WO2023022101A1 - 二次電池 - Google Patents

Abstract

二次電池は、柱状の外装部材と、その外装部材の内部に収納されると共に第１電極および第２電極を含む電池素子とを備える。第１電極および第２電極は、互いに対向しながら巻回されており、その第１電極は、電池素子の中心に近い側に位置する先端部を含む。先端部は、第２電極よりも電池素子の中心に近い側において１周以上巻回されていると共に１つまたは２つ以上の屈曲部を有し、その屈曲部では、先端部が電池素子の中心に向かって部分的に窪むように折り曲げられている。

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、外装部材の内部に電池素子（正極、負極および電解質）を備えており、その二次電池の構成に関しては、様々な検討がなされている。

　具体的には、正極板および負極板がセパレータを介して巻回されており、正極合剤層の内周面側の始端部と対向する箇所において負極板の裏面に粘着テープが貼り付けられている（例えば、特許文献１参照。）。

　正極および負極がセパレータを介して巻回されており、正極合材層の巻き始め側端から巻回方向に向かって少なくとも１周分の長さの範囲に渡って正極にセパレータが接着されている（例えば、特許文献２参照。）。

　アノードおよびカソードがポリマーセパレータを介して巻回されており、そのアノードおよびカソードが巻回されている中心にカソードの均等な膨張を引き起こすコアが配置されている（例えば、特許文献３参照。）。

　正極板および負極板がセパレータを介して巻回されており、最内側ではセパレータだけが複数周回巻回されていると共に、その複数周回巻回されたセパレータが一体となるように固められている（例えば、特許文献４参照。）。

特開２０２０－０８０２５０号公報 国際公開第２０１９／１８１２８６号 特表２０１３－５３３５８８号公報 特開２０１２－００９２４９号公報

　二次電池の構成に関する様々な検討がなされているが、その二次電池の動作信頼性は未だ十分でないため、改善の余地がある。

　そこで、優れた動作信頼性を得ることが可能である二次電池が望まれている。

　本技術の一実施形態の二次電池は、柱状の外装部材と、その外装部材の内部に収納されると共に第１電極および第２電極を含む電池素子とを備えたものである。第１電極および第２電極は、互いに対向しながら巻回されており、その第１電極は、電池素子の中心に近い側に位置する先端部を含む。先端部は、第２電極よりも電池素子の中心に近い側において１周以上巻回されていると共に１つまたは２つ以上の屈曲部を有し、その屈曲部では、先端部が電池素子の中心に向かって部分的に窪むように折り曲げられている。

　本技術の一実施形態の二次電池によれば、第１電極および第２電極を含む電池素子が柱状の外装部材の内部に収納されており、その第１電極および第２電極が互いに対向しながら巻回されており、その第１電極が電池素子の中心に近い側に位置する先端部を含んでおり、その先端部が第２電極よりも電池素子の中心に近い側において１周以上巻回されていると共に１つまたは２つ以上の屈曲部を有しており、その屈曲部では先端部が電池素子の中心に向かって部分的に窪むように折り曲げられているので、優れた動作信頼性を得ることができる。

　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拡大して表す断面図である。 図２に示した電池素子の詳細な構成（角度θ＝９０°）を表す模式図である。 図２に示した電池素子の詳細な構成（角度θ＝２７０°）を表す模式図である。 二次電池の動作を説明するための断面図である。 二次電池の製造工程を説明するための斜視図である。 電池素子の作製工程を説明するための模式図である。 比較例の二次電池の構成を表す模式図である。 比較例の二次電池における電池素子の作製工程を説明するための模式図である。 比較例の二次電池の問題点を説明するための模式図である。 本技術の一実施形態における二次電池の利点を説明するための模式図である。 変形例１における二次電池の構成を表す模式図である。 変形例３における二次電池の構成を表す模式図である。 変形例４における二次電池の構成を表す模式図である。

　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．電池素子の詳細な構成
　　１－３．動作
　　１－４．製造方法
　　１－５．作用および効果
　２．変形例

＜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、柱状の立体的形状を有している二次電池である。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、その一対の底部のそれぞれに連結された側壁部とを有しているため、外径および高さを有している。なお、「外径」とは、一対の底部のそれぞれの直径（最大直径）であると共に、「高さ」とは、一方の底部から他方の底部までの距離（最大距離）である。

　二次電池の充放電原理は、特に限定されないが、以下では、電極反応物質の吸蔵放出を利用して電池容量が得られる場合に関して説明する。この二次電池は、正極および負極と共に電解質を備えており、その負極の充電容量は、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。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である。

　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。アルカリ金属の具体例は、リチウム、ナトリウムおよびカリウムなどであると共に、アルカリ土類金属の具体例は、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。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４０の断面構成を拡大して表している。

　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４１、負極４２、セパレータ４３，正極リード５１および負極リード５２のそれぞれを線状に示している。また、図３では、電池素子４０の一部だけを示している。

　以下の説明では、便宜上、図２中の上側、下側、右側および左側のそれぞれを二次電池の上側、下側、右側および左側とする。

　図１および図２に示した二次電池は、上記したように、柱状の立体的形状を有していると共に、外径Ｄおよび高さＨを有している。ここでは、二次電池は、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。このため、二次電池は、いわゆるコイン型またはボタン型と呼称される二次電池である。より具体的には、二次電池の立体的形状は、扁平かつ円筒（円柱）状であり、高さＨに対する外径Ｄの比Ｄ／Ｈは、１よりも大きくなっている。

　二次電池の具体的な寸法は、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。なお、比Ｄ／Ｈは、２５以下であることが好ましい。

　この二次電池は、図１～図３に示したように、外装缶１０と、電池素子４０とを備えている。ここでは、二次電池は、さらに、外部端子２０と、ガスケット３０と、正極リード５１と、負極リード５２とを備えている。

［外装缶］
　外装缶１０は、図１および図２に示したように、電池素子４０などを収納する中空の外装部材である。ここでは、外装缶１０は、貫通口１０Ｋを有している。

　この外装缶１０は、二次電池の立体的形状と同様に柱状の立体的形状を有しており、すなわち扁平かつ柱状（円柱状）の立体的形状を有している。これにより、外装缶１０は、互いに対向する上底部Ｍ１および下底部Ｍ２と、側壁部Ｍ３とを有している。この側壁部Ｍ３は、上底部Ｍ１と下底部Ｍ２との間に配置されており、その上底部Ｍ１および下底部Ｍ２のそれぞれに連結されている。ここでは、上底部Ｍ１および下底部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、外側に向かって凸状の湾曲面である。

　ここでは、外装缶１０は、収納部１１および蓋部１２を含んでおり、その収納部１１および蓋部１２は、互いに接合されている。これにより、収納部１１は、蓋部１２により封止されている。具体的には、収納部１１および蓋部１２は、後述するように、互いに溶接されている。

　収納部１１は、電池素子４０などを内部に収納する円柱型略器状の部材（下底部Ｍ２および側壁部Ｍ３）である。ここでは、収納部１１は、下底部Ｍ２と側壁部Ｍ３とが互いに一体化された構造を有している。ただし、収納部１１は、下底部Ｍ２と側壁部Ｍ３とが互いに別体化された構造を有していてもよい。この収納部１１は、上端が開放されると共に下端が閉塞された中空の構造を有しているため、その上端に開口部１１Ｋを有している。

　蓋部１２は、開口部１１Ｋを閉塞する略円盤状の部材（上底部Ｍ１）であり、上記した貫通口１０Ｋを有している。この貫通口１０Ｋは、後述するように、電池素子４０と外部端子２０とを互いに電気的に接続させるための接続経路として利用されている。

　なお、完成後の二次電池では、上記したように、既に蓋部１２が収納部１１に接合されているため、開口部１１Ｋが蓋部１２により閉塞されている。これにより、二次電池の外観を見ても、収納部１１が開口部１１Ｋを有していたかどうかを事後的に確認することができないとも考えられる。

　しかしながら、二次電池の製造工程において、収納部１１および蓋部１２を互いに接合させるために、その収納部１１および蓋部１２を互いに溶接している場合には、外装缶１０の表面、より具体的には収納部１１と蓋部１２との境界に溶接痕が残っている。よって、溶接痕の有無に基づいて、収納部１１が開口部１１Ｋを有していたかどうかを事後的に確認することができる。

　すなわち、外装缶１０の表面に溶接痕が残っている（溶接痕を視認することができる）場合には、収納部１１が開口部１１Ｋを有していたということである。これに対して、外装缶１０の表面に溶接痕が残っていない（溶接痕を視認することができない）場合には、収納部１１が開口部１１Ｋを有していなかったということである。

　ここでは、蓋部１２は、窪み部１２Ｕを有しており、貫通口１０Ｋは、窪み部１２Ｕに設けられている。この窪み部１２Ｕでは、蓋部１２が収納部１１の内部に向かって部分的に窪むように屈曲しているため、その蓋部１２の一部は、下向きの段差を形成するように折れ曲がっている。

　窪み部１２Ｕの形状、すなわち二次電池を上方から見た場合において窪み部１２Ｕの外縁により画定される形状は、特に限定されない。ここでは、窪み部１２Ｕの形状は、円形である。なお、窪み部１２Ｕの内径および深さは、特に限定されないため、任意に設定可能である。

　上記したように、外装缶１０は、互いに物理的に分離されていた２個の部材（収納部１１および蓋部１２）が互いに接合された缶であり、いわゆる接合缶である。より具体的には、収納部１１および蓋部１２が互いに溶接されている外装缶１０は、いわゆる溶接缶である。これにより、接合後の外装缶１０は、全体として物理的に１個の部材であるため、事後的に２個の部材（収納部１１および蓋部１２）に分離できない状態である。

　接合缶である外装缶１０は、加締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。外装缶１０の内部において素子空間体積が増加するため、体積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、電池素子４０を収納するために利用可能である外装缶１０の内部空間の体積（有効体積）である。

　また、接合缶である外装缶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を有していない。

　「互いに折り重なった部分を有していない」とは、外装缶１０の一部が互いに折り重なるように加工（折り曲げ加工）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外装缶１０が物理的に１個の部材であるため、その外装缶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、完成後の二次電池における外装缶１０の状態は、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。

　ここでは、外装缶１０は、導電性を有しているため、収納部１１および蓋部１２のそれぞれは、導電性を有している。これにより、外装缶１０は、負極リード５２を介して電池素子４０（後述する負極４２）に接続されているため、その負極４２に電気的に接続されている。よって、外装缶１０は、負極４２の外部接続用端子として機能する。二次電池が外装缶１０とは別個に負極４２の外部接続用端子を備えていなくてもよいため、その負極４２の外部接続用端子の存在に起因する素子空間体積の減少が抑制されるからである。これにより、素子空間体積が増加するため、体積エネルギー密度が増加する。

　具体的には、外装缶１０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種類以上を含んでおり、その導電性材料の具体例は、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である。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、収納部１１の形成材料と蓋部１２の形成材料とは、互いに同じでもよいし、互いに異なってもよい。

　なお、蓋部１２は、後述するように、正極４１の外部接続用端子として機能する外部端子２０からガスケット３０を介して絶縁されている。外装缶１０（負極４２の外部接続用端子）と外部端子２０（正極４１の外部接続用端子）との接触（短絡）が防止されるからである。

［外部端子］
　外部端子２０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際に、その電子機器に接続される電極端子である。この外部端子２０は、外装缶１０の外側に配置されていると共に、貫通口１０Ｋを遮蔽している。

　なお、外部端子２０は、ガスケット３０を介して外装缶１０により支持されている。より具体的には、外部端子２０は、後述するように、ガスケット３０を介して蓋部１２に熱溶着されている。これにより、外部端子２０は、ガスケット３０を介して蓋部１２から絶縁されながら、そのガスケット３０を介して蓋部１２に固定されている。

　この外部端子２０は、正極リード５１を介して電池素子４０（正極４１）に接続されているため、その正極４１に電気的に接続されている。これにより、外部端子２０は、正極４１の外部接続用端子として機能する。二次電池の使用時には、外部端子２０（正極４１の外部接続用端子）および外装缶１０（負極４２の外部接続用端子）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。

　この外部端子２０は、略板状の部材である。外部端子２０の立体的形状は、特に限定されないが、具体的には、平坦な板状である。

　ここでは、外部端子２０は、窪み部１２Ｕの内部に配置されている。すなわち、外部端子２０は、窪み部１２Ｕよりも外側（上側）に突出しないように、その窪み部１２Ｕの内部に収納されている。外部端子２０が窪み部１２Ｕよりも外側に突出している場合と比較して、二次電池の高さＨが小さくなるため、体積エネルギー密度が増加するからである。

　なお、外部端子２０の外径は、窪み部１２Ｕの内径よりも小さいため、その外部端子２０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３０は、窪み部１２Ｕの内部において蓋部１２と外部端子２０との間の空間のうちの一部または全部に配置されており、より具体的には、ガスケット３０が存在しなければ蓋部１２と外部端子２０とが互いに接触し得る場所に配置されている。

　また、外部端子２０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種類以上を含んでおり、その導電性材料の具体例は、アルミニウムおよびアルミニウム合金などである。

　ただし、外部端子２０は、クラッド材を含んでいてもよい。このクラッド材は、ガスケット３０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んでおり、そのアルミニウム層およびニッケル層は、互いに圧延接合されている。なお、クラッド材は、ニッケル層の代わりにニッケル合金層を含んでいてもよい。

　特に、外部端子２０は、正極４１の外部接続用端子として機能する他、後述するように、外装缶１０の内圧が過度に上昇した際に、その内圧を開放するための開放弁として機能する。この内圧が上昇する原因は、充放電時における電解液の分解反応に起因したガスの発生などであると共に、その電解液の分解反応を促進させる原因は、二次電池の内部短絡、二次電池の加熱および大電流条件による二次電池の放電などである。

　なお、開放弁として機能する外部端子２０の動作の詳細に関しては、後述する（図６参照）。

［ガスケット］
　ガスケット３０は、図２に示したように、外装缶１０と外部端子２０との間に配置されている絶縁性の封止部材である。ここでは、ガスケット３０は、蓋部１２と外部端子２０との間に配置されており、貫通口１０Ｋと重なる位置に貫通口３０Ｋを有している。これにより、ガスケット３０は、貫通口１０Ｋを遮蔽しないように配置されている。なお、貫通口１０Ｋの内径と貫通口３０Ｋの内径とは、互いに同じでもよいし、互いに異なってもよい。

　このガスケット３０は、絶縁性かつ熱溶融性を有する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ため、外部端子２０は、上記したように、ガスケット３０を介して蓋部１２に熱溶着されている。高分子化合物の種類は、特に限定されないが、具体的には、ポリプロピレンおよびポリエチレンなどである。

　なお、ガスケット３０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。ここでは、ガスケット３０は、窪み部１２Ｕの内部において、蓋部１２の上面と外部端子２０の下面との間の空間に配置されている。ただし、ガスケット３０の設置範囲は、蓋部１２の上面と外部端子２０の下面との間の空間よりも外側まで拡張されていてもよい。

［電池素子］
　電池素子４０は、図１～図３に示したように、充放電反応を進行させる発電素子であり、外装缶１０の内部に収納されている。この電池素子４０は、第２電極である正極４１と、第１電極である負極４２と、セパレータ４３と、液状の電解質である電解液（図示せず）とを含んでいる。

　この電池素子４０は、いわゆる巻回電極体であるため、その電池素子４０の素子構造は、いわゆる巻回型である。この場合には、正極４１および負極４２がセパレータ４３を介して互いに積層されていると共に、その正極４１、負極４２およびセパレータ４３が巻回されているため、電池素子４０は、巻芯部である巻回中心空間４０Ｋを有している。これにより、正極４１および負極４２は、後述する電池素子４０の中心Ｃ（図４および図５参照）に位置する巻回中心空間４０Ｋを中心として互いに対向しながら巻回されている。

　また、電池素子４０は、外装缶１０の立体的形状と同様に柱状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４０が外装缶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、その外装缶１０の内部に電池素子４０が収納された際にデッドスペース（外装缶１０と電池素子４０との間の余剰空間）が発生しにくくなるため、その外装缶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、体積エネルギー密度が増加する。

（正極）
　正極４１は、図２および図３に示したように、正極集電体４１Ａおよび正極活物質層４１Ｂを含んでいる。

　正極集電体４１Ａは、正極活物質層４１Ｂを支持する導電性の支持体であり、その正極活物質層４１Ｂが設けられる一対の面を有している。この正極集電体４１Ａは、金属材料などの導電性材料を含んでおり、その導電性材料の具体例は、アルミニウムなどである。

　ここでは、正極活物質層４１Ｂは、正極集電体４１Ａの両面に設けられており、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４１Ｂは、正極４１が負極４２に対向する側において正極集電体４１Ａの片面だけに設けられていてもよい。また、正極活物質層４１Ｂは、さらに、正極結着剤および正極導電剤などの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てもよい。正極活物質層４１Ｂの形成方法は、特に限定されないが、具体的には、塗布法などである。

　正極活物質は、リチウム化合物を含んでいる。高いエネルギー密度が得られるからである。このリチウム化合物は、リチウムを構成元素として含む化合物であり、より具体的には、リチウムと共に１種類または２種類以上の遷移金属元素を構成元素として含む化合物である。ただし、リチウム化合物は、さらに、他元素（リチウムおよび遷移金属元素のそれぞれ以外の元素）のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。

　リチウム化合物の種類は、特に限定されないが、具体的には、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である。酸化物の具体例は、ＬｉＮｉＯ₂ 、ＬｉＣｏＯ₂ およびＬｉＭｎ₂ Ｏ₄ などである。リン酸化合物の具体例は、ＬｉＦｅＰＯ₄ およびＬｉＭｎＰＯ₄ などである。

　正極結着剤は、合成ゴムおよび高分子化合物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。合成ゴムの具体例は、スチレンブタジエン系ゴムなどであると共に、高分子化合物の具体例は、ポリフッ化ビニリデンなどである。正極導電剤は、炭素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種類以上を含んでおり、その導電性材料の具体例は、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラックおよびケッチェンブラックなどである。ただし、導電性材料は、金属材料および高分子化合物などでもよい。

（負極）
　負極４２は、図２および図３に示したように、負極集電体４２Ａおよび負極活物質層４２Ｂを含んでいる。この負極集電体４２Ａは、第１電極である負極４２の集電体であると共に、負極活物質層４２Ｂは、その第１電極である負極４２の活物質層である。

　負極集電体４２Ａは、負極活物質層４２Ｂを支持する導電性の支持体であり、その負極活物質層４２Ｂが設けられる一対の面を有している。この負極集電体４２Ａは、金属材料などの導電性材料を含んでおり、その導電性材料の具体例は、銅などである。

　負極活物質層４２Ｂは、負極集電体４２Ａの上に設けられている。ここでは、負極活物質層４２Ｂは、負極集電体４２Ａの両面に設けられており、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４２Ｂは、負極４２が正極４１に対向する側において負極集電体４２Ａの片面だけに設けられていてもよい。また、負極活物質層４２Ｂは、さらに、負極結着剤および負極導電剤などの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てもよい。負極結着剤および負極導電剤のそれぞれに関する詳細は、正極結着剤および正極導電剤のそれぞれに関する詳細と同様である。負極活物質層４２Ｂの形成方法は、特に限定されないが、具体的には、塗布法、気相法、液相法、溶射法および焼成法（焼結法）などのうちのいずれか１種類または２種類以上である。

　負極活物質は、炭素材料および金属系材料などのうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。高いエネルギー密度が得られるからである。炭素材料の具体例は、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化性炭素および黒鉛（天然黒鉛および人造黒鉛）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、その金属元素および半金属元素の具体例は、ケイ素およびスズなどである。ただし、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、それらの２種類以上の相を含む材料でもよい。金属系材料の具体例は、ＴｉＳｉ₂ およびＳｉＯ_x （０＜ｘ≦２または０．２＜ｘ＜１．４）などである。

　なお、負極４２は、正極４１よりも巻内側に配置されていると共に、内周側に屈曲部４２Ｍを有している。この負極４２（屈曲部４２Ｍ）を含む電池素子４０の詳細な構成に関しては、後述する（図４および図５参照）。

（セパレータ）
　セパレータ４３は、図２および図３に示したように、正極４１と負極４２との間に介在する絶縁性の多孔質膜であり、その正極４１と負極４２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４３は、ポリエチレンなどの高分子化合物を含んでいる。
（電解液）
　電解液は、正極４１、負極４２およびセパレータ４３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。

　ここでは、溶媒は、非水溶媒（有機溶剤）のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、その非水溶媒を含んでいる電解液は、いわゆる非水電解液である。この非水溶媒は、エステル類およびエーテル類などであり、より具体的には、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である。

　炭酸エステル系化合物は、環状炭酸エステルおよび鎖状炭酸エステルなどである。環状炭酸エステルの具体例は、炭酸エチレンおよび炭酸プロピレンなどであると共に、鎖状炭酸エステルの具体例は、炭酸ジメチル、炭酸ジエチルおよび炭酸エチルメチルなどである。カルボン酸エステル系化合物は、鎖状カルボン酸エステルなどである。鎖状カルボン酸エステルの具体例は、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、トリメチル酢酸エチル、酪酸メチルおよび酪酸エチルなどである。ラクトン系化合物は、ラクトンなどである。ラクトンの具体例は、γ－ブチロラクトンおよびγ－バレロラクトンなどである。なお、エーテル類は、上記したラクトン系化合物の他、１，２－ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、１，３－ジオキソランおよび１，４－ジオキサンなどでもよい。

　電解質塩は、リチウム塩などの軽金属塩である。リチウム塩の具体例は、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆ ）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ₄ ）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ₃ ＳＯ₃ ）、ビス（フルオロスルホニル）イミドリチウム（ＬｉＮ（ＦＳＯ₂ ）₂ ）、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドリチウム（ＬｉＮ（ＣＦ₃ ＳＯ₂ ）₂ ）、リチウムトリス（トリフルオロメタンスルホニル）メチド（ＬｉＣ（ＣＦ₃ ＳＯ₂ ）₃ ）、ビス（オキサラト）ホウ酸リチウム（ＬｉＢ（Ｃ₂ Ｏ₄ ）₂ ）およびジフルオロ（オキサラト）ホウ酸リチウム（ＬｉＢ（Ｃ₂ Ｏ₄ ）Ｆ₂ ）などである。

　電解質塩の含有量は、特に限定されないが、具体的には、溶媒に対して０．３ｍｏｌ／ｋｇ～３．０ｍｏｌ／ｋｇである。高いイオン伝導性が得られるからである。

［正極リード］
　正極リード５１は、図２に示したように、外部端子２０に正極４１を電気的に接続させるための配線部材であり、外装缶１０の内部に収納されている。この正極リード５１は、貫通口１０Ｋを経由して正極４１のうちの正極集電体４１Ａおよび外部端子２０のそれぞれに接続されているため、その正極４１および外部端子２０のそれぞれに電気的に接続されている。なお、正極リード５１は、蓋部１２に近い側において正極４１に接続されている。

　ここでは、二次電池は、１本の正極リード５１を備えている。ただし、二次電池は、２本以上の正極リード５１を備えていてもよい。正極リード５１の本数が増加すると、電池素子４０の電気抵抗が低下する。

　正極リード５１の形成材料に関する詳細は、正極集電体４１Ａの形成材料に関する詳細と同様である。ただし、正極リード５１の形成材料と正極集電体４１Ａの形成材料とは、互いに同じでもよいし、互いに異なってもよい。

　ここでは、正極リード５１は、正極集電体４１Ａから物理的に分離されているため、その正極集電体４１Ａとは別体化されている。ただし、正極リード５１は、正極集電体４１Ａと物理的に連続しているため、その正極集電体４１Ａと一体化されていてもよい。

［負極リード］
　負極リード５２は、図２に示したように、外装缶１０に負極４２を電気的に接続させるための配線部材であり、外装缶１０の内部に収納されている。この負極リード５２は、負極４２のうちの負極集電体４２Ａおよび収納部１１のそれぞれに接続されているため、その負極４２および外装缶１０のそれぞれに電気的に接続されている。なお、負極リード５２は、蓋部１２から遠い側において負極４２に接続されているため、下底部Ｍ２に接続されている。

　ここでは、二次電池は、１本の負極リード５２を備えている。ただし、二次電池は、２本以上の負極リード５２を備えていてもよい。負極リード５２の本数が増加すると、電池素子４０の電気抵抗が低下する。

　負極リード５２の形成材料に関する詳細は、負極集電体４２Ａの形成材料に関する詳細と同様である。ただし、負極リード５２の形成材料と負極集電体４２Ａの形成材料とは、互いに同じでもよいし、互いに異なってもよい。

　この負極リード５２は、負極集電体４２Ａから物理的に分離されているため、その負極集電体４２Ａとは別体化されている。ただし、負極リード５２は、負極集電体４２Ａと物理的に連続しているため、その負極集電体４２Ａと一体化されていてもよい。

［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、他の構成要素は、蓋部１２と電池素子４０との間に配置される絶縁フィルムであり、その絶縁フィルムの一部は、収納部１１と正極リード５１との間に配置されている。この絶縁フィルムは、貫通口１０Ｋと重なる位置に貫通口を有しているため、その貫通口１０Ｋを遮蔽しないように配置されている。また、絶縁フィルムは、絶縁性の高分子化合物などの絶縁性材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、その絶縁性材料の具体例は、ポリイミドなどである。

　また、他の構成要素は、収納部１１（下底部Ｍ２）と電池素子４０との間に配置される他の絶縁フィルムである。この場合において、他の絶縁フィルムの一部は、収納部１１と負極リード５２との間に配置されている。他の絶縁フィルムの構成および形成材料は、上記した絶縁フィルムの構成および形成材料と同様である。

　また、他の構成要素は、正極リード５１の表面を被覆するシーラント（絶縁性の被覆部材）である。このシーラントは、チューブ状の構造を有しているため、正極リード５１の周囲を被覆している。これにより、正極リード５１は、シーラントを介して外装缶１０および負極４２のそれぞれから絶縁されている。シーラントの形成材料は、上記した絶縁フィルムの形成材料と同様である。

＜１－２．電池素子の詳細な構成＞
　図４および図５のそれぞれは、図２に示した電池素子４０の詳細な模式構成を表している。

　ただし、図４および図５のそれぞれでは、巻回中心空間４０Ｋの近傍における電池素子４０の一部だけを示しており、より具体的には、その巻回中心空間４０Ｋの延在方向（上方）から見た正極４１および負極４２の巻回状態を示している。この場合には、セパレータ４３の図示を省略している。

　なお、図４および図５のそれぞれでは、図示内容を簡略化するために、正極集電体４１Ａおよび負極集電体４２Ａのそれぞれを細線状に示していると共に、正極活物質層４１Ｂおよび負極活物質層４２Ｂのそれぞれを太線状に示している。この場合には、正極集電体４１Ａと正極活物質層４１Ｂとを互いに識別しやすくするために、その正極集電体４１Ａと正極活物質層４１Ｂとの間に僅かな隙間を設けている。同様に、負極集電体４２Ａと負極活物質層４２Ｂとを互いに識別しやすくするために、その負極集電体４２Ａと負極活物質層４２Ｂとの間に僅かな隙間を設けている。

　以下の説明では、図４および図５と共に、随時、既に説明した図２および図３を参照する。

［正極および負極の巻回状態］
　正極４１および負極４２は、図４および図５に示したように、電池素子４０の中心Ｃに位置する巻回中心空間４０Ｋを中心として互いに対向しながら巻回されている。

　正極活物質層４１Ｂは、正極集電体４１Ａの巻内側の面に設けられている巻内側層４１ＢＸと、その正極集電体４１Ａの巻外側の面に設けられている巻外側層４１ＢＹとを含んでいる。また、負極活物質層４２Ｂは、負極集電体４２Ａの巻内側の面に設けられている巻内側層４２ＢＸと、その負極集電体４２Ａの巻外側の面に設けられている巻外側層４２ＢＹとを含んでいる。

この「巻内側」とは、巻回中心空間４０Ｋの延在方向（図４および図５のそれぞれの紙面と交差する方向）から巻回電極体である電池素子４０を見た際に、その電池素子４０の半径方向における内側であり、より具体的には、後述する直線Ｌ１に沿った方向の内側（中心Ｃに近い側）である。なお、電池素子４０の半径方向における外側、すなわち直線Ｌ１に沿った方向の外側（中心Ｃから遠い側）は、「巻外側」である。

　正極４１および負極４２は、その負極４２が正極４１よりも巻内側に配置されるように巻回されている。これにより、電池素子４０の作製工程では、後述するように、正極４１および負極４２がセパレータ４３を介して互いに積層されたのち、その負極４２が巻内側に配置されると共に正極４１が巻外側に配置された状態において正極４１、負極４２およびセパレータ４３が巻回されている。

　正極４１は、内周側の先端４１Ｓを有していると共に、負極４２は、内周側の先端４２Ｓを有している。この先端４２Ｓは、先端４１Ｓよりも内周側に位置している。

　この「内周側」とは、正極４１および負極４２のそれぞれの巻回方向（渦巻き状に回転する方向）における内側（中心Ｃに近い側）であり、より具体的には、その正極４１および負極４２のそれぞれの長手方向における内側である。なお、巻回方向における外側（中心Ｃから遠い側）、すなわち正極４１および負極４２のそれぞれの長手方向における外側は、「外周側」である。

　ここで、正極４１よりも巻内側に配置されている負極４２は、内周側に位置する端部として、その正極４１よりも中心Ｃに近い側において巻回されている先端部４２Ｐを含んでいる。ここでは、先端部４２Ｐでは、負極集電体４２Ａの上に負極活物質層４２Ｂ（巻内側層４２ＢＸおよび巻外側層４２ＢＹ）が設けられていない。すなわち、先端部４２Ｐでは、負極集電体４２Ａの両面が巻内側層４２ＢＸおよび巻外側層４２ＢＹにより被覆されていないため、その負極集電体４２Ａが露出している。これにより、先端部４２Ｐは、正極４１に対向していない状態で巻回されている。正極４１に対向していない先端部４２Ｐにおいて、充放電反応に関与しない負極活物質層４２Ｂの重量が削減されるため、重量エネルギー密度が増加するからである。ただし、先端部４２Ｐでは、巻内側層４２ＢＸおよび巻外側層４２ＢＹのうちの一方または双方が負極集電体４２Ａに設けられていてもよい。

　巻内側層４２ＢＸの内周側の先端の位置と、巻外側層４２ＢＹの内周側の先端の位置とは、互いに一致していてもよいし、互いに異なっていてもよい。ここでは、巻外側層４２ＢＹの先端は、巻内側層４２ＢＸの先端よりも内周側に位置しているため、その巻内側層４２ＢＸの先端の位置と巻外側層４２ＢＹの先端の位置とは、巻回方向において互いにずれている。

　なお、負極４２よりも巻外側に配置されている正極４１は、内周側に位置する端部として、正極集電体４１Ａの上に正極活物質層４１Ｂ（巻内側層４１ＢＸおよび巻外側層４１ＢＹ）が設けられていない部分を含んでいてもよいし、その部分を含んでいなくてもよい。ここでは、正極４１が正極集電体４１Ａの上に正極活物質層４１Ｂが設けられていない部分を含んでいないため、正極集電体４１Ａが露出しておらずに、その正極集電体４１Ａの両面の全体が巻内側層４１ＢＸおよび巻外側層４１ＢＹにより被覆されている。

　巻内側層４１ＢＸの内周側の先端の位置と、巻外側層４１ＢＹの内周側の先端の位置とは、互いに一致していてもよいし、互いに異なっていてもよい。ここでは、巻内側層４１ＢＸの先端の位置と巻外側層４１ＢＹの先端の位置とは、互いに一致している。ただし、巻内側層４１ＢＸおよび巻外側層４１ＢＹのそれぞれの先端は、巻内側層４２ＢＸおよび巻外側層４２ＢＹのそれぞれの先端よりも外周側に位置している。

　先端４１Ｓ，４２Ｓのそれぞれの位置は、特に限定されないため、任意に設定可能である。図４および図５のそれぞれでは、先端４１Ｓ，４２Ｓのそれぞれが後述する直線Ｌ１に沿った位置に位置している場合を示している。

　先端部４２Ｐは、１周以上巻回されており、正極４１の先端４１Ｓは、その先端部４２Ｐよりも外周側に位置している。ここでは、先端部４２Ｐは、約２周に渡って巻回されている。

［屈曲部の構成］
　正極４１よりも巻内側に配置されている負極４２の先端部４２Ｐは、屈曲部４２Ｍを有しており、その屈曲部４２Ｍの数は、１個だけでもよいし、２個以上でもよい。図４および図５のそれぞれでは、屈曲部４２Ｍの数が１個である場合を示している。

　この屈曲部４２Ｍでは、先端部４２Ｐが中心Ｃに向かって部分的に窪むように折り曲げられている。ここでは、屈曲部４２Ｍでは、負極活物質層４２Ｂ（巻内側層４２ＢＸおよび巻外側層４２ＢＹ）により被覆されておらずに露出している負極集電体４２Ａが中心Ｃに近づくように途中で折り曲げられたのち、その中心Ｃから遠ざかるように折り返されている。屈曲部４２Ｍの幅Ｗおよび深さＤのそれぞれは、特に限定されないため、任意に設定可能である。

　なお、屈曲部４２Ｍでは、先端部４２Ｐが部分的に窪むように折り曲げられていれば、その先端部４２Ｐの折り曲げ形状は、特に限定されない。すなわち、先端部４２Ｐは、鋭角な凹状のコーナーを形成するように折り曲げられていてもよいし、湾曲した凹状のコーナーを形成するように折り曲げられていてもよい。図４では、先端部４２Ｐが湾曲した凹状のコーナーを形成するように折り曲げられている場合を示している。

　先端部４２Ｐが屈曲部４２Ｍを有しているのは、二次電池が充放電された際に、その屈曲部４２Ｍを利用して電池素子４０の内部において座屈が発生しにくくなるため、その電池素子４０において短絡（正極集電体４１Ａと負極集電体４２Ａとの接触）の発生が抑制されるからである。この屈曲部４２Ｍを利用して短絡の発生が抑制される理由の詳細に関しては、後述する。

［屈曲部の位置］
　屈曲部４２Ｍの位置、すなわち先端部４２Ｐに屈曲部４２Ｍが設けられている位置は、特に限定されない。先端部４２Ｐが屈曲部４２Ｍを有していれば、その先端部４２Ｐが屈曲部４２Ｍを有していない場合と比較して、その屈曲部４２Ｍの位置に依存せずに充放電時において短絡が発生しにくくなるからである。

　中でも、屈曲部４２Ｍの位置は、後述する角度θに基づいて決定される所定の位置であることが好ましい。

　具体的には、電池素子４０の中心Ｃと正極４１の先端４１Ｓとを互いに結ぶ第１直線である直線Ｌ１と、その中心Ｃと屈曲部４２Ｍの中心とを互いに結ぶ第２直線である直線Ｌ２とを定義する。この屈曲部４２Ｍの中心とは、その屈曲部４２Ｍの幅Ｗを二等分する位置であり、直線Ｌ２は、直線Ｌ１を基準として屈曲部４２Ｍの位置を決定するために用いられる。これにより、屈曲部４２Ｍの位置は、上記したように、直線Ｌ１，Ｌ２により規定される角度θに基づいて決定される。

　角度θは、１５°～３４５°であることが好ましく、１５°～１６５°または１９５°～３４５°であることがより好ましい。電池素子４０の内部において座屈がより発生しにくくなるため、短絡の発生がより抑制されるからである。

　より具体的には、先端部４２Ｐが１個の屈曲部４２Ｍを有している場合には、その屈曲部４２Ｍの位置は、直線Ｌ１に対してほぼ直交する位置であることが好ましい。すなわち、角度θは、図４に示したように、７５°～１０５°であることが好ましい。または、角度θは、図５に示したように、２５５°～２８５°であることが好ましい。

　また、先端部４２Ｐに屈曲部４２Ｍが設けられている周回は、特に限定されない。具体的には、上記したように、先端部４２Ｐが約２周巻回されている場合には、巻内側の周回（中心Ｃから１周目）において先端部４２Ｐに屈曲部４２Ｍが設けられていてもよいし、巻外側の周回（中心Ｃから２周目）において先端部４２Ｐに屈曲部４２Ｍが設けられていてもよい。もちろん、屈曲部４２Ｍの数が２個以上である場合には、巻内側の周回（１周目）および巻外側の周回（２周目）のそれぞれにおいて先端部４２Ｐに屈曲部４２Ｍが設けられていてもよい。

（寸法条件）
　電池素子４０は、図２に示したように、外径Ｄ１および高さＨ１を有しており、上記したように、外径Ｄ１よりも高さＨ１が小さい扁平かつ円柱状の立体的形状を有している。この電池素子４０は、互いに対向する一対の底部である上底部Ｍ４および下底部Ｍ５を有しているため、高さＨ１は、その上底部Ｍ４と下底部Ｍ５との間の距離である。外径Ｄ１および高さＨ１のそれぞれは、特に限定されないため、上記した二次電池の寸法（外径Ｄ、高さＨおよび比Ｄ／Ｈ）との関係において、任意に設定可能である。

　中でも、高さＨ１は外径Ｄ１よりも小さいため、電池素子４０は、上記したように、扁平かつ柱状の立体的形状を有していることが好ましい。小型の二次電池においても、電池素子４０において短絡の発生が十分に抑制されるからである。

　詳細には、高さＨ１が外径Ｄ１よりも大きい場合には、正極４１と負極４２との対向面積が増加するため、その正極４１と負極４２との間に発生する摩擦力が上昇する。これにより、充放電時に発生した内部応力などに起因して電池素子４０が不規則に変形しやすくなるため、その電池素子４０において短絡の発生が十分に抑制されない可能性がある。

　これに対して、高さＨ１が外径Ｄ１よりも小さい場合には、正極４１と負極４２との対向面積が減少するため、その正極４１と負極４２との間に発生する摩擦力が低下する。これにより、電池素子４０が不規則に変形しにくくなるため、その電池素子４０において短絡の発生が十分に抑制される。この場合には、特に、電池素子４０が変形しても、その変形時に発生した内部応力が中心Ｃに集中しやすいため、上記したように、屈曲部４２Ｍを利用して電池素子４０の内部において座屈が効果的に発生しにくくなる。

＜１－３．動作＞
　図６は、二次電池の動作を説明するために、図２に対応する断面構成を表している。以下では、充放電時の動作に関して説明したのち、異常発生時の動作に関して説明する。

［充放電時の動作］
　充電時には、電池素子４０において、正極４１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４２に吸蔵される。一方、放電時には、電池素子４０において、負極４２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４１に吸蔵される。これらの充電時および放電時には、リチウムがイオン状態で吸蔵放出される。

［異常発生時の動作］
　外部端子２０は、上記したように、蓋部１２の外側に配置されていると共に、その蓋部１２にガスケット３０を介して熱溶着されている。これにより、正常時には、図２に示したように、外部端子２０がガスケット３０を介して蓋部１２に固定されているため、貫通口１０Ｋが外部端子２０により遮蔽されていると共に、外装缶１０が密閉されているため、その外装缶１０の内部に電池素子４０が封入されている。

　これに対して、異常発生時、すなわち外装缶１０の内圧が過度に上昇すると、その内圧の上昇に応じて外部端子２０が貫通口１０Ｋを経由して外側（上方）に押される。この場合には、ガスケット３０を介して外部端子２０が蓋部１２に固定されている強度（いわゆるシール強度）よりも、その外部端子２０を外側に押す力の強度が大きくなると、図６に示したように、その外部端子２０が蓋部１２から部分的または全体的に分離する。これにより、蓋部１２と外部端子２０との間に隙間２０Ｇ（内圧の開放経路）が形成されるため、その隙間２０Ｇを利用して内圧が開放される。図６では、外部端子２０が蓋部１２から部分的に分離した場合を示している。

　上記したように、蓋部１２は収納部１１に接合されているのに対して、外部端子２０はガスケット３０を介して蓋部１２に熱溶着されているため、上記したシール強度は、その収納部１１に対する蓋部１２の接合強度よりも小さくなる。この場合には、外装缶１０の内圧が過度に上昇すると、蓋部１２が収納部１１から分離する前、すなわち外装缶１０が破壊される前に、外部端子２０が蓋部１２から分離する。これにより、外装缶１０が破裂する前に外部端子２０が開放弁として機能するため、その外装缶１０の破裂が防止される。

＜１－４．製造方法＞
　図７は、二次電池の製造工程を説明するために、図１に対応する斜視構成を表している。図８は、電池素子４０の作製工程を説明するために、図４に対応する模式構成を表している。

　ただし、図７では、収納部１１に蓋部１２が接合される前の状態を示しているため、その蓋部１２が収納部１１から分離されている。図８では、正極４１および負極４２のそれぞれを巻回させる工程を示しているため、先端部４２Ｐに屈曲部４２Ｍが未だ形成されていない。なお、図８では、先端部４２Ｐと後述する治具６０とを互いに区別しやすくするために、その先端部４２Ｐと治具６０との間に僅かな隙間を設けていると共に、その治具６０に網掛けを施している。

　二次電池を製造する場合には、以下で例示する手順により、正極４１および負極４２を作製すると共に電解液を調製したのち、その正極４１、負極４２および電解液を用いて二次電池を組み立てると共に、その組み立て後の二次電池の安定化処理を行う。

　以下の説明では、図７および図８共に、随時、既に説明した図１～図４を参照する。すなわち、以下では、先端部４２Ｐが１個の屈曲部４２Ｍ（角度θ＝９０°）を有している場合（図４）における二次電池の製造方法に関して説明する。

　ここでは、図７に示したように、外装缶１０を形成するために、互いに物理的に分離されている収納部１１および蓋部１２を用いる。上記したように、収納部１１は、開口部１１Ｋを有していると共に、蓋部１２は、窪み部１２Ｕを有している。また、上記したように、蓋部１２には、あらかじめ外部端子２０がガスケット３０を介して熱溶着されている。

　図８に示したように、電池素子４０を形成するために、略筒状の治具６０を用いる。この治具６０は、図８の紙面と交差する方向に延在しており、その方向に延在する窪み部６０Ｎを有している。この窪み部６０Ｎの形状は、屈曲部４２Ｍの形状に対応している。

［正極の作製］
　最初に、正極活物質、正極結着剤および正極導電剤が互いに混合された正極合剤を溶媒に投入することにより、ペースト状の正極合剤スラリーを調製する。この溶媒は、水性溶媒でもよいし、有機溶剤でもよい。ここで説明した溶媒に関する詳細は、以降においても同様である。続いて、正極集電体４１Ａの両面に正極合剤スラリーを塗布することにより、その正極集電体４１Ａの上に正極活物質層４１Ｂ（巻内側層４１ＢＸおよび巻外側層４１ＢＹ）を形成する。最後に、ロールプレス機などを用いて正極活物質層４１Ｂを圧縮成型する。この場合には、正極活物質層４１Ｂを加熱してもよいと共に、圧縮成型を複数回繰り返してもよい。これにより、正極集電体４１Ａの両面に正極活物質層４１Ｂが形成されるため、正極４１が作製される。

［負極の作製］
　最初に、負極活物質、負極結着剤および負極導電剤が互いに混合された負極合剤を溶媒に投入することにより、ペースト状の負極合剤スラリーを調製する。続いて、負極集電体４２Ａの両面に負極合剤スラリーを塗布することにより、負極活物質層４２Ｂ（巻内側層４２ＢＸおよび巻外側層４２ＢＹ）を形成する。この場合には、負極合剤スラリーの塗布範囲を調整することにより、負極集電体４２Ａの上に負極活物質層４２Ｂが設けられていない先端部４２Ｐを形成する。最後に、ロールプレス機などを用いて負極活物質層４２Ｂを圧縮成型する。負極活物質層４２Ｂの圧縮成型に関する詳細は、正極活物質層４１Ｂの圧縮成型に関する詳細と同様である。これにより、負極集電体４２Ａの両面に負極活物質層４２Ｂが形成されるため、先端部４２Ｐを含む負極４２が作製される。

［電解液の調製］
　溶媒に電解質塩を投入する。これにより、溶媒中において電解質塩が分散または溶解されるため、電解液が調製される。

［二次電池の組み立て］
　最初に、溶接法などを用いて、正極４１のうちの正極集電体４１Ａに正極リード５１を接続させると共に、溶接法などを用いて、負極４２のうちの負極集電体４２Ａに負極リード５２を接続させる。

　続いて、セパレータ４３を介して、正極リード５１が接続されている正極４１と負極リード５２が接続されている負極４２とを互いに積層させることにより、図８に示したように、積層体４０Ｚ１を形成する。続いて、治具６０を中心として積層体４０Ｚ１を巻回させたのち、その治具６０を取り外す。

　この場合には、負極４２が正極４１よりも巻内側に配置されると共に、先端４２Ｓが先端４１Ｓよりも内周側に位置するようにする。また、先端部４２Ｐが１周以上巻回されると共に、先端４１Ｓが先端部４２Ｐよりも外周側に位置するようにする。これにより、治具６０に設けられている窪み部６０Ｎの上に先端部４２Ｐが配置される。

　よって、図７に示したように、巻回中心空間４０Ｋを有する巻回体４０Ｚ２が形成される。この巻回体４０Ｚ２は、正極４１、負極４２およびセパレータ４３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４０の構成と同様の構成を有している。図７では、正極リード５１および負極リード５２のそれぞれの図示を省略している。

　この巻回体４０Ｚ２の形成工程において負極４２が治具６０を中心として巻回される場合には、その負極４２が巻回される際の張力を利用して先端部４２Ｐの一部が治具６０に対して押し付けられるため、その先端部４２Ｐの一部が窪み部６０Ｎの内壁面に沿うように変形する。これにより、先端部４２Ｐの一部が窪み部６０Ｎの内壁面に沿うように折り返されるため、その先端部４２Ｐに屈曲部４２Ｍが形成される。

　続いて、開口部１１Ｋから収納部１１の内部に巻回体４０Ｚ２を収納する。この場合には、収納部１１の内部に巻回体４０Ｚ２が収納される方向に対して、巻回中心空間４０Ｋの延在方向が略平行となるようにする。また、溶接法などを用いて、収納部１１に負極リード５２を接続させる。

　続いて、あらかじめ外部端子２０がガスケット３０を介して熱溶着されている蓋部１２のうちの外部端子２０に対して、溶接法などを用いて貫通口１０Ｋを経由して正極リード５１を接続させる。

　続いて、開口部１１Ｋから収納部１１の内部に電解液を注入する。これにより、巻回体４０Ｚ２（正極４１、負極４２およびセパレータ４３）に電解液が含浸されるため、巻回電極体である電池素子４０が作製される。この場合には、電解液の一部が巻回中心空間４０Ｋの内部に供給されるため、その巻回中心空間４０Ｋが電解液の供給経路として利用される。これにより、巻回体４０Ｚ２に電解液が含浸されやすくなる。

　続いて、溶接法などを用いて、収納部１１に蓋部１２を接合させる。これにより、外装缶１０が形成されると共に、その外装缶１０の内部に電池素子４０などが収納されるため、図２に示したように、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、電池素子４０において正極４１および負極４２のそれぞれ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、外装缶１０の内部に電池素子４０などが封入されるため、二次電池が完成する。

＜１－５．作用および効果＞
　この二次電池によれば、正極４１および負極４２を含む電池素子４０が柱状の外装缶１０の内部に収納されており、その正極４１および負極４２が互いに対向しながら巻回されている。また、負極４２が電池素子４０の中心Ｃに近い側に位置する先端部４２Ｐを含んでおり、その先端部４２Ｐが正極４１よりも中心Ｃに近い側において１周以上巻回されている。さらに、先端部４２Ｐが屈曲部４２Ｍを有しており、その屈曲部４２Ｍでは先端部４２Ｐが中心Ｃに向かって部分的に窪むように折り曲げられている。よって、以下で説明する理由により、優れた動作信頼性を得ることができる。

　図９は、比較例の二次電池の模式構成を表しており、図４に対応している。図１０は、比較例の二次電池における電池素子４０の作製工程を説明するために、図８に対応する模式構成を示している。図１１は、比較例の二次電池の問題点を説明するために、図９に対応する模式構成を示している。図１２は、本実施形態の二次電池の利点を説明するために、図４に対応する模式構成を示している。

　比較例の二次電池は、図９に示したように、先端部４２Ｐが屈曲部４２Ｍを有していないことを除いて、図４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。この比較例の二次電池は、図１０に示したように、治具６０の代わりに治具１６０を用いて電池素子４０が形成されることを除いて、図８に示した本実施形態の二次電池の製造方法と同様の手順により製造される。この治具１６０は、窪み部６０Ｎを有していないことを除いて、治具６０の構成と同様の構成を有している。

　比較例の二次電池の製造工程では、図１０に示したように、窪み部６０Ｎを有していない治具１６０を用いて正極４１および負極４２のそれぞれが巻回されるため、図９に示したように、先端部４２Ｐに屈曲部４２Ｍが形成されない。

　この比較例の二次電池では、充電時において電池素子４０が膨張すると、中心Ｃの近傍において正極４１および負極４２のそれぞれがきつく締まろうとするため、先端４１Ｓ，４２Ｓのそれぞれを内周側に向かってシフトさせようとする内部応力が発生する。この電池素子４０の膨張は、主に、負極活物質層４２Ｂ（巻内側層４２ＢＸおよび巻外側層４２ＢＹ）に含まれている負極活物質の膨張に起因して発生する。

　この場合には、電池素子４０の内部において内部応力が緩和されないため、図１１に示したように、内周側における正極活物質層４１Ｂ（巻内側層４１ＢＸおよび巻外側層４１ＢＹ）の先端部分が内部応力に応じて中心Ｃに向かって座屈しやすくなる。これにより、正極活物質層４１Ｂの先端部分が中心Ｃに向かって負極４２を局所的に押すため、その負極４２が巻回中心空間４０Ｋに向かって部分的に座屈しやすくなる。なお、先端部４２Ｐの先端部分は、正極活物質層４１Ｂの先端部分が中心Ｃに向かって負極４２を局所的に押すことに応じて、その中心Ｃに向かって折り曲げられる。

　正極活物質層４１Ｂの先端部分が座屈した際に、その先端部分が巻外側層４２ＢＹを突き破ると、正極集電体４１Ａと負極集電体４２Ａとが互いに接触するため、電池素子４０において短絡が発生しやすくなる。このように短絡が発生する傾向は、充放電が繰り返されると顕著になる。すなわち、初期の充電時には短絡が発生しなかったとしても、充放電が繰り返されると短絡がより発生しやすくなる。

　これらのことから、比較例の二次電池では、充放電時において短絡が発生しやすくなるため、優れた動作信頼性を得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、充電時における電池素子４０の膨張に起因して内部応力が発生すると、図１２に示したように、その内部応力に応じて屈曲部４２Ｍにおいて幅Ｗが狭まるように先端部４２Ｐが変形する。すなわち、屈曲部４２Ｍにおいて、互いに対向する先端部４２Ｐの一部同士が互いに接近するように、その先端部４２Ｐが折り畳まれる。図１２では、変形前の屈曲部４２Ｍを破線で示している。

　この場合には、屈曲部４２Ｍを利用して、負極４２の巻回長さが実質的に短縮するように先端部４２Ｐが変形するため、内部応力が緩和される。これにより、正極活物質層４１Ｂの先端部分が中心Ｃに向かって座屈しにくくなるため、巻回方向において正極活物質層４１Ｂの先端部分が中心Ｃに向かって僅かにシフトするだけで済む。よって、正極活物質層４１Ｂの先端部分が中心Ｃに向かって負極４２を局所的に押しにくくなるため、その負極４２が座屈しにくくなる。

　負極４２が座屈しにくくなると、正極活物質層４１Ｂの先端部分が巻外側層４２ＢＹを突き破りにくくなるため、電池素子４０において短絡が発生しにくくなる。このように短絡が発生しにくくなる傾向は、充放電が繰り返されても同様である。

　これらのことから、本実施形態の二次電池では、充放電時において短絡が発生しにくくなるため、優れた動作信頼性を得ることができる。この場合には、特に、柱状の外装缶１０を備えている小型の二次電池においても、短絡の発生が十分に抑制されるため、十分な動作信頼性を得ることができる。

　本実施形態の二次電池では、特に、先端部４２Ｐでは負極活物質層４２Ｂ（巻内側層４２ＢＸおよび巻外側層４２ＢＹ）が設けられておらずに負極集電体４２Ａが露出していれば、高い重量エネルギー密度が得られながら短絡の発生が抑制されるため、より高い効果を得ることができる。

　また、屈曲部４２Ｍの位置を決定する角度θが１５°～３４５°であり、好ましくは１５°～１６５°または１９５°～３４５°であれば、電池素子４０において短絡がより発生しにくくなるため、より高い効果を得ることができる。

　この場合には、先端部４２Ｐが１個の屈曲部４２Ｍを有しており、角度θが７５°～１０５°または２５５°～２８５°であれば、電池素子４０において短絡がさらに発生しにくくなるため、さらに高い効果を得ることができる。

　また、導電性の外装缶１０が貫通口１０Ｋを有しており、その外装缶１０の外側に配置された外部端子２０が貫通口１０Ｋを遮蔽しており、その外装缶１０と外部端子２０との間に絶縁性のガスケット３０が配置されていれば、その外部端子２０が二次電池の外部接続用端子として機能する。よって、外部接続用端子として機能する外部端子２０を介して二次電池が電子機器に接続されやすくなるため、より高い効果を得ることができる。

　この場合には、正極４１が外部端子２０に電気的に接続されており、負極４２が外装缶１０に電気的に接続されていれば、その外部端子２０が正極４１の外部接続用端子として機能すると共に、その外装缶１０が負極４２の外部接続用端子として機能する。よって、一対の外部接続用端子として機能する外装缶１０および外部端子２０を介して二次電池が電子機器により接続されやすくなるため、さらに高い効果を得ることができる。また、二次電池が外装缶１０とは別個に負極４２の外部接続用端子を備えていなくてもよいことに応じて体積エネルギー密度が増加するため、さらに高い効果を得ることができる。

　また、外装缶１０が収納部１１および蓋部１２を含んでおり、その収納部１１と蓋部１２とが互いに接合されていれば、いわゆるクリンプレスの接合缶である外装缶１０を用いて二次電池が構成される。よって、体積エネルギー密度が増加するため、より高い効果を得ることができる。

　この場合には、蓋部１２が窪み部１２Ｕを有しており、その窪み部１２Ｕの内部に外部端子２０が配置されていれば、二次電池の高さＨが小さくなる。よって、体積エネルギー密度がより増加するため、より高い効果を得ることができる。

　また、電池素子４０において高さＨ１が外径Ｄ１よりも小さくなっていれば、小型の二次電池においても電池素子４０において短絡の発生が十分に抑制されるため、より高い効果を得ることができる。

　また、二次電池がリチウムイオン二次電池であれば、リチウムの吸蔵放出を利用して十分な電池容量が安定に得られるため、より高い効果を得ることができる。

＜２．変形例＞
　上記した二次電池の構成は、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４および図５のそれぞれでは、先端部４２Ｐが１個の屈曲部４２Ｍを有している。しかしながら、屈曲部４２Ｍの数は、上記したように、特に限定されないため、１個に限られず、２個以上でもよい。

　具体的には、図４および図５に対応する図１３に示したように、先端部４２Ｐが２個の屈曲部４２Ｍを有していてもよい。１個目の屈曲部４２Ｍの位置を決定する角度θは、７５°～１０５°であると共に、２個目の屈曲部４２Ｍの位置を決定する角度θは、２５５°～２８５°である。

　この場合においても、２個の屈曲部４２Ｍを利用して充放電時において短絡が発生しにくくなるため、同様の効果を得ることができる。この場合には、特に、先端部４２Ｐが１個の屈曲部４２Ｍだけを有している場合と比較して、充電時に発生した内部応力が緩和されやすくなるため、より高い効果を得ることができる。また、２個の屈曲部４２Ｍの位置を決定する２つの角度θが上記した好適な条件（＝７５°～１０５°および２５５°～２８５°）を満たしているため、より高い効果を得ることができる。

　もちろん、ここでは具体的に図示しないが、屈曲部４２Ｍの数は、１個または２個に限られずに、３個以上でもよいし、その屈曲部４２Ｍの位置を決定する角度θは、上記した好適な条件を満たすように設定されてもよいし、それ以外の条件を満たすように設定されてもよい。

［変形例２］
　図４および図５のそれぞれでは、負極４２が正極４１よりも巻内側に配置されるように正極４１および負極４２が巻回されているため、先端部４２Ｐが屈曲部４２Ｍを有している。

　しかしながら、ここでは具体的に図示しないが、第１電極である正極４１が第２電極である負極４２よりも巻内側に配置されるように正極４１および負極４２が巻回されており、その正極４１が先端部４２Ｐに対応する先端部を含んでいるため、その先端部が屈曲部を有していてもよい。この先端部は、上記したように、正極集電体４１Ａの上に正極活物質層４１Ｂ（巻内側層４１ＢＸおよび巻外側層４１ＢＹ）が設けられていない部分でもよい。この場合における正極４１および負極４２のそれぞれの構成は、その正極４１の構成と負極４２の構成とが互いに逆になることを除いて、図４および図５に示した場合と同様である。

　この場合においても、正極４１の先端部に設けられた屈曲部を利用して短絡が発生しにくくなるため、同様の効果を得ることができる。

［変形例３］
　図２では、蓋部１２が窪み部１２Ｕを有しており、その窪み部１２Ｕの内部に外部端子２０が配置されている。

　しかしながら、図２に対応する図１４示したように、蓋部１２が窪み部１２Ｕを有しておらずに略平坦であり、その蓋部１２の上に外部端子２０が配置されていてもよい。この場合においても、図２に示した場合と同様の効果を得ることができる。ただし、二次電池の高さＨが増加すると、体積エネルギー密度が減少する可能性があることに留意すべきである。

［変形例４］
　図２では、第２電極である正極４１が正極リード５１を介して外部端子２０に接続されていると共に、第１電極である負極４２が負極リード５２を介して収納部１１に接続されている。これにより、外部端子２０が正極４１の外部接続用端子として機能すると共に、外装缶１０が負極４２の外部接続用端子として機能する。

　しかしながら、図２に対応する図１５に示したように、第１電極である正極４１が正極リード５１を介して収納部１１に接続されていると共に、第２電極である負極４２が負極リード５２を介して外部端子２０に接続されていてもよい。これにより、外装缶１０が正極４１の外部接続用端子として機能すると共に、外部端子２０が負極４２の外部接続用端子として機能してもよい。

　この場合において、外部端子２０は、負極４２の外部接続用端子として機能するために、金属材料および合金材料の導電性材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、その導電性材料の具体例は、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である。外装缶１０、すなわち収納部１１および蓋部１２のそれぞれは、正極４１の外部接続用端子として機能するために、金属材料および合金材料の導電性材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、その導電性材料の具体例は、アルミニウム、アルミニウム合金およびステンレスなどである。

　この場合においても、二次電池が外部端子２０（負極４２の外部接続用端子）および外装缶１０（正極４１の外部接続用端子）を介して電子機器に接続可能であるため、図２に示した場合と同様の効果を得ることができる。

［変形例５］
　多孔質膜であるセパレータ４３を用いた。しかしながら、ここでは具体的に図示しないが、セパレータ４３の代わりに、高分子化合物層を含む積層型のセパレータを用いてもよい。

　具体的には、積層型のセパレータは、一対の面を有する多孔質膜と、その多孔質膜の片面または両面に設けられた高分子化合物層とを含んでいる。正極４１および負極４２のそれぞれに対するセパレータの密着性が向上するため、電池素子４０の巻きずれが抑制されるからである。これにより、電解液の分解反応が発生しても、二次電池が膨れにくくなる。高分子化合物層は、ポリフッ化ビニリデンなどの高分子化合物を含んでいる。ポリフッ化ビニリデンなどは、物理的強度に優れていると共に、電気化学的に安定だからである。

　なお、多孔質膜および高分子化合物層のうちの一方または双方は、複数の絶縁性粒子のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。二次電池の発熱時において複数の絶縁性粒子が放熱を促進させるため、その二次電池の安全性（耐熱性）が向上するからである。絶縁性粒子は、無機粒子および樹脂粒子のうちの一方または双方などである。無機粒子の具体例は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ベーマイト、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化マグネシウムおよび酸化ジルコニウムなどの粒子である。樹脂粒子の具体例は、アクリル樹脂およびスチレン樹脂などの粒子である。

　積層型のセパレータを作製する場合には、高分子化合物および溶媒などを含む前駆溶液を調製したのち、多孔質膜の片面または両面に前駆溶液を塗布する。この場合には、多孔質膜に前駆溶液を塗布する代わりに、その前駆溶液中に多孔質膜を浸漬させてもよい。また、前駆溶液中に複数の絶縁性粒子を添加してもよい。

　この積層型のセパレータを用いた場合においても、正極４１と負極４２との間においてリチウムイオンが移動可能になるため、同様の効果を得ることができる。この場合には、特に、上記したように、二次電池の安全性が向上するため、より高い効果を得ることができる。

［変形例６］
　液状の電解質である電解液を用いた。しかしながら、ここでは具体的に図示しないが、電解液の代わりに、ゲル状の電解質である電解質層を用いてもよい。

　電解質層を用いた電池素子４０では、セパレータ４３および電解質層を介して正極４１および負極４２が互いに積層されていると共に、その正極４１、負極４２、セパレータ４３および電解質層が巻回されている。この電解質層は、正極４１とセパレータ４３との間に介在していると共に、負極４２とセパレータ４３との間に介在している。ただし、電解質層は、正極４１とセパレータ４３との間だけに介在していてもよいし、負極４２とセパレータ４３との間だけに介在していてもよい。

　具体的には、電解質層は、電解液と共に高分子化合物を含んでおり、その電解液は、高分子化合物により保持されている。電解液の漏液が防止されるからである。電解液の構成は、上記した通りである。高分子化合物は、ポリフッ化ビニリデンなどを含んでいる。電解質層を形成する場合には、電解液、高分子化合物および溶媒などを含む前駆溶液を調製したのち、正極４１および負極４２のそれぞれの片面または両面に前駆溶液を塗布する。

　この電解質層を用いた場合においても、正極４１と負極４２との間において電解質層を介してリチウムイオンが移動可能になるため、同様の効果を得ることができる。この場合には、特に、上記したように、電解液の漏液が防止されるため、より高い効果を得ることができる。

　本技術の実施例に関して説明する。

＜実施例１～１０および比較例１＞
　二次電池を作製したのち、その二次電池の特性を評価した。

［二次電池の作製］
　以下で説明する手順により、ボタン型のリチウムイオン二次電池を作製した。

（正極の作製）
　最初に、正極活物質（ＬｉＣｏＯ₂ ）９１質量部と、正極結着剤（ポリフッ化ビニリデン）３質量部と、正極導電剤（黒鉛）６質量部とを互いに混合させることにより、正極合剤とした。続いて、溶媒（有機溶剤であるＮ－メチル－２－ピロリドン）に正極合剤を投入したのち、その溶媒を撹拌することにより、ペースト状の正極合剤スラリーを調製した。続いて、コーティング装置を用いて正極集電体４１Ａ（帯状のアルミニウム箔，厚さ＝１５μｍ）の両面に正極合剤スラリーを塗布したのち、その正極合剤スラリーを乾燥させることにより、正極活物質層４１Ｂ（巻内側層４１ＢＸおよび巻外側層４１ＢＹ）を形成した。最後に、ロールプレス機を用いて正極活物質層４１Ｂを圧縮成型した。これにより、正極４１が作製された。

（負極の作製）
　最初に、負極活物質（人造黒鉛）９５質量部と、負極結着剤（スチレンブタジエンゴムおよびカルボキシメチルセルロース）５質量部とを互いに混合させることにより、負極合剤とした。続いて、溶媒（水性溶剤である純水）に負極合剤を投入したのち、その溶媒を撹拌することにより、ペースト状の負極合剤スラリーを調製した。続いて、コーティング装置を用いて負極集電体４２Ａ（帯状の銅箔，厚さ＝１０μｍ）の両面に負極合剤スラリーを塗布したのち、その負極合剤スラリーを乾燥させることにより、負極活物質層４２Ｂ（巻内側層４２ＢＸおよび巻外側層４２ＢＹ）を形成した。この場合には、負極合剤スラリーの塗布範囲を調整することにより、先端部４２Ｐを形成した。最後に、ロールプレス機を用いて負極活物質層４２Ｂを圧縮成型した。これにより、負極４２が作製された。

（電解液の調製）
　溶媒に電解質塩（ＬｉＰＦ₆ ）を添加したのち、その溶媒を攪拌した。溶媒としては、環状炭酸エステルである炭酸エチレンと炭酸プロピレンとの混合物を用いた。この場合には、電解質塩の含有量を溶媒に対して１ｍｏｌ／ｋｇとした。これにより、電解液が調製された。

（二次電池の組み立て）
　最初に、抵抗溶接法を用いて正極４１のうちの正極集電体４１Ａに正極リード５１（アルミニウム箔）を溶接したと共に、抵抗溶接法を用いて負極４２のうちの負極集電体４２Ａに負極リード５２（ニッケル箔）を溶接した。

　続いて、セパレータ４３（ポリエチレンフィルム，厚さ＝９．５μｍ）を介して正極４１および負極４２を互いに積層させることにより、積層体４０Ｚ１を形成した。続いて、窪み部６０Ｎを有する治具６０を用いて、その治具６０を中心として積層体４０Ｚ１を巻回させたのち、その治具６０を取り外すことにより、巻回中心空間４０Ｋを有する巻回体４０Ｚ２を形成した。この場合には、負極４２が正極４１よりも巻内側に配置されると共に、先端４２Ｓが先端４１Ｓよりも巻内側に位置するようにした。また、先端部４２Ｐが約２周巻回されると共に、先端４１Ｓが先端部４２Ｐよりも巻外側に位置するようにした。これにより、先端部４２Ｐに屈曲部４２Ｍが形成された。

　屈曲部４２Ｍの個数および位置（屈曲部４２Ｍの位置を決定する角度θ（°））は、表１に示した通りである。この場合には、治具６０に設けられている窪み部６０Ｎの個数を変更することにより、屈曲部４２Ｍの個数を調整した。また、治具６０に窪み部６０Ｎが設けられている位置を変更することにより、屈曲部４２Ｍの位置（角度θ）を調整した。

　続いて、開口部１１Ｋから収納部１１（ＳＵＳ３１６）の内部に巻回体４０Ｚ２を収納した。この場合には、巻回中心空間４０Ｋの内部に溶接用の電極を挿入することにより、抵抗溶接法を用いて収納部１１に負極リード５２を溶接した。

　続いて、開口部１１Ｋから収納部１１の内部に電解液を注入したのち、レーザ溶接法を用いて収納部１１に蓋部１２（ＳＵＳ３１６）を溶接した。この蓋部１２には、外部端子２０（ＳＵＳ３１６）がガスケット３０（ポリプロピレン）を介して熱溶着されている。この場合には、抵抗溶接法を用いて、貫通口１０Ｋを経由して外部端子２０に正極リード５１を溶接した。

　これにより、巻回体４０Ｚ２（正極４１、負極４２およびセパレータ４３）に電解液が含浸されたため、電池素子４０が作製されたと共に、収納部１１に蓋部１２が溶接されたため、外装缶１０が形成された。よって、外装缶１０の内部に電池素子４０などが封入されたため、二次電池が組み立てられた。

　なお、比較のために、窪み部６０Ｎが設けられていない治具１６０を用いて積層体４０Ｚ１を巻回させたことを除いて同様の手順により、二次電池を組み立てた。この場合には、先端部４２Ｐに屈曲部４２Ｍが形成されなかった。

（二次電池の安定化）
　常温環境中（温度＝２３℃）において、組み立て後の二次電池を１サイクル充放電させた。充電時には、０．５Ｃの電流で電圧が４．４Ｖに到達するまで定電流充電したのち、その４．４Ｖの電圧で電流が０．０５Ｃに到達するまで定電圧充電した。放電時には、０．２Ｃの電流で電圧が３．０Ｖに到達するまで定電流放電した。０．５Ｃとは、電池容量（理論容量）を２時間で放電しきる電流値であり、０．０５Ｃとは、電池容量を２０時間で放電しきる電流値であり、０．２Ｃとは、電池容量を５時間で放電しきる電流値である。

　これにより、正極４１および負極４２のそれぞれの表面に被膜が形成されたため、二次電池の状態が電気化学的に安定化した。よって、二次電池が完成した。

［二次電池の特性評価］
　二次電池の特性（動作信頼性）を評価したところ、表１に示した結果が得られた。

　動作信頼性を評価する場合には、最初に、Ｘ線撮影（レントゲン）法を用いて二次電池（正極４１および負極４２の巻回状態）を観察することにより、正極４１の先端４１Ｓの位置（充放電前の位置）を特定した。

　続いて、常温環境中（温度＝２３℃）において二次電池を５００サイクル充放電させた。充放電条件は、上記した二次電池の安定化時の充放電条件と同様にした。

　続いて、再びＸ線撮影法を用いて二次電池を観察することにより、先端４１Ｓの位置（充放電後の位置）を特定した。最後に、充放電前の先端４１Ｓの位置と充放電後の先端４１Ｓの位置とに基づいて、動作信頼性を評価するための指標である座屈距離Ｑ（μｍ）を測定した。この座屈距離Ｑは、図１１に示したように、充放電前の先端４１Ｓの位置と充放電後の先端４１Ｓの位置との間の距離である。図１１では、充放電前における正極４１の先端部分を破線で示している。

　この座屈距離Ｑを測定する場合には、１０個の二次電池を用いて上記した評価手順を繰り返すことにより、１０個の座屈距離Ｑを測定した。この結果、表１に示したように、１０個の座屈距離Ｑを値に応じて４種類の範囲（Ｑ≦５０μｍ，５０μｍ＜Ｑ≦１００μｍ，１００μｍ＜Ｑ≦２００μｍ，Ｑ＞２００μｍ）に分類した。

　なお、座屈距離Ｑが大きいほど、負極４２が大きく座屈しやすくなるため、短絡が発生しやすくなることを表している。一方、座屈距離Ｑが小さいほど、負極４２が大きく座屈しにくくなるため、短絡が発生しにくくなることを表している。

［考察］
　表１に示したように、座屈距離Ｑは、屈曲部４２Ｍの有無および構成（個数および角度θ）に応じて変動した。

　具体的には、先端部４２Ｐに屈曲部４２Ｍが設けられていない場合（比較例１）には、座屈距離Ｑが大きくなった。具体的には、全ての二次電池において、座屈距離Ｑが２００μｍよりも大きくなった。

　これに対して、先端部４２Ｐに屈曲部４２Ｍが設けられている場合（実施例１～１０）には、上記した先端部４２Ｐに屈曲部４２Ｍが設けられていない場合（比較例１）と比較して、座屈距離Ｑが小さくなった。具体的には、一部の二次電池だけにおいて、座屈距離Ｑが２００μｍよりも大きくなった。

　特に、先端部４２Ｐに屈曲部４２Ｍが設けられている場合には、以下で説明する傾向が得られた。第１に、角度θが９０°（＝１５°～１６５°、より具体的には７５°～１０５°）または２７０°（＝１９５°～３４５°、より具体的には２５５°～２８５°）であると（実施例３，７）、全ての二次電池において座屈距離Ｑが２００μｍ以下になった。第２に、屈曲部４２Ｍの個数が２個以上であると（実施例９，１０）、座屈距離Ｑがより小さくなった。第３に、屈曲部４２Ｍの個数が２個であると共に、角度θが９０°および２７０°であると（実施例９）、座屈距離Ｑが著しく小さくなった。

［まとめ］
　表１に示した結果から、負極４２の先端部４２Ｐが屈曲部４２Ｍを有していると、座屈距離Ｑが小さくなったため、負極４２が座屈しにくくなった。よって、充放電時において短絡が発生しにくくなったため、二次電池において優れた動作信頼性が得られた。

　以上、一実施形態および一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、一実施形態および一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、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。このため、電極反応物質は、上記したように、ナトリウムおよびカリウムなどの他のアルカリ金属でもよいし、ベリリウム、マグネシウムおよびカルシウムなどのアルカリ土類金属でもよい。この他、電極反応物質は、アルミニウムなどの他の軽金属でもよい。

　本明細書中に記載された効果は、あくまで例示であるため、本技術の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されない。よって、本技術に関して、他の効果が得られてもよい。

Claims (12)

1. 　柱状の外装部材と、
   　前記外装部材の内部に収納されると共に、第１電極および第２電極を含む電池素子と
   　を備え、
   　前記第１電極および前記第２電極は、互いに対向しながら巻回されており、
   　前記第１電極は、前記電池素子の中心に近い側に位置する先端部を含み、
   　前記先端部は、前記第２電極よりも前記電池素子の中心に近い側において１周以上巻回されていると共に、１つまたは２つ以上の屈曲部を有し、
   　前記屈曲部では、前記先端部が前記電池素子の中心に向かって部分的に窪むように折り曲げられている、
   　二次電池。
2. 　前記第１電極は、集電体と、前記集電体の上に設けられた活物質層とを含み、
   　前記先端部では、前記活物質層が設けられておらずに前記集電体が露出している、
   　請求項１記載の二次電池。
3. 　前記電池素子の中心と前記電池素子の中心に近い側における前記第２電極の先端とを互いに結ぶ第１直線と、前記電池素子の中心と前記屈曲部の中心とを互いに結ぶ第２直線とにより規定される角度は、１５°以上３４５°以下である。
   　請求項１または請求項２に記載の二次電池。
4. 　前記角度は、１５°以上１６５°以下または１９５°以上３４５°以下である。
   　請求項３記載の二次電池。
5. 　前記先端部は、１つの前記屈曲部を有し、
   　前記角度は、７５°以上１０５°以下または２５５°以上２８５°以下である。
   　請求項３または請求項４に記載の二次電池。
6. 　前記先端部は、２つの前記屈曲部を有し、
   　１つ目の前記屈曲部に関する前記角度は、７５°以上１０５°以下であり、
   　２つ目の前記屈曲部に関する前記角度は、２５５°以上２８５°以下である、
   　請求項３または請求項４に記載の二次電池。
7. 　前記外装部材は、貫通口を有し、
   　さらに、前記外装部材の外側に配置されると共に前記貫通口を遮蔽する電極端子と、
   　前記外装部材と前記電極端子との間に配置された絶縁性の封止部材と
   　を備えた、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の二次電池。
8. 　前記外装部材は、導電性を有し、
   　前記第１電極および前記第２電極のうちの一方は、前記電極端子に電気的に接続されており、
   　前記第１電極および前記第２電極のうちの他方は、前記外装部材に電気的に接続されている、
   　請求項７記載の二次電池。
9. 　前記外装部材は、
   　開口部を有すると共に前記電池素子を内部に収納する収納部と、
   　前記貫通口を有すると共に前記開口部を閉塞する蓋部と
   　を含み、
   　前記収納部および前記蓋部は、互いに接合されている、
   　請求項７または請求項８に記載の二次電池。
10. 　前記蓋部は、前記貫通口が設けられた窪み部を有し、
    　前記窪み部では、前記蓋部が前記収納部の内部に向かって部分的に窪むように屈曲しており、
    　前記電極端子は、前記窪み部の内部に配置されている、
    　請求項９記載の二次電池。
11. 　前記電池素子は、互いに対向する一対の底部を有する柱状であり、
    　前記一対の底部間の距離である前記電池素子の高さは、前記電池素子の外径よりも小さい、
    　請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の二次電池。
12. 　リチウムイオン二次電池である、
    　請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の二次電池。

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