JP5433452B2

JP5433452B2 - リチウムイオン二次電池

Info

Publication number: JP5433452B2
Application number: JP2010025596A
Authority: JP
Inventors: 竜治河野; 拓郎綱木; 満小関
Original assignee: Hitachi Vehicle Energy Ltd
Current assignee: Vehicle Energy Japan Inc
Priority date: 2010-02-08
Filing date: 2010-02-08
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2030-02-08
Also published as: JP2011165436A

Description

本発明はリチウムイオン二次電池に関する。

車両駆動用電池の構造としては、発電要素群たる正極、負極双方のシート（正負極板）と、正負極性を分離するセパレータと、電解液とを、金属製や樹脂製の密閉容器内に収容し、発電要素群の両極とそれぞれ接合された外部端子を設けたリチウムイオン二次電池が広く知られている。

従来、リチウムイオン二次電池は、円柱状の外観を成すものが多かったが、大出力、大容量の要求から数十あるいは百超の単位電池の集合によって組電池を構成し、車両に搭載することがあり、実装密度の観点から角形状のものが検討されている。

例えば、特許文献１記載の角形リチウム二次電池は、開口面を持つ直方体状の電池缶と、開口面を封止する電池蓋と、電池缶と電池蓋とで画定された空間内に配置される発電要素群とを備える。

発電要素群は、集電箔を有する正負極板が捲回されたものであり、両端部に、正負極集電箔上に活物質合剤が塗工されない未塗工部がそれぞれ露出している。未塗工部は、所定溶接範囲について、超音波溶接により接続板に溶着され、接続板は電池蓋に装着された外部端子に接続される。接続板が溶接される未塗工部は圧縮溶着されて平坦部となる。

特許第３６８１９２８号公報

未塗工部と接続板との溶接は、未塗工部をチップとアンビルによって挟みつつ、チップを駆動して超音波振動を発生することによって行うが、超音波駆動源のパワーには限界があるため、一般に、１回の溶接では溶接範囲全長を溶着することはできない。

そこで、溶接範囲の数箇所において、順次溶接を行うことになるが、既溶接箇所に隣接して新たに溶接を行うと、溶接箇所は接続板に密着しつつ圧縮されるが、両者の中間部は溶接箇所よりも厚いため、接続板から反力を受け、接続板から遠ざかる方向に湾曲するような変形が生じ、中間部における正負極板各層が層互に離間する方向に逃げようとする内力が残存する。

この内力の一部は接続板や未塗工部を変形させ、発電要素群その他に許容できない寸法誤差を生じさせる可能性がある。

（１）請求項１の発明によるリチウムイオン二次電池は、開口面を有する扁平直方体形状の電池缶と、正負極外部端子が設けられ、前記電池缶の開口面を封止する電池蓋と、未塗工部が形成された正負極板およびこれら正負極板の極性分離のためのセパレータが積層され、前記電池缶と前記電池蓋で画定される空間内に収納された発電要素群と、前記正負極板の未塗工部に機械的、電気的に接合され、かつ前記正負極外部端子に電気的に接合された正負極接続板とを備え、前記正負極接続板は、少なくとも二箇所の接合部で前記未塗工部に溶接によって接合される接合片を有し、前記接合片には、前記少なくとも二箇所の接合部の間の位置において、前記未塗工部との間に空隙を形成する台形形状の膨出部が設けられていることを特徴とする。
（２）請求項２の発明は、請求項１に記載のリチウムイオン二次電池において、前記少なくとも二箇所の接合部の間において、前記未塗工部はその厚み方向に膨らんでいることを特徴とする。
（３）請求項３の発明は、請求項１または２に記載のリチウムイオン二次電池において、前記正負極接続板は、前記電池蓋の裏面において前記正負極外部端子に接続される取付部と、前記取付部から前記電池缶の側面に沿って電池缶底面に向かって延びる側面部とをさらに有し、前記接合片は、前記側面部に連設されることを特徴とする。
（４）請求項４の発明は、請求項３に記載のリチウムイオン二次電池において、前記側面部は、前記電池缶内で前記発電要素群の下部近傍まで延設され、前記接合片は、前記側面部をその全長に渡って前記発電要素群に向かって折り曲げて形成されていることを特徴とする。
（５）請求項５の発明は、請求項３に記載のリチウムイオン二次電池において、前記側面部は、前記電池缶内で前記発電要素群の上部近傍まで延設され、前記接合片は、前記側面部の下端部において前記発電要素群に向かって折り曲げられた連結部により前記側面部と接続され、前記膨出部の側面には前記膨出部近傍の強度を向上させる補強リブが形成されていることを特徴とする。
（６）請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のリチウムイオン二次電池において、前記膨出部の個数は、前記接合部の個数より「１」少ないことを特徴とする。

本発明によれば、発電要素群や接続板の変形を防止して電池性能の劣化を防止することができる。

本発明によるリチウムイオン二次電池の第１の実施の形態を示す部分破断斜視図。図１のリチウムイオン二次電池に使用される発電要素群を示す斜視図。図１のリチウムイオン二次電池に使用される発電要素アセンブリの断面図。図１のリチウムイオン二次電池の蓋アセンブリと発電要素群とを接続する前の状態を示す側面図。図１のリチウムイオン二次電池の発電要素アセンブリ示す側面図。図１のリチウムイオン二次電池の発電要素群と接続板とを溶接する際の断面図。図３のリチウムイオン二次電池と比較する発電要素群と接続板との接続状態を示す断面図。本発明によるリチウムイオン二次電池の第２の実施の形態を示す部分破断斜視図。図８のリチウムイオン二次電池の蓋アセンブリと発電要素群とを接続する前の状態を示す側面図。図８のリチウムイオン二次電池の発電要素アセンブリ示す側面図。本発明によるリチウムイオン二次電池の第３の実施の形態を示す部分破断斜視図。図１のリチウムイオン二次電池に使用される他の発電要素群を示す斜視図。

以下、本発明によるリチウムイオン二次電池の実施の形態を、図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
図１〜図６は第１の実施の形態を示す。
図１に示すように、電池３０は、発電要素群６と、発電要素群６を収納する電池缶１とを備える。電池缶１には、発電要素群６を挿入するための開口面１１が設けられ、開口面１１は電池蓋３によって封止されている。さらに、電池缶１内には、電池蓋３に設けられた注液口２０から電解液が注入され、注液口２０は注液栓２２によって封止されている。電池蓋３は、開口面１１の輪郭に合致する平板状に形成され、隙間無く開口面１１を封止することができる。

電池蓋３には貫通孔３Ａ、３Ｂが穿設され、貫通孔３Ａ、３Ｂには正負極外部端子４Ａ、４Ｂが挿着されている。外部端子４Ａ、４Ｂには、電池蓋３の内側にかしめ部１４Ｂが形成されて、外部端子４Ａ，４Ｂは、後述する正負極接続板５Ａ，５Ｂとともに電池蓋３に固定されている。さらに、外部端子４Ａ、４Ｂにはシール材１３Ａ、１３Ｂが装着され、外部端子４Ａ、４Ｂの周囲の漏液が防止されている。

電池缶１、電池蓋３は、共にアルミニウム合金で製作されている。正極側の接続板５Ａ、外部端子４Ａはアルミニウム合金で製作され、負極側の接続端子５Ｂ、外部端子４Ｂは銅合金で製作されている。

シール材１３は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、あるいはペルフルオロアルコキシフッ素（ＰＦＡ）等の絶縁性樹脂により作製されている。

外部端子４Ａ、４Ｂには、電池缶１内部で、かしめ部１４A，１４Bを介して接続板５Ａ，５Ｂ（５Ａは図示省略。以下、主に接続板５Ｂを代表的に説明する）が機械的かつ電気的にそれぞれ接続されている。接続板５Ａ，５Ｂには発電要素群６が機械的かつ電気的に接続されている。これによって、外部端子４Ａ、４Ｂは発電要素群６と電気的に接続され、発電要素群６は電池蓋３によって機械的に支持される。

なお、図３および図４に示すように、電池蓋３、外部端子４Ａ、４Ｂ、接続板５Ａ，５Ｂは予め機械的に一体化され、蓋アセンブリ１２Ａ、１２Ｂとして組み立てられ、蓋アセンブリ１２Ａ，１２Ｂに発電要素群６を接続して発電要素アセンブリ５０が組み立てられる。

（発電要素群）
図２に示すように、発電要素群６は、正負極板６Ｅ、６Ｄをセパレータ６Ｃを介在させつつ扁平状に捲回して成り、電池缶１と電池蓋３とで画定された扁平直方体状の空間内に収納される。正負極板６Ｅ、６Ｄは正負極集電箔上に活物質合剤を塗布して構成され、その幅方向（捲回方向に直交する方向）の一端部には、活物質合剤を塗布しない未塗工部６Ａ、６Ｂが設けられる。図中、６Ｆは活物質合剤を塗布した塗工部を示す。未塗工部６Ａ、６Ｂは、発電要素群６の幅方向の反対位置にそれぞれ形成されている。集電箔が露出する未塗工部６Ａ、６Ｂには接続板５Ａ，５Ｂが電気的に接続される。

（正負極接続板）
図１および図３を参照して正負極接続板５Ａ，５Ｂについて説明する。正負極接続板５Ａ，５Ｂはそれぞれ同様に構成されているので、接続板５Ｂのみを代表的に詳述する。
接続板５Ｂは、電池蓋３の内面に沿う取付部５１と、取付部５１から略直角に曲がって、電池缶１の幅狭の側面１Ｓに沿って底面１Ａ（開口面１１に対向する面）に向かって発電要素群６の下部まで長く伸びる側面部５２と、側面部５２の下半部で発電要素群６に向かって、すなわち、電池缶１の幅広の側面１Ｓ２に沿って略直角に曲がる接合片５３とを備える。接合片５３は、その中間領域において、電池缶１の幅広い側面１Ｓ２に向けて台形状に折りまげられて膨出する台形突出部５４を有している。台形突出部５４は、接合片５３の一部を塑性加工することにより一体形成されている。なお、接合片５３と側面部５２とは断面Ｌ字形状の一体構造であり、強度、剛性が高い。

（発電要素アセンブリ）
図３は発電要素アセンブリ５０の断面図である。発電要素アセンブリ５０は蓋アセンブリ１２Ｂと発電要素群６とを接続して構成されている。蓋アセンブリ１２Ｂを構成する接合片５３は、発電要素６の未塗工部６Ｂに、接合部８Ｂ１、８Ｂ２の二箇所で超音波溶接によって接合されている。接合部８Ｂ１と８Ｂ２の二箇所で溶接されるため、発電要素群６の未塗工部６Ｂは、接続板５Ｂが溶接されると接合部８Ｂ１，８Ｂ２の間で圧縮され、接合部８Ｂ１、８Ｂ２の中間部７が厚く膨らむ。

接続板５Ｂには、接合部８Ｂ１，８Ｂ２の間に台形状に膨出する台形突出部５４が形成されており、未塗工部６Ｂと台形突出部５４との間に凹部１０が形成されている。この結果、未塗工部６Ｂの膨らんだ中間部７は、各層が厚さ方向（図面上下方向）に逃げて形状が安定し、未塗工部６Ｂの各層に残存する内力が解消され、あるいは軽減される。

図示しない未塗工部６Ａと接続板５Ａは、未塗工部６Ｂと接続板５Ｂの接続と同様に接合されている。

［製造工程］
本実施の形態のリチウムイオン二次電池の製造工程の概略を説明する。
製造工程は、電池蓋３に、シール材１３Ａ、１３Ｂ、接続板５Ａ，５Ｂ、外部端子４Ａ、４Ｂを固定して蓋センブリ１２Ａ、１２Ｂを作製する「準備ステップ（蓋アセンブリ組立ステップ）」と、正負極板６Ｅ、６Ｄ、セパレータ６Ｃを捲回して形状を整え、発電要素群６を形成する「電極形成ステップ」と、発電要素群６を蓋センブリ１２Ａ、１２Ｂの接続板５Ａ，５Ｂに電気的、機械的に接合して発電要素アセンブリ５０を作製する「接合ステップ（発電要素アセンブリ組立ステップ）」と、発電要素アセンブリ５０を電池缶１内に挿入し、電解液を注入した後に電池缶１と電池蓋３とを溶接接合する「封止ステップ」とを含む。以下、ステップ順に説明する。

［準備ステップ］
貫通孔３Ｂにシール材１３Ｂを装着し、シール部材１３Ｂに外部端子４Ｂを挿入する。挿入した外部端子４Ｂの電池内側の先端部に、接続板５Ｂに予め設けた貫通孔を通して、同部をかしめて固定する。これにより、蓋アセンブリ１２Ｂが作製される。外部端子４Ｂと接続板５Ｂとは直接接触するため電気的に導通状態となり、これらと電池蓋３とは絶縁性のシール材１３Ｂを介して接するため電気的に絶縁の状態となって、いずれもが機械的に固定される。外部端子４Ｂと接続板５Ｂとの電気的、機械的接続をより強固にするために、かしめ部の両者界面にさらに溶接を施す場合もある。
これらは図１で内部を図示しない反対極（正極）側も同様のステップが用いられる。

［電極形成ステップ］
正極板６Ｅおよび負極板６Ｄをセパレータ６Ｃを介して捲回することによって発電要素群６を形成する。すなわち、図２に示すように、セパレータ６Ｃ、負極板６Ｄ、セパレータ６Ｃ、正極板６Ｅの順に積層し、一側から断面長円状になるよう捲回する。このとき、正極板６Ｅの未塗工部６Ａと負極板６Ｄの未塗工部６Ｂとを互いに反対側に配置する。また、捲き始め部分および巻き終わり部分には、セパレータ６Ｃのみを２〜３周程度捲回する。

正極板６Ｅの正極集電箔はアルミニウム箔よりなり、正極活物質合剤としては、マンガン酸リチウム等のリチウム含有遷移金属複酸化物を含むものが使用され、正極集電箔に略均等かつ略均一に塗着される。正極活物質合剤には、正極活物質以外に、炭素材料等の導電材およびポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦと略記する。）等のバインダ（結着材）が配合される。正極活物質合剤の正極集電箔への塗工時には、正極活物質合剤を、Ｎ−メチルピロリドン（以下、ＮＭＰと略記する。）等の分散溶媒で粘度調整する。このとき、未塗工部６Ａを形成する。正極活物質合剤塗工後、正極板６Ｅを乾燥し、さらにロールプレスで密度調整する。

負極板６Ｄの負極集電箔は銅箔よりなり、負極活物質合剤としては、リチウムイオンを可逆に吸蔵、放出可能な黒鉛等の炭素材を含むものが使用され、負極集電箔に略均等かつ略均一に塗着される。負極活物質合剤には、負極活物質以外に、アセチレンブラック等の導電材やＰＶＤＦ等のバインダが配合される。負極活物質合剤の負極集電箔への塗工時には、負極活物質合剤をＮＭＰ等の分散溶媒で粘度調整する。このとき、未塗工部６Ｂを形成する。負極活物質合剤の負極集電箔への塗工後、負極板６Ｄを乾燥し、さらにロールプレスで密度調整する。

なお、負極板６Ｄの長さは、正極板６Ｅおよび負極板６Ｄを捲回したときに、捲回最内周および最外周で捲回方向に正極板６Ｅが負極板６Ｄからはみ出すことがないように、正極板６Ｅの長さより長く設定している。

［接合ステップ］
図４示すように、準備ステップで構成した蓋アセンブリ１２Ｂと、電極形成ステップで構成した発電要素群６を用意し、両者を位置決めする。次に、図５のように未塗工部６Ｂの各層を発電要素群６の厚さ方向中心に寄せて密着させる。そして、接続板５Ｂを、未塗工部６Ｂの最表面に接触させ、図６で示すように、チップ２００とアンビル２０１で加圧すると共に超音波振動を加えて未塗工部６Ｂの各層と接続板５Ｂを一括接合する。これにより、発電要素アセンブリ５０が作製される。発電要素群６と外部端子４Ｂとは、接続板５Ｂを介して電気的および機械的に接合される。その後、チップ２００とアンビル２０１を逃がして接合が完了する。
接合部８Ｂ１と８Ｂ２の接合は同時に行われる場合と、一箇所ずつ時間的にずらして行う場合がある。
図示しない未塗工部６Ａと接続板５Ａは、未塗工部６Ｂと接続板５Ｂと同様に接合する。

［封止ステップ］
接合ステップで作製された発電要素アセンブリ５０を電池缶１内に挿入し、同時に、電池蓋３の周縁を電池缶１の開口面１１に合わせ、合わせ面に隙間を生じぬよう治具により加圧する。次に、電池蓋３と電池缶１の周縁の合わせ面に向けてレーザービームを照射しつつ、合わせ面に沿って全周にわたり走査して、電池缶１と電池蓋３とを溶接する。その後、注液口２０から電解液を注液する。電解液としては、例えば、エチレンカーボネート等の炭酸エステル系の有機溶媒に６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）等のリチウム塩が溶解された非水電解液を用いる。電解液を発電要素群６の内周部分まで均等かつ効率的に含浸させるためには、電池缶１内の圧力を予め電池外周の圧力よりも相対的に低く減圧する措置等がとられる。注液後、注液口２０を注液栓で密栓し注液口２０と注液栓との合わせ面外周をレーザービーム溶接して気密封止する。

以上説明した本実施の形態によるリチウムイオン二次電池３０の作用効果について説明する。

図７に示すように、接合片５３に突出部（膨出部）５４を形成せず平坦部５５を設けた場合、接合片５３を未塗工部６Ｂに溶接することにより未塗工部６Ｂが各層の積層方向両側に膨出しようとする。未塗工部６Ｂの片側は平坦部５５と接しているため、接合片５３の剛性によっては、接合片平坦部５５が湾曲し、薄く脆弱な未塗工部６Ｂの各層に局所的な応力が発生し、次のような不具合が懸念される。
（ａ）電池が搭載される車両の振動や温度変化によって各層が破断し、電気抵抗が高まるため電池としての電気的性能が損なわれるほか、通電時の発熱量が増大して電池の温度上昇を高め、電池材料の劣化を促進する。
（ｂ）発電要素群の各層が湾曲したり隙間を生じることは、各層間のリチウムイオン導電効率の低下を招き、結果的に電気抵抗が高まる。

図７に示す比較例に対して本実施の形態のリチウムイオン二次電池では、正負極接続板５Ａ，５Ｂの接合片５３に、未塗工部６Ａ、６Ｂから離間した台形状の膨出部５４を形成したので、この台形形状の膨出部５４により以下のような作用効果を奏することができる。

（１）接合片５３に凹部１０を設けたので、接合片５３を未塗工部６Ａ、６Ｂに溶接する際、未塗工部６Ａ，６Ｂの中間部７、すなわち、捲回群を構成する正極箔、負極箔、セパレータレタの各層が厚さ方向（図面上下方向）に膨らんでも凹部１０に逃げて形状が安定し、未塗工部６Ａ，６Ｂの各層に残存する内力が解消され、あるいは軽減される。

（２）各層の内力が僅かに残存していても、接合片５３の膨出部５４と未塗工部６Ａ，６Ｂの中間部７との間に空隙１０が存在するので、中間部７が接続板５Ａ，５Ｂに対して負荷を与えることはない。その結果、接続板５Ａ，５Ｂに湾曲等の変形を生じることはない。

（３）上述したように発電要素群６の各層の湾曲、隙間等、不測の寸法ずれを防止することができるので、未塗工部６Ａ，６Ｂの各層に局所的応力が作用することによる電気抵抗の増大、電池としての電気的性能の損失、および発熱による電池材料の劣化を防止できる。

［第２の実施の形態］
本発明によるリチウムイオン二次電池の第２の実施の形態を図８〜図１０を参照して説明する。第２の実施の形態の二次電池１３０は、接続板５Ａ，５Ｂの略下半分を省略して軽量化を図ったものである。なお、図中、第１の実施の形態と同一若しくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。接続板５Ａは接続板５Ｂと同様に構成されるから、負極接続板５Ｂについて説明する。

図８〜図１０に示すように、接続板５Ｂは、電池蓋３内面に沿う取付部５１と、取付部５１から略直角に曲がって、電池缶１の側面に沿って底面１Ａに向かって伸びる側面部５２とを備える。側面部５２は第１の実施の形態よりも短く、発電要素群６の上部まで延説され、側面部５２の下端部から、発電要素群６に向かって略直角に曲がる幅狭の連結部５６が形成されている。そして、接合片５３が、連結部５６の発電要素群６寄りの端部に連続して、電池缶１の底面１Ａに向かって伸びるように形成されている。すなわち、接合片５３は連結部５６を介して側面部５２に連結されている。第１の実施の形態と同様に、膨出部５４は、接合片５３の一部を塑性加工することにより形成されている。

図９において、符号１１２Ｂ(１１２Ａ)は第２の実施の形態の蓋アセンブリであり、図１０において、符号１５０は第２の実施の形態の発電要素群アセンブリである。

接合片５３および連結部５６は、第１の実施の形態における接続板５Ａ，５Ｂの一部に対応し、また側面部５２は第１の実施の形態よりも短い。これによって接続板５Ａ，５Ｂは第１の実施の形態よりも体積、重量が減少し、リチウムイオン二次電池を小型、軽量化することができる。接合片５３は、小幅の連結部５６を介して側面部５２に連結されているので、連結部５６の折曲のみによって、接合片５３を側面部５２に対して直角に配置することができ、従って、塑性加工のコストを低減することができる。
すなわち、第２の実施の形態は、第１の実施の形態の効果に加え、軽量化、コスト削減の効果を奏する。

［第３の実施の形態］
本発明によるリチウムイオン二次電池の第３の実施の形態を、図１１を参照して説明する。第３の実施の形態の二次電池は、第２の実施形態の構成に加え、接合片５３の側面にリブ５５を折曲げて形成したものである。なお、図中、第１の実施の形態と同一若しくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。

図１１に示すように、接続板５Ｂは、電池蓋３内面に沿う取付部５１と、取付部５１から略直角に曲がって、電池缶１の側面に沿って底面１Ａに向かって伸びる側面部５２とを備える。

第２の実施の形態同様、側面部５２は第１の実施の形態よりも短く設定され、その下端部から、発電要素群６に向かって略直角に曲がる幅狭の連結部５６が形成されている。接合片５３は、連結部５６の発電要素群６寄りの端部に連続して、電池缶１の底面１Ａに向かって伸びるように形成されており、接合片５３は連結部５６を介して側面部５２に連結されている。接合片５３における、膨出部５４の側面には、膨出部５４に対して略直角に折曲されたリブ９Ｂが形成され、膨出部５４近傍の曲げ強度、剛性が高められている。リブ９Ｂは、接合片５３の一部を塑性加工することにより形成される。
接続板５Ａは接続板５Ｂと同様に構成される。

第３の実施の形態は第２の実施の形態の効果に加え、部品費、加工費の大幅な増大を招くことなく強度、剛性向上という効果が得られる。

本発明は以下のように変形して実施することができる。
（１）以上の説明では、リチウムイオン二次電池３０を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、二次電池一般に適用することができる。

なお、発電要素群６は、図３の正負極板６Ｅ、６Ｄを捲回して形成する構成に代えて、例えば、平板状の正負極板を積層して形成する構成も採用することができる。すなわち、図１２に示すように、平板積層式の発電要素群６では、矩形状の正極板６Ｅ、負極板６Ｄとが、矩形状のセパレータ６Ｃを介して交互に積層されており、未塗工部６Ａ，６Ｂが発電要素群６の両端面にそれぞれ配置されている。

（２）正極活物質としてマンガン酸リチウム、負極活物質として黒鉛をそれぞれ例示したが、本発明はこれらに制限されるものではなく、通常リチウムイオン二次電池に用いられる活物質を用いることもできる。正極活物質としては、リチウムイオンを挿入・脱離可能な材料であり、予め十分な量のリチウムイオンを挿入したリチウム遷移金属複合酸化物を用いればよく、リチウム遷移金属複合酸化物の結晶中のリチウムや遷移金属の一部をそれら以外の元素で置換あるいはドープした材料を使用するようにしてもよい。

（３）結晶構造についても特に制限はなく、スピネル系、層状系、オリビン系のいずれの結晶構造を有していてもよい。一方、黒鉛以外の負極活物質としては、例えば、コークスや非晶質炭素等の炭素材を挙げることができ、その粒子形状においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状等、特に制限されるものではない。

（４）本発明は、本実施形態で例示した導電材やバインダについても特に限定されず、通常リチウムイオン二次電池に用いられているいずれのものも使用可能である。本実施形態以外で用いることのできるバインダとしては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ブチルゴム、ニトリルゴム、スチレン／ブタジエンゴム、多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、各種ラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ化クロロプレン等の重合体およびこれらの混合体等を挙げることができる。

（５）本実施形態では、エチレンカーボネート等の炭酸エチレン系有機溶媒にＬｉＰＦ６を溶解した非水電解液を例示したが、一般的なリチウム塩を電解質とし、これを有機溶媒に溶解した非水電解液を用いてもよく、本発明は用いられるリチウム塩や有機溶媒には特に制限されるものではない。例えば、電解質としては、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＢ（Ｃ６Ｈ５）４、ＣＨ３ＳＯ３Ｌｉ、ＣＦ３ＳＯ３Ｌｉ等やこれらの混合物を用いることができる。また、有機溶媒としてはジエチルカーボネート、プロピレンカーボネート、１、２−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、スルホラン、プロピオニトリル等、または、これらの２種以上を混合した混合溶媒を用いることができる。

（６）シール材１３は予め別体の部品ではなくインサート成型により形成してもよい。例えば、電池缶１と外部端子４Ａ、４Ｂとを一定の間隔に保持した状態で、隙間にＰＰＳやＰＢＴなどの樹脂材料をインサート成型することでシール材１３を形成してもよい。インサート成型により、電池蓋３と外部端子４Ａ、４Ｂとの相対位置が固定され、両者間の絶縁が確保され、かつ気密が確立される。また図５からも判るように、外部端子４Ａと接続板５Ａ（および４Ｂと５Ｂ）を単一の部品とすることができ、部品点数および組立工程数を削減することができる。

（７）以上の実施の形態では接合部８Ｂ１、８Ｂ２の数は二箇所であったが、３箇所以上あってもよい。接合部の数は多い方が、接合部当たりの電流密度が小さくなり電気抵抗が低減するため、電池性能を向上させることができる。このとき、隣接する各接合部の間ごとに凹部を設ける。すなわち各極接合部の数よりも１箇所少ない数が、各極ごとの凹部の数となる。

（８）本発明によるリチウムイオン二次電池は、発電要素群の未塗工部に正負極接続板を少なくとも二箇所で溶接する際、複数の接合部間において未塗工部が膨らむことに起因して接続板に不所望な応力が発生することを防止することを課題とする。上記実施形態では、接続板の接合片５３に膨出部５４を設け、未塗工部７は凹部１０内で膨らみ、接合片５３に不所望な力を伝達しないようにした。しかしながら、未塗工部の膨らみにより接合片５３が変形するようにしてもよい。

このようなリチウムイオン二次電池を図面の符号を付して説明する。リチウムイオン二次電池は、開口面を有する扁平直方体形状の電池缶１と、外部端子４Ａ，４Ｂが設けられ、電池缶１の開口面を封止する電池蓋３と、未塗工部６Ａ，６Ｂが形成された正負極板６Ｄ，６Ｅおよびこれら正負極板の極性分離のためのセパレータ６Ｃとが積層され、電池缶１と電池蓋３で画定される空間内に収納された発電要素群６と、正負極板６Ｄ，６Ｅの未塗工部６Ａ，６Ｂに機械的、電気的に接合され、かつ外部端子４Ａ，４Ｂに電気的に接合された接続板５Ａ，５Ｂとを備える。そして、接続板５Ａ，５Ｂは、少なくとも二箇所の接合部（例えば８Ｂ１，８Ｂ２）で未塗工部６Ａ，６Ｂに接合され、接続板５Ａ，５Ｂは、少なくとも二箇所の接合部の間の位置において、接合に伴って未塗工部６Ａ，６Ｂが厚み方向に膨出したときに変形して、膨出により発生する内部応力を緩和する応力緩和部（不図示）を有する。応力緩和部は、たとえば、接合部間の剛性をその他の部位よりも低くして実現でき、未塗工部６Ａ，６Ｂが膨らむのに応動して変形するように構成する。接続板５Ａ，５Ｂには未塗工部６Ａ，６Ｂに沿う接合片５３を設けるのが好ましい。
このような構成を採用しても、接合片５３に不所望な応力が発生しない。

（９）本発明は上述した実施形態になんら限定されない。したがって、未塗工部に正負極接続板を少なくとも所定間隔で二箇所以上溶接するようにした、種々の構成を有するリチウムイオン二次電池やその他の二次電池に適用することができる。

１：電池缶１Ａ：底面
１Ｓ１：幅狭側面１Ｓ２：幅広側面
３：電池蓋４Ａ、４Ｂ：外部端子
５Ａ，５Ｂ：接続板６：発電要素群
６Ａ，６Ｂ：未塗工部６Ｃ：セパレータ
６Ｄ：負極板６Ｅ：正極板
８Ａ１、８Ａ２、８Ｂ１、８Ｂ２：接合部９：中間部
９Ｂ：リブ１０：凹部（空隙）
１１：開口面３０，１３０，２３０：リチウムイオン二次電池
５２：側面部５３：接合片
５４：膨出部

Claims

開口面を有する扁平直方体形状の電池缶と、
正負極外部端子が設けられ、前記電池缶の開口面を封止する電池蓋と、
未塗工部が形成された正負極板およびこれら正負極板の極性分離のためのセパレータが積層され、前記電池缶と前記電池蓋で画定される空間内に収納された発電要素群と、
前記正負極板の未塗工部に機械的、電気的に接合され、かつ前記正負極外部端子に電気的に接合された正負極接続板とを備え、
前記正負極接続板は、少なくとも二箇所の接合部で前記未塗工部に溶接によって接合される接合片を有し、
前記接合片には、前記少なくとも二箇所の接合部の間の位置において、前記未塗工部との間に空隙を形成する台形形状の膨出部が設けられていることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
請求項１に記載のリチウムイオン二次電池において、
前記少なくとも二箇所の接合部の間において、前記未塗工部はその厚み方向に膨らんでいることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
請求項１または２に記載のリチウムイオン二次電池において、
前記正負極接続板は、前記電池蓋の裏面において前記正負極外部端子に接続される取付部と、前記取付部から前記電池缶の側面に沿って電池缶底面に向かって延びる側面部とをさらに有し、
前記接合片は、前記側面部に連設されることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
請求項３に記載のリチウムイオン二次電池において、
前記側面部は、前記電池缶内で前記発電要素群の下部近傍まで延設され、前記接合片は、前記側面部をその全長に渡って前記発電要素群に向かって折り曲げて形成されていることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
請求項３に記載のリチウムイオン二次電池において、
前記側面部は、前記電池缶内で前記発電要素群の上部近傍まで延設され、前記接合片は、前記側面部の下端部において前記発電要素群に向かって折り曲げられた連結部により前記側面部と接続され、前記膨出部の側面には前記膨出部近傍の強度を向上させる補強リブが形成されていることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のリチウムイオン二次電池において、
前記膨出部の個数は、前記接合部の個数より「１」少ないことを特徴とするリチウムイオン二次電池。