JP6852789B2 - 二次電池 - Google Patents

Description

本発明は二次電池に関する。特に、正極、負極およびセパレータを含む電極構成層から成る電極組立体を備えた二次電池に関する。

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。

モバイル機器などを含め種々の電池用途では、二次電池は筐体内に収められて使用される。つまり、使用される機器の筐体内部を部分的に占めるように二次電池が配置される。

特表２０１５−５３６０３６号公報

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。

二次電池は、正極、負極およびそれらの間にセパレータを含む電極構成層が積層した電極組立体、ならびに、その電極組立体を包み込む外装体を有して成る。外装体は、第１外装体と第２外装体とから成り、それぞれの周縁を互いに合わせて封止縁が構成されている。

ここで、第１外装体および第２外装体が金属層と絶縁層との積層から成るラミネート構造を有する場合、それらの周縁を互いに合わせて封止しただけでは、金属層が封止縁の端部から露出してしまう（図７参照）。具体的には、金属層が絶縁層で挟まれたラミネート構造をそれぞれ有する第１外装体および第２外装体を互いに合わせて封止縁を形成すると、その封止縁のエッジにて金属層の端面が露出することになる。封止縁の最外位置で端面が露出する金属層はショートなどの不都合な事象を引き起こす虞があり望ましくない。したがって、露出した金属層の端面に対して絶縁処理を施す必要がある。かかる絶縁処理としては、例えば絶縁テープを封止縁のエッジに貼り付けたり、あるいは、金属層が露出しないように封止縁を全体的に複数回折り曲げたりする（例えば２回以上折り曲げたりする）ことが考えられる。

しかしながら、絶縁テープの貼り付けは、その貼り付け作業自体が比較的煩雑である。つまり、テープの粘着面が外部に露出せずきちんと無駄なく貼り付けるのは容易でない（テープには粘着面と非粘着面とがあり、それらを明確に区別して貼り付けるなどの必要がある。また、端部の露出サイズに対して過度に大きくテープを貼り付けると、テープの余分な部分が電池外観を損ねてしまうことになり、あるいは、貼付け手法によっては余分な部分のテープ粘着面が外側になってしまう虞もある）。更に、金属層端面が露出しないような封止縁の折り曲げは、通常２回以上必要であり、そのような全体的な曲げに起因して封止縁の厚みが増してしまう。つまり、“非露出”のための曲げ（特に金属層の非露出に必要な曲げ回数）により、単位体積当たりのエネルギー密度が過度に低下してしまう虞がある。

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、外装体の封止縁をより好適に備えた二次電池を提供することである。

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。

本発明では、電極組立体、および、それを収納する外装体を有して成る二次電池であって、
外装体が第１外装体と第２外装体とを有して成り、第１外装体および第２外装体との組合せから外装体の封止縁が構成され、
封止縁では、第１外装体の端面と第２外装体の端面とが互いに対向するように第１外装体および第２外装体のいずれか一方が折り返されており、
その折り返された一方の外装体端面と、他方の外装体端面との間に絶縁材が設けられている、二次電池が提供される。

本発明の二次電池は、外装体の封止縁がより好適なものとなっている。

具体的には、第１外装体および第２外装体のいずれか一方の折り返された端面と、そのように折り返されていない他方の端面との間に絶縁材が埋められて封止縁の絶縁がなされており、絶縁テープの貼り付けが排除されている。つまり、テープの粘着面と非粘着面とを区別するような作業が必要とされておらず、また、過度に大きくテープを貼り付けた際に生じ得るような不都合な事象は本質的に回避されている。

本発明の二次電池では、第１外装体および第２外装体の双方でなく、一方のみが折り返されているにすぎず、封止縁の厚みが過度に増したものとなっていない。より具体的には、仮に第１外装体および第２外装体（特にそれらの周縁部）を互いに合わせたものを単に折り返して重ね合わせた場合、その“重ね合わせ”に起因して封止縁の厚みが増すのに対して、本発明では“一方のみの折返し”（特に、一方の外装体端面と他方の外装体端面とを互いに離隔対向させる外装体の折返し）ゆえ、封止縁の厚みは実質的に増したものとなっていない。よって、本発明では、外装体金属層の“非露出”に起因した封止縁の厚み増加による“エネルギー密度低下”などは回避されている。

電極構成層を模式的に示した断面図（図１（Ａ）：非巻回の平面積層型、図１（Ｂ）：巻回型） 本発明の一実施形態に係る二次電池の外装体の構成を示した模式的断面図 “一方のみの折り返し”を説明するための模式的断面図 “対向端面の隙間からはみ出した絶縁材”を説明するための模式的断面図 第１外装体および第２外装体の層構成を説明するための模式的断面図 １回曲げ形態の封止縁を説明するための模式的断面図 封止縁において金属層端面が露出する従来技術を説明するための模式的断面図（従来技術）

以下では、本発明の一実施形態に係る二次電池をより詳細に説明する。必要に応じて図面を参照して説明を行うものの、図面における各種の要素は、本発明の理解のために模式的かつ例示的に示したにすぎず、外観や寸法比などは実物と異なり得る。

本明細書で直接的または間接的に説明される「断面視（または断面視形状）」は、二次電池を構成する電極材層の積層方向（電池または電極材層の厚み方向）に沿って二次電池を切り取った仮想的な断面に基づいて基づいている。

更に、本明細書で直接的または間接的に用いる「上下方向」および「左右方向」などは、それぞれ図中における上下方向および左右方向に相当する。特記しない限り、同じ符号または記号は、同じ部材または同じ意味内容を示すものとする。ある好適な態様では、鉛直方向下向き（すなわち、重力が働く方向）が「下方向」に相当し、その逆向きが「上方向」に相当すると捉えることができる。

［二次電池の基本構成］
本明細書でいう「二次電池」とは、充電および放電の繰り返しが可能な電池のことを指している。従って、本発明に係る二次電池は、その名称に過度に拘泥されるものでなく、例えば蓄電デバイスなども対象に含まれ得る。

本発明に係る二次電池は、正極、負極及びセパレータを含む電極構成層が積層した電極組立体を有して成る。図１（Ａ）および１（Ｂ）には電極組立体を例示している。図示されるように、正極１と負極２とはセパレータ３を介して積み重なって電極構成層１０を成している。かかる電極構成層１０が少なくとも１つ以上積層して電極組立体が構成されていたり、あるいは、電極構成層１０が巻回するように互いに積層することで電極組立体が構成されたりする。二次電池では、かかる電極組立体が電解質（例えば非水電解質）と共に外装体に封入されている。このように電極組立体の構造は平面積層構造に必ずしも限定されず、電極構成層をロール状に巻回した巻回構造（ジェリーロール型）であってもよく、更には、正極、セパレータおよび負極を長いフィルム上に積層してから折りたたんだ、いわゆるスタックアンドフォールディング型構造であってもよい。

正極は、少なくとも正極材層および正極集電体から構成されている。正極では正極集電体の少なくとも片面に正極材層が設けられており、正極材層には電極活物質として正極活物質が含まれている。例えば、電極組立体における複数の正極は、それぞれ、正極集電体の両面に正極材層が設けられていてよいし、あるいは、正極集電体の片面にのみ正極材層が設けられていてよい。二次電池のさらなる高容量化の観点でいえば正極は正極集電体の両面に正極材層が設けられていることが好ましい。

負極は、少なくとも負極材層および負極集電体から構成されている。負極では負極集電体の少なくとも片面に負極材層が設けられており、負極材層には電極活物質として負極活物質が含まれている。例えば、電極組立体における複数の負極は、それぞれ、負極集電体の両面に負極材層が設けられていてよいし、あるいは、負極集電体の片面にのみ負極材層が設けられていてよい。二次電池のさらなる高容量化の観点でいえば負極は負極集電体の両面に負極材層が設けられていることが好ましい。

正極および負極に含まれる電極活物質、即ち、正極活物質および負極活物質は、二次電池において電子の受け渡しに直接関与する物質であり、充放電、すなわち電池反応を担う正負極の主物質である。より具体的には、「正極材層に含まれる正極活物質」および「負極材層に含まれる負極活物質」に起因して電解質にイオンがもたらされ、かかるイオンが正極と負極との間で移動して電子の受け渡しが行われて充放電がなされる。正極材層および負極材層は特にリチウムイオンを吸蔵放出可能な層であることが好ましい。つまり、非水電解質を介してリチウムイオンが正極と負極との間で移動して電池の充放電が行われる非水電解質二次電池となっていることが好ましい。充放電にリチウムイオンが関与する場合、本発明に係る二次電池は、いわゆるリチウムイオン電池に相当し、正極および負極がリチウムイオンを吸蔵放出可能な層を有している。

正極材層の正極活物質は例えば粒状体から成るところ、粒子同士のより十分な接触と形状保持のためにバインダーが正極材層に含まれていることが好ましい。更には、電池反応を推進する電子の伝達を円滑にするために導電助剤が正極材層に含まれていてもよい。同様にして、負極材層の負極活物質は例えば粒状体から成るところ、粒子同士のより十分な接触と形状保持のためにバインダーが含まれることが好ましく、電池反応を推進する電子の伝達を円滑にするために導電助剤が負極材層に含まれていてもよい。このように、複数の成分が含有されて成る形態ゆえ、正極材層および負極材層はそれぞれ正極合材層および負極合材層などと称すこともできる。

正極活物質は、リチウムイオンの吸蔵放出に資する物質であることが好ましい。かかる観点でいえば、正極活物質は例えばリチウム含有複合酸化物であることが好ましい。より具体的には、正極活物質は、リチウムと、コバルト、ニッケル、マンガンおよび鉄から成る群から選択される少なくとも１種の遷移金属とを含むリチウム遷移金属複合酸化物であることが好ましい。つまり、本発明に係る二次電池の正極材層においては、そのようなリチウム遷移金属複合酸化物が正極活物質として好ましくは含まれている。例えば、正極活物質はコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウム、または、それらの遷移金属の一部を別の金属で置き換えたものであってよい。このような正極活物質は、単独種として含まれてよいものの、二種以上が組み合わされて含まれていてもよい。あくまでも例示にすぎないが、本発明に係る二次電池では、正極材層に含まれる正極活物質がコバルト酸リチウムとなっていてよい。

正極材層に含まれる得るバインダーとしては、特に制限されるわけではないが、ポリフッ化ビリニデン、ビリニデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビリニデンフルオライド−テトラフルオロチレン共重合体およびポリテトラフルオロチレンなどから成る群から選択される少なくとも１種を挙げることができる。正極材層に含まれる得る導電助剤としては、特に制限されるわけではないが、サーマルブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラックおよびアセチレンブラック等のカーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブ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。例えば、正極材層のバインダーはポリフッ化ビニリデンであってよく、また、正極材層の導電助剤はカーボンブラックであってよい。あくまでも例示にすぎないが、正極材層のバインダーおよび導電助剤は、ポリフッ化ビニリデンとカーボンブラックとの組合せとなっていてよい。

負極活物質は、リチウムイオンの吸蔵放出に資する物質であることが好ましい。かかる観点でいえば、負極活物質は例えば各種の炭素材料、酸化物、または、リチウム合金などであることが好ましい。

負極活物質の各種の炭素材料としては、黒鉛（天然黒鉛、人造黒鉛）、ハードカーボン、ソフトカーボン、ダイヤモンド状炭素などを挙げることができる。特に、黒鉛は電子伝導性が高く、負極集電体との接着性が優れる点などで好ましい。負極活物質の酸化物としては、酸化シリコン、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛および酸化リチウムなどから成る群から選択される少なくとも１種を挙げることができる。負極活物質のリチウム合金は、リチウムと合金形成され得る金属であればよく、例えば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ａｇ、Ｂａ、Ｃａ、Ｈｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｔｅ、Ｚｎ、Ｌａなどの金属とリチウムとの２元、３元またはそれ以上の合金であってよい。このような酸化物は、その構造形態としてアモルファスとなっていることが好ましい。結晶粒界または欠陥といった不均一性に起因する劣化が引き起こされにくくなるからである。あくまでも例示にすぎないが、本発明に係る二次電池では、負極材層の負極活物質が人造黒鉛となっていてよい。

負極材層に含まれる得るバインダーとしては、特に制限されるわけではないが、スチレンブタジエンゴム、ポリアクリル酸、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド系樹脂およびポリアミドイミド系樹脂から成る群から選択される少なくとも１種を挙げることができる。例えば、負極材層に含まれるバインダーはスチレンブタジエンゴムとなっていてよい。負極材層に含まれる得る導電助剤としては、特に制限されるわけではないが、サーマルブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラックおよびアセチレンブラック等のカーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブおよび気相成長炭素繊維等の炭素繊維、銅、ニッケル、アルミニウムおよび銀等の金属粉末、ならびに、ポリフェニレン誘導体などから選択される少なくとも１種を挙げることができる。なお、負極材層には、電池製造時に使用された増粘剤成分（例えばカルボキシルメチルセルロース）に起因する成分が含まれていてもよい。

あくまでも例示にすぎないが、負極材層における負極活物質およびバインダーは人造黒鉛とスチレンブタジエンゴムとの組合せになっていてよい。

正極および負極に用いられる正極集電体および負極集電体は電池反応に起因して活物質で発生した電子を集めたり供給したりするのに資する部材である。このような集電体は、シート状の金属部材であってよく、多孔または穿孔の形態を有していてよい。例えば、集電体は金属箔、パンチングメタル、網またはエキスパンドメタル等であってよい。正極に用いられる正極集電体は、アルミニウム、ステンレスおよびニッケル等から成る群から選択される少なくとも１種を含んだ金属箔から成るものが好ましく、例えばアルミニウム箔であってよい。一方、負極に用いられる負極集電体は、銅、ステンレスおよびニッケル等から成る群から選択される少なくとも１種を含んだ金属箔から成るものが好ましく、例えば銅箔であってよい。

正極および負極に用いられるセパレータは、正負極の接触による短絡防止および電解質保持などの観点から設けられる部材である。換言すれば、セパレータは、正極と負極と間の電子的接触を防止しつつイオンを通過させる部材であるといえる。好ましくは、セパレータは多孔性または微多孔性の絶縁性部材であり、その小さい厚みに起因して膜形態を有している。あくまでも例示にすぎないが、ポリオレフィン製の微多孔膜がセパレータとして用いられてよい。この点、セパレータとして用いられる微多孔膜は、例えば、ポリオレフィンとしてポリエチレン（ＰＥ）のみ又はポリプロピレン（ＰＰ）のみを含んだものであってよい。更にいえば、セパレータは、“ＰＥ製の微多孔膜”と“ＰＰ製の微多孔膜”とから構成される積層体であってもよい。セパレータの表面が無機粒子コート層や接着層等により覆われていてもよい。セパレータの表面が接着性を有していてもよい。なお、本発明において、セパレータは、その名称によって特に拘泥されるべきでなく、同様の機能を有する固体電解質、ゲル状電解質、絶縁性の無機粒子などであってもよい。

本発明に係る二次電池では、正極、負極およびセパレータを含む電極構成層から成る電極組立体が電解質と共に外装体に封入されている。正極および負極がリチウムイオンを吸蔵放出可能な層を有する場合、電解質は有機電解質・有機溶媒などの“非水系”の電解質であることが好ましい（すなわち、電解質が非水電解質となっていることが好ましい）。電解質では電極（正極・負極）から放出された金属イオンが存在することになり、それゆえ、電解質は電池反応における金属イオンの移動を助力することになる。

非水電解質は、溶媒と溶質とを含む電解質である。具体的な非水電解質の溶媒としては、少なくともカーボネートを含んで成るものが好ましい。かかるカーボネートは、環状カーボネート類および／または鎖状カーボネート類であってもよい。特に制限されるわけではないが、環状カーボネート類としては、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）およびビニレンカーボネート（ＶＣ）から成る群から選択される少なくとも１種を挙げることができる。鎖状カーボネート類としては、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）およびジプロピルカーボネート（ＤＰＣ）から成る群から選択される少なくも１種を挙げることができる。あくまでも例示にすぎないが、非水電解質として環状カーボネート類と鎖状カーボネート類との組合せが用いられてよく、例えばエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合物が用いられる。また、具体的な非水電解質の溶質としては、例えば、ＬｉＰＦ_６および／またはＬｉＢＦ_４などのＬｉ塩が好ましく用いられる。

二次電池の外装体は、正極、負極及びセパレータを含む電極構成層が積層した電極組立体を包み込むものであるが、ハードケースの形態であってよく、あるいは、ソフトケースの形態であってもよい。具体的には、外装体は、いわゆる金属缶に相当するハードケース型であってもよく、あるいは、いわゆるラミネートフィルムから成るパウチに相当するソフトケース型であってもよい。後述するが、本発明の特徴的事項に鑑みれば、本発明に係る二次電池における外装体は、ソフトケース型であることが好ましい。

［本発明の二次電池の特徴］
本発明の二次電池は、その外装体に特徴を有している。本発明において、電極組立体を収容する外装体の封止縁は、当該外装体を成す第１外装体と第２外装体との組合せから成るところ、特異な折り返し形態と、その特異な折返しにとって好適な部材とを少なくとも備えている。

図２に示すように、電極組立体１００を収容する外装体２００の封止縁２５０は、第１外装体２１０と第２外装体２２０との組合せから成っている。図示するように、本発明に係る二次電池の封止縁２５０では、第１外装体２１０の端面２１５と第２外装体２２０の端面２２５とが互いに対向するように第１外装体２１０および第２外装体２２０のいずれか一方が折り返されており、その折り返された一方の外装体端面と、他方の外装体端面との間に絶縁材３００が設けられている。換言すれば、折り返された一方の外装体と、他方の外装体との間の隙間が絶縁材３００で埋められている。図示する態様では、第１外装体２１０および第２外装体２２０のうち第１外装体２１０のみが折り返されている。

図２に示す態様から分かるように、サブ外装体に相当する第１外装体２１０および第２外装体２２０は、一方が電極組立体１００の上側主面を全体的に覆うように位置付けられ、他方が電極組立体１００の下側主面を全体的に覆うように位置付けられている。図示する態様では、第１外装体２１０が電極組立体１００の下側主面を覆うように位置付けられている一方、第２外装体２２０が電極組立体１００の上側主面を覆うように位置付けられているが、その逆であってもよい。つまり、折り返しされている第１外装体２１０が電極組立体１００の上側主面を覆うように位置付けられている一方、折り返しされていない第２外装体２２０が電極組立体１００の下側主面を覆うように位置付けられていてもよい。なお、第１外装体および第２外装体は、同一の外装体から成るものであってよい。つまり、電極組立体を挟み込むように単一の外装体が折り返されることでもたらされる第１外装体と第２外装体との組合せから二次電池の封止縁が構成されていてもよい（換言すれば、かかる場合では第１外装体と第２外装体とが実質的に同じになる）。あるいは、外装体を構成するそれぞれ別個の第１外装体と第２外装体との組合せから二次電池の封止縁が構成されていてもよい。

封止縁２５０は、サブ外装体（２１０，２２０）の周縁部分が互いに重ね合わされることで構成されている。図示するように、本発明の二次電池５００は、サブ外装体の一方と他方とが電極組立体１００の側方において密接に重なり合うことで電極組立体が封入されている。図示する態様では、第２外装体２２０が電極組立体１００の側面１１０を包囲しており、それゆえ、封止縁２５０のレベルが電極組立体１００の断面下方側に位置している。本発明では特にこれに限定されるわけでなく、折り返されている第１外装体２１０が電極組立体１００の側面１１０を包囲し、封止縁２５０のレベルが電極組立体１００の断面上方側に位置していてもよい。さらには、第１外装体２１０および第２外装体２２０の双方で電極組立体１００の側面１１０を包囲するものであってもよく、封止縁２５０のレベルが電極組立体１００の厚み中間に位置付けられていてもよい。

本発明の二次電池では、図３に示すように、サブ外装体（２１０，２２０）の一方のみが折り返された形態を有している。かかる一方のみの折り返しにより、サブ外装体（２１０，２２０）のそれぞれの端面が対向するようになっている。図示されるように、折り返しは、実質的に１８０°曲げられるように折り返されている。また、返しされるサブ外装体について、その折り返しの内側には別の部材や空隙などが好ましくは介在していない。好ましくは、サブ外装体の第１外装体２１０の端面２１５と第２外装体２２０の端面２２５との間が離隔している。図示する態様では、第２外装体２２０は折り返されず第１外装体２１０のみが折り返され、第１外装体２１０の端面２１５と第２外装体２２０の端面２２５とが互いに離隔対向するようになっている。図３から分かるように、折り返されるサブ外装体は、他方よりも電極組立体１００から見て外側へと長く延在し得るものであり、そのようにより長く延在し得る部分が互いに重なるようにして折り返されている。また、折り返されている外装体の端面は他方の端面と突き合せ状態（換言すれば「当接状態」）とはなっていない。

図示する態様から分かるように、本発明は外装体が“折り返し”されているといえども、一方のサブ外装体のみが自身で重なるように折り返されているので、封止縁として厚みが増していない。また、外装体（より具体的にサブ外装体のそれぞれ）は、その内部層として金属層を有するものの、サブ外装体の端面同士が互いに対向するように折り返されており、封止縁２５０のエッジ（最外位置のエッジ）にて金属層面が露出することが回避されている。

本発明では、“折り返し”によって、第１外装体２１０の端面２１５と第２外装体２２０の端面２２５とが互いに対向するようになっているが、それらの隙間（以下では「対向隙間」とも称する）に絶縁材３００が埋められている（図２参照）。つまり、向き合うように位置付けられているサブ外装体（２１０，２２０）の一方の端面と他方の端面との間に絶縁材３００が詰められている。好ましくは、対向するサブ外装体（２１０，２２０）の一方の端面と他方の端面との間の全てが隙間なく埋まるようになっている。本発明の二次電池では、“互いに対向するサブ外装体の端面同士”によって封止縁エッジ（特に、封止縁の最外位置）での金属層面の露出が回避されているところ、端面同士の間が絶縁材で埋められているので、その箇所（非エッジ領域）における金属層面の露出も回避されている。よって、本発明の二次電池５００における封止縁２５０は、金属層面の絶縁処理がより確実に施されたものになっているといえる。

本発明の二次電池では、封止縁における金属層面の絶縁処理がより確実になされているにも拘わらず、一方のサブ外装体のみが自身で重なるように折り返された封止縁ゆえに不都合な厚み増しが回避されている。

封止縁２５０に用いられている絶縁材３００は、絶縁性を有するものであって、“対向隙間”の埋設に寄与するものであれば特に制限はない。例えば、絶縁材３００は、樹脂成分を含んで成るものであってよい（その点でいえば、絶縁材３００が樹脂材となっていてよい）。このような樹脂として、シーラント、接着剤および／または接合材などの範疇に入るものを挙げることができる。

埋められている絶縁材３００は、第１外装体２１０の端面２１５および第２外装体２２０の端面２２５に直接的に接していることが好ましい。例えば、絶縁材３００は対向隙間を全て満たすように設けられており、第１外装体２１０および第２外装体２２０の少なくとも一方と面一となっていることが好ましい。より好ましくは、対向隙間を満たす絶縁材３００は第１外装体２１０および第２外装体２２０の双方の表面と“面一”となっている。かかる場合、図３に示す断面視（封止縁が突出形態となり、サブ外装体の折り返しを確認できる方向に沿って切り取った断面視）では、絶縁層の形状が矩形または正方形を好ましくは含んでいる。

ある好適な態様では、対向隙間からはみ出すように絶縁材３００が設けられており、それゆえ、絶縁材が第１外装体および第２外装体の少なくとも一方の表面上にも及んでいる。具体的には図４に示すように、絶縁材３００は、対向隙間（端面２１５と端面２２５との間の隙間）を埋めつつも第１外装体２１０および第２外装体２２０の少なくとも一方の表面上にも位置付けられている。つまり、図示されるように、絶縁材３００は、第１外装体２１０および第２外装体２２０の少なくとも一方の表面上にもはみ出すように及んでいる又は延在している。例えば、第１外装体２１０の表面２１７および第２外装体２２０の表面２２７の双方にも及ぶように絶縁材３００が端面２１５と端面２２５との間に設けられている。つまり、図示するような断面視において絶縁材３００が対向隙間を栓するような形態となっていてよい。図示する断面視（封止縁が突出形態となり、サブ外装体の折り返しを確認できる方向に沿って切り取った断面視）でいえば、絶縁材３００が略Ｔ字形状を有し得る。このように絶縁材３００が設けられると、外装体における“金属層面の絶縁”がより確実かつ効果的となり得る。

本発明の二次電池において、外装体は可撓性を有していることが好ましい。外装体２００（２１０，２２０）が可撓性を有すると、図２および図３などに示すように、電極組立体１００の形状に特に適合した封入形態を得ることができ、かつ、封止縁にてサブ外装体同士の重ね合せがより好適に助力された形態となり得る。また、そのように可撓性を有するからこそ、サブ外装体の一方の折り返しが助力され、実質的に厚みが不都合に増すことのない封止縁がもたらされることになる。本明細書において「可撓性を有している」とは、外装体がいわゆる金属缶に相当するハードケース型ではなく、ソフトケース型であることを実質的に意味しており、特にサブ外装体が好ましくはフィルム状の薄い形態を有していることを指している。

サブ外装体自体の構成（すなわち、第１外装体および第２外装体の層構成）についていえば、第１外装体２１０および第２外装体２２０の各々は、図５に示すように、金属層５０および絶縁層６０を含んだ積層構造（例えばラミネート構造）を有していることが好ましい。図５に示すように、絶縁層６０には第１絶縁層６３および第２絶縁層６４が含まれ、第１絶縁層６３と第２絶縁層６４との間に金属層５０が介在していることが好ましい。つまり、第１外装体２１０および第２外装体２２０の各々において、金属層５０は２つの絶縁層（６３，６４）で挟まれた形態となっていることが好ましい。このように外装体には金属層５０が含まれているといえども、本発明の二次電池では、金属層がその端面を含めて外部へと露出しておらず、かつ、そのように非露出であるにも拘わらず封止縁の厚みは実質的に増していない。

サブ外装体を構成する絶縁層についていえば、第１絶縁層６３が熱融着樹脂層であるのに対して、第２絶縁層６４が耐熱性樹脂層であってよい。かかる場合、封止縁２５０では第１外装体２１０の第１絶縁層６３と第２外装体２２０の第１絶縁層６３とが互いに直接的に接する部分があることが好ましい（特に、かかる部分は、封止縁２５０のなかでも絶縁材３００よりも内側となる位置に存在し得る）。つまり、第１外装体２１０および第２外装体２２０のそれぞれの熱融着樹脂層が互いに接するような形態で封止縁が構成されていることが好ましい。熱融着樹脂層は、その封止縁を得る処理（例えばヒートシール処理）で互いに融着し合い、第１外装体２１０と第２外装体２２０との間の接合材として機能し得るからである。

ある好適な態様では、サブ外装体の樹脂層を“折り返し”に好適に利用する。具体的には、折り返されるサブ外装体について、熱融着樹脂層が直接的に重なる形態が好ましい。つまり、第１絶縁層６３が熱融着樹脂層であって、第２絶縁層６４が耐熱性樹脂層である場合、熱融着樹脂層が相対的に内側となって第１外装体および第２外装体の一方が折り返されていることが好ましい（図５参照）。熱融着樹脂層の接合作用によって、折り返し状態が維持され易くなり、より好適な封止縁となるからである。なお、図５に示す態様から分かるように、かかる封止縁２５０では、金属層５０が第１絶縁層６３（折り返しに起因して直接的に自己が重なるように接する部分を有する絶縁層）よりも相対的に外側に位置付けられるように第１外装体および第２外装体の一方が折り返されている。

サブ外装体を構成する金属層は、水分および／またはガスの透過防止に資する層であり、好ましくは金属箔である。あくまでも例示にすぎないが、かかる金属層の金属としては、アルミニウム、銅およびステンレス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。サブ外装体を構成する熱融着樹脂層は、外装体内に収める電解質から金属層を保護すると共に、ヒートシールによる溶融封止に資する層である。かかる熱融着樹脂層の樹脂は、ポリオレフィンおよび／または酸変性ポリオレフィンであってよく、例えば、ポリプロピレンおよびポリエチレンから成る群から選択される少なくとも１種であってよい。また、サブ外装体を構成する耐熱性樹脂層は、水分などの透過および接触等による金属層の損傷を防止するのに資する層である。かかる耐熱性樹脂層の樹脂としては、ナイロン、ポリアミドおよびポリエステル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。

本発明の二次電池は、種々の好適な形態で具現化され得る。例えば、図６に示すように、封止縁２５０が全体として１回曲げられた形態を有していてよい。つまり、「サブ外装体の端面同士が互いに対向するように一方のサブ外装体が折り返されて成る封止縁２５０」が、大きく１回のみ曲げに付された形態を有していてよい（例えば、図示するように約９０°の角度を有するように曲げられていてよい）。特に封止縁２５０の曲げポイントは電極組立体に対してより近位であることが好ましい。図６にて具体的に示すように、電極組立体１００の側面を包囲する外装体の側面部分２８０により隣接する局所的な封止縁部分２５５が封止縁２５０の曲げポイントになっていることが好ましい。換言すれば、曲げられた封止縁２５０では「外装体の側面部分２８０から外側へと突出する突出形態」における“根元部分”２５５が曲げポイントを成すことが好ましい。

曲げ形態を有する封止縁では、封止縁の突出寸法（断面視にて封止縁が左右方向に突出する寸法）が減じられているので、その突出寸法の低減分だけ二次電池の平面視サイズの低減が図られている。また、かかる二次電池の平面視サイズが減じられるといえども、電極組立体はそれ自体がサイズ減となっているわけではなく、電池容量は実質的に損なわれていない。したがって、本発明では、電池容量を実質的に損わずによりコンパクトな電池サイズを有する二次電池が実現され得る。換言すれば、本発明に従えば、単位体積当たりのエネルギー密度がより高い二次電池を実現できるといえる。特にこのような本発明の二次電池は、モバイル機器などに好適に用いることができる。

本明細書において「１回曲げられた形態」とは、広義には、封止縁が複数回（具体的には２回以上）曲げられていないことを意味している。狭義には、当該表現は、第１外装体と第２外装体との組合せから成る封止縁が全体として好ましくは１回のみの曲げに付されており、それゆえ、封止縁全体における曲げ箇所は１つとなっている。つまり、封止縁を構成する要素が折り返されているとしても、封止縁としては大きく折り曲げが１回なされている（好ましくは、図示するように約９０°の角度を成すように折り曲げられている）。なお、単位体積当たりのエネルギー密度の点を最重要視しないのであれば、封止縁の曲げは１回のみにかぎらず、それ以上であってもよい。

好ましくは、封止縁が電極組立体の積層方向に向くように封止縁が曲げられている。つまり、図６の下側に示すように、封止縁２５０が全体として電極組立体１００の積層方向に沿って立設するように封止縁２５０が曲げ部を備えていることが好ましい。これにより、封止縁の突出寸法をより減じて二次電池の平面視サイズを減じることができ、本発明の二次電池が、より高い単位体積当たりのエネルギー密度を有することになる。

図６に示す態様から分かるように、本発明でいう「積層方向に沿って立設するように封止縁が曲げられている」とは、封止縁の曲げ箇所からその先端に至るまでの部分が電極組立体の電極積層方向と実質的に略平行となっていることを意味している。ここでいう“略平行”とは、完全な“平行”でなくてよく、それから僅かにずれた態様（例えば「封止縁の曲げ箇所からその先端に至るまでの部分」における延在方向と電極積層方向との成す角度が０°以上１０°以下程度となる態様）であってもよいことを意味している。なお、図６に示す態様から分かるように、電極組立体の電極積層方向が鉛直方向に沿うように配置された二次電池を想定すると、立設する封止縁２５０は、略鉛直方向に沿って延在することになる。

ある好適な態様では、曲げられた封止縁と絶縁材とは特異な配置関係を有している。具体的には、図６に示すように、曲げられた封止縁２５０は、電極組立体１００の側面を包囲する外装体の側面部分２８０（以下では「外装体側面部」とも称される）に対して絶縁材３００を介して接合されている。つまり、曲げ封止縁２５０は、絶縁材３００によって外装体側面部２８０に貼り付いた形態となっていることが好ましい。換言すれば、外装体の封止縁と側面部分との接合は、かかる封止縁と側面部分との間にまで延在する絶縁材（特に、対向するサブ外装体の一方の端面と他方の端面との間の領域からその外側に位置する外装体の封止縁と側面部分との間の領域にまで延在する絶縁材）によってなされている。

かかる態様につき、本願発明者は、曲げられた封止縁は長期的に見れば必ずしも塑性変形するわけではないことを見出している。ラミネートフィルムの外装体自体（特にサブ外装体）は、“フィルム状”であるので塑性変形を呈すものと一般には当業者に考えられている。しかしながら、封止縁は、サブ外装体の組合せから構成されるものであり、実質的に塑性変形の挙動をそのまま示さない場合があり、長期でみれば元の形状へと戻ろうとする力が働き易いことを本願発明者は見出した。これは、「サブ外装体の端面同士が互いに対向するように一方のサブ外装体が折り返されている場合」に特に顕著となる。より具体的には、サブ外装体の端面同士が互いに対向するように一方のサブ外装体が折り返されている場合であって、その折り返されている一方のサブ外装体において第１絶縁層（好ましくは熱融着樹脂層）よりも外側に金属層が位置付けられている場合に塑性変形の挙動をそのまま示さない封止縁の傾向が特に顕著となる。これについて本発明では、曲げられた封止縁は外装体側面部と絶縁材を介して接合されているので、曲げ戻りがより好適に防止されている。かかる好適に基づく本発明の二次電池は、そのような“曲げ戻り”が効果的に防止されているので、単位体積当たりのエネルギー密度がより高いだけでなく、長期安定性にもより優れている。

本発明の二次電池において、絶縁材が接着性を有することが好ましい。これにより、曲げられた封止縁が外装体側面部により強固に接合された状態がもたらされる。特に、接着性を有する絶縁材は、互いに対向するサブ外装体の端面間に埋められているものであるのでアンカー効果を奏し得、接合信頼性が向上した曲げ封止縁となり得る。

接着性を有する絶縁材は、接着剤成分を有し得る。ここでいう「接着剤成分」は、曲げられた封止縁の外装体側面部への接合・接着に寄与するものであれば、特に制限はない。好ましくは、絶縁性を呈する接着剤の成分が好ましい。かかる接着剤としては、例えば、アクリル酸エステル共重合体等のアクリル系接着剤、天然ゴム等のゴム系接着剤、シリコーンゴム等のシリコーン系接着剤、ウレタン樹脂等のウレタン系接着剤、α−オレフィン系接着剤、エーテル系接着剤、エチレン−酢酸ビニル樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、塩化ビニル樹脂系接着剤、クロロプレンゴム系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、水性高分子−イソシアネート系接着剤、スチレン−ブタジエンゴム系接着剤、ニトリルゴム系接着剤、ニトロセルロース系接着剤、反応性ホットメルト系接着剤、フェノール樹脂系接着剤、変性シリコーン系接着剤、ポリアミド樹脂系接着剤、ポリイミド系接着剤、ポリウレタン樹脂系接着剤、ポリオレフィン樹脂系接着剤、ポリ酢酸ビニル樹脂系接着剤、ポリスチレン樹脂溶剤系接着剤、ポリビニルアルコール系接着剤、ポリビニルピロリドン樹脂系接着剤、ポリビニルブチラール樹脂系接着剤、ポリベンズイミダソール系接着剤、ポリメタクリレート樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤、ユリア樹脂系接着剤、レゾルシノール系接着剤等を挙げることができる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、あくまでも典型例を例示したに過ぎない。従って、本発明はこれに限定されず、種々の態様が考えられることを当業者は容易に理解されよう。

最後に、「特開２００４−５５１５４号公報」に開示について付言しておく。特開２００４−５５１５４号公報では、ラミネートフィルム周縁を接合する技術が開示されている。かかる公報に開示された技術は、レーザ溶接に基づいており、封止に対する特徴・考え方は本発明と本質的に異なるものである。また、本願発明者は上記公報開示の技術においては以下の問題があることを見出している。

・アルミ箔層αの突き合せ部12b,13ｄではレーザ溶接により外装フィルムのナイロン層γが揮発する。よって、アルミ箔層が露出し、外装体の絶縁性が損なわれる。
・金属部をレーザ接合するので、ナイロン層のみならず、樹脂層も実際には熱影響を受ける。それゆえ実際の電池においては信頼性が損なわれる。
・そもそも接合にレーザを用いること自体がコスト高であり、現実的でない。

換言していえば、本発明における外装体の封止縁（特に、２つのサブ外装体のうち一方が折り返されて成る封止縁）ではレーザ溶接部なる箇所は存在していない。

本発明に係る二次電池は、蓄電が想定される様々な分野に利用することができる。あくまでも例示にすぎないが、二次電池は、モバイル機器などが使用される電気・情報・通信分野（例えば、携帯電話、スマートウォッチ、スマートフォン、ノートパソコン、デジタルカメラ、活動量計、アームコンピューターおよび電子ペーパーなどのモバイル機器分野）、家庭・小型産業用途（例えば、電動工具、ゴルフカート、家庭用・介護用・産業用ロボットの分野）、大型産業用途（例えば、フォークリフト、エレベーター、湾港クレーンの分野）、交通システム分野（例えば、ハイブリッド車、電気自動車、バス、電車、電動アシスト自転車、電動二輪車などの分野）、電力系統用途（例えば、各種発電、ロードコンディショナー、スマートグリッド、一般家庭設置型蓄電システムなどの分野）、ＩｏＴ分野、ならびに、宇宙・深海用途（例えば、宇宙探査機、潜水調査船などの分野）などに利用することができる。

１ 正極
２ 負極
３ セパレータ
１０ 電極構成層
５０ 金属層
６０ 絶縁層
６３ 第１絶縁層
６４ 第２絶縁層
１００ 電極組立体
１１０ 電極組立体の側面
２００ 外装体
２１０ 第１外装体（サブ外装体）
２１５ 第１外装体の端面
２２０ 第２外装体（サブ外装体）
２２５ 第２外装体の端面
２５０ 封止縁
２８０ 外装体側面部
３００ 絶縁材
５００ 二次電池

Claims (12)

1. 電極組立体、および、該電極組立体を収納する外装体を有して成る二次電池であって、
   前記外装体の封止縁は、該外装体を成す第１外装体と第２外装体との組合せから構成され、
   前記封止縁では、前記第１外装体の端面と前記第２外装体の端面とが互いに対向するように該第１外装体および該第２外装体のいずれか一方が折り返されており、
   前記折り返された前記一方の前記端面と、他方の前記端面との間に絶縁材が設けられており、
   前記第１外装体および前記第２外装体の各々は、金属層および絶縁層を含んだ積層構造を有しており、
   前記絶縁層には第１絶縁層および第２絶縁層が含まれ、該第１絶縁層と該第２絶縁層との間に前記金属層が介在している、二次電池。
2. 前記絶縁材は、前記第１外装体および前記第２外装体の少なくとも一方の表面上にもはみ出すように及んでいる、請求項１に記載の二次電池。
3. 前記第１絶縁層が熱融着樹脂層であるのに対して、前記第２絶縁層が耐熱性樹脂層であり、該熱融着樹脂層が相対的に内側に位置付けられて前記一方が前記折り返されている、請求項１に記載の二次電池。
4. 前記金属層が前記第１絶縁層よりも相対的に外側に位置付けられて前記一方が前記折り返されている、請求項１または３に記載の二次電池。
5. 前記外装体が可撓性を有している、請求項１〜４のいずれかに記載の二次電池。
6. 前記封止縁が全体として１回曲げられた形態を有している、請求項１〜５のいずれかに記載の二次電池。
7. 前記封止縁が前記電極組立体の積層方向に沿って立設するように該封止縁が前記曲げられている、請求項６に記載の二次電池。
8. 前記曲げられた前記封止縁は、前記電極組立体の側面を包囲する前記外装体の側面部分と前記絶縁材を介して接合されている、請求項６または７に記載の二次電池。
9. 前記接合が、前記外装体の前記封止縁と前記側面部分との間にまで延在する前記絶縁材によってなされている、請求項８に記載の二次電池。
10. 前記絶縁材が接着性を有する、請求項１〜９のいずれかに記載の二次電池。
11. 前記電極組立体の電極として、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極および負極が含まれる、請求項１〜１０のいずれかに記載の二次電池。
12. 前記二次電池がモバイル機器用二次電池である、請求項１〜１１のいずれかに記載の二次電池。

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