JP6962168B2 - 角形二次電池及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は角形二次電池及びその製造方法に関する。
電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ、ＰＨＥＶ）等の駆動用電源において、アルカリ二次電池や非水電解質二次電池等の角形二次電池が使用されている。これらの角形二次電池では、開口を有する有底筒状の角形外装体と、その開口を封口する封口板により電池ケースが構成される。電池ケース内には、正極板、負極板及びセパレータからなる電極体が電解液と共に収容される。封口板には正極端子及び負極端子が取り付けられる。正極端子は正極集電体を介して正極板に電気的に接続され、負極端子は負極集電体を介して負極板に電気的に接続される。
このような角形二次電池では、封口板と正極集電体の間、ないし封口板と負極集電体の間に樹脂製の絶縁部材を配置し、封口板と正極集電体、封口板と負極集電体が直接接しないようにしている（下記特許文献１）。
本発明は、封口板と集電体がより確実に絶縁された信頼性の高い角形二次電池を提供することを一つの目的とする。
本発明の一様態の角形二次電池は、
正極板及び負極板を含む電極体と、
開口を有し、前記電極体を収容する外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記封口板に取り付けられた端子と、
前記正極板又は前記負極板と、前記端子とを電気的に接続する集電体とを備え、
前記封口板と前記端子の間には絶縁部材が配置され、
前記封口板と前記集電体の間には絶縁シートが配置され、
前記封口板に対して垂直な方向において前記絶縁部材と前記絶縁シートが重なって配置されている。
正極板及び負極板を含む電極体と、
開口を有し、前記電極体を収容する外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記封口板に取り付けられた端子と、
前記正極板又は前記負極板と、前記端子とを電気的に接続する集電体とを備え、
前記封口板と前記端子の間には絶縁部材が配置され、
前記封口板と前記集電体の間には絶縁シートが配置され、
前記封口板に対して垂直な方向において前記絶縁部材と前記絶縁シートが重なって配置されている。
封口板と集電体の間に絶縁シートを配置することにより、より簡単な方法で封口板と集電体が電気的に接続されることを防止できる。しかしながら、このような角形二次電池においては、以下のような課題が存在することを発明者は見出した。
電池ケース内には繊維状の導電性異物が混入する可能性がある。このような繊維状の導電性異物が、封口板と端子の間に配置される絶縁部材と絶縁シートの間に入り込み、集電体−繊維状の導電性異物−封口板という経路で、集電体と封口板が電気的に接続されてしまう虞がある。電池ケースと集電体とがそれぞれ異なる極性を有する場合、封口板と集電体が電気的に接続されると正負極の短絡が生じる。また、電池ケースがいずれの極性も有さず中間電位であったとしても、一方の極性を有する集電体と封口板が電気的に接続され
ることにより電池ケースが腐食する虞がある。
ることにより電池ケースが腐食する虞がある。
本発明の一様態の角形二次電池の構成によると、封口板と集電体の間には絶縁シートが配置された構成とすることにより、より簡単な方法で封口板と集電体を絶縁できる。更に、封口板に対して垂直な方向において、絶縁部材と絶縁シートが重なって配置されているため、電池ケース内に繊維状の導電性異物が混入したとしても、封口板と集電体が電気的に接続されることをより確実に防止できる。
本発明の一様態の角形二次電池の製造方法は、
正極板及び負極板を含む電極体と、
開口を有し、前記電極体を収容する外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記封口板に取り付けられた端子と、
前記正極板又は前記負極板と、前記端子とを電気的に接続する集電体とを備え、
前記封口板と前記端子の間には絶縁部材が配置された角形二次電池の製造方法であって、
絶縁シートを、前記封口板に対して垂直な方向において、前記絶縁部材と前記絶縁シートが重なるように配置する絶縁シート配置工程と、
前記封口板と前記集電体の間に前記絶縁シートが配置されるように、前記端子に前記集電体を接続する集電体取り付け工程を有する。
正極板及び負極板を含む電極体と、
開口を有し、前記電極体を収容する外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記封口板に取り付けられた端子と、
前記正極板又は前記負極板と、前記端子とを電気的に接続する集電体とを備え、
前記封口板と前記端子の間には絶縁部材が配置された角形二次電池の製造方法であって、
絶縁シートを、前記封口板に対して垂直な方向において、前記絶縁部材と前記絶縁シートが重なるように配置する絶縁シート配置工程と、
前記封口板と前記集電体の間に前記絶縁シートが配置されるように、前記端子に前記集電体を接続する集電体取り付け工程を有する。
本発明によると、信頼性の高い角形二次電池を提供できる。
実施形態に係る角形二次電池としての角形二次電池２０の構成を以下に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されない。
図１及び図２に示すように角形二次電池２０は、開口を有する有底角筒状の角形外装体１と、角形外装体１の開口を封口する封口板２からなる電池ケース１００を備える。角形外装体１及び封口板２は、それぞれ金属製であることが好ましく、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金製とすることが好ましい。角形外装体１内には、正極板と負極板がセパレータを介して積層された電極体３が電解液と共に収容されている。電極体３と角形外装体１の間には樹脂製の樹脂シートからなる電極体ホルダー１５が配置されている。
電極体３の封口板２側の端部には、正極タブ４０及び負極タブ５０が設けられている。正極タブ４０は正極集電体６を介して正極端子７及び正極外部導電部材８に電気的に接続されている。負極タブ５０は負極集電体１０を介して負極端子１１及び負極外部導電部材１２に電気的に接続されている。
正極端子７及び正極外部導電部材８は金属製であることが好ましく、アルミニウム又はアルミニウム合金製であることがより好ましい。正極外部導電部材８は封口板２と電気的に接続されている。正極端子７と封口板２の間には樹脂製の絶縁部材９が配置されている。
負極端子１１及び負極外部導電部材１２は金属製であることが好ましい。負極外部導電部材１２は、アルミニウム又はアルミニウム合金製であることが好ましい。負極端子１１は、銅又は銅合金製であることがより好ましい。あるいは、負極端子１１は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる部分と、銅又は銅合金からなる部分を有するようにしてもよい。この場合、銅又は銅合金からなる部分を負極集電体１０に接続し、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる部分を負極外部導電部材１２に接続することが好ましい。封口板２と負極端子１１の間には絶縁部材１３が配置されている。封口板２と負極外部導電部材１２の間には外部側絶縁部材１４が配置されている。
負極端子１１及び負極外部導電部材１２は金属製であることが好ましい。負極外部導電部材１２は、アルミニウム又はアルミニウム合金製であることが好ましい。負極端子１１は、銅又は銅合金製であることがより好ましい。あるいは、負極端子１１は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる部分と、銅又は銅合金からなる部分を有するようにしてもよい。この場合、銅又は銅合金からなる部分を負極集電体１０に接続し、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる部分を負極外部導電部材１２に接続することが好ましい。封口板２と負極端子１１の間には絶縁部材１３が配置されている。封口板２と負極外部導電部材１２の間には外部側絶縁部材１４が配置されている。
封口板２と電極体３の間には、封口板２と対向するように樹脂製の絶縁シート１９が配置されている。絶縁シート１９は封口板２と正極集電体６の間に配置されている。絶縁シート１９は封口板２と負極集電体１０の間に配置されている。
封口板２には電池ケース１００内の圧力が所定値以上となった際に破断し、電池ケース１００内のガスを電池ケース１００外に排出するガス排出弁１６が設けられている。封口板２には電解液注液孔１７が設けられている。電解液注液孔１７から電池ケース１００内に電解液を注液した後、電解液注液孔１７は封止部材１８により封止される。
次に角形二次電池２０の製造方法及び各構成の詳細を説明する。
[正極板]
図３は、正極板４の平面図である。正極板４は、矩形状の正極芯体４ａの両面に正極活物質を含む正極活物質合剤層４ｂが形成された本体部を有する。本体部の端辺から正極芯体４ａが突出しており、この突出した正極芯体４ａが正極タブ４０を構成する。なお、正極タブ４０は、図３に示すように正極芯体４ａの一部であっても良いし、他の部材を正極
芯体４ａに接続し、正極タブ４０としてもよい。また、正極タブ４０において正極活物質合剤層４ｂと隣接する部分には、正極活物質合剤層４ｂの電気抵抗よりも大きな電気抵抗を有する正極保護層４ｃが設けられることが好ましい。なお正極芯体４ａとしてはアルミニウム箔、アルミニウム合金箔等の金属箔を用いることが好ましい。正極活物質としてはリチウム遷移金属複合酸化物等を用いることが好ましい。
図３は、正極板４の平面図である。正極板４は、矩形状の正極芯体４ａの両面に正極活物質を含む正極活物質合剤層４ｂが形成された本体部を有する。本体部の端辺から正極芯体４ａが突出しており、この突出した正極芯体４ａが正極タブ４０を構成する。なお、正極タブ４０は、図３に示すように正極芯体４ａの一部であっても良いし、他の部材を正極
芯体４ａに接続し、正極タブ４０としてもよい。また、正極タブ４０において正極活物質合剤層４ｂと隣接する部分には、正極活物質合剤層４ｂの電気抵抗よりも大きな電気抵抗を有する正極保護層４ｃが設けられることが好ましい。なお正極芯体４ａとしてはアルミニウム箔、アルミニウム合金箔等の金属箔を用いることが好ましい。正極活物質としてはリチウム遷移金属複合酸化物等を用いることが好ましい。
[負極板]
図４は、負極板５の平面図である。負極板５は、矩形状の負極芯体５ａの両面に負極活物質を含む負極活物質合剤層５ｂが形成された本体部を有する。本体部の端辺から負極芯体５ａが突出しており、この突出した負極芯体５ａが負極タブ５０を構成する。なお、負極タブ５０は、図４に示すように負極芯体５ａの一部であっても良いし、他の部材を負極芯体５ａに接続し、負極タブ５０としてもよい。なお負極芯体５ａとしては銅箔、銅合金箔等の金属箔を用いることが好ましい。負極活物質としては炭素材料やシリコン材料等を用いることが好ましい。
図４は、負極板５の平面図である。負極板５は、矩形状の負極芯体５ａの両面に負極活物質を含む負極活物質合剤層５ｂが形成された本体部を有する。本体部の端辺から負極芯体５ａが突出しており、この突出した負極芯体５ａが負極タブ５０を構成する。なお、負極タブ５０は、図４に示すように負極芯体５ａの一部であっても良いし、他の部材を負極芯体５ａに接続し、負極タブ５０としてもよい。なお負極芯体５ａとしては銅箔、銅合金箔等の金属箔を用いることが好ましい。負極活物質としては炭素材料やシリコン材料等を用いることが好ましい。
[電極体要素の作製]
５０枚の正極板４及び５１枚の負極板５を上述の方法で作製し、これらをポリオレフィン製の方形状のセパレータを介して積層し積層型の電極体要素（第１の電極体要素３ａ、第２の電極体要素３ｂ）を作製する。図５に示すように、積層型の電極体要素（第１の電極体要素３ａ、第２の電極体要素３ｂ）は、一方の端部に、各正極板４の正極タブ４０が積層された正極タブ群（第１正極タブ群４０ａ、第２正極タブ群４０ｂ）、各負極板５の負極タブ５０が積層された負極タブ群（第１負極タブ群５０ａ、第２負極タブ群５０ｂ）を有する。電極体要素の両外面にはセパレータが配置され、テープ等により各極板及びセパレータが積層された状態に固定することができる。あるいは、セパレータに接着層を設け、セパレータと正極板４、セパレータと負極板５がそれぞれ接着されるようにしてもよい。
５０枚の正極板４及び５１枚の負極板５を上述の方法で作製し、これらをポリオレフィン製の方形状のセパレータを介して積層し積層型の電極体要素（第１の電極体要素３ａ、第２の電極体要素３ｂ）を作製する。図５に示すように、積層型の電極体要素（第１の電極体要素３ａ、第２の電極体要素３ｂ）は、一方の端部に、各正極板４の正極タブ４０が積層された正極タブ群（第１正極タブ群４０ａ、第２正極タブ群４０ｂ）、各負極板５の負極タブ５０が積層された負極タブ群（第１負極タブ群５０ａ、第２負極タブ群５０ｂ）を有する。電極体要素の両外面にはセパレータが配置され、テープ等により各極板及びセパレータが積層された状態に固定することができる。あるいは、セパレータに接着層を設け、セパレータと正極板４、セパレータと負極板５がそれぞれ接着されるようにしてもよい。
なお、セパレータの平面視の大きさは負極板５と同じ、あるいは負極板５よりも大きくすることが好ましい。２枚のセパレータの間に正極板４又は負極板５を配置し、セパレータの周縁を熱溶着した状態とした後、正極板４と負極板５を積層してもよい。なお、帯状の正極板と帯状の負極板を、帯状のセパレータを介して巻回し、巻回型の電極体要素とすることも可能である。
[集電体とタブの接続]
上述の方法で２つの電極体要素を作製し、それぞれ第１の電極体要素３ａ、第２の電極体要素３ｂとする。なお、第１の電極体要素３ａと第２の電極体要素３ｂは全く同じ構成であってもよいし、異なる構成であってもよい。ここで、第１の電極体要素３ａの複数枚の正極タブ４０が第１正極タブ群４０ａを構成する。第１の電極体要素３ａの複数枚の負極タブ５０が第１負極タブ群５０ａを構成する。第２の電極体要素３ｂの複数枚の正極タブ４０が第２正極タブ群４０ｂを構成する。第２の電極体要素３ｂの複数枚の負極タブ５０が第２負極タブ群５０ｂを構成する。
上述の方法で２つの電極体要素を作製し、それぞれ第１の電極体要素３ａ、第２の電極体要素３ｂとする。なお、第１の電極体要素３ａと第２の電極体要素３ｂは全く同じ構成であってもよいし、異なる構成であってもよい。ここで、第１の電極体要素３ａの複数枚の正極タブ４０が第１正極タブ群４０ａを構成する。第１の電極体要素３ａの複数枚の負極タブ５０が第１負極タブ群５０ａを構成する。第２の電極体要素３ｂの複数枚の正極タブ４０が第２正極タブ群４０ｂを構成する。第２の電極体要素３ｂの複数枚の負極タブ５０が第２負極タブ群５０ｂを構成する。
図６は、正極集電体６に第１正極タブ群４０ａ及び第２正極タブ群４０ｂを接続し、負極集電体１０に第１負極タブ群５０ａ及び第２負極タブ群５０ｂを接続した状態を示す図である。第１の電極体要素３ａと第２の電極体要素３ｂの間に、正極集電体６と負極集電体１０を配置する。そして、第１正極タブ群４０ａと第２正極タブ群４０ｂを正極集電体６上に配置する。第１負極タブ群５０ａと第２負極タブ群５０ｂを負極集電体１０上に配置する。第１正極タブ群４０ａ及び第２正極タブ群４０ｂはそれぞれ正極集電体６に溶接接続され溶接部６０が形成される。第１負極タブ群５０ａ及び第２負極タブ群５０ｂはそれぞれ負極集電体１０に溶接接続され溶接部６０が形成される。溶接方法は、超音波溶接
、あるいは抵抗溶接が好ましい。なお、レーザ溶接で接続することもできる。なお、正極集電体６において、電解液注液孔１７と対向する位置には集電体開口６ｅが設けられている。
、あるいは抵抗溶接が好ましい。なお、レーザ溶接で接続することもできる。なお、正極集電体６において、電解液注液孔１７と対向する位置には集電体開口６ｅが設けられている。
[封口板への各部品取り付け]
図７（ａ）〜図７（ｃ）を用いて、封口板への各部材の取り付け方法について説明する。図７（ａ）に示すように、封口板２は、正極端子取り付け孔２ａと負極端子取り付け孔２ｂを有する。
正極端子取り付け孔２ａの周囲の電池外面側に正極外部導電部材８を配置し、正極端子取り付け孔２ａの周囲の電池内面側に絶縁部材９を配置する。そして、正極端子７を電池内面側から、絶縁部材９の貫通穴、正極端子取り付け孔２ａ及び正極外部導電部材８の貫通穴に挿入する。そして、正極端子７の先端をカシメることにより、図２及び図７（ｂ）に示すように、正極端子７を封口板２に取り付ける。
負極端子取り付け孔２ｂの周囲の電池外面側に外部側絶縁部材１４と負極外部導電部材１２を配置し、負極端子取り付け孔２ｂの周囲の電池内面側に絶縁部材１３を配置する。そして、負極端子１１を電池内面側から、絶縁部材１３の貫通穴、負極端子取り付け孔２ｂ、外部側絶縁部材１４の貫通穴、及び負極外部導電部材１２の貫通穴に挿入する。そして、負極端子１１の先端をカシメることにより、負極端子１１を封口板２に取り付ける。
図７（ａ）〜図７（ｃ）を用いて、封口板への各部材の取り付け方法について説明する。図７（ａ）に示すように、封口板２は、正極端子取り付け孔２ａと負極端子取り付け孔２ｂを有する。
正極端子取り付け孔２ａの周囲の電池外面側に正極外部導電部材８を配置し、正極端子取り付け孔２ａの周囲の電池内面側に絶縁部材９を配置する。そして、正極端子７を電池内面側から、絶縁部材９の貫通穴、正極端子取り付け孔２ａ及び正極外部導電部材８の貫通穴に挿入する。そして、正極端子７の先端をカシメることにより、図２及び図７（ｂ）に示すように、正極端子７を封口板２に取り付ける。
負極端子取り付け孔２ｂの周囲の電池外面側に外部側絶縁部材１４と負極外部導電部材１２を配置し、負極端子取り付け孔２ｂの周囲の電池内面側に絶縁部材１３を配置する。そして、負極端子１１を電池内面側から、絶縁部材１３の貫通穴、負極端子取り付け孔２ｂ、外部側絶縁部材１４の貫通穴、及び負極外部導電部材１２の貫通穴に挿入する。そして、負極端子１１の先端をカシメることにより、負極端子１１を封口板２に取り付ける。
その後、図７（ｃ）に示すように、絶縁シート１９を封口板２の電池内面と対向するように配置する。絶縁シート１９は、第１開口部１９ａ、第２開口部１９ｂ、第３開口部１９ｃ、第４開口部１９ｄを有する。第１開口部１９ａは正極端子７と対応する位置に配置される。第２開口部１９ｂは負極端子１１と対応する位置に配置される。第３開口部１９ｃはガス排出弁１６と対応する位置に配置される。第４開口部１９ｄは、電解液注液孔１７と対応する位置に配置される。
[端子と集電体の接続]
図２及び図８に示すように、正極集電体６と正極端子７を接続し、負極集電体１０と負極端子１１を接続する。正極端子７のフランジ部７ａに設けられた接続突起７ｄを、正極集電体６に設けられた接続穴６ａ内に配置し、正極集電体６と正極端子７をレーザ溶接等により溶接し、溶接部７０が形成される。負極端子１１のフランジ部１１ａに設けられた接続突起１１ｄを、負極集電体１０に設けられた接続穴１０ａ内に配置し、負極集電体１０と負極端子１１をレーザ溶接等により溶接し、溶接部７０が形成される。
図２及び図８に示すように、正極集電体６と正極端子７を接続し、負極集電体１０と負極端子１１を接続する。正極端子７のフランジ部７ａに設けられた接続突起７ｄを、正極集電体６に設けられた接続穴６ａ内に配置し、正極集電体６と正極端子７をレーザ溶接等により溶接し、溶接部７０が形成される。負極端子１１のフランジ部１１ａに設けられた接続突起１１ｄを、負極集電体１０に設けられた接続穴１０ａ内に配置し、負極集電体１０と負極端子１１をレーザ溶接等により溶接し、溶接部７０が形成される。
図９Ａ及び図９Ｂに示すように、正極端子７は、封口板２よりも電極体３側に配置されるフランジ部７ａ、フランジ部７ａから電池外部側に延び、正極端子取り付け孔２ａを貫通する挿入部７ｂを有する。また、挿入部７ｂの先端側にはカシメ部７ｃが設けられている。正極集電体６は、正極端子７が接続される端子接続部６ｂ、正極タブ４０（第１正極タブ群４０ａ、第２正極タブ群４０ｂ）が接続されるタブ接続部６ｃを有する。封口板２に対して垂直な方向において、封口板２とタブ接続部６ｃの距離は、封口板２と端子接続部６ｂの距離よりも小さい。端子接続部６ｂとタブ接続部６ｃは接続部６ｄにより接続されている。
絶縁シート１９は、封口板２と正極集電体６の間に配置されている。封口板２に対して垂直な方向から見たとき、絶縁部材９の大きさは、絶縁シート１９に設けられた第１開口部１９ａの大きさよりも大きい。よって、封口板２に対して垂直な方向から見たとき、絶縁部材９と絶縁シート１９が重なって配置されている。
正極集電体６にはヒューズ部６ｘが設けられている。このヒューズ部６ｘは他の部分よりも断面積が小さくなっており、大電流が流れたときにヒューズ部６ｘが溶断する。この
ヒューズ部６ｘと封口板２の間には、絶縁部材９と絶縁シート１９が配置されていることが好ましい。これにより、ヒューズ部６ｘが溶断した後に、正極集電体６と封口板２が接触することをより確実に防止できる。よって、ヒューズ部６ｘが溶断した後、正極板４と正極外部導電部材８の間の導電経路が形成されることを防止できる。
ヒューズ部６ｘと封口板２の間には、絶縁部材９と絶縁シート１９が配置されていることが好ましい。これにより、ヒューズ部６ｘが溶断した後に、正極集電体６と封口板２が接触することをより確実に防止できる。よって、ヒューズ部６ｘが溶断した後、正極板４と正極外部導電部材８の間の導電経路が形成されることを防止できる。
図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、負極端子１１は、封口板２よりも電極体３側に配置されるフランジ部１１ａ、フランジ部１１ａから電池外部側に延び、負極端子取り付け孔２ｂを貫通する挿入部１１ｂを有する。また、挿入部１１ｂの先端側にはカシメ部１１ｃが設けられている。負極集電体１０は、負極端子１１が接続される端子接続部１０ｂ、負極タブ５０（第１負極タブ群５０ａ、第２負極タブ群５０ｂ）が接続されるタブ接続部１０ｃを有する。封口板２に対して垂直な方向において、封口板２とタブ接続部１０ｃの距離は、封口板２と端子接続部１０ｂの距離よりも小さい。端子接続部１０ｂとタブ接続部１０ｃは接続部１０ｄにより接続されている。
絶縁シート１９は、封口板２と負極集電体１０の間に配置されている。封口板２に対して垂直な方向から見たとき、絶縁部材１３の大きさは、絶縁シート１９に設けられた第２開口部１９ｂの大きさよりも大きい。よって、封口板２に対して垂直な方向から見たとき、絶縁部材１３と絶縁シート１９が重なって配置されている。このような構成により、繊維状の導電性異物が電池ケース１００内に混入した場合でも、導電性異物を介して封口板２と負極集電体１０が電気的に接続されることを確実に防止できる。よって、正負極間の短絡がより確実に防止された信頼性の高い角形二次電池となる。
図１１に示すように、封口板２の長手方向において、絶縁シート１９の第２開口部１９ｂの幅Ｗ１よりも、絶縁部材１３の幅Ｗ２の方が大きい。また、封口板２の短手方向において、絶縁シート１９の第２開口部１９ｂの幅Ｗ３よりも、絶縁部材１３の幅Ｗ４の方が大きい。なお、図１１における破線は、絶縁部材１３の外周縁の位置を示す。
［電極体作製］
図８における第１の電極体要素３ａの上面と第２の電極体要素３ｂの上面とが直接ないし他の部材を介して接するように第１正極タブ群４０ａ、第２正極タブ群４０ｂ、第１負極タブ群５０ａ及び第２負極タブ群５０ｂを湾曲させる。これにより、第１の電極体要素３ａと第２の電極体要素３ｂを纏めて、一つの電極体３とする。なお、第１の電極体要素３ａと第２の電極体要素３ｂを、テープ等により一つに纏めることが好ましい。あるいは、第１の電極体要素３ａと第２の電極体要素３ｂを、箱状ないし袋状に成形した電極体ホルダー１５内に配置して、一つに纏めることが好ましい。
図８における第１の電極体要素３ａの上面と第２の電極体要素３ｂの上面とが直接ないし他の部材を介して接するように第１正極タブ群４０ａ、第２正極タブ群４０ｂ、第１負極タブ群５０ａ及び第２負極タブ群５０ｂを湾曲させる。これにより、第１の電極体要素３ａと第２の電極体要素３ｂを纏めて、一つの電極体３とする。なお、第１の電極体要素３ａと第２の電極体要素３ｂを、テープ等により一つに纏めることが好ましい。あるいは、第１の電極体要素３ａと第２の電極体要素３ｂを、箱状ないし袋状に成形した電極体ホルダー１５内に配置して、一つに纏めることが好ましい。
なお、第１の電極体要素３ａと第２の電極体要素３ｂを纏める際、絶縁シート１９も一緒に折り曲げることが好ましい。これにより、第１の電極体要素３ａないし第２の電極体要素３ｂが損傷することを抑制できる。なお、第１の電極体要素３ａと第２の電極体要素３ｂを纏める際、樹脂製の絶縁板（図示省略）が正極集電体６と電極体３の間、及び負極集電体１０と電極体３の間に配置されるようにしてもよい。
図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、角形二次電池２０において、絶縁シート１９は、封口板２に沿って配置される第１領域１９ｘと、第１領域１９ｘの一方の端部から角形外装体１の底部に向かって延びる第２領域１９ｙと、第１領域１９ｘの他方の端部から角形外装体１の底部に向かって延びる第３領域１９ｚを有する。第２領域１９ｙと第３領域１９ｚは、それぞれ角形外装体１の側壁と電極体３の間に配置される。
図１２Ｂに示すように、第１負極タブ群５０ａと第２負極タブ群５０ｂはそれぞれ、異なる方向に湾曲した状態で、負極集電体１０の電極体３側の面に接続されている。このよ
うな構成であると、電池ケース１００内において集電部が占めるスペースが低減された体積エネルギー密度が高い角形二次電池となる。
うな構成であると、電池ケース１００内において集電部が占めるスペースが低減された体積エネルギー密度が高い角形二次電池となる。
なお、絶縁部材９と正極集電体６の間、及び絶縁部材１３と負極集電体１０の間の少なくとも一方に絶縁シート１９が挟まれることが好ましい。絶縁部材９と正極集電体６により絶縁シート１９が挟持されることにより、絶縁シート１９が動くことを抑制することが好ましい。絶縁部材１３と負極集電体１０により絶縁シート１９が挟持されることにより、絶縁シート１９が動くことを抑制することが好ましい。
封口板２の長手方向における正極集電体６の長さは、封口板２の長手方向における絶縁シート１９の第１開口部１９ａの長さよりも大きいことが好ましい。封口板２の長手方向における負極集電体１０の長さは、封口板２の長手方向における絶縁シート１９の第２開口部１９ｂの長さよりも大きいことが好ましい。これにより、絶縁シート１９が正極集電体６及び負極集電体１０よりも電極体３側に移動することを防止できる。
封口板２に対して垂直な方向において、絶縁シート１９の厚みは絶縁部材９及び絶縁部材１３の厚みよりも小さいことが好ましい。
［変形例１］
図１３Ａ及び図１３Ｂは、変形例１に係る角形二次電池の図１０Ａ及び図１０Ｂに対応する図である。変形例１に係る角形二次電池は、上述の実施形態に係る角形二次電池２０と、絶縁部材の形状のみ異なる。
図１３Ａ及び図１３Ｂは、変形例１に係る角形二次電池の図１０Ａ及び図１０Ｂに対応する図である。変形例１に係る角形二次電池は、上述の実施形態に係る角形二次電池２０と、絶縁部材の形状のみ異なる。
図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、封口板２と負極端子１１の間に配置される絶縁部材１１３は、ベース部１１３ａと、ベース部１１３ａから電極体３側に向かって突出する壁部１１３ｂを有する。そして、壁部１１３ｂよりも外側に外周部１１３ｃを有する。そして、封口板２に対して垂直な方向から見たとき、外周部１１３ｃと絶縁シート１９が重なるように配置されている。
［変形例２］
図１４Ａ及び図１４Ｂは、変形例２に係る角形二次電池の図１０Ａ及び図１０Ｂに対応する図である。変形例２に係る角形二次電池は、上述の実施形態に係る角形二次電池２０と、絶縁部材の形状のみ異なる。
図１４Ａ及び図１４Ｂは、変形例２に係る角形二次電池の図１０Ａ及び図１０Ｂに対応する図である。変形例２に係る角形二次電池は、上述の実施形態に係る角形二次電池２０と、絶縁部材の形状のみ異なる。
図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、封口板２と負極端子１１の間に配置される絶縁部材２１３は、ベース部２１３ａと、ベース部２１３ａから電極体３側に向かって突出する壁部２１３ｂを有する。そして、壁部２１３ｂよりも外側に突出部２１３ｃが設けられている。そして、封口板２と突出部２１３ｃの間に絶縁シート１９が配置されている。
なお、突出部２１３ｃの大きさを適宜調整することにより、封口板２に絶縁部材２１３と負極端子１１を取り付けた後、絶縁シート１９が封口板２と突出部２１３ｃの間に配置されるように、絶縁シート１９を配置することができる。即ち、絶縁シート１９の第２開口部１９ｂの周囲を変形させて、絶縁シート１９を封口板２と突出部２１３ｃの間に配置させる。
［変形例３］
図１５は、変形例３に係る角形二次電池の電解液注液孔１７近傍の断面図である。封口板２の電極体３側の面であって電解液注液孔１７の縁部に電極体３側に突出する環状突起２ｃを設けることができる。絶縁シート１９に設けられた第４開口部１９ｄ内に環状突起２ｃを配置することが好ましい。このような構成により、電解液注液孔１７から電解液を
注液する際、電解液が封口板２と絶縁シート１９の間に入り込むことを効果的に抑制できる。
図１５は、変形例３に係る角形二次電池の電解液注液孔１７近傍の断面図である。封口板２の電極体３側の面であって電解液注液孔１７の縁部に電極体３側に突出する環状突起２ｃを設けることができる。絶縁シート１９に設けられた第４開口部１９ｄ内に環状突起２ｃを配置することが好ましい。このような構成により、電解液注液孔１７から電解液を
注液する際、電解液が封口板２と絶縁シート１９の間に入り込むことを効果的に抑制できる。
［変形例４］
図１６は、変形例４に係る角形二次電池の電解液注液孔１７近傍の断面図である。絶縁シート１９と電極体３の間には樹脂部材８０が配置されている。樹脂部材８０は板状の本体部８０ａを有する。本体部８０ａは、電解液注液孔１７と対向する位置に開口を有し、この開口の縁部から封口板２に向かって延びる環状の突起部８０ｂを有する。そして、この突起部８０ｂは絶縁シート１９の第４開口部１９ｄを貫通し、絶縁シート１９よりも封口板２側に延びている。このような構成により、電解液注液孔１７から電解液を注液する際、電解液が封口板２と絶縁シート１９の間に入り込むことを効果的に抑制できる。なお、本体部８０ａは、正極集電体６と電極体３の間ないし負極集電体１０と電極体３の間まで延びていることが好ましい。
図１６は、変形例４に係る角形二次電池の電解液注液孔１７近傍の断面図である。絶縁シート１９と電極体３の間には樹脂部材８０が配置されている。樹脂部材８０は板状の本体部８０ａを有する。本体部８０ａは、電解液注液孔１７と対向する位置に開口を有し、この開口の縁部から封口板２に向かって延びる環状の突起部８０ｂを有する。そして、この突起部８０ｂは絶縁シート１９の第４開口部１９ｄを貫通し、絶縁シート１９よりも封口板２側に延びている。このような構成により、電解液注液孔１７から電解液を注液する際、電解液が封口板２と絶縁シート１９の間に入り込むことを効果的に抑制できる。なお、本体部８０ａは、正極集電体６と電極体３の間ないし負極集電体１０と電極体３の間まで延びていることが好ましい。
＜その他＞
上述の実施形態においては、電極体３が二つの電極体要素からなる例を示したが、これに限定されない。電極体３が三つ以上の電極体要素からなってもよい。電極体要素は、それぞれ積層型電極体に限定されず、長尺状の正極板と長尺状の負極板をセパレータを介して巻回した巻回型電極体であってもよい。また、電極体３が一つの積層型電極体であってもよい。また、電極体３が、長尺状の正極板と長尺状の負極板をセパレータを介して巻回した一つの巻回型電極体であってもよい。
上述の実施形態においては、電極体３が二つの電極体要素からなる例を示したが、これに限定されない。電極体３が三つ以上の電極体要素からなってもよい。電極体要素は、それぞれ積層型電極体に限定されず、長尺状の正極板と長尺状の負極板をセパレータを介して巻回した巻回型電極体であってもよい。また、電極体３が一つの積層型電極体であってもよい。また、電極体３が、長尺状の正極板と長尺状の負極板をセパレータを介して巻回した一つの巻回型電極体であってもよい。
絶縁シート１９の厚みは、０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍであることが好ましく、０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍであることがより好ましく、０．１ｍｍ〜０．１７ｍｍであることがさらに好ましい。
絶縁シート１９は樹脂シートであることが好ましい。絶縁シートは、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフェニレンサリファイド（ＰＰＳ）、ポリイミド、ポリエステル、ポリフェニレンエーテル等からなるものとすることが好ましい。
なお、絶縁シートとしては、耐熱性が高いもの（例えば、融点が２００℃以上）であるものがより好ましい。
上述の実施形態においては、封口板が正極板に電気的に接続される例を示したが、正極外部導電部材と封口板の間に外部側絶縁部材を配置し、封口板が正極板と電気的に接続されないようにしてもよい。この場合は、正極側を負極側と同様の構造にすればよい。
上述の実施形態においては、正極外部導電部材が封口板と直接接する形態を示した。正極外部導電部材と封口板の間に、他の導電部材を配置してもよい。
２０・・・角形二次電池
１・・・角形外装体
２・・・封口板
２ａ・・・正極端子取り付け孔
２ｂ・・・負極端子取り付け孔
２ｃ・・・環状突起
１００・・・電池ケース
３・・・電極体
３ａ・・・第１の電極体要素
３ｂ・・・第２の電極体要素
４・・・正極板
４ａ・・・正極芯体
４ｂ・・・正極活物質合剤層
４ｃ・・・正極保護層
４０・・・正極タブ
４０ａ・・・第１正極タブ群
４０ｂ・・・第２正極タブ群
５・・・負極板
５ａ・・・負極芯体
５ｂ・・・負極活物質合剤層
５０・・・負極タブ
５０ａ・・・第１負極タブ群
５０ｂ・・・第２負極タブ群
６・・・正極集電体
６ａ・・・接続穴
６ｂ・・・端子接続部
６ｃ・・・タブ接続部
６ｄ・・・接続部
６ｅ・・・集電体開口
６ｘ・・・ヒューズ部
７・・・正極端子
７ａ・・・フランジ部
７ｂ・・・挿入部
７ｃ・・・カシメ部
７ｄ・・・接続突起
８・・・正極外部導電部材
９・・・絶縁部材
１０・・・負極集電体
１０ａ・・・接続穴
１０ｂ・・・端子接続部
１０ｃ・・・タブ接続部
１０ｄ・・・接続部
１１・・・負極端子
１１ａ・・・フランジ部
１１ｂ・・・挿入部
１１ｃ・・・カシメ部
１１ｄ・・・接続突起
１２・・・負極外部導電部材
１３・・・絶縁部材
１４・・・外部側絶縁部材
１５・・・電極体ホルダー
１６・・・ガス排出弁
１７・・・電解液注液孔
１８・・・封止部材
１９・・・絶縁シート
１９ａ・・・第１開口部
１９ｂ・・・第２開口部
１９ｃ・・・第３開口部
１９ｄ・・・第４開口部
１９ｘ・・・第１領域
１９ｙ・・・第２領域
１９ｚ・・・第３領域
６０・・・溶接部
７０・・・溶接部
１１３・・・絶縁部材
１１３ａ・・・ベース部
１１３ｂ・・・壁部
１１３ｃ・・・外周部
２１３・・・絶縁部材
２１３ａ・・・ベース部
２１３ｂ・・・壁部
２１３ｃ・・・突出部
１・・・角形外装体
２・・・封口板
２ａ・・・正極端子取り付け孔
２ｂ・・・負極端子取り付け孔
２ｃ・・・環状突起
１００・・・電池ケース
３・・・電極体
３ａ・・・第１の電極体要素
３ｂ・・・第２の電極体要素
４・・・正極板
４ａ・・・正極芯体
４ｂ・・・正極活物質合剤層
４ｃ・・・正極保護層
４０・・・正極タブ
４０ａ・・・第１正極タブ群
４０ｂ・・・第２正極タブ群
５・・・負極板
５ａ・・・負極芯体
５ｂ・・・負極活物質合剤層
５０・・・負極タブ
５０ａ・・・第１負極タブ群
５０ｂ・・・第２負極タブ群
６・・・正極集電体
６ａ・・・接続穴
６ｂ・・・端子接続部
６ｃ・・・タブ接続部
６ｄ・・・接続部
６ｅ・・・集電体開口
６ｘ・・・ヒューズ部
７・・・正極端子
７ａ・・・フランジ部
７ｂ・・・挿入部
７ｃ・・・カシメ部
７ｄ・・・接続突起
８・・・正極外部導電部材
９・・・絶縁部材
１０・・・負極集電体
１０ａ・・・接続穴
１０ｂ・・・端子接続部
１０ｃ・・・タブ接続部
１０ｄ・・・接続部
１１・・・負極端子
１１ａ・・・フランジ部
１１ｂ・・・挿入部
１１ｃ・・・カシメ部
１１ｄ・・・接続突起
１２・・・負極外部導電部材
１３・・・絶縁部材
１４・・・外部側絶縁部材
１５・・・電極体ホルダー
１６・・・ガス排出弁
１７・・・電解液注液孔
１８・・・封止部材
１９・・・絶縁シート
１９ａ・・・第１開口部
１９ｂ・・・第２開口部
１９ｃ・・・第３開口部
１９ｄ・・・第４開口部
１９ｘ・・・第１領域
１９ｙ・・・第２領域
１９ｚ・・・第３領域
６０・・・溶接部
７０・・・溶接部
１１３・・・絶縁部材
１１３ａ・・・ベース部
１１３ｂ・・・壁部
１１３ｃ・・・外周部
２１３・・・絶縁部材
２１３ａ・・・ベース部
２１３ｂ・・・壁部
２１３ｃ・・・突出部
Claims (9)
- 正極板及び負極板を含む電極体と、
開口を有し、前記電極体を収容する外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記封口板に取り付けられた端子と、
前記正極板又は前記負極板と、前記端子とを電気的に接続する集電体とを備え、
前記封口板と前記端子の間には絶縁部材が配置され、
前記封口板と前記集電体の間には絶縁シートが配置され、
前記封口板に対して垂直な方向において前記絶縁部材と前記絶縁シートが重なって配置された角形二次電池。 - 前記絶縁シートは第１開口部を有し、前記第１開口部内に前記端子が配置された請求項１に記載の角形二次電池。
- 前記封口板の短手方向において、前記第１開口部の幅は、前記絶縁部材の幅よりも小さく、
前記封口板の長手方向において、前記第１開口部の幅は、前記絶縁部材の幅よりも小さい請求項２に記載の角形二次電池。 - 前記端子は、前記封口板よりも前記電極体側に配置されるフランジ部と、前記フランジ部から電池外部側に延び前記封口板に設けられた端子取り付け孔を貫通する挿入部を有し、
前記フランジ部の前記電極体側の面に前記集電体が接続され、
前記絶縁部材と前記集電体の間に、前記絶縁シートが配置された請求項１〜３のいずれかに記載の角形二次電池。 - 前記電極体は、前記正極板及び前記負極板を含む第１の電極体要素と、前記正極板及び前記負極板を含む第２の電極体要素を含み、
前記第１の電極体要素は、前記正極板又は前記負極板に電気的に接続された第１タブ群を有し、
前記第２の電極体要素は、前記正極板又は前記負極板に電気的に接続された第２タブ群を有し、
前記第１タブ群と前記第２タブ群は異なる方向に湾曲し、
前記第１タブ群と前記第２タブ群は、それぞれ前記集電体の前記電極体側の面に接続された請求項１〜４のいずれかに記載の角形二次電池。 - 前記集電体は、前記端子に接続されて端子接続部と、前記第１タブ群および前記第２タブ群に接続されるタブ接続部を有し、
前記封口板に対して垂直な方向において、前記封口板と前記端子接続部の距離は、前記封口板と前記タブ接続部の距離よりも大きく、
前記絶縁部材と前記タブ接続部の間に前記絶縁シートが挟まれた請求項５に記載の角形二次電池。 - 正極板及び負極板を含む電極体と、
開口を有し、前記電極体を収容する外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記封口板に取り付けられた端子と、
前記正極板又は前記負極板と、前記端子とを電気的に接続する集電体とを備え、
前記封口板と前記端子の間には絶縁部材が配置された角形二次電池の製造方法であって
、
絶縁シートを、前記封口板に対して垂直な方向において、前記絶縁部材と前記絶縁シートが重なるように配置する絶縁シート配置工程と、
前記封口板と前記集電体の間に前記絶縁シートが配置されるように、前記端子に前記集電体を接続する集電体取り付け工程を有する角形二次電池の製造方法。 - 前記絶縁部材と前記端子を前記封口板に取り付ける端子取り付け工程の後、前記絶縁シート配置工程を行う請求項７に記載の角形二次電池の製造方法。
- 前記絶縁シート配置工程において、前記封口板と前記絶縁部材の間に前記絶縁シートが配置されるようにする請求項７又は８に記載の二次電池の製造方法。
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