JP4096162B2 - 電池 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長円筒形に巻回した発電要素の端面からはみ出した電極に集電接続体の電極接続部を接続することにより集電を行う電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２に、大型の非水電解質二次電池における従来の発電要素１と集電接続体２の接続構造を示す。この非水電解質二次電池は、２個の長円筒形の発電要素１，１を並べ並列接続したものである。各発電要素１は、正極１ａと負極１ｂをセパレータを介して長円筒形に巻回したものであり、正極１ａは帯状のアルミニウム箔の表面に正極活物質を担持させ、負極１ｂは帯状の銅箔の表面に負極活物質を担持させたものである。ただし、これらの正極１ａと負極１ｂは、それぞれ帯状の片方の側端部に活物質を塗布しない未塗工部を設けておき、この未塗工部でアルミニウム箔と銅箔が露出するようにしている。そして、これらの正極１ａと負極１ｂは、発電要素１の巻回の際に、巻回軸に沿って互いに反対方向にずらすことにより、長円筒形の一方（図示右下）の端面には正極１ａの側端部のアルミニウム箔のみがはみ出し、他方（図示左上）の端面には負極１ｂの側端部の銅箔のみがはみ出すようにしている。従って、これらの電極１ａ，１ｂの金属箔は、上下端部でそれぞれ湾曲して重なり合った湾曲部と、これらの湾曲部の間で垂直方向の平坦な箔として重なり合った直線部とからなる長円筒形として各発電要素１の両端面からはみ出すことになる。
【０００３】
上記２個の発電要素１，１は、長円筒形の平坦な側面同士が直立して重なり合うように横置きに並べられる。そして、これら２個の発電要素１，１の両端部にそれぞれ集電接続体２，２が配置されている。集電接続体２，２は、発電要素１の一方の端部に配置する正極１ａ側のものはアルミニウム合金板からなり、他方の端部に配置する負極１ｂ側のものは銅合金板からなる。各集電接続体２は、ほぼ台形状の水平に配置された本体２ａと、この本体の台形状の底辺部から下方に向けて突設された４本の細長い電極接続部２ｂとからなる。また、各電極接続部２ｂには、板面から突出する凸部が適宜間隔で複数箇所ずつ形成されている。即ち、各集電接続体２は、アルミニウム合金板や銅合金板を、台形状の本体２ａとこの台形状の底辺部から櫛歯状に真っ直ぐ伸びた細長い４本の電極接続部２ｂとをプレス加工により打ち抜くと共に各電極接続部２ｂに凸部を形成し、これらの電極接続部２ｂを基部で本体２ａに対して直角に折り曲げ、折り曲げた各電極接続部２ｂを基部でそれぞれ９０度ねじることにより形成される。また、これら４本の電極接続部２ｂは、左右の２本ずつが対となり、各対の２本の電極接続部２ｂの向かい合う側辺が本体２ａ側とは反対方向に回転するようにねじっている。そして、各電極接続部２ｂの凸部は、このねじりによって、対となるもの同士が向かい合う方向に突出するように突設されている。
【０００４】
上記各集電接続体２は、２個の発電要素１，１の側面の双方の端部の上方に本体２ａを配置すると共に、各電極接続部２ｂがこれらの発電要素１，１の端面に沿って配置されるようにする。即ち、各発電要素１の正極１ａのアルミニウム箔がはみ出す端面側には、アルミニウム合金板からなる集電接続体２が配置され、負極１ｂの銅箔がはみ出す端面側には、銅合金板からなる集電接続体２が配置される。また、各発電要素１の端面からはみ出す電極１ａ，１ｂの金属箔は、対となる２本の電極接続部２ｂの間に長円筒形の直線部を挟み込まれる。
【０００５】
このようにして集電接続体２が配置されると、発電要素１の正極１ａと負極１ｂの金属箔が挟持板３によって各電極接続部２ｂに接続固定される。即ち、各発電要素１の双方の端面では、まず金属箔の直線部の重なりを巻回軸を中心に左右に振り分けて、それぞれの側の電極接続部２ｂに沿わせ、これらの電極接続部２ｂと電極１ａ，１ｂの金属箔とを挟持板３で挟んで挟持させる。すると、対となる２本の電極接続部２ｂの内側の面には、それぞれ金属箔の長円筒形の直線部の左右半分ずつの重なりが密着することになる。そして、このようにして電極接続部２ｂと金属箔を挟持した各挟持板３の両側から超音波溶接を行うことにより、これら電極接続部２ｂと電極１ａ，１ｂの金属箔とが接合される。この際、各電極接続部２ｂには、金属箔と重なり合う内側の面に凸部が形成されているので、これらの金属箔が各凸部で集中的に超音波のエネルギーを受けるようになり、溶着による接合を確実なものにすることができる。各挟持板３は、短冊状の比較的薄い金属板を長手方向に沿って中央で二つ折りにしたものであり、正極１ａ側にはアルミニウム合金板の挟持板３が用いられ、負極１ｂ側には銅合金板の挟持板３が用いられる。
【０００６】
上記集電接続体２，２は、実際には図３に示すように、正負極の端子４，４と共にステンレス鋼板製の蓋板５の両端部に取り付けられる。端子４，４は、蓋板５を上方から貫通してそれぞれ蓋板５の下方に配置した集電接続体２，２の本体２ａ，２ａにカシメによって接続固定される。また、この際、集電接続体２，２と端子４，４との間に絶縁封止材を介在させることにより、端子４，４が蓋板５を貫通する孔を封止すると共に、集電接続体２，２や端子４，４とこの蓋板５との間を絶縁するようになっている。このようにして蓋板５の両端部に集電接続体２，２と端子４，４が取り付けられると、これらの集電接続体２，２の各対の電極接続部２ｂに上記のようにして発電要素１，１が接続される。そして、これら２個の発電要素１は、ステンレス鋼板製の筐体状の電池容器６の内部に上方から挿入して収納され、この電池容器６の上端開口部が蓋板５によって塞ぐと共に、この蓋板５の周囲を溶接によって封止する。また、電池容器６の側面に開口した注液口６ａから内部に電解液を注入し、この注液口６ａを封口することにより非水電解質二次電池となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の非水電解質二次電池は、図４に示すように、発電要素１の側面と集電接続体２の本体２ａとの間に隙間がないので、電池容器６の側面の注液口６ａから電解液の注液を行っても、この電解液が電池容器６の内部全体に拡散し難く、注液工程に長い時間を要するという問題があった。
【０００８】
本発明は、かかる事情に対処するためになされたものであり、長円筒形に巻回した発電要素の湾曲部側面と集電接続体の本体との間に間隙を設けることにより、注液口から注液した電解液の回りが良く注液性が良好となる電池を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の電池は、長円筒形に巻回した複数の発電要素を平坦な側面同士を対向させて横置きに直立させて電池容器内に配置し、前記発電要素の湾曲部側面側に配した集電接続体の本体から突設した電極接続部を、前記発電要素の端面からはみ出した電極に接続することにより集電を行うとともに、電池容器に注液口を形成した電池において、前記発電要素の湾曲部側面と前記集電接続体の本体との間に間隙を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明によれば、発電要素の湾曲部側面と集電接続体の本体との間に間隙があることにより、注液口から注入した電解液がこの間隙を通って迅速に内部に拡散するようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明の一実施形態を示すものであって、非水電解質二次電池の発電要素と集電接続体の配置構造を示す部分縦断面正面図である。なお、図２〜図４に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。
【００１３】
本実施形態は、従来例と同様の構成の大型の非水電解質二次電池について説明する。この非水電解質二次電池は、図２及び図３に示した従来例と同様に、２個の長円筒形の発電要素１，１を横置きに並べて並列接続したものであり、各発電要素１は、長円筒形の一方の端面からは正極１ａの側端部のアルミニウム箔がはみ出すと共に、他方の端面からは負極１ｂの側端部の銅箔がはみ出すようになっている。
【００１４】
上記各発電要素１は、一方の端面からはみ出した長円筒形の正極１ａのアルミニウム箔の直線部が一方の集電接続体２の対となる２本の電極接続部２ｂの間に挟み込まれる。また、各発電要素１の他方の端面からはみ出した長円筒形の負極１ｂの銅箔の直線部も、他方の集電接続体２の対となる２本の電極接続部２ｂの間に挟み込まれる。そして、従来例と同様に、これらの金属箔が挟持板３によってそれぞれ各電極接続部２ｂに接続固定される。
【００１５】
上記各発電要素１とこの発電要素１の側面の両端部の上方に配置された集電接続体２の本体２ａとの間には、図１に示すように、間隙Ｓが設けられる。図４に示した従来例であれば、電池容器６の内部の容積効率を高めるために、発電要素１の側面の上端のセパレータやこれを覆う絶縁シートが集電接続体２の本体２ａの下面に接するように間隙なく配置していた。しかしながら、本実施形態では、集電接続体２の電極接続部２ｂの突出長さを少し長くすることにより、発電要素１の接続位置を下げて、本体２ａとの間に間隙Ｓが設けられるようにしている。また、このために、電池容器６も若干容器状の内部を深くしている。間隙Ｓは、図示を省略している絶縁材等を配置することもなく、空間としてあけておく必要がある。この間隙Ｓは、空気で満たされたままにするよりも、負活性ガスを充填したり真空状態にしておくことが好ましい。
【００１６】
なお、集電接続体２の本体２ａは、蓋板５の裏面に配置した絶縁封止材７の下面の凹部に嵌め込まれて固定される。図１と図４では、電池容器６と共にこの絶縁封止材７も、縦断面で示している。
【００１７】
上記２個の発電要素１，１は、従来例と同様に、電池容器６の内部に上方から挿入されると共に、これらの発電要素１，１に接続された集電接続体２，２に端子４，４と共に予め取り付けていた蓋板５でこの電池容器６の上端開口部が塞がれ溶接により封止される。そして、電池容器６の側面に開口された注液口６ａから内部に電解液が注入される。この際、電解液は、間隙Ｓを通って発電要素１の反対側の側面やここに隣接するもう１個の発電要素１の周囲にも十分に回り込むようになり、これらの発電要素１，１の両端面からも均一に電極１ａ，１ｂ間に電解液が浸透するようになるので、この電解液の注液工程を迅速化することができるようになる。このようにして電解液が注入されると、注液口６ａをレーザー溶接等により封口して非水電解質二次電池となる。
【００１８】
上記構成の非水電解質二次電池によれば、発電要素１，１の側面と集電接続体２，２の本体２ａ，２ａとの間に間隙Ｓが設けられるので、注液口６ａから注入された電解液がこの間隙Ｓを通って迅速に拡散することにより、この電解液の注液工程を迅速化することができるようになる。
【００１９】
なお、上記実施形態では、注液口６ａが電池容器６の側面に開口された場合を示したが、この電池容器６の他の部位に開口されていたり、蓋板５に開口されていても、同様の効果を得ることができる。また、電池容器６と蓋板５から構成される電池外装体に限らず、他の任意の構成の電池外装体の任意の部位に注液口が開口されている場合も同様である。。
【００２０】
また、上記実施形態では、発電要素１の端面からはみ出した電極１ａ，１ｂの金属箔を集電接続体２，２の対となる電極接続部２ｂの間に挟み込んで接続する場合を示したが、集電接続体の本体が発電要素１の湾曲部側面の端部に沿って配置され、この集電接続体の電極接続部が電極１ａ，１ｂに接続される構成であれば、この集電接続体の形状や接続手段も特に限定されない。さらに、金属箔等の電極基体に活物質が塗布されたままでも集電可能であれば、これら活物質が塗布されたままの電極１ａ，１ｂに集電接続体をそのまま接続することもできる。また、上記実施形態では、２個の発電要素１，１を有する非水電解質二次電池について示したが、１個以上の任意個の発電要素１を有する非水電解質二次電池にも同様に実施可能である。
【００２１】
また、上記実施形態では、正負極の集電接続体の本体と発電要素との間にそれぞれ間隙を設ける場合を示したが、いずれか一方の間に間隙があるだけでも、電解液の注液性を高める効果は生じる。
【００２２】
また、上記実施形態では、非水電解質二次電池について示したが、他の二次電池や一次電池についても同様に実施可能であり、電池の種類は問わない。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の電池によれば、発電要素の端面と集電接続体の本体との間に間隙があることにより、注液口から注入した電解液がこの間隙を通って迅速に内部に拡散するので、注液工程に要する時間を短縮することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態を示すものであって、非水電解質二次電池の発電要素と集電接続体の配置構造を示す部分縦断面正面図である。
【図２】 非水電解質二次電池の構造を説明するための発電要素と集電接続体の組み立て斜視図である。
【図３】 非水電解質二次電池の構造を示す組み立て斜視図である。
【図４】 従来例を示すものであって、非水電解質二次電池の発電要素と集電接続体の配置構造を示す部分縦断面正面図である。
【符号の説明】
１ 発電要素
１ａ 正極
１ｂ 負極
２ 集電接続体
２ａ 本体
２ｂ 電極接続部
６ 電池容器
６ａ 注液口

Claims (1)

1. 長円筒形に巻回した複数の発電要素を平坦な側面同士を対向させて横置きに直立させて電池容器内に配置し、前記発電要素の湾曲部側面側に配した集電接続体の本体から突設した電極接続部を、前記発電要素の端面からはみ出した電極に接続することにより集電を行うとともに、電池容器に注液口を形成した電池において、
   前記発電要素の湾曲部側面と前記集電接続体の本体との間に間隙を設けたことを特徴とする電池。

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