JP2018018691A - 二次電池及びその製造方法、並びにそれを用いた組電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】より信頼性の高い二次電池を提供する。【解決手段】正極板と負極板を有する電極体と、電極体を収容する外装体と、外装体の開口を封口する金属製の封口板２と、正極板及び封口板２に電気的に接続された正極集電体６と、負極板に負極集電体７を介して電気的に接続された負極外部端子８とを備え、封口板２の電池内面には第１突起２ａと第２突起２ｂが形成され、正極集電体６は第１開口６ｘと切り欠き６ｙを有し、第１突起２ａは第１開口６ｘ内に配置され、第１突起２ａと第１開口６ｘの縁部が溶接接続され、第２突起２ｂは切り欠き６ｙ内に配置される。【選択図】図５

Description

本発明は二次電池及びその製造方法、並びにそれを用いた組電池に関する。
電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ、ＰＨＥＶ）等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等の角形二次電池が使用されている。
これらの角形二次電池では、開口を有する有底筒状の角形の外装体と、外装体の開口を封口する封口板により電池ケースが構成される。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容される。封口板にはそれぞれ絶縁部材を介して正極外部端子及び負極外部端子が取り付けられる。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。
また、下記特許文献１のように、正極集電体を封口板の電池内面に接続し、電池ケースが正極端子を兼ねる構成とする二次電池が提案されている。このような構成とすると、部品点数を削減できる等のメリットがある。しかしながら、正極集電体と封口板の接続方法について詳細には検討されていない。
特開２０１１−１８６４５号公報
電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ、ＰＨＥＶ）等の駆動用電源等に用いられる二次電池においては、強い衝撃や振動が加わった場合でも、電極体から電池外部への導電経路が破損・損傷し難い構造とすることが求められる。
本願発明の一つの目的は、より信頼性の高い二次電池及びその製造方法、並びにそれを用いた組電池を提供することである。
本発明の一様態の角形二次電池は、第１電極板と第２電極板を有する電極体と、開口を有し前記電極体を収容する外装体と、前記開口を封口する金属製の封口板と、前記第１電極板に電気的に接続された第１電極集電体と、前記第２電極板に電気的に接続され前記封口板と絶縁された状態で前記封口板に取り付けられた第２電極外部端子と、を備え、前記封口板は電池内面に第１突起と第２突起を有し、前記第１電極集電体は、第１開口と、第２開口又は切り欠きを有し、前記第１突起は前記第１開口内に配置され、前記第１突起と前記第１開口の縁部が溶接接続され、前記第２突起は、前記第２開口又は切り欠き内に配置される。
上述の構成では、封口板と第１電極集電体が第１突起と第１開口において溶接接続される共に、第２開口又は切り欠きの内部に第２突起が配置される。このため、封口板に対して平行な面内において、第１電極集電体が回転するような方向に力が加わったとしても、第１突起と第１開口の溶接接続部に負荷が加わることを抑制できる。よって、封口板と第１電極集電体の接続部の破損や損傷を防止でき、より信頼性の二次電池となる。
前記第１突起の先端には凹部が形成されていることが好ましい。これにより、第１突起と第１開口の縁部の間により大きな溶接接続部を形成することが可能となる。よって、より信頼性の高い二次電池となる。
前記第１開口の周囲には薄肉部が形成さていることが好ましい。これにより、第１突起の高さを大きくすることなく、第１突起と第１開口の縁部をより強固に溶接接続することが出来ると共に、封口板２において第１突起の近傍が損傷・破損することを防止できる。
前記第１開口の縁部には、前記電極体側に突出する集電体突起が形成されていることが好ましい。これにより、第１突起と第１開口の縁部の間により大きな溶接接続部を形成することが可能となる。よって、より信頼性の高い二次電池となる。
前記封口板の電池外面において、前記第１突起に対応する位置に第１凹部が形成され、前記第２突起に対応する位置に第２凹部が形成されていることが好ましい。これにより、第１突起及び第２突起が確実に所定の形状となるため、封口板と集電体をより強固に接続することが可能となる。また、第１突起と第１開口の縁部を溶接接続する際、溶接部近傍から封口板を伝わって熱が逃げることを抑制できるため、第１突起と第１開口の縁部をより強固に溶接接続できる。
前記第２突起における前記第１突起側の端部と、前記第２開口又は切り欠きの縁の間には隙間が形成されていることが好ましい。これにより、第１集電体に設けられた第１開口と、第２開口又は切り欠き内に、第１突起と第２突起を容易に配置することが可能となる。
前記第１電極集電体は前記切り欠きを有し、前記第２突起は前記切り欠き内に配置されていることが好ましい。これにより、第１集電体に設けられた第１開口と切り欠き内に、第１突起と第２突起を容易に配置することが可能となる。
前記第１開口の前記封口板側の端部にはテーパー部が形成されていることが好ましい。これにより、容易に前記第１突起を前記第１開口内に配置できる。
本発明の一様態の組電池は、上述の二次電池を複数個含む組電池であって、隣接する二つの前記二次電池のうち、一方の前記二次電池の前記負極外部端子と他方の前記二次電池の前記封口板の外面がバスバーにより接続されている。
上述の組電池において、前記電極体が前記外装体の一対の側壁により両側から押圧されることにより前記電極体が前記外装体に固定されていることが好ましい。これにより、二次電池に衝撃や振動が加わった場合に、封口板と第１電極集電体の溶接接続部に負荷が加わることをより確実に防止できる。
隣接する二つの二次電池のうち、一方の前記二次電池の前記負極外部端子と他方の前記二次電池の前記封口板の外面がバスバーにより接続され、前記バスバーは、前記封口板の外面であって、前記第１凹部と前記第２凹部の間に溶接接続されることが好ましい。このような構成であると、第１凹部と第２凹部が目印となり、封口板とバスバーの接続位置を所定位置に確実に接続できる。
本発明の一様態の角形二次電池の製造方法は、第１電極板と第２電極板を有する電極体と、開口を有し前記電極体を収容する外装体と、前記開口を封口する金属製の封口板と、
前記第１電極板に電気的に接続された第１電極集電体と、前記第２電極板に電気的に接続され前記封口板と絶縁された状態で前記封口板に取り付けられた第２電極外部端子と、
を備え、前記封口板は電池内面に第１突起と第２突起を有し、前記第１電極集電体は、第１開口と、第２開口又は切り欠きを有し、前記第１突起は前記第１開口内に配置され、前記第１突起と前記第１開口の縁部が溶接接続され、前記第２突起は、前記第２開口又は切り欠き内に配置された二次電池の製造方法であって、前記第１突起と前記第１開口の縁部をエネルギー線の照射により溶接する工程を有する。
上述の構成では、封口板と第１電極集電体が第１突起と第１開口において溶接接続される共に、第２開口又は切り欠きの内部に第２突起が配置される。このため、封口板に対して平行な面内において、第１電極集電体が回転するような方向に力が加わったとしても、第１突起と第１開口の溶接接続部に負荷が加わることを抑制できる。よって、封口板と第１電極集電体の接続部の破損や損傷を防止でき、より信頼性の二次電池となる。
第２電極外部端子及び前記第２電極板に接続された第２電極集電体を備え、前記封口板に前記第１電極集電体及び前記第２電極集電体を固定する固定工程と、前記固定工程の後、前記第１電極集電体及び前記第２電極集電体を折り曲げる折り曲げ工程と、前記折り曲げ工程の後、前記第１電極板に前記第１電極集電体を溶接接続し、前記第２電極板に前記第２電極集電体を溶接接続する溶接接続工程を有することが好ましい。
前記第１電極集電体において、前記折り曲げ工程において折り曲げられる部分の両側に一対の切り欠き部が形成されていることが好ましい。これにより、第１電極集電体を折り曲げる際に、封口板と第１電極集電体の溶接接続部に負荷が加わることを抑制できる。
本発明によれば、より信頼性の高い二次電池及びそれを用いた組電池を提供することができる。
実施形態に係る角形二次電池の斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 実施形態に係る電極体の正面図である。 各部品取り付け後の封口板の上面図である。 各部品取り付け後の封口板の下面図である。 封口板と正極集電体の接続部近傍の封口板の長手方向に沿った拡大断面図である。 封口板と正極集電体の接続部近傍の拡大下面図である。 第１突起と第１開口の溶接接続前の拡大断面図である。 第１突起及び第１開口近傍の拡大断面図であり、溶接接続前後を示す図である。 第２突起及び切り欠き近傍の拡大下面図である。 組電池の上面図である。 変形例１に係る角形二次電池の第２突起及び第２開口近傍の拡大下面図である。 変形例２に係る各部品取り付け後の封口板の上面図である。
実施形態に係る角形二次電池２０の構成を以下に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されない。
図１は角形二次電池２０の斜視図である。図２は図１のＩＩ−ＩＩ線の断面図である。図１及び図２に示すように角形二次電池２０は、開口を有する角形の外装体１と、当該開口を封口する封口板２からなる電池ケースを備える。外装体１及び封口板２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好ましい。外装体１内には、正極板と負極板がセパレータを介して積層ないし巻回された電極体３が電解質と共に収容されている。電極体３と外装体１の間には絶縁シート１４が配置されている。
電極体３を構成する正極板には、正極集電体６が接続されている。正極集電体６は封口板２の内面に接続されている。これにより、正極板は正極集電体６を介して封口板２に電気的に接続されている。正極集電体６は金属製であることが好ましく、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。
電極体３を構成する負極板には、負極集電体７が接続されている。負極集電体７は、負極外部端子８に接続されている。負極集電体７と封口板２の間には内部側絶縁部材９が配置されている。負極外部端子８と封口板２の間には外部側絶縁部材１０が配置されている。これにより、負極集電体７及び負極外部端子８は、封口板２と絶縁されている。負極集電体７は金属製であることが好ましく、銅又は銅合金製であることが好ましい。内部側絶縁部材９及び外部側絶縁部材１０は樹脂製であることが好ましい。負極外部端子８は金属製であることが好ましく、銅又は銅合金製であることが好ましい。また、負極外部端子８が電池内部側に配置される第１金属部８ａと電池外部側に配置される第２金属部８ｂからなる構成とすることが好ましい。この場合、第１金属部８ａが銅又は銅合金製であり、第２金属部がアルミニウム又はアルミニウム合金製とすることが好ましい。なお、負極外部端子８の表面にニッケルメッキを施すこともできる。
封口板２には電池ケース内の圧力が所定値以上となった際に破断し、電池ケース内のガスを電池ケース外に排出するガス排出弁１７が設けられている。封口板２には電解液注液孔１５が設けられており、電池ケース内に電解液を注液した後、封止栓１６により封止される。
次に角形二次電池２０の製造方法について説明する。
[正極板の作製]
正極活物質としてのリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、導電剤としての炭素材料、及びＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）を含む正極スラリーを作製する。この正極スラリーを、正極芯体としての厚さ１５μｍの長尺状のアルミニウム箔の両面に塗布する。そして、これを乾燥させることにより、正極スラリー中のＮ−メチルピロリドンを取り除き、正極芯体上に正極活物質層を形成する。その後、正極活物質層を所定厚みになるように圧縮処理を行った後、所定の形状に裁断する。このようにして得られた正極板は、長尺状の正極芯体の幅方向の端部に、正極芯体の長手方向に沿って両面に正極活物質合剤層が形成されていない正極芯体露出部４を有する。
[負極板の作製]
負極活物質としての黒鉛、結着剤としてのスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、及び水を含む負極スラリーを作製する。この負極スラリーを、負極芯体としての厚さ８μｍの長尺状の銅箔の両面に塗布する。そして、これを乾燥させることにより、負極スラリー中の水を取り除き、負芯体上に負極活物質層を形成する。その後、負極活物質層を所定厚みになるように圧縮処理を行った後、所定の形状に裁断する。このようにして得られた負極板は、長尺状の負極芯体の幅方向の端部に、負極芯体の長手方向に沿って両面に負極活物質合剤層が形成されていない負極芯体露出部５を有する。
[電極体の作製]
上述の方法で作製した正極板と負極板をセパレータを介して巻回することにより巻回型の電極体３を作製する。図３に示すように電極体３は、巻回軸方向における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。なお、電極体３の最外周はセパレータで覆われていることが好ましい。
[負極集電体及び負極外部端子の封口板への取り付け]
封口板２に設けられた端子取り付け孔２ｅの周囲において、封口板２の電池内面側に内部側絶縁部材９と負極集電体７のベース部７ａを配置し、封口板２の電池外面側に外部側絶縁部材１０を配置する。次に、負極外部端子８を、外部側絶縁部材１０、封口板２、内部側絶縁部材９及び負極集電体７のベース部７ａのそれぞれに設けられた貫通孔に挿入し、負極外部端子８の先端部を負極集電体７のベース部７ａ上にカシメる。これにより、負極外部端子８、外部側絶縁部材１０、内部側絶縁部材９及び負極集電体７が封口板２に固定される。なお、負極外部端子８においてカシメられた部分と負極集電体７のベース部７ａを更にレーザ溶接等により溶接接続し、溶接接続部３０を形成することが好ましい。封口板２の外面において端子取り付け孔２ｅの周囲には、第３凹部２ｆが設けられている。外部側絶縁部材１０は、第３凹部２ｆ内に配置される。
図２に示すように負極外部端子８は、電池内部側に配置される第１金属部８ａと電池外部側に配置される第２金属部８ｂからなる。第１金属部８ａは銅又は銅合金製であることが好ましい。第２金属部８ｂ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。このような構成であると、二次電池間を電気的に接続するバスバーとして、アルミニウム又はアルミニウム合金製のバスバーを好適に使用することができる。なお、第１金属部８ａの表面にはニッケル層が形成されていることが好ましい。
[正極集電体の封口板への取り付け]
図６及び図７に示すように、封口板２の電池内面には、第１突起２ａ及び第２突起２ｂが形成されている。また、正極集電体６のベース部６ａには、第１開口６ｘ及び切り欠き６ｙが形成されている。封口板２の第１突起２ａを正極集電体６の第１開口６ｘ内に配置し、封口板２の第２突起２ｂを正極集電体６の切り欠き６ｙ内に配置する。そして、封口板２の第１突起２ａと正極集電体６の第１開口６ｘの縁部をレーザ等のエネルギー線を照射することにより溶接を行う。これにより、溶接接続部３０が形成される。なお、図７に示すように、第１開口６ｘの全周にわたって溶接接続部３０を形成することが好ましい。但し、必ずしも第１開口６ｘの全周にわたって溶接接続部３０を形成する必要はない。
なお、第１突起２ａの先端を正極集電体６のベース部６ａ上にカシメることができる。そしてカシメられた部分をベース部６ａに溶接接続することもできる。これにより封口板２と正極集電体６をより強固に接続することができる。
封口板２の第１突起２ａの先端側には先端凹部２ｘが形成されている。これにより、第１突起２ａと第１開口６ｘの縁部の間に、より大きな溶接接続部３０を確実に形成することができる。よって、封口板２と正極集電体６をより強固に接続でき、より信頼性の高い二次電池となる。
正極集電体６のベース部６ａの第１開口６ｘの周囲には環状の薄肉部６ｃが形成されている。ここで、薄肉部６ｃは、正極集電体６のベース部６ａの電極体３側の面が凹むようにして形成されている。また、第１開口６ｘの縁部には、電極体３側に突出する集電体突起６ｄが形成されている。これにより、集電体突起６ｄの外側に環状の溝部が形成されることになる。そして、この集電体突起６ｄと第１開口６ｘの縁部が溶接接続されている。これにより、第１突起２ａと第１開口６ｘに、より大きな溶接接続部３０を確実に形成することができる。よって、封口板２と正極集電体６をより強固に接続でき、より信頼性の
高い二次電池となる。
図６に示すように、第１突起２ａの高さは、正極集電体６のベース部６ａの厚みよりも小さいことが好ましい。このような構成であると、封口板２が第１突起２ａの近傍で破損・損傷することを防止できる。
プレス加工により封口板２に第１突起２ａを設けることが好ましい。また、封口板２において第１突起２ａの裏面側には第１凹部２ｃが形成されるようにすることが好ましい。このような場合、第１突起２ａの高さを大きくし過ぎると、第１突起２ａの近傍の封口板２の肉厚が小さくなり易いため、第１突起２ａ近傍の強度が低下する虞がある。このため、強い衝撃や振動により封口板２の第１突起２ａ近傍が損傷・破損する虞がある。したがって、第１突起２ａの高さを正極集電体６のベース部６ａの厚みよりも小さくすることが好ましい。
図８は、第１突起２ａと第１開口６ｘの溶接接続前の拡大断面図である。図９は、第１突起２ａ及び第１開口６ｘ近傍の拡大断面図であり、溶接接続前後を示す図である。図８に示すように、集電体突起６ｄの電極体３側の端部が、第１突起２ａの電極体３側の端部よりも電極体３側に突出していることが好ましい。
図８及び図９において矢印Ｘで示す方向で、集電体突起６ｄと第１突起２ａにレーザ等のエネルギー線を照射することにより溶接接続部３０が形成されることが好ましい。このように、封口板２に対して垂直な方向に対して傾斜した方向に沿って、エネルギー線を集電体突起６ｄに照射することが好ましい。封口板２の第１突起２ａよりも正極集電体６の集電体突起６ｄ側により多くエネルギー線を照射し、封口板２の第１突起２ａよりも正極集電体６の集電体突起６ｄ側をより多く溶融させるようにして第１突起２ａと第１開口６ｘの縁部を溶接接続することが好ましい。これにより、第１突起２ａと第１開口６ｘの縁部をより強固に溶接接続することができる。
正極集電体６のベース部６ａに設けられた第１開口６ｘの上端（封口板２側端部）にはテーパー部６ｅが形成されている。これにより、第１開口６ｘ内に第１突起２ａを容易に挿入することができる。
図５〜図７に示すように、正極集電体６のベース部６ａに設けられた切り欠き６ｙの内部に、封口板２に設けられた第２突起２ｂが配置される。これにより、封口板２の第１突起２ａと正極集電体６のベース部６ａに設けられた第１開口６ｘの縁部の間に形成される溶接接続部３０に、封口板２に平行な面内の回転方向の負荷が加わることを防止できる。これにより、第１突起２ａと第１開口６ｘの縁部の間に形成される溶接接続部３０の損傷や破損を防止できる。よって、より信頼性の高い二次電池となる。
封口板２の第１突起２ａと第２突起２ｂは、封口板２の長手方向に並ぶように配置されている。図７及び図１０に示すように、封口板２の長手方向において、第２突起２ｂの第１突起２ａ側の端部と、正極集電体６のベース部６ａに設けられた切り欠き６ｙの縁部との間には隙間Ａが形成されていることが好ましい。これにより、第１突起２ａと第１開口６ｘの縁部の間に形成される溶接接続部３０の損傷や破損を防止でき、且つ、第１突起２ａ及び第２突起２ｂを、第１開口６ｘ及び切り欠き６ｙに容易に挿入可能な二次電池となる。
封口板２の長手方向において、第２突起２ｂの第１突起２ａ側の端部２ｂ１と、正極集電体６に設けられた切り欠き６ｙの縁部の距離は、０．５ｍｍ以上であることが好ましく、１ｍｍ以上であることがより好ましい。封口板２の長手方向において、第２突起２ｂの
第１突起２ａ側の端部２ｂ１と、正極集電体６に設けられた切り欠き６ｙの縁部の距離は、１０ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましい。
封口板２の短手方向において、第２突起２ｂの一方側の端部２ｂ２と、正極集電体６に設けられた切り欠き６ｙの縁部の距離は、０．５ｍｍ未満であることが好ましく、０．３ｍｍ以下であることがより好ましく、０．１ｍｍ以下であることが更に好ましい。
封口板２の短手方向において、第２突起２ｂの他方側の端部２ｂ３と、正極集電体６に設けられた切り欠き６ｙの縁部の距離は、０．５ｍｍ未満であることが好ましく、０．３ｍｍ以下であることがより好ましく、０．１ｍｍ以下であることが更に好ましい。なお、第２突起２ｂの一方側の端部２ｂ２及び他方側の端部２ｂ３がそれぞれ正極集電体６に設けられた切り欠き６ｙに接していることが好ましい。
封口板２の第２突起２ｂを、正極集電体６のベース部６ａに設けられた切り欠き６ｙの縁部に溶接接続することも可能である。
図４に示すように、封口板２の外面において、第１突起２ａと対向する位置に第１凹部２ｃが形成されていることが好ましい。封口板２の外面において、第２突起２ｂと対向する位置に第２凹部２ｄが形成されていることが好ましい。そして、隣接する二つの角形二次電池２０を電気的に接続するバスバーの一方端を一方の角形二次電池２０の負極外部端子８に接続し、バスバーの他方端を他方の角形二次電池２０の封口板２における第１凹部２ｃと第２凹部２ｄの間に溶接接続することが好ましい。このような構成であると、封口板２の電池外面において所定位置に確実にバスバーを接続することが可能となる。
封口板２の電池外面には、一対の第１溝部２ｇと、一対の第２溝部２ｈが形成されている。第１溝部２ｇは、封口板２の短手方向の端部近傍に、封口板２の長手方向に沿って延びるように設けられている。一対の第１溝部２ｇの間に、電解液注液孔１５、ガス排出弁１７が配置されている。第２溝部２ｈは、封口板２の長手方向の端部近傍に、封口板２の短手方向に沿って延びるように設けられている。第２溝部２ｈの両端は折れ曲がり、溝が封口板２の長手方向に延びる形状となっている。
封口板２の長手方向において、第１溝部２ｇと第２溝部２ｈの間に、第１凹部２ｃと第２凹部２ｄが形成されている。前記封口板２の短手方向に延び、且つ第１凹部２ｃの中心を通る直線は、第１溝部２ｇ及び第２溝部２ｈの何れとも交わらない。前記封口板２の短手方向に延び、且つ第２凹部２ｄの中心を通る直線は、第１溝部２ｇ及び第２溝部２ｈの何れとも交わらない。
[正極集電体及び負極集電体の折り曲げ]
図５に示すように、正極集電体６及び負極集電体７は、封口板２に取り付けられるときは、平板状のものであることが好ましい。封口板２に取り付けられた正極集電体６をベース部６ａとリード部６ｂの境界で折り曲げる。これにより、正極集電体６をベース部６ａの封口板２の短手方向における端部からリード部６ｂが折れ曲がった形状となる。また、封口板２に取り付けられた負極集電体７をベース部７ａとリード部７ｂの境界で折り曲げる。これにより、負極集電体７をベース部７ａの封口板２の短手方向における端部からリード部７ｂが折れ曲がった形状となる。なお、正極集電体６において、ベース部６ａとリード部６ｂの境界部の両端には一対の切り欠き部６ｆ、６ｇが形成されている。これにより、正極集電体６を折り曲げる際に、封口板２と正極集電体６の溶接接続部３０に負荷が加わることを抑制できる。また、正極集電体６を折り曲げる際、正極集電体６のベース部６ａを押さえ治具で封口板２側に押さえた状態で正極集電体６を折り曲げることが好ましい。これにより、封口板２の第１突起２ａと正極集電体６の第１開口６ｘの縁部の間に形成される溶接接続部３０に負荷が加わることを防止できる。
[正極集電体及び負極集電体と電極体３の接続]
正極集電体６のリード部６ｂを電極体３の巻回された正極芯体露出部４の最外面に溶接接続する。負極集電体７のリード部７ｂを電極体３の巻回された負極芯体露出部５の最外面に溶接接続する。なお、接続方法としては、抵抗溶接、超音波溶接、レーザ溶接等を用いることができる。
[二次電池の組立て]
封口板２に正極集電体６及び負極集電体７を介して接続された電極体３の周囲を絶縁シート１４で覆う。次に、絶縁シート１４で覆われた電極体３を外装体１に挿入する。そして、外装体１と封口板２をレーザ溶接することにより、外装体１の開口を封口板２により封口する。その後、封口板２に設けられた電解液注液孔１５より非水溶媒と電解質塩を含む非水電解液を注入し、電解液注液孔１５を封止栓１６により封止する。封止栓１６としてはブラインドリベットを用いることが好ましい。なお、金属製の封止栓１６を封口板２に溶接接続することも可能である。
[組電池]
図１１は複数個の角形二次電池２０を用いた組電池７０の上面図である。複数の角形二次電池２０が一対の金属製のエンドプレート７１の間に積層されている。角形二次電池２０同士の間には樹脂製のセル間スペーサ７４が配置されている。一対のエンドプレート７１は、一対の金属製のバインドバー７２により接続されている。なお、バインドバー７２は、固定部材７５によりエンドプレート７１に固定されている。固定部材７５は、ボルトやリベット等であることが好ましい。なお、固定部材７５を用いずに、バインドバー７２をエンドプレート７１に溶接接続することもできる。
隣接する角形二次電池２０において、一方の負極外部端子８と他方の封口板２の外面が金属製のバスバー７３を介して接続される。なお、バスバー７３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。バスバー７３は、封口板２の外面において、第１凹部２ｃと第２凹部２ｄの間に溶接接続されることが好ましい。このような構成であると、第１凹部２ｃと第２凹部２ｄが目印となり、封口板２とバスバー７３の接続位置を所定位置に確実に接続できる。
バスバー７３はバスバー開口７３ａを有する。また、バスバー開口７３ａの周囲にはバスバー薄肉部７３ｂが形成されている。そして、バスバー開口７３ａの縁部が封口板２にレーザ溶接等により溶接され溶接接続部７３ｃが形成されている。
組電池７０において、角形二次電池２０の電極体３は、外装体１の一対の側壁（大面積側の側壁）により両側から押圧され、外装体１に固定されていることが好ましい。これにより、角形二次電池２０に衝撃や振動が加わった場合に、封口板２と正極集電体６の溶接接続部３０に負荷が加わることをより確実に防止できる。
[変形例１]
上述の実施形態においては、正極集電体６のベース部６ａに切り欠き６ｙを設け、この切り欠き６ｙ内に封口板２の第２突起２ｂを配置する例を示した。正極集電体に切り欠きを設ける代わりに第２開口を設け、この第２開口内に封口板の第２突起を配置することも可能である。
図１２は、変形例１に係る角形二次電池の第２突起及び第２開口近傍の拡大図である。図１２に示すように、正極集電体のベース部１０６ａには第２開口１０６ｙが設けられている。なお、この場合も、封口板２の長手方向において、第２突起２ｂの第１突起側（図
１２において右側）の端部と第２開口１０６ｙの縁部の間には隙間Ａが形成されていることが好ましい。また、封口板２の長手方向において、第２突起２ｂの第１突起側と反対側（図１２において左側）の端部と第２開口１０６ｙの縁部の間には隙間Ｂが形成されていることが好ましい。
[変形例２]
図１３は変形例に係る角形二次電池の上面図であり、図４に対応する図である。変形例２に係る角形二次電池は、上述の角形二次電池２０と、封口板２の外面に形成された溝部の形状が異なる。図１３に示すように変形例２に係る角形二次電池においては、封口板２の外面に第３溝部２ｉと第４溝部２ｋが設けられている。
そして、封口板２の長手方向において、第３溝部２ｉと第４溝部２ｋ間に、負極外部端子８が配置されている。
第４溝部２ｋは、封口板２の短手方向に延びる溝部第１領域２ｋ１と、溝部第１領域２ｋ１の一方の端部から封口板２の長手方向に延びる溝部第２領域２ｋ２と、溝部第１領域２ｋ１の他方の端部から封口板２の長手方向に延びる溝部第３領域２ｋ３を有する。
このように、封口板２の外面において、外周縁近傍に略全周にわたって溝部が形成されていることにより、封口板２と外装体１とより強固に溶接接続することが可能となる。
なお、複数の二次電池を含む組電池において、封口板２とバスバーの溶接接続部が形成される位置が、封口板２の長手方向において第１凹部２ｃと第２凹部２ｄの間であり、且つ、封口板２の短手方向において二つの溝の間であることが好ましい。これにより、バスバーを封口板２の外面に溶接接続する際、熱が封口板２を通じて逃げることを抑制でき、バスバーと封口板２をより確実により強固に溶接接続することが可能となる。
＜その他＞
上述の実施形態においては、正極集電体を封口板に接続する例を説明したが、負極集電体を封口板２に接続することも可能である。この場合は、正極外部端子を用い、正極外部端子及び正極集電体と封口板を絶縁部材により絶縁する。
封口板の電池内面において正極集電体が接続されて部分の裏側（外面側）に正極外部端子を接続することもできる。
電極体３の構成は特に限定されない。巻回電極体であってもよいし、積層型電極体であってもよい。
正極板、負極板、セパレータ、電解液等の構成は、公知の構成とすることができる。
２０・・・角形二次電池

１・・・外装体
２・・・封口板
２ａ・・・第１突起
２ｂ・・・第２突起
２ｃ・・・第１凹部
２ｄ・・・第２凹部
２ｅ・・・端子取り付け孔
２ｆ・・・第３凹部
２ｇ・・・第１溝部
２ｈ・・・第２溝部
２ｘ・・・先端凹部

２ｉ・・・第３溝部
２ｋ・・・第４溝部
２ｋ１・・・溝部第１領域
２ｋ２・・・溝部第２領域
２ｋ３・・・溝部第３領域

３・・・電極体
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・・・薄肉部
６ｄ・・・集電体突起
６ｅ・・・テーパー部
６ｆ、６ｇ・・・切り欠き部
６ｘ・・・第１開口
６ｙ・・・切り欠き
７・・・負極集電体
７ａ・・・ベース部
７ｂ・・・リード部
８・・・負極外部端子
８ａ・・・第１金属部
８ｂ・・・第２金属部
９・・・内部側絶縁部材
１０・・・外部側絶縁部材


１４・・・絶縁シート
１５・・・電解液注液孔
１６・・・封止栓
１７・・・ガス排出弁

３０・・・溶接接続部

７０・・・組電池
７１・・・エンドプレート
７２・・・バインドバー
７３・・・バスバー
７３ａ・・・バスバー開口
７３ｂ・・・バスバー薄肉部
７３ｃ・・・溶接接続部

７４・・・セル間スペーサ
７５・・・固定部材

１０６ａ・・・ベース部
１０６ｙ・・・第２開口

Claims (15)

  1. 第１電極板と第２電極板を有する電極体と、
    開口を有し前記電極体を収容する外装体と、
    前記開口を封口する金属製の封口板と、
    前記第１電極板に電気的に接続された第１電極集電体と、
    前記第２電極板に電気的に接続され、前記封口板と絶縁された状態で前記封口板に取り付けられた第２電極外部端子と、を備え、
    前記封口板は電池内面に第１突起と第２突起を有し、
    前記第１電極集電体は、第１開口と、第２開口又は切り欠きを有し、
    前記第１突起は前記第１開口内に配置され、前記第１突起と前記第１開口の縁部が溶接接続され、
    前記第２突起は、前記第２開口又は切り欠き内に配置された二次電池。
  2. 前記第１突起の先端には凹部が形成された請求項１に記載の二次電池。
  3. 前記第１開口の周囲には薄肉部が形成された請求項１又は２に記載の二次電池。
  4. 前記第１開口の縁部には、前記電極体側に突出する集電体突起が形成された請求項１〜３のいずれかに記載の二次電池。
  5. 前記封口板の電池外面において、前記第１突起に対応する位置に第１凹部が形成され、前記第２突起に対応する位置に第２凹部が形成された請求項１〜４のいずれかに記載の二次電池。
  6. 前記第２突起における前記第１突起側の端部と、前記第２開口又は切り欠きの縁の間には隙間が形成された請求項１〜５のいずれかに記載の二次電池。
  7. 前記第１電極集電体は前記切り欠きを有し、前記第２突起は前記切り欠き内に配置された請求項１〜６のいずれかに記載の二次電池。
  8. 前記第１開口の前記封口板側の端部にはテーパー部が形成された請求項１〜７のいずれかに記載の二次電池。
  9. 請求項１〜８のいずれかに記載の二次電池を複数個含む組電池であって、
    隣接する二つの前記二次電池のうち、一方の前記二次電池の前記負極外部端子と他方の前記二次電池の前記封口板の外面がバスバーにより接続された組電池。
  10. 前記二次電池において、前記電極体が前記外装体の一対の側壁により両側から押圧されることにより前記電極体が前記外装体に固定された請求項９に記載の組電池。
  11. 請求項５に記載の二次電池を複数個含む組電池であって、
    隣接する二つの前記二次電池のうち、一方の前記二次電池の前記負極外部端子と他方の前記二次電池の前記封口板の外面がバスバーにより接続され、
    前記バスバーは、前記封口板の外面であって、前記第１凹部と前記第２凹部の間に溶接接続された組電池。
  12. 第１電極板と第２電極板を有する電極体と、
    開口を有し前記電極体を収容する外装体と、
    前記開口を封口する金属製の封口板と、
    前記第１電極板に電気的に接続された第１電極集電体と、
    前記第２電極板に電気的に接続され、前記封口板と絶縁された状態で前記封口板に取り付けられた第２電極外部端子と、を備え、
    前記封口板は電池内面に第１突起と第２突起を有し、
    前記第１電極集電体は、第１開口と、第２開口又は切り欠きを有し、
    前記第１突起は前記第１開口内に配置され、前記第１突起と前記第１開口の縁部が溶接接続され、
    前記第２突起は、前記第２開口又は切り欠き内に配置された二次電池の製造方法であって、
    前記第１突起と前記第１開口の縁部をエネルギー線の照射により溶接する工程を有する二次電池の製造方法。
  13. 第２電極外部端子及び前記第２電極板に接続された第２電極集電体を備え、
    前記封口板に前記第１電極集電体及び前記第２電極集電体を固定する固定工程と、
    前記固定工程の後、前記第１電極集電体及び前記第２電極集電体を折り曲げる折り曲げ工程と、
    前記折り曲げ工程の後、前記第１電極板に前記第１電極集電体を溶接接続し、前記第２電極板に前記第２電極集電体を溶接接続する溶接接続工程を有する請求項１２に記載の二次電池の製造方法。
  14. 前記第１電極集電体において、前記折り曲げ工程において折り曲げられる部分の両側に一対の切り欠き部が形成された請求項１２又は１３に記載の二次電池の製造方法。
  15. 前記第１開口の前記封口板側の端部にはテーパー部が形成された請求項１２〜１４のいずれかに記載の二次電池の製造方法。



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