  • the positive electrode 21 includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer.
  • the positive electrode active material layer may be provided on both sides of the positive electrode current collector, or may be provided on only one side of the positive electrode current collector.
  • the material for forming the positive electrode current collector is the same as the material for forming the electrode terminal 30. However, the material for forming the positive electrode current collector may be the same as the material for forming the electrode terminal 30, or may be different from the material for forming the electrode terminal 30.
  • the positive electrode active material layer contains a positive electrode active material that occludes and releases lithium, and the positive electrode active material contains any one or more of lithium-containing compounds such as a lithium-containing transition metal compound. ..
  • the lithium-containing transition metal compound is an oxide, a phosphoric acid compound, a silicic acid compound, a boric acid compound or the like containing lithium and one or more kinds of transition metal elements as constituent elements.
  • the positive electrode active material layer may further contain a positive electrode binder, a positive electrode conductive agent, and the like.
  • the negative electrode 22 includes a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer.
  • the negative electrode active material layer may be provided on both sides of the negative electrode current collector, or may be provided on only one side of the negative electrode current collector.
  • the material for forming the negative electrode current collector is the same as the material for forming the battery can 10. However, the material for forming the negative electrode current collector may be the same as the material for forming the battery can 10, or may be different from the material for forming the battery can 10.
  • the negative electrode active material layer contains a negative electrode active material that occludes and releases lithium, and the negative electrode active material contains any one or more of carbon materials and metal-based materials.
  • the carbon material is graphite or the like.
  • the metal-based material is a material containing one or more of metal elements and metalloid elements capable of forming an alloy with lithium as constituent elements, and specifically, silicon, tin, and the like are constituent elements. Included as.
  • the metal-based material may be a simple substance, an alloy, a compound, or a mixture of two or more of them.
  • the negative electrode active material layer may further contain a negative electrode binder, a negative electrode conductive agent, and the like.
  • the separator 23 is an insulating porous film interposed between the positive electrode 21 and the negative electrode 22, and allows lithium to pass through while preventing a short circuit between the positive electrode 21 and the negative electrode 22.
  • the separator 23 contains any one or more of the polymer compounds such as polyethylene.
  • the electrolytic solution is impregnated in each of the positive electrode 21, the negative electrode 22, and the separator 23, and contains a solvent and an electrolyte salt.
  • the solvent contains any one or more of non-aqueous solvents (organic solvents) such as carbonic acid ester compounds, carboxylic acid ester compounds and lactone compounds.
  • the electrolyte salt contains any one or more of light metal salts such as lithium salt.
  • FIG. 5 also shows the laminate 20Z used for manufacturing the battery element 20 in the manufacturing process of the flat type secondary battery described later.
  • the laminated body 20Z has the same configuration as the battery element 20 which is a wound electrode body, except that the positive electrode 21, the negative electrode 22, and the separator 23 are not impregnated with the electrolytic solution.
  • the electrode terminal 30 is an external connection terminal connected to an electronic device on which a flat secondary battery is mounted.
  • the electrode terminal 30 functions as a positive electrode terminal because it is connected to the positive electrode 21 (positive electrode current collector) of the battery element 20.
  • the flat secondary battery is connected to the electronic device via the electrode terminal 30 (positive electrode terminal) and the battery can 10 (negative electrode terminal), so that the electronic device is flat. It can be operated using a secondary battery as a power source.
  • the electrode terminal 30 is provided on the side wall portion M3 (flat surface M3F) of the battery can 10.
  • the electrode terminal 30 since the electrode terminal 30 is inserted through the through hole 10K provided in the side wall portion M3, the electrode terminal 30 is attached to the battery can 10 through the through hole 10K.
  • a part of the electrode terminal 30 is exposed from the side wall portion M3 in order to function as an external connection terminal.
  • the electrode terminal 30 preferably protrudes from the flat surface M3F. This is because the flat secondary battery can be easily connected to the electronic device via the electrode terminal 30.
  • the protruding range of the electrode terminal 30 is not particularly limited.
  • the electrode terminal 30 is located inside the circumscribed circle G defined by the curved surface M3C described above. That is, it is preferable that the electrode terminal 30 is retracted inward from the circumscribed circle G and does not protrude outward from the circumscribed circle G. This is because the energy density per volume increases.
  • the outer diameter of the flat secondary battery increases due to the presence of the electrode terminal 30, so that the energy density per unit volume increases. Decrease.
  • the electrode terminal 30 is retracted inward from the circumscribed circle G, the outer diameter of the flat secondary battery does not increase even if the electrode terminal 30 is present, so that the energy density per volume Will increase.
  • the electrode terminal 30 contains any one or more of conductive materials such as metal (including stainless steel) and alloys.
  • the electrode terminal 30 includes any one or more of aluminum, an aluminum alloy, stainless steel, and the like in order to function as a positive electrode terminal.
  • the three-dimensional shape of the electrode terminal 30 is not particularly limited.
  • the electrode terminal 30 includes terminal portions 31, 32, 33.
  • the terminal portions 32 and 33 are connected to both ends of the terminal portion 31.
  • the terminal portion 31 is a columnar first terminal portion arranged in the through hole 10K, and has an outer diameter D (D1) smaller than the inner diameter of the through hole 10K.
  • the terminal portion 32 is a columnar second terminal portion in which the electrode terminal 30 is arranged on the rear side in the direction toward the inside of the battery can 10 (left direction in FIG. 3), and is located at one end of the terminal portion 31. It is connected.
  • the terminal portion 32 has an outer diameter D (D2) larger than the inner diameter of the through hole 10K.
  • the terminal portion 33 is a columnar third terminal portion in which the electrode terminal 30 is arranged on the front side in the direction toward the inside of the battery can 10, and is connected to the other end portion of the terminal portion 31.
  • the terminal portion 33 has an outer diameter D (D3) larger than the inner diameter of the through hole 10K.
  • D3 outer diameter
  • the outer diameters D2 and D3 may be the same as each other or may be different from each other.
  • the electrode terminal 30 has a three-dimensional shape in which the outer diameter D is locally reduced in the middle. Since the outer diameter D2 of the terminal portion 32 is larger than the inner diameter of the through hole 10K, it is difficult for the terminal portion 32 to pass through the through hole 10K, and the outer diameter D3 of the terminal portion 33 is larger than the inner diameter ID of the through hole 10K. Therefore, it becomes difficult for the terminal portion 33 to pass through the through hole 10K. Further, the electrode terminal 30 is fixed to the battery can 10 by utilizing the pressing force of the terminal portion 32 against the battery can 10 and the pressing force of the terminal portion 33 against the battery can 10. This makes it difficult for the electrode terminal 30 to fall off from the battery can 10.
  • the gasket 40 is an insulating member arranged between the battery can 10 and the electrode terminal 30, and insulates the electrode terminal 30 from the battery can 10. As a result, the electrode terminal 30 is fixed to the battery can 10 via the gasket 40.
  • This gasket contains any one or more of insulating materials such as polypropylene and polyethylene.
  • the installation range of the gasket 40 is not particularly limited.
  • the gasket 40 is arranged in the gap between the battery can 10 and the electrode terminal 30.
  • the positive electrode lead 51 is a wiring member that connects the electrode terminal 30 and the positive electrode 21 (positive electrode current collector) to each other, and is made of the same material as the material for forming the electrode terminal 30. Includes. However, the material for forming the positive electrode lead 51 may be the same as the material for forming the electrode terminal 30, or may be different from the material for forming the electrode terminal 30. Since the connection position of the positive electrode lead 51 with respect to the positive electrode 21 is not particularly limited, it can be arbitrarily set. Further, since the number of positive electrode leads 51 is not particularly limited, it can be arbitrarily set. Here, the number of positive electrode leads 51 is one.
  • the negative electrode lead 52 is a wiring member that connects the battery can 10 and the negative electrode 22 (negative electrode current collector) to each other, and is made of the same material as the material for forming the battery can 10. Includes.
  • the material for forming the negative electrode lead 52 may be the same as the material for forming the battery can 10, or may be different from the material for forming the battery can 10. Since the connection position of the negative electrode lead 52 with respect to the negative electrode 22 is not particularly limited, it can be arbitrarily set. Further, since the number of negative electrode leads 52 is not particularly limited, it can be set arbitrarily. Here, the number of negative electrode leads 52 is one.
  • the flat secondary battery may further include any one or more of the other components (not shown).
  • the flat secondary battery is equipped with a safety valve mechanism.
  • This safety valve mechanism disconnects the electrical connection between the battery can 10 and the battery element 20 when the internal pressure of the battery can 10 exceeds a certain level due to an internal short circuit, external heating, or the like.
  • the installation position of the safety valve mechanism is not particularly limited, but the safety valve mechanism is provided in any one of the bottom portions M1 and M2, and preferably is provided in the bottom portion M2 in which the electrode terminal 30 is not provided.
  • the flat type secondary battery is provided with an insulator between the battery can 10 and the battery element 20.
  • This insulator contains any one or more of an insulating film, an insulating sheet, and the like, and prevents a short circuit between the battery can 10 and the battery element 20 (positive electrode 21). Since the installation range of the insulator is not particularly limited, it can be set arbitrarily.
  • the battery can 10 is provided with a liquid injection hole, an opening valve, and the like.
  • the liquid injection hole is used for injecting the electrolytic solution into the battery can 10 and then sealed.
  • the opening valve opens when the internal pressure of the battery can 10 reaches a certain level or higher due to an internal short circuit, external heating, or the like, so that the internal pressure is released.
  • the installation positions of the liquid injection hole and the open valve are not particularly limited, but are either one of the bottoms M1 and M2, and the electrode terminal 30 is preferably provided, as in the installation position of the safety valve mechanism described above. There is no bottom M2.
  • This flat secondary battery operates as described below.
  • lithium is discharged from the positive electrode 21 in the battery element 20, and the lithium is occluded in the negative electrode 22 via the electrolytic solution.
  • lithium is discharged from the negative electrode 22 in the battery element 20, and the lithium is occluded in the positive electrode 21 via the electrolytic solution. In these cases, lithium is occluded and released in the ionic state.
  • FIG. 6 shows a perspective configuration of the battery can 10 used in the manufacturing process of the flat secondary battery, and corresponds to FIG. However, FIG. 6 shows a state in which the lid portion 12 is separated from the storage portion 11. In the following, FIGS. 1 to 5 already described will be referred to from time to time.
  • the flat secondary battery When manufacturing a flat secondary battery, assemble the flat secondary battery according to the procedure described below.
  • the above-mentioned laminate 20Z is used to manufacture the battery element 20, and the lid portion 12 to which the electrode terminals 30 are previously attached via the gasket 40 is used to assemble the battery can 10.
  • a slurry containing a positive electrode active material or the like is prepared in a solvent such as an organic solvent, and then the slurry is applied to a positive electrode current collector to form a positive electrode active material layer.
  • the positive electrode 21 including the positive electrode current collector and the positive electrode active material layer is produced.
  • a slurry containing a negative electrode active material or the like is prepared in a solvent such as an organic solvent, and then the slurry is applied to a negative electrode current collector to form a negative electrode active material layer.
  • a solvent such as an organic solvent
  • an electrolyte salt is added to the solvent.
  • an electrolytic solution containing a solvent and an electrolyte salt is prepared.
  • the laminated body 20Z is produced by alternately laminating the positive electrode 21 and the negative electrode 22 via the separator 23.
  • the laminated body 20Z is stored from the opening 11K to the inside of the storage portion 11.
  • one end of the negative electrode lead 52 is connected to the laminated body 20Z (the negative electrode current collector of the negative electrode 22) by using a welding method or the like, and the other end of the negative electrode lead 52 is connected to the battery can 10.
  • the welding method is any one or more than one of a laser welding method and a resistance welding method. The details regarding the welding method described here will be the same thereafter.
  • the lid portion 12 to which the electrode terminal 30 is attached via the gasket 40 in advance is placed on the storage portion 11 so as to shield the opening 11K, and then the storage portion 11 is provided by a welding method or the like.
  • the lid portion 12 is joined.
  • one end of the positive electrode lead 51 is connected to the laminated body 20Z (the positive electrode current collector of the positive electrode 21) and the other end of the positive electrode lead 51 is connected to the electrode terminal 30 by using a welding method or the like. ..
  • the laminated body 20Z is enclosed inside the battery can 10 (storage portion 11 and lid portion 12).
  • a battery element 20 is housed inside a columnar battery can 10 having a side wall portion M3 (curved surface M3C and flat surface M3F), and a positive electrode 21 of the battery elements 20 is used. Since the connected electrode terminal 30 is provided on the side wall portion M3 (flat surface M3F), the energy density per volume can be increased for the reason described below.
  • FIG. 7 shows a cross-sectional configuration of a flat secondary battery as a comparative example, and corresponds to FIG.
  • FIGS. 8 and 9 schematically shows the configuration of a flat secondary battery in order to explain the element space volume.
  • FIG. 8 shows a flat type secondary battery of a comparative example
  • FIG. 9 shows a flat type secondary battery of the present embodiment.
  • the flat secondary battery of the comparative example has a battery can 110 corresponding to the battery can 10 (storage portion 11 and lid portion 12) and the battery element 20 (positive electrode 21, negative electrode 22 and separator 23). (Accommodation portion 111 and lid portion 112) and battery element 120 (positive electrode 121, negative electrode 122 and separator 123) are provided, and a gasket 130 is further provided.
  • Each of the storage portion 111 and the lid portion 112 is a flat and columnar (vessel-shaped) member having one end open and the other end closed, and the storage portion 111 contains a battery element 120. It is stored.
  • the storage portion 111 and the lid portion 112 are arranged so as to face each other.
  • the storage portion 111 and the lid portion 112 are fitted to each other in a state where the battery element 120 is housed inside the storage portion 111, and are crimped to each other via the gasket 130.
  • the end portion of the storage portion 111 is bent outward on the side facing the lid portion 112, and a part of the storage portion 111 and a part of the lid portion 112 are interposed via the gasket 130.
  • crimp portion C caulking portion
  • the configuration of the battery element 120 (positive electrode 121, negative electrode 122 and separator 123) is the same as the configuration of the battery element 20 (positive electrode 21, negative electrode 22 and separator 23).
  • the accommodating portion 111 functions as a positive electrode terminal.
  • the negative electrode 122 of the battery element 120 is connected to the lid portion 112 via a negative electrode lead (not shown), the lid portion 112 functions as a negative electrode terminal.
  • the element space volume is determined based on the effective outer diameter DY instead of the maximum outer diameter DM.
  • the internal configuration of the battery can 110 required for calculating the element space volume is schematically represented inside the battery can 110.
  • the configuration is represented as shown in FIG.
  • the circumscribed rectangle K shown in FIG. 8 represents the outline of the rectangle defined by the height H and the maximum outer diameter DM, as is clear from the correspondence between FIGS. 7 and 8.
  • the battery element 120 cannot be arranged in the place (space) where the crimp portion C exists.
  • the loss outer diameter DR is determined based on the thickness of the storage portion 111, the thickness of the lid portion 112, and the thickness of the gasket 130. This loss outer diameter DR increases as the thickness of the gasket 130 is increased in order to improve the sealing performance of the battery can 110.
  • the volume of the loss space RS due to the loss outer diameter DR becomes large, so that the effective outer diameter DY
  • the volume of the effective space YS corresponding to (element space volume) becomes smaller.
  • the "loss space RS" is an internal space that cannot be used to store the battery element 120
  • the "effective space YS” is an internal space that can be used to store the battery element 120. It is a space. Therefore, since the element space volume is reduced, the energy density per unit volume is also reduced. As a result, the battery capacity characteristics and the like are deteriorated, and it is difficult to obtain excellent battery characteristics.
  • the internal configuration of the battery can 10 required for calculating the element space volume is schematically represented by the battery can 10.
  • the internal configuration is represented as shown in FIG.
  • the battery can 10 does not have the crimp portion C.
  • the battery can 10 has a flat surface M3F, and a part of the electrode terminal 30 or the like is arranged between the flat surface M3F and the battery element 20. Since the surplus space 10S is provided, the battery element 20 cannot be arranged in the surplus space 10S inside the battery can 10. Of course, the battery element 20 cannot be arranged in the space outside the battery can 10 (flat surface M3F) (the space between the flat surface M3F and the circumscribed circle G).
  • the volume of the loss space RS due to the loss outer diameter DR becomes smaller, so that the effective outer diameter is effective.
  • the volume of the effective space YS corresponding to DY becomes large. Therefore, since the element space volume increases, the energy density per unit volume can be increased. As a result, the battery capacity characteristics and the like are improved, so that excellent battery characteristics can be obtained.
  • the battery is used. Even if the can 10 is provided with the electrode terminal 30, the element space volume is less likely to decrease, so that a higher effect can be obtained. In this case, if the electrode terminal 30 is located inside the circumscribed circle G defined based on the curved surface M3C, the element space volume is less likely to decrease, so that a higher effect can be obtained.
  • the battery can 10 is a crimped can that does not have the crimp portion C, it is avoided that the effective space YS (effective outer diameter DY) is significantly reduced due to the presence of the crimp portion C. To. Therefore, the element space volume is easily secured, and a higher effect can be obtained. In this case, if the battery can 10 is a welded can, the battery can 10 having no crimp portion C can be easily realized, so that a higher effect can be obtained.
  • the electrode terminal 30 includes the terminal portion 31 having a small outer diameter (D1) and the terminal portions 32 and 33 having a large outer diameter (D2, D3), the electrode terminal 30 is less likely to fall off from the battery can 10. Therefore, while the element space volume is guaranteed, stable charge / discharge operation is also guaranteed, so that a higher effect can be obtained.
  • the battery element 20 has a three-dimensional shape corresponding to the three-dimensional shape of the battery can 10, a dead space is less likely to occur when the battery element 20 is housed inside the battery can 10. , The effective space YS inside the battery can 10 can be effectively used. Therefore, since the facing area between the positive electrode 21 and the negative electrode 22 is secured, a higher effect can be obtained.
  • the battery can 10 functions as a negative electrode terminal, so that the flat secondary battery does not have to have a negative electrode terminal separately. Therefore, it is possible to avoid a decrease in the effective volume due to the presence of the negative electrode terminal, and a higher effect can be obtained.
  • the gasket 40 is arranged between the battery can 10 and the electrode terminal 30, a short circuit between the electrode terminal 30 and the battery can 10 is prevented even when the battery can 10 functions as a negative electrode terminal. Will be done. Therefore, even if the battery can 10 is used as the negative electrode terminal, stable charge / discharge operation is ensured, and a higher effect can be obtained.
  • the flat secondary battery can be easily connected to the electronic device by using the electrode terminal 30 and the battery can 10. Therefore, the convenience when using the flat type secondary battery can be improved.
  • the storage portion 111 functions as a positive electrode terminal
  • the lid portion 112 functions as a negative electrode terminal.
  • the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are in opposite directions in the height direction (upward and downward in FIG. 7). Direction). This makes it difficult to connect the flat secondary batteries (positive electrode terminal and negative electrode terminal) of the comparative example to the electronic device.
  • the electrode terminal 30 functions as a positive electrode terminal
  • the battery can 10 functions as a negative electrode terminal.
  • the electrode terminal 30 is provided on the battery can 10
  • the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are arranged in a common direction (horizontal direction in FIG. 3) in the height direction.
  • the flat type secondary battery (positive electrode terminal and negative electrode terminal) of the present embodiment can be easily connected to the electronic device.
  • Dead space is less likely to occur in the battery element 20. This dead space is a space formed in the winding core portion of the wound electrode body. Therefore, since the energy density per unit volume is further increased, a higher effect can be obtained.
  • the electrode terminal 30 is located inside the circumscribed circle G.
  • FIG. 10 corresponding to FIG. 2 since the position of the flat surface M3F is shifted in the direction in which the electrode terminal 30 is directed outward from the circumscribed circle G, a part of the electrode terminal 30 is circumscribed. It may protrude outward from the circle G. Also in this case, since the element space volume is increased as compared with the flat type secondary battery of the comparative example shown in FIG. 7, the same effect can be obtained.
  • the electrode terminal 30 is located inside the circumscribed circle G as shown in FIG. ..
  • the electrode terminal 30 is located inside the circumscribed circle G as described above.
  • the surface of the side wall portion M3 does not include the flat surface M3F, and the entire surface of the side wall portion M3 is a curved surface M3C. Therefore, the electrode terminal 30 may be provided on the curved surface M3C. That is, the battery can 10 may have a flat and columnar three-dimensional shape. Also in this case, since the element space volume is increased as compared with the flat type secondary battery of the comparative example shown in FIG. 7, the same effect can be obtained.
  • the outer diameter D increases due to the electrode terminal 30 being provided on the curved surface M3C.
  • the element space volume decreases relative to the outer diameter D, so that the energy density per volume decreases. Therefore, in order to increase the energy density per unit volume as much as possible, it is preferable that the electrode terminal 30 is provided on the flat surface M3F as shown in FIG.
  • the electrode terminal 30 may be provided on the curved surface M3C, but the energy density per volume is ensured for the above reason. Therefore, it is preferable that the electrode terminal 30 is provided on the flat surface M3F.
  • the flat type secondary battery may include a battery element 60 which is a wound electrode body instead of the battery element 20 which is a laminated electrode body.
  • the positive electrode 61 and the negative electrode 62 are wound around the separator 63. More specifically, in the battery element 60 which is a wound electrode body, the positive electrode 61 and the negative electrode 62 are wound via the separator 63. More specifically, the positive electrode 61 and the negative electrode 62 are laminated with each other via the separator 63, and are wound in a state of being laminated with each other via the separator 63.
  • the battery element 60 has a space (winding center space 60S) in which each of the positive electrode 61, the negative electrode 62, and the separator 63 does not exist in the winding core portion.
  • the configurations of the positive electrode 61, the negative electrode 62, and the separator 63 are the same as the configurations of the positive electrode 21, the negative electrode 22, and the separator 23, respectively.
  • a positive electrode 61 and a negative electrode 62 are alternately laminated via a separator 63, and then the positive electrode 61, the negative electrode 62, and the separator 63 are wound around the battery.
  • the method is the same as the method for manufacturing the flat secondary battery shown in FIG. 3, except that the winding body 160 used for manufacturing the element 60 is manufactured.
  • the electrolytic solution injected into the inside of the battery can 10 impregnates the winding body 160. Therefore, the battery element 60 is manufactured.
  • the wound electrode body in which the dead space is generated is used.
  • a battery element 20 which is a laminated electrode body that does not generate a dead space is preferable to a certain battery element 60.
  • the electrode terminal 30 is connected to the battery element 20 (positive electrode 21) via the positive electrode lead 51, and the battery element 20 (negative electrode 22) is connected to the battery can 10 via the negative electrode lead 52. Therefore, the electrode terminal 30 functions as a positive electrode terminal, and the battery can 10 functions as a negative electrode terminal.
  • the electrode terminal 30 is connected to the battery element 20 (negative electrode 22) via the negative electrode lead 52 and the battery element 20 (positive electrode 21) is connected to the battery can 10 via the positive electrode lead 51.
  • the electrode terminal 30 may function as a negative electrode terminal, and the battery can 10 may function as a positive electrode terminal.
  • the electrode terminal 30 includes any one or more of iron, copper, nickel, stainless steel, iron alloy, copper alloy, nickel alloy, and the like in order to function as the negative electrode terminal.
  • the battery can 10 contains any one or more of aluminum, aluminum alloy, stainless steel, and the like in order to function as a positive electrode terminal.
  • the electrode terminals 30 have a substantially columnar three-dimensional shape as a whole.
  • the three-dimensional shape of each of the terminal portions 31 to 33 is not particularly limited as long as the electrode terminal 30 can function as a positive electrode terminal.
  • the terminal portions 31 to 33 all have other three-dimensional shapes such as polygonal prisms, even if the electrode terminals 30 have other three-dimensional shapes of substantially polygonal prisms as a whole. Good.
  • the type of polygonal prism is not particularly limited, but is triangular prism, quadrangular prism, pentagonal prism, or the like. Also in this case, since the element space volume increases, the same effect can be obtained.
  • the electrode terminal 30 includes only the terminal portions 31 and 32 and does not have to include the terminal portion 33, or includes only the terminal portions 31 and 33 and includes the terminal portion 32. You don't have to.
  • the electrode terminal 30 since the electrode terminal 30 has a substantially uniform outer diameter D as a whole, the outer diameter D of the electrode terminal 30 may be substantially constant. In these cases, the same effect can be obtained.
  • the positive electrode lead 51 is physically separated from the positive electrode current collector, it may be separated from the positive electrode current collector, or it may be physically connected to the positive electrode current collector. It may be integrated with the positive electrode current collector. In the latter case, in the step of forming the positive electrode 21 using the punching process of the metal foil, after forming the positive electrode active material layer on the positive electrode current collector, the positive electrode lead 51 and the positive electrode current collector are integrated with each other. By punching out the positive electrode current collector so as to have a formed shape, it is possible to form the positive electrode 21 including the positive electrode current collector integrated with the positive electrode lead 51. Even in this case, since the electrical continuity between the positive electrode lead 51 and the positive electrode current collector is ensured, the same effect can be obtained.
  • the positive electrode 21 does not have a foil winding structure, so that the positive electrode active material layer is provided on the entire positive electrode current collector. That is, the positive electrode current collector may not be exposed at the inner and outer ends of the positive electrode 21.
  • the modification 6 described here is also applicable to the negative electrode lead 52 and the negative electrode current collector. That is, the negative electrode lead 52 may be separated from the negative electrode current collector, or may be integrated with the negative electrode current collector. Even in this case, since the electrical continuity between the negative electrode lead 52 and the negative electrode current collector is ensured, the same effect can be obtained. Of course, when the negative electrode lead 52 is integrated with the negative electrode current collector, the negative electrode 22 does not have a foil winding structure, so even if the negative electrode active material layer is provided on the entire negative electrode current collector. Good.
  • the laminated body 20Z is stored inside the storage portion 11, and the lid portion 12 is joined to the storage portion 11 by a welding method or the like, and then the battery can 10 (storage) is stored through the liquid injection hole.
  • the electrolytic solution is injected into the parts 11 and the lid 12). That is, after the battery can 10 is formed (after the lid portion 12 is joined to the storage portion 11), the electrolytic solution is injected into the inside of the battery can 10 to impregnate the laminate 20Z with the electrolytic solution.
  • the laminated body 20Z may be stored inside the storage portion 11, and after injecting an electrolytic solution into the storage portion 11, the lid portion 12 may be joined to the storage portion 11 by a welding method or the like. That is, before forming the battery can 10 (before joining the lid portion 12 to the storage portion 11), the laminate 20Z may be impregnated with the electrolytic solution by injecting the electrolytic solution into the storage portion 11. In this case, the battery can 10 does not have to be provided with a liquid injection hole.
  • the battery element 20 is manufactured according to the impregnation of the laminate 20Z with the electrolytic solution, and the battery element 20 is enclosed inside the battery can 10, so that the same effect can be obtained.
  • the configuration of the battery can 10 can be simplified.
  • the electrolytic solution is injected into the storage portion 11 from the opening 11K having an opening area larger than that of the liquid injection hole, the injection efficiency of the electrolytic solution into the laminated body 20Z can be improved, and the electrolytic solution can be injected.
  • the injection process can be simplified.
  • liquid electrolyte electrolyte solution
  • gel-like electrolyte electrolyte layer
  • solid electrolyte solid electrolyte
  • the element structure of the battery element is a wound type (wound electrode body) and a laminated type (laminated electrode body) has been described, but since the element structure of the battery element is not particularly limited, the electrode (positive electrode and the positive electrode and the electrode body) Other element structures such as a ninety-nine-fold type in which the negative electrode) is folded in a zigzag manner may be used.
  • the electrode reactant is lithium has been described, but the electrode reactant is not particularly limited. Specifically, as described above, the electrode reactant may be another alkali metal such as sodium and potassium, or an alkaline earth metal such as beryllium, magnesium and calcium. In addition, the electrode reactant may be another light metal such as aluminum.

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Abstract

扁平型二次電池は、互いに対向する一対の底部と一対の底部の間の側壁部とを有すると共に側壁部の表面のうちの少なくとも一部が曲面である扁平かつ柱状の外装部材と、その外装部材の内部に収納されると共に正極および負極を含む電池素子と、その側壁部に露出するように設けられると共に正極および負極のうちの一方に接続された電極端子とを備える。

Description

扁平型二次電池
　本技術は、扁平型二次電池に関する。
　携帯電話機などの多様な電子機器が普及しているため、小型かつ軽量であると共に高いエネルギー密度が得られる電源として二次電池の開発が進められており、その二次電池としては、小型の扁平型二次電池などが知られている。二次電池の構成は、電池特性に影響を及ぼすため、その二次電池の構成に関しては、様々な検討がなされている。
　具体的には、電池ケースの内部空間の活用度を増大させるために、側面（曲面および平坦面）を有するラミネートフィルム製の電池ケースの内部に電極組立体が収納されており、その平坦面から正極端子および負極端子が電池ケースの外部に導出されている（例えば、特許文献１参照。）。
　ヘッダー絶縁体を容易に取り付け可能とするために、側面（曲面および平坦面）を有するケースの内部に電極集合体が収納されており、正極に接続されたフィードスルーピンが平坦面からケースの外部に導出されている（例えば、特許文献２参照。）。この場合には、ケースが負極に接続されている。
　高容量化を実現するために、互いにかしめ加工された外装ケースおよび封口ケースの内部に電極群が収納されており、その電極群では正極および負極がセパレータを介して積層されている（例えば、特許文献３参照。）。
　負荷特性などを向上させるために、互いに嵌合された正極ケースおよび負極ケースの内部に電極群が収納されており、その電極群では正極および負極がセパレータを介して巻回されている（例えば、特許文献４参照。）。
　電池特性を向上させるために、互いにかしめ加工された２個の外装体の内部に電極組立体が収納されており、その電極組立体では正極および負極がセパレータを介して積層されていると共に、その電極組立体が円形切り欠き型の平面形状を有している（例えば、特許文献５参照。）。この場合には、円形切り欠き部において電極組立体に正極タブおよび負極タブが接続されており、その正極タブおよび負極タブが２個の外装体の内部に収納されている。この正極タブは、一方の外装体に接続されていると共に、負極タブは、他方の外装体に接続されている。
特表２０１５－５１９６９１号公報 特開２００１－０６８０７５号公報 特開２０１２－０６４３６６号公報 特開２００３－０７７５４３号公報 国際公開第２０１８／１７３７５１号
　二次電池の課題を解決するために様々な検討がなされているが、扁平型二次電池の単位体積当たりのエネルギー密度は未だ十分でないため、未だ改善の余地がある。
　本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、単位体積当たりのエネルギー密度を増加させることが可能な扁平型二次電池を提供することにある。
　本技術の一実施形態の扁平型二次電池は、互いに対向する一対の底部と一対の底部の間の側壁部とを有すると共に側壁部の表面のうちの少なくとも一部が曲面である扁平かつ柱状の外装部材と、その外装部材の内部に収納されると共に正極および負極を含む電池素子と、その側壁部に露出するように設けられると共に正極および負極のうちの一方に接続された電極端子とを備えたものである。
　本技術の一実施形態の扁平型二次電池によれば、側壁部の表面のうちの少なくとも一部が曲面である扁平かつ柱状の外装部材の内部に電池素子が収納されており、正極および負極のうちの一方に接続されている電極端子が側壁部に設けられているので、単位体積当たりのエネルギー密度を増加させることができる。
　なお、本技術の効果は、必ずしもここで説明された効果に限定されるわけではなく、後述する本技術に関連する一連の効果のうちのいずれの効果でもよい。
本技術の一実施形態における扁平型二次電池の構成を表す斜視図である。 図１に示した扁平型二次電池の構成を表す断面図である。 図１に示した扁平型二次電池の構成を表す他の断面図である。 図２に示した電極端子の構成を拡大して表す断面図である。 図１に示した電池素子の構成を表す斜視図である。 扁平型二次電池の製造工程に用いられる電池缶の構成を表す斜視図である。 比較例の扁平型二次電池の構成を表す断面図である。 比較例の扁平型二次電池の素子空間体積を説明するための模式図である。 本技術の一実施形態における扁平型二次電池の素子空間体積を説明するための模式図である。 変形例１の扁平型二次電池の構成を表す断面図である。 変形例２の扁平型二次電池の構成を表す斜視図である。 変形例２の扁平型二次電池の構成を表す断面図である。 変形例３の扁平型二次電池の構成を表す断面図である。
　以下、本技術の一実施形態に関して、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。

　１．扁平型二次電池
　　１－１．構成
　　１－２．動作
　　１－３．製造方法
　　１－４．作用および効果
　２．変形例
＜１．扁平型二次電池＞
　まず、本技術の一実施形態の扁平型二次電池に関して説明する。
　ここで説明する扁平型二次電池は、扁平かつ柱状の形状を有する二次電池であり、その二次電池には、いわゆるコイン型の二次電池およびボタン型の二次電池などが含まれる。
　この扁平型二次電池は、後述するように、互いに対向する一対の底部とその一対の底部の間の側壁部とを有しており、その二次電池では、外径に対して高さが小さくなっている。扁平型二次電池の具体的な寸法（外径および高さ）に関しては、後述する。具体的には、扁平型二次電池は、後述するように、扁平かつ円柱状でもよいし、扁平かつ略円柱状でもよい。
　また、扁平型二次電池は、後述するクリンプ部Ｃ（図７参照）を有していない。このクリンプ部Ｃでは、収納部１１１の端部が外側に折り曲げられているため、その端部が折り重ねられていると共に、収納部１１１の一部と蓋部１１２の一部とが互いに重なり合った状態でかしめ加工されているため、２個の部材（収納部１１１および蓋部１１２）が互いに重ねられている。
　充放電原理は、特に限定されない。以下では、電極反応物質の吸蔵放出を利用して電池容量が得られる場合に関して説明する。扁平型二次電池は、正極および負極と共に電解液を備えており、その扁平型二次電池では、充電途中において負極の表面に電極反応物質が析出することを防止するために、負極の充電容量が正極の放電容量よりも大きくなっている。すなわち、負極の単位面積当たりの電気化学容量は、正極の単位面積当たりの電気化学容量よりも大きくなるように設定されている。
　電極反応物質の種類は、特に限定されないが、アルカリ金属およびアルカリ土類金属などの軽金属である。アルカリ金属は、リチウム、ナトリウムおよびカリウムなどであると共に、アルカリ土類金属は、ベリリウム、マグネシウムおよびカルシウムなどである。
　以下では、電極反応物質がリチウムである場合を例に挙げる。リチウムの吸蔵放出を利用して電池容量が得られる扁平型二次電池は、いわゆるリチウムイオン二次電池である。このリチウムイオン二次電池では、リチウムがイオン状態で吸蔵および放出される。
＜１－１．構成＞
　図１は、扁平型二次電池の斜視構成を表している。図２および図３のそれぞれは、図１に示した扁平型二次電池の断面構成を表している。図４は、図２に示した電極端子３０の断面構成を拡大して表している。図５は、図１に示した電池素子２０の斜視構成を表している。ただし、図２では、高さ方向（図１中の縦方向）と交差する面に沿った扁平型二次電池の断面を示していると共に、図３では、高さ方向に沿う面に沿った扁平型二次電池の断面を示している。
　以下では、便宜上、図１中の上方向を扁平型二次電池の上側として説明すると共に、図１中の下方向を扁平型二次電池の下側として説明する。
　この扁平型二次電池は、図１～図３に示したように、外径（最大外径）に対して高さ（最大高さ）が小さい扁平かつ柱状の立体的形状を有している。扁平型二次電池に関する寸法は、特に限定されないが、一例を挙げると、外径＝３ｍｍ～３０ｍｍであると共に、高さ＝０．５ｍｍ～７０ｍｍである。ただし、高さに対する外径の比（外径／高さ）は、１よりも大きいと共に２５以下である。なお、外径は、図１および図３中の横方向の寸法であると共に、高さは、上記したように、図１および図３中の縦方向の寸法である。
　具体的には、扁平型二次電池は、図１～図５に示したように、電池缶１０と、電池素子２０と、電極端子３０と、ガスケット４０と、正極リード５１と、負極リード５２とを備えている。
［電池缶］
　電池缶１０は、図１～図３に示したように、電池素子２０を内部に収納する外装部材である。
　この電池缶１０は、上記した扁平型二次電池の立体的形状に応じて、中空である扁平かつ柱状の立体的形状を有している。このため、電池缶１０は、互いに対向する一対の底部Ｍ１，Ｍ２と、その底部Ｍ１，Ｍ２の間に位置する側壁部Ｍ３とを有している。この側壁部Ｍ３は、一端部において底部Ｍ１に連結されていると共に、他端部において底部Ｍ２に連結されている。
　ここでは、電池缶１０は、略円柱状の立体的形状を有している。具体的には、側壁部Ｍ３の表面の一部は、電池缶１０の外部に向かって凸型の曲面Ｍ３Ｃであると共に、その側壁部Ｍ３の表面の他の部分は、平坦面Ｍ３Ｆである。すなわち、側壁部Ｍ３の表面は、曲面Ｍ３Ｃと共に平坦面Ｍ３Ｆを含んでいるため、その平坦面Ｍ３Ｆの一端部が曲面Ｍ３Ｃの一端部に連結されると共に平坦面Ｍ３Ｆの他端部が曲面Ｍ３Ｃの他端部に連結されることにより、側壁部Ｍ３が形成されている。この側壁部Ｍ３（平坦面Ｍ３Ｆ）には、後述するように、電極端子３０が設けられている。
　図２に示した外接円Ｇは、電池缶１０の側壁部Ｍ３（曲面Ｍ３Ｃ）に沿った円軌道を表しており、すなわち曲面Ｍ３Ｃにより画定される円形の輪郭を表している。このため、曲面Ｍ３Ｃは、外接円Ｇの一部（円弧Ｒ）に沿うように湾曲している。
　側壁部Ｍ３の表面のうちの曲面Ｍ３Ｃが占める範囲は、外接円Ｇのうちの円弧Ｒが占める範囲に基づいて決定される。この外接円Ｇのうちの円弧Ｒが占める割合、すなわち外接円Ｇの長さ（円周）に対して円弧Ｒの長さが占める割合は、特に限定されないが、中でも、電池缶１０に電極端子３０を取り付けることが可能である範囲内において、できるだけ大きいことが好ましい。素子空間体積が増加するため、単位体積当たりのエネルギー密度も増加するからである。この「素子空間体積」とは、電池素子２０を収納するために利用可能である電池缶１０の内部空間の体積（有効体積）である。
　この電池缶１０は、収納部１１および蓋部１２を含んでいる。収納部１１は、一端部が開放されていると共に他端部が閉塞されている扁平かつ略円柱状（器状）の部材であり、電池素子２０を収納している。すなわち、収納部１１は、電池素子２０を収納可能とするために、後述する開口部１１Ｋ（図６参照）を有している。蓋部１２は、略板状の部材であり、収納部１１に対して開口部１１Ｋを遮蔽するように接合されている。
　ここでは、後述するように、溶接法などを用いて蓋部１２が収納部１１に接合されている。すなわち、電池缶１０は、２個の部材（収納部１１および蓋部１２）が互いに溶接された溶接缶である。このため、収納部１１に対する蓋部１２の接合後の電池缶１０は、全体として１個の部材であり、すなわち２個以上の部材に分離することができない状態である。ただし、電池缶１０は、３個以上の部材が互いに溶接された缶（全体として１個の部材）でもよい。
　これにより、電池缶１０は、折り重なった部分を有していないと共に２個以上の部材が互いに重なった部分も有していない１個の部材である。この「途中で折り重なった部分を有していない」とは、電池缶１０が互いに折り重なるように加工されていないことを意味している。また、「２個以上の部材が互いに重なった部分を有していない」とは、電池缶１０が物理的に１個の部材であるため、その電池缶１０は容器および蓋などを含む２個以上の部材が事後的に分離可能となるように互いに嵌合された複合体でないことを意味している。より具体的には、「折り重なった部分」および「２個以上の部材が互いに重なった部分」は、上記したように、後述する比較例の扁平型二次電池（図７参照）に設けられているクリンプ部Ｃである。
　すなわち、ここで説明する電池缶１０は、上記したクリンプ部Ｃを有していないため、いわゆるクリンプレスの缶である。電池缶１０の内部において素子空間体積が増加するため、単位体積当たりのエネルギー密度も増加するからである。
　この電池缶１０は、導電性を有している。これにより、電池缶１０は、電池素子２０のうちの後述する負極２２に接続されているため、負極端子として機能する。電池缶１０が負極端子として機能することにより、扁平型二次電池が電池缶１０とは別個に負極端子を備えていなくてもよいからである。これにより、負極端子の存在に起因して素子空間体積が減少することは回避される。よって、素子空間体積が増加するため、単位体積当たりのエネルギー密度も増加する。
　また、電池缶１０は、側壁部Ｍ３（平坦面Ｍ３Ｆ）に貫通孔１０Ｋを有している。この貫通孔１０Ｋは、電池缶１０に電極端子３０を取り付けるために用いられている。
　なお、電池缶１０は、金属（ステンレスを含む。）および合金などの導電性材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。ここでは、電池缶１０は、負極端子として機能するために、鉄、銅、ニッケル、ステンレス、鉄合金、銅合金およびニッケル合金などのうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。ステンレスの種類は、特に限定されないが、ＳＵＳ３０４およびＳＵＳ３１６などである。
　ただし、電池缶１０は、後述するように、正極端子として機能する電極端子３０からガスケット４０を介して絶縁されている。電池缶１０と電極端子３０との接触（短絡）が防止されるからである。
［電池素子］
　電池素子２０は、充放電反応を進行させる素子であり、図１～図３および図５に示したように、正極２１と、負極２２と、セパレータ２３と、液状の電解質である電解液とを含んでいる。ただし、図２では、電池素子２０に網掛けを施していると共に、図３および図５のそれぞれでは、電解液の図示を省略している。
　この電池素子２０は、電池缶１０の立体的形状に対応した立体的形状を有している。この「電池缶１０の立体的形状に対応した立体的形状」とは、電池缶１０の立体的形状と同様の立体的形状を意味している。電池素子２０が電池缶１０の立体的形状とは異なる立体的形状を有している場合と比較して、その電池缶１０の内部に電池素子２０が収納された際に、いわゆるデッドスペース（電池缶１０と電池素子２０との間の隙間）が発生しにくくなるからである。これにより、電池缶１０の内部空間が有効に利用されることに起因して素子空間体積が増加するため、単位体積当たりのエネルギー密度も増加する。ここでは、上記したように、電池缶１０が略円柱状の立体的形状を有しているため、電池素子２０も略円柱状の立体的形状を有している。
　具体的には、電池缶１０は、上記したように、一対の底部Ｍ１，Ｍ２および側壁部Ｍ３（曲面Ｍ３Ｃおよび平坦面Ｍ３Ｆ）を有する略円柱状の立体的形状を有しているため、電池素子２０は、その電池缶１０と同様に、略円柱状の立体的形状を有している。この場合には、電池素子２０は、一対の底部Ｍ１，Ｍ２に対応する一対の底部Ｎ１，Ｎ２と、側壁部Ｍ３（曲面Ｍ３Ｃおよび平坦面Ｍ３Ｆ）に対応する側壁部Ｎ３（曲面Ｎ３Ｃおよび平坦面Ｎ３Ｆ）とを有している。これにより、正極２１、負極２２およびセパレータ２３のそれぞれは、曲面Ｎ３Ｃおよび平坦面Ｎ３Ｆにより画定される平面形状を有しており、すなわち１箇所にテーパ面が設けられた略円形の平面形状を有している。
　ここでは、正極２１および負極２２は、セパレータ２３を介して積層されている。より具体的には、複数の正極２１および複数の負極２２は、高さ方向においてセパレータ２３を介して交互に積層されている。このため、電池素子２０は、セパレータ２３を介して積層された正極２１および負極２２を含む積層電極体である。正極２１、負極２２およびセパレータ２３のそれぞれの積層数は、特に限定されないため、任意に設定可能である。
　正極２１および負極２２のそれぞれの平面形状の面積は、セパレータ２３の平面形状の面積よりも小さいことが好ましい。この場合には、正極２１および負極２２のそれぞれの外縁は、セパレータ２３の外縁よりも内側に後退していることが好ましい。負極端子として機能する電池缶１０と正極２１との短絡が防止されるからである。また、負極２２の平面形状の面積は、正極２１の平面形状の面積よりも大きいことが好ましい。充放電時におけるリチウムの析出に起因した正極２１と負極２２との短絡が防止されるからである。
　正極２１は、正極集電体および正極活物質層を含んでいる。この正極活物質層は、正極集電体の両面に設けられていてもよいし、正極集電体の片面だけに設けられていてもよい。正極集電体の形成材料は、電極端子３０の形成材料と同様である。ただし、正極集電体の形成材料は、電極端子３０の形成材料と同じでもよいし、電極端子３０の形成材料と異なってもよい。正極活物質層は、リチウムを吸蔵放出する正極活物質を含んでおり、その正極活物質は、リチウム含有遷移金属化合物などのリチウム含有化合物のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。このリチウム含有遷移金属化合物は、リチウムと１種類または２種類以上の遷移金属元素とを構成元素として含む酸化物、リン酸化合物、ケイ酸化合物およびホウ酸化合物などである。ただし、正極活物質層は、さらに正極結着剤および正極導電剤などを含んでいてもよい。
　負極２２は、負極集電体および負極活物質層を含んでいる。この負極活物質層は、負極集電体の両面に設けられていてもよいし、負極集電体の片面だけに設けられていてもよい。負極集電体の形成材料は、電池缶１０の形成材料と同様である。ただし、負極集電体の形成材料は、電池缶１０の形成材料と同じでもよいし、電池缶１０の形成材料と異なってもよい。負極活物質層は、リチウムを吸蔵放出する負極活物質を含んでおり、その負極活物質は、炭素材料および金属系材料などのうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。炭素材料は、黒鉛などである。金属系材料は、リチウムと合金を形成可能である金属元素および半金属元素のうちのいずれか１種類または２種類以上を構成元素として含む材料であり、具体的にはケイ素およびスズなどを構成元素として含んでいる。この金属系材料は、単体でもよいし、合金でもよいし、化合物でもよいし、それらの２種類以上の混合物でもよい。ただし、負極活物質層は、さらに負極結着剤および負極導電剤などを含んでいてもよい。
　セパレータ２３は、正極２１と負極２２との間に介在する絶縁性の多孔質膜であり、その正極２１と負極２２との短絡を防止しながらリチウムを通過させる。このセパレータ２３は、ポリエチレンなどの高分子化合物のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。
　電解液は、正極２１、負極２２およびセパレータ２３のそれぞれに含浸されており、溶媒および電解質塩を含んでいる。溶媒は、炭酸エステル系化合物、カルボン酸エステル系化合物およびラクトン系化合物などの非水溶媒（有機溶剤）のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。電解質塩は、リチウム塩などの軽金属塩のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。
　なお、図５では、後述する扁平型二次電池の製造工程において電池素子２０を作製するために用いられる積層体２０Ｚを併せて示している。この積層体２０Ｚは、正極２１、負極２２およびセパレータ２３のそれぞれに電解液が含浸されていないことを除いて、巻回電極体である電池素子２０の構成と同様の構成を有している。
［電極端子］
　電極端子３０は、扁平型二次電池が搭載される電子機器に接続される外部接続端子である。ここでは、電極端子３０は、図１～図４に示したように、電池素子２０のうちの正極２１（正極集電体）に接続されているため、正極端子として機能する。これにより、扁平型二次電池の使用時には、電極端子３０（正極端子）および電池缶１０（負極端子）を介して扁平型二次電池が電子機器に接続されるため、その電子機器が扁平型二次電池を電源として用いて動作可能になる。
　この電極端子３０は、上記したように、電池缶１０の側壁部Ｍ３（平坦面Ｍ３Ｆ）に設けられている。この場合には、側壁部Ｍ３に設けられた貫通孔１０Ｋに電極端子３０が挿通されているため、その貫通孔１０Ｋを介して電池缶１０に電極端子３０が取り付けられている。ただし、電極端子３０の一部は、外部接続端子として機能するために、側壁部Ｍ３から露出している。この場合において、電極端子３０は、平坦面Ｍ３Ｆよりも突出していることが好ましい。電極端子３０を介して扁平型二次電池が電子機器に接続されやすくなるからである。
　電極端子３０が電池缶１０（平坦面Ｍ３Ｆ）から突出している場合において、その電極端子３０の突出範囲は、特に限定されない。
　中でも、電極端子３０は、上記した曲面Ｍ３Ｃにより画定される外接円Ｇよりも内側に位置していることが好ましい。すなわち、電極端子３０は、外接円Ｇよりも内側に後退しており、その外接円Ｇよりも外側にはみ出していないことが好ましい。体積当たりのエネルギー密度が増加するからである。
　詳細には、電極端子３０が外接円Ｇよりも外側にはみ出していると、その電極端子３０の存在に起因して扁平型二次電池の外径が増加するため、単位体積当たりのエネルギー密度が減少する。これに対して、電極端子３０が外接円Ｇよりも内側に後退していると、その電極端子３０が存在していても扁平型二次電池の外径が増加しないため、体積当たりのエネルギー密度が増加する。
　なお、電極端子３０は、金属（ステンレスを含む。）および合金などの導電性材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。ここでは、電極端子３０は、正極端子として機能するために、アルミニウム、アルミニウム合金およびステンレスなどのうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。
　電極端子３０の立体的形状は、特に限定されない。ここでは、電極端子３０は、端子部３１，３２，３３を含んでいる。この端子部３２，３３は、端子部３１の両端に連結されている。
　具体的には、端子部３１は、貫通孔１０Ｋに配置されている円柱状の第１端子部であり、貫通孔１０Ｋの内径よりも小さい外径Ｄ（Ｄ１）を有している。端子部３２は、電極端子３０が電池缶１０の内部に向かう方向（図３中の左方向）における後方側に配置されている円柱状の第２端子部であり、端子部３１の一端部に連結されている。この端子部３２は、貫通孔１０Ｋの内径よりも大きい外径Ｄ（Ｄ２）を有している。端子部３３は、電極端子３０が電池缶１０の内部に向かう方向における前方側に配置されている円柱状の第３端子部であり、端子部３１の他端部に連結されている。この端子部３３は、貫通孔１０Ｋの内径よりも大きい外径Ｄ（Ｄ３）を有している。ここでは、端子部３２は、電池缶１０の外部に配置されていると共に、端子部３３は、電池缶１０の内部に配置されている。なお、外径Ｄ２，Ｄ３は、互いに同じでもよいし、互いに異なってもよい。
　すなわち、電極端子３０は、外径Ｄが途中で局所的に小さくなった立体的形状を有している。端子部３２の外径Ｄ２が貫通孔１０Ｋの内径よりも大きいため、その端子部３２が貫通孔１０Ｋを通過しにくくなると共に、端子部３３の外径Ｄ３が貫通孔１０Ｋの内径ＩＤよりも大きいため、その端子部３３が貫通孔１０Ｋを通過しにくくなるからである。また、電池缶１０に対する端子部３２の押圧力および電池缶１０に対する端子部３３の押圧力を利用して、電極端子３０が電池缶１０に固定されるからである。これにより、電極端子３０が電池缶１０から脱落しにくくなる。
［ガスケット］
　ガスケット４０は、図１～図３に示したように、電池缶１０と電極端子３０との間に配置された絶縁部材であり、その電池缶１０から電極端子３０を絶縁している。これにより、電極端子３０は、ガスケット４０を介して電池缶１０に固定されている。
　このガスケットは、ポリプロピレンおよびポリエチレンなどの絶縁性材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。
　ガスケット４０の設置範囲は、特に限定されない。ここでは、ガスケット４０は、電池缶１０と電極端子３０との隙間に配置されている。
［正極リードおよび負極リード］
　正極リード５１は、図２および図３に示したように、電極端子３０と正極２１（正極集電体）とを互いに接続させる配線部材であり、その電極端子３０の形成材料と同様の材料を含んでいる。ただし、正極リード５１の形成材料は、電極端子３０の形成材料と同じでもよいし、電極端子３０の形成材料と異なってもよい。正極２１に対する正極リード５１の接続位置は、特に限定されないため、任意に設定可能である。また、正極リード５１の数は、特に限定されないため、任意に設定可能である。ここでは、正極リード５１の数は、１本である。
　負極リード５２は、図２および図３に示したように、電池缶１０と負極２２（負極集電体）とを互いに接続させる配線部材であり、その電池缶１０の形成材料と同様の材料を含んでいる。ただし、負極リード５２の形成材料は、電池缶１０の形成材料と同じでもよいし、電池缶１０形成材料と異なってもよい。負極２２に対する負極リード５２の接続位置は、特に限定されないため、任意に設定可能である。また、負極リード５２の数は、特に限定されないため、任意に設定可能である。ここでは、負極リード５２の数は、１本である。
［その他］
　なお、扁平型二次電池は、さらに、図示しない他の構成要素のうちのいずれか１種類または２種類以上を備えていてもよい。
　具体的には、扁平型二次電池は、安全弁機構を備えている。この安全弁機構は、内部短絡および外部加熱などに起因して電池缶１０の内圧が一定以上になると、電池缶１０と電池素子２０との電気的接続を切断する。安全弁機構の設置位置は、特に限定されないが、その安全弁機構は、底部Ｍ１，Ｍ２のうちのいずれかに設けられており、好ましくは電極端子３０が設けられていない底部Ｍ２に設けられている。
　また、扁平型二次電池は、電池缶１０と電池素子２０との間に絶縁体を備えている。この絶縁体は、絶縁フィルムおよび絶縁シートなどのうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、電池缶１０と電池素子２０（正極２１）との短絡を防止する。絶縁体の設置範囲は、特に限定されないため、任意に設定可能である。
　なお、電池缶１０には、注液孔および開列弁などが設けられている。この注液孔は、電池缶１０の内部に電解液を注入するために用いられたのち、封止されている。開列弁は、上記したように、内部短絡および外部加熱などに起因して電池缶１０の内圧が一定以上に到達した際に開列するため、その内圧を開放する。注液孔および開列弁のそれぞれの設置位置は、特に限定されないが、上記した安全弁機構の設置位置と同様に、底部Ｍ１，Ｍ２のうちのいずれかであり、好ましくは電極端子３０が設けられていない底部Ｍ２である。
＜１－２．動作＞
　この扁平型二次電池は、以下で説明するように動作する。充電時には、電池素子２０において、正極２１からリチウムが放出されると共に、そのリチウムが電解液を介して負極２２に吸蔵される。また、放電時には、電池素子２０において、負極２２からリチウムが放出されると共に、そのリチウムが電解液を介して正極２１に吸蔵される。これらの場合には、リチウムがイオン状態で吸蔵および放出される。
＜１－３．製造方法＞
　図６は、扁平型二次電池の製造工程に用いられる電池缶１０の斜視構成を表しており、図１に対応している。ただし、図６では、収納部１１から蓋部１２が離間された状態を示している。以下では、随時、既に説明した図１～図５を参照する。
　扁平型二次電池を製造する場合には、以下で説明する手順により、その扁平型二次電池を組み立てる。この場合には、電池素子２０を作製するために、上記した積層体２０Ｚを用いると共に、電池缶１０を組み立てるために、あらかじめ電極端子３０がガスケット４０を介して取り付けられた蓋部１２を用いる。
　最初に、有機溶剤などの溶媒中に正極活物質などを含むスラリーを調製したのち、そのスラリーを正極集電体に塗布することにより、正極活物質層を形成する。これにより、正極集電体および正極活物質層を含む正極２１が作製される。
　続いて、有機溶剤などの溶媒中に負極活物質などを含むスラリーを調製したのち、そのスラリーを負極集電体に塗布することにより、負極活物質層を形成する。これにより、負極集電体および負極活物質層を含む負極２２が作製される。
　続いて、溶媒中に電解質塩を添加する。これにより、溶媒および電解質塩を含む電解液が調製される。
　続いて、セパレータ２３を介して正極２１および負極２２を交互に積層させることにより、積層体２０Ｚを作製する。
　続いて、開口部１１Ｋから収納部１１の内部に積層体２０Ｚを収納する。この場合には、溶接法などを用いて、負極リード５２の一端部を積層体２０Ｚ（負極２２の負極集電体）に接続させると共に、負極リード５２の他端部を電池缶１０に接続させる。なお、溶接法は、レーザ溶接法および抵抗溶接法などのうちのいずれか１種類または２種類以上である。ここで説明した溶接法に関する詳細は、以降においても同様である。
　続いて、開口部１１Ｋを遮蔽するように、あらかじめ電極端子３０がガスケット４０を介して取り付けられた蓋部１２を収納部１１の上に載置したのち、溶接法などを用いて収納部１１に蓋部１２を接合させる。この場合には、溶接法などを用いて、正極リード５１の一端部を積層体２０Ｚ（正極２１の正極集電体）に接続させると共に、正極リード５１の他端部を電極端子３０に接続させる。これにより、電池缶１０（収納部１１および蓋部１２）の内部に積層体２０Ｚが封入される。
　最後に、図示しない注液孔から電池缶１０の内部に電解液を注入したのち、その注液孔を封止する。これにより、積層体２０Ｚ（正極２１、負極２２およびセパレータ２３）に電解液が含浸されるため、電池素子２０が作製される。よって、電池缶１０の内部に電池素子２０が封入されるため、扁平型二次電池が完成する。
＜１－４．作用および効果＞
　この扁平型二次電池によれば、側壁部Ｍ３（曲面Ｍ３Ｃおよび平坦面Ｍ３Ｆ）を有する柱状の電池缶１０の内部に電池素子２０が収納されており、その電池素子２０のうちの正極２１に接続されている電極端子３０が側壁部Ｍ３（平坦面Ｍ３Ｆ）に設けられているので、以下で説明する理由により、体積当たりのエネルギー密度を増加させることができる。
　図７は、比較例である扁平型二次電池の断面構成を表しており、図３に対応している。図８および図９のそれぞれは、素子空間体積を説明するために扁平型二次電池の構成を模式的に表している。ただし、図８では、比較例の扁平型二次電池を示していると共に、図９では、本実施形態の扁平型二次電池を示している。
　比較例の扁平型二次電池は、図７に示したように、電池缶１０（収納部１１および蓋部１２）および電池素子２０（正極２１、負極２２およびセパレータ２３）に対応する電池缶１１０（収納部１１１および蓋部１１２）および電池素子１２０（正極１２１、負極１２２およびセパレータ１２３）を備えていると共に、さらにガスケット１３０を備えている。
　収納部１１１および蓋部１１２のそれぞれは、一端部が開放されていると共に他端部が閉塞されている扁平かつ円柱状（器状）の部材であり、その収納部１１１は、電池素子１２０を収納している。収納部１１１および蓋部１１２は、互いに対向するように配置されている。収納部１１１および蓋部１１２は、その収納部１１１の内部に電池素子１２０が収納された状態において互いに勘合されていると共に、ガスケット１３０を介して互いにかしめ加工されている。この場合には、蓋部１１２に対向する側において収納部１１１の端部が外側に向かって折り曲げられていると共に、その収納部１１１の一部と蓋部１１２の一部とがガスケット１３０を介して互いにかしめ加工されているため、いわゆるクリンプ部Ｃ（かしめ部）が形成されている。電池素子１２０（正極１２１、負極１２２およびセパレータ１２３）の構成は、電池素子２０（正極２１、負極２２およびセパレータ２３）の構成と同様である。
　電池素子１２０のうちの正極１２１は、図示しない正極リードを介して収納部１１１に接続されているため、その収納部１１１は、正極端子として機能する。一方、電池素子１２０のうちの負極１２２は、図示しない負極リードを介して蓋部１１２に接続されているため、その蓋部１１２は、負極端子として機能する。
　図８および図９に示したように、高さＨが一定である場合には、素子空間体積は、最大外径ＤＭではなく有効外径ＤＹに基づいて決定される。
　具体的には、図７に示した比較例の扁平型二次電池に関して、素子空間体積を算出するために必要となる電池缶１１０の内部構成を模式的に表すと、その電池缶１１０の内部構成は、図８に示したように表される。図８に示した外接矩形Ｋは、図７と図８との対応関係から明らかなように、高さＨおよび最大外径ＤＭにより画定される矩形の輪郭を表している。
　比較例の扁平型二次電池では、電池缶１１０がクリンプ部Ｃを有しているため、そのクリンプ部Ｃが存在している場所（空間）には電池素子１２０を配置することができない。これにより、電池素子１２０を収納するために利用可能である電池缶１１０の内部空間の体積（素子空間体積）は、最大外径ＤＭではなく、その最大外径ＤＭからクリンプ部Ｃに対応するロス外径ＤＲが差し引かれた有効外径ＤＹに基づいて決定される。この有効外径ＤＹは、有効外径ＤＹ＝最大外径ＤＭ－（ロス外径ＤＲ×２）という計算式に基づいて算出される。なお、ロス外径ＤＲは、収納部１１１の厚さ、蓋部１１２の厚さおよびガスケット１３０の厚さに基づいて決定される。このロス外径ＤＲは、電池缶１１０の封止性を向上させるためにガスケット１３０の厚さを増加させるほど増加する。
　この場合には、電池缶１１０の内部では、ロス外径ＤＲが２箇所に発生することに起因して、そのロス外径ＤＲに起因するロス空間ＲＳの体積が大きくなるため、有効外径ＤＹに対応する有効空間ＹＳの体積（素子空間体積）が小さくなる。この「ロス空間ＲＳ」とは、電池素子１２０を収納するために利用することができない内部空間であると共に、「有効空間ＹＳ」とは、電池素子１２０を収納するために利用することができる内部空間である。よって、素子空間体積が減少するため、単位体積当たりのエネルギー密度も減少する。これにより、電池容量特性などが低下するため、優れた電池特性を得ることが困難である。
　これに対して、図３に示した本実施形態の扁平型二次電池に関して、素子空間体積を算出するために必要となる電池缶１０の内部構成を模式的に表すと、その電池缶１０の内部構成は、図９に示したように表される。
　本実施形態の扁平型二次電池では、比較例の扁平型二次電池とは異なり、電池缶１０がクリンプ部Ｃを有していない。ただし、本実施形態の扁平型二次電池では、電池缶１０が平坦面Ｍ３Ｆを有していると共に、その平坦面Ｍ３Ｆと電池素子２０との間に電極端子３０の一部などを配置するための余剰空間１０Ｓを有しているため、電池缶１０の内部では余剰空間１０Ｓに電池素子２０を配置することができない。もちろん、電池缶１０（平坦面Ｍ３Ｆ）の外側の空間（平坦面Ｍ３Ｆと外接円Ｇとの間の空間）にも、電池素子２０を配置することができない。
　これにより、電池素子２０を収納するために利用可能である電池缶１０の内部空間の体積（素子空間体積）は、最大外径ＤＭではなく、その最大外径ＤＭから余剰空間１０Ｓなどに対応するロス外径ＤＲが差し引かれた有効外径ＤＹに基づいて決定される。この有効外径ＤＹは、有効外径ＤＹ＝最大外径ＤＭ－ロス外径ＤＲという計算式に基づいて算出される。
　この場合には、電池缶１０の内部では、ロス外径ＤＲが１箇所だけに発生することに起因して、そのロス外径ＤＲに起因するロス空間ＲＳの体積が小さくなるため、有効外径ＤＹに対応する有効空間ＹＳの体積（素子空間体積）が大きくなる。よって、素子空間体積が増加するため、単位体積当たりのエネルギー密度を増加させることができる。これにより、電池容量特性などが向上するため、優れた電池特性を得ることができる。
　この他、本実施形態の扁平型二次電池では、電池缶１０の側壁部Ｍ３の表面の一部が平坦面Ｍ３Ｆであり、その平坦面Ｍ３Ｆに電極端子３０が設けられていれば、その電池缶１０に電極端子３０が設けられていても素子空間体積が減少しにくくなるため、より高い効果を得ることができる。この場合には、曲面Ｍ３Ｃに基づいて画定される外接円Ｇよりも電極端子３０が内側に位置していれば、素子空間体積がより減少しにくくなるため、さらに高い効果を得ることができる。
　また、電池缶１０がクリンプ部Ｃを有していないクリンプレスの缶であれば、そのクリンプ部Ｃの存在に起因して有効空間ＹＳ（有効外径ＤＹ）が大幅に減少することは回避される。よって、素子空間体積が担保されやすくなるため、より高い効果を得ることができる。この場合には、電池缶１０が溶接缶であれば、クリンプ部Ｃを有してない電池缶１０が容易に実現されるため、より高い効果を得ることができる。
　また、電極端子３０が小外径（Ｄ１）の端子部３１および大外径（Ｄ２，Ｄ３）の端子部３２，３３を含んでいれば、電池缶１０から電極端子３０が脱落しにくくなる。よって、素子空間体積が担保されながら、安定な充放電動作も担保されるため、より高い効果を得ることができる。
　また、電池素子２０が電池缶１０の立体的形状に対応した立体的形状を有していれば、その電池缶１０の内部に電池素子２０が収納された際にデッドスペースが発生しにくくなるため、電池缶１０の内部の有効空間ＹＳが有効に利用されやすくなる。よって、正極２１と負極２２との対向面積が担保されるため、より高い効果を得ることができる。
　また、負極２２が電池缶１０に接続されていれば、その電池缶１０が負極端子として機能するため、扁平型二次電池が負極端子を別途備えていなくてもよい。よって、負極端子の存在に起因して有効体積が減少することは回避されるため、より高い効果を得ることができる。この場合には、電池缶１０と電極端子３０との間にガスケット４０が配置されていれば、その電池缶１０が負極端子として機能する場合においても電極端子３０と電池缶１０との短絡が防止される。よって、電池缶１０を負極端子として利用しても安定な充放電動作が担保されるため、より高い効果を得ることができる。
　特に、電極端子３０が正極端子として機能すると共に電池缶１０が負極端子として機能すれば、その電極端子３０および電池缶１０を利用して扁平型二次電池が電子機器に対して容易に接続されるため、その扁平型二次電池の使用時の利便性を向上させることができる。
　詳細には、比較例の扁平型二次電池（図７）では、収納部１１１が正極端子として機能すると共に、蓋部１１２が負極端子として機能する。この場合には、収納部１１１と蓋部１１２とが電池素子１２０を介して互いに対向しているため、正極端子および負極端子が高さ方向における互いに反対の方向（図７中の上方向および下方向）に配置されている。これにより、電子機器に対して比較例の扁平型二次電池（正極端子および負極端子）を接続させることが困難である。
　これに対して、本実施形態の扁平型二次電池（図３）では、電極端子３０が正極端子として機能すると共に、その電池缶１０が負極端子として機能する。この場合には、電極端子３０が電池缶１０に設けられているため、正極端子および負極端子が高さ方向における互いに共通する方向（図３中の横方向）に配置されている。これにより、電子機器に対して本実施形態の扁平型二次電池（正極端子および負極端子）を容易に接続させることができる。
　また、電池素子２０において正極２１および負極２２がセパレータ２３を介して積層されていれば（積層電極体）、正極２１および負極２２がセパレータ２３を介して巻回されている場合（巻回電極体）と比較して、電池素子２０中にデッドスペースが発生しにくくなる。このデッドスペースは、巻回電極体の巻芯部に形成される空間などである。よって、単位体積当たりのエネルギー密度がより増加するため、より高い効果を得ることができる。
＜２．変形例＞
　次に、上記した扁平型二次電池の変形例に関して説明する。扁平型二次電池の構成は、以下で説明するように、適宜変更可能である。ただし、以下で説明する一連の変形例のうちの任意の２種類以上は、互いに組み合わされてもよい。
［変形例１］
　図２では、電極端子３０が外接円Ｇよりも内側に位置している。しかしながら、図２に対応する図１０に示したように、電極端子３０が外接円Ｇよりも外側に向かう方向に平坦面Ｍ３Ｆの位置がシフトされているため、その電極端子３０の一部が外接円Ｇよりも外側に突出していてもよい。この場合においても、図７に示した比較例の扁平型二次電池と比較して素子空間体積が増加するため、同様の効果を得ることができる。
　ただし、図１０に示した場合には、平坦面Ｍ３Ｆの位置がシフトしたことに起因して電池缶１０の内部空間の体積が増加するため、素子空間体積も増加する反面、外径Ｄが増加するため、単位体積当たりのエネルギー密度が減少する可能性がある。よって、素子空間体積を担保することにより、単位体積当たりのエネルギー密度も担保するためには、図２に示したように、電極端子３０は外接円Ｇよりも内側に位置していることが好ましい。
　なお、図１０では、平坦面Ｍ３Ｆの位置がシフトされているため、電極端子３０の一部が外接円Ｇよりも外側に突出している。しかしながら、電極端子３０の突出方向における端子部３２の寸法を増加させることにより、平坦面Ｍ３Ｆの位置がシフトされずに、電極端子３０の一部が外接円Ｇよりも外側に突出していてもよい。この場合においても、図７に示した比較例の扁平型二次電池と比較して素子空間体積が増加するため、同様の効果を得ることができる。
　ただし、平坦面Ｍ３Ｆの位置がシフトされておらずに、電極端子３０の一部が外接円Ｇよりも外側に突出している場合には、素子空間体積が変動しない反面、外径Ｄが増加するため、単位体積当たりのエネルギー密度が減少する。よって、素子空間体積を担保することにより、単位体積当たりのエネルギー密度も担保するためには、上記したように、電極端子３０は外接円Ｇよりも内側に位置していることが好ましい。
［変形例２］
　図１および図２では、電池缶１０の側壁部Ｍ３の表面が曲面Ｍ３Ｃおよび平坦面Ｍ３Ｆを含んでいるため、その平坦面Ｍ３Ｆに電極端子３０が設けられている。
　しかしながら、図１に対応する図１１および図２に対応する図１２に示したように、側壁部Ｍ３の表面が平坦面Ｍ３Ｆを含んでおらずに、その側壁部Ｍ３の表面の全体が曲面Ｍ３Ｃであるため、電極端子３０が曲面Ｍ３Ｃに設けられていてもよい。すなわち、電池缶１０が扁平かつ円柱状の立体的形状を有していてもよい。この場合においても、図７に示した比較例の扁平型二次電池と比較して素子空間体積が増加するため、同様の効果を得ることができる。
　ただし、図１１および図１２に示した場合には、電極端子３０が曲面Ｍ３Ｃに設けられていることに起因して、外径Ｄが増加する。これにより、外径Ｄに対して素子空間体積が相対的に減少するため、体積当たりのエネルギー密度が減少する。よって、単位体積当たりのエネルギー密度をできるだけ増加させるためには、図２に示したように、電極端子３０は平坦面Ｍ３Ｆに設けられていることが好ましい。
　なお、側壁部Ｍ３の表面が曲面Ｍ３Ｃおよび平坦面Ｍ３Ｆを含んでいる場合において、その曲面Ｍ３Ｃに電極端子３０が設けられていてもよいが、上記した理由により、体積当たりのエネルギー密度を担保するためには、電極端子３０は平坦面Ｍ３Ｆに設けられていることが好ましい。
［変形例３］
　図３では、電池素子２０が積層電極体であるため、その電池素子２０では、正極２１および負極２２がセパレータ２３を介して積層されている。
　しかしながら、図３に対応する図１３に示したように、扁平型二次電池は、積層電極体である電池素子２０の代わりに、巻回電極体である電池素子６０を備えていてもよい。この電池素子６０では、セパレータ６３を介して正極６１および負極６２が巻回されている。より具体的には、巻回電極体である電池素子６０では、正極６１および負極６２は、セパレータ６３を介して巻回されている。より具体的には、正極６１および負極６２は、セパレータ６３を介して互いに積層されていると共に、そのセパレータ６３を介して互いに積層された状態において巻回されている。この電池素子６０は、巻芯部に正極６１、負極６２およびセパレータ６３のそれぞれが存在していない空間（巻回中心空間６０Ｓ）を有している。正極６１、負極６２およびセパレータ６３のそれぞれの構成は、正極２１、負極２２およびセパレータ２３のそれぞれの構成と同様である。
　図１３に示した扁平型二次電池の製造方法は、セパレータ６３を介して正極６１および負極６２を交互に積層させたのち、その正極６１、負極６２およびセパレータ６３を巻回させることにより、電池素子６０を作製するために用いられる巻回体１６０を作製することを除いて、図３に示した扁平型二次電池の製造方法と同様である。この場合には、電池缶１０（収納部１１および蓋部１２）の内部に巻回体１６０が封入されたのち、その電池缶１０の内部に注液された電解液が巻回体１６０に含浸されるため、電池素子６０が作製される。
　この場合においても、図７に示した比較例の扁平型二次電池と比較して素子空間体積が増加するため、同様の効果を得ることができる。ただし、上記したように、デッドスペース（巻回中心空間６０Ｓ）の発生に起因して単位体積当たりのエネルギー密度が減少することを回避するためには、そのデッドスペースが発生する巻回電極体である電池素子６０よりも、そのデッドスペースが発生しない積層電極体である電池素子２０が好ましい。
［変形例４］
　図３では、電極端子３０が正極リード５１を介して電池素子２０（正極２１）に接続されていると共に、電池素子２０（負極２２）が負極リード５２を介して電池缶１０に接続されているため、その電極端子３０が正極端子として機能すると共に、その電池缶１０が負極端子として機能する。
　しかしながら、電極端子３０が負極リード５２を介して電池素子２０（負極２２）に接続されていると共に、電池素子２０（正極２１）が正極リード５１を介して電池缶１０に接続されているため、その電極端子３０が負極端子として機能すると共に、その電池缶１０が正極端子として機能してもよい。
　この場合には、電極端子３０は、負極端子として機能するために、鉄、銅、ニッケル、ステンレス、鉄合金、銅合金およびニッケル合金などのうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。電池缶１０は、正極端子として機能するために、アルミニウム、アルミニウム合金およびステンレスなどのうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。
　この場合においても、図７に示した比較例の扁平型二次電池と比較して素子空間体積が増加するため、同様の効果を得ることができる。
［変形例５］
　図２～図４では、電極端子３０の端子部３１～３３がいずれも円柱状の立体的形状を有しているため、その電極端子３０が全体として略円柱状の立体的形状を有している。しかしながら、端子部３１～３３のそれぞれの立体的形状は、電極端子３０が正極端子として機能可能であれば、特に限定されない。具体的には、端子部３１～３３がいずれも多角柱などの他の立体的形状を有しているため、電極端子３０が全体として略多角柱状の他の立体的形状を有していてもよい。多角柱の種類は、特に限定されないが、三角柱、四角柱および五角柱などである。この場合においても、素子空間体積が増加するため、同様の効果を得ることができる。
　なお、ここでは具体的に図示しないが、電極端子３０の立体的形状に関しては、他にも様々なバリエーションが考えられる。具体的には、電極端子３０は、端子部３１，３２だけを含んでおり、端子部３３を含んでいなくてもよいし、端子部３１，３３だけを含んでおり、端子部３２を含んでいなくてもよい。または、電極端子３０は、全体としてほぼ均一な外径Ｄを有しているため、その電極端子３０の外径Ｄがほぼ一定でもよい。これらの場合においても、同様の効果を得ることができる。
［変形例６］
　正極リード５１は、正極集電体から物理的に分離されているため、その正極集電体とは別体化されていてもよいし、正極集電体と物理的に連結されているため、その正極集電体とは一体化されていてもよい。後者の場合には、金属箔の打ち抜き加工を用いた正極２１の形成工程において、正極集電体の上に正極活物質層を形成したのち、正極リード５１と正極集電体とが互いに一体化された形状となるように正極集電体を打ち抜くことにより、その正極リード５１と一体化された正極集電体を含む正極２１を形成可能である。この場合においても、正極リード５１と正極集電体との電気的導通が担保されるため、同様の効果を得ることができる。
　なお、正極リード５１が正極集電体と一体化されている場合には、正極２１が箔巻構造を有していないため、正極集電体の全体に正極活物質層が設けられており、すなわち正極２１の巻内側および巻外側のそれぞれの端部において正極集電体が露出していなくてもよい。
　ここで説明した変形例６は、負極リード５２および負極集電体に関しても適用可能である。すなわち、負極リード５２は、負極集電体と別体化されていてもよいし、負極集電体と一体化されていてもよい。この場合においても、負極リード５２と負極集電体との電気的導通が担保されるため、同様の効果を得ることができる。もちろん、負極リード５２が負極集電体と一体化されている場合には、負極２２が箔巻構造を有していないため、負極集電体の全体に負極活物質層が設けられていてもよい。
［変形例７］
　二次電池の製造工程において、収納部１１の内部に積層体２０Ｚを収納すると共に、溶接法などを用いて収納部１１に蓋部１２を接合させたのち、注液孔から電池缶１０（収納部１１および蓋部１２）の内部に電解液を注入している。すなわち、電池缶１０の形成後（収納部１１に対する蓋部１２の接合後）において、その電池缶１０の内部に電解液を注入することにより、積層体２０Ｚに電解液を含浸させている。
　しかしながら、収納部１１の内部に積層体２０Ｚを収納すると共に、その収納部１１の内部に電解液を注入したのち、溶接法などを用いて収納部１１に蓋部１２を接合させてもよい。すなわち、電池缶１０の形成前（収納部１１に対する蓋部１２の接合前）において、その収納部１１の内部に電解液を注入することにより、積層体２０Ｚに電解液を含浸させてもよい。この場合には、電池缶１０に注液孔が設けられていなくてもよい。
　この場合においても、積層体２０Ｚに対する電解液の含浸に応じて電池素子２０が作製されると共に、電池缶１０の内部に電池素子２０が封入されるため、同様の効果を得ることができる。この場合には、特に、電池缶１０に注液孔を設ける必要がないため、その電池缶１０の構成を簡略化することができる。また、注液孔よりも開口面積が大きい開口部１１Ｋから収納部１１の内部に電解液が注入されるため、積層体２０Ｚに対する電解液の注入効率を向上させることができると共に、その電解液の注入工程を簡略化することができる。
　以上、一実施形態および実施例を挙げながら本技術に関して説明したが、その本技術の構成は、一実施形態および実施例において説明された構成に限定されないため、種々に変形可能である。
　具体的には、液状の電解質（電解液）を用いる場合に関して説明したが、その電解質の種類は、特に限定されないため、ゲル状の電解質（電解質層）を用いてもよいし、固体状の電解質（固体電解質）を用いてもよい。
　また、電池素子の素子構造が巻回型（巻回電極体）および積層型（積層電極体）である場合に関して説明したが、その電池素子の素子構造は、特に限定されないため、電極（正極および負極）がジグザグに折り畳まれた九十九折り型などの他の素子構造でもよい。
　さらに、電極反応物質がリチウムである場合に関して説明したが、その電極反応物質は、特に限定されない。具体的には、電極反応物質は、上記したように、ナトリウムおよびカリウムなどの他のアルカリ金属でもよいし、ベリリウム、マグネシウムおよびカルシウムなどのアルカリ土類金属でもよい。この他、電極反応物質は、アルミニウムなどの他の軽金属でもよい。
　本明細書中に記載された効果は、あくまで例示であるため、本技術の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されない。よって、本技術に関して、他の効果が得られてもよい。

Claims (12)

  1. 　互いに対向する一対の底部と前記一対の底部の間の側壁部とを有すると共に、前記側壁部の表面のうちの少なくとも一部が曲面である扁平かつ柱状の外装部材と、
    　前記外装部材の内部に収納されると共に、正極および負極を含む電池素子と、
    　前記側壁部に露出するように設けられると共に、前記正極および前記負極のうちの一方に接続された電極端子と
    　を備えた、扁平型二次電池。
  2. 　前記側壁部の表面の一部は、平坦面であり、
    　前記電極端子は、前記平坦面に設けられている、
    　請求項１記載の扁平型二次電池。
  3. 　前記電極端子は、前記曲面により画定される外接円よりも内側に位置している、
    　請求項２記載の扁平型二次電池。
  4. 　前記側壁部の表面の全体は、前記曲面であり
    　前記外装部材は、前記曲面に設けられている、
    　請求項１記載の扁平型二次電池。
  5. 　前記外装部材は、かしめ部を有していない、
    　請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の扁平型二次電池。
  6. 　前記外装部材では、２つ以上の部材が互いに溶接されている、
    　請求項５記載の扁平型二次電池。
  7. 　前記外装部材は、前記側壁部に貫通孔を有し、
    　前記電極端子は、
    　前記貫通孔に配置されると共に、前記貫通孔の内径よりも小さい外径を有する第１端子部と、
    　前記電極端子が前記外装部材の内部に向かう方向における前記第１端子部の両端に連結されると共に、前記貫通孔の内径よりも大きい外径を有する第２端子部および第３端子部と
    　を含む、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の扁平型二次電池。
  8. 　前記電池素子は、前記外装部材の立体的形状に対応した立体的形状を有している、
    　請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の扁平型二次電池。
  9. 　前記正極および前記負極のうちの他方は、前記外装部材に接続されている、
    　請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の扁平型二次電池。
  10. 　さらに、前記外装部材と前記電極端子との間に配置された絶縁部材を備えた、
    　請求項９記載の扁平型二次電池。
  11. 　前記電池素子は、さらに、セパレータを含み、
    　前記正極および前記負極は、前記セパレータを介して積層されている、
    　請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の扁平型二次電池。
  12. 　前記電池素子は、さらに、セパレータを含み、
    　前記正極および前記負極は、前記セパレータを介して巻回されている、
    　請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の扁平型二次電池。
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