JP2014026788A - 角形二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、注液工程時間を短縮でき、さらには充放電容量や内部抵抗が安定的に発現しうる二次電池の提供を目的としている。
【解決手段】本発明の角形二次電池１は、電極板４Ｄ、４Ｅを捲回して捲回軸方向の端部に集電箔積層部４Ａ、４Ｂを有する扁平状の発電要素群４と、発電要素群４の捲回軸方向が横向きでかつ発電要素群４の一対の湾曲部分が上下に分かれて配置される姿勢状態の発電要素群４を収容する電池缶２と、電池蓋３に設けられた外部端子５Ａ、５Ｂと、外部端子５Ａ、５Ｂと集電箔積層部４Ａ、４Ｂの束ね部との間を接続する集電端子１１Ａ、１１Ｂを有している。そして、集電箔積層部４Ａ、４Ｂの下側湾曲部分４１と電池缶２との間に保持部材２１を介在させて、下側湾曲部分４１を発電要素群４の扁平厚さ方向両側から挟み込みかつ電池缶２の上部側に持ち上げた位置に保持する。
【選択図】図２

Description

本発明は、二次電池に関し、例えば、電極板を捲回することにより構成された扁平状の電極群が発電要素群として収納されている角形二次電池に関する。

近年、電気自動車等の動力源として、エネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池の開発が進められている。その中でも、実装密度を高めるために角形二次電池が盛んに実用化検討されている。

例えば、特許文献１には、正極板と負極板を捲回した扁平状の発電要素群を、その捲回軸方向が横方向に延在するように角形の電池缶に収容し、電池缶の開口部を電池蓋で閉塞した角形二次電池の構造が示されている。この角形二次電池の電池蓋には、外部端子が設けられており、外部端子と発電要素群との間が接続端子によって接続されている。

このような角形二次電池は、一般に、深絞り法により開口部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を有している。さらに、二次電池の密閉状態を向上させるために、電池缶および電池蓋は金属製であり、電池蓋には外部と接続するための正極端子、負極端子が電池蓋との電気的接触を避けて、かつ電池内部の気密を保つためのシール部材を介して固定されている。電池缶の開口部は、レーザービーム溶接等により電池蓋で封止されている。電池缶内には注液口から電解液が注入された後、注液口は注液栓が嵌められ、レーザービーム溶接等により気密封止されている。このように金属缶に密閉状態を維持しやすくするために、注液口は電池蓋を組み込んでから使えるように開けられている。

そして、特許文献２には、電極体の捲回軸方向が横方向に延在する姿勢状態で角形の電池缶内に収容され、電極体の捲回軸方向一方側と他方側に設けられた正極芯体及び負極芯体と、電池蓋に設けられた各芯体接続部とが、電極体の捲回中心よりも上側に偏位した位置で接続された構造を有する角形二次電池が示されている。

特開2011-243559号公報 特開2006-236790号公報

特許文献１では電池の密閉状態を保持することに関する技術は開示されているが、発電要素群は電解液に浸潤されたものとして記述されており、電池缶内に注液口から注入した電解液を発電要素群の内部へ浸潤させる方法については考慮されていない。

発電要素群がその機能を発現するためには一定量の電解液を浸潤させることが必要である。特許文献１、２の電池構成では、電解液が発電要素群の内部に浸潤する経路は、発電要素群の端部であって捲回軸方向外側に向かって開放された開放部分に限定されている。所定量の電解液を発電要素群の電極板を浸潤させるためには、注液口から電池缶内に電解液を注液し、電池缶内で缶底へ送り込む。そして、缶底に溜まった電解液を発電要素群の端部の開放部分から内部に浸潤させる。

しかしながら、発電要素群の端部には集電端子が配設されており、端部の一部が集電端子に溶接されている。発電要素群の端部を構成する集電箔部は、扁平厚さ方向に束ねられて集電端子に溶接されている。この集電端子との溶接により、発電要素群の端部の一部が閉じられる。したがって、発電要素群の端部の開放部分はさらに狭められて制限されている。

特許文献２の角形二次電池では、電極体の捲回軸方向外側の開放部分は、下側の方が上側よりも広く確保されているが、下側の湾曲部分から芯体接続部に移行するにしたがってテーパ状に漸次狭くなる形状を有しており、依然として狭い。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、電池缶内へ導入された電解液を迅速且つ確実に発電要素群の内部に浸潤させることができ、注液工程時間を短縮でき、さらには充放電容量や内部抵抗が安定的に発現しうる角形二次電池の提供を目的としている。

上記課題を解決する本発明の角形二次電池は、電極板を捲回して捲回軸方向の端部に前記電極板の集電箔露出部が積層された集電箔積層部を有する扁平状の発電要素群と、該発電要素群の捲回軸方向が横向きでかつ前記発電要素群の一対の湾曲部分が上下に分かれて配置される姿勢状態の前記発電要素群を収容する電池缶と、前記電池缶の上部を閉塞する電池蓋と、該電池蓋に設けられた外部端子と、該外部端子に一端が接続されて他端が前記集電箔積層部を前記発電要素群の扁平厚さ方向に束ねた束ね部に接続される集電端子と、を有する角形二次電池であって、前記発電要素群の集電箔積層部の下側湾曲部分と前記電池缶との間に介在されて、前記発電要素群の集電箔積層部の下側湾曲部分を前記発電要素群の扁平厚さ方向両側から挟み込みかつ前記電池缶の上部側に持ち上げた位置に保持する保持部材を有することを特徴としている。

本発明によれば、集電箔積層部の下側湾曲部分と束ね部との間の開放部分を拡開させることができる。したがって、開放部分から発電要素群の内部により多くの電解液を積極的に導入して、電極板に浸潤させることができる。したがって、電解液の浸潤時間を短縮でき、角形二次電池の生産性を向上させることができる。したがって、所定の容量と内部抵抗を安定的に発現しうる角形二次電池を歩留まりよく製造できる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

角形二次電池の外観斜視図。 角形二次電池を一部破断して示す斜視図。 発電要素群の一部を展開した状態を示す外観斜視図。 電池蓋に設ける端子の構成の模式例を示す斜視図。 角形二次電池を長辺に沿って縦方向に切断した断面を模式的に示す図。 角形二次電池を短辺に沿って縦方向に切断した断面を模式的に示す図。 保持部材により開放部分の間隔を拡げる前後の状態を示す概念図。 保持部材の他の構成例を示す図。

本発明の角形二次電池は、電極板を扁平状に捲回して捲回軸方向の端部に電極板の集電箔露出部が積層された集電箔積層部を有する扁平状の発電要素群と、発電要素群の捲回軸方向が横向きでかつ発電要素群の一対の湾曲部分が上下に分かれて配置される姿勢状態の発電要素群を収容する電池缶と、電池缶の上部を閉塞する電池蓋と、電池蓋に設けられた外部端子と、外部端子に一端が接続されて他端が集電箔積層部を発電要素群の扁平厚さ方向に束ねた束ね部に接続される集電端子とを有する角形二次電池であって、発電要素群の下側の湾曲部分の集電箔積層部と電池缶との間に介在されて、発電要素群の下側の湾曲部分の集電箔積層部を発電要素群の扁平厚さ方向両側から挟み込みかつ電池缶の上部側に持ち上げた位置に保持する保持部材を有する。

角形二次電池は、集電箔露出部の捲回平坦部で接続される発電要素群と集電端子との接続位置が発電要素群の捲回軸中心よりも電池蓋側、即ち電池缶の開口部側に寄せて接続されている。そのため、発電要素群の開放端は缶底側が集電端子との溶接によって閉塞されておらず、注液後に電池缶の下部より発電要素群の電極間隙に沿って電解液が導入される導入路が確保されている。そして、さらにその効果を補強するため、発電要素群の下部において、集電箔積層部の下側湾曲部分から平坦部分にかけての湾曲の終端部分の一部を保持部材によって上方に持ち上げて、かかる位置に保持することにより、発電要素群の開放部分における集電箔の隙間を拡げて電解液の流通する間隙を設けることができる。このようにして集電端子と接続されていない発電要素群の下部の集電箔積層部は空隙を確保される。したがって、注液口から注入されて電池缶の缶底に到達した電解液は、この拡開された開放部分から発電要素群の内部に導入されて電極板を浸潤することができる。

次に、本発明の実施の形態について図面を用いて以下に説明する。
図１は、本実施形態の角形二次電池の外観斜視図であり、図２は、本実施形態の角形二次電池を一部破断して示す斜視図、図３は、発電要素群の一部を展開した状態を示す外観斜視図、図４は、電池蓋に設ける端子の構成の模式例を示す斜視図である。

角形二次電池１は、電気自動車やハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車等に用いられる車載用のリチウムイオン二次電池である。角形二次電池１は、電池缶２と電池蓋３を備えている。電池缶２は、長方形の底壁面ＰＢと、底壁面ＰＢの二つの長辺部でそれぞれ折曲されて対峙する一対の幅広側壁面ＰＷと、底壁面ＰＢの二つの短辺部でそれぞれ折曲されて対峙する一対の幅狭側壁面ＰＮとを有する角形形状を有しており、上部には、上方に向かって開放された長方形の開口部２ａが形成されている。

電池缶２には、発電要素群４が収容されており、電池缶２の開口部２ａが、電池蓋３によって封口されている。電池蓋３は、一対の幅広側壁面ＰＷの上端部間および一対の幅狭側壁面ＰＮの上端部間に亘って電池缶２の開口部２ａを閉塞する長方形の平板形状を有している。電池缶２と電池蓋３は、共にアルミニウム合金で製作されており、レーザービーム溶接によって液密に溶接されて、直方体形状の密閉容器を構成する。なお、本実施形態の角形二次電池１は、電池缶２及び電池蓋３が極性を持たない中性である。

電池蓋３には、絶縁部材を介して正極外部端子５Ａと負極外部端子５Ｂが配設されている。正極外部端子５Ａと負極外部端子５Ｂは、電池蓋３の長辺方向一方側と他方側に離れて配設されている。この正極外部端子５Ａと負極外部端子５Ｂを介して発電要素群４から外部負荷に電力が供給され、また、外部で発電された電力が発電要素群４に充電される。正極外部端子５Ａと負極外部端子５Ｂには、バスバー等を接続するための接続ボルトが突設されている。

そして、電池蓋３には、正極外部端子５Ａ及び負極外部端子５Ｂの他に、ガス排出弁６と注液口７が配設されている。ガス排出弁６は、電池蓋３の長辺方向中央位置に配置され、注液口７は、ガス排出弁６と負極外部端子５Ｂとの間の位置に配置されている。ガス排出弁６は、電池缶２内の圧力が所定値よりも上昇すると開放されて、電池缶２内のガスを排出して電池缶２内の圧力を低減し、角形二次電池１の安全性を確保する構成を有している。ガス排出弁６は、電池蓋３と同一の金属材料またはその合金で構成した薄膜部材であり、レーザービーム溶接等により電池蓋３に接合されている。尚、ガス排出弁６は、プレス加工等により、電池蓋３と一体で形成されることもある。

注液口７は、電池缶２の開口部２ａを電池蓋３で封口した後に、電池缶２内に電解液を注液するのに用いられるものである。注液口７は、電池缶２内に電解液を注液した後、封止栓８によって封止される。注液口７は、電池蓋３の長辺方向中央位置よりも負極外部端子５Ｂ側に偏位した位置に設けられている。

角形二次電池１の電池缶２内には、絶縁シート９を介して発電要素群４が収容されている。発電要素群４は、図３に示すように、セパレータ４Ｃ、負極板４Ｄ、セパレータ４Ｃ、正極板４Ｅの順に重ねられて捲回され、扁平状に押し潰されて成形された扁平捲回構造を有している。

捲回開始端部にはセパレータ４Ｃが巻かれており、捲回終了端部にもセパレータ４Ｃが１周以上捲回されて集電箔の表面に形成された活物質合剤層が露出しないように覆われている。さらに巻き解けを防止するために、図３の下側に配されたセパレータ４Ｃの捲回終了端が予め片面に粘着剤が塗着されたテープ（不図示）で止められている。

正極板４Ｅは、アルミニウム合金箔（正極集電箔）の両面に、正極活物質として、例えば、マンガン・ニッケル・コバルト酸リチウム等のリチウム含有遷移金属複合酸化物を含む正極合剤が略均等かつ略均一に塗着（塗工）されており、両面とも長手方向に沿う片側に正極合剤が未塗工の正極集電箔露出部が形成されている。

一方、負極板４Ｄは、銅合金箔（負極集電箔）の両面に、負極活物質として、リチウムイオンを吸蔵、放出可能な黒鉛を主体とする炭素材を含む負極合剤が略均等かつ略均一に塗着されており、両面とも長手方向に沿う片側に負極合剤が未塗工の負極集電箔露出部が形成されている。

セパレータ４Ｃは、リチウムイオンが通過可能な微多孔性シート材で構成されており、一般的には１５〜３０μｍ厚のセパレータが好適に用いられており、本例では、２０μｍ厚のポリエチレンシートを基材とする多孔性シート材が用いられている。また、セパレータ４Ｃは、そのどちらか一方または両方の表面に絶縁性を高めるためにセラミック粒子層を付着させた多孔性シート材が用いられることがある。

発電要素群４は、平坦部分と一対の湾曲部分を有しており、捲回軸方向一方側の側端部には正極の集電箔露出部が積層された正極集電箔積層部４Ａが形成され、捲回軸方向他方側の側端部には負極の集電箔露出部が積層された負極集電箔積層部４Ｂが形成されている。

発電要素群４は、一対の湾曲部分が上下に分かれて配置されて捲回軸方向が横向きになる姿勢状態で電池缶２内に収容される。これにより、発電要素群４の幅広面が電池缶２の各幅広側壁面ＰＷに対向し、発電要素群４の捲回軸方向両側の端面が電池缶２の各幅狭側壁面ＰＮにそれぞれ対向する。そして、下側の湾曲部が電池缶２の底壁面（缶底）ＰＢに対向し、上側の湾曲部が電池缶２の開口部２ａ内に配置されて、電池蓋３の内側と対向する。

発電要素群４の扁平厚さは、発電要素群４の幅広面と電池缶２の幅広側壁面ＰＷとが間に絶縁シート９を介して接面し、発電要素群４を電池缶２内に所定の押圧力で押し込むことによって挿入できる寸法に設定されている。発電要素群４の捲回軸方向長さは、電池缶２内に収容された状態で発電要素群４の捲回軸方向両側の端面と電池缶２の幅狭側壁面ＰＮとの間に所定の間隙が形成される寸法に設定されている。

正極集電箔積層部４Ａは、正極集電端子１１Ａを介して正極外部端子５Ａに接続され、負極集電箔積層部４Ｂは、負極集電端子１１Ｂを介して負極外部端子５Ｂに接続される。正極集電端子１１Ａは、正極外部端子５Ａに一端が接続され、正極外部端子５Ａから電池缶２の缶底（底壁面ＰＢ）に向かって延出して、他端が発電要素群４の正極集電箔積層部４Ａに接続される。負極集電端子１１Ｂは、負極外部端子５Ｂに一端が接続され、負極外部端子５Ｂから電池缶２の缶底に向かって延出して、他端が発電要素群４の負極集電箔積層部４Ｂに接続される。

正極集電端子１１Ａと負極集電端子１１Ｂは、電池蓋３の下面に対向して電池蓋３の長辺方向外側に向かって延在する上板部と、上板部の端部で折曲されて電池缶２の幅狭側壁面ＰＮに対向して垂下する垂下板部と、垂下板部からさらに下方に延出して、幅方向一方側が長辺方向中央側に折曲されて正極集電箔積層部４Ａと負極集電箔積層部４Ｂの束ね部に対向する集電板部を有している。

正極外部端子５Ａと正極集電端子１１Ａは、アルミニウム合金で製作され、負極外部端子５Ｂと負極集電端子１１Ｂは、銅合金で製作されている。正極外部端子５Ａと正極集電端子１１Ａ、および、負極外部端子５Ｂと負極集電端子１１Ｂは、図４に示すように、それぞれ電池蓋３との間に絶縁性シール部材（ガスケット）１２Ａ、１２Ｂおよび絶縁部材１３Ａ、１３Ｂが介在されており、電池蓋３から電気的に絶縁されている。電池蓋３には、絶縁性シール部材１２Ａ、１２Ｂが係合する貫通穴３ａが開口形成されている。なお、図４では、正極側のみを示しており、負極側については正極側と同様の構成を有するので、正極側の符号に対応する負極側の符号を図中の括弧内に記入して図示を省略している。

図５は、角形二次電池を長辺に沿って縦方向に切断した断面を模式的に示す図、図６は、角形二次電池を短辺に沿って縦方向に切断した断面を模式的に示す図である。なお、図５及び図６では、絶縁シート９の図示を省略している。

角形二次電池１は、集電端子１１Ａ、１１Ｂと集電箔積層部４Ａ、４Ｂとの接続位置が、発電要素群４の高さ方向中心位置よりも上方の電池蓋３側に偏位した位置になっており、さらに、集電箔積層部４Ａ、４Ｂの下側の湾曲部分と電池缶２との間に保持部材２１が介在された構成を有している。

発電要素群４は、集電箔積層部４Ａ、４Ｂの高さ方向中心位置よりも上側の平坦部分が扁平厚さ方向に束ねられており、その束ね部が集電端子１１Ａ、１１Ｂの集電板部に溶接されて導通接続されている。集電端子１１Ａ、１１Ｂと発電要素群４の集電箔積層部４Ａ、４Ｂとの溶接には、所定の溶接強度を持たせてかつ電気抵抗を抑制するために、例えば超音波溶接（USW）などの方法が用いられる。本実施形態では、図６に示すように、集電端子１１Ａ、１１Ｂの集電板部と溶接補助板であるリボン１０との間に、集電箔積層部４Ａ、４Ｂの束ね部を挟み込んだ状態で超音波溶接している。

集電端子１１Ａ、１１Ｂは、発電要素群４の集電箔積層部４Ａ、４Ｂの平坦部分で束ねて取り付けられ前記のように溶接されるが、発電要素群４の捲回軸方向両側の端面に形成される開放部分を集電端子１１Ａ、１１Ｂで塞がないように配置しており、注液後に電池缶２の下部より発電要素群４の電極間隙に沿って電解液が導入される導入路が確保されている。集電端子１１Ａ、１１Ｂは、発電要素群４の上部側に偏位した位置に溶接して取り付けられており、発電要素群４の捲回軸方向外側の開放部分が缶底の方により広く形成されている。したがって、缶底部分に導入された電解液が、開放部分から発電要素群４の内部に入り込み易く、より短時間で浸潤させることができる。

保持部材２１は、発電要素群４の集電箔積層部４Ａ、４Ｂの下側湾曲部分と電池缶２との間に介在されている。保持部材２１は、発電要素群４の集電箔積層部４Ａ、４Ｂの下側湾曲部分を発電要素群４の扁平厚さ方向両側から挟み込みかつ電池缶２の上部側に持ち上げた位置に保持する構成を有しており、例えば図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、互いに平行な一対の腕部２２と各腕部２２の基端を連結する連結部２３とを有する略コ字形を有している。そして、図５に示すように、集電箔積層部４Ａ、４Ｂの略半分の幅を有しており、集電箔積層部４Ａ、４Ｂの捲回軸方向外側の端部に当接するように嵌め込まれて装着されている。保持部材２１は、かかる位置に装着された状態で、発電要素群４全体が絶縁シート９で覆われるので、装着位置がずれるおそれがなく、かかる位置に保持される。

保持部材２１は、発電要素群４の集電箔積層部４Ａ、４Ｂの下湾曲部分に嵌め込むための弾性が必要であり、また、非導電性の材質が好ましく、電解液に対しても耐久性も必要であることから、P.P等の樹脂を用いて構成することが好ましい。

図７は、保持部材の装着により発電要素群の開放部分が拡開される作用を説明する図である。なお、図７では、正極側のみを示し、負極側については同様の構成を有するので、正極側の符号に対応する負極側の符号を図中の括弧内に示すことでその詳細な説明は省略する。

集電箔積層部４Ａは、図７に示すように、下側湾曲部分４１と束ね部４２との間に、下側湾曲部分４１から束ね部４２に向かって移行するにしたがって扁平厚さが狭くなるテーパ部４３が形成されている。テーパ部４３は、発電要素群４の捲回軸方向外側に向かって開放された開放部分を構成している。

保持部材２１は、下側湾曲部分４１の下方から接近させて当接させた場合に、一対の腕部２２の先端が下側湾曲部分４１の外周面において予め設定された当接部４４に当接する間隔に設定されている。当接部４４は、本実施の形態では、保持部材２１を装着する前の下側湾曲部分４１の外周面において、発電要素群４の捲回軸方向に沿って上下に延在する仮想平面Ｌに対して４５°から６０°の角度範囲と−４５°から−６０°の角度範囲に設定されている（図７（ａ）、（ｂ）を参照）。

保持部材２１を装着することにより、下側湾曲部分４１の一部が扁平厚さ方向両側から挟み込まれかつ電池缶２の上部側に持ち上げた位置に保持される（図７（ｃ）を参照）。したがって、テーパ部４３は、外側に膨らんで拡がり、発電要素群４の開放部分を拡開させることができる。したがって、拡開された開放部分からより多くの電解液を発電要素群４の内部に導入させることができ、正極板４Ｅ及び負極板４Ｄを浸潤させることができる。

保持部材２１は、上記した形状に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。図８は、保持部材の他の具体例を示す図である。保持部材２４は、下側湾曲部分よりも一回り小さい半円弧形状を有している。保持部材２４は、下側湾曲部分４１の下方から接近させて当接させた場合に、一対の端部２５が下側湾曲部分４１の当接部４４に当接する間隔に設定されており、保持部材２１を装着する前の下側湾曲部分４１の外周面において、仮想平面Ｌに対して４５°から６０°の角度範囲と−４５°から−６０°の角度範囲に設定されている
上記構成を有する角形二次電池１を組み立てる場合、まず、発電要素群４の作製と、蓋組立体の組み立てを行う。そして、発電要素群４の正極集電箔積層部４Ａと蓋組立体の正極集電端子１１Ａとの間、及び、発電要素群４の負極集電箔積層部４Ｂと蓋組立体の負極集電端子１１Ｂとの間を超音波溶接により接続して、発電要素組立体を作製する。

次に、発電要素組立体の発電要素群４の部分を電池缶２内に挿入する。その際、正極集電箔積層部４Ａと負極集電箔積層部４Ｂの各下側湾曲部分に保持部材２１が装着され、図７（ｃ）に示すように、テーパ部４３が外側に膨らんだ形状に変形される。

そして、発電要素群４の周囲を絶縁シート９で覆い、電池缶２内に挿入する。保持部材２１は、発電要素群４とともに絶縁シート９で覆われているので、発電要素群４から脱落したり、位置がずれたりすることはなく、所定の位置に保持される。

発電要素群４は、発電要素群４の幅広面と電池缶２の幅広側壁面ＰＷとの間に絶縁シート９を介して接面して所定の押圧力で押し込むことによって電池缶２内に挿入される。発電要素群４は、電池缶２内に収容された状態で発電要素群４の捲回軸方向両側の側端部と電池缶２の幅狭側壁面ＰＮとの間に所定の間隙が形成されている。

絶縁シート９は、正極集電端子１１Ａと負極集電端子１１Ｂごと発電要素群４を覆い、発電要素群４と電池缶２との間を絶縁する。電極群４の電池缶２への挿入により、電池缶２の開口部２ａは、電池蓋３で閉塞される。かかる状態で、電池蓋３を電池缶２にレーザ溶接して、開口部２ａを封口する。

次に、電池蓋３の注液口７から電池缶２内に電解液を注液する。そして、電池缶２内に所定量の電解液を注液した後、封止栓８を注液口７に取り付けてレーザービーム溶接し、注液口７を液密に封止する。そして、注液口７の封止後から一定時間静置して、発電要素群４内の正極板４Ｅ、負極板４Ｄ、およびセパレータ４Ｃ内に電解液を十分に浸潤させる。その後、正極外部端子５Ａと負極外部端子５Ｂを介して充放電し、適切な充電状態、温度環境で静置（エージング）することにより、角形二次電池１が完成する。

電解液は、図５に示すように、注液口７から電池缶２内に注入されると、発電要素群４の上側湾曲部と電池蓋３との間の空間部に流れ込み、発電要素群４の上側湾曲部の上面に沿って捲回軸方向外側に向かって流れる。そして、扁平厚さ方向に束ねられてくびれている集電箔積層部４Ａ、４Ｂの上部と電池缶２の幅広側壁面ＰＷとの間の隙間を通過して缶底に流れ落ちる。

発電要素群４は、電池缶２に圧入が必要な程度に密接されているため、電解液の流路というのは限定されている。特に、発電要素群４の湾曲部が最も電池缶の内壁に密接しており、電解液が流れ込む時のボトルネックになる。

本実施形態では、発電要素群４の上部が扁平厚さ方向に束ねられて集電端子１１Ａ、１１Ｂに接合されているため、その接合部には凹みができて電池缶２との間に、缶底に連続する空間を作ることができる。したがって、電解液はその空間に沿って缶底まで流れ落ちることができる。そして、缶底に溜まった電解液は、発電要素群４の開放部分から正極板４Ｅ及び負極板４Ｄの内部に浸潤する。

保持部材２１は、発電要素群４の集電箔積層部４Ａ、４Ｂの下側湾曲部に装着されており、下側湾曲部と束ね部との間のテーパ部を外側に膨らむように変形させて、発電要素群４の開放部分を拡開させているので、発電要素群４への電解液の導入口をより大きく確保することができる。したがって、拡開された開放部分からより多くの電解液を発電要素群４の内部に導入させることができ、正極板４Ｅ及び負極板４Ｄを効率よく浸潤させることができる。

上記構成によれば、注液口から導入される電解液は、発電要素群４の上部に接続された集電端子１１Ａ、１１Ｂによって形成される電池缶との隙間に沿って直ちに電池缶下部に到達し、電池缶２と発電要素群４と間に設けられた空隙に溜まっていく。電池缶内部に溜まった電解液は、発電要素群４の開放部分を通じて電極内部へ電解液が含浸していくことになる。特に電極内部へ電解液が含浸していくには細孔へ浸潤していくことが必要となる。

したがって、注入された電解液が直ちに缶内の空隙に流れ込み、所定量の電解液を発電要素群４が吸収しやすくなるように、液溜まり付近に開口部分がより広く接するように配置でき、溢れることなく注液口を封止することができるようになるため注液工程を効率化することが可能となる。

電解液の溢れがなくなれば注液口の封止における溶接不良も抑制されることになり歩留まりがよくなる。さらにまた、電極内部に浸潤する時間が短縮できることにより初期充電までの滞留時間を短縮化でき工程の効率化につながる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１ 角形二次電池
２ 電池缶
３ 電池蓋
４ 発電要素群
４Ａ 正極集電箔積層部
４Ｂ 負極集電箔積層部
５Ａ 正極外部端子
５Ｂ 負極外部端子
１１Ａ 正極集電端子
１１Ｂ 負極集電端子
２１ 保持部材
４１ 下側湾曲部分
４２ 束ね部
４３ テーパ部

Claims (5)

1. 電極板を捲回して捲回軸方向の端部に前記電極板の集電箔露出部が積層された集電箔積層部を有する扁平状の発電要素群と、該発電要素群の捲回軸方向が横向きでかつ前記発電要素群の一対の湾曲部分が上下に分かれて配置される姿勢状態の前記発電要素群を収容する電池缶と、前記電池缶の上部を閉塞する電池蓋と、該電池蓋に設けられた外部端子と、該外部端子に一端が接続されて他端が前記集電箔積層部を前記発電要素群の扁平厚さ方向に束ねた束ね部に接続される集電端子と、を有する角形二次電池であって、
   前記発電要素群の集電箔積層部の下側湾曲部分と前記電池缶との間に介在されて、前記発電要素群の集電箔積層部の下側湾曲部分を前記発電要素群の扁平厚さ方向両側から挟み込みかつ前記電池缶の上部側に持ち上げた位置に保持する保持部材を有することを特徴とする角形二次電池。
2. 前記保持部材は、互いに平行な一対の腕部と、該一対の腕部の基端を連結する連結部とを有する略コ字形を有していることを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
3. 前記保持部材は、半円弧形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
4. 前記保持部材は、前記発電要素群の集電箔積層部の下側湾曲部分の下方から当接させた場合に、前記発電要素群の集電箔積層部の下側湾曲部分の外周面において、発電要素群の捲回軸方向に沿って上下に延在する仮想平面Ｌに対して４５°から６０°の角度範囲と−４５°から−６０°の角度範囲に設定された当接部にそれぞれ当接することを特徴とする請求項２又は３に記載の角形二次電池。
5. 前記束ね部は、前記発電要素群の捲回軸中心に対して前記電池缶の上部側に偏位した位置に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の角形二次電池。

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