JP2023060711A - 電池 - Google Patents

Abstract

【課題】外部絶縁部材によってより好適に絶縁性が確保された電池を提供すること。【解決手段】ここに開示される電池は、発電要素である電極体と、開口部を有し、電極体を内部に収容する外装体１２と、外装体１２の開口部を封口する封口板１４と、電極体と電気的に接続しており、その一部が封口板１４の外部へ延出される外部端子と、外部端子と前記封口板の外面とを隔てる外部絶縁部材と、を備える。封口板１４は外装体１２と嵌合され、封口板１４と外装体１２との嵌合部１１が封口板１４の外面側からレーザが照射されることにより溶接されており、外部絶縁部材は、外部端子を囲む壁部９２ａを有し、壁部の上面側には、外部端子側に形成される凹部９６と、凹部９６よりも封口板１４からの高さが高い上端部９８とが形成されており、凹部９６は、壁部９２ａの少なくとも一部に形成される。【選択図】図５

Description

本発明は、電池に関する。

リチウムイオン二次電池等の電池は、例えば、電池ケース内に収容された電極体と、電池ケース外部に露出した端子とが電気的に接続された構成を有している。かかる構成の電池は、一般的に、セパレータを介して正極板と負極板とが対向した電極体と、開口部を有し電極体を収容する外装体と、外装体の開口部を封口する封口板と、外装体の内部で電極体と電気的に接続され、かつ、封口板から外装体の外側に延出された端子と、を備えている。このような電池の電池ケースは、例えば、上記外装体と封口板とが嵌合された嵌合部が溶接されて構成される。溶接方法としては、レーザ溶接法が好ましく採用され得る。

ところで、上記電池において、封口板から外装体の外側に延出された端子（外部端子）と封口板の外面とは、絶縁性を有する材料からなる外部絶縁部材により隔てられて、絶縁され得る。このような外部絶縁部材を有する電池に対してレーザ溶接を行う場合、外部絶縁部材が損傷することや、溶接時に発生する金属微粒子を含むプルーム（煙状の金属蒸気）が外部絶縁部材に付着して絶縁に必要な絶縁距離（例えば空間距離）が確保されないことにより、封口板と外部端子との絶縁不良が生じることがある。特許文献１では、このような外部絶縁部材を有し、外装体と封口板とがレーザ照射によって溶接されてなる電池において、封口板と外部絶縁部材とで形成する空間を有し、当該空間にプルームが電池ケースから鉛直方向に沿って安定して立ち昇るようにシールドガスを流して、レーザ溶接時に発生する高温のプルームが外部絶縁部材へ接触することを防ぎ、封口板と外部端子との絶縁不良を抑制することが開示されている。

特開２０１４－１０８８７号公報

しかしながら、シールドガスの流量が少量の場合にはプルームが外部絶縁部材に接触して、金属微粒子が付着することにより、当該金属微粒子と外部端子との絶縁距離が確保されず、絶縁不良を生じる虞がある。また、シールドガスの流量が多量の場合にはシールドガスによってレーザ溶接時に液体溶融部が不安定になり、溶接不良を発生させる虞がある。このため、特許文献１に開示される技術によれば、安定的に絶縁性が確保することが困難であり得る。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、外部絶縁部材によってより好適に絶縁性が確保された電池を提供することにある。

ここに開示される電池は、発電要素である電極体と、開口部を有し、上記電極体を内部に収容する外装体と、上記外装体の上記開口部を封口する封口板と、上記電極体と電気的に接続しており、その一部が上記封口板の外部へ延出される外部端子と、上記外部端子と上記封口板の外面とを隔てる外部絶縁部材と、を備える。上記封口板は上記外装体と嵌合され、上記封口板と上記外装体との嵌合部が上記封口板の外面側からレーザが照射されることにより溶接されており、上記外部絶縁部材は、上記外部端子を囲む壁部を有し、上記壁部の上面側には、上記外部端子側に形成される凹部と、該凹部よりも上記封口板からの高さが高い上端部とが形成されており、上記凹部は、上記壁部の少なくとも一部において形成される。
上記のとおり外部絶縁部材の外部端子側に凹部を有することにより、該凹部は外部絶縁部材の側壁側よりも下方に位置するため、溶接時においてプルームが接触し難くなる。該凹部を外部絶縁端子側に設けることにより、外部端子の近傍に金属微粒子が付着して絶縁に必要な距離が確保されずに絶縁不良を引き起こすことを抑制する。かかる構成の外部絶縁部材によれば、好適に絶縁性が確保された電池が実現される。

ここに開示される電池の一態様において、上記凹部は、上記壁部の全周において、少なくとも上記嵌合部に近い領域に形成される。かかる構成によれば、溶接時においてより好適にプルームと接触し難くなるため、外部絶縁部材によって好適に絶縁性が確保された電池を提供することができる。

ここに開示される電池の一態様において、上記凹部は、上記上端部から上記外部端子側に向けて上記封口板からの高さが漸減する傾斜面を有する。かかる構成によれば、溶接時においてプルームが接触し難く、金属微粒子が外部端子の近傍に付着することが抑制されるため、外部絶縁部材によって好適に絶縁性が確保された電池を提供することができる。

ここに開示される電池の一態様では、上記傾斜面は、上記壁部の側壁に対して３０°以上７０°以下傾斜するように形成される。かかる構成によれば、外部絶縁部材によってより好適に絶縁性が確保された電池を提供することができる。

ここに開示される電池の一態様では、上記壁部は、上記上端部と上記凹部との間に段差ができるように形成されており、上記上端部は、上記封口板からの高さが略一定であり、上記凹部は、上記封口板からの高さが略一定である。外部端子側に凹部を設けることにより、金属微粒子が外部端子の近傍に付着することが抑制されるため、外部絶縁部材によって好適に絶縁性が確保された電池を提供することができる。

ここに開示される電池の一態様では、上記壁部は、上記上端部と上記凹部との間に段差ができるように形成されており、上記上端部は、上記封口板からの高さが上記凹部側に向けて漸減しており、上記凹部は、上記封口板からの高さが略一定である。これにより、外部絶縁部材によってより好適に絶縁性が確保された電池を提供することができる。

一実施形態に係る電池を模式的に示す斜視図である。 図１のII－II線に沿う模式的な縦断面図である。 一実施形態に係る正極外部端子および正極外部絶縁部材を模式的に示す平面図である。 図２の正極端子の近傍を模式的に示す部分拡大断面図である。 図４の正極外部絶縁部材の近傍の一例を模式的に示す部分拡大断面図である。 図４の正極外部絶縁部材の近傍の他の一例を模式的に示す断面図である。 封口板に取り付けられた電極体群を模式的に示す斜視図である。 正極第２集電部と負極第２集電部が取り付けられた捲回電極体を模式的に示す斜視図である。 捲回電極体の構成を示す模式図である。 図１のX－X線に沿う模式的な縦断面図である。 図１のXI－XI線に沿う模式的な横断面図である。 第２実施形態における正極外部絶縁部材の近傍の一例を模式的に示す部分拡大断面図である。 第２実施形態における正極外部絶縁部材の近傍の他の一例を模式的に示す断面図である。 第３実施形態における正極外部絶縁部材の近傍の一例を模式的に示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、ここで開示される技術のいくつかの好適な実施形態を説明する。なお、本明細書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柄（例えば、本発明を特徴付けない電池の一般的な構成および製造プロセス）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、本明細書において範囲を示す「Ａ～Ｂ」の表記は、Ａ以上Ｂ以下の意と共に、「好ましくはＡより大きい」および「好ましくはＢより小さい」の意を包含するものとする。

なお、本明細書において「電池」とは、電気エネルギーを取り出し可能な蓄電デバイス全般を指す用語であって、一次電池と二次電池とを包含する概念である。また、本明細書において「二次電池」とは、繰り返し充放電が可能な蓄電デバイス全般を指す用語であって、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等のいわゆる蓄電池（化学電池）と、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ（物理電池）と、を包含する概念である。

１．第１実施形態
図１は、電池１００の斜視図である。図２は、図１のII－II線に沿う模式的な縦断面図である。図３は、正極外部端子３４および正極外部絶縁部材９２を模式的に示す平面図である。図４は、図２の正極外部端子３４の近傍を模式的に示す拡大断面図である。以下の説明において、図面中の符号Ｌ、Ｒ、Ｆ、Ｒｒ、Ｕ、Ｄは、左、右、前、後、上、下を表し、図面中の符号Ｘ、Ｙ、Ｚは、電池１００の短辺方向、短辺方向と直交する長辺方向、上下方向を、それぞれ表すものとする。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、電池１００の設置形態を何ら限定するものではない。

図２に示すように、電池１００は、電池ケース１０と、電極体群２０と、正極外部端子３４と、正極外部絶縁部材９２と、負極外部端子４４と、負極外部絶縁部材９４と、を備えている。図示は省略するが、電池１００は、ここでは、さらに電解液を備えている。電池１００は、ここではリチウムイオン二次電池である。

電池ケース１０は、電極体群２０を収容する筐体である。電池ケース１０は、ここでは扁平かつ有底の直方体形状（角形）の外形を有する。電池ケース１０の材質は、従来から使用されているものと同じでよく、特に制限はない。電池ケース１０は、金属製であることが好ましく、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金等からなることがより好ましい。図２に示すように、電池ケース１０は、開口部１２ｈを有する外装体１２と、開口部１２ｈを塞ぐ封口板（蓋体）１４と、を備えている。

外装体１２は、図１に示すように、底壁１２ａと、底壁１２ａから延び相互に対向する一対の長側壁１２ｂと、底壁１２ａから延び相互に対向する一対の短側壁１２ｃと、を備えている。底壁１２ａは、略矩形状である。底壁１２ａは、開口部１２ｈと対向している。短側壁１２ｃの面積は、長側壁１２ｂの面積よりも小さい。

封口板１４は、外装体１２の開口部１２ｈを塞ぐように外装体１２に取り付けられている。封口板１４は、外装体１２の底壁１２ａと対向している。封口板１４は、平面視において略矩形状である。図２に示すように、封口板１４には、注液孔１５と、ガス排出弁１７と、２つの端子引出孔１８、１９と、が設けられている。端子引出孔１８、１９は、封口板１４の長辺方向Ｙの両端部にそれぞれ形成されている。端子引出孔１８、１９は、封口板１４を上下方向Ｚに貫通している。端子引出孔１８、１９は、それぞれ、封口板１４に取り付けられる前の正極端子３０および負極端子４０を挿通可能な大きさの内径を有する。注液孔１５は、外装体１２に封口板１４を組み付けた後に電解液を注液するためのものである。注液孔１５は、封止部材１６により封止されている。ガス排出弁１７は、電池ケース１０内の圧力が所定値以上になったときに破断して、電池ケース１０内のガスを外部に排出するように構成されている。

上述したように、電池１００は、電解液を備えている。電解液は従来と同様でよく、特に制限はない。電解液は、例えば、非水系溶媒と支持塩とを含有する非水電解液である。非水系溶媒は、例えば、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等のカーボネート類を含んでいる。支持塩は、例えば、ＬｉＰＦ_６等のフッ素含有リチウム塩である。ただし、電解液は固体状（固体電解質）で、電極体群２０と一体化されていてもよい。

正極端子３０および負極端子４０は、それぞれ封口板１４に固定されている。正極端子３０は、封口板１４の長辺方向Ｙの一方側（図１、図２の左側）に配置されている。負極端子４０は、封口板１４の長辺方向Ｙの他方側（図１、図２の右側）に配置されている。図１に示すように、正極端子３０および負極端子４０は、封口板１４の外側の表面に露出している。図２に示すように、正極端子３０および負極端子４０は、端子引出孔１８、１９を挿通して封口板１４の内部から外部へと延びている。

図２に示すように、正極端子３０は、外装体１２の内部で、正極集電部５０を介して電極体群２０の正極板２２（図９参照）と電気的に接続されている。正極端子３０は、正極絶縁部材７０およびガスケット９０によって封口板１４と絶縁されている。正極端子３０は、金属製であることが好ましく、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることがより好ましい。正極端子３０は、２つの導電部材が接合され一体化されて構成されていてもよい。また、正極端子３０は、図１に示すように、板状の正極外部導電部材３２が取り付けられている。正極外部導電部材３２は、複数の電池１００を相互に電気的に接続する際に、バスバーが付設される部材である。正極外部導電部材３２は、金属製であることが好ましく、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることがより好ましい。本明細書においては、正極端子３０および正極外部導電部材３２をまとめて正極外部端子３４と称する。正極外部端子３４は、ここに開示される電池の外部端子の一例である。

正極外部端子３４は、図３および図４に示すように、正極外部絶縁部材９２によって封口板１４の外面１４Ａと隔てられて電気的に絶縁されている。正極外部絶縁部材９２は、正極外部端子３４を囲むように設けられている。正極外部絶縁部材９２は、ここに開示される電池の外部絶縁部材の一例である。

図２に示すように、負極端子４０は、外装体１２の内部で、負極集電部６０を介して電極体群２０の負極板２４（図９参照）と電気的に接続されている。負極端子４０は、負極絶縁部材８０およびガスケット９０によって封口板１４と絶縁されている。負極端子４０は、金属製であることが好ましく、例えば銅または銅合金からなることがより好ましい。負極端子４０は、２つの導電部材が接合され一体化されて構成されていてもよい。例えば、負極集電部６０と接続される部分が銅または銅合金からなり、封口板１４の外側の表面に露出する部分がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなっていてもよい。また、負極端子４０は、図１に示すように、板状の負極外部導電部材４２が取り付けられている。負極外部導電部材４２は、複数の電池１００を相互に電気的に接続する際に、バスバーが付設される部材であり、正極外部導電部材３２と同様の材料から構成されているとよい。本明細書においては、負極端子４０および負極外部導電部材４２をまとめて負極外部端子４４と称する。負極外部端子４４は、ここに開示される電池の外部端子の一例である。

負極外部端子４４は、正極外部端子３４と同様に、負極外部絶縁部材９４によって封口板１４の外面１４Ａと隔てられて電気的に絶縁されている。負極外部絶縁部材９４は、負極外部端子４４を囲むように設けられている。負極外部絶縁部材９４は、ここに開示される電池の外部絶縁部材の一例である。

電池ケース１０は、外装体１２の開口部１２ｈと封口板１４とが嵌合され、封口板１４の外面１４Ａの外縁部と開口部１２ｈの周囲の外装体１２との嵌合部１１をレーザ溶接することにより封口板１４が外装体１２に固定されて、構成されている。上記レーザ溶接は、図４に示すように、封口板１４の外面１４Ａ側からレーザ光を照射することにより行われる。これにより、電池ケース１０は、気密に封止（密閉）される。外装体１２と封口板１４との嵌合部１１をレーザ溶接する際には、高温のプルームが発生する。プルームとは主に蒸発した金属が煙のように立ち昇ったものであり、かかるプルームは金属微粒子を含んでいる。特に、高容量化等を目的とした大型電池を製造する際に使用される電池ケース１０は、剛性を高めるために外装体１２および封口板１４の厚みが厚くなりがちである。このような外装体１２と封口板１４とをレーザ溶接する際には、高い出力が必要となり溶接の際に発生するプルームも広範囲に広がる傾向にある。プルームに含まれる金属微粒子が付着した部分は導電性を有するため、外部絶縁部材を設けただけでは、好適な絶縁性が確保され難い。したがって、ここに開示される外部絶縁部材においては、金属微粒子が外部絶縁部材に付着したとしても適切な絶縁距離（空間距離および沿面距離）を有することにより、絶縁性が確保されるように構成されている。このため、安全性の高い電池が実現される。

ここで、「絶縁距離」とは、絶縁物で隔離することなく導電性を有する物同士を絶縁するための最短距離のことをいう。絶縁距離の代表的なものとして、空間距離と沿面距離が挙げられ、双方を適切に確保することにより導電性を有する物同士を絶縁することができる。「空間距離」とは、導電性を有する物の間の空間を通る最短距離のことをいう。また、「沿面距離」とは、導電性を有する物の間の絶縁物の表面に沿った最短距離のことをいう。例えば、導電性を有する物の間に凹部が存在している場合には、沿面距離は空間距離よりも長くなる。ただし、凹部の幅が１ｍｍ以下である場合には無視されるため沿面距離の延長効果はない。

図５は、図４の正極外部絶縁部材９２の近傍の一例を模式的に示す図であり、図６は、図４の正極外部絶縁部材９２の近傍の他の一例を模式的に示す図である。ここでは、正極外部端子３４および正極外部絶縁部材９２を例にここに開示される電池について詳細に説明するが、負極外部端子４４および負極外部絶縁部材９４についても同様の構成とすることができる。

図３～図６に示すように、正極外部絶縁部材９２は、正極外部端子３４を囲む壁部９２ａと、平坦部９２ｂとを有している。壁部９２ａの上面側には、正極外部端子３４側に形成される凹部９６と、該凹部９６よりも封口板１４からの高さが高い上端部９８と、を有している。そして、凹部９６は、壁部９２ａの少なくとも一部に形成される。凹部９６は、壁部９２ａの全周に形成されていてもよい。

凹部９６を設ける位置は、電池ケース１０における外部端子の位置と、嵌合部１１からの距離とを考慮して適宜変更されればよい。好ましい一態様では、凹部９６は、壁部９２ａの全周において少なくとも嵌合部１１に近い領域に形成されることが好ましい。嵌合部１１に近い領域とは、ここでは、矩形状の正極外部絶縁部材９２の壁部９２ａの全周を構成する四辺のうち、嵌合部１１と対向している辺のことをいう。より詳細には、図３に示すように、嵌合部１１と対向する一対の長辺９２Ａ、９２Ｃと、嵌合部１１と対向し、かつ、嵌合部１１に近い短辺９２Ｂとが含まれる。したがって、図４に示すように、嵌合部１１と対向し、かつ、嵌合部１１と近い短辺９２Ｂに凹部９６が形成され、嵌合部１１と遠い短辺９２Ｄに凹部９６が形成されていなくてもよい。すなわち、壁部９２ａにおける嵌合部１１に近い領域とは、嵌合部１１に最も近い領域だけでなく、相対的に見て嵌合部１１に近い領域のことをいう。
なお、正極外部絶縁部材９２の形状は図示されるような矩形状である必要はなく、円形状であってもよい。この場合においても凹部が形成される位置は、電池ケース１０における外部端子の位置と、嵌合部１１からの距離とを考慮して適宜変更されればよい。例えば、凹部は、壁部の少なくとも一部に形成されていればよく、壁部の全周において少なくとも嵌合部１１に近い領域に形成されることが好ましい。

上述したように、外装体１２と封口板１４との嵌合部１１をレーザ溶接する際には、高温のプルームが発生し、該プルームに含まれる金属微粒子が外部絶縁部材に付着し得る。正極外部絶縁部材９２は、凹部９６よりも封口板１４からの高さが高い上端部９８に金属微粒子が付着した場合であっても、正極外部端子３４側に位置する凹部９６の上面には金属微粒子が付着せず、金属微粒子の付着領域と正極外部端子３４において適切な絶縁距離が確保される。これにより、正極外部端子３４の絶縁性が確保されて、安全性の高い電池を提供することができる。

壁部９２ａの幅（Ｙ方向の長さ）Ｔ１は、嵌合部１１をレーザ溶接する際の熱によって損傷しない幅に設定される。好適な絶縁距離を確保する観点からは、壁部９２ａの幅Ｔ１は、１ｍｍ以上であることが好ましい。壁部９２ａの高さ（Ｚ方向の長さ）Ｈ１は、特に限定されず、従来公知の外部絶縁部材と同じ高さに設定されればよい。

図５および図６に示すように、凹部９６は、断面視において、上端部９８から正極外部端子３４側に向けて封口板１４からの高さが漸減する傾斜面９６ａを有している。凹部９６の最大深さ（上端部９８との最大高低差）ｈ１は、特に限定されないが、例えば１ｍｍとすることができる。凹部９６の幅ｗ１は、上端部９８に金属微粒子が付着した場合であっても、金属微粒子の付着領域と正極外部端子３４との間に適切な絶縁距離が確保されるように構成されている。凹部９６の幅ｗ１は、例えば、１ｍｍ以上であることが好ましい。ここで、金属製の正極外部端子３４と導電性を有する金属微粒子の付着領域との空間距離は、凹部９６の幅ｗ１と一致する。正極外部端子３４と金属微粒子の付着領域との沿面距離は、凹部９６の幅ｗ１が１ｍｍ以上である場合には空間距離よりも長くなるため、より好適な絶縁性が確保され、安全性の高い電池を提供することができる。

壁部９２ａの幅Ｔ１に対する凹部９６の幅ｗ１の比率（ｗ１／Ｔ１）は、０．４以上であることが好ましく、０．６以上であることがより好ましく、０．９以上であることがさらに好ましく、１であることが特に好ましい。すなわち、図６に示すように、壁部９２ａの幅Ｔ１と凹部９６の幅ｗ１が同じ幅（長さ）であってもよい。図６に示すような構成である場合には、上端部９８にもほとんど金属微粒子が付着せず、空間距離および沿面距離の両方において適切な距離を確保することができ、より好適に正極外部端子３４の絶縁することができる。

傾斜面９６ａは、壁部９２ａの側壁９２ｅに対して、プルームと接触せず、かつ、壁部９２ａが所定の強度を担保できる角度で傾斜するように形成されることが好ましい。かかる観点から、傾斜面９６ａは、壁部９２ａの側壁９２ｅに対して３０°以上７０°以下の角度θで傾斜するように形成されることが好ましく、４０°以上６０°以下の角度θで傾斜するように形成されることがより好ましい。

正極外部絶縁部材９２および負極外部絶縁部材９４の構成材料としては、各種の絶縁性樹脂材料を適宜選択して用いることができる。例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等のポリオレフィン樹脂、テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル樹脂（ＰＦＡ）等のフッ素化樹脂や、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミド、ポリアセタール（ＰＯＭ）、メタクリル樹脂等が挙げられる。なお、外部絶縁部材を構成する樹脂材料に含まれる樹脂の種類は、赤外線（ＩＲ）スペクトル分析、熱分解ガスクロマトグラフィ等の一般的な分析手法を必要に応じて組み合わせて適用することにより特定され得る。外部絶縁部材が複数の樹脂を含む場合において、それらの樹脂の配合比は、上記分析結果および外部絶縁部材の比重から把握することができる。

図７は、封口板１４に取り付けられた電極体群２０を模式的に示す斜視図である。電極体群２０は、ここでは３つの捲回電極体２０ａ、２０ｂ、２０ｃを有する。ただし、１つの外装体１２の内部に配置される捲回電極体の数は特に限定されず、２つ以上（複数）であってもよいし、１つであってもよい。電極体群２０は、ここでは樹脂製シートからなる電極体ホルダ２９（図１０参照）に覆われた状態で、外装体１２の内部に配置されている。

図８は、捲回電極体２０ａを模式的に示す斜視図である。図９は、捲回電極体２０ａの構成を示す模式図である。図１０は、図１のX－X線に沿う模式的な縦断面図である。図１１は、図１のXI－XI線に沿う模式的な横断面図である。なお、以下では捲回電極体２０ａを例として詳しく説明するが、捲回電極体２０ｂ、２０ｃについても同様の構成とすることができる。

捲回電極体２０ａは、発電要素であって、正極板２２と負極板２４とセパレータ２６とを有する。捲回電極体２０ａは、ここでは、帯状の正極板２２と帯状の負極板２４とが２枚の帯状のセパレータ２６を介して積層され、捲回軸ＷＬを中心として捲回されて構成されている。捲回電極体２０ａは、扁平形状を有している。捲回電極体２０ａは、捲回軸ＷＬが長辺方向Ｙと略平行になる向きで、外装体１２の内部に配置されている。図１０に示すように、捲回電極体２０ａは、外装体１２の底壁１２ａおよび封口板１４と対向する一対の湾曲部（Ｒ部）２０ｒと、一対の湾曲部２０ｒを連結し、外装体１２の長側壁１２ｂに対向する平坦部２０ｆと、を有している。平坦部２０ｆは、長側壁１２ｂに沿って延びている。

セパレータ２６は、正極板２２の正極活物質層２２ａと、負極板２４の負極活物質層２４ａと、を絶縁する部材である。セパレータ２６は、ここでは捲回電極体２０ａの外表面を構成している。セパレータ２６としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂からなる樹脂製の多孔性シートが好適である。セパレータ２６は、樹脂製の多孔性シートからなる基材部と、基材部の少なくとも一方の表面上に形成された耐熱層（Heat Resistance Layer：ＨＲＬ）と、を有することが好ましい。耐熱層は、無機フィラーを含む層である。無機フィラーとしては、例えば、アルミナ、ベーマイト、水酸化アルミニウム、チタニア等を使用し得る。

正極板２２は、図９に示すように、正極芯体２２ｃと、正極芯体２２ｃの少なくとも一方の表面上に固着された正極活物質層２２ａおよび正極保護層２２ｐと、を有する。ただし、正極保護層２２ｐは必須ではなく、他の実施形態において省略することもできる。正極芯体２２ｃは、帯状である。正極芯体２２ｃは、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっている。正極芯体２２ｃは、ここでは金属箔、具体的にはアルミニウム箔である。また、正極芯体２２ｃの平均厚みは特に限定されない。例えば、２μｍ～３０μｍが好ましく、２μｍ～２０μｍがより好ましく、５μｍ～１５μｍがさらに好ましい。

正極芯体２２ｃの長辺方向Ｙの一方の端部（図９の左端部）には、複数の正極タブ２２ｔが設けられている。複数の正極タブ２２ｔは、長辺方向Ｙの一方側（図９の左側）に突出している。複数の正極タブ２２ｔは、セパレータ２６よりも長辺方向Ｙに突出している。複数の正極タブ２２ｔは、正極板２２の長手方向に沿って間隔を置いて（間欠的に）設けられている。ただし、正極タブ２２ｔは、長辺方向Ｙの他方の端部（図９の右端部）に設けられていてもよいし、長辺方向Ｙの両端部にそれぞれ設けられていてもよい。正極タブ２２ｔは、正極芯体２２ｃの一部であり、金属箔（アルミニウム箔）からなっている。正極タブ２２ｔの少なくとも一部は、正極活物質層２２ａおよび正極保護層２２ｐが形成されずに、正極芯体２２ｃが露出している。

正極活物質層２２ａは、図９に示すように、帯状の正極芯体２２ｃの長手方向に沿って、帯状に設けられている。正極活物質層２２ａは、電荷担体を可逆的に吸蔵および放出可能な正極活物質（例えば、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物等のリチウム遷移金属複合酸化物）を含んでいる。正極活物質層２２ａの固形分全体を１００質量％としたときに、正極活物質は、概ね８０質量％以上、典型的には９０質量％以上、例えば９５質量％以上を占めていてもよい。正極活物質層２２ａは、正極活物質以外の任意成分、例えば、導電材、バインダ、各種添加成分等を含んでいてもよい。導電材としては、例えばアセチレンブラック（ＡＢ）等の炭素材料を使用し得る。バインダとしては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等を使用し得る。

正極保護層２２ｐは、図９に示すように、長辺方向Ｙにおいて正極芯体２２ｃと正極活物質層２２ａとの境界部分に設けられている。正極保護層２２ｐは、ここでは正極芯体２２ｃの長辺方向Ｙの一方の端部（図９の左端部）に設けられている。ただし、正極保護層２２ｐは、長辺方向Ｙの両端部に設けられていてもよい。正極保護層２２ｐは、正極活物質層２２ａに沿って、帯状に設けられている。正極保護層２２ｐは、無機フィラー（例えば、アルミナ）を含んでいる。正極保護層２２ｐの固形分全体を１００質量％としたときに、無機フィラーは、概ね５０質量％以上、典型的には７０質量％以上、例えば８０質量％以上を占めていてもよい。正極保護層２２ｐは、無機フィラー以外の任意成分、例えば、導電材、バインダ、各種添加成分等を含んでいてもよい。導電材およびバインダは、正極活物質層２２ａに含み得るとして例示したものと同じであってもよい。

負極板２４は、図９に示すように、負極芯体２４ｃと、負極芯体２４ｃの少なくとも一方の表面上に固着された負極活物質層２４ａと、を有する。負極芯体２４ｃは、帯状である。負極芯体２４ｃは、例えば銅、銅合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっている。負極芯体２４ｃは、ここでは金属箔、具体的には銅箔である。

負極芯体２４ｃの長辺方向Ｙの一方の端部（図９の右端部）には、複数の負極タブ２４ｔが設けられている。複数の負極タブ２４ｔは、セパレータ２６よりも長辺方向Ｙに突出している。複数の負極タブ２４ｔは、セパレータ２６よりも長辺方向Ｙに突出している。複数の負極タブ２４ｔは、負極板２４の長手方向に沿って間隔を置いて（間欠的に）設けられている。負極タブ２４ｔは、長辺方向Ｙの一方側（図９の右側）に突出している。ただし、負極タブ２４ｔは、長辺方向Ｙの他方の端部（図９の左端部）に設けられていてもよいし、長辺方向Ｙの両端部にそれぞれ設けられていてもよい。負極タブ２４ｔは、負極芯体２４ｃの一部であり、金属箔（銅箔）からなっている。負極タブ２４ｔの一部には、負極活物質層２４ａが形成されている。負極タブ２４ｔの少なくとも一部には、負極活物質層２４ａが形成されずに、負極芯体２４ｃが露出している。

負極活物質層２４ａは、図９に示すように、帯状の負極芯体２４ｃの長手方向に沿って、帯状に設けられている。負極活物質層２４ａは、電荷担体を可逆的に吸蔵および放出可能な負極活物質（例えば、黒鉛等の炭素材料）を含んでいる。負極活物質層２４ａの固形分全体を１００質量％としたときに、負極活物質は、概ね８０質量％以上、典型的には９０質量％以上、例えば９５質量％以上を占めていてもよい。負極活物質層２４ａは、負極活物質以外の任意成分、例えば、バインダ、分散剤、各種添加成分等を含んでいてもよい。バインダとしては、例えばスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のゴム類を使用し得る。分散剤としては、例えばカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等のセルロール類を使用し得る。

図１１に示すように、複数の正極タブ２２ｔは長辺方向Ｙの一方の端部（図１１の左端部）で積層され、正極タブ群２３を構成している。複数の正極タブ２２ｔは、外方側の端が揃うように折り曲げられて湾曲している。これにより、電池ケース１０への収容性を向上して電池１００を小型化することができる。正極タブ群２３は、正極集電部５０を介して正極端子３０と電気的に接続されている。図２および図７に示すように、正極集電部５０は、封口板１４の内側面に沿って延びた板状の導電部材である正極第１集電部５１と、上下方向Ｚに沿って延びた板状の導電部材である複数の正極第２集電部５２と、を備えている。正極端子３０の下端部３０ｃは、封口板１４の端子引出孔１８を通って電池ケース１０の内部に向かって延び、正極第１集電部５１と接続される（図２参照）。一方で、図７および図８に示すように、正極第２集電部５２は、複数の捲回電極体２０ａ、２０ｂ、２０ｃの各々の正極タブ群２３に接続される。そして、図７および図１１に示すように、捲回電極体２０ａ、２０ｂ、２０ｃの正極タブ群２３は、正極第２集電部５２と捲回電極体２０ａ、２０ｂ、２０ｃの一方の側面２０ｅとが対向するように折り曲げられている。これによって、正極第２集電部５２の上端部と正極第１集電部５１とが電気的に接続される。正極第１集電部５１および正極第２集電部５２は、正極芯体２２ｃと同じ金属種、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっていてもよい。

図１１に示すように、複数の負極タブ２４ｔは長辺方向Ｙの一方の端部（図１１の右端部）で積層され、負極タブ群２５を構成している。負極タブ群２５は、正極タブ群２３と長辺方向Ｙに対称的な位置に設けられている。複数の負極タブ２４ｔは、外方側の端が揃うように折り曲げられて湾曲している。これにより、電池ケース１０への収容性を向上して電池１００を小型化することができる。負極タブ群２５は、負極集電部６０を介して負極端子４０と電気的に接続されている。負極集電部６０の構成は、正極集電部５０の構成と同等であってよい。具体的には、図２および図７に示すように、負極集電部６０は、封口板１４の内側面に沿って延びた板状の導電部材である負極第１集電部６１と、上下方向Ｚに沿って延びた板状の導電部材である複数の負極第２集電部６２と、を備えている。負極端子４０の下端部４０ｃは、封口板１４の端子引出孔１９を通って電池ケース１０の内部に向かって延び、負極第１集電部６１と接続される（図２参照）。一方で、図７および図８に示すように、負極第２集電部６２は、複数の捲回電極体２０ａ、２０ｂ、２０ｃの各々の負極タブ群２５に接続される。負極第１集電部６１および負極第２集電部６２は、負極芯体２４ｃと同じ金属種、例えば銅、銅合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっていてもよい。

図２に示すように、正極第１集電部５１と封口板１４の内側面との間には、正極絶縁部材７０が配置されている。正極絶縁部材７０は、封口板１４と正極第１集電部５１とを絶縁する部材である。正極絶縁部材７０は、正極絶縁部材７０は、使用する電解液に対する耐性と電気絶縁性とを有し、弾性変形が可能な樹脂材料からなり、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂、テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル樹脂（ＰＦＡ）等のフッ素化樹脂や、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等からなることが好ましい。

正極絶縁部材７０は、正極第１集電部５１と封口板１４の内側面との間に介在する板状のベース部７０ａを備えている。これによって、正極第１集電部５１が封口板１４と導通することを防止できる。さらに、正極絶縁部材７０は、封口板１４の内側面から電極体群２０を構成する捲回電極体２０ａ、２０ｂ、２０ｃに向かって突出する突出部７０ｂを備えている（図４および図１０参照）。これによって、上下方向Ｚにおける捲回電極体２０ａ、２０ｂ、２０ｃの移動を規制し、捲回電極体２０ａ、２０ｂ、２０ｃと封口板１４が直接接触することを防止できる。突出部７０ｂの数は、ここでは電極体群２０を構成する捲回電極体２０ａ、２０ｂ、２０ｃの数と同数である。ただし、突出部７０ｂの数は、電極体群２０を構成する電極体の数と異なっていてもよく、例えば１つであってもよい。

負極絶縁部材８０は、図２に示すように、電極体群２０の長辺方向Ｙの中央ＣＬに対して、正極絶縁部材７０と対称に配置されている。負極絶縁部材８０の構成は、正極絶縁部材７０と同様であってよい。負極絶縁部材８０は、ここでは正極絶縁部材７０と同様に、封口板１４と負極第１集電部６１との間に配置されるベース部８０ａと、複数の突出部８０ｂと、を有する。

電池１００は各種用途に利用可能であるが、例えば、乗用車、トラック等の車両に搭載されるモータ用の動力源（駆動用電源）として好適に用いることができる。車両の種類は特に限定されないが、例えば、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）等が挙げられる。電池１００は、組電池の構築に好適に用いることができる。

２．他の実施形態
上記した第１実施形態は、ここに開示される電池の一例に過ぎない。ここに開示される技術は、他にも種々の形態にて実施することができる。以下、ここに開示される技術の他の実施形態について説明する。

＜第２実施形態＞
上記した第１実施形態において正極外部絶縁部材９２は、壁部９２ａの上面側に凹部９６と上端部９８とを有し、凹部９６は外部端子側に向けて封口板１４からの高さが漸減する傾斜面９６ａを有していた。しかし、ここに開示される技術は上記第１実施形態に限定されない。壁部は、例えば、上端部と凹部との間に段差できるように形成され、上端部と凹部の封口板からの高さが略一定に形成されていてもよい。

図１２および図１３は、第２実施形態に係る電池の正極外部端子３４の近傍の模式的な断面図である。第２実施形態に係る電池は、正極外部端子３４と封口板１４の外面とを隔てる正極外部絶縁部材２９２を有している。正極外部絶縁部材２９２は、正極外部端子３４を囲む壁部２９２ａと、平坦部２９２ｂとを有している。壁部２９２ａは、正極外部端子３４側に形成される凹部２９６と、該凹部２９６よりも封口板１４からの高さが高い上端部２９８と、を有している。そして、第２実施形態の壁部２９２ａは、凹部２９６と上端部２９８との間に段差ができるように形成され、凹部２９６および上端部２９８の封口板１４からの高さは略一定である。
なお、第２実施形態においては、凹部２９６が正極外部端子３４側に形成され、かつ、上端部２９８と凹部２９６との間に段差が形成されていればよいため、図１３に示すように、凹部２９６よりも正極外部端子３４側に封口板１４からの高さが凹部２９６よりも高い領域（以下、「凸部２９９」ともいう。）が存在していてもよい。

壁部２９２ａの幅（Ｙ方向の長さ）Ｔ２は、上記した第１実施形態と同様に、嵌合部１１をレーザ溶接する際の熱によって損傷しない幅に設定される。好適な絶縁距離を確保する観点から、壁部２９２ａの幅Ｔ２は１ｍｍ以上であることが好ましい。壁部２９２ａの幅Ｔ２の上限は特に限定されない。また、壁部２９２ａの高さ（Ｚ方向の長さ）Ｈ２は、特に限定されず、従来公知の外部絶縁部材と同じ高さに設定されればよい。なお、凸部２９９が存在する場合に、凸部２９９の封口板１４からの高さは、凹部２９６よりも高く、壁部２９２ａの最大高さＨ２よりも低い範囲内であれば、特に限定されない。

凹部２９６は、正極外部端子３４が好適に絶縁されるように構成されればよい。凹部２９６の幅ｗ２は、上端部２９８にプルームに含まれる金属微粒子が付着した場合であっても、金属微粒子の付着領域と正極外部端子３４との間に適切な絶縁距離が確保されるように１ｍｍ以上に構成されている。なお、凸部２９９が存在している場合に、凹部２９６の幅は、幅ｗ２が上述した幅を確保できるような幅であれば特に限定されない。凹部２９６の幅ｗ２が１ｍｍ以上確保されることにより、正極外部端子３４の絶縁性が好適に確保される。

凹部２９６の深さｈ２は、特に限定されない。また、凹部２９６の深さｈ２は、壁部２９２ａの最大高さＨ２に対する比率（ｈ２／Ｈ２）で、例えば、０．２以上０．９以下程度に設定されているとよい。かかる高さのｈ２を有する凹部２９６であれば、金属微粒子の付着が防止され、正極外部端子３４の絶縁性が好適に確保される。
なお、第２実施形態に係る電池は、上記において説明すること以外については、第１実施形態に係る電池１００と同様の構成であってよい。

＜第３実施形態＞
上記した第１実施形態では、正極外部絶縁部材９２の壁部９２ａの上面側に凹部９６と上端部９８とを有し、凹部９６は外部端子側に向けて封口板１４からの高さが漸減する傾斜面９６ａを有していた。しかし、ここに開示される技術は上記第１実施形態に限定されない。壁部は、例えば、上端部と凹部との間に段差できるように形成され、上端部は凹部側に向けて封口板からの高さが漸減し、凹部は封口板からの高さが略一定に形成されていてもよい。

図１４は、第３実施形態に係る電池の正極外部端子３４の近傍の模式的な断面図である。第３実施形態に係る電池は、図１４に示すように、正極外部絶縁部材３９２は、正極外部端子３４を囲む壁部３９２ａと、平坦部３９２ｂとを有している。壁部３９２ａの上面側には、正極外部端子３４側に形成される凹部３９６と、該凹部３９６よりも封口板１４からの高さが高い上端部３９８と、を有している。そして、第３実施形態においては、上端部３９８と凹部３９６との間に段差ができるように形成され、上端部３９８は、封口板１４からの高さが凹部３９６側に向けて漸減し、凹部３９６は、封口板１４からの高さが略一定である。

壁部３９２ａの幅（Ｙ方向の長さ）Ｔ３は、上記した第１実施形態と同様に、嵌合部１１をレーザ溶接する際の熱によって損傷しない幅に設定される。好適な絶縁距離を確保する観点から、壁部３９２ａの幅Ｔ３は、１ｍｍ以上であることが好ましい。また、壁部３９２ａの高さ（Ｚ方向の長さ）Ｈ３は、特に限定されず、従来公知の外部絶縁部材と同じ高さに設定されればよい。

図１４に示すように、上端部３９８は、断面視において、上端部２９８から凹部３９６側に向けて封口板１４からの高さが漸減する傾斜面を有している。傾斜面は、壁部３９２ａの側壁３９２ｅに対して、３０°以上７０°以下の角度θで傾斜するように形成されることが好ましく、４０°以上６０°以下の角度θで傾斜するように形成されることがより好ましい。これにより、プルームと接触せず、かつ、壁部３９２ａが所定の強度を担保することができる。

第３実施形態においては、上端部３９８も傾斜面を有していることにより、溶接時においてプルームが接触することを抑制する効果がある。したがって、上端部３９８の幅と凹部３９６との幅ｗ３の合計の幅（すなわち、壁部３９２ａの幅Ｔ３）が１ｍｍ以上あることにより、好適な絶縁性を確保することができる。より好適には、凹部３９６の幅ｗ３は、１ｍｍ以上に構成されているとよい。また、凹部３９６の深さｈ３は、特に限定されない。傾斜面を有する上端部３９８と、上記した形状の凹部３９６を有していることにより、適切に外部端子を絶縁する外部絶縁部材が実現される。
なお、第３実施形態に係る電池は、上記において説明すること以外については、第１実施形態に係る電池１００と同様の構成であってよい。

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、上記実施形態は一例に過ぎない。本発明は、他にも種々の形態にて実施することができる。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。請求の範囲に記載の技術には、上記に例示した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、上記した実施形態の一部を他の変形例に置き換えることも可能であり、上記した実施形態に他の変形例を追加することも可能である。また、その技術的特徴が必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することも可能である。

１０ 電池ケース
１１ 嵌合部
１２ 外装体
１４ 封口板（蓋体）
１８ 端子引出孔
１９ 端子引出孔
２０ 電極体群
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ 捲回電極体
２２ 正極板
２４ 負極板
２６ セパレータ
３０ 正極端子
３２ 正極外部導電部材
３４ 正極外部端子
４０ 負極端子
４２ 負極外部導電部材
４４ 負極外部端子
５０ 正極集電部
６０ 負極集電部
７０ 正極絶縁部材
８０ 負極絶縁部材
９０ ガスケット
９２ 正極外部絶縁部材
９２ａ 壁部
９２ｂ 平坦部
９２ｅ 側壁
９４ 負極外部絶縁部材
９６ 凹部
９６ａ 傾斜面
９８ 上端部
１００ 電池
２９２ 正極外部絶縁部材
２９２ａ 壁部
２９６ 凹部
２９８ 上端部
２９９ 凸部
３９２ 正極外部絶縁部材
３９２ａ 壁部
３９２ｅ 側壁
３９６ 凹部
３９８ 上端部

Claims (6)

1. 発電要素である電極体と、
   開口部を有し、前記電極体を内部に収容する外装体と、
   前記外装体の前記開口部を封口する封口板と、
   前記電極体と電気的に接続しており、その一部が前記封口板の外部へ延出される外部端子と、
   前記外部端子と前記封口板の外面とを隔てる外部絶縁部材と、
   を備える電池であって、
   前記封口板は前記外装体と嵌合され、前記封口板と前記外装体との嵌合部が前記封口板の外面側からレーザが照射されることにより溶接されており、
   前記外部絶縁部材は、前記外部端子を囲む壁部を有し、
   前記壁部の上面側には、前記外部端子側に形成される凹部と、該凹部よりも前記封口板からの高さが高い上端部とが形成されており、
   前記凹部は、前記壁部の少なくとも一部に形成される、電池。
2. 前記凹部は、前記壁部の全周において、少なくとも前記嵌合部に近い領域に形成される、請求項１に記載の電池。
3. 前記凹部は、前記上端部から前記外部端子側に向けて前記封口板からの高さが漸減する傾斜面を有する、請求項１または２に記載の電池。
4. 前記傾斜面は、前記壁部の側壁に対して３０°以上７０°以下傾斜するように形成される、請求項３に記載の電池。
5. 前記壁部は、前記上端部と前記凹部との間に段差ができるように形成されており、
   前記上端部は、前記封口板からの高さが略一定であり、
   前記凹部は、前記封口板からの高さが略一定である、請求項１または２に記載の電池。
6. 前記壁部は、前記上端部と前記凹部との間に段差ができるように形成されており、
   前記上端部は、前記封口板からの高さが前記凹部側に向けて漸減しており、
   前記凹部は、前記封口板からの高さが略一定である、請求項１または２に記載の電池。
   
   

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