JP2011014249A - 密閉型電池 - Google Patents

Abstract

【課題】異極間の電気的絶縁性を確保し電池信頼性を向上させることができる密閉型電池を提供する。
【解決手段】リチウムイオン二次電池は有底円筒状の電池容器１を備えている。電池容器１には、正負極板がセパレータを介して配された電極群８が収容されている。電極群８の上側には円筒部５ａを有する正極集電部品５が配置されている。円筒部５ａの外周面には正極タブ９ｃの端部が接合されている。電池蓋が正極外部端子、電池容器１が負極外部端子をそれぞれ兼ねている。電極群８と電池容器１との間には正極タブ９ｃを覆うように絶縁テープ１２が配されている。絶縁テープ１２は、電池蓋側の端が電池容器１の括れ部を越えて電池蓋側に位置している。正極タブ９ｃが切断されても電池容器１に対する接触が妨げられる。
【選択図】図３

Description

本発明は密閉型電池に係り、特に、電極群と、有底容器と、蓋体と、集電部品とを備え、容器と蓋体とが互いに異極の端子を兼ねる密閉型電池に関する。

従来密閉型電池を代表する円筒型電池では、正極と負極とがセパレータを介して捲回された電極群が有底円筒状の容器内に収容されている。正極および負極のいずれか一方が容器と接続され、いずれか他方が蓋体と接続されている。容器の開口部は、電気絶縁性のガスケット（パッキン）を介して蓋体で封口、シールされている。シール部分では、一般に、容器の開口側に括れ加工が施され、容器内側の括れ部分より開口側（容器を立てた場合の上側）にゴムやプラスチック樹脂製のガスケットが配置されている。ガスケットの上側に蓋体を配置して、容器の開口端部を内側に折り曲げ変形させる、つまり、容器に蓋体がかしめ固定され容器が封口されている。

このような円筒型電池では、容器と蓋体とが互いに異極の端子を兼ねるため、ガスケットにより、容器および蓋体間の電気的絶縁性が確保されている。また、容器内に収容された電極群と、容器との間の電気的絶縁性を確保するために、電極群に絶縁テープが捲かれた円筒型電池の技術が開示されている（例えば、特許文献1参照）。

特開平１１−３３９７６８号公報

しかしながら、一般的な円筒型電池では、正極および負極からそれぞれ複数の短冊状のタブが導出されており、タブがそれぞれ容器または蓋体に接続されている。このため、円筒型電池が、過度な振動や衝撃等により不測の外力を受けた場合は、正極ないし負極のタブが切断されることがある。また、切り離されたタブが電池内で移動することもある。とりわけ、蓋体と接続されたタブが切断されると、特許文献１のように電極群に絶縁テープが捲かれていても、その位置によっては、蓋体と異極の端子を兼ねる容器にタブが接触する可能性がある。従って、不測の外力を受けたときでも電気的絶縁性を確保することが、電池性能の確保はもちろん、電池信頼性の向上を図るうえで重要となる。

本発明は上記事案に鑑み、異極間の電気的絶縁性を確保し電池信頼性を向上させることができる密閉型電池を提供することを課題とする。

上記課題が解決するために、本発明は、正負極がセパレータを介して捲回された電極群と、前記電極群が収容されており、開口側に中心方向に突出した括れ部が形成され、前記正負極のいずれか一方の端子を兼ねる有底容器と、前記容器の括れ部より開口側に電気絶縁性ガスケットを介してかしめ固定され、前記正負極のいずれか他方の端子を兼ねる蓋体と、前記電極群の前記蓋体側の端面に対向配置され、前記正負極のいずれか他方から導出された複数のタブの先端部が外周面に接合された集電部品と、を備え、前記電極群の前記蓋体側の外周には前記集電部品の外周面に接合された複数のタブの周囲を覆うように電気的絶縁フィルムが配されており、前記フィルムの前記蓋体側の端が前記容器の括れ部を越えて前記蓋体側に位置していることを特徴とする密閉型電池である。

本発明では、電極群の蓋体側の外周に配された電気的絶縁フィルムの蓋体側の端が容器の括れ部を越えて蓋体側に位置することから、集電部品に接合されたタブが不測の外力で切断されても、異極の端子を兼ねる容器と切断されたタブとの接触が妨げられるので、異極間の電気的絶縁性を確保し電池信頼性を向上させることができる。

この場合において、集電部品が電極群の径より小さい径を有しており、集電部品の外周面が容器の括れ部より中心側に位置するように配されていてもよい。フィルムの蓋体側の端部が電極群の径より小さい径となるように配されていてもよい。また、フィルムが、電極群の外周に位置する部分のみを電極群に固定することができる。このとき、フィルムの蓋体側の端を蓋体の電極群側の面と非接触の位置に定めることができる。また、容器が負極の端子を兼ねており、蓋体が正極の端子を兼ねていてもよい。

本発明によれば、電極群の蓋体側の外周に配された電気的絶縁フィルムの蓋体側の端が容器の括れ部を越えて蓋体側に位置することから、集電部品に接合されたタブが不測の外力で切断されても、異極の端子を兼ねる容器と切断されたタブとの接触が妨げられるので、異極間の電気的絶縁性を確保し電池信頼性を向上させることができる、という効果を得ることができる。

本発明を適用した実施形態の円筒型リチウムイオン二次電池を模式的に示す断面図である。 実施形態の円筒型リチウムイオン二次電池を構成する正極板および負極板を模式的に示し、（Ａ）は正極板の平面図、（Ｂ）は正極板の断面図、（Ｃ）は負極板の平面図、（Ｄ）は負極板の断面図である。 実施形態の円筒型リチウムイオン二次電池の正極側の一部を拡大し絶縁テープの配置を示す部分断面図である。 実施形態の円筒型リチウムイオン二次電池の負極側の一部を拡大し絶縁テープの配置を示す部分断面図である。 実施例１の円筒型リチウムイオン二次電池の電池蓋および電極群間の接続形態と絶縁フィルムの配置とを示す部分断面図である。 実施例１の円筒型リチウムイオン二次電池における最外周正極タブと絶縁テープとの位置関係を示す部分断面図である。 実施例１の円筒型リチウムイオン二次電池における最外周正極タブが切断されたときの移動範囲を模式的に示す部分断面図である。 実施例１の円筒型リチウムイオン二次電池における絶縁テープの端位置の下限位置を示す部分断面図である。 実施例１の円筒型リチウムイオン二次電池における絶縁テープの移動範囲を模式的に示す部分断面図である。 実施例１の円筒型リチウムイオン二次電池における絶縁テープの端位置の上限位置を示す部分断面図である。 実施例２の円筒型リチウムイオン二次電池における最外周正極タブと絶縁テープとの位置関係を示す部分断面図である。 実施例２の円筒型リチウムイオン二次電池における最外周正極タブが切断されたときの移動範囲を模式的に示す部分断面図である。 実施例２の円筒型リチウムイオン二次電池における最外周正極タブと絶縁テープとの位置関係および寸法関係を模式的に示す部分断面図である。 従来の円筒型リチウムイオン二次電池における絶縁テープの配置を示す部分断面図である。 図１４の円筒型リチウムイオン二次電池の正極タブが不測の外力により切断された場合に電池容器に接触した状態を模式的に示す部分断面図である。 従来の円筒型リチウムイオン二次電池の別の態様における絶縁テープの配置を示す部分断面図である。 従来の円筒型リチウムイオン二次電池の更に別の態様における絶縁テープおよびガスケットの配置を示す部分断面図である。

以下、図面を参照して、本発明を適用した円筒型リチウムイオン二次電池の実施の形態について説明する。

（構成）
図１に示すように、本実施形態の円筒型リチウムイオン二次電池２０は、金属製で有底円筒状の電池容器１を備えている。電池容器１には、正極板（正極）および負極板（負極）がセパレータを介して配された電極群８が収容されている。

電極群８は、正極板と負極板とが、これら両極板が直接接触しないようにポリエチレン製等の微多孔性のセパレータを介して捲回されている。捲回中心には、樹脂製で管状の軸芯７が使用されている。すなわち、電極群８では、正極板および負極板がセパレータを介して軸芯７の周囲に断面渦巻状に捲回されている。正極板から導出された正極タブ（舌片部）９ｃと負極板から導出された負極タブ（舌片部）１０ｃとが、それぞれ、セパレータの幅方向両端から互いに反対方向に突出するように捲回されており、電極群８の互いに反対側の両端面に配されている。

電極群８の上側には、軸芯７のほぼ延長線上に正極板からの電位を集電するための円環状の正極集電部品５が電極群８の一側（電池蓋側）端面と対向するように配置されている。正極集電部品５は、図３に示すように、円環状平板の外縁部に電極群８と反対側に突出した円筒部５ａ、中心部に電極群８側に突出した円筒部５ｂをそれぞれ有している。正極集電部品５の外径は、電極群８の外径より小さく形成されている。図１に示すように、正極集電部品５は、軸芯７の上端部に嵌め合いにより固定されている。すなわち、円筒部５ｂが軸芯７の管状部分に嵌合している。円筒部５ａの外周面には、全ての正極タブ９ｃの先端部が集合され超音波溶接等で接合されている。正極集電部品５の上方には、正極外部端子となる円盤状の電池蓋が配置されている。

電池蓋は、安全弁（弁機構）を有する部品を含む複数の部品で構成されている。すなわち、電池蓋は、金属製で円盤状の上蓋３と金属製で円板状の上蓋ケース４とを有している。上蓋３の外周部は、上蓋ケース４の外周部でかしめ固定されている。上蓋３は中央部に上方に向けて突出した円筒状の突部を有しており、突部の上面には開口が形成されている。上蓋ケース４の中央部には、異常時に電池内部圧力が上昇した場合に内圧を解放するガス排出弁（以下、排出弁という。）が形成されている。正極集電部品５の上部には正極リード１４の一端が接合されており、正極リード１４の他端は上蓋ケース４の下面に接合されている。このため、電極群８を構成する正極板と電池蓋を構成する上蓋３とが正極集電部品５、正極リード１４および上蓋ケース４を介して電気的に接続されている。

電池蓋は、ガスケット２を介して電池容器１の開口部にかしめ固定されている。ガスケット２には、例えば、ポリプロピレン等の樹脂材やゴム材等の電気絶縁性を有する材質が用いられている。ガスケット２は、電池容器１および電池蓋間を電気的に絶縁する役割を果たしている。図１に示すように、電池容器１には、開口端より容器底面側に括れ加工が施されており、括れ部が形成されている。括れ部では、電池容器１が内部側（中心側）に突出しており、電池容器１の外周に全周にわたり窪みが形成されている。この括れ部は、正極集電部品５の円筒部５ａの外周面に対向するように形成されている。換言すれば、正極集電部品５は、円筒部５ａの外周面が括れ部の突出端より電池中心側に位置するように配されている。ガスケット２は、電池容器１の内部側で括れ部の上側（開口端側）に配置されている。電池蓋は、ガスケット２の上側に配置されている。電池容器１の開口端部およびガスケット２の一部が電池蓋の周縁部（の上面）に沿うように内側に曲げられ（内倒され）、電池容器１に電池蓋がかしめ固定されている。このとき、ガスケット２は、電池蓋の周縁部の両面を覆うように断面コ字状に曲げられている。

一方、電極群８の下側には負極板からの電位を集電するための負極集電部品６が電極群８の他側（容器内底側）端面と対向するように配置されている。負極集電部品６は、図４に示すように、円環状平板の外縁部に電極群８と反対側（電池容器１の内底側）に突出した円筒部６ａを有している。負極集電部品６の内周面には軸芯７の下端部が嵌め合いにより固定されている。すなわち、負極集電部品６は、軸芯７の下端部に外挿されている。円筒部６ａの外周面には、全ての負極タブ１０ｃの先端部が集合され超音波溶接等で接合されている。負極集電部品６の下部は、負極リード１５を介して負極外部端子を兼ねる電池容器１の内底部に溶接で接合されている。このため、電極群８を構成する負極板と電池容器１とが負極集電部品６および負極リード１５を介して電気的に接続されている。換言すれば、リチウムイオン二次電池２０では、電池蓋が正極外部端子、電池容器１が負極外部端子をそれぞれ兼ねており、電池蓋と電池容器１とが互いに異極の外部端子を構成している。

電極群８と電池容器１との間には、電池蓋側つまり正極側に絶縁テープ（電気的絶縁フィルム）１２、内底側つまり負極側に絶縁テープ（電気的絶縁フィルム）１３がそれぞれ配されている。絶縁テープ１２、１３は、電極群８の両端側にそれぞれ捲かれており、いずれも電気的絶縁性を有する、例えば、ポリイミド等の材質が用いられている。絶縁テープ１２により電池容器１と正極集電部品５や正極タブ９ｃとの間の電気的絶縁が保たれており、絶縁テープ１３により電池容器１と負極集電部品６や負極タブ１０ｃとの間の接触が妨げられている。

絶縁テープ１２は、図３に示すように、電極群８の電池蓋側の端部から正極集電部品５に接合された正極タブ９ｃを覆うように配されている。電極群８の電池蓋側の端部では、絶縁テープ１２が電極群８の最外周に位置するセパレータに、例えば、ヘキサメタアクリレート等の粘着剤で接着されている。すなわち、電極群８の電池蓋側の端部では絶縁テープ１２とセパレータとが重なっている。絶縁テープ１２は、電極群８の一側端面より電池蓋側に位置する部分が接着されずに配されている。換言すれば、絶縁テープ１２は、電極群８の外周に位置する部分のみが電極群８に固定されている。正極集電部品５の外径が電極群８の外径より小さいことから、電極群８の外周側（正極集電部品５の円筒部５ａの外周面の位置より外側）から導出された正極タブ９ｃは、傾斜するように正極集電部品５に接合されている。このため、正極タブ９ｃを覆うように配された絶縁テープ１２では、電極群８より電池蓋側に位置する部分、つまり無接着の部分が電池蓋側ほど径が小さくなるように配されている。すなわち、絶縁テープ１２の電池蓋側の端部が電極群８の外径より小さい径となる。

また、絶縁テープ１２は、上蓋ケース４側の端が電池容器１の括れ部の突出端と、上蓋ケース４との間に位置している。つまり、絶縁テープ１２の電池蓋側の端が括れ部の突出端を越えて電池蓋側に位置している。この絶縁テープ１２の端位置は、電池蓋を構成する上蓋ケース４の下面と非接触の位置に定められている。このことは、正極集電部品５の円筒部５ａの上面（電池蓋側の端面）位置５ｄを基準とすることで絶縁テープ１２の端位置を調整することができる。すなわち、多数の正極タブ９ｃのうち、最外周に位置する最外周正極タブ９ｄが最も長くなる設定で計算されている。最外周正極タブ９ｄが正極集電部品５と接続された端位置を示す接続端９ｅで切れたとしても電池容器１の内面に接触させないように、絶縁テープ１２の下限位置が設定されている。また、ガスケット２と電池容器１との当接部２ａの位置が絶縁テープ１２の上限位置に設定されている。なぜなら、ガスケット２および電池容器１は電池封口部を構成するため、絶縁テープ１２がこの部分に噛み込まれると、封口性に影響を及ぼすからである。

一方、絶縁テープ１３は、図４に示すように、電極群８の容器内底側の端部から負極集電部品６に接合された負極タブ１０ｃを覆うように配されている。電極群８の容器内底側の端部では、絶縁テープ１３が電極群８の最外周に位置するセパレータに接着されている。すなわち、電極群８の容器内底側の端部では絶縁テープ１３とセパレータとが重なっている。絶縁テープ１３は、電極群８の他側端面より容器内底側に位置する部分が接着されずに配されている。換言すれば、絶縁テープ１３は、電極群８の外周に位置する部分のみが電極群８に固定されている。また、絶縁テープ１３は、容器内底側の端位置が内底面の近傍に位置するように調整されている。本例では、電池容器１が負極外部端子を兼ねており、容器内底側に配された負極集電部品６や負極タブ１０ｃと同極となるため、上述した電池蓋側のように絶縁テープ１３の端位置を設定しなくてもよい。

図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、電極群８を構成する正極板９は、正極集電体としてアルミニウム箔９ａを有している。アルミニウム箔９ａの両面には、正極合剤９ｂが略均等に塗着されている。アルミニウム箔９ａの長寸方向一側の側縁には、正極合剤９ｂの無塗着部が形成されている。無塗着部は櫛状に切り欠かれており、切り欠き残部で多数の正極タブ９ｃが形成されている。

一方、図２（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、負極板１０は、負極集電体として銅箔１０ａを有している。銅箔１０ａの両面には、負極合剤１０ｂが略均等に塗着されている。銅箔１０ａの長寸方向一側の側縁には、正極板９と同様に負極合剤１０ｂの無塗着部が形成されており、多数の負極タブ１０ｃが形成されている。

また、電池容器１内には、非水電解液が注液されている。非水電解液には、炭酸エチル、炭酸ジメチル等の混合有機溶媒中に６フッ化リン酸リチウム等のリチウム塩を１Ｍ／Ｌ（モル／リットル）程度の濃度で溶解したものが用いられている。得られたリチウムイオン二次電池２０では、電池蓋が電池容器７の開口部にかしめ固定されることで内部が密封されている。

（電池組立）
リチウムイオン二次電池２０の組立では、まず、作製した正極板９および負極板１０をセパレータを介して軸芯７の周囲に捲回し電極群８を作製する。正極板９、負極板１０を正極合剤９ｂと負極合剤１０ｂとが適切に対向し、かつ、正極タブ９ｃと負極タブ１０ｃとが互いに反対方向に位置するように捲回する。作製した電極群８の両端面にそれぞれ配された正極タブ９ｃおよび負極タブ１０ｃを正極集電部品５および負極集電部品６にそれぞれ溶接した後、電極群８の正極集電部品５側および負極集電部品６側にそれぞれ絶縁テープ１２および絶縁テープ１３を捲きつける。負極集電部品６を底側に向けて電池容器１内に電極群８を挿入した後、管状の軸芯７の中空部分に溶接電極を挿入し、負極集電部品６に予め溶接しておいた負極リード１５を電池容器１の内底部に抵抗溶接で接合する。

電池容器１の開口端より若干底側に括れ加工を施し、正極集電部品５に予め一端を溶接しておいた正極リード１４の他端を電池蓋（上蓋ケース４）の下面に溶接で接合する。電池容器１内に非水電解液を注液し、電極群８を非水電解液に浸潤させた後、括れ部の電池内部側の容器開口側にガスケット２を配置し、さらにガスケット２の上側に、正極リード１４を接合した電池蓋を配置する。電池容器１の開口端部を内側に折り曲げ変形させることで、電池蓋を電池容器１の開口部にかしめ固定し、リチウムイオン二次電池２０の組立を完成させる。

次に、本実施形態に従い作製した円筒型リチウムイオン二次電池２０の実施例を挙げ、絶縁テープ１２の端位置の調整について詳細に説明する。

（実施例１）
図５に示すように、実施例１のリチウムイオン二次電池２０では、絶縁テープ１２の上蓋ケース４側の端位置が、電池容器１の括れ部の内側に突出した端部と上蓋ケース４との間に位置するように調整した。

図６に示すように、正極集電部品５の外径ｄ１はφ２８．０６ｍｍであり、正極最外周タブ９ｄの導出位置と電池中心との距離ｒｄは１９．２ｍｍである。セパレータの端位置から正極集電部品５の円環状平板部分の下面までの距離ｈ１は１．５ｍｍであり、正極集電部品５の円筒部５ａの高さｈ２は５ｍｍである。また、セパレータの端位置から最外周正極タブ９ｄの導出端（根元）９ｆまでの距離ｈ３は４ｍｍであり、正極集電部品５の上面位置５ｄから最外周正極タブ９ｄの正極集電部品５に対する接続端９ｅまでの距離ｈ４は２．２ｍｍである。最外周正極タブ９ｄが図６に示す形態で配されるものとしてその最大長さＬを計算すると、６．４ｍｍとなる。

図７に示すように、最外周正極タブ９ｄは、接続端９ｅで切れた場合、導出端９ｆを中心とした円運動をすると仮定し、最外周正極タブ９ｄの先端の軌道をその最大長さＬを半径とする円として描く。また、絶縁テープ１２の先端の軌道を、セパレータの端位置との当接部１２ａを中心とした円として描く。２つの円の交点のうち、上方の交点の位置を絶縁テープ１２の先端１２ｂの下限位置に設定する。電池製造時には、図８に示すように、電極群８に絶縁テープ１２を捲きつける工程で、正極集電部品５の上面位置５ｄを基準に電極群８側に０．１５ｍｍずれた位置を下限位置として捲きつける。

また、絶縁テープ１２の先端１２ｂの上限位置は、次のように設定する。図９に示すように、絶縁テープ１２の先端部は、電池容器１の括れ部に沿うように変形する。先端１２ｂがガスケット２と電池容器１との当接部２ａの位置を越えて変形するような場合は、電池蓋のかしめ固定時に絶縁テープ１２がガスケット２および電池容器１間に噛み込まれる可能性がある。絶縁テープ１２が噛み込まれてしまうと電池封口性に影響を及ぼすこととなる。これを回避するため、当接部２ａの位置を先端１２ｂの上限位置に設定する。電池製造時には、図１０に示すように、電極群８に絶縁テープ１２を捲きつける工程で、正極集電部品５の上面位置５ｄを基準に電池蓋側に０．８５ｍｍずれた位置を上限位置として捲きつける。すなわち、絶縁テープ１２は、電極群８の端部から捲きつけられ、端位置が正極集電部品５の上面位置５ｄを基準として、電極群８側０．１５ｍｍ、電池蓋側０．８５ｍｍの範囲内に位置するように捲きつけられる。

（実施例２）
実施例２のリチウムイオン二次電池２０では、実施例１と同様に、絶縁テープ１２の上蓋ケース４側の端位置が、電池容器１の括れ部の突出端部と上蓋ケース４との間に位置するように調整した。実施例２では、正極集電部品５の外径ｄ１、正極最外周タブ９ｄの導出位置と電池中心との距離ｒｄ、セパレータの端位置から正極集電部品５の円環部分の下面までの距離ｈ１、正極集電部品５の高さｈ２、セパレータの端位置から最外周正極タブ９ｄの導出端９ｆまでの距離ｈ３、正極集電部品５の上面位置５ｄから最外周正極タブ９ｄの正極集電部品５に対する接続端９ｅまでの距離ｈ４をいずれも実施例１と同じに設定した。

図１１に示すように、最外周正極タブ９ｄに膨らみ部９ｈが形成されている場合、その膨らみ長さｘによっては、実施例１のように上限位置を設定しても、絶縁テープ１２の先端１２ｂの位置を越えて最外周正極タブ９ｄが電池容器１に接触する可能性がある。このため、膨らみ部９ｈの膨らみ長さｘを制限し、最外周正極タブ９ｄが先端１２ｂを越えて電池容器１に接触することを防止することが必要となる。

図１２に示すように、最外周正極タブ９ｄが接続端９ｅで切れたときに絶縁テープ１２の先端１２ｂに向かって移動し、最外周正極タブ９ｄが直線状になるものとする。この場合に絶縁テープ１２の先端１２ｂまでの長さを膨らみ部９ｈの膨らみ長さｘの上限値として定める。

図１３に示すように、電極群８の外径ｄ２がφ３８．６ｍｍ、電池容器１の内径ｄ３がφ３９ｍｍに設定されている。この場合、最外周正極タブ９ｄの正極集電部品５に対する接続端９ｅと絶縁テープ１２の先端１２ｂとの距離をｊ、導出端９ｆと先端１２ｂとの距離をｋ、導出端９ｆから接続端９ｅまでの距離をｌとしたときに、式ｘ＝（ｊ＋ｋ−ｌ）／２により求められる膨らみ長さｘを上限値と定める。本例では、距離ｊが２．６９ｍｍ、距離ｋが５．３８ｍｍ、距離ｌが５．９７ｍｍとなることから、膨らみ部９ｈの膨らみ長さｘを計算すると、１．０９ｍｍとなり、この長さを膨らみ長さｘの上限値として定める。換言すれば、膨らみ長さｘを上限値以下に制限することで、最外周正極タブ９ｄが先端１２ｂを越えて電池容器１に接触することを防止することができる。

（作用等）
次に、本実施形態の円筒型リチウムイオン二次電池２０の作用等について、絶縁テープ１２の作用を中心に説明する。

従来円筒型リチウムイオン二次電池では、図１６に示すように、電極群８が有底円筒形の電池容器１内に収容され、上蓋３と上蓋ケース４とで構成された電池蓋が容器開口部にガスケット２を介してかしめ固定されている。電極群８を構成する正極板から導出された正極タブ９ｃが正極集電部品５に接続されており、正極集電部品５と上蓋ケース４とが正極リード１４で接続されている。電池蓋が正極外部端子を兼ねるため、負極外部端子を兼ねる電池容器１と異極を構成する。このため、電極群８と電池容器１との間の電気的絶縁性を確保するために電極群８の電池蓋側には絶縁テープ１２が捲かれている。ところが、正極集電部品５の外径が大きく、円筒部５ａの外周面が電極群８の外周面近傍に位置している。このため、円筒部５ａが電池容器１の括れ部の下側に位置することから、絶縁テープ１２が電極群８とほぼ同径のまま正極集電部品５と電池容器１との間に配されている。これに対して、図１７に示すように、正極集電部品５の外径を電極群８の外径より小さくした場合には、ガスケット２の下端部を電極群８側に延長することで異極間の電気的絶縁性が保たれている。しかしながら、これらの円筒型リチウムイオン二次電池では、電池蓋と正極集電部品５との間に形成される空間が大きくなるため、電池容器１の高さ（長さ）に対して電極群８の高さが小さく制限され、体積エネルギー密度、とりわけ、体積出力密度を低下させる一因となっていた。

このような観点から、電池蓋と正極集電部品５との間隔を小さくすると、図１４に示すように、電池容器１の括れ部の突出端部が正極集電部品５の外周面に対向するように位置することとなる。この場合には、絶縁テープ１２が電極群８の端部から正極タブ９ｃの導出端部側を覆うように配される。ところが、図１５に示すように、絶縁テープ１２の位置が定められていないため、振動や衝撃等の不測の外力によって正極タブ９ｃ（特に、最外周に位置する正極タブ）が切断された場合には、切断された正極タブ９ｃが異極の電池容器１と接触する可能性がある。また、ガスケット２の下端部を電極群８側に延長した場合には、ガスケット２が正極タブ９ｃに接触して切断させてしまう可能性がある。従って、電池性能ばかりか、電池信頼性を損なうこととなる。本実施形態は、これらの問題を解決することができる円筒型リチウムイオン二次電池である。

本実施形態では、電極群８の端部から正極タブ９ｃの周囲を覆うように絶縁テープ１２が捲きつけられている。絶縁テープ１２は、上蓋ケース４側の端位置が正極集電部品５の円筒部５ａの上面位置５ｄを基準として電池容器１の括れ部の突出端部と、上蓋ケース４との間に位置するように調整されている。このため、振動や衝撃等による不測の外力により正極タブ９ｃ、とりわけ最外周正極タブ９ｄが切断されても、負極外部端子を兼ねる電池容器１に対する切断された正極タブ９ｃの接触が絶縁テープ１２で妨げられる（実施例１参照）。また、最外周正極タブ９ｄが膨らみを保った状態で接続されても電池容器１に対する接触が妨げられる（実施例２参照）。従って、正極タブ９ｃと電池容器１との間の電気的絶縁性を確保することができ、電池信頼性を向上させることができる。

また、本実施形態では、絶縁テープ１２の電極群８の外周に位置する部分のみがセパレータに接着されている。このため、不測の外力が作用しても絶縁テープ１２が移動することなく、電池容器１と正極タブ９ｃや正極集電部品５との間に保持される。これにより、異極間の電気的絶縁性を確保することができる。また、絶縁テープ１２が電極群８の一側端面より電池蓋側で接着されずに配されている。このため、振動や衝撃等による絶縁テープ１２自体の破損が抑制されるので、絶縁性確保の機能を果たすことができる。

更に、本実施形態では、絶縁テープ１２の端位置が正極集電部品５の円筒部５ａにおける電池蓋側の上面位置５ｄを基準に定められている。このため、電極群８に絶縁テープ１２を捲きつけるときに、容易に電池蓋側の端位置を調整することができ、電池容器１の括れ部の突出端部と上蓋ケース４との間に位置させることができる。また、絶縁テープ１２は、電池蓋側の端部が電極群８の外径より小さい径となるように捲きつけられている。このため、電池容器１の括れ部の突出端部が正極集電部品５の円筒部５ａの外周面に対向するように位置しても、絶縁テープ１２の端を括れ部より電池蓋側に位置させることができる。また、絶縁テープ１２の電池蓋側の端が電池蓋（上蓋ケース４）の下面と非接触の位置に調整されている。このため、絶縁テープ１２の端部では開口が形成されることから、例えば、電池異常時等のガス発生時に電池内圧が上昇しても、上蓋ケース４に形成された排出弁を確実に作動させることができる。

また更に、本実施形態では、正極集電部品５および負極集電部品６がそれぞれ円筒部５ａ、円筒部６ａを有する円盤状に形成されており、円筒部５ａ、６ａの外周面にそれぞれ複数の正極タブ９ｃおよび負極タブ１０ｃが接合されている。このため、正負極タブの一部に切断が生じても導電経路を確保することができる。また、複数の正負極タブが接合されることで導電経路の面積が確保されるので、内部抵抗の低減を図ることができる。

なお、本実施形態では、電池容器１が負極外部端子、電池蓋が正極外部端子をそれぞれ兼ねる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電池容器１が正極外部端子、電池蓋が負極外部端子をそれぞれ兼ねるようにすることもできる。この場合は、電池容器１の内底側の絶縁テープを上述したように集電部品の円筒部の表面位置を基準に定めるようにすればよい。

また、本実施形態では、電極群８の周囲で電池蓋側に絶縁テープ１２、容器内底側に絶縁テープ１３を捲きつけた例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。上述したように電池蓋が正極外部端子、電池容器１が負極外部端子を兼ねる場合には、少なくとも電池蓋側に絶縁テープが配されていればよい。また、電極群の外周面の全体にわたり絶縁テープが配されるようにしてもよいことはもちろんである。また、本実施形態では、ポリイミド製等の絶縁テープを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電気的絶縁性を有していればいかなる材質のフィルムを用いてもよい。フィルム、テープ等の幅や厚さに制限のないことはもちろんである。

更に、本実施形態では、円筒形の電池容器１に電極群８を収容する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、正負極板を扁平状に捲回し、扁平状の電池容器に収容するようにすることも可能である。この場合、電池容器の断面形状を長円状や楕円状とすることができる。このような電池容器でも開口部側に括れ加工を施すことで電池蓋をかしめ固定することができる。

また更に、本実施形態では、絶縁テープ１２を捲きつけて電池蓋側に配する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、電極群８の端部から電池蓋側に向けて縮径するようにフィルムを漏斗状に成形した部材を被せるようにしてもよい。このようにすれば、電池組立時に絶縁部材を簡便に配することができ、漏斗状に成形しておくことで電池蓋側の開口が一定に形成されるため、電池内圧の異常上昇時にガス排出経路を確保することができる。また、電極群８の外径とほぼ同径の円筒状に絶縁テープ１２を捲きつけ、電池容器１に電極群８を収容した後、電池容器１の括れ加工により絶縁テープ１２の電池蓋側の端部の径が縮められるようにしてもよい。

更にまた、本実施形態では、リチウムイオン二次電池を例示したが、本発明はこれに制限されるものではなく、有底電池容器に電池蓋がかしめ固定される密閉型電池に適用することができる。また、正極活物質、負極活物質や非水電解液の成分等に制限されるものではなく、通常リチウムイオン二次電池に用いられる成分を用いてもよいことはいうまでもない。

本発明は異極間の電気的絶縁性を確保し電池信頼性を向上させることができる密閉型電池を提供するものであるため、密閉型電池の製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。

１ 電池容器（有底容器）
２ ガスケット
３ 上蓋（蓋体の一部）
４ 上蓋ケース（蓋体の一部）
５ 正極集電部品
６ 負極集電部品
８ 電極群
９ 正極板（正極）
９ｃ 正極タブ
１０ 負極板（負極）
１０ｃ 負極タブ
１２ 絶縁テープ（電気的絶縁フィルム）
１３ 絶縁テープ（電気的絶縁フィルム）
２０ 円筒型リチウムイオン二次電池（密閉型電池）

Claims (6)

1. 正負極がセパレータを介して捲回された電極群と、
   前記電極群が収容されており、開口側に中心方向に突出した括れ部が形成され、前記正負極のいずれか一方の端子を兼ねる有底容器と、
   前記容器の括れ部より開口側に電気絶縁性ガスケットを介してかしめ固定され、前記正負極のいずれか他方の端子を兼ねる蓋体と、
   前記電極群の前記蓋体側の端面に対向配置され、前記正負極のいずれか他方から導出された複数のタブの先端部が外周面に接合された集電部品と、
   を備え、
   前記電極群の前記蓋体側の外周には前記集電部品の外周面に接合された複数のタブの周囲を覆うように電気的絶縁フィルムが配されており、前記フィルムの前記蓋体側の端が前記容器の括れ部を越えて前記蓋体側に位置していることを特徴とする密閉型電池。
2. 前記集電部品は、前記電極群の径より小さい径を有しており、前記外周面が前記容器の括れ部より中心側に位置するように配されていることを特徴とする請求項１に記載の密閉型電池。
3. 前記フィルムは、前記蓋体側の端部が前記電極群の径より小さい径となるように配されていることを特徴とする請求項２に記載の密閉型電池。
4. 前記フィルムは、前記電極群の外周に位置する部分のみが前記電極群に固定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. 前記フィルムは、前記蓋体側の端が前記蓋体の前記電極群側の面と非接触の位置に定めら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. 前記容器は前記負極の端子を兼ねており、前記蓋体は前記正極の端子を兼ねていることを特徴とする請求項１に記載の密閉型電池。

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