JP7088008B2 - 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二次電池が使用されている。
これらの二次電池として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形成される。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。
正極板は、金属製の正極芯体と、正極芯体表面に形成された正極活物質合剤層を含む。正極芯体の一部には正極活物質合剤層が形成されない正極芯体露出部が形成される。そして、この正極芯体露出部に正極集電体が接続される。また、負極板は金属製の負極芯体と、負極芯体表面に形成された負極活物質合剤層を含む。負極芯体の一部には負極活物質合剤層が形成されない負極芯体露出部が形成される。そして、この負極芯体露出部に負極集電体が接続される。
例えば下記特許文献１においては、電極体における封口板側の端部に、正極タブ及び負極タブを配置した角形二次電池が提案されている。
本願発明は、高い体積エネルギー密度を有し、且つより信頼性の高い二次電池を提供することを一つの目的とする。
正極タブを有する複数の正極板と、負極タブを有する複数の負極板が、前記正極板と前記負極板の間にセパレータを介して積層された積層型の電極体要素と、
前記正極板に電気的に接続された正極集電体と、
前記負極板に電気的に接続された負極集電体と、
開口を有し、前記電極体要素を収容する外装体と、
前記開口を封口する封口板と、を備え、
前記正極タブ及び前記負極タブは、前記電極体要素の前記封口板側に配置され、
前記正極板は、正極芯体と、前記正極芯体上に形成された正極活物質合剤層を含み、
前記正極板は、前記正極芯体上に前記正極活物質合剤層が形成された本体部を有し、
前記正極タブは、前記本体部の端部から突出し、
前記正極板の前記本体部における前記正極タブの根元には切り欠きが設けられ、
前記正極タブ及び前記負極タブが湾曲した状態とされた二次電池の製造方法であって、
前記正極芯体において前記正極活物質合剤層が形成された部分に前記切り欠きを設ける切り欠き工程と、
前記正極板、前記負極板、及び前記セパレータを含む第１電極体要素と、前記正極板、前記負極板、及び前記セパレータを含む第２電極体要素と、を作製する電極体要素作製工程と
前記封口板に固定された前記正極集電体に、前記第１電極体要素に含まれる前記正極板の前記正極タブと、前記第２電極体要素に含まれる前記正極板の前記正極タブとを電気的に接続する接続工程と、
前記接続工程の後、前記第１電極体要素の前記積層方向の両端に位置する２つの外面の内の一方の外面と、前記第２電極体要素の前記積層方向の両端に位置する２つの外面の内の一方の外面とが接するように前記正極タブ及び前記負極タブを湾曲させて、前記第１電極体要素と前記第２電極体要素を一つに纏めて、前記正極タブと前記負極タブが電極体から封口板に向かって湾曲した状態の電極体とする電極体作製工程を有する。
前記正極板に電気的に接続された正極集電体と、
前記負極板に電気的に接続された負極集電体と、
開口を有し、前記電極体要素を収容する外装体と、
前記開口を封口する封口板と、を備え、
前記正極タブ及び前記負極タブは、前記電極体要素の前記封口板側に配置され、
前記正極板は、正極芯体と、前記正極芯体上に形成された正極活物質合剤層を含み、
前記正極板は、前記正極芯体上に前記正極活物質合剤層が形成された本体部を有し、
前記正極タブは、前記本体部の端部から突出し、
前記正極板の前記本体部における前記正極タブの根元には切り欠きが設けられ、
前記正極タブ及び前記負極タブが湾曲した状態とされた二次電池の製造方法であって、
前記正極芯体において前記正極活物質合剤層が形成された部分に前記切り欠きを設ける切り欠き工程と、
前記正極板、前記負極板、及び前記セパレータを含む第１電極体要素と、前記正極板、前記負極板、及び前記セパレータを含む第２電極体要素と、を作製する電極体要素作製工程と
前記封口板に固定された前記正極集電体に、前記第１電極体要素に含まれる前記正極板の前記正極タブと、前記第２電極体要素に含まれる前記正極板の前記正極タブとを電気的に接続する接続工程と、
前記接続工程の後、前記第１電極体要素の前記積層方向の両端に位置する２つの外面の内の一方の外面と、前記第２電極体要素の前記積層方向の両端に位置する２つの外面の内の一方の外面とが接するように前記正極タブ及び前記負極タブを湾曲させて、前記第１電極体要素と前記第２電極体要素を一つに纏めて、前記正極タブと前記負極タブが電極体から封口板に向かって湾曲した状態の電極体とする電極体作製工程を有する。
上述の構成においては、正極タブ及び負極タブが電極体における封口板側に配置され、且つ、正極タブ及び負極タブがそれぞれ湾曲した状態で正極集電体及び負極集電体に接続される。これにより、より体積エネルギー密度が高い二次電池となる。また、正極タブ及び負極タブが湾曲した状態とされることで、二次電池に強い衝撃や振動が加わったとしても、正極タブないし負極タブが損傷・破断することを防止できる。
ここで、正極タブが湾曲した状態となっていると、正極板における正極タブの根元近傍部分が歪んだり、あるいは、正極板における正極タブの根元近傍部分とセパレータの間に隙間が生じたりする虞がある。このような場合、正極活物質合剤層が損傷したり、充放電反応がスムーズに行えない可能性がある。上述の構成においては、正極板において正極タブの根元部分に切り欠きが設けられていることにより、正極タブが湾曲した状態となっていても、正極板における正極タブの根元近傍部分が歪んだり、あるいは、正極板における正極タブの根元近傍部分とセパレータとの間に隙間が生じたりすることを防止できる。よって、上述の構成により、より信頼性の高い二次電池が得られる。
本発明の一様態の角形二次電池は、
正極タブを有する複数の正極板と、負極タブを有する複数の負極板が、前記正極板と前記負極板の間にセパレータを介して積層された積層型の電極体要素と、
前記正極板に電気的に接続された正極集電体と、
前記負極板に電気的に接続された負極集電体と、
開口を有し、前記電極体要素を収容する外装体と、
前記開口を封口する封口板と、を備え、
前記正極タブ及び前記負極タブは、前記電極体要素の前記封口板側に配置され、
前記正極板は、正極芯体と、前記正極芯体上に形成された正極活物質合剤層を含み、
前記正極板は、前記正極芯体上に前記正極活物質合剤層が形成された本体部を有し、
前記正極タブは、前記本体部の端部から突出し、
前記正極板の前記本体部における前記正極タブの根元には切り欠きが設けられており、
前記電極体要素は、前記正極板、前記負極板、及び前記セパレータを含む第１電極体要素と、前記正極板、前記負極板、及び前記セパレータを含む第２電極体要素とを含み、
前記第１電極体要素は、前記第１電極体要素に含まれる前記複数の正極板のそれぞれの前記正極タブが積層された第１正極タブ群と、前記第１電極体要素に含まれる前記複数の負極板のそれぞれの前記負極タブが積層された第１負極タブ群とを含み、
前記第２電極体要素は、前記第２電極体要素に含まれる前記複数の正極板のそれぞれの前記正極タブが積層された第２正極タブ群と、前記第２電極体要素に含まれる前記複数の負極板のそれぞれの前記負極タブが積層された第２負極タブ群とを含み、
前記第１電極体要素から延びる前記第１正極タブ群の先端部と、前記第２電極体要素から延びる前記第２正極タブ群の先端部とが、互いに向かい合う方向に湾曲して、前記第１正極タブ群と前記第２正極タブ群の封口板と平行となった部分が、前記封口板に固定された前記正極集電体に電気的に接続され、
前記第１電極体要素から延びる前記第１負極タブ群の先端部と前記第２電極体要素から延びる前記第２負極タブ群の先端部とが、互いに向かい合う方向に湾曲して、前記第１負極タブ群と前記第２負極タブ群の封口板と平行となった部分が、前記封口板に固定された前記負極集電体に電気的に接続され、
前記第１電極体要素の前記積層方向の両端に位置する２つの外面の内の一方の外面と、前記第２電極体要素の前記積層方向の両端に位置する２つの外面の内の一方の外面とが接するように配され、前記正極タブと前記負極タブが電極体から封口板に向かって湾曲した状態で、前記第１電極体要素と前記第２電極体要素が一つに纏まった電極体を備えている。
正極タブを有する複数の正極板と、負極タブを有する複数の負極板が、前記正極板と前記負極板の間にセパレータを介して積層された積層型の電極体要素と、
前記正極板に電気的に接続された正極集電体と、
前記負極板に電気的に接続された負極集電体と、
開口を有し、前記電極体要素を収容する外装体と、
前記開口を封口する封口板と、を備え、
前記正極タブ及び前記負極タブは、前記電極体要素の前記封口板側に配置され、
前記正極板は、正極芯体と、前記正極芯体上に形成された正極活物質合剤層を含み、
前記正極板は、前記正極芯体上に前記正極活物質合剤層が形成された本体部を有し、
前記正極タブは、前記本体部の端部から突出し、
前記正極板の前記本体部における前記正極タブの根元には切り欠きが設けられており、
前記電極体要素は、前記正極板、前記負極板、及び前記セパレータを含む第１電極体要素と、前記正極板、前記負極板、及び前記セパレータを含む第２電極体要素とを含み、
前記第１電極体要素は、前記第１電極体要素に含まれる前記複数の正極板のそれぞれの前記正極タブが積層された第１正極タブ群と、前記第１電極体要素に含まれる前記複数の負極板のそれぞれの前記負極タブが積層された第１負極タブ群とを含み、
前記第２電極体要素は、前記第２電極体要素に含まれる前記複数の正極板のそれぞれの前記正極タブが積層された第２正極タブ群と、前記第２電極体要素に含まれる前記複数の負極板のそれぞれの前記負極タブが積層された第２負極タブ群とを含み、
前記第１電極体要素から延びる前記第１正極タブ群の先端部と、前記第２電極体要素から延びる前記第２正極タブ群の先端部とが、互いに向かい合う方向に湾曲して、前記第１正極タブ群と前記第２正極タブ群の封口板と平行となった部分が、前記封口板に固定された前記正極集電体に電気的に接続され、
前記第１電極体要素から延びる前記第１負極タブ群の先端部と前記第２電極体要素から延びる前記第２負極タブ群の先端部とが、互いに向かい合う方向に湾曲して、前記第１負極タブ群と前記第２負極タブ群の封口板と平行となった部分が、前記封口板に固定された前記負極集電体に電気的に接続され、
前記第１電極体要素の前記積層方向の両端に位置する２つの外面の内の一方の外面と、前記第２電極体要素の前記積層方向の両端に位置する２つの外面の内の一方の外面とが接するように配され、前記正極タブと前記負極タブが電極体から封口板に向かって湾曲した状態で、前記第１電極体要素と前記第２電極体要素が一つに纏まった電極体を備えている。
上述の構成においては、正極タブ及び負極タブが電極体における封口板側に配置され、且つ、正極タブ及び負極タブがそれぞれ湾曲した状態で正極集電体及び負極集電体に接続される。これにより、より体積エネルギー密度が高い二次電池となる。また、正極タブ及び負極タブが湾曲した状態とされることで、二次電池に強い衝撃や振動が加わったとしても、正極タブないし負極タブが損傷・破断することを防止できる。
ここで、正極タブが湾曲した状態となっていると、正極板における正極タブの根元近傍部分が歪んだり、あるいは、正極板における正極タブの根元近傍部分とセパレータの間に隙間が生じたりする虞がある。このような場合、正極活物質合剤層が損傷したり、充放電反応がスムーズに行えない可能性がある。上述の構成においては、正極板において正極タブの根元部分に切り欠きが設けられていることにより、正極タブが湾曲した状態となっていても、正極板における正極タブの根元近傍部分が歪んだり、あるいは、正極板における正極タブの根元近傍部分とセパレータとの間に隙間が生じたりすることを防止できる。よって、上述の構成により、より信頼性の高い二次電池となる。
本発明によれば、高い体積エネルギー密度を有し、より信頼性の高い二次電池となる。
実施形態に係る角形二次電池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１～６に示すように、角形二次電池２０は、開口を有する角形外装体１と、当該開口を封口する封口板２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できる。角形外装体１は、底部１ａ、一対の大面積側壁１ｂ及び一対の小面積側壁１ｃを有する。角形外装体１は、底部１ａと対向する位置に開口を有する角形の有底筒状の外装体である。角形外装体１内には、複数の正極板と複数の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が電解質と共に収容されている。
正極板４は、金属製の正極芯体と、正極芯体上に形成された正極活物質を含む正極活物質合剤層４ａを有する。正極板４は一つの端辺に正極芯体が露出する正極芯体露出部４ｂを有する。なお、正極芯体としてはアルミニウム箔又はアルミニウム合金箔を用いることが好ましい。負極板５は、金属製の負極芯体と、負極芯体上に形成された負極活物質を含む負極活物質合剤層５ａを有する。負極板５は一つの端辺に負極芯体が露出する負極芯体露出部５ｂを有する。なお、負極芯体としては銅箔又は銅合金箔を用いることが好ましい。角形二次電池２０では、正極芯体露出部４ｂが正極タブ４ｃを構成し、負極芯体露出部５ｂが負極タブ５ｃを構成している。正極タブ４ｃは、正極芯体上に正極活物質合剤層４ａが形成された本体部４ｆの端部から突出するように設けられている。負極タブ５ｃは、負極芯体上に負極活物質合剤層５ａが形成された本体部５ｆの端部から突出するように設けられている。
電極体３において、封口板２側の端部に、正極タブ４ｃが積層され正極タブ群（４ｘ、４ｙ）を構成した状態で配置され、また、負極タブ５ｃが積層され負極タブ群（５ｘ、５ｙ）を構成した状態で配置されている。積層された正極タブ４ｃは正極集電体６のリード部６ｃに接続されている。そして、この正極集電体６に正極端子７が電気的に接続されている。積層された負極タブ５ｃは負極集電体８のリード部８ｃに接続されている。そして、この負極集電体８に負極端子９が電気的に接続されている。正極板４と正極端子７の間の導電経路には感圧式の電流遮断機構４０が設けられている。電流遮断機構４０は電池内部の圧力が所定値以上となったときに作動し、正極板４と正極端子７の間の導電経路が切断されることにより電流が遮断される。なお、負極板５と負極端子９の間の導電経路に感圧式の電流遮断機構４０が設けてもよい。
正極端子７は内部側絶縁部材１０及び外部側絶縁部材１１により封口板２と電気的に絶縁された状態で封口板２に取り付けられている。また、負極端子９は内部側絶縁部材１２及び外部側絶縁部材１３により封口板２と電気的に絶縁された状態で封口板２に取り付けられている。内部側絶縁部材１０、１２及び外部側絶縁部材１１、１３はそれぞれ樹脂製であることが好ましい。正極端子７には、端子貫通穴７ｘが設けられており、端子貫通穴７ｘは端子栓７ｙにより封止されている。
電極体３は絶縁シート１４に覆われた状態で角形外装体１内に収容されている。絶縁シート１４としては、箱状に折り曲げられた樹脂シート、あるいは袋状の樹脂シートを用いることが好ましい。封口板２は角形外装体１の開口縁部にレーザ溶接等により接合されている。封口板２は電解液注液孔１５を有し、この電解液注液孔１５は電解液を注液した後、封止栓１６により封止される。封口板２には電池内部の圧力が所定値以上となった場合に作動し、電池内部のガスを電池外部に排出するためのガス排出弁１７が形成されている。なお、ガス排出弁１７の作動圧は、電流遮断機構４０の作動圧よりも高い値に設定する。
次に角形二次電池２０の製造方法について説明する。
［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、炭酸リチウム及びＮ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）を含む正極スラリーを作製する。なお、正極活物質：結着剤：導電剤：炭酸リチウムの混合割合を質量比で８７：３：９：１とした。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。このとき、長尺状の正極芯体に、幅方向の端部に長手方向に沿って両面に正極芯体露出部が形成されるようにする。そして、これを乾燥させることにより、正極スラリー中のＮ－メチルピロリドンを取り除き、正極芯体上に正極活物質合剤層を形成する。その後、正極芯体露出部を所定の形状に切断し、正極タブ４ｃを形成する。また、正極芯体において正極活物質合剤層が形成された領域であって、正極タブ４ｃの根元に切り欠き４ｅを設ける。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裁断する。
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、炭酸リチウム及びＮ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）を含む正極スラリーを作製する。なお、正極活物質：結着剤：導電剤：炭酸リチウムの混合割合を質量比で８７：３：９：１とした。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。このとき、長尺状の正極芯体に、幅方向の端部に長手方向に沿って両面に正極芯体露出部が形成されるようにする。そして、これを乾燥させることにより、正極スラリー中のＮ－メチルピロリドンを取り除き、正極芯体上に正極活物質合剤層を形成する。その後、正極芯体露出部を所定の形状に切断し、正極タブ４ｃを形成する。また、正極芯体において正極活物質合剤層が形成された領域であって、正極タブ４ｃの根元に切り欠き４ｅを設ける。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裁断する。
［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。なお、負極活物質：結着剤：増粘剤の混合割合を質量比で９８：１：１とした。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。このとき、長尺状の負極芯体に、幅方向の端部に長手方向に沿って両面に負極芯体露出部が形成されるようにする。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、負極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裁断する。
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。なお、負極活物質：結着剤：増粘剤の混合割合を質量比で９８：１：１とした。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。このとき、長尺状の負極芯体に、幅方向の端部に長手方向に沿って両面に負極芯体露出部が形成されるようにする。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、負極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裁断する。
図７は裁断後の正極板４（図７中の（ａ））、負極板５（図７中の（ｂ））の平面図である。正極板４は、正極芯体の両面に正極活物質合剤層４ａが形成された方形状の本体部４ｆを有し、その一辺に正極芯体露出部４ｂが正極タブ４ｃとして形成されている。負極板５は、負極芯体の両面に負極活物質合剤層５ａが形成された方形状の本体部５ｆを有し、その一辺に負極芯体露出部５ｂが負極タブ５ｃとして形成されている。なお、正極板４の大きさは負極板５の大きさよりも僅かに小さくされている。正極タブ４ｃの根本部分には絶縁層ないし、正極芯体及び正極活物質合剤層よりも電気抵抗が高い保護層４ｄを設けることができる。なお、保護層４ｄは必須の構成ではなく、必ずしも設ける必要はない。また、正極板４及び負極板５の本体部の形状は特に限定されない。正極板４及び負極板５の本体部の形状は略矩形状であることが好ましく、コーナー部に切り欠き等が形成されていてもよいし、コーナー部がＲ形状とされていてもよい。正極タブ４ｃの幅、負極タブ５ｃの幅はそれぞれ１０ｍｍ以上であることが好ましく、５０ｍｍ以下であることが好ましい。
図７に示すように、正極板４は本体部４ｆであって、正極タブ４ｃの根元部分に切り欠き４ｅが設けられている。この切り欠き４ｅは、正極板を切断し正極タブ４ｃを形成する際に形成してもよい。あるいは、正極タブ４ｃを形成した後、別途形成してもよい。
［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（３ｘ、３ｙ）を作製する。図８に示すように、積層型の電極体要素（３ｘ、３ｙ）は、一方の端部において、各正極板４の正極タブ４ｃが積層され、各負極板５の負極タブ５ｃが積層されるように作製される。電極体要素（３ｘ、３ｙ）の両外面にはセパレータが配置され、テープ１８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。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。
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（３ｘ、３ｙ）を作製する。図８に示すように、積層型の電極体要素（３ｘ、３ｙ）は、一方の端部において、各正極板４の正極タブ４ｃが積層され、各負極板５の負極タブ５ｃが積層されるように作製される。電極体要素（３ｘ、３ｙ）の両外面にはセパレータが配置され、テープ１８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。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。
＜正極端子及び電流遮断機構の封口板への取り付け＞
図９は、封口板２の長手方向に沿った電流遮断機構４０近傍の断面図である。図１０は、封口板２の短手方向に沿った電流遮断機構４０近傍の断面図である。
図９は、封口板２の長手方向に沿った電流遮断機構４０近傍の断面図である。図１０は、封口板２の短手方向に沿った電流遮断機構４０近傍の断面図である。
封口板２には、正極端子取り付け孔２ａとして貫通穴が形成されている。正極端子取り付け孔２ａの電池外面側に外部側絶縁部材１１を配置し、電池内面側に内部側絶縁部材１０及び導電部材４１を配置する。そして、外部側絶縁部材１１、封口板２、内部側絶縁部材１０及び導電部材４１のそれぞれに形成された貫通穴に電池外部側から正極端子７を挿入し、正極端子７の先端を導電部材４１上に加締める。なお、さらに正極端子７の先端の加締め部を導電部材４１上に溶接することが好ましい。
導電部材４１は電極体３側に開口部４１ｘを有するカップ形状であることが好ましい。導電部材４１は、封口板２と平行に配置されるベース部４１ａと、ベース部４１ａから電極体３側に延びる筒状部４１ｂを有する。筒状部４１ｂは円筒形であってもよく、角形の筒状部であってもよい。導電部材４１は金属製であり、例えば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はベース部４１ａに接続される。なお、正極端子７と導電部材４１が一体的な部品としてもよい。この場合、正極端子７は、電池内部側から各部品の貫通穴に挿入され、電池外部側で加締められる。
内部側絶縁部材１０は、封口板２と導電部材４１のベース部４１ａの間に配置される絶縁部材本体部１０ａと、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から電極体３側に延びる一対の絶縁部材第１側壁１０ｂと、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から電極体３側に延びる一対の絶縁部材第２側壁１０ｃを有する。絶縁部材第１側壁１０ｂの外面には凸部１０ｄが形成されている。
次に、変形板４２を導電部材４１の電極体３側の開口部４１ｘを塞ぐように配置し、変形板４２の外周縁を導電部材４１にレーザ溶接等により接合する。これにより、導電部材４１の電極体３側の開口部４１ｘを気密に封止する。変形板４２は金属製であり、例えば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。
次に絶縁板４３を変形板４２の電極体３側の面に配置する。絶縁板４３は、変形板４２と正極集電体６の集電体本体部６ａの間に配置される絶縁板本体部４３ａと、絶縁板本体部４３ａの封口板２の短手方向における両端部から封口板２側に延びる一対の絶縁板第１側壁４３ｂを有する。絶縁板本体部４３ａには、絶縁板貫通穴４３ｃ、第１突起４３ｄ１、第２突起４３ｄ２、第３突起４３ｄ３、第４突起４３ｄ４が形成されている。また、絶縁板第１側壁４３ｂの内面には、凹部４３ｅが形成されている。
絶縁板本体部４３ａに形成された絶縁板貫通穴４３ｃには変形板４２の中央部に形成された突出部４２ａが挿入される。また、絶縁板第１側壁４３ｂの内面は、絶縁部材第１側壁１０ｂの外面と対向するように配置される。そして、凸部１０ｄが凹部４３ｅと嵌合することにより、内部側絶縁部材１０と絶縁板４３が接続される。なお、この凹部４３ｅを貫通穴としてもよい。
導電部材４１の電極体３側の端部にフランジ部４１ｃが設けられている。そして、絶縁板本体部４３ａの封口板２側の面には、導電部材４１のフランジ部４１ｃに引っ掛けられる引っ掛け固定部を設けることが好ましい。これにより、絶縁板４３を導電部材４１に固定する。
＜正極集電体＞
図９～１１に示すように、正極集電体６は、集電体本体部６ａと、リード部６ｃと、集電体本体部６ａとリード部６ｃを繋ぐ集電体接続部６ｂを有する。
図９～１１に示すように、正極集電体６は、集電体本体部６ａと、リード部６ｃと、集電体本体部６ａとリード部６ｃを繋ぐ集電体接続部６ｂを有する。
集電体本体部６ａには、接続用貫通穴６ｄが形成されており、この接続用貫通穴６ｄの周囲には薄肉部６ｅが形成されている。また、薄肉部６ｅ内には環状の溝部６ｆが接続用貫通穴６ｄを囲むように形成されている。溝部６ｆの厚み（残厚み）は、薄肉部６ｅよりも小さくなっている。ここで、環状の溝部６ｆが脆弱部となり、変形板４２の変形に伴い破断する。即ち、この脆弱部が破断予定部となっている。なお、脆弱部の破断により導電経路が切断されればよいため、薄肉部６ｅ及び溝部６ｆを両方設ける必要はない。薄肉部６ｅのみ、あるいは溝部６ｆのみを設けるようにしてもよい。あるいは、薄肉部６ｅや溝部６ｆを設けず、変形板４２と集電体本体部６ａの接続部を脆弱部とすることもできる。あるいは、変形板４２に薄肉部ないし溝部等の脆弱部を設けることもできる。なお、接続用貫通穴６ｄは必須の構成ではなく、集電体本体部６ａに設けた薄肉部を変形板４２に接続することもできる。
集電体本体部６ａには第１固定用貫通穴６ｙ１、第２固定用貫通穴６ｙ２、第３固定用貫通穴６ｙ３、第４固定用貫通穴６ｙ４が設けられている。第１固定用貫通穴６ｙ１、第２固定用貫通穴６ｙ２、第３固定用貫通穴６ｙ３、及び第４固定用貫通穴６ｙ４のそれぞれの周囲には凹部が設けられている。
［正極集電体の取り付け］
上述の正極集電体６を絶縁板４３の電極体３側の面に配置する。このとき、絶縁板４３に形成された第１突起４３ｄ１、第２突起４３ｄ２、第３突起４３ｄ３、第４突起４３ｄ４を、それぞれ、正極集電体６に形成された第１固定用貫通穴６ｙ１、第２固定用貫通穴６ｙ２、第３固定用貫通穴６ｙ３、第４固定用貫通穴６ｙ４に挿入する。そして第１突起４３ｄ１、第２突起４３ｄ２、第３突起４３ｄ３、第４突起４３ｄ４の先端を拡径することにより、絶縁板４３に正極集電体６を固定する。これにより第１固定部７０ａ、第２固定部７０ｂ、第３固定部７０ｃ、第４固定部７０ｄが形成される。
上述の正極集電体６を絶縁板４３の電極体３側の面に配置する。このとき、絶縁板４３に形成された第１突起４３ｄ１、第２突起４３ｄ２、第３突起４３ｄ３、第４突起４３ｄ４を、それぞれ、正極集電体６に形成された第１固定用貫通穴６ｙ１、第２固定用貫通穴６ｙ２、第３固定用貫通穴６ｙ３、第４固定用貫通穴６ｙ４に挿入する。そして第１突起４３ｄ１、第２突起４３ｄ２、第３突起４３ｄ３、第４突起４３ｄ４の先端を拡径することにより、絶縁板４３に正極集電体６を固定する。これにより第１固定部７０ａ、第２固定部７０ｂ、第３固定部７０ｃ、第４固定部７０ｄが形成される。
正極端子７に形成された端子貫通穴７ｘを通じ電池外部側からガスを送り込み、変形板４２を正極集電体６の集電体本体部６ａに押し付けた状態とする。この状態で、正極集電体６の集電体本体部６ａに設けられた接続用貫通穴６ｄの縁部と変形板４２をレーザ溶接等により接合する。なお、接続用貫通穴６ｄは必須の構成ではなく、接続用貫通穴６ｄを有していない集電体本体部６ａを変形板４２に接合することもできる。端子貫通穴７ｘは端子栓７ｙで封止する。
図９～図１１に示すように、絶縁板４３の電池内部側の面には正極集電体６の集電体本体部６ａが配置される。集電体本体部６ａの端部には、集電体本体部６ａから封口板２側に延びる集電体接続部６ｂが設けられている。そして、集電体接続部６ｂの封口板２側の端部から封口板２に沿ってガス排出弁１７側に延びるようにリード部６ｃが設けられている。リード部６ｃは封口板２に対して平行に配置されている。リード部６ｃはリード部絶縁部材１９（正極絶縁部材）を介して封口板２上に配置されている。なお、リード部絶縁部材１９は、内部側絶縁部材１０又は絶縁板４３と一体的に形成されていてもよい。
＜負極端子の封口板への取り付け＞
封口板２には、負極端子取り付け孔２ｂとして貫通穴が形成されている。負極端子取り付け孔２ｂの外面側に外部側絶縁部材１３を配置し、内面側に内部側絶縁部材１２及び負極集電体８の集電体本体部８ａを配置する。集電体本体部８ａには、貫通穴８ｄが設けられている。そして、外部側絶縁部材１３、封口板２、内部側絶縁部材１２及び負極集電体８の集電体本体部８ａのそれぞれに形成された貫通穴に電池外部側から負極端子９を挿入し、負極端子９の先端を負極集電体８上に加締める。そして、負極端子９において加締められた部分を負極集電体８に溶接する。
封口板２には、負極端子取り付け孔２ｂとして貫通穴が形成されている。負極端子取り付け孔２ｂの外面側に外部側絶縁部材１３を配置し、内面側に内部側絶縁部材１２及び負極集電体８の集電体本体部８ａを配置する。集電体本体部８ａには、貫通穴８ｄが設けられている。そして、外部側絶縁部材１３、封口板２、内部側絶縁部材１２及び負極集電体８の集電体本体部８ａのそれぞれに形成された貫通穴に電池外部側から負極端子９を挿入し、負極端子９の先端を負極集電体８上に加締める。そして、負極端子９において加締められた部分を負極集電体８に溶接する。
＜タブ部と集電体の接続＞
図１１及び図１２に示すように、封口板２の短手方向（図１１では上下方向、図１２では左右方向）における一方側に第１電極体要素３ｘを配置し、他方側に第２電極体要素３ｙを配置する。そして、第１電極体要素３ｘの第１正極タブ群４ｘを正極集電体６のリード部６ｃ上に配置し、第１電極体要素３ｘの第１負極タブ群５ｘを負極集電体８のリード部８ｃ上に配置する。また、第２電極体要素３ｙの第２正極タブ群４ｙを正極集電体６のリード部６ｃ上に配置し、第２電極体要素３ｙの第２負極タブ群５ｙを負極集電体８のリード部８ｃ上に配置する。このとき第１電極体要素３ｘにおいて、第１正極タブ群４ｘを構成する各正極タブ４ｃは、第１電極体要素３ｘの下面３ｘ２側に束ねられている。また、第１負極タブ群５ｘを構成する各負極タブ５ｃは、第１電極体要素３ｘの下面３ｘ２側に束ねられている。同様に、第２電極体要素３ｙにおいて、第２正極タブ群４ｙを構成する各正極タブ４ｃは、第２電極体要素３ｙの下面３ｙ２側に束ねられ、第２負極タブ群５ｙを構成する各負極タブ５ｃは、第２電極体要素３ｙの下面３ｙ２側に束ねられている。
図１１及び図１２に示すように、封口板２の短手方向（図１１では上下方向、図１２では左右方向）における一方側に第１電極体要素３ｘを配置し、他方側に第２電極体要素３ｙを配置する。そして、第１電極体要素３ｘの第１正極タブ群４ｘを正極集電体６のリード部６ｃ上に配置し、第１電極体要素３ｘの第１負極タブ群５ｘを負極集電体８のリード部８ｃ上に配置する。また、第２電極体要素３ｙの第２正極タブ群４ｙを正極集電体６のリード部６ｃ上に配置し、第２電極体要素３ｙの第２負極タブ群５ｙを負極集電体８のリード部８ｃ上に配置する。このとき第１電極体要素３ｘにおいて、第１正極タブ群４ｘを構成する各正極タブ４ｃは、第１電極体要素３ｘの下面３ｘ２側に束ねられている。また、第１負極タブ群５ｘを構成する各負極タブ５ｃは、第１電極体要素３ｘの下面３ｘ２側に束ねられている。同様に、第２電極体要素３ｙにおいて、第２正極タブ群４ｙを構成する各正極タブ４ｃは、第２電極体要素３ｙの下面３ｙ２側に束ねられ、第２負極タブ群５ｙを構成する各負極タブ５ｃは、第２電極体要素３ｙの下面３ｙ２側に束ねられている。
そして、上方からレーザ光等の高エネルギー線を、正極集電体６のリード部６ｃ上に配置された第１正極タブ群４ｘ及び第２正極タブ群４ｙに照射し、第１正極タブ群４ｘ及び第２正極タブ群４ｙをリード部６ｃに溶接する。また、上方からレーザ光等の高エネルギー線を、負極集電体８のリード部８ｃ上に配置された第１負極タブ群５ｘ及び第２負極タブ群５ｙに照射し、第１負極タブ群５ｘ及び第２負極タブ群５ｙをリード部８ｃに溶接する。これにより、溶接部５０ｘ、５０ｙ、６０ｘ及び６０ｙが形成される。
なお、第１電極体要素３ｘ及び第２電極体要素３ｙのそれぞれについて、タブ部を集電体に接続する前に、予め正極タブ４ｃ同士を溶接等により接合し、予備接合部５１ｘ、５１ｙを形成してもよい。また、負極側についても同様に、予め負極タブ５ｃ同士を接合し、予備接合部を形成してもよい。また、予め正極タブ群（４ｘ、４ｙ）及び負極タブ群（５ｘ、５ｙ）に、それぞれ正極補助導電部材及び負極補助導電部材を接続してもよい。そして、正極タブ群（４ｘ、４ｙ）及び負極タブ群（５ｘ、５ｙ）にそれぞれ接合された正極補助導電部材及び負極補助導電部材をそれぞれ、封口板２に固定された正極集電体及び負極集電体に接続してもよい。
＜電極体作製＞
図１２における第１電極体要素３ｘの上面３ｘ１と第２電極体要素３ｙの上面３ｙ１とが接するように第１正極タブ群４ｘ、第２正極タブ群４ｙ、第１負極タブ群５ｘ及び第２負極タブ群５ｙを湾曲させる。これにより、第１電極体要素３ｘと第２電極体要素３ｙを一つに纏め、図３～６に示すように一つの電極体３とする。
図１２における第１電極体要素３ｘの上面３ｘ１と第２電極体要素３ｙの上面３ｙ１とが接するように第１正極タブ群４ｘ、第２正極タブ群４ｙ、第１負極タブ群５ｘ及び第２負極タブ群５ｙを湾曲させる。これにより、第１電極体要素３ｘと第２電極体要素３ｙを一つに纏め、図３～６に示すように一つの電極体３とする。
＜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。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質を封口板２に設けられた電解液注液孔１５より注液する。そして、電解液注液孔１５を封止栓１６で封止する。
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。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質を封口板２に設けられた電解液注液孔１５より注液する。そして、電解液注液孔１５を封止栓１６で封止する。
＜角形二次電池２０について＞
角形二次電池２０においては、正極タブ４ｃ及び負極タブ５ｃが電極体３における封口板２側に配置されている。即ち、正極タブ４ｃ及び負極タブ５ｃが、電極体３において正極板４と負極板５がセパレータを介して積層された発電部と、封口板２の間に配置される。また、正極タブ４ｃ及び負極タブ５ｃがそれぞれ湾曲した状態で正極集電体及び負極集電体に接続されている。このため、発電に関与しない部分が占めるスペースをより小さくすることができ、より体積エネルギー密度の高い二次電池となる。
角形二次電池２０においては、正極タブ４ｃ及び負極タブ５ｃが電極体３における封口板２側に配置されている。即ち、正極タブ４ｃ及び負極タブ５ｃが、電極体３において正極板４と負極板５がセパレータを介して積層された発電部と、封口板２の間に配置される。また、正極タブ４ｃ及び負極タブ５ｃがそれぞれ湾曲した状態で正極集電体及び負極集電体に接続されている。このため、発電に関与しない部分が占めるスペースをより小さくすることができ、より体積エネルギー密度の高い二次電池となる。
また、正極タブ４ｃ及び負極タブ５ｃが湾曲した状態とされることで、角形二次電池２０に強い衝撃や振動が加わったとしても、正極タブ４ｃないし負極タブ５ｃが損傷・破断することを防止できる。
更に、正極板４において正極タブ４ｃの根元部分に切り欠き４ｅが設けられている。このため、正極タブ４ｃが湾曲した状態となっていても、正極板４における正極タブ４ｃの根元近傍部分が歪んだり、あるいは、正極板４における正極タブ４ｃの根元近傍部分とセパレータの間に隙間が生じたりすることを防止できる。よって、正極活物質合剤層が損傷したり、充放電反応がスムーズに行えなくなることを防止できる。
切り欠き４ｅは、正極芯体において、正極活物質合剤層４ａが形成された位置に設けられている。このため、切り欠き４ｅの縁の正極芯体上には正極活物質合剤層４ａが配置されている。よって、正極芯体が正極活物質合剤層４ａにより補強されているため、切り欠き４ｅを起点に正極板４が裂けることを防止できる。
角形二次電池２０においては、第１電極体要素３ｘの第１正極タブ群４ｘ及び第１負極タブ群５ｘと、第２電極体要素３ｙの第２正極タブ群４ｙ及び第２負極タブ群５ｙがそれぞれ異なる方向に湾曲する構成としている。これにより、より体積エネルギー密度の高い二次電池とし易くなる。また、一つの電極体の正極タブ群及び負極タブ群が同じ方向に湾曲する構成とするよりも、正極板４における正極タブ４ｃの根元近傍の撓み等をより効果的に防止できる。このような構成は、電極体３の厚みが２０ｍｍ以上のとき特に効果的である。なお、電極体３の厚みが５０ｍｍ以下であることが好ましい。
正極板４の正極活物質合剤層４ａの表面とセパレータは接着されていることが好ましい。これにより、切り欠き４ｅの周囲に負荷が加わり、正極板４に裂けが生じることをより効果的に抑制できる。なお、正極タブ４ｃを湾曲させる工程の前に、正極板４がセパレータに接着されることが好ましい。これにより、正極板４において正極活物質合剤層４ａが形成された領域であって、正極タブ４ｃの根元近傍の部分に歪等が生じ難くなると共に、正極板が補強されるため、切り欠きを基点とした裂け等が生じることを防止できる。正極タブ４ｃを正極集電体６に接続する際に、正極板４が位置ずれすることも防止できる。
正極板４において、切り欠き４ｅの周囲がセパレータに接着されていることが好ましい。切り欠き４ｅの周囲をセパレータにより補強できるため、より確実に切り欠き４ｅを起点として正極板４に裂け等が生じることを防止できる。
負極板５の負極活物質合剤層５ａの表面とセパレータが接着されていることが好ましい。
正極タブ４ｃ上に、電気絶縁性、あるいは正極芯体及び正極活物質合剤層よりも電気抵抗の大きい保護層４ｄが形成されており、切り欠き４ｅの縁の一部には正極活物質合剤層４ａが形成され、切り欠き４ｅの縁の一部には保護層４ｄが形成されていることが好ましい。
上記実施例においては、角形の電池ケースの主要な６つの面のうち、最も面積の小さい面に封口板を配置する例を示したが、他の面に封口板を配置することも可能である。但し、上記実施例のように、最も面積の小さい面に封口板を配置すると、よりエネルギー密度の高い二次電池となる。
角形二次電池２０のように、電池内圧が所定値以上となった際に作動する電流遮断機構を有することが好ましい。この場合、正極活物質合剤層には炭酸リチウムが含有されることが好ましい。これにより、角形二次電池２０が過充電状態となったとき、炭酸リチウムが分解しガスが発生し、電流遮断機構を短時間で作動させることができる。この場合、正極板４に設けられた切り欠き４ｅが、正極活物質合剤層４ａ内で発生したガスの封口板２側への抜け道となる。このため、よりスムーズに電流遮断機構を作動させることが可能となり、より好ましい。
なお、上述の実施例において説明した電流遮断機構に変えて、電池内圧が所定値以上となった時に作動する短絡機構を設けてもよい。この短絡機構は、例えば図１３に示すように封口板２に電池内圧が所定値以上となった時に変形する変形部８０を設け、当該変形部８０の外側には負極板に電気的に接続された負極外部導電部材８１を配置する。そして、変形部８０を正極板と電気的に接続しておき、変形部８０の変形により変形部８０と負極外部導電部材８１とが電気的に接続されるようにしておく。これにより、短絡機構が作動すると正極板と負極板が電気的に接続されるようにする。二次電池が短絡機構を有する場合は、正極集電体、負極集電体等にヒューズ部を設けることが好ましい。また、ヒューズ部は、正極端子や正極端子の電池外部側に接続される正極外部導電部材に設けてもよい。そして、このヒューズ部が短絡機構の作動に伴い流れる短絡電流により溶断するようにすることが好ましい。なお、変形部８０は、封口板２に設けられた封口板貫通穴２ｘを塞ぐようにして配置される反転板であることが好ましい。二次電池が短絡機構を有する場合も、正極活物質合剤層に炭酸リチウムが含有されることが好ましい。
短絡機構としては、封口板が二つの変形部を有し、一方の変形部の上方に正極板に電気的に接続された正極外部導電部材を配置し、他方の変形部の上方に負極板に電気的に接続された負極外部導電部材を配置した形態とすることもできる。このような形態では、通常時、封口板及び二つの変形部は、正極板及び負極板のいずれにも電気的に接続されていない。電池内圧の上昇に伴い二つの変形部が変形することにより、正極板と負極板が、正極外部導電部材、一方の変形部、封口板、他方の変形部、負極外部導電部材を介して電気的に接続される。
正極活物質合剤層中に含有される炭酸リチウムの量は、正極活物質に対して０．１～５質量％とすることが好ましく、０．５～３質量％とすることがより好ましい。また、正極活物質合剤層に更にリン酸リチウムが含有されることが好ましい。
正極タブと正極集電体の接続方法、負極タブと負極集電体の接続方法は特に限定されず、抵抗溶接、レーザ等の高エネルギー線の照射による溶接、超音波溶接等を用いることができる。
電極体要素は積層型に限定されない。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て電極体要素とすることもできる。
１・・・角形外装体
１ａ・・・底部
１ｂ・・・大面積側壁
１ｃ・・・小面積側壁
２・・・封口板
２ａ・・・正極端子取り付け孔
２ｂ・・・負極端子取り付け孔
３・・・電極体
３ｘ・・・第１電極体要素
３ｙ・・・第２電極体要素
４・・・正極板
４ａ・・・正極活物質合剤層
４ｂ・・・正極芯体露出部
４ｃ・・・正極タブ
４ｄ・・・保護層
４ｅ・・・切り欠き
４ｆ・・・本体部
４ｘ・・・第１正極タブ群
４ｙ・・・第２正極タブ群
５・・・負極板
５ａ・・・負極活物質合剤層
５ｂ・・・負極芯体露出部
５ｃ・・・負極タブ
５ｆ・・・本体部
５ｘ・・・第１負極タブ群
５ｙ・・・第２負極タブ群
６・・・正極集電体
６ａ・・・集電体本体部
６ｂ・・・集電体接続部
６ｃ・・・リード部
６ｄ・・・接続用貫通穴
６ｅ・・・薄肉部
６ｆ・・・溝部
６ｙ１・・・第１固定用貫通穴
６ｙ２・・・第２固定用貫通穴
６ｙ３・・・第３固定用貫通穴
６ｙ４・・・第４固定用貫通穴
７・・・正極端子
７ｘ・・・端子貫通穴
７ｙ・・・端子栓
８・・・負極集電体
８ａ・・・集電体本体部
８ｃ・・・リード部
８ｄ・・・貫通穴
９・・・負極端子
１０、１２・・・内部側絶縁部材
１０ａ・・・絶縁部材本体部
１０ｂ・・・絶縁部材第１側壁
１０ｃ・・・絶縁部材第２側壁
１０ｄ・・・凸部
１１、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
１８・・・テープ
１９・・・リード部絶縁部材
２０・・・角形二次電池
４０・・・電流遮断機構
４１・・・導電部材
４１ａ・・・ベース部
４１ｂ・・・筒状部
４１ｃ・・・フランジ部
４２・・・変形板
４２ａ・・・突出部
４３・・・絶縁板
４３ａ・・・絶縁板本体部
４３ｂ・・・絶縁板第１側壁
４３ｃ・・・絶縁板貫通穴
４３ｄ１・・・第１突起
４３ｄ２・・・第２突起
４３ｄ３・・・第３突起
４３ｄ４・・・第４突起
５０ｘ、５０ｙ・・・溶接部
５１ｘ、５１ｙ・・・予備接合部
６０ｘ、６０ｙ・・・溶接部
７０ａ・・・第１固定部
７０ｂ・・・第２固定部
７０ｃ・・・第３固定部
７０ｄ・・・第４固定部
８０・・・変形部
８１・・・負極外部導電部材
１ａ・・・底部
１ｂ・・・大面積側壁
１ｃ・・・小面積側壁
２・・・封口板
２ａ・・・正極端子取り付け孔
２ｂ・・・負極端子取り付け孔
３・・・電極体
３ｘ・・・第１電極体要素
３ｙ・・・第２電極体要素
４・・・正極板
４ａ・・・正極活物質合剤層
４ｂ・・・正極芯体露出部
４ｃ・・・正極タブ
４ｄ・・・保護層
４ｅ・・・切り欠き
４ｆ・・・本体部
４ｘ・・・第１正極タブ群
４ｙ・・・第２正極タブ群
５・・・負極板
５ａ・・・負極活物質合剤層
５ｂ・・・負極芯体露出部
５ｃ・・・負極タブ
５ｆ・・・本体部
５ｘ・・・第１負極タブ群
５ｙ・・・第２負極タブ群
６・・・正極集電体
６ａ・・・集電体本体部
６ｂ・・・集電体接続部
６ｃ・・・リード部
６ｄ・・・接続用貫通穴
６ｅ・・・薄肉部
６ｆ・・・溝部
６ｙ１・・・第１固定用貫通穴
６ｙ２・・・第２固定用貫通穴
６ｙ３・・・第３固定用貫通穴
６ｙ４・・・第４固定用貫通穴
７・・・正極端子
７ｘ・・・端子貫通穴
７ｙ・・・端子栓
８・・・負極集電体
８ａ・・・集電体本体部
８ｃ・・・リード部
８ｄ・・・貫通穴
９・・・負極端子
１０、１２・・・内部側絶縁部材
１０ａ・・・絶縁部材本体部
１０ｂ・・・絶縁部材第１側壁
１０ｃ・・・絶縁部材第２側壁
１０ｄ・・・凸部
１１、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
１８・・・テープ
１９・・・リード部絶縁部材
２０・・・角形二次電池
４０・・・電流遮断機構
４１・・・導電部材
４１ａ・・・ベース部
４１ｂ・・・筒状部
４１ｃ・・・フランジ部
４２・・・変形板
４２ａ・・・突出部
４３・・・絶縁板
４３ａ・・・絶縁板本体部
４３ｂ・・・絶縁板第１側壁
４３ｃ・・・絶縁板貫通穴
４３ｄ１・・・第１突起
４３ｄ２・・・第２突起
４３ｄ３・・・第３突起
４３ｄ４・・・第４突起
５０ｘ、５０ｙ・・・溶接部
５１ｘ、５１ｙ・・・予備接合部
６０ｘ、６０ｙ・・・溶接部
７０ａ・・・第１固定部
７０ｂ・・・第２固定部
７０ｃ・・・第３固定部
７０ｄ・・・第４固定部
８０・・・変形部
８１・・・負極外部導電部材
Claims (12)
- 正極タブを有する複数の正極板と、負極タブを有する複数の負極板が、前記正極板と前記負極板の間にセパレータを介して積層された積層型の電極体要素と、
前記正極板に電気的に接続された正極集電体と、
前記負極板に電気的に接続された負極集電体と、
開口を有し、前記電極体要素を収容する外装体と、
前記開口を封口する封口板と、を備え、
前記正極タブ及び前記負極タブは、前記電極体要素の前記封口板側に配置され、
前記正極板は、正極芯体と、前記正極芯体上に形成された正極活物質合剤層を含み、
前記正極板は、前記正極芯体上に前記正極活物質合剤層が形成された本体部を有し、
前記正極タブは、前記本体部の端部から突出し、
前記正極板の前記本体部における前記正極タブの根元には切り欠きが設けられ、
前記正極タブ及び前記負極タブが湾曲した状態とされた二次電池の製造方法であって、
前記正極芯体において前記正極活物質合剤層が形成された部分に前記切り欠きを設ける切り欠き工程と、
前記正極板、前記負極板、及び前記セパレータを含む第１電極体要素と、前記正極板、前記負極板、及び前記セパレータを含む第２電極体要素と、を作製する電極体要素作製工程と
前記封口板に固定された前記正極集電体に、前記第１電極体要素に含まれる前記正極板の前記正極タブと、前記第２電極体要素に含まれる前記正極板の前記正極タブとを電気的に接続する接続工程と、
前記接続工程の後、前記第１電極体要素の前記積層方向の両端に位置する２つの外面の内の一方の外面と、前記第２電極体要素の前記積層方向の両端に位置する２つの外面の内の一方の外面とが接するように前記正極タブ及び前記負極タブを湾曲させて、前記第１電極体要素と前記第２電極体要素を一つに纏めて、前記正極タブと前記負極タブが電極体から封口板に向かって湾曲した状態の電極体とする電極体作製工程を有する二次電池の製造方法。 - 前記正極板において前記正極活物質合剤層が形成された領域の面積は、前記負極板において負極活物質合剤層が形成された領域の面積よりも小さい請求項１に記載の二次電池の
製造方法。 - 前記接続工程の前に、前記セパレータと前記正極板を接着する工程を有する請求項１又は２に記載の二次電池の製造方法。
- 前記接続工程の前に、前記セパレータと前記負極板を接着する工程を有する請求項１～３のいずれかに記載の二次電池の製造方法。
- 前記正極板において、前記切り欠きの周囲が前記セパレータに接着されている請求項１～４のいずれかに記載の二次電池の製造方法。
- 前記電極体の厚みが２０ｍｍ以上である請求項１に記載の二次電池の製造方法。
- 正極タブを有する複数の正極板と、負極タブを有する複数の負極板が、前記正極板と前記負極板の間にセパレータを介して積層された積層型の電極体要素と、
前記正極板に電気的に接続された正極集電体と、
前記負極板に電気的に接続された負極集電体と、
開口を有し、前記電極体要素を収容する外装体と、
前記開口を封口する封口板と、を備え、
前記正極タブ及び前記負極タブは、前記電極体要素の前記封口板側に配置され、
前記正極板は、正極芯体と、前記正極芯体上に形成された正極活物質合剤層を含み、
前記正極板は、前記正極芯体上に前記正極活物質合剤層が形成された本体部を有し、
前記正極タブは、前記本体部の端部から突出し、
前記正極板の前記本体部における前記正極タブの根元には切り欠きが設けられており、
前記電極体要素は、前記正極板、前記負極板、及び前記セパレータを含む第１電極体要素と、前記正極板、前記負極板、及び前記セパレータを含む第２電極体要素とを含み、
前記第１電極体要素は、前記第１電極体要素に含まれる前記複数の正極板のそれぞれの前記正極タブが積層された第１正極タブ群と、前記第１電極体要素に含まれる前記複数の負極板のそれぞれの前記負極タブが積層された第１負極タブ群とを含み、
前記第２電極体要素は、前記第２電極体要素に含まれる前記複数の正極板のそれぞれの前記正極タブが積層された第２正極タブ群と、前記第２電極体要素に含まれる前記複数の負極板のそれぞれの前記負極タブが積層された第２負極タブ群とを含み、
前記第１電極体要素から延びる前記第１正極タブ群の先端部と、前記第２電極体要素から延びる前記第２正極タブ群の先端部とが、互いに向かい合う方向に湾曲して、前記第１正極タブ群と前記第２正極タブ群の封口板と平行となった部分が、前記封口板に固定された前記正極集電体に電気的に接続され、
前記第１電極体要素から延びる前記第１負極タブ群の先端部と前記第２電極体要素から延びる前記第２負極タブ群の先端部とが、互いに向かい合う方向に湾曲して、前記第１負極タブ群と前記第２負極タブ群の封口板と平行となった部分が、前記封口板に固定された前記負極集電体に電気的に接続され、
前記第１電極体要素の前記積層方向の両端に位置する２つの外面の内の一方の外面と、前記第２電極体要素の前記積層方向の両端に位置する２つの外面の内の一方の外面とが接するように配され、前記正極タブと前記負極タブが電極体から封口板に向かって湾曲した状態で、前記第１電極体要素と前記第２電極体要素が一つに纏まった電極体を備えた二次電池。 - 前記正極板において前記正極活物質合剤層が形成された領域の面積は、前記負極板において負極活物質合剤層が形成された領域の面積よりも小さい請求項７に記載の二次電池。
- 前記セパレータと前記正極板が接着された請求項７又は８に記載の二次電池。
- 前記セパレータと前記負極板が接着された請求項７～９のいずれかに記載の二次電池。
- 前記正極板において、前記切り欠きの周囲が前記セパレータに接着された請求項７～１０のいずれかに記載の二次電池。
- 前記電極体の厚みが２０ｍｍ以上である請求項７～１１のいずれかに記載の二次電池。
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| JP2016129622 | 2016-06-30 | ||
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