WO2021192405A1 - 二次電池 - Google Patents

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WO2021192405A1
WO2021192405A1 PCT/JP2020/042692 JP2020042692W WO2021192405A1 WO 2021192405 A1 WO2021192405 A1 WO 2021192405A1 JP 2020042692 W JP2020042692 W JP 2020042692W WO 2021192405 A1 WO2021192405 A1 WO 2021192405A1
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WO
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positive electrode
negative electrode
secondary battery
battery
tip portions
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PCT/JP2020/042692
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English (en)
French (fr)
Inventor
ハルシユ ジヤガード
Original Assignee
株式会社村田製作所
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0587Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • This technology is related to secondary batteries.
  • This secondary battery includes an electrolytic solution together with a positive electrode and a negative electrode.
  • the electrodes are connected to the metal housing via the current collecting tab (see, for example, Patent Document 1).
  • curved flakes are used to connect the electrodes to the metal housing (see, for example, Patent Document 2).
  • a plurality of electrodes are laminated on each other (see, for example, Patent Document 3).
  • a plurality of tabs are laminated and welded to each other (see, for example, Patent Document 4).
  • This technology was made in view of such problems, and its purpose is to provide a secondary battery capable of increasing the energy density per unit volume.
  • the secondary battery of one embodiment of the present technology includes a wound electrode and a plurality of electrode terminals connected to the electrode and separated from each other, and each of the plurality of electrode terminals has a bent tip portion. Including, the plurality of tips thereof are separated so as not to overlap each other.
  • the electrodes are wound, and a plurality of electrode terminals separated from each other are connected to the electrodes, and each of the plurality of electrode terminals has a bent tip portion. Is included, and the plurality of tips thereof are separated so as not to overlap each other, so that the energy density per unit volume can be increased.
  • effect of the present technology is not necessarily limited to the effect described here, and may be any effect of a series of effects related to the present technology described later.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing the configuration of the battery element shown in FIG.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing the configuration of the connection terminal shown in FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view which shows the structure of the battery can used in the manufacturing process of a secondary battery.
  • the secondary battery described here is a secondary battery having a flat and columnar three-dimensional shape, and more specifically, a secondary battery having a battery structure called a so-called coin type or button type. ..
  • this secondary battery has a pair of bottoms facing each other and a side wall portion located between the pair of bottoms, and the secondary battery has a height higher than the outer diameter. It's getting smaller.
  • the "outer diameter” is the diameter of each of the pair of bottoms
  • the “height” is the distance from the surface of one bottom to the surface of the other bottom.
  • the charging / discharging principle of the secondary battery is not particularly limited, but here, a secondary battery in which the battery capacity can be obtained by using the storage / discharge of the electrode reactant will be described.
  • This secondary battery includes an electrolytic solution together with a positive electrode and a negative electrode, and in the secondary battery, the charge capacity of the negative electrode is set to the positive electrode in order to prevent electrode reactants from depositing on the surface of the negative electrode during charging. It is larger than the discharge capacity of. That is, the electrochemical capacity per unit area of the negative electrode is set to be larger than the electrochemical capacity per unit area of the positive electrode.
  • the type of electrode reactant is not particularly limited, but specifically, it is a light metal such as an alkali metal and an alkaline earth metal.
  • Alkali metals include lithium, sodium and potassium, and alkaline earth metals include beryllium, magnesium and calcium.
  • a secondary battery whose battery capacity can be obtained by utilizing the storage and release of lithium is a so-called lithium ion secondary battery.
  • lithium ion secondary battery lithium is occluded and released in an ionic state.
  • FIG. 1 shows the perspective configuration of the secondary battery
  • FIG. 2 shows an enlarged cross-sectional configuration of the secondary battery shown in FIG.
  • FIG. 3 shows the perspective configuration of the battery element 20 shown in FIG. 2, and corresponds to FIG.
  • FIGS. 4 and 5 represents the planar configuration of the battery element 20 shown in FIG.
  • FIG. 6 is an enlarged representation of the cross-sectional configuration of the battery element 20 shown in FIG. 2
  • FIG. 7 is an enlarged representation of the cross-sectional configuration of the connection terminal 50 shown in FIG.
  • the upper side in FIGS. 1 to 3 and 6 is the upper side of the secondary battery
  • the lower side in FIGS. 1 to 3 and 6 is the lower side of the secondary battery
  • each of the positive electrode 21, the negative electrode 22, the separator 23, the positive electrode lead 31, the negative electrode lead 32, the positive electrode tab 41, and the negative electrode tab 42, which will be described later, is shown linearly. ..
  • FIG. 4 shows a state in which the battery element 20 is viewed from the upper side (the side on which the positive electrode tab 41 is arranged), and FIG. 5 shows the battery element 20 on the lower side (the side on which the negative electrode tab 42 is arranged). ) Shows the state seen from.
  • FIGS. 4 to 6 not only the battery element 20, but also the positive electrode tab 41 and the negative electrode tab 42 are shown together. In this case, in order to simplify the illustrated contents, the number of each of the positive electrode lead 31 (tip portion 31B) and the negative electrode lead 32 (tip portion 32B) is reduced as compared with FIG. Specifically, in each of FIGS. 4 to 6, 10 positive electrode leads 31 are shown as the plurality of positive electrode leads 31, and 10 negative electrode leads 32 are shown as the plurality of negative electrode leads 32.
  • the secondary battery described here is a button-type secondary battery, as shown in FIGS. 1 and 2, a three-dimensional shape having a height H smaller than an outer diameter D, that is, a flat and columnar solid It has a typical shape.
  • the three-dimensional shape of the secondary battery is flat and cylindrical.
  • This secondary battery includes a battery element 20, a plurality of positive electrode leads 31, and a plurality of negative electrode leads 32. More specifically, the secondary battery includes the battery can 10, the positive electrode tab 41, the negative electrode tab 42, the connection terminal 50, and the battery element 20, the plurality of positive electrode leads 31 and the plurality of negative electrode leads 32 described above. It is provided with a gasket 60.
  • the battery can 10 is a hollow exterior member that houses the battery element 20, the plurality of positive electrode leads 31, the plurality of negative electrode leads 32, and the like.
  • the battery can 10 has a flat and columnar three-dimensional shape according to the three-dimensional shape of the secondary battery which is flat and columnar. Therefore, the battery can 10 has a pair of bottom portions M1 and M2 facing each other and a side wall portion M3 located between the bottom portions M1 and M2.
  • the side wall portion M3 is connected to the bottom portion M1 at the upper end portion and is connected to the bottom portion M2 at the lower end portion.
  • the planar shapes of the bottom portions M1 and M2 are circular, and the surface of the side wall portion M3 is a convex curved surface.
  • the battery can 10 includes a vessel portion 11 and a lid portion 12 joined to each other, and the vessel portion 11 is sealed by the lid portion 12.
  • the vessel portion 11 and the lid portion 12 are welded to each other.
  • the device portion 11 is a member that houses the battery element 20 inside, and is a hollow flat and columnar member in which the upper end portion is open and the lower end portion is closed.
  • the device portion 11 has an opening 11K for accommodating the battery element 20 as described later in a state before being sealed by the lid portion 12 (see FIG. 8).
  • the lid portion 12 is a substantially disk-shaped member that seals the vessel portion 11, and is welded to the vessel portion 11 as described above. As a result, the opening 11K provided in the instrument portion 11 is closed by the lid portion 12.
  • the lid portion 12 is provided with a through hole 12K.
  • the through hole 12K is a hole used for attaching the connection terminal 50 to the lid portion 12, and has an inner diameter ID.
  • the battery can 10 is a welding can in which two members (instrument portion 11 and lid portion 12) are welded to each other.
  • the welded battery can 10 is a single member as a whole, that is, a member that cannot be separated into two members (instrument portion 11 and lid portion 12) after the fact.
  • the battery can 10 which is a welded can does not have a portion where two or more members overlap each other, and does not have a portion where two or more members overlap each other.
  • does not have a folded portion means that a part of the battery can 10 is not processed so as to fold each other.
  • two or more members do not have overlapping portions means that the battery can 10 is physically one member after the completion of the secondary battery, so that the battery can 10 is ex post facto. It means that it cannot be separated into two or more members. That is, the battery can 10 is not in a state in which two or more members are overlapped with each other so that they can be separated after the fact.
  • the battery can 10 which is a welding can is a can different from the crimp can formed by caulking, and is a so-called crimp press can.
  • the "element space volume” is the volume (effective volume) of the internal space of the battery can 10 that can be used to house the battery element 20 involved in the charge / discharge reaction.
  • the battery can 10 (instrument portion 11 and lid portion 12) has conductivity.
  • the battery can 10 since the battery can 10 is connected to the battery element 20 (negative electrode 22) via a plurality of negative electrode leads 32 and negative electrode tabs 42, it functions as an external terminal of the negative electrode 22.
  • the secondary battery does not have to have an external terminal of the negative electrode 22 separately from the battery can 10, so that the element space volume does not decrease due to the presence of the external terminal of the negative electrode 22.
  • the element space volume increases, so that the energy density per unit volume of the secondary battery increases.
  • the battery can 10 (instrument portion 11 and lid portion 12) contains any one or more of conductive materials such as a metal material and an alloy material.
  • the battery can 10 includes any one or more of iron, copper, nickel, stainless steel, iron alloy, copper alloy, nickel alloy, and the like in order to function as an external terminal of the negative electrode 22.
  • the type of stainless steel is not particularly limited, but specific examples thereof include SUS304 and SUS316.
  • the type of the forming material of the vessel portion 11 and the type of the forming material of the lid portion 12 may be the same or different from each other.
  • the battery can 10 (cover 12) is insulated from the connection terminal 50 that functions as an external terminal of the positive electrode 21 via a gasket 60, as will be described later. This is because contact (short circuit) between the battery can 10 (external terminal of the negative electrode 22) and the connection terminal 50 (external terminal of the positive electrode 21) is prevented.
  • the battery element 20 is an element (power generation element) for advancing the charge / discharge reaction, and includes an electrode for charge / discharge and an electrolytic solution which is a liquid electrolyte. This electrode is wound around a winding shaft, and the electrolytic solution is impregnated in the electrode. This "winding shaft” is a virtual shaft that is central when the electrode is wound.
  • the battery element 20 includes the positive electrode 21, the negative electrode 22, and the electrolyte solution together with the separator 23.
  • the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are wound around the winding shaft while facing each other via the separator 23.
  • the illustration of the electrolytic solution is omitted.
  • the battery element 20 since the battery element 20 has a three-dimensional shape similar to the three-dimensional shape of the battery can 10, it has a flat and columnar three-dimensional shape. Compared with the case where the battery element 20 has a three-dimensional shape different from the three-dimensional shape of the battery can 10, when the battery element 20 is housed inside the battery can 10, a so-called dead space (battery) This is because the gap between the can 10 and the battery element 20) is less likely to occur, so that the internal space of the battery can 10 is effectively used. As a result, the element space volume increases, so that the energy density per unit volume of the secondary battery increases.
  • the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are laminated with each other via the separator 23, and are wound in the winding direction R1 in a state of being laminated with each other via the separator 23. That is, since the battery element 20 is a so-called winding electrode body, it has a winding center space of 20K in the winding core.
  • the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are wound so that the negative electrode 22 is arranged outside the winding side of the positive electrode 21, the negative electrode 22 is arranged on the outermost circumference.
  • the number of turns of each of the positive electrode 21, the negative electrode 22, and the separator 23 is not particularly limited and can be set arbitrarily.
  • the positive electrode 21 is one of a pair of electrodes for advancing the charge / discharge reaction, and includes a positive electrode current collector 211 and a positive electrode active material layer 212 as shown in FIG.
  • the positive electrode current collector 211 is a current collector of the positive electrode 21 that supports the positive electrode active material layer 212, and has a pair of surfaces on which the positive electrode active material layer 212 is provided.
  • the positive electrode current collector 211 contains the same material as the material for forming the connection terminal 50.
  • the type of the forming material of the positive electrode current collector 211 and the type of the forming material of the connection terminal 50 may be the same or different from each other.
  • the positive electrode active material layer 212 is an active material layer of the positive electrode 21 that promotes the charge / discharge reaction, and is provided on both sides of the positive electrode current collector 211. However, the positive electrode active material layer 212 may be provided on only one side of the positive electrode current collector 211.
  • the positive electrode active material layer 212 contains any one or more of the positive electrode active materials capable of occluding and releasing lithium. However, the positive electrode active material layer 212 may further contain a positive electrode binder, a positive electrode conductive agent, and the like.
  • the positive electrode active material is a lithium-containing compound such as a lithium-containing transition metal compound, and the lithium-containing transition metal compound is a compound containing lithium and one or more kinds of transition metal elements as constituent elements.
  • the lithium-containing transition metal compound is any one or more of oxides, phosphoric acid compounds, silicic acid compounds, boric acid compounds and the like.
  • the negative electrode 22 is the other of the pair of electrodes for advancing the charge / discharge reaction, and includes the negative electrode current collector 221 and the negative electrode active material layer 222 as shown in FIG.
  • the negative electrode current collector 221 is a current collector of the negative electrode 22 that supports the negative electrode active material layer 222, and has a pair of surfaces on which the negative electrode active material layer 222 is provided.
  • the negative electrode current collector 221 contains the same material as the material for forming the battery can 10. However, the type of the forming material of the negative electrode current collector 221 and the type of the forming material of the battery can 10 may be the same or different from each other.
  • the negative electrode active material layer 222 is an active material layer of the negative electrode 22 for advancing the charge / discharge reaction, and is provided on both sides of the negative electrode current collector 221. However, the negative electrode active material layer 222 may be provided on only one side of the negative electrode current collector 221.
  • the negative electrode active material layer 222 contains any one or more of the negative electrode active materials capable of occluding and releasing lithium. However, the negative electrode active material layer may further contain a negative electrode binder, a negative electrode conductive agent, and the like.
  • the negative electrode active material is a carbon material, a metal-based material, or the like.
  • the carbon material is graphite or the like.
  • the metal-based material is a material containing one or more of metal elements and metalloid elements capable of forming an alloy with lithium as constituent elements, and specifically comprises silicon, tin, and the like. It is contained as an element.
  • the metal-based material may be a simple substance, an alloy, a compound, a mixture of two or more of them, or a material containing two or more of these phases.
  • the separator 23 is an insulating porous film interposed between the positive electrode 21 and the negative electrode 22, and allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit between the positive electrode 21 and the negative electrode 22. ..
  • the separator 23 contains any one or more of the polymer compounds such as polyethylene.
  • the electrolytic solution is impregnated in each of the positive electrode 21, the negative electrode 22, and the separator 23, and contains a solvent and an electrolyte salt.
  • the solvent contains any one or more of non-aqueous solvents (organic solvents) such as carbonic acid ester compounds, carboxylic acid ester compounds and lactone compounds.
  • the electrolyte salt contains any one or more of light metal salts such as lithium salt.
  • the plurality of positive electrode leads 31 are a plurality of electrode terminals (plurality of positive electrode terminals) connected to the positive electrode 21 and are separated from each other. That is, the plurality of positive electrode leads 31 are arranged in the winding direction R1 and are separated from each other without being in contact with each other.
  • each of the plurality of positive electrode leads 31 extends in the extending direction R2 intersecting the winding direction R1.
  • the positive electrode lead 31 extends in one of the two directions (upward R2A and downward R2B) included in the extending direction R2 (upward R2A).
  • the number of positive electrode leads 31 is not particularly limited as long as it is a plurality, and can be arbitrarily set. In this case, as the number of positive electrode leads 31 increases, the electrical resistance of the secondary battery decreases.
  • the case where the secondary battery includes 10 positive electrode leads 31 is taken as an example.
  • the positive electrode lead 31 includes a tip portion 31B (tip positive electrode terminal portion) bent in a bending direction R3 that intersects the extending direction R2 (upward direction R2A). More specifically, the positive electrode lead 31 includes an extending portion 31A extending in the extending direction R2 (upward direction R2A) and a tip portion 31B bent in the bending direction R3 in order from the side closer to the positive electrode 21. I'm out. Therefore, the secondary battery (plurality of positive electrode leads 31) includes a plurality of tip portions 31B, and the plurality of tip portions 31B are separated from each other so as not to overlap each other. As shown in FIG. 4, the plurality of tip portions 31B are arranged along the extending direction of the positive electrode tab 41, that is, substantially in a row.
  • the bending angle of the tip portion 31B is not particularly limited, but specifically. It is 90 °. This is because the positive electrode tabs 41 are easily connected to the plurality of tip portions 31B.
  • the bending direction R3 at which the tip portion 31B bends is not particularly limited as long as it intersects the extending direction R2 (upward direction R2A). Therefore, the bending directions R3 at which each of the plurality of tip portions 31B bends may be the same as each other or may be different from each other. Of course, only the bending direction R3 in which each of a part (two or more and less than all) of the plurality of tip portions 31B bends may be the same as each other.
  • the tip portion 31B is bent in any one of the two directions (inward direction R3A and unwinding direction R3B) included in the bending direction R3.
  • the "inward winding direction R3A” is a direction toward the winding inside of the battery element 20 which is a winding electrode body, that is, a direction approaching the winding core (winding center space 20K) of the battery element 20 and "outside winding".
  • the “direction R3B” is a direction toward the outside of the winding of the battery element 20, that is, a direction away from the winding core (winding center space 20K). More specifically, each of the plurality of tip portions 31B is bent in the inward direction R3A.
  • the positive electrode lead 31 contains the same material as the material for forming the connection terminal 50, similarly to the positive electrode current collector 211 described above.
  • the type of the forming material of the positive electrode lead 31 and the type of the forming material of the connection terminal 50 may be the same or different from each other.
  • the positive electrode lead 31 is connected to the positive electrode current collector 211 of the positive electrode 21. This is because the electrical conductivity between the positive electrode lead 31 and the positive electrode 21 is improved.
  • the plurality of positive electrode leads 31 are integrated with the positive electrode current collector 211. That is, in the positive electrode current collector 211, since a part of the positive electrode current collector 211 projects in the extending direction R2 (upward direction R2A) at different locations (locations where the plurality of positive electrode leads 31 are arranged), the positive electrode current collectors 211 project. The portion is the positive electrode lead 31. This is because the positive electrode lead 31 is less likely to fall off from the positive electrode 21, and the electrical conductivity between the positive electrode lead 31 and the positive electrode 21 is further improved.
  • the plurality of negative electrode leads 32 have substantially the same configuration as the configuration of the plurality of positive electrode leads 31 except that they are connected to the negative electrode 22 and the extending direction R2 is different.
  • the plurality of negative electrode leads 32 are a plurality of electrode terminals (plurality of negative electrode terminals) connected to the negative electrode 22, and are separated from each other. That is, the plurality of negative electrode leads 32 are arranged in the winding direction R1 and are separated from each other without being in contact with each other.
  • each of the plurality of negative electrode leads 32 extends in the extending direction R2 intersecting the winding direction R1.
  • the negative electrode lead 32 extends in the other direction (downward R2B) of the two directions (upward R2A and downward R2B) included in the extending direction R2.
  • the extending direction R2 of the positive electrode lead 31 and the extending direction R2 of the negative electrode lead 32 are different from each other. Therefore, the direction in which the plurality of positive electrode leads 31 are connected to the positive electrode 21 and the direction in which the plurality of negative electrode leads 32 are connected to the negative electrode 22 are different from each other.
  • the extending direction R2 of the positive electrode lead 31 is the upward direction R2A
  • the extending direction R2 of the negative electrode lead 32 is the downward direction R2B, so that the extending direction R2 of the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32
  • the extending directions R2 of are opposite to each other. This is because it is not necessary to provide a gap for preventing a short circuit between the plurality of positive electrode leads 31 and the plurality of negative electrode leads 32, so that the element space volume is secured.
  • the number of negative electrode leads 32 is not particularly limited as long as it is a plurality, and can be arbitrarily set. In this case, as the number of negative electrode leads 32 increases, the electrical resistance of the secondary battery decreases.
  • the case where the secondary battery includes 10 negative electrode leads 32 is taken as an example.
  • the negative electrode lead 32 includes a tip portion 32B (tip negative electrode terminal portion) bent in a bending direction R3 that intersects the extending direction R2 (downward direction R2B). More specifically, the negative electrode lead 32 includes an extending portion 32A extending in the extending direction R2 (downward R2B) and a tip portion 32B bent in the bending direction R3 in order from the side closer to the negative electrode 22. I'm out. Therefore, the secondary battery (plurality of negative electrode leads 32) includes a plurality of tip portions 32B, and the plurality of tip portions 32B are separated from each other so as not to overlap each other. As shown in FIG. 5, the plurality of tip portions 32B are arranged along the extending direction of the negative electrode tab 42, that is, substantially in a row.
  • the details regarding the bending angle of the tip portion 32B that is, the angle defined by the extending portion 32A and the tip portion 32B are the same as the details regarding the bending angle of the tip portion 31B described above.
  • the bending direction R3 at which the tip portion 32B bends is not particularly limited as long as it intersects the extending direction R2 (downward direction R2B). Therefore, the bending directions R3 at which each of the plurality of tip portions 32B bends may be the same as each other or may be different from each other. Of course, only the bending direction R3 at which each of a part (two or more and less than all) of the plurality of tip portions 32B bends may be the same as each other.
  • the tip portion 32B is bent in any one of the two directions (inward direction R3A and unwinding direction R3B) included in the bending direction R3.
  • the tip portion 32B to be bent is bent in the inward direction R3A instead of the unwinding direction R3B. This is because the overall outer diameter of the battery element 20 including the negative electrode lead 32 does not increase due to the presence of the tip portion 32B, so that the element space volume is secured.
  • the "tip 32B located on the outermost side of the plurality of tip 32Bs" refers to the two tip 32Bs (most) located at both ends of the 10 tip 32Bs, referring to FIG.
  • each of the plurality of tip portions 32B is bent in the inward direction R3A. That is, not only the two tip portions 32B located on the outermost winding side but also all the other tip portions 32B are bent in the winding inward direction R3A.
  • the negative electrode lead 32 contains the same material as the material for forming the battery can 10, similarly to the negative electrode current collector 221 described above.
  • the type of the forming material of the negative electrode lead 32 and the type of the forming material of the battery can 10 may be the same or different from each other.
  • the battery can 10 is connected to the battery element 20 (negative electrode 22) via a plurality of negative electrode leads 32 and negative electrode tabs 42, it functions as an external terminal of the negative electrode 22.
  • the plurality of negative electrode leads 32 are connected to the battery can 10 via the negative electrode tab 42, they are electrically connected to the battery can 10.
  • the negative electrode lead 32 is connected to the negative electrode current collector 221 of the negative electrode 22. This is because the electrical conductivity between the negative electrode lead 32 and the negative electrode 22 is improved.
  • the plurality of negative electrode leads 32 are integrated with the negative electrode current collector 221. That is, in the negative electrode current collector 221, a part of the negative electrode current collector 221 protrudes in the extending direction R2 (downward R2B) at different places (places where the plurality of negative electrode leads 32 are arranged), so that the negative electrode current collector 221 protrudes. The portion is the negative electrode lead 32. This is because the negative electrode lead 32 is less likely to fall off from the negative electrode 22, and the electrical conductivity between the negative electrode lead 32 and the negative electrode 22 is further improved.
  • the positive electrode tab 41 is an electrode wiring (positive electrode wiring) of the positive electrode 21 for collecting a plurality of positive electrode leads 31, and is connected to the plurality of tip portions 31B as shown in FIGS. 4 and 6.
  • the positive electrode tab 41 extends in one direction, more specifically, in a direction along the arrangement direction of the plurality of tip portions 31B.
  • the positive electrode tab 41 is not only connected to a plurality of tip portions 31B, but is also connected to a connection terminal 50.
  • the method of connecting the positive electrode tab 41 to the plurality of tip portions 31B is not particularly limited, but the welding method is particularly preferable. That is, the positive electrode tab 41 is preferably welded to a plurality of tip portions 31B. This is because the positive electrode tabs 41 are easily and firmly joined to the plurality of tip portions 31B, so that high connection strength and excellent electrical conductivity can be obtained.
  • the type of welding method is not particularly limited, but specifically, it is any one type or two or more types of ultrasonic welding method, laser welding method and the like.
  • the method of connecting the positive electrode tab 41 to the connection terminal 50 is not particularly limited, but specifically, it is the same as the method of connecting the positive electrode tab 41 to the plurality of tip portions 31B.
  • the positive electrode tab 41 contains the same material as the material for forming the connection terminal 50, similarly to the positive electrode current collector 211 described above.
  • the type of the forming material of the positive electrode tab 41 and the type of the forming material of the connection terminal 50 may be the same or different from each other.
  • the negative electrode tab 42 is an electrode wiring (negative electrode wiring) of the negative electrode 22 for collecting a plurality of negative electrode leads 32, and is connected to a plurality of tip portions 32B as shown in FIGS. 5 and 6.
  • the negative electrode tab 42 extends in one direction, more specifically, in a direction along the arrangement direction of the plurality of tip portions 32B.
  • the negative electrode tab 42 is not only connected to a plurality of tip portions 32B, but is also connected to the battery can 10.
  • the battery can 10 (bottom M2 of the vessel 11) is welded from the outside to the inside, that is, the negative electrode tab 42 is welded via the battery can 10. May be welded to the negative electrode tab 42.
  • the type of welding method is not particularly limited, but as described above, any one or more of the ultrasonic welding method and the laser welding method is used.
  • the extending direction of the negative electrode tab 42 is not particularly limited, but specifically, it is the same direction as the extending direction of the positive electrode tab 41.
  • the method of connecting the negative electrode tab 42 to the plurality of tip portions 32B is the same as the method of connecting the positive electrode tab 41 to the plurality of tip portions 31B.
  • the method of connecting the negative electrode tab 42 to the battery can 10 is not particularly limited, but specifically, it is the same as the method of connecting the positive electrode tab 41 to the connection terminal 50.
  • the negative electrode tab 42 contains the same material as the material for forming the battery can 10, similarly to the negative electrode current collector 221 described above.
  • the type of the forming material of the negative electrode tab 42 and the type of the forming material of the battery can 10 may be the same or different from each other.
  • connection terminal 50 is a terminal for external connection connected to the electronic device when the secondary battery is mounted on the electronic device, and is a battery can 10 (cover portion). It is attached to 12).
  • connection terminal 50 is connected to the battery element 20 (positive electrode 21) via the plurality of positive electrode leads 31 and the positive electrode tab 41 as described above, it functions as an external terminal for the positive electrode 21.
  • the secondary battery is connected to the electronic device via the connection terminal 50 (external terminal of the positive electrode 21) and the battery can 10 (external terminal of the negative electrode 22), so that the electronic device can be connected. It can be operated using a secondary battery as a power source.
  • connection terminal 50 includes any one or more of conductive materials such as metal materials and alloy materials. Specifically, the connection terminal 50 includes any one or more of aluminum, aluminum alloy, stainless steel, and the like in order to function as an external terminal of the positive electrode 21.
  • connection terminal 50 includes the terminal portions 50A, 50B, and 50C as shown in FIG. 7.
  • the terminal portion 50A is inserted through the through hole 12K and has a columnar three-dimensional shape.
  • the terminal portion 50A has an outer diameter OD (ODA) smaller than the inner diameter ID of the through hole 12K.
  • the terminal portion 50B is arranged outside the battery can 10 and has a columnar three-dimensional shape.
  • the terminal portion 50B is connected to the upper end portion of the terminal portion 50A and has an outer diameter OD (ODB) larger than the inner diameter ID of the through hole 12K.
  • the terminal portion 50C is arranged inside the battery can 10 and has a columnar three-dimensional shape.
  • the terminal portion 50C is connected to the lower end portion of the terminal portion 50A and has an outer diameter OD (ODC) larger than the inner diameter ID of the through hole 12K.
  • the outer diameters ODB and ODC may be the same or different from each other. Here, the outer diameters ODB and ODC are the same as each other.
  • connection terminal 50 has a substantially cylindrical three-dimensional shape in which the outer diameter OD is reduced in the middle. Because the outer diameter ODB is larger than the inner diameter ID, it is difficult for the terminal portion 50B to pass through the through hole 12K, and because the outer diameter ODC is larger than the inner diameter ID, it is difficult for the terminal portion 50C to pass through the through hole 12K. be. Further, the connection terminal 50 is fixed to the lid portion 12 by utilizing the pressing pressures of the terminal portions 50B and 50C with respect to the lid portion 12. This makes it difficult for the connection terminal 50 to fall off from the battery can 10.
  • the gasket 60 is an insulating member arranged between the battery can 10 (lid portion 12) and the connection terminal 50, and insulates the connection terminal 50 from the battery can 10. doing. As a result, the connection terminal 50 is fixed to the lid portion 12 via the gasket 60.
  • the gasket 60 contains any one or more of insulating materials such as polypropylene and polyethylene.
  • the installation range of the gasket 60 is not particularly limited.
  • the gasket 60 is arranged in the gap between the lid portion 12 and the connection terminal 50.
  • the secondary battery may further include any one or more of the other components (not shown).
  • the secondary battery is equipped with a safety valve mechanism.
  • This safety valve mechanism disconnects the electrical connection between the battery can 10 and the battery element 20 when the internal pressure of the battery can 10 exceeds a certain level due to an internal short circuit, external heating, or the like.
  • the installation position of the safety valve mechanism is not particularly limited, but the safety valve mechanism is provided on either the bottom M1 or M2, and preferably is provided on the bottom M2 where the connection terminal 50 is not provided.
  • the secondary battery is provided with an insulator between the battery can 10 and the battery element 20.
  • This insulator contains any one or more of an insulating film, an insulating sheet, and the like, and prevents a short circuit between the battery can 10 and the battery element 20 (positive electrode 21). Since the installation range of the insulator is not particularly limited, it can be set arbitrarily.
  • the battery can 10 is provided with a liquid injection hole and an opening valve.
  • the liquid injection hole is sealed after being used for injecting the electrolytic solution into the inside of the battery can 10. Since the opening valve opens when the internal pressure of the battery can 10 reaches a certain level or more due to an internal short circuit, external heating, or the like, the internal pressure is released.
  • the installation positions of the liquid injection hole and the open valve are not particularly limited, but are either one of the bottoms M1 and M2, and preferably the connection terminal 50 is provided, as in the installation position of the safety valve mechanism described above. There is no bottom M2.
  • FIG. 8 shows a perspective configuration of the battery can 10, and corresponds to FIG.
  • FIG. 9 shows the planar configuration of the positive electrode 21, and
  • FIG. 10 shows the planar configuration of the negative electrode 22.
  • FIG. 8 shows a state in which the vessel portion 11 and the lid portion 12 are separated from each other because the lid portion 12 has not been welded to the vessel portion 11.
  • FIG. 9 shows the state of the positive electrode 21 before winding
  • FIG. 10 shows the state of the negative electrode 22 before winding.
  • FIGS. 1 to 7 already described will be referred to at any time.
  • the container portion 11 and the lid portion 12 separated from each other are used.
  • the vessel portion 11 is a member in which the bottom portion M2 and the side wall portion M3 are integrated with each other, and has an opening portion 11K as described above.
  • a connection terminal 50 is previously attached to the through hole 12K of the lid portion 12 via a gasket 60.
  • the instrument portion 11 may be prepared by welding the side wall portion M3 to the bottom portion M2.
  • a positive electrode current collector in which a plurality of positive electrode leads 31 (extending portion 31A and tip portion 31B) extending in the extending direction R2 (upward direction R2A) are integrated.
  • the positive electrode slurry is applied only to the surface of the positive electrode current collector 211 without applying the positive electrode slurry to the surface of the positive electrode lead 31. Since the positions of the plurality of positive electrode leads 31 in the winding direction R1 are set so as to be arranged in a substantially row when the positive electrodes 21 are wound in the subsequent process, the positive electrode leads 31 adjacent to each other are set. The distance between them gradually increases from the inside of the winding to the outside of the winding.
  • the positive electrode active material layers 212 are formed on both sides of the positive electrode current collector 211, so that the positive electrode 21 including the positive electrode current collector 211 and the positive electrode active material layer 212 is produced.
  • a plurality of positive electrode leads 31 are already connected (integrated) to the positive electrode 21 (positive electrode current collector 211).
  • the negative electrode 22 is manufactured by a procedure substantially similar to the procedure for manufacturing the positive electrode 21 except that a negative electrode active material or the like is used instead of the positive electrode active material or the like.
  • the negative electrode slurry is applied to both sides of the strip-shaped negative electrode current collector 221.
  • a negative electrode current collector in which a plurality of negative electrode leads 32 (extending portion 32A and tip portion 32B) extending in the extending direction R2 (downward R2B) are integrated. While 221 is used, the negative electrode slurry is applied only to the surface of the negative electrode current collector 221 without applying the negative electrode slurry to the surface of the negative electrode lead 32. Since the positions of the plurality of negative electrode leads 32 in the winding direction R1 are set so as to be arranged in a substantially row when the negative electrodes 22 are wound in the subsequent process, the negative electrode leads 32 adjacent to each other are arranged. The distance gradually increases from the inside of the winding to the outside of the winding.
  • the negative electrode active material layers 222 are formed on both sides of the negative electrode current collector 221. Therefore, the negative electrode 22 including the negative electrode current collector 221 and the negative electrode active material layer 222 is produced. As described above, a plurality of negative electrode leads 32 are already connected (integrated) to the negative electrode 22 (negative electrode current collector 221).
  • a positive electrode 21 to which a plurality of positive electrode leads 31 are connected and a negative electrode 22 to which a plurality of negative electrode leads 32 are connected are laminated with each other via a separator 23, and then the positive electrode 21, the negative electrode 22, and the separator 23 are wound.
  • a wound body (not shown) in which each of the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 is connected is manufactured.
  • This wound body has the same configuration as that of the battery element 20 except that the positive electrode 21, the negative electrode 22, and the separator 23 are not impregnated with the electrolytic solution.
  • a positive electrode tab 41 is connected to a plurality of positive electrode leads 31 (plurality of tip portions 31B) by a welding method or the like, and a plurality of negative electrodes are connected by a welding method or the like.
  • the negative electrode tab 42 is connected to the lead 32 (plurality of tip portions 32B).
  • a wound body in which a plurality of positive electrode leads 31, a plurality of negative electrode leads 32, a positive electrode tab 41, and a negative electrode tab 42 are connected is accommodated from the opening 11K to the inside of the instrument portion 11.
  • the negative electrode tab 42 is connected to the instrument portion 11 by using a welding method or the like.
  • the lid portion 12 to which the connection terminal 50 is attached in advance via the gasket 60 is placed on the instrument portion 11 so as to shield the opening portion 11K, and then the lid portion 12 is closed by a welding method or the like. It is joined to the instrument part 11.
  • the positive electrode tab 41 is connected to the connection terminal 50 by using a welding method or the like.
  • the battery can 10 is assembled using the vessel portion 11 and the lid portion 12, and a plurality of positive electrode leads 31 are formed inside the battery can 10.
  • a plurality of negative electrode leads 32, a positive electrode tab 41, a negative electrode tab 42, and a winding body are housed.
  • the liquid injection hole is sealed.
  • the wound body positive electrode 21, negative electrode 22 and separator 23
  • the battery element 20 which is the wound electrode body is manufactured. Therefore, since the battery element 20 is enclosed inside the battery can 10, the secondary battery is assembled.
  • the positive electrode 21 is wound, and a plurality of positive electrode leads 31 separated from each other are connected to the positive electrode 21, and each of the plurality of positive electrode leads 31 has a bent tip portion 31B. Includes. Therefore, the energy density per unit volume can be increased for the reasons described below.
  • FIG. 11 shows an enlarged cross-sectional configuration of the secondary battery (battery element 20) of the comparative example, and corresponds to FIG.
  • the secondary battery of this comparative example has a configuration similar to that of the secondary battery of the present embodiment shown in FIG. 6, except as described below.
  • the secondary battery of the comparative example has a plurality of positive electrode leads 31, but does not have a positive electrode tab 41. Further, in the secondary battery of the comparative example, a part of the plurality of tip portions 31B (all the remaining tip portions 31B except for the two tip portions 31B located on the innermost winding side) extends in the winding direction R3A. Since they are provided, the plurality of tip portions 31B are overlapped with each other. The plurality of tip portions 31B that are overlapped with each other are connected to each other by being joined to each other by using a welding method.
  • each of the plurality of positive electrode leads 31 includes the tip portion 31B, the plurality of tip portions 31B can be connected to each other by being overlapped with each other. be. As a result, even if a plurality of positive electrode leads 31 (plurality of tip portions 31B) are used, the plurality of positive electrode leads 31 can be collected.
  • the occupied volume of the plurality of positive electrode leads 31 that are not involved in the charge / discharge reaction is significantly increased, so that the battery element 20 including the plurality of positive electrode leads 31 is included.
  • the overall height of the device (element height HV) is greatly increased.
  • this element space volume is the volume (effective volume) of the internal space of the battery can 10 that can be used to house the battery elements 20 (positive electrode 21 and negative electrode 22) involved in the charge / discharge reaction. ..
  • a plurality of positive electrode leads 31 are separated from each other, but the plurality of positive electrode portions 31B are positive electrodes. It is connected to tab 41. As a result, even if the plurality of positive electrode leads 31 are separated from each other, the plurality of positive electrode leads 31 can be collected by using the positive electrode tab 41.
  • the occupied volumes of the plurality of positive electrode leads 31 that are not involved in the charge / discharge reaction do not increase significantly, so that the element height HV does not increase significantly.
  • the positive electrode tab 41 is used together with the plurality of positive electrode leads 31, if the thickness of the positive electrode tab 41 is sufficiently small, the element height HV does not increase significantly.
  • the fact that the element height HV does not increase significantly even when the positive electrode tab 41 is used is that the element height HV of the secondary battery of the present embodiment (FIG. 6) and the element height HV of the secondary battery of the comparative example It is clear from the comparison with (FIG. 11).
  • the element height HV does not increase significantly even if a plurality of positive electrode leads 31 are used. Therefore, the element space volume increases. In this case, even if the positive electrode tab 41 is used together with the plurality of positive electrode leads 31, the element height HV does not increase significantly, so that the element space volume also increases.
  • a plurality of positive electrode leads 31 can be collected and the element space volume is increased, so that the energy density per unit volume can be increased.
  • the occupied volume of the plurality of negative electrode leads 32 is significantly increased due to the plurality of tip portions 32B being overlapped with each other, so that the element height HV is significantly increased. Therefore, it is difficult to increase the energy density per unit volume because the element space volume is remarkably reduced.
  • the occupied volumes of the plurality of negative electrode leads 32 do not significantly increase due to the fact that the plurality of tip portions 32B are not overlapped with each other, so that the element height HV is significantly increased. Does not increase to. In this case, even if the negative electrode tab 42 is used together with the plurality of negative electrode leads 32, the element height HV does not increase significantly. Therefore, since the element space volume increases, the energy density per unit volume can be increased.
  • the energy density per unit volume can be further increased.
  • the negative electrode lead 32 is arranged on the outermost periphery.
  • the tip portion 32B located on the outermost side of the plurality of tip portions 32B is bent in the unwinding direction R3B, the length of the tip portion 32B (extending in the unwinding direction R3B). Depending on the length), the tip portion 32B may protrude outward from the battery element 20.
  • the overall outer diameter of the battery element 20 including the plurality of negative electrode leads 32 increases due to the presence of the tip portion 32B that is not involved in the charge / discharge reaction. Therefore, since the element space volume is reduced due to the use of the plurality of negative electrode leads 32, the energy density per unit volume is reduced.
  • the tip portion 32B located on the outermost side of the plurality of tip portions 32B is bent in the winding inward direction R3A, the tip portion 32B does not protrude outward from the battery element 20.
  • the overall outer diameter of the battery element 20 including the plurality of negative electrode leads 32 does not increase. Therefore, even if a plurality of negative electrode leads 32 are used, the element space volume does not decrease, so that the energy density per unit volume increases.
  • the secondary battery includes positive electrode tabs 41 connected to a plurality of tip portions 31B, even if the plurality of tip portions 31B are separated from each other, the plurality of positive electrode leads 31 can be used by using the positive electrode tabs 41. The electricity is collected. Moreover, as described above, even if the positive electrode tab 41 is used, the element height HV does not increase significantly if the thickness of the positive electrode tab 41 is sufficiently small. Therefore, even if the plurality of tip portions 31B are separated from each other, the plurality of positive electrode leads 31 are collected while the energy density per unit volume is secured by using the positive electrode tab 41, so that a higher effect can be obtained. can.
  • the positive electrode tab 41 is welded to the plurality of tip portions 31B, the positive electrode tab 41 is easily and firmly connected to the plurality of tip portions 31B. Therefore, since high connection strength and excellent electrical conductivity can be obtained, a plurality of positive electrode leads 31 can be stably collected by using the positive electrode tab 41, and a higher effect can be obtained.
  • the actions and effects based on the configuration of the positive electrode tab 41 described here can be similarly obtained based on the configuration of the negative electrode tab 42. That is, if the secondary battery includes the negative electrode tabs 42 connected to the plurality of tip portions 32B, the energy density per unit volume can be increased by using the negative electrode tabs 42 even if the plurality of tip portions 32B are separated from each other. Since a plurality of negative electrode leads 32 are collected while being secured, a higher effect can be obtained. Further, if the negative electrode tab 42 is welded to the plurality of tip portions 32B, the plurality of negative electrode leads 32 are stably collected by using the negative electrode tab 42, so that a higher effect can be obtained.
  • each of the plurality of positive electrode leads 31 includes a tip portion 31B
  • the plurality of tip portions 31B are separated from each other
  • each of the plurality of negative electrode leads 32 includes a tip portion 32B. If the tip portions 32B of the above are separated from each other, the element height HV does not increase significantly even if each of the plurality of positive electrode leads 31 and the plurality of negative electrode leads 32 that are not involved in the charge / discharge reaction is used. Therefore, the element space is compared with the case where only the plurality of positive electrode leads 31 (plurality of tip portions 31B) are separated from each other, or only the plurality of negative electrode leads 32 (plurality of tip portions 32B) are separated from each other. Since the volume is further increased, the energy density per unit volume can be further increased.
  • the direction in which the plurality of positive electrode leads 31 are connected to the positive electrode 21 and the direction in which the plurality of negative electrode leads 32 are connected to the negative electrode 22 are different from each other, that is, the extending direction R2 of the plurality of positive electrode leads 31. If the extending directions R2 of the plurality of negative electrode leads 32 are different from each other, the energy density per unit volume can be further increased for the reason described below.
  • the extending direction R2 of the plurality of positive electrode leads 31 and the extending direction R2 of the plurality of negative electrode leads 32 are the same as each other, more specifically, when both extending directions R2 are upward R2A. If the positive electrode tab 41 to which the plurality of positive electrode leads 31 are connected and the negative electrode tab 42 to which the plurality of negative electrode leads 32 are connected are separated from each other in the height direction (vertical direction in FIG. 6), the positive electrode tab A short circuit between the 41 and the negative electrode tab 42 is prevented.
  • the extending direction R2 of the plurality of positive electrode leads 31 and the extending direction R2 of the plurality of negative electrode leads 32 are different from each other, and more specifically, the former extending direction R2 is the upward direction R2A and the latter.
  • the extending direction R2 is the downward direction R2B, the positive electrode tab 41 and the negative electrode tab 42 are sufficiently separated from each other.
  • the element height HV does not increase because the above-mentioned gap for preventing short circuit is not required. Therefore, since the element space volume does not decrease, the energy density per unit volume increases.
  • the battery can 10 functions as an external terminal of the negative electrode 22, so that the secondary battery is a negative electrode separately from the battery can 10. It is not necessary to have 22 external terminals. Therefore, since the element space volume increases by the amount that the external terminal of the new negative electrode 22 becomes unnecessary, the energy density per unit volume can be further increased.
  • the positive electrode 21 includes the positive electrode current collector 211 and the positive electrode active material layer 212, and the plurality of positive electrode leads 31 are integrated with the positive electrode current collector 211, the plurality of positive electrode leads 31 and the positive electrode current collector are integrated.
  • the positive electrode leads 31 are less likely to fall off from the positive electrode 21, and the positive electrode leads 31 are less likely to fall off from the positive electrode 21. Since the electrical conductivity between the positive electrode lead 31 and the positive electrode 21 is improved, a higher effect can be obtained.
  • the actions and effects based on the respective configurations of the plurality of positive electrode leads 31 and the positive electrode current collector 211 described here can be similarly obtained based on the respective configurations of the plurality of negative electrode leads 32 and the negative electrode current collector 221. That is, if a plurality of negative electrode leads 32 are integrated with the negative electrode current collector 221, the negative electrode leads 32 are less likely to fall off from the negative electrode 22, and the electrical conductivity between the negative electrode leads 32 and the negative electrode 22 is improved. Therefore, a higher effect can be obtained.
  • the secondary battery is flat and columnar, that is, if the secondary battery is a button-type secondary battery, the energy density per unit volume is effectively increased in a small secondary battery having a large restriction in terms of size. Therefore, a higher effect can be obtained.
  • a plurality of tip portions 31B separated from each other are connected to the positive electrode tab 41, and in the plurality of negative electrode leads 32, as shown in FIG.
  • a plurality of tip portions 32B may be overlapped with each other without using the negative electrode tab 42.
  • the plurality of tip portions 31B are overlapped with each other without using the positive electrode tab 41, and in the plurality of negative electrode leads 32, as shown in FIG. As described above, a plurality of tip portions 32B separated from each other may be connected to the negative electrode tab 42.
  • a plurality of positive electrode leads 31 extend in the extending direction R2 (upward direction R2A), whereas a plurality of negative electrode leads 32 extend in the extending direction R2 (downward direction R2B). There is. Therefore, the plurality of positive electrode leads 31 and the plurality of negative electrode leads 32 extend in different directions (here, in opposite directions).
  • the plurality of positive electrode leads 31 and the plurality of negative electrode leads 32 may extend in the same direction as each other.
  • both the plurality of positive electrode leads 31 and the plurality of negative electrode leads 32 may extend in the extending direction R2 (upward direction R2A), or the plurality of positive electrode leads 31 and the plurality of negative electrode leads 32 may extend. Both may extend in the extending direction R2 (downward R2B).
  • a plurality of positive electrode leads 31 and a plurality of negative electrode leads 32 Preferably extend in different directions.
  • a plurality of positive electrode leads 31 extend in the extending direction R2 (upward direction R2A), and a plurality of negative electrode leads 32 extend in the extending direction R2 (lower direction R2A). It is not limited to the case where it extends in the direction R2B). That is, a plurality of positive electrode leads 31 may extend in the extending direction R2 (downward direction R2B), and a plurality of negative electrode leads 32 may extend in the extending direction R2 (upward direction R2A).
  • connection terminal 50 is connected to the battery element 20 (positive electrode 21) via the plurality of positive electrode leads 31 and the positive electrode tab 41, and the battery can 10 is connected to the plurality of negative electrode leads 32 and the negative electrode tab 42. It is connected to the battery element 20 (negative electrode 22) via. Therefore, the connection terminal 50 functions as an external terminal of the positive electrode 21, and the battery can 10 functions as an external terminal of the negative electrode 22.
  • connection terminal 50 is connected to the battery element 20 (negative electrode 22) via the plurality of negative electrode leads 32 and the negative electrode tab 42, and the battery can 10 is connected to the battery element via the plurality of positive electrode leads 31 and the positive electrode tab 41. It may be connected to 20 (positive electrode 21). Therefore, the connection terminal 50 may function as an external terminal of the negative electrode 22, and the battery can 10 may function as an external terminal of the positive electrode 21.
  • connection terminal 50 is made of any one or more of iron, copper, nickel, stainless steel, iron alloy, copper alloy, nickel alloy and the like in order to function as an external terminal of the negative electrode 22.
  • the battery can 10 contains any one or more of aluminum, an aluminum alloy, stainless steel, and the like in order to function as an external terminal of the positive electrode 21.
  • the secondary battery can be connected to the electronic device via the connection terminal 50 (external terminal of the negative electrode 22) and the battery can 10 (external terminal of the positive electrode 21), the same effect can be obtained. ..
  • the battery can 10 may be welded to the positive electrode tab 41 by performing a welding process on the positive electrode tab 41 via the battery can 10 (bottom M2 of the instrument portion 11). Details regarding the types of welding methods are as described above.
  • FIG. 9 a plurality of positive electrode leads 31 are integrated with the positive electrode current collector 211.
  • the plurality of positive electrode leads 31 are separated from the positive electrode current collector 211, the plurality of positive electrode leads 31 are retrofitted to the positive electrode 21. You may. In this case, the plurality of positive electrode leads 31 may be attached to the positive electrode active material layer 212. Alternatively, since the positive electrode current collector 211 is partially exposed by removing a part of the positive electrode active material layer 212, a plurality of positive electrode leads 31 are attached to the exposed portion of the positive electrode current collector 211. You may.
  • the length of the extending portion 31A in each of the plurality of positive electrode leads 31 (dimensions in the extending direction of the extending portion 31A). ) Is not particularly limited, but is preferably as large as possible. This is because the connection area between the plurality of positive electrode leads 31 and the positive electrode 21 increases, so that the electrical resistance of the secondary battery decreases.
  • the extending portion 31A extends to the lower end of the positive electrode 21.
  • the plurality of negative electrode leads 32 are separated from the negative electrode current collector 221, the plurality of negative electrode leads 32 are retrofitted to the negative electrode 22 (negative electrode current collector 221 or negative electrode active material layer 222). You may.
  • the length of the extending portion 32A in each of the plurality of negative electrode leads 32 is not particularly limited, but is preferably as large as possible.
  • the extending portion 32A extends to the upper end of the negative electrode 22. Also in this case, since the energy density per unit volume increases as the element space volume increases, the same effect can be obtained.
  • modification 4 described here may be applied to both the plurality of positive electrode leads 31 and the plurality of negative electrode leads 32, or only one of the plurality of positive electrode leads 31 and the plurality of negative electrode leads 32. May be applied to.
  • connection terminal 50 including terminal portions 50A, 50B, and 50C and having a substantially cylindrical three-dimensional shape whose outer diameter OD changes in the middle is used.
  • a disk-shaped connection terminal 70 may be used instead of the substantially columnar connection terminal 50 described above.
  • the lid portion 12 is bent so as to partially project toward the inside of the vessel portion 11, the lid portion 12 is partially recessed.
  • a part of the lid portion 12 is bent so as to form a step toward the center of the lid portion 12, so that the lid portion 12 has a recessed portion 12P.
  • a through hole 12K is provided in the lid portion 12.
  • the disk-shaped connection terminal 70 is arranged inside the recess 12P via the gasket 80, and is connected to the positive electrode tab 41 via the connection wiring 71.
  • the connection terminal 70 is separated from the lid portion 12 in the periphery.
  • the gasket 80 is arranged only in a part of the area between the connection terminal 70 and the lid portion 12, and more specifically, if the gasket 80 is not present, the connection terminal 70 and the lid portion are provided. It is arranged only in the area where the 12 can come into contact with each other.
  • the details regarding the gasket 80 are the same as the details regarding the gasket 60.
  • connection terminal 70 is formed of a clad material containing an aluminum layer and a nickel layer in this order from the side closest to the gasket 80.
  • this clad material the aluminum layer and the nickel layer are rolled and joined to each other.
  • the secondary battery can be connected to the electronic device via the connection terminal 70 (external terminal of the positive electrode 21) and the battery can 10 (external terminal of the negative electrode 22), the same effect can be obtained. ..
  • connection terminal 70 is housed inside the recessed portion 12P, the connection terminal 70 does not protrude from the lid portion 12, so that the connection terminal 50 protrudes from the lid portion 12.
  • the height H of the secondary battery is smaller than that of the case (FIG. 2). Therefore, since the element space volume increases, the energy density per unit volume can be further increased.
  • a battery can 10 which is a welding can (clean press can) is used.
  • the battery can 90 which is a crimp can may be used instead of the battery can 10 which is the welding can described above.
  • the battery can 90 includes a vessel portion 91 and a lid portion 92 separated from each other, and a gasket 93 interposed between the vessel portion 91 and the lid portion 92.
  • the vessel portion 91 is a vessel-shaped member with one end open, and has a bottom portion M4 and a side wall portion M5.
  • the lid portion 92 is a vessel-shaped member having an open end, similar to the vessel portion 91, and has a bottom portion M6 and a side wall portion M7.
  • the lid portion 92 is attached to the vessel portion 91 so that the side wall portion M7 overlaps the side wall portion M7 from the outside, and the side wall portion M7 is crimped to the side wall portion M5 via the gasket 93.
  • the lid portion 92 is fixed to the vessel portion 91 by using caulking, and the battery element 20 is housed inside the vessel portion 91 and the lid portion 92.
  • the details regarding the gasket 93 are the same as those regarding the gasket 60.
  • the positive electrode tab 41 is welded via the vessel 91, so that the vessel 91 is It is welded to the positive electrode tab 41.
  • the negative electrode tab 42 is welded via the lid portion 92, so that the lid portion 92 is the negative electrode. Welded to the tab 42.
  • the type of welding method is not particularly limited, but as described above, any one or more of the ultrasonic welding method and the laser welding method is used.
  • the secondary battery can be connected to the electronic device via the device 91 (external terminal of the positive electrode 21) and the lid 92 (external terminal of the negative electrode 22), the same effect can be obtained. ..
  • each of the positive electrode tab 41 and the negative electrode tab 42 may be omitted.
  • a plurality of tip portions 31B may be connected to the instrument portion 91 (bottom portion M4), and by omitting the negative electrode tab 42, the plurality of tip portions 32B may be connected. It may be connected to the lid portion 92 (bottom portion M6).
  • the vessel portion 91 may be welded to each of the plurality of tip portions 31B.
  • the lid portion 92 may be welded to each of the plurality of tip portions 32B.
  • Table 1 shows the comparison results of the element height HV when the number of positive electrode leads 31 (tip portion 31B) and the number of negative electrode leads 32 (tip portion 32B) are changed.
  • the improvement rate (%) of the element height HV for the secondary battery of the present embodiment is calculated.
  • each of the thickness of the tip portion 31B, the thickness of the tip portion 32B, the thickness of the positive electrode tab 41 and the thickness of the negative electrode tab 42 is changed within the range of 2 to 9.
  • the total thickness ( ⁇ m) is calculated based on the thickness of the tip portion 31B, the thickness of the tip portion 32B, the thickness of the positive electrode tab 41, and the thickness of the negative electrode tab 42.
  • the sum of the thickness of the positive electrode tab 41 and the thickness of the negative electrode tab 42 is the sum of the thickness of the positive electrode tab 41 and the thickness of the negative electrode tab 42.
  • a specific example of calculating the total thickness is as follows.
  • the element height HV for the secondary battery of the present embodiment is reduced. Calculate the amount ( ⁇ m).
  • This improvement rate represents the rate at which the element height HV of the secondary battery of the present embodiment is improved as compared with the element height HV of the secondary battery of the comparative example. That is, the larger the value of the improvement rate, the more the element height HV is improved in the secondary battery of the present embodiment as compared with the secondary battery of the comparative example.
  • the element height is higher than that of the secondary battery of the comparative example. Since the HV decreases (the amount of decrease becomes larger than 0 ⁇ m), the element height HV is improved (the improvement rate becomes larger than 0%).
  • the total thickness of the plurality of tip portions 31B increases and the plurality of tip portions 31B are overlapped with each other. Since the 32Bs are overlapped with each other, as the number of the tip portions 32B increases, the total thickness of the plurality of tip portions 32B increases. As a result, the total thickness of the plurality of tip portions 31B and the plurality of tip portions 32B gradually increases as the number of the tip portions 31B and the number of the tip portions 32B increase.
  • the total thickness of the plurality of tip portions 31B does not increase. Since the plurality of tip portions 32B are not overlapped with each other, the total thickness of the plurality of tip portions 32B does not increase even if the number of the tip portions 32B increases. As a result, the total thickness of the plurality of tip portions 31B and the plurality of tip portions 32B is constant even if the number of the tip portions 31B and the number of the tip portions 32B each increase.
  • the positive electrode tab 41 and the negative electrode tab 42 are used, if the thickness of each of the positive electrode tab 41 and the negative electrode tab 42 is not too large, the plurality of tip portions 31B, as compared with the secondary battery of the comparative example, The total thickness of the plurality of tip portions 32B, the positive electrode tab 41, and the negative electrode tab 42 is sufficiently reduced.
  • the element height HV is when the number of the tip portions 31B and the number of the tip portions 32B are 3 or more, respectively, as compared with the secondary battery of the comparative example. Increases the energy density per unit volume.
  • the improvement rate gradually increases as the number of the tip portions 31B and the number of the tip portions 32B each increase, so that the energy density per unit volume further increases.
  • Table 2 shows the comparison results of the element height HV when the thickness of the positive electrode lead 31 (tip portion 31B) and the thickness of the negative electrode lead 32 (tip portion 32B) are changed.
  • the total thickness is changed by the same procedure except that the thickness of the tip portion 31B and the thickness of the tip portion 32B are changed. Calculate each of thickness, reduction amount and improvement rate.
  • the number of the tip portion 31B and the number of the tip portion 32B are each fixed to 10
  • the thickness of the positive electrode tab 41 and the thickness of the negative electrode tab 42 are fixed to 10 ⁇ m, while the tip portion is fixed.
  • the thickness of 31B and the thickness of the tip portion 32B are each varied within the range of 6 ⁇ m to 13 ⁇ m.
  • the element height HV is higher than that of the secondary battery of the comparative example, regardless of the thickness of the tip portion 31B and the thickness of the tip portion 32B. Is reduced, so that the element height HV is improved.
  • the total thickness of the plurality of tip portions 31B increases significantly, and at the same time, the total thickness of the plurality of tip portions 31B increases.
  • the plurality of tip portions 32B are overlapped with each other, when the thickness of the tip portion 32B increases, the total thickness of the plurality of tip portions 32B increases significantly.
  • the thickness of the tip portion 31B and the thickness of the tip portion 32B increase rapidly. Increase to.
  • the total thickness of the plurality of tip portions 31B increases. Since the plurality of tip portions 32B are not overlapped with each other, even if the thickness of the tip portions 32B increases, the total thickness of the plurality of tip portions 32B increases but does not increase significantly. As a result, not only the total thickness of the plurality of tip portions 31B and the plurality of tip portions 32B does not increase significantly, but also gradually increases as the thickness of the tip portion 31B and the thickness of the tip portion 32B increase respectively. do.
  • the positive electrode tab 41 and the negative electrode tab 42 are used, if the thickness of each of the positive electrode tab 41 and the negative electrode tab 42 is not too large, the plurality of tip portions 31B, as compared with the secondary battery of the comparative example, The total thickness of the plurality of tip portions 32B, the positive electrode tab 41, and the negative electrode tab 42 is sufficiently reduced.
  • the secondary battery of the present embodiment has a specific element height HV even if the thickness of the tip portion 31B and the thickness of the tip portion 32B are increased.
  • the energy density per unit volume increases because it decreases sufficiently.
  • the improvement rate gradually increases as the thickness of the tip portion 31B and the thickness of the tip portion 32B each increase, so that the energy density per unit volume further increases.
  • Table 3 shows the comparison results of the element height HV when the thickness of the positive electrode tab 41 and the thickness of the negative electrode tab 42 are changed.
  • the total thickness is changed by the same procedure except that the thickness of the positive electrode tab 41 and the thickness of the negative electrode tab 42 are changed. Calculate each of the thickness, reduction amount, and improvement rate.
  • the number of the tip portion 31B and the number of the tip portion 32B are each fixed to 10
  • the thickness of the tip portion 31B and the thickness of the tip portion 32B are each fixed to 10 ⁇ m while fixing the positive electrode tab.
  • the thickness of 41 and the thickness of the negative electrode tab 42 are each varied within the range of 10 ⁇ m to 24 ⁇ m.
  • the element height HV is higher than that of the secondary battery of the comparative example, regardless of the thickness of the positive electrode tab 41 and the thickness of the negative electrode tab 42. Is reduced, so that the element height HV is improved.
  • the secondary battery of the comparative example does not use the positive electrode tab 41 and the negative electrode tab 42, a plurality of tips thereof do not depend on the thickness of the positive electrode tab 41 and the thickness of the negative electrode tab 42, respectively.
  • the total thickness of the portion 31B and the plurality of tip portions 32B is constant.
  • the plurality of tip portions 31B are overlapped with each other and the plurality of tip portions 32B are overlapped with each other, if the number of the tip portions 31B is large, the total thickness of the plurality of tip portions 32B is significantly increased and the tip portions 32B are overlapped with each other. When the number of the above is large, the total thickness of the plurality of tip portions 32B is significantly increased.
  • the positive electrode tab 41 and the negative electrode tab 42 are used, when the thickness of the positive electrode tab 41 and the thickness of the negative electrode tab 42 are increased, a plurality of tips are used.
  • the total thickness of the portion 31B, the plurality of tip portions 32B, the positive electrode tab 41 and the negative electrode tab 42 is increased.
  • the plurality of tip portions 31B cannot be overlapped with each other, the total thickness of the plurality of tip portions 31B does not increase even if the number of the tip portions 31B increases, and the plurality of tip portions 32B cannot be overlapped with each other. Even if the number of portions 32B increases, the total thickness of the plurality of tip portions 32B does not increase.
  • the total thickness of the plurality of tip portions 31B, the plurality of tip portions 32B, the positive electrode tab 41 and the negative electrode tab 42 can be increased even if the thickness of the positive electrode tab 41 and the thickness of the negative electrode tab 42 are increased. Since the thickness of the positive electrode tab 41 and the thickness of the negative electrode tab 42 are increased only by the increase, not only the thickness of the positive electrode tab 41 and the thickness of the negative electrode tab 42 are increased, respectively. It increases gradually according to.
  • the total thickness is sufficiently smaller than that of the secondary battery of the comparative example. ..
  • the element height HV is significantly increased even if the thickness of the positive electrode tab 41 and the thickness of the negative electrode tab 42 are increased.
  • the energy density per unit volume increases because it decreases sufficiently without increasing.
  • the improvement rate gradually decreases as the thickness of the positive electrode tab 41 and the thickness of the negative electrode tab 42 increase. Therefore, in order to secure the energy density per unit volume, it is preferable not to extremely increase each of the thickness of the positive electrode tab 41 and the thickness of the negative electrode tab 42.
  • liquid electrolyte electrolyte solution
  • gel-like electrolyte electrolyte layer
  • solid electrolyte solid electrolyte
  • the electrode reactant is not particularly limited. Specifically, as described above, the electrode reactant may be another alkali metal such as sodium and potassium, or an alkaline earth metal such as beryllium, magnesium and calcium. In addition, the electrode reactant may be another light metal such as aluminum.

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Abstract

二次電池は、巻回された電極と、その電極に接続され、互いに分離された複数の電極端子とを備える。複数の電極端子のそれぞれは、屈曲した先端部を含み、その複数の先端部は、互いに重ならないように離隔されている。

Description

二次電池
 本技術は、二次電池に関する。
 携帯電話機などの多様な電子機器が普及しているため、小型かつ軽量であると共に高エネルギー密度が得られる電源として、二次電池の開発が進められている。この二次電池は、正極および負極と共に電解液を備えている。
 二次電池の構成に関しては、様々な検討がなされている。具体的には、電極が集電タブを介して金属製の筐体に接続されている(例えば、特許文献1参照。)。集電体の端部において金属製の筐体に電極を接続させるために湾曲した薄片が用いられている(例えば、特許文献2参照。)。複数の電極が互いに積層されている(例えば、特許文献3参照。)。複数のタブが互いに積層されていると共に互いに溶接されている(例えば、特許文献4参照。)。
米国特許第9564654号明細書 米国特許出願公開第2011/0091753号明細書 中国特許第106505236号明細書 中国特許第101714624号明細書
 二次電池の構成に関して様々な検討がなされているが、その二次電池の単位体積当たりのエネルギー密度は未だ十分でないため、改善の余地がある。
 本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、単位体積当たりのエネルギー密度を増加させることが可能な二次電池を提供することにある。
 本技術の一実施形態の二次電池は、巻回された電極と、その電極に接続され、互いに分離された複数の電極端子とを備え、その複数の電極端子のそれぞれが屈曲した先端部を含み、その複数の先端部が互いに重ならないように離隔されているものである。
 本技術の一実施形態の二次電池によれば、電極が巻回されており、互いに分離された複数の電極端子が電極に接続されており、その複数の電極端子のそれぞれが屈曲した先端部を含んでおり、その複数の先端部が互いに重ならないように離隔されているので、単位体積当たりのエネルギー密度を増加させることができる。
 なお、本技術の効果は、必ずしもここで説明された効果に限定されるわけではなく、後述する本技術に関連する一連の効果のうちのいずれの効果でもよい。
本技術の一実施形態における二次電池の構成を表す斜視図である。 図1に示した二次電池の構成を拡大して表す断面図である。 図2に示した電池素子の構成を表す斜視図である。 図2に示した電池素子を上側から見た場合の構成を表す平面図である。 図2に示した電池素子を下側から見た場合の構成を表す断面図である。 図2に示した電池素子の構成を拡大して表す断面図である。 図2に示した接続端子の構成を拡大して表す断面図である。 二次電池の製造工程に用いられる電池缶の構成を表す斜視図である。 二次電池の製造工程に用いられる正極の構成を表す平面図である。 二次電池の製造工程に用いられる負極の構成を表す平面図である。 比較例の二次電池(電池素子)の構成を拡大して表す断面図である。 変形例4の二次電池の製造工程に用いられる正極の構成を表す平面図である。 変形例4の二次電池の製造工程に用いられる負極の構成を表す平面図である。 変形例5の二次電池の構成を表す断面図である。 変形例6の二次電池の構成を表す断面図である。
 以下、本技術の一実施形態に関して、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。

 1.二次電池
  1-1.構成
  1-2.動作
  1-3.製造方法
  1-4.作用および効果
 2.変形例
 3.体積エネルギー密度の比較
<1.二次電池>
 まず、本技術の一実施形態の二次電池に関して説明する。
 ここで説明する二次電池は、扁平かつ柱状の立体的形状を有する二次電池であり、より具体的には、いわゆるコイン型およびボタン型などと呼称される電池構造を有する二次電池である。この二次電池は、後述するように、互いに対向する一対の底部と、その一対の底部の間に位置する側壁部とを有しており、その二次電池では、外径よりも高さが小さくなっている。この「外径」とは、一対の底部のそれぞれの直径であると共に、「高さ」とは、一方の底部の表面から他方の底部の表面までの距離である。
 二次電池の充放電原理は、特に限定されないが、ここでは、電極反応物質の吸蔵放出を利用して電池容量が得られる二次電池に関して説明する。この二次電池は、正極および負極と共に電解液を備えており、その二次電池では、充電途中において負極の表面に電極反応物質が析出することを防止するために、その負極の充電容量が正極の放電容量よりも大きくなっている。すなわち、負極の単位面積当たりの電気化学容量は、正極の単位面積当たりの電気化学容量よりも大きくなるように設定されている。
 電極反応物質の種類は、特に限定されないが、具体的には、アルカリ金属およびアルカリ土類金属などの軽金属である。アルカリ金属は、リチウム、ナトリウムおよびカリウムなどであると共に、アルカリ土類金属は、ベリリウム、マグネシウムおよびカルシウムなどである。
 以下では、電極反応物質がリチウムである場合を例に挙げる。リチウムの吸蔵放出を利用して電池容量が得られる二次電池は、いわゆるリチウムイオン二次電池である。このリチウムイオン二次電池では、リチウムがイオン状態で吸蔵および放出される。
<1-1.構成>
 図1は、二次電池の斜視構成を表していると共に、図2は、図1に示した二次電池の断面構成を拡大して表している。図3は、図2に示した電池素子20の斜視構成を表しており、図1に対応している。図4および図5のそれぞれは、図2に示した電池素子20の平面構成を表している。図6は、図2に示した電池素子20の断面構成を拡大して表していると共に、図7は、図2に示した接続端子50の断面構成を拡大して表している。
 以下の説明では、便宜上、図1~図3および図6における上側を二次電池の上側とすると共に、図1~図3および図6における下側を二次電池の下側とする。
 ただし、図2では、図示内容を簡略化するために、後述する正極21、負極22、セパレータ23、正極リード31、負極リード32、正極タブ41および負極タブ42のそれぞれを線状に示している。
 図4では、電池素子20を上側(正極タブ41が配置されている側)から見た状態を示していると共に、図5では、電池素子20を下側(負極タブ42が配置されている側)から見た状態を示している。
 図4~図6のそれぞれでは、電池素子20だけでなく、正極タブ41および負極タブ42も併せて示している。この場合には、図示内容を簡略化するために、図2と比較して、正極リード31(先端部31B)および負極リード32(先端部32B)のそれぞれの数を少なくしている。具体的には、図4~図6のそれぞれでは、複数の正極リード31として10個の正極リード31を示していると共に、複数の負極リード32として10個の負極リード32を示している。
 ここで説明する二次電池は、ボタン型の二次電池であるため、図1および図2に示したように、外径Dよりも高さHが小さい立体的形状、すなわち扁平かつ柱状の立体的形状を有している。ここでは、二次電池の立体的形状は、扁平かつ円筒(円柱)状である。
 二次電池の寸法は、特に限定されないが、一例を挙げると、外径D=3mm~30mmであると共に、高さH=0.5mm~70mmである。ただし、高さHに対する外径Dの比(D/H)は、1よりも大きいと共に、好ましくは25以下である。
 この二次電池は、電池素子20と、複数の正極リード31と、複数の負極リード32とを備えている。より具体的には、二次電池は、上記した電池素子20、複数の正極リード31および複数の負極リード32と共に、電池缶10と、正極タブ41と、負極タブ42と、接続端子50と、ガスケット60とを備えている。
[電池缶]
 電池缶10は、図1および図2に示したように、電池素子20、複数の正極リード31および複数の負極リード32などを収納する中空の外装部材である。
 ここでは、電池缶10は、扁平かつ円柱状である二次電池の立体的形状に応じて、扁平かつ円柱状の立体的形状を有している。このため、電池缶10は、互いに対向する一対の底部M1,M2と、その底部M1,M2の間に位置する側壁部M3とを有している。この側壁部M3は、上端部において底部M1に連結されていると共に、下端部において底部M2に連結されている。上記したように、電池缶10は円柱状であるため、底部M1,M2のそれぞれの平面形状は円形であると共に、側壁部M3の表面は凸型の曲面である。
 この電池缶10は、互いに接合された器部11および蓋部12を含んでおり、その器部11は、蓋部12により密閉されている。ここでは、器部11および蓋部12は、互いに溶接されている。
 器部11は、電池素子20を内部に収容する部材であり、上端部が開放されていると共に下端部が閉塞されている中空の扁平かつ円柱状の部材である。この器部11は、蓋部12により密閉される前の状態において、後述するように、電池素子20を収納するための開口部11Kを有している(図8参照)。
 蓋部12は、器部11を密閉する略円板状の部材であり、上記したように、器部11に溶接されている。これにより、器部11に設けられている開口部11Kは、蓋部12により閉塞されている。この蓋部12には、貫通孔12Kが設けられている。この貫通孔12Kは、蓋部12に接続端子50を取り付けるために用いられる孔であり、内径IDを有している。
 上記したように、電池缶10は、2個の部材(器部11および蓋部12)が互いに溶接されている溶接缶である。これにより、溶接後の電池缶10は、全体として1個の部材であり、すなわち事後的に2個の部材(器部11および蓋部12)に分離できない部材である。
 溶接缶である電池缶10は、互いに折り重なった部分を有していないと共に、2個以上の部材が互いに重なった部分も有していない。
 この「互いに折り重なった部分を有していない」とは、電池缶10の一部が互いに折り重なるように加工されていないことを意味している。また、「2個以上の部材が互いに重なった部分を有していない」とは、二次電池の完成後において電池缶10が物理的に1個の部材であるため、その電池缶10が事後的に2個以上の部材に分離できないことを意味している。すなわち、電池缶10は、事後的に分離できるように2個以上の部材が互いに重なりながら組み合わされている状態でない。
 特に、溶接缶である電池缶10は、かしめ加工を用いて形成されたクリンプ缶とは異なる缶であり、いわゆるクリンプレス缶である。電池缶10の内部において素子空間体積が増加するため、二次電池の単位体積当たりのエネルギー密度が増加するからである。この「素子空間体積」とは、充放電反応に関与する電池素子20を収納させるために利用可能である電池缶10の内部空間の体積(有効体積)である。
 ここでは、電池缶10(器部11および蓋部12)は、導電性を有している。これにより、電池缶10は、複数の負極リード32および負極タブ42を介して電池素子20(負極22)に接続されているため、その負極22の外部端子として機能する。二次電池が電池缶10とは別個に負極22の外部端子を備えていなくてもよいため、その負極22の外部端子の存在に起因して素子空間体積が減少することはないからである。これにより、素子空間体積が増加するため、二次電池の単位体積当たりのエネルギー密度が増加する。
 具体的には、電池缶10(器部11および蓋部12)は、金属材料および合金材料などの導電性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。ここでは、電池缶10は、負極22の外部端子として機能するために、鉄、銅、ニッケル、ステンレス、鉄合金、銅合金およびニッケル合金などのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。ステンレスの種類は、特に限定されないが、具体的には、SUS304およびSUS316などである。ただし、器部11の形成材料の種類と蓋部12の形成材料の種類とは、互いに同じでもよいし、互いに異なってもよい。
 なお、電池缶10(蓋部12)は、後述するように、正極21の外部端子として機能する接続端子50からガスケット60を介して絶縁されている。電池缶10(負極22の外部端子)と接続端子50(正極21の外部端子)との接触(短絡)が防止されるからである。
[電池素子]
 電池素子20は、充放電反応を進行させる素子(発電素子)であり、充放電用の電極と、液状の電解質である電解液とを含んでいる。この電極は、巻回軸を中心として巻回されていると共に、電解液は、その電極に含浸されている。この「巻回軸」とは、電極の巻回時に中心となる仮想軸である。
 具体的には、図2~図6に示したように、充放電用の電極は、正極21および負極22を含んでいるため、電池素子20は、正極21、負極22および電解液と共にセパレータ23を含んでいる。これにより、正極21および負極22は、セパレータ23を介して互いに対向しながら、巻回軸を中心として巻回されている。ただし、図2~図6のそれぞれでは、電解液の図示を省略している。
 ここでは、電池素子20は、電池缶10の立体的形状と同様の立体的形状を有しているため、扁平かつ円柱状の立体的形状を有している。電池素子20が電池缶10の立体的形状とは異なる立体的形状を有している場合と比較して、その電池缶10の内部に電池素子20が収納された際に、いわゆるデッドスペース(電池缶10と電池素子20との間の隙間)が発生しにくくなるため、その電池缶10の内部空間が有効に利用されるからである。これにより、素子空間体積が増加するため、二次電池の単位体積当たりのエネルギー密度が増加する。
 より具体的には、正極21および負極22は、セパレータ23を介して互いに積層されていると共に、そのセパレータ23を介して互いに積層された状態において巻回方向R1に巻回されている。すなわち、電池素子20は、いわゆる巻回電極体であるため、巻芯に巻回中心空間20Kを有している。ここでは、負極22が正極21よりも巻外側に配置されるように正極21および負極22が巻回されているため、最外周に負極22が配置されている。正極21、負極22およびセパレータ23のそれぞれの巻回数は、特に限定されないため、任意に設定可能である。
(正極)
 正極21は、充放電反応を進行させるための一対の電極のうちの一方であり、図6に示したように、正極集電体211および正極活物質層212を含んでいる。
 正極集電体211は、正極活物質層212を支持する正極21の集電体であり、正極活物質層212が設けられる一対の面を有している。この正極集電体211は、接続端子50の形成材料と同様の材料を含んでいる。ただし、正極集電体211の形成材料の種類と接続端子50の形成材料の種類とは、互いに同じでもよいし、互いに異なってもよい。
 正極活物質層212は、充放電反応を進行させる正極21の活物質層であり、正極集電体211の両面に設けられている。ただし、正極活物質層212は、正極集電体211の片面だけに設けられていてもよい。この正極活物質層212は、リチウムを吸蔵放出可能である正極活物質のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。ただし、正極活物質層212は、さらに、正極結着剤および正極導電剤などを含んでいてもよい。
 正極活物質は、リチウム含有遷移金属化合物などのリチウム含有化合物であり、そのリチウム含有遷移金属化合物は、リチウムと1種類または2種類以上の遷移金属元素とを構成元素として含む化合物である。なお、リチウム含有遷移金属化合物は、酸化物、リン酸化合物、ケイ酸化合物およびホウ酸化合物などのうちのいずれか1種類または2種類以上である。
(負極)
 負極22は、充放電反応を進行させるための一対の電極のうちの他方であり、図6に示したように、負極集電体221および負極活物質層222を含んでいる。
 負極集電体221は、負極活物質層222を支持する負極22の集電体であり、負極活物質層222が設けられる一対の面を有している。この負極集電体221は、電池缶10の形成材料と同様の材料を含んでいる。ただし、負極集電体221の形成材料の種類と電池缶10の形成材料の種類とは、互いに同じでもよいし、互いに異なってもよい。
 負極活物質層222は、充放電反応を進行させる負極22の活物質層であり、負極集電体221の両面に設けられている。ただし、負極活物質層222は、負極集電体221の片面だけに設けられていてもよい。この負極活物質層222は、リチウムを吸蔵放出可能である負極活物質のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。ただし、負極活物質層は、さらに、負極結着剤および負極導電剤などを含んでいてもよい。
 負極活物質は、炭素材料および金属系材料などである。炭素材料は、黒鉛などである。金属系材料は、リチウムと合金を形成可能である金属元素および半金属元素のうちのいずれか1種類または2種類以上を構成元素として含む材料であり、具体的には、ケイ素およびスズなどを構成元素として含んでいる。なお、金属系材料は、単体でもよいし、合金でもよいし、化合物でもよいし、それらの2種類以上の混合物でもよいし、それらの2種類以上の相を含む材料でもよい。
(セパレータ)
 セパレータ23は、図6に示したように、正極21と負極22との間に介在する絶縁性の多孔質膜であり、その正極21と負極22との短絡を防止しながらリチウムイオンを通過させる。このセパレータ23は、ポリエチレンなどの高分子化合物のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。
(電解液)
 電解液は、正極21、負極22およびセパレータ23のそれぞれに含浸されており、溶媒および電解質塩を含んでいる。溶媒は、炭酸エステル系化合物、カルボン酸エステル系化合物およびラクトン系化合物などの非水溶媒(有機溶剤)のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。電解質塩は、リチウム塩などの軽金属塩のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。
[複数の正極リード]
 複数の正極リード31は、正極21に接続された複数の電極端子(複数の正極端子)であり、互いに分離されている。すなわち、複数の正極リード31は、巻回方向R1に配列されており、互いに接触しておらずに互いに離隔されている。
 複数の正極リード31のそれぞれは、図3および図6に示したように、巻回方向R1と交差する延在方向R2に延在している。ここでは、正極リード31は、延在方向R2に含まれる2つの方向(上方向R2Aおよび下方向R2B)のうちの一方の方向(上方向R2A)に延在している。
 正極リード31の個数は、複数個であれば特に限定されないため、任意に設定可能である。この場合には、正極リード31の個数が多くなるほど、二次電池の電気抵抗が低下する。ここでは、上記したように、二次電池が10個の正極リード31を備えている場合を例に挙げている。
 この正極リード31は、延在方向R2(上方向R2A)と交差する屈曲方向R3に屈曲した先端部31B(先端正極端子部)を含んでいる。より具体的には、正極リード31は、正極21に近い側から順に、延在方向R2(上方向R2A)に延在する延在部31Aと、屈曲方向R3に屈曲した先端部31Bとを含んでいる。このため、二次電池(複数の正極リード31)は、複数の先端部31Bを含んでおり、その複数の先端部31Bは、互いに重ならないように離隔されている。複数の先端部31Bは、図4に示したように、正極タブ41の延在方向に沿うように、すなわちほぼ一列となるように配列されている。
 先端部31Bの屈曲角度、すなわち延在部31Aと先端部31Bとにより規定される角度(延在方向R2と屈曲方向R3とにより規定される角度)は、特に限定されないが、具体的には、90°である。複数の先端部31Bに正極タブ41が接続されやすくなるからである。
 先端部31Bが屈曲する屈曲方向R3は、延在方向R2(上方向R2A)と交差する方向であれば、特に限定されない。このため、複数の先端部31Bのそれぞれが屈曲する屈曲方向R3は、互いに同じでもよいし、互いに異なってもよい。もちろん、複数の先端部31Bの一部(2個以上全数未満)のそれぞれが屈曲する屈曲方向R3だけが互いに同じでもよい。
 ここでは、先端部31Bは、屈曲方向R3に含まれる2つの方向(巻内方向R3Aおよび巻外方向R3B)のうちのいずれかの方向に屈曲している。この「巻内方向R3A」とは、巻回電極体である電池素子20の巻内側に向かう方向、すなわち電池素子20の巻芯(巻回中心空間20K)に近づく方向であると共に、「巻外方向R3B」とは、電池素子20の巻外側に向かう方向、すなわち巻芯(巻回中心空間20K)から遠ざかる方向である。より具体的には、複数の先端部31Bのそれぞれは、巻内方向R3Aに屈曲している。
 この正極リード31は、上記した正極集電体211と同様に、接続端子50の形成材料と同様の材料を含んでいる。ただし、正極リード31の形成材料の種類と接続端子50の形成材料の種類とは、互いに同じでもよいし、互いに異なってもよい。
 特に、正極リード31は、正極21のうちの正極集電体211に接続されている。正極リード31と正極21との電気的伝導性が向上するからである。ここでは、複数の正極リード31は、正極集電体211と一体化されている。すなわち、正極集電体211では、互いに異なる場所(複数の正極リード31の配置場所)において正極集電体211の一部が延在方向R2(上方向R2A)に突出しているため、その突出している部分が正極リード31になっている。正極リード31が正極21から脱落しにくくなると共に、その正極リード31と正極21との電気的伝導性がより向上するからである。
[複数の負極リード]
 複数の負極リード32は、負極22に接続されていると共に延在方向R2が異なることを除いて、複数の正極リード31の構成とほぼ同様の構成を有している。
 具体的には、複数の負極リード32は、負極22に接続された複数の電極端子(複数の負極端子)であり、互いに分離されている。すなわち、複数の負極リード32は、巻回方向R1に配列されており、互いに接触しておらずに互いに離隔されている。
 複数の負極リード32のそれぞれは、図3および図6に示したように、巻回方向R1と交差する延在方向R2に延在している。ここでは、負極リード32は、延在方向R2に含まれる2つの方向(上方向R2Aおよび下方向R2B)のうちの他方の方向(下方向R2B)に延在している。
 すなわち、正極リード31の延在方向R2と負極リード32の延在方向R2とは、互いに異なっている。このため、複数の正極リード31が正極21に接続されている方向と複数の負極リード32が負極22に接続されている方向とは、互いに異なっている。ここでは、正極リード31の延在方向R2が上方向R2Aであるのに対して、負極リード32の延在方向R2が下方向R2Bであるため、正極リード31の延在方向R2と負極リード32の延在方向R2とが互いに反対である。複数の正極リード31と複数の負極リード32との間に短絡防止用の隙間を設ける必要がないため、素子空間体積が担保されるからである。
 負極リード32の個数は、複数個であれば特に限定されないため、任意に設定可能である。この場合には、負極リード32の個数が多くなるほど、二次電池の電気抵抗が低下する。ここでは、上記したように、二次電池が10個の負極リード32を備えている場合を例に挙げている。
 この負極リード32は、延在方向R2(下方向R2B)と交差する屈曲方向R3に屈曲した先端部32B(先端負極端子部)を含んでいる。より具体的には、負極リード32は、負極22に近い側から順に、延在方向R2(下方向R2B)に延在する延在部32Aと、屈曲方向R3に屈曲した先端部32Bとを含んでいる。このため、二次電池(複数の負極リード32)は、複数の先端部32Bを含んでおり、その複数の先端部32Bは、互いに重ならないように離隔されている。複数の先端部32Bは、図5に示したように、負極タブ42の延在方向に沿うように、すなわちほぼ一列となるように配列されている。
 先端部32Bの屈曲角度、すなわち延在部32Aと先端部32Bとにより規定される角度に関する詳細は、上記した先端部31Bの屈曲角度に関する詳細と同様である。
 先端部32Bが屈曲する屈曲方向R3は、延在方向R2(下方向R2B)と交差する方向であれば、特に限定されない。このため、複数の先端部32Bのそれぞれが屈曲する屈曲方向R3は、互いに同じでもよいし、互いに異なってもよい。もちろん、複数の先端部32Bの一部(2個以上全数未満)のそれぞれが屈曲する屈曲方向R3だけが互いに同じでもよい。
 ここでは、先端部32Bは、屈曲方向R3に含まれる2つの方向(巻内方向R3Aおよび巻外方向R3B)のうちのいずれかの方向に屈曲している。中でも、上記したように、負極22が正極21よりも巻外側に配置されるように正極21および負極22が巻回されている場合には、複数の先端部32Bのうちの最も巻外側に位置する先端部32Bは、巻外方向R3Bではなく巻内方向R3Aに屈曲していることが好ましい。負極リード32まで含んだ電池素子20の全体の外径が先端部32Bの存在に起因して増加しないため、素子空間体積が担保されるからである。
 この「複数の先端部32Bのうちの最も巻外側に位置する先端部32B」とは、図6を参照すると、10個の先端部32Bのうちの両端に位置する2個の先端部32B(最も右側に位置する先端部32Bおよび最も左側に位置する先端部32B)である。
 より具体的には、複数の先端部32Bのそれぞれは、巻内方向R3Aに屈曲している。すなわち、最も巻外側に位置する2個の先端部32Bだけでなく、それ以外の全ての先端部32Bも巻内方向R3Aに屈曲している。
 この負極リード32は、上記した負極集電体221と同様に、電池缶10の形成材料と同様の材料を含んでいる。ただし、負極リード32の形成材料の種類と電池缶10の形成材料の種類とは、互いに同じでもよいし、互いに異なってもよい。
 上記したように、電池缶10は、複数の負極リード32および負極タブ42を介して電池素子20(負極22)に接続されているため、負極22の外部端子として機能する。これにより、複数の負極リード32は、負極タブ42を介して電池缶10に接続されているため、その電池缶10に対して電気的に接続されている。
 特に、負極リード32は、負極22のうちの負極集電体221に接続されている。負極リード32と負極22との電気的伝導性が向上するからである。ここでは、複数の負極リード32は、負極集電体221と一体化されている。すなわち、負極集電体221では、互いに異なる場所(複数の負極リード32の配置場所)において負極集電体221の一部が延在方向R2(下方向R2B)に突出しているため、その突出している部分が負極リード32になっている。負極リード32が負極22から脱落しにくくなると共に、その負極リード32と負極22との電気的伝導性がより向上するからである。
[正極タブ]
 正極タブ41は、複数の正極リード31を集電させるための正極21の電極配線(正極配線)であり、図4および図6に示したように、複数の先端部31Bに接続されている。ここでは、正極タブ41は、一方向、より具体的には複数の先端部31Bの配列方向に沿った方向に延在している。この正極タブ41は、複数の先端部31Bに接続されているだけでなく、接続端子50に接続されている。
 複数の先端部31Bに対する正極タブ41の接続方法は、特に限定されないが、中でも、溶接法が好ましい。すなわち、正極タブ41は、複数の先端部31Bに溶接されていることが好ましい。複数の先端部31Bに対して正極タブ41が容易かつ強固に接合されるため、高い接続強度および優れた電気的伝導性が得られるからである。溶接法の種類は、特に限定されないが、具体的には、超音波溶接法およびレーザー溶接法などのうちのいずれか1種類または2種類以上である。
 なお、接続端子50に対する正極タブ41の接続方法は、特に限定されないが、具体的には、複数の先端部31Bに対する正極タブ41の接続方法と同様である。
 この正極タブ41は、上記した正極集電体211と同様に、接続端子50の形成材料と同様の材料を含んでいる。ただし、正極タブ41の形成材料の種類と接続端子50の形成材料の種類とは、互いに同じでもよいし、互いに異なってもよい。
[負極タブ]
 負極タブ42は、複数の負極リード32を集電させるための負極22の電極配線(負極配線)であり、図5および図6に示したように、複数の先端部32Bに接続されている。ここでは、負極タブ42は、一方向、より具体的には複数の先端部32Bの配列方向に沿った方向に延在している。この負極タブ42は、複数の先端部32Bに接続されているだけでなく、電池缶10に接続されている。
 なお、電池缶10(器部11の底部M2)の外側から内側に向かって溶接処理が行われ、すなわち電池缶10を介して負極タブ42に溶接処理が施されることにより、その電池缶10が負極タブ42に溶接されていてもよい。溶接法の種類は、特に限定されないが、上記したように、超音波溶接法およびレーザー溶接法などのうちのいずれか1種類または2種類以上である。
 負極タブ42の延在方向は、特に限定されないが、具体的には、正極タブ41の延在方向と同様の方向である。複数の先端部32Bに対する負極タブ42の接続方法は、複数の先端部31Bに対する正極タブ41の接続方法と同様である。電池缶10に対する負極タブ42の接続方法は、特に限定されないが、具体的には、接続端子50に対する正極タブ41の接続方法と同様である。
 この負極タブ42は、上記した負極集電体221と同様に、電池缶10の形成材料と同様の材料を含んでいる。ただし、負極タブ42の形成材料の種類と電池缶10の形成材料の種類とは、互いに同じでもよいし、互いに異なってもよい。
[接続端子]
 接続端子50は、図1および図2に示したように、二次電池が電子機器に搭載される場合において、その電子機器に接続される外部接続用の端子であり、電池缶10(蓋部12)に取り付けられている。
 ここでは、接続端子50は、上記したように、複数の正極リード31および正極タブ41を介して電池素子20(正極21)に接続されているため、正極21用の外部端子として機能する。これにより、二次電池の使用時には、接続端子50(正極21の外部端子)および電池缶10(負極22の外部端子)を介して二次電池が電子機器に接続されるため、その電子機器が二次電池を電源として用いて動作可能になる。
 この接続端子50は、金属材料および合金材料などの導電性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。具体的には、接続端子50は、正極21の外部端子として機能するために、アルミニウム、アルミニウム合金およびステンレスなどのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。
 ここでは、接続端子50は、図7に示したように、端子部50A,50B,50Cを含んでいる。
 端子部50Aは、貫通孔12Kに挿通されており、円柱状の立体的形状を有している。この端子部50Aは、貫通孔12Kの内径IDよりも小さい外径OD(ODA)を有している。端子部50Bは、電池缶10の外部に配置されており、円柱状の立体的形状を有している。この端子部50Bは、端子部50Aの上端部に連結されていると共に、貫通孔12Kの内径IDよりも大きい外径OD(ODB)を有している。端子部50Cは、電池缶10の内部に配置されており、円柱状の立体的形状を有している。この端子部50Cは、端子部50Aの下端部に連結されていると共に、貫通孔12Kの内径IDよりも大きい外径OD(ODC)を有している。なお、外径ODB,ODCは、互いに同じでもよいし、互いに異なってもよい。ここでは、外径ODB,ODCは、互いに同じである。
 すなわち、接続端子50は、外径ODが途中で小さくなった略円柱状の立体的形状を有している。外径ODBが内径IDよりも大きいため、端子部50Bが貫通孔12Kを通過しにくくなると共に、外径ODCが内径IDよりも大きいため、端子部50Cが貫通孔12Kを通過しにくくなるからである。また、蓋部12に対する端子部50B,50Cのそれぞれの押圧力を利用して、接続端子50が蓋部12に固定されるからである。これにより、接続端子50が電池缶10から脱落しにくくなる。
[ガスケット]
 ガスケット60は、図1および図2に示したように、電池缶10(蓋部12)と接続端子50との間に配置された絶縁性部材であり、その電池缶10から接続端子50を絶縁している。これにより、接続端子50は、ガスケット60を介して蓋部12に固定されている。このガスケット60は、ポリプロピレンおよびポリエチレンなどの絶縁性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。
 ガスケット60の設置範囲は、特に限定されない。ここでは、ガスケット60は、蓋部12と接続端子50との間の隙間に配置されている。
[その他]
 なお、二次電池は、さらに、図示しない他の構成要素のうちのいずれか1種類または2種類以上を備えていてもよい。
 具体的には、二次電池は、安全弁機構を備えている。この安全弁機構は、内部短絡および外部加熱などに起因して電池缶10の内圧が一定以上になると、電池缶10と電池素子20との電気的接続を切断する。安全弁機構の設置位置は、特に限定されないが、その安全弁機構は、底部M1,M2のうちのいずれかに設けられており、好ましくは接続端子50が設けられていない底部M2に設けられている。
 また、二次電池は、電池缶10と電池素子20との間に絶縁体を備えている。この絶縁体は、絶縁フィルムおよび絶縁シートなどのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでおり、電池缶10と電池素子20(正極21)との短絡を防止する。絶縁体の設置範囲は、特に限定されないため、任意に設定可能である。
 なお、電池缶10には、注液孔および開列弁が設けられている。この注液孔は、電池缶10の内部に電解液を注入するために用いられたのちに封止されている。開列弁は、内部短絡および外部加熱などに起因して電池缶10の内圧が一定以上に到達した際に開裂するため、その内圧を開放する。注液孔および開列弁のそれぞれの設置位置は、特に限定されないが、上記した安全弁機構の設置位置と同様に、底部M1,M2のうちのいずれかであり、好ましくは接続端子50が設けられていない底部M2である。
<1-2.動作>
 二次電池の充電時には、電池素子20において、正極21からリチウムが放出されると共に、そのリチウムが電解液を介して負極22に吸蔵される。また、二次電池の放電時には、電池素子20において、負極22からリチウムが放出されると共に、そのリチウムが電解液を介して正極21に吸蔵される。この充放電時には、リチウムがイオン状態で吸蔵放出される。
<1-3.製造方法>
 図8~図10は、二次電池の製造工程に用いられる電池缶10、正極21および負極22のそれぞれの構成を表している。具体的には、図8は、電池缶10の斜視構成を表しており、図1に対応している。図9では、正極21の平面構成を表していると共に、図10では、負極22の平面構成を表している。
 ただし、図8では、器部11に対する蓋部12の溶接前であるため、その器部11と蓋部12とが互いに分離されている状態を示している。図9では、正極21の巻回前の状態を示していると共に、図10では、負極22の巻回前の状態を示している。
 以下の説明では、図8~図10と共に、随時、既に説明した図1~図7を参照する。
 ここでは、電池缶10を組み立てるために、互いに分離された器部11および蓋部12を用いる。器部11は、底部M2と側壁部M3とが互いに一体化された部材であり、上記したように、開口部11Kを有している。蓋部12の貫通孔12Kには、あらかじめ接続端子50がガスケット60を介して取り付けられている。ただし、底部M2と側壁部M3とが互いに分離されているため、その底部M2に側壁部M3を溶接することにより、器部11を準備してもよい。
[正極の作製]
 有機溶剤などの溶媒中に正極活物質などが分散または溶解された正極スラリーを調製したのち、帯状の正極集電体211の両面に正極スラリーを塗布する。
 この場合には、図9に示したように、延在方向R2(上方向R2A)に延在する複数の正極リード31(延在部31Aおよび先端部31B)が一体化された正極集電体211を用いると共に、正極リード31の表面には正極スラリーを塗布せずに正極集電体211の表面だけに正極スラリーを塗布する。なお、巻回方向R1における複数の正極リード31のそれぞれの位置は、後工程において正極21が巻回された際にほぼ一列に配列されるように設定されているため、互いに隣り合う正極リード31間の距離は、巻内側から巻外側に向かって次第に増加している。
 これにより、正極集電体211の両面に正極活物質層212が形成されるため、正極集電体211および正極活物質層212を含む正極21が作製される。この正極21(正極集電体211)には、上記したように、複数の正極リード31が既に接続(一体化)されている。
[負極の作製]
 正極活物質などの代わりに負極活物質などを用いることを除いて正極21の作製手順とほぼ同様の手順により、負極22を作製する。
 具体的には、有機溶剤などの溶媒中に負極活物質などが分散または溶解された負極スラリーを調製したのち、帯状の負極集電体221の両面に負極スラリーを塗布する。
 この場合には、図10に示したように、延在方向R2(下方向R2B)に延在する複数の負極リード32(延在部32Aおよび先端部32B)が一体化された負極集電体221を用いると共に、負極リード32の表面に負極スラリーを塗布せずに負極集電体221の表面だけに負極スラリーを塗布する。巻回方向R1における複数の負極リード32のそれぞれの位置は、後工程において負極22が巻回された際にほぼ一列に配列されるように設定されているため、互いに隣り合う負極リード32間の距離は、巻内側から巻外側に向かって次第に増加している。
 これにより、負極集電体221の両面に負極活物質層222が形成されるため、負極集電体221および負極活物質層222を含む負極22が作製される。この負極22(負極集電体221)には、上記したように、複数の負極リード32が既に接続(一体化)されている。
[電解液の作製]
 溶媒に電解質塩を添加する。これにより、溶媒中において電解質塩が分散または熔解されるため、電解液が調製される。
[二次電池の組み立て]
 最初に、複数の正極リード31が接続された正極21と複数の負極リード32が接続された負極22とをセパレータ23を介して互いに積層させたのち、その正極21、負極22、セパレータ23を巻回させることにより、正極リード31および負極リード32のそれぞれが接続された巻回体(図示せず)を作製する。この巻回体は、正極21、負極22およびセパレータ23のそれぞれに電解液が含浸されていないことを除いて、電池素子20の構成と同様の構成を有している。
 続いて、図3~図5に示したように、溶接法などを用いて複数の正極リード31(複数の先端部31B)に正極タブ41を接続させると共に、溶接法などを用いて複数の負極リード32(複数の先端部32B)に負極タブ42を接続させる。なお、溶接法に関する詳細は、上記した通りであり、以降においても同様である。
 続いて、開口部11Kから器部11の内部に、複数の正極リード31、複数の負極リード32、正極タブ41および負極タブ42のそれぞれが接続された巻回体を収容する。この場合には、溶接法などを用いて負極タブ42を器部11に接続させる。
 続いて、開口部11Kを遮蔽するように、あらかじめ接続端子50がガスケット60を介して取り付けられた蓋部12を器部11の上に載置したのち、溶接法などを用いて蓋部12を器部11に接合させる。この場合には、溶接法などを用いて正極タブ41を接続端子50に接続させる。これにより、器部11と蓋部12とが互いに接合されるため、その器部11および蓋部12を用いて電池缶10が組み立てられると共に、その電池缶10の内部に複数の正極リード31、複数の負極リード32、正極タブ41、負極タブ42および巻回体が収納される。
 最後に、図示しない注液孔から電池缶10の内部に電解液を注入したのち、その注液孔を封止する。これにより、巻回体(正極21、負極22およびセパレータ23)に電解液が含浸されるため、巻回電極体である電池素子20が作製される。よって、電池缶10の内部に電池素子20が封入されるため、二次電池が組み立てられる。
[二次電池の安定化]
 組み立て後の二次電池を充放電させる。環境温度、充放電回数(サイクル数)および充放電条件などの各種条件は、任意に設定可能である。これにより、負極22などの表面に被膜が形成されるため、二次電池の状態が電気化学的に安定化する。よって、扁平かつ円柱状の電池缶10を用いたボタン型の二次電池が完成する。
<1-4.作用および効果>
 この二次電池によれば、正極21が巻回されており、互いに分離された複数の正極リード31が正極21に接続されており、その複数の正極リード31のそれぞれが屈曲した先端部31Bを含んでいる。よって、以下で説明する理由により、単位体積当たりのエネルギー密度を増加させることができる。
 図11は、比較例の二次電池(電池素子20)の断面構成を拡大して表しており、図6に対応している。この比較例の二次電池は、以下で説明することを除いて、図6に示した本実施形態の二次電池の構成と同様の構成を有している。
 具体的には、比較例の二次電池は、複数の正極リード31を備えているが、正極タブ41を備えていない。また、比較例の二次電池では、複数の先端部31Bのうちの一部(最も巻内側に位置する2個の先端部31B以外の残りの全ての先端部31B)が巻内方向R3Aに延設されているため、その複数の先端部31Bが互いに重ねられている。この互いに重ねられた複数の先端部31Bは、溶接法を用いて互いに接合されることにより、互いに接続されている。
 比較例の二次電池では、図11に示したように、複数の正極リード31のそれぞれが先端部31Bを含んでいるため、その複数の先端部31Bが互いに重ねられることにより、互いに接続可能である。これにより、複数の正極リード31(複数の先端部31B)を用いても、その複数の正極リード31を集電可能である。
 しかしながら、複数の先端部31Bが互いに重ねられることに起因して、充放電反応に関与しない複数の正極リード31の占有体積が大幅に増加するため、その複数の正極リード31まで含んだ電池素子20の全体の高さ(素子高さHV)が大幅に増加する。
 これにより、電池缶10の内部容積が一定であると共に、電池素子20の巻回数(外径)が一定であるとすると、複数の正極リード31を用いることに起因して素子高さHVが大幅に増加するため、素子空間体積が著しく減少する。この素子空間体積は、上記したように、充放電反応に関与する電池素子20(正極21および負極22)を収納するために利用可能である電池缶10の内部空間の体積(有効体積)である。
 よって、比較例の二次電池では、複数の正極リード31を集電可能である反面、素子空間体積が著しく減少するため、単位体積当たりのエネルギー密度を増加させることが困難である。
 これに対して、本実施形態の二次電池では、図6に示したように、複数の正極リード31(複数の先端部31B)は互いに分離されているが、その複数の先端部31Bが正極タブ41に接続されている。これにより、複数の正極リード31が互いに分離されていても、正極タブ41を用いて複数の正極リード31を集電可能である。
 しかも、複数の先端部31Bが互いに重ねられないことに起因して、充放電反応に関与しない複数の正極リード31の占有体積が大幅に増加しないため、素子高さHVも大幅に増加しない。また、複数の正極リード31と共に正極タブ41を用いても、その正極タブ41の厚さが十分に小さければ、やはり素子高さHVが大幅に増加しない。このように正極タブ41を用いても素子高さHVが大幅に増加しないことは、本実施形態の二次電池の素子高さHV(図6)と比較例の二次電池の素子高さHV(図11)との比較から明らかである。
 これにより、電池缶10の内部容積が一定であると共に、電池素子20の巻回数(外径)が一定であるとすると、複数の正極リード31を用いても素子高さHVが大幅に増加しないため、素子空間体積が増加する。この場合には、複数の正極リード31と共に正極タブ41を用いても、素子高さHVが大幅に増加しないため、素子空間体積がやはり増加する。
 よって、本実施形態の二次電池では、複数の正極リード31を集電可能であると共に、素子空間体積が増加するため、単位体積当たりのエネルギー密度を増加させることができる。
 ここで説明した正極21および複数の正極リード31(複数の先端部31B)のそれぞれの構成に基づく作用および効果は、負極22および複数の負極リード32(複数の先端部32B)のそれぞれの構成に基づいても同様に得られる。
 すなわち、比較例の二次電池では、複数の先端部32Bが互いに重ねられることに起因して複数の負極リード32の占有体積が大幅に増加するため、素子高さHVが大幅に増加する。よって、素子空間体積が著しく減少するため、単位体積当たりのエネルギー密度を増加させることが困難である。
 これに対して、本実施形態の二次電池では、複数の先端部32Bが互いに重ねられないことに起因して複数の負極リード32の占有体積が大幅に増加しないため、素子高さHVが大幅に増加しない。この場合には、複数の負極リード32と共に負極タブ42を用いても、やはり素子高さHVが大幅に増加しない。よって、素子空間体積が増加するため、単位体積当たりのエネルギー密度を増加させることができる。
 本実施形態の二次電池では、特に、複数の先端部32Bのうちの最も巻外側に位置する先端部32Bが屈曲方向R3(巻内方向R3A)に屈曲していれば、以下で説明する理由により、単位体積当たりのエネルギー密度をより増加させることができる。
 負極22が正極21よりも巻外側に配置されるように正極21および負極22が巻回されている場合には、負極リード32が最外周に配置される。この場合には、複数の先端部32Bのうちの最も巻外側に位置する先端部32Bが巻外方向R3Bに屈曲していると、その先端部32Bの長さ(巻外方向R3Bに延在する長さ)によっては、その先端部32Bが電池素子20よりも外側に突出する可能性がある。
 先端部32Bが電池素子20よりも外側に突出すると、充放電反応に関与しない先端部32Bの存在に起因して、複数の負極リード32まで含んだ電池素子20の全体の外径が増加する。よって、複数の負極リード32を用いることに起因して素子空間体積が減少するため、単位体積当たりのエネルギー密度が減少する。
 これに対して、複数の先端部32Bのうちの最も巻外側に位置する先端部32Bが巻内方向R3Aに屈曲していると、その先端部32Bが電池素子20よりも外側に突出しないため、複数の負極リード32まで含んだ電池素子20の全体の外径が増加しない。よって、複数の負極リード32を用いても素子空間体積が減少しないため、単位体積当たりのエネルギー密度が増加する。
 また、二次電池が複数の先端部31Bに接続された正極タブ41を備えていれば、複数の先端部31Bが互いに分離されていても、その正極タブ41を用いて複数の正極リード31が集電される。しかも、上記したように、正極タブ41を用いても、その正極タブ41の厚さが十分に小さければ、素子高さHVが大幅に増加しない。よって、複数の先端部31Bが互いに分離されていても、正極タブ41を用いて単位体積当たりのエネルギー密度が担保されながら複数の正極リード31が集電されるため、より高い効果を得ることができる。
 この場合には、正極タブ41が複数の先端部31Bに溶接されていれば、その正極タブ41が複数の先端部31Bに容易かつ強固に接続される。よって、高い接続強度および優れた電気的伝導性が得られることにより、正極タブ41を用いて複数の正極リード31が安定に集電されるため、さらに高い効果を得ることができる。
 ここで説明した正極タブ41の構成に基づく作用および効果は、負極タブ42の構成に基づいても同様に得られる。すなわち、二次電池が複数の先端部32Bに接続された負極タブ42を備えていれば、複数の先端部32Bが互いに分離されていても、負極タブ42を用いて単位体積当たりのエネルギー密度が担保されながら複数の負極リード32が集電されるため、より高い効果を得ることができる。また、負極タブ42が複数の先端部32Bに溶接されていれば、その負極タブ42を用いて複数の負極リード32が安定に集電されるため、さらに高い効果を得ることができる。
 また、複数の正極リード31のそれぞれが先端部31Bを含んでおり、その複数の先端部31Bが互いに分離されていると共に、複数の負極リード32のそれぞれが先端部32Bを含んでおり、その複数の先端部32Bが互いに分離されていれば、充放電反応に関与しない複数の正極リード31および複数の負極リード32のそれぞれを用いても素子高さHVが大幅に増加しない。よって、複数の正極リード31(複数の先端部31B)だけが互いに分離されており、または複数の負極リード32(複数の先端部32B)だけが互いに分離されている場合と比較して、素子空間体積がより増加するため、単位体積当たりのエネルギー密度をより増加させることができる。
 また、複数の正極リード31が正極21に接続されている方向と複数の負極リード32が負極22に接続されている方向とが互いに異なっており、すなわち複数の正極リード31の延在方向R2と複数の負極リード32の延在方向R2とが互いに異なっていれば、以下で説明する理由により、単位体積当たりのエネルギー密度をより増加させることができる。
 複数の正極リード31の延在方向R2と複数の負極リード32の延在方向R2とが互いに同じである場合、より具体的には両者の延在方向R2がいずれも上方向R2Aである場合には、複数の正極リード31が接続された正極タブ41と複数の負極リード32が接続された負極タブ42とを高さ方向(図6中の上下方向)において互いに離隔させれば、その正極タブ41と負極タブ42との短絡が防止される。
 しかしながら、正極タブ41と負極タブ42とを高さ方向において互いに離隔させるためには、その正極タブ41と負極タブ42との間に隙間を設けなければならないため、その隙間の分だけ素子高さHVが増加する。よって、充放電反応に関与しない隙間の存在に起因して素子空間体積が減少するため、単位体積当たりのエネルギー密度が減少する。
 しかしながら、複数の正極リード31の延在方向R2と複数の負極リード32の延在方向R2とが互いに異なっており、より具体的には前者の延在方向R2が上方向R2Aであると共に後者の延在方向R2が下方向R2Bである場合には、正極タブ41および負極タブ42が互いに十分に離隔される。これにより、上記した短絡防止用の隙間が不要であるため、素子高さHVが増加しない。よって、素子空間体積が減少しないため、単位体積当たりのエネルギー密度が増加する。
 また、複数の負極リード32が電池缶10に対して電気的に接続されていれば、その電池缶10が負極22の外部端子として機能するため、二次電池が電池缶10とは別個に負極22の外部端子を備えていなくてもよい。よって、新たな負極22の外部端子が不要になる分だけ素子空間体積が増加するため、単位体積当たりのエネルギー密度をより増加させることができる。
 また、正極21が正極集電体211および正極活物質層212を含んでおり、複数の正極リード31が正極集電体211と一体化されていれば、複数の正極リード31と正極集電体211とが互いに分離されていることに起因して複数の正極リード31が正極集電体211に後付けで接続される場合と比較して、正極リード31が正極21から脱落しにくくなると共に、その正極リード31と正極21との電気的伝導性が向上するため、より高い効果を得ることができる。
 ここで説明した複数の正極リード31および正極集電体211のそれぞれの構成に基づく作用および効果は、複数の負極リード32および負極集電体221のそれぞれの構成に基づいても同様に得られる。すなわち、複数の負極リード32が負極集電体221と一体化されていれば、負極リード32が負極22から脱落しにくくなると共に、その負極リード32と負極22との電気的伝導性が向上するため、より高い効果を得ることができる。
 また、二次電池が扁平かつ柱状であり、すなわち二次電池がボタン型の二次電池であれば、サイズの観点において制約が大きい小型の二次電池において単位体積当たりのエネルギー密度が有効に増加するため、より高い効果を得ることができる。
<2.変形例>
 二次電池の構成は、以下で説明するように、適宜変更可能である。ただし、以下で説明する一連の変形例のうちの任意の2種類以上は、互いに組み合わされてもよい。
[変形例1]
 図6では、複数の正極リード31(複数の先端部31B)が互いに分離されているため、正極タブ41が複数の先端部31Bに接続されていると共に、複数の負極リード32(複数の先端部32B)が互いに分離されているため、負極タブ42が複数の先端部32Bに接続されている。
 しかしながら、複数の正極リード31では、図6に示したように、互いに分離された複数の先端部31Bが正極タブ41に接続されていると共に、複数の負極リード32では、図11に示したように、負極タブ42を利用せずに複数の先端部32Bが互いに重ねられていてもよい。
 または、複数の正極リード31では、図11に示したように、正極タブ41を利用せずに複数の先端部31Bが互いに重ねられていると共に、複数の負極リード32では、図6に示したように、互いに分離された複数の先端部32Bが負極タブ42に接続されていてもよい。
 いずれの場合においても、図11に示した場合、すなわち複数の正極リード31では正極タブ41を利用せずに複数の先端部31Bが互いに重ねられていると共に複数の負極リード32でも負極タブ42を利用せずに複数の先端部32Bが互いに重ねられている場合と比較して、素子高さHVの減少に応じて素子空間体積が増加するため、同様の効果を得ることができる。
[変形例2]
 図6では、複数の正極リード31が延在方向R2(上方向R2A)に延在しているのに対して、複数の負極リード32が延在方向R2(下方向R2B)に延在している。このため、複数の正極リード31および複数の負極リード32は、互いに異なる方向(ここでは互いに反対の方向)に延在している。
 しかしながら、複数の正極リード31および複数の負極リード32は、互いに同じ方向に延在していてもよい。この場合には、複数の正極リード31および複数の負極リード32の双方が延在方向R2(上方向R2A)に延在していてもよいし、複数の正極リード31および複数の負極リード32の双方が延在方向R2(下方向R2B)に延在していてもよい。
 この場合においても、短絡防止用の隙間が十分に小さければ、比較例の二次電池(図11)と比較して、素子高さHVの減少に応じて素子空間体積が増加するため、同様の効果を得ることができる。
 ただし、上記したように、短絡防止用の隙間に起因して素子高さHVが増加することを回避するためには、図6に示したように、複数の正極リード31および複数の負極リード32は互いに異なる方向に延在していることが好ましい。
 この場合には、念のために説明しておくと、複数の正極リード31が延在方向R2(上方向R2A)に延在していると共に、複数の負極リード32が延在方向R2(下方向R2B)に延在している場合に限られない。すなわち、複数の正極リード31が延在方向R2(下方向R2B)に延在していると共に、複数の負極リード32が延在方向R2(上方向R2A)に延在していてもよい。
[変形例3]
 図2~図6では、接続端子50が複数の正極リード31および正極タブ41を介して電池素子20(正極21)に接続されていると共に、電池缶10が複数の負極リード32および負極タブ42を介して電池素子20(負極22)に接続されている。このため、接続端子50が正極21の外部端子として機能すると共に、電池缶10が負極22の外部端子として機能する。
 しかしながら、接続端子50が複数の負極リード32および負極タブ42を介して電池素子20(負極22)に接続されていると共に、電池缶10が複数の正極リード31および正極タブ41を介して電池素子20(正極21)に接続されていてもよい。このため、接続端子50が負極22の外部端子として機能すると共に、電池缶10が正極21の外部端子として機能してもよい。
 この場合には、接続端子50は、負極22の外部端子として機能するために、鉄、銅、ニッケル、ステンレス、鉄合金、銅合金およびニッケル合金などのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。また、電池缶10は、正極21の外部端子として機能するために、アルミニウム、アルミニウム合金およびステンレスなどのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。
 この場合においても、二次電池が接続端子50(負極22の外部端子)および電池缶10(正極21の外部端子)を介して電子機器に接続可能であるため、同様の効果を得ることができる。この場合には、もちろん、電池缶10(器部11の底部M2)を介して正極タブ41に溶接処理が施されることにより、その電池缶10が正極タブ41に溶接されていてもよい。溶接法の種類に関する詳細は、上記した通りである。
[変形例4]
 図9では、複数の正極リード31が正極集電体211と一体化されている。
 しかしながら、図9に対応する図12に示したように、複数の正極リード31が正極集電体211と別体化されているため、その複数の正極リード31が正極21に後付けで接続されていてもよい。この場合には、複数の正極リード31は、正極活物質層212に取り付けられていてもよい。または、正極活物質層212の一部が除去されることにより、正極集電体211が部分的に露出しているため、複数の正極リード31が正極集電体211の露出部分に取り付けられていてもよい。
 なお、複数の正極リード31が正極集電体211と別体化されている場合において、その複数の正極リード31のそれぞれにおける延在部31Aの長さ(延在部31Aの延在方向の寸法)は、特に限定されないが、できるだけ大きいことが好ましい。複数の正極リード31と正極21との接続面積が増加するため、二次電池の電気抵抗が低下するからである。ここでは、延在部31Aは、正極21の下端まで延在している。
 この場合においても、素子空間体積の増加に応じて単位体積当たりのエネルギー密度が増加するため、同様の効果を得ることができる。
 ここで複数の正極リード31および正極集電体211のそれぞれに関して説明した変形例4は、図10に対応する図13に示したように、複数の負極リード32および負極集電体221のそれぞれに適用されてもよい。
 すなわち、複数の負極リード32が負極集電体221と別体化されているため、その複数の負極リード32が負極22(負極集電体221または負極活物質層222)に後付けで接続されていてもよい。複数の負極リード32のそれぞれにおける延在部32Aの長さは、特に限定されないが、できるだけ大きいことが好ましい。ここでは、延在部32Aは、負極22の上端まで延在している。この場合においても、素子空間体積の増加に応じて単位体積当たりのエネルギー密度が増加するため、同様の効果を得ることができる。
 もちろん、ここで説明した変形例4は、複数の正極リード31および複数の負極リード32の双方に適用されてもよいし、複数の正極リード31および複数の負極リード32のうちのいずれか一方だけに適用されてもよい。
[変形例5]
 図2では、端子部50A,50B,50Cを含むと共に外径ODが途中で変化する略円柱状の立体的形状を有する接続端子50を用いている。
 しかしながら、図2に対応する図14に示したように、上記した略円柱状の接続端子50の代わりに、円盤状の接続端子70を用いてもよい。この場合には、蓋部12が器部11の内部に向かって部分的に突出するように折れ曲がっているため、その蓋部12が部分的に窪んでいる。これにより、蓋部12の一部は、その蓋部12の中心に向かって段差を形成するように折れ曲がっているため、その蓋部12は、窪み部12Pを有している。こ窪み部12Pの内部では、蓋部12に貫通孔12Kが設けられている。
 この円盤状の接続端子70は、ガスケット80を介して窪み部12Pの内部に配置されていると共に、接続配線71を介して正極タブ41に接続されている。ここでは、接続端子70の外径は、窪み部12Pの内径よりも小さいため、その接続端子70は、周囲において蓋部12から離隔されている。これにより、ガスケット80は、接続端子70と蓋部12との間の領域のうちの一部だけに配置されており、より具体的には、ガスケット80が存在しなければ接続端子70と蓋部12とが互いに接触し得る領域だけに配置されている。ガスケット80に関する詳細は、ガスケット60に関する詳細と同様である。
 ここでは、接続端子70は、ガスケット80に近い側から順にアルミニウム層およびニッケル層を含むクラッド材料により形成されている。このクラッド材料では、アルミニウム層とニッケル層とが互いに圧延接合されている。
 この場合においても、二次電池が接続端子70(正極21の外部端子)および電池缶10(負極22の外部端子)を介して電子機器に接続可能であるため、同様の効果を得ることができる。
 この場合には、特に、接続端子70が窪み部12Pの内部に収容されることに起因して、その接続端子70が蓋部12よりも突出しないため、接続端子50が蓋部12よりも突出する場合(図2)と比較して、二次電池の高さHが小さくなる。よって、素子空間体積が増加するため、単位体積当たりのエネルギー密度をより増加させることができる。
[変形例6]
 図2では、溶接缶(クリンプレス缶)である電池缶10を用いている。しかしながら、図2に対応する図15に示したように、上記した溶接缶である電池缶10の代わりに、クリンプ缶である電池缶90を用いてもよい。
 この電池缶90は、互いに分離された器部91および蓋部92と、その器部91と蓋部92との間に介在するガスケット93とを含んでいる。器部91は、一端部が開放された器状の部材であり、底部M4および側壁部M5を有している。蓋部92は、器部91と同様の一端部が開放された器状の部材であり、底部M6および側壁部M7を有している。蓋部92は、側壁部M7が側壁部M7に外側から重なるように器部91に取り付けられており、その側壁部M7は、ガスケット93を介して側壁部M5にかしめられている。これにより、かしめ加工を利用して蓋部92が器部91に固定されていると共に、その器部91および蓋部92の内部に電池素子20が収納されている。ガスケット93に関する詳細は、ガスケット60に関する詳細と同様である。
 ここでは、器部91(底部M4)の外側から内側に向かって溶接処理が行われることにより、その器部91を介して正極タブ41に溶接処理が施されているため、その器部91が正極タブ41に溶接されている。また、蓋部92(底部M6)の外側から内側に向かって溶接処理が行われることにより、その蓋部92を介して負極タブ42に溶接処理が施されているため、その蓋部92が負極タブ42に溶接されている。溶接法の種類は、特に限定されないが、上記したように、超音波溶接法およびレーザー溶接法などのうちのいずれか1種類または2種類以上である。
 この場合においても、二次電池が器部91(正極21の外部端子)および蓋部92(負極22の外部端子)を介して電子機器に接続可能であるため、同様の効果を得ることができる。
 なお、ここでは具体的に図示しないが、クリンプ缶である電池缶90を用いる場合には、正極タブ41および負極タブ42のそれぞれを省略してもよい。具体的には、正極タブ41を省略することにより、複数の先端部31Bが器部91(底部M4)に接続されてもよいと共に、負極タブ42を省略することにより、複数の先端部32Bが蓋部92(底部M6)に接続されてもよい。この場合には、もちろん、器部91を介して複数の先端部31Bのそれぞれに溶接処理が施されることにより、その器部91が複数の先端部31Bのそれぞれに溶接されてもよいと共に、蓋部92を介して複数の先端部32Bのそれぞれに溶接処理が施されることにより、その蓋部92が複数の先端部32Bのそれぞれに溶接されてもよい。
<3.体積エネルギー密度の比較>
 ここで、本実施形態の二次電池(図6)の単位体積当たりのエネルギー密度と、比較例の二次電池(図11)の単位体積当たりのエネルギー密度とを互いに論理的(数学的)に比較する。ここでは、単位体積エネルギー密度の比較を簡略化するために、その単位体積当たりのエネルギー密度に影響を及ぼす素子高さHVを比較する。
[先端部の個数を変更した場合の比較]
 表1は、正極リード31(先端部31B)の個数および負極リード32(先端部32B)の個数のそれぞれを変更した場合における素子高さHVの比較結果を表している。
 ここでは、以下で説明するように、本実施形態の二次電池および比較例の二次電池のそれぞれに関して素子高さHVに関与する総厚(μm)を算出したのち、両者の総厚に基づいて本実施形態の二次電池に関する素子高さHVの改善率(%)を算出する。この場合には、充放電反応に関与する電池素子20の幅(図6および図11における上下方向の寸法)を4mm(=4000μm)とする。
 具体的には、最初に、先端部31Bの厚さ、先端部32Bの厚さ、正極タブ41の厚さおよび負極タブ42の厚さのそれぞれを10μmに固定しながら、先端部31Bの個数および先端部32Bの個数のそれぞれを2個~9個の範囲内において変化させる。
 続いて、先端部31Bの厚さ、先端部32Bの厚さ、正極タブ41の厚さおよび負極タブ42の厚さに基づいて、総厚(μm)を算出する。この総厚は、複数の先端部31Bの厚さの和(=先端部31Bの厚さ×個数)と、複数の先端部32Bの厚さの和(=先端部32Bの厚さ×個数)と、正極タブ41の厚さと、負極タブ42の厚さとの総和である。
 具体的な総厚の算出例を挙げると、以下の通りである。先端部31Bの個数=5個、先端部31Bの厚さ=10μm、先端部32Bの個数=5個および先端部32Bの厚さ=10μmである場合における比較例の二次電池の総厚は、総厚=(5個×10μm)+(5個×10μm)=100μmである。また、先端部31Bの個数=5個、先端部31Bの厚さ=10μm、正極タブ41の厚さ=10μm、先端部32Bの個数=5個、先端部32Bの厚さ=10μmおよび負極タブ42の厚さ=10μmである場合における本実施形態の二次電池の総厚は、総厚=10μm+10μm+10μm+10μm=40μmである。
 続いて、比較例の二次電池に関して算出された総厚から、本実施形態の二次電池に関して算出された総厚を差し引くことにより、その本実施形態の二次電池に関する素子高さHVの減少量(μm)を算出する。
 最後に、上記した減少量と、電池素子20の幅(=4000μm)とに基づいて、本実施形態の二次電池に関する素子高さHVの改善率(%)を算出する。この改善率は、改善率=(減少量/電池素子20の幅)×100、すなわち改善率=(減少量/4000)×100という計算式に基づいて算出される。この改善率は、比較例の二次電池の素子高さHVと比較して、本実施形態の二次電池の素子高さHVが改善された割合を表している。すなわち、改善率の値が大きいほど、比較例の二次電池と比較して本実施形態の二次電池において素子高さHVが改善されることを表している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に示したように、本実施形態の二次電池では、先端部31Bの個数および先端部32Bの個数のそれぞれが3個以上になると、比較例の二次電池と比較して素子高さHVが減少する(減少量が0μmよりも大きくなる)ため、その素子高さHVが改善される(改善率が0%よりも大きくなる)。
 詳細には、比較例の二次電池では、複数の先端部31Bが互いに重ねられるため、先端部31Bの個数が増加すると、その複数の先端部31Bの総厚が増加すると共に、複数の先端部32Bが互いに重ねられるため、先端部32Bの個数が増加すると、その複数の先端部32Bの総厚が増加する。これにより、複数の先端部31Bおよび複数の先端部32Bの総厚は、先端部31Bの個数および先端部32Bの個数のそれぞれが増加することに応じて次第に増加する。
 これに対して、本実施形態の二次電池では、複数の先端部31Bが互いに重ねられないため、先端部31Bの個数が増加しても、その複数の先端部31Bの総厚が増加しないと共に、複数の先端部32Bが互いに重ねられないため、先端部32Bの個数が増加しても、その複数の先端部32Bの総厚が増加しない。これにより、複数の先端部31Bおよび複数の先端部32Bの総厚は、先端部31Bの個数および先端部32Bの個数のそれぞれが増加しても一定である。
 しかも、正極タブ41および負極タブ42を用いても、その正極タブ41および負極タブ42のそれぞれの厚さが大きすぎなければ、比較例の二次電池と比較して、複数の先端部31B、複数の先端部32B、正極タブ41および負極タブ42の総厚が十分に小さくなる。
 これらのことから、本実施形態の二次電池では、比較例の二次電池と比較して、先端部31Bの個数および先端部32Bの個数のそれぞれが3個以上である場合において素子高さHVが減少するため、単位体積当たりのエネルギー密度が増加する。
 この場合には、特に、先端部31Bの個数および先端部32Bの個数のそれぞれが増加することに応じて改善率が次第に増加するため、単位体積当たりのエネルギー密度がより増加する。
[先端部の厚さを変更した場合の比較]
 表2は、正極リード31(先端部31B)の厚さおよび負極リード32(先端部32B)の厚さのそれぞれを変更した場合における素子高さHVの比較結果を表している。
 ここでは、先端部31Bの個数および先端部32Bの個数のそれぞれを変更する代わりに、先端部31Bの厚さおよび先端部32Bの厚さのそれぞれを変更することを除いて同様の手順により、総厚、減少量および改善率のそれぞれを算出する。この場合には、先端部31Bの個数および先端部32Bの個数のそれぞれを10個に固定すると共に、正極タブ41の厚さおよび負極タブ42の厚さのそれぞれを10μmに固定しながら、先端部31Bの厚さおよび先端部32Bの厚さのそれぞれを6μm~13μmの範囲内において変化させる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2に示したように、本実施形態の二次電池では、先端部31Bの厚さおよび先端部32Bの厚さに依存せずに、比較例の二次電池と比較して素子高さHVが減少するため、その素子高さHVが改善される。
 詳細には、比較例の二次電池では、複数の先端部31Bが互いに重ねられるため、その先端部31Bの厚さが増加すると、その複数の先端部31Bの総厚が大幅に増加すると共に、複数の先端部32Bが互いに重ねられるため、その先端部32Bの厚さが増加すると、その複数の先端部32Bの総厚が大幅に増加する。これにより、複数の先端部31Bおよび複数の先端部32Bの総厚は、大幅に増加するだけでなく、先端部31Bの厚さおよび先端部32Bの厚さのそれぞれが増加することに応じて急激に増加する。
 これに対して、本実施形態の二次電池では、複数の先端部31Bが互いに重ねられないため、先端部31Bの厚さが増加しても、複数の先端部31Bの総厚が増加するものの大幅に増加しないと共に、複数の先端部32Bが互いに重ねられないため、先端部32Bの厚さが増加しても、複数の先端部32Bの総厚が増加するものの大幅に増加しない。これにより、複数の先端部31Bおよび複数の先端部32Bの総厚は、大幅に増加しないだけでなく、先端部31Bの厚さおよび先端部32Bの厚さのそれぞれの増加に応じて緩やかに増加する。
 しかも、正極タブ41および負極タブ42を用いても、その正極タブ41および負極タブ42のそれぞれの厚さが大きすぎなければ、比較例の二次電池と比較して、複数の先端部31B、複数の先端部32B、正極タブ41および負極タブ42の総厚が十分に小さくなる。
 これらのことから、本実施形態の二次電池では、比較例の二次電池とは異なり、先端部31Bの厚さおよび先端部32Bの厚さのそれぞれが増加しても比素子高さHVが十分に減少するため、単位体積当たりのエネルギー密度が増加する。
 この場合には、特に、先端部31Bの厚さおよび先端部32Bの厚さのそれぞれが増加することに応じて改善率が次第に増加するため、単位体積当たりのエネルギー密度がより増加する。
[正極タブの厚さおよび負極タブの厚さのそれぞれを変更した場合の比較]
 表3は、正極タブ41の厚さおよび負極タブ42の厚さのそれぞれを変更した場合における素子高さHVの比較結果を表している。
 ここでは、先端部31Bの個数および先端部32Bの個数のそれぞれを変更する代わりに、正極タブ41の厚さおよび負極タブ42の厚さのそれぞれを変更することを除いて同様の手順により、総厚、減少量および改善率のそれぞれを算出する。この場合には、先端部31Bの個数および先端部32Bの個数のそれぞれを10個に固定すると共に、先端部31Bの厚さおよび先端部32Bの厚さのそれぞれを10μmに固定しながら、正極タブ41の厚さおよび負極タブ42の厚さのそれぞれを10μm~24μmの範囲内において変化させる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表3に示したように、本実施形態の二次電池では、正極タブ41の厚さおよび負極タブ42の厚さに依存せずに、比較例の二次電池と比較して素子高さHVが減少するため、その素子高さHVが改善される。
 詳細には、比較例の二次電池では、正極タブ41および負極タブ42を用いていないため、その正極タブ41の厚さおよび負極タブ42の厚さのそれぞれに依存せずに、複数の先端部31Bおよび複数の先端部32Bの総厚が一定である。ただし、複数の先端部31Bが互いに重ねられると共に、複数の先端部32Bが互いに重ねられるため、先端部31Bの個数が多いと複数の先端部32Bの総厚が大幅に増加すると共に、先端部32Bの個数が多いと複数の先端部32Bの総厚が大幅に増加する。
 これに対して、本実施形態の二次電池では、正極タブ41および負極タブ42を用いているため、その正極タブ41の厚さおよび負極タブ42の厚さのそれぞれが増加すると、複数の先端部31B、複数の先端部32B、正極タブ41および負極タブ42の総厚が増加する。しかしながら、複数の先端部31Bが互いに重ねられないため、先端部31Bの個数が多くなっても複数の先端部31Bの総厚が増加しないと共に、複数の先端部32Bが互いに重ねられないため、先端部32Bの個数が多くなっても複数の先端部32Bの総厚が増加しない。これにより、複数の先端部31B、複数の先端部32B、正極タブ41および負極タブ42の総厚は、その正極タブ41の厚さおよび負極タブ42の厚さのそれぞれが増加しても、その正極タブ41の厚さおよび負極タブ42の厚さのそれぞれが増加する分だけしか増加しないため、大幅に増加しないだけでなく、正極タブ41の厚さおよび負極タブ42の厚さのそれぞれの増加に応じて緩やかに増加する。
 しかも、正極タブ41および負極タブ42を用いても、その正極タブ41および負極タブ42のそれぞれの厚さが大きすぎなければ、比較例の二次電池と比較して総厚が十分に小さくなる。
 これらのことから、本実施形態の二次電池では、比較例の二次電池とは異なり、正極タブ41の厚さおよび負極タブ42の厚さのそれぞれが増加しても素子高さHVが大幅に増加せずに十分に減少するため、単位体積当たりのエネルギー密度が増加する。
 この場合には、特に、正極タブ41の厚さおよび負極タブ42の厚さのそれぞれが増加することに応じて改善率が次第に減少する。よって、単位体積当たりのエネルギー密度を担保するためには、正極タブ41の厚さおよび負極タブ42の厚さのそれぞれを極端に増加させないことが好ましい。
 以上、一実施形態および実施例を挙げながら本技術に関して説明したが、その本技術の構成は、一実施形態および実施例において説明された構成に限定されないため、種々に変形可能である。
 具体的には、液状の電解質(電解液)を用いる場合に関して説明したが、その電解質の種類は、特に限定されないため、ゲル状の電解質(電解質層)を用いてもよいし、固体状の電解質(固体電解質)を用いてもよい。
 また、電極反応物質がリチウムである場合に関して説明したが、その電極反応物質は、特に限定されない。具体的には、電極反応物質は、上記したように、ナトリウムおよびカリウムなどの他のアルカリ金属でもよいし、ベリリウム、マグネシウムおよびカルシウムなどのアルカリ土類金属でもよい。この他、電極反応物質は、アルミニウムなどの他の軽金属でもよい。
 本明細書中に記載された効果は、あくまで例示であるため、本技術の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されない。よって、本技術に関して、他の効果が得られてもよい。

Claims (9)

  1.  巻回された電極と、
     前記電極に接続され、互いに分離された複数の電極端子と
     を備え、
     前記複数の電極端子のそれぞれは、屈曲した先端部を含み、
     複数の前記先端部は、互いに重ならないように離隔されている、
     二次電池。
  2.  前記複数の電極端子は、前記電極が巻回される方向に配列されており、
     複数の前記先端部のうちの最も巻外側に位置する前記先端部は、巻内側に向かって屈曲している、
     請求項1記載の二次電池。
  3.  さらに、複数の前記先端部に接続された電極配線を備えた、
     請求項1または請求項2に記載の二次電池。
  4.  前記電極配線は、前記複数の先端部に溶接されている、
     請求項3記載の二次電池。
  5.  前記電極は、正極および負極を含み、
     前記正極は、前記正極に接続された前記複数の電極端子である複数の正極端子を含み、
     前記複数の正極端子のそれぞれは、前記先端部である先端正極端子部を含み、
     前記負極は、前記負極に接続された前記複数の電極端子である複数の負極端子を含み、
     前記複数の負極端子のそれぞれは、前記先端部である先端負極端子部を含む、
     請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の二次電池。
  6.  前記複数の正極端子が前記正極に接続されている方向と、前記複数の負極端子が前記負極に接続されている方向とは、互いに異なっている、
     請求項5記載の二次電池。
  7.  さらに、
     前記正極、前記負極、前記複数の正極端子および前記複数の負極端子を収納する導電性の外装部材を備え、
     前記複数の正極端子および前記複数の負極端子のうちの一方は、前記外装部材に対して電気的に接続されている、
     請求項5または請求項6に記載の二次電池。
  8.  前記電極は、集電体および活物質層を含み、
     前記複数の電極端子は、前記集電体と一体化されている、
     請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の二次電池。
  9.  扁平かつ柱状の二次電池である、
     請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の二次電池。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5493126U (ja) * 1977-12-14 1979-07-02
JPH0992335A (ja) * 1995-09-27 1997-04-04 Sony Corp 円筒形二次電池
JP2000138052A (ja) * 1998-10-30 2000-05-16 Toyota Motor Corp 電極の集電構造
JP2016195015A (ja) * 2015-03-31 2016-11-17 株式会社Gsユアサ 蓄電素子

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5493126U (ja) * 1977-12-14 1979-07-02
JPH0992335A (ja) * 1995-09-27 1997-04-04 Sony Corp 円筒形二次電池
JP2000138052A (ja) * 1998-10-30 2000-05-16 Toyota Motor Corp 電極の集電構造
JP2016195015A (ja) * 2015-03-31 2016-11-17 株式会社Gsユアサ 蓄電素子

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