JP2019160529A - 密閉型電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】電極体のコア部の面積を広くし、密閉型電池のエネルギー密度を好適に向上させることができる技術を提供する。【解決手段】ここで開示される密閉型電池１は、電極体１０と電池ケース５０と絶縁ホルダ３０とを備えており、電池ケース５０の内側面５０ａと底面５０ｂとの間にＲ部５０ｃが形成されている。そして、ここで開示される密閉型電池１では、絶縁ホルダ３０の下端部３０ｃの内側面に、幅方向Ｘの中央側に向かって突出する変形部３２が形成されており、正極接続部の下端部と負極接続部１０ｃの下端部１０ｄが、絶縁ホルダ３０の変形部３２によって幅方向Ｘの中央に向かって押圧変形されている。これによって、電池ケース５０内の隙間Ｓ１、Ｓ２を小さくし、電極体１０の幅寸法を大きくしたとしても、電極体１０と電池ケース５０との短絡を好適に防止できるため、エネルギー密度を好適に向上させることができる。【選択図】図４

Description

本発明は、密閉型電池に関する。具体的には、密閉された電池ケース内に電極体と電解液とが収容された密閉型電池に関する。
リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池などの二次電池は、既存の電池に比べて軽量かつエネルギー密度が高いことから、近年、パソコンや携帯端末等のいわゆるポータブル電源や車両駆動用電源として用いられている。特に、リチウムイオン二次電池は、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）等の車両駆動用の高出力電源として今後ますます普及していくことが期待されている。
この種の二次電池は、例えば、密閉された電池ケース内に電極体と電解液とが収容された、いわゆる密閉型電池として構築される。
図１１は、従来の密閉型電池の内部構造を模式的に示す図である。図１１に示すように、かかる密閉型電池１００では、扁平な角型の電池ケース１５０の内部に電極体１１０が収容されている。詳細な図示は省略するが、この電極体１１０は、シート状の正極と負極とをセパレータを挟んで捲回することによって構成される。かかるシート状の正極と負極は、何れも、箔状の電極集電体の表面に電極合材層を塗工することで形成されている。そして、この電極体１１０の幅方向Ｘの中央部には、正極の電極合材層（正極合材層）と負極の電極合材層（負極合材層）とが対向したコア部１１０ａが形成されている。
また、上述したシート状の正極と負極の幅方向Ｘの一方の側縁部には、電極合材層が塗工されていない集電体露出部が形成されている。そして、当該集電体露出部が捲回された部分は、正極接続部１１０ｂや負極接続部１１０ｃとなり、正極接続部１１０ｂには正極端子１７０が電気的に接続され、負極接続部１１０ｃには負極端子１７２が電気的に接続される。
かかる構造の密閉型電池１００では、物理的強度を保ちつつ重量を抑えるために、アルミニウムなどの金属材料が電池ケース１５０の素材として用いられ得る。このような場合、電池ケース１５０と電極体１１０との導通を防止するために、箱状の絶縁ホルダ１３０（具体的には樹脂製の箱状体）が用いられる。この絶縁ホルダ１３０の内部に電極体１１０を収容することによって、電池ケース１５０と電極体１１０とが隔離されて絶縁される。なお、特許文献１には、かかる絶縁ホルダを備えた密閉型電池の一例が開示されている。
特開２００９−２６７０４号公報
ところで、上述したような密閉型電池の分野では、車両駆動用の高出力電源としての性能をより好適に発揮することができるように、エネルギー密度を従来よりも更に向上させる技術の開発が求められている。
かかるエネルギー密度を向上させるための手段の一つとして、正極合材層と負極合材層の塗工面積を増やし、充放電の場となるコア部１１０ａを広くするという手段が挙げられる。しかし、図１１に示すように、密閉型電池１００電極体１１０では、正極端子１７０と負極端子１７２を適切に接続できるように、正極接続部１１０ｂと負極接続部１１０ｃの幅を一定以上確保する必要がある。このため、正極接続部１１０ｂや負極接続部１１０ｃの面積を減らして、コア部１１０ａの面積を広くする技術には限界があった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、電極体のコア部の面積を従来よりも広くし、密閉型電池のエネルギー密度を好適に向上させることができる技術を提供することを目的とする。
上記目的を実現するべく、本発明によって以下の構成の密閉型電池が提供される。
ここで開示される密閉型電池は、シート状の正極と負極とが捲回若しくは積層された電極体と、電極体と電解液とが収容される扁平な角型の電池ケースと、電極体を収容して電極体と電池ケースとを絶縁する箱状の絶縁ホルダとを備えている。
かかる密閉型電池の正極は、箔状の正極集電体と、当該正極集電体の表面に塗工された正極合材層とを備え、負極は、箔状の負極集電体と、当該負極集電体の表面に塗工された負極合材層とを備えている。また、電極体は、正極合材層と負極合材層とが対向したコア部が幅方向の中央部に形成され、正極合材層が塗工されていない正極集電体が捲回若しくは積層された正極接続部が幅方向の一方の側縁部に形成され、かつ、負極合材層が塗工されていない負極集電体が捲回若しくは積層された負極接続部が幅方向の他方の側縁部に形成されている。そして、電池ケースの内側面と底面との間に表面が湾曲したＲ部が形成され、当該Ｒ部が形成された領域の幅方向の内寸が当該電池ケースの他の領域の部分における幅方向の内寸よりも小さくなっている。
そして、ここで開示される密閉型電池では、絶縁ホルダの下端部の内側面の少なくとも一方に、幅方向の中央側に向かって突出する変形部が形成されており、正極接続部の下端部と負極接続部の下端部の少なくとも一方が、絶縁ホルダの変形部によって幅方向の中央に向かって押圧変形されている。
本発明者は、上述の課題を解決するために鋭意検討を行い、密閉型電池の電池ケース内部に存在しているスペース（隙間）を小さくし、その分、電極体の寸法を大きくすることができれば、密閉型電池のエネルギー密度を向上させることができると考えた。
具体的には、図１１に示すような密閉型電池１００の電池ケース１５０の内部には、電池ケース１５０の内側面１５０ａと絶縁ホルダ１３０の外側面１３０ｂとの隙間Ｓ１と、絶縁ホルダ１３０の内側面１３０ａと電極体１１０との隙間Ｓ２とが存在している。本発明者は、これらの隙間Ｓ１、Ｓ２を小さくすることができれば、その分、従来よりも幅寸法が大きな電極体を使用できるようになるため、正極接続部１１０ｂや負極接続部１１０ｃの面積を減らさずにコア部１１０ａの面積を大きくし、エネルギー密度を好適に向上できるようになると考えた。
しかし、上述の隙間Ｓ１、Ｓ２は、電極体１１０と電池ケース１５０との接触による短絡を防止するために設けられており、これらの隙間Ｓ１、Ｓ２を小さくして、電極体１１０の幅寸法を大きくすると、電極体１１０と電池ケース１５０との短絡が生じる危険性が高くなる。
具体的には、一般的な密閉型電池１００では、物理的強度を保ちつつ重量を抑えるために、角型の電池ケース１５０の内側面１５０ａと底面１５０ｂとの間にＲ部１５０ｃが形成されている。かかる電池ケース１５０の内部に絶縁ホルダ１３０を収容すると、絶縁ホルダ１３０の下端部１３０ｃが電池ケース１５０のＲ部１５０ｃに接触（干渉）し得る。
このような構造の密閉型電池１００において、絶縁ホルダ１３０の幅寸法を大きくし、電池ケース１５０の内側面１５０ａと絶縁ホルダ１３０の外側面１３０ｂとの隙間Ｓ１を小さくすると、絶縁ホルダ１３０の下端部１３０ｃと電池ケース１５０のＲ部１５０ｃとが接触する頻度が増加する。この場合、絶縁ホルダ１３０の下端部１３０ｃに当該絶縁ホルダ１３０の内側と外側とが連通するような破損が生じる可能性が高くなる。
一方、電極体１１０の幅寸法を大きくし、絶縁ホルダ１３０の内側面１３０ａと電極体１１０との隙間Ｓ２を小さくすると、上述した絶縁ホルダ１３０の破損が生じた際に、電極体１１０の正極接続部１１０ｂ（負極接続部１１０ｃ）の下端部が絶縁ホルダ１３０の外部に露出し、電池ケース１５０のＲ部１５０ｃと接触する可能性が高くなる。
本発明者は、上述した技術的な制約を考慮し、電池ケース内部の隙間を小さくしても、電極体と電池ケースとの短絡を適切に防止することができる技術を開発すれば、当該隙間を小さくした分、電極体の幅寸法を大きくできるため、エネルギー密度を好適に向上させることができると考えた。
ここで開示される密閉型電池は、上述した知見に基づいてなされたものであり、絶縁ホルダの下端部の内側面に幅方向の中央側に向かって突出する変形部が形成されている。これによって、絶縁ホルダの下端部の厚みを充分に確保することができるため、電池ケースのＲ部との接触によって絶縁ホルダの下端部が破損することを防止できる。この結果、電池ケースの内側面と絶縁ホルダとの隙間を小さくし、その分、絶縁ホルダと電極体の幅寸法を大きくすることができる。
さらに、ここで開示される密閉型電池では、絶縁ホルダの変形部によって、正極接続部（および／又は負極接続部）の下端部が幅方向の中央側に向かって押圧変形されている。これによって、電池ケースのＲ部との接触によって絶縁ホルダの下端部が破損したとしても、電極体の正極接続部（および／又は負極接続部）の下端部が絶縁ホルダの外部に露出することを防止できる。このため、絶縁ホルダの内側面と電極体との隙間を小さくし、その分、電極体の幅寸法を大きくすることができる。
以上のように、ここで開示される密閉型電池によれば、電池ケース内部の隙間を小さくしたとしても、電極体と電池ケースとの短絡を適切に防止することができる。このため、従来よりも幅寸法が大きな電極体を使用することができ、エネルギー密度を好適に向上させることができる。
また、ここで開示される密閉型電池の好適な一態様では、変形部が絶縁ホルダの下端部の内側面の両側に形成されている。
ここで開示される密閉型電池において、変形部は、絶縁ホルダの下端部の内側面の何れか一方に形成されていればよい。しかし、本態様のように、絶縁ホルダの下端部の内側面の両側に形成した方が、電池ケースと電極体との短絡をより確実に防止することができるため好ましい。
また、ここで開示される密閉型電池の好適な一態様では、絶縁ホルダは、絶縁樹脂製のフィルムを折り曲げることによって成形されており、フィルムを複数回折り重ねることによって変形部が形成されている。
これによって、充分な厚みを有した変形部を比較的に容易に形成することができるため、新たに変形部を形成することによる製造効率の低下を好適に防止することができる。
また、ここで開示される密閉型電池の好適な一態様では、電極体の幅方向の寸法が、絶縁ホルダの幅方向の内寸と略同一である。
このように、絶縁ホルダの幅方向の内寸と略同一の大きさの電極体を用いることによって、絶縁ホルダの内側面と電極体との間の隙間を充分に小さくすることができるため、密閉型電池のエネルギー密度をより好適に向上させることができる。
そして、ここで開示される密閉型電池では、電極体の正極接続部（および／又は負極接続部）の下端部が幅方向の内側に押圧変形されているため、絶縁ホルダの内側面と電極体との隙間を無くしたとしても、絶縁ホルダが破損した時に当該絶縁ホルダの外側に電極体が露出することを確実に防止できる。なお、この場合には、電極体の幅方向の寸法と、絶縁ホルダの幅方向の内寸との寸法差を０．０５ｍｍ以下にすると好ましい。これによって、密閉型電池のエネルギー密度をより好適に向上させることができる。
また、ここで開示される密閉型電池の好適な一態様では、変形部の幅方向の厚みが０．１ｍｍ〜１．０ｍｍである。
絶縁ホルダの変形部の幅方向の厚みが大きすぎると、電極体の正極接続部（および／又は負極接続部）だけでなく、コア部にも押圧変形が生じ、電池性能が低下する恐れがある。一方、変形部の幅方向の厚みが小さすぎると、正極接続部（および／又は負極接続部）を適切に押圧変形させにくくなる可能性がある。これらの点を考慮すると、変形部の幅方向の厚みは、上述の数値範囲内に設定した方が好ましい。
また、ここで開示される密閉型電池の好適な一態様では、電極体の幅方向の寸法に対するコア部の幅方向の寸法の割合が０．７〜０．９である。
上述したように、ここで開示される密閉型電池によれば、幅寸法が従来よりも大きな電極体を用いることができる。かかる幅寸法が大きな電極体を用いることによって、正極端子（負極端子）を適切に接続できる程度に正極接続部（負極接続部）の幅寸法を維持した上で、コア部の幅寸法を大きくすることができる。例えば、ここで開示される密閉型電池によれば、コア部の幅方向の寸法の割合が０．７〜０．９という従来よりもコア部の面積が広い電極体を使用できるため、エネルギー密度を好適に向上させることができる。
本発明の一実施形態に係る密閉型電池の外形を模式的に示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る密閉型電池の電極体を模式的に示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る密閉型電池の内部構造を模式的に示す図である。 図３に示す密閉型電池の負極接続部の下端部近傍の拡大図である。 本発明の一実施形態に係る密閉型電池の絶縁ホルダの成形に用いられるフィルムを示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る密閉型電池の絶縁ホルダの成形を説明する側面図である。 本発明の一実施形態に係る密閉型電池の絶縁ホルダの成形を説明する側面図である。 本発明の一実施形態に係る密閉型電池の絶縁ホルダの成形を説明する側面図である。 本発明の他の実施形態に係る密閉型電池の絶縁ホルダの成形に用いられるフィルムを示す平面図である。 本発明の他の実施形態に係る密閉型電池の絶縁ホルダの成形を説明する側面図である。 本発明の他の実施形態に係る密閉型電池の絶縁ホルダの成形を説明する側面図である。 本発明の他の実施形態に係る密閉型電池の絶縁ホルダの成形を説明する側面図である。 本発明の他の実施形態に係る密閉型電池の絶縁ホルダの成形に用いられるフィルムを示す平面図である。 本発明の他の実施形態に係る密閉型電池の絶縁ホルダの成形を説明する側面図である。 本発明の他の実施形態に係る密閉型電池の絶縁ホルダの成形を説明する側面図である。 本発明の他の実施形態に係る密閉型電池の絶縁ホルダの成形を説明する側面図である。 従来の密閉型電池の内部構造を模式的に示す図である。
以下、本発明の好適な実施形態を、適宜図面を参照しながら説明する。なお、本発明において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事項は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。なお、以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位に同じ符号を付して説明し、重複する説明は省略または簡略化することがある。また、各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は必ずしも実際の寸法関係を反映するものではない。
以下、本発明の密閉型電池の一実施形態として、リチウムイオン二次電池を例に挙げて説明する。本明細書において「リチウムイオン二次電池」とは、電荷担体としてリチウムイオンを利用し、正極と負極との間でリチウムイオンを移動させることによって充放電を行う二次電池をいう。なお、以下の説明は、本発明の対象をリチウムイオン二次電池に限定することを意図したものではない。本発明の対象の他の例としては、例えば、ニッケル水素電池などが挙げられる。
１．本実施形態に係る密閉型電池
図１は本実施形態に係る密閉型電池を模式的に示す斜視図であり、図２は当該密閉型電池の電極体を模式的に示す斜視図である。また、図３は本実施形態に係る密閉型電池の内部構造を模式的に示す側面図であり、図４は図３に示す密閉型電池の負極接続部の下端部近傍の拡大図である。なお、本明細書の各図における符号Ｘは密閉型電池の幅方向を示し、符号Ｙは厚み方向を示し、符号Ｚは高さ方向を示している。
（１）電池ケース
図１に示すように、本実施形態に係る密閉型電池１は、扁平な角型の電池ケース５０を備えており、当該電池ケース５０の内部に電極体と電解液とが収容されている。本実施形態における電池ケース５０は、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルめっき鋼などの金属製材料によって構成されている。
また、この電池ケース５０は、ケース本体５２と、蓋体５４とを備えている。ケース本体５２は、上面が開口した扁平な箱型の容器であり、蓋体５４は、当該ケース本体５２の上面の開口を塞ぐ板状の部材である。また、電池ケース５０の上面をなす蓋体５４には、正極端子７０と負極端子７２とが設けられている。詳しくは後述するが、この正極端子７０と負極端子７２は、電池ケース５０内の電極体と電気的に接続されている。
そして、図３および図４に示すように、本実施形態では、電池ケース５０の内部にＲ部５０ｃが形成されている。このＲ部５０ｃは、電池ケース５０の内側面５０ａと底面５０ｂとの間に形成されており、その表面が湾曲している。このようなＲ部５０ｃを形成することによって、電池ケース５０の物理的強度を向上させることができる。
そして、この電池ケース５０は、Ｒ部５０ｃが形成された領域の幅方向Ｘの内寸が当該電池ケース５０の他の領域の部分における幅方向Ｘの内寸よりも小さくなるように形成されている。換言すると、この電池ケース５０では、Ｒ部５０ｃが形成されている電池ケース５０の下端部の幅方向Ｘの内寸Ｌ１が、電池ケース５０の上端部の幅方向Ｘの内寸Ｌ２よりも小さくなっている。
なお、Ｒ部５０ｃの曲率半径を大きくし過ぎると、絶縁ホルダ３０とＲ部５０ｃとが干渉するため、後述する電池ケース５０の内側面５０ａと絶縁ホルダ３０の外側面３０ｂとの隙間Ｓ１を小さくすることが難しくなる可能性がある。一方で、Ｒ部５０ｃの曲率半径を小さくし過ぎると、電池ケース５０の物理的強度が低下する恐れがある。絶縁ホルダ３０のＲ部５０ｃの曲率半径は、これらの点を考慮し、適宜調整すると好ましい。
（２）電極体
図３および図４に示すように、本実施形態に係る密閉型電池１では、電池ケース５０の内部に電極体１０が収容されている。図２に示すように、この電極体１０は、シート状の正極１１と負極１５とを捲回することによって形成された捲回電極体である。具体的には、本実施形態の電極体１０は、正極１１と負極１５とを、二枚のセパレータ１９（シート状の絶縁部材）を介して積層させた後、当該積層体を長手方向に捲回することによって形成される。
上述の正極１１は、箔状の正極集電体１２の表面に正極合材層１３を塗工することによって形成される。かかる正極合材層１３には、電荷担体を可逆的に吸蔵および放出し得る金属酸化物（正極活物質）が含まれている。また、正極１１の幅方向の一方の側縁部には、正極合材層１３が塗工されていない正極集電体露出部１４が形成されている。
一方、負極１５についても、上述の正極１１と同様に、箔状の負極集電体１６の表面に負極合材層１７を塗工することによって形成される。また、負極合材層１７に含まれる負極活物質には、電荷担体を可逆的に吸蔵および放出し得る炭素材料が用いられる。そして、負極１５の幅方向の一方の側縁部には、負極合材層１７が塗工されていない負極集電体露出部１８が設けられている。
なお、正極１１、負極１５、セパレータ１９の各々の材料については、一般的なリチウムイオン二次電池に用いられるものと同様のものを制限なく使用可能であり、本発明を特徴づけるものではないため詳細な説明を省略する。
このような正極１１と負極１５とを捲回させた電極体１０では、幅方向Ｘの中央部に、正極合材層１３と負極合材層１７とが対向するように捲回されたコア部１０ａが形成される。かかるコア部１０ａにおいて正極合材層１３と負極合材層１７との間で電荷担体（リチウムイオン）が移動することによって充放電が行われる。
また、電極体１０の幅方向Ｘの一方の側縁部には、正極集電体露出部１４が捲回された正極接続部１０ｂが形成され、他方の側縁部には負極集電体露出部１８が捲回された負極接続部１０ｃが形成される。図３に示すように、この密閉型電池１では、電極体１０の正極接続部１０ｂに正極端子７０が接続され、負極接続部１０ｃに負極端子７２が接続される。
（３）電解液
図示は省略するが、この密閉型電池１では、上述した電極体１０と共に、電解液が電池ケース５０の内部に収容されている。特に限定されないが、電解液としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）とエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）との混合溶媒に、支持塩を所定の濃度で含有させたものを用いることができる。なお、支持塩としては、フッ素を含んだリチウム化合物、例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３等が用いられる。
（４）絶縁ホルダ
本実施形態に係る密閉型電池１では、金属製の電池ケース５０と電極体１０とが導通することを防止するために、絶縁ホルダ３０が用いられている。この絶縁ホルダ３０は、上面が開口した箱状の絶縁部材であり、例えば、絶縁樹脂製のフィルムを折り曲げることによって成形することができる。この箱状の絶縁ホルダ３０の内部に電極体１０を収納することによって、発電要素である電極体１０と金属製の電池ケース５０とを隔離して絶縁することができる。なお、絶縁ホルダ３０は、絶縁部材として機能し得る材料で構成されていればよく、特に限定されない。但し、材料コストや成形の容易さなどを考慮すると、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）などの樹脂材料で絶縁ホルダ３０が構成されているとより好ましい。
そして、本実施形態では、絶縁ホルダ３０の下端部３０ｃの内側面の両側に、幅方向Ｘの中央側に向かって突出する一対の変形部３２が形成されている。かかる変形部３２は、絶縁樹脂製のフィルムを折り曲げて絶縁ホルダ３０を成形する際に、当該フィルムを複数回折り重ねることによって形成することができる。以下、変形部３２を備えた絶縁ホルダ３０を成形する手順の一例について説明する。
図５は本実施形態に係る密閉型電池の絶縁ホルダの成形に用いられるフィルムを示す図であり、図６Ａ〜図６Ｃは本実施形態に係る密閉型電池の絶縁ホルダの成形を説明する側面図である。
ここでは、先ず、図５に示すフィルムＦを罫線Ｍ１の部分で折り曲げ、側面視おいてＵ字状になるように成形する。そして、図６Ａに示すように、Ｕ字状のフィルムＦの内側に電極体１０を配置した後、電極体１０の正極接続部（負極接続部）の下端部１０ｄとフィルムＦとが接触するように、図５に示す罫線Ｍ２の部分を折り曲げてフィルムＦの両側縁の一部を内側に折り込む。次に、図６Ｂおよび図６Ｃに示すように、電極体１０の側面がフィルムＦによって覆われるように、罫線Ｍ３と罫線Ｍ４の部分を折り曲げてフィルムＦの両側縁を内側に折り込む。これによって、本実施形態における絶縁ホルダ３０が成形される。このとき、絶縁ホルダ３０の下端部３０ｃでは、他の部分よりも多くのフィルムが折り重ねられており、図３に示すような変形部３２が内側面に形成される。
図３に示すように、本実施形態では、絶縁ホルダ３０の下端部３０ｃの内側面に所定の厚みｔ１（図４参照）を有した一対の変形部３２が形成されているため、絶縁ホルダ３０の下端部３０ｃの幅方向Ｘの内寸Ｌ３が、絶縁ホルダ３０の上端部の幅方向Ｘの内寸Ｌ４よりも小さくなっている。このような絶縁ホルダ３０の内部に電極体１０を収納すると、図４に示すように、当該電極体１０の負極接続部１０ｃの下端部１０ｄが変形部３２によって押圧され、幅方向Ｘの中央に向かって変形する。なお、詳細な図示は省略するが、正極接続部１０ｂの下端部も同様に、絶縁ホルダ３０の変形部３２によって幅方向Ｗの中央に向かって押圧変形する。
なお、かかる電極体１０の押圧変形は、上述の絶縁ホルダ３０の成形において、電極体１０の側面を覆うようにフィルムＦの両側縁を内側に折り込んだ際（図６Ｂ、図６Ｃ参照）や、電池ケース５０内に収容された絶縁ホルダ３０の下端部３０ｃが当該電池ケース５０のＲ部５０ｃに干渉した際などに生じ得る。
本実施形態に係る密閉型電池１では、上述の構造の絶縁ホルダ３０を用いているため、電極体１０と電池ケース５０との短絡防止のために設けられている隙間Ｓ１、Ｓ２を小さくしたとしても、電極体１０と電池ケース５０との短絡を適切に防止することができる。従って、本実施形態によれば、電池ケース５０内の隙間Ｓ１、Ｓ２を充分に小さくし、その分、電極体１０の寸法を大きくすることができるため、エネルギー密度を好適に向上させることができる。以下、具体的に説明する。
先ず、本実施形態に係る密閉型電池１では、絶縁ホルダ３０の下端部３０ｃの内側面に、所定の厚みｔ１の変形部３２が形成されているため、絶縁ホルダ３０の下端部３０ｃの厚みを充分に確保することができる。このため、絶縁ホルダ３０と電池ケース５０のＲ部５０ｃとが接触（干渉）するように、絶縁ホルダ３０の幅方向Ｘの寸法を大きくし、電池ケース５０の内側面５０ａと絶縁ホルダ３０の外側面３０ｂとの隙間Ｓ１を小さくしたとしても、絶縁ホルダ３０の内外が連通するような破損が生じることを好適に抑制できる。
次に、本実施形態では、絶縁ホルダ３０の変形部３２によって、電極体１０の正極接続部１０ｂと負極接続部１０ｃの各々の下端部が幅方向Ｗの中央側に向かって押圧変形されている。このように、本実施形態では、電極体１０の正極接続部１０ｂと負極接続部１０ｃの各々の下端部が、絶縁ホルダ３０の下端部３０ｃから離れるように押圧変形されているため、絶縁ホルダ３０の下端部３０ｃが破損したとしても、電極体１０の正極接続部１０ｂや負極接続部１０ｃが絶縁ホルダ３０の外側に露出することを好適に防止し、電極体１０と電池ケース５０のＲ部５０ｃとの接触を好適に防止することができる。これによって、絶縁ホルダ３０の露出を防止するために設けられていた絶縁ホルダ３０の内側面３０ａと電極体１０との隙間Ｓ２を小さくすることができる。
以上のように、本実施形態に係る密閉型電池１によれば、電極体１０と電池ケース５０との短絡防止のために設けられていた隙間Ｓ１、Ｓ２を小さくすることができ、その分、電極体１０の幅方向Ｘの寸法を大きくすることができる。この結果、電極体１０のコア部１０ａの面積（正極合材層および負極合材層の塗工面積）を大きくし、従来の密閉型電池と比較して好適にエネルギー密度を向上させることができる。
（５）各部材の寸法
上述したように、本実施形態に係る密閉型電池１によれば、電池ケース５０内部の隙間Ｓ１、Ｓ２を小さくし、その分、電極体１０の寸法を大きくすることができる。このため、本実施形態に係る密閉型電池１は、電池ケース５０内部の各部材の寸法が従来の密閉型電池と異なっている。以下、かかる密閉型電池１の寸法関係の一例について説明する。なお、以下で説明する各寸法は、本発明を限定するものではなく、密閉型電池のサイズなどに応じて適宜変更することができる。
（ａ）変形部の寸法
絶縁ホルダ３０の変形部３２は、電極体１０の正極接続部１０ｂ（負極接続部１０ｃ）を幅方向Ｘの内側に向けて押圧変形させることができればよく、その寸法は特に限定されない。しかし、幅方向Ｘにおける変形部３２の厚みｔ１（図４参照）が大きすぎると、正極接続部１０ｂや負極接続部１０ｃだけでなく、コア部１０ａにまで押圧変形が生じる恐れがある。また、変形部３２の厚みｔ１が小さすぎると、正極接続部１０ｂや負極接続部１０ｃを適切に押圧変形させにくくなる可能性がある。これらの点を考慮すると、幅方向Ｘにおける変形部３２の厚みｔ１は、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ（例えば０．５ｍｍ）であると好ましい。
また、変形部３２の高さｈ１が高すぎる場合や低すぎる場合には、電極体１０の正極接続部１０ｂや負極接続部１０ｃの下端部を適切に押圧して変形させることが難しくなる。この点を考慮すると、変形部３２の高さｈ１は、５ｍｍ〜２０ｍｍ（例えば１０ｍｍ）の範囲内に設定すると好ましい。
（ｂ）電極体と絶縁ホルダの幅方向の寸法
電極体１０の幅方向Ｘの寸法は、絶縁ホルダ３０の上端部の幅方向Ｘの内寸Ｌ４と略同一であると好ましい。より具体的には、電極体１０の幅方向Ｘの寸法と絶縁ホルダ３０の上端部の幅方向Ｘの内寸Ｌ４との寸法差を０．０５ｍｍ以下にすると好ましい。これによって、絶縁ホルダ３０の内側面３０ａと電極体１０との隙間Ｓ２を適切に小さくすることができるため、電極体１０の幅寸法を充分に大きくし、エネルギー密度を好適に向上させることができる。
なお、本実施形態に係る密閉型電池１において、電極体１０の幅方向の寸法と絶縁ホルダ３０の上端部の幅方向Ｘの内寸Ｌ４の各々は、１００ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲内に設定すると好ましく、例えば１３５ｍｍに設定される。
（ｃ）絶縁ホルダと電池ケースの幅方向の寸法
本実施形態によれば、上述したように、絶縁ホルダ３０の幅方向Ｘの外寸を大きくし、電池ケース５０の内側面５０ａと絶縁ホルダ３０の外側面３０ｂとの隙間Ｓ１を小さくすることができる。しかし、絶縁ホルダ３０の幅方向の外寸を大きくし過ぎると、絶縁ホルダ３０と電池ケース５０のＲ部５０ｃとの干渉によって、絶縁ホルダ３０の下方の隙間Ｓ３（図４参照）が大きくなる恐れがある。絶縁ホルダ３０の幅方向の外寸は、このことを考慮し、適宜調整すると好ましい。
（ｄ）コア部の寸法
上述したように、本実施形態に係る密閉型電池１によれば、電池ケース内の隙間Ｓ１、Ｓ２を小さくし、電極体１０の幅方向Ｘの寸法を大きくすることができる。このとき、正極接続部１０ｂ（負極接続部１０ｃ）は、従来の電極体と同程度の寸法（正極端子７０（負極端子７２）を接続できる程度の寸法）であればよいため、その分、コア部１０ａの幅方向の寸法を大きくすることができる。このため、本実施形態において用いられる電極体１０では、電極体１０全体に対するコア部１０ａの割合が従来よりも大きくなっている。具体的には、本実施形態に係る密閉型電池１では、例えば、電極体１０の幅方向Ｘにおける寸法Ｌ５に対するコア部の幅方向における寸法の割合が０．７〜０．９となっている。なお、電極体１０のコア部１０ａの変形を防止するという観点から、電極体１０の幅方向Ｘにおける寸法Ｌ５は、絶縁ホルダ３０の下端部３０ｃの幅方向Ｘの内寸Ｌ３よりも小さくなるように形成されていると好ましい。
３．本発明の他の実施形態
以上、本発明の一実施形態に係る密閉型電池について説明した。しかし、ここで開示される密閉型電池は、上述の実施形態に限定されず、必要に応じて適宜変更することができる。
（１）絶縁ホルダの成形
例えば、上述の実施形態では、図５に示す絶縁樹脂製のフィルムＦを、図６Ａ〜図６Ｃに示すように折り曲げることによって絶縁ホルダ３０を成形している。しかし、絶縁ホルダを成形する方法は、上述の実施形態に限定されない。
図７は本発明の他の実施形態に係る密閉型電池の絶縁ホルダの成形に用いられるフィルムを示す平面図であり、図８Ａ〜図８Ｃは当該絶縁ホルダの成形を説明する側面図である。これらの図で示される方法では、図７に示すフィルムＦを折り曲げて絶縁ホルダを成形する前に、切り込み線Ｃ１〜Ｃ４に沿ってフィルムＦに切り込みを入れる。そして、罫線Ｍ５の部分でフィルムＦを折り曲げることによって、側面視においてＵ字状になるように成形する。次に、図８Ａに示すようにＵ字状のフィルムＦの内側に電極体１０を配置した後、図８Ｂに示すように罫線Ｍ６の部分を折り曲げ、上述の切り込みによって切り離された部分を電極体１０の正極接続部（負極接続部）の下端部１０ｄに接触させる。次に、図８Ｃに示すように、罫線Ｍ７と罫線Ｍ８の部分を折り曲げ、フィルムＦの両側縁部によって電極体１０の側面が覆われるようにフィルムＦを内側に折り込む。これによって、箱状の絶縁ホルダ３０が成形される。このようにして絶縁ホルダ３０Ａを成形した場合でも、当該絶縁ホルダ３０Ａの下端部に、他の部分よりも多くのフィルムＦが折り重ねされるため、絶縁ホルダ３０Ａの内側面の下端部に好適な厚みの変形部を容易に形成できる。
また、上述の実施形態では、何れにおいても、底面が平坦な絶縁ホルダが用いられている。しかし、絶縁ホルダの形状は、電極体を収容し得る箱状であればよく、上述の実施形態に限定されない。かかる絶縁ホルダの形状の他の例として、底面が山型の絶縁ホルダが挙げられる。この底面が山型の絶縁ホルダを成形する方法を図９と図１０Ａ〜図１０Ｃに示す。
ここでは、先ず、図９に示されるフィルムＦに、切り込み線Ｃ５〜Ｃ１０に沿って切り込みを入れた後、罫線Ｍ９〜Ｍ１１の３箇所を折り曲げる。これによって、図１０Ａに示すように、底面が山型になったＵ字状にフィルムＦが成形される。そして、かかるフィルムＦの内側に電極体１０を配置した後、フィルムＦの罫線Ｍ１２、Ｍ１３を折り曲げる。これによって、図１０Ｂに示すように、上述の切り込みによって切り離された部分が電極体１０の正極接続部（負極接続部）の下端部１０ｄを覆うように折り重ねられる。そして、電極体１０の側面がフィルムＦで覆われるように、フィルムＦを罫線Ｍ１４と罫線Ｍ１５の部分で折り曲げる。これによって、図１０Ｃに示すように、底面が山型の箱状の絶縁ホルダ３０Ｂが成形される。この絶縁ホルダ３０Ｂでは、上述した実施形態よりも多くのフィルムＦが下端部の内側面に折り重ねられるため、変形部３２の厚みｔ（図４参照）を好適に増加させることができる。
なお、上述した実施形態では、いずれも、フィルムを折り重ねることによって変形部を有した絶縁ホルダを成形している。しかし、絶縁ホルダを成形する方法は、本発明を限定するものではない。例えば、箱状の絶縁ホルダを射出成形などで予め成形し、当該絶縁ホルダの下端部の内側面に、所定の厚みの絶縁部材を取り付けた場合でも、絶縁ホルダの下端部の内側面に変形部が形成された絶縁ホルダを得ることができる。但し、上述した実施形態のように、フィルムを折り重ねる方法を採用した方が容易に変形部を形成することができるため、新たに変形部を形成することによる製造効率の低下を好適に防止することができる。
（２）変形部の形成位置
上述した実施形態では、何れにおいても、絶縁ホルダ３０の下端部３０ｃの内側面の両側に一対の変形部３２が形成されている。しかし、変形部は、絶縁ホルダの下端部の内側面の何れか一方に形成されていればよく、上述した実施形態に限定されない。このように、絶縁ホルダの下端部の内側面の一方のみに変形部が形成されている場合でも、当該変形部が形成されている方で電極体と電池ケースとの短絡を抑制できるため、電極体の寸法を大きくすることができる。但し、上述した実施形態のように、絶縁ホルダの下端部の内側面の両側に形成した方が、電池ケースと電極体との短絡をより確実に防止することができるため好ましい。
（３）電極体の構造
また、上述した実施形態では、電極体として捲回電極体が用いられている。しかし、ここで開示される密閉型電池に用いられる電極体は、捲回電極体でなくてもよい。かかる電極体の他の例として、セパレータを介して正極と負極とを複数枚積層させた積層電極体が挙げられる。このような積層電極体では、幅方向における中央部に正極合材層と負極合材層とが対向するように複数枚積層されたコア部が形成される。また、幅方向の一方の側縁部には、正極集電体露出部が複数枚積層された正極接続部が形成され、他方の側縁部には、負極集電体露出部が複数枚積層された負極接続部が形成される。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
１、１００ 密閉型電池
１０、１１０ 電極体
１０ａ、１１０ａ コア部
１０ｂ、１１０ｂ 正極接続部
１０ｃ、１１０ｃ 負極接続部
１０ｄ 負極接続部の下端部
１１ 正極
１２ 正極集電体
１３ 正極合材層
１４ 正極集電体露出部
１５ 負極
１６ 負極集電体
１７ 負極合材層
１８ 負極集電体露出部
１９ セパレータ
３０、３０Ａ、３０Ｂ 絶縁ホルダ
３０ａ、１３０ａ 絶縁ホルダの内側面
３０ｂ、１３０ｂ 絶縁ホルダの外側面
３０ｃ、１３０ｃ 絶縁ホルダの下端部
３２ 変形部
５０、１５０ 電池ケース
５０ａ、１５０ａ 電池ケースの内側面
５０ｂ、１５０ｂ 電池ケースの底面
５０ｃ、１５０ｃ Ｒ部
５２ ケース本体
５４ 蓋体
７０、１７０ 正極端子
７２、１７２ 負極端子
１３０ 絶縁ホルダ
Ｃ１〜Ｃ１０ 切り込み線
Ｌ１ 電池ケースの下端部の幅方向の内寸
Ｌ２ 電池ケースの上端部の幅方向の内寸
Ｌ３ 絶縁ホルダの下端部の幅方向の内寸
Ｌ４ 絶縁ホルダの上端部の幅方向の内寸
Ｌ５ コア部の幅方向の寸法
Ｍ１〜Ｍ１５ 罫線
Ｓ１ （電池ケースの内側面と絶縁ホルダの外側面との）隙間
Ｓ２ （絶縁ホルダの内側面と電極体との）隙間
Ｓ３ 絶縁ホルダの下方の隙間
Ｘ （密閉型電池の）幅方向
Ｙ （密閉型電池の）厚み方向
Ｚ （密閉型電池の）高さ方向

Claims (7)

  1. シート状の正極と負極とが捲回若しくは積層された電極体と、前記電極体と電解液とが収容される扁平な角型の電池ケースと、前記電極体を収容して前記電極体と前記電池ケースとを絶縁する箱状の絶縁ホルダとを備える密閉型電池であって、
    前記正極は、箔状の正極集電体と、当該正極集電体の表面に塗工された正極合材層とを備え、前記負極は、箔状の負極集電体と、当該負極集電体の表面に塗工された負極合材層とを備えており、
    前記電極体は、前記正極合材層と前記負極合材層とが対向したコア部が幅方向の中央部に形成され、前記正極合材層が塗工されていない前記正極集電体が捲回若しくは積層された正極接続部が幅方向の一方の側縁部に形成され、かつ、前記負極合材層が塗工されていない前記負極集電体が捲回若しくは積層された負極接続部が幅方向の他方の側縁部に形成されており、
    前記電池ケースの内側面と底面との間に表面が湾曲したＲ部が形成され、当該Ｒ部が形成された領域の幅方向の内寸が当該電池ケースの他の領域の部分における幅方向の内寸よりも小さくなっており、
    ここで、前記絶縁ホルダの下端部の内側面の少なくとも一方に、幅方向の中央側に向かって突出する変形部が形成されており、前記正極接続部の下端部と前記負極接続部の下端部の少なくとも一方が、前記絶縁ホルダの変形部によって幅方向の中央に向かって押圧変形されている、密閉型電池。
  2. 前記変形部が前記絶縁ホルダの下端部の内側面の両側に形成されている、請求項１に記載の密閉型電池。
  3. 前記絶縁ホルダは、絶縁樹脂製のフィルムを折り曲げることによって成形されており、当該フィルムを複数回折り重ねることによって前記変形部が形成されている、請求項１または請求項２に記載の密閉型電池。
  4. 前記電極体の幅方向の寸法が、前記絶縁ホルダの上端部の幅方向の内寸と略同一である、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の密閉型電池。
  5. 前記電極体の幅方向の寸法と、前記絶縁ホルダの上端部の幅方向の内寸との寸法差が０．０５ｍｍ以下である、請求項４に記載の密閉型電池。
  6. 前記変形部の幅方向の厚みが０．１ｍｍ〜１．０ｍｍである、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の密閉型電池。
  7. 前記電極体の幅方向における寸法に対する前記コア部の幅方向における寸法の割合が０．７〜０．９である、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の密閉型電池。
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