JP2024072144A - 電池 - Google Patents

Abstract

【課題】電極体の移動を規制し、電極体の破損を防止する電池を提供する。【解決手段】ここで開示される電池１００は、正極および負極を有する電極体２０と、底部と、開口部１２ｕと、側壁１２ｂとを有し、電極体２０を収容する外装体１２と、開口部１２ｕを封口する封口板１４と、上記正極又は上記負極と電気的に接続された集電体３５と、集電体３５と電気的に接続され、封口板１４に取り付けられた端子６と、少なくとも、上記正極または上記負極のいずれか一方において、上記集電体３５と、上記封口板１４の少なくとも一部を絶縁する樹脂絶縁部材８０と、を備える。ここで、樹脂絶縁部材８０は、集電体３５の少なくとも一部と一体成形されており、少なくとも一部の領域は、封口板１４から外装体１２の底部に向かう縦方向Ｚにおいて、集電体３５と側壁１２ｂとの間で電極体２０と対向する位置８１に配置される。【選択図】図５

Description

本開示は、電池に関する。

近年、リチウムイオン二次電池等の電池は、パソコン、携帯端末等のポータブル電源や、電気自動車（ＢＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）等の車両駆動用電源などに好適に用いられている。かかる用途の電池は、従来、正極および負極を有する電極体と、該電極体を収容する外装体と、封口板と、上記正極又は上記負極と電気的に接続された集電体と、該集電体と電気的に接続される端子と、樹脂絶縁部材と、を備える。特許文献１には、封口板の側から電極体の側に突出する突出部と、有する絶縁部材を備えた電池が開示されている。

特開２０２２－７４８１７号公報

ところで、上記した用途で電池を使用する際は、外部から電池に対して振動や衝撃等が加わり得る。これに対し、本発明者が鋭意検討した結果、特許文献１に開示された電池においては、振動耐性の観点で、改善の余地があることを見出した。詳述すると、かかる構成の電池においては、電極体と集電体との間に隙間が生じる。換言すれば、水平方向（横方向）に対して、電極体の自由度が高くなる。そのため、振動負荷などの外力により、外装体内で電極体が水平方向に移動した際、電極体が損傷するなどの不都合が生じる虞がある。

ここに開示される技術の目的は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電極体の移動を規制し、電極体の破損を防止する電池を提供することである。

ここに開示される電池は、正極および負極を有する電極体と、底部と、上記底部と対向する開口部と、上記底部の端部から上記開口部に向かって延びる側壁とを有し、上記電極体を収容する外装体と、端子孔を有し、上記開口部を封口する封口板と、上記外装体内に配置され、上記正極又は上記負極と電気的に接続された集電体と、上記外装体内で上記集電体と電気的に接続され、上記端子孔に挿通されて上記封口板に取り付けられた端子と、少なくとも、上記正極または上記負極のいずれか一方において、上記集電体と、上記封口板の少なくとも一部を絶縁する樹脂絶縁部材と、を備える。ここで、上記樹脂絶縁部材は、上記集電体の少なくとも一部と一体成形されている。そして、上記樹脂絶縁部材のうち、少なくとも一部の領域は、上記封口板から上記外装体の底部に向かう縦方向において、上記集電体と上記側壁との間で上記電極体と対向する位置に配置される。

かかる構成によると、上記樹脂絶縁部材は、集電体の少なくとも一部と一体成形されている。これにより、部品点数が削減され、電池の組付け工数の低減が可能となる。そして、上記樹脂絶縁部材の少なくとも一部の領域は、封口板から外装体の底部に向かう縦方向において、集電体と側壁との間で電極体と対向する位置に配置される。これによると、電極体と集電体の間の隙間が、上記樹脂絶縁部材によって減少する。従って、水平方向（横方向、あるいは外装体の幅方向ともいう。）に対する電極体の移動が規制され、電極体の振動耐性の信頼度が向上する。したがって、電極体の破損を防ぐことができる。

図１は、一実施形態に係る電池を模式的に示す斜視図である。 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、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う模式的な縦断面図である。 図４は、一実施形態に係る電極体の構成を表す模式図である。 図５は、図２の正極端子の近傍を模式的に示す部分拡大図である。

以下、図面を参照しながらここに開示される技術に係る実施の形態を説明する。なお、本明細書において言及していない事柄であって、ここに開示される技術の実施に必要な事柄は、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。ここに開示される技術は、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。また、以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。また、各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。なお、本明細書において「Ａ～Ｂ」として表現される数値範囲には、ＡおよびＢが含まれるとともに、「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）を包含する概念である。

図１は、一実施形態に係る電池１００を模式的に示す斜視図である。図２は、図１中のＩＩ－ＩＩ線に沿う模式的な縦断面図である。図３は、図２中のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う模式的な縦断面図である。なお、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、下を表す。また、図面中の符号Ｘは、電池１００の短辺方向を示し、符号Ｙは、電池１００の長辺方向（横方向、あるいは水平方向ともいう。）を示し、符号Ｚは、電池１００の上下方向（縦方向、あるいは高さ方向ともいう。）を示す。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。

＜電池１００＞
図１、図２に示すように、電池１００は、電池ケース１と、電極体２０と、正極端子６と、負極端子８と、正極集電体３５と、負極集電体４５と、樹脂絶縁部材８０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、ここに開示される樹脂絶縁部材８０を備えることによって特徴付けられ、それ以外の構成は従来同様であってよい。ここでは、電池１００は非水電解液二次電池である。

図１または２に示すように、電池ケース１は、開口部１２ｕ部を有する外装体１２と、開口部１２ｕを封口する封口板１４と、を備えている。図１に示すように、電池ケース１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１（外装体１２および封口板１４）の材質は、従来から使用されているものと同じでよく、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって形成される。外装体１２および封口板１４は、電極体２０の収容数（１つまたは複数。ここでは、複数。）や、サイズ等に応じた大きさを有している。

外装体１２は、電極体２０と電解液とを収容する筐体である。外装体１２は、上面に開口部１２ｕを有する有底かつ角型の容器である。外装体１２は、図１に示すように、底部１２ｄと、底部１２ｄの長辺から上方に延び相互に対向する一対の長側壁１２ａと、底部１２ｄの短辺から上方に延び相互に対向する一対の短側壁１２ｂと、を備えている。底部１２ｄは、略矩形状である。開口部１２ｕは、底部１２ｄと対向している。長側壁１２ａおよび短側壁１２ｂは、ここに開示される技術における、側壁の一例である。

封口板１４は、外装体１２の開口部１２ｕを封口する平面略矩形の板状部材である。封口板１４は、外装体１２の底部１２ｄと対向している。封口板１４は、略矩形状である。電池ケース１は、外装体１２の開口部１２ｕの周縁に封口板１４が接合（例えば溶接接合）されることによって、一体化されている。これによって、電池ケース１は気密に封止（密閉）されている。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、端子孔１８、１９と、が設けられている。注液孔１５は、外装体１２に封口板１４を組み付けた後、電池ケース１の内部に電解液を注液するための貫通孔である。注液孔１５は、電解液の注液後に封止部材１６によって封止されている。ガス排出弁１７は、電池ケース１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１内のガスを外部に排出するように構成された薄肉部である。

図示は省略するが、電池ケース１には、上記したように電極体２０とともに電解液が収容され得る。電解液としては、従来公知の電池において使用されているものを特に制限なく使用できる。一例として、非水系溶媒（有機溶媒）に支持塩（電解質塩）を溶解させた非水電解液が好ましく用いられる。非水系溶媒の一例として、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系溶媒が挙げられる。支持塩の一例として、ＬｉＰＦ_６等のフッ素含有リチウム塩が挙げられる。電解液は、必要に応じて添加剤を含有してもよい。

正極端子６は、封口板１４の長辺方向Ｙの一方の端部（図１、図２の左端部）に取り付けられている。負極端子８は、封口板１４の長辺方向Ｙの他方の端部（図１、図２の右端部）に取り付けられている。正極端子６および負極端子８は、端子孔１８、１９に挿通され、封口板１４の外側の表面に露出している。正極端子６は、外装体１２の内部で、正極集電体３５を介して電極体２０の正極３と電気的に接続されている。負極端子８は、外装体１２の内部で、負極集電体４５を介して電極体２０の負極４と電気的に接続されている。正極端子６と正極集電体３５との間または負極端子８と負極集電体４５との間に、電流遮断機構（ＣＩＤ）を設置してもよい。正極端子６および負極端子８は、ここに開示される技術における、端子の一例である。

正極端子６は、電池ケース１の外側において、板状の正極外部導電部材７０と電気的に接続されている。負極端子８は、電池ケース１の外側において、板状の負極外部導電部材７１と電気的に接続されている。正極外部導電部材７０および負極外部導電部材７１は、バスバー等の外部接続部材を介して、他の電池や外部機器と接続される。正極外部導電部材７０および負極外部導電部材７１は、導電性に優れた金属から構成されていることが好ましく、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等で構成されている。正極外部導電部材７０および負極外部導電部材７１は、外部樹脂部材７４によって封口板１４と絶縁されている。ただし、正極外部導電部材７０および負極外部導電部材７１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。

正極端子６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。負極端子８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８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、負極集電体４５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。

図３に示すように、ここでは、電池ケース１内に複数個（ここでは３個）の電極体２０が、それぞれの電極体２０の厚み方向（「電極体２０の積層方向」ともいう。ここでは短辺方向Ｘ。）が同じ方向になるように収容されている。ただし、１つの外装体１２の内部に配置される電極体２０の数は特に限定されず、２個以上（複数）であってもよいし、１個であってもよい。図２および図３に示すように、電極体２０は、ここでは樹脂製シートからなる電極体フォルダ９に覆われた状態で、外装体１２の内部に配置されている。これにより、電極体２０が外装体１２と直接接触することを防止できる。

図４は、電極体２０の構成を示す模式図である。図４に示すように、電極体２０は、正極３および負極４を有する。図４に示すように、ここでは、電極体２０は、帯状の正極３と帯状の負極４とが帯状のセパレータ７を介して絶縁された状態で積層され、巻回軸ＷＬを中心として巻回されてなる扁平状の巻回電極体である。ただし、電極体２０は、複数枚の方形状（典型的には矩形状）の正極と、複数枚の方形状（典型的には矩形状）の負極とが、絶縁された状態で積み重ねられてなる積層電極体であってもよい。図３に示すように、電極体２０は、外装体１２の底部１２ｄおよび封口板１４と対向する一対の曲面部２１と、一対の曲面部２１を連結し、外装体１２の長側壁１２ａに対向する平坦部２２を有する。

図４に示すように、正極３は、正極集電箔３０と、正極集電箔３０の少なくとも一方の表面上に固着された正極活物質層３１と、正極保護層３２と、を有する。ただし、正極保護層３２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。正極集電箔３０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おり、アルミニウム、アルミニウム合金からなることが好ましい。正極活物質層３１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）を含む層である。正極保護層３２は、例えば、アルミナ等の無機フィラーを含む層である。

図４に示すように、負極４は、負極集電箔４０と、負極集電箔４０上に固着された負極活物質層４１と、を有する。負極集電箔４０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おり、銅、銅合金からなることが好ましい。負極活物質層４１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）を含む層である。

セパレータ７は、正極３の正極活物質層３１と、負極４の負極活物質層４１と、を絶縁する部材である。セパレータ７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多孔性の樹脂製シートが好適である。なお、セパレータ７の表面には、無機フィラーを含む耐熱層（Heat Resistance Layer：ＨＲＬ）が設けられていてもよい。

正極集電箔３０の長辺方向Ｙの一方の端部（図４の左端部）には、複数の正極タブ５０が設けられている。複数の正極タブ５０は、それぞれ長辺方向Ｙの一方側（図４の左側）に向かって突出している。複数の正極タブ５０は、セパレータ７よりも長辺方向Ｙに突出している。正極タブ５０の形状やサイズは、例えば正極集電体３５に接続される状態を考慮し、その形成位置等によって、適宜調整することができる。正極タブ５０は、金属箔からなることが好ましく、アルミニウム箔又はアルミニウム合金箔からなることがより好ましい。ここでは、正極タブ５０は、正極集電箔３０の正極活物質層３１および正極保護層３２が形成されていない部分（いわゆる集電箔露出部）である。ただし、正極タブ５０は、正極集電箔３０とは別の部材であってもよい。

負極集電箔４０の長辺方向Ｙの一方の端部（図４の右端部）には、複数の負極タブ６０が設けられている。複数の負極タブ６０は、長辺方向Ｙの一方側（図４の右側）に向かって突出している。複数の負極タブ６０は、セパレータ７よりも長辺方向Ｙに突出している。負極タブ６０の形状やサイズは、例えば負極集電体４５に接続される状態を考慮し、その形成位置等によって、適宜調整することができる。負極タブ６０は、金属箔からなることが好ましく、銅箔又は銅合金箔からなることがより好ましい。ここでは、負極タブ６０は、負極集電箔４０の負極活物質層４１が形成されていない部分（いわゆる集電箔露出部）である。ただし、負極タブ６０は、負極集電箔４０とは別の部材であってもよい。

図２に示すように、複数の正極タブ５０は長辺方向Ｙの一方の端部（図２の左端部）で積層され、正極タブ群５４を構成している。その一方で、複数の負極タブ６０は長辺方向Ｙの一方の端部（図２の右端部）で積層され、負極タブ群６４を構成している。ここでは、電池１００は、電極体２０の左右に正極タブ群５４と負極タブ群６４とが位置する、所謂、横タブ構造である。正極タブ群５４は正極集電体３５と接合された状態で湾曲されている。同様に負極タブ群６４は、負極集電体４５と接合された状態で湾曲されている。

正極集電体３５は、電極体２０の正極タブ群５４と正極端子６とを電気的に接続する導通経路を構成する。正極集電体３５は、ここに開示される技術における、「集電体」の一例である。正極集電体３５は、図２に示すように、正極第１集電体３６と、正極第２集電体３８と、を備える。ここでは、正極第１集電体３６は、ベース部３６ａと、突出部３６ｂと、を有する。正極第１集電体３６は、一つの部材を例えばプレス加工等によって折り曲げることで構成されてもよく、複数の部材を溶接接合等によって一体化することで構成されてもよい。ベース部３６ａは、封口板１４と電極体２０との間に配置される部位である。ベース部３６ａは、長辺方向Ｙに沿って延びている。ベース部３６ａは、封口板１４の内側の表面に沿って水平に広がっている。ベース部３６ａは、ここでは、かしめ加工により、正極端子６の下端部６ｃと電気的に接続されている。突出部３６ｂは、外装体１２の短側壁１２ｂと電極体２０との間に配置される部位である。突出部３６ｂは、ベース部３６ａの長辺方向Ｙの一方側の端（図２の左端）から外装体１２の短側壁１２ｂに向かって延びている。突出部３６ｂは、上下方向Ｚに沿って延びている。突出部３６ｂの端部は、正極第２集電体３８と電気的に接続される。図２に示すように、正極第２集電体３８は、ここでは上下方向Ｚに沿って延びる板状の導電部材である。正極第２集電体３８の端部は、正極タブ群５４と電気的に接続される。正極端子６および正極集電体３５（正極第１集電体３６および正極第２集電体３８）は、導電性に優れた金属から構成されることが好
ましく、例えばアルミニウムやアルミニウム合金で構成される。

負極集電体４５は、電極体２０の負極タブ群６４と負極端子８とを電気的に接続する導通経路を構成する。負極集電体４５は、ここに開示される技術における、「集電体」の一例である。負極集電体４５は、図２に示すように、負極第１集電体４６と、負極第２集電体４８と、を備える。ここでは、負極第１集電体４６は、ベース部４６ａと、突出部４６ｂと、を有する。負極第１集電体４６は、一つの部材を例えばプレス加工等によって折り曲げることで構成されてもよく、複数の部材を溶接接合等によって一体化することで構成されてもよい。ベース部４６ａは、封口板１４と電極体２０との間に配置される部位である。ベース部４６ａは、長辺方向Ｙに沿って延びている。ベース部４６ａは、封口板１４の内側の表面に沿って水平に広がっている。ベース部４６ａは、ここでは、かしめ加工により、負極端子８の下端部８ｃと電気的に接続されている。突出部４６ｂは、外装体１２の短側壁１２ｂと電極体２０との間に配置される部位である。突出部４６ｂは、ベース部４６ａの長辺方向Ｙの一方側の端（図２の右端）から外装体１２の短側壁１２ｂに向かって延びている。突出部３６ｂは、上下方向Ｚに沿って延びている。突出部３６ｂの端部は、負極第２集電体４８と電気的に接続される。図２に示すように、負極第２集電体４８は、ここでは上下方向Ｚに沿って延びる板状の導電部材である。負極第２集電体４８の端部は、負極タブ群６４と電気的に接続される。負極端子８および負極集電体４５（負極第１集電体４６および負極第２集電体４８）は、導電性に優れた金属から構成されていることが好ましく、例えば銅や銅合金で構成されている。

図２に示すように、ここでは、電池１００は長辺方向Ｙにおける電池１００の中心線ＣＬに対して、略対称の構造を取っている。なお、ここに開示される技術における「略対称」は、大まかにみて対称のことを指す。例えば、図２に示すように、ここでは、注液孔１５は電池１００の中心線ＣＬに対して、正極端子６側（左側）に配置されている。また、例えば、正極端子６や正極集電体３５、および、負極端子８や負極集電体４５等は、材質によって厚みや形状等が異なる場合がある。例えば、図２に示すように、ここでは、正極端子６と負極端子８は形状が同一ではない。従って、細部（例えば、端子形状等）が異なる場合も、大まかにみて対称であれば「略対称」に含有される。

図５は、図２の正極端子６の近傍を模式的に示す部分拡大図である。なお、以下では正極端子６側の構造を例として詳しく説明するが、負極端子８の側の構造についても同様であってよい。その場合、以下の記載において、「正極」の個所を適宜「負極」と読み替えることができる。

＜樹脂絶縁部材８０＞
図５に示すように、樹脂絶縁部材８０は、第１領域８１と、第２領域８２と、第３領域８３と、第４領域８４と、第５領域８５と、ガスケット部８６と、を有する。ここでは、第１領域８１と第２領域８２と第３領域８３と第４領域８４と第５領域８５とガスケット部８６とは一体に形成されている。図３に示すように、樹脂絶縁部材８０は、正極第１集電体３６のベース部３６ａの上面（封口板１４側）において、短辺方向Ｘに沿って第３領域８３を形成し、該第３領域８３の両端部から、上下方向Ｚに正極第１集電体３６のベース部３６ａの側面に回り込む。そして、樹脂絶縁部材８０は、正極第１集電体３６のベース部３６ａの下面（電極体２０側）において、短辺方向Ｘに沿って第２領域８２を形成する。即ち、樹脂絶縁部材８０は、正極第１集電体３６と一体成形（インサート成形）により一体化されている。これにより、上記構成を別部材とする場合と比べて、使用する部材の数を削減することができ、低コスト化を実現することができる。ただし、図５に示すように、樹脂絶縁部材８０は、ここでは正極第２集電体３８と一体成形されていない。樹脂絶縁部材８０は、例えば、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂や、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の合成樹脂材料からなっている。かかる合成樹脂材料には無機フィラー等が添加されてもよい。

第１領域８１は、封口板１４から外装体１２の底部１２ｄに向かう縦方向Ｚにおいて、正極第１集電体３６の突出部３６ｂと電極体２０との間に配置される領域である。第１領域８１は、正極第１集電体３６の突出部３６ｂに沿って上下方向Ｚに延びている。第１領域８１をかかる構成で配置することにより、長辺方向Ｙにおいて、電極体２０と正極第１集電体３６の突出部３６ｂとの隙間Ｓ１を減少する役割をもつ。これにより、電極体２０の水平方向（長辺方向Ｙ）への移動が規制される。したがって、電極体２０の破損を防ぐことができる。上下方向Ｚは、ここに開示される技術における、「封口板から電池ケースの底部に向かう縦方向」の一例である。また、第１領域８１は、ここに開示される技術における、「樹脂絶縁部材のうち、集電体と側壁との間で電極体と対向する位置に配置される領域」の一例である。

電極体２０の水平方向への移動を好適に規制するため、長辺方向Ｙにおいて、電極体２０と第１領域８１との最短距離Ｌ１は、例えば、２ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以下がより好ましい。最短距離Ｌ１が０ｍｍ（即ち、第１領域８１と電極体２０とが当接する）の場合、より好適に電極体２０の水平方向への移動が規制される。但し、必ずしも最短距離Ｌ１が０ｍｍである必要はない。最短距離Ｌ１が０ｍｍより大きい（即ち、第１領域８１と電極体２０とが離間する）場合、電池１００の製造（例えば、後述する集電体接合工程）を容易に行うことができる。

いくつかの好適な態様において、樹脂絶縁部材８０は第２領域８２を備える。第２領域８２は、長辺方向Ｙにおいて、正極第１集電体３６のベース部３６ａの下部と電極体２０との間に配置される領域である。第２領域８２は、長辺方向Ｙにおいて、正極第１集電体３６のベース部３６ａに沿って形成されている。図３に示すように、第２領域８２は、正極第１集電体３６のベース部３６ａに沿って、電極体２０の曲面部２１と対向するように配置される。第２領域８２をかかる構成で配置することにより、上下方向Ｚにおいて、電極体２０の曲面部２１と正極第１集電体３６のベース部３６ａとの隙間Ｓ２を減少する役割をもつ。これにより、電極体２０の上下方向Ｚへの移動が規制される。したがって、電極体２０の破損をより好適に防ぐことができる。長辺方向Ｙは、ここに開示される技術における、「縦方向と直交する横方向」の一例である。また、第２領域８２は、ここに開示される技術における、「樹脂絶縁部材のうち、集電体と電極体との間で集電体に沿って、電極体と対向するように配置される領域」の一例である。

電極体２０の上下方向への移動を好適に規制するため、上下方向Ｚにおいて、電極体２０と第２領域８２との最短距離Ｌ２は、例えば、２ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以下がより好ましい。最短距離Ｌ２が０ｍｍ（即ち、第２領域８２と電極体２０の曲面部２１とが当接する）の場合、より好適に電極体２０の上下方向への移動が規制される。但し、必ずしも最短距離Ｌ２が０ｍｍである必要はない。最短距離Ｌ２が０ｍｍより大きい（即ち、第２領域８２と電極体２０の曲面部２１とが離間する）場合、電池１００の製造（例えば、後述する集電体接合工程）を容易に行うことができる。

いくつかの好適な態様において、樹脂絶縁部材８０は第３領域８３を備える。第３領域８３は、長辺方向Ｙにおいて、正極第１集電体３６のベース部３６ａと封口板１４との間に配置される領域である。図５に示すように、第３領域８３は、正極第１集電体３６のベース部３６ａの上部に沿って水平に広がっている。第３領域８３は、封口板１４と正極第１集電体３６を絶縁する役割を持つ。樹脂絶縁部材８０は、第３領域８３を備えることにより、正極第１集電体３６および樹脂絶縁部材８０の上下方向Ｚにおける振動耐性が向上する。すなわち、電極体２０の振動耐性の信頼性を向上することができる。さらに、図３に示すように、第２領域８２と第３領域８３は、正極第１集電体３６のベース部３６ａに対し、ボス部の役割を持つ。したがって、正極第１集電体３６と樹脂絶縁部材８０との接合信頼性をより向上することができる。第３領域８３は、ここに開示される技術における、「樹脂絶縁部材のうち、集電体と封口板との間に配置される領域」の一例である。

いくつかの好適な態様において、樹脂絶縁部材８０は第４領域８４を備える。第４領域８４は、封口板１４から外装体１２の底部１２ｄに向かう縦方向Ｚにおいて、正極第１集電体３６の突出部３６ｂと外装体１２の短側壁１２ｂとの間に配置される領域である。図５に示すように、第４領域８４は、正極第１集電体３６の突出部３６ｂに沿って上下方向Ｚに延びている。第４領域８４は、外装体１２（例えば短側壁１２ｂ）と正極第１集電体３６を絶縁する役割を持つ。樹脂絶縁部材８０は、第４領域８４を備えることにより、正極第１集電体３６および樹脂絶縁部材８０の長辺方向Ｙにおける振動耐性が向上する。すなわち、電極体２０の振動耐性の信頼性を向上することができる。

第１領域８１と第４領域８４とは、少なくとも一部の領域が、正極第１集電体３６の突出部３６ｂの周縁部（長側壁１２ａ側）を樹脂絶縁部材８０が回り込むようにして一体化している。即ち、第１領域８１と第４領域８４は、正極第１集電体３６の突出部３６ｂに対し、ボス部の役割を持つ。したがって、正極第１集電体３６と樹脂絶縁部材８０との接合信頼性をより向上することができる。図５に示すように、第３領域８３と第４領域８４とが一体化されることにより、樹脂絶縁部材８０は、封口板１４から開口部１２ｕを介して短側壁１２ｂと接続される隙間を埋めるように配置される。従って、樹脂絶縁部材８０を好適に電池ケース１内部に固定することが可能となる。そして、かかる構成によれば、電池ケース１内部において、電極体２０と正極集電体３５の位置にずれが生じるほどの強い衝撃が加わった場合も、樹脂絶縁部材８０によって、電極体２０および正極集電体３５が電池ケース１外部方向に飛び出すことを抑制する。従って、電極体２０へのダメージを軽減することができる。

図２および図５に示すように、ガスケット部８６は、正極端子６と封口板１４との間、負極端子８と封口板１４との間、にそれぞれ配置される。ガスケット部８６は、正極端子６と封口板１４、および、負極端子８と封口板１４とを絶縁すると共に、端子孔１８、１９を閉鎖する機能を有する。図５に示すように、ここでは、ガスケット部８６は、樹脂絶縁部材８０と一体成形されている。これにより、電池１００の部材点数をより減らすことができ、電池１００の組付け工数の低減が可能となる。ただし、これに限られず、ガスケット部８６は樹脂絶縁部材８０と別の部材（即ち、ガスケットとして独立）であってもよい。ガスケット部８６は、ここに開示される技術における、「樹脂絶縁部材のうち、端子と封口板との間に配置される領域」の一例である。

いくつかの好適な態様において、樹脂絶縁部材８０は第５領域８５を備える。第５領域８５は、長辺方向Ｙにおいて、短側壁１２ｂから中心線ＣＬ（第４領域８４が形成されていない側）へ延びる第３領域８３の端部のうち、正極第１集電体３６のベース部３６ａが形成されていない領域から電極体２０側に突出している領域である。かかる構成によると、電池ケース１内部において、電極体２０の上下方向Ｚへの移動をより好適に制限することができる。第５領域８５の詳しい構造については、正極第１集電体３６と一体化していない点以外は第２領域８２と同様であってよい。

なお、封口板１４と、正極端子６と、正極第１集電体３６と、負極端子８と、負極第１集電体４６のうち、樹脂絶縁部材８０と接する部分の少なくとも一部の表面について、粗面化処理を行うことが好ましい。ここで、「粗面化処理」とは、表面に凹凸を形成する（粗面部を形成する）ことにより、表面積を大きくする処理である。これにより、アンカー効果を高め、樹脂絶縁部材８０との接合性や密着性をより向上させることができる。かかる粗面化処理は、例えば、レーザ照射やサンドブラスト等によって行うことができる。ここでは、封口板１４と、正極端子６と、正極第１集電体３６と、負極端子８と、負極第１集電体４６は、樹脂絶縁部材８０とアンカー効果によって接合されている。

以上の通り、上記構成の樹脂絶縁部材８０を備える電池１００においては、電極体２０の移動を規制することで、電極体２０の破損を防ぐことができる。そして、電池１００の部品点数が削減され、電池１００の組付け工数の低減が可能となる。

＜電池１００の製造方法＞
電池１００の製造方法は、後述する樹脂絶縁部材成形工程によって、上記したような樹脂絶縁部材８０を成形することで特徴付けられる。それ以外の製造プロセスは従来同様であってよい。電池１００は、上記したような電池ケース１（外装体１２および封口板１４）と、電極体２０（１個、または複数。ここでは、３個。）と、正極端子６と、負極端子８と、正極集電体３５（正極第１集電体３６および正極第２集電体３８）と、負極集電体４５（負極第１集電体４６および負極第２集電体４８）と、電解液と、を用意し、例えば、封口板取付工程と、樹脂絶縁部材成形工程と、タブ群接合工程と、集電体接合工程と、封止工程と、を典型的にはこの順序で含む製造方法によって製造することができる。また、ここに開示される製造方法は、任意の段階でさらに他の工程を含んでもよい。

（封口板取付工程）
封口板取付工程では、封口板１４に、正極端子６と、正極第１集電体３６と、負極端子８と、負極第１集電体４６と、を取り付ける。正極端子６と正極第１集電体３６は、例えば、かしめ加工（リベッティング）によって封口板１４に固定する。詳しくは、かしめ加工前の正極端子６を、封口板１４の上方（Ｕ側）から、端子孔１８と、正極第１集電体３６の順に挿入して、封口板１４の下方に突出させる。そして、上下方向Ｚに対して圧縮力が加わるように正極端子６の封口板１４よりも下方に突出した部分をかしめる。これにより、正極端子６の先端部（図２の下端部）に、下端部６ｃを形成する。これにより、正極端子６と正極第１集電体３６とが封口板１４に一体に固定される。なお、下端部６ｃは、正極第１集電体３６に溶接接合されていてもよい。これにより、導通信頼性をさらに向上することができる。

封口板取付工程では、負極端子８と、負極第１集電体４６との固定は、上記した正極側と同様に行うことができる。すなわち、かしめ加工前の負極端子８を、封口板１４の上方（Ｕ側）から、封口板１４の端子孔１９と、負極第１集電体４６の貫通孔と、に順番に挿入して、封口板１４の下方に突出させる。そして、上下方向Ｚに対して圧縮力が加わるように負極端子８の封口板１４よりも下方に突出した部分をかしめる。これにより、負極端子８の先端部（図２の下端部）に、下端部８ｃを形成する。

（樹脂絶縁部材成形工程）
樹脂絶縁部材成形工程では、樹脂絶縁部材８０を成形する。樹脂絶縁部材８０は、例えば、封口板１４と、正極端子６と、正極第１集電体３６と、負極端子８と、負極第１集電体４６と、をインサート成形することで作製できる。これにより、部品点数を削減することが可能となる。インサート成形は、例えば、特開２０２１－０８６８１３号公報、特開２０２１－０８６８１４号公報、特許第３９８６３６８号公報、特許第６６４８６７１号公報等に記載されるように、従来公知の方法に従って行うことができる。例えば、下型と上型とを有する成形金型を用いて、部品セット工程、位置決め工程、上型セット工程、射出成形工程、上型リリース工程、および部品取出工程、を含む方法によって作製できる。

部品セット工程では、正極端子６と、正極第１集電体３６と、負極端子８と、負極第１集電体４６と、を取り付けた封口板１４が下型に装着される。位置決め工程では、正極端子６と、正極第１集電体３６、および、負極端子８と、負極第１集電体４６、が位置決めされ、固定される。上型セット工程では、上型が、下型とともに正極第１集電体３６と、負極第１集電体４６、および、正極端子６と、負極端子８と、を上下方向に挟むように装着される。射出成形工程では、まず成形金型が加熱される。次に、成形金型に溶融樹脂が注入される。正極端子６側においては、溶融樹脂は上型から端子孔１８を通って、正極第１集電体３６の周縁を回り込むようにして、下型に流される。一方で、負極端子８側においては、溶融樹脂は上型から端子孔１９を通って、負極第１集電体４６の周縁を回り込むようにして、下型に流される。その後、成形金型と成形品とが冷却される。これにより、樹脂絶縁部材８０が成形される。上型リリース工程では、上型が下型から離間される。部品取出工程では、成形品が下型から取り外される。

（タブ群接合工程）
タブ群接合工程では、正極タブ群５４と正極第２集電体３８、および、負極タブ群６４と負極第２集電体４８を電気的に接合する。ここでは、超音波ホーンとアンビル（受け治具）による超音波接合を例に説明するが、タブ群接合工程における接合方法はこれに限定されず、例えば、レーザ溶接等の溶接を用いてよい。図示は省略するが、超音波接合によりタブ群接合工程を行う場合、正極タブ群５４と、正極第２集電体３８と、超音波ホーンとアンビルとで挟む。そして、超音波ホーンをアンビルの方向に押しつけながら超音波ホーンを振動させることにより、正極タブ群５４と正極第２集電体３８とが接合される。なお、負極タブ群６４と負極第２集電体４８の接合方法も、上記した正極タブ群５４と正極第２集電体３８の接合方法と同様であってよい。

（集電体接合工程）
集電体接合工程では、正極第１集電体３６と、正極第２集電体３８、および、負極第１集電体４６と、負極第２集電体４８と、を接合する。具体的には、正極タブ群５４を湾曲させた状態で、封口板１４に固定された正極第１集電体３６と、正極タブ群５４を介して電極体２０と接続された正極第２集電体３８と、をそれぞれ接合する。また、複数の負極タブ群６４を湾曲させた状態で、封口板１４に固定された負極第１集電体４６と、負極タブ群６４を介して電極体２０と接続された負極第２集電体４８と、をそれぞれ接合する。接合方法としては、例えば、超音波溶接、抵抗溶接、レーザ溶接等の溶接を用いることができる。

（封止工程）
封止工程では、電極体フォルダ９に封口板１４と一体化された電極体２０を包み、外装体１２へ挿入（収容）する。そして、封口板１４を外装体１２の底部１２ｄ方向に押し込む。そして、外装体１２（開口部１２ｕ）と封口板１４とを封止する。封止は、例えばレーザ溶接等の溶接によって行うことができる。その後、注液孔１５から電解液を注入し、注液孔１５を封止部材１６で塞ぐことによって、電池１００を密閉する。以上のようにして、電池１００を製造することができる。

電池１００は各種用途に利用可能であるが、使用時に振動や衝撃の外力が加わり得る用途、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（ＰＨＥＶ；Plug-in Hybrid Electric Vehicle）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ；Hybrid Electric Vehicle）、電気自動車（ＢＥＶ；Battery Electric Vehicle）等が挙げられる。また、電池１００は、組電池としても使用することが出来る。

以上、ここに開示される技術に係る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。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。ここに開示される技術は、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態様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態様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。

例えば、上記した実施形態では、正極３（正極端子６）側、負極４（負極端子８）側にそれぞれ樹脂絶縁部材８０を備えていた。しかし、これには限定されない。樹脂絶縁部材８０は、正極３側または負極４側のいずれか一方にのみ備えてもよい。かかる構成においても、電極体２０の振動抑制効果を発現することができる。ただし、正極３側、負極４側にそれぞれ樹脂絶縁部材８０を備えた場合、より好適に電極体２０の振動耐性が向上する。

また、上記した実施形態では、外部樹脂部材７４と樹脂絶縁部材８０は、それぞれ独立した構成であった。しかし、これには限定されない。外部樹脂部材７４は、樹脂絶縁部材８０と一体成形（換言すれば、外部樹脂部材７４が樹脂絶縁部材８０の一部として構成）されていてもよい。かかる構成によると、より好適に電池１００の部品点数の削減が可能となる。

また、上記した実施形態では、電池１００は中心線ＣＬに対して略対称であった。しかし、これには限定されない。例えば、電池１００が中心線ＣＬに対して非対称であってもよい。電池１００が中心線ＣＬに対して非対称の場合においても、上記した樹脂絶縁部材８０を備えることにより電極体２０の損傷を好適に防ぐことができる。

以上の通り、ここで開示される技術の具体的な態様として、以下の各項に記載のものが挙げられる。
項１：正極および負極を有する電極体と、底部と、上記底部と対向する開口部と、上記底部の端部から上記開口部に向かって延びる側壁とを有し、上記電極体を収容する外装体と、端子孔を有し、上記開口部を封口する封口板と、上記外装体内に配置され、上記正極又は上記負極と電気的に接続された集電体と、上記外装体内で上記集電体と電気的に接続され、上記端子孔に挿通されて上記封口板に取り付けられた端子と、少なくとも、上記正極または上記負極のいずれか一方において、上記集電体と、上記封口板の少なくとも一部を絶縁する樹脂絶縁部材と、備え、ここで、上記樹脂絶縁部材は、上記集電体の少なくとも一部と一体成形されており、上記樹脂絶縁部材のうち、少なくとも一部の領域は、上記封口板から上記外装体の底部に向かう縦方向において、上記集電体と上記側壁との間で上記電極体と対向する位置に配置される、電池。
項２：上記樹脂絶縁部材のうち、少なくとも一部の領域は、上記縦方向と直交する横方向において、上記集電体と上記電極体との間で上記集電体に沿って、上記電極体と対向するように配置される、項１に記載の電池。
項３：上記樹脂絶縁部材のうち、少なくとも一部の領域が、上記集電体と上記封口板との間に配置される、項１または２に記載の電池。
項４：上記樹脂絶縁部材のうち、少なくとも一部の領域が、上記端子と上記封口板との間に配置される、項１～３のいずれか１項に記載の電池。
項５：上記樹脂絶縁部材のうち、少なくとも一部の領域が、上記封口板と上記端子と上記集電体と、アンカー効果によって接合されている、項１～４のいずれか１項に記載の電池。

１ 電池ケース
３ 正極
４ 負極
６ 正極端子
７ セパレータ
８ 負極端子
９ 電極体フォルダ
１２ 外装体
１２ｄ 底部
１２ａ 長側壁
１２ｂ 短側壁
１２ｕ 開口部
１４ 封口板
２０ 電極体
３０ 正極集電箔
３１ 正極活物質層
３２ 正極保護層
３５ 正極集電体
３６ 正極第１集電体
３６ａ 正極第１集電体のベース部
３６ｂ 正極第１集電体の突出部
３８ 正極第２集電体
４０ 負極集電箔
４１ 負極活物質層
４５ 負極集電体
４６ 負極第１集電体
４６ａ 負極第１集電体のベース部
４６ｂ 負極第１集電体の突出部
４８ 負極第２集電体
５０ 正極タブ
５４ 正極タブ群
６０ 負極タブ
６４ 負極タブ群
７４ 外部樹脂部材
８０ 樹脂絶縁部材
８１ 第１領域
８２ 第２領域
８３ 第３領域
８４ 第４領域
８５ 第５領域
８６ ガスケット部
１００ 電池

Claims (5)

1. 正極および負極を有する電極体と、
   底部と、前記底部と対向する開口部と、前記底部の端部から前記開口部に向かって延びる側壁とを有し、前記電極体を収容する外装体と、
   端子孔を有し、前記開口部を封口する封口板と、
   前記外装体内に配置され、前記正極又は前記負極と電気的に接続された集電体と、
   前記外装体内で前記集電体と電気的に接続され、前記端子孔に挿通されて前記封口板に取り付けられた端子と、
   少なくとも、前記正極または前記負極のいずれか一方において、前記集電体と、前記封口板の少なくとも一部を絶縁する樹脂絶縁部材と、
   を備え、
   ここで、前記樹脂絶縁部材は、前記集電体の少なくとも一部と一体成形されており、
   前記樹脂絶縁部材のうち、少なくとも一部の領域は、前記封口板から前記外装体の底部に向かう縦方向において、前記集電体と前記側壁との間で前記電極体と対向する位置に配置される、電池。
2. 前記樹脂絶縁部材のうち、少なくとも一部の領域は、前記縦方向と直交する横方向において、前記集電体と前記電極体との間で前記集電体に沿って、前記電極体と対向するように配置される、請求項１に記載の電池。
3. 前記樹脂絶縁部材のうち、少なくとも一部の領域が、前記集電体と前記封口板との間に配置される、請求項１または２に記載の電池。
4. 前記樹脂絶縁部材のうち、少なくとも一部の領域が、前記端子と前記封口板との間に配置される、請求項１または２に記載の電池。
5. 前記樹脂絶縁部材のうち、少なくとも一部の領域が、前記封口板と前記端子と前記集電体と、アンカー効果によって接合されている、請求項１または２に記載の電池。
   

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