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CN111801829B - 二次电池、电池模块、车辆及飞翔体 - Google Patents

二次电池、电池模块、车辆及飞翔体 Download PDF

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CN111801829B CN201880090725.0A CN201880090725A CN111801829B CN 111801829 B CN111801829 B CN 111801829B CN 201880090725 A CN201880090725 A CN 201880090725A CN 111801829 B CN111801829 B CN 111801829B
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Toshiba Corp
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Abstract

本发明涉及的实施方式提供耐振动性优良的二次电池、电池模块、车辆、蓄电池和飞翔体。实施方式的二次电池具备：具有开口部的有底的外包装材料，按照在外包装材料内的插入方向相对于卷绕轴朝着直角方向的方式被收纳的卷绕电极组，和安装于外包装材料的开口部、且至少具有板状构件、正极端子和负极端子的盖子；将盖子与卷绕电极组的距离中的最短距离设定为AMIN时，满足0.5mm<AMIN<2.0mm。

Description

二次电池、电池模块、车辆及飞翔体
技术领域
实施方式涉及二次电池、电池模块、车辆和飞翔体。
背景技术
近年来，为了改善汽车的燃料消耗率，构筑了12V系的铅蓄电池与锂离子二次电池的并联连接的蓄电池系统，进行了比以往的铅蓄电池系统表现出更高的输入输出特性的系统的开发。通过将上述的蓄电系统安装到例如汽车上，可以期待利用了再生能量的发电和怠速熄火后的引擎再启动所需要的大电流放电。作为面向汽车的二次电池，要求设计成能够耐受汽车行驶时的振动的构造。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-007767号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的实施方式提供耐振动性优良的二次电池、电池模块、车辆和飞翔体。
用于解决问题的手段
实施方式的二次电池具有：具有开口部的有底的外包装材料、按照在外包装材料内的插入方向相对于卷绕轴朝着直角方向的方式被收纳的卷绕电极组、和安装于外包装材料的开口部、且至少具有板状构件、正极端子和负极端子的盖子，将盖子与卷绕电极组的距离中的最短距离设定为AMIN时，满足0.5mm<AMIN<2.0mm。
附图说明
图1是第1实施方式的二次电池的立体示意图。
图2是第1实施方式的二次电池的展开立体示意图。
图3是表示第1实施方式的二次电池的一部分的立体示意图。
图4是第1实施方式的卷绕电极组的展开示意图。
图5是第1实施方式的二次电池的局部示意图。
图6是第1实施方式的二次电池的局部示意图。
图7是第1实施方式的二次电池的断面示意图。
图8是第1实施方式的二次电池的断面示意图。
图9是第1实施方式的二次电池的断面示意图。
图10是第1实施方式的二次电池的展开立体示意图。
图11是第2实施方式的电池模块的断面示意图。
图12是第2实施方式的电池模块的展开立体图。
图13是第3实施方式的蓄电池的示意图。
图14是第4实施方式的车辆的示意图。
图15是第5实施方式的飞翔体的示意图。
具体实施方式
以下，对实施方式参照附图进行说明。此外，在以下的说明中，对发挥相同或类似功能的构成要素在所有的附图中都标记相同的参照符号，省略重复的说明。此外，各图是用于促进实施方式的说明及其理解的示意图，其形状和尺寸、比例等与实际的装置有不同的点，但这些都可以参考以下的说明和公知的技术来进行适当的设计变更。
(第1实施方式)
第1实施方式涉及二次电池。图1中示出第1实施方式的二次电池100的立体示意图。图1的示意图表示二次电池100的外部。图2是第1实施方式的二次电池100的立体展开示意图。图3是第1实施方式的卷绕电极组5的展开图。图4是第1实施方式的二次电池100的一部分的立体图。图1至4所示的二次电池100具有外包装材料1、盖子2、正极端子3，负极端子4、卷绕电极组5、正极侧内部绝缘部件6、负极侧内部绝缘部件7、正极引线9和负极引线11。二次电池100的内部含有未图示的电解质。二次电池100具有方形的形状。
外包装材料1具有开口部8。外包装材料1的形状是方形，且在开口部8的相反侧具有底。外包装材料1可以使用金属制容器或层压膜。外包装材料1的开口部8与盖子2焊接或粘接。
作为金属制容器，可以使用铝、铝合金、铁、不锈钢等。金属制容器的厚度例如优选为0.5mm以下。
作为层压膜，可以使用在树脂膜之间夹入了金属层的多层膜。金属层为了轻量化而优选铝箔或铝合金箔。树脂膜可以使用例如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等高分子材料。层压膜可以通过热熔融粘合而进行密封，并成型为外包装材料的形状。层压膜的厚度例如优选为0.2mm以下。
盖子2安装于外包装材料1的开口部8上，至少具有板状构件、正极端子3和负极端子4。在盖子2的板状构件上设置有正极端子和负极端子。在盖子2的朝向卷绕电极组5的面上还可以含有绝缘层2A。绝缘层2A含有将盖子2的板状构件等盖子所包含的构件与其它的任意构件进行电绝缘的绝缘性材料。盖子2的绝缘层2A中，例如保持着正极端子3与正极引线9的连接、负极端子4与负极引线11的连接。绝缘层中还可以含有能够进行二次电池的异常检测等的保护电路。盖子2上还可以设置安全阀和电解质注入口。盖子2的板状构件以覆盖外包装材料1的开口部8的方式与外包装材料1焊接或粘接。
盖子2的保持正极端子3和负极端子4的板状构件可以使用铝、铝合金、铁、不锈钢等金属制材料或聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等高分子材料。盖子2的保持正极端子3和负极端子4的板状构件与外包装材料1优选由相同种类的材料形成。盖子2的保持正极端子3和负极端子4的板状构件的厚度例如优选为0.5mm以下。
正极端子3是与卷绕电极组5的正极电连接的电极端子。正极端子3上设置有垫圈，与盖子2的板状构件绝缘。
负极端子4是与卷绕电极组5的正极电连接的电极端子。负极端子4上设置有垫圈，与盖子2的板状构件绝缘。
卷绕电极组5含有发电元件和电极极耳，被收纳于外包装材料1中。卷绕电极组5按照在外包装材料1内的插入方向相对于卷绕轴朝着直角方向的方式被收纳。图3中示出二次电池100的一部分的立体示意图。图3的立体图中示出了卷绕电极组5、正极引线9和负极引线11。卷绕电极组5在中央具有发电元件，在一个端部具有正极集电极耳10，在另一个端部具有负极集电极耳12。发电元件配置于正极集电极耳10与负极集电极耳12之间。正极集电体卷绕而构成了正极集电极耳10。另外，负极集电体卷绕而构成了负极集电极耳12。卷绕电极组5的发电元件的最外周用绝缘膜13卷绕。
正极引线9是与正极端子3和正极集电极耳10电连接的电传导性的构件。例如，正极引线9通过与正极集电极耳10焊接而使正极引线9与正极集电极耳10电连接。在正极引线9与正极集电极耳10之间也可以设置未图示的正极备用引线。正极引线9被正极侧内部绝缘部件6覆盖。正极引线9例如因为绝缘层2A是绝缘性材料而与盖子2的板状构件绝缘。在盖子2的板状构件与正极引线9之间还可以设置未图示的绝缘性材料。另外，还可以通过正极端子3的垫圈使盖子2的板状构件与正极引线9绝缘。当盖子2的板状构件由绝缘性材料构成时等，它们的绝缘方法没有限定。
负极引线11是与负极端子3和负极集电极耳12电连接的电传导性的构件。例如，负极引线11通过与负极集电极耳12焊接而使负极引线11与负极集电极耳12电连接。在负极引线11与负极集电极耳12之间还可以设置未图示的负极备用引线。负极引线11被负极侧内部绝缘部件7覆盖。负极引线11例如因为绝缘层2A是绝缘性材料而与盖子2的板状构件绝缘。在盖子2的板状构件与负极引线11之间还可以设置未图示的绝缘性材料。另外，还可以通过负极端子4的垫圈使盖子2的板状构件与负极引线11绝缘。当盖子2的板状构件由绝缘性材料构成时等，对它们的绝缘方法没有限定。
电解质优选使用含有电解质盐和非水溶剂的溶液、在含有电解质盐和非水溶剂的溶液中复合了高分子材料的非水系凝胶状电解质、含有电解质盐和水的溶液或在含有电解质盐和水的溶液中复合了高分子材料的水系凝胶状电解质。
非水系溶液中所含的电解质盐可以使用例如LiPF6、LiBF4、Li(CF3SO2)2N(双三氟甲磺酰胺锂；通称LiTFSI)、LiCF3SO3(通称LiTFS)、Li(C2F5S O2)2N(双五氟乙烷磺酰胺锂；通称LiBETI)、LiClO4、LiAsF6、LiSbF6、Li B(C2O4)2(二草酸根合硼酸锂；通称LiBOB)、二氟(三氟-2-氧化物-2-三氟-丙酸甲酯(2-)-0，0)、LiBF2OCOOC(CF3)2(硼酸锂；通称LiBF2(HHIB))等锂盐。这些电解质盐可以使用一种，也可以混合使用二种以上。特别优选Li PF6、LiBF4。锂盐中还可以使用传导离子的支持盐。例如可以列举出六氟磷酸锂(LiPF6)和四氟硼酸锂、酰亚胺系支持盐等。锂盐也可以含有1种或2种以上。
非水系的电解质盐浓度优选设定为0.5mol/L～3mol/L的范围内，更优选设定为0.7mol/L～2mol/L的范围内。通过上述电解质浓度的规定，可以抑制电解质盐浓度的上升引起的粘度增加的影响，同时能够进一步提高流过高负载电流时的性能。
非水溶剂没有特别限定，但例如可以使用碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)等环状碳酸酯，碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)或碳酸甲乙酯(MEC)或碳酸二丙酯(DPC)等链状碳酸酯，1，2-二甲氧基乙烷(DME)、γ-丁内酯(GBL)、四氢呋喃(THF)、2-甲基四氢呋喃(2-MeHF)、1，3-二噁烷、环丁砜、乙腈(AN)。上述溶剂可以使用一种，也可以混合使用二种以上。优选含有环状碳酸酯和/或链状碳酸酯的非水溶剂。作为非水系凝胶状电解质中所含的高分子材料，可以列举出例如聚偏氟乙烯(PVdF)、聚丙烯腈(PAN)、聚氧化乙烯(PEO)和聚甲基丙烯酸酯等。
水系溶液中所含的电解质盐可以列举出LiCl、LiBr、LiOH、Li2SO4、LiNO3、LiN(SO2CF3)2(三氟甲磺酰胺锂；通称LiTFSA)、LiN(SO2C2F5)2(双五氟乙磺酰胺锂；通称LiBETA)、LiN(SO2F)2(双氟磺酰胺锂；通称LiFSA)、LiB[(OCO)2]2等。使用的锂盐的种类可以设定为1种或2种以上。作为水系的凝胶状电解质中所含的高分子材料，可以列举出例如聚偏氟乙烯(PVdF)、聚丙烯腈(PAN)、聚氧化乙烯(PEO)和聚甲基丙烯酸酯等。
水系的电解质盐浓度优选为1mol/L～12mol/L，更优选为112mol/L～10mol/L。为了抑制电解液的电解，可以添加LiOH或Li2SO4，调节pH。pH值优选为3～13，pH更优选为4～12的范围。
图4中示出与引线焊接前的卷绕电极组5的展开示意图。图4中示出了沿第1方向(I)松开的卷绕电极组5的示意图。图4的第2方向(II)是卷绕电极组5的宽度方向，在第2方向(II)上正极集电极耳10、发电元件和负极集电极耳12并排。发电元件是正极14、隔膜22和负极18层叠、并能够充电和放出电能的的部分。实施方式涉及的说明中，卷绕电极组5的除去绝缘膜13、正极集电极耳10和负极集电极耳12的部分是发电元件。
卷绕电极组5含有正极14、隔膜22、负极18和绝缘膜。卷绕电极组5至少按照正极集电体16、正极活性物质层15、隔膜22、负极活性物质层19和负极集电体20的顺序层叠并卷绕而成。正极14由正极活性物质层15和正极集电体16构成。在正极集电体16的一面或两面上设置有正极活性物质层。负极18由负极活性物质层19和负极集电体20构成。在负极集电体20的一面或两面上设置有负极活性物质层20。在图4中，负极活性物质层19与其它的层重叠或在负极集电体20的背面。隔膜22设置于正极活性物质层15与负极活性物质层19之间。正极集电极耳10是在正极集电体16上未设置正极活性物质层15的非涂布部17的正极集电体16卷绕着的部分。负极集电极耳12是在负极集电体20上未设置负极活性物质层19的非涂布部21的负极集电体20卷绕着的部分。
卷绕电极组5由于是卷绕着的，所以是按照正极活性物质层15、正极集电体16、正极活性物质层15、隔膜22、负极活性物质层19、负极集电体20、负极活性物质层19和隔膜22的顺序反复层叠。
正极活性物质层15是含有正极活性物质、粘结剂和导电剂的层。有关正极活性物质层15中的正极活性物质、导电剂和粘结剂在正极层中的配合比，优选将正极活性物质设定为70质量％～96质量％、导电剂设定为3质量％～17质量％、正极粘结剂设定为1质量％～13质量％。正极活性物质层15还可以含有上述成分以外的添加剂。
能够获得高的正极电位的正极活性物质的例子记载如下。例如尖晶石构造的LixMn2O4(0<x≤1)、LixMnO2(0<x≤1)等锂锰复合氧化物，例如LixNi1-yAlyO2(0<x≤1、0<y≤1)等锂镍铝复合氧化物，例如LixCoO2(0<x≤1)等锂钴复合氧化物，例如LixNi1-y-zCoyMnzO2(0<x≤1、0<y≤1、0≤z≤1)等锂镍钴复合氧化物，例如LixMnyCo1-yO2(0<x≤1、0<y≤1)等锂锰钴复合氧化物，例如LixMn2-yNiyO4(0<x≤1、0<y<2)等尖晶石型锂锰镍复合氧化物，例如LixFePO4(0<x≤1)、LixFe1-yMnyPO4(0<x≤1、0≤y≤1)、LixCoPO4(0<x≤1)等具有橄榄石构造的锂磷酸化物，氟化硫酸铁(例如LixFeSO4F(0<x≤1))。
正极活性物质的粒子可以是单独的一次粒子、作为一次粒子的凝聚体的二次粒子、或含有单独的一次粒子和二次粒子这两者的粒子。正极活性物质的一次粒子的平均粒径(直径)优选为10μm以下，更优选为0.1μm～5μm。正极活性物质的二次粒子的平均粒径(直径)优选为100μm以下，更优选为10μm～50μm。
正极活性物质的粒子表面的至少一部分也可以被碳材料覆盖。碳材料可以采取层结构、粒子结构或粒子的集合体的形态。
用于使活性物质和导电剂粘结的粘结剂包含例如聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVdF)、氟系橡胶、乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、羧甲基纤维素(CMC)、聚酰亚胺(PI)、聚丙烯酰亚胺(PAI)、PVdF的氢或氟中的至少一个用其它的取代基取代后的改性PVdF、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚偏氟乙烯-四氟乙烯-六氟乙烯的3元共聚物或丙烯酸系树脂。粘结剂的种类可以设定为1种或2种以上。
作为用于提高正极活性物质层15的电子传导性、抑制与正极集电体16的接触电阻的导电剂，可以列举出例如乙炔黑、碳黑、石墨、平均纤维径为1μm以下的碳纤维等。导电剂的种类可以设定为1种或2种以上。
正极集电体16是与正极活性物质层15接触的导电性的薄膜。作为正极集电体，优选使用由不锈钢、Al、Ti、Cu等金属构成的箔、多孔体、网状物。为了防止因正极集电体16与电解质(液)的反应而引起的正极集电体16腐蚀，还可以用异种元素覆盖正极集电体16的表面。正极集电体16的厚度典型的优选为5μm～20μm。
正极14例如可以如下制作。首先，使正极活性物质、导电剂和粘结剂分散于适当的溶剂中而调制浆料。将该浆料涂布于正极集电体16上，使涂膜干燥而在正极集电体16上形成正极活性物质层12。此时，在正极集电体16的端部沿长度方向设置非涂布部以用于正极集电极耳10。这里，例如也可以在正极集电体16上的一个面上涂布浆料，或也可以在集电体上的一个面和其背面这两者上涂布浆料。接着，通过对正极集电体16和正极活性物质层15实施例如热压等加压就可以制作正极14。
负极活性物质层19是含有负极活性物质、粘结剂和导电剂的合剂层。负极活性物质层19中优选设定为：负极活性物质为70质量％～96质量％、导电剂为2质量％～20质量％、负极粘结剂为2质量％～10质量％。通过将导电剂的量设定为2质量％以上，可以提高负极合剂层的集电性能。另外，通过将负极粘结剂的量设定为2质量％以上，可以提高负极合剂层与负极集电体的粘结性，可以期待优良的循环特性。另一方面，导电剂和粘结剂分别设定为28质量％以下在谋求高容量化方面是优选的。负极活性物质层19还可以含有上述成分以外的添加剂。
负极活性物质没有特别限定。作为负极活性物质，可以列举出例如石墨质材料或碳质材料(例如石墨、焦炭、碳纤维、球状碳、热分解气相碳质物、树脂烧成体等)、硫属化合物(例如二硫化钛、二硫化钼、硒化铌等)、轻金属(例如铝、铝合金、镁合金、锂、锂合金等)、Li4+xTi5O12(x根据充放电反应而在-1≤x≤3的范围变化)所表示的尖晶石型钛酸锂、斜方锰矿型Li2+xTi3O7(x根据充放电反应而在-1≤x≤3的范围变化)、含有Ti和选自P、V、Sn、Cu、Ni和Fe中的至少1种元素的金属复合氧化物和铌钛复合氧化物等。
作为含有Ti和选自P、V、Sn、Cu、Ni和Fe中的至少1种元素的金属复合氧化物，可以列举出例如TiO2-P2O5、TiO2-V2O5、TiO2-P2O5-SnO2、Ti O2-P2O5-MO(M是选自Cu、Ni和Fe中的至少1种元素)。上述的金属复合氧化物通过充电嵌入锂而变成锂钛复合氧化物。优选含有选自锂钛氧化物(例如尖晶石型的钛酸锂)、硅和锡等中的1种以上的物质。负极活性物质层19的粘结剂与正极活性物质层15的粘结剂相同。负极活性物质层19的导电剂与正极活性物质层15的导电剂相同。
作为含铌钛的复合氧化物，可以使用例如由通式LiaTiMbNb2±βO7±σ(其中，各下标的值在0≤a≤5、0≤b≤0.3、0≤β≤0.3的范围内，0≤σ≤0.3，M为选自Fe、V、Mo和Ta中的至少1种(可以是1种，或者也可以是多种))表示的具有单斜晶型的晶体结构的复合氧化物、由通式Li2+a1M(I)2-b1Ti6-c1M(II)d1O14+σ1(其中，各下标的值在0≤a1≤6、0<b1<2、0<c1<6、0<d1<6、-0.5≤σ1≤0.5的范围内，M(I)是选自Sr、Ba、Ca、Mg、Na、Cs和K中的至少1种(可以是1种，或者也可以是多种)，M(II)是选自Zr、Sn、V、Nb、Ta、Mo、W、Fe、Co、Mn和Al中的至少1种(可以是1种，或者也可以是多种)，并且含有Nb)表示的具有斜方晶型的晶体结构的复合氧化物。在上述通式Li2+a1M(I)2-b1Ti6-c1M(II)d1O14+σ1中，优选的是，各下标的值在0≤a1≤6、0<b1<2、0<c1<6、0<d1<6、-0.5≤σ1≤0.5的范围内，M(I)是选自Sr、Ba、Ca、Mg、Na、Cs和K中的至少1种(可以是1种，或者也可以是多种)，M(II)为Nb、或Nb与选自Zr、Sn、V、Ta、Mo、W、Fe、Co、Mn和Al中的至少1种(可以是1种，或者也可以是多种)的组合。特别是，单斜晶系含铌钛的复合氧化物由于单位重量的容量大，能够提高电池容量，所以是更优选的。
负极集电体20可以使用例如Al、Ti、Cu等金属、以前述金属为主成分并添加了选自Zn、Mn、Fe、Cu、Si中的一种以上元素的合金。特别是以Al为主成分的铝合金箔由于柔软并且成形性优良，因而优选。含有锌元素的负极集电体20也是优选的。这里，负极集电体20中所含的锌元素的形态包括单质的锌(金属锌)、含有锌的化合物和锌合金。负极集电体20的厚度典型的优选为5μm～20μm。
隔膜22是多孔质且薄的绝缘性薄膜。作为隔膜22，包括无纺布、膜、纸或无机粒子层等。隔膜的构成材料的例子包括聚乙烯和聚丙烯等聚烯烃、纤维素、聚酯、聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚四氟乙烯和维尼纶。从薄度和机械强度的观点出发，优选的隔膜的例子可以列举出含有纤维素纤维的无纺布。无机粒子层含有氧化物粒子、增稠剂、粘结剂。氧化物粒子可以使用氧化铝、氧化钛、氧化镁、氧化锌、硫酸钡等金属氧化物。增稠剂可以使用羧甲基纤维素。粘结剂可以使用丙烯酸甲酯或含有它的丙烯酸系共聚物、苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)等。绝缘膜13也与隔膜22同样可以使用无纺布、膜、纸。绝缘膜13优选进一步用未图示的胶带固定。
正极集电极耳10是正极集电体16卷绕而成的部分。正极集电极耳10是正极集电体16上未涂布用于形成正极活性物质层15的浆料的非涂布部17的部分重叠而构成的。正极集电极耳10与正极引线9焊接。正极集电极耳10与正极引线9和正极端子3电连接。正极集电极耳10被正极侧内部绝缘部件6覆盖。
负极集电极耳12是负极集电体20卷绕而成的部分。负极集电极耳12是负极集电体20上未涂布用于形成负极活性物质层19的浆料的非涂布部21的部分重叠而构成的。负极集电极耳12与负极引线11焊接。负极集电极耳12与负极引线11和负极端子4电连接。负极集电极耳12被负极侧内部绝缘部件7覆盖。
正极侧内部绝缘部件6是覆盖正极集电极耳10、正极引线9和外包装材料1的底侧的卷绕电极组5的至少一部分的绝缘性构件。正极侧内部绝缘部件6在外包装材料的底侧朝着负极侧内部绝缘部件7(伸出部7A)的方向具有伸出部6A。图2中，伸出部6A上画有斜线。正极侧内部绝缘部件6的伸出部6A覆盖外包装材料1的底侧的卷绕电极组的至少一部分。正极侧内部绝缘部件6与正极引线9直接接触，并且优选夹住正极引线9。正极侧内部绝缘部件6优选与含有正极集电极耳10的卷绕电极组5不接触。
正极侧内部绝缘部件6是将绝缘性树脂或纸成型成材料的构件。正极侧内部绝缘部件6的除去伸出部6A的部分不覆盖正极活性物质层15和负极活性物质层19所存在的发电元件的区域。正极侧内部绝缘部件6的伸出部6A覆盖含有正极活性物质层15和负极活性物质层19所存在的发电元件的区域的卷绕电极组5的至少一部分。在外包装材料1的底侧，从外侧朝着内侧按照外包装材料1、正极侧内部绝缘部件6的伸出部6A(和负极侧内部绝缘部件7的伸出部7A)、卷绕电极组5的顺序排列。
负极侧内部绝缘部件7是覆盖负极集电极耳12、负极引线9和外包装材料1的底侧的卷绕电极组5的至少一部分的绝缘性构件。负极侧内部绝缘部件7在外包装材料的底侧朝着正极侧内部绝缘部件6(伸出部6A)的方向具有伸出部6A。图2中，伸出部6A上画有斜线。负极侧内部绝缘部件7的伸出部6A覆盖外包装材料1的底侧的卷绕电极组的至少一部分。负极侧内部绝缘部件7与负极引线11直接接触，并优选夹住负极引线11。负极侧内部绝缘部件7优选与含有负极集电极耳12的卷绕电极组5不接触。
负极侧内部绝缘部件7是将绝缘性树脂或纸成型成材料的构件。负极侧内部绝缘部件7的除去伸出部7A的部分不覆盖正极活性物质层15和负极活性物质层19所存在的发电元件的区域。负极侧内部绝缘部件7的伸出部7A覆盖含有正极活性物质层15和负极活性物质层19所存在的发电元件的区域的卷绕电极组5的至少一部分。在外包装材料1的底侧，从外侧朝着内侧按照外包装材料1、负极侧内部绝缘部件7的伸出部6A(和正极侧内部绝缘部件6的伸出部6A)、卷绕电极组5的顺序排列。
图5示出从图3的立体图的A方向看到的二次电池100的一部分的示意图。图5是说明卷绕电极组5与盖子2的距离的图。卷绕电极组5与盖子2的距离即距离A，是指盖子2的面向外包装罐1的底侧的面、即盖子2的面向卷绕电极组5的板状构件的面与卷绕电极组5的距离。其中将距离A中的最短距离设定为AMIN时，优选满足0.5mm<AMIN。以往，按照使卷绕电极组5与盖子2接触的方式来确定位置，将与盖子2连接的引线和卷绕电极组5的集电极耳焊接，但如果盖子2与卷绕电极组5接触，则即便是一点点振动，卷绕电极组5与盖子2也容易摩擦。进而，AMIN如果为0.5mm以下，则盖子2与卷绕电极组5即使小的振动也容易接触，卷绕电极组5和盖子2容易损伤，因而不优选。另外，AMIN优选满足AMIN<2.0mm。AMIN如果为2.0mm以上，则产生大的振动时，卷绕电极组5活动范围广，因而卷绕电极组5和盖子2容易损伤，因此不优选。AMIN满足0.5mm<AMIN<2.0mm时，盖子2侧的卷绕电极组5的可动范围不窄也不广，因而能够减少振动引起的卷绕电极组5或卷绕电极组5和盖子2的损伤的可能性。基于同样的理由，AMIN更优选满足0.5mm<AMIN<1.0mm。
另外，将距离A的平均值设定为AAVE时，基于与上述相同的理由，更优选满足0.5mm<AAVE<2.0mm。进而，将距离A中的最长距离设定为AMAX时，基于与上述相同的理由，优选满足AMAX<2.0mm。也就是说，AMIN和AAVE满足0.5mm<AMIN、并且满足0.5mm<AAVE<2.0mm，或AMIN和AMAX满足0.5mm<AMIN、并且满足AMAX<2.0mm是优选的。而且，AMIN、AAVE和AMAX满足0.5mm<AMIN、满足0.5mm<AAVE<2.0mm、并且满足AMAX<2.0mm是更优选的。
距离A可以从图5的示意图那样的剖视图像求出。对二次电池100使用X射线进行CT(Computed Tomography，计算机断层扫描)检查。拍摄卷绕电极组5的厚度的中心部的断面。从得到的图像沿图面的宽度方向(卷绕电极组5的第2方向(II))以5mm间隔测定盖子2与卷绕电极组5之间的距离A。例如，以5mm间隔求出20个地方的距离A时，各个距离A设定为距离A1-A20。测定的距离中，求出最短距离、最大距离和平均距离。假设第5个距离A5是距离最短的值时，将距离A5设定为AMIN。另外，假设第12个距离A12是距离最长的值时，将距离A12设定为AMAX。将距离A1-A20的平均值设定为AAVE。
图6示出在盖子2的面向卷绕电极组5的一侧含有绝缘层2A时从图3的立体图的A方向看到的二次电池100的一部分的示意图。与图5不同的是，盖子2上含有绝缘层2A，并且绝缘层2A与卷绕电极组5的距离是距离A。优选的AMIN、AAVE和AMAX的范围和理由与前述的范围相同。
图7示出图2的B的断面的示意图。图7是二次电池100的局部剖视图。图7是含有正极端子3的图2的B的位置的断面，只要是从卷绕电极组5的宽度的一半包含正极集电极耳10侧的发电元件和正极侧内部绝缘部件6的伸出部6A的面即可。将从外包装材料1的底面朝着盖子2的方向的、正极侧内部绝缘部件6的伸出部6A与发电元件的最外周的绝缘膜13的距离设定为B1。另外，将从外包装材料1的底面朝着盖子2的方向的、负极侧内部绝缘部件7的伸出部7A与发电元件的最外周的绝缘膜13的距离设定为B2。距离B1和B2也用与距离A同样的方法得到图7所示的剖视图像，并以5mm间隔测定距离B。然后，求出测定的距离中的最短距离、最大距离和平均距离。
其中，将距离B1的最短距离设定为B1MIN、距离B2的最短距离设定为B2MIN时，优选满足0.5mm<B1MIN、并且满足1.0mm<B2MIN。如果正极侧内部绝缘部件6的伸出部6A或负极侧内部绝缘部件7的伸出部7A与卷绕电极组5接触，则即便是一点点振动，卷绕电极组5与正极侧内部绝缘部件6的伸出部6A或负极侧内部绝缘部件7的伸出部7A也容易摩擦。进而，如果B1MIN为0.5mm以下、B2MIN为1.0mm以下，则正极侧内部绝缘部件6的伸出部6A或负极侧内部绝缘部件7的伸出部7A与卷绕电极组5即使小的振动也容易接触，卷绕电极组5和正极侧内部绝缘部件6的伸出部6A或负极侧内部绝缘部件7的伸出部7A容易损伤，因而不优选。另外，优选B1MIN和B2MIN满足B1MIN<2.0mm、并且满足B2MIN<2.0mm。B1MIN和B2MIN如果为2.0mm以上，则产生大的振动时，卷绕电极组5活动范围广，因而卷绕电极组5和盖子2容易损伤，因此不优选。所以，当B1MIN和B2MIN满足0.5mm<B1MIN<2.0mm和1.0mm<B2MIN<2.0mm时，外包装材料1的底侧的卷绕电极组5的可动范围不窄也不广，因而能够减少振动引起的卷绕电极组5或卷绕电极组5和盖子2的损伤的可能性。基于同样的理由，B1MIN和B2MIN更优选满足0.5mm<B1MIN<1.0mm和1.0mm<B2MIN<1.5mm。
另外，将距离B1的平均值设定为B1AVE时，基于与上述相同的理由，更优选满足0.5mm<B1AVE<2.0mm。进而，将距离B1的最长距离设定为B1MAX时，基于与上述相同的理由，更优选满足B1AVE<2.0mm。也就是说，B1MIN和B1AVE满足0.5mm<B1MIN(B1MIN<2.0mm)、并且满足0.5mm<B1AVE<2.0mm，或B1MIN和B1MAX满足0.5mm<B1MIN(B1MIN<2.0mm)、并且满足B1MAX<2.0mm是优选的。而且，B1MIN、B1AVE和B1MAX满足0.5mm<B1MIN、满足0.5mm<B1AVE<2.0mm、并且满足B1MAX<2.0mm是更优选的。
另外，将距离B2的平均值设定为B2AVE时，基于与上述相同的理由，更优选满足1.0mm<B2AVE<2.0mm。进而，将距离B2的最长距离设定为B2MAX时，基于与上述相同的理由，优选满足B2MAX<2.0mm。也就是说，满足1.0mm<B2MIN(B2MIN<2.0mm)、并且满足1.0mm<B2AVE<2.0mm，或满足1.0mm<B2MIN、并且满足B2MAX<2.0mm是优选的。而且，满足1.0mm<B2MIN(B1MIN<2.0mm)、满足1.0mm<B2AVE<2.0mm、并且满足B2MAX<2.0mm是更优选的。
另外，距离B中限定了距离的方向，但不限定方向的距离也同样。将正极侧内部绝缘部件6的伸出部6A与发电元件的最外周的绝缘膜13的距离设定为E1、将负极侧内部绝缘部件7的伸出部7A与发电元件的最外周的绝缘膜13的距离设定为E2时，距离B1和B2优选满足相同的最短距离、距离的平均值和最大距离的范围。距离E1和距离E2的距离的方向不限定于从外包装材料1的底面朝向盖子2的方向，还包括任意的方向。优选的理由与距离B(B1MIN、B2MIN、B1MAX、B2MAX、B1AVE、B2AVE)相同。
图8中示出图2的C1的断面的示意图。然后，图9中示出图2的C2的断面的示意图。图8和图9是二次电池100的剖视图。图8是含有正极引线9和负极引线11的C1的位置的断面。图9是与图8的断面相比在外包装材料1的底侧不含正极引线9和负极引线11的断面。
将图8那样的断面中的从负极侧内部绝缘部件7朝着正极侧内部绝缘部件6的方向上的、卷绕电极组5中的正极活性物质层15和正极集电极耳10的边界点与正极侧内部绝缘部件6之间的距离设定为C1。与图8同样，将图9那样的断面中的从负极侧内部绝缘部件7朝向正极侧内部绝缘部件6的方向的、卷绕电极组5中的正极活性物质层15和正极集电极耳10的边界点与正极侧内部绝缘部件6之间的距离设定为C2。由于距离C1和距离C2都是相同的对象物间的距离，所以将距离C1和距离C2这两者都设定为距离C。距离C用与距离A同样的方法得到图8或9所示的剖视图像。从盖子2侧朝着外包装材料1的底方向得到5mm间隔的剖视图像。从得到的剖视图像中测定距离C。然后，求出测定的距离中的最短距离、最大距离和平均距离。
将图8那样的断面中的从正极侧内部绝缘部件6朝着负极侧内部绝缘部件7的方向上的、负极活性物质层19和负极集电极耳12的边界点与负极侧内部绝缘部件7之间的距离设定为D1。与图8同样，将图9那样的断面中的从正极侧内部绝缘部件6朝着负极侧内部绝缘部件7的方向上的、负极活性物质层19和负极集电极耳12的边界点与负极侧内部绝缘部件7之间的距离设定为D1。由于距离D1和距离D2都是相同的对象物间的距离，所以将距离D1和距离D2这两者都设定为距离D。距离D用与距离A同样的方法得到图8或9所示的剖视图像。从盖子2侧朝着外包装材料1的底方向得到5mm间隔的剖视图像。从得到的剖视图像中测定距离D。然后，求出测定的距离中的最短距离、最大距离和平均距离。
将距离C的最短距离设定为CMIN、距离D的最短距离设定为DMIN时，CMIN和DMIN优选满足1.0mm<CMIN<4.0mm、并且满足1.0mm<DMIN<4.0mm。CMIN和DMIN如果为1.0mm以下，则从正极侧内部绝缘部件6朝着负极侧内部绝缘部件7的方向或从正极侧内部绝缘部件6朝着负极侧内部绝缘部件7的方向的卷绕电极组5的可动范围窄，正极集电极耳10容易与正极侧内部绝缘部件6摩擦，负极集电极耳12容易与负极侧内部绝缘部件7摩擦，因而不优选。另外，CMIN和DMIN如果为4.0mm以上，则从正极侧内部绝缘部件6朝向负极侧内部绝缘部件7的方向或从正极侧内部绝缘部件6朝向负极侧内部绝缘部件7的方向的卷绕电极组5的可动范围广，正极集电极耳10与正极侧内部绝缘部件6接触时的冲击大，集电极耳容易损伤，负极集电极耳12与负极侧内部绝缘部件7接触时的冲击大，集电极耳容易损伤，因而不优选。基于与上述同样的理由，CMIN和DMIN更优选满足1.0mm<CMIN<2.0mm，并且满足1.0mm<DMIN<2.0mm。
图10中示出第1实施方式的二次电池101的立体展开示意图。图10的二次电池101在正极侧内部绝缘部件6的伸出部6A与负极侧内部绝缘部件7的伸出部7A连接在一起这点上，与图2所示的二次电池100不同。正极侧内部绝缘部件6的伸出部6A与负极侧内部绝缘部件7的伸出部7A连接在一起时，距离C与距离D的边界是卷绕电极组5的中央。
(第2实施方式)
以下，参照附图对实施方式进行说明。第2实施方式的电池模块具有一个以上上述第3实施方式涉及的二次电池(即单电池)。当电池模块中含有多个单电池时，各单电池以串联、并联、或串联和并联的方式电连接而配置。
参照图11的立体展开图和图12的剖视图来具体说明电池模块200。图11所示的电池模块200中，作为单电池201，使用图1所示的二次电池100。图12的剖视图是含有图11的立体展开图的正极端子203B和负极端子206B的断面。
多个单电池201在电池的外包装罐的外部具有设置于正极垫圈202上的正极端子203(203A、203B)、安全阀204、设置于负极垫圈205上的负极端子206(206A、206B)。图11所示的单电池201彼此不同地聚齐而配置。图12所示的单电池201串联连接，但也可以改变配置方法等而并联连接。
单电池201被收纳于下壳207和上壳208内。在上壳208上设置有电池模块的电源输入输出用端子209和210(正极端子209、负极端子210)。在上壳208上，根据单电池201的正极端子203和负极端子206的位置设置了开口部211，从开口部211露出正极端子203和负极端子206。露出的正极端子203A与相邻的单电池201的负极端子206A通过母线212而连接，露出的负极端子206A与前述的相邻者的相反侧的相邻单电池201的正极端子203A通过母线212而连接。未经母线212连接的正极端子203B与基板213上设置的正极端子214A连接，正极端子214A通过基板213上的电路而与正极的电源输入输出用端子209连接。另外，未经母线212连接的负极端子206B与基板213上设置的负极端子214B连接，负极端子214B通过基板213上的电路而与负极的电源输入输出用端子210连接。电源输入输出用端子209和210与未图示的充电电源或负载连接，进行电池模块200的充电和利用。上壳208被盖子215密封。在基板213上优选设置有充放电的保护电路。另外，还可以适当进行设置能够通过未图示的端子输出单电池201的劣化等信息的构成等构成的追加等。通过使用实施方式的二次电池100或二次电池101，可以提供耐振动性优良的电池模块。
(第3实施方式)
可以将实施方式的电池模块搭载于蓄电装置300上。图13的示意图中所示的蓄电装置500具备电池模块200、逆变器302和转换器301。其构成如下：将外部交流电源303用转换器301进行直流转换，将电池模块进行充电，再由来自电池模块的直流电源的逆变器302进行交流转换，并将电供给负载304。通过设定成具有实施方式的电池模块200的本构成的蓄电装置300，可以提供耐振动性优良的蓄电装置。
(第4实施方式)
可以将实施方式的电池模块200搭载于车辆400上。图14的示意图所示的车辆400至少具备电池模块200、逆变器401、发动机402和车轮403。将来自电池模块200的直流电源用逆变器进行交流转换，通过交流电源驱动发动机402。当使用通过直流电流驱动的发动机时，省略逆变器。在图中，电池模块的充电机构等被省略。通过发动机402的驱动力，可以使车轮603旋转。此外，车辆400还包括电车等电动车辆和具有引擎等其它驱动源的混合型车。也可以通过来自发动机402的再生能量对电池模块200进行充电。被来自电池模块的电能所驱动者不限于发动机，也可以用于使车辆400的未图示的电气设备工作的动力源。通过设定成具有实施方式的电池模块200的本构成的车辆400，可以提供耐振动性优良的车辆。
(第5实施方式)
第5实施方式涉及飞翔体(例如多轴直升机)。第5实施方式的飞翔体使用了第2实施方式的电池模块200。使用图15的飞翔体(四轴飞行器)500的示意图简单地说明本实施方式的飞翔体的构成。飞翔体500具有电池模块200、机体骨架501、发动机502、旋转翼503和控制单元504。电池模块200、发动机502、旋转翼503和控制单元504配置于机体骨架501上。控制单元504将从电池模块200输出的电力进行转换、或输出调整。发动机502使用从电池模块200输出的电力，使旋转翼503旋转。通过设定成具有实施方式的电池模块200的本构成的飞翔体500，可以提供电池特性优良的飞翔体。
以下，通过实施例对实施方式的二次电池更具体地进行说明。
(实施例1)
按照满足下述表1的AMIN、B1M1N、B2MIN、CMIN、DMIN的方式来制作实施方式1所示的二次电池，测定施加振动前后的卷绕电极组5的电阻变化率。表1中也示出了电阻变化率([振动施加后的电阻]/[振动施加前的电阻]×100)。
(实施例2)
与实施例1同样地按照满足表1的条件的方式来制作二次电池，测定施加振动前后的实施例2的卷绕电极组5的电阻变化率。
(比较例1)
与实施例1同样地按照满足表1的条件的方式来制作二次电池，测定施加振动前后的比较例1的卷绕电极组5的电阻变化率。
(比较例2)
与实施例1同样地按照满足表1的条件的方式来制作二次电池，测定施加振动前后的比较例2的卷绕电极组5的电阻变化率。
表1
AMIN(mm) B1MIN(mm) B2MIN(mm) CMIN(mm) DMIN(mm) 电阻变化率
实施例1 0.6 0.6 1.2 1.5 1.5 100
实施例2 0.9 0.9 1.4 1.9 1.9 104
比较例1 2.5 2.5 3.0 1.5 1.5 240
比较例2 0.6 0.6 1.2 3.0 3.0 120
如表1所示可确认，如果卷绕电极组与盖子等的距离为合适的范围内，则可以减小振动引起的卷绕电极组的损伤。
以上对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提示出的，并没有限定发明的范围的意图。这些实施方式也可以用其它的各种形态来实施，在不脱离发明的主旨的范围内可以进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围和主旨内，同样也包含在权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。
符号说明
100、101 二次电池、
1 外包装材料、
2 盖子、
2A 绝缘层、
3 正极端子、
4 负极端子、
5 卷绕电极组、
6 正极侧内部绝缘部件、
6A 正极侧内部绝缘部件的伸出部、
7 负极侧内部绝缘部件、
7A 负极侧内部绝缘部件的伸出部、
8 开口部、
9 正极引线、
12 负极集电极耳、
13 绝缘膜、
14 正极、
15 正极活性物质层、
16 正极集电体、
17 非涂布部、
18 负极、
19 负极活性物质层、
20 负极集电体、
21 非涂布部、
22 隔膜、
200 电池模块、
201 单电池、
202 正极垫圈、
203 正极端子、
204 安全阀、
205 负极垫圈、
206 负极端子、
207 下壳、
208 上壳、
209 电源输入输出用端子(正极端子)、
210 电源输入输出用端子(负极端子)、
211 开口部、
212 母线、
213 基板、
214A 正极端子、
214B 负极端子、
215 盖子、
300 蓄电装置、
301 逆变器、
302 转换器、
303 AC电源、
304 负载、
400 车辆、
401 逆变器、
402 发动机、
403 车轮、
500 飞翔体、
501 机体骨架、
502 发动机、
503 旋转翼、
504 控制单元

Claims (11)

1.一种二次电池，其具备：
具有开口部的有底的外包装材料，
按照在所述外包装材料内的插入方向相对于卷绕轴朝着直角方向的方式被收纳的卷绕电极组，所述卷绕电极组具有：至少按照正极集电体、正极活性物质层、隔膜、负极活性物质层和负极集电体的顺序层叠并卷绕而成的发电元件、在所述发电元件的一端卷绕了所述正极集电体的正极集电极耳、和在所述发电元件的另一端卷绕了所述负极集电体的负极集电极耳，
安装于所述外包装材料的开口部、且至少具有板状构件、正极端子和负极端子的盖子，
与所述正极端子和所述正极集电极耳连接的正极引线，
与所述负极端子和所述负极集电极耳连接的负极引线，
覆盖所述正极集电极耳、所述正极引线和所述外包装材料的底侧的所述卷绕电极组的至少一部分的正极侧内部绝缘部件，和
覆盖所述负极集电极耳、所述负极引线和所述外包装材料的底侧的所述卷绕电极组的至少一部分的负极侧内部绝缘部件；
将所述盖子与所述卷绕电极组的距离中的最短距离设定为AMIN时，满足0.5mm<AMIN<2.0mm，
所述发电元件的最外周被绝缘膜卷绕，
在所述外包装材料内进一步含有电解质，
所述正极侧内部绝缘部件在所述外包装材料的底部侧朝着所述负极侧内部绝缘部件的方向具有伸出部，
所述负极侧内部绝缘部件在所述外包装材料的底部侧朝着所述正极侧内部绝缘部件的方向具有伸出部，
将从所述外包装材料的底面朝着所述盖子的方向的、所述正极侧内部绝缘部件的伸出部与所述发电元件的最外周的绝缘膜的距离中的最短距离设定为B1MIN，
并将从所述外包装材料的底面朝着所述盖子的方向的、所述负极侧内部绝缘部件的伸出部与所述发电元件的最外周的绝缘膜的距离中的最短距离设定为B2MIN时，
满足0.5mm<B1MIN<2.0mm和1.0mm<B2MIN<2.0mm。
2.一种二次电池，其具备：
具有开口部的有底的外包装材料，
按照在所述外包装材料内的插入方向相对于卷绕轴朝着直角方向的方式被收纳的卷绕电极组，所述卷绕电极组具有：至少按照正极集电体、正极活性物质层、隔膜、负极活性物质层和负极集电体的顺序层叠并卷绕而成的发电元件、在所述发电元件的一端卷绕了所述正极集电体的正极集电极耳、和在所述发电元件的另一端卷绕了所述负极集电体的负极集电极耳，
安装于所述外包装材料的开口部、且至少具有板状构件、正极端子和负极端子的盖子，
与所述正极端子和所述正极集电极耳连接的正极引线，
与所述负极端子和所述负极集电极耳连接的负极引线，
覆盖所述正极集电极耳、所述正极引线和所述外包装材料的底侧的所述卷绕电极组的至少一部分的正极侧内部绝缘部件，和
覆盖所述负极集电极耳、所述负极引线和所述外包装材料的底侧的所述卷绕电极组的至少一部分的负极侧内部绝缘部件；
将所述盖子与所述卷绕电极组的距离中的最短距离设定为AMIN时，满足0.5mm<AMIN<2.0mm，
所述发电元件的最外周被绝缘膜卷绕，
在所述外包装材料内进一步含有电解质，
将从所述负极侧内部绝缘部件朝着所述正极侧内部绝缘部件的方向的、所述正极活性物质层和所述正极集电极耳的边界与所述正极侧内部绝缘部件的距离中的最短距离设定为CMIN，
并将从所述正极侧内部绝缘部件朝着所述负极侧内部绝缘部件的方向的、所述负极活性物质层和所述负极集电极耳的边界与所述负极侧内部绝缘部件的距离中的最短距离设定为DMIN时，
满足1.0mm<CMIN<4.0mm和1.0mm<DMIN<4.0mm。
3.根据权利要求1所述的二次电池，其中，将从所述负极侧内部绝缘部件朝着所述正极侧内部绝缘部件的方向的、所述正极活性物质层和所述正极集电极耳的边界与所述正极侧内部绝缘部件的距离中的最短距离设定为CMIN，
并将从所述正极侧内部绝缘部件朝着所述负极侧内部绝缘部件的方向的、所述负极活性物质层和所述负极集电极耳的边界与所述负极侧内部绝缘部件的距离中的最短距离设定为DMIN时，
满足1.0mm<CMIN<4.0mm和1.0mm<DMIN<4.0mm。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的二次电池，其中，所述正极侧内部绝缘部件的伸出部与所述负极侧内部绝缘部件的伸出部连接。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的二次电池，其中，所述AMIN满足0.5mm<AMIN<1.0mm。
6.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述B1MIN和所述B2MIN满足0.5mm<B1MIN<1.0mm，并且满足1.0mm<B2MIN<1.5mm。
7.根据权利要求2或3所述的二次电池，其中，所述CMIN和所述DMIN满足1.0mm<CMIN<2.0mm，并且满足1.0mm<DMIN<2.0mm。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的二次电池，其中，所述盖子在所述卷绕电极组侧的面上进一步具有绝缘层，
所述AMIN是所述盖子的绝缘层与所述卷绕电极组的距离。
9.一种电池模块，其使用了权利要求1～8中任一项所述的二次电池。
10.一种车辆，其使用了权利要求9所述的电池模块。
11.一种飞翔体，其使用了权利要求9所述的电池模块。
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