JP5796681B2 - 二次電池 - Google Patents

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Description

本発明は、二次電池に関する。
近年、リチウムイオン電池を代表とする二次電池の用途拡大に伴い大容量化、高エネルギー密度化が求められていることから、高体積エネルギー密度化に適した積層型電池が大容量を要求される電池構造に選択されている。
二次電池は、表面に負極活物質層を形成した金属集電体（以下、負極板と表記する）と、電解液を保持するセパレータと、表面に正極活物質層を形成した他の金属集電体（以下、正極板と表記する）から構成され、正極及び負極端子と、負極板、セパレータ、正極板からなる電極群との電気的接続を行う必要がある。
特開２００５−００５２１５号公報 特開２００６−３３８９７９号公報 特開２０１０−２０５５４６号公報 特開２００５−２９４１５０号公報
金属集電体は活物質と異なり充放電反応に直接寄与しないために、体積エネルギー密度の観点から金属集電体には薄膜が用いられる。そのため強度が低く、負極板や正極板を端子基体部へ直接接合すると、些細な負荷により金属集電体の切断など破損してしまう恐れがある。そこで、金属集電体を導電性の高い板状の金属または導電性の高い板状の樹脂（以下、集電板という）に接合し、集電板を端子基体部に接合するなどの措置がとられている。このように集電板を通して金属集電体と端子基体部とを接続する構造では、集電板と端子基体部との接続が電池特性に影響を与えるため重要なポイントとなる。
特許文献１の特に請求項１では、集電板と端子基体部とを固定する際、ボルトを端子基体部へねじ込み、さらにボルトと端子基体間を溶接している。この方法では、溶接により発生した金属粉が積層群に入り込む危険性や、火花がセパレータに損傷を与える危険性を孕んでいる。
また特許文献１の特に請求項３では、集電板と端子基体部とをフランジ部を有するボルトをねじ込んで固定している。そのため、集電板を端子基体部へ固定する力はフランジ部周辺に偏る可能性がある。このような力の偏りは集電板の変形を引き起こし、電気的な接続が不均一になる可能性がある。このような電気的に不均一な接続は抵抗のバラつきの原因になるため、大電流での充放電をする際、抵抗発熱により端子部が局所的に高温になる可能性があり不安全の場合がある。
上記課題を解決する手段として、以下に示す構成が考えられる。
表面に負極活物質層が形成された金属集電体と、電解液を保持するセパレータと、表面に正極活物質層が形成された他の金属集電体とが、２種の金属集電体間にセパレータが介在するように、短冊形状に交互に積層配置された電極群を有し、２種の金属集電体の端部に形成された電極板タブが、所定枚数ずつ金属製集電板へ接合され、金属製集電板の２枚以上が、金属製押さえ板とともに、円形形状のボルトフランジと断面が円形形状のボルト軸部とを有する金属製ボルトと２つの金属製ナットとの嵌合により、金属製ボルトの２つ以上の通し穴を有する端子基体部へ接合された二次電池とする。
このほか、別の観点から考慮すると、以下に示す構成であってもよい。
表面に負極活物質層が形成された金属集電体と、電解質を保持するセパレータと、表面に正極活物質層が形成された他の金属集電体とが、２種の金属集電体間にセパレータが介在するように、短冊形状に交互に積層配置された電極群を有し、２種の金属集電体の端部に形成された電極板タブが、所定枚数ずつ集電板へ接合されて、集電板は、押さえ板とともにボルトとナットとの嵌合によりボルトの通し穴を有する端子基体部へ接合された二次電池とする。
その際、ナットが、ボルト１つに対して２つ以上使用されているとよい。
また集電板および押さえ板の材質が、金属または導電性の高い樹脂であるとよい。
集電板の２枚以上が、ボルトフランジとボルト軸部とを有するボルトとナットとの嵌合により端子基体部へ接合されているとよい。
ボルトフランジの形状が円形または多角形で、ボルト軸部の断面形状が円形または多角形であるとよい。
集電板とボルト軸部との接触面の径が、端子基体部とボルト軸部との接触面の径よりも小さい形状を有しているとよい。
集電板とボルト軸部との接触面であるボルト軸細部の形状は、テーパを有する形状であるとよい。
ボルト軸部の形状は、円形または１つ以上の角を有した形状であるとよい。
ボルトやナットを含む締結部品は、金属、または導電性及び強度の高い樹脂であるとよい。
ボルトの通し穴の形状が、円形、楕円形、五角以上の多角形または十字型のいずれかであるとよい。
ボルトの通し穴の形状が、一方向または複数方向に長いかまたは短い形状であるとよい。
ボルトの通し穴の径が、ボルト軸部の径の１．２倍以上であるとよい。
接触面におけるボルトの通し穴の断面積が、接触面の面積の１／２以下であるとよい。
押さえ板のボルトが通る方向の厚さが、１ｍｍ以上で１０ｍｍ以下であるとよい。
押さえ板に配置されたボルトの通し穴の数が２つ以上であり、ボルトの通し穴の面積が押さえ板の面積の１／２以下であるとよい。
本発明では、電池缶内上部（つまり、端子基体部、集電板、ボルト、ナット）の接合に溶接手段を使用しないため、溶接の際に発生する火花の心配がなく、セパレータの損傷や金属不純物の混入などの可能性がない。したがって、電池缶内部での激しい短絡と急激な発熱・発火・爆発などの危険がない電池を提供することが可能になる。
本発明の一実施例を説明する電池の破断斜視図である。 積層された正極板及び負極板と集電板との関係を説明する図である。 集電板の端子基体部への接合構造の一例を示す図である。 ボルトの端子基体部への接合構造の一例を示す図である。 ボルトの外観の一例を示す図である。 ボルトの外観の一例を示す図である。 ボルトの外観の一例を示す図である。 ボルトの外観の一例を示す図である。 ボルトの外観の一例を示す図である。 ボルトの断面の一例を示す図である。 ボルトの断面の一例を示す図である。 ボルトの断面の一例を示す図である。 ボルトの断面の一例を示す図である。 ボルトの断面の一例を示す図である。 ボルトの断面の一例を示す図である。 ボルトの断面の一例を示す図である。 ボルトの断面の一例を示す図である。 ボルト通し穴の一例を示す図である。 ボルト通し穴の一例を示す図である。 ボルト通し穴の一例を示す図である。 ボルト通し穴の一例を示す図である。 ボルト通し穴の一例を示す図である。
（電極作製）
本発明に関する限り、特別な電極を準備する必要はなく、例えば、特許文献２に開示された手段により作製された電極であればよい。
（電解液作製）
本発明に関する限り、特別な電解液を準備する必要はなく、例えば、特許文献３に開示された手段により作製された電解液であればよい。
（積層電極の準備）
本発明に関する限り、特別な積層電極を準備する必要はなく、例えば、特許文献４に開示された手段により作製された積層電極であればよい。
このようにして作製または準備された電極、電解液、積層電極を使用して電池を作製する。
（実施例）
以下図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
（実施例１）
図１において、積層体２は、表面に負極活物質層を形成した金属集電体（銅）と、Ｌｉ塩を溶解した非水系溶媒（以下、電解質という）を保持するセパレータと、表面に正極活物質層を形成した他の金属集電体（アルミニウム）とを短冊形状に交互に積層した構成となっている。積層体２の厚み等の寸法や積層枚数は、必要な電池容量によって決まる。本実施例では積層枚数は５２４枚だったがこれに限られるものではなく、電池容量が１００Ａｈの電池の場合だと、積層枚数は２００枚から６００枚程度を必要とする。
集電体は高い導電性を有するとともに、電極活物質（本実施例ではスピネルマンガン）、導電剤（本実施例ではグラファイト）及びバインダー（本実施例ではＰＶＤＦ）を混合した、塗料状の電極合剤（以下、スラリーという）の塗布や乾燥といった電極板の作製から、電極群の作製、電極群の電池缶挿入、電極板タブと集電板との接合など、電池を製造する一連の作業と、運搬、設置、販売、使用等とそれに伴う振動などの負荷が与えられても容易に破断しない強度が求められる。集電体の厚さは、５μｍ以上、５０μｍ以下が望ましく、５μｍより薄いと電池の製造過程で集電体が損傷され易く、５０μｍを超える厚さだと電池の体積密度が大きく低下する。本実施例では、正極には厚さ２０μｍのアルミニウム箔、負極には厚さ１０μｍの銅箔を使用した。
積層体２の構成材料である集電体の長手方向の端部に、電気接続用の電極板タブ３が形成されている。積層体２に形成されている集電体の枚数は、本実施例では５２４枚だったがこれに限られるものではなく、電池容量によって決まり、数十Ａｈから数百Ａｈの容量の電池の場合は、数十枚から数百枚に及ぶ。
締結部品５は、ナット１３、ワッシャ、ボルト１２等の複数の締結部材で構成される。本実施例では、アルミニウム製の締結部品を使用したが、締結部品５の材質は、アルミニウムに限られず、鉄、ニッケルなどの金属、または電池の特性を著しく低下させることのない導電性や強度を有する材料であれば樹脂であってもよい。
通電部品４は、正極及び負極の外部出力端子及び電極板タブ３を接合した集電板１０や、タブ集電板を外部出力端子に押し付ける押さえ板１４やナット１３、ワッシャ、ボルト１２等の金属製締結部材などの副通電部品から構成され、電気的接続がなされている部品類のことである。正極及び負極の外部出力端子は、電池容器（電池缶）１から外部に露出している部分の端子本体部と電池缶内部に納まっている部分の端子基体部１６とに大別される。
なお、通電部品４は蓋板８とは電気的に絶縁されている。
電解液は、蓋板８に開口された注液孔から注入され、注液栓６で密閉される。
安全弁７は、蓋板８に配置されている。円形のステンレス鋼薄板にエッチングによって蓋板８上に溝パターン９が形成され、所定の圧力で溝の部分から破断が始まり、安全弁７は溝パターン９に沿って開口する。安全弁７の溝形成方式は、エッチングだけでなく、加圧することで溝を形成してもよいし、レーザーや切削加工により溝を形成してもよい。溝形成方式は限定されるものではない。また、安全弁７はレーザー溶接により蓋板８に接合した。安全弁７を蓋板８に形成する方式は、レーザー溶接に限らず、蓋板８に安全弁７を切削や加圧による機械的な手段で直接形成できる。さらに、安全弁７の材質は、ステンレス鋼に限らずに、アルミニウム、ニッケル、フッ素系樹脂、ポリエチレンやポリプロピレンなどの樹脂でもよく、水分を通さずに、蓋板材と同じ材質や蓋板材と接合しやすい材質の中から選ぶことができる。
安全弁７の溝パターン９の形状はＸ字型としたが、所定の圧力で破断する形状であれば、Ｘ字型の溝パターンに限られない。
また本実施例では、安全弁７が一つであるとして説明したが、安全弁の数は、特に限定されるものではない。
さらに本実施例では、安全弁７は蓋板８の中心線上に配置されているが、安全弁７の配置場所は、任意に決められる。
（実施例２）
図２に示されるように、複数枚数の負極板２Ａと正極板２Ｂとは、セパレータ（図示せず）を挟んで対面するように積層され、併せて電極群１５を形成する。また図３に示されるように、電極群１５は積層両端が負極板２Ａになっており、その間を負極板２Ａと正極板２Ｂとが交互に積層される構成になっている。
そして図２に示されるように、負極板タブ３Ａと正極板タブ３Ｂとは互いに重なり合わないよう、左右に離れて配置されている。
電極群１５の負極板タブ３Ａと正極板タブ３Ｂとは、高い導電性を有する金属製の板（集電板１０）へ抵抗溶接により接合される。図３に示されるように端子基体部１６の両側から、所定枚数の負極板タブ３Ａおよび正極板タブ３Ｂが接合された複数枚数の集電板１０は、導電性の高い金属製の押さえ板１４を介してボルト１２とナット１３により固定される。ただし、ナットの数はボルト１本に対し１つに限られるものではなく、図４に示したように、振動による緩みを抑制するために、ボルト１本に対し、ナット１３ａ、ナット１３ｂのように２つ以上のナットを用いてもよい。
集電板１０は高い導電性を有する金属、例えばニッケル板やアルミニウム板であるが、他にも、鉄や銅などの金属を利用できる。また、金属と同等の高い導電性を有していれば、樹脂性の薄い板であっても良い。集電板１０には溶接した電極板タブ３と端子基体部１６との間に流れる電流を許容できる厚さと、電極板タブ３との溶接やボルト１２とナット１３とによる締結で破断しない強度が必要である。また、集電板１０を複数枚重ね合わせても、電池の体積エネルギー密度を著しく低下させない厚さであることも重要である。５０μｍの銅板に１０枚の負極板タブ３Ａを抵抗溶接により固定して、同様に１０枚の集電板１０をボルト１２とナット１３とにより端子基体部１６へ固定を試みたが、集電板１０に変形と損傷とが見られた。さらに、厚さ５０００μｍの銅板について同様の試みを行ったが、電池容器１には入りきることができず、電池容器１の寸法を大きくする必要があった。厚さ５０００μｍの銅製集電板１０が複数枚入りきるように電池容器１の寸法を大きくすると、電池の体積エネルギー密度が著しく低下した。これらのことから、集電板１０の厚さは５０μｍ以上で５０００μｍ以下であることが望ましい。本実施例では、正極には厚さ２００μｍのアルミニウム板、負極には厚さ２００μｍのニッケル板を用いた。
集電板１０は、ボルト通し穴１１を有した板状である。図２および図７では、ボルト通し穴１１が２つの場合の例を示したが、ボルト通し穴１１の数は２つに限られるものでなく、集電板１０の強度、ボルト１２とナット１３との締結状態により端子基体部１６と集電板１０および集電板１０同士が接触する面（以下、接触面という）の減少による接触抵抗の著しい増加がなければ、３つ以上でも良い。ボルト通し穴１１は、ボルト１２とナット１３とを用いて集電板１０を端子基体部１６へ固定した際、端子基体部１６の負極板タブ３Ａおよび正極板タブ３Ｂの接合部位に触れない位置にある。さらに、接触面に掛かる力が偏らないように、長さ方向に対して、ボルト通し穴１１の中心がほぼ均等に配置されている。なおボルト通し穴１１は互いに重なることはない。ボルト通し穴１１が１つの場合では、集電板１０を端子基体部１６へ固定する際、積層がずれやすく、また、ボルト１２とナット１３との締結による力が偏り、集電板１０を変形させ、集電板１０同士、集電板１０と端子基体部１６との接触面が偏り且つ減少し、抵抗の増加や電流集中による発熱が見られた。さらに、接触面において、ボルト通し穴１１により接触面の面積の１／２が失われると、通電に有効な接触面積が減少するため、ボルト１２とナット１３とによる集電板１０と端子基体部１６との固定部位の抵抗が増加した。また、集電板１０の強度の低下がみられた。これにより、接触面におけるボルト通し穴１１の断面積は、接触面の面積の１／２以下が望ましいことが分かった。
押さえ板１４は、金属または樹脂性の板からなり、ボルト１２とナット１３との締結により著しい変形や損傷を受けない強度と、電池の体積エネルギー密度を著しく低下させない厚さであることが求められる。５００μｍの銅板を用いて、複数枚の集電板１０を端子基体部１６へボルト１２とナット１３とにより固定を試みたが、ボルト１２とナット１３とによる締結により押さえ板１４の変形が見られた。また厚さ２０ｍｍの押さえ板１４を用いて同様の検討を行ったところ、押さえ板１４の変形は見られなかったが、電池の体積エネルギー密度が著しく低下した。体積エネルギー密度を低下させないために厚さ２０ｍｍの銅板に複数の穴を開けて同様の検討を行うと、押さえ板１４の強度が低下した。押さえ板１４の厚さは材料と締結の強さによって異なるが、本実施例では、押さえ板１４の厚さは１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下が好ましいことが分かった。本実施例では、正極には５ｍｍのアルミニウム板、負極には５ｍｍ銅板を使用した。
押さえ板１４は、ボルト１２を通すためのボルト通し穴１１を有し、集電板１０より高い剛性を示すため、ボルト１２とナット１３とによる締結による形状変化は集電板１０に比べて小さい。
ボルト通し穴１１は、ボルト１２とナット１３との締結により掛かる力が偏らないよう、長手方向にボルト通し穴１１の中心がほぼ均等な位置で、且つ、端子基体部１６へ固定した際、蓋板８と向かい合う面が、端子基体部１６の蓋板８と向かい合う面と電池の高さ方向（通電部品４が上面になるように電池を置いた場合）に対して、高さが等しくなる位置に配置されている。ボルト通し穴１１が１つの場合では、集電板１０を端子基体部１６へ固定する際に積層がずれやすく、また、ボルト１２とナット１３との締結による力が偏り、集電板１０同士、集電板１０と端子基体部１６との接触面が減少し、抵抗の増加と接触面への電流集中とそれによる発熱が見られた。また、押さえ板１４と集電板１０とが接触する面（以下、押さえ面という）において、ボルト通し穴１１により、押さえ面の面積の１／２が失われると、面積が減少してしまうため、強度の低下がみられた。これにより押さえ板１４におけるボルト通し穴１１は２つ以上、且つ、押さえ面に占めるボルト通し穴１１の面積は、押さえ面の１／２以下であることが望ましいことが分かった。
押さえ板１４と集電板１０とは端子基体部１６に設けられたボルト通し穴１１にボルト１２を貫通させ、ナット１３で締結することで接続される。
ボルト１２は図４、図５の１２ｃに示されるように、ボルト軸部の一部（端子基体部１６と集電板１０とをボルト１２とナット１３とで接合した際、少なくとも集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部、以下、集電板１０とボルト軸部の接触面という）の径を端子基体部１６と対向するボルト軸部（以下、端子基体部１６とボルト軸部の接触面という）に比べて細くし、集電板１０を複数枚重ね合わせた際に起こる集電板１０のずれを防ぐ。本実施例では、ボルト軸部の一部（端子基体部１６と集電板１０とをボルト１２とナット１３とで接合した際、少なくとも集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部）の径を端子基体部１６と対向するボルト軸部１２ｃに比べて細い部位を、以下、ボルト軸細部１２ｄという。
（実施例３）
図４では、ボルト軸細部１２ｄの形状はテーパを有しているが、テーパを有する形状に限られるものではなく、図５に示したような端子基体部１６と集電板１０とをボルト１２とナット１３とで接合した際、少なくとも集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃが細く、かつテーパを有さない形状でも良い。
図４〜図９には、ボルト１２の形状を示した。
図４は、集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃが均一に細く、且つテーパを有するため、集電板１０を重ね合わせた際のずれを広くカバーするとともに、ボルト１２を集電板１０のボルト通し穴１１に通す、または抜く際、スムースに行うことが可能でありながら、ボルト１２が通された集電板１０は、ボルト軸部１２ｃの径の細い部分に留められやすい。
（実施例４）
図５は、集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃが均一に細く、テーパを有さない形状のため、集電板１０を重ね合わせた際のずれがどの方向でもカバーされ、さらにボルト１２を集電板１０のボルト通し穴１１に通した後、集電板１０は、ボルト軸部１２ｃの径の細い部分に留められやすい。
（実施例５）
図６は、集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃが均一に細く、さらに、ボルト軸部１２ｃの径の変化が緩いため、集電板１０を重ね合わせた際のずれがどの方向でもカバーされるとともに、ボルト１２を集電板１０の通し穴１１に通す、または抜く際、スムースに行うことが可能である。
（実施例６）
図７は、集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃの径が一部だけ細いため、端子基体部１６と集電板１０とをボルト１２とナット１３とで接合した際、集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃの径が均一に細い場合と比べて、ボルト軸部１２ｃが太く、強度が得られやすい。さらに、テーパを有するため、ボルト１２を集電板１０の通し穴１１に通す、または抜く際、スムースに行うことが可能である。
（実施例７）
図８は、集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃの径が一部だけ細いため、端子基体部１６と集電板１０とをボルト１２とナット１３とで接合した際、集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃの径が均一に細い場合と比べて、ボルト軸部１２ｃが太く、強度が得られやすく、且つテーパを有さない形状のため、ボルト１２を集電板１０のボルト通し穴１１に通した後、集電板１０は、ボルト軸部１２ｃの径の細い部分に留められやすい。
（実施例８）
図９は、端子基体部１６と集電板１０とをボルト１２とナット１３とで接合した際、集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃの径が一部だけ細いため、端子基体部１６と集電板１０とをボルト１２とナット１３とで接合した際、集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃの径が均一に細い場合と比べて、ボルト軸部１２ｃが太く、強度が得られやすい。また、ボルト軸部１２ｃの径の変化が緩いため、ボルト１２を集電板１０の通し穴１１に通す、または抜く際、スムースに行うことが可能である。
図４に示したような、集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃが均一に細く、且つテーパを有するものが最も好ましく、次いで図５に示したような集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃが均一に細く、テーパを有さない形状、または図６に示したような集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃが均一に細く、且つ、ボルト軸部１２ｃの径の変化が滑らかな形状のボルトが好ましい。
（実施例９）
ボルトフランジ１２ａおよびボルト軸部１２ｃの断面形状は円形に限らない。図１０〜図１７にボルトフランジ１２aおよびボルト軸部１２ｃの断面形状と端子基体部１６と集電板１０とをボルト１２とナット１３とで接合した際、集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃの形状の例を示した。
図１０〜図１７における端子基体部１６とボルト軸部１２ｃの接触面１２ｅとは、端子基体部１６と対向するボルト軸部１２ｃの当接部分である。また図１０〜図１７における集電板１０とボルト軸部１２ｃの接触面１２ｆとは、端子基体部１６と集電板１０とをボルト１２とナット１３とで接合した際に、少なくとも集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃの当接部分である。
図１０は、ボルトフランジ１２ａが多角形で、ボルト軸部１２ｃおよび端子基体部１６と集電板１０とをボルト１２とナット１３とで接合した際、集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃの断面形状が円形のボルト１２を示した。ボルトフランジ１２ａの形状が多角形であるため、円形と比べて転がり難い。したがって、作業中にボルト１２が転がるまたは転がり落ちることを防ぎやすい。さらに、端子基体部１６と集電板１０とをボルト１２とナット１３とで接合した際、集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃの径が均一に細いため、集電板１０のずれがどの方向でもカバーされる。また、ボルト軸部１２ｃの断面が円形のため、締結によりボルト１２にかかる力が分散しやすい。
（実施例１０）
図１１は、ボルトフランジ１２aが多角形で、ボルト軸部１２ｃの断面形状が円形で、端子基体部１６と集電板１０とをボルト１２とナット１３とで接合した際、集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃの一部が細い形状のボルト１２を示した。ボルトフランジ１２ａの形状が多角形であるため、円形と比べて転がり難い。集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃの径が一部だけ細いため、端子基体部１６と集電板１０とをボルト１２とナット１３とで接合した際、集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃの径が均一に細い場合と比べて、ボルト軸部１２ｃが太く、強度が得られやすい。
（実施例１１）
図１２は、ボルトフランジ１２aとボルト軸部１２ｃの断面が多角形で、端子基体部１６と集電板１０とをボルト１２とナット１３とで接合した際、集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃの断面形状が円形のボルト１２を示した。ボルトフランジ１２aとボルト軸部１２ｃの断面が多角形のため、円形と比べて転がり難い。したがって、作業中にボルト１２が転がるまたは転がり落ちることを防ぎやすい。また、端子基体部１６と集電板１０とをボルト１２とナット１３とで接合した際、集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃの径が均一に細いため、集電板１０のずれがどの方向でもカバーされる。
（実施例１２）
図１３は、ボルトフランジ１２aとボルト軸部１２ｃの断面が多角形で、端子基体部１６と集電板１０とをボルト１２とナット１３とで接合した際、集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃの一部が細い形状を示した。ボルトフランジ１２aとボルト軸部１２ｃの断面が多角形のため、円形と比べて転がり難い。したがって、作業中にボルト１２が転がるまたは転がり落ちることを防ぎやすい。端子基体部１６と集電板１０とをボルト１２とナット１３とで接合した際、集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃの径が均一に細い場合と比べて、ボルト軸部１２ｃが太く、強度が得られやすい。
（実施例１３）
図１４は、ボルトフランジ１２aが円形で、ボルト軸部１２ｃおよび端子基体部１６と集電板１０とをボルト１２とナット１３とで接合した際、集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃの断面形状が円形のボルト１２を示した。端子基体部１６と集電板１０とをボルト１２とナット１３とで接合した際、集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃの径が均一に細いため、集電板１０のずれがどの方向でもカバーされる。また、ボルト軸部１２ｃの断面が円形のため、締結によりボルト１２にかかる力が分散しやすい。
（実施例１４）
図１５は、ボルトフランジ１２ａとボルト軸部１２ｃの断面が円形で、端子基体部１６と集電板１０とをボルト１２とナット１３とで接合した際、集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃの一部が細い例を示した。ボルト軸部１２ｃの断面が円形のため、締結によりボルト１２にかかる力が分散しやすい。また、集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃの径が一部だけ細いため、端子基体部１６と集電板１０とをボルト１２とナット１３とで接合した際、集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃの径が均一に細い場合と比べて、ボルト軸部１２ｃが太く、強度が得られやすい。
（実施例１５）
図１６は、ボルトフランジ１２aが円形で、ボルト軸部１２ｃの断面が多角形のボルト１２で、端子基体部１６と集電板１０とをボルト１２とナット１３とで接合した際、集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃの断面形状が円形のボルト１２を示した。ボルト軸部１２ｃの断面が多角形のため、図１４で示した例と比べてボルト１２は転がり難い。端子基体部１６と集電板１０とをボルト１２とナット１３とで接合した際、集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃの径が均一に細いため、集電板１０のずれがどの方向でもカバーされる。
（実施例１６）
図１７は、ボルトフランジ１２aが円形で、ボルト軸部１２ｃの断面が多角形のボルト１２で、端子基体部１６と集電板１０とをボルト１２とナット１３とで接合した際、集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃの一部が細い例を示した。ボルト軸部１２ｃの断面が多角形のため、図１４で示した例と比べてボルトは転がり難い。集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃの径が一部だけ細いため、端子基体部１６と集電板１０とをボルト１２とナット１３とで接合した際、集電板１０のボルト通し穴１１と対向するボルト軸部１２ｃの径が均一に細い場合と比べて、ボルト軸部１２ｃが太く、強度が得られやすい。
集電板１０を複数枚重ね合わせた際に起こる集電板１０のずれを広くカバーして、且つ、締結時にボルト１２にかかる力を分散させられる上に、ボルト１２の転がりまたは転がり落ちることを防ぎやすいことから、図１０の形状が最も好ましい。次いで、図１４や図１２、図１６、図１１や図１５などの順でその形状が好ましい。
集電板１０とボルト軸部１２ｃの接触面の断面形状およびボルト軸部１２ｃの形状は、締結時の負荷の局所への集中が小さいほど好ましく、したがって、円形が最も良く、次いで多角、その他となる。
集電板１０を重ね合わせた際のずれを防ぐ方法として、先に示したボルト軸部１２ｃの一部を細くすることが望ましいが、ボルト通し穴１１の直径をボルト軸部１２ｃの直径より１．２倍以上大きくすることでも可能である。
ボルト通し穴１１の形状は、ボルト軸部１２ｃと形状が異なっても良い。したがって、例えばボルト軸部１２ｃが円形であっても、図１９〜図２３に示されるような、ボルト通し穴１１の形状を楕円や十字、その他の形状にして、長辺方向の集電板１０のずれを防ぐことが可能である。
（実施例１７）
図１８は、ボルト通し穴１１が円形の例を示した。ボルト軸部１２ｃの形状の影響をあまり受けないため、どの方向へのずれでもカバーされる。
（実施例１８）
図１９は、ボルト通し穴１１が多角形の例を示した。円形には劣るが、三角形や四角形と比べると、ボルト軸部１２ｃの形状の影響をあまり受けにくい。
（実施例１９）
図２０は、ボルト通し穴１１が楕円形の例を示した。長辺方向のずれをカバーできる。図には示していないが、長方形のボルト通し穴も同様に、長辺方向のずれをカバーすることができる。
（実施例２０）
図２１は、十字型のボルト通し穴１１の例を示した。縦方向と横方向とのずれをカバーすることができる。
（実施例２１）
図２２は、斜め方向のずれをカバーできる形状のボルト通し穴１１の例を示した。図には示していないが、ボルト通し穴１１の形状やサイズは、集電板１０に限られるものではなく、押さえ板１４、端子基体部１６にも適用される。さらに押さえ板１４、集電板１０、端子基体部１６のボルト通し穴１１の形状やサイズは全て等しい。
なお上述した実施例ではリチウムイオン二次電池を例に挙げたが、それに限定されるものではない。
１…電池容器（電池缶）、２…積層体、２Ａ…負極板、２Ｂ…正極板、３…電極板タブ、３Ａ…負極板タブ、３Ｂ…正極板タブ、４…通電部品、５…締結部品、６…注液栓、７…安全弁、８…蓋板、９…溝パターン、１０…集電板、１１…ボルト通し穴、１２…ボルト、１２ａ…ボルトフランジ、１２ｃ…ボルト軸部、１２ｄ…ボルト軸細部、１２ｅ…端子基体部とボルト軸部との接触面、１２ｆ…集電板とボルト軸部との接触面、１３…ナット、１３ａ…第１のナット、１３ｂ…第２のナット、１４…押さえ板、１５…電極群、１６…端子基体部。

Claims (15)

  1. 表面に負極活物質層が形成された金属集電体と、電解質を保持するセパレータと、表面に正極活物質層が形成された他の金属集電体とが、前記２種の金属集電体間に前記セパレータが介在するように、短冊形状に交互に積層配置された電極群を有する二次電池であって、
    前記２種の金属集電体の端部に形成された電極板タブが、所定枚数ずつ金属製集電板へ接合され、
    前記金属製集電板の２枚以上が、金属製押さえ板とともに、端子基体部へ接合され、
    前記接合は、前記金属製集電板、前記金属製押さえ板および前記端子基体部にそれぞれ設けられた２つ以上の通し穴に通された金属製ボルトであって、円形形状のボルトフランジと断面が円形形状のボルト軸部とを有する金属製ボルトと２つの金属製ナットとの嵌合によりなされることを特徴とする二次電池。
  2. 表面に負極活物質層が形成された集電体と、電解質を保持するセパレータと、表面に正極活物質層が形成された他の集電体とが、前記２種の集電体間に前記セパレータが介在するように、短冊形状に交互に積層配置された電極群を有する二次電池であって、
    前記２種の集電体の端部に形成された電極板タブが、所定枚数ずつ集電板へ接合されて、
    前記集電板の２枚以上が、押さえ板とともに、ボルトとナットとの嵌合により端子基体部へ接合され、
    前記接合は、前記集電板、前記押さえ板および前記端子基体部にそれぞれ設けられた２つ以上の通し穴に通された前記ボルトと前記ナットとの嵌合によりなされ、
    前記集電板の材質が、金属または導電性の高い樹脂であり、
    前記押さえ板の材質が、金属または樹脂であることを特徴とする、二次電池。
  3. 前記ナットが、前記ボルト１つに対して２つ以上使用されていることを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
  4. 前記集電板の２枚以上が、ボルトフランジとボルト軸部とを有する前記ボルトと前記ナットとの嵌合により前記端子基体部へ接合されたことを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
  5. 前記ボルトフランジの形状が円形または多角形で、前記ボルト軸部の断面形状が円形または多角形であることを特徴とする請求項４に記載の二次電池。
  6. 前記集電板と前記ボルト軸部との接触面の径が、前記端子基体部と前記ボルト軸部との接触面の径よりも細い形状を有することを特徴とする請求項４に記載の二次電池。
  7. 前記集電板と前記ボルト軸部との接触面であるボルト軸細部の形状は、テーパを有する形状であることを特徴とする請求項６に記載の二次電池。
  8. 前記ボルト軸部の形状は、円形または１つ以上の角を有した形状であることを特徴とする請求項４または６に記載の二次電池。
  9. 前記ボルトやナットを含む締結部品は、金属、または導電性及び強度の高い樹脂であることを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
  10. 前記ボルトの通し穴の形状が、円形、楕円形、五角以上の多角形または十字型のいずれかであることを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
  11. 前記ボルトの通し穴の形状が、一方向または複数方向に長いかまたは短い形状であることを特徴とする請求項１０に記載の二次電池。
  12. 前記ボルトの通し穴の径が、前記ボルト軸部の径の１．２倍以上であることを特徴とする請求項４に記載の二次電池。
  13. 前記接触面におけるボルトの通し穴の断面積が、前記接触面の面積の１／２以下であることを特徴とする請求項６または７に記載の二次電池。
  14. 前記押さえ板の前記ボルトが通る方向の厚さが、１ｍｍ以上で１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
  15. 前記押さえ板に配置されたボルトの通し穴の数が２つ以上であり、前記ボルトの通し穴の面積が前記押さえ板の面積の１／２以下であることを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
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