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WO2024135364A1 - 二次電池 - Google Patents

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WO2024135364A1
WO2024135364A1 PCT/JP2023/043655 JP2023043655W WO2024135364A1 WO 2024135364 A1 WO2024135364 A1 WO 2024135364A1 JP 2023043655 W JP2023043655 W JP 2023043655W WO 2024135364 A1 WO2024135364 A1 WO 2024135364A1
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WO
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metal material
electrode
electrode lead
negative electrode
surface side
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PCT/JP2023/043655
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English (en)
French (fr)
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悠真 吉永
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Panasonic Energy Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Energy Co Ltd
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Publication date
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    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
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    • H01M50/534—Electrode connections inside a battery casing characterised by the material of the leads or tabs
    • H—ELECTRICITY
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • This disclosure relates to secondary batteries.
  • an electrode body in which a positive electrode and a negative electrode are wound with a separator interposed therebetween is housed in a battery case, and the electrodes (positive electrode, negative electrode) and the battery case are electrically connected by electrode leads (positive electrode lead, negative electrode lead).
  • Patent Document 1 discloses that the negative electrode lead is made of two layers of composite material, one on the negative electrode side and one on the battery case side, and each layer is made of a material that has greater bonding strength to the opposing negative electrode or battery case than the other layers.
  • Patent Document 2 discloses that the negative electrode lead has a multi-layer structure including a first layer of copper or a copper alloy and a second layer of nickel or a nickel alloy.
  • Patent Document 3 discloses that the tip of an electrode lead connected to an electrode body is clad on the side opposite the electrode body.
  • Patent Document 4 discloses a negative electrode lead made of copper coated on both sides with nickel.
  • the purpose of this disclosure is to reduce resistance in electrode leads provided in secondary batteries while maintaining adhesion to the electrodes and battery case.
  • the secondary battery according to the present disclosure comprises an electrode body in which a positive electrode and a negative electrode are wound with a separator interposed therebetween, a battery case that houses the electrode body, and an electrode lead that electrically connects the positive electrode or the negative electrode to the battery case, the electrode lead being an inlay clad material that has a first metal material and a second metal material having a higher electrical resistivity than the first metal material, the second metal material being embedded in the surface of the first metal material along the longitudinal direction of the electrode lead, the second metal material being joined to the positive electrode or the negative electrode at one end side of the longitudinal direction of the electrode lead, and the second metal material being joined to the battery case at the other end side of the longitudinal direction of the electrode lead.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a secondary battery according to an embodiment
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing an example of an electrode lead of the present embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view showing another example of the electrode lead of the present embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view showing another example of the electrode lead of the present embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view showing another example of the electrode lead of the present embodiment.
  • 3 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the electrode lead shown in FIG. 2 is joined to an electrode or a battery case.
  • 4 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the electrode lead and the electrode or the battery case shown in FIG. 3 are joined together.
  • 5 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the electrode lead and the battery case shown in FIG. 4 are joined together.
  • 5 is a schematic cross-sectional view showing a joined state between the electrode lead and the electrode shown in FIG. 4.
  • 6 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the electrode lead and the battery case shown in FIG. 5 are joined together.
  • 6 is a schematic cross-sectional view showing a joined state between the electrode lead and the electrode shown in FIG. 5.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a secondary battery according to an embodiment.
  • the secondary battery 10 shown in FIG. 1 includes a wound electrode assembly 14 in which a positive electrode 11 and a negative electrode 12 are wound with a separator 13 interposed therebetween, an electrolyte, insulating plates 18 and 19 respectively arranged above and below the electrode assembly 14, a positive electrode lead 20, a negative electrode lead 21, and a battery case 15 that houses the above components.
  • the battery case 15 is composed of a cylindrical case body 16 with a bottom and a sealing body 17 that closes the opening of the case body 16. Examples of the battery case 15 include a cylindrical or rectangular metal case, a resin case formed by laminating a resin sheet (a so-called laminate type), and the like.
  • the electrolyte has, for example, ion conductivity (for example, lithium ion conductivity).
  • the electrolyte may be a liquid electrolyte (electrolytic solution) or a solid electrolyte.
  • the liquid electrolyte contains, for example, a non-aqueous solvent and an electrolyte salt dissolved in the non-aqueous solvent.
  • a non-aqueous solvent for example, esters, ethers, nitriles, amides, and mixed solvents of two or more of these are used as the non-aqueous solvent.
  • the non-aqueous solvent include ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), and mixed solvents of these.
  • the non-aqueous solvent may contain a halogen-substituted product (e.g., fluoroethylene carbonate, etc.) in which at least a part of the hydrogen of these solvents is replaced with a halogen atom such as fluorine.
  • a halogen-substituted product e.g., fluoroethylene carbonate, etc.
  • a lithium salt such as LiPF6 is used as the electrolyte salt.
  • the solid electrolyte for example, a solid or gel-like polymer electrolyte, an inorganic solid electrolyte, etc.
  • the polymer electrolyte includes, for example, a lithium salt and a matrix polymer, or a non-aqueous solvent, a lithium salt, and a matrix polymer.
  • the matrix polymer for example, a polymer material that absorbs a non-aqueous solvent and gels is used.
  • the polymer material for example, fluororesin, acrylic resin, polyether resin, etc. can be used.
  • the inorganic solid electrolyte for example, a material known in all-solid-state lithium ion secondary batteries, etc.
  • electrolytes for example, an oxide-based solid electrolyte, a sulfide-based solid electrolyte, a halogen-based solid electrolyte, etc.
  • electrolyte is not limited to non-aqueous electrolytes and may be an aqueous electrolyte.
  • the case body 16 is, for example, a cylindrical metal container with a bottom.
  • a gasket 28 is provided between the case body 16 and the sealing body 17 to ensure airtightness inside the battery.
  • the case body 16 has a protruding portion 22 that supports the sealing body 17, for example, a part of the side surface that protrudes inward.
  • the protruding portion 22 is preferably formed in an annular shape along the circumferential direction of the case body 16, and supports the sealing body 17 on its upper surface.
  • the sealing body 17 has a structure in which, in order from the electrode body 14 side, a filter 23, a lower valve body 24, an insulating member 25, an upper valve body 26, and a cap 27 are stacked.
  • Each member constituting the sealing body 17 has, for example, a disk shape or a ring shape, and each member except the insulating member 25 is electrically connected to each other.
  • the lower valve body 24 and the upper valve body 26 are connected to each other at their respective centers, and the insulating member 25 is interposed between each of their peripheral edges.
  • the lower valve body 24 deforms and breaks so as to push the upper valve body 26 toward the cap 27, and the current path between the lower valve body 24 and the upper valve body 26 is interrupted.
  • the upper valve body 26 breaks, and gas is discharged from the opening of the cap 27.
  • One end of the positive electrode lead 20 is joined to the positive electrode 11, and the other end of the positive electrode lead 20 passes through a through hole in the insulating plate 18 and is joined to the underside of the filter 23, which is the bottom plate of the sealing body 17. In this manner, the positive electrode 11 and the sealing body 17 are electrically connected via the positive electrode lead 20, and the cap 27, which is the top plate of the sealing body 17, serves as the positive electrode terminal.
  • one end of the negative electrode lead 21 is joined to the negative electrode 12, and the other end of the negative electrode lead 21 passes through the outside of the insulating plate 19 and is joined to the inner bottom surface of the case body 16. In this manner, the negative electrode 12 and the case body 16 are electrically connected via the negative electrode lead 21, and the case body 16 serves as the negative electrode terminal.
  • At least one of the positive electrode lead 20 and the negative electrode lead 21 is the electrode lead of this embodiment described below.
  • the electrode lead 30 of this embodiment has a first metal material 32 and a second metal material 34 having a higher electrical resistivity ( ⁇ m) than the first metal material 32, and is an inlay clad material in which the second metal material 34 is embedded in the surface of the first metal material 32 along the longitudinal direction of the electrode lead 30. Therefore, the first metal material 32 and the second metal material 34 are alternately arranged along the short direction on the surface of the electrode lead 30.
  • the second metal material 34 is provided from one end to the other end in the longitudinal direction of the first metal material 32.
  • the second metal material 34 is embedded in a groove formed in the surface of the first metal material 32, and the first metal material 32 and the second metal material 34 are joined.
  • the second metal material 34 fitted to the surface of the first metal material 32 may be provided only on one surface side of the first metal material 32, or as shown in FIGS. 4 and 5, it may be provided on one surface side of the first metal material 32 and the other surface side opposite to the one surface.
  • the second metal material 34 may be provided in the center of one surface side of the first metal material 32 as shown in FIG. 2, or may be provided at the end of one surface side of the first metal material 32 as shown in FIG. 3.
  • the center and end where the second metal material 34 is provided refer to the center and end in the short direction of the metal lead 30, respectively. Note that in FIG.
  • the second metal material 34 is provided only at one end in the short direction of the electrode lead 30 on one surface of the first metal material 32, but it may be provided at both ends in the short direction of the electrode lead 30.
  • the second metal material 34 may be provided at the center of one surface side and the center of the other surface side of the first metal material 32 as shown in FIG. 4, or may be provided at the center of one surface side of the first metal material 32 and at the end of the other surface side of the first metal material 32 as shown in FIG. 5. Note that in FIG. 5, the second metal material 34 is provided at both ends in the short direction on the other surface of the first metal material 32, but it may be provided only at one end in the short direction.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the state of connection between the electrode lead and the electrode or battery case shown in FIG. 2.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the state of connection between the electrode lead and the electrode or battery case shown in FIG. 3.
  • the dashed frame in the figure shows the connection point between the electrode lead and the electrode or battery case.
  • the second metal material 34 provided on one surface side of the first metal material 32 is connected to the electrode (positive electrode 11 or negative electrode 12) at one end in the longitudinal direction, and the second metal material 34 provided on one surface side of the first metal material 32 is connected to the battery case 15 (case body 16 or sealing body 17) at the other end in the longitudinal direction.
  • Figure 8 is a schematic cross-sectional view showing the joined state between the electrode lead and battery case shown in Figure 4
  • Figure 9 is a schematic cross-sectional view showing the joined state between the electrode lead and electrode shown in Figure 4.
  • Figure 10 is a schematic cross-sectional view showing the joined state between the electrode lead and battery case shown in Figure 5
  • Figure 11 is a schematic cross-sectional view showing the joined state between the electrode lead and electrode shown in Figure 5.
  • the dashed frames shown in the figures indicate the joint points between the electrode lead and the electrode or the battery case.
  • the second metal material 34 provided on one surface side of the first metal material 32 is joined to the battery case 15 (case body 16 or sealing body 17) at one end in the longitudinal direction, and as shown in Figures 9 and 11, the second metal material 34 provided on the other surface side of the first metal material 32 is joined to the electrode (positive electrode 11 or negative electrode 12) at the other end in the longitudinal direction.
  • Methods for joining the second metal material 34 to the electrodes and the battery case include, for example, ultrasonic welding, resistance welding, laser welding, etc. It is preferable that the electrodes are joined on the current collectors (positive current collector or negative current collector) described below.
  • the electrode lead 30 is made of an inlay clad material having a first metal material 32 and a second metal material 34 having a higher electrical resistivity than the first metal material 32, and the second metal material 34 is embedded in the surface of the first metal material 32 along the longitudinal direction.
  • This increases the ratio of the first metal material 32 having a low electrical resistivity compared to a conventional electrode lead (so-called overlay clad material) in which the second metal material 34 having a high electrical resistivity is disposed on the surface of the first metal material 32, and therefore reduces the resistance of the electrode lead 30.
  • the second metal material 34 is joined to the electrode (positive electrode 11 or negative electrode 12) or the battery case 15 (case body 16 or sealing body 17) at one end and the other end of the electrode lead 30, thereby suppressing surface oxidation of the first metal material 32, and therefore maintaining the bonding to the electrode or the battery case 15.
  • the width (length in the short direction) of the second metal material 34 is preferably in the range of, for example, 50 to 70% of the width of the electrode lead 30. Also, the thickness of the second metal material 34 is preferably in the range of, for example, 15 to 35% of the thickness of the electrode lead 30.
  • the electrode lead 30 of this embodiment can be applied to both the negative electrode lead 21 and the positive electrode lead 20, but is preferably applied to at least the negative electrode lead 21.
  • the battery case 15 is generally made of a metal material in which iron is plated with nickel, and the negative electrode current collector, which is the joint on the negative electrode 12 side, is generally made of copper foil.
  • the first metal material 32 constituting the negative electrode lead 21 preferably contains copper as a main component, and the second metal material 34 preferably contains nickel as a main component.
  • the first metal material 32 preferably contains aluminum as a main component
  • the second metal material 34 preferably contains nickel as a main component.
  • the main component means the component with the highest content among the metal components contained.
  • a rectangular column-shaped groove is formed along the longitudinal direction on the surface of the first metal material 32.
  • the second metal material 34 is then fitted into this groove and cold worked to obtain an inlay-clad material. It is preferable to subject the inlay-clad material to heat treatment, which can promote diffusion bonding at the boundary between the first metal material 32 and the second metal material 34.
  • the heat treatment conditions can be appropriately set to be optimal for each combination of the first metal material 32 and the second metal material 34. In this manner, the electrode lead of this embodiment can be produced.
  • the positive electrode 11, negative electrode 12, and separator 13 that make up the electrode body 14 are described below.
  • the positive electrode 11 has a positive electrode current collector and a positive electrode mixture layer formed on the positive electrode current collector.
  • the positive electrode mixture layer is preferably formed on both sides of the positive electrode current collector.
  • the positive electrode current collector can be a foil of a metal such as aluminum that is stable in the potential range of the positive electrode 11, or a film with the metal disposed on the surface layer.
  • the positive electrode mixture layer contains, for example, a positive electrode active material, a binder, a conductive agent, etc.
  • the positive electrode 11 can be produced, for example, by applying a positive electrode mixture slurry containing a positive electrode active material, a binder, a conductive agent, etc., onto the positive electrode current collector, drying the coating, and then rolling to form a positive electrode mixture layer on the positive electrode current collector.
  • the positive electrode active material contained in the positive electrode mixture layer can be, for example, a lithium transition metal oxide containing a transition metal element such as Co, Mn, or Ni.
  • lithium transition metal oxides include LixCoO2 , LixNiO2 , LixMnO2 , LixCoyNi1 - yO2 , LixCoyM1 - yOz , LixNi1 - yMyOz , LixMn2O4, LixMn2 -yMyO4, LiMPO4, and Li2MPO4F (M; at least one of Na, Mg, Sc , Y, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn , Al , Cr , Pb, Sb, and B; 0 ⁇ x ⁇ 1.2 , 0 ⁇ y ⁇ 0.9, 2.0 ⁇ z ⁇ 2.3).
  • the positive electrode active material preferably contains a lithium nickel composite oxide such as Li x NiO 2 , Li x Co y Ni 1-y O 2 , or Li x Ni 1-y M y O z (M: at least one of Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, and B, 0 ⁇ x ⁇ 1.2, 0 ⁇ y ⁇ 0.9, and 2.0 ⁇ z ⁇ 2.3).
  • Inorganic particles such as tungsten oxide, aluminum oxide, and lanthanoid-containing compounds may be fixed to the surface of the lithium transition metal oxide particles.
  • Examples of conductive agents contained in the positive electrode mixture layer include carbon materials such as carbon black (CB), acetylene black (AB), ketjen black, carbon nanotubes (CNT), graphene, and graphite. These may be used alone or in combination of two or more types.
  • the binder contained in the positive electrode mixture layer may be a combination of fluorine-based resins such as polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene fluoride (PVDF), polyacrylonitrile (PAN), polyimide resins, acrylic resins, polyolefin resins, carboxymethylcellulose (CMC) or a salt thereof, polyethylene oxide (PEO), etc. These may be used alone or in combination of two or more types.
  • fluorine-based resins such as polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene fluoride (PVDF), polyacrylonitrile (PAN), polyimide resins, acrylic resins, polyolefin resins, carboxymethylcellulose (CMC) or a salt thereof, polyethylene oxide (PEO), etc.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PAN polyacrylonitrile
  • polyimide resins polyimide resins
  • the negative electrode 12 has a negative electrode current collector and a negative electrode mixture layer formed on the negative electrode current collector.
  • the negative electrode mixture layer is preferably formed on both sides of the negative electrode current collector.
  • the negative electrode current collector can be a foil of a metal that is stable in the potential range of the negative electrode, such as copper or a copper alloy, or a film with the metal disposed on the surface layer.
  • the negative electrode mixture layer contains, for example, a negative electrode active material, a binder, etc.
  • the negative electrode 12 can be produced, for example, by applying a negative electrode mixture slurry containing a negative electrode active material, a binder, etc., onto the negative electrode current collector, drying the coating, and then rolling to form a negative electrode mixture layer on the negative electrode current collector.
  • the negative electrode active material contained in the negative electrode mixture layer is not particularly limited as long as it can reversibly absorb and release lithium ions, and generally, a carbon-based active material such as graphite is used.
  • the graphite may be any of natural graphite such as scaly graphite, lump graphite, and earthy graphite, lump artificial graphite, and artificial graphite such as graphitized mesophase carbon microbeads.
  • metals that are alloyed with Li such as Si and Sn, metal compounds containing Si and Sn, and lithium titanium composite oxides may be used.
  • As the negative electrode active material other than the carbon-based active material a silicon-based active material is preferable.
  • the silicon-based active material for example, a Si-containing compound represented by SiO x (0.5 ⁇ x ⁇ 1.6) or a Si-containing compound in which fine particles of Si are dispersed in a lithium silicate phase represented by Li 2y SiO (2+y) (0 ⁇ y ⁇ 2) may be mentioned.
  • the content of the silicon-based active material in the negative electrode mixture layer is, for example, preferably 1 mass % to 15 mass %, and more preferably 5 mass % to 10 mass %, relative to the total mass of the negative electrode active material.
  • the binder contained in the negative electrode mixture layer may be the same as that in the positive electrode 11.
  • the negative electrode mixture layer may also contain a conductive agent.
  • the conductive agent may be the same as that in the positive electrode 11.
  • a porous sheet having ion permeability and insulating properties is used for the separator 13.
  • porous sheets include a microporous thin film, a woven fabric, and a nonwoven fabric.
  • Suitable materials for the separator include olefin resins such as polyethylene and polypropylene, and cellulose.
  • the separator 13 may be a laminate having a cellulose fiber layer and a thermoplastic resin fiber layer such as an olefin resin. It may also be a multi-layer separator including a polyethylene layer and a polypropylene layer, and a separator 13 having a surface coated with a material such as an aramid resin or ceramic may be used.

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Abstract

二次電池は、正極及び負極がセパレータを介して巻回された電極体と、前記電極体を収容する電池ケースと、前記正極又は前記負極と前記電池ケースとを導通させる電極リード（３０）と、を備え、電極リード（３０）は、第１の金属材（３２）と、第１の金属材（３２）より高い電気抵抗率を有する第２の金属材（３４）を有し、第１の金属材（３２）の表面に第２の金属材（３４）が電極リード（３０）の長手方向に沿って嵌め込まれたインレイクラッド材であり、電極リード（３０）の長手方向の一端側では、第２の金属材（３４）と前記正極又は前記負極が接合され、電極リード（３０）の長手方向の他端側では、第２の金属材（３４）と前記電池ケースが接合されていることを特徴とする。

Description

二次電池
　本開示は、二次電池に関する。
　例えば、非水電解質二次電池等の二次電池は、正極及び負極がセパレータを介して巻回された電極体が、電池ケースに収容され、電極（正極、負極）と電池ケースとを電極リード（正極リード、負極リード）が導通させた構成となっている。
　例えば、特許文献１には、負極リードが、負極側と電池ケース側の２層の複合材料で構成され、各層が対向する負極または電池ケースに対して他層よりも接合性の大きい材料で構成されていることが開示されている。
　また、例えば、特許文献２には、負極リードが、銅或いは銅合金の第１層とニッケル或いはニッケル合金の第２層を含む多層構造を有することを開示されている。
　また、例えば、特許文献３には、電極体に接続された電極リードにおいて、電極体とは反対側の先端部がクラッド化されていることが開示されている。
　また、例えば、特許文献４には、銅の両面にニッケルを被覆した負極リードが開示されている。
特開平１０－１５４４９０号公報 特開２００３－１００２７８号公報 特開２００３－１２３７３３号公報 特開２００１－１７６４９１号公報
　ところで、電極リードを電極や電池ケースに溶接する場合、電極や電池ケースに対する接合性の低下を抑えることが望まれる。また、電極リードの抵抗の低減化による集電効率の向上も望まれている。
　本開示の目的は、二次電池に設けられる電極リードにおいて、電極や電池ケースに対する接合性を保ちつつ、抵抗の低減化を図ることである。
　本開示に係る二次電池は、正極及び負極がセパレータを介して巻回された電極体と、前記電極体を収容する電池ケースと、前記正極又は前記負極と前記電池ケースとを導通させる電極リードと、を備え、前記電極リードは、第１の金属材と、前記第１の金属材より高い電気抵抗率を有する第２の金属材を有し、前記第１の金属材の表面に前記第２の金属材が前記電極リードの長手方向に沿って嵌め込まれたインレイクラッド材であり、前記電極リードの前記長手方向の一端側では、前記第２の金属材と前記正極又は前記負極が接合され、前記電極リードの前記長手方向の他端側では、前記第２の金属材と前記電池ケースが接合されていることを特徴とする。
　本開示によれば、二次電池に設けられる電極リードにおいて、電極や電池ケースに対する接合性を保ちつつ、抵抗の低減化を図ることができる。
実施形態の一例である二次電池の模式断面図である。 本実施形態の電極リードの一例を示す模式斜視図である。 本実施形態の電極リードの他の一例を示す模式斜視図である。 本実施形態の電極リードの他の一例を示す模式斜視図である。 本実施形態の電極リードの他の一例を示す模式斜視図である。 図２に示す電極リードと電極又は電池ケースとの接合状態を示す模式断面図である。 図３に示す電極リードと電極又は電池ケースとの接合状態を示す模式断面図である。 図４に示す電極リードと電池ケースとの接合状態を示す模式断面図である。 図４に示す電極リードと電極との接合状態を示す模式断面図である。 図５に示す電極リードと電池ケースとの接合状態を示す模式断面図である。 図５に示す電極リードと電極との接合状態を示す模式断面図である。
　以下、本開示に係る二次電池の実施形態の一例について説明する。
　図１は、実施形態の一例である二次電池の模式断面図である。図１に示す二次電池１０は、正極１１及び負極１２がセパレータ１３を介して巻回されてなる巻回型の電極体１４と、電解質と、電極体１４の上下にそれぞれ配置された絶縁板１８，１９と、正極リード２０と、負極リード２１と、上記部材を収容する電池ケース１５と、を備える。電池ケース１５は、有底円筒形状のケース本体１６と、ケース本体１６の開口部を塞ぐ封口体１７とにより構成される。電池ケース１５としては、円筒形、角形等の金属製ケース、樹脂シートをラミネートして形成された樹脂製ケース（所謂ラミネート型）などが例示できる。
　電解質は、例えば、イオン伝導性（例えば、リチウムイオン伝導性）を有する。電解質は、液状の電解質（電解液）でもよいし、固体電解質でもよい。
　液状の電解質（電解液）は、例えば、非水溶媒と、非水溶媒に溶解した電解質塩とを含む。非水溶媒には、例えば、エステル類、エーテル類、ニトリル類、アミド類、及びこれらの２種以上の混合溶媒等が用いられる。非水溶媒の一例としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、及びこれらの混合溶媒等が挙げられる。非水溶媒は、これら溶媒の水素の少なくとも一部をフッ素等のハロゲン原子で置換したハロゲン置換体（例えば、フルオロエチレンカーボネート等）を含有していてもよい。電解質塩には、例えば、ＬｉＰＦ６等のリチウム塩が使用される。
　また、固体電解質としては、例えば、固体状もしくはゲル状のポリマー電解質、無機固体電解質等を用いることができる。ポリマー電解質は、例えば、リチウム塩とマトリックスポリマー、あるいは、非水溶媒とリチウム塩とマトリックスポリマーとを含む。マトリックスポリマーとしては、例えば、非水溶媒を吸収してゲル化するポリマー材料が使用される。ポリマー材料としては、例えば、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリエーテル樹脂等が挙げられる。無機固体電解質としては、例えば、全固体リチウムイオン二次電池等で公知の材料（例えば、酸化物系固体電解質、硫化物系固体電解質、ハロゲン系固体電解質等）を用いることができる。なお、上記例示した電解質は非水電解質であるが、電解質は非水電解質に限定されず、水系電解質であってもよい。
　ケース本体１６は、例えば有底円筒形状の金属製容器である。ケース本体１６と封口体１７との間にはガスケット２８が設けられ、電池内部の密閉性が確保される。ケース本体１６は、例えば側面部の一部が内側に張出した、封口体１７を支持する張り出し部２２を有する。張り出し部２２は、ケース本体１６の周方向に沿って環状に形成されることが好ましく、その上面で封口体１７を支持する。
　封口体１７は、電極体１４側から順に、フィルタ２３、下弁体２４、絶縁部材２５、上弁体２６、及びキャップ２７が積層された構造を有する。封口体１７を構成する各部材は、例えば円板形状又はリング形状を有し、絶縁部材２５を除く各部材は互いに電気的に接続されている。下弁体２４と上弁体２６は各々の中央部で互いに接続され、各々の周縁部の間には絶縁部材２５が介在している。内部短絡等による発熱で二次電池１０の内圧が上昇すると、例えば下弁体２４が上弁体２６をキャップ２７側に押し上げるように変形して破断し、下弁体２４と上弁体２６の間の電流経路が遮断される。さらに内圧が上昇すると、上弁体２６が破断し、キャップ２７の開口部からガスが排出される。
　正極リード２０の一端は正極１１に接合しており、正極リード２０の他端は、絶縁板１８の貫通孔を通って、封口体１７の底板であるフィルタ２３の下面に接合している。このような態様により、正極１１と封口体１７が正極リード２０を介して導通し、封口体１７の天板であるキャップ２７が正極端子となる。また、負極リード２１の一端は、負極１２に接合しており、負極リード２１の他端は、絶縁板１９の外側を通って、ケース本体１６の底部内面に接合している。このような態様により、負極１２とケース本体１６が負極リード２１を介して導通し、ケース本体１６が負極端子となる。
　正極リード２０及び負極リード２１のうちの少なくともいずれか一方は、以下に説明する本実施形態の電極リードが適用される。
　図２～５に、本実施形態の電極リードの一例を示す模式斜視図である。本実施形態の電極リード３０は、第１の金属材３２と、第１の金属材３２より高い電気抵抗率（Ω・ｍ）を有する第２の金属材３４を有し、第１の金属材３２の表面に第２の金属材３４が電極リード３０の長手方向に沿って嵌め込まれたインレイクラッド材である。したがって、電極リード３０の表面には、短手方向に沿って第１の金属材３２と第２の金属材３４が交互に配置される。第２の金属材３４は第１の金属材３２の長手方向一端から他端に渡って設けられている。第２の金属材３４は、第１の金属材３２の表面に形成された溝に嵌め込まれており、第１の金属材３２と第２の金属材３４とが接合されている。
　図２及び３に示すように、第１の金属材３２の表面に嵌め込まれる第２の金属材３４は、第１の金属材３２の一方の表面側のみに設けられていてもよいし、図４及び５に示すように、第１の金属材３２の一方の表面側及び一方の表面の反対側の他方の表面側に設けられていてもよい。そして、第２の金属材３４は、図２に示すように、第１の金属材３２の一方の表面側中央部に設けられてもよいし、図３に示すように、第１の金属材３２の一方の表面側端部に設けられてもよい。ここで、第２の金属材３４が設けられる中央部及び端部は、それぞれ金属リード３０の短手方向の中央部及び端部を意味している。なお、図３では、第２の金属材３４が、第１の金属材３２の一方の表面において、電極リード３０の短手方向の一方の端部にのみ設けられているが、電極リード３０の短手方向の両端部に設けられていてもよい。また、第２の金属材３４は、図４に示すように、第１の金属材３２の一方の表面側中央部及び他方の表面側中央部に設けられてもよいし、図５に示すように、第１の金属材３２の一方の表面側中央部に設けられ、第１の金属材３２の他方の表面側端部に設けられてもよい。なお、図５では、第２の金属材３４が、第１の金属材３２の他方の表面において、短手方向の両端部に設けられているが、短手方向の一方の端部にのみ設けられていてもよい。
　図６は、図２に示す電極リードと電極又は電池ケースとの接合状態を示す模式断面図である。図７は、図３に示す電極リードと電極又は電池ケースとの接合状態を示す模式断面図である。図に示す破線枠は電極リードと電極又は電池ケースの接合箇所を示している。図６及び図７に示すように、第２の金属材３４が第１の金属材３２の一方の表面側に設けられた電極リード３０の場合、長手方向の一端側では、第１の金属材３２の一方の表面側に設けられた第２の金属材３４と電極（正極１１又は負極１２）が接合され、長手方向の他端側では、第１の金属材３２の一方の表面に設けられた第２の金属材３４と電池ケース１５（ケース本体１６又は封口体１７）が接合される。
　図８は、図４に示す電極リードと電池ケースとの接合状態を示す模式断面図であり、図９は、図４に示す電極リードと電極との接合状態を示す模式断面図である。図１０は、図５に示す電極リードと電池ケースとの接合状態を示す模式断面図であり、図１１は、図５に示す電極リードと電極との接合状態を示す模式断面図である。図に示す破線枠は電極リードと電極又は電池ケースの接合箇所を示している。第２の金属材３４が第１の金属材３２の一方の表面側及び他方の表面側に設けられた電極リード３０の場合、図８及び図１０に示すように、長手方向の一端側では、第１の金属材３２の一方の表面側に設けられた第２の金属材３４と電池ケース１５（ケース本体１６又は封口体１７）が接合され、図９及び図１１に示すように、長手方向の他端側では、第１の金属材３２の他方の表面側に設けられた第２の金属材３４と電極（正極１１又は負極１２）が接合される。
　第２の金属材３４と電極及び電池ケースとの接合手段としては、例えば、超音波接合、抵抗溶接、レーザ溶接等が用いられる。なお、電極の接合箇所は、後述する集電体（正極集電体又は負極集電体）上とすることが望ましい。
　本実施形態のように、第１の金属材３２と、第１の金属材３２より高い電気抵抗率を有する第２の金属材３４を有し、第１の金属材３２の表面に第２の金属材３４が長手方向に沿って嵌め込まれたインレイクラッド材を電極リード３０として使用することで、第１の金属材３２の表面上に電気抵抗率の高い第２の金属材３４を配置した従来の電極リード（所謂オーバーレイクラッド材）より、電気抵抗率の低い第１の金属材３２の比率を高めることができるため、電極リード３０の抵抗の低減化を図ることができると考えられる。また、本実施形態のように、電極リード３０の一端側及び他端側において、第２の金属材３４を電極（正極１１又は負極１２）や電池ケース１５（ケース本体１６又は封口体１７）と接合することで、第１の金属材３２の表面酸化を抑えることができるため、電極や電池ケース１５に対する接合性を保つことができると考えられる。
　第２金属材３４の幅（短手方向の長さ）は、例えば、電極リード３０の幅に対して５０～７０％の範囲であることが好ましい。また、第２金属材３４の厚みは、例えば、電極リード３０の厚みに対して１５～３５％の範囲であることが好ましい。
　本実施形態の電極リード３０は、負極リード２１及び正極リード２０の両方に適用できるが、少なくとも負極リード２１に適用することが好ましい。電池ケース１５には、一般的に、鉄にニッケルをめっきした金属材が使用され、負極１２側の接合箇所である負極集電体には、一般的に、銅箔が使用される。このような電池ケース１５や負極１２との接合性を高める点では、負極リード２１を構成する第１の金属材３２は、銅を主成分として含むことが好ましく、第２の金属材３４は、ニッケルを主成分として含むことが好ましい。本実施形態の電極リード３０を正極リード２０に適用する場合には、第１の金属材３２は、アルミニウムを主成分として含むことが好ましく、第２の金属材３４は、ニッケルを主成分として含むことが好ましい。主成分とは、含有する金属成分のうち最も高い含有率を有する成分を意味する。
　本実施形態の電極リード３０の作製方法の一例を説明する。第１の金属材３２の表面に長手方向に沿って角柱形状の溝を形成する。そして、この溝に第２の金属材３４を嵌め込んで冷間加工を行い、インレイクラッド材を得る。インレイクラッド材に対して熱処理を行うことが好ましい。これにより、第１の金属材３２と第２の金属材３４との境界部分の拡散結合を促すことができる。熱処理条件は、第１の金属材３２及び第２の金属材３４の組み合わせによりそれぞれ最適条件となるように適宜設定されればよい。このようにして、本実施形態の電極リードを作製することができる。
　以下、電極体１４を構成する正極１１、負極１２、及びセパレータ１３について説明する。
　正極１１は、正極集電体と、正極集電体上に形成された正極合剤層とを有する。正極合剤層は、正極集電体の両面に形成されることが好ましい。正極集電体には、アルミニウム等の正極１１の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルムなどを用いることができる。正極合剤層は、例えば、正極活物質、結着剤、導電剤等を含む。正極１１は、例えば、正極活物質、結着剤、導電剤等を含む正極合剤スラリーを正極集電体上に塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧延して正極合剤層を正極集電体上に形成することにより作製できる。
　正極合剤層に含まれる正極活物質としては、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｉ等の遷移金属元素を含有するリチウム遷移金属酸化物が例示できる。リチウム遷移金属酸化物は、例えば、ＬｉｘＣｏＯ２、ＬｉｘＮｉＯ２、ＬｉｘＭｎＯ２、ＬｉｘＣｏｙＮｉ１－ｙＯ２、ＬｉｘＣｏｙＭ１－ｙＯｚ、ＬｉｘＮｉ１－ｙＭｙＯｚ、ＬｉｘＭｎ２Ｏ４、ＬｉｘＭｎ２－ｙＭｙＯ４、ＬｉＭＰＯ４、Ｌｉ２ＭＰＯ４Ｆ（Ｍ；Ｎａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｙ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂのうち少なくとも１種、０＜ｘ≦１．２、０＜ｙ≦０．９、２．０≦ｚ≦２．３）である。これらは、１種単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよい。二次電池の高容量化を図ることができる点で、正極活物質は、ＬｉｘＮｉＯ２、ＬｉｘＣｏｙＮｉ１－ｙＯ２、ＬｉｘＮｉ１－ｙＭｙＯｚ（Ｍ；Ｎａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｙ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂのうち少なくとも１種、０＜ｘ≦１．２、０＜ｙ≦０．９、２．０≦ｚ≦２．３）等のリチウムニッケル複合酸化物を含むことが好ましい。リチウム遷移金属酸化物の粒子表面には、酸化タングステン、酸化アルミニウム、ランタノイド含有化合物等の無機物粒子などが固着していてもよい。
　正極合剤層に含まれる導電剤としては、カーボンブラック（ＣＢ）、アセチレンブラック（ＡＢ）、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、グラフェン、黒鉛等の炭素材料などが例示できる。これらは、単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
　正極合剤層に含まれる結着剤としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフッ素系樹脂、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）又はその塩、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）等が併用されてもよい。これらは、単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
　負極１２は、負極集電体と、負極集電体上に形成された負極合剤層とを有する。負極合剤層は、負極集電体の両面に形成されることが好ましい。負極集電体には、銅、銅合金等の負極の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルムなどを用いることができる。負極合剤層は、例えば、負極活物質、結着剤等を含む。負極１２は、例えば、負極活物質、結着剤等を含む負極合剤スラリーを負極集電体上に塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧延して負極合剤層を負極集電体上に形成することにより作製できる。
　負極合剤層に含まれる負極活物質としては、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出できるものであれば特に限定されず、一般的には黒鉛等の炭素系活物質が用いられる。黒鉛は、鱗片状黒鉛、塊状黒鉛、土状黒鉛等の天然黒鉛、塊状人造黒鉛、黒鉛化メソフェーズカーボンマイクロビーズ等の人造黒鉛のいずれであってもよい。また、負極活物質として、Ｓｉ、Ｓｎ等のＬｉと合金化する金属、Ｓｉ、Ｓｎ等を含む金属化合物、リチウムチタン複合酸化物などを用いてもよい。炭素系活物質以外の負極活物質としては、ケイ素系活物質が好ましい。ケイ素系活物質としては、例えば、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．６）で表されるＳｉ含有化合物、又はＬｉ２ｙＳｉＯ（２＋ｙ）（０＜ｙ＜２）で表されるリチウムシリケート相中にＳｉの微粒子が分散したＳｉ含有化合物が挙げられる。負極合剤層におけるケイ素系活物質の含有量は、負極活物質の総質量に対して、例えば、１質量％～１５質量％であることが好ましく、５質量％～１０質量％であることがより好ましい。
　負極合剤層に含まれる結着剤には、正極１１と同様のものが挙げられる。また、負極合剤層には、導電剤を含んでいてもよい。導電剤は、正極１１と同様のものが挙げられる。
　セパレータ１３には、例えば、イオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シート等が用いられる。多孔性シートの具体例としては、微多孔薄膜、織布、不織布等が挙げられる。セパレータの材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、セルロースなどが好適である。セパレータ１３は、セルロース繊維層及びオレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂繊維層を有する積層体であってもよい。また、ポリエチレン層及びポリプロピレン層を含む多層セパレータであってもよく、セパレータ１３の表面にアラミド系樹脂、セラミック等の材料が塗布されたものを用いてもよい。
　１０　二次電池、１１　正極、１２　負極、１３　セパレータ、１４　電極体、１５　電池ケース、１６　ケース本体、１７　封口体、１８，１９　絶縁板、２０　正極リード、２１　負極リード、２２　張り出し部、２３　フィルタ、２４　下弁体、２５　絶縁部材、２６　上弁体、２７　キャップ、２８　ガスケット、３０　電極リード、３２　第１の金属材、３４　第２の金属材。

Claims (8)

  1. 　正極及び負極がセパレータを介して巻回された電極体と、前記電極体を収容する電池ケースと、前記正極又は前記負極と前記電池ケースとを導通させる電極リードと、を備え、
    　前記電極リードは、第１の金属材と、前記第１の金属材より高い電気抵抗率を有する第２の金属材を有し、前記第１の金属材の表面に前記第２の金属材が前記電極リードの長手方向に沿って嵌め込まれたインレイクラッド材であり、
    　前記電極リードの前記長手方向の一端側では、前記第２の金属材と前記正極又は前記負極が接合され、前記電極リードの前記長手方向の他端側では、前記第２の金属材と前記電池ケースが接合されている、二次電池。
  2. 　前記第２の金属材は、前記第１の金属材の一方の表面側のみに設けられている、請求項１に記載の二次電池。
  3. 　前記電極リードの短手方向において、前記第２の金属材は、前記第１の金属材の一方の表面側中央部又は前記第１の金属材の一方の表面側端部に設けられている、請求項２に記載の二次電池。
  4. 　前記第２の金属材は、前記第１の金属材の一方の表面側及び前記一方の表面と反対側の他方の表面側に設けられ、
    　前記電極リードの前記一端側では、前記第１の金属材の一方の表面側に設けられた前記第２の金属材と前記正極又は前記負極が接合され、前記第１電極リードの前記他端側では、前記第１の金属材の他方の表面側に設けられた前記第２の金属材と前記電池ケースが接合されている、請求項１に記載の二次電池。
  5. 　前記電極リードの短手方向において、前記第２の金属材は、前記第１の金属材の一方の表面側中央部及び前記第１の金属材の他方の表面側中央部に設けられている、請求項４に記載の二次電池。
  6. 　前記電極リードの短手方向において、前記第２の金属材は、前記第１の金属材の一方の表面側端部及び前記第１の金属材の他方の表面側中央部に設けられている、請求項４に記載の二次電池。
  7. 　前記電極リードは、負極リードである、請求項１～６のいずれか１項に記載の二次電池。
  8. 　前記第１の金属材は、銅を主成分として含み、前記第２の金属材は、ニッケルを主成分として含む、請求項７に記載の二次電池。
     
     
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