JP5768002B2 - 二次電池 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池に関する。

近年、ハイブリッド型の電気自動車や純粋な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、正極電極および負極電極をセパレータを介在さ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、正負極集電体を介して電池蓋に設けられた正負極端子に電気的に接続される。捲回電極群は、電池缶に収容され、電池缶の開口部は電池蓋で封止溶接される。二次電池は、注液孔から電解液が注入された後、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。

特許文献１には、捲回電極群に接合される接合面を有する平面部（平坦部）と、平面部から湾曲して立ち上がるように折り曲げられた屈曲部（曲部）とを備えた正負極集電体が開示されている。屈曲部は、平板端子の長辺端部分に曲げ加工を施すことにより形成される。平板端子の長辺端部分に曲げ加工が施されたことにより、正負極集電体のそれぞれの剛性が向上されている。

特開２００９−２６７０５号公報

車両に搭載される二次電池には振動や衝撃が作用するため、捲回電極群を保持する集電体の変形を防止する必要がある。

上記特許文献１に記載の電池では、正負極集電体のそれぞれに曲げ加工が施されることにより剛性が向上されているが、正極集電体と負極集電体とでは材料が異なるため、材料による剛性強度の差が残存している。正極集電体と負極集電体との間で剛性強度の差が大きいと、振動が作用した際に正極集電体と負極集電体のうち、相対的に剛性の低い材料からなる集電体に振動の影響が集中し、剛性の低い集電体が変形および破損してしまうおそれがあった。

本発明は、正極箔に正極活物質が塗工された正極塗工部と塗工されていない正極未塗工部とを有する正極電極、および、負極箔に負極活物質が塗工された負極塗工部と塗工されていない負極未塗工部とを有する負極電極をセパレータを介在させて扁平形状に捲回した捲回電極群と、捲回電極群を収容する電池缶と、電池缶を封止する電池蓋と、電池蓋に設けられた正極端子および負極端子と、正極未塗工部と正極端子とを接続する正極集電体と、負極未塗工部と負極端子とを接続する負極集電体とを備え、捲回電極群は、捲回中心軸方向の一端部に正極未塗工部の積層部が設けられ、捲回中心軸方向の他端部に負極未塗工部の積層部が設けられ、正負極集電体のそれぞれは、電池蓋の内面に沿う取付部と、取付部の側部から屈曲して電池缶の底面に向かって延在する接続部と、接続部に接続され、正
負極未塗工部のそれぞれに接合される平面部とを有し、正極集電体と負極集電体とは異なる材料により形成され、正極集電体および負極集電体のうち、相対的に剛性の低い材料からなる集電体には、接続部から電池缶の底面に向かって延在する平面部の長辺端部から屈曲する屈曲部が形成され、正極集電体および負極集電体のうち、相対的に剛性の高い材料からなる集電体には、接続部から電池缶の底面に向かって延在する平面部の長辺端部から屈曲する屈曲部が形成されていないことを特徴とする二次電池である。

本発明によれば、二次電池に作用する振動の影響を正極集電体と負極集電体のそれぞれにバランスよく分散することで耐振性の向上を図ることができる。

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１の二次電池の捲回電極群を示す斜視図。 図２に示す二次電池を幅広面側から見た分解図。 （ａ）は図４のＡ−Ａ線切断断面図、（ｂ）は図４のＢ−Ｂ線切断断面図。 捲回電極群の端部において、正極束状電極接続部および負極束状電極接続部を形成する工程を説明する平面模式図。 本発明の第２の実施の形態に係る二次電池を幅広面側から見た分解図。 （ａ）は図７のＣ−Ｃ線切断断面図、（ｂ）は図７のＤ−Ｄ線切断断面図。 本発明の第３の実施の形態に係る二次電池を幅広面側から見た分解図。 （ａ）は図９のＥ−Ｅ線切断断面図、（ｂ）は図９のＦ−Ｆ線切断断面図。 図９に示す二次電池の捲回電極群と正極集電体とを示す斜視図。

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、本発明の第１の実施の形態に係る二次電池１００の外観を示す斜視図である。図２は、二次電池１００の構成を示す分解斜視図である。

図１に示すように、二次電池１００は電池缶１０１と電池蓋１０２とからなる角形で薄形の電池容器を備える。電池缶１０１および電池蓋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、電池缶１０１は、捲回電極群１７０を収容するものであり、一対の幅広面１０１ａと一対の幅狭面１０１ｂと底面１０１ｃとを有し、上面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、電池缶１０１に収容される前に、電池蓋１０２に接続された正極集電体１８０および負極集電体１９０に超音波接合等により接合されている。

捲回電極群１７０は、絶縁ケース（不図示）で覆われた状態で電池缶１０１に収容されている。これにより、電池缶１０１の内面と、捲回電極群１７０とは電気的に絶縁されている。電池蓋１０２は、矩形平板状であって、電池缶１０１の開口を塞ぐようにレーザ溶接され、電池缶１０１を封止している。

図１に示すように、電池蓋１０２には、ガス排出弁１０３が設けられている。ガス排出弁１０３は、プレス加工によって電池蓋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１００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。

電池蓋１０２には、電池容器内に電解液を注入するための注液孔（不図示）が穿設されている。注液孔は、電解液注入後に注液栓１０６によって封止される。注液栓１０６は、注液孔を塞ぐように嵌合された後、レーザ溶接される。電解液としては、たとえば、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）とを体積比１：２の割合で混合した混合溶液中に６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）を１ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解したものを用いることができる。

図１および図２に示すように、電池蓋１０２の一端には正極端子１４１が設けられ、電池蓋１０２の他端には負極端子１５１が設けられている。図２に示すように、正極端子１４１および負極端子１５１は、それぞれ電池缶１０１内に配設される正極集電体１８０および負極集電体１９０にかしめにより接続されている。正極端子１４１、正極集電体１８０、負極端子１５１および負極集電体１９０は、それぞれ絶縁材によって電池蓋１０２と電気的に絶縁されている。

正極端子１４１および正極集電体１８０は、いずれもアルミニウムにより形成され、負極端子１５１および負極集電体１９０は、いずれも銅により形成されている。正極集電体１８０および負極集電体１９０は、それぞれ捲回電極群１７０の正極電極１７４の正極未塗工部１７６ｂおよび負極電極１７５の負極未塗工部１７７ｂ（図３参照）に接合されている。

正極端子１４１が正極集電体１８０を介して捲回電極群１７０の正極電極１７４に電気的に接続され、負極端子１５１が負極集電体１９０を介して捲回電極群１７０の負極電極１７５に電気的に接続されているため、正極端子１４１および負極端子１５１を介して外部負荷に電力が供給され、あるいは、正極端子１４１および負極端子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。

正負極端子１４１，１５１と正負極集電体１８０，１９０が電池蓋１０２に取り付けられることで蓋組立体が形成され、正負極集電体１８０，１９０が捲回電極群１７０に超音波接合されることで電極群組立体１０７が形成される（図２参照）。

図示しないが、複数の二次電池１００が並置されて、隣接する二次電池１００の正極端子１４１と負極端子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１００からなる組電池が形成される。正極端子１４１および負極端子１５１において電池容器の外に露出している部分には、それぞれおねじが形成されており、バスバーはナットによって正極端子１４１および負極端子１５１に締結される。

図３は、電池容器内に収容される捲回電極群１７０を示す斜視図である。図３では、捲回電極群１７０の巻き終り側を展開した状態を示している。図３に示すように、蓄電要素である捲回電極群１７０は、長尺状の正極電極１７４および負極電極１７５を、それぞれを絶縁するためのセパレータ１７３ａ，１７３ｂを介在させて捲回中心軸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。

図３に示すように、正極電極１７４は、正極活物質合剤が正極箔１７１の両面に塗工された正極塗工部１７６ａと、正極活物質合剤が正極箔１７１の両面に塗工されていない正極未塗工部１７６ｂとを有している。正極活物質合剤は、正極活物質に結着剤（バインダ）が配合されてなる。負極電極１７５は、負極活物質合剤が負極箔１７２の両面に塗工された負極塗工部１７７ａと、負極活物質合剤が負極箔１７２の両面に塗工されていない負極未塗工部１７７ｂとを有している。負極活物質合剤は、負極活物質に結着剤（バインダ）が配合されてなる。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１７１は厚さ２０μｍ程度のアルミニウム箔である。正極活物質合剤は、正極活物質としてマンガン酸リチウム（化学式ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）１００重量部に対し、導電剤として１０重量部の鱗片状黒鉛と結着剤として１０重量部のポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦと記す。）とを添加し、これに分散溶媒としてＮ−メチルビロリドン（以下、ＮＭＰと記す。）を添加、混練して作製する。この正極活物質合剤を正極箔１７１の両面に正極未塗工部１７６ｂを残して塗工する。その後、乾燥、プレス、裁断して正極電極１７４を得る。

負極箔１７２は厚さ１０μｍ程度の銅箔である。負極活物質合剤は、負極活物質として非晶質炭素粉末１００重量部に対して、結着剤として１０重量部のＰＶＤＦを添加し、これに分散溶媒としてＮＭＰを添加、混練して作製する。この負極活物質合剤を負極箔１７２の両面に負極未塗工部１７７ｂを残して塗工する。その後、乾燥、プレス、裁断して負極電極１７５を得る。

捲回電極群１７０は、捲回電極群１７０の幅方向（捲回方向に直交する捲回中心軸Ｗ方向）の一端部に正極未塗工部１７６ｂ（正極箔１７１の露出部）の積層部が設けられ、捲回電極群１７０の幅方向の他端部に負極未塗工部１７７ｂ（負極箔１７２の露出部）の積層部が設けられている。

図４は二次電池１００を幅広面１０１ａ側から見た分解図である。図５（ａ）は図４のＡ−Ａ線切断断面図であり、図５（ｂ）は図４のＢ−Ｂ線切断断面図である。図５（ａ）に示すように、捲回電極群１７０の捲回中心軸Ｗ方向の一端部において、正極未塗工部１７６ｂの積層部は、予め押し潰され、捲回中心軸Ｗ側（すなわち捲回電極群１７０の厚み方向中心側）から反対側（すなわち電池缶１０１の幅広面１０１ａ側）に向かって押し広げられることで一対の正極束状電極接続部１７８に分離されている。

図５（ｂ）に示すように、捲回電極群１７０の捲回中心軸Ｗ方向の他端部において、負極未塗工部１７７ｂの積層部は、予め押し潰され、捲回中心軸Ｗ側（すなわち捲回電極群１７０の厚み方向中心側）から反対側（すなわち電池缶１０１の幅広面１０１ａ側）に向かって押し広げられることで一対の負極束状電極接続部１７９に分離されている。

捲回電極群１７０の正極束状電極接続部１７８および負極束状電極接続部１７９は、以下のようにして形成される。図６は、捲回電極群１７０の端部において、正極束状電極接続部１７８および負極束状電極接続部１７９を形成する工程を説明する平面模式図である。図６（ａ）は捲回電極群１７０における正極未塗工部１７６ｂ（正極箔１７１の露出部）の積層部を後述する正極集電体１８０に設けられる一対の平面板１８３の間に配置した状態を示す模式図である。図６（ｂ）は捲回電極群１７０の正極未塗工部１７６ｂの積層部を２つに分離させるように内側から外側に向けて押し広げた状態を示す模式図である。

図６（ａ）に示すように、捲回電極群１７０と正極集電体１８０を一体化するに先立って、捲回電極群１７０における正極未塗工部１７６ｂの積層部を厚み方向に押し潰して変形させておく。その後、押し潰された正極未塗工部１７６ｂの積層部を両側から挟み込むように一対の平面板１８３を配置させる。相対的にみれば、押し潰された正極未塗工部１７６ｂの積層部が一対の平面板１８３の間に挿入される。これにより、押し潰された正極未塗工部１７６ｂの積層部が一対の平面板１８３の内側に配置される。

正極集電体１８０の一対の平面板１８３の間に捲回電極群１７０を配置した後、図６（ｂ）に示すように、正極未塗工部１７６ｂの積層部における外表面に正極集電体１８０の平面板１８３の内面が接するように、正極未塗工部１７６ｂの積層部をその内側から外側にＶ字状に押し広げる。

Ｖ字状に押し広げることで、積層部は、一対の正極束状電極接続部１７８に分離され、一対の正極束状電極接続部１７８の間には、超音波発振ホーンを挿入させることのできる空間が形成される。一対の正極束状電極接続部１７８は、それぞれ外方に向けて広がるように傾斜しており、外側の面に正極集電体１８０に接合される電極接合面が設けられている。

図６（ｃ）は捲回電極群１７０における負極未塗工部１７７ｂ（負極箔１７２の露出部）の積層部を後述する負極集電体１９０に設けられる一対の平面板１９３の間に配置した状態を示す模式図である。図６（ｄ）は捲回電極群１７０の負極未塗工部１７７ｂの積層部を２つに分離させるように内側から外側に向けて押し広げた状態を示す模式図である。

図６（ｃ）に示すように、捲回電極群１７０と負極集電体１９０を一体化するに先立って、捲回電極群１７０における負極未塗工部１７７ｂの積層部を厚み方向に押し潰して変形させておく。その後、押し潰された負極未塗工部１７７ｂの積層部を両側から挟み込むように一対の平面板１９３を配置させる。相対的にみれば、押し潰された負極未塗工部１７７ｂの積層部が一対の平面板１９３の間に挿入される。これにより、押し潰された負極未塗工部１７７ｂの積層部が一対の平面板１９３の内側に配置される。

負極集電体１９０の一対の平面板１９３の間に捲回電極群１７０を配置した後、図６（ｄ）に示すように、負極未塗工部１７７ｂの積層部における外表面に負極集電体１９０の平面板１９３の内面が接するように、負極未塗工部１７７ｂの積層部をその内側から外側にＶ字状に押し広げる。

Ｖ字状に押し広げることで、積層部は、一対の負極束状電極接続部１７９に分離され、一対の負極束状電極接続部１７９の間には、超音波発振ホーンを挿入させることのできる空間が形成される。一対の負極束状電極接続部１７９は、それぞれ外方に向けて広がるように傾斜しており、外側の面に負極集電体１９０に接合される電極接合面が設けられている。

図５（ａ）に示すように、正極側において、分離した２つの正極束状電極接続部１７８は、電池缶１０１の両幅広面１０１ａ側のそれぞれの面において正極集電体１８０の平面板１８３と超音波接合により接続されている。図５（ｂ）に示すように、負極側において、分離した２つの負極束状電極接続部１７９は、電池缶１０１の両幅広面１０１ａ側のそれぞれの面において負極集電体１９０の平面板１９３と超音波接合により接続されている。正極束状電極接続部１７８と正極集電体１８０との接合の際には、保護板１９８が使用されて正極箔１７１の損傷が防止される。負極束状電極接続部１７９と負極集電体１９０との接合の際には、保護板１９９が使用されて負極箔１７２の損傷が防止される。

正極集電体１８０および負極集電体１９０の構造について説明する。本実施の形態では、正極集電体１８０と負極集電体１９０とで材料および構造が異なっている。上記したように、正極集電体１８０の材料はアルミニウムであり、負極集電体１９０の材料は銅である。アルミニウムは、銅に比べて剛性強度が低い。このため、本実施の形態では、正極集電体１８０には剛性を高めるための加工を施し、負極集電体１９０には剛性を高めるための加工を施していない。

図２、図４および図５（ａ）に示すように、正極集電体１８０は、正極端子１４１が接続される矩形平板状の取付板１８１と、取付板１８１の長辺両側部から下方に屈曲して延在する一対の接続板１８２と、一対の接続板１８２の下端側から所定幅で電池缶１０１の底面１０１ｃ側に向かって延在する絞り加工部１８９とを備えている。

負極集電体１９０は、負極端子１５１が接続される矩形平板状の取付板１９１と、取付板１９１の長辺両側部から下方に屈曲して延在する一対の接続板１９２と、一対の接続板１９２の下端側から所定幅で電池缶１０１の底面１０１ｃ側に向かって延在する一対の平面板１９３とを備えている。平面板１９３は結合板１９５を介して接続板１９２に接続されている。

正極集電体１８０の取付板１８１は、電池蓋１０２の内面に沿うように配設されている。取付板１８１には正極端子１４１を装着するための開口（不図示）が設けられている。同様に、負極集電体１９０の取付板１９１は、電池蓋１０２の内面に沿うように配設されている。取付板１９１には負極端子１５１を装着するための開口（不図示）が設けられている。

正極集電体１８０の一対の接続板１８２は、それぞれ取付板１８１における電池缶１０１の両幅広面１０１ａ側から略直角に曲がって電池缶１０１の両幅広面１０１ａに沿って電池缶１０１の底面１０１ｃに向かって延在している。
同様に、負極集電体１９０の一対の接続板１９２は、それぞれ取付板１９１における電池缶１０１の両幅広面１０１ａ側から略直角に曲がって電池缶１０１の両幅広面１０１ａに沿って電池缶１０１の底面１０１ｃに向かって延在している。

上記したように、本実施の形態では、正極集電体１８０に一対の絞り加工部１８９が設けられている。図４および図５（ａ）に示すように、一対の絞り加工部１８９のそれぞれは、電池缶１０１の幅広面１０１ａ側から捲回中心軸Ｗ方向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、電池缶１０１の幅広面１０１ａ側の面が窪んだ形状とされている。

正極集電体１８０の一対の絞り加工部１８９のそれぞれは、図２および図４に示すように、正極未塗工部１７６ｂに接合される平面板１８３と、平面板１８３の端部から屈曲する屈曲板１８４と、平面板１８３と屈曲板１８４とを結合している結合板１８５とを備えている。図５（ａ）に示すように、絞り加工部１８９は、平面板１８３と屈曲板１８４とにより断面Ｌ字形状を呈している。

図５（ａ）に示すように、正極集電体１８０の一対の平面板１８３は、分離した一対の正極束状電極接続部１７８における電池缶１０１の両幅広面１０１ａ側の電極接合面に接合される集電体接合面をそれぞれ有している。正極集電体１８０の一対の屈曲板１８４のそれぞれは、平面板１８３における捲回電極群１７０の中心側端部である長辺端部分から捲回中心軸Ｗ方向の反対側（すなわち電池缶１０１の両幅広面１０１ａ側）に向かって屈曲して延在している。このように、平面板１８３と屈曲板１８４とで断面Ｌ字形状を呈することにより、正極集電体１８０の剛性を高くすることができる。

図５（ａ）に示すように、正極集電体１８０の一対の平面板１８３は、Ａ−Ａ線切断断面において、電池缶１０１の幅狭面１０１ｂ側から捲回電極群１７０の中心側に近づくほど平面板１８３同士の間隔が狭くなるように傾斜している。正極集電体１８０の一対の屈曲板１８４は、Ａ−Ａ線切断断面において、電池缶１０１の幅狭面１０１ｂ側から捲回電極群１７０の中心側に近づくほど屈曲板１８４同士の間隔が広くなるように傾斜している。

図２および図４に示すように、正極集電体１８０の一対の結合板１８５のそれぞれは、一対の接続板１８２のそれぞれにおける電池缶１０１の底面１０１ｃ側の一端から、捲回電極群１７０の厚み方向中心に向かうように傾斜しつつ、かつ、電池缶１０１の底面１０１ｃに向かって延在している。一対の結合板１８５のそれぞれは、一対の平面板１８３のそれぞれにおける電池蓋１０２側の一端と結合され、かつ、一対の屈曲板１８４のそれぞれにおける電池蓋１０２側の一端と結合されている。つまり、平面板１８３および屈曲板１８４は、結合板１８５を介して接続板１８２に接続されている。

上記したように、正極集電体１８０には、絞り加工が施されて、平面板１８３の端部から屈曲する屈曲板１８４が形成されて、剛性強度が高められている。これにより、二次電池１００に作用する衝撃を起因とした正極集電体１８０の変形が防止され、正極集電体１８０を捲回電極群１７０に超音波接合する際に平面板１８３が変形することが防止される。これに対して、負極集電体１９０は、十分に剛性強度の高い材料で形成されているので、負極集電体１９０は絞り加工を施す必要がなく、図４および図５（ｂ）に示すように、負極集電体１９０には平面板１９３の端部から屈曲する屈曲板を形成していない。

負極集電体１９０の一対の平面板１９３は、分離した一対の負極束状電極接続部１７９における電池缶１０１の両幅広面１０１ａ側の電極接合面に接合される集電体接合面をそれぞれ有している。図５（ｂ）に示すように、負極集電体１９０の一対の平面板１９３は、Ｂ−Ｂ線切断断面において、電池缶１０１の幅狭面１０１ｂ側から捲回電極群１７０の中心側に近づくほど平面板１９３同士の間隔が狭くなるように傾斜している。

上述した第１の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）正極集電体１８０および負極集電体１９０のうち、相対的に剛性の低い材料からなる集電体、すなわちアルミニウムからなる正極集電体１８０には、平面板１８３の端部から屈曲する屈曲板１８４を形成するようにした。一方、正極集電体１８０および負極集電体１９０のうち、相対的に剛性の高い材料からなる集電体、すなわち銅からなる負極集電体１９０には、平面板１９３の端部から屈曲する屈曲板を形成しないようにした。正極集電体１８０は、負極集電体１９０に比べて剛性の低い材料からなるが、屈曲板１８４が形成されることで断面二次モーメントが大きくなり、剛性強度が高められている。本実施の形態によれば、正極集電体１８０と負極集電体１９０との剛性強度の差を小さくすることができるため、二次電池１００に振動が作用したときに、正極集電体１８０および負極集電体１９０のそれぞれに振動の影響を分散することができる。

特許文献１に記載の従来技術では、正極集電体と負極集電体とが同じ形状であるため、材料の違いによる剛性強度の差に起因して、相対的に剛性強度の低い材料からなる正極集電体に振動の影響が集中して作用し、正極集電体の変形量が大きくなる。このため、二次電池に振動が作用すると、負極集電体に比べて大きな応力が正極集電体に繰り返し作用し、正極集電体が変形、破損してしまうおそれがある。

これに対して、本実施の形態では、正極集電体１８０の平面板１８３の端部に屈曲板１８４を設けることで、正極集電体１８０の強度を負極集電体１９０の強度と同等程度にすることができる。その結果、正極集電体１８０に振動の影響が集中することを防止して、正極集電体１８０の変形量を抑えることができるので、上記従来技術よりも耐振性に優れた二次電池１００を提供できる。

（２）相対的に剛性の低い材料からなる正極集電体１８０にのみ屈曲板１８４を設けるべく、正極集電体１８０に絞り加工を施した。負極集電体１９０に絞り加工を施す必要がないため、生産性を向上することができる。

―第２の実施の形態―
図７および図８を参照して第２の実施の形態に係る二次電池２００を説明する。図中、第１の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。以下、第１の実施の形態との相違点について詳しく説明する。

図７は本発明の第２の実施の形態に係る二次電池２００を幅広面１０１ａ側から見た分解図である。図８（ａ）は図７のＣ−Ｃ線切断断面図であり、図８（ｂ）は図７のＤ−Ｄ線切断断面図である。

図７および図８（ｂ）に示すように、第２の実施の形態では、電池缶１０１および電池蓋１０２、捲回電極群１７０、ならびに、負極集電体１９０は第１の実施の形態と同じである。第２の実施の形態では、正極集電体２８０の形状が第１の実施の形態で説明した正極集電体１８０と異なっている。

図５（ａ）に示すように、第１の実施の形態の正極集電体１８０では、平面板１８３の捲回電極群１７０の中心側端部から捲回中心軸Ｗ側の反対側（すなわち電池缶１０１の幅広面１０１ａ側）に向かって屈曲するように屈曲板１８４が形成されている。

これに対して、第２の実施の形態では、図８（ａ）に示すように、平面板２８３の捲回電極群１７０の中心側端部の反対側端部（すなわち電池缶１０１の幅狭面１０１ｂ側端部）から捲回中心軸Ｗ側（すなわち捲回電極群１７０の厚み方向中心側）に向かって屈曲するように屈曲板２８４が形成されている。

正極集電体２８０の平面板２８３には、負極集電体１９０の結合板１９５と同様の形状の結合板２８５が接続されている。平面板２８３は、結合板２８５を介して接続板１８２に接続されている。

このような第２の実施の形態の二次電池２００によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。

―第３の実施の形態―
図９〜図１１を参照して第３の実施の形態に係る二次電池３００を説明する。図９は、本発明の第３の実施の形態に係る二次電池３００を幅広面１０１ａ側から見た分解図である。図１０（ａ）は図９のＥ−Ｅ線切断断面図であり、図１０（ｂ）は図９のＦ−Ｆ線切断断面図である。図１１は、図９に示す二次電池３００の捲回電極群３７０と正極集電体３８０とを示す斜視図である。図中、第１の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。以下、第１の実施の形態との相違点について詳しく説明する。

第１の実施の形態では、図５に示すように、捲回電極群１７０の捲回中心軸Ｗ方向の一端部において、正極未塗工部１７６ｂの積層部が捲回中心軸Ｗ側から反対側に向かって一対の正極束状電極接続部１７８に分離され、捲回電極群１７０の捲回中心軸Ｗ方向の他端部において、負極未塗工部１７７ｂの積層部が捲回中心軸Ｗ側から反対側に向かって一対の負極束状電極接続部１７９に分離されていた。

第３の実施の形態では、図１０（ａ）に示すように、捲回電極群３７０の捲回中心軸Ｗ方向の一端部において、正極未塗工部１７６ｂの積層部が捲回中心軸Ｗ側（すなわち捲回電極群３７０の厚み方向中心側）に向かって束ねられることで１つの正極束状電極接続部３７８が形成されている。図１０（ｂ）に示すように、捲回電極群３７０の捲回中心軸Ｗ方向の他端部において、負極未塗工部１７７ｂの積層部が捲回中心軸Ｗ側（すなわち捲回電極群３７０の厚み方向中心側）に向かって束ねられることで１つの負極束状電極接続部３７９が形成されている。

図９および図１０（ａ）に示すように、正極集電体３８０は、捲回電極群３７０の正極束状電極接続部３７８の一方の面に当接され、反対側である他方の面に保護板３９８が当接されている。図９および図１０（ｂ）に示すように、負極集電体３９０は、捲回電極群３７０の負極束状電極接続部３７９の一方の面に当接され、反対側である他方の面に保護板３９９が当接されている。

図９および図１１に示すように、正極集電体３８０は、正極端子１４１が接続される矩形平板状の取付板３８１と、取付板３８１の長辺一側部から下方に屈曲して延在する１つの接続板３８２と、接続板３８２の一端側から結合板３８５により接続される１つの接合部３８９とを備えている。

接合部３８９は、捲回電極群３７０の正極束状電極接続部３７８に超音波接合される平面板３８３を備えている。平面板３８３の周囲には、３辺一体の絞り湾曲部３８４がプレスによる絞り加工によって形成されている。絞り湾曲部３８４は、図１１に示すように、捲回電極群３７０の捲回中心軸Ｗ方向の内側に形成される内側辺縁部３８４ａと、捲回電極群３７０の高さ方向の両外側に形成される上部外側辺縁部３８４ｂおよび下部外側辺縁部３８４ｃとを有する。内側辺縁部３８４ａ、上部外側辺縁部３８４ｂおよび下部外側辺縁部３８４ｃは、平面板３８３から湾曲して捲回電極群３７０の厚み方向に立ち上がるように形成されている。

図９に示すように、負極集電体３９０は、負極端子１５１が接続される矩形平板状の取付板３９１と、取付板３９１の長辺一側部から下方に屈曲して延在する１つの接続板３９２と、接続板３９２の一端側から結合板３９５により接続され、捲回電極群３７０の負極束状電極接続部３７９に超音波接合される１つの平面板３９３とを備えている。負極集電体３９０には、絞り湾曲部は形成されていない。

第３の実施の形態では、正極集電体３８０の平面板３８３の捲回電極群３７０の中心側端部から捲回中心軸Ｗ側の反対側（すなわち、電池缶１０１の幅広面１０１ａ側）に向かって屈曲する内側辺縁部３８４ａを有している。さらに、平面板３９３の上端部および下端部から捲回中心軸Ｗ側の反対側に向かって屈曲する上部外側辺縁部３８４ｂおよび下部外側辺縁部３８４ｃを有している。このような第３の実施の形態の二次電池３００によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。

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）正極集電体１８０，２８０，３８０および負極集電体１９０，３９０の形状は、上記した実施の形態で説明したものに限定されない。相対的に剛性の低い材料からなる集電体における束状電極接続部に接合される平面部の端部に屈曲部が形成され、相対的に剛性の高い材料からなる集電体における束状電極接続部に接合される平面部の端部に屈曲部が形成されていないものであれば、正極集電体および負極集電体の形状には、種々の形状を採用することができる。

（２）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、電池缶の開口を電池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。
（３）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。

（４）正極端子１４１、正極集電体１８０，２８０，３８０および正極箔１７１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。負極端子１５１、負極集電体１９０，３９０および負極箔１７２の材質は、銅に限定されることなく、銅合金としてもよい。

（５）上記実施の形態では、正極活物質にマンガン酸リチウムを用いる場合について例示したが、スピネル結晶構造を有する他のマンガン酸リチウムや一部を金属元素で置換またはドープしたリチウムマンガン複合酸化物や層状結晶構造を有すコバルト酸リチウムやチタン酸リチウムやこれらの一部を金属元素で置換またはドープしたリチウム-金属複合酸化物を用いるようにしてもよい。上記実施の形態では、負極活物質に非晶質炭素を用いる場合について例示したが、これに限定されるものではなく、リチウムイオンを挿入、脱離可能な天然黒鉛や、人造の各種黒鉛材、コークスなどの炭素質材料等を用いてもよい。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。

（６）上記実施の形態では、正負極活物質合剤の結着剤としてＰＶＤＦを用いる場合について例示したが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、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、アクリル系樹脂などの重合体およびこれらの混合体などを用いることができる。

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。

１００ 二次電池、１０１ 電池缶、１０１ａ 幅広面、１０１ｂ 幅狭面、１０１ｃ 底面、１０２ 電池蓋、１０３ ガス排出弁、１０６ 注液栓、１０７ 電極群組立体、１４１ 正極端子、１５１ 負極端子、１７０ 捲回電極群、１７１ 正極箔、１７２ 負極箔、１７３ａ セパレータ、１７３ｂ セパレータ、１７４ 正極電極、１７５ 負極電極、１７６ａ 正極塗工部、１７６ｂ 正極未塗工部、１７７ａ 負極塗工部、１７７ｂ 負極未塗工部、１７８ 正極束状電極接続部、１７９ 負極束状電極接続部、１８０ 正極集電体、１８１ 取付板、１８２ 接続板、１８３ 平面板、１８４ 屈曲板、１８５ 結合板、１８９ 絞り加工部、１９０ 負極集電体、１９１ 取付板、１９２ 接続板、１９３ 平面板、１９５ 結合板、１９８ 保護板、１９９ 保護板、２００ 二次電池、２８０ 正極集電体、２８３ 平面板、２８４ 屈曲板、２８５ 結合板、３００ 二次電池、３７０ 捲回電極群、３７８ 正極束状電極接続部、３７９ 負極束状電極接続部、３８０ 正極集電体、３８１ 取付板、３８２ 接続板、３８３ 平面板、３８４ 湾曲部、３８４ａ 内側辺縁部、３８４ｂ 上部外側辺縁部、３８４ｃ 下部外側辺縁部、３８５ 結合板、３８９ 接合部、３９０ 負極集電体、３９１ 取付板、３９２ 接続板、３９３ 平面板、３９５ 結合板、３９８ 保護板、３９９ 保護板

Claims (7)

1. 正極箔に正極活物質が塗工された正極塗工部と塗工されていない正極未塗工部とを有する正極電極、および、負極箔に負極活物質が塗工された負極塗工部と塗工されていない負極未塗工部とを有する負極電極をセパレータを介在させて扁平形状に捲回した捲回電極群と、
   前記捲回電極群を収容する電池缶と、
   前記電池缶を封止する電池蓋と、
   前記電池蓋に設けられた正極端子および負極端子と、
   前記正極未塗工部と前記正極端子とを接続する正極集電体と、
   前記負極未塗工部と前記負極端子とを接続する負極集電体とを備え、
   前記捲回電極群は、捲回中心軸方向の一端部に前記正極未塗工部の積層部が設けられ、捲回中心軸方向の他端部に前記負極未塗工部の積層部が設けられ、
   前記正負極集電体のそれぞれは、
   前記電池蓋の内面に沿う取付部と、
   前記取付部の側部から屈曲して前記電池缶の底面に向かって延在する接続部と、
   前記接続部に接続され、前記正負極未塗工部のそれぞれに接合される平面部とを有し、
   前記正極集電体と前記負極集電体とは異なる材料により形成され、
   前記正極集電体および前記負極集電体のうち、相対的に剛性の低い材料からなる集電体には、前記接続部から前記電池缶の底面に向かって延在する前記平面部の長辺端部から屈曲する屈曲部が形成され、
   前記正極集電体および前記負極集電体のうち、相対的に剛性の高い材料からなる集電体には、前記接続部から前記電池缶の底面に向かって延在する前記平面部の長辺端部から屈曲する屈曲部が形成されていないことを特徴とする二次電池。
2. 請求項１に記載の二次電池において、
   前記正極集電体の材料はアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、
   前記負極集電体の材料は銅または銅合金であることを特徴とする二次電池。
3. 請求項１または２に記載の二次電池において、
   前記捲回電極群の捲回中心軸方向の一端部において、前記正極未塗工部の積層部は、捲回中心軸側から反対側に向かって一対の正極束状電極接続部に分離され、
   前記捲回電極群の捲回中心軸方向の他端部において、前記負極未塗工部の積層部は、捲回中心軸側から反対側に向かって一対の負極束状電極接続部に分離され、
   前記正極集電体に形成される前記平面部は、前記分離した一対の正極束状電極接続部に接合される一対の平面板を有し、
   前記負極集電体に形成される前記平面部は、前記分離した一対の負極束状電極接続部に接合される一対の平面板を有し、
   前記正極集電体に形成される前記接続部は、前記一対の平面板に接続される一対の接続板を有し、
   前記負極集電体に形成される前記接続部は、前記一対の平面板に接続される一対の接続板を有し、
   前記剛性の低い材料からなる集電体に形成される前記屈曲部は、前記一対の平面板のそれぞれの長辺端部から屈曲していることを特徴とする二次電池。
4. 請求項３に記載の二次電池において、
   前記屈曲部は、前記平面板の前記捲回電極群の中心側の長辺端部から捲回中心軸側の反対側に向かって屈曲していることを特徴とする二次電池。
5. 請求項３に記載の二次電池において、
   前記屈曲部は、前記平面板の前記捲回電極群の中心側の長辺端部とは反対側の長辺端部から捲回中心軸側に向かって屈曲していることを特徴とする二次電池。
6. 請求項１または２に記載の二次電池において、
   前記捲回電極群の捲回中心軸方向の一端部において、前記正極未塗工部の積層部が捲回中心軸側に向かって束ねられ、１つの正極束状電極接続部が形成され、
   前記捲回電極群の捲回中心軸方向の他端部において、前記負極未塗工部の積層部が捲回中心軸側に向かって束ねられ、１つの負極束状電極接続部が形成され、
   前記正極集電体に形成される前記平面部は、前記正極束状電極接続部に接合される１つの平面板であり、
   前記負極集電体に形成される前記平面部は、前記負極束状電極接続部に接合される１つの平面板であり、
   前記正極集電体に形成される前記接続部は、前記１つの平面板に接続される１つの接続板であり、
   前記負極集電体に形成される前記接続部は、前記１つの平面板に接続される１つの接続板であり、
   前記剛性の低い材料からなる集電体に形成される前記屈曲部は、前記１つの平面板の長辺端部から屈曲していることを特徴とする二次電池。
7. 請求項６に記載の二次電池において、
   前記屈曲部は、前記平面板の前記捲回電極群の中心側の長辺端部から捲回中心軸側の反対側に向かって屈曲していることを特徴とする二次電池。

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