WO2023063223A1 - 二次電池 - Google Patents

Abstract

この二次電池は、外装部材と、電池素子とを備える。外装部材は、第１の方向に貫通する貫通口が設けられた上部と、第１の方向において上部と対向するように配置される底部とを有する。電池素子は、外装部材の内部に収容され、第１電極と第２電極とを含む積層体が第１の方向に延びる内部空間を中心として巻回されたものである。ここで電池素子は、第１の方向において上部と底部との間に挟まれた外周部分と、内部空間と外周部分との間に位置し第１の方向において貫通口と対向する内周部分とを有する。

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を得ることが可能である電源として、二次電池の開発が進められている。この二次電池は、外装部材の内部に収納された正極、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（例えば特許文献１参照）。

　例えば特許文献１には、正極体と負極体とがセパレータを介して積層または捲回されてなる電極体と、その電極体を収納する外装ケースとを備える密閉型蓄電装置が記載されている。

特開２０１９－０４６６３９号公報

　二次電池の性能を改善するために様々な検討がなされている。しかしながら、二次電池の性能には改善の余地がある。

　したがって、より高い信頼性を有す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、外装部材と、電池素子とを備える。外装部材は、　第１の方向に貫通する貫通口が設けられた上部と、第１の方向において上部と対向するように配置される底部とを有する。電池素子は、外装部材の内部に収容され、第１電極と第２電極とを含む積層体が第１の方向に延びる内部空間を中心として巻回されたものである。ここで電池素子は、第１の方向において上部と底部との間に挟まれた外周部分と、内部空間と外周部分との間に位置し第１の方向において貫通口と対向する内周部分とを有する。

　本技術の一実施形態の二次電池によれば、例えば振動が加わることにより、第１電極と第２電極とを含む積層体が巻回された電池素子の内周部分に巻き緩みが生じたとしても、巻き緩んだ内周部分が外装部材と接するのを回避できる。そのため、第１電極と第２電極との短絡が生じるのを防ぐことができる。よって、より高い信頼性を有する。

　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表す断面図である。 図２に示した電池素子の構成を表す断面図である。 二次電池の製造工程に用いられる外装缶の構成を表す斜視図である。 参考例としての二次電池の構成を表す断面図である。 変形例１の二次電池の構成を表す断面図である。 変形例２の二次電池の構成を表す断面図である。 変形例３の二次電池の構成を表す断面図である。

　以下、本技術の一実施形態に関して、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。

　１．二次電池
　　１－１．構成
　　１－２．動作
　　１－３．製造方法
　　１－４．作用および効果
　２．変形例

＜１．二次電池＞
　まず、本技術の一実施形態の二次電池に関して説明する。

　ここで説明する二次電池は、扁平かつ柱状の立体的形状を有しており、いわゆるコイン型およびボタン型などと呼称されている。この二次電池は、後述するように、互いに対向する一対の底部と、その一対の底部の間に位置する側壁部とを有しており、その二次電池では、外径よりも高さが小さくなっている。この「外径」とは、一対の底部のそれぞれの直径（最大直径）であると共に、「高さ」とは、一方の底部の表面から他方の底部の表面までの距離（最大距離）である。なお、本実施の形態では、一方の底部と他方の底部とを結ぶ方向を高さ方向Ｚとしている。

　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いる。この二次電池では、充電途中において負極の表面に電極反応物質が析出することを防止するために、その負極の充電容量が正極の放電容量よりも大きくなっている。すなわち、負極の単位面積当たりの電気化学容量は、正極の単位面積当たりの電気化学容量よりも大きくなるように設定されている。

　電極反応物質の種類は、特に限定されないが、具体的には、アルカリ金属およびアルカリ土類金属などの軽金属である。アルカリ金属は、リチウム、ナトリウムおよびカリウムなどであると共に、アルカリ土類金属は、ベリリウム、マグネシウムおよびカルシウムなどである。

　以下では、電極反応物質がリチウムである場合を例に挙げる。リチウムの吸蔵放出を利用して電池容量が得られる二次電池は、いわゆるリチウムイオン二次電池である。このリチウムイオン二次電池では、リチウムがイオン状態で吸蔵放出される。

＜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の断面構成を表している。ただし、図３では、電池素子４０の断面構成のうちの一部だけを拡大している。

　以下では、便宜上、図１および図２のそれぞれにおける上側を二次電池の上側として説明すると共に、図１および図２のそれぞれにおける下側を二次電池の下側として説明する。

　ここで説明する二次電池は、図１に示したように、外径Ｄよりも高さＨが小さい立体的形状、すなわち扁平かつ柱状の立体的形状を有している。ここでは、二次電池の立体的形状は、扁平かつ円筒（円柱）状である。なお、本実施の形態では、図１および図２のそれぞれにおける紙面上下方向を高さ方向Ｚとしている。したがって、高さＨは、本実施の形態の二次電池における高さ方向Ｚの寸法を意味する。また、外径Ｄは、本実施の形態の二次電池における高さ方向Ｚと直交する方向の寸法を意味する。

　二次電池の寸法は、特に限定されないが、一例を挙げると、外径Ｄ＝３ｍｍ～３０ｍｍであると共に、高さＨ＝０．５ｍｍ～７０ｍｍである。ただし、高さＨに対する外径Ｄの比（Ｄ／Ｈ）は、１よりも大きくなっている。この比（Ｄ／Ｈ）の上限は、特に限定されないが、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、外部端子２０と、電池素子４０と、正極リード５１とを備えている。ここでは、二次電池は、さらに、ガスケット３０と、負極リード５２と、シーラント６１および絶縁フィルム６２，６３，６４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。外装缶１０は導電性材料により構成されている。

　ここでは、外装缶１０は、扁平かつ円柱状である二次電池の立体的形状に応じて、扁平かつ円柱状の立体的形状を有している。このため、外装缶１０は、互いに対向する一対の底部Ｍ１，Ｍ２と、その底部Ｍ１，Ｍ２の間に位置する側壁部Ｍ３とを有している。この側壁部Ｍ３の上端部は、底部Ｍ１に連結されていると共に、その側壁部Ｍ３の下端部は、底部Ｍ２に連結されている。上記したように、外装缶１０は円柱状であるため、底部Ｍ１，Ｍ２のそれぞれの平面形状は円形であると共に、側壁部Ｍ３の表面は凸型の湾曲面である。

　また、外装缶１０は、互いに溶接された収納部１１および蓋部１２を含んでいる。すなわち、収納部１１に蓋部１２が溶接されることにより、外装缶１０の内部空間は封止されている。

　収納部１１は、電池素子４０などを内部に収納する扁平かつ円柱状の収納部材である。収納部１１は、上端部が開放されていると共に下端部が閉塞されている中空の構造を有している。すなわち、収納部１１は、電池素子４０が高さ方向Ｚに挿通可能な挿通口として、上端部に開口部１１Ｋを有している。

　蓋部１２は、収納部１１の開口部１１Ｋを閉塞する略円盤状の蓋部材であり、貫通口１２Ｋを有している。貫通口１２Ｋは内径φ１２Ｋを有している。貫通口１２Ｋは、電池素子４０と外部端子２０とを互いに接続させるための接続経路として利用される。蓋部１２の外縁は、上記したように、収納部１１の開口部１１Ｋに溶接されている。蓋部１２には、ガスケット３０を介して外部端子２０が取り付けられている。すなわち、蓋部１２は、ガスケット３０を介して外部端子２０を支持している。外部端子２０は、貫通口１２Ｋを塞ぐように、ガスケット３０を介して蓋部１２に取り付けられている。外部端子２０は、外装缶１０から電気的に絶縁されている。

　なお、完成後の二次電池では、上記したように、蓋部１２が収納部１１に溶接された状態となっている。上述したように、開口部１１Ｋは蓋部１２により閉塞されている。したがって、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確認することができないとも考えられる。

　しかしながら、蓋部１２が収納部１１に溶接されていると、外装缶１０の表面、より具体的には収納部１１と蓋部１２との境界部に溶接痕が残っている。その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。一方、外装缶１０の表面に溶接痕が残っていない場合には、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。

　蓋部１２は、収納部１１の内部に向かって高さ方向Ｚに沿って部分的に突出するように折れ曲がっており、窪み部１２Ｈを形成している。すなわち、外装缶１０の外部から眺めた場合、蓋部１２は、外装缶１０の内部に収容された電池素子４０に向けて高さ方向Ｚに部分的に窪んだ形状を有している。窪み部１２Ｈは、高さ方向Ｚに貫通する貫通口１２Ｋと、高さ方向Ｚと直交する水平面に沿って貫通口１２Ｋを取り囲む底部１２ＨＢと、その底部１２ＨＢの外縁に沿って立設する壁部１２ＨＷとを含んでいる。また、蓋部１２のうちの窪み部１２Ｈ以外の部分は、周辺部１２Ｒとなっている。周辺部１２Ｒは、二次電池の高さ方向Ｚと直交する水平面内において窪み部１２Ｈを取り囲むように設けられた円環状をなしている。周辺部１２Ｒは、窪み部１２Ｈの周囲を取り囲んで高さ方向Ｚに沿って電池素子４０から遠ざかるように突出する部分である。したがって、高さ方向Ｚにおいて、窪み部１２Ｈの底部１２ＨＢの表面１２ＨＳは、周辺部１２Ｒの表面１２ＲＳよりも、収納部１１の内部に向かって低い位置にある。すなわち、高さ方向Ｚにおいて、窪み部１２Ｈの底部１２ＨＢの表面１２ＨＳと電池素子４０との距離は、周辺部１２Ｒの表面１２ＲＳと電池素子４０との距離よりも短い。

　窪み部１２Ｈの平面視形状、すなわち二次電池を上方から見た場合の窪み部１２Ｈ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１２Ｈの平面視形状は、略円形である。なお、窪み部１２Ｈの内径および深さは、特に限定されるものではなく、任意に設定可能である。但し、窪み部１２Ｈにガスケット３０を介して外部端子２０を取り付けた状態において、外部端子２０の表面２０Ｓの高さ位置が周辺部１２Ｒの表面１２ＲＳの高さ位置よりも低くなるように、窪み部１２Ｈの深さは設定される。

　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収納部１１および蓋部１２が互いに溶接されている缶であり、いわゆる溶接缶である。これにより、溶接後の外装缶１０は、全体として物理的に一体化された１個の部材であるため、事後的に収納部１１と蓋部１２とに分離できない状態である。

　溶接缶である外装缶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、単位体積当たりのエネルギー密度が増加するからである。この「素子空間体積」とは、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、溶接缶である外装缶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、外装缶１０は導電性を有している。詳細には、収納部１１および蓋部１２のそれぞれが導電性を有している。外装缶１０は、負極リード５２を介して電池素子４０の負極４２と電気的に接続されている。このため、外装缶１０は、負極４２の外部接続用端子でもある。本実施の形態の二次電池は、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から、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。これにより、素子空間体積が増加するので、単位体積当たりのエネルギー密度が増加する。

　具体的には、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種類以上を含む金属缶である。その金属缶を構成する導電性材料は、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。

　蓋部１２は、正極４１の外部接続用端子としての外部端子２０からガスケット３０を介して絶縁されている。負極４２の外部接続用端子である外装缶１０と、正極４１の外部接続用端子である外部端子２０との接触、すなわち短絡を防止するためである。

［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接続用の端子である。外部端子２０は、上記したように、外装缶１０のうちの蓋部１２に取り付けられて支持されている。

　ここでは、外部端子２０は、正極リード５１を介して電池素子４０の正極４１に接続されている。このため、外部端子２０は、正極４１の外部接続用端子でもある。これにより、二次電池の使用時には、正極４１の外部接続用端子としての外部端子２０および負極４２の外部接続用端子としての外装缶１０を介して二次電池が電子機器に接続される。よって、その電子機器は、二次電池を電源として用いて動作可能になる。

　外部端子２０は、二次電池の高さ方向Ｚと直交する水平面に沿って広がる平坦な略板状の部材であり、ガスケット３０を介して窪み部１２Ｈの内部に配置されている。外部端子２０は、ガスケット３０を介して蓋部１２から絶縁されている。ここでは、図２に示したように、高さ方向Ｚにおいて、外部端子２０の表面２０Ｓの高さＨ１は、外装缶１０の周辺部１２Ｒの表面１２ＲＳの高さＨ２よりも電池素子４０に向けて低くなっている（Ｈ１＜Ｈ２）。すなわち、外部端子２０は、その上端である表面２０Ｓが表面１２ＲＳよりも電池素子４０に向けて凹むように、窪み部１２Ｈの内部に収納されている。具体的には、図２に示したように、高さ方向Ｚにおいて表面２０Ｓが表面１２ＲＳから高さＤＦだけ低くなっている。外部端子２０の表面２０Ｓの高さＨ１は、二次電池を高さ方向Ｚが鉛直方向となるように水平な場所に置いた場合の、二次電池の下面である外装缶１０の底部Ｍ２の外側表面Ｍ２Ｓから、外部端子２０の電池素子４０と反対側の表面２０Ｓに至るまでの鉛直方向の寸法である。外装缶１０の周辺部１２Ｒの表面１２ＲＳの高さＨ２も同様である。すなわち、表面１２ＲＳの高さＨ２は、二次電池を高さ方向Ｚが鉛直方向となるように水平な場所に置いた場合の、外装缶１０の底部Ｍ２の外側表面Ｍ２Ｓから、周辺部１２Ｒの電池素子４０と反対側の表面１２ＲＳに至るまでの鉛直方向の寸法である。本実施の形態の二次電池では、外部端子２０が蓋部１２よりも上方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。このため、二次電池の単位体積当たりのエネルギー密度が増加する。また、他の導電部材を介して外装缶１０と外部端子２０との短絡が生じるのを防ぐことができる。また、本実施の形態では、外部端子２０の周辺部分が、窪み部１２Ｈの底部１２ＨＢと高さ方向Ｚにおいて重なり合っている。外部端子２０と蓋部１２との重なり部分を有することにより、二次電池全体としての機械的強度を向上させることができる。ここで、外部端子２０と周辺部分との重なり部分における高さ方向Ｚと直交する水平面に沿った長さは、外部端子２０の厚さよりも大きく、底部１２ＨＢの厚さよりも大きいとよい。

　なお、外部端子２０の外径は、窪み部１２Ｈ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、外部端子２０と蓋部１２（窪み部１２Ｈ）との間の領域のうちの一部だけに配置されており、より具体的には、ガスケット３０が存在しなければ外部端子２０と蓋部１２とが互いに接触し得る場所だけに配置されている。但し、ガスケット３０は、窪み部１２Ｈの壁部１２ＨＷの内壁面と外部端子２０の外縁２０Ｔとの間にも設けられているとよい。また、蓋部１２と外部端子２０とがガスケット３０により固着されているとよい。

　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、クラッド材料により形成されていてもよい。このクラッド材料は、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、そのクラッド材料では、アルミニウム層とニッケル層とが互いに圧延接合されている。

［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（蓋部１２）と外部端子２０との間に配置された絶縁部材であり、その外部端子２０は、ガスケット３０を介して蓋部１２に固定されている。このガスケット３０は、貫通口１２Ｋに対応する箇所に貫通口を有するリング状の平面形状を有している。また、ガスケット３０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、その絶縁性材料は、ポリプロピレンおよびポリエチレンなどの樹脂である。

　ガスケット３０の設置範囲は、特に限定されず、任意に設定可能である。ここでは、ガスケット３０は、窪み部１２Ｈの内部において蓋部１２の上面と外部端子２０の下面との間の隙間に配置されている。但し、上述したように、ガスケット３０は、窪み部１２Ｈの壁部１２ＨＷの内壁面と外部端子２０の外縁２０Ｔとの間にも設けられているとよい。また、蓋部１２と外部端子２０とがガスケット３０により固着されているとよい。

［電池素子］
　電池素子４０は、図２および図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、正極４１および負極４２を含んでいる。ここでは、電池素子４０は、さらに、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。

　図２に示した中心線ＰＣは、二次電池（外装缶１０）の外径Ｄに沿った方向における電池素子４０の中心に対応する線分である。すなわち、中心線ＰＣの位置Ｐは、電池素子４０の中心の位置に対応している。

　電池素子４０は、いわゆる巻回電極体である。すなわち、電池素子４０では、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。さらに、積層された正極４１、負極４２およびセパレータ４３が巻回されている。正極４１および負極４２は、セパレータ４３を介して互いに対向した状態を維持しつつ巻回されている。このため、電池素子４０の中心には、内部空間としての巻回中心空間４０Ｋが形成されている。巻回中心空間４０Ｋは内径φ４０Ｋを有している。電池素子４０は、外周部分４０Ａと、外周部分４０Ａの内側に位置する内周部分４０Ｂとを有する。外周部分４０Ａは、高さ方向Ｚにおいて蓋部１２と底部Ｍ２との間に挟まれている部分である。一方、内周部分４０Ｂは、巻回中心空間４０Ｋと外周部分４０Ａとの間に位置し、高さ方向Ｚにおいて貫通口１２Ｋと対向している部分である。したがって、巻回中心空間４０Ｋの内径φ４０Ｋは、貫通口１２Ｋの内径φ１２Ｋよりも小さく、高さ方向Ｚにおいて貫通口１２Ｋが投影される領域内に、巻回中心空間４０Ｋが存在するようになっている。

　ここでは、正極４１、負極４２およびセパレータ４３は、セパレータ４３が巻回電極体の最外周および巻回電極体の最内周のそれぞれに配置されるように巻回されている。正極４１、負極４２およびセパレータ４３のそれぞれの巻回数は、特に限定されず、任意に設定可能である。

　電池素子４０は、外装缶１０の立体的形状に即した立体的形状を有している。具体的には、電池素子４０は、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、いわゆるデッドスペース、具体的には外装缶１０と電池素子４０との間の空隙が発生しにくくなる。このため、外装缶１０の内部空間が有効に利用される。その結果、素子空間体積が増加し、二次電池の単位体積当たりのエネルギー密度が増加する。

（正極）
　正極４１は、充放電反応を進行させるために用いられる第１電極であり、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、その金属材料は、アルミニウムなどである。

　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。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の総称であり、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。高いエネルギー密度が得られるからである。ただし、リチウム化合物は、さらに、他の元素（リチウムおよび遷移金属元素を除く。）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 などであると共に、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、その炭素材料は、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、充放電反応を進行させるために用いられる第２電極であり、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、その金属材料は、銅などである。

　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のうちの一方または双方を含んでいる。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は、ケイ素およびスズのうちの一方または双方などである。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し、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。

　ここでは、負極４２の高さは、正極４１の高さよりも大きくなっている。すなわち、負極４２は、正極４１よりも上方に突出していると共に、その正極４１よりも下方に突出している。正極４１から放出されたリチウムが析出することを防止するためである。この「高さ」とは、上記した二次電池の高さＨに対応する寸法であり、すなわち図１および図２のそれぞれにおける上下方向の寸法である。ここで説明した高さの定義は、以降においても同様である。

（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との間に配置された絶縁性の多孔質膜である。セパレータ４３は、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。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。

　ここでは、セパレータ４３の高さは、負極４２の高さよりも大きくなっている。すなわち、セパレータ４３は、負極４２よりも上方に突出していると共に、負極４２よりも下方に突出しているとよい。後述するように、セパレータ４３を利用して正極リード５１を負極４２から絶縁させるためである。

（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。溶媒は、炭酸エステル系化合物、カルボン酸エステル系化合物およびラクトン系化合物などの非水溶媒（有機溶剤）のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、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。電解質塩は、リチウム塩などの軽金属塩のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。

［正極リード］
　正極リード５１は、図２に示したように、外装缶１０の内部に収納されている。正極リード５１は、正極４１および外部端子２０のそれぞれに接続された接続配線である。図２に示した二次電池は、一の正極リード５１を備えている。ただし、二次電池は、２以上の正極リード５１を備えていてもよい。

　正極リード５１は、正極４１の上端部に接続されている。具体的には、正極リード５１は、正極集電体４１Ａの上端部に接続されている。また、正極リード５１は、蓋部１２に設けられている貫通口１２Ｋを経由して外部端子２０の下面に接続されている。正極リード５１の接続方法は、特に限定されないが、具体的には、抵抗溶接法およびレーザー溶接法などの溶接法のうちのいずれか１種類または２種類以上である。ここで説明した溶接法に関する詳細は、以降においても同様である。

　正極リード５１の一部は、外装缶１０の蓋部１２および電池素子４０の負極４２のそれぞれと電気的に絶縁されつつ、蓋部１２および電池素子４０によって二次電池の高さ方向に挟まれるようになっている。図２に示したように、正極リード５１は、第１部分５１１と第２部分５１２と折り返し部分５１３とを含んでいる。第１部分５１１および第２部分５１２は、二次電池の高さ方向Ｚと直交する水平面に沿って延在している。また、第１部分５１１および第２部分５１２は、シーラント６１を介して二次電池の高さ方向Ｚにおいて互いに重なり合っている。折り返し部分５１３は、第１部分５１１と第２部分５１２とを繋ぐように湾曲している。

　第１部分５１１および第２部分５１２は、二次電池の高さ方向Ｚにおいて、電池素子４０と蓋部１２のうちの突出部１２Ｐとの間に挟まれている。

　このように、正極リード５１の一部は、蓋部１２の下面および電池素子４０の上面のそれぞれに沿うように延在することにより、蓋部１２および電池素子４０により保持されている。そのため、正極リード５１は、外装缶１０の内部において固定される。二次電池が振動および衝撃などの外力を受けても正極リード５１が動きにくくなることで、正極リード５１が破損しにくくなる。ここでいう正極リード５１の破損とは、正極リード５１に亀裂が発生すること、正極リード５１が切断されること、正極４１から正極リード５１が脱落することなどである。

　すなわち、正極リード５１の一部が外装缶１０および電池素子４０により挟まれているとは、正極リード５１が外装缶１０および電池素子４０のそれぞれから絶縁されながら、その外装缶１０および電池素子４０により正極リード５１が上下から保持されているため、二次電池が振動および衝撃などの外力を受けても、外装缶１０の内部において正極リード５１が動きにくい状態であることを意味している。外装缶１０の内部において正極リード５１が動きにくい状態であることは、電池素子４０もまた外装缶１０の内部において動きにくい状態であることにほかならない。したがって、二次電池が振動や衝撃を受けた場合に、巻回電極体である電池素子４０の巻き崩れなどの不具合を抑制することもできる。

　なお、正極リード５１は、電池素子４０に押圧されることに起因して、電池素子４０に食い込んでいることが好ましい。より具体的には、セパレータ４３の高さは、上記したように、正極４１および負極４２のそれぞれの高さよりも大きくなっているため、正極リード５１は、セパレータ４３の上端部に食い込んでいることが好ましい。この場合には、正極リード５１の押圧に起因してセパレータ４３の上端部に窪み部が形成される。その窪み部の内部に正極リード５１の一部または全部が収容されているため、そのセパレータ４３により正極リード５１が保持される。外装缶１０の内部において正極リード５１がより動きにくくなるので、正極リード５１がより破損しにくくなるからである。

　ここでは、上記したように、蓋部１２が突出部１２Ｐを含んでおり、正極リード５１の一部は、突出部１２Ｐおよび電池素子４０により挟まれている。すなわち、正極リード５１の一部は、突出部１２Ｐの下面および電池素子４０の上面のそれぞれに沿うように延在することにより、突出部１２Ｐおよび電池素子４０により保持されるようになっている。突出部１２Ｐを利用して正極リード５１がより保持されやすくなるため、正極リード５１がより破損しにくくなる。

　また、正極リード５１の一部は、セパレータ４３、シーラント６１および絶縁フィルム６２，６３のそれぞれを介して蓋部１２および負極４２から絶縁されている。

　具体的には、上記したように、セパレータ４３の高さは、負極４２の高さよりも大きくなっている。これにより、正極リード５１の一部は、セパレータ４３を介して負極４２から離隔されているため、そのセパレータ４３を介して負極４２から絶縁されている。正極リード５１と負極４２との短絡が防止されるからである。

　また、正極リード５１は、絶縁性のシーラント６１により周囲を被覆されている。これにより、正極リード５１の一部は、シーラント６１を介して蓋部１２および負極４２のそれぞれから絶縁されている。正極リード５１と蓋部１２との短絡が防止されると共に、その正極リード５１と負極４２との短絡が防止されるからである。

　また、蓋部１２と正極リード５１との間には、絶縁フィルム６２が配置されている。これにより、正極リード５１の一部は、絶縁フィルム６２を介して蓋部１２から絶縁されている。正極リード５１と蓋部１２との短絡が防止されるからである。

　さらに、電池素子４０と正極リード５１との間には、絶縁フィルム６３が配置されている。これにより、正極リード５１の一部は、絶縁フィルム６３を介して負極４２から絶縁されている。正極リード５１と負極４２との短絡が防止されるからである。

　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。

　ここでは、正極リード５１は、中心線ＰＣよりも手前の領域、すなわち図２における中心線ＰＣよりも右側の領域において正極４１に接続されている。正極リード５１は、外部端子２０に接続されるために、外部端子２０に向かう途中に折り返し部分５１３を有している。折り返し部分５１３は、中心線ＰＣよりも奥の領域、すなわち図２における中心線ＰＣよりも左側の領域に存在する。正極リード５１は、正極４１に接続されている箇所から中心位置Ｐを通って折り返し部分５１３に至るまでの部分として、第１部分５１１を有している。第１部分５１１は、電池素子４０の上面に沿って高さ方向Ｚと直交する方向に延在している。さらに、正極リード５１は、折り返し部分５１３から外部端子２０に接続されている箇所に至る途中の部分として、第２部分５１２を有している。第２部分５１２は、第１部分５１１の上に覆いかぶさるように、電池素子４０の上面に沿って高さ方向Ｚと直交する方向に延在している。このように、正極リード５１の一部は、中心線ＰＣよりも手前の領域および中心線ＰＣよりも奥の領域の双方において、蓋部１２および電池素子４０により挟まれながら、外部端子２０に向かって延在している。

　ここで、「中心線ＰＣよりも手前の領域」とは、図２から明らかなように、外径Ｄに沿った方向において中心線ＰＣを基準として電池素子４０を２つの領域に区分した場合の、正極４１に対する正極リード５１の接続箇所が存在している一方の領域である。図２では、「中心線ＰＣよりも手前の領域」は、中心線ＰＣよりも右側の領域である。これに対して、「中心線ＰＣよりも奥の領域」とは、図２から明らかなように、上記した２つの領域のうちの他方の領域であり、図２では中心線ＰＣよりも左側の領域である。すなわち「中心線ＰＣよりも奥の領域」とは、外径Ｄに沿った方向において中心線ＰＣを基準として電池素子４０を２つの領域に区分した場合の、正極４１に対する正極リード５１の接続箇所が存在していない他方の領域である。

　正極４１に対する正極リード５１の接続位置は、特に限定されず、任意に設定可能である。中でも、正極リード５１は、正極４１の最外周よりも内周側において正極４１に接続されていることが好ましい。正極リード５１が正極４１の最外周において正極４１に接続されている場合とは異なり、電解液の這い上がりに起因する外装缶１０の腐食が防止されるからである。この「電解液の這い上がり」とは、正極リード５１が外装缶１０の内壁面に近接配置されている場合に、電池素子４０中の電解液が正極リード５１を這い上がりながら外装缶１０の内壁面まで到達することである。「電解液の這い上がり」により電解液が外装缶１０に接触することで、外装缶１０が溶解または変色する現象が生じる。

　ここでは、正極リード５１は、正極４１と外部端子２０との間において１回以上折り返されているので、１回以上折り重なっている。正極リード５１の折り返し回数は、１回以上であれば、特に限定されない。この「正極リード５１が折り返されている」とは、その正極リード５１が途中において９０°よりも大きい角度をなすように延在方向が変化することを意味している。正極リード５１のうちの折り返されている箇所は、折り返し部分５１３のように、屈曲せずに湾曲した形状を有しているとよい。また、図２では、正極リード５１が１つの折り返し部分５１３を含む場合を例示しているが、複数の折り返し部分５１３を含むようにしてもよい。

　正極リード５１は、正極４１から外部端子２０に至る途中の折り返し部分５１３で折り返されている。具体的には、図２に示したように、第１部分５１１は、二次電池の高さ方向と直交する水平面内において、外装缶１０の中心位置Ｐ以外の第１位置Ｐ１から、中心位置から見て第１位置Ｐ１と反対側の第２位置Ｐ２に至るまで延在している。第２部分５１２は、第２位置Ｐ２から中心位置Ｐに向かって延在している。正極リード５１では、第１部分５１１および第２部分５１２の重なり部分が余剰部分となっている。すなわち、正極リード５１は、その長手方向において長さマージンを有していると言える。

　これにより、後述するように、二次電池の製造工程において収納部１１および蓋部１２を用いて外装缶１０を形成する際に、収納部１１に対する蓋部１２の姿勢を変化させる余裕が得られる。また、二次電池が振動および衝撃などの外力を受けた際に、その外力が正極リード５１の長さマージンを利用して緩和されるため、正極リード５１が破損しにくくなる。さらに、正極リード５１の長さマージンを利用して、正極リード５１の長さを変更せずに、正極４１に対する正極リード５１の接続位置を任意に変更可能になる。

　この場合において、正極リード５１の長さ（長さマージンを含む全体の長さ）は、特に限定されないため、任意に設定可能である。中でも、正極リード５１の長さは、外装缶１０の外径Ｄの半分以上であることが好ましい。正極リード５１の長さに関して、収納部１１に対して蓋部１２を立てるための長さマージンが担保されるため、収納部１１に対して蓋部１２を立てやすくなるからである。

　外部端子２０に対する正極リード５１の接続範囲は、特に限定されない。中でも、外部端子２０に対する正極リード５１の接続範囲は、外部端子２０から正極リード５１が脱落しにくくなる程度に十分に広いと共に、正極リード５１の長さマージンが得られる程度に十分に狭いことが好ましい。外部端子２０に対する正極リード５１の接続範囲が十分に狭いことが好ましいのは、正極リード５１のうちの外部端子２０に接続されていない部分が長さマージンとなるので、正極リード５１の長さマージンが十分に大きくなるからである。

　なお、正極リード５１は、正極集電体４１Ａとは別体として設けられている。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ことから、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の内部に収納されている。負極リード５２は、負極４２および外装缶１０（収納部１１）のそれぞれに接続されている。ここでは、二次電池は、１つの負極リード５２を備えている。ただし、二次電池は、２以上の負極リード５２を備えていてもよい。

　負極リード５２は、負極４２の下端部に接続されており、より具体的には、負極集電体４２Ａの下端部に接続されている。また、負極リード５２は、収納部１１の底面に接続されている。負極リード５２の接続方法に関する詳細は、正極リード５１の接続方法に関する詳細と同様である。

　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。

　負極４２に対する負極リード５２の接続位置は、特に限定されず、任意に設定可能である。ここでは、負極リード５２は、巻回電極体を構成する負極４２の最外周部分に接続されている。

　なお、負極リード５２は、負極集電体４２Ａとは別体として設けられている。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ことから、負極集電体４２Ａと一体化されていてもよい。

［シーラント］
　シーラント６１は、図２に示したように、正極リード５１の周囲を被覆している第１絶縁性部材であり、シーラント６１は、２枚の絶縁テープを正極リード５１の表面および裏面にそれぞれ貼り付けることにより構成されている。ここでは、シーラント６１は、正極４１および外部端子２０のそれぞれに正極リード５１を接続させるために、正極リード５１の途中部分の周囲を被覆している。なお、シーラント６１は、テープ状の構造を有するものに限定されるものではなく、例えばチューブ状の構造を有していてもよい。

　シーラント６１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、その絶縁性材料は、ポリイミドなどである。

［絶縁フィルム］
　絶縁フィルム６２は、図２に示したように、高さ方向Ｚにおいて蓋部１２と正極リード５１との間に配置されている第１絶縁体である。ここでは、絶縁フィルム６２は、高さ方向Ｚにおいて貫通口１２Ｋに対応する箇所に開口６２Ｋを有するリング状の平面形状を有している。開口６２Ｋは、内径φ６２Ｋを有している。貫通口１２Ｋの内径φ１２Ｋおよび開口６２Ｋの内径φ６２Ｋは、巻回中心空間４０Ｋの内径φ４０Ｋよりも大きいとよい。

　ここでは、絶縁フィルム６２は、図示しない接着層を一面に有し、その接着層を介して蓋部１２および正極リード５１のうちのいずれか一方に接着されていてもよい。また、絶縁フィルム６２は、接着層を両面に有し、それらの接着層を介して蓋部１２および正極リード５１の双方に接着されていてもよい。

　また、絶縁フィルム６２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種類以上を含んでいてもよい。絶縁フィルム６２に含まれる絶縁性材料は、ポリイミドなどである。

　絶縁フィルム６３は、図２に示したように、電池素子４０と正極リード５１との間に配置されている第３絶縁性部材である。ここでは、絶縁フィルム６３は、平板状の平面形状を有している。絶縁フィルム６３は、巻回中心空間４０Ｋを遮蔽すると共に、その巻回中心空間４０Ｋの周辺の電池素子４０を被覆するように配置されている。

　絶縁フィルム６３の形成材料に関する詳細は、絶縁フィルム６２の形成材料に関する詳細と同様である。ただし、絶縁フィルム６３の形成材料と絶縁フィルム６２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。

　絶縁フィルム６４は、図２に示したように、高さ方向Ｚにおいて底部Ｍ２と電池素子４０との間に設けられた第２絶縁体である。ここでは、絶縁フィルム６４は、高さ方向Ｚにおいて貫通口１２Ｋに対応する箇所に開口６４Ｋを有するリング状の平面形状を有している。開口６４Ｋは、内径φ６４Ｋを有している。開口６４Ｋの内径φ６４Ｋは、巻回中心空間４０Ｋの内径φ４０Ｋよりも大きいとよい。したがって、電池素子４０の最内周部分を含む内周部分４０Ｂの一部が、高さ方向Ｚにおいて開口６４Ｋと対応する位置にある。

　絶縁フィルム６４の形成材料に関する詳細は、絶縁フィルム６２の形成材料に関する詳細と同様である。ただし、絶縁フィルム６４の形成材料と絶縁フィルム６２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。また、絶縁フィルム６４の形成材料と絶縁フィルム６３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。

［その他］
　なお、二次電池は、さらに、１種類または２種類以上の他の構成要素を備えていてもよい。

　具体的には、二次電池は、安全弁機構を備えている。この安全弁機構は、外装缶１０の内圧が一定以上に到達すると、外装缶１０と電池素子４０との電気的接続を切断するようになっている。外装缶１０の内圧が一定以上に到達する原因は、二次電池の内部において短絡が発生すること、二次電池が外部から加熱されることなどである。安全弁機構の設置場所は、特に限定されないが、中でも、その安全弁機構は、底部Ｍ１，Ｍ２のうちのいずれかに設けられていることが好ましく、外部端子２０が取り付けられていない底部Ｍ２に設けられていることがより好ましい。

　また、二次電池は、外装缶１０と電池素子４０との間に絶縁体を備えていてもよい。この絶縁体は、絶縁フィルムおよび絶縁シートなどのうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、外装缶１０と電池素子４０との短絡を防止する。絶縁体の設置範囲は、特に限定されないため、任意に設定可能である。

　なお、外装缶１０には、開列弁が設けられている。この開列弁は、外装缶１０の内圧が一定以上に到達した際に開裂するため、その内圧を開放する。開列弁の設置場所は、特に限定されないが、中でも、上記した安全弁機構の設置場所と同様に、底部Ｍ１，Ｍ２のうちのいずれかが好ましく、その底部Ｍ２がより好ましい。

＜１－２．動作＞
　二次電池の充電時には、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、二次電池の放電時には、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。これらの充放電時には、リチウムがイオン状態で吸蔵放出される。

＜１－３．製造方法＞
　図４は、二次電池の製造工程に用いられる外装缶１０の斜視構成を表しており、図１に対応している。

　図４は、収納部１１に蓋部１２が溶接される前の、蓋部１２が収納部１１から分離されている状態を示している。

　以下の説明では、図４と共に、随時、既に説明した図１～図３を参照する。

　ここでは、外装缶１０を形成するために、図４に示したように、互いに物理的に分離されている収納部１１および蓋部１２を用意する。収納部１１は、底部Ｍ２と側壁部Ｍ３とが互いに一体化された略器状の部材であり、開口部１１Ｋを有している。蓋部１２は、底部Ｍ１に該当する略板状の部材であり、蓋部１２に設けられた窪み部１２Ｈには、あらかじめ外部端子２０がガスケット３０を介して取り付けられている。

　ただし、互いに物理的に分離されている底部Ｍ２と側壁部Ｍ３とをそれぞれ用意し、底部Ｍ２に側壁部Ｍ３を溶接することにより収納部１１を形成してもよい。

［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などを混合することにより正極合剤を作製する。次に、作製した正極合剤を有機溶剤など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。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を加熱してもよいし、圧縮成型を複数回繰り返してもよい。これにより、正極４１が作製される。

［負極の作製］
　正極４１の作製手順と同様の手順により、負極４２を作製する。具体的には、負極活物質、負極結着剤および負極導電剤などを混合してなる負極合剤を有機溶剤に投入してペースト状の負極合剤スラリーを調製したのち、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。こののち、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。これにより、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、抵抗溶接法などの溶接法を用いて、シーラント６１により周囲を被覆されている正極リード５１を正極４１（正極集電体４１Ａ）に接続させると共に、負極リード５２を負極４２（負極集電体４２Ａ）に接続させる。

　続いて、正極４１と負極４２とをセパレータ４３を介して積層させたのち、正極４１、負極４２およびセパレータ４３を含む積層体を巻回させることにより、図４に示したように、巻回体４０Ｚを作製する。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。なお、図４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、正極リード５１および負極リード５２のそれぞれが接続されている巻回体４０Ｚを収納する。この場合には、抵抗溶接法などの溶接法を用いて、負極リード５２を収納部１１に接続させる。続いて、巻回体４０Ｚの上に絶縁フィルム６３を載置する。

　続いて、あらかじめ外部端子２０がガスケット３０を介して取り付けられていると共にあらかじめ絶縁フィルム６２が設けられている蓋部１２を準備したのち、抵抗溶接法などの溶接法を用いて、貫通口１２Ｋを経由して正極リード５１を外部端子２０に接続させる。

　これにより、収納部１１の内部に収納されている巻回体４０Ｚ（正極４１）と、蓋部１２に取り付けられている外部端子２０とが正極リード５１を介して互いに接続される。

　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。この場合には、上記したように、正極リード５１を介して電池素子４０および外部端子２０が互いに接続されていても、蓋部１２が開口部１１Ｋを塞いでいないので、開口部１１Ｋから収納部１１の内部に電解液を容易に注入することができる。これにより、正極４１、負極４２およびセパレータ４３を含む巻回体４０Ｚに電解液が含浸され、巻回電極体である電池素子４０が作製される。

　続いて、収納部１１に接近するように蓋部１２を倒すことにより、蓋部１２を用いて開口部１１Ｋを塞いだのち、レーザー溶接法などの溶接法を用いて収納部１１に蓋部１２を溶接する。この場合には、図２に示したように、蓋部１２と電池素子４０との間に正極リード５１の一部が挟まれると共に、正極リード５１が外部端子２０に対する接続場所よりも手前において湾曲した折り返し部分５１３が形成されるようにする。これにより、外装缶１０が形成されると共に、外装缶１０の内部に電池素子４０などが収納され、二次電池の組み立てが完了する。

［二次電池の安定化］
　組み立て後の二次電池を充放電させる。環境温度、充放電回数（サイクル数）および充放電条件などの各種条件は、任意に設定可能である。これにより、負極４２などの表面に被膜が形成されるため、二次電池の状態が電気化学的に安定化する。よって、二次電池が完成する。

＜１－４．作用および効果＞
　このように、本実施の形態の二次電池によれば、電池素子４０の内周部分４０Ｂが、高さ方向Ｚにおいて蓋部１２の貫通口１２Ｋと対向するようになっている。すなわち、巻回中心空間４０Ｋの内径φ４０Ｋは、貫通口１２Ｋの内径φ１２Ｋよりも小さく、高さ方向Ｚにおいて貫通口１２Ｋが投影される領域内に巻回中心空間４０Ｋが存在するようになっている。このため、図２に示したように、電池素子４０の内周部分４０Ｂと外部端子２０との間に空間Ｖ１が確保される。

　図５は、参考例としての二次電池の一部を拡大した断面模式図である。図５では、参考例としての二次電池の構成要素のうち、収納部１１１、蓋部１１２、外部端子１２０、ガスケット１３０および電池素子１４０のみを記載している。蓋部１１２は高さ方向Ｚに貫通する貫通口１１２Ｋを有している。電池素子１４０は、内部空間である巻回中心空間４０Ｋを中心として正極１４１、セパレータ１４３および負極１４２を含む積層体が巻回されたものである。巻回中心空間１４０Ｋは内径φ１４０Ｋを有している。貫通口１１２Ｋの内径φ１１２Ｋは、巻回中心空間１４０Ｋは内径φ１４０Ｋと同等以下である。一般に、図５に示したような巻回構造を有する電池素子１４０を備えた二次電池では、外部から振動が加わると電池素子１４０に巻き緩みが生じ、電池素子１４０の最内周部分がせり上がるように上方に突出することがある。そうした場合、電池素子１４０の最内周部分の上端１４０Ｅ１が蓋部１１２の下面に押し付けられることとなる。そのため、上端１４０Ｅ１の近傍において正極および負極が潰れたり折り曲げられたりする。その結果、正極と負極との短絡が発生する可能性が懸念される。

　これに対し、本実施の形態の二次電池では、上述したように電池素子４０の内周部分４０Ｂと外部端子２０との間に空間Ｖ１が確保されている。したがって、振動等に起因して電池素子４０に図４に示したような巻き緩みが生じても、内周部分４０Ｂの一部の上端、例えば最内周のターンを含む数ターン分の部分の上端が、蓋部１２の下面や外部端子２０の下面に押し付けられるのを回避できる。よって、正極と負極との短絡を回避できる。

　さらに、本実施の形態の二次電池では、高さ方向Ｚにおいて貫通口１２Ｋに対応する箇所に開口６４Ｋを有する絶縁フィルム６４が、電池素子４０と収納部１１の底部Ｍ２との間に設けられている。ここで、開口６４Ｋの内径φ６４Ｋが巻回中心空間４０Ｋの内径φ４０Ｋよりも大きい。したがって、図２に示したように、電池素子４０の最内周部分を含む内周部分４０Ｂの一部と底部Ｍ２との間に空間Ｖ２が確保されている。したがって、振動等に起因して電池素子４０に巻き緩みが生じても、内周部分４０Ｂの一部の下端、例えば最内周のターンを含む数ターン分の部分の下端が、底部Ｍ２の上面に押し付けられるのを回避できる。よって、正極と負極との短絡を回避できる。

　また、窪み部１２Ｈは、高さ方向Ｚに貫通する貫通口１２Ｋと、高さ方向Ｚと直交する水平面に沿って貫通口１２Ｋを取り囲む底部１２ＨＢとを含み、外部端子２０の一部が、窪み部１２Ｈの底部１２ＨＢと高さ方向Ｚにおいて重なり合っている。このように、本実施の形態の二次電池は、外部端子２０と蓋部１２との重なり部分を有することにより、二次電池全体としての機械的強度を向上させることができる。特に、外部端子２０と底部１２ＨＢとの重なり部分の、高さ方向Ｚと直交する水平面に沿った長さが、外部端子２０の厚さよりも大きく、かつ、底部１２ＨＢの厚さよりも大きい。このため、よりいっそう機械的強度が向上する。

　また、本実施の形態の二次電池では、窪み部１２Ｈの内壁面と外部端子２０の外縁２０Ｔとの間に絶縁性樹脂のガスケット３０を設けるようにしている。このため、窪み部１２Ｈの内壁面と外部端子２０の外縁２０Ｔとの隙間に異物が進入することを防止し、蓋部１２と外部端子２０との短絡を回避することができる。

　また、本実施の形態の二次電池では、蓋部１２と外部端子２０とが絶縁性樹脂であるガスケット３０により固着されている。このため、振動に対する機械的強度を高くすることができる。窪み部１２Ｈと外部端子２０との隙間に異物が進入することによる短絡発生を防止できる。

　また、本実施の形態の二次電池では、蓋部１２に窪み部１２Ｈを設け、外部端子２０を窪み部１２Ｈに配置するようにしている。このため、電池容量を確保しつつ、二次電池の高さ寸法を低減することができる。

　また、本実施の形態の二次電池では、折り返し部分５１３が蓋部１２の周辺部１２Ｒに位置し、第１部分５１１および第２部分５１２が二次電池の中心位置から周辺部１２Ｒに向かって二次電池の径方向に延在している。具体的には、第１部分５１１は、二次電池の高さ方向Ｚと直交する水平面内において、外装缶１０の中心位置Ｐ以外の第１位置Ｐ１から、中心位置Ｐから見て第１位置Ｐ１と反対側の第２位置Ｐ２に至るまで延在している。第２部分５１２は、第２位置Ｐ２から中心位置に向かって延在している。また、第１部分５１１および第２部分５１２の重なり部分は突出部１２Ｐと電池素子４０とによって挟持されている。このため、第１部分５１１が電池素子４０とシーラント６１を介して接触する面積、および第２部分５１２が直接またはシーラント６１を介して窪み部１２Ｈと接触する面積をより広く確保することができる。よって、外装缶１０の内部における正極リード５１および電池素子４０の移動が十分に制限される。このため、衝撃や振動が二次電池に加えられた場合であっても、正極リード５１の損傷や電池素子４０の巻き崩れなどの不具合が生じにくい。したがって、本実施形態の二次電池は、優れた物理的耐久性を得ることができる。

　特に、本実施形態の二次電池では、以下で説明する理由により、上記した作用および効果が得られる。

　コイン型およびボタン型などと呼称される本実施形態の二次電池、すなわち扁平かつ柱状の立体的形状を有している二次電池は、図１および図２から明らかなように、正極４１の外部接続用端子として機能する小型の外部端子２０を備えている。この場合には、外部端子２０のサイズが小さいため、その外部端子２０に対する正極リード５１の接続面積が小さくなる。これにより、外部端子２０と正極リード５１との電気的な接続状態を維持するために、外装缶１０の内部において正極リード５１を十分に固定する必要がある。

　その点、本実施形態の二次電池では、外装缶１０の内部での正極リード５１の移動が十分に抑制されているので、外部端子２０に対する正極リード５１の接続面積が小さくても、外部端子２０から正極リード５１が離脱したり正極リード５１が破断したりする可能性が極めて低い。よって、本実施の形態の二次電池によれば、振動や衝撃などの外力を受けた場合であっても、外部端子２０と正極リード５１との電気的な接続状態を良好に維持することができる。したがって、本実施の形態の二次電池によれば、小型化した場合であっても高い物理的耐久性を実現できる。

　また、正極４１の外部接続用端子である小型の外部端子２０を備えている本実施形態の二次電池では、図２から明らかなように、負極４２の外部接続用端子として機能する外装缶１０の蓋部１２が外部端子２０に近接して配置されている。すなわち、互いに異なる極性を有する２つの外部接続用端子である蓋部１２および外部端子２０が互いに接近している。したがって、蓋部１２と外部端子２０との短絡を防止するためには、外部端子２０に対する正極リード５１の接続面積を十分に小さくし、正極リード５１を蓋部１２から十分に遠ざけることが望ましい。

　その点、本実施形態の二次電池では、外装缶１０の内部での正極リード５１の移動が十分に抑制されているので、外部端子２０に対する正極リード５１の接続面積が小さくても、外部端子２０から正極リード５１が離脱したり正極リード５１が破断したりする可能性が極めて低い。よって、本実施の形態の二次電池によれば、振動や衝撃などの外力を受けた場合であっても、外部端子２０と正極リード５１との電気的な接続状態を良好に維持することができる。したがって、本実施の形態の二次電池によれば、小型化した場合であっても、蓋部１２と外部端子２０との短絡を防止しつつ、高い物理的耐久性を実現できる。

　また、絶縁性のセパレータ４３の高さが負極４２の高さよりも大きくなっており、正極リード５１の一部がセパレータ４３を介して負極４２から絶縁されていれば、その正極リード５１と負極４２との短絡が防止されるため、より高い信頼性を得ることができる。

　この場合には、正極４１および負極４２がセパレータ４３を介して互いに対向しながら巻回されており、正極リード５１が正極４１の最外周よりも内周側において正極４１に接続されていれば、電解液の這い上がりに起因する外装缶１０の腐食が防止される。このため、さらに高い信頼性を得ることができる。

　また、シーラント６１が正極リード５１の周囲を被覆しており、その正極リード５１の一部がシーラント６１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れば、その正極リード５１と外装缶１０との短絡が防止されると共に、その正極リード５１と負極４２との短絡が防止されるため、より高い信頼性を得ることができる。

　この場合には、特に、正極リード５１の周囲がシーラント６１により被覆されていると、以下のような作用効果が得られる。すなわち、正極リード５１がシーラント６１を介して外装缶１０および電池素子４０により挟まれる際に、外装缶１０とシーラント６１との間にグリップ力が発生すると共に、電池素子４０とシーラント６１との間にグリップ力が発生する。これにより、シーラント６１を介して正極リード５１に供給されるグリップ力を利用して、正極リード５１が外装缶１０および電池素子４０により保持されやすくなる。よって、正極リード５１がシーラント６１を介して外装缶１０および負極４２から絶縁される。そのうえ、シーラント６１を利用して外装缶１０の内部において正極リード５１がより固定されやすくなるため、さらに高い物理的耐久性を得ることができる。

　また、絶縁フィルム６２が外装缶１０と正極リード５１との間に配置されており、その正極リード５１の一部が絶縁フィルム６２を介して外装缶１０から絶縁されていれば、その正極リード５１と外装缶１０との短絡が防止される。このため、より高い信頼性を得ることができる。

　また、絶縁フィルム６３が電池素子４０と正極リード５１との間に配置されており、その正極リード５１の一部が絶縁フィルム６３を介して負極４２から絶縁されていれば、その正極リード５１と負極４２との短絡が防止される。このため、より高い信頼性を得ることができる。

　また、外装缶１０が互いに溶接された収納部１１および蓋部１２を含んでおり、正極リード５１が１回以上折り返されているので、正極リード５１の長さマージンが得られる。よって、二次電池の製造工程のうち、特に外装缶１０の形成工程において収納部１１に対して蓋部１２を立てることが可能になる。よって、電解液の注入がしやすくなるうえ、正極４１に対する正極リード５１の接続位置を任意に変更可能になるため、より高い製造容易性を得ることができる。

　また、二次電池が扁平かつ柱状であり、すなわち二次電池がコイン型およびボタン型などと呼称される二次電池であれば、サイズの観点において制約が大きい小型の二次電池においても正極リード５１が破損しにくくなるため、物理的耐久性の観点において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。

＜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２では、正極リード５１が、高さ方向Ｚにおいて互いに重なり合うように設けられた第１部分５１１および第２部分５１２と、それらを繋ぐ折り返し部分５１３とを含む場合を例示したが、本開示はこれに限定されるものではない。具体的には、図６に示した上記実施の形態の変形例１としての二次電池のように、正極リード５１が重なり部分や折り返し部分を有しない構造であってもよい。図６の変形例１の二次電池の構成は、正極リード５１が重なり部分や折り返し部分を有しないことを除き、図２に示した実施の形態の二次電池の構成と実質的に同じである。

　変形例１の二次電池においても、空間Ｖ１が確保されているので、上記実施形態の二次電池と同様の効果を得ることができる。

［変形例２］
　図７は、上記実施の形態の変形例２としての二次電池の断面構成を表している。本開示の二次電池における正極リード５１のレイアウトは、図２や図６に示したものに限定されない。図７に示した変形例２の二次電池のように、正極リード５１は、例えば巻回中心空間４０Ｋと高さ方向Ｚにおいて対応する位置に折り返し部分を有するようにしてもよい。変形例２の二次電池においても、空間Ｖ１が確保されているので、上記実施形態の二次電池と同様の効果を得ることができる。

［変形例３］
　図８は、上記実施の形態の変形例３としての二次電池の断面構成を表している。図２の二次電池では、蓋部１２が窪み部１２Ｈを有している。しかしながら、図８に示したように、蓋部１２が窪み部１２Ｈを有していなくてもよい。

　窪み部１２Ｈを有していない蓋部１２を備えた二次電池においても、電池素子４０の内周部分４０Ｂが、高さ方向Ｚにおいて蓋部１２の貫通口１２Ｋと対向するようになっている。すなわち、巻回中心空間４０Ｋの内径φ４０Ｋは、貫通口１２Ｋの内径φ１２Ｋよりも小さく、高さ方向Ｚにおいて貫通口１２Ｋが投影される領域内に巻回中心空間４０Ｋが存在するようになっている。このため、図２に示したように、電池素子４０の内周部分４０Ｂと外部端子２０との間に空間Ｖ１が確保される。よって、上記実施形態の二次電池と
同様の効果を得ることができる。

　以上、一実施形態および実施例を挙げながら本技術に関して説明したが、その本技術の構成は、一実施形態および実施例において説明された構成に限定されず、種々に変形可能である。

　具体的には、外装缶が溶接缶（クリンプレス缶）である場合に関して説明したが、その外装缶の構成は、特に限定されないため、加締め加工されたクリンプ缶でもよい。このクリンプ缶では、互いに分離された収納部および蓋部がガスケットを介して互いに加締められている。

　さらに、電極反応物質がリチウムである場合に関して説明したが、その電極反応物質は、特に限定されない。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り、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 (10)

1. 　第１の方向に貫通する貫通口が設けられた上部と、前記第１の方向において前記上部と対向するように配置される底部とを有する外装部材と、
   　前記外装部材の内部に収容され、第１電極と第２電極とを含む積層体が前記第１の方向に延びる内部空間を中心として巻回された電池素子と
   　を備え、
   　前記電池素子は、前記第１の方向において前記上部と前記底部との間に挟まれた外周部分と、前記内部空間と前記外周部分との間に位置し前記第１の方向において前記貫通口と対向する内周部分とを有する
   　二次電池。
2. 　前記第１の方向において前記上部と前記電池素子との間に設けられた第１絶縁体をさらに備え、
   　前記第１絶縁体は、前記第１の方向において前記貫通口と対応する位置に設けられた第１開口を有する
   　請求項１記載の二次電池。
3. 　前記貫通口の内径および前記第１開口の内径は、前記内部空間の内径よりも大きい
   　請求項２記載の二次電池。
4. 　前記第１の方向において前記底部と前記電池素子との間に設けられた第２絶縁体をさらに備え、
   　前記第２絶縁体は、前記第１の方向において前記貫通口と対応する位置に設けられた第２開口を有する
   　請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の二次電池。
5. 　前記貫通口の内径および前記第２開口の内径は、前記内部空間の内径よりも大きい
   　請求項４記載の二次電池。
6. 　前記上部の前記貫通口を塞ぐように、絶縁部材を介して前記上部に取り付けられた外部端子をさらに備えた
   　請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の二次電池。
7. 　前記外装部材は、前記電池素子が前記第１の方向に挿通可能な挿通口を含むと共に前記挿通口を通じて前記電池素子を収容可能な収容容器と、前記挿通口を塞ぐ前記上部としての蓋部とを有する
   　請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の二次電池。
8. 　前記蓋部の外縁は、溶接により前記収容容器の前記挿通口と接続されている
   　請求項７記載の二次電池。
9. 　前記外装部材の前記上部は、前記第１の方向に沿って前記電池素子に向けて窪んだ窪み部を有し、
   　前記貫通口は、前記窪み部に設けられている
   　請求項１から請求項８のいずれか１つに記載の二次電池。
10. 　第１の方向に貫通する貫通口が設けられた上部と、前記第１の方向において前記上部と対向するように配置される底部とを有する外装部材と、
    　前記外装部材の内部に収容され、第１電極と第２電極とを含む積層体が前記第１の方向に延びる内部空間を中心として巻回された電池素子と
    　を備え、
    　前記内部空間の内径は、前記貫通口の内径よりも小さく、
    　前記第１の方向において前記貫通口が投影される領域内に、前記内部空間が存在する
    　二次電池。

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