JP2002298823A

JP2002298823A - 非水電解液二次電池

Info

Publication number: JP2002298823A
Application number: JP2001094266A
Authority: JP
Inventors: Koichi Sato; 広一佐藤; Naoya Nakanishi; 直哉中西; Kazutada Fujiwara; 一恭藤原; Toshiyuki Noma; 俊之能間; Ikuro Yonezu; 育郎米津
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2002-10-11

Abstract

(57)【要約】【課題】従来よりも内部抵抗が小さく、然も生産性に
優れた集電構造を有する非水電解液二次電池を提供す
る。【解決手段】本発明に係る非水電解液二次電池におい
て、巻き取り電極体２の各電極から引き出された複数本
の集電タブ３は、先端部が互いに束ねられて、該先端部
にかしめ固定された１つのＵ字状の集電部材４によって
挟持されている。該集電部材４は、Ｕ字状部42と、ねじ
部41から構成され、該ねじ部41は、Ｕ字状部42の平板部
の表面に垂直に突設され、該平板部の内面には、凸部と
凹部が形成されており、前記巻き取り電極体２が発生す
る電力は、集電部材４を介して電極端子91から取り出さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池缶の内部に二
次電池要素となる巻き取り電極体が収容されて、電池缶
に設けた一対の電極端子から巻き取り電極体の発生電力
を取り出すことが出来る非水電解液二次電池に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯型電子機器、電気自動車等の
電源として、エネルギー密度の高いリチウム二次電池が
注目されている。例えば電気自動車に用いられる比較的
大きな容量のリチウム二次電池は、図１１及び図１２に
示す様に、筒体(11)の両端部に蓋体(12)(12)を溶接固定
してなる円筒状の電池缶(１)の内部に、巻き取り電極体
(２)を収容して構成されている。両蓋体(12)(12)には、
正負一対の電極端子部(８)(８)が取り付けられており、
巻き取り電極体(２)の両極と両電極端子部(８)(８)と
が、それぞれ複数本の集電タブ(３)により互いに連結さ
れて、巻き取り電極体(２)が発生する電力を一対の電極
端子部(８)(８)から外部に取り出すことが可能となって
いる。又、各蓋体(12)にはガス排出弁(13)が取り付けら
れている。

【０００３】巻き取り電極体(２)は、図１３に示す様
に、それぞれ帯状の正極(21)と負極(23)の間に帯状のセ
パレータ(22)を介在させて、これらを渦巻き状に巻回し
て構成されている。正極(21)は、アルミニウム箔からな
る帯状集電体の両面にリチウム複合酸化物からなる正極
活物質(24)を塗布して構成され、負極(23)は、銅箔から
なる帯状集電体の両面に炭素材料を含む負極活物質(25)
を塗布して構成されている。セパレータ(22)には、非水
電解液が含浸されている。正極(21)及び負極(23)には夫
々、複数本の集電タブ(３)の基端部がスポット溶接等に
よって接合され、先端部は巻き取り電極体(２)から突出
している。尚、正極(21)に接合された集電タブ(３)はア
ルミニウム箔から形成され、負極(23)に接合された集電
タブ(３)は銅箔から形成されている。

【０００４】そして、図１２に示す如く、極性が同じ複
数本の集電タブ(３)の先端部(31)が１つの電極端子部
(８)に接続されている。尚、図１２においては、便宜
上、一部の集電タブの先端部が電極端子部(８)に接続さ
れている状態のみを示し、他の集電タブについては、先
端部が電極端子部(８)に接続されている状態の図示を省
略している。

【０００５】電極端子部(８)は、電池缶(１)の蓋体(12)
を貫通して取り付けられた電極端子(81)を具え、該電極
端子(81)の基端部には鍔部(82)が形成されている。蓋体
(12)の貫通孔には絶縁部材(93)が装着され、蓋体(12)と
電極端子(81)の間の電気的絶縁性とシール性が保たれて
いる。電極端子(81)には、蓋体(12)の外側からワッシャ
(94)が嵌められると共に、第１ナット(95)及び第２ナッ
ト(96)が螺合している。そして、第１ナット(95)を締め
付けて、電極端子(81)の鍔部(92)とワッシャ(94)によっ
て絶縁部材(93)を挟圧することにより、シール性を高め
ている。前記複数本の集電タブ(３)の先端部(31)は、電
極端子(81)の鍔部(82)に、スポット溶接或いは超音波溶
接によって固定されている。

【０００６】ところで、リチウム二次電池において、よ
り大きな出力を得るためには、電池内部における電流経
路の抵抗、即ち内部抵抗を低減させることが必要であ
り、更に、製造コスト削減のためには、生産性に優れた
集電構造が必要となる。

【０００７】図１２に示す従来の集電構造においては、
複数の集電タブ(３)の先端部(31)が電極端子(81)の鍔部
(82)にスポット溶接されているが、集電タブ(３)の厚さ
が大きくなると、スポット溶接では充分な接合強度が得
られないという問題があった。又、溶接面積が小さいた
めに、内部抵抗は大きなものとなっていた。

【０００８】そこで、図１４に示す如く、電極端子(86)
と、巻き取り電極体(89)から突出する集電タブ(88)との
間に中間集電体(87)を設けて、該中間集電体(87)に複数
の集電タブ(88)を溶接接続する構造が提案されている
(特開平10-340738号)。又、図１５に示す如く、複数本
の集電タブ(85)の先端部と、電極端子部(図示省略)から
伸びる補助リード(83)を、１つの金属リング(84)に挿通
せしめると共に、該金属リング(84)を圧潰して補助リー
ド(83)と集電タブ(85)を接続する構造が提案されている
(特許第2806211号)。更に、図１６に示す如く、電極端
子(71)と接続されたクリップ状の雌型電極子(72)によっ
て、巻き取り電極体(74)から突出するタブ(73)を挟持し
た後、該電極子(72)のクリップ部を圧接する構造が提案
されている(特開平11-3690号)。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図１４に示
す中間集電体(87)を用いる集電構造においては、従来と
同様に、集電タブ(88)の厚さが大きくなると、接合強度
が不十分となる問題があった。又、図１５に示す金属リ
ング(84)を用いる集電構造においては、接合強度の問題
は生じないが、複数の集電タブ(85)の先端部の幅を揃え
て該金属リング(84)に挿通する必要があり、工程が煩雑
になって、生産性が問題となっていた。更に、図１６に
示す雌型電極子(72)を用いる集電構造においては、接続
工程が簡易であるものの、タブ(73)と雌型電極子(72)の
接触面積が小さいために、内部抵抗を充分に小さくする
ことが出来なかった。又、タブ(73)を一旦雌型電極子(7
2)によって保持するために、雌型電極子(72)の形状が大
きなものとなり、電池缶内にデッドスペースが生じる原
因となっていた。

【００１０】本発明の目的は、従来よりも内部抵抗が小
さく、然も生産性に優れた集電構造を有する非水電解液
二次電池を提供することである。

【００１１】

【課題を解決する為の手段】本発明に係る非水電解液二
次電池においては、電池缶の内部に、正極と負極の間に
非水電解液を含むセパレータを介在させてこれらを積層
した電極体が収納され、電極体の両電極からはそれぞれ
複数本の集電タブが引き出され、電池缶には、電極体が
発生する電力を外部へ取り出すための一対の電極端子
が、それぞれ電池缶を貫通して取り付けられている。前
記電極体の各電極から引き出された複数本の集電タブ
は、先端部が互いに束ねられて、該先端部にかしめ固定
された１つのＵ字状の集電部材によって挟持されてお
り、該集電部材の対向する平板部の内面には凹凸が形成
されており、前記電極体が発生する電力は、集電部材を
介して電極端子から取り出される。

【００１２】上記本発明の非水電解液二次電池において
は、集電部材がＵ字状であり広く開口しているので、該
集電部材に複数の集電タブを挿通せしめるとき、集電タ
ブの先端部の幅を正確に揃える必要がない。又、集電部
材は、集電タブにかしめ固定によって取り付けられるの
で、溶接を施す必要がない。従って、取り付け工程は簡
易であり、溶接部によって電気抵抗が生じることもな
い。又、集電タブは、集電部材の平板部の内面に形成さ
れている凹凸に沿って変形することにより、該平板部の
内面と広い面積で強く密着する。従って、集電タブと集
電部材の接触面積は大きく、集電タブと集電部材の間の
電気抵抗は小さくなる。

【００１３】本発明の具体的構成において、前記集電部
材は、電極端子と一体に成形されている。該具体的構成
によれば、集電部材と電極端子の間に接続抵抗が生じな
い。

【００１４】他の具体的構成において、前記集電部材の
平板部の表面には、ねじ部が表面に垂直に突設される一
方、電極端子にはねじ穴が開設されており、ねじ部がね
じ穴にねじ込まれている。該具体的構成によれば、ねじ
部が前記平板部の表面に垂直に突設されているので、集
電部材を電極端子に取り付けた状態において、集電部材
が電池缶内部に占める領域は小さい。又、溶接工程が不
要であり、工程が簡易である。更に、溶接部によって電
気抵抗が生じることもない。

【００１５】更に他の具体的構成において、前記集電部
材の一対の平板部の内、少なくとも一方の平板部の先端
には、帯板部が突設されており、該帯板部の表面と電極
端子とが溶接によって互いに接合されている。該具体的
構成によれば、集電部材を電極端子に取り付けた状態に
おいて、集電部材が電池缶内部に占める領域は小さい。

【００１６】更に他の具体的構成において、集電部材の
平板部の厚さは、０.５ｍｍ以上、２ｍｍ以下である。
該具体的構成によれば、集電部材の平板部の厚さは、少
なくとも０.５ｍｍである。従って、平板部の断面積が
充分な大きさであり、電気抵抗は小さい。一方、厚さは
２ｍｍ以下である。従って、集電部材の加工性が良好
で、充分にかしめることが出来るので、集電タブと集電
部材の間の電気抵抗は小さい。

【００１７】更に他の具体的構成において、前記集電部
材は、銅、ニッケル、アルミニウムの内、少なくとも１
種類の金属或いはその合金を用いて形成されている。該
具体的構成によれば、集電部材は、非水電解液と反応す
る虞がない。

【００１８】更に他の具体的構成において、前記集電部
材を形成する材質のビッカース硬度は、集電タブを形成
する材質のビッカース硬度よりも大きい。該具体的構成
によれば、集電部材のかしめ工程において、集電タブ
は、集電部材よりも柔らかいので、集電部材の平板部の
内面に形成された凹凸に密着して変形する。従って、集
電タブと集電部材の接触面積は大きく、集電タブと集電
部材の間の電気抵抗は小さくなる。

【００１９】更に他の具体的構成において、正極の集電
タブはアルミニウムを用いて形成され、正極の集電部材
はアルミニウム合金又はステンレス鋼を用いて形成され
ている。更に他の具体的構成において、負極の集電タブ
は銅を用いて形成され、負極の集電部材はニッケルを用
いて形成されている。該具体的構成によれば、集電部材
を形成する材質のビッカース硬度は、集電タブを形成す
る材質のビッカース硬度よりも大きくなる。

【００２０】

【発明の効果】本発明に係る非水電解液二次電池によれ
ば、複数本の集電タブに集電部材を取り付ける作業は簡
易であるので、従来よりも高い生産性が実現される。
又、電極体と電極端子の間の電気抵抗を小さく出来るの
で、従来よりも高い出力が得られる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を円筒型リチウム二
次電池に実施した形態につき、図面に沿って具体的に説
明する。

【００２２】第１実施例本実施例の円筒型リチウム二次電池は、図１に示す如
く、筒体(11)の両端部に蓋体(12)(12)を溶接固定してな
る円筒状の電池缶(１)の内部に、巻き取り電極体(２)を
収容して構成されている。両蓋体(12)(12)には、正負一
対の電極端子部(９)(９)が取り付けられており、巻き取
り電極体(２)の両極と両電極端子部(９)(９)とがそれぞ
れ、後述する集電構造により互いに接続されて、巻き取
り電極体(２)が発生する電力を一対の電極端子部(９)
(９)から外部に取り出すことが可能となっている。又、
各蓋体(12)にはガス排出弁(13)が取り付けられている。

【００２３】巻き取り電極体(２)は、図１３に示す従来
の巻き取り電極体と同じ構成であって、それぞれ帯状の
正極と負極の間に帯状のセパレータを介在させて、これ
らを渦巻き状に巻回して構成されている。正極は、アル
ミニウム箔からなる帯状集電体の両面に正極活物質を塗
布して構成され、負極は、銅箔からなる帯状集電体の両
面に炭素材料を含む負極活物質を塗布して構成されてい
る。セパレータには、非水電解液が含浸されている。

【００２４】正極及び負極には夫々、複数本の集電タブ
の基端部がスポット溶接等によって接合され、先端部は
巻き取り電極体から突出している。そして、図１に示す
様に、極性が同じ複数本の集電タブ(３)の先端部には、
１つのＵ字状の集電部材(４)がかしめ固定されている。
尚、図１においては、便宜上、一部の集電タブの先端部
に集電部材(４)がかしめ固定されている状態のみを示
し、他の集電タブについては、集電部材(４)がかしめ固
定されている状態の図示を省略している。集電部材(４)
は、図２(ａ)に示す如く、Ｕ字状部(42)とねじ部(41)か
ら構成され、該ねじ部(41)は、同図(ｂ)(ｃ)に示す様
に、Ｕ字状部(42)の平板部の表面に垂直に突設されてい
る。又、該平板部の内面には、凸部(43)と凹部(44)が形
成されており、Ｕ字状部(42)をかしめることによって凸
部(43)と凹部(44)が噛み合うこととなる。

【００２５】電極端子部(９)は、電池缶(１)の蓋体(12)
を貫通して取り付けられた電極端子(91)を具え、電極端
子(91)は、ねじ軸部(98)と、ねじ軸部(98)の基端部に形
成された鍔部(92)とから構成されている。鍔部(92)の表
面からねじ軸部(98)の軸方向には、ねじ穴(90)が開設さ
れている。そして、該ねじ穴(90)と、集電部材(４)のね
じ部(41)が螺合している。蓋体(12)の貫通孔には絶縁部
材(93)が装着され、蓋体(12)と電極端子(91)の間の電気
的絶縁性とシール性が保たれている。電極端子(91)のね
じ軸部(98)には、蓋体(12)の外側からワッシャ(94)が嵌
められると共に、第１ナット(95)及び第２ナット(96)が
螺合している。そして、第１ナット(95)を締め付けて、
電極端子(91)の鍔部(92)とワッシャ(94)によって絶縁部
材(93)を挟圧することにより、シール性を高めている。

【００２６】上記実施例の円筒型リチウム二次電池にお
いて、集電部材(４)は、図２(ａ)に示す様に、Ｕ字状で
あり広く開口しているので、該集電部材(４)に複数の集
電タブを挿通せしめるとき、集電タブの先端部の幅を正
確に揃える必要がない。又、集電部材(４)は、集電タブ
にかしめ固定によって取り付けられるので、溶接を施す
必要がない。従って、取り付け工程は簡易であり、溶接
部によって電気抵抗が生じることもない。又、集電タブ
(３)は、図２(ｂ)に示す凸部(43)と凹部(44)の表面に沿
って変形し、集電部材(４)の平板部と強く密着する。従
って、集電タブと集電部材(４)の接触面積は大きく、集
電タブと集電部材(４)の間の電気抵抗は小さくなる。更
に、集電部材(４)は、図１に示す如く、集電部材(４)の
ねじ部(41)と電極端子(91)のねじ穴(90)とを互いに螺合
せしめて固定されるので、溶接工程は不要である。従っ
て、溶接部によって電気抵抗が生じることはない。更に
又、集電部材(４)は、電極端子(91)の鍔部(92)の表面
と、集電部材(４)のＵ字状部(42)の平板部の表面とが密
着する姿勢で電極端子(91)に固定される。従って、集電
部材(４)が電池缶(１)内に占める領域は、小さい。更に
又、集電部材(４)を形成する材質のビッカース硬度は、
集電タブ(３)を形成する材質のビッカース硬度よりも大
きく、集電タブ(３)は、集電部材(４)の平板部の内面に
形成された凹凸に密着して変形する。従って、集電タブ
(３)と集電部材(４)の平板部の接触面積は大きく、集電
タブ(３)と集電部材(４)の間の電気抵抗は小さくなる。

【００２７】尚、図４(ａ)(ｂ)に示す様に、Ｕ字状部の
平板部の内面全体に凹凸が形成されている集電部材(48)
や、図５(ａ)(ｂ)に示す様に、Ｕ字状部の平板部が、Ｕ
字状部をかしめたときに噛み合うように形成され、各平
板部の内面に凹凸が形成されている集電部材(49)を用い
ても、本実施例と同様の効果を得ることが出来る。

【００２８】次に本実施例の円筒型リチウム二次電池の
製造方法について説明する。正極活物質としてコバルト
酸リチウムを用いた正極と、負極活物質として黒鉛を用
いた負極と、イオン透過性のポリプロピレン製微多孔膜
からなるセパレータとを用いて、図１３に示す巻き取り
電極体(２)を作製する。ここで、正極(21)の表面には、
複数の集電タブ(３)を一定間隔で溶接すると共に、負極
(23)の表面には、複数の集電タブ(３)を一定間隔で溶接
している。尚、正極(21)の集電体及び、集電タブ(３)
は、アルミニウム製であり、負極(23)の集電体及び集電
タブ(３)は、銅製である。エステル系有機電解液は、６
弗化燐酸リチウムを１Ｍ濃度に調製して得る。

【００２９】次に、前記巻き取り電極体(２)の正極(21)
に溶接されている集電タブ(３)の先端部を束ねて、図３
(ａ)に示す様に、集電部材(４)のＵ字状部(42)に挿入
し、同図(ｂ)に示す如く、集電部材(４)のＵ字状部(42)
をかしめて集電タブ(３)を挟持する。そして、同図(ｃ)
の如く、集電部材(４)を方向転換して、電極端子(91)の
鍔部(92)に開設されたねじ穴(90)と、集電部材(４)のね
じ部(41)とを同軸上に配置する。そして、同図(ｄ)の如
く、集電部材(４)のねじ部(41)に電極端子(91)のねじ穴
(90)を螺合せしめる。

【００３０】電極端子部(９)の組立を図１を用いて説明
する。蓋体(12)の貫通孔に絶縁部材(93)を装着し、該絶
縁部材(93)の貫通孔に正極の電極端子(91)のねじ軸部(9
8)を蓋体(12)の内側から挿通する。そして電極端子(91)
のねじ軸部(98)に、蓋体(12)の外側からワッシャ(94)を
嵌め込み、更に、第１ナット(95)及び第２ナット(96)を
螺合せしめて、電極端子(91)を蓋体(12)に固定する。負
極側の集電タブには、上述の正極側の集電タブと同様に
して、集電部材を取り付ける。又、上述の正極側の工程
と同様にして、負極側の集電部材と電極端子の接続、及
び電極端子と蓋体の固定を行なう。尚、正極側の集電部
材はアルミニウム−マグネシウム合金(組成比は、96.5
−3.5)製であり、電極端子はアルミニウム製である。負
極側の集電部材及び電極端子は、ニッケル製である。

【００３１】最後に、電池を組み立てる。筒体(11)に巻
き取り電極体(２)を収容し、筒体(11)の各開口部に蓋体
(12)(12)を溶接固定する。一方の蓋体(12)のねじ孔に圧
力弁(13)を取り付けた後、他方の蓋体(12)のねじ孔から
電池缶(１)内に非水電解液を注入し、該ねじ孔に圧力弁
(13)を取り付けて完成する。

【００３２】第２実施例本実施例においては、図６(ａ)に示す集電部材(５)を用
いる。該集電部材(５)は、Ｕ字状部(52)と、帯板部(51)
から構成され、該帯板部(51)は、同図(ｂ)に示す様に、
Ｕ字状部(52)の一方の端縁に、Ｕ字状部(52)の平板部の
表面を延伸して形成されている。更に、Ｕ字状部(52)の
平板部の内面には、同図(ｂ)(ｃ)に示す凸部(53)と凹部
(54)が形成されており、Ｕ字状部(52)をかしめたときに
凸部(53)と凹部(54)が噛み合う。集電部材(５)は、図７
(ｄ)に示す如く、Ｕ字状部(52)の平板部の表面と、電極
端子(97)の鍔部(99)の表面が密接した状態で、前記帯板
部(51)が、鍔部(99)の表面に溶接され、固定されてい
る。これ以外の構成は、第１実施例の円筒型リチウム二
次電池と同様の構成であるので、説明を省略する。

【００３３】本実施例の円筒型リチウム二次電池の製造
方法について、集電部材(５)と複数の集電タブ(３)を接
続する工程と、集電部材(５)と電極端子(97)を接続する
工程を図７(ａ)(ｂ)を用いて以下に説明し、それ以外の
第１実施例のリチウム二次電池の製造方法と同じ工程に
ついては説明を省略する。先ず同図(ａ)の如く、集電タ
ブ(３)の先端部を束ねて、集電部材(５)のＵ字状部(52)
に挿入し、同図(ｂ)の如く、Ｕ字状部(52)の平板部をか
しめる。次に、同図(ｃ)の如く、集電部材(５)を方向転
換して、同図(ｄ)の如く、電極端子(97)の鍔部(99)の表
面と、集電部材(５)の平板部の表面とを密着させる。そ
して、集電部材(５)の帯板部(51)の表面と前記鍔部(99)
の表面とを溶接を施して、固定する。

【００３４】上記円筒型リチウム二次電池において、集
電部材(５)は、電極端子(97)の鍔部(99)の表面と、集電
部材(５)の平板部の表面とが密着する姿勢で、電極端子
(97)に固定される。従って、集電部材(５)が電池缶内に
占める領域は小さい。

【００３５】尚、図８(ａ)(ｂ)に示す様に、Ｕ字状部の
平板部の内面全体に凹凸が形成されている集電部材(58)
や、図９(ａ)(ｂ)に示す様に、Ｕ字状部の平板部が、Ｕ
字状部をかしめたときに噛み合うように形成され、各平
板部の内面に凹凸が形成されている集電部材(59)を用い
ても、本実施例と同様の効果を得ることが出来る。

【００３６】第３実施例本実施例においては、図１０に示す様に、電極端子部
(６)を構成する電極端子(61)が、集電部材(62)と一体に
成形されている。即ち、集電部材(62)の平板部の表面
に、垂直に、電極端子(61)が突設されている。これ以外
の構成は、第１実施例の円筒型リチウム二次電池と同様
の構成であるので、説明を省略する。

【００３７】本実施例の円筒型リチウム二次電池の製造
方法について、集電部材(62)を、複数の集電タブ(３)に
接続する工程を説明する。集電タブ(３)の先端部を束ね
て、集電部材(62)のＵ字状部(63)に挿入し、Ｕ字状部(6
3)の平板部をかしめて集電部材(62)と複数の集電タブ
(３)を接続する。これ以外の第１実施例のリチウム二次
電池の製造方法と同じ工程については説明を省略する。
該具体的構成によれば、集電部材(62)と電極端子(61)の
間には接続抵抗がない。

【００３８】上記第１実施例〜第３実施例において、集
電部材のＵ字状部の平板部の厚さは、０.５ｍｍ〜２.０
ｍｍの範囲であることが好ましい。例えば、図２(ｂ)に
示す、第１実施例のリチウム二次電池に用いる集電部材
(４)においては、平板部の厚さＸが０.５ｍｍ以上であ
れば、Ｕ字状部(42)は、充分な断面積を有するので、電
流経路の抵抗が小さい。一方、厚さＸが２.０ｍｍ以下
であれば、充分にＵ字状部(42)をかしめることが出来る
ので、集電部材(４)と集電タブが大きな面積で密着する
ことになり、集電部材(４)と集電タブの間の電気抵抗は
小さい。

【００３９】本発明の効果を確認するための試験１〜試
験４を行なった。以下に、試験１〜試験４に用いた電池
について説明する。

【００４０】発明電池Ａは、前記第１実施例と同様にし
て製作した。電池のサイズは、直径が５７ｍｍ、高さが
２２０ｍｍであり、集電部材の平板部の厚さは、２ｍｍ
である。発明電池Ｂは、正極側の集電部材が、アルミニ
ウム製であり、負極側の集電部材が、銅製である。それ
以外は、前記発明電池Ａと同様にして製作した。

【００４１】比較電池Ｃは、正極側及び負極側の集電部
材のＵ字状部の平板部の内面に凹凸がなく、平滑であ
る。それ以外は、前記発明電池Ａと同様にして製作し
た。比較電池Ｄは、図１２に示す従来の集電構造の円筒
型リチウム二次電池である。集電構造以外は、発明電池
Ａと同じ仕様である。比較電池Ｅは、図１５に示す従来
の集電構造の円筒型リチウム二次電池である。集電構造
以外は、発明電池Ａと同じ仕様である。尚、正極側の金
属リング及び補助リードは、アルミニウム製であり、負
極側の金属リング及び補助リードは、ニッケル製であ
る。

【００４２】試験１(出力密度の比較) 発明電池Ａ、発明電池Ｂ、比較電池Ｃを用いて、各電池
の出力密度を比較した。出力密度の測定方法は次の通り
である。各電池を０.１２５Ｃで４.１Ｖまで充電した
後、０.５Ｃで５０％の放電深度まで放電する。次に、
０〜４Ｃの各電流値における１０秒間放電時の各電池の
出力を測定して、出力密度を算出した。表１に、各電池
の出力密度を示す。

【００４３】

【表１】

【００４４】発明電池Ａと比較電池Ｃは、集電部材の内
面の凹凸の有無のみにおいて異なる。集電部材に形成さ
れた凹凸によって、集電部材と集電タブの密着する面積
が大きくなり、集電部材と集電タブの間の電気抵抗は小
さくなることが、出力密度の差によって確認された。発
明電池Ａは、集電部材を形成する材質のビッカース硬度
が、集電タブを形成する材質のビッカース硬度よりも大
きく、発明電池Ｂは、集電部材と集電タブのビッカース
硬度が同じ大きさである。発明電池Ａは、集電部材をか
しめたときに、集電タブが集電部材の内面の凹凸に密着
して変形するので、集電部材と集電タブが接触する面積
が大きい。従って、集電部材と集電タブの間の電気抵抗
は小さくなることが、出力密度の差によって確認され
た。

【００４５】試験２(集電部材の厚さの検討) 図２(ｂ)に示す集電部材(４)の厚さＸを、０.２５ｍｍ
〜２.５ｍｍまで段階的に変えて、発明電池Ｂの作製と
同様にして、複数の電池を作製した。そして、各電池の
出力密度を比較した。出力密度の測定方法は、試験１と
同じである。表２に、各電池の出力密度を示す。

【００４６】

【表２】

【００４７】厚さが０.５ｍｍ未満の場合は、集電部材
の断面積が小さく、集電部材の電気抵抗が大きいため
に、出力密度が低下する。厚さが２.０ｍｍを超える場
合は、集電部材が厚いために集電部材の加工性が低下
し、かしめ工程において集電タブと集電部材の密着が不
十分となる。このため、集電タブと集電部材の間の電気
抵抗が大きくなって、出力密度が低下する。以上の結果
から、集電部材の厚さは、０.５ｍｍ以上、２.０ｍｍ以
下が好ましいことが確認された。

【００４８】試験３(出力密度の比較) 発明電池Ｂと比較電池Ｄを用いて、両電池の出力密度を
比較した。出力密度の測定方法は、試験１と同じであ
る。表３に、両電池の出力密度を示す。

【００４９】

【表３】

【００５０】発明電池Ｂは、集電部材の内面に凹凸が形
成されている。一方、図１２に示す集電構造を有する比
較電池Ｄは、電極端子(81)の鍔部(82)に集電タブ(３)の
先端部(31)が溶接されている。発明電池Ｂの集電部材と
集電タブの接触面積に比べて、比較電池Ｄの電極端子(8
1)の鍔部(82)と集電タブ(３)の接触面積は小さい。この
結果、電池の内部抵抗に差が生じたことが、本試験結果
から確認できる。

【００５１】試験４(集電タブの切断発生率の比較) 発明電池Ｂと比較電池Ｅの製造工程における、集電タブ
の切断発生率を比較した。表４に、両電池の集電タブの
切断発生率を示す。

【００５２】

【表４】

【００５３】発明電池Ｂは、集電タブに集電部材を取り
付ける工程において、集電タブの先端部の幅を揃える必
要がないので、集電タブが大きな力で引っ張られること
がない。従って、集電タブの切断が発生しなかった。一
方、図１５に示す集電構造を有する比較電池Ｅは、金属
リング(84)の内径の幅以下に複数の集電タブ(85)を揃え
る必要がある。その際に集電タブ(85)にねじれ等の大き
な応力が作用したために、集電タブ(85)の切断が発生し
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る円筒型リチウム二次電池に採用さ
れている集電構造の断面構成を示す図である。

【図２】該集電構造を構成する集電部材の図である。

【図３】該集電部材を集電タブにかしめ固定する工程
と、該集電部材と電極端子の接続状態を表わす図であ
る。

【図４】他の集電部材を表わす図である。

【図５】更に他の集電部材を表わす図である。

【図６】他の集電構造を構成する集電部材の図である。

【図７】該集電部材を集電タブにかしめ固定する工程
と、該集電部材と電極端子の接続状態を表わす図であ
る。

【図８】他の集電部材を表わす図である。

【図９】更に他の集電部材を表わす図である。

【図１０】他の集電構造を構成する集電部材の図であ
る。

【図１１】円筒型リチウム二次電池の外観を表わす図で
ある。

【図１２】従来の円筒型リチウム二次電池に採用されて
いる集電構造を表わす断面図である。

【図１３】巻き取り電極体の一部展開斜視図である。

【図１４】従来の他の集電構造を表わす図である。

【図１５】従来の更に他の集電構造を表わす図である。

【図１６】従来の更に他の集電構造を採用する二次電池
の一部破断分解斜視図である。

【符号の説明】

(１) 電池缶 (11) 筒体 (12) 蓋体 (２) 巻き取り電極体 (３) 集電タブ (４) 集電部材 (41) ねじ部 (43) 凸部 (５) 集電部材 (９) 電極端子部 (90) ねじ穴 (92) 鍔部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤原一恭大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者能間俊之大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者米津育郎大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 5H022 AA09 AA18 BB01 BB03 BB11 CC03 CC05 CC12 CC13 CC16 CC20 CC22 EE00 EE01 EE03 EE04 EE07 KK03 5H029 AJ06 AJ14 AK03 AL07 AM03 AM07 BJ02 BJ14 CJ03 CJ05 DJ00 DJ05 DJ07 DJ11 DJ14 EJ01 HJ00 HJ04 5H050 AA12 AA19 BA17 CA08 CB08 DA06 DA07 DA08 DA20 FA00 FA05 FA11 FA15 GA03 GA07 HA00 HA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電池缶の内部に、正極と負極の間に非水
電解液を含むセパレータを介在させてこれらを積層した
電極体が収納され、電極体の両電極からはそれぞれ複数
本の集電タブが引き出され、電池缶には、電極体が発生
する電力を外部へ取り出すための一対の電極端子が、そ
れぞれ電池缶を貫通して取り付けられている非水電解液
二次電池において、前記電極体の各電極から引き出された複数本の集電タブ
は、先端部が互いに束ねられて、該先端部にかしめ固定
された１つのＵ字状の集電部材によって挟持されてお
り、該集電部材の対向する一対の平板部の内面には凹凸
が形成されており、前記電極体が発生する電力は、集電
部材を介して電極端子から取り出されることを特徴とす
る非水電解液二次電池。
【請求項２】前記集電部材は、電極端子と一体に成形
されている請求項１に記載の非水電解液二次電池。
【請求項３】前記集電部材の一対の平板部の内、一方
の平板部の表面には、ねじ部が表面に垂直に突設される
一方、電極端子にはねじ穴が開設されており、ねじ部が
ねじ穴にねじ込まれている請求項１に記載の非水電解液
二次電池。
【請求項４】前記集電部材の一対の平板部の内、少な
くとも一方の平板部の先端には、帯板部が突設されてお
り、該帯板部の表面と電極端子とが溶接によって互いに
接合されている請求項１に記載の非水電解液二次電池。
【請求項５】前記集電部材の平板部の厚さは、０.５
ｍｍ以上、２ｍｍ以下である請求項１乃至請求項４の何
れかに記載の非水電解液二次電池。
【請求項６】前記集電部材は、銅、ニッケル、アルミ
ニウムの内、少なくとも１種類の金属或いはその合金を
用いて形成されている請求項１乃至請求項５の何れかに
記載の非水電解液二次電池。
【請求項７】前記集電部材を形成する材質のビッカー
ス硬度は、集電タブを形成する材質のビッカース硬度よ
りも大きい請求項１乃至請求項６の何れかに記載の非水
電解液二次電池。
【請求項８】正極の集電タブはアルミニウムを用いて
形成され、正極の集電部材はアルミニウム合金又はステ
ンレス鋼を用いて形成されている請求項１乃至請求項７
の何れかに記載の非水電解液二次電池。
【請求項９】負極の集電タブは銅を用いて形成され、
負極の集電部材はニッケルを用いて形成されている請求
項１乃至請求項８の何れかに記載の非水電解液二次電
池。