JP5591566B2

JP5591566B2 - 電池

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Publication number: JP5591566B2
Application number: JP2010058181A
Authority: JP
Inventors: 俊文志水; 健剛倉田; 夏樹豊田; 永記柏崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2030-03-15
Also published as: JP2011192547A

Description

本発明は、電池に関するものである。

近年、電子機器の発達に伴い、小型で軽量かつエネルギー密度が高く、更に繰り返し充放電が可能な非水電解質二次電池としてリチウム二次電池が発達してきた。また、最近では、ハイブリッド車や電気自動車に搭載する車載用二次電池、電力平準化に使用される電力貯蔵用二次電池として好適な、急速充電及び高出力放電が可能な非水電解質二次電池の開発が要望されている。

非水電解質二次電池において優れた急速充電性能及び高出力放電性能を得るためには、効率よく電流を取り出す必要がある。そのためには電極の複数箇所から集電タブを導出させることが望ましい。これら集電タブは、蓋に設けられた外部端子と、リードを介して電気的に接続される。

蓋には圧力開放用の安全弁が備えられているが、例えば、電気自動車に搭載された場合など、非水電解質二次電池に外部から振動や衝撃が加わった際に、電池内での電極の振動が集電タブ及びリードを介して蓋に伝わり、安全弁が破断する恐れがある。特に車載用の大型の非水電解質二次電池では、電極も大きく、振動が伝わることによって安全弁が破断する恐れが大きくなる。

特許文献１には、蛇腹状にプレス加工され、それぞれの折曲げ部８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃに積層した数枚の正極８７が挟み込まれるプレート８４と、正極端子を取付ける取付孔９１とを、集電経路を構成する幅が狭い部位９２で連結した正極集電板８２が開示されている（図１３を参照）。しかしながら、特許文献１の正極集電板８２は、プレート８４と取付孔９１とがほぼ同一平面上にあり、電極の振動が正極端子に伝わることを抑制できない。

特許文献２には、並べられた２個の発電要素の端部に配置され、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とからなる集電接続体２が開示されている。しかしながら、特許文献２の集電接続体２は、電極接続部２ｂが本体の台形状の底辺部から電極の下端にまで達しているため、集電接続体２の設置に必要な空間が大きく、また、電池のエネルギー密度が低下する。

特開２００２−２７９９６２号公報特開２００３−３４６７７１号公報

本発明の目的は、電池の蓋に振動が伝わることによって蓋に設けられた安全弁が破断することを防止することである。

本発明の態様において、容器と、前記容器内に収納され、正極及び負極を含む電極群と、前記電極群の前記正極及び前記負極のうち少なくとも一方の極の集電体の複数箇所から延出された複数枚の集電タブと、前記容器の開口部を塞ぐ蓋と、前記集電タブが電気的に接続された集電タブ接合部と、前記蓋に固定された蓋接合部と、前記集電タブ接合部と前記蓋接合部とを連結する振動吸収部を含むリードと前記蓋に設けられた安全弁とを備える電池が提供される。

本発明によれば、電池の蓋に振動が伝わることによって蓋に設けられた安全弁が破断することを防止することができる。

第１の実施形態の電池の要部についての分解斜視図。第１実施形態の電池に用いられるリードの斜視図。第２実施形態の電池の要部を示す斜視図。第２実施形態の電池に用いられるリードの斜視図。図４に示す正負極リードが固定された蓋を示す斜視図。中間リードと接合された集電タブを備える電極群の要部を示す斜視図。第２実施形態の他の態様の電池の要部を示す斜視図。中間リードが接合されていない集電タブを備える電極群の要部を示す斜視図。第３実施形態の電池に用いられるリードの斜視図。比較例１に用いられるリードを示す斜視図。

以下、実施形態における電池を、図面を参照して説明する。なお、本発明は、これら実施形態に限られるものではない。

図１は、密閉型の角型非水電解質二次電池の分解斜視図である。この電池は、容器１と、容器１内に収納される電極群２と、容器１内に収容される非水電解液（図示しない）と、容器１の開口部を塞ぐ蓋５と、蓋５に備えられる正極端子６並びに負極端子７と、蓋５に備えられる安全弁２１を有する。

容器１は、有底角筒形状をなし、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄あるいはステンレスなどの金属から形成された外装缶である。

電極群２は、正極、負極、及び、正極と負極の間に配置されたセパレータを含む。電極群２は、例えば、正極と負極との間にセパレータを挟んで渦巻状に捲回した後、全体を加圧成形することにより扁平形状にされたものである。

正極は、帯状の集電体と、集電体の少なくとも一方の面に形成された正極活物質層と、正極集電体の長辺の複数箇所から短辺方向に延出した短冊状の正極集電タブ８とを有する。負極も正極と同様な形状を有し、帯状の負極集電体と、負極集電体の少なくとも一方の面に形成された負極活物質層と、集電体の長辺の複数箇所から短辺方向に延出した短冊状の負極集電タブ９とを有する。渦巻状に捲回された電極群２は、巻き止めテープによって固定される。

正負極集電タブ８，９は、それぞれ、集電体を打ち抜き加工することにより形成されてよい。集電体及び集電タブは、例えば金属箔から形成される。金属箔の厚さすなわち集電タブ１枚当たりの厚さは、５μｍ以上５０μｍ以下にすることが望ましい。厚さを５μｍ以上にすることによって、製造時の集電体や集電タブの破断が防止され、かつ高い集電効率を実現することが可能となる。また、大電流が流れたときの集電タブの溶解を回避することができる。また、厚さを５０μｍ以下にすることによって、電極群の厚さ増加を抑えつつ、電極群を構成する周数を増加させることができる。好ましくは、金属箔の厚さは、１０μｍ以上２０μｍ以下である。金属箔の材料は、正極や負極に使用する活物質の種類により変わり得るものではあるが、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅又は銅合金を用いることができる。

複数枚の正極集電タブ８は、コの字形状又はＵ字形状に折り曲げられた正極バックアップリード１４によってまとめて挟まれる。この正極バックアップリード１４は、正極保護リードとも称される。負極集電タブ９も同様に、コの字形状又はＵ字形状に折り曲げられた負極バックアップリード１５によってまとめて挟まれる。負極バックアップリード１５は負極保護リードとも称される。

正極バックアップリード１４と正極集電タブ８との電気的接続並びに負極バックアップリード１５と負極集電タブ９との電気的接続は、例えば、レーザー溶接、超音波接合、抵抗溶接等の方法が用いられるが、超音波接合が好ましい。正負極バックアップリード１４、１５は、それぞれ、正負極の集電タブ８，９と同じ材料から形成されていることが望ましい。また、正負極バックアップリード１４、１５の厚さは、正負極集電タブ８，９の１枚当たりの厚さの３倍より大きくすることが望ましい。より好ましい範囲は０．０５ｍｍ以上０．６ｍｍ以下で、さらに好ましい範囲は０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。

容器１の開口部は封口部材１０によって封止される。封口部材１０は、正負極端子６、７、ガスケット１３、蓋５、正負極内部絶縁体５３，５４、及び、正負極リード３，４を含む。蓋５の外面には、ガスケット１３を収容するための矩形状の凹部１９が設けられている。一方の凹部１９にガスケット１３を介して正極端子６が収容され、かつ他方の凹部１９にガスケット１３を介して負極端子７が収容される。各凹部１９には、貫通孔２０が設けられている。蓋５には、電解液の注液口１７が開口されており、電解液の注液後に封止蓋１８で封止される。

正極リード３及び負極リード４は、容器１内に位置する。正負極リード３，４は、リード３，４と集電タブ８，９とを電気的に接続するための集電タブ接合部３ｂ，４ｂと、リード３，４を蓋５に固定するための蓋接合部３ａ，４ａと、集電タブ接合部３ｂ，４ｂと蓋接合部３ａ（４ａ）とを連結する振動吸収部を備える。

図２に、第１実施形態の電池に用いられる正負極リード３，４を示す。図２に示す正負極リード３（４）は、蓋接合部３ａ（４ａ）を下にして配置されている。正負極リード３（４）は、それぞれ、長方形板状の集電タブ接合部３ｂ（４ｂ）と、コーナの一箇所が面取りされた略長方形板状をしており、集電タブ接合部３ｂ（４ｂ）よりも小面積の蓋接合部３ａ（４ａ）と、集電タブ接合部３ｂ（４ｂ）と蓋接合部３ａ（４ａ）との間に位置する長方形板状の振動吸収部３ｃ（４ｃ）とを有する。

振動吸収部３ｃ（４ｃ）は、振動吸収部３ｃ（４ｃ）と蓋接合部３ａ（４ａ）とを隔てる辺に沿って略直角に折り曲げられている。振動吸収部３ｃ（４ｃ）と集電タブ接合部３ｂ（４ｂ）とは同一平面上に位置する。これにより、集電タブ接合部３ｂ（４ｂ）は蓋接合部３ａ（４ａ）と略垂直に位置する。

振動吸収部３ｃ（４ｃ）の長手方向の長さＸ１は、集電タブ接合部３ｂ（４ｂ）の長手方向の長さＹ１並びに蓋接合部３ａ（４ａ）の長手方向の長さＷ１よりも短い。ここで、長手方向とは、正負極集電タブ８，９の延出方向と直交する方向である。蓋接合部３ａ（４ａ）、集電タブ接合部３ｂ（４ｂ）及び振動吸収部３ｃ（４ｃ）の形状は、長方形や略長方形に限られるものではなく、例えば正方形状にすることも可能である。いずれの形状の場合でも、蓋接合部３ａ（４ａ）及び集電タブ接合部３ｂ（４ｂ）の長手方向の長さに比して、振動吸収部３ｃ（４ｃ）の長手方向の長さが短い。

蓋接合部３ａには、正極端子６の軸部の取付孔としての貫通孔３ｅが開口されている。また、蓋接合部４ａには、負極端子７の軸部の取付孔としての貫通孔４ｅが開口されている。

このような形状の正極リード３は、図１に示すように、蓋５の内面に配置される内部絶縁体５３上に蓋接合部３ａが重ねられる。また、集電タブ接合部３ｂが、蓋接合部３ａとの折り曲げ部から下方に延出している。また、負極リード４は、蓋５の内面に配置される内部絶縁体５４上に蓋接合部４ａが重ねられる。また、集電タブ接合部４ｂが、蓋接合部４ａとの折り曲げ部から下方に延出している。

正極の内部絶縁体５３は、蓋５の貫通孔２０及び正極リード３の貫通孔３ｅと連通する貫通孔５３ａを有する矩形板状であってよい。正極の内部絶縁体５３は、蓋５の内面と正極リード３の蓋接合部３ａの間に配置され、蓋５と正極リード３とを絶縁している。

負極の内部絶縁体５４は、蓋５の貫通孔２０及び負極リード４の貫通孔４ｅと連通する貫通孔５４ａと、蓋５の注液口１７と連通する貫通孔５４ｂとを有する矩形板状であってよい。負極の内部絶縁体５４は、蓋５の内面と負極リード４の蓋接合部４ａの間に配置され、蓋５と負極リード４とを絶縁している。

正極端子６は、リベット形状をしており、具体的には、フランジ部６ａと、フランジ部６ａから延出した軸部６ｂとを有する。正極端子６の軸部６ｂは、蓋５の貫通孔２０にガスケット１３を介して挿入され、内部絶縁体５３の貫通孔５３ａ及び正極リード３の貫通孔３ｅにも挿入され、これらにカシメ固定されている。同様に、負極端子７はリベット形状をしており、具体的には、フランジ部７ａと、フランジ部７ａから延出した軸部７ｂとを有する。軸部７ｂは、蓋５の貫通孔２０にガスケット１３を介して挿入され、内部絶縁体５４の貫通孔５４ａ及び負極リード４の貫通孔４ｅにも挿入され、これらにカシメ固定されている。これにより、正負極端子６，７と蓋５は、絶縁性と気密性が確保された状態で固定され、さらに正極端子６と正極リード３は、電気的接続が確保された状態で固定される。負極端子７と負極リード４も、電気的接続が確保された状態で固定される。

正極リード３の集電タブ接合部３ｂには、正極集電タブ８の先端を挟持している正極バックアップリード１４が電気的接続を保った状態で固定される。一方、負極リード４の集電タブ接合部４ｂには、負極集電タブ９の先端を挟持している負極バックアップリード１５が電気的接続を保った状態で固定される。

正極リード３と正極バックアップリード１４との電気的接続並びに負極リード４と負極バックアップリード１５との電気的接続は、例えば、レーザー溶接、超音波接合、抵抗溶接等の方法が用いられるが、超音波接合が好ましい。

蓋５は、矩形板状をなし、容器１の開口部に例えばレーザーでシーム溶接される。蓋５は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄あるいはステンレスなどの金属から形成される。蓋５と容器１は、同じ種類の金属から形成されることが望ましい。

蓋５に備えられる安全弁２１は、電池内部の圧力を開放するために備えられる。安全弁２１は、矩形状の凹部であり、凹部の底面は十字の溝２２が設けられた箇所が薄肉になっている。容器内の圧力上昇により、破断してガスを外部に放出するものであれば、安全弁の形状はこれに限定されず、適宜変更可能である。

ガスケット１３は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、熱可塑性フッ素樹脂等から形成される。熱可塑性フッ素樹脂としては、例えば、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）等を挙げることができる。

正極端子６及び負極端子７は、例えば、アルミニウムあるいはアルミニウム合金から形成される。なお、負極活物質に炭素系材料を使用するリチウムイオン二次電池の場合、正極端子の材料は一般的に、アルミニウムあるいはアルミニウム合金が使用され、負極端子の材料は、銅、ニッケル、ニッケルメッキされた鉄などの金属が使用される。

正極リード３は、導電材料から形成され、その材質は、正極活物質の種類により変更されるものではあるが、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金を使用することができる。

負極リード４は、導電材料から形成され、その材質は負極活物質の種類に合わせて変更されるが、負極活物質がチタン酸リチウムの場合、アルミニウムもしくはアルミニウム合金を使用することができる。

非水電解質二次電池では、電気自動車に搭載される等により非水電解質二次電池に外部から振動や衝撃が加わった際に、容器１内での電極群２の振動が正負極集電タブ８，９及び正負極リード３，４を介して蓋５に伝わる。しかし、上記第１実施形態の非水電解質二次電池は、正負極リード３，４が振動吸収部３ｃ，４ｃを備えているため、振動を振動吸収部３ｃ，４ｃで吸収することができる。このため、蓋５に振動が伝わるのを抑制することができ、その結果、蓋５に設けられた安全弁２１が振動で破断するのを抑制することができる。

また、第１の実施形態の電池は、蓋に振動が伝わらず、安全弁が破断する恐れがないため、正負極集電タブ８，９と正負極リード３，４の集電タブ接合部３ｂ，４ｂとを超音波接合することが可能である。これにより、中間リードを集電タブに溶接する工程が不要になり、製造工程の数を減少させることができる。また、中間リードが不要となるために部品点数の削減が可能になり、電池の重量エネルギー密度を向上させることができる。

第１の実施形態の電池に用いられるリードは、下記式（１）を満たす形状であることが好ましい。
０．１２ ≦Ｘ１／Ｙ１≦ ０．２（１）
ここにおいて、Ｘ１は振動吸収部３ｃ，４ｃの集電タブ８，９の延出方向と直交する方向の長さを表し、Ｙ１は集電タブ接合部３ｂ，４ｂの集電タブ８，９の延出方向と直交する方向の長さを表す。図２を用いて説明すると、Ｘ１は振動吸収部３ｃ（４ｃ）の長手方向の長さであり、Ｙ１は集電タブ接合部３ｂ（４ｂ）の長手方向の長さである。

Ｘ１／Ｙ１が０．２以下である振動吸収部は、剛性が低く、振動を十分に吸収することが可能である。Ｘ１／Ｙ１を０．１２以上とすることにより、リードの強度を適切に維持することができる。

上記式（１）を満たし、且つ、振動吸収部と蓋接合部とを隔てる辺に沿って折り曲げられた形状を有するリードを用いることにより、電極群の振動が集電タブを介して蓋に伝わることをさらに抑制することができる。それ故、安全弁が破断することを抑制することができる。また、上記形状のリードは、振動吸収部を有さないリードと比較しても抵抗値がほとんど変化せず、優れた電池性能を提供することができる。

なお、リードが破損することを防ぐため、振動吸収部の長手方向の長さはリードの強度を維持するために十分な長さを有する。

振動吸収部の長手方向と直交する長さＭ１は、特に限定されず、例えば０．８〜１．２ｍｍとすることができる。Ｍ１の値が大きいほど振動の伝達を抑制できる。Ｍ１の値は、リードを設置する空間と、リードの強度に依存して適宜決定することができる。

図２に示すような、Ｘ１、Ｙ１、蓋接合部３ａ（４ａ）の長手方向の長さ（Ｗ１）、蓋接合部３ａ（４ａ）の長手方向と直交する長さ（Ｒ１）及び集電タブ接合部３ｂ（４ｂ）の長手方向と直交する長さ（Ｚ１）などのリードの寸法は、特に限定されず、電池及び電極の大きさなどに依存して、適宜決定することができる。

リードの厚みは特に限定されず、例えば０．５〜１ｍｍとすることができる。リードの厚みが大きいほど振動の伝達を抑制でき、リードを設置する空間と、リードの強度に依存して適宜決定することができる。

次に、第２実施形態の非水電解質二次電池について図３を参照して説明する。なお、図３に示す部材のうち、前述した図１及び２で説明したものと同じ部材については同符号を付して説明を省略する。図３の電池で用いる正負極リード３，４の斜視図を図４に示す。

正負極リード３，４は、容器１の短辺方向の側面に沿うように配置される略四角形状の振動吸収部３ｃ（４ｃ）と、振動吸収部３ｃ（４ｃ）の第一辺２３（図４では上辺）に沿って折り曲げることで設けられ、振動吸収部３ｃ（４ｃ）に対して垂直方向に延出した長方形状の蓋接合部３ａ（４ａ）と、振動吸収部３ｃ（４ｃ）の第一辺２３と隣接する第二辺２４に沿って折り曲げることで設けられ、蓋接合部３ａ（４ａ）の長辺方向と同一方向に第二辺２４から延出した長方形状の集電タブ接合部３ｂ（４ｂ）とを有する。蓋接合部３ａ（４ａ）と集電タブ接合部３ｂ（４ｂ）との間には間隙２５が存在し、蓋接合部３ａ（４ａ）と集電タブ接合部３ｂ（４ｂ）とは直接接触しない。

図５に示すように、正負極リード３，４は、図示しない内部絶縁体を介して、蓋５と正負極端子６，７によってカシメ固定されている。正極リード３の蓋接合部３ａが蓋５の内面に配置される内部絶縁体５３（図５では図示を省略）に重ねられ、正極端子６の軸部６ｂが内部絶縁体５３の貫通孔５３ａ及び蓋接合部３ａの貫通孔３ｅに挿入されている。正極リード３は、集電タブ接合部３ｂが蓋５の長手方向に対して略平行に配置され、かつ振動吸収部３ｃが蓋５の短辺方向に略平行に配置されている。また、負極リード４の蓋接合部４ａが蓋５の内面に配置される内部絶縁体５４（図５では図示を省略）に重ねられ、負極端子７の軸部７ｂが内部絶縁体５４の貫通孔５４ａ及び蓋接合部４ａの貫通孔４ｅに挿入されている。負極リード４は、集電タブ接合部４ｂが蓋５の長手方向に対して略平行に配置され、かつ振動吸収部４ｃが蓋５の短辺方向に略平行に配置されている。

図６に示すように、正負極集電タブ８，９は、それぞれ、Ｕ字もしくはコの字状に折り曲げられた正負極バックアップリード１４、１５に挟まれている。正負極バックアップリード１４、１５は、正負極集電タブ８，９と共に、矩形板状の中間リード１７と接合される。正負極バックアップリード１４、１５と中間リード１７とは、レーザー溶接、超音波接合、抵抗溶接等の方法で接合されてよいが、超音波接合されることが好ましい。

集電タブとバックアップリードは、中間リード１７の一方の面に接合される。中間リード１７の反対側の面は、図３に示すように、正負極リード３，４の集電タブ接合部３ｂ，４ｂと接合される。正負極リード３，４と中間リード１７との接合は、レーザー溶接、超音波接合、抵抗溶接等の方法で接合されてよい。

上記正負極リード３，４は、振動吸収部３ｃ（４ｃ）と蓋接合部３ａ（４ａ）とを隔てる第一辺２３と、第一辺２３に隣接し、振動吸収部３ｃ（４ｃ）と集電タブ接合部３ｂ（４ｂ）とを隔てる第二辺２４に沿って折り曲げられ、且つ、蓋接合部３ａ（４ａ）と集電タブ接合部３ｂ（４ｂ）との間に間隙２５を有するため、容器１内に納まるコンパクトな大きさを保ちつつ、正負極リード３，４と蓋５とが接合される箇所と、正負極リード３，４と正負極集電タブ８，９とが接合される箇所との距離を十分に大きくすることができ、振動の伝達を抑制することができる。よって、上記第２実施形態の非水電解質二次電池は、このような正負極リード３，４が振動吸収部３ｃ，４ｃを備えることにより、電極群２の振動が正負極集電タブ８，９及び正負極リード３，４を介して蓋５に伝わることを抑制することができる。それ故、安全弁が破断することを抑制することができる。また、蓋に振動が伝わらず、安全弁が破断する恐れがないため、正負極集電タブ８，９と正負極リード３，４の集電タブ接合部３ｂ，４ｂとを超音波接合することが可能である。これにより、製造工程数と部品点数の削減が可能である。また、上記のような形状を有する正負極リード３，４は、振動吸収部３ｃ（４ｃ）の面積が大きいため強度が高く、リードが破損しにくい。

なお、正負極リード３（４）は、振動吸収部３ｃ（４ｃ）の第一辺と第二辺とが交わる点に切欠部２６を有するが、これに限定されず、切欠部を有さない形状であってもよい。

図４に示すような、集電タブ接合部３ｂ（４ｂ）の集電タブ８，９の延出方向と直交する方向の長さ（Ｚ２）、集電タブ接合部３ｂ（４ｂ）の集電タブ８，９の延出方向の長さ（Ｙ２）、蓋接合部３ａ（４ａ）の集電タブの延出方向と直交する方向の長さ（Ｗ２）、振動吸収部３ｃ（４ｃ）の第一辺と平行な長さ（Ｑ２）及び振動吸収部３ｃ（４ｃ）において切欠部２６が位置する箇所の第一辺と平行な長さ（Ｒ２）などのリードの寸法は、特に限定されず、電池及び電極の大きさなどに依存して、適宜決定することができる。

次に、第２実施形態の非水電解質二次電池の他の態様を図７及び８を参照して説明する。本態様の電池では、上記図５に示す蓋５に固定された正負極リード３，４を用いるが、図７に示すように、正負極リード３，４が中間リードを介さずに正負極バックアップリード１４、１５と接合される。

図８に示すように、正負極集電タブ８，９は、それぞれ、Ｕ字もしくはコの字状に折り曲げられた正負極バックアップリード１４、１５に挟まれている。図７に示すように、正負極バックアップリード１４、１５の一方の面と、正負極リード３，４の集電タブ接合部３ｂ，４ｂとが接合される。接合は、レーザー溶接、超音波接合、抵抗溶接等の方法で接合されてよいが、超音波接合されることが好ましい。

従来、正負極リード３，４と正負極バックアップリード１４、１５とを超音波接合すると、その振動が蓋に伝わり、安全弁が破断する恐れがあった。しかしながら、本実施形態の電池を用いることにより、蓋に伝わる振動を抑制できるため、正負極リード３，４と正負極バックアップリード１４、１５を超音波接合により接合することが可能である。その結果、製造工程数と部品点数の削減が可能である。

次に、第３実施形態の非水電解質二次電池について図３及び９を参照して説明する。なお、図９に示す部材のうち、前述した図４で説明したものと同じ部材については同符号を付して説明を省略する。第３実施形態の非水電解質電池の正負極リード３（４）は、図９に示すように、上記第２実施形態の正負極リード３（４）において、第二辺と接する第２の振動吸収部３ｄ（４ｄ）をさらに有する。第２の振動吸収部３ｄ（４ｄ）は、集電タブ接合部３ｂ（４ｂ）が正負極集電タブ８，９又は中間リードと接合される箇所には設けられず、該接合箇所と、振動吸収部３ｃ（４ｃ）との間に設けられる。

第３の実施形態の電池に用いられるリードは、下記式（２）を満たす形状であることが好ましい。
０．５≦Ｘ２／Ｙ２＜１（２）
ここにおいて、Ｘ２は第２の振動吸収部３ｄ，４ｄの集電タブ８，９の延出方向の長さを表し、Ｙ２は前記集電タブ接合部３ｂ，４ｂの集電タブ８，９の延出方向の長さを表す。図９を参照して説明すると、Ｘ２は第２の振動吸収部３ｄ（４ｄ）の長手方向に直交する長さを表し、Ｙ２は集電タブ接合部３ｂ（４ｂ）の長手方向と直交する長さを表す。なお、第２の振動吸収部３ｄ（４ｄ）の長手方向は、集電タブ接合部３ｂ（４ｂ）の長手方向と同じ方向とする。

Ｘ２／Ｙ２が１未満である振動吸収部は、剛性が低く、振動を吸収することが可能である。Ｘ２／Ｙ２を０．５以上とすることにより、リードの強度を適切に維持することができる。

上記形状を有するリードは、容器１内に収まる小型な形状でありながら、リードと蓋とが接合される点と、リードと集電タブとが接合される点との距離が大きいことに加えて、第２の振動吸収部３ｄ（４ｄ）を有するため、振動の伝達をより抑制することができる。よって、上記形状を有するリードを用いることにより、電極群の振動が集電タブを介して蓋に伝わることを抑制することができる。それ故、安全弁が破断することを抑制することができる。また、蓋に振動が伝わらず、安全弁が破断する恐れがないため、正負極集電タブ８，９と正負極リード３，４の集電タブ接合部３ｂ，４ｂとを超音波接合することが可能である。

なお、第２の振動吸収部３ｄ（４ｄ）の長手方向の長さＭ２は、特に限定されず、例えば４〜８ｍｍとすることができる。Ｍ２の値が大きいほど振動の伝達を抑制できる。Ｍ２の値は、リードの強度に依存して適宜決定することができる。

図９に示すような、集電タブ接合部３ｂ（４ｂ）の集電タブ８，９の延出方向と直交する方向の長さ（Ｚ２）、蓋接合部３ａ（４ａ）の集電タブの延出方向と直交する方向の長さ（Ｗ２）、振動吸収部３ｃ（４ｃ）の第一辺と平行な長さ（Ｑ２）及び振動吸収部３ｃ（４ｃ）において切欠部２６が位置する箇所の第一辺と平行な長さ（Ｒ２）などのリードの寸法は、特に限定されず、電池及び電極の大きさなどに依存して、適宜決定することができる。

以下、本実施形態で用いられる正極、負極、セパレータ及び電解液について説明する。

正極は、例えば、正極活物質を含むスラリーを集電体に塗着することにより作製される。正極活物質としては、特に限定されるものではないが、リチウムを吸蔵放出できる酸化物や硫化物、ポリマーなどが使用できる。好ましい活物質としては、高い正極電位が得られるリチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウム燐酸鉄等が挙げられる。

負極は、負極活物質を含むスラリーを集電体に塗着することにより作製される。負極活物質としては、特に限定されるものではないが、リチウムを吸蔵放出できる金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、合金、炭素等が使用でき、好ましくは、リチウムイオンの吸蔵放出電位が金属リチウム電位に対して０．４Ｖ以上貴となる物質である。このようなリチウムイオン吸蔵放出電位を有する負極活物質は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金とリチウムとの合金反応を抑えられることから、負極集電体および負極関連構成部材へのアルミニウムもしくはアルミニウム合金の使用を可能とする。たとえば、チタン酸化物、リチウムチタン酸化物、タングステン酸化物、アモルファススズ酸化物、スズ珪素酸化物、酸化珪素などがあり、中でもリチウムチタン複合酸化物が好ましい。

セパレータとしては、微多孔性の膜、織布、不織布、これらのうち同一材または異種材の積層物等を用いることができる。セパレータを形成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合ポリマー、エチレン−ブテン共重合ポリマー等を挙げることができる。

電解液は、非水溶媒に電解質（例えば、リチウム塩）を溶解させることにより調製された非水電解液が用いられる。非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、γ−ブチロラクトン（γ−ＢＬ）、スルホラン、アセトニトリル、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン等を挙げることができる。非水溶媒は、単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。

電解質としては、例えば、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ₄）、六フッ過リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ₄）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ₆）、トリフルオロメタスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃）等のリチウム塩を挙げることができる。電解質は単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。電解質の非水溶媒に対する溶解量は、０．２ｍｏｌ／Ｌ〜３ｍｏｌ／Ｌとすることが望ましい。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

＜試験１＞
以下、本発明の実施例を説明する。蓋に固定されたリードと、電極群から延出した集電タブを挟んだバックアップリードとを接合した試験品を作製した。蓋に振動を加え、安全弁が破断するかどうかを試験するため、リードとバックアップリードとを超音波接合した。

（試験品１）
第１実施形態の電池に用いられ、図２に示す形状のリードをアルミニウムを用いて作製した。リードの寸法は、Ｘ１が３．５ｍｍ、Ｙ１が２５．５ｍｍ、Ｚ１が５．５ｍｍ、Ｗ１が１３．５ｍｍ、Ｒ１が７．０ｍｍ、Ｍ１が０．８ｍｍ、厚さは０．８ｍｍである。Ｘ１／Ｙ１は、０．１３７であった。

リードの蓋接合部と蓋を、出力端子によりカシメ固定した。次いで、リードの集電タブ接合部と、正負極それぞれの集電タブを挟んだバックアップリードとを、超音波接合により接合し、サンプルを作製した。

超音波接合機は、ブランソン製ＭＯＤＥＬ２０００を用いた。接合試供体はＡ１０５０−Ｈ０．８ｍｍｔであり、ホーン形状は２山（ピッチ３．６ｍｍ）であった。加圧は４５０Ｎであり、振幅は８０％であり、試験時間（接合時間）は０．５秒とした。

超音波接合の結果、試験した１００個のサンプルの何れも、安全弁にワレは発生しなかった。

また、リードの蓋接合部の中央と、集電タブ接合部の中央の間の抵抗値を測定し、平均値を算出したところ、０．１３ｍΩであった。試験条件と測定結果を表１に示した。

（試験品２）
Ｘ１が５．０ｍｍであり、Ｘ１／Ｙ１が０．１９６であるリードを用いた以外は、試験品１と同様に試験した。超音波接合の結果、試験した１００個のサンプルのうち、２個のサンプルで安全弁にワレが発生した。リードの抵抗値は、０．１２ｍΩであった。試験条件と測定結果を表１に示した。

（試験品３）
Ｘ１が２．０ｍｍであり、Ｘ１／Ｙ１が０．０７８であるリードを用いた以外は、試験品１と同様に試験した。試験品３は、１００個のサンプルについて試験を行う予定であったが、試験開始から３０個いずれも、超音波接合時にリードが破損したため３０個で試験を終了した。リードの抵抗値は、０．１４ｍΩであった。試験条件と測定結果を表１に示した。

（比較例１）
図１０に示す形状のリードを用いて比較例１を作製した。このリードは、蓋接合部１０３（ａ）と、集電タブ接合部１０３（ｂ）と、蓋接合部１０３（ａ）と集電タブ接合部１０３（ｂ）とを連結する連結部１０３（ｃ）とを有し、連結部１０３（ｃ）と蓋接合部１０３（ａ）とを隔てる辺に沿って略直角に折れ曲がった形状を有する。

蓋接合部１０３（ａ）の長手方向の長さＡ１は２０．５ｍｍ、蓋接合部１０３（ａ）の長手方向と直交する長さＡ２は７．０ｍｍ、集電タブ接合部１０３（ｂ）の長手方向の長さＢ１は２５．５ｍｍ、集電タブ接合部１０３（ｂ）の長手方向と直交する長さＢ２は５．５ｍｍ、連結部１０３（ｃ）の長手方向の長さＣ１は７．５ｍｍ、連結部１０３（ｃ）の長手方向と直交する長さＣ２は０．９ｍｍ、厚さは０．８ｍｍである。Ｃ１／Ｂ１は０．５７であった。このような形状のリードを用いた以外は、試験品１と同様に試験した。

比較例１は、試験した１００個のサンプルのうち、７８個のサンプルで安全弁にワレが発生した。リードの抵抗値は、０．１１ｍΩであった。試験条件と測定結果を表１に示した。

表１に示すように、Ｘ１／Ｙ１が０．１２以上０．２以下の範囲にあるリードを用いた試験品１及び２は、比較例１よりもワレの発生が少なく、振動が蓋に伝わりにくいことが示された。また、試験品１及び２のリードは、比較例１に示す振動吸収部を有さないリードと抵抗値がほとんど変わらず、電池性能に影響を与えないことが示された。一方、試験品３のリードが超音波接合時に破断したことから、Ｘ１／Ｙ１が０．１２未満であるリードは強度が低いことが示された。

＜試験２＞
超音波接合の条件を変えて試験を行った。

（試験品４）
超音波接合時の加圧を１０００Ｎとし、振幅を９０％とし、試験時間（接合時間）を１秒とした以外は、試験品１と同様のリードを用いてサンプルを作製した。超音波接合の結果、試験した１００個のサンプルのうち、３個のサンプルで安全弁にワレが発生した。リードの抵抗値は、０．１３ｍΩであった。試験条件と測定結果を表２に示した。

（試験品５）
第２実施形態の電池に用いられ、図４に示す形状のリードをアルミニウムを用いて作製した。リードの寸法は、Ｙ２が５．５ｍｍ、Ｚ２が２１ｍｍ、Ｗ２が１３．５ｍｍ、Ｒ２が８．０ｍｍ、Ｑ２が８．５ｍｍ、厚さは０．８ｍｍである。超音波接合の条件は、試験品４と同様である。

超音波接合の結果、試験した１００個のサンプルの何れも、安全弁にワレは発生しなかった。リードの抵抗値は、０．１５ｍΩであった。試験条件と測定結果を表２に示した。

（試験品６）
第３実施形態の電池に用いられ、図９に示す形状のリードをアルミニウムを用いて作製した。リードの寸法は、Ｘ２が４．５ｍｍ、Ｍ２が５．８ｍｍである。Ｘ２／Ｙ２は０．８１８であった。他の寸法は、試験品５で用いたリードと同じである。超音波接合の条件は、試験品４と同様である。

（試験品７）
Ｘ２が３．０ｍｍであり、Ｘ２／Ｙ２が０．５４５である以外は、試験品６と同様の寸法のリードを用いた。超音波接合の条件は、試験品４と同様である。

超音波接合の結果、試験した１００個のサンプルの何れも、安全弁にワレは発生しなかった。リードの抵抗値は、０．１６ｍΩであった。試験条件と測定結果を表２に示した。

（試験品８）
Ｘ２が２．０ｍｍであり、Ｘ２／Ｙ２が０．３６４である以外は、試験品６と同様の寸法のリードを用いた。超音波接合の条件は、試験品４と同様である。

試験品８は、１００個のサンプルについて試験を行う予定であったが、試験開始から３０個いずれも、超音波接合時にリードが破損したため３０個で試験を終了した。リードの抵抗値は、０．１７ｍΩであった。試験条件と測定結果を表２に示した。

（比較例２）
比較例１と同様のリードを用いた以外は、試験品４と同様に試験した。比較例２は、試験した１００個のサンプルの何れも安全弁にワレが発生した。リードの抵抗値は、０．１１ｍΩであった。試験条件と測定結果を表２に示した。

試験品４は、比較例２よりもワレの発生が少なく、高い圧力及び振幅で、長い時間、超音波接合しても、蓋に伝わる振動を抑制できることが示された。

また、Ｘ２／Ｙ２が０．５以上であるリードを用いた試験品５〜７も、ワレが発生せず、高い圧力及び振幅で、長い時間、超音波接合しても、蓋に伝わる振動を抑制できることが示された。

一方、試験品８のリードが超音波接合時に破損したことから、Ｘ２／Ｙ２が０．５未満であるリードは強度が低いことが示された。

＜試験３＞
試験品１、試験品６、及び比較例１と同様のリードを用いて、同一のフローでサンプルを作成し、安全弁のワレが発生したかどうかを流品確認した。超音波接合は、加圧力５３５Ｎ、振幅３６μｍ、接合時間は０．８秒／１回であった。その結果を表３に示す。

表３に示すように、試験品１及び６のリードを用いたサンプルは、５００個のサンプルの全てで安全弁のワレが発生しなかった。一方、比較例１のリードを用いたサンプルは、３００個のサンプルのうち、１０２個のサンプルで安全弁のワレが発生した。
[付記]以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［項１］容器と、前記容器内に収納され、正極及び負極を含む電極群と、前記電極群の前記正極及び前記負極のうち少なくとも一方の極の集電体の複数箇所から延出された複数枚の集電タブと、前記容器の開口部を塞ぐ蓋と、前記集電タブが電気的に接続された集電タブ接合部と、前記蓋に固定された蓋接合部と、前記集電タブ接合部と前記蓋接合部とを連結する振動吸収部を含むリードと、前記蓋に設けられた安全弁と、を備えることを特徴とする電池。
［項２］前記リードが、前記振動吸収部と前記蓋接合部とを隔てる辺に沿って折り曲げられ、且つ、下記式（１）を満たすことを特徴とする、項１に記載の電池：
０．１２≦Ｘ１／Ｙ１≦０．２（１）
ここにおいて、Ｘ１は前記振動吸収部の前記集電タブの延出方向と直交する方向の長さを表し、Ｙ１は前記集電タブ接合部の前記集電タブの延出方向と直交する方向の長さを表す。
［項３］前記リードが、前記振動吸収部と前記蓋接合部とを隔てる第一辺と、前記第一辺に隣接し、前記振動吸収部と前記集電タブ接合部とを隔てる第二辺に沿って折り曲げられ、且つ、前記蓋接合部と前記集電タブ接合部との間に間隙を有することを特徴とする、項１に記載の電池。
［項４］前記リードが、前記第二辺と接する第２の振動吸収部を有し、且つ、下記式（２）を満たすことを特徴とする、項３に記載の電池：
０．５≦Ｘ２／Ｙ２＜１（２）
ここにおいて、Ｘ２は前記第２の振動吸収部の前記集電タブの延出方向の長さを表し、Ｙ２は前記集電タブ接合部の前記集電タブの延出方向の長さを表す。
［項５］前記リードの前記集電タブ接合部と前記集電タブの間に位置する中間リードをさらに備えることを特徴とする、項１〜４の何れか一項に記載の電池。
［項６］前記リードの前記集電タブ接合部に、前記集電タブが超音波接合されていることを特徴とする、項１〜４の何れか一項に記載の電池。

１…容器、２…電極群、３…正極リード、４…負極リード、５…蓋、６…正極端子、７…負極端子、８…正極集電タブ、９…負極集電タブ、１０…封口部材、１４…正極保護リード、１５…負極保護リード、１３…ガスケット、１７…中間リード、２１…安全弁、５３，５４…絶縁体。

Claims

容器と、
前記容器内に収納され、正極及び負極を含む電極群と、
前記電極群の前記正極及び前記負極のうち少なくとも一方の極の集電体の複数箇所から延出された複数枚の集電タブと、
前記容器の開口部を塞ぐ蓋と、
前記集電タブが電気的に接続された集電タブ接合部と、前記蓋に固定された蓋接合部と、前記集電タブ接合部と前記蓋接合部とを連結する振動吸収部を含むリードと、
前記蓋に設けられた安全弁と、
を備え、
前記リードは、前記蓋にカシメ固定されており、
前記リードは、前記振動吸収部と前記蓋接合部とを隔てる辺に沿って折り曲げられており、
前記振動吸収部の前記集電タブの延出方向と直交する方向の長さＸ１は、前記集電タブ接合部の前記集電タブの延出方向と直交する方向の長さＹ１より短く、
前記Ｘ１は、前記蓋接合部の前記集電タブの延出方向と直交する方向であって、前記Ｘ１と平行である方向の長さＷ１より短く、
前記振動吸収部の長手方向の両端は、前記蓋接合部の長手方向の両端よりも内側に位置することを特徴とする電池。
前記リードが下記式（１）を満たすことを特徴とする、請求項１に記載の電池：
０．１２≦Ｘ１／Ｙ１≦０．２（１）
ここにおいて、Ｘ１は前記振動吸収部の前記集電タブの延出方向と直交する方向の長さを表し、Ｙ１は前記集電タブ接合部の前記集電タブの延出方向と直交する方向の長さを表す。
容器と、
前記容器内に収納され、正極及び負極を含む電極群と、
前記電極群の前記正極及び前記負極のうち少なくとも一方の極の集電体の複数箇所から延出された複数枚の集電タブと、
前記容器の開口部を塞ぐ蓋と、
前記集電タブが電気的に接続された集電タブ接合部と、前記蓋に固定された蓋接合部と、前記集電タブ接合部と前記蓋接合部とを連結する振動吸収部を含むリードと、
前記蓋に設けられた安全弁と、
を備え、
前記リードは、前記蓋にカシメ固定されており、
前記リードが、前記振動吸収部と前記蓋接合部とを隔てる第一辺と、前記第一辺に隣接し、前記振動吸収部と前記集電タブ接合部とを隔てる第二辺に沿って折り曲げられ、且つ、前記蓋接合部と前記集電タブ接合部との間に間隙を有することを特徴とする電池。
前記リードが、前記第二辺と接する第２の振動吸収部を有し、且つ、下記式（２）を満たすことを特徴とする、請求項３に記載の電池：
０．５≦Ｘ２／Ｙ２＜１（２）
ここにおいて、Ｘ２は前記第２の振動吸収部の前記集電タブの延出方向の長さを表し、Ｙ２は前記集電タブ接合部の前記集電タブの延出方向の長さを表す。
前記リードの前記集電タブ接合部と前記集電タブの間に位置する中間リードをさらに備えることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の電池。
前記リードの前記集電タブ接合部に、前記集電タブが超音波接合されていることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の電池。