JP2011216396A - 角形二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の高い密閉性を確保した二次電池を実現する。
【解決手段】電池蓋３には、正極集電体５Ｐ、負極集電体５Ｎがシール部材９とともにインサート成型工程で一体化されている。シール部材９はインサート成型で挿入された樹脂であり、電池蓋３と正極集電体５Ｐおよび、電池蓋３と負極集電体５Ｎとを電気的に絶縁するとともに、正負極集電体５Ｐおよび５Ｎと電池蓋３との間隙をシールして、電池蓋３の密閉性能を確保する。発電要素群１２０の正負極箔における未塗工部１２２Ａ，１２４Ａは中央部で束ねられて、正負極集電体５Ｐ，５Ｎに超音波溶接によって機械的かつ電気的に接続されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、角形二次電池に関する。

特許文献１には、深絞り法により貫通孔の短辺の寸法より深さ寸法を大きく形成した金属製の電池缶に、絶縁ケースを介して発電要素群を収容した角形二次電池が開示されている。電池缶の開口部は、電池蓋をレーザービーム溶接により固着して封止されている。電池缶内には注液口から電解液が注入されており、注液口はレーザービーム溶接により封止されている。電池缶内に注液口から電解液が注入された後に、注液口はレーザービーム溶接により気密封止されている。

そして、発電要素群においては、正負極箔に正負極合剤をそれぞれ塗布した正負極板が、セパレータを介して捲回または積層されており、正負極板には、正負極合剤の未塗工部がそれぞれ形成されている。未塗工部には、正負極集電体が超音波溶接により接合されている。電池蓋には、正負極集電体に接続された正負極外部端子が設けられている。

正負極外部端子はシール部材を介して電池蓋に取り付けられているので、電池蓋と正負極外部端子とは電気的に絶縁されるとともに、電池蓋と正負極外部端子との間の封水性が確保される。シール部材であるガスケットは圧縮して使用され、圧縮後の形状と位置はネジ締結もしくは、かしめによって保持されている。

特許３６９１２６８

特許文献１記載の角形二次電池では、上述したように、シール部材を電池蓋に装着して容器内部の水密性を得ているが、電池蓋への固定次第では所定の水密性能が得られないおそれがある。

本発明による角形二次電池は、正負の活物質合剤をそれぞれ塗工した正負金属箔をセパレータで絶縁して積層し、前記金属箔の端部に前記活物質合剤が塗工されていない未塗工部が形成された発電要素群と、一端部に開口部が形成され、前記発電要素群が収納される電池缶と、前記電池缶の開口部を封止するとともに貫通孔が穿設された電池蓋と、前記貫通孔を貫通し、樹脂製シール部材で前記電池蓋と一体的に固着されている正負極外部出力部と、前記発電要素群の前記未塗工部を、前記正負極外部出力部に電気的かつ機械的に接続する正負極集電部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、角形二次電池に要求される水密性能の信頼性を向上することができる。

本発明を適用した角形リチウムイオン二次電池の外観斜視図。 電池缶の中の絶縁ケースと発電要素群組立体を示す斜視図。 発電要素群組立体を示す斜視図。 発電要素群の斜視図。 発電要素群に取り付ける蓋組立体を示す斜視図。 図５の蓋組立体の分解斜視図。 電池蓋に正負極外部出力部を挿入した時の斜視図。 第１実施形態における外部出力部のインサート成型部を示す断面図。 第１実施形態における電池蓋に開口している長方形貫通孔の粗面を示す平面図。 第１実施形態の外部出力部のインサート成型を行う金型の断面図。 第１実施形態の粗さ分布の基準点、座標系を示す断面図。 第１実施形態における第１の粗さ分布を示すグラフ。 第１実施形態における第２の粗さ分布を示すグラフ。 第１実施形態における第３の粗さ分布を示すグラフ。 第１実施形態における第４の粗さ分布を示すグラフ。 第１実施形態における第５の粗さ分布を示すグラフ。 第１実施形態における第６の粗さ分布を示すグラフ。 第２実施形態における外部出力部のインサート成型部を示す断面図。 第２実施形態の粗さ分布の基準点、座標系を示すグラフ。 第３実施形態における外部出力部のインサート成型部を示す断面図。 第４実施形態における外部出力部のインサート成型部を示す断面図。 第５実施形態における外部出力部のインサート成型部を示す断面図。 第６実施形態における外部出力部のインサート成型部を示す断面図。 第７実施形態における外部出力部のインサート成型部を示す断面図。 電池蓋に開口される円形貫通孔の粗面を示す平面図。

本発明による角形二次電池をリチウムイオン電池に適用した第１〜第７実施形態を、図面を参照して説明する。

−第１実施形態−
[角形電池の構成]
図１〜図３に示すように、角形二次電池は、一面が開口した直方体状の電池缶１４内に、ポリプロピレン等の樹脂製の絶縁ケース１３を介して捲回型発電要素群１２０を収納し、電池缶１４の開口部１４Ａを電池蓋３によって封止して構成されている。電池缶１４と電池蓋３によって容器外装が構成される。電池蓋３には、内側から正極外部出力部７Ｐおよび負極外部出力部７Ｎが突設されている。正極外部出力部７Ｐおよび負極外部出力部７Ｎは、インサート成型により電池蓋３にシール部材９と一体成型されている。正負極外部出力部７Ｐおよび７Ｎは、捲回型発電要素群１２０と電気的に接続され、発電要素群１２０で発電した電力を外部に出力し、外部で発電した電力を捲回型発電要素群１２０に充電するための外部出力端子である。

図２の符号ＬＡは発電要素群組立体であり、図３に示すように、インサート成型により正負極外部出力部７Ｐおよび７Ｎが電池蓋３と一体化されて成る蓋組立体ＬＡ１と発電要素群１２０とを予めサブアッセンブリ化したものである。正負極外部出力部７Ｐおよび７Ｎは、正負極集電体５Ｐおよび５Ｎの一端にそれぞれ形成されている。正負極集電体５Ｐおよび５Ｎの他端に正極接続部５３Ｐと負極接続部５３Ｎがそれぞれ形成されている。発電要素群１２０の正極未塗工部１２２Ａは発電要素群１２０の正極側端面において中央部で束ねられて、正極集電体５Ｐの正極接続部５３Ｐに超音波接合されて機械的かつ電気的に接続されている。負極未塗工部１２４Ａは発電要素群１２０の負極側端面において中央部で束ねられて、負極集電体５Ｎの負極接続部５３Ｎに超音波接合されて機械的かつ電気的に接続されている。

電池缶１４は金属製であり、深絞り法により開口部１４Ａの短辺の寸法より深さ寸法が大きく形成されている。電池缶１４は、有底直方体容器の面積の大きな幅広側面１４Ｗと、面積の小さい幅狭側面１４Ｎと、容器底面である底面１４Ｂとで形成された扁平容器であり、上面に開口部１４Ａを有する。電池蓋３は、レーザービーム溶接法により電池缶１４の開口部１４Ａに固着されている。電池蓋３には注液口（図示省略）が設けられ、注液口から電池缶１４内に電解液が注入された後に、注液口はレーザービーム溶接により封止される。

[発電要素電極群]
図４に示すように、捲回型発電要素群１２０は、正負極箔ＡＦおよびＣＦに正負極活物質合剤１２３および１２５をそれぞれ塗布した正負極板１２２および１２４をセパレータ１２１を介して捲回して断面長円状に形成したものである。正負極板１２２および１２４には、正負極活物質合剤１２３および１２５が塗布されずに正負極箔ＡＦ,ＣＦが露出した未塗工部１２２Ａおよび１２４Ａがそれぞれ正負極接続部として形成されている。未塗工部１２２Ａおよび１２４Ａは、捲回型発電要素群１２０の幅方向の両端部に配置され、それぞれ、電池缶１４の両狭側面１４Ｎに沿って延在する。

正負極箔ＡＦおよびＣＦとしては、それぞれアルミニウム、銅が用いられ、正負極集電体５Ｐおよび５Ｎは、正負極箔ＡＦおよびＣＦと同一材料によって形成される。

発電要素群１２０の正極活物質合剤１２３には、正極活物質としてコバルト酸リチウム等のリチウム含有遷移金属複酸化物を含む正極活物質合剤が使用される。正極活物質合剤には、正極活物質以外に、炭素材料等の導電材およびポリフッ化ビニリデン等のバインダが配合されている。正極箔であるアルミニウム箔ＡＦへ正極活物質合剤１２３を塗工する時には、Ｎ−メチルピロリドン等の分散溶媒で塗工液の粘度が調整される。正極活物質合剤１２３を塗布する際、アルミニウム箔ＡＦの長寸方向一側の側縁に正極活物質合剤１２３が塗工されない未塗工部、すなわち、アルミニウム箔ＡＦが露出している正極接続部１２２Ａを形成する。

発電要素群１２０の負極活物質合剤１２５には、負極活物質としてリチウムイオンを可逆に吸蔵、放出可能な黒鉛等の炭素材を含む負極活物質合剤が使用される。負極活物質合剤には、負極活物質以外に、アセチレンブラック等の導電材やポリフッ化ビニリデン等のバインダが配合されている。負極箔である銅箔ＣＦへ負極活物質合剤１２５を塗工する時には、Ｎ−メチルピロリドン等の分散溶媒で塗工液の粘度が調整される。負極活物質合剤１２５を塗布する際、銅箔ＣＦの長寸方向一側の側縁に負極活物質合剤１２５が塗工されない未塗工部、すなわち、銅箔ＣＦが露出している負極接続部１２４Ａを形成する。

負極箔ＣＦの長さは、正極箔ＡＦおよび負極箔ＣＦを捲回したときに、捲回最内周および最外周で捲回方向に正極箔ＡＦが負極箔ＣＦからはみ出すことがないように、正極箔ＡＦの長さより長く設定されている。また、負極活物質合剤１２５の塗工部の幅は、発電要素群１２０の長手方向において正極活物質合剤１２３の塗工部が負極活物質合剤１２５の塗工部からはみ出すことがないように、正極活物質合剤１２３の塗工部の幅より長く設定されている。

[蓋組立体]
図３に示す蓋組立体ＬＡ１について、図５〜図９を参照して説明する。
図５は蓋組立体ＬＡ１の斜視図であり、蓋組立体ＬＡ１は、電池蓋３と、正極集電体５Ｐと負極集電体５Ｎとをインサート成型で一体化したものである。図６に示すように、電池蓋３には、細長い矩形貫通孔４が２つあけられている。正負極集電体５Ｐおよび５Ｎは略Ｌ字形状に形成され、一端側に形成した小判形状の正負極外部出力部７Ｐおよび７Ｎが電池蓋３の貫通孔４を貫通している。正負極外部出力部７Ｐおよび７Ｎが貫通孔４を貫通する箇所にシール部材９が設けられ、電池蓋３と外部出力部７Ｐおよび７Ｎとを一体成型している。

正負極集電体５Ｐおよび５Ｎは、それぞれアルミニウム板および銅板のプレス加工によって一体的に形成されている。正負極集電体５Ｐおよび５Ｎは、電池蓋３の内面に沿って電池缶１４の幅狭側面１４Ｎ内面近傍にまで延びる装着部５１Ｐおよび５１Ｎを備えている。正負極外部出力部７Ｐおよび７Ｎは、それぞれ装着部５１Ｐおよび５１Ｎから立設されている。

正負極集電体５Ｐおよび５Ｎは、装着部５１Ｐおよび５１Ｎの端部から略直角方向に電池缶１４の幅狭側面１４Ｎに沿って底面に延びる接続部５２Ｐおよび５２Ｎを備えている。接続部５２Ｐおよび５２Ｎは、正負極板１２２および１２４の未塗工部１２２Ａおよび１２４Ａにそれぞれ沿って延設されている。接続部５２Ｐおよび５２Ｎには、容器内部において、正負極板１２２および１２４の未塗工部１２２Ａおよび１２４Ａと対向配置される正負極発電要素接続部５３Ｐおよび５３Ｎが設けられている。正負極発電要素接続部５３Ｐおよび５３Ｎは、幅狭側面１４Ｎに平行に延設されている接続部５２Ｐおよび５２Ｎから、幅広側面１４Ｗに沿って容器中央部に直角に折り曲げられて形成されている。正負極発電要素接続部５３Ｐおよび５３Ｎは未塗工部１２２Ａおよび１２４Ａに超音波溶接にて接合される。

シール部材９は、インサート成型で電池蓋３と正負極集電体５Ｐおよび５Ｎとを一体化する樹脂である。このシール部材９は、電池蓋３と正極集電体５Ｐ、および、電池蓋３と負極集電体５Ｎとを電気的に絶縁するとともに、正負極集電体５Ｐおよび５Ｎと電池蓋３との間隙をシールして、電池蓋３の水密性能を確保する。

電池缶１４と電池蓋３との封着は例えばレーザービーム溶接により合わせ部を封止する。絶縁ケース１３は説明の都合上、図２では一部を電池缶１４の外に出しているが、実際は絶縁ケース１３を電池缶１４の中に挿入した後、発電要素群組立体ＬＡを容器６内に挿入する。

−粗面加工−
第1実施形態の角形二次電池では、正負極外部出力部７Ｐおよび７Ｎ、すなわち正負集電体５Ｐおよび５Ｎが電池蓋３にインサート成型されているが、正負極外部出力部７Ｐおよび７Ｎと樹脂製シール部材９との固着性能を確保するため、正負極外部出力部７Ｐおよび７Ｎの表面の一部領域と、電池蓋３の貫通孔４の内周面とに粗面加工を施している。なお、正負極外部出力部７Ｐ，７Ｎに代表符号７を付し、正負極集電体５Ｐ，５Ｎに代表符号５を付して以下説明する。

外部出力部７と電池蓋３とのインサート成型箇所を示す図８を参照して粗面加工について説明する。貫通孔４の内周面３ＩＣ、電池蓋３の上下面の所定領域３ＵＣおよび３ＬＣに粗面加工が施されている。電池蓋上面の所定領域３ＵＣは、たとえば図６に示す。下面の所定領域３ＬＣも同様な広さの領域である。さらに、集電体５の外部出力部７がシール部材９と接触する側面７Ｃにもそれぞれ粗面加工が施されている。すなわち集電体５および電池蓋３がシール部材９と接する面７Ｃ，３ＩＣ，３ＵＣおよび３ＬＣは粗面とされている。

ここで、粗面加工とは、シール部材９と接触する電池蓋３および/または正負極外部出力部７Ｐおよび７Ｎの表面粗さを、他の金属表面の表面粗さより粗くする加工のことである。

上記各面の粗面加工は、この実施形態では切削加工とする。切削加工に際しては、貫通孔４の内周の各面には、貫通孔４の4辺と平行な凹部と凸部とが貫通孔４の開口方向に交互に形成される。

なお、外部出力部７の粗面加工面７Ｃの粗さが粗いほど、外部出力部７のシール部材９に対する支持強度が大きくなり、粗さが微細なほど、水密性が向上する。そこで、本実施形態では、外部出力部７の粗面加工面７Ｃの粗面粗さを上下方向に異なった少なくとも２種類の粗さとなるように粗面加工を施している。第１〜第６の粗さ分布として後述する。

［成型金型］
正負極出力部７Ｐおよび７Ｎ、すなわち正負極集電体５Ｐおよび５Ｎを電池蓋３にインサート成型する成型金型５０を図１０に示す。正負極出力部７Ｐおよび７Ｎに代表符号を付して説明する。

金型５０は、上側の固定側金型５１と、下側の可動側金型５２とを有し、固定側金型５１には溶融樹脂を圧入するゲート５１Ｇが穿設されている。電池蓋３および正負極集電体５は、集電体５が貫通孔４Ｐに貫通した状態で金型５０内部に精密に位置決め、固定され、この状態で、ゲート５１Ｇから溶融樹脂が所定圧入で注入される。樹脂としては、ポリフェニレンサルファイド等が使用される。

注入された溶融樹脂は、貫通孔内周面３ＩＣと、電池蓋上面領域３ＵＣと、電池蓋下面領域３ＬＣと、外部出力部７の所定側面領域７Ｃに分子レベルで密着して硬化し、シール部材９となる。シール部材９は、電池蓋３と正負極外部出力部７Ｐおよび７Ｎとを電気的に絶縁するとともに、両者の隙間を高いシール性能をもってシールする。

―粗さ分布―
第１実施形態の角形二次電池では、電池蓋３と外部出力部７がシール部材を介して接触する表面を粗面加工した。この粗面加工は種々の形態で行うことができる。以下、正負極外部出力部７Ｐ，７Ｎに代表符号７を付して説明する。

［第１の粗さ分布］
外部出力部７の接触面７Ｃの第１の粗さ分布について、図１１、図１２を参照して説明する。

図１１に示すように、シール部材９の上下面に基準点Ｘ１、Ｘ２を設定するとともに、基準点Ｘ１から下向きにＸ座標を設定する。図１２に示すように、粗さは、Ｘ１，Ｘ２において略等しく、Ｘ１，Ｘ２間に最小値をもつ下向きに凸の曲線状に連続的に変化している。

このように、基準点Ｘ１の粗さの粗い部分から、粗さの微細な部分を経由し、基準点Ｘ１と同程度の粗さの基準点Ｘ２まで、連続的に粗さを変化させることによって、粗さの粗い部分によって高いアンカー効果を得るとともに、微細な部分によって高い密封性能を得ることができる。
なお、粗さの最小値の位置を、基準点Ｘ１、Ｘ２の中央に近づける程、密封性能が向上する傾向が見られた。

［第２の粗さ分布］
外部出力部７の接触面７Ｃの第２の粗さ分布について、図１３を参照して説明する。図１３に示す粗さ分布では、基準点Ｘ１、Ｘ２で略等しく、かつＸ１、Ｘ２間に所定最小値範囲をもつステップ状に断続的に変化している。第２の粗さ分布は、第１の粗さ分布と同様の効果を奏する。

なお、第１の粗さ分布同様、粗さの最小値の位置を基準点Ｘ１、Ｘ２の中央に近づける程、密封性能が向上するが、第２の粗さ分布では最小値の範囲が広いので、密封性能確保のための寸法公差を大きくとることができる。さらに、粗さの範囲を連続的に変化させる必要がないので、粗面加工のコストは安価である。

［第３の粗さ分布］
外部出力部７の接触面７Ｃの第３の粗さ分布について、図１４を参照して説明する。図１４に示す粗さ分布では、基準点Ｘ１よりも基準点Ｘ２が粗く、かつＸ１、Ｘ２間に最小値をもつ下向きに凸の曲線状に連続的に変化している。

このように、基準点Ｘ１よりも基準点Ｘ２の粗さが粗い場合にも、第１の粗さ分布と同様の効果が得られる。さらに、基準点Ｘ２側より基準点Ｘ１側の粗さが微細になることによって、基準点Ｘ１側での密封効果を高め、基準点Ｘ２側でのアンカー効果を高めることができる。

なお、第１の粗さ分布と同様、粗さの最小値の位置を基準点Ｘ１、Ｘ２の中央に近づける程、密封性能が向上する傾向が見られた。

［第４の粗さ分布］
外部出力部７の接触面７Ｃの第４の粗さ分布について、図１５を参照して説明する。図１５に示す粗さ分布では、基準点Ｘ１よりも基準点Ｘ２が粗く、かつＸ１、Ｘ２間の粗さは、基準点Ｘ１よりも基準点Ｘ２が粗く、かつＸ１、Ｘ２間に所定最小値範囲もつステップ状に断続的に変化している。第４の粗さ分布は第３の粗さ分布と同様の効果を奏する。

なお、粗さの最小値の位置を基準点Ｘ１、Ｘ２の中央に近づける程、密封性能が向上するが、第４の粗さ分布では粗さの最小値の範囲が広いので、密封性能確保のための寸法公差を大きくとることができる。

［第５の粗さ分布］
外部出力部７の接触面７Ｃの第５の粗さ分布について、図１６を参照して説明する。図１６に示す粗さ分布では、基準点Ｘ１よりも基準点Ｘ２が微細であり、かつＸ１、Ｘ２間に最小値をもつ下向きに凸の曲線状に連続的に変化している。

このように、基準点Ｘ１よりも基準点Ｘ２の粗さが微細の場合にも、第１の粗さ分布と同様の効果が得られる。さらに、基準点Ｘ１側より、基準点Ｘ２側の粗さが微細になることによって、基準点Ｘ２側での密封効果を高め、基準点Ｘ１側でのアンカー効果を高めることができる。

なお、第１の粗さ分布同様、粗さの最小値の位置を、基準点Ｘ１、Ｘ２の中央に近づける程、密封性能が向上する傾向が見られた。

［第６の粗さ分布］
外部出力部７の接触面７Ｃの第６の粗さ分布について、図１７を参照して説明する。なお、第１の粗さ分布と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。図１７に示す粗さ分布では、基準点Ｘ１よりも基準点Ｘ２が微細であり、かつＸ１、Ｘ２間に所定最小値範囲をもつステップ状に断続的に変化している。第６の粗さ分布は第５の粗さ分布と同様の効果を奏する。

なお、第５の粗さ分布と同様、粗さの最小値の位置を基準点Ｘ１、Ｘ２の中央に近づける程、密封性能が向上するが、第６の粗さ分布は、最小値の範囲が広いので、密封性能確保のための寸法公差を大きくとることができる。

以上説明した第１実施形態による角形二次電池は次のような作用効果を奏する。
（１）インサート成型（モールド）による一体成型のシール部材９により密封性能が確保されるので、従来のガスケットは不要となり、部品点数を削減できるとともに、電池重量を減らすことができる。
（２）部品点数の削減に伴って、ガスケットその他の成型品を作るための金型や電池の組立工数も削減でき、製造コストが低減できる。

（３）貫通孔内周面３ＩＣと、電池蓋上面領域３ＵＣと、電池蓋下面領域３ＬＣと、外部出力部７の所定側面領域７Ｃとに粗面を形成したことによってアンカー効果が生じ、シール部材９は、充分な支持力で正負極集電体５Ｐおよび５Ｎと発電要素群１２０と電池蓋３に支持することができる。

（４）粗面によって、シール部材９自体の剥離強度が高められ、例えば、電池が温度変化を受け、シール部材９に中心に向う収縮、あるいは中心から離れる方向の膨張が生じたときにも、シール部材９が正負極外部出力部７Ｐおよび７Ｎや電池蓋３から剥離することはない。

（５）発電要素群１２０の発電出力を外部へ出力する集電体を一部材で構成したので、発電要素群１２０から外部出力部までの電流経路の電気抵抗を低減できる。２つの部材で構成する場合、２つの部材を溶接する箇所での電気抵抗が抵抗損失となる。

次に、図１８〜図２４を参照して第２〜第７実施形態について説明するが、正負極外部出力部７Ｐ，７Ｎに代表符号７を付して説明する。

［第２実施形態］
本発明を適用した角形リチウムイオン二次電池の第２実施形態を図１８を参照して説明する。なお図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。第２実施形態は、第１実施形態と同様のシール部材９を採用しつつ、外部出力部７および電池蓋３の上下面の全面に粗面加工を施したものである。

図１８の太い実線で示すように、貫通孔４の内周面３ＩＣと、電池蓋３の上下面３ＵＣ，３ＬＣの全面に粗面加工が施され、さらに、接触面７Ｃを含む側面の全面７Ｚに粗面加工が施されている。

第２実施形態は、第１実施形態の効果に加え、あらかじめ粗面加工された板材をプレス加工して電池蓋３、外部出力部７を成型することによって、特定部分の粗面加工を省略できるという効果が得られる。

［粗さ分布］
第２実施形態は、第１実施形態と異なり、外部出力部７の側面の全面７Ｚに粗面を形成した構成において、粗面の粗さを側面全面７Ｚの上下方向について変化させたものである。図１９に示すように、シール部材９の上方、下方の側面７１に基準点Ｘ１、Ｘ２を設定し、この基準点Ｘ１、Ｘ２間で図１２〜図１７のような粗さ変化を与える。

このような粗さ変化にともなって、接触面７Ｃにおいて第１〜第６の粗さ分布と同様の粗さ変化が与えられ、第１実施形態と同様の効果が得られる。

［第３実施形態］
本発明によるリチウムイオン二次電池の第３実施形態を図２０を参照して説明する。なお図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。図２０に示す第３実施形態のシール部材９は、電池蓋３の上下面に沿った平面部と、これら平面部の下面から、外部出力部７に沿って突出する凸部９１とを備える。

これによって、第１実施形態よりも、外部出力部７との接触面積が増加し、密封性能、支持強度、剥離強度を高めることができる。

なお、図２０の太い実線で示すように、第３実施形態の粗面は第１実施形態同様、シール部材９との接触面３ＩＣ，３ＵＣ，３ＬＣ，７Ｃのみに施されており、その粗さ分布は第１実施形態と同様である。

［第４実施形態］
本発明によるリチウムイオン二次電池の第４実施形態を図２１を参照して説明する。なお図中、第３実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。第４実施形態は、第３実施形態と同様のシール部材９を採用しつつ、第２実施形態同様、外部出力部７の側面の全面７Ｚおよび電池蓋３の上下面の全面３Ｚに粗面加工を施したものである。

図２１の太い実線で示すように、貫通孔４の内周面３ＩＣと、貫通孔４周囲の接触面３ＵＣ，３ＬＣを含む電池蓋３の上下面の全面３Ｚとに粗面加工が施され、さらに、接触面７Ｃを含む側面全面７Ｚに粗面加工が施されている。なお、その粗さ分布は第２実施形態と同様である。

第４実施形態は、第２実施形態同様、第３実施形態の効果に加え、あらかじめ粗面加工された板材を採用できるという効果が得られる。

［第５実施形態］
本発明によるリチウムイオン二次電池の第５実施形態を図２２を参照して説明する。なお図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。 図２２に示す第５実施形態のシール部材９は、電池蓋３上下面に沿った平面部と、これら平面部の上面から、外部出力部７に沿って突出する凸部９２とを備える。これによって、第１実施形態よりも、外部出力部７との接触面積が増加し、密封性能、支持強度、剥離強度を高めることができる。

なお、図２２の太い実線で示すように、第５実施形態の粗面は第１実施形態同様、シール部材９との接触面３ＩＣ，３ＵＣ，３ＬＣ，７Ｃのみに施されている。なお、その粗さ分布は第１実施形態と同様である。

［第６実施形態］
本発明によるリチウムイオン二次電池の第６実施形態を図２３を参照して説明する。なお図中、第５実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。第６実施形態は、第５実施形態と同様のシール部材９を採用しつつ、第２実施形態同様、外部出力部７の側面の全面７Ｚおよび電池蓋３の上下面の全面３Ｚに粗面加工を施したものである。

図２３の太い実線で示すように、貫通孔４の内周面３ＩＣと、貫通孔４周囲の接触面３ＵＣ，３ＬＣを含む電池蓋３の上下面の全面３Ｚとに粗面加工が施され、さらに、接触面７Ｃを含む側面の全面７Ｚに粗面加工が施されている。なお、その粗さ分布は第２実施形態と同様である。

第６実施形態は、第２実施形態同様、第５実施形態の効果に加え、あらかじめ粗面加工された板材を採用し得るという効果が得られる。

［第７実施形態］
本発明によるリチウムイオン二次電池の第７実施形態を図２４を参照して説明する。なお図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。図２４に示す第７実施形態のシール部材９は、電池蓋３上下面に沿った平面部と、これら平面部の上下面から、外部出力部７に沿って突出する凸部９１，９２とを備える。これによって、第３、５実施形態よりも、さらに外部出力部７との接触面積が増加し、密封性能、支持強度、剥離強度を高めることができる。

なお、図２４の太い実線で示すように、第７実施形態の粗面は第１実施形態同様、シール部材９との接触面のみに施されている。なお、その粗さ分布は第１実施形態と同様である。

［変形例］
（１）第１実施形態では、平板状の正負極外部出力部７Ｐおよび７Ｎに対応して、長方形の貫通孔４が採用されているが、図２５に示すように、円形の貫通孔４０を採用し、円柱状の正負極外部出力部に適合させることも可能である。貫通孔４０の内周面には、貫通孔４０と同心円の大小の円形凹部と凸部とが４貫通孔の開口方向に交互に形成されている。内周面の粗面範囲は、シール部材９が密接する範囲を超えて形成される。

（２）以上説明した実施形態では、正負極出力部７Ｐおよび７Ｎを正負極集電体５Ｐおよび５Ｎの一端に形成した場合について説明した。しかしながら、本発明は、正負極集電体５Ｐおよび５Ｎを２つの部材で形成してもよい。すなわち、電池蓋３を貫通する正負極出力部と、正負極外部出力部を発電要素群１２０の正負極接続部１２２Ａおよび１２４Ａに接続する正負極集電部とで構成してもよい。たとえば、図６の集電体５Ｐを形成する、４つの部材７Ｐ、５１Ｐ、５２Ｐ、５３Ｐを、外部出力部７Ｐを一つの部材とし、その他の部材５１Ｐ、５２Ｐ、５３Ｐをもう一つの部材とすることができる。

（３）第２、４、６実施形態における、電池蓋３の粗面加工のみ、あるいは、これに加えて、正負極外部出力部７Ｐおよび７Ｎのうちの少なくとも一面の粗面加工を実施することも可能であり、全ての面の粗面加工と略同様の効果が得られる。

（４）第３、５、７実施形態において、粗面は、必ずしもシール部材９との接触面全面に施す必要はなく、電池蓋３の上下面３ＵＣ，３ＬＣおよび貫通孔４の内周面３ＩＣと、外部出力部７の側面とのいずれかに形成してもよい。

（５）第７実施形態はシール部材９との接触面においてのみ、正負極外部出力部７Ｐおよび７Ｎと電池蓋３に粗面を形成したが、第２、４、６実施形態同様、内周面３ＩＣ、上下面３ＵＣ，３ＬＣの全面、外部出力部７の側面全面７Ｚに粗面加工を施してもよい。これによって、あらかじめ粗面加工された板材を採用し得るという効果が得られる。

（６）第１の粗さ分布〜第６の粗さ分布は、第１、第２実施形態のシール部材９を用いた構成について説明したが、第３〜７実施形態のシール部材９について、第１、第２実施形態にける接触面７Ｃの粗さ分布を、これら実施形態の粗さ分布に適用することができる。

（７）上記実施形態では、発電要素群１２０は捲回型であったが、シート状の正負極板をシート上のセパレータで絶縁して積層する形式の発電要素群を用いた角形二次電池にも、本発明を適用することができる。
（８）上記実施形態では、電池缶１４は一面に開口部１４Ａを有するものであったが、幅広側面１４Ｗに開口部を有するようにした電池缶にも本発明を適用できる。

（９）第１実施形態では、正負極出力部７Ｐ，７Ｎに対応して貫通孔４を２個設けているが、より多くの正負極出力部７Ｐ，７Ｎを設けるとともに、これに対応したより多くの貫通孔４を設けることも可能である。
（１０）インサート成型法で外部端子を電池蓋に樹脂で一体化したが、その製造方法はインサート成型法以外の方法でもよい。

以上説明した角形二次電池は一例であり、本発明は上記実施形態や変形例に限定されない。したがって、正負の活物質合剤１２３，１２５をそれぞれ塗工した正負金属箔ＡＦ，ＣＦをセパレータ１２１で絶縁して積層し、金属箔ＡＦ，ＣＦの端部に活物質合剤１２３，１２５が塗工されていない未塗工部１２２Ａ，１２４Ａが形成された発電要素群１２０と、一端部に開口部１４Ａが形成され、発電要素群１２０が収納される電池缶１４と、電池缶１４の開口部１４Ａを封止するとともに貫通孔が穿設された電池蓋３と、貫通孔４を貫通し、樹脂製シール部材９で電池蓋３と一体的に固着されている正負極外部出力部７Ｐ，７Ｎと、発電要素群１２０の未塗工部１２２Ａ，１２４Ａを正負極外部出力部７Ｐ，７Ｎに電気的かつ機械的に接続する正負極集電部５Ｐ，５Ｎとを備える種々の角形二次電池に本発明を適用することができる。

３：電池蓋
４：貫通孔
５Ｐ：正極集電体
５Ｎ：負極集電体
７Ｐ：正極外部出力部
７Ｎ：負極外部出力部
９：シール部材
１４：電池缶
１２０：発電要素群
１２１：セパレータ
１２３：正極活物質合剤
１２５：負極活物質合剤
ＡＦ：正極箔
ＣＦ：負極箔

Claims (10)

1. 正負の活物質合剤をそれぞれ塗工した正負金属箔をセパレータで絶縁して積層し、前記金属箔の端部に前記活物質合剤が塗工されていない未塗工部が形成された発電要素群と、
   一端部に開口部が形成され、前記発電要素群が収納される電池缶と、
   前記電池缶の開口部を封止するとともに貫通孔が穿設された電池蓋と、
   前記貫通孔を貫通し、樹脂製シール部材で前記電池蓋と一体的に固着されている正負極外部出力部と、
   前記発電要素群の前記未塗工部を前記正負極外部出力部に電気的かつ機械的に接続する正負極集電部とを備えることを特徴とする角形二次電池。
2. 請求項１に記載の角形二次電池において、
   前記樹脂製シール部材は、前記正負極外部出力部を前記電池蓋にインサート成型して形成されたものであることを特徴とする角形二次電池。
3. 請求項１または２に記載の角形二次電池において、
   前記正負極外部出力部と前記正負極集電部は別部材であることを特徴とする角形二次電池。
4. 請求項１または２に記載の角形二次電池において、
   前記正極外部出力部と前記正極集電部、および前記負極外部出力部と前記負極集電部は、それぞれ一つの金属部材で一体的に形成されていることを特徴とする角形二次電池。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の角形二次電池において、
   前記シール部材と接触する前記電池蓋および/または前記正負極外部出力部の表面の粗さを、他の表面の粗さより粗くしたことを特徴とする角形二次電池。
6. 請求項５記載の角形二次電池において、
   前記シール部材と接触する前記電池蓋および/または前記正負極外部出力部のそれぞれの表面には、異なる表面粗さで加工した複数の領域を設けたことを特徴とする角形二次電池。
7. 請求項５記載の角形二次電池において、
   前記シール部材と接触する前記電池蓋および/または前記正負極外部出力部のそれぞれの表面の粗さは連続して変化していることを特徴とする角形二次電池。
8. 請求項５記載の角形二次電池において、
   前記シール部材と接触する前記電池蓋および/または前記正負極外部出力部のそれぞれの表面の粗さは断続して変化していることを特徴とする角形二次電池。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の角形二次電池において、
   前記貫通孔の形状は長方形であり、前記貫通孔の内周の各面には、貫通孔の4辺と平行な凹部と凸部とが前記貫通孔の開口方向に交互に形成されていることを特徴とする角形二次電池。
10. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の角形二次電池において、
    前記貫通孔の形状は円形であり、前記貫通孔の内周面には、前記貫通孔と同心円の大小の円形凹部と凸部とが前記貫通孔の開口方向に交互に形成されていることを特徴とする角形二次電池。

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