WO2024079994A1

WO2024079994A1 - 回転体、およびその製造方法

Info

Publication number: WO2024079994A1
Application number: PCT/JP2023/030172
Authority: WO
Inventors: 忠義高橋; 智博植田
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2022-10-11
Filing date: 2023-08-22
Publication date: 2024-04-18

Abstract

回転体は、回転部分と、回転部分に固定された装置とを備える、その装置は、基板と、端子を介して基板に接続された扁平形の二次電池とを含む。二次電池は、外装体と、外装体内に配置された正極と負極とを含む。外装体は、正極缶と負極缶とを含む。二次電池の充電状態において高温となることによって二次電池が膨張したときに正極缶および負極缶のうち外装体の中心軸上における膨張量が大きい缶が基板に対向するように、二次電池が配置されている。

Description

回転体、およびその製造方法

　本開示は、扁平形二次電池を有する装置が固定された回転部分を備えた回転体、およびその製造方法に関する。

　ファクトリーオートメーション機器（ＦＡ機器）の回転部分には、カメラや、モータ、ドリルなどの回転部分の位置の状態をモニタするための装置が取り付けられることがある。また、タイヤの状態をモニタするための装置がタイヤに取り付けられることがある。それらの装置に用いられる電池の取り付け方法について、様々な提案がなされている。

　特許文献１（特開２０１１－０１４４５３号公報）の請求項１には、「基板を備え回転部分に取り付けられる装置に用いる扁平形電池の取り付け方法であって、前記扁平形電池は、正極缶と負極缶とを対向させて組み合わせたものであり、前記基板と前記扁平形電池とを対向させ、かつ端子を介して接続し、前記正極缶及び前記負極缶のうち前記基板に対向させる側を、前記扁平形電池の膨張時の膨らみによる変形量の小さい側とし、前記基板及び前記扁平形電池を樹脂に埋設させることを特徴とする扁平形電池の取り付け方法」が記載されている。

　特許文献２（国際公開第２０１７／１５５０３５号）の請求項１には、「タイヤ内に配置されるタイヤ空気圧検出システムであって、前記タイヤ内の空気圧を検出する空気圧検出装置と、前記空気圧検出装置に電力を供給する二次電池とを備え、前記二次電池は、リチウム合金を活物質とする負極と、正極とを備えたリチウム二次電池である、タイヤ空気圧検出システム」が記載されている。

特開２０１１－０１４４５３号公報国際公開第２０１７／１５５０３５号

　ファクトリーオートメーション機器（ＦＡ機器）のロボットアーム、監視カメラ、モータ、ドリルや、タイヤなどさまざまな遠心力のかかる回転部分がある。この回転部分の中にあるセンサ等の取得情報が重要となるが、電気配線の急な断線や頻繁な一次電池の交換などの理由により、取得した情報を維持する為に二次電池化が検討されている。特許文献１では、電池の膨れによる端子の基板からのハズレや基板の割れへの影響の抑制として、回転部分に取り付けられる装置で、基板への電池の取り付け方法が提案されている。正極缶及び負極缶のうち基板に対向させる側を、高温膨張時の膨らみによる変形量の小さい側の缶として、基板及び扁平形電池を樹脂に埋設させており、二次電池の充放電の影響などが加味されていない。特許文献２では、タイヤ空気圧検出システム電源にリチウム合金を負極活物質に用いたリチウム二次電池が提案されているが、評価は素電池で実施されている。実際の装置を想定して、リチウム二次電池を端子で基板に電気接続された状態で評価されていない。

　本開示に係る回転体は、電池交換不要で、回転部分の状態のモニタリングに適しており長期信頼性が高い。

　本開示の一側面に係る回転体は、回転中心について回転する回転部分と、前記回転部分に固定された装置とを備える。前記装置は、基板と、端子を介して前記基板に接続された扁平形二次電池とを含む。前記扁平形二次電池は、外装体と、前記外装体内に配置された正極と負極とを含む。前記外装体は、有底円筒状の正極缶と有底円筒状の負極缶とを含む。前記扁平形二次電池の充電状態において高温となることによって前記扁平形二次電池が膨張したときに前記正極缶および前記負極缶のうち前記外装体の中心軸上における膨張量が大きい一方の缶が前記基板に対向するように、前記扁平形二次電池が配置されている。

　本開示の他の一側面に係る回転体の製造方法では、回転部分を準備する。基板と扁平形二次電池とを含む装置を準備する。前記装置を前記回転部分に固定する。前記扁平形二次電池は、端子を介して前記基板に接続されている。前記扁平形二次電池は、外装体と、前記外装体内に配置された正極と負極とを含む。前記外装体は、有底円筒状の正極缶と有底円筒状の負極缶とを含む。前記扁平形二次電池の充電状態において高温となることによって前記扁平形二次電池が膨張したときに前記正極缶および前記負極缶のうち前記外装体の中心軸上における膨張量が大きい一方の缶が前記基板に対向するように、前記扁平形二次電池が配置されている。

　本開示によれば、扁平形二次電池を用いた装置が固定された回転体であって、回転部分の状態のモニタリングに適した長期信頼性が高い回転体が得られる。

図１は、実施形態１に係る装置と回転部分の一例を模式的に示す。図２Ａは、実施形態１に係る装置で用いられる扁平形二次電池の一例を模式的に示す上面図である。図２Ｂは、図２Ａの扁平形二次電池の線IIＢ－IIＢに沿った断面を模式的に示す。図３は、扁平形二次電池の外装缶の膨張量について説明するための模式図である。図４Ａは、実施形態１の装置の一例の構成を模式的に示す。図４Ｂは、図４Ａに示した装置一例の効果を説明するための模式図である。図４Ｃは、実施形態１の装置の他の一例の構成を模式的に示す。図４Ｄは、実施形態１の装置の他の一例の構成を模式的に示す。図４Ｅは、実施形態１の装置の他の一例の構成を模式的に示す。

　以下では、本開示に係る実施形態について例を挙げて説明するが、本開示は以下で説明する例に限定されない。以下の説明では、具体的な数値や材料を例示する場合があるが、本開示の効果が得られる限り、他の数値や材料を適用してもよい。この明細書において、「数値Ａ～数値Ｂ」という記載は、数値Ａおよび数値Ｂを含み、「数値Ａ以上で数値Ｂ以下」と読み替えることが可能である。以下の説明において、特定の物性や条件などに関する数値の下限と上限とを例示した場合、下限が上限以上とならない限り、例示した下限のいずれかと例示した上限のいずれかとを任意に組み合わせることができる。以下の説明において、構成要素の例や方法の例を列挙する場合、特に記載がない限り、列挙された例のうちの１つのみを用いてもよいし、列挙された例のうちの複数を併用してもよい。

　（回転部分に取り付けられる装置）
　本実施形態に係る装置は、回転部分に取り付けられる装置である。当該装置を以下では、「装置（Ｄ）」と称する場合がある。装置（Ｄ）は、基板と、端子を介して基板に接続された扁平形二次電池とを含む。扁平形二次電池は、外装体と、外装体内に配置された正極と負極とを含む。外装体は、有底円筒状の正極缶と有底円筒状の負極缶とを含む。扁平形二次電池の充電状態において高温となることによって扁平形二次電池が膨張したときに正極缶および負極缶のうち外装体の中心軸上における膨張量が大きい一方の缶が基板に対向するように、扁平形二次電池が配置されている。

　以下では、充電状態において高温となることによって扁平形二次電池が膨張したときに正極缶および負極缶のうち外装体の中心軸上における膨張量が大きい一方の缶を、「缶Ａ」と称する場合があり、他方の缶を「缶Ｂ」と称する場合がある。缶Ａは基板に対向する缶である。缶Ｂは缶Ａを間にして基板の反対側に位置する。充電状態において高温となることによって扁平形二次電池が膨張したときに正極缶および負極缶のうち外装体の中心軸上における膨張量が大きい方が正極缶である場合、正極缶が缶Ａであり、負極缶が缶Ｂである。充電状態において高温となることによって扁平形二次電池が膨張したときに正極缶および負極缶のうち外装体の中心軸上における膨張量が大きい方が負極缶である場合、負極缶が缶Ａであり、正極缶が缶Ｂである。

　一次電池の場合は、放電状態で外部温度、特に高温にさらされると電池が膨張する。二次電池の場合は、充放電による電極の変化による膨張もあるが、特に、満充電状態で高温環境下にさらされると電池が最も膨張する。正極缶および負極缶のうちいずれが缶Ａであるかは、満充電状態の扁平形二次電池を高温（６０℃よりも高い温度）としたときの缶の膨張量を比較することによって決定できる。具体的には、満充電状態の扁平形二次電池を６０℃に昇温したときの缶の膨張量を比較することによって、缶Ａを決定できる。温度については、使用環境によるが、より高温下で膨れ量が増える為、７０℃、８５℃、１０５℃、１２５℃、１５０℃である。実際に使用される温度環境よりも少なくともプラス１０℃以上高い温度で比較することが好ましい。回転部分は周囲環境の温度に加えて、回転、摩擦などにより装置内の温度は高くなり、連続で稼働すると熱の蓄熱により温度上昇してしまう。ファクトリーオートメーション機器（ＦＡ機器）で、有人環境であれば周囲環境が最高で４０℃程度で、連続で使われると装置の温度は７０℃や８５℃まで到達する。また、無人環境で特殊な場合は１０５℃、１２５℃、１５０℃まで到達する。例えば、ドリルなどが考えられる。タイヤの場合も、路面温度と回転の状態などにより、１０５℃、１２５℃、１５０℃まで到達する。連続時間としてはファクトリーオートメーション機器（ＦＡ機器）に比べてタイヤはかなり短い。

　扁平形二次電池では、外装缶（正極缶および負極缶）の膨張が大きくなると、電極と外装缶との内部の電気接触が不十分となって、抵抗上昇が起こり、充電不足による放電容量低下や、放電電流特性低下などの電池特性が大きく劣化することがある。装置（Ｄ）では、膨張量が大きい缶Ａを基板に対向させている。そのため、缶Ａが膨張したときに、基板に最も膨張した缶Ａの部分が接した後は、それ以上は厚み方向に膨れなくなり、缶Ａの膨張を基板によって抑制することが可能である。基板の強度は十分あるので、基板の変形や割れなどは起こらない。また、経時変化により、基板と缶Ａとが接触する面積が増える場合もある。その結果、電極と外装缶との内部の電気接触が保たれて、電池特性の劣化を抑制することができる。また、電池膨れによる端子を介して前記基板に接続した部分への影響はなく、接続部のハズレは起こらない。特許文献１の構成では、樹脂で埋めされた状態の為、電池が膨れた分の体積がそのまま樹脂が変形し、強度的に弱い部分の端子と基板の接続部に力が集中して外れてしまう。本発明では、特許文献１と異なり、電池と基板の両方を隙間なく樹脂により埋没させていないので、電池の膨れによる体積変化を許容しながら、膨れに対する抑制効果も有している。その結果、長期にわたって信頼性が高い装置が固定された回転体を実現できる。

　缶Ａは、缶Ａと基板との間に配置された他の部材（例えば端子や固定用の両面テープ）を介して押さてもよい。

　装置（Ｄ）で扁平形二次電池と基板との間には樹脂が配置されていないので、周囲環境からの熱伝導性も低下するので、温度変化による熱衝撃の扁平形二次電池への影響も緩和されるので好ましい。また、製造コストも低減できる。

　扁平形二次電池（より詳細には缶Ａの底面または缶Ａに接続された端子）と基板とは接触していてもよい。あるいは、缶Ａが膨張していない状態において、扁平形二次電池と基板との間に一定の間隔（空間）が存在してもよい。ただし、隙間を大きく開けすぎると（例えば、缶Ａの最大膨れ量以上に隙間を空けると）、端子と基板とのハズレへの影響がでてしまうので好ましくない。

　扁平形二次電池は、回転部分の回転中心から見て、基板よりも外側に配置されていてもよい。回転部分の回転による電池からの基板への遠心力が小さくなるため、内側に比べて基板や、端子と基板との接続部への影響が小さくなりより好ましい。この構成によれば、基板に実装される部品の中では最も扁平形二次電池の重さが大きい為、基板の両面のうち回転中心側の面に電子部品を配置することができ、基板や他の電子部品への影響も軽減される。その為、より長期的な信頼性が向上する。

　回転部分は、機械の回転部分であってもよい。機械は特に限定されず、装置（Ｄ）が取り付けられる回転部分を含む機械であればよい。機械の例には、輸送機械、製造機械、測定機械、工作機械、その他の機械が含まれる。輸送機械の例には、自動車（自動四輪車、自動三輪車、自動二輪車、およびその他の自動車）などが含まれる。製造機械や工作機械の例には、ファクトリーオートメーション機器（ＦＡ機器）、およびその他の製造機械が含まれる。

　回転部分はタイヤであってもよい。その場合、装置（Ｄ）は、タイヤ内の圧力のモニタリング（タイヤプレッシャーモニタリングシステム：ＴＰＭＳ）、圧力に加えて、タイヤ内の温度のモニタリング、タイヤの加速度のモニタリング、およびその他のモニタリングをするタイヤモニタリングシステム（ＴＭＳ）に用いることが可能である。それらの目的に応じて、装置（Ｄ）は必要なセンサなどの電子部品を含む。

　回転部分がタイヤである場合、装置（Ｄ）は、タイヤの内側の面（使用時に外気に曝されない面）に固定される。例えば、装置（Ｄ）は、ホイル、バルブ、タイヤのトレッド面の地面への接地面に対して反対側の面、または、サイドウオール面の内側の面に固定されてもよい。装置（Ｄ）をタイヤに固定する方法は限定されない。

　タイヤは特に限定されず、公知のタイヤであってもよい。タイヤは、各種の輸送機械に用いられるタイヤであってもよいし、それ以外のタイヤであってもよい。

　回転部分は、ファクトリーオートメーション機器（ＦＡ機器）に含まれる回転部分であってもよい。その場合、装置（Ｄ）は、回転部分および／または周囲の状況についてのカメラなどによるモニタリング、回転部分の位置のモニタリング、回転部分の回転速度のモニタリング、回転部分の温度のモニタリング、その他のモニタリングに用いることが可能である。それらの目的に応じて、装置（Ｄ）は必要なセンサなどの電子部品を含む。

　装置（Ｄ）は、回転部分の任意の位置に固定されてもよい。例えば、装置（Ｄ）は、回転部分の外周近傍に配置されてもよい。装置（Ｄ）を回転部分に固定する方法は限定されない。

　装置（Ｄ）は、扁平形二次電池を覆う筐体をさらに含んでもよい。筐体は、扁平形二次電池が基板から離れる方向に膨張することを抑制してもよい。すなわち、筐体は、扁平形二次電池が基板から離れる方向に膨張することを抑制するように配置されていてもよい。筐体と、扁平形二次電池または端子との間に、空間が無くてもよく又は空間があってもよい。

　装置（Ｄ）では、電子部品の少なくとも一部または全部を、基板の両面のうち扁平形二次電池が配置されていない側に配置してもよい。そのような配置によれば、装置（Ｄ）の小型化および軽量化が可能である。装置（Ｄ）を回転部分に取り付ける場合、回転部分のバランスなどの観点から、装置の小型化や軽量化が特に重要になる。もちろん、電子部品の少なくとも一部または全部を、扁平形二次電池と同じ側に配置してもよい。

　（扁平形二次電池の取り付け方法）
　本実施形態に係る取り付け方法は、基板を含み回転部分に取り付けられる装置に用いられる扁平形二次電池の取り付け方法である。当該取り付け方法を、以下では、「取り付け方法（Ｍ）」と称する場合がある。回転体は、回転部分と、回転部分に固定された装置（Ｄ）とを備える、装置（Ｄ）を準備し、回転部分を準備し、装置（Ｄ）を回転部分に固定することで回転体を製造する。扁平形二次電池は、端子を介して基板に接続されている。扁平形二次電池は、外装体と、外装体内に配置された正極と負極とを含む。外装体は、有底円筒状の正極缶と有底円筒状の負極缶とを含む。扁平形二次電池の充電状態において高温となることによって扁平形二次電池が膨張したときに正極缶および負極缶のうち外装体の中心軸上における膨張量が大きい方（缶Ａ）が基板に対向するように、扁平形二次電池が配置される。

　取り付け方法（Ｍ）は、装置（Ｄ）について説明したように扁平形二次電池を取り付けることによって行うことができる。装置（Ｄ）について説明した事項は取り付け方法（Ｍ）に適用できるため、重複する説明を省略する場合がある。取り付け方法（Ｍ）によれば、装置（Ｄ）について説明した効果が得られる。

　本実施形態に係る装置（Ｄ）の構成および構成要素の例について、以下に説明する。ただし、装置（Ｄ）の構成および構成要素は、以下の説明に限定されない。上述したように、以下の説明は取り付け方法（Ｍ）にも適用できる。

　（扁平形二次電池）
　扁平形二次電池は、平面形状が円形である電池であり、コイン形およびボタン形の二次電池が含まれる。扁平形二次電池は、水溶液系二次電池であってもよく、非水電解質二次電池であってもよく、リチウム二次電池やリチウムイオン二次電池であってもよい。リチウムイオン二次電池は特に限定されず、公知のリチウムイオン二次電池を用いてもよい。例えば、負極活物質にチタン酸リチウムを用いた公知のコイン形リチウムイオン二次電池を用いてもよい。扁平形二次電池の製造方法は限定されず、公知の方法で製造してもよい。

　扁平形二次電池は、正極、負極、電解質、および外装体を含む。正極と負極との間にはセパレータが配置されうる。本開示の実施形態に必須の事項以外の事項は特に限定されず、公知の構成および構成要素を適用してもよい。

　正極は、正極合剤を含み、正極合剤は正極活物質を含む。正極活物質には、リチウムイオンを可逆的に吸蔵および放出可能な物質を用いることができる。正極活物質の例には、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、およびＡｌからなる群より選択される少なくとも１種とリチウムとを含有する複合酸化物が含まれ、例えば、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、３元系のニッケル・マンガン・コバルトリチウム複合酸化物、オリビン型リン酸鉄リチウム、リン酸コバルトリチウムが含まれる。正極合剤は、正極活物質に加えて、各種の添加剤（結着剤、導電材など）を含んでもよい。または、各種の添加剤がなく、正極活物質だけからなる正極合剤を焼結させて正極として用いてもよい。負極は、負極合剤を含み、負極合剤は負極活物質を含む。負極合剤は、負極活物質に加えて、各種の添加剤（結着剤、導電材など）を含んでもよい。または、各種の添加剤がなく、負極活物質だけからなる負極合剤を焼結させて負極として用いてもよい。正極および負極はそれぞれ、円柱状に成形されていてもよい。また、正極および負極を円柱状に成形させたものを用いると、遠心力による電解液の分布の偏りの影響が軽減される。

　負極活物質としてリチウム金属またはリチウム合金を用いてもよい。しかし、リチウム金属を用いた場合には、デンドライト形成による容量低下が生じやすくなる。リチウム合金を用いた場合には、充放電時の負極活物質の膨張・収縮によって負極活物質が微粉化し、放電容量が低下しやすい。また、外部からの衝撃・振動による電池内部の構成部品の破損の点からも、リチウム合金系の材料はより影響を受けやすい。そのため、負極活物質として、リチウムイオンを可逆的に吸蔵および放出可能な酸化物（例えば遷移金属酸化物）を用いることが好ましい。遷移金属酸化物は、少なくとも遷移金属を含み、遷移金属以外の元素を含んでもよい。負極活物質の酸化物（例えば遷移金属酸化物）は、ＳｉＯ、ＳｎＯ、ＣｕＯ、Ｃｕ_２Ｏ、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｆｅ_３Ｏ_４、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｏＯ、ＭｏＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＮｂ_２Ｏ_７、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２、Ｌｉ_２ＴｉＯ_３、Ｌｉ_１．４Ａｌ_０．４Ｔｉ_１．６（ＰＯ_４）_３などである。前記酸化物に添加されてもよい元素として、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｃ、Ｙ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｍｇ、およびＢからなる群より選択される少なくとも１種が挙げられる。好ましくは、金属リチウムに対する電位が１Ｖ以上で非水電解液や固体電解質の還元分解しにくい、ＭｏＯ、ＭｏＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＮｂ_２Ｏ_７、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２、Ｌｉ_２ＴｉＯ_３、Ｌｉ_１．４Ａｌ_０．４Ｔｉ_１．６（ＰＯ^４）^３が好ましい。さらに、充放電時の膨張収縮（体積変化）が非常に小さいリチウムとチタンとを含有する複合酸化物であってもよく、リチウムとチタンとの複合酸化物であってもよい。

　当該複合酸化物の例には、チタン酸リチウムが含まれ、具体的には、初期状態がＬｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２で表されるチタン酸リチウムが含まれる。Ｔｉの一部は他の元素で置換されてもよいが、他の元素の含有率はＴｉの含有率に比べて小さい。他の元素の例には、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｃ、Ｙ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｍｇ、およびＢからなる群より選択される少なくとも１種が挙げられる。

　電解質には、非水溶媒にリチウム塩を溶解させた非水電解液、またはリチウムを含有する硫化物系、酸化物系、塩化物系などの無機固体電解質やリチウムを含有する高分子固体電解質などの固体電解質や、イオン液体を用いることができる。固体電解質を用いると遠心力による電解液の分布の偏りの影響を完全に無視することができ、より好ましい。セパレータには、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのオレフィン系材料や、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトンなどのエンジニアリングプラスチック材料、セルロース系材料、ガラスなどの無機材料などの絶縁性の材料（例えば絶縁性の樹脂）からなる不織布や微多孔膜を用いてもよい。

　外装体は、有底円筒状の正極缶と有底円筒状の負極缶とを含む。正極缶と負極缶とがガスケットを介して対向するように配置され、コイン形またはボタン形の外装体を構成する。正極合剤は正極缶側に配置され、負極合剤は負極缶側に配置される。正極缶、負極缶、およびガスケットのそれぞれの材質は特に限定されず、それぞれに用いられる公知の材質を用いてもよい。ガスケットの材質は扁平形二次電池の動作温度（１５０℃以上）に耐えうるものが好ましい。例えば、ポリフィレサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、テトラフルオロエチレンとペルフルオロエーテルの共重合体（ＰＦＡ）などのエンジニアリングプラスチックや、オレフィン系の材料などである。また、前記材料にガラスやフィラーを添加したものも使用可能である。

　正極缶の材質および負極缶の材質には、鉄、ステンレス、アルミニウムと鉄、アルミニウムとステンレス、鉄と銅、ステンレスと銅などのクラッド材、または、表面にニッケルメッキを施された鉄、ステンレス、クラッドなどを用いることができる。また、それぞれ独立に、オーステナイト系ステンレス、オーステナイト系ステンレスとフェライト系ステンレスとからなる２相ステンレス、およびニッケル合金からなる群より選択される少なくとも一種であってもよい。正極缶の材質および負極缶の材質は互いに同じであっても異なっていてもよい。これらのオーステナイト系ステンレス、オーステナイト系ステンレスとフェライト系ステンレスとからなる２相ステンレス、およびニッケル合金材質は、他材料に比べて磁性が弱い。磁界共鳴や磁界結合などの電磁誘導を利用した無線給電によって扁平形二次電池を充電する場合、磁性の弱い材料からなる外装缶（正極缶および負極缶）を用いることによって、外装缶が、無線給電で供給される磁束によって加熱されることを抑制できる。その結果、温度上昇による扁平形二次電池の劣化を抑制できる。

　正極缶は正極端子として機能することができ、負極缶は負極端子として機能することができる。正極合剤と正極缶との間には、導電層（カーボン層、集電体など）が配置されていてもよい。負極合剤と負極缶との間には、導電層（カーボン層、集電体など）が配置されていてもよい。

　上述した缶Ａは基板に対向するように配置される。缶Ａの底面は、通常、基板と略平行になるように配置されるが、基板と略平行の状態からある程度（例えば３０°以下の角度）傾いていてもよい。

　（基板）
　基板は特に限定されず、扁平形二次電池を安定に保持できる基板であればよい。基板には、公知の基板を用いてもよい。基板の例には、プリント基板として用いられている公知の基板が含まれる。缶Ａの膨張を抑制するために、基板の強度は高い方が好ましい。その点で、基板の厚さは、０．１ｍｍ以上（例えば０．１～２ｍｍの範囲）であることが好ましい。基板の材料の例には、紙、樹脂、ガラス、およびセラミクスなどが含まれる。これらの材料の少なくとも１種で基板が構成されていてもよい。さらに、基板の強度が高くなる点で、樹脂にガラスを添加された材料などが好ましく用いられる。基板は配線を含む。

　（扁平形二次電池以外の電子部品など）
　装置（Ｄ）は、その目的に応じて、扁平形二次電池以外の電子部品（電子部品は電子機器を構成していてもよい）などを含みうる。そのような電子部品の例には、センサ、カメラ、受電部、発電素子、送信部、処理部などが含まれる。これらの電子部品には、必要に応じて扁平形二次電池から電力が供給される。

　センサの例には位置をモニタするためのセンサ、圧力センサ、加速度センサ、および温度センサなどが含まれる。圧力センサは、例えば、タイヤ内の圧力をモニタするために用いられる。送信部は、各種の情報（例えばセンサによって得られた情報など）を受信部に送信するための素子であり、アンテナなどを含む。処理部は、各種の処理や制御を行う。例えば、処理部は、センサから出力された情報をアンテナを介して送信する。処理部には、集積回路（ＩＣ）などを用いてもよい。

　送信部から送信された情報は、例えば、機械本体（車体、ＦＡ機器など）などに配置された受信部によって受信される。受信された情報は、回転部分を含む機械などに配置された制御装置によって処理されて利用される。

　装置（Ｄ）の扁平形二次電池は、無線給電によって充電されてもよい。例えば、装置（Ｄ）の扁平形二次電池は、磁界共鳴や磁界結合などの電磁誘導を利用した無線給電によって充電されてもよい。その場合、無線給電のための送電部（コイル、アンテナなど）が機械本体（車体、ＦＡ機器など）などに配置され、装置（Ｄ）は受電部を含む。受電部は、例えば電磁誘導によって電力を生じる部分である。受電部の例には、コイルおよびアンテナが含まれる。装置（Ｄ）の扁平形二次電池は、発電素子によって充電されてもよい。発電素子の例には、振動によって発電する圧電素子や、温度差によって発電するペルチェ素子などが含まれる。

　（端子）
　正極缶および負極缶のそれぞれには、端子（リード端子）の一端が接続されうる。端子の他端は、基板の電気配線に接続されうる。端子の形状は特に限定されず、電気的な接続が可能なものであればよい。例えば、端子には、ステンレスなどの金属からなる端子を用いることができる。磁界共鳴や磁界結合などの電磁誘導を利用した無線給電で行われる場合は、特に、磁性が弱い材料が好ましい。材質は、それぞれ独立に、オーステナイト系ステンレス、オーステナイト系ステンレスとフェライト系ステンレスとからなる２相ステンレス、およびニッケル合金からなる群より選択される少なくとも一種であってもよい。正極缶および負極缶の材質は互いに同じであっても異なっていてもよい。端子は、例えば、扁平形二次電池の外装缶に抵抗溶接又はレーザ溶接にて接続されている。また、基板と端子との電気接続は、例えば、端子と基板がハンダ付けされている。

　（筐体）
　装置（Ｄ）は、扁平形二次電池を囲む筐体を含んでもよい。筐体は、装置（Ｄ）の一部を囲んでもよいし、装置（Ｄ）の全体を囲んでもよい。ただし、無線給電によって扁平形二次電池を充電する場合には、筐体は、無線給電が可能なように選択される。筐体は特に限定されず、金属および／または樹脂からなる筐体を用いてもよい。

　以下では、本開示に係る実施形態の例について、図面を参照して具体的に説明する。以下で説明する実施形態は、上述した記載に基づいて変更できる。また、以下で説明する事項を、上記の実施形態に適用してもよい。また、以下で説明する実施形態において、本開示に係る発明に必須ではない事項は省略してもよい。

　（実施形態１）
　実施形態１では、装置（Ｄ）および取り付け方法（Ｍ）の例について説明する。図１に、装置１００が取り付けられた回転部分１０の一例の側面図を示す。なお、図１では、回転部分１０の外縁の輪郭のみを示す。回転体５０は、回転部分１０と、回転部分１０に固定された装置１００とを備える。

　装置１００は、扁平形の二次電池２００を含む。二次電池２００の上面図を図２Ａに示し、図２Ａの線IIＢ－IIＢにおける断面図を図２Ｂに示す。図２Ａおよび図２Ｂに示すように、二次電池２００は、コイン形（低い円柱状）の形状を有する。図２Ａおよび図２Ｂには、二次電池２００の中心軸ＣＡを示す。

　二次電池２００は、外装体２１０、正極２２１、負極２２２、セパレータ２２３、および非水電解質を含む。外装体２１０は、有底円筒状の正極缶２１１、有底円筒状の負極缶２１２、およびガスケット２１３を含む。正極缶２１１と負極缶２１２とをガスケットを介して対向させることによって、コイン形の外装体２１０が形成されている。

　正極缶２１１は、円形の底面２１１ｂと底面２１１ｂの外縁部から立ち上がる円筒状の部分とを含む。負極缶２１２は、円形の底面２１２ｂと底面２１２ｂの外縁部から立ち上がる円筒状の部分とを含む。図２Ｂに示す一例では、負極缶２１２の円筒状の部分の少なくとも一部は、正極缶２１１の円筒状の部分の内側に配置されている。

　正極２２１および負極２２２はそれぞれ、正極合剤および負極合剤を円柱状に成形することによって形成されている。その後、１００℃以上の高温化で乾燥されている。正極合剤は、活物質のコバルト酸リチウム、導電剤のアセチレンブラック、結着剤のフッ素系樹脂からなる。負極合剤は、活物質のチタン酸リチウム、導電剤のアセチレンブラック、結着剤のゴム系材料からなる。充電された状態で電池電圧が２．６Ｖである。正極２２１は正極缶２１１側に配置され正極缶２１１に対向して当接している。負極２２２は負極缶２１２側に配置され負極缶２１２に対向して当接している。正極２２１と負極２２２との間にはセパレータ２２３が配置されている。セパレータ２２３、正極２２１、負極２２２には非水電解液が充填されている。

　正極缶２１１および負極缶２１２がそれぞれ膨張した場合の状態の一例の側面図を図３に模式的に示す。図３の点線は、膨張前の外装缶の底面の位置を示す。例えば、図３の点線は、常温（２５℃）にあるときの二次電池２００の外装缶の底面の位置を示す。なお、外装缶は、初期の状態で多少膨張している場合がある。図３には、円柱状の外装体２１０の中心軸ＣＡを示す。なお、中心軸ＣＡは、有底円筒状の正極缶２１１の中心軸、および、有底円筒状の負極缶２１２の中心軸と一致するとみなせる。そのため、外装体２１０の中心軸ＣＡを、正極缶２１１の中心軸、および、負極缶２１２の中心軸とみなすことが可能である。

　中心軸ＣＡにおける正極缶２１１の膨張量Ｅｐは、正極缶２１１の底面２１１ｂの変位（中心軸ＣＡに沿った変位）を測定することによって求めることができる。具体的には、膨張量Ｅｐは、図３の点線で示される基準の位置からの、充電状態において高温となることによって二次電池が膨張したときの正極缶２１１の底面２１１ｂの変位を測定することによって求められる。同様に、中心軸ＣＡにおける負極缶２１２の膨張量Ｅｎは、負極缶２１２の底面２１２ｂの変位（中心軸ＣＡに沿った変位）を測定することによって求めることができる。具体的には、膨張量Ｅｎは、図３の点線で示される基準の位置からの、充電状態において高温となることによって二次電池が膨張したときの負極缶２１２の底面２１２ｂの変位を測定することによって求められる。

　装置１００の構成および配置の一例を図４Ａに模式的に示す。なお、以下の図では、図面を見やすくするために一部のハッチングを省略する。また、以下の図では、回転部分１０については、外縁の輪郭の一部のみを示す。図４Ａは、膨張量が大きい缶Ａが正極缶２１１であり、且つ、回転部分１０の回転中心Ｃから見て二次電池２００が基板１１０よりも内側すなわち、二次電池２００が基板１１０よりも回転中心Ｃの近くに配置される一例を示す。回転部分１０は回転中心Ｃを中心に回転するように構成されている。

　図４Ａを参照して、装置１００は、基板１１０、端子（リード端子）１２１および１２２、筐体１４０、および扁平形の二次電池２００を含む。

　筐体１４０は、二次電池２００を囲んでおり、装置１００の外装体として機能する。二次電池２００は、正極缶２１１に接続された端子１２１と負極缶２１２に接続された端子１２２とによって基板１１０の電気配線にハンダ付けされている。なお、端子１２１および端子１２２の形状および外装缶への接続位置は、図４Ａに示す例に限定されない。

　図４Ａに示す一例において、二次電池２００は、回転部分１０の回転中心Ｃから見て基板１１０よりも内側に配置されており、すなわち二次電池２００は基板１１０よりも回転中心Ｃの近くに配置されている。二次電池２００は、正極缶２１１が基板１１０に対向するように配置されている。すなわち、負極缶２１２の底面は、正極缶２１１の底面よりも回転中心Ｃ側すなわち回転中心Ｃの近くに配置されている。

　図４Ａに示す一例において、二次電池２００が膨張したときの状態を図４Ｂに模式的に示す。正極缶２１１が膨張したときに、正極缶２１１（詳細には正極缶２１１の底面）が基板１１０にあたって基板１１０から押される。その結果、膨張量が大きい正極缶２１１の膨張を基板１１０によって抑制できるため、外装缶の膨張による二次電池２００の劣化と端子の基板からのハズレを抑制できる。

　装置１００の構成および配置の他の一例を図４Ｃに模式的に示す。図４Ｃは、膨張量が大きい缶Ａが正極缶２１１であり、且つ、回転部分１０の回転中心Ｃから見て二次電池２００が基板１１０よりも外側に配置される一例を示す。基板１１０と二次電池２００との位置関係を除いて、図４Ｃに示す形態は図４Ａに示す形態と同様であるため、重複する説明は省略する。

　図４Ｃに示す構成によれば、膨張量が大きい正極缶２１１の膨張を基板１１０によって抑制できるため、外装缶の膨張による二次電池２００の劣化と端子の基板からのハズレを抑制できる。

　装置１００の構成および配置の他の一例を図４Ｄに模式的に示す。図４Ｄは、膨張量が大きい缶Ａが負極缶２１２であり、且つ、回転部分１０の回転中心Ｃから見て二次電池２００が基板１１０よりも内側に配置される一例を示す。二次電池２００が配置される向きを除いて、図４Ｄに示す形態は図４Ａに示す形態と同様であるため、重複する説明は省略する。

　図４Ｄに示す構成によれば、膨張量が大きい負極缶２１２の膨張を基板１１０によって抑制できるため、外装缶の膨張による二次電池２００の劣化と端子の基板からのハズレを抑制できる。

　装置１００の構成および配置の他の一例を図４Ｅに模式的に示す。図４Ｅは、膨張量が大きい缶Ａが負極缶２１２であり、且つ、回転部分１０の回転中心Ｃから見て二次電池２００が基板１１０よりも外側に配置される一例を示す。基板１１０と二次電池２００との位置関係を除いて、図４Ｅに示す形態は図４Ｄに示す形態と同様であるため、重複する説明は省略する。

　図４Ｅに示す構成によれば、膨張量が大きい負極缶２１２の膨張を基板１１０によって抑制できるため、外装缶の膨張による二次電池２００の劣化と端子の基板からのハズレを抑制できる。

　特許文献１では、膨張時の膨らみによる変形量の小さい側の外装缶を基板に対向させて、前記基板及び前記扁平形電池を樹脂に埋設させることで、固定しつつ基板と端子の接続部分への体積変化を軽減するものであった。二次電池に適用した場合には、一次電池の場合に比べて膨張量も更に大きい為、特許文献１ではその膨張量を許容することができず、樹脂や基板の割れ、端子の基板からのハズレが起こってしまい、長期的な使用はできない。

　（付記）
　上記の記載によって以下の技術が開示される。

　（技術１）
　回転中心について回転する回転部分と、
　前記回転部分に固定された装置と、
を備え、
　前記装置は、基板と、端子を介して前記基板に接続された扁平形二次電池とを含み、
　前記扁平形二次電池は、外装体と、前記外装体内に配置された正極と負極とを含み、
　前記外装体は、有底円筒状の正極缶と有底円筒状の負極缶とを含み、
　前記扁平形二次電池の充電状態において高温となることによって前記扁平形二次電池が膨張したときに前記正極缶および前記負極缶のうち前記外装体の中心軸上における膨張量が大きい一方の缶が前記基板に対向するように、前記扁平形二次電池が配置されている、回転体。

　（技術２）
　前記扁平形二次電池は、前記回転部分の前記回転中心から見て前記基板よりも外側に配置されている、技術１に記載の回転体。

　（技術３）
　前記回転部分がタイヤである、技術１または２に記載の回転体。

　（技術４）
　前記回転部分が、ファクトリーオートメーション機器に含まれる回転部分である、技術１または２に記載の回転体。

　（技術５）
　前記扁平形二次電池を覆う筐体をさらに含み、
　前記筐体は、前記扁平形二次電池が前記基板から離れる方向に膨張することを抑制する、技術１～４のいずれか１つに記載の回転体。

　（技術６）
　回転体の製造方法であって、
　回転部分を準備することと、
　基板と扁平形二次電池とを含む装置を準備することと、
　前記装置を前記回転部分に固定することと、
を含み、
　前記扁平形二次電池は、端子を介して前記基板に接続されており、
　前記扁平形二次電池は、外装体と、前記外装体内に配置された正極と負極とを含み、
　前記外装体は、有底円筒状の正極缶と有底円筒状の負極缶とを含み、
　前記扁平形二次電池の充電状態において高温となることによって前記扁平形二次電池が膨張したときに前記正極缶および前記負極缶のうち前記外装体の中心軸上における膨張量が大きい一方の缶が前記基板に対向するように、前記扁平形二次電池が配置されている、回転体の製造方法。

　（技術７）
　前記回転部分は回転中心について回転するように構成されており、
　前記装置を前記回転部分に固定することは、前記扁平形二次電池が前記回転部分の前記回転中心から見て前記基板よりも外側に配置されるように前記装置を前記回転部分に固定することを含む、技術６に記載の製造方法。

　（技術８）
　前記回転部分がタイヤである、技術６または７に記載の製造方法。

　（技術９）
　前記回転部分が、ファクトリーオートメーション機器に含まれる回転部分である、技術６または７に記載の製造方法。

　（技術１０）
　前記装置は、前記扁平形二次電池を覆う筐体をさらに含み、
　前記筐体は、前記扁平形二次電池が前記基板から離れる方向に膨張することを抑制する、技術６～９のいずれか１つに記載の製造方法。

　本開示は、回転部分に取り付けられる装置を備えた回転体、および回転体の製造方法に利用できる。

１０　　回転部分
５０　　回転体
１００　　装置
１１０　　基板
１２１，１２２　　端子
１４０　　筐体
２００　　二次電池（扁平形二次電池）
２１０　　外装体
２１１　　正極缶
２１２　　負極缶
２１３　　ガスケット
２２１　　正極
２２２　　負極
ＣＡ　　中心軸

Claims

　回転中心について回転する回転部分と、
　前記回転部分に固定された装置と、
を備え、
　前記装置は、基板と、端子を介して前記基板に接続された扁平形二次電池とを含み、
　前記扁平形二次電池は、外装体と、前記外装体内に配置された正極と負極とを含み、
　前記外装体は、有底円筒状の正極缶と有底円筒状の負極缶とを含み、
　前記扁平形二次電池の充電状態において高温となることによって前記扁平形二次電池が膨張したときに前記正極缶および前記負極缶のうち前記外装体の中心軸上における膨張量が大きい一方の缶が前記基板に対向するように、前記扁平形二次電池が配置されている、回転体。
　前記扁平形二次電池は、前記回転部分の前記回転中心から見て前記基板よりも外側に配置されている、請求項１に記載の回転体。
　前記回転部分がタイヤである、請求項１または２に記載の回転体。
　前記回転部分が、ファクトリーオートメーション機器に含まれる回転部分である、請求項１または２に記載の回転体。
　前記扁平形二次電池を覆う筐体をさらに含み、
　前記筐体は、前記扁平形二次電池が前記基板から離れる方向に膨張することを抑制する、請求項１または２に記載の回転体。
回転体の製造方法であって、
　回転部分を準備することと、
　基板と扁平形二次電池とを含む装置を準備することと、
　前記装置を前記回転部分に固定することと、
を含み、
　前記扁平形二次電池は、端子を介して前記基板に接続されており、
　前記扁平形二次電池は、外装体と、前記外装体内に配置された正極と負極とを含み、
　前記外装体は、有底円筒状の正極缶と有底円筒状の負極缶とを含み、
　前記扁平形二次電池の充電状態において高温となることによって前記扁平形二次電池が膨張したときに前記正極缶および前記負極缶のうち前記外装体の中心軸上における膨張量が大きい一方の缶が前記基板に対向するように、前記扁平形二次電池が配置されている、回転体の製造方法。
　前記回転部分は回転中心について回転するように構成されており、
　前記装置を前記回転部分に固定することは、前記扁平形二次電池が前記回転部分の前記回転中心から見て前記基板よりも外側に配置されるように前記装置を前記回転部分に固定することを含む、請求項６に記載の製造方法。
　前記回転部分がタイヤである、請求項６または７に記載の製造方法。
　前記回転部分が、ファクトリーオートメーション機器に含まれる回転部分である、請求項６または７に記載の製造方法。
　前記装置は、前記扁平形二次電池を覆う筐体をさらに含み、
　前記筐体は、前記扁平形二次電池が前記基板から離れる方向に膨張することを抑制する、請求項６または７に記載の製造方法。