JP5651556B2

JP5651556B2 - 二次電池

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Publication number: JP5651556B2
Application number: JP2011169509A
Authority: JP
Inventors: 翔西丸; 青田　欣也; 欣也青田
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2011-08-02
Filing date: 2011-08-02
Publication date: 2015-01-14
Anticipated expiration: 2031-08-02
Also published as: JP2013033660A

Description

本発明は、二次電池に関する。

近年、ハイブリッド自動車や電気自動車等の動力源として大容量（Ｗｈ）の二次電池が開発されており、その中でもエネルギー密度（Ｗｈ／ｋｇ）の高い角形のリチウムイオン二次電池が注目されている。

角形のリチウムイオン二次電池においては、正極箔に正極活物質を塗布した正極電極、負極箔に負極活物質を塗布した負極電極およびそれぞれを絶縁するためのセパレータを重ね合わせて捲回することで扁平形状の捲回電極群が形成される。捲回電極群は、電池容器の蓋に設けられた正極外部端子および負極外部端子に電気的に接続される。捲回電極群は、電池容器の缶に収容され、缶の開口部は蓋で封止溶接される。二次電池は、捲回電極群を収容した電池容器の注液口から電解液が注液された後、注液栓が挿入されてレーザ溶接により封止溶接されることで形成される。

捲回電極群と、電池容器の蓋に設けられた正負極外部端子とは、集電体を介して接続されている（特許文献１参照）。特許文献１には、正負極外部端子のカシメ部材をカシメることによって正負極外部端子と集電体とが電気的に接続および機械的に固定される二次電池において、カシメ部に環状の薄肉部が形成され、薄肉部と集電体とがレーザ溶接により接続された二次電池が提案されている。

特開２００９−８７６９３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の二次電池では、正負極外部端子と集電体との溶接部が電極群側に設けられており、正負極外部端子と集電体とを溶接する時に発生するスパッタが、集電体における電極群との接合部や、接合部から正負極外部端子側に向かって延在する部位に付着してしまうという問題があった。

集電体における電極群との接合部にスパッタが付着してしまうと、超音波接合や抵抗溶接に支障が生じる。集電体の接合部から正負極外部端子側に向かって延在する部位にスパッタが付着してしまうと、スパッタが脱落して電極群内へ侵入し、短絡するおそれがある。

本発明は、正極電極および負極電極をセパレータを介在させて捲回した捲回電極群と、捲回電極群を収容する缶と、缶を封止する蓋と、蓋に取り付けられた正極端子部材および負極端子部材と、正極電極と正極端子部材とを接続する正極集電体と、負極電極と負極端子部材とを接続する負極集電体とを備え、正負極集電体のそれぞれは、蓋の内面に沿う座面部と、捲回電極群との接合面を有する接合部とを有し、正負極端子部材のそれぞれは、蓋を貫通する貫通部と、貫通部の一端部に設けられるフランジとを有する接続端子を少なくとも備え、座面部には貫通孔が形成され、接続端子は、フランジから捲回電極群側に向かって突設された突部を有し、突部は、座面部の貫通孔に挿通されて座面部にカシメられ、座面部は、突部のカシメ部とフランジとによって挟持され、フランジが、座面部における蓋側の面のみで溶融溶接されていることを特徴とする二次電池である。

本発明によれば、溶接時に発生するスパッタの集電体への付着が防止された信頼性の高い二次電池を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る二次電池の外観を示す斜視図。図１の二次電池の構成を示す分解斜視図。図２の捲回電極群を示す斜視図。図２の蓋組立体を示す斜視図。図４のＶ−Ｖ線切断断面図。図４の蓋組立体の分解斜視図。図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線切断断面図。図６の接続端子と集電体とを示す分解斜視図。本発明の第２の実施の形態に係る二次電池の接続端子および集電体を示す斜視図。図９のＸ−Ｘ線切断断面図。図９の接続端子と集電体とを示す分解斜視図。集電体と捲回電極群とを示す平面断面模式図。本発明の変形例に係る二次電池の集電体と接続端子との溶接部、ならびに、比較例に係る二次電池の集電体と接続端子との溶接部を示す模式図。

以下、本発明による二次電池を角形リチウムイオン電池に適用した実施の形態を、図面を参照して説明する。
―第１の実施の形態―
図１は二次電池の外観斜視図であり、図２は二次電池の構成を示す分解斜視図である。図３は捲回電極群１７０を示す斜視図であり、図４は蓋組立体１０７を示す斜視図である。

図１に示すように、二次電池は、缶１０１と蓋１０２とからなる電池容器を備えている。缶１０１および蓋１０２の材質は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などである。図２に示すように、缶１０１には蓋組立体１０７（図４参照）に保持された捲回電極群１７０（図３参照）が収容されている。缶１０１は一端が開口された矩形箱状に形成されている。捲回電極群１７０は絶縁ケース１０８に覆われた状態で缶１０１に収容されている。絶縁ケース１０８の材質は、ポリプロピレン等の絶縁性を有する樹脂である。これにより、缶１０１の底面および側面と、捲回電極群１７０とは電気的に絶縁されている。

図１および図２に示すように、蓋１０２は、矩形平板状であって、缶１０１の開口を塞ぐように溶接されている。つまり、蓋１０２は、缶１０１を封止している。図２に示すように、蓋１０２には、捲回電極群１７０の正極電極１７５および負極電極１７４と電気的に接続された正極外部端子１４１および負極外部端子１５１が配設されている。

正極外部端子１４１が捲回電極群１７０の正極電極１７５に電気的に接続され、負極外部端子１５１が捲回電極群１７０の負極電極１７４に電気的に接続されているため、正極外部端子１４１および負極外部端子１５１を介して外部負荷に電力が供給され、あるいは、正極外部端子１４１および負極外部端子１５１を介して外部発電電力が捲回電極群１７０に供給されて充電される。

図示しないが、複数の二次電池が並置されて、隣接する二次電池の正極外部端子１４１と負極外部端子１５１とが金属製の板材からなるバスバーによって電気的に接続されることで、複数の二次電池からなる組電池が形成される。

図１に示すように、蓋１０２には、注液部１０６が設けられている。注液部１０６には、電池容器内に電解液を注入するための注液孔が穿設されている。注液孔は、電解液注入後に注液栓によって封止される。電解液としては、たとえば、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（ＬｉＰＦ_６）等のリチウム塩が溶解された非水電解液を用いることができる。

蓋１０２には、ガス排出弁１０３も設けられている。ガス排出弁１０３は、プレス加工によって蓋１０２を部分的に薄肉化することで形成されている。ガス排出弁１０３は、二次電池が過充電等の異常により発熱してガスが発生し、電池容器内の圧力が上昇して所定圧力に達したときに開裂して、内部からガスを排出することで電池容器内の圧力を低減させる。

電極群組立体は、図２に示すように、捲回電極群１７０（図３参照）と、蓋組立体１０７（図４参照）とを含んで構成されている。

図３を参照して、捲回電極群１７０について説明する。蓄電要素である捲回電極群１７０は、図３に示すように、長尺状の正極電極１７５および負極電極１７４をセパレータ１７３を介在させて捲回軸Ｗ周りに扁平形状に捲回することで積層構造とされている。

正極電極１７５は、正極箔１７２と、正極活物質に結着材（バインダ）が配合された正極活物質合剤が正極箔１７２の両面に塗工されて形成された正極活物質合剤層１７７とを有する。負極電極１７４は、負極箔１７１と、負極活物質に結着材（バインダ）が配合された負極活物質合剤が負極箔１７１の両面に塗工されて形成された負極活物質合剤層１７６とを有する。正極活物質と負極活物質との間では、充放電が行われる。

正極箔１７２は、厚さ２０〜３０μｍ程度のアルミニウム箔であり、負極箔１７１は、厚さ１５〜２０μｍ程度の銅箔である。セパレータ１７３の素材は多孔質のポリエチレン樹脂である。正極活物質は、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であり、負極活物質は、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である。

捲回電極群１７０の幅方向（捲回方向に直交する捲回軸Ｗ方向）の両端部は、一方が正極活物質合剤層１７７が形成されていない未塗工部（正極箔１７２の露出部）が積層された部分とされ、他方が負極活物質合剤層１７６が形成されていない未塗工部（負極箔１７１の露出部）が積層された部分とされている。正極側未塗工部の積層体および負極側未塗工部の積層体は、それぞれ予め押し潰され、それぞれ後述の蓋組立体１０７の正極集電体１８０および負極集電体１９０（図４参照）と超音波接合され、電極群組立体（図２参照）が形成される。

図４〜図６を参照して蓋組立体１０７の構成を詳しく説明する。図５は、図４のＶ−Ｖ線切断断面図であり、図６は蓋組立体１０７の分解斜視図である。図５および図６では正極側の構成を示しているが、正極側と負極側とは同様の形状、構成であるため、便宜上、かっこ書きで負極側の構成要素の参照番号を付している。

図４に示すように、蓋組立体１０７は、蓋１０２と、蓋１０２に取り付けられた正極端子部材１０４および負極端子部材１０５と、正極集電体１８０および負極集電体１９０とを含んで構成されている。図５および図６に示すように、正極端子部材１０４は、正極外部端子１４１と、端子台１６０と、ガスケット１０９と、正極集電体１８０に接続された正極接続端子１４５とを有している。同様に、負極端子部材１０５は、負極外部端子１５１と、端子台１６０と、ガスケット１０９と、負極集電体１９０に接続された負極接続端子１５５とを有している。

正極外部端子１４１、正極接続端子１４５および正極集電体１８０の材質はアルミニウムである。負極外部端子１５１、負極接続端子１５５および負極集電体１９０の材質は銅である。端子台１６０およびガスケット１０９の材質はポリブチレンテレフタレートやポリフェニレンサルファイド、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂等の絶縁性を有する樹脂である。

図６に示すように、正極外部端子１４１は、平板状部材であって、一端側に正極接続端子１４５が取り付けられる取付部１４３が設けられ、他端側にバスバー（不図示）が溶接されるバスバー溶接部１４２が設けられている。取付部１４３には後述の正極接続端子１４５の先端側貫通部１４６ａが挿通される円形状の貫通孔１４４が設けられている。取付部１４３とバスバー溶接部１４２との間にはくびれ部１４１ａが設けられている。

同様に、負極外部端子１５１は、平板状部材であって、一端側に負極接続端子１５５が取り付けられる取付部１５３が設けられ、他端側にバスバー（不図示）が溶接されるバスバー溶接部１５２が設けられている。取付部１５３には後述の負極接続端子１５５の先端側貫通部１５６ａが挿通される円形状の貫通孔１５４が設けられている。取付部１５３とバスバー溶接部１５２との間にはくびれ部１５１ａが設けられている。

図５および図６に示すように、端子台１６０は、正負極外部端子１４１，１５１と蓋１０２の平面部１２１との間に介在されるベース部１６１と、ベース部１６１の外縁の全周から正負極外部端子１４１，１５１側に向かって立ち上がる側壁１６３と、正負極外部端子１４１，１５１のバスバー溶接部１４２，１５２に対向する位置において蓋１０２側に向かって突設された凸部１６２とを有している。絶縁性を有する端子台１６０のベース部１６１が、正負極外部端子１４１，１５１と蓋１０２との間に介在されているため、正負極外部端子１４１，１５１と蓋１０２とは電気的に絶縁されている。

端子台１６０の側壁１６３の内面形状は、正負極外部端子１４１，１５１の外形形状に対応して形成されている。図５に示すように、正負極外部端子１４１，１５１は、端子台１６０の側壁１６３の内側に嵌合されている。図５および図６に示すように、ベース部１６１には後述の正負極接続端子１４５，１５５の基端側貫通部１４６ｂ，１５６ｂが挿通される円形状の貫通孔１６４が設けられている。

図５および図６に示すように、蓋１０２には平面部１２１から缶内側に向かって窪むように形成された凹部１２２と、後述の正負極接続端子１４５，１５５の基端側貫通部１４６ｂ，１５６ｂが挿通される貫通孔１２４が設けられている。蓋１０２の凹部１２２は、上記したバスバー溶接部１４２，１５２に対向する位置に設けられており、図５に示すように、端子台１６０の凸部１６２は蓋１０２の凹部１２２に嵌合されている。

図５および図６に示すように、ガスケット１０９は円筒状の筒部と、筒部の下端に設けられた鍔部とを備えている。ガスケット１０９は、後述の正負極接続端子１４５，１５５の基端側貫通部１４６ｂ，１５６ｂに装着される。図５に示すように、ガスケット１０９は、蓋１０２の貫通孔１２４と正負極接続端子１４５，１５５との間に介在するように配置されて、貫通孔１２４と正負極接続端子１４５，１５５との間が封止されている。ガスケット１０９は上記したように絶縁性を有しているため、正負極接続端子１４５，１５５と蓋１０２とは電気的に絶縁されている。

図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線切断断面図であり、図８は、正極接続端子１４５と正極集電体１８０とを示す分解斜視図である。図７および図８では正極側の構成を示しているが、正極側と負極側とは同様の形状、構成であるため、便宜上、かっこ書きで負極側の構成要素の参照番号を付している。

図６および図８に示すように、正極集電体１８０は、蓋１０２の内面に沿う座面部１８１と、座面部１８１の長辺側部から略直角に曲がって、缶１０１の幅広面に沿いながら缶底面に向かって延在する平面板１８２と、平面板１８２の下端に設けた傾斜部１８６により接続される接合部１８３とを備えている。図６に示すように、接合部１８３は、正極電極１７５との接合面１８３ａを有している。座面部１８１には、正極接続端子１４５が取り付けられる貫通孔１８４が設けられている。

同様に、図６および図８に示すように、負極集電体１９０は、蓋１０２の内面に沿う座面部１９１と、座面部１９１の長辺側部から略直角に曲がって、缶１０１の幅広面に沿いながら缶底面に向かって延在する平面板１９２と、平面板１９２の下端に設けた傾斜部１９６により接続される接合部１９３とを備えている。図６に示すように、接合部１９３は、負極電極１７４との接合面１９３ａを有している。座面部１９１には、負極接続端子１５５が取り付けられる貫通孔１９４が設けられている。

図６および図７に示すように、正極集電体１８０の座面部１８１には正極接続端子１４５が固定され、負極集電体１９０の座面部１９１には負極接続端子１５５が固定されている。

図８に示すように、正極接続端子１４５は、上記した蓋１０２の貫通孔１２４、端子台１６０の貫通孔１６４および正極外部端子１４１の貫通孔１４４（図６参照）を貫通する平面視円形状の貫通部１４６と、貫通部１４６の一端部に設けられる平面視円形状のフランジ１４７と、フランジ１４７から捲回電極群１７０側に向かって突設された円筒状の突部１４８とを備えている。図８に示される円筒状の突部１４８の先端は、突部１４８が正極集電体１８０の座面部１８１に形成された貫通孔１８４に挿通され、フランジ１４７が座面部１８１に当接された状態で、座面部１８１にカシメられる。その結果、図７に示すように、座面部１８１はカシメ部１４８ｓとフランジ１４７とによって挟持されている。

同様に、図８に示すように、負極接続端子１５５は、上記した蓋１０２の貫通孔１２４、端子台１６０の貫通孔１６４および負極外部端子１５１の貫通孔１５４（図６参照）を貫通する平面視円形状の貫通部１５６と、貫通部１５６の一端部に設けられる平面視円形状のフランジ１５７と、フランジ１５７から捲回電極群１７０側に向かって突設された円筒状の突部１５８とを備えている。図８に示される円筒状の突部１５８の先端は、突部１５８が負極集電体１９０の座面部１９１に形成された貫通孔１９４に挿通され、フランジ１５７が座面部１９１に当接された状態で、座面部１９１にカシメられる。その結果、図７に示すように、座面部１９１はカシメ部１５８ｓとフランジ１５７とによって挟持されている。

図７に示すように、正極接続端子１４５のフランジ１４７は、座面部１８１の蓋１０２側との当接面の周縁全周に亘って座面部１８１に隅肉レーザ溶接され、溶接部（溶接金属）１４９が形成されている。溶接部１４９は、正極集電体１８０と正極接続端子１４５との間の導通経路を構成している。なお、図示するように、フランジ１４７は正極集電体１８０の座面部１８１における蓋１０２側の面のみで溶接されており、反対側の面などに溶接部は形成されていない。

同様に、図７に示すように、負極接続端子１５５のフランジ１５７は、座面部１９１の蓋１０２側との当接面の周縁全周に亘って座面部１９１に隅肉レーザ溶接され、溶接部（溶接金属）１５９が形成されている。溶接部１５９は、負極集電体１９０と負極接続端子１５５との間の導通経路を構成している。なお、図示するように、フランジ１５７は負極集電体１９０の座面部１９１における蓋１０２側の面のみで溶接されており、反対側の面などに溶接部は形成されていない。

なお、隅肉溶接に代えて重ね貫通溶接により、正負極接続端子１４５，１５５のフランジ１４７，１５７を正負極集電体１８０，１９０に接続してもよい。

このように、正極接続端子１４５は、正極集電体１８０にカシメおよび溶接により固定され、負極接続端子１５５は、負極集電体１９０にカシメおよび溶接により固定されている。これにより、正極集電体１８０と正極接続端子１４５とが電気的に接続され、負極集電体１９０と負極接続端子１５５とが電気的に接続される。

図６および図７に示すように、正極接続端子１４５の貫通部１４６は、フランジ１４７から上方に向かって突設される基端側貫通部１４６ｂと、基端側貫通部１４６ｂの上端から上方に向かって突設される先端側貫通部１４６ａとを有している。先端側貫通部１４６ａの外径は、基端側貫通部１４６ｂの外径よりも小さく、先端側貫通部１４６ａの上部は円筒状とされている。

同様に、図６および図７に示すように、負極接続端子１５５の貫通部１５６は、フランジ１５７から上方に向かって突設される基端側貫通部１５６ｂと、基端側貫通部１５６ｂの上端から上方に向かって突設される先端側貫通部１５６ａとを有している。先端側貫通部１５６ａの外径は、基端側貫通部１５６ｂの外径よりも小さく、先端側貫通部１５６ａの上部は円筒状とされている。

正極接続端子１４５の貫通部１４６は、ガスケット１０９が基端側貫通部１４６ｂに装着された状態で、蓋１０２の貫通孔１２４、端子台１６０の貫通孔１６４および正極外部端子１４１の貫通孔１４４に挿通される。フランジ１４７と蓋１０２の内面とでガスケット１０９の鍔部が挟まれた後、先端側貫通部１４６ａの円筒状部分の先端が正極外部端子１４１にカシメられる。その結果、図５に示すように、正極外部端子１４１、端子台１６０、蓋１０２およびガスケット１０９の鍔部は、カシメ部１４６ｓとフランジ１４７とによって挟持されている。

同様に、負極接続端子１５５の貫通部１５６は、ガスケット１０９が基端側貫通部１５６ｂに装着された状態で、蓋１０２の貫通孔１２４、端子台１６０の貫通孔１６４および負極外部端子１５１の貫通孔１５４に挿通される。フランジ１５７と蓋１０２の内面とでガスケット１０９の鍔部が挟まれた後、先端側貫通部１５６ａの円筒状部分の先端が負極外部端子１５１にカシメられる。その結果、図５に示すように、負極外部端子１５１、端子台１６０、蓋１０２およびガスケット１０９の鍔部は、カシメ部１５６ｓとフランジ１５７とによって挟持されている。

このように、正極接続端子１４５は、正極外部端子１４１にカシメにより固定され、負極接続端子１５５は、負極外部端子１５１にカシメにより固定されている。これにより、正極外部端子１４１と正極接続端子１４５とが電気的に接続され、負極外部端子１５１と負極接続端子１５５とが電気的に接続される。

なお、カシメ部１４６ｓ，１５６ｓと正負極外部端子１４１，１５１とをさらに溶接することもできる。

上述した本実施の形態によれば、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）正負極接続端子１４５，１５５のフランジ１４７，１５７を、正負極集電体１８０，１９０の座面部１８１，１９１における蓋１０２側の面のみで溶接した。これにより、溶接時に発生するスパッタが、正負極集電体１８０，１９０の接合部１８３，１９３や平面板１８２，１９２、傾斜部１８６，１９６に付着することを防止できる。その結果、正負極集電体１８０，１９０と捲回電極群１７０との接合を支障なく行うことができ、適正な接合強度を確保でき、スパッタが捲回電極群１７０内部へ侵入することに起因する短絡を防止した信頼性の高い二次電池を提供できる。

（２）正負極接続端子１４５，１５５のフランジ１４７，１５７を、正負極集電体１８０，１９０の座面部１８１，１９１における蓋１０２側の面のみで溶接したので、フランジ１４７，１５７を座面部１８１，１９１に全周溶接できる。これに対して、座面部の捲回電極群側でレーザ溶接する従来技術では、座面部の捲回電極群側に配設されている正負極集電体にレーザが照射されないように溶接する必要があるために、溶接可能な部分が限定されてしまう。

（３）フランジ１４７，１５７を、座面部１８１，１９１との当接面の周縁全周に亘って座面部１８１，１９１に溶接するようにしたので、断続溶接に比べて導通経路となる溶接部の断面積を広くでき、正負極集電体１８０，１９０と正負極接続端子１４５，１５５との間の電気抵抗を低くすることができる。

（４）（３）により、抵抗発熱部を均等にすることができるため、ガスケット１０９や端子台１６０に係る正負極接続端子１４５，１５５の温度上昇を抑制できる。

（５）レーザ溶接により、フランジ１４７，１５７を座面部１８１，１９１に隅肉溶接することで、重ね貫通溶接をする場合に比べて、レーザ溶接に必要なエネルギーを抑えることができる。これに対して、重ね貫通溶接をする場合、フランジ１４７，１５７の上面からレーザを垂直に当てて、フランジ１４７を貫通させる必要があるため、多くのエネルギーを必要とする。

―第２の実施の形態―
図９〜図１２を参照して第２の実施の形態に係る二次電池を説明する。図９は本発明の第２の実施の形態に係る二次電池の正極接続端子２４５および正極集電体２８０を示す斜視図である。図１０は図９のＸ−Ｘ線切断断面図であり、模式的に蓋２０２を二点鎖線で図示している。図１１は正極接続端子２４５と正極集電体２８０とを示す分解斜視図である。図１２は正極集電体２８０の接合部２８３と捲回電極群２７０とを示す平面断面模式図であり、模式的に缶２０１を二点鎖線で図示している。

図９〜図１２では正極側の構成を示しているが、負極側も同様の構成であるため、便宜上、かっこ書きで負極側の構成要素の参照番号も付している。なお、第１の実施の形態と同様の箇所には１００番台に代えて２００番台の参照番号を付し、下２桁を同一番号として、相違点について主に説明する。

第２の実施の形態では、図９に示すように、正極集電体２８０は、正極接続端子２４５が接続される矩形平板状の座面部２８１と、座面部２８１の長辺側部から下方に屈曲して延在する一対の接続部２８２と、一対の接続部２８２の一端側から所定幅で下方に向かって延在する絞り加工部２８５とを備えている。同様に、負極集電体２９０は、負極接続端子２５５が接続される矩形平板状の座面部２９１と、座面部２９１の長辺側部から下方に屈曲して延在する一対の接続部２９２と、一対の接続部２９２の一端側から所定幅で下方に向かって延在する絞り加工部２９５とを備えている。

図１０に示すように、座面部２８１，２９１は、第１の実施の形態と同様にそれぞれ蓋２０２の内面に沿うように配設されている。図１０および図１１に示すように、座面部２８１，２９１のそれぞれには正負極接続端子２４５，２５５のそれぞれを装着するための貫通孔２８４，２９４が設けられている。

正極集電体２８０の一対の絞り加工部２８５（図９参照）のそれぞれは、図１２に示すように、缶２０１の幅広面２０１ａ側から捲回電極群２７０の厚み方向中心に向かって突出するように、プレスによる絞り加工によって形成され、缶２０１の幅広面２０１ａ側の面が窪んだ形状とされている。
同様に、負極集電体２９０の一対の絞り加工部２９５（図９参照）のそれぞれは、図１２に示すように、缶２０１の幅広面２０１ａ側から捲回電極群２７０の厚み方向中心に向かって突出するように、プレスによる絞り加工によって形成され、缶２０１の幅広面２０１ａ側の面が窪んだ形状とされている。

図９に示すように、正極集電体２８０の一対の絞り加工部２８５のそれぞれは、断面Ｌ字形状の接合部２８３と、接合部２８３を構成する主板２８３ａとリブ板２８３ｂと接続部２８２とを結合している結合部２８６とを有している。
同様に、図９に示すように、負極集電体２９０の一対の絞り加工部２９５のそれぞれは、断面Ｌ字形状の接合部２９３と、接合部２９３を構成する主板２９３ａとリブ板２９３ｂと接続部２９２とを結合している結合部２９６とを有している。

図１２に示すように、捲回電極群２７０の一端部において、正極電極２７５の積層部は、予め押し潰され、捲回電極群２７０の厚み方向中心側から缶２０１の両幅広面２０１ａ側に向かって、すなわち缶２０１の外方に向かってＶ字状に押し広げられることで一対の束状電極接続部２７８に分離されている。同様に、捲回電極群２７０の他端部において、負極電極２７４の積層部は、予め押し潰され、捲回電極群２７０の厚み方向中心側から缶２０１の両幅広面２０１ａ側に向かって、すなわち缶２０１の外方に向かってＶ字状に押し広げられることで一対の束状電極接続部２７９に分離されている。

正極集電体２８０の接合部２８３を構成する一対の主板２８３ａのそれぞれは、分離した一対の束状電極接続部２７８における缶２０１の両幅広面２０１ａ側のそれぞれの面に接合される接合面を有し、主板２８３ａが束状電極接続部２７８に超音波接合により接合されている。正極集電体２８０の接合部２８３を構成する一対のリブ板２８３ｂのそれぞれは、主板２８３ａにおける捲回電極群２７０の中心側の端部である長辺端部分から缶２０１の両幅広面２０１ａに向かって、すなわち缶２０１の外方に向かって屈曲して延在している。
同様に、負極集電体２９０の接合部２９３を構成する一対の主板２９３ａのそれぞれは、分離した一対の束状電極接続部２７９における缶２０１の両幅広面２０１ａ側のそれぞれの面に接合される接合面を有し、主板２９３ａが束状電極接続部２７９に超音波接合により接合されている。負極集電体２９０の接合部２９３を構成する一対のリブ板２９３ｂのそれぞれは、主板２９３ａにおける捲回電極群２７０の中心側の端部である長辺端部分から缶２０１の両幅広面２０１ａに向かって、すなわち缶２０１の外方に向かって屈曲して延在している。

図１０および図１１に示すように、正極接続端子２４５は、図示しない蓋、端子台および正極外部端子を貫通する平面視円形状の貫通部２４６と、貫通部２４６の下端部に設けられる平面視円形状のフランジ２４７と、フランジ２４７から下方に突設された突部２４８とを備えている。
同様に、負極接続端子２５５は、図示しない蓋、端子台および正極外部端子を貫通する平面視円形状の貫通部２５６と、貫通部２５６の下端部に設けられる平面視円形状のフランジ２５７と、フランジ２５７から下方に突設された突部２５８とを備えている。

図９〜図１１に示すように、正極接続端子２４５のフランジ２４７には、フランジ側面から座面部２８１に向かう傾斜面２４７ａが外方に張り出すように形成されている。
同様に、負極接続端子２５５のフランジ２５７には、フランジ側面から座面部２９１に向かう傾斜面２５７ａが外方に張り出すように形成されている。

図１１に示される円筒状の突部２４８の先端は、突部２４８が正極集電体２８０の座面部２８１に形成された貫通孔２８４に挿通され、フランジ２４７が座面部２８１に当接された状態で、座面部２８１にカシメられる。その結果、図１０に示すように、座面部２８１はカシメ部２４８ｓとフランジ２４７とによって挟持されている。
同様に、図１１に示される円筒状の突部２５８の先端は、突部２５８が負極集電体２９０の座面部２９１に形成された貫通孔２９４に挿通され、フランジ２５７が座面部２９１に当接された状態で、座面部２９１にカシメられる。その結果、図１０に示すように、座面部２９１はカシメ部２５８ｓとフランジ２５７とによって挟持されている。

図１０に示すように、正極接続端子２４５のフランジ２４７は、座面部２８１の蓋２０２側との当接面の周縁全周に亘って座面部２８１に隅肉レーザ溶接され、溶接部（溶接金属）２４９が形成されている。溶接部２４９は、正極集電体２８０と正極接続端子２４５との間の導通経路を構成している。なお、図示するように、フランジ２４７は正極集電体２８０の座面部２８１における蓋２０２側の面のみで溶接されており、反対側の面などに溶接部は形成されていない。
同様に、図１０に示すように、負極接続端子２５５のフランジ２５７は、座面部２９１の蓋２０２側との当接面の周縁全周に亘って座面部２９１に隅肉レーザ溶接され、溶接部（溶接金属）２５９が形成されている。溶接部２５９は、負極集電体２９０と負極接続端子２５５との間の導通経路を構成している。なお、図示するように、フランジ２５７は負極集電体２９０の座面部２９１における蓋２０２側の面のみで溶接されており、反対側の面などに溶接部は形成されていない。

このように、正極接続端子２４５は、正極集電体２８０にカシメおよび溶接により固定され、負極接続端子２５５は、負極集電体２９０にカシメおよび溶接により固定されている。これにより、正極集電体２８０と正極接続端子２４５とが電気的に接続され、負極集電体２９０と負極接続端子２５５とが電気的に接続される。

正極接続端子２４５が正極集電体２８０に接続された後、正極接続端子２４５の貫通部２４６は、図示しないが、第１の実施の形態と同様に、ガスケットが装着された状態で、蓋、端子台および正極外部端子を貫通した後、各部材をフランジ２４７とカシメ部とで挟持するように、先端がカシメられる。
同様に、負極接続端子２５５が負極集電体２９０に接続された後、負極接続端子２５５の貫通部２５６は、図示しないが、第１の実施の形態と同様に、ガスケットが装着された状態で、蓋、端子台および負極外部端子を貫通した後、各部材をフランジ２５７とカシメ部とで挟持するように、先端がカシメられる。

このように、第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同様、正負極接続端子２４５，２５５のフランジ２４７，２５７を、正負極集電体２８０，２９０の座面部２８１，２９１における蓋２０２側の面のみで全周溶接した。したがって、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果（１）〜（４）を奏する。

第２の実施の形態では、傾斜面２４７ａ，２５７ａが形成され、レーザを斜めから溶接することができるため、第１の実施の形態と同様の効果（５）を奏する。さらに、第２の実施の形態によれば、次の（６）および（７）の作用効果を奏する。

（６）傾斜面２４７ａ，２５７ａにレーザを照射するため、第１の実施の形態に比べて、レーザの狙い幅を広くとれるため、溶接の狙いずれを防止できる。
（７）傾斜面２４７ａ，２５７ａを形成したことで、溶接の際に溶融させる金属を十分に確保することができるため、溶接時の割れを防止できる。

なお、次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
［変形例］
（１）正負極接続端子１４５，１５５，２４５，２５５のフランジ１４７，１５７，２４７，２５７における座面部１８１，１９１，２８１，２９１との当接面側端部の形状は、上記した実施の形態に限定されない。たとえば、図１３（ａ）に示すように、正負極接続端子のそれぞれのフランジ３４７，３５７における正負極集電体のそれぞれの座面部３８１，３９１との当接面の周縁にＣ面取りがなされていてもよい。これにより、フランジ３４７，３５７のそれぞれには、フランジ側面から座面部３８１，３９１に向かう傾斜面３４７ａ，３５７ａが、接続端子中心軸ＣＬ方向へ向かうように形成されている。

したがって、レーザ溶接を行うと、図１３（ｂ）に示すように、溶接部（溶接金属）３４９，３５９が形成される。これに対して、図１３（ｃ）に示すように、面取りがなされていない比較例では、同じエネルギー量でレーザ溶接を行った場合、図１３（ｄ）に示すように、正負極集電体のそれぞれの座面部９８１，９９１に対する正負極接続端子のそれぞれのフランジ９４７，９５７の当接面周縁に溶接部９４９，９５９が形成される。図１３（ｄ）に示す溶接部９４９，９５９は、図１３（ｂ）の溶接部３４９，３５９に比べて、溶け込み深さが浅い。

すなわち、図１３（ａ）に示すように、面取りを行った後、比較例と同じエネルギー量でレーザ溶接を行うと、溶け込み深さを深くできるため、正負極集電体と正負極接続端子との間の電気抵抗を小さくすることができる。

なお、Ｃ面取りに代えてＲ面取りをした場合でも同様の効果を奏する。ここで、面取りとは、フランジの角部を削って形成する場合に限らず、鍛造などによって曲面形状に形成される場合も含む。

（２）フランジ１４７，１５７，２４７，２５７の形状は、上記した実施の形態では、平面視円形状のものについて説明したが本発明はこれに限定されない。たとえば、フランジ１４７，１５７，２４７，２５７の形状は、平面視多角形形状としてもよい。

（３）上記した実施の形態では、正負極接続端子１４５，１５５，２４５，２５５のそれぞれが座面部１８１，１９１，２８１，２９１にカシメ固定されているものについて説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、正負極集電体１８０，１９０，２８０，２９０に設けられる貫通孔１８４，１９４，２８４，２９４に正負極接続端子１４５，１５５，２４５，２５５に設けられた突部１４８，１５８，２４８，２５８を圧入した後、フランジ１４７，１５７，２４７，２５７を座面部１８１，１９１，２８１，２９１に溶接してもよい。溶接部１４９，１５９，２４９，２５９のみで十分な強度を確保できる場合は、正負極集電体１８０，１９０，２８０，２９０の貫通孔１８４，１９４，２８４，２９４や正負極接続端子１４５，１５５，２４５，２５５の突部１４８，１５８，２４８，２５８を省略できる。

（４）上記した実施の形態では、フランジ１４７，１５７，２４７，２５７を全周溶接したが、本発明はこれに限定されることなく、断続溶接してもよい。導通経路となる溶接部１４９，１５９，２４９，２５９が周方向に等間隔に形成されるように断続的に溶接することで、電気抵抗の高い非溶接部における抵抗発熱を均等にすることができるため、ガスケット１０９や端子台１６０に係る正負極接続端子１４５，１５５，２４５，２５５の温度上昇を抑えることができる。

（５）上記した実施の形態では、電池容器の形状を角形としたが、本発明はこれに限定されない。断面長円形状の扁平形電池容器としてもよく、缶の開口を蓋によって封止する薄形の種々の電池容器を採用できる。
（６）リチウムイオン二次電池を一例として説明したが、ニッケル水素電池などその他の二次電池にも本発明を適用できる。

（７）正極外部端子１４１、正極接続端子１４５，２４５、正極集電体１８０，２８０および正極箔１７２の材質は、アルミニウムに限定されることなく、アルミニウム合金としてもよい。負極外部端子１５１、負極接続端子１５５，２５５、負極集電体１９０，２９０および負極箔１７１の材質は、銅に限定されることなく、銅合金としてもよい。

（８）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、本発明はこれに制限されるものではなく、通常、リチウムイオン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。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、たとえば、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。

（９）上記した実施の形態では、正負極外部端子１４１，１５１のそれぞれにバスバー溶接部１４２，１５２が形成されたものを説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、正負極外部端子１４１，１５１のそれぞれにおける電池容器の外に露出している部分から外方に向けて突出するようにボルト部を設け、バスバーをナットによって正負極外部端子１４１，１５１に締結してもよい。

（１０）上記した実施の形態では、バスバーが接続される正負極外部端子１４１，１５１と、正負極集電体１８０，１９０，２８０，２９０が接続される正負極接続端子１４５，１５５，２４５，２５５とを別部材としたが、本発明はこれに限定されない。たとえば、正負極接続端子１４５，１５５，２４５，２５５の貫通部１４６，１５６，２４６，２５６の先端部をバスバーの接続部としてもよい。

（１１）上記した実施の形態では、正負極接続端子１４５，１５５，２４５，２５５のフランジ１４７，１５７，２４７，２５７と正負極集電体１８０，１９０，２８０，２９０とをレーザ溶接により接続したが、本発明はこれに限定されない。電子ビーム溶接により、正負極接続端子１４５，１５５，２４５，２５５のフランジ１４７，１５７，２４７，２５７と正負極集電体１８０，１９０，２８０，２９０とを接続してもよい。

本発明は、上記した実施の形態に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で自由に変更、改良が可能である。

１０１缶、１０２蓋、１０４正極端子部材、１０５負極端子部材、１０９ガスケット、１２１平面部、１２２凹部、１２４貫通孔、１４１正極外部端子、１４５正極接続端子、１４６貫通部、１４７フランジ、１４９溶接部、１５１負極外部端子、１５５負極接続端子、１５６貫通部、１５７フランジ、１５９溶接部、１６０端子台、１６１ベース部、１６２凸部、１６３側壁、１７０捲回電極群、１７１負極箔、１７２正極箔、１７３セパレータ、１７４負極電極、１７５正極電極、１８０正極集電体、１８１座面部、１８３接合部、１８３ａ接合面、１９０負極集電体、１９１座面部、１９３接合部、１９３ａ接合面、２０１缶、２０２蓋、２４５正極接続端子、２４６貫通部、２４７フランジ、２４７ａ傾斜面、２４９溶接部、２５５負極接続端子、２５６貫通部、２５７フランジ、２５７ａ傾斜面、２５９溶接部、２７０捲回電極群、２７４負極電極、２７５正極電極、２８０正極集電体、２８１座面部、２８３接合部、２９０負極集電体、２９１座面部、２９３接合部、３４７フランジ、３４７ａ傾斜面、３４９溶接部、３５７フランジ、３５７ａ傾斜面、３５９溶接部、３８１座面部、３９１座面部、９４７フランジ、９４９溶接部、９８１座面部、９５７フランジ、９５９溶接部、９９１座面部

Claims

正極電極および負極電極をセパレータを介在させて捲回した捲回電極群と、
前記捲回電極群を収容する缶と、
前記缶を封止する蓋と、
前記蓋に取り付けられた正極端子部材および負極端子部材と、
前記正極電極と前記正極端子部材とを接続する正極集電体と、
前記負極電極と前記負極端子部材とを接続する負極集電体とを備え、
前記正負極集電体のそれぞれは、
前記蓋の内面に沿う座面部と、
前記捲回電極群との接合面を有する接合部とを有し、
前記正負極端子部材のそれぞれは、
前記蓋を貫通する貫通部と、前記貫通部の一端部に設けられるフランジとを有する接続端子を少なくとも備え、
前記座面部には貫通孔が形成され、
前記接続端子は、前記フランジから前記捲回電極群側に向かって突設された突部を有し、
前記突部は、前記座面部の貫通孔に挿通されて前記座面部にカシメられ、
前記座面部は、前記突部のカシメ部と前記フランジとによって挟持され、
前記フランジが、前記座面部における蓋側の面のみで溶融溶接されていることを特徴とする二次電池。
請求項１に記載の二次電池において、
前記正負極端子部材のそれぞれは、二次電池間を電気的に接続するためのバスバーが接続されるバスバー接続部を有する外部端子をさらに備え、
前記外部端子は、前記接続端子の貫通部の他端部に接続されていることを特徴とする二次電池。
請求項１または２に記載の二次電池において、
前記フランジには、フランジ側面から前記座面部に向かう傾斜面が外方に張り出すように形成されていることを特徴とする二次電池。
請求項１または２に記載の二次電池において、
前記フランジにおける前記座面部との当接面の周縁には、面取りがなされていることを特徴とする二次電池。
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の二次電池において、
前記フランジは、前記座面部に隅肉溶接されていることを特徴とする二次電池。
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の二次電池において、
前記フランジは、前記座面部との当接面の周縁全周に亘って前記座面部に溶接されていることを特徴とする二次電池。