JP7036037B6 - 二次電池及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は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。
過充電等により電池ケース内の圧力が所定値以上となった時に作動し、電極体と端子の間の導電経路を切断し電流を遮断する電流遮断機構を備えた角形二次電池が提案されている（下記特許文献１）。
特開２０１３－１５７０９９号公報
角形二次電池に電流遮断機構を設けることにより過充電等に対して信頼性の高い角形二次電池となる。しかしながら、より信頼性の高い角形二次電池の開発が求められる。
本発明は、より信頼性の高い二次電池を提供することを主な目的とする。
本発明の一様態の二次電池は、
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、
前記電極体側に開口部を有し、前記封口板の前記電極体側に配置された導電部材と、
前記開口部を封止し、前記外装体内の圧力の上昇により変形する変形板と、
前記正極板又は前記負極板と前記変形板とを電気的に接続する集電部材と、
前記変形板と前記集電部材の間に配置された絶縁部材と、
前記集電部材、前記変形板、及び前記導電部材を介して、前記正極板又は前記負極板に電気的に接続された端子を備え、
前記絶縁部材は、前記電極体側の面に固定用突起とずれ防止用突起を有し、
前記集電部材は、固定用孔とずれ防止用孔を有し、
前記固定用突起が固定用孔内に配置され、前記固定用突起の先端側は拡径部を有し、前記絶縁部材と前記集電部材が固定され、
前記ずれ防止用突起が前記ずれ防止用孔内に配置され、
前記変形板の変形に伴い、前記正極板又は前記負極板と前記端子の間の導電経路が切断される。
電流遮断機構において、変形板と集電部材の間に配置される絶縁部材と集電部材が固定されることが好ましい。このような構成であれば、集電部材に形成された破断予定部としての脆弱部、即ち、変形板の変形により破断する部分や、変形板と集電部材の接続部等が、振動や衝撃により損傷・破損することを防止できる。なお、変形板と集電部材の間に配置される絶縁部材は、封口板に直接ないし他の部品を介して接続されることがより好ましい。例えば、変形板と集電部材の間に配置される絶縁部材は、封口板と導電部材の間に配置される絶縁部材に接続されることが好ましい。また、変形板と集電部材の間に配置される絶縁部材は、導電部材に直接接続されることが好ましい。
変形板と集電部材の間に配置される絶縁部材と集電部材の固定方法としては、変形板と集電部材の間に配置される絶縁部材に固定用突起を設け、固定用突起を、集電部材に設けた固定用孔に挿入し、固定用突起の先端を変形させ、変形板と集電部材の間に配置される絶縁部材と集電部材を固定することが好ましい。
発明者は、このような形態において、以下のような課題があることを見出した。変形板と集電部材の間に配置される絶縁部材の固定用突起の先端を変形させたとき、固定用突起において固定用孔内に配置される部分が歪んだり、縮んだりして、固定用突起において固定用孔内に配置される部分と集電部材の固定用孔の内面との間に隙間が生じる虞がある。そして、二次電池に強い衝撃や振動が加わった際に、変形板と集電部材の間に配置される絶縁部材に対して集電部材が動く可能性がある。このような課題は、変形板と集電部材の間に配置される絶縁部材が樹脂製の場合に生じ易い。また、固定用突起の先端を加熱し拡径する場合に特に生じ易い。なお、固定用突起の先端を加熱し拡径するようにした場合、封口板に対して垂直方向における、変形板と集電部材の間に配置される絶縁部材と集電部材のズレはより確実に防止できるようになる。
本発明の一様態の二次電池においては、固定用突起を固定用孔に挿入し、固定用突起の先端を変形させることにより、変形板と集電部材の間に配置される絶縁部材と集電部材を固定する。更に、変形板と集電部材の間に配置される絶縁部材に固定用突起とは別にずれ防止用突起を設け、ずれ防止用突起をずれ防止用孔内に配置する。これにより、固定用突起と固定用孔の間に隙間が生じたとしても、ずれ防止用突起がずれ防止用孔と嵌合することにより、変形板と集電部材の間に配置される絶縁部材に対して集電部材がずれることを防止できる。
なお、ずれ防止用孔は、集電部材の外周縁に設けられた切り欠きではなく、集電部材の内部側に配置された開口であることが好ましい。即ち、ずれ防止用孔の周囲の全周に集電部材が位置することが好ましい。このような構成によると、ずれ防止用突起の外側面の全周に集電部材が対向するように配置されるので、より確実に変形板と集電部材の間に配置される絶縁部材に対して集電部材がずれることを防止できる。
前記集電部材において前記変形板と接続される部分、及び二つの前記ずれ防止用孔が、前記封口板の短手方向に延びる直線上に形成され、
前記直線上に、前記固定用孔が存在せず、
前記直線の両側に前記固定用孔が形成されることが好ましい。このような構成であると、より確実に変形板と集電部材の間に配置される絶縁部材に対して集電部材がずれることを防止できる。また、集電部材の脆弱部や、変形板と集電部材の接続部に負荷が加わることをより確実に防止できる。
本発明の一様態の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、
前記電極体側に開口部を有し、前記封口板の内面側に配置された導電部材と、
前記開口部を封止し、前記外装体内の圧力の上昇により変形する変形板と、
前記正極板又は前記負極板と前記変形板とを電気的に接続する集電部材と、
前記変形板と前記集電部材の間に配置された絶縁部材と、
前記集電部材、前記変形板、及び前記導電部材を介して、前記正極板又は前記負極板に電気的に接続された端子を備え、
前記変形板の変形に伴い、前記正極板又は前記負極板と前記端子の間の導電経路が切断される二次電池の製造方法であって、
前記絶縁部材は、前記電極体側の面に固定用突起とずれ防止用突起を有し、
前記集電部材は、固定用孔とずれ防止用孔を有し、
前記固定用突起を前記固定用孔内に配置すると共に、前記ずれ防止用突起をずれ防止用孔内に配置する配置工程と、
前記配置工程の後、前記固定用突起の先端を変形させて拡径部を形成する変形工程を有する。
このような方法によると、集電部材に形成された破断予定部としての脆弱部、即ち、変形板の変形により破断する部分や、変形板と集電部材の接続部等が、振動や衝撃により損傷・破損することを防止できる。また、固定用突起と固定用孔の間に隙間が生じたとしても、ずれ防止用突起がずれ防止用孔と嵌合することにより、変形板と集電部材の間に配置される絶縁部材に対して集電部材がずれることを防止できる。
なお、前記変形工程において、前記固定用突起の先端を加熱しながら拡径することが好ましい。このような場合、特に効果的である。
本発明によると、信頼性の高い二次電池を提供できる。
実施形態に係る二次電池の斜視図である。 図１におけるＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。 実施形態に係る正極板の平面図である。 実施形態に係る負極板の平面図である。 実施形態に係る電極体要素の平面図である。 正極端子、外部側絶縁部材、封口板、第１絶縁部材及び導電部材の斜視図である。 各部品を取り付けた後の封口板の下面図である。 図８Ａは図７のＶＩＩＩＡ－ＶＩＩＩＡ線に沿った断面図であり、図８Ｂは図７のＶＩＩＩＢ－ＶＩＩＩＢ線に沿った断面図であり、図８Ｃは図７のＶＩＩＩＣ－ＶＩＩＩＣ線に沿った断面図である。 変形板の斜視図である。 図１０Ａは組み付け前の第１正極集電体と第２絶縁部材の斜視図であり、図１０Ｂは組み付け後の第１正極集電体と第２絶縁部材の斜視図であり、図１０Ｃは固定後の第１正極集電体と第２絶縁部材の斜視図である。 図８Ａにおける変形板と第１正極集電体の接続部近傍の拡大図である。 各部品を取り付けた封口板の斜視図である。 負極端子近傍の封口板の長手方向に沿った断面図である。 集電部材へのタブの取付け方法を示す図である。 封口板及びカバー部の斜視図である。 図１６Ａはカバー部を第１絶縁部材及び第２絶縁部材に取り付ける前の図であり、図１６Ｂはカバー部を第１絶縁部材及び第２絶縁部材に取り付けた後の図である。 図１７Ａは、カバー部を取り付けた後の正極端子近傍の封口板の長手方向に沿った断面図であり、図１７Ｂはカバー部と第１絶縁部材の接続部近傍の封口板の短手方向に沿った断面図である。 図８Ａにおける正極端子と導電部材の接続部近傍の拡大図である。 図１９Ａは変形例に係る二次電池のカバー部を第１絶縁部材及び第２絶縁部材に取り付ける前の図であり、図１９Ｂは変形例に係る二次電池のカバー部を第１絶縁部材及び第２絶縁部材に取り付けた後の図である。 変形例に係る二次電池の電流遮断機構近傍の断面図である。
実施形態に係るに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は角形二次電池２０の斜視図である。図２は図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。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積層型の電極体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の間には樹脂製の絶縁シート１４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は第２正極集電体６ｂ及び第１正極集電体６ａを介して正極端子７に電気的に接続されている。負極タブ５０は第２負極集電体８ｂ及び第１負極集電体８ａを介して負極端子９に電気的に接続されている。ここで、第１正極集電体６ａ及び第２正極集電体６ｂが、正極集電部材６を構成している。また、第１負極集電体８ａ及び第２負極集電体８ｂが、負極集電部材８を構成している。なお、正極集電部材６を一つの部品とすることもできる。また、負極集電部材８を一つの部品とすることもできる。
正極端子７は、樹脂製の外部側絶縁部材１１を介して封口板２に固定されている。負極端子９は、樹脂製の外部側絶縁部材１３を介して封口板２に固定されている。正極端子７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。負極端子９は金属製であることが好ましく、銅又は銅合金製であることがより好ましい。
正極板と正極端子７の間の導電経路には、電池ケース１００内の圧力が所定値以上となった際に作動し、正極板と正極端子７の間の導電経路を遮断する電流遮断機構６０が設けられることが好ましい。なお、負極板と負極端子９の間の導電経路に電流遮断機構を設けてもよい。
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１７が設けられている。なお、ガス排出弁１７の作動圧は、電流遮断機構６０の作動圧よりも大きい値に設定する。
封口板２には電解液注液孔１５が設けられている。電解液注液孔１５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１５は封止栓１６により封止される。封止栓１６としてはブラインドリベットを用いることが好ましい。
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。
[正極板の作製]
正極活物質としてのリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、導電剤としての炭素材料、及び分散媒としてのＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）を含む正極スラリーを作製する。この正極スラリーを、正極芯体としての厚さ１５μｍの矩形状のアルミニウム箔の両面に塗布する。そして、これを乾燥させることにより、正極スラリー中のＮＭＰを取り除き、正極芯体上に正極活物質合剤層を形成する。その後、正極活物質合剤層を所定厚みになるように圧縮処理を行う。このようにして得られた正極板を所定の形状に切断する。
図３は、上述の方法で作製した正極板４の平面図である。図３に示すように、正極板４は、矩形状の正極芯体４ａの両面に正極活物質合剤層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４ｄが設けられることが好ましい。
[負極板の作製]
負極活物質としての黒鉛、結着剤としてのスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、及び水を含む負極スラリーを作製する。この負極スラリーを、負極芯体としての厚さ８μｍの矩形状の銅箔の両面に塗布する。そして、これを乾燥させることにより、負極スラリー中の水を取り除き、負芯体上に負極活物質合剤層を形成する。その後、負極活物質合剤層を所定厚みになるように圧縮処理を行う。このようにして得られた負極板を所定の形状に切断する。
図４は、上述の方法で作製した負極板５の平面図である。図４に示すように、負極板５は、矩形状の負極芯体５ａの両面に負極活物質合剤層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。
[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（３ａ、３ｂ）を作製する。図５に示すように、積層型の電極体要素（３ａ、３ｂ）は、一方の端部において、各正極板４の正極タブ４０が積層され、各負極板５の負極タブ５０が積層されるように作製される。電極体要素（３ａ、３ｂ）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、電極体要素（３ａ、３ｂ）を作製するに当たり、長尺状のセパレータを用い、長尺状のセパレータを九十九折状にしながら正極板４及び負極板５を積層することもできる。また、長尺状のセパレータを用い、長尺状のセパレータを巻回しながら正極板４及び負極板５を積層することもできる。
[封口板への各部品取り付け（正極側）]
図２、図６～図８を用いて、封口板２への正極端子７及び第１正極集電体６ａ等の取り付け方法、及び正極端子７の近傍の構成について説明する。図６は、組立て前の正極端子７、外部側絶縁部材１１、封口板２、第１絶縁部材１０、導電部材６１の斜視図である。図７は、各部品が取り付けられた後の封口板２の電池内面側を示す図である。なお、図７においては、正極タブ４０及び負極タブ５０は図示していない。図８Ａは、図７におけるＶＩＩＩＡ－ＶＩＩＩＡ線に沿った正極端子７近傍の断面図である。図８Ｂは、図７におけるＶＩＩＩＢ－ＶＩＩＩＢ線に沿った正極端子７近傍の断面図である。図８Ｃは、図７におけるＶＩＩＩＣ－ＶＩＩＩＣ線に沿った正極端子７近傍の断面図である。
封口板２において、正極端子取り付け孔２ａの近傍の電池外面側に外部側絶縁部材１１を配置し、正極端子取り付け孔２ａの近傍の電池内面側に第１絶縁部材１０及び導電部材６１を配置する。次に、正極端子７において鍔部７ａの一方側に設けられた挿入部７ｂを、外部側絶縁部材１１の第１端子挿入孔１１ａ、封口板２の正極端子取り付け孔２ａ、第１絶縁部材１０の第２端子挿入孔１０ｄ及び導電部材６１の第３端子挿入孔６１ｃのそれぞれに挿入する。そして、挿入部７ｂの先端を導電部材６１上にカシメる。これにより、正極端子７、外部側絶縁部材１１、封口板２、第１絶縁部材１０及び導電部材６１が固定される。なお、正極端子７の挿入部７ｂがカシメられることにより、挿入部７ｂの先端側に、導電部材６１の第３端子挿入孔６１ｃの内径よりも大きな外径を有する拡径部が形成される。正極端子７の挿入部７ｂにおいてカシメられた部分と導電部材６１はレーザ溶接等により溶接されることが好ましい。また、第１絶縁部材１０及び外部側絶縁部材１１はそれぞれ樹脂製であることが好ましい。
なお、図６及び図８に示すように、第１絶縁部材１０は、封口板２と対向するように配置される第１絶縁部材本体部１０ａを有する。第１絶縁部材本体部１０ａの封口板２の長手方向における両端部には、一対の第１側壁１０ｂが設けられている。第１絶縁部材本体部１０ａの封口板２の短手方向における両端部には、一対の第２側壁１０ｃが設けられている。第１絶縁部材本体部１０ａには、第２端子挿入孔１０ｄが設けられている。第２側壁１０ｃの外面側には、第１接続部１０ｅが設けられている。第１接続部１０ｅは、封口板２の長手方向において、第２側壁１０ｃの中央部に設けられることが好ましい。また、第２側壁１０ｃの外面側には、第２接続部１０ｆが設けられている。第２接続部１０ｆは、封口板２の長手方向において、第２側壁１０ｃの端部に設けられることが好ましい。第１絶縁部材本体部１０ａの封口板２側の面には第１溝部１０ｘが設けられ、第１絶縁部材本体部１０ａの導電部材６１側の面には、第２溝部１０ｙが設けられている。第２溝部１０ｙは、第１溝部１０ｘよりも外周側に位置する。第１絶縁部材本体部１０ａの封口板２側の面には、４隅に凹部１０ｇが設けられている。
図６及び図８に示すように、導電部材６１は、第１絶縁部材本体部１０ａと対向するように配置される導電部材ベース部６１ａと、導電部材ベース部６１ａの縁部から電極体３に向かって延びる管状部６１ｂを有する。なお、管状部６１ｂの封口板２に平行な断面形状は、円形であってもよいし角形であってもよい。管状部６１ｂの電極体３側の端部には、フランジ部６１ｄが設けられている。管状部６１ｂの電極体３側の端部には導電部材開口部６１ｆが設けられている。導電部材ベース部６１ａの第１絶縁部材１０と対向する面には押圧突起６１ｅが設けられている。押圧突起６１ｅは第１絶縁部材１０を、封口板２側に押圧している。なお、押圧突起６１ｅは、第３端子挿入孔６１ｃの縁部、あるいはその近傍に形成されることが好ましい。
次に、変形板６２を、導電部材６１の導電部材開口部６１ｆを塞ぐように配置し、変形板６２の周縁を導電部材６１にレーザ溶接等により溶接する。これにより、導電部材６１の導電部材開口部６１ｆが変形板６２により密閉される。なお、導電部材６１及び変形板６２はそれぞれ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であることがより好ましい。
図９は変形板６２の斜視図である。なお、図９において上方が電極体３側であり、下方が封口板２側である。図９に示すように、変形板６２の中央部には、電極体３側に突出する段付き突起６２ａが設けられている。この段付き突起６２ａは、第１突出部６２ａ１と、第１突出部６２ａ１よりも外径が小さく第１突出部６２ａ１から電極体３側に突出する第２突出部６２ａ２を含む。変形板６２は外周縁に、電極体３側に突出する環状リブ６２ｂを有する。変形板６２の電極体３側の面には、環状の環状薄肉部６２ｃが設けられている。なお、変形板６２は、導電部材６１の導電部材開口部６１ｆを封止できる形状であればよい。
次に、図１０を用いて、第２絶縁部材６３と第１正極集電体６ａの固定方法を説明する。なお、図１０において、角形二次電池２０において電極体３側に配置される面が上方に位置し、封口板２側に配置される面が下方に位置している。
図１０Ａに示すように、第１正極集電体６ａは、接続用孔６ｃを有する。この接続用孔６ｃの縁部が変形板６２に溶接接続される。第１正極集電体６ａにおいて、接続用孔６ｃの周囲には、４つの固定用孔６ｄが設けられている。なお、固定用孔６ｄは一つであっても良いが、好ましくは２つ以上設けられていることが好ましい。第１正極集電体６ａにおいて、接続用孔６ｃの周囲には、ずれ防止用孔６ｅが設けられている。ずれ防止用孔６ｅは一つでも良いが、少なくとも２つ設けられることが好ましい。ずれ防止用孔６ｅは、固定用孔６ｄと固定用孔６ｄの間に配置されることが好ましい。また、固定用孔６ｄは、小径部６ｄ１と、小径部６ｄ１よりも内径の大きい大径部６ｄ２を有することが好ましい。大径部６ｄ２は小径部６ｄ１よりも電極体３側に配置されることが好ましい。
図８及び図１０Ａに示すように、第２絶縁部材６３は、変形板６２と対向するように配置される絶縁部材第１領域６３ｘと、封口板２と対向するように配置される絶縁部材第２領域６３ｙと、絶縁部材第１領域６３ｘと絶縁部材第２領域６３ｙを繋ぐ絶縁部材第３領域６３ｚを有する。絶縁部材第１領域６３ｘの中央には絶縁部材第１開口６３ａが設けられている。絶縁部材第１領域６３ｘにおいて、封口板２の長手方向における端部には第３壁部６３ｂが設けられている。第３壁部６３ｂには、第３接続部６３ｄが設けられている。また、絶縁部材第１領域６３ｘにおいて、封口板２の短手方向における両端部には第４壁部６３ｃが設けられている。第４壁部６３ｃには、第４接続部６３ｅが設けられている。また、絶縁部材第１領域６３ｘにおいて電極体３側の面には、４つの固定用突起６３ｆが設けられている。また、２つのずれ防止用突起６３ｇが設けられている。絶縁部材第１領域６３ｘにおける封口板２側の面には、４つの爪部６３ｈが設けられている。絶縁部材第２領域６３ｙは、絶縁部材第１領域６３ｘよりも封口板２に近い位置に配置されている。絶縁部材第２領域６３ｙにおいて、封口板２に設けられた電解液注液孔１５と対向する位置には絶縁部材第２開口６３ｉが設けられている。絶縁部材第２開口６３ｉの縁部には電極体３側に向かって延びる絶縁部材環状リブ６３ｋが設けられている。
図１０Ｂに示すように、第２絶縁部材６３の固定用突起６３ｆが第１正極集電体６ａの固定用孔６ｄ内に配置され、第２絶縁部材６３のずれ防止用突起６３ｇが第１正極集電体６ａのずれ防止用孔６ｅ内に配置されるように、第２絶縁部材６３上に第１正極集電体６ａを配置する。そして、第２絶縁部材６３の固定用突起６３ｆの先端部を熱カシメ等することにより変形させる。これにより、図８Ｃ及び図１０Ｃに示すように、第２絶縁部材６３の固定用突起６３ｆの先端部に拡径部６３ｆ１が形成され、第２絶縁部材６３と第１正極集電体６ａが固定される。
なお、図８Ｃに示すように、第２絶縁部材６３の固定用突起６３ｆの先端部に形成される拡径部６３ｆ１が、固定用孔６ｄの大径部６ｄ２内に配置されることが好ましい。
第２絶縁部材６３のずれ防止用突起６３ｇは、固定用突起６３ｆのように熱カシメされない。
なお、固定用突起６３ｆの外径は、ずれ防止用突起６３ｇの外径よりも大きいことが好ましい。また、第１正極集電体６ａの固定用孔６ｄの小径部６ｄ１の内径は、第１正極集電体６ａのずれ防止用孔６ｅの内径よりも大きいことが好ましい。
次に、図８Ａ～図８Ｃに示すように、第１正極集電体６ａが固定された第２絶縁部材６３を、第１絶縁部材１０と導電部材６１に接続する。
図８Ｂに示すように、第２絶縁部材６３の第４接続部６３ｅが第１絶縁部材１０の第１接続部１０ｅに接続される。また、図８Ｃに示すように、第２絶縁部材６３の爪部６３ｈが、導電部材６１のフランジ部６１ｄに接続される。これにより、第２絶縁部材６３は、第１絶縁部材１０及び導電部材６１のそれぞれに接続される。なお、第２絶縁部材６３は、必ずしも第１絶縁部材１０及び導電部材６１の両方に接続される必要がない。但し、第２絶縁部材６３は、第１絶縁部材１０及び導電部材６１の少なくとも一方に接続されることが好ましい。これにより、角形二次電池２０に強い衝撃や振動が加わった場合でも、第１正極集電体６ａの脆弱部に負荷が加わることを抑制できる。よって、第１正極集電体６ａの脆弱部の損傷や破損を抑制できる。
変形板６２は、第１正極集電体６ａと溶接接続される。図１１は、図８Ａにおける変形板６２と第１正極集電体６ａの接続部近傍の拡大図である。図１１に示すように、変形板６２の第２突出部６２ａ２が、第１正極集電体６ａの接続用孔６ｃ内に配置される。そして、変形板６２の第２突出部６２ａ２と第１正極集電体６ａの接続用孔６ｃの縁部がレーザ溶接等により溶接接続される。なお、変形板６２と第１正極集電体６ａの接続部は、第２絶縁部材６３の絶縁部材第１開口６３ａと対応する位置に形成される。
なお、第１正極集電体６ａにおいて、接続用孔６ｃの周囲には、薄肉部６ｆが設けられている。薄肉部６ｆには、接続用孔６ｃを囲むように環状のノッチ６ｇが設けられている。接続用孔６ｃの縁部には、環状の接続リブ６ｈが形成されている。この接続リブ６ｈが変形板６２と溶接接続される。なお、第１正極集電体６ａと変形板６２は、接続用孔６ｃの全周において環状に溶接接続されていてもよいし、環状ではなく一部溶接されていない部分があってもよい。また、第１正極集電体６ａと変形板６２が、接続用孔６ｃの縁部において、離間した複数個所で溶接されていてもよい。
ここで、電流遮断機構６０の作動について説明する。電池ケース１００内の圧力が上昇することにより、変形板６２の中央部が封口板２側に移動するように変形する。そして、電池ケース１００内の圧力が所定値以上となったとき、変形板６２の変形に伴い、第１正極集電体６ａの薄肉部６ｆに設けられたノッチ６ｇが破断する。これにより、正極板４から正極端子７への導電経路が切断される。このように、電流遮断機構６０は、第１正極集電体６ａ、変形板６２及び導電部材６１を含む。角形二次電池２０が過充電状態となり電池ケース１００内の圧力が上昇したとき、電流遮断機構６０が作動し、正極板４から正極端子７への導電経路が切断されることにより、更なる過充電の進行が防止される。なお、電流遮断機構６０が作動する作動圧は適宜決定できる。
変形板６２と第１正極集電体６ａの溶接接続を行う前に、正極端子７に形成された端子貫通孔７ｃを通じて導電部材６１の内部側にガスを送り込むことにより、導電部材６１と変形板６２に溶接部のリーク検査を行える。端子貫通孔７ｃは、端子封止部材７ｘにより封止される。なあ、端子封止部材７ｘは、金属部材７ｙとゴム部材７ｚからなることが好ましい。
図１２は、第１絶縁部材１０、導電部材６１、変形板６２、第２絶縁部材６３及び第１正極集電体６ａが取り付けられた封口板２の斜視図である。図１２に示すように、第２絶縁部材６３において封口板２の長手方向の端部に第３接続部６３ｄが設けられている。第１絶縁部材１０において封口板２の短手方向の両端には第２接続部１０ｆが設けられている。
[封口板への各部品取り付け（負極側）]
図２及び図１３を用いて、封口板２への負極端子９及び第１負極集電体８ａの取り付け方法を説明する。封口板２に設けられた負極端子取り付け孔２ｂの近傍の電池外面側に外部側絶縁部材１３を配置し、負極端子取り付け孔２ｂの近傍の電池内面側に内部側絶縁部材１２及び第１負極集電体８ａを配置する。次に、負極端子９を、外部側絶縁部材１３の貫通孔、封口板２の負極端子取り付け孔２ｂ、内部側絶縁部材１２の貫通孔及び第１負極集電体８ａの貫通孔のそれぞれに挿入する。そして、負極端子９の先端を第１負極集電体８ａ上にカシメる。これにより、外部側絶縁部材１３、封口板２、内部側絶縁部材１２及び第１負極集電体８ａが固定される。なお、負極端子９においてカシメられた部分と第１負極集電体８ａはレーザ溶接等により溶接接続されることが好ましい。また、内部側絶縁部材１２及び外部側絶縁部材１３はそれぞれ樹脂製であることが好ましい。
[集電体とタブの接続]
図１４は、第２正極集電体６ｂへの正極タブ４０の接続方法、第２負極集電体８ｂへの負極タブ５０の接続方法を示す図である。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。
第１の電極体要素３ａと第２の電極体要素３ｂの間に、第２正極集電体６ｂと第２負極集電体８ｂを配置する。そして、第１の電極体要素３ａから突出する積層された複数枚の正極タブ４０からなる第１正極タブ群４０ａを第２正極集電体６ｂ上に配置し、第１の電極体要素３ａから突出する積層された複数枚の負極タブ５０からなる第１負極タブ群５０ａを第２負極集電体８ｂ上に配置する。また、第２の電極体要素３ｂから突出する積層された複数枚の正極タブ４０からなる第２正極タブ群４０ｂを第２正極集電体６ｂ上に配置し、第２の電極体要素３ｂから突出する積層された複数枚の負極タブ５０からなる第２負極タブ群５０ｂを第２負極集電体８ｂ上に配置する。第１正極タブ群４０ａ及び第２正極タブ群４０ｂはそれぞれ第２正極集電体６ｂに溶接接続され溶接接続部９０が形成される。第１負極タブ群５０ａ及び第２負極タブ群５０ｂはそれぞれ第２負極集電体８ｂに溶接接続され溶接接続部９０が形成される。溶接接続は、次のように行うことができる。
上下から溶接治具により積層されたタブ（第１正極タブ群４０ａ、第２正極タブ群４０ｂ、第１負極タブ群５０ａ、第２負極タブ群５０ｂ）と集電体（第２正極集電体６ｂ、第２負極集電体８ｂ）を挟み込み、溶接を行う。ここで溶接方法は、超音波溶接、あるいは抵抗溶接が好ましい。なお、一対の溶接治具は、抵抗溶接の場合は一対の抵抗溶接用電極であり、超音波溶接の場合はホーン及びアンビルである。なお、タブ（第１正極タブ群４０ａ、第２正極タブ群４０ｂ、第１負極タブ群５０ａ、第２負極タブ群５０ｂ）と集電体（第２正極集電体６ｂ、第２負極集電体８ｂ）の接続は、レーザ溶接で接続することもできる。
図１４に示すように、第２正極集電体６ｂは、集電体第１領域６ｂ１と集電体第２領域６ｂ２を有する。集電体第１領域６ｂ１には正極タブ４０が接続される。集電体第１領域６ｂ１には集電体第２開口６ｚが設けられている。集電体第１領域６ｂ１と集電体第２領域６ｂ２は、集電体第３領域６ｂ３により繋がれている。第２正極集電体６ｂを第１正極集電体６ａに接続した後、集電体第２開口６ｚは封口板２に設けられた電解液注液孔１５と対応する位置に配置される。集電体第２領域６ｂ２には、集電体第１開口６ｙが設けられている。そして、集電体第１開口６ｙの周囲には、集電体第１凹部６ｍが設けられている。また、封口板２の短手方向において、集電体第１開口６ｙの両側にはターゲット孔６ｋが設けられている。
図１４に示すように、第２負極集電体８ｂは、集電体第１領域８ｂ１と集電体第２領域８ｂ２を有する。集電体第１領域８ｂ１には負極タブ５０が接続される。集電体第２領域８ｂ２には、集電体第１開口８ｙが設けられている。そして、集電体第１開口８ｙの周囲には、集電体第１凹部８ｆが設けられている。また、封口板２の短手方向において、集電体第１開口８ｙの両側にはターゲット孔８ｅが設けられている。
[第１正極集電体と第２正極集電体の接続]
図２、図７、図８等に示すように、第１正極集電体６ａの集電体突起６ｘが、第２正極集電体６ｂの集電体第１開口６ｙ内に位置するようにして、第２正極集電体６ｂを第２絶縁部材６３上に配置する。そして、第１正極集電体６ａの集電体突起６ｘと第２正極集電体６ｂの集電体第１開口６ｙの縁部をレーザ等のエネルギー線の照射により溶接する。これにより、第１正極集電体６ａと第２正極集電体６ｂが接続される。なお、集電体第１凹部６ｍにおいて、第１正極集電体６ａと第２正極集電体６ｂが溶接接続されていることが好ましい。
図２及び図８に示すように、封口板２に対して垂直な方向において、封口板２と集電体第１領域６ｂ１の距離は、封口板２と集電体第２領域６ｂ２の距離よりも小さい。このような構成であると、集電部が占めるスペースをより小さくでき、より体積エネルギー密度の高い角形二次電池となる。
第１正極集電体６ａと第２正極集電体６ｂをレーザ等のエネルギー線の照射により溶接する際、ターゲット孔６ｋを画像補正用のターゲットとすることが好ましい。
図８Ａに示すように、第１正極集電体６ａの第２絶縁部材６３と対向する面であって、集電体突起６ｘの裏側には集電体第２凹部６ｗが形成されている。これにより、第１正極集電体６ａと第２正極集電体６ｂの間により大きな溶接接続部を形成し易くなるため好ましい。また、集電体第２凹部６ｗが形成されていることにより、第１正極集電体６ａと第２正極集電体６ｂを溶接接続する際に、溶接時の熱により第２絶縁部材６３が損傷することを防止できる。
[第１負極集電体と第２負極集電体の接続]
図１３に示すように、第２負極集電体８ｂは、集電体第１領域８ｂ１と集電体第２領域８ｂ２を有する。集電体第１領域８ｂ１には負極タブ５０が接続される。集電体第２領域８ｂ２には、集電体第１開口８ｙが設けられている。集電体第１領域８ｂ１と集電体第２領域８ｂ２は、集電体第３領域８ｂ３により繋がれている。
図１３に示すように、第１負極集電体８ａの集電体突起８ｘが、第２負極集電体８ｂの集電体第１開口８ｙ内に位置するようにして、第２負極集電体８ｂを内部側絶縁部材１２上に配置する。そして、第１負極集電体８ａの集電体突起８ｘと第２負極集電体８ｂの集電体第１開口８ｙの縁部をレーザ等のエネルギー線の照射により溶接する。これにより、第１負極集電体８ａと第２負極集電体８ｂが接続される。集電体第１凹部８ｆにおいて、第１負極集電体８ａと第２負極集電体８ｂが溶接接続されていることが好ましい。第２負極集電体８ｂには、第２正極集電体６ｂと同様にターゲット孔８ｅが設けられている。封口板２に対して垂直な方向において、封口板２と集電体第１領域８ｂ１の間の距離は、封口板２と集電体第２領域８ｂ２の間の距離より小さい。なお、第１負極集電体８ａを用いず、第２負極集電体８ｂを負極端子９に接続することができる。
図１３に示すように、第１負極集電体８ａの内部側絶縁部材１２と対向する面であって、集電体突起８ｘの裏側には集電体第２凹部８ｗが形成されている。これにより、第１負極集電体８ａと第２負極集電体８ｂの間により大きな溶接接続部を形成し易くなるため好ましい。また、集電体第２凹部８ｗが形成されていることにより、第１負極集電体８ａと第２負極集電体８ｂを溶接接続する際に、溶接時の熱により内部側絶縁部材１２が損傷することを防止できる。
なお、集電体突起６ｘ及び集電体突起８ｘはそれぞれ、平面視の形状が非真円であることが好ましく、方形状、楕円状やトラック形状であることが好ましい。
［カバー部の取り付け］
図１５は、各部品が取り付けられた封口板２とカバー部８０の斜視図である。なお、図１５においては、正極タブ４０は図示されていない。カバー部８０は、第１正極集電体６ａと対向するように配置されるカバー部本体８０ａと、カバー部本体８０ａの封口板２の短手方向における両端部から封口板２に向かって延びる一対の腕部８０ｂを有する。カバー部８０は、カバー部本体８０ａの封口板２の長手方向における端部から封口板２に向かって延びるカバー壁部８０ｅを有する。腕部８０ｂの内側の面には、接続突起８０ｃが設けられている。カバー部本体８０ａにおいて、腕部８０ｂの根元近傍には、根元開口８０ｄが設けられている。カバー壁部８０ｅには壁部開口８０ｆが設けられている。
図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように、カバー部８０のカバー部本体８０ａが第１正極集電体６ａと対向するように、カバー部８０を第１絶縁部材１０及び第２絶縁部材６３へ接続する。カバー部８０の一対の腕部８０ｂは、それぞれ接続突起８０ｃにより、第１絶縁部材１０の第２接続部１０ｆに接続される。カバー部８０のカバー壁部８０ｅが第２絶縁部材６３の第３接続部６３ｄに接続される。
図１７Ａに示すように、第３接続部６３ｄは第３壁部６３ｂに設けられた突起であり、第３接続部６３ｄがカバー壁部８０ｅの壁部開口８０ｆと嵌合されることにより、第１絶縁部材１０とカバー部８０が接続されている。図１７Ｂに示すように、第１絶縁部材１０の第２接続部１０ｆに、カバー部８０の腕部８０ｂに設けられた接続突起８０ｃが引っ掛けるようにして接続される。
なお、カバー部８０は樹脂製であることが好ましい。また、カバー部８０は絶縁部材からなることが好ましい。
図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、第１正極集電体６ａとカバー部８０のカバー部本体８０ａの上面の間に隙間が形成されるようにすることが好ましい。このような構成により、変形板６２の下面にスムーズにガスが流れ込むため、電池ケース１００内の圧力が所定値以上となったときに、よりスムーズに変形板６２が変形する。但し、上述の隙間は必須の構成ではない。
図１７Ｂに示すように、カバー部８０のカバー部本体８０ａに根元開口８０ｄが設けられていることが好ましい。これにより、変形板６２の下面にスムーズにガスが流れ込むため、電池ケース１００内の圧力が所定値以上となったときに、よりスムーズに変形板６２が変形する。但し、根元開口８０ｄは必須の構成ではない。
［電極体作製］
図１４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絶縁シート１４内に配置して、一つに纏めることが好ましい。
［角形二次電池の組み立て］
封口板２に取り付けられた電極体３を絶縁シート１４で覆い、角形外装体１に挿入する。なお、絶縁シート１４は平板上のものを箱状ないし袋状に曲げ成形したものであることが好ましい。そして、封口板２と角形外装体１をレーザ溶接等により接合し、角形外装体１の開口を封口する。その後、電解質溶媒及び電解質塩を含有する非水電解液を封口板２に設けられた電解液注液孔１５から電池ケース１００内に注液する。そして、電解液注液孔１５を封止栓１６で封止する。これにより、角形二次電池２０が作製される。
［角形二次電池２０について］
図８、図１７及び図１８に示すように、導電部材６１において第１絶縁部材１０と対向する部分に第１絶縁部材１０に向かって突出する押圧突起６１ｅが設けられている。これにより、押圧突起６１ｅが第１絶縁部材１０を封口板２に対してより強く押圧する。このため、電極体３の周囲に存在するガスが、封口板２と第１絶縁部材１０の間ないし第１絶縁部材１０と導電部材６１の間を通じて導電部材６１と正極端子７の接続部近傍に移動することを抑制できる。よって、ガスが、導電部材６１と正極端子７の間を通じて、導電部材６１と変形板６２により形成される空間内に移動することを抑制できる。このため、角形二次電池２０に異常が生じ、角形外装体１内の圧力が上昇したときに、より安定的に電流遮断機構６０を作動させることが可能となる。よって、より信頼性の高い角形二次電池２０となる。
なお、押圧突起６１ｅは、導電部材６１の導電部材ベース部６１ａにおいて、封口板２側の面に形成されている。封口板２に対して垂直な方向から導電部材６１及び正極端子７を見たとき、押圧突起６１ｅと、正極端子７の挿入部７ｂにおいてカシメられた部分７ｄ（拡径された部分）とが重なる位置となるようにすることが好ましい。また、押圧突起６１ｅは、導電部材６１の第３端子挿入孔６１ｃの縁部に形成されることが好ましい。但し、押圧突起６１ｅは、導電部材６１の第３端子挿入孔６１ｃの縁部から離れた部分に形成されてもよい。なお、押圧突起６１ｅは、平面視の形状が環状であることが好ましい。但し、押圧突起６１ｅは、必ずしも平面視の形状が環状である必要はなく、環状の一部が取り除かれた形状とすることもできる。例えば、環状とした場合の長さに対して、押圧突起６１ｅの長さが７割以上の長さとなるようにすることができる。なお、押圧突起６１ｅを導電部材６１に設けることにより、所望の形状の押圧突起６１ｅを容易に形成できるため好ましい。
押圧突起６１ｅにより押圧された第１絶縁部材１０が水平方向（封口板２に対して平行な方向。図１８においては左方向。）に逃げるように変形した場合、第１絶縁部材１０が歪み封口板２と第１絶縁部材１０の間ないし第１絶縁部材１０と導電部材６１の間に隙間が生じる虞がある。このような課題は、第１絶縁部材１０において封口板２と導電部材６１の間に配置される部分であって、第１絶縁部材１０の第２端子挿入孔１０ｄの径方向において押圧突起６１ｅよりも外側に溝部を設けることにより解消できる。例えば、第１絶縁部材１０において、封口板２と対向する面に第１溝部１０ｘを設けることが好ましい。また、第１溝部１０ｘに加えて、あるいは、第１溝部１０ｘに代えて、第１絶縁部材１０において、導電部材６１に対向する面に第２溝部１０ｙを設けることが好ましい。なお、第１絶縁部材１０に、第１溝部１０ｘと第２溝部１０ｙのいずれか一方のみを設けてもよい。また、第１絶縁部材１０において、封口板２と対向する面に第２溝部１０ｙを設け、導電部材６１に対向する面に第１溝部１０ｘを設けることもできる。なお、第１溝部１０ｘ及び第２溝部１０ｙは必須の構造ではない。
なお、第１溝部１０ｘは平面視の形状が環状であることが好ましい。第２溝部１０ｙは平面視の形状が環状であることが好ましい。但し、第１溝部１０ｘ及び第２溝部１０ｙは、必ずしも平面視の形状が環状である必要はなく、環状の一部が取り除かれた形状とすることもできる。例えば、環状とした場合の長さに対して、第１溝部１０ｘないし第２溝部１０ｙの長さが７割以上の長さとなるようにすることができる。
第１絶縁部材１０の両面に溝部を設ける場合は、第１絶縁部材１０の第２端子挿入孔１０ｄの径方向において、一方の溝部が他方の溝部よりも外側に設けられることが好ましい。即ち、第１絶縁部材１０の両面に溝部を設ける場合、第１絶縁部材１０の第２端子挿入孔１０ｄから一方の溝部までの距離が、第１絶縁部材１０の第２端子挿入孔１０ｄから他方の溝部までの距離よりも大きいことが好ましい。
また、第１絶縁部材１０の第２端子挿入孔１０ｄの径方向において、一方の溝部の中央と、他方の溝部の中央の間の距離（図１８における距離Ｄ）は、０．５ｍｍ～１０ｍｍであることが好ましく、０．５ｍｍ～５ｍｍであることがより好ましい。
例えば、第１絶縁部材１０においては、第１絶縁部材１０の第２端子挿入孔１０ｄの径方向において、第２溝部１０ｙが第１溝部１０ｘよりも外側に位置する。図１８に示すように第１溝部１０ｘの幅方向の中央と第２溝部１０ｙの幅方向の中央との間の距離Ｄは、０．５ｍｍ～１０ｍｍであることが好ましいく、０．５ｍｍ～５ｍｍであることがより好ましい。なお、第１溝部１０ｘと第２溝部１０ｙの幅（図１８においては左右方向の幅）は、０．５ｍｍ～２ｍｍであることが好ましい。
第１絶縁部材１０を平面視したとき、第１溝部１０ｘの一部と第２溝部１０ｙの一部が重なるようにすることが好ましい。但し、第１絶縁部材１０を平面視したとき、第１溝部１０ｘと第２溝部１０ｙとが完全に重ならないようにすることが好ましい。このような構成であると、第１絶縁部材１０の撓みをより効果的に抑制できる。
なお、導電部材６１の第３端子挿入孔６１ｃの径方向における押圧突起６１ｅの幅は、５ｍｍ以下とすることが好ましく、２ｍｍとすることがより好ましい。また、導電部材６１の第３端子挿入孔６１ｃの径方向における押圧突起６１ｅと第１溝部１０ｘの距離は０．５ｍｍ～５ｍｍとすることが好ましく、０．５ｍｍ～２ｍｍとすることがより好ましく、０．５ｍｍ～１ｍｍとすることがさらに好ましい。
なお、第１絶縁部材１０が比較的柔らかい場合、例えば、ペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等からなる場合、特に効果的である。
図１８に示すように、導電部材６１の第３端子挿入孔６１ｃの電極体３側の端部にはテーパー部６１ｇを設けることが好ましい。このような構成であれば、正極端子７と導電部材６１の間に隙間が生じ難く、正極端子７と導電部材６１の間をガスが通り抜けることをより効果的に抑制できる。
なお、導電部材６１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。正極端子７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。
図１０に示すように、第２絶縁部材６３の固定用突起６３ｆが第１正極集電体６ａの固定用孔６ｄに挿入され、固定用突起６３ｆの先端が拡径され拡径部６３ｆ１が形成されることにより、第２絶縁部材６３と第１正極集電体６ａが固定されている。このような構成であると、角形二次電池２０に強い衝撃や振動が加わった際に、第１正極集電体６ａに設けられた薄肉部６ｆやノッチ６ｇ等の脆弱部に負荷が加わることを抑制できる。特に、第２絶縁部材６３が、第１絶縁部材１０及び導電部材６１の少なくとも一方に接続されていることが好ましい。
第２絶縁部材６３が樹脂製の場合、第２絶縁部材６３の固定用突起６３ｆを第１正極集電体６ａの固定用孔６ｄに挿入した後、固定用突起６３ｆの先端を拡径する際、固定用突起６３ｆの歪みや縮みにより、固定用突起６３ｆの側面と固定用孔６ｄの内面の間に隙間が生じる虞がある。そしてこのような隙間が存在すると、角形二次電池２０に強い衝撃や振動が加わった際等に、封口板２に対して平行な方向において、第２絶縁部材６３に対して第１正極集電体６ａがずれる虞がある。なお、固定用突起６３ｆの先端を加熱した状態で拡径する場合、熱により固定用突起６３ｆにおいて固定用孔６ｄ内に配置された部分が縮み、上述の隙間が生じ易い。
角形二次電池２０においては、第２絶縁部材６３はずれ防止用突起６３ｇを有し、このずれ防止用突起６３ｇが第１正極集電体６ａのずれ防止用孔６ｅ内に配置されている。そして、ずれ防止用突起６３ｇは、固定用突起６３ｆのように拡径されない。このため、固定用突起６３ｆと固定用孔６ｄの間に隙間が生じたとしても、ずれ防止用突起６３ｇがずれ防止用孔６ｅと嵌合することにより、第２絶縁部材６３に対して第１正極集電体６ａがずれることを効果的に抑制できる。
なお、固定用突起６３ｆは、変形板６２と第１正極集電体６ａの接続部の周囲に複数形成されることが好ましく、４箇所以上設けられることが特に好ましい。また、ずれ防止用突起６３ｇは、変形板６２と第１正極集電体６ａの接続部の両側に形成されることが好ましい。また、ずれ防止用突起６３ｇは、固定用突起６３ｆと固定用突起６３ｆの間に形成されることが好ましい。
また、固定用突起６３ｆの径は、ずれ防止用突起６３ｇの径よりも大きいことが好ましい。
ずれ防止用孔６ｅが２箇所形成されている場合、一方の内径を他方の内径よりも大きくすることができる。また、ずれ防止用突起６３ｇが２箇所形成されている場合、一方の外径を他方の外径よりも大きくすることができる。
なお、ずれ防止用孔６ｅの内径に対するずれ防止用突起６３ｇの外径の割合は、０．９５～１であることが好ましい。また、ずれ防止用孔６ｅの内径と、ずれ防止用突起６３ｇの外径の差は、０．１ｍｍ以下であることが好ましい。
なお、ずれ防止用孔６ｅとずれ防止用突起６３ｇの嵌合部が複数個設けられている場合、一つの嵌合部におけるずれ防止用孔６ｅの内径とずれ防止用突起６３ｇの外径の差と、他の嵌合部におけるずれ防止用孔６ｅの内径とずれ防止用突起６３ｇの外径の差とを、異なる値とすることができる。
ずれ防止用孔６ｅは、第２絶縁部材６３の縁部に設けられた切り欠きではなく、ずれ防止用孔６ｅの縁部が環状となることが好ましい。即ち、ずれ防止用突起６３ｇの側面の全周に亘って第２絶縁部材６３が存在するようにすることが好ましい。これにより、より効果的にずれを抑制できる。
封口板２の短手方向において、変形板６２と第１正極集電体６ａの接続部の両側にずれ防止用孔６ｅが設けられていることが好ましい。そして、二つのずれ防止用孔６ｅの間に変形板６２と第１正極集電体６ａの接続部が配置されており、二つのずれ防止用孔６ｅを結ぶ直線上に変形板６２と第１正極集電体６ａの接続部が配置されていることが好ましい。これにより、変形板６２と第１正極集電体６ａの接続部、薄肉部６ｆ、ノッチ６ｇに負荷が加わることをより確実に抑制できる。
ずれ防止用突起６３ｇは、先端が拡径される前の状態において、先端部に凹部を有することが好ましい。このような形態であると、ずれ防止用突起６３ｇの根元側に負荷が加わることを抑制しながら、ずれ防止用突起６３ｇの先端を拡径することができる。
図１６及び図１７に示すように、第１正極集電体６ａと電極体３の間にカバー部８０が配置されている。このような構成を有することにより、角形二次電池２０に強い衝撃や振動が加わり電極体３が封口板２側に移動した場合でも、電極体３が第１正極集電体６ａに接触し、第１正極集電体６ａの薄肉部６ｆやノッチ６ｇ等の脆弱部や、変形板６２と第１正極集電体６ａの接続部等が損傷・破損することを防止できる。よって、より信頼性の高い二次電池が得られる。なお、カバー部８０は樹脂製であることが好ましい。また、カバー部８０は電気絶縁性であることが好ましい。
カバー部８０は、第１絶縁部材１０及び第２絶縁部材６３とは別部品とすることが好ましい。例えば、カバー部８０が第１絶縁部材１０及び第２絶縁部材６３と別部品であると、より簡単に組み立てられる二次電池となる。また、カバー部８０と第２絶縁部材６３を別部品とすることで、第２絶縁部材６３において第１正極集電体６ａ側の面に突起を設け、この突起により第２絶縁部材６３と第１正極集電体６ａをより強固に接続した構成とすることができる。
第１正極集電体６ａとカバー部８０のカバー部本体８０ａの間に隙間が設けられることが好ましい。なお、第１正極集電体６ａの電極体側の面とカバー部本体８０ａの封口板側の面の間の距離は、０．１ｍｍ～５ｍｍであることが好ましく、０．５～２ｍｍであることがより好ましい。
また、カバー部８０において、カバー部本体８０ａから封口板２側に延びる部分が、第１絶縁部材１０及び第２絶縁部材６３の少なくとも一方に接続され、第１正極集電体６ａとカバー部本体８０ａの間に隙間が形成されていることが好ましい。このような構成であると、電極体３が封口板２側に移動し電極体３がカバー部８０に接触しても、カバー部８０がある程度衝撃を吸収できるため電極体３が損傷することを防止できる。
カバー部８０は、第１絶縁部材１０及び第２絶縁部材６３の少なくとも一方の接続されていることが好ましい。また。カバー部８０は、第１絶縁部材１０及び第２絶縁部材６３のそれぞれに接続されていることがより好ましい。例えば、カバー部８０は、カバー部本体８０ａとカバー部本体８０ａから封口板２に向かって延びる一対の腕部８０ｂを有し、この腕部８０ｂが第１絶縁部材１０に接続されるようにすることが好ましい。また、カバー部本体８０ａにカバー壁部８０ｅを設け、このカバー壁部８０ｅを第２絶縁部材６３に接続することが好ましい。
カバー部本体８０ａには貫通孔を設けることが好ましい。このような構成であると、変形板６２の下側にガスがスムーズに流れるようになる。カバー部本体８０ａにおいて腕部８０ｂの根元に貫通孔として根元開口８０ｄを設けることが好ましい。
正極集電部材が第１正極集電体６ａと第２正極集電体６ｂを含む場合、第１正極集電体６ａと第２正極集電体６ｂの接続部と、電極体３の間にカバー部８０が配置されるようにすることが好ましい。このような構成であると、角形二次電池２０の強い振動や衝撃が加わり、電極体３が封口板２側に動いた場合でも、電極体３が第１正極集電体６ａと第２正極集電体６ｂの接続部に接触し、第１正極集電体６ａと第２正極集電体６ｂの接続部が損傷、破損することを防止できる。なお、カバー部本体８０ａの第１正極集電体６ａと対向する面において、第１正極集電体６ａと第２正極集電体６ｂの接続部と対向する部分は、変形板６２と第１正極集電体６ａの接続部に対向する部分よりも凹んでいることが好ましい。
なお、正極タブ４０が接続された第２正極集電体６ｂを、変形板６２に接続された第１正極集電体６ａに接続した後、カバー部８０を第１絶縁部材１０及び第２絶縁部材６３の少なくとも一方に接続することが好ましい。
図８及び図９に示すように、変形板６２はその外周縁に電極体３側（図９においては上方）に突出する環状リブ６２ｂを有する。そして、環状リブ６２ｂが導電部材６１の管状部６１ｂの電極体３側の端部に嵌合され、導電部材６１に溶接接続される。また、変形板６２において、環状リブ６２ｂよりも中央側に、環状薄肉部６２ｃが設けられている。このような構成によると、変形板６２の厚みを大きくした場合であっても、角形外装体１内の圧力が所定値以上となった時に変形板６２がよりスムーズに変形するため好ましい。なお、変形板６２の厚みを大きくすることにより変形板６２の熱容量を大きくすることができる。したがって、第１正極集電体６ａに設けた薄肉部６ｆやノッチ６ｇ等の脆弱部で発熱した場合であっても、その熱が変形板６２側に伝わり、第１正極集電体６ａに設けた薄肉部６ｆやノッチ６ｇ等の脆弱部が溶断することを防止できる。また、第１正極集電体６ａの接続用孔６ｃの縁部には、環状の接続リブ６ｈが設けられることが好ましい。これにより、第１正極集電体６ａに設けられた薄肉部６ｆやノッチ６ｇ等の脆弱部の近傍の熱容量を大きくすることができるため、第１正極集電体６ａに設けた薄肉部６ｆやノッチ６ｇ等の脆弱部が溶断することをより効果的に防止できる。
なお、変形板６２は、外周縁から中央部に向かって、封口板２に対して傾斜するような形状であることが好ましい。環状薄肉部６２ｃは、変形板６２の電極体３側の面に凹部を設けることにより形成することが好ましい。このような形態であると、変形板６２がよりスムーズに変形する。なお、平面視における環状薄肉部６２ｃの幅は１ｍｍ～３ｍｍであることが好ましく、１．５ｍｍ～２ｍｍであることがより好ましい。
なお、ガス排出弁１７が破断し、電池ケース１００内のガスが電池ケース１００外に排出された後も、変形板６２は破断せず、導電部材６１の導電部材開口部６１ｆは変形板６２により密閉されている。
図９及び図１１に示すように、変形板６２は中央部に第１突出部６２ａ１と第２突出部６２ａ２を含む段付き突起６２ａを有する。そして、第１正極集電体６ａに設けられた接続用孔６ｃに、第２突出部６２ａ２を嵌合する。第１突出部６２ａ１の外径は、接続用孔６ｃの内径よりも大きく、第１突出部６２ａ１の電極体３側の面が第１正極集電体６ａの上面６ｉと接した状態となる。このような構成であると、変形板６２の第２突出部６２ａ２と第１正極集電体６ａの接続用孔６ｃの接続部にレーザ等のエネルギー線を照射した場合、エネルギー線が第１突出部６２ａ１と第１正極集電体６ａの接続用孔６ｃの側壁の間をすり抜け、第１正極集電体６ａの上面側で、エネルギー線が散乱することを防止できる。これにより、各部品がエネルギー線により損傷・破損することを確実に防止できる。また、段付き突起６２ａにおいて、封口板２側の面に段付き凹部が設けられていることが好ましい。また、段付き凹部の底部６２ｄが第１正極集電体６ａの上面６ｉよりも封口板２側に位置することが好ましい。
≪変形例１≫
変形例１に係る角形二次電池は、カバー部の形状を除いては、実施形態に係る角形二次電池２０と同様の構造を有する。図１９Ａ及び図１９Ｂに示すように、変形例１に係るカバー部８１は、第１正極集電体６ａと対向するように配置されるカバー部本体８１ａと、カバー部本体８１ａの封口板２の短手方向における両端部から封口板２に向かって延びる一対の腕部８１ｂを有する。カバー部本体８１ａの封口板２の長手方向における端部から封口板２に向かって延びるカバー壁部８１ｅを有する。腕部８１ｂの内面側には接続突起が設けられている。この接続突起が、第１絶縁部材１０の第２接続部１０ｆに接続される。
カバー部本体８１ａにおいて、腕部８１ｂの根元近傍には、根元開口８１ｄが設けられている。カバー壁部８１ｅには壁部開口８１ｆが設けられている。変形例１に係る角形二次電池のカバー部８１において、カバー部本体８１ａにカバー部開口８１ｘが設けられている。カバー部開口８１ｘは、変形板６２と第１正極集電体６ａの接続部に対向する位置に設けられている。これにより、電流遮断機構がよりスムーズに作動する。
≪変形例２≫
上述の実施形態に係る角形二次電池２０においては、導電部材６１において第１絶縁部材１０と対向する部分に押圧突起６１ｅを設ける例を示した。変形例２に係る角形二次電池は、導電部材に押圧突起を設ける代わりに、封口板において第１絶縁部材１０と対向する部分に押圧突起を設ける以外は、上述の実施形態に係る角形二次電池２０と同様の構成を有する。
図２０は、変形例２に係る二次電池の電流遮断機構近傍の断面図である。図２０は、図８Ｂに対応する断面図である。図２０に示すように、封口板１０２において第１絶縁部材１０と対向する部分に押圧突起１０２ｘが設けられている。このような構成であると、押圧突起１０２ｘにより第１絶縁部材１０がより強く押圧され、導電部材１６１と正極端子７の接続部にガスが移動することを抑制することができる。よって、電極体近傍に存在するガスが、導電部材１６１と変形板６２により形成される空間内にリークすることを抑制できる。よって、電流遮断機構の作動が遅れることを抑制できる。また、封口板１０２に押圧突起１０２ｘが設けられていると、第１絶縁部材１０の外周部分が、電極体３側に反るように第１絶縁部材１０が変形することを抑制し易い。なお、押圧突起１０２ｘは平面視の形状が環状であることが好ましい。
なお、封口板１０２に対して垂直な方向から封口板１０２と正極端子７を見たとき、押圧突起１０２ｘと、正極端子７の挿入部７ｂにおいてカシメられた部分７ｄ（拡径された部分）とが重なる位置となるようにすることが好ましい。
なお、変形例２に係る角形二次電池において、導電部材１６１には押圧突起が設けられていない。但し、導電部材１６１に押圧突起を設けることも可能である。
＜その他＞
変形板の変形に伴い破断する破断予定部は、集電部材に設けられた脆弱部、集電部材と変形板の接続部、ないし、変形板に設けられた脆弱部とすることが好ましい。脆弱部としては、薄肉部やノッチ等が好ましい。
なお、上述の実施形態においては、封口板と導電部材の間に配置される第１絶縁部材と、変形板と正極集電部材を構成する第１正極集電体の間に配置される第２絶縁部材とを用いる例を示した。変形例として、第２絶縁部材を用いず、封口板と導電部材の間に配置される第１絶縁部材と正極集電部材を固定することもできる。
上述の実施形態においては、正極端子と導電部材が別部品である例を示した。しかしながら、正極端子と導電部材を一つの部品とすることも可能である。この場合、正極端子及び導電部材を構成する部品において、正極端子となる部分を電池内部側から封口板の正極端子取り付け孔に挿入し、電池外部側において正極端子となる部分をカシメることができる。
第１絶縁部材、第２絶縁部材、カバー部は、樹脂製であることが好ましく。例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、又はエチレン・四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等からなるものを用いることができる。
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（３ａ、３ｂ）からなる例を示したが、これに限定されない。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。また、二つの電極体要素（３ａ、３ｂ）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。
電極体が複数枚の正極板及び複数枚の負極板を有する積層型電極体の場合や、電極体が巻回電極体であり、その巻回軸が封口板に対して垂直な方向になるように配置される場合、電極体において、正極板の端部、負極板の端部、及びセパレータの端部が封口板側に位置することが好ましい。このような構成であると、封口板に電解液注液孔が設けられている場合、電極体への電解液の注液性が向上する。このような場合、負極板における負極活物質合剤層の封口板側の端部よりも、セパレータの封口板側の端部が、封口板２側に突出していることが好ましい。また、電極体において、正極板における正極活物質合剤層の封口板側の端部よりも、セパレータの封口板側の端部が、封口板側に突出していることが好ましい。また、正極板とセパレータが接着層により接着され、負極板とセパレータが接着層により接着されていることが好ましい。このような構成であると、第２絶縁部材に、正極活物質合剤層及び負極活物質合剤層が接触し正極活物質層ないし負極活物質層が損傷することを確実に防止できる。
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、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、４ｄ・・・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・・・正極集電部材、６ａ・・・第１正極集電体、６ｃ・・・接続用孔、６ｄ・・・固定用孔、６ｄ１・・・小径部、６ｄ２・・・大径部、６ｅ・・・ずれ防止用孔、６ｆ・・・薄肉部、６ｇ・・・ノッチ、６ｈ・・・接続リブ、６ｉ・・・上面、６ｘ・・・集電体突起、６ｗ・・・集電体第２凹部、６ｂ・・・第２正極集電体、６ｂ１・・・集電体第１領域、６ｂ２・・・集電体第２領域、６ｂ３・・・集電体第３領域、６ｋ・・・ターゲット孔、６ｍ・・・集電体第１凹部、６ｙ・・・集電体第１開口、６ｚ・・・集電体第２開口、７・・・正極端子、７ａ・・・鍔部、７ｂ・・・挿入部、７ｃ・・・端子貫通孔、７ｄ・・・カシメられた部分、７ｘ・・・端子封止部材、７ｙ・・・金属部材、７ｚ・・・ゴム部材、８・・・負極集電部材、８ａ・・・第１負極集電体、８ｘ・・・集電体突起、８ｗ・・・集電体第２凹部、８ｂ・・・第２負極集電体、８ｂ１・・・集電体第１領域、８ｂ２・・・集電体第２領域、８ｂ３・・・集電体第３領域、８ｅ・・・ターゲット孔、８ｆ・・・集電体第１凹部、８ｙ・・・集電体第１開口、９・・・負極端子、１０・・・第１絶縁部材、１０ａ・・・第１絶縁部材本体部、１０ｂ・・・第１側壁、１０ｃ・・・第２側壁、１０ｄ・・・第２端子挿入孔、１０ｅ・・・第１接続部、１０ｆ・・・第２接続部、１０ｇ・・・凹部、１０ｘ・・・第１溝部、１０ｙ・・・第２溝部、１１・・・外部側絶縁部材、１１ａ・・・第１端子挿入孔、１２・・・内部側絶縁部材、１３・・・外部側絶縁部材、１４・・・絶縁シート、１５・・・電解液注液孔、１６・・・封止栓、１７・・・ガス排出弁、６０・・・電流遮断機構、６１・・・導電部材、６１ａ・・・導電部材ベース部、６１ｂ・・・管状部、６１ｃ・・・第３端子挿入孔、６１ｄ・・・フランジ部、６１ｅ・・・押圧突起、６１ｆ・・・導電部材開口部、６１ｇ・・・テーパー部、６２・・・変形板、６２ａ・・・段付き突起、６２ａ１・・・第１突出部、６２ａ２・・・第２突出部、６２ｂ・・・環状リブ、６２ｃ・・・環状薄肉部、６２ｄ・・・段付き凹部の底部、６３・・・第２絶縁部材、６３ｘ・・・絶縁部材第１領域、６３ａ・・・絶縁部材第１開口、６３ｂ・・・第３壁部、６３ｃ・・・第４壁部、６３ｄ・・・第３接続部、６３ｅ・・・第４接続部、６３ｆ・・・固定用突起、６３ｆ１・・・拡径部、６３ｇ・・・ずれ防止用突起、６３ｈ・・・爪部、６３ｙ・・・絶縁部材第２領域、６３ｉ・・・絶縁部材第２開口、６３ｋ・・・絶縁部材環状リブ、６３ｚ・・・絶縁部材第３領域、８０・・・カバー部、８０ａ・・・カバー部本体、８０ｂ・・・腕部、８０ｃ・・・接続突起、８０ｄ・・・根元開口、８０ｅ・・・カバー壁部、８０ｆ・・・壁部開口、８１・・・カバー部、８１ａ・・・カバー部本体、８１ｂ・・・腕部、８１ｄ・・・根元開口、８１ｅ・・・カバー壁部、８１ｆ・・・壁部開口、８１ｘ・・・カバー部開口、９０・・・溶接接続部、１０２・・・封口板、１０２ｘ・・・押圧突起、１６１・・・導電部材

Claims (10)

  1. 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、
    前記電極体側に開口部を有し、前記封口板の前記電極体側に配置された導電部材と、
    前記開口部を封止し、前記外装体内の圧力の上昇により変形する変形板と、
    前記正極板又は前記負極板と前記変形板とを電気的に接続する集電部材と、
    前記変形板と前記集電部材の間に配置された絶縁部材と、
    前記集電部材、前記変形板、及び前記導電部材を介して、前記正極板又は前記負極板に電気的に接続された端子を備え、
    前記絶縁部材は、前記電極体側の面に固定用突起とずれ防止用突起を有し、
    前記集電部材は、固定用孔とずれ防止用孔を有し、
    前記固定用突起が固定用孔内に配置され、前記固定用突起の先端側は拡径部を有し、前記絶縁部材と前記集電部材が固定され、
    前記ずれ防止用突起が前記ずれ防止用孔内に配置され、
    前記ずれ防止用突起の電極体側には、前記ずれ防止用突起の封口板側の部分の外径よりも大きな外径を有する部分が設けられておらず、
    前記変形板の変形に伴い、前記正極板又は前記負極板と前記端子の間の導電経路が切断される二次電池。
  2. 前記絶縁部材が前記導電部材に直接接続された請求項１に記載の二次電池。
  3. 前記封口板と前記導電部材の間に絶縁部材が配置され、
    前記変形板と前記集電部材の間に配置された絶縁部材は、前記封口板と前記導電部材の間に配置された絶縁部材に直接接続された請求項１又は２に記載の二次電池。
  4. 前記ずれ防止用突起及び前記ずれ防止用孔はそれぞれ複数個所に形成された請求項１～３のいずれかに記載の二次電池。
  5. 前記固定用突起及び前記固定用孔はそれぞれ複数個所に形成されている請求項１～４の
    いずれかに記載の二次電池。
  6. 前記固定用突起の外径は、前記ずれ防止用突起の外径よりも大きい請求項１～５のいずれかに記載の二次電池。
  7. 前記ずれ防止用突起は、前記封口板に対して垂直な方向における全体に亘って、前記ずれ防止用突起の外径が、前記ずれ防止用孔の内径よりも小さい請求項１～６のいずれかに記載の二次電池。
  8. 前記集電部材において前記変形板と接続される部分、及び二つの前記ずれ防止用孔が、前記封口板の短手方向に延びる直線上に形成され、
    前記直線上に、前記固定用孔が存在せず、
    前記直線の両側に前記固定用孔が形成された請求項１～７のいずれかに記載の二次電池。
  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、
    前記電極体側に開口部を有し、前記封口板の内面側に配置された導電部材と、
    前記開口部を封止し、前記外装体内の圧力の上昇により変形する変形板と、
    前記正極板又は前記負極板と前記変形板とを電気的に接続する集電部材と、
    前記変形板と前記集電部材の間に配置された絶縁部材と、
    前記集電部材、前記変形板、及び前記導電部材を介して、前記正極板又は前記負極板に電気的に接続された端子を備え、
    前記変形板の変形に伴い、前記正極板又は前記負極板と前記端子の間の導電経路が切断される二次電池の製造方法であって、
    前記絶縁部材は、前記電極体側の面に固定用突起とずれ防止用突起を有し、
    前記集電部材は、固定用孔とずれ防止用孔を有し、
    前記固定用突起を前記固定用孔内に配置すると共に、前記ずれ防止用突起をずれ防止用孔内に配置する配置工程と、
    前記配置工程の後、前記固定用突起の先端を変形させて拡径部を形成する変形工程を有し、
    前記ずれ防止用突起の電極体側には、前記ずれ防止用突起の封口板側の部分の外径よりも大きな外径を有する部分が設けられていない、
    二次電池の製造方法。
  10. 前記変形工程において、前記固定用突起の先端を加熱しながら拡径する請求項９に記載の二次電池の製造方法。
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