JP2020181743A - 二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】電極−外部端子間の接続構造について占有体積の縮小が可能であり、体積エネルギ密度を向上できる二次電池を提供する。【解決手段】電極タブと、電極タブに電気的に接続されている電極集電体と、電極集電体の表面に形成されている電極合剤層と、を有する電極と、電極タブに接合されている導電性を有する電極スペーサと、電極を収容する箱体と、箱体の開口を閉じる電池蓋と、を備え、電極は、電極タブが開口側に位置する向きで箱体に収容される複数の正極および複数の負極であり、電極スペーサは、電極タブよりも厚い厚肉部と、厚肉部よりも薄い薄肉部と、を有し、電極タブは、薄肉部と接合されており、同じ極性を有する電極タブに接合されている電極スペーサ同士は、厚肉部同士で面接触するように積層されており、電池蓋は、電極端子を有し、電極端子は、積層されている電極スペーサと面接触するように接合されている二次電池。【選択図】図１

Description

本発明は、電極のタブ間にスペーサを備えた二次電池に関する。

リチウムイオン二次電池は、携帯電話、携帯用パソコン等の移動体用電源や、電気自動車、ハイブリッド自動車等の駆動電源や、電力貯蔵用の定置電源をはじめ、各種の用途で利用されている。近年、リチウムイオン二次電池は、その用途が大型製品等にも拡大しており、更なる高容量化が求められている。

二次電池としては、電池容器として金属缶等を使用し、その内部に、正極と負極とセパレータで形成される多数の電極体を積層した積層型の二次電池が知られている。多数の電極体を並列つなぎとすると、二次電池を高容量化させることができるため、同じ極性の電極同士を、タブ、リード等を介して電気的に接続して、多数の電極体を並列接続化した積層型の二次電池が製造されている。

この種の二次電池に関する技術として、特許文献１には、以下の内容が開示されている。「封口板１６には、貫通孔が形成されており、これに対応するように、第１端子板５０の他端寄りにも貫通孔５４が形成されている。第１端子板５０は、貫通孔５４に挿通される第３締結部材５２により、封口板１６に固定されている。第１端子板５０および第３締結部材５２は、それぞれ第３締結部材５２が挿通される貫通孔を有する板状ガスケット５８とリング状ガスケット６０により、封口板１６と電気的に絶縁されている。第３締結部材５２の、ケース１４内側の端部には、第１電極１８と第１外部端子４０とを電気的に接続するための第１リード６２が接合されている。」（段落００５９〜００６０参照）

特開２０１５−０６０７１４号公報

特許文献１では、集電体のタブ（第１接続部２６，第２接続部２８）と外部端子（第１外部端子４０，第２外部端子４２）との電気的な接続に、リード（第１リード６２，第２リード６４）と締結部材（第３締結部材５２，第４締結部材８０）とを要している。このような接続法であると、電極から外部端子までの総距離が長くなる可能性や接触不良を生じ易くなる可能性がある。

通常、二次電池の外形と、二次電池に収容される電極体の外形との差が大きいと、二次電池内の不利用空間が増えるため、二次電池の体積エネルギ密度が小さくなる。電極から外部端子までの総距離が長くなるような構造であり、電極−外部端子間の接続構造の占有体積が大きい場合には、高い体積エネルギ密度を確保することが難しくなるため、高容量化の要求等への対応が困難である。

そこで、本発明は、電極−外部端子間の接続構造について占有体積の縮小が可能であり、体積エネルギ密度を向上できる二次電池を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、例えば以下の構成を有する。
電極タブと、
電極タブに電気的に接続されている電極集電体と、
電極集電体の表面に形成されている電極合剤層と、を有する電極と、
電極タブに接合されている導電性を有する電極スペーサと、
電極を収容する箱体と、
箱体の開口を閉じる電池蓋と、を備え、
電極は、電極タブが開口側に位置する向きで箱体に収容される複数の正極および複数の負極であり、
電極スペーサは、電極タブよりも厚い厚肉部と、厚肉部よりも薄い薄肉部と、を有し、
電極タブは、薄肉部と接合されており、
同じ極性を有する電極タブに接合されている電極スペーサ同士は、厚肉部同士で面接触するように積層されており、
電池蓋は、電極端子を有し、
電極端子は、積層されている電極スペーサと面接触するように接合されている二次電池。

本発明によれば、電極−外部端子間の接続構造について占有体積の縮小が可能であり、体積エネルギ密度を向上できる二次電池を提供することができる。前記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の一実施形態に係る二次電池の斜視図である。 正極と正極スペーサの形状およびこれらの組み立てを示す斜視図である。 負極と負極スペーサの形状およびこれらの組み立てを示す斜視図である。 電極体の組み立てを示す斜視図である。 電極体の斜視図である。 積層された電極体の断面図である。 電極体と電極体を収容する絶縁カバーの斜視図である。 電極体を収容した絶縁カバーの斜視図である。 絶縁カバーに組み付けた電池蓋と絶縁カバーの斜視図である。 電極スペーサと電池蓋との接合部を示す斜視断面図である。 電池蓋を組み付けた絶縁カバーと外装体の斜視図である。 電池蓋を組み付けた絶縁カバーを収容した外装体の斜視図である。 変形例に係る電極スペーサの斜視図である。 変形例に係る電極スペーサの断面図である。

以下、図面等を用いて、本発明の一実施形態に係る非水電解液、不揮発性電解質、これを用いた二次電池について説明する。なお、以下の各図において共通する構成については同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

以下の説明は、本発明の内容の具体例を示すものである。本発明は、以下の説明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。本発明には、実施形態とは異なる様々な変形例が含まれる。実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることが可能である。また、実施形態の構成の一部について他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

本明細書に記載される「〜」は、その前後に記載される数値を下限値および上限値とする意味で使用する。本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値や下限値は、段階的に記載されている他の上限値や他の下限値に置き換えてもよい。

本明細書では、二次電池としてリチウムイオン二次電池を例にとって説明を行う。リチウムイオン二次電池とは、リチウムイオンの電極への吸蔵と電極からの放出によって電極間に電位差を生じさせ、それによる電気エネルギを貯蔵または利用可能とする電気化学デバイスを意味する。リチウムイオン二次電池は、リチウムイオン電池、非水電解質二次電池、非水電解液二次電池等の別の名称でも呼ばれており、いずれの名称の電池であっても本発明の対象である。本発明の技術的思想は、ナトリウムイオン二次電池、マグネシウムイオン二次電池、カルシウムイオン二次電池、亜鉛二次電池、アルミニウムイオン二次電池等に対しても適用できる。

以下で例示している材料群から材料を選択して用いる場合、本明細書に開示されている内容と矛盾しない範囲で、材料を単独で用いてもよく、複数を組み合わせて用いてもよい。また、本明細書に開示されている内容と矛盾しない範囲で、以下で例示している材料群以外の材料を用いてもよい。

図１は、本発明の一実施形態に係る二次電池の斜視図である。図１には、積層型の二次電池１０００の内部構造を示すために、二次電池１０００の上部側の一部を切り欠いた図を示している。図１に示すように、二次電池１０００は、正負の電極（１００，２００）と、電極毎に設けられた電極スペーサ（１４０，２４０）と、これらを収容する箱体（５００，７００）と、その開口を閉じる電池蓋６００と、を備えている。

二次電池１０００は、電極として、複数の正極１００と、複数の負極２００と、を備えている。また、正極１００と負極２００との間に挟まれるように、複数のセパレータ３００を備えている。正極１００、負極２００およびセパレータ３００は、セパレータ３００、負極２００、セパレータ３００、正極１００の順に積層されて電極体４００を構成している。二次電池１０００の内部には、積層された電極体４００が内蔵されている。

また、二次電池１０００は、電極スペーサとして、導電性を有する複数の正極スペーサ１４０と、導電性を有する複数の負極スペーサ２４０と、を備えている。なお、負極スペーサ２４０は、二次電池１０００の負極端子２５０の下方にＹ軸方向に沿って配列して内蔵されている。また、正極スペーサ１４０は、正極端子１５０の下方にＹ軸方向に沿って配列して内蔵されている。

また、二次電池１０００は、電極体４００を収容する箱体として、一面が開口した箱状に設けられた絶縁カバー（内箱）５００と、一面が開口した箱状に設けられ、絶縁カバー５００よりも大きい外装体（外箱）７００と、を備えている。絶縁カバー５００には、積層された電極体４００が、隙間少なく収容されている。外装体７００には、電極体４００を収容した絶縁カバー５００が、隙間少なく収容されている。

また、二次電池１０００は、電極体４００を収容する箱体、すなわち、絶縁カバー５００および外装体７００の開口を閉じる電池蓋６００を備えている。電池蓋６００には、二次電池１０００を電源、負荷等と接続するための外部端子として、正極端子１５０と、負極端子２５０と、が設けられている。

以下、各図において、集電体（１２０，２２０）の法線の方向や、電極体４００が積層される方向や、二次電池１０００の縦幅（長さ）の方向を、Ｘ軸方向と定義する。また、集電体（１２０，２２０）に平行、且つ、電極タブ（１３０，２３０）（図２Ａ、図２Ｂ参照）が突出する方向や、二次電池１０００の高さの方向を、Ｙ軸方向と定義する。また、集電体（１２０，２２０）に平行、且つ、電極タブ（１３０，２３０）が突出する方向に垂直な方向や、二次電池１０００の横幅の方向を、Ｚ軸方向と定義する。

図２Ａは、正極と正極スペーサの形状およびこれらの組み立てを示す斜視図である。図２Ｂは、負極と負極スペーサの形状およびこれらの組み立てを示す斜視図である。図２Ａおよび図２Ｂに示すように、一つの正極１００には、一つの正極スペーサ１４０が接合される。また、一つの負極２００には、一つの負極スペーサ２４０が接合される。

図２Ａに示すように、正極１００は、正極合剤層１１０と、正極集電体１２０と、正極タブ１３０と、を有している。正極集電体１２０は、Ｘ軸方向視で略矩形状を呈しており、平板状に設けられている。正極合剤層１１０は、正極集電体１２０の両面に形成されている。正極合剤層１１０は、正極活物質を含有している。正極合剤層１１０は、正極活物質に加え、導電剤やバインダを含有してもよい。

正極タブ１３０は、正極集電体１２０の端部に設けられており、正極集電体１２０の一辺から同一平面上に延出している。正極タブ１３０は、正極集電体１２０と電気的に接続されている。正極タブ１３０は、Ｘ軸方向視で略矩形状を呈しており、正極集電体１２０の一辺の半分よりも小さい長辺を持つ平板状であり、正極集電体１２０の一辺の中央よりも片側寄りに位置している。

図２Ｂに示すように、負極２００は、負極合剤層２１０と、負極集電体２２０と、負極タブ２３０と、を有している。負極集電体２２０は、Ｘ軸方向視で略矩形状を呈しており、平板状に設けられている。負極合剤層２１０は、平板状の負極集電体２２０の両面に形成されている。負極合剤層２１０は、負極活物質を含有している。負極合剤層２１０は、負極活物質に加え、導電剤やバインダを含有してもよい。

負極タブ２３０は、負極集電体２２０の端部に設けられており、負極集電体２２０の一辺から同一平面上に延出している。負極タブ２３０は、負極集電体２２０と電気的に接続されている。負極タブ２３０は、Ｘ軸方向視で略矩形状を呈しており、負極集電体２２０の一辺の半分よりも小さい長辺を持つ平板状であり、負極集電体２２０の一辺の中央よりも片側寄りに位置している。

＜正極活物質＞
正極活物質は、負極２００よりも貴な電位でリチウムイオンを吸蔵・放出する電気化学的活性を有する。正極活物質は、例えば、ＬｉＣｏ系複合酸化物、ＬｉＮｉ系複合酸化物、ＬｉＭｎ系複合酸化物、ＬｉＣｏＮｉＭｎ系複合酸化物、ＬｉＦｅＰ系複合酸化物、ＬｉＭｎＰ系複合酸化物等の材料群から選択される。正極活物質の具体例としては、ＬｉＣｏＯ_２、Ｌｉ（Ｃｏ，Ｍｎ）Ｏ_２、Ｌｉ（Ｎｉ，Ｍｎ）Ｏ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、Ｌｉ_４Ｍｎ_５Ｏ_１２、Ｌｉ（Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ）Ｏ_２、ＬｉＦｅＰＯ_４、ＬｉＣｏＰＯ_４、ＬｉＮｉＰＯ_４、ＬｉＭｎＰＯ_４、ＬｉＭｎＶＯ_４、ＬｉＦｅＢＯ_３、ＬｉＭｎＢＯ_３、Ｌｉ_２ＦｅＳｉＯ_４、Ｌｉ_２ＣｏＳｉＯ_４、Ｌｉ_２ＭｎＳｉＯ_４等が挙げられる。正極活物質としては、これらの遷移金属を異種元素で置換した酸化物や、化学両論比とは異なる酸化物を用いることもできる。

＜負極活物質＞
負極活物質は、正極１００よりも卑な電位でリチウムイオンを吸蔵・放出する電気化学的活性を有する。負極活物質は、例えば、炭素系材料、酸化物系材料、金属系材料等の材料群から選択される。炭素系材料の具体例としては、天然黒鉛、人造黒鉛、易黒鉛化系炭素材料、難黒鉛化系炭素材料、非晶質系炭素材料、有機結晶系炭素材料等が挙げられる。酸化物系材料の具体例としては、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２等のチタン酸リチウムや、リチウムとスズ、ケイ素、鉄、ゲルマニウム等とを含む酸化物等が挙げられる。金属系材料の具体例としては、金属リチウム、リチウムとスズ、ケイ素、アルミニウム等との合金等が挙げられる。

＜導電剤＞
導電剤は、電極合剤層（１１０，２１０）の導電性を向上させる。導電剤は、例えば、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック、黒鉛、炭素繊維等の材料群から選択される。

＜バインダ＞
バインダは、活物質や導電剤を結着させて、材料間の密着性を向上させる。正極合剤層１１０のバインダは、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の材料群から選択される。負極合剤層２１０のバインダは、例えば、スチレン−ブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース、ポリフッ化ビニリデン等の材料群から選択される。

＜電極合剤層形成法＞
電極合剤層（１１０，２１０）は、活物質と導電剤やバインダを溶媒中で混練して電極合剤を調製し、調製した電極合剤を集電体に塗工し、塗工した電極合剤を乾燥させることによって形成することができる。集電体上に形成した電極合剤層は、活物質が所定の密度となるように、ロールプレス等で加圧成形する。電極合剤層は、塗工から乾燥までの工程を繰り返して、集電体上に積層することもできる。電極合剤層を形成した電極には、打ち抜き加工、切断加工等を施すことができる。

電極合剤の混練は、プラネタリーミキサ、ディスパーミキサ、バタフライミキサ、二軸混練機、ボールミル、ビーズミル等の各種の装置で行うことができる。活物質等を分散させる溶媒としては、電極に応じて、１−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、水等の各種の溶媒を用いることができる。電極合剤を塗工する方法としては、ロールコート法、ドクターブレード法、ディッピング法、スプレー法等の各種の方法を用いることができる。

＜正極集電体、正極タブ＞
正極集電体１２０としては、金属箔、穿孔箔、エキスパンドメタル、発泡金属板等を用いることができる。正極集電体１２０は、アルミニウム、アルミニウム合金等の材料群から選択される。また、正極１００の酸化還元電位等に応じて、ステンレス鋼、チタン等を用いることもできる。正極集電体１２０の厚さは、機械的強度とエネルギ密度とを両立する観点からは、１０ｎｍ〜１ｍｍが好ましく、１〜１００μｍがより好ましい。正極タブ１３０は、正極集電体１２０と同様の材料で形成することができる。

＜負極集電体、負極タブ＞
負極集電体２２０としては、金属箔、穿孔箔、エキスパンドメタル、発泡金属板等を用いることができる。負極集電体２２０は、銅、銅合金等の材料群から選択される。また、負極２００の酸化還元電位等に応じて、ステンレス鋼、チタン、ニッケル等を用いることもできる。負極集電体２２０の厚さは、機械的強度とエネルギ密度とを両立する観点からは、１０ｎｍ〜１ｍｍが好ましく、１〜１００μｍがより好ましい。負極タブ２３０は、負極集電体２２０と同様の材料で形成することができる。

＜正極スペーサ＞
正極スペーサ１４０としては、金属板、金属ブロック等を用いることができる。正極スペーサ１４０は、アルミニウム、アルミニウム合金等の材料群から選択される。また、正極１００の酸化還元電位等に応じて、ステンレス鋼、チタン等を用いることもできる。

＜負極スペーサ＞
負極スペーサ２４０としては、金属板、金属ブロック等を用いることができる。負極スペーサ２４０は、銅、銅合金等の材料群から選択される。また、負極２００の酸化還元電位等に応じて、ステンレス鋼、チタン、ニッケル等を用いることもできる。

図２Ａに示すように、正極スペーサ１４０は、Ｘ軸方向視における縦幅（高さ）および横幅が正極タブ１３０よりも大きく設けられている。正極スペーサ１４０は、直方体の一面側が正極タブ１３０の平面視（Ｘ軸方向視）の形状に合わせて減肉された形状を呈しており、その減肉された部位に、正極タブ１３０を嵌め合わせ可能な空間（減肉部）を形成している。正極タブ１３０は、正極タブ１３０が減肉された空間に収まるように緩く嵌め合わせて正極スペーサ１４０と接合させることができる。

正極スペーサ１４０は、厚さ（Ｘ軸方向の長さ）が正極タブ１３０の厚さよりも厚い厚肉部１４１と、厚さが厚肉部１４１の厚さよりも薄い薄肉部１４２と、を有している。厚肉部１４１と薄肉部１４２は、通常、一体として設けられるが、別体として設けてから接合して一体化させることもできる。

厚肉部１４１は、正極スペーサ１４０のＸ軸方向視において、周縁側の一部に形成されている。厚肉部１４１は、Ｘ軸方向視で略コ字状を呈しており、略コ字状の横断面を有する柱状に設けられている。厚肉部１４１は、正極タブ１３０に正極スペーサ１４０を接合したとき、正極タブ１３０の突出している三辺を囲むように設けられている。このような形状によると、正極タブ１３０や正極スペーサ１４０のガタつきが抑制されると共に、位置合わせが容易になる。

厚肉部１４１の内側面は、正極タブ１３０を囲む面になり、厚肉部１４１の外側面は、正極スペーサ１４０の上面と側面になる。正極スペーサ１４０の上面は、電池蓋６００を接合する面となる。そのため、正極スペーサ１４０の上面は、正極１００の厚さ（Ｘ軸方向の長さ）よりも厚く、好ましくは平坦な面として設けられる。

また、厚肉部１４１の上面（Ｘ軸方向における減肉された空間側の外面）と下面（Ｘ軸方向における減肉された空間とは反対側の外面）は、正極スペーサ１４０同士が接する面となる。そのため、厚肉部１４１の上面と下面は、好ましくは平坦な面として設けられる。厚肉部１４１の上面が平坦な面として設けられていると、正極スペーサ１４０同士を密接させた状態で正極１００同士を両外側から加圧した場合に、正極合剤層１１０等に対して荷重が加わり難くなる。

薄肉部１４２は、正極スペーサ１４０のＸ軸方向視において、中央側から一端にかけて形成されている。薄肉部１４２は、Ｘ軸方向視で略矩形状を呈しており、略矩形状の横断面を有する薄肉柱状に設けられている。薄肉部１４２は、Ｘ軸方向視における縦幅（Ｙ軸方向の長さ）および横幅（Ｚ軸方向の長さ）が正極タブ１３０よりも僅かに大きく設けられている。

正極スペーサ１４０は、正極タブ１３０の形状に合わせて減肉された空間（減肉部）を薄肉部１４２上に形成している。薄肉部１４２の上面（Ｘ軸方向における減肉された空間側の外面）は、正極タブ１３０を接合する面となる。そのため、薄肉部１４２の上面は、好ましくは平坦な面として設けられる。

電極体４００の組み立てに際して、正極タブ１３０は、正極スペーサ１４０の薄肉部１４２の上面と接合される。正極タブ１３０は、正極スペーサ１４０の厚肉部１４１の内側面と薄肉部１４２の上面とに略当接するように、正極スペーサ１４０の減肉された薄肉部１４２の空間に緩く嵌め合わされる。嵌め合わされた正極タブ１３０と正極スペーサ１４０は、抵抗スポット溶接等で接合されて互いに電気的に接続される。

図２Ｂに示すように、負極スペーサ２４０は、正極スペーサ１４０と同様に、Ｘ軸方向視における縦幅（高さ）および横幅が負極タブ２３０よりも大きく設けられている。負極スペーサ２４０は、直方体の一面側が負極タブ２３０の形状に合わせて減肉された形状を呈している。負極スペーサ２４０と、負極タブ２３０とは、負極タブ２３０が負極スペーサ２４０の減肉された空間に収まるように嵌め合わせることができる。

負極スペーサ２４０は、正極スペーサ１４０と同様に、厚さ（Ｘ軸方向の長さ）が負極タブ２３０の厚さよりも厚い厚肉部２４１と、厚さが厚肉部２４１の厚さよりも薄い薄肉部２４２と、を有している。負極スペーサ２４０の厚肉部２４１および薄肉部２４２は、正極スペーサ１４０の厚肉部１４１や薄肉部１４２と同様の形状・構造に設けることができる。

電極体４００の組み立てに際して、負極タブ２３０は、正極スペーサ１４０と同様に、負極スペーサ２４０の薄肉部２４２の上面と接合される。負極タブ２３０は、負極スペーサ２４０の薄肉部２４２の上面に略当接するように、負極スペーサ２４０の減肉された薄肉部２４２の空間に緩く嵌め合わされる。嵌め合わされた負極タブ２３０と負極スペーサ２４０は、抵抗スポット溶接等で接合されて互いに電気的に接続される。

抵抗スポット溶接では、図２Ａおよび図２Ｂに矢印で示すように、嵌め合わされた電極スペーサ（１４０，２４０）と電極タブ（１３０，２３０）の両外側から抵抗溶接用の電極で加圧し、電極間に通電することによって、点による抵抗溶接を行う。抵抗スポット溶接によると、短時間に大量の処理が可能であるため、二次電池１０００の生産性を向上させることができる。

抵抗スポット溶接では、電極スペーサ（１４０，２４０）と電極タブ（１３０，２３０）の両外側から電極による加圧・通電を行うため、電極タブ（１３０，２３０）の外側面や電極スペーサ（１４０，２４０）の下面に、凸形状等を呈する溶接痕５０が形成されることがある。しかし、表面に突出した溶接痕５０は、電極スペーサ（１４０，２４０）が減肉された形状であるため、研磨等を行わなくとも、電極体４００の積層時に干渉しなくなる。

図３Ａは、電極体の組み立てを示す斜視図である。図３Ｂは、電極体の斜視図である。図３Ａおよび図３Ｂに示すように、正極１００と負極２００とは、Ｘ軸方向視における縦幅（高さ）および横幅が互いに一致するように設けられている。一方、セパレータ３００は、電極間の短絡を防止するため、Ｘ軸方向視における縦幅（高さ）および横幅が正極１００や負極２００よりも大きく設けられている。

電極体４００の組み立てに際して、正極１００と負極２００は、正極１００の片側寄りに接合されている正極スペーサ１４０と、負極２００の片側寄りに接合されている負極スペーサ２４０とが、互いにＺ軸方向における反対側に位置する向きでセパレータ３００と共に積層される。多数の正極スペーサ１４０と負極スペーサ２４０は、Ｙ軸方向における同じ側に配置されるものの、Ｘ軸方向視では互いに重ならない位置となり、極性毎に互いに電気的に接続される。

＜セパレータ＞
セパレータ３００は、正極１００と負極２００との間を電気的に絶縁し、正極１００と負極２００の短絡を防止する一方で、正極１００と負極２００との間でイオンを伝導させる媒体として働く。セパレータ３００は、微小な空孔を有する絶縁性の微多孔膜、電解液を粒子に担持させて得られる不揮発性電解質、および、固体電解質のうち、いずれか一種または複数種の組み合わせを用いて形成できる。セパレータ３００の厚さは、電子の絶縁性とエネルギ密度とを両立する観点から、好ましくは数ｎｍ〜数ｍｍとする。

＜微多孔膜＞
微多孔膜は、セルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース系樹脂や、ポリプロピレン、ポリエチレン−ポリプロピレン共重合体等のポリオレフィン系樹脂や、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂や、アラミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ガラス等の材料群から選択される。微多孔膜としては、樹脂等を成膜して得られる多孔質膜の他、多孔質シート、不織布等を用いることもできる。

＜不揮発性電解質＞
不揮発性電解質としては、電解質塩を溶解した電解液と、その電解液を担持させるための担持粒子とによって構成される半固体の電解質を用いることができる。不揮発性電解質は、担持粒子を結着させるためのバインダを含有してもよい。不揮発性電解質によると、電解液が担持粒子の粒子間の細孔中に保持されてイオン伝導を媒介する。電解液の揮発や流動が抑制されるため、非水電解液の液漏れや組成変化が発生し難い二次電池１０００が得られる。

＜担持粒子＞
担持粒子としては、絶縁性が高く非水電解液に不溶な各種の粒子を用いることができる。担持粒子の具体例としては、γ−アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、シリカ（ＳｉＯ_２）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、セリア（ＣｅＯ_２）等の金属酸化物の無機粒子が挙げられる。担持粒子としては、粒子状の固体電解質を用いることもできる。

＜固体電解質＞
固体電解質としては、イオン伝導率が高いが導電率が低く、作動温度内で固体状の電解質を用いることができる。固体電解質の具体例としては、Ｌｉ_７Ｌａ_３Ｚｒ_２Ｏ_１２をはじめとするＬｉＬａＺｒＯ系等の酸化物系固体電解質や、Ｌｉ_１０Ｇｅ_２ＰＳ_１２、Ｌｉ_２Ｓ−Ｐ_２Ｓ_５等の硫化物系固体電解質等が挙げられる。固体電解質としては、高分子ゲル電解質を用いることもできる。

＜セパレータ形成法＞
セパレータ３００は、固体電解質を用いる場合、固体電解質とバインダとを溶媒中で混練してシート状等に成形し、乾燥させて溶媒を除去する方法等で形成できる。一方、不揮発性電解質を用いる場合、担持粒子をペレット状、シート状等に圧縮成形する方法や、担持粒子にバインダの粉末を混合して柔軟性の高いシート状等に成形する方法や、担持粒子とバインダとを溶媒中で混練してシート状等に成形し、乾燥させて溶媒を除去する方法等で形成できる。

＜電解液＞
電解液は、電解質塩と溶媒を含有する。電解液は、電解質塩や溶媒に加え、二次電池１０００の性能を向上させるための各種の添加剤を含有してもよい。セパレータ３００として絶縁性の微多孔膜を用いる場合、二次電池１０００内に電解液を注入して電極体４００を浸漬させる。また、不揮発性電解質を用いる場合、電解液は、担持粒子をシート状等に成形した後に担持粒子の粒子間に充填するか、担持粒子を成形する前に担持粒子と混合することができる。セパレータ３００として固体電解質や不揮発性電解質を用いる場合、二次電池１０００内に電解液を注入する必要はないが、電極間の短絡が防止される限り、二次電池１０００内に電解液を注入してもよい。

＜電解質塩＞
電解質塩は、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＣＦ_３ＣＯ_２、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＳｂＦ_６、リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド（ＬｉＦＳＩ）、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＬｉＴＦＳＩ）、リチウムビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド（ＬｉＢＥＴＩ）、リチウムテトラフルオロボレート（ＬｉＢＦ_４）、リチウムビスオキサレートボレート（ＬｉＢＯＢ）、リチウムトリフラート等の材料群から選択される。

＜溶媒＞
溶媒は、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン等の材料群から選択される。溶媒としては、誘電率が高い種類と粘度が低い種類との組み合わせを用いることが好ましい。

図４は、積層された電極体の断面図である。図４には、積層された電極体４００によって形成される電極群を正極タブ１３０および正極スペーサ１４０を通るＸＹ平面で切断した断面を示す。図４に示すように、電極体４００は、正極１００と負極２００がセパレータ３００を挟んで交互に並ぶように積層される。

積層された電極体４００において、同じ極性を有する正極タブ１３０に接合されている正極スペーサ１４０同士は、厚肉部１４１同士で面接触するように積層される。同様に、同じ極性を有する負極タブ２３０に接合されている負極スペーサ２４０同士は、厚肉部２４１同士で面接触するように積層される。

このような厚肉部（１４１，２４１）同士が面接触する構造によると、正負の電極（１００，２００）同士の位置合わせを容易に行うことができる。また、Ｘ軸方向の両外側から厚肉部（１４１，２４１）を加圧して、電極体４００同士を一体化させることができる。厚肉部（１４１，２４１）が加圧されると、電極（１００，２００）に対して荷重が加わり難くなり、損傷・変形等が抑制される。また、電極スペーサ（１４０，２４０）同士が平坦な面で密着するため、ガタつき等を原因とする接触不良や位置ずれを低減することができる。

電極スペーサ（１４０，２４０）の厚肉部（１４１，２４１）には、Ｘ軸方向における両外面に不図示の係止部を設けることができる。凹凸等のような係止部を両外面にそれぞれ設けると、厚肉部（１４１，２４１）同士を突き合わせて積層するとき、凹部と凸部等の嵌め合いによって位置合わせして、かしめにより一体化させることができる。

図４に示すように、正極スペーサ１４０と正極合剤層１１０とは、正極スペーサ１４０の下端と正極合剤層１１０の上端との間に隙間が生じるように離隔していてもよいし、隙間が生じないように接していてもよい。また、正極スペーサ１４０と正極集電体１２０とは、正極スペーサ１４０の下端と正極集電体１２０の上端との間に隙間が生じるように離隔していてもよいし、隙間が生じないように接していてもよい。

同様に、負極スペーサ２４０と負極合剤層２１０とは、負極スペーサ２４０の下端と負極合剤層２１０の上端との間に、隙間が生じるように離隔していてもよいし、隙間が生じないように接していてもよい。また、負極スペーサ２４０と負極集電体２２０とは、負極スペーサ２４０の下端と負極集電体２２０の上端との間に、隙間が生じるように離隔していてもよいし、隙間が生じないように接していてもよい。

このように電極スペーサ（１４０，２４０）と電極合剤層（１１０，２１０）や集電体（１２０，２２０）とが離隔する構造であると、電極体４００を積層したとき、電極スペーサ（１４０，２４０）が、異なる極性の電極（１００，２００）に対して接触し難くなる。そのため、電極間の短絡が発生し難い二次電池１０００が得られる。一方、電極スペーサ（１４０，２４０）と電極合剤層（１１０，２１０）や集電体（１２０，２２０）とが接する構造であると、二次電池１０００内の不利用空間が減るため、体積エネルギ密度の向上に有利である。

また、正極スペーサ１４０とセパレータ３００とは、正極スペーサ１４０の下端とセパレータ３００の上端との間に、隙間が生じるように離隔していてもよいし、隙間が生じないように接していてもよい。同様に、負極スペーサ２４０とセパレータ３００とは、負極スペーサ２４０の下端とセパレータ３００の上端との間に、隙間が生じるように離隔していてもよいし、隙間が生じないように接していてもよい。

このように電極スペーサ（１４０，２４０）とセパレータ３００とが離隔する構造であると、電極体４００を積層したとき、セパレータ３００が、電極スペーサ（１４０，２４０）同士の間に挟まれ難くなる。セパレータ３００の噛み込みが低減するため、セパレータ３００の破損や電極体４００の誤積層を防止することができる。

図４に示すように、正極スペーサ１４０の厚肉部１４１の厚さ（Ｔ２）は、個々の電極体４００の厚さ（ｔ）と略一致させることが好ましい。同様に、負極スペーサ２４０の厚肉部２４１の厚さは、個々の電極体４００の厚さ（ｔ）と略一致させることが好ましい。

このように電極スペーサ（１４０，２４０）の厚肉部（１４１，２４１）の厚さを電極体４００の厚さ（ｔ）、すなわち、一つの正極１００、一つの負極２００および二つのセパレータ３００の厚さの合算値（ｔ）と一致させると、電極体４００を積層したとき、電極スペーサ（１４０，２４０）も同じ間隔で積層される。電極（１００，２００）およびセパレータ３００や、電極スペーサ（１４０，２４０）同士が、均等に接触する構造になるため、電極体４００のガタつきや二次電池１０００内の不利用空間を減らすことができる。

図４に示すように、正極スペーサ１４０の薄肉部１４２の厚さ（Ｔ１）は、厚肉部１４１の厚さ（Ｔ２）から、正極タブ１３０の厚さ（Ｔ３）と、溶接で形成される溶接痕５０の高さ（Ｔ４）と、の合算値を引いた値よりも小さいことが好ましい。すなわち、正極スペーサ１４０は、次の数式：Ｔ１＜［Ｔ２−（Ｔ３＋２×Ｔ４）］を満たすことが好ましい。負極スペーサ２４０についても同様である。

このように電極スペーサ（１４０，２４０）の薄肉部（１４２，２４２）の厚さ（Ｔ１）が小さい構造であると、電極タブ（１３０，２３０）と溶接痕５０が、減肉された薄肉部（１４２，２４２）の空間内に収まる。電極スペーサ（１４０，２４０）同士を積層したとき、電極タブ（１３０，２３０）や溶接痕５０が、隣接する他の電極スペーサ（１４０，２４０）と干渉し難くなるため、電極スペーサ（１４０，２４０）同士を確実に面接触させることができる。電極スペーサ（１４０，２４０）のガタつきを減らすことができるため、ガタつき等を原因とする接触不良や位置ずれが抑制される。

図５Ａは、電極体と電極体を収容する絶縁カバーの斜視図である。図５Ｂは、電極体を収容した絶縁カバーの斜視図である。図５Ａおよび図５Ｂに示すように、積層された電極体４００は、正極スペーサ１４０が接合した正極タブ１３０および負極スペーサ２４０が接合した負極タブ２３０が開口側に位置する向きで、絶縁カバー５００に収容される。

図５Ａに示すように、積層された電極体４００は、多数の正極１００、多数の負極２００および多数のセパレータ３００によって、略直方体状を呈している。電極体４００の上面には、同じ極性である正極スペーサ１４０同士の積層によって、正極スペーサ１４０の上面同士の結合による一つの平面が形成されている。同様に、電極体４００の上面には、同じ極性である負極スペーサ２４０同士の積層によって、負極スペーサ２４０の上面同士の結合による一つの平面が形成されている。積層された電極体４００は、これらの平面が露出するように絶縁カバー５００に収容される。

＜絶縁カバー＞
絶縁カバー５００は、電極体４００を収容可能な箱状に設けられている。絶縁カバー５００は、外形が略直方体状を呈しており、その一面に、積層された電極体４００を入れる開口５１０を有している。絶縁カバー５００は、電気的な絶縁性を有している。絶縁カバー５００によると、電極体４００と外装体７００との接触に起因する電極間の短絡が防止される。

絶縁カバー５００は、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル系樹脂や、シリコーン樹脂や、ポリ塩化ビニルや、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）や、クロロプレンゴム（ＣＲ）等の材料群から選択される。

図５Ａおよび図５Ｂに示すように、絶縁カバー５００は、Ｘ軸方向の内寸が、積層された電極体４００の厚さ（Ｘ軸方向の長さ）の合算値よりも僅かに大きく設けられている。また、Ｚ軸方向の内寸が、積層された電極体４００の横幅（Ｚ軸方向の長さ）よりも僅かに大きく設けられている。また、Ｙ軸方向の内寸が、積層された電極体４００の縦幅（Ｚ軸方向の長さ）よりも大きく設けられている。

このように絶縁カバー５００の内寸を設けると、積層された電極体４００が一つに束ねられ、積層されている電極（１００，２００）およびセパレータ３００が互いに密着し、電極体４００と絶縁カバー５００との間の隙間も小さくなる。そのため、二次電池１０００内の不利用空間を減らして、二次電池１０００の体積エネルギ密度を向上させることができる。

絶縁カバー５００のＹ軸方向の内寸は、積層された電極体４００を絶縁カバー５００に収容したとき、絶縁カバー５００の開口５１０を形成する開口縁部５２０が、電極スペーサ（１４０，２４０）の上面よりも低くなるように設けることが好ましい。このような構造であると、電極スペーサ（１４０，２４０）の上面に対し、電池蓋６００を押し付けながら接合させることができる。

図５Ａおよび図５Ｂに示すように、絶縁カバー５００は、開口５１０を形成する開口縁部５２０に、積層されている電極スペーサ（１４０，２４０）のうちの末端の電極スペーサ（１４０，２４０）が側方（Ｘ軸方向）に向けて突出可能な切欠き部５３０が設けられている。切欠き部５３０は、絶縁カバー５００のＸ軸と交わる両辺の開口縁部５２０に設けられている。

切欠き部５３０は、Ｘ軸方向視で略矩形状を呈しており、長辺が絶縁カバー５００の一辺の半分よりも小さく設けられている。切欠き部５３０は、電極体４００を絶縁カバー５００に収容したとき、Ｘ軸方向視において電極スペーサ（１４０，２４０）と重ならないように、開口縁部５２０の上面から凹状に切り欠かれている。切欠き部５３０は、絶縁カバー５００の両辺において、一辺の中央よりも片側寄りと反対側寄りとの両方に設けられている。

積層された電極体４００において、積層されている電極スペーサ（１４０，２４０）のうちの末端の電極スペーサ（１４０，２４０）は、Ｚ軸方向視において、電極（１００，２００）よりも外側に突出する場合がある（図４参照）。電極スペーサ（１４０，２４０）の厚さ（Ｔ２）は、個々の電極体４００の厚さ（ｔ）と略一致させることが好ましいが、多数の電極スペーサ（１４０，２４０）や多数の電極タブ（１３０，２３０）は、通常、互いに同じ形状となるように設けられ、正極１００と負極２００は、交互に積層されるためである。

これに対し、切欠き部５３０を設けると、電極体４００を絶縁カバー５００に収容したとき、積層されている電極スペーサ（１４０，２４０）のうちの末端の電極スペーサ（１４０，２４０）が切欠き部５３０に突出することができる。積層された電極体４００が隙間少なく絶縁カバー５００に収容される構造となるため、電極体４００のガタつきや二次電池１０００内の不利用空間を減らすことができる。

なお、電極体４００を絶縁カバー５００に収容するとき、絶縁カバー５００には、一体化させる前の個々の電極体４００を収容してもよいし、積層された電極体４００を一体化させた状態で収容してもよい。

図６は、絶縁カバーに組み付けた電池蓋と絶縁カバーの斜視図である。図６には、積層された電極体４００を収容した絶縁カバー５００に、電極スペーサ（１４０，２４０）への接合によって電池蓋６００を組み付けた状態を示す。図６に示すように、電池蓋６００は、蓋本体６１０と、外部端子である電極端子（１５０，２５０）と、シール材（１５１，２５１）と、を有している。

＜電池蓋＞
電池蓋６００は、蓋本体６１０の外形がＹ軸方向視で略矩形状を呈しており、絶縁カバー５００の外寸よりも大きい平板状に設けられている。蓋本体６１０には、正負の電極端子（１５０，２５０）を埋め込むための二つの貫通孔が設けられている。各貫通孔は、Ｙ軸方向視で略矩形状を呈しており、蓋本体６１０の半部よりもやや小さい大きさに設けられている。貫通孔は、蓋本体６１０のＺ軸方向における中心線よりも片側寄りと反対側寄りのそれぞれに設けられている。

電池蓋６００の蓋本体６１０は、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の材料群から選択される。電池蓋６００は、蓋本体６１０、電極端子（１５０，２５０）およびシール材（１５１，２５１）によって、予め一体成型して絶縁カバー５００に組み付けることができる。蓋本体６１０は、電解液を注入するための注入口が設けられていてもよい。

＜電極端子＞
電極端子としては、正極端子１５０と、負極端子２５０と、が備えられている。正極端子１５０および負極端子２５０は、それぞれ、Ｙ軸方向視の形状が蓋本体６１０の貫通孔と略一致しており、各貫通孔に埋め込まれている。正極端子１５０および負極端子２５０は、それぞれ、蓋本体６１０を上下に貫通して、蓋本体６１０の上方および下方の両方に露出している。

正極端子１５０は、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼等の材料群から選択される。負極端子２５０は、銅、銅合金、ステンレス鋼等の材料群から選択される。

正極端子１５０および負極端子２５０は、二次電池１０００の表面となる上面に、それぞれ、条溝（１５２，２５２）を有している。図において、条溝（１５２，２５２）は、電極端子（１５０，２５０）毎に二本ずつ設けられている。条溝（１５２，２５２）は、積層されている電極スペーサ（１４０，２４０）の全てとＹ軸方向視で重なるように、Ｘ軸方向に沿って設けられている。

条溝（１５２，２５２）は、積層されている電極スペーサ（１４０，２４０）の上面に電池蓋６００を溶接するときの溶接位置となる。電極端子（１５０，２５０）と電極スペーサ（１４０，２４０）との溶接は、例えば、レーザ溶接によって行うことができる。電極端子（１５０，２５０）と電極スペーサ（１４０，２４０）とを互いに溶接すると、極性毎の電気的な接続により、多数の並列つなぎが形成される。

レーザ溶接では、条溝（１５２，２５２）の上方からレーザを照射し、電極端子（１５０，２５０）を上下に貫通する程度の溶け込み深さとなる出力で、電極端子（１５０，２５０）や電極スペーサ（１４０，２４０）の金属を溶融させて凝固させる。レーザを条溝（１５２，２５２）に沿って走査すると、電極端子（１５０，２５０）と積層されている多数の電極スペーサ（１４０，２４０）とが互いに溶接される。レーザ溶接によると、電極端子（１５０，２５０）や電極スペーサ（１４０，２４０）の熱変形を抑制しつつ、電極端子（１５０，２５０）と電極スペーサ（１４０，２４０）との電気的な接続を深い溶け込み深さの溶接で確実に形成することができる。

なお、条溝（１５２，２５２）は、電極端子（１５０，２５０）の他の部位よりも薄肉である有底の溝として設けてもよいし、電極端子（１５０，２５０）の上下を貫通する開口として設けてもよい。電極端子（１５０，２５０）と電極スペーサ（１４０，２４０）との溶接には、溶接棒ないしワイヤを使用してもよいし、溶接棒ないしワイヤを使用しなくてもよい。条溝（１５２，２５２）は、溶接後には、溶接金属で塞がれた状態とすることができる。

＜シール材＞
シール材としては、正極端子側のシール材１５１と、負極端子側のシール材２５１と、が備えられている。シール材（１５１，２５１）は、それぞれ、Ｙ軸方向視で略矩形環状を呈しており、絶縁体で形成されている。シール材（１５１，２５１）は、それぞれ、各電極端子（１５０，２５０）と蓋本体６１０との間に介装されており、各電極端子（１５０，２５０）と蓋本体６１０を互いに電気的に絶縁すると共に、これらの隙間を封止している。

シール材（１５１，２５１）は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の材料群から選択される。

図７は、電極スペーサと電池蓋との接合部を示す斜視断面図である。図７には、図６のＩ−Ｉ線の矢視断面を拡大して示す。図７に示すように、積層された電極体４００を収容した絶縁カバー５００に電池蓋６００を組み付けるとき、負極端子２５０は、積層されている負極スペーサ２４０と面接触するように接合される。同様に、正極端子１５０は、積層されている正極スペーサ１４０と面接触するように接合される。

負極端子２５０は、一面が開口した箱形状を上下に反転させた概略形状に設けられている。負極端子２５０の下面側には、蓋本体６１０の下方に向けてＹ軸方向視で略矩形枠状に突出した側壁部２５４が設けられている。負極端子２５０は、電池蓋６００を貫通した下面側の側壁部２５４に囲まれる内側に、積層されている負極スペーサ２４０を挿入可能な凹部２５６を有している。

積層されている負極スペーサ２４０は、積層された電極体４００を収容した絶縁カバー５００に電池蓋６００を組み付けるとき、負極スペーサ２４０の上面が負極端子２５０の下面に略当接するまで、負極端子２５０の凹部２５６に挿入されて負極端子２５０と溶接される。このような状態で溶接を行うと、負極端子２５０は、積層されている負極スペーサ２４０と面接触するように接合されるため、電気的な接続を確実に形成して電極−外部端子間の接触不良を低減することができる。

図７に示すように、負極スペーサ２４０は、負極端子２５０の凹部２５６に挿入された状態において、電池蓋６００の下端よりも下方に突出している。換言すると、電池蓋６００の下端の高さと、負極スペーサ２４０の下端の高さとの差（ｄ）は、０よりも大きくなっている。

同様に、正極端子１５０は、一面が開口した箱形状を上下に反転させた形状に設けられている。正極端子１５０は、負極端子２５０と同様に、積層されている正極スペーサ１４０を挿入可能な凹部を有している。積層されている正極スペーサ１４０は、積層された電極体４００を収容した絶縁カバー５００に電池蓋６００を組み付けるとき、正極スペーサ１４０の上面が正極端子１５０の下面に略当接するまで、正極端子１５０の凹部に挿入されて正極端子１５０と溶接される。正極スペーサ１４０は、負極スペーサ２４０と同様に、正極端子１５０の凹部に挿入された状態において、電池蓋６００の下端よりも下方に突出する構造に設けることができる。

このように電極スペーサ（１４０，２４０）が電池蓋６００の下端よりも下方に突出する構造であると、積層された電極体４００を収容した絶縁カバー５００上で、積層されている電極スペーサ（１４０，２４０）の上面に、電池蓋６００を押し付けることができる。電極スペーサ（１４０，２４０）の上面と電極端子（１５０，２５０）の下面とを互いに密着させた状態で溶接することができるため、電気的な接続を確実に形成して、電極−外部端子間の接触不良を低減することができる。

図８Ａは、電池蓋を組み付けた絶縁カバーと外装体の斜視図である。図８Ｂは、電池蓋を組み付けた絶縁カバーを収容した外装体の斜視図である。図８Ａおよび図８Ｂに示すように、積層された電極体４００が収容された絶縁カバー５００は、電池蓋６００を組み付けられた後、外装体７００に収容される。

図８Ａに示すように、電池蓋６００の蓋本体６１０は、平坦な下面を有する縁部６１２を全周にわたって備えている。縁部６１２は、外寸が絶縁カバー５００の外寸よりも大きく設けられており、絶縁カバー５００に電池蓋６００を組み付けた状態において、絶縁カバー５００よりも外側に突出している。

＜外装体＞
外装体７００は、絶縁カバー５００を収容可能な箱状に設けられている。外装体７００は、外形が略直方体状を呈しており、その一面に、絶縁カバー５００を入れる開口７１０を有している。外装体７００によると、二次電池１０００の内蔵物の大気等との接触や二次電池１０００の変形が防止されると共に、内蔵物が機械的に保護される。

外装体７００は、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル系樹脂や、シリコーン樹脂や、ポリ塩化ビニルや、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）や、クロロプレンゴム（ＣＲ）等の材料群から選択される。外装体７００は、蓋本体６１０と同種の材料であることが好ましい。外装体７００は、電解液を注入するための注入口が設けられていてもよい。

図８Ａおよび図８Ｂに示すように、外装体７００は、Ｘ軸方向の内寸が、絶縁カバー５００の縦幅（Ｘ軸方向の長さ）よりも僅かに大きく設けられている。また、Ｚ軸方向の内寸が、絶縁カバー５００の横幅（Ｚ軸方向の長さ）よりも僅かに大きく設けられている。また、Ｙ軸方向の内寸が、絶縁カバー５００の下面から、絶縁カバー５００に組み付けた電池蓋６００の縁部６１２の下面までの高さと、略一致するように設けられている。

このように外装体７００の内寸を設けると、絶縁カバー５００を外装体７００に収容したとき、電池蓋６００の縁部６１２の下面と、外装体７００の開口７１０を形成する開口縁部７２０の上面とを、互いに略当接させることができる。なお、絶縁カバー５００を外装体７００に収容したとき、絶縁カバー５００の下面は、外装体７００の底面に支持させることができる。

電池蓋６００の縁部６１２と外装体７００の開口縁部７２０との当接面は、電池蓋６００と外装体７００との溶接位置となる。電池蓋６００と外装体７００との溶接は、例えば、レーザ溶接によって行うことができる。電池蓋６００と外装体７００とを互いに溶接し、必要に応じて外装体７００内に電解液を注入すると、二次電池１０００が得られる。

レーザ溶接では、図８Ｂに細矢線で示すように、電池蓋６００の縁部６１２と外装体７００の開口縁部７２０との当接面の外側からレーザを照射し、縁部６１２や開口縁部７２０の金属を溶融させて凝固させる。図８Ｂに白抜き矢線で示すように、レーザを当接面に沿って全周にわたって走査すると、電池蓋６００と外装体７００とが互いに溶接される。レーザ溶接によると、電池蓋６００や外装体７００を熱によって大きく変形させることなく、深い溶け込み深さの溶接で二次電池１０００を確実に封止することができる。

以上の二次電池１０００によると、電極タブ（１３０，２３０）が、電極スペーサ（１４０，２４０）の減肉された薄肉部（１４２，２４２）の空間に緩く嵌め込まれて接合されるため、積層された電極体４００の厚さの合算値が電極タブ（１３０，２３０）の厚さに左右されなくなり、Ｘ軸方向に空いた隙間が少なくなる。また、積層されている電極スペーサ（１４０，２４０）が、減肉された薄肉部（１４２，２４２）の空間に電極タブ（１３０，２３０）を収めた状態で、電極端子（１５０，２５０）と電気的に接続される構造になっているため、電極から外部端子までの総距離を短くすることができる。電極スペーサ（１４０，２４０）は、Ｘ軸方向視における縦幅（高さ）を小さく設計して、電極から外部端子までの総距離を更に短くすることも可能である。よって、電極−外部端子間の接続構造について占有体積の縮小が可能であり、二次電池１０００内の不利用空間を減らし、二次電池１０００の体積エネルギ密度を向上させることができる。電極体４００をコンパクトに並列化させることができるため、体積エネルギ密度の向上と高容量化とを両立させることができる。

次に、電極スペーサの形状を変更した変形例について説明する。

図９Ａは、変形例に係る電極スペーサの斜視図である。図９Ｂは、変形例に係る電極スペーサの断面図である。図９Ａおよび図９Ｂには、電極スペーサの変形例として、変形例に係る正極スペーサ１１４０を示し、図９Ｂには、正極タブ１３０と接合された状態の断面を示す。図９Ａおよび図９Ｂに示すように、変形例に係る正極スペーサ１１４０は、前記の正極スペーサ１４０と同様に、厚さ（Ｘ軸方向の長さ）が正極タブ１３０よりも厚い厚肉部１１４１と、厚さが厚肉部１１４１よりも薄い薄肉部１１４２と、を有している。

変形例に係る正極スペーサ１１４０が、前記の正極スペーサ１４０と異なる点は、薄肉部１１４２の上面（Ｘ軸方向における減肉された空間側の外面）に凸部１１４３が設けられており、薄肉部１１４２の下面（Ｘ軸方向における減肉されていない側の外面）に凹部１１４４が設けられている点である。

図９Ａに示すように、凸部１１４３は、薄肉部１１４２の上面から、正極タブ１３０の形状に合わせて減肉された空間（減肉部）に向けて突出している。図に示す凸部１１４３は、略円柱状の外形を呈している。

凸部１１４３は、薄肉部１１４２の上面に複数個設けられている。複数の凸部１１４３は、薄肉部１１４２の上面のＸ軸方向における中心付近に、Ｚ軸方向に沿って互いに間隔を空けて配列している。凸部１１４３は、例えば、高さが直径の１／２０程度、約０．１ｍｍとなるように設けることができる。

図９Ｂに示すように、凹部１１４４は、薄肉部１１４２の下面のＸ軸方向視で凸部１１４３と重なる位置に設けられている。図に示す凹部１１４４は、薄肉部１１４２の下面側から、凸状のポンチを使用したプレス加工によって形成されている。そのため、凹部１１４４は、凸部１１４３と略一致する外形であり、略円柱状の窪みを形成している。

凹部１１４４は、薄肉部１１４２の下面に複数個設けられている。複数の凹部１１４４は、薄肉部１１４２の下面のＸ軸方向における中心付近に、Ｚ軸方向に沿って互いに間隔を空けて配列している。

正極スペーサ１１４０の凸部１１４３は、正極タブ１３０と接合するときの接合部となる。電極体４００の組み立てに際して、正極タブ１３０は、凸部１１４３の上面に略当接するように、正極スペーサ１１４０の減肉された薄肉部１１４２の空間に緩く嵌め合わされる。嵌め合わされた正極１３０と正極スペーサ１１４０は、抵抗溶接により互いに接合される。正極１３０と正極スペーサ１１４０は、互いに電気的に接続される。

抵抗溶接では、嵌め合わされた正極スペーサ１１４０と正極タブ１３０の両外側から抵抗溶接用の電極で加圧し、電極間に通電することによって、凸部１１４３を介した抵抗溶接を行う。通常、抵抗溶接には、電流の大きさ、通電時間、波形を制御可能な三相交流式・全波整流型の電源が用いられる。電源から供給される電流は、溶接トランスによって増幅変換されて電極間に流される。

凸部１１４３を設けて抵抗溶接を行うと、溶接電流が凸部１１４３に集中的に流れる。そのため、正極スペーサ１１４０と正極タブ１３０とを、凸部１１４３付近のみを溶融させて、間隔を空けて配列した複数の凸部１１４３を介して同時に接合させることができる。このようにして得られる二次電池１０００は、充放電時の導通経路が複数の凸部１１４３に均等に分散することになるため、電極−外部端子間の電気抵抗、すなわち二次電池１０００の内部抵抗が小さくなる。

変形例に係る正極スペーサ１１４０の薄肉部１１４２の厚さ（Ｔ１）は、厚肉部１１４１の厚さ（Ｔ２）から、正極タブ１３０の厚さ（Ｔ３）と、凸部１１４３の高さ（Ｔ５）と、の合算値を引いた値よりも小さいことが好ましい。すなわち、正極スペーサ１１４０は、次の数式：Ｔ１＜［Ｔ２−（Ｔ３＋Ｔ５）］を満たすことが好ましい。

このように正極スペーサ１１４０の薄肉部１１４２の厚さ（Ｔ１）が小さい構造であると、正極タブ１３０と凸部１１４３が、減肉された薄肉部１１４２の空間内に収まる。正極スペーサ１４０同士を積層したとき、正極タブ１３０や凸部１１４３が、隣接する他の正極スペーサ１４０と干渉し難くなるため、正極スペーサ１４０同士を確実に面接触させることができる。正極スペーサ１４０のガタつきを減らすことができるため、ガタつき等を原因とする接触不良や位置ずれが抑制される。

なお、図９Ａおよび図９Ｂには、電極スペーサの変形例として、正極タブ１３０に接合される正極スペーサ１１４０を示したが、負極タブ２３０に接合される負極スペーサについても、変形例に係る正極スペーサ１１４０と同様に設けることができる。図９Ａおよび図９Ｂには、凸状のポンチを使用したプレス加工によって形成された形態を示したが、同様の形状・構造の電極スペーサを、鍛造や鋳造で形成してもよい。

通常、抵抗溶接用の電極としては、クロム銅合金製の電極が用いられる。しかし、電極スペーサが、銅製や銅合金製である場合、ジュール熱が発生し難いため、通電時間を長くする必要を生じる。このような場合には、抵抗溶接用の電極として、高温硬さに優れるタングステン製の電極やモリブデン製の電極を用いることが好ましい。

以上の変形例に係る電極スペーサによると、充放電時の導通経路が複数の凸部１１４３に分散し、二次電池１０００の内部抵抗が小さくなるため、二次電池１０００の高出力化等に有利である。電極スペーサと電極タブ（１３０，２３０）との接合を、より均一にすることができるため、積層された電極体４００同士の内部抵抗差も小さくすることができる。

なお、前記の電極スペーサは、厚肉部が、Ｘ軸方向視で略コ字状を呈しており、略コ字状の横断面を有する柱状に設けられているが、電極スペーサの減肉された部分の形状は、電極タブの平面視の形状等に応じて、適宜の形状とすることができる。また、電極スペーサの外形は、電極−外部端子間の接続構造が内蔵される空間の形状等に応じて、適宜の形状とすることができる。

例えば、電極スペーサは、厚肉部が薄肉部をＸ軸方向視でＬ字状に囲み、薄肉部のＺ軸方向における一端側の側面が側方に向けて露出する形状に設けることもできる。或いは、電極スペーサは、厚肉部が薄肉部のＹ軸方向の一辺とＺ軸方向の両辺または一辺をＸ軸方向視で部分的に囲み、薄肉部のＺ軸方向における両側面または一端側の側面のうち、Ｙ軸方向に沿った一部分、例えば、電極タブが侵入してくる側の側面の一部分が側方に向けて露出する形状に設けることもできる。

１００ 正極（電極）
１１０ 正極合剤層（電極合剤層）
１２０ 正極集電体
１３０ 正極タブ（電極タブ）
１４０ 正極スペーサ（電極スペーサ）
１４１ 厚肉部
１４２ 薄肉部
１５０ 正極端子（電極端子）
１５１ シール材
１５２ 条溝
２００ 負極（電極）
２１０ 負極合剤層（電極合剤層）
２２０ 負極集電体
２３０ 負極タブ（電極タブ）
２４０ 負極スペーサ（電極スペーサ）
２４１ 厚肉部
２４２ 薄肉部
２５０ 負極端子（電極端子）
２５１ シール材
２５２ 条溝
２５４ 側壁部
２５６ 凹部
３００ セパレータ
４００ 電極体
５００ 絶縁カバー（箱体、内箱）
５１０ 開口
５２０ 開口縁部
５３０ 切欠き部
６００ 電池蓋
６１０ 蓋本体
６１２ 縁部
７００ 外装体（箱体、外箱）
７１０ 開口
７２０ 開口縁部
１０００ 二次電池

Claims (12)

1. 電極タブと、
   前記電極タブに電気的に接続されている電極集電体と、
   前記電極集電体の表面に形成されている電極合剤層と、を有する電極と、
   前記電極タブに接合されている導電性を有する電極スペーサと、
   前記電極を収容する箱体と、
   前記箱体の開口を閉じる電池蓋と、を備え、
   前記電極は、前記電極タブが前記開口側に位置する向きで前記箱体に収容される複数の正極および複数の負極であり、
   前記電極スペーサは、前記電極タブよりも厚い厚肉部と、前記厚肉部よりも薄い薄肉部と、を有し、
   前記電極タブは、前記薄肉部と接合されており、
   同じ極性を有する前記電極タブに接合されている前記電極スペーサ同士は、前記厚肉部同士で面接触するように積層されており、
   前記電池蓋は、電極端子を有し、
   前記電極端子は、積層されている前記電極スペーサと電気的に接続されている二次電池。
2. 請求項１の二次電池において、
   前記電極スペーサは、前記電極タブの形状に合わせて減肉されており前記電極タブを嵌め合わせ可能な減肉部を形成している二次電池。
3. 請求項１の二次電池において、
   前記電極タブは、前記電極スペーサの前記薄肉部と面接触するように接合されている二次電池。
4. 請求項３の二次電池において、
   前記電極タブは、前記電極スペーサの前記薄肉部と溶接によって接合されている二次電池。
5. 請求項４の二次電池において、
   前記薄肉部の厚さは、前記厚肉部の厚さから前記電極タブの厚さと前記溶接で形成される溶接痕の高さとの合算値を引いた値よりも小さい二次電池。
6. 請求項１の二次電池において、
   前記電極タブは、前記電極スペーサの前記薄肉部に設けられた凸部を介して接合されている二次電池。
7. 請求項６の二次電池において、
   前記薄肉部の厚さは、前記厚肉部の厚さから前記電極タブの厚さと前記凸部の高さとの合算値を引いた値よりも小さい二次電池。
8. 請求項１の二次電池において、
   前記電極端子は、積層されている前記電極スペーサと面接触するように接合されている二次電池。
9. 請求項１の二次電池において、
   前記電極端子は、前記電池蓋を貫通した下面側に、積層されている前記電極スペーサが挿入される凹部を有する二次電池。
10. 請求項９の二次電池において、
    前記電極スペーサは、前記凹部に挿入された状態において、前記電池蓋の下端よりも下方に突出している二次電池。
11. 請求項１の二次電池において、
    前記正極と前記負極との間にセパレータを備え、
    前記電極スペーサと前記セパレータとが離隔している二次電池。
12. 請求項１の二次電池において、
    前記箱体は、絶縁性の内箱と、前記内箱を収容する外箱と、であり、
    前記内箱は、前記開口を形成する開口縁部に、積層されている前記電極スペーサのうちの末端の前記電極スペーサが突出可能な切欠き部が設けられている二次電池。

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