JP2009181776A - 密閉型電池 - Google Patents

Abstract

【課題】車両走行時のような振動発生時にも電池容器内において電極体を安定して保持し得る固定手段を備える密閉型電池を提供する。
【解決手段】長尺シート状の正極４０および負極６０を捲回してなる捲回電極体３０と、該捲回電極体を内部に収容する電池容器２０とを備えた密閉型電池１１０であって、前記捲回電極体の外周面と前記電池容器の内壁面との間には、絶縁性部材Ｃ_１が配置されており、該絶縁性部材は、電池容器の壁面の少なくとも一部が該絶縁性部材に押圧されることにより捲回電極体外周面と電池容器内壁面との間の所定位置に固定されており、該固定された絶縁性部材の押圧により捲回電極体が電池容器内において固定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、長尺シート状の電極が捲回された電極体を備える密閉型電池に関する。

近年、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池その他の二次電池は、車両搭載用電源、或いはパソコンおよび携帯端末の電源として重要性が高まっている。特に、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン電池は、車両搭載用高出力電源として好ましく利用できるものとして期待されている。

リチウムイオン電池の一態様として、シート状の電極集電体に電極活物質層が保持された正負の電極シートをセパレータとともに捲回して電極体を構成し、その捲回電極体を電解液とともに所定形状（例えば角型や円筒型）の電池容器に収容した密閉型電池が知られている。

ところで、この種の電池を車両に搭載して使用する場合、車両走行時の振動による電池性能の低下や耐久性の低下を防止する必要がある。そのため、特に車両用電池においては、電池容器それ自体の剛性向上を図るほかに、電池容器内に配置された電極体が車両振動時に不用意に移動したり或いは変形したりしないように対策を講じる必要がある。

例えば、円筒型電池に関する特許文献１〜３には、電池容器内に配置された捲回電極体に備えられた軸芯を所定の部材を介して電池容器に固定することが記載されている。なお、特許文献４〜７には、電池容器が角型である角型電池における充放電時の電極体の膨張収縮に起因する電池容器の変形や該変形に伴う電極体の電極間の密着性低下（即ち性能低下）を防止する工夫が記載されている。
特開２０００−１６４２５７号公報 特開２００１−６８１６３号公報 特開２００１−２１６９４９号公報 特開平１１−６７２７６号公報 特開平１０−２４７５２２号公報 特開平１１−２１９７３１号公報 特開平１１−３１５２３号公報

しかしながら、特許文献１〜３に記載の電極体固定方法は、適用対象が円筒型電極体であって軸芯を有するものに限定されるため汎用的ではない。また、電極体を固定するために軸芯への負荷が大きくなりすぎ、電池構造の強度保持の観点から好ましくない。他方、特許文献４〜７に記載の方策は、充放電時の電極体の膨張収縮に起因する該電極体の電極間の密着性低下を防止するためのものであり、上述した車載用電池の車両振動時における電極体の容器内における移動や変形の防止（即ち安定的な固定）に資するものではない。

また、車両振動時においても電極体が電池容器内で移動若しくは変形しないように容器内の空間容積と電極体の体積とを略等しくすること（即ち容器内に電極体が密に充填されて移動できなくすること）が考えられるが、かかる場合には、当該容器内への電極体の挿入が困難となり、電池構築の作業性が著しく低下するため好ましくない。

そこで本発明は、上記車載用密閉型電池の問題点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、車両走行時のような振動発生時にも容器内において電極体を安定して保持し得る固定手段（固定部材）であって、電池構築に係る作業性（特に電極体の電池容器内への挿入作業性）を低下させることなく電池容器内に組み付け得る固定手段（固定部材）を備える車載用その他用途の密閉型電池を提供することである。

上記目的を実現するべく本発明によって提供される電池は、長尺シート状の正極および負極を捲回してなる捲回電極体と、該捲回電極体を内部に収容する電池容器とを備えた密閉型電池である。そして、上記捲回電極体の外周面と上記電池容器の内壁面との間には、絶縁性部材が配置されている。ここで上記絶縁性部材は、上記電池容器の壁面の少なくとも一部が該絶縁性部材に押圧されることにより、上記捲回電極体外周面と上記電池容器内壁面との間の所定位置に固定されており、該固定された絶縁性部材の押圧により上記捲回電極体が上記電池容器内において固定されている。

かかる構成の密閉型電池では、絶縁性部材が電池容器の内壁面と捲回電極体の外周面との間に存在する隙間に配置され（典型的には挟み込まれた状態で配置される）、電池容器の壁面の少なくとも一部の押圧により上記絶縁性部材が所定位置に固定されるとともに、この固定された絶縁性部材が捲回電極体を押圧するので、捲回電極体は電池容器内の所定位置で固定され得る。これにより、本発明に係る密閉型電池では、車両走行時のような振動にさらされても当該電池の容器内に配置された捲回電極体の動きが制限され、結果、当該捲回電極体は電池容器内の所定位置で安定して保持され得る。

また、上記構成の密閉型電池の構築時において、絶縁性部材を装着させた状態で捲回電極体を電池容器内に挿入する場合には、当該絶縁性部材がガイド部材および／またはバリア部材として機能し得、捲回電極体の外周側面（典型的にはセパレータ）と電池容器の内壁面との直接的な摩擦を回避することができる。これにより、上記挿入作業時に捲回電極体の巻きずれ等の不具合発生が防止される。

ここで開示される密閉型電池の好ましい一態様では、上記絶縁性部材に対する上記電池容器壁面の押圧は、該電池容器の一部の容器内面方向へのカシメ（即ち電池容器の一部を内面方向に潰す若しくは凹ます処理）によるものである。

このようなカシメによって上記押圧がなされることによって、電池容器内に収容された絶縁性部材を確実に固定することができる。また、カシメによって電池容器の剛性を向上させることができる。また、電池容器の内壁面と捲回電極体の外周面との間に絶縁性部材が配置されているので、カシメをしても捲回電極体自体が変形されることはない。このため、出力特性その他電池性能に影響を及ぼすことなくカシメにより絶縁性部材延いては捲回電極体を電池容器内の所定位置に固定することができる。

また好ましくは、上記カシメにより電池容器の一部は内面方向に突出しており、上記絶縁性部材は、上記突出部分の押圧によっても上記捲回電極体側に部分的に突出しない硬質な合成樹脂により形成されている。このような硬質な合成樹脂製絶縁性部材（固定部材）によると、上記挿入時のガイド部材および／またはバリア部材としての効果が高い。また、かかる性状の合成樹脂製絶縁性部材によると、上記カシメにより生じた電池容器の内面方向への突出部分が上記絶縁性部材を押圧しても、該押圧力は上記絶縁性部材により緩衝されて、上記絶縁性部材が部分的に（即ち一部が凸状に）捲回電極体側に突出しないので、捲回電極体への影響（即ち凸状に突かれることによる電極体の変形、損傷等）を防ぐことができる。

なお、本発明を好適に適用し得る電池の形態の一つとして、前記捲回電極体および前記電池容器が相互に対応する円筒形状に形成されている電池、即ち円筒型電池が挙げられる。かかる構成の円筒型電池は、円筒形状電池容器の長軸方向に円筒形状電極体を挿入することにより組み立てられる電池であるから、上記構成の固定部材たる絶縁性部材の利用によって、電極体の容器内への挿入をスムーズに行うことができる。

そして本発明に係る円筒型電池の好ましい一態様では、絶縁性部材は円筒形状捲回電極体を包囲する円筒形状である。

かかる構成の電池では、電池容器と絶縁性部材がともに円筒状であるため、電池容器内壁面と絶縁性部材との押圧面積、および絶縁性部材と捲回電極体との押圧面積がともに増加する。この結果、より強固に捲回電極体を電池容器内に固定し得る。

本発明に係る円筒型電池として好ましい一態様では、上記絶縁性部材を少なくとも二つ備えており、該少なくとも二つの絶縁性部材は上記円筒形状捲回電極体の長軸方向の異なる部位にそれぞれ配置されている。

かかる場合には、捲回電極体は、長軸方向の二箇所以上の部位で絶縁性部材に押圧されるので、より強固に電池容器内に固定され得る。

この態様において特に好ましくは、上記絶縁性部材は、円筒形状捲回電極体の長軸方向の少なくとも両端部に接して配置されている。かかる構成によると、振動等によって円筒型電池容器内において長軸両方向に動き易い円筒型の捲回電極体をより確実に固定することができる。

また、本発明に係る円筒型電池として好ましい他の一態様では、円筒形状の電池容器は、円筒形の容器本体と、該本体の長軸方向の少なくとも一方にある開口端部を封口する蓋体とを備えている。そして、上記絶縁性部材は、円筒形状捲回電極体の長軸方向の少なくとも両端部に接して配置されており該両端部に配置された絶縁性部材のうちの少なくとも一方は該蓋体に固定されている。

かかる構成によると、振動等によって円筒型電池容器内において長軸両方向に動き易い円筒型の捲回電極体をより確実に固定することができることに加え、当該電池の構築時において絶縁性部材を電池容器の内壁面と捲回電極体の間に配置する（典型的には挟み込んで配置する）際に、少なくとも一方の絶縁性部材が蓋体に固定されているので、当該蓋体により電池容器の開口部を閉塞すると同時に絶縁性部材を所定位置に正しく配置することができる。

また、本発明に係る円筒型電池として好ましい他の一態様では、円筒形状絶縁性部材として、円筒形状捲回電極体の長軸方向の端部に接して配置される絶縁性部材であって該端部を越えて該電極体の中心方向に折り曲げられた鍔部が形成された絶縁性部材（固定部材）を備えている。

かかる場合には、絶縁性部材を捲回電極体に装着した（組み付けた）状態で電池容器内に挿入する際に上記鍔部を捲回電極体の先端部分（即ち挿入される際に先端となる側の捲回面）に係止させる。このことによって、当該鍔部付き絶縁性部材は、捲回電極体外周面を滑ることなく捲回電極体とともに所定位置に保持されたまま電池容器内に挿入されて、容器内の所定位置に配置することができる。

また、ここに開示される密閉型電池は、外界からの衝撃にも安定的に捲回電極体を電池容器内の所定位置に保持可能であることから、車両に搭載される電池として好適に利用され得る。したがって、本発明によると、かかる密閉型電池を備える車両（例えば自動車）が提供される。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態を説明する。以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。なお、以下、円筒形状の密閉型リチウムイオン二次電池を例にして本発明の密閉型電池の構造について詳細に説明するが、本発明をかかる実施形態に記載されたものに限定することを意図したものではない。また、各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。

図１〜図４を参照しながら、本実施形態に係る密閉型電池１１０（以下、単に「電池」ということもある。）について説明する。図１は、一実施形態に係る電池１１０の構造を示す縦断面図であり、図２は、他の実施形態に係る電池１２０の構造を示す縦断面図である。図３は、さらに別の実施形態に係る電池１３０の構造を示す縦断面図である。図４は、捲回電極体（以下、単に「電極体」ということもある。）３０の長軸方向の両端部と、正極および負極の各集電端子５０，７０との接合を示す電極体３０縦断面図である。

本実施形態に係る電池１１０は、例えば、図１に示されるように、正極シート４０および負極シート６０が円筒形状に捲回された電極体３０と、電極体３０を収容した筒状（本実施形態では円筒型）の電池容器（以下、単に「容器」ということもある。）２０と、電極体３０の長軸方向の一端および他端に接合された正極集電端子５０および負極集電端子７０とをそれぞれ備えている。また、この容器２０の内壁面と電極体３０の外周側面との間の空間Ｓ（図２参照）に、本実施形態に係る固定手段（固定部材）に相当する絶縁性部材Ｃ_１が配置され、該絶縁性部材Ｃ_１は、上記内壁面に押圧された状態で容器２０内の所定位置に固定されている。結果、電極体３０は、この固定された絶縁性部材Ｃ_１に押圧されて容器２０内に固定されている。

電極体３０は、長尺シート状の正極集電体４２の表面に正極活物質層（図示せず）を有する正極シート４０、長尺シート状のセパレータ（図示せず）、長尺シート状の負極集電体６２の表面に負極活物質層（図示せず）を有する負極シート６０からなり、正極シート４０および負極シート６０をセパレータを介して積層し、軸芯３４の周囲に筒状に捲回されている。なお、図１〜図４では、正負の各電極シート４０，６０が軸芯３４の周囲に捲回された構成の電極体３０が図示されているが、軸芯３４が無い構成の電極体３０であっても、本発明を好適に適用し得る。

電極体３０の長軸方向の一端には正極集電端子５０が、他端には負極集電端子７０がそれぞれ付設されている。正極および負極の集電端子５０，７０は、それぞれ前端部５１，７１、後端部５２，７２、およびそれらの間に位置するフランジ部５３，７３とからなる。各前端部５１，７１は、電極体３０の長軸方向の両端の捲回面の中心部（軸心部）に形成された空洞部分に挿入されている。電極体３０の長手方向の両端部において、捲回された正極集電体端部の積層部分４２および捲回された負極集電体端部の積層部分６２は、それぞれ所定幅だけ中心（軸芯）方向に集約・密接され、該密接された部分は溶接等によって上記各前端部５１，７１にそれぞれ接合されている。結果、電極体３０は、その正負両端部において正負各集電端子５０，７０と電気的に接続されている。なお、本実施形態に係る電池１１０では、正極集電端子５０には流入孔５４が貫通されていて、この流入孔５４から電解液が注入されて、容器２０内に電解液が流入する構成になっている。電解液を注入後、流入孔５４の開口端は、図示しない安全弁が取り付けられて閉塞される。

電極体３０を構築する際は、まず、長尺シート状の正極集電体４２の表面の所定部分に正極活物質層を有する正極シート４０と、長尺シート状の負極集電体６２の表面の所定部分に負極活物質層を有する負極シート６０と、長尺シート状のセパレータを準備し、各電極シート４０，６０をセパレータを挟んで重ね合わせ、この重ね合わせたものを軸芯３４の周囲に捲回する。なお、上述のとおり、捲回される正極シート４０において、長手方向に沿う一方の端部（幅方向の一方の端部）には正極活物質層が付与されずに正極集電体４２が露出しており、一方、捲回される負極シート６０においても、長手方向に沿う一方の端部には負極活物質層が付与されずに負極集電体６２が露出している。各電極シート４０，６０を重ね合わせる際は、各集電体４２，６２の露出端部同士が、長手方向に沿って対向するように各電極シート４０，６０を配置する。このようにして得られる電極体３０は、その長軸方向の一端には正極集電体４２が現れ、他端には負極集電体６２が現れた構成となっている。

電極体３０の両端部における正負の各電極シート４０，６０（正負の各集電体４２，６２）と、正負の各集電端子５０，７０との接合方法としては、例えば超音波溶接法等の各種溶接法が好適に採用される。例えば図４に示されるように、電極体３０の各端部は所定幅だけ溶接装置Ｍのホーンとアンビルによって挟まれ、超音波溶接される。

かかる電極体３０を構成する材料および部材自体は、従来のリチウムイオン電池に備えられる電極体と同様でよく、特に制限はない。例えば、正極集電体４２としては、アルミニウム、ニッケル、チタン等の金属からなるシート材（好ましくはアルミニウム箔）を用いることができる。正極活物質は従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定なく使用することができる。好適例として、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４，ＬｉＣｏＯ_２，ＬｉＮｉＯ_２等のリチウム遷移金属酸化物が挙げられる。

負極集電体６２としては、例えば銅等の金属からなるシート材（好ましくは銅箔）を用いることができる。負極活物質としては、従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定なく使用することができる。好適例として、グラファイトカーボン、アモルファスカーボン等の炭素系材料、リチウム遷移金属酸化物、リチウム遷移金属窒化物等が挙げられる。

正負の各電極シート４０，６０間に使用される好適なシート状のセパレータとしては多孔質ポリオレフィン系樹脂で構成されたものが挙げられる。なお、電解質として固体電解質もしくはゲル状電解質を使用する場合には、セパレータが不要な場合（すなわちこの場合には電解質自体がセパレータとして機能し得る。）があり得る。

軸芯３４を使用する場合には、例えば、用いる電解質に対して耐性を示す各種ポリマー材料を適宜選択して作製すればよい。

正極集電端子５０の構成材料として、該集電端子５０に接合される正極集電体４２と同種の金属材料（好ましくはアルミニウム）を好ましく用いることができる。一方、負極集電端子７０の構成材料として、該集電端子７０に接合される負極集電体６２と同種の金属材料（好ましくは銅）を好ましく用いることができる。

容器２０は、電極体３０が挿入される容器本体２１と、該容器本体２１の長軸方向の両端に形成される正極側の開口端部２２および負極側の開口端部２３をそれぞれ封口するための蓋体２４および２５とからなる。

容器本体２１は、円筒形状の電極体３０と相互に対応する円筒形状に形成されている。上記開口端部２２，２３は、その開口面の形状および大きさは限定されない。例えば、図１または図２に示される容器本体２１において、一方の開口端部２２は、他方の開口端部２３よりも大きく形成されて、その開口面（端面）は容器本体２１の端面と一致する円形状である（すなわち、開口端部２２の開口面の形状は、その直径が容器本体２１の内径と一致する円形状である）。一方、容器本体２１の他端は所定幅だけ内側（容器本体２１の中心方向）に向けて９０°折り曲げられている。このため、開口端部２３の開口面は容器本体２１の内径（典型的には、電極体３０の長軸方向の中央部における捲回面の直径）よりも小さく形成された円形状である。かかる場合には、電極体３０の挿入口と挿入方向が一義的に決まり得る。すなわち、図１または図２では、電極体３０は特定された一方の開口端部２２から他方の開口端部２３に向けて挿入され得る。ここで、正極と負極の集電端子５０，７０のうち、どちらの端子側を先端にして上記容器本体２１に挿入するのかについては問わないが、図１および図２では、負極集電端子７０側を先端にして上記容器本体２１の開口径が大きい方の開口端部２２から挿入されている。また、図３に示される容器本体２１において、開口端部２２，２３の開口面はともに容器本体２１の端面と一致している。この場合には、容器本体２１の双方向から電極体３０を挿入可能である。

容器本体２１の材質は、軽量で熱伝導性が良く、カシメをし易い金属性材料が好ましい。このような金属材料として、例えばアルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等が挙げられ、好ましくはアルミニウムである。

蓋体２４，２５は、中心に挿通孔２４ａ，２５ａを有するリング状である。蓋体２４，２５はそれぞれ、該挿通孔２４ａ，２５ａを介して、電極体３０の長軸方向の両端部に接続されている正負の各集電端子５０，７０の後端部５２，７２に挿通される。該後端部５２，７２のそれぞれに挿通された蓋体２４，２５は、後端部５２と先端部５１との間および後端部７２と７１との間にそれぞれ設けられたフランジ部５３，７３に係止されている。上記後端部５２，７２に挿通された蓋体２４，２５によって上記開口端部２２，２３がそれぞれ閉塞されている。このため、電極体３０は、上記後端部５２，７２を容器本体２１の開口端部２２，２３からそれぞれ外側に突出させた状態で、容器本体２１内に収容されている。蓋体２４，２５は、挿通孔２４ａ，２５ａの内周面と後端部５２，７２の外周面との間に挟み込まれる絶縁性のシール材５８（Ｏリング）によってシールされ、ナット５６，７６でねじ止めされている。容器２０は、開口端部２２，２３における開口面の周縁部と蓋体２４，２５との合わせ目が溶接により封口されることで密閉されている。

蓋体２４，２５は、容器本体２１と異なる材質であっても良いが、同じ材質の金属（アルミニウム）製であることが好ましい。なお、正負の各集電端子５０，７０と蓋体２４，２５との絶縁性をとるために、蓋体２４，２５と上記フランジ部５３，７３の間に絶縁性のリング状部材を挟むか、もしくは、蓋体２４，２５の内側表面に絶縁層（アルミニウム表面にアルマイト処理されて形成された酸化アルミニウム層）を設けることが好ましい。

次に、図１〜７を参照して、幾つかの実施形態に係る絶縁性部材について詳細に説明する。ここで、図５〜７は、各実施形態に係る電池１１０〜１４０の組立工程を示す説明図である。

本発明によって提供される絶縁性部材は、絶縁性でかつ良好な耐熱性を有する硬質な合成樹脂材料から構成されることが好ましい。例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、等が挙げられる。このような合成樹脂製絶縁性部材は、金型等を用いた一般的な樹脂成形方法によって成形される。

ここで、容器２０（容器本体２１または蓋体２４，２５）あるいは正負極の集電端子５０，７０の形態に合わせて好適に利用され得る絶縁性部材について説明する。

例えば、図１および図２に示される実施形態に係る電池１１０，１２０において、容器２０は電極体３０と相互に対応する円筒形状である。また、容器本体２１の長軸方向の一方の開口端部２２と他方の開口端部２３の各開口面の大きさが異なり、開口端部２３は、電極体３０の長軸方向の中央部における捲回面の直径よりも小さい寸法で形成されている。このため、電極体３０を一方の開口端部（図１では開口端部２２）からのみ容器２０内に挿入可能となっている。蓋体２４，２５と正負の各集電端子５０，７０とは、それぞれ別体に形成されている。

かかる形態の容器２０には、例えば、絶縁性部材Ｃ_１またはＣ_２ａ，Ｃ_２ｂが好適に利用され得る。

該絶縁性部材Ｃ_１は、円筒形状の電極体３０の全体を（すなわち、該電極体３０の長軸方向ならびに周方向の全体にわたって）包囲する円筒形状である。また、該絶縁性部材Ｃ_１の長軸方向の一端には、当該端部を越えて上記電極体３０の中心方向に折り曲げられた鍔部１１が形成されている。絶縁性部材Ｃ_１の肉厚寸法は、容器本体２１の円筒側面部分（絶縁性部材Ｃ_１および電極体３０が容器２０内に収容されているときに、容器本体２１が絶縁性部材Ｃ_１に近接する部分）の厚みよりも大きいことが好ましい。絶縁性部材Ｃ_１が上述したような硬質な合成樹脂製（例えばＰＰ製）であることに加え、該絶縁性部材Ｃ_１が上記のように肉厚であることによって、以下の効果がより一層奏される。すなわち、後述のカシメにより該容器本体２１の内面方向に向けて突出部分２１ａが形成されて、該突出部分が上記絶縁性部材Ｃ_１を押圧しても、該絶縁性部材Ｃ_１のおける電極体３０の外周面と対向（接触）する側の壁面が、上記突出部分に対応して電極体３０側に部分的に（凸状に）突出することが防止され得る。

かかる構成の絶縁性部材Ｃ_１を用いて電池１１０を組み立てる方法について、図５を参照して説明する。

まず、絶縁性部材Ｃ_１を電極体３０に装着する（組み付ける）。このとき、上記鍔部１１が、電極体３０の負極側の端部の捲回面（すなわち、電極体３０が挿入される際に先端となる側の端部における捲回面）に係止されるようにする。また、負極集電端子７０の後端部７２に蓋体２５とシール材７８を挿通させて、フランジ部７３に当接させる。

次に、絶縁性部材Ｃ_１を装着した電極体３０を、蓋体２５を挿通した負極集電端子７０を先端として、正極側の開口端部２２から容器本体２１内に挿入する。そして、負極集電端子７０を負極側の開口端部２３から突出させる。かかる挿入作業完了後、該開口端部２３を蓋体２５で封口する。

最後に、容器本体２１の負極側の封口された端部においては、例えば、絶縁部材７７を負極集電端子７０の後端部７２を挿通してからナット７６等でねじ止めする。容器本体２１の正極側の封口された端部においては、例えばシール材５８、蓋体２４、絶縁部材５７を、この順に正極集電端子５０の後端部５２に挿通し、最後にナット５６等でねじ止めする。

上述のとおり、本実施形態では電極体３０の容器本体２１内への挿入時において、電極体３０の外周面（典型的にはセパレータ）が絶縁性部材Ｃ_１で包囲されているため、該絶縁性部材Ｃ_１が挿入方向へのガイド部材として機能する。この結果、電極体３０は、挿入方向に沿ってスムーズに移動可能となって、安定して容器本体２１の負極側の開口端部２３まで挿入され得る。

また、該挿入時において上記絶縁性部材Ｃ_１はバリア部材としても機能し得る。この結果、電極体３０の外周面が容器本体２１の内壁面に接触することなく、上記外周面が保護され得る。

さらに、該挿入時において、絶縁性部材Ｃ_１の鍔部１１が電極体３０の負極側の端部の捲回面に係止された状態は維持されて、該絶縁性部材Ｃ_１が電極体３０の外周面を滑ることはない。このため、電極体３０の挿入後には、絶縁性部材Ｃ_１は容器本体２１内の所定位置に配置され得る。

電極体３０および絶縁性部材Ｃ_１が容器２０内に収容された電池１１０に対して、カシメが施される。ここでいうカシメとは、容器本体２１の外周面における一部を、容器本体２１の内面方向に向けて潰す若しくは凹ます処理である。好ましい態様として、上記容器本体２１の外周面の所定位置において、周方向に沿って、所定幅で施される（潰される若しくは凹まされる）カシメ（即ちローリングカシメ）が挙げられる。或いは、上記容器本体２１の径方向に対向する２箇所或いは複数箇所にスポット状に施されるカシメ（例えばピンポイントなプレス）でもよい。

容器本体２１の外周面におけるカシメによって、該容器本体２１の内面方向に向けて凸状に突出した部分２１ａ（以下、「突出部分２１ａ」という。）では、容器本体２１の突出した壁面により絶縁性部材Ｃ_１が押圧され、結果、絶縁性部材Ｃ_１は上記突出部分２１ａを包含する所定の位置で固定される。これとともに、該押圧により固定された絶縁性部材Ｃ_１により電極体３０も押圧され、結果、電極体３０は上記突出部分２１ａの位置で固定される。このとき、カシメにより容器本体２１が陥没して内面方向に突出しても、容器本体２１の内壁面と電極体３０の外周面との間にできる空間Ｓに絶縁性部材Ｃ_１が配置されているので、電極体３０自体が変形することはない。特に、上記したように絶縁性部材Ｃ_１は硬質かつ肉厚であるため、カシメによる容器本体２１への押圧力は、該絶縁性部材Ｃ_１によってより一層緩衝され得る。結果、カシメによる電極体３０への影響（例えば、凸状突出部分２１aで突かれることによる電極体３０の変形、等）は防止される。

かかるカシメによって、電極体３０が強固に容器２０内の所定位置に固定された電池１１０が構築され得る。

次に、他の実施形態に係る絶縁性部材Ｃ_２ａ，Ｃ_２ｂについて、図２を参照して説明する。本実施形態では、円筒形状の二つの絶縁性部材Ｃ_２ａ，Ｃ_２ｂからなり、電極体３０の長軸方向の両端部にそれぞれ配置されている。そのうち一方の絶縁性部材（負極側）Ｃ_２ｂは、上述した絶縁性部材Ｃ_１と同様に鍔部１１を備えており、電極体３０の長軸方向の一端の捲回面に係止された状態で、該電極体３０の一端（図２では負極側の端部）周辺部分を包囲するように、容器本体２１の内壁面と電極体３０の外周面の間にできる空間Ｓに挟み込まれるように配置されている。他方の絶縁性部材（正極側）Ｃ_２ａは、電極体３０の他端（図２では正極側の端部）周辺部分を包囲するように該空間Ｓに位置しており、当該部材Ｃ_２ａ自身の端部の一方（すなわち、電極体３０の長軸方向に沿った一方の端部）は、蓋体２４の内面側に固定されている。

かかる構成の絶縁性部材Ｃ_２ａ，Ｃ_２ｂを用いて電池１２０を組み立てる際は、図６に示されるように、まず、負極側絶縁性部材Ｃ_２ｂを電極体３０に装着する（組み付ける）。このとき、上記鍔部１１が、電極体３０の挿入方向の先端である負極側の端部の捲回面に係止されるように当該部材Ｃ_２ｂを装着する。また、負極集電端子７０の後端部７２に蓋体２５とシール材７８を挿通させて、フランジ部７３に当接させる。

次に、上記部材Ｃ_２を装着した電極体３０を、蓋体２５を挿通した負極集電端子７０を先端として、正極側の開口端部２２から容器本体２１内に挿入する。負極集電端子７０を負極側の開口端部２３から突出させて、該開口端部２３を蓋体２５で封口する。

容器本体２１の負極側の封口された端部の密閉手順については、絶縁性部材Ｃ_１のときと同じである。一方、容器本体２１の正極側の封口された端部においては、例えば、まずシール材５８を正極集電端子５０の後端部５２に挿通する。次に、内面に部材Ｃ_２ａが固定されている蓋体２４を上記後端部５２に挿通させながら、これと同時に部材Ｃ_２ａを容器本体２１の内壁面と電極体３０の外周面の間にできる空間Ｓに挿入して（挟み込ませて）いく。該蓋体２４が正極集電端子５０のフランジ部５３に当接したら部材Ｃ_２ａの挿入を止める。最後に、絶縁部材５７を上記後端部５２に挿通した後、ナット５６でねじ止めする。

上記一対の絶縁性部材Ｃ_２ａ，Ｃ_２ｂにおいて、負極側絶縁性部材Ｃ_２ｂは、上述の実施形態に係る絶縁性部材Ｃ_１と同様に鍔部１１によって容器本体２１内の所定位置に配置される。また、正極側絶縁性部材Ｃ_２ａについても、該正極側絶縁性部材Ｃ_２ａは蓋体２４に固定されているので、蓋体２４が上記フランジ部５３に当接して開口端部２２を閉塞すると同時に、正極側絶縁性部材Ｃ_２ａも容器本体２１内の所定位置に正しく確実に配置される。

電極体３０と絶縁性部材Ｃ_２ａ，Ｃ_２ｂが収容された電池１２０に対して施されるカシメは、正極側絶縁性部材Ｃ_２ａと負極側絶縁性部材Ｃ_２ｂのそれぞれに対して施される。このため、電極体３０は長軸方向の２箇所で絶縁性部材Ｃ_２ａ，Ｃ_２ｂに押圧されるので、より強固に容器２０内の所定位置に固定されることになる。特に、上記絶縁性部材Ｃ_２ａ，Ｃ_２ｂは電極体３０の長軸方向の両端部に配置されているので、振動等の衝撃によって長軸両方向に動きやすい円筒形状の電極体３０は、容器本体２１内の所定位置に確実に固定された状態で、容器２０内に安定的に保持され得る。

円筒形状の容器本体２１において、例えばその長軸方向の開口端部２２，２３の開口面がともに該容器本体２１の内径と同一径の円形状であって、上記開口端部２２，２３の双方から電極体３０を挿入可能であるような場合には、上記絶縁性部材Ｃ_１を好適に用いて電池１３０を構築することができる。

また、図３に示される電池１３０における絶縁性部材の別の態様としては、図示される一対の絶縁性部材Ｃ_３ａ，Ｃ_３ｂが挙げられる。かかる一対の絶縁性部材Ｃ_３ａ，Ｃ_３ｂは、上記絶縁性部材Ｃ_２ａ，Ｃ_２ｂにおける一方の鍔無し絶縁性部材Ｃ_２ａと同一形状の部材Ｃ_３ａ，Ｃ_３ｂからなる。該部材Ｃ_３ａ，Ｃ_３ｂはそれぞれ、上記開口端部２２，２３を封口する蓋体２４，２５に固定されている。

さらに、図７に示される電池１４０では、容器本体２１の形状は図１に示す電池１１０と同一であるが、正極および負極の集電端子５０’，７０’は、集電端子と蓋体とが一体成形されている。かかる場合には、例えば、以下のような構成の絶縁性部材Ｃ_４ａ，Ｃ_４ｂが採用され得る。

即ち本実施形態に係る一対の絶縁性部材Ｃ_４ａ，Ｃ_４ｂは、上述した他の実施形態に係る絶縁性部材Ｃ_２ｂまたはＣ_３ｂと同一形状である鍔有りの負極側絶縁性部材Ｃ_４ｂと、上記集電端子５０’，７０’のうちどちらか一方（図７では正極の集電端子５０’）に固定された正極側絶縁性部材Ｃ_４ａとからなる。該正極側絶縁性部材Ｃ_４ａは、正極集電端子５０’に固定されている側の端部において、電極体３０の正極側の端部（正極集電体４２）と上記集電端子５０’とを接合するために設けられた溶接孔１２を備えている。該溶接孔１２の形成位置は特に限定されないが、高い溶接強度を確保するという観点からは、図示されるように、円筒形状の正極側絶縁性部材Ｃ_４ａの周方向に対向するような位置に２箇所設けられていることが好ましい。これにより、例えば、超音波溶接装置等の溶接装置Ｍのホーンとアンビルが一対の溶接孔１２にそれぞれ挿入されて、容易に溶接可能である。これにより、電極体３０の長軸方向の一方の端部（図７では正極側の端部）の捲回面の中心に正極側絶縁性部材Ｃ_４ａ付き集電端子（図７では正極集電端子５０’）を挿入してから、溶接孔１２を利用して該集電端子と電極体３０の端部とを接合することが可能となる。正負一対の集電端子５０’，７０’と接合した電極体３０を容器本体２１に挿入した後は、容器本体２１の長軸方向の封口された両端部をそれぞれシール材でシールしてからナット等で封口すればよい。

なお、上述した幾つかの実施形態に係る密閉型電池に限られず、本発明によって提供される電池（例えば円筒形状の密閉型リチウムイオン電池）は、振動が生じた際にも電池容器内の電極体を所定位置に安定して保持することができるため、特に自動車等の車両に搭載されるモーター（電動機）用電源として好適に使用し得る。即ち、図８に示すように、本実施形態に係る電池を単電池として所定の方向に配列し、当該単電池をその配列方向に拘束することによって組電池（バッテリーパック）２００を構築し、かかる組電池２００を電源として備える車両Ａ（典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような駆動源として電動機を備える自動車）を提供することができる。

以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。例えば、密閉型電池の種類は上述したリチウムイオン電池に限られず、電極体構成材料や電解質が異なる種々の内容の電池、例えばリチウム金属やリチウム合金を負極とするリチウムイオン電池以外のリチウム二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、或いは電気二重層キャパシタ（即ち物理電池）であってもよい。

一実施形態に係る密閉型電池１１０の構造を示す縦断面図である。 他の実施形態に係る密閉型電池１２０の構造を示す縦断面図である。 他の実施形態に係る密閉型電池１３０の構造を示す縦断面図である。 電極体３０の長軸方向の両端部と、正極および負極の各集電端子５０，７０との接合を示す電極体３０の縦断面図である。 一実施形態に係る密閉型電池１１０の組立工程を示す説明図である。 一実施形態に係る密閉型電池１２０の組立工程を示す説明図である。 一実施形態に係る密閉型電池１４０の組立工程を示す説明図である。 本発明に係る密閉型電池を備えた車両（自動車）を示す側面図である。

符号の説明

Ａ 車両
Ｃ₁，Ｃ_２ａ，Ｃ_２ｂ，Ｃ_３ａ，Ｃ_３ｂ，Ｃ_４ａ，Ｃ_４ｂ 絶縁性部材
１１ 鍔部
２０ 電池容器
２１ 容器本体
２２，２３ 開口端部
２４，２５ 蓋体
３０ 捲回電極体（電極体）
４０ 正極シート
４２ 正極集電体
５０ 正極集電端子
６０ 負極シート
６２ 負極集電体
７０ 負極集電端子
１１０，１２０，１３０，１４０ 密閉型電池

Claims (8)

1. 長尺シート状の正極および負極を捲回してなる捲回電極体と、該捲回電極体を内部に収容する電池容器とを備えた密閉型電池であって、
   前記捲回電極体の外周面と前記電池容器の内壁面との間には、絶縁性部材が配置されており、
   ここで前記絶縁性部材は、前記電池容器の壁面の少なくとも一部が該絶縁性部材に押圧されることにより前記捲回電極体外周面と前記電池容器内壁面との間の所定位置に固定されており、該固定された絶縁性部材の押圧により前記捲回電極体が前記電池容器内において固定されていることを特徴とする密閉型電池。
2. 前記絶縁性部材に対する前記電池容器壁面の押圧は、該電池容器の一部の容器内面方向へのカシメによることを特徴とする請求項１に記載の密閉型電池。
3. 前記捲回電極体および前記電池容器は、相互に対応する円筒形状に形成されており、
   前記絶縁性部材は、前記円筒形状の捲回電極体を包囲する円筒形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の密閉型電池。
4. 前記絶縁性部材を少なくとも二つ備えており、該少なくとも二つの絶縁性部材は前記円筒形状捲回電極体の長軸方向の異なる部位にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項３に記載の密閉型電池。
5. 前記円筒形状の電池容器は、円筒形の容器本体と、該本体の長軸方向の少なくとも一方にある開口端部を封口する蓋体とを備えており、
   前記絶縁性部材は、前記円筒形状捲回電極体の長軸方向の少なくとも両端部に接して配置されており該両端部に配置された絶縁性部材のうちの少なくとも一方は前記蓋体に固定されていることを特徴とする請求項４に記載の密閉型電池。
6. 前記円筒形状絶縁性部材として、前記円筒形状捲回電極体の長軸方向の端部に接して配置される絶縁性部材であって該端部を越えて該電極体の中心方向に折り曲げられた鍔部が形成された絶縁性部材を備えていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一つに記載の密閉型電池。
7. 前記カシメにより前記容器の一部は内面方向に突出しており、
   前記絶縁性部材は、前記突出部分の押圧によっても前記捲回電極体側に部分的に突出しない硬質な合成樹脂により形成されている、請求項２〜６のいずれか一つに記載の密閉型電池。
8. 請求項１〜７のいずれか１つに記載の密閉型電池を備える車両。
   

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