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CN110544796B - 二次电池、电池组件、电动车辆、储电系统、电动工具及电子设备 - Google Patents

二次电池、电池组件、电动车辆、储电系统、电动工具及电子设备 Download PDF

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CN110544796B
CN110544796B CN201810522762.6A CN201810522762A CN110544796B CN 110544796 B CN110544796 B CN 110544796B CN 201810522762 A CN201810522762 A CN 201810522762A CN 110544796 B CN110544796 B CN 110544796B
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木暮太一
山川直子
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

提供可获得优异的电池特性的二次电池、电池组件、电动车辆、储电系统、电动工具及电子设备。二次电池具备具有由长轴及短轴规定的扁平形状的卷绕电极体,正/负极在卷绕方向的卷内侧端部,包含朝长轴方向延伸并安装有正/负极端子的第一正/负极卷绕部,第一负极卷绕部隔着隔膜和第一正极卷绕部相对,负极端子在短轴方向上不和正极端子重叠;还包括一个或两个以上阶梯缓和部件,在第一至第三区域中的至少一个区域,设置在第一正极卷绕部及第一负极卷绕部中的至少一个上,第一区域在长轴的方向上比正极端子更靠正极的卷绕方向的卷外侧,第二区域在长轴的方向上比负极端子更靠负极的卷绕方向的卷外侧,第三区域位于正极端子和负极端子之间。

Description

二次电池、电池组件、电动车辆、储电系统、电动工具及电子 设备
技术领域
本技术涉及一种具备包括正极及负极的卷绕电极体的二次电池、以及使用此二次电池的电池组件、电动车辆、储电系统、电动工具及电子设备。
背景技术
随着便携电话机等多种电子设备的广泛普及,人们要求这些电子设备小型化、轻量化及长寿命化。因此,作为电源,小型轻量且能获得高能量密度的二次电池的开发正不断推进。
该二次电池的应用并不限于所述电子设备,正研究也应用于其它用途。列举一个例子,有可拆装地搭载于电子设备等的电池组件、电动汽车等电动车辆、家用电力服务器等储电系统、电钻等电动工具。
具体来说,二次电池具备作为电池元件的卷绕电极体。卷绕电极体是通过将正极及负极隔着隔膜层叠后卷绕此正极、负极及隔膜而形成。在正极连接正极引线,并在负极连接负极引线。
具备卷绕电极体的二次电池的构成会影响其卷绕电极体的结构稳定性,进一步很大程度影响电池特性。因此,关于具备卷绕电极体的二次电池的构成,正进行着各种各样的研究。
具体来说,为了防止电极的卷绕偏离,当在设置于集电体的未涂敷部中的上部区域焊接了电极耳片(tab)时,会在此未涂敷部中的下部区域粘贴绝缘胶带(例如参考专利文献1)。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本专利第5535465号说明书。
发明内容
【发明要解决的课题】
电子设备等越发高性能化及多功能化。因此,电子设备等的使用频率不断增加,且这些电子设备等的使用环境不断扩大。由此,现在的状况是具备卷绕电极体的二次电池的构成更容易影响电池特性,关于其电池特性仍有改善的空间。
本技术是鉴于相关的问题点研究而成的,其目的在于提供一种可获得优异的电池特性的二次电池、电池组件、电动车辆、储电系统、电动工具及电子设备。
【用于解决课题的手段】
本技术的一实施方式的二次电池具备:正极端子;负极端子;卷绕电极体,(A)上述卷绕电极体包括正极及负极,正极及负极隔着隔膜相互层叠,并且以卷绕轴为中心而卷绕,(B)和卷绕轴交叉的截面具有由长轴及短轴规定的扁平形状,(C)正极包括正极集电体及设置在正极集电体的一部分上的正极活性物质层,(D)负极包括负极集电体及设置在负极集电体的一部分上的负极活性物质层,(E)正极在卷绕方向的卷内侧端部,包括第一正极卷绕部,上述第一正极卷绕部朝长轴的方向延伸,并且安装有正极端子,(F)负极在卷绕方向的卷内侧端部,包括第一负极卷绕部,上述第一负极卷绕部朝长轴的方向延伸,并且隔着隔膜和第一正极卷绕部相对,上述第一负极卷绕部以在短轴的方向上不和正极端子重叠的方式安装有负极端子;以及一个或两个以上阶梯缓和部件,上述一个或两个以上阶梯缓和部件在第一区域、第二区域及第三区域中的至少一个区域,设置于第一正极卷绕部及第一负极卷绕部中的至少一方,上述第一区域在长轴的方向上比正极端子更靠正极的卷绕方向的卷外侧,上述第二区域在长轴的方向上比负极端子更靠负极的卷绕方向的卷外侧,上述第三区域位于正极端子和负极端子之间。
本技术的一实施方式的电池组件、电动车辆、储电系统、电动工具及电子设备分别具备二次电池,此二次电池具有和上述本技术的一实施方式的二次电池相同的构成。
于此,关于阶梯缓和部件的形成位置及个数的详细说明如以下所示。
第一,阶梯缓和部件可以只设置在第一区域,可以只设置在第二区域,也可以只设置在第三区域。此外,阶梯缓和部件可以设置在第一区域及第二区域这两个区域,可以设置在第二区域及第三区域这两个区域,也可以设置在第一区域及第三区域这两个区域。另外,阶梯缓和部件还可以设置在第一区域、第二区域及第三区域的全体。
第二,阶梯缓和部件可以只设置在第一正极卷绕部,可以只设置在第一负极卷绕部,也可以设置在第一正极卷绕部及第一负极卷绕部这两者。
第三,阶梯缓和部件的个数可以只有一个,也可以有两个以上。
【发明的效果】
根据本技术的一实施方式的二次电池,在第一区域、第二区域及第三区域中的至少一个区域中,在第一正极卷绕部及第一负极卷绕部中的至少一方设置着阶梯缓和部件,因此可获得优异的电池特性。此外,本技术的一实施方式的电池组件、电动车辆、储电系统、电动工具及电子设备分别也可获得相同的效果。
另外,当然并不限定于这里记载的效果,还可以是本技术中记载的任意效果。
附图说明
图1是示出本技术的一实施方式的二次电池的构成的立体图。
图2是示出沿着图1所示的II-II线的卷绕电极体的构成的截面图。
图3是将图2所示的卷绕电极体的构成中的一部分放大示出的截面图。
图4是示意性示出图2所示的正极及负极各者的图。
图5是将图2所示的正极及负极各者的主要部分的构成放大示出的截面图。
图6是示出和图5所示的正极及负极各者的主要部分的构成相关的变形例的截面图。
图7是示出和图5所示的正极及负极各者的主要部分的构成相关的另一变形例的截面图。
图8是示出二次电池的应用例(电池组件:单电池)的构成的立体图。
图9是示出图8所示的电池组件的构成的框图。
图10是示出二次电池的应用例(电池组件:组电池)的构成的框图。
图11是示出二次电池的应用例(电动车辆)的构成的框图。
图12是示出二次电池的应用例(储电系统)的构成的框图。
图13是示出二次电池的应用例(电动工具)的构成的框图。
附图标记说明
1:外装部件、2:正极引线、3:负极引线、10:正极、10X:第一正极卷绕部、10Y:第二正极卷绕部、11:正极集电体、12:正极活性物质层、20:负极、20W:第四负极卷绕部、20X:第一负极卷绕部、20Y:第二负极卷绕部、20Z:第三负极卷绕部、21:负极集电体、22:负极活性物质层、30:隔膜、40(40A~40N、40P~40S):阶梯缓和带、50(50A~50G):保护带、J:卷绕轴。
具体实施方式
以下,参考附图,详细地说明本技术的一实施方式。另外,说明顺序如下所示。
1.二次电池
1-1.整体构成
1-2.卷绕电极体的构成
1-3.阶梯缓和带的构成
1-4.动作
1-5.制造方法
1-6.作用及效果
1-7.变形例
2.二次电池的用途
2-1.电池组件(单电池)
2-2.电池组件(组电池)
2-3.电动车辆
2-4.储电系统
2-5.电动工具
〈1.二次电池〉
首先,说明本技术的一实施方式的二次电池。
这里要说明的二次电池是例如使用锂作为电极反应物质的二次电池,更具体来说,是利用锂的吸留现象及锂的放出现象获得电池容量(负极容量)的锂离子二次电池。该“电极反应物质”是指为了进行电极反应(充放电反应)而使用的物质。
〈1-1.整体构成〉
首先,说明二次电池的整体构成。图1示出二次电池的立体构成,图2示出沿着图1所示的II-II线的卷绕电极体100的截面构成。
以下将X轴方向的尺寸设为“宽度”,将Y轴方向的尺寸设为“厚度”,将Z轴方向的尺寸设为“高度”。
该二次电池例如是使用了膜状外装部件1的层压膜型二次电池。
具体来说,例如,如图1所示,二次电池具备膜状外装部件1、卷绕电极体100、正极引线2、及负极引线3。另外,在图1中,为了便于观察外装部件1的构成及卷绕电极体100的构成,示出的是所述外装部件1的内部收纳卷绕电极体100之前的状态(外装部件1和卷绕电极体100相互分离的状态)。
[外装部件]
外装部件1是主要收纳卷绕电极体100等的收纳部件。
例如,如图1所示,该外装部件1是能向箭头R方向折叠的一张膜,此外装部件1设置有例如用于收纳卷绕电极体100的凹部1U。
具体来说,外装部件1例如是层压膜等。层压膜的构成并无特别限定,例如具有将熔合层、金属层、表面保护层依次层叠而成的多层结构。
在二次电池的制造工序中,是以熔合层之间彼此隔着卷绕电极体100而相互相对的方式将一张外装部件1折叠之后,使彼此相对的熔合层的外周边缘部之间相互熔合,由此密封此外装部件1。但是,也可以将两张外装部件1以隔着卷绕电极体100而相互相对的方式配置之后,使相互相对的熔合层之间相互熔合。或者,还可以将两张外装部件1以隔着卷绕电极体100而相互相对的方式配置之后,利用粘合剂将所述两张外装部件1的外周边缘部之间相互贴合。
熔合层包括例如聚乙烯及聚丙烯等膜中的任意一种或两种以上。金属层包括例如铝箔等金属箔中的任意一种或两种以上。表面保护层包括例如尼龙及聚对苯二甲酸乙二酯等膜中的任意一种或两种以上。
其中,外装部件1优选为将聚乙烯膜、铝箔、及尼龙膜依次层叠而成的铝层压膜。这是因为可获得优异的密封性及耐久性等。但是,外装部件1也可以是例如具有其它多层结构的层压膜。或者,外装部件1例如并不限于层压膜,可以是包含聚丙烯等中的任意一种或两种以上的一张膜,也可以是包含铝等中的任意一种或两种以上的一张金属箔。
[卷绕电极体]
卷绕电极体100是主要负责充放电反应的电池元件,包括例如正极10、负极20、隔膜30、及作为液状电解质的电解液。
具体来说,如图2所示,卷绕电极体100是通过将正极10及负极20隔着隔膜30相互层叠之后,将所述正极10、负极20及隔膜30以卷绕轴J为中心卷绕而形成的。电解液例如浸渗到正极10、负极20及隔膜30各者。卷绕电极体100的最外周部例如也可以用保护带等来保护。
尤其是,通过上述步骤形成卷绕电极体100之后对其进行加压,而具有扁平形状。也就是说,卷绕电极体100的截面形状为扁平形状。此“截面”是指和卷绕轴J交叉的截面,该截面是沿着XY面的面。此外,“扁平形状”是指由长轴(X轴)及短轴(Y轴)规定的形状,更具体来说,是宽度大于厚度的大体椭圆形。
另外,关于卷绕电极体100的详细构成将在后文进行叙述(参考图3)。
[正极引线]
正极引线2是安装在正极10上的正极端子,更具体来说,例如安装在后述正极集电体11上。
所述正极引线2例如从外装部件1的内部向外部被导出,包含铝等导电性材料中的任意一种或两种以上。正极引线2的形状例如为薄板状及网眼状中的任意一种或两种以上。
[负极引线]
负极引线3是安装在负极20上的负极端子,更具体来说,例如安装在后述负极集电体21上。
所述负极引线3例如从外装部件1的内部向外部被导出,包含铜、镍及不锈钢等导电性材料中的任意一种或两种以上。负极引线3的导出方向例如是和正极引线2的导出方向相同的方向,负极引线3的形状例如和正极引线2的形状相同。
[紧贴膜]
另外,在外装部件1和正极引线2之间,例如插入了紧贴膜4,且在外装部件1和负极引线3之间,例如插入了紧贴膜5。
紧贴膜4、5分别是主要防止外部气体侵入外装部件1的内部的部件,包含例如紧贴性材料中的任意一种或两种以上。所述“紧贴性材料”是指对正极引线2及负极引线3各者具有紧贴性的材料,例如聚烯烃树脂等。所述聚烯烃树脂例如是聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯及改性聚丙烯等。
〈1-2.卷绕电极体的构成〉
接着,说明卷绕电极体100的构成。图3将图2所示的卷绕电极体100的截面构成中的一部分放大表示。图4示意性示出图2所示的正极10及负极20各者。图5将图2所示的正极10及负极20各者的主要部分的截面构成放大示出。另外,在图4中,将正极10及负极20各者表示成一根线状。这种情况下,为了便于正极10和负极20相互区分,用粗线表示正极10,并用细线表示负极20。
[正极]
例如,如图3所示,正极10包括正极集电体11、及设置在所述正极集电体11两面的两个正极活性物质层12。但是,正极活性物质层12只设置在正极集电体11的一部分上。关于正极活性物质层12相对于正极集电体11的设置范围将在后文详细叙述。
(正极集电体)
正极集电体11包含例如铝、镍及不锈钢等导电性材料中的任意一种或两种以上。该正极集电体11可以是单层,也可以是多层。
(正极活性物质层)
正极活性物质层12包含可吸留及放出锂的正极材料中的任意一种或两种以上作为正极活性物质。但是,正极活性物质层12也可以还包含正极粘结剂及正极导电剂等其它材料中的任意一种或两种以上。
尤其是,正极活性物质层12如上所述是设置在正极集电体11的两面。因此,正极10包括例如设置在正极集电体11的内周侧的面上的内周侧正极活性物质层12A、及设置在所述正极集电体11的外周侧的面上的外周侧正极活性物质层12B。另外,“内周侧”是指靠近卷绕轴J的侧,“外周侧”是指远离所述卷绕轴J的侧。
正极材料优选为含锂化合物。这是因为能获得高能量密度。含锂化合物的种类并无特别限定,例如为含锂复合氧化物及含锂磷酸化合物等。
含锂复合氧化物是包括锂和一种或两种以上的其它元素作为构成元素的氧化物的统称,具有例如层状岩盐型及尖晶石型等中的任一种结晶结构。含锂磷酸化合物是包含锂和一种或两种以上的其它元素作为构成元素的磷酸化合物的统称,具有例如橄榄石型等结晶结构。所述“其它元素”是指锂以外的元素。
其它元素的种类并无特别限定,其中优选为属于长周期型周期表中的2族~15族的元素。具体来说,其它元素例如为镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)及铁(Fe)等。这是因为能获得高电压。
具有层状岩盐型结晶结构的含锂复合氧化物例如为以下述式(1)~式(3)分别表示的化合物。
LiaMn(1-b-c)NibM11cO(2-d)Fe…(1)
(M11是钴(Co)、镁(Mg)、铝(Al)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、锆(Zr)、钼(Mo)、锡(Sn)、钙(Ca)、锶(Sr)及钨(W)中的至少一种。a~e满足0.8≦a≦1.2、0<b<0.5、0≦c≦0.5、(b+c)<1、-0.1≦d≦0.2及0≦e≦0.1。但是,锂的组成根据充放电状态而不同,a是完全放电状态的值。)
LiaNi(1-b)M12bO(2-c)Fd…(2)
(M12是钴(Co)、锰(Mn)、镁(Mg)、铝(Al)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、锡(Sn)、钙(Ca)、锶(Sr)及钨(W)中的至少一种。a~d满足0.8≦a≦1.2、0.005≦b≦0.5、-0.1≦c≦0.2及0≦d≦0.1。但是,锂的组成根据充放电状态而不同,a是完全放电状态的值。)
LiaCo(1-b)M13bO(2-c)Fd…(3)
(M13是镍(Ni)、锰(Mn)、镁(Mg)、铝(Al)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、锡(Sn)、钙(Ca)、锶(Sr)及钨(W)中的至少一种。a~d满足0.8≦a≦1.2、0≦b<0.5、-0.1≦c≦0.2及0≦d≦0.1。但是,锂的组成根据充放电状态而不同,a是完全放电状态的值。)
具有层状岩盐型结晶结构的含锂复合氧化物的具体例子有LiNiO2、LiCoO2、LiCo0.98Al0.01Mg0.01O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2、LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2、Li1.2Mn0.52Co0.175Ni0.1O2及Li1.15(Mn0.65Ni0.22Co0.13)O2等。
另外,当具有层状岩盐型结晶结构的含锂复合氧化物包含镍、钴、锰及铝作为构成元素时,其中镍的原子比率优选为50原子%以上。这是因为能获得高能量密度。
具有尖晶石型结晶结构的含锂复合氧化物例如是以下述式(4)表示的化合物。
LiaMn(2-b)M14bOcFd…(4)
(M14是钴(Co)、镍(Ni)、镁(Mg)、铝(Al)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、锡(Sn)、钙(Ca)、锶(Sr)及钨(W)中的至少一种。a~d满足0.9≦a≦1.1、0≦b≦0.6、3.7≦c≦4.1及0≦d≦0.1。但是,锂的组成根据充放电状态而不同,a是完全放电状态的值。)
具有尖晶石型结晶结构的含锂复合氧化物的具体例子有LiMn2O4等。
具有橄榄石型结晶结构的含锂磷酸化合物例如是用下述式(5)表示的化合物。
LiaM15PO4…(5)
(M15是钴(Co)、锰(Mn)、铁(Fe)、镍(Ni)、镁(Mg)、铝(Al)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铌(Nb)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、钙(Ca)、锶(Sr)、钨(W)及锆(Zr)中的至少一种。a满足0.9≦a≦1.1。但是,锂的组成根据充放电状态而不同,a是完全放电状态的值。)
具有橄榄石型结晶结构的含锂磷酸化合物的具体例子有LiFePO4、LiMnPO4、LiFe0.5Mn0.5PO4及LiFe0.3Mn0.7PO4等。
另外,含锂复合氧化物也可以是用下述式(6)表示的化合物。
(Li2MnO3)x(LiMnO2)1-x…(6)
(x满足0≦x≦1。但是,锂的组成根据充放电状态而不同,x是完全放电状态的值。)
此外,正极材料也可以是例如氧化物、二硫化物、硫族化合物及导电性高分子等。氧化物有例如氧化钛、氧化钒及二氧化锰等。二硫化物有例如二硫化钛及硫化钼等。硫族化合物有例如硒化铌等。导电性高分子有例如硫、聚苯胺及聚噻吩等。当然,正极材料也可以是所述一系列材料以外的其它材料。
正极粘结剂包含例如合成橡胶及高分子化合物等中的任意一种或两种以上。合成橡胶是例如苯乙烯丁二烯类橡胶、氟类橡胶及三元乙丙橡胶(ethylene propylene diene)等。高分子化合物是例如聚偏氟乙烯及聚酰亚胺等。
正极导电剂包含例如碳材料等中的任意一种或两种以上。所述碳材料是例如石墨、碳黑、乙炔黑及科琴黑等。但是,正极导电剂只要是具有导电性的材料,也可以是金属材料及导电性高分子等。
[负极]
例如,如图3所示,负极20包括负极集电体21及两个负极活性物质层22,所述两个负极活性物质层22设置在所述负极集电体21的两面。但是,负极集电体21只有一部分设有负极活性物质层22。关于负极活性物质层22相对于负极集电体21的设置范围将在后文详细叙述。
(负极集电体)
负极集电体21包含例如铜、铝、镍及不锈钢等导电性材料中的任意一种或两种以上。该负极集电体21可以是单层,也可以是多层。
负极集电体21的表面优选被粗面化。这是因为,利用所谓的锚固效应,负极活性物质层22对于负极集电体21的紧贴性会提升。这种情况下,至少和负极活性物质层22相对的区域,将负极集电体21的表面粗面化即可。粗面化方法有例如利用电解处理形成微粒子的方法等。进行电解处理时,在电解槽中利用电解法在负极集电体21的表面形成微粒子,所以会在所述负极集电体21的表面设置凹凸。利用电解法制作的铜箔一般被称为电解铜箔。
(负极活性物质层)
负极活性物质层22包含可吸留及放出锂的负极材料中的任意一种或两种以上作为负极活性物质。但是,负极活性物质层22也可以还包含负极粘结剂及负极导电剂等其它材料中的任意一种或两种以上。
另外,负极活性物质层22如上所述设置在负极集电体21的两面。所以,负极20包括例如设置在负极集电体21的内周侧的面的内周侧负极活性物质层22A、及配置在所述负极集电体21的外周侧的面的外周侧负极活性物质层22B。
为了抑制在充电途中锂金属意外地析出到负极20的表面,负极材料的可充电容量优选大于正极10的放电容量。也就是说,可吸留及放出锂的负极材料的电化学当量优选大于正极10的电化学当量。
负极材料是例如碳材料。由于锂吸留时及锂放出时的结晶结构的变化非常少,所以能稳定地获得高能量密度。此外,碳材料还作为负极导电剂发挥功能,所以负极活性物质层22的导电性提升。
碳材料是例如易石墨化碳、难石墨化碳及石墨等。但是,难石墨化碳相关的(002)面的面间隔优选为0.37nm以上,且石墨相关的(002)面的面间隔优选为0.34nm以下。更具体来说,碳材料是例如热解碳类、焦炭类、玻璃状碳纤维、有机高分子化合物烧成体、活性炭及碳黑类等。所述焦炭类包括沥青焦炭、针状焦炭及石油焦炭等。有机高分子化合物烧成体是将酚醛树脂及呋喃树脂等高分子化合物以适当的温度烧成(碳化)而得的物质。此外,碳材料可以是在约1000℃以下的温度经热处理的低结晶性碳,也可以是非晶质碳。另外,碳材料的形状可以是纤维状、球状、粒状及鳞片状中的任意一种。
此外,负极材料是例如金属类材料。所述“金属类材料”是包含金属元素及半金属元素中的任意一种或两种以上作为构成元素的材料的统称。这是因为能获得高能量密度。
金属类材料可以是单体,可以是合金,可以是化合物,可以是其中的两种以上,也可以是至少一部分包含其中的一种或两种以上的相的材料。但是,合金除了包含由两种以上的金属元素形成的材料以外,还包含含有一种以上的金属元素和一种以上的半金属元素的材料。此外,合金也可以包含非金属元素。所述金属类材料的组织有例如固溶体、共晶(共熔混合物)、金属间化合物及其中两种以上的共存物等。
金属元素及半金属元素分别是例如可以和锂形成合金的元素。具体来说,金属元素及半金属元素有例如镁(Mg)、硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)、铋(Bi)、镉(Cd)、银(Ag)、锌、铪(Hf)、锆、钇(Y)、钯(Pd)及铂(Pt)等。
其中,优选硅及锡中的一者或两者。这是因为吸留及放出锂的能力优异,能获得很高的能量密度。
包含硅作为构成元素的材料可以是硅的单体,可以是硅的合金,可以是硅的化合物,可以是其中的两种以上,还可以是至少一部分包含其中的一种或两种以上的相的材料。
此外,包含锡作为构成元素的材料可以是锡的单体,可以是锡的合金,可以是锡的化合物,可以是其中的两种以上,还可以是至少一部分包含其中的一种或两种以上的相的材料。
这里说明的“单体”是指一般意义上的单体,所以所述单体也可以包含微量的杂质。也就是说,单体的纯度并非必须为100%。
硅的合金包含例如锡、镍、铜、铁、钴、锰、锌、铟、银、钛、锗、铋、锑及铬等中的任意一种或两种以上作为硅以外的构成元素。硅的化合物包含例如碳及氧等中的任意一种或两种以上作为硅以外的构成元素。另外,硅的化合物也可以包含例如关于硅的合金说明的一系列元素中的任意一种或两种以上。
硅的合金的具体例子及硅的化合物的具体例子有SiB4、SiB6、Mg2Si、Ni2Si、TiSi2、MoSi2、CoSi2、NiSi2、CaSi2、CrSi2、Cu5Si、FeSi2、MnSi2、NbSi2、TaSi2、VSi2、WSi2、ZnSi2、SiC、Si3N4、Si2N2O、SiOv(0<v≦2)、及LiSiO等。另外,SiOv中的v还可以是0.2<v<1.4。
锡的合金包含例如硅、镍、铜、铁、钴、锰、锌、铟、银、钛、锗、铋、锑及铬等中的任意一种或两种以上作为锡以外的构成元素。锡的化合物包含例如碳及氧等中的任意一种或两种以上作为锡以外的构成元素。另外,锡的化合物还可以包含例如关于锡的合金说明的一系列元素中的任意一种或两种以上作为锡以外的构成元素。
锡的合金的具体例子及锡的化合物的具体例子有SnOw(0<w≦2)、SnSiO3、LiSnO及Mg2Sn等。
尤其是,包含锡作为构成元素的材料优选例如包含第一构成元素锡以及第二构成元素及第三构成元素的材料(含锡材料)。第二构成元素是例如钴、铁、镁、钛、钒、铬、锰、镍、铜、锌、镓、锆、铌、钼、银、铟、铯(Ce)、铪(Hf)、钽、钨、铋及硅等中的任意一种或两种以上。第三构成元素是例如硼、碳、铝及磷等中的任意一种或两种以上。这是因为能获得高电池容量及优异的循环特性等。
其中,含锡材料优选包含锡、钴及碳作为构成元素的材料(含锡钴碳的材料)。所述含锡钴碳的材料中,例如碳的含量为9.9质量%~29.7质量%、锡及钴的含量的比率(Co/(Sn+Co))为20质量%~70质量%。这是因为能获得高能量密度。
含锡钴碳的材料具有包含锡、钴及碳作为构成元素的相,此相优选为低结晶性或非晶质。此相是可以和锂反应的相(反应相),所以因所述反应相的存在而获得优异的特性。使用CuKα射线作为特定X射线且扫描速度为1°/min时,所述反应相的利用X射线衍射获得的衍射峰的半值宽(衍射角2θ)优选为1°以上。这是因为能顺畅地吸留及放出锂,且和电解液之间的反应性下降。另外,含锡钴碳的材料除了是低结晶性或非晶质的相以外,有时还具有包含各构成元素的单体或一部分的相。
要判断利用X射线衍射获得的衍射峰是否是对应于可以和锂反应的反应相的衍射峰,例如只要对比和锂电化学反应前后的X射线衍射图即可。如果和锂电化学反应前后,衍射峰的位置发生变化,那么此衍射峰就是对应于可以和锂反应的反应相的衍射峰。这种情况下,例如低结晶性或非晶质的反应相的衍射峰会在2θ=20°~50°的范围内被检测出。考虑所述反应相例如包含上述一系列构成元素,且主要是由于碳的存在而低结晶化或非晶质化。
含锡钴碳的材料中,优选作为构成元素的碳中的至少一部和作为其它构成元素的金属元素或半金属元素键合。这是因为能抑制锡的凝聚及锡的结晶化等。关于元素的键合状态,例如可以使用X射线光电子能谱法(XPS)进行确认。市售装置中,例如使用Al-Kα射线或Mg-Kα射线等作为软X射线。当部分碳或全部碳和金属元素或半金属元素等键合时,碳的1s轨道(C1s)的合成波的峰值是在低于284.5eV的区域被检测出。但是,为了在84.0eV的能量位置检测到金原子的4f轨道(Au4f)的峰值,要进行能量校准。这种情况下,通常物质表面会存在表面污染碳,所以将检测到此表面污染碳的C1s的峰值的能量位置设为284.8eV,将其峰值设为能量基准。在XPS测量中,C1s的峰值的波形通常是在包含表面污染碳的峰值和含SnCoC的材料中的碳的峰值的状态下获得的。因此,例如使用市售软件解析峰值,分离成表面污染碳的峰值和含SnCoC的材料中的碳的峰值。在波形解析中,将存在于最低束缚能侧的主峰值的能量位置设为能量基准(284.8eV)。
所述含锡钴碳的材料并不限于构成元素只有锡、钴及碳的材料(SnCoC)。所述含锡钴碳的材料除了含有例如锡、钴及碳以外,还可以进一步包含硅、铁、镍、铬、铟、铌、锗、钛、钼、铝、磷、镓及铋等中的任意一种或两种以上作为构成元素。
除了含锡钴碳的材料以外,包含锡、钴、铁及碳作为构成元素的材料(含锡钴铁碳的材料)也适合。所述含锡钴铁碳的材料的组成为任意。举出一个例子的话,当铁的含量设定的少时,碳的含量为9.9质量%~29.7质量%、铁的含量为0.3质量%~5.9质量%、锡及钴的含量的比率(Co/(Sn+Co))为30质量%~70质量%。此外,当铁的含量设定的多时,碳的含量为11.9质量%~29.7质量%、锡、钴及铁的含量的比率((Co+Fe)/(Sn+Co+Fe))为26.4质量%~48.5质量%、钴及铁的含量的比率(Co/(Co+Fe))为9.9质量%~79.5质量%。这是因为能获得高能量密度。另外,含锡钴铁碳的材料的物性(半值宽等)例如和所述含锡钴碳的材料的物性是一样的。
此外,负极材料也可以是例如金属氧化物及高分子化合物等。金属氧化物是例如氧化铁、氧化钌及氧化钼等。高分子化合物是例如聚乙炔、聚苯胺及聚吡咯等。
其中,根据以下说明的理由,负极材料优选包含碳材料及金属类材料两者。
金属类材料、尤其是包含硅及锡中的一者或两者作为构成元素的材料具有理论容量高的优点,但反过来也有充放电时容易剧烈膨胀收缩这样的担忧。另一方面,碳材料具有理论容量低这样的担忧,但反过来具有充放电时不易膨胀收缩的优点。由此,通过使用碳材料及金属类材料两者,能在获得高理论容量(换句话说就是电池容量)的同时,抑制充放电时负极材料的膨胀收缩。
另外,负极活性物质层22是使用例如涂敷法、气相法、液相法、熔射法及烧成法(烧结法)等中的任意一种或两种以上的方法形成的。
涂敷法是以下方法:例如将粒子(粉末)状负极活性物质和负极粘结剂等的混合物溶解或分散于有机溶剂等制成溶液,并将此溶液涂敷到负极集电体21。气相法是例如物理沉积法及化学沉积法等。更具体来说,是例如真空蒸镀法、溅射法、离子镀敷法、激光烧蚀法、热化学气相生长、化学气相生长(CVD)法及等离子化学气相生长法等。液相法是例如电解镀法及无电解镀法等。熔射法是将熔融状态或半熔融状态的负极活性物质喷涂到负极集电体21的方法。烧成法是例如将上述溶液涂敷到负极集电体21之后,以高于负极粘结剂等的熔点的温度对溶液进行热处理的方法。所述烧成法是例如气氛烧成法、反应烧成法及热压烧成法等。
所述二次电池中,如上所述,为了防止充电途中锂金属意外地析出到负极20的表面,能吸留及放出锂的负极材料的电化学当量优选大于正极的电化学当量。此外,若完全充电时的开路电压(也就是说电池电压)为4.25V以上,相比完全充电时的开路电压为4.20V的情况,即使使用的正极活性物质相同,每单位质量的锂的放出量也会变多,因此,宜考虑这一点来相互调整正极活性物质的量和负极活性物质的量。由此,获得高能量密度。
[隔膜]
例如,如图3所示,隔膜30介置在正极10和负极20之间。由此,隔膜30在防止因正极10和负极20接触引起的电流短路的同时,让锂离子通过。另外,图2中,为了简化图示内容,以粗线状表示隔膜30。
所述隔膜30包含例如合成树脂及陶瓷等多孔质膜中的任意一种或两种以上,也可以是包含两种以上的多孔质膜的层叠膜。合成树脂是例如聚四氟乙烯、聚丙烯及聚乙烯等。
尤其是,隔膜30也可以包括例如所述多孔质膜(基材层)、设置在所述基材层的单面或两面的高分子化合物层。这是因为,隔膜30对正极10的紧贴性提升,且隔膜30对负极20的紧贴性提升,所以能抑制卷绕电极体100的变形。由此,能抑制电解液的分解反应,且还抑制浸渗于基材层的电解液的漏液,所以即使反复充放电,电阻也不易上升,且二次电池也不易鼓起。
高分子化合物层包含例如聚偏氟乙烯等高分子化合物中的任意一种或两种以上。这是因为物理强度优异,且电化学性稳定。形成所述高分子化合物层时,例如将有机溶剂等溶解了高分子化合物的溶液涂敷到基材层,然后使所述基材层干燥。或者,也可以例如将基材层浸渍于溶液中,然后使所述基材层干燥。
另外,高分子化合物层也可以包含例如无机粒子等绝缘性粒子中的任意一种或两种以上。无机粒子的种类有例如氧化铝及氮化铝等。
[电解液]
电解液包含溶剂及电解质盐。但是,电解液也可以进一步包含添加剂等其它材料中的任意一种或两种以上。
(溶剂)
溶剂包含有机溶剂等非水溶剂中的任意一种或两种以上。包含非水溶剂的电解液就是所谓的非水电解液。
非水溶剂有例如环状碳酸酯、链状碳酸酯、内酰胺、链状羧酸酯及腈(一元腈)等。这是因为能获得优异的电池容量、循环特性及保存特性等。
环状碳酸酯有例如碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯及碳酸丁烯酯等。链状碳酸酯有例如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯及碳酸甲丙酯等。内酰胺有例如,γ-丁内酯及γ-戊内酯等。链状羧酸酯有例如乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、异丁酸甲酯、三甲基乙酸甲酯及三甲基乙酸乙酯等。腈有例如乙腈、甲氧基乙腈及3-甲氧基丙腈等。
此外,非水溶剂也可以是例如1,2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、四氢吡喃、1,3-二氧戊环、4-甲基-1,3-二氧戊环、1,3-二噁烷、1,4-二噁烷、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基噁唑烷酮、N,N'-二甲基咪唑啉酮、硝基甲烷、硝基乙烷、环丁砜、磷酸三甲酯及二甲基亚砜等。能获得相同的优点。
其中,优选为环状碳酸酯及链状碳酸酯中的任意一种或两种以上,更优选为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯及碳酸甲乙酯等中的任意一种或两种以上。这是因为能获得高电池容量、优异的循环特性及优异的保存特性等。这种情况下,进一步优选为碳酸乙烯酯及碳酸丙烯酯等高粘度(高介电常数)溶剂(例如相对介电常数ε≧30)、与碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯及碳酸二乙酯等低粘度溶剂(例如粘度≦1mPa·s)的组合。这是因为电解质盐的解离性及离子迁移率会提升。
此外,非水溶剂有例如不饱和环状碳酸酯、卤化碳酸酯、磺酸酯、酸酐、二氰化合物(二腈化合物)、二异氰酸酯化合物、磷酸酯及具有碳间三键的链状化合物等。这是因为电解液的化学稳定性提升。
不饱和环状碳酸酯是具有一个或两个以上不饱和键(碳间双键或碳间三键)的环状碳酸酯的统称。该不饱和环状碳酸酯有例如碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯及碳酸亚甲基亚乙酯等。非水溶剂中的不饱和环状碳酸酯的含量并无特别限定,例如为0.01重量%~10重量%。
卤化碳酸酯是包含一个或两个以上卤族元素作为构成元素的环状或链状碳酸酯的统称。当卤化碳酸酯包含两个以上卤族元素作为构成元素时,所述两个以上卤族元素的种类可以是一种,也可以是两种以上。环状卤化碳酸酯有例如4-氟-1,3-二氧戊环-2-酮及4,5-二氟-1,3-二氧戊环-2-酮等。链状卤化碳酸酯有例如碳酸氟代甲基甲基酯(carbonicacid fluoromethylmethyl ester)、碳酸双(氟代甲基)酯(carbonic acid bis(fluoromethyl)ester)及碳酸二氟代甲基甲基酯(carbonic acid difluoromethylmethyl ester)等。非水溶剂中的卤化碳酸酯的含量并无特别限定,例如为0.01重量%~50重量%。
磺酸酯有例如单磺酸酯及二磺酸酯等。非水溶剂中的磺酸酯的含量并无特别限定,例如为0.01重量%~10重量%。
单磺酸酯可以是环状单磺酸酯,也可以是链状单磺酸酯。环状单磺酸酯有例如1,3-丙烷磺内酯及1,3-丙烯磺内酯等的磺内酯。链状单磺酸酯有例如环状单磺酸酯被中断的化合物等。二磺酸酯可以是环状二磺酸酯,也可以是链状二磺酸酯。
酸酐有例如羧酸酐、二磺酸酐及羧酸磺酸酐等。羧酸酐有例如琥珀酸酐、戊二酸酐及马来酸酐等。二磺酸酐有例如乙烷二磺酸酐及丙烷二磺酸酐。羧酸磺酸酐有例如磺基苯甲酸酐、磺基丙酸酐及磺基丁酸酐等。非水溶剂中的酸酐的含量并无特别限定,例如为0.5重量%~5重量%。
二腈化合物是例如用NC-R1-CN(R1是亚烷基及亚芳基中的任一者。)表示的化合物。所述二腈化合物有例如琥珀腈(NC-C2H4-CN)、戊二腈(NC-C3H6-CN)、己二腈(NC-C4H8-CN)及邻苯二甲腈(NC-C6H4-CN)等。非水溶剂中的二腈化合物的含量并无特别限定,例如为0.5重量%~5重量%。
二异氰酸酯化合物是例如用OCN-R2-NCO(R2是亚烷基及亚芳基中的任一者。)表示的化合物。所述二异氰酸酯化合物有例如六亚甲基二异氰酸酯(OCN-C6H12-NCO)等。非水溶剂中的二异氰酸酯化合物的含量并无特别限定,例如为0.5重量%~5重量%。
磷酸酯有例如磷酸三甲酯及磷酸三乙酯等。非水溶剂中的磷酸酯的含量并无特别限定,例如为0.5重量%~5重量%。
具有碳间三键的链状化合物是具有一个或两个以上碳间三键(-C≡C-)的链状化合物的统称。所述具有碳间三键的链状化合物有例如甲基羧酸-2-丙炔基酯(CH≡C-CH2-O-C(=O)-O-CH3)及甲磺酸丙烯酯(CH≡C-CH2-O-S(=O)2-CH3)等。非水溶剂中的具有碳间三键的链状化合物的含量并无特别限定,例如为0.5重量%~5重量%。
(电解质盐)
电解质盐包含例如锂盐中的任意一种或两种以上。但是,电解质盐也可以包含例如除锂盐以外的盐。所述除锂以外的盐有例如除锂以外的轻金属盐等。
锂盐有例如六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、四苯基硼酸锂(LiB(C6H5)4)、甲磺酸锂(LiCH3SO3)、三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)、四氯铝酸锂(LiAlCl4)、六氟硅酸二锂(Li2SiF6)、氯化锂(LiCl)及溴化锂(LiBr)等。这是因为能获得优异的电池容量、循环特性及保存特性等。
其中,优选为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂及六氟砷酸锂中的任意一种或两种以上,更优选为六氟磷酸锂。这是因为内部电阻会变低。
电解质盐的含量并无特别限定,其中相对于溶剂而言优选为0.3mol/kg~3.0mol/kg。能获得高离子传导性。
[正极的卷绕构成]
例如,如图2所示,正极10及负极20是按照正极10配置在外侧且负极20配置在内侧的方式被卷绕。
正极活性物质层12如上所述只设置在正极集电体11的一部分上。因此,内周侧正极活性物质层12A例如只设置在正极集电体11的内周侧的部分面上,且外周侧正极活性物质层12B例如只设置在正极集电体11的外周侧的部分面上。
具体来说,在正极10的卷外侧的端部,例如在正极集电体11的内周侧的面上并未设置内周侧正极活性物质层12A,且在所述正极集电体11的外周侧的面上并未设置外周侧正极活性物质层12B。因此,在正极10的卷外侧的端部,例如正极集电体11露出。这里说明的“卷外侧”,是指正极10的卷绕方向上的外侧(靠近外侧的端部的侧)。
在正极10的卷外侧的端部,正极集电体11的内周侧的面上未设置内周侧正极活性物质层12A的范围、换句话说是正极10的卷外侧的内周侧正极活性物质层12A的端部的位置并无特别限定,所以能够任意地设定。
此外,在正极10的卷外侧的端部,正极集电体11的外周侧的面上未设置外周侧正极活性物质层12B的范围、换句话说是正极10的卷外侧的外周侧正极活性物质层12B的端部的位置并无特别限定,所以能够任意地设定。
于此,内周侧正极活性物质层12A的卷外侧的端部例如位于比外周侧正极活性物质层12B的卷外侧的端部更靠卷外侧。
另一方面,在正极10的卷内侧的端部,例如正极集电体11的内周侧的面并未设置内周侧正极活性物质层12A,且所述正极集电体11的外周侧的面并未设置外周侧正极活性物质层12B。因此,在正极10的卷内侧的端部,例如正极集电体11露出。这里说明的“卷内侧”是指正极10的卷绕方向上的内侧(靠近内侧的端部的侧),即所谓的卷芯侧。
在正极10的卷内侧的端部,正极集电体11的内周侧的面上未设置内周侧正极活性物质层12A的范围、换句话说是正极10的卷内侧的内周侧正极活性物质层12A的端部的位置并无特别限定,所以能够任意地设定。
此外,在正极10的卷内侧的端部,正极集电体11的外周侧的面上未设置外周侧正极活性物质层12B的范围、换句话说是正极10的卷内侧的外周侧正极活性物质层12B的端部的位置并无特别限定,所以能够任意地设定。
于此,内周侧正极活性物质层12A的卷内侧的端部例如位于比外周侧正极活性物质层12B的内周侧的端部更靠卷内侧。
[负极的卷绕构成]
负极活性物质层22如上所述只设置在负极集电体21的一部分上。因此,内周侧负极活性物质层22A例如只设置在负极集电体21的内周侧的部分面上,且外周侧负极活性物质层22B例如只设置在负极集电体21的外周侧的部分面上。
具体来说,在负极20的卷外侧的端部,例如负极集电体21的内周侧的面上未设置内周侧负极活性物质层22A,且所述负极集电体21的外周侧的面上未设置外周侧负极活性物质层22B。因此,在负极20的卷外侧的端部,例如负极集电体21露出。
在负极20的卷外侧的端部,负极集电体21的内周侧的面上未设置内周侧负极活性物质层22A的范围、换句话说是负极20的卷外侧的内周侧负极活性物质层22A的端部的位置并无特别限定,所以能够任意地设定。
此外,在负极20的卷外侧的端部,负极集电体21的外周侧的面上未设置外周侧负极活性物质层22B的范围、换句话说是负极20的卷外侧的外周侧负极活性物质层22B的端部的位置并无特别限定,所以能够任意地设定。
于此,内周侧负极活性物质层22A的卷外侧的端部例如位于比外周侧负极活性物质层22B的卷外侧的端部更靠卷内侧。
另一方面,在负极20的卷内侧的端部,例如负极集电体21的内周侧的面上未设置内周侧负极活性物质层22A,且所述负极集电体21的外周侧的面上未设置外周侧负极活性物质层22B。因此,在负极20的卷内侧的端部,例如负极集电体21露出。
在负极20的卷内侧的端部,负极集电体21的内周侧的面上未设置内周侧负极活性物质层22A的范围、换句话说是负极20的卷内侧的内周侧负极活性物质层22A的端部的位置并无特别限定,所以能够任意地设定。
此外,在负极20的卷内侧的端部,负极集电体21的外周侧的面上未设置外周侧负极活性物质层22B的范围、换句话说是负极20的卷内侧的外周侧负极活性物质层22B的端部的位置并无特别限定,所以能够任意地设定。
于此,内周侧负极活性物质层22A的卷内侧的端部例如位于比外周侧负极活性物质层22B的卷内侧的端部更靠卷外侧。
[正极引线及负极引线]
在作为正极10的卷内侧的端部即正极集电体11,安装有正极引线2。于此,正极引线2例如设置在正极集电体11的外周侧的面上。但是,正极引线2也可以设置在正极集电体11的内周侧的面上。向正极集电体11安装正极引线2的方法并无特别限定,例如为焊接法等。
在作为负极20的卷内侧的端部即负极集电体21,安装有负极引线3。于此,负极引线3例如安装在负极集电体21的外周侧的面上。但是,负极引线3也可以设置在负极集电体21的内周侧的面上。该负极引线3以在短轴(Y轴)的方向上不和正极引线2重叠的方式配置。向负极集电体21安装负极引线3的方法例如和向正极集电体11安装正极引线2的安装方法相同。
在作为正极10的卷外侧的端部即正极集电体11,例如粘贴有卷绕固定带58。于此,卷绕固定带58例如粘贴在正极集电体11的外周侧的面上。由此,将作为正极10的卷外侧的端部即正极集电体11固定在卷绕电极体100的主体上。该卷绕固定带58例如为粘合带等。
[保护带]
在正极10及负极20,例如粘贴有保护带50。该保护带50包含例如绝缘性高分子化合物等中的任意一种或两种以上。绝缘性高分子化合物的种类并无特别限定,例如为聚丙烯(PP)等。保护带50的厚度并无特别限定,例如为5μm~40μm。
保护带50的数量并无特别限定,所以可是一个,也可以是两个以上。于此,例如使用7个保护带50(50A~50G)。关于保护带50A~50G的设置位置等的详细描述,例如,如以下说明所示。
保护带50A主要是通过覆盖(保护)正极10的卷外侧的内周侧正极活性物质层12A的端部(角部)及其周边,来抑制因所述角部引起的不良状况。也就是说,保护带51例如将内周侧正极活性物质层12A和正极集电体11一起覆盖。
详细来说,当内周侧正极活性物质层12A的角部露出时,所述角部容易经由隔膜30切入负极20(外周侧负极活性物质层22)等。由此,有可能因角部的存在引起负极20变形或破损。所述“破损”例如是负极20产生龟裂的现象以及负极20及隔膜30分别被切断的现象等。这种情况下,有可能隔膜30也和负极20一样变形或破损。
相对于此,若用保护带50A覆盖内周侧正极活性物质层12A的角部,就可以利用保护带50A缓和所述角部的锐角性,所以所述角部难以切入负极20。由此,因为角部的影响减小,所以负极20不易变形或破损,且隔膜30也不易变形或破损。
另外,保护带50A的设置范围能够任意地设定,所以可朝卷内侧及卷外侧中的一侧或两侧扩展。在图2中,表示的情况是:例如保护带50A的设置范围向卷外侧扩展,保护带50A在广范围内覆盖正极集电体11的内周侧的面。
保护带50B主要是通过覆盖正极10的卷外侧的外周侧正极活性物质层12B的端部(角部)及其周边,来抑制因所述角部引起的不良状况。
另外,保护带50B的设置范围能够任意地设定,所以可朝卷内侧及卷外侧中的一侧或两侧扩展。在图2中,表示的情况是:例如保护带50B的设置范围朝卷外侧扩展,所以保护带50B在广范围内覆盖正极集电体11的外周侧的面。
保护带50C主要是通过覆盖正极10的卷内侧的外周侧正极活性物质层12B的端部(角部)及其周边,来抑制因所述角部引起的不良状况。
另外,保护带50C的设置范围能够任意地设定,所以可朝卷内侧及卷外侧中的一侧或两侧扩展。在图2中,表示的情况是:例如保护带50C的设置范围朝卷内侧扩展,所以保护带50C在广范围内覆盖正极集电体11的外周侧的面。
保护带50D主要是通过覆盖正极10的卷内侧的内周侧正极活性物质层12A的端部(角部)及其周边,来抑制因所述角部引起的不良状况。
另外,保护带50D的设置范围能够任意地设定,所以可朝卷内侧及卷外侧中的一侧或两侧扩展。在图2中,表示的情况是:例如保护带50D的设置范围朝卷内侧扩展,所以保护带50D在广范围内覆盖正极集电体11的内周侧的面。于此,保护带50D的设置范围例如扩展到和正极引线2重叠的区域及其周边为止。
保护带50E是正极端子保护部件,主要通过覆盖正极引线2及其周边,来抑制因所述正极引线2的端部(角部)引起的不良状况。也就是说,保护带50E例如将正极引线2和正极集电体11一起覆盖。因正极引线2的角部引起不良状况的理由,和所述因内周侧正极活性物质层12A的角部引起的不良状况的理由是相同的。
另外,保护带50E的设置范围能够任意地设定,所以可朝卷内侧及卷外侧中的一侧或两侧扩展。在图2中,表示的情况是:例如保护带50E的设置范围朝卷外侧扩展,保护带50E在广范围内覆盖正极集电体11的外周侧的面。于此,保护带50E例如和保护带50C连接(一体化)。
保护带50F是负极端子保护部件,主要通过覆盖负极引线3及其周边,来抑制因所述负极引线3的端部(角部)引起的不良状况。也就是说,保护带50F例如将负极引线3和负极集电体21一起覆盖。
另外,保护带50F的设置范围能够任意地设定,所以可朝卷内侧及卷外侧中的一侧或两侧扩展。
保护带50G主要通过覆盖负极20的卷内侧的端部即负极集电体21中重叠于负极引线3的区域及其周边,而和所述保护带50F同样地,抑制因负极引线3的角部引起的不良状况。
另外,保护带50G的设置范围能够任意地设定,所以可朝卷内侧及卷外侧中的一侧或两侧扩展。
[正极及负极各者的主要部分的构成]
如图4所示,正极10以卷绕轴J为中心被卷绕。因此,正极10包括正极10中的一部分即多个长轴方向延伸部分10A以及此正极10中的其它部分即多个短轴方向延伸部分10B。也就是说,正极10具有将多个长轴方向延伸部分10A和多个短轴方向延伸部分10B交替连结而成的结构。“多个长轴方向延伸部分10A”是指以卷绕轴J为中心卷绕的正极10中朝长轴(X轴)方向延伸的多个部分,且“多个短轴方向延伸部分10B”是指所述正极10中朝短轴(Y轴)方向延伸的多个部分。
另外,在图4中,为了便于轻松相互区分多个长轴方向延伸部分10A和多个短轴方向延伸部分10B,以实线表示多个长轴方向延伸部分10A,且以虚线表示多个短轴方向延伸部分10B。此外,为了简化图示内容,以直线状表示多个短轴方向延伸部分10B各者。如图2明示的那样,实际上多个短轴方向延伸部分10B分别为弯曲线状。
此外,如图4所示,负极20是以卷绕轴J为中心卷绕的,所以具有和所述正极10相同的结构。也就是说,负极20包括多个长轴方向延伸部分20A及多个短轴方向延伸部分20B,具有将多个长轴方向延伸部分20A和多个短轴方向延伸部分20B交替连结的结构。关于多个长轴方向延伸部分20A及多个短轴方向延伸部分20B各者的详细叙述,例如除了都是负极20中的一部分这一点以外,和关于多个长轴方向延伸部分10A及多个短轴方向延伸部分20B各者的详细叙述是一样的。
另外,在图4中,和说明关于多个长轴方向延伸部分10A及多个短轴方向延伸部分10B的情况同样地,以实线表示多个长轴方向延伸部分20A,且以虚线表示多个短轴方向延伸部分20B。此外,为了简化图示内容,以直线状表示多个短轴方向延伸部分20B各者,但实际上多个短轴方向延伸部分10B分别为弯曲线状。
如图2、图4及图5所示,正极10(多个长轴方向延伸部分10A)及负极20(多个长轴方向延伸部分20A)在卷绕轴J附近包括根据卷绕位置而区分的六个部分。所述六个部分是正极10的一部分(长轴方向延伸部分10A)即第一正极卷绕部10X及第二正极卷绕部10Y、以及负极20的一部分(长轴方向延伸部分20A)即第一负极卷绕部20X、第二负极卷绕部20Y、第三负极卷绕部20Z及第四负极卷绕部20W。
具体来说,正极10在卷内侧的端部包括朝长轴方向延伸的第一正极卷绕部10X,正极引线2安装在第一正极卷绕部10X上。第一正极卷绕部10X中,例如正极集电体11的内周侧的面上未设置内周侧正极活性物质层12A,且所述正极集电体11的外周侧的面上未设置外周侧正极活性物质层12B。
另外,在第一正极卷绕部10X的内周侧,例如,如上所述粘贴有保护带50D,且在所述第一正极卷绕部10X的外周侧,例如,如上所述粘贴有保护带50E。
此外,正极10包括例如配置得比第一正极卷绕部10X更靠卷外侧且朝长轴方向延伸的第二正极卷绕部10Y。所述第二正极卷绕部10Y例如隔着隔膜30而和第一正极卷绕部10X相对。第二正极卷绕部10Y中,例如正极集电体11的内周侧的部分面上设置有内周侧正极活性物质层12A,且所述正极集电体11的外周侧的部分面上设置有外周侧正极活性物质层12B。
另外,在第二正极卷绕部10Y的内周侧,例如,如上所述粘贴有保护带50D,且在所述第二正极卷绕部10Y的外周侧,例如,如上所述粘贴有保护带50C。
另一方面,负极20在卷内侧的端部包括朝长轴方向延伸的第一负极卷绕部20X,负极引线3是安装在第一负极卷绕部20X上。所述第一负极卷绕部20X隔着隔膜30和第一正极卷绕部10X相对。第一负极卷绕部20X中,例如在负极集电体21的内周侧的面上设置有内周侧负极活性物质层22A,且在所述负极集电体21的外周侧的部分面上设置有外周侧负极活性物质层22B。
另外,在第一负极卷绕部20X的外周侧,例如,如上所述粘贴有保护带50F。
此外,负极20包括第二负极卷绕部20Y,所述第二负极卷绕部20Y配置得比第一负极卷绕部20X更靠卷外侧,且朝长轴方向延伸。所述第二负极卷绕部20Y例如隔着隔膜30和第一负极卷绕部20X相对。第二负极卷绕部20Y中,例如在负极集电体21的内周侧并未设置内周侧负极活性物质层22A,且在所述负极集电体21的外周侧的面上设置有外周侧负极活性物质层22B。
此外,负极20包括第三负极卷绕部20Z,所述第三负极卷绕部20Z配置得比第二负极卷绕部20Y更靠卷外侧,且朝长轴方向延伸。所述第三负极卷绕部20Z例如隔着隔膜30和第二负极卷绕部20Y相对。第三负极卷绕部20Z中,例如在负极集电体21的内周侧的部分面上设置有内周侧负极活性物质层22A,且在所述负极集电体21的外周侧的面上设置有外周侧负极活性物质层22B。
另外,在第三负极卷绕部20Z的内周侧,例如,如上所述粘贴有保护带50G。
此外,负极20包括第四负极卷绕部20W,所述第四负极卷绕部20W配置得比第一负极卷绕部20X更靠卷内侧,且朝长轴方向延伸。所述第四负极卷绕部20W例如隔着隔膜30和第一负极卷绕部20X相对。第四负极卷绕部20W中,例如在负极集电体21的内周侧的面并未设置内周侧负极活性物质层22A,且在所述负极集电体21的外周侧的面上并未设置外周侧负极活性物质层22B。
〈1-3.阶梯缓和带的构成〉
在正极10及负极20上除了粘贴所述保护带50以外,还粘贴有阶梯缓和带40。
[功能]
阶梯缓和带40是阶梯缓和部件,主要通过缓和因正极引线2及负极引线3各自的存在引起的阶梯影响,使得卷绕电极体100的形状(扁平形状)尽可能地接近平坦状态。通过使用此阶梯缓和带40,正极10和负极20之间充放电反应易于顺利且稳定地进行,所以电池特性提升。
详细来说,由于在正极10(正极集电体11)安装有正极引线2,所以会因所述正极引线2的存在而产生阶梯,且在负极20(负极集电体21)安装有负极引线3,所以会因所述负极引线3的存在而产生阶梯。
当正极10及负极20未设置阶梯缓和带40时,卷绕电极体100的制造工序中卷绕正极10及负极20时,所述阶梯会对正极10及负极20的卷绕状态造成影响,所以,容易因所述阶梯而导致卷绕电极体100变形。
具体来说,在正极引线2及负极引线3各者附近的区域内,正极10及负极20的卷绕强度意外地变高,而相对于此,除此以外的区域内正极10及负极20的卷绕强度意外地变低。所述“卷绕强度变高”是指正极10及负极20的卷绕状态变得紧,“卷绕强度变低”是指正极10及负极20的卷绕状态变得松。这种情况下,因所述卷绕状态的差异使得正极10和负极20之间的距离(充放电距离)容易出现偏差,所以充放电时充电量及放电量都容易出现偏差。
此外,在正极引线2及负极引线3各自附近的区域内,虽然一开始正极10及负极20的卷绕强度高,但随着反复进行充放电,正极10及负极20的卷绕状态会变得松弛,所以其卷绕强度会发生变动。这种情况下,若连续使用二次电池,由于充放电距离容易发生变化,所以充电量及放电量也都容易发生变动。
据此,因正极10和负极20之间难以顺利且稳定地进行充放电反应,充电量及放电量都容易出现偏差且容易变动,所以电池特性下降。
相对于此,当正极10及负极20设置有阶梯缓和带40时,如上所述,能缓和阶梯对正极10及负极20的卷绕状态造成的影响。由此,卷绕电极体100的制造工序中卷绕正极10及负极20时,和正极10及负极20未设置阶梯缓和带40的情况相比,卷绕电极体100的形状(扁平形状)更接近平坦状态,所以此卷绕电极体100不易变形。
这种情况下,不再依赖于是否是正极引线2及负极引线3各自附近的区域,正极10及负极20的卷绕强度变得大体均匀。由此,充放电距离不易出现偏差,所以充放电时充电量及放电量都不易出现偏差。
而且,由于正极10及负极20的卷绕强度变得大体均匀,所以就算反复进行充放电,卷绕强度也不易变动。由此,就算连续使用二次电池,充放电距离也不易发生变化,所以充电量及放电量都不易发生变动。
据此,正极10和负极20之间顺利且稳定地进行充放电反应,充电量及放电量各者稳定化,所以电池特性提升。
[材质]
阶梯缓和带40包含例如绝缘性高分子化合物等中的任意一种或两种以上。绝缘性高分子化合物的种类并无特别限定,例如为聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)及聚酰亚胺(PI)等。能保证阶梯缓和带40的绝缘性。
[形态]
只要能固定在正极10及负极20各者上,那么阶梯缓和带40的形态并无任何限定。
具体来说,阶梯缓和带40可以是具有粘结层的粘合带,也可以是不具有所述粘结层的非粘合带。作为非粘合带的阶梯缓和带40例如经由粘合剂而粘合到正极10及负极20上。另外,阶梯缓和带40可以是具有柔软性(可挠性)的膜等,也可以是具有刚性的片材等。
[尺寸]
阶梯缓和带40的厚度并无特别限定,其中优选不极端薄,且为正极引线2及负极引线3各自的厚度以下。若阶梯缓和带40的厚度极端过薄,就难以缓和阶梯对正极10及负极20的卷绕状态造成的影响。另一方面,若阶梯缓和带40的厚度大于正极引线2及负极引线3各自的厚度,反而有可能助长阶梯对正极10及负极20的卷绕状态造成的影响。
具体来说,阶梯缓和带40的厚度T2相对于正极引线2及负极引线3各自的厚度T1的比率T,优选为15%~80%。能充分地缓和阶梯对正极10及负极20的卷绕状态造成的影响。另外,比率T是通过比率T(%)=(厚度T2/厚度T1)×100算出的。其中,关于(厚度T2/T1)的值,将小数点第二位的值四舍五入。
更具体来说,厚度T1为例如50μm~100μm,且厚度T2为例如8μm~80μm。
阶梯缓和带40的宽度并无任何限定。其中,当后述第三区域R3(参考图5)配置有阶梯缓和带40时,此阶梯缓和带40的宽度优选不极端过小,且充分小于正极引线2和负极引线3的距离。若阶梯缓和带40的宽度极端过薄,就难以缓和阶梯对正极10及负极20的卷绕状态造成的影响。另一方面,若阶梯缓和带40的宽度并未充分小于正极引线2和负极引线3的距离,反而有可能助长阶梯对正极10及负极20的卷绕状态造成的影响。
具体来说,阶梯缓和带40的宽度W2相对于正极引线2和负极引线3之间的距离W1的比率W优选为50%~90%。能充分缓和阶梯对正极10及负极20的卷绕状态造成的影响。另外,比率W是通过比率W(%)=(宽度W2/距离W1)×100算出的。其中,关于(宽度W2/距离W1)的值,将小数点第二位的值四舍五入。
更具体来说,距离W1为例如8mm~30mm,且宽度W2为例如4mm~27mm。
阶梯缓和带40的高度并无特别限定,其中优选不极端过小,且相比正极集电体11及负极集电体21各自的高度不极端过大。若阶梯缓和带40的高度极端过小,就难以缓和阶梯对正极10及负极20的卷绕状态造成的影响。另一方面,若阶梯缓和带40的高度相比正极集电体11及负极集电体21各自的高度极端过大,反而有可能助长阶梯对正极10及负极20的卷绕状态造成的影响。
具体来说,阶梯缓和带40的高度H2相对于正极集电体11及负极集电体21各自的高度H1的比率H优选为20%~105%。能充分缓和阶梯对正极10及负极20的卷绕状态造成的影响。另外,比率H是通过比率H(%)=(高度H2/高度H1)×100算出的。其中,关于(高度H2/高度H1)的值,将小数点第二位的值四舍五入。
更具体来说,高度H1为例如30mm~180mm,且高度H2为例如6mm~189mm。
[设置个数]
阶梯缓和带40的设置个数可以是一个,也可以是两个以上。但是,阶梯缓和带40的设置个数越多,就越容易缓和阶梯对正极10及负极20的卷绕状态造成的影响。
当阶梯缓和带40的设置个数为两个以上时,所述两个以上阶梯缓和带40的材质、形态及尺寸可以彼此相同,也可以彼此不同。当然,也可以是只有两个以上的阶梯缓和带40中的任意两个以上的材质、形态及尺寸相互相同。
[设置位置]
关于阶梯缓和带40的设置位置的详细叙述,如以下说明所示。另外,在图5中表示的情况是:为了便于区分阶梯缓和带40的一系列设置位置,在作为候补的所有设置位置上都设置了阶梯缓和带40。因此,参考图5以下说明的所有设置位置并非必须都要设置阶梯缓和带40。
(主要设置位置)
阶梯缓和带40在第一区域R1、第二区域R2及第三区域R3中的一个或两个以上的区域内,设置在第一正极卷绕部10X及第一负极卷绕部20X中的一者或两者上。
因此,阶梯缓和带40可以只设置在第一区域R1,可以只设置在第二区域R2,也可以只设置在第三区域R3。此外,阶梯缓和带40可以设置在第一区域R1及第二区域R2两个区域,可以设置在第二区域R2及第三区域R3两个区域,也可以设置在第一区域R1及第三区域R3两个区域。此外,还可以在第一区域R1、第二区域R2及第三区域R3都设置阶梯缓和带40。
此外,阶梯缓和带40可以只设置在第一正极卷绕部10X,可以只设置在第一负极卷绕部20X,还可以设置在第一正极卷绕部10X及第一负极卷绕部20X两者。
当阶梯缓和带40设置在第一正极卷绕部10X时,所述阶梯缓和带40可以只设置在内周侧,可以只设置在外周侧,也可以设置在内周侧及外周侧两侧。
当阶梯缓和带40设置在第一负极卷绕部20X时,所述阶梯缓和带40可以只设置在内周侧,可以只设置在外周侧,也可以设置在内周侧及外周侧两侧。
当然,阶梯缓和带40的设置个数如上所述可以说一个,也可以是两个以上。以下,作为阶梯缓和带40的具体例子,说明阶梯缓和带40A~40I。但是,并非必须要设置所有的阶梯缓和带40A~40I,只要设置所述阶梯缓和带40A~40I中的一个以上即可。
具体来说,阶梯缓和带40(40A~40D)设置在安装了正极引线2的第一正极卷绕部10X。于此,第一正极卷绕部10X例如经由第一区域R1而延伸到第二区域R2为止。
所述第一正极卷绕部10X中,例如在正极集电体11的内周侧的面上未设置内周侧正极活性物质层12A,在所述正极集电体11的外周侧的面上未设置外周侧正极活性物质层12B。由此,第一正极卷绕部10X中的正极集电体11包括例如未设置内周侧正极活性物质层12A及外周侧正极活性物质层12B的第一正极露出部11XP,所以阶梯缓和带40设置在例如第一正极露出部11XP。
也就是说,在第一区域R1内的第一正极露出部11XP的内周侧的面上设置阶梯缓和带40A。但是,当在第一正极露出部11XP的内周侧的露出面粘贴有保护带50D时,也可以将阶梯缓和带40A设置在保护带50D之上。
在第一区域R1内的第一正极露出部11XP的外周侧的面上设置阶梯缓和带40B。但是,当在第一正极露出部11XP的外周侧的露出面粘贴有保护带50E时,也可以将阶梯缓和带40B设置在保护带50E上。
在第二区域R2内的第一正极露出部11XP的内周侧的面上设置阶梯缓和带40C。但是,当在第一正极露出部11XP的内周侧的面上粘贴有保护带50D时,也可以将阶梯缓和带40C设置在保护带50D上。另外,阶梯缓和带40C例如也可以和保护带50D一起覆盖第一正极露出部11XP的内周侧的面。
在第二区域R2内的第一正极露出部11XP的外周侧的面上设置阶梯缓和带40D。但是,当在第一正极露出部11XP的外周侧的面设置有保护带50E时,也可以将阶梯缓和带40D设置在保护带50E之上。另外,阶梯缓和带40D例如也可以和保护带50E一起覆盖第一正极露出部11XP的外周侧的面。
此外,阶梯缓和带40(40E~40I)设置在安装了负极引线3的第一负极卷绕部20X。于此,第一负极卷绕部20X例如从第一区域R1经由第二区域R2延伸到第三区域R3为止。
在所述第一负极卷绕部20X中,例如在负极集电体21的内周侧的面上未设置内周侧负极活性物质层22A,且在所述负极集电体11的外周侧的部分面上(第一区域R1)设置有外周侧负极活性物质层22B。由此,第一负极卷绕部20X中的负极集电体21包括例如未设置内周侧负极活性物质层22A及外周侧负极活性物质层22B的第一负极露出部21XP,所以,阶梯缓和带40例如设置在第一负极露出部21XP上。
也就是说,在第一区域R1的第一负极露出部21XP的内周侧的面上,设置有阶梯缓和带40E。
在第二区域R2的第一负极露出部21XP的内周侧的面上,设置有阶梯缓和带40F。
在第二区域R2的第一负极露出部21XP的外周侧的面上,设置有阶梯缓和带40G。但是,当第一负极露出部21XP的外周侧的面上粘贴有保护带50F时,阶梯缓和带40G也可以设置在保护带50F上。
在第三区域R3的第一负极露出部21XP的内周侧的面上,设置有阶梯缓和带40H。
在第三区域R3的第一负极露出部21XP的外周侧的面上,设置有阶梯缓和带40I。但是,当第一负极露出部21XP的外周侧的面上设置有保护带50F时,阶梯缓和带40I也可以设置在保护带50F上。
于此,在第一正极卷绕部10X及第一负极卷绕部20X中的一者或两者设置阶梯缓和带40,是因为正极引线2安装在第一正极卷绕部10X,且负极引线3安装在第一负极卷绕部20X。也就是说,通过在产生阶梯的第一正极卷绕部10X自身设置阶梯缓和带40,利用此阶梯缓和带40方便且有效地缓和正极引线2(阶梯)带来的影响。此外,通过在产生阶梯的第一负极卷绕部20X自身设置阶梯缓和带40,利用此阶梯缓和带40方便且有效地缓和负极引线3(阶梯)的阶梯带来的影响。
(任意的设置位置)
另外,阶梯缓和带40除了设置在所述一系列设置位置以外,还可以设置在以下说明的一系列设置位置中的一个或两个以上。进一步缓和阶梯对正极10及负极20的卷绕状态造成的影响,所以电池特性进一步提升。
第一、阶梯缓和带40(40R、40S)例如也可以设置在第二正极卷绕部10Y上。该阶梯缓和带40只要设置在第二正极卷绕部10Y的内周侧及外周侧中的一侧或两侧即可。于此,第二正极卷绕部10Y例如从第一区域R1经由第二区域R2延伸到第三区域R3为止。
所述第二正极卷绕部10Y中,例如在正极集电体11的内周侧的部分面上(第二区域R2及第三区域R3)设置有内周侧负极活性物质层22A,且在所述负极集电体11的外周侧的部分面上(第二区域R2及第三区域R3)设置有外周侧负极活性物质层22B。由此,第二正极卷绕部10Y中的正极集电体11包括未设置内周侧正极活性物质层12A及外周侧正极活性物质层12B的第二正极露出部11YP,所以阶梯缓和带40例如设置在第二正极露出部11YP。
也就是说,也可以在第一区域R1的第二正极露出部11YP的内周侧的面上设置阶梯缓和带40R。但是,当第二正极露出部11YP的内周侧的面上粘贴有保护带50D时,阶梯缓和带40R也可以设置在保护带50D上。也可以在在第一区域R1的第二正极露出部11YP的外周侧的面上,设置阶梯缓和带40S。但是,当第二正极露出部11YP的外周侧的面粘贴有保护带50C时,阶梯缓和带40S也可以设置在保护带50C上。
第二、阶梯缓和带40(40L~40N)例如也可以设置在第二负极卷绕部20Y。所述阶梯缓和带40只要设置在第二负极卷绕部20Y的内周侧及外周侧中的一侧或两侧即可。于此,第二负极卷绕部20Y例如从第一区域R1经由第二区域R2延伸到第三区域R3为止。
所述第二负极卷绕部20Y中,例如在负极集电体21的内周侧的面上未设置内周侧负极活性物质层22A,且在所述负极集电体11的外周侧的面上未设置外周侧负极活性物质层22B。由此,第二负极卷绕部20Y中的负极集电体21包括例如未设置内周侧负极活性物质层22A及外周侧负极活性物质层22B的第二负极露出部21YP,所以阶梯缓和带40例如设置在第二负极露出部21YP上。
也就是说,也可以在第一区域R1的第二负极露出部21YP的内周侧的面上,设置阶梯缓和带40L。也可以在第二区域R2的第二负极露出部21YP的内周侧的面上,设置例如阶梯缓和带40M。也可以在第三区域R3的第二负极露出部21YP的内周侧的面上,设置例如阶梯缓和带40N。
第三、阶梯缓和带40(40P、40Q)例如也可以设置在第三负极卷绕部20Z上。所述阶梯缓和带40只要设置在第三负极卷绕部20Z的内周侧及外周侧中的一侧或两侧即可。于此,第三负极卷绕部20Z例如从第一区域R1经由第二区域R2延伸到第三区域R3为止。
所述第三负极卷绕部20Z中,例如在负极集电体21的内周侧的部分面上(第一区域R1)设置有内周侧负极活性物质层22A,且在所述负极集电体21的外周侧的面上设置有外周侧负极活性物质层22B。由此,第三负极卷绕部20Z中的负极集电体21包括未设置内周侧负极活性物质层22A及外周侧负极活性物质层22B的第三负极露出部21ZP,所以阶梯缓和带40例如设置在第三负极露出部21ZP上。
也就是说,也可以在第二区域R2的第三负极露出部21ZP的内周侧的面上,设置阶梯缓和带40P。也可以在第三区域R3的第三负极露出部21ZP的内周侧的面上,设置阶梯缓和带40Q。
第四、阶梯缓和带40(40J、40K)例如也可以设置在第四负极卷绕部20W。该阶梯缓和带40只要设置在第四负极卷绕部20W的内周侧及外周侧中的一侧或两侧即可。于此,第四负极卷绕部20W例如在第三区域R3内延伸。
所述第四负极卷绕部20W中,例如在负极集电体21的内周侧的面上未设置内周侧负极活性物质层22A,且在所述负极集电体11的外周侧的面上未设置外周侧负极活性物质层22B。由此,第四负极卷绕部20W中的负极集电体21包括例如未设置内周侧负极活性物质层22A及外周侧负极活性物质层22B的第四负极露出部21WP,所以阶梯缓和带40例如设置在第四负极露出部21WP上。
也就是说,也可以在第三区域R3的第四负极露出部21WP的内周侧的面上,设置阶梯缓和带40J。也可以在第三区域R3的第四负极露出部21WP的外周侧的面上,例如设置阶梯缓和带40K。
当然,也可以只在第二正极卷绕部10Y、第二负极卷绕部20Y、第三负极卷绕部20Z及第四负极卷绕部20W中的任一个上设置阶梯缓和带40,还可以在第二正极卷绕部10Y、第二负极卷绕部20Y、第三负极卷绕部20Z及第四负极卷绕部20W中的任意两个以上设置阶梯缓和带40。
于此,在第二正极卷绕部10Y、第二负极卷绕部20Y、第三负极卷绕部20Z及第四负极卷绕部20W各者上设置阶梯缓和带40,是因为第二正极卷绕部10Y、第二负极卷绕部20Y、第三负极卷绕部20Z及第四负极卷绕部20W各者是接着第一正极卷绕部10X及第一负极卷绕部20X各者配置在靠近卷绕轴J的部位。也就是说,通过在配置在靠近产生阶梯的正极引线2及负极引线3各者的部位的第二正极卷绕部10Y、第二负极卷绕部20Y、第三负极卷绕部20Z及第四负极卷绕部20W各者设置阶梯缓和带40,容易缓和阶梯造成的影响。
〈1-4.动作〉
接下来,说明二次电池的动作。所述二次电池是按如下方式工作的。
充电时,例如从正极10放出锂离子,且放出的锂离子经由电解液而被负极20吸留。另一方面,放电时,例如从负极20放出锂离子,且放出的锂离子经由电解液而被正极10吸留。
〈1-5.制造方法〉
接下来,说明二次电池的制造方法。所述二次电池例如是按以下步骤制造的。
制作正极10时,首先将正极活性物质和所需的正极粘结剂及正极导电剂等混合,获得正极合剂。接着,向有机溶剂等中分散正极合剂,获得浆状正极合剂浆料。接下来,向正极集电体11的两面涂敷正极合剂浆料后,使所述正极合剂浆料干燥,由此形成正极活性物质层12(内周侧正极活性物质层12A及外周侧正极活性物质层12B)。最后,使用辊压机等将正极活性物质层12压缩成型。这种情况下,可以加热正极活性物质层12,也可以反复进行多次压缩成型。
制作负极20时,按照和所述正极10的制作步骤相同的步骤,在负极集电体11的两面形成负极活性物质层12(内周侧负极活性物质层12A及外周侧负极活性物质层12B)。具体来说,通过将负极活性物质和负正极粘结剂及负极导电剂等混合,获得负极合剂之后,向有机溶剂等中分散负极合剂,由此获得浆状负极合剂浆料。接下来,向负极集电体21的两面涂敷负极合剂浆料后,使所负极合剂浆料干燥,由此形成负极活性物质层22。最后,使用辊压机等将负极活性物质层22压缩成型。当然,可以加热负极活性物质层22,也可以反复进行多次压缩成型。
制备电解液时,向溶剂中添加电解质盐之后,对所述溶剂进行搅拌。
组装二次电池时,首先,使用焊接法等将正极引线2安装到正极10(正极集电体11)上,且使用焊接法等将负极引线3安装到负极20(负极集电体21)上。接下来,在正极10及负极20各者上粘贴阶梯缓和带40及保护带50。接着,隔着隔膜30将正极10及负极20彼此层叠之后,以卷绕轴J为中心卷绕正极10、负极20及隔膜30,由此获得卷绕体。接下来,向卷绕体的卷绕结束部分粘贴卷绕固定带58,由此将所述卷绕结束部分固定。
接下来,夹着卷绕体折叠外装部件1后,使用热熔合法等将外装部件1中除了一边的外周边缘部以外剩余的外周边缘部焊接,由此将卷绕体收纳在袋状外装部件1的内部。这种情况下,是将卷绕体收纳在设于外装部件1的凹部1U的内部。接下来,向袋状外装部件1的内部注入电解液,然后使用热熔合法等将外装部件1密封。由此,由于电解液浸渗卷绕体,获得卷绕电极体100,且所述卷绕电极体100被封入到外装部件1的内部。这种情况下,向外装部件1和正极引线2之间插入紧贴膜4,且向外装部件1和负极引线3之间插入紧贴膜5。
最后,一边加热封入了卷绕电极体100的外装部件1一边加压,由此将卷绕电极体100成型为扁平形状。这种情况下,也可以加热外装部件1。由此,完成层压膜型的二次电池。
〈1-6.作用及效果〉
根据所述二次电池,在第一区域R1、第二区域R2及第三区域R3中的一个或两个以上的区域内,在第一正极卷绕部10X及第一负极卷绕部20X中的一者或两者设置有阶梯缓和带40(40A~40I)。这种情况下,如上所述,即使在第一正极卷绕部10X设置正极引线2(阶梯),且在第一负极卷绕部20X设置负极引线3(阶梯),也能缓和阶梯对正极10及负极20的卷绕状态造成的影响,所以,卷绕电极体100的形状(扁平形状)不易变形。由此,即使连续使用二次电池,正极10和负极20之间也容易顺利且稳定地进行充放电反应,所以充电量及放电量都变得稳定。由此,可提升电池特性。
尤其是,若在第一正极卷绕部10X的内周侧及外周侧中的一侧或两侧设置阶梯缓和带40,就能方便地缓和阶梯对正极10及负极20的卷绕状态造成的影响,所以可获得更高的效果。此外,若在第一负极卷绕部20X的内周侧及外周侧中的一侧或两侧设置阶梯缓和带40,就能方便地缓和阶梯对正极10及负极20的卷绕状态造成的影响,所以可获得更高的效果。
此外,若在第二正极卷绕部10Y、第二负极卷绕部20Y、第三负极卷绕部20Z及第四负极卷绕部20W中的一个以上设置阶梯缓和带40(40J~40N、40P~40S),就能进一步缓和阶梯对正极10及负极20的卷绕状态造成的影响,所以可获得更高的效果。
此外,若将阶梯缓和带40和保护带50(50A~50G)一起使用,就能抑制正极10、负极20及隔膜30各自的变形或破损,同时正极10和负极20之间容易顺利且稳定地进行充放电反应,所以可获得更高的效果。
此外,若比率T为15%~80%,比率W为50%~90%,或者比率H为20%~105%,就能充分缓和阶梯对正极10及负极20的卷绕状态造成的影响,所以可获得更高的效果。
此外,若阶梯缓和带40包含聚丙烯等,就能确保所述阶梯缓和带40的绝缘性,所以可获得更高的效果。
〈1-7.变形例〉
所述二次电池的构成可以适当地进行变更。
[变形例1]
例如,如对应于图5的图6所示,也可以在第一正极卷绕部10X及第一负极卷绕部20X中的一者或两者追加设置阶梯缓和带41(41A~41L)。也就是说,也可以在图5中未设置阶梯缓和带40的位置上,新设置阶梯缓和带41。阶梯缓和带41的构成例如和阶梯缓和带40的构成相同。但是,并非必须设置所有的阶梯缓和带41A~41L,只要设置所述阶梯缓和带41A~41L中的一个以上即可。这种情况下也能获得相同的效果。
具体来说,例如第一负极卷绕部20X中,如图5所示,在第一区域R1的负极集电体21的外周侧的面上设置了外周侧负极活性物质层22B,所以在所述负极集电体21的外周侧的面上未设置阶梯缓和带40。
不过,例如,如图6所示,在第一区域R1的负极集电体21的外周侧的面上未设置外周侧负极活性物质层22B,所以也可以在所述负极集电体21(第一负极露出部21XP)的外周侧的面上设置阶梯缓和带41A。
关于第二正极卷绕部10Y、第二负极卷绕部20Y及第三负极卷绕部20Z,也可以像这样设置追加的阶梯缓和带41。
例如,第二正极卷绕部10Y中,如图5所示,第二区域R2及第三区域R3各自的正极集电体11的内周侧的面上设置有内周侧正极活性物质层12A,所以在所述正极集电体11的内周侧的面上未设置阶梯缓和带40。
不过,例如,如图6所示,在第二区域R2的正极集电体11的内周侧的面上未设置内周侧正极活性物质层12A,所以也可以在所述正极集电体11(第二正极露出部11YP)的内周侧的面上设置阶梯缓和带41C。此外,例如,在第三区域R3的正极集电体11的内周侧的面上未设置内周侧正极活性物质层12A,所以也可以在所述正极集电体11的内周侧的面上设置阶梯缓和带41B。
此外,例如,第二正极卷绕部10Y中,如图5所示,在第二区域R2及第三区域R3各自的正极集电体11的外周侧的面上设置有外周侧正极活性物质层12B,所以在所述正极集电体11的外周侧的面上未设置阶梯缓和带40。
不过,例如,如图6所示,在第二区域R2的正极集电体11的外周侧的面上未设置外周侧负极活性物质层12B,所以也可以在所述正极集电体11(第二正极露出部11YP)的外周侧的面上设置阶梯缓和带41E。此外,例如,在第三区域R3的正极集电体11的外周侧的面上未设置外周侧正极活性物质层12B,所以也可以在所述正极集电体11的外周侧的面上设置阶梯缓和带41D。
此外,例如,在第二负极卷绕部20Y中,如图5所示,在第一区域R1、第二区域R2及第三区域R3各自的负极集电体21的外周侧的面上设置有外周侧负极活性物质层22B,所以在所述负极集电体21的外周侧的面上未设置阶梯缓和带40。
不过,例如,如图6所示,在第一区域R1的负极集电体21的外周侧的面上未设置外周侧负极活性物质层22B,所以也可以在所述负极集电体21(第二负极露出部21YP)的外周侧的面上设置阶梯缓和带41F。此外,例如,在第二区域R2的负极集电体21的外周侧的面上未设置外周侧负极活性物质层22B,所以也可以在所述负极集电体21的外周侧的面上设置阶梯缓和带41H。此外,例如,在第三区域R3的负极集电体21的外周侧的面上未设置外周侧负极活性物质层22B,所以也可以在所述负极集电体21的外周侧的面上设置阶梯缓和带41G。
此外,例如,在第三负极卷绕部20Z,如图5所示,在第一区域R1的负极集电体21的内周侧的面上设置有内周侧负极活性物质层22A,所以在所述负极集电体21的内周侧的面上未设置阶梯缓和带40。
不过,例如,如图6所示,在第一区域R1的负极集电体21的内周侧的面上未设置内周侧负极活性物质层22A,所以也可以在所述负极集电体21(第三负极露出部21ZP)的内周侧的面上设置阶梯缓和带41I。
此外,例如,第三负极卷绕部20Z中,如图5所示,在第一区域R1、第二区域R2及第三区域R3各自的负极集电体21的外周侧的面上设置有外周侧负极活性物质层22B,所以在所述负极集电体21的外周侧的面上未设置阶梯缓和带40。
不过,例如,如图6所示,在第一区域R1的负极集电体21的外周侧的面上未设置外周侧负极活性物质层22B,所以也可以在所述负极集电体21(第三负极露出部21ZP)的外周侧的面上设置阶梯缓和带41J。此外,例如,在第二区域R2的负极集电体21的外周侧的面上未设置外周侧负极活性物质层22B,所以也可以在所述负极集电体21的外周侧的面上设置阶梯缓和带41L。此外,例如,在第三区域R3的负极集电体21的外周侧的面上未设置外周侧负极活性物质层22B,所以也可以在所述负极集电体21的外周侧的面上设置阶梯缓和带41K。
[变形例2]
例如,如对应于图5的图7所示,也可以通过变更第一正极卷绕部10X的延伸范围,并变更第四负极卷绕部20W的延伸范围,而设置阶梯缓和带41(41M、41N、41P~41S)。但是,并非必须设置所有的阶梯缓和带41M、41N、41P~41S,只要设置上述阶梯缓和带41M、41N、41P~41S中的一个以上即可。这种情况下,可以获得相同的效果。
具体来说,例如,通过使第一正极卷绕部10X延伸到第二区域R2,可以在第二区域R2的正极集电体11(第一正极露出部11XP)的内周侧的面上设置阶梯缓和带41M,也可以在所述第二区域R2的正极集电体11的外周侧的面上设置阶梯缓和带41N。
此外,例如,通过使第四负极卷绕部20W经由第三区域R3延伸到第一区域R1为止,可以在第一区域R1的负极集电体21(第四负极露出部21WP)的内周侧的面上设置阶梯缓和带41P,也可以在所述第一区域R1的负极集电体21的外周侧的面上设置阶梯缓和带41Q。此外,也可以在第三区域R3的负极集电体21(第四负极露出部21WP)的内周侧的面上设置阶梯缓和带41R,还可以在所述第三区域R3的负极集电体21的外周侧的面上设置阶梯缓和带41S。
当然,变更第四负极卷绕部20W的延伸范围时,也可以通过使所述第四负极卷绕部20W不延伸到第一区域R1而是延伸到第三区域R3为止,只设置阶梯缓和带41R、41S。
[变形例3]
也可以在上述阶梯缓和带40的各设置位置上增加所述阶梯缓和带40的设置个数。
例如,如图5所示,在第一正极卷绕部10X中,在第一区域R1的第一正极露出部11XP的内周侧的面上设置有一个阶梯缓和带40A。不过,例如,也可以在第一正极露出部11XP的内周侧的面上设置两个以上的阶梯缓和带40A。这种情况下,例如,也可以将两个以上的阶梯缓和带40A并排设置。这种情况下,也能获得相同的效果。
当然,在第一正极卷绕部10X中的其它设置位置,也可以同样地设置两个以上的阶梯缓和带40。此外,也可以在第二正极卷绕部10Y、第一负极卷绕部20X、第二负极卷绕部20Y、第三负极卷绕部20Z及第四负极卷绕部20W各自的各设置位置上,设置两个以上的阶梯缓和带40。
[变形例4]
如图5所示,通过使用保护带50,在所述保护带50之上设置阶梯缓和带40。
不过,也可以通过不使用保护带50或变更保护带50的设置范围,来新设置阶梯缓和带40。这种情况下,也能获得相同的效果。
具体来说,第一、例如也可以不使用保护带50D或变更保护带50D的设置范围,而在第一区域R1的第一正极露出部11XP的内周侧的面上设置阶梯缓和带40A。此外,例如,也可以不使用保护带50E或变更保护带50E的设置范围,而在第一区域R1的第一正极露出部11XP的外周侧的面上设置阶梯缓和带40B。
第二、例如也可以不使用保护带50D或变更保护带50D的设置范围,而在第一区域R1的第二正极露出部11YP的内周侧的面上设置阶梯缓和带40R。此外,例如,也可以不使用保护带50C或变更保护带50C的设置范围,而在第一区域R1的第二正极露出部11YP的外周侧的面上设置阶梯缓和带40S。
第三、例如也可以不使用保护带50F或变更保护带50F的设置范围,而在第三区域R3的第一负极露出部21XP的外周侧的面上设置阶梯缓和带40G。此外,例如也可以不使用保护带50F或变更保护带50F的设置范围,而在第二区域R2的第一负极露出部11XP的外周侧的面上设置阶梯缓和带40I。
第四、例如也可以不使用保护带50G或变更保护带50G的设置范围,而在第三区域R3的第三负极露出部21ZP的内周侧的面上设置阶梯缓和带40P。此外,例如也可以不使用保护带50G或变更保护带50G的设置范围,而在第二区域R2的第三负极露出部21ZP的内周侧的面上设置阶梯缓和带40Q。
[变形例5]
如图5所示,正极10及负极20中,在配置于靠近卷绕轴J的部位的六个部分(第一正极卷绕部10X、第二正极卷绕部10Y、第一负极卷绕部20X、第二负极卷绕部20Y、第三负极卷绕部20Z及第四负极卷绕部20W)设置有阶梯缓和带40。
不过,正极10中,也可以在比第一正极卷绕部10X及第二正极卷绕部10Y更靠外周侧的部分设置阶梯缓和带40。此外,负极20中,也可以在比第一负极卷绕部20X、第二负极卷绕部20Y、第三负极卷绕部20Z及第四负极卷绕部20W更靠外周侧的部分设置阶梯缓和带40。
但是,正极10中越在靠近卷绕轴J的部分设置阶梯缓和带40,越容易缓和阶梯对所述正极10的卷绕状态造成的影响。因此,优选在正极10中靠近卷绕轴J的部分(第一正极卷绕部10X及第二正极卷绕部10Y)设置阶梯缓和带40。
此外,负极20中越在靠近卷绕轴J的部分设置阶梯缓和带40,越容易缓和阶梯对所述负极20的卷绕状态造成的影响。因此,优选在负极20中靠近卷绕轴J的部分(第一负极卷绕部20X、第二负极卷绕部20Y、第三负极卷绕部20Z及第四负极卷绕部20W)设置阶梯缓和带40。
〈2.二次电池的用途〉
接下来,说明所述二次电池的应用例(用途)。
二次电池的用途并无任何限定,可以是将所述二次电池用作驱动用电源及蓄电用电力存储源等的机械、设备、器具、装置及系统(多个设备等的集合体)等。作为电源使用的二次电池可以是主电源,也可以是辅助电源。所谓主电源是指无论有无其它电源都优先被使用的电源。辅助电源例如可以是代替主电源被使用的电源,也可以是视需要从主电源切换的电源。使用二次电池作为辅助电源时,主电源的种类并不限于二次电池。
二次电池的用途例如为以下所示。用于摄录机、数码静态相机、便携电话机、笔记本电脑、无绳电话机、立体声头戴式耳机、便携用收音机、便携用电视及便携用信息终端等电子设备(包括便携用电子设备)。用于电动剃须刀等便携用生活器具。用于备用电源及存储卡等存储用装置。用于电钻及电锯等电动工具。作为可拆装电源搭载于笔记本电脑等的电池组件。用于起搏器及助听器等医疗用电子设备。用于电动汽车(包括混合动力汽车)等电动车辆。用于紧急时等蓄积电力的家用电池系统等储电系统。当然,二次电池的用途也可以是所述以外的其它用途。
其中,二次电池有效应用于电池组件、电动车辆、储电系统、电动工具及电子设备等。这些用途要求优异的电池特性,所以使用本技术的二次电池能有效地实现性能提升。另外,电池组件是使用二次电池的电源。所述电池组件如后所述可以使用单电池,也可以使用组电池。电动车辆是使用二次电池作为驱动用电源工作(移动)的车辆,如上所述,也可以是同时具备二次电池以外的驱动源的汽车(混合动力汽车等)。储电系统是使用二次电池作为电力存储源的系统。例如,家用储电系统中,向电力存储源二次电池中蓄积电力,利用此电力可以使用家用电器产品等。电动工具是使用二次电池作为驱动用电源让可动部(例如钻头等)可动的工具。电子设备是使用二次电池作为驱动用电源(供电源)发挥各种功能的设备。
于此,具体地说明二次电池的若干应用例。另外,以下说明的应用例的构成只不过是一个例子,所以其应用例的构成能适当地进行变更。
〈2-1.电池组件(单电池)〉
图8示出使用单电池的电池组件的立体构成,且图9表示图8所示的电池组件的区块构成。另外,图8中,表示的是电池组件被分解后的状态。
这里说明的电池组件是使用一个二次电池的简易型电池组件(所谓的软组件),例如搭载于以智能手机为代表的电子设备等。例如,如图8所示,该电池组件具备作为层压膜型二次电池的电源111、及连接于此电源111的电路基板116。该电源111中安装有正极引线112及负极引线113。
在电源111的两个侧面,粘贴有一对粘合带118、119。在电路基板116中形成有保护电路(PCM:Protection Circuit Module)。该电路基板116经由耳片114连接于正极引线112,并经由耳片115连接于负极引线113。此外,电路基板116连接于带外部连接用连接器的引线117。另外,在电路基板116连接于电源111的状态下,此电路基板116被标贴(label)120和绝缘片128保护。通过粘贴所述标贴120,将电路基板116及绝缘片128等固定。
此外,例如,如图9所示,电池组件具备电源111及电路基板116。电路基板116具备例如控制部121、开关部122、热敏电阻元件(PTC元件)123、及温度检测部124。电源111可经由正极端子125及负极端子127和外部连接,所以此电源111可经由正极端子125及负极端子127进行充放电。温度检测部124使用温度检测端子(所谓的T端子)126对温度进行检测。
控制部121控制电池组件整体的动作(包括电源111的使用状态)。该控制部121包括例如中央运算处理装置(CPU)及存储器等。
例如,当电池电压达到过充电检测电压时,该控制部121就切断开关部122,不再向电源111的电流路径流通充电电流。此外,例如当充电时流通大电流时,控制部121就切换切断开关部122,阻断充电电流。
另一方面,例如当电池电压达到过放电检测电压时,控制部121就切断开关部122,不再向电源111的电流路径流通放电电流。此外,例如当放电时流通大电流时,控制部121就切断开关部122,阻断放电电流。
另外,过充电检测电压并无特别限定,例如为4.2V±0.05V。过放电检测电压并无特别限定,例如为2.4V±0.1V。
开关部122根据控制部121的指示,切换电源111的使用状态,也就是切换电源111和外部设备的有无连接。该开关部122包括例如充电控制开关及放电控制开关等。充电控制开关及放电控制开关分别是例如使用金属氧化物半导体的场效应晶体管(MOSFET)等半导体开关。另外,充放电电流例如是基于开关部122的接通电阻检测的。
温度检测部124测量电源111的温度,并将其温度测量结果输出给控制部121。该温度检测部124包括例如热敏电阻等温度检测元件。另外,关于由温度检测部124测量的温度测量结果,用于当发热异常时控制部121进行充放电控制的情况、算出剩余容量时控制部121进行校正处理的情况等。
另外,电路基板116也可以不具备PTC元件123。这种情况下,可以另行在电路基板116上附加设置PTC元件。
〈2-2.电池组件(组电池)〉
图10表示使用组电池的电池组件的区块构成。
该电池组件例如在壳体60内部具备控制部61、电源62、开关部63、电流测量部64、温度检测部65、电压检测部66、开关控制部67、存储器68、温度检测元件69、电流检测电阻70、正极端子71及负极端子72。所述壳体60包含例如塑料材料等。
控制部61控制电池组件整体的动作(包括电源62的使用状态)。该控制部61包括例如CPU等。电源62是包括两个以上二次电池的组电池,所述两个以上二次电池的连接形式可以是串联,可以是并联,也可以两者混合型。举一个例子,电源62包括二并联三串联地连接的六个二次电池。
开关部63根据控制部61的指示,切换电源62的使用状态,也就是切换电源62和外部设备有无连接。该开关部63包括例如充电控制开关、放电控制开关、充电用二极管及放电用二极管等。充电控制开关及放电控制开关分别是例如使用金属氧化物半导体的场效应晶体管(MOSFET)等半导体开关。
电流测量部64使用电流检测电阻70测量电流,并将其电流测量结果输出给控制部61。温度检测部65使用温度检测元件69测量温度,并将其温度测量结果输出给控制部61。该温度测量结果例如用于发热异常时控制部61进行充放电控制的情况、及算出剩余容量时控制部61进行校正处理的情况等。电压检测部66测量电源62中的二次电池的电压,并将进行了模拟-数字转换后的电压的测量结果提供给控制部61。
开关控制部67根据从电流测量部64及电压检测部66各者输入的信号,控制开关部63的动作。
例如,当电池电压达到过充电检测电压时,该开关控制部67就切断开关部63(充电控制开关),不再向电源62的电流路径流通充电电流。由此,电源62只能经由放电用二极管进行放电。另外,例如,当充电时流通大电流时,开关控制部67就阻断充电电流。
此外,例如,当电池电压达到过放电检测电压时,开关控制部67就切断开关部63(放电控制开关),不再向电源62的电流路径流通放电电流。由此,电源62只能经由充电用二极管进行充电。另外,例如,当放电时流通大电流时,开关控制部67就阻断放电电流。
另外,过充电检测电压并无特别限定,例如为4.2V±0.05V。过放电检测电压并无特别限定,例如为2.4V±0.1V。
存储器68包括例如非易失性存储器EEPROM等。该存储器68中存储例如控制部61运算出的数值及制造工序阶段测量的二次电池的信息(例如初始状态的内部电阻等)等。另外,若存储器68存储二次电池的满充电容量,控制部61就能把握剩余容量等信息。
温度检测元件69测量电源62的温度,并将其温度测量结果输出给控制部61。该温度检测元件69包括例如热敏电阻等。
正极端子71及负极端子72这两个端子连接于使用电池组件运行的外部设备(例如笔记本型个人电脑等)及用于对电池组件进行充电的外部设备(例如充电器等)等。电源62可经由正极端子71及负极端子72进行充放电。
〈2-3.电动车辆〉
图11示出作为电动车辆的一个例子的混合动力汽车的区块构成。
所述电动车辆例如在金属制壳体73的内部具备控制部74、引擎75、电源76、驱动用马达77、差动装置78、发电机79、变速箱80及离合器81、变换器82、83、以及各种传感器84。此外,电动车辆还具备例如连接于差动装置78及变速箱80的前轮用驱动轴85及前轮86、后轮用驱动轴87及后轮88。
该电动车辆例如能使用引擎75及马达77中的任一者作为驱动源进行移动。引擎75是主要动力源,例如汽油引擎等。将引擎75作为动力源时,例如经由作为驱动部的差动装置78、变速箱80及离合器81,将引擎75的驱动力(旋转力)传递至前轮86及后轮88。另外,引擎75的旋转力会被传递至发电机79,所以发电机79利用此旋转力产生交流电力,并经由变换器83将所述交流电力转换成直流电力,所以此直流电力被蓄积到电源76。另一方面,将作为转换部的马达77作为动力源时,经由变换器82将电源76供给的电力(直流电力)转换成交流电力,所以利用此交流电力来驱动马达77。经所述马达77从电力转换来的驱动力(旋转力)例如经由作为驱动部的差动装置78、变速箱80及离合器81而被传递至前轮86及后轮88。
另外,若电动车辆经由制动机构减速,减速时的阻力会作为旋转力被传递至马达77,所以马达77也可以利用所述旋转力产生交流电力。所述交流电力经由变换器82被转换成直流电力,因此,所述直流再生电力优选蓄积在电源76中。
控制部74控制电动车辆整体的动作。该控制部74包括例如CPU等。电源76包括一个或两个以上的二次电池。该电源76也可以连接于外部电源并接受此外部电源的供电,从而蓄积电力。各种传感器84例如用于控制引擎75的转数,并控制节气门阀的开度(节气门开度)。所述各种传感器84包括例如速度传感器、加速度传感器及引擎转数传感器等中的任意一种或两种以上。
另外,虽然列举了电动车辆是混合动力汽车的情况为例,但所述电动车辆也可以是不使用引擎75而只利用电源76及马达77运行的车辆(电动汽车)。
〈2-4.储电系统〉
图12表示储电系统的区块构成。
所述储电系统例如在普通住宅及商用办公楼等房屋89的内部具备控制部90、电源91、智能仪表92及功率枢纽93。
于此,电源91例如连接于房屋89内部设置的电气设备94,并连接停在房屋89外部的电动车辆96。此外,电源91例如可经由功率枢纽93连接于房屋89内设置的自家发电机95,并经由智能仪表92及功率枢纽93连接于外部集中型电力系统97。
另外,电气设备94包括例如一台或两台以上的家电产品,此家电产品有例如冰箱、空调、电视及热水器等。自家发电机95包括例如太阳能发电机及风力发电机等中的任意一种或两种以上。电动车辆96包括例如电动汽车、电动摩托车及混合动力汽车等中的任意一种或两种以上。集中型电力系统97包括例如火力发电站、原子力发电站、水力发电站及风力发电站等中的任意一种或两种以上。
控制部90控制储电系统整体的动作(包括电源91的使用状态)。该控制部90包括例如CPU等。电源91包括一个或两个以上二次电池。智能仪表92例如是设置在电力需求侧的房屋89内的网络支持型电力计,可以和供电侧进行通讯。相应地,智能仪表92例如可以边和外部通讯,边控制房屋89的电力需要和供给的平衡,由此能进行高效率的稳定能量供给。
该储电系统中,例如从作为外部电源的集中型电力系统97经由智能仪表92及功率枢纽93向电源91蓄积电力,并从作为独立电源的自家用发电机95经由功率枢纽93向电源91蓄积电力。蓄积在所述电源91的电力会根据控制部90的指示被供给到电气设备94及电动车辆96,所以此电气设备94能够运行,并且此电动车辆96可充电。也就是说,储电系统是能使用电源91进行房屋89内的电力蓄积及供给的系统。
电源91中蓄积的电力可以视需要使用。因此,例如,可以在电费便宜的深夜,从集中型电力系统97向电源91蓄积电力,然后在电费高的白天使用此电源91中蓄积的电力。
另外,所述储电系统可以一户(一个家庭单元)设置一个,也可以多户(多个家庭单元)设置一个。
〈2-5.电动工具〉
图13表示电动工具的区块构成。
这里说明的电动工具例如是电钻。该电动工具例如在工具主体98的内部具备控制部99及电源100。该工具主体98例如安装有可运行(旋转)的可动部即钻头部101。
工具主体98包含例如塑料材料等。控制部99控制电动工具整体的动作(包括电源100的使用状态)。该控制部99包括例如CPU等。电源100包括一个或两个以上二次电池。该控制部99根据动作开关的操作,从电源100向钻头部101供电。
【实施例】
说明本技术的实施例。
(实验例1~59)
按照以下步骤制作图1~图5所示的层压膜型二次电池(锂离子二次电池)后,评估此二次电池的电池特性。
[二次电池的制作]
制作正极10时,首先将正极活性物质(钴酸锂)91质量份、正极粘结剂(聚偏氟乙烯)3质量份、及正极导电剂(石墨)6质量份混合,获得正极合剂。接着,向有机溶剂(N-甲基-2-吡咯烷酮)投入正极合剂后,搅拌此有机溶剂,由此获得浆状正极合剂浆料。接下来,使用涂敷装置向带状正极集电体11(铝箔,厚度=12μm,高度=90mm)的两面涂敷正极合剂浆料之后,使所述正极合剂浆料干燥,由此形成正极活性物质层12(内周侧正极活性物质层12A及外周侧正极活性物质层12B)。最后,使用辊压机将正极活性物质层12压缩成型。
制作负极20时,首先将负极活性物质(人造石墨)97质量份、负极粘结剂(聚偏氟乙烯)3质量份混合,获得负极合剂。接着,向有机溶剂(N-甲基-2-吡咯烷酮)中投入负极合剂后,搅拌此有机溶剂,由此获得浆状负极合剂浆料。接下来,使用涂敷装置向带状负极集电体21(铜箔,厚度=10μm,高度=91.2mm)的两面涂敷负极合剂浆料后,使所述负极合剂浆料干燥,由此形成负极活性物质层22(内周侧负极活性物质层22A及外周侧负极活性物质层22B)。最后,使用辊压机将负极活性物质层22压缩成型。
制备电解液时,向溶剂(碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯及碳酸亚乙烯)加入电解质盐(六氟酸锂)之后,搅拌此溶剂。溶剂的混合比(重量比)为碳酸乙烯酯:碳酸丙烯酯:碳酸二乙酯:碳酸亚乙烯=20:20:59:1。电解液中的电解质盐的含量设为1mol/kg。
组装二次电池时,首先向正极10(正极集电体11)焊接铝制正极引线2(宽度=10mm,厚度=80μm),并向负极20(负极集电体21)焊接镍制负极引线3(宽度=10mm,厚度=80μm)。这种情况下,将正极引线2和负极引线3之间的距离设为12mm。
接下来,在正极10及负极20各者上粘贴阶梯缓和带40(聚丙烯制粘合带)及保护带50(50A~50G:聚丙烯制粘合带)。阶梯缓和带40的设置位置、设置个数(个)及种类如表1~表4所示。这种情况下,如表1~表4所示,设定阶梯缓和带40的厚度(μm)、比率T(%)、宽度(mm)、比率W(%)、高度(mm)及比率H(%)。另外,在表4(实验例54~58)中,表示各阶梯缓和带40的厚度(μm)、比率T(%)、宽度(mm)、比率W(%)、高度(mm)及比率H(%)。
另外,为了进行对比,未在正极10及负极20各者上粘贴阶梯缓和带40。阶梯缓和带40的有无是如表1~表4所示。
接下来,隔着隔膜30(微多孔性聚乙烯膜,厚度=15μm)将正极10及负极20彼此层叠,由此获得层叠体。接下来,在长度方向上卷绕层叠体后,在所述层叠体的卷绕结束部分粘贴卷绕固定带58,由此获得卷绕体。接下来,夹着卷绕体折叠外装部件1后,在减压环境中将外装部件1中的三个边的外周边缘部之间相互热熔接。作为所述外装部件1,使用将尼龙膜(厚度=25μm)、铝箔(厚度=40μm)、聚丙烯膜(厚度=30μm)从外侧依次层叠而成的铝层压膜。这种情况下,在外装部件1和正极引线2之间插入紧贴膜4(聚丙烯膜,厚度=60μm),并在外装部件1和负极引线3之间插入紧贴膜5(聚丙烯膜,厚度=60μm)。
接下来,通过向外装部件1的内部注入电解液,使所述电解液浸渗卷绕体后,在减压环境中将外装部件1剩余一边的外周边缘部之间热熔合。由此,获得卷绕电极体100,在外装部件1的内部封入了卷绕电极体100。最后,边加热封入了卷绕电极体100的外装部件1边加压,由此将卷绕电极体100成型为扁平形状。
由此,完成层压膜型二次电池(宽度=40mm,高度=100mm)。
[电池特性评估]
为了评估二次电池的电池特性,分析此二次电池的循环特性,获得表1~表4所示的结果。分析循环特性时,进行循环试验求出容量维持率(%)。
具体来说,首先为了稳定二次电池的状态,在常温环境中(温度=23℃)对二次电池进行充放电(一个循环)。充电时,以1C的电流进行定电流充电直至电压达到4.2V后,以4.2V的电压进行定电压充电直至电流达到0.05C。放电时,以1C的电流进行定电流放电直至电压达到3.0V。另外,“1C”是指在1个小时内将电池容量(理论容量)放完电的电流值,且“0.05C”是指在20个小时内将电池容量放完电的电流值。
接下来,在相同环境中再次对二次电池进行充放电,测量第二次循环的放电容量。除了将充电时的电流变更为0.7C并将放电时的电流变更为0.7C以外,充放电条件和稳定二次电池的状态时的充放电条件是一样的。另外,“0.7C”是指在10/7个小时内将电池容量放完电的电流值。
接着,在相同环境中,反复对二次电池进行充放电直至循环数合计达到500循环为止,由此测量第500次循环的放电容量。充放电条件和第2次循环的充放电条件是一样的。
最后,算出容量维持率(%)=(第500次循环的放电容量/第2次循环的放电容量)×100。
【表1】
Figure BDA0001675233120000561
【表2】
Figure BDA0001675233120000571
【表3】
Figure BDA0001675233120000581
【表4】
Figure BDA0001675233120000591
[考察]
如表1~表4所示,相比于未使用此阶梯缓和带40情况(实验例59),使用了阶梯缓和带40时(实验例1~58)容量维持率增加。
尤其是,当使用了阶梯缓和带40时获得以下说明的倾向。第一、若阶梯缓和带40的设置个数增加,则容量维持率进一步增加。第二、若比率T为15%~80%,则容量维持率进一步增加。第三、若比率W为50%~90%,则容量维持率进一步增加。第四、若比率H为20%~105%,则容量维持率进一步增加。
根据表1~表4所示的结果,若在第一区域R1、第二区域R2及第三区域R3中的一个或两个以上的区域内,在正极10(第一正极卷绕部10X)及负极20(第一负极卷绕部20X)中的一者或两者设置阶梯缓和带40,就能改善循环特性。由此,二次电池获得优异的电池特性。
以上,列举一实施方式及实施例对本技术进行了说明,但本技术并不限定于一实施方式及实施例中说明的形态,可以进行各种变形。
具体来说,说明了利用锂的吸留现象及锂的放出现象获得电池容量的二次电池(锂离子二次电池),但并不限定于此。例如,也可以是利用锂的析出现象及锂的溶解现象获得电池容量的二次电池(锂金属二次电池)。或者,例如还可以是以下二次电池:使能够吸留及放出锂的负极材料的容量小于正极的容量,由此用利用锂的吸留现象及锂的放出现象的容量、和利用锂的析出现象及锂的溶解现象的容量的和来表现电池容量。
此外,虽说明了层压膜型二次电池,但并不限定于此。例如,也可以是将扁平形状的卷绕电极体收纳在扁平电池罐内部的方型二次电池等。
此外,说明了使用锂作为电极反应物质的情况,但并不限定于此。电极反应物质例如可以是钠及钾等长周期型周期表中的其它1族元素,可以是镁及钙等长周期型周期表中的2族元素,还可以是铝等其它轻金属。此外,电极反应物质也可以是包含所述一系列元素中的任意一种或两种以上的合金。
另外,本说明书中记载的效果只不过是例示而非限定,还可以有其它效果。
另外,本技术还能采用如下构成。
(1)一种二次电池,具备:
正极端子;
负极端子;
卷绕电极体,(A)上述卷绕电极体包括正极及负极,上述正极及负极隔着隔膜相互层叠,并且以卷绕轴为中心而卷绕,(B)和上述卷绕轴交叉的截面具有由长轴及短轴规定的扁平形状,(C)上述正极包括正极集电体及设置在上述正极集电体的一部分上的正极活性物质层,(D)上述负极包括负极集电体及设置在上述负极集电体的一部分上的负极活性物质层,(E)上述正极在卷绕方向的卷内侧端部,包括第一正极卷绕部,上述第一正极卷绕部朝上述长轴的方向延伸,并且安装有上述正极端子,(F)上述负极在卷绕方向的卷内侧端部,包括第一负极卷绕部,上述第一负极卷绕部朝上述长轴的方向延伸,并且隔着上述隔膜和上述第一正极卷绕部相对,上述第一负极卷绕部以在上述短轴的方向上不和上述正极端子重叠的方式安装有上述负极端子;以及
一个或两个以上阶梯缓和部件,上述一个或两个以上阶梯缓和部件在第一区域、第二区域及第三区域中的至少一个区域,设置于上述第一正极卷绕部及上述第一负极卷绕部中的至少一方,上述第一区域在上述长轴的方向上比上述正极端子更靠上述正极的卷绕方向的卷外侧,上述第二区域在上述长轴的方向上比上述负极端子更靠上述负极的卷绕方向的卷外侧,上述第三区域位于上述正极端子和上述负极端子之间。
(2)根据所述(1)所述的二次电池,其中,上述阶梯缓和部件设置于上述第一正极卷绕部的内周侧及外周侧中的至少一方,并且
上述阶梯缓和部件设置于上述第一负极卷绕部的内周侧及外周侧中的至少一方。
(3)根据所述(1)或(2)所述的二次电池,其中,上述第一正极卷绕部中的上述正极集电体包括未设置上述正极活性物质层的第一正极露出部,
上述阶梯缓和部件设置在上述第一正极露出部。
(4)根据所述(3)所述的二次电池,其特征在于,在上述第一正极露出部,以覆盖上述正极端子及其周边的方式设置有正极端子保护部件,
上述阶梯缓和部件设置在上述正极端子保护部件上。
(5)根据所述(1)至(4)中任一项所述的二次电池,上述第一负极卷绕部中的上述负极集电体包括未设置上述负极活性物质层的第一负极露出部,
上述阶梯缓和部件设置在上述第一负极露出部。
(6)根据所述(5)所述的二次电池,在上述第一负极露出部,以覆盖上述负极端子及其周边的方式设置有负极端子保护部件,
上述阶梯缓和部件设置在上述负极端子保护部件上。
(7)根据所述(1)至(6)中任一项所述的二次电池,其中,上述正极还包括第二正极卷绕部,上述第二正极卷绕部配置在比上述第一正极卷绕部更靠上述正极的卷绕方向的卷外侧,上述第二正极卷绕部朝上述长轴的方向延伸并且隔着上述隔膜和上述第一正极卷绕部相对,
上述第二正极卷绕部中的上述正极集电体在上述第一区域、上述第二区域及上述第三区域中的至少一个区域,包括未设置上述正极活性物质层的第二正极露出部,
上述阶梯缓和部件设置在上述第二正极露出部。
(8)根据所述(1)至(7)中任一项所述的二次电池,其中,上述负极还包括第二负极卷绕部,上述第二负极卷绕部配置在比上述第一负极卷绕部更靠上述负极的卷绕方向的卷外侧,上述第二负极卷绕部朝上述长轴的方向延伸并且隔着上述隔膜和上述第一负极卷绕部相对,
上述第二负极卷绕部中的上述负极集电体在上述第一区域、上述第二区域及上述第三区域中的至少一个区域,包括未设置上述负极活性物质层的第二负极露出部,
上述阶梯缓和部件设置在上述第二负极露出部。
(9)根据所述(8)所述的二次电池,其中,上述负极还包括第三负极卷绕部,上述第三负极卷绕部配置在比上述第二负极卷绕部更靠上述负极的卷绕方向的卷外侧,上述第三负极卷绕部朝上述长轴的方向延伸并且隔着上述隔膜和上述第二负极卷绕部相对,
上述第三负极卷绕部中的上述负极集电体在上述第一区域、上述第二区域及上述第三区域中的至少一个区域,包括未设置上述负极活性物质层的第三负极露出部,
上述阶梯缓和部件设置在上述第三负极露出部。
(10)根据所述(1)至(9)中任一项所述的二次电池,其中,上述负极还包括第四负极卷绕部,上述第四负极卷绕部配置在比上述第一负极卷绕部更靠上述负极的卷绕方向的卷内侧,上述第四负极卷绕部朝上述长轴的方向延伸并且隔着上述隔膜和上述第一负极卷绕部相对,
上述第四负极卷绕部中的上述负极集电体在上述第一区域、上述第二区域及上述第三区域中的至少一个区域,包括未设置上述负极活性物质层的第四负极露出部,
上述阶梯缓和部件设置在上述第四负极露出部。
(11)根据所述(1)至(10)中任一项所述的二次电池,其中,上述阶梯缓和部件的厚度相对于上述正极端子及上述负极端子各自的厚度的比率为15%以上80%以下。
(12)根据所述(1)至(11)中任一项所述的二次电池,其中,上述阶梯缓和部件配置在上述第三区域,
上述阶梯缓和部件的宽度相对于上述正极端子和上述负极端子之间的距离的比率为50%以上90%以下。
(13)根据所述(1)至(12)中任一项所述的二次电池,其中,上述阶梯缓和部件的高度相对于上述正极集电体及上述负极集电体各自的高度的比率为20%以上105%以下。
(14)根据所述(1)至(13)中任一项所述的二次电池,其中,上述阶梯缓和部件包含聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯及聚酰亚胺中的至少一种。
(15)根据所述(1)至(14)中任一项所述的二次电池,其是锂离子二次电池。
(16)一种电池组件,具备:上述(1)至(15)中任一项所述的二次电池;
控制部,控制上述二次电池的动作;以及
开关部,根据上述控制部的指示,切换上述二次电池的动作。
(17)一种电动车辆,具备:上述(1)至(15)中任一项所述的二次电池;
转换部,将从上述二次电池供给的电力转换成驱动力;
驱动部,根据上述驱动力进行驱动;以及
控制部,控制上述二次电池的动作。
(18)一种储电系统,具备:上述(1)至(15)中任一项所述的二次电池;
一个或两个以上电气设备,由上述二次电池供电;以及
控制部,控制上述二次电池对上述电气设备的供电。
(19)一种电动工具,具备:上述(1)至(15)中任一项所述的二次电池;以及
可动部,由上述二次电池供电。
(20)一种电子设备,具备上述(1)至(15)中任一项所述的二次电池作为供电源。

Claims (22)

1.一种二次电池,其特征在于,具备:
正极端子;
负极端子;
卷绕电极体,(A)所述卷绕电极体包括正极及负极,所述正极及所述负极隔着隔膜相互层叠,并且以卷绕轴为中心而卷绕,(B)和所述卷绕轴交叉的截面具有由长轴及短轴规定的扁平形状,(C)所述正极包括正极集电体及设置在所述正极集电体的一部分上的正极活性物质层,(D)所述负极包括负极集电体及设置在所述负极集电体的一部分上的负极活性物质层,(E)所述正极在卷绕方向的卷内侧端部,包括第一正极卷绕部,所述第一正极卷绕部朝所述长轴的方向延伸,并且安装有所述正极端子,(F)所述负极在卷绕方向的卷内侧端部,包括第一负极卷绕部,所述第一负极卷绕部朝所述长轴的方向延伸,并且隔着所述隔膜和所述第一正极卷绕部相对,所述第一负极卷绕部以在所述短轴的方向上不和所述正极端子重叠的方式安装有所述负极端子;以及
一个或两个以上阶梯缓和部件,所述一个或两个以上阶梯缓和部件在第一区域、第二区域及第三区域中的至少一个区域,设置于所述第一正极卷绕部及所述第一负极卷绕部中的至少一方,所述第一区域在所述长轴的方向上比所述正极端子更靠所述正极的卷绕方向的卷外侧,所述第二区域在所述长轴的方向上比所述负极端子更靠所述负极的卷绕方向的卷外侧,所述第三区域位于所述正极端子和所述负极端子之间,
所述第一正极卷绕部中的所述正极集电体包括未设置所述正极活性物质层的第一正极露出部,
所述阶梯缓和部件设置在所述第一正极露出部,
在所述第一正极露出部,以覆盖所述正极端子及其周边的方式设置有正极端子保护部件,
所述阶梯缓和部件设置在所述正极端子保护部件上。
2.一种二次电池,其特征在于,具备:
正极端子;
负极端子;
卷绕电极体,(A)所述卷绕电极体包括正极及负极,所述正极及所述负极隔着隔膜相互层叠,并且以卷绕轴为中心而卷绕,(B)和所述卷绕轴交叉的截面具有由长轴及短轴规定的扁平形状,(C)所述正极包括正极集电体及设置在所述正极集电体的一部分上的正极活性物质层,(D)所述负极包括负极集电体及设置在所述负极集电体的一部分上的负极活性物质层,(E)所述正极在卷绕方向的卷内侧端部,包括第一正极卷绕部,所述第一正极卷绕部朝所述长轴的方向延伸,并且安装有所述正极端子,(F)所述负极在卷绕方向的卷内侧端部,包括第一负极卷绕部,所述第一负极卷绕部朝所述长轴的方向延伸,并且隔着所述隔膜和所述第一正极卷绕部相对,所述第一负极卷绕部以在所述短轴的方向上不和所述正极端子重叠的方式安装有所述负极端子;以及
一个或两个以上阶梯缓和部件,所述一个或两个以上阶梯缓和部件在第一区域、第二区域及第三区域中的至少一个区域,设置于所述第一正极卷绕部及所述第一负极卷绕部中的至少一方,所述第一区域在所述长轴的方向上比所述正极端子更靠所述正极的卷绕方向的卷外侧,所述第二区域在所述长轴的方向上比所述负极端子更靠所述负极的卷绕方向的卷外侧,所述第三区域位于所述正极端子和所述负极端子之间,
所述第一负极卷绕部中的所述负极集电体包括未设置所述负极活性物质层的第一负极露出部,
所述阶梯缓和部件设置在所述第一负极露出部,
在所述第一负极露出部,以覆盖所述负极端子及其周边的方式设置有负极端子保护部件,
所述阶梯缓和部件设置在所述负极端子保护部件上。
3.根据权利要求1或2所述的二次电池,其特征在于,所述阶梯缓和部件设置于所述第一正极卷绕部的内周侧及外周侧中的至少一方,并且
所述阶梯缓和部件设置于所述第一负极卷绕部的内周侧及外周侧中的至少一方。
4.根据权利要求1或2所述的二次电池,其特征在于,所述正极还包括第二正极卷绕部,所述第二正极卷绕部配置在比所述第一正极卷绕部更靠所述正极的卷绕方向的卷外侧,所述第二正极卷绕部朝所述长轴的方向延伸并且隔着所述隔膜和所述第一正极卷绕部相对,
所述第二正极卷绕部中的所述正极集电体在所述第一区域、所述第二区域及所述第三区域中的至少一个区域,包括未设置所述正极活性物质层的第二正极露出部,
所述阶梯缓和部件设置在所述第二正极露出部。
5.根据权利要求1或2所述的二次电池,其特征在于,所述负极还包括第二负极卷绕部,所述第二负极卷绕部配置在比所述第一负极卷绕部更靠所述负极的卷绕方向的卷外侧,所述第二负极卷绕部朝所述长轴的方向延伸并且隔着所述隔膜和所述第一负极卷绕部相对,
所述第二负极卷绕部中的所述负极集电体在所述第一区域、所述第二区域及所述第三区域中的至少一个区域,包括未设置所述负极活性物质层的第二负极露出部,
所述阶梯缓和部件设置在所述第二负极露出部。
6.根据权利要求5所述的二次电池,其特征在于,所述负极还包括第三负极卷绕部,所述第三负极卷绕部配置在比所述第二负极卷绕部更靠所述负极的卷绕方向的卷外侧,所述第三负极卷绕部朝所述长轴的方向延伸并且隔着所述隔膜和所述第二负极卷绕部相对,
所述第三负极卷绕部中的所述负极集电体在所述第一区域、所述第二区域及所述第三区域中的至少一个区域,包括未设置所述负极活性物质层的第三负极露出部,
所述阶梯缓和部件设置在所述第三负极露出部。
7.根据权利要求1或2所述的二次电池,其特征在于,所述负极还包括第四负极卷绕部,所述第四负极卷绕部配置在比所述第一负极卷绕部更靠所述负极的卷绕方向的卷内侧,所述第四负极卷绕部朝所述长轴的方向延伸并且隔着所述隔膜和所述第一负极卷绕部相对,
所述第四负极卷绕部中的所述负极集电体在所述第一区域、所述第二区域及所述第三区域中的至少一个区域,包括未设置所述负极活性物质层的第四负极露出部,
所述阶梯缓和部件设置在所述第四负极露出部。
8.根据权利要求1或2所述的二次电池,其特征在于,所述阶梯缓和部件的厚度相对于所述正极端子及所述负极端子各自的厚度的比率为15%以上80%以下。
9.根据权利要求1或2所述的二次电池,其特征在于,所述阶梯缓和部件配置在所述第三区域,
所述阶梯缓和部件的宽度相对于所述正极端子和所述负极端子之间的距离的比率为50%以上90%以下。
10.根据权利要求1或2所述的二次电池,其特征在于,所述阶梯缓和部件的高度相对于所述正极集电体及所述负极集电体各自的高度的比率为20%以上105%以下。
11.根据权利要求1或2所述的二次电池,其特征在于,所述阶梯缓和部件包含聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯及聚酰亚胺中的至少一种。
12.根据权利要求1或2所述的二次电池,其特征在于,其是锂离子二次电池。
13.一种电池组件,其特征在于,具备:二次电池;
控制部,控制所述二次电池的动作;以及
开关部,根据所述控制部的指示,切换所述二次电池的动作,
所述二次电池具备:
正极端子;
负极端子;
卷绕电极体,(A)所述卷绕电极体包括正极及负极,所述正极及所述负极隔着隔膜相互层叠,并且以卷绕轴为中心而卷绕,(B)和所述卷绕轴交叉的截面具有由长轴及短轴规定的扁平形状,(C)所述正极包括正极集电体及设置在所述正极集电体的一部分上的正极活性物质层,(D)所述负极包括负极集电体及设置在所述负极集电体的一部分上的负极活性物质层,(E)所述正极在卷绕方向的卷内侧端部,包括第一正极卷绕部,所述第一正极卷绕部朝所述长轴的方向延伸,并且安装有所述正极端子,(F)所述负极在卷绕方向的卷内侧端部,包括第一负极卷绕部,所述第一负极卷绕部朝所述长轴的方向延伸,并且隔着所述隔膜和所述第一正极卷绕部相对,所述第一负极卷绕部以在所述短轴的方向上不和所述正极端子重叠的方式安装有所述负极端子;以及
一个或两个以上阶梯缓和部件,所述一个或两个以上阶梯缓和部件在第一区域、第二区域及第三区域中的至少一个区域,设置于所述第一正极卷绕部及所述第一负极卷绕部中的至少一方,所述第一区域在所述长轴的方向上比所述正极端子更靠所述正极的卷绕方向的卷外侧,所述第二区域在所述长轴的方向上比所述负极端子更靠所述负极的卷绕方向的卷外侧,所述第三区域位于所述正极端子和所述负极端子之间,
所述第一正极卷绕部中的所述正极集电体包括未设置所述正极活性物质层的第一正极露出部,
所述阶梯缓和部件设置在所述第一正极露出部,
在所述第一正极露出部,以覆盖所述正极端子及其周边的方式设置有正极端子保护部件,
所述阶梯缓和部件设置在所述正极端子保护部件上。
14.一种电池组件,其特征在于,具备:二次电池;
控制部,控制所述二次电池的动作;以及
开关部,根据所述控制部的指示,切换所述二次电池的动作,
所述二次电池具备:
正极端子;
负极端子;
卷绕电极体,(A)所述卷绕电极体包括正极及负极,所述正极及所述负极隔着隔膜相互层叠,并且以卷绕轴为中心而卷绕,(B)和所述卷绕轴交叉的截面具有由长轴及短轴规定的扁平形状,(C)所述正极包括正极集电体及设置在所述正极集电体的一部分上的正极活性物质层,(D)所述负极包括负极集电体及设置在所述负极集电体的一部分上的负极活性物质层,(E)所述正极在卷绕方向的卷内侧端部,包括第一正极卷绕部,所述第一正极卷绕部朝所述长轴的方向延伸,并且安装有所述正极端子,(F)所述负极在卷绕方向的卷内侧端部,包括第一负极卷绕部,所述第一负极卷绕部朝所述长轴的方向延伸,并且隔着所述隔膜和所述第一正极卷绕部相对,所述第一负极卷绕部以在所述短轴的方向上不和所述正极端子重叠的方式安装有所述负极端子;以及
一个或两个以上阶梯缓和部件,所述一个或两个以上阶梯缓和部件在第一区域、第二区域及第三区域中的至少一个区域,设置于所述第一正极卷绕部及所述第一负极卷绕部中的至少一方,所述第一区域在所述长轴的方向上比所述正极端子更靠所述正极的卷绕方向的卷外侧,所述第二区域在所述长轴的方向上比所述负极端子更靠所述负极的卷绕方向的卷外侧,所述第三区域位于所述正极端子和所述负极端子之间,
所述第一负极卷绕部中的所述负极集电体包括未设置所述负极活性物质层的第一负极露出部,
所述阶梯缓和部件设置在所述第一负极露出部,
在所述第一负极露出部,以覆盖所述负极端子及其周边的方式设置有负极端子保护部件,
所述阶梯缓和部件设置在所述负极端子保护部件上。
15.一种电动车辆,其特征在于,具备:
二次电池;
转换部,将从所述二次电池供给的电力转换成驱动力;
驱动部,根据所述驱动力进行驱动;以及
控制部,控制所述二次电池的动作,
所述二次电池具备:
正极端子;
负极端子;
卷绕电极体,(A)所述卷绕电极体包括正极及负极,所述正极及所述负极隔着隔膜相互层叠,并且以卷绕轴为中心而卷绕,(B)和所述卷绕轴交叉的截面具有由长轴及短轴规定的扁平形状,(C)所述正极包括正极集电体及设置在所述正极集电体的一部分上的正极活性物质层,(D)所述负极包括负极集电体及设置在所述负极集电体的一部分上的负极活性物质层,(E)所述正极在卷绕方向的卷内侧端部,包括第一正极卷绕部,所述第一正极卷绕部朝所述长轴的方向延伸,并且安装有所述正极端子,(F)所述负极在卷绕方向的卷内侧端部,包括第一负极卷绕部,所述第一负极卷绕部朝所述长轴的方向延伸,并且隔着所述隔膜和所述第一正极卷绕部相对,所述第一负极卷绕部以在所述短轴的方向上不和所述正极端子重叠的方式安装有所述负极端子;以及
一个或两个以上阶梯缓和部件,所述一个或两个以上阶梯缓和部件在第一区域、第二区域及第三区域中的至少一个区域,设置于所述第一正极卷绕部及所述第一负极卷绕部中的至少一方,所述第一区域在所述长轴的方向上比所述正极端子更靠所述正极的卷绕方向的卷外侧,所述第二区域在所述长轴的方向上比所述负极端子更靠所述负极的卷绕方向的卷外侧,所述第三区域位于所述正极端子和所述负极端子之间,
所述第一正极卷绕部中的所述正极集电体包括未设置所述正极活性物质层的第一正极露出部,
所述阶梯缓和部件设置在所述第一正极露出部,
在所述第一正极露出部,以覆盖所述正极端子及其周边的方式设置有正极端子保护部件,
所述阶梯缓和部件设置在所述正极端子保护部件上。
16.一种电动车辆,其特征在于,具备:
二次电池;
转换部,将从所述二次电池供给的电力转换成驱动力;
驱动部,根据所述驱动力进行驱动;以及
控制部,控制所述二次电池的动作,
所述二次电池具备:
正极端子;
负极端子;
卷绕电极体,(A)所述卷绕电极体包括正极及负极,所述正极及所述负极隔着隔膜相互层叠,并且以卷绕轴为中心而卷绕,(B)和所述卷绕轴交叉的截面具有由长轴及短轴规定的扁平形状,(C)所述正极包括正极集电体及设置在所述正极集电体的一部分上的正极活性物质层,(D)所述负极包括负极集电体及设置在所述负极集电体的一部分上的负极活性物质层,(E)所述正极在卷绕方向的卷内侧端部,包括第一正极卷绕部,所述第一正极卷绕部朝所述长轴的方向延伸,并且安装有所述正极端子,(F)所述负极在卷绕方向的卷内侧端部,包括第一负极卷绕部,所述第一负极卷绕部朝所述长轴的方向延伸,并且隔着所述隔膜和所述第一正极卷绕部相对,所述第一负极卷绕部以在所述短轴的方向上不和所述正极端子重叠的方式安装有所述负极端子;以及
一个或两个以上阶梯缓和部件,所述一个或两个以上阶梯缓和部件在第一区域、第二区域及第三区域中的至少一个区域,设置于所述第一正极卷绕部及所述第一负极卷绕部中的至少一方,所述第一区域在所述长轴的方向上比所述正极端子更靠所述正极的卷绕方向的卷外侧,所述第二区域在所述长轴的方向上比所述负极端子更靠所述负极的卷绕方向的卷外侧,所述第三区域位于所述正极端子和所述负极端子之间,
所述第一负极卷绕部中的所述负极集电体包括未设置所述负极活性物质层的第一负极露出部,
所述阶梯缓和部件设置在所述第一负极露出部,
在所述第一负极露出部,以覆盖所述负极端子及其周边的方式设置有负极端子保护部件,
所述阶梯缓和部件设置在所述负极端子保护部件上。
17.一种储电系统,其特征在于,具备:
二次电池;
一个或两个以上电气设备,由所述二次电池供电;以及
控制部,控制所述二次电池对所述电气设备的供电,
所述二次电池具备:
正极端子;
负极端子;
卷绕电极体,(A)所述卷绕电极体包括正极及负极,所述正极及所述负极隔着隔膜相互层叠,并且以卷绕轴为中心而卷绕,(B)和所述卷绕轴交叉的截面具有由长轴及短轴规定的扁平形状,(C)所述正极包括正极集电体及设置在所述正极集电体的一部分上的正极活性物质层,(D)所述负极包括负极集电体及设置在所述负极集电体的一部分上的负极活性物质层,(E)所述正极在卷绕方向的卷内侧端部,包括第一正极卷绕部,所述第一正极卷绕部朝所述长轴的方向延伸,并且安装有所述正极端子,(F)所述负极在卷绕方向的卷内侧端部,包括第一负极卷绕部,所述第一负极卷绕部朝所述长轴的方向延伸,并且隔着所述隔膜和所述第一正极卷绕部相对,所述第一负极卷绕部以在所述短轴的方向上不和所述正极端子重叠的方式安装有所述负极端子;以及
一个或两个以上阶梯缓和部件,所述一个或两个以上阶梯缓和部件在第一区域、第二区域及第三区域中的至少一个区域,设置于所述第一正极卷绕部及所述第一负极卷绕部中的至少一方,所述第一区域在所述长轴的方向上比所述正极端子更靠所述正极的卷绕方向的卷外侧,所述第二区域在所述长轴的方向上比所述负极端子更靠所述负极的卷绕方向的卷外侧,所述第三区域位于所述正极端子和所述负极端子之间,
所述第一正极卷绕部中的所述正极集电体包括未设置所述正极活性物质层的第一正极露出部,
所述阶梯缓和部件设置在所述第一正极露出部,
在所述第一正极露出部,以覆盖所述正极端子及其周边的方式设置有正极端子保护部件,
所述阶梯缓和部件设置在所述正极端子保护部件上。
18.一种储电系统,其特征在于,具备:
二次电池;
一个或两个以上电气设备,由所述二次电池供电;以及
控制部,控制所述二次电池对所述电气设备的供电,
所述二次电池具备:
正极端子;
负极端子;
卷绕电极体,(A)所述卷绕电极体包括正极及负极,所述正极及所述负极隔着隔膜相互层叠,并且以卷绕轴为中心而卷绕,(B)和所述卷绕轴交叉的截面具有由长轴及短轴规定的扁平形状,(C)所述正极包括正极集电体及设置在所述正极集电体的一部分上的正极活性物质层,(D)所述负极包括负极集电体及设置在所述负极集电体的一部分上的负极活性物质层,(E)所述正极在卷绕方向的卷内侧端部,包括第一正极卷绕部,所述第一正极卷绕部朝所述长轴的方向延伸,并且安装有所述正极端子,(F)所述负极在卷绕方向的卷内侧端部,包括第一负极卷绕部,所述第一负极卷绕部朝所述长轴的方向延伸,并且隔着所述隔膜和所述第一正极卷绕部相对,所述第一负极卷绕部以在所述短轴的方向上不和所述正极端子重叠的方式安装有所述负极端子;以及
一个或两个以上阶梯缓和部件,所述一个或两个以上阶梯缓和部件在第一区域、第二区域及第三区域中的至少一个区域,设置于所述第一正极卷绕部及所述第一负极卷绕部中的至少一方,所述第一区域在所述长轴的方向上比所述正极端子更靠所述正极的卷绕方向的卷外侧,所述第二区域在所述长轴的方向上比所述负极端子更靠所述负极的卷绕方向的卷外侧,所述第三区域位于所述正极端子和所述负极端子之间,
所述第一负极卷绕部中的所述负极集电体包括未设置所述负极活性物质层的第一负极露出部,
所述阶梯缓和部件设置在所述第一负极露出部,
在所述第一负极露出部,以覆盖所述负极端子及其周边的方式设置有负极端子保护部件,
所述阶梯缓和部件设置在所述负极端子保护部件上。
19.一种电动工具,其特征在于,具备:
二次电池;以及
可动部,由所述二次电池供电,
所述二次电池具备:
正极端子;
负极端子;
卷绕电极体,(A)所述卷绕电极体包括正极及负极,所述正极及所述负极隔着隔膜相互层叠,并且以卷绕轴为中心而卷绕,(B)和所述卷绕轴交叉的截面具有由长轴及短轴规定的扁平形状,(C)所述正极包括正极集电体及设置在所述正极集电体的一部分上的正极活性物质层,(D)所述负极包括负极集电体及设置在所述负极集电体的一部分上的负极活性物质层,(E)所述正极在卷绕方向的卷内侧端部,包括第一正极卷绕部,所述第一正极卷绕部朝所述长轴的方向延伸,并且安装有所述正极端子,(F)所述负极在卷绕方向的卷内侧端部,包括第一负极卷绕部,所述第一负极卷绕部朝所述长轴的方向延伸,并且隔着所述隔膜和所述第一正极卷绕部相对,所述第一负极卷绕部以在所述短轴的方向上不和所述正极端子重叠的方式安装有所述负极端子;以及
一个或两个以上阶梯缓和部件,所述一个或两个以上阶梯缓和部件在第一区域、第二区域及第三区域中的至少一个区域,设置于所述第一正极卷绕部及所述第一负极卷绕部中的至少一方,所述第一区域在所述长轴的方向上比所述正极端子更靠所述正极的卷绕方向的卷外侧,所述第二区域在所述长轴的方向上比所述负极端子更靠所述负极的卷绕方向的卷外侧,所述第三区域位于所述正极端子和所述负极端子之间,
所述第一正极卷绕部中的所述正极集电体包括未设置所述正极活性物质层的第一正极露出部,
所述阶梯缓和部件设置在所述第一正极露出部,
在所述第一正极露出部,以覆盖所述正极端子及其周边的方式设置有正极端子保护部件,
所述阶梯缓和部件设置在所述正极端子保护部件上。
20.一种电动工具,其特征在于,具备:
二次电池;以及
可动部,由所述二次电池供电,
所述二次电池具备:
正极端子;
负极端子;
卷绕电极体,(A)所述卷绕电极体包括正极及负极,所述正极及所述负极隔着隔膜相互层叠,并且以卷绕轴为中心而卷绕,(B)和所述卷绕轴交叉的截面具有由长轴及短轴规定的扁平形状,(C)所述正极包括正极集电体及设置在所述正极集电体的一部分上的正极活性物质层,(D)所述负极包括负极集电体及设置在所述负极集电体的一部分上的负极活性物质层,(E)所述正极在卷绕方向的卷内侧端部,包括第一正极卷绕部,所述第一正极卷绕部朝所述长轴的方向延伸,并且安装有所述正极端子,(F)所述负极在卷绕方向的卷内侧端部,包括第一负极卷绕部,所述第一负极卷绕部朝所述长轴的方向延伸,并且隔着所述隔膜和所述第一正极卷绕部相对,所述第一负极卷绕部以在所述短轴的方向上不和所述正极端子重叠的方式安装有所述负极端子;以及
一个或两个以上阶梯缓和部件,所述一个或两个以上阶梯缓和部件在第一区域、第二区域及第三区域中的至少一个区域,设置于所述第一正极卷绕部及所述第一负极卷绕部中的至少一方,所述第一区域在所述长轴的方向上比所述正极端子更靠所述正极的卷绕方向的卷外侧,所述第二区域在所述长轴的方向上比所述负极端子更靠所述负极的卷绕方向的卷外侧,所述第三区域位于所述正极端子和所述负极端子之间,
所述第一负极卷绕部中的所述负极集电体包括未设置所述负极活性物质层的第一负极露出部,
所述阶梯缓和部件设置在所述第一负极露出部,
在所述第一负极露出部,以覆盖所述负极端子及其周边的方式设置有负极端子保护部件,
所述阶梯缓和部件设置在所述负极端子保护部件上。
21.一种电子设备,其特征在于,具备二次电池作为供电源,
所述二次电池具备:
正极端子;
负极端子;
卷绕电极体,(A)所述卷绕电极体包括正极及负极,所述正极及所述负极隔着隔膜相互层叠,并且以卷绕轴为中心而卷绕,(B)和所述卷绕轴交叉的截面具有由长轴及短轴规定的扁平形状,(C)所述正极包括正极集电体及设置在所述正极集电体的一部分上的正极活性物质层,(D)所述负极包括负极集电体及设置在所述负极集电体的一部分上的负极活性物质层,(E)所述正极在卷绕方向的卷内侧端部,包括第一正极卷绕部,所述第一正极卷绕部朝所述长轴的方向延伸,并且安装有所述正极端子,(F)所述负极在卷绕方向的卷内侧端部,包括第一负极卷绕部,所述第一负极卷绕部朝所述长轴的方向延伸,并且隔着所述隔膜和所述第一正极卷绕部相对,所述第一负极卷绕部以在所述短轴的方向上不和所述正极端子重叠的方式安装有所述负极端子;以及
一个或两个以上阶梯缓和部件,所述一个或两个以上阶梯缓和部件在第一区域、第二区域及第三区域中的至少一个区域,设置于所述第一正极卷绕部及所述第一负极卷绕部中的至少一方,所述第一区域在所述长轴的方向上比所述正极端子更靠所述正极的卷绕方向的卷外侧,所述第二区域在所述长轴的方向上比所述负极端子更靠所述负极的卷绕方向的卷外侧,所述第三区域位于所述正极端子和所述负极端子之间,
所述第一正极卷绕部中的所述正极集电体包括未设置所述正极活性物质层的第一正极露出部,
所述阶梯缓和部件设置在所述第一正极露出部,
在所述第一正极露出部,以覆盖所述正极端子及其周边的方式设置有正极端子保护部件,
所述阶梯缓和部件设置在所述正极端子保护部件上。
22.一种电子设备,其特征在于,具备二次电池作为供电源,
所述二次电池具备:
正极端子;
负极端子;
卷绕电极体,(A)所述卷绕电极体包括正极及负极,所述正极及所述负极隔着隔膜相互层叠,并且以卷绕轴为中心而卷绕,(B)和所述卷绕轴交叉的截面具有由长轴及短轴规定的扁平形状,(C)所述正极包括正极集电体及设置在所述正极集电体的一部分上的正极活性物质层,(D)所述负极包括负极集电体及设置在所述负极集电体的一部分上的负极活性物质层,(E)所述正极在卷绕方向的卷内侧端部,包括第一正极卷绕部,所述第一正极卷绕部朝所述长轴的方向延伸,并且安装有所述正极端子,(F)所述负极在卷绕方向的卷内侧端部,包括第一负极卷绕部,所述第一负极卷绕部朝所述长轴的方向延伸,并且隔着所述隔膜和所述第一正极卷绕部相对,所述第一负极卷绕部以在所述短轴的方向上不和所述正极端子重叠的方式安装有所述负极端子;以及
一个或两个以上阶梯缓和部件,所述一个或两个以上阶梯缓和部件在第一区域、第二区域及第三区域中的至少一个区域,设置于所述第一正极卷绕部及所述第一负极卷绕部中的至少一方,所述第一区域在所述长轴的方向上比所述正极端子更靠所述正极的卷绕方向的卷外侧,所述第二区域在所述长轴的方向上比所述负极端子更靠所述负极的卷绕方向的卷外侧,所述第三区域位于所述正极端子和所述负极端子之间,
所述第一负极卷绕部中的所述负极集电体包括未设置所述负极活性物质层的第一负极露出部,
所述阶梯缓和部件设置在所述第一负极露出部,
在所述第一负极露出部,以覆盖所述负极端子及其周边的方式设置有负极端子保护部件,
所述阶梯缓和部件设置在所述负极端子保护部件上。
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