JP2003346771A - 電 池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発電要素１の端面からはみ出した電極１ａ，
１ｂの金属箔を内周側に屈曲させて、これらの金属箔を
密着させ電流分布を密にすることにより電池寿命の短縮
を防ぐことができる電池を提供する。 【解決手段】 巻回型の発電要素１の双方の端面からは
み出した電極１ａ，１ｂの金属箔にそれぞれ集電接続体
２を接続することにより集電を行う電池において、発電
要素１の少なくとも一方の端面からはみ出した電極１
ａ，１ｂの金属箔の全周又はその一部を内周側に屈曲さ
せた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、巻回型の発電要素
の双方の端面からはみ出した電極から集電を行う電池に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図２に、大型の非水電解質二次電池にお
ける従来の発電要素１と集電接続体２の接続構造を示
す。この非水電解質二次電池は、２個の長円筒形の発電
要素１，１を並べ並列接続したものである。各発電要素
１は、正極１ａと負極１ｂをセパレータを介して長円筒
形に巻回したものであり、正極１ａは帯状のアルミニウ
ム箔の表面に正極活物質を担持させ、負極１ｂは帯状の
銅箔の表面に負極活物質を担持させたものである。ただ
し、これらの正極１ａと負極１ｂは、それぞれ帯状の片
方の側端部に活物質を塗布しない未塗工部を設けてお
き、この未塗工部でアルミニウム箔と銅箔が露出するよ
うにしている。そして、これらの正極１ａと負極１ｂ
は、発電要素１の巻回の際に、巻回軸に沿って互いに反
対方向にずらすことにより、長円筒形の一方（図示右
下）の端面には正極１ａの側端部のアルミニウム箔のみ
がはみ出し、他方（図示左上）の端面には負極１ｂの側
端部の銅箔のみがはみ出すようにしている。従って、こ
れらの電極１ａ，１ｂの金属箔は、上下端部でそれぞれ
湾曲して重なり合った湾曲部と、これらの湾曲部の間で
垂直方向の平坦な箔として重なり合った直線部とからな
る長円筒形として各発電要素１の両端面からはみ出すこ
とになる。

【０００３】上記２個の発電要素１，１は、長円筒形の
平坦な側面同士が直立して重なり合うように横置きに並
べられる。そして、これら２個の発電要素１，１の両端
部にそれぞれ集電接続体２，２が配置されている。集電
接続体２，２は、発電要素１の一方の端部に配置する正
極１ａ側のものはアルミニウム合金板からなり、他方の
端部に配置する負極１ｂ側のものは銅合金板からなる。
各集電接続体２は、ほぼ台形状の水平に配置された本体
２ａと、この本体の台形状の底辺部から下方に向けて突
設された４本の細長い電極接続部２ｂとからなる。ま
た、各電極接続部２ｂには、板面から突出する凸部が適
宜間隔で複数箇所ずつ形成されている。即ち、各集電接
続体２は、アルミニウム合金板や銅合金板を、台形状の
本体２ａとこの台形状の底辺部から櫛歯状に真っ直ぐ伸
びた細長い４本の電極接続部２ｂとをプレス加工により
打ち抜くと共に各電極接続部２ｂに凸部を形成し、これ
らの電極接続部２ｂを基部で本体２ａに対して直角に折
り曲げ、折り曲げた各電極接続部２ｂを基部でそれぞれ
９０度ねじることにより形成される。また、これら４本
の電極接続部２ｂは、左右の２本ずつが対となり、各対
の２本の電極接続部２ｂの向かい合う側辺が本体２ａ側
とは反対方向に回転するようにねじっている。そして、
各電極接続部２ｂの凸部は、このねじりによって、対と
なるもの同士が向かい合う方向に突出するように突設さ
れている。

【０００４】上記各集電接続体２は、２個の発電要素
１，１の双方の端部の上方に本体２ａを配置すると共
に、各電極接続部２ｂがこれらの発電要素１，１の端面
に沿って配置されるようにする。即ち、各発電要素１の
正極１ａのアルミニウム箔がはみ出す端面側には、アル
ミニウム合金板からなる集電接続体２が配置され、負極
１ｂの銅箔がはみ出す端面側には、銅合金板からなる集
電接続体２が配置される。また、各発電要素１の端面か
らはみ出す電極１ａ，１ｂの金属箔は、対となる２本の
電極接続部２ｂの間に長円筒形の直線部を挟み込まれ
る。

【０００５】このようにして集電接続体２が配置される
と、発電要素１の正極１ａと負極１ｂの金属箔が挟持板
３によって各電極接続部２ｂに接続固定される。即ち、
各発電要素１の双方の端面では、まず金属箔の直線部の
重なりを巻回軸を中心に左右に振り分けて、それぞれの
側の電極接続部２ｂに沿わせ、これらの電極接続部２ｂ
と電極１ａ，１ｂの金属箔とを挟持板３で挟んで挟持さ
せる。すると、対となる２本の電極接続部２ｂの内側の
面には、それぞれ金属箔の長円筒形の直線部の左右半分
ずつの重なりが密着することになる。そして、このよう
にして電極接続部２ｂと金属箔を挟持した各挟持板３の
両側から超音波溶接を行うことにより、これら電極接続
部２ｂと電極１ａ，１ｂの金属箔とが接合される。この
際、各電極接続部２ｂには、金属箔と重なり合う内側の
面に凸部が形成されているので、これらの金属箔が各凸
部で集中的に超音波のエネルギーを受けるようになり、
溶着による接合を確実なものにすることができる。各挟
持板３は、短冊状の比較的薄い金属板を長手方向に沿っ
て中央で二つ折りにしたものであり、正極１ａ側にはア
ルミニウム合金板の挟持板３が用いられ、負極１ｂ側に
は銅合金板の挟持板３が用いられる。

【０００６】上記集電接続体２，２は、実際には図３に
示すように、正負極の端子４，４と共にステンレス鋼板
製の蓋板５の両端部に取り付けられる。端子４，４は、
蓋板５を上方から貫通してそれぞれ蓋板５の下方に配置
した集電接続体２，２の本体２ａ，２ａにカシメによっ
て接続固定される。また、この際、集電接続体２，２と
端子４，４との間に絶縁封止材を介在させることによ
り、端子４，４が蓋板５を貫通する孔を封止すると共
に、集電接続体２，２や端子４，４とこの蓋板５との間
を絶縁するようになっている。このようにして蓋板５の
両端部に集電接続体２，２と端子４，４が取り付けられ
ると、これらの集電接続体２，２の各対の電極接続部２
ｂに上記のようにして発電要素１，１が接続される。そ
して、これら２個の発電要素１は、ステンレス鋼板製の
筐体状の電池容器６の内部に上方から挿入して収納さ
れ、この電池容器６の上端開口部が蓋板５によって塞が
れる。また、この蓋板５の周囲を溶接によって封止し、
電池容器６の内部に電解液を注入して、この内部を密閉
することにより非水電解質二次電池となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記非水電
解質二次電池は、各発電要素１の双方の端面から突出す
る電極１ａ，１ｂの金属箔が挟持板３によって挟持され
た直線部では密着しているのに対して、上下の湾曲部で
はセパレータや他方の電極１ｂ，１ａが抜けた隙間があ
いたままとなるので、電流が直線部に集中し湾曲部との
間で電流分布が不均一になる。このため、電極１ａ，１
ｂの電流密度が湾曲部で低くなる分だけ直線部で高くな
るので、この電流密度の高い部分での活物質等の劣化が
早まり、電池寿命が短縮されるという問題があった。つ
まり、図４に示すように、各発電要素１の双方の端面か
らはみ出す電極１ａ，１ｂの金属箔が湾曲部でも真っ直
ぐ半円筒形に突出したままとなるため、この部分の金属
箔への電流分布が粗になり、挟持板３に挟持された直線
部での電流分布が密になる。

【０００８】本発明は、かかる事情に対処するためにな
されたものであり、発電要素の端面からはみ出した電極
を内周側に屈曲させて、これらの電極を密着させ電流分
布を密にすることにより電池寿命の短縮を防ぐことがで
きる電池を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の電池は、巻回
型の発電要素の双方の端面からはみ出した電極にそれぞ
れ集電接続体を接続することにより集電を行う電池にお
いて、発電要素の少なくとも一方の端面からはみ出した
電極の全周又はその一部を内周側に屈曲させたことを特
徴とする。

【００１０】請求項１の発明によれば、発電要素の端面
からはみ出した電極が内周側に屈曲するので、外周側の
電極が内周側の電極に密着し電流が流れ易くなることに
より、発電要素全体の電流分布を均一にすることができ
る。

【００１１】上記電極の屈曲の角度は５°以上であるこ
とが好ましい。内外周で隙間をあけて重なり合う電極を
確実に密着させるには、少なくとも５°以上の屈曲が必
要となるからである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００１３】図１は本発明の一実施形態を示すものであ
って、非水電解質二次電池の発電要素の端面からはみ出
した電極の金属箔が湾曲部で屈曲した形状を示す縦断面
正面図である。なお、図２〜図４に示した従来例と同様
の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。

【００１４】本実施形態は、従来例と同様の構成の大型
の非水電解質二次電池について説明する。この非水電解
質二次電池は、図２及び図３に示した従来例と同様に、
２個の長円筒形の発電要素１，１を横置きに並べて並列
接続したものであり、各発電要素１は、長円筒形の一方
の端面からは正極１ａの側端部のアルミニウム箔がはみ
出すと共に、他方の端面からは負極１ｂの側端部の銅箔
がはみ出すようになっている。

【００１５】上記各発電要素１は、一方の端面からはみ
出した長円筒形の正極１ａのアルミニウム箔の直線部が
一方の集電接続体２の対となる２本の電極接続部２ｂの
間に挟み込まれる。また、各発電要素１の他方の端面か
らはみ出した長円筒形の負極１ｂの銅箔の直線部も、他
方の集電接続体２の対となる２本の電極接続部２ｂの間
に挟み込まれる。そして、従来例と同様に、これらの金
属箔が挟持板３によってそれぞれ各電極接続部２ｂに接
続固定される。

【００１６】上記各発電要素１の双方の端面からは、電
極１ａ，１ｂの金属箔が長円筒形にはみ出すことにな
る。即ち、各発電要素１のそれぞれの端面の上下端部か
らは、湾曲部の金属箔が同心状の半円筒形にそれぞれ突
出し、これらの間の直線部では、垂直方向の平坦な金属
箔が重なり合って突出する。ここで、本実施形態では、
図１に示すように、上下端部の湾曲部の電極１ａ，１ｂ
の金属箔を内周側に屈曲させている。つまり、挟持板３
に挟持されて集電接続体２の電極接続部２ｂに接続され
る直線部の金属箔を除外して、それ以外の直接集電接続
体２への接続が行われない湾曲部の金属箔が全て屈曲さ
れる。従って、この湾曲部の金属箔は、皺が寄った状態
で先端がすぼみ、内周側に重なる金属箔と密着すること
になる。そして、これにより、各発電要素１の端面から
はみ出す電極１ａ，１ｂの金属箔は、湾曲部は屈曲によ
り密着し、直線部は挟持板３による挟持と溶接により密
着するので、これらはみ出した金属箔がいずれの位置で
も電流が流れ易くなって、発電要素１の両端部での電流
分布が均一になる。

【００１７】上記各発電要素１の端面からはみ出す電極
１ａ，１ｂの金属箔は、５°以上の角度で屈曲すること
が好ましい。また、この屈曲は、傾斜角度が一定である
必要はなく、図１に示したように、先端側ほど徐々に傾
斜角度が大きくなるように屈曲させることもでき、この
場合には最大の傾斜角度が５°以上となるようにすれば
よい。この屈曲の角度が小さい場合には、湾曲部で重な
る金属箔の内外周の間隙が小さくなるだけとなるため、
これらの金属箔を確実に密着させるには、少なくとも５
°以上の屈曲が必要となる。このように電極１ａ，１ｂ
の金属箔を屈曲させる加工は、発電要素１の巻回工程が
終了後に直ちに行ってもよいし、集電接続体２への取り
付け工程後に行ってもよい。

【００１８】上記２個の発電要素１，１は、従来例と同
様に、電池容器６の内部に上方から挿入される。この
際、各発電要素１の端面の下端部の湾曲部からはみ出す
電極１ａ，１ｂの金属箔が先端ほど上向きに屈曲されて
いるので、電池容器６の上端開口部の縁にこの金属箔が
引っ掛かるようなことがなくなり、挿入作業を円滑に行
うことができるようになる。このようにして電池容器６
の内部に発電要素１，１が収納されると、これらの発電
要素１，１に接続された集電接続体２，２に端子４，４
と共に予め取り付けていた蓋板５でこの電池容器６の上
端開口部が塞がれ、電解液が注入されることにより非水
電解質二次電池となる。

【００１９】上記構成の非水電解質二次電池によれば、
各発電要素１の双方の端面からはみ出した電極１ａ，１
ｂの金属箔が湾曲部で屈曲されて密着するので、電流分
布が均一になり、電流密度が集電部である直線部の金属
箔に集中して不均一になり電池寿命が短縮されるのを防
止することができるようになる。

【００２０】なお、上記実施形態では、発電要素１の端
面からはみ出した電極１ａ，１ｂの金属箔を集電接続体
２，２の対となる電極接続部２ｂの間に挟み込んで接続
する場合を示したが、集電接続体の形状や電極１ａ，１
ｂとこの集電接続体との接続構造は任意であり、上記実
施形態の構成に限定されるものではない。また、金属箔
等の電極基体に活物質が塗布されたままでも集電可能で
あれば、これら活物質が塗布されたままの電極１ａ，１
ｂに集電接続体をそのまま接続することもでき、電極基
体を用いない電極に集電接続体を接続することもでき
る。また、上記実施形態では、２個の発電要素１，１を
有する非水電解質二次電池について示したが、１個以上
の任意個の発電要素１を有する非水電解質二次電池にも
同様に実施可能である。

【００２１】また、上記実施形態では、発電要素の双方
の端面からはみ出す電極を屈曲させる場合を示したが、
使用する金属材料によって特に電流分布の不均一が起こ
り易い極側の端面からはみ出すいずれかの電極のみを屈
曲させることもできる。さらに、上記実施形態では、発
電要素の端面から長円筒形にはみ出す電極を、集電部と
なる直線部を除いた湾曲部で屈曲させる場合を説明した
が、この屈曲させる部位は全周でもその一部だけでもよ
い。特に、上記実施形態のような横置きの発電要素１の
場合には、下端部の湾曲部の電極を屈曲させるだけで
も、電池容器６への挿入が容易になるという効果を奏す
る。

【００２２】また、上記実施形態では、長円筒形巻回型
の発電要素を用いる場合を示したが、円筒形巻回型やそ
の他の任意の形状の巻回型の発電要素にも同様に実施可
能である。さらに、上記実施形態では、非水電解質二次
電池について示したが、他の二次電池や一次電池につい
ても同様に実施可能であり、電池の種類は問わない。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電池によれば、電極の屈曲部分での電流を流れ易くす
ることにより、電流分布を均一にすることができるの
で、集電部分の電流密度が高くなりすぎることにより電
池寿命が短縮するのを防止することができるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、非水
電解質二次電池の発電要素の端面からはみ出した電極の
金属箔が湾曲部で屈曲した形状を示す縦断面正面図であ
る。

【図２】非水電解質二次電池の構造を説明するための発
電要素と集電接続体の組み立て斜視図である。

【図３】非水電解質二次電池の構造を示す組み立て斜視
図である。

【図４】従来例を示すものであって、非水電解質二次電
池の発電要素の端面からはみ出した電極の金属箔の湾曲
部における形状を示す縦断面正面図である。

【符号の説明】

１ 発電要素 １ａ 正極 １ｂ 負極 ２ 集電接続体 ２ｂ 電極接続部

フロントページの続き (72)発明者 鈴木 勲 京都府京都市南区吉祥院西ノ庄猪之馬場町 １番地 日本電池株式会社内 (72)発明者 下薗 武司 京都府京都市南区吉祥院西ノ庄猪之馬場町 １番地 日本電池株式会社内 Ｆターム(参考） 5H022 AA09 AA18 BB02 BB03 CC19 CC22 5H029 AJ05 BJ14 CJ03 CJ05 DJ05 DJ07 HJ12

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 巻回型の発電要素の双方の端面からはみ
   出した電極にそれぞれ集電接続体を接続することにより
   集電を行う電池において、 発電要素の少なくとも一方の端面からはみ出した電極の
   全周又はその一部を内周側に屈曲させたことを特徴とす
   る電池。