JP6764569B2 - 密閉型電池 - Google Patents

Description

本発明は密閉型電池に関する。詳しくは、複数の正負極が交互に積層された構造の電極体と上集電構造を備える密閉型電池に関する。

リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池およびその他の二次電池は、電気を駆動源とする車両搭載用電源、あるいはパソコンおよび携帯端末等の電気製品等に搭載される電源として重要性が高まっている。特に、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン二次電池は、電気自動車（ＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）等の車両の駆動用高出力電源として好ましく、今後も需要が拡大するものと期待されている。このような二次電池の典型的な構造の一つとして、シート状の正極および負極を、セパレータを間に介在させつつ交互に多数積層した構造のいわゆる積層型電極体を、電池ケース内に密閉してなる密閉構造の電池（密閉型電池）がある。例えば、典型的には、金属製の角型（箱型）の電池ケース本体に上記積層型電極体を収容し、当該ケース本体の開口部を塞ぐように矩形状の封口体を溶接等によって封止し密閉することにより密閉型電池は構築され得る。

ここで、上記積層型電極体の一例として、シート状の正極および負極をセパレータとともに積層し捲回して構成される捲回電極体が挙げられる。かかる捲回電極体を備える電池としては、電池ケース内に該捲回電極体が、捲回軸方向が電池ケースの底面に対して平行となるような姿勢（横向き）で収容されて構成される電池と、捲回軸方向が電池ケースの底面に対して直交するような姿勢（縦向き）で収容されて構成される電池とがある。
例えば、捲回電極体が横向きで収容される電池の場合、電極体に接続される正負の集電端子はそれぞれ電池ケースの底面に対して直交する方向に沿って、該電極体の捲回軸方向の両端部に形成されることが多い。これは、典型的には、捲回電極体の捲回軸方向の両端部には正極シート露出部と負極シート露出部が形成されており、これら正負の電極シート露出部にそれぞれ正負の集電端子が接続されるためである。本明細書では、このような集電構造を便宜上「横集電構造」と称する。

一方、典型的には、捲回電極体が縦向きで収容される電池の場合や、捲回電極体以外の積層型電極体を備える電池の場合等において、該電極体の１つの側面に正負の電極シート露出部が正極側、負極側に分かれてそれぞれ突出する突出部（集電タブ）が形成され、該突出部にそれぞれ正負の集電端子が接続された構造が採用されることがある。かかる電極体は、例えば、上記突出部が電池ケースの封口体に向かった姿勢で電池ケースに収容され得る。かかる構造の電池によると、電極体に接続された正負の集電端子はそれぞれ、該電極体の端部であって電池ケースの封口体側（すなわち、電池ケースの底面と反対側）の端部に形成される。本明細書では、かかる集電構造を便宜上「上集電構造」と称する。上集電構造を有する電池の例として特許文献１および特許文献２に開示される電池が挙げられる。

特開２０１６−１４６３０３号公報 特開２０１６−１１０８９２号公報

特許文献１には、捲回電極体が電池ケースに縦向きに収納され、電池ケースの封口体側に捲回電極体の負極集電部のタブと正極の集電端子板とが形成された密閉型電池が開示されている。また、特許文献２には、電池ケースの封口体側に積層型電極体の電極タブが形成された密閉型電池が開示されている。

一般に、上集電構造を有する密閉型電池は、横集電構造を有する密閉型電池と比較して、電極体の活物質層が積層した部分の面積を大きくすることができる傾向にあるため、電池容量向上の観点から有利である。しかしながら、さらなる電池容量の向上には改善の余地があった。そこで本発明は、電極体に接続された正負の集電端子がそれぞれ、該電極体端部であって電池ケースの封口体側の端部に形成された（すなわち、上集電構造を有する）密閉型電池であって、より電池容量が向上され得る密閉型電池を提供することを目的とする。

本発明によると、
正極集電箔に正極活物質層が形成されたシート状の正極と、負極集電箔に負極活物質層が形成されたシート状の負極と、上記正極と上記負極の間に介在するセパレータとが交互に積層された状態の電極体と、
開口を備えるケース本体と該ケース本体の該開口を塞ぐ封口体とを備えつつ、内部に上記電極体が収容された電池ケースと、
上記電池ケースの内部で上記電極体と電気的に接続する集電端子と、
を備える密閉型電池が提供される。

上記電極体は、上記正極のうち上記正極活物質層が形成されている部分と、上記負極のうち上記負極活物質層が形成されている部分とが、上記セパレータとともに積層している積層部を有する。また、上記積層したシート状正極のそれぞれは、上記正極活物質層が形成されておらず上記正極集電箔が露出している部分であって上記積層部の１つの側面から突出した正極集電箔突出部を有しており、各正極集電箔突出部は相互に積層され、かつ、該積層方向に２つ以上に分割されて束ねられて複数の正極側集電束を構成している。また、上記積層したシート状負極のそれぞれは、上記負極活物質層が形成されておらず上記負極集電箔が露出している部分であって上記積層部の側面のうち上記正極集電箔突出部が突出しているのと同じ側面から突出した負極集電箔突出部を有しており、各負極集電箔突出部は、該正極集電箔突出部と接触しない位置において相互に積層され、かつ、該積層方向に２つ以上に分割されて束ねられて複数の負極側集電束を構成している。上記電極体は、上記正極側集電束および上記負極側集電束が突出している側面を上記封口体に向けた姿勢で上記電池ケース内に収容されている。

上記集電端子は、上記電池ケースの内部において上記正極側集電束および上記負極側集電束のいずれかと溶接されて接合される接続部と、上記電池ケースの外部において絶縁体を介して上記封口体と一体となるように接合されるかしめ部と、を備える。ここで、上記接続部は、上記かしめ部より上記封口体の中央領域に向かって、上記封口体と平行する方向に沿って形成されており、上記接続部には、上記正極側または負極側の複数の集電束のそれぞれを個々別々に接合するための複数の集電溝が、相互に間隔をあけて設けられており、該複数の集電溝のそれぞれが該複数の集電束のそれぞれを挟み込んだ状態で、各集電束と上記接続部が相互に溶接されている。

かかる構成の密閉型電池によると、上記集電端子の上記接続部は上記かしめ部よりも上記封口体の中央領域に向かって、該封口体に対して平行する方向に沿って形成されている。かかる集電端子によると、電池ケース内部において従来はデッドスペースとなりがちであった封口体近傍の空間に集電構造を適切に構築することができるため、電池ケース内部の空間を有効活用することができる。よって、電極体の充放電機能を担う上記積層部の面積をより拡大することができる。また、上記集電端子が、複数の集電束のそれぞれを個々別々に接合するための複数の集電溝を有しているため、集電端子と集電束の溶接に必要な集電束の突出長を短くすることができる。すなわち、電極シートにおいて活物質層が形成されずに集電箔が露出した部分のサイズを縮小させることができるため、これによっても上記積層部の面積を増大させることができる。よってここに開示される構成によると、電池容量がより向上した電池が実現し得る。

好ましい一態様において、上記封口体は、負極側の上記集電端子と接合した第一封口体と、正極側の上記集電端子と接続した第二封口体と、該第一封口体と該第二封口体との間に配置されてそれぞれの端部と接続した第三封口体と、で構成される。かかる構成の密閉型電池によると、該電池を組み立てる際、正負の上記集電端子と上記第一封口体または上記第二封口体とが一体となるように可締（かし）められて接合された後に、上記集電端子と上記正負の各集電束との溶接を行うことが可能となる。このため、かかる技術によると、電池製造の容易性や溶接の品質安定性が向上し、電池性能の安定性向上に寄与し得る。

一実施形態に係る密閉型電池（リチウムイオン二次電池）１００の正面図である。 図１に示す密閉型電池１００の平面図である。 一実施形態に係る電極体５０の構成を模式的に示す斜視図である。 図１中のＩＶ矢視図である。 一実施形態に係る集電端子３０の斜視図である。 一実施形態に係る集電端子３０と封口体１４との接合を模式的に説明するための図である。 一実施形態に係る密閉型電池１００に備えられる負極集電端子３４と第一封口体１４ａの正面図である。 図７に示す負極集電端子３４と第一封口体１４ａの平面図である。 一実施形態に係る密閉型電池１００に備えられる正極集電端子３２、電流遮断機構８４および第二封口体１４ｂの正面図である。 図９に示す正極集電端子３２、電流遮断機構８４および第二封口体１４ｂの平面図である。 一実施形態に係る負極集電端子３４と電極体５０との溶接を模式的に説明するための図である。 図１１中のＸＩＩ矢視図である。 一実施形態に係る密閉型電池１００に備えられる第三封口体１４ｃの正面図である。 図１３に示す第三封口体１４ｃの平面図である。 一実施形態に係る密閉型電池１００に備えられる第三封口体１４ｃと電池ケース１０の接合を説明する図である。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。また、以下の図面において、同じ作用を奏する部材、部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することがある。各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は、必ずしも実際の寸法関係を反映するものではない。

ここで開示される密閉型電池に係る好適な一実施形態として、密閉型の二次電池を例にして説明するが、本発明の適用対象をかかる電池で限定することを意図したものではない。本明細書において「二次電池」とは、リチウムイオン二次電池、金属リチウム二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等のいわゆる蓄電池（すなわち化学電池）のほか、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ（すなわち物理電池）を包含する。ここに開示される技術は、典型的には密閉型のリチウムイオン二次電池に好ましく適用される。

図１に、一実施形態における密閉型電池（リチウムイオン二次電池１００）を示す。リチウムイオン二次電池１００は、扁平形状の電極体５０が、図示しない電解質（ここでは非水電解液）とともに、電極体５０の形状に対応する扁平な角型の電池ケース１０に収容されて構成される密閉型電池である。電池ケース１０は、幅広面に隣接する一側面（リチウムイオン二次電池１００の通常の使用状態において上面に相当する。）に開口部が形成されている有底直方体状のケース本体１２と、その開口部に取り付けられて該開口部を塞ぐ矩形プレート状の封口体１４とから構成される。かかる封口体１４がケース本体１２の開口部周縁に溶接されることにより、直方体形状の密閉型電池１００が構成される。ケース本体１２および封口体１４の材質は、従来のこの種の密閉型電池１００で使用されるものと同じであればよく、特に制限はない。アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルめっき鋼等が例示される。

電極体５０の封口体１４側の１つの側面には、後で詳述する正極集電箔突出部６６と負極集電箔突出部７６が形成されている。正極集電箔突出部６６には正極側の集電端子３０である正極集電端子３２が溶接により接合している。また、負極集電箔突出部７６には負極側の集電端子３０である負極集電端子３４が溶接により接合している。封口体１４の外面側には外部端子２０である正極端子２２および負極端子２４が形成されている。正極集電端子３２および負極集電端子３４は、封口体１４および外部端子２０（すなわち正極端子２２または負極端子２４）と接合されており、これにより電極体５０から集電端子３０を介して正極端子２２および負極端子２４までの電気的経路が形成されている。

図２は、図１に示すリチウムイオン二次電池１００の平面図である。封口体１４には、電池ケース１０の内圧が所定レベル以上に上昇した場合に該内圧を開放するように構成された薄肉のガス排出弁２６、および、非水電解液を供給するための注液口２８が形成されている。図１、図２は注液完了後の状態であり、注液口２８は封止材により封止されている。なお、ガス排出弁２６の機構、注液口２８の封止形態は、従来のこの種の電池と同様でよく、特別な構成は要しない。

好ましい一態様において、封口体１４は、リチウムイオン二次電池１００が構築される前において分離可能な２以上の部材によって構成されていてもよい。例えば、封口体１４は、負極集電端子３４および負極端子２４と接合した第一封口体１４ａと、正極集電端子３２および正極端子２２と接合した第二封口体１４ｂと、第一封口体１４ａと第二封口体１４ｂとの間に配置されてそれぞれの端部と接続した第三封口体１４ｃとで構成され得る。かかる構成によると、ここに開示される集電構造をより容易に、かつ、安定的に構築することができる。この場合、各封口体１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、リチウムイオン二次電池１００の製造工程の中で、それぞれが溶接などにより接合されることによって一体化され、かつ、一体化した封口体１４が電池ケース１０の開口を塞ぐことにより密閉型電池１００が構築される。以下では、主に、封口体１４が第一封口体１４ａと第二封口体１４ｂと第三封口体１４ｃとで構成された態様について説明するが、ここに開示される密閉型電池１００はこれに限定されない。

図３は、一実施形態に係る電極体５０の構成を模式的に示す斜視図である。本実施形態に係る電極体５０は、矩形シート状の正極６０と、矩形シート状の負極７０とを、同様の矩形シート状のセパレータ８０を間に介在させつつ交互に積層することにより構成されている。正極６０は、矩形シート状の正極集電箔６２の両面に正極活物質層６４が形成されており、一方、負極７０は、矩形シート状の負極集電箔７２の両面に負極活物質層７４が形成されている。正極６０、負極７０およびセパレータ８０は、正極６０の正極活物質層６４が形成されている部分と、負極７０の負極活物質層７２が形成されている部分と、セパレータ８０と、が積層して構築される積層部８２（図１）の面積が最大化するように配置されて積層される。図３では電極体５０の構造を説明するために、シンプルな構成を模式的に示しているが、実際の電極体５０は、より多くの正極６０および負極７０が、間にセパレータ８０を介在させながら交互に積層されて構成される。

矩形シート状の正極６０の一部には、正極活物質層６４が形成されておらず正極集電箔６２が露出している状態である正極集電箔突出部６６が、正極６０の１つの側面から突出するように形成されている。同様に、矩形シート状の負極７０の一部には、負極活物質層７４が形成されておらず負極集電箔７２が露出している状態である負極集電箔突出部７６が、負極７０の１つの側面から突出するように形成されている。ここで、正極集電箔突出部６６と負極集電箔突出部７６は、正極６０と負極７０とが積層されて電極体５０が構成された際に、電極体５０の積層部８２（図１）の１つの同じ側面からそれぞれが相互に接触しない位置に突出するように形成されている。かかる構成によると上集電構造が好適に構築され得るため、電池容量がより向上した密閉型電池が実現し得る。

図４は、図１中のＩＶ矢視図であって、負極集電端子３４と負極集電箔突出部７６とが溶接される前の状態の図である。電極体５０において複数の負極７０から突出した複数の負極集電箔突出部７６は、正極集電箔突出部６６と接触しない位置において相互に積層され、かつ、該積層方向に２つ以上に分割されて束ねられて複数の負極側集電束７８を形成している。同様に、図示はしていないが、電極体５０において複数の正極６０から突出した複数の正極集電箔突出部６６は、負極集電箔突出部７６と接触しない位置において相互に積層され、かつ、該積層方向に２つ以上に分割されて束ねられて複数の正極側集電束が形成されている。正負極側の集電束の数はそれぞれ、２以上であれば特に限定されないが、好ましくは３以上、より好ましくは４以上である。上記集電束の数を増加させると、集電端子３０と相互に溶接するのに必要な負極集電箔突出部７６または正極集電箔突出部６６の突出長さを減少させることができ、その分、電極体５０の積層部８２のサイズを増大させることが可能になるため、電池容量向上の観点から好ましい。

ここに開示される電極体５０の正負極を構成する材料（正極活物質、負極活物質、導電材、バインダ等）や電解質（非水電解液を構成する溶媒、リチウム塩等）等は、従来の一般的なリチウムイオン二次電池１００を構成するために使用されるものと同様であればよく、本発明を何ら特徴付けるものではないため、詳細な説明は省略する。

図５は、一実施形態に係る集電端子３０を示す斜視図である。好適な一形態において、集電端子３０は、大まかに、中央領域に傾斜部３６を有し、傾斜部３６の一方の端部にかしめ部３７、他方の端部に接続部４０が設けられている。かしめ部３７は、台座部３８と突起部３９とで構成されている。台座部３８および接続部４０は、相互に平行するように形成される。台座部３８の中央部からは、台座部３８に直交するいずれかの方向に突出した突起部３９が形成される。接続部４０には、複数の集電溝４２が、集電端子３０の長手方向に平行して、相互に間隔をあけて設けられている。ここで、集電端子３０に設けられる集電溝４２の数は、接合される正極側の集電束または負極側の集電束７８の数と同数またはそれ以上であればよい。また、正負の集電端子３０に設けられる集電溝４２の数（換言すれば、正負極側の集電束の数）は、一致させる必要はなく、相互に異なっていてもよい。

次に、集電端子３０と封口体１４との接合について図６を参照して説明する。集電端子３０の突起部３９はガスケット（絶縁体）５２、封口体１４、絶縁体５４、外部端子２０（すなわち正極端子２２または負極端子２４）の導電板１６にそれぞれ形成された貫通孔の孔内に挿通されたのち、電池ケース１０（図１）の外側において先端部がかしめられる。外部端子２０は、導電板１６とボルト１８で構成される。これにより、集電端子３０のかしめ部３７は、ガスケット（絶縁体）５２および絶縁体５４を介して封口体１４および外部端子２０と一体となるように接合される。ここでガスケット（絶縁体）５２と絶縁体５４は、集電端子３０、封口体１４および外部端子２０の各部材間の絶縁性を確保し、気密性を向上させる目的で配置される。さらに導通性の安定性を向上させるため、突起部３９がかしめられた後、外部端子２０と突起部３９の接触部位についてレーザー溶接が施され得る。

図７、図８は、一実施形態に係る負極集電端子３４と第一封口体１４ａの正面図と、その平面図である。第一封口体１４ａはその長手方向の端部のうち負極端子２４が配置される方とは反対側の端部に、第三封口体１４ｃと接合するための階段状の接合部１５ａを有する。負極集電端子３４は、かしめ部３７の突起部３９において第一封口体１４ａおよび負極端子２４と、少なくとも絶縁体５４を介して、一体となるように接合している。負極集電端子３４の接続部４０は、第一封口体１４ａに対して平行する方向に沿って形成されている。また、負極集電端子３４の接続部４０は、かしめ部３７より第一封口体１４ａにおける接合部１５ａ側に向かって（すなわち、封口体１４の中央領域に向かって）形成されている。負極集電端子３４の接続部４０において、複数の集電溝４２が第一封口体１４ａおよび負極集電端子３４の長手方向に平行して形成されている。

図９、図１０は、一実施形態に係る正極集電端子３２と第二封口体１４ｂとの正面図と、その平面図である。第二封口体１４ｂはその長手方向の端部のうち正極端子２２が配置される方とは反対側の端部に、第三封口体１４ｃと接合するための階段状の接合部１５ｂを有する。正極集電端子３２は、かしめ部３７の突起部３９において第二封口体１４ｂおよび正極端子２２と、少なくとも絶縁体５４を介して、一体となるように接合している。ここで、正極集電端子３２と第二封口体１４ｂとの間には、電流遮断機構（ＣＩＤ：Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ Ｄｅｖｉｃｅ）８４が配置されている。電流遮断機構８４とは、リチウムイオン二次電池１００の過充電状態を電池内圧により検知した場合に電流を遮断する機構であり、一般に、集電端子３０と外部端子２０とを電気的に接続する導電経路に配設される。正極集電端子３２の接続部４０は、第二封口体１４ｂと平行する方向に沿って形成されている。また、正極集電端子３２の接続部４０は、かしめ部３７より第二封口体１４ｂにおける接合部１５ｂ側に向かって（すなわち封口体１４の中央領域に向かって）形成されている。正極集電端子３２の接続部４０において、複数の集電溝４２が第二封口体１４ｂおよび正極集電端子３２の長手方向に平行して形成されている。

なお、ここでは電流遮断機構８４が正極側に配置された一実施形態について説明したが、ここに開示される密閉型電池１００の構成はこれに限定されない。電流遮断機構８４は、正負の一方もしくは両方の側に配置されてもよいし、いずれの側にも配置されない構成であってもよい。ここに開示される密閉型電池１００は、好ましくは、正負極側の少なくとも一方に電流遮断機構８４を備える。電流遮断機構８４を備えた密閉型電池１００は電池ケース１０内の封口体１４近傍にデッドスペースが生じやすい傾向があるため、ここに開示される技術がより有効に適用され得る。

次に、集電端子３０と正極側集電束または負極側集電束７８との接合について説明する。集電端子３０と集電束７８との接合には、典型的にはレーザー溶接が用いられる。図１１は、負極集電箔突出部７６と負極集電端子３４が溶接により接合される際の電極体５０の正面図であり、図１２は図１１中のＸＩＩ矢視図である。溶接手段であるレーザー８６は電極体５０の負極集電箔突出部７６が突出している方向のさらに外側に配置される。

負極集電箔突出部７６はその積層方向に２以上に分割されて束ねられ、負極側集電束７８が構成される。図１２で示す例では、４つの負極側集電束７８が形成されている。負極側集電束７８のそれぞれは、負極集電端子３４の接続部４０に設けられた４つの集電溝４２のそれぞれに個々別々に挿入される。その後、集電溝４２の周縁部と負極側集電束７８とがより密着するように、負極集電端子３４は集電溝４２に沿う方向と直交する方向の両外側から所定の圧力で加圧される。このように、複数の集電溝４２のそれぞれが複数の負極側集電束７８のそれぞれを挟み込んだ状態で、負極集電箔突出部７６が突出する先端部から電極体５０に向かう方向にレーザー８６からレーザー光線Ｒの照射が行われて、負極側集電束７８と負極集電端子３４の接続部４０が相互に溶接される。溶接が行われた溶接完了部９２では、負極側集電束７８の先端が溶融して集電溝４２の周縁部と一体化する。

正極集電箔突出部６６と正極集電端子３２との接合についても同様に行われる。すなわち、正極集電端子３２が有する複数の集電溝４２のそれぞれが複数の正極側集電束のそれぞれを挟み込んだ状態で、正極集電箔突出部６６が突出する先端部から電極体５０に向かう方向にレーザー８６からレーザー光線Ｒの照射が行われて、正極側集電束と正極集電端子３２の接続部４０が相互に溶接される。

封口体１４が３つの部材（すなわち第一封口体１４ａ、第二封口体１４ｂおよび第三封口体１４ｃ）で構成される態様が採用される場合、リチウムイオン二次電池１００の製造は、集電端子３０と第一封口体１４ａまたは第二封口体１４ｂとの接合工程、集電端子３０と集電束７８との接合工程、および、第三封口体１４ｃと第一、第二封口体１４ａ、１４ｂとの接合工程、をこの順で含んだ方法で行われ得る。かかる技術によると、集電端子３０が第一、第二封口体１４ａ、１４ｂと既に接合されていることにより構造が安定している状態であって、かつ、溶接手段であるレーザー８６と溶接部である集電端子３０および集電束７８との間に配置される予定の第三封口体１４ｃが未だ設けられていない状態において、集電端子３０と集電束７８とをレーザー溶接することができる。よって、かかる技術によると、電池製造の容易性や溶接の品質安定性が向上し、電池性能の安定性が向上し得る。

図１３および図１４は一実施形態に係る第三封口体１４ｃの正面図とその平面図である。第三封口体１４ｃの長手方向の両端には第一封口体１４ａまたは第二封口体１４ｂと接合するための階段状の接合部１５ｃが設けられている。好ましい一態様において、第三封口体１４ｃの中央部にはガス排出弁２６および注液口２８が設けられる。

図１５は第三封口体１４ｃが電池ケース１０と接合される様子を説明する図である。第三封口体１４ｃは、電池ケース１０内に電極体５０が収容された後に、第一封口体１４ａと第二封口体１４ｂとの間に、それぞれの接合部１５ａ、１５ｂと接合部１５ｃとが重なり合うように配置された後に、電池ケース１０の外側からのレーザー溶接により接合される。接合部１５ａ、１５ｂ、１５ｃがそれぞれ重なり合うように階段状に形成されていると、封口体１４ａ、１４ｂ、１４ｃ間をレーザー溶接する際に、レーザービームが接合部１５ａ、１５ｂ、１５ｃを通り抜けてしまうことに起因する不良の発生を抑制することができるため好ましい。

以下、本発明に関する実施例を説明するが、本発明をかかる具体例に示すものに限定することを意図したものではない。

実施例に係る密閉型電池の製造は、１．電極体作製、２．第一、第二封口体の組立、３．集電端子の溶接、４．電極体をケースに収容、５．第三封口体の溶接、の工程をこの順で含んだ方法で行った。

正極集電箔として厚み１５μｍのアルミニウム合金箔と、負極集電箔として厚み１０μｍの銅箔とを用意し、各集電箔の両面に活物質層を形成し、図３で示すような形状にカットした後、セパレータを介して正極シートと負極シートの集電箔露出部が同一の一辺から左右に突出するように交互に積層し、扁平形状の電極体を作製した。次に、厚み１．５ｍｍのアルミニウム製の第一、第二封口体を用意した。厚み１ｍｍの銅製である負極集電端子を、図７および図８で示したように第一封口体と接合した。また、厚さ１．５ｍｍのアルミニウム製である正極集電端子を図９、図１０で示したように、電流遮断機構を介在させて第二封口体と接合した。

次いで、電極体の正負それぞれの集電箔露出部を４つの集電束に分割し、４本の集電溝を有する正負の集電端子のそれぞれの集電溝に挿入した。集電端子の両側から適切な圧力で加圧して集電束と集電溝の周縁部を密着状態にしたうえで、集電溝から突出した集電束に対して、集電束が突出する先端側から電極体側に向かう方向にレーザービームを照射して、集電端子の接続部と集電束を相互に溶接した。このようにして作製した、集電端子が接合した電極体を電池ケース内に収容した。

最後に、電極体が収容された電池ケースの第一封口体と第二封口体との間に第三封口体を配置し、封口体間と封口体と電池ケース間のそれぞれを溶接した。具体的には第一、第二および第三封口体に対して、それぞれ４箇所ずつ仮付けのためのレーザー溶接を行った後、電池ケース本体の開口部に沿って第一、第二および第三封口体を全周溶接し、その後第一封口体と第二封口体の重ね合わさった部分、第二封口体と第三封口体の重ね合わさった部分を溶接した。この後、非水電解液の注液等を行うことにより、密閉型電池を作製した。

以上、本発明を詳細に説明したが、上記実施形態および実施例は例示にすぎず、ここで開示される発明には上述の具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

１０ 電池ケース
１２ ケース本体
１４ 封口体
１４ａ 第一封口体
１４ｂ 第二封口体
１４ｃ 第三封口体
１５ａ 接合部
１５ｂ 接合部
１５ｃ 接合部
１６ 導電板
１８ ボルト
２０ 外部端子
２２ 正極端子
２４ 負極端子
２６ ガス排出弁
２８ 注液口
３０ 集電端子
３２ 正極集電端子
３４ 負極集電端子
３６ 傾斜部
３７ かしめ部
３８ 台座部
３９ 突起部
４０ 接続部
４２ 集電溝
５０ 電極体
５２ ガスケット（絶縁体）
５４ 絶縁体
６０ 正極
６２ 正極集電箔
６４ 正極活物質層
６６ 正極集電箔突出部
７０ 負極
７２ 負極集電箔
７４ 負極活物質層
７６ 負極集電箔突出部
７８ 負極側集電束
８０ セパレータ
８２ 積層部
８４ 電流遮断機構
８６ レーザー
９２ 溶接完了部
１００ リチウムイオン二次電池（密閉型電池）

Claims (1)

1. 正極集電箔に正極活物質層が形成されたシート状の正極と、負極集電箔に負極活物質層が形成されたシート状の負極と、前記正極と前記負極の間に介在するセパレータとが交互に積層された状態の電極体と、
   開口を備えるケース本体と該ケース本体の該開口を塞ぐ封口体とを備えつつ、内部に前記電極体が収容された電池ケースと、
   前記電池ケースの内部で前記電極体と電気的に接続する集電端子と、
   を備えた密閉型電池であって、
   前記電極体は、前記正極のうち前記正極活物質層が形成されている部分と、前記負極のうち前記負極活物質層が形成されている部分とが、前記セパレータとともに積層している積層部を有し、
   前記積層したシート状正極のそれぞれは、前記正極活物質層が形成されておらず前記正極集電箔が露出している部分であって前記積層部の１つの側面から突出した正極集電箔突出部を有しており、各正極集電箔突出部は相互に積層され、かつ、該積層方向に２つ以上に分割されて束ねられて複数の正極側集電束を構成しており、
   前記積層したシート状負極のそれぞれは、前記負極活物質層が形成されておらず前記負極集電箔が露出している部分であって前記積層部の側面のうち前記正極集電箔突出部が突出しているのと同じ側面から突出した負極集電箔突出部を有しており、各負極集電箔突出部は、該正極集電箔突出部と接触しない位置において相互に積層され、かつ、該積層方向に２つ以上に分割されて束ねられて複数の負極側集電束を構成しており、
   前記電極体は、前記正極側集電束および前記負極側集電束が突出している側面を前記封口体に向けた姿勢で前記電池ケース内に収容されており、
   前記集電端子は、前記電池ケースの内部において前記正極側集電束および前記負極側集電束のいずれかと溶接されて接合される接続部と、前記電池ケースの外部において絶縁体を介して前記封口体と一体となるように接合されるかしめ部と、を備え、
   ここで、前記接続部は、前記かしめ部より前記封口体の中央領域に向かって、前記封口体と平行する方向に沿って形成されており、
   前記接続部には、前記正極側または負極側の複数の集電束のそれぞれを個々別々に接合するための複数の集電溝が、相互に間隔をあけて設けられており、該複数の集電溝のそれぞれが該複数の集電束のそれぞれを挟み込んだ状態で、各集電束と前記接続部が相互に溶接されており、
   前記封口体は、負極側の前記集電端子と接合した第一封口体と、正極側の前記集電端子と接続した第二封口体と、該第一封口体と該第二封口体との間に配置されてそれぞれの端部と接続した第三封口体と、で構成されている、密閉型電池。
   

Images