WO2021112084A1 - 二次電池 - Google Patents

二次電池 Download PDF

Info

Publication number
WO2021112084A1
WO2021112084A1 PCT/JP2020/044684 JP2020044684W WO2021112084A1 WO 2021112084 A1 WO2021112084 A1 WO 2021112084A1 JP 2020044684 W JP2020044684 W JP 2020044684W WO 2021112084 A1 WO2021112084 A1 WO 2021112084A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
exterior body
metal plate
secondary battery
insulating material
metal
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/044684
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
健太 江口
大塚　正博
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 EP20897103.6A priority Critical patent/EP4071920A1/en
Priority to JP2021562659A priority patent/JP7338701B2/ja
Priority to CN202080083536.8A priority patent/CN114747081A/zh
Publication of WO2021112084A1 publication Critical patent/WO2021112084A1/ja
Priority to US17/831,994 priority patent/US20220311108A1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/548—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on opposite sides of the cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/564—Terminals characterised by their manufacturing process
    • H01M50/566—Terminals characterised by their manufacturing process by welding, soldering or brazing
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery.
  • the present invention relates to a secondary battery including an electrode assembly composed of an electrode constituent layer including a positive electrode, a negative electrode and a separator.
  • the secondary battery is a so-called storage battery, it can be repeatedly charged and discharged, and is used for various purposes.
  • secondary batteries are used in mobile devices such as mobile phones, smartphones and notebook computers.
  • secondary batteries are used by being connected to external devices where they are equipped with output terminals.
  • the inventor of the present application noticed that there was a problem to be overcome with the conventional secondary battery, and found that it was necessary to take measures for that purpose. Specifically, the inventor of the present application has found that there are the following problems.
  • the secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode, an electrode assembly in which an electrode constituent layer including a separator is laminated between them, and an exterior body that encloses the electrode assembly.
  • the exterior body is provided with an output terminal for connecting to an external device, that is, an external output terminal.
  • the external output terminal often has a rivet type configuration, and is provided by caulking a metal rivet member. Since it is "caulked", the metal rivet portion is deformed, and the sealing portion is achieved by pressing the insulating portion.
  • the metal rivet member 80' is deformed so that the body portion 85' is thickened due to "caulking", and the metal is formed through such deformation.
  • the insulating portion 90'located between the body portion 85'of the rivet member 80'and the exterior body 50' is compressed.
  • the region 95'of the insulating portion 90'existing near the edge of the exterior body 50' is greatly compressed. Therefore, if the compressive force associated with "caulking" becomes excessive, the region 95'of the insulating portion 90'may become extremely thin or cut, and there is a concern that the desired sealing force may not be provided. That is, in such a case, it becomes an undesired terminal as an external output terminal of the secondary battery.
  • a main object of the present invention is to provide a secondary battery provided with a more suitable external output terminal.
  • the inventor of the present application tried to solve the above problem by dealing with it in a new direction, instead of dealing with it as an extension of the conventional technology. As a result, the invention of the secondary battery which achieved the above-mentioned main purpose was reached.
  • a secondary battery including an electrode assembly and an exterior body for accommodating the electrode assembly.
  • the exterior body is provided with a metal plate joined via an insulating material, and a secondary battery in which the metal plate serves as an external output terminal is provided.
  • the secondary battery of the present invention is provided with a more suitable external output terminal.
  • the external output terminal is formed by attaching the metal plate to the exterior body via the insulating material, but it is not "caulked". That is, when the metal plate is attached to the exterior body, a force sufficient to deform the metal plate is not applied to the metal plate. Therefore, in the external output terminal according to the present invention, the possibility that the insulating material becomes extremely thin or breaks is reduced while providing a desired sealing force, and a more suitable secondary battery is provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the electrode assembly (FIG. 1 (A): non-winding plane laminated type, FIG. 1 (B): wound type).
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an external output terminal of a secondary battery according to an embodiment of the present invention (FIG. 2 (A): outer arrangement of a metal plate, FIG. 2 (B): metal plate. Inside placement).
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the secondary battery according to the embodiment for explaining the configuration of the exterior body (FIG. 3 (A): outer arrangement of the metal plate, FIG. 3 (B): metal plate. Inside arrangement).
  • FIG. 3 (A) outer arrangement of the metal plate
  • FIG. 3 (B) metal plate. Inside arrangement).
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a secondary battery according to an embodiment for explaining the configuration of the exterior body.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention (FIG. 5 (A): Installation of an external output terminal on a cup-shaped member of a wound electrode assembly / exterior body, FIG. 5 (B): Installation of an external output terminal on a lid-like member of a wound electrode assembly / exterior body).
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining the mode of the external output terminal positioned inside the exterior body.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining a modification mode of the external output terminal positioned inside the exterior body.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for explaining the mode of the external output terminal positioned on the outside with respect to the exterior body.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view for explaining a modification mode of the external output terminal positioned on the outside with respect to the exterior body.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view for explaining the vent function of the external output terminal.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view for explaining the “thin-walled aspect of the exterior body”.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view for explaining "a mode of a peculiar insulating material configuration”.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view for explaining “a specific thickness aspect of the insulating material”.
  • 14 (A) to 14 (C) are schematic cross-sectional views for explaining arrangement variations of external output terminals.
  • 15 (a) to 15 (d) are schematic perspective views for exemplifying and explaining various types of button-type, coin-type, and square-type secondary batteries.
  • 16 (a) to 16 (d) are schematic perspective views for illustrating various shapes (circular, quadrangular, and rectangular) of the metal plate of the external output terminal.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view for explaining that a resin layer to be provided for insulation is additionally provided.
  • FIG. 18 is a schematic cross-sectional view for explaining a modification of the present invention.
  • FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a conventional rivet type output terminal (conventional technique).
  • cross-sectional view described directly or indirectly herein is based on a hypothetical cross-section of a secondary battery cut along the stacking direction of the electrode assembly or electrode constituent layers that make up the secondary battery. ing.
  • the direction of "thickness” as described directly or indirectly herein is based on the stacking direction of the electrode materials that make up the secondary battery.
  • the direction of "thickness” corresponds to the plate thickness direction of such a secondary battery.
  • planar view is based on a sketch of an object viewed from above or below along the direction of such thickness.
  • the vertical direction and the “horizontal direction” used directly or indirectly in the present specification correspond to the vertical direction and the horizontal direction in the figure, respectively. Unless otherwise specified, the same sign or symbol shall indicate the same member or part or the same meaning. In one preferred embodiment, it can be considered that the vertical downward direction (that is, the direction in which gravity acts) corresponds to the "downward direction” and the opposite direction corresponds to the "upward direction”.
  • Secondary battery refers to a battery that can be repeatedly charged and discharged. Therefore, the secondary battery according to the present invention is not excessively bound by its name, and may include, for example, a power storage device.
  • the secondary battery according to the present invention includes an electrode assembly in which electrode constituent layers including a positive electrode, a negative electrode and a separator are laminated.
  • FIG. 1 illustrates the electrode assembly 10.
  • the positive electrode 1 and the negative electrode 2 are stacked with each other via a separator 3 to form an electrode constituent layer 5, and at least one or more of the electrode constituent layers 5 are laminated to form an electrode assembly 10. ing.
  • such an electrode assembly is enclosed in an exterior body together with an electrolyte (for example, a non-aqueous electrolyte).
  • the structure of the electrode assembly is not necessarily limited to the planar laminated structure (see FIG.
  • the electrode unit (electrode constituent layer) including the positive electrode, the negative electrode, and the separator arranged between the positive electrode and the negative electrode. ) May be wound in a roll shape (see FIG. 1B). That is, as shown in FIG. 1A, for example, the electrode assembly 10 may have a structure in which the electrode constituent layers 5 are laminated so as to be stacked on each other. Alternatively, the electrode assembly 10 may have a wound structure in which the electrode constituent layer 5 extending in a strip shape for a relatively long time is wound in a roll shape, for example, as shown in FIG. 1 (B). Further, for example, the electrode assembly may have a so-called stack-and-folding structure in which a positive electrode, a separator and a negative electrode are laminated on a long film and then folded.
  • the positive electrode is composed of at least a positive electrode material layer and a positive electrode current collector.
  • a positive electrode material layer is provided on at least one surface of the positive electrode current collector, and the positive electrode material layer contains a positive electrode active material as an electrode active material.
  • each of the plurality of positive electrodes in the electrode assembly may have positive electrode material layers provided on both sides of the positive electrode current collector, or positive electrode material layers may be provided on only one side of the positive electrode current collector. It may be the one that exists.
  • the negative electrode is composed of at least a negative electrode material layer and a negative electrode current collector.
  • a negative electrode material layer is provided on at least one surface of the negative electrode current collector, and the negative electrode material layer contains a negative electrode active material as an electrode active material.
  • each of the plurality of negative electrodes in the electrode assembly may have negative electrode material layers provided on both sides of the negative electrode current collector, or negative electrode material layers may be provided on only one side of the negative electrode current collector. It may be the one that exists.
  • the electrode active materials contained in the positive electrode and the negative electrode are substances that are directly involved in the transfer of electrons in the secondary battery, and are the main substances of the positive and negative electrodes that are responsible for charge / discharge, that is, the battery reaction. is there. More specifically, ions are brought to the electrolyte due to the "positive electrode active material contained in the positive electrode material layer" and the "negative electrode active material contained in the negative electrode material layer", and such ions are transferred between the positive electrode and the negative electrode. The electrons are transferred and charged / discharged.
  • the positive electrode material layer and the negative electrode material layer may be particularly layers capable of occluding and releasing lithium ions.
  • the secondary battery according to the present invention may be a non-aqueous electrolyte secondary battery in which lithium ions move between the positive electrode and the negative electrode via the non-aqueous electrolyte to charge and discharge the battery.
  • the secondary battery according to the present invention corresponds to a so-called "lithium ion battery", and the positive electrode and the negative electrode have layers capable of occluding and discharging lithium ions.
  • a binder may be contained in the positive electrode material layer for more sufficient contact between particles and shape retention.
  • a conductive auxiliary agent may be contained in the positive electrode material layer in order to facilitate the transfer of electrons that promote the battery reaction.
  • the negative electrode active material of the negative electrode material layer is composed of, for example, granules
  • a binder may be contained for more sufficient contact between the particles and shape retention, and electron transfer that promotes the battery reaction.
  • a conductive auxiliary agent may be contained in the negative electrode material layer in order to facilitate the above.
  • the positive electrode material layer and the negative electrode material layer can also be referred to as a "positive electrode mixture layer" and a "negative electrode mixture layer", respectively, because of the form in which a plurality of components are contained.
  • the positive electrode active material may be a substance that contributes to the occlusion and release of lithium ions.
  • the positive electrode active material may be, for example, a lithium-containing composite oxide.
  • the positive electrode active material may be a lithium transition metal composite oxide containing lithium and at least one transition metal selected from the group consisting of cobalt, nickel, manganese and iron. That is, in the positive electrode material layer of the secondary battery according to the present invention, such a lithium transition metal composite oxide is preferably contained as the positive electrode active material.
  • the positive electrode active material may be lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium manganate, lithium iron phosphate, or a part of the transition metal thereof replaced with another metal.
  • Such a positive electrode active material may be contained as a single species, but may be contained in combination of two or more species.
  • the binder that can be contained in the positive electrode material layer is not particularly limited, but is limited to polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer and polytetrafluoroethylene. At least one species selected from the group consisting of the above can be mentioned.
  • the conductive auxiliary agent that can be contained in the positive electrode material layer is not particularly limited, but is limited to carbon black such as thermal black, furnace black, channel black, ketjen black and acetylene black, graphite, carbon nanotubes, and vapor phase growth. At least one selected from carbon fibers such as carbon fibers, metal powders such as copper, nickel, aluminum and silver, and polyphenylene derivatives can be mentioned.
  • the thickness dimension of the positive electrode material layer is not particularly limited, but may be 1 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less, for example, 5 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • the thickness dimension of the positive electrode material layer is the thickness inside the secondary battery, and the average value of the measured values at any 10 points may be adopted.
  • the negative electrode active material may be a substance that contributes to the occlusion and release of lithium ions. From this point of view, the negative electrode active material may be, for example, various carbon materials, oxides, and / or lithium alloys.
  • Examples of various carbon materials for the negative electrode active material include graphite (natural graphite, artificial graphite), hard carbon, soft carbon, and diamond-like carbon.
  • graphite has high electron conductivity and excellent adhesion to a negative electrode current collector.
  • Examples of the oxide of the negative electrode active material include at least one selected from the group consisting of silicon oxide, tin oxide, indium oxide, zinc oxide, lithium oxide and the like.
  • the lithium alloy of the negative electrode active material may be any metal that can be alloyed with lithium, for example, Al, Si, Pb, Sn, In, Bi, Ag, Ba, Ca, Hg, Pd, Pt, Te, Zn, It may be a binary, ternary or higher alloy of a metal such as La and lithium.
  • Such an oxide may be amorphous as its structural form. This is because deterioration due to non-uniformity such as grain boundaries or defects is less likely to occur.
  • the binder that can be contained in the negative electrode material layer is not particularly limited, but is at least one selected from the group consisting of styrene-butadiene rubber, polyacrylic acid, polyvinylidene fluoride, polyimide-based resin, and polyamide-imide-based resin. Can be mentioned.
  • the conductive auxiliary agent that can be contained in the negative electrode material layer is not particularly limited, but is limited to carbon black such as thermal black, furnace black, channel black, ketjen black and acetylene black, graphite, carbon nanotubes, and vapor phase growth. At least one selected from carbon fibers such as carbon fibers, metal powders such as copper, nickel, aluminum and silver, and polyphenylene derivatives can be mentioned.
  • the negative electrode material layer may contain a component derived from a thickener component (for example, carboxylmethyl cellulose) used at the time of manufacturing the battery.
  • the thickness dimension of the negative electrode material layer is not particularly limited, but may be 1 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less, for example, 5 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • the thickness dimension of the negative electrode material layer is the thickness inside the secondary battery, and the average value of the measured values at any 10 points may be adopted.
  • the positive electrode current collector and the negative electrode current collector used for the positive electrode and the negative electrode are members that contribute to collecting and supplying electrons generated by the electrode active material due to the battery reaction.
  • Such an electrode current collector may be a sheet-shaped metal member. Further, such an electrode current collector may have a perforated or perforated form.
  • the current collector may be a metal leaf, a punching metal, a net, an expanded metal, or the like.
  • the positive electrode current collector used for the positive electrode is preferably one made of a metal foil containing at least one selected from the group consisting of aluminum, stainless steel, nickel and the like, and may be, for example, an aluminum foil.
  • the negative electrode current collector used for the negative electrode is preferably one made of a metal foil containing at least one selected from the group consisting of copper, stainless steel, nickel and the like, and may be, for example, a copper foil.
  • the thickness dimensions of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector are not particularly limited, but may be 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, for example, 10 ⁇ m or more and 70 ⁇ m or less.
  • the thickness dimension of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector is the thickness inside the secondary battery, and the average value of the measured values at any 10 points may be adopted.
  • the separator used for the positive electrode and the negative electrode is a member provided from the viewpoint of preventing a short circuit due to contact between the positive and negative electrodes and retaining the electrolyte.
  • the separator is a member through which ions pass while preventing electronic contact between the positive electrode and the negative electrode.
  • the separator is a porous or microporous insulating member, which may have a film morphology due to its small thickness.
  • a microporous polyolefin membrane may be used as the separator.
  • the microporous membrane used as the separator may contain, for example, only polyethylene (PE) or polypropylene (PP) as the polyolefin.
  • the separator may be a laminate composed of a "microporous membrane made of PE" and a "microporous membrane made of PP".
  • the surface of the separator may be covered with an inorganic particle coat layer and / or an adhesive layer or the like.
  • the surface of the separator may have adhesiveness.
  • the separator should not be particularly bound by its name, and may be a solid electrolyte, a gel-like electrolyte, and / or an insulating inorganic particle having the same function.
  • the thickness dimension of the separator is not particularly limited, but may be 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, for example, 2 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
  • the thickness dimension of the separator is the thickness inside the secondary battery (particularly the thickness between the positive electrode and the negative electrode), and the average value of the measured values at any 10 points may be adopted.
  • an electrode assembly composed of an electrode constituent layer including a positive electrode, a negative electrode and a separator may be enclosed in an outer body together with an electrolyte.
  • the electrolyte can assist in the movement of metal ions released from the electrodes (positive electrode and / or negative electrode).
  • the electrolyte may be an "non-aqueous" electrolyte such as an organic electrolyte and an organic solvent, or it may be a "water-based" electrolyte containing water.
  • the electrolyte is preferably an "non-aqueous" electrolyte containing an organic electrolyte, an organic solvent, and the like. That is, it is preferable that the electrolyte is a non-aqueous electrolyte.
  • the electrolyte there will be metal ions emitted from the electrodes (positive electrode and / or negative electrode), and therefore the electrolyte will assist in the movement of the metal ions in the battery reaction.
  • the electrolyte may be in the form of a liquid or a gel.
  • a non-aqueous electrolyte is an electrolyte containing a solvent and a solute.
  • the specific solvent for the non-aqueous electrolyte may contain at least carbonate.
  • Such carbonates may be cyclic carbonates and / or chain carbonates.
  • the cyclic carbonates include at least one selected from the group consisting of propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate (BC) and vinylene carbonate (VC). be able to.
  • the chain carbonates include at least one selected from the group consisting of dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC) and dipropyl carbonate (DPC).
  • non-aqueous electrolyte a combination of cyclic carbonates and chain carbonates may be used as the non-aqueous electrolyte, and for example, a mixture of ethylene carbonate and diethyl carbonate may be used.
  • a specific non-aqueous electrolyte solute for example, a Li salt such as LiPF 6 and / or LiBF 4 may be used.
  • the exterior body of the secondary battery is a member capable of accommodating or wrapping the electrode assembly in which the electrode constituent layers including the positive electrode, the negative electrode and the separator are laminated.
  • the exterior body may be a metal exterior body having a non-laminated structure.
  • the secondary battery of the present invention is characterized by the configuration of its external output terminal. That is, it is characterized in the configuration of the output terminal used for connection with an external device in the secondary battery. Specifically, the exterior body is provided with a metal plate joined via an insulating material, and the metal plate serves as an external output terminal.
  • the external output terminal 60 is composed of at least a metal plate 62 and an insulating material 64.
  • the exterior body 50 is provided with an opening 55, and a metal plate 62 is arranged on the surface of the exterior body located around the opening 55 via an insulating material 64.
  • the metal plate 62 is attached to the exterior body 50 via the insulating material 64, preferably due to the bondability of the insulating material 64. It can be said that the metal plate 62 is joined to the exterior body 50 via the insulating material 64 in the peripheral region of the opening 55 provided in the exterior body 50.
  • a tab extending from the electrode assembly is connected to the metal plate. More specifically, as shown in FIG. 3, a tab 70 extending from the electrode assembly is attached to a metal plate 62 provided in the opening 55. That is, the conductive tab 70 of either the positive electrode or the negative electrode extending from the electrode assembly is connected to the inner surface of the metal plate 62 of the exterior body 50. In particular, when the metal plate 62 is positioned outside the exterior body 50 as shown in FIG. 3A, the tab 70 is attached to the metal plate 62 via the opening 55 of the exterior body 50.
  • the tab 70 may consist of an electrode current collector of the electrode assembly. That is, the tab 70 may be formed of a portion of the electrode current collector in which no electrode material is provided. Alternatively, the tab 70 may be a current collecting lead provided in the electrode assembly (particularly, the electrode). Such current collecting leads are conductive and may have thin-walled and / or long-walled forms, for example made of metal. Such conductive tabs are flexible and may be provided in a flexed and / or bent form to contribute to the venting mechanism described below.
  • the insulating material 64 may be provided along the peripheral edge of the opening 55 on the surface of the exterior body. In order to provide more suitable insulation, the insulating material 64 may be provided so as to extend to a region outside the metal plate 62. That is, for example, as shown in FIGS. 2 (A) and 2 (B), the insulating material 64 may be provided on the exterior body 50 so as to protrude outward from the metal plate 62. Similarly, in order to provide more suitable insulation, the insulating material 64 may be provided more inside than the edge of the opening 55 of the exterior body 50. That is, for example, as shown in FIGS. 2A and 2B, the insulating material 64 extends inward so as to exceed the edge portion 55a forming the opening 55 in the exterior body 50. Often, therefore, a portion of the insulating material 64 may extend over the region of the opening 55.
  • the metal plate 62 may have a shape that follows the exterior body.
  • the metal plate 62 is configured in parallel in the horizontal direction in the drawing so as to follow the shape of the exterior body 50. That is, in a cross-sectional view as shown, the metal plate 62 and the surface of the exterior body 50 on which the metal plate 62 is provided may have an arrangement relationship or form parallel to each other.
  • the insulating material may also be formed in a shape that conforms to the exterior body.
  • the insulating material 64 is configured in parallel in the horizontal direction in the drawing so as to follow the shape of the exterior body 50. That is, in a cross-sectional view as shown, the insulating material 64 and the surface of the exterior body 50 on which the insulating material 64 is provided may have an arrangement relationship or form parallel to each other.
  • the external output terminal in the present invention requires a small space for sealing, and therefore can contribute to the miniaturization of the battery and the improvement of the energy density.
  • the external output terminal in the present invention does not include a so-called "caulking" configuration (hereinafter, such a terminal configuration that does not include caulking is also referred to as a "non-caulking configuration"). That is, when the metal plate is attached to the exterior body via the insulating material, a large force that deforms the metal plate is not applied. Therefore, the possibility that the insulating material becomes extremely thin or breaks while providing a desired sealing force is reduced. That is, in the external output terminal in the present invention, inconvenient events such as impairing the desired insulation are suppressed.
  • the metal plate in the present invention is a non-caulked metal plate. Further, because of such a non-caulked metal plate, for example, the metal plate extends on the same plane in a cross-sectional view. In short, the metal plate of the external output terminal does not have a bent shape as a whole, but has a flat plate shape. As shown in FIGS. 2A and 2B, the cross-sectional view shape of the metal plate 62 forming the external output terminal is, for example, a rectangular shape. Such a metal plate has not been subjected to a history of pressure deformation, and is likely to provide longer-term stability from the viewpoint of material. That is, it tends to be an external output terminal suitable for long-term use of the secondary battery.
  • the material of the metal plate is not particularly limited, and may be at least one selected from the group consisting of, for example, aluminum, nickel, stainless steel (SUS), and copper.
  • the metal plate may have a plurality of layers made of different metal materials.
  • the plan-view shape of the metal plate is not particularly limited, and may be, for example, a circle or a rectangle including a quadrangle.
  • the surface of the metal plate may be appropriately surface-treated.
  • “stainless steel” in this specification refers to stainless steel specified in "JIS G0203 steel terminology", for example, and may be chromium or an alloy steel containing chromium and nickel.
  • the insulating material may extend on the same plane, for example, in a cross-sectional view. That is, the cross-sectional shape of the insulating material at the external output terminal may not be a bent shape, but may be, for example, a rectangular shape. As shown in FIGS. 2A and 2B, the thickness of the insulating material 64 may be substantially constant. It can be said that such an insulating material is an insulating material in which the action of pressure deformation is further reduced when the external output terminal is installed.
  • the material of the insulating material 64 is not particularly limited as long as it exhibits "insulating property" and "bonding property".
  • the insulating material 64 may include a resin material.
  • the insulating material 64 may be made of a thermoplastic resin.
  • the insulating material may be composed of polyethylene and / or a polyolefin such as polypropylene, which is merely a specific example.
  • the insulating material 64 may have a film form. That is, the insulating material 64 may have a film form, that is, a thin form.
  • the insulating material 64 may be provided by using a film-shaped insulating material precursor having a form close to the final shape.
  • the exterior body 50 is preferably a metal exterior body.
  • the metal exterior body as the exterior body 50 may have a two-part configuration of a cup-shaped member 52 and a lid-shaped member 54.
  • the "cup-shaped member” in the present specification is formed by having a side surface portion corresponding to a body portion and a main surface portion (for example, a bottom portion) continuous thereto, and a hollow portion is formed inside. It means a member.
  • the term "lid-like member” means a member provided to cover such a cup-shaped member.
  • the lid-shaped member may be, for example, a single member (typically a flat plate-shaped member) extending in the same plane.
  • the lid-shaped member and the cup-shaped member may be combined so that the outer edge portion of the lid-shaped member and the upper end portion of the side surface portion of the cup-shaped member are aligned with each other.
  • the metal exterior body has a non-laminated structure. That is, preferably, the exterior body does not have a laminated structure as a whole. Therefore, in the present invention, the metal exterior body is not, for example, a laminated member of a metal sheet / fusion layer / protective layer. It can be said that the metal outer body in the present invention is different from the outer body of a soft case type battery corresponding to a pouch made of a so-called laminated film.
  • the metal exterior has a structure composed of a single metal member.
  • the metal exterior may be a single member made of a metal such as stainless steel (SUS) or aluminum.
  • SUS stainless steel
  • the term "single metal member” as used herein means that the exterior body does not have a so-called laminated structure in a broad sense, and in a narrow sense, the exterior body is a member substantially composed of only metal. It means that it is. Therefore, an appropriate surface treatment may be applied to the surface of the metal exterior body as long as the member is substantially composed of only metal. For example, in the cut surface obtained by cutting such a metal exterior body in the thickness direction, a single metal layer can be confirmed except for a portion where surface treatment or the like is performed.
  • the metal exterior can have a relatively thin thickness.
  • the metal exterior body in the present invention may have a thickness dimension of 50 ⁇ m or more and less than 200 ⁇ m, for example, 50 ⁇ m or more and 190 ⁇ m or less, 50 ⁇ m or more and 180 ⁇ m or less, or 50 ⁇ m or more and 170 ⁇ m or less.
  • Such a thin exterior body contributes to miniaturization of the secondary battery and improvement of energy density, but in the present invention, inconvenient events caused by the "thinness" of the exterior body are suppressed. This will be described in detail.
  • the cup-shaped member and the lid-shaped member may be hermetically sealed by joining each other. That is, the cup-shaped member and the lid-shaped member are not crimped, and therefore, the airtight seal by caulking does not have to be performed. As a result, it is easier to obtain a secondary battery that saves space than a secondary battery having an exterior body that is caulked. That is, the non-caulking form of the cup-shaped member and the lid-shaped member preferably contributes to the miniaturization of the secondary battery and the improvement of the energy density.
  • the external output terminal is one of the positive and negative electrodes and the exterior is the other of the positive and negative electrodes.
  • the positive electrode side of the secondary battery is provided only on the metal plate of the external output terminal, while the negative electrode side of the secondary battery can be provided in any region of the exterior body. That is, the external output terminal of the metal plate may be adopted only on the positive electrode side, and the negative electrode side may be externally connected from any place of the metal exterior body. Assuming that the side that outputs using the terminal plate (that is, the metal plate) is the positive electrode, the metal exterior body (that is, the side that forms the metal "can" as a whole) is the negative electrode. Therefore, as a lithium ion battery whose negative electrode area is designed to be larger than that of the positive electrode, the possibility of causing a large short circuit can be reduced even if the electrode comes into contact with the can interior.
  • the present invention can be embodied in various aspects. This will be described below.
  • Such an embodiment is an embodiment in which the external output terminal is positioned inside with respect to the exterior body.
  • the metal plate 62 is positioned inside the exterior body 50.
  • the insulating material 64 is arranged inside the exterior body 50, it can be said that the metal plate 62 is attached to the inside of the exterior body 50 via the insulating material 64.
  • the secondary battery since the metal plate is positioned inside the outer surface level of the exterior body, the secondary battery may have a shape in which the portion of the external output terminal is recessed.
  • the external output terminal When the external output terminal is positioned inside the exterior body, there is no protrusion to the outside of the exterior body compared to the conventional rivet type output terminal, and it is easier to improve the energy density of the battery by that amount. Further, the mode in which the external output terminal is positioned inside the exterior body is suitable when the connection point on the external device side connected to the secondary battery has a convex portion, which contributes to the improvement of the degree of freedom in designing the secondary battery. Can be done.
  • a metal member 67 may be further provided on the outer surface of the metal plate 62. This is because it is more likely that the secondary battery will be easier to connect to an external device.
  • the metal member 67 may be provided directly on the metal plate 62.
  • a tab extending from the electrode assembly may be connected to the metal member 67.
  • the metal member 67 may be thicker than the metal plate 62.
  • the outer surface of the metal member 67 may be substantially at the same level as the outer surface of the exterior body 50.
  • Such an embodiment is an embodiment in which the external output terminal is positioned with respect to the outside of the exterior body.
  • the metal plate 62 is positioned on the outside of the exterior body 50.
  • the insulating material 64 is provided on the outside of the exterior body 50, it can be said that the metal plate 62 is attached to the outside of the exterior body 50 via the insulating material 64.
  • the secondary battery since the metal plate is positioned outside the outer surface level of the exterior body, the secondary battery has a form in which the portion of the external output terminal is raised in a convex shape.
  • the external output terminal When the external output terminal is positioned on the outside of the exterior body, there is no protrusion to the inside of the exterior body as compared with the conventional rivet type output terminal, and the electrode assembly can be provided larger by that amount. That is, it is easy to improve the battery energy density. Further, the mode in which the external output terminal is positioned on the outside of the exterior body is suitable when the connection point on the external device side connected to the secondary battery has a recess, which contributes to the improvement of the degree of freedom in designing the secondary battery. Can be done.
  • a metal member 67 may be further provided on the inner surface of the metal plate 62. This is because it is more likely that the external output terminal will be easier to connect to the internal terminal.
  • the metal member 67 may be provided directly on the metal plate 62.
  • a tab extending from the electrode assembly may be connected to the metal member 67.
  • the metal member 67 may be thicker than the metal plate 62.
  • the inner surface of the metal member 67 may be substantially at the same level as the inner surface of the exterior body 50.
  • the inventor of the present application has made extensive studies from the viewpoint that there is room for improving the safety during use of the secondary battery in which the external output terminal is positioned on the outside. As a result, they have found that the external output terminal is positively used as a vent member, and have obtained a battery having a more suitable vent mechanism (hereinafter, also referred to as "vent function"). Specifically, at the external output terminal located on the outside of the exterior body, the joint portion of the insulating material to the exterior body and / or the metal plate can be peeled off due to the increased internal pressure of the cell of the secondary battery. Good.
  • the metal plate 62 can be opened when the internal pressure of the cell becomes excessively high due to the use of the battery such as charging / discharging (see FIG. 10), and the external output terminal can be used as a degassing mechanism at the time of abnormality. .. That is, in such an embodiment, when the metal plate is joined to the outside of the exterior body via the insulating material, the joint surface of the insulating material is first peeled off when the internal pressure of the cell rises, and the internal pressure can be reduced. ..
  • such a secondary battery has an advantage in that it is not necessary to separately provide a vent as a battery design.
  • the metal plate is not fixed by a member other than the insulating material.
  • the tab 70 for connecting the electrode assembly to the metal plate that is, the conductive tab, preferably one that can follow the opening of the metal plate 62 as shown in FIG.
  • the vent mechanism related to the external output terminal will be described in detail.
  • the force received by the metal plate 62 due to the internal pressure of the cell also increases.
  • the force received by the metal plate 62 is the bonding force between the metal plate 62 and the exterior body 50 (that is, the metal plate via the insulating material 64).
  • the bonding force of the 62 to the exterior body 50) can be exceeded, and at least a part of the metal plate 62 can be detached from the exterior body 50.
  • the metal plate 62 can be displaced so that the lid opens (see FIG. 10).
  • the metal plate 62 By opening the metal plate 62 in this way, excess gas inside the exterior body is released to the outside of the exterior body, and more serious accidents such as an unintended battery explosion can be prevented.
  • the "cell internal pressure” means, in a broad sense, the pressure inside the exterior body of the secondary battery. In a narrow sense, “cell internal pressure” means the internal pressure (particularly the internal pressure when using a battery) of an exterior body provided with an electrode assembly and in an airtight state.
  • the "insulating material” in this embodiment contributes to the venting mechanism as described above, and can be referred to as an insulating material that can be peeled off when the cell internal pressure is abnormal, that is, a peelable insulating material.
  • the tab 70 connected to the metal plate 62 may have "play" so that the metal plate 62 opens more favorably in the vent mechanism. That is, if the length of the tab 70 connected to the metal plate 62 is not sufficient, the existence of the tab itself becomes a resistance to the opening of the metal plate 62, and there is a risk that the metal plate 62 will not open properly in an abnormal situation. ..
  • the length of the tab 70 between the electrode assembly 10 and the metal plate 62 may be relatively long so as not to inconveniently hinder the opening of the metal plate 62 ( In particular, it may be longer than the previous tab length). That is, the tab 15 may have a length that does not exert an excessive tension that hinders the opening of the metal plate 62 between the metal plate 62 and the electrode assembly 10.
  • a tab 70 extending from the electrode assembly 10 is provided on the metal plate 62 with bending.
  • the tab 70 may have a bending shape such that it bends (for example, it has a shape that bends at the end of the tab). You can do it).
  • the tab 70 having such a bending and / or bending form can prevent the opening of the metal plate 62 as a venting mechanism from being inconveniently hindered.
  • the exterior body 50 may be displaced due to the increased internal pressure of the cell so that the metal plate 62 can be opened more preferably. That is, when the cell internal pressure becomes abnormally high, the exterior body 50 may be deformed so as to be distorted or bent, and the metal plate 62 may be easily detached from the exterior body 50. As the exterior body is deformed so as to be distorted or bent in this way, the vent mechanism in which the metal plate 62 is opened becomes more likely to function more preferably.
  • the exterior portion of the exterior body that provides the surface on which the metal plate is arranged may be at least partially displaceable due to the increased internal pressure of the cell. According to the exemplary embodiments shown in FIGS.
  • the exterior portion 56 having the surface on which the metal plate 62 is arranged among the constituent surfaces of the exterior body 50 can be deformed so as to be distorted or bent.
  • the metal plate 62 may be easily detached from the exterior body 50.
  • an opening 55 is provided in the main surface portion 52A of the cup-shaped member 52 of the exterior body 50 and the metal plate 62 is arranged, which is caused by the increased internal pressure of the cell in the main surface portion 52A. It may be displaceable.
  • FIG. 5B when the lid-shaped member 54 of the exterior body 50 is provided with the opening 55 and the metal plate 62 is arranged, the lid-shaped member 54 can be displaced due to the increased internal pressure of the cell. It may be. Since the lid-shaped member 54 forms the "exterior portion 56 that provides the surface on which the metal plate 62 is arranged" by itself, it is easy to provide the lid-shaped member 54 as a displaceable member.
  • Such a mode is a mode in which a part of the exterior body has a thin-walled form. Specifically, among the constituent surfaces of the exterior body, the exterior portion that provides the surface on which the metal plate is arranged has a thin-walled form.
  • the thickness of the exterior portion 56 including the surface on which the metal plate 62 is arranged among the constituent surfaces of the exterior body 50 is smaller than the thickness of the metal plate 62. That is, the thickness of the exterior portion 56 provided with the external output terminal 60 is smaller than the thickness of the metal plate 62.
  • the vent mechanism in which the metal plate 62 opens becomes more suitable for functioning.
  • the exterior portion having the surface on which the metal plate is arranged may have lower rigidity than the metal plate.
  • the metal plate may be relatively stiffer than the exterior portion having the surface on which it is placed. Such a difference in rigidity contributes to the realization of a more suitable vent mechanism.
  • an abnormality such as an excessively high cell internal pressure
  • the metal plate is difficult to deform due to its high rigidity, while the exterior part that constitutes the surface on which the metal plate is placed can be deformed.
  • the joint surface is easily peeled off, and the metal plate 62 is easily opened.
  • the thickness of the exterior portion 56 forming the surface on which the metal plate is arranged may be 170 ⁇ m or less.
  • the thickness of the exterior portion is 170 ⁇ m or less, the exterior body is easily deformed at the time of an abnormality such as an excessively high cell internal pressure, and the metal plate 62 is easily opened as a vent mechanism.
  • the thickness of the exterior portion is larger than 170 ⁇ m (for example, when the thickness is 200 ⁇ m or more), the exterior body cannot be deformed at the time of abnormality, and the intended opening of the metal plate 62 is less likely to occur.
  • the lower limit of the thickness of such a thin exterior portion is not particularly limited, but may be, for example, 50 ⁇ m.
  • the main surface 52A is the thickness of the metal plate 62. May be smaller than.
  • the thickness of the lid-shaped member 54 is larger than the thickness of the metal plate 62. It can be smaller.
  • the lid-like member 54 forms the "exterior portion 56 that provides the surface on which the metal plate 62 is arranged" by itself, it is easy to be provided as a member having a small thickness, and therefore, it is easy to be a member that is easily deformed so as to be distorted or bent. ..
  • the insulating material has a peculiar structure.
  • the insulating material is composed of at least two materials having different melting points from each other.
  • the insulating material may be, for example, a thermoplastic resin, and may have a laminated structure in which a low melting point resin layer having a relatively low melting point and a high melting point resin layer having a relatively high melting point are laminated on each other. ..
  • resin layers having different melting points are provided in the insulating material in this way, not only the manufacturing process of the battery becomes more suitable, but also when the battery is used, it can be more suitable.
  • the metal plate can be bonded to the exterior body at a lower temperature by the low melting point resin layer while ensuring the handling of the insulating material by the high melting point resin layer.
  • the resin layer having a relatively low melting point can be melted due to the rise in the cell temperature. Therefore, when the cell is abnormal, the joint surface of the insulating material is easily peeled off, and the metal plate 62 is more easily opened.
  • the insulating material may have a structure in which two low melting point resin layers are laminated via a high melting point resin layer. That is, as shown in FIG. 12, the insulating material 64 includes a high melting point resin layer 65 having a relatively high melting point and a low melting point resin layer 66 having a relatively low melting point with the high melting point resin layer interposed therebetween. (Ie, for example, the three-layer structure shown in the figure) may have a structure including the above.
  • the joint surface between the metal plate 62 and the insulating material 64 and the joint surface between the exterior body 50 and the insulating material 64 form an interface in which the low melting point resin layer is directly involved. Therefore, in an abnormal situation such as when the cell temperature rises excessively, melting of the low melting point resin layer is likely to be directly brought to the interface, peeling of the joint surface is likely to occur, and the metal plate 62 is more preferably opened. It will be easier.
  • the low melting point resin layer has a relatively lower melting point than the high melting point resin layer.
  • the high melting point resin layer has a relatively higher melting point than the low melting point resin layer.
  • the low melting point resin layer may have a melting point lower than the cell temperature T ° C. at the time of abnormality, and the melting point resin layer has the cell temperature T at the time of abnormality. It may have a melting point higher than ° C.
  • the cell temperature T ° C. at the time of abnormality is, for example, about 150 ° C. to 200 ° C.
  • the low melting point resin layer and the high melting point resin layer may be composed of different molecules (for example, different monomer units).
  • the low melting point resin layer and the high melting point resin layer may be based on the same molecule (for example, the same or similar monomer unit).
  • both the low melting point resin layer and the high melting point resin layer may contain the same olefin as a monomer component.
  • the degree of polymerization and the ratio of the non-crystalline portion between the material of the low melting point resin layer and the material of the high melting point resin layer are different. May be different.
  • the same olefin may be, for example, ethylene or propylene.
  • the material of the resin layer tends to have a relatively high melting point.
  • Such adjustment of the degree of polymerization and the degree of crystallinity may be performed by a conventional method, and can be adjusted by changing, for example, the reaction temperature, pressure and / or catalyst in the polymerization reaction.
  • the homopolymer is not limited to the homopolymer, and a copolymer or terpolymer in which both the materials of the low melting point resin layer and the high melting point resin layer contain the same olefin as a monomer unit may be used.
  • the same olefin as the main monomer may be contained, for example, in an amount of 50 mol% or more (based on 100 mol% of all monomers), and a comonomer (the comonomer may or may not be an olefin).
  • the content of the comonomer itself may be the same or the same between the low melting point resin layer and the high melting point resin layer), so that the material of the resin layer tends to have a relatively low melting point.
  • commercially available resin materials having different melting points from each other can be used as the resin materials of the low melting point resin layer and the high melting point resin layer.
  • the insulating material composed of such resin layers having different melting points may have a film form.
  • the insulating material may consist of a multilayer film in which two low melting point resin layers are laminated via a high melting point resin layer.
  • Such an embodiment is an embodiment in which a surface treatment is applied to a surface to be subjected to bonding with an insulating material.
  • a surface treatment is applied to a surface to be subjected to bonding with an insulating material.
  • the joint surface of the exterior body to be joined to the insulating material and / or the joint surface of the metal plate is the surface-treated surface.
  • the surface 50A to be bonded to the insulating material 64 may be at least a surface-treated surface.
  • the surface treatment may be a treatment for improving the bondability, for example, a treatment for joining the exterior body and the insulating material and / or a treatment for increasing the joining strength between the metal plate and the insulating material. More specifically, the joint surface is subjected to cleaning, polishing and / or chemical treatment with chemicals, physical treatment with plasma and / or ultraviolet rays, primer treatment for imparting a metal compound layer, and plating treatment. You may be. That is, the exterior body joint surface and / or the metal plate joint surface is selected from the group consisting of a cleaning-treated surface, a polishing-treated surface, a chemical-treated surface, a plasma-treated surface, an ultraviolet-treated surface, a primer-treated surface, a plating-treated surface, and the like. It may be at least one type of surface. This makes it easier for the vent mechanism to function as intended.
  • the exterior body joint surface and / or the metal plate joint surface is the primer-treated surface.
  • the insulating material and the exterior body may be bonded to each other via the primer-treated surface, or the insulating material and the metal plate may be bonded to each other via the primer-treated surface.
  • the primer treatment method is merely a specific example, but may include a treatment of applying a metal oxide film such as a chromate treatment.
  • Such an embodiment is an embodiment in which the thickness of the insulating material has a specific thickness form. Specifically, the insulating material has a non-uniform thickness.
  • the insulating material 64 may have, for example, a portion sandwiched between the metal plate 62 and the exterior body 50 having a relatively thin shape. That is, the insulating material 64 may have a form in which the thickness is not constant as a whole, but has a thin portion 64a having a relatively small thickness and a thick portion 64b having a relatively large thickness.
  • the metal plate 62 is formed to sink toward the exterior body 50 side, and the thick portion 64b is present on both sides or one side of the thin portion 64a. It may be.
  • a more suitable external output terminal is likely to be provided in terms of airtight sealing.
  • the insulating material in the present invention may be slightly embossed or bent although it is not crimped.
  • the plan view shape of the secondary battery is circular. That is, the secondary battery is a button type or a coin type in terms of outer shape.
  • the circular shape of the secondary battery in plan view means that the shape of the electrode assembly or the exterior body containing the electrode assembly when the electrode assembly is viewed from above or below along the stacking direction of the positive electrode and the negative electrode is substantially circular. It means that.
  • the "circular shape” here is not limited to a perfect circle (that is, simply a “circle” or a “perfect circle”), but is changed from that to a "round shape” as recognized by those skilled in the art. It also includes shapes that can normally be included in. For example, not only a circle / a perfect circle but also the curvature of the arc may be locally different, and further, a shape derived from a circle / a perfect circle such as an ellipse may be used. In a typical example, such a circular battery in a plan view corresponds to a so-called button type or coin type battery.
  • the exterior body of the secondary battery having a substantially circular shape in a plan view does not have a "caulked” form. That is, the caulking configuration is not included in the terminal region of the external connection terminal and / or the joint region between the cup-shaped member and the lid-shaped member of the exterior body.
  • the caulking configuration increases the volume by that amount, but in the embodiment of the present invention, there is no such volume, so that it tends to be a suitable secondary battery in terms of miniaturization and improvement of energy density.
  • the arrangement of the external output terminals 60 in the exterior body 50 can take various forms. Specifically, in FIG. 14A, the external output terminal 60 is arranged on the upper surface / top surface of the exterior body 50, and in FIG. 14B, the external output terminal 60 is arranged on the side surface of the exterior body 50. In FIG. 14C, the external output terminal 60 is arranged on the lower surface / bottom surface of the exterior body 50.
  • the shape of the exterior body 50 in FIG. 14B is a cylinder, the metal plates 62 are joined with a curvature so as to follow the circular shape of the side surface of the exterior body 50.
  • Such variations in the arrangement of the external output terminals can contribute to improving the degree of freedom in designing the secondary battery.
  • the method for forming the external output terminal is not particularly limited, and any method may be used.
  • a material containing a thermoplastic resin is used as the insulating material
  • an external output terminal is formed by arranging a metal plate around a hole provided in the exterior body via an insulating material and then heat-treating the metal plate. it can. In the heat treatment, the insulating material is once melted, whereby the metal plate can be attached to the exterior body via the insulating material. It is also possible to form an external output terminal by applying a pre-melted insulating material to the exterior body and arranging a metal plate on the coated insulating material.
  • the metal plate and the tab are connected to each other, but they may be connected by, for example, laser welding.
  • the metal block 67 is used (see FIG. 10) and the tab 70 is connected to the metal plate 62 by welding via the metal block 67, the laser welding process can be performed more easily. Further, since the tab 70 is laser-welded via the metal block 67, the penetration can be deepened as compared with the case of direct laser welding to the metal plate 62, and a stronger connection can be easily obtained. Furthermore, it can be expected that the metal block functions as a heat sink during laser welding, and the influence of heat associated with laser welding is less likely to reach the insulating material.
  • the button type / coin type secondary battery was mainly mentioned, but the present invention is not necessarily limited to this.
  • it may be a square secondary battery. That is, as shown in FIGS. 15 (a) to 15 (d), the shape of the secondary battery 100 in a plan view is not limited to a circle, and may have a shape such as a quadrangle or a rectangle.
  • the shape of the external output terminal 60 that is, the shape of the metal plate 62 (particularly the shape in a plan view) is not necessarily limited to a circle, and may have a shape such as a quadrangle or a rectangle (FIGS. 16A to 16A). (D)).
  • the insulating material 64 is provided on the exterior body 50 so as to protrude from the metal plate 62 to the outside (FIGS. 2 (A) and 2 (B)) is mentioned, but the present invention does not necessarily have this. Not limited to.
  • the insulating material 64 may be provided so as to be hidden under the metal plate 62 without protruding outward from the metal plate 62.
  • the insulating material 64 may be provided only substantially the same as or inside the outer edge of the metal plate 62.
  • the structure in which the exterior body is composed of a single metal member has been mainly described, but an additional layer may be partially provided with respect to the single metal member.
  • a resin layer to be provided for insulation may be provided at a portion of the exterior body other than the joint surface with the insulating material. This is because it becomes easier to suppress inconvenient events such as short circuits.
  • the inner side surface 56'of the exterior body portion 56 provided with the opening 55 of the exterior body 50 and the outer surface 56'" of the exterior body portion 56 (particularly, the insulating material 64 is provided.
  • a resin layer (not shown) may be provided on the surface region near the outer peripheral side that is not provided) and / or the end surface 55a forming the exterior body opening. It should be noted that these resin layers are provided partially or locally with respect to the exterior body, and are different from those forming a laminated film as the exterior body.
  • the thickness of the insulating material 64 is relatively large, and is shown to be about the same as the thickness of the metal plate 62.
  • the present invention is not necessarily limited to this.
  • the thickness of the insulating material 64 may be smaller than the thickness of the metal plate 62.
  • the thickness of such an insulating material 64 may be about the same as or smaller than the thickness of the "exterior portion 56 providing the surface on which the metal plate 62 is arranged".
  • the "melting point” in this aspect is mainly in the case of a crystalline resin (the degree of crystallization is 100%). It means the melting point at (including those that are not). It is possible that a non-crystalline resin or a resin with a large proportion of non-crystalline resin does not have a melting point or does not show a clear melting point. In such a case, the "melting point" is used. This aspect may be grasped by reading as "glass transition point".
  • venting mechanism is shown in FIG. 10, the present invention is not necessarily limited to the illustrated form.
  • the tab 70 is attached to the metal plate 62 via the metal member 67, but the tab 70 is directly attached to the metal plate 62 without using the metal member 67. May be good.
  • the secondary battery according to the present invention can be used in various fields where storage is expected.
  • the secondary battery of the present invention is used in the fields of electricity, information, and communication (for example, mobile phones, smartphones, laptop computers and digital cameras, activity meters, arm computers, etc.) in which electrical and electronic devices are used.
  • electrical and electronic devices for example, mobile phones, smartphones, laptop computers and digital cameras, activity meters, arm computers, etc.
  • Electronic paper, wearable devices, etc. electrical / electronic equipment field including small electronic devices such as RFID tags, card-type electronic money, smart watches, etc.
  • home / small industrial applications for example, electric tools, golf Carts, home / nursing / industrial robots), large industrial applications (eg forklifts, elevators, bay port cranes), transportation systems (eg hybrids, electric cars, buses, trains, electric assists) Bicycles, electric motorcycles, etc.), power system applications (for example, various power generation, road conditioners, smart grids, general home-installed power storage systems, etc.), medical applications (medical equipment fields such as earphone hearing aids), pharmaceutical applications It can be used in (fields such as dose management systems), IoT fields, space / deep sea applications (for example, fields such as space probes and submersible research vessels), and the like.
  • fields such as dose management systems
  • IoT fields for example, fields such as space probes and submersible research vessels
  • Electrode assembly 50 Exterior body 50A Surface of exterior body to be joined with insulating material 55 Opening 55a Edge part forming the opening 52 Cup-shaped member 54 Lid-shaped member 56 Exterior part with a surface provided with a metal plate 56'Inner surface of the exterior part with an opening 56''Outer surface of the exterior part with an opening 60 External output terminal 62 Metal plate 62A Insulation material Surface of metal plate to be joined with 64 Insulation material 64a Thin part of insulation material 64b Thick part of insulation material 67 Metal member 70 Tab 100 Secondary battery

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

電極組立体、および、該電極組立体を収納する外装体を有して成る二次電池が提供される。かかる二次電池の外装体では、絶縁材を介して接合された金属板が具備されており、金属板が外部出力端子となっている。

Description

二次電池
　本発明は二次電池に関する。特に、正極、負極およびセパレータを含む電極構成層から成る電極組立体を備えた二次電池に関する。
　二次電池は、いわゆる蓄電池ゆえ充電および放電の繰り返しが可能であり、様々な用途に用いられている。例えば、携帯電話、スマートフォンおよびノートパソコンなどのモバイル機器に二次電池が用いられている。
　モバイル機器などを含め種々の電池用途に鑑み、二次電池は、出力端子を備えているところ、外部機器と接続されて使用される。
特表２０１５－５３６０３６号公報
　本願発明者は、従前の二次電池では克服すべき課題があることに気付き、そのための対策を取る必要性を見出した。具体的には以下の課題があることを本願発明者は見出した。
　二次電池は、正極、負極およびそれらの間にセパレータを含む電極構成層が積層した電極組立体、ならびに、その電極組立体を包み込む外装体を有して成る。外装体には、外部機器との接続に供する出力端子、すなわち、外部出力端子が設けられている。
　外部出力端子は、リベット型の構成を有することが多く、金属リベット部材をカシメることで設けられる。“カシメ”ゆえ金属リベット部分は変形に付されており、絶縁部が押圧されることで封止が達成されている。
　具体的には、図１９に示される如くのリベット型の外部出力端子では、“カシメ”に起因して金属リベット部材８０’はその胴部分８５’が太くなるように変形し、かかる変形を通じて金属リベット部材８０’の胴部分８５’と外装体５０’との間に位置する絶縁部９０’が圧縮される。特に、外装体５０’のエッジ近傍に存在する絶縁部９０’の領域９５’が大きく圧縮されることになる。よって、“カシメ”に伴う圧縮力が過度になると、絶縁部９０’の領域９５’が極端に薄くなったり、切れたりする虞があり、所望の封止力が供されない懸念がある。つまり、かかる場合では二次電池の外部出力端子として非所望な端子となってしまう。
　本発明はかかる課題に鑑みて為されたものである。即ち、本発明の主たる目的は、より好適な外部出力端子を備えた二次電池を提供することである。
　本願発明者は、従来技術の延長線上で対応するのではなく、新たな方向で対処することによって上記課題の解決を試みた。その結果、上記主たる目的が達成された二次電池の発明に至った。
　本発明では、電極組立体、および、それを収納する外装体を有して成る二次電池であって、
　外装体には、絶縁材を介して接合された金属板が具備されており、その金属板が外部出力端子となった二次電池が提供される。
　本発明の二次電池は、より好適な外部出力端子を備えている。
　具体的には、本発明では、金属板が絶縁材を介して外装体に貼り付けられることで外部出力端子が形成されているところ、“カシメ”られてはいない。つまり、金属板を外装体に貼り付けるに際して、金属板が変形するほどの大きな力は金属板に加えられていない。したがって、本発明に係る外部出力端子では、所望の封止力を供しつつも絶縁材が極端に薄くなったり、切れたりする虞が減じられており、より好適な二次電池がもたらされる。
図１は、電極組立体の構成を模式的に示した断面図である（図１（Ａ）：非巻回の平面積層型、図１（Ｂ）：巻回型）。 図２は、本発明の一実施形態に係る二次電池の外部出力端子の構成を示す模式的断面図である（図２（Ａ）：金属板の外側配置、図２（Ｂ）：金属板の内側配置）。 図３は、外装体の構成を説明するための一実施形態に係る二次電池の模式的断面図である（図３（Ａ）：金属板の外側配置、図３（Ｂ）：金属板の内側配置）。 図４は、外装体の構成を説明するための一実施形態に係る二次電池の模式的断面図である。 図５は、本発明の一実施形態に係る二次電池の模式的断面図である（図５（Ａ）：巻回型の電極組立体／外装体のカップ状部材に外部出力端子の設置、図５（Ｂ）：巻回型の電極組立体／外装体の蓋状部材に外部出力端子の設置）。 図６は、外装体に対して内側に位置付けられた外部出力端子の態様を説明するための模式的断面図である。 図７は、外装体に対して内側に位置付けられた外部出力端子の変更態様を説明するための模式的断面図である。 図８は、外装体に対して外側に位置付けられた外部出力端子の態様を説明するための模式的断面図である。 図９は、外装体に対して外側に位置付けられた外部出力端子の変更態様を説明するための模式的断面図である。 図１０は、外部出力端子のベント機能を説明するための模式的断面図である。 図１１は、「外装体の薄肉態様」を説明するための模式的断面図である。 図１２は、「特異な絶縁材構成の態様」を説明するための模式的断面図である。 図１３は、「絶縁材の特異的な厚み態様」を説明するための模式的断面図である。 図１４（Ａ）～（Ｃ）は、外部出力端子の配置バリエーションを説明するための模式的断面図である。 図１５（ａ）～（ｄ）は、ボタン型・コイン型および角型の種々の形態の二次電池を例示説明するための模式的斜視図である。 図１６（ａ）～（ｄ）は、外部出力端子の金属板の種々の形状（円形および四角形・矩形）を例示説明するための模式的斜視図である。 図１７は、絶縁に供する樹脂層を付加的に設けることを説明するための模式的断面図である。 図１８は、本発明のある変更態様を説明するための模式的断面図である。 図１９は、従前のリベット型の出力端子における構成を示した模式的断面図である（従来技術）。
　以下では、本発明の一実施形態に係る二次電池をより詳細に説明する。必要に応じて図面を参照して説明を行うものの、図面における各種の要素は、本発明の理解のために模式的かつ例示的に示したにすぎず、外観および／または寸法比などは実物と異なり得る。
　本明細書で直接的または間接的に説明される「断面視」は、二次電池を構成する電極組立体または電極構成層の積層方向に沿って二次電池を切り取った仮想的な断面に基づいている。同様にして、本明細書で直接的または間接的に説明される“厚み”の方向は、二次電池を構成する電極材の積層方向に基づいている。例えばボタン型またはコイン型などの「板状に厚みを有する二次電池」でいえば、“厚み”の方向は、かかる二次電池の板厚方向に相当する。本明細書で用いる「平面視」とは、かかる厚みの方向に沿って対象物を上側または下側からみた場合の見取図に基づいている。
　また、本明細書で直接的または間接的に用いる“上下方向”および“左右方向”は、それぞれ図中における上下方向および左右方向に相当する。特記しない限り、同じ符号または記号は、同じ部材もしくは部位または同じ意味内容を示すものとする。ある好適な態様では、鉛直方向下向き（すなわち、重力が働く方向）が「下方向」に相当し、その逆向きが「上方向」に相当すると捉えることができる。
　本明細書で言及する各種の数値範囲は、「未満」や「より多い／より大きい」などの特段の用語が付されない限り、下限および上限の数値そのものも含むことを意図している。つまり、例えば１～１０といった数値範囲を例にとれば、下限値の“１”を含むと共に、上限値の“１０”も含むものとして解釈され得る。
［二次電池の基本構成］
　本明細書でいう「二次電池」は、充電および放電の繰り返しが可能な電池のことを指している。従って、本発明に係る二次電池は、その名称に過度に拘泥されるものでなく、例えば蓄電デバイスなども対象に含まれ得る。
　本発明に係る二次電池は、正極、負極及びセパレータを含む電極構成層が積層した電極組立体を有して成る。図１には電極組立体１０を例示している。図示されるように、正極１と負極２とはセパレータ３を介して積み重なって電極構成層５を成しており、かかる電極構成層５が少なくとも１つ以上積層して電極組立体１０が構成されている。二次電池ではこのような電極組立体が電解質（例えば非水電解質）と共に外装体に封入されている。なお、電極組立体の構造は平面積層構造（図１（Ａ）参照）に必ずしも限定されず、例えば、正極、負極および正極と負極との間に配置されたセパレータを含む電極ユニット（電極構成層）をロール状に巻回した巻回構造（図１（Ｂ）参照）を有していてもよい。つまり、電極組立体１０は、例えば図１（Ａ）に示すように、電極構成層５が互いに積み重なるように積層した構成を有していてよい。あるいは、電極組立体１０は、例えば図１（Ｂ）に示すように、帯状に比較的長く延在する電極構成層５がロール状に巻回された巻回構造を有していてもよい。また例えば、電極組立体は、正極、セパレータおよび負極を長いフィルム上に積層してから折りたたんだ、いわゆるスタック・アンド・フォールディング型構造を有していてもよい。
　正極は、少なくとも正極材層および正極集電体から構成されている。正極では正極集電体の少なくとも片面に正極材層が設けられており、正極材層には電極活物質として正極活物質が含まれている。例えば、電極組立体における複数の正極は、それぞれ、正極集電体の両面に正極材層が設けられているものでよいし、あるいは、正極集電体の片面にのみ正極材層が設けられているものでもよい。
　負極は、少なくとも負極材層および負極集電体から構成されている。負極では負極集電体の少なくとも片面に負極材層が設けられており、負極材層には電極活物質として負極活物質が含まれている。例えば、電極組立体における複数の負極は、それぞれ、負極集電体の両面に負極材層が設けられているものでよいし、あるいは、負極集電体の片面にのみ負極材層が設けられているものでもよい。
　正極および負極に含まれる電極活物質、即ち、正極活物質および負極活物質は、二次電池において電子の受け渡しに直接関与する物質であり、充放電、すなわち電池反応を担う正負極の主物質である。より具体的には、「正極材層に含まれる正極活物質」および「負極材層に含まれる負極活物質」に起因して電解質にイオンがもたらされ、かかるイオンが正極と負極との間で移動して電子の受け渡しが行われて充放電がなされる。正極材層および負極材層は特にリチウムイオンを吸蔵放出可能な層であってよい。つまり、本発明に係る二次電池は、非水電解質を介してリチウムイオンが正極と負極との間で移動して電池の充放電が行われる非水電解質二次電池となっていてよい。充放電にリチウムイオンが関与する場合、本発明に係る二次電池は、いわゆる“リチウムイオン電池”に相当し、正極および負極がリチウムイオンを吸蔵放出可能な層を有する。
　正極材層の正極活物質は例えば粒状体から構成されるところ、粒子同士のより十分な接触と形状保持のためにバインダーが正極材層に含まれていてよい。更には、電池反応を推進する電子の伝達を円滑にするために導電助剤が正極材層に含まれていてもよい。同様にして、負極材層の負極活物質は例えば粒状体から構成されるところ、粒子同士のより十分な接触と形状保持のためにバインダーが含まれていてよく、電池反応を推進する電子の伝達を円滑にするために導電助剤が負極材層に含まれていてもよい。このように、複数の成分が含有されて成る形態ゆえ、正極材層および負極材層はそれぞれ“正極合材層”および“負極合材層”などと称すこともできる。
　正極活物質は、リチウムイオンの吸蔵放出に資する物質であってよい。かかる観点でいえば、正極活物質は例えばリチウム含有複合酸化物であってよい。より具体的には、正極活物質は、リチウムと、コバルト、ニッケル、マンガンおよび鉄から成る群から選択される少なくとも１種の遷移金属とを含むリチウム遷移金属複合酸化物であってよい。つまり、本発明に係る二次電池の正極材層においては、そのようなリチウム遷移金属複合酸化物が正極活物質として好ましくは含まれている。例えば、正極活物質はコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウム、または、それらの遷移金属の一部を別の金属で置き換えたものであってよい。このような正極活物質は、単独種として含まれてよいものの、二種以上が組み合わされて含まれていてもよい。
　正極材層に含まれる得るバインダーとしては、特に制限されるわけではないが、ポリフッ化ビニリデン、ビニリデンフルオライド－ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビニリデンフルオライド－テトラフルオロエチレン共重合体およびポリテトラフルオロエチレンなどから成る群から選択される少なくとも１種を挙げることができる。正極材層に含まれる得る導電助剤としては、特に制限されるわけではないが、サーマルブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラックおよびアセチレンブラック等のカーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブおよび気相成長炭素繊維等の炭素繊維、銅、ニッケル、アルミニウムおよび銀等の金属粉末、ならびに、ポリフェニレン誘導体などから選択される少なくとも１種を挙げることができる。
　正極材層の厚み寸法は、特に制限されるわけではないが、１μｍ以上３００μｍ以下であってよく、例えば５μｍ以上２００μｍ以下である。正極材層の厚み寸法は二次電池内部での厚みであり、任意の１０箇所における測定値の平均値を採用してよい。
　負極活物質は、リチウムイオンの吸蔵放出に資する物質であってよい。かかる観点でいえば、負極活物質は例えば各種の炭素材料、酸化物、および／または、リチウム合金などであってよい。
　負極活物質の各種の炭素材料としては、黒鉛（天然黒鉛、人造黒鉛）、ハードカーボン、ソフトカーボン、ダイヤモンド状炭素などを挙げることができる。特に、黒鉛は電子伝導性が高く、負極集電体との接着性が優れる。負極活物質の酸化物としては、酸化シリコン、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛および酸化リチウムなどから成る群から選択される少なくとも１種を挙げることができる。負極活物質のリチウム合金は、リチウムと合金形成され得る金属であればよく、例えば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ａｇ、Ｂａ、Ｃａ、Ｈｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｔｅ、Ｚｎ、Ｌａなどの金属とリチウムとの２元、３元またはそれ以上の合金であってよい。このような酸化物は、その構造形態としてアモルファスとなっていてよい。結晶粒界または欠陥といった不均一性に起因する劣化が引き起こされにくくなるからである。
　負極材層に含まれる得るバインダーとしては、特に制限されるわけではないが、スチレンブタジエンゴム、ポリアクリル酸、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド系樹脂およびポリアミドイミド系樹脂から成る群から選択される少なくとも１種を挙げることができる。負極材層に含まれる得る導電助剤としては、特に制限されるわけではないが、サーマルブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラックおよびアセチレンブラック等のカーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブおよび気相成長炭素繊維等の炭素繊維、銅、ニッケル、アルミニウムおよび銀等の金属粉末、ならびに、ポリフェニレン誘導体などから選択される少なくとも１種を挙げることができる。なお、負極材層には、電池製造時に使用された増粘剤成分（例えばカルボキシルメチルセルロース）に起因する成分が含まれていてもよい。
　負極材層の厚み寸法は、特に制限されるわけではないが、１μｍ以上３００μｍ以下であってよく、例えば、５μｍ以上２００μｍ以下である。負極材層の厚み寸法は二次電池内部での厚みであり、任意の１０箇所における測定値の平均値を採用してよい。
　正極および負極に用いられる正極集電体および負極集電体は電池反応に起因して電極活物質で発生した電子を集めたり供給したりするのに資する部材である。このような電極集電体は、シート状の金属部材であってよい。また、このような電極集電体は多孔または穿孔の形態を有していてよい。例えば、集電体は金属箔、パンチングメタル、網またはエキスパンドメタル等であってよい。正極に用いられる正極集電体は、アルミニウム、ステンレスおよびニッケル等から成る群から選択される少なくとも１種を含んだ金属箔から成るものが好ましく、例えばアルミニウム箔であってよい。一方、負極に用いられる負極集電体は、銅、ステンレスおよびニッケル等から成る群から選択される少なくとも１種を含んだ金属箔から成るものが好ましく、例えば銅箔であってよい。
　正極集電体および負極集電体の各厚み寸法は、特に制限されるわけではないが、１μｍ以上１００μｍ以下であってよく、例えば１０μｍ以上７０μｍ以下である。正極集電体および負極集電体の厚み寸法は二次電池内部での厚みであり、任意の１０箇所における測定値の平均値を採用してよい。
　正極および負極に用いられるセパレータは、正負極の接触による短絡防止および電解質保持などの観点から設けられる部材である。換言すれば、セパレータは、正極と負極と間の電子的接触を防止しつつイオンを通過させる部材であるといえる。例えば、セパレータは多孔性または微多孔性の絶縁性部材であり、その小さい厚みに起因して膜形態を有していてよい。あくまでも例示にすぎないが、ポリオレフィン製の微多孔膜がセパレータとして用いられてよい。この点、セパレータとして用いられる微多孔膜は、例えば、ポリオレフィンとしてポリエチレン（ＰＥ）のみ又はポリプロピレン（ＰＰ）のみを含んだものであってよい。更にいえば、セパレータは、“ＰＥ製の微多孔膜”と“ＰＰ製の微多孔膜”とから構成される積層体であってもよい。セパレータの表面が無機粒子コート層および／または接着層等により覆われていてもよい。セパレータの表面が接着性を有していてもよい。なお、本発明において、セパレータは、その名称によって特に拘泥されるべきでなく、同様の機能を有する固体電解質、ゲル状電解質、および／または絶縁性の無機粒子などであってもよい。
　セパレータの厚み寸法は、特に制限されるわけではないが、１μｍ以上１００μｍ以下であってよく、例えば２μｍ以上２０μｍ以下である。セパレータの厚み寸法は二次電池内部での厚み（特に正極と負極との間での厚み）であり、任意の１０箇所における測定値の平均値を採用してよい。
　本発明の二次電池では、正極、負極およびセパレータを含む電極構成層から成る電極組立体が電解質と共に外装体に封入されていてよい。電解質は電極（正極および／または負極）から放出された金属イオンの移動を助力することができる。電解質は有機電解質および有機溶媒などの“非水系”の電解質であってよく、または水を含む“水系”の電解質であってもよい。正極および負極がリチウムイオンを吸蔵放出可能な層を有する場合、電解質は有機電解質・有機溶媒などを含んで成る“非水系”の電解質であることが好ましい。すなわち、電解質が非水電解質となっていることが好ましい。電解質では電極（正極および／または負極）から放出された金属イオンが存在することになり、それゆえ、電解質は電池反応における金属イオンの移動を助力することになる。なお、電解質は液体状またはゲル状などの形態を有していてよい。
　非水電解質は、溶媒と溶質とを含む電解質である。具体的な非水電解質の溶媒としては、少なくともカーボネートを含んで成るものであってよい。かかるカーボネートは、環状カーボネート類および／または鎖状カーボネート類であってもよい。特に制限されるわけではないが、環状カーボネート類としては、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）およびビニレンカーボネート（ＶＣ）から成る群から選択される少なくとも１種を挙げることができる。鎖状カーボネート類としては、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）およびジプロピルカーボネート（ＤＰＣ）から成る群から選択される少なくも１種を挙げることができる。あくまでも例示にすぎないが、非水電解質として環状カーボネート類と鎖状カーボネート類との組合せが用いられてよく、例えばエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合物を用いてよい。また、具体的な非水電解質の溶質としては、例えば、ＬｉＰＦ６および／またはＬｉＢＦ４などのＬｉ塩などが用いられてよい。
　二次電池の外装体は、正極、負極およびセパレータを含む電極構成層が積層した電極組立体を収納する又は包み込むことができる部材である。後述するが、本発明において、外装体は、非ラミネート構成を有する金属外装体であってよい。
［本発明の二次電池の特徴］
　本発明の二次電池は、その外部出力端子の構成に特徴を有している。つまり、二次電池において外部機器との接続に供する出力端子の構成の点で特徴を有している。具体的には、外装体には、絶縁材を介して接合された金属板が具備されており、その金属板が外部出力端子となっている。
　図２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、本発明の二次電池において、外部出力端子６０は、金属板６２と絶縁材６４とから少なくとも構成されている。外装体５０には開口部５５が設けられており、その開口部５５の周囲に位置する外装体表面上に絶縁材６４を介して金属板６２が配置されている。
　好ましくは絶縁材６４の接合性に起因して、金属板６２は絶縁材６４を介して外装体５０に貼り付けられている。外装体５０に設けられた開口部５５の周囲領域にて金属板６２が絶縁材６４を介して外装体５０に接合されているといえる。金属板には、電極組立体から延在するタブが接続されている。より具体的には、図３に示すように、電極組立体から延在するタブ７０が、開口部５５に設けられた金属板６２に取り付けられている。つまり、電極組立体から延在する正極または負極のいずれか一方の導電タブ７０が外装体５０の金属板６２の内側面に対して接続されている。特に、図３（Ａ）に示すように金属板６２が外装体５０の外側に位置付けられている場合では、タブ７０が外装体５０の開口部５５を介して金属板６２に取り付けられている。
　タブ７０は、電極組立体の電極集電体から成るものであってよい。つまり、タブ７０は、電極集電体のうち電極材が設けられていない部分から成るものであってよい。あるいは、タブ７０は、電極組立体（特に、その電極）に設けられた集電リードであってよい。かかる集電リードは、導電性を有しており、例えば金属から成るところ、薄肉形態および／または長尺形態を有していてよい。このような導電性を有するタブは、可撓性を有しており、後述するベント機構に資するべく、撓んだような形態および／または曲げられた形態で設けられてよい。
　絶縁材６４は、外装体表面上において開口部５５の周縁に沿うように設けられていてよい。より好適な絶縁に供すべく、絶縁材６４は金属板６２よりも外側の領域まで広がるように設けられていてよい。つまり、例えば図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、金属板６２から外側へとはみ出すように絶縁材６４が外装体５０に設けられていてよい。同様に、より好適な絶縁に供すべく、絶縁材６４は、外装体５０の開口部５５の縁を超えるようにより内側にも設けられてもよい。つまり、例えば図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、外装体５０にて開口部５５を形造っている縁部分５５ａを超えるように絶縁材６４が内側に延在していてよく、それゆえ絶縁材６４の一部が開口部５５の領域に及んでいてもよい。
　金属板６２は外装体に沿う形状であってよい。例えば、金属板６２は外装体５０の形に沿うように図面における横方向に並行に構成されている。つまり、図示されるような断面視において、金属板６２と、それが設けられている外装体５０の面とが互いに並行な配置関係または形態を有していてよい。また、絶縁材も外装体に沿う形の形状で構成されていてよい。例えば、金属板６２と同様、絶縁材６４は外装体５０の形に沿うように図面における横方向に並行に構成されている。つまり、図示されるような断面視において、絶縁材６４と、それが設けられている外装体５０の面とが互いに並行な配置関係または形態を有していてよい。
　このように金属板を絶縁材を介して金属外装体に貼り付けた比較的シンプルな構造ゆえ、従前のリベット型の出力端子に比べ、簡易かつ安価な二次電池となり易い。また、本発明における外部出力端子は、封止に要するスペースも小さく、それゆえ電池小型化に寄与し、エネルギー密度向上にも寄与し得る。
　本発明における外部出力端子は、いわゆる“カシメ”構成を含んでいない（以下では、そのようにカシメを含んでいない端子の構成を「非カシメ構成」とも称する）。つまり、絶縁材を介して金属板を外装体に貼り付けるに際しては、その金属板が変形するほどの大きな力は加えられていない。よって、所望の封止力を供しつつも絶縁材が極端に薄くなったり、切れたりする虞は減じられている。つまり、本発明における外部出力端子では、所望の絶縁が損なわれるような不都合な事象は抑制されている。
　本発明における金属板は非カシメ金属板となっている。また、そのような非カシメ金属板ゆえ、例えば、断面視にて金属板が同一平面上に延在している。端的にいえば、外部出力端子の金属板は、全体として曲げ形状を有しておらず、平板状の形態を有している。図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、外部出力端子を成す金属板６２の断面視形状が例えば矩形状になっている。このような金属板は、加圧変形の履歴を受けておらず、材質の観点からより長期の安定性がもたらされ易い。つまり、二次電池の長期使用に適した外部出力端子となり易い。
　金属板は、その材質に特に制限はなく、例えば、アルミニウム、ニッケル、ステンレス（ＳＵＳ）および銅から成る群から選択される少なくとも１種であってよい。金属板が、異なる金属材質から成る複数の層を有していてもよい。金属板の平面視形状は特に制限はなく、例えば円形であってよく、あるいは四角形などを含む矩形であってもよい。金属板の表面に適当な表面処理がなされていてもよい。なお、本明細書における「ステンレス」は、例えば「ＪＩＳ Ｇ ０２０３　鉄鋼用語」に規定されているステンレス鋼のことを指しており、クロムまたはクロムとニッケルとを含有させた合金鋼であってよい。
　また、本発明の一実施形態では、非カシメ構成ゆえ、例えば断面視において絶縁材も同一平面上に延在していてよい。つまり、外部出力端子における絶縁材の断面視形状が、曲げ形状となっておらず、例えば矩形状になっていてよい。図２（Ａ）および２（Ｂ）に示すように、絶縁材６４の厚みが実質的に一定となっていてよい。このような絶縁材は、外部出力端子の設置に際して加圧変形の作用がより減じられた絶縁材といえる。
　絶縁材６４の材質は、“絶縁性”および“接合性”を呈すのであれば特に制限はない。絶縁材６４は樹脂材を含んで成るものであってよい。例えば、絶縁材６４は熱可塑性樹脂を含んで成るものであってよい。あくまでも１つの具体的な例示にすぎないが、絶縁材は、ポリエチレンおよび／またはポリプロピレンなどのポリオレフィンを含んで成るものであってよい。
　絶縁材６４はフィルム形態を有していてよい。つまり、絶縁材６４は膜形態、即ち、薄い形態を有していてよい。例えば、最終形状に近い形態を有するフィルム状の絶縁材前駆体を用いて絶縁材６４が設けられてもよい。
　本発明の二次電池において、外装体５０は好ましくは金属外装体である。例えば図４ならびに図５（Ａ）および５（Ｂ）に示すように、外装体５０として金属外装体は、カップ状部材５２および蓋状部材５４の２パーツ構成を有していてよい。本明細書における「カップ状部材」は、胴部に相当する側面部とそれに連続する主面部（典型的な態様では、例えば底部）を有して成り、内側に中空部が形成されるような部材を意味している。本明細書における「蓋状部材」は、そのようなカップ状部材に対して蓋をするように設けられる部材を意味している。蓋状部材は、例えば同一平面状に延在する単一部材（典型的には平板状の部材）であってよい。外装体においては、蓋状部材の外縁部分とカップ状部材の側面部の上端部分とが互いに合わさるように蓋状部材とカップ状部材とが組み合わされてよい。
　本発明の二次電池において、金属外装体は、非ラミネート構成を有していることが好ましい。つまり、好ましくは外装体が全体としてラミネート構成を有していない。よって、本発明において金属外装体は、例えば金属シート／融着層／保護層のラミネート部材などとはなっていない。本発明における金属外装体が、いわゆるラミネートフィルムから成るようなパウチに相当するソフトケース型電池の外装体とは異なっているといえる。
　好ましくは、金属外装体は、金属単一部材から成る構成を有している。例えば、金属外装体は、ステンレス（ＳＵＳ）、アルミニウムなどの金属から成る単一部材であってよい。ここでいう「金属単一部材」とは、広義には、外装体がいわゆるラミネート構成を有さないことを意味しており、狭義には、外装体が実質的に金属のみから成る部材となっていることを意味している。したがって、実質的に金属のみから成る部材となるのであれば、金属外装体の表面に適当な表面処理がなされていてもよい。例えば、そのような金属外装体をその厚み方向に切断した切断面においては、表面処理などが為されている部分を除き、単一の金属層を確認できる。
　非ラミネート構成ゆえ、金属外装体は、比較的薄い厚さを有し得る。例えば、本発明における金属外装体は、その厚さ寸法が５０μｍ以上２００μｍ未満であってよく、例えば、５０μｍ以上１９０μｍ以下、５０μｍ以上１８０μｍ以下、あるいは、５０μｍ以上１７０μｍ以下などであってよい。このような薄い外装体は、二次電池の小型化やエネルギー密度向上に寄与するところ、本発明ではその外装体の“薄さ”に起因する不都合な事象は抑制されている。これにつき詳述しておく。従前のリベット型の外部出力端子では、上述したように、“カシメ”に伴う圧縮力に起因して外装体５０’のエッジ近傍に存在する絶縁部９０’の領域９５’が極端に薄くなったり、切れたりする虞がある（図１９参照）。特に、このような不都合な事象は、外装体５０’の厚さが小さくなればなるほど顕在化しやすい。外装体５０’がより薄くなれば、絶縁部９０’の領域９５’を局所的により薄くする応力やそれに切れをもたらす応力がより集中する傾向となるからである。この点、本発明では、非カシメ構成ゆえ、金属外装体の厚さが薄くても、そのような不都合な事象は引き起こされない。つまり、本発明における外部出力端子では、所望の封止力を損なうことなく二次電池の小型化やエネルギー密度の向上を図ることが可能となっている。
　金属外装体がカップ状部材および蓋状部材から成る場合、カップ状部材と蓋状部材とが互いに接合で気密封止されていてよい。つまり、カップ状部材と蓋状部材とがカシメられておらず、それゆえ、カシメによる気密封止がなされていなくてよい。これにより、カシメ接合がなされている外装体を備えた二次電池よりも、省スペース化が図られた二次電池となり易い。つまり、カップ状部材と蓋状部材との非カシメ形態は、二次電池の小型化およびエネルギー密度向上に好適に寄与する。
　ある好適な態様では、外部出力端子は正極および負極の一方であり、外装体は正極および負極の他方である。これにより、二次電池の部品点数を減らすことができ、セル厚み方向において出力に必要なスペースが上下面に端子板を設ける場合と比べ半減され得る。
　例えば、二次電池の正極側が外部出力端子の金属板にのみ設けられる一方、その二次電池の負極側は外装体のいずれの領域にも設けることができる。つまり、正極側のみに金属板の外部出力端子を採用し、負極側は金属外装体のいずれの場所からも外部接続をとることが可能となっていてよい。このように端子板（すなわち、金属板）を用いて出力する方を正極とすると、金属外装体（すなわち、全体として金属“缶”を成す側）は負極となる。よって、正極に比べて負極面積を大きく設計するリチウムイオン電池として仮に電極が缶内装に接触した場合であっても大きな短絡を引き起こす虞は低減され得る。
　本発明は、種々の態様で具現化できる。以下それについて説明する。
（外装体の内側に位置する外部出力端子）
　かかる態様は、外部出力端子が外装体に対して内側に位置付けられた態様である。図６に示すように、かかる態様では金属板６２が外装体５０の内側に位置付けられている。絶縁材６４が外装体５０の内側に配置されているところ、金属板６２がその絶縁材６４を介して外装体５０の内側に貼り付けられているといえる。かかる態様では、外装体の外側表面レベルよりも内側に金属板が位置付けられるので、二次電池は、その外部出力端子の箇所が凹んだ形態を有し得る。
　外部出力端子が外装体の内側に位置付けられる場合、従前のリベット型の出力端子に比べ、外装体の外側への突出はなく、その分だけ電池のエネルギー密度の向上を図り易い。また、外部出力端子が外装体の内側に位置付けられる態様は、二次電池と接続される外部機器側の接続箇所が凸部を有する場合に好適となり、二次電池の設計自由度の向上に寄与し得る。
　図７に示すように、かかる態様では金属板６２の外側面に金属部材６７が更に設けられてもよい。二次電池において外部機器との接続がより容易になる可能性が高くなるからである。金属部材６７は金属板６２に直接設けられていてよい。金属部材６７に対して、電極組立体から延在するタブが接続されていてよい。かかる金属部材６７は金属板６２よりも厚みが大きいものであってよい。また、図示するように、金属部材６７の外側表面は、外装体５０の外側面と実質的に同一レベルとなっていてよい。このように金属部材６７が設けられることによって、外部出力端子において外部機器との接続容易化が助力され得る。かかる金属部材６７の材質は、金属板６２と同じであってよく、あるいは、異なっていてもよい。
（外装体の外側に位置する外部出力端子）
　かかる態様は、外部出力端子が外装体の外側に対して位置付けられた態様である。図８に示すように、かかる態様では金属板６２が外装体５０の外側に位置付けられている。絶縁材６４が外装体５０の外側に設けられているところ、金属板６２がその絶縁材６４を介して外装体５０の外側に貼り付けられているといえる。かかる態様では、外装体の外側表面レベルよりも外側に金属板が位置付けられるので、二次電池は、その外部出力端子の箇所が凸状に隆起した形態を有することになる。
　外部出力端子が外装体の外側に位置付けられる場合、従前のリベット型の出力端子に比べ、外装体の内側への突出はなく、その分だけ電極組立体を大きく設けることができる。つまり、電池エネルギー密度の向上を図り易い。また、外部出力端子が外装体の外側に位置付けられる態様は、二次電池と接続される外部機器側の接続箇所が凹部を有する場合に好適であり、二次電池の設計自由度の向上に寄与し得る。
　図９に示すように、金属板６２の内側面に金属部材６７が更に設けられていてもよい。外部出力端子において内部の端子との接続がより容易になる可能性が高くなるからである。金属部材６７は金属板６２に直接設けられていてよい。金属部材６７に対して、電極組立体から延在するタブが接続されていてよい。かかる金属部材６７は金属板６２よりも厚みが大きいものであってよい。図示するように、例えば、金属部材６７の内側表面は、外装体５０の内側面と実質的に同一レベルとなっていてよい。このように金属部材６７が設けられることによって、外部出力端子において内部の端子との接続容易化が助力され得る。金属部材６７の材質は、金属板６２と同じであってよく、あるいは、異なっていてもよい。
　本願発明者は、外部出力端子が外側に位置付けられた二次電池に関して、使用時の安全性を向上できる余地があるとの視点に立ち鋭意検討を重ねた。その結果、外部出力端子をベント部材として積極的に利用することを見出し、より好適なベント機構（以下では「ベント機能」とも称する）を備えた電池を得るに至った。具体的には、外装体の外側に位置する外部出力端子では、二次電池の上昇したセル内圧に起因して、外装体および／または金属板に対する絶縁材の接合箇所が剥離可能となっていてよい。かかる場合、充放電などの電池使用に伴ってセル内圧が過度に高くなった際に金属板６２が開くことが可能となり（図１０参照）、外部出力端子を異常時のガス抜き機構として利用できる。つまり、かかる態様は、金属板が絶縁材を介して外装体の外側に接合されているところ、セル内圧上昇時に絶縁材の接合面が最初に剥がれて内部圧を減じることが可能となっている。また、電池の異常発熱や外部からの加熱によって電池温度が上昇した際に絶縁材が溶融することで接合面が剥がれ、電池内部が過度に高圧になる前に安全に減圧することができる。よって、このような二次電池は、電池設計としてベントを別途設ける必要のない点で利点を有する。
　ベント機能を効果的に発動させるためには、金属板は、絶縁材以外の部材で固定されていない状態が好ましい。また、電極組立体から金属板に接続するためのタブ７０、すなわち、導電タブとしては、図１０に示されるように金属板６２が開くのに追従できるものが好ましい。
　外部出力端子が関連するベント機構について詳述しておく。充放電などの電池使用に伴ってセル内圧が高くなると、セル内圧に起因して金属板６２が受ける力も高くなる。本発明のある好適な態様では、セル内圧が必要以上に高くなった際、金属板６２が受ける力は、金属板６２と外装体５０との接合力（つまり、絶縁材６４を介した金属板６２の外装体５０への接合力）を超え、金属板６２の少なくとも一部が外装体５０から外れることができる。例えば、外装体５０の開口部５５に対して蓋がされるように金属板６２が設けられているところ、金属板６２は蓋が開くように変位できる（図１０参照）。このような金属板６２の開きによって、外装体内部の過剰なガスが外装体の外部へと放出され、意図しない電池爆発などのより重大な事故を未然に防止できる。
　本明細書において「セル内圧」とは、広義には、二次電池の外装体の内部における圧力のことを意味している。狭義には、「セル内圧」は、電極組立体を備え、気密状態にされた外装体の内部の圧力（特に電池使用時の内部圧）のことを意味している。なお、本態様における「絶縁材」は、上述のようにベント機構に資するものであり、セル内圧の異常時に剥離できる絶縁材、すなわち、剥離可能絶縁材と称すことができる。
　ベント機構において金属板６２がより好適に開くように、金属板６２に接続されているタブ７０は“遊び”を有していてよい。つまり、金属板６２に接続されているタブ７０の長さに余裕がないと、タブの存在自体が金属板６２の開きに対する抵抗となってしまい、異常時に金属板６２がうまく開かない虞がある。この点、本発明に係るベント機構では、電極組立体１０と金属板６２との間のタブ７０の長さが、金属板６２の開きを不都合に阻害しない程度に比較的長くなっていてよい（特に、従前におけるタブ長さよりも長くなっていてよい）。つまり、金属板６２と電極組立体１０との間で金属板６２の開きを阻害する過度な張力が働かない長さをタブ１５が有していてよい。
　例えば図５（Ａ）および５（Ｂ）の例示態様でいえば、電極組立体１０から延出するタブ７０が撓みを伴って金属板６２に設けられている。また、図５（Ａ）および５（Ｂ）の例示態様で示すように、タブ７０は屈曲するような曲げ形態を有していてよい（例えば、タブの端部では折れ曲がるような形態を有していてよい）。このような撓みおよび／または曲げの形態を有するタブ７０によって、ベント機構としての金属板６２の開きが不都合に阻害されることが抑制され得る。
　ベント機構では金属板６２がより好適に開くように、上昇したセル内圧に起因して外装体５０が変位できるようになっていてよい。つまり、セル内圧が異常に高くなった時、外装体５０がひずむ又は撓むように変形し、金属板６２が外装体５０から外れ易くなるようになってよい。このように外装体がひずむ又は撓むように変形することによって金属板６２が開くベント機構がより好適に機能し易くなる。例えば、外装体のうち金属板が配置されている面を供する外装部分が上昇したセル内圧に起因して少なくとも部分的に変位可能となっていてよい。図５（Ａ）および５（Ｂ）に示す例示態様でいえば、外装体５０の構成面のうち金属板６２が配置されている面を有する外装部分５６がひずむ又は撓むように変形でき、それによって、金属板６２が外装体５０から外れ易くなっていてよい。なお、図５（Ａ）では、外装体５０のカップ状部材５２の主面部５２Ａに開口部５５が設けられて金属板６２が配置されているところ、当該主面部５２Ａが上昇したセル内圧に起因して変位可能となっていてよい。一方、図５（Ｂ）では、外装体５０の蓋状部材５４に開口部５５が設けられて金属板６２が配置されているところ、上昇したセル内圧に起因して蓋状部材５４が変位可能となっていてよい。蓋状部材５４は、それ単独で「金属板６２が配置されている面を供する外装部分５６」を成すので、変位可能な部材として設けやすい。
（外装体の薄肉態様）
　かかる態様は、外装体の一部が薄肉形態を有している態様である。具体的には、外装体の構成面のうち金属板が配置されている面を供する外装部分が、薄肉形態を有している。
　例えば、図１１に示されるように、外装体５０の構成面のうち金属板６２が配置されている面を備える外装部分５６の厚みが、金属板６２の厚みよりも小さくなっている。つまり、外部出力端子６０が設けられている外装部分５６の厚みが、金属板６２の厚みよりも小さくなっている。このような態様では、セル内圧が過度に高くなる等の異常時に、当該外装部分５６がひずむ又は撓むように変形し易くなり、金属板６２が外装体５０から外れるように変位できる。つまり、金属板６２が開くベント機構がより好適に機能し易くなる。
　金属板が配置されている面を有する外装部分が当該金属板よりも剛性が低くなっていてもよい。逆にいえば、金属板の方が、それが配置される面を有する外装部分よりも相対的に剛性が高くなっていてよい。このような剛性の違いは、より好適なベント機構の実現に資する。セル内圧が過度に高くなる等の異常時に、金属板はその高い剛性に起因して変形し難くなっている一方、金属板が配置される面を構成する外装部分は変形できるので、絶縁材の接合面が剥がれ易くなり、金属板６２が開き易くなる。
　あくまでも１つの例示にすぎないが、金属板が配置されている面を成す外装部分５６の厚みは１７０μｍ以下であってよい。かかる外装部分の厚みが１７０μｍ以下になると、セル内圧が過度に高くなる等の異常時に外装体が変形し易くなり、ベント機構として金属板６２が開き易くなる。換言すれば、当該外装部分の厚みが１７０μｍよりも大きくなると（例えば、２００μｍ以上の厚みなどになると）、異常時に外装体が変形し得ず、金属板６２の意図した開きが生じにくくなる。このような薄い外装部分の厚みの下限値は、特に制限はないものの、例えば５０μｍであってよい。
　なお、図５（Ａ）のように外装体５０のカップ状部材５２の主面部５２Ａに開口部５５が設けられて金属板６２が配置されている場合、当該主面部５２Ａが金属板６２の厚みよりも小さくなっていてよい。一方、図５（Ｂ）のように外装体５０の蓋状部材５４に開口部５５が設けられて金属板６２が配置されている場合、蓋状部材５４の厚みが金属板６２の厚みよりも小さくなっていてよい。蓋状部材５４は、それ単独で「金属板６２が配置されている面を供する外装部分５６」を成すので、厚みの小さい部材として設けやすく、それゆえ、ひずむ又は撓むように変形し易い部材となり易い。
（特異的な絶縁材構成の態様）
　かかる態様は、絶縁材が特異な構成を有している。具体的には、絶縁材は、互いに融点が異なる少なくとも２つの材質から構成されている。
　絶縁材は、例えば熱可塑性樹脂であってよく、相対的に低い融点を有する低融点樹脂層と、相対的に高い融点を有する高融点樹脂層とが互いに積層した積層構造を有していてよい。このように融点の互いに異なる樹脂層が絶縁材において設けられていると、電池の製造工程がより好適になるだけでなく、電池使用時においてもより好適なものとなり得る。製造工程時では、高融点樹脂層によって絶縁材のハンドリングを担保しつつも、低融点樹脂層によってより低い温度で金属板を外装体に接合させることができる。一方、電池使用に際して、セル温度が過度に上昇する等の異常が生じた場合、かかるセル温度上昇に起因して相対的に低い融点の樹脂層が溶融できる。よって、セル異常時では、絶縁材の接合面が剥がれ易くなり、金属板６２がより好適に開き易くなる。
　例えば、絶縁材が、高融点樹脂層を介して２層の低融点樹脂層が積層されたような構成を有していてよい。つまり、図１２に示すように、絶縁材６４が、相対的に高い融点を有する高融点樹脂層６５と、その高融点樹脂層を介在させた相対的に低い融点を有する低融点樹脂層６６とを含む構成（即ち、例えば図示される３層構成）を有していてよい。かかる場合、金属板６２と絶縁材６４との接合面および外装体５０と絶縁材６４との接合面は、低融点樹脂層が直接関与する界面を成す。よって、セル温度が過度に上昇する等の異常時において、低融点樹脂層の溶融が当該界面に直接的にもたらされ易く、接合面の剥がれが生じやすくなって金属板６２がより好適に開き易くなる。
　低融点樹脂層は、高融点樹脂層よりも相対的に低い融点を有している。一方、高融点樹脂層は、低融点樹脂層よりも相対的に高い融点を有している。例えば、異常時のセル温度をＴ℃とすると、低融点樹脂層は、その異常時のセル温度Ｔ℃よりも低い融点を有していてよく、高融点樹脂層は、異常時のセル温度Ｔ℃よりも高い融点を有していてよい。あくまでも１つの例示にすぎないが、異常時のセル温度Ｔ℃は、例えば１５０℃～２００℃程度である。
　低融点樹脂層と高融点樹脂層とは互いに異なる分子（例えば異なるモノマー単位）から構成されるものであってよい。あるいは、低融点樹脂層と高融点樹脂層とが互いに同一分子（例えば同じまたは同様のモノマー単位）に基づくものであってもよい。例えば、低融点樹脂層と高融点樹脂層との双方が同一のオレフィンをモノマー構成要素として含むものであってよい。この場合、低融点樹脂層と高融点樹脂層の物性、特に融点に差をつけるため、低融点樹脂層の材料と高融点樹脂層の材料との間でそれらの重合度、非結晶部分の割合を違うものとしてよい。同一のオレフィンとしては、例えば、エチレンまたはプロピレンなどであってよい。特定の理論に拘束されるわけではないが、重合度が相対的に高くなったり、および／または、非結晶部分の割合が相対的に少なくなったりすると（例えば結晶化度が相対的に高くなると）、樹脂層の材料が相対的に高い融点を有し易くなる。このような重合度や結晶化度の調整は常套的な手法を用いてよく、例えば重合反応における反応温度、圧力および／または触媒などを変更することによって調整できる。なお、ホモポリマーに限らず、低融点樹脂層と高融点樹脂層との双方の材料が同一のオレフィンをモノマー単位として含むコポリマーやターポリマーであってもよい。かかる場合、主モノマーとして同一のオレフィンが例えば５０モル％以上（全モノマー１００モル％基準）含まれていてよく、コモノマー（当該コモノマーはオレフィンであってよいし、そうでなくてもよい。また、このコモノマー自体も低融点樹脂層と高融点樹脂層との間で同じまたは同様であってもよい）の含有量が増すことにより樹脂層の材料が相対的に低い融点を有し易くなる。このようなホモポリマー、コポリマーまたはターポリマーのいずれであっても、低融点樹脂層および高融点樹脂層の樹脂材としては、互いに融点が異なる市販の樹脂材を用いることもできる。
　このような融点が異なる樹脂層から構成された絶縁材は、フィルム形態を有していてよい。例えば、絶縁材は、高融点樹脂層を介して２層の低融点樹脂層が積層された多層フィルムから成っていてよい。
（表面処理の態様）
　かかる態様は、絶縁材との接合に供する面に表面処理が施された態様である。具体的には、絶縁材と接合される外装体の接合面および／または金属板の接合面が表面処理面となっている。
　例えば図２に示すように、外装体５０の面のうち絶縁材６４と接合される面５０Ａ（以下、「外装体接合面」とも称する）が少なくとも表面処理された面となっていてよい。同様に、金属板６２の面のうち絶縁材６４と接合される面６２Ａ（以下、「金属板接合面」とも称する）が少なくとも表面処理された面となっていてよい。外装体接合面および／または金属板接合面が表面処理面になることで、外装体に対する金属板の接合状態がより好適になり得る。よって、本発明におけるベント機構がより意図した通りに機能し易くなる。つまり、セル内圧又はセル温度が過度には高くない非異常時に金属板６２が開いてしまうといった不都合な事象を抑制しつつ、本来想定した異常時に金属板６２が開く二次電池となり易くなる。
　表面処理は接合性を向上させる処理であってよく、例えば、外装体と絶縁材との接合および／または金属板と絶縁材との接合強度を上げる処理であってよい。より具体的には、洗浄、研磨および／または薬品による化学的処理、プラズマおよび／または紫外線などによる物理的処理、金属化合物層などを付与するプライマー処理、ならびに、めっき処理が上記接合面に施されていてよい。つまり、外装体接合面および／または金属板接合面が、洗浄処理面、研磨処理面、薬品処理面、プラズマ処理面、紫外線処理面、プライマー処理面、およびめっき処理面などから成る群から選択される少なくとも１種の面となっていてよい。これにより、ベント機構がより意図した通りに機能し易くなる。
　ある好適な態様では、外装体接合面および／または金属板接合面がプライマー処理面となっている。かかる場合、プライマー処理面を介して絶縁材と外装体とが互いに接合されたり、プライマー処理面を介して絶縁材と金属板とが互いに接合されたりしてよい。プライマー処理の方法としては、あくまでも１つの具体的な例示にすぎないが、クロメート処理のような金属酸化被膜を施す処理を含むものであってよい。
（絶縁材の特異的な厚み態様）
　かかる態様は、絶縁材の厚みが特異的な厚み形態を有している態様である。具体的には、絶縁材が非均一な厚みを有している。
　図１３に示すように、絶縁材６４は、例えば、金属板６２と外装体５０との間に挟まれた部分が相対的に肉薄形態となっていてよい。つまり、絶縁材６４は、全体として一定の厚みではなく、相対的に厚みが小さい肉薄部分６４ａと相対的に厚みが大きい肉厚部分６４ｂとを有する形態を有していてよい。特に、絶縁材６４の肉薄部分６４ａにおいて金属板６２が外装体５０側へと沈み込むような形態となっていると共に、その肉薄部分６４ａの両側または片側に肉厚部分６４ｂが存在するような形態となっていてよい。このような態様では、気密封止の点でより好適な外部出力端子がもたらされ易くなる。なお、このような絶縁材に鑑みていえば、本発明における絶縁材は、カシメはしないものの多少のエンボスや曲げがあってもよいといえる。
（平面視円形の二次電池）
　かかる態様では、二次電池の平面視形状が円形となっている。つまり、二次電池が外形の点でボタン型またはコイン型となっている。
　二次電池の平面視形状が円形ということは、正極および負極の積層方向に沿って電極組立体を上側または下側から捉えた際の電極組立体またはそれを内包する外装体の形状が略円形であることを意味している。
　ここでいう「円形（略円形状）」とは、完全な円形（すなわち単に“円”または“真円”）であることに限らず、それから変更されつつも当業者の認識として“丸い形”に通常含まれ得る形状も含んでいる。例えば、円・真円のみならず、その円弧の曲率が局所的に異なるものであってよく、さらには例えば楕円などの円・真円から派生した形状であってもよい。典型的な例でいえば、このような平面視円形の電池は、いわゆるボタン型またはコイン型の電池に相当する。
　本発明では、平面視形状が略円形となっている二次電池において外装体が“カシメ”られた形態を有していない。つまり、外部接続端子の端子領域および／または外装体のカップ状部材と蓋状部材との接合領域などにおいてカシメ構成が含まれていない。カシメ構成は、その分だけ体積が増すことになるところ、本発明の態様ではそれが無いので、小型化やエネルギー密度向上の点で好適な二次電池となり易い。
（端子位置のバリエーション）
　かかる態様は、外部出力端子の配置にバリエーションを有する態様である。図１４（Ａ）～（Ｃ）に示すように、本発明では、外装体５０における外部出力端子６０の配置は、種々の形態をとることができる。具体的には、図１４（Ａ）では、外部出力端子６０が外装体５０の上面・頂面に配置されており、図１４（Ｂ）では、外部出力端子６０が外装体５０の側面に配置されており、図１４（Ｃ）では、外部出力端子６０が外装体５０の下面・底面に配置されている。図１４（Ｂ）における外装体５０の形状が円柱である場合、金属板６２は外装体５０の側面の円形状に沿うように、曲率をもって接合している。このように外部出力端子の配置にバリエーションがあることは、二次電池の設計自由度の向上に寄与し得る。
　最後に、外部出力端子の形成手法について説明しておく。本発明に係る実施形態では、外部出力端子の形成手法は特に限定されず、いずれの手法であってもよい。例えば、絶縁材として熱可塑性樹脂を含んで成るものが用いられる場合、外装体に設けられた穴の周囲に絶縁材を介して金属板を配した後、加熱処理することで外部出力端子を形成できる。加熱処理では絶縁材を一旦溶融させることになり、それによって金属板を絶縁材を介して外装体に貼り付けることができる。なお、予め溶融させた絶縁材を外装体に塗布し、その塗布された絶縁材に金属板を配置することで外部出力端子を形成することもできる。
　外部出力端子においては、金属板とタブとが互いに接続されているが、例えばレーザ溶接などによってそれらを接続してよい。なお、金属ブロック６７が用いられ（図１０参照）、金属ブロック６７を介してタブ７０が金属板６２に溶接で接続される場合には、レーザ溶接処理がより容易に実施できる。また、金属ブロック６７を介してタブ７０をレーザ溶接するので、金属板６２に対して直接レーザ溶接する場合よりも溶け込みを深くすることができ、より強化な接続が得られ易い。さらには、レーザ溶接に際して金属ブロックがヒートシンクとして機能し、レーザ溶接に伴う熱の影響が絶縁材には及びにくくなることも期待できる。
　以上、本発明の実施形態について説明してきたが、あくまでも典型例を例示したに過ぎない。従って、本発明はこれに限定されず、種々の態様が考えられることを当業者は容易に理解されよう。
　例えば、上記では、主としてボタン型・コイン型の二次電池について触れたが、本発明は必ずしもこれに限定されない。例えば、角型の二次電池であってもよい。つまり、図１５（ａ）～（ｄ）に示すように、二次電池１００は、その平面視形状が、円形に限らず、四角形や矩形などの形状を有していてもよい。同様にして、外部出力端子６０の形状、すなわち、金属板６２の形状（特に平面視形状）も必ずしも円形に限らず、四角形や矩形などの形状を有していてよい（図１６（ａ）～（ｄ）参照）。
　また、上記では、金属板６２から外側へとはみ出すように絶縁材６４が外装体５０に設けられた態様（図２（Ａ）および図２（Ｂ））に触れたが、本発明は必ずしもこれに限定されない。金属板６２から外側へとはみ出さず絶縁材６４が金属板６２の下で隠れるように設けられてもよい。例えば、金属板６２の外縁端と略同じか又はそれよりも内側にのみ絶縁材６４が設けられてもよい。
　さらに、上記では、外装体が金属単一部材から成る構成を中心に説明したが、その金属単一部材に対して付加的な層が部分的に設けられてもよい。例えば、外装体のうち、絶縁材との接合面以外の箇所に、絶縁に供する樹脂層を設けてもよい。ショートなどの不都合な事象をより抑制し易くなるからである。例えば図１７に例示する形態でいえば、外装体５０の開口部５５が設けられた外装体部分５６の内側面５６'、外装体部分５６の外側面５６''（特に、絶縁材６４が設けられていない外周側に近い面領域）、および／または、外装体開口部を成す端面５５ａに対して樹脂層（図示せず）が設けられてよい。なお、これらの樹脂層は、外装体に対して部分的または局所的に設けられるものであり、外装体としてラミネートフィルムを成すものとは異なる。
　さらに、本願発明の説明で参酌した図面（例えば図２（Ａ）および図２（Ｂ））では、絶縁材６４の厚さが比較的大きく、金属板６２の厚さと同じ程度に示されているが、本発明は必ずしもこれに限定されない。図１８に示すように、絶縁材６４の厚さが金属板６２の厚みよりも小さくなっていてよい。また、そのような絶縁材６４の厚さは、「金属板６２が配置されている面を供する外装部分５６」の厚みと同程度かあるいは、それよりも小さくなっていてもよい。
　さらに、上記の「特異的な絶縁材構成の態様」では、互いに融点が異なる樹脂層について説明したが、かかる態様でいう「融点」は、主として結晶性樹脂の場合（結晶化度合が１００％になっていないものも含む）における融点を意味している。非結晶性樹脂の場合や非結晶性の割合が多くなった樹脂などで融点を有さない又ははっきりとした融点を示さない場合なども考えられ得るが、そのような場合においては「融点」を「ガラス転移点」と読み替えて本態様を捉えてよい。
　さらに、図１０ではベント機構が示されているが、本発明は必ずしも図示されている形態に限定されない。図１０では、例えばタブ７０が金属部材６７を介して金属板６２に取り付けられているが、金属部材６７を用いずタブ７０が金属板６２に対して直接的に取り付けられている形態であってもよい。
　本発明に係る二次電池は、蓄電が想定される様々な分野に利用することができる。あくまでも例示にすぎないが、本発明の二次電池は、電気・電子機器などが使用される電気・情報・通信分野（例えば、携帯電話、スマートフォン、ノートパソコンおよびデジタルカメラ、活動量計、アームコンピューター、電子ペーパー、ウェアラブルデバイスなどや、ＲＦＩＤタグ、カード型電子マネー、スマートウォッチなどの小型電子機などを含む電気・電子機器分野あるいはモバイル機器分野）、家庭・小型産業用途（例えば、電動工具、ゴルフカート、家庭用・介護用・産業用ロボットの分野）、大型産業用途（例えば、フォークリフト、エレベーター、湾港クレーンの分野）、交通システム分野（例えば、ハイブリッド車、電気自動車、バス、電車、電動アシスト自転車、電動二輪車などの分野）、電力系統用途（例えば、各種発電、ロードコンディショナー、スマートグリッド、一般家庭設置型蓄電システムなどの分野）、医療用途（イヤホン補聴器などの医療用機器分野）、医薬用途（服用管理システムなどの分野）、ならびに、ＩｏＴ分野、宇宙・深海用途（例えば、宇宙探査機、潜水調査船などの分野）などに利用することができる。
　１　　　　正極
　２　　　　負極
　３　　　　セパレータ
　５　　　　電極構成層
　１０　　　電極組立体
　５０　　　外装体
　５０Ａ　　絶縁材と接合される外装体の面
　５５　　　開口部
　５５ａ　　開口部を形造っている縁部分
　５２　　　カップ状部材
　５４　　　蓋状部材
　５６　　　金属板が具備される面を有する外装部分
　５６’　　 開口部が設けられた外装体部分の内側面
　５６''　　 開口部が設けられた外装体部分の外側面
　６０　　　外部出力端子
　６２　　　金属板
　６２Ａ　　絶縁材と接合される金属板の面
　６４　　　絶縁材
　６４ａ　　絶縁材の肉薄部分
　６４ｂ　　絶縁材の肉厚部分
　６７　　　金属部材
　７０　　　タブ
　１００　　二次電池

Claims (17)

  1. 電極組立体、および、該電極組立体を収納する外装体を有して成る二次電池であって、
    　前記外装体には、絶縁材を介して接合された金属板が具備されており、該金属板が外部出力端子である、二次電池。
  2. 前記外装体が金属外装体であり、該金属外装体がカップ状部材および蓋状部材の２パーツ構成を有して成る、請求項１に記載の二次電池。
  3. 前記外部出力端子は正極および負極の一方であり、前記外装体は該正極および該負極の他方である、請求項１または２に記載の二次電池。
  4. 前記金属板が前記絶縁材を介して前記外装体の内側に位置付けられている、請求項１～３のいずれかに記載の二次電池。
  5. 前記金属板の外側面に金属部材が更に設けられている、請求項４に記載の二次電池。
  6. 前記金属板が前記絶縁材を介して前記外装体の外側に位置付けられている、請求項１～３のいずれかに記載の二次電池。
  7. 前記金属板の内側面に金属部材が更に設けられている、請求項６に記載の二次電池。
  8. 前記二次電池の上昇したセル内圧に起因して、前記外装体および／または前記金属板に対する前記絶縁材の接合箇所が剥離可能となっている、請求項６または７に記載の二次電池。
  9. 前記外装体のうち前記金属板が配置されている面を供する外装部分が、前記上昇したセル内圧に起因して少なくとも部分的に変位できる、請求項８に記載の二次電池。
  10. 前記外装体のうち前記金属板が配置されている面を供する外装部分の厚みが、前記金属板の厚みよりも小さい、請求項１～９のいずれかに記載の二次電池。
  11. 前記絶縁材と接合される前記外装体の接合面および／または前記金属板の接合面が表面処理面である、請求項１～１０のいずれかに記載の二次電池。
  12. 前記絶縁材は、互いに融点が異なる２つの材質から少なくとも構成される、請求項１～１１のいずれかに記載の二次電池。
  13. 前記絶縁材が、相対的に高い融点を有する高融点樹脂層と、該高融点樹脂層を介在させた相対的に低い融点を有する低融点樹脂層とを含んだ構成を有して成る、請求項１２に記載の二次電池。
  14. 前記金属板は、前記外装体に沿う形状である、請求項１～１３のいずれかに記載の二次電池。
  15. 前記外装体に沿う形の形状で前記絶縁材が構成されている、請求項１～１４のいずれかに記載の二次電池。
  16. 前記外装体に開口部が設けられており、該開口部の周囲に位置する外装体表面上に前記絶縁材を介して前記金属板が配置されている、請求項１～１５のいずれかに記載の二次電池。
  17. 前記電極組立体の電極として、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極および負極が含まれる、請求項１～１６のいずれかに記載の二次電池。
PCT/JP2020/044684 2019-12-04 2020-12-01 二次電池 WO2021112084A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20897103.6A EP4071920A1 (en) 2019-12-04 2020-12-01 Secondary battery
JP2021562659A JP7338701B2 (ja) 2019-12-04 2020-12-01 二次電池
CN202080083536.8A CN114747081A (zh) 2019-12-04 2020-12-01 二次电池
US17/831,994 US20220311108A1 (en) 2019-12-04 2022-06-03 Secondary battery

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-219432 2019-12-04
JP2019219432 2019-12-04

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US17/831,994 Continuation US20220311108A1 (en) 2019-12-04 2022-06-03 Secondary battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021112084A1 true WO2021112084A1 (ja) 2021-06-10

Family

ID=76221663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/044684 WO2021112084A1 (ja) 2019-12-04 2020-12-01 二次電池

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220311108A1 (ja)
EP (1) EP4071920A1 (ja)
JP (1) JP7338701B2 (ja)
CN (1) CN114747081A (ja)
WO (1) WO2021112084A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023050075A1 (zh) * 2021-09-28 2023-04-06 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池单体、盖组件、电池、用电装置、方法及设备

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115498354B (zh) * 2022-11-14 2023-03-03 宁德新能源科技有限公司 电化学装置以及用电装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0669080A (ja) * 1992-08-21 1994-03-11 Murata Mfg Co Ltd 電気化学装置
JP2006303269A (ja) * 2005-04-22 2006-11-02 Mitsubishi Electric Corp 電気二重層キャパシタ及び電気二重層キャパシタモジュール
JP2008016368A (ja) * 2006-07-07 2008-01-24 Nec Corp フィルム外装電池および組電池
WO2012073331A1 (ja) * 2010-11-30 2012-06-07 日立ビークルエナジー株式会社 二次電池および二次電池モジュール
JP2015536036A (ja) 2013-09-26 2015-12-17 エルジー・ケム・リミテッド 電極組立体及び二次電池の製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5055350B2 (ja) * 2009-12-28 2012-10-24 シャープ株式会社 非水電解質二次電池及び非水電解質二次電池用の電極
JP6479323B2 (ja) * 2014-03-14 2019-03-06 昭和電工パッケージング株式会社 包装材、電池用外装ケース及び電池
KR102108277B1 (ko) * 2014-03-17 2020-05-07 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
WO2015146077A1 (ja) * 2014-03-28 2015-10-01 三洋電機株式会社 円筒形密閉電池
JP6686634B2 (ja) * 2015-03-30 2020-04-22 大日本印刷株式会社 電池用包装材料、その製造方法及び電池
CN109817853B (zh) * 2017-11-21 2021-08-17 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池的顶盖组件以及二次电池

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0669080A (ja) * 1992-08-21 1994-03-11 Murata Mfg Co Ltd 電気化学装置
JP2006303269A (ja) * 2005-04-22 2006-11-02 Mitsubishi Electric Corp 電気二重層キャパシタ及び電気二重層キャパシタモジュール
JP2008016368A (ja) * 2006-07-07 2008-01-24 Nec Corp フィルム外装電池および組電池
WO2012073331A1 (ja) * 2010-11-30 2012-06-07 日立ビークルエナジー株式会社 二次電池および二次電池モジュール
JP2015536036A (ja) 2013-09-26 2015-12-17 エルジー・ケム・リミテッド 電極組立体及び二次電池の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023050075A1 (zh) * 2021-09-28 2023-04-06 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池单体、盖组件、电池、用电装置、方法及设备

Also Published As

Publication number Publication date
US20220311108A1 (en) 2022-09-29
EP4071920A1 (en) 2022-10-12
JPWO2021112084A1 (ja) 2021-06-10
CN114747081A (zh) 2022-07-12
JP7338701B2 (ja) 2023-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220311108A1 (en) Secondary battery
KR20050043660A (ko) 적층형 전지
WO2018180152A1 (ja) 二次電池
US20190379012A1 (en) Secondary battery
KR101037041B1 (ko) 이차전지용 파우치 외장재 및 파우치형 이차전지
US20230246313A1 (en) Secondary battery
US20230048086A1 (en) Secondary battery
US20230037438A1 (en) Secondary battery
US20230049098A1 (en) Secondary battery
US20190334210A1 (en) Secondary battery
US20230057980A1 (en) Secondary battery and method for manufacturing the same
WO2021149644A1 (ja) 二次電池およびその製造方法
WO2021140838A1 (ja) 二次電池
WO2021215500A1 (ja) 二次電池
KR20070005339A (ko) 전지 외장재 및 이를 이용한 파우치형 이차 전지
CN115516704B (zh) 二次电池
WO2022044672A1 (ja) 二次電池およびその製造方法
WO2023033173A1 (ja) 二次電池
CN110692151A (zh) 二次电池的制造方法
JP2018181705A (ja) 二次電池およびその製造方法
WO2022009997A1 (ja) 二次電池
WO2023127726A1 (ja) 二次電池
WO2018100846A1 (ja) 二次電池およびデバイス
JP2024002700A (ja) 二次電池
JP2018181699A (ja) 二次電池およびその製造方法

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: 20897103

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021562659

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020897103

Country of ref document: EP

Effective date: 20220704