WO2023063222A1 - 二次電池 - Google Patents

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WO2023063222A1
WO2023063222A1 PCT/JP2022/037490 JP2022037490W WO2023063222A1 WO 2023063222 A1 WO2023063222 A1 WO 2023063222A1 JP 2022037490 W JP2022037490 W JP 2022037490W WO 2023063222 A1 WO2023063222 A1 WO 2023063222A1
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positive electrode
negative electrode
insulating film
battery
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雅之 影山
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株式会社村田製作所
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • This technology relates to secondary batteries.
  • This secondary battery has battery elements (a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte) inside an exterior member, and various studies have been made on the configuration of the secondary battery.
  • the electrode body is housed inside the exterior case, and a flat electrode terminal member is arranged outside the case body via a seal member (see, for example, Patent Document 1).
  • An electrode body is housed inside an exterior body, and the exterior body has a laminate structure including a resin layer and a metal layer (see Patent Document 2, for example).
  • a power generation element is housed inside a battery case sealed with a sealing plate, and an electrode terminal is provided on the sealing plate via an insulator (see, for example, Patent Document 3).
  • a secondary battery includes a conductive exterior member having a through hole, an electrode terminal arranged outside the exterior member and shielding the through hole, and the exterior member and the electrode terminal. It comprises an insulating sealing member disposed therebetween, a battery element housed inside the exterior member, and an insulating member disposed between the exterior member and the battery element.
  • the exterior member includes a recessed portion provided with a through hole, and the exterior member is bent inwardly at the recessed portion.
  • the recessed portion has a facing surface facing the battery element, and the insulating member covers the facing surface and is fixed to the facing surface.
  • a battery element is housed inside a conductive exterior member having a through hole, and electrode terminals arranged outside the exterior member shield the through hole.
  • An insulating sealing member is arranged between the exterior member and the electrode terminal, a recess having a through hole is provided in the exterior member, and the insulating member covers the facing surface of the recess. Since it is covered and fixed to the opposing surface, it is possible to achieve both excellent capacity characteristics and excellent operational stability.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the configuration of the secondary battery shown in FIG. 1;
  • FIG. 3 is an enlarged sectional view showing the configuration of the battery element shown in FIG. 2;
  • FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the main part of the secondary battery shown in FIG. 2;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the operation of the secondary battery; It is a perspective view for explaining a manufacturing process of a secondary battery.
  • 2 is an enlarged cross-sectional view showing the configuration of a secondary battery of Comparative Example 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an enlarged configuration of a secondary battery of Comparative Example 2.
  • FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view showing the configuration of the secondary battery shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is an enlarged sectional view showing the configuration of the battery element shown in FIG. 2
  • FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the main part of the secondary battery shown in FIG. 2
  • FIG. 4 is a
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing an enlarged configuration of a secondary battery of Comparative Example 3.
  • FIG. FIG. 11 is a cross-sectional view showing an enlarged configuration of a secondary battery of Comparative Example 4;
  • 11 is a plan view showing the configuration of the main part of the secondary battery shown in FIG. 10;
  • FIG. FIG. 11 is a cross-sectional view showing an enlarged configuration of a secondary battery of Modification 1 (No. 1); 13 is a plan view showing the configuration of the main part of the secondary battery shown in FIG. 12;
  • FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view showing the configuration of a secondary battery of modification 1 (part 2);
  • 15 is a plan view showing the configuration of the main part of the secondary battery shown in FIG. 14;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing an enlarged configuration of a secondary battery of Modification 2;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing an enlarged configuration of a secondary battery of Modification 3;
  • the secondary battery described here is a so-called coin-type or button-type secondary battery.
  • this secondary battery includes a pair of bottom portions facing each other and side wall portions connected to the pair of bottom portions, respectively. Also, the secondary battery has an outer diameter and a height, and the height is smaller than the outer diameter.
  • the “outer diameter” is the diameter (maximum diameter) of each of the pair of bottoms, and the “height” is the distance (maximum distance) from one bottom to the other.
  • the charging and discharging principle of the secondary battery is not particularly limited, the case where the battery capacity is obtained by utilizing the absorption and release of the electrode reactant will be described below.
  • This secondary battery includes an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode, and the charge capacity of the negative electrode is larger than the discharge capacity of the positive electrode. That is, the electrochemical capacity per unit area of the negative electrode is set to be larger than the electrochemical capacity per unit area of the positive electrode. This is to prevent electrode reactants from depositing on the surface of the negative electrode during charging.
  • the type of electrode reactant is not particularly limited, but specifically light metals such as alkali metals and alkaline earth metals.
  • alkali metals are lithium, sodium and potassium
  • alkaline earth metals are beryllium, magnesium and calcium.
  • lithium ion secondary battery A secondary battery whose battery capacity is obtained by utilizing the absorption and release of lithium is a so-called lithium ion secondary battery.
  • lithium ion secondary battery lithium is intercalated and deintercalated in an ionic state.
  • FIG. 1 shows a perspective configuration of a secondary battery.
  • FIG. 2 shows an enlarged cross-sectional configuration of the secondary battery shown in FIG.
  • FIG. 3 shows an enlarged cross-sectional configuration of the battery element 40 shown in FIG.
  • FIG. 4 shows a planar configuration of main parts of the secondary battery shown in FIG.
  • the upper side in FIG. 2 is the upper side of the secondary battery
  • the lower side in FIG. 2 is the lower side of the secondary battery
  • the positive electrode 41, the negative electrode 42, the separator 43, the positive electrode lead 51, and the negative electrode lead 52 are shown linearly in order to simplify the illustration.
  • FIG. 3 only part of the battery element 40 is shown.
  • FIG. 4 shows the lid 12 and the insulating film 60 as viewed from below, and the outer edge and inner edge (winding center space 40K) of the battery element 40 are indicated by dashed lines. .
  • the secondary battery described here is a button-type secondary battery having an outer diameter D and a height H, as shown in FIGS.
  • This secondary battery has a three-dimensional shape in which the height H is smaller than the outer diameter D, that is, a flat and columnar three-dimensional shape.
  • the three-dimensional shape of the secondary battery is flat and cylindrical (columnar), and the ratio D/H of the outer diameter D to the height H is greater than one.
  • the outer diameter D is 3 mm to 30 mm and the height H is 0.5 mm to 70 mm.
  • the ratio D/H is preferably 25 or less.
  • the secondary battery includes an outer can 10, an external terminal 20, a gasket 30, a battery element 40, a positive electrode lead 51, a negative electrode lead 52, and an insulating film 60 .
  • the exterior can 10 is a hollow exterior member that houses the battery element 40 and the like, and has a through hole 10K.
  • the outer can 10 has a three-dimensional shape similar to the three-dimensional shape of the secondary battery, that is, it has a flat and columnar (cylindrical) three-dimensional shape.
  • the outer can 10 has an upper bottom portion M1 and a lower bottom portion M2 facing each other, and a side wall portion M3.
  • the side wall portion M3 is arranged between the upper base portion M1 and the lower base portion M2, and is connected to the upper base portion M1 and the lower base portion M2, respectively. Since the three-dimensional shape of the outer can 10 is flat and columnar as described above, the planar shape of each of the upper bottom portion M1 and the lower bottom portion M2 is circular, and the surface of the side wall portion M3 faces outward. It is a convex curved surface.
  • the inner diameter of the through-hole 10K may be the same as the inner diameter of the winding central space 40K, which will be described later, or may differ from the inner diameter of the winding central space 40K.
  • FIG. 2 shows a case where the inner diameter of the through hole 10K is larger than the inner diameter of the winding center space 40K.
  • the outer can 10 includes a recessed portion 10U, and a through hole 10K is provided in the recessed portion 10U. At this recessed portion 10U, the outer can 10 is bent so as to be depressed toward the inside, so that a part of the outer can 10 is bent so as to form a downward step.
  • the recessed portion 10U has a facing surface 10UM that faces the battery element 40.
  • the facing surface 10UM is the bottom surface of the lid portion 12, that is, the bottom surface of the portion of the lid portion 12 that is closest to the battery element 40 (recess portion 10U).
  • the hollow portion 10U does not exist in the through hole 10K, the area where the through hole 10K exists is excluded from the facing surface 10UM.
  • the shape of the recessed portion 10U that is, the shape defined by the outer edge of the recessed portion 10U when the secondary battery is viewed from above is not particularly limited.
  • the shape of the recessed portion 10U is circular.
  • the inner diameter and depth of the recessed portion 10U are not particularly limited, they can be set arbitrarily.
  • the outer can 10 includes a storage portion 11 and a lid portion 12, and the storage portion 11 and the lid portion 12 are joined together. Specifically, since the storage portion 11 and the lid portion 12 are welded together, the storage portion 11 is sealed by the lid portion 12 .
  • the housing portion 11 is a substantially cylindrical member (lower bottom portion M2 and side wall portion M3) for housing the battery element 40 and the like therein.
  • the storage portion 11 has a structure in which the lower bottom portion M2 and the side wall portion M3 are integrated with each other. Since the housing portion 11 has a hollow structure with an open upper end and a closed lower end, it has an opening 11K at its upper end.
  • the lid portion 12 is a substantially disc-shaped member (upper bottom portion M1) that closes the opening portion 11K, and includes a recess portion 10U provided with a through hole 10K.
  • the through hole 10K is used as a connection path for electrically connecting the battery element 40 and the external terminal 20 to each other, as will be described later.
  • the lid portion 12 is already joined to the housing portion 11 as described above, so that the opening portion 11K is closed by the lid portion 12 . Therefore, even if the external appearance of the secondary battery is observed, it is conceivable that it cannot be confirmed after the fact whether or not the storage portion 11 has the opening portion 11K.
  • the surface of the outer can 10 more specifically, Ideally, there should be a weld mark left on the boundary between the storage portion 11 and the lid portion 12 . Therefore, based on the presence or absence of welding marks, it can be confirmed after the fact whether the storage portion 11 has the opening portion 11K.
  • the outer can 10 is a can in which two members (the storage portion 11 and the lid portion 12) that are physically separated from each other are joined to each other, a so-called joined can. More specifically, the outer can 10 in which the storage portion 11 and the lid portion 12 are welded together is a so-called welded can. As a result, since the outer can 10 after bonding is physically one member as a whole, it cannot be separated into two members (the storage portion 11 and the lid portion 12) afterwards.
  • the outer can 10, which is a bonded can, is a so-called crimpless can, which is different from a crimped can formed using caulking. This is because the volumetric energy density increases because the element space volume increases inside the outer can 10 .
  • This “element space volume” is the volume (effective volume) of the internal space of the outer can 10 that can be used to house the battery element 40 .
  • the outer can 10 which is a joint 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 portion folded over means that the outer can 10 is not processed (bent) so that a part of the outer can 10 is folded over. Further, “not having a portion where two or more members overlap each other” means that the outer can 10 is physically one member after the completion of the secondary battery. It literally means that it cannot be separated into two or more members. That is, the state of the outer can 10 in the secondary battery after completion is not a state in which two or more members are combined while overlapping each other so that they can be separated later.
  • each of the storage portion 11 and the lid portion 12 has conductivity.
  • the outer can 10 is connected to the battery element 40 (negative electrode 42 to be described later) through the negative electrode lead 52 , and thus is electrically connected to the negative electrode 42 . Therefore, the outer can 10 functions as an external connection terminal for the negative electrode 42 . Since the secondary battery does not need to be provided with an external connection terminal for the negative electrode 42 separately from the outer can 10, the decrease in the element space volume due to the presence of the external connection terminal for the negative electrode 42 is suppressed. is. As a result, the element space volume increases, so the volumetric energy density increases.
  • the outer can 10 contains one or more of conductive materials such as metal materials and alloy materials, and specific examples of the conductive materials include iron, copper, nickel, , stainless steel, iron alloys, copper alloys and nickel alloys.
  • conductive materials such as metal materials and alloy materials
  • specific examples of the conductive materials include iron, copper, nickel, , stainless steel, iron alloys, copper alloys and nickel alloys.
  • the type of stainless steel is not particularly limited, but specific examples include SUS304 and SUS316.
  • the material for forming the storage portion 11 and the material for forming the lid portion 12 may be the same as or different from each other.
  • the outer can 10 is preferably a so-called metal can. This is because the deformation of the outer can 10 is suppressed because the rigidity of the outer can 10 is improved.
  • This metal can is a can containing one or more of the metal materials and alloy materials described above.
  • the lid portion 12 is insulated via a gasket 30 from the external terminal 20 functioning as an external connection terminal for the positive electrode 41, as will be described later. This is because contact (short circuit) between the outer can 10 (terminal for external connection of the negative electrode 42) and the external terminal 20 (terminal for external connection of the positive electrode 41) is prevented.
  • the external terminal 20 is an electrode terminal connected to an electronic device when the secondary battery is mounted on the electronic device, as shown in FIGS.
  • the external terminal 20 is arranged outside the outer can 10 and shields the through hole 10K.
  • the external terminal 20 is supported by the outer can 10 via a gasket 30 . More specifically, the external terminal 20 is thermally welded to the lid portion 12 via a gasket 30, as will be described later. Thereby, the external terminal 20 is fixed to the lid portion 12 via the gasket 30 while being insulated from the lid portion 12 via the gasket 30 .
  • the external terminal 20 is electrically connected to the positive electrode 41 because it is connected to the battery element 40 (positive electrode 41 ) through the positive electrode lead 51 . Thereby, the external terminal 20 functions as an external connection terminal for the positive electrode 41 .
  • the secondary battery is connected to the electronic device via the external terminal 20 (terminal for external connection of the positive electrode 41) and the outer can 10 (terminal for external connection of the negative electrode 42). becomes operable using a secondary battery as a power source.
  • the external terminal 20 is a substantially plate-shaped member.
  • the three-dimensional shape of the external terminal 20 is not particularly limited, it is specifically a flat plate shape.
  • a part or the whole of the external terminal 20 is arranged inside the recess 10U.
  • the entire external terminal 20 is arranged inside the recess 10U, that is, inside the space surrounded by the recess 10U.
  • the external terminal 20 is housed inside the recessed portion 10U so as not to protrude outward (upward) from the recessed portion 10U.
  • the reason why the outer can 10 includes the recessed portion 10U and the external terminal 20 is accommodated inside the recessed portion 10U is that the volumetric energy density increases, thereby increasing the battery capacity.
  • the external terminal 20 when the external terminal 20 is not housed inside the recessed portion 10U, a portion of the external terminal 20 protrudes outside the recessed portion 10U.
  • the volume of the battery element 40 housed inside the outer can 10 (the facing area of the positive electrode 41 and the negative electrode 42) does not change, while the external terminal 20 protrudes outside the recess 10U.
  • the height H increases as much as the This reduces the volumetric energy density and thus the battery capacity.
  • the external terminal 20 when the external terminal 20 is accommodated inside the recessed portion 10U, the external terminal 20 does not protrude outside the recessed portion 10U. In this case, the volume of the battery element 40 housed inside the outer can 10 does not change, and the height H does not increase. This increases the volumetric energy density, thereby increasing the battery capacity.
  • the external terminal 20 Since the outer diameter of the external terminal 20 is smaller than the inner diameter of the recessed portion 10U, the external terminal 20 is separated from the lid portion 12 at its periphery. Thereby, the gasket 30 is arranged in at least part of the space between the lid portion 12 and the external terminal 20 inside the recess portion 10U. The lid portion 12 and the external terminal 20 are arranged at locations where they can come into contact with each other.
  • the external terminal 20 includes one or more of conductive materials such as metal materials and alloy materials, and specific examples of the conductive materials are aluminum and aluminum alloys.
  • the external terminal 20 may contain a clad material.
  • This clad material includes an aluminum layer and a nickel layer in order from the side closer to the gasket 30, and the aluminum layer and the nickel layer are roll-bonded to each other.
  • the clad material may contain a nickel alloy layer instead of the nickel layer.
  • the clad material includes an aluminum layer, a stainless steel (SUS) layer, and a nickel layer in order from the side closest to the gasket 30, and the aluminum layer, the stainless steel layer, and the nickel layer may be roll-bonded to each other.
  • SUS stainless steel
  • the external terminal 20 functions as an external connection terminal for the positive electrode 41, and also functions as a release valve for releasing the internal pressure of the outer can 10 when the internal pressure rises excessively, as will be described later.
  • the cause of this increase in internal pressure is the generation of gas due to the decomposition reaction of the electrolyte during charging and discharging, and the cause of promoting the decomposition reaction of the electrolyte is internal short circuit of the secondary battery, secondary battery heating and discharge of a secondary battery due to high current conditions.
  • the gasket 30 is an insulating sealing member arranged between the outer can 10 and the external terminal 20, as shown in FIG.
  • the gasket 30 is arranged between the lid portion 12 and the external terminal 20, and has a through hole 30K at a location overlapping with the through hole 10K. Thereby, the gasket 30 is arranged so as not to block the through hole 10K.
  • the external terminal 20 is connected to the lid portion via the gasket 30 as described above. 12 is heat-sealed.
  • the type of polymer compound is not particularly limited, but specific examples include polypropylene and polyethylene.
  • the installation area of the gasket 30 is not particularly limited, and can be set arbitrarily.
  • the gasket 30 is arranged between the upper surface of the lid portion 12 and the lower surface of the external terminal 20 inside the recess portion 10U.
  • the installation area of the gasket 30 may extend to an area outside the area between the upper surface of the lid portion 12 and the lower surface of the external terminal 20 .
  • the inner diameter of the through-hole 30K may be the same as the inner diameter of the through-hole 10K, or may be different from the inner diameter of the through-hole 10K.
  • FIG. 2 shows a case where the inner diameter of the through-hole 30K and the inner diameter of the through-hole 10K are the same.
  • the battery element 40 is a power generation element that advances charge/discharge reactions, and is housed inside the outer can 10. As shown in FIG.
  • the battery element 40 includes a positive electrode 41 as a first electrode, a negative electrode 42 as a second electrode, a separator 43, and an electrolytic solution (not shown) as a liquid electrolyte.
  • the battery element 40 is a so-called wound electrode body
  • the element structure of the battery element 40 is a so-called wound type.
  • the positive electrode 41 and the negative electrode 42 are laminated with the separator 43 interposed therebetween, and the positive electrode 41, the negative electrode 42 and the separator 43 are wound.
  • the positive electrode 41 and the negative electrode 42 are wound while facing each other with the separator 43 interposed therebetween, so that the battery element 40 has a winding center space 40K as a winding core.
  • the winding direction (horizontal direction) of the positive electrode 41, the negative electrode 42, and the separator 43 ) intersects the penetration direction of the through hole 10K.
  • the battery element 40 Since the battery element 40 has a three-dimensional shape similar to that of the outer can 10, it has a flat and cylindrical three-dimensional shape. Compared to the case where the battery element 40 has a three-dimensional shape different from the three-dimensional shape of the outer can 10, when the battery element 40 is accommodated inside the outer can 10, dead space (the outer can 10 and the battery element 40), the internal space of the outer can 10 is effectively utilized. As a result, the element space volume increases, so the volumetric energy density increases.
  • the positive electrode 41 includes a positive electrode current collector 41A and a positive electrode active material layer 41B, as shown in FIGS.
  • the positive electrode current collector 41A is a conductive support that supports the positive electrode active material layer 41B, and has a pair of surfaces on which the positive electrode active material layer 41B is provided.
  • the positive electrode current collector 41A contains a conductive material such as a metal material, and a specific example of the conductive material is aluminum.
  • the positive electrode active material layer 41B is provided on both sides of the positive electrode current collector 41A and contains one or more of positive electrode active materials capable of intercalating and deintercalating lithium.
  • the positive electrode active material layer 41B may be provided only on one side of the positive electrode current collector 41A on the side where the positive electrode 41 faces the negative electrode 42 .
  • the positive electrode active material layer 41B may further contain one or more of a positive electrode binder, a positive electrode conductive agent, and the like.
  • a method for forming the positive electrode active material layer 41B is not particularly limited, but a specific example is a coating method.
  • the positive electrode active material contains a lithium-containing compound. This is because a high energy density can be obtained.
  • This lithium-containing compound is a compound containing lithium as a constituent element, and more specifically, a compound containing lithium and one or more transition metal elements as constituent elements.
  • the lithium-containing compound may further contain one or more of other elements (elements other than lithium and transition metal elements).
  • the type of lithium-containing compound is not particularly limited, but specific examples include oxides, phosphoric acid compounds, silicic acid compounds and boric acid compounds. Specific examples of oxides include LiNiO 2 , LiCoO 2 and LiMn 2 O 4 . Specific examples of phosphoric acid compounds include LiFePO4 and LiMnPO4 .
  • the positive electrode binder contains one or more of synthetic rubber and polymer compounds.
  • a specific example of the synthetic rubber is styrene-butadiene rubber, and a specific example of the polymer compound is polyvinylidene fluoride.
  • the positive electrode conductive agent contains one or more of conductive materials such as carbon materials, and specific examples of the conductive materials include graphite, carbon black, acetylene black, and ketjen black. be.
  • the conductive material may be a metal material, a polymer compound, or the like.
  • the negative electrode 42 includes a negative electrode current collector 42A and a negative electrode active material layer 42B, as shown in FIGS.
  • the negative electrode current collector 42A is a conductive support that supports the negative electrode active material layer 42B, and has a pair of surfaces on which the negative electrode active material layer 42B is provided.
  • the negative electrode current collector 42A contains a conductive material such as a metal material, and a specific example of the conductive material is copper.
  • the negative electrode active material layer 42B is provided on both sides of the negative electrode current collector 42A, and contains one or more of negative electrode active materials capable of intercalating and deintercalating lithium.
  • the negative electrode active material layer 42B may be provided only on one side of the negative electrode current collector 42A on the side where the negative electrode 42 faces the positive electrode 41 .
  • the negative electrode active material layer 42B may further contain one or more of a negative electrode binder, a negative electrode conductor, and the like. The details of the negative electrode binder and the negative electrode electrical conductor are the same as the details of the positive electrode binder and the positive electrode electrical conductor.
  • the method of forming the negative electrode active material layer 42B is not particularly limited, but specifically, any one of a coating method, a vapor phase method, a liquid phase method, a thermal spraying method, a firing method (sintering method), and the like, or Two or more types.
  • the negative electrode active material contains one or more of a carbon material, a metal-based material, and the like. This is because a high energy density can be obtained.
  • carbon materials include graphitizable carbon, non-graphitizable carbon and graphite (natural graphite and artificial graphite).
  • a metallic material is a material containing as constituent elements one or more of metallic elements and semi-metallic elements capable of forming an alloy with lithium. , silicon and tin.
  • the metallic material may be a single substance, an alloy, a compound, a mixture of two or more thereof, or a material containing two or more phases thereof.
  • Specific examples of metallic materials include TiSi 2 and SiO x (0 ⁇ x ⁇ 2 or 0.2 ⁇ x ⁇ 1.4).
  • the separator 43 is an insulating porous film interposed between the positive electrode 41 and the negative electrode 42, as shown in FIGS. Allows lithium ions to pass through.
  • This separator 43 contains a polymer compound such as polyethylene.
  • the electrolyte is impregnated in each of the positive electrode 41, the negative electrode 42 and the separator 43, and contains a solvent and an electrolyte salt.
  • the solvent contains one or more of non-aqueous solvents (organic solvents), and the electrolytic solution containing the non-aqueous solvent is a so-called non-aqueous electrolytic solution.
  • the non-aqueous solvents are esters, ethers, and the like, and more specifically, carbonate compounds, carboxylic acid ester compounds, lactone compounds, and the like.
  • the carbonate compounds include cyclic carbonates and chain carbonates.
  • Specific examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate and propylene carbonate
  • specific examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethylmethyl carbonate.
  • the carboxylic acid ester compound is a chain carboxylic acid ester or the like.
  • chain carboxylic acid esters include methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, ethyl trimethylacetate, methyl butyrate and ethyl butyrate.
  • Lactone-based compounds include lactones. Specific examples of lactones include ⁇ -butyrolactone and ⁇ -valerolactone.
  • the ethers may be 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 1,4-dioxane, etc., in addition to the lactone compounds described above.
  • Electrolyte salts are light metal salts such as lithium salts.
  • Specific examples of lithium salts include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium trifluoromethanesulfonate (LiCF 3 SO 3 ), lithium bis(fluorosulfonyl)imide (LiN ( FSO2 ) 2 ), bis(trifluoromethanesulfonyl )imidolithium (LiN(CF3SO2)2), lithium tris(trifluoromethanesulfonyl)methide (LiC(CF3SO2)3 ) , bis ( oxalato )boron lithium oxide (LiB( C2O4 ) 2 ) and lithium difluoro( oxalato )borate (LiB( C2O4 ) F2 ).
  • LiPF 6 lithium hexafluorophosphate
  • LiBF 4 lithium
  • the content of the electrolyte salt is not particularly limited, but specifically, it is 0.3 mol/kg to 3.0 mol/kg with respect to the solvent. This is because high ionic conductivity can be obtained.
  • the positive electrode lead 51 is a wiring member for electrically connecting the positive electrode 41 to the external terminal 20, as shown in FIG.
  • the positive electrode lead 51 is connected to the external terminal 20 via the through hole 10K and is also connected to the positive current collector 41A of the positive electrode 41. are electrically connected to each other.
  • the positive electrode lead 51 is connected to the positive electrode 41 on the side closer to the lid portion 12 , it is connected to the upper end portion of the positive electrode 41 .
  • the secondary battery has one positive electrode lead 51 , it may have two or more positive electrode leads 51 . This is because the electrical resistance of the battery element 40 decreases as the number of the positive electrode leads 51 increases.
  • the details of the material forming the positive electrode lead 51 are the same as the details of the material forming the positive electrode current collector 41A. However, the material for forming the positive electrode lead 51 and the material for forming the positive electrode current collector 41A may be the same as or different from each other.
  • the positive electrode lead 51 is physically separated from the positive electrode current collector 41A, it is a separate member from the positive electrode current collector 41A. However, since the positive electrode lead 51 is physically continuous with the positive electrode current collector 41A, it may be a member integrated with the positive electrode current collector 41A.
  • the negative electrode lead 52 is a member for electrically connecting the negative electrode 42 to the outer can 10, as shown in FIG.
  • the negative electrode lead 52 is connected to the housing portion 11 (lower bottom portion M2) and to the negative electrode current collector 42A of the negative electrode 42. properly connected.
  • the negative electrode lead 52 is connected to the negative electrode 42 on the far side from the lid portion 12 , so it is connected to the lower end portion of the negative electrode 42 .
  • the secondary battery has one negative electrode lead 52 , it may have two or more negative electrode leads 52 . This is because the electrical resistance of the battery element 40 decreases as the number of the negative electrode leads 52 increases.
  • the details of the material forming the negative electrode lead 52 are the same as the details of the material forming the negative electrode current collector 42A. However, the material for forming the negative electrode lead 52 and the material for forming the negative electrode current collector 42A may be the same as or different from each other.
  • the negative electrode lead 52 is physically separated from the negative electrode current collector 42A, it is a separate member from the negative electrode current collector 42A. However, since the negative electrode lead 52 is physically continuous with the negative electrode current collector 42A, it may be a member integrated with the negative electrode current collector 42A.
  • the insulating film 60 is an insulating member arranged between the outer can 10 and the battery element 40, as shown in FIGS.
  • the insulating film 60 is arranged between the lid portion 12 and the battery element 40, and has a through hole 60K at a location overlapping with the through hole 10K. Thereby, the insulating film 60 is arranged so as not to block the through hole 10K.
  • the inner diameter of the through-hole 60K may be the same as the inner diameter of the through-hole 10K, or may be different from the inner diameter of the through-hole 10K.
  • FIG. 2 shows a case where the inner diameter of the through hole 60K and the inner diameter of the through hole 10K are the same.
  • the insulating film 60 covers the facing surface 10UM and is fixed to the facing surface 10UM. In FIG. 4, the insulating film 60 is shaded in order to make the installation range of the insulating film 60 easy to understand.
  • the secondary battery is provided with an insulating film 60, and the insulating film 60 covers the opposing surface 10UM and is fixed to the opposing surface 10UM in a part (a recess) of the exterior can 10 (lid portion 12). This is because even if the portion 10U) protrudes toward the battery element 40, the occurrence of a short circuit is prevented.
  • the insulating film 60 may be damaged when the secondary battery is subjected to vibration, impact, or the like. Since the positions are likely to shift, the positive electrode 41 and the outer can 10 may come into contact with each other at a part of the facing surface 10UM. As a result, as described above, a short circuit is more likely to occur, making it difficult for the secondary battery to operate stably.
  • the insulating film 60 exists between the battery element 40 and the outer can 10, and the insulating film 60 covers the facing surface 10UM and is fixed to the facing surface 10UM, , the positive electrode 41 and the outer can 10 are less likely to come into contact with each other over the entire facing surface 10UM, and the position of the insulating film 60 is less likely to shift even if the secondary battery receives vibrations and impacts. As a result, a short circuit is less likely to occur, so that the secondary battery can operate stably.
  • the electrolytic solution is injected into the storage portion 11 that stores the wound body 40Z.
  • the insulating film 60 does not get in the way when it is closed. This also provides an advantage in that the wound body 40Z is easily impregnated with the electrolytic solution (see FIG. 6). The details of the reasons explained here will be described later.
  • the insulating film 60 contains one or more of insulating materials such as insulating polymer compounds, and a specific example of the insulating material is polyimide.
  • the insulating film 60 may be a non-adhesive member that does not include an adhesive layer, or an adhesive member (so-called adhesive tape) that includes an adhesive layer (not shown). Since the non-adhesive insulating film 60 is adhered to the opposing surface 10UM via an adhesive, it is fixed to the opposing surface 10UM. Since the insulating film 60 having adhesiveness is adhered to the opposing surface 10UM via the adhesive layer, it is fixed to the opposing surface 10UM.
  • the insulating film 60 is fixed to the facing surface 10UM, the insulating film 60 is arranged between the lid portion 12 and the positive electrode lead 51, and the positive electrode lead 51 is arranged between the insulating film 60 and the battery element 40. part of is placed.
  • the secondary battery may further include one or more of other components (not shown).
  • the other component is the sealant.
  • This sealant is an insulating covering member covering the surface of the positive electrode lead 51, and the positive electrode lead 51 is insulated from the outer can 10 and the negative electrode 42 via the sealant.
  • the sealant contains one or more of insulating materials such as insulating polymer compounds, and a specific example of the insulating material is polyimide.
  • the other insulating film is an insulating member arranged between the storage portion 11 (lower bottom portion M2) and the battery element 40, and the material for forming the other insulating film is the same as the material for forming the insulating film 60. be.
  • FIG. 5 shows a cross-sectional configuration corresponding to FIG. 2 in order to explain the operation of the secondary battery. The operation during charging and discharging will be described below, and then the operation when an abnormality occurs will be described.
  • the external terminal 20 is arranged outside the lid portion 12 and fixed to the lid portion 12 via the gasket 30 .
  • the exterior can 10 is sealed by the external terminals 20 in a normal state, and the battery element 40 is sealed inside the exterior can 10 .
  • FIG. 5 shows a case where the external terminal 20 is partially separated from the lid portion 12 .
  • the housing portion 11 is joined to the lid portion 12, whereas the external terminals 20 are fixed to the lid portion 12 via the gasket 30.
  • the fixing strength heat welding strength
  • the fixing strength is smaller than the bonding strength (welding strength) of the lid portion 12 to the storage portion 11 .
  • the external terminal 20 if the internal pressure of the outer can 10 rises excessively, the external terminal 20 separates from the lid portion 12 before the lid portion 12 separates from the storage portion 11 . Since the external terminal 20 functions as a release valve before the outer can 10 bursts, the outer can 10 is prevented from bursting.
  • FIG. 6 shows a perspective configuration corresponding to FIG. 1 in order to explain the manufacturing process of the secondary battery. However, since FIG. 6 shows the state before the lid portion 12 is joined to the storage portion 11 , the lid portion 12 is separated from the storage portion 11 .
  • the positive electrode 41 and the negative electrode 42 are prepared and the electrolytic solution is prepared according to the procedure described below. is assembled, and the secondary battery after assembly is stabilized.
  • FIG. 1 to FIG. 4 already described will be referred to along with FIG.
  • a housing portion 11 and a lid portion 12 that are physically separated from each other are used to form the outer can 10 .
  • the storage portion 11 has the opening portion 11K
  • the lid portion 12 includes the recess portion 10U.
  • the external terminal 20 is heat-sealed to the lid portion 12 via the gasket 30 in advance, and the insulating film 60, which is an adhesive tape, is adhered thereto.
  • a paste-like positive electrode mixture slurry is prepared by putting a positive electrode mixture in which a positive electrode active material, a positive electrode binder, and a positive electrode conductor are mixed together into a solvent.
  • This solvent may be an aqueous solvent or an organic solvent.
  • the cathode active material layer 41B is formed by applying the cathode mixture slurry to both surfaces of the cathode current collector 41A.
  • the cathode active material layer 41B is compression-molded using a roll press or the like. In this case, the positive electrode active material layer 41B may be heated and the compression molding may be repeated multiple times. As a result, the cathode active material layers 41B are formed on both surfaces of the cathode current collector 41A, so that the cathode 41 is produced.
  • a paste-like negative electrode mixture slurry is prepared by putting a negative electrode mixture in which a negative electrode active material, a negative electrode binder, and a negative electrode conductor are mixed together into a solvent.
  • the anode active material layer 42B is formed by applying the anode mixture slurry to both surfaces of the anode current collector 42A.
  • the negative electrode active material layer 42B is compression-molded using a roll press or the like. The details of the compression molding of the negative electrode active material layer 42B are the same as the details of the compression molding of the positive electrode active material layer 41B. As a result, the negative electrode 42 is manufactured because the negative electrode active material layers 42B are formed on both surfaces of the negative electrode current collector 42A.
  • the positive electrode lead 51 is connected to the positive electrode current collector 41A of the positive electrode 41 by welding or the like, and the negative electrode lead 52 is connected to the negative electrode current collector 42A of the negative electrode 42 by welding or the like. to connect.
  • FIG. 6 illustration of each of the positive electrode lead 51 and the negative electrode lead 52 is omitted.
  • the wound body 40Z is stored inside the storage section 11 through the opening 11K.
  • a welding method or the like is used to connect the negative electrode lead 52 to the storage portion 11 .
  • the positive electrode lead 51 is connected to the external terminal 20 via the through hole 10K using a welding method or the like.
  • the electrolytic solution is injected into the storage portion 11 through the opening portion 11K.
  • the wound body 40Z (the positive electrode 41, the negative electrode 42, and the separator 43) is impregnated with the electrolytic solution, so that the battery element 40, which is a wound electrode body, is produced.
  • the electrolyte solution inside the storage portion 11 is less than the case where the insulating film 60 is adhered to the battery element 40 .
  • the insulating film 60 does not get in the way when injecting. As a result, the electrolytic solution is easily injected into the storage portion 11, so that the wound body 40Z is easily impregnated with the electrolytic solution.
  • the electrolytic solution when the electrolytic solution is injected into the inside of the housing portion 11, part of the electrolytic solution is supplied to the inside of the winding central space 40K.
  • the winding central space 40K is used as an impregnation path for the electrolytic solution, so that the electrolytic solution is easily impregnated by the wound body 40Z.
  • the lid portion 12 is joined to the storage portion 11 using a joining method such as welding.
  • a joining method such as welding.
  • the outer can 10 is formed, and the battery element 40 and the like are housed inside the outer can 10, so that the secondary battery is assembled as shown in FIG.
  • the secondary battery after assembly is charged and discharged.
  • Various conditions such as environmental temperature, number of charge/discharge times (number of cycles), and charge/discharge conditions can be arbitrarily set.
  • films are formed on the respective surfaces of the positive electrode 41 and the negative electrode 42 in the battery element 40, so that the state of the secondary battery is electrochemically stabilized.
  • the battery element 40 is housed inside the conductive outer can 10 having the through hole 10K, and the external terminal 20 arranged outside the outer can 10 shields the through hole 10K.
  • An insulating gasket 30 is arranged between the outer can 10 and the external terminal 20 .
  • a recessed portion 10U having a through hole 10K is provided in the outer can 10, and an insulating film 60 between the outer can 10 and the battery element 40 covers and faces the facing surface 10UM of the recessed portion 10U. It is fixed to the surface 10UM. Therefore, for reasons described below, both excellent capacitance characteristics and excellent operational stability can be achieved.
  • FIG. 7 shows the cross-sectional configuration of the secondary battery of Comparative Example 1, and corresponds to FIG.
  • FIG. 8 shows the cross-sectional structure of the secondary battery of Comparative Example 2, and corresponds to FIG.
  • FIG. 9 shows the cross-sectional structure of the secondary battery of Comparative Example 3, and corresponds to FIG. 10 shows the cross-sectional structure of the secondary battery of Comparative Example 4, corresponding to FIG. 2, and
  • FIG. 11 shows the planar structure of the main part of the secondary battery shown in FIG. , corresponding to FIG.
  • the secondary battery of Comparative Example 1 has the same configuration as that of the secondary battery of the present embodiment (FIG. 2), except that the insulating film 60 is not provided. there is
  • Each of the secondary batteries of Comparative Examples 2 and 3 has an insulating film 60 as shown in FIGS. Except for this, it has the same configuration as the configuration of the secondary battery (FIG. 2) of the present embodiment. However, in the secondary battery of Comparative Example 2, the insulating film 60 covers the entire upper end surface 40M of the battery element 40, and the insulating film 60 is provided with an outlet 60Q for leading the positive electrode lead 51. there is In the secondary battery of Comparative Example 3, insulating film 60 covers only a portion of upper end surface 40M.
  • the secondary battery of Comparative Example 4 as shown in FIGS. 10 and 11, has an insulating film 60 except that the insulating film 60 covers only a part of the facing surface 10UM. , has the same configuration as the configuration of the secondary battery (FIGS. 2 and 4) of the present embodiment. In FIG. 11, the facing surface 10UM is lightly shaded.
  • the insulating film 60 is not interposed between the outer can 10 and the battery element 40, as shown in FIG. In this case, there is no insulating film 60 that hinders the injection of the electrolytic solution from the opening 11K into the storage portion 11 in the manufacturing process of the secondary battery. As a result, the process of injecting the electrolytic solution is not hindered by the insulating film 60, so that the wound body 40Z is easily impregnated with the electrolytic solution. Therefore, since the amount of electrolyte retained by the battery element 40 increases, the battery capacity is ensured.
  • part of the outer can 10 protrudes toward the battery element 40 .
  • the facing surface 10UM approaches the battery element 40
  • the battery element 40 (the positive electrode 41) and the outer can 10 (the external connection terminal of the negative electrode 42) approach each other.
  • contact (short circuit) between the positive electrode 41 and the outer can 10 is likely to occur, making it difficult for the secondary battery to operate stably.
  • the insulating film 60 covers the entire upper end surface 40M, the insulating film 60 becomes a hindrance when injecting the electrolytic solution from the opening 11K into the storage portion 11 in the manufacturing process of the secondary battery. exist. As a result, the process of injecting the electrolytic solution is hindered by the insulating film 60, so that the wound body 40Z is less likely to be impregnated with the electrolytic solution. Therefore, the amount of electrolyte retained by the battery element 40 is reduced, and the battery capacity is also reduced.
  • the secondary battery of Comparative Example 2 is easier to operate stably, but the battery capacity is reduced. Therefore, it is difficult to achieve both excellent capacitance characteristics and excellent operational stability.
  • the insulating film 60 is interposed between the battery element 40 and the outer can 10.
  • the insulating film 60 covers only a portion of the upper end surface 40M.
  • the electrolyte injection process is less likely to be hindered by the insulating film 60, so that the wound body 40Z is more likely to be impregnated with the electrolyte at locations where the insulating film 60 does not exist. Therefore, since the amount of electrolyte retained by the battery element 40 increases, the battery capacity also increases.
  • the wound body 40Z is likely to be impregnated with the electrolytic solution particularly in places where the insulating film 60 does not exist, whereas the electrolytic solution penetrates into the wound body 40Z in places where the insulating film 60 exists. Impregnation becomes difficult. As a result, the battery capacity increases as compared with the secondary battery of Comparative Example 2, but the battery capacity does not increase sufficiently.
  • the insulating film 60 is fixed to the facing surface 10UM.
  • the insulating film 60 does not get in the way when injecting the electrolytic solution into. As a result, for the reason described above, the amount of electrolyte retained by the battery element 40 is increased, so that the battery capacity is ensured.
  • the insulating film 60 is interposed between the battery element 40 and the outer can 10, a short circuit between the positive electrode 41 and the outer can 10 is less likely to occur where the insulating film 60 exists.
  • the insulating film 60 covers only a part of the facing surface 10UM, a short circuit between the positive electrode 41 and the outer can 10 is likely to occur where the insulating film 60 does not exist.
  • the insulating film 60 is fixed to the facing surface 10UM, so the battery capacity is secured for the reason described above. .
  • an insulating film 60 is interposed between the battery element 40 and the outer can 10, and the insulating film 60 covers the entire facing surface 10UM.
  • a short circuit between the positive electrode 41 and the outer can 10 is less likely to occur over the entire facing surface 10UM, so that the secondary battery can operate stably.
  • the battery capacity is ensured, and the secondary battery can be stably operated easily. Therefore, it is possible to achieve both excellent capacitance characteristics and excellent operational stability.
  • the volumetric energy density increases. Therefore, since the battery capacity is further increased, a higher effect can be obtained.
  • the outer can 10 includes the storage portion 11 and the lid portion 12, and the storage portion 11 and the lid portion 12 are joined to each other, the outer can 10, which is a so-called crimpless joining can, can be used for the two-piece construction. Since the secondary battery is constructed, the volumetric energy density is further increased. Therefore, since the capacity characteristics are further improved, a higher effect can be obtained.
  • the external terminal 20 is the external connection terminal of the positive electrode 41.
  • the outer can 10 functions as an external connection terminal for the negative electrode 42 .
  • the secondary battery does not need to be provided with an external connection terminal for the positive electrode 41 and an external connection terminal for the negative electrode 42 separately from the outer can 10 and the external terminal 20, thereby further increasing the volumetric energy density. Therefore, since the capacity characteristics are further improved, a higher effect can be obtained.
  • the outer can 10 has a flat and columnar three-dimensional shape, excellent capacity characteristics and excellent operational stability can be obtained even in a small secondary battery in which the internal pressure of the outer can 10 tends to increase. Therefore, a higher effect can be obtained.
  • the outer can 10 is a metal can, deformation of the outer can 10 is suppressed. Therefore, from the viewpoint of the physical durability of the outer can 10, the secondary battery can operate stably and easily, so that a higher effect can be obtained.
  • the secondary battery is a lithium-ion secondary battery
  • a sufficient battery capacity can be stably obtained by utilizing the absorption and release of lithium, so a higher effect can be obtained.
  • the installation area of the insulating film 60 may extend inward from the facing surface 10UM.
  • the insulating film 60 is arranged so as not to block the through hole 10K in order to secure the connection path of the positive electrode lead 51 to the external terminal 20 .
  • the insulating film 60 is used to secure the battery capacity and facilitates stable operation of the secondary battery, so similar effects can be obtained.
  • the contact between the positive electrode lead 51 and the outer can 10 (lid portion 12) is prevented by using the portion of the insulating film 60 that extends inward, so that a higher effect can be obtained. be able to.
  • the installation area of the insulating film 60 may extend outside the facing surface 10UM. Since the position of the outer edge of the insulating film 60 is not particularly limited, it can be set arbitrarily.
  • the insulating film 60 is used to secure the battery capacity and facilitates stable operation of the secondary battery, so similar effects can be obtained.
  • the positive electrode 41 can be prevented even when the secondary battery is unintentionally deformed due to impact such as when dropped. and the outer can 10 (lid portion 12) are easily prevented from coming into contact with each other, so that a higher effect can be obtained.
  • the insulating film 60 extends too far outside the facing surface 10UM, it may become difficult to stably form the outer can 10 in the manufacturing process of the secondary battery. It should be noted.
  • the installation area of the insulating film 60 is excessively expanded outward, when the lid portion 12 is joined to the storage portion 11 , a portion of the insulating film 60 is formed between the storage portion 11 and the lid portion 12 . becomes easier to intervene. As a result, it becomes difficult to join the lid portion 12 to the storage portion 11, and thus it may become difficult to form the outer can 10 in a stable manner.
  • the lid portion 12 can be easily joined to the storage portion 11, so that the outer can 10 can be stably formed.
  • the insulating film 60 is used to secure the battery capacity and facilitates stable operation of the secondary battery, so similar effects can be obtained.
  • the external terminal 20 protrudes outside the recessed portion 10U, the height H increases, resulting in a decrease in volumetric energy density and a decrease in battery capacity.
  • the positive electrode 41 as the first electrode is connected to the external terminal 20 via the positive lead 51
  • the negative electrode 42 as the second electrode is connected to the housing portion 11 via the negative lead 52 .
  • the external terminal 20 functions as an external connection terminal for the positive electrode 41
  • the outer can 10 functions as an external connection terminal for the negative electrode 42 .
  • FIG. 17 which corresponds to FIG. may be connected to the external terminal 20 via the .
  • the outer can 10 may function as an external connection terminal for the positive electrode 41
  • the external terminal 20 may function as an external connection terminal for the negative electrode 42 .
  • the external terminal 20 contains one or more of conductive materials such as a metal material and an alloy material in order to function as a terminal for external connection of the negative electrode 42, and its conductivity is Specific examples of materials include iron, copper, nickel, stainless steel, iron alloys, copper alloys and nickel alloys.
  • conductive materials include aluminum, aluminum alloys and stainless steel.
  • the secondary battery can be connected to the electronic device via the external terminal 20 (the external connection terminal of the negative electrode 42) and the outer can 10 (the external connection terminal of the positive electrode 41). Therefore, the insulating film 60 is used to secure the battery capacity and to facilitate the stable operation of the secondary battery, so that similar effects can be obtained.
  • a separator 43 which is a porous membrane, was used. However, although not specifically illustrated here, instead of the separator 43, a laminated separator including a polymer compound layer may be used.
  • a laminated separator includes a porous membrane having a pair of surfaces and a polymer compound layer provided on one or both sides of the porous membrane. This is because the adhesiveness of the separator to each of the positive electrode 41 and the negative electrode 42 is improved, so that the winding misalignment of the battery element 40 is suppressed. As a result, swelling of the secondary battery is suppressed even if a decomposition reaction of the electrolytic solution occurs.
  • the polymer compound layer contains a polymer compound such as polyvinylidene fluoride. This is because polymer compounds such as polyvinylidene fluoride are excellent in physical strength and electrochemically stable.
  • One or both of the porous film and the polymer compound layer may contain one or more of a plurality of insulating particles. This is because the safety (heat resistance) of the secondary battery is improved because the plurality of insulating particles promote heat dissipation when the secondary battery generates heat.
  • the insulating particles include one or both of inorganic particles and resin particles. Specific examples of inorganic particles are particles such as aluminum oxide, aluminum nitride, boehmite, silicon oxide, titanium oxide, magnesium oxide and zirconium oxide. Specific examples of resin particles are particles of acrylic resins, styrene resins, and the like.
  • the precursor solution is applied to one or both sides of the porous membrane.
  • the porous membrane may be immersed in the precursor solution.
  • a plurality of insulating particles may be added to the precursor solution.
  • the positive electrode 41 and the negative electrode 42 are laminated with the separator 43 and the electrolyte layer interposed therebetween, and the positive electrode 41, the negative electrode 42, the separator 43 and the electrolyte layer are wound.
  • This electrolyte layer is interposed between the positive electrode 41 and the separator 43 and interposed between the negative electrode 42 and the separator 43 .
  • the electrolyte layer may be interposed only between the positive electrode 41 and the separator 43 , or may be interposed only between the negative electrode 42 and the separator 43 .
  • the electrolyte layer contains a polymer compound together with an electrolytic solution, and the electrolytic solution is held by the polymer compound. This is because leakage of the electrolytic solution is prevented.
  • the composition of the electrolytic solution is as described above.
  • Polymer compounds include polyvinylidene fluoride and the like.
  • the element structure of the battery element is a wound type
  • the element structure is not particularly limited, and may be a laminated type or a folded type.
  • the laminate type positive electrodes and negative electrodes are alternately laminated with separators interposed therebetween, and in the multifold type, positive electrodes and negative electrodes are folded in zigzags with separators interposed therebetween.
  • the electrode reactant is lithium has been described, but the electrode reactant is not particularly limited.
  • the electrode reactants may be other alkali metals such as sodium and potassium, or alkaline earth metals such as beryllium, magnesium and calcium, as described above.
  • the electrode reactant may be other light metals such as aluminum.

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Abstract

二次電池は、貫通口を有する導電性の外装部材と、その外装部材の外側に配置されると共に貫通口を遮蔽する電極端子と、その外装部材と電極端子との間に配置された絶縁性の封止部材と、その外装部材の内部に収納された電池素子と、その外装部材と電池素子との間に配置された絶縁部材とを備える。外装部材は、貫通口が設けられた窪み部を含み、その窪み部では、外装部材が内部に向かって窪むように屈曲している。窪み部は、電池素子に対向する対向面を有し、絶縁部材は、対向面を被覆していると共に、その対向面に固定されている。

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、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、外装ケースの内部に電極体が収納されており、ケース本体の外側にシール部材を介して平板状電極端子部材が配置されている（例えば、特許文献１参照。）。外装体の内部に電極体が収納されており、その外装体が樹脂層および金属層を含むラミネート構造を有している（例えば、特許文献２参照。）。封口板により封口された電池ケースの内部に発電要素が収納されており、その封口板に絶縁体を介して電極端子が設けられている（例えば、特許文献３参照。）。
特開２０１９－０４６６３９号公報 特開２０２０－０９５９０４号公報 特開２００１－１４３７６３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、その二次電池の容量特性および動作安定性は未だ十分でないため、改善の余地がある。
　よって、優れた容量特性と優れた動作安定性とを両立させ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、貫通口を有する導電性の外装部材と、その外装部材の外側に配置されると共に貫通口を遮蔽する電極端子と、その外装部材と電極端子との間に配置された絶縁性の封止部材と、その外装部材の内部に収納された電池素子と、その外装部材と電池素子との間に配置された絶縁部材とを備えたものである。外装部材は、貫通口が設けられた窪み部を含み、その窪み部では、外装部材が内部に向かって窪むように屈曲している。窪み部は、電池素子に対向する対向面を有し、絶縁部材は、対向面を被覆していると共に、その対向面に固定されている。
　本技術の一実施形態の二次電池によれば、貫通口を有する導電性の外装部材の内部に電池素子が収納されており、その外装部材の外側に配置された電極端子が貫通口を遮蔽しており、その外装部材と電極端子との間に絶縁性の封止部材が配置されており、貫通口を有する窪み部が外装部材に設けられており、絶縁部材が窪み部の対向面を被覆していると共に対向面に固定されているので、優れた容量特性と優れた動作安定性とを両立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拡大して表す断面図である。 図２に示した二次電池の主要部の構成を表す平面図である。 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。 比較例１の二次電池の構成を拡大して表す断面図である。 比較例２の二次電池の構成を拡大して表す断面図である。 比較例３の二次電池の構成を拡大して表す断面図である。 比較例４の二次電池の構成を拡大して表す断面図である。 図１０に示した二次電池の主要部の構成を表す平面図である。 変形例１（その１）の二次電池の構成を拡大して表す断面図である。 図１２に示した二次電池の主要部の構成を表す平面図である。 変形例１（その２）の二次電池の構成を拡大して表す断面図である。 図１４に示した二次電池の主要部の構成を表す平面図である。 変形例２の二次電池の構成を拡大して表す断面図である。 変形例３の二次電池の構成を拡大して表す断面図である。
　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
＜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、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。
　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含んでいる。また、二次電池は、外径および高さを有しており、その高さは、外径よりも小さくなっている。「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。図４は、図２に示した二次電池の主要部の平面構成を表している。
　以下の説明では、便宜上、図２中の上側を二次電池の上側とすると共に、図２中の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、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。図３では、電池素子４０の一部だけを示している。
　図４では、蓋部１２、電池素子４０および絶縁フィルム６０だけを示している。また、図４では、蓋部１２および絶縁フィルム６０のそれぞれを下側から見た状態を示していると共に、電池素子４０の外縁および内縁（巻回中心空間４０Ｋ）のそれぞれを破線で示している。
　ここで説明する二次電池は、図１および図２に示したように、ボタン型の二次電池であり、外径Ｄおよび高さＨを有している。この二次電池は、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。
　具体的には、二次電池は、図１～図４に示したように、外装缶１０と、外部端子２０と、ガスケット３０と、電池素子４０と、正極リード５１と、負極リード５２と、絶縁フィルム６０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り、貫通口１０Ｋを有している。
　ここでは、外装缶１０は、二次電池の立体的形状と同様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。外装缶１０の立体的形状は、上記したように、扁平かつ円柱状であるため、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。
　貫通口１０Ｋの内径は、後述する巻回中心空間４０Ｋの内径と同じでもよいし、その巻回中心空間４０Ｋの内径と異なってもよい。図２では、貫通口１０Ｋの内径が巻回中心空間４０Ｋの内径よりも大きい場合を示している。
　この外装缶１０は、窪み部１０Ｕを含んでおり、貫通口１０Ｋは、窪み部１０Ｕに設けられている。この窪み部１０Ｕでは、外装缶１０が内部に向かって窪むように屈曲しているため、その外装缶１０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。
　これにより、窪み部１０Ｕは、電池素子４０に対向する対向面１０ＵＭを有している。この対向面１０ＵＭは、蓋部１２の最下面であり、すなわち蓋部１２のうちの電池素子４０に最も接近している部分（窪み部１０Ｕ）の下面である。ただし、貫通口１０Ｋには窪み部１０Ｕが存在していないため、その貫通口１０Ｋが存在している領域は対向面１０ＵＭから除かれる。
　窪み部１０Ｕ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１０Ｕ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１０Ｕの形状は、円形である。なお、窪み部１０Ｕ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。
　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。具体的には、収納部１１および蓋部１２は、互いに溶接されているため、その収納部１１は、蓋部１２により封止されている。
　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。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、貫通口１０Ｋが設けられた窪み部１０Ｕを含んでいる。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はずである。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できる。
　すなわち、外装缶１０の表面に溶接痕が残っているため、その溶接痕を視認できる場合には、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ため、その溶接痕を視認できない場合には、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。
　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場合の外装缶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。
　この外装缶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に対して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。
　中でも、外装缶１０は、いわゆる金属缶であることが好ましい。外装缶１０の剛性が向上するため、その外装缶１０の変形が抑制されるからである。この金属缶とは、上記した金属材料および合金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缶である。
　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。
　また、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。
　外部端子２０の一部または全体は、窪み部１０Ｕの内部に配置されている。ここでは、外部端子２０の全体は、窪み部１０Ｕの内部に配置されており、すなわち窪み部１０Ｕにより囲まれている空間の内部に配置されている。これにより、外部端子２０は、窪み部１０Ｕよりも外側（上側）に突出しないように、その窪み部１０Ｕの内部に収容されている。
　外装缶１０が窪み部１０Ｕを含んでおり、その窪み部１０Ｕの内部に外部端子２０が収容されているのは、体積エネルギー密度が増加するため、電池容量が増加するからである。
　詳細には、外部端子２０が窪み部１０Ｕの内部に収容されていない場合には、その外部端子２０の一部が窪み部１０Ｕよりも外側に突出する。この場合には、外装缶１０の内部に収納されている電池素子４０の体積（正極４１と負極４２との対向面積）が変化しない一方で、その外部端子２０が窪み部１０Ｕよりも外側に突出している分だけ高さＨが大きくなる。これにより、体積エネルギー密度が減少するため、電池容量が減少する。
　これに対して、外部端子２０が窪み部１０Ｕの内部に収容されている場合には、その外部端子２０が窪み部１０Ｕよりも外側に突出していない。この場合には、外装缶１０の内部に収納されている電池素子４０の体積が変化しないと共に、高さＨが大きくならない。これにより、体積エネルギー密度が増加するため、電池容量が増加する。
　なお、外部端子２０の外径は、窪み部１０Ｕ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１０Ｕ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少なくとも一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。また、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、ステンレス（ＳＵＳ）層およびニッケル層を含んでおり、そのアルミニウム層、ステンレス層およびニッケル層は、互いに圧延接合されていてもよい。
　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５参照）。
［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と重なる箇所に貫通口３０Ｋを有している。これにより、ガスケット３０は、貫通口１０Ｋを閉塞しないように配置されている。
　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の設置領域は、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１０Ｕの内部において、蓋部１２の上面と外部端子２０の下面との間に配置されている。ただし、ガスケット３０の設置領域は、蓋部１２の上面と外部端子２０の下面との間の領域よりも外側の領域まで拡張されていてもよい。
　すなわち、貫通口３０Ｋの内径は、貫通口１０Ｋの内径と同じでもよいし、その貫通口１０Ｋの内径と異なってもよい。図２では、貫通口３０Ｋの内径と貫通口１０Ｋの内径とが互いに同じである場合を示している。
［電池素子］
　電池素子４０は、図１～図４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１電極である正極４１と、第２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。
　ここでは、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。これにより、正極４１および負極４２は、セパレータ４３を介して互いに対向しながら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。この巻回中心空間４０Ｋの延在方向（上下方向）は、貫通口１０Ｋの貫通方向（上下方向）に対して一致しているため、正極４１、負極４２およびセパレータ４３の巻回方向（左右方向）は、その貫通口１０Ｋの貫通方向に対して交差している。
　この電池素子４０は、外装缶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、リチウム含有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。このリチウム含有化合物は、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、リチウム含有化合物は、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。
　リチウム含有化合物の種類は、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。
　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。
　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ＳｉＯx （０＜ｘ≦２または０．２＜ｘ＜１．４）などである。
（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との間に介在してい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に対して正極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を経由して外部端子２０に接続されていると共に、正極４１のうちの正極集電体４１Ａに接続されているため、その外部端子２０および正極４１のそれぞれに対して電気的に接続されている。ここでは、正極リード５１は、蓋部１２に近い側において正極４１に接続されているため、その正極４１の上端部に接続されている。
　なお、二次電池は、１本の正極リード５１を備えているが、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からである。
　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。
　この正極リード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部材である。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と一体化されている部材でもよい。
［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に対して負極４２を電気的に接続させるための部材であり、外装缶１０の内部に収納されている。この負極リード５２は、収納部１１（下底部Ｍ２）に接続されていると共に、負極４２のうちの負極集電体４２Ａに接続されているため、外装缶１０および負極４２のそれぞれに対して電気的に接続されている。なお、負極リード５２は、ここでは、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、その負極４２の下端部に接続されている。
　なお、二次電池は、１本の負極リード５２を備えているが、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からである。
　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部材である。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と一体化されている部材でもよい。
［絶縁フィルム］
　絶縁フィルム６０は、図２および図４に示したように、外装缶１０と電池素子４０との間に配置されている絶縁部材である。ここでは、絶縁フィルム６０は、蓋部１２と電池素子４０との間に配置されており、貫通口１０Ｋと重なる箇所に貫通口６０Ｋを有している。これにより、絶縁フィルム６０は、貫通口１０Ｋを閉塞しないように配置されている。
　貫通口６０Ｋの内径は、貫通口１０Ｋの内径と同じでもよいし、その貫通口１０Ｋの内径と異なってもよい。図２では、貫通口６０Ｋの内径と貫通口１０Ｋの内径とが互いに同じである場合を示している。
　この絶縁フィルム６０は、対向面１０ＵＭを被覆していると共に、その対向面１０ＵＭに固定されている。図４では、絶縁フィルム６０の設置範囲を分かりやすくするために、その絶縁フィルム６０に濃い網掛けを施している。
　二次電池が絶縁フィルム６０を備えており、その絶縁フィルム６０が対向面１０ＵＭを被覆していると共に対向面１０ＵＭに固定されているのは、外装缶１０（蓋部１２）の一部（窪み部１０Ｕ）が電池素子４０に向かって突出していても、短絡の発生が防止されるからである。
　詳細には、外装缶１０の一部が電池素子４０に向かって突出しているため、対向面１０ＵＭが電池素子４０に接近している場合には、電池素子４０（正極４１）と外装缶１０（負極４２の外部接続用端子）とが互いに接近する。これにより、正極４１と外装缶１０との接触（短絡）が発生しやすくなるため、二次電池が安定に動作しにくくなる。
　また、電池素子４０と外装缶１０との間に絶縁フィルム６０が存在していても、その絶縁フィルム６０が対向面１０ＵＭを被覆していない場合には、その対向面１０ＵＭの一部（絶縁フィルム６０が存在していない領域）において正極４１と外装缶１０とが互いに接触し得る。これにより、やはり短絡が発生しやすくなるため、二次電池が安定に動作しにくくなる。
　さらに、絶縁フィルム６０が対向面１０ＵＭを被覆していても、その絶縁フィルム６０が対向面１０ＵＭに固定されていない場合には、二次電池が振動および衝撃などを受けた際に絶縁フィルム６０の位置がずれやすくなるため、その対向面１０ＵＭの一部において正極４１と外装缶１０とが互いに接触し得る。これにより、上記したように、やはり短絡が発生しやすくなるため、二次電池が安定に動作しにくくなる。
　これに対して、電池素子４０と外装缶１０との間に絶縁フィルム６０が存在しており、その絶縁フィルム６０が対向面１０ＵＭを被覆していると共に対向面１０ＵＭに固定されている場合には、対向面１０ＵＭの全体において正極４１と外装缶１０とが互いに接触しにくくなると共に、二次電池が振動および衝撃などを受けても絶縁フィルム６０の位置がずれにくくなる。これにより、短絡が発生しにくくなるため、二次電池が安定に動作しやすくなる。
　なお、絶縁フィルム６０が対向面１０ＵＭに固定されている場合には、後述するように、二次電池の製造工程において、巻回体４０Ｚが収納されている収納部１１の内部に電解液が注入された際に、絶縁フィルム６０が邪魔にならない。これにより、巻回体４０Ｚに電解液が含浸されやすくなる点においても、利点が得られる（図６参照）。ここで説明した理由の詳細に関しては、後述する。
　この絶縁フィルム６０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。
　なお、絶縁フィルム６０は、接着層を含んでいない非接着性の部材でもよいし、その接着層（図示せず）を含んでいる接着性の部材（いわゆる接着テープ）でもよい。非接着性を有する絶縁フィルム６０は、接着剤を介して対向面１０ＵＭに接着されているため、その対向面１０ＵＭに固定されている。接着性を有する絶縁フィルム６０は、接着層を介して対向面１０ＵＭに接着されているため、その対向面１０ＵＭに固定されている。
　絶縁フィルム６０が対向面１０ＵＭに固定されているため、蓋部１２と正極リード５１との間に絶縁フィルム６０が配置されていると共に、その絶縁フィルム６０と電池素子４０との間に正極リード５１の一部が配置されている。
［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、他の構成要素は、シーラントである。このシーラントは、正極リード５１の表面を被覆する絶縁性の被覆部材であり、その正極リード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。なお、シーラントは、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、他の絶縁フィルムである。この他の絶縁フィルムは、収納部１１（下底部Ｍ２）と電池素子４０との間に配置されている絶縁部材であり、その他の絶縁フィルムの形成材料は、絶縁フィルム６０の形成材料と同様である。
＜１－２．動作＞
　図５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を介して固定されている。これにより、正常時には、外部端子２０により外装缶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に固定されている固定強度（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、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、図５に示したように、蓋部１２と外部端子２０との間に隙間Ｇ（内圧の開放経路）が形成されるため、その隙間Ｇにおいて内圧が開放される。図５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、収納部１１は蓋部１２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に固定されているため、その蓋部１２に対する外部端子２０の固定強度（熱溶着強度）は、その収納部１１に対する蓋部１２の接合強度（溶接強度）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。
＜１－３．製造方法＞
　図６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。ただし、図６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。
　二次電池を製造する場合には、以下で説明する一例の手順により、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、随時、図６と共に、既に説明した図１～図４を参照する。
　ここでは、図６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１０Ｕを含んでいる。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と共に、接着テープである絶縁フィルム６０が接着されている。
［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、正極活物質層４１Ｂ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、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４１および負極４２を互いに積層させたのち、その正極４１、負極４２およびセパレータ４３を巻回させることにより、図６に示したように、巻回中心空間４０Ｋを有する巻回体４０Ｚを作製する。この巻回体４０Ｚ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６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。
　続いて、開口部１１Ｋから収納部１１の内部に巻回体４０Ｚを収納する。この場合には、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および絶縁フィルム６０が設けられている蓋部１２を用いて、溶接法などを用いて貫通口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４０Ｚ（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、上記したように、蓋部１２に絶縁フィルム６０が固定されているため、電池素子４０に絶縁フィルム６０が接着されている場合と比較して、収納部１１の内部に電解液を注入する際に絶縁フィルム６０が邪魔にならない。これにより、収納部１１の内部に電解液が注入されやすくなるため、巻回体４０Ｚに電解液が含浸されやすくなる。
　特に、収納部１１の内部に電解液が注入される場合には、その電解液の一部が巻回中心空間４０Ｋの内部に供給される。これにより、巻回中心空間４０Ｋが電解液の含浸経路として利用されるため、その電解液が巻回体４０Ｚにより含浸されやすくなる。
　続いて、蓋部１２を用いて開口部１１Ｋを遮蔽したのち、溶接法などの接合法を用いて、その収納部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。
＜１－４．作用および効果＞
　この二次電池によれば、貫通口１０Ｋを有する導電性の外装缶１０の内部に電池素子４０が収納されており、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が配置されている。また、貫通口１０Ｋを有する窪み部１０Ｕが外装缶１０に設けられており、その外装缶１０と電池素子４０との間において絶縁フィルム６０が窪み部１０Ｕの対向面１０ＵＭを被覆していると共に対向面１０ＵＭに固定されている。よって、以下で説明する理由により、優れた容量特性と優れた動作安定性とを両立させることができる。
　図７は、比較例１の二次電池の断面構成を表しており、図２に対応している。図８は、比較例２の二次電池の断面構成を表しており、図２に対応している。図９は、比較例３の二次電池の断面構成を表しており、図２に対応している。図１０は、比較例４の二次電池の断面構成を表しており、図２に対応していると共に、図１１は、図１０に示した二次電池の主要部の平面構成を表しており、図４に対応している。
　比較例１の二次電池は、図７に示したように、絶縁フィルム６０を備えていないことを除いて、本実施形態の二次電池（図２）の構成と同様の構成を有している。
　比較例２，３のそれぞれの二次電池は、図８および図９のそれぞれに示したように、絶縁フィルム６０を備えているが、その絶縁フィルム６０が電池素子４０に固定されていることを除いて、本実施形態の二次電池（図２）の構成と同様の構成を有している。ただし、比較例２の二次電池では、絶縁フィルム６０が電池素子４０の上端面４０Ｍの全体を被覆していると共に、正極リード５１を導出させるための導出口６０Ｑが絶縁フィルム６０に設けられている。比較例３の二次電池では、絶縁フィルム６０が上端面４０Ｍの一部だけを被覆している。
　比較例４の二次電池は、図１０および図１１に示したように、絶縁フィルム６０を備えているが、その絶縁フィルム６０が対向面１０ＵＭの一部だけを被覆していることを除いて、本実施形態の二次電池（図２および図４）の構成と同様の構成を有している。図１１では、対向面１０ＵＭに淡い網掛けを施している。
　比較例１の二次電池では、図７に示したように、外装缶１０と電池素子４０との間に絶縁フィルム６０が介在していない。この場合には、二次電池の製造工程において開口部１１Ｋから収納部１１の内部に電解液を注入する際に、邪魔になる絶縁フィルム６０が存在しない。これにより、電解液の注入工程が絶縁フィルム６０により阻害されないため、その電解液が巻回体４０Ｚに含浸されやすくなる。よって、電池素子４０による電解液の保持量が増加するため、電池容量が担保される。
　しかしながら、外装缶１０の一部（窪み部１０Ｕ）が電池素子４０に向かって突出している。この場合には、対向面１０ＵＭが電池素子４０に接近するため、電池素子４０（正極４１）と外装缶１０（負極４２の外部接続用端子）とが互いに接近する。これにより、正極４１と外装缶１０との接触（短絡）が発生しやすくなるため、二次電池が安定に動作しにくくなる。
　これらのことから、比較例１の二次電池では、電池容量が担保される反面、二次電池が安定に動作しにくくなる。よって、優れた容量特性と優れた動作安定性とを両立させることが困難である。
　比較例２の二次電池では、図８に示したように、外装缶１０の一部が電池素子４０に向かって突出しているため、対向面１０ＵＭが電池素子４０に接近していても、電池素子４０と外装缶１０との間に絶縁フィルム６０が介在していると共に、その絶縁フィルム６０が上端面４０Ｍの全体を被覆している。これにより、正極４１と外装缶１０との短絡が発生しにくくなるため、二次電池が安定に動作しやすくなる。
　しかしながら、絶縁フィルム６０が上端面４０Ｍの全体を被覆しているため、二次電池の製造工程において開口部１１Ｋから収納部１１の内部に電解液を注入する際に、邪魔になる絶縁フィルム６０が存在する。これにより、電解液の注入工程が絶縁フィルム６０により阻害されるため、その電解液が巻回体４０Ｚに含浸されにくくなる。よって、電池素子４０による電解液の保持量が減少するため、電池容量も減少する。
　これらのことから、比較例２の二次電池では、その二次電池が安定に動作しやすくなる反面、電池容量が減少する。よって、優れた容量特性と優れた動作安定性とを両立させることが困難である。
　比較例３の二次電池では、図９に示したように、対向面１０ＵＭが電池素子４０に接近していても、電池素子４０と外装缶１０との間に絶縁フィルム６０が介在していると共に、その絶縁フィルム６０が上端面４０Ｍの一部だけを被覆している。これにより、二次電池の製造工程において開口部１１Ｋから収納部１１の内部に電解液を注入する際に、邪魔になる絶縁フィルム６０は存在していない場所が残っている。これにより、電解液の注入工程が絶縁フィルム６０により阻害されにくくなるため、その絶縁フィルム６０が存在してない場所において電解液が巻回体４０Ｚに含浸されやすくなる。よって、電池素子４０による電解液の保持量が増加するため、電池容量も増加する。
　この場合には、特に、絶縁フィルム６０が存在してない場所では電解液が巻回体４０Ｚに含浸されやすくなる反面、その絶縁フィルム６０が存在している場所では電解液が巻回体４０Ｚに含浸されにくくなる。これにより、比較例２の二次電池と比較すると、電池容量は増加するが、その電池容量は十分に増加しない。
　しかしながら、絶縁フィルム６０が存在していない場所において電池素子４０の一部が露出している。この場合には、対向面１０ＵＭが電池素子４０に接近するため、電池素子４０と外装缶１０とが互いに接近する。これにより、正極４１と外装缶１０との短絡が発生しやすくなるため、二次電池が安定に動作しにくくなる。
　この場合には、特に、二次電池が振動および衝撃などを受けた際に、外装缶１０の内部において電池素子４０の位置がずれると、その電池素子４０に固定されている絶縁フィルム６０の位置もずれやすくなる。これにより、比較例２の二次電池と比較すると、正極４１と外装缶１０との短絡が発生しやすくなる。
　これらのことから、比較例２の二次電池では、電池容量が十分に増加しないと共に、二次電池も十分に安定に動作しやすくならない。よって、優れた容量特性と優れた動作安定性とを両立させることが困難である。
　比較例４の二次電池では、図１０および図１１に示したように、絶縁フィルム６０が対向面１０ＵＭに固定されているため、二次電池の製造工程において開口部１１Ｋから収納部１１の内部に電解液を注入する際に、その絶縁フィルム６０が邪魔にならない。これにより、上記した理由により、電池素子４０による電解液の保持量が増加するため、電池容量が担保される。
　また、電池素子４０と外装缶１０との間に絶縁フィルム６０が介在しているため、その絶縁フィルム６０が存在している場所では正極４１と外装缶１０との短絡が発生しにくくなる。
　しかしながら、絶縁フィルム６０が対向面１０ＵＭの一部だけを被覆しているため、その絶縁フィルム６０が存在していない場所では正極４１と外装缶１０との短絡が発生しやすくなる。
　これらのことから、比較例３の二次電池では、電池容量が担保される反面、依然として二次電池が安定に動作しにくくなる。よって、優れた容量特性と優れた動作安定性とを両立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２および図４に示したように、絶縁フィルム６０が対向面１０ＵＭに固定されているため、上記した理由により、電池容量が担保される。
　また、電池素子４０と外装缶１０との間に絶縁フィルム６０が介在していると共に、その絶縁フィルム６０が対向面１０ＵＭの全体を被覆している。これにより、対向面１０ＵＭの全体において正極４１と外装缶１０との短絡が発生しにくくなるため、二次電池が安定に動作しやすくなる。
　この場合には、特に、二次電池が振動および衝撃などを受けた際に、外装缶１０の内部において電池素子４０の位置がずれても、絶縁フィルム６０の位置がずれにくくなる。これにより、正極４１と外装缶１０との短絡が発生しにくくなるため、二次電池が継続して安定に動作しやすくなる。
　これらのことから、本実施形態の二次電池では、電池容量が担保されると共に、二次電池が安定に動作しやすくなる。よって、優れた容量特性と優れた動作安定性とを両立させることができる。
　特に、本実施形態の二次電池では、外部端子２０が窪み部１０Ｕの内部に収容されていれば、体積エネルギー密度が増加する。よって、電池容量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、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ため、体積エネルギー密度がより増加する。よって、容量特性がより向上するため、より高い効果を得ることができる。
　また、正極４１が外部端子２０に対して電気的に接続されていると共に、負極４２が外装缶１０に対して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。これにより、二次電池が外装缶１０および外部端子２０とは別個に正極４１の外部接続用端子および負極４２の外部接続用端子を備えていなくてもよいため、体積エネルギー密度がより増加する。よって、容量特性がより向上するため、より高い効果を得ることができる。
　また、外装缶１０が扁平かつ柱状の立体的形状を有していれば、その外装缶１０の内圧が上昇しやすい小型の二次電池においても優れた容量特性および優れた動作安定性が得られるため、より高い効果を得ることができる。
　また、外装缶１０が金属缶であれば、その外装缶１０の変形が抑制される。よって、外装缶１０の物理的耐久性の観点においても二次電池が安定に動作しやすくなるため、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＞
　二次電池の構成は、以下で説明するように、適宜、変更可能である。ただし、以下で説明する一連の変形例のうちの任意の２種類以上は、互いに組み合わされてもよい。
［変形例１］
　図２および図４では、絶縁フィルム６０が対向面１０ＵＭを被覆している。しかしながら、絶縁フィルム６０は、対向面１０ＵＭを被覆していればよいため、その絶縁フィルム６０の設置領域は、その対向面１０ＵＭより拡張されてもよい。
　具体的には、図２に対応する図１２および図４に対応する図１３に示したように、絶縁フィルム６０の設置領域は、対向面１０ＵＭより内側に拡張されていてもよい。ただし、絶縁フィルム６０は、外部端子２０に対する正極リード５１の接続経路を確保するために、貫通口１０Ｋを閉塞しないように配置されている。
　この場合においても、絶縁フィルム６０を利用して電池容量が担保されると共に二次電池が安定に動作しやすくなるため、同様の効果を得ることができる。この場合には、特に、絶縁フィルム６０のうちの内側に拡張されている部分を利用して正極リード５１と外装缶１０（蓋部１２）との接触が防止されるため、より高い効果を得ることができる。
　また、図２および図４に対応する図１４および図１５に示したように、絶縁フィルム６０の設置領域は、対向面１０ＵＭより外側に拡張されていてもよい。絶縁フィルム６０の外側の端縁の位置は、特に限定されないため、任意に設定可能である。
　この場合においても、絶縁フィルム６０を利用して電池容量が担保されると共に二次電池が安定に動作しやすくなるため、同様の効果を得ることができる。この場合には、特に、絶縁フィルム６０のうちの外側に拡張されている部分を利用することにより、落下時などの衝撃に起因して二次電池が意図せずに変形した場合においても正極４１と外装缶１０（蓋部１２）との接触が防止されやすくなるため、より高い効果を得ることができる。
　ただし、ここでは具体的に図示しないが、絶縁フィルム６０が対向面１０ＵＭより外側まで拡張されすぎると、二次電池の製造工程において外装缶１０が安定して形成されにくくなる可能性があることに留意すべきである。
　詳細には、絶縁フィルム６０の設置領域が外側に拡張されすぎると、収納部１１に蓋部１２が接合される際に、その収納部１１と蓋部１２との間に絶縁フィルム６０の一部が介在しやすくなる。これにより、収納部１１に蓋部１２が接合されにくくなるため、外装缶１０が安定して形成されにくくなる可能性がある。
　これに対して、絶縁フィルム６０の設置領域が適正に拡張されると、収納部１１と蓋部１２との間に絶縁フィルム６０の一部が介在しにくくなる。これにより、収納部１１に蓋部１２が接合されやすくなるため、外装缶１０が安定して形成されやすくなる。
［変形例２］
　図２では、外部端子２０が窪み部１０Ｕの内部に収容されているため、その外部端子２０が窪み部１０Ｕの外部に突出していない。しかしながら、図２に対応する図１６に示したように、外部端子２０の一部が窪み部１０Ｕの内部に収容されているため、その外部端子２０の残りの部分が窪み部１０Ｕの外側に突出していてもよい。
　この場合においても、絶縁フィルム６０を利用して電池容量が担保されると共に二次電池が安定に動作しやすくなるため、同様の効果を得ることができる。ただし、外部端子２０が窪み部１０Ｕの外部に突出していると、高さＨが大きくなるため、体積エネルギー密度の減少に起因して電池容量が減少することに留意すべきである。
［変形例３］
　図２では、第１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２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１７に示したように、第２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１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。よって、絶縁フィルム６０を利用して電池容量が担保されると共に二次電池が安定に動作しやすくなるため、同様の効果を得ることができる。
［変形例４］
　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、二次電池の膨れが抑制される。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の高分子化合物は、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５］
　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。
　以上、一実施形態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、電池素子の素子構造が巻回型である場合に関して説明したが、その素子構造は、特に限定されないため、積層型および九十九折り型などでもよい。積層型では、正極および負極がセパレータを介して交互に積層されていると共に、九十九折り型では、正極および負極がセパレータを介してジグザグに折り畳まれている。
　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。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 (9)

  1. 　貫通口を有する導電性の外装部材と、
    　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、
    　前記外装部材の内部に収納された電池素子と、
    　前記外装部材と前記電池素子との間に配置された絶縁部材と
    　を備え、
    前記外装部材は、前記貫通口が設けられた窪み部を含み、前記窪み部では、前記外装部材が内部に向かって窪むように屈曲しており、
    　前記窪み部は、前記電池素子に対向する対向面を有し、
    　前記絶縁部材は、前記対向面を被覆していると共に、前記対向面に固定されている、
    　二次電池。
  2. 　前記絶縁部材は、前記貫通口を閉塞しないように、前記対向面よりも内側まで拡張されている、
    　請求項１記載の二次電池。
  3. 　前記絶縁部材は、前記対向面よりも外側まで拡張されている、
    　請求項１または請求項２に記載の二次電池。
  4. 　前記電極端子は、前記窪み部の内部に収容されている、
    　請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の二次電池。
  5. 　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、
    　前記窪み部を含むと共に前記開口部を閉塞する蓋部と
    　を含み、
    　前記蓋部および前記収納部は、互いに接合されている、
    　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. 　前記電池素子は、第１電極および第２電極を含み、
    　前記第１電極は、前記電極端子に対して電気的に接続されており、
    　前記第２電極は、前記外装部材に対して電気的に接続されている、
    　請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の二次電池。
  7. 　前記外装部材は、扁平かつ柱状の立体的形状を有する、
    　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、金属缶である、
    　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. 　リチウムイオン二次電池である、
    　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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