二次电池、电池包、电子设备、电动工具、电动式航空器以及电动车辆的制作方法

1.本发明涉及二次电池、电池包、电子设备、电动工具、电动式航空器以及电动车辆。


背景技术：

2.锂离子电池在汽车、机械等领域中的使用范围扩大，因此需要高输出的电池。作为产生该高输出的方法之一，提出了高速率放电。高速率放电是流过比较大的电流的放电，此时，电池的内部电阻的大小成为问题。作为电池的内部电阻，例如可以列举出正极箔、负极箔和用于提取电流的集电板之间的接触电阻。
3.例如，在专利文献1中，关于圆筒形的锂离子二次电池，记载了与以往相比降低了内部电阻、高速率放电特性优异的电池的结构和制法。在专利文献1记载的技术中，在将在带状电极的集电体上涂敷有活性物质的正极板和负极板隔着隔膜卷绕而成的涡旋电极体的端部，具备未涂敷活性物质的集电体露出部，通过在端部预先设置8个放射状的折弯辅助槽，能够在攻丝工序中抑制褶皱的产生，能够可靠地进行集电体露出部和集电板的焊接。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2008-166030号公报
7.然而，在专利文献1记载的技术中，由于从涡旋电极体的外缘部向中心轴呈放射状地设置8个折弯辅助槽，因此存在着在涡旋电极体的中心轴附近，集电体露出部和集电板的焊接区域减少，内部电阻不能达到低电阻化的问题。
8.因此，本发明的目的之一在于提供一种具备可以使电池的内部电阻低电阻化的形状的槽的电池。


技术实现要素：

9.为了解决上述的课题，本发明是一种二次电池，在该二次电池中，电极卷绕体、正极集电板以及负极集电板收容在外装罐中，所述电极卷绕体具有隔着隔膜将带状的正极和带状的负极层叠并卷绕的结构，
10.正极在带状的正极箔上具有被正极活性物质层覆盖的覆盖部和正极活性物质非覆盖部，
11.负极在带状的负极箔上具有被负极活性物质层覆盖的覆盖部和负极活性物质非覆盖部，
12.正极活性物质非覆盖部在电极卷绕体的端部的一方与正极集电板接合，负极活性物质非覆盖部在电极卷绕体的端部的另一方与负极集电板接合，
13.正极活性物质非覆盖部和负极活性物质非覆盖部中的任意一方或双方具有通过向卷绕结构的中心轴弯曲并重合而形成的平坦面，
14.平坦面具有通过中心轴的槽和不通过中心轴的槽，
15.平坦面中的没有该两者的槽的部分、即没有通过中心轴的槽和不通过中心轴的槽的部分与正极集电板或负极集电板接合。
16.另外，本发明是一种电池包，具有：
17.上述的二次电池；
18.控制部，其控制二次电池；以及
19.外装体，其内包二次电池。
20.本发明是一种电子设备，具有上述的二次电池或上述的电池包。
21.本发明是一种电动工具，具有上述的电池包并将电池包作为电源使用。
22.本发明是一种电动式航空器，具备：
23.上述的电池包；
24.多个旋转叶片；
25.马达，分别使旋转叶片旋转；
26.支承轴，分别支承旋转叶片以及马达；
27.马达控制部，控制马达的旋转；以及
28.电力供给线，向马达供给电力，
29.电池包与电力供给线连接。
30.本发明是一种电动车辆，其具有上述的二次电池，并具有：
31.转换装置，从二次电池接受电力的供给并转换为车辆的驱动力；以及
32.控制装置，基于与二次电池相关的信息进行与车辆控制相关的信息处理。
33.根据本发明的至少任意一种实施方式，能够降低电池的内部电阻，并且能够实现高输出的电池。需要说明的是，本发明的内容并不限定于本说明书所例示的效果。
附图说明
34.图1是一个实施方式所涉及的电池的概略剖视图。
35.图2是说明电极卷绕体中的正极、负极和隔膜的配置关系的一例的图。
36.图3a是正极集电板的俯视图，图3b是负极集电板的俯视图。
37.图4a～图4f是说明一个实施方式所涉及的电池的组装工序的图。
38.图5a以及图5b是表示实施例1的图。
39.图6a以及图6b是表示实施例2的图。
40.图7a以及图7b是表示比较例1的图。
41.图8a以及图8b是表示比较例2的图。
42.图9a以及图9b是表示比较例3的图。
43.图10a以及图10b是表示比较例4的图。
44.图11a以及图11b是表示比较例5的图。
45.图12a～图12d是表示关于槽的例子的图。
46.图13是用于说明作为本发明的应用例的电池包的连接图。
47.图14是用于说明作为本发明的应用例的电动工具的连接图。
48.图15是用于说明作为本发明的应用例的无人航空器的连接图。
49.图16是在作为本发明的应用例的电动车辆的说明中使用的连接图。
具体实施方式
50.以下，参照附图对本发明的实施方式等进行说明。需要说明的是，说明的顺序如下所述。
51.＜1.一个实施方式＞
52.＜2.变形例＞
53.＜3.应用例＞
54.以下说明的实施方式等是本发明的优选的具体例，本发明的内容并不限定于这些实施方式等。
55.在本发明的实施方式中，作为二次电池，以圆筒形状的锂离子电池为例进行说明。当然，也可以使用锂离子电池以外的其他电池或圆筒形状以外的电池。也可以应用于li-s电池(锂-硫二次电池)。
56.＜1.一个实施方式＞
57.首先，对锂离子电池的整体结构进行说明。图1是锂离子电池1的概略剖视图。锂离子电池1例如如图1所示，是在外装罐11的内部收纳有电极卷绕体20的圆筒型的锂离子电池1。
58.具体而言，锂离子电池1例如在圆筒状的外装罐11的内部具备一对绝缘板12、13和电极卷绕体20。另外，锂离子电池1例如也可以在外装罐11的内部具备热敏电阻(ptc)元件以及加强部件等中的任意一种或两种以上。
59.[外装罐]
[0060]
外装罐11主要是收纳电极卷绕体20的部件。该外装罐例如是一端部开放且另一端部封闭的圆筒状的容器。即，外装罐11具有开放的一端部(开放端部11n)。该外装罐11例如包含铁、铝以及它们的合金等金属材料中的任意一种或两种以上。另外，在外装罐11的表面例如也可以镀覆镍等金属材料中的任意一种或两种以上。
[0061]
[绝缘板]
[0062]
绝缘板12、13例如分别是盘状的板，其具有垂直于电极卷绕体20的卷绕轴的面，即垂直于图1中的z轴的面。另外，绝缘板12、13例如配置为将电极卷绕体20夹在两者中间。
[0063]
[铆接结构]
[0064]
在外装罐11的开放端部11n上，例如，电池盖14以及安全阀机构30经由垫圈15铆接。电池盖14是本发明的一个实施方式的“盖部件”，垫圈15是本发明的一个实施方式的“密封部件”。由此，在外装罐11的内部收纳有电极卷绕体20等的状态下，该外装罐11被密封。因此，在外装罐11的开放端部11n形成电池盖14以及安全阀机构30经由垫圈15铆接的结构(铆接结构11r)。即，折弯部11p是所谓的卷曲部，铆接结构11r是所谓的卷曲结构。
[0065]
[电池盖]
[0066]
电池盖14主要是在外装罐11的内部收纳有电极卷绕体20等的状态下，封闭该外装罐11的开放端部11n的部件。该电池盖14例如包含与外装罐11的形成材料相同的材料。电池盖14中的中央区域例如向 z方向突出。由此，电池盖14中的中央区域以外的区域(周边区域)例如与安全阀机构30接触。
[0067]
[垫圈]
[0068]
垫圈15主要是通过介于外装罐11(折弯部11p)与电池盖14之间，密封该折弯部11p
与电池盖14之间的间隙的部件。另外，在垫圈15的表面例如也可以涂布沥青等。
[0069]
该垫圈15例如包含绝缘性材料中的任意一种或两种以上。绝缘性材料的种类没有特别限定，例如是聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)以及聚丙烯(pp)等高分子材料。其中，绝缘性材料优选为聚对苯二甲酸丁二醇酯。这是因为在将外装罐11和电池盖14相互电分离的同时，将折弯部11p与电池盖14之间的间隙充分密封。
[0070]
[安全阀机构]
[0071]
安全阀机构30主要在外装罐11的内部的压力(内压)上升时，根据需要通过解除外装罐11的密封状态而释放其内压。外装罐11的内压上升的原因例如是充放电时因电解液的分解反应而产生的气体等。
[0072]
[电极卷绕体]
[0073]
在圆筒形状的锂离子电池中，带状的正极21和带状的负极22夹着隔膜23卷绕成涡旋状，在浸渗有电解液中的状态下收容于外装罐11中。正极21通过在正极箔21a的一面或两面上形成正极活性物质层21b而形成，正极箔21a的材料例如为由铝或铝合金制成的金属箔。负极22通过在负极箔22a的一面或两面上形成负极活性物质层22b而形成，负极箔22a的材料例如为由镍、镍合金、铜或铜合金制成的金属箔。隔膜23是多孔且具有绝缘性的膜，使正极21和负极22电绝缘并使离子或电解液等物质能够移动。
[0074]
正极活性物质层21b和负极活性物质层22b分别覆盖正极箔21a和负极箔22a的大部分，但都没有有意地覆盖位于带的短轴方向的一端周边。以下，适当地将未被该活性物质层21b、22b覆盖的部分称为活性物质非覆盖部。在圆筒形状的电池中，电极卷绕体20以正极的活性物质非覆盖部21c和负极的活性物质非覆盖部22c朝向相反方向的方式隔着隔膜23重叠并卷绕。
[0075]
图2表示卷绕前的结构的一例，其中正极21、负极22和隔膜23进行了层叠。正极的活性物质非覆盖部21c(图2的上侧的斜线部分)的宽度为a，负极的活性物质非覆盖部22c(图2的下侧的斜线部分)的宽度为b。在一个实施方式中，优选a＞b，例如a＝7(mm)，b＝4(mm)。正极的活性物质非覆盖部21c从隔膜23的宽度方向的一端突出的部分的长度为c，负极的活性物质非覆盖部22c从隔膜23的宽度方向的另一端突出的部分的长度为d。在一个实施方式中，优选c＞d，例如，c＝4.5(mm)、d＝3(mm)。
[0076]
正极的活性物质非覆盖部21c例如由铝等构成，负极的活性物质非覆盖部22c例如由铜等构成，一般而言，正极的活性物质非覆盖部21c比负极的活性物质非覆盖部22c柔软(杨氏模量低)。因此，在一个实施方式中，更优选a＞b且c＞d，在该情况下，当从两极侧同时以相同的压力折弯正极的活性物质非覆盖部21c和负极的活性物质非覆盖部22c时，折弯的部分的从隔膜23的前端测量的高度有时在正极21和负极22中大致相同。此时，活性物质非覆盖部21c、22c被折弯而适度地重合，因此能够容易地通过激光焊接将活性物质非覆盖部21c、22c与集电板24、25接合。一个实施方式中的接合是指通过激光焊接而连接，但接合方法并不限定于激光焊接。
[0077]
在正极21中，包含活性物质非覆盖部21c与活性物质覆盖部21b的边界的宽度3mm的区间被绝缘层101(图2的灰色区域部分)覆盖。另外，隔着隔膜与负极的活性物质覆盖部22b对置的正极的活性物质非覆盖部21c的全部区域被绝缘层101覆盖。绝缘层101具有在异物侵入负极的活性物质覆盖部22b与正极的活性物质非覆盖部21c之间时可靠地防止电池1
的内部短路的效果。另外，绝缘层101具有在对电池1施加冲击时吸收该冲击，可靠地防止正极的活性物质非覆盖部21c弯折或与负极22之间发生短路的效果。
[0078]
在电极卷绕体20的中心轴上开设有贯通孔26。贯通孔26是用于插入电极卷绕体20的组装用的卷芯和焊接用的电极棒的孔。由于电极卷绕体20是正极的活性物质非覆盖部21c和负极的活性物质非覆盖部22c以朝向相反方向的方式重叠并卷绕而成，所以正极的活性物质非覆盖部21c集中于电极卷绕体的端部的一方(端部41)，负极的活性物质非覆盖部22c集中于电极卷绕体20的端部的另一方(端部42)。为了使与用于提取电流的集电板24、25的接触良好，活性物质非覆盖部21c、22c被弯曲，端部41、42成为平坦面。弯曲的方向是从端部41、42的外缘部27、28朝向贯通孔26的方向，在卷绕的状态下邻接的圆周上的活性物质非覆盖部彼此重叠而弯曲。需要说明的是，在本说明书中，“平坦面”不仅包括完全平坦的面，还包括在活性物质非覆盖部与集电板能够接合的程度上具有一些凹凸或表面粗糙度的表面。
[0079]
通过以活性物质非覆盖部21c、22c分别重叠的方式进行弯曲，乍一看可以使端部41、42成为平坦面，但如果在弯曲之前没有任何加工，则在弯曲时在端部41、42产生褶皱或空隙(间隙、空间)，端部41、42不会成为平坦面。在此，“褶皱”或“空隙”是指在弯曲的活性物质非覆盖部21c、22c上产生偏移，端部41、42不成为平坦面的部分。为了防止该褶皱或空隙的产生，从贯通孔26沿放射方向预先形成有槽43、44(例如参照图4b)。电极卷绕体20的中心轴具有贯通孔26，槽包括通过中心轴的槽43和不通过中心轴的槽44。通过中心轴的槽43是从端部41、42的外缘部27、28延伸到具有中心轴的贯通孔26的槽，不通过中心轴的槽44是位于外周部而不延伸到贯通孔26的槽。在位于贯通孔26附近的正极21和负极22的卷绕开始的活性物质非覆盖部21c、22c上有切口。这是为了在向贯通孔26弯曲时不堵塞贯通孔26。槽43、44在将活性物质非覆盖部21c、22c弯曲后也残留在平坦面内，没有槽43、44的部分与正极集电板24或负极集电板25接合(焊接等)。需要说明的是，不仅平坦面，槽43、44也可以与集电板24、25的一部分接合。
[0080]
电极卷绕体20的详细结构，即正极21、负极22、隔膜23以及电解液各自的详细结构将在后面叙述。
[0081]
[集电板]
[0082]
在通常的锂离子电池中，例如，在正极和负极的每一个部位焊接有提取电流用的引线，这样电池的内部电阻大，放电时锂离子电池发热而成为高温，因此不适合高速率放电。因此，在一个实施方式的锂离子电池中，通过在端部41、42配置正极集电板24和负极集电板25并与存在于端部41、42的正极或负极的活性物质非覆盖部21c、22c进行多点焊接，将电池的内部电阻抑制得较低。端部41、42弯曲而成为平坦面也有助于低电阻化。
[0083]
图3a以及图3b表示集电板的一例。图3a是正极集电板24，图3b是负极集电板25。正极集电板24的材料例如是由铝或铝合金的单体或复合材料制成的金属板，负极集电板25的材料例如是由镍、镍合金、铜或铜合金的单体或者复合材料制成的金属板。如图3a所示，正极集电板24的形状为在呈平坦的扇形的扇状部31上带有矩形的带状部32的形状。在扇状部31的中央附近开设有孔35，孔35的位置是与贯通孔26对应的位置。
[0084]
图3a的斜线所示的部分是在带状部32上粘贴有绝缘带或涂布有绝缘材料的绝缘部32a，图3a的斜线部下侧的部分是与兼作外部端子的封口板连接的连接部32b。需要说明
的是，在贯通孔26中不具备金属制的中心销(未图示)的电池结构的情况下，带状部32与负极电位的部位接触的可能性较低，因此也可以没有绝缘部32a。在该情况下，通过将正极21和负极22的宽度增加相当于绝缘部32a的厚度的量，能够增加充放电容量。
[0085]
负极集电板25的形状是与正极集电板24几乎相同的形状，但带状部不同。图3b的负极集电板的带状部34比正极集电板的带状部32短，没有相当于绝缘部32a的部分。在带状部34上有多个以圆圈表示的圆形的突起部(突出部)37。在电阻焊接时，电流集中在突起部，突起部熔化，带状部34焊接在外装罐11的底部。与正极集电板24同样地，在负极集电板25的扇状部33的中央附近开设有孔36，孔36的位置是与贯通孔26对应的位置。由于正极集电板24的扇状部31和负极集电板25的扇状部33呈扇形的形状，因此覆盖端部41、42的一部分。不覆盖全部的理由是，为了在组装电池时使电解液顺利地浸透到电极卷绕体，或者为了容易将电池成为异常的高温状态或过充电状态时产生的气体放出到电池外。
[0086]
[正极]
[0087]
正极活性物质层21b包含能够嵌入以及脱嵌锂的正极材料中的任意一种或两种以上作为正极活性物质。另外，正极活性物质层21b可以进一步包含正极粘结剂以及正极导电剂等其他材料中的任意一种或两种以上。正极材料优选为含锂化合物，更具体而言，优选为含锂复合氧化物以及含锂磷酸化合物等。
[0088]
含锂复合氧化物是含有锂和一种或两种以上的其他元素(锂以外的元素)作为构成元素的氧化物，例如具有层状岩盐型以及尖晶石型等中任意一种晶体结构。含锂磷酸化合物是含有锂和一种或两种以上其他元素作为构成元素的磷酸化合物，例如具有橄榄石型等晶体结构。
[0089]
正极粘结剂例如包含合成橡胶以及高分子化合物等中的任意一种或两种以上。合成橡胶例如为苯乙烯丁二烯系橡胶、氟系橡胶以及三元乙丙橡胶等。高分子化合物例如为聚偏氟乙烯以及聚酰亚胺等。
[0090]
正极导电剂例如包含碳材料等中的任意一种或两种以上。该碳材料例如为石墨、炭黑、乙炔黑以及科琴黑等。另外，正极导电剂只要是具有导电性的材料，则也可以是金属材料以及导电性高分子等。
[0091]
[负极]
[0092]
负极箔22a的表面优选被粗糙化。这是因为通过所谓的锚定效应，负极活性物质层22b相对于负极箔22a的密合性提高。在该情况下，至少在与负极活性物质层22b对置的区域中，负极箔22a的表面粗糙化即可。粗糙化的方法例如是利用电解处理形成微粒的方法等。在电解处理中，由于在电解槽中通过电解法在负极箔22a的表面上形成微粒，因此在该负极箔22a的表面上设置凹凸。通过电解法制作的铜箔一般被称为电解铜箔。
[0093]
负极活性物质层22b包含能够嵌入以及脱嵌锂的负极材料中的任意一种或两种以上作为负极活性物质。另外，负极活性物质层22b可以进一步包含负极粘结剂以及负极导电剂等其他材料中的任意一种或两种以上。
[0094]
负极材料例如为碳材料。这是因为在嵌入脱嵌锂时晶体结构的变化非常小，因此可以稳定地获得高能量密度。另外，碳材料还作为负极导电剂发挥功能，因此负极活性物质层22b的导电性提高。
[0095]
碳材料例如为易石墨化碳、难石墨化碳以及石墨等。另外，难石墨化碳中的(002)
面的面间隔优选为0.37nm以上，并且石墨中的(002)面的面间隔优选为0.34nm以下。更具体而言，碳材料例如为热解碳类、焦炭类、玻璃状碳纤维、有机高分子化合物烧成体、活性炭以及炭黑类等。该焦炭类包含沥青焦炭、针状焦炭以及石油焦炭等。有机高分子化合物烧成体为酚醛树脂以及呋喃树脂等高分子化合物在适当温度下烧成(碳化)的烧成物。此外，碳材料可以是在约1000℃以下的温度下进行了热处理的低结晶性碳，也可以是非晶质碳。需要说明的是，碳材料的形状可以是纤维状、球状、粒状以及鳞片状中的任意一种。
[0096]
在锂离子电池1中，当完全充电时的开路电压(即电池电压)为4.25v以上时，与该完全充电时的开路电压为4.20v的情况相比，即使使用相同的正极活性物质，每单位质量的锂的脱嵌量也会增多，因而与之相应地调整正极活性物质和负极活性物质的量。由此，可以获得高能量密度。
[0097]
[隔膜]
[0098]
隔膜23介于正极21与负极22之间，在防止因正极21和负极22的接触而引起的电流短路的同时使锂离子通过。隔膜23例如可以是合成树脂以及陶瓷等多孔膜中的任意一种或两种以上，也可以是两种以上的多孔膜的层叠膜。合成树脂例如为聚四氟乙烯、聚丙烯以及聚乙烯等。
[0099]
特别是，隔膜23例如可以包括上述多孔膜(基材层)，和设置在基材层的一面或两面上的高分子化合物层。这是因为隔膜23分别相对于正极21以及负极22的密合性提高，因此可以抑制电极卷绕体20的变形。由此，可以抑制电解液的分解反应，并且也可以抑制浸渗在基材层中的电解液的漏液，因此即使反复进行充放电，电阻也不易上升，并且可以抑制电池膨胀。
[0100]
高分子化合物层例如包含聚偏氟乙烯等高分子化合物。这是因为物理强度优异，并且电化学稳定。另外，高分子化合物也可以是聚偏氟乙烯以外的化合物。在形成该高分子化合物层的情况下，例如将在有机溶剂等中溶解有高分子化合物的溶液涂布在基材层上之后，使该基材层干燥。需要说明的是，也可以在溶液中浸渍基材层之后，使该基材层干燥。该高分子化合物层例如可以含有无机粒子等绝缘性粒子中的任意一种或两种以上。无机粒子的种类例如为氧化铝以及氮化铝等。
[0101]
[电解液]
[0102]
电解液包含溶剂以及电解质盐。另外，电解液也可以含有添加剂等其他材料中的任意一种或两种以上。
[0103]
溶剂包含有机溶剂等非水溶剂中的任意一种或两种以上。包含非水溶剂的电解液是所谓的非水电解液。
[0104]
非水溶剂例如为环状碳酸酯、链状碳酸酯、内酯、链状羧酸酯以及腈(单腈)等。
[0105]
电解质盐例如包含锂盐等盐中的任意一种或两种以上。另外，电解质盐例如也可以包含锂盐以外的盐。该锂以外的盐例如为锂以外的轻金属的盐等。
[0106]
锂盐例如为六氟磷酸锂(lipf6)、四氟硼酸锂(libf4)、高氯酸锂(liclo4)、六氟砷酸锂(liasf6)、四苯基硼酸锂(lib(c6h5)4)、甲磺酸锂(lich3so3)、三氟甲磺酸锂(licf3so3)、四氯铝酸锂(lialcl4)、六氟硅酸二锂(li2sf6)、氯化锂(licl)以及溴化锂(libr)等。
[0107]
其中，优选为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂以及六氟砷酸锂中的任意一种或两种以上，更优选为六氟磷酸锂。电解质盐的含量没有特别限定，其中，优选相对于溶剂为
0.3mol/kg～3mol/kg。
[0108]
[锂离子电池的制作方法]
[0109]
参照图4a～图4f对一个实施方式的锂离子电池1的制作方法进行叙述。首先，将正极活性物质涂敷在带状的正极箔21a的表面上，将其用作正极21的覆盖部，将负极活性物质涂敷在带状的负极箔22a的表面上，将其用作负极22的覆盖部。此时，制作了在正极21的短边方向的一端和负极22的短边方向的一端未涂敷正极活性物质和负极活性物质的活性物质非覆盖部21c、22c。在活性物质非覆盖部21c、22c的一部分即相当于卷绕时的卷绕开始的部分制作了切口。对正极21和负极22进行干燥等工序。然后，将正极的活性物质非覆盖部21c和负极的活性物质非覆盖部22c以相反的方向隔着隔膜23重叠，使得在中心轴上形成贯通孔26，并且将制作的切口配置在中心轴附近，卷绕成涡旋状，从而制作了图4a那样的电极卷绕体20。
[0110]
接着，如图4b所示，通过将较薄的平板(例如厚度0.5mm)等的端部相对于端部41、42垂直地按压，将端部41、42局部地折弯，制作了槽43、44。通过该方法制作了从贯通孔26沿放射方向通过中心轴的槽43和不通过中心轴的槽44。图4b所示的通过中心轴的槽43和不通过中心轴的槽44的数量和配置仅是一例。然后，如图4c所示，从两极侧同时对端部41、42在大致垂直的方向上施加相同的压力，将正极的活性物质非覆盖部21c和负极的活性物质非覆盖部22c折弯，端部41、42形成为平坦面。此时，以位于端部41、42的活性物质非覆盖部朝向贯通孔26侧重叠并弯曲的方式施加压力。然后，在端部41激光焊接正极集电板24的扇状部31，在端部42激光焊接负极集电板25的扇状部33。
[0111]
然后，如图4d所示，将集电板24、25的带状部32、34折弯，在正极集电板24和负极集电板25上粘贴绝缘板12、13(或绝缘带)，在图4e所示的外装罐11内插入如上所述组装的电极卷绕体20，进行外装罐11的底部的焊接。将电解液注入到外装罐11内后，如图4f所示，用垫圈15以及电池盖14进行密封。
[0112]
实施例
[0113]
以下，基于使用如上所述制作的锂离子电池1，比较了内部电阻的差异的实施例，具体地说明本发明。需要说明的是，本发明并不限定于以下说明的实施例。
[0114]
[实施例1～4]
[0115]
改变槽43、44的数量，求出内部电阻的差异。关于正极的端部41和负极的端部42，分别将通过中心轴的槽43的数量设为n1，将不通过中心轴的槽44的数量设为n2时，将n1设定为3～6，将n2设定为3～6。将两种槽43、44大致等角度间隔地配置。将正极活性物质层21b的宽度设为59.0(mm)，并将包括活性物质非覆盖部21c在内的正极21的宽度设为66.0(mm)。将负极活性物质层22b的宽度设为62.0(mm)，并将包括活性物质非覆盖部22c的负极22的宽度设为66.0(mm)。将隔膜23的宽度设为64.0mm。将正极集电板24的材质设为al合金，将负极集电板25的材质设为cu合金。将电池的尺寸设为21700(直径21(mm)、长度70(mm))。将端部41、42中没有槽43、44的部分与正极集电板24或负极集电板25进行激光焊接。l、d、f(参照图12a)如表1所示。将正极集电板的厚度设为0.2(mm)，将正极箔的厚度设为0.01(mm)，将负极集电板的厚度设为0.08(mm)，将负极箔的厚度设为0.01(mm)。
[0116]
[比较例1～5]
[0117]
在正极21和负极22中，分别将n1设定为3～8，将n2设定为0或9，将不通过中心轴的
槽43大致等角度间隔地配置，l、d、f(参照图12a)如表1所示，除此以外，与实施例1～4相同。
[0118]
[评价]
[0119]
对上述电池进行了电池的评价。将端部41、42中的与正极集电板24或负极集电板25重叠的区域中没有槽43、44、褶皱或空隙的区域的面积作为可焊接面积。将实际激光焊接成功的点数作为实际焊接点数。测量电池的内部电阻(直流电阻)，10.5(mω)以下判定为ok，除此以外判定为ng。以下表示其结果。
[0120]
[表1]
[0121][0122]
实施例的内部电阻为10.5(mω)以下的比较低的值(判定ok)，与此相对，比较例的内部电阻为约12～15(mω)的比较高的值(判定ng)。实施例的可焊接面积与比较例相比大1成至2成左右，实施例的实际焊接点数也多出比较例的约2倍。图5～图11表示从图1的z轴方
向观察端部41、42的图的例子。图5a和图5b对应实施例1，图6a和图6b对应实施例2。图7a和图7b对应比较例1，图8a和图8b对应比较例2，图9a和图9b对应比较例3，图10a和图10b对应比较例4，图11a和图11b对应比较例5。
[0123]
图5a～图11a(图5～图11的各图的a)是设置槽43、44，并在平板的板面等上弯曲后的端部41、42的图(相当于在图4c中设置集电板之前)，直线或折线中断的空白区域表示由于槽43、44不足而通过端部41、42的弯曲而形成的褶皱或空隙51的部分。图5b～图11b(图5～图11的各图的b)分别是通过激光焊接将集电板24、25安装到图5a～图11a(图5～图11的各图的a)的端部41、42的表面上之后的图。在图5b～图11b中共同用黑色圆圈表示端部41、42与集电板24、25之间焊接成功而存在电接触的部位52，白色圆圈表示端部41、42与集电板24、25之间尝试焊接但由于在端部41、42有褶皱或空隙51而焊接失败，没有电接触的部位53。
[0124]
观察图5b～图11b可知，在实施例1、2(图5a、图5b、图6a、图6b)中，端部41、42为平坦面，即使在中心轴附近，焊接部位也比较多。在比较例1、3、4(图7a、图7b、图9a、图9b、图10a、图10b)中可知，通过中心轴的槽43和不通过中心轴的槽44的数量不足，在端部41、42产生褶皱或空隙51，因此可焊接的部位少。在比较例2(图8a、图8b)中可知，通过中心轴的槽43的数量充分，没有形成褶皱或空隙51，但在电极卷绕体20的中心轴附近可焊接的部位少，因此焊接成功的部位少。在比较例5(图11a、图11b)中可知，由于不通过中心轴的槽44的数量过多，因此电极卷绕体20上可焊接的部位较少。由于这些原因，实施例的电池的内部电阻与比较例相比为更低的值。由表1的结果可知，在n1为3以上且6以下，n2为n1以上、2
×
n1以下时，能够实现内部电阻的低电阻化。
[0125]
[实施例11～14]
[0126]
改变不通过端部41、42的中心轴的槽44的长度，求出内部电阻的差异。将贯通孔26的直径设为4.2(mm)，将端部41、42的直径设为20.4(mm)。如图12a所示，在将通过中心轴的槽43与外缘部27、28的交点设为u，将通过中心轴的槽43与外缘部27、28的其他交点且与外缘部27、28上与交点u相邻的交点设为u’时，将从线段uu’与不通过中心轴的槽44的交点v沿着不通过中心轴的槽44到外缘部27、28的距离设为f(mm)。将不通过中心轴的槽44的长度设为l(mm)。此时，将从不通过中心轴的槽44的内周侧的前端到贯通孔26的周缘部的直线距离设为d(mm)，将从外缘部27、28到贯通孔26的距离(l与d之和)设为8.1(mm)。将通过中心轴的槽43的数量(n1)设为3～6，将l设定为l≥1.1
×
f，将d设定为d≥1.5(mm)。使不通过中心轴的槽44的数量(n2)与通过中心轴的槽43的数量(n1)相同，槽43和槽44交替地大致等角度间隔地配置。图12a对应实施例11，图12b对应实施例12，图12c对应实施例13，图12d对应实施例14。图12a～12d为了避免繁杂，分别各示出一个不通过中心轴的槽44。图12b～图12d的l、f和d的位置关系虽未图示，但与图12a相同。将正极集电板的厚度设为0.2(mm)，将正极箔的厚度设为0.01(mm)，将负极集电板的厚度设为0.08(mm)，将负极箔的厚度设为0.01(mm)。正极箔的厚度、负极箔的厚度、正极集电板的厚度和负极集电板的厚度使用测微计(mitsutoyo制mdc-25mx)进行测定。正极箔的厚度是指在正极活性物质非覆盖部且没有绝缘层的部位的1张箔的厚度。负极箔的厚度是指在负极活性物质非覆盖部的1张箔的厚度。
[0127]
[比较例11～12]
[0128]
将n1的值都设为3，在比较例11中将l设定为l＜1.1
×
f，在比较例12中将d设定为d
＜1.5(mm)，除此以外，与实施例11～14相同。
[0129]
[评价]
[0130]
对上述的电池进行电池的评价。测量电池的内部电阻(直流电阻)，10.5(mω)以下判定为ok，除此以外判定为ng。以下表示其结果。
[0131]
[表2]
[0132][0133]
根据实施例11～14的结果，在l≥1.1
×
f且d≥1.5(mm)时，电阻值为判定基准的10.5(mω)以下(判定ok)，与此相对，根据比较例11和12的结果，在l＜1.1
×
f或d＜1.5(mm)时，电阻值高于判定基准的10.5(mω)(判定ng)。因此，从表2的结果可知，l≥1.1
×
f且d≥1.5(mm)时，能够实现内部电阻的低电阻化。
[0134]
[实施例21～25]
[0135]
改变正极集电板的厚度和正极箔的厚度，求出内部电阻的差异。在将正极集电板的厚度设为tc1、将正极箔的厚度设为tc时，将比率(tc1/tc)设为5以上且40以下，在将负极集电板的厚度设为ta1、将负极箔的厚度设为ta时，将比率(ta1/ta)设为20。将通过中心轴的槽的数量(n1)和不通过中心轴的槽的数量(n2)设为4，将l设为3.5(mm)，将d设为4.6(mm)，将f设为3.08(mm)。
[0136]
[实施例26～30]
[0137]
改变负极集电板的厚度和负极箔的厚度，求出内部电阻的差异。将比率(ta1/ta)设为5以上且40以下，将比率(tc1/tc)设为20。n1、n2、l、d、f与实施例21～25相同。
[0138]
[比较例21～24]
[0139]
改变正极集电板的厚度和正极箔的厚度，或改变负极集电板的厚度和负极箔的厚度，求出内部电阻的差异。将比率(tc1/tc)或比率(ta1/ta)设为小于5的值或大于40的值。n1、n2、l、d、f与实施例21～25相同。
[0140]
[评价]
[0141]
对上述的电池进行电池的评价。测量电池的内部电阻(直流电阻)，10.5(mω)以下判定为ok，除此以外判定为ng。以下表示其结果。激光焊接后目视观察，将箔或集电板上开孔的部位的数量作为开孔焊接不良的个数。
[0142]
[表3]
[0143][0144]
在实施例21～30中，内部电阻为作为判定的基准值的10.5(mω)以下(判定ok)，在比较例21～24中，成为比10.5(mω)大的值(判定ng)。在比较例21～24中，在焊接时，由于焊接的热量而在箔或集电板上开孔，产生焊接不良的部位，因此内部电阻较高。因此，从表3的结果可知，在比率(tc1/tc)为5以上且40以下时、或比率(ta1/ta)为5以上且40以下时，能够
实现内部电阻的低电阻化。
[0145]
＜2.变形例＞
[0146]
以上，具体说明了本发明的一个实施方式，本发明的内容并不限定于上述的实施方式，能够基于本发明的技术思想进行各种变形。
[0147]
槽具有通过中心轴的槽43和不通过中心轴的槽44，但只要是槽即可，也可以是这些以外的形态的槽。槽43、44是从中心轴放射的方向，但也可以是除此以外的方向。
[0148]
正极集电板24和负极集电板25具备扇形形状的扇状部31、33，但也可以是除此以外的形状。
[0149]
＜3.应用例＞
[0150]
[电池包的例子]
[0151]
图13是表示将本发明的一个实施方式所涉及的电池(以下，适当称为二次电池)应用于电池包330时的电路结构例的框图。电池包300具备电池组301、外装、具有充电控制开关302a和放电控制开关303a的开关部304、电流检测电阻307、温度检测元件308、控制部310。
[0152]
另外，电池包300具备正极端子321以及负极端子322，在充电时，正极端子321以及负极端子322分别与充电器的正极端子、负极端子连接，进行充电。另外，在电子设备使用时，正极端子321以及负极端子322分别与电子设备的正极端子、负极端子连接，进行放电。
[0153]
电池组301通过串联和/或并联连接多个二次电池301a而构成。该二次电池301a是本发明的二次电池。需要说明的是，在图13中，示出了6个二次电池301a以2并联3串联(2p3s)的方式连接的例子，此外，可以使用n并联m串联(n、m为整数)的任何连接方法。
[0154]
开关部304具备充电控制开关302a和二极管302b，以及放电控制开关303a和二极管303b，由控制部310控制。二极管302b具有相对于从正极端子321向电池组301的方向流动的充电电流为反向，相对于从负极端子322向电池组301的方向流动的放电电流为正向的极性。二极管303b具有相对于充电电流为正向，相对于放电电流为反向的极性。需要说明的是，在例子中，在 侧设置开关部304，也可以在－侧设置。
[0155]
充电控制开关302a在电池电压成为过充电检测电压的情况下断开，由充放电控制部控制，使得充电电流不流过电池组301的电流路径。充电控制开关302a断开后，仅能够通过二极管302b进行放电。另外，在充电时流过大电流的情况下断开，由控制部310进行控制，以切断流过电池组301的电流路径的充电电流。
[0156]
放电控制开关303a在电池电压成为过放电检测电压的情况下断开，由控制部310控制，使得放电电流不流过电池组301的电流路径。放电控制开关303a断开后，仅能够通过二极管303b进行充电。另外，在放电时流过大电流的情况下断开，由控制部310进行控制，以切断流过电池组301的电流路径的放电电流。
[0157]
温度检测元件308例如是热敏电阻，设置在电池组301的附近，测定电池组301的温度并将测定温度提供给控制部310。电压检测部311测定电池组301以及构成其的各二次电池301a的电压，对该测定电压进行a/d转换并提供给控制部310。电流测定部313使用电流检测电阻307测定电流，并将该测定电流提供给控制部310。
[0158]
开关控制部314基于从电压检测部311以及电流测定部313输入的电压以及电流，控制开关部304的充电控制开关302a以及放电控制开关303a。开关控制部314在二次电池
301a的任意一个的电压成为过充电检测电压或过放电检测电压以下时、或大电流急剧流动时，向开关部304发送控制信号，由此防止过充电以及过放电、过电流充放电。
[0159]
在此，例如二次电池为锂离子二次电池的情况，过充电检测电压例如定为4.20v
±
0.05v，过放电检测电压例如定为2.4v
±
0.1v。
[0160]
充放电开关例如可以使用mosfet等半导体开关。在该情况下，mosfet的寄生二极管作为二极管302b以及303b发挥功能。在使用p沟道型fet作为充放电开关的情况下，开关控制部314对充电控制开关302a以及放电控制开关303a的各自的栅极分别供给控制信号do以及co。在充电控制开关302a以及放电控制开关303a为p沟道型的情况下，通过比源极电位低规定值以上的栅极电位而导通。即，在通常的充电以及放电动作中，将控制信号co以及do设为低电平，将充电控制开关302a以及放电控制开关303a设为导通状态。
[0161]
另外，例如在过充电或过放电时，将控制信号co以及do设为高电平，将充电控制开关302a以及放电控制开关303a设为断开状态。
[0162]
存储器317由ram或rom构成，例如由作为非易失性存储器的eprom(erasable programmable read only memory：可擦除可编程只读存储器)等构成。在存储器317中预先存储由控制部310运算出的数值，在制造工序的阶段测定出的各二次电池301a的初始状态下的电池的内部电阻值等，也可以适当地改写。另外，通过存储二次电池301a的满充电容量，例如能够与控制部310一起计算剩余容量。
[0163]
在温度检测部318中，使用温度检测元件308测定温度，在异常发热时进行充放电控制，或进行剩余容量的计算中的修正。
[0164]
[蓄电系统等的例子]
[0165]
上述的本发明的一个实施方式所涉及的电池例如能够搭载于电子设备或电动车辆、电动式航空器、蓄电装置等设备或用于供给电力。
[0166]
作为电子设备，例如可以列举出笔记本型个人计算机、智能手机、平板终端、pda(便携信息终端)、移动电话、可穿戴终端、无绳电话子机、摄录机、数码照相机、电子书籍、电子辞典、音乐播放器、收音机、头戴式耳机、游戏机、导航系统、存储卡、起搏器、助听器、电动工具、电动剃须刀、冰箱、空调、电视机、音响、热水器、微波炉、洗碗机、洗衣机、干燥器、照明设备、玩具、医疗设备、机器人、负载调节器、信号机等。
[0167]
另外，作为电动车辆，可以列举出铁路车辆、高尔夫球车、电动推车、电动汽车(包括混合动力汽车)等，作为它们的驱动用电源或辅助用电源使用。作为蓄电装置，可以列举出住宅等建筑物用或发电设备用的电力储存用电源等。
[0168]
以下，说明上述应用例中使用了应用了上述本发明的电池的蓄电装置的蓄电系统的具体例。
[0169]
[电动工具的一例]
[0170]
参照图14，概略地说明能够应用本发明的电动工具例如电动螺丝刀的一例。电动螺丝刀431在主体内收纳有dc马达等马达433。马达433的旋转传递给轴434，通过轴434将螺钉拧入被对象物。在电动螺丝刀431上设置有用户操作的触发开关432。
[0171]
在电动螺丝刀431的把手的下部框体内收纳有电池包430以及马达控制部435。作为电池包430，能够使用电池包300。马达控制部435控制马达433。马达433以外的电动螺丝刀431的各部分也可以由马达控制部435控制。虽未图示，但电池包430和电动螺丝刀431通
过分别设置的卡合部件卡合。如后所述，电池包430以及马达控制部435分别具备微型计算机。从电池包430对马达控制部435供给电池电源，并且在两者的微型计算机之间通信电池包430的信息。
[0172]
电池包430例如相对于电动螺丝刀431自由装卸。电池包430也可以内置于电动螺丝刀431中。电池包430在充电时安装在充电装置中。需要说明的是，在电池包430安装在电动螺丝刀431中时，电池包430的一部分露出到电动螺丝刀431的外部，用户可以看到露出部分。例如，也可以在电池包430的露出部分设置led，使用户能够确认led的发光以及熄灭。
[0173]
马达控制部435例如控制马达433的旋转/停止，以及旋转方向。此外，在过放电时切断对负载的电源供给。触发开关432例如插入马达433与马达控制部435之间，当用户按下触发开关432时，马达433被供电，马达433旋转。当用户使触发开关432返回时，马达433的旋转停止。
[0174]
[无人航空器]
[0175]
参照图15说明将本发明应用于电动式航空器用的电源的例子。本发明可以应用于无人航空器(所谓的无人机)的电源。图15是无人航空器的俯视图。机体由作为中心部的圆筒状或方筒状的机体部和固定在机体部的上部的支承轴442a～442f构成。作为一例，机体部形成为六角筒状，6根支承轴442a～442f从机体部的中心以等角度间隔呈放射状延伸。机体部以及支承轴442a～442f由轻量且强度高的材料构成。
[0176]
在支承轴442a～442f的前端部分别安装有作为旋转叶片的驱动源的马达443a～443f。在马达443a～443f的旋转轴上安装有旋转叶片444a～444f。包括用于控制各马达的马达控制电路的电路单元445安装在支承轴442a～442f相交的中心部(机体部的上部)。
[0177]
此外，在机体部的下侧的位置配置有作为动力源的电池部。电池部具有3个电池包，以便对具有180度的对置间隔的马达以及旋转叶片对供给电力。各电池包例如具有锂离子二次电池和控制充放电的电池控制电路。作为电池包，能够使用电池包300。马达443a以及旋转叶片444a和马达443d以及旋转叶片444d构成一对。同样地，(马达443b、旋转叶片444b)和(马达443e、旋转叶片444e)构成一对，(马达443c、旋转叶片444c)和(马达443f、旋转叶片444f)构成一对。这些对的数量等于电池包的数量。
[0178]
[车辆用蓄电系统]
[0179]
参照图16说明将本发明应用于电动车辆用的蓄电系统的例子。图16概略地表示采用应用本发明的串联式混合动力系统的混合动力车辆的结构的一例。串联式混合动力系统是使用由发动机驱动的发电机发出的电力，或者将其暂时存储在电池中的电力，利用电力驱动力转换装置行驶的车辆。
[0180]
在该混合动力车辆600中搭载有发动机601、发电机602、电力驱动力转换装置603、驱动轮604a、驱动轮604b、车轮605a、车轮605b、电池608、车辆控制装置609、各种传感器610、充电口611。上述本发明的电池包300应用于电池608。
[0181]
混合动力车辆600将电力驱动力转换装置603作为动力源而行驶。电力驱动力转换装置603的一例是马达。通过电池608的电力，电力驱动力转换装置603工作，该电力驱动力转换装置603的旋转力被传递至驱动轮604a、604b。需要说明的是，通过在必要的位置使用直流-交流(dc-ac)或逆转换(ac-dc转换)，电力驱动力转换装置603可以应用于交流马达，也可以应用于直流马达。各种传感器610经由车辆控制装置609控制发动机转速，控制未图
示的节气门阀的开度(节气门开度)。各种传感器610包括速度传感器、加速度传感器、发动机转速传感器等。
[0182]
发动机601的旋转力被传递至发电机602，通过该旋转力，能够将由发电机602生成的电力蓄积在电池608中。
[0183]
当通过未图示的制动机构使混合动力车辆600减速时，该减速时的阻力作为旋转力施加于电力驱动力转换装置603，通过该旋转力由电力驱动力转换装置603生成的再生电力蓄积在电池608中。
[0184]
电池608通过与混合动力车辆600的外部的电源连接，也可以将充电口611作为输入口从该外部电源接受电力供给，并蓄积接受到的电力。
[0185]
虽未图示，但也可以具备基于与二次电池相关的信息进行与车辆控制相关的信息处理的信息处理装置。作为这样的信息处理装置，例如有基于与电池的余量相关的信息来进行电池余量显示的信息处理装置等。
[0186]
需要说明的是，以上以使用由发动机驱动的发电机发出的电力，或将其暂时储存在电池中的电力，由马达行驶的串联式混合动力车为例进行了说明。然而，本发明也能够有效地应用于将发动机和马达的输出都作为驱动源，适当切换仅通过发动机行驶、仅通过马达行驶、通过发动机和马达行驶这三种方式来使用的并联式混合动力车。此外，本发明也能够有效地应用于不使用发动机而仅通过驱动马达的驱动来行驶的所谓的电动车辆。
[0187]
符号说明
[0188]1…
锂离子电池，12
…
绝缘板，21
…
正极，21a
…
正极箔，21b
…
正极活性物质层，21c
…
正极的活性物质非覆盖部，22
…
负极，22a
…
负极箔，22b
…
负极活性物质层，22c
…
负极的活性物质非覆盖部，23
…
隔膜，24
…
正极集电板，25
…
负极集电板，26
…
贯通孔，27、28
…
外缘部，41、42
…
端部，43
…
通过中心轴的槽，44
…
不通过中心轴的槽，101
…
绝缘层。