(57)【要約】  電極組立体を収納する外装体の第１外装体部と第２外装体部との組合せから電池外装体の封止縁が構成された二次電池が提供される。本発明の二次電池では、封止縁において、第２外装体部が第１外装体部を間に挟み込むように折り返されており、第１外装体部の金属層と折り返しされた第２外装体部の金属層との間の金属層間領域には、封止縁の断面視でみて折返された形態を有する折返し接着部が設けられている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極組立体、および、該電極組立体を収納する外装体を有して成る二次電池であって、
前記外装体の封止縁が、該外装体の第１外装体部と第２外装体部との組合せから構成されており、
前記封止縁では、前記第２外装体部が前記第１外装体部を間に挟み込むように折り返されており、該第１外装体部の金属層と該折り返しされた該第２外装体部の金属層との間の金属層間領域には、断面視にて折返された形態の折返し接着部が設けられている、二次電池。
【請求項２】
前記金属層間領域では前記外装体の保護層は設けられていない、請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記折返し接着部は、前記折返された形態の全体にわたって、前記第１外装体部の前記金属層と前記第２外装体部の前記金属層との双方に直接的に接している、請求項１または２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記第２外装体部の前記折り返しは１回の折り返しに相当する、請求項１〜３のいずれかに記載の二次電池。
【請求項５】
前記封止縁において、前記折返し接着部と前記第１外装体の端面とが互いに密接している、請求項１〜４のいずれかに記載の二次電池。
【請求項６】
前記折り返された第２外装体部の端面が、前記電極組立体の側面を包囲する前記外装体の側面部分に近接している、請求項１〜５のいずれかに記載の二次電池。
【請求項７】
前記折返し接着部は、前記第１外装体部の熱融着樹脂層と前記第２外装体部の熱融着樹脂層との組合せから構成されている、請求項１〜６のいずれかに記載の二次電池。
【請求項８】
前記折返し接着部では、前記折返された形態の全体にわたって前記第１外装体部の前記熱融着樹脂層と前記第２外装体部の前記熱融着樹脂層とが互いに直接的に接合している、請求項７に記載の二次電池。
【請求項９】
前記折返し接着部では、前記第１外装体部の前記熱融着樹脂層と前記第２外装体部の前記熱融着樹脂層とが一体化している、請求項７または８に記載の二次電池。
【請求項１０】
前記第１外装体部および前記第２外装体部の各々は、前記金属層と前記熱融着樹脂層とから少なくとも成る積層構造を有する、請求項７〜９のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１１】
前記外装体が可撓性を有する、請求項１〜１０のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１２】
前記電極組立体の電極として、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極および負極が含まれる、請求項１〜１１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成る電極組立体を備えた二次電池に関する。
【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を部分的に占めるように二次電池が配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１２−５１９３６６号公報
【特許文献２】特開２００９−２２４１４７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】
二次電池は、正極、負極およびそれら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、その電極組立体を包み込む外装体を有して成る。外装体は、電極組立体を挟んで一方側に位置付けられる第１外装体部と他方側に位置付けられる第２外装体部とから成り、それぞれの周縁を互いに合わせて封止縁が構成されている。【０００７】
ここで、外装体の第１外装体部および第２外装体部の各々が金属層と接着剤層との積層から成るラミネート構造を有する場合、それらの周縁を互いに貼り合わせて封止しただけでは、セル幅に占める封止縁の割合がより大きなものとなってしまう（図１１（Ａ）参照）。つまり、図１１（Ａ）に示す断面視の形態から分かるように封止縁の突出サイズに起因して、エネルギー密度が減じられてしまう。そこで、貼り合わせた第１外装体部および第２外装体部を曲げることが考えられる。しかしながら、それら外装体部の厚みなどが影響して、そのまま曲げただけでは、スプリングバックが生じやすい電池となってしまう虞がある（図１１（Ｂ））。つまり、曲げ戻りが生じる虞がある。【０００８】
それゆえ、図１１（Ｃ）に示すように、一方の外装体部（第２外装体部）を他方の外装体部（第１外装体部）よりも相対的に長く取るとともに接着剤層を一部除して厚さを減じて当該一方の外装体を曲げて電池の封止縁幅を減じることが考えられる。かかる場合、曲げ戻りが生じにくいものの、封止力の点では十分とはいえない。周辺環境の水分が外装体の内部により入り込み易い条件となるからである。これは、外装体の接着剤層が水分透過性を少なからず呈するところ、水分が外部から接着剤層を介して外装体内部へと通過する際の距離がより短くなってしまうことに起因する。このように外装体の接着剤層を介して水分が電池内部に混入し易い条件では、外装体の内部に入り込んだ水分により起こる副反応等によって電池性能の劣化が起こる虞があり、二次電池にとって望ましいと決していえない。【０００９】
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、エネルギー密度および水分混入防止の双方の点でより好適な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】
【００１０】
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。【００１１】
本発明では、電極組立体、および、その電極組立体を収納する外装体を有して成る二次電池であって、
外装体の封止縁が、その外装体の第１外装体部と第２外装体部との組合せから構成されており、
封止縁では、第２外装体部が第１外装体部を間に挟み込むように折り返されており、第１外装体部の金属層と折り返しされた第２外装体部の金属層との間の金属層間領域には、折返された形態の折返し接着部（封止縁の断面視において折返された形態を有する折返し接着部）が設けられている、二次電池が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の二次電池は、エネルギー密度および水分混入防止の双方の点でより好適である。【００１３】
具体的には、本発明の二次電池では、第２外装体部が第１外装体部を間に挟み込むように折り返されているので、電池幅の寸法がより減じられ、エネルギー密度の点で好適である。【００１４】
また、本発明の二次電池では、「第１外装体部の金属層」と「折り返しされた第２外装体部の金属層」との間の金属層間領域に“折返された形態の接着部”が設けられており、かかる接着部を介して水分が電池外部から電池内部にまで至る距離に相当する水分通過経路がより長くなっている。よって、周辺環境の水分が外装体の内部に至るまで侵入しにくく、水分混入防止の点でも好適な二次電池となっている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】電極構成層を模式的に示した断面図（図１（Ａ）：非巻回の平面積層型、図１（Ｂ）：巻回型）
【図２】本発明の一実施態様に係る二次電池の外装体の基本構成を示した模式的断面図
【図３】水分透過パスを説明するための模式的断面図（図３（Ａ）：本発明に従っていない“接着部”の場合の水分透過パス、図３（Ｂ）：本発明に従った“折返し接着部”の場合の水分透過パス）
【図４】折り返された第２外装体部の端面が外装体の側面部分に接している封止縁の態様を示した模式的断面図
【図５】折返し接着部が第１外装体部および第２外装体部のそれぞれの熱融着樹脂層の組合せから成る場合の二次電池の封止縁の構成を示した模式的断面図
【図６】封止縁の形成を示した模式的断面図（図６（Ａ）：折り返し前、図６（Ｂ）：折り返し中、図６（Ｃ）：折り返し後）
【図７】セル幅を説明するための模式的平面図（図７（Ａ）：相対的に大きいセル幅、図７（Ｂ）：相対的に小さいセル幅）
【図８】“非折返し接着部”の電池および“折返し接着部”の電池について、セル幅に対する体積エネルギー密度の関係を示したグラフおよびその説明図
【図９】封止縁が２か所設けられた態様を示した模式的平面図
【図１０】保護層が付加的に設けられた態様を示した模式的断面図（図１０（Ａ）：第２外装体部の外面に設けられた保護層、図１０（Ｂ）：第１外装体部の非封止縁部の外面に設けられた保護層）
【図１１】外装体の封止縁につき本願発明者らが見出した課題を説明するための模式的断面図（図１１（Ａ）：貼合せ封止のみ、図１１（Ｂ）：単なる曲げ、図１１（Ｃ）：水分混入の点では課題が残る封止）
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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、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。
【００１７】
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。また、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。
【００１８】
更に、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」などは、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、同じ部材または同じ意味内容を示すものとする。ある１つの好適な態様では、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。
【００１９】
［二次電池の基本構成］
本明細書でいう「二次電池」とは、充電および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、本発明に係る二次電池は、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対象に含まれ得る。
【００２０】
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（Ａ）および１（Ｂ）には電極組立体５０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。
【００２１】
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てよいし、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てよい。二次電池のさらなる高容量化の観点でいえば正極は正極集電体の両面に正極材層が設けられていることが好ましい。
【００２２】
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てよいし、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てよい。二次電池のさらなる高容量化の観点でいえば負極は負極集電体の両面に負極材層が設けられていることが好ましい。
【００２３】
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、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している。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、ポリフッ化ビニリデン、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン共重合体およびポリテトラフルオロエ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および気相成長炭素繊維等の炭素繊維、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。
【００２７】
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、リチウム合金、シリコン、シリコン合金、および／または錫合金などであることが好ましい。
【００２８】
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）、ＭＣＭＢ（メソカーボンマイクロビーズ）、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、表面装飾グラファイト、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。
【００２９】
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および気相成長炭素繊維等の炭素繊維、銅、ニッケル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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、ゲル状電解質および／または絶縁性の無機粒子などであってもよい。
【００３２】
本発明に係る二次電池では、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又は有機溶媒などの“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。
【００３３】
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。なお、非水電解質は、化学ゲルからなるものであってもよい。
【００３４】
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。後述するが、本発明の特徴的事項に鑑みれば、本発明に係る二次電池における外装体は、ソフトケース型であることが好ましい。
【００３５】
［本発明の二次電池の特徴］
本発明の二次電池は、その外装体に特徴を有している。本発明の二次電池において、電極組立体を収容する外装体の封止縁は、第１外装体部と第２外装体部との組合せから成るところ、それらの金属層の特異な折り返し形態と、それに関係する特異な接着剤部とを少なくとも備えている。
【００３６】
図２に本発明に従った封止縁の構成を示す。電極組立体５０を収容する外装体１００の封止縁１５０は、第１外装体部１１０と第２外装体部１２０との組合せから成っている。図示するように、封止縁１５０では、第２外装体部１２０が第１外装体部１１０を間に挟み込むように折り返されている。つまり、封止縁を構成する一方の外装体部が、他方の外装体部を包み込むようにして折り返されている。特に、折り返されていない側の“他方の外装体部”の端面の近傍を折返しポイントとして、“一方の外装体部”が折り返されている。
【００３７】
好ましくは、第２外装体部の折り返しは１回の折返しに相当する。つまり、封止縁１５０においては、第２外装体部が第１外装体部を間に挟み込みつつも１回折り返されていることが好ましい。１回の折り返しゆえ、封止縁の作成がよりシンプルとなり得、封止縁の全体構成が複雑化し得ない。図示する態様では、“下側の外装体部”に相当する第２外装体部１２０が、“上側の外装体部”に相当する第１外装体部１１０を下側（底側）から上面側へと包み込みつつも１回折り返されている。
【００３８】
このような折り返しがなされているので、本発明の二次電池において外装体は可撓性を有することが好ましい。“可撓性”ゆえ、図示するように、外装体は電極組立体５０の形状に適合した封入形態を有するものとして設けやすくなる。なお、本明細書において「可撓性を有する」とは、外装体がいわゆる金属缶に相当するハードケース型ではなく、ソフトケース型であることを実質的に意味している。ソフトケース型の外装体は、好ましくはパウチ材から成り、例えばフィルム状に薄い形態を有する。
【００３９】
図２に示す態様から分かるように、サブ外装体部にそれぞれ相当する第１外装体部１１０および第２外装体部１２０は、一方が電極組立体５０の上側主面を全体的に覆うように位置付けられ、他方が電極組立体５０の下側主面を全体的に覆うように位置付けられている。図示する態様では、第１外装体部１１０が電極組立体５０の上側主面を覆うように位置付けられている一方、第２外装体部１２０が電極組立体５０の下側主面を覆うように位置付けられているが、その逆であってもよい。つまり、電極組立体５０の下側主面を覆うように位置付けられたサブ外装体部は折り返されず、電極組立体５０の上側主面を覆うように位置付けられたサブ外装体部が折り返されてもよい。
【００４０】
第１外装体部および第２外装体部は、実質的に同一の外装体から成るものが好ましい。つまり、電極組立体を全体に包み込むように単一形態の外装体が折り返されることでもたらされる第１外装体部と第２外装体部との組合せから二次電池の封止縁が構成されていてよい。しかしながら、本発明はこれに限定されず第１外装体部および第２外装体部が、互いに別個の外装体から成るものであってもよい。２つの別個の外装体が、電極組立体５０の上側主面および下側主面のそれぞれを覆うように組み合わされて二次電池の封止縁が構成されてもよい。
【００４１】
本発明の二次電池では、折返し接着部が封止縁に設けられている。具体的には、「第１外装体部１１０の金属層１１５」と「折り返しされた第２外装体部１２０の金属層１２５」との間の金属層間領域に、封止縁の断面視にて折返された形態を有する折返し接着部１７０が設けられている。
【００４２】
この折返し接着部１７０は、封止縁１５０において、金属層（１１５，１２５）に挟まれつつも全体として大きく湾曲した形態を有している。図２の断面視で示されるように、折返し接着部１７０は、好ましくは折り畳まれるような形態を有しており、特に、第１外装体部１１０の金属層１１５を挟み込みつつも折り畳まれた形態を有している。よって、本発明における折返し接着部は、金属層の一方のみが内側に介在した折り畳み形態を有しているともいえる。
【００４３】
折返し接着部１７０は、水分混入防止の点で望ましい。外装体の封止縁を構成する接着剤層というものは、水分（例えば、空気中の水蒸気などを含む種々の形態の水成分）に対して少なからず透過性を呈するものであり、二次電池ではかかる接着剤層を介して電池内部に水分が侵入してしまう虞があることを本願発明者らは今回見出した。このようなことから、本発明の二次電池は、折返し接着部１７０が、より長い水分透過パスを有しており、周辺環境の水分が外装体の内部に至るまで侵入しにくいといった特徴を有している。かかる本発明の二次電池は、水分混入防止がより好適に図られているので、「外装体内部に入り込んだ水分により起こる副反応等で電池性能が劣化する」といった不都合は回避されている。これは二次電池用途にとって望ましく、より過酷な環境下であっても電池使用が可能となる。特に、本発明の二次電池は、“第２外装体部の折り返し”に起因してより高いエネルギー密度を有するので、かかる電池使用の可能性を更に高めることになる。１つ例を挙げておくと、ウェアラブル用途の電池に対しては、小型で高エネルギー密度特性が求められるだけでなく、高温多湿の環境下の使用に耐えることも求められることが多くなっているが、そのような高い要件が求められる用途であっても本発明の二次電池は好適に利用できる。
【００４４】
水分混入防止の点につき詳述する。図３（Ａ）には、本発明に従っていない封止縁の“接着部”の形態を示す一方、図３（Ｂ）には、本発明に従った封止縁の“折返し接着部”の形態を示す。本発明に従っていない図３（Ａ）において水分透過パスは、ポイントａからポイントｂに至るまでの距離を有する。図面中の破線長さが水分透過パスの長さ（有効長さ）を示す。つまり、周辺環境の水分が外装体の内部にまで至るには、ポイントａから侵入してポイントｂから出て行く経路を経ることになる。一方、本発明に従った図３（Ｂ）において水分透過パスは、ポイントｃからポイントｄに至るまでの距離を有する。同様にして、図面中の破線長さが水分透過パスの長さ（有効長さ）を示すところ、周辺環境の水分が外装体の内部にまで至るには、ポイントｃから侵入してポイントｄから出て行く経路を経ることになる。図３（Ａ）と図３（Ｂ）とを比べると分かるように、本発明に従った“折返し接着部”の方が、封止縁において、水分透過パスがより長くなっている。つまり、本発明に従った“折返し接着部”では、外装体の内部に至るまでの水分経路につき移動抵抗（水分が受け得る抵抗）が大きく、それゆえ、周辺環境の水分が電池内部に混入する虞が減じられたものとなっている。
【００４５】
折返し接着部１７０の厚さは、特に制限はないものの、可能な限りで小さいことが好ましい。すなわち、折返し接着部１７０が可能な限り薄いことが好ましい。なぜなら、薄い方が上記水分経路（特にその断面視における延在方向に対して直交する経路断面）を小さくできるからである。つまり、折返し接着部１７０が薄いと、外装体内部に至るまでの水分経路における移動抵抗がより増すことになり、周辺環境の水分が電池内部に混入する虞をより確実に低減できるからである。このような“薄い”趣旨に沿った折返し接着部１７０の厚さ、即ち、折返し接着部１７０にて折返しを構成する層自体の厚さは、例えば０μｍ（０μｍ含まず）〜１００μｍ程度であり、好ましくは０μｍ（０μｍ含まず）〜２０μｍ程度である。かかる好適な二次電池において、薄い接着剤層は大きく折り返されるように湾曲した形態を有し得る。
【００４６】
本発明において“折返し接着部”は、封止縁において特異な構成で設けられている。ある好適な態様では、折返し接着部１７０は、折返された形態の全体にわたって、第１外装体部の金属層１１５と第２外装体部の金属層１２５との双方に直接的に接している（図２参照）。これは、折返し接着部と第１外装体部との間に他の層が介在しておらず、また、折返し接着部と第２外装体部との間にも他の層が介在していないことを意味している。このように第１外装体部の金属層と第２外装体部の金属層との双方に対して直接的に折返し接着部が接着していることによって、封止縁の機密性が全体として向上したものとなり得る。
【００４７】
ある好適な態様では、金属層間領域では外装体の保護層は設けられていない。つまり、折返し接着部１７０と第１外装体部１１０（特にその金属層１１５）との間に保護層が介在しておらず、また、折返し接着部１７０と第２外装体部１２０（特にその金属層１２５）との間にも他の層が介在していない（図２参照）。保護層が介在していないので、全体として封止縁の機密性は向上し得、かつ、よりコンパクトな封止縁がもたらされ得る。なお、ここでいう「保護層」は、広義には、二次電池の外装体（特にソフトケース型の外装体）の保護層として常套的に用いられるものを指しており、狭義には、水分透過および外装体金属層の損傷を防止するのに通常資する層を意味している。端的な例を挙げていえば、外装体にて接着剤として用いられているもの（例えば、ＰＰはもちろんこと、変性ＰＰなどを含む層など）は、本発明にいう保護層には該当しない。一方で、下記でも言及するが、ナイロン、ポリアミドおよびポリエステルなどを含む層は本発明にいう保護層に通常該当し得る。
【００４８】
封止縁においては、好ましくは折返し接着部と第１外装体の端面とが互いに密接している。これは、封止縁の断面視において、折返し接着部と第１外装体の端面との間に実質的な空隙／隙間が好ましくは形成されていないことを意味している。図２に示す形態でいえば、折返し接着部１７０の曲げ内側部分１７０Ａと、第１外装体部１１０の端面１１０Ａとが互いに密接している。このような態様は、全体として封止縁の機密性が向上し得る。なお、かかる説明から分かるように、本明細書において「第１外装体の端面」とは、第１外装体の最縁部分のことを指している（「第２外装体の端面」も同様であって、第２外装体の最縁部分のことを指している）。
【００４９】
また、ある好適な態様では、折り返された第２外装体部１２０の端面１２０Ａが、電極組立体５０の側面を包囲する外装体の側面部分１５０に近接している（図２参照）。つまり、封止縁の断面視において、第２外装体部の折返しポイントから先端までの距離がなるたけ長くなるように第２外装体部が折り返されている。かかる態様では、“折返し接着部”における水分透過パスをなるたけ長く取ることができ、外装体の内部に至るまでの水分経路につき移動抵抗をより大きくできる。
【００５０】
かかる態様でいう「近接」とは、折り返された第２外装体部１２０の端面１２０Ａが、外装体の側面部分１５０に“隣接した状態”または“接した状態”となっていることを意味している。図４には、折り返された第２外装体部１２０の端面１２０Ａが外装体の側面部分１５０に接している封止縁１５０の態様を示す。かかる態様の封止縁では、断面視でとらえると、第１外装体部の上側に位置付けられている“折返し接着部”の上側部分１７０ａと、その第１外装体部の下側に位置付けられている“折返し接着部”の下側部分１７０ｂとが略等しい長さを有し得る。換言すれば、“折返し接着部”の上側部分１７０ａと下側部分１７０ｂとの間で第１外装体部１１０が挟持されたような形態となり得る。
【００５１】
本発明の二次電池において、折り返された第２外装体部１２０の端面１２０Ａと外装体の側面部分１５０とが仮に離隔していたとしても、水分混入の点では、その間に敢えて封止材を埋めたりしなくてもよい。なぜなら、“折返し接着部”が長い水分透過パスとして作用するので、周辺環境の水分が外装体の内部に至るまでの移動抵抗はそもそも大きいからである。このように封止材を特に使用しなくてもよいが、例えば折返しのスプリングバック防止などを意図して、外装体部１２０の端面１２０Ａと外装体の側面部分１５０との間の隙間を埋める樹脂材などが付加的に設けられてもよい。
【００５２】
本発明の二次電池では、第１外装体部および第２外装体部の各々は、好ましくは、金属層と熱融着樹脂層とから少なくとも成る積層構造を有している。つまり、第１外装体部および第２外装体部のそれぞれが、金属層のみならず熱融着樹脂層を有して成ることが好ましい。本明細書において「金属層」は、水分および／またはガスなどに対して実質的に透過性を有さない層であり、好ましくは金属箔である。あくまでも例示にすぎないが、かかる金属層の金属としては、アルミニウム、ステンレス、銅、ニッケル、およびニッケルメッキ鋼板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。一方、本明細書において「熱融着樹脂層」とは、広義には、熱融着可能な樹脂であることを意味しており、狭義には、特に外装体縁にて溶融封止に資する樹脂層（すなわち、接着剤層）を意味している。具体的な熱融着樹脂層の樹脂は、ポリオレフィンおよび／または酸変性ポリオレフィンを含んで成る樹脂であってよく、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）およびポリエチレン（ＰＥ）から成る群から選択される少なくとも１種を含んで成る樹脂であってよい。
【００５３】
第１外装体部と第２外装体部とが実質的に同一の外装体から成る場合、第１外装体部の金属層および熱融着樹脂層は、それぞれ、第２外装体部の金属層および熱融着樹脂層と同じになる。つまり、電極組立体を包み込むように単一の外装体が折り返されてもたらされる第１外装体部と第２外装体部との組合せから二次電池の封止縁が成る場合、第１外装体部の金属層は第２外装体部の金属層と同一となり、第１外装体部の熱融着樹脂層は第２外装体部の熱融着樹脂層と同一となる。
【００５４】
ある好適な態様では、折返し接着部は、第１外装体部の熱融着樹脂層と第２外装体部の熱融着樹脂層との組合せから構成されている。図５に示すように、本発明に係る二次電池の封止縁１５０では、第１外装体部１１０が第２外装体部１２０を間に挟み込みつつ折り返されているところ、それによってもたらされた折り返された形態の接着領域において、第１外装体部１１０の熱融着樹脂層１１６（１１６ａ,１１６ｂ）と第２外装体部１２０の熱融着樹脂層１２６とが互いに積層した積層接着部を成している。
【００５５】
折返し接着部が第１外装体部の熱融着樹脂層と第２外装体部の熱融着樹脂層との組合せから構成されている場合、折返し接着部１７０では、折返された形態の全体にわたって第１外装体部１１０の熱融着樹脂層１１６（１１６ａ,１１６ｂ）と第２外装体部１２０の熱融着樹脂層１２６とが互いに直接的に接合していることが好ましい（図５参照）。これは、折返し接着部を構成する“第１外装体部の熱融着樹脂層”と“第２外装体部の熱融着樹脂層”との間に他の層が介在していないことを意味している。つまり、折返し接着部を構成する“第１外装体部の熱融着樹脂層”と“第２外装体部の熱融着樹脂層”とが互いに直接的に積層した形態を有している。このように、折返された形態の全体にわたって第１外装体部の熱融着樹脂層と第２外装体部の熱融着樹脂層とが互いに直接的に接合していると、折返された形態の全体にわたって封止縁の気密性が向上し得る。
【００５６】
折返し接着部が第１外装体部の熱融着樹脂層と第２外装体部の熱融着樹脂層との組合せから構成されている場合、折返し接着部１７０では、第１外装体部１１０の熱融着樹脂層１１６（１１６ａ,１１６ｂ）と第２外装体部１２０の熱融着樹脂層１２６とが一体化していることが好ましい。つまり、折返し接着部は元々は２層から構成されている部分を含むものの、実質的には単一層の形態を有していてもよい。これは、特に、第１外装体部と第２外装体部とが実質的に同一の外装体から成る場合にいえることである。つまり、電極組立体を包み込むように単一の外装体が折り返されてもたらされる第１外装体部と第２外装体部との組合せから二次電池の封止縁が成る場合、第１外装体部の熱融着樹脂層は第２外装体部の熱融着樹脂層と同一であり、互いに直接的に接合することで一体化したものとなりやすい。
【００５７】
上記のような封止縁の形成方法につき、図６を参照して例示的に説明しておく。外装体の封止縁を構成する上側の第１外装体部１１０は、金属層１１５の両面に熱融着樹脂層１１６が設けられた構成を有していることが好ましい（すなわち、金属層１１５の上面に上側熱融着樹脂層１１６ａが設けられているとともに、金属層の下面に下側熱融着樹脂層１１６ｂが設けられていることが好ましい）。一方、外装体の封止縁を構成する下側の第２外装体部１２０は、少なくとも金属層１２５の上面に熱融着樹脂層１２６が設けられた構成を有していることが好ましい。特に、上側の外装体部についていえば、熱融着樹脂層は金属層の両面に設けられているものの、保護層が封止縁を構成する部分に設けられていない。
【００５８】
まず、下側に相当する第２外装体部１２０を、上側に相当する第１外装体部１１０よりも外側にはみ出すようにして重ねる（図６（Ａ）参照）。特に、互いの熱融着樹脂層が合わさるように重ねる。具体的には、第１外装体部１１０の下側熱融着樹脂層１１６ｂと第２外装体部１２０の熱融着樹脂層１２６とが互いに貼り合わされるようにする。
【００５９】
次いで、図６（Ｂ）および６（Ｃ）に示すように、はみ出した下側の第２外装体部１２０を上側の第１外装体部１１０にかぶせるように重ねる。つまり、はみ出した下側の第２外装体部１２０を上側の第１外装体部１１０を間に挟み込むように折り返す。この際、折り返されて第１外装体部１１０の上側に位置付けられる第２外装体部１２０は、その熱融着樹脂層１２６が第１外装体部１１０の上側熱融着樹脂層１１６ａと直接的に貼り合わされるように位置付ける。このようにして第１外装体部１１０と第２外装体部１２０とを組み合わせた後、かかる部分を例えば熱プレスに付す。熱プレスにより熱融着樹脂層を溶着（すなわち、融着）させる。このような処理によって、第２外装体部および折り返された第１外装体部の熱融着樹脂層が互いに一体化し、結果として封止縁において“折返し接着部”がもたらされる。
【００６０】
本発明は、特に“セル幅”がより小さい二次電池にとって好適である。図７（Ａ）および７（Ｂ）は“セル幅”の相対的な大小を示す。図７（Ａ）は、セル幅の寸法が相対的に大きい電池を示す一方、図７（Ｂ）は、セル幅の寸法が相対的に小さい電池を示す。図示する形態から分かるように、ここでいう「セル幅」とは、二次電池の平面視において、封止縁の突出方向に沿った電池寸法（あるいは端子要素の突出方向と直交する方向の電池寸法）を実質的に意味している。
【００６１】
図７（Ａ）および７（Ｂ）に示される二次電池では、単一の外装体は、電極組立体を包み込みつつも、いわゆるタブなどの端子要素の突出方向に沿って折り目が設けられるように大きく折り返されており、そのような折り返しでもたらされる外装体の第１外装体部と第２外装体部との組合せから封止縁が構成されている。なお、封止縁は、熱融着樹脂層同士が溶着する箇所に相当するので、封止縁の幅を“溶着幅”と称すこともできる。
【００６２】
図８には、常套的な電池（“非折返し接着部”の電池）と、その電池と同じ長さの水分透過パスを有する本発明に係る電池（“折返し接着部”の電池）との２タイプについて、セル幅に対する体積エネルギー密度の関係を示している。関連の条件は下記の通りである。
・セルサイズ（電池サイズ）：厚み寸法０．２５ｍｍ×長さ寸法※１６ｍｍ×幅寸法※（任意）
（※“長さ寸法”と“幅寸法”とは互いに直交する平面視寸法）
・溶着幅（封止縁の幅寸法）：“非折返し接着部”の電池３ｍｍ、“折返し接着部”の電池１．５ｍｍ
・目付容量：２．０ｍＡｈ／ｃｍ２
【００６３】
図８に示されるグラフから分かるように、“折返し接着部”の電池では、“非折返し接着部”の電池と同じ長さの水分透過パスを維持しつつも、体積エネルギー密度の向上を図ることができる。特に、セル幅が３０ｍｍ以下から（より顕著には２０ｍｍ以下から）体積エネルギー密度について両者の差が開き始め、最大で約２．５倍差となる。つまり、セル幅が小さい条件下において、本発明の二次電池は、同じ長さの水分透過パスを有する常套的な電池よりも、２倍以上エネルギー密度が高いものとなり得る。
【００６４】
このようなことから、本発明に従った好適な二次電池では、セル幅の寸法が、約４０ｍｍ以下、好ましくは約３０ｍｍ以下、例えば約２５ｍｍ以下または約２０ｍｍ以下となっている。かかる場合、例えば、本発明の二次電池の平面視は、全体として細長い長尺形状を有し得る。
【００６５】
本発明の二次電池は、種々の形態で具現化され得る。
【００６６】
図７および図８で参照した電池では、封止縁は平面視にて１か所設けられた形態であったが、図９に示すように封止縁が２か所設けられた形態であってもよい。かかる場合、単一の外装体は、電極組立体を包み込みつつも、タブなどの端子要素の突出方向と直交する方向に沿って折り目が設けられるように大きく折り返されており、そのような折り返しでもたらされる外装体の第１外装体部と第２外装体部との組合せから封止縁が２か所で構成されている。
【００６７】
本発明では、外装体に保護層が付加的に設けられていてもよい。例えば図１０（Ａ）に示すように、折り返される第２外装体部の外側面に保護層１２８が設けられてよい。また、図１０（Ｂ）に示すように、第１外装体部に対してもその外側面（折り返しの第２外装体部で挟み込まれる部分を除く）に保護層１１８が設けられてもよい。保護層は、好ましくは水分などの透過および接触等による金属層の損傷を防止するのに資するところ、好ましくは耐熱性樹脂から成る。かかる耐熱性樹脂としては、ナイロン、ポリアミドおよびポリエステル（例えばポリエチレンテレフタレート）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。なお、このような付加的な保護層は、外装体要素として予め付いていてよいし、あるいは、後刻にて必要に応じて形成してもよい。
【００６８】
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。
【００６９】
例えば、上記説明では、折り返された第２外装体部１２０の端面１２０Ａと外装体の側面部分１５０との間は封止材を埋めなくてよい態様（図２）について触れたが、本発明は必ずしもかかる態様に限定されない。外装体部１２０の端面１２０Ａと外装体の側面部分１５０との間に隙間がある場合、水分混入のリスクをより確実に回避すべく、その隙間を樹脂材などで付加的に埋めてもよい。
【００７０】
また、上記説明では、図１０（Ｂ）に示すように第１外装体部と第２外装体部とのそれぞれに保護層を付加的に設ける態様について触れたが、本発明は必ずしもかかる態様に限定されない。１つの例示にすぎないが、セル全体を大きく覆うように保護層を設けてもよい。例えば、樹脂モールドとしてセル全体（より具体的には第１外装体部および第２外装体部の全体）を樹脂層が覆うような態様であってもかまわない。
【００７１】
さらには、上記説明では、電極組立体が平面積層型（図１（Ａ））および巻回型（図１（Ｂ））となっていることに触れたが、本発明は必ずしもこれに限定されない。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。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の製造方法で得られる二次電池は、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、ノートパソコン、デジタルカメラ、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）、医療用途（イヤホン補聴器などの医療用機器分野）、医薬用途（服用管理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】
【００７３】
１        正極
２        負極
３        セパレータ
１０      電極構成層
５０      電極組立体
１００    外装体
１１０    第１外装体部
１１０Ａ  第１外装体部の端面
１１５    第１外装体部の金属層
１１６    第１外装体部の熱融着樹脂層
１１６ａ  第１外装体部の上側熱融着樹脂層
１１６ｂ  第１外装体部の下側熱融着樹脂層
１１８    第１外装体部の保護層
１２０    第２外装体部
１２０Ａ  第２外装体部の端面
１２５    第２外装体部の金属層
１２６    第２外装体部の熱融着樹脂層
１２８    第２外装体部の保護層
１５０    封止縁
１７０    折返し接着部
１７０Ａ  折返し接着部の曲げ内側部分
２００    二次電池
【図１】
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【図２】
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【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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【図１１】
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【国際調査報告】
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