(57)【要約】  電池特性の点でより好適なコイン型二次電池が提供される。本発明に係る二次電池は、正極、負極および正極と負極との間にセパレータを含む電極構成層が積層した電極組立体、ならびに、電極組立体を包み込む外装体を有して成る二次電池である。特に、電極組立体が、円形切欠きの平面視形状を有しており、その円形切欠きの平面視形状が、部分的な切欠きを有する略円形状であって、当該切欠きが単一となっている。
2018173751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極、負極および該正極と該負極との間にセパレータを含む電極構成層が積層した電極組立体、ならびに、該電極組立体を包み込む外装体を有して成る二次電池であって、
前記電極組立体が、円形切欠きの平面視形状を有しており、
前記円形切欠きの平面視形状は、部分的な切欠きを有する略円形状であって、前記切欠きが単一となっている、二次電池。
【請求項２】
前記電極組立体の前記円形切欠きの平面視形状では、前記部分的な切欠きの領域に正極タブと負極タブとが互いに隣接して位置付けられている、請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記円形切欠きの平面視形状の周縁のうち前記切欠きの部分における周縁部分が直線状となっている、請求項１または２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記直線状の前記周縁部分が、前記略円形状の中心から外れている、請求項１〜３のいずれかに記載の二次電池。
【請求項５】
前記二次電池の平面視形状が略円形である、請求項１〜４のいずれかに記載の二次電池。
【請求項６】
前記外装体が２パーツから構成されており、該２パーツの一方が正極端子を成し、該２パーツの他方が負極端子を成す、請求項１〜５のいずれかに記載の二次電池。
【請求項７】
前記正極端子側に位置する前記電極組立体の最外部分には、集電体の片面にのみ正極材層が設けられた前記正極が位置付けられている、請求項６に記載の二次電池。
【請求項８】
前記負極端子側に位置する前記電極組立体の最外部分には、集電体の片面にのみ負極材層が設けられた前記負極が位置付けられている、請求項６または７に記載の二次電池。
【請求項９】
前記二次電池の立体形状が扁平状となっている、請求項１〜８のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１０】
前記電極組立体が、正極、負極およびセパレータが平面状に積層した平面積層構造を有する、請求項１〜９のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１１】
リチウムイオンを吸蔵放出可能な層を前記正極および前記負極が有する、請求項１〜１０のいずれかに記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二次電池に関する。特に、正極、負極およびセパレータを含む電極構成層から構成された電極組立体を有して成る二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は、いわゆる“蓄電池”ゆえ充電および放電の繰り返しが可能であり、様々な用途に用いられている。例えば、携帯電話、スマートフォンおよびノートパソコンなどのモバイル機器に二次電池が用いられている。【０００３】
モバイル機器などを含め種々の電池用途では、二次電池は筐体内に収められて使用される。つまり、使用される機器の筐体内部に二次電池が配置される。筐体内部は限られたスペースであり、モバイル機器の種類などに依るがその限られたスペースに応じて二次電池の形状が決定され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１５−５３６０３６号公報
【特許文献２】特開２０１４−４９３７１号公報
【特許文献３】特開２００３−１４２１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願発明者は、従前の二次電池では克服すべき課題があることに気付き、そのための対策を取る必要性を見出した。具体的には以下の課題があることを本願発明者は見出した。【０００６】
二次電池の形状としては種々のものが考えられるが、単に電池を所望形状にすればよいというわけではなく、その形状特有の事項を考慮する必要がある。特にいわゆるコイン型二次電池は、いわゆる“タブ”の引き回しのためのスペースを確保しなければならず、それに起因して電池特性（例えば単位体積当たりのエネルギー密度）が必要以上に損なわれる虞があることを本願発明者は見出した。これは、コイン型二次電池の上面および下面を外部端子として機能させる場合に特に顕著となる。【０００７】
本発明はかかる課題に鑑みて為されたものである。即ち、本発明の主たる目的は、電池特性の点でより好適なコイン型二次電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明者は、従来技術の延長線上で対応するのではなく、新たな方向で対処することによって上記課題の解決を試みた。その結果、上記主たる目的が達成された二次電池の発明に至った。【０００９】
本発明に係る二次電池は、
正極、負極および正極と負極との間にセパレータを含む電極構成層が積層した電極組立体、ならびに、電極組立体を包み込む外装体を有して成る二次電池であって、
電極組立体が、円形切欠きの平面視形状を有しており、
円形切欠きの平面視形状は、部分的な切欠きを有する略円形状であって、かかる切欠きが単一となっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、より好適なコイン型二次電池が供される。具体的には、本発明の二次電池は、電極組立体の略円形状の平面視形状における部分的な切欠きが“単一”となっており、より好適なコイン型電池となっている。【００１１】
つまり、本発明に従えば、単一の切欠きを備えた略円形状（平面視形状）の電極組立体に起因して、エネルギー密度（単位体積当たりのエネルギー密度）の観点でより好適なコイン型二次電池が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】電極構成層を示した模式的断面図
【図２】“円形切欠きの平面視形状”を示した模式図
【図３】本発明の一実施態様における“円形切欠きの平面視形状”を説明するための図
【図４】“単一の部分的な切欠き”に関連した本発明の一実施態様の特徴を説明するための模式的な透過平面図
【図５】本発明の一実施態様に係る二次電池を示した模式図（上側：断面図、下側：透過平面図）
【図６】本発明の一実施態様に係る二次電池を模式的に示した透過平面図および一部展開図
【図７】「三角状の単一切欠きの態様」の代表例を示した模式的平面図
【図８】「矩形状の単一切欠きの第１態様」の代表例を示した模式的平面図
【図９】「矩形状の単一切欠きの第２態様」の代表例を示した模式的平面図
【図１０】“単一の部分的な切欠き”の変更態様を示した模式的平面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、本発明の一実施形態に係る二次電池をより詳細に説明する。必要に応じて図面を参照して説明を行うものの、図面における各種の要素は、あくまでも本発明の理解のために模式的かつ例示的に示したにすぎず、外観や寸法比などは実物と異なり得る。
【００１４】
本明細書で直接的または間接的に説明される“厚み”の方向は、二次電池を構成する電極材の積層方向に基づいている。例えば扁平状電池などの「板状に厚みを有する二次電池」でいえば、“厚み”の方向は、かかる二次電池の板厚方向に相当する。本明細書で用いる「平面視」とは、かかる厚みの方向に沿って対象物を上側または下側からみた場合の見取図に基づいている。また、本明細書において「断面視」は、二次電池の厚み方向に沿って切り取って得られる対象物の仮想断面に基づいている。
【００１５】
本明細書で直接的または間接的に用いる“上下方向”および“左右方向”は、それぞれ図中における上下方向および左右方向に相当する。特記しない限り、同じ符号または記号は、同じ部材・部位または同じ意味内容を示すものとする。ある好適な態様では、鉛直方向下向き（すなわち、重力が働く方向）が「下方向」に相当し、その逆向きが「上方向」に相当すると捉えることができる。
【００１６】
［本発明の二次電池の構成］
本発明では二次電池が提供される。本明細書でいう「二次電池」とは、充電・放電の繰り返しが可能な電池のことを指している。従って、本発明の二次電池は、その名称に過度に拘泥されるものでなく、例えば“蓄電デバイス”なども本発明の対象に含まれ得る。
【００１７】
本発明に係る二次電池は、正極、負極及びセパレータを含む電極構成層が積層した電極組立体を有して成る。図１には電極組立体を例示している。図示されるように、正極１と負極２とはセパレータ３を介して積み重なって電極構成層１０を成しており、かかる電極構成層１０が少なくとも１つ以上積層して電極組立体が構成されている。二次電池ではこのような電極組立体が電解質（例えば非水電解質）と共に外装体に封入されている。なお、電極組立体の構造は平面積層構造に必ずしも限定されず、例えば、正極、負極および正極と負極との間に配置されたセパレータを含む電極ユニット（電極構成層）をロール状に巻回した巻回構造（ジェリーロール型）を有していてもよい。また例えば、電極組立体は、正極、セパレータおよび負極を長いフィルム上に積層してから折りたたんだ、いわゆるスタックアンドフォールディング型構造を有していてもよい。
【００１８】
正極は、少なくとも正極材層および正極集電体から構成されている。正極では正極集電体の少なくとも片面に正極材層が設けられており、正極材層には電極活物質として正極活物質が含まれている。例えば、電極組立体における複数の正極は、それぞれ、正極集電体の両面に正極材層が設けられているものでよいし、あるいは、正極集電体の片面にのみ正極材層が設けられているものでもよい。
【００１９】
負極は、少なくとも負極材層および負極集電体から構成されている。負極では負極集電体の少なくとも片面に負極材層が設けられており、負極材層には電極活物質として負極活物質が含まれている。例えば、電極組立体における複数の負極は、それぞれ、負極集電体の両面に負極材層が設けられているものでよいし、あるいは、負極集電体の片面にのみ負極材層が設けられているものでもよい。
【００２０】
正極および負極に含まれる電極活物質、即ち、正極活物質および負極活物質は、二次電池において電子の受け渡しに直接関与する物質であり、充放電、すなわち電池反応を担う正負極の主物質である。より具体的には、「正極材層に含まれる正極活物質」および「負極材層に含まれる負極活物質」に起因して電解質にイオンがもたらされ、かかるイオンが正極と負極との間で移動して電子の受け渡しが行われて充放電がなされる。正極材層および負極材層は特にリチウムイオンを吸蔵放出可能な層であることが好ましい。つまり、本発明に係る二次電池は、非水電解質を介してリチウムイオンが正極と負極との間で移動して電池の充放電が行われる非水電解質二次電池となっていることが好ましい。充放電にリチウムイオンが関与する場合、本発明に係る二次電池は、いわゆる“リチウムイオン電池”に相当し、正極および負極がリチウムイオンを吸蔵放出可能な層を有する。
【００２１】
正極材層の正極活物質は例えば粒状体から成るところ、粒子同士のより十分な接触と形状保持のためにバインダーが正極材層に含まれていることが好ましい。更には、電池反応を推進する電子の伝達を円滑にするために導電助剤が正極材層に含まれていてもよい。同様にして、負極材層の負極活物質は例えば粒状体から成るところ、粒子同士のより十分な接触と形状保持のためにバインダーが含まれることが好ましく、電池反応を推進する電子の伝達を円滑にするために導電助剤が負極材層に含まれていてもよい。このように、複数の成分が含有されて成る形態ゆえ、正極材層および負極材層はそれぞれ“正極合材層”および“負極合材層”などと称すこともできる。
【００２２】
正極活物質は、リチウムイオンの吸蔵放出に資する物質であることが好ましい。かかる観点でいえば、正極活物質は例えばリチウム含有複合酸化物であることが好ましい。より具体的には、正極活物質は、リチウムと、コバルト、ニッケル、マンガンおよび鉄から成る群から選択される少なくとも１種の遷移金属とを含むリチウム遷移金属複合酸化物であることが好ましい。つまり、本発明に係る二次電池の正極材層においては、そのようなリチウム遷移金属複合酸化物が正極活物質として好ましくは含まれている。例えば、正極活物質はコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウム、または、それらの遷移金属の一部を別の金属で置き換えたものであってよい。このような正極活物質は、単独種として含まれてよいものの、二種以上が組み合わされて含まれていてもよい。あくまでも例示にすぎないが、本発明に係る二次電池では、正極材層に含まれる正極活物質がコバルト酸リチウムとなっていてよい。
【００２３】
正極材層に含まれる得るバインダーとしては、特に制限されるわけではないが、ポリフッ化ビリニデン、ビリニデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビリニデンフルオライド−テトラフルオロチレン共重合体およびポリテトラフルオロチレンなどから成る群から選択される少なくとも１種を挙げることができる。正極材層に含まれる得る導電助剤としては、特に制限されるわけではないが、サーマルブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラックおよびアセチレンブラック等のカーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブや気相成長炭素繊維等の炭素繊維、銅、ニッケル、アルミニウムおよび銀等の金属粉末、ならびに、ポリフェニレン誘導体などから選択される少なくとも１種を挙げることができる。例えば、正極材層のバインダーはポリフッ化ビニリデンであってよく、また、正極材層の導電助剤はカーボンブラックであってよい。あくまでも例示にすぎないが、正極材層のバインダーおよび導電助剤は、ポリフッ化ビニリデンとカーボンブラックとの組合せになっていてよい。
【００２４】
負極活物質は、リチウムイオンの吸蔵放出に資する物質であることが好ましい。かかる観点でいえば、負極活物質は例えば各種の炭素材料、酸化物、または、リチウム合金などであることが好ましい。
【００２５】
負極活物質の各種の炭素材料としては、黒鉛（天然黒鉛、人造黒鉛）、ハードカーボン、ソフトカーボン、ダイヤモンド状炭素などを挙げることができる。特に、黒鉛は電子伝導性が高く、負極集電体との接着性が優れる点などで好ましい。負極活物質の酸化物としては、酸化シリコン、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛および酸化リチウムなどから成る群から選択される少なくとも１種を挙げることができる。負極活物質のリチウム合金は、リチウムと合金形成され得る金属であればよく、例えば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ａｇ、Ｂａ、Ｃａ、Ｈｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｔｅ、Ｚｎ、Ｌａなどの金属とリチウムとの２元、３元またはそれ以上の合金であってよい。このような酸化物は、その構造形態としてアモルファスとなっていることが好ましい。結晶粒界または欠陥といった不均一性に起因する劣化が引き起こされにくくなるからである。あくまでも例示にすぎないが、本発明に係る二次電池では、負極材層の負極活物質が人造黒鉛となっていてよい。
【００２６】
負極材層に含まれる得るバインダーとしては、特に制限されるわけではないが、スチレンブタジエンゴム、ポリアクリル酸、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド系樹脂およびポリアミドイミド系樹脂から成る群から選択される少なくとも１種を挙げることができる。例えば、負極材層に含まれるバインダーはスチレンブタジエンゴムとなっていてよい。負極材層に含まれる得る導電助剤としては、特に制限されるわけではないが、サーマルブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラックおよびアセチレンブラック等のカーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブや気相成長炭素繊維等の炭素繊維、銅、ニッケル、アルミニウムおよび銀等の金属粉末、ならびに、ポリフェニレン誘導体などから選択される少なくとも１種を挙げることができる。なお、負極材層には、電池製造時に使用された増粘剤成分（例えばカルボキシルメチルセルロース）に起因する成分が含まれていてもよい。
【００２７】
あくまでも例示にすぎないが、負極材層における負極活物質およびバインダーは人造黒鉛とスチレンブタジエンゴムとの組合せになっていてよい。
【００２８】
正極および負極に用いられる正極集電体および負極集電体は電池反応に起因して活物質で発生した電子を集めたり供給したりするのに資する部材である。このような集電体は、シート状の金属部材であってよく、多孔または穿孔の形態を有していてよい。例えば、集電体は金属箔、パンチングメタル、網またはエキスパンドメタル等であってよい。正極に用いられる正極集電体は、アルミニウム、ステンレスおよびニッケル等から成る群から選択される少なくとも１種を含んだ金属箔から成るものが好ましく、例えばアルミニウム箔であってよい。一方、負極に用いられる負極集電体は、銅、ステンレスおよびニッケル等から成る群から選択される少なくとも１種を含んだ金属箔から成るものが好ましく、例えば銅箔であってよい。
【００２９】
正極および負極に用いられるセパレータは、正負極の接触による短絡防止および電解質保持などの観点から設けられる部材である。換言すれば、セパレータは、正極と負極と間の電子的接触を防止しつつイオンを通過させる部材であるといえる。好ましくは、セパレータは多孔性または微多孔性の絶縁性部材であり、その小さい厚みに起因して膜形態を有している。あくまでも例示にすぎないが、ポリオレフィン製の微多孔膜がセパレータとして用いられてよい。この点、セパレータとして用いられる微多孔膜は、例えば、ポリオレフィンとしてポリエチレン（ＰＥ）のみ又はポリプロピレン（ＰＰ）のみを含んだものであってよい。更にいえば、セパレータは、“ＰＥ製の微多孔膜”と“ＰＰ製の微多孔膜”とから構成される積層体であってもよい。セパレータの表面が無機粒子コート層や接着層等により覆われていてもよい。セパレータの表面が接着性を有していてもよい。なお、本発明において、セパレータは、その名称によって特に拘泥されるべきでなく、同様の機能を有する固体電解質、ゲル状電解質、絶縁性の無機粒子などであってもよい。
【００３０】
本発明の二次電池では、正極、負極およびセパレータを含む電極構成層から成る電極組立体が電解質と共に外装体に封入されている。正極および負極がリチウムイオンを吸蔵放出可能な層を有する場合、電解質は有機電解質・有機溶媒などの“非水系”の電解質であることが好ましい（すなわち、電解質が非水電解質となっていることが好ましい）。電解質では電極（正極・負極）から放出された金属イオンが存在することになり、それゆえ、電解質は電池反応における金属イオンの移動を助力することになる。
【００３１】
非水電解質は、溶媒と溶質とを含む電解質である。具体的な非水電解質の溶媒としては、少なくともカーボネートを含んで成るものが好ましい。かかるカーボネートは、環状カーボネート類および／または鎖状カーボネート類であってもよい。特に制限されるわけではないが、環状カーボネート類としては、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）およびビニレンカーボネート（ＶＣ）から成る群から選択される少なくとも１種を挙げることができる。鎖状カーボネート類としては、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）およびジプロピルカーボネート（ＤＰＣ）から成る群から選択される少なくも１種を挙げることができる。あくまでも例示にすぎないが、非水電解質として環状カーボネート類と鎖状カーボネート類との組合せが用いられてよく、例えばエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合物を用いてよい。また、具体的な非水電解質の溶質としては、例えば、ＬｉＰＦ６および／またはＬｉＢＦ４などのＬｉ塩が好ましく用いられる。
【００３２】
二次電池の外装体は、正極、負極及びセパレータを含む電極構成層が積層した電極組立体を包み込むものであるが、ハードケースの形態であってよく、あるいは、ソフトケースの形態であってもよい。具体的には、外装体は、いわゆる“金属缶”に相当するハードケース型であってもよく、あるいは、いわゆるラミネートフィルムから成る“パウチ”に相当するソフトケース型であってもよい。
【００３３】
［本発明の二次電池の特徴］
本発明の二次電池は、電極組立体の形状に特徴を有している。特に、本発明は、電極組立体の平面視形状に関連した形態に特徴を有している。具体的には、図２に示すように、二次電池１００の電極組立体１００’が、円形切欠きの平面視形状５０を有している。かかる“円形切欠きの平面視形状”は、部分的な切欠き５５を有する略円形状に相当し、かかる切欠き５５が単一となっている。
【００３４】
電極組立体１００’は、好ましくは、正極１、負極２およびそれらの間にセパレータ３を含む電極構成層１０が積層して成るものであるところ（図１参照）、その平面視形状が略円形となっており、その一部が局所的に切り欠かれている。つまり、電極組立体１００’は、全体として略円形の平面視形状を有するものの、より細部ではその略円形が一部切り欠かれた平面視形状５０を有している。
【００３５】
本発明で電極組立体に関していう「平面視形状」といった用語は、特に電極構成層（正極、負極およびセパレータ）の積層方向に沿って電極組立体を上側または下側からみた場合の見取図の形状に基づいている。よって、本発明では、正極・負極の積層方向に沿って電極組立体を上側または下側から捉えた際の電極組立体の形状が“一部切欠きを有する略円形”となっている。
【００３６】
ここで、「略円形（略円形状）」とは、完全な円形（すなわち単に“円”または“真円”）であることに限らず、それから変更されつつも当業者の認識として“丸い形”に通常含まれ得る形状も含んでいる。例えば、円・真円のみならず、その円弧の曲率が局所的に異なるものであってよく、さらには例えば楕円などの円・真円から派生した形状であってもよい。
【００３７】
本発明に係る二次電池では、電極組立体が、“円形切欠きの平面視形状”を有している。つまり、電極組立体の平面視形状は“部分的な切欠きを有する略円形”となっている。本発明において「円形切欠きの平面視形状」とは、広義には、略円形（ベース形状）から一部分が局所的に除された平面視形状を意味しており、好ましくは略円形のベース形状から、その一部分が当該略円形の周縁を一部含めて外側から除された平面視形状のことを意味している。狭義には、「円形切欠きの平面視形状」は、“元となるベース形状の略円形”の半分未満、好ましくは４分の１未満（例えば６分の１未満、７分の１未満または８分の１未満）の面積領域が当該略円形から除されて得られる平面視形状のことを意味している（図３参照）。
【００３８】
本発明に係る二次電池は、電極組立体の円形切欠き形状における“部分的な切欠き”が単一となっている。つまり、“元となる略円形”から除される領域は１つのみであり、“元となる略円形”から除された領域が２個以上存在しない平面視形状となっている。換言すれば、電極組立体の円形切欠きの平面視形状は、部分的な切欠きを単一のみ有する略円形状となっている（電極組立体の円形切欠きの平面視形状が“単一個の部分的切欠き”／“ただ１つのみの部分的切欠き”を有すると称すこともできる）。
【００３９】
このような電極組立体の平面視形状は、いわゆるコイン型電池のより好適な実現に寄与し得る。具体的には、本発明の二次電池は、“単一の部分的な切欠き”に起因して、エネルギー密度がより向上したコイン型電池となり得る。例えば図４から理解できるように、“単一の部分的な切欠き”ゆえに、“２個以上の部分的な切欠き”と比べて外装体内のデッドスペースが全体的として減じられ、単位体積当たりのエネルギー密度がより向上した二次電池となっている。
【００４０】
また、本発明の二次電池は、“単一の部分的な切欠き”に起因して、外装体における電極組立体の安定保持性により優れている。特に図４から理解できるように、“単一の部分的な切欠き”の場合、電極組立体の周縁と外装体側壁とが互いに相補的に対向する割合が効果的に増した状態となるので、外装体内部にて電極組立体がより好適に保持される。つまり、“２個以上の部分的な切欠き”と比べて、電極組立体が外装体内で非所望・偶発的にずれたり又はがたついたりすることがより効果的に防止され、より安全性・使用環境適合性などの点で優れた二次電池が実現され得る。
【００４１】
電極組立体の“円形切欠きの平面視形状”では、部分的な切欠きの領域に正極タブと負極タブとが互いに隣接して位置付けられていることが好ましい。換言すれば、外装体内部に配置された電極組立体の部分的な切欠きの領域に相当する空間（外装体内部の局所的空間）に正極タブと負極タブとが互いに隣接して電極組立体から突出していることが好ましい。特に、平面視において“単一の部分的な切欠き”の領域に正極タブと負極タブとが互いに隣接して位置付けられていることが好ましい。つまり、図５および図６に示すように、“単一の部分的な切欠き”に起因して設けられたスペース５５（より具体的には「外装体内部の局所的空間」）に正極タブ７０ａと負極タブ７０ｂとが横並びとなるように互いに近接して設けられていることが好ましい。
【００４２】
本明細書において「タブ」とは、広義には、外部との電気的接続に供する外部端子要素を意味しており、狭義には、正極または負極の集電体の一部であって、特に電極活物質（正極材・負極材）が設けられておらず、電極組立体において正極または負極から突出した形態を有する外部端子要素を意味している。
【００４３】
また、本発明にいう「正極タブと負極タブとが互いに隣接して位置付けられている」とは、平面視でとらえて、正極タブと負極タブとが横並びとなって互いに近接していることを意味している。あくまでも例示にすぎないが、平面視において、互いに隣接する正極タブと負極タブとの間の離隔距離は、タブの幅寸法（例えばタブ幅の平均寸法）を“ｗ”（図４参照）とすると、０．３ｗ以上３０ｗ以下、好ましくは０．５ｗ以上２０ｗ以下（例えば０．５ｗ以上１０ｗ以下程度あるいは０．５ｗ以上５ｗ以下程度）であってよい。
【００４４】
本発明の二次電池は、いわゆる“コイン型”電池であってよい。例えば、本発明の二次電池は、全体として円盤型の外観を有する電池となっている。かかる場合、二次電池の平面視形状が略円形となっている。これは、二次電池における外装体の平面視形状が略円形となっていることに相当する。つまり、電極構成層（正極、負極およびセパレータ）の積層方向に沿って二次電池または外装体を上側または下側からみた場合の見取図の形状が“略円形”となっている。ここでいう「略円形」も、上述のとおり、完全な円（すなわち単に“円”または“真円”）であることに限らず、それから変更されつつも当業者の認識として“丸い形”に通常含まれ得る形状も含んでいる。例えば、円・真円のみならず、その円弧の曲率が部分的に異なるものであってよく、さらには例えば楕円などの円・真円から派生した形状であってもよい。
【００４５】
“コイン型”電池の観点でいえば、二次電池の立体形状が扁平形となっていることが好ましい。すなわち、“板状”または“薄板状”と称すことができる外観形状を二次電池が有することが好ましい。本明細書において「扁平状」とは、電極組立体または二次電池において少なくとも厚さ寸法が、その他の寸法（特に平面視形状を成す寸法）よりも小さいことを意味しており、簡易的には電極組立体または電池の全体外観形状が“板状”または“薄板状”であることを意味している。例えば、平面視における二次電池の最大幅寸法を“Ｗ”とすると（図４参照）、扁平形の二次電池の厚みは、Ｗ／１００以上Ｗ／５以下、例えばＷ／５０以上Ｗ／５以下、あるいはＷ／２０以上Ｗ／５以下であってよい。このような“扁平状”は、モバイル機器などの筐体内の制約された電池設置スペースにとって少なくとも好ましい。
【００４６】
二次電池の平面視形状が略円形である場合、電極組立体の本体部と外装体（平面視略円形）との間の微小空間であって、特に“単一の部分的な切欠き”に起因して設けられた空間にタブが設けられていることが好ましい。具体的には、“単一の部分的な切欠き”に起因して電極組立体の本体部と外装体側壁（平面視略円形）との間に設けられた隙間に正極タブと負極タブとが互いに隣接して位置付けられていることが好ましい。かかる場合、電極組立体と外装体との間の仮想的な“単一の部分的な切欠き”の領域において正極タブと負極タブとが平面視でみて互いに対向していることが好ましい。
【００４７】
なお、図６から分かるように、電極組立体１００’が円形切欠きの平面視形状５０を有するということは、その組立体を構成する正極１、負極２およびセパレータ３も同様に“円形切欠きの平面視形状”を有していることを意味している。つまり、正極１、負極２およびセパレータ３の平面視形状は、それぞれ、“単一の部分的な切欠き”を備えた略円形となっている。ここで、負極２の平面視サイズは、正極１の平面視サイズよりも僅かに大きくなっていることが好ましい。そのようでないと、二次電池の使用時に負極からリチウムが析出し易くなるからである（リチウム析出は、電池使用時の充電・放電の繰り返しに伴ってより大きな容量低下を引き起こしたり、過充電に起因して発熱・発火を引き起こしたりする）。
【００４８】
別の切り口から平面視をとらえると、本発明の二次電池において、電極組立体と円形外装体との間の有意な隙間（例えば露出タブが外側へと突出できるほどの隙間）は“部分的な切欠き”の領域にしかなく、その他の領域には隙間が無いか又は殆ど無いに等しい。更に別の捉え方をすると、平面視において“部分的な切欠き”以外の領域は、電極組立体の輪郭と円形外装体の輪郭とが相補的あるいは相似的になっているのに対して、“部分的な切欠き”の領域ではそのようになっていない。また、平面視において“部分的な切欠き”以外の領域は、電極組立体の輪郭と円形外装体の輪郭との間の距離が一定（実質的に一定であり、それが“０”である場合をも含む）となっているのに対して、“部分的な切欠き”の領域では非一定（実質的に非一定であり、それが“０”である場合を含まない）又は可変的になっているともいえる。
【００４９】
ある好適な態様では、二次電池の外装体自体が外部端子を成している。かかる場合、外装体が少なくとも２パーツから構成されており、その２パーツの一方が正極端子を成し、当該２パーツの他方が負極端子を成していてよい。
【００５０】
例えば、外装体６０は、図５に示すように、互いに対向するように組み合わせられた一対の器状部材（６０Ａ，６０Ｂ）から構成されていてよく、一方の器状部材６０Ａが正極端子を成す一方、他方の器状部材６０Ｂが負極端子を成していてよい。より具体的には、外装体において、“一方の器状部材”の外側主面が正極端子となり、同様に“他方の器状部材”の外側主面が負極端子となることが好ましい。あくまでも例示にすぎないが、“上側”の器状部材６０Ａが正極端子を成し、“下側”の器状部材６０Ｂが負極端子を成していてよい。かかる態様では、「正極端子を成す“一方の器状部材”」と「負極端子を成す“他方の器状部材”」との結合部分に絶縁材を介在させることが好ましい。例えば、「正極端子を成す“一方の器状部材”（６０Ａ）」と「負極端子を成す“他方の器状部材”（６０Ｂ）」との間に介在するガスケット８０が絶縁性を有する態様であってよい（図５参照）。
【００５１】
二次電池の外装体が外部端子を成す場合、図５に示すように、電極組立体１００’の本体部から延在するタブ７０（７０ａ，７０ｂ）が外装体６０（６０Ａ，６０Ｂ）と直接的に接するようになっていてよい。図示するように、タブ７０が、外装体６０の内面と接するように電極組立体１００’の本体部から外装体６０へと延在していることが好ましい。
【００５２】
ここで、電極組立体の本体部から延在するタブは、複数の集電体の重ね合せから構成され得る。具体的には、タブは、正極および負極の各々に設けられた複数の集電体（例えば集電箔）のそれぞれの突出部分の重ね合せから構成されていてよい。図示する態様から分かるように、「電極組立体の本体部から延在する正極タブ（７０ａ）」は、電極組立体１００’を構成する複数の正極のそれぞれの集電体の突出部分が先端側で一体化されたような構成を有していてよい。同様にして「電極組立体の本体部から延在する負極タブ（７０ｂ）」は、電極組立体１００’を構成する複数の負極のそれぞれの集電体の突出部分が先端側で一体化されたような構成を有していてよい。
【００５３】
好ましくは、図５に示すように、電極組立体１００’の積層化した各電極（正極または負極）の複数の集電体のそれぞれの突出部（積層方向に沿って互いに隣接する複数の突出部）が互いに集約されるように一体化しているところ、そのような一体化タブが外装体内面と接している。例えば、外装体の“上側”の器状部材６０Ａが正極端子を成し、“下側”の器状部材６０Ｂが負極端子を成す場合、“正極”の一体化タブ７０ａ’は“上側”の器状部材６０Ａの内面と接する一方、“負極”の一体化タブ７０ｂ’は“下側”の器状部材６０Ｂの内面と接していてよい。図５（上側図）に示すように、一体化タブと器状部材の内面との接点ポイントは、平面視にて“単一の部分的な切欠き”の領域に位置付けられることが好ましい。
【００５４】
このような一体化タブの場合であっても、正極と負極との間でタブ同士が互いに隣接して位置付けられている。つまり、“単一の部分的な切欠き”に起因して設けられたスペース５５に正極の一体化タブ７０ａ’と負極の一体化タブ７０ｂ’とが平面視で対を成すように横並びに設けられていることが好ましい（図５の下側図参照）。
【００５５】
ある好適な態様では、“円形切欠きの平面視形状”の周縁のうち切欠きの部分における周縁部分が直線状となっている。つまり、電極組立体の円形切欠き形を成す輪郭は、ある個所が“直線”となっている。図２、図５および図６に示す態様では、円形切欠き形状の周縁において一か所のみが“直線的な周縁部分”となっている。
【００５６】
直線状の周縁部分を１つのみ有する“円形切欠きの平面視形状”の場合（例えば、図２、図５および図６に示すような形態の場合）、略円形（ベース形状）の面積に対する“単一の部分的な切欠き”の面積（すなわち、略円形のベース形状から一部が切り欠かれたものと捉えた場合のその切欠きされた面積）の割合は、好ましくは５％以上３０％以下、より好ましくは５％以上２５％以下、更に好ましくは５％以上１５％以下（例えば、５％以上１０％以下程度）となっている。このように小さい“単一の部分的な切欠き”の領域では、二次電池の単位体積当たりのエネルギー密度が向上し易くなり、また、外装体における電極組立体の安定保持性が奏され易くなる。
【００５７】
“直線の周縁部分”の場合、“電極組立体の周縁直線部”と“外装体の円弧部”との間の平面視領域において、正極タブと負極タブとが互いに隣接して位置付けられていることが好ましい。図６に示す態様では、平面視において周縁直線部５１（電極組立体の部分）と円弧部６１（外装体の部分）とで包囲された局所領域５５’に正極タブ７０ａと負極タブ７０ｂとが互いに隣接して位置付けられている。換言すれば、平面視で周縁直線部５１と円弧部６１とで包囲された局所領域５５’において、「“正極”の一体化タブ７０ａ’」と「“負極”の一体化タブ７０ｂ’」とが互いに隣接していることが好ましい。
【００５８】
ある好適な態様では、“直線状の周縁部分”は略円形状の中心から外れている。つまり、図２に示すように、平面視において、周縁直線部５１が“元となるベース形状の略円形”の中心に至らないように位置付けられている。例えば、“元となるベース形状の略円形”が円である場合、円中心およびその近傍を通らないように周縁直線部が位置付けられていてよい。この説明から分かるように、ここでいう「略円形状の中心」は、電極組立体の平面視形状につき、“元となるベース形状の略円形”の重心を指しており、例えば“元となるベース形状の略円形”が円の場合では円中心を指している。“周縁直線部”の態様では、二次電池の単位体積当たりのエネルギー密度が向上し易くなり、また、外装体における電極組立体の安定保持性が奏され易くなる。なお、かかる態様は、“部分的な切欠き”が、ベース形状の略円形の周縁を含むように切り欠かれた態様に相当し、それゆえ、「ベース形状の略円形の周縁が全部維持されつつ略円形の内部のみが局所的に切り欠かれた態様」とは異なるといえる。
【００５９】
図６に示す態様では、平面視において「外装体の円弧部６１の内側」と「電極組立体の本体部の直線的な周縁部分５１の外側」との間の領域５５’に正極タブと負極タブとが互いに隣接して位置付けられている。本発明では、このような直線−円弧の包囲領域で“正極”の一体化タブ７０ａ’と“負極”の一体化タブ７０ｂ’とが対を成すように横並びになっていることが好ましい。なお、“直線状の周縁部分”は略円形状の中心から外れる場合の平面視形状は、見方によれば、「弓形（きゅうけい／ゆみがた）」と称することができる。
【００６０】
本発明の二次電池は「集電体の片面にのみ極材層が設けられた正極および／または負極」を好適に利用することができる。具体的には、電極組立体の最外部分（最頂部分・最底部分）において、集電体の片面にのみ極材層が設けられた正極および／または負極が位置付けられていてよい。
【００６１】
図５に示すように、正極端子側に位置する電極組立体の最外部分には「集電体の片面にのみ正極材層が設けられた正極１’」が位置付けられていてよい。図示する態様から分かるように、電極組立体１００’における集電体（特に正極集電体）の主面全体が外装体６０（６０Ａ）の内面に直接的に接していることが好ましく、これにより、抵抗をより効果的に減じつつ電極組立体の正極と外部端子との間を電気接続することができる。また、このように「集電体の片面にのみ正極材層が設けられた正極１’」を設けると、電池容量を実質的に損なうことなく、外装体内のデッドスペース（“厚み方向のデッド寸法”）を減じることができ、単位体積当たりのエネルギー密度をさらに高めることができる。
【００６２】
同様にして、負極端子側に位置する電極組立体の最外部分には「集電体の片面にのみ負極材層が設けられた負極２’」が位置付けられていてよい。かかる場合、図示する態様から分かるように、電極組立体における集電体（特に負極集電体）の主面全体が外装体６０（６０Ｂ）の内面に直接的に接していることが好ましく、これにより、抵抗をより効果的に減じつつ電極組立体の負極と外部端子との間を電気接続することができる。また、このように「集電体の片面にのみ負極材層が設けられた負極２’」を設けると、電池容量を実質的に損なうことなく、外装体内のデッドスペース（“厚み方向のデッド寸法”）を減じることができ、単位体積当たりのエネルギー密度をさらに高めることができる。
【００６３】
より好ましい態様の二次電池は、上記２種類の“片側極材電極”のいずれもが用いられている電池である。つまり、図５の二次電池１００のように、正極端子側に位置する電極組立体の最外部分（最頂部分）に「集電体の片面にのみ正極材層が設けられた正極１’」が位置付けられると共に、負極端子側に位置する電極組立体の最外部分（最底部分）に「集電体の片面にのみ負極材層が設けられた負極２’」が位置付けられることがより好ましい。これにより、正極側および負極側の双方において抵抗をより効果的に減じつつも電極組立体との電気接続をなし、また、電池容量を実質的に損なうことなく単位体積当たりのエネルギー密度をさらにより向上させることができる。
【００６４】
本発明では、“単一の部分的な切欠き”は種々の態様で具現化することができる。以下それについて詳述する。
【００６５】
（三角状の単一切欠きの態様）
「三角状の単一切欠きの態様」の代表例を図７に示す。かかる態様では、円形切欠きの平面視形状５０における“単一の部分的な切欠き”が三角状となっている。つまり、電極組立体を構成する正極１および負極２につき、略円形の平面視形状から単一で除された形状５５が三角状に相当している。
【００６６】
このような態様であっても、“三角状の単一切欠き”に起因して電極組立体の本体部と外装体側壁との間に設けられた隙間に正極タブと負極タブとが互いに隣接して位置付けられることが好ましい。つまり、平面視において、電極組立体と外装体との間の仮想的な“三角状の単一切欠き”の領域に正極タブと負極タブとが互いに横並びとなることが好ましい。
【００６７】
図７に示す形態から理解できるように、「三角状の単一切欠きの態様」は、平面視において電極組立体の周縁直線部が２つ存在する態様に相当する。特に、かかる２つの直線部は、一方の頂点を互いに共有する形態となっている。
【００６８】
「三角状の単一切欠きの態様」であっても、図４を参照して説明した態様と同様、“単一の部分的な切欠き”ゆえ、“２個以上の部分的な切欠き”と比べて外装体内のデッドスペースが全体的として減じられ、単位体積当たりのエネルギー密度が向上し得る。
【００６９】
（矩形状の単一切欠きの第１態様）
「矩形状の単一切欠きの第１態様」の代表例を図８に示す。かかる第１態様では、円形切欠きの平面視形状５０における“単一の部分的な切欠き”が矩形状となっている。つまり、電極組立体を構成する正極１および負極２につき、略円形の平面視形状から単一で除された形状５５が矩形状に相当している。特に、矩形状の短辺が平面視にて略円形の円弧部と直接的に連続した形態となっている。
【００７０】
このような第１態様であっても、“矩形状の単一切欠き”に起因して電極組立体の本体部と外装体側壁との間に設けられた隙間に正極タブと負極タブとが互いに隣接して位置付けられていることが好ましい。つまり、平面視において、電極組立体と外装体との間の仮想的な“矩形状の単一切欠き”の領域に正極タブと負極タブとが互いに横並びとなることが好ましい。
【００７１】
図８に示す形態から理解できるように、「矩形状の単一切欠きの第１態様」は、平面視において電極組立体の周縁直線部が３つ存在する態様に相当する。特に、かかる３つの直線部のうちので最も長い直線部の一方の頂点が他の直線部の頂点と共有すると共に、かかる最も長い直線部の他方の頂点が、別の他の直線部の頂点と共有する形態となっている。
【００７２】
「矩形状の単一切欠きの第１態様」であっても、図４を参照して説明した態様と同様、“単一の部分的な切欠き”ゆえ、“２個以上の部分的な切欠き”と比べて外装体内のデッドスペースが全体的として減じられ、単位体積当たりのエネルギー密度が向上し得る。
【００７３】
（矩形状の単一切欠きの第２態様）
「矩形状の単一切欠きの第２態様」の代表例を図９に示す。かかる第２態様でも、上記第１態様と同様、円形切欠きの平面視形状における“単一の部分的な切欠き”が矩形状となっている。つまり、電極組立体を構成する正極１および負極２につき、略円形の平面視形状から単一で除された形状５５が矩形状に相当している。特に第２態様では、矩形状の長辺が平面視にて略円形の円弧部と直接的に連続した形態となっている。
【００７４】
このような第２態様であっても、第１態様と同様、“矩形状の単一切欠き”に起因して電極組立体の本体部と外装体側壁との間に設けられた隙間に正極タブと負極タブとが互いに隣接して位置付けられることが好ましい。つまり、平面視において、電極組立体と外装体との間の仮想的な“矩形状の単一切欠き”の領域に正極タブと負極タブとが互いに横並びとなることが好ましい。
【００７５】
図９に示す形態から理解できるように、「矩形状の単一切欠きの第２態様」は、平面視において電極組立体の周縁直線部が３つ存在する態様に相当する。特に、かかる３つの直線部のうちので最も短い直線部の一方の頂点が他の直線部の頂点と共有すると共に、かかる最も短い直線部の他方の頂点が、別の他の直線部の頂点と共有する形態となっている。
【００７６】
「矩形状の単一切欠きの第２態様」であっても、図４を参照して説明した態様と同様、“単一の部分的な切欠き”ゆえ、“２個以上の部分的な切欠き”と比べて外装体内のデッドスペースが全体的として減じられ、単位体積当たりのエネルギー密度が向上し得る。
【００７７】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、あくまでも典型例を例示したに過ぎない。従って、本発明はこれに限定されず、種々の態様が考えられることを当業者は容易に理解されよう。
【００７８】
例えば、“単一の部分的な切欠き”は、図１０に示すような態様であってもよい。かかる態様は、矩形状の単一切欠きであるものの、円形切欠き形状において、ベース形状の略円形の周縁が全て維持されたままで略円形の内部のみが局所的に切り欠かれている。このような態様であっても、その正極タブと負極タブとが互いに隣接して位置付けられてよい。図示する態様では、“単一の部分的な切欠き”の形状は、矩形状であるが、それに限定されず、三角形状、正方形状などであってもよい。かかる変更態様あっても、図４を参照して説明した態様と同様、“単一の部分的な切欠き”ゆえ、“２個以上の部分的な切欠き”と比べて外装体内のデッドスペースが全体的として減じられ、単位体積当たりのエネルギー密度が向上し得る。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明に係る二次電池は、蓄電が想定される様々な分野に利用することができる。あくまでも例示にすぎないが、二次電池は、モバイル機器などが使用される電気・情報・通信分野（例えば、携帯電話、スマートフォン、スマートウォッチ、ノートパソコン、デジタルカメラおよび活動量計、アームコンピューターおよび電子ペーパーなどのモバイル機器分野）、家庭・小型産業用途（例えば、電動工具、ゴルフカート、家庭用・介護用・産業用ロボットの分野）、大型産業用途（例えば、フォークリフト、エレベーター、湾港クレーンの分野）、交通システム分野（例えば、ハイブリッド車、電気自動車、バス、電車、電動アシスト自転車、電動二輪車などの分野）、電力系統用途（例えば、各種発電、ロードコンディショナー、スマートグリッド、一般家庭設置型蓄電システムなどの分野）、ＩｏＴ分野、ならびに、宇宙・深海用途（例えば、宇宙探査機、潜水調査船などの分野）などに利用することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１        正極
２        負極
３        セパレータ
１０      電極構成層
５０      円形切欠きの平面視形状
５１      周縁直線部
５５      部分的な切欠き
５５’    周縁直線部と円弧部とで包囲された局所領域
６０      外装体
６１      円弧部
７０      タブ
７０ａ    正極タブ
７０ｂ    負極タブ
７０ａ’  一体化タブ（正極）
７０ｂ’  一体化タブ（負極）
１００’  電極組立体
１００    二次電池
【図１】
2018173751.tif 000003
【図２】
2018173751.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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2018173751.tif 000014
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