JP6977181B2 - 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。
リチウムイオン電池は、エネルギー密度が高いため、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、電動バイク、及びフォークリフトなどの電源として期待されている。また、より大容量の電源を得るために、複数の電池を電気的に接続した組電池が開発されている。
電池は、例えば、金属製の外装缶と、外装缶に収納された捲回電極群と、リードと、外装缶の開口部に取り付けられる金属製の蓋を備える。蓋は、外装缶の開口部に例えば溶接されている。捲回電極群は、捲回軸方向の一端に正極集電タブを有し、他端に負極集電タブを備えている。正極集電タブには正極リードが接合され、負極集電タブには負極リードが接合される。蓋には、正極端子及び負極端子が備えられている。これらの端子は、蓋に例えばガスケットを介してかしめ固定されており、蓋および外装缶に対して絶縁されている。集電タブに接合された正負極リードは、正極、負極の端子にそれぞれ電気的に接続される。
リード部材に複数層のタブ集合体を超音波等によって接合し、外部に電流を取り出す構造において、タブ集合体を束ねるためにバックアップリードが用いられている。バックアップリードにより複数層のタブを束ねて超音波接合を行った部分は、複数層のタブ同士が密着しているため、電解液の含浸性が低くなるという問題がある。つまり、バックアップリードにより複数層のタブを束ねた部分においては、捲回軸方向と平行な方向に電解液が浸透しにくくなる場合がある。
特開２０１１−０４９０６５号公報
電解液の含浸性に優れている電池を提供することを目的とする。
実施形態によると、電池が提供される。電池は、側壁及び底壁を有し、底壁の反対側に開口部を有する外装缶と、電解液と、外装缶内に、捲回軸方向が側壁と交わるように収納され、少なくとも一端に、捲回された複数層の集電タブを有する捲回電極群と、捲回された複数層の集電タブを挟持する第１リードと、第１リードに電気的に接続される第２リードと、外装缶の開口部に取り付けられ、端子を有する金属製の蓋とを具備する。第１リードは、第２リードに電気的に接続される接合板部と、複数層の集電タブを介して接合板部と対向するカバー板部と、接合板部及びカバー板部を連結し、捲回電極群の少なくとも一端と対向する連結板部とを備える。第２リードは、端子に電気的に接続される基部と捲回電極群の捲回軸方向に対して直交する方向に向けて延出した脚部とを備え、脚部は、接合板部に電気的に接続されている。カバー板部は、連結板部と隣接し、カバー板部の一部を構成する第１板部と、第１板部から一続きに伸びてカバー板部の他の一部を構成する第２板部とを備える。第２板部は、第１板部と連結している連結辺と、連結辺が伸びる方向に沿って伸びており、第１板部と連結していない非連結辺と、連結辺及び非連結辺の反対側に位置する対辺とを含む。第２板部は、脚部が伸びる方向に沿って、第１板部よりも突出した突出部を有する。突出部における非連結辺及び対辺の一部は、捲回電極群の少なくとも一端に向かって湾曲している。
他の実施形態によると、電池パックが提供される。電池パックは、実施形態に係る電池を含んでいる。
実施形態に係る電池の外観を示す斜視図。 図１に示す電池の展開斜視図。 図１に示す電池が備えるキャップ体の展開斜視図。 図１に示す電池が備える捲回電極群の展開図。 図１に示す電池の正面図。 実施形態に係る一例の電池の負極バックアップリード周辺を拡大して示す正面図及び側面図。 実施形態に係る負極バックアップリードの一例を示す斜視図。 図７に係る負極バックアップリードを側方から観察した場合を示す正面図。 図７に係る負極バックアップリードを上方から観察した場合を示す上面図。 図７に係る負極バックアップリードを展開した場合を示す正面図。 図６に示す電池における電解液の流れの一例を概略的に示す図。 参考例に係る電池における電解液の流れの一例を概略的に示す図。 実施形態に係る他の例の電池の負極バックアップリード周辺を拡大して示す正面図及び側面図。 実施形態に係る負極バックアップリードの他の例を示す斜視図。 図１４に係る負極バックアップリードを側方から観察した場合を示す正面図。 図１４に係る負極バックアップリードを展開した場合を示す正面図。 実施形態に係る負極バックアップリードの更に他の例を示す斜視図。 図１７に係る負極バックアップリードを側方から観察した場合を示す正面図。 実施形態に係る負極バックアップリードの更に他の例を示す斜視図。 図１９に係る負極バックアップリードを側方から観察した場合を示す正面図。 実施形態に係る電池パックの一例を示す分解斜視図。 図２１に示す電池パックの電気回路の一例を示すブロック図。
（第１の実施形態）
第１の実施形態によれば、電池が提供される。電池は、側壁及び底壁を有し、底壁の反対側に開口部を有する外装缶と、電解液と、外装缶内に、捲回軸方向が側壁と交わるように収納され、少なくとも一端に、捲回された複数層の集電タブを有する捲回電極群と、捲回された複数層の集電タブを挟持する第１リードと、第１リードに電気的に接続される第２リードと、外装缶の開口部に取り付けられ、端子を有する金属製の蓋とを具備する。第１リードは、第２リードに電気的に接続される接合板部と、複数層の集電タブを介して接合板部と対向するカバー板部と、接合板部及びカバー板部を連結し、捲回電極群の少なくとも一端と対向する連結板部とを備える。第２リードは、端子に電気的に接続される基部と捲回電極群の捲回軸方向に対して直交する方向に向けて延出した脚部とを備え、脚部は、接合板部に電気的に接続されている。カバー板部は、連結板部と隣接し、カバー板部の一部を構成する第１板部と、第１板部から一続きに伸びてカバー板部の他の一部を構成する第２板部とを備える。第２板部は、第１板部と連結している連結辺と、連結辺が伸びる方向に沿って伸びており、第１板部と連結していない非連結辺と、連結辺及び非連結辺の反対側に位置する対辺とを含む。第２板部は、脚部が伸びる方向に沿って、第１板部よりも突出した突出部を有する。突出部における非連結辺及び対辺の一部は、捲回電極群の少なくとも一端に向かって湾曲している。
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
電池の一例として、図１に非水電解質電池１００の外観を、図２に非水電解質電池の展開斜視図を示す。電池１００は、外装缶１、偏平形状の捲回電極群２、正極リード３（第２正極リード）、負極リード４（第２負極リード）、蓋５、正極端子６、負極端子７、正極バックアップリード８（第１正極リード）、負極バックアップリード９（第１負極リード）、正極絶縁カバー１０、負極絶縁カバー１１、正極ガスケット１２、負極ガスケット１３、安全弁１４、電解液注入口用蓋１５、及び、図示しない電解液を備える。電解液は、外装缶１内に存在し、外装缶１内に充填されていることが好ましい。
外装缶１は、有底角筒形状をなしている。外装缶１は、側壁及び底壁を有し、底壁の反対側に開口部を有している。外装缶１は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄あるいはステンレスなどの金属から形成される。捲回電極群２は、その捲回軸方向が外装缶１の側壁と交わるように収納される。
捲回電極群２は、捲回軸方向の一端に、捲回された複数層の正極集電タブ２０ａを有し、他端に、捲回された複数層の負極集電タブ２２ａを有する。図４に、捲回電極群２の展開図を示す。正極２０は、例えば金属箔からなる帯状の正極集電体２０ｃと、その片面又は両面に形成された正極活物質含有層２０ｂを含む。正極活物質含有層２０ｂは、帯状の正極集電体２０ｃにその長手方向に沿う一端側に一定幅の領域（非塗工部）が残るように形成される。この非塗工部は、正極集電体２０ｃが露出した部分であり、正極集電タブ２０ａになる。負極２２も同様に、例えば金属箔からなる帯状の負極集電体２２ｃと、その片面又は両面に形成された負極活物質含有層２２ｂを含む。負極活物質含有層２２ｂは、帯状の負極集電体２２ｃにその長手方向に沿う他端側（正極２０の一端と反対側）に一定幅の領域（非塗工部）が残るように形成される。この非塗工部は、負極集電体２２ｃが露出した部分であり、負極集電タブ２２ａになる。
正極２０と負極２２は、帯状のセパレータ２１と交互に重ねられる。セパレータ２１には、例えば、セパレータ２１ａ及びセパレータ２１ｂの２枚のセパレータが使用される。このとき、正極集電タブ２０ａは、捲回軸方向の一端側に配置され、負極集電タブ２２ａは他端側に配置される。負極２２の下に重ねられたセパレータ２１ａは、その長手方向に沿う一端が負極２２の負極集電タブ側の端部よりも内側に位置するように配置される。これにより、負極集電タブ２２ａが捲回電極群２を構成する正極活物質含有層２０ｂ、負極活物質含有層２２ｂ及びセパレータ２１ａから突出する。また、セパレータ２１ａは、その長手方向に沿う他端が負極２２の他端よりも外側に位置するように配置される。正極２０と負極２２の間に挟まれたセパレータ２１ｂは、その長手方向に沿う一端が正極２０の正極集電タブ側の端部よりも内側に位置するように配置される。これにより、正極集電タブ２０ａが捲回電極群２を構成する正極活物質含有層２０ｂ、負極活物質含有層２２ｂ及びセパレータ２１ｂから突出する。また、セパレータ２１ｂは、その長手方向に沿う他端が正極２０の他端よりも外側に位置するように配置される。
重ねられたセパレータ２１ａ、負極２２、セパレータ２１ｂ、正極２０を捲回し、次いで、プレスすることにより、偏平形状の捲回電極群２が形成される。
例えば図２に示されているように、捲回した捲回電極群２は、絶縁テープ４０で巻止めする。絶縁テープ４０は、捲回電極群２の最外周の集電タブ以外の領域を被覆し、その領域を絶縁性にする。絶縁テープ４０の巻き数は１周以上であってよい。
図３には、キャップ体５０の一例を展開斜視図により示す。キャップ体５０は、例えば、蓋５、絶縁体１８、正極リード３（第２正極リード）、負極リード４（第２負極リード）、正極端子６、負極端子７、正極ガスケット１２（第１正極ガスケット１２）、第２正極ガスケット１６、負極ガスケット１３（第１負極ガスケット１３）、及び第２負極ガスケット１７から構成されている。
蓋５は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄又はステンレスなどの金属若しくは合金製の成型部材である。
第２正極リードとしての正極リード３は、正極端子６と、第１正極リードとしての図２などに示す正極バックアップリード８とを電気的に接続する導電性部材である。正極リード３は、アルミニウムやアルミニウム合金などの導電性部材である。
第２負極リードとしての負極リード４は、負極端子７と、第１負極リードとしての図２などに示す負極バックアップリード９とを電気的に接続する導電性部材である。負極リード４は、アルミニウムやアルミニウム合金などの導電性部材である。
正極端子６は、蓋５に設けられた電池の正極用の電極端子である。正極端子６は、アルミニウムやアルミニウム合金等の導電性部材で構成される。正極端子６は、絶縁性の第１正極ガスケット１２及び絶縁性の第２正極ガスケット１６を介して、蓋５に固定されている。正極端子６は、正極リード３、正極バックアップリード８を介して、正極２０と電気的に接続している。
負極端子７は、蓋５に設けられた電池の負極用の電極端子である。負極端子７は、アルミニウムやアルミニウム合金等の導電性部材で構成される。負極端子７は、絶縁性の第１負極ガスケット１３及び絶縁性の第２負極ガスケット１７を介して、蓋５に固定されている。負極端子７は、負極リード４、負極バックアップリード９を介して、負極２２と電気的に接続している。
図２などに示す正極絶縁カバー１０は、正極リード３と正極バックアップリード８とを覆う絶縁性の部材である。正極絶縁カバー１０は、捲回電極群２の正極集電タブ２０ａを含む一端部を篏合している。正極絶縁カバー１０は、絶縁性で耐熱性の部材であることが好ましい。正極絶縁カバー１０としては、樹脂成型体、紙を主体とする材料の成型体や紙を主体とする材料の成型体を樹脂で被覆した部材などが好ましい。樹脂としては、ポリエチレン樹脂やフッ素樹脂を用いることが好ましい。正極絶縁カバー１０を用いることによって、正極２０と外装缶1が絶縁され、また、外部衝撃から集電タブ領域（集電タブ、リード、バックアップリード）を保護することができる。
図２などに示す負極絶縁カバー１１は、負極リード４と負極バックアップリード９とを覆う絶縁性の部材である。負極絶縁カバー１１は、捲回電極群２の負極集電タブ２２ａを含む一端部を篏合している。負極絶縁カバー１１の材質や形状等は、正極絶縁カバー１０と共通する。正極絶縁カバー１０と負極絶縁カバー１１の共通する説明は、省略する。
第１正極ガスケット１２及び第２正極ガスケット１６は、正極端子６と外装缶１とを絶縁する部材である。正極ガスケットは、耐溶剤性を有しており且つ難燃性の樹脂成型体が好ましい。正極ガスケットには、例えば、ポリエチレン樹脂やフッ素樹脂などが用いられる。
第１負極ガスケット１３及び第２負極ガスケット１７は、負極端子７と外装缶１を絶縁する部材である。負極ガスケットは、耐溶剤性を有しており且つ難燃性の樹脂成型体が好ましい。負極ガスケットには、例えば、ポリエチレン樹脂やフッ素樹脂などが用いられる。
安全弁１４は、蓋５に設けられ、外装缶１内の内圧が上昇した際に、外装缶１内の圧力を低下させる減圧弁として機能する部材である。安全弁１４は、設けられることが好ましいが、電池の保護機構や電極材料等の条件を考慮して省略することができる。
電解液注入口用蓋１５は、電解液を注入するための孔を封止する。電解液注入口用蓋１５は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄あるいはステンレスなどの金属から形成される。
図１に示す外装缶１の開口部には、金属製の蓋５が例えば溶接により機密に固定されている。正極端子６は、蓋５に、第１正極ガスケット１２及び第２正極ガスケット１６を介してかしめ固定されている。また、負極端子７は、蓋５に、第１負極ガスケット１３及び第２負極ガスケット１７を介してかしめ固定されている。正極端子６及び負極端子７は、蓋５の背面から外装缶１内部に向けてそれぞれ突出している。
図３に示すように、正極リード３は、正極端子６に電気的に接続される基部３ａと、基部３ａに開口された貫通孔３ｂと、基部３ａが伸びる方向に対して直交する方向に向かって、基部３ａから延出した脚部３ｃとを有する。基部３ａは、蓋５の背面に対して絶縁体１８を介して当接している。蓋５の背面から突出した正極端子６は、貫通孔３ｂにかしめ固定される。
図２に示すように、正極リード３の脚部３ｃは、少なくとも正極バックアップリード８に電気的に接続されている。正極リード３の脚部３ｃは、正極集電タブ２０ａと直接接している部分を備えても良い。正極バックアップリード８と正極リードの脚部３ｃとの接合は、例えば、超音波接合により行われる。より具体的な接合方法は後述する。
正極リード３と同様に、負極リード４は、負極端子７に電気的に接続される基部４ａと、基部４ａに開口された貫通孔４ｂと、基部４ａが伸びる方向に対して直交する方向に向かって、基部４ａから延出した脚部４ｃとを有する。基部４ａは、蓋５の背面に対して絶縁体１８を介して当接している。蓋５の背面から突出した負極端子７は、貫通孔４ｂにかしめ固定される。
図２に示すように、負極リード４の脚部４ｃは、少なくとも負極バックアップリード９に電気的に接続されている。負極リード４の脚部４ｃは、負極集電タブ２２ａと直接接している部分を備えても良い。負極バックアップリード９と負極リード４の脚部４ｃとの接合は、例えば、超音波接合により行われる。より具体的な接合方法は後述する。
図５は、電池１００から、捲回電極群２、キャップ体５０、正極絶縁カバー１０及び負極絶縁カバー１１を取り出した状態を示す正面図である。捲回された複数層の負極集電タブ２２ａは、負極バックアップリード９に挟持され、集束されている。負極集電タブ２２ａは、例えば、捲回電極群２の捲回軸方向と平行な方向から負極バックアップリード９により挟まれている。また、図示していないが、捲回された複数層の正極集電タブ２０ａは、正極バックアップリード８に挟持され、集束されている。正極集電タブ２０ａは、例えば、捲回電極群２の捲回軸方向と平行な方向から正極バックアップリード８により挟まれている。
図５に示すように、正極リード３が備える脚部３ｃは、捲回電極群２の捲回軸方向に対して直交する方向に向けて延出している。図５には示していないが、脚部３ｃは正極バックアップリード８と電気的に接続されている。また、負極リード４が備える脚部４ｃは、捲回電極群２の捲回軸方向に対して直交する方向に向けて延出している。脚部４ｃが伸びる方向Ｄを図５に示す。脚部４ｃが伸びる方向Ｄは、例えば、捲回電極群２の捲回軸方向に対して直交する方向である。なお、脚部４ｃが伸びる方向Ｄを図２にも示す。図５には示していないが、脚部４ｃは負極バックアップリード９と電気的に接続されている。こうして、捲回電極群２とキャップ体５０とが電気的に接続されている。
続いて、図６〜図２０を参照しながら、正極バックアップリード８及び負極バックアップリード９について詳細に説明する。正極バックアップリード８は負極バックアップリード９と同一の形状を有しているため、図６〜図２０においては、正極バックアップリード８の説明は省略する。
実施形態に係る電池において、正極バックアップリード８及び負極バックアップリード９は同一の形状を有していなくてもよい。但し、正極バックアップリード８及び負極バックアップリード９のうち、少なくとも一方は、以下に説明する形状を有している。
図６は、実施形態に係る一例の電池の負極バックアップリード周辺を拡大して示す正面図及び側面図である。図７は、実施形態に係る負極バックアップリード９の一例を示す斜視図である。図８は、図７に係る負極バックアップリード９を側方から観察した場合を示す正面図である。図９は、図７に係る負極バックアップリード９を上方から観察した場合を示す上面図である。図１０は、図７に係る負極バックアップリード９を展開した場合を示す正面図である。
負極バックアップリード９（第１負極リード）は、接合板部９１と、カバー板部９２と、連結板部９３とを備えている。接合板部９１は負極リード４（第２負極リード）と電気的に接続されている。カバー板部９２は、複数層の負極集電タブ２２ａを介して接合板部９１と対向している。連結板部９３は、接合板部９１及びカバー板部９２を連結し、捲回電極群２の一端と対向している。
カバー板部９２は、連結板部９３と隣接している。カバー板部９２は、当該カバー板部９２の一部を構成する第１板部９２ａと、第１板部９２ａから一続きに伸びてカバー板部９２の他の一部を構成する第２板部９２ｂとを備える。接合板部９１、第１板部９２ａ、第２板部９２ｂ及び連結板部９３のそれぞれは、例えば、矩形板状である。接合板部９１、第１板部９２ａ、第２板部９２ｂ及び連結板部９３のそれぞれが矩形であると、複数層の負極集電タブ２２ａを集束する際に、捲回電極群２の捲回軸方向に占める負極集電タブ２２ａの幅が小さくても、負極バックアップリード９により負極集電タブ２２ａを高い接合強度で挟持することができる。言い換えると、捲回電極群２の捲回軸方向に占める負極集電タブ２２ａの幅を小さくすることができるため、捲回電極群２の捲回軸方向に占める負極活物質含有層（塗工部）の幅を大きくすることができる。結果として、電池の容量を高めることができる。
図６〜図１０などに示しているように、第２板部９２ｂは、負極リード４の脚部４ｃが伸びる方向に沿って、第１板部９２ａよりも突出した上方突出部９２０及び下方突出部９２１を有する。第２板部９２ｂは、上方突出部９２０及び下方突出部９２１の一方のみを有していてもよい。即ち、第２板部９２ｂは、上方突出部９２０及び下方突出部９２１の少なくとも一方を有する。
ここでは、第２板部９２ｂが上方突出部９２０及び下方突出部９２１の双方を有する場合を説明する。図８に示しているように、第２板部９２ｂは、第１板部９２ａと連結している連結辺９２２と、この連結辺９２２と連続しており、且つ第１板部９２ａと連結していない上方非連結辺９２０ａ及び下方非連結辺９２１ａとを有する。第２板部９２ｂは、連結辺９２２、上方非連結辺９２０ａ及び下方非連結辺９２１ａの反対側に位置する対辺９２３を更に有する。
第２板部９２ｂが有する上方突出部９２０は、上方非連結辺９２０ａと、対辺９２３の一部としての上方対辺９２０ｂと、上方非連結辺９２０ａ及び上方対辺９２０ｂと直交する上辺９２０ｃとを含む外縁で規定された部分である。上方対辺９２０ｂは、対辺９２３のうち、上方非連結辺９２０ａと対向する部分の辺を指す。上方突出部９２０の外縁は、上方非連結辺９２０ａ及び上辺９２０ｃが交わる角部９２０ｄと、上方対辺９２０ｂ及び上辺９２０ｃが交わる角部９２０ｅとを更に含む。
第２板部９２ｂが有する下方突出部９２１は、下方非連結辺９２１ａと、対辺９２３の一部としての下方対辺９２１ｂと、下方非連結辺９２１ａ及び下方対辺９２１ｂと直交する下辺９２１ｃとを含む外縁で規定された部分である。下方対辺９２１ｂは、対辺９２３のうち、下方非連結辺９２１ａと対向する部分の辺を指す。下方突出部９２１の外縁は、下方非連結辺９２１ａ及び下辺９２１ｃが交わる角部９２１ｄと、下方対辺９２１ｂ及び下辺９２１ｃが交わる角部９２１ｅとを更に含む。
カバー板部９２、複数層の負極集電タブ２２ａ、接合板部９１及び負極リード４の脚部４ｃは、この順で、接合箇所Ｊ１、Ｊ２及びＪ３において接合されている。接合箇所Ｊ１〜Ｊ３は、それぞれ、後述する超音波接合により形成され得る。実施形態に係る電池は、負極バックアップリード９と負極集電タブ２２ａとの接合箇所を１箇所以上備えていればよいが、３箇所以上備えていることが好ましい。当該接合箇所が３箇所以上存在すると、電池が振動した場合であっても負極バックアップリード９が捲回電極群２及び負極リード４から外れにくくなると共に、接合箇所における電気抵抗を低減することができる。接合箇所Ｊ１〜Ｊ３の形状は特に限定されない。接合箇所Ｊ１〜Ｊ３は、負極リード４の脚部４ｃが伸びる方向に沿って一列に並んでいる。
図６では、接合箇所Ｊ２が、第２板部９２ｂの長手方向の中央に位置している。接合箇所Ｊ１及びＪ３は、この接合箇所Ｊ２を対称中心として、第２板部９２ｂの長手方向に関して対称となるように位置している。接合箇所Ｊ１及びＪ３は、それぞれ、接合箇所Ｊ２により近い位置に存在していてもよく、より遠い位置に存在していてもよい。即ち、接合箇所Ｊ１〜Ｊ３は、互いに等間隔に存在していなくてもよい。
接合箇所Ｊ１〜Ｊ３は、例えば、等間隔な位置関係を保ったまま、第２板部９２ｂの長手方向に沿って位置が変化してもよい。接合箇所Ｊ１〜Ｊ３の位置は、上方突出部９２０側に寄っていても良く、下方突出部９２１側に寄っていても良い。接合箇所Ｊ１〜Ｊ３の位置は、例えば、互いに等間隔な位置関係を保ったまま、第２板部９２ｂの長手方向に沿って、上方突出部９２０側に寄っていることが好ましい。こうすると、負極集電タブ２２ａから負極端子７までの電気的な経路が短くなり、低抵抗な電池が得られるため好ましい。
図６に示すように、上方突出部９２０が含む上方非連結辺９２０ａ及び上方対辺９２０ｂは、捲回電極群２の捲回軸方向に沿った２つの端部のうち、複数層の負極集電タブ２２ａを有する一端に向かって湾曲している。また、下方突出部９２１が含む下方非連結辺９２１ａ及び下方対辺９２１ｂも同様に、捲回電極群２の捲回軸方向に沿った２つの端部のうち、複数層の負極集電タブ２２ａを有する一端に向かって湾曲している。但し、図７〜１０では、便宜的に、負極バックアップリード９の上方突出部９２０及び下方突出部９２１が湾曲していない場合を示している。上方突出部９２０の外縁が含む上方非連結辺９２０ａ及び上方対辺９２０ｂ、並びに、下方突出部９２１の外縁が含む下方非連結辺９２１ａ及び下方対辺９２１ｂを湾曲させる方法に関しては後述する。
上方対辺９２０ｂ及び下方対辺９２１ｂが、上記のように、捲回電極群２の一端に向かって湾曲していると、湾曲していない場合と比較して、捲回電極群２の捲回軸周辺における電解液の含浸性が高まる。捲回電極群２において、負極活物質含有層（塗工部）２２ｂと負極集電タブ（非塗工部）２２ａとの境界２２０は、例えば、捲回電極群２の捲回軸方向と直交する方向に沿って設けられている。境界２２０の方向と、上方対辺９２０ｂ又は下方対辺９２１ｂとが平行である場合、負極バックアップリード９は、十分な接合強度で負極集電タブ２２ａを挟持しているため、捲回軸方向に沿った方向で塗工部に浸透しようとする電解液の移動が妨げられる傾向にある。
図１１は、図６に示す電池における電解液の流れの一例を概略的に示す図である。図１１には、電解液の流れＥ１及びＥ２を示している。電解液は、例えば、複数層の負極集電タブ２２ａ同士の隙間に浸透した後、塗工部に向かって浸透する。このとき、上方突出部９２０の外縁が含む上方対辺９２０ｂが、捲回電極群２の一端に向かって湾曲していると、負極バックアップリード９の近傍を通過した電解液が、捲回電極群２の捲回軸周辺に向かって浸透しやすくなる。それ故、実施形態に係る電池の充放電特性は優れている。また、同様に、下方突出部９２１の外縁が含む下方対辺９２１ｂが、捲回電極群２の一端に向かって湾曲していると、負極バックアップリード９の近傍を通過した電解液が、捲回電極群２の捲回軸周辺に向かって浸透しやすくなる。
一方、参考例に係る電池における電解液の流れの一例を図１２に示す。図１２に示す電池は、上方対辺９２０ｂ及び上方非連結辺９２０ａ、並びに、下方対辺９２１ｂ及び下方非連結辺９２１ａが湾曲していないことを除いて、図６に示す電池と同様の構造を有している。電解液は、例えば、負極活物質含有層（塗工部）２２ｂと負極集電タブ（非塗工部）２２ａとの境界２２０に沿った方向と直交する方向、即ち捲回軸方向と平行に浸透する。図１２には、この場合の電解液の流れをＥ３及びＥ４として示している。この場合、負極バックアップリード９は、十分な接合強度で負極集電タブ２２ａを挟持しているため、捲回軸周辺に浸透する電解液の量が少なくなりやすい。その結果、実施形態に係る電池と比較して充放電効率が劣る傾向にある。
更に、図６に示す電池においては、上方非連結辺９２０ａ及び上辺９２０ｃが交わる角部９２０ｄは、第１板部９２ａ及び第２板部９２ｂを連結させている連結辺９２２の延長線上と捲回電極群２の一端側（連結板部９３側）との間に位置している。このため、負極バックアップリード９が、負極絶縁カバーの取り付けを妨げることはなく、ひいては外装缶１へ捲回電極群２を収納する場合にも悪影響を与えることはない。
例えば図６に示すような実施形態に係る電池は、例えば図１２に示すような参考例に係る電池と比較して、カバー板部９２の面積を変更することなしに、優れた電解液の含浸性及び良好な収納性を達成することができる。収納性に優れていると、より小さな外装缶に電極群を収納することができるため、高容量を達成することができる。
図６〜図１０などに示す負極バックアップリード９について、上方対辺９２０ｂは、負極リード４の脚部４ｃが伸びる方向に対して、例えば１°〜３０°の角度で、好ましくは１°〜１６°の角度で捲回電極群２の一端に向かって湾曲している。上方対辺９２０ｂが過度に湾曲していると、上方非連結辺９２０ａも過度に湾曲する傾向にある。その場合、例えば、上方非連結辺９２０ａ及び角部９２０ｄが連結板部９３よりも捲回軸方向と平行な方向に突き出してしまい、負極絶縁カバー１１を傷付けてしまう可能性があるため好ましくない。
上方非連結辺９２０ａも、上方対辺９２０ｂと同様に、負極リード４の脚部４ｃが伸びる方向に対して、例えば１°〜３０°の角度で、好ましくは１°〜１６°の角度で捲回電極群２の一端に向かって湾曲している。
下方対辺９２１ｂは、負極リード４の脚部４ｃが伸びる方向に対して、例えば１°〜３０°の角度で、好ましくは１°〜１６°の角度で捲回電極群２の一端に向かって湾曲している。下方対辺９２１ｂが過度に湾曲していると、下方非連結辺９２１ａも過度に湾曲する傾向にある。その場合、例えば、下方非連結辺９２１ａ及び角部９２１ｄが、連結板部９３よりも捲回軸方向と平行な方向に突き出してしまい、負極絶縁カバー１１を傷付けてしまう可能性があるため好ましくない。
下方非連結辺９２１ａも、下方対辺９２１ｂと同様に、負極リード４の脚部４ｃが伸びる方向に対して、例えば１°〜３０°の角度で、好ましくは１°〜１６°の角度で捲回電極群２の一端に向かって湾曲している。
図１３は、実施形態に係る他の例の電池の負極バックアップリード周辺を拡大して示す正面図及び側面図である。この電池は、負極バックアップリード９が含む上方突出部９２０及び下方突出部９２１の端部が、負極集電タブ２２ａから離れる方向にめくれていることを除いて図６と同一の構成を有している。この場合、角部９２０ｄが、複数層の負極集電タブ２２ａに対して過度に押し込まれていない。それ故、負極集電タブ２２ａが破断しにくい。従って、図１３に示す構成を有した電池は、安全性に優れている。
なお、負極バックアップリード９が有する角部は、何れも面取りされていてもよく、されていなくてもよい。例えば、図６〜図１０などに示すように、接合板部９１及び第２板部９２ｂの角部が面取りされていてよい。或いは、負極バックアップリード９が有する角部は、Ｒ形状を有していてもよい。
実施形態に係る電池の他の態様を図１４〜図１６を参照しながら説明する。図１４は、実施形態の電池が含み得る負極バックアップリードの他の例を示す斜視図である。図１５は、図１４に係る負極バックアップリードを側方から観察した場合を示す正面図である。図１６は、図１４に係る負極バックアップリードを展開した場合を示す正面図である。図１６の展開図に示しているように、負極バックアップリード９が有する接合板部９１は、連結板部９３と隣接し、接合板部９１の一部を構成する第３板部９１ａと、この第３板部から一続きに伸びて接合板部９１の他の一部を構成する第４板部９１ｂとを備えていても良い。
第４板部９１ｂは、負極リード４の脚部４ｃが伸びる方向に沿って、第３板部９１ａよりも突出した上方突出部９１０及び下方突出部９１１を有する。第４板部９１ｂは、上方突出部９１０及び下方突出部９１１の少なくとも一方を有していてもよい。
図１６に最もよく示されているように、第４板部９１ｂは、第３板部９１ａと連結している連結辺９１２と、この連結辺９１２と連続しており、且つ第３板部９１ａと連結していない上方非連結辺９１０ａ及び下方非連結辺９１１ａとを有する。第４板部９１ｂは、連結辺９１２、上方非連結辺９１０ａ及び下方非連結辺９１１ａの反対側に位置する対辺９１３を更に有する。
第４板部９１ｂが上方突出部９１０を有する場合、上方突出部９１０は、上方非連結辺９１０ａと、対辺９１３の一部としての上方対辺９１０ｂと、上方非連結辺９１０ａ及び上方対辺９１０ｂと直交する上辺９１０ｃとを含む外縁で規定されている。上方対辺９１０ｂは、対辺９１３のうち、上方非連結辺９１０ａと対向する部分の辺を指す。上方突出部９１０の外縁は、上方非連結辺９１０ａ及び上辺９１０ｃが交わる角部９１０ｄと、上方対辺９１０ｂ及び上辺９１０ｃが交わる角部９１０ｅとを更に含む。
第４板部９１ｂが下方突出部９１１を有する場合、下方突出部９１１は、下方非連結辺９１１ａと、対辺９１３の一部としての下方対辺９１１ｂと、下方非連結辺９１１ａ及び下方対辺９１１ｂと直交する下辺９１１ｃとを含む外縁で規定されている。下方対辺９１１ｂは、対辺９１３のうち、下方非連結辺９１１ａと対向する部分の辺を指す。下方突出部９１１の外縁は、下方非連結辺９１１ａ及び下辺９１１ｃが交わる角部９１１ｄと、下方対辺９１１ｂ及び下辺９１１ｃが交わる角部９１１ｅとを更に含む。
図示していないが、第４板部９１ｂが含む上方非連結辺９１０ａ及び上方対辺９１０ｂは、捲回電極群２の捲回軸方向に沿った２つの端部のうち、複数層の負極集電タブ２２ａを有する一端に向かって湾曲していてもよい。この場合、カバー板部９２の上方突出部９２０及び下方突出部９２１が湾曲している場合と同様に、捲回電極群２の捲回軸周辺における電解液の含浸性が高まる。また、この場合、第４板部９１ｂが含む上方非連結辺９１０ａ及び上辺９１０ｃが交わる角部９１０ｄは、第３板部９１ａ及び第４板部９１ｂを連結させている連結辺９１２の延長線上と捲回電極群２の一端側（連結板部９３側）との間に位置している。このため、負極バックアップリード９が、負極絶縁カバーの取り付けを妨げることはなく、ひいては外装缶１へ捲回電極群２を収納する場合にも悪影響を与えることはない。即ち、良好な収納性を達成することができ、より小さな外装缶に電極群を収納することができるため、高容量を達成することができる。
第４板部９１ｂが含む下方非連結辺９１１ａ及び下方対辺９１１ｂは、捲回電極群２の捲回軸方向に沿った２つの端部のうち、複数層の負極集電タブ２２ａを有する一端に向かって湾曲している。この場合も、上方非連結辺９１０ａ及び上辺９１０ｃが湾曲している場合と同様の効果が得られる。
図１４〜図１６に示すように、カバー板部９２が有する上方突出部９２０及び／又は下方突出部９２１のみならず、接合板部９１が有する上方突出部９１０及び／又は下方突出部９１１が、捲回電極群２の一端に向かって湾曲していると、電解液の含浸性により優れており、より低抵抗な電池が得られる。
続いて、カバー板部９２が有する上方突出部９２０及び／又は下方突出部９２１を、捲回電極群２の一端に向かって湾曲させる方法を説明する。この方法の例として、負極バックアップリード９によって複数層の負極集電タブ２２ａを挟持する際に施す超音波接合が挙げられる。即ち、超音波接合によって、上方突出部９２０が有する上方対辺９２０ｂ及び上方非連結辺９２０ａ、並びに、下方突出部９２１が有する下方対辺９２１ｂ及び下方非連結辺９２１ａを、捲回電極群２の一端に向かって湾曲させることができる。超音波接合によると、接合板部９１が有する上方突出部９１０及び／又は下方突出部９１１を、捲回電極群２の一端に向かって湾曲させることもできる。
負極集電タブ２２ａ及び負極バックアップリード９に対して超音波接合を施す代わりに、予め、負極バックアップリード９に対して曲げ加工を施してもよい。この場合でも、カバー板部９２が有する上方突出部９２０及び／又は下方突出部９２１、並びに、接合板部９１が有する上方突出部９１０及び／又は下方突出部９１１を、捲回電極群２の一端に向かって湾曲させることができる。
また、超音波接合によると、負極バックアップリード９が含む上方突出部９２０及び下方突出部９２１の端部が、負極集電タブ２２ａから離れる方向にめくれている構造も作製することができる。この構造は、接合前の負極バックアップリード９に対して曲げ加工をするか、又は、接合後に曲げ加工することによっても作製することができる。
超音波接合を施す際は、まず、捲回電極群２が備える負極集電タブ２２ａを、負極バックアップリード９の接合板部９１及びカバー板部９２で挟む。このとき、連結板部９３が、捲回電極群２の端面側を覆うように負極バックアップリード９を設置する。次いで、負極リード４が備える脚部４ｃを受け台（アンビル）上に設置する。この脚部４ｃ上に、負極バックアップリード９の接合板部９１、複数層の負極集電タブ２２ａ及びカバー板部９２がこの順で積層されるように、これらを設置する。このとき、負極リード４が備える脚部４ｃと、負極バックアップリード９の接合板部９１とが接触するように設置する。次に、カバー板部９２側から、適切な超音波共振体（ホーン）をアンビルに対して垂直に押し当てると共に、所定の時間に亘り超音波を発振する。こうして、超音波接合が完了し、例えば図６に示す接合箇所Ｊ１〜Ｊ３が形成される。ホーンの形状、荷重（圧力）、振幅、時間及び押し込み量を適宜調整することにより、カバー板部９２が有する上方突出部９２０及び／又は下方突出部９２１、並びに、接合板部９１が有する上方突出部９１０及び／又は下方突出部９１１の湾曲度合いを制御することができる。
実施形態に係る電池について、正極リード３及び負極リード４は、それぞれ１本ずつの脚部を有している。正極リード及び負極リードが１本ずつの脚部を有しているために、複数層の正極集電タブ又は複数層の負極集電タブは、１つのバックアップリードによってそれらが挟持されている。つまり、正極バックアップリードは、複数層の正極集電タブを一括して挟持しており、負極バックアップリードは、複数層の負極集電タブを一括して挟持している。
１つのバックアップリードによって多くの枚数の集電タブを一括して挟持する場合、十分な接合強度を達成するためには、ホーンの押し込み量を増加させる必要がある。しかしながら、捲回軸の中心付近のタブの幅（捲回軸方向と平行な幅）と、捲回軸の外周付近に位置するタブの幅とは同一である。それ故、捲回軸の外周付近に位置するタブは、超音波接合時にホーンの沈み込みによって過度に引っ張られることとなり、さらに超音波の振動エネルギーが伝播することによって破断しやすい。この破断を抑制するために、超音波接合を施す位置は、捲回電極群２の一端部（端面）よりも塗工部側により近い方が好ましい。
負極バックアップリード９と複数層の負極集電タブ２２ａとの接合位置は、負極集電タブ２２ａの幅の中央よりも、負極活物質含有層２２ｂ側（塗工部側）にあることが好ましい。正極集電タブ２０ａについても同様に、正極バックアップリード８と複数層の正極集電タブ２０ａとの接合位置は、正極集電タブ２０ａの幅の中央よりも、正極活物質含有層２０ｂ側（塗工部側）にあることが好ましい。各電極において、バックアップリード（第１リード）と集電タブとの接合位置が、塗工部側により近いと、以下の利点がある。即ち、集電タブが破断するのを抑制できるため、破断した集電タブが外装缶１及び他方の電極に接触してショートするのを抑制することができる。更に、破断されていない集電タブを流れる電流密度の増加を防ぐことができるため、当該電極に過度な負荷が生じるのを避けることができる。また、集電タブに大きな張力が加わっていないため、電池自体の移動時や使用時に何らかの物理的な衝撃が生じた際に、集電タブの破断をより抑制しやすい。
図６〜図１０などを参照しながら説明したように、負極バックアップリード９が備える第２板部９２ｂは、負極リード４の脚部４ｃが伸びる方向に沿って、第１板部９２ａよりも突出した上方突出部９２０及び／又は下方突出部９２１を有している。それ故、第２板部９２ｂの長手方向の幅は、第１板部９２ａの長手方向の幅よりも長い。ここで、長手方向とは、負極リード４の脚部４ｃが伸びる方向と平行な方向である。従って、第２板部９２ｂの長手方向の幅は、第２板部９２ｂにおいて、脚部４ｃが伸びる方向の最大長さである。また、第１板部９２ａの長手方向の幅は、第１板部９２ａにおいて、脚部４ｃが伸びる方向の最大長さである。また、接合板部９１の長手方向の幅は、接合板部９１において、脚部４ｃが伸びる方向の最大長さである。
第２板部９２ｂの長手方向の幅は、例えば図６〜図１０に示す負極バックアップリード９のように、接合板部９１の長手方向の幅と同一であっても良い。第２板部９２ｂの長手方向の幅は、接合板部９１の長手方向の幅よりも短くてもよく、長くてもよい。第２板部９２ｂの長手方向の幅は、接合板部９１の長手方向の幅未満であることが好ましい。この場合の一例を図１７及び図１８に示す。図１７及び図１８に示す負極バックアップリード９は、第２板部９２ｂの長手方向の幅が、接合板部９１の長手方向の幅未満であることを除いて図７〜図１０を参照しながら上述した負極バックアップリード９と同一の構造を有している。
第２板部９２ｂの長手方向の長さが接合板部９１の長手方向の幅未満であると、超音波接合の際に、第２板部９２ｂの上方突出部９２０の外縁が含む、上方対辺９２０ｂ及び上方非連結辺９２０ａが過度に湾曲するのを防ぐことができる。更に、第２板部９２ｂの下方突出部９２１の外縁が含む、下方対辺９２１ｂ及び下方非連結辺９２１ａが過度に湾曲するのを防ぐことができる。また、この場合、負極バックアップリード９が含む上方突出部９２０及び下方突出部９２１の端部が、負極集電タブ２２ａから離れる方向に過度にめくれるのを防ぐことができる。従って、第２板部９２ｂの長手方向の幅が、接合板部９１の長手方向の幅未満である場合、電池の安全性向上及び組み立て性向上の効果を得ることができ、更には、容量向上の効果も得ることができる。
連結板部９３の長手方向の幅は、例えば図６〜図１０に示す負極バックアップリード９のように、第１板部９２ａの長手方向の幅よりも長い。連結板部９３の長手方向の幅は、例えば図６〜図１０に示す負極バックアップリード９のように、接合板部９１の長手方向の幅と同一である。連結板部９３の長手方向の幅は、接合板部９１の長手方向の幅よりも短くてよく、長くてもよい。なお、連結板部９３の長手方向の幅は、連結板部９３において、脚部４ｃが伸びる方向の最大長さである。
連結板部９３の長手方向の幅は、例えば図６〜図１０などに示しているように、第１板部９２ａの長手方向の幅と比較して長いことが好ましい。こうすると、負極バックアップリード９と捲回電極群２の端部（端面）との接触面積が増えて、電気抵抗をより低減できる。また、この場合、超音波接合を施す際に、治具を用いてバックアップリードを捲回電極群の集電タブ部に固定しやすくなるため、位置ずれが起きにくいという利点がある。
接合板部９１、カバー板部９２及び連結板部９３の短手方向の幅は、負極バックアップリード９を十分な接合強度で負極集電タブ２２ａに接合することができれば、特に限定されない。
図１９及び図２０は、実施形態に係る電池が含むバックアップリードの他の例を概略的に示す図である。図１９及び図２０に示す負極バックアップリード９において、連結板部９３は略矩形板状である。連結板部９３は、捲回電極群２の一端を囲むように湾曲している。即ち、連結板部９３は、捲回電極群２の一端と対向する側が窪むように、連結板部９３の短手方向に沿って弓なりに湾曲したＲ形状を有する。図１９及び図２０に示す負極バックアップリード９は、このことを除いて、図１７及び図１８を参照しながら説明した負極バックアップリード９と同一の構造を有している。連結板部９３が略矩形板状であり、捲回電極群２の一端を囲むように湾曲していると、連結板部９３全体が捲回電極群２の端面に接触しやすいことから、電気抵抗が小さくなるため好ましい。また、連結板部９３の長手方向の端部が、捲回電極群２の一端から離れる方向に変形しにくいことから、負極絶縁カバー１１を傷付けにくいため好ましい。
実施形態に係る電池の正極、負極、セパレータ及び非水電解質について、以下に詳細に説明する。
（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活物質含有層と、正極集電タブとを含むことができる。正極活物質含有層は、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。
正極活物質含有層において、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活物質含有層と、負極集電タブとを含むことができる。負極活物質含有層は、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。
負極活物質含有層中の活物質、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、負極活物質含有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、負極活物質含有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、負極活物質含有層を形成した後、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活物質含有層とし、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実施形態に係る電池は、側壁及び底壁を有し、底壁の反対側に開口部を有する外装缶と、電解液と、外装缶内に、捲回軸方向が側壁と交わるように収納され、少なくとも一端に、捲回された複数層の集電タブを有する捲回電極群と、捲回された複数層の集電タブを挟持する第１リードと、第１リードに電気的に接続される第２リードと、外装缶の開口部に取り付けられ、端子を有する金属製の蓋とを具備する。第１リードは、第２リードに電気的に接続される接合板部と、複数層の集電タブを介して接合板部と対向するカバー板部と、接合板部及びカバー板部を連結し、捲回電極群の少なくとも一端と対向する連結板部とを備える。第２リードは、端子に電気的に接続される基部と捲回電極群の捲回軸方向に対して直交する方向に向けて延出した脚部とを備え、脚部は、接合板部に電気的に接続されている。カバー板部は、連結板部と隣接し、カバー板部の一部を構成する第１板部と、第１板部から一続きに伸びてカバー板部の他の一部を構成する第２板部とを備える。第２板部は、第１板部と連結している連結辺と、連結辺が伸びる方向に沿って伸びており、第１板部と連結していない非連結辺と、連結辺及び非連結辺の反対側に位置する対辺とを含む。第２板部は、脚部が伸びる方向に沿って、第１板部よりも突出した突出部を有する。突出部における非連結辺及び対辺の一部は、捲回電極群の少なくとも一端に向かって湾曲している。この電池は、電解液の含浸性に優れている。
（第２の実施形態）
第２の実施形態によると、電池パックが提供される。この電池パックは、第１の実施形態に係る電池を含む。
第２の実施形態に係る電池パックは、複数の電池を備えることもできる。複数の電池は、電気的に直列に接続することもできるし、又は電気的に並列に接続することもできる。或いは、複数の電池を、直列及び並列の組み合わせで接続することもできる。
第２の実施形態に係る電池パックは、例えば、電池を５つ具備することもできる。これらの電池は、直列に接続されることができる。また、直列に接続された電池は、組電池を構成することができる。即ち、第２の実施形態に係る電池パックは、組電池を具備することもできる。
第２の実施形態に係る電池パックは、複数の組電池を具備することができる。複数の組電池は、直列、並列、又は直列及び並列の組み合わせで接続することができる。
以下に、第２の実施形態に係る電池パックの一例を、図２１及び図２２を参照しながら説明する。図２１は、第２の実施形態に係る電池パックの一例を示す分解斜視図である。図２２は、図２１に示す電池パックの電気回路の一例を示すブロック図である。
図２１及び図２２に示す電池パック２００は、複数個の単電池３９からなる組電池２３を備える。単電池３９は、図１〜図５を参照しながら説明した第１の実施形態に係る一例の電池であり得る。
複数の単電池３９は、図２２に示すように互いに電気的に直列に接続されている。
プリント配線基板２４は、組電池２３の正極側リード２８及び負極側リード３０が延出する側面に対向するように配置されている。プリント配線基板２４には、図２２に示すようにサーミスタ２５、保護回路２６及び外部機器への通電用端子２７が搭載されている。なお、プリント配線基板２４には、組電池２３と対向する面に、組電池２３の配線との不要な接続を回避するために絶縁板（図示せず）が取り付けられている。
正極側リード２８の先端はプリント配線基板２４の正極側コネクタ２９に挿入されて電気的に接続されている。負極側リード３０の先端はプリント配線基板２４の負極側コネクタ３１に挿入されて電気的に接続されている。これらのコネクタ２９及び３１は、プリント配線基板２４に形成された配線３２及び３３を通して保護回路２６に接続されている。
サーミスタ２５は、単電池３９の温度を検出し、その検出信号は保護回路２６に送信される。保護回路２６は、所定の条件で保護回路２６と外部機器への通電用端子２７との間のプラス側配線３４ａ及びマイナス側配線３４ｂを遮断できる。所定の条件の一例としては、サーミスタ２５の検出温度が所定温度以上になったときを挙げられる。また、所定の条件の他の例とは、単電池３９の過充電、過放電、又は過電流等を検出したときを挙げられる。この過充電等の検出は、個々の単電池３９もしくは組電池２３全体について行われる。なお、個々の単電池３９を検出する場合、電池電圧を検出してもよいし、正極電位又は負極電位を検出してもよい。後者の場合、個々の単電池３９中に参照極として用いるリチウム電極が挿入される。図２１及び図２２の電池パック２００は、単電池３９それぞれに電圧検出のための配線３５が接続されている。これら配線３５を通して検出信号が保護回路２６に送信される。
正極側リード２８及び負極側リード３０が突出する側面を除く組電池２３の三側面には、ゴムもしくは樹脂からなる保護シート３６がそれぞれ配置されている。
組電池２３は、各保護シート３６及びプリント配線基板２４と共に収納容器３７内に収納される。即ち、収納容器３７の長辺方向の両方の内側面と短辺方向の一方の内側面それぞれに保護シート３６が配置され、短辺方向の他方の内側面にプリント配線基板２４が配置される。組電池２３は、保護シート３６及びプリント配線基板２４で囲まれた空間内に位置する。蓋３８は、収納容器３７の上面に取り付けられている。
なお、組電池２３の固定には粘着テープ１９に代えて、熱収縮テープを用いてもよい。この場合、組電池の両側面に保護シートを配置し、熱収縮テープを周回させた後、熱収縮テープを熱収縮させて組電池を結束させる。
図２１及び図２２では単電池３９を直列接続した形態を示したが、電池容量を増大させるためには並列に接続してもよい。さらに、組み上がった電池パックを直列及び／又は並列に接続することもできる。
また、第２の実施形態に係る電池パックの態様は用途により適宜変更される。第２の実施形態に係る電池パックの用途としては、大電流性能でのサイクル性能が望まれるものが好ましい。具体的な用途としては、デジタルカメラの電源用や、二輪乃至四輪のハイブリッド電気自動車、二輪乃至四輪の電気自動車、及びアシスト自転車等の車載用が挙げられる。第２の実施形態に係る電池パックの用途としては、特に、車載用が好適である。
第２の実施形態に係る電池パックは、第１の実施形態に係る電池を備えている。したがって、第２の実施形態に係る電池パックは、電解液の含浸性に優れている。
以上に説明した少なくとも一つの実施形態によると、電池が提供される。電池は、側壁及び底壁を有し、底壁の反対側に開口部を有する外装缶と、電解液と、外装缶内に、捲回軸方向が側壁と交わるように収納され、少なくとも一端に、捲回された複数層の集電タブを有する捲回電極群と、捲回された複数層の集電タブを挟持する第１リードと、第１リードに電気的に接続される第２リードと、外装缶の開口部に取り付けられ、端子を有する金属製の蓋とを具備する。第１リードは、第２リードに電気的に接続される接合板部と、複数層の集電タブを介して接合板部と対向するカバー板部と、接合板部及びカバー板部を連結し、捲回電極群の少なくとも一端と対向する連結板部とを備える。第２リードは、端子に電気的に接続される基部と捲回電極群の捲回軸方向に対して直交する方向に向けて延出した脚部とを備え、脚部は、接合板部に電気的に接続されている。カバー板部は、連結板部と隣接し、カバー板部の一部を構成する第１板部と、第１板部から一続きに伸びてカバー板部の他の一部を構成する第２板部とを備える。第２板部は、第１板部と連結している連結辺と、連結辺が伸びる方向に沿って伸びており、第１板部と連結していない非連結辺と、連結辺及び非連結辺の反対側に位置する対辺とを含む。第２板部は、脚部が伸びる方向に沿って、第１板部よりも突出した突出部を有する。突出部における非連結辺及び対辺の一部は、捲回電極群の少なくとも一端に向かって湾曲している。この電池は、電解液の含浸性に優れている。
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。
１：外装缶、２：捲回電極群、３：正極リード（第２正極リード）、３ａ：基部、３ｂ：貫通孔、３ｃ：脚部、４：負極リード（第２負極リード）、４ａ：基部、４ｂ：貫通孔、４ｃ：脚部、５：蓋、６：正極端子、７：負極端子、８：正極バックアップリード（第１正極リード）、９：負極バックアップリード（第１負極リード）、１０：正極絶縁カバー、１１：負極絶縁カバー、１２：第１正極ガスケット、１２：正極ガスケット、１３：負極ガスケット、１３：第１負極ガスケット、１４：安全弁、１５：電解液注入口用蓋、１６：第２正極ガスケット、１７：第２負極ガスケット、１８：絶縁体、１９：粘着テープ、２０：正極、２０ａ：正極集電タブ、２０ｂ：正極活物質含有層、２０ｃ：正極集電体、２１：セパレータ、２１ａ：セパレータ、２１ｂ：セパレータ、２２：負極、２２ａ：負極集電タブ、２２ｂ：負極活物質含有層、２２ｃ：負極集電体、２３：組電池、２４：プリント配線基板、２５：サーミスタ、２６：保護回路、２７：通電用端子、２８：正極側リード、２９：正極側コネクタ、３０：負極側リード、３１：負極側コネクタ、３２：配線、３３：配線、３４ａ：プラス側配線、３４ｂ：マイナス側配線、３５：配線、３６：保護シート、３７：収納容器、３８：蓋、３９：単電池、４０：絶縁テープ、５０：キャップ体、９１：接合板部、９２：カバー板部、９２ａ：第１板部、９２ｂ：第２板部、９３：連結板部、１００：電池、２００：電池パック、２２０：境界、９１０：上方突出部、９１０ａ：上方非連結辺、９１０ｂ：上方対辺、９１０ｃ：上辺、９１０ｄ：角部、９１０ｅ：角部、９１１：下方突出部、９１１ａ：下方非連結辺、９１１ｂ：下方対辺、９１１ｃ：下辺、９１１ｄ：角部、９１１ｅ：角部、９１２：連結辺、９１３：対辺、９２０：上方突出部、９２０ａ：上方非連結辺、９２０ｂ：上方対辺、９２０ｃ：上辺、９２０ｄ：角部、９２０ｅ：角部、９２１：下方突出部、９２１ａ：下方非連結辺、９２１ｂ：下方対辺、９２１ｃ：下辺、９２１ｄ：角部、９２１ｅ：角部、９２２：連結辺、９２３：対辺。

Claims (7)

  1. 側壁及び底壁を有し、前記底壁の反対側に開口部を有する外装缶と、
    電解液と、
    前記外装缶内に、捲回軸方向が前記側壁と交わるように収納され、少なくとも一端に、捲回された複数層の集電タブを有する捲回電極群と、
    捲回された前記複数層の前記集電タブを挟持する第１リードと、
    前記第１リードに電気的に接続される第２リードと、
    前記外装缶の前記開口部に取り付けられ、端子を有する金属製の蓋とを具備し、
    前記第１リードは、前記第２リードに電気的に接続される接合板部と、前記複数層の前記集電タブを介して前記接合板部と対向するカバー板部と、前記接合板部及び前記カバー板部を連結し、前記捲回電極群の前記少なくとも一端と対向する連結板部とを備え、
    前記第２リードは、前記端子に電気的に接続される基部と前記捲回電極群の捲回軸方向に対して直交する方向に向けて延出した脚部とを備え、前記脚部は、前記接合板部に電気的に接続されており、
    前記カバー板部は、前記連結板部と隣接し、前記カバー板部の一部を構成する第１板部と、前記第１板部から一続きに伸びて前記カバー板部の他の一部を構成する第２板部とを備え、
    前記第２板部は、前記第１板部と連結している連結辺と、前記連結辺が伸びる方向に沿って伸びており、前記第１板部と連結していない非連結辺と、前記連結辺及び前記非連結辺の反対側に位置する対辺とを含み、
    前記第２板部は、前記非連結辺及び前記対辺を含む外縁で規定されており且つ前記脚部が伸びる方向に沿って前記第１板部よりも突出した突出部を有し、
    前記突出部における前記非連結辺及び前記対辺の前記一部は、前記捲回電極群の前記少なくとも一端に向かって湾曲している電池。
  2. 前記突出部は、前記脚部が伸びる方向に沿って、前記第２リードが備える前記基部側に向けて前記第１板部よりも突出した上方突出部と、前記脚部が伸びる方向に沿って、前記上方突出部と反対側に向けて前記第１板部よりも突出した下方突出部とを備え、
    前記上方突出部は、前記連結辺と連続しており且つ前記第１板部と連結していない上方非連結辺と、前記対辺の前記一部に含まれる上方対辺とを含む外縁で規定されており、
    前記下方突出部は、前記連結辺と連続しており且つ前記第１板部と連結していない下方非連結辺と、前記対辺の前記一部に含まれる下方対辺とを含む外縁で規定されており、
    前記上方非連結辺、前記上方対辺、前記下方非連結辺、及び、前記下方対辺は、前記捲回電極群の前記少なくとも一端に向かって湾曲している請求項１に記載の電池。
  3. 前記脚部が伸びる方向について、前記連結板部の幅は、前記第１板部の幅と比較して長い請求項１又は２に記載の電池。
  4. 前記接合板部は、前記連結板部と隣接し、前記接合板部の一部を構成する第３板部と、前記第３板部から一続きに伸びて前記接合板部の他の一部を構成する第４板部とを備え、
    前記第４板部は、前記第３板部と連結している第２連結辺と、前記第２連結辺が伸びる方向に沿って伸びており、前記第３板部と連結していない第２非連結辺と、前記第２連結辺及び前記第２非連結辺の反対側に位置する第２対辺とを含み、
    前記第４板部は、前記第２非連結辺及び前記第２対辺を含む外縁で規定されており且つ前記脚部が伸びる方向に沿って前記第３板部よりも突出した第２突出部を有し、
    前記第２突出部における前記第２非連結辺及び前記第２対辺の前記一部は、前記捲回電極群の前記少なくとも一端に向かって湾曲している請求項１〜３の何れか１項に記載の電池。
  5. 前記連結板部は、矩形板状であり、前記捲回電極群の前記少なくとも一端を囲むように湾曲している請求項１〜４の何れか１項に記載の電池。
  6. 前記捲回電極群は、前記捲回軸方向の一端に、捲回された複数層の正極集電タブを有し、前記捲回軸方向の他端に、捲回された複数層の負極集電タブを備えており、
    前記電池は、
    捲回された前記複数層の前記正極集電タブを一括して挟持する第１正極リードと、
    捲回された前記複数層の前記負極集電タブを一括して挟持する第１負極リードと、
    前記第１正極リードに電気的に接続される第２正極リードと、
    前記第１負極リードに電気的に接続される第２負極リードとを備え、
    前記第１正極リード及び前記第１負極リードは、何れも請求項１〜５の何れか１項に記載の第１リードであり、
    前記第２正極リード及び前記第２負極リードは、何れも請求項１〜５の何れか１項に記載の第２リードである請求項１〜５の何れか１項に記載の電池。
  7. 請求項１〜６の何れか１項に記載の電池を備えた電池パック。
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