JP2018137192A - 角形二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】捲回電極群の合剤積層部端部で金属異物が溶解析出反応を起こし正極と負極間で内部短絡を有する電池において、該当部分に厚みが厚い部分を形成することで、電池を所定の圧力で押圧した際、厚みが厚い部分が選択的に加圧されることを利用して、エージング処理におけるスクリーニング精度を向上させる。【解決手段】合剤層が塗布され、一端側に金属箔露出部を有する電極を捲回した捲回電極群と、金属箔露出部と溶接により接続される集電板と、集電板と捲回電極群とを収納し、当該捲回電極群の平坦部と対向する一対の側面部を有する電池容器を備えた二次電池において、電池容器内部で一対の側面部に挟まれて配置される内容物の厚さが最も厚くなる部分は、集電板の溶接部に沿って配置され、かつ金属箔露出部側の合剤層積層端部と対向する位置に配置される。【選択図】図４

Description

本発明は、角形二次電池に関する。

角形リチウムイオン二次電池等の角形二次電池では、帯状の正極と負極とをセパレータを介して重ねて捲回してなる捲回電極群と、電解液とが角形の容器内に収容されている。捲回電極群の捲回軸方向の一方および他方の側端に、正極電極と負極電極のそれぞれの未塗工部がセパレータから露出され、露出された未塗工部がそれぞれ正極集電体または負極集電体に溶接されている。このような構造とすることで、簡便な構成を可能にし、かつ電極端子や正・負極集電体に至る通電経路を短くし、接続抵抗を小さくして高出力が得られる。

角形二次電池では、所定の条件で充電された状態でエージング処理が施される。エージング処理には、自己放電検査により短絡の有無等を調べるスクリーニング機能を有す。捲回電極群内部に金属異物が混入すると、金属異物が例えば正極電位の溶解電位で溶解してイオン化し、そのイオンが電解液を介して拡散し、例えば負極電位の析出電位で析出し、正極と負極間に短絡回路を形成する恐れがある。内部短絡を形成した電池は、電池容量が減少する等の不具合を引き起こす可能性がある。

そのような内部短絡を形成した電池のスクリーニングには、セパレータを介した正極と負極とが十分に接触した状態にあることが好まれる。そのような状態にするためには、外側から電池を所定の圧力で押圧することで、電池内部の捲回電極群を電池缶の側面部で圧縮する等の技術がある。

金属異物の混入経路は限定しないが、例えば正極と負極のそれぞれの未塗工部と正極集電体または負極集電体との溶接時に、集電箔のスパッタ等が電極合剤積層部の端部に混入する恐れがある。このようにして混入した金属異物を捲回電極群内部に含む状態で初期充電を行うと、合剤積層部の端部で内部短絡が形成される可能性がある。しかし、該当箇所は正極と負極とが接触し難い構造にあり、エージング処理におけるスクリーニングで検出ができないという懸念点がある。

特開２０１５−２１９９７１号公報

特許文献１は、エージング処理が完了するまでの間に、正極とセパレータとを接着させる処理を含むことを特徴としている。そのようにして製造された電池では、正極とセパレータが接着された状態にあり、合剤積層部の端部であってもセパレータを介した正極と負極とが十分に接触している。その故に、内部短絡を生じている電池を短時間で確実にスクリーニングすることができる。一方で、電池缶内に電解液を入れる注液工程において、電解液が正極に流れる経路が遮断され、電解液が正極合剤層に浸透し難く、電池特性の悪化や、注液工程のタクト時間が長くなる等の懸念点がある。

本発明の一態様によると、角形リチウムイオン二次電池は、合剤層が塗布され、一端側に金属箔露出部を有する電極を捲回した捲回電極群と、金属箔露出部と溶接により接続される集電板と、集電板と捲回電極群とを収納し、当該捲回電極群の平坦部と対向する一対の側面部を有する電池容器を備えた二次電池において、電池容器内部で一対の側面部に挟まれて配置される内容物の厚さが最も厚くなる部分は、集電板の溶接部に沿って配置され、かつ金属箔露出部側の合剤層積層端部と対向する位置に配置されることを特徴とする。

本発明によれば、捲回電極群の合剤積層部の端部に内部短絡回路を有する電池であっても、電池特性や製造工程時間に影響を及ぼすことなく、スクリーニング精度を向上できる。

本発明の角形二次電池の実施形態１としての角形二次電池の外観斜視図。 図１に図示された角形二次電池の分解斜視図。 図２に図示された捲回電極群の一部を展開した状態を示す分解斜視図。 捲回電極群の負極側における電極積層部の端部に絶縁テープを固定した状態を示す外観斜視図。 本発明の実施形態２を示し、負極側における電極積層部の端部に絶縁テープを捲回電極群の平坦部に連続的に固定した状態を示す外観斜視図。 本発明の実施形態３を示し、絶縁テープを電池缶側面部に固定した状態を示す断面図。 本発明の実施形態４を示し、（ａ）は電池缶１の斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面で電池缶１内面側の幅広側面１ｂに絶縁テープ５０が配置された斜視図。

−実施形態１−
以下、本発明の角形二次電池の実施形態１を図１から図４を参照して説明する。

なお、以下では、角形二次電池としてリチウムイオン角形二次電池を例として説明する。

図１は、角形二次電池１００の外観斜視図である。

角形二次電池１００は、電池缶１および電池蓋６を備え、扁平型に形成されている。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とを有し、その上方に開口部１ａ（図２参照）を有する。

電池缶１内には、捲回電極群３（図２参照）が収容され、電池缶１の開口部１ａが電池蓋６によって封止されている。電池蓋６は略矩形平板状であって、電池缶１の上方の開口部１ａを塞ぐように溶接されて電池缶１が封止されている。電池蓋６には、正極外部端子１４と、負極外部端子１２が設けられている。正極外部端子１４と負極外部端子１２を介して捲回電極群３に充電され、また外部負荷に電力が供給される。電池蓋６には、ガス排出弁１０が一体的に設けられ、電池缶１と電池蓋６により構成される電池容器の内部の圧力が上昇すると、ガス排出弁１０が開いて内部からガスが排出され、電池容器内の圧力が低減される。これによって、角形二次電池１００の安全性が確保される。
図２は、角形二次電池の分解斜視図である。扁平捲回形二次電池１００の電池缶１は、矩形の底面１ｄと、底面１ｄから立ち上がる角筒状の側面１ｂ、１ｃと、側面１ｂ、１ｃの上端で上方に向かって開放された開口部１ａとを有している。電池缶１内には、絶縁保護フィルム２を介して捲回群３が収容されている。

捲回電極群３は、扁平形状に捲回されており、捲回軸方向と直交する方向（ｙ方向）の両端に形成された断面半円形状の一対の湾曲部３ａ、３ｂと、これら一対の湾曲部３ａ、３ｂの間に連続して形成される一対の扁平面３ｃとを有している。なお、以下の説明において、捲回軸方向を図示のｘ方向、捲回軸に直交する方向を図示のｙ方向、捲回電極群３の厚み方向をとする。捲回電極群３は、捲回軸方向（ｘ方向）の両側部を電池缶１の幅広側面１ｂの内面および幅狭側面１ｃの内面に沿わせながら、湾曲部３ｂを下方にして電池缶１内に挿入され、上方の湾曲部３ａ側が電池缶１の開口部１ａ側に配置される。なお、図３では、保護フィルム２は折畳まれて電池缶１内に収容された状態となっている。

捲回電極群３の正極金属箔露出部３４ｃは、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。また、捲回電極群３の負極金属箔露出部３２ｃは、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、正極集電板４４および負極集電板２４を介して捲回電極群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を介して捲回電極群３へ外部発電電力が供給され充電される。

正極集電板４４と負極集電板２４、及び正極外部端子１４と負極外部端子１２を、それぞれ電池蓋６から電気的に絶縁するために、ガスケット５および絶縁板７が電池蓋６に設けられている。電池蓋６には、電池容器内に電解液を注入するための注液口９が穿設されている。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を封止し、角形二次電池１００を密閉する。

ここで、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。また、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。

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。

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。

正極接続部１４ａ、負極接続部１２ａは、正極外部端子１４、負極外部端子１２の下面から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に挿入可能な円柱形状を有している。正極接続部１４ａ、負極接続部１２ａは、電池蓋６を貫通して、それぞれ、正極集電板４４の正極集電板基部４１、負極集電板２４の負極集電板基部２１よりも電池缶１の底面１ｄ側に向けて突出される。この突出した状態で、正極接続部１４ａおよび負極接続部１２ａは、先端がかしめられる。これにより、正極外部端子１４と正極集電板４４とが、また、負極外部端子１２と負極集電板２４とが電池蓋６に一体に固定される。正極外部端子１４および負極外部端子１２のそれぞれと電池蓋６との間には、ガスケット５が介在される。また、正極集電板４４および負極集電板２４のそれぞれと電池蓋６との間には、絶縁板７が介在される。これにより、正極集電板４４および正極外部端子１４は電池蓋６と絶縁されている。また、負極集電板２４および負極外部端子１２は電池蓋６と絶縁されている。

正極集電板４４は、電池蓋６の下面に対向して配置される矩形板状の正極集電板基部４１を有する。また、正極集電板４４は、正極集電板基部４１の側端で折曲されて、電池缶１の幅広側面１ｂに沿って底面１ｄ側に向かって延出される正極側接続端部４２を有している。正極側接続端部４２は、捲回電極群３の正極金属箔露出部３４ｃに対向して重ね合わされた状態で接続される。

同様に、負極集電板２４は、電池蓋６の下面に対向して配置される矩形板状の負極集電板基部２１を有する。また、負極集電板２４は、負極集電板基部２１の側端で折曲されて、電池缶１の幅広側面１ｂに沿って底面１ｄ側に向かって延出される負極側接続端部２２を有している。負極側接続端部２２は、捲回電極群３の負極金属箔露出部３２ｃに対向して重ね合わされた状態で接続される。

正極集電板基部４１、負極集電板基部２１のそれぞれには、正極接続部１４ａ、負極接続部１２ａが挿通される正極側開口穴４３、負極側開口穴２３がそれぞれ形成されている。

捲回電極群３の扁平面３ｃに沿う方向でかつ捲回電極群３の捲回軸方向に直交する方向（ｙ方向）を巻き付け方向として、捲回電極群３の周囲には保護フィルム２が巻き付けられている。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り、捲回電極群３の扁平面３ｃと平行な方向でかつ捲回軸方向に直交する方向（ｙ方向）を巻き付方向として捲回電極群３を巻き付けることができる長さを有している。

図３は、捲回電極群３の一部を展開した状態を示す分解斜視図である。捲回電極群３は、負極電極３２と正極電極３４との間にセパレータ３３、３５を積層して扁平状に捲回することによって構成されている。捲回電極群３は、最外周の電極が負極電極３２であり、さらにその外周側にセパレータ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３４ａの表裏両面に正極活物質合剤が塗布された正極合剤層３４ｂを有する。正極金属箔３４ａの幅方向（ｘ方向）の一方側の端部には、正極活物質合剤が塗布されていない正極金属箔露出部３４ｃが設けられている。負極電極３２は、負極集電体である負極金属箔３２ａの表裏両面に負極活物質合剤が塗布された負極合剤層３２ｂを有する。負極金属箔３２ａの幅方向（ｘ方向）の他方側の端部には、負極活物質合剤が塗布されていない負極金属箔露出部３２ｃが設けられている。正極金属箔露出部３４ｃと負極金属箔露出部３２ｃは、正・負極金属箔３４ａ、３２ａの金属面が露出した領域であり、捲回軸方向の一方側と他方側の位置に配置されるように捲回される。

負極電極３２の負極合剤層３２ｂは、正極電極３４の正極合剤層３４ｂよりも幅方向（ｘ方向）に大きく、これにより正極合剤層３４ｂは、必ず負極合剤層３２ｂに挟まれるように構成されている。正極金属箔露出部３４ｃ、負極金属箔露出部３２ｃは、それぞれ、束ねられて溶接等により接合される。尚、セパレータ３３、３５は幅方向（ｘ方向）で負極合剤層３２ｂよりも広いが、セパレータ３３、３５は、正極金属箔露出部３４ｃ、負極金属箔露出部３２ｃが露出する位置に積層されるため、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（負極金属箔）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、ＴｉＳｉ２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ＬｉＭｎ２Ｏ４）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（正極金属箔）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３４、負極電極３２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。
また、軸芯（図示せず）としては例えば、正極金属箔３４ａ、負極金属箔３２ａ、セパレータ３３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。

続いて本発明の特徴部分について説明する。図４は、本発明の特徴となる部分を示す図で、捲回電極群３の合剤積層部の端部と負極３２の金属箔露出部３２ｃと負極集電板２４の溶接部が対向する位置に絶縁テープ５０を固定した図である。負極集電板２４と捲回電極群３とを溶接の際、金属のスパッタ等が発生する可能性があり、合剤積層部端部の内部に金属異物が混入する恐れがある。金属異物が混入した状態で、初期充電を電池に施すと、混入した金属異物が溶解析出反応を起こし、正極３４と負極３２の間で内部短絡を形成する恐れがある。内部短絡を形成した電池は、電池容量が減少する等の不具合の原因となる。

そのため、電池１００を作成する際にスクリーニング検査を行う。スクリーニング検査では、現在内部短絡が発生しているもの、および将来内部短絡が発生する恐れがある電池１００を取り除くことを目的としている。すでに内部短絡が発生している電池１００は当然取り除かれるが、将来内部短絡が発生する恐れのある電池は、金属異物がショートを起こすように力を加えることによって検査を行っている。そのため、のスクリーニング検査を行う際に、正極３４と負極３２とセパレータ３３、３５とが十分に密着していないと、異物による電圧低下が測定しづらくなる。言い換えると、異物が混入した電池１００で内部短絡回路が形成されにくくなる。以上の理由により、電池１００の製造工程内で、正極３４と負極３２間で内部短絡を形成した電池をスクリーニングするには、正極３４と負極３２とセパレータ３３、３５とが十分に接着している状態が望ましい。その状態を作り出す技術の１つとして、電池１００の側面部を例えば外部から押圧し、電池缶１の内部にある捲回電極群３を加圧することが知られている。しかし、その際、電池缶１の側面部の幅狭側は変形しづらい等の理由で、捲回電極群３の合剤積層部の端部では加圧され難いという懸念点がある。それ故、エージング処理において、捲回電極群３の合剤積層部端部の正極３４と負極３２間で内部短絡を形成した電池の検出精度が低下する可能性がある。

本発明は、その対応策として、本案件は図４に示す実施形態１のように、捲回電極群３の合剤積層部の端部に絶縁テープ５０を固定し、電池缶１の内容物の厚みが最も厚くなる部分は、溶接位置に対して配置される構造とした。捲回電極群３の合剤積層部の端部に絶縁テープ５０を固定した状態で、電池缶１を外側から所定の圧力で押圧した場合、捲回電極群３に絶縁テープ５０を固定した部分、つまり電池缶１の内容物の厚みが最も厚い部分が、電池缶１と最初に接触し、最も加圧されることになる。そこで、角形二次電池１００において、捲回電極群３の合剤積層部端部の正極３４と負極３２との間で内部短絡回路を形成している電池を、製造工程内でより確実にスクリーニングすることができる。

また、絶縁テープ５０の固定位置は、少なくとも負極集電板２４の溶接部２０２ａに沿って配置され、かつ金属箔露出部３２ｃ側の合剤積層部（正極合剤層３４ｂ及び負極合剤層３２ｂが積層された部分）の端部と対向していればよい。なお、捲回電極群３のｘ方向及びｙ方向の絶縁テープ５０の長さは特に限定しない。

また、本実施形態１を示す図４において、例えば負極集電板２４と捲回電極群３の溶接部２０２ａのｙ方向の溶接幅をｗ１とすると、絶縁テープ５０の長さｗ２が溶接幅ｗ１と同等になるように固定した図を示す。このような構造にすることによって、最も異物の混入する可能性が高い部分の近傍を押圧することができるので、内部短絡が発生するおそれのある電池１００をスクリーニング検査により確実に取り除くことが可能である。また、絶縁テープ５０の使用量をある程度抑えつつ、内部短絡が発生するおそれのある電池１００を取り除くことが可能である。

−実施形態２−
続いて実施形態２について説明する。本実施形態が実施形態１と異なる点は、絶縁テープ５０の幅が溶接部２０２ａの幅よりも大きな幅で設けられている点が異なる点である。

なお、実施形態１の構成と同様の構成については実施形態１で用いた図面番号と同様のものを用いている。図５は、実施形態２の説明として、図４に示す絶縁テープ５０を捲回電極群３の平坦部に連続して配置したものである。絶縁テープ５０のｙ方向の長さｗ３は、負極集電板２４と捲回電極群３との溶接部２０２ａの長さｗ１と比べて相対的に長い状態を示す。捲回電極群３に絶縁テープ５０を固定する面積を大きくし、捲回電極群３の合剤層積層部端部の厚みが厚くなる部分を大きくすることで、外側から電池１００を押圧した時に、捲回電極群３の合剤積層部端部が加圧される部分が拡大する。つまり、捲回電極群３の合剤層積層部端部において、より広範囲を加圧することができ、捲回電極群３の合剤積層部端部の正極３４と負極間３２で内部短絡回路を形成している電池を、エージング処理においてより確実に検出することができる。

なお、本実施形態では絶縁テープ５０の幅ｗ３は、平坦部の幅と同様の幅となっているが、上述した通り、溶接部２０２ａの幅ｗ１よりも大きければ実施形態１のものよりも検出精度が向上する。

−実施形態３−
続いて実施形態３について説明する。本実施形態が実施形態１と異なる点は、絶縁テープ５０の幅が溶接部２０２ａの幅よりも小さな幅で設けられている点が異なる点である。

なお、実施形態１の構成と同様の構成については実施形態１で用いた図面番号と同様のものを用いている。図６は、実施形態３の説明として、図４に示す絶縁テープ５０の幅を溶接部２０２ａよりも短くしたものを示す図である。図６に示すように、絶縁テープ５０のｙ方向の長さｗ４は、負極集電板２４と捲回電極群３との溶接部２０２ａの長さｗ１と比べて相対的に短い。ただし、この場合電池缶１の内容物において、捲回電極群３の合剤積層部の端部で最も厚くなる部分が実施形態１及び２と比べて相対的に小さくなる。そのため、実施形態１と実施形態２のような広範な範囲での検出は難しくなるが、絶縁テープ５０にかかる力（応力）は大きくなり、絶縁テープ５０が配置されている範囲に異物が混入している場合はより確実にエージング処理でのスクリーニング精度は向上する。また別の効果としては絶縁テープ５０の使用量を減らせるという効果がある。

このように、絶縁テープ５０を捲回電極群３の合剤積層部の端部に固定して、電池缶１の内容物が最も厚くなる部分を溶接位置に対向して配置することで、外側から電池１００を押圧した時に、該当部分が最初に電池缶１の側面部と接触して最も強く押圧される。

実施形態１から３において、内容物の厚みが最も厚くなる部分は、絶縁テープ５０を捲回電極群３の合剤積層部の端部に固定した例で説明したが、例えば、捲回電極群３に絶縁保護フィルム２を取付ける際、絶縁保護フィルム２の開口部を負極集電板２４の溶接部に対向する捲回電極群３の合剤積層部端部に配置した状態で、保護フィルム２の捲止めテープとして絶縁テープ５０を配置する方法がある。このような構成にすることによって、もともと必要であった捲き止めテープを、合剤層積層部への圧迫に使用することができ、シンプルな構造で本発明を実現することができる。

また、内容物の厚みが最も厚くなる部分は絶縁保護フィルム２の捲止めテープに限定されない。例えば、絶縁保護フィルム２に直接配置する方法もあるし、または捲回電極群３の捲止めテープとして、捲回電極群３の最外周に当たるセパレータ３５に配置しても良い。または、絶縁フィルム２の折り返し部が該当箇所に配置されるように絶縁保護フィルムを取付けて、厚みの厚い部分を形成しても良い。

−実施形態４−
続いて実施形態４について説明する。本実施形態が実施形態１と異なる点は、絶縁テープ５０が電池缶１の内面側であって、幅広側面１ｂに配置された点が実施形態１とはことなる。図７は、本発明の実施形態４を示し、（ａ）は本実施形態の電池缶１の斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面を示す図で電池缶１内面側の幅広側面１ｂに絶縁テープ５０が配置された斜視図である。このように、電池缶１の内容物が厚くなる部分は、捲回電極群３ではなく、電池缶１に固定しても良い。その場合でも、上記実施形態１〜３と同様、電池缶１の内容物の厚みが厚い部分を捲回電極群３の合剤積層部の端部に有することになる、実施形態１〜３と同様の効果が得られることになる。

上記実施形態１〜３では、例として負極集電板２４に沿って絶縁テープ５０を固定したが、正極集電板４４に沿って絶縁テープ５０を固定しても良く、また負極集電板２４と正極集電板４４の両側に固定しても良い。両側に固定した場合、片側に固定する場合に比べ。電池缶１の内容物の厚みが厚い部分の面積が大きくなり、よりエージング処理でのスクリーニング精度が向上すると共に、捲回電極群３が左右バランス良く電池缶１と接着し、使用中の振動や衝撃に対する強度が増加する。それ故、より信頼性の高い電池となる。

なお、本実施形態の絶縁テープ５０の長さは実施形態２の絶縁テープの長さと同様の長さになっているが、当然実施形態１または実施形態３の長さをとってもよい。

また、本発明では主に負極側の異物を中心に説明したが、正極側で同様の問題が発生する場合には、当然正極側だけに同様の構成をとることも可能である。

また、本発明の溶接部２０２ａについては、超音波溶接や抵抗溶接等、特に方法は限定されないが、より異物発生の可能性が高い超音波溶接で溶接するものに対して効果が高い。

以上、簡単に本発明についてまとめる。本発明に記載の二次電池（１００）は、合剤層（３２ｂ、３４ｂ）が塗布され、一端側に金属箔露出部（３２ｃ、３４ｃ）を有する電極を捲回した捲回電極群（３）と、金属箔露出部（３２ｃ、３４ｃ）と溶接により接続される集電板（２４、４４）と、集電板（２４、４４）と捲回電極群（３）とを収納し、捲回電極群（３）の平坦部（３ｃ）と対向する一対の側面部（１ｂ）を有する電池容器（１）を備え、電池容器内部で一対の側面部（１ｂ）に挟まれて配置される内容物の厚さが最も厚くなる部分は、集電板（２４、４４）の溶接部（２０２ａ）に沿って配置され、かつ金属箔露出部（３２ｃ、３４ｃ）側の合剤層積層（３２ｂ、３４ｂ）端部と対向する位置に配置されることを特徴とする。このような構造にすることによって、最も金属異物が混入しやすい集電板の溶接部近傍が電池の充電によって電池缶１に押しつけられることとなり、異物が混入した電池１００で内部短絡回路が形成されやすくなる。そのため、電池作成段階では内部短絡は発生していないが、今後内部短絡が発生するおそれのある電池１００をスクリーニング検査により確実に取り除くことが可能である。

また、本発明に記載の二次電池（１００）は溶接部（２０２ａ）が超音波溶接部となっている。このような構成にすることによって、より異物発生の可能性が高い超音波溶接で溶接するものに対して高い効果が期待できる。

また、本発明に記載の二次電池（１００）において、内容物の厚さが最も厚くなる部分は、捲回電極群（３）の一対の湾曲部（３ａ、３ｂ）に挟まれる平坦部（３ｃ）に配置され、かつ一方側の湾曲部側平坦部から他方側の湾曲部側平坦部まで連続して配置される。このような構成にすることによって、捲回電極群３の合剤積層部端部が加圧される部分が拡大する。つまり、捲回電極群３の合剤層積層部端部において、より広範囲を加圧することができ、捲回電極群３の合剤積層部端部の正極３４と負極間３２で内部短絡回路を形成している電池を、エージング処理においてより確実に検出することができる。

また、本発明に記載の二次電池（１００）において、内容物が、捲回電極群（３）、捲回電極群（３）を覆う絶縁シート（２）、及び絶縁シート（２）の捲止めテープであり、内容物の厚さが最も厚くなる部分には捲止めテープが配置される。このような構成にすることによって、このような構成にすることによって、もともと必要であった捲き止めテープを、合剤層積層部への圧迫に使用することができ、シンプルな構造で本発明を実現することができる。

また、本発明に記載の二次電池（１００）は、内容物が、捲回電極群（３）、捲回電極群（３）を覆う絶縁シート（２）、及び捲回電極群に接着される絶縁テープ（５０）であり、内容物の厚さが最も厚くなる部分には絶縁テープが配置される。このように、絶縁保護フィルム（２）がなかったとしても本発明を適用することができる。

また、本発明に記載の二次電池（１００）において、内容物が、捲回電極群（３）、捲回電極群（３）を覆う絶縁シート（２）であり、内容物の厚さが最も厚くなる部分には前記絶縁シートの折り返し部が配置される。このような構成にした場合は、実施形態１と同様の効果に加え、絶縁テープ５０の使用量を減らすことができるという効果がある。。

また、本発明の二次電池において、内容物が、捲回電極群（３）、捲回電極群（３）を覆う絶縁シート（２）、及び側面部に接着された絶縁テープ（５０）であり、内容物の厚さが最も厚くなる部分には絶縁テープ（５０）が配置される。このように電池缶１側に絶縁テープ５０を設けたとしても、実施形態１と同様の効果を得ることが可能である。

また、本発明に記載の二次電池１００は、内容物の厚さが最も厚くなる部分は、正極集電板側及び負極集電板側の両方に設けられる。両側に固定した場合、片側に固定する場合に比べ。電池缶１の内容物の厚みが厚い部分の面積が大きくなり、よりエージング処理でのスクリーニング精度が向上すると共に、捲回電極群３が左右バランス良く電池缶１と接着し、使用中の振動や衝撃に対する強度が増加する。それ故、より信頼性の高い電池となる。

上記各実施形態では、角形二次電池１００をリチウムイオン電池として例示した。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角形二次電池１００にも適用が可能である。さらに、本発明は、リチウムイオンキャパシタ等のキャパシタにも適用可能である。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

３ 捲回電極群
２４ 負極集電板
３２ 負極電極
３２ａ 負極金属箔
３２ｂ 負極合剤層
３２ｃ 負極金属箔露出部
３３、３５ セパレータ
３４ 正極電極
３４ａ 正極金属箔
３４ｂ 正極合剤層
３４ｃ 正極金属箔露出部
４４ 正極集電板
５０ 絶縁テープ
１００ 角形二次電池
２０２ａ 溶接部

Claims (8)

1. 合剤層が塗布され、一端側に金属箔露出部を有する電極を捲回した捲回電極群と、
   前記金属箔露出部と溶接により接続される集電板と、
   前記集電板と前記捲回電極群とを収納し、当該捲回電極群の平坦部と対向する一対の側面部を有する電池容器を備えた二次電池において、
   前記電池容器内部で前記一対の側面部に挟まれて配置される内容物の厚さが最も厚くなる部分は、前記集電板の溶接部に沿って配置され、かつ前記金属箔露出部側の合剤層積層端部と対向する位置に配置されることを特徴とする。
2. 請求項１に記載の二次電池において、
   前記溶接部は超音波溶接部であることを特徴とする二次電池。
3. 請求項２に記載の二次電池において、
   前記内容物の厚さが最も厚くなる部分は、前記捲回電極群の一対の湾曲部に挟まれる平坦部に配置され、かつ一方側の湾曲部側平坦部から他方側の湾曲部側平坦部まで連続して配置されることを特徴とする二次電池。
4. 請求項２又は３に記載の二次電池において、
   前記内容物は、前記捲回電極群、当該捲回電極群を覆う絶縁シート、及び当該絶縁シートの捲止めテープであり、前記内容物の厚さが最も厚くなる部分には前記捲止めテープが配置されることを特徴とする二次電池。
5. 請求項２又は３に記載の二次電池において、
   前記内容物は、前記捲回電極群、当該捲回電極群を覆う絶縁シート、及び当該捲回電極群に接着される絶縁テープであり、前記内容物の厚さが最も厚くなる部分には前記絶縁テープが配置されることを特徴とする二次電池。
6. 請求項２又は３に記載の二次電池において、
   前記内容物は、前記捲回電極群、当該捲回電極群を覆う絶縁シートであり、前記内容物の厚さが最も厚くなる部分には前記絶縁シートの折り返し部が配置されることを特徴とする二次電池。
7. 請求項２又は３に記載の二次電池において、
   前記内容物は、前記捲回電極群、当該捲回電極群を覆う絶縁シート、及び前記側面部に接着された絶縁テープであり、前記内容物の厚さが最も厚くなる部分には前記絶縁テープが配置されることを特徴とする二次電池。
8. 請求項１乃至７の何れかに記載の二次電池において、
   前記内容物の厚さが最も厚くなる部分は、正極集電板側及び負極集電板側の両方に設けられることを特徴とする二次電池。

Images