JP2016110772A - 円筒形二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】充放電の際、プロジェクションと電池缶との接合部に発生する熱により円筒形二次電池が過度に温度上昇するのを抑制する。【解決手段】円筒形二次電池１は、正・負極の電極１１、１２を有する発電要素１０と、正・負極の電極２７、２１と、発電要素１０および正・負極の集電板２７、２１が収納され、電解液５が注入された電池缶２と、正・負極の電極１１、１２の一方に接合され、かつ、電池缶２の缶底２ｃ内面に溶接された導電接続部材５０とを備えている。導電接続部材５０は、電池缶２の缶底２ｃ内面に溶接される複数のプロジェクション５５を有し、プロジェクション５５の間には、少なくとも１つの開口５３が設けられている。【選択図】図７

Description

この発明は、円筒形二次電池に関し、より詳細には、発電要素の正・負の電極の一方に接続された導電接続部材と電池缶とが接合された円筒形二次電池に関する。

リチウム二次電池等に代表される円筒形二次電池は、電池容器内に、正・負極の電極板が軸芯の周囲に捲回された発電要素が収容され、電解液が注入されて構成される。正・負極の電極板は、それぞれ、長手方向の相対向する一方の側縁に沿って配列された多数のタブを有する。負極電極板のタブは、軸芯に取り付けられた負極集電板に接合される。負極集電板には、負極接続リード板が接合され、負極接続リード板は、電池容器に抵抗溶接等により接合される。

以下の抵抗溶接法が知られている。溶接材にリング状のプロジェクションを設け、このリング状のプロジェクションの先端を被溶接材に当接する。この状態で、溶接材の上部に設けられた上部電極と被溶接材の下部に設けられた下部電極間に押圧力を加えながら溶接電流を流して溶接する。プロジェクションをリング状に形成するのは、上部電極と溶接材との間の電気抵抗によりジュール熱が発生したとき、プロジェクションが押圧力の作用によって変形するのを抑制するためであることが記載されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平８-２５０５８号公報

特許文献１に記載された溶接方法を、円筒形二次電池に適用した場合、プロジェクションにより溶接部が環状に形成されているため、円筒形二次電池の充放電の際に発生する熱が環状溶接部の内部に溜まり、円筒形二次電池が過度に温度上昇する可能性がある。

本発明の円筒形二次電池は、正・負極の電極を有する発電要素と、正・負極の電極に接続された正・負極の集電板と、発電要素および正・負極の集電板が収納され、電解液が注入された電池缶と、正・負極の電極の一方に接合され、かつ、電池缶の缶底内面に溶接された導電接続部材とを備え、導電接続部材は、電池缶の缶底内面に溶接された複数のプロジェクションを有し、プロジェクションの間には、少なくとも１つの開口が設けられている。

この発明によれば、充放電の際、プロジェクションと電池缶との接合部に発生する熱により円筒形二次電池が過度に温度上昇するのを抑制することができる。

本発明に係る円筒形二次電池の実施形態１を示す断面図。 図１に示された円筒形二次電池の分解斜視図。 図１の発電要素の詳細を示し、一部を切断した状態の斜視図。 図１に図示された接続リード板を、その上方から観た外観斜視図。 図１に図示された、発電用ユニットに固定された状態の電池缶を、その下方から観た斜視図。 図５の発電ユニットに取り付けられた状態の接続リード板の拡大斜視図。 （ａ）は、接続リード板と電池缶との接合状態を示す断面図、（ｂ）は、接続リード板を電池缶側から観た平面図。 本発明の実施形態２としての接続リード板の下面側からの斜視図。 本発明の実施形態３としての接続リード板の下面側からの斜視図。 本発明の実施形態４としての接続リード板を示し、（ａ）は、下面側からの斜視図、（ｂ）は、上方から観た平面図。

−実施形態１−
以下、本発明による円筒形二次電池の実施形態１について、図面を参照して説明する。
図１は、円筒形二次電池の一実施の形態を示す拡大断面図である。

（円筒形二次電池の全体構造）
円筒形二次電池１は、底部を有し、上部が開口された円筒形の電池缶２および電池缶２の上部を封口するハット型の電池蓋３で構成される電池容器４を有する。電池容器４の内部には、以下に説明する発電用の各構成部材が収容され、非水電解液５が注入されている。

円筒形の電池缶２には、上端側に設けられた開口部２ｂ側に電池缶２の内側に突き出した溝２ａが形成されている。
電池缶２は、例えば、鉄により形成されており、その内面には、ニッケルめっきが施されている。電池缶２の内部には、発電要素１０が配置されている。発電要素１０は、軸方向に沿う中空部１５ａを有する細長い円筒形の軸芯１５と、軸芯１５の周囲に捲回された正極電極１１（図３参照）および負極電極１２（図３参照）とを備える。円筒形状の軸芯１５の中空部１５ａは、軸方向（図面の上下方向）で軸方向に垂直な面の断面形状が異なる。中空部１５ａの上方での断面形状は平行部と曲線部で形成されるトラック形状をしている。中空部１５ａの下方での断面形状は上方の平行部の幅よりも小さい径の円形である。

この中空部１５ａの上端部に円筒状の正極集電リング２７（正極集電板）が圧入されている。正極集電リング２７は、円盤状の基部２７ａと、この基部２７ａの内周部において軸芯１５側に向かって突出し、軸芯１５の内面に圧入される下部筒部２７ｂと、外周縁において電池蓋３側に突き出す上部筒部２７ｃとを有する。正極集電リング２７はこの下部筒部２７ｂにより軸芯１５の上端部に固定、支持されている。

正極電極１１の正極タブ１６は、正極集電リング２７の上部筒部２７ｃに溶接されている。正極集電リング２７は例えばアルミニウム系金属により形成され、上部筒部２７ｃの外周には、正極電極１１の正極タブ１６および押え部材２８が溶接されている。多数の正極タブ１６は、正極集電リング２７の上部筒部２７ｃの外周に密着させておき、正極タブ１６の外周に押え部材２８をリング状に巻き付けて仮固定し、この状態で超音波溶接により接合される。

軸芯１５の下端部の外周には、外径が径小とされた段部１５ｂが形成され、この段部１５ｂに負極集電リング（負極集電板）２１が圧入されて固定されている。負極集電リング２１は、例えば、銅系金属により形成され、円盤状の基部２１ａに軸芯１５の段部１５ｂに圧入される開口部２１ｂが形成され、外周縁に電池缶２の底部側に向かって突き出す外周筒部２１ｃが形成されている。負極集電リング２１の基部２１ａには、軸芯１５の中空軸に注液された非水電解液５を発電要素１０に浸透させるための開口部２１ｄ（図２参照）が形成されている。

負極電極１２の負極タブ１７は、負極集電リング２１の外周筒部２１ｃに接合される。
負極集電リング２１の外周筒部２１ｃの外周には、負極電極１２の負極タブ１７および押え部材２２が溶接されている。多数の負極タブ１７は、負極集電リング２１の外周筒部２１ｃの外周に密着させておき、負極タブ１７の外周に押え部材２２をリング状に巻き付けて仮固定し、この状態で超音波溶接により接合される。負極集電リング２１の基部２１ａには、接続リード板５０が、抵抗溶接、或いはレーザ溶接等により接合されている。接続リード板５０の詳細についは後述する。

多数の正極タブ１６は、正極集電リング２７に溶接され、多数の負極タブ１７が負極集電リング２１に溶接されることにより、正極集電リング２７、負極集電リング２１および発電要素１０が一体的にユニット化された発電ユニット２０が構成される。電池缶２の内部には、非水電解液５が所定量注入されている。非水電解液５の一例として、リチウム塩がカーボネート系溶媒に溶解した溶液が挙げられる。

図２は円筒形二次電池の分解斜視図である。
図２に示すように、正極集電リング２７の基部２７ａには、電池内部で発生するガスを放出するための開口部２７ｄが形成されると共に開口部２７ｅも形成されている。正極集電リング２７に形成された開口部２７ｅは、接続リード板５０を電池缶２の底部２ｃの内面に溶接するための棒状の上部電極Ｂ_ｕ（図７（ａ）参照）を挿通するためのものである。上部電極Ｂ_ｕを正極集電リング２７に形成された開口部２７ｅから軸芯１５の中空部１５ａ内に差し込み、その先端部で接続リード板５０を電池缶２の底部２ｃの内面に押し付けて抵抗溶接を行う。これにより、発電ユニット２０は電池缶２の底部２ｃに固定される。なお、電池缶２の底部２ｃの内面に接続リード板５０を接合する方法については後述する。

負極集電リング２１に接続されている電池缶２は一方の出力端子として作用し、発電要素１０に蓄電された電力を電池缶２から取り出すことができる。正極集電リング２７の基部２７ａの上面には、複数のアルミニウム箔が積層されて構成されたフレキシブルな接続部材３３が、その一端部を溶接されて接合されている。

正極集電リング２７の上部筒部２７ｃ上には、電池蓋ユニット３０が配置されている。
電池蓋ユニット３０は、リング形状をした絶縁板３４、絶縁板３４に設けられた開口部３４ａに嵌入された接続板３５、接続板３５に溶接されたダイアフラム３７およびダイアフラム３７に、かしめと溶接により固定された電池蓋３により構成される。

絶縁板３４は、円形の開口部３４ａを有する絶縁性樹脂材料からなるリング形状を有し、正極集電リング２７の上部筒部２７ｃ上に載置されている。
絶縁板３４は、開口部３４ａおよび下方に突出する側部３４ｂを有している。絶縁板３４の開口部３４ａ内には接続板３５が嵌合されている。接続板３５の下面には、接続部材３３の他端部が溶接されて接合されている。

接続板３５は、アルミニウム系金属で形成され、中央部を除くほぼ全体が均一でかつ、中央側が少々低い位置に撓んだ、ほぼ皿形状を有している。接続板３５の中心には、薄肉でドーム形状に形成された突起部３５ａが形成されており、突起部３５ａの周囲には、複数の開口部３５ｂが形成されている。開口部３５ｂは、電池内部に発生するガスを放出する機能を有している。接続板３５の突起部３５ａはダイアフラム３７の中央部の底面に抵抗溶接または摩擦攪拌接合により接合されている。

ダイアフラム３７はアルミニウム系金属で形成され、ダイアフラム３７の中心部を中心とする円形の切込み３７ａを有する。切込み３７ａはプレスにより上面側をＶ字形状に押し潰して、残部を薄肉にしたものである。ダイアフラム３７は、電池の安全性確保のために設けられており、電池の内圧が上昇すると、切込み３７ａにおいて開裂し、内部のガスを放出する機能を有する。

ダイアフラム３７は周縁部において電池蓋３の周縁部を固定している。ダイアフラム３７は図２に図示されるように、当初、周縁部に電池蓋３側に向かって垂直に起立する側壁３７ｂを有している。この側壁３７ｂ内に電池蓋３を収容し、かしめ加工により、側壁３７ｂを電池蓋３の上面側に屈曲して固定する。

電池蓋３は、炭素鋼等の鉄で形成され、表裏両面にニッケルめっきが施されており、ダイアフラム３７に接触する円盤状の周縁部３ａと、この周縁部３ａから上方に突出す筒部３ｂを有するハット型を有する。筒部３ｂには開口部３ｃが形成されている。この開口部３ｃは、電池内部に発生するガス圧によりダイアフラム３７が開裂した際、ガスを電池外部に放出するためのものである。電池蓋３は一方の電力出力端として作用し、電池蓋３から蓄電された電力を取り出すことができる。

ダイアフラム３７と電池蓋３とのかしめ部を覆う絶縁部材からなるガスケット４３が設けられている。ガスケット４３は、例えば、フッ素系樹脂等により形成されている。
ガスケット４３は、リング状の基部４３ａの周側縁に、上部方向に向けてほぼ垂直に起立して形成された外周壁部４３ｂを有する形状を有している。

プレス等により、電池缶２と共にガスケット４３の外周壁部４３ｂを屈曲して基部４３ａと外周壁部４３ｂにより、ダイアフラム３７と電池蓋３を軸方向に圧接するようにかしめ加工される。これにより、電池蓋３、ダイアフラム３７、絶縁板３４および接続板３５が一体に形成された電池蓋ユニット３０がガスケット４３を介して電池缶２に固定されると共に、絶縁板３４が発電ユニット２０の正極集電リング２７に当接し、発電ユニット２０を電池缶２の缶底側に押しつけている。

図３は、発電要素１０の構造の詳細を示す分解断面斜視図である。
発電要素１０は、軸芯１５の周囲に、正極電極１１、負極電極１２、および第１、第２のセパレータ１３、１４が捲回された構造を有する。

軸芯１５は、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）のような絶縁材により形成され、中空円筒形状を有する。軸芯１５には、第１のセパレータ１３、負極電極１２、第２のセパレータ１４および正極電極１１が、順に積層され、捲回されている。最内周の負極電極１２の内側には第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４が数周（図３では、１周）捲回されている。第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４は、絶縁性の多孔質体で形成されている。

最内周（軸芯１５側）では、負極電極１２の捲き始めが正極電極１１の捲き始めよりも周方向に延出している。また、最外周（電池缶２側）では負極電極１２が正極電極１１よりも外周側に捲回されており、負極電極１２の捲き終わりが正極電極１１の捲き終わりよりも周方向に延出されている。最外周の負極電極１２の外周に第２のセパレータ１４が捲回されている。最外周の第２のセパレータ１４終端が接着テープ１９で止められる。尚、最外周で第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４が数回、捲回された後、接着テープ１９で止められることもある。

正極電極１１は、アルミニウム箔により形成され長尺な形状を有し、正極金属箔１１ａと、この正極金属箔１１ａの両面に正極合剤が塗布された正極合剤層１１ｂを有する。正極金属箔１１ａの長手方向に延在する上方側の側縁は、正極合剤が塗布されず正極金属箔１１ａが露出した正極箔露出部１１ｃとなっている。この正極箔露出部１１ｃには、軸芯１５の軸に沿って上方に突き出す多数の正極タブ１６が等間隔に一体的に形成されている。

正極合剤は正極活物質と、正極導電材と、正極バインダとからなる。正極活物質として、コバルト、マンガン、ニッケル等のリチウム酸化物が挙げられる。
正極バインダとして、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）やフッ素ゴムなどが挙げられる。

正極合剤を正極金属箔１１ａに塗布する方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法、等が挙げられる。正極合剤に分散溶液を混練したスラリを、厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、プレスし、裁断する。正極合剤の塗布厚さの一例としては片側約４０μｍである。正極金属箔１１ａを裁断する際、正極タブ１６を一体的に形成する。すべての正極タブ１６の長さは、ほぼ同じである。

負極電極１２は、銅箔により形成され長尺な形状を有する負極金属箔１２ａと、この負極金属箔１２ａの両面に負極合剤が塗布された負極合剤層１２ｂとを有する。負極金属箔１２ａの長手方向に延在する下方側の側縁は、負極合剤が塗布されず銅箔が露出した負極箔露出部１２ｃとなっている。この負極箔露出部１２ｃには、軸芯１５の軸に沿って正極タブ１６とは反対方向に延出された、多数の負極タブ１７が等間隔に一体的に形成されている。

負極合剤は、負極活物質と、負極バインダと、増粘剤とからなる。負極活物質としては、黒鉛炭素が挙げられる。

負極合剤を負極金属箔１２ａに塗布する方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法等が挙げられる。
負極合剤に分散溶媒を混練したスラリを、厚さ１０μｍの圧延銅箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、裁断する。負極合剤の塗布厚さの一例としては片側約４０μｍである。負極金属箔１２ａをプレスにより裁断する際、負極タブ１７を一体的に形成する。すべての負極タブ１７の長さは、ほぼ同じである。

第１、第２のセパレータ１３、１４の幅は、負極電極１２の負極合剤層１２ｂの幅よりも大きい。負極電極１２の負極合剤層１２ｂの幅は、正極電極１１の正極合剤層１１ｂの幅よりも大きい。負極合剤層１２ｂの幅および長さを正極合剤層１１ｂの幅および長さよりも大きくして、正極合剤層１１ｂの全領域を負極合剤層１２ｂで覆う構造とされている。リチウムイオン二次電池の場合、正極活物質であるリチウムがイオン化してセパレータを浸透し、負極活物質に吸蔵される。この場合、負極側に負極活物質が形成されておらず負極金属箔１２ａが表出していると負極金属箔１２ａにリチウムが析出し、内部短絡を発生する原因となる。上記の如く、正極合剤層１１ｂの全領域を負極合剤層１２ｂで覆うことにより、このようなリチウム析出に伴う内部短絡を防止することができる。

第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４は、それぞれ、例えば、厚さ４０μｍのポリエチレン製多孔膜で形成されている。

（接続リード板と電池缶との接合構造）
図４〜図７を参照して、接続リード板５０と電池缶２との接合構造および接合方法を説明する。
図４は、図１に図示された接続リード板を、その上方から観た外観斜視図であり、図５は、図１に図示された、発電用ユニットに固定された状態の電池缶を、その下方から観た斜視図であり、図６は、図５の発電ユニットに取り付けられた状態の接続リード板の拡大斜視図である。また、図７（ａ）は、接続リード板と電池缶との接合状態を示す断面図であり、図７（ｂ）は、接続リード板を電池缶側から観た平面図である。

導電接続部材、すなわち、接続リード板５０は、中央部５１と、中央部５１の両側に、中央部５１に対してＬ字形状に屈曲された一対の支持部５２とを有する。接続リード板５０は、帯状の平板を、プレス加工により中央部５１と各支持部５２との境界でほぼ９０°に２度屈曲して形成される。接続リード板５０は、ニッケル等の金属材料により形成されている。
接続リード板５０の中央部５１のほぼ中央には、接続リード板５０の板厚方向に貫通する、ほぼ円形の開口５３が形成されている。
接続リード板５０は、各支持部５２が、抵抗溶接、レーザ溶接、スポット溶接等により負極集電リング２１の基部２１ａに接合されている。

接続リード板５０の中央部５１には、電池缶２と対面する側の面に、３つのプロジェクション５５が中央部５１の表面５１ａ（図７参照）から突出して形成されている。各プロジェクション５５は、中央部５１の他の部分より厚肉とされている。
３つのプロジェクション５５は、それぞれ、隣接のプロジェクション５５と周方向に間隔をあけて、換言すれば、相互に分離されている。すなわち、開口５３の周囲にリング形状（環状）を構成するように点在して配置されている。各プロジェクション５５の内周縁部５５ａ（図６参照）は、開口５３に接している。換言すれば、各プロジェクション５５の内周縁部５５ａは、開口５３の外周縁となっている。後述するように、各プロジェクション５５と電池缶２の底部２ｃとの接触面は、接合部Ｗ_ｄとなる。従って、接続リード板５０では、各プロジェクション５５の内周縁部５５ａと開口５３の外周縁との間に非接合部は存在しない。

図７（ｂ）に図示されるように、接続リード板５０の中央部５１の裏面５１ｂには、底面が平坦な凹部５４が形成されている。凹部５４は、ほぼ円形を有し、その外周は、３つのプロジェクション５５の外側に接する円よりも大きい。凹部５４内には、軸芯１５が嵌入されるので、凹部５４の径を軸芯１５の径とほぼ同一にすると、軸芯１５を組付ける際の位置決めが容易となり、好ましい。

（接続リード板の製造方法）
図７（ａ）、（ｂ）を参照して、接続リード板５０の製造方法の一例を示す。
（１）接続リード板５０を作製するための素材平板（図示せず）を、プレス加工により屈強して、中央部５１と、一対の支持部５２とを有する第１中間部材（図示せず）を作製する。
（２）第１中間部材にプレスにより開口５３を形成し、第２中間部材（図示せず）を作製する。
なお、（１）、（２）の工程の順序は逆であってもよい。

（３）第２中間部材にプレス加工によりリング状のプロジェクション（図示せず）および凹部５４を形成し、第３中間部材を作製する。第３中間部材の作製は、具体的には、以下の通りである。
第２中間部材の中央部５１の表面５１ａを下型で支持する。下型には、各プロジェクション５５を形成するためのリング状凹部が形成されている。接続リード板５０の開口５３の径よりも大きい径の上型（図示せず）を用いて、接続リード板５０の裏面５１ｂをプレスする。
これにより、表面５１ａ側にリング状プロジェクション、つまり、３つのプロジェクション５５に分離する前のプロジェクション、すなわち、１つのリング状のプロジェクションが形成される。同時に、裏面５１ｂに凹部５４が形成された第４中間部材が作製される。つまり、第４中間部材は、凹部５４を形成する際のプレスによりリング状のプロジェクションが形成される領域の外周縁と凹部５４との間が素材平板の肉厚よりも薄肉となり、この薄肉とされる部分の塑性変形によりリング状プロジェクションが形成されるのである。

（４）リング状プロジェクションを分離部でプレス加工することにより、３つのプロジェクション５５に分離する。これに、３つのプロジェクション５５を有する接続リード板５０が得られる。リング状プロジェクションをプレスするので、各プロジェクシン５５の分離部は、図４に示すように、少し開口５３の内側に張り出すこともある。上述において、開口５３の形状をほぼ円形状としたが、これには、開口５３が、各プロジェクション５５の分離部で少し変形された円形を含む意味合いがある。

（接続リード板と電池缶との接合方法）
図７を参照して、接続リード板５０と電池缶２との接合方法について説明する。
発電ユニット２０を電池缶２内に収容し、接続リード板５０のプロジェクション５５を電池缶２の底部２ｃの内面に接触または内面近傍に配置しておく。電池缶２の底部２ｃの外面を二点鎖線で示す下部電極Ｂ_ｌで支持する。二点鎖線で示す棒状の上部電極（接合用電極）Ｂ_ｕを正極集電リング２７の開口部２７ｅから軸芯１５の中空部１５ａ内に差し込み、その先端面を接続リード板５０の凹部５４の内面に当接する。凹部５４の径は、上部電極Ｂ_ｕの径よりも少し大きく形成されている。そして、上部電極Ｂ_ｕにより、接続リード板５０に下方への押圧力を加えながら溶接電流を流す。各プロジェクション５５と上部電極Ｂ_ｕ直下の電池缶２とに溶接電流が流れることにより、この間の電気抵抗によるジュール熱が発生し、各プロジェクション５５は、その先端側が溶融して電池缶２に接合される。但し、図６に図示されるように、各プロジェクション５５における凹部５４の内面との接触面側が溶融し、その厚さ方向の上部側は溶融せず、溶接後においても、各プロジェクション５５は中央部５１の表面５１ａより突出している。

各プロジェクション５５と電池缶２の底部２ｃとの接合部Ｗ_ｄ（図７参照）には、接続リード板５０を形成するニッケルおよび電池缶２の内面にめっきされた材料であるニッケルと、電池缶２を形成する鉄との合金が形成される。
この合金状態となっている接合部Ｗ_ｄは、比抵抗が大きくなっており、円筒形二次電池１を充放電する際、大電流が集中して流れ、大きな発熱が生じる。例えば、円筒形二次電池１を車両用電源用として使用し、急加速と急減速とを繰り返すと、接合部から発生する発熱が溶接部によって囲まれる領域内に溜まり、円筒形二次電池１が過度に温度上昇する可能性がある。

開口５３が形成されていない接続リード板５０と電池缶２との接合構造では、プロジェクション５５によって囲まれる領域の内側に溜まる熱は、接続リード板５０を熱伝導して、内外に放熱される。つまり、電池缶２の内側では、接続リード板５０に熱伝導してから電池缶２の内部空間に熱伝達される。このため、放熱性が悪く、円筒形二次電池１の温度上昇が大きくなる。

これに対し、上記実施形態では、接続リード板５０の各プロジェクション５５の内側に開口５３が設けられている。このため、接合部で発生した熱が開口５３を介して、直接、電池缶２の空間に熱伝達される放熱経路が構成される。このため、円筒形二次電池１の放熱性を向上することができる。
しかも、上記実施形態では、各プロジェクション５５の内周縁部５５ａは、開口５３の外周縁となって、すなわち、接続リード板５０が開口５３に接しており、各プロジェクション５５の内周縁部５５ａと開口５３の外周縁との間には、薄肉部のような、非接合部は存在しない。つまり、接合部Ｗ_ｄであるプロジェクション５５から、直接、電池缶２内の空間に熱伝達される。このため、各プロジェクション５５の内周縁部と開口５３の周縁部との間に非接合部が存在する構造に比し、換言すると、各プロジェクション５５の内周縁部５５ａと開口５３の周縁部との間に平面視でリング状の空所が存在する構造に比し、円筒形二次電池１の温度上昇を、一層、抑制することができる。

各プロジェクション５５の内周縁部５５ａと開口５３の外周縁部との間に非接合部を有していない構造の接続リード板５０を電池缶２の底部２ｃに接合して実施形態１に示す円筒形二次電池１を作製した。一方、プロジェクション５５を有するが、開口は形成されていない接続リード板を電池缶２の底部２ｃに接合して比較例の円筒形二次電池を作製した。実施形態１の円筒形二次電池１を繰り返し充放電させ、また、比較例の円筒形二次電池を繰り返し充放電させ、その温度上昇を対比する試験を行った。試験結果では、実施形態１の円筒形二次電池１は、比較例の円筒形二次電池に対して、円筒形二次電池１の温度上昇を、平均で３７℃程度、低減することができた。

上記実施形態１によれば下記の効果を奏する。
（１）接続リード板５０に、リング形状に点在して配置された複数のプロジェクション５５を設け、また、プロジェクション５５の内側領域に開口５３を設け、各プロジェクション５５を電池缶２の底部２ｃの内面に接合した。このため、接合部Ｗ_ｄとなり発熱し易いプロジェクション５５から、直接、電池缶２内の空間に熱伝達される放熱経路が形成され、充放電により大電流が流れる際の円筒形二次電池１の温度上昇を抑制することができる。

（２）特に、各プロジェクション５５の内周縁部５５ａは、開口５３に接しており、すなわち、内周縁部５５ａは開口５３の周縁部と平面視で合致するので、各プロジェクション５５の内周縁部５５ａと開口５３の外周縁との間には、非接合部は存在しない構造となっている。このため、円筒形二次電池１の充放電の際に接合部Ｗ_ｄを流れる電流は、プロジェクション５５から、直接、電池缶２内の空間に熱伝達される。従って、プロジェクション５５から非接合部を熱伝導してから、開口５３を介して電池缶２内の空間に熱伝達される構造に比し、一層、円筒形二次電池１の温度上昇を抑制することができる。

（３）接続リード板５０にプロジェクション５５を設け、このプロジェクション５５が電池缶２の底部２ｃに抵抗溶接により接合される構造とした。接合部をプロジェクションとしたので、接合面積が小さくなり、溶接強度の均一化を図ることができる。
また、溶接電流を小さい接合面積の溶接部に集中させることができるので、溶接電流を小さくすることができる。

（４）接続リード板５０の裏面５１ｂに底面が平坦な凹部５４を形成し、この凹部５４の底面に上部電極Ｂ_ｕを当接して接続リード板５０を電池缶２に接合するようにした。このため、各プロジェクション５５は、上部電極Ｂ_ｕにより均一に押圧され、プロジェクション５５が、不均一な押圧力の作用により変形するのを防止することができる。
なお、接続リード板５０に形成するプロジェクション５５として、種々の形態を採用することができる。
以下に、接続リード板５０の他の実施形態を説明する。

−実施形態２−
図８は、本発明の実施形態２としての接続リード板５０Ａの下面側からの斜視図である。
実施形態２の接続リード板５０Ａは、実施形態１の３つのプロジェクション５５を１つのプロジェクション５５Ａとした構造を有している。

図８に図示されるように、接続リード板５０Ａには、開口５３を囲んで、リング状の１つのプロジェクション５５Ａが形成されている。プロジェクシン５５Ａは、分離されておらず、全周囲に亘り連続して形成されている。接続リード板５０Ａのプロジェクション５５Ａの内周縁部５５ａは、開口５３の外周縁となっている。つまり、接続リード板５０Ａでは、プロジェクション５５Ａの内周縁部５５ａと開口５３の外周縁との間に非接合部が存在しない。

接続リード板５０Ａの他の構造は、実施形態１と同様であり、同一の部位に同一の符号を付して説明を省略する。
従って、実施形態２の接続リード板５０Ａを用いて形成された円筒形二次電池１は、実施形態１と同様な効果を奏する。

−実施形態３−
図９は、本発明の実施形態３としての接続リード板５０Ｂの下面側からの斜視図である。
実施形態３の接続リード板５０Ｂは、各プロジェクション５５Ｂを円形状、すなわち、ドット状に形成した構造を有している。

図９に図示されるように、接続リード板５０Ｂには、開口５３を囲んで、複数、図９では６個のドット状のプロジェクション５５Ｂが形成されている。各プロジェクション５５Ｂは、開口５３の周囲に、円形状を形成するように、ほぼ等間隔に配置されている。
各プロジェクション５５Ｂの開口５３に最も近い周縁部の部分は、開口５３の外周縁に接している。換言すれば、各プロジェクション５５Ｂの開口５３に最も近い周縁部の部分に接する円は、開口５３の外周縁となっている。つまり、接続リード板５０Ｂでは、各プロジェクション５５Ｂの開口５３に最も近い周縁部の部分に接する円と開口５３の外周縁との間に非接合部は存在しない。

接続リード板５０Ｂの他の構造は、実施形態１と同様であり、同一の部位に同一の符号を付して説明を省略する。
従って、実施形態３の接続リード板５０Ｂを用いて形成された円筒形二次電池１は、実施形態１と同様な効果を奏する。
なお、接続リード板５０Ｂの裏面５１ｂには、底面が平坦な凹部５４が形成されているため、接合時において、各プロジェクション５５Ｂは、上部電極Ｂ_ｕにより均一に押圧される。このため、各プロジェクション５５Ｂはリング状ではなく、ドット状とされているが、上部電極Ｂ_ｕによる不均一な押圧力の作用に起因する変形を防止することができる。

−実施形態４−
図１０（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態４としての接続リード板５０Ｃを示し、図１０（ａ）は、下面側からの斜視図であり、図１０（ｂ）は、上方から観た平面図である。
図１０に図示された接続リード板５０Ｃは、実施形態３の接続リード板５０Ｂと同様、複数の円形状のプロジェクション５５Ｂを有している。しかし、接続リード板５０Ｃには、プロジェクション５５Ｂに囲まれた中心部領域５８に開口５３が形成されていない点で、実施形態３の接続リード板５０Ｂとは相違する。

図１０に図示されるように、接続リード板５０Ｃに形成された複数のプロジェクション５５Ｂは、中心部領域５８を囲んで、円形状を形成するように、ほぼ等間隔に配置されている。接続リード板５０Ｃには、隣接するプロジェクション５５Ｂ間のそれぞれに、開口５７が形成されており、中心領域５８には、開口は形成されていない。各開口５７は、ほぼ矩形形状に形成されており、その端面側の一対の側辺が、それぞれ、隣接するプロジェクション５５Ｂの周縁部に接している。換言すれば、接続リード板５０Ｃでは、各プロジェクション５５Ｂの周縁部と開口５３の周縁部との間に非接合部は存在しない。

各開口５７の中心領域５８側の側縁５７ａは、各プロジェクション５５Ｂの中心を結ぶ円（一点鎖線で図示）の内側に位置している。つまり、各開口５７は、各プロジェクション５５Ｂの中心を結ぶ円の内側に延出されている。すなわち、各開口５７の中心領域５８側の側縁５７ａに接する円（点線で図示）は、各プロジェクション５５Ｂの中心を結ぶ円（一点鎖線で図示）の内側に配置されている。

実施形態４に示す接続リード板５０Ｃでは、各プロジェクション５５Ｂの周縁部と開口５７の周縁部との間に非接合部は存在しない。このため、円筒形二次電池１の充放電の際に各プロジェクション５５Ｂを流れる電流は、各プロジェクション５５Ｂから、直接、電池缶２内の空間に熱伝達される。
従って、実施形態４の接続リード板５０Ｃを用いて形成された円筒形二次電池１は、実施形態１と同様な効果を奏する。
なお、実施形態４では、接続リード板５０Ｃには、中心領域５８に板厚方向に貫通する開口が形成されていない構造として例示した。しかし、接続リード板５０Ｃの中心領域５８に、板厚方向に貫通する開口を設けてもよい。

また、上記各実施形態では、接続リード板５０のプロジェクション５５、５５Ａ〜５５Ｃ（以下、代表して「５５」とする）は、その周縁部の一部が、直接、開口５３、５７に接する構造であり、プロジェクション５５の内周縁部５５ａと開口５３、５７の外周縁との間には、非接合部は存在しない構造として例示した。しかし、接続リード板５０に、各プロジェクション５５の内周縁部５５ａと開口５３の外周縁との間に非接合部が設けられている構造であっても、充放電時における円筒形二次電池１の温度上昇を十分に抑制することができるものであればよい。充放電時における温度上昇が、接続リード板５０に開口５３が形成されていない円筒形二次電池に対し、２０℃程度以上低減できるものであれば、その効果は十分であるといえる。

各実施形態にて示した、プロジェクション５５の形状や数は、単なる例示であり、その形状および数は、適宜、変更することが可能である。また、複数のプロジェクション５０は、部分リング形状や、円形状に配列された構造として例示したが、三角形状、矩形形状等の多角形状に配列するようにしてもよい。

上記実施形態では、リチウムイオン円筒形二次電池の場合で説明した。しかし、本発明は、ニッケル水素電池またはニッケル・カドミウム電池、鉛蓄電池のように水溶性電解液を用いる円筒形二次電池にも適用が可能である。
また、円筒形リチウムイオンキャパシタに適用することもできる。

上記各実施形態では、電池缶２を負極側とし、接続リード板５０を、発電要素１０の負極電極１２に接続する構造として例示した。しかし、電池缶２を正極側とし、接続リード板５０を、発電要素１０の正極電極１１に接続する場合にも適用することが可能である。この構造では、電池缶２をアルミニウム系金属で形成することが一般的であり、その場合には、接続リード板５０を、アルミニウム系金属により形成することが好ましい。

その他、本発明の円筒形二次電池は、発明の趣旨の範囲内において、種々、変形して適用することが可能である。

１ 円筒形二次電池
２ 電池缶
２ｃ 底部
３ 電池蓋
４ 電池容器
１０ 発電要素
１１ 正極電極
１２ 負極電極
１５ 軸芯
１５ａ 中空部
２０ 発電ユニット
２１ 負極集電リング（負極集電板）
２７ 正極集電リング（正極集電板）
３０ 電池蓋ユニット
５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ 接続リード板（導電接続部材）
５１ 中央部
５２ 支持部
５３、５７ 開口
５４ 凹部
５５、５５Ａ〜５５Ｃ プロジェクション
５８ 中心領域
Ｗ_ｄ 接合部

Claims (8)

1. 正・負極の電極を有する発電要素と、
   前記正・負極の電極に接続された正・負極の集電板と、
   前記発電要素および前記正・負極の集電板が収納され、電解液が注入された電池缶と、
   前記正・負極の電極の一方に接合され、かつ、前記電池缶の缶底内面に溶接された導電接続部材とを備え、
   前記導電接続部材は、前記電池缶の前記缶底内面に溶接される複数のプロジェクションを有し、前記プロジェクションの間には、少なくとも１つの開口が設けられている円筒形二次電池。
2. 請求項１に記載の円筒形二次電池において、
   前記導電接続部材は、環状に配列された３つ以上の前記プロジェクションを有し、前記開口は、３つ以上の前記プロジェクションのほぼ中央に設けられている円筒形二次電池。
3. 請求項１に記載の円筒形二次電池において、
   前記導電接続部材は、環状に配列された３つ以上の前記プロジェクションを有し、前記開口は、隣接する前記プロジェクションの間のそれぞれに設けられている円筒形二次電池。
4. 請求項１に記載の円筒形二次電池において、
   前記プロジェクションは、ドット状またはリング状に形成されている円筒形二次電池。
5. 正・負極の電極を有する発電要素と、
   前記正・負極の電極に接続された正・負極の集電板と、
   前記発電要素および前記正・負極の集電板が収納され、電解液が注入された電池缶と、
   前記正・負極の電極の一方に接合され、かつ、前記電池缶の缶底内面に溶接された導電接続部材とを備え、
   前記導電接続部材は、前記電池缶の前記缶底内面に溶接されるリング状のプロジェクションを有し、リング状の前記プロジェクションの内側に開口が設けられている円筒形二次電池。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の円筒形二次電池において、
   前記導電接続部材は、前記プロジェクションが形成された面とは反対側の面に、接合用電極が当接する平坦な底面を有する凹部が設けられている円筒形二次電池。
7. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の円筒形二次電池において、
   前記プロジェクションは、前記プロジェクションが形成された周囲より厚肉に形成されている円筒形二次電池。
8. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載に円筒形二次電池において、
   前記導電接続部材に形成された前記プロジェクションの内周縁部と前記開口の周縁部とは接している円筒形二次電池。
   

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