JP5975854B2

JP5975854B2 - 角形二次電池

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Publication number: JP5975854B2
Application number: JP2012255191A
Authority: JP
Inventors: 政文志波; 佳佑澤田; 正明岩佐; 仁五十嵐
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2012-11-21
Filing date: 2012-11-21
Publication date: 2016-08-23
Anticipated expiration: 2032-11-21
Also published as: JP2014103027A

Description

本発明は、角形二次電池に関する。

近年、ハイブリッド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。

複数の二次電池（単電池）の正極外部端子と負極外部端子とをバスバーなどの導電部材で電気的に接続することで組電池が形成される。充電済みの単電池を組み付けて組電池を形成する際、一の単電池の電池容器が他の単電池の外部端子に接触し、短絡を起こすおそれがある。このため、単電池の外表面を絶縁シートで覆うことが知られている（特許文献１参照）。

特開２０１２−１６０３１５号公報

特許文献１に記載の二次電池の電池容器の外表面には１枚の絶縁シートが巻き付けられており、幅狭面において、絶縁シートの巻き終わり端部が巻き始め端部に重ねられている。このため、二次電池の充放電により電池容器が繰り返し膨張することに起因して、巻き終わり端部が剥離し、幅狭面が露出してしまうおそれがある。

本発明の第１の態様による角形二次電池は、発電要素を収容する電池容器と、前記電池容器の外表面に貼り付けられる絶縁性を有する絶縁シートとを備え、前記電池容器は、一対の長辺と一対の短辺とを有して前記発電要素に電気的に接続された外部電極端子が設けられる電池蓋面と、前記電池蓋面に対向して配置される底面と、前記電池蓋面の長辺において前記電池蓋面と直交し、互いに対向する一対の幅広面と、前記電池蓋面の短辺において前記電池蓋面と直交し、互いに対向する一対の幅狭面とを有する直方体形状であって、前記絶縁シートは、前記幅広面を覆うように貼り付けられ、前記一対の幅狭面および底面のうちの少なくともいずれか一の面に、前記絶縁シートの一対の端部が隙間をあけて配置され、絶縁性を有する樹脂層が、前記絶縁シートの一対の端部間の前記電池容器の外表面を覆うように、前記一対の端部に重ねて設けられ、前記絶縁シートの端部は、前記一対の幅狭面および底面のうちの少なくともいずれか一の面に直接に貼り付けられ、前記樹脂層は、前記絶縁シートの端部を外側から覆うように設けられ、前記樹脂層は、前記絶縁シートの端部に貼り付けられた粘着層を有する接着テープにより形成されている。
本発明の第２の態様による角形二次電池は、発電要素を収容する電池容器と、前記電池容器の外表面に貼り付けられる絶縁性を有する絶縁シートとを備え、前記電池容器は、一対の長辺と一対の短辺とを有して前記発電要素に電気的に接続された外部電極端子が設けられる電池蓋面と、前記電池蓋面に対向して配置される底面と、前記電池蓋面の長辺において前記電池蓋面と直交し、互いに対向する一対の幅広面と、前記電池蓋面の短辺において前記電池蓋面と直交し、互いに対向する一対の幅狭面とを有する直方体形状であって、前記絶縁シートは、前記幅広面を覆うように貼り付けられ、前記一対の幅狭面および底面のうちの少なくともいずれか一の面に、前記絶縁シートの一対の端部が隙間をあけて配置され、絶縁性を有する樹脂層が、前記絶縁シートの一対の端部間の前記電池容器の外表面を覆うように、前記一対の端部に重ねて設けられ、前記絶縁シートの端部は、前記一対の幅狭面および底面のうちの少なくともいずれか一の面に直接に貼り付けられ、前記樹脂層は、前記絶縁シートの端部を外側から覆うように設けられ、前記樹脂層は、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂により形成されている。

本発明によれば、二次電池の充放電が繰り返されることに起因して、絶縁シートの端部が剥がれて電池容器の外表面が露出することを防止することができる。

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に図示された電極群を、その捲回終端部側を展開した状態の斜視図。（ａ）は第１の実施の形態に係る二次電池を電池蓋側から見た断面模式図、（ｂ）は（ａ）の絶縁シートの両端部と接着テープを示す部分拡大模式図。（ａ）は比較例に係る二次電池を電池蓋側から見た断面模式図、（ｂ）は（ａ）の絶縁シートの両端部を示す部分拡大模式図。第２の実施の形態に係る二次電池を電池蓋側から見た断面模式図。（ａ）は第３の実施の形態に係る二次電池を電池蓋側から見た断面模式図、（ｂ）は（ａ）の絶縁シートの両端部と接着テープを示す部分拡大模式図、（ｃ）は（ｂ）の比較例を示す図。第４の実施の形態に係る二次電池の外観を示す斜視図。第４の実施の形態に係る二次電池を幅狭側面側から見た断面模式図。第５の実施の形態に係る二次電池を幅狭側面側から見た断面模式図。第６の実施の形態に係る二次電池の外観を示す斜視図。第７の実施の形態に係る二次電池の外観を示す斜視図。第７の実施の形態に係る二次電池を電池蓋側から見た断面模式図。第７の実施の形態に係る二次電池を幅狭側面側から見た断面模式図。

以下、本発明による角形二次電池をリチウムイオン電池に適用した実施の形態について、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り、図２は、図１に示された二次電池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、扁平な直方体形状の電池容器を備えている。電池容器は、電池缶１０１と電池蓋１０２とから構成される。電池缶１０１および電池蓋１０２の材質は、たとえば、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には電極群１７０が収容されている。電池缶１０１は、互いに対向する一対の幅広側面１０１ａと、互いに対向する一対の幅狭側面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。電極群１７０は、絶縁ケース１０８に覆われた状態で電池缶１０１内に収容されている。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、電池缶１０１と、電極群１７０とは電気的に絶縁されている。

電池蓋１０２は、一対の長辺と一対の短辺とを有する矩形平板状であって、底面１０１ｃに対向して配置され、電池缶１０１の開口を塞ぐように溶接されている。つまり、電池蓋１０２は、電池缶１０１を封止している。一対の幅広側面１０１ａは、電池蓋１０２の長辺において、電池蓋１０２と直交するように配置されている。一対の幅狭側面１０１ｂは、電池蓋１０２の短辺において、電池蓋１０２と直交するように配置されている。

幅広側面１０１ａは、幅狭側面１０１ｂ、電池蓋１０２の外表面および底面１０１ｃのそれぞれに比べて広い面積を有し、一対の長辺と一対の短辺とを有している。幅広側面１０１ａの短辺における幅広側面１０１ａと幅狭側面１０１ｂとの交差角度は、それぞれ直角である。電池蓋１０２の外表面は、幅広側面１０１ａの図示上側の長辺において幅広側面１０１ａと直交している。底面１０１ｃは、幅広側面１０１ａの図示下側の長辺において幅広側面１０１ａと直交している。

図１に示すように、電池缶１０１の側面には、１枚の絶縁シート１１０が貼り付けられている。絶縁シート１１０は、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエステル、ビニル系樹脂等の少なくとも絶縁性を有する材料からなる基材層と、電池缶１０１の外表面に貼り付けられる粘着層とを備えている。

絶縁シート１１０は、厚みが５０μｍ〜３ｍｍ程度の矩形状のシートである。絶縁シート１１０の短手方向の寸法は、電池缶１０１の高さ、すなわち電池蓋１０２から底面１０１ｃまでの長さとほぼ同じか、若干短い寸法に設定されている。絶縁シート１１０の長手方向の寸法は、電池缶１０１の側面の全周の長さよりも僅かに短い寸法に設定されている。

１枚の絶縁シート１１０は、幅広側面１０１ａの長辺に沿って巻き付けられ、粘着層が電池缶１０１の外表面に貼り付けられている。絶縁シート１１０の巻き始め端部１１０ｓおよび巻き終わり端部１１０ｅは、一対の幅狭側面１０１ｂのうちの一方（図示右側の幅狭側面）に直接に貼り付けられ、端部１１０ｓ，１１０ｅを外側から覆うように接着テープ１２０が接着されて、端部１１０ｓ，１１０ｅが接着テープ１２０により固定される。

絶縁シート１１０により、電池蓋１０２と電池缶１０１の溶接部を除いた外周側面のうち、一対の幅広側面１０１ａと、一対の幅狭側面１０１ｂのうちの他方が覆われる。なお、絶縁シート１１０の巻き始め端部１１０ｓと巻き終わり端部１１０ｅとの間には隙間が形成されるが、この隙間は接着テープ１２０によって覆われて、電池缶１０１の外表面が露出することはない（図４参照）。絶縁シート１１０および接着テープ１２０の取り付け構造については、後述する。

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には、開裂時に大きな開口が形成されるように開裂溝が形成されている。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内部にガスが発生し、二次電池１００内部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二次電池１００内部の圧力を低減させる。

図２に示すように、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１０６ａが穿設されている。注液孔１０６ａは、電解液の注入後に注液栓１０６ｂ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。

電池蓋１０２には、正極端子１４１および負極端子１５１が配設されている。正極端子１４１は正極集電体１８０を介して電極群１７０の正極電極１７４に電気的に接続され、負極端子１５１は負極集電体１９０を介して電極群１７０の負極電極１７５に電気的に接続されている。これにより、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電極群１７０に供給されて充電される。

電池蓋組立体１０７は、電池蓋１０２と、電池蓋１０２に設けられた一対の貫通孔１０２ｈのそれぞれに取り付けられた正極端子１４１および負極端子１５１と、正極端子１４１に接続される正極集電体１８０と、負極端子１５１に接続される負極集電体１９０と、一対のガスケット１３０と、一対の絶縁部材１６０とを含んで構成されている。

正極端子１４１および正極集電体１８０の材質はアルミニウム合金であり、負極端子１５１および負極集電体１９０の材質は銅合金である。絶縁部材１６０およびガスケット１３０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。

ガスケット１３０が、正負極端子１４１，１５１のそれぞれと電池蓋１０２との間に介在されているため、正負極端子１４１，１５１のそれぞれと電池蓋１０２とは電気的に絶縁されている。絶縁部材１６０が、正負極集電体１８０，１９０のそれぞれと電池蓋１０２との間に介在されているため、正負極集電体１８０，１９０のそれぞれと電池蓋１０２とは電気的に絶縁されている。

図３を参照して、電極群１７０について説明する。図３は、図２に図示された電極群１７０を、その捲回終端部側を展開した状態の斜視図である。蓄電要素である電極群１７０は、図３に示すように、長尺状の正極電極１７４および負極電極１７５をセパレータ１７３を介在させて捲回軸Ｗの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。すなわち、電極群１７０は、図示上下端部に断面が半円弧形状の円弧部が形成され、両端部間がほぼ平坦な平坦部を有する扁平形状の捲回電極群である。

正極電極１７４は、正極箔１７１と、正極活物質に結着材（バインダ）を配合した正極活物質合剤が正極箔１７１の両面に塗工されて形成された正極活物質合剤層１７６とを有する。負極電極１７５は、負極箔１７２と、負極活物質に結着材（バインダ）を配合した負極活物質合剤が負極箔１７２の両面に塗工されて形成された負極活物質合剤層１７７とを有する。

正極箔１７１は、厚さ２０〜３０μｍ程度のアルミニウム合金箔であり、負極箔１７２は、厚さ１５〜２０μｍ程度の銅合金箔である。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。

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）の両端部は、一方は正極活物質合剤層１７６が形成されていない未塗工部（正極箔１７１の露出部）が積層された部分とされている。他方は負極活物質合剤層１７７が形成されていない未塗工部（負極箔１７２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、電池蓋組立体１０７の正極集電体１８０および負極集電体１９０（図２参照）と超音波接合により接続され、電池蓋組立体１０７に一体化される。

電極群１７０は、電池蓋組立体１０７に一体化された状態で、電池缶１０１内に収容された絶縁ケース１０８内に収容される。電極群１７０は、捲回中心軸Ｗが電池缶１０１の底面１０１ｃに平行にされ、かつ、一対の平坦部を電池缶１０１の幅広側面１０１ａに平行にされて電池缶１０１内に収容される。この状態で、電池蓋組立体１０７の電池蓋１０２は、電池缶１０１の開口部を閉塞する。

図４（ａ）は第１の実施の形態に係る二次電池１００を電池蓋１０２側から見た断面模式図である。図４（ａ）では、二次電池１００の側面に巻き付けられた絶縁シート１１０と、絶縁シート１１０の両端部に重ねられた接着テープ１２０を模式的に示している。図４（ｂ）は、図４（ａ）の絶縁シート１１０の両端部と接着テープ１２０を示す部分拡大模式図である。図４では、説明上わかりやすくするために、絶縁シート１１０の厚さ、ならびに、電池缶１０１の幅広側面１０１ａを構成する板状部および幅狭側面１０１ｂを構成する板状部の厚さは、それぞれ誇張して実際の厚さよりも厚くして示している。なお、図中、電池缶１０１の内部に収納されている電極群や集電体等の図示は省略している。

図１および図４（ａ）に示すように、絶縁シート１１０は二次電池１００の側面に巻き付けられている。絶縁シート１１０は、巻き始め端部１１０ｓと、巻き終わり端部１１０ｅとが、一対の幅狭側面１０１ｂのうちの一方（図示右側の幅狭側面）に配置され、巻き始め端部１１０ｓと巻き終わり端部１１０ｅとの間には隙間が形成されている。

絶縁シート１１０の巻き始め端部１１０ｓと巻き終わり端部１１０ｅには、矩形状の接着テープ１２０が重ねて接着され、巻き始め端部１１０ｓと巻き終わり端部１１０ｅとの隙間が接着テープ１２０によって覆われている。つまり、絶縁シート１１０の巻き始め端部１１０ｓと巻き終わり端部１１０ｅとの間の幅狭側面１０１ｂは接着テープ１２０によって覆われており、露出していない。

接着テープ１２０は、絶縁シート１１０と同様、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエステル、ビニル系樹脂等の少なくとも絶縁性を有する材料からなる基材層と、絶縁シート１１０の巻き始め端部１１０ｓおよび巻き終わり端部１１０ｅの外表面に貼り付けられる粘着層とを備えている。

電極群１７０は、充放電の際のリチウムイオンの吸蔵・脱離により、膨張・収縮する。電極群１７０が膨張すると、電池缶１０１が電極群１７０により押し広げられ、電池缶１０１の幅広側面１０１ａの中央部が膨らむ。

電池缶１０１が膨張して幅広側面１０１ａが外方に張り出すと、図４（ｂ）に矢印で模式的に示すように、絶縁シート１１０の巻き始め端部１１０ｓおよび巻き終わり端部１１０ｅは、それぞれが離隔する方向に引っ張られる。一方、絶縁シート１１０に接着されている接着テープ１２０は、幅広側面１０１ａの外方への張り出しの影響を直接に受けることはない。

巻き始め端部１１０ｓと巻き終わり端部１１０ｅとに引っ張り力が作用し、巻き始め端部１１０ｓおよび巻き終わり端部１１０ｅのそれぞれが弾性変形すると、接着テープ１２０が絶縁シート１１０に追従して弾性変形する。このため、接着テープ１２０と絶縁シート１１０との接着面に作用するせん断力は、電池缶１０１の外表面と絶縁シート１１０との接着面に作用するせん断力に比べて小さい。したがって、充放電により電極群１７０の膨張・収縮が繰り返された場合であっても、絶縁シート１１０に対する接着テープ１２０の接着力を保持することができる。

その結果、絶縁シート１１０の巻き始め端部１１０ｓおよび巻き終わり端部１１０ｅのそれぞれが引っ張られた際、接着テープ１２０と絶縁シート１１０の接着力により巻き始め端部１１０ｓと巻き終わり端部１１０ｅが電池缶１０１の外表面から剥離されることが防止される。仮に、繰り返し作用する応力により、電池缶１０１に接着される絶縁シート１１０の粘着層が経時劣化し、電池缶１０１から絶縁シート１１０が剥離したとしても、接着テープ１２０と絶縁シート１１０とは接着された状態が維持されるため、電池缶１０１の外表面が露出されることが防止される。

これに対して、図５（ａ）および図５（ｂ）に示す比較例のように、絶縁シート９１０の巻き始め端部９１０ｓと巻き終わり端部９１０ｅとを重ね合わせて貼ると、電極群の膨張に起因する電池缶９０１の幅広側面９０１ａの膨らみにより、幅狭側面９０１ｂで重ねられた両端部９１０ｓ，９１０ｅは互いに逆方向に引っ張られる。このため、巻き始め端部９１０ｓと巻き終わり端部９１０ｅとの接着面に作用するせん断力は、第１の実施の形態における接着テープ１２０と絶縁シート１１０との接着面に作用するせん断力に比べて大きくなる。したがって、比較例の二次電池では、充放電により電極群の膨張・収縮が繰り返されると、絶縁シート９１０の両端部９１０ｓ，９１０ｅが繰り返し、互いに逆方向に引っ張られ、経時劣化により巻き始め端部９１０ｓの上から重ねられた巻き終わり端部９１０ｅが剥がれて、電池缶９０１の外表面が露出するおそれがある。

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）絶縁シート１１０は、一対の幅広側面１０１ａを覆うように、長辺に沿って貼り付けられている。一対の幅狭側面１０１ｂのうちの一方に、絶縁シート１１０の巻き始め端部１１０ｓと巻き終わり端部１１０ｅとが隙間をあけて配置されている。接着テープ１２０は、巻き始め端部１１０ｓと巻き終わり端部１１０ｅとの間の幅狭側面１０１ｂを覆うように、巻き始め端部１１０ｓおよび巻き終わり端部１１０ｅに重ねて設けられている。これにより、充放電により電極群１７０の膨張・収縮が繰り返されることに起因して絶縁シート１１０の両端部１１０ｓ，１１０ｅが剥がれて電池缶１０１の外表面が露出されることを防止できる。その結果、複数の二次電池１００により組電池を形成する工程において、二次電池１００の短絡を防止することができる。

（２）電池缶１０１および絶縁シート１１０は、それぞれ寸法公差を有しているが、本実施の形態では、絶縁シート１１０の巻き始め端部１１０ｓと巻き終わり端部１１０ｅとの間に隙間を設ける構成とされているため、巻き始め端部１１０ｓおよび巻き終わり端部１１０ｅの位置を厳密に設定する必要が無く、製作性に優れている。

―第２の実施の形態―
図６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６は、図４（ａ）と同様の図であり、第２の実施の形態に係る二次電池２００の側面に巻き付けられた絶縁シート１１０と、絶縁シート１１０の両端部に重ねられた熱硬化性樹脂層２２０を示す断面模式図である。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の参照番号を付し、相違点を主に説明する。

第１の実施の形態では、絶縁シート１１０の巻き始め端部１１０ｓと巻き終わり端部１１０ｅとの間の幅狭側面１０１ｂを覆う樹脂層が接着テープ１２０により形成されていた。これに対して、第２の実施の形態では、第１の実施の形態で説明した接着テープ１２０に代えて、熱硬化性樹脂により形成された熱硬化性樹脂層２２０が設けられている。熱硬化性樹脂としては、たとえば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の絶縁性を有する種々の熱硬化性樹脂を採用することができる。

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。熱硬化性樹脂により樹脂層を成形することで、第１の実施の形態に比べて、絶縁シート１１０の両端部をより強固に固定することができる。
なお、熱硬化性樹脂層２２０に代えて、絶縁性を有する光硬化性樹脂層を設けるようにしてもよい。

―第３の実施の形態―
図７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７（ａ）および図７（ｂ）は、図４（ａ）および図４（ｂ）と同様の図であり、図７（ａ）は第３の実施の形態に係る二次電池３００の側面に巻き付けられた絶縁シート１１０の両端部に重ねられた接着テープ３２０を示す断面模式図である。図７（ｂ）は図７（ａ）の絶縁シート１１０の両端部と接着テープ３２０を示す部分拡大模式図である。図７（ｃ）は、図７（ｂ）の比較例を示す図である。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の参照番号を付し、相違点を主に説明する。

第１の実施の形態では、絶縁シート１１０の巻き始め端部１１０ｓおよび巻き終わり端部１１０ｅが幅狭側面１０１ｂに直接に貼り付けられ、接着テープ１２０が絶縁シート１１０の巻き始め端部１１０ｓおよび巻き終わり端部１１０ｅを外側から覆うように接着されていた（図４参照）。

これに対して、第３の実施の形態では、図７に示すように、絶縁性を有する基材層と粘着層を有する接着テープ３２０が幅狭側面１０１ｂに直接に接着され、接着テープ３２０の外側から絶縁シート１１０の巻き始め端部１１０ｓと巻き終わり端部１１０ｅとが重ねて貼り付けられている。換言すれば、接着テープ３２０は、絶縁シート１１０の巻き始め端部１１０ｓおよび巻き終わり端部１１０ｅの内側面と、電池缶１０１の幅狭側面１０１ｂとの間に設けられている。

電池缶１０１が膨張して幅広側面１０１ａが外方に張り出すと、図７（ｂ）に示すように、絶縁シート１１０の巻き始め端部１１０ｓおよび巻き終わり端部１１０ｅは、それぞれが離隔する方向に引っ張られる。一方、幅狭側面１０１ｂに接着されている接着テープ３２０は、幅広側面１０１ａの外方への張り出しの影響を直接に受けることはない。

巻き始め端部１１０ｓと巻き終わり端部１１０ｅとに引っ張り力が作用し、巻き始め端部１１０ｓおよび巻き終わり端部１１０ｅのそれぞれが弾性変形すると、接着テープ３２０が絶縁シート１１０に追従して弾性変形する。これに対して、図７（ｃ）に示す比較例のように、電池缶１０１に直接に絶縁シート８１０が貼り付けられ、接着テープが設けられていない場合には、金属製の電池缶１０１は絶縁シート８１０に比べて剛性が高いため、電池缶１０１の幅狭側面１０１ｂが絶縁シート８１０の巻き始め端部８１０ｓおよび巻き終わり端部８１０ｅに追従して弾性変形することがない。

このため、図７（ｂ）に示す第３の実施の形態では、接着テープ３２０と絶縁シート１１０との接着面に作用するせん断力は、図７（ｃ）に示す比較例における絶縁シート８１０と電池缶１０１の外表面との接着面に作用するせん断力に比べて小さい。したがって、第３の実施の形態によれば、充放電により電極群１７０の膨張・収縮が繰り返された場合であっても、絶縁シート１１０に対する接着テープ３２０の接着力を保持することができる。

これにより、絶縁シート１１０の巻き始め端部１１０ｓおよび巻き終わり端部１１０ｅのそれぞれが引っ張られた際、接着テープ３２０と絶縁シート１１０の接着力により巻き始め端部１１０ｓと巻き終わり端部１１０ｅが接着テープ３２０の表面から剥離されることが防止される。なお、仮に絶縁シート１１０が接着テープ３２０から剥離したとしても、接着テープ３２０は電池缶１０１に接着された状態が維持されるため、電池缶１０１の外表面が露出されることが防止される。

このように、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に、充放電により電極群１７０の膨張・収縮が繰り返されることに起因して絶縁シート１１０の端部が剥がれて電池缶１０１の外表面が露出されることを防止できる。

―第４の実施の形態―
図８および図９を参照して第４の実施の形態に係る二次電池４００を説明する。図８は、第４の実施の形態に係る二次電池４００の外観を示す斜視図である。図９は、第４の実施の形態に係る二次電池４００を幅狭側面１０１ｂ側から見た断面模式図である。図９では、説明上わかりやすくするために、絶縁シート４１０の厚さ、ならびに、電池缶１０１の幅広側面１０１ａを構成する板状部および底面１０１ｃを構成する板状部の厚さは、それぞれ誇張して実際の厚さよりも厚くして示している。なお、図中、電池缶１０１の内部に収納されている電極群や集電体等の図示は省略している。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の参照番号を付し、相違点を主に説明する。

第４の実施の形態では、電池缶１０１の幅広側面１０１ａおよび幅狭側面１０１ｂだけでなく、底面１０１ｃの一部が絶縁シート４１０によって覆われている。図８に示すように、絶縁シート４１０には、幅広側面１０１ａを覆う幅広側面覆い部４１１から底面覆い部４１２が延在している。底面覆い部４１２は、図９に示すように、絶縁シート４１０の短手方向の電池缶底面側の端部が内側に９０度、折り曲げられて構成されている。

一対の底面覆い部４１２間には隙間が設けられ、この隙間は接着テープ４２５によって覆われている。つまり、絶縁シート４１０の底面側の端部間の底面１０１ｃは接着テープ４２５によって覆われており、露出していない。

なお、絶縁シート４１０は、第１の実施の形態と同様に、一対の幅狭側面１０１ｂのうちの一方に巻き始め端部が配置され、電池缶１０１の外周側面をほぼ一周巻き付けられ、巻き終わり端部が巻き始め端部と隙間をあけて配置されている。巻き始め端部と巻き終わり端部との隙間は、接着テープ１２０によって覆われている（図８参照）。

このように、第４の実施の形態では、絶縁シート４１０の巻き始め端部および巻き終わり端部に直交する一対の底面側端部が底面１０１ｃに隙間をあけて配置され、接着テープ４２５が一対の底面側端部間の底面１０１ｃを覆うように、一対の底面側端部に重ねて設けられている。第４の実施の形態の二次電池４００によれば、第１の実施の形態と同様の作用効果に加え、充放電により電極群１７０の膨張・収縮が繰り返されることに起因して、底面１０１ｃに貼り付けられた絶縁シート４１０の両端部が剥がれて電池缶１０１の外表面が露出されることを防止できる。

なお、電池缶１０１の高さ寸法が、電池缶１０１の幅寸法よりも長い場合、すなわち縦長の電池缶１０１の場合、電池缶１０１が膨張した際に、絶縁シート４１０の底面側の端部に生じる引張応力は、絶縁シート４１０の巻き始め端部や巻き終わり端部に発生する引張応力に比べて大きくなる。このため、電池缶１０１の高さ寸法が長く、幅寸法が高さ寸法よりも短い場合には、図示しないが、幅狭側面１０１ｂには巻き始め端部と巻き終わり端部とを重ねて配置して、接着テープ１２０を省略してもよい。すなわち、底面側にのみ絶縁シート４１０の一対の端部を隙間をあけて配置して、接着テープ４２５を底面側の端部に接着するようにしてもよい（図９参照）。

―第５の実施の形態―
図１０を参照して第５の実施の形態に係る二次電池５００を説明する。図１０は、図９と同様の図であり、二次電池５００を幅狭側面１０１ｂ側から見た断面模式図である。図中、第４の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。

第４の実施の形態では、一対の底面覆い部４１２間に隙間が設けられ、隙間を覆うように接着テープ４２５が一対の底面覆い部４１２に重ねて接着されていた（図９参照）。これに対して、第５の実施の形態では、底面覆い部５１２が第４の実施の形態の底面覆い部４１２に比べて長く形成されている。第５の実施の形態では、一の底面覆い部５１２ｉが底面１０１ｃに直接に貼り付けられ、底面覆い部５１２ｉの外側の面に他の底面覆い部５１２ｏが貼り付けられている。つまり、第５の実施の形態では、底面覆い部５１２ｉと底面覆い部５１２ｏとが重ねて設けられており、第４の実施の形態の接着テープ４２５が省略されている。

第５の実施の形態では、幅広側面１０１ａの短辺、すなわち電池缶１０１の高さ寸法は、幅広側面１０１ａの長辺、すなわち電池缶１０１の幅寸法に比べて短い。このため、電池缶１０１が膨張した際に、絶縁シート５１０の底面側の端部に発生する引張応力は、絶縁シート５１０の巻き始め端部や巻き終わり端部に発生する引張応力に比べて小さい。このように、電池缶１０１の高さ寸法が短い場合には、底面側の端部に発生する引張応力が小さいので、接着テープ４２５を省略することができる。

―第６の実施の形態―
図１１を参照して第６の実施の形態に係る二次電池６００を説明する。図１１は、第６の実施の形態に係る二次電池６００の外観を示す斜視図である。図中、第４の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。

第４の実施の形態では、幅狭側面１０１ｂに配置される絶縁シート４１０の一対の端部に接着される接着テープ１２０と、底面１０１ｃに配置される絶縁シート４１０の一対の端部に接着される接着テープ４２５とが個別に設けられていた（図８参照）。これに対して、第５の実施の形態では、１枚の接着テープ６２０を折り曲げて、１枚の接着テープ６２０により、幅狭側面１０１ｂに配置される絶縁シート４１０の一対の端部間の隙間と、底面１０１ｃに配置される絶縁シート４１０の一対の端部間の隙間を覆うようにした。

つまり、第６の実施の形態では、接着テープ６２０は、幅狭側面１０１ｂの隙間を覆う側面覆い部６２０ａと、底面１０１ｃの隙間を覆う底面覆い部６２０ｂとが一体に設けられている。側面覆い部６２０ａは、幅狭側面１０１ｂに配置される絶縁シート４１０の巻き始め端部４１０ｓと、巻き終わり端部４１０ｅとの間の幅狭側面１０１ｂを外側から覆う部分である。底面覆い部６２０ｂは、底面１０１ｃに配置される絶縁シート４１０の一対の底面覆い部４１２間の底面１０１ｃを外側から覆う部分である。

このような第６の実施の形態に係る二次電池６００によれば、第４の実施の形態と同様の作用効果を奏する。

―第７の実施の形態―
図１２〜図１４を参照して第７の実施の形態に係る二次電池７００を説明する。図１２は、第７の実施の形態に係る二次電池７００の外観を示す斜視図である。図１３は、図４（ａ）と同様の図であり、二次電池７００を電池蓋１０２側から見た断面模式図である。図１４は、図９と同様の図であり、二次電池７００を幅狭側面１０１ｂ側から見た断面模式図である。図中、第６の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。

第６の実施の形態では、１枚の絶縁シート４１０が電池缶１０１の側面に巻き付けられていた（図１１参照）。第６の実施の形態では、巻き始め端部４１０ｓおよび巻き終わり端部４１０ｅは、一対の幅狭側面１０１ｂのうちの一方に配置されていた（図１１参照）。

これに対して、第７の実施の形態では、図１２〜図１４に示すように、絶縁シートが長手方向に２分割され、一対の幅広側面１０１ａのそれぞれに１枚ずつ絶縁シート７１０が貼り付けられている。図１３および図１４に示すように、第７の実施の形態では、一の絶縁シート７１０Ａが、一の幅広側面１０１ａを覆うように貼り付けられ、他の絶縁シート７１０Ｂが、他の幅広側面１０１ａを覆うように貼り付けられている。絶縁シート７１０Ａと、絶縁シート７１０Ｂとは同様の形状とされている。

図１３に示すように、絶縁シート７１０Ａの長手方向の一端部７１０ｅ１は、一の幅狭側面１０１ｂに貼り付けられ、絶縁シート７１０Ａの長手方向の他端部７１０ｅ２は、他の幅狭側面１０１ｂに貼り付けられている。同様に、絶縁シート７１０Ｂの長手方向の一端部７１０ｅ１は、一の幅狭側面１０１ｂに貼り付けられ、絶縁シート７１０Ｂの長手方向の他端部７１０ｅ２は、他の幅狭側面１０１ｂに貼り付けられている。

一の幅狭側面１０１ｂにおいて、絶縁シート７１０Ａの一端部７１０ｅ１と、絶縁シート７１０Ｂの一端部７１０ｅ１とは隙間をあけて配置されている。同様に、他の幅狭側面１０１ｂにおいて、絶縁シート７１０Ａの他端部７１０ｅ２と、絶縁シート７１０Ｂの他端部７１０ｅ２とは隙間をあけて配置されている。

図１４に示すように、絶縁シート７１０Ａ，７１０Ｂのそれぞれは、短手方向の底面側端部が、９０度折り曲げられ、底面覆い部７１２とされている。底面１０１ｃには、絶縁シート７１０Ａの短手方向の底面側端部と、絶縁シート７１０Ｂの短手方向の底面側端部とが隙間をあけて配置されている。

第６の実施の形態では、接着テープ６２０は、一の幅狭側面１０１ｂの隙間を覆う側面覆い部６２０ａと、底面１０１ｃの隙間を覆う底面覆い部６２０ｂとが一体に設けられている。これに対して、第７の実施の形態では、図１２に示すように、接着テープ７２０は、一の幅狭側面１０１ｂの隙間を覆う第１の側面覆い部７２０ａと、底面１０１ｃの隙間を覆う底面覆い部７２０ｂと、他の幅狭側面１０１ｂの隙間を覆う第２の側面覆い部７２０ｃとが一体に設けられている。

このような第７の実施の形態に係る二次電池７００によれば、第６の実施の形態と同様の作用効果を奏する。

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）絶縁シートの材質、ならびに、絶縁シートの形状、長手方向寸法、短手方向寸法、および、厚みは、上記した実施の形態に限定されない。絶縁シートには、絶縁性を有し、電池缶１０１に貼り付け可能な種々のシートを採用することができる。

（２）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角形二次電池にも本発明を適用できる。

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幅広側面、１０１ｂ幅狭側面、１０１ｃ底面、１０２電池蓋、１０２ｈ貫通孔、１０３ガス排出弁、１０６ａ注液孔、１０６ｂ注液栓、１０７電池蓋組立体、１０８絶縁ケース、１１０絶縁シート、１１０ｅ巻き終わり端部、１１０ｓ巻き始め端部、１２０接着テープ、１３０ガスケット、１４１正極端子、１５１負極端子、１６０絶縁部材、１７０電極群、１７１正極箔、１７２負極箔、１７３セパレータ、１７４正極電極、１７５負極電極、１７６正極活物質合剤層、１７７負極活物質合剤層、１８０正極集電体、１９０負極集電体、２００二次電池、２２０熱硬化性樹脂層、３００二次電池、３２０接着テープ、４００二次電池、４１０絶縁シート、４１０ｅ巻き終わり端部、４１０ｓ巻き始め端部、４１１幅広側面覆い部、４１２底面覆い部、４２５接着テープ、５００二次電池、５１０絶縁シート、５１２底面覆い部、６００二次電池、６２０接着テープ、６２０ａ側面覆い部、６２０ｂ底面覆い部、７００二次電池、７１０絶縁シート、７１０ｅ１一端部、７１０ｅ２他端部、７１２底面覆い部、７２０接着テープ、７２０ａ側面覆い部、７２０ｂ底面覆い部、７２０ｃ側面覆い部、８１０絶縁シート、８１０ｅ巻き終わり端部、８１０ｓ巻き始め端部、９０１電池缶、９０１ａ幅広側面、９０１ｂ幅狭側面、９１０絶縁シート、９１０ｅ巻き終わり端部、９１０ｓ巻き始め端部

Claims

発電要素を収容する電池容器と、
前記電池容器の外表面に貼り付けられる絶縁性を有する絶縁シートとを備え、
前記電池容器は、一対の長辺と一対の短辺とを有して前記発電要素に電気的に接続された外部電極端子が設けられる電池蓋面と、前記電池蓋面に対向して配置される底面と、前記電池蓋面の長辺において前記電池蓋面と直交し、互いに対向する一対の幅広面と、前記電池蓋面の短辺において前記電池蓋面と直交し、互いに対向する一対の幅狭面とを有する直方体形状であって、
前記絶縁シートは、前記幅広面を覆うように貼り付けられ、
前記一対の幅狭面および底面のうちの少なくともいずれか一の面に、前記絶縁シートの一対の端部が隙間をあけて配置され、
絶縁性を有する樹脂層が、前記絶縁シートの一対の端部間の前記電池容器の外表面を覆うように、前記一対の端部に重ねて設けられ、
前記絶縁シートの端部は、前記一対の幅狭面および底面のうちの少なくともいずれか一の面に直接に貼り付けられ、
前記樹脂層は、前記絶縁シートの端部を外側から覆うように設けられ、
前記樹脂層は、前記絶縁シートの端部に貼り付けられた粘着層を有する接着テープにより形成されていることを特徴とする角形二次電池。
発電要素を収容する電池容器と、
前記電池容器の外表面に貼り付けられる絶縁性を有する絶縁シートとを備え、
前記電池容器は、一対の長辺と一対の短辺とを有して前記発電要素に電気的に接続された外部電極端子が設けられる電池蓋面と、前記電池蓋面に対向して配置される底面と、前記電池蓋面の長辺において前記電池蓋面と直交し、互いに対向する一対の幅広面と、前記電池蓋面の短辺において前記電池蓋面と直交し、互いに対向する一対の幅狭面とを有する直方体形状であって、
前記絶縁シートは、前記幅広面を覆うように貼り付けられ、
前記一対の幅狭面および底面のうちの少なくともいずれか一の面に、前記絶縁シートの一対の端部が隙間をあけて配置され、
絶縁性を有する樹脂層が、前記絶縁シートの一対の端部間の前記電池容器の外表面を覆うように、前記一対の端部に重ねて設けられ、
前記絶縁シートの端部は、前記一対の幅狭面および底面のうちの少なくともいずれか一の面に直接に貼り付けられ、
前記樹脂層は、前記絶縁シートの端部を外側から覆うように設けられ、
前記樹脂層は、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂により形成されていることを特徴とする角形二次電池。
請求項１または２に記載の角形二次電池において、
前記一対の幅狭面のうちの少なくとも一方の面および前記底面に、前記絶縁シートの一対の端部が隙間をあけて配置され、
前記樹脂層が、前記一対の幅狭面のうちの少なくとも一方の面および前記底面における前記絶縁シートの一対の端部間の前記電池容器の外表面を覆うように、前記一対の端部に重ねて設けられていることを特徴とする角形二次電池。
請求項３に記載の角形二次電池において、
前記一対の幅狭面のうちの少なくとも一方の面および前記底面を覆う樹脂層が一体に設けられていることを特徴とする角形二次電池。
請求項１から４までのいずれか一項に記載の角形二次電池において、
前記電池容器には、１枚の絶縁シートが巻き付けられ、一対の幅狭面のうちの一方に、前記絶縁シートの一対の端部が隙間をあけて配置されていることを特徴とする角形二次電池。
請求項１から４までのいずれか一項に記載の角形二次電池において、
前記一対の幅広面のうちの一方の幅広面に第１の絶縁シートが貼り付けられ、前記一対の幅広面のうちの他方の幅広面に第２の絶縁シートが貼り付けられ、
前記一対の幅狭面のそれぞれに、前記第１の絶縁シートの端部と前記第２の絶縁シートの端部とが隙間をあけて配置されていることを特徴とする角形二次電池。