(57)【要約】【課題】高い安全性を示すことができる二次電池を提供すること【解決手段】実施形態によると、二次電池１が提供される。この二次電池１は、電極群３と、電解液１０と、容器８と、筐体２と、第１の樹脂層９とを具備する。電解液１０は電極群３に含浸されている。容器８は、電極群３及び電解液１０を収容している。容器８は、可撓性の表面を有する底部８ｄを含んでいる。筐体２は、容器８を収容している。筐体２は端子４及び５を備えている。端子４及び５は、電極群３に接続されている。第１の樹脂層９は、容器８の底部８ｄの表面と、筐体２の内表面２ａ2との間に介在している。第１の樹脂層９は、第１の表面９1と、第２の表面９2とを有している。第１の表面９1は、容器８の底部８ｄの表面を被覆している。第２の表面９2は、筐体２の内表面２ａ2を被覆している。【選択図】図２
2015060712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極群と、
前記電極群に含浸された電解液と、
前記電極群及び前記電解液を収容した容器であって、可撓性の表面を有する底部を含んだ容器と、
前記電極群に接続された端子を備え、前記容器を収容した筐体と、
前記容器の前記底部の前記表面と前記筐体の内表面との間に介在した第１の樹脂層であって、第１の表面と第２の表面とを有し、前記第１の表面が前記容器の前記底部の前記表面を被覆し、前記第２の表面が前記筐体の前記内表面を被覆した第１の樹脂層と
を具備したことを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記容器は可撓性の表面を有する側部を更に含み、
前記容器の前記側部の前記表面の少なくとも一部と、前記筐体の内側面の少なくとも一部との間に介在した第２の樹脂層を更に含み、
前記第２の樹脂層は第１の表面と第２の表面とを有し、前記第２の樹脂層の前記第１の表面は前記容器の前記側部の前記表面の前記少なくとも一部を被覆しており、前記第２の樹脂層の前記第２の表面は前記筐体の前記内側面の前記少なくとも一部を被覆していることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記電極群は、前記端子に電気的に且つ機械的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記筐体に圧力開放弁が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
【請求項５】
前記第１の樹脂層及び前記第２の樹脂層は、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂及びアクリル樹脂からなる群より選択される少なくとも１種を含んでいることを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
【請求項６】
前記第１の樹脂層及び前記第２の樹脂層は発泡性樹脂を含んでいることを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
【請求項７】
前記第１の樹脂層及び前記第２の樹脂層は１Ｗ／ｍ・ｋ以上の熱伝導率を有することを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報端末機器、ノート型パソコンなどのポータブル電子機器やハイブリッド電気自動車などの車両の普及により、これらの動力電源として用いられる二次電池の需要は増大している。このような二次電池としては、例えば、金属缶又はラミネート缶に蓋体をカシメ又は溶接して形成した筐体と、この筐体の内部に収容された電極群とを具備する電池が用いられる。このような二次電池では、例えば、蓋体に、正極端子及び負極端子が設けられる。正極端子及び負極端子のそれぞれと蓋体との間には、たとえばガスケットと呼ばれるシール材が配されることがある。正極端子及び負極端子は、例えばリードなどを介して、筐体内の電極群に電気的且つ機械的に接続されている。
【０００３】
筐体と電極群との固定が、端子と筐体内の電極群との間の接続に頼っている二次電池は、この二次電池に振動や衝撃が加わった際に電極群が揺れ動き、リード、電極群の集電タブ、及び／又はこれらの接合部に破断が生じるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１２４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、高い安全性を示すことができる二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態によると、二次電池が提供される。この二次電池は、電極群と、電解液と、容器と、筐体と、第１の樹脂層とを具備する。電解液は電極群に含浸されている。容器は、電極群及び電解液を収容している。容器は、可撓性の表面を有する底部を含んでいる。筐体は、容器を収容している。筐体は端子を備えている。端子は、電極群に接続されている。第１の樹脂層は、容器の底部の表面と筐体の内表面との間に介在している。第１の樹脂層は、第１の表面と第２の表面とを有している。第１の表面は、容器の底部の表面を被覆している。第２の表面は、筐体の内表面を被覆している。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施形態に係る一例の二次電池の概略斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す二次電池のＩＩ−ＩＩ’線に沿った概略断面図である。
【図３】図３は、図１に示す二次電池が具備する容器及び蓋体の側面図である。
【図４】図４は、図３に示す容器及び蓋体の分解斜視図である。
【図５】図５は、図１に示す二次電池の製造方法の一例の一部を説明する図である。
【図６】図６は、図１に示す二次電池の製造方法の他の例の一部を説明する図である。
【図７】図７は、実施形態に係る他の例の二次電池の概略断面図である。
【図８】図８は、実施形態に係る更に他の例の二次電池の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施の形態の説明とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術とを参酌して、適宜設計変更することができる。
【０００９】
［実施形態］
実施形態によると、二次電池が提供される。この二次電池は、電極群と、電解液と、容器と、筐体と、第１の樹脂層とを具備する。電解液は電極群に含浸されている。容器は、電極群及び電解液を収容している。容器は、可撓性の表面を有する底部を含んでいる。筐体は、容器を収容している。筐体は端子を備えている。端子は、電極群に接続されている。第１の樹脂層は、容器の底部の表面と筐体の内表面との間に介在している。第１の樹脂層は、第１の表面と第２の表面とを有している。第１の表面は、容器の底部の表面を被覆している。第２の表面は、筐体の内表面を被覆している。
【００１０】
実施形態に係る二次電池では、第１の樹脂層が、電極群及び電解液を収容した容器の底部の可撓性の表面と、筐体の内表面とを被覆している。この第１の樹脂層は、電極群及び電解液を収容した容器を、筐体に対して固定することができる。
【００１１】
また、実施形態に係る二次電池では、電極群が、筐体が備えた端子に接続されている。この端子は、電極群を筐体に対して固定することができる。
【００１２】
実施形態に係る二次電池は、このような第１の樹脂層及び端子を含んでいるおかげで、電極群を筐体に対して確実に固定することができる。それにより、実施形態に係る二次電池は、振動や衝撃を受けた際に電極群が揺れ動くことを防ぐことができ、ひいては高い安全性を示すことができる。
【００１３】
実施形態に係る二次電池が具備する第１の樹脂層は、容器の底部の可撓性の表面を被覆しているものであり、容器の底部の表面に単に接した樹脂層とは異なる。例えば、予め成形した樹脂から成る固定部材を筐体内に設置し、この固定部材に接するように可撓性の表面を有する底部を含んだ容器を設置しても、以下の理由により、筐体に対して容器を確実に固定することは極めて困難である。容器の底部の表面は、可撓性であるがために、寸法精度が低い。このように寸法精度が低い表面形状に完全に沿った表面形状を有する固定部材を形成することは、現実的に不可能に近い。容器の底部の表面形状に完全には沿っていない表面を有する固定部材に接するようにこの容器を設置すると、容器と固定部材との間に必然的に隙間が生じる。この隙間の存在により、振動や衝撃を受けた際に、容器、ひいては電極群が揺れ動くおそれがある。
【００１４】
一方、実施形態に係る二次電池は、第１の樹脂層が容器の底部の可撓性の表面を被覆しており、容器の底部と第１の樹脂層との間に容器が揺れ動く隙間がないため、振動や衝撃を受けた際に電極群が揺れ動くことを防ぐことができ、高い安全性を示すことができる。
【００１５】
更に、実施形態に係る二次電池では、電解液は容器内に収容されているため、容器は、第１の樹脂層と電解液との接触を防ぐことができる。そのため、実施形態に係る二次電池において用いることができる第１の樹脂層の材料は、耐薬品性に縛られず、耐薬品性が低いウレタン材料などに代表される汎用樹脂や機能性樹脂などの様々な材料を用いることができる。
【００１６】
次に、実施形態に係る二次電池をより詳細に説明する。
【００１７】
実施形態に係る二次電池は、例えば、非水電解質を電解液として具備する非水電解質二次電池であっても良い。或いは、実施形態に係る二次電池は、水溶液を電解液として具備する二次電池であっても良い。実施形態に係る二次電池の一例としては、非水電解質二次電池であるリチウムイオン二次電池が挙げられる。
【００１８】
実施形態に係る二次電池が具備する電極群は、正極及び負極を含むことができる。正極は、例えば、正極集電体と、その上に形成された正極材料層と、正極集電タブとを含むことができる。正極材料層は、例えば、正極活物質、導電剤、及び結着剤を含むことができる。負極は、例えば、負極集電体と、その上に形成された負極材料層と、負極集電タブとを含むことができる。負極材料層は、例えば、負極活物質、導電剤、及び結着剤を含むことができる。正極材料層と負極材料層とは、互いに対向して配置され得る。
【００１９】
電極群は、互いに対向する正極材料層と負極材料層との間に配置されたセパレータを更に含むことができる。
【００２０】
電極群の構造は、特に限定されない。例えば、電極体はスタック構造を有することができる。スタック構造は、正極及び負極を間にセパレータを挟んで積層した構造を有する。或いは、電極群は捲回構造を有することができる。捲回構造は、正極及び負極を間にセパレータを挟んで積層し、かくして得られた積層体を渦巻状に捲回した構造である。
【００２１】
電極群は、筐体が備えた端子に接続されている。この接続は、例えば、電極群の正極集電タブ及び負極集電タブのそれぞれにおいてに行うことができる。この接続は、直接行うこともできるし、又は例えばリードを介して行うこともできる。また、この接続を、高い接続強度を持たせるように電気的に且つ機械的に行うことにより、端子による電極群の筐体に対する固定をより強固にすることができる。
【００２２】
容器は、例えば、絶縁性の可撓性シートで形成された袋であり得る。このような容器は、底部の表面が可撓性であり、更に、側部の表面も可撓性であり得る。
【００２３】
容器は、内圧が規定値以上に上昇した際に圧力を開放するための圧力開放弁を更に備えることもできる。
【００２４】
筐体は、筐体本体と、端子が固定された端子設置部とを含むことができる。端子設置部は、例えば、筐体本体にかしめ固定又は溶接された蓋体であり得る。端子と端子設置部との間には、ガスケットと呼ばれるシール材を配すこともできる。
【００２５】
或いは、筐体は、正極端子又は負極端子の何れの役割を果たすことができる。そのために、筐体は、正極集電タブ又は負極集電タブの何れかに電気的に接続することができる。
【００２６】
筐体は、内圧が規定値以上に上昇した際に圧力を開放するための圧力開放弁を更に備えることもできる。
【００２７】
実施形態に係る二次電池が具備する第１の樹脂層は、例えば、以下の方法により形成することができる。まず、筐体内に流動性を有する樹脂前駆体材料を入れる。次に、筐体内に電極群及び電解液を収容した容器を入れて、この容器の底部を予め筐体内に入れておいた樹脂前駆体材料に接触させる。そして、この状態で樹脂前駆体材料を樹脂層に変換することによって、第１の樹脂層を形成することができる。
【００２８】
或いは、第１の樹脂層は、以下の方法によっても形成することができる。まず、電極群及び電解液を収容した容器を筐体の底部の内側と容器の底部との間に間隙を設けて筐体内に設置する。次に、この間隙に樹脂前駆体材料が入り込むように筐体内に樹脂前駆体材料を注入する。そして、この状態で樹脂前駆体材料を樹脂層に変換することによって、第１の樹脂層を形成することができる。
【００２９】
樹脂前駆体材料を樹脂層に変換する方法は、第１の樹脂層の材料に応じて様々な手段を採ることができる。例えば、熱硬化及び光硬化によって、樹脂前駆体材料を樹脂層に変換することができる。或いは、２液混合により硬化する樹脂前駆体材料に硬化剤を混合させ、所定の時間放置する（場合によっては加熱する）ことによっても、樹脂前駆体材料を樹脂層に変換することができる。２液混合により硬化するエポキシ樹脂としては、ナガセケムテックス（株）から販売されているエポキシレジンＡＷ１０６が挙げられる。この材料は、例えば硬化剤ＨＶ９５３Ｕである硬化剤を添加すると、２０℃で１２時間後に硬化が完了することができる。
【００３０】
また、実施形態に係る二次電池は、容器の側部の可撓性の表面の少なくとも一部と筐体の内側面の少なくとも一部との間に介在した第２の樹脂層を更に含むことができる。このような第２の樹脂層は、第１の表面及び第２の表面を有し、第１の表面が容器の側部の表面の少なくとも一部を被覆し、第２の表面が筐体の内側面の少なくとも一部を被覆することができる。このような第２の樹脂層は、筐体に対する容器の固定をさらに強めることができる。
【００３１】
第１の樹脂層と第２の樹脂層とは、一体になっていても良いし、又は別体であっても良い。
【００３２】
実施形態に係る二次電池は、このような第２の樹脂層を更に具備する場合、容器が、第２の樹脂層と電解液との接触を防ぐこともできる。そのため、実施形態に係る二次電池において用いることができる第２の樹脂層の材料は、第１の樹脂層と同様に、耐薬品性に縛られず、耐薬品性が低いウレタン材料などに代表される汎用樹脂や機能性樹脂などの様々な材料を用いることができる。
【００３３】
第２の樹脂層は、例えば、先に説明した第１の樹脂層の形成方法を応用して形成することができる。例えば、先に説明した方法において、筐体内に入れておく流動性の樹脂前駆体材料の量を、筐体の底部の内表面と容器の底部との間の間隙の体積よりも多くすることにより、第２の樹脂層を形成することができる。
【００３４】
以下、実施形態に係る電池の一例である非水電解質電池において用いることのできる正極、負極、セパレータ、電解液、容器、第１の樹脂層及び第２の樹脂層、筐体、シール材、リード並びに端子の材料の例について詳細に説明する。
【００３５】
１）正極
正極活物質としては、例えば、酸化物又は硫化物を用いることができる。酸化物及び硫化物の例には、リチウムを吸蔵する二酸化マンガン（ＭｎＯ2）、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、リチウムマンガン複合酸化物（例えばＬｉxＭｎ2Ｏ4またはＬｉxＭｎＯ2）、リチウムニッケル複合酸化物（例えばＬｉxＮｉＯ2）、リチウムコバルト複合酸化物（例えばＬｉxＣｏＯ2）、リチウムニッケルコバルト複合酸化物（例えばＬｉＮｉ1-yＣｏyＯ2）、リチウムマンガンコバルト複合酸化物（例えばＬｉxＭｎyＣｏ1-yＯ2）、スピネル構造を有するリチウムマンガンニッケル複合酸化物（例えばＬｉxＭｎ2-yＮｉyＯ4）、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物（例えばＬｉxＦｅＰＯ4、ＬｉxＦｅ1-yＭｎyＰＯ4、ＬｉxＣｏＰＯ4）、硫酸鉄（Ｆｅ2（ＳＯ4）3）、バナジウム酸化物（例えばＶ2Ｏ5）及び、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物が挙げられる。上記の式において、０＜ｘ≦１であり、０＜ｙ≦１である。活物質として、これらの化合物を単独で用いてもよく、或いは、複数の化合物を組合せて用いても良い。
【００３６】
結着剤は、活物質と集電体とを結着させるために配合される。結着剤の例としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、フッ素系ゴムが挙げられる。
【００３７】
導電剤は、集電性能を高め、且つ、活物質と集電体との接触抵抗を抑えるために必要に応じて配合される。導電剤の例としては、カーボンブラック及び黒鉛のような炭素質物が挙げられる。
【００３８】
正極材料層において、正極活物質及び結着剤はそれぞれ８０質量％以上９８質量％以下、２質量％以上２０質量％以下の割合で配合することが好ましい。
【００３９】
結着剤は、２質量％以上の量にすることにより十分な電極強度を得ることができる。また、２０質量％以下にすることにより電極中の絶縁物質の配合量を減少させ、内部抵抗を減少できる。
【００４０】
導電剤を加える場合には、正極活物質、結着剤及び導電剤は、それぞれ、７７質量％以上９５質量％以下、２質量％以上２０質量％以下、及び、３質量％以上１５質量％以下の割合で配合することが好ましい。導電剤は、３質量％以上の量にすることにより上述した効果を十分に発揮することができる。また、１５質量％以下にすることにより、高温保存下での正極導電剤表面での非水電解質の分解を低減することができる。
【００４１】
正極集電体は、アルミニウム箔、又は、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＳｉから選択される少なくとも１種類の元素を含むアルミニウム合金箔であることが好ましい。
【００４２】
正極集電体は、正極集電タブと一体であることが好ましい。しかしながら、正極集電体は、正極集電タブと別体でも良い。
【００４３】
２）負極
負極活物質としては、例えば、リチウムイオンを吸蔵放出することができる金属酸化物、金属窒化物、合金、炭素質物等を用いることができる。０．４Ｖ以上（対Ｌｉ／Ｌｉ+）の電位でリチウムイオンの吸蔵放出が可能な物質を負極活物質として用いることが好ましい。
【００４４】
導電剤は、集電性能を高め、且つ、負極活物質と集電体との接触抵抗を抑えるために配合される。導電剤の例としては、カーボンブラック及び黒鉛のような炭素質物が挙げられる。
【００４５】
結着剤は、分散された負極活物質の間隙を埋め、また、負極活物質と集電体とを結着させるために配合される。結着剤の例としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、フッ素系ゴム、及びスチレンブタジエンゴムが挙げられる。
【００４６】
負極材料層中の活物質、導電剤及び結着剤は、それぞれ６８質量％以上９６質量％以下、２質量％以上３０質量％以下、及び、２質量％以上３０質量％以下の割合で配合することが好ましい。導電剤の量を２質量％以上とすることにより、負極材料層の集電性能を向上させることができる。また、結着剤の量を２質量％以上とすることにより、負極材料層と集電体の結着性が十分で、優れたサイクル特性を期待できる。一方、導電剤及び結着剤はそれぞれ２８質量％以下にすることが高容量化を図る上で好ましい。
【００４７】
集電体は、負極活物質のリチウムの吸蔵及び放出電位において電気化学的に安定である材料が用いられる。集電体は、銅、ニッケル、ステンレス又はアルミニウム、或いは、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、及びＳｉから選択される少なくとも１種類の元素を含むアルミニウム合金から作られることが好ましい。
【００４８】
負極集電体は、負極集電タブと一体であることが好ましい。負極集電体は、負極集電タブと別体でも良い。
【００４９】
３）セパレータ
セパレータは、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、またはポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を含む多孔質フィルム、又は、合成樹脂製不織布を用いることが出来る。中でも、ポリエチレン又はポリプロピレンから形成された多孔質フィルムは、一定温度において溶融し、電流を遮断することが可能であるため、安全性を向上できる。
【００５０】
４）電解液
電解液としては、例えば、非水電解質を用いることができる。
【００５１】
非水電解質は、例えば、電解質を有機溶媒に溶解することにより調製される液状非水電解質、又は、液状電解質と高分子材料を複合化したゲル状非水電解質であって良い。
【００５２】
液状非水電解質は、電解質を０．５モル／Ｌ以上２．５モル／Ｌ以下の濃度で有機溶媒に溶解したものであることが好ましい。
【００５３】
有機溶媒に溶解させる電解質の例には、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ6）、トリフルオロメタスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）、及びビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム［ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2］のようなリチウム塩、及び、これらの混合物が含まれる。電解質は高電位でも酸化し難いものであることが好ましく、ＬｉＰＦ6が最も好ましい。
【００５４】
有機溶媒の例には、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ビニレンカーボネートのような環状カーボネート；ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）のような鎖状カーボネート；テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２メチルテトラヒドロフラン（２ＭｅＴＨＦ）、ジオキソラン（ＤＯＸ）のような環状エーテル；ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、ジエトキシエタン（ＤＥＥ）のような鎖状エーテル；γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）、アセトニトリル（ＡＮ）、及びスルホラン（ＳＬ）が含まれる。これらの有機溶媒は、単独で、又は混合溶媒として用いることができる。
【００５５】
高分子材料の例には、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）が含まれる。
【００５６】
また或いは、非水電解質には、リチウムイオンを含有した常温溶融塩（イオン性融体）、高分子固体電解質、無機固体電解質等を用いても良い。
【００５７】
５）容器
電極群及び電解液を収容する容器は、先に述べたように、絶縁性の可撓性シートで形成することができる。容器の材料は、中に収容する電解液との反応性が低いものを用いることが好ましい。容器の材料としては、例えば、フィルム成型性、ヒートシール性、耐電解液性を備えるポリプロピレン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレン（ＰＥ）などの樹脂を挙げることができる。
【００５８】
６）第１の樹脂層及び第２の樹脂層
第１の樹脂層の材料は、容器の底部の表面及び筐体の内表面を被覆できるものであれば、特に限定されない。特に、先に説明したように、実施形態に係る二次電池は第１の樹脂層と電解液との接触を防ぐことができるので、用いることができる第１の樹脂層の材料は、耐薬品性に縛られない。例えば、第１の樹脂層は、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂及びアクリル樹脂からなる群より選択される少なくとも１種を含んでいても良い。
【００５９】
例えば、第１の樹脂層は、発泡性樹脂を含むことができる。発泡性樹脂を含む第１の樹脂層は、二次電池の重量密度を低めることができ、ひいては二次電池のエネルギー密度を高めることができる。
【００６０】
また、第１の樹脂層は、高い熱伝導率を示すものであっても良い。高い熱伝導率を示すことができる第１の樹脂層は、例えば、充放電時の発熱に伴う二次電池の温度上昇を抑制することができ、ひいては二次電池の寿命及び安全性を更に高めることができる。例えば、１Ｗ／ｍ・ｈ以上の熱伝導率を示すことができる第１の樹脂層を具備する実施形態に係る二次電池は、優れた放熱性を示すことができ、ひいては優れた寿命特性を示すことができる。
【００６１】
第２の樹脂層の材料としては、第１の樹脂層の材料と同様のものを使用することができる。
【００６２】
７）筐体
筐体本体と蓋体とは、同じ材料で形成することもできるし、又は異なる材料で形成することもできる。以下では、筐体本体及び蓋体を「筐体」としてまとめて説明する。
【００６３】
筐体としては、例えば、金属製の筐体を用いることができる。
【００６４】
金属製の筐体としては、例えば、厚さ１ｍｍ以下の金属製の筐体を用いることができる。金属製の筐体は、厚さ０．５ｍｍ以下であることがより好ましく、厚さ０．２ｍｍ以下であることが更に好ましい。
【００６５】
筐体の形状は、扁平型（薄型）、角型、円筒型、コイン型、ボタン型等であって良い。容器は、電池寸法に応じて、例えば携帯用電子機器等に積載される小型電池用容器、二輪乃至四輪の自動車等に積載される大型電池用容器であって良い。
【００６６】
金属製の筐体は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金等から作られる。アルミニウム合金は、マグネシウム、亜鉛、ケイ素等の元素を含む合金が好ましい。合金中に鉄、銅、ニッケル、クロム等の遷移金属を含む場合、その含有量は１質量％以下にすることが好ましい。
【００６７】
筐体は金属製に限られない。例えば、ラミネートフィルム製の筐体を使用することもできる。
【００６８】
８）シール材
シール材を形成することができる材料としては、例えば、フッ素樹脂、フッ素ゴム、ポリフェニルサルファイド樹脂（ＰＰＳ）などの樹脂が挙げられる。なお、実施形態に係る二次電池はシール材と電解液との接触を防ぐことができるので、用いることができるシール材の材料は、耐薬品性に縛られない。
【００６９】
９）リード
リードの材料としては、例えば、アルミニウム材又はアルミニウム合金材を用いることができる。接触抵抗を低減するために、リードの材料は、リードに電気的に接続し得る正極集電体又は負極集電体の材料と同じであることが好ましい。
【００７０】
９）端子
端子の材料としては、例えば、アルミニウム材又はアルミニウム合金材を用いることができる。
【００７１】
次に、図面を参照しながら、実施形態に係る二次電池の例を更に詳細に説明する。
【００７２】
まず、図１〜図４を参照しながら、実施形態に係る二次電池の一例を説明する。
【００７３】
図１は、実施形態に係る一例の二次電池の概略斜視図である。図２は、図１に示す二次電池のＩＩ−ＩＩ’線に沿った概略断面図である。図３は、図１に示す二次電池が具備する容器及び蓋体の側面図である。図４は、図３に示す容器及び蓋体の分解斜視図である。
【００７４】
この例の二次電池１は、図１に示すように、角型の缶の外観を有する。この例の二次電池１は、図２〜図４に示す電極群３と、図２に示す電解液１０と、図２〜図４に示す容器８と、図２に示す第１の樹脂層９と、図１及び図２に示す筐体２とを具備している。
【００７５】
図２〜図４に示す電極群３は、図示していないが、正極と、負極と、セパレータとを備える。正極は、帯状の正極集電体と、その上に形成された正極材料層と、図４に示す正極集電タブ３ａとを含む。負極は、帯状の負極集電体と、その上に形成された負極材料層と、図４に示す負極集電タブ３ｂとを含む。
【００７６】
電極群３は、正極、負極及びセパレータを、正極材料層と負極材料層とが間にセパレータを介して互いに対向して配置されるように重ね合わせ、かくして得られた積層体を捲回することによって得られる。積層体作製の際、図４に示すように、正極集電３ａタブ及び負極集電タブ３ｂが捲回された積層体から互いに反対の向きに延出するように、正極及び負極の位置を調整する。
【００７７】
電極群３は、図４に示すように、正極集電タブ３ａ及び負極集電タブ３ｂ以外を被覆した絶縁シール３ｃを更に備えている。
【００７８】
電極群３の正極集電タブ３ａは、図２〜図４に示す導電性の正極リード６に接続されている。同様に、電極群３の負極集電タブ３ｂは、図２〜図４に示す導電性の負極リード７に接続されている。
【００７９】
正極リード６は、図２〜図４に示すように、貫通孔６ｂを有する端子接続部６ａと、端子接続部６ａから延びた挟持部６ｃとを備える。同様に、負極リード７は、図２〜図４に示すように、貫通孔７ｂを有する端子接続部７ａと、端子接続部７ａから延びた挟持部７ｃとを備える。
【００８０】
図４では分解図を示しているが、正極リード６の挟持部６ｃは、電極群３の正極集電タブ３ａを挟持した状態で、正極集電タブ３ａに接続されている。同様に、図４では分解図を示しているが、負極リード７の挟持部７ｃは、電極群３の負極集電タブ３ｂを挟持した状態で、負極集電タブ３ｂに接続されている。電極群３に接続された正極リード６の端子接続部６ａ及び負極リード７の端子接続部７ａは、図２〜図４に示すように、同じ方向を向いている。
【００８１】
このように接続された電極群３、正極リード６及び負極リード７は、容器８に収容されている。
【００８２】
容器８は、絶縁性であり且つ可撓性のフィルムから形成されている袋状容器である。そのため、容器８は、図２及び図３に示す底部８ｄ及び側部８ｅを含んでおり、底部８ｄ及び側部８ｅはそれぞれ可撓性の表面を有している。容器８の底部８ｄ及び２つの側部８ｅは、図４に示すように可撓性のフィルム８を折り曲げた際に生じる３つの開口端を例えば熱シールすることによって、形成されている。
【００８３】
また、容器８は、図２及び図４に示すように、２つの貫通孔８ａ及び８ｂを有している。図２及び図４に示すように、容器８の貫通孔８ａは、容器８に収容された正極リード６の貫通孔６ｂと共に１つの貫通孔を形成している。同様に、図２及び図４に示すように、容器８の貫通孔８ｂは、容器８に収容された負極リード７の貫通孔７ｂと共に１つの貫通孔を形成している。
【００８４】
さらに、容器８は、図３に示すように、圧力開放弁８ｃを有している。圧力開放弁８ｃは、圧力開放弁８ｃは、容器８の内圧が規定値以上に上昇した際に開き、容器８内の圧力を開放することができる。
【００８５】
容器８は、図２に示すように、電解液１０を更に収容している。電解液１０は、電極群３に含浸されている。
【００８６】
この容器８は、図２に示すように、筐体２に収容されている。
【００８７】
筐体２は、図１及び図２に示すように、上面に開口を含み且つ長方形の平面形状を有する底部２ａ1を含む縦長角箱状の筐体本体２ａと、筐体本体２ａの開口を塞ぐ板状の蓋体２ｂとを備えている。筐体２を構成する筐体本体２ａ及び蓋体２ｂは、共に、アルミニウム合金から形成されている。そして、蓋体２ｂは、その外周が、筐体本体２ａの開口部の縁部に溶接されており、それにより、筐体本体２ａ及び蓋体２ｂは筐体２を形成している。
【００８８】
蓋体２ｂは、図２及び図３に示すように、板厚が小さい部分２ｂ1を含んでいる。この部分２ｂ1は、容器８の圧力開放弁８ｃが開くことによって筐体２の内圧が規定値以上に高くなった際に破裂して二次電池１の圧力を開放することができる圧力開放弁として機能することができる。
【００８９】
また、蓋体２ｂには、図２に示すように、２つの貫通孔２ｃ及び２ｄが設けられている。貫通孔２ｃには、貫通孔を有する絶縁性の正極シール材１４が嵌め込まれている。正極シール材１４は、貫通孔２ｃの縁部を被覆している。同様に、貫通孔２ｄには、貫通孔を有する絶縁性の負極シール材１５が嵌め込まれている。負極シール材１５は、貫通孔２ｄの縁部を被覆している。
【００９０】
図１〜図４に示すように、蓋体２ｂには、正極端子４及び負極端子５が固定されている。
【００９１】
正極端子４は、図２〜図４に示すように、フランジ部４ａと、フランジ部４ａから延びた棒状の軸部４ｂとを含む。同様に、負極端子５は、図２〜図４に示すように、フランジ部５ａと、フランジ部５ａから延びた棒状の軸部５ｂとを含む。
【００９２】
正極端子４は、図２〜図４に示すように、軸部４ｂが筐体２の蓋体２ｂに設けられた貫通孔２ｃに嵌め込まれた正極シール材１４に差し込まれ且つフランジ部４ａが正極シール材１４上に載置されて、蓋体２ｂに固定されている。
【００９３】
正極端子４と同様に、負極端子５も、図２〜図４に示すように、軸部５ｂが筐体２の蓋体２ｂに設けられた貫通孔２ｄに嵌め込まれた負極シール材１５の貫通孔に差し込まれ且つフランジ部５ａが負極シール材１５上に載置されて、蓋体２ｂに固定されている。
【００９４】
ここで、図２〜図４に示すように、正極端子４の軸部４ｂは、正極シール材１４の貫通孔を通り抜けたのち、容器８の貫通孔８ａと、正極リード６の貫通孔６ｂとをこの順で通り抜けている。そして、正極端子４の軸部４ｂの先端は、正極リード６の端子接続部６ａに溶接されている。このようにして、電極群３の正極集電タブ３ａは、正極リード６を介して、正極端子４に機械的に接続され、その結果、電極群３の正極集電タブ３ａは正極端子４に電気的に接続されている。
【００９５】
同様に、図２〜図４に示すように、負極端子５の軸部５ｂは、負極シール材１５の貫通孔を通り抜けたのち、容器８の貫通孔８ｂと、負極リード７の貫通孔７ｂとをこの順で通り抜けている。そして、負極端子５の軸部５ｂの先端は、負極リード７の端子接続部７ａに溶接されている。このようにして、電極群３の負極集電タブ３ｂは、負極リード７を介して、負極端子５に機械的に接続され、その結果、電極群３の負極集電タブ３ｂは負極端子５に電気的に接続されている。
【００９６】
筐体本体２ａの底部２ａ1の内表面２ａ2は容器８の底部８ｄに接しておらず、これらの間には、第１の樹脂層９が介在している。第１の樹脂層９は、第１の表面９1及び第２の表面９2を有している。第１の樹脂層９は、第１の表面９1が容器８の底部８ｄの表面を被覆しており、第２の表面９2が筐体本体２ａの底部２ａ1の内表面２ａ2を被覆している。
【００９７】
図１〜図４に示す二次電池１では、電極群１を収容した容器８が、この容器８の底部８ｄと筐体２の筐体本体２ａの底部２ａ1の内表面２ａ2とを被覆した第１の樹脂層９により、筐体２に対して固定されている。また、図１〜図４に示す二次電池１では、正極集電タブ３ａが、正極リード６を介して、正極端子４に接続されており、負極集電タブ３ｂが、負極リード７を介して、負極端子５に接続されている。それにより、図１〜図４に示す二次電池１では、電極群３が筐体２に対して固定されている。つまり、図１〜図４に示す二次電池１では、容器８内に収納された電極群３が、第１の樹脂層９により、筐体２に対して固定されている。
【００９８】
図１〜図４に示す二次電池１は、例えば、図５にその一部を示す方法によって作製できる。まず、図５に示すように、筐体本体２ａの中に流動性の樹脂前駆体材料９’を入れる。次に、この筐体本体２ａ内に、蓋体２ｂに接続した電極群３及び電解液（図５においては図示していない）を収容した容器８を入れて、容器８の底部８ｄの表面を樹脂前駆体材料９’に接触させる。樹脂前駆体材料９’は流動性を有するので、樹脂前駆体材料９’と容器８の底部８ｄとの界面は、容器８の可撓性の底部８ｄの表面に沿うようになる。そして、その状態のまま樹脂前駆体材料９’を第１の樹脂層（図５においては図示していない）に変換することによって、図１〜図４に示す二次電池１を作製できる。
【００９９】
或いは、図１〜図４に示す二次電池１は、例えば、図６にその一部を示すような方法によっても作製できる。まず、筐体２を構成する蓋体２ｂに樹脂注入口２ｂ2を設ける。この蓋体２ｂに容器８に収容された電極群３を固定する。次に、容器８を筐体本体２ａ内に入れる。この際、筐体本体２ａの底部２ａ1の内表面２ａ2と容器８の底部８ｄとの間に間隙を設ける。この状態で、筐体本体２ａと蓋体２ｂを先に説明したように溶接する。このように作製した電池ユニット内に、蓋体２ｂに設けておいた樹脂注入口２ｂ2を通して、フィーダー２００を用いて流動性の樹脂前駆体材料（図示していない）を注入する。注入された樹脂前駆体材料は、流動性を有するので、筐体本体２ａの底部２ａ1の内表面２ａ2と容器８の底部８ｄとの間の間隙を埋めて、底部２ａ1の内表面２ａ2と容器８の底部８ｄとを被覆する。その後、樹脂前駆体材料を第１の樹脂層（図６においては図示していない）に変換し、樹脂注入口２ｂ2を封止することによって、図１〜図４に示す二次電池１を作製できる。
【０１００】
筐体内に入れておく流動性の樹脂前駆体材料９’の量又はフィーダー２００を用いて注入する流動性の樹脂前駆体材料の量を適宜調節することによって、第１の樹脂層９に加えて、図７及び図８に示す第２の樹脂層９ａを形成することもできる。
【０１０１】
例えば、筐体内に入れておく流動性の樹脂前駆体材料９’の量又はフィーダー２００を用いて注入する流動性の樹脂前駆体材料の量を、筐体本体２ａの底部２ａ1の内表面２ａ2と容器８の底部８ｄとの間の間隙の体積よりも多くすることにより、図７に示すように、容器８の側部８ｅの表面の一部と、筐体本体２ａの内側面２ａ3の一部との間に介在した第２の樹脂層を形成することができる。この第２の樹脂層９ａは、図７に示すように、第１の表面９ａ1と第２の表面９ａ2とを有し、第１の表面９ａ1が容器８の側部８ｅの表面の一部を被覆し、第２の表面９ａ2が筐体本体２ａの内側面２ａ3の一部を被覆している。
【０１０２】
また、筐体内に入れておく流動性の樹脂前駆体材料９’の量又はフィーダー２００を用いて注入する流動性の樹脂前駆体材料の量を更に多くすることにより、例えば図８に示すように、容器８のほぼ全ての側部８ｅを被覆した第２の樹脂層９ａを形成することもできる。
【０１０３】
以上説明した実施形態に係る二次電池は、端子と電極群との接続だけでなく、樹脂層が、電極群及び電解液を収容した容器の底部の可撓性の表面と筐体の内表面とを被覆して、電極群及び電解液を収容した容器を筐体に対して固定することができる。そのため、実施形態に係る二次電池は高い安全性を示すことができる。
【０１０４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１０５】
１…二次電池、２…筐体、２ａ…筐体本体、２ａ1…筐体の底部、２ａ2…筐体の底部の内表面、２ａ3…筐体の内側面、２ｂ…蓋体、２ｂ1…圧力開放弁、２ｂ2…樹脂注入口、２ｃ…貫通孔、２ｄ…貫通孔、３…電極群、３ａ…正極集電タブ、３ｂ…負極集電タブ、３ｃ…絶縁シート、４…正極端子、４ａ…フランジ部、４ｂ…軸部、５…負極端子、５ａ…フランジ部、５ｂ…軸部、６…正極リード、６ａ…端子接続部、６ｂ…貫通孔、６ｃ…挟持部、７…負極リード、７ａ…端子接続部、７ｂ…貫通孔、７ｃ…挟持部、８…容器、８ａ…貫通孔、８ｂ…貫通孔、８ｃ…圧力開放弁、８ｄ…容器の底部、８ｅ…容器の側部、９…第１の樹脂層、９1…第１の樹脂層の第１の表面、９2…第１の樹脂層の第２の表面、９ａ…第２の樹脂層、９ａ1…第２の樹脂層の第１の表面、９ａ2…第２の樹脂層の第２の表面、９’…流動性の樹脂前駆体材料、１０…電解液、１４…正極シール材、１５…負極シール材。
【図１】
2015060712.tif 000003
【図２】
2015060712.tif 000004
【図３】
2015060712.tif 000005
【図４】
2015060712.tif 000006
【図５】
2015060712.tif 000007
【図６】
2015060712.tif 000008
【図７】
2015060712.tif 000009
【図８】
2015060712.tif 000010