JP2018028963A - 角形二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】正極電極の集電凸部と負極電極の集電凸部との間の短絡リスクを回避し、ガスの排出を阻害することなく、発生したガスが速やかにガス排出弁から排出し、電池内部の内圧を速やかに低下させることができる電池を提供する。【解決手段】本発明の角形二次電池１００は、電池蓋６に設けられるガス排出弁１０と、電池蓋６の裏面側でガス排出弁１０を間に介して互いに離間する位置に配置され、正極電極の集電凸部３４ｃ及び負極電極の集電凸部３２ｃに接合される正極集電板４４及び負極集電板２４と、正極電極の集電凸部３４ｃ又は負極電極の集電凸部３２ｃの少なくともいずれか一方の集電凸部とガス排出弁１０との間に配置される隔壁板７ａを有することを特徴とする。本発明によれば、ガスの排出を阻害することなく、正極電極の集電凸部３４ｃと負極電極の集電凸部３４ｃと間の短絡リスクを低減できる。【選択図】図２

Description

本発明は、角形二次電池に関する。

角形二次電池の高容量化を実現するため缶内スペースの有効活用が求められている。
例えば、特許文献１には、缶内に収納された、正極および負極を含む電極群から少なくとも一方の極の集電体の複数個所から導出され、厚さ方向に積層された複数枚の集電凸部が電気的に接続されたリードを備える電池で、蓋に振動が伝わることによって蓋に設けられた安全弁が破断することを防止することを目的に、集電凸部接合部と蓋接合部を連結する振動吸収部を含むリードを備えることを特徴とするリチウム二次電池が開示されている。

また、特許文献２には、缶内に収納された、正極および負極を含む電極群から少なくとも一方の極の集電体の複数個所から導出され、厚さ方向に積層された複数枚の集電凸部が電気的に接続されたリードを備える電池で、振動や衝撃等の外力が加わった際の集電凸部の損傷を防止することを目的に、集電凸部は、複数個所がＲ形状に折り曲げられた状態で収納されていることを特徴とするリチウム二次電池が開示されている。
いずれも正負極の集電凸部が捲回群の同一方向から導出されている構造を有している。

特開２０１１−１９２５４７号公報 特開２０１１−０７０９１８号公報

正負極の集電凸部が捲回群の同一方向から導出されている構造を有する角形二次電池においては、正負極の集電凸部の短絡リスクがある。特許文献１では絶縁部が設けられていない。特許文献２では、絶縁部がケース状で、正負極の集電凸部をセパレートする構造となっているが、捲回群からのガス排出を阻害する構造となっており、ガス排出弁も無い。ガス排出弁は、安全の観点から装備していることが望ましい。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ガス排出弁からのガスの排出を阻害することなく、正極電極の集電凸部と負極電極の集電凸部との間の短絡リスクを低減できる角形二次電池を提供することである。

上記課題を解決する本発明の角形二次電池は、捲回軸方向一方側の端面に正極電極の集電凸部及び負極電極の集電凸部が設けられた扁平状の捲回群と、該捲回群を収納し、開口を有する電池缶と、該電池缶の開口を塞ぐ電池蓋と、を有する角形二次電池であって、前記電池蓋に設けられるガス排出弁と、前記電池蓋の裏面側で前記ガス排出弁を間に介して互いに離間する位置に配置され、前記正極電極の集電凸部及び負極電極の集電凸部に接合される正極集電板及び負極集電板と、前記正極電極の集電凸部又は前記負極電極の集電凸部の少なくともいずれか一方の集電凸部と前記ガス排出弁との間に配置される隔壁板と、を有することを特徴としている。

本発明によれば、ガスの排出を阻害することなく、正極電極の集電凸部と負極電極の集電凸部との間の短絡リスクを低減できる角形二次電池を提供することができる。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。 実施例１における角形二次電池の分解斜視図。 捲回群の分解斜視図。 捲回群の平面図であり、（ａ）は集電凸部を束ねる前の状態を示し、（ｂ）は、集電凸部を束ねた状態を示す。 集電凸部を集電板に接合する方法の一例を示す図であり、（ａ）は図４（ｂ）のＶａ−Ｖａ線断面図、（ｂ）は図４（ｂ）のＶｂ−Ｖｂ線断面図。 実施例１における蓋組立体の構成を説明する図であり、（ａ）は缶底方向から見た図、（ｂ）は側面方向から見た図。 実施例２における蓋組立体の構成を説明する図であり、（ａ）は缶底方向から見た図、（ｂ）は側面方向から見た図。 実施例３における蓋組立体の構成を説明する図であり、（ａ）は缶底方向から見た図、（ｂ）は側面方向から見た図。 実施例４における蓋組立体の構成を説明する図であり、（ａ）は缶底方向から見た図、（ｂ）は側面方向から見た図。 実施例５における蓋組立体の構成を説明する図であり、（ａ）は缶底方向から見た図、（ｂ）は側面方向から見た図。 実施例６における蓋組立体の構成を説明する図であり、（ａ）は缶底方向から見た図、（ｂ）は側面方向から見た図。 実施例７における蓋組立体の構成を説明する図であり、（ａ）は缶底方向から見た図、（ｂ）は側面方向から見た図。 実施例８の構成を説明する図。

以下、本発明を実施するための形態（以下、適宜「本実施形態」と言う。）を詳細に説明するが、本実施形態は以下の内容に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

〔実施例１〕
図１は、扁平捲回形二次電池の外観斜視図、図２は、実施例１における角形二次電池の分解斜視図である。

角形二次電池１００は、扁平状の捲回群３を不図示の電解液と共に電池容器に封入した構造を有している。電池容器は、電池缶１および電池蓋６を備えている。電池缶１は、相対的に面積の大きい一対の対向する幅広側面１ｂと相対的に面積の小さい一対の対向する幅狭側面１ｃと底面１ｄを有しており、上部は開口部１ａによって開放されている。

電池缶１の開口部１ａは、電池蓋６によって封止される。電池蓋６は、電池缶１の開口部１ａを塞ぐ略矩形平板状であって、電池缶１に溶接される。角形二次電池１００は、電池蓋の注液口９から電池缶１内に電解液を注入した後、電池蓋６に注液栓１１をレーザ溶接により接合して注液口９を封止することにより密閉される。電池容器内に注入される電解液としては、例えばエチレンカーボネート等の炭酸エステル系の有機溶媒に６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）等のリチウム塩が溶解された非水電解液を適用することができる。

電池蓋６には、正極外部端子１４と、負極外部端子１２と、正極集電板４４と、負極集電板２４が取り付けられている。正極外部端子１４と負極外部端子１２、及び、正極集電板４４と負極集電板２４は、互いに電池蓋６の長手方向両側に分かれた位置に配置されている。正極外部端子１４と負極外部端子１２は、それぞれ電池蓋６を貫通して正極集電板４４と負極集電板２４に電気的に接続されている。

そして、電池蓋６には、ガス排出弁１０が設けられている。ガス排出弁１０は、正極外部端子１４と負極外部端子１２の間（正極集電板４４と負極集電板２４との間）である電池蓋６の長手方向中央位置に配置されており、電池蓋６に一体的に設けられている。ガス排出弁１０は、電池容器内の圧力が上昇すると、開裂してガスを外部に排出し、電池容器内の圧力を低減させる。これによって、角形二次電池１００の安全性が確保される。

捲回群３は、帯状の正極電極３４と負極電極３２を互いに重ね合わせて扁平状に捲回することにより構成されており、断面半円形状の互いに対向する一対の湾曲部と、これら一対の湾曲部の間に連続して形成される平坦部とを有している。捲回群３は、捲回軸方向一方側の端面に、正極電極３４の正極金属箔露出部よりなる複数の集電凸部３４ｃと負極電極３２の負極金属箔露出部よりなる複数の集電凸部３２ｃとが突出して設けられている。

捲回群３は、捲回軸方向が電池缶１の縦幅方向（高さ方向）に沿うように捲回軸方向他方側から電池缶１内に挿入され、集電凸部３４ｃ、３２ｃが突出していない捲回軸方向他方側の端面が電池缶１の底面１ｄに対向して配置され、集電凸部３４ｃ、３２ｃが突出している捲回軸方向一方側の端面が電池缶１の開口部１ａ側に配置される。

本実施例における捲回群３は、捲回軸方向一方側に正極電極３４の集電凸部３４ｃと負極電極３２の集電凸部３２ｃの両方が配置された構成を有しているので、正極電極３４の正極金属箔露出部と負極電極３２の負極金属箔露出部とが捲回軸方向一方側と他方側に分かれて配置されている従来公知の捲回群と比較して、電池缶１の大きさが同じ場合に電極合剤層の幅をより広くすることができる。すなわち、電池缶１内のデッドスペースを削減して電池缶１内における電極合剤層の占有体積を増やすことができ、電池の高容量化を図ることができる。

捲回群３の正極電極３４の集電凸部３４ｃは、捲回群３の厚さ方向に複数枚が重ねて束ねられ、正極集電板４４に接合されており、正極集電板４４を介して電池蓋６に設けられた正極外部端子１４と電気的に接続されている。同様に、捲回群３の負極電極３２の集電凸部３２ｃは、捲回群３の厚さ方向に複数枚が重ねて束ねられ、負極集電板２４に接合されており、負極集電板２４を介して電池蓋６に設けられた負極外部端子１２と電気的に接続されている。これにより、捲回群３は、電池缶１内で電池蓋６に吊り下げ支持される。そして、正極集電板４４および負極集電板２４を介して捲回群３から外部負荷へ電力が供給され、正極集電板４４および負極集電板２４を介して捲回群３へ外部発電電力が供給され充電される。

正極外部端子１４および正極集電板４４の形成素材としては、例えばアルミニウム合金が挙げられ、負極外部端子１２および負極集電板２４の形成素材としては、例えば銅合金が挙げられる。

正極外部端子１４、負極外部端子１２は、バスバー等に溶接接合される溶接接合部を有している。溶接接合部は、電池蓋６から上方に突出する直方体のブロック形状を有しており、下面が電池蓋６の表面に対向し、上面が所定高さ位置で電池蓋６と平行になる構成を有している。

正極外部端子１４、負極外部端子１２は、下面から正極接続部１４ａ、負極接続部１２ａがそれぞれ突出して先端が電池蓋６の正極側貫通孔４６、負極側貫通孔２６に挿入される。そして、正極集電板４４、負極集電板２４の集電板基部４１、２１よりも電池缶１の内部側に突出した先端をかしめることにより、正極集電板４４と負極集電板２４を電池蓋６に一体に固定している。

正極外部端子１４、負極外部端子１２と電池蓋６との間には、ガスケット５が介在され、正極集電板４４、負極集電板２４と電池蓋６との間には、絶縁板７が介在される。本実施例では、絶縁板７は、正極側と負極側とに分離されており、正極集電板４４と電池蓋６との間、及び、負極集電板２４と電池蓋６との間にそれぞれ介在されている。絶縁板７およびガスケット５の形成素材としては、例えばポリブチレンテレフタレートやポリフェニレンサルファイド、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂等の絶縁性を有する樹脂材が挙げられる。

正極集電板４４、負極集電板２４は、電池蓋６の裏面に対向して配置される矩形板状の集電板基部４１、２１と、集電板基部４１、２１の側端でそれぞれ折曲されて、電池缶１の幅広側面１ｂに沿って底面１ｄ側に向かって突出し、捲回群３の正極電極３４の集電凸部３４ｃ及び負極電極３２の集電凸部３２ｃに対向し、重ね合わされた状態で接合される接続端部４２、２２を有している。集電板基部４１、２１には、正極接続部１４ａ及び負極接続部１２ａが挿通される開口穴４３、２３がそれぞれ形成されている。

捲回群３は、絶縁保護フィルム２に包まれた状態で電池容器内に収納されている。絶縁保護フィルム２は、捲回群３の扁平面に沿う方向でかつ捲回群３の捲回軸方向に直交する方向を中心軸方向として捲回群３の周囲に巻き付けられている。絶縁保護フィルム２は、例えばＰＰ（ポリプロピレン）などの合成樹脂製の一枚のシートまたは複数のフィルム部材からなる。

図３は、捲回群の一部を展開した状態を示す分解斜視図である。
捲回群３は、負極電極３２と正極電極３４を間にセパレータ３３、３５を挟み込んで扁平状に捲回することによって構成されている。具体的には、負極電極３２、セパレータ３３、正極電極３４、セパレータ３５を重ね合わせた状態で捲回することにより構成される。捲回群３は、最外周の電極が負極電極３２であり、さらにその外側にセパレータ３３、３５が捲回される。セパレータ３３、３５は、正極電極３４と負極電極３２との間を絶縁する役割を有している。

正極電極３４は、正極集電体である正極金属箔の両面に正極活物質合剤を塗布した正極合剤層を有し、正極金属箔の幅方向一方側の長辺端部に、正極活物質合剤を塗布しない正極金属箔露出部が設けられ、正極金属箔露出部に複数の集電凸部３４ｃが形成されている。負極電極３２は、負極集電体である負極金属箔の両面に負極活物質合剤を塗布した負極合剤層を有し、負極金属箔の幅方向一方側の長辺端部に、負極活物質合剤を塗布しない負極金属箔露出部が設けられ、負極金属箔露出部に複数の集電凸部３２ｃが形成されている。

負極電極３２の負極合剤層は、正極電極３４の正極合剤層よりも捲回軸方向に広くなっており、セパレータ３３、３５を重ね合わせて捲回した場合に正極合剤層が必ず負極合剤層に挟まれるように構成されている。正極電極３４および負極電極３２は、金属箔露出部がそれぞれ捲回軸方向一方側に配置されるように互いに重ね合わされて捲回される。

正極電極３４および負極電極３２は、各金属箔露出部の一部がそれぞれ捲回幅方向一方側に突出して形成された集電凸部３４ｃ、３２ｃを有している。集電凸部３４ｃ、３２ｃは、正極電極３４及び負極電極３２の長手方向にそれぞれ所定間隔を有して複数設けられており、正極電極３４および負極電極３２を捲回した状態でそれぞれ捲回群３の平坦部で捲回群３の厚さ方向に重なり合う位置に配置されている。

正極電極３４及び負極電極３２は、複数の集電凸部３４ｃ、３２ｃがセパレータ３３、３５から捲回軸方向一方側に突出して対角の位置、すなわち、捲回群３の捲回軸方向一方側の端面において互いに捲回群３の厚さ方向一方側と他方側に分かれた位置で且つ、捲回群３の一方の湾曲部側と他方の湾曲部側に偏った位置に配置されており、かかる位置でそれぞれ重なって配置されるように、正極電極３４と負極電極３２との長手方向の相対位置が決定されて捲回される。具体的には、負極電極３２の互いに隣り合う集電凸部３２ｃの中間位置に正極電極３４の集電凸部３４ｃが配置されるように、正極電極３４と負極電極３２とが重ね合わされて捲回される。

集電凸部３４ｃ、３２ｃは、捲回群３の平坦部で捲回群３の厚さ方向にそれぞれ束ねられ、正極集電板４４の接続端部４２及び負極集電板２４の接続端部２２に溶接等により接続される。これにより、捲回群３は、正極集電板４４と負極集電板２４によって電池蓋６に吊り下げられた状態で支持される。なお、セパレータ３３、３５は、負極合剤層が塗布された部分よりも捲回幅方向に広いが、正極箔露出部、負極箔露出部で端部の金属箔面が露出する位置に捲回されるため、束ねて溶接する場合の支障にはならない。

負極電極３２に関しては、負極活物質として非晶質炭素粉末１００重量部に対して、結着剤として１０重量部のポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦという。）を添加し、これに分散溶媒としてＮ−メチルピロリドン（以下、ＮＭＰという。）を添加、混練した負極合剤を作製した。この負極合剤を厚さ１０μｍの銅箔（負極電極箔）の両面に溶接部（負極未塗工部）を残して塗布した。その後、乾燥、プレス、裁断工程を経て、銅箔を含まない負極活物質塗布部厚さ７０μｍの負極電極３２を得た。

尚、本実施形態では、負極活物質に非晶質炭素を用いる場合について例示したが、これに限定されるものではなく、リチウムイオンを挿入、脱離可能な天然黒鉛や、人造の各種黒鉛材、コークスなどの炭素質材料やＳｉやＳｎなどの化合物（例えば、ＳｉＯ、ＴｉＳｉ_２等）、またはそれの複合材料でもよく、その粒子形状においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状等、特に制限されるものではない。

正極電極３４に関しては、正極活物質としてマンガン酸リチウム（化学式ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）１００重量部に対し、導電材として１０重量部の鱗片状黒鉛と結着剤として１０重量部のＰＶＤＦとを添加し、これに分散溶媒としてＮＭＰを添加、混練した正極合剤を作製した。この正極合剤を厚さ２０μｍのアルミニウム箔（正極電極箔）の両面に溶接部（正極未塗工部）を残して塗布した。その後、乾燥、プレス、裁断工程を経て、アルミニウム箔を含まない正極活物質塗布部厚さ９０μｍの正極電極３４を得た。

また、本実施形態では、正極活物質にマンガン酸リチウムを用いる場合について例示したが、スピネル結晶構造を有する他のマンガン酸リチウムや一部を金属元素で置換又はドープしたリチウムマンガン複合酸化物や層状結晶構造を有すコバルト酸リチウムやチタン酸リチウムやこれらの一部を金属元素で置換またはドープしたリチウム-金属複合酸化物を用いるようにしてもよい。

また、本実施形態では、正極電極、負極電極における塗工部の結着材としてＰＶＤＦを用いる場合について例示したが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ブチルゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、各種ラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ化クロロプレン、アクリル系樹脂などの重合体およびこれらの混合体などを用いることができる。

捲回群３には、軸芯を有しているタイプと、軸芯を有していないタイプのいずれを用いてもよいが、本実施形態では、軸芯を有しているタイプのものを用いている。軸芯には、例えば、正極金属箔、負極金属箔、セパレータ３３、３５のいずれよりも曲げ剛性の高い樹脂シートを捲回して構成したものを用いることができる。

図４は、捲回群の平面図であり、（ａ）は集電凸部を束ねる前の状態を示し、（ｂ）は、集電凸部を束ねた状態を示している。図５は、集電凸部を集電板に接合する方法の一例を示す図であり、（ａ）は図４（ｂ）のＶａ−Ｖａ線断面図、（ｂ）は図４（ｂ）のＶｂ−Ｖｂ線断面図である。

各集電凸部３４ｃ、３２ｃは、図４（ａ）に示すように、捲回群３の捲回軸方向一方側の端面において対角となる位置、すなわち、捲回群３の捲回軸方向一方側の端面において互いに捲回群３の厚さ方向一方側と他方側に分かれた位置で且つ、捲回群３の一方の湾曲部側と他方の湾曲部側に偏った位置でそれぞれ重なって配置されている。そして、集電凸部３４ｃ、３２ｃは、捲回群３の厚さ方向中心側に位置する集電凸部よりも捲回群３の厚さ方向外側に位置する集電凸部の方が、正極電極３４及び負極電極３２の長手方向の長さである幅が広くなるように幅広に形成されている。

本実施例では、各集電凸部３４ｃ、３２ｃは、捲回群３の厚さ方向中心から厚さ方向外側に移行するにしたがって集電凸部幅が漸次広くなっており、特に、捲回群３の厚さ方向中心から外側に移行するにしたがって幅方向両端部が互いに離間する方向に段階的に広がるように構成されている。

集電凸部３４ｃ、３２ｃは、捲回群３を捲回する前に回転カッタ等で形成することができる。その場合、集電凸部３４ｃ、３２ｃのそれぞれの間隔は誤差の範囲内で一定となる。集電凸部３４ｃ、３２ｃがそれぞれの位置で内周側から外周側まで重なる位置に配置されるために、集電凸部３４ｃ、３２ｃの幅をそれぞれ内周側から外周側へ周長の増加分だけ広くしている。このため、集電凸部３４ｃ、３２ｃの集電凸部群（正極電極集電凸部群、負極電極集電凸部群）は概ね台形形状になる。

集電凸部３４ｃ、３２ｃの集電凸部群は、図４（ａ）に示すように、捲回群３の扁平厚さ方向中央から外側に移行するにしたがって、両側端が互いに離間する方向に広がる平面視で略等脚台形の形状を有している。集電凸部３４ｃ、３２ｃの集電凸部群を平面視で略等脚台形の形状とするには、捲回群３を巻回する前に、回転カッタ等で金属箔を切除する長さを一定とし、残る集電凸部３４ｃ、３２ｃの長さが漸次長くなるように制御すればよい。したがって、捲回群３を容易に作成できる。また、集電凸部３４ｃ、３２ｃの集電凸部群を平面視で略等脚台形の形状とすることによって、捲回軸方向一方側の端面におけるガス排出面積を広く確保でき、捲回群３からガスをより円滑に排出させることができる。

集電凸部３４ｃ、３２ｃの集電凸部群は、捲回群３の厚さ方向中心に最も近い位置に配置される最内周の集電凸部３４ｃと集電凸部３２ｃとが互いに捲回群３の厚さ方向に対向しておらず、捲回群３の平坦部に沿って一方の湾曲部側と他方の湾曲部側に離れた非対向位置に配置されている。したがって、集電凸部３４ｃと集電凸部３２ｃとの間に所定の離間距離を確保することができる。したがって、例えば自動車に搭載した角形二次電池が衝突事故等により変形した場合に、最内周の集電凸部３４ｃと集電凸部３２ｃとが互いに接触する可能性を低くし、短絡リスクを小さくすることができる。

集電凸部３２ｃの集電凸部群は、図５（ａ）に示すように、捲回群３の扁平厚さ方向外側の位置（図中では上側）に寄せて束ねられて、その厚さ方向外側に負極集電板２４の接続端部２２が接面した状態で配置されて溶接接合される。同様に、集電凸部３４ｃの集電凸部群は、図５（ｂ）に示すように、捲回群３の扁平厚さ方向外側の位置に寄せて束ねられて、その厚さ方向外側（図中では下側）に正極集電板４４の接続端部４２が接面した状態で配置されて溶接接合される。

集電凸部３４ｃ、３２ｃの集電凸部群は、捲回群３の厚さ方向中心側に位置する集電凸部よりも厚さ方向外側に位置する集電凸部の方が幅広に形成されているので、正極集電板４４と負極集電板２４に接合するための溶接面積が広くなる。したがって、捲回群３の重量を支える面積が広くなり、捲回群３を電池蓋６に吊り下げる支持強度に優れる。したがって、変形時における集電凸部３４ｃと集電凸部３２ｃとの短絡の可能性を低く抑えつつ、捲回群３の支持強度を高くすることができる。

例えばハイブリッド自動車の走行モータの駆動源として用いられる角形二次電池は、携帯電話などの民生品のものと比較して捲回群３が大きく、重量も重い。したがって、従来のように集電凸部が一定幅のものを用いたのでは、走行時における振動などが作用して耐久性に影響を与えることが懸念される。これに対して、本実施例では、捲回群３の厚さ方向中心側に位置する集電凸部よりも厚さ方向外側に位置する集電凸部の方が幅広に形成されているので、支持強度に優れ、ハイブリッド自動車用などの用途に耐え得る、高い耐久性を有する。また、集電凸部を幅広にすることで、電流の抵抗値が減少し、導電性を向上させることができる。

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施例では、集電凸部３４ｃ、３２ｃの集電凸部群は、いずれも厚さ方向外側に正極集電板４４と負極集電板２４が配置されて溶接接合されているが、いずれも厚さ方向内側に正極集電板４４と負極集電板２４が配置されて溶接接合されてもよく、また、厚さ方向一方側に正極集電板４４と負極集電板２４が配置されて溶接接合されてもよい。そして、溶接接合は、超音波溶接により行われるが、抵抗溶接により行われてもよい。

図６は、実施例１における蓋組立体の構造を説明する図であり、（ａ）は缶底方向から見た図、（ｂ）は側面方向から見た図である。

角形二次電池１００は、正極電極３４の集電凸部３４ｃの集電凸部群と負極電極３２の集電凸部３２ｃの集電凸部群が捲回群３の捲回軸方向一方側の端面において互いに対角に離れた位置に配置されており、短絡リスクを少なくしているが、短絡リスクをさらに少なくする構造として隔壁板７ａを有している。

隔壁板７ａは、正極電極３４の集電凸部３４ｃの集電凸部群と電池蓋６のガス排出弁１０との間の位置と、負極電極３２の集電凸部３２ｃの集電凸部群と電池蓋６のガス排出弁１０との間の位置にそれぞれ設けられており、正極電極３４の集電凸部３４ｃの集電凸部群と負極電極３２の集電凸部３２ｃの集電凸部群との間を隔てて両者が直接対向するのを防いでいる。隔壁板７ａは、絶縁板７の一部を電池缶１の内部に向かって突出させることにより構成されており、本実施例では、絶縁板７に一体に形成されている。隔壁板７ａは、図６（ｂ）に示すように、電池蓋６に対して垂直に突出している。そして、図６（ａ）に示すように、電池蓋６の短辺方向に対して傾斜して配置されている。隔壁板７ａは、集電凸部３４ｃ、３２ｃの集電凸部群の側端に沿って設けられている。

正極側の隔壁板７ａは、電池蓋６の短辺方向一方側から短辺方向他方側に向かって移行するにしたがって漸次ガス排出弁１０から離間する方向に向かって移行するように傾斜しており、短辺方向一方側の端部から短辺方向中央位置までの間に亘る幅を有している。したがって、短辺方向中央位置から短辺方向他方側の端部までの間に亘る部分は開放されており、ガスが自由に通過できるようになっている。

一方、負極側の隔壁板７ａは、電池蓋６の短辺方向他方側から短辺方向一方側に向かって移行するにしたがって漸次ガス排出弁１０から離間する方向に向かって移行するように傾斜しており、短辺方向他方側の端部から短辺方向中央位置までの間に亘る幅を有している。したがって、短辺方向中央位置から短辺方向一方側の端部までの間に亘る部分は開放されており、ガスが自由に通過できるようになっている。

そして、隔壁板７ａの傾斜角度及び幅は、図４（ｂ）に示すように、集電凸部３４ｃの集電凸部群及び集電凸部３２ｃの集電凸部群のガス排出弁１０に対向する側の端部の基端に沿うように設定されている。したがって、隔壁板７ａが捲回群３からのガスの排出を邪魔することはない。

隔壁板７ａは、絶縁部材により構成されており、集電凸部３４ｃの集電凸部群とガス排出弁１０との間、及び、集電凸部３２ｃの集電凸部群とガス排出弁１０との間に介在されているので、例えば衝突などの衝撃が加えられて角形二次電池１００が変形した場合に、集電凸部３４ｃと集電凸部３２ｃとが直接接触するのを防ぎ、短絡リスクをより少なくすることができる。

そして、隔壁板７ａは、図４（ｂ）に示すように、集電凸部３４ｃの集電凸部群及び集電凸部３２ｃの集電凸部群のガス排出弁１０に対向する側の端部の基端に隔壁板７ａの先端が沿うように電池蓋６の短辺方向に対して傾斜して配置されており、短辺方向の端部から短辺方向中央位置までの間に亘る幅、すなわち、電池蓋６の短辺方向の長さの半分に相当する幅を有しているので、捲回群３の捲回軸方向一方側の端面からガスが噴出した場合に、その噴出位置にかかわらず、ガスの流れを邪魔せず、ガス排出弁１０までガスを円滑に導くことができる。したがって、ガス排出弁１０からのガスの排出を阻害することなく、発生したガスを速やかにガス排出弁１０から電池容器の外部に排出し、電池容器の内圧を速やかに低下させることができ、安全性をより高めることができる。

また、本実施例では、集電凸部３４ｃの集電凸部群及び集電凸部３２ｃの集電凸部群は、上面視で略等脚台形をなしており、先端側を束ねて接続端部４２、２２に接合しているので、接続端部４２、２２の側方位置に平面視略三角形を有する捲回群３の端面開放部分を形成することができ、かかる端面開放部分からもガスを排出することができ、捲回群３のガス排出面積をより広く確保することができる。

特許文献２に記載の技術は、短絡のリスクを回避するため、絶縁部がケース状となっているが、捲回群３からのガス排出を阻害する構造となっており、ガス排出弁も無い。これに対して、本実施例の角形二次電池１００は、ガスの排出を阻害することなく、正極電極の集電凸部と負極電極の集電凸部との間の短絡リスクを低減できる。また、本実施例によれば、隔壁部７ａは、別部材として用意することなく絶縁板７と一体化して設置でき、部品点数を増加することなく製造できる。

〔実施例２〕
図７は、実施例２における蓋組立体の構成を説明する図であり、（ａ）は缶底方向から見た図、（ｂ）は側面方向から見た図である。本実施例において特徴的なことは、絶縁部材からなる隔壁板１０７ａを電池蓋６に直接固定したことである。

隔壁板１０７ａは、電池蓋６の裏面に直接固定されている以外は、実施例１の隔壁板７ａと同様の構成を有している。本実施例では、隔壁板１０７ａが電池蓋６に直接固定されていることで、ガス排出弁１０との位置を厳密に規定することができるという効果を有する。電池蓋６に隔壁板１０７ａを固定する方法としては、例えばレーザ照射により電池蓋６の裏面を粗面化し、その粗面化した箇所に隔壁板１０７ａの合成樹脂を溶融して固定する方法が挙げられる。

〔実施例３〕
図８は、実施例３における蓋組立体の構成を説明する図であり、（ａ）は缶底方向から見た図、（ｂ）は側面方向から見た図である。本実施例において特徴的なことは、隔壁板２０７ａを有する絶縁部材２０７を、正極集電板４４の集電板基部４１と負極集電板２４の集電板基部２１にそれぞれ固定したことである。

隔壁板２０７ａは、絶縁部材２０７に一体に設けられており、それ以外は実施例１の隔壁板７ａと同様の構成を有している。絶縁部材２０７は、貫通孔２０７ｂに接続端子４２、２２を挿通することによって正極集電板４４の集電板基部４１と負極集電板２４の集電板基部２１に固定されている。

本実施例では、正極集電板４４の集電板基部４１と負極集電板２４の集電板基部２１に隔壁部２０７ａを有する絶縁部材２０７を設けることで、集電板基部４１、２１との位置を厳密に規定することができる。また、絶縁部材２０７と電池蓋６との間に空間を設けることで、捲回群３から排出されるガスをより速やかにガス排出弁１０から排出させることができる。したがって、電池容器の内圧をより速やかに低下でき、安全性をより高めることができる。

〔実施例４〕
図９は、実施例４における蓋組立体の構成を説明する図であり、（ａ）は缶底方向から見た図、（ｂ）は側面方向から見た図である。本実施例において特徴的なことは、負極側の絶縁板７のみに隔壁板７ａを設けたことである。正極側の絶縁板７には隔壁板７ａを設けていない。正極側と負極側のいずれか一方のみに隔壁板７ａを設けた場合でも、ガス排出弁１０へのガスの流れを阻害せずに、集電凸部３４ｃ、３２ｃの短絡リスクを少なくすることができる。また、隔壁部７ａを片側のみとすることで、部材費の低減を図ることができる。

〔実施例５〕
図１０は、実施例５における蓋組立体の構成を説明する図であり、（ａ）は缶底方向から見た図、（ｂ）は側面方向から見た図である。本実施例において特徴的なことは、正極側と負極側の絶縁板を一体にして１枚にしたことである。本実施例では、実施例１の絶縁板７の形状が正負極一体型の絶縁板３０７になったのを除いては実施例１と同様の構成を有している。絶縁板３０７には、ガス排出弁１０と注液口９にそれぞれ連通する開口が設けられている。本実施例によれば、部品点数の削減を図ることができる。

〔実施例６〕
図１１は、実施例６における蓋組立体の構成を説明する図であり、（ａ）は缶底方向から見た図、（ｂ）は側面方向から見た図である。本実施例において特徴的なことは、実施例５では正極側と負極側の両方にそれぞれ設けられていた隔壁板７ａを、負極側のみに設けたことである。本実施例では、実施例５の正負極一体型絶縁板３０７で正極側の電池缶内部に突出する隔壁板７ａを除いては実施例５と同様の構成を有している。

本実施例では、正負極一体型の絶縁板３０７で負極側のみに隔壁板７ａが設けられており、正極側は隔壁板７ａを取り除いた構造としている。本実施例によれば、ガス排出弁１０へのガスの流れを阻害せずに、集電凸部３４ｃ、３２ｃの短絡リスクを少なくすることができる。また、隔壁部７ａを片側のみとすることで、部材費の低減を図ることができる。

〔実施例７〕
図１２は、実施例７における蓋組立体の構成を説明する図であり、（ａ）は缶底方向から見た図、（ｂ）は側面方向から見た図である。本実施例において特徴的なことは、隔壁板７ａにガスが通過可能な貫通孔７ｂを設けたことである。本実施例では、隔壁板７ａに貫通孔７ｂを設けたこと以外は実施例１と同様の構成を有している。本実施例では、隔壁板７ａにガスが通過可能な貫通孔７ｂを設けることにより、捲回群３から排出されるガスがより速やかにガス排出弁１０から排出される。これにより、より内圧を速やかに低下できることで、安全性をより高めることができる。

〔実施例８〕
図１３は、実施例８の構成を説明する図であり、実施例１の図４（ｂ）に対応する図である。本実施例では、集電凸部３４ｃの集電凸部群及び集電凸部３２ｃの集電凸部群は、厚さ方向中央に集合するように束ねられており、厚さ方向外側に接続端部４２、２２が接合されている。そして、隔壁板７０７ａは、集電凸部３４ｃの集電凸部群及び集電凸部３２ｃの集電凸部群のガス排出弁１０に対向する側の端部の基端に隔壁板７０７ａの先端が沿うように、くの字に折れ曲がって形成されている。

したがって、上述の各実施例と同様に、捲回群３の捲回軸方向一方側の端面からガスが噴出した場合に、その噴出位置にかかわらず、ガスの流れを邪魔せず、ガス排出弁１０までガスを円滑に導くことができる。したがって、ガス排出弁１０からのガスの排出を阻害することなく、発生したガスを速やかにガス排出弁１０から電池容器の外部に排出し、電池容器の内圧を速やかに低下させることができ、安全性をより高めることができる。

以上説明したように、本発明を用いることで、正極電極の集電凸部と負極電極の集電凸部との間の短絡リスクを回避し、ガスの排出を阻害することなく、発生したガスが速やかにガス排出弁から排出し、電池内部の内圧を速やかに低下させることができる。内圧を速やかに低下できることで、安全性をより高めることができる。

また、本発明は上述した特定の好ましい実施形態にのみ限定されるのではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨を外れない範囲で、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば誰でも多様な変形を実施することが可能なのは勿論であり、そのような変更は特許請求の範囲に記載の範囲内にあることになる。

１ 電池缶
３ 捲回群
６ 電池蓋
７、３０７ 絶縁板
７ａ、１０７ａ、２０７ａ 隔壁板
１０ ガス排出弁
２２ 接続端部
２４ 負極集電板
３２ｃ 負極電極の集電凸部
３４ｃ 正極電極の集電凸部
４２ 接続端部
４４ 正極集電板
１００ 角形二次電池

Claims (10)

1. 捲回軸方向一方側の端面に正極電極の集電凸部及び負極電極の集電凸部が設けられた扁平状の捲回群と、該捲回群を収納し、開口を有する電池缶と、該電池缶の開口を塞ぐ電池蓋と、を有する角形二次電池であって、
   前記電池蓋に設けられるガス排出弁と、
   前記電池蓋の裏面側で前記ガス排出弁を間に介して互いに離間する位置に配置され、前記正極電極の集電凸部及び負極電極の集電凸部に接合される正極集電板及び負極集電板と、
   前記正極電極の集電凸部又は前記負極電極の集電凸部の少なくともいずれか一方の集電凸部と前記ガス排出弁との間に配置される隔壁板と、
   を有することを特徴とする角形二次電池。
2. 前記捲回群は、複数の前記正極電極の集電凸部が前記捲回群の扁平厚さ方向に束ねられた正極電極集電凸部群と、複数の前記負極電極の集電凸部が前記捲回群の扁平厚さ方向に束ねられた負極電極集電凸部群と、を有し、
   前記隔壁板は、前記正極電極集電凸部群と前記負極電極集電凸部群の少なくとも一方の集電凸部群の側端に沿って設けられ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. 前記正極電極集電凸部群と前記負極電極集電凸部群の少なくとも一方の集電凸部群は、前記捲回群の扁平厚さ方向中央から外側に移行するにしたがって、両側端が互いに離間する方向に広がる平面視略等脚台形形状を有していることを特徴とする請求項２に記載の角形二次電池。
4. 前記正極電極集電凸部群と前記負極電極集電凸部群の少なくとも一方の集電凸部群は、前記捲回群の扁平厚さ方向外側の位置で束ねられていることを特徴とする請求項３に記載の角形二次電池。
5. 前記正極電極集電凸部群と前記負極電極集電凸部群の少なくとも一方の集電凸部群は、前記捲回群の扁平厚さ方向中央と外側との中間位置で束ねられていることを特徴とする請求項３に記載の角形二次電池。
6. 前記正極集電板及び負極集電板と前記電池蓋との間に介在される絶縁板を有し、
   前記隔壁板は、前記絶縁板に設けられ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。
7. 前記隔壁板は、前記電池蓋に直接固定され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。
8. 前記正極集電板及び負極集電板に固定される絶縁部材を有し、
   前記隔壁板は、前記絶縁部材に一体に設けられ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。
9. 前記絶縁板は、正極側と負極側に分離されて正極集電板と電池蓋との間、及び、負極集電板と電池蓋との間にそれぞれ介在され、または、正極側と負極側の絶縁板を一体にして１枚に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の角形二次電池。
10. 前記隔壁板は、ガスが通過可能な貫通孔を有することを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。

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