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JP7582333B2 - Secondary battery and method for manufacturing the same - Google Patents

Secondary battery and method for manufacturing the same Download PDF

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JP7582333B2
JP7582333B2 JP2022572195A JP2022572195A JP7582333B2 JP 7582333 B2 JP7582333 B2 JP 7582333B2 JP 2022572195 A JP2022572195 A JP 2022572195A JP 2022572195 A JP2022572195 A JP 2022572195A JP 7582333 B2 JP7582333 B2 JP 7582333B2
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secondary battery
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Description

本発明は、二次電池および二次電池の製造方法に関する。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および、その製造方法に関する。The present invention relates to a secondary battery and a method for manufacturing the secondary battery. In particular, the present invention relates to a secondary battery having an electrode assembly composed of electrode constituent layers including a positive electrode, a negative electrode, and a separator, and a method for manufacturing the secondary battery.

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。近年では電池のさらなる高容量化のため、エネルギー密度がさらに高い二次電池の開発が望まれている。 Secondary batteries are storage batteries, which means they can be repeatedly charged and discharged, and are used for a variety of purposes. For example, secondary batteries are used in mobile devices such as mobile phones, smartphones, and laptops. In recent years, there has been a demand for the development of secondary batteries with even higher energy density in order to further increase the capacity of batteries.

エネルギー密度を向上させる二次電池として特許文献1には、正極板と負極板とセパレータとが積層されて形成された電極体を備え、正極板はセパレータ端縁から突出させず、負極板はセパレータから突出する突出部を有して成る蓄電素子が記載されている。この蓄電素子によれば、負極板をセパレータ端縁から突出させ、負極板のサイズを大きくすることによってエネルギー密度の向上を図っている。As a secondary battery that improves energy density, Patent Document 1 describes an energy storage element that includes an electrode body formed by stacking a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator, in which the positive electrode plate does not protrude from the edge of the separator, and the negative electrode plate has a protruding portion that protrudes from the separator. According to this energy storage element, the energy density is improved by making the negative electrode plate protrude from the edge of the separator and increasing the size of the negative electrode plate.

特開2020-64723号公報JP 2020-64723 A

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。The inventors of the present application realized that there were problems to be overcome with conventional secondary batteries and found it necessary to take measures to address these problems. Specifically, the inventors of the present application found the following problems:

電池の容量及びエネルギー密度を向上させるためには負極面積だけでなく、正極および負極が対向する対向面積を増やし、電気化学反応を生じさせる面積を増やすことが重要である。 In order to improve the capacity and energy density of a battery, it is important to increase not only the area of the negative electrode, but also the opposing area where the positive and negative electrodes face each other, thereby increasing the area in which an electrochemical reaction can occur.

特許文献1に記載された発明は、負極板をセパレータ端縁から突出させることにより電極面積を大きくする構造とするものの、正極および負極の集電は、集電体およびガスケットを介して間接的に電気的に接続されているため、集電体およびガスケットの大きさの分、正極および負極の面積を大きくすることができる余地がある。つまり、正極面積および負極面積をより大きくすることによって、対向面積を大きくする余地がある。 The invention described in Patent Document 1 has a structure in which the electrode area is increased by having the negative electrode plate protrude from the edge of the separator, but because the current collectors of the positive and negative electrodes are indirectly electrically connected via a current collector and a gasket, there is room to increase the areas of the positive and negative electrodes by the size of the current collector and gasket. In other words, there is room to increase the opposing area by making the positive and negative electrode areas larger.

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、正極及び負極の対向面積を増加させ、電池容量およびエネルギー密度を向上させた二次電池および二次電池の製造方法に関する技術を提供することである。The present invention has been made in view of these problems. That is, the main object of the present invention is to provide a technology relating to a secondary battery and a method for manufacturing a secondary battery that increases the opposing area of the positive electrode and the negative electrode and improves the battery capacity and energy density.

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。The inventors of the present application attempted to solve the above problems by approaching them in a new direction, rather than by simply extending the conventional technology. As a result, they came up with the invention of a secondary battery that achieves the above-mentioned main objective.

本発明に係る二次電池は、正極、負極および正極と負極との間に配置されたセパレータを備えて成る電極組立体と、
該電極組立体を収納する外装体と、を有して成り、
前記正極および前記負極のうちの一方の電極は、その複数が互いに束ねられて集電されており、他方の電極はそれぞれを離隔した状態で直接集電されている。
The secondary battery according to the present invention includes an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode;
and an exterior body that houses the electrode assembly,
One of the positive electrodes and the negative electrodes is bundled together in a plurality of electrodes to collect current, while the other electrode is separated from the other and directly collects current.

また、本発明に係る二次電池の製造方法は、
正極、負極および正極と負極との間に配置されたセパレータを備えて成る電極組立体と、
該電極組立体を収納する外装体と、を有して成る二次電池の製造方法であって、
正極および負極を形成する電極形成工程と、
前記正極および前記負極のうちの一方の電極は、その複数を互いに束ねて集電し、他方の電極はそれぞれを離隔した状態で直接集電する集電工程と、を含む。
In addition, a method for producing a secondary battery according to the present invention includes the steps of:
an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode;
and an exterior body that houses the electrode assembly,
an electrode formation step of forming a positive electrode and a negative electrode;
and a current collecting step of bundling a plurality of one of the positive electrodes and the negative electrodes together to collect current, and directly collecting current from the other electrode while keeping them spaced apart.

本発明に係る二次電池は、正極および負極のうちの一方の電極は、その複数が互いに束ねられて集電されており、他方の電極はそれぞれを離隔した状態で直接集電されているため、正極面積および負極面積をより大きくすることができる。つまり、従来技術のような集電体およびガスケットを必要とせず、その分、正極および負極の対向面積を増加させることができる。したがって、二次電池の電池容量およびエネルギー密度を向上させることができる。In the secondary battery according to the present invention, one of the positive and negative electrodes is bundled together to collect current, and the other electrode is separated from the other and directly collects current, so the positive and negative electrode areas can be made larger. In other words, there is no need for a current collector and gasket as in the conventional technology, and the opposing areas of the positive and negative electrodes can be increased accordingly. This makes it possible to improve the battery capacity and energy density of the secondary battery.

図1は、電極組立体を模式的に示しており、図1(a)は、平面積層構造を示した断面図、図1(b)は、巻回構造を示した断面図である。FIG. 1 shows a schematic diagram of an electrode assembly, in which FIG. 1(a) is a cross-sectional view showing a planar laminated structure, and FIG. 1(b) is a cross-sectional view showing a wound structure. 図2(a)は、第1実施形態の二次電池に係る正極の平面図、図2(b)は、第1実施形態の二次電池に係る正極の断面図である。FIG. 2( a ) is a plan view of a positive electrode of the secondary battery of the first embodiment, and FIG. 2( b ) is a cross-sectional view of the positive electrode of the secondary battery of the first embodiment. 図3(a)は、第1実施形態の二次電池に係る負極の平面図、図3(b)は、第1実施形態の二次電池に係る負極の断面図である。FIG. 3( a ) is a plan view of the negative electrode of the secondary battery of the first embodiment, and FIG. 3( b ) is a cross-sectional view of the negative electrode of the secondary battery of the first embodiment. 図4は、本発明の第1実施形態に係る二次電池の平面図である。FIG. 4 is a plan view of the secondary battery according to the first embodiment of the present invention. 図5は、図4のVI-VI断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VI-VI of FIG. 図6は、本発明の第1実施形態の変形例に係る二次電池の平面図である。FIG. 6 is a plan view of a secondary battery according to a modified example of the first embodiment of the present invention. 図7は、本発明における投影面積を説明する説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the projected area in the present invention. 図8は、面積比(A/S)と外装体投射面積Sの関係を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the relationship between the area ratio (A/S) and the exterior body projected area S. 図9は、二次電池の例示形態を模式的に示しており、図9(a)は、角型の二次電池の斜視図、図9(b)は、ボタン型またはコイン型の二次電池の斜視図である。9A and 9B are schematic diagrams showing exemplary forms of secondary batteries, where FIG. 9A is a perspective view of a square secondary battery, and FIG. 9B is a perspective view of a button or coin secondary battery. 図10は、本発明の第2実施形態に係る二次電池の平面図である。FIG. 10 is a plan view of a secondary battery according to a second embodiment of the present invention. 図11(a)は、第3実施形態の二次電池に係る負極の平面図、図11(b)は、第3実施形態の二次電池に係る負極の断面図である。FIG. 11A is a plan view of the negative electrode of the secondary battery of the third embodiment, and FIG. 11B is a cross-sectional view of the negative electrode of the secondary battery of the third embodiment. 図12は、本発明の第3実施形態に係る二次電池の平面図である。FIG. 12 is a plan view of a secondary battery according to a third embodiment of the present invention. 図13は、図12のXI-XI断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line XI-XI of FIG. 図14は、本発明の第4実施形態に係る二次電池の平面図である。FIG. 14 is a plan view of a secondary battery according to a fourth embodiment of the present invention. 図15は、本発明の第4実施形態の変形例に係る二次電池の平面図である。FIG. 15 is a plan view of a secondary battery according to a modified example of the fourth embodiment of the present invention.

以下では、本発明の一実施態様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、外観または寸法比などは実物と異なり得る。なお、本明細書で用いる「平面視」とは、二次電池を構成する電極組立体における正極と負極とが対向する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。 In the following, a secondary battery according to one embodiment of the present invention will be described in more detail. Although the description will be given with reference to the drawings as necessary, the various elements in the drawings are merely shown as schematic and illustrative examples for understanding the present invention, and the appearance or dimensional ratios may differ from the actual ones. Note that the "plan view" used in this specification is based on a sketch of an object viewed from above or below along the direction in which the positive and negative electrodes in the electrode assembly constituting the secondary battery face each other.

[本発明の二次電池の説明]
本明細書でいう「二次電池」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。
[Description of the Secondary Battery of the Present Invention]
In this specification, the term "secondary battery" refers to a battery that can be repeatedly charged and discharged. Therefore, the secondary battery according to the present invention is not limited to the name, and may also include, for example, a power storage device.

-二次電池の第1実施形態-
本発明の第1実施形態に係る二次電池について図1~図9を参照しながら説明する。図1は、電極組立体を模式的に示しており、図1(a)は、平面積層構造を示した断面図、図1(b)は、巻回構造を示した断面図、図2(a)は、第1実施形態の二次電池に係る正極の平面図、図2(b)は、第1実施形態の二次電池に係る正極の断面図、図3(a)は、第1実施形態の二次電池に係る負極の平面図、図3(b)は、第1実施形態の二次電池に係る負極の断面図、図4は、本発明の第1実施形態に係る二次電池の平面図、図5は、図4のVI-VI断面図、図6は、本発明の第1実施形態の変形例に係る二次電池の平面図、図7は、本発明における投影面積を説明する説明図、図8は、面積比(A/S)と外装体投射面積Sの関係を示すグラフ、図9は、二次電池の例示形態を模式的に示しており、(a)は、角型の二次電池の斜視図、(b)は、ボタン型またはコイン型の二次電池の斜視図である。
-First embodiment of secondary battery-
A secondary battery according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9. FIG. FIG. 1 is a schematic diagram of an electrode assembly, FIG. 1(a) is a cross-sectional view showing a planar laminated structure, FIG. 1(b) is a cross-sectional view showing a wound structure, FIG. 2(a) is a plan view of a positive electrode of a secondary battery of a first embodiment, FIG. 2(b) is a cross-sectional view of a positive electrode of a secondary battery of a first embodiment, FIG. 3(a) is a plan view of a negative electrode of a secondary battery of a first embodiment, FIG. 3(b) is a cross-sectional view of a negative electrode of a secondary battery of a first embodiment, FIG. 4 is a plan view of a secondary battery according to a first embodiment of the present invention, FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VI-VI of FIG. 4, FIG. 6 is a plan view of a secondary battery according to a modified example of the first embodiment of the present invention, FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a projected area in the present invention, FIG. 8 is a graph showing the relationship between the area ratio (A/S) and the projected area S of an exterior body, and FIG. 9 is a schematic diagram showing an example form of a secondary battery, (a) is a perspective view of a prismatic secondary battery, and (b) is a perspective view of a button-type or coin-type secondary battery.

本発明に係る二次電池は、正極1、負極2およびセパレータ3を含む電極構成層5を備える電極組立体を有して成る。図1(a)および図1(b)には電極組立体10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5を成しており、かかる電極構成層5を少なくとも1つ以上積層して電極組立体10が構成されている。図1(a)では、電極構成層5が巻回されずに平面状に積層した平面積層構造を有してよい。つまり、電極組立体10は、電極構成層5が互いに積み重なるように積層した構成を有していてよい。一方、図1(b)では、帯状に比較的長く延在する電極構成層5が巻回状に巻かれた巻回構造を有してよい。つまり、図1(b)では、正極1、負極2および正極1と負極2との間に配置されたセパレータ3を含む帯状に比較的長く延在する電極構成層5がロール状に巻回された巻回構造を有してよい。二次電池ではこのような電極組立体10が電解質(例えば非水電解質)と共に外装体50に封入されてよい。なお、電極組立体10の構造は必ずしも平面積層構造または巻回構造に限定されず、例えば、電極組立体10は、正極1、セパレータ3および負極2を長いフィルム上に積層してから折り畳んだ、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。The secondary battery according to the present invention has an electrode assembly including an electrode configuration layer 5 including a positive electrode 1, a negative electrode 2, and a separator 3. FIG. 1(a) and FIG. 1(b) show an example of an electrode assembly 10. As shown in the figure, the positive electrode 1 and the negative electrode 2 are stacked with the separator 3 interposed therebetween to form an electrode configuration layer 5, and the electrode assembly 10 is constructed by stacking at least one or more of such electrode configuration layers 5. In FIG. 1(a), the electrode configuration layer 5 may have a planar laminated structure in which the electrode configuration layer 5 is not wound but is laminated in a planar manner. In other words, the electrode assembly 10 may have a configuration in which the electrode configuration layers 5 are stacked on top of each other. On the other hand, in FIG. 1(b), the electrode configuration layer 5 extending relatively long in a strip shape may have a wound structure wound in a roll shape. In other words, in FIG. 1(b), the electrode configuration layer 5 extending relatively long in a strip shape including the positive electrode 1, the negative electrode 2, and the separator 3 arranged between the positive electrode 1 and the negative electrode 2 may have a wound structure wound in a roll shape. In a secondary battery, such an electrode assembly 10 may be enclosed in an exterior body 50 together with an electrolyte (e.g., a non-aqueous electrolyte). The structure of the electrode assembly 10 is not necessarily limited to a planar laminated structure or a wound structure, and for example, the electrode assembly 10 may have a so-called stack-and-folding type structure in which the positive electrode 1, the separator 3, and the negative electrode 2 are laminated on a long film and then folded.

正極1は、略矩形状の金属箔を切り欠いて形成した正極本体1aと、正極本体1aに電極活物質が被覆された正極活物質層1bと、を有してよい(図2参照)。また、例えば図2の平面図に示すように、正極1は、一部が正極活物質層1bから正極本体1aが露出する正極集電部1cを有してよい。The positive electrode 1 may have a positive electrode body 1a formed by cutting out a substantially rectangular metal foil, and a positive electrode active material layer 1b in which the positive electrode body 1a is coated with an electrode active material (see FIG. 2). In addition, as shown in the plan view of FIG. 2, for example, the positive electrode 1 may have a positive electrode current collector 1c in which a portion of the positive electrode body 1a is exposed from the positive electrode active material layer 1b.

負極2は、負極本体2aと、負極本体2aに電極活物質が被覆された負極活物質層2bと、を有してよい(図3参照)。一例として示す図3において、負極本体2aは、平面視形状が略L字状であり、負極2を正極1と対向させたときに正極集電部1cに対応する位置が切欠かれた形状としてよい(図11参照)。負極2の外周縁には、負極本体2aが露出する負極露出部2cを有してよい。また、負極2の面積は、電界析出を防止するため正極1の面積よりも大きくすることが好ましい。The negative electrode 2 may have a negative electrode body 2a and a negative electrode active material layer 2b in which the negative electrode body 2a is coated with an electrode active material (see FIG. 3). In FIG. 3, which shows an example, the negative electrode body 2a may have a substantially L-shaped shape in a plan view, and may have a shape in which a position corresponding to the positive electrode current collector 1c is cut out when the negative electrode 2 is opposed to the positive electrode 1 (see FIG. 11). The outer periphery of the negative electrode 2 may have a negative electrode exposed portion 2c where the negative electrode body 2a is exposed. In addition, the area of the negative electrode 2 is preferably larger than the area of the positive electrode 1 to prevent electrolytic deposition.

正極1および負極2に備えられた電極活物質、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、正極活物質および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1および負極2は特にリチウムイオンを吸蔵放出可能な層であってよい。つまり、本発明に係る二次電池は、非水電解質を介してリチウムイオンが正極と負極との間で移動して電池の充放電が行われる非水電解質二次電池となっていることが好ましい。充放電にリチウムイオンが関与する場合、本発明に係る二次電池は、いわゆる“リチウムイオン電池”に相当し、正極および負極がリチウムイオンを吸蔵放出可能な層を有してよい。The electrode active materials provided in the positive electrode 1 and the negative electrode 2, i.e., the positive electrode active material and the negative electrode active material, are materials directly involved in the transfer of electrons in the secondary battery, and are the main materials of the positive and negative electrodes that are responsible for charging and discharging, i.e., the battery reaction. More specifically, ions are brought to the electrolyte due to the positive electrode active material and the negative electrode active material, and these ions move between the positive electrode and the negative electrode to transfer electrons and charge and discharge. The positive electrode 1 and the negative electrode 2 may be layers that can absorb and release lithium ions in particular. In other words, it is preferable that the secondary battery according to the present invention is a non-aqueous electrolyte secondary battery in which lithium ions move between the positive electrode and the negative electrode via the non-aqueous electrolyte to charge and discharge the battery. When lithium ions are involved in charging and discharging, the secondary battery according to the present invention corresponds to a so-called "lithium ion battery", and the positive electrode and the negative electrode may have layers that can absorb and release lithium ions.

正極活物質層1bは例えば粒状体から構成されるところ、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ていてよい。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含まれていてもよい。同様にして、負極活物質層2bは例えば粒状体から構成されるところ、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てよく、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、正極活物質層1bおよび負極活物質層2b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。The positive electrode active material layer 1b is, for example, made of granular material, and may contain a binder for better contact between particles and shape retention. Furthermore, a conductive assistant may be included to facilitate the transfer of electrons that promote the battery reaction. Similarly, the negative electrode active material layer 2b is, for example, made of granular material, and may contain a binder for better contact between particles and shape retention, and may contain a conductive assistant to facilitate the transfer of electrons that promote the battery reaction. Thus, because of the form in which multiple components are contained, the positive electrode active material layer 1b and the negative electrode active material layer 2b can also be referred to as a "positive electrode composite layer" and a "negative electrode composite layer", respectively.

正極活物質層1bにおける正極活物質は、リチウムイオンの吸蔵放出に資する物質であってよい。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1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。The positive electrode active material in the positive electrode active material layer 1b may be a material that contributes to the absorption and release of lithium ions. From this perspective, the positive electrode active material is preferably, for example, a lithium-containing composite oxide. More specifically, the positive electrode active material is preferably a lithium transition metal composite oxide containing lithium and at least one transition metal selected from the group consisting of cobalt, nickel, manganese, and iron. In other words, in the positive electrode 1 of the secondary battery according to the present invention, such a lithium transition metal composite oxide is preferably contained as the positive electrode active material. For example, the positive electrode active material may be lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium manganate, lithium iron phosphate, or a material in which a part of the transition metal is replaced with another metal. Such a positive electrode active material may be contained as a single type, or may be contained in a combination of two or more types.

正極活物質層1bに含まれ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。正極活物質層1bに含まれ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、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。 The binder that may be included in the positive electrode active material layer 1b is not particularly limited, but may be at least one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, polytetrafluoroethylene, etc. The conductive assistant that may be included in the positive electrode active material layer 1b is not particularly limited, but may be at least one selected from the group consisting of carbon black such as thermal black, furnace black, channel black, ketjen black, and acetylene black, carbon fibers such as graphite, carbon nanotubes, and vapor-grown carbon fibers, metal powders such as copper, nickel, aluminum, and silver, and polyphenylene derivatives.

正極活物質層1bの厚み寸法は、特に制限されるわけではないが、1μm以上300μm以下であってよく、例えば5μm以上200μm以下であってよい。正極材層の厚み寸法は二次電池内部での厚みであり、任意の10箇所における測定値の平均値を採用してよい。The thickness dimension of the positive electrode active material layer 1b is not particularly limited, but may be 1 μm or more and 300 μm or less, for example, 5 μm or more and 200 μm or less. The thickness dimension of the positive electrode material layer is the thickness inside the secondary battery, and the average value of the measured values at any 10 points may be used.

負極活物質層2bにおける負極活物質は、リチウムイオンの吸蔵放出に資する物質であってよい。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、酸化物および/またはリチウム合金などであることが好ましい。The negative electrode active material in the negative electrode active material layer 2b may be a material that contributes to the absorption and release of lithium ions. From this perspective, it is preferable that the negative electrode active material is, for example, various carbon materials, oxides and/or lithium alloys.

負極活物質の各種の炭素材料としては、黒鉛(天然黒鉛、人造黒鉛)、ハードカーボン、ソフトカーボン、ダイヤモンド状炭素などを挙げることができる。特に、黒鉛は電子伝導性が高く、金属箔との接着性が優れる。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または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。 Examples of various carbon materials for the negative electrode active material include graphite (natural graphite, artificial graphite), hard carbon, soft carbon, diamond-like carbon, etc. In particular, graphite has high electronic conductivity and excellent adhesion to metal foil. Examples of oxides for the negative electrode active material include at least one selected from the group consisting of silicon oxide, tin oxide, indium oxide, zinc oxide, and lithium oxide. The lithium alloy for the negative electrode active material may be any metal that can form an alloy with lithium, and may be, for example, a binary, ternary, or higher alloy of lithium and a metal such as Al, Si, Pb, Sn, In, Bi, Ag, Ba, Ca, Hg, Pd, Pt, Te, Zn, or La. It is preferable that such oxides have an amorphous structure. This is because deterioration caused by non-uniformity such as grain boundaries or defects is less likely to occur.

負極活物質層2bに含まれ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。負極活物質層2bに含まれ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、アルミニウムおよび銀等の金属粉末、ならびに、ポリフェニレン誘導体などから選択される少なくとも1種を挙げることができる。なお、負極活物質層2b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。 The binder that may be included in the negative electrode active material layer 2b is not particularly limited, but may be at least one selected from the group consisting of styrene butadiene rubber, polyacrylic acid, polyvinylidene fluoride, polyimide resin, and polyamideimide resin. The conductive assistant that may be included in the negative electrode active material layer 2b is not particularly limited, but may be at least one selected from carbon black such as thermal black, furnace black, channel black, ketjen black, and acetylene black, carbon fibers such as graphite, carbon nanotubes, and vapor-grown carbon fibers, metal powders such as copper, nickel, aluminum, and silver, and polyphenylene derivatives. The negative electrode active material layer 2b may contain a component resulting from a thickener component (e.g., carboxymethyl cellulose) used during battery production.

負極活物質層2bの厚み寸法は、特に制限されるわけではないが、1μm以上300μm以下であってよく、例えば、5μm以上200μm以下であってよい。負極材層の厚み寸法は二次電池内部での厚みであり、任意の10箇所における測定値の平均値を採用してよい。The thickness dimension of the negative electrode active material layer 2b is not particularly limited, but may be 1 μm or more and 300 μm or less, for example, 5 μm or more and 200 μm or less. The thickness dimension of the negative electrode material layer is the thickness inside the secondary battery, and the average value of the measured values at any 10 points may be used.

正極本体1aおよび負極本体2aに用いられる金属箔は電池反応に起因して電極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。金属箔は、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、金属箔に代えてパンチングメタル、網またはエキスパンドメタル等であってよい。正極1に用いられる金属箔は、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2に用いられる金属箔は、ニッケル、銅、ニッケルメッキした銅およびステンレス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であってよく、例えば銅箔が好ましい。The metal foil used for the positive electrode body 1a and the negative electrode body 2a is a member that contributes to collecting and supplying electrons generated in the electrode active material due to the battery reaction. The metal foil may be a sheet-shaped metal member and may have a porous or perforated form. For example, a punched metal, a mesh, an expanded metal, etc. may be used instead of the metal foil. The metal foil used for the positive electrode 1 is preferably made of a metal foil containing at least one selected from the group consisting of aluminum, stainless steel, nickel, etc., and may be, for example, aluminum foil. On the other hand, the metal foil used for the negative electrode 2 may be made of a metal foil containing at least one selected from the group consisting of nickel, copper, nickel-plated copper, stainless steel, etc., and may be, for example, copper foil.

セパレータ3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3は、正極1と負極2との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3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。The separator 3 is a member provided from the viewpoint of preventing short circuits due to contact between the positive and negative electrodes and retaining the electrolyte. In other words, the separator 3 is a member that allows ions to pass through while preventing electronic contact between the positive electrode 1 and the negative electrode 2. Preferably, the separator 3 is a porous or microporous insulating member, and has a membrane form due to its small thickness.

セパレータ3は、正負極の接触による短絡防止のため、正極1または負極2のいずれかの面積よりも広く設計されてよい。例えば、図4を参照すると、セパレータ3は、平面視で正極活物質層1bの面積よりも広くされてよい。さらに、好ましいセパレータ3として、正極と負極との短絡をより防止するため、例えば、図5に示されるセパレータ3の端子部材60側(つまり、負極2が外装体50と接触しない側)に、正極1および負極2いずれの端部よりも突出する突出部3aを設けてよい。The separator 3 may be designed to be larger than the area of either the positive electrode 1 or the negative electrode 2 in order to prevent short circuits due to contact between the positive and negative electrodes. For example, referring to FIG. 4, the separator 3 may be made larger than the area of the positive electrode active material layer 1b in a plan view. Furthermore, as a preferred separator 3, in order to further prevent short circuits between the positive and negative electrodes, for example, a protrusion 3a protruding beyond the ends of either the positive electrode 1 or the negative electrode 2 may be provided on the terminal member 60 side (i.e., the side where the negative electrode 2 does not contact the exterior body 50) of the separator 3 shown in FIG. 5.

セパレータ3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、または、ポリプロピレン(PP)のみを含んだもの、または、“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。また、セパレータの表面が無機粒子コート層および/または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。The microporous film used as the separator 3 may be, for example, a film containing only polyethylene (PE) or only polypropylene (PP) as a polyolefin, or a laminate consisting of a "PE microporous film" and a "PP microporous film." The surface of the separator may be covered with an inorganic particle coating layer and/or an adhesive layer, etc. The surface of the separator may have adhesive properties.

さらに、セパレータ3は、二次電池の動作中に異常が生じ発熱すると熱収縮し、セパレータ3の上下に配置された正極1および負極2の間隔が狭まって短絡を引き起こす可能性がある。このセパレータの熱収縮に起因する正極および負極の短絡を防止するため、セパレータ3を熱収縮し難い材料としてもよい。あくまでも例示にすぎないが、アルミナ等の酸化物系のセラミック、炭化ケイ素等の炭化物系セラミック、窒化ケイ素等の窒化物系のセラミックを用いてよい。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。Furthermore, if an abnormality occurs during the operation of the secondary battery and heat is generated, the separator 3 may thermally shrink, narrowing the gap between the positive electrode 1 and the negative electrode 2 arranged above and below the separator 3, which may cause a short circuit. In order to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode caused by the thermal shrinkage of the separator, the separator 3 may be made of a material that is difficult to thermally shrink. As merely an example, oxide-based ceramics such as alumina, carbide-based ceramics such as silicon carbide, and nitride-based ceramics such as silicon nitride may be used. In the present invention, the separator should not be particularly limited by its name, and may be a solid electrolyte, a gel electrolyte, and/or insulating inorganic particles having similar functions.

セパレータの厚み寸法は、特に制限されるわけではないが、1μm以上100μm以下であってよく、例えば2μm以上20μm以下であってよい。セパレータの厚み寸法は二次電池内部での厚み(特に正極と負極との間での厚み)であり、任意の10箇所における測定値の平均値を採用してよい。The thickness dimension of the separator is not particularly limited, but may be 1 μm or more and 100 μm or less, for example, 2 μm or more and 20 μm or less. The thickness dimension of the separator is the thickness inside the secondary battery (particularly the thickness between the positive electrode and the negative electrode), and the average value of the measured values at any 10 points may be used.

本発明の二次電池では、正極1、負極2およびセパレータ3を含む電極構成層5から成る電極組立体10が電解質と共に外装体50に封入されてよい。電解質は電極(正極1および/または負極2)から放出された金属イオンの移動を助力することができる。電解質は有機電解質および有機溶媒などの“非水系”の電解質であってよく、または水を含む“水系”の電解質であってもよい。正極1および負極2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または有機溶媒などを含んで成る“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(正極および/または負極)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。なお、電解質は液体状またはゲル状などの形態を有していてよい。In the secondary battery of the present invention, an electrode assembly 10 consisting of an electrode constituent layer 5 including a positive electrode 1, a negative electrode 2, and a separator 3 may be enclosed in an exterior body 50 together with an electrolyte. The electrolyte can assist the movement of metal ions released from the electrodes (positive electrode 1 and/or negative electrode 2). The electrolyte may be a "non-aqueous" electrolyte such as an organic electrolyte and an organic solvent, or may be an "aqueous" electrolyte containing water. When the positive electrode 1 and the negative electrode 2 have a layer capable of absorbing and releasing lithium ions, it is preferable that the electrolyte is a "non-aqueous" electrolyte containing an organic electrolyte or an organic solvent. In other words, it is preferable that the electrolyte is a non-aqueous electrolyte. In the electrolyte, metal ions released from the electrodes (positive electrode and/or negative electrode) are present, and therefore the electrolyte assists the movement of metal ions in the battery reaction. The electrolyte may be in the form of a liquid or gel.

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であってよい。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塩が用いられてよい。 The non-aqueous electrolyte is an electrolyte containing a solvent and a solute. A specific solvent for the non-aqueous electrolyte may contain at least a carbonate. Such a carbonate may be a cyclic carbonate and/or a chain carbonate. Although not particularly limited, the cyclic carbonate may be at least one selected from the group consisting of propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate (BC) and vinylene carbonate (VC). The chain carbonate may be at least one selected from the group consisting of dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC) and dipropyl carbonate (DPC). Although merely illustrative, a combination of a cyclic carbonate and a chain carbonate may be used as the non-aqueous electrolyte, for example, a mixture of ethylene carbonate and diethyl carbonate may be used. As a specific example of the solute of the non-aqueous electrolyte, a Li salt such as LiPF6 and/or LiBF4 may be used.

二次電池の外装体50は、正極1、負極2およびセパレータ3を含む電極構成層5を備える電極組立体10を収納する又は包み込むことができる部材であってよい。外装体50は、非ラミネート構成を有する金属外装体であることが好ましい。金属外装体は、ステンレス鋼(SUS)および/またはアルミニウムなどの金属から成る単一部材であってよい。ここでいう「金属単一部材」とは、広義には、外装体50がいわゆるラミネート構成を有さないことを意味しており、狭義には、外装体50が実質的に金属のみから成る部材となることを意味している。したがって、実質的に金属のみから成る部材となるのであれば、金属外装体の表面に適当な表面処理がなされていてもよい。例えば、そのような金属外装体をその厚み方向に切断した切断面においては、表面処理などが為されている部分を除き、単一の金属層を確認できる。なお、本明細書における「ステンレス鋼」は、例えば「JIS G 0203 鉄鋼用語」に規定されているステンレス鋼のことを指しており、クロムまたはクロムとニッケルとを含有させた合金鋼であってよい。The exterior body 50 of the secondary battery may be a member capable of housing or encasing the electrode assembly 10 having the electrode configuration layer 5 including the positive electrode 1, the negative electrode 2, and the separator 3. The exterior body 50 is preferably a metal exterior body having a non-laminated structure. The metal exterior body may be a single member made of metal such as stainless steel (SUS) and/or aluminum. In a broad sense, the "single metal member" means that the exterior body 50 does not have a so-called laminated structure, and in a narrow sense, the exterior body 50 is a member made substantially of metal only. Therefore, if it is a member made substantially of metal only, the surface of the metal exterior body may be subjected to an appropriate surface treatment. For example, in a cut surface obtained by cutting such a metal exterior body in the thickness direction, a single metal layer can be confirmed except for the part that has been subjected to the surface treatment. In addition, "stainless steel" in this specification refers to stainless steel as defined in "JIS G 0203 Steel Terminology", for example, and may be an alloy steel containing chromium or chromium and nickel.

外装体50は、容易に電極組立体10を収納する観点から、蓋状部材と、カップ状部材と、を有してよく、蓋状部材とカップ状部材は、溶接によって接合されてよい。また、本実施形態では、カップ状部材に端子部材60が設けられており、端子部材60とカップ状部材との間には、絶縁材70が配置されてよい(図4および図5参照)。なお、本明細書における「カップ状部材」は、胴部に相当する側面部とそれに連続する主面部(典型的な態様では、例えば底部)を有して成り、内側に中空部が形成されるような部材を意味している。本明細書における「蓋状部材」は、そのようなカップ状部材に対して蓋をするように設けられる部材を意味している。蓋状部材は、例えば同一平面状に延在する単一部材(典型的には平板状の部材)であってよい。外装体においては、蓋状部材の外縁部分とカップ状部材の外周縁部の上端部分とが互いに合わさるように蓋状部材とカップ状部材とが組み合わされてよい。From the viewpoint of easily storing the electrode assembly 10, the exterior body 50 may have a lid-shaped member and a cup-shaped member, and the lid-shaped member and the cup-shaped member may be joined by welding. In the present embodiment, a terminal member 60 is provided on the cup-shaped member, and an insulating material 70 may be disposed between the terminal member 60 and the cup-shaped member (see Figs. 4 and 5). In this specification, the "cup-shaped member" refers to a member having a side portion corresponding to a body portion and a main surface portion (for example, a bottom portion in a typical embodiment) continuous therewith, and a hollow portion is formed inside. In this specification, the "lid-shaped member" refers to a member provided to cover such a cup-shaped member. The lid-shaped member may be, for example, a single member (typically a flat member) extending in the same plane. In the exterior body, the lid-shaped member and the cup-shaped member may be combined so that the outer edge portion of the lid-shaped member and the upper end portion of the outer periphery of the cup-shaped member are aligned with each other.

絶縁材70は、カップ状部材と端子部材60との隙間を埋めるように設けられるところ、“封止”に資すると解すこともできる。例えば図4および図5に示すように、絶縁材70は、端子部材60の外側の領域まで広がるような形状となっていてよい。つまり、端子部材60から外側へとはみ出すように絶縁材70が外装体50に設けられてよい。絶縁材70は、“絶縁性”を呈すのであればその種類に特に制限はない。好ましくは、絶縁材は“絶縁性”だけでなく、“接着性”を有することが好ましい。例えば、絶縁材70は熱可塑性樹脂を含んで成るものであってよい。あくまでも1つの具体的な例示にすぎないが、絶縁材70はポリエチレンおよび/またはポリプロピレンなどのポリオレフィンを含んで成るものであってよい。なお、本明細書において、「絶縁性」とは、電流を流しにくい性質であり、抵抗率で106Ω・m以上の範囲を意味する。 The insulating material 70 is provided so as to fill the gap between the cup-shaped member and the terminal member 60, and can be understood as contributing to "sealing". For example, as shown in Figs. 4 and 5, the insulating material 70 may be shaped to extend to the outer region of the terminal member 60. In other words, the insulating material 70 may be provided on the exterior body 50 so as to protrude from the terminal member 60 to the outside. There is no particular limit to the type of insulating material 70 as long as it exhibits "insulating properties". It is preferable that the insulating material has not only "insulating properties" but also "adhesive properties". For example, the insulating material 70 may be made of a thermoplastic resin. Although this is merely one specific example, the insulating material 70 may be made of a polyolefin such as polyethylene and/or polypropylene. In this specification, "insulating properties" refers to a property that makes it difficult for electric current to flow, and means a resistivity range of 10 6 Ω·m or more.

端子部材60は、二次電池において外部機器との接続に供する出力端子を意味している。端子部材60は、例えば平板状の形態を有してよい。平板状の端子部材60は、例えば金属板であってよい。端子部材60は、その材質に特に制限はなく、アルミニウム、ニッケルおよび銅から成る群から選択される少なくとも1種の金属を含んでよく、異なる金属材質から成る複数の層を有していてもよい。端子部材60の側面視(図4および図5のX方向から視て)形状は特に制限はなく、例えば円形であってよく、あるいは四角形などを含む矩形であってもよい。The terminal member 60 means an output terminal in the secondary battery that is used to connect to an external device. The terminal member 60 may have, for example, a flat plate shape. The flat terminal member 60 may be, for example, a metal plate. The material of the terminal member 60 is not particularly limited, and may include at least one metal selected from the group consisting of aluminum, nickel, and copper, and may have multiple layers made of different metal materials. The shape of the terminal member 60 as viewed from the side (as viewed from the X direction in Figures 4 and 5) is not particularly limited, and may be, for example, a circle, or a rectangle including a square.

端子部材60は、電極組立体10の正極1または負極2の一方と電気的に接続されてよい。一方で、電極組立体10の正極1または負極2の他方は、金属製の外装体50と電気的に接続されてよい。本実施形態では、端子部材60は、電極組立体10の正極1と電気的に接続され、電極組立体10の負極2は、金属製の外装体50と電気的に接続されている。The terminal member 60 may be electrically connected to one of the positive electrode 1 or the negative electrode 2 of the electrode assembly 10. Meanwhile, the other of the positive electrode 1 or the negative electrode 2 of the electrode assembly 10 may be electrically connected to the metallic exterior body 50. In this embodiment, the terminal member 60 is electrically connected to the positive electrode 1 of the electrode assembly 10, and the negative electrode 2 of the electrode assembly 10 is electrically connected to the metallic exterior body 50.

端子部材60は、一例を示す図4の形態では、正極集電部1cの位置に対応させて外装体50の中央位置よりもY方向にオフセットして形成されている。なお、端子部材60の形成位置は、図4に示す形態に限定されるものではなく、正極集電部1cの位置に対応させて例えば、図6に示す形態のようにオフセットさせずに形成してもよい。つまり、端子部材60の形成位置は自由な位置に形成可能である。In the example shown in Fig. 4, the terminal member 60 is offset in the Y direction from the center of the exterior body 50 to correspond to the position of the positive electrode current collector 1c. The position of the terminal member 60 is not limited to the form shown in Fig. 4, and it may be formed without offset, for example, as in the form shown in Fig. 6, to correspond to the position of the positive electrode current collector 1c. In other words, the terminal member 60 can be formed at any position.

端子部材60には、正極1を束ねて集電させ、電気的に接続されている。一方、負極2は、それぞれを離隔した状態で直接集電させて電気的に接続されている。一実施形態として例えば、図4および5では、複数の正極集電部1cを束ねて端子部材60と電気的に接続されてよく、負極本体2aおよび負極活物質層2bは、セパレータ3から突出してそれぞれを離隔した状態で金属製の外装体50と電気的に接続されてよい。The positive electrodes 1 are bundled together to collect current and are electrically connected to the terminal member 60. On the other hand, the negative electrodes 2 are electrically connected to the terminal member 60 by directly collecting current while being spaced apart from each other. As an embodiment, for example, in FIGS. 4 and 5, a plurality of positive electrode current collectors 1c may be bundled together and electrically connected to the terminal member 60, and the negative electrode main body 2a and the negative electrode active material layer 2b may be protruding from the separator 3 and electrically connected to the metal exterior body 50 while being spaced apart from each other.

ここで、本明細書における「それぞれを離隔した状態」とは、負極本体2aそれぞれの離隔状態が保持されて延伸されている状態、より具体的には、負極本体2a同士が物理的に接触していない状態、つまりは、負極本体2a同士が正極集電部1cのように互いに束ねられていない状態を意味する。また、本明細書における「直接集電されている」とは、負極本体2aが直接的に外部に接触して集電された状態を意味しており、集電体およびガスケットを介して間接的に集電されている従来技術(例えば、特開2020-064723号公報)とは異なる。また、正極の集電態様(束ねられた状態での集電)と負極の集電態様(それぞれを離隔した状態での直接集電)が異なっている点も、従来技術と異なっている。なお、図4および図5に示した実施形態では、正極は、その複数を束ねずに集電させ、負極それぞれを離隔した状態で直接集電する態様を説明したが、この態様に限定されず、負極の集電態様と正極の集電態様を逆にしてもよい。つまり、負極の複数を互いに束ねずに集電させ、正極それぞれを離隔した状態で直接集電する態様としてもよい。Here, "separated state" in this specification means a state in which the negative electrode bodies 2a are stretched while maintaining the separated state of each other, more specifically, a state in which the negative electrode bodies 2a are not physically in contact with each other, that is, a state in which the negative electrode bodies 2a are not bundled together like the positive electrode current collector 1c. In addition, "direct current collection" in this specification means a state in which the negative electrode body 2a is directly in contact with the outside and current collection is performed, which is different from the conventional technology (for example, JP 2020-064723 A) in which current collection is performed indirectly via a current collector and a gasket. In addition, the difference between the current collection mode of the positive electrode (current collection in a bundled state) and the current collection mode of the negative electrode (direct current collection in a separated state) is also different from the conventional technology. 4 and 5, the positive electrodes are not bundled together and current is collected, and the negative electrodes are separated from each other and directly collected, but the present invention is not limited to this embodiment, and the current collection mode of the negative electrodes and the current collection mode of the positive electrodes may be reversed. In other words, the negative electrodes may be not bundled together and current is collected, and the positive electrodes may be separated from each other and directly collected.

本実施形態によれば、正極および負極のうちの一方の電極は、その複数が互いに束ねられて集電されており、他方の電極はそれぞれを離隔した状態で直接集電されているため、従来技術のような集電体およびガスケット等を使用する「間接的に集電された手法」と比較して、集電体およびガスケット等の部材を必要とせず、集電体およびガスケットの大きさの分だけ、正極および負極の対向面積を増加させることができる。したがって、二次電池の電池容量およびエネルギー密度を向上させることができる。According to this embodiment, one of the positive and negative electrodes is bundled together to collect current, and the other electrode is directly collected while being separated from the other. Therefore, compared to the "indirect current collection method" using a current collector and gasket as in the conventional technology, no components such as a current collector and gasket are required, and the opposing area of the positive and negative electrodes can be increased by the size of the current collector and gasket. Therefore, the battery capacity and energy density of the secondary battery can be improved.

次に、本実施形態の電極における電気的な接続について、より具体的な集電態様を説明する。好適な実施形態において、負極のそれぞれを離隔した状態は、負極のそれぞれを互いに束ねない状態としてよい。つまり、負極のそれぞれは互いに物理的な接触がなされていない状態としてよい。このように負極のそれぞれを互いに束ねずに直接集電する場合は、電極を束ねる工程を省略できるため、製造工程を簡素化することができる。Next, a more specific current collection mode for the electrical connection of the electrodes of this embodiment will be described. In a preferred embodiment, the state in which the negative electrodes are separated from each other may be a state in which the negative electrodes are not bundled together. In other words, the negative electrodes may be in a state in which they are not in physical contact with each other. In this way, when the negative electrodes are directly collected without being bundled together, the process of bundling the electrodes can be omitted, and the manufacturing process can be simplified.

好適な実施形態において、電極の端部を各々接触させることによって集電するように構成されてよい。つまり、図4および図5では、負極を構成する負極本体2aの端部および負極活物質層2bの端部を、外部に出力する出力部材と接触させることによって電気的な接続を図ってよい。電極の端部を接触させることで電気的接続が得られるため、簡易な手法で電気的接続を行うことができる。In a preferred embodiment, the electrodes may be configured to collect current by contacting their ends. In other words, in FIG. 4 and FIG. 5, the ends of the negative electrode body 2a and the negative electrode active material layer 2b constituting the negative electrode may be electrically connected by contacting an output member that outputs to the outside. Since electrical connection is obtained by contacting the ends of the electrodes, electrical connection can be made by a simple method.

負極と電気的な接続を図る際の出力部材の具体的な態様として、図4および図5では、金属製の外装体50と負極を接触させて集電させてよい。このように電極を直接的に金属製の外装体50と接触させて電気的に接続することにより、何らかの導電性の部材を介在させることがなく、電極面積を大きくすることができる。4 and 5, as a specific embodiment of the output member when electrically connecting with the negative electrode, the negative electrode may be brought into contact with a metallic exterior body 50 to collect current. By electrically connecting the electrode by directly contacting the metallic exterior body 50 in this way, the electrode area can be increased without the need for any conductive member.

好適な実施形態において、電極と外装体との電気的な接続は、平面視において電極の外周縁の少なくとも2辺を接触させることによって構成されてよい。つまり、図4を参照すると、負極2の外周縁の4辺が外装体50に直接的に接触されて電気的に接続されてよい。このような接続手法によれば、電極と外装体50との間の接触位置をより多くすることができ、電池反応を推進する電子の伝達をより円滑に行うことができる。また、複数の辺で電気的に接続されているため、電気的接続の信頼性の向上を図ることができる。なお、図4に示す形態に代えて、負極2の外周縁の3辺(例えば、端子部材60側の辺を除いた負極2の外周縁の3辺など)を外装体50に直接的に接触させてもよいし、外周縁のいずれか2辺を外装体に直接的に接触させてもよい。In a preferred embodiment, the electrical connection between the electrode and the exterior body may be formed by contacting at least two sides of the outer periphery of the electrode in a plan view. That is, referring to FIG. 4, the four sides of the outer periphery of the negative electrode 2 may be directly contacted with the exterior body 50 and electrically connected. According to such a connection method, it is possible to increase the number of contact positions between the electrode and the exterior body 50, and the transfer of electrons that promote the battery reaction can be performed more smoothly. In addition, since the electrodes are electrically connected at multiple sides, the reliability of the electrical connection can be improved. Note that, instead of the form shown in FIG. 4, three sides of the outer periphery of the negative electrode 2 (for example, three sides of the outer periphery of the negative electrode 2 excluding the side on the terminal member 60 side) may be directly contacted with the exterior body 50, or any two sides of the outer periphery may be directly contacted with the exterior body.

また、図4および図7では、正極1および負極2が重複する重複領域について、重複方向(図7におけるZ方向)から見たときの重複領域の最大投影面積は、外装体50の重複の方向から見たときの外装体50の最大投影面積の75%以上としてよい。本明細書でいう「投影面積」とは、被投影体に対して垂直に光を投影した場合に影とされる面積を意味している。具体的には、図4および図7の態様において、重複領域の最大投影面積は、正極1と負極2とが重複する重複領域を投影したときの最大面積Aを示し、外装体50の最大投影面積Sは、外装体50を投影しときの最大平面積Sを示している。なお、外装体50の最大平面積Sは、当該二次電池を搭載する電子機器の大きさに依存しており、例えば、200mm2以上650mm2以下とされている。このような外装体50の最大平面積Sにおいて、例えば、正極および負極の両方が束ねられて集電された従来の形態と、本実施形態とを比較した場合、従来の形態の重複領域のA/Sが75%未満であるのに対し、本実施形態の重複領域のA/Sは75%以上とすることができ、このような構成によれば、正極および負極が対向する対向面積が増え、電気化学反応を生じさせる面積を増やすことができる(図8参照)。 In addition, in FIG. 4 and FIG. 7, the maximum projected area of the overlapping region where the positive electrode 1 and the negative electrode 2 overlap when viewed from the overlapping direction (Z direction in FIG. 7) may be 75% or more of the maximum projected area of the exterior body 50 when viewed from the overlapping direction of the exterior body 50. In this specification, the "projected area" means an area that is a shadow when light is projected perpendicularly onto a projected object. Specifically, in the embodiment of FIG. 4 and FIG. 7, the maximum projected area of the overlapping region indicates the maximum area A when the overlapping region where the positive electrode 1 and the negative electrode 2 overlap is projected, and the maximum projected area S of the exterior body 50 indicates the maximum planar area S when the exterior body 50 is projected. Note that the maximum planar area S of the exterior body 50 depends on the size of the electronic device in which the secondary battery is mounted, and is, for example, 200 mm 2 or more and 650 mm 2 or less. In terms of the maximum planar area S of such an outer casing 50, for example, when comparing a conventional configuration in which both the positive and negative electrodes are bundled together to collect current, with this embodiment, the A/S of the overlapping region in the conventional configuration is less than 75%, whereas the A/S of the overlapping region in this embodiment can be 75% or more. With such a configuration, the opposing area over which the positive and negative electrodes face each other is increased, making it possible to increase the area in which an electrochemical reaction occurs (see FIG. 8).

好適な実施形態において、他方の電極のそれぞれを離隔して集電される状態を保持する導電性接着剤を更に有してよい。つまり、図4および図5に示す態様において、外装体50と負極2との直接集電の際、負極2を強固に外装体50に接触させるために導電性接着剤を用いてよい。導電性接着剤を用いることによって、電極のそれぞれを離隔して集電される状態を保持することができる。In a preferred embodiment, the battery may further include a conductive adhesive that keeps the other electrodes separated from each other and allows current to be collected. That is, in the embodiment shown in FIG. 4 and FIG. 5, a conductive adhesive may be used to firmly contact the negative electrode 2 with the outer casing 50 when directly collecting current between the outer casing 50 and the negative electrode 2. By using a conductive adhesive, the electrodes can be kept separated from each other and allow current to be collected.

なお、かかる態様では、二次電池の端子部材側から視て形状が略矩形となっている。つまり、二次電池100が外形の点で角型となっている(図9(a)参照)。しかし、本発明は必ずしもこれに限定されない。例えば、ボタン型またはコイン型の二次電池であってもよい(図9(b)参照)。つまり、二次電池100は、その端子部材側から視て、矩形に限らず、円形または楕円形などの形状を有していてもよい。In this embodiment, the secondary battery has a substantially rectangular shape when viewed from the terminal member side. That is, the secondary battery 100 has a square shape in terms of its external shape (see FIG. 9(a)). However, the present invention is not necessarily limited to this. For example, the secondary battery may be a button-type or coin-type secondary battery (see FIG. 9(b)). That is, the secondary battery 100 is not limited to a rectangular shape when viewed from the terminal member side, and may have a circular or elliptical shape, etc.

-二次電池の第2実施形態-
次に、本発明の第2実施形態に係る二次電池について図10を参照しながら説明する。図10は、本発明の第2実施形態に係る二次電池の平面図である。なお、第1実施形態と同一の構成については説明を省略する。
--Second embodiment of secondary battery--
Next, a secondary battery according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 10. Fig. 10 is a plan view of the secondary battery according to the second embodiment of the present invention. Note that the description of the same configuration as the first embodiment will be omitted.

本実施形態に係る二次電池は、正極1は、その複数が互いに束ねられて集電されており、負極2はそれぞれを離隔した状態で外装体50とは異なる導電性部材80に対して直接集電されている。なお、この実施形態に限定されず、負極の集電態様と正極の集電態様を逆にしてもよい。つまり、負極2のそれぞれを互いに束ねて集電し、正極1はそれぞれを互いに離隔した状態で導電性部材80に直接集電してもよい。In the secondary battery according to this embodiment, the positive electrodes 1 are bundled together to collect current, and the negative electrodes 2 are separated from each other and directly collected by a conductive member 80 different from the exterior body 50. This embodiment is not limited to this, and the current collection mode of the negative electrodes and the current collection mode of the positive electrodes may be reversed. In other words, the negative electrodes 2 may be bundled together to collect current, and the positive electrodes 1 may be separated from each other and directly collected by the conductive member 80.

本実施形態では、導電性部材80は、負極2を集電するものであるため、負極2用の材料である、ニッケル、銅、ニッケルメッキした銅およびSUSから成る群から選択される少なくとも1種を含んだ材料を用いてよい。このように負極を集電する導電性部材80として、負極2用の材料を用いることにより、外装体50内の非水電解質に影響を及ぼさずに集電することができる。また、導電性部材80の厚みは、負極2の電極面積を広くする観点から、比較的に薄いものが好ましい。例えば、箔状のものが好ましい。なお、変形例として正極1それぞれを離隔した状態で導電性部材80に直接集電する場合は、導電性部材80は、正極1用の材料である、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てよい。In this embodiment, the conductive member 80 collects the negative electrode 2, and therefore may be made of at least one material selected from the group consisting of nickel, copper, nickel-plated copper, and SUS, which are materials for the negative electrode 2. By using the material for the negative electrode 2 as the conductive member 80 for collecting the negative electrode in this way, it is possible to collect the current without affecting the non-aqueous electrolyte in the exterior body 50. In addition, the thickness of the conductive member 80 is preferably relatively thin from the viewpoint of widening the electrode area of the negative electrode 2. For example, a foil-like member is preferable. In addition, as a modified example, when collecting the current directly to the conductive member 80 while separating the positive electrodes 1 from each other, the conductive member 80 may be selected from the group consisting of aluminum, stainless steel, nickel, and the like, which are materials for the positive electrode 1.

このような第2実施形態によれば、負極2それぞれを離隔した状態で導電性部材80に対して直接集電され、正極1のそれぞれは、互いに束ねられて集電されるため、正極1のそれぞれを互いに束ねて集電させた分だけ、正極と負極との間の対向面積が増え、電気化学反応を生じさせる面積を増やすことができる。特に、箔状の導電性部材80であれば、より電極面積を大きくすることができる。According to the second embodiment, the negative electrodes 2 are separated from each other and directly collected by the conductive member 80, and the positive electrodes 1 are bundled together to collect current. This increases the opposing area between the positive and negative electrodes by the amount that the positive electrodes 1 are bundled together to collect current, thereby increasing the area in which an electrochemical reaction occurs. In particular, if the conductive member 80 is in the form of a foil, the electrode area can be made larger.

-二次電池の第3実施形態-
次に、本発明の第3実施形態に係る二次電池100について図11~図13を参照しながら説明する。図11(a)は、第3実施形態の二次電池に係る負極の平面図、図11(b)は、第3実施形態の二次電池に係る負極の断面図、図12は、本発明の第3実施形態に係る二次電池の平面図、図13は、図12のXI-XI断面図である。なお、第1実施形態と同一の構成については説明を省略する。
--Third embodiment of secondary battery--
Next, a secondary battery 100 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 11 to Fig. 13. Fig. 11(a) is a plan view of the negative electrode of the secondary battery according to the third embodiment, Fig. 11(b) is a cross-sectional view of the negative electrode of the secondary battery according to the third embodiment, Fig. 12 is a plan view of the secondary battery according to the third embodiment of the present invention, and Fig. 13 is a cross-sectional view taken along line XI-XI of Fig. 12. Note that a description of the same configuration as in the first embodiment will be omitted.

第3実施形態に係る二次電池の負極2は、図11に示すように、負極本体2aが負極活物質で覆われた負極活物質層2bと、負極本体2aが露出する負極露出部2cと、を備えており、負極露出部2cは、負極2の外周縁に有し、負極露出部2cが負極活物質層2bよりも突出してよい。この負極2を備えた電極組立体10が外装体50に収容されてよい。11, the negative electrode 2 of the secondary battery according to the third embodiment includes a negative electrode active material layer 2b in which the negative electrode body 2a is covered with a negative electrode active material, and a negative electrode exposed portion 2c in which the negative electrode body 2a is exposed. The negative electrode exposed portion 2c may be located on the outer peripheral edge of the negative electrode 2 and may protrude beyond the negative electrode active material layer 2b. An electrode assembly 10 including this negative electrode 2 may be housed in an exterior body 50.

第3実施形態に係る二次電池は、負極活物質層2bよりも突出する負極露出部2cのそれぞれを互いに接触せずに直接集電させてよい(図12および図13参照)。つまり、負極露出部2cは、負極活物質層2bと比較して電子の伝達を円滑に行えるため、負極露出部2cのみを外装体50に接触させてよい。In the secondary battery according to the third embodiment, the negative electrode exposed portions 2c protruding from the negative electrode active material layer 2b may directly collect current without contacting each other (see Figs. 12 and 13). In other words, the negative electrode exposed portions 2c can transmit electrons more smoothly than the negative electrode active material layer 2b, so only the negative electrode exposed portions 2c may be in contact with the exterior body 50.

ここで、図13に示す態様では、負極露出部2cは、X方向およびY方向に沿って伸びるようにして外装体50と接触する態様を示しているが、外装体50との接触を点接触ではなく面接触で強固に接触させてもよい。つまり、突出する負極露出部2cを折り曲げる態様、または、突出する負極露出部2cを丸めた態様としてもよい。13, the negative electrode exposed portion 2c contacts the exterior body 50 by extending along the X and Y directions, but the contact with the exterior body 50 may be firm surface contact rather than point contact. In other words, the protruding negative electrode exposed portion 2c may be folded or rounded.

このような第3実施形態によれば、露出部それぞれを離隔した状態で直接集電されるため、正極と負極との間の対向面積が増え、電気化学反応を生じさせる面積を増やすことができる。According to the third embodiment, current is collected directly while the exposed portions are spaced apart from each other, increasing the opposing area between the positive and negative electrodes and increasing the area in which an electrochemical reaction can occur.

-二次電池の第4実施形態-
次に、本発明の第4実施形態に係る二次電池について図14および図15を参照しながら説明する。図14は、本発明の第4実施形態に係る二次電池の平面図、図15は、本発明の第4実施形態の変形例に係る二次電池の平面図である。なお、第1実施形態と同一の構成については説明を省略する。
--Fourth embodiment of secondary battery--
Next, a secondary battery according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 14 and Fig. 15. Fig. 14 is a plan view of the secondary battery according to the fourth embodiment of the present invention, and Fig. 15 is a plan view of a secondary battery according to a modified example of the fourth embodiment of the present invention. Note that a description of the same configuration as the first embodiment will be omitted.

第4実施形態に係る二次電池は、外装体50には、電極組立体10が位置決めされる、位置決め部を備えている。位置決め部を備えているため、外装体50に収容された電極組立体10の位置が固定される。よって、衝撃および/または振動により電極の電気的接続が図れなくなることを防止することができる。In the secondary battery according to the fourth embodiment, the exterior body 50 is provided with a positioning portion for positioning the electrode assembly 10. Because the positioning portion is provided, the position of the electrode assembly 10 housed in the exterior body 50 is fixed. This makes it possible to prevent the electrical connection of the electrodes from being lost due to impact and/or vibration.

例えば、図14に示すように、位置決め部は、外装体50の内壁面から突出された凸状部51としてよい。当該凸状部51に電極組立体10を接触させることによって、電極組立体10の位置を固定することができる。なお、本実施形態では、外装体50の底面から凸状部51が延設されているが、この例に限らず、外装体50の側面から延設されていてもよいし、外装体50における蓋状部材から延設されていてもよい。14, the positioning portion may be a convex portion 51 protruding from the inner wall surface of the exterior body 50. The position of the electrode assembly 10 can be fixed by contacting the convex portion 51 with the electrode assembly 10. Note that in this embodiment, the convex portion 51 extends from the bottom surface of the exterior body 50, but this is not limiting and the convex portion 51 may extend from the side surface of the exterior body 50 or from a lid-like member of the exterior body 50.

また、本実施形態の位置決め部の変形例として、図15に示すように、外装体50を内側に向けて窪ませた凹部分52を位置決め部としてもよい。当該凹部分に電極組立体10を接触させることによって、電極組立体10の位置を固定することができる。As a modification of the positioning portion of this embodiment, as shown in Fig. 15, a recessed portion 52 formed by recessing the exterior body 50 toward the inside may be used as the positioning portion. The position of the electrode assembly 10 can be fixed by contacting the electrode assembly 10 with the recessed portion.

[本発明の二次電池の製造方法の説明]
次に、本発明の二次電池の製造方法について説明する。本発明の二次電池の製造方法は、正極1および負極2を形成する電極形成工程と、正極1および負極2のうちの一方の電極のそれぞれを互いに束ねて集電し、他方の電極それぞれを離隔した状態で直接集電する集電工程と、を含む。以下、工程に沿って説明する。
[Description of the method for producing the secondary battery of the present invention]
Next, a method for producing a secondary battery of the present invention will be described. The method for producing a secondary battery of the present invention includes an electrode forming step of forming a positive electrode 1 and a negative electrode 2, and a current collecting step of bundling one of the positive electrode 1 and the negative electrode 2 together to collect current, and directly collecting current from the other electrode in a state of being spaced apart from each other. The steps will be described below.

-電極形成工程-
電極形成工程では、電極組立体10の構成する正極1および負極2を形成する工程である。まず、正極1を構成する正極本体1aを準備する。正極本体1a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種を含んだ金属箔とすることが好ましく、金属箔を打ち抜き用の金型を用いることにより、例えば、図2に示された形状が形成される。次に、正極本体1aの両面に対して、正極活物質層1bを形成してよい。正極活物質層1bは、正極活物質をバインダーおよび溶剤等と混合したものを塗工することによって形成される。
- Electrode formation process -
The electrode formation step is a step of forming the positive electrode 1 and the negative electrode 2 constituting the electrode assembly 10. First, a positive electrode body 1a constituting the positive electrode 1 is prepared. The positive electrode body 1a is preferably a metal foil containing at least one selected from the group consisting of aluminum, stainless steel, nickel, etc., and is formed into a shape shown in FIG. 2, for example, by using a die for punching the metal foil. Next, a positive electrode active material layer 1b may be formed on both sides of the positive electrode body 1a. The positive electrode active material layer 1b is formed by coating a mixture of a positive electrode active material with a binder, a solvent, etc.

ここで、図2に示した正極集電部1cには、正極活物質が塗工されていない。このように、活物質が塗工されない未塗工部分を形成する手法としては、例えば、金属箔にパターン印刷する手法、未塗工部分をマスキングする手法、または、金属箔全面に活物質層を形成した後に正極集電部1cに対応する部分をレーザー加工する手法のいずれかを採用してよい。Here, the positive electrode current collector 1c shown in Figure 2 is not coated with a positive electrode active material. In this way, the method of forming the uncoated portion where the active material is not coated may be, for example, a method of printing a pattern on the metal foil, a method of masking the uncoated portion, or a method of forming an active material layer on the entire surface of the metal foil and then laser processing the portion corresponding to the positive electrode current collector 1c.

上述した電極形成手法は、負極2の形成手法にも採用することができ、例えば、図11に示すような外周縁に電極が露出する負極露出部2cを備えた負極を形成することができる。正極1および負極2の形成後には、正極1、負極2、および、セパレータ3を、積層させて電極組立体10が形成される。なお、本実施形態では、正極1、負極2、およびセパレータ3は、積層方向に積層されてよい。つまり、電極組立体10は、平面積層構造としてよい。このような積層構造であれば、正極、負極、セパレータの積層数によって電池容量の調整を可能とすることができる。なお、積層構造に代えて、正極1、負極2およびセパレータ3を含む電極構成層がロール状に巻回した巻回構造としてもよい。巻回構造であれば、巻回機等で電極構成層を巻くことによって電極組立体を製造でき、製造工程の簡素化を図ることができる。The above-mentioned electrode formation method can also be adopted as a method for forming the negative electrode 2. For example, a negative electrode having a negative electrode exposed portion 2c in which the electrode is exposed on the outer periphery as shown in FIG. 11 can be formed. After the positive electrode 1 and the negative electrode 2 are formed, the positive electrode 1, the negative electrode 2, and the separator 3 are stacked to form the electrode assembly 10. In this embodiment, the positive electrode 1, the negative electrode 2, and the separator 3 may be stacked in the stacking direction. In other words, the electrode assembly 10 may have a planar stacking structure. With such a stacking structure, it is possible to adjust the battery capacity by the number of stacks of the positive electrode, the negative electrode, and the separator. Instead of the stacking structure, a winding structure in which the electrode configuration layer including the positive electrode 1, the negative electrode 2, and the separator 3 is wound into a roll may be used. With the winding structure, the electrode assembly can be manufactured by winding the electrode configuration layer with a winding machine or the like, and the manufacturing process can be simplified.

-集電工程-
電極組立体10を形成した後、電極組立体10を外装体50に収容し、正極1および負極2をそれぞれ外部出力させるように電気的に接続する。一例として本実施形態では、正極1は、正極集電部1cによって束ねられ端子部材60と電気的に接続される。正極の集電には、正極1のそれぞれを接触させることができれば、どのような手法を用いてもよいが、一例として、超音波溶着の手法が挙げられる。
- Current collection process -
After the electrode assembly 10 is formed, the electrode assembly 10 is housed in an exterior body 50, and the positive electrodes 1 and the negative electrodes 2 are electrically connected so as to output electricity to the outside. As an example, in this embodiment, the positive electrodes 1 are bundled by the positive electrode current collecting portion 1c and electrically connected to the terminal member 60. Any method may be used for current collection of the positive electrodes as long as the positive electrodes 1 can be brought into contact with each other, and an example of the method is ultrasonic welding.

一方で、負極2は、電極それぞれを離隔した状態で金属製の外装体50に直接集電される。本実施形態では、負極2それぞれを離隔した状態で金属製の外装体50に直接接触させることで負極2と外装体50とを電気的に接続している。なお、上述したとおり、負極2と外装体50とを強固に接触させるために、導電性接着剤を用いることおよび/または、電極組立体10を位置決め部に接触させて固定することを採用してもよい。On the other hand, the negative electrode 2 is directly collected by the metallic exterior body 50 with the electrodes spaced apart. In this embodiment, the negative electrodes 2 are electrically connected to the exterior body 50 by directly contacting the metallic exterior body 50 with the electrodes spaced apart. As described above, in order to firmly contact the negative electrodes 2 with the exterior body 50, a conductive adhesive may be used and/or the electrode assembly 10 may be fixed by contacting it with a positioning portion.

以上説明したとおり、本発明の二次電池の製造方法によれば、正極および負極のうちの一方の電極のそれぞれは、互いに束ねられて集電されており、他方の電極それぞれを離隔した状態で直接集電されているため、正極および負極の対向面積を増加させることができ、電池容量およびエネルギー密度を向上させた二次電池を製造することができる。As described above, according to the method for manufacturing a secondary battery of the present invention, one of the positive and negative electrodes is bundled together and current is collected, and the other electrode is separated and directly collected, so that the opposing area of the positive and negative electrodes can be increased, and a secondary battery with improved battery capacity and energy density can be manufactured.

なお、今回開示した実施態様は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施態様のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。It should be noted that the embodiments disclosed herein are illustrative in all respects and are not intended to be a basis for a restrictive interpretation. Therefore, the technical scope of the present invention should not be interpreted solely by the above-described embodiments, but should be defined based on the claims. Furthermore, the technical scope of the present invention includes all modifications that are equivalent in meaning to and within the scope of the claims.

本発明に係る二次電池は、電池使用また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、本発明の二次電池は、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、ノートパソコンおよびデジタルカメラ、活動量計、アームコンピューター、電子ペーパー、ウェアラブルデバイス等または、RFIDタグ、カード型電子マネー、スマートウォッチなどの小型電子機などを含む電気・電子機器分野あるいはモバイル機器分野)、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)、ならびに、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、宇宙・深海用途(例えば、宇宙探査機、潜水調査船などの分野)などにも本発明を利用することができる。 The secondary battery of the present invention can be used in various fields where battery use or electricity storage is expected. Although merely illustrative, the secondary battery of the present invention can be used in the electrical, information and communication fields in which mobile devices and the like are used (for example, mobile phones, smartphones, notebook computers and digital cameras, activity meters, arm computers, electronic paper, wearable devices, or small electronic devices such as RFID tags, card-type electronic money, and smart watches, or the electrical and electronic device fields or mobile device fields), household and small industrial applications (for example, power tools, golf carts, household, nursing care and industrial robots), large industrial applications (for example, forklifts, elevators, and port cranes), transportation systems (for example, hybrid cars, electric cars, buses, trains, electrically assisted bicycles, and electric motorcycles), power system applications (for example, various power generation, road conditioners, smart grids, and general household installation type power storage systems), as well as medical applications (medical equipment fields such as earphone hearing aids), pharmaceutical applications (medical management systems, etc.), IoT fields, and space and deep sea applications (for example, space probes, submersible research vessels, etc.).

1 正極
1a 正極本体
1b 正極活物質層
1c 正極集電部
2 負極
2a 負極本体
2b 負極活物質層
2c 負極露出部
3 セパレータ
3a 突出部
5 電極構成層
10 電極組立体
50 外装体
51 凸状部
52 凹部分
60 端子部材
70 絶縁材
80 導電性部材
100 二次電池
REFERENCE SIGNS LIST 1 Positive electrode 1a Positive electrode body 1b Positive electrode active material layer 1c Positive electrode current collector 2 Negative electrode 2a Negative electrode body 2b Negative electrode active material layer 2c Negative electrode exposed portion 3 Separator 3a Protruding portion 5 Electrode constituent layer 10 Electrode assembly 50 Exterior body 51 Convex portion 52 Concave portion 60 Terminal member 70 Insulating material 80 Conductive member 100 Secondary battery

Claims (20)

正極、負極および正極と負極との間に配置されたセパレータを備えて成る電極組立体と、
該電極組立体を収納する外装体と、を有して成る二次電池であって、
前記正極および前記負極のうちの一方の電極は、その複数が互いに束ねられて集電されており、他方の電極はそれぞれ延伸しており、それぞれが離隔した状態で延伸した前記電極の端部で直接集電されている、二次電池。
an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode;
and an exterior body that houses the electrode assembly,
A secondary battery, in which one of the positive electrodes and the negative electrodes is bundled together in multiples to collect current, and the other electrode is extended and current is collected directly at the ends of the extended electrodes while being spaced apart from each other.
前記他方の電極それぞれを離隔した状態は、前記電極のそれぞれを互いに束ねない状態である、請求項1に記載の二次電池。 The secondary battery according to claim 1, wherein the state in which the other electrodes are separated from each other is a state in which the electrodes are not bundled together. 前記正極、前記負極、および前記セパレータは、積層方向に積層されている、請求項1または2に記載の二次電池。 The secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the positive electrode, the negative electrode, and the separator are stacked in a stacking direction. 前記他方の電極の端部を各々接触させて集電する出力部材を備えている、請求項1~3のいずれか1項に記載の二次電池。 The secondary battery according to any one of claims 1 to 3, further comprising an output member that contacts the ends of the other electrodes to collect current. 平面視において前記他方の電極の外周縁の少なくとも2辺が前記出力部材と接触されている、請求項4に記載の二次電池。 The secondary battery according to claim 4, wherein at least two sides of the outer periphery of the other electrode are in contact with the output member in a plan view. 前記出力部材は、金属製の外装体である、請求項4または5に記載の二次電池。 The secondary battery according to claim 4 or 5, wherein the output member is a metal exterior body. 前記出力部材は、前記外装体とは異なる箔状の導電性部材である、請求項4または5に記載の二次電池。 The secondary battery according to claim 4 , wherein the output member is a foil-like conductive member different from the exterior body. 前記他方の電極は、少なくとも一部を前記セパレータから突出させて互いに集電させる突出部を備えている、請求項1~7のいずれか1項に記載の二次電池。 The secondary battery according to any one of claims 1 to 7, wherein the other electrode has a protrusion, at least a part of which protrudes from the separator to collect current from each other. 前記他方の電極は、活物質で覆われた活物質部と、電極が露出する露出部と、を備えており、
前記露出部は、前記電極の外周縁に有しており、互いに接触させずに直接集電されている、請求項1~8のいずれか1項に記載の二次電池。
the other electrode includes an active material portion covered with an active material and an exposed portion where the electrode is exposed,
9. The secondary battery according to claim 1, wherein the exposed portions are provided on the outer periphery of the electrodes, and current is collected directly without being in contact with each other.
前記一方の電極の材料はアルミニウム、ステンレスおよびニッケルから成る群から選択される少なくとも1種を含み、前記他方の電極はニッケル、銅、ニッケルメッキした銅およびステンレス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、請求項1~9のいずれか1項に記載の二次電池。 The secondary battery according to any one of claims 1 to 9, wherein the material of one electrode comprises at least one selected from the group consisting of aluminum, stainless steel, and nickel, and the material of the other electrode comprises at least one selected from the group consisting of nickel, copper, nickel-plated copper, and stainless steel. 前記一方の電極は正極であり、前記他方の電極は負極である、請求項1~10のいずれか1項に記載の二次電池。 The secondary battery according to any one of claims 1 to 10, wherein the one electrode is a positive electrode and the other electrode is a negative electrode. 前記正極および前記負極が重複する重複領域について、前記重複の方向から見たときの最大投影面積Aと、前記外装体の前記重複の方向から見たときの最大投影面積Sの比A/Sは、S=200mm以上650mm以下の範囲において、75%以上である、請求項1~11のいずれか1項に記載の二次電池。 The secondary battery according to any one of claims 1 to 11, wherein the ratio A/S of the maximum projected area A when viewed from the overlapping direction of the positive electrode and the negative electrode and the maximum projected area S when viewed from the overlapping direction of the exterior body is 75% or more in a range of S = 200 mm2 or more and 650 mm2 or less. 前記外装体には、前記電極組立体が位置決めされる、位置決め部を有している、請求項1~12のいずれか1項に記載の二次電池。 The secondary battery according to any one of claims 1 to 12, wherein the exterior body has a positioning portion for positioning the electrode assembly. 前記位置決め部は、前記外装体の内壁面から突出している、請求項13に記載の二次電池。 The secondary battery according to claim 13, wherein the positioning portion protrudes from the inner wall surface of the exterior body. 前記位置決め部は、前記外装体の外周縁から内側に窪ませた凹部分である、請求項13に記載の二次電池。 The secondary battery according to claim 13, wherein the positioning portion is a recess recessed inward from the outer periphery of the exterior body. 前記他方の電極を互いに離隔して集電される状態を保持する導電性接着剤を更に有している、請求項1~15のいずれか1項に記載の二次電池。 The secondary battery according to any one of claims 1 to 15, further comprising a conductive adhesive that keeps the other electrodes separated from each other and in a state where current is collected. 前記セパレータはセラミックを含む、請求項1~16のいずれか1項に記載の二次電池。 The secondary battery according to any one of claims 1 to 16, wherein the separator comprises ceramic. 前記正極または負極はリチウムイオンを吸蔵放出可能とする、請求項1~17のいずれか1項に記載の二次電池。 The secondary battery according to any one of claims 1 to 17, wherein the positive electrode or the negative electrode is capable of absorbing and releasing lithium ions. 請求項1~18のいずれか1項に記載の二次電池の製造方法であって、
前記正極および前記負極を形成する電極形成工程と、
前記正極および前記負極のうちの一方の電極は、その複数を互いに束ねて集電し、他方の電極はそれぞれを離隔した状態で直接集電する集電工程と、を含む、二次電池の製造方法。
A method for producing a secondary battery according to any one of claims 1 to 18, comprising the steps of :
an electrode formation step of forming the positive electrode and the negative electrode;
a current collecting step of bundling a plurality of one of the positive electrodes and the negative electrodes together to collect current, and directly collecting current from the other electrode while keeping them spaced apart.
前記電極形成工程は、電極に活物質を塗布するステップと、外周縁に電極が露出する露出部を形成するステップと、を含む、請求項19に記載の二次電池の製造方法。 The method for manufacturing a secondary battery according to claim 19, wherein the electrode formation process includes a step of applying an active material to the electrode and a step of forming an exposed portion at the outer periphery where the electrode is exposed.
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