JP5886059B2 - 角形二次電池及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、内部に電流遮断機構を備えた、非水電解質二次電池、ニッケル−水素二次電池等の角形二次電池及びその製造方法に関する。
スマートフォンを含む携帯電話機、携帯型コンピュータ、ＰＤＡ、携帯型音楽プレイヤー等の携帯型電子機器の駆動電源として、ニッケル−水素電池に代表されるアルカリ二次電池やリチウムイオン電池に代表される非水電解質二次電池が多く使用されている。さらに、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ、ＰＨＥＶ）の駆動用電源、太陽光発電、風力発電等の出力変動を抑制するための用途や夜間に電力をためて昼間に利用するための系統電力のピークシフト用途等の定置用蓄電池システムにおいても、アルカリ二次電池や非水電解質二次電池が多く使用されている。特に、ＥＶ、ＨＥＶ、ＰＨＥＶ用途ないし定置用蓄電池システムでは、高容量及び高出力特性が要求されるので、個々の電池が大型化されると共に、多数の電池を直列ないし並列に接続して使用されるが、スペース効率の点から角形二次電池が汎用されている。
このような用途に使用される電池は、特に非水電解質二次電池を用いる場合においては極めて反応性に富む材料が使用されているので、携帯用の小型機器に用いる二次電池と比較して格段に高い安全性が要求されている。そのため、上記のような用途に使用される角形二次電池においては、たとえば下記特許文献１〜３に示されているように、電池外装体内の圧力が高まったときに内圧を開放するガス排出弁を設けるだけでなく、外部端子と外装体内部の電極体との間の電気的接続を遮断する電流遮断機構が設けられている。
たとえば、下記特許文献１には、図７Ａに示したように、電流遮断機構５１と角形二次電池５０の外側空間とを連通する貫通穴５２が設けられた外部端子５３を備えており、外装体５４内の圧力が高まった際に確実に電流遮断機構５１が作動するようにした角形二次電池５０の発明が開示されている。また、下記特許文献２には、図７Ｂに示したように、電流遮断機構６１と角形二次電池６０の外側空間とを連通する貫通穴６２が設けられた外部端子６３を備え、外装体６４内の圧力が高まった際に電流遮断機構６１が作動するようになすと共に、この貫通穴６２から水分や酸素が入り込んで電流遮断機構６１が劣化することを防止するために、貫通穴６２を樹脂製の膜栓６５によって封止した角形二次電池６０の発明が開示されている。
下記特許文献１及び２に開示されている角形二次電池の貫通穴は、いずれも電流遮断機構の電池外側に対応する側の空間と電池外部とが通じていることにより、外装体内の圧力が上昇した際に電流遮断機構が作動しやすくなるために設けられているものである。しかしながら、何等かの原因によって外装体内の圧力が増加しても、異常時に電池内部で発生するガス圧は非常に大きく、電流遮断機構の電池外側に対応する側の密閉空間内の圧力が同時に同様に増加することはないため、電流遮断機構の電池外側に対応する側の空間が密閉されていても開放されていても、電流遮断機構の動作に実質的に大きな差異は生じない。
そのため、下記特許文献３には、図８に示したように、製造時に電解液や洗浄液が電流遮断機構内に侵入し難くなるようにする目的で、外装体（図示省略）の開口を封口する封口体７１と、封口体７１に取り付けられた接続端子７２を有する角形二次電池７０において、接続端子７２と電極体（図示省略）とを電気的に接続する集電体７３との間に外装体内部の圧力の上昇に対応して電流を遮断する電流遮断機構７４が設けられ、接続端子７２は、その内部に電流遮断機構７４の電池外側に対応する側の空間に連なる貫通穴７５が形成され、貫通穴７５は、電流遮断機構７４との間に密閉空間が形成されるように、弾性部材からなる端子栓７６によって封止された構成の角形二次電池７０が開示されている。
この電流遮断機構７４は弁体の機能を果たす反転板７７と集電体７３の薄肉部７３ａとによって形成されており、集電体７３の薄肉部７３ａには環状に溝（ノッチ部）７３ｂが形成されていると共に、薄肉部７３ａの中央部において反転板７７と溶接されている。なお、反転板７７の外周側の縁部７７ａは、タブ部材７８の筒状部の下端側に形成されたフランジ部７８ａの内周側に溶接されている。また、接続端子７２は、上部第１絶縁部材７９及び下部第１絶縁部材８０を介して封口体７１と電気的に絶縁されており、タブ部材７８の筒状部の上端側と電気的に接続されている。また、電流遮断機構７４の周囲の反転板７７と集電体７３との間には樹脂製の第２絶縁部材８１が配置され、この第２絶縁部材８１は下部第１絶縁部材８０とラッチ固定部８１ａで固定されて一体化されている。そのため、外装体内部の圧力が増大すると、反転板７７が封口体７１側に変形して集電体７３の薄肉部７３ａがノッチ部７３ｂ部分で切断され、集電体７３と反転板７７との間の電気的接続が遮断されてそれ以上の電池の充電あるいは放電が停止されるという作用を奏するものである。
上記特許文献３に開示されている角形二次電池の発明によれば、電流遮断機構を備えているので安全性が高く、しかも、製造時に非水電解液や洗浄液等が電流遮断機構内に侵入し難いので、信頼性の高い接続端子を備えた角形非水電解質二次電池が得られるという優れた効果を奏する。
一方、近年のＥＶ、ＨＥＶ、ＰＨＥＶ用ないし定置用蓄電池システムにおいては、大電流が流れることがあるため、個々の角形二次電池に設けられている電流遮断機構とは別にシステム全体にヒューズを設け、短時間の外部短絡等の異常時にはこのヒューズが先に溶断することによってシステム全体を保護することが行われている。そして、従来の角形二次電池で使用されている電流遮断機構は電池内の異常圧力上昇時の保護のために設置されているものであり、集電体に形成された脆弱部であるノッチ部が破断することにより電流遮断が行われる。しかしながら、従来は、ノッチ部を横切って流れる電流によるノッチ部の発熱及び溶断については実質的に考慮されていなかった。
一方、ヒューズは、大電流が流れた際にヒューズ自体が溶断することによって電流を遮断するものであるが、大電流が流れてからヒューズが溶断するまでにはタイムラグがある。そのため、ＥＶ、ＨＥＶ、ＰＨＥＶ用ないし定置用蓄電池システムにおいて、電池に大電流が流れた場合、ヒューズが溶断する前に電流遮断機構の集電体に設けられている集電経路の最も厚みが薄いノッチ部が先に溶断してしまうことがある。
発明者等は、このような角形二次電池に大電流が流れた際の電流遮断機構のノッチ部の溶断を防止する構成について種々確認実験を行った結果、脆弱部であるノッチ部の電流が流れる部分の断面積を所定量確保し、ノッチ部を流れる単位面積当たりの電流密度を低減することにより解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。
すなわち、本発明は、電池に短時間に大電流が流れても、電流遮断機構のノッチ部の溶断が防止された、電流遮断機構を備える角形二次電池を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の角形二次電池は、
開口を有する有底筒状の角形外装体と、
前記角形外装体内に収容された、正極極板及び負極極板を有する電極体と、
前記正極極板に電気的に接続された正極集電体と、
前記負極極板に電気的に接続された負極集電体と、
前記外装体の開口を封止する封口体と、
前記封口体に設けられた貫通孔に第１絶縁部材を介して前記封口体と電気的に絶縁された状態で挿通された少なくとも１つの外部端子と、
筒状部を有する導電部材と、
電池内部の圧力が予め定めた所定値よりも大きくなると変形する導電性材料からなる反転板と、
前記反転板と前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方との間に介在された貫通孔が形成された第２絶縁部材と、
前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方が前記第２絶縁部材に形成された貫通孔を介して前記反転板と接続部によって接続されており、
前記導電部材の筒状部は、一方の端部が前記外部端子に電気的に接続され、他方の端部が前記反転板によって封止されている角形二次電池において、
前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方には、前記接続部を環状に囲むノッチ部が形成されており、
前記ノッチ部の最も厚みが薄い部分の厚さｔと前記環状のノッチ部の長さＬとの積は０．２８〜０．５７ｍｍ２であることを特徴とする。
開口を有する有底筒状の角形外装体と、
前記角形外装体内に収容された、正極極板及び負極極板を有する電極体と、
前記正極極板に電気的に接続された正極集電体と、
前記負極極板に電気的に接続された負極集電体と、
前記外装体の開口を封止する封口体と、
前記封口体に設けられた貫通孔に第１絶縁部材を介して前記封口体と電気的に絶縁された状態で挿通された少なくとも１つの外部端子と、
筒状部を有する導電部材と、
電池内部の圧力が予め定めた所定値よりも大きくなると変形する導電性材料からなる反転板と、
前記反転板と前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方との間に介在された貫通孔が形成された第２絶縁部材と、
前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方が前記第２絶縁部材に形成された貫通孔を介して前記反転板と接続部によって接続されており、
前記導電部材の筒状部は、一方の端部が前記外部端子に電気的に接続され、他方の端部が前記反転板によって封止されている角形二次電池において、
前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方には、前記接続部を環状に囲むノッチ部が形成されており、
前記ノッチ部の最も厚みが薄い部分の厚さｔと前記環状のノッチ部の長さＬとの積は０．２８〜０．５７ｍｍ２であることを特徴とする。
大電流での充放電が要求されるＥＶ、ＨＥＶ、ＰＨＥＶ用ないし定置用蓄電池システムでは、何等かの原因によって想定以上の大電流が流れた場合にはシステム全体に設けられているヒューズが溶断することにより、システムが損傷しないようになされている。また、角形二次電池の集電体形成材料は、アルミニウム又はアルミニウム合金、銅又は銅合金、ニッケル又はニッケル合金等が汎用的に使用されている。本発明の角形二次電池によれば、集電体として上記の汎用的に使用されている材料からなるものを用いても、ノッチ部の最も厚みが薄い部分の抵抗が小さく維持されているので、短時間に大電流が流れても発熱し難く、溶断し難くなっており、かつ、電池内圧が所定の値を超えた場合には即座に動作する電流遮断機構が得られる。しかも、本発明の角形二次電池を組み込んで大電力用途のシステムを構築した場合、想定以上の大電流が流れた際に、システムに設けられるヒューズよりも先にノッチ部が溶断することが抑制される。
なお、ノッチ部の最も厚みが薄い部分の厚さｔとノッチ部の長さＬとの積が０．２８ｍｍ２未満であるとノッチ部に大電流が流れた際の発熱が大きくなって溶断し易くなり、同じく０．５７ｍｍ２を超えると、電池外装体内の圧力が高まっても脆弱部であるノッチ部が破断し難くなり、圧力感応型の電流遮断機構としての機能が奏され難くなる。より好ましいノッチ部の最も厚みが薄い部分の厚さｔとノッチ部の長さＬとの積は、０．３９〜０．５１ｍｍ２である。なお、ノッチ部の最も厚みが薄い部分の厚さｔは０．０２５ｍｍ以上とすることが好ましい。
また、本発明の角形二次電池においては、前記正極集電体及び前記負極集電体の少なくとも一方には貫通孔が形成されており、前記貫通孔の側面と前記反転板との境界部には複数箇所において高エネルギー線の照射によって溶接されていることが好ましい。
正極集電体及び前記負極集電体の少なくとも一方に貫通孔が形成されていないと、貫通溶接によって集電体と反転板との間に接続部を形成する必要があるので、高エネルギー線の照射による溶接が行い難く、しかも、溶接箇所、すなわち接続部の品質にばらつきが生じ易くなる。それに対し、本発明の角形二次電池では、正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方に貫通孔が形成されているので、集電体と反転板との間の溶接が行われるべき箇所が露出しているため、集電体と反転板との間の溶接を行い易くなり、しかも、溶接箇所、すなわち接続部の品質が安定化する。なお、高エネルギー線としては、レーザ光又は電子ビームを使用し得る。
また、本発明の角形二次電池においては、前記正極集電体及び前記負極集電体の少なくとも一方に形成された前記貫通孔の径は１．５〜４．０ｍｍであることが好ましい。
貫通孔の径が１．５ｍｍ未満であると、集電体と反転板との間の接続部の形成箇所が少なくなるので、集電体と反転板との間の結合強度が弱くなり、電池内部の圧力が高くなった際に脆弱部であるノッチ部が破断する前に接続部が破断する虞があるため好ましくない。また、集電体と反転板との間の接続部の形成箇所が少ないと、想定以上の大電流が流れた場合に、集電体と反転板との間の接続部が溶断する虞が生じるため好ましくない。また、貫通孔の径が４．０ｍｍを超えると、その分だけ集電体の横幅を大きくする必要が生じるので、角形二次電池の厚さも大きくなってしまうので、好ましくない。
また、本発明の角形二次電池においては、前記正極集電体及び前記負極集電体の少なくとも一方に形成された前記貫通孔の周縁には、凸部が設けられていることが好ましい。
貫通孔の周縁に凸部が設けられていると、貫通孔の周縁部が隣接部よりも肉厚になっているので、高エネルギー線による溶接を行い易くなり、接続部の品質のばらつきが少なくなる。また、集電体と反転板との間の接続部をより大きくすることができるため、想定以上の大電流が流れた場合に、集電体と反転板との間の接続部が溶断することをより確実に防止できるようになる。
また、本発明の角形二次電池においては、前記ノッチ部の断面形状は、略Ｖ字状、略Ｕ字状又は略台形状とすることができる。
このような構成を備えていると、ノッチ部の最も厚さが薄い部分の厚さを均一化することができるため、圧力感応型の電流遮断機構の作動圧が安定した角形二次電池が得られる。なお、このノッチ部の断面形状は、形成の容易性及び破断圧力のバラつきを考慮すると、略Ｖ字状とすることが最も好ましい。なお、本発明における「略Ｖ字状、略Ｕ字状または略台形状」とは、正確な「Ｖ字状、Ｕ字状または台形状」であれば好ましいが、必ずしも正確な「Ｖ字状、Ｕ字状または台形状」となっていなくても、例えば「歪んだＶ字状、Ｕ字状または台形状」であっても、直線状となるべき部分が曲線状となっていても、視角的に「Ｖ字状、Ｕ字状または台形状」と判断し得る形状のものも含む意味で用いられている。
また、本発明の角形二次電池においては、前記環状のノッチ部の平面視の形状は、円形状、楕円形状又は多角形状とすることができる。
環状のノッチ部の最も厚みが薄い部分の断面積が上記の０．２８〜０．５７ｍｍ２という数値条件を満たしていれば、円形状、楕円形状又は多角形状であっても、同様の作用効果を奏することができる。なお、ノッチ部の平面視の形状としては、形成の容易さからして円形とすることが最も好ましい。
また、本発明の角形二次電池においては、前記外部端子は、正極外部端子及び負極外部端子とすることが好ましい。
角形二次電池においては、正極外部端子及び負極外部端子のいずれか一方のみを封口板に形成すれば、外装体を他方の極とすることができるが、他方の極板と外装体との間に内部抵抗が低い導電経路の形成が困難となる。しかしながら、正極外部端子及び負極外部端子の両者ともを封口板に形成すれば、正極極板と正極外部端子との間及び負極極板と負極外部端子との間を電気的に接続した状態で組み立てることができるため、製造が容易となり、しかも、正極極板と正極外部端子との間及び負極極板と負極外部端子との間の内部抵抗が小さくなるので、電気的特性に優れた角形二次電池が得られる。
また、本発明の角形二次電池においては、前記電極体は、偏平形電極体であり、一方側の端部に複数枚積層された正極芯体露出部を有し、他方側の端部に複数枚積層された負極芯体露出部を有し、前記正極芯体露出部は前記角形外装体の一方側の側壁に対向し、前記負極芯体露出部は前記角形外装体の他方側の側壁に対向するように配置され、前記正極集電体は前記正極芯体露出部に接続され、前記負極集電体は前記負極芯体露出部に接続されているものとすることができる。
角形外装体の両側端側にそれぞれ正極芯体露出部及び負極芯体露出部が配置されていると、正極集電体と負極集電体との間の距離を大きくすることができるので容量が大きい角形二次電池とすることができ、また角形二次電池の組立が容易となる。加えて、本発明の角形二次電池では、複数枚積層された芯体露出部に集電体を接続しているので、出力特性に優れた電池となる。
以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて詳細に説明する。ただし、以下に示す各実施形態は、本発明の技術思想を理解するために角形二次電池としての角形非水電解質二次電池を例示するものであって、本発明をこの角形非水電解質二次電池に特定することを意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々の変更を行ったものにも均しく適用し得るものである。なお、本発明に係る角形二次電池は、正極極板と負極極板とをセパレータを介して積層又は巻回することにより偏平状とした電極体を有するものに対して適用できるが、以下においては、偏平状の巻回電極体を用いたものに代表させて説明する。
［実施形態］
実施形態の角形非水電解質二次電池を図１〜図６を用いて説明する。なお、図１Ａは実施形態にかかる角形非水電解質二次電池の断面図であり、図１Ｂは図１ＡのＩＢ−ＩＢ線に沿った断面図であり、図１Ｃは図１ＡのＩＣ−ＩＣ線に沿った断面図である。図２は図１に示した角形非水電解質二次電池の正極側に設けた電流遮断機構の外装体短辺方向の断面図である。図３は図１に示した角形非水電解質二次電池の正極側に設けた電流遮断機構の外装体長辺方向の断面図である。図４Ａは図１に示した角形非水電解質二次電池の正極集電体を展開した状態の正面図であり、図４Ｂは側面図である。図５Ａは図４のＶＡ部分の拡大図であり、図５Ｂは図５ＡのＶＢ−ＶＢ線に沿った断面図である。図６は図１に示した角形非水電解質二次電池の正極集電体の第１領域と導電部材の筒状部との配置関係を説明するための図３に対応する部分の模式平面図である。
実施形態の角形非水電解質二次電池を図１〜図６を用いて説明する。なお、図１Ａは実施形態にかかる角形非水電解質二次電池の断面図であり、図１Ｂは図１ＡのＩＢ−ＩＢ線に沿った断面図であり、図１Ｃは図１ＡのＩＣ−ＩＣ線に沿った断面図である。図２は図１に示した角形非水電解質二次電池の正極側に設けた電流遮断機構の外装体短辺方向の断面図である。図３は図１に示した角形非水電解質二次電池の正極側に設けた電流遮断機構の外装体長辺方向の断面図である。図４Ａは図１に示した角形非水電解質二次電池の正極集電体を展開した状態の正面図であり、図４Ｂは側面図である。図５Ａは図４のＶＡ部分の拡大図であり、図５Ｂは図５ＡのＶＢ−ＶＢ線に沿った断面図である。図６は図１に示した角形非水電解質二次電池の正極集電体の第１領域と導電部材の筒状部との配置関係を説明するための図３に対応する部分の模式平面図である。
最初に、本実施形態の角形非水電解質二次電池１０を図１を用いて説明する。本実施形態の角形非水電解質二次電池１０は、正極極板と負極極板とがセパレータ（何れも図示省略）を介して巻回された偏平状の巻回電極体１１を有している。正極極板は、アルミニウム箔からなる正極芯体の両面に正極活物質合剤を塗布し、乾燥及び圧延した後、アルミニウム箔が一方の端部に長手方向に沿って帯状に露出するようにスリットすることにより作製されている。また、負極極板は、銅箔からなる負極芯体の両面に負極活物質合剤を塗布し、乾燥及び圧延した後、銅箔が一方の端部に長手方向に沿って帯状に露出するようにスリットすることによって作製されている。
そして、上述のようにして得られた正極極板及び負極極板を、正極極板のアルミニウム箔露出部と負極極板の銅箔露出部とがそれぞれ対向する電極の活物質層と重ならないようにずらして、ポリエチレン製微多孔質セパレータを介して巻回することで、巻回軸方向の一方の端には複数枚重なった正極芯体露出部１４を備え、他方の端には複数枚重なった負極芯体露出部１５を備えた偏平状の巻回電極体１１が作製されている。
複数枚の正極芯体露出部１４は積層されて正極集電体１６を介して正極外部端子１７に電気的に接続され、同じく複数枚の負極芯体露出部１５は積層されて負極集電体１８を介して負極外部端子１９に電気的に接続されている。また、正極外部端子１７、負極外部端子１９はそれぞれ絶縁部材２０、２１を介して封口体１３に固定されている。この実施形態の角形非水電解質二次電池１０では、正極集電体１６と正極外部端子１７の間、あるいは負極集電体１８と負極外部端子１９の間に感圧式の電流遮断機構が介在されているが、この電流遮断機構の具体的な構成については後述する。
実施形態の角形非水電解質二次電池１０は、上述のようにして作製された偏平状の巻回電極体１１の封口体１３側を除く周囲に絶縁性の樹脂シート２３を介在させて角形の電池外装体１２内に挿入した後、封口体１３を電池外装体１２の開口部にレーザ溶接し、その後、電解液注液孔２２ａから非水電解液を注液し、この電解液注液孔２２ａを密閉することにより作製されている。なお、封口体１３には、電流遮断機構の作動圧よりも高いガス圧が加わったときに開放されるガス排出弁２２ｂも設けられている。
なお、実施形態の角形非水電解質二次電池１０においては、偏平状の巻回電極体１１は、正極極板側では、積層された複数枚の正極芯体露出部１４が２分割されてその間に２個の正極用中間導電部材２４が挟まれており、同じく負極極板側では、積層された複数枚の負極芯体露出部１５が２分割されてその間に２個の負極用中間導電部材２５が挟まれている。これらの２個の正極用中間導電部材２４及び２個の負極用中間導電部材２５はそれぞれ１個の樹脂材料からなる絶縁性中間部材２４ｐ、２５ｐに保持されている。
そして、正極用中間導電部材２４の両側に位置する正極芯体露出部１４の最外側の両側の表面にはそれぞれ正極集電体１６が配置されており、負極用中間導電部材２５の両側に位置する負極芯体露出部１５の最外側の両側の表面にはそれぞれ負極集電体１８が配置されている。なお、正極用中間導電部材２４は正極芯体と同じ材料であるアルミニウム製であり、負極用中間導電部材２５は負極芯体と同じ材料である銅製であるが、正極用中間導電部材２４及び負極用中間導電部材２５の形状は共に実質的に同一のものを使用し得る。これらの正極集電体１６と正極芯体露出部１４との間及び正極芯体露出部１４と正極用中間導電部材２４との間は共に抵抗溶接されており、また、負極集電体１８と負極芯体露出部１５との間及び負極芯体露出部１５と負極用中間導電部材２５との間は共に抵抗溶接によって接続されている。
なお、実施形態の角形非水電解質二次電池１０においては、正極用中間導電部材２４及び負極用中間導電部材２５としてそれぞれ２個ずつ用いた例を示したが、これらの正極用中間導電部材２４及び負極用中間導電部材２５は、要求される電池の出力等に応じて１個ずつでもよく、あるいは３個ずつないしはそれ以上としてもよい。２個以上用いる構成であれば、これらの正極用中間導電部材２４及び負極用中間導電部材２５が１個の樹脂材料からなる絶縁性中間部材に保持されているので、２分割された側の芯体露出部の間に安定な状態で位置決め配置できるようになる。
次に、偏平状の巻回電極体１１の正極芯体露出部１４及び正極集電体１６に対する正極用中間導電部材２４の抵抗溶接方法、負極芯体露出部１５及び負極集電体１８に対する負極用中間導電部材２５の抵抗溶接方法を説明する。しかしながら、実施形態においては、正極用中間導電部材２４の形状及び負極用中間導電部材２５の形状は実質的に同一とすることができ、しかも、それぞれの抵抗溶接方法も実質的に同様であるので、以下においては正極極板側のものに代表させて説明することとする。
まず、偏平状の巻回電極体１１のアルミニウム箔からなる正極芯体露出部１４を積層し、この積層した正極芯体露出部１４を巻回中央部分から両側に２分割し、巻回電極体１１の厚みの１／４を中心として正極芯体露出部１４を集結させる。そして、正極芯体露出部１４の最外周側の両側に正極集電体１６、内周側に正極用中間導電部材２４を、正極用中間導電部材２４の両側の円錐台状の凸部がそれぞれ正極芯体露出部１４と当接するように、配置する。ここで、集結させたアルミニウム箔の厚さは、たとえば片側約６６０μｍであり、総積層数は８８枚（片側４４枚）である。また、正極集電体１６は厚さ０．８ｍｍのアルミニウム板を打ち抜き、曲げ加工等にて製作したものを用いた。
次いで、図示省略したが、上下に配置された一対の抵抗溶接用電極間に正極集電体１６及び正極用中間導電部材２４が配置された偏平状の巻回電極体１１を配置し、一対の抵抗溶接用電極をそれぞれ正極芯体露出部１４の最外周側の両側に配置された正極集電体１６に当接させ、一対の抵抗溶接用電極間に適度の圧力で押圧力を印加し、予め定めた一定の条件で抵抗溶接を実施する。これにより、正極用中間導電部材２４の凸部はプロジェクションとして作用するため、一対の抵抗溶接用電極間に配置されている正極集電体１６及び２分割された正極芯体露出部１４は良好に発熱するので、大きなナゲットが形成され、正極集電体１６と２分割された正極芯体露出部１４との間、各正極芯体露出部１４の間、及び２分割された正極芯体露出部１４と正極用中間導電部材２４との間の溶接強度は非常に強くなる。
しかも、この抵抗溶接時には、正極用中間導電部材２４は２分割された正極芯体露出部１４の間に安定的に位置決めされた状態で配置されているので、正確にかつ安定した状態で抵抗溶接することが可能となり、溶接強度がばらつくことが抑制され、溶接部の低抵抗化を実現でき、大電流充放電が可能な角形二次電池を製造することができるようになる。この抵抗溶接を用いた正極用中間導電部材２４の数だけ繰り返すことにより、全ての正極集電体１６と２分割された正極芯体露出部１４との間、各正極芯体露出部１４の間、及び２分割された正極芯体露出部１４と正極用中間導電部材２４との間の抵抗溶接が行われる。なお、この抵抗溶接は、負極側についても同様に行われる。
ここで、正極集電体１６と正極外部端子１７の間、あるいは負極集電体１８と負極外部端子１９の間に介在される感圧式の電流遮断機構について説明するが、この電流遮断機構は、正極側にのみ設けても、負極側にのみ設けても、さらには正極側及び負極側の両方に設けてもよいものであり、以下では正極側にのみ設けるものとして、図２〜図６を参照しながら説明する。
図１Ａ〜図１Ｃに示すように、巻回電極体１１の一方の側端面側に配置された複数の正極芯体露出部１４には正極集電体１６が接続されており、この正極集電体１６は正極外部端子１７に電気的に接続されている。この正極集電体１６は、展開した状態の正面図である図４Ａ、同じく側面図である図４Ｂに示したように、封口体１３と平行に配置される第１領域１６ａと、この第１領域１６ａから互いに反対方向に延在されており、破線部分（境界部１６ｆ）で折り曲げられて正極芯体露出部１４に接続される一対の第２領域１６ｂとを有している。この正極集電体１６は、厚さ０．８ｍｍのアルミニウム板を打ち抜きにより作製したものを使用しているので、剛性を有しており、小さな力では折れ曲がらないようになっている。なお、図４Ａでは、境界部１６ｆの両側に切り欠き部分が形成されているが、この切り欠き部分は正極集電体１６を境界部１６ｆに沿って折り曲げやすくするために形成されているものである。
そして、正極集電体１６の第１領域１６ａには、中央部に接続部形成用孔１６ｃが形成され、この接続部形成用孔１６ｃの中心を通り、封口体１３の長辺方向に沿った中心線ｃ上であって、接続部形成用孔１６ｃの両側に第１開孔１６ｇ及び第２開孔１６ｈがそれぞれ形成され、この中心線ｃに垂直な方向の両側には第３開孔１６ｊが２箇所に形成されている。なお、ここでは、第１開孔１６ｇ及び第２開孔１６ｈの径は同一とされ、２箇所の第３開孔１６ｊの径は、共に同一であり、第１開孔１６ｇ及び第２開孔１６ｈの径よりも小さく設定されている。また、第２領域１６ｂには正極芯体露出部１４の根元側と対向する側にリブ１６ｄが形成されている。このリブ１６ｄは、正極集電体１６と正極芯体露出部１４との間の位置決め、巻回電極体１１と電池外装体１２との間の位置決め、正極集電体１６を正極芯体露出部１４に抵抗溶接する際に発生したスパッタが巻回電極体１１内に侵入するのを防止する等の役割を果たす。また、第１領域１６ａの接続部形成用孔１６ｃの周囲部分は、環状に他の部分よりも厚さが薄くされた薄肉領域１６ｅとされている。
正極外部端子１７は、図２及び図３に示したように、筒状部１７ａを備え、内部に貫通孔１７ｂが形成されている。そして、正極外部端子１７の筒状部１７ａは、ガスケット等の上部第１絶縁部材２０ａ、封口体１３及び下部第１絶縁部材２０ｂ及び筒状部３２ａを有する導電部材３２にそれぞれ形成された孔内に挿入され、その先端部１７ｃがカシメられて互いに一体に固定されている。なお、導電部材３２は、電池内部側に筒状部３２ａが形成されており、電池外部側すなわち封口体１３側は内径が狭められて正極外部端子１７の筒状部１７ａが挿入される開孔３２ｂを形成している。そして、正極外部端子１７の筒状部１７ａの先端部１７ｃは導電部材３２の開孔３２ｂの近傍でカシメられており、正極外部端子１７の筒状部１７ａの先端部１７ｃと導電部材３２の接続部はレーザ溶接されている。これにより、正極外部端子１７は、上部第１絶縁部材２０ａ及び下部第１絶縁部材２０ｂによって封口体１３とは電気的に絶縁された状態で、導電部材３２と電気的に接続された状態となっている。これらの上部第１絶縁部材２０ａ及び下部第１絶縁部材２０ｂの両者が本発明の第１絶縁部材に相当する。
また、導電部材３２の筒状部３２ａの電池内部側の先端にはフランジ部３２ｃが形成されており、このフランジ部３２ｃの内面側には反転板３３の周囲が気密に溶接されて封止されている。反転板３３は、周囲から中心側に向かって電池内部側に僅かに突出する形状、すなわち、封口体１３とは傾斜した配置関係となる形状とされている。この反転板３３は、導電性材料で形成されており、電池外装体１２内の圧力が高くなると電池の外部側に向かって変形する弁の機能を有するものである。
そして、反転板３３の中心部には、正極集電体１６の第１領域１６ａが当接され、第１領域１６ａに形成されている薄肉領域１６ｅの接続部形成用孔１６ｃの側面と反転板３３との境界部が複数箇所においてレーザ光等の高エネルギー線の照射によって溶接されている。すなわち、正極集電体１６の第１領域１６ａの薄肉領域１６ｅには、図５Ａ及び図５Ｂに示したように、接続部形成用孔１６ｃと同心的に、平面視で円環状に断面形状が略Ｖ字状のノッチ部（溝）１６ｎが形成されていると共に、接続部形成用孔１６ｃの縁部に凸部１６ｐが環状に形成されている。そして、正極集電体１６の接続部形成用孔１６ｃの凸部１６ｐの内壁部分と反転板３３との間が、複数箇所においてレーザ溶接され、接続部１６ｑが形成されている。この凸部１６ｐを形成すると、正極集電体１６の接続部形成用孔１６ｃの縁部が肉厚になっているので、レーザ光等の高エネルギー線の照射による接続部形成用孔１６ｃの側面と反転板３３との境界部との間の溶接を行い易くなり、接続部１６ｑの品質が安定する。なお、高エネルギー線としてはレーザ光以外に電子ビームも使用することができる。
また、円環状に形成されたノッチ部１６ｎにおける最も厚みが薄い部分の厚さｔ（図５Ｂ参照）は、この部分を横切って流れる電流の電流密度が均等となるようにして、大電流が流れた際の発熱が均等となるようにするため、円環状の全長Ｌにわたって一定となるように形成されていることが好ましい。ここでは、ノッチ部１６ｎにおける最も厚みが薄い部分の厚さｔとノッチ部１６ｎの全長Ｌとの積、即ち、ノッチ部１６ｎの最も厚みが薄い部分の断面積が０．２８〜０．５７ｍｍ２となるように形成されている。ただし、ノッチ部１６ｎの断面形状は、略Ｖ字状の場合だけでなく略Ｕ字状又は略台形状としてもよいが、形成の容易性及び破断圧力のバラつきを考慮すると、略Ｖ字状とすることが最も好ましい。ただし、本明細書における「略Ｖ字状」、「略Ｕ字状」ないし「略台形状」とは、正確な「Ｖ字状」、「Ｕ字状」ないし「台形状」であれば好ましいが、必ずしも正確な「Ｖ字状」、「Ｕ字状」ないし「台形状」となっていなくても、例えば「歪んだＶ字状」、「歪んだＵ字状」ないし「歪んだ台形状」であっても、さらには直線状となるべき部分が曲線状となっていても、視角的に「Ｖ字状」、「Ｕ字状」ないし「台形状」と判断し得る形状のものも含む意味で用いられている。
このノッチ部１６ｎの最も厚みが薄い部分の断面積は、以下のようにして定められたものである。すなわち、非水電解質二次電池ないしニッケル−水素蓄電池では、正極集電体ないし負極集電体としてはアルミニウム又はアルミニウム合金、銅又は銅合金、ニッケル又はニッケル合金等からなるものが汎用的に使用されている。ノッチ部１６ｎの最も厚みが薄い部分の断面積の下限値である０．２８ｍｍ２は、これらのいずれの材料で形成されている集電体の場合であっても、ノッチ部１６ｎを通って１００Ａ〜２００Ａ程度の大電流が流れてもノッチ部１６ｎが発熱し難く、ヒューズが溶断するよりも短い時間ではノッチ部１６ｎが溶断しないようにするという観点で定められたものである。また、上限値である０．５７ｍｍ２は、電池外装体１２（図１参照）内の圧力が高まった際に確実に脆弱部であるノッチ部１６ｎが破断し、圧力感応型の電流遮断機構３５としての機能が奏されるようにするという観点で定められたものである。発明者らが実験的に確認した結果によれば、ノッチ部１６ｎの最も厚みが薄い部分の厚さｔとノッチ部１６ｎの長さＬとの積は、０．３９〜０．５１ｍｍ２であることがより好ましいことが分かった。
なお、接続部形成用孔１６ｃの径は、１．５〜４．０ｍｍであることが好ましい。接続部形成用孔１６ｃの径が１．５ｍｍ未満であると、正極集電体１６と反転板３３との間に形成される接続部１６ｑの数を増加させることが困難となるので、接続部１６ｑによる正極集電体１６と反転板３３との間の結合強度が弱くなり、電池内部の圧力が高くなった際に脆弱部であるノッチ部１６ｎが破断する前に接続部１６ｑが破断する虞がある。また、接続部形成用孔１６ｃの径が４．０ｍｍを超えると、その分だけ正極集電体１６の横幅を大きくする必要が生じるので、角形非水電解質二次電池１０の厚さも大きくなってしまうので、好ましくない。
なお、正極集電体１６の第１領域１６ａと反転板３３との間には、貫通孔３４ａを有する樹脂材料からなる第２絶縁部材３４が配置されており、この貫通孔３４ａを介して正極集電体１６の第１領域１６ａと反転板３３が電気的に接続されている。この第２絶縁部材３４の貫通孔３４ａの周囲には、正極集電体１６の第１領域１６ａの第１開孔１６ｇに対応する位置に第１突起３４ｂが、第２開孔１６ｈに対応する位置に第２突起３４ｃが、第３開孔１６ｊに対応する位置に第３突起３４ｄが、それぞれ形成されている。
第２絶縁部材３４の第１〜３突起３４ｂ〜３４ｄをそれぞれ正極集電体１６の第１領域１６ａに形成された第１〜３開孔１６ｇ〜１６ｊ内に挿入し、第１〜３突起３４ｂ〜３４ｄの先端部を加熱し拡径することにより第２絶縁部材３４と正極集電体１６の第１領域１６ａが互いに固定されている。そのため、第２絶縁部材３４の第１〜３突起３４ｂ〜３４ｄはそれぞれに形成された拡径部によって正極集電体１６の第１領域１６ａに形成された第１〜３開孔１６ｇ〜１６ｊから抜け止めされた状態となり、第２絶縁部材３４と正極集電体の第１領域１６ａとは強固に結合された状態となっている。これらの正極集電体１６の第１領域１６ａに形成された第１〜３開孔１６ｇ〜１６ｊと第２絶縁部材３４の第１〜３突起３４ｂ〜３４ｄとによって、第１固定部３０ａ〜第３固定部３０ｃが形成されている。なお、第２絶縁部材３４と第１絶縁部材を構成する下部第１絶縁部材２０ｂとを係合により固定することが好ましい。固定方法は特に限定されないが、図２に示したように、ここではラッチ固定部３４ｇにより第２絶縁部材３４と第１絶縁部材を構成する下部第１絶縁部材２０ｂとを固定している。
したがって、正極芯体露出部１４は、正極集電体１６の第２領域１６ｂ、正極集電体１６の第１領域１６ａ、薄肉領域１６ｅ、接続領域１６ｑ、反転板３３及び導電部材３２を介して正極外部端子１７と電気的に接続されていることになる。また、ここでは、これらの導電部材３２の筒状部３２ａ、反転板３３、第２絶縁部材３４、正極集電体１６の第１領域１６ａに形成された薄肉領域１６ｅ、ノッチ部１６ｎ及び接続領域１６ｑによって本実施形態の電流遮断機構３５が形成されている。
すなわち、反転板３３は、電池外装体１２内の圧力が増加すると正極外部端子１７の貫通孔１７ｂ側に膨れるようになっており、反転板３３の中央部には正極集電体１６の第１領域１６ａに円環状のノッチ部１６ｎが形成された薄肉領域１６ｅが溶接されているため、電池外装体１２内の圧力が所定値を超えると正極集電体１６の第１領域１６ａが円環状のノッチ部１６ｎの部分で破断するので、反転板３３と正極集電体１６の第１領域１６ａとの間の電気的接続が遮断されるようになっている。
このように薄肉領域１６ｅに円環状のノッチ部１６ｎが形成されていると、反転板３３が変形した際に円環状のノッチ部１６ｎで破断し易くなり、電池内部の圧力が上昇した際にはこの円環状のノッチ部１６ｎで確実に破断するようになるので、角形非水電解質二次電池１０の安全性が向上する。また、この円環状のノッチ部１６ｎが形成されている箇所の薄肉領域１６ｅ部分の厚さｔと円環状のノッチ部１６ｎの長さＬとの積が上記の所定値に維持されているので、本実施形態の角形非水電解質二次電池１０を多数個組み合わせて大電力システムとした場合、電池の円環状のノッチ部１６ｎを通って１００Ａ〜２００Ａ程度の大電流が流れてもノッチ部１６ｎが発熱し難く、大電力システムに設けられるヒューズが溶断するよりも短い時間ではノッチ部１６ｎが溶断しないようになると共に、この円環状のノッチ部１６ｎが破断する圧力を所定値に設定することができるので、信頼性も向上する。
なお、ここでは、第１領域１６ａの接続部形成用孔１６ｃの周囲部分に平面視で円環状にノッチ部を形成した例を示したが、このノッチ部は、環状であれば、楕円形状であっても，多角形状であってもよい。ただ、形成の容易さからして、ノッチ部１６ｎの平面視の形状は円形とすることが最も好ましい。また、ここでは、正極集電体１６の第１領域１６ａに接続部形成用孔１６ｃを設けた例を示したが、この接続部形成用孔１６ｃは必ずしも必要な構成ではない。この場合においては、正極集電体１６の第１領域１６ａと反転板３３とをどちらか１方側から、一般的には第１領域１６ａ側から貫通溶接することによって接続部を形成すればよいが、高エネルギー線による溶接が行い難く、しかも、接続部、すなわち溶接箇所の品質にばらつきが生じ易くなるため、接続部形成用孔１６ｃを形成した方がよい。
そして、実施形態の角形非水電解質二次電池１０では、図６に示したように、正極集電体１６の第１領域１６ａと第２領域１６ｂとの境界部１６ｆが導電部材３２の筒状部３２ａの内面よりも外面側に位置するように配置されており、かつ、第１領域１６ａの第２領域１６ｂとの境界部１６ｆ以外の部分の端部の少なくとも１箇所、ここでは第１領域１６ａの全ての端部（突端部１６ｋ、側端部１６ｍ等）が導電部材３２の筒状部３２ａの内面よりも外面側に位置し、第１領域１６ａは全ての方向において導電部材３２の筒状部３２ａの内面よりも外面側に位置するように配置されている。
このような配置とすると、振動・落下等により角形非水電解質二次電池１０に衝撃が加わって巻回電極体１１が封口体１３側に移動することがあっても、正極集電体１６の第１領域１６ａと第２領域１６ｂとの境界部１６ｆ及び第１領域１６ａの全ての端部（突端部１６ｋ及び側端部１６ｍ等）が共に導電部材３２の筒状部３２ａの内面よりも外面側に位置するように配置されているため、正極集電体１６の第１領域１６ａが封口体１３側に向かって移動しようとしても、導電部材３２の筒状部３２ａの他方側の端部に当接しているため、それ以上封口体１３側に向かって移動することができないようになっている。
しかも、正極集電体１６は、剛性を有し、小さな力では折れ曲がらないものからなっているので、振動・落下等により巻回電極体１１が封口体１３側に移動した際に正極集電体１６の第１領域１６ａに加わる力は、第２領域１６ｂ部分によって吸収されるために小さくなる。そのため、振動・落下等により巻回電極体１１が封口体１３側に移動した際に、第１領域１６ａに加わる力は小さいので、薄肉領域１６ｅが破断する可能性が抑制され、感圧式の電流遮断機構３５の動作に対する影響は少なくなり、信頼性に優れた非水電解質二次電池１０が得られる。
また、正極外部端子１７の頂部の貫通孔１７ｂは、電流遮断機構３５を構成する反転板３３の周囲が気密に溶接されているか否かの試験に用いられるが、このままの状態でも使用可能である。しかしながら、貫通孔１７ｂの内部に腐食性気体や液体が入って反転板３３が腐食されてしまうと、電流遮断機構３５が正常に動作しない虞が生じるので、正極外部端子１７の貫通孔１７ｂは密閉することが好ましい。そこで、実施形態の角形非水電解質二次電池１０では、正極外部端子１７に形成された貫通孔１７ｂは、電池外装体１２の外部側に大径部が、前記電池外装体１２の内部側に小径部がそれぞれ形成されていることを利用し、正極外部端子１７の貫通孔１７ｂ内に、たとえばゴム製の端子栓３６によって強固に封止されているものとしている。
この端子栓３６は、上端部に正極外部端子１７の貫通孔１７ｂの小径部よりも大径で貫通孔１７ｂの大径部よりも小径の頭部３６ａと、下端部に頭部３６ａよりも小径で貫通孔１７ｂの小径部よりも大径の突出部３６ｂと、この突出部３６ｂよりテーパー状にすぼまるように形成された係止部３６ｃと、中間に正極外部端子１７の貫通孔１７ｂの小径部と略同一径でこの小径部の長さと実質的に同一の長さの連結部３６ｄと、を備えている。
そして、端子栓３６は、頭部３６ａが正極外部端子１７の貫通孔１７ｂの大径部側に位置し、係止部３６ｃが正極外部端子１７の貫通孔１７ｂの小径部の端部より突出するように、貫通孔１７ｂに取り付けられている、なお、端子栓３６の頭部３６ａの表面には、頭部３６ａの厚さを薄くしても強度を大きくするため、たとえばアルミニウム金属製の金属板３７が設けられている。この金属板３７は、たとえばレーザ溶接によって正極外部端子１７に溶接固定することができる。端子栓３６は、弾性部材から構成されているので、振動等で抜け落ちる可能性があるが、金属板３７を正極外部端子１７に溶接固定することにより、より強固に端子栓３６によって貫通孔１７ｂを封止することができるようになる。
なお、実施形態の角形非水電解質二次電池１０では、電流遮断機構３５の外部に対応する側の空間は完全に密閉されているが、何等かの原因によって電池外装体１２内の圧力が増加しても、異常時には電池内部で発生するガス圧が非常に大きくなり、電流遮断機構３５の電池の外部側の密閉空間内の圧力が同時に同様に増加することはないため、電流遮断機構３５の動作は、電池の外部側の空間が密閉されていても問題とならない。
また、実施形態の角形非水電解質二次電池１０では、正極集電体１６の第１領域１６ａの幅が広く、第２領域１６ｂが２箇所、第１領域１６ａに対して互いに反対方向に形成されている例を示した。しかしながら、角形非水電解質二次電池には、正極集電体の第２領域を１箇所のみ形成した幅が狭いものも存在する。本発明はこのような幅が狭い角形非水電解質二次電池に対しても等しく適用可能である。この場合においては、束ねられて積層された正極芯体露出部１４の一方の面に正極集電体１６の第２領域１６ｂを当接させて抵抗溶接する場合には、正極芯体露出部１４の他方の面に正極集電体１６と同材料で形成された正極集電受け部材（図示省略）を当接し、正極集電体１６の第２領域１６ａと正極集電受け部材との間でに溶接電流を流して抵抗溶接を行えばよい。
さらに、上記実施形態の角形非水電解質二次電池１０では、正極集電体１６と正極芯体露出部１４の接続方法として抵抗溶接法を用いた例を示したが、抵抗溶接に限定されず、レーザ溶接あるいは超音波溶接でもよい。また、正極芯体露出部１４の先端側の端面に正極集電体１６を接続することも可能である。さらに、上記実施形態の角形非水電解質二次電池１０では、正極外部端子１７の貫通孔１７ｂを密閉する端子栓３６として金属板３７が設けられたゴム製のものを用いた例を示したが、樹脂製のものであってもよく、さらには金属板３７のみで貫通孔１７ｂを密閉してもよい。
さらに、上記実施形態の角形非水電解質二次電池１０では、正極外部端子１７側の構成について説明したが、負極外部端子１９側の構成としても採用することもできる。ただし、正極外部端子１７側に上述の電流遮断機構３５を備えている構成を採用した場合、負極外部端子１９側には電流遮断機構を採用する必要はないので負極外部端子１９側としてはより簡単な構成のものを採用し得る。
１０…角形非水電解質二次電池 １１…巻回電極体 １２…電池外装体 １３…封口体 １４…正極芯体露出部 １５…負極芯体露出部 １６…正極集電体 １６ａ…第１領域 １６ｂ…第２領域 １６ｃ…接続部形成用孔 １６ｄ…リブ １６ｅ…薄肉領域 １６ｆ…境界部 １６ｇ…第１開孔 １６ｈ…第２開孔 １６ｊ…第３開孔 １６ｋ…突端部 １６ｍ…側端部 １６ｎ…ノッチ部 １６ｐ…凸部 １６ｑ…接続部（溶接箇所） １７…正極外部端子 １７ａ…筒状部 １７ｂ…貫通孔 １７ｃ…先端部 １８…負極集電体 １９…負極外部端子 ２０、２１…絶縁部材 ２０ａ…上部第１絶縁部材 ２０ｂ…下部第１絶縁部材 ２２ａ…電解液注液孔 ２２ｂ…ガス排出弁 ２３…樹脂シート ２４…正極用中間導電部材 ２４ｐ…絶縁性中間部材 ２５…負極用中間導電部材 ２５ｐ…絶縁性中間部材 ３０ａ…第１固定部 ３０ｂ…第２固定部 ３０ｃ…第３固定部 ３２…導電部材 ３２ａ…筒状部 ３２ｂ…開孔 ３２ｃ…フランジ部 ３３…反転板 ３４…第２絶縁部材 ３４ａ…貫通孔 ３４ｂ…第１突起 ３４ｃ…第２突起 ３４ｄ…第３突起 ３４ｇ…ラッチ固定部 ３５…電流遮断機構 ３６…端子栓 ３６ａ…頭部 ３６ｂ…突出部 ３６ｃ…係止部 ３６ｄ…連結部 ３７…金属板
Claims (10)
- 開口を有する有底筒状の角形外装体と、
前記角形外装体内に収容された、正極極板及び負極極板を有する電極体と、
前記正極極板に電気的に接続された正極集電体と、
前記負極極板に電気的に接続された負極集電体と、
前記角形外装体の開口を封止する封口体と、
前記封口体に設けられた貫通孔に第１絶縁部材を介して前記封口体と電気的に絶縁された状態で挿通された少なくとも１つの外部端子と、
筒状部を有する導電部材と、
電池内部の圧力が予め定めた所定値よりも大きくなると変形する導電性材料からなる反転板と、
前記反転板と前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方との間に介在された貫通孔が形成された第２絶縁部材と、
前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方が前記第２絶縁部材に形成された貫通孔を介して前記反転板と接続部によって接続されており、
前記導電部材の筒状部は、一方の端部が前記外部端子に電気的に接続され、他方の端部が前記反転板によって封止されている角形二次電池において、
前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方には、前記接続部を環状に囲むノッチ部が形成されており、
前記ノッチ部の最も厚みが薄い部分の厚さｔと前記環状のノッチ部の長さＬとの積は０．２８〜０．５７ｍｍ2であることを特徴とする角形二次電池。 - 前記正極集電体及び前記負極集電体の少なくとも一方には貫通孔が形成されており、前記貫通孔の側面と前記反転板との境界部には複数箇所に溶接部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
- 前記正極集電体及び前記負極集電体の少なくとも一方に形成された前記貫通孔の径は１．５〜４．０ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載の角形二次電池。
- 前記正極集電体及び前記負極集電体の少なくとも一方に形成された前記貫通孔の周縁には、凸部が設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の角形二次電池。
- 前記ノッチ部の断面形状は、略Ｖ字状、略Ｕ字状又は略台形状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の角形二次電池。
- 前記環状のノッチ部の平面視の形状は、円形状、楕円形状又は多角形状であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の角形二次電池。
- 前記外部端子は、正極外部端子及び負極外部端子であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の角形二次電池。
- 前記電極体は、偏平形電極体であり、一方側の端部に複数枚積層された正極芯体露出部を有し、他方側の端部に複数枚積層された負極芯体露出部を有し、前記正極芯体露出部は前記角形外装体の一方側の側壁に対向し、前記負極芯体露出部は前記角形外装体の他方側の側壁に対向するように配置され、前記正極集電体は前記正極芯体露出部に接続され、前記負極集電体は前記負極芯体露出部に接続されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の角形二次電池。
- 開口を有する有底筒状の角形外装体と、
前記角形外装体内に収容された、正極極板及び負極極板を有する電極体と、
前記正極極板に電気的に接続された正極集電体と、
前記負極極板に電気的に接続された負極集電体と、
前記角形外装体の開口を封止する封口体と、
前記封口体に設けられた貫通孔に第１絶縁部材を介して前記封口体と電気的に絶縁された状態で挿通された少なくとも１つの外部端子と、
筒状部を有する導電部材と、
電池内部の圧力が予め定めた所定値よりも大きくなると変形する導電性材料からなる反転板と、
前記反転板と前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方との間に介在された貫通孔が形成された第２絶縁部材と、
前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方が前記第２絶縁部材に形成された貫通孔を介して前記反転板と接続部によって接続されており、
前記導電部材の筒状部は、一方の端部が前記外部端子に電気的に接続され、他方の端部が前記反転板によって封止され、
前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方には、前記接続部を環状に囲むノッチ部が形成されており、
前記ノッチ部の最も厚みが薄い部分の厚さｔと前記環状のノッチ部の長さＬとの積は０．２８〜０．５７ｍｍ2であり、
前記正極集電体及び前記負極集電体の少なくとも一方には貫通孔が形成されている角形二次電池の製造方法であって、
前記貫通孔の側面と前記反転板との境界部の複数箇所において高エネルギー線の照射により溶接を行う工程を有することを特徴とする角形二次電池の製造方法。 - 前記正極集電体及び前記負極集電体の少なくも一方に形成された前記貫通孔の直径は１．５〜４．０ｍｍであることを特徴とする請求項９に記載の角形二次電池の製造方法。
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