JP2019106273A - 二次電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】信頼性の高い二次電池を提供する。【解決手段】正極集電体6は、正極端子7が接続された部分と、正極タブが接続された部分とを有する。正極集電体6において、正極端子7が接続された部分と正極タブが接続された部分の間にはヒューズ部6xが設けられている。正極集電体6において、ヒューズ部6xよりも正極端子7が接続された部分に近い領域を第1領域6bとし、ヒューズ部6xよりも正極タブが接続された部分に近い領域を第2領域6cとする。正極集電体6と電極体の間に配置される絶縁部材としての絶縁プレート80は、第2領域6cと接続されており、ヒューズ部6xが溶断した後、第2領域6cが第1領域6b側に移動することが抑制されている。【選択図】図9

Description

本発明は二次電池に関する。
電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV、PHEV)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二次電池が使用されている。
これらの二次電池では、開口を有する有底筒状の角形外装体と、そ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。封口板には正極端子及び負極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。
二次電池においては、端子と電極体を電気的に接続する集電体にヒューズを設けることが提案されている(下記特許文献1)。
特開2015−8115号公報
本発明は、集電体に設けられたヒューズ部が溶断した後、再度導電経路が形成されることが防止された信頼性の高い二次電池を提供することを一つの目的とする。
本発明の一様態の二次電池は、
正極板及び負極板を含む電極体と、
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封口板と、
前記封口板に取り付けられた端子と、
前記正極板又は前記負極板と、前記端子とを電気的に接続する集電体とを備え、
前記正極板又は前記負極板はタブを有し、
前記集電体は、前記タブが接続された部分と、前記端子が接続された部分を有し、
前記集電体において、前記タブが接続された部分と前記端子が接続された部分の間にはヒューズ部が設けられ、
前記集電体と前記電極体の間及び前記封口板と前記集電体の間の少なくとも一方には絶縁部材が配置され、
前記集電体において前記ヒューズ部よりも前記端子が接続された部分に近い領域を第1領域とし、
前記集電体において前記ヒューズ部よりも前記タブが接続された部分に近い領域を第2領域とし、
前記ヒューズ部が溶断した後に前記第2領域が、前記封口板及び前記第1領域の少なくとも一方に近づくように移動することを抑制する移動抑制構造を有し、
前記移動抑制構造が前記第2領域と前記絶縁部材により構成される。
本発明の一様態の二次電池の構成によると、ヒューズ部が溶断した後、集電体において
ヒューズ部よりもタブが接続された部分に近い領域である第2領域が電池ケース内で動くことを抑制できる。よって、ヒューズ部が溶断した後、第2領域が電池ケース内で移動し、封口板ないし第1領域と電気的に接続されることを抑制できる。よって、ヒューズ部が溶断した後、導電経路が形成されることが防止された信頼性の高い二次電池となる。
前記タブは、前記電極体の前記封口板側の面に配置された構成とすることができる。これにより、より体積エネルギー密度の高い二次電池となる。
前記絶縁部材は前記集電体と前記電極体の間に配置された構成とすることができる。これにより、集電体と電極体の意図しない接触を抑制できる。
前記第2領域には貫通孔又は切り欠き部が設けられ、
前記貫通孔又は切り欠き部の内部に前記絶縁部材の一部が配置された構成とすることができる。これにより、ヒューズ部が溶断した後、第2領域が電池ケース内で移動することを効果的に抑制できる。
前記封口板と前記第2領域の間には絶縁シートが配置された構成とすることができる。これにより、封口板と第2領域が接触することを防止できる。
前記絶縁部材は、前記第1領域に接続された構成とすることができる。これにより、ヒューズ部が溶断した後、第2領域が電池ケース内で移動することをより効果的に抑制できる。
前記絶縁部材は、前記電極体の前記封口板側の面に沿って配置される本体部と、前記本体部から前記封口板に向かって突出する突出部を有し、
前記突出部の一部が前記第2領域の前記封口板側の面よりも前記封口板側に位置する構成とすることができる。これにより、ヒューズ部が溶断した後、第2領域が封口板と接触することをより効果的に防止できる。
前記突出部の一部が前記第2領域と前記封口板の間に配置された構成とすることができる。これにより、ヒューズ部が溶断した後、第2領域が封口板と接触することをより効果的に防止できる。
前記絶縁部材は前記封口板と前記集電体の間に配置された構成とすることができる。これにより、集電体と封口板が接触することをより効果的に防止できる。
前記第2領域には貫通孔又は切り欠き部が設けられ、
前記貫通孔又は切り欠き部の内部に前記絶縁部材の一部が配置された構成とすることができる。これにより、ヒューズ部が溶断した後、第2領域が電池ケース内で移動することを効果的に抑制できる。
前記絶縁部材は端子貫通孔を有し、
前記端子貫通孔内に前記端子が配置された構成とすることができる。
前記絶縁部材は、前記端子と前記封口板の間に挟持された構成とすることができる。
前記ヒューズ部は樹脂部材により覆われた構成とすることができる。これにより、振動や衝撃によりヒューズ部が損傷ないし破損することを効果的に防止できる。
前記電極体は、複数の前記タブからなる第1タブ群と、複数の前記タブからなる第2タ
ブ群を有し、
前記第1タブ群と前記第2タブ群は異なる方向に湾曲した構成とすることができる。これにより、より体積エネルギー密度の高い二次電池となる。
本発明によると、信頼性の高い二次電池を提供できる。
実施形態に係る二次電池の斜視図である。 図1におけるII−II線に沿った断面図である。 実施形態に係る正極板の平面図である。 実施形態に係る負極板の平面図である。 実施形態に係る電極体要素の平面図である。 正極集電体に正極タブ群を接続し、負極集電体に負極タブ群を接続した状態を示す図である。 (a)は封口板の電極体側の面を示す図である。(b)は、封口板に内部側絶縁部材、正極端子及び負極端子を取り付けた後の状態を示す図である。(c)封口板の電極体側に絶縁シートを配置した状態を示す図である。 正極端子に正極集電体を接続し、負極端子に負極集電体を接続した状態を示す図である。 図9Aは正極端子近傍の封口板の長手方向に沿った断面図である。図9Bは正極端子近傍の封口板の短手方向に沿った断面図である。 図10Aは負極端子近傍の封口板の長手方向に沿った断面図である。図10Bは負極端子近傍の封口板の短手方向に沿った断面図である。 図11Aは変形例1に係る二次電池における正極端子近傍の封口板の長手方向に沿った断面図である。図11Bは変形例1に係る二次電池における正極端子近傍の封口板の短手方向に沿った断面図である。 変形例2に係る二次電池に関し、正極集電体及び負極集電体に絶縁プレートを接続した図である。 図13Aは、図12におけるXIIIA−XIIIAに沿った断面図である。図13Bは、図12におけるXIIIB−XIIIBに沿った断面図である。 図14A〜図14Cは、正極集電体と絶縁プレートの接続方法を示す図である。 正極集電体と絶縁プレートの接続方法を示す図である。 図16Aは、変形例3に係る角形二次電池の正極端子近傍の封口板の長手方向に沿った断面図である。図16Bは、変形例3に係る角形二次電池の正極集電体の電極体側の面を示す図である。 図17Aは、変形例4に係る角形二次電池の正極端子近傍の封口板の長手方向に沿った断面図である。図17Bは、変形例4に係る角形二次電池の正極集電体の電極体側の面を示す図である。 図18Aは、変形例5に係る角形二次電池の正極端子近傍の封口板の長手方向に沿った断面図である。図18Bは、変形例4に係る角形二次電池の正極集電体の電極体側の面を示す図である。
実施形態に係る二次電池としての角形二次電池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及び図2に示すように角形二次電池20は、開口を有する有底角筒状の角形外装体1と、角形外装体1の開口を封口する封口板2からなる電池ケース100を備える。角形
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。角形外装体1内には、正極板と負極板がセパレータを介して積層された電極体3が電解液と共に収容されている。電極体3と角形外装体1の間には樹脂製の樹脂シートからなる電極体ホルダー15が配置されている。
電極体3の封口板2側の端部には、正極タブ40及び負極タブ50が設けられている。正極タブ40及び負極タブ50はそれぞれ、電極体3の封口板2側の面に配置されている。正極タブ40は正極集電体6を介して正極端子7及び正極外部導電部材8に電気的に接続されている。負極タブ50は負極集電体10を介して負極端子11及び負極外部導電部材12に電気的に接続されている。
正極端子7及び正極外部導電部材8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より好ましい。正極外部導電部材8は封口板2と電気的に接続されている。正極端子7と封口板2の間には樹脂製の内部側絶縁部材9が配置されている。
負極端子11及び負極外部導電部材12は金属製であることが好ましい。負極外部導電部材12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。負極端子11は、銅又は銅合金製であることがより好ましい。あるいは、負極端子11は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる部分と、銅又は銅合金からなる部分を有するようにしてもよい。この場合、銅又は銅合金からなる部分を負極集電体10に接続し、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる部分を負極外部導電部材12に接続することが好ましい。封口板2と負極端子11の間には内部側絶縁部材13が配置されている。封口板2と負極外部導電部材12の間には外部側絶縁部材14が配置されている。
封口板2と電極体3の間には、封口板2と対向するように樹脂製の絶縁シート19が配置されている。絶縁シート19は封口板2と正極集電体6の間に配置されている。絶縁シート19は封口板2と負極集電体10の間に配置されている。
正極集電体6と電極体3の間、負極集電体10と電極体3の間には絶縁部材としての絶縁プレート80が配置されている。
封口板2には電池ケース100内の圧力が所定値以上となった際に破断し、電池ケース100内のガスを電池ケース100外に排出するガス排出弁16が設けられている。封口板2には電解液注液孔17が設けられている。電解液注液孔17から電池ケース100内に電解液を注液した後、電解液注液孔17は封止部材18により封止される。
次に角形二次電池20の製造方法及び各構成の詳細を説明する。
[正極板]
図3は、正極板4の平面図である。正極板4は、矩形状の正極芯体4aの両面に正極活物質を含む正極活物質合剤層4bが形成された本体部を有する。本体部の端辺から正極芯体4aが突出しており、この突出した正極芯体4aが正極タブ40を構成する。なお、正極タブ40は、図3に示すように正極芯体4aの一部であっても良いし、他の部材を正極芯体4aに接続し、正極タブ40としてもよい。また、正極タブ40において正極活物質合剤層4bと隣接する部分には、正極活物質合剤層4bの電気抵抗よりも大きな電気抵抗を有する正極保護層4cが設けられることが好ましい。なお正極芯体4aとしてはアルミニウム箔、アルミニウム合金箔等の金属箔を用いることが好ましい。正極活物質としてはリチウム遷移金属複合酸化物等を用いることが好ましい。
[負極板]
図4は、負極板5の平面図である。負極板5は、矩形状の負極芯体5aの両面に負極活物質を含む負極活物質合剤層5bが形成された本体部を有する。本体部の端辺から負極芯体5aが突出しており、この突出した負極芯体5aが負極タブ50を構成する。なお、負極タブ50は、図4に示すように負極芯体5aの一部であっても良いし、他の部材を負極芯体5aに接続し、負極タブ50としてもよい。なお負極芯体5aとしては銅箔、銅合金箔等の金属箔を用いることが好ましい。負極活物質としては炭素材料やシリコン材料等を用いることが好ましい。
[電極体要素の作製]
50枚の正極板4及び51枚の負極板5を上述の方法で作製し、これらをポリオレフィン製の方形状のセパレータを介して積層し積層型の電極体要素を作製する。図5に示すように、積層型の電極体要素(第1の電極体要素3a、第2の電極体要素3b)は、一方の端部に、各正極板4の正極タブ40が積層された正極タブ群(第1正極タブ群40a、第2正極タブ群40b)、各負極板5の負極タブ50が積層された負極タブ群(第1負極タブ群50a、第2負極タブ群50b)を有する。電極体要素の両外面にはセパレータが配置され、テープ等により各極板及びセパレータが積層された状態に固定することができる。あるいは、セパレータに接着層を設け、セパレータと正極板4、セパレータと負極板5がそれぞれ接着されるようにしてもよい。
なお、セパレータの平面視の大きさは負極板5と同じ、あるいは負極板5よりも大きくすることが好ましい。2枚のセパレータの間に正極板4又は負極板5を配置し、セパレータの周縁を熱溶着した状態とした後、正極板4と負極板5を積層してもよい。あるいはセパレータを九十九折状としてもよい。なお、帯状の正極板と帯状の負極板を、帯状のセパレータを介して巻回し、巻回型の電極体要素とすることも可能である。
[集電体とタブの接続]
上述の方法で2つの電極体要素を作製し、それぞれ第1の電極体要素3a、第2の電極体要素3bとする。なお、第1の電極体要素3aと第2の電極体要素3bは全く同じ構成であってもよいし、異なる構成であってもよい。ここで、第1の電極体要素3aの複数枚の正極タブ40が第1正極タブ群40aを構成する。第1の電極体要素3aの複数枚の負極タブ50が第1負極タブ群50aを構成する。第2の電極体要素3bの複数枚の正極タブ40が第2正極タブ群40bを構成する。第2の電極体要素3bの複数枚の負極タブ50が第2負極タブ群50bを構成する。
図6は、正極集電体6に第1正極タブ群40a及び第2正極タブ群40bを接続し、負極集電体10に第1負極タブ群50a及び第2負極タブ群50bを接続した状態を示す図である。第1の電極体要素3aと第2の電極体要素3bの間に、正極集電体6と負極集電体10を配置する。そして、第1正極タブ群40aと第2正極タブ群40bを正極集電体6上に配置する。第1負極タブ群50aと第2負極タブ群50bを負極集電体10上に配置する。第1正極タブ群40a及び第2正極タブ群40bはそれぞれ正極集電体6に溶接接続され溶接部60が形成される。第1負極タブ群50a及び第2負極タブ群50bはそれぞれ負極集電体10に溶接接続され溶接部60が形成される。溶接方法は、超音波溶接、あるいは抵抗溶接が好ましい。なお、レーザ溶接で接続することもできる。なお、正極集電体6において、電解液注液孔17と対向する位置には集電体開口6eが設けられている。
[封口板への各部品取り付け]
図7(a)〜図7(c)を用いて、封口板への各部材の取り付け方法について説明する。図7(a)に示すように、封口板2は、正極端子取り付け孔2aと負極端子取り付け孔2bを有する。正極端子取り付け孔2aの周囲の電池外面側に正極外部導電部材8を配置
し、正極端子取り付け孔2aの周囲の電池内面側に内部側絶縁部材9を配置する。そして、正極端子7を電池内面側から、内部側絶縁部材9の貫通穴、正極端子取り付け孔2a及び正極外部導電部材8の貫通穴に挿入する。そして、正極端子7の先端をカシメることにより、図2及び図7(b)に示すように、正極端子7を封口板2に取り付ける。
負極端子取り付け孔2bの周囲の電池外面側に外部側絶縁部材14と負極外部導電部材12を配置し、負極端子取り付け孔2bの周囲の電池内面側に内部側絶縁部材13を配置する。そして、負極端子11を電池内面側から、内部側絶縁部材13の貫通穴、負極端子取り付け孔2b、外部側絶縁部材14の貫通穴、及び負極外部導電部材12の貫通穴に挿入する。そして、負極端子11の先端をカシメることにより、負極端子11を封口板2に取り付ける。
その後、図7(c)に示すように、絶縁シート19を封口板2の電池内面と対向するように配置する。絶縁シート19は、第1開口部19a、第2開口部19b、第3開口部19c、第4開口部19dを有する。第1開口部19aは正極端子7と対応する位置に配置される。第2開口部19bは負極端子11と対応する位置に配置される。第3開口部19cはガス排出弁16と対応する位置に配置される。第4開口部19dは、電解液注液孔17と対応する位置に配置される。
[端子と集電体の接続]
図2及び図8に示すように、正極集電体6と正極端子7を接続し、負極集電体10と負極端子11を接続する。正極端子7のフランジ部7aに設けられた接続突起7dを、正極集電体6に設けられた接続穴6a内に配置し、正極集電体6と正極端子7をレーザ溶接等により溶接し、溶接部70が形成される。負極端子11のフランジ部11aに設けられた接続突起11dを、負極集電体10に設けられた接続穴10a内に配置し、負極集電体10と負極端子11をレーザ溶接等により溶接し、溶接部70が形成される。
図9A及び図9Bに示すように、正極端子7は、封口板2よりも電極体3側に配置されるフランジ部7a、フランジ部7aから電池外部側に延び、正極端子取り付け孔2aを貫通する挿入部7bを有する。また、挿入部7bの先端側にはカシメ部7cが設けられている。
正極集電体6には、正極端子7と正極タブ群40(第1正極タブ群40a、第2正極タブ群40b)がそれぞれ接続されている。正極集電体6にはヒューズ部6xが設けられている。ヒューズ部6xは、角形二次電池20に大電流が流れたときに溶断する部分である。正極集電体6においてヒューズ部6xよりも正極端子7と接続された部分に近い領域は第1領域6bである。正極集電体6においてヒューズ部6xよりも正極タブ群40(第1正極タブ群40a、第2正極タブ群40b)と接続された部分に近い領域は第2領域6cである。
ヒューズ部6xは他の部分よりも断面積が小さくなっており、大電流が流れたときにヒューズ部6xが溶断する。正極集電体6に開口、切り欠き部、薄肉部を設けることにより断面積が小さい部分を設けてヒューズ部6xとすることができる。また、ヒューズ部6xは、樹脂部材90により覆われていることが好ましい。これにより、振動や衝撃等により正極集電体6がヒューズ部6xの近傍で損傷することを防止できる。また、ヒューズ部6xが溶断したとき、溶融した金属が飛散することを防止できる。
正極集電体6は段差部6dが設けられている。封口板2に対して垂直な方向において、封口板2において正極タブ40と接続された部分は、封口板2において正極端子7と接続された部分よりも封口板2側に位置する。このような構成であると、より体積エネルギー密度の高い二次電池となる。なお、段差部6dは第1領域6b及び第2領域6cのいずれ
に設けられていてもよい。また、正極集電体6に段差部6dを設けなくてもよい。
正極集電体6と電極体3の間には絶縁部材としての樹脂製の絶縁プレート80が配置されている。絶縁プレート80は、電極体3の封口板2側の面に沿って配置される本体部80aと、本体部80aから封口板2に向かって突出する第1突出部80bを有する。第1突出部80bは、正極集電体6の第2領域6cに接続されている。このため、ヒューズ部6xが溶断した後、電池ケース100内において正極集電体6の第2領域6cが移動することが抑制される。したがって、ヒューズ部6xが溶断した後、第2領域6cが第1領域6bないし封口板2に接触し、導電経路が形成されることを防止できる。
図9Bは、図9AにおけるIXB−IXB線に沿った断面図である。絶縁プレート80の幅方向の両端にはそれぞれ第1突出部80bが設けられている。第1突出部80bは、本体部80aから封口板2に向かって延びる第1縦壁80b1と、第1縦壁80b1から水平方向に突出する第1爪部80b2を有する。第1突出部80bは、正極集電体6の第2領域6cの封口板2側の面よりも封口板2側に突出している。絶縁プレート80の第1爪部80b2は、封口板2と正極集電体6の第2領域6cの間に配置されている。
短絡等により角形二次電池20に大電流が流れて正極集電体6に設けられたヒューズ部6xが溶断した場合、導電経路が切断される。しかしながら、正極集電体6の第2領域6cが封口板2と電気的に接続された場合、再度導電経路が形成されることとなる。封口板2と正極集電体6の間に絶縁シート19が配置されていたとしても、高温となった第2領域6cにより絶縁シート19が破損・損傷する可能性がある。絶縁プレート80の一部を、封口板2と第2領域6cの間に配置することにより、第2領域6cが封口板2に接触することをより効果的に防止できる。
絶縁プレート80の本体部80aにおいて、封口板2の電解液注液孔17と対向する位置には、第1開口80cが設けられている。第1開口80cの縁部には封口板2に向かって延びる管状突出部80dが設けられている。電解液注液孔17から注液された電解液は、管状突出部80d内を通じて電極体3に注液される。
管状突出部80dが正極集電体6に設けられた集電体開口6e内に配置されている。よって、ヒューズ部6xが溶断した後、第2領域6cが、第1領域6b側に移動し第1領域6bと接触することが抑制されている。なお、管状突出部80dが封口板2に接することが好ましい。
絶縁プレート80の本体部80aには、第2突出部80eが設けられている。第2突出部80eは正極集電体6の第1領域6bと接続されている。これにより、ヒューズ部6xが溶断した後、第2領域6cが第1領域6b側に移動することをより確実に防止できる。なお、第2突出部80eの形状は、第1突出部80bと同様の形状とすることができる。
なお、絶縁シート19は、封口板2と電極体3の間に配置される絶縁シート第1領域19xと、電極体3の一方の外面と角形外装体1の間に配置される絶縁シート第2領域19yと、電極体3の他方の外面と角形外装体1の間に配置される絶縁シート第3領域19zを有する。
なお、第1突出部80bと管状突出部80dの両方を設ける必要はない。また、第2突出部80eを省略することもできる。第1突出部80bの形状は特に限定されない。例えば、正極集電体6に開口や切り欠き部を設け、第1突出部80bが、当該開口や切り欠き部の内部に配置されていてもよい。
正極集電体6の集電体開口6eの内面と管状突出部80dの外面の間に隙間が形成されていてもよい。この場合、管状突出部80dにおいて集電体開口6e内に配置された部分のうちヒューズ部6xに最も近い部分と集電体開口6eの内面の間の隙間の大きさは、ヒューズ部6xが溶断したときに第1領域6bと第2領域6cの間に生じる隙間より小さいことが好ましい。
図10A及び図10Bに示すように、負極端子11は、封口板2よりも電極体3側に配置されるフランジ部11a、フランジ部11aから電池外部側に延び、負極端子取り付け孔2bを貫通する挿入部11bを有する。また、挿入部11bの先端側にはカシメ部11cが設けられている。負極集電体10は、負極端子11が接続される端子接続部10b、負極タブ群50(第1負極タブ群50a、第2負極タブ群50b)が接続されるタブ接続部10cを有する。封口板2に対して垂直な方向において、封口板2とタブ接続部10cの距離は、封口板2と端子接続部10bの距離よりも小さい。端子接続部10bとタブ接続部10cは接続部10dにより接続されている。
負極集電体10と電極体3の間には絶縁プレート80が配置されている。絶縁プレート80は、電極体3の封口板2側の面に沿って配置される本体部80aを有する。本体部80aは第3突出部80fを有する。第3突出部80fは、負極集電体10に接続されている。第3突出部80fが接続される位置は特に限定されないが、タブ接続部10cであることが好ましい。絶縁プレート80が負極集電体10に接続されていることにより、正極集電体6のヒューズ部6xが溶断した後、正極集電体6の第2領域6cが電池ケース100内で移動することをより効果的に抑制できる。なお、絶縁プレート80と負極集電体10が接続されていなくてもよい。
図10Bは、図10AにおけるXB−XB線に沿った断面図である。絶縁プレート80の幅方向の両端には第3突出部80fが設けられている。第3突出部80fは、本体部80aから封口板2に向かって延びる第3縦壁80f1と、第3縦壁80f1から水平方向に突出する第3爪部80f2を有する。
[電極体作製]
図8における第1の電極体要素3aの上面と第2の電極体要素3bの上面とが直接ないし他の部材を介して接するように第1正極タブ群40a、第2正極タブ群40b、第1負極タブ群50a及び第2負極タブ群50bを湾曲させる。これにより、第1の電極体要素3aと第2の電極体要素3bを纏めて、一つの電極体3とする。なお、第1の電極体要素3aと第2の電極体要素3bを、テープ等により一つに纏めることが好ましい。あるいは、第1の電極体要素3aと第2の電極体要素3bを、箱状ないし袋状に成形した電極体ホルダー15内に配置して、一つに纏めることが好ましい。
なお、第1の電極体要素3aと第2の電極体要素3bを纏める際、絶縁シート19も一緒に折り曲げることが好ましい。
なお、第1の電極体要素3aと第2の電極体要素3bを纏める際、絶縁プレート80が正極集電体6と電極体3の間、および負極集電体10と電極体3の間に配置されるようにすることが好ましい。
第1正極タブ群40aと第2正極タブ群40bはそれぞれ、異なる方向に湾曲した状態で、正極集電体6の電極体3側の面に接続されている。第1負極タブ群50aと第2負極タブ群50bはそれぞれ、異なる方向に湾曲した状態で、負極集電体10の電極体3側の面に接続されている。
[二次電池の組立て]
電極体ホルダー15内に配置された電極体3を角形外装体1内に挿入し、封口板2と角形外装体1を溶接する。これにより角形外装体1の開口が封口板2により封口される。封口板2に設けられた電解液注液孔17を通じて電解液を電池ケース100内に注液した後、電解液注液孔17を封止部材18により封止する。これにより角形二次電池20が完成する。
[変形例1]
図11A及び図11Bは、変形例1に係る角形二次電池の図9A及び図9Bに対応する図である。変形例1に係る角形二次電池は、上述の実施形態に係る角形二次電池20と、正極集電体と絶縁プレートの形状のみ異なる。
絶縁プレート180は、電極体3の封口板2側の面に沿って配置される本体部180aを有する。本体部180aは第1突出部180bを有する。正極集電体6の第2領域6cに第1突出部180bが接続されている。
図11Bに示すように、第1突出部180bは、本体部180aから封口板2に向かって突出する第1縦壁180b1と、第1縦壁180b1から水平方向に突出する第1爪部180b2を有する。
本体部180aにおいて電解液注液孔17に対応する位置には、第1開口180cが設けられている。第1開口180cの縁部には封口板2に向かって延びる管状突出部180dが設けられている。本体部180aは第2突出部180eを有する。第2突出部180eは、正極集電体6の第1領域6bに設けられた貫通孔6yに挿入されている。
なお、正極外部導電部材8と封口板2の間に樹脂製の外部側絶縁部材21を配置し、正極外部導電部材8と封口板2を絶縁することができる。
[変形例2]
正極集電体6及び負極集電体10を、正極端子7及び負極端子11にそれぞれ接続する前に、正極集電体6及び負極集電体10に絶縁プレートを接続することができる。図12は、正極集電体6及び負極集電体10に絶縁プレート280を接続した状態を示す図である。
絶縁プレート280は、電極体3の封口板2側の面に沿って配置される本体部280aを有する。本体部280aには、第1開口280b、第2開口280c、第3開口280d、及び第4開口280eが設けられている。第1開口280bは、正極端子7と正極集電体6の接続予定部と対向する位置に設けられている。第1開口280bを通じて、エネルギー線が照射され正極端子7と正極集電体6が溶接される。第2開口280cは、負極端子11と負極集電体10の接続予定部と対向する位置に設けられている。第2開口280cを通じて、エネルギー線が照射され負極端子11と負極集電体10が溶接される。第3開口280dは、封口板2に設けられたガス排出弁16と対向する位置に設けられている。第4開口280eは封口板2に設けられた電解液注液孔17と対向する位置に設けられている。
図13Aは図12におけるXIIIA−XIIIAに沿った断面図である。図13Bは図12におけるXIIIB−XIIIBに沿った断面図である。図13A及び図13Bにおいて上方が、封口板2側である。第1突出部280xは、本体部280aから封口板2に向かって延びる第1縦壁280x1と、第1縦壁280x1から水平方向に突出する第1爪部280x2を有する。第2突出部280yは、本体部280aから封口板2に向かって延びる第2縦壁280y1と、第2縦壁280y1から水平方向に突出する第2爪部
280y2を有する。
変形例2のように、正極集電体6及び負極集電体10を、正極端子7及び負極端子11にそれぞれ接続する前に、正極集電体6及び負極集電体10に絶縁プレート280を接続すると、正極集電体6及び負極集電体10に絶縁プレート280をより簡単に接続できる。
なお、絶縁プレート280を正極集電体6及び負極集電体10の両方に接続する必要はない。絶縁プレート280を正極集電体6のみに接続するようにしてもよい。
本体部280aには切り欠き部280zを設けることが好ましい。そして、第1正極タブ群40a、第2正極タブ群40b、第1負極タブ群50a及び第2負極タブ群50bがそれぞれ、切り欠き部280z内を通過するようにすることが好ましい。これにより、第1正極タブ群40a、第2正極タブ群40b、第1負極タブ群50a及び第2負極タブ群50bが損傷することを効果的に防止できる。
[正極集電体と絶縁プレートの接続方法]
正極集電体と絶縁プレートの接続方法について、他の例を説明する。説明を行わない部分については、上述の実施形態に係る角形二次電池20と同様の構成とすることができる。
図14Aに示すように、正極集電体306においてヒューズ部よりも正極タブが接続される側の領域である第2領域306cに貫通孔306xを設けることができる。そして、絶縁プレート380の本体部380aには突出部380bが設けられている。そして、突出部380bが貫通孔306xに嵌合されて、正極集電体306と絶縁プレート380が接続されている。
図14Bに示すように、突出部380bの先端を熱カシメ等により拡径し、拡径部380cを設けてもよい。
図14Cに示すように、絶縁プレート480の本体部480aに設けられた突出部480bが設けることができる。突出部480bの先端には拡径部480cを設けることができる。そして、突出部480bを貫通孔306xに挿入し、正極集電体306と絶縁プレート480を接続することができる。なお、拡径部480cの先端には凹部480dが設けられることが好ましい。
図15は、正極集電体と絶縁プレートの接続方法の他の例を示す図である。正極集電体106にはヒューズ部106xが設けられている。正極集電体106においてヒューズ部106xよりも正極タブが接続された側の領域である第2領域106cに切り欠き部106yが設けられている。絶縁プレート580は、電極体3の封口板2側の面に沿って配置された本体部580aと、本体部580aから封口板2に向かって突出する第1突出部580xを有する。そして、第1突出部580xは、切り欠き部106y内に配置される。第1突出部580xは切り欠き部106yと嵌合されることが好ましい。但し、第1突出部580xと切り欠き部106yの間に隙間が形成されていてもよい。第1領域106bと第2領域106cを結ぶ方向(正極集電体106の長手方向)において、第1突出部580xと切り欠き部106yの間の隙間の大きさは、ヒューズ部106xが溶断したときに第1領域106bと第2領域106cの間に生じる隙間よりも小さいことが好ましい。
[変形例3]
変形例3に係る角形二次電池は、正極端子近傍の構成が上述の実施形態に係る角形二次電池20と異なる。なお、説明を行わない部分については、角形二次電池20と同様の構成とすることができる。
図16A及び図16Bに変形例3に係る角形二次電池の正極端子近傍の構造を示す。
封口板2と正極端子7の間には絶縁性のシール部材109が配置されている。また、封口板2と正極集電体6の間には樹脂製の絶縁部材119が配置されている。絶縁部材119は封口板2に沿って配置される本体部119aを有する。本体部119aにおいて電解液注液孔17と対向する位置には絶縁部材開口119bが設けられている。絶縁部材開口119bの周囲には本体部119aから電極体3に向かって突出する管状の突出部119cが設けられている。そして、突出部119cは、正極集電体6の第2領域6cに設けられた集電体開口6e内に配置されている。このような構成であると、ヒューズ部6xが溶断した後、第2領域6cが第1領域6b側に移動することを防止できる。なお、封口板2の長手方向において、集電体開口6eの内面と突出部119cの外面の間の距離は、ヒューズ部6xが溶断した際に第1領域6bと第2領域6cの間に生じる隙間の大きさよりも小さいことが好ましい。
正極端子7と封口板2の間には外部側絶縁部材21が配置されており、正極端子7と封口板2は電気的に絶縁されている。なお、外部側絶縁部材21を省略し、あるいは外部側絶縁部材21を導電部材に置き換え、正極端子7と封口板2を電気的に接続してもよい。
[変形例4]
変形例4に係る角形二次電池は、正極端子近傍の構成が上述の実施形態に係る角形二次電池20と異なる。なお、説明を行わない部分については、角形二次電池20と同様の構成とすることができる。
図17A及び図17Bに変形例4に係る角形二次電池の正極端子近傍の構造を示す。封口板2と正極端子7の間には絶縁性のシール部材109が配置されている。また、封口板2と正極集電体406の間には樹脂製の絶縁部材219が配置されている。絶縁部材119は封口板2に沿って配置される本体部219aを有する。本体部219aには、本体部219aから電極体3に向かって突出する突出部219bを有する。正極集電体406はヒューズ部406xを有する。ヒューズ部406xは樹脂部材90により覆われている。正極集電体406は、ヒューズ部406xよりも正極端子7が接続された部分側に位置する第1領域406bと、ヒューズ部406xよりも正極タブが接続された部分側に位置する第2領域406cを有する。第2領域406cには、開口406yが設けられている。突出部219bは、開口406yの内部に配置されている。このような構成であると、ヒューズ部406xが溶断した後、第2領域406cが第1領域406b側に移動することを防止できる。なお、封口板2の長手方向において、開口406yの内面と突出部219bの外面の間の距離は、ヒューズ部6xが溶断した際に第1領域406bと第2領域406cの間に生じる隙間の大きさよりも小さいことが好ましい。
[変形例5]
変形例5に係る角形二次電池は、正極端子近傍の構成が上述の実施形態に係る角形二次電池20と異なる。なお、説明を行わない部分については、角形二次電池20と同様の構成とすることができる。
図18A及び図18Bに変形例5に係る角形二次電池の正極端子近傍の構造を示す。
封口板2と正極端子7の間には絶縁性のシール部材109が配置されている。また、封口板2と正極集電体506の間には樹脂製の絶縁部材319が配置されている。絶縁部材319は封口板2に沿って配置される本体部319aを有する。本体部319aには、本体部319aから電極体3に向かって突出する突出部319bを有する。正極集電体506はヒューズ部506xを有する。ヒューズ部506xは樹脂部材90により覆われている。正極集電体506は、ヒューズ部506xよりも正極端子7が接続された部分側に位置
する第1領域506bと、ヒューズ部506xよりも正極タブが接続された部分側に位置する第2領域506cを有する。第2領域506cには、切り欠き部506yが設けられている。突出部319bは、切り欠き部506yの内部に配置されている。このような構成であると、ヒューズ部506xが溶断した後、第2領域506cが第1領域506b側に移動することを防止できる。なお、封口板2の長手方向において、切り欠き部506yの内面と突出部319bの外面の間の距離は、ヒューズ部506xが溶断した際に第1領域506bと第2領域506cの間に生じる隙間の大きさよりも小さいことが好ましい。
正極端子7と封口板2の間には外部側絶縁部材21が配置されており、正極端子7と封口板2は電気的に絶縁されている。なお、外部側絶縁部材21を省略し、あるいは外部側絶縁部材21を導電部材に置き換え、正極端子7と封口板2を電気的に接続してもよい。
<その他>
上述の実施形態においては、電極体3が二つの電極体要素からなる例を示したが、これに限定されない。電極体3が三つ以上の電極体要素から構成されてもよい。電極体要素は、それぞれ積層型電極体に限定されず、長尺状の正極板と長尺状の負極板を長尺状のセパレータを介して巻回した巻回型電極体であってもよい。また、電極体3は一つの積層型電極体であってもよい。また、電極体3は一つの巻回型電極体であってもよい。
絶縁シート19の厚みは、0.01mm〜0.5mmであることが好ましく、0.05mm〜0.2mmであることがより好ましく、0.1mm〜0.17mmであることがさらに好ましい。
絶縁シート19は樹脂シートであることが好ましい。絶縁シートは、例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフェニレンサリファイド(PPS)、ポリイミド、ポリエステル、又はポリフェニレンエーテル等からなるものとすることが好ましい。
なお、絶縁シートとしては、耐熱性が高いもの(例えば、融点が200℃以上)であるものがより好ましい。
絶縁プレートは、樹脂製であることが好ましい。絶縁プレートは、例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフェニレンサリファイド(PPS)、ポリイミド、ポリエステル、又はポリフェニレンエーテル等からなるものとすることが好ましい。
20・・・角形二次電池
1・・・角形外装体
2・・・封口板
2a・・・正極端子取り付け孔
2b・・・負極端子取り付け孔
100・・・電池ケース
3・・・電極体
3a・・・第1の電極体要素
3b・・・第2の電極体要素
4・・・正極板
4a・・・正極芯体
4b・・・正極活物質合剤層
4c・・・正極保護層
40・・・正極タブ
40a・・・第1正極タブ群
40b・・・第2正極タブ群
5・・・負極板
5a・・・負極芯体
5b・・・負極活物質合剤層
50・・・負極タブ
50a・・・第1負極タブ群
50b・・・第2負極タブ群
6・・・正極集電体
6a・・・接続穴
6b・・・第1領域
6c・・・第2領域
6d・・・段差部
6e・・・集電体開口
6x・・・ヒューズ部
6y・・・貫通孔
7・・・正極端子
7a・・・フランジ部
7b・・・挿入部
7c・・・カシメ部
7d・・・接続突起
8・・・正極外部導電部材
9・・・内部側絶縁部材
10・・・負極集電体
10a・・・接続穴
10b・・・端子接続部
10c・・・タブ接続部
10d・・・接続部
11・・・負極端子
11a・・・フランジ部
11b・・・挿入部
11c・・・カシメ部
11d・・・接続突起
12・・・負極外部導電部材
13・・・内部側絶縁部材
14・・・外部側絶縁部材
15・・・電極体ホルダー
16・・・ガス排出弁
17・・・電解液注液孔
18・・・封止部材
19・・・絶縁シート
19a・・・第1開口部
19b・・・第2開口部
19c・・・第3開口部
19d・・・第4開口部
19x・・・絶縁シート第1領域
19y・・・絶縁シート第2領域
19z・・・絶縁シート第3領域
21・・・外部側絶縁部材

60・・・溶接部
70・・・溶接部
80・・・絶縁プレート
80a・・・本体部
80b・・・第1突出部
80b1・・・第1縦壁
80b2・・・第1爪部
80c・・・第1開口
80d・・・管状突出部
80e・・・第2突出部
80f・・・第3突出部
80f1・・・第3縦壁
80f2・・・第3爪部

106・・・正極集電体
106b・・・第1領域
106c・・・第2領域
106x・・・ヒューズ部
106y・・・切り欠き部

180・絶縁プレート
180a・・・本体部
180b・・・第1突出部
180b1・・・第1縦壁
180b2・・・第1爪部
180c・・・第1開口
180d・・・管状突出部
180e・・・第2突出部

280・絶縁プレート
280a・・・本体部
280b・・・第1開口
280c・・・第2開口
280d・・・第3開口
280e・・・第4開口
280x・・・第1突出部
280x1・・・第1縦壁
280x2・・・第1爪部
280y・・・第2突出部
280y1・・・第2縦壁
280y2・・・第2爪部
280z・・・切り欠き部

306・・・正極集電体
306c・・・第2領域
306x・・・貫通孔
380・・・絶縁プレート
380a・・・本体部
380b・・・突出部
380c・・・拡径部

480・・・絶縁プレート
480a・・・本体部
480b・・・突出部
480c・・・拡径部
480d・・・凹部

109・・・シール部材
119・・・絶縁部材
119a・・・本体部
119b・・・絶縁部材開口
119c・・・突出部
219・・・絶縁部材
219a・・・本体部
219b・・・突出部
319・・・絶縁部材
319a・・・本体部
319b・・・突出部
406・・・正極集電体
406b・・・第1領域
406c・・・第2領域
406x・・・ヒューズ部
406y・・・開口
506・・・正極集電体
506b・・・第1領域
506c・・・第2領域
506x・・・ヒューズ部
506y・・・切り欠き部
580・・・絶縁プレート
580a・・・本体部
580x・・・第1突出部

Claims (14)

  1. 正極板及び負極板を含む電極体と、
    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封口板と、
    前記封口板に取り付けられた端子と、
    前記正極板又は前記負極板と、前記端子とを電気的に接続する集電体とを備え、
    前記正極板又は前記負極板はタブを有し、
    前記集電体は、前記タブが接続された部分と、前記端子が接続された部分を有し、
    前記集電体において、前記タブが接続された部分と前記端子が接続された部分の間にはヒューズ部が設けられ、
    前記集電体と前記電極体の間及び前記封口板と前記集電体の間の少なくとも一方には絶縁部材が配置され、
    前記集電体において前記ヒューズ部よりも前記端子が接続された部分に近い領域を第1領域とし、
    前記集電体において前記ヒューズ部よりも前記タブが接続された部分に近い領域を第2領域とし、
    前記ヒューズ部が溶断した後に前記第2領域が、前記封口板及び前記第1領域の少なくとも一方に近づくように移動することを抑制する移動抑制構造を有し、
    前記移動抑制構造が前記第2領域と前記絶縁部材により構成される二次電池。
  2. 前記タブは、前記電極体の前記封口板側の面に配置された請求項1に記載の二次電池。
  3. 前記絶縁部材は前記集電体と前記電極体の間に配置された請求項1又は2に記載の二次電池。
  4. 前記第2領域には貫通孔又は切り欠き部が設けられ、
    前記貫通孔又は切り欠き部の内部に前記絶縁部材の一部が配置された請求項3に記載の二次電池。
  5. 前記封口板と前記第2領域の間には絶縁シートが配置された請求項3又は4に記載の二次電池。
  6. 前記絶縁部材は、前記第1領域に接続された請求項3〜5のいずれかに記載の二次電池。
  7. 前記絶縁部材は、前記電極体の前記封口板側の面に沿って配置される本体部と、前記本体部から前記封口板に向かって突出する突出部を有し、
    前記突出部の一部が前記第1領域の前記封口板側の面よりも前記封口板側に位置する請求項3〜6のいずれかに記載の二次電池。
  8. 前記突出部の一部が前記第1領域と前記封口板の間に配置された請求項7に記載の二次電池。
  9. 前記絶縁部材は前記封口板と前記集電体の間に配置された請求項1又は2に記載の二次電池。
  10. 前記第2領域には貫通孔又は切り欠き部が設けられ、
    前記貫通孔又は切り欠き部の内部に前記絶縁部材の一部が配置された請求項9に記載の二次電池。
  11. 前記絶縁部材は端子貫通孔を有し、
    前記端子貫通孔内に前記端子が配置された請求項9又は10に記載の二次電池。
  12. 前記絶縁部材は、前記端子と前記封口板の間に挟持された請求項9〜11のいずれかに記載の二次電池。
  13. 前記ヒューズ部は樹脂部材により覆われた請求項1〜12のいずれかに記載の二次電池。
  14. 前記電極体は、複数の前記タブからなる第1タブ群と、複数の前記タブからなる第2タブ群を有し、
    前記第1タブ群と前記第2タブ群は異なる方向に湾曲した請求項1〜13のいずれかに記載の二次電池。
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