JP2012124039A - 二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】電池内部での短絡を防止することができる二次電池を提供する。
【解決手段】リチウムイオン二次電池４０は有底円筒状の電池容器１を備えている。電池容器１内には、正極電極１３と負極電極１４とがセパレータ１９、２０を介して捲回された電極群７が収容されている。電極群７の両端面には、正極集電部材５、負極集電部材６がそれぞれ対向配置されている。正極集電部材５、負極集電部材６の外周面には、複数の正極タブ１１、複数の負極タブ１２がそれぞれ接合されている。正極タブ１１は、正極集電部材５との接合箇所から更に延出する延出部１１ｓを有している。延出部１１ｓは、外側に折り曲げられており、絶縁部材３１で覆われている。電池容器１が負極外部端子を兼ねている。電池容器１の開口部は、正極外部端子を兼ねる蓋体で封止されている。延出部１１ｓを切断する場合と比べて、切断による金属粉が発生しない。
【選択図】図６

Description

本発明は、二次電池に係り、特に、複数のタブをそれぞれ有する正極と負極とがセパレータを介して捲回された電極群と、電極群の両端面にそれぞれ対向配置され、正極および負極のタブがそれぞれ接合された集電部材と、正極および負極のいずれか一方の端子を兼ねる有底容器と、正極および負極のいずれか他方の端子を兼ねる蓋体と、を備えた二次電池に関する。

従来リチウムイオン二次電池は、さまざまな用途で広く使用されている。中でも、帯状の正負極板がセパレータを介して軸芯に断面渦巻状に捲回された電極群を円筒状の電池缶（容器）に収容した円筒形捲回式リチウムイオン二次電池は、高エネルギー密度であるメリットを活かして、ＶＴＲカメラ、ノート型パソコンまたは携帯電話等のポータブル機器に使用されている。一方、円筒形捲回式リチウムイオン二次電池は、大電流充放電用途の二次電池として、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の車載電源等にも使用されている。

一般に、大電流充放電用途の捲回式二次電池では、電池の内部抵抗を低減するため、正負極板の一側から複数の集電タブがそれぞれ導出されている。集電タブは電極群の互いに反対側にそれぞれ配設され、集電タブの端部が、電極群の両端面にそれぞれ対向配置された集電部材の電極群に対向する面と交差する側周面（外周面）に集められ接合されている。集電タブを集電部材に接合する方法としては、超音波接合やレーザ溶接等が挙げられる。

正負極板から導出される集電タブは、電極群の端面におけるいずれの位置から導出されていてもそれら全てが集電部材の側周面に接合されるために、集電部材の側周面の位置に対して最も離れた位置から導出される集電タブの長さ以上で同じ長さに形成されている。このため、集電部材に接合された集電タブでは、集電部材との接合箇所から更に延出する部分、すなわち余剰分が残されている。この集電タブの余剰分が残されていると、電池内部での異極との接触により短絡を招くおそれがあるため、通常、集電タブの余剰分が切断により取り除かれている（例えば、特許文献１の段落「００２３」参照）。

特開平９−９２３３８号公報

しかしながら、特許文献１の技術のように集電タブの余剰分を切断により取り除く場合は、切断による金属粉が発生するおそれがある。この金属粉が電極群内部、最終的に電池缶内に侵入すると、電池の充放電に伴い、異物である金属粉によりセパレータが損傷する可能性がある。この結果、微小内部短絡等の不具合を招くことが懸念される。従って、集電タブと集電部材との接合を確保し、微小短絡の発生を抑制することが重要となる。

本発明は上記事案に鑑み、電池内部での短絡を防止することができる二次電池を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、複数のタブをそれぞれ有する正極と負極とがセパレータを介して捲回された電極群と、前記電極群の両端面にそれぞれ対向配置され、前記正極および負極のタブがそれぞれ外周面に接合された集電部材と、前記電極群および集電部材が収容され、前記正極および負極のいずれか一方の端子を兼ねる有底容器と、前記容器の開口を封止し、前記正極および負極のいずれか他方の端子を兼ねる蓋体と、を備え、前記正極および負極の少なくとも一方のタブは前記集電部材に接合された接合箇所から更に延出する延出部を有し、該延出部が折り曲げられており、前記延出部を覆う絶縁材を更に備えたことを特徴とする二次電池である。

この場合において、絶縁材が集電部材に係合していてもよい。絶縁材が円環状に成形されていてもよい。絶縁材を、ポリオレフィン、ポリイミドおよびポリフッ化ビニリデンで構成される群から選択される高分子材料を含むようにすることができる。また、延出部が外側に折り曲げられており、絶縁材の一側が集電部材に係合していてもよい。このとき、絶縁材の他側を電極群の端面側外周部にテープで固定するようにすることができる。また、延出部が内側に折り曲げられており、絶縁材の一側が集電部材に係合していてもよい。このとき、絶縁材の延出部を覆う部分を熱溶融させ延出部に密着するようにすることができる。また、絶縁材の一側が熱溶融され集電部材と融着していてもよい。

本発明によれば、正極および負極の少なくとも一方のタブが集電部材に接合された接合箇所から更に延出する延出部を有することで、延出部の除去のためにタブを切断する場合と比べて切断による金属粉が発生せず電池内への異物混入がなくなるとともに、延出部を覆う絶縁材を備えたことで、延出部の異極との接触が回避されるため、電池内での短絡を防止することができる、という効果を奏することができる。

本発明を適用した実施形態の円筒形リチウムイオン二次電池を示す分解斜視図である。 実施形態の円筒形リチウムイオン二次電池を模式的に示す断面図である。 円筒形リチウムイオン二次電池を構成する電極群の一部を破断して示す斜視図である。 円筒形リチウムイオン二次電池の製造時に電極群の両端面に配置された正負極集電部材に正負極タブがそれぞれ接合された状態を模式的に示す断面図である。 実施形態の円筒形リチウムイオン二次電池の製造工程の概略を示す工程図である。 円筒形リチウムイオン二次電池の正極側を拡大し絶縁部材の配置を示す部分断面図である。 本発明が適用可能な円筒形リチウムイオン二次電池の他の態様の正極側を拡大し絶縁部材の配置を示す部分断面図である。 本発明が適用可能な円筒形リチウムイオン二次電池のさらに他の態様の正極側を拡大し絶縁部材の配置を示す部分断面図である。 本発明が適用可能な円筒形リチウムイオン二次電池の負極側を拡大し絶縁部材の配置を示す部分断面図である。 本発明が適用可能な円筒形リチウムイオン二次電池の別の態様の負極側を拡大し絶縁部材の配置を示す部分断面図である。 本発明が適用可能な円筒形リチウムイオン二次電池のさらに別の態様の負極側を拡大し絶縁部材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形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）
本実施形態の円筒形リチウムイオン二次電池４０は、図１および図２に示すように、有底円筒状の電池容器１を備えている。電池容器１内には、樹脂製で管状の軸芯８の周囲に正極電極１３と負極電極１４とが２枚のセパレータ１９、２０を介して捲回された電極群７が収容されている。

電極群７の一側（図１、図２の上側）には、正極電極１３からの電流を集結し、正極電極１３への電流を分配するための円盤状の正極集電部材５が電極群７の端面と対向するように配置されている。正極集電部材５は、外径が電極群７の外径より小さく形成されており、軸芯８の上端部に嵌め合いにより固定されている。電極群７の他側（図１、図２の下側）には、負極電極１４からの電流を集結し、負極電極１４への電流を分配するための円盤状の負極集電部材６が電極群７の端面と対向するように配置されている。負極集電部材６は、外径が電極群７の外径より小さく形成されており、軸芯８の下端部に嵌め合いにより固定されている。正極集電部材５、負極集電部材６は、それぞれの外縁部に、電極群７と反対の方向に屈曲した鍔部を有している。すなわち、鍔部は、電極群７の軸芯方向に沿うように位置している。

正極集電部材５の（鍔部の）外周面、つまり電極群７に対向する面と交差する面には、正極電極１３から導出された複数の正極タブ１１が、例えば超音波接合法等により接合されている。正極集電部材５の上方には、電池容器１の開口部を封止するための蓋体が配置されている。蓋体は、上蓋３と上蓋ケース４とで構成されており、上蓋３の外周部が上蓋ケース４の外周部でかしめ固定され形成されている。蓋体は、電気伝導性を有しており、上蓋ケース４の下面には、一側端部を正極集電部材５の上部に接合された正極リード９の他側端部が接合されている。このため、蓋体と電極群７を構成する正極電極１３とが電気的に接続されている。つまり、蓋体が正極外部端子を兼ねている。

正極集電部材５に接合された正極タブ１１は、正極集電部材５に対する接合箇所から更に延出する延出部１１ｓを有している。この延出部１１ｓは、正極電極１３から正極集電部材５および正極リード９を介して正極外部端子を兼ねる蓋体にいたる正極側通電経路を構成するものではなく、電気的観点からすると余剰分である。延出部１１ｓは、正極集電部材５の外側に向けて折り曲げられている。折り曲げられた延出部１１ｓは、絶縁部材３１（絶縁材）で覆われている。

絶縁部材３１は、円環状に形成されており、内周部（一側）が正極集電部材５の外周部に係合している。絶縁部材３１の内周部は、正極集電部材５の鍔部に係合するように、断面が鉤手状に形成されている。絶縁部材３１の外周部（他側）は、電極群７の端面側外周部に位置しており、固定テープ３２で全周にわたり電極群７に固定されている。正極集電部材５の外径が電極群７の外径より小さく形成されていることから、絶縁部材３１は、内周部および外周部間の中央部が傾斜を有して形成されている。すなわち、絶縁部材３１は、正極集電部材５に係合する一側から、電極群７に固定される他側に向けて漸次拡径している。絶縁部材３１の材質としては、ポリオレフィン、ポリイミドおよびポリフッ化ビニリデンで構成される群から選択される高分子材料を含む材質を用いることができ、添加剤等を混合することもできる。高分子材料の２種以上を混合して用いることもできるが、本例では、ポリオレフィンの１種であるポリプロピレンが単独で用いられている。また、絶縁部材３１は、予め上述した形状に成形されたものが用いられている。

負極集電部材６の（鍔部の）外周面、つまり電極群７に対向する面と交差する面には、負極電極１４から導出された複数の負極タブ１２が、例えば超音波接合法等により接合されている。負極集電部材６に負極タブ１２を接合したときは、正極側と同様に、負極集電部材６に対する接合箇所から更に延出する余剰分があるが、本例では、この余剰分が切断により取り除かれている。負極集電部材６には、電極群７と反対側に負極リード１０が接合されている。負極リード１０は、電池容器１内に電極群７を収容した後、軸芯８の中央部に溶接治具をとおし溶接することで、電池容器１の内底部に接合されている。このため、電池容器１と電極群７を構成する負極電極１４とが電気的に接続されている。つまり、電池容器１が負極外部端子を兼ねている。

電池容器１内には、非水電解液１７が注入されている。非水電解液１７としては、リチウム塩をカーボネート系溶媒に溶解させた溶液を用いることができる。リチウム塩としては、例えば、６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）、４フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ_４）、等を挙げることができる。また、カーボネート系溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）等、および、これらの溶媒の２種以上を混合した混合溶媒、を挙げることができる。なお、図２では、わかりやすくするために、非水電解液１７の液面を電池容器１の深さに対して半分程度の位置に示しているが、実際には電極群７の全体を浸潤するように非水電解液１７が注入されている。

電池容器１の開口部（図２の上部）は、電気絶縁性のガスケット２を介して蓋体で封止されている。すなわち、ガスケット２は、上蓋ケース４と電池容器１との間に配置されている。このため、ガスケット２により、正極外部端子を兼ねる蓋体と、負極外部端子を兼ねる電池容器１とが電気的に絶縁されることとなる。

図１に示すように、リチウムイオン二次電池４０は、電池容器１内に、負極集電部材６、電極群７、正極集電部材５、絶縁部材３１がこの順に接続された状態で収容される。電池容器１の開口部がガスケット２を介して上蓋３および上蓋ケース４で構成される蓋体で封止される。

電池容器１に収容される電極群７は、図３に示すように、軸芯８の外周に、正極電極１３、負極電極１４、および、第１セパレータ１９、第２セパレータ２０が捲回された構成を有している。第１セパレータ１９、第２セパレータ２０は、いずれも、多孔質で絶縁性を有する材質で形成されている。電極群７では、軸芯８の外周に接する最内周側に第２セパレータ２０が捲回されており、その外側に、負極電極１４、第１セパレータ１９および正極電極１３がこの順に積層され捲回されている。すなわち、最内周の負極電極１４の内側（軸芯８との間）には、第２セパレータ２０および第１セパレータ１９がこの順で数周（図３では、１周）捲回されており、第２セパレータ２０と第１セパレータ１９との間に負極電極１４を位置させ、第１セパレータ１９の外側に正極電極１３を位置させることで捲回されている。電極群７の最外周では、負極電極１４を覆うように第１セパレータ１９が位置している。最外周の第１セパレータ１９は、電極群７が捲き解かれないように、捲き止めテープ２１で止められている（図１も参照。）。

電極群７を構成する正極電極１３は、アルミニウム等の金属製で薄膜状の正極集電体を有しており、正極集電体の両面に正極合剤１５が塗布されている。正極電極１３の長辺部、つまり長手方向一側の側縁部（図３の上側部分）には、複数の正極タブ１１が設けられている。一方、電極群７を構成する負極電極１４は、銅等の金属製で薄膜状の負極集電体を有しており、負極集電体の両面に負極合剤１６が塗布されている。負極電極１４の長辺部、つまり長手方向一側の側縁部（図３の下側部分）には、複数の負極タブ１２が設けられている。

正極合剤１５には、正極活物質と、正極導電材と、正極バインダ（結着剤）とが混合されている。正極活物質としては、リチウム酸化物が用いられている。リチウム酸化物としては、例えば、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、リン酸鉄リチウム、リチウム複合酸化物（コバルト、ニッケル、マンガンから選ばれる２種以上を含むリチウム酸化物）、等が挙げられる。正極導電材としては、正極合剤１５中におけるリチウムイオンの吸蔵放出反応で生じた電子の正極電極１３への伝達を補助できる物質であれば特に制限されるものではない。正極導電材としては、例えば、黒鉛やアセチレンブラック等が挙げられる。正極バインダとしては、正極活物質と正極導電材との結着、および、正極合剤１５と正極集電体との結着が可能であり、非水電解液との接触により大幅に劣化しないものであれば特に制限されるものではない。正極バインダとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦと略記する。）やフッ素ゴム等が挙げられる。

正極合剤１５の形成方法としては、正極集電体上に正極合剤１５を形成することができる方法であれば特に制限はない。正極合剤１５の形成方法の例として、正極合剤１５の構成物質の分散溶液を正極集電体上に塗布する方法が挙げられる。塗布方法としては、例えば、ロール塗工法、スリットダイ塗工法、等が挙げられる。分散溶液の溶媒には、例えば、Ｎ−メチルピロリドン（以下、ＮＭＰと略記する。）や水等を用いることができる。正極合剤１５の塗布厚さは、本例では、片側約４０μｍに調整されている。

負極合剤１６には、負極活物質と、負極バインダとが混合されている。負極活物質としては、黒鉛炭素や非晶質炭素等の炭素材を用いることができるが、本例では、黒鉛炭素が用いられている。これは、黒鉛炭素を用いることにより、大容量が要求されるプラグインハイブリッド自動車や電気自動車向けのリチウムイオン二次電池を作製することができるためである。なお、負極合剤１６には、アセチレンブラック等の負極導電材が混合されていてもよい。

負極合剤１６の形成方法としては、負極集電体上に負極合剤１６を形成することができる方法であれば特に制限はない。負極合剤１６の形成方法の例としては、正極合剤１５の形成方法と同様に、負極合剤１６の構成物質の分散溶液を負極集電体上に塗工する方法が挙げられる。塗工方法としては、例えば、ロール塗工法、スリットダイ塗工法、等が挙げられる。負極合剤１６の塗布厚さは、本例では、片側約４０μｍに調整されている。

図４に示すように、電極群７では、軸芯８に正極電極１３、負極電極１４が捲回されている。軸芯８の両端部には、正極集電部材５および負極集電部材６がそれぞれ圧入され嵌め込まれている。正極集電部材５の外周面および負極集電部材６の外周面には、それぞれ正極タブ１１および負極タブ１２が接合されている。正極集電部材５の電極群７と反対側の面には正極リード９が接合されており、負極集電部材６の電極群７と反対側の面には負極リード１０が接合されている。

正極集電部材５は、例えば、アルミニウムにより形成されている。正極タブ１１は、正極集電部材５の外周面に集められ、外周側にリング状の正極押さえ部品２２を巻き付けられて仮固定された状態で超音波接合やスポット溶接等により接合されている。すなわち、正極タブ１１は、正極集電部材５と正極押さえ部品２２とで挟まれて接合されている。このため、正極タブ１１は、正極電極１３から導出される基部から正極集電部材５の外周面までの最大長さより長くなるように形成されている。正極タブ１１がすべてほぼ同じ長さで形成されているため、正極集電部材５と正極押さえ部品２２とで挟んで接合した状態では、正極タブ１１が正極集電部材５と正極押さえ部品２２とで接合された箇所から延出する余剰長さ分がある。つまり、正極タブ１１は、正極集電部材５に接合された接合箇所から延出する延出部１１ｓを有している。この延出部１１ｓでは、電極群７の端面における正極タブ１１の導出位置が正極集電部材５の外周面の位置に近くなるほど長さが長くなる。

負極集電部材６は、例えば、銅により形成されている。負極タブ１２は、負極集電部材６の外周面に集められ、外周側にリング状の負極押さえ部品２３を巻き付けられて仮固定された状態で超音波接合やスポット溶接等により接合されている。すなわち、負極タブ１２は、負極集電部材６と負極押さえ部品２３とで挟まれて接合されている。このため、負極タブ１２は、負極電極１４から導出される基部から負極集電部材６の外周面までの最大長さより長くなるように形成されている。負極タブ１２がすべてほぼ同じ長さで形成されているため、負極集電部材６と負極押さえ部品２３とで挟んで接合した状態では、負極タブ１２が負極集電部材６と負極押さえ部品２３とで接合された箇所から延出する余剰長さ分がある。つまり、負極タブ１２は、負極集電部材６に接合された接合箇所から延出する延出部１２ｓを有していることとなる。この延出部１２ｓでは、電極群７の端面における負極タブ１２の導出位置が負極集電部材６の外周面の位置に近くなるほど長さが長くなる。本例では、負極タブ１２の延出部１２ｓが切断により取り除かれている。

（電池製造）
リチウムイオン二次電池４０は、図５に示すように、正極電極１３、負極電極１４を作製し、正極電極１３に正極タブ５および負極電極１４に負極タブ６をそれぞれ形成する準備工程Ｐ１と、正極電極１３、負極電極１４をセパレータ１９、２０を介して捲回し電極群７を作製する捲回工程Ｐ２と、正極タブ１１、負極タブ１２をそれぞれ正極集電部材５、負極集電部材６に接合する接合工程Ｐ３と、電極群７を電池容器１に収容し、リチウムイオン二次電池４０を完成させる組立工程Ｐ４とを経て製造される。以下、工程順に説明する。

準備工程Ｐ１では、正極活物質であるマンガン酸リチウムの粉末と、正極導電材の鱗片状黒鉛と、正極バインダのＰＶＤＦとを質量比８５：１０：５の割合で混合して正極合剤１５を調製する。粘度調整溶媒としてＮＭＰを用い、正極合剤１５を略均一に混練して合剤スラリを調製する。帯状のアルミニウム箔（正極集電体）の両面に合剤スラリを塗布する。このとき、アルミニウム箔の長手方向一側の側縁部にスラリの無塗着部を形成する。無塗着部を櫛状に切り欠いて、切り欠き残部で正極タブ１１を形成する。その後、乾燥させ、プレスして正極電極１３を作製する。一方、負極活物質である非晶質炭素粉末と、負極バインダのＰＶＤＦとを質量比９０：１０の割合で混合して負極合剤１６を調製する。正極合剤１５の調製と同様に、ＮＭＰを用い負極合剤１６を略均一に混練して合剤スラリを調製する。帯状の銅箔（負極集電体）の両面に合剤スラリを塗布し、乾燥後、プレスして負極電極１４を作製する。正極電極１３と同様にして、無塗着部を櫛状に切り欠いて、切り欠き残部で負極タブ１２を形成する。

捲回工程Ｐ２では、２枚のセパレータ１９、２０の捲回始端部を軸芯８に熱溶着などで固定する。正極タブ１１と負極タブ１２とが電極群７の互いに反対側となるように、正極電極１３、負極電極１４をセパレータ１９、２０を介して軸芯８に捲回する。所望の長さの正極電極１３、負極電極１４およびセパレータ１９、２０を捲回した後、正極電極１３、負極電極１４およびセパレータ１９、２０を切断する。切断したセパレータ１９、２０の端部、つまり捲回終端部を捲き止めテープ２１で固定して電極群７を作製する。

接合工程Ｐ３では、まず正極側において、軸芯８の上端部に正極集電部材５を電極群７の上側端面に対向するように固定する。正極タブ１１を正極集電部材５の外周面に集め、正極タブ１１の外周側に正極押さえ部品２２を全周に亘り配置し、仮固定した後に超音波接合により正極タブ１１を接合する。接合後、正極タブ１１の余剰分、つまり延出部１１ｓを正極集電部材５の外側に折り曲げ、絶縁部材３１で覆う。このとき、絶縁部材３１の内周部に形成された断面鉤手状の部分が、正極集電部材５の鍔部に係合するように配置する。さらに固定テープ３２で絶縁部材３１の外周部を電極群７の最外周に位置する第１セパレータ１９に固定する。一方、負極側では、軸芯８の下端部に負極集電部材６を電極群７の下側端面に対向するように固定する。負極タブ１２を負極集電部材６の外周面に集め、負極タブ１２の外周側に負極押さえ部品２３を全周に亘り配置し、仮固定した後に超音波接合により負極タブ１２を接合する。接合後、負極タブ１２の余剰分を切断により取り除く。

ここで、正極側の構造について詳細に説明する。図６に示すように、正極タブ１１を正極集電部材５と正極押さえ部品２２とで挟んで接合するため、正極タブ１１は正極タブ１１の根本から正極集電部材５の外周端面までの最大長さより長い必要がある。このため、正極集電部材５と正極押さえ部品２２とで挟んで接合した後では、正極タブ１１が正極集電部品５と正極押さえ部品２２とで接合した接合箇所から延出している余剰長さ分、つまり延出部１１ｓを有している。この延出部１１ｓは、電池内部で他の部材、とりわけ異極の部材と接触して短絡するおそれがあるため、切断され除去される場合が多い。しかしながら、正極タブ１１の切断により金属粉が発生する可能性がある。この金属粉が電極群７の内部に入り込んだ場合は、内部短絡等の不具合が発生することとなる。本例では、延出部１１ｓを切断せずに外側に折り曲げるとともに、正極集電部材５の外周面（正極タブ１１が接合されている面）の延長線上で正極集電部材５の上部、すなわち正極集電部材５の鍔部上部と、電極群７の最外周、すなわち第１セパレータ１９とを絶縁部材３１で覆うようにしている。このため、正極タブ１１による短絡を防止し、かつ、正極タブ１１の切断による金属粉の発生を抑制する。絶縁部材３１は、電極群７の最外周に位置する第１セパレータ１９に固定テープ３２で間断なく固定されている。以上のように、延出部１１ｓを切断しないことで、切断した場合の金属粉の発生を防ぎ、電池内部での短絡を防ぐことができる。

図５に示すように、組立工程Ｐ４では、接合工程Ｐ３で正負極集電部材と正負極タブとが接合され絶縁部材３１が固定された電極群７を用いて、リチウムイオン二次電池４０を組み立てる。すなわち、電池容器１に電極群７を収容し、軸芯８の中空部に溶接治具を差し込んで、負極集電部材６に予め接合されている負極リード１０を電池容器１の内底部に抵抗溶接で接合する。上蓋ケース４の下面に、正極集電部材５に予め一側端部が接合されている正極リード９の他側端部を接合する。電池容器１の電極群７より上側に上蓋３、上蓋ケース４で構成された蓋体を載せるための段付け部を形成する段付け加工を施し、非水電解液を注入した後、段付け部にガスケット２および蓋体を載せ、電池容器１と蓋体とをガスケット２を介してかしめて封口し、リチウムイオン二次電池４０の組み立てを完成させる。

（作用等）
次に、本実施形態のリチウムイオン二次電池４０の作用等について説明する。

本実施形態では、正極タブ１１が正極集電部材５に接合された接合箇所から更に延出する延出部１１ｓを有している。この延出部１１ｓは、通電に関与しない余剰分であることから、従来切断により除去されたものである。延出部１１ｓの除去のために正極タブを切断する場合は、切断による金属粉が発生する。発生した金属粉が電極群７や電池容器１内に混入すると、セパレータの貫通等により正負極間の短絡を招くことがある。これに対して、本実施形態のリチウムイオン二次電池４０では、延出部１１ｓを切断せずに残したことで、切断による金属粉が発生せず電池内への異物混入を低減することができる。また、本実施形態のリチウムイオン二次電池４０では、延出部１１ｓを覆う絶縁部材３１を備えている。このため、電池使用時に延出部１１ｓが動いても、延出部１１ｓの異極との接触が回避されるため、電池内での短絡を防止することができる。

また、本実施形態では、絶縁部材３１の一側（内周側）が正極集電部材５の鍔部に係合しており、他側（外周側）が電極群７の外周面に固定テープ３２で固定されている。このため、電池使用時に振動等の外力が加わっても絶縁部材３１の脱落を防止することができ、絶縁機能を確保することができる。

さらに、従来のリチウムイオン二次電池では、振動等の外力が加わると、正極タブが、電極群の端面から正極集電部材との接合箇所までの間で破断するおそれがある。結果として、破断した正極タブが異極（この場合は、電池容器。）と接触し内部短絡を生じる可能性がある。これに対して、本実施形態では、絶縁部材３１が正極集電部材５から電極群７の端部までを覆うように配置されている。このため、正極タブ１１の破断が生じても、絶縁部材３１により異極との接触が抑制されるので、電池内での短絡を回避することができる。

なお、本実施形態では、予め成形された絶縁部材３１をそのまま正極タブ１１の延出部１１ｓを覆うように配置する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、絶縁部材３１にさらに熱を加える等により成形するようにしてもよく、蓋体を構成する上蓋ケース４の下面に接触可能な平坦な接触面を形成するようにしてもよい。絶縁部材３１に熱を加えると軟化溶融することで、正極集電部材５や延出部１１ｓに密着しやすくなり、絶縁機能を確実に果たすことができる。また、絶縁部材３１を蓋体と接触させて配置するようにすれば、電極群７の移動が抑制されるため、電池に振動等の外力が加わっても、電池内部での損傷を低減することができる。

また、本実施形態では、正極タブ１１の延出部１１ｓを正極集電部材５の外側に折り曲げる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、内側に折り曲げるようにしてもよい。例えば、図７に示すように、延出部１１ｓを内側に折り曲げ、絶縁部材３１で覆うことができる。この場合、絶縁部材３１は、一側、つまり外周側が正極集電部材５の鍔部に係合しており、他側が延出部１１ｓを覆うように配置されている。ここで、絶縁部材３１の正極集電部材５に係合する一側の位置について付言すると、延出部１１ｓを外側に折り曲げた場合は一側が絶縁部材３１の内周側となるのに対して、延出部１１ｓを内側に折り曲げた場合は一側が絶縁部材３１の外周側となる。正極集電部材５の内側には正極リード９の接合された部分があるため、絶縁部材３１は、正極リード９の接合された部分を覆う位置が正極リード９の厚み分で凹状となるように成形されていることが好ましい。また、絶縁部材３１の延出部１１ｓを覆う部分に熱を加える等によりさらに成形するようにしてもよく、上蓋ケース４との接触面を形成するようにしてもよい。このようにしても、上述したリチウムイオン二次電池４０と同様の効果を得ることができる。また、図８に示すように、絶縁部材３１の形成に用いる高分子材料、つまり、ポリオレフィン等を溶媒に溶解させ、正極集電部材５の鍔部および内側に折り曲げた延出部１１ｓを覆うように塗布してもよい。この場合、溶媒の気化により、延出部１１ｓに密着した状態の絶縁材３３が形成される。換言すれば、電池組立時に、予め成形された絶縁部材３１を用いることに代えて、高分子材料の溶液（ペースト状）を塗布し絶縁材３３を形成させてもよい。さらに、絶縁材３３に熱を加える等によって成形し、上蓋ケース４との接触面を形成するようにしてもよい。このようにしても、上述したリチウムイオン二次電池４０と同様の効果を得ることができる。

さらに、本実施形態では、正極タブ１１の延出部１１ｓを絶縁部材３１で覆い、負極タブ１２の余剰分を切断により取り除く例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。正極タブ１１、負極タブ１２の少なくとも一方の余剰分を残しておき、余剰分のタブが折り曲げられ、絶縁部材で覆われていればよい。すなわち、負極タブ１２についても、切断することなく余剰分を残し、絶縁部材で覆うようにしてもよい。例えば、図９に示すように、負極タブ１２は、正極タブ１１と同様に、負極集電部材６と負極押さえ部品２３とで挟まれて接合される。このため、負極集電部材６と負極押さえ部品２３とで挟んで接合した後には、負極タブ１２が延出部１２ｓを有することとなる（図４も参照。）。この延出部１２ｓを切断せずに負極集電部材６の外側に折り曲げ、正極側と同形状の絶縁部材３１で覆うことにより、延出部１２ｓによる短絡を防ぐことができ、かつ、負極タブ１２の切断による金属粉の発生を抑制することができる。この場合においても、絶縁部材３１の電極群７側の端部を、電極群７の最外周に位置する第１セパレータ１９に固定テープ３２で間断なく固定することができる。さらに絶縁部材３１に熱を加える等により成形してもよく、電池容器１との接触面を形成するようにしてもよいことはもちろんである。

またさらに、負極側の構造としては、負極タブ１２の延出部１２ｓを負極集電部材６の内側に折り曲げるようにしてもよい。例えば、図１０に示すように、延出部１２ｓを内側に折り曲げ、絶縁部材３１で覆うことができる。絶縁部材３１は、一側、つまり外周側が負極集電部材６の鍔部に係合しており、他側が延出部１２ｓを覆うように配置されている。この場合、負極集電部材６の内側には負極リード１０の接合された部分があるため、絶縁部材３１は、負極リード１０の接合された部分を覆う位置が負極リード１０の厚み分で凹状となるように成形されていることが好ましい。また、絶縁部材３１の延出部１２ｓを覆う部分に熱を加える等によりさらに成形するようにしてもよく、電池容器１との接触面を形成するようにしてもよい。また、図１１に示すように、絶縁部材３１の形成に用いる高分子材料、つまり、ポリオレフィン等を溶媒に溶解させ、負極集電部材６の鍔部および内側に折り曲げた延出部１２ｓを覆うように塗布してもよい。この場合、溶媒の気化により、延出部１２ｓに密着した状態の絶縁材３３が形成される。さらに、絶縁材３３に熱を加える等により成形し、電池容器１との接触面を形成するようにしてもよい。

さらにまた、本実施形態では、円筒形リチウムイオン二次電池４０を例示したが、本発明はこれに制限されるものではなく、正負極が捲回されており、正負極からそれぞれ導出されたタブがそれぞれ集電部材に接合された構造を有する二次電池に適用することができる。例えば、正負極が断面円形状に捲回された電極群に代えて、断面が楕円状、扁平円形状、オーバル状等に捲回されていてもよく、角型の電池容器に電極群が収容された角型の二次電池に適用することも可能である。また、本実施形態では、蓋体が正極外部端子を兼ね、電池容器１が負極外部端子を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、蓋体を負極外部端子、電池容器１を正極外部端子としてもよいことはもちろんである。

本発明は電池内部での短絡を防止することができる二次電池を提供するものであるため、二次電池の製造、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）
３ 上蓋（蓋体の一部）
４ 上蓋ケース（蓋体の一部）
５ 正極集電部材（集電部材）
６ 負極集電部材（集電部材）
７ 電極群
１１ 正極タブ（タブ）
１１ｓ 延出部
１２ 負極タブ（タブ）
１２ｓ 延出部
１３ 正極電極（正極）
１４ 負極電極（負極）
３１ 絶縁部材（絶縁材）

Claims (9)

1. 複数のタブをそれぞれ有する正極と負極とがセパレータを介して捲回された電極群と、
   前記電極群の両端面にそれぞれ対向配置され、前記正極および負極のタブがそれぞれ外周面に接合された集電部材と、
   前記電極群および集電部材が収容され、前記正極および負極のいずれか一方の端子を兼ねる有底容器と、
   前記容器の開口を封止し、前記正極および負極のいずれか他方の端子を兼ねる蓋体と、
   を備え、
   前記正極および負極の少なくとも一方のタブは前記集電部材に接合された接合箇所から更に延出する延出部を有し、該延出部が折り曲げられており、前記延出部を覆う絶縁材を更に備えたことを特徴とする二次電池。
2. 前記絶縁材は、前記集電部材に係合していることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
3. 前記絶縁材は、円環状に成形されていることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
4. 前記絶縁材は、ポリオレフィン、ポリイミドおよびポリフッ化ビニリデンで構成される群から選択される高分子材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
5. 前記延出部は外側に折り曲げられており、前記絶縁材は一側が前記集電部材に係合していることを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
6. 前記絶縁材は、他側が前記電極群の端面側外周部にテープで固定されていることを特徴とする請求項５に記載の二次電池。
7. 前記延出部は内側に折り曲げられており、前記絶縁材は一側が前記集電部材に係合していることを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
8. 前記絶縁材は、前記延出部を覆う部分が熱溶融され前記延出部に密着していることを特徴とする請求項７に記載の二次電池。
9. 前記絶縁材は、前記一側が熱溶融され前記集電部材と融着していることを特徴とする請求項５または請求項７に記載の二次電池。

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