二次电池、电子设备以及电动工具的制作方法

1.本发明涉及二次电池、电子设备以及电动工具。


背景技术：

2.锂离子电池也渐渐面向电动工具、汽车等需要高输出的用途开始了开发。在适于高输出的电池中，为了流过大电流，大多具有将集电板接合于在圆筒形的卷绕电极体的端面露出的集电箔的结构。在这样的电池中，卷绕电极体的端面被集电板覆盖。因此，存在电池异常发热时所产生的气体难以排出到卷绕电极体外的倾向。
3.例如，专利文献1中记载了一种下述的结构：该结构一边减少对从正极的集电体延长的集电引线与封口件进行焊接时的迸发，一边降低焊接部分的电阻，并且提高焊接强度的同时，气体排出能力优异。具体而言，公开了一种将集电引线的突起配置于与封口件的气体排出孔对应的位置处的结构。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2005-276660号公报


技术实现要素：

7.发明要解决的技术问题
8.在专利文献1中，对于在两个端面具备集电板的卷绕电极体中的气体排出没有任何启示。进而，在专利文献1的电池中，由于在引线部设置孔，因而放气孔的面积由引线的宽度、长度决定，难以确保适当的放气孔。
9.因此，本发明的目的之一在于，提供通过具有适当的放气结构而容易放出在电极卷绕体的内部产生的气体的高速率放电用的电池。
10.用于解决技术问题的技术方案
11.为了解决上述技术问题，本发明涉及一种二次电池，在该二次电池中，电极卷绕体、正极集电板以及负极集电板被容纳于电池罐中，该电极卷绕体具有带状的正极和带状的负极隔着隔膜层叠并被卷绕而得到的结构，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未覆盖部，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未覆盖部，正极活性物质未覆盖部在电极卷绕体的一端部与正极集电板接合，负极活性物质未覆盖部在电极卷绕体的另一端部与负极集电板接合，电极卷绕体具有：平坦面，通过使正极活性物质未覆盖部和负极活性物质未覆盖部中的任意一方或双方朝向被卷绕而得到的结构的中心轴弯曲并相互重叠而形成；以及槽，形成于平坦面，当将从中心轴的方向观察时正极集电板与负极集电板重叠的面积设为s1、将沿与中心轴垂直的方向剖切时的电极卷绕体的截面积设为s2时，0≤s1/s2≤0.49。
12.发明效果
13.根据本发明的至少实施方式，当从电极卷绕体的中心轴的方向观察时正极集电板
与负极集电板的重叠小的情况下，锂离子电池是异常发热时的放气性提高、安全性优异的电池。需要指出，本说明书中例示的效果并不对本发明的内容进行限定解释。
附图说明
14.图1是一实施方式涉及的电池的概略剖视图。
15.图2是说明电极卷绕体中的正极、负极与隔膜的配置关系的一例的图。
16.图3的a是正极集电板的俯视图，图3的b是负极集电板的俯视图。
17.图4的a至图4的f是说明一实施方式涉及的电池的组装工序的图。
18.图5是说明集电板上具有孔、切口的结构的图。
19.图6的a至图6的c是说明实施例1的图。
20.图7的a至图7的g是说明实施例2的图。
21.图8的a至图8的c是说明实施例3的图。
22.图9的a至图9的c是说明比较例1的图。
23.图10的a至图10的c是说明比较例2的图。
24.图11的a是说明实施例1、实施例2的主视图和侧视图，图11的b是针对图11的a的结构说明气体的放气容易度的示意图。
25.图12的a是说明比较例2的主视图和侧视图，图12的b是针对图12的a的结构说明气体的放气容易度的示意图。
26.图13的a至图13的c是说明实施例11的图。
27.图14的a至图14的c是说明实施例12的图。
28.图15的a至图15的c是说明实施例13的图。
29.图16的a至图16的c是说明实施例14的图。
30.图17的a至图17的c是说明实施例15的图。
31.图18的a至图18的c是说明比较例11的图。
32.图19的a至图19的c是说明比较例12的图。
33.图20是用于说明作为本发明的应用例的电池组的连接图。
34.图21是用于说明作为本发明的应用例的电动工具的连接图。
35.图22是用于说明作为本发明的应用例的电动车辆的连接图。
具体实施方式
36.以下，参照附图对本发明的实施方式等进行说明。需要指出，按照以下的顺序进行说明。
37.＜1.一实施方式＞
38.＜2.变形例＞
39.＜3.应用例＞
40.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。
41.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。
42.＜1.一实施方式＞
43.首先，对锂离子电池的整体构成进行说明。图1是锂离子电池1的概略剖视图。例如，如图1所示，锂离子电池1是在电池罐11的内部收纳有电极卷绕体20的圆筒型的锂离子电池1。
44.具体而言，锂离子电池1例如在圆筒状的电池罐11的内部具备一对绝缘板12、13和电极卷绕体20。不过，锂离子电池1例如也可以还在电池罐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。
45.[电池罐]
[0046]
电池罐11主要是收纳电极卷绕体20的部件。该电池罐11例如是一端面开放且另一端面封闭的圆筒状的容器。即，电池罐11具有开放的一端面(开放端面11n)。该电池罐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。不过，在电池罐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。
[0047]
[绝缘板]
[0048]
绝缘板12、13是具有相对于电极卷绕体20的卷绕轴(图1的z轴)大致垂直的面的盘状的板。另外，绝缘板12、13例如配置为彼此将电极卷绕体20夹在两者之间。
[0049]
[铆接结构]
[0050]
电池盖14以及安全阀机构30隔着垫圈15铆接到电池罐11的开放端面11n，形成铆接结构11r(卷曲结构)。由此，在电池罐11的内部收纳有电极卷绕体20等的状态下，该电池罐11被密闭。
[0051]
[电池盖]
[0052]
电池盖14主要是在电池罐11的内部收纳有电极卷绕体20等的状态下封闭该电池罐11的开放端面11n的部件。该电池盖14例如包含与电池罐11的形成材料同样的材料。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。
[0053]
[垫圈]
[0054]
垫圈15主要是通过介于电池罐11(折弯部11p)与电池盖14之间而密封该折弯部11p与电池盖14之间的间隙的部件。不过，在垫圈15的表面例如也可以涂布沥青等。
[0055]
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，边将电池罐11和电池盖14相互电分离的同时，边将折弯部11p与电池盖14之间的间隙充分密封。
[0056]
[安全阀机构]
[0057]
安全阀机构30主要在电池罐11的内部的压力(内压)上升时，通过根据需要解除电池罐11的密闭状态而释放其内压。电池罐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。
[0058]
[电极卷绕体]
[0059]
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隔着隔膜23卷绕成涡旋状，并在被电解液浸泡的状态下容纳于电池罐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而得到，正极箔21a的材料例如为由铝、铝合金形成的金属箔。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而得到，负极箔22a的材
料例如为由镍、镍合金、铜、铜合金形成的金属箔。隔膜23是多孔且具有绝缘性的膜，一边使正极21和负极22电绝缘的同时，一边使离子、电解液等物质能够移动。
[0060]
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，但都有意地没有覆盖位于带的方向上的单侧的端周边。以下适当地将未覆盖有该活性物质层21b、22b的部分称为活性物质未覆盖部，并且，以下适当地将覆盖有活性物质层21b、22b的部分称为活性物质覆盖部。在圆筒形状的电池中，电极卷绕体20以正极的活性物质未覆盖部21c和负极的活性物质未覆盖部22c朝向相反方向地隔着隔膜23重叠的方式而被卷绕。
[0061]
图2中示出层叠有正极21、负极22以及隔膜23的卷绕前的结构的一例。正极的活性物质未覆盖部21c(图2的上侧的点部分)的宽度为a，负极的活性物质未覆盖部22c(图2的下侧的点部分)的宽度为b。在一实施方式中，优选a＞b，例如a＝7(mm)，b＝4(mm)。正极的活性物质未覆盖部21c从隔膜23的宽度方向的一端突出的部分的长度为c，负极的活性物质未覆盖部22c从隔膜23的宽度方向的另一端突出的部分的长度为d。在一实施方式中，优选c＞d，例如，c＝4.5(mm)、d＝3(mm)。
[0062]
正极的活性物质未覆盖部21c例如由铝等构成，负极的活性物质未覆盖部22c例如由铜等构成，故一般而言，正极的活性物质未覆盖部21c比负极的活性物质未覆盖部22c柔软(杨氏模量低)。因此，在一实施方式中，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未覆盖部21c和负极的活性物质未覆盖部22c时，折弯的部分的从隔膜23的前端测得的高度往往在正极21与负极22间大致相同。此时，活性物质未覆盖部21c、22c被折弯而适度地相互重叠，因而能够容易地通过激光焊接将活性物质未覆盖部21c、22c与集电板24、25接合。一实施方式中的接合意指通过激光焊接而连接，但接合方法并不限定于激光焊接。
[0063]
正极21中包括活性物质未覆盖部21c与活性物质覆盖部21b的边界在内的宽3mm的区间被绝缘层101(图2的灰色的区域部分)覆盖。此外，正极的活性物质未覆盖部21c隔着隔膜与负极的活性物质覆盖部22b相对的全部区域被绝缘层101覆盖。绝缘层101具有在异物进入负极的活性物质覆盖部22b与正极的活性物质未覆盖部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施加了冲击时吸收该冲击并可靠地防止正极的活性物质未覆盖部21c折弯或与负极22短路的效果。
[0064]
在电极卷绕体20的中心轴处开设有贯通孔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是以正极的活性物质未覆盖部21c和负极的活性物质未覆盖部22c朝向相反方向重叠的方式卷绕而成的，所以正极的活性物质未覆盖部21c集中于电极卷绕体20的一端面(端面41)，负极的活性物质未覆盖部22c集中于电极卷绕体20的另一端面(端面42)。为了使与用于提取电流的集电板24、25的接触良好，活性物质未覆盖部21c、22c被弯曲，端面41、42成为平坦面。弯曲的方向是从端面41、42的外缘部27、28朝向贯通孔26的方向，在卷绕的状态下相邻的周(圈)的活性物质未覆盖部彼此重叠地弯曲。需要指出，在本说明书中，“平坦面”不仅包括完全平坦的面，而且还包括在活性物质未覆盖部与集电板能够接合的程度上具有一些凹凸、表面粗糙度的表面。
[0065]
通过使活性物质未覆盖部21c、22c分别重叠地进行弯曲，乍一看感觉可以使端面41、42成为平坦面，但如果在弯曲之前没有任何加工，则在弯曲时会在端面41、42产生褶皱、
空位(空隙、空间)，端面41、42不会成为平坦面。在此，“褶皱”、“空位”是指弯曲的活性物质未覆盖部21c、22c产生偏颇而端面41、42未成为平坦面的部分。为了防止该褶皱、空位的产生，从贯通孔26沿放射方向预先形成有槽43(例如参照图4的b)。槽43从端面41、42的外缘部27、28延伸至贯通孔26。在电极卷绕体20的中心处具有贯通孔26，贯通孔26在锂离子电池1的组装工序中被用作插入焊接器具的孔。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未覆盖部21c、22c上有切口。这是为了在向贯通孔26进行了弯曲时不堵塞贯通孔26。槽43在将活性物质未覆盖部21c、22c弯曲后也残留在平坦面内，没有槽43的部分与正极集电板24或负极集电板25接合(焊接等)。需要指出，不仅平坦面，槽43也可以与集电板24、25的一部分接合。
[0066]
关于电极卷绕体20的详细构成、即正极21、负极22、隔膜23以及电解液各自的详细构成，之后进行叙述。
[0067]
[集电板]
[0068]
在通常的锂离子电池中，例如，在正极和负极的各一处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，因而不适合高速率放电。因此，在一实施方式的锂离子电池中，通过在端面41、42配置正极集电板24和负极集电板25，并与存在于端面41、42的正极、负极的活性物质未覆盖部21c、22c多点焊接，将电池的内部电阻抑制得低。端面41、42弯曲成为平坦面也有助于低电阻化。
[0069]
图3的a及图3的b中示出集电板的一例。图3的a是正极集电板24，图3的b是负极集电板25。正极集电板24的材料例如是由铝、铝合金的单体或复合材料形成的金属板，负极集电板25的材料例如是由镍、镍合金、铜、铜合金的单体或复合材料形成的金属板。如图3的a所示，正极集电板24的形状为在呈平坦的扇形的板状部31上带有矩形的带状部32的形状。在板状部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。
[0070]
图3的a的点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3的a的点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。需要指出，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低，因而也可以没有绝缘部32a。在该情况下，通过将正极21和负极22的宽度增大相当于绝缘部32a的厚度的量，能够增大充放电容量。
[0071]
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3的b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焊接于电池罐11的底。与正极集电板24同样地，在负极集电板25的板状部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的板状部31和负极集电板25的板状部33呈扇形的形状，因而覆盖端面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泡电极卷绕体，或者为了容易将电池成为异常的高温状态、过充电状态时产生的气体释放到电池外。
[0072]
[正极]
[0073]
正极的活性物质覆盖部21b至少包含能够嵌入以及脱嵌锂的正极材料(正极活性物质)，也可以进一步包含正极粘结剂以及正极导电剂等。正极材料优选为含锂复合氧化物或含锂磷酸化合物。含锂复合氧化物例如具有层状岩盐型或尖晶石型的晶体结构。含锂磷
酸化合物例如具有橄榄石型的晶体结构。
[0074]
正极粘结剂包含合成橡胶或者高分子化合物。合成橡胶为苯乙烯丁二烯系橡胶、氟系橡胶以及三元乙丙橡胶等。高分子化合物为聚偏氟乙烯(pvdf)及聚酰亚胺等。
[0075]
正极导电剂为石墨、炭黑、乙炔黑或者科琴黑等碳材料。不过，正极导电剂也可以为金属材料及导电性高分子。
[0076]
[负极]
[0077]
为了提高与负极活性物质层22b的密合性，负极箔22a的表面优选被粗糙化。负极活性物质层22b至少包含能够嵌入以及脱嵌锂的负极材料(负极活性物质)，也可以进一步包含负极粘结剂以及负极导电剂等。
[0078]
负极材料例如包含碳材料。碳材料为易石墨化碳、难石墨化碳、石墨、低结晶碳或者非晶碳。碳材料的形状具有纤维状、球状、粒状或鳞片状。
[0079]
另外，负极材料例如包含金属系材料。作为金属系材料的例子，可举出li(锂)、si(硅)、sn(锡)、al(铝)、zr(锌)、ti(钛)。金属系元素与其他元素形成化合物、混合物或合金，作为其例子，可举出氧化硅(sio
x
(0＜x≤2))、碳化硅(sic)或者碳与硅的合金、钛酸锂(lto)。
[0080]
[隔膜]
[0081]
隔膜23是包含树脂的多孔膜，也可以为两种以上的多孔膜的层叠膜。树脂为聚丙烯及聚乙烯等。隔膜23也可以将多孔膜作为基材层，并在其一面或两面包含树脂层。这是因为，由于隔膜23相对于正极21及负极22各自的密合性提高，因而抑制电极卷绕体20的走形。
[0082]
树脂层包含pvdf等树脂。在形成该树脂层的情况下，将在有机溶剂中溶解有树脂的溶液涂布在基材层上之后，使该基材层干燥。需要指出，也可以使基材层浸泡在溶液中之后，使该基材层干燥。从提高耐热性、电池的安全性的角度出发，优选树脂层中包含无机颗粒或有机颗粒。无机颗粒的种类为氧化铝、氮化铝、氢氧化铝、氢氧化镁、勃姆石、滑石、二氧化硅、云母等。另外，也可以取代树脂层而使用通过溅射法、ald(原子层沉积)法等形成的以无机颗粒为主要成分的表面层。
[0083]
[电解液]
[0084]
电解液包含溶剂以及电解质盐，也可以根据需要进一步包含添加剂等。溶剂为有机溶剂等非水溶剂、或者水。将包含非水溶剂的电解液称为非水电解液。非水溶剂为环状碳酸酯、链状碳酸酯、内酯、链状羧酸酯或者腈(单腈)等。
[0085]
电解质盐的代表例为锂盐，但也可以包含锂盐以外的盐。锂盐为六氟磷酸锂(lipf6)、四氟硼酸锂(libf4)、高氯酸锂(liclo4)、甲磺酸锂(lich3so3)、三氟甲磺酸锂(licf3so3)、六氟硅酸二锂(li2sf6)等。也可以将这些盐混合使用，其中，从提高电池特性的角度出发，优选将lipf6、libf4混合使用。电解质盐的含量并无特别限定，优选相对于溶剂为0.3mol/kg～3mol/kg。
[0086]
[锂离子电池的制作方法]
[0087]
参照图4的a至图4的f，对一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，将其作为正极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，将其作为负极22的覆盖部。此时，制作在正极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
物质未覆盖部21c、22c。在作为活性物质未覆盖部21c、22c的一部分的相当于卷绕时的卷绕开始的部分制作切口。对正极21和负极22进行干燥等工序。然后，使正极的活性物质未覆盖部21c和负极的活性物质未覆盖部22c朝向相反方向地隔着隔膜23重叠，并以在中心轴处形成贯通孔26且制作的切口配置在中心轴附近的方式卷绕成涡旋状，从而制作了图4的a那样的电极卷绕体20。
[0088]
接着，如图4的b那样，通过将薄的平板(例如厚度0.5mm)等的端垂直地按压于端面41、42，将端面41、42局部地折弯，制作了槽43。通过该方法，从贯通孔26沿放射方向制作了朝向中心轴延伸的槽43。图4的b所示的槽43的数量、配置仅是一例。然后，如图4的c那样，从两极侧同时在相对于端面41、42大致垂直的方向上施加相同的压力，将正极的活性物质未覆盖部21c和负极的活性物质未覆盖部22c折弯，端面41、42形成为平坦面。此时，用平板的板面等施加载荷，以使位于端面41、42的活性物质未覆盖部朝向贯通孔26侧重叠地弯曲。然后，在端面41激光焊接正极集电板24的板状部31，在端面42激光焊接负极集电板25的板状部33。
[0089]
然后，如图4的d那样，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4的e所示的电池罐11内插入如上所述进行了组装的电极卷绕体20，进行电池罐11的底的焊接。将电解液注入到电池罐11内后，如图4的f那样，用垫圈15以及电池盖14进行密封。
[0090]
实施例
[0091]
以下，基于使用如上所述制作的锂离子电池1对燃烧器试验中的不合格发生数和内部电阻值进行了比较的实施例来具体说明本发明。需要指出，本发明并不限定于以下说明的实施例。
[0092]
在以下所有的实施例及比较例中，将电池尺寸设为21700(直径21mm、高度70mm)，将正极的活性物质覆盖部21b的宽度设为59mm，将负极的活性物质覆盖部22b的宽度设为62mm，将隔膜23的宽度设为64mm。使隔膜23以将正极的活性物质覆盖部21b和负极的活性物质覆盖部22b的整个范围覆盖的方式重叠，将正极的活性物质未覆盖部21c的宽度设为7mm，将负极的活性物质未覆盖部22c的宽度设为4mm。在所有的实施例及所有的比较例中，将槽43的数量设为8，并大致呈等角度间隔地配置。
[0093]
图6的a～图10的a及图13的a～图19的a示出了位于端面41上的正极集电板24的位置和形状，图6的b～图10的b及图13的b～图19的b示出了位于端面42上的负极集电板25的位置和形状。图6的c～图10的c及图13的c～图19的c(各图的c)是被描绘为从电极卷绕体20的中心轴的方向(图1的z轴方向)观察时图6的a～图10的a及图13的a～图19的a(各图的a)的正极集电板24与图6的b～图10的b及图13的b～图19的b(各图的b)的负极集电板25相互重叠的图。将从电极卷绕体20的中心轴的方向观察时正极集电板24与负极集电板25重叠的面积定义为s1。也就是说，在图6的c～图10的c及图13的c～图19的c中，s1是正极集电板24与负极集电板25相互重叠的面积。
[0094]
在端面41处，将正极集电板24的板状部31覆盖正极的活性物质未覆盖部21c的面积设为dc，在端面42处，将负极集电板25的板状部33覆盖负极的活性物质未覆盖部22c的面积设为da。将dc和da中更小的值设为d。在dc＝da的情况下，定义为d＝dc＝da。将沿与电极卷绕体20的中心轴垂直的方向剖切电极卷绕体20的中央部分时的电极卷绕体20的截面积
设为s2，以下设为s2＝315.1mm2。在正极集电板24的板状部31和负极集电板25的板状部33上，如图5所示，有时会在板状部31、33上设置有小的孔51、切口52。在此，定义为孔51、切口52以及带状部32、34的面积(图5的点部)未包含于dc、da。
[0095]
[实施例1]
[0096]
设dc＝da＝145.3mm2。如图6的a所示配置端面41上的正极集电板24，如图6的b所示配置端面42上的负极集电板25，如图6的c所示，s1＝0mm2。
[0097]
[实施例2]
[0098]
设dc＝da＝217.0mm2。如图7的a所示配置端面41上的正极集电板24，如图7的b所示配置端面42上的负极集电板25，如图7的c所示，s1＝138.0mm2。实施例2中的面积s2、面积dc、面积da、面积s1分别为图7的d、图7的e、图7的f、图7的g的斜线部分的范围。
[0099]
[实施例3]
[0100]
设dc＝da＝217.0mm2。如图8的a所示配置端面41上的正极集电板24，如图8的b所示配置端面42上的负极集电板25，如图8的c所示，s1＝153.8mm2。
[0101]
[比较例1]
[0102]
设dc＝da＝217.0mm2。如图9的a所示配置端面41上的正极集电板24，如图9的b所示配置端面42上的负极集电板25，如图9的c所示，s1＝158.4mm2。
[0103]
[比较例2]
[0104]
设dc＝da＝217.0mm2。如图10的a所示配置端面41上的正极集电板24，如图10的b所示配置端面42上的负极集电板25，如图10的c所示，s1＝217.0mm2。
[0105]
[评价]
[0106]
对于组装上述例子的电池1进行充电后的电池，求出初始内部电阻的值，并进行了燃烧器试验。初始内部电阻的值为dcr(直流电阻值)，且是100根试验数的平均值。燃烧器试验基于ul 1642喷射试验(projectile test)。在燃烧器试验之前，以cc/cv充电、4.2v/2a、100macut的条件充电至满电。在燃烧器试验中，于对角面距离为61cm的八边形的、高度为30.5cm的铝网(φ0.25mm、16-18线/英寸(wires/inch))中使用气体燃烧器使其燃烧。将在中央部开设有102mm的孔的操作台座的丝网(20开口/英寸(opening/inch)、φ0.43mm的铁丝)设置于从燃烧器的口部起向上方38mm的位置。将燃烧器的气体流量设为500ml/分钟(甲烷)和150～175ml/分钟(丙烷)，在使燃烧器的火焰为明蓝色而使丝网变红的状态下，将电池放置在丝网之上(不固定，除非移动直至结束)进行燃烧。在燃烧器试验中对100根试验数进行了试验，将电池或电池的一部分贯穿围栅(试验网)的电池判定为不良，对判定为不良的根数进行计数，作为燃烧器试验中的不合格发生数。以下示出其结果。
[0107]
[表1]
[0108][0109]
在实施例1至实施例3中，燃烧器试验中的不合格发生数分别是比较低的，为4以下，相对于此，在比较例1和比较例2中，分别为11以上的比较高的值。特别是，在实施例1和实施例2中，如图11的a及图11的b所示，为容易从端面41、42露出的部分(图11的a的斜线部)放出气体的结构。相对于此，在比较例2中，如图12的a及图12的b所示，为能够从端面41、42露出的部分(图12的a的斜线部)排出气体、但难以从除此以外的部分放出气体的结构。这认为与燃烧器试验中的不合格发生数有关。在实施例1至实施例3中，0≤s1/s2≤0.49，d/s2≥0.46。
[0110]
[实施例11]
[0111]
设dc＝da＝217.0mm2。如图13的a所示配置端面41上的正极集电板24，如图13的b所示配置端面42上的负极集电板25，如图13的c所示，s1＝138.0mm2。
[0112]
[实施例12]
[0113]
设dc＝180.0mm2、da＝217.0mm2。如图14的a所示配置端面41上的正极集电板24，如图14的b所示配置端面42上的负极集电板25，如图14的c所示，s1＝106.5mm2。
[0114]
[实施例13]
[0115]
设dc＝da＝180.0mm2。如图15的a所示配置端面41上的正极集电板24，如图15的b所示配置端面42上的负极集电板25，如图15的c所示，s1＝69.5mm2。
[0116]
[实施例14]
[0117]
设dc＝136.0mm2、da＝217.0mm2。如图16的a所示配置端面41上的正极集电板24，如图16的b所示配置端面42上的负极集电板25，如图16的c所示，s1＝62.4mm2。
[0118]
[实施例15]
[0119]
设dc＝127.8mm2、da＝234.4mm2。如图17的a所示配置端面41上的正极集电板24，如图17的b所示配置端面42上的负极集电板25，如图17的c所示，s1＝71.6mm2。
[0120]
[比较例11]
[0121]
设dc＝234.4mm2、da＝217.0mm2。如图18的a所示配置端面41上的正极集电板24，如图18的b所示配置端面42上的负极集电板25，如图18的c所示，s1＝160.8mm2。
[0122]
[比较例12]
[0123]
设dc＝da＝234.4mm2。如图19的a所示配置端面41上的正极集电板24，如图19的b所示配置端面42上的负极集电板25，如图19的c所示，s1＝178.1mm2。
[0124]
[评价]
[0125]
对于组装上述例子的电池1进行充电后的电池，求出初始内部电阻的值，并进行了燃烧器试验。关于初始内部电阻和燃烧器试验，与上述内容是同样的。试验数为各100根。
[0126]
[表2]
[0127][0128]
在实施例11至实施例15中，燃烧器试验中的不合格发生数分别是比较低的，为4以下，相对于此，在比较例11和比较例12中，分别为15以上的比较高的值。作为其理由，认为是因为在比较例11和比较例12中，正极集电板24和负极集电板25的面积是比较大的，为难以放出所产生的气体的结构。实施例15与其他例子相比，内部电阻的值是比较高的。作为其理由，认为是因为在实施例15中，正极集电板24的面积是比较小的。
[0129]
由表2可知，燃烧器试验中的不合格发生数比较低的是实施例11至实施例15的电池。在实施例11至实施例15中，0.20≤s1/s2≤0.44。进而，初始内部电阻的值低的是实施例11至实施例14，此时，d/s2≥0.43。若也将实施例1至实施例3的数据合并到其中，则燃烧器试验中的不合格发生数比较低的是0≤s1/s2≤0.49时，初始内部电阻的值低的是d/s2≥0.43时。当0≤s1/s2≤0.49时，从电极卷绕体20的中心轴的方向观察时，正极集电板24与负极集电板25的重叠小，因而电池1异常发热时的放气性提高，能够判断为是安全性优异的电池。进而，当d/s2≥0.43时，集电板24、25具有足够的面积，因而能够判断为电池1是内部电阻低的电池。
[0130]
＜2.变形例＞
[0131]
以上，对本发明的一实施方式具体进行了说明，但本发明的内容并不限定于上述实施方式，可以基于本发明的技术构思进行各种变形。
[0132]
虽然将电池尺寸设为21700，但也可以是18650或这些以外的尺寸。
[0133]
正极集电板24和负极集电板25具备呈扇形、半圆形的形状的板状部31、33，但也可以是除此以外的形状。
[0134]
只要不脱离本发明的主旨，本发明也可以适用于锂离子电池以外的其他电池、圆筒形状以外的电池(例如层压型电池、方型电池、硬币型电池、纽扣型电池)。这种情况下，“电极卷绕体的端面”的形状不仅可以采用圆筒形状，而且也可以采用椭圆形状、扁平形状等。
[0135]
＜3.应用例＞
[0136]
(1)电池组
[0137]
图20是示出将本发明的实施方式或实施例涉及的二次电池适用于电池组300时的电路构成例的框图。电池组300具备组合电池301、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。控制部310进行各设备
的控制，进而能够在异常发热时进行充放电控制，或者进行电池组300的剩余容量的计算、校正。电池组300的正极端子321及负极端子322与充电器、电子设备连接，进行充放电。
[0138]
组合电池301通过串联和/或并联连接多个二次电池301a而构成。在图20中，示出了6个二次电池301a以2并联3串联(2p3s)的方式连接时的例子。
[0139]
温度检测部318与温度检测元件308(例如热敏电阻)连接，测量组合电池301或电池组300的温度，并将测量温度供给至控制部310。电压检测部311测量组合电池301以及构成其的各二次电池301a的电压，对该测量电压进行a/d转换，并供给至控制部310。电流测量部313使用电流检测电阻307测量电流，并将该测量电流供给至控制部310。
[0140]
开关控制部314基于从电压检测部311以及电流测量部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达到过充电检测电压(例如4.20v
±
0.05v)以上或过放电检测电压(2.4v
±
0.1v)以下时，向开关部304发送断开(off)的控制信号，由此防止过充电或过放电。
[0141]
在充电控制开关302a或放电控制开关303a断开后，仅能够通过二极管302b或二极管303b进行充电或放电。这些充放电开关能够使用mosfet等半导体开关。需要指出，图20中在 侧设置开关部304，但也可以在－侧设置。
[0142]
存储器317由ram、rom构成，存储由控制部310运算出的电池特性的值、满充电容量、剩余容量等，并且可以被改写。
[0143]
(2)电子设备
[0144]
上述本发明的实施方式或实施例涉及的二次电池能够搭载于电子设备、电动运输设备、蓄电装置等设备中，用于供给电力。
[0145]
作为电子设备，例如可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、数码相机、电子书籍、音乐播放器、游戏机、助听器、电动工具、电视机、照明设备、玩具、医疗设备、机器人。另外，后述的电动运输设备、蓄电装置、电动工具、电动式无人飞行器在广义上也可包含于电子设备。
[0146]
作为电动运输设备，可举出电动汽车(包括混合动力汽车。)、电动摩托车、电动助力自行车、电动公共汽车、电动手推车、无人搬运车(agv)、铁路车辆等。另外，也包括电动客机、运输用的电动式无人飞行器。本发明涉及的二次电池不仅用作它们的驱动用电源，而且还用作辅助用电源、能量再生用电源等。
[0147]
作为蓄电装置，可举出商用或家用的蓄电模块、住宅、大厦、办公楼等建筑物用或发电设备用的电力储存用电源等。
[0148]
(3)电动工具
[0149]
参照图21，作为能够适用本发明的电动工具，简要地说明电动螺丝刀的例子。电动螺丝刀431中设置有向轴434传递旋转动力的电机433和用户操作的触发开关432。在电动螺丝刀431的把手的下部框体内收纳有本发明涉及的电池组430以及电机控制部435。电池组430内置于电动螺丝刀431或者相对于电动螺丝刀431拆装自如。
[0150]
电池组430及电机控制部435也可以分别具备微型计算机(未图示)，能够相互通信电池组430的充放电信息。电机控制部435能够控制电机433的动作，并且能够在过放电时等异常时切断向电机433的电源供给。
[0151]
(4)电动车辆用蓄电系统
[0152]
作为将本发明适用于电动车辆用的蓄电系统的例子，图22中简要地示出采用串联式混合动力系统的混合动力车辆(hv)的构成例。串联式混合动力系统是使用由以发动机为动力的发电机发出的电力或者将其暂时存储在蓄电池中的电力而利用电力驱动力转换装置行驶的车。
[0153]
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(直流电机或交流电机。以下简称为“电机603”。)、驱动轮604a、驱动轮604b、车轮605a、车轮605b、蓄电池608、车辆控制装置609、各种传感器610、充电口611。作为蓄电池608，可以适用本发明的电池组300或者搭载有多个本发明的二次电池的蓄电模块。
[0154]
利用蓄电池608的电力使电机603动作，电机603的旋转力被传递至驱动轮604a、604b。能够将利用由发动机601所产生的旋转力而由发电机602生成的电力蓄积在蓄电池608中。各种传感器610经由车辆控制装置609控制发动机转速，或者控制未图示的节气门的开度。
[0155]
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机603，利用该旋转力生成的再生电力被蓄积在蓄电池608中。另外，蓄电池608能够经由混合动力车辆600的充电口611与外部的电源连接而进行充电。将这样的hv车辆称为插电式混合动力车(phv或phev)。
[0156]
需要指出，也能够将本发明涉及的二次电池应用于小型化的一次电池，用作内置于车轮604、605的胎压监测系统(tpms：tire pressure monitoring system)的电源。
[0157]
以上，以串联式混合动力车为例进行了说明，但本发明也能够适用于并用发动机和电机的并联方式、或者组合了串联方式和并联方式的混合动力车。进而，本发明也能够适用于不使用发动机而仅以驱动电机进行行驶的电动汽车(ev或bev)、燃料电池车(fcv)。
[0158]
附图标记说明
[0159]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
…
正极的活性物质未覆盖部；22
…
负极；22a
…
负极箔；22b
…
负极活性物质层；22c
…
负极的活性物质未覆盖部；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
…
端面；43
…
槽。