JP6794502B2 - 電池及び電池パック - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、電池及び電池パックに関する。
一次電池及び二次電池などの電池は、一般に、正極及び負極を備えた電極群と、この電極群を収納する外装部材とを具備する。
外装部材として、現在、金属缶、ラミネートフィルム製容器が実用化されている。金属缶は、アルミニウム等の金属板から深絞り加工により得られる。深絞り加工で缶を作製するには、金属板にある程度の厚さが必要で、それが外装部材の薄型化を妨げ、体積容量ロスに繋がっている。例えば、板厚0.5mmの外装缶を厚さ13mmの電池に適用すると、電池厚さに占める外装缶のトータル板厚の割合はおよそ7.7%となる。また、外装缶は、剛性が高く、柔軟性に劣るため、外装缶の内壁と電極群との間に隙間を生じやすい。そのため、電極群の正極と負極の間に隙間が生じて充放電サイクル性能が劣化する可能性がある。さらに、剛性の高い外装缶は、溶接部付近に過度な力が加わった際に割れ等の不具合を生じやすい。
一方、ラミネートフィルム製容器については、ヒートシールによる封止部が高温で溶融する可能性があるため、信頼性が十分ではない。
また、外装缶、ラミネートフィルム製容器のいずれも、製造コストが高い。
従って、薄型化及び柔軟性の向上が可能で、かつ信頼性に優れる外装部材を低い製造コストで提供することが要望されている。
特開2012−227026号公報 特開2012−226836号公報
本発明が解決しようとする課題は、薄型化及び柔軟性の改善が可能で、かつ信頼性に優れる外装部材を備え、製造コストの削減が可能な電池及び電池パックを提供することにある。
第1の実施形態によると、電極群と、外装部材と、第1の絶縁補強部材と、外部端子と、絶縁ガスケットと、リング状部材と、を備える電池が提供される。電極群は、正極と、負極と、正極と電気的に接続された正極集電タブと、負極と電気的に接続された負極集電タブと、を備える。外装部材は、開口部にフランジ部を有するステンレス鋼製の第1の外装部と、ステンレス鋼製の第2の外装部と、を備える。外装部材は、第1の外装部のフランジ部及び第2の外装部が溶接されて形成される空間に電極群を収容する。第1の外装部には、貫通孔が形成される。第1の外装部は、貫通孔の縁部から空間に向けて延びた環状の立ち上がり部を備える。第1の絶縁補強部材は、電極群と第1の外装部の内面との間に配置される。正極又は負極と電気的に接続される外部端子は、第1の外装部の貫通孔に挿入され、第1の外装部の外側に突出する頭部と、頭部から外装部における空間に向かって延び出る軸部とを備える。絶縁ガスケットは、立ち上がり部の内周側に挿入される筒部を備え、外部端子における軸部の外周と立ち上がり部の内周との間に配置される。リング状部材は、第1の絶縁補強部材と立ち上がり部の外周との間に配置される。
図1は、第1の実施形態の電池の概略斜視図である。 図2は、図1に示す電池の分解斜視図である。 図3は、図1に示す電池の電極群の斜視図である。 図4は、電極群を部分的に展開した状態を示す斜視図である。 図5Aは、図1のA部を電池長辺方向に沿って切断した際に得られる断面図である。 図5Bは図1のA部の端子部の分解図である。 図6は、図1に示す電池の外部端子の概略斜視図である。 図7は、図1のA部を電池長辺方向に沿って切断した状態を示す斜視図である。 図8は、図1に示す電池の第1の外装部に端子部が固定されたものを示す斜視図である。 図9Aは第2の外装部の平面図である。 図9Bは第1の外装部の平面図である。 図10Aは、第1の実施形態の電池の製造工程を示す三面図である。 図10Bは、第1の実施形態の電池の製造工程を示す三面図である。 図10Cは、第1の実施形態の電池の製造工程を示す三面図である。 図10Dは、第1の実施形態の電池の製造工程を示す三面図である。 図11Aは複数の電極群の集電タブ間を電気的に接続する工程を示す概略図である。 図11Bは複数の電極群の集電タブ間を電気的に接続する工程を示す概略図である。 図11Cは第1の外装部の端子部付近を電池長辺方向に沿って切断した断面図である。 図12Aは、複数の電極群を含む第1の実施形態の電池の組立工程を示す概略図である。 図12Bは、複数の電極群を含む第1の実施形態の電池の組立工程を示す概略図である。 図13は、第2の実施形態に係る電池パックの第一例を示す概略図である。 図14は、第2の実施形態に係る電池パックの第二例を示す概略図である。
以下に、実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施の形態の説明とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術とを参酌して、適宜設計変更することができる。
[第1の実施形態]
第1の実施形態の電池を図1〜図12を参照して説明する。
図1に示す電池100は、非水電解質電池である。電池100は、外装部材1と、電極群2と、正極端子部3と、負極端子部4と、非水電解質(図示しない)とを含む。
図1及び図2に示すように、外装部材1は、第1の外装部5と、第2の外装部6とを含む。第1の外装部5は、ステンレス鋼製の底付き角筒容器であり、開口部5aにフランジ部5bを有する。図1、図2及び図5Aに示すように、第1の外装部5の短辺側壁と底部とを繋ぐコーナの中央付近に内側に張り出した凹部が設けられており、凹部の底部が傾斜面5dになっている。第1の外装部5は、開口部5aの大きさ(開口面積となる部分の最大長)以下の深さを有するものである。より好ましい第1の外装部5は、開口面積となる部分の短辺以下の深さを有するものである(例えば図2に示すもの)。第1の外装部5は、例えば、ステンレス鋼板から浅絞り加工によって作製される。一方、第2の外装部6は、ステンレス鋼製の矩形板である。第1の外装部5のフランジ部5bが第2の外装部6の四辺に溶接されて形成された空間内に電極群2が収納される。溶接には、例えば、抵抗シーム溶接が用いられる。抵抗シーム溶接は、レーザ溶接に比して低いコストで高い気密性と耐熱性を実現することができる。
電極群2は、図4に示すように、扁平形状で、正極7と、負極8と、正極7と負極8の間に配置されたセパレータ9とを含む。正極7は、例えば箔からなる帯状の正極集電体と、正極集電体の長辺に平行な一端部からなる正極集電タブ7aと、少なくとも正極集電タブ7aの部分を除いて正極集電体に形成された正極材料層(正極活物質含有層)7bとを含む。一方、負極8は、例えば箔からなる帯状の負極集電体と、負極集電体の長辺に平行な一端部からなる負極集電タブ8aと、少なくとも負極集電タブ8aの部分を除いて負極集電体に形成された負極材料層(負極活物質含有層)8bとを含む。電極群2は、正極7の正極材料層7bと負極8の負極材料層8bがセパレータ9を介して対向すると共に、捲回軸の一方側に正極集電タブ7aが負極8及びセパレータ9よりも突出し、かつ他方側に負極集電タブ8aが正極7及びセパレータ9よりも突出するように、正極7、セパレータ9及び負極8が扁平形状に捲回されたものである。よって、電極群2において、捲回軸と垂直な第一端面に、扁平の渦巻き状に捲回された正極集電タブ7aが位置する。また、捲回軸と垂直な第二端面に、扁平の渦巻き状に捲回された負極集電タブ8aが位置する。絶縁シート10は、電極群2の最外周のうち、正極集電タブ7a及び負極集電タブ8aを除いた部分を被覆している。なお、電極群2は、非水電解質(図示しない)を保持している。
バックアップ正極リード11(第3の正極リード)は、導電性の板をU字形状に折り曲げたもので、正極集電タブ7aの両端の湾曲部を除いた部分(中央付近)を挟んで正極集電タブ7aの層同士を密着させている。電極群側正極リード12(第2の正極リード)は、バックアップ正極リード11よりも大きな面積の導電性の板である。図5Aに示すように、電極群側正極リード12は、バックアップ正極リード11の第1外装部5開口部側の面に接続されている。正極集電タブ7a、バックアップ正極リード11及び電極群側正極リード12は、溶接により一体化され、これにより正極7が正極集電タブ7a及びバックアップ正極リード11を介して電極群側正極リード12と電気的に接続されている。溶接は、例えば超音波溶接により行われる。
バックアップ負極リード13(第3の負極リード)は、導電性の板をU字形状に折り曲げたもので、負極集電タブ8aの両端の湾曲部を除いた部分(中央付近)を挟んで負極集電タブ8aの層同士を密着させている。電極群側負極リード14(第2の負極リード)は、バックアップ負極リード13よりも大きな面積の導電性の板である。電極群側負極リード14は、バックアップ負極リード13の第1外装部5開口部側の面に接続されている。負極集電タブ8a、バックアップ負極リード13及び電極群側負極リード14は、溶接により一体化され、これにより負極8が負極集電タブ8a及びバックアップ負極リード13を介して電極群側負極リード14と電気的に接続されている。溶接は、例えば超音波溶接により行われる。
正極端子部3は、図2、図5A、図5B及び図7に示すように、第1の外装部5の傾斜面5dに開口された貫通孔(第1の貫通孔)15と、バーリング部(第1のバーリング部)16と、正極外部端子17と、リング状部材(第1のリング状部材)18と、絶縁ガスケット(第1の絶縁ガスケット)19と、正極端子絶縁部材(第3の正極絶縁部材)20とを含む。
バーリング部(環状の立ち上がり部)16は、図5A及び図7に示すように、貫通孔15の周縁部から外装部材1内に向けて延びており、バーリング加工によって形成されたものである。
正極外部端子17は、図6に示すように、角錐台形状の頭部21と、円柱状の軸部22とを含む。頭部21は、二つの錐体面21a、21b(第1、第2の傾斜面)と、二つの錐体面21a、21bを連結する矩形の頂面21cとを有する。円柱状の軸部22は、頭部21の頂面21cと平行な平面から伸び出ている。正極外部端子17は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金等の導電性材料から形成される。
リング状部材18は、例えば、ガスケットよりも剛性の高い材質で形成された円形リングからなる。ガスケットよりも剛性の高い材質の例には、ステンレス鋼、鉄にメッキ(例えばNi、NiCr等)を施したもの、セラミックス、ガスケットよりも高い剛性を持ち得る樹脂(例えばポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリブチレンテレフタレート(PBT))などが含まれる。リング状部材18は、図5A及び図7に示すように、バーリング部16の外周面上に配置されてバーリング部16と接している。
また、リング状部材18を樹脂やセラミックス等絶縁材料で形成した場合は、端子絶縁補強部材24と一体化することも出来る。
絶縁ガスケット19は、図7に示すように、一方の開口端にフランジ部19aを有する円筒体(筒部)である。絶縁ガスケット19は、図5A及び図7に示すように、円筒体の部分が貫通孔15及びバーリング部16内に挿入され、フランジ部19aが第1の外装部5の外面上の貫通孔15の外周に配置されている。絶縁ガスケット19は、例えば、フッ素樹脂、フッ素ゴム、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS樹脂)、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(PEEK樹脂)、ポリプロピレン樹脂(PP樹脂)、及びポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT樹脂)などの樹脂から形成されている。
正極端子絶縁部材(第3の正極絶縁部材)20は、図5Bに示すように、底付きの角筒体であり、底部に貫通孔20aを有する。正極端子絶縁部材20は、第1の外装部5の外面上に配置されている。正極端子絶縁部材20の貫通孔20aには、図7に示すように、絶縁ガスケット19のフランジ部19aが挿入されている。
正極端子部3は、正極端子リード23(第1の正極リード)をさらに備えることができる。正極端子リード23は、貫通孔23aを有する導電性の板である。
正極端子部3が正極端子リード23を含む場合、正極端子部3が正極端子絶縁補強部材24(第1の正極絶縁部材)をさらに備えることができる。図2に示すように、正極端子絶縁補強部材24は、有底矩形筒を長辺方向に半割した構造の本体部分24aと、本体部分24aに形成された円形溝24bと、円形溝24bの中央に開口された貫通孔24cとを有する。正極端子絶縁補強部材24は、本体部分24aが第1の外装部5の短辺側側壁から底面に繋がるコーナ部と、第1の外装部5の短辺側側壁から長辺側側面に繋がるコーナ部を被覆する。これにより、第1の外装部5、特に短辺側側壁と長辺側側壁と底部とが交わるコーナ付近を補強することができる。円形溝24bには、バーリング部16の外周面上に配置されたリング状部材18が配置される。貫通孔24cは、バーリング部16の開口及び第1の外装部5の貫通孔15と連通する。正極端子絶縁補強部材24上に、正極端子リード23が配置される。正極端子リード23の貫通孔23aは、正極端子絶縁補強部材24の貫通孔24c、バーリング部16の開口及び第1の外装部5の貫通孔15と連通する。
正極外部端子17の軸部22は、絶縁ガスケット19、正極端子絶縁部材20の貫通孔20a、第1の外装部5の貫通孔15、バーリング部16、リング状部材18、正極端子絶縁補強部材24の貫通孔24c及び正極端子リード23の貫通孔23aに挿入された後、かしめ加工によって塑性変形を生じる。その結果、これらの部材が一体化されると共に、正極外部端子17が正極端子リード23と電気的に接続される。よって、正極外部端子17は、リベットの役割も担う。なお、正極外部端子17の軸部22の端面と正極端子リード23の貫通孔23aとの境界部をレーザー等により溶接し、より強固な接続と電気導通性の向上を施しても良い。
負極端子部4は、図2に示すように、第1の外装部5の傾斜面5dに開口された貫通孔(第2の貫通孔)30と、バーリング部(第2のバーリング部)31と、負極外部端子32と、リング状部材33(第2のリング状部材)と、絶縁ガスケット(第2の絶縁ガスケット)34と、負極端子絶縁部材(第3の負極絶縁部材)35とを含む。これら部材は、正極端子部3で説明したのと同様な構造を有する。
バーリング部(環状の立ち上がり部)31は、貫通孔30の周縁部から外装部材1内に向けて延びており、バーリング加工によって形成されたものである。
負極外部端子32は、図11Cに示す角錐台形状の頭部32aと、円柱状の軸部とを含む。頭部32aは、二つの錐体面(第1、第2の傾斜面)32b,32cと、二つの錐体面32b,32cを連結する矩形の頂面32dとを有する。円柱状の軸部は、頭部32aの頂面と平行な平面から伸び出ている。負極外部端子32は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金等の導電性材料から形成される。
リング状部材33は、例えば、ガスケットよりも剛性の高い材質で形成された円形リングからなる。ガスケットよりも剛性の高い材質の例には、ステンレス鋼、鉄にメッキ(例えばNi、NiCr等)を施したもの、セラミックス、ガスケットよりも高い剛性を持ち得る樹脂(例えばポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリブチレンテレフタレート(PBT))などが含まれる。リング状部材33は、バーリング部31の外周面上に配置される。
また、リング状部材33を樹脂やセラミックス等絶縁材料で形成した場合は、端子絶縁補強部材37と一体化することも出来る。
絶縁ガスケット34は、一方の開口端にフランジ部を有する円筒体である。絶縁ガスケット34は、円筒体の部分が貫通孔30及びバーリング部31内に挿入され、フランジ部が第1の外装部5の外面上の貫通孔30の外周に配置されている。絶縁ガスケット34の材質の例には、正極端子部3で説明したのと同様なものが挙げられる。
負極端子絶縁部材(第3の負極絶縁部材)35は、底付きの角筒体であり、図2に示すように底部に貫通孔35aを有する。負極端子絶縁部材35は、第1の外装部5の外面上に配置されている。負極端子絶縁部材35の貫通孔35aには、絶縁ガスケット34のフランジ部が挿入されている。
また、負極端子部4は、負極端子リード36(第1の負極リード)をさらに備えることができる。負極端子リード36は、貫通孔36aを有する導電性の板である。
負極端子部4が負極端子リード36を含む場合、負極端子部4は負極端子絶縁補強部材37(第1の負極絶縁部材)をさらに備えることができる。図2に示すように、負極端子絶縁補強部材37は、有底矩形筒を長辺方向に半割した構造の本体部分37aと、本体部分37aに形成された円形溝37bと、円形溝37bの中央に開口された貫通孔37cとを有する。負極端子絶縁補強部材37は、本体部分37aが第1の外装部5の短辺側側壁から底面に繋がるコーナ部と、第1の外装部5の短辺側側壁から長辺側側壁に繋がるコーナ部を被覆する。これにより、第1の外装部5、特に短辺側側壁と長辺側側壁と底部とが交わるコーナ付近を補強することができる。円形溝37bには、バーリング部31の外周面上に配置されたリング状部材33が配置される。貫通孔37cは、バーリング部31の開口及び第1の外装部5の貫通孔30と連通する。負極端子絶縁補強部材37上に、負極端子リード36が配置される。負極端子リード36の貫通孔36aは、負極端子絶縁補強部材37の貫通孔37c、バーリング部31の開口及び第1の外装部5の貫通孔30と連通する。
負極外部端子32の軸部は、絶縁ガスケット34、負極端子絶縁部材35の貫通孔35a、第1の外装部5の貫通孔30、バーリング部31、リング状部材33、負極端子絶縁補強部材37の貫通孔37c及び負極端子リード36の貫通孔36aに挿入された後、かしめ加工によって塑性変形を生じる。その結果、図8に示すように、これらの部材が一体化されると共に、負極外部端子32が負極端子リード36と電気的に接続される。よって、負極外部端子36は、リベットの役割も担う。なお、負極外部端子32の軸部の端面と負極端子リード36の貫通孔36aとの境界部をレーザー等により溶接し、より強固な接続と電気導通性の向上を施しても良い。
一対の第2の絶縁補強部材38は、図2に示すように、有底矩形筒を長辺方向に半割した構造をそれぞれ有する。一方の第2の絶縁補強部材38は、正極集電タブ7aのうち、捲回中心から第2の外装部6側までの半分程度を被覆する。他方の第2の絶縁補強部材38は、負極集電タブ8aのうち、捲回中心から第2の外装部6側までの半分程度を被覆する。これにより、第2の外装部6、特に短辺付近を補強することができる。
第1〜第3の正極リード及び負極リードは、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金材から形成することができる。接触抵抗を低減するために、リードの材料は、リードに電気的に接続し得る正極集電体又は負極集電体の材料と同じであることが好ましい。
第1〜第3の正極絶縁部材及び負極絶縁部材、絶縁補強部材は、例えば、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ナイロン、ポリブチレンテレフタラート(PBT)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリテトラフロロエチレン(PTFE)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、及びポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等の熱可塑性樹脂から形成される。
電極群2は、第1の外装部5内に、第一端面7aが正極端子部3と対向し、かつ第二端面8aが負極端子部4と対向するように収納される。そのため、電極群2の第一端面7a及び第二端面8aと交わる平面が第1の外装部5内の底面5cと対向し、第一端面7a及び第二端面8aと交わる湾曲面が第1の外装部5内の長辺側側面と対向する。
第1の外装部5の短辺側壁と底部とを繋ぐコーナ部においては、電極群2の第一端面7aとの間、第二端面8aとの間、それぞれに隙間が存在する。第1の外装部5の短辺側壁と底部とを繋ぐコーナ部に内側に張り出した凹部を設け、凹部の底部を傾斜面5dとすることにより、第1の外装部5内のデッドスペースが少なくなるため、電池の体積エネルギー密度を高くすることが可能となる。また、傾斜面5dそれぞれに正極端子部3、負極端子部4を配置することにより、傾斜面を持たない短辺側面に正極端子部3及び負極端子部4を設ける場合よりも、端子部の設置面積を増やすことができる。そのため、正極外部端子17の軸部22及び負極外部端子32の軸部の径を太くすることが可能になるため、低抵抗で大きな電流(ハイレート電流)を流すことが可能となる。
電極群2が第1の外装部5内に収納された結果、第2の絶縁補強部材38の下端が第1の正極絶縁部材24の上端と接することにより形成された有底矩形筒状のカバーで正極集電タブ7aが被覆される。また、第2の絶縁補強部材38の下端が第1の負極絶縁部材37の上端と接することにより形成された有底矩形筒状のカバーで負極集電タブ8aが被覆される。
第2の外装部6は、第1の外装部5の蓋として機能する。第1の外装部5のフランジ部5bと第2の外装部6の四辺が溶接されることにより、電極群2が外装部材1内に封止される。
以上説明した図1〜図8に示す非水電解質電池は、開口部にフランジ部を有するステンレス鋼製の第1の外装部とステンレス鋼製の第2の外装部が溶接されて形成された空間内に電極群が収納される外装部材を含む。第1,第2の外装部がステンレス鋼製であるため、第1,第2の外装部の板厚を薄くした際にも高い強度を保つことができる。その結果、外装部材の柔軟性を高めることができるため、減圧封止又は外装部材の外側から荷重を加える等により電極群を拘束しやすくなる。これにより、電極群の極間距離が安定して抵抗を低くすることができると共に、耐振動性と耐衝撃性を有する電池パックの実現が容易になる。さらに、第1,第2の外装部の柔軟性が高いと、第1,第2の外装部の内面から電極群までの距離を縮めることが容易となるため、電池の放熱性を改善し得る。
ステンレス鋼製の第1,第2の外装部は、溶接がし易く、安価な抵抗シーム溶接により封止が可能である。よって、ラミネートフィルム製容器よりも気体シール性の高い外装部材を低コストで実現することができる。また、外装部材の耐熱性を向上することができる。例えば、SUS304の融点が1400℃であるのに対し、Alの融点は650℃である。
また、外部端子の軸部は、貫通孔にかしめ固定された結果、塑性変形を生じる。その結果、絶縁ガスケットの径方向に力が加わるが、立ち上がり部がその外側に配置されたリング状部材で補強されているため、絶縁ガスケットに圧縮応力が生じて外部端子を第1の外装部に高い強度で接続することができる。第1の外装部の板厚、すなわち、立ち上がり部の板厚を薄くしてもリング状部材で立ち上がり部を補強することができるため、第1の外装部の板厚に拘らず、外部端子を第1の外装部に高い強度で接続することができる。さらに、立ち上がり部が、貫通孔の縁部から外装部材内に向けて延びているため、ガス発生等により外装部材の内圧が上昇した際の液漏れを、外圧の作用によって抑えることが可能となる。よって、第1,第2の外装部の板厚を薄くした際にも高い信頼性を実現することができる。
よって、第1の実施形態の電池によれば、第1,第2の外装部の板厚を薄くした際にも高い強度と信頼性を得ることができるため、柔軟性と放熱性に優れ、かつ強度と信頼性の高い電池を提供することができる。
第1の外装部を、開口部の最大長以下の深さを有するものにすると、第1の外装部の開口部面積が広くなる。第1の外装部の四辺に第2の外装部が溶接されるが、開口部面積が大きくなると、溶接される一辺の長さが長くなるため、三辺を先に溶接して残りの一辺の隙間から電解液を注液するのが容易となる。また、溶接強度が他よりも低い箇所を設ける等により外装部材を仮封止することができるため、仮封止用の部品(例えばゴム栓)を不要にすることができる。さらに、外装部材が扁平形状になるため、電池の放熱性を向上することができる。
第1の外装部が傾斜面を有する凹部を含み、傾斜面に端子部を配置することにより、第1の外装部内のデッドスペースを削減することができ、また、軸部の径が太い外部端子を使用することが可能になるため、低抵抗で大きな電流(ハイレート電流)を流すことが可能となる。
なお、傾斜部は、外装部材の短辺の中央部付近に設けるものに限定されず、外装部材の短辺全体に亘るものでも良い。
端子部が、外部端子と電気的に接続された第1のリードをさらに含み、第1のリードを正極集電タブまたは負極集電タブと電気的に接続することが望ましい。第1のリードを使用することにより、正極集電タブまたは負極集電タブを外部端子に直接接続する場合に比して位置決めが容易になる。そのため、生産性を向上することができる。また、第1のリードを外部端子にかしめ加工で接続することにより、第1のリードと外部端子間の抵抗を低くすることができる。
第1の外装部を補強する絶縁部材を、第1のリードと第1の外装部の内面との間に配置することにより、第1のリードと第1の外装部とを絶縁しつつ、第1の外装部を補強することができる。このような絶縁部材は、外装部材の薄型化を進める上で有用である。
正極集電タブまたは負極集電タブと電気的に接続された第2のリードをさらに含み、第2のリードを第1のリードと電気的に接続することが望ましい。これにより、溶接の際の位置決めが容易となる。また、正極集電タブ及び負極集電タブに対する第1のリードの位置が多少ずれても、十分な接続面積を確保することができるため、低抵抗な電池を実現することができる。
外部端子の第1の端面が、四辺形の頂面と、頂面の互いに対向する二辺に連結された第1、第2の傾斜面とを有することにより、三つの面のいずれかを溶接面に選択することで溶接方向を変更することができる。
第1の外装部及び第2の外装部の板厚は、0.02mm以上0.3mm以下の範囲にすることが望ましい。この範囲にすることにより、機械的強度と柔軟性という相反する性質を両立させることができる。板厚のより好ましい範囲は、0.05mm以上0.15mm以下である。
正極端子部、負極端子部又は両方のリング状部材の外郭と内径の差(肉厚)は、第1の外装部の板厚と同じ又はそれ以上であることが望ましい。これにより、第1の外装部の板厚に拘らず、外部端子を第1の外装部に高い強度で接続することができる。具体的には、最短肉厚は0.1mm以上にすることができる。
また、リング状部材の外郭形状は必ずしもバーリング断面形状と同様形状である必要は無く、長方形や六角形などの多面体でも良く、単数又は複数の曲線と単数又は複数の直線の複合形状でも良い。
第2の外装部には、図5A及び図5Bに例示されるような平板を使用することができるが、平板の代わりに、開口部にフランジ部を有するものを使用しても良い。このような構造の例には、第1の外装部と同様なものを挙げることができる。
バックアップ正極リード11(第3の正極リード)及びバックアップ負極リード13(第3の負極リード)は、U字形状の導電板に限定されず、導電性の平板を使用しても良い。また、バックアップ正極リード11またはバックアップ負極リード13あるいは両方を用いない構成にすることも可能である。
外装部材は、電池内圧が規定値以上に上昇した際に電池内部の圧力を開放することができる安全弁などを更に備えることもできる。
第1の実施形態に係る電池は、一次電池であってもよいし、又は二次電池であってもよい。第1の実施形態に係る電池の一例としては、リチウムイオン二次電池が挙げられる。
第1の実施形態の電池の正極、負極、セパレータ及び非水電解質について、以下に説明する。
1)正極
正極は、例えば、正極集電体と、正極集電体に保持された正極材料層と、正極集電タブとを含むことができる。正極材料層は、例えば、正極活物質、導電剤、及び結着剤を含むことができる。
正極活物質としては、例えば、酸化物又は硫化物を用いることができる。酸化物及び硫化物の例には、リチウムを吸蔵する二酸化マンガン(MnO2)、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、リチウムマンガン複合酸化物(例えばLixMn2O4またはLixMnO2)、リチウムニッケル複合酸化物(例えばLixNiO2)、リチウムコバルト複合酸化物(例えばLixCoO2)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(例えばLiNi1-yCoyO2)、リチウムマンガンコバルト複合酸化物(例えばLixMnyCo1-yO2)、スピネル構造を有するリチウムマンガンニッケル複合酸化物(例えばLixMn2-yNiyO4)、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物(例えばLixFePO4、LixFe1-yMnyPO4、LixCoPO4)、硫酸鉄(Fe2(SO4)3)、バナジウム酸化物(例えばV2O5)及び、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物が挙げられる。上記の式において、0<x≦1であり、0<y≦1である。活物質として、これらの化合物を単独で用いてもよく、或いは、複数の化合物を組合せて用いてもよい。
結着剤は、活物質と集電体とを結着させるために配合される。結着剤の例としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ素系ゴムが挙げられる。
導電剤は、集電性能を高め、且つ、活物質と集電体との接触抵抗を抑えるために必要に応じて配合される。導電剤の例としては、アセチレンブラック、カーボンブラック及び黒鉛のような炭素質物が挙げられる。
正極材料層において、正極活物質及び結着剤は、それぞれ、80質量%以上98質量%以下及び2質量%以上20質量%以下の割合で配合することが好ましい。
結着剤は、2質量%以上の量にすることにより十分な電極強度を得ることができる。また、20質量%以下にすることにより電極の絶縁材の配合量を減少させ、内部抵抗を減少できる。
導電剤を加える場合には、正極活物質、結着剤及び導電剤は、それぞれ、77質量%以上95質量%以下、2質量%以上20質量%以下、及び3質量%以上15質量%以下の割合で配合することが好ましい。導電剤は、3質量%以上の量にすることにより上述した効果を発揮することができる。また、15質量%以下にすることにより、高温保存下での正極導電剤表面での非水電解質の分解を低減することができる。
正極集電体は、アルミニウム箔、又は、Mg、Ti、Zn、Ni、Cr、Mn、Fe、Cu及びSiから選択される少なくとも1種類の元素を含むアルミニウム合金箔であることが好ましい。
正極集電体は、正極集電タブと一体であることが好ましい。或いは、正極集電体は、正極集電タブと別体でもよい。
2)負極
負極は、例えば、負極集電体と、負極集電体に保持された負極材料層と、負極集電タブとを含むことができる。負極材料層は、例えば、負極活物質、導電剤、及び結着剤を含むことができる。
負極活物質としては、例えば、リチウムイオンを吸蔵及び放出することができる、金属酸化物、金属窒化物、合金、炭素等を用いることができる。0.4V以上(対Li/Li+)貴な電位でリチウムイオンの吸蔵及び放出が可能な物質を負極活物質として用いることが好ましい。
導電剤は、集電性能を高め、且つ、負極活物質と集電体との接触抵抗を抑えるために配合される。導電剤の例としては、アセチレンブラック、カーボンブラック及び黒鉛のような炭素質物が挙げられる。
結着剤は、分散された負極活物質の間隙を埋め、また、負極活物質と集電体とを結着させるために配合される。結着剤の例としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ素系ゴム、及びスチレンブタジェンゴムが挙げられる。
負極材料層中の活物質、導電剤及び結着剤は、それぞれ、68質量%以上96質量%以下、2質量%以上30質量%以下、及び2質量%以上30質量%以下の割合で配合することが好ましい。導電剤の量を2質量%以上とすることにより、負極層の集電性能を向上させることができる。また、結着剤の量を2質量%以上とすることにより、負極材料層と集電体との結着性を十分に発現することができ、優れたサイクル特性を期待できる。一方、導電剤及び結着剤はそれぞれ28質量%以下にすることが高容量化を図る上で好ましい。
集電体としては、負極活物質のリチウムの吸蔵電位及び放出電位において電気化学的に安定である材料が用いられる。集電体は、銅、ニッケル、ステンレス又はアルミニウム、或いは、Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu、及びSiから選択される少なくとも1種類の元素を含むアルミニウム合金から作られることが好ましい。集電体の厚さは5〜20μmの範囲内にあることが好ましい。このような厚さを有する集電体は、負極の強度と軽量化とのバランスをとることができる。
負極集電体は、負極集電タブと一体であることが好ましい。或いは、負極集電体は、負極集電タブと別体でもよい。
負極は、例えば負極活物質、結着剤および導電剤を汎用されている溶媒に懸濁してスラリーを調製し、このスラリーを集電体に塗布し、乾燥させて、負極材料層を形成した後、プレスを施すことにより作製される。負極はまた、負極活物質、結着剤及び導電剤をペレット状に形成して負極材料層とし、これを集電体上に配置することにより作製されてもよい。
3)セパレータ
セパレータは、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、またはポリフッ化ビニリデン(PVdF)を含む多孔質フィルム、または、合成樹脂製不織布から形成されてよい。中でも、ポリエチレン又はポリプロピレンから形成された多孔質フィルムは、一定温度において溶融し、電流を遮断することが可能であるため、安全性を向上できる。
4)電解液
電解液としては、例えば、非水電解質を用いることができる。
非水電解質は、例えば、電解質を有機溶媒に溶解することにより調製される液状非水電解質、又は、液状電解質と高分子材料を複合化したゲル状非水電解質であってよい。
液状非水電解質は、電解質を0.5モル/L以上2.5モル/L以下の濃度で有機溶媒に溶解したものであることが好ましい。
有機溶媒に溶解させる電解質の例には、過塩素酸リチウム(LiClO4)、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)、六フッ化砒素リチウム(LiAsF6)、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)、及びビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム[LiN(CF3SO2)2]のようなリチウム塩、及び、これらの混合物が含まれる。電解質は高電位でも酸化し難いものであることが好ましく、LiPF6が最も好ましい。
有機溶媒の例には、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、及びビニレンカーボネートのような環状カーボネート;ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、及びメチルエチルカーボネート(MEC)のような鎖状カーボネート;テトラヒドロフラン(THF)、2メチルテトラヒドロフラン(2MeTHF)、及びジオキソラン(DOX)のような環状エーテル;ジメトキシエタン(DME)、及びジエトキシエタン(DEE)のような鎖状エーテル;γ−ブチロラクトン(GBL)、アセトニトリル(AN)、及びスルホラン(SL)が含まれる。これらの有機溶媒は、単独で、又は混合溶媒として用いることができる。
高分子材料の例には、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリアクリロニトリル(PAN)、及びポリエチレンオキサイド(PEO)が含まれる。
或いは、非水電解質として、リチウムイオンを含有した常温溶融塩(イオン性融体)、高分子固体電解質、無機固体電解質等を用いてもよい。
常温溶融塩(イオン性融体)は、有機物カチオンとアニオンとの組合せからなる有機塩のうち、常温(15〜25℃)で液体として存在し得る化合物を指す。常温溶融塩には、単体で液体として存在する常温溶融塩、電解質と混合させることで液体となる常温溶融塩、及び有機溶媒に溶解させることで液体となる常温溶融塩が含まれる。一般に、非水電解質電池に用いられる常温溶融塩の融点は、25℃以下である。また、有機物カチオンは、一般に4級アンモニウム骨格を有する。
第1の実施形態の電池の製造方法を以下に説明する。
図3に例示されるような、絶縁シート10付の電極群2を作製する。また、図8に例示されるような、正極端子部3及び負極端子部4が固定された第1の外装部5を作製する。なお、第1の外装部5及び第2の外装部6それぞれに、位置決め用の案内穴を少なくとも1つ開口する。その一例を図9A及び図9Bに示す。図9Aには、第2の外装部6の四隅に位置決め用の案内穴39が開口された例が示されている。図9Bには、第1の外装部5の四隅に位置決め用の案内穴39が開口された例が示されている。
電極群2を第1の外装部5内に収納し、電極群側正極リード12を正極端子リード23に溶接し、また、電極群側負極リード14を負極端子リード36に溶接する。溶接には、例えばレーザ溶接を用いることができる。
次いで、一対の第2の絶縁補強部材38を、電極群2の正極集電タブ7a及び負極集電タブ8aに被せる。ひきつづき、第2の外装部6を第1の外装部5上に配置する。第1の外装部5及び第2の外装部6それぞれの四隅に案内穴39が開口されているため、第1の外装部5に対する第2の外装部6の位置を定めることが容易である。
次いで、図10Aに示すように、第1の外装部5及び第2の外装部6の三辺(例えば、長辺と短辺二辺)を溶接する。溶接には、例えば、抵抗シーム溶接が用いられる。溶接箇所を符号40で示す。溶接箇所40は、第1の外装部5及び第2の外装部6の外縁よりも内側に位置することが望ましい。
未溶接の一辺の開口から電解液を注液した後、図10Bに示すように、この一辺を例えば抵抗シーム溶接で溶接する。溶接箇所41は、第1の外装部5及び第2の外装部6の外縁部にすることが望ましい。
次いで、エージング、初回充放電を施した後、図10Cに示すように、溶接箇所41の一部42を切り取り、外装部材内のガスを放出させる。その後、図10Dに示すように、溶接箇所41よりもさらに内側を抵抗シーム溶接等で溶接する。この溶接は、減圧雰囲気で行うことが望ましい。
その後、必要に応じ、第1の外装部5及び第2の外装部6の外縁付近を裁断することにより、案内穴39を取り除くことができる。なお、案内穴39を残したままでも良い。
以上説明した方法により、第1の実施形態の電池を高い生産性で製造することが可能である。
第1の実施形態の電池は、1つの外装部材内に複数の電極群を備えることができる。この場合、第2の外装部として、第1の外装部と同様に、開口部にフランジ部を有するものを用いることが望ましい。
1つの外装部材内に複数の電極群を収納する場合、複数の電極群同士を直列接続又は並列接続することができる。図11A〜図11Cに、複数の電極群同士を並列接続させる例を示す。図11Aに例示されるように、第1の電極群50を第2の電極群51上に積層し、第1の電極群50の負極集電タブ8aと第2の電極群51の負極集電タブ8aを第4の負極リード52によって電気的に接続すると共に、第1の電極群50の正極集電タブ7aと第2の電極群51の正極集電タブ7aを第4の正極リード(図示しない)によって電気的に接続する。次いで、図11Bに示す通り、必要に応じ、第1,第2の電極群50,51の負極集電タブ8aを内側に折り曲げる。正極集電タブ7aについても、同様な折り曲げを行う。その後、図11Cに示す通り、正極端子部3及び負極端子部4が固定された第1の外装部5内に第1,第2の電極群50,51を収納する。次いで、図12Aに示すように、第4の負極リード52を負極端子リード36に溶接する。また、第4の正極リードを正極端子リード23に溶接する。その後、前述した工程を経て、図12Bに示す電池を完成させる。第4の正極リード及び第4の負極リードは、第1〜第3の正極リード及び負極リードで挙げたのと同様な材料から形成することができる。
以上説明した第1の実施形態の電池は、開口部にフランジ部を有するステンレス鋼製の第1の外装部とステンレス鋼製の第2の外装部が溶接されて形成された空間内に電極群が収納される外装部材を含む。また、この電池は、第1の外装部に開口された貫通孔と、貫通孔の縁部から外装部材内に向けて延びた環状の立ち上がり部と、立ち上がり部の外周面に配置されたリング状部材と、立ち上がり部内に挿入される筒部を有する絶縁ガスケットと、頭部が第1の外装部の外側に突出し、かつ軸部が絶縁ガスケットの筒部に挿入された状態で第1の外装部にかしめ固定された外部端子とを含む端子部を含む。そのため、柔軟性と放熱性に優れ、かつ強度と信頼性の高い電池を提供することができる。
なお、端子部は、正極端子部及び負極端子部双方に適用しても良いが、正極端子部又は負極端子部のいずれか片方に適用することも可能である。
(第2の実施形態)
第2の実施形態の電池パックは、第1の実施形態の電池を少なくとも一つ備える。第1の実施形態の電池の組電池の例を図13及び図14に示す。
図13に示すように、電池パック101は、単位セルとして第1の実施形態の電池100を用いた組電池102を含む。電池100としての第1の単位セル60の負極外部端子32の頂面32bと、第2の単位セル61の負極外部端子32bの頂面の間に、三角柱状の導電性連結部材62が配置されている。また、第1の単位セル60の正極外部端子17の頂面21bと、第2の単位セル61の正極外部端子17の頂面21bの間に、三角柱状の導電性連結部材62が配置されている。二つの頂面と導電性連結部材62は、それぞれ、溶接により電気的に接続されている。溶接には、例えばレーザー溶接、アーク溶接、抵抗溶接が用いられる。これにより、第1の単位セル60と第2の単位セル61が並列接続された組電池のユニット63が得られる。組電池のユニット63同士をバスバー64により直列に接続することにより、組電池102が得られる。
図14に示す電池パック101は、単位セルとして第1の実施形態の電池100を用いた組電池102を含む。電池100としての第1の単位セル60と第2の単位セル61を導電性連結部材62を用いて直列に接続したものを組電池のユニット65とし、組電池のユニット65同士をバスバー64により直列に接続することで組電池102を構成する。第1の単位セル60と第2の単位セル61間を導電性連結部材62を用いて電気的接続する方法は、図13で説明したのと同様である。
図13及び図14に示す組電池では、隣り合う第1の単位セル60と第2の単位セル61が、互いの外装部材1の主面同士が面した状態で積層されている。例えば図13に示す組電池のユニット63では、第1の単位セル60の第1の外装部5の主面と、第2の単位セル61の第1の外装部5の主面とが面している。また、隣り合う組電池のユニット63において、一方の組電池のユニット63の第2の単位セル61の第2の外装部6の主面と、他方の組電池のユニット63の第2の単位セル61の第2の外装部6の主面とが面している。このように外装部材の主面同士を対面させて電池を積層することにより、組電池の体積エネルギー密度を高くすることができる。
また、図13及び図14に図示されているように単位セル60と単位セル61、又は単位セル60、60や単位セル61、61のセル間には絶縁空間があるほうが望ましく、0.03mm以上の隙間を設けるか、絶縁部材(例えば、樹脂であるポリプロピレンやポリフェニレンサルファイドやエポキシ、ファインセラミックスであるアルミナやジルコニアなど)等を間に挟むことが出来る。
正極外部端子17及び負極外部端子32が角錐台形状の頭部を持つことにより、1つの頭部の二ヶ所(例えば第1、第2の傾斜面)の一方(第1の傾斜面)に単位セルの外部端子を、他方(第2の傾斜面)にバスバーを接続することができる。つまり、1つの頭部で二方向の接続が可能となる。その結果、電池間を電気的に接続する経路を短縮することができるので、電池パックに低抵抗で大電流を流すことが容易となる。
第2の実施形態の電池パックは、第1の実施形態の電池を少なくとも一つ含むため、薄型化及び柔軟性の向上が可能で、信頼性に優れ、製造コストの削減が可能な電池パックを提供することができる。
電池パックは、例えば、電子機器、車両(鉄道車両、自動車、原動機付自転車、軽車両、トロリーバス等)の電源として使用される。
上述の通り、組電池は、複数の電池を直列、並列、あるいは直列及び並列を組み合わせて電気的に接続したものを含み得る。また、電池パックは、組電池に加え、電池制御ユニット(Battery Control Unit, BMU)等の回路を備えることができるが、組電池が搭載されるもの(例えば車両など)が有する回路を電池制御ユニットとして使用することができる。電池制御ユニットは、単電池及び組電池の電圧または電流あるいは両方を監視して過充電及び過放電を防止する機能等を有する。
以上説明した少なくとも1つの実施形態に係る電池は、開口部にフランジ部を有するステンレス鋼製の第1の外装部とステンレス鋼製の第2の外装部が溶接されて形成された空間内に電極群が収納される外装部材を含む。また、当該電池は、第1の外装部に開口された貫通孔の縁部から外装部材内に向けて延びた環状の立ち上がり部と、立ち上がり部の外周面に配置されたリング状部材と、外部端子とを含む端子部を備える。そのため、柔軟性と放熱性に優れ、かつ強度と信頼性の高い電池を提供することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願の原出願の当初の特許請求の範囲に記載された事項を付記する。
[1] 正極、前記正極と電気的に接続された正極集電タブ、負極、及び、前記負極と電気的に接続された負極集電タブを含み、扁平形状に捲回された正極集電タブが第一端面に位置し、かつ扁平形状に捲回された負極集電タブが第二端面に位置する、扁平形状の電極群と、
開口部にフランジ部を有するステンレス鋼製の第1の外装部と、ステンレス鋼製の第2の外装部とを含み、前記第1の外装部の前記フランジ部と前記第2の外装部が溶接されて形成された空間内に前記電極群が収納された外装部材と、
前記第1の外装部に開口された貫通孔と、前記貫通孔の縁部から前記外装部材内に向けて延びた環状の立ち上がり部と、前記立ち上がり部の外周面に配置されたリング状部材と、前記立ち上がり部内に挿入される筒部を有する絶縁ガスケットと、頭部及び前記頭部から延び出た軸部を含み、前記頭部が前記第1の外装部の外側に突出し、かつ前記軸部が前記絶縁ガスケットの前記筒部に挿入された状態で前記第1の外装部にかしめ固定され、前記正極または前記負極と電気的に接続された外部端子とを含む端子部とを含む、電池。
[2] 前記第1の外装部が、傾斜面を有する凹部を含み、前記貫通孔が前記傾斜面に開口されている、[1]に記載の電池。
[3] 前記端子部が、貫通孔を有する第1のリードをさらに含み、前記外部端子の前記軸部が前記第1のリードの前記貫通孔に挿入されて前記第1の外装部及び前記第1のリードにかしめ固定されており、前記第1のリードが前記正極集電タブまたは前記負極集電タブと電気的に接続される、[2]に記載の電池。
[4] 前記第1のリードと前記第1の外装部の内面との間に配置され、前記第1の外装部を補強する第1の絶縁補強部材と、前記第2の外装部の内面の少なくとも一部を被覆して補強する第2の絶縁補強部材をさらに含む、[3]に記載の電池。
[5] 前記正極集電タブまたは前記負極集電タブと電気的に接続された第2のリードをさらに含み、前記第2のリードが前記第1のリードと電気的に接続される、[3]に記載の電池。
[6] 前記外部端子の前記頭部が、四辺形の頂面と、前記頂面の互いに対向する二辺に連結された第1、第2の傾斜面とを有する、[2]に記載の電池。
[7] 前記第1の外装部及び前記第2の外装部の板厚は、0.02mm以上0.3mm以下の範囲である、[2]に記載の電池。
[8] 前記溶接が抵抗シーム溶接である、[2]に記載の電池。
[9] 前記第1の外装部における側壁と底部とが交わるコーナ部に傾斜面が設けられ、前記貫通孔が前記傾斜面に開口されている、[1]に記載の電池。
[10] 前記端子部が、前記正極と電気的に接続された正極外部端子と、前記負極と電気的に接続された負極外部端子とを含む、[1]または[2]に記載の電池。
[11] 前記電極群を複数備える、[1]または[2]に記載の電池。
[12] [1]〜[11]のいずれか1に記載の電池を含む、電池パック。
[13] 前記電池を複数備え、前記複数の電池が電気的に接続された組電池を含む、[12]に記載の電池パック。
[14] 前記複数の電池において、前記外部端子の前記頭部が、四辺形の頂面と、前記頂面の互いに対向する二辺に連結された第1、第2の傾斜面とを有し、
前記複数の電池が積層され、隣り合う一方の前記電池の前記外部端子の前記第1の傾斜面又は前記第2の傾斜面と、他方の前記電池の前記外部端子の前記第1の傾斜面又は前記第2の傾斜面とが電気的に接続されている、[13]に記載の電池パック。
[15] 前記一方の前記電池の前記外部端子の前記第1の傾斜面又は前記第2の傾斜面と、他方の前記電池の前記外部端子の前記第1の傾斜面又は前記第2の傾斜面との間に配置された連結部材をさらに備える、[14]に記載の電池パック。
1…外装部材、2…電極群、3…正極端子部、4…負極端子部、5…第1の外装部、5a…開口部、5b…フランジ部、5c…底面、5d…傾斜面、6…第2の外装部、7…正極、7a…正極集電タブ、8…負極、8a…負極集電タブ、12…第2の正極リード、14…第2の負極リード、15,30…第1の外装部の貫通孔、16,31…バーリング部、17…正極外部端子、18,33…リング状部材、19,34…絶縁ガスケット、20…正極端子絶縁部材、21…頭部、21a,21b…第1、第2の傾斜面、21c…頂面、22…軸部、23…第1の正極リード、24…第1の正極絶縁補強部材、32…負極外部端子、35…負極端子絶縁部材、36…第1の負極リード、37…第1の負極絶縁補強部材、38…第2の絶縁補強部材、39…案内穴、40,41…シーム溶接部、100…電池、101…電池パック、102…組電池。

Claims (14)

  1. 正極と、負極と、前記正極と電気的に接続された正極集電タブと、前記負極と電気的に接続された負極集電タブと、を備える電極群と、
    開口部にフランジ部を有するステンレス鋼製の第1の外装部と、ステンレス鋼製の第2の外装部と、を備えるとともに、前記第1の外装部の前記フランジ部及び前記第2の外装部が溶接されて形成された空間内に前記電極群が収容され、前記第1の外装部には、貫通孔が形成され、前記第1の外装部は、前記貫通孔の縁部から前記空間に向けて延びた環状の立ち上がり部を備える外装部材と、
    前記電極群と前記第1の外装部の内面との間に配置される第1の絶縁補強部材と、
    前記第1の外装部の外側に突出する頭部及び前記頭部から前記外装部材の前記空間に向かって延び出る軸部を備えるとともに、前記軸部が前記第1の外装部の前記貫通孔に挿入され、前記正極又は前記負極と電気的に接続される外部端子と、
    前記立ち上がり部の内周側に挿入される筒部を備え、前記外部端子の前記軸部の外周と前記立ち上がり部の内周との間に配置される絶縁ガスケットと、
    前記第1の絶縁補強部材と前記立ち上がり部の外周との間に配置されるリング状部材と、を備える
    電池。
  2. 前記第1の外装部が、傾斜面を有する凹部を含み、前記第1の外装部における前記貫通孔が前記傾斜面に開口されている、請求項1に記載の電池。
  3. 貫通孔を有し、前記正極集電タブ又は前記負極集電タブと電気的に接続される第1のリードを備え、
    前記外部端子の前記軸部は、前記第1のリードの前記貫通孔に挿入される、
    請求項2に記載の電池。
  4. 前記第2の外装部の内面と前記電極群との間に配置される第2の絶縁補強部材を備える、請求項3に記載の電池。
  5. 前記正極集電タブ又は前記負極集電タブと電気的に接続された第2のリードを備え、
    前記第2のリードは、前記第1のリードと電気的に接続される、
    請求項3に記載の電池。
  6. 前記外部端子の前記頭部は、四辺形の頂面と、前記頂面の互いに対向する二辺に連結された第1、第2の傾斜面と、を備える、請求項2に記載の電池。
  7. 前記第1の外装部及び前記第2の外装部の板厚は、0.02mm以上0.3mm以下の範囲である、請求項2に記載の電池。
  8. 前記第1の外装部は、側壁と底部とが交わるコーナ部に設けられる傾斜面を備え、
    前記第1の外装部には、前記傾斜面に前記貫通孔が開口される、
    請求項1に記載の電池。
  9. 前記外部端子は、前記正極と電気的に接続された正極外部端子と、前記負極と電気的に接続された負極外部端子と、を備える、
    請求項1または2に記載の電池。
  10. 前記電極群を複数備える、請求項1または2に記載の電池。
  11. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の電池を含む、電池パック。
  12. 複数の前記電池を備え、複数の前記電池が電気的に接続された組電池を含む、請求項11に記載の電池パック。
  13. 複数の前記電池において、前記外部端子の前記頭部が、四辺形の頂面と、前記頂面の互いに対向する二辺に連結された第1、第2の傾斜面とを有し、
    複数の前記電池が積層され、隣り合う一方の前記電池の前記外部端子の前記第1の傾斜面又は前記第2の傾斜面と、他方の前記電池の前記外部端子の前記第1の傾斜面又は前記第2の傾斜面とが電気的に接続されている、請求項12に記載の電池パック。
  14. 前記一方の前記電池の前記外部端子の前記第1の傾斜面又は前記第2の傾斜面と、他方の前記電池の前記外部端子の前記第1の傾斜面又は前記第2の傾斜面との間に配置された連結部材をさらに備える、請求項13に記載の電池パック。
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