JP4558279B2 - 角形電池およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、角形電池およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルカリ二次電池やリチウムイオン二次電池などでは、通常、金属製のケースの一部が正極端子または負極端子として機能する。ケースが正極端子として機能する場合にはケースと負極板とが短絡することを防止する必要があり、ケースが負極端子として機能する場合にはケースと正極板とが短絡することを防止する必要がある。
【０００３】
これらの電池では、セパレータを挟んで正極板と負極板とが対向するように配置された極板群がケースに収納される。従来から、角形の電池では、上記の短絡や、活物質の脱落、極板の変形などを防止するために、極板群の底部の一部にテープを貼っていた（たとえば、特許文献１および２）。
【０００４】
【特許文献１】
実開平６−５４２０８号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開２００１−２７３９３１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来の方法は、極板群の長辺のみを保護するものであり、電池の生産性および信頼性を向上させるためには、極板群の端部のより確かな保護が必要である。極板群の端部の保護が十分でない場合、極板群とケースとの短絡が生じやすくなって歩留まりが低下する。また、活物質の脱落などによって特性のばらつきが大きくなる。
【０００７】
このような状況に鑑み、本発明は、極板群とケースとの短絡を防止することによって歩留まりよく製造が可能な角形電池、およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の角形電池は、角形のケースと、前記ケース内に配置された極板群と、前記ケースの開口部を封口する封口板とを備える角形電池であって、前記極板群のうち前記開口部とは反対側に位置する端面において、一対の短辺のすべて、および一対の長辺のうち少なくとも前記一対の短辺に隣接する部分が、絶縁性のフィルムで被覆されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の他の角形電池は、角形のケースと、前記ケース内に配置された極板群と、前記ケースの開口部を封口する封口板とを備える角形電池であって、前記極板群は正極板と負極板とセパレータとを備え、前記正極板と前記負極板との間に前記セパレータが配置されるように且つ前記セパレータが前記極板群の最外周を覆うように、前記正極板と前記負極板と前記セパレータとが配置されており、前記セパレータは、前記正極板および前記負極板に比べて前記封口板の側とは反対側に突出しているとともに、その突出した部分が融着または内方に向かって成形されており、前記正極板および前記負極板のうち、前記封口板の側とは反対側の端部が前記セパレータによって覆われていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の製造方法は、角形のケースと、前記ケース内に配置された極板群と、前記ケースの開口部を封口する封口板とを備える角形電池の製造方法であって、
（ｉ）セパレータを挟んで正極板と負極板とが対向するように前記セパレータと前記正極板と前記負極板とを配置することによって前記極板群を形成する工程と、
（ii）前記極板群のうち前記開口部とは反対側に位置する端面に、前記端面の一対の短辺のすべてを被覆するように、且つ、前記一対の短辺および一対の長辺からはみ出すように絶縁性の粘着テープを貼り付ける工程と、
（iii）前記一対の長辺からはみ出した前記粘着テープを前記極板群の長側面に貼り付ける工程と、
（iv）前記一対の短辺からはみ出した前記粘着テープの一部を前記極板群の短側面に貼り付ける工程と、
（ｖ）前記極板群に貼り付けられていない前記粘着テープを前記極板群側に折り畳む工程と、
（vi）前記（ｖ）の工程を経た前記極板群を前記電池ケースに収納する工程とを含む。
【００１１】
また、本発明の他の製造方法は、角形のケースと、前記ケース内に配置された極板群と、前記ケースの開口部を封口する封口板とを備える角形電池の製造方法であって、
（Ｉ）セパレータを挟んで正極板と負極板とが対向するように、且つ極板群の最外周がセパレータで覆われるように、且つ前記正極板および前記負極板の底部側の端部よりも前記セパレータが突出するように前記セパレータと前記正極板と前記負極板とを配置することによって前記極板群を形成する工程と、
（II）前記セパレータのうち前記端部よりも突出した部分を融着または内方に向かって成形することによって、前記正極板および前記負極板の前記端部を前記セパレータで覆う工程と、
（III）前記（II）の工程を経た前記極板群を前記ケースに収納する工程とを含む。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は本発明の一例であり、本発明はこれに限定されない。また、以下の説明において、同様の部分については同一の符号を付して重複する説明を省略する場合がある。
【００１３】
（実施形態１）
実施形態１では、本発明の角形電池の一例を説明するが、以下では、非水電解質二次電池の一例を中心に説明する。実施形態１の角形電池１０の一部分解断面図を図１（ａ）に示し、上面図を図１（ｂ）に示す。なお、図１（ａ）において、極板群１２のハッチングは省略する。
【００１４】
角形電池１０は、ケース１１と、ケース１１内に配置された極板群１２および非水電解液（図示せず）と、ケース１１を封口する封口板１３とを備える。本発明の角形電池は、極板群１２の底部を被覆する保護フィルムの部分を除いて、角形電池に用いられる公知の部材を適用できる。以下、部材の一例について説明する。
【００１５】
ケース１１は、金属からなり電極端子として機能する。ケース１１が正極端子を兼ねる場合には、たとえばアルミニウム合金で形成できる。また、ケース１１が負極端子を兼ねる場合には、たとえば、表面にニッケルメッキを施したスチールで形成できる。以下の説明では、一例として、ケース１１が正極端子として機能する場合について述べる。
【００１６】
ケース１１の斜視図を図２（ａ）に示し、底面図を図２（ｂ）に示す。ケース１１は、ほぼ直方体状の外形を有する。ケース１１の大きさに特に限定はなく、たとえば１つの例では厚さ５．２ｍｍ、幅３４ｍｍ、高さ５０ｍｍである。ただし、図２（ａ）に示すように、ケース１１の角部が丸められていてもよい。本明細書において、「角形」とは、短側面が曲線状になっている場合も含む。たとえば、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、２つの長側面１１ａおよび１１ｂがほぼ平板である場合には、長側面１１ａと長側面１１ｂとを結ぶ短側面１１ｃおよび１１ｄが曲面状であるケースも一般的に「角形」と呼ばれており、このような電池ケースも本明細書における「角形のケース」に含まれる。
【００１７】
ケース１１内に封入される非水電解液には、たとえば、エチレンカーボネート、ジメチルエーテル、プロピレンカーボネートおよびエチルメチルカーボネートから選ばれる少なくとも１つの溶媒に、リチウムを含む溶質を溶解させた非水電解液を用いることができる。溶質には、たとえば、ＬｉＰＦ6やＬｉＢＦ4などを用いることができる。溶質の濃度は、通常、０．５Ｍ〜１．５Ｍ程度である。
【００１８】
封口板１３は、蓋体１３ａと、上部ガスケット１３ｂと、密封栓１３ｃと、端子１３ｄとを備える。蓋体１３ａは金属からなる。蓋体１３ａは、たとえばレーザ溶接によってケース１１に溶接されており、ケース１１と蓋体１３ａとは電気的に接続されている。蓋体１３ａは、正極タブ１４ｂを介して正極板と接続されており、ケース１１は正極端子として機能する。
【００１９】
蓋体１３ａの一部には電解液を注液するための貫通孔が形成されており、その貫通孔は密封栓１３ｃで封止されている。また、蓋体１３ａの一部には、安全弁として機能する凹部１３ｅが形成されている。この凹部１３ｅは、電池の内圧が異常に高まった際に破壊され、電池内部の圧力を減少させる。上部ガスケット１３ｂは、絶縁物からなり、蓋体１３ａと端子１３ｄとを絶縁する。端子１３ｄには負極タブ１４ａが接続されており、端子１３ｄは負極端子として機能する。電極端子１３ｄの周囲には、上部ガスケット１３ｂと下部ガスケット１５とが配置されており、ケース１１内の気密状態を維持できるようになっている。また、極板群１２の上部には、絶縁板１７が配置されている。
【００２０】
極板群１２の斜視図を図３（ａ）に模式的に示す。極板群１２は、正極板と負極板とがセパレータを挟んで捲回されて形成されている。正極板には、正極タブ１４ｂが接続されており、負極板には負極タブ１４ａが接続されている。そして、極板群１２のうちケースの開口部とは反対側に位置する端部（以下、底部という場合がある）は、絶縁性のフィルム１６で被覆されている。なお、極板群１２は、正極板および負極板の一方の極板を袋状のセパレータの内部に配置し、そのセパレータと他方の極板とを交互に積層することによって形成された極板群であってもよい。
【００２１】
極板群１２は、非水電解質二次電池に用いられている公知の極板群である。そのため、正極板、負極板およびセパレータは、非水電解質二次電池に用いられている公知のものを適用できる。
【００２２】
正極板には、たとえば、アルミニウム箔などの集電体と、集電体上に形成された活物質層とを備える正極板を用いることができる。活物質層は、たとえば、活物質であるコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）と、導電剤であるアセチレンブラックと、結着剤とによって形成できる。
【００２３】
負極板には、たとえば、銅箔などの集電体と、集電体上に形成された活物質層とを備える負極板を用いることができる。活物質層は、たとえば、活物質である黒鉛などの炭素材料と、導電剤であるアセチレンブラックと、結着剤とによって形成できる。
【００２４】
セパレータには、たとえば、多孔性のポリオレフィン樹脂（たとえばポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂）を用いることができる。
【００２５】
絶縁性のフィルム１６には、粘着テープを用いることができる。粘着テープとしては、たとえば、ポリプロピレン、ポリエチレンまたはポリフェニレンスルフィドからなるフィルムを基材とし、その片面に粘着剤を塗布した粘着テープを用いることができる。なお、フィルム１６には、直径０．１ｍｍ〜３．０ｍｍ程度の貫通孔が多数形成されていてもよい。このような貫通孔を形成することによって、極板群に電解液を浸透しやすくでき、また、充放電時の反応のばらつきを抑えることができる。
【００２６】
フィルム１６が貼り付けられる前の極板群１２の底面の輪郭を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）に示すように、極板群１２の底面は、一対の長辺２１および２２と、一対の短辺２３および２４とを備える。図３（ａ）に示すように、フィルム１６は、極板群１２の底部の端面（底面）において、一対の長辺および一対の短辺をすべて被覆するように極板群１２に貼り付けられている。この場合、フィルム１６の大きさは、極板群１２の底面よりも大きい。たとえば、フィルム１６の長辺は、極板群１２の底面の長辺よりも２ｍｍ〜１４ｍｍ程度長くしてもよい（極板群の一方の短辺から突出する長さは１ｍｍ〜７ｍｍ程度）。また、フィルム１６の短辺は、極板群１２の底面の短辺よりも４ｍｍ〜２０ｍｍ程度長くしてもよい（極板群の一方の長辺から突出する長さは２ｍｍ〜１０ｍｍ程度）。フィルム１６のうち長辺からはみ出した部分は、折り曲げられて極板群１２の長側面に貼り付けられている。また、短辺からはみ出したフィルム１６は、折り曲げられて極板群１２の短側面に貼り付けられている。さらに、フィルム１６の残りの部分は、折り畳まれて極板群１２の側面に貼り付けられている。
【００２７】
なお、本発明の角形電池は、図３に示す形態に限定されず、底面の角部近傍の長辺および短辺が少なくともフィルムで保護されていればよい。図４（ａ）〜（ｄ）に、フィルム１６の他の例を示す。図４（ａ）は斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のフィルム１６を極板群１２の底面側から見た図である。同様に、図４（ｃ）は斜視図であり、図４（ｄ）は、図４（ｃ）のフィルム１６を極板群１２の底面側から見た図である。なお、図４（ｂ）および（ｄ）において、極板群１２の底面のうちフィルム１６で被覆されずに露出している部分にはハッチングを付している。
【００２８】
図４（ａ）のフィルム１６は、フィルム１６ａとフィルム１６ｂの２つのフィルムからなり、短辺２３および２４のすべてと、長辺２１および２２のうちの少なくとも短辺に隣接する部分を被覆している（符号については図３（ｂ）参照）。具体的には、フィルム１６ａは、一対の長辺のうちの短辺２３近傍の一部と、短辺２３とを被覆している。フィルム１６ｂは、一対の長辺のうちの短辺２４近傍の一部と、短辺２４とを被覆している。そして、一対の長辺の中央部（極板群１２の底面の中央部）はフィルム１６で被覆されていない。図４（ａ）のフィルム１６においてフィルム１６ａとフィルム１６ｂとの間の距離は、たとえば底面が５．２ｍｍ×３４ｍｍで高さが５０ｍｍの角形電池（極板群は底面が４ｍｍ×３２ｍｍで高さ４４ｍｍ）の場合、５ｍｍ〜１０ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００２９】
図４（ｃ）のフィルム１６も、同様にフィルム１６ａとフィルム１６ｂの２つのフィルムからなる。フィルム１６ａは、一対の短辺のうちの長辺２２近傍の一部と、長辺２２とを被覆している。フィルム１６ｂは、一対の短辺のうちの長辺２１近傍の一部と、長辺２１とを被覆している。そして、一対の短辺の中央部（極板群１２の底面の中央部）はフィルム１６で被覆されていない。
【００３０】
図４（ｃ）および（ｄ）に示すように、極板群１２の底部の一部にフィルム１６で被覆されない部分を設けることによって、電池組み立て時に極板群に非水電解液が浸透する速度を速めることができる。また、充放電時に、極板の位置によって反応速度が不均一となることを防止できる。
【００３１】
また、フィルム１６は、粘着テープに限定されず、熱収縮フィルムであってもよい。具体的には、カップ状の熱収縮フィルムや、筒状の熱収縮フィルム（熱収縮チューブ）を用いることができる。熱収縮チューブを用いた場合の極板群１２の斜視図および底面図を、それぞれ、図５（ａ）および図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）では、極板群１２の底面部のうち、熱収縮チューブ５１で被覆されていない部分にハッチングを付している。熱収縮チューブを用いる場合には、筒状の熱収縮チューブを極板群１２の底部に配置したのち、加熱してチューブを収縮させる。そのため、図５（ｂ）に示すように、極板群１２の底部の中央部は熱収縮チューブ５１で被覆されないことになる。この場合には、図４に示したフィルム１６と同様の効果が得られる。一方、カップ状の熱収縮フィルムを用いる場合には、極板群１２の底面がすべてが被覆される。
【００３２】
熱収縮フィルムとしては、たとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）や、ポリ塩化ビニルからなるフィルムを用いることができる。熱収縮チューブの直径は、極板群の大きさに応じて選択される。また、熱収縮チューブの長さは、たとえば５ｍｍ〜１５ｍｍ程度であり、厚さはたとえば２０μｍ〜８０μｍである。カップ状の熱収縮フィルムとは、熱収縮チューブの一方の端面が熱収縮フィルムで綴じられている形状を有するものである。これも、熱収縮チューブと同じ材料で形成できる。
【００３３】
なお、上記のいずれの場合においても、極板群１２の底部、特に底部の長側面が、極板群１２の内方に向かって曲げられていてもよい。極板群１２を曲げる方法、および好ましい底部の形状、ならびにそれによって得られる効果については、実施形態２で説明する。
【００３４】
実施形態１の角形電池では、極板群１２の底部の長辺および短辺がともに保護用のフィルムで被覆されている。このため、極板群１２の底部とケース１１とが短絡することを確実に防止できる。また、極板群１２をケース１１に挿入する際に、極板群１２の底部の活物質が脱落したり、底部が変形したりすることを防止できる。
【００３５】
なお、実施形態１では、非水電解質二次電池であるリチウムイオン二次電池について説明したが、本発明はこれに限定されず、さまざまな角形電池、たとえば、ニッケル・水素二次電池やニッケル・カドミウム二次電池といった電池の角形電池にも適用できる（以下の実施形態においても同様である）。この場合、電池の種類に応じて公知の部材（正極板、負極板、セパレータ、電解液、ケースおよび封口板など）を選択すればよい。
【００３６】
（実施形態２）
実施形態２では、実施形態１で説明した角形電池を製造するための本発明の方法について説明する。
【００３７】
実施形態２の製造方法は、角形のケース１１と、ケース１１内に配置された極板群１２と、ケース１１の開口部を封口する封口板１３とを備える角形電池の製造方法である。この製造方法では、まず、セパレータを挟んで正極板と負極板とが対向するようにセパレータと正極板と負極板とを配置することによって極板群１２を形成する（工程（ｉ））。具体的には、正極板と負極板との間にセパレータが配置されるように、正極板と負極板とセパレータとを捲回すればよい。また、正極板および負極板の一方の極板を袋状のセパレータの内部に配置し、そのセパレータと他方の極板とを交互に積層することによって極板群を形成してもよい。正極板および負極板は、公知の方法で形成できる。たとえば、活物質を含むペーストを集電体に塗布したのち、乾燥、圧延および切断し、電極タブを溶接することによって極板を形成できる。
【００３８】
次に、形成した極板群１２のうちケース１１の開口部とは反対側に位置する端面（底面）に、底面の一対の短辺のすべてを被覆するように、且つ、一対の短辺および一対の長辺からはみ出すように絶縁性の粘着テープを貼り付ける（工程（ii））。
【００３９】
次に、極板群１２の底面の一対の長辺からはみ出した粘着テープを極板群１２の長側面に貼り付ける（工程（iii））。次に、一対の短辺からはみ出した粘着テープの一部を極板群１２の短側面に貼り付ける（工程（iv））。次に、極板群１２に貼り付けられていない粘着テープを極板群１２側に折り畳む（工程（ｖ））。このようにして、図３や図４などに示したように、粘着テープで極板群１２の底部を被覆する。
【００４０】
粘着テープの貼り付け方の一例について、図６を参照しながら説明する。なお、図６（ｅ）〜（ｈ）は、極板群１２をその底面側から見た図であり、それぞれ、図６（ａ）〜（ｄ）の工程に対応する。
【００４１】
まず、極板群１２の底部に長方形の粘着テープ６６を貼り付けたのち、図６（ａ）に示すように、極板群１２に底面からはみ出した粘着テープ６６を折り曲げて極板群１２の長側面に貼り付ける。
【００４２】
次に、図６（ｂ）に示すように、極板群１２の底部から上部に向かってローラ６１を移動させることによって、極板群１２の短辺からはみ出した粘着テープ６６の中央部を折り曲げ、極板群１２の短側面に貼り付ける。ローラ６１は、極板群１２の短側面に沿って移動する。このとき、図６（ａ）に示すように、両端部と中央部にリング状の凸部が形成されたローラ６１を用いることが好ましい。このようなローラを用いることによって、粘着テープ６６を好ましい形状に容易に折り畳むことができる。
【００４３】
次に、図６（ｃ）および（ｄ）に示すように、粘着テープ６６のうち極板群１２に貼り付けられていない部分を順にローラ６２で折り曲げて極板群１２に密着させる。このようにして、底部が保護された極板群１２を作製できる。なお、図４（ａ）および（ｃ）に示すようにフィルムを貼り付ける場合も、図６に示した方法で貼り付けることができる。
【００４４】
極板群１２の底部を保護したのちは、公知の方法に従って角形電池を製造すればよい。以下に一例を説明する。まず、ケース１１内に極板群１２を挿入する（工程（vi））。そして、ケース１１の開口部に封口板１３を溶接することによって、ケース１１を封口する。なお、封口の前に、正極タブ１４ｂおよび負極タブ１４ａを、それぞれ、蓋体１３ａおよび端子１３ｄに溶接しておく。その後、封口板１３の注液孔から非水電解液を注液したのち、注液孔を密封栓１３ｃで封止する。このようにして、角形電池を製造できる。
【００４５】
次に、フィルム１６として熱収縮チューブを用いる場合の製造方法の一例について、図７を参照しながら説明する。この場合、図７（ａ）に示すような円筒状の熱収縮チューブ５１を用いる。そして、この熱収縮チューブ５１を極板群１２の底部に配置した後、熱収縮チューブを熱風などで加熱して収縮させることによって、図７（ｂ）に示すように、熱収縮チューブ５１を極板群１２の底部に固定する。このとき、極板群１２の底部の中央部は、図５（ｂ）に示すように、開放されている。このようにして熱収縮チューブで極板群の底面を保護できる。なお、カップ状の熱収縮フィルムを用いる場合も、同様の方法で極板群の底面を保護できる。熱収縮フィルムを用いる場合、粘着テープとは異なり、折り畳む工程が不要であるという利点がある。
【００４６】
本発明の製造方法は、極板群１２を形成したのち、極板群１２をケースに収納する前に、極板群１２の端部（底部）、特に端部の長側面を、極板群１２の内方に向かって曲げる工程（工程（Ａ））をさらに含んでもよい。フィルム１６として粘着テープを用いる場合には、通常、フィルム１６を貼り付ける工程（ii）の前に、極板群を内方に向かって曲げる工程を行う。
【００４７】
工程（Ａ）は、極板群１２の長側面のうち底部側の一部を内方に向かって曲げることによって行われる。たとえば、図８（ａ）に示すように、極板群１２の底部の長辺の部分を、成形用の成形型（たとえば金型）８１で矢印の方向に押圧する。このとき成形型８１の温度を７０℃〜１３０℃の範囲に加熱することが好ましい。また、成形角度、すなわち、極板群１２の長側面と成形型のプレス面とがなす角度αは、１０°〜３０°の範囲であることが好ましい。成形時の荷重は、たとえば５Ｎ〜２５Ｎ程度とすることができる。このようにして、極板群１２の底部の長辺部分を内側に曲げることができる。
【００４８】
工程（Ａ）ののちの極板群１２の底部の下部側面断面図（底面の長辺に垂直な方向の断面図）を図８（ｂ）に模式的に示す。極板群１２は、正極板１２ａと、負極板１２ｂと、それらの間に配置されたセパレータ１２ｃとを備える。極板群１２の底部において、極板群１２の外周近傍が内側に曲げられている。このように底部を曲げることによって、フィルム１６による出っ張りを小さくでき、極板群１２をケース１１に収納しやすくできる。また、フィルム１６として円筒状の熱収縮チューブやカップ状の熱収縮フィルムを用いる場合には、極板群１２をそれらに挿入しやすくできる。なお、収縮力が大きい熱収縮チューブや熱収縮フィルムを用いた場合、熱収縮によって極板群の端部を内方に向かって曲げることも可能である。
【００４９】
実施形態２の製造方法では、底部の長辺および短辺がともに保護用のフィルムで保護された極板群をケースに挿入する。このため、極板群をケースに挿入する際に、極板群の底部とケースとが短絡することを防止でき且つ活物質が脱落することを防止できる。このため、本発明の方法によれば、特性のばらつきが少ない角形電池を歩留まりよく容易に製造できる。
【００５０】
（実施形態３）
実施形態３では、本発明の角形電池およびその製造方法の一例を説明する。実施形態３の角形電池は、実施形態１の角形電池と比較して、極板群の底部の保護方法のみが異なるため、重複する説明は省略する。
【００５１】
実施形態３の極板群９２の下部側面断面図（底面の長辺に垂直な断面図）を図９に示す。
【００５２】
極板群９２では、正極板１２ａおよび負極板１２ｂとの間にセパレータ１２ｃが配置されている。また、セパレータ１２ｃは、極板群９２の最外周を覆っている。また、セパレータ１２ｃは、正極板１２ａおよび負極板１２ｂに比べて、底部側に突出している。そして、その突出しているセパレータ１２ｃは融着されて袋状になっている。そのため、正極板１２ａおよび負極板１２ｂの底部側の端部は、セパレータ１２ｃによって覆われている。その結果、極板群９２の底部とケース１１とが短絡することを確実に防止できる。また、極板群９２をケース１１に挿入する際に、極板群９２の底部の活物質が脱落することを防止できる。なお、突出しているセパレータ１２ｃは必ずしも融着されていなくてもよく、極板群の内方に向かって曲がった形状に成形されていれば本発明の効果が得られる。
【００５３】
以下、極板群９２の形成方法について説明する。まず、セパレータを挟んで正極板と負極板とが対向するように、且つ極板群の最外周がセパレータで覆われるように、且つ正極板および負極板の底部側の端部よりもセパレータが突出するように、セパレータと正極板と負極板とを配置することによって極板群を形成する（工程（Ｉ））。具体的には、正極板１２ａと負極板１２ｂとの間にセパレータ１２ｃが配置されるように、正極板１２ａと負極板１２ｂとセパレータ１２ｃとを捲回して、極板群９２ａを形成する。このとき、正極板１２ａおよび負極板１２ｂの底部側の端部よりもセパレータ１２ｃが突出するようにする。また、極板群９２ａの最外周はセパレータ１２ｃで覆う。また、正極板および負極板の一方の極板を袋状のセパレータの内部に配置し、そのセパレータと他方の極板とを交互に積層することによって極板群を形成してもよい。いずれの場合でも、正極板１２ａおよび負極板１２ｂの底部側の端部から、セパレータ１２ｃが０．５ｍｍ以上（好ましくは２ｍｍ〜７ｍｍ程度）突出するようにセパレータ１２ｃを配置する。
【００５４】
次に、セパレータのうち極板の底部よりも突出した部分を融着することによって、正極板および負極板の底部をセパレータで覆う（工程（II））。具体的には、図１０に示すように、加熱した成形型（たとえば金型）１００に極板群９２ａの底部を押圧することによって、極板間からはみ出したセパレータ１２ｃを融着させ、極板群９２を形成する。成形型１００は、すり鉢状の凹部１００ａを備えていることが好ましい。この凹部１００ａの部分に極板群の底部を押圧する。凹部１００ａは、極板群の底部および長側面を押圧するように設計される。
【００５５】
セパレータ１２ｃの種類によって成形型１００の好ましい加熱温度は異なる。セパレータ１２ｃがポリエチレン樹脂からなる場合、加熱温度はたとえば１１０℃〜１３０℃程度である。また、セパレータ１２ｃがポリプロピレン樹脂からなる場合、加熱温度はたとえば１１０℃〜１４０℃程度である。
【００５６】
形成された極板群９２は、ケース１１に収納される（工程（III））。その後は、実施形態２で説明したように一般的な工程によって角形電池を製造できる。
【００５７】
実施形態３の角形電池では、正極板および負極板の底部がセパレータによって保護されている。このため、極板の底部とケース１１とが短絡することを確実に防止できる。また、極板群をケース１１に挿入する際に、極板群の底部の活物質が脱落したり、底部が変形したりすることを防止できる。
【００５８】
実施形態３の角形電池では、実施形態１の角形電池とは異なり、極板群の底部にフィルムが貼られていない。そのため、極板群の底部を曲げなくともケースに容易に挿入することができる。ただし、実施形態３の極板群９２においても、図８に示す極板群のように、底部を内方に向かって曲げてもよい。たとえば、セパレータを融着させる工程において、凹部１００ａを用いて極板群の底部を曲げてもよい。
【００５９】
以上、本発明の実施の形態について例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず本発明の技術的思想に基づき他の実施形態に適用することができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の角形電池およびその製造方法によれば、極板群の端部を十分に保護できる。そのため、本発明によれば、歩留まりよく角形電池を製造できる。また、本発明によれば、特性のばらつきが少ない角形電池を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の角形電池の一例を示す（ａ）一部分解断面図および（ｂ）上面図である。
【図２】 本発明の角形電池についてケースの一例を示す（ａ）斜視図および（ｂ）底面図である。
【図３】 本発明の角形電池の極板群について一例の（ａ）斜視図および（ｂ）底面の輪郭を示す図である。
【図４】 本発明の角形電池の極板群について他の例を示す図であり（ａ）および（ｃ）は斜視図、（ｂ）および（ｄ）は底面図である。
【図５】 本発明の角形電池の極板群について他の例を示す（ａ）斜視図および（ｂ）底面図である。
【図６】 本発明の角形電池の製造方法について一例を示す工程図であり、（ａ）〜（ｄ）は斜視図、（ｅ）〜（ｈ）は底面図である。
【図７】 本発明の角形電池の製造方法について他の一例を示す斜視図である。
【図８】 本発明の角形電池の製造方法について他の一例の一工程を示す（ａ）側面図および（ｂ）下部側面断面図である。
【図９】 本発明の角形電池の極板群について他の例を示す下部側面断面図である。
【図１０】 本発明の角形電池の製造方法について一工程の一例を示す側面図である。
【符号の説明】
１０ 角形電池
１１ ケース
１１ａ、１１ｂ 長側面
１１ｃ、１１ｄ 短側面
１２、９２、９２ａ 極板群
１２ａ 正極板
１２ｂ 負極板
１２ｃ セパレータ
１３ 封口板
１３ａ 蓋体
１３ｂ 上部ガスケット
１３ｃ 密封栓
１３ｄ 端子
１３ｅ 凹部
１４ａ 負極タブ
１４ｂ 正極タブ
１５ 下部ガスケット
１６、１６ａ、１６ｂ フィルム
１７ 絶縁板
２１、２２ 長辺
２３、２４ 短辺
５１ 熱収縮チューブ
６１、６２ ローラ
８１、１００ 成形型
１００ａ 凹部
【発明の属する技術分野】
本発明は、角形電池およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルカリ二次電池やリチウムイオン二次電池などでは、通常、金属製のケースの一部が正極端子または負極端子として機能する。ケースが正極端子として機能する場合にはケースと負極板とが短絡することを防止する必要があり、ケースが負極端子として機能する場合にはケースと正極板とが短絡することを防止する必要がある。
【０００３】
これらの電池では、セパレータを挟んで正極板と負極板とが対向するように配置された極板群がケースに収納される。従来から、角形の電池では、上記の短絡や、活物質の脱落、極板の変形などを防止するために、極板群の底部の一部にテープを貼っていた（たとえば、特許文献１および２）。
【０００４】
【特許文献１】
実開平６−５４２０８号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開２００１−２７３９３１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来の方法は、極板群の長辺のみを保護するものであり、電池の生産性および信頼性を向上させるためには、極板群の端部のより確かな保護が必要である。極板群の端部の保護が十分でない場合、極板群とケースとの短絡が生じやすくなって歩留まりが低下する。また、活物質の脱落などによって特性のばらつきが大きくなる。
【０００７】
このような状況に鑑み、本発明は、極板群とケースとの短絡を防止することによって歩留まりよく製造が可能な角形電池、およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の角形電池は、角形のケースと、前記ケース内に配置された極板群と、前記ケースの開口部を封口する封口板とを備える角形電池であって、前記極板群のうち前記開口部とは反対側に位置する端面において、一対の短辺のすべて、および一対の長辺のうち少なくとも前記一対の短辺に隣接する部分が、絶縁性のフィルムで被覆されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の他の角形電池は、角形のケースと、前記ケース内に配置された極板群と、前記ケースの開口部を封口する封口板とを備える角形電池であって、前記極板群は正極板と負極板とセパレータとを備え、前記正極板と前記負極板との間に前記セパレータが配置されるように且つ前記セパレータが前記極板群の最外周を覆うように、前記正極板と前記負極板と前記セパレータとが配置されており、前記セパレータは、前記正極板および前記負極板に比べて前記封口板の側とは反対側に突出しているとともに、その突出した部分が融着または内方に向かって成形されており、前記正極板および前記負極板のうち、前記封口板の側とは反対側の端部が前記セパレータによって覆われていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の製造方法は、角形のケースと、前記ケース内に配置された極板群と、前記ケースの開口部を封口する封口板とを備える角形電池の製造方法であって、
（ｉ）セパレータを挟んで正極板と負極板とが対向するように前記セパレータと前記正極板と前記負極板とを配置することによって前記極板群を形成する工程と、
（ii）前記極板群のうち前記開口部とは反対側に位置する端面に、前記端面の一対の短辺のすべてを被覆するように、且つ、前記一対の短辺および一対の長辺からはみ出すように絶縁性の粘着テープを貼り付ける工程と、
（iii）前記一対の長辺からはみ出した前記粘着テープを前記極板群の長側面に貼り付ける工程と、
（iv）前記一対の短辺からはみ出した前記粘着テープの一部を前記極板群の短側面に貼り付ける工程と、
（ｖ）前記極板群に貼り付けられていない前記粘着テープを前記極板群側に折り畳む工程と、
（vi）前記（ｖ）の工程を経た前記極板群を前記電池ケースに収納する工程とを含む。
【００１１】
また、本発明の他の製造方法は、角形のケースと、前記ケース内に配置された極板群と、前記ケースの開口部を封口する封口板とを備える角形電池の製造方法であって、
（Ｉ）セパレータを挟んで正極板と負極板とが対向するように、且つ極板群の最外周がセパレータで覆われるように、且つ前記正極板および前記負極板の底部側の端部よりも前記セパレータが突出するように前記セパレータと前記正極板と前記負極板とを配置することによって前記極板群を形成する工程と、
（II）前記セパレータのうち前記端部よりも突出した部分を融着または内方に向かって成形することによって、前記正極板および前記負極板の前記端部を前記セパレータで覆う工程と、
（III）前記（II）の工程を経た前記極板群を前記ケースに収納する工程とを含む。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は本発明の一例であり、本発明はこれに限定されない。また、以下の説明において、同様の部分については同一の符号を付して重複する説明を省略する場合がある。
【００１３】
（実施形態１）
実施形態１では、本発明の角形電池の一例を説明するが、以下では、非水電解質二次電池の一例を中心に説明する。実施形態１の角形電池１０の一部分解断面図を図１（ａ）に示し、上面図を図１（ｂ）に示す。なお、図１（ａ）において、極板群１２のハッチングは省略する。
【００１４】
角形電池１０は、ケース１１と、ケース１１内に配置された極板群１２および非水電解液（図示せず）と、ケース１１を封口する封口板１３とを備える。本発明の角形電池は、極板群１２の底部を被覆する保護フィルムの部分を除いて、角形電池に用いられる公知の部材を適用できる。以下、部材の一例について説明する。
【００１５】
ケース１１は、金属からなり電極端子として機能する。ケース１１が正極端子を兼ねる場合には、たとえばアルミニウム合金で形成できる。また、ケース１１が負極端子を兼ねる場合には、たとえば、表面にニッケルメッキを施したスチールで形成できる。以下の説明では、一例として、ケース１１が正極端子として機能する場合について述べる。
【００１６】
ケース１１の斜視図を図２（ａ）に示し、底面図を図２（ｂ）に示す。ケース１１は、ほぼ直方体状の外形を有する。ケース１１の大きさに特に限定はなく、たとえば１つの例では厚さ５．２ｍｍ、幅３４ｍｍ、高さ５０ｍｍである。ただし、図２（ａ）に示すように、ケース１１の角部が丸められていてもよい。本明細書において、「角形」とは、短側面が曲線状になっている場合も含む。たとえば、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、２つの長側面１１ａおよび１１ｂがほぼ平板である場合には、長側面１１ａと長側面１１ｂとを結ぶ短側面１１ｃおよび１１ｄが曲面状であるケースも一般的に「角形」と呼ばれており、このような電池ケースも本明細書における「角形のケース」に含まれる。
【００１７】
ケース１１内に封入される非水電解液には、たとえば、エチレンカーボネート、ジメチルエーテル、プロピレンカーボネートおよびエチルメチルカーボネートから選ばれる少なくとも１つの溶媒に、リチウムを含む溶質を溶解させた非水電解液を用いることができる。溶質には、たとえば、ＬｉＰＦ6やＬｉＢＦ4などを用いることができる。溶質の濃度は、通常、０．５Ｍ〜１．５Ｍ程度である。
【００１８】
封口板１３は、蓋体１３ａと、上部ガスケット１３ｂと、密封栓１３ｃと、端子１３ｄとを備える。蓋体１３ａは金属からなる。蓋体１３ａは、たとえばレーザ溶接によってケース１１に溶接されており、ケース１１と蓋体１３ａとは電気的に接続されている。蓋体１３ａは、正極タブ１４ｂを介して正極板と接続されており、ケース１１は正極端子として機能する。
【００１９】
蓋体１３ａの一部には電解液を注液するための貫通孔が形成されており、その貫通孔は密封栓１３ｃで封止されている。また、蓋体１３ａの一部には、安全弁として機能する凹部１３ｅが形成されている。この凹部１３ｅは、電池の内圧が異常に高まった際に破壊され、電池内部の圧力を減少させる。上部ガスケット１３ｂは、絶縁物からなり、蓋体１３ａと端子１３ｄとを絶縁する。端子１３ｄには負極タブ１４ａが接続されており、端子１３ｄは負極端子として機能する。電極端子１３ｄの周囲には、上部ガスケット１３ｂと下部ガスケット１５とが配置されており、ケース１１内の気密状態を維持できるようになっている。また、極板群１２の上部には、絶縁板１７が配置されている。
【００２０】
極板群１２の斜視図を図３（ａ）に模式的に示す。極板群１２は、正極板と負極板とがセパレータを挟んで捲回されて形成されている。正極板には、正極タブ１４ｂが接続されており、負極板には負極タブ１４ａが接続されている。そして、極板群１２のうちケースの開口部とは反対側に位置する端部（以下、底部という場合がある）は、絶縁性のフィルム１６で被覆されている。なお、極板群１２は、正極板および負極板の一方の極板を袋状のセパレータの内部に配置し、そのセパレータと他方の極板とを交互に積層することによって形成された極板群であってもよい。
【００２１】
極板群１２は、非水電解質二次電池に用いられている公知の極板群である。そのため、正極板、負極板およびセパレータは、非水電解質二次電池に用いられている公知のものを適用できる。
【００２２】
正極板には、たとえば、アルミニウム箔などの集電体と、集電体上に形成された活物質層とを備える正極板を用いることができる。活物質層は、たとえば、活物質であるコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）と、導電剤であるアセチレンブラックと、結着剤とによって形成できる。
【００２３】
負極板には、たとえば、銅箔などの集電体と、集電体上に形成された活物質層とを備える負極板を用いることができる。活物質層は、たとえば、活物質である黒鉛などの炭素材料と、導電剤であるアセチレンブラックと、結着剤とによって形成できる。
【００２４】
セパレータには、たとえば、多孔性のポリオレフィン樹脂（たとえばポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂）を用いることができる。
【００２５】
絶縁性のフィルム１６には、粘着テープを用いることができる。粘着テープとしては、たとえば、ポリプロピレン、ポリエチレンまたはポリフェニレンスルフィドからなるフィルムを基材とし、その片面に粘着剤を塗布した粘着テープを用いることができる。なお、フィルム１６には、直径０．１ｍｍ〜３．０ｍｍ程度の貫通孔が多数形成されていてもよい。このような貫通孔を形成することによって、極板群に電解液を浸透しやすくでき、また、充放電時の反応のばらつきを抑えることができる。
【００２６】
フィルム１６が貼り付けられる前の極板群１２の底面の輪郭を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）に示すように、極板群１２の底面は、一対の長辺２１および２２と、一対の短辺２３および２４とを備える。図３（ａ）に示すように、フィルム１６は、極板群１２の底部の端面（底面）において、一対の長辺および一対の短辺をすべて被覆するように極板群１２に貼り付けられている。この場合、フィルム１６の大きさは、極板群１２の底面よりも大きい。たとえば、フィルム１６の長辺は、極板群１２の底面の長辺よりも２ｍｍ〜１４ｍｍ程度長くしてもよい（極板群の一方の短辺から突出する長さは１ｍｍ〜７ｍｍ程度）。また、フィルム１６の短辺は、極板群１２の底面の短辺よりも４ｍｍ〜２０ｍｍ程度長くしてもよい（極板群の一方の長辺から突出する長さは２ｍｍ〜１０ｍｍ程度）。フィルム１６のうち長辺からはみ出した部分は、折り曲げられて極板群１２の長側面に貼り付けられている。また、短辺からはみ出したフィルム１６は、折り曲げられて極板群１２の短側面に貼り付けられている。さらに、フィルム１６の残りの部分は、折り畳まれて極板群１２の側面に貼り付けられている。
【００２７】
なお、本発明の角形電池は、図３に示す形態に限定されず、底面の角部近傍の長辺および短辺が少なくともフィルムで保護されていればよい。図４（ａ）〜（ｄ）に、フィルム１６の他の例を示す。図４（ａ）は斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のフィルム１６を極板群１２の底面側から見た図である。同様に、図４（ｃ）は斜視図であり、図４（ｄ）は、図４（ｃ）のフィルム１６を極板群１２の底面側から見た図である。なお、図４（ｂ）および（ｄ）において、極板群１２の底面のうちフィルム１６で被覆されずに露出している部分にはハッチングを付している。
【００２８】
図４（ａ）のフィルム１６は、フィルム１６ａとフィルム１６ｂの２つのフィルムからなり、短辺２３および２４のすべてと、長辺２１および２２のうちの少なくとも短辺に隣接する部分を被覆している（符号については図３（ｂ）参照）。具体的には、フィルム１６ａは、一対の長辺のうちの短辺２３近傍の一部と、短辺２３とを被覆している。フィルム１６ｂは、一対の長辺のうちの短辺２４近傍の一部と、短辺２４とを被覆している。そして、一対の長辺の中央部（極板群１２の底面の中央部）はフィルム１６で被覆されていない。図４（ａ）のフィルム１６においてフィルム１６ａとフィルム１６ｂとの間の距離は、たとえば底面が５．２ｍｍ×３４ｍｍで高さが５０ｍｍの角形電池（極板群は底面が４ｍｍ×３２ｍｍで高さ４４ｍｍ）の場合、５ｍｍ〜１０ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００２９】
図４（ｃ）のフィルム１６も、同様にフィルム１６ａとフィルム１６ｂの２つのフィルムからなる。フィルム１６ａは、一対の短辺のうちの長辺２２近傍の一部と、長辺２２とを被覆している。フィルム１６ｂは、一対の短辺のうちの長辺２１近傍の一部と、長辺２１とを被覆している。そして、一対の短辺の中央部（極板群１２の底面の中央部）はフィルム１６で被覆されていない。
【００３０】
図４（ｃ）および（ｄ）に示すように、極板群１２の底部の一部にフィルム１６で被覆されない部分を設けることによって、電池組み立て時に極板群に非水電解液が浸透する速度を速めることができる。また、充放電時に、極板の位置によって反応速度が不均一となることを防止できる。
【００３１】
また、フィルム１６は、粘着テープに限定されず、熱収縮フィルムであってもよい。具体的には、カップ状の熱収縮フィルムや、筒状の熱収縮フィルム（熱収縮チューブ）を用いることができる。熱収縮チューブを用いた場合の極板群１２の斜視図および底面図を、それぞれ、図５（ａ）および図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）では、極板群１２の底面部のうち、熱収縮チューブ５１で被覆されていない部分にハッチングを付している。熱収縮チューブを用いる場合には、筒状の熱収縮チューブを極板群１２の底部に配置したのち、加熱してチューブを収縮させる。そのため、図５（ｂ）に示すように、極板群１２の底部の中央部は熱収縮チューブ５１で被覆されないことになる。この場合には、図４に示したフィルム１６と同様の効果が得られる。一方、カップ状の熱収縮フィルムを用いる場合には、極板群１２の底面がすべてが被覆される。
【００３２】
熱収縮フィルムとしては、たとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）や、ポリ塩化ビニルからなるフィルムを用いることができる。熱収縮チューブの直径は、極板群の大きさに応じて選択される。また、熱収縮チューブの長さは、たとえば５ｍｍ〜１５ｍｍ程度であり、厚さはたとえば２０μｍ〜８０μｍである。カップ状の熱収縮フィルムとは、熱収縮チューブの一方の端面が熱収縮フィルムで綴じられている形状を有するものである。これも、熱収縮チューブと同じ材料で形成できる。
【００３３】
なお、上記のいずれの場合においても、極板群１２の底部、特に底部の長側面が、極板群１２の内方に向かって曲げられていてもよい。極板群１２を曲げる方法、および好ましい底部の形状、ならびにそれによって得られる効果については、実施形態２で説明する。
【００３４】
実施形態１の角形電池では、極板群１２の底部の長辺および短辺がともに保護用のフィルムで被覆されている。このため、極板群１２の底部とケース１１とが短絡することを確実に防止できる。また、極板群１２をケース１１に挿入する際に、極板群１２の底部の活物質が脱落したり、底部が変形したりすることを防止できる。
【００３５】
なお、実施形態１では、非水電解質二次電池であるリチウムイオン二次電池について説明したが、本発明はこれに限定されず、さまざまな角形電池、たとえば、ニッケル・水素二次電池やニッケル・カドミウム二次電池といった電池の角形電池にも適用できる（以下の実施形態においても同様である）。この場合、電池の種類に応じて公知の部材（正極板、負極板、セパレータ、電解液、ケースおよび封口板など）を選択すればよい。
【００３６】
（実施形態２）
実施形態２では、実施形態１で説明した角形電池を製造するための本発明の方法について説明する。
【００３７】
実施形態２の製造方法は、角形のケース１１と、ケース１１内に配置された極板群１２と、ケース１１の開口部を封口する封口板１３とを備える角形電池の製造方法である。この製造方法では、まず、セパレータを挟んで正極板と負極板とが対向するようにセパレータと正極板と負極板とを配置することによって極板群１２を形成する（工程（ｉ））。具体的には、正極板と負極板との間にセパレータが配置されるように、正極板と負極板とセパレータとを捲回すればよい。また、正極板および負極板の一方の極板を袋状のセパレータの内部に配置し、そのセパレータと他方の極板とを交互に積層することによって極板群を形成してもよい。正極板および負極板は、公知の方法で形成できる。たとえば、活物質を含むペーストを集電体に塗布したのち、乾燥、圧延および切断し、電極タブを溶接することによって極板を形成できる。
【００３８】
次に、形成した極板群１２のうちケース１１の開口部とは反対側に位置する端面（底面）に、底面の一対の短辺のすべてを被覆するように、且つ、一対の短辺および一対の長辺からはみ出すように絶縁性の粘着テープを貼り付ける（工程（ii））。
【００３９】
次に、極板群１２の底面の一対の長辺からはみ出した粘着テープを極板群１２の長側面に貼り付ける（工程（iii））。次に、一対の短辺からはみ出した粘着テープの一部を極板群１２の短側面に貼り付ける（工程（iv））。次に、極板群１２に貼り付けられていない粘着テープを極板群１２側に折り畳む（工程（ｖ））。このようにして、図３や図４などに示したように、粘着テープで極板群１２の底部を被覆する。
【００４０】
粘着テープの貼り付け方の一例について、図６を参照しながら説明する。なお、図６（ｅ）〜（ｈ）は、極板群１２をその底面側から見た図であり、それぞれ、図６（ａ）〜（ｄ）の工程に対応する。
【００４１】
まず、極板群１２の底部に長方形の粘着テープ６６を貼り付けたのち、図６（ａ）に示すように、極板群１２に底面からはみ出した粘着テープ６６を折り曲げて極板群１２の長側面に貼り付ける。
【００４２】
次に、図６（ｂ）に示すように、極板群１２の底部から上部に向かってローラ６１を移動させることによって、極板群１２の短辺からはみ出した粘着テープ６６の中央部を折り曲げ、極板群１２の短側面に貼り付ける。ローラ６１は、極板群１２の短側面に沿って移動する。このとき、図６（ａ）に示すように、両端部と中央部にリング状の凸部が形成されたローラ６１を用いることが好ましい。このようなローラを用いることによって、粘着テープ６６を好ましい形状に容易に折り畳むことができる。
【００４３】
次に、図６（ｃ）および（ｄ）に示すように、粘着テープ６６のうち極板群１２に貼り付けられていない部分を順にローラ６２で折り曲げて極板群１２に密着させる。このようにして、底部が保護された極板群１２を作製できる。なお、図４（ａ）および（ｃ）に示すようにフィルムを貼り付ける場合も、図６に示した方法で貼り付けることができる。
【００４４】
極板群１２の底部を保護したのちは、公知の方法に従って角形電池を製造すればよい。以下に一例を説明する。まず、ケース１１内に極板群１２を挿入する（工程（vi））。そして、ケース１１の開口部に封口板１３を溶接することによって、ケース１１を封口する。なお、封口の前に、正極タブ１４ｂおよび負極タブ１４ａを、それぞれ、蓋体１３ａおよび端子１３ｄに溶接しておく。その後、封口板１３の注液孔から非水電解液を注液したのち、注液孔を密封栓１３ｃで封止する。このようにして、角形電池を製造できる。
【００４５】
次に、フィルム１６として熱収縮チューブを用いる場合の製造方法の一例について、図７を参照しながら説明する。この場合、図７（ａ）に示すような円筒状の熱収縮チューブ５１を用いる。そして、この熱収縮チューブ５１を極板群１２の底部に配置した後、熱収縮チューブを熱風などで加熱して収縮させることによって、図７（ｂ）に示すように、熱収縮チューブ５１を極板群１２の底部に固定する。このとき、極板群１２の底部の中央部は、図５（ｂ）に示すように、開放されている。このようにして熱収縮チューブで極板群の底面を保護できる。なお、カップ状の熱収縮フィルムを用いる場合も、同様の方法で極板群の底面を保護できる。熱収縮フィルムを用いる場合、粘着テープとは異なり、折り畳む工程が不要であるという利点がある。
【００４６】
本発明の製造方法は、極板群１２を形成したのち、極板群１２をケースに収納する前に、極板群１２の端部（底部）、特に端部の長側面を、極板群１２の内方に向かって曲げる工程（工程（Ａ））をさらに含んでもよい。フィルム１６として粘着テープを用いる場合には、通常、フィルム１６を貼り付ける工程（ii）の前に、極板群を内方に向かって曲げる工程を行う。
【００４７】
工程（Ａ）は、極板群１２の長側面のうち底部側の一部を内方に向かって曲げることによって行われる。たとえば、図８（ａ）に示すように、極板群１２の底部の長辺の部分を、成形用の成形型（たとえば金型）８１で矢印の方向に押圧する。このとき成形型８１の温度を７０℃〜１３０℃の範囲に加熱することが好ましい。また、成形角度、すなわち、極板群１２の長側面と成形型のプレス面とがなす角度αは、１０°〜３０°の範囲であることが好ましい。成形時の荷重は、たとえば５Ｎ〜２５Ｎ程度とすることができる。このようにして、極板群１２の底部の長辺部分を内側に曲げることができる。
【００４８】
工程（Ａ）ののちの極板群１２の底部の下部側面断面図（底面の長辺に垂直な方向の断面図）を図８（ｂ）に模式的に示す。極板群１２は、正極板１２ａと、負極板１２ｂと、それらの間に配置されたセパレータ１２ｃとを備える。極板群１２の底部において、極板群１２の外周近傍が内側に曲げられている。このように底部を曲げることによって、フィルム１６による出っ張りを小さくでき、極板群１２をケース１１に収納しやすくできる。また、フィルム１６として円筒状の熱収縮チューブやカップ状の熱収縮フィルムを用いる場合には、極板群１２をそれらに挿入しやすくできる。なお、収縮力が大きい熱収縮チューブや熱収縮フィルムを用いた場合、熱収縮によって極板群の端部を内方に向かって曲げることも可能である。
【００４９】
実施形態２の製造方法では、底部の長辺および短辺がともに保護用のフィルムで保護された極板群をケースに挿入する。このため、極板群をケースに挿入する際に、極板群の底部とケースとが短絡することを防止でき且つ活物質が脱落することを防止できる。このため、本発明の方法によれば、特性のばらつきが少ない角形電池を歩留まりよく容易に製造できる。
【００５０】
（実施形態３）
実施形態３では、本発明の角形電池およびその製造方法の一例を説明する。実施形態３の角形電池は、実施形態１の角形電池と比較して、極板群の底部の保護方法のみが異なるため、重複する説明は省略する。
【００５１】
実施形態３の極板群９２の下部側面断面図（底面の長辺に垂直な断面図）を図９に示す。
【００５２】
極板群９２では、正極板１２ａおよび負極板１２ｂとの間にセパレータ１２ｃが配置されている。また、セパレータ１２ｃは、極板群９２の最外周を覆っている。また、セパレータ１２ｃは、正極板１２ａおよび負極板１２ｂに比べて、底部側に突出している。そして、その突出しているセパレータ１２ｃは融着されて袋状になっている。そのため、正極板１２ａおよび負極板１２ｂの底部側の端部は、セパレータ１２ｃによって覆われている。その結果、極板群９２の底部とケース１１とが短絡することを確実に防止できる。また、極板群９２をケース１１に挿入する際に、極板群９２の底部の活物質が脱落することを防止できる。なお、突出しているセパレータ１２ｃは必ずしも融着されていなくてもよく、極板群の内方に向かって曲がった形状に成形されていれば本発明の効果が得られる。
【００５３】
以下、極板群９２の形成方法について説明する。まず、セパレータを挟んで正極板と負極板とが対向するように、且つ極板群の最外周がセパレータで覆われるように、且つ正極板および負極板の底部側の端部よりもセパレータが突出するように、セパレータと正極板と負極板とを配置することによって極板群を形成する（工程（Ｉ））。具体的には、正極板１２ａと負極板１２ｂとの間にセパレータ１２ｃが配置されるように、正極板１２ａと負極板１２ｂとセパレータ１２ｃとを捲回して、極板群９２ａを形成する。このとき、正極板１２ａおよび負極板１２ｂの底部側の端部よりもセパレータ１２ｃが突出するようにする。また、極板群９２ａの最外周はセパレータ１２ｃで覆う。また、正極板および負極板の一方の極板を袋状のセパレータの内部に配置し、そのセパレータと他方の極板とを交互に積層することによって極板群を形成してもよい。いずれの場合でも、正極板１２ａおよび負極板１２ｂの底部側の端部から、セパレータ１２ｃが０．５ｍｍ以上（好ましくは２ｍｍ〜７ｍｍ程度）突出するようにセパレータ１２ｃを配置する。
【００５４】
次に、セパレータのうち極板の底部よりも突出した部分を融着することによって、正極板および負極板の底部をセパレータで覆う（工程（II））。具体的には、図１０に示すように、加熱した成形型（たとえば金型）１００に極板群９２ａの底部を押圧することによって、極板間からはみ出したセパレータ１２ｃを融着させ、極板群９２を形成する。成形型１００は、すり鉢状の凹部１００ａを備えていることが好ましい。この凹部１００ａの部分に極板群の底部を押圧する。凹部１００ａは、極板群の底部および長側面を押圧するように設計される。
【００５５】
セパレータ１２ｃの種類によって成形型１００の好ましい加熱温度は異なる。セパレータ１２ｃがポリエチレン樹脂からなる場合、加熱温度はたとえば１１０℃〜１３０℃程度である。また、セパレータ１２ｃがポリプロピレン樹脂からなる場合、加熱温度はたとえば１１０℃〜１４０℃程度である。
【００５６】
形成された極板群９２は、ケース１１に収納される（工程（III））。その後は、実施形態２で説明したように一般的な工程によって角形電池を製造できる。
【００５７】
実施形態３の角形電池では、正極板および負極板の底部がセパレータによって保護されている。このため、極板の底部とケース１１とが短絡することを確実に防止できる。また、極板群をケース１１に挿入する際に、極板群の底部の活物質が脱落したり、底部が変形したりすることを防止できる。
【００５８】
実施形態３の角形電池では、実施形態１の角形電池とは異なり、極板群の底部にフィルムが貼られていない。そのため、極板群の底部を曲げなくともケースに容易に挿入することができる。ただし、実施形態３の極板群９２においても、図８に示す極板群のように、底部を内方に向かって曲げてもよい。たとえば、セパレータを融着させる工程において、凹部１００ａを用いて極板群の底部を曲げてもよい。
【００５９】
以上、本発明の実施の形態について例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず本発明の技術的思想に基づき他の実施形態に適用することができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の角形電池およびその製造方法によれば、極板群の端部を十分に保護できる。そのため、本発明によれば、歩留まりよく角形電池を製造できる。また、本発明によれば、特性のばらつきが少ない角形電池を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の角形電池の一例を示す（ａ）一部分解断面図および（ｂ）上面図である。
【図２】 本発明の角形電池についてケースの一例を示す（ａ）斜視図および（ｂ）底面図である。
【図３】 本発明の角形電池の極板群について一例の（ａ）斜視図および（ｂ）底面の輪郭を示す図である。
【図４】 本発明の角形電池の極板群について他の例を示す図であり（ａ）および（ｃ）は斜視図、（ｂ）および（ｄ）は底面図である。
【図５】 本発明の角形電池の極板群について他の例を示す（ａ）斜視図および（ｂ）底面図である。
【図６】 本発明の角形電池の製造方法について一例を示す工程図であり、（ａ）〜（ｄ）は斜視図、（ｅ）〜（ｈ）は底面図である。
【図７】 本発明の角形電池の製造方法について他の一例を示す斜視図である。
【図８】 本発明の角形電池の製造方法について他の一例の一工程を示す（ａ）側面図および（ｂ）下部側面断面図である。
【図９】 本発明の角形電池の極板群について他の例を示す下部側面断面図である。
【図１０】 本発明の角形電池の製造方法について一工程の一例を示す側面図である。
【符号の説明】
１０ 角形電池
１１ ケース
１１ａ、１１ｂ 長側面
１１ｃ、１１ｄ 短側面
１２、９２、９２ａ 極板群
１２ａ 正極板
１２ｂ 負極板
１２ｃ セパレータ
１３ 封口板
１３ａ 蓋体
１３ｂ 上部ガスケット
１３ｃ 密封栓
１３ｄ 端子
１３ｅ 凹部
１４ａ 負極タブ
１４ｂ 正極タブ
１５ 下部ガスケット
１６、１６ａ、１６ｂ フィルム
１７ 絶縁板
２１、２２ 長辺
２３、２４ 短辺
５１ 熱収縮チューブ
６１、６２ ローラ
８１、１００ 成形型
１００ａ 凹部
Claims (7)
- 角形のケースと、前記ケース内に配置された極板群と、前記ケースの開口部を封口する封口板とを備える角形電池であって、
前記極板群のうち前記開口部とは反対側に位置する端面において、一対の短辺および一対の長辺の全ての部分が、前記一対の短辺および一対の長辺を含めて前記端面の全周囲からはみ出す大きさの絶縁性のフィルムで、前記一対の短辺および一対の長辺からはみ出すように前記端面の全周囲が被覆されていて、且つ、
前記一対の長辺からはみ出した前記絶縁性のフィルムが前記極板群の長側面に貼り付けられており、
また、前記一対の短辺からはみ出した前記絶縁性のフィルムが前記極板群の短側面に貼り付けられており、
前記それぞれの短辺からはみ出した前記絶縁性のフィルムのそれぞれのはみ出した端側の延長部であって且つ前記それぞれの長辺からはみ出した前記絶縁性のフィルムのそれぞれのはみ出した端側の延長部にも該当する部分が、前記極板群の短側面側にそれぞれ折り畳まれており、且つ前記極板群の短側面側にそれぞれ折り畳まれている前記絶縁性のフィルムの向き合った端面同士間に前記絶縁性のフィルムで被覆されていない前記極板群の短側面が表れる開口部を有することを特徴とする角形電池。 - 前記フィルムが粘着テープである請求項１に記載の角形電池。
- 前記極板群のうち前記端面側の端部が、前記極板群の内方に向かって曲げられている請求項１ないし２のいずれかに記載の角形電池。
- 角形のケースと、前記ケース内に配置された極板群と、前記ケースの開口部を封口する封口板とを備える角形電池の製造方法であって、
（ｉ）セパレータを挟んで正極板と負極板とが対向するように前記セパレータと前記正極板と前記負極板とを配置することによって前記極板群を形成する工程と、
（ii）前記極板群のうち前記開口部とは反対側に位置する端面に、前記端面の一対の短辺のすべてを被覆するように、且つ、前記一対の短辺および一対の長辺からはみ出すように絶縁性の粘着テープを貼り付ける工程と、
（iii）前記一対の長辺からはみ出した前記粘着テープを前記極板群の長側面に貼り付ける工程と、
（iv）前記一対の短辺からはみ出した前記粘着テープの一部を前記極板群の短側面に貼り付ける工程と、
（ｖ）前記極板群に貼り付けられていない前記粘着テープを前記極板群側に折り畳む工程と、
（vi）前記（ｖ）の工程を経た前記極板群を前記電池ケースに収納する工程とを含む角形電池の製造方法。 - 前記（iv）および（ｖ）の工程を、ローラを用いて行う請求項４に記載の角形電池の製造方法。
- 前記（ｉ）の工程ののちであって前記（ii）の工程の前に、
（Ａ）前記極板群のうち前記端面側の端部を、前記極板群の内方に向かって曲げる工程をさらに含む請求項４に記載の角形電池の製造方法。 - 前記（Ａ）の工程は、７０℃〜１３０℃の範囲の温度に加熱した成形型を用いて、前記極板群の長側面のうち前記端面側の一部を前記極板群の内方に向かって曲げることによって行われる請求項６に記載の角形電池の製造方法。
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