JP2016189246A - 角形二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】耐振動性に優れた角形二次電池を提供する。【解決手段】一方の端部に巻回された正極芯体露出部４を有し、他方の端部に巻回された負極芯体露出部５を有する巻回電極体１を備え、巻回電極体の幅Ｗは１１０〜１６０ｍｍであり、巻回電極体の高さＨは５０〜７０ｍｍであり、巻回電極体の厚さＴは１０〜３０ｍｍであり、正極集電体６のベース部６ａの下面から正極接続部６ｃと正極芯体露出部４の溶接部までの距離Ｌ１が１０〜２５ｍｍであり、負極集電体８の負極ベース部８ａの下面から負極接続部８ｃと負極芯体露出部５の溶接部までの距離Ｌ２が１０〜２５ｍｍである角形二次電池。【選択図】図６

Description

本発明は角形二次電池に関する。

電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ、ＰＨＥＶ）の駆動用電源において、アルカリ二次電池や非水電解質二次電池が使用されている。これらの用途では、高容量ないし高出力特性が要求されるので、多数の二次電池が直列ないし並列に接続された組電池として使用される。

これらの二次電池では、開口を有する外装体と、その開口を封止する封口板により電池ケースが形成される。電池ケース内には、正極板、負極板及びセパレータからなる電極体が、電解液と共に収納される。封口板には正極端子及び負極端子が固定される。正極端子は正極集電体を介して正極板に電気的に接続され、負極端子は負極集電体を介して負極板に電気的に接続される。

正極板は金属製の正極芯体と、正極芯体表面に形成された正極活物質層を含む。正極芯体の一部には正極活物質層が形成されない正極芯体露出部が形成される。そして、この正極芯体露出部に正極集電体が接続される。また、負極板は金属製の負極芯体と、負極芯体表面に形成された負極活物質層を含む。負極芯体の一部には負極活物質層が形成されない負極芯体露出部が形成される。そして、この負極芯体露出部に負極集電体が接続される。例えば、下記の特許文献１においては、芯体露出部に集電体を抵抗溶接する技術が提案されている。

特開２００９−３２６４０号公報

ＥＶないしＨＥＶ、ＰＨＥＶ等の車載用電池は、継続的な振動が加わる条件で使用される。場合によって車載用電池には非常に強い振動や衝撃が電池に加わる可能性もある。したがって、特に車載用電池においては、高い耐振動性が求められる。

本発明の一つの形態の角形二次電池は、
正極芯体上に正極活物質層が形成された正極板と、
負極芯体上に負極活物質層が形成された負極板と、
前記正極板と前記負極板とがセパレータを介して巻回された扁平状の巻回電極体と、
開口部を有し、前記巻回電極体を収納する角形外装体と、
前記開口部を封口する封口板と、
前記正極板に電気的に接続され、前記封口板に取り付けられた正極端子と、
前記負極板に電気的に接続され、前記封口板に取り付けられた負極端子と、
前記正極板と前記正極端子を電気的に接続する正極集電体と、
前記負極板と前記負極端子を電気的に接続する負極集電体と、を備えた角形二次電池であって、
前記巻回電極体は、一方の端部に巻回された正極芯体露出部を有し、他方の端部に巻回された負極芯体露出部を有し、
前記巻回電極体は、前記巻回電極体の巻回軸が延びる方向が前記封口板に対して平行になる向きで前記角形外装体内に収納され、
前記正極集電体は、前記封口板と前記巻回電極体の間に配置された正極ベース部と、前記正極ベース部の端部から前記巻回電極体側に延びる正極リード部と、前記正極リード部の先端側に形成された正極接続部を有し、
記正極接続部は前記巻回された正極芯体露出部の最外面に溶接接続され、
前記負極集電体は、前記封口板と前記巻回電極体の間に配置された負極ベース部と、前記負極ベース部の端部から前記巻回電極体側に延びる負極リード部と、前記負極リード部の先端側に形成された負極接続部を有し、
前記負極接続部は前記巻回された負極芯体露出部の最外面に溶接接続され、
前記巻回電極体の幅Ｗは１１０〜１６０ｍｍであり、
前記巻回電極体の高さＨは５０〜７０ｍｍであり、
前記巻回電極体の厚さＴは１０〜３０ｍｍであり、
前記正極ベース部の下面から前記正極接続部と前記正極芯体露出部の溶接部までの距離Ｌ１が１０〜２５ｍｍであり、
前記負極ベース部の下面から前記負極接続部と前記負極芯体露出部の溶接部までの距離Ｌ２が１０〜２５ｍｍである。

本願発明者らは、車両等に登載される角形二次電池を開発するなかで、次のような課題が存在することを見出した。角形二次電池において、巻回電極体は正極集電体及び負極集電体を介して封口板に接続されている。そのため、角形二次電池に非常に大きな振動や衝撃が加わったとき、電池ケース内において巻回電極体が横方向に動くように力が加わり、これにより正極集電体ないし負極集電体が変形する場合がある。そして、正極集電体ないし負極集電体が変形すると、正極集電体ないし負極集電体が角形外装体の内面と接触する可能性がある。そして、例えば、角形外装体が正極板と電気的に接続されている場合、負極集電体が角形外装体と接触すると、正負極が短絡することになる。あるいは、角形外装体がアルミニウム又はアルミニウム合金製の場合、負極集電体が角形外装体と接触すると、電解質に含まれるリチウムと角形外装体が合金化し、角形形外装体が腐食・損傷する可能性がある。更に、本願発明者らは集電体の変形がベース部において生じ易いことを見出した。

上述の角形二次電池の構成のように、集電体のベース部と、集電体と芯体露出部の溶接部の距離を短くし、振動や衝撃により電極体が角形外装体内部で動くように力が加わった場合でも、集電体のベース部に加わるモーメントを小さくすることにより、集電体のベース部の変形を抑制できる。

前記巻回電極体の前記封口板側端部から前記正極接続部と前記正極芯体露出部の溶接部までの距離Ｘ１が１５ｍｍ〜２０ｍｍであり、
前記巻回電極体の前記封口板側端部から前記負極接続部と前記負極芯体露出部の溶接部までの距離Ｙ１が１５ｍｍ〜２０ｍｍであることが好ましい。

前記角形外装体は底部を有する有体筒状の角形外装体であり、
前記巻回電極体の前記封口板側端部から前記正極集電体の前記底部側端部までの距離Ｘ２が２０〜３０ｍｍであり、
前記巻回電極体の前記封口板側端部から前記負極集電体の前記底部側端部までの距離Ｙ２が２０〜３０ｍｍであることが好ましい。

前記負極集電体と前記角形外装体の間には絶縁シートが配置されていることが好ましい。

前記正極ベース部の厚さが、前記負極ベース部の厚さよりも大きいことが好ましい。

前記正極ベース部の下面から前記正極接続部と前記正極芯体露出部の溶接部までの距離Ｌ１が、前記負極ベース部の下面から前記負極接続部と前記負極芯体露出部の溶接部までの距離Ｌ２よりも小さいことが好ましい。

本発明によると、耐振動性に優れた角形二次電池が提供される。

実施形態に係る角形二次電池の断面図である。 図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 正極集電体及び負極集電体が取り付けられた封口板の電池内部側の面を示す図である。 曲げ加工前の正極集電体の平面図である。 曲げ加工前の負極集電体の平面図である。 集電体が取り付けられた電極体の正面図である。 集電体が取り付けられた電極体の側面図である。 参考例に係る角形二次電池の断面図である。 正極集電体のベース部の平面図である。 図１のＸ部分の拡大図である。

以下に実施形態に係る角形二次電池の構成を説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されない。

図１に示すように、角形二次電池２０は、上方に開口部を有する有底筒状の角形外装体２と、当該開口部を封口する封口板３を備える。角形外装体２及び封口板３により電池ケースが構成される。角形外装体２及び封口板３は、それぞれ金属製であることが好ましく、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金製とすることができる。角形外装体２内には、正極板と負極板とがセパレータ（いずれも図示省略）を介して巻回された扁平状の巻回電極体１が電解質と共に収容される。正極板は、金属製の正極芯体上に正極活物質を含む正極活物質層が形成されたものである。正極板の幅方向の端部には、長手方向に沿って正極芯体が露出する正極芯体露出部４が形成されている。なお、正極芯体としてはアルミニウム箔又はアルミニウム合金箔を用いることが好ましい。負極板は、金属製の負極芯体上に負極活物質を含む負極活物質層が形成されたものである。負極板の幅方向の端部には、長手方向に沿って負極芯体が露出する負極芯体露出部５が形成されている。なお、負極芯体としては銅箔又は銅合金箔を用いることが好ましい。

巻回電極体１において巻回軸が延びる方向の一方端側には、巻回された正極芯体露出部４が形成されている。正極芯体露出部４は巻回されることにより、正極芯体露出部４が積層された状態となっている。積層された正極芯体露出部４の積層方向における最外面に正極集電体６が接続されている。そして、この正極集電体６に正極端子７が電気的に接続されている。積層された正極芯体露出部４の積層方向における最外面のうち、正極集電体６が配置される側と反対側の面には正極集電体受け部品が配置されている。なお、正極集電体受け部品は必須の構成ではなく、省略することもできる。

巻回電極体１において巻回軸が延びる方向の他方端側には、巻回された負極芯体露出部５が形成されている。負極芯体露出部５は巻回されることにより、負極芯体露出部５が積層された状態となっている。積層された負極芯体露出部５の積層方向における最外面に負
極集電体８が接続されている。そして、この負極集電体８に負極端子９が電気的に接続されている。積層された負極芯体露出部５の積層方向における最外面のうち、負極集電体８が配置される側と反対側の面には負極集電体受け部品３０が配置されている。負極集電体受け部品３０は、本体部から垂直方向に折れ曲がった曲げ部３０ａを有する。なお、負極集電体受け部品３０は必須の構成ではなく、省略することもできる。

正極端子７及び正極集電体６はそれぞれガスケット１０、絶縁部材１１を介して封口板３に固定される。負極端子９及び負極集電体８はそれぞれガスケット１２、絶縁部材１３を介して封口板３に固定される。ガスケット１０、１２は、封口板３と各端子の間にそれぞれ配置され、絶縁部材１１、１３は、封口板３と各集電体の間にそれぞれ配置されている。正極端子７は鍔部７ａを有し、負極端子９は鍔部９ａを有する。巻回電極体１は絶縁シート１４に覆われた状態で角形外装体２内に収容される。絶縁シート１４は、巻回電極体１を覆い巻回電極体１と角形外装体２の間に配置されている。封口板３は角形外装体２の開口縁部にレーザ溶接等により溶接接続される。封口板３は電解液注液孔１５を有し、この電解液注液孔１５は注液後、封止栓１６により封止される。封口板３には電池内部の圧力が高くなった場合にガスを排出するためのガス排出弁１７が形成されている。

次に、巻回電極体１の製造方法について説明する。正極活物質として例えばコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）を含む正極合剤を、正極芯体である厚さ１５μｍ矩形状のアルミニウム箔の両面に塗布して正極活物質層を形成し、短辺方向の一方側の端部に正極活物質層が形成されていない所定幅の正極芯体露出部を形成することにより、正極板を作製する。また、負極活物質として例えば天然黒鉛粉末を含む負極合剤を、負極芯体である厚さ８μｍの矩形状の銅箔の両面に塗布して負極活物質層を形成し、短辺方向の一方側の端部に負極活物質層が形成されていない所定幅の負正極芯体露出部を形成することにより、負極板を作製する。なお、正極活物質は特に限定されないが、リチウム遷移金属複合酸化物であることが好ましい。また、負極活物質は特に限定されないが、炭素材料やシリコン材料であることが好ましい。

上述の方法で得られた正極板の正極芯体露出部と負極板の負極芯体露出部とがそれぞれ対向する電極の活物質層と重ならないようにずらして、ポリエチレン製の多孔質セパレータを間に介在させて巻回し、プレスすることにより扁平状の巻回電極体１とする。この巻回電極体１では、一方の端部にアルミニウム箔（正極芯体露出部４）が積層された部分が形成され、他方の端部には銅箔（負極芯体露出部５）が積層された部分が形成されている。

次に、正極集電体６及び負極集電体８の封口板３への取り付け状態を説明する。

図１及び図２に示すように、封口板３の長手方向における一方端側において、封口板３の電池外部側にガスケット１０が、封口板３の電池内部側に絶縁部材１１が配置される。正極端子７はガスケット１０上に配置され、正極集電体６は絶縁部材１１の下面上に配置される。ガスケット１０、封口板３、絶縁部材１１及び正極集電体６にはそれぞれ貫通穴が形成されており、これらの貫通穴に電池外部側から正極端子７を挿入し、正極端子７の先端をカシメることにより、正極端子７、ガスケット１０、封口板３、絶縁部材１１及び正極集電体６が一体的に固定される。なお、負極端子７の先端は正極集電体６に溶接されていることが好ましい。

正極集電体６は、封口板３と巻回電極体１の間に配置されるベース部６ａと、ベース部６ａの端部から巻回電極体１に向かって延びるリード部６ｂと、リード部６ｂの先端側に位置し正極芯体露出部４に接続される接続部６ｃを有する。なお、ベース部６ａは封口板３に対して平行に配置されている。また、ベース部６ａに正極端子７が接続されている。

封口板３の長手方向における他方端側において、封口板３の電池外部側にガスケット１２が、封口板３の電池内部側に絶縁部材１３が配置される。そして、負極端子９はガスケット１２上に配置され、負極集電体８は絶縁部材１３の下面上に配置されている。ガスケット１２、封口板３、絶縁部材１３及び負極集電体８にはそれぞれ貫通穴が形成されており、これらの貫通穴に電池外部側から負極端子９を挿入し、負極端子９の先端をカシメることにより、負極端子９、ガスケット１２、封口板３、絶縁部材１３及び負極集電体８が一体的に固定される。なお、負極端子９の先端は負極集電体８に溶接されていることが好ましい。

負極集電体８は、封口板３と巻回電極体１の間に配置されるベース部８ａと、ベース部８ａの端部から巻回電極体１に向かって延びるリード部８ｂと、リード部８ｂの先端側に位置し負極芯体露出部５に接続される接続部８ｃを有する。なお、ベース部８ａは封口板３に対して平行に配置されている。また、ベース部８ａに負極端子９が接続されている。

次に、正極集電体６及び負極集電体８について説明する。

図４は、曲げ加工前の正極集電体６であり、巻回電極体１と対向する側の面の平面図である。正極集電体６は、ベース部６ａ、リード部６ｂ、接続部６ｃを有する。リード部６ｂは、ベース部６ａに対して図中手前側に曲げられる。接続部６ｃの幅方向の一方側（図中右側）端部は図中奥側に曲げられて第１曲げ部６ｄとなる。また、接続部６ｃの幅方向の他方側（図中左側）端部は図中奥側に曲げられて第２曲げ部６ｅとなる。なお、第１曲げ部６ｄ及び第２曲げ部６ｅを省略することも可能である。但し、少なくとも巻回電極体１の中央側の端部に位置する第１曲げ部６ｄを設けることが好ましい。また、リード部６ｂにおいて幅方向の両端辺に切欠き部６ｘを設けることが好ましい。接続部６ｃにおいて正極芯体露出部４と対向する接続面６ｃ１には突起６ｆが形成されている。

正極集電体６のベース部６ａには、薄肉部６ｇが形成されている。薄肉部６ｇは、ベース部６ａの他の部分よりも厚さが薄くなるように形成されている。そして、薄肉部６ｇには貫通穴６ｈが形成されている。したがって、正極端子７の先端は貫通穴６ｈに挿入され薄肉部６ｇ上にカシメ固定される。なお、正極集電体６は、アルミニウム又はアルミニウム合金製であることが好ましい。

図５は、曲げ加工前の負極集電体８であり、巻回電極体１に対向する側の面の平面図である。負極集電体８は、ベース部８ａ、リード部８ｂ、接続部８ｃを有する。リード部８ｂは、ベース部８ａに対して図中手前側に曲げられる。接続部８ｃの幅方向の一方側（図中左側）端部は図中奥側に曲げられて第１曲げ部８ｄとなる。また、接続部８ｃの幅方向の他方側（図中右側）端部は図中奥側に曲げられて第２曲げ部８ｅとなる。なお、第１曲げ部８ｄ及び第２曲げ部８ｅを省略することも可能である。但し、少なくとも巻回電極体１の中央側の端部に位置する第１曲げ部８ｄを設けることが好ましい。また、リード部８ｂにおいて幅方向の両端辺に切欠き部８ｘを設けることが好ましい。接続部８ｃにおいて負極芯体露出部５と対向する接続面８ｃ１には突起８ｆが形成されている。

負極集電体８のベース部８ａには、貫通穴８ｇが形成されている。したがって、負極端子９の先端は貫通穴８ｇに挿入されて、ベース部８ａ上にカシメ固定される。なお、負極集電体８は銅又は銅合金製であることが好ましい。また、負極集電体８の表面にＮｉ等のメッキを施すこともできる。

正極集電体６及び負極集電体８の曲げ加工は、封口板３に固定される前に行ってもよいし、封口板３に固定された後に行ってもよい。例えば、集電体（６、８）を封口板３に固
定する前に、第１曲げ部（６ｄ、８ｄ）及び第２曲げ部（６ｅ、８ｅ）を接続部（６ｃ、８ｃ）に対して曲げ加工し、集電体（６、８）を封口板３に固定した後、リード部（６ｂ、８ｂ）をベース部（６ａ、８ａ）に対して曲げ加工することができる。また、集電体（６、８）を封口板３に固定する前にリード部（６ｂ、８ｂ）をベース部（６ａ、８ａ）に対して曲げ加工することができる。また、集電体（６、８）を封口板３に固定した後、第１曲げ部（６ｄ、８ｄ）及び第２曲げ部（６ｅ、８ｅ）を接続部（６ｃ、８ｃ）に対して曲げ加工することもできる。

次に正極集電体６及び負極集電体８の巻回電極体１への取り付け方法について説明する。

なお、正極集電体６の巻回電極体１への取り付けと、負極集電体８の巻回電極体１への取り付けは、実質的に同様の方法で行えるため、負極側を例にして取り付け方法を以下に説明する。

負極集電体８を巻回された負極芯体露出部５の最外面上に配置する。そして、巻回された負極芯体露出部５において負極集電体８が配置された側とは反対側の面に負極集電体受け部品３０を配置する。そして、一方の抵抗溶接用電極を負極集電体８の外面に当接し、他方の抵抗溶接用電極を負極集電体受け部品３０の外面に当接する。そして、一対の抵抗溶接用電極で、負極集電体８、負極芯体露出部５及び負極集電体受け部品３０を挟み込んだ状態で抵抗溶接電流を流し、負極集電体８、負極芯体露出部５及び負極集電体受け部品３０を抵抗溶接する。なお、負極集電体受け部品３０は必須の構成ではなく、負極集電体受け部品３０を省略することもできる。

なお、負極集電体８と負極芯体露出部５の溶接接続部の周囲の負極集電体８と負極芯体露出部５の間には絶縁性フィルムを配置することが好ましい。また、負極集電体受け部品３０と負極芯体露出部５の溶接接続部の周囲の負極集電体受け部品３０と負極芯体露出部５の間には絶縁性フィルムを配置することが好ましい。

図６は、正極集電体６及び負極集電体８が取り付けられた巻回電極体１の正面図である。また、図７は、正極集電体６及び負極集電体８が取り付けられた巻回電極体１の負極芯体露出部５側の側面図である。なお、図７においては第２曲げ部８ｅを省略している。

図６に示すように、正極集電体６と正極芯体露出部４の溶接部に溶接ナゲット６０が形成される。また、負極集電体８と負極芯体露出部５の溶接部に溶接ナゲット８０が形成される。図６において、溶接ナゲット６０及び溶接ナゲット８０は、それぞれ正極集電体６及び負極集電体８を透視した状態を示している。実際は、溶接ナゲット６０は正極集電体６の外面側には形成されていない。また、溶接ナゲット８０は負極集電体８の外面側には形成されていない。また、正極集電体６及び負極集電体８のそれぞれの外面には、抵抗溶接用電極の押圧痕として凹部が形成される。

＜二次電池の組み立て＞
正極集電体６及び負極集電体８に接続された巻回電極体１を、箱状に折り曲げられた絶縁シート１４内に配置した状態で、角形外装体２に挿入する。そして、封口板３と角形外装体１の接合部をレーザ溶接により溶接し、角形外装体１の開口部を封口する。その後、封口板３に設けられた電解液注液孔１５から非水電解液を注液し、封止栓１６により電解液注液孔１５を封止し、角形二次電池２０を作製する。

ここで、参考例に係る角形二次電池の課題について説明する。

図８は参考例に係る角形二次電池の断面図である。扁平状の巻回電極体を用いて角形二次電池を製造する場合、巻回された芯体露出部に集電体を溶接接続するためには、巻回された芯体露出部を束ねた状態とする必要がある。巻回された芯体露出部において、扁平状の巻回電極体の高さ方向における両端部には芯体露出部が湾曲した状態で積層された領域が存在する。したがって、巻回された芯体露出部において、扁平状の巻回電極体の高さ方向における両端部側は、芯体露出部を束ねることが比較的難しい。これに対して、扁平状の巻回電極体の高さ方向における中央部においては、芯体露出部を容易に束ねることができる。したがって、図８に示すように巻回電極体の幅が大きく且つ巻回電極体の高さが低い場合は、最も芯体露出部を束ね易い巻回電極体の高さ方向の略中央において集電体と芯体露出部を接続していた。

しかしながら、本願発明者らは角形二次電池の開発を行うなかで図８に示すような角形二次電池においては次のような課題が存在することを見出した。集電体のベース部（６ａ、８ａ）と溶接ナゲット（６０、８０）の距離が大きくなると、非常に強い振動や衝撃により巻回電極体１が角形外装体２の中で横方向に動く力が加わった場合、集電体（６、８）が変形し、巻回電極体１が角形外装体２内で動く可能性がある。そして、集電体（６、８）の下端の角部が絶縁シート１４を突き破り角形外装体２の内面に接触することが考えられる。

具体的には図８の（ｂ）に示すように、正極集電体６のベース部６ａが折れ曲がるように変形する（「Ａ」で指し示す部分）。そして、負極集電体８の下端の角部が絶縁シート１４を突き破り角形外装体２の内面に接触する（「Ｂ」で指し示す部分。）

図９は、正極集電体６のベース部６ａの平面図である。点線部においてベース部６ａが折れ曲がるように変形し易い。これは、ベース部６ａにおいて正極端子７が接続された位置と、ベース部６ａにおいてリード部６ｂが設けられた位置が、封口板３の長手方向においてずれているためである。

＜実施形態に係る角形二次電池２０における巻回電極体のサイズ及び各距離＞
図６に示すように、角形二次電池２０において、巻回電極体１の幅（巻回軸が延びる方向に沿った方向の幅）Ｗは１１０〜１６０ｍｍであり、巻回電極体１の高さ（巻回軸が延びる方向に対して垂直で、且つ巻回電極体１の厚さ方向に対して垂直な方向の高さ）Ｈは５０〜７０ｍｍであり、図７に示すように巻回電極体１の厚さＴは１０〜３０ｍｍとする。このように、角形二次電池２０に用いる巻回電極体１は、従来に比べて高さＨが小さく、且つ幅Ｗ及び厚さＴを大きいことを特徴としている。

そして、角形二次電池２０では、正極集電体６のベース部６ａの下面から溶接部（溶接ナゲット６０の封口板３側の端部）までの距離Ｌ１を１０〜２５ｍｍ、負極集電体８のベース部８ａの下面から溶接部（溶接ナゲット８０の封口板３側の端部）までの距離Ｌ２を１０〜２５ｍｍとしている。このため、強い振動や衝撃により、巻回電極体１が横方向に動く向きに力が加わった場合でも、ベース部（６ａ、８ａ）に加わるモーメントを小さくすることが可能となる。よって、正極集電体６ないし負極集電体８の変形が抑制される。

更に、角形二次電池２０では、巻回電極体１の上端部（封口板３側の端部）から正極側の溶接部（溶接ナゲット６０の封口板３側の端部）までの距離Ｘ１を１５ｍｍ〜２０ｍｍとし、巻回電極体１の上端部から負極側の溶接部（溶接ナゲット８０の封口板３側の端部）までの距離Ｙ１を１５ｍｍ〜２０ｍｍとしている。そして、巻回電極体１の上端部から正極集電体６の下端部（角形外装体２の底部側の端部）までの距離Ｘ２を２０〜３０ｍｍとし、巻回電極体１の上端部から負極集電体８の下端部（角形外装体２の底部側の端部）までの距離Ｙ２を２０〜３０ｍｍとしている。

このような構成によると、角形二次電池に非常に強い振動や衝撃が加わり集電体が変形することがあっても、集電体よりも先に芯体露出部が絶縁シート１４を介して角形外装体１に接触する。芯体露出部は集電体よりも厚みが薄い。また巻回された芯体露出部の下端では、芯体露出部が隙間を置いて積層されている。したがって、集電体よりも柔らかい芯体露出部が、クッションの役割を果たすとともに集電体が絶縁シート１４を突き破って直接角形外装体の内面に接触することを確実に防止できる。

なお、角形二次電池２０では巻回電極体１の厚さＴが１０〜３０ｍｍと大きな値となっている。したがって、巻回された芯体露出部が程よい剛性及び弾性を有するため、クッションとして作用し易い。そのため、巻回電極体１が角形外装体２内で動いたとしても、巻回された芯体露出部がクッション材として作用し、集電体が絶縁シート１４を突き破り角形外装体２の内面と接触することを確実に防止できる。なお、巻回電極体１の厚さＴは１５〜３０ｍｍであることがより好ましい。

本願発明者らは、角形二次電池に強い衝撃や振動が加わったとき、銅または銅合金製の負極集電体８のベース部８ａよりも、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の正極集電体６のベース部６ａが変形し易いことを見出した。したがって、角形電池２０では、正極集電体６のベース部６ａの厚さを、負極集電体８のベース部８ａの厚さよりも大きくしている。これにより、正極集電体６及び負極集電体８の両方が変形し難くなる。なお、正極集電体６のベース部６ａの厚さは０．５ｍｍ〜２ｍｍであることが好ましく、１．０〜１．８ｍｍであることがより好ましい。負極集電体８のベース部８ａの厚さは０．５ｍｍ〜２．０ｍｍであることが好ましく、０．８〜１．５ｍｍであることがより好ましい。

［電池１］
巻回電極体１として、幅Ｗ＝１４５ｍｍ、高さＨ＝６０ｍｍ、厚さＴ２０ｍｍの扁平状の巻回電極体を用いる。そして、Ｌ１＝２３ｍｍ、Ｌ２＝２３ｍｍ、Ｘ＝２０ｍｍ、Ｙ＝２０ｍｍ、Ｘ２＝２５ｍｍ、Ｙ２＝２５ｍｍとする。そして、上述の方法で角形二次電池を作製する。

［電池２］
巻回電極体１として、幅Ｗ＝１４０ｍｍ、高さＨ＝５５ｍｍ、厚さＴ２０ｍｍの扁平状の巻回電極体を用いる。そして、Ｌ１＝２２ｍｍ、Ｌ２＝２２ｍｍ、Ｘ＝１５ｍｍ、Ｙ＝１５ｍｍ、Ｘ２＝２０ｍｍ、Ｙ２＝２０ｍｍとする。そして、上述の方法で角形二次電池を作製する。

［電池３］
巻回電極体１として、幅Ｗ＝１２０ｍｍ、高さＨ＝５５ｍｍ、厚さＴ１０ｍｍの扁平状の巻回電極体を用いる。そして、Ｌ１＝２４ｍｍ、Ｌ２＝２４ｍｍ、Ｘ＝１８ｍｍ、Ｙ＝１８ｍｍ、Ｘ２＝２５ｍｍ、Ｙ２＝２５ｍｍとする。そして、上述の方法で角形二次電池を作製する。

［電池４］
巻回電極体１として、幅Ｗ＝１３０ｍｍ、高さＨ＝５５ｍｍ、厚さＴ＝１０ｍｍの扁平状の巻回電極体を用いる。そして、Ｌ１＝２４ｍｍ、Ｌ２＝２４ｍｍ、Ｘ＝１８ｍｍ、Ｙ＝１８ｍｍ、Ｘ２＝２５ｍｍ、Ｙ２＝２５ｍｍとする。そして、上述の方法で角形二次電池を作製する。

［電池５］
巻回電極体１として、幅Ｗ＝１５０ｍｍ、高さＨ＝６０ｍｍ、厚さＴ＝１０ｍｍの扁平
状の巻回電極体を用いる。そして、Ｌ１＝２０ｍｍ、Ｌ２＝２０ｍｍ、Ｘ＝１５ｍｍ、Ｙ＝１８ｍｍ、Ｘ２＝２０ｍｍ、Ｙ２＝２０ｍｍとする。そして、上述の方法で角形二次電池を作製する。

電池１〜５では、角形二次電池に強い衝撃や振動が加わった場合でも、集電体の変形が抑制される。

［その他］
図１０に示すように、負極集電体８（正極集電体６）と負極芯体露出部５（正極芯体露出部４）の間に絶縁フィルム４０を配置することが好ましい。そして、巻回電極体１の巻回軸が延びる方向において、絶縁フィルム４０の負極芯体露出部５（正極芯体露出部４）の先端側の端部４０Ｅが、負極芯体露出部５（正極芯体露出部４）の先端側の端部５Ｅ
よりも角形外装体２側に突出しており、且つ絶縁フィルム４０の負極芯体露出部５（正極芯体露出部４）の先端側の端部４０Ｅが、負極集電体８（正極集電体６）の負極芯体露出部５（正極芯体露出部４）の先端側の端部８Ｅよりも角形外装体２側に突出していることが好ましい。このような構成であると、負極集電体８（正極集電体６）の下端の角部（図１０において右下の角）が絶縁シート１４を突き破って角形外装体２の内面と直接接触することをより確実に防止できる。

なお、絶縁フィルムとしては、熱溶着性フィルムや基材に粘着層が形成されたテープ部材等を用いることができる。

正極集電体と正極芯体露出部の溶接方法と、負極集電体と負極芯体露出部の溶接方法は特に限定されない。抵抗溶接、超音波溶接、レーザ等の高エネルギー線を用いた溶接等が使用できる。

上述の実施形態においては、集電体の貫通穴に端子を挿入し、端子の先端を集電体上にカシメられることにより端子と集電体を接続する例を示した。端子と集電体の接続方法はこれに限定されない、端子と集電体を溶接接続してもよいし、端子と集電体を一体的な部品としてもよい。

１・・・巻回電極体
２・・・角形外装体
３・・・封口板
４・・・正極芯体露出部
５・・・負極芯体露出部
６・・・正極集電体
６ａ・・・ベース部 ６ｂ・・・リード部 ６ｃ・・・接続部
６ｃ１・・・接続面
６ｄ・・・第１曲げ部
６ｅ・・・第２曲げ部 ６ｆ・・・突起 ６ｇ・・・薄肉部 ６ｈ・・・貫通穴
６ｘ・・・切欠き部
７・・・正極端子 ７ａ・・・鍔部
８・・・負極集電体 ８ａ・・・ベース部 ８ｂ・・・リード部 ８ｃ・・・接続部
８ｃ１・・・接続面
８ｄ・・・第１曲げ部 ８ｅ・・・第２曲げ部 ８ｆ・・・突起 ８ｇ・・・貫通穴
８ｘ・・・切欠き部
９・・・負極端子 ９ａ・・・鍔部
１０、１２・・・ガスケット
１１、１３・・・絶縁部材
１４・・・絶縁シート
１５・・・電解液注液孔
１６・・・封止栓
１７・・・ガス排出弁
２０・・・角形二次電池
３０・・・負極集電体受け部品
３０ａ・・・曲げ部
４０・・・絶縁フィルム
６０、８０・・・溶接ナゲット

Claims (6)

1. 正極芯体上に正極活物質層が形成された正極板と、
   負極芯体上に負極活物質層が形成された負極板と、
   前記正極板と前記負極板とがセパレータを介して巻回された扁平状の巻回電極体と、
   開口部を有し、前記巻回電極体を収納する角形外装体と、
   前記開口部を封口する封口板と、
   前記正極板に電気的に接続され、前記封口板に取り付けられた正極端子と、
   前記負極板に電気的に接続され、前記封口板に取り付けられた負極端子と、
   前記正極板と前記正極端子を電気的に接続する正極集電体と、
   前記負極板と前記負極端子を電気的に接続する負極集電体と、を備えた角形二次電池であって、
   前記巻回電極体は、一方の端部に巻回された正極芯体露出部を有し、他方の端部に巻回された負極芯体露出部を有し、
   前記巻回電極体は、前記巻回電極体の巻回軸が延びる方向が前記封口板に対して平行になる向きで前記角形外装体内に収納され、
   前記正極集電体は、前記封口板と前記巻回電極体の間に配置された正極ベース部と、前記正極ベース部の端部から前記巻回電極体側に延びる正極リード部と、前記正極リード部の先端側に形成された正極接続部を有し、
   記正極接続部は前記巻回された正極芯体露出部の最外面に溶接接続され、
   前記負極集電体は、前記封口板と前記巻回電極体の間に配置された負極ベース部と、前記負極ベース部の端部から前記巻回電極体側に延びる負極リード部と、前記負極リード部の先端側に形成された負極接続部を有し、
   前記負極接続部は前記巻回された負極芯体露出部の最外面に溶接接続され、
   前記巻回電極体の幅Ｗは１１０〜１６０ｍｍであり、
   前記巻回電極体の高さＨは５０〜７０ｍｍであり、
   前記巻回電極体の厚さＴは１０〜３０ｍｍであり、
   前記正極ベース部の下面から前記正極接続部と前記正極芯体露出部の溶接部までの距離Ｌ１が１０〜２５ｍｍであり、
   前記負極ベース部の下面から前記負極接続部と前記負極芯体露出部の溶接部までの距離Ｌ２が１０〜２５ｍｍである角形二次電池。
2. 前記巻回電極体の前記封口板側端部から前記正極接続部と前記正極芯体露出部の溶接部までの距離Ｘ１が１５ｍｍ〜２０ｍｍであり、
   前記巻回電極体の前記封口板側端部から前記負極接続部と前記負極芯体露出部の溶接部までの距離Ｙ１が１５ｍｍ〜２０ｍｍである請求項１に記載の角形二次電池。
3. 前記角形外装体は底部を有する有体筒状の角形外装体であり、
   前記巻回電極体の前記封口板側端部から前記正極集電体の前記底部側端部までの距離Ｘ２が２０〜３０ｍｍであり、
   前記巻回電極体の前記封口板側端部から前記負極集電体の前記底部側端部までの距離Ｙ２が２０〜３０ｍｍである請求項１又は２に記載の角形二次電池。
4. 前記負極集電体と前記角形外装体の間には絶縁シートが配置されている請求項１〜３のいずれかに記載の角形二次電池。
5. 前記正極ベース部の厚さが、前記負極ベース部の厚さよりも大きい請求項１〜４のいずれかに記載の角形二次電池。
6. 前記正極ベース部の下面から前記正極接続部と前記正極芯体露出部の溶接部までの距離
   Ｌ１が、前記負極ベース部の下面から前記負極接続部と前記負極芯体露出部の溶接部までの距離Ｌ２よりも小さい請求項１〜５のいずれかに記載の角形二次電池。