(57)【要約】【課題】従来よりも放熱性を向上させることができる二次電池を提供する。【解決手段】二次電池１００は、電極とセパレータとを扁平捲回した扁平捲回群３０と、扁平捲回群３０を収納する電池缶１１とを有している。扁平捲回群３０におけるセパレータ３３，３４の捲回開始端部よりも扁平捲回群３０の内周に設けられた熱伝導性部材５０は、扁平捲回群３０から延出し、扁平捲回群３０の幅広面３０ａと電池缶１１との間に位置するように設けられている。【選択図】図５Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極とセパレータとを扁平捲回した扁平捲回群と、前記扁平捲回群を収納する電池缶とを有し、
前記扁平捲回群における前記セパレータの捲回開始端部よりも前記扁平捲回群の内周に設けられた熱伝導性部材は、前記扁平捲回群から延出し、前記扁平捲回群の幅広面と前記電池缶との間に位置するように設けられた二次電池。
【請求項２】
前記熱伝導性部材は、前記扁平捲回群の内部で前記電極の捲回始端部よりも内周に配置された吸熱部と、該吸熱部から延出して前記扁平捲回群の前記幅広面と前記電池缶の最大面積の広側壁との間に配置された放熱部と、を有し、
前記吸熱部は、前記電極の前記捲回始端部よりも内周に捲回された前記セパレータの間に配置され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】
前記扁平捲回群は、捲回軸方向の両端部に前記電極の接続部を有し、該接続部に接続された集電板を介して前記電池缶の外部に設けられた外部端子に接続され、
前記接続部は、前記扁平捲回群の捲回軸を中心として該捲回軸に直交する方向に二分割され、
前記熱伝導性部材は、二分割された前記接続部の間を通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】
前記熱伝導性部材は、金属によって構成され、
前記熱伝導性部材と前記扁平捲回群の前記接続部との間に絶縁部材が配置されていることを特徴とする請求項３に記載の二次電池。
【請求項５】
複数の前記熱伝導性部材を備えることを特徴とする請求項４に記載の二次電池。
【請求項６】
複数の前記熱伝導性部材の前記吸熱部は、前記扁平捲回群の内部で互いに対向して配置されていることを特徴とする請求項５に記載の二次電池。
【請求項７】
複数の前記熱伝導性部材の前記吸熱部は、互いに対向する面に絶縁層が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の二次電池。
【請求項８】
前記絶縁層は、前記熱伝導性部材に絶縁材料を塗布し、前記熱伝導性部材に絶縁フィルムを貼付若しくは捲回し、又は、前記熱伝導性部材の表面を酸化処理することによって設けられていることを特徴とする請求項７に記載の二次電池。
【請求項９】
前記絶縁層は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、エポキシ樹脂、ポリブチレンテレフタレートからなる群から選択される一以上の樹脂材料、又は、前記金属の酸化被膜によって構成されていることを特徴とする請求項８に記載の二次電池。
【請求項１０】
前記熱伝導性部材は、樹脂材料によって構成されていることを特徴とする請求項３に記載の二次電池。
【請求項１１】
前記樹脂材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、エポキシ樹脂、ポリブチレンテレフタレートからなる樹脂群から選択される一以上の樹脂材料、又は、前記樹脂群から選択される一以上の樹脂材料に、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、二酸化ケイ素からなるフィラー群から選択される一以上のフィラーを含む複合樹脂材料であることを特徴とする請求項１０に記載の二次電池。
【請求項１２】
前記放熱部は、前記捲回軸に直交する方向において前記扁平捲回群の両側に配置され、前記電池缶の一対の前記幅広面に対向していることを特徴とする請求項９又は請求項１１に記載の二次電池。
【請求項１３】
前記放熱部は、前記扁平捲回群の前記捲回軸方向の一端と他端からそれぞれ延出する第１放熱部及び第２放熱部を有し、
前記捲回軸に直交する方向において、前記第１放熱部は、前記扁平捲回群の一側に配置され、前記第２放熱部は、前記扁平捲回群の他側に配置されることを特徴とする請求項１２に記載の二次電池。
【請求項１４】
前記放熱部は、前記扁平捲回群の前記捲回軸方向の一端から延出し、前記扁平捲回群の周りに捲回されて前記扁平捲回群の両側に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の二次電池。
【請求項１５】
前記放熱部は、前記扁平捲回群の周りに複数周に亘って捲回されていることを特徴とする請求項１３又は請求項１４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。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車等の動力源として、リチウムイオン二次電池が使用されている。リチウムイオン二次電池は、他の二次電池よりもエネルギー密度が高く、高電圧での動作が可能であり、小型化が比較的容易である等の優れた特性を有するが、充放電時の電池反応や電池の内部抵抗によって発熱する。リチウムイオン二次電池は、高温になると電極材料同士の副反応によって劣化が進行するため、温度上昇を抑制する必要がある。
【０００３】
温度上昇を抑制する手段として、放熱器を有する電池が知られている（例えば、下記特許文献１を参照）。特許文献１に記載された電池は、電解質層及び該電解質層を挟持する一対の電極を備えた発電要素と、該発電要素を収容する容器と、該容器の外面に接して設けられた放熱器とを有する。この電池は、前記容器内において、前記容器の内面及び前記発電要素に接触した熱伝導部材を備え、前記発電要素と前記熱伝導部材との接触部、前記熱伝導部材と前記容器との接触部、及び、前記容器と前記放熱器の接触部が一直線上にあることを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−６９４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された電池において、熱伝導部材は、発電要素の両端部で電極の金属箔が束ねられた部分に、接触部を介して接触している。しかし、電池の充放電によって発電要素で発生した熱は、主に電極の金属箔を介して発電要素の両端部の接触部へ移動するため、発電要素における伝熱経路が長くなる。したがって、充放電に伴う発電要素の温度上昇を十分に抑制できず、電池の劣化が進行する虞がある。
【０００６】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、従来よりも放熱性を向上させることができ、劣化を抑制して長寿命化が可能な二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成すべく、本発明の二次電池は、電極とセパレータとを扁平捲回した扁平捲回群と、前記扁平捲回群を収納する電池缶とを有し、前記扁平捲回群における前記セパレータの捲回開始端部よりも前記扁平捲回群の内周に設けられた熱伝導性部材は、前記扁平捲回群から延出し、前記扁平捲回群の幅広面と前記電池缶との間に位置するように設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の二次電池によれば、扁平捲回群の内部の熱を、熱伝導性部材によって吸収し、熱伝導性部材によって電池缶へ放熱することで、従来よりも扁平捲回群の放熱性を向上させ、電極の劣化を抑制して長寿命化を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態１に係る二次電池の外観斜視図。
【図２】図１に示す二次電池の蓋組立体と捲回体の分解斜視図。
【図３】図２に示す捲回体の分解斜視図。
【図４Ａ】図２に示す捲回体と熱伝導性部材との組立手順を説明する斜視図。
【図４Ｂ】図２に示す捲回体と熱伝導性部材との組立手順を説明する斜視図。
【図５Ａ】図１に示す二次電池のV-V線に沿う断面図。
【図５Ｂ】図５Ａに示す二次電池の変形例を示す断面図。
【図６Ａ】本発明の実施形態２に係る二次電池の図４Ｂに相当する斜視図。
【図６Ｂ】本発明の実施形態２に係る二次電池の図５Ａに相当する断面図。
【図７Ａ】本発明の実施形態３に係る二次電池の図４Ｂに相当する斜視図。
【図７Ｂ】本発明の実施形態３に係る二次電池の図５Ａに相当する断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の二次電池の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明の理解を容易にするために、図面における各部の縮尺を適宜変更する場合がある。また、以下の説明における上下左右は、各部材の位置関係を説明する便宜的な方向であり、必ずしも鉛直方向や水平方向に対応するものではない。
【００１１】
［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係る二次電池１００の外観斜視図である。図２は、図１に示す二次電池１００の蓋組立体と捲回体３０の分解斜視図である。
【００１２】
本実施形態の二次電池１００は、主に、扁平角形の電池容器１０と、電池容器１０の外部に配置された一対の外部端子２０と、電池容器１０の内部に収容された扁平捲回群である捲回体３０と、外部端子２０と捲回体３０とを電気的に接続する一対の集電板４０とを備える。詳細については後述するが、本実施形態の二次電池１００は、捲回体３０の熱を電池容器１０に放熱する熱伝導性部材５０を備えることを特徴としている。
【００１３】
電池容器１０は、上部に開口部を有し、捲回体３０を収納する有底角筒状の電池缶１１と、電池缶１１の開口部を閉塞する電池蓋１２とを備えている。電池容器１０は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金によって製作することができ、電池缶１１は、これらの材料を、例えば深絞り加工することによって製作することができる。電池缶１１は、概ね長方形平板状の底壁１１ｂと、底壁１１ｂの長手方向に沿う一対の矩形の広側壁１１ａと、底壁１１ｂの短手方向に沿う一対の矩形の狭側壁１１ｃとを有している。
【００１４】
電池蓋１２は、平面形状が概ね長方形の平板状の部材であり、例えばレーザ溶接によって電池缶１１の開口部に全周に亘って接合されることで、電池缶１１の開口部を閉塞している。電池蓋１２は、長手方向の両端部に外部端子２０が設けられ、長手方向の中間部にガス排出弁１３及び注液口１４が設けられている。
【００１５】
ガス排出弁１３は、例えば、電池蓋１２をプレス加工して薄肉化し、又は薄膜状の部材を電池蓋１２に設けた開口にレーザ溶接等によって接合することによって形成されている。ガス排出弁１３は、電池容器１０の内圧が所定の圧力を超えて上昇したときに開裂して電池容器１０の内圧を低減する。注液口１４は、電池缶１１を電池蓋１２によって閉塞した電池容器１０内に非水電解液を注入するために設けられ、非水電解液の注入後に、例えばレーザ溶接によって注液栓１５を接合することによって封止される。
【００１６】
一対の外部端子２０の一方は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金によって製作された正極外部端子２０Ａであり、他方は、例えば銅又は銅合金によって製作された負極外部端子２０Ｂである。各外部端子２０は、電池容器１０の外部に配置された外部絶縁体２１と、電池容器１０の内部に配置された不図示の内部絶縁体及びガスケットとを介して、電池蓋１２に対して電気的に絶縁されている。各外部端子２０は、接続ボルト２２、端子板２３、及び接続部材２４を備えている。
【００１７】
端子板２３は、外部絶縁体２１を介して電池蓋１２の上面に配置された板状の部材であり、電池蓋１２の長手方向に延びて中央部にくびれが形成されている。端子板２３は、中央部のくびれを挟んで長手方向に並設された二つの貫通孔を有し、一方の貫通孔には下方から上方へ向けて接続ボルト２２が挿通され、他方の貫通孔には上方から下方へ向けて接続部材２４が挿通されている。
【００１８】
接続部材２４は、端子板２３及び電池蓋１２を貫通する柱状の部材であり、端子板２３の貫通孔から突出した上端部を端子板２３の上面で塑性変形させてかしめることによって、端子板２３に電気的に接続されている。接続ボルト２２は、例えば、複数の二次電池１００の外部端子２０間を接続する不図示のバスバーに設けられた貫通孔又は切り欠きに挿通させてナットを螺合することで、バスバーを外部端子２０に固定して電気的に接続することができる。
【００１９】
一対の集電板４０の一方は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金によって製作された正極集電板４０Ａであり、他方は、例えば銅又は銅合金によって製作された負極集電板４０Ｂである。各集電板４０は、電池容器１０の内部に配置された内部絶縁体及びガスケットを介して、電池蓋１２に対して電気的に絶縁されている。各集電板４０は、電池蓋１２に略平行に配置される基部４１と、捲回体３０を構成する電極に接続される一対の接続片４２と、を備えている。
【００２０】
集電板４０の基部４１は、電池蓋１２の長手方向を長手方向、電池蓋１２の短手方向を短手方向とする概ね長方形の平板状に形成され、外部端子２０の接続部材２４を挿通させる貫通孔を有している。集電板４０の接続片４２は、電池蓋１２の短辺側の基部４１の長手方向端部に設けられ、基部４１の短手方向の両側で下方へ曲折され、電池缶１１の広側壁１１ａに沿って電池缶１１の底壁１１ｂへ向けて垂下する一対の板状に形成されている。
【００２１】
集電板４０の一対の接続片４２の下方側の捲回体３０に接合される部分は、一対の接続片４２間の間隔が徐々に拡大するように、捲回体３０の捲回軸Ａ方向の外側が、捲回体３０の厚さ方向の外側へ向けて曲折されている。すなわち、集電板４０の一対の接続片４２の下方側の部分は、電池蓋１２の上面又は下面に垂直な方向から見て、電池蓋１２の長手方向の中央部側の間隔が狭く、電池蓋１２の長手方向の端部側の間隔が広い、電池蓋１２の長手方向の端部側に向けて開いたＶ字を成すように曲折されている。また、集電板４０の一対の接続片４２は、捲回体３０の捲回軸Ａに概ね対称に設けられている。
【００２２】
同極の外部端子２０と集電板４０とは、外部端子２０の接続部材２４によって電気的に接続されている。具体的には、電池蓋１２の貫通孔を貫通した外部端子２０の接続部材２４は、集電板４０の基部４１の貫通孔に挿通されて基部４１を貫通する。集電板４０の基部４１を貫通した外部端子２０の接続部材２４の下端は、集電板４０の基部４１の下面で塑性変形させてかしめられる。これにより、同極の外部端子２０と集電板４０とが、外部端子２０の接続部材２４によって電気的に接続される。
【００２３】
また、外部端子２０、集電板４０、外部絶縁体２１、ガスケット及び内部絶縁体は、外部端子２０の接続部材２４の上端と下端をかしめることによって電池蓋１２に一体的に固定され、電池蓋１２と共に蓋組立体を構成している。正極集電板４０Ａと負極集電板４０Ｂは、それぞれ、一対の接続片４２を介して、捲回体３０の捲回軸Ａ方向の一端に設けられた正極電極３１の接続部３１ｄと、他端に設けられた負極電極３２の接続部３２ｄに接合される。
【００２４】
図３は、図２に示す二次電池１００の捲回体３０の巻き終わり側の端部を展開した状態を示す分解斜視図である。捲回体３０は、帯状のセパレータ３３，３４を介在させて積層した帯状の正極電極３１及び負極電極３２を、捲回軸Ａに平行で扁平な軸芯の周りに捲回した扁平捲回群である。
【００２５】
セパレータ３３，３４は、正極電極３１と負極電極３２との間を絶縁すると共に、最外周に捲回された負極電極３２の外側にもセパレータ４４が捲回されている。セパレータ３３，３４は、例えば、ポリオレフィン系の樹脂材料によって製作することができ、具体的には、ポリプロピレン樹脂材料及びポリエチレン樹脂の少なくとも一方を含む多孔質の樹脂材料によって製作されている。
【００２６】
捲回体３０は、正極電極３１及び負極電極３２が平坦に積層された厚さ方向両側の一対の幅広面である平面部３０ａと、平面部３０ａの両側で正極電極３１及び負極電極３２が湾曲して積層された半円筒状の一対の湾曲部３０ｂを有している。捲回体３０は、捲回軸Ａが電池缶１１の底壁１１ｂ及び広側壁１１ａと平行になるように電池缶１１内に挿入され、一対の平面部３０ａが電池缶１１の一対の広側壁１１ａに対向して配置され、一対の湾曲部３０ｂが電池蓋１２及び電池缶１１の底壁１１ｂに対向して配置される。
【００２７】
正極電極３１は、正極集電体である正極箔３１ａと、正極箔３１ａの両面に正極活物質合剤を塗工することによって形成された正極合剤層３１ｂとを有している。正極電極３１の幅方向の一側は、正極合剤層３１ｂが形成されない未塗工部であり、正極箔３１ａが露出した箔露出部３１ｃとされている。正極電極３１は、箔露出部３１ｃが負極電極３２の箔露出部３２ｃと捲回軸Ａ方向の反対側に配置されて、軸芯の周りに捲回されている。
【００２８】
正極電極３１は、例えば、正極活物質に導電材、結着剤及び分散溶媒を添加して混練した正極活物質合剤を、幅方向の一側を除いて正極箔３１ａの両面に塗布し、乾燥、プレス、裁断することによって製作することができる。正極箔３１ａとしては、例えば、厚さ約２０μｍのアルミニウム箔を用いることができる。正極箔３１ａの厚みを含まない正極合剤層３１ｂの厚さは、例えば、約９０μｍである。
【００２９】
正極活物質合剤の材料としては、例えば、正極活物質として１００重量部のマンガン酸リチウム（化学式ＬｉＭｎ２Ｏ４）を、導電材として１０重量部の鱗片状黒鉛を、結着剤として１０重量部のポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦという。）を、分散溶媒としてＮ−メチルピロリドン（以下、ＮＭＰという。）を、それぞれ用いることができる。正極活物質は、前記したマンガン酸リチウムに限定されず、例えば、スピネル結晶構造を有する他のマンガン酸リチウム、一部を金属元素で置換又はドープしたリチウムマンガン複合酸化物を用いてもよい。また、正極活物質として、層状結晶構造を有するコバルト酸リチウムやチタン酸リチウム、及びこれらの一部を金属元素で置換又はドープしたリチウム−金属複合酸化物を用いてもよい。
【００３０】
負極電極３２は、負極集電体である負極箔３２ａと、負極箔３２ａの両面に負極活物質合剤を塗工することによって形成された負極合剤層３２ｂとを有している。負極電極３２の幅方向の一側は、負極合剤層３２ｂが形成されない未塗工部であり、負極箔３２ａが露出した箔露出部３２ｃとされている。負極電極３２は、箔露出部３２ｃが正極電極３１の箔露出部３１ｃと捲回軸Ａ方向の反対側に配置されて、軸芯の周りに捲回されている。
【００３１】
負極電極３２は、例えば、負極活物質に結着剤及び分散溶媒を添加して混練した負極活物質合剤を、幅方向の一側を除く負極箔３２ａの両面に塗布し、乾燥、プレス、裁断することによって製作することができる。負極箔３２ａとしては、例えば、厚さ約１０μｍの銅箔を用いることができる。負極箔３２ａの厚みを含まない負極合剤層３２ｂの厚さは、例えば、約７０μｍである。
【００３２】
負極活物質合剤の材料としては、例えば、負極活物質として１００重量部の非晶質炭素粉末を、結着剤として１０重量部のＰＶＤＦを、分散溶媒としてＮＭＰをそれぞれ用いることができる。負極活物質は、前記した非晶質炭素に限定されず、リチウムイオンを挿入、脱離可能な天然黒鉛や、人造の各種黒鉛材、コークスなどの炭素質材料やＳｉやＳｎなどの化合物（例えば、ＳｉＯ、ＴｉＳｉ２等）、又はそれらの複合材料を用いてもよい。負極活物質の粒子形状についても特に限定されず、鱗片状、球状、繊維状又は塊状等の粒子形状を適宜選択することができる。
【００３３】
なお、前記した正極合剤層３１ｂ及び負極合剤層３２ｂに用いる結着材は、ＰＶＤＦに限定されない。前記した結着材として、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ブチルゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、各種ラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ化クロロプレン、アクリル系樹脂などの重合体及びこれらの混合体などを用いてもよい。
【００３４】
捲回体３０の捲回軸Ａ方向において、負極電極３２の負極合剤層３２ｂの幅は、正極電極３１の正極合剤層３１ｂの幅よりも広くなっている。また、捲回体３０の最内周と最外周には負極電極３２が捲回されている。これにより、正極合剤層３１ｂは、捲回体３０の最内周から最外周まで負極合剤層３２ｂの間に挟まれている。
【００３５】
捲回体３０は、捲回軸Ａ方向の両端部に、集電板４０を接合するための電極の接続部３１ｄ，３２ｄが設けられている。より詳細には、捲回体３０の捲回軸Ａ方向の一方の端部に、正極電極３１の箔露出部３１ｃが捲回されて積層された正極電極３１の接続部３１ｄが設けられ、捲回軸Ａ方向の他方の端部に負極電極３２の箔露出部３２ｃが捲回されて積層された負極電極３２の接続部３２ｄが設けられている。捲回体３０の接続部３１ｄ，３２ｄは、それぞれ、捲回軸Ａを中心として、捲回軸Ａに直交する厚さ方向に二分割されて束ねられる。
【００３６】
各集電板４０は、捲回体３０の接続部３１ｄ，３２ｄに接合される一対の接続片４２を有している。各集電板４０の一対の接続片４２は、超音波圧接によって、それぞれ捲回体３０の厚さ方向において二分割された接続部３１ｄ，３２ｄに接合される。これにより、捲回体３０は、接続部３１ｄ，３２ｄに接続された集電板４０を介して電池容器１０の外部に設けられた外部端子２０に接続される。より具体的には、捲回体３０は、正極電極３１が正極集電板４０Ａを介して正極外部端子２０Ａに電気的に接続され、負極電極３２が負極集電板４０Ｂを介して負極外部端子２０Ｂに電気的に接続され、集電板４０を介して蓋組立体に固定される。
【００３７】
なお、捲回体３０の捲回軸Ａ方向において、セパレータ３３，３４の幅は負極合剤層３２ｂの幅よりも広いが、正極電極３１及び負極電極３２の箔露出部３１ｃ，３２ｃは、それぞれセパレータ３３，３４の幅方向端部よりも幅方向外側に突出している。したがって、セパレータ３３，３４は、正極電極３１及び負極電極３２の接続部３１ｄ，３２ｄを集電板４０の接続片４２に超音波圧接する際の支障にはならない。本実施形態の二次電池１００では、集電板４０の接続片４２を捲回体３０の接続部３１ｄ，３２ｄに接合する前又は接合した後に、熱伝導性部材５０が捲回体３０の内部に挿入される。
【００３８】
図４Ａ及び図４Ｂは、図２に示す捲回体３０と熱伝導性部材５０との組立手順を説明する斜視図である。図５Ａは、図１に示す二次電池１００のV-V線に沿う断面図である。
【００３９】
本実施形態の二次電池１００において、熱伝導性部材５０は、捲回体３０におけるセパレータ３３，３４の捲回開始端部よりも内周に設けられ、捲回体３０から延出し、捲回体３０の幅広面である平面部３０ａと電池缶１１の広側壁１１ａとの間に位置するように設けられる。熱伝導性部材５０は、薄い板状又はシート状の部材であり、捲回体３０の内部の熱を電池容器１０に放熱するのに適した材料によって製作されている。熱伝導性部材５０は、捲回体３０の捲回軸Ａ方向の両端で、捲回軸Ａを中心として捲回軸Ａに垂直な方向に二分割された接続部３１ｄ，３２ｄの間を通る。すなわち、熱伝導性部材５０は、扁平な捲回体３０の捲回軸Ａ方向の一端で厚さ方向に二分割された正極電極３１の接続部３１ｄと、捲回軸Ａ方向の他端で厚さ方向に二分割された負極電極の接続部３２ｄの間を通るように配置されている。
【００４０】
本実施形態の二次電池１００において、熱伝導性部材５０は、吸熱部５１と放熱部５２とを有している。吸熱部５１は、捲回体３０の内部で負極電極３２の捲回始端部よりも内周に配置されている。放熱部５２は、吸熱部５１から延出して捲回体３０の平面部３０ａと電池缶１１の広側壁１１ａとの間に配置されている。なお、電池缶１１の広側壁１１ａは、電池容器１０における最大面積の側壁である。
【００４１】
本実施形態の二次電池１００は、複数の熱伝導性部材５０、より具体的には、一対の熱伝導性部材５０を備えている。一対の熱伝導性部材５０のうち、一方の熱伝導性部材５０の吸熱部５１は、捲回体３０の捲回軸Ａ方向の一方の端部から挿入され、他方の熱伝導性部材５０の吸熱部５１は、捲回体３０の捲回軸Ａ方向の他方の端部から挿入されている。これにより、一対の熱伝導性部材５０の吸熱部５１は、捲回体３０の内部で互いに対向して配置されている。
【００４２】
また、一対の熱伝導性部材５０のうち、一方の熱伝導性部材５０の放熱部５２は、捲回体３０の捲回軸Ａ方向の一方の端部から延出し、他方の熱伝導性部材５０の放熱部５２は、捲回体３０の捲回軸Ａ方向の他方の端部から延出している。これにより、一対の熱伝導性部材５０の放熱部５２は、捲回体３０の平面部３０ａを覆い、電池缶１１の一対の広側壁１１ａに対向している。
【００４３】
一対の熱伝導性部材５０の放熱部５２は、捲回体３０の捲回軸Ａに直交する方向、すなわち扁平な捲回体３０の厚さ方向において、捲回体３０の両側に配置され、電池容器１０の一対の広側壁１１ａに対向している。すなわち、放熱部５２は、捲回体３０の両側の平面部３０ａを覆うように、電池缶１１の広側壁１１ａと捲回体３０の平面部３０ａとの間に折り込まれて配置されている。
【００４４】
より詳細には、捲回体３０の捲回軸Ａ方向の一端から延出する一方の熱伝導性部材５０の放熱部５２を第１放熱部５２ａとし、捲回体３０の捲回軸Ａ方向の他端から延出する他方の熱伝導性部材５０の放熱部５２を第２放熱部５２ｂとする。この場合、捲回軸Ａに直交する捲回体３０の厚さ方向において、第１放熱部５２ａは、捲回体３０の一側に配置され、第２放熱部５２ｂは、捲回体３０の他側に配置されている。
【００４５】
なお、熱伝導性部材５０は、必ずしも複数に分割されている必要はなく、単一の部材であってもよい。この場合、熱伝導性部材５０は、捲回体３０の内部に配置された吸熱部５１の捲回軸Ａ方向の一端と他端にそれぞれ放熱部５２を有する構成となる。すなわち、熱伝導性部材５０は、一つの吸熱部５１における捲回体３０の捲回軸Ａ方向の一端と他端からそれぞれ延出する放熱部５２として、第１放熱部５２ａと第２放熱部５２ｂとを有することになる。この場合にも、捲回軸Ａに直交する捲回体３０の厚さ方向において、第１放熱部５２ａは、捲回体３０の一側に配置され、第２放熱部５２ｂは、捲回体３０の他側に配置される。
【００４６】
また、本実施形態の二次電池１００では、一対の放熱部５２は、それぞれ、電池缶１１の一つの広側壁１１ａ及び一つの狭側壁１１ｃに対向し、捲回体３０の周りに概ね半周程度ずつ配置されている。なお、熱伝導性部材５０の放熱部５２は、捲回体３０の周りに複数周に亘って捲回されていてもよい。
【００４７】
捲回体３０は、例えば、捲回時に、巻き芯に沿って吸熱部５１を配置し、その周りにセパレータ３３，３４を介在させた正極電極３１及び負極電極３２を捲回することによって製作することができる。これにより、熱伝導性部材５０をセパレータ３３，３４の捲回開始端部よりも内周に配置することができる。また、熱伝導性部材５０の吸熱部５１を捲回体３０の内部で正極電極３１及び負極電極３２の捲回始端部よりも内周に配置することができる。
【００４８】
この場合、巻き芯の周りにセパレータ３３，３４を一周以上捲回し、セパレータ３３，３４の間に熱伝導性部材５０を配置してもよい。これにより、熱伝導性部材５０の吸熱部５１を、正極電極３１及び負極電極３２の捲回始端部よりも内周に捲回されたセパレータ３３，３４の間に配置することができる。なお、図５Ａに示す例では、熱伝導性部材５０の吸熱部５１が、捲回体３０の最内周に捲回されたセパレータ３３の間に配置された状態を示している。
【００４９】
また、熱伝導性部材５０と正極電極３１及び負極電極３２との間の絶縁性を確保することを条件として、熱伝導性部材５０を巻き芯として用い、熱伝導性部材５０の周りにセパレータ３３，３４を介在させた正極電極３１及び負極電極３２を捲回してもよい。この場合、熱伝導性部材５０は、その周りにセパレータ３３，３４の少なくとも一方を１周以上捲回することが好ましいが、必ずしもセパレータ３３，３４の間に配置する必要はない。
【００５０】
また、熱伝導性部材５０は、例えば、セパレータ３３，３４を介在させた正極電極３１及び負極電極３２を巻き芯の周りに捲回し、捲回体３０を扁平形状にプレスする前に、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、筒状の巻き芯の内側の空間又は巻き芯を抜き取った捲回体３０の中心部の筒状の空間に挿入するようにしてもよい。この場合にも、熱伝導性部材５０は、その周りにセパレータ３３，３４の少なくとも一方を１周以上捲回することが好ましいが、正極電極３１及び負極電極３２に対する絶縁性が確保されていれば、必ずしもセパレータ３３，３４の間に配置する必要はない。
【００５１】
熱伝導性部材５０の材料としては、例えば、金属を用いることができ、例えば、アルミニウム、銅、ステンレス、ニッケル等、熱伝導性部材５０の周辺の部材との反応で腐食しない材料を用いることができる。すなわち、熱伝導性部材５０は、金属によって構成することができる。熱伝導性部材５０が金属である場合には、熱伝導性部材５０と捲回体３０の接続部３１ｄ，３２ｄとの間に絶縁部材を配置することができる。絶縁部材として、例えば、熱伝導性部材５０の表面に絶縁層６０を形成することができる。
【００５２】
絶縁層６０は、少なくとも、熱伝導性部材５０が捲回体３０の正極電極３１及び負極電極３２の接続部３１ｄ，３２ｄ並びに集電板４０の接続片４２に対向する領域に形成されていればよい。熱伝導性部材５０のその他の領域は、例えば、セパレータ３３，３４並びに絶縁保護フィルム６１及び絶縁ケース６２等によって、捲回体３０及び電池容器１０に対して電気的に絶縁してもよい。
【００５３】
本実施形態の二次電池１００では、熱伝導性部材５０の片面全体に絶縁層６０が形成されている。また、一対の熱伝導性部材５０の吸熱部５１は、互いに対向する面に絶縁層６０が設けられている。なお、二次電池１００は、一対の熱伝導性部材５０の吸熱部５１の互いに対向する面に絶縁層６０が設けられた構成に限定されるものではない。
【００５４】
図５Ｂは、二次電池１００の変形例を示す図５Ａに相当する断面図である。図５Ｂに示す二次電池１００の変形例では、一対の熱伝導性部材５０の吸熱部５１は、互いに対向する面に絶縁層６０が設けられておらず、互いに対向する面とは反対側の面に、それぞれ絶縁層６０が設けられている。
【００５５】
絶縁層６０は、例えば、熱伝導性部材５０に絶縁材料を塗布し、熱伝導性部材５０に絶縁フィルムを貼付若しくは捲回し、又は、熱伝導性部材５０の表面を酸化処理することによって設けられている。すなわち、絶縁層６０は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、エポキシ樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニリデンからなる群から選択される一以上の樹脂材料、又は、熱伝導性部材５０を構成する上記の金属の酸化被膜によって構成することができる。
【００５６】
絶縁層６０を熱伝導性部材５０に塗布する場合には、前記した樹脂材料の前駆体を熱伝導性部材５０に塗布して重合反応させることで絶縁層６０を形成することができる。また、前記した樹脂材料を溶剤に溶解させて熱伝導性部材５０に塗布し、乾燥させることで絶縁層６０を形成することができる。絶縁層６０を熱伝導性部材５０に貼付する場合の接着剤は、電解液に溶解しないものであれば、特に限定されない。熱伝導性部材５０を構成する上記の金属の酸化被膜によって絶縁層６０を形成する場合に、酸化被膜を形成する処理は、薬品との反応でもよいし、電解酸化による処理でもよい。酸化被膜の厚さは、熱伝導性部材５０の絶縁性を確保することができる厚さであれば、特に限定されない。
【００５７】
また、熱伝導性部材５０は、樹脂材料によって構成されていてもよい。この場合、絶縁層６０を省略することができる。樹脂材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、エポキシ、ポリブチレンテレフタレートからなる樹脂群から選択される一以上の樹脂材料であってもよい。また、樹脂材料は、前記樹脂群から選択される一以上の樹脂材料に、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、二酸化ケイ素からなるフィラー群から選択される一以上のフィラーを含む複合樹脂材料であってもよい。フィラーは、電解液に含まれる有機溶媒およびリチウム塩と副反応を起こして溶解しないものが望ましい。
【００５８】
熱伝導性部材５０の厚さは、捲回体３０の内部の熱を効果的に電池容器１０に放熱する観点から、正極箔３１ａ及び負極箔３２ａの厚さよりも厚いことが好ましい。また、熱伝導性部材５０の厚さは、捲回体３０の周囲に巻き付けることができ、電池容器１０内での占有スペースを最小限にする観点から、必要以上に厚くしないことが好ましい。具体的には、熱伝導性部材５０の厚さは、例えば、５０μｍ以上かつ５００μｍ以下にすることができる。
【００５９】
熱伝導性部材５０の吸熱部５１の幅、すなわち、電池缶１１の底壁１１ｂに垂直な方向の吸熱部５１の寸法は、吸熱部５１を捲回体３０の正極電極３１及び負極電極３２の捲回始端部、すなわち、捲回体３０の捲回方向における正極電極３１及び負極電極３２の始端部よりも内周に配置することができる寸法であれば、特に限定されない。捲回体３０の内部から電池容器１０への放熱性をより向上させる観点から、吸熱部５１の幅は、可能な限り広いことが好ましい。
【００６０】
熱伝導性部材５０の吸熱部５１の長さ、すなわち、捲回体３０の捲回軸Ａ方向に沿う吸熱部５１の寸法は、捲回体３０の内部で発生した熱を吸収することができる寸法であれば特に限定されない。捲回体３０の内部から電池容器１０への放熱性をより向上させる観点から、吸熱部５１の長さは、捲回体３０の捲回軸Ａ方向の一端から他端までの全体に亘って吸熱部５１を配置可能な長さであることが好ましい。
【００６１】
熱伝導性部材５０の放熱部５２の幅、すなわち、電池缶１１の底壁１１ｂに垂直な方向の放熱部５２の寸法は、放熱部５２を電池缶１１の広側壁１１ａに対向して配置することができる寸法であれば特に限定されない。捲回体３０の内部から電池容器１０への放熱性をより向上させる観点から、放熱部５２の幅は、可能な限り広いことが好ましい。放熱部５２の幅は、電池缶１１の広側壁１１ａに隣接する部分において、吸熱部５１の幅よりも拡大されてもよい。また、放熱部５２の下端は、電池缶１１の底壁１１ｂに沿って延出させてもよく、放熱部５２の上端は、電池蓋１２に沿って延出させてもよい。
【００６２】
熱伝導性部材５０の放熱部５２の長さ、すなわち、放熱部５２の幅方向に直交する方向の寸法は、捲回体３０の内部の吸熱部５１から放熱部５２を延出させて電池容器１０における最大面積の広側壁１１ａに隣接して配置することができる寸法であれば、特に限定されない。捲回体３０の内部から電池容器１０への放熱性をより向上させる観点から、放熱部５２の長さは、電池缶１１の狭側壁１１ｃに隣接して配置することができる長さを有することが好ましい。
【００６３】
放熱部５２と電池缶１１の広側壁１１ａとが対向して隣接する面積は、例えば、広側壁１１ａの面積の５０％以上、６０％以上、７０％以上、８０％以上、又は、９０％以上に設定することができる。また、放熱部５２は、捲回体３０の平面部３０ａと対向する領域のみに配置してもよい。同様に、放熱部５２と電池缶１１の狭側壁１１ｃとが対向して隣接する面積は、例えば、狭側壁１１ｃの面積の５０％以上、６０％以上、７０％以上、８０％以上、又は、９０％以上に設定することができる。また、放熱部５２と電池缶１１の底壁１１ｂとが対向して隣接する面積は、例えば、底壁１１ｂの面積の５０％以上、６０％以上、７０％以上、８０％以上、又は、９０％以上に設定することができる。
【００６４】
捲回体３０の内部に熱伝導性部材５０の吸熱部５１を配置し、捲回体３０に接続部３１ｄ，３２ｄを集電板４０に接合し、熱伝導性部材５０の放熱部５２によって捲回体３０の平面部３０ａを覆うことで、蓋組立体が構成される。蓋組立体を構成する捲回体３０は、捲回軸Ａ方向の両端部を除いて、図２に示す絶縁保護フィルム６１によって覆われる。また、捲回体３０の捲回軸Ａ方向の両端部及び一対の集電板４０は、一対の絶縁ケース６２によって覆われる。絶縁保護フィルム６１及び絶縁ケース６２は、ポリプロピレン等の絶縁性を有する樹脂材料によって製作され、捲回体３０、集電板４０及び熱伝導性部材５０を電池缶１１に対して絶縁する。なお、絶縁保護フィルム６１及び絶縁ケース６２は、一体に設けられていてもよい。また、電池缶１１に対向する熱伝導性部材５０の表面に絶縁層６０を形成する場合には、絶縁保護フィルム６１を省略してもよい。
【００６５】
蓋組立体は、捲回体３０を電池缶１１の開口部から挿入し、電池蓋１２によって電池缶１１の開口部を閉塞した状態で、例えばレーザ溶接によって電池蓋１２を電池缶１１の開口部の全周に亘って接合することで、電池缶１１に接合される。その後、電池蓋１２の注液口１４を介して電池容器１０内に非水電解液を注入し、例えばレーザ溶接によって注液口１４に注液栓１５を接合して電池容器１０を密閉する。電池容器１０に注入する非水電解液としては、例えば、エチレンカーボネート等の炭酸エステル系の有機溶媒に６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）等のリチウム塩が溶解された非水電解液を用いることができる。
【００６６】
以上の構成により、二次電池１００は、供給された外部発電電力を外部端子２０及び集電板４０を介して捲回体３０に蓄積して充電され、捲回体３０に蓄積された電力を集電板４０及び外部端子２０を介して外部機器に供給することができる。
【００６７】
以下、本実施形態の二次電池１００の作用について説明する。
【００６８】
リチウムイオン二次電池である本実施形態の二次電池１００は、例えば、電気自動車やハイブリッド電気自動車等の動力源として使用される際には、複数の二次電池１００が組み合わされた組電池又は電池モジュールとして車載される。組電池又は電池モジュールでは、一般に、セルホルダによって複数の扁平な二次電池１００を厚さ方向に間隔を開けて保持し、個々の二次電池１００の電池缶１１の広側壁１１ａに隣接する冷媒流路を形成する。
【００６９】
そして、二次電池１００の電池缶１１の広側壁１１ａに隣接する冷媒流路に、例えば冷却空気等の冷媒を流通させることで電池容器１０を冷却し、充放電に伴う二次電池１００の温度上昇を抑制する。また、二次電池１００の電池缶１１の底壁１１ｂ又は狭側壁１１ｃを、冷媒循環式の冷却器によって冷却することで、二次電池１００の電池容器１０を冷却し、充放電に伴う温度上昇を抑制してもよい。
【００７０】
二次電池１００の内部の発熱の要因としては、捲回体３０の電池反応による発熱及び集電板４０等の端子部材の電気抵抗によって発生するジュール熱が挙げられる。二次電池１００の内部の捲回体３０では、正極箔３１ａ及び負極箔３２ａの両面に正極合剤層３１ｂ及び負極合剤層３２ｂが形成された正極電極３１及び負極電極３２が、セパレータ３３，３４を介在させて捲回されている。そのため、捲回体３０の熱伝導は、正極箔３１ａ及び負極箔３２ａの延在方向である捲回軸Ａに沿う方向において比較的大きく、正極電極３１、負極電極３２及びセパレータ３３，３４の積層方向である捲回軸Ａに垂直な方向において比較的小さい。
【００７１】
すなわち、捲回体３０の捲回軸Ａに沿う方向では、主に、熱伝導率が比較的高い正極箔３１ａ及び負極箔３２ａを介して熱伝導が行われる。これに対し、捲回体３０の捲回軸Ａに垂直な方向では、正極箔３１ａ及び負極箔３２ａの間に配置された熱伝導率が比較的低い正極合剤層３１ｂ、負極合剤層３２ｂ及び電解液を含浸したセパレータ３３，３４を介して熱伝導が行われる。したがって、捲回体３０の熱伝導は、捲回軸Ａに沿う正極電極３１及び負極電極３２の面方向よりも、捲回軸Ａに垂直な正極電極３１及び負極電極３２の積層方向において小さくなる。
【００７２】
前記特許文献１に記載された従来の電池では、発電要素の両端部に設けられた接触部に熱伝導部材が接触している。通常、発電要素の両端部には、発電要素の正極層及び負極層をそれぞれ正極端子及び負極端子に接続する正極集電体及び負極集電体が接続される。正極集電体及び負極集電体は、電池の充放電によって電流が流れると発熱して高温になる場合がある。正極集電体及び負極集電体が高温になると、発電要素の両端部の接触部が高温になり、接触部に接触する熱伝導部材を介した発電要素の放熱が妨げられる虞がある。また、前記従来の電池の発電要素が捲回式である場合には、捲回軸方向に垂直な正極層及び負極層の積層方向における熱伝導が小さいため、発電要素の内部の放熱が妨げられる。したがって、前記従来の電池は、充放電に伴う発電要素の温度上昇を十分に抑制できず、電極材料同士の副反応によって電池の劣化が進行する虞があり、長寿命化に課題がある。
【００７３】
これに対し、本実施形態の二次電池１００は、正極電極３１及び負極電極３２とセパレータ３３，３４とを扁平捲回した扁平捲回群である捲回体３０と、捲回体３０を収納する電池缶１１とを有している。そして、捲回体３０におけるセパレータ３３，３４の捲回開始端部よりも捲回体３０の内周に設けられた熱伝導性部材５０は、捲回体３０から延出し、捲回体３０の幅広面である平面部３０ａと電池缶１１との間に位置するように設けられている。
【００７４】
これにより、捲回体３０の内部の熱を、熱伝導性部材５０によって吸収し、熱伝導性部材５０によって電池缶１１へ放熱することで、従来よりも捲回体３０の放熱性を向上させ、正極電極３１及び負極電極３２の劣化を抑制して二次電池１００の長寿命化を可能にすることができる。
【００７５】
より詳細には、本実施形態の角形二次電池１００は、セパレータ３３，３４を介在させて正極電極３１及び負極電極３２を捲回した扁平な捲回体３０と、該捲回体３０を収容する扁平角形の電池容器１０と、捲回体３０の熱を電池容器１０に放熱する熱伝導性部材５０とを備えている。そして、熱伝導性部材５０は、捲回体３０の内部で正極電極３１及び負極電極３２の捲回始端部よりも内周に配置された吸熱部５１と、該吸熱部５１から延出して捲回体３０の平面部３０ａと電池容器１０における最大面積の広側壁１１ａとの間に配置された放熱部５２とを有している。
【００７６】
これにより、熱伝導性部材５０の吸熱部５１によって、正極電極３１、負極電極３２及びセパレータ３３，３４の積層方向における熱伝導が小さく、比較的高温になりやすい捲回体３０の内部の熱を吸収することができる。また、熱伝導性部材５０は、吸熱部５１によって吸収した捲回体３０の内部の熱を、放熱部５２によって電池容器１０を構成する電池缶１１の最大面積の広側壁１１ａに放熱することができる。
【００７７】
すなわち、熱伝導性部材５０によって、二次電池１００の正極電極３１、負極電極３２、及び集電板４０を流れる電流の影響を受けず、捲回体３０の内部の熱を電池容器１０に直接的に放熱する新たな熱伝導経路を形成することができる。さらに、熱伝導性部材５０の放熱部５２から電池缶１１の広側壁１１ａへ移動した熱は、広側壁１１ａに隣接する冷媒流路を流れる冷却空気等の冷媒に移動し、二次電池１００の温度上昇が抑制される。
【００７８】
また、電池缶１１の広側壁１１ａに隣接して配置された熱伝導性部材５０の放熱部５２は、捲回体３０の平面部３０ａのセパレータ３４と、電池缶１１の広側壁１１ａの内側に配置された絶縁保護フィルム６１との間に配置されている。また、電池缶１１の広側壁１１ａの外側には、通常、個々の二次電池１００を保持するセルホルダの一部が当接し、電池缶１１の広側壁１１ａの膨張が規制されている。
【００７９】
そのため、二次電池１００の充放電によって捲回体３０が膨張すると、熱伝導性部材５０の放熱部５２は、捲回体３０の平面部３０ａの膨張によって絶縁保護フィルム６１を介して電池缶１１の広側壁１１ａに押し付けられる。これにより、熱伝導性部材５０の放熱部５２から電池容器１０への熱伝導を向上させ、捲回体３０から電池容器１０への放熱性をより向上させることができる。また、熱伝導性部材５０の材質や絶縁層６０の形成によって絶縁保護フィルム６１を省略可能な場合には、放熱部５２を電池缶１１の広側壁１１ａに直接押し付けることで、捲回体３０から電池容器１０への放熱性をより向上させることができる。
【００８０】
したがって、本実施形態の二次電池１００によれば、従来よりも捲回体３０の放熱性を向上させ、捲回体３０の内周側と外周側との温度差を低減し、正極電極３１及び負極電極３２の劣化を抑制し、長寿命化を可能にすることができる。
【００８１】
さらに、電池缶１１の広側壁１１ａに隣接する放熱部５２の下端を電池缶１１の底壁１１ｂに沿って延出させ、又は、放熱部５２の上端を電池蓋１２に沿って延出させ、又は、放熱部５２を電池缶１１の狭側壁１１ｃに隣接して配置することで、捲回体３０から電池容器１０への放熱性をより向上させることができる。
【００８２】
また、本実施形態の二次電池１００において、熱伝導性部材５０の吸熱部５１は、正極電極３１及び負極電極３２の捲回始端部よりも内周に捲回されたセパレータ３３の間に配置されている。これにより、セパレータ３３によって熱伝導性部材５０の吸熱部５１を正極電極３１及び負極電極３２に対して電気的に絶縁することができる。また、セパレータ３３によって捲回体３０の内周部に熱伝導性部材５０の吸熱部５１を保持することができる。
【００８３】
また、本実施形態の二次電池１００において、捲回体３０は、捲回軸Ａ方向の一端と他端に正極電極３１の接続部３１ｄと負極電極３２の接続部３２ｄを有し、該接続部３１ｄ，３２ｄに接続された集電板４０を介して電池容器１０の外部に設けられた外部端子２０に接続されている。そして、接続部３１ｄ，３２ｄは、捲回体３０の捲回軸Ａを中心として該捲回軸Ａに直交する厚さ方向に二分割されている。これにより、集電板４０の一対の接続片４２をそれぞれ二分割された接続部３１ｄ，３２ｄに接続することができ、集電板４０の接続片４２を流れる電流を小さくして集電板４０の温度上昇を抑制することができる。したがって、捲回体３０の熱を接続部３１ｄ，３２ｄを介して集電板４０の接続片４２に放熱することが可能になる。
【００８４】
また、熱伝導性部材５０は、捲回体３０の二分割された接続部３１ｄ，３２ｄの間を通っている。これにより、熱伝導性部材５０を、捲回体３０の接続部３１ｄ，３２ｄに遮られることなく、捲回体３０の捲回軸Ａ方向の端部から捲回体３０の内部に挿入することができる。また、捲回体３０の内部に配置した熱伝導性部材５０を、捲回体３０の接続部３１ｄ，３２ｄに遮られることなく、捲回体３０の捲回軸Ａ方向の端部から電池缶１１の広側壁１１ａまで延出させることが可能になる。
【００８５】
また、本実施形態の二次電池１００において、熱伝導性部材５０は、金属によって構成され、熱伝導性部材５０と捲回体３０の接続部３１ｄ，３２ｄとの間に絶縁部材としての絶縁層６０が配置されている。これにより、電池容器１０に対向する熱伝導性部材５０の表面を露出させ、比較的高い熱伝導率を有する金属製の熱伝導性部材５０によって、捲回体３０から電池容器１０への放熱性をより向上させることができる。また、絶縁部材である絶縁層６０によって、熱伝導性部材５０を捲回体３０の接続部３１ｄ，３２ｄ及び集電板４０に対して電気的に絶縁することができる。
【００８６】
また、本実施形態の二次電池１００は、複数の熱伝導性部材５０を備えている。これにより、例えば、熱伝導性部材５０を、捲回体３０の捲回後に、捲回体３０の内部に挿入するのを容易にすることができる。また、複数の熱伝導性部材５０の吸熱部５１は、捲回体３０の内部で互いに対向して配置されている。これにより、単一の熱伝導性部材５０の単一の吸熱部５１のみが捲回体３０の内部に配置されている場合と比較して、複数の吸熱部５１によって捲回体３０の内部の熱をより多く吸収し、捲回体３０から電池容器１０への放熱性をより向上させることができる。
【００８７】
また、本実施形態の二次電池１００において、複数の熱伝導性部材５０の吸熱部５１は、互いに対向する面に絶縁層６０が設けられている。これにより、個々の熱伝導性部材５０を互いに絶縁することができ、正極電極３１と負極電極３２との短絡をより確実に防止することができる。
【００８８】
また、本実施形態の二次電池１００において、絶縁層６０は、熱伝導性部材５０に絶縁材料を塗布し、熱伝導性部材５０に絶縁フィルムを貼付若しくは捲回し、又は、熱伝導性部材５０の表面を酸化処理することによって設けられている。これにより、熱伝導性部材５０に絶縁層６０を容易に形成することができる。また、絶縁層６０は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、エポキシ樹脂、ポリブチレンテレフタレートからなる群から選択される一以上の樹脂材料、又は、熱伝導性部材５０を構成する金属の酸化被膜によって構成されている。これにより、捲回体３０、集電板４０及び電池容器１０に対する熱伝導性部材５０の絶縁性を確保することができる。
【００８９】
また、本実施形態の二次電池１００において、熱伝導性部材５０が樹脂材料によって構成されている場合には、熱伝導性部材５０単体で絶縁性を確保し、絶縁層６０の形成を省略することができる。熱伝導性部材５０を構成する樹脂材料として、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、エポキシ樹脂、ポリブチレンテレフタレートからなる樹脂群から選択される一以上の樹脂材料を用いることで、絶縁性を確保することができる。さらに、熱伝導性部材５０を構成する樹脂材料として、前記樹脂群から選択される一以上の樹脂材料に、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、二酸化ケイ素からなるフィラー群から選択される一以上のフィラーを含む複合樹脂材料を用いることで、熱伝導性部材５０の熱伝導率を向上させることができる。
【００９０】
また、本実施形態の二次電池１００において、熱伝導性部材５０の放熱部５２は、捲回体３０の捲回軸Ａに直交する方向、より具体的には、扁平な捲回体３０の厚さ方向において捲回体３０の両側に配置され、電池容器１０の一対の広側壁１１ａに対向している。
これにより、熱伝導性部材５０の放熱部５２が捲回体３０の厚さ方向の片側に配置されて電池容器１０の一対の広側壁１１ａの一方のみに対向している場合と比較して、捲回体３０から電池容器１０への放熱性をより向上させることができる。
【００９１】
また、本実施形態の二次電池１００において、放熱部５２は、捲回体３０の捲回軸方向の一端と他端からそれぞれ延出する第１放熱部５２ａ及び第２放熱部５２ｂを有している。そして、捲回体３０の捲回軸Ａに直交する方向、より具体的には、扁平な捲回体３０の厚さ方向において、第１放熱部５２ａは、捲回体３０の一側に配置され、第２放熱部５２ｂは、捲回体３０の他側に配置されている。これにより、熱伝導性部材５０の放熱部５２を扁平な捲回体３０の厚さ方向において捲回体３０の両側に配置する際に、吸熱部５１から延出する放熱部５２の長さを短くすることができる。したがって、捲回体３０から電池容器１０への放熱性をより向上させることができる。
【００９２】
また、本実施形態の二次電池１００において、熱伝導性部材５０の放熱部５２が、捲回体３０の周りに複数周に亘って捲回されている場合には、放熱部５２の熱容量を増加させ、捲回体３０から電池容器１０への放熱性をより向上させることができる。
【００９３】
以上説明したように、本実施形態の二次電池１００によれば、捲回体３０の内部の熱を、熱伝導性部材５０の吸熱部５１によって吸収し、熱伝導性部材５０の放熱部５２によって電池容器１０の最大面積の広側壁１１ａへ放熱することができる。したがって、従来よりも捲回体３０の放熱性を向上させ、正極電極３１及び負極電極３２の劣化を抑制して二次電池１００の長寿命化を可能にすることができる。
【００９４】
［実施形態２］
以下、本発明の二次電池の実施形態２について、図１から図３を援用し、図６Ａ及び図６Ｂを用いて説明する。
【００９５】
図６Ａは、本実施形態に係る二次電池１００Ａの図４Ｂに相当する斜視図である。図６Ｂは、本実施形態に係る二次電池１００Ａの図５Ａに相当する断面図である。本実施形態の二次電池１００Ａは、熱伝導性部材５０Ａの構成が、実施形態１の二次電池１００の熱伝導性部材５０と異なっている。本実施形態の二次電池１００Ａのその他の点は、実施形態１の二次電池１００と同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００９６】
本実施形態の二次電池１００Ａは、単一の熱伝導性部材５０Ａを備えている。熱伝導性部材５０Ａは、捲回体３０の内部で正極電極３１及び負極電極３２の捲回始端部よりも内周に配置された吸熱部５１と、該吸熱部５１から延出して電池容器１０における最大面積の広側壁１１ａに隣接して配置された放熱部５２とを有している。熱伝導性部材５０Ａの放熱部５２は、捲回体３０の捲回軸Ａ方向の一端から延出し、捲回体３０の周りに捲回され、扁平な捲回体３０の厚さ方向の両側に配置されている。
【００９７】
したがって、本実施形態の二次電池１００Ａによれば、実施形態１の二次電池１００と同様の効果を得ることができる。また、捲回体３０の捲回軸Ａ方向の一端から延出した放熱部５２を捲回体３０の周りに捲回するだけで、放熱部５２を捲回体３０の厚さ方向の両側に配置することができる。したがって、本実施形態の二次電池１００Ａによれば、捲回体３０の捲回軸Ａ方向の両端から延出した第１放熱部５２ａ及び第２放熱部５２ｂをそれぞれ折り返す実施形態１の二次電池１００と比較して、製造工程を削減して生産性を向上させることができる。
【００９８】
［実施形態３］
以下、本発明の二次電池の実施形態３について、図１から図３を援用し、図７Ａ及び図７Ｂを用いて説明する。
【００９９】
図７Ａは、本実施形態に係る二次電池１００Ｂの図４Ｂに相当する斜視図である。図７Ｂは、本実施形態に係る二次電池１００Ｂの図５Ａに相当する断面図である。本実施形態の二次電池１００Ｂは、熱伝導性部材５０Ｂの構成が、実施形態１の二次電池１００の熱伝導性部材５０と異なっている。本実施形態の二次電池１００Ｂのその他の点は、実施形態１の二次電池１００と同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【０１００】
本実施形態の二次電池１００Ｂは、熱伝導性部材５０Ｂの吸熱部５１、第１放熱部５２ａ、及び第２放熱部５２ｂがそれぞれ分離して設けられ、第１放熱部５２ａ及び第２放熱部５２ｂが粘着テープ５３によって吸熱部５１に接合されている。粘着テープ５３としては、捲回体３０の最外周のセパレータ３４を固定する粘着テープと同様のものを用いることができる。
【０１０１】
本実施形態の二次電池１００Ｂによれば、熱伝導性部材５０Ｂを備えることで、実施形態１の二次電池１００と同様の効果を得ることができる。また、熱伝導性部材５０Ｂを捲回体３０に配置する際に、まず、捲回体３０の内部に吸熱部５１のみを配置し、その後、吸熱部５１の捲回軸Ａ方向の両端から延出した部分に、放熱部５２を接合することができる。したがって、熱伝導性部材５０Ｂの吸熱部５１を捲回体３０の内部に配置する際に、放熱部５２が邪魔にならず、二次電池１００Ｂの製造を容易にすることができる。
【０１０２】
以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。例えば、熱伝導性部材の放熱部は、電池容器の広側壁を除く壁面のみに隣接してもよい。また、二次電池は、３つ以上の熱伝導性部材を備えてもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１１  電池缶
１１ａ  広側壁
２０  外部端子
３０  捲回体（扁平捲回群）
３０ａ  平面部（幅広面）
３１  正極電極（電極）
３１ｄ  接続部
３２  負極電極（電極）
３２ｄ  接続部
３３  セパレータ
３４  セパレータ
４０  集電板
５０  熱伝導性部材
５０Ａ  熱伝導性部材
５０Ｂ  熱伝導性部材
５１  吸熱部
５２  放熱部
５２ａ  第１放熱部
５２ｂ  第２放熱部
５３  粘着テープ
６０  絶縁層（絶縁部材）
１００  二次電池
１００Ａ  二次電池
１００Ｂ  二次電池
Ａ  捲回軸
【図６Ｂ】
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【図７Ｂ】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図７Ａ】
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