JP7285878B2 - 二次電池、電池モジュールおよび二次電池の製造方法 - Google Patents

二次電池、電池モジュールおよび二次電池の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、二次電池、電池モジュールおよび二次電池の製造方法に関する。
特開２００２－２３１２９７号公報および特開２００６－９３１３０号公報には、電池筐体内で電極体を保持する技術が開示されている。
特開２００２－２３１２９７号公報には、複数の発電要素を水平方向に配列すると共に、これらの発電要素を並列に接続して電池ケース内に収容した組電池が開示されている。同公報によると、これらの発電要素と電池ケースとの間隙の全部又は一部に絶縁充填剤を充填することにより、発電要素の電池ケース内での位置ずれや移動を抑制することができるとされている。
特開２００６－９３１３０号公報には、電極組立体を収容する缶の内側の底部や電極組立体の下部に、耐熱性部材を備えるリチウム二次電池が開示されている。同公報によると、缶の内側の底部に耐熱性部材を備えることにより、電極組立体をより安全に保護することができるとされている。
特開２００２－２３１２９７号公報 特開２００６－９３１３０号公報
ところで、二次電池には、二次電池の使用時に電極体から発生する熱を放出する必要がある。また、複数の二次電池が一方向に並べられた電池モジュールにおいては、１つの二次電池で発生した熱が隣接する二次電池に伝わりにくいことが好ましい。本発明者は、放熱性能を向上させた二次電池を提案したいと考えている。
ここで開示される二次電池は、電池ケースと、電池ケースに収容された電極体と、電池ケースの底と電極体の間に充填され、硬化された樹脂硬化物と、電池ケースに収容された電解液とを備えている。樹脂硬化物の熱伝導率は、０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。
かかる二次電池は、放熱性能が向上されている。
電極体は、シート状の正極板と負極板とがセパレータを介して積層され、捲回された捲回電極体でもよい。
捲回電極体は、外表面が曲面からなる一対の湾曲部を有していてもよい。湾曲部のうち、電池ケースの底と対向する湾曲部の一部が樹脂硬化物に埋まっていてもよい。
樹脂硬化物は、シリコン樹脂の硬化物であってもよい。
ここで開示される電池モジュールは、一方向に並べられた複数の単電池と、冷却機構とを備えている。複数の単電池として、上述した二次電池が用いられていてもよい。複数の単電池は、電池ケースの底と反対側の面が冷却機構に接続されていてもよい。
冷却機構は、冷媒が通る配管を有していてもよい。
ここで開示される二次電池の製造方法は、電池ケースを用意する工程と、電極体を用意する工程と、電解液を用意する工程と、液体または半固体である樹脂を用意する工程と、樹脂を電池ケースの予め定められた高さまで導入する工程と、電極体を電池ケースに収容する工程と、樹脂が硬化した後に電解液を電池ケースに注液する工程とを含んでいる。
図１は、二次電池１００を模式的に示す斜視図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ断面を示す断面図である。 図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ断面を示す断面図である。 図４は、捲回電極体４０の構成を示す模式図である。 図５は、電池モジュール１１０を示す模式図である。
以下、ここで開示される技術の実施形態について図面を参照しながら説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。本発明は、特に言及されない限りにおいて、ここで説明される実施形態に限定されない。各図面は模式的に描かれており、必ずしも実物を反映していない。また、同一の作用を奏する部材・部位には、適宜に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、数値範囲を示す「Ａ～Ｂ」などの表記は、特に言及されない限りにおいて「Ａ以上Ｂ以下」を意味する。なお、以下に説明する図面において、同じ作用を奏する部材、部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することがある。また、図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。
本明細書において参照する各図における符号Ｘは「奥行方向」または「配列方向」を示し、符号Ｙは「幅方向」を示し、符号Ｚは「高さ方向」を示す。また、奥行方向Ｘ、配列方向ＸにおけるＦは「前」を示し、Ｒｒは「後」を示す。幅方向ＹにおけるＬは「左」を示し、Ｒは「右」を示す。そして、高さ方向ＺにおけるＵは「上」を示し、「Ｄ」は下を示す。但し、これらの方向は説明の便宜上の定めたものであり、ここに開示される二次電池を使用する際の設置形態を限定することを意図したものではない。
本明細書において「二次電池」とは、電解質を介して一対の電極（正極と負極）の間で電荷担体が移動することによって充放電反応が生じる蓄電デバイス一般をいう。かかる二次電池は、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等のいわゆる蓄電池の他に、電気二重層キャパシタ等のキャパシタなども包含する。
＜二次電池１００＞
以下、ここで開示される二次電池について、適宜図面を参照しつつ、リチウムイオン二次電池の製造方法に沿って説明する。図１は、二次電池１００を模式的に示す斜視図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ断面を示す断面図である。図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ断面を示す断面図である。図４は、捲回電極体４０の構成を示す模式図である。図２および図３に示されているように、二次電池１００は、電池ケース５０と、電極体４０と、樹脂硬化物４６と、電解液４８とを備えている。
なお、ここで開示される二次電池１００の製造方法は、以下の（ａ）～（ｇ）の工程：
（ａ）電池ケース５０を用意する工程；
（ｂ）電極体４０を用意する工程；
（ｃ）電解液４８を用意する工程；
（ｄ）液体または半固体である樹脂を用意する工程；
（ｅ）樹脂を電池ケース５０の予め定められた深さまで導入する工程；
（ｆ）電極体４０を電池ケース５０に収容する工程；
（ｇ）樹脂が硬化した後に電解液４８を電池ケース５０に注液する工程；
を含んでいる。
＜工程（ａ）：電池ケース５０を用意する工程＞
工程（ａ）では、電極体４０と、樹脂硬化物４６と、電解液４８とを収容する電池ケース５０を用意する。
図１に示されているように、電池ケース５０は、扁平かつ有底の直方体形状（角形）の外形を有する。なお、電池ケース５０には、従来公知の材料を特に制限なく使用できる。例えば、電池ケース５０は、金属製であるとよい。かかる電池ケース５０の材料の一例として、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金等が挙げられる。電池ケース５０としては、アルミニウム合金が好ましく用いられる。
電池ケース５０は、外装体５２と、封口体５４とを備えている。外装体５２は、上面に開口５２ｈ（図２参照）を有する扁平な有底角形の容器である。外装体５２は、平面略矩形の底壁５２ａと、底壁５２ａの長辺から高さ方向Ｚの上方に延びる一対の長側壁５２ｂと、底壁５２ａの短辺から高さ方向Ｚの上方に延びる一対の短側壁５２ｃとを備えている。一方、封口体５４は、外装体５２の開口５２ｈを塞ぐ、平面略矩形の板状部材である。そして、封口体５４の外周縁部は、外装体５２の開口５２ｈの外周縁部と接合（例えば溶接）される。これによって、内部が気密に密閉された電池ケース５０が作製される。また、封口体５４には、注液孔５５とガス排出弁５７が設けられている。注液孔５５は、密閉後の電池ケース５０の内部に電解液を注液するために設けられた貫通孔である。なお、注液孔５５は、電解液の注液後に封止部材５６によって封止される。また、ガス排出弁５７は、電池ケース５０内で大量のガスが発生した際に破断（開口）し、当該ガスを排出するように設計された薄肉部である。
封口体５４の幅方向Ｙの一方の端部には、正極端子６０が取り付けられている。封口体５４の幅方向Ｙの他方の端部には、負極端子６５が取り付けられている。図２に示されているように、正極端子６０および負極端子６５は、ガスケット９０が装着された封口体５４の端子挿通孔５８，５９に挿通され、下端部６０ｃ，６５ｃが電池ケース５０の内側に延びている。
正極端子６０は、電池ケース５０の外部で正極外部導電部材６２と接続されている。負極端子６５は、電池ケース５０の外部で負極外部導電部材６７と接続されている。外部導電部材（正極外部導電部材６２、負極外部導電部材６７）は、外部絶縁部材９２を介して封口体５４の外側面に取り付けられた板状の部材である。外部導電部材６２，６７は、外部接続部材（バスバ等）を介して、他の二次電池や外部機器と接続される部材である。外部導電部材は、導電性に優れた金属（アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等）で構成されていることが好ましい。
正極端子６０および負極端子６５はそれぞれ、正極集電体７０および負極集電体７５を介して電極体４０と接続される。
正極集電体７０は、正極第１集電体７１と、正極第２集電体７２とを備えている。負極集電体７５は、負極第１集電体７６と、負極第２集電体７７とを備えている。第１集電体（正極第１集電体７１、負極第１集電体７６）は、幅方向Ｙに延びる板状の導電部材である。第１集電体７１，７６は、内部絶縁部材９４を介して封口体５４の内側面に取り付けられている。第１集電体７１，７６はそれぞれ、下端部６０ｃ，６５ｃと接続されている。正極第２集電体７２および負極第２集電体７７は、高さ方向Ｚに延びる板状の導電部材である。正極第２集電体７２および負極第２集電体７７はそれぞれ、後述する電極体４０の正極タブ群４２および負極タブ群４４と接続される。正極集電体７０および負極集電体７５としては、導電性に優れた金属（アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等）が好適に使用される。
なお、内部絶縁部材９４は、第１集電体７１，７６と封口体５４の内側面との間に介在する板状のベース部９４ａと、封口体５４の内側面から捲回電極体４０に向かって突出する突出部９４ｂを備えている。突出部９４ｂは、捲回電極体４０の高さ方向Ｚの移動を規制している。これによって、捲回電極体４０と封口体５４が直接接触することが防止される。
上述したガスケット９０、外部絶縁部材９２、内部絶縁部材９４は、所定の絶縁性を有していれば特に限定されない。一例として、ポリオレフィン系樹脂（例、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ））、フッ素系樹脂（例、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ））等の合成樹脂材料を使用できる。
＜工程（ｂ）：電極体４０を用意する工程＞
工程（ｂ）では、電池ケース５０に収容される電極体４０を用意する。
この実施形態では、電極体４０は、図４に示されているように、正極板１０と負極板２０とがセパレータ３０を介して積層され、捲回された捲回電極体４０である。捲回電極体４０は扁平形状であり、外表面が曲面からなる一対の湾曲部４０ｒと、当該一対の湾曲部４０ｒを連結する外表面が平坦な平坦部４０ｆとを有している（図３参照）。捲回電極体４０は、例えば、以下の手順で製造することができる。まず、セパレータ３０、負極板２０、セパレータ３０、正極板１０を、この順序で積層した積層体を作製する。次に、作製した積層体を捲回することによって筒状の捲回電極体４０を作製する。筒状の捲回電極体４０をプレスすることによって、湾曲部４０ｒと平坦部４０ｆとを有する扁平形状の捲回電極体４０を製造することができる。捲回電極体４０は、図示しない絶縁フィルム等で覆われた状態で電池ケース５０内に収容される。この実施形態では、捲回電極体４０の捲回軸ＷＬと二次電池１００の幅方向Ｙとが略一致するように、電池ケース５０内に捲回電極体４０が収容される（図２参照）。
正極板１０は、長尺な帯状の部材である。正極板１０は、帯状の金属箔である正極芯体１２と、正極芯体１２の表面に形成された正極活物質層１４とを備えている。なお、電池性能の観点から、正極活物質層１４は、正極芯体１２の両面に付与されていることが好ましい。正極板１０には、捲回軸方向ＷＬ（幅方向Ｙ）の一方の端辺から外側（図４中の左側）に向かって正極タブ１２ｔが突出している。正極タブ１２ｔは、正極板１０の長手方向において所定の間隔を空けて複数形成されている。正極タブ１２ｔは、正極活物質層１４が付与されておらず、正極芯体１２が露出した領域である。複数の正極タブ１２ｔは幅方向Ｙの一方の端部で積層され、正極タブ群４２を構成している。
正極板１０を構成する各部材には、一般的な二次電池（例えば、リチウムイオン二次電池）で使用され得る従来公知の材料を特に制限なく使用できる。例えば、正極芯体１２には、導電性を有する金属材料を好ましく使用できる。正極芯体１２は、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金等から構成されていることが好ましい。
正極活物質層１４は、正極活物質を含む層である。正極活物質は、電荷担体を可逆的に吸蔵・放出できる粒子状の材料である。高性能の正極板１０を安定的に作製するという観点から、正極活物質としては、リチウム遷移金属複合酸化物が好適である。リチウム遷移金属複合酸化物としては、例えば、遷移金属としてニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）およびマンガン（Ｍｎ）からなる群の少なくとも一種を含むリチウム遷移金属複合酸化物が好適に用いられる。具体例としては、リチウムニッケルコバルトマンガン系複合酸化物（ＮＣＭ）、リチウムニッケル系複合酸化物、リチウムコバルト系複合酸化物、リチウムマンガン系複合酸化物、リチウムニッケルマンガン系複合酸化物、リチウムニッケルコバルトアルミニウム系複合酸化物（ＮＣＡ）、リチウム鉄ニッケルマンガン系複合酸化物等が挙げられる。また、正極活物質層１４は、正極活物質以外の添加剤を含んでいてもよい。添加剤の一例として、導電材、バインダ等が挙げられる。導電材の具体例としては、アセチレンブラック（ＡＢ）等の炭素材料が挙げられる。バインダの具体例としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等の樹脂バインダが挙げられる。
負極板２０は、長尺な帯状の部材である。負極板２０は、帯状の金属箔である負極芯体２２と、負極芯体２２の表面に付与された負極活物質層２４とを備えている。なお、電池性能の観点から、負極活物質層２４は、負極芯体２２の両面に付与されていることが好ましい。負極板２０には、捲回軸方向ＷＬ（幅方向Ｙ）の一方の端辺から外側（図４中の右側）に向かって負極タブ２２ｔが突出している。負極タブ２２ｔは、負極板２０の長手方向において所定の間隔を空けて複数形成されている。負極タブ２２ｔは、負極活物質層２４が付与されておらず、負極芯体２２が露出した領域である。複数の負極タブ２２ｔは幅方向Ｙの一方の端部で積層され、負極タブ群４４を構成している。
負極板２０を構成する各部材には、一般的な二次電池（例えば、リチウムイオン二次電池）で使用され得る従来公知の材料を特に制限なく使用できる。例えば、負極芯体２２には、導電性を有する金属材料を好ましく使用できる。負極芯体２２は、例えば、銅や銅合金等から構成されていることが好ましい。
負極活物質層２４は、負極活物質を含む層である。負極活物質には、上述した正極活物質との関係において電荷担体を可逆的に吸蔵・放出できれば特に限定されず、従来の一般的な二次電池で使用され得る材料を特に制限なく使用できる。負極活物質としては、炭素材料、シリコン系材料などが挙げられる。炭素材料としては、例えば、黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボン、非晶質炭素等を使用し得る。シリコン系材料としては、シリコン、シリコン酸化物などが挙げられる。また、負極活物質層２４は、負極活物質以外の添加剤を含んでいてもよい。添加剤の一例として、バインダ、増粘剤等が挙げられる。バインダの具体例として、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のゴム系のバインダが挙げられる。また、増粘剤の具体例としては、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等が挙げられる。
セパレータ３０は、電荷担体が通過し得る微細な貫通孔が複数形成された絶縁シートである。このセパレータ３０を正極板１０と負極板２０との間に介在させることによって、正極板１０と負極板２０との接触を防止すると共に、正極板１０と負極板２０との間で電荷担体（例えば、リチウムイオン）を移動させることができる。セパレータ３０としては、従来公知の二次電池のセパレータにおいて用いられるものを特に制限なく使用できる。セパレータ３０としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂からなる樹脂製の多孔性シートを使用することができる。セパレータ３０は、表面に無機フィラーを含む耐熱層（Ｈｅａｔ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｌａｙｅｒ：ＨＲＬ）を有していてもよい。無機フィラーとしては、例えば、アルミナ、ベーマイト、水酸化アルミニウム、チタニア等を使用し得る。
＜工程（ｃ）：電解液４８を用意する工程＞
工程（ｃ）では、電池ケース５０に収容される電解液４８を用意する（図２参照）。
電解液４８には、従来公知の二次電池において使用されているものを特に制限なく使用できる。例えば、電解液には、非水系溶媒に支持塩を溶解させた非水電解液を使用できる。この非水系溶媒の一例として、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等のカーボネート系溶媒が挙げられる。支持塩の一例として、ＬｉＰＦ６等のフッ素含有リチウム塩が挙げられる。
＜工程（ｄ）：樹脂を用意する工程＞
工程（ｄ）では、図３に示されているように、硬化後に樹脂硬化物４６となる、液体または半固体である樹脂を用意する。以下、工程（ｄ）で準備される樹脂のことを、適宜「未硬化樹脂」とも称する。
未硬化樹脂は、液体または半固体の状態で電池ケース５０に導入され、硬化される樹脂である。未硬化樹脂は、硬化後に後述する性質を有する樹脂硬化物４６となる樹脂である。未硬化樹脂の粘度は、例えば、２００Ｐａ・ｓ～３２０Ｐａ・ｓ程度である。
未硬化樹脂の種類は、特に言及されない限りにおいて、特に限定されないが、例えば、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等が用いられうる。絶縁性や耐熱性の観点から、シリコン樹脂が好適に用いられうる。
また、樹脂の硬化方法は特に限定されない。そのため、未硬化樹脂としては、二液混合型樹脂、熱硬化型樹脂、常温硬化型樹脂、光硬化型樹脂等の樹脂を用いることができる。また、未硬化樹脂には、無機フィラー等の添加剤が必要に応じて含まれていてもよい。未硬化樹脂は、複数の種類の樹脂が混合され、使用されてもよい。
未硬化樹脂を硬化させた樹脂硬化物４６は、電池ケース５０の底５２ｄと電極体４０の間に配置される。樹脂硬化物４６は、絶縁性を有する弾性体である。樹脂硬化物４６は、ゴム程度の弾性（例えば、弾性率が１～２０ＭＰａ程度）を有していることが好ましい。また、樹脂硬化物４６は、電解液４８と共に電池ケース５０に収容されるため、耐電解液性を有していることが好ましい。
未硬化樹脂を硬化させた樹脂硬化物４６は、二次電池１００の充放電等によって電極体４０で熱が発生した際に、発生した熱を電池ケース５０に伝える。樹脂硬化物４６は、電池ケース５０の底５２ｄを覆っているため、特に、底壁５２ａに向かって熱を伝えやすい。樹脂硬化物４６は、効率よく熱を伝えることができるように、所要の熱伝導率を有しているとよい。樹脂硬化物４６の熱伝導率は、０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であるとよく、０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましく、１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることがより好ましく、例えば、２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であってもよい。また、樹脂硬化物４６の熱伝導率は、２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であってもよく、例えば、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であってもよい。なお、樹脂硬化物４６の熱伝導率は、ＡＳＴＭ Ｄ５４７０に準拠した方法により求められる。硬化後にかかる性質を有する樹脂硬化物４６となる樹脂としては、例えば、積水化学工業株式会社製のＣＧＷシリーズ等が用いられる。未硬化樹脂としては、例えば、積水化学工業株式会社製のＣＧＷ－２が用いられる。ＣＧＷ－２は、熱伝導率が２Ｗ／（ｍ・Ｋ）の樹脂であり、混合後に室温（２５℃程度）で２４時間程度放置することによって完全に硬化する樹脂である。
＜工程（ｅ）：樹脂を電池ケース５０の予め定められた深さまで導入する工程＞
工程（ｅ）では、工程（ｄ）で用意された樹脂を電池ケース５０の予め定められた高さまで導入する。
樹脂は、電池ケース５０の底５２ｄと電極体４０の間に充填される。樹脂の導入は、公知の方法によって行うことができ、例えば、シリンジ等を用いて行うことができる。この実施形態では、工程（ｄ）で用意された樹脂は、二液混合型樹脂である。工程（ｅ）では、当該樹脂を混合し、電池ケース５０に導入する。
樹脂は、電極体４０が電池ケース５０に収容された際に、少なくとも電極体４０の下端４０ｄが硬化後の樹脂硬化物４６に埋まるような高さまで導入される。つまり、樹脂は、電池ケース５０の底５２ｄを基準としたときに、樹脂硬化物４６の上端４６ｕの高さが収容後の電極体４０の下端４０ｄの高さ以上になるように導入される。それによって、電極体４０は電池ケース５０の内部で樹脂硬化物４６によって保持される。導入する樹脂の高さは、硬化前の樹脂の粘度や硬化後の樹脂の硬さ等にもよるため特に限定されないが、電極体４０が樹脂硬化物４６に保持される最低限の高さまで導入されることが好ましい。また、後の工程で電解液４８を注液し、電極体４０に含浸させる観点から、樹脂によって電極体４０が埋まりすぎない方が好ましい。例えば、電池ケース５０の底５２ｄと対向する湾曲部４０ｒ１の一部が樹脂硬化物４６に埋まる高さであることが好ましい。つまり、樹脂硬化物４６の上端４６ｕが、電極体４０の下端４０ｄから湾曲部４０ｒ１の起始部４０ｒ２の間に達するように樹脂が導入されることが好ましい。
＜工程（ｆ）：電極体４０を電池ケース５０に収容する工程＞
工程（ｆ）では、工程（ｂ）で用意された電極体４０を電池ケース５０に収容する。工程（ｆ）では、工程（ｅ）で導入した樹脂を硬化させることを含む。工程（ｆ）では、工程（ｅ）で導入した樹脂が硬化する前に、電極体４０が電池ケース５０に収容される。
電極体４０は、例えば、以下の要領で、封口体５４に取り付けられた状態で外装体５２に収容される。図２に示されているように、電極体４０の正極タブ群４２と負極タブ群４４をそれぞれ、正極集電体７０の正極第２集電体７２と負極集電体７５の負極第２集電体７７に溶接する。封口体５４に取り付けられた電極体４０を、外装体５２の開口５２ｈからその内部に収容する。封口体５４の外周縁部を、外装体５２の開口５２ｈの周縁部と接合する（例えば、溶接する）ことにより、電極体４０を電池ケース５０に収容する。
電極体４０が電池ケース５０に収容されると、電極体４０の一部は、電池ケース５０の内部で未硬化樹脂に埋まった状態になる。この状態で未硬化樹脂を硬化させることにより、電池ケース５０の底５２ｄと電極体４０の間に充填され、硬化された樹脂硬化物４６が形成される。未硬化樹脂の硬化方法は特に限定されず、樹脂の種類等によって適宜設定される。例えば、封口体５４を外装体５２と溶接してから、電極体４０が収容された電池ケース５０を６０℃に加熱した状態で５時間～１０時間放置することによって樹脂を硬化させてもよい。熱硬化性樹脂を用いる場合は、電極体４０の材料を損傷しない温度に電池ケース５０を加熱し、樹脂を硬化させるとよい。例えば、１６０℃以下で加熱するとよく、１００℃以下や、８０℃以下で加熱してもよい。
この実施形態では、樹脂の硬化後、樹脂硬化物４６は、電池ケース５０の底５２ｄの全面を覆った状態となっている。電極体４０は、一部が樹脂硬化物４６に埋まった状態となる。図３に示されているように、湾曲部４０ｒのうち、電池ケース５０の底５２ｄと対向する湾曲部４０ｒ１の一部が樹脂硬化物４６に埋まっている。電極体４０の収容後に樹脂を硬化させたため、樹脂硬化物４６に埋まっている部位において、電極体４０と樹脂硬化物４６とは密着性が良好である。
＜工程（ｇ）：樹脂が硬化した後に電解液４８を電池ケース５０に注液する＞
工程（ｇ）では、樹脂の硬化後に、工程（ｃ）で用意した電解液４８を電池ケース５０に注液する。
電解液４８の注液は、公知の方法で行うことができる。例えば、電極体４０と樹脂硬化物４６を内部に有する電池ケース５０を真空チャンバ内に配置し、真空チャンバ内を減圧にすることで電池ケース５０内を減圧状態にし、電解液４８を注液してもよい。
注液された電解液４８は、電極体４０の幅方向Ｙの両端部の間隙から、中央に向かって含浸する（図２参照）。上述したように、電極体４０の下端４０ｄは樹脂硬化物４６に埋まっている。つまり、電極体４０の下端４０ｄと電池ケース５０の底５２ｄの間を電解液４８で満たす必要がない。そのため、電極体の下端と電池ケースの底の間に空間がある構成を有する二次電池と比較すると、電極体４０に含浸させる電解液４８が少なくて済む。
電解液４８の注液が完了したら、電池ケース５０の注液口を封止する。注液口の封止後、電極体４０、樹脂硬化物４６および電解液４８を内部に有する電池ケース５０（電池組立体）に対し、初期充電およびエージング処理を公知方法に従って施すことによって、二次電池１００が製造される。
二次電池１００は、上述したように、電池ケース５０に収容された電極体４０と、電池ケース５０の底５２ｄと電極体４０の間に充填され、硬化された樹脂硬化物４６を備えている。また、樹脂硬化物４６の熱伝導率は、０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。そのため、例えば、二次電池１００の充放電等によって電極体４０で熱が発生した際にも、発生した熱を電池ケース５０内部で溜めずに、底壁５２ａに向かって効率よく放熱することができる。
また、電極体４０の間に充填され、硬化された樹脂硬化物４６によって、電極体４０は電池ケース５０内で保持される。つまり、複雑な保持構造を電池ケース５０内部に設けずに、二次電池１００に振動等の外的負荷が加わった際の耐久性が向上されている。
上述した実施形態では、電極体４０は、シート状の正極板１０と負極板２０とがセパレータ３０を介して積層され、捲回された捲回電極体４０である（図４参照）。捲回電極体４０において、電池ケース５０の底５２ｄと対向する湾曲部４０ｒ１は、一部が樹脂硬化物４６に埋まっている。かかる構成によって、電解液４８の含浸速度が維持されつつ、放熱性や耐久性向上の効果が好適に発揮される。
また、上述した製造方法では、未硬化樹脂を電池ケース５０の予め定められた高さまで導入した後に、電極体４０を電池ケース５０に収容している。そのため、電極体４０の樹脂硬化物４６に埋まっている部位において、電極体４０と樹脂硬化物４６とは密着性が良好である。その結果、電極体４０と樹脂硬化物４６の間の熱抵抗が低く抑えられ、放熱効率が良好な二次電池１００が製造される。
ここで開示される二次電池１００は、電池モジュールの単電池としても用いられうる。図５は、電池モジュール１１０を示す模式図である。電池モジュール１１０は、一方向に並べられた複数の単電池と、冷却機構８０とを備えている。複数の単電池として、上述した二次電池１００（以下、「単電池１００」ともいう）が用いられている。ここでは単電池１００が、Ｘ方向に一列に並べられた形態が例示されている。単電池１００は、樹脂硬化物４６に覆われた底５２ｄ（図３参照）と反対側の面、すなわち底壁５２ａの外側面が冷却機構８０に接続されている。単電池１００と冷却機構８０の接続方法は、特に限定されない。単電池１００と冷却機構８０は、例えば、接着剤等によって接続されていてもよい。あるいは、単電池１００の短側壁５２ｃ（図１参照）に沿って、封口体５４上面と冷却機構８０の底面を拘束部材（不図示）で拘束することで単電池と冷却機構８０が接続されていてもよい。図５に示されているように、複数の単電池１００は、バスバ８２を介して隣り合う単電池１００と電気的に接続されている。この実施形態では、隣り合う単電池１００の正極端子６０と負極端子６５がバスバ８２によって接続されている。複数の単電池１００の間には、スペーサ８４が介在している。電池モジュール１１０の配列方向Ｘの両端には、一対のエンドプレート８６が配置されている。一対のエンドプレート８６には、拘束部材８８が取り付けられている。単電池１００、スペーサ８４、エンドプレート８６は、拘束部材８８によって所要の拘束圧がかけられている。
冷却機構８０は、接続された複数の単電池１００を冷却するための機構である。冷却機構８０は、単電池１００の底壁５２ａを冷却することができる構成であれば特に限定されない。冷却機構８０としては、例えば、内部に冷媒が通る冷媒配管を有する金属製のプレートが用いられ得る。当該冷媒配管に冷媒が供給されることにより、単電池１００が冷却される。冷却機構８０は、単電池１００から発生した熱を効率よく冷却できるように、熱伝導率が高い金属から構成されることが好ましい。軽量化の観点から、アルミニウムやアルミニウム合金等が好ましく用いられうる。
電池モジュール１１０に用いられている単電池１００において、電極体４０から発生した熱は樹脂硬化物４６（図３参照）によって底壁５２ａに向かって伝わりやすい。底壁５２ａの外側面は、冷却機構８０に接続されている。それによって、電池モジュール１１０は、電極体４０から発生した熱を効率的に冷却機構８０に放熱することができる。例えば、１の単電池１００に不具合が生じて発熱した場合にも、熱は複数の単電池１００が配列されている配列方向Ｘではなく、高さ方向Ｚの下向きに伝わりやすい。その結果、他の単電池１００に熱が伝播しにくく、電池モジュール１１０の安全性が向上される。
また、図３に示されているように、電極体４０は、樹脂硬化物４６によって下端４０ｄ側から保持されている。例えば、電極体４０と電池ケース５０の長側壁５２ｂの間に隙間を空けるように電極体４０を配置することによって、充放電に伴う電極体４０の膨張時にも、隣接する単電池１００（図５参照）に熱を伝わりにくくすることができる。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定
するものではない。ここに開示される発明には上記の具体例を様々に変形、変更したもの
が含まれる。
１０ 正極板
１２ 正極芯体
１２ｔ 正極タブ
１４ 正極活物質層
２０ 負極板
２２ 負極芯体
２２ｔ 負極タブ
２４ 負極活物質層
３０ セパレータ
４０ 電極体（捲回電極体）
４０ｄ 下端
４０ｆ 平坦部
４０ｒ，４０ｒ１ 湾曲部
４０ｒ２ 起始部
４２ 正極タブ群
４４ 負極タブ群
４６ 樹脂硬化物
４６ｕ 上端
４８ 電解液
５０ 電池ケース
５２ 外装体
５２ａ 底壁
５２ｂ 長側壁
５２ｃ 短側壁
５２ｄ 底
５４ 封口体
６０ 正極端子
６５ 負極端子
７０ 正極集電体
７５ 負極集電体
８０ 冷却機構
８２ バスバ
８４ スペーサ
８６ エンドプレート
８８ 拘束部材
１００ 二次電池（単電池）
１１０ 電池モジュール

Claims (7)

  1. 電池ケースと、
    前記電池ケースに収容された電極体と、
    前記電池ケースの底と前記電極体の間に充填され、硬化された樹脂硬化物と、
    前記電池ケースに収容された電解液と
    を備え、
    前記樹脂硬化物の熱伝導率は、０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である、二次電池。
  2. 前記電極体は、シート状の正極板と負極板とがセパレータを介して積層され、捲回された捲回電極体である、請求項１に記載された二次電池。
  3. 前記捲回電極体は、外表面が曲面からなる一対の湾曲部を有し、
    前記湾曲部のうち、前記電池ケースの底と対向する湾曲部の一部が前記樹脂硬化物に埋まっている、請求項２に記載された二次電池。
  4. 前記樹脂硬化物は、シリコン樹脂の硬化物である、請求項１～３のいずれか一項に記載された二次電池。
  5. 一方向に並べられた複数の単電池と、
    冷却機構と
    を備え、
    前記複数の単電池として、請求項１～４のいずれか一項に記載された二次電池が用いられており、
    前記複数の単電池は、前記電池ケースの底と反対側の面が前記冷却機構に接続されている、電池モジュール。
  6. 前記冷却機構は、冷媒が通る配管を有する、請求項５に記載された電池モジュール。
  7. 電池ケースを用意する工程と、
    電極体を用意する工程と、
    電解液を用意する工程と、
    液体または半固体である樹脂を用意する工程と、
    前記樹脂を前記電池ケースの予め定められた高さまで導入する工程と、
    前記電極体を前記電池ケースに収容する工程と、
    前記樹脂が硬化した後に前記電解液を前記電池ケースに注液する工程と
    を含む、二次電池の製造方法。

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