CN106558675A - 方形二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具有高体积能量密度且可靠性高的方形二次电池。在方形二次电池中，在正极板(4)与正极端子(7)之间的导电路径中配置有在电池内压成为规定值以上时发生变形的变形板(42)，与正极板(4)电连接的正极集电体(6)具有：配置于变形板(42)的电极体(3)侧的集电体主体部(6a)；从集电体主体部(6a)向封口板(2)侧延伸的集电体连接部(6b)；以及从集电体连接部(6b)朝向封口板(2)的长度方向上的一方的端部延伸的引线部(6c)，在封口板(2)的长度方向上，引线部的位于封口板的长度方向上的一方的端部侧的端部相比于集电体主体部的位于封口板的长度方向上的一方的端部侧的端部，更靠封口板的长度方向上的一方的端部侧配置，集电体主体部与变形板连接，引线部与正极接片部连接。

Description

方形二次电池
技术领域
本发明涉及方形二次电池。
背景技术
在电动车(EV)或混合动力电动车(HEV、PHEV)等的驱动用电源中，使用碱性二次电池、非水电解质二次电池等二次电池。在这些用途中，谋求高容量或高输出特性，因此，将多个方形二次电池串联连接或并联连接而形成组电池来使用。
在这些方形二次电池中，由具有开口的有底筒状的方形外装体和将该开口封口的封口板来形成电池壳体。在电池壳体内收容有电解液以及由正极板、负极板及隔板构成的电极体。在封口板上安装有正极端子以及负极端子。正极端子经由正极集电体与正极板电连接，负极端子经由负极集电体与负极板电连接。
正极板包含金属制的正极芯体和形成于正极芯体表面的正极活性物质层。在正极芯体的一部分形成有未形成正极活性物质层的正极芯体露出部。而且，在该正极芯体露出部连接正极集电体。另外，负极板包含金属制的负极芯体和形成于负极芯体表面的负极活性物质层。在负极芯体的一部分形成有未形成负极活性物质层的负极芯体露出部。而且，在该负极芯体露出部连接负极集电体。
例如在专利文献1中，提出了一种使用在一方的端部具有卷绕的正极芯体露出部且在另一方的端部具有卷绕的负极芯体露出部的卷绕电极体的方形二次电池。另外，在专利文献2中，提出了一种使用在一方的端部设有正极芯体露出部及负极芯体露出部的电极体的方形二次电池。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-032640号公报
专利文献2：日本特开2008-226625号公报
关于车载用二次电池、特别是用于EV、PHEV等中的二次电池，谋求体积能量密度更高且电池容量更大的二次电池的开发。在上述专利文献1所公开的方形二次电池的情况下，在电池壳体内需要供卷绕的正极芯体露出部及卷绕的负极芯体露出部配置的左右的空间、以及封口板与卷绕电极体之间的上部的空间，从而导致难以增加二次电池的体积能量密度。
与此相对，如上述专利文献2所公开的方形二次电池那样，若使用在一方的端部设有正极芯体露出部及负极芯体露出部的电极体，则容易获得体积能量密度高的方形二次电池。
然而，谋求具有更高能量密度且组装容易、并且可靠性高的集电构造的方形二次电池的开发。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种具有高体积能量密度且为高容量，并且可靠性高的方形二次电池。
本发明的一方案的方形二次电池具备：
电极体，其包括具有正极接片部的正极板以及具有负极接片部的负极板；
外装体，其具有开口，且收容所述电极体；
封口板，其对所述开口进行封口；
端子，其安装于所述封口板，且与所述正极板或所述负极板电连接；以及
集电体，其与所述正极板或所述负极板电连接，
所述方形二次电池的特征在于，
在所述正极板与所述端子之间的导电路径或者所述负极板与所述端子之间的导电路径中具备变形板，该变形板在电池内压成为规定值以上时发生变形，
所述集电体具有：
集电体主体部，其配置于所述变形板的所述电极体侧；
集电体连接部，其从所述集电体主体部向所述封口板侧延伸；以及
引线部，其从所述集电体连接部朝向所述封口板的长度方向上的一方的端部延伸，
在所述封口板的长度方向上，所述引线部的位于所述封口板的长度方向上的一方的端部侧的端部相比于所述集电体主体部的位于所述封口板的长度方向上的一方的端部侧的端部，更靠所述封口板的长度方向上的一方的端部侧配置，
所述集电体主体部与所述变形板连接，
所述正极接片部或所述负极接片部与所述引线部连接，
所述导电路径伴随着所述变形板的变形而被切断。
根据上述的结构，能够进一步减小由集电体、接片部等构成的集电部以及电流截断机构部占据的空间，实现体积能量密度高的方形二次电池。另外，在连接集电体与接片部时，或者在因振动、冲击等而施加了使电极体在电池壳体内移动这样的力时，能够抑制向变形板与集电体的连接部等施加负载，因此，实现了可靠性更高的方形二次电池。需要说明的是，封口板的长度方向上的一方的端部可以是封口板的长度方向上的两个端部中的任一端部。例如，在封口板的长度方向上，在端子向封口板的安装位置从封口板的中心偏移的情况下，可以将封口板的长度方向上的一方的端部设为远离端子这侧的端部。
优选的是，在所述集电体主体部中，在所述集电体主体部与所述变形板的连接部的周围形成有脆弱部，
所述脆弱部伴随着所述变形板的变形而发生破损，而使所述导电路径被切断。
优选的是，所述集电体具有一对所述引线部，且各所述引线部与所述正极接片部或所述负极接片部连接。
优选的是，在所述集电体主体部上形成有长度大于宽度的固定用贯通孔，
所述固定用贯通孔以沿着所述集电体主体部与所述集电体连接部的交界线延伸的方式配置，
在所述变形板与所述集电体主体部之间配置有第一绝缘构件，
所述第一绝缘构件具有固定用突起，
所述固定用突起与所述固定用贯通孔嵌合。
优选的是，所述集电体是与所述正极板电连接的正极集电体，
与所述负极板电连接的负极集电体具有：
负极集电体主体部，所述负极集电体主体部与所述封口板平行地配置；
负极集电体连接部，所述负极集电体连接部从所述负极集电体主体部的位于所述封口板的长度方向上的端部向所述电极体侧延伸；以及
一对负极引线部，所述一对负极引线部从所述负极集电体连接部的两端向所述封口板的长度方向上的中央侧延伸，
在所述一对负极引线部上分别连接有所述负极接片部。
发明效果
根据本发明，能够提供具有高体积能量密度且为高容量、并且可靠性高的方形二次电池。
附图说明
图1是实施方式所涉及的方形二次电池的立体图。
图2是沿着图1的II-II线剖开的剖视图。
图3是沿着图2的III-III线剖开的剖视图。
图4是沿着图2的IV-IV线剖开的剖视图。
图5是沿着图2的V-V线剖开的剖视图。
图6是沿着图2的VI-VI线剖开的剖视图。
图7是用于实施方式的正极板以及负极板的俯视图。
图8是用于实施方式的层叠型电极体的俯视图。
图9是沿着封口板的长度方向的电流截断机构附近的剖视图。
图10是沿着封口板的宽度方向的电流截断机构附近的剖视图。
图11是用于实施方式的弯曲加工前的正极集电体的俯视图。
图12是用于实施方式的弯曲加工前的负极集电体的俯视图。
图13是示出安装有正极集电体以及负极集电体的封口板的电池内部侧的面的图。
图14是安装有正极集电体以及负极集电体的封口板的侧视图。
图15是示出向正极集电体安装正极接片部且向负极集电体安装负极接片部之后的封口板的电池内部侧的面的图。
图16是变形例1所涉及的方形二次电池中的安装有正极集电体以及负极集电体的封口板的侧视图。
图17是变形例1所涉及的方形二次电池中的正极集电体的引线部与正极接片部的连接部附近的沿着封口板2的宽度方向的剖视图。
图18是变形例2所涉及的方形二次电池所使用的弯曲加工前的正极集电体的俯视图。
图19是示出变形例2所涉及的方形二次电池中的安装有正极集电体以及负极集电体的封口板的电池内部侧的面的图。
图20是变形例3所涉及的方形二次电池所使用的弯曲加工前的负极集电体的俯视图。
附图标记说明：
1…方形外装体
1a…底部 1b…大面积侧壁 1c…小面积侧壁
2…封口板
2a…正极端子安装孔 2b…负极端子安装孔
2c…第一嵌合凸部
2d…第二嵌合凸部
2e…第一根部凹部
2f…第二根部凹部
3…电极体
4…正极板
4a…正极活性物质层 4b…正极芯体露出部
4c…正极接片部
4d…保护层
4x…第一正极接片组 4y…第二正极接片组
5…负极板
5a…负极活性物质层 5b…负极芯体露出部
5c…负极接片部
5x…第一负极接片组 5y…第二负极接片组
6…正极集电体
6a…集电体主体部 6b…集电体连接部 6c…引线部
6c1…宽幅部 6d…连接用贯通孔 6e…薄壁部
6f…槽部
6x…倾斜部
6y1…第一固定用贯通孔 6y2…第二固定用贯通孔
6y3…第三固定用贯通孔 6y4…第四固定用贯通孔
7…正极端子
7x…端子贯通孔 7y…端子栓
8…负极集电体
8a…集电体主体部 8b…集电体连接部 8c…引线部
8d…贯通孔
8x…倾斜部
9…负极端子
10、12…内部侧绝缘构件
10a…绝缘构件主体部 10b…绝缘构件第一侧壁
10c…绝缘构件第二侧壁 10d…凸部
11、13…外部侧绝缘构件
14…绝缘片
15…电解液注液孔
16…密封栓
17…气体排出阀
18…胶带
20…方形二次电池
40…电流截断机构
41…导电构件
41a…基体部 41b…筒状部 41c…凸缘部
42…变形板
42a…突出部
43…绝缘板(第一绝缘构件)
43a…绝缘板主体部 43b…绝缘板第一侧壁
43c…绝缘板贯通孔
43d1…第一突起 43d2…第二突起
43d3…第三突起 43d4…第四突起
60…树脂构件
60a…保持部 60b…嵌合凹部 60c…接触防止部
60d…保持贯通孔
61…金属构件
70a…第一固定部 70b…第二固定部
70c…第三固定部 70d…第四固定部
80…树脂构件
80a…保持部 80b…嵌合凹部 80c…接触防止部
80d…保持贯通孔
81…金属构件
90、91…嵌合部
106…正极集电体
106a…集电体主体部 106b…集电体连接部
106c…引线部
106c1…宽幅部
106d…连接用贯通孔 106e…薄壁部 106f…槽部
106x…狭缝
106y1…第一固定用贯通孔 106y2…第二固定用贯通孔
106y3…第三固定用贯通孔 106y4…第四固定用贯通孔
108…负极集电体
108a…集电体主体部 108b…集电体连接部
108c…引线部 108d…贯通孔
160…树脂构件
160a…保持部 160b…嵌合凹部
160c…接触防止部 160d…保持贯通孔
161a…第一金属构件
161b…第二金属构件
180…树脂构件
181a…第一金属构件
具体实施方式
以下对实施方式所涉及的方形二次电池20的结构进行说明。需要说明的是，本发明并不局限于以下的实施方式。
如图1～6所示，方形二次电池20具备具有开口的方形外装体1和将该开口封口的封口板2。方形外装体1以及封口板2分别优选为金属制，例如可以为铝或铝合金制。方形外装体1具有底部1a、一对大面积侧壁1b以及一对小面积侧壁1c。方形外装体1是在与底部1a对置的位置处具有开口的方形的有底筒状的外装体。在方形外装体1内收容有电解质以及隔着隔板层叠多个正极板和多个负极板而成的层叠型的电极体3。
正极板4具有金属制的正极芯体、以及形成在正极芯体上的包含正极活性物质的正极活性物质层4a。正极板4在一个端边具有正极芯体露出的正极芯体露出部4b。需要说明的是，作为正极芯体，优选使用铝箔或铝合金箔。负极板5具有金属制的负极芯体、以及形成在负极芯体上的包含负极活性物质的负极活性物质层5a。负极板5在一个端边具有负极芯体露出的负极芯体露出部5b。需要说明的是，作为负极芯体，优选使用铜箔或者铜合金箔。在方形二次电池20中，正极芯体露出部4b构成正极接片部4c，负极芯体露出部5b构成负极接片部5c。
在电极体3中，在封口板2侧的端部，以层叠的状态配置有正极接片部4c，并且以层叠的状态配置有负极接片部5c。在层叠的正极接片部4c上连接有正极集电体6。而且，在该正极集电体6上电连接有正极端子7。在层叠的负极接片部5c上连接有负极集电体8。而且，在该负极集电体8上电连接有负极端子9。在正极板4与正极端子7之间的导电路径中设有压敏式的电流截断机构40。电流截断机构40在电池内部的压力成为规定值以上时工作，通过切断正极板4与正极端子7之间的导电路径而截断电流。需要说明的是，也可以在负极板5与负极端子9之间的导电路径中设置压敏式的电流截断机构40。
如图2及图4所示，在封口板2的电池内表面上连接有保持金属构件61的树脂构件60。树脂构件60与封口板2在嵌合部90处嵌合连接。被捆扎的正极接片部4c以配置于金属构件61与正极集电体6的引线部6c之间的状态与正极集电体6连接。在两个位置处被捆扎的正极接片部4c分别配置于金属构件61的两侧，且与一对引线部6c分别连接。
如图2及图6所示，在封口板2的电池内表面上连接有保持金属构件81的树脂构件80。树脂构件80与封口板2在嵌合部91处嵌合连接。被捆扎的负极接片部5c以配置于金属构件81与负极集电体8的引线部8c之间的状态与负极集电体8连接。在两个位置处被捆扎的负极接片部5c分别配置于金属构件81的两侧，且与一对引线部8c分别连接。
正极端子7以通过内部侧绝缘构件10及外部侧绝缘构件11而与封口板2电绝缘的状态安装于封口板2。另外，负极端子9以通过内部侧绝缘构件12及外部侧绝缘构件13而与封口板2电绝缘的状态安装于封口板2。内部侧绝缘构件10、12以及外部侧绝缘构件11、13分别优选为树脂制。在正极端子7上设有端子贯通孔7x，端子贯通孔7x被端子栓7y密封。
电极体3以被绝缘片14覆盖的状态收容于方形外装体1内。作为绝缘片14，优选使用弯折为箱状的树脂片或者袋状的树脂片。封口板2通过激光焊接等与方形外装体1的开口缘部接合。封口板2具有电解液注液孔15，在注液后，利用密封栓16对该电解液注液孔15进行密封。在封口板2上，形成有在电池内部的压力成为规定值以上的情况下工作、用于将电池内部的气体向电池外部排出的气体排出阀17。需要说明的是，气体排出阀17的工作压被设定为比电流截断机构40的工作压高的值。
接下来，对方形二次电池20的制造方法进行说明。
[正极板的制作]
制作包含如下物质的正极浆料：即，包含作为正极活性物质的锂镍钴锰复合氧化物、作为粘结剂的聚偏氟乙烯(PVdF)、作为导电材料的碳材料、以及N-甲基吡咯烷酮(NMP)。将该正极浆料涂敷于作为正极芯体的厚度为15μm的矩形形状的铝箔的两面。而且，通过使其干燥来去除正极浆料中的N-甲基吡咯烷酮，从而在正极芯体上形成正极活性物质层。然后进行压缩处理以使正极活性物质层成为规定厚度。将这样获得的正极板裁断成规定的形状。
[负极板的制作]
制作包含如下物质的负极浆料：即，包含作为负极活性物质的石墨、作为粘结剂的丁苯橡胶(SBR)、作为增粘剂的羧甲基纤维素(CMC)、以及水。将该负极浆料涂敷于作为负极芯体的厚度为8μm的矩形形状的铜箔的两面。然后，通过使其干燥来去除负极浆料中的水，从而在负极芯体上形成负极活性物质层。然后进行压缩处理以使负极活性物质层成为规定厚度。将这样获得的负极板裁断成规定的形状。
图7是裁断后的正极板4(图7中的(a))、负极板5(图7中的(b))的俯视图。正极板4具有在正极芯体的两面形成有正极活性物质层4a的方形的区域，在其一边形成有正极芯体露出部4b来作为正极接片部4c。负极板5具有在负极芯体的两面形成有负极活性物质层5a的方形的区域，在其一边形成有负极芯体露出部5b来作为负极接片部5c。需要说明的是，正极板4的大小比负极板5的大小稍小。优选在正极接片部4c的根部设置绝缘层或者电阻比正极芯体高的保护层4d。需要说明的是，也可以在正极芯体露出部4b或负极芯体露出部5b上连接其他的导电构件来作为正极接片部4c或负极接片部5c。
[层叠型电极体的制作]
通过上述方法来制作100张正极板4以及101张负极板5，将它们隔着聚烯烃制的方形的隔板而层叠，由此制作层叠型的电极体3。如图8所示，层叠型的电极体3以在一方的端部层叠各正极板4的正极接片部4c、并且层叠各负极板5的负极接片部5c的方式制作。优选在层叠型的电极体3的两外表面配置隔板，并利用胶带18等将各极板及隔板固定为层叠的状态。或者也可以在隔板设置粘结层，并分别将隔板与正极板4、隔板与负极板5粘结。需要说明的是，隔板的俯视观察下的大小与负极板5相同，或者比负极板5大。也可以在两张隔板之间配置正极板4，在使隔板的周缘成为热熔接的状态之后，将正极板4与负极板5层叠。
<正极端子以及电流截断机构向封口板的安装>
图9是沿着封口板2的长度方向的电流截断机构40附近的剖视图。图10是沿着封口板2的宽度方向的电流截断机构40附近的剖视图。
在封口板2上，作为正极端子安装孔2a而形成有贯通孔。在正极端子安装孔2a的电池外表面侧配置外部侧绝缘构件11，在电池内表面侧配置内部侧绝缘构件10以及导电构件41。而且，从电池外部侧向分别形成在外部侧绝缘构件11、封口板2、内部侧绝缘构件10以及导电构件41上的贯通孔插入正极端子7，将正极端子7的前端铆接在导电构件41上。需要说明的是，还优选将正极端子7的前端的铆接部焊接在导电构件41上。
导电构件41优选为在电极体3侧具有开口部41x的杯形状。导电构件41具有与封口板2平行配置的基体部41a、以及从基体部41a向电极体3侧延伸的筒状部41b。筒状部41b可以为圆筒形，也可以是方形的筒状部。导电构件41优选为金属制，例如为铝或铝合金制。正极端子7与基体部41a连接。需要说明的是，正极端子7和导电构件41也可以为一体的部件。在该情况下，正极端子7从电池内部侧向各部件的贯通孔插入，并在电池外部侧被铆接。
内部侧绝缘构件10具有：在封口板2与导电构件41的基体部41a之间配置的绝缘构件主体部10a；从绝缘构件主体部10a的位于封口板2的宽度方向上的两端部向电极体3侧延伸的一对绝缘构件第一侧壁10b；以及从绝缘构件主体部10a的位于封口板2的长度方向上的两端部向电极体3侧延伸的一对绝缘构件第二侧壁10c。在绝缘构件第一侧壁10b的外表面形成有凸部10d。
接下来，将变形板42配置为堵塞导电构件41的电极体3侧的开口部41x，并通过激光焊接等将变形板42的外周缘与导电构件41接合。由此，气密地密封导电构件41的电极体3侧的开口部41x。变形板42优选为金属制，例如为铝或铝合金制。变形板42优选为与导电构件41的开口部41x相同的形状。在方形二次电池20中，变形板42在俯视观察下为圆形。
接下来，将作为第一绝缘构件的绝缘板43配置于变形板42的电极体3侧的面上。绝缘板43具有：在变形板42与正极集电体6的集电体主体部6a之间配置的绝缘板主体部43a；以及从绝缘板主体部43a的位于封口板2的宽度方向上的两端部向封口板2侧延伸的一对绝缘板第一侧壁43b。在绝缘板主体部43a形成有绝缘板贯通孔43c、第一突起43d1、第二突起43d2、第三突起43d3、第四突起43d4。另外，在绝缘板第一侧壁43b的内表面形成有凹部43e。
向形成于绝缘板主体部43a的绝缘板贯通孔43c插入形成于变形板42的中央部的突出部42a。另外，绝缘板第一侧壁43b的内表面配置为与绝缘构件第一侧壁10b的外表面对置。而且，通过凸部10d与凹部43e嵌合，由此将绝缘构件10与绝缘板43连接。需要说明的是，也可以将该凹部43e设为贯通孔。
在导电构件41的电极体3侧的端部设有凸缘部41c。而且，在绝缘板主体部43a的封口板2侧的面上，优选设有钩挂于导电构件41的凸缘部41c的钩挂固定部。由此，将绝缘板43固定于导电构件41。
[正极集电体]
在此，对正极集电体6的结构进行说明。图11是弯曲加工前的正极集电体6的俯视图，是示出电极体3侧的面的图。正极集电体6具有：集电体主体部6a；在集电体主体部6a的两端边(封口板2的宽度方向上的两端边)设置的一对集电体连接部6b；以及分别设于一对集电体连接部6b的一对引线部6c。如图10所示，集电体连接部6b以从集电体主体部6a向封口板2侧延伸的方式相对于集电体主体部6a被弯曲加工。需要说明的是，在引线部6c的前端侧，设有具有比集电体连接部6b的宽度(W2)宽的宽度(W1)的宽幅部6c1。
在集电体主体部6a上形成有连接用贯通孔6d，在该连接用贯通孔6d的周围形成有薄壁部6e。另外，在薄壁部6e内，环状的槽部6f以包围连接用贯通孔6d的方式形成。槽部6f的厚度(余厚)比薄壁部6e小。在此，环状的槽部6f成为脆弱部，伴随着变形板42的变形而发生破损。即，该脆弱部成为破损预定部。需要说明的是，由于借助脆弱部的破损来切断导电路径即可，因此，无需设置薄壁部6e以及槽部6f这两方。可以仅设置薄壁部6e或者仅设置槽部6f。或者，也可以不设置薄壁部6e和槽部6f，而将变形板42与集电体主体部6a的连接部设为脆弱部。或者，还可以在变形板42上设置薄壁部或槽部等脆弱部。
在集电体主体部6a上设有第一固定用贯通孔6y1、第二固定用贯通孔6y2、第三固定用贯通孔6y3、第四固定用贯通孔6y4。第一固定用贯通孔6y1及第二固定用贯通孔6y2分别具有沿着集电体主体部6a与集电体连接部6b的交界线的细长形状。第一固定用贯通孔6y1及第二固定用贯通孔6y2分别配置于连接用贯通孔6d与集电体主体部6a和集电体连接部6b的交界线之间。第一固定用贯通孔6y1及第二固定用贯通孔6y2的形状优选为长方形、椭圆、轨道形状等。
第三固定用贯通孔6y3及第四固定用贯通孔6y4分别为圆形。第三固定用贯通孔6y3及第四固定用贯通孔6y4配置于连接用贯通孔6d的两侧。而且，第三固定用贯通孔6y3及第四固定用贯通孔6y4配置在穿过连接用贯通孔6d的中心且与集电体主体部6a和集电体连接部6b的交界线平行的直线上。
[正极集电体的安装]
将上述的正极集电体6配置在绝缘板43的电极体3侧的面上。此时，分别将形成于绝缘板43的第一突起43d1、第二突起43d2、第三突起43d3、第四突起43d4插入到形成于正极集电体6的第一固定用贯通孔6y1、第二固定用贯通孔6y2、第三固定用贯通孔6y3、第四固定用贯通孔6y4中。第一突起43d1以及第二突起43d2分别呈与第一固定用贯通孔6y1及第二固定用贯通孔6y2的形状相符的形状。而且，通过对第一突起43d1、第二突起43d2、第三突起43d3、第四突起43d4的前端进行扩径，从而向绝缘板43固定正极集电体6。由此，形成第一固定部70a、第二固定部70b、第三固定部70c、第四固定部70d。需要说明的是，也可以将各突起压入到固定用贯通孔中。
通过形成于正极端子7的端子贯通孔7x而从电池外部侧送入气体，使变形板42成为按压到正极集电体6的集电体主体部6a上的状态。在该状态下，利用激光焊接等将正极集电体6的设于集电体主体部6a的连接用贯通孔6d的缘部与变形板42接合起来。需要说明的是，连接用贯通孔6d并非是必须的结构，也可以将不具有连接用贯通孔6d的集电体主体部6a与变形板42接合。端子贯通孔7x被端子栓7y密封。
也可以将预先进行了弯曲加工的正极集电体6与绝缘板43以及变形板42连接。或者，还可以在将正极集电体6与绝缘板43以及变形板42连接之后，对正极集电体6实施弯曲加工。
<负极端子向封口板的安装>
[负极集电体]
对负极集电体8的结构进行说明。图12是弯曲加工前的负极集电体8的俯视图，是示出电极体3侧的面的图。负极集电体8具有：集电体主体部8a；在集电体主体部8a的端边(封口板2的长度方向上的端边)设置的集电体连接部8b；以及从封口板2的宽度方向上的集电体连接部8b的两端部延伸的一对引线部8c。集电体连接部8b以从集电体主体部8a向电极体3侧延伸的方式相对于集电体主体部8a被弯曲加工。在集电体主体部8a上设有供负极端子9插入的贯通孔8d。
在封口板2上，作为负极端子安装孔2b而形成有贯通孔。在负极端子安装孔2b的外表面侧配置外部侧绝缘构件13，在内表面侧配置内部侧绝缘构件12以及负极集电体8的集电体主体部8a。并且，从电池外部侧向分别形成于外部侧绝缘构件13、封口板2、内部侧绝缘构件12以及负极集电体8的集电体主体部8a上的贯通孔插入负极端子9，将负极端子9的前端铆接在负极集电体8上。然后，将负极端子9中被铆接的部分焊接于负极集电体8。
然后，针对负极集电体8，以一对引线部8c相对于集电体连接部8b大致垂直的方式进行弯曲加工。并且，以集电体连接部8b相对于集电体主体部8a大致垂直的方式进行弯曲加工。需要说明的是，也可以在对负极集电体8进行弯曲加工之后，将负极集电体8与负极端子9连接。
<金属构件以及树脂构件向封口板的安装>
在封口板2的电池内部侧的面上设有第一嵌合凸部2c、第二嵌合凸部2d。在第一嵌合凸部2c的根部的周围设有第一根部凹部2e，在第二嵌合凸部2d的根部的周围设有第二根部凹部2f。第一嵌合凸部2c配置在正极端子安装孔2a与气体排出阀17之间，第二嵌合凸部2d配置在负极端子安装孔2b与气体排出阀17之间。
树脂构件60具有保持金属构件61的保持部60a、以及与封口板2的第一嵌合凸部2c嵌合的嵌合凹部60b。保持部60a具有沿封口板2的宽度方向延伸的保持贯通孔60d，金属构件61呈圆柱状，且配置在设于保持部60a的保持贯通孔60d内。
树脂构件80具有保持金属构件81的保持部80a、以及与封口板2的第二嵌合凸部2d嵌合的嵌合凹部80b。保持部80a具有沿封口板2的宽度方向延伸的保持贯通孔80d，金属构件81呈圆柱状，且配置在设于保持部80a的保持贯通孔80d内。需要说明的是，金属构件61、81优选为柱状，且优选为圆柱状或棱柱状。
通过将封口板2的第一嵌合凸部2c与保持有金属构件61的树脂构件60的嵌合凹部60b嵌合，从而将树脂构件60与封口板2连接。由此形成嵌合部90。另外，通过将封口板2的第二嵌合凸部2d与保持有金属构件81的树脂构件80的嵌合凹部80b嵌合，从而将树脂构件80与封口板2连接。由此形成嵌合部91。
优选第一嵌合凸部2c以及第二嵌合凸部2d的俯视观察下的形状分别为椭圆形状、长圆形状、方形、方形的角部被圆角化了的形状等。由此，能够防止树脂构件60或树脂构件80相对于封口板2进行旋转。
如图4所示，树脂构件60具有配置在正极集电体6的引线部6c与封口板2之间的接触防止部60c。另外，如图6所示，树脂构件80具有配置在负极集电体8的引线部8c与封口板2之间的接触防止部80c。利用接触防止部60c或接触防止部80c，能够可靠地防止正极集电体6或负极集电体8与封口板2接触。
在与封口板2垂直的方向上，接触防止部60c的厚度比保持部60a的厚度薄。另外，接触防止部60c配置为，从保持部60a朝向方形外装体1的大面积侧壁1b延伸。
图13是示出安装了正极集电体6、负极集电体8、保持有金属构件61的树脂构件60、以及保持有金属构件81的树脂构件80的封口板2的电池内部侧的面的图。图14是安装了正极集电体6、负极集电体8、保持有金属构件61的树脂构件60、以及保持有金属构件81的树脂构件80的封口板2的侧视图。树脂构件80与树脂构件60同样，也具有接触防止部80c、保持贯通孔80d。如图14所示，内部侧绝缘构件12具有配置在封口板2与集电体主体部8a之间的部分12a和配置于集电体连接部8b的外表面的纵壁12b。
<正极接片部与正极集电体的连接>
将多张正极接片部4c在两个位置捆扎，分别形成第一正极接片组4x和第二正极接片组4y。在此，关于第一正极接片组4x、第二正极接片组4y，为了分别固定正极接片部4c彼此，优选通过焊接将正极接片部4c彼此接合。或者，为了固定正极接片部4c彼此，优选通过捆束部件来固定正极接片部4c彼此。例如，可以通过使金属制或树脂制的捆束部件贯穿被捆扎的正极接片部4c来固定被捆扎的正极接片部4c。
将第一正极接片组4x配置在正极集电体6的一方的引线部6c与金属构件61之间。并且将第二正极接片组4y配置在正极集电体6的另一方的引线部6c与金属构件61之间。然后，在一方的引线部6c的外表面侧以及另一方的引线部6c的外表面侧配置一对电阻焊接电极。并且，利用一对电阻焊接电极在夹住一方的引线部6c、第一正极接片组4x、金属构件61、第二正极接片组4y以及另一方的引线部6c的状态下进行电阻焊接。由此，一方的引线部6c与第一正极接片组4x被焊接，另一方的引线部6c与第二正极接片组4y被焊接。此时，优选第一正极接片组4x和第二正极接片组4y分别焊接于金属构件61。
需要说明的是，如图13所示，优选在正极集电体6的一对引线部6c与金属构件61之间配置第一正极接片组4x和第二正极接片组4y之前的状态下，扩宽一对引线部6c的前端侧。在图13中，正极集电体6以一对引线部6c之间的距离比一对集电体连接部6b之间的距离大的方式被弯曲加工。
<负极接片部与负极集电体的连接>
将多张负极接片部5c在两个位置捆扎，分别形成第一负极接片组5x和第二负极接片组5y。在此，关于第一负极接片组5x和第二负极接片组5y，与第一正极接片组4x和第二正极接片组4y同样，可以固定负极接片部5c彼此。将第一负极接片组5x配置在负极集电体8的一方的引线部8c与金属构件81之间。并且，将第二负极接片组5y配置在负极集电体8的另一方的引线部8c与金属构件81之间。然后，在一方的引线部8c的外表面侧以及另一方的引线部8c的外表面侧配置一对电阻焊接电极。并且，利用一对电阻焊接电极在夹住一方的引线部8c、第一负极接片组5x、金属构件81、第二负极接片组5y以及另一方的引线部8c的状态下进行电阻焊接。由此，一方的引线部8c与第一负极接片组5x被焊接，另一方的引线部8c与第二负极接片组5y被焊接。此时，优选第一负极接片组5x和第二负极接片组5y分别焊接于金属构件81。
与正极侧同样，优选在负极集电体8的引线部8c与金属构件81之间配置第一负极接片组5x和第二负极接片组5y之前的状态下，扩宽一对引线部8c的前端侧。
图15是示出向正极集电体6安装正极接片部4c且向负极集电体8安装负极接片部5c之后的封口板的电池内部侧的面的图。
<方形二次电池的组装>
将与封口板2连接的电极体3用绝缘片14覆盖并插入到方形外装体1中。然后，通过激光焊接等将封口板2与方形外装体1接合，将方形外装体1的开口封口。然后，从设于封口板2的电解液注液孔15注入含有电解质溶剂及电解质盐的非水电解质。然后，利用密封栓16对电解液注液孔15进行密封。
<关于方形二次电池>
如图10所示，正极集电体6的集电体主体部6a配置于变形板42的电极体3侧。而且，正极集电体6上设有从集电体主体部6a的位于封口板2的宽度方向上的两端部向封口板2侧延伸的一对集电体连接部6b。一对集电体连接部6b分别配置在导电构件41与方形外装体1的大面积侧壁1b之间。正极集电体6的引线部6c从集电体连接部6b朝向封口板2的长度方向上的两个端部中的远离正极端子7这侧的端部(图15中为右侧的端部)延伸。而且，引线部6c与集电体主体部6a相比，在封口板2的长度方向上更向封口板2的长度方向上的两个端部中的远离正极端子7这侧的端部(图15中为右侧的端部)侧延伸。即，在封口板2的长度方向上，引线部6c的位于封口板2的长度方向上的一方的端部侧的端部相比于集电体主体部6a的位于封口板2的长度方向上的一方的端部侧的端部，更靠封口板2的长度方向上的一方的端部侧配置。根据这样的结构，能够进一步减小电池壳体内的集电部的占据空间，实现能量密度更高的方形二次电池。另外，在将正极接片部4c与正极集电体6连接时、或者在因冲击、振动等施加了使电极体3移动这样的力时，能够抑制向正极集电体6的集电体主体部6a与变形板42的连接部、或者设于集电体主体部6a的脆弱部等施加负载。
正极集电体6的设于集电体主体部6a的第一固定用贯通孔6y1以及第二固定用贯通孔6y2分别具有沿着集电体主体部6a与集电体连接部6b的交界线的细长形状。由此，能够防止在对正极集电体6进行了弯曲加工的情况下向脆弱部施加负载。另外，即便因冲击、振动等而施加了使电极体3拉拽引线部6c或推起引线部6c这样的力，也能够防止向正极集电体6的设于集电体主体部6a的脆弱部施加负载。
如图15所示，正极集电体6在引线部6c具有倾斜部6x。这样，通过设置倾斜部6x，由此能够抑制向正极集电体6的设于集电体主体部6a的脆弱部施加负载。倾斜部6x相对于引线部6c中与正极接片部4c连接的区域而倾斜。倾斜角度优选为10°～80°左右，更优选为30°～60°左右。需要说明的是，负极集电体8在引线部8c具有倾斜部8x。
如图14所示，在与封口板2垂直的方向上，封口板2与负极集电体8的引线部8c之间的距离比封口板2与正极集电体6的引线部6c之间的距离大。根据这样的结构，能够更可靠地防止负极集电体8与封口板2接触。由此，在封口板2为铝或铝合金制的情况下，能够更可靠地防止封口板2与负极电连接后形成锂合金而将封口板2腐蚀的情况。
负极集电体8为与正极集电体6不同的构造。在负极集电体8中，在集电体主体部8a的一个端部设有集电体连接部8b，在这一个集电体连接部8b的两端设有一对引线部8c。通过这样的结构，能够进一步减小集电部占据的空间。
在方形二次电池20中，保持有金属构件61的树脂构件60以及保持有金属构件81的树脂构件80配置在电极体3中的蓄电部(正极板4与负极板5隔着隔板而层叠的部分)与封口板2之间，形成集电构造。因此，实现了体积能量密度更高的方形二次电池。另外，由于组装更容易，且容易进行各构件的连接，因此，实现了各连接部的品质高且可靠性高的方形二次电池。需要说明的是，金属构件以及树脂构件用于正极侧及负极侧中的至少一方即可。
此外，在方形二次电池20中，保持有金属构件61的树脂构件60以及保持有金属构件81的树脂构件80固定于封口板2。根据这样的结构，在预先向封口板2安装了正极集电体6或负极集电体8之后，能够向正极集电体6或负极集电体8稳定地安装正极接片部4c或负极接片部5c。因此，实现了正极集电体6与正极接片部4c的连接部、负极集电体8与负极接片部5c的连接部的品质更高、且可靠性更高的方形二次电池。
另外，通过将保持有金属构件61的树脂构件60或保持有金属构件81的树脂构件80固定于封口板2，并使用这些构件将正极接片部4c或负极接片部5c与正极集电体6或负极集电体8连接，由此在向正极集电体6或负极集电体8连接正极接片部4c或负极接片部5c之后，无需对正极集电体6或负极集电体8进行弯曲加工，能够减小集电部所需的空间。因此，能够抑制因弯曲加工等向正极接片部4c或负极接片部5c、以及正极集电体6或负极集电体8与正极接片部4c或负极接片部5c的连接部施加负载。因此，实现了不仅为高能量密度、还进一步抑制了损伤等的可靠性高的方形二次电池。
另外，当保持有金属构件61的树脂构件60被固定于封口板2时，在正极板4与正极端子7之间设有电流截断机构40的情况下，即便施加了力而使电极体3在方形外装体1内移动，也能够抑制向变形板42与正极集电体6的连接部、以及设于正极集电体6的脆弱部施加负载。因此，实现了可靠性更高的方形二次电池。
树脂构件60与封口板2的固定部优选配置在比正极端子安装孔2a靠气体排出阀17侧的位置。另外，树脂构件60与封口板2的固定部优选配置在比变形板42中的气体排出阀17侧的端部靠气体排出阀17侧的位置。另外，树脂构件80与封口板2的固定部优选配置在比负极端子安装孔2b靠气体排出阀17侧的位置。
如图14所示，树脂构件60以及树脂构件80中的至少一方的与封口板2垂直的方向上的长度大于与封口板2垂直的方向上的从封口板2的电池内部侧的面到集电体主体部6a的电极体3侧的面为止的长度。由此，即便电极体3有时向封口板2侧移动，也能够抑制电极体3的蓄电部与正极集电体6的集电体主体部6a接触，能够抑制正极集电体6的集电体主体部6a与变形板42的连接部、或者正极集电体6的设于集电体主体部6a的脆弱部发生损伤。
如图4及图6所示，树脂构件60以及树脂构件80的电极体3侧的端部在封口板2的宽度方向上的宽度从封口板2侧朝向电极体3侧而变小。由此，能够防止因树脂构件60或树脂构件80而使正极接片部4c或负极接片部5c发生损伤的情况。
如图14所示，将电解液注液孔15密封的密封栓16与封口板2的电池内部侧的面相比向电极体3侧突出。另外，电解液注液孔15形成在气体排出阀17与负极端子安装孔2b之间。为了成为耐久性高的密封构造，优选密封栓16为金属制。例如，可以将密封栓16设为盲铆钉并采用铝或铝合金制。在方形二次电池20中，通过采用将负极接片部5c分割为两部分并捆扎而避免密封栓16与负极接片部5c接近的构造，从而能够更可靠地防止负极接片部5c与密封栓16电连接。此外，在方形二次电池20中，由于采用在与密封栓16对置的部分配置树脂构件80的方式，因此，能够更可靠地防止负极接片部5c与密封栓16电连接。需要说明的是，当密封栓16与负极接片部5c电连接时，在密封栓16由铝或铝合金构成的情况下，密封栓16与锂形成合金而可能发生腐蚀。
以下对变形例进行说明。需要说明的是，关于变形例中与上述的方形二次电池20相同的结构，标注与方形二次电池20相同的附图标记。另外，特别是未进行说明的部分可以采用与上述的方形二次电池20相同的结构。
<变形例1>
在上述的方形二次电池20中，示出了通过电阻焊接分别将正极集电体6与正极接片部4c、负极集电体8与负极接片部5c连接的例子。也可以取代电阻焊接而将集电体与接片部的连接方法设为激光焊接等的高能线的照射所进行的连接。以下示出适于使用高能线的照射所进行的焊接的情况下的集电体、金属构件以及树脂构件的例子。
图16是变形例1所涉及的方形二次电池的与图14对应的图。如图16所示，在正极集电体6的一对引线部6c分别设有狭缝6z，在负极集电体8的一对引线部8c分别设有狭缝8z。通过向狭缝6z及狭缝8z的缘部照射激光等高能线，由此对正极集电体6的引线部6c与正极接片部4c、负极集电体8的引线部8c与负极接片部5c进行焊接。
图17是变形例1所涉及的方形二次电池中的正极集电体6的引线部6c与正极接片部4c的连接部附近的沿着封口板2的宽度方向的剖视图。树脂构件160在两个侧面保持第一金属构件161a及第二金属构件161b。第一金属构件161a以及第二金属构件161b分别呈板状，且配置为与方形外装体1的大面积侧壁大致平行。树脂构件160具有：保持第一金属构件161a及第二金属构件161b的保持部160a；嵌合凹部160b；以及接触防止部160c。嵌合凹部160b嵌合于封口板2的第一嵌合凸部2c。第一正极接片组4x在被一方的引线部6c与第一金属构件161a夹持的状态下焊接于一方的引线部6c。另外，第二正极接片组4y在被另一方的引线部6c与第二金属构件161b夹持的状态下焊接于另一方的引线部6c。需要说明的是，负极侧也与正极侧同样，使用保持有第一金属构件181a及第二金属构件的树脂构件180。
<变形例2>
图18是变形例2所涉及的方形二次电池所使用的弯曲加工前的正极集电体106的俯视图，是示出电极体3侧的面的图。正极集电体106具有：集电体主体部106a；设于集电体主体部106a的两端边(封口板2的宽度方向上的两端边)的一对集电体连接部106b；以及分别设于一对集电体连接部106b的前端侧的一对引线部106c。在弯曲加工后的正极集电体106中，集电体连接部106b配置为从集电体主体部106a向封口板2侧延伸。即，在图18中，一对集电体连接部106b相对于集电体主体部106a向里侧弯折。而且，一对引线部106c分别配置为，沿着封口板2的长度方向延伸。在引线部106c的前端侧，设有具有比集电体连接部106b的宽度(W3)宽的宽度(W4)的宽幅部106c1。
在集电体主体部106a上形成有连接用贯通孔106d，在该连接用贯通孔106d的周围形成有薄壁部106e。另外，在薄壁部106e内，环状的槽部106f以包围连接用贯通孔106d的方式形成。另外，在引线部106c上设有倾斜部106x。
在集电体主体部106a上设有第一固定用贯通孔106y1、第二固定用贯通孔106y2、第三固定用贯通孔106y3、第四固定用贯通孔106y4。第三固定用贯通孔106y3、第四固定用贯通孔106y4分别呈轨道形状。需要说明的是，设于绝缘板43的第一突起43d1、第二突起43d2、第三突起43d3、以及第四突起43d4分别呈与第一固定用贯通孔106y1、第二固定用贯通孔106y2、第三固定用贯通孔106y3、以及第四固定用贯通孔106y4对应的形状即可。
图19是示出变形例2所涉及的方形二次电池中的、安装有正极集电体106及负极集电体8的封口板2的电池内部侧的面的图。如图19所示，在正极集电体106的集电体主体部106a上设有第一固定部170a～第四固定部170d。正极集电体106的集电体主体部106a相对于封口板2平行地配置。集电体连接部106b配置为，从集电体主体部106a的端部向封口板2侧延伸。引线部106c配置为，从集电体连接部106b沿封口板2的长度方向延伸。第一正极接片组4x在被金属构件61与一方的引线部106c夹持的状态下被电阻焊接，第二正极接片组4y在被金属构件61与另一方的引线部106c夹持的状态下被电阻焊接。需要说明的是，在通过高能线的照射进行焊接的情况下，优选在引线部106c设置狭缝。需要说明的是，在引线部106c设有倾斜部106x。
<变形例3>
图20是变形例3所涉及的方形二次电池所使用的弯曲加工前的负极集电体108的俯视图，是示出电极体3侧的面的图。负极集电体108具有：集电体主体部108a；在集电体主体部108a的两端设置的一对集电体连接部108b；以及分别设于一对集电体连接部108b的一对引线部108c。在被弯曲加工后的负极集电体108中，一对集电体连接部108b以从集电体主体部108a朝向电极体3延伸的方式配置在集电体主体部108a的封口板2的宽度方向上的两端。一对引线部108c配置为，从一对集电体连接部108b沿封口板2的长度方向延伸。在集电体主体部108a上设有供负极端子9插入的贯通孔108d。
<变形例4>
在上述的方形二次电池20中，正极集电体6的引线部6c从集电体连接部6b朝向封口板2的长度方向上的两个端部中的远离正极端子7这侧的端部(图15中为右侧的端部)延伸。而且，引线部6c与集电体主体部6a相比，在封口板2的长度方向上更向封口板2的长度方向上的两个端部中的远离正极端子7这侧的端部侧延伸。与此相对，可以构成为，正极集电体的引线部从集电体连接部朝向封口板2的长度方向上的两个端部中的靠近正极端子7这侧的端部(图15中为左侧的端部)延伸。而且，可以构成为，引线部与集电体主体部相比，在封口板2的长度方向上更向封口板2的长度方向上的两个端部中的靠近正极端子7这侧的端部侧延伸。若为这样的结构，则引线部与接片部的连接更加容易。
在变形例4所涉及的方形二次电池中，正极集电体的引线部从集电体连接部朝向封口板的长度方向上的两个端部中的靠近正极端子7这侧的端部延伸。在该情况下，使封口板2中的设置正极端子安装孔2a的位置更靠中央侧(气体排出阀17侧)。例如，在上述的方形二次电池20中的用于配置保持有金属构件61的树脂构件60的位置处设置正极端子安装孔2a。另外，使正极接片部4c的位置在封口板2的长度方向上更靠外侧。而且，使用图11或图18所示的正极集电体，配置成在封口板2的长度方向上集电体主体部更靠中央侧且引线部更靠外侧，将集电体主体部与变形板42连接即可。即，变形例4所涉及的方形二次电池中的正极集电体配置在从上述的方形二次电池20中的正极集电体的配置朝向沿水平方向旋转180°后的朝向上。
<其他>
正极接片部与正极集电体的连接方法、负极接片部与负极集电体的连接方法没有特别限定，可以使用电阻焊接、基于激光等高能线的照射的焊接、超声波焊接等。
电极体的形态没有特别限定，可以是卷绕型的电极体、层叠型的电极体中的任一者，也可以是包含多个卷绕的电极体而成的电极体。
优选在电池内含有在电池成为过充电状态的情况下产生气体的过充电抑制剂。在为非水电解质二次电池的情况下，优选正极活性物质层含有碳酸锂，或者在非水电解质中含有环己基苯等。另外，优选正极活性物质层含有磷酸锂。

Claims (6)

1.一种方形二次电池，其具备：
电极体，其包括具有正极接片部的正极板以及具有负极接片部的负极板；
外装体，其具有开口，且收容所述电极体；
封口板，其对所述开口进行封口；
端子，其安装于所述封口板，且与所述正极板或所述负极板电连接；以及
集电体，其与所述正极板或所述负极板电连接，
所述方形二次电池的特征在于，
在所述正极板与所述端子之间的导电路径或者所述负极板与所述端子之间的导电路径中具备变形板，该变形板在电池内压成为规定值以上时发生变形，
所述集电体具有：
集电体主体部，其配置于所述变形板的所述电极体侧；
集电体连接部，其从所述集电体主体部向所述封口板侧延伸；以及
引线部，其从所述集电体连接部朝向所述封口板的长度方向上的一方的端部延伸，
在所述封口板的长度方向上，所述引线部的位于所述封口板的长度方向上的一方的端部侧的端部相比于所述集电体主体部的位于所述封口板的长度方向上的一方的端部侧的端部，更靠所述封口板的长度方向上的一方的端部侧配置，
所述集电体主体部与所述变形板连接，
所述正极接片部或所述负极接片部与所述引线部连接，
所述导电路径伴随着所述变形板的变形而被切断。
2.根据权利要求1所述的方形二次电池，其中，
在所述集电体主体部中，在所述集电体主体部与所述变形板的连接部的周围形成有脆弱部，
所述脆弱部伴随着所述变形板的变形而发生破损，而使所述导电路径被切断。
3.根据权利要求1或2所述的方形二次电池，其中，
所述集电体具有一对所述引线部，且各所述引线部与所述正极接片部或所述负极接片部连接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方形二次电池，其中，
所述封口板的长度方向上的一方的端部是在所述封口板的长度方向上远离所述端子的一侧的端部。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方形二次电池，其中，
在所述集电体主体部上形成有长度大于宽度的固定用贯通孔，
所述固定用贯通孔以沿着所述集电体主体部与所述集电体连接部的交界线延伸的方式配置，
在所述变形板与所述集电体主体部之间配置有第一绝缘构件，
所述第一绝缘构件具有固定用突起，
所述固定用突起与所述固定用贯通孔嵌合。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方形二次电池，其中，
所述集电体是与所述正极板电连接的正极集电体，
与所述负极板电连接的负极集电体具有：
负极集电体主体部，所述负极集电体主体部与所述封口板平行地配置；
负极集电体连接部，所述负极集电体连接部从所述负极集电体主体部的位于所述封口板的长度方向上的端部向所述电极体侧延伸；以及
一对负极引线部，所述一对负极引线部从所述负极集电体连接部的两端向所述封口板的长度方向上的中央侧延伸，
在所述一对负极引线部上分别连接有所述负极接片部。
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