JP7358329B2 - 角形二次電池 - Google Patents

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Description

本開示は、角形二次電池に関する。
図１３は、特許文献１に記載されている角形二次電池３００の上側の模式断面図である。図１３に示すように、角形二次電池３００は、角形外装体３１０、電極体３１１、及び集電体３１２を備え、電極体３１１と集電体３１２は、角形外装体３１０に配置される。電極体３１１は、積層された複数の極板３１７を有する。各極板３１７からは、タブ３１４が突出し、複数の極板３１７から突出する複数のタブ３１４は、重なるように配置されてタブ束３１５を構成する。タブ束３１５は、集電体３１２に溶接され、集電体３１２に電気的に接合される。タブ束３１５には、電極体３１１と集電体３１２の間の領域（Ｇで示す範囲の領域）において突出先の極板３１７と同一平面上に存在するタブ３１４ａが存在する。そのタブ３１４ａには、張力がかかり、タブ３１４ａは、緩みが全く存在しない状態となっている。
図１４は、特許文献２に記載されている角形二次電池４００の上側の模式断面図である。図１４に示すように、角形二次電池４００は、角形外装体４１０、図示しない電極体、リード４１２、及び補助リード４１３を備え、電極体、リード４１２、及び補助リード４１３は、角形外装体４１０内に配置される。リード４１２、及び補助リード４１３は、集電体を構成する。角形二次電池４００では、電極体から突出するタブ束４１５は、リード４１２と補助リード４１３との間に挟み込まれて溶接される。角形二次電池４００も、角形二次電池３００と同様に、タブ束４１５には、電極体と補助リード４１３の間の領域において突出先の極板と同一平面上に存在するタブ４１９が存在する。そのタブ４１９には、張力がかかり、タブ４１９は、緩みが全く存在しない状態となっている。
特開２０１５－１０３３１８号公報 特開２０１５－１３０２５３号公報
角形二次電池３００，４００では、電極体３１１と、タブ束３１５，４１５が接合される集電体との間に、張力がかかって緩みが全く存在しないタブ３１４ａ，４１９が存在する。したがって、角形二次電池３００，４００が、衝撃や振動を受けて、タブ束３１５，４１５に伸張方向の力が作用すると、上記緩みが全く存在しないタブ３１４ａ，４１９が引っ張られ、損傷し易い。
そこで、本開示の目的は、衝撃や振動を受けても、全てのタブが損傷しにくい角形二次電池を提供することにある。
上記課題を解決するため、本開示に係る角形二次電池は、積層された複数の極板を含む電極体と、開口を有し、電極体を収納する角形外装体と、開口を封口し、電極体側とは反対側に外部端子が設けられた封口板と、外部端子に電気的に接続され、角形外装体内に配置される集電端子と、を備え、各極板は、板状の芯体、及び芯体上に設けられた活物質含有層を含む活物質配置部と、芯体と一体に構成され、活物質配置部から突出する集電タブを有し、集電タブは、角形外装体の高さ方向に関して活物質配置部と集電端子との間に位置して少なくとも一部が湾曲する湾曲部と、湾曲部における活物質配置部側とは反対側に位置する先端部を有し、先端部は、集電端子に接合されて集電端子に電気的に接続された接合部を有する。
なお、本明細書では、外部端子を、バスバー等からなる外部配線が電気的に接続される角形二次電池の端子部分として定義する。また、高さ方向を、板状部分を有する封口板の当該板状部の法線方向と定義し、高さ方向で外部端子が存在する側を上側とし、高さ方向で外部端子側とは反対側を下側とする。
本開示に係る角形二次電池によれば、衝撃や振動を受けても、全てのタブを損傷しにくくできる。
本開示の一実施形態に係る角形二次電池の斜視図である。 上記角形二次電池を側方から見た図であり、内部構造が見えるようにした透視図である。 図２のＡ‐Ａ線断面図の上部を表す部分断面図である。 上記角形二次電池の正極板をその厚さ方向から見たときの平面図である。 上記角形二次電池の負極板を、その厚さ方向から見たときの平面図である。 上記角形二次電池の電極体の斜視図である。 一体構造に構成される正極集電端子及び正極側カバー（挟持部）の一部構造を説明する斜視図である。 上記角形二次電池における正極集電端子の一部の周辺の斜視図である。 正極集電端子を封口板の外側に設けられた正極側外部端子に電気的に接続する電気的接続部の分解斜視図である。 正極集電端子等が固定された封口板を角形外装体に取り付けている最中の上記角形二次電池を表す斜視図である。 変形例における、集電端子及び挟持部の一体構造の一部を表す斜視図である。 集電タブが、重なるように配置されて１つの束に束ねられる場合における集電端子に対する集電タブの接合の一例を説明するための模式図である。 第１の従来例の角形二次電池の構造を説明する断面図である。 第２の従来例の角形二次電池の構造を説明する断面図である。
以下に、本開示に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて新たな実施形態を構築することは当初から想定されている。また、以下の説明及び図面において、Ｘ方向は、以下で説明する正極板２０の厚さ方向を示し、複数の正極板２０の積層方向に一致する。また、Ｙ方向は、正極板２０が広がる２次元平面内の一方向を示し、Ｚ方向は、以下で説明する角形外装体１１の高さ方向を示し、以下で説明する封口板１２の板状部の法線方向に一致する。Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向は、互いに直交する。
図１は、本開示の一実施形態に係る角形二次電池（以下、単に角形電池という）１の斜視図であり、図２は、角形電池１を側方から見た図であり、内部構造が見えるようにした透視図である。また、図３は、図２のＡ‐Ａ線断面図の上部を表す部分断面図である。図１及び図２に示すように、角形電池１は、角形外装体（角形外装缶）１１と、封口板１２と、積層型の電極体１４を備える。角形外装体１１は、例えば、金属、好ましくは、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、Ｚ方向上方側に開口を有する。角形電池１は、図示しない絶縁性のシートを備え、その絶縁性のシートは、角形外装体１１の開口側を除いた内面を覆うように配置される。なお、角形外装体１１は、合成樹脂等の絶縁体で構成されてもよく、この場合、絶縁性のシートは省略されることができる。
後述するが、封口板１２には電極体１４等が固定される。封口板１２に電極体１４等を固定した後、封口板１２は角形外装体１１の開口に嵌合される。封口板１２と角形外装体１１の嵌合部をレーザ溶接等で接合することで、封口板１２が角形外装体１１と一体化され、角形の電池ケース１５が構成される。
図３に示すように、電極体１４は、複数の正極板２０と、複数の負極板３０と、図示しない複数のセパレータを備える。正極板２０の数と、負極板３０の数は、例えば、７０以上８０以下であり、電極体１４の両側には、負極板３０が配置される。なお、正極板２０の数と、負極板３０の数は、７０未満でもよく、８０より大きくてもよい。電極体１４は、角形外装体１１内に収容される。次に、正極板２０と、負極板３０と、電極体１４の構造について詳細に説明する。図４は、正極板２０をその厚さ方向（Ｘ方向）から見たときの平面図であり、図５は、負極板３０を、その厚さ方向（Ｘ方向）から見たときの平面図である。また、図６は、電極体１４の斜視図である。
図４に示すように、正極板２０は、正極活物質配置部２１、及び正極集電タブ２２を備える。正極活物質配置部２１は、平板状の正極芯体と、正極芯体の両面に塗布された正極活物質含有層２４を有する。また、正極集電タブ２２は、正極活物質配置部２１から突出する。図４に示す例では、正極活物質配置部２１は、側面視において略矩形の形状を有する。正極活物質配置部２１は、一方の一対の縁２５ａがＺ方向に略平行に延在し、他方の一対の縁２５ｂがＹ方向に略延在する。また、正極集電タブ２２は、正極芯体と同じ材料からなり、正極芯体と一体に構成される。正極集電タブ２２は、側面視において略矩形の形状を有し、正極活物質配置部２１の上側の縁２５ｂにおけるＹ方向の一方側からＺ方向上側に突出する。正極集電タブ２２の一方の一対の縁は、Ｚ方向に略平行に延在し、他方の一対の縁は、Ｙ方向に略平行に延在する。
図５に示すように、負極板３０は、負極活物質配置部３１、及び負極集電タブ３２を備える。負極活物質配置部３１は、平板状の芯体と、負極芯体の両面に塗布された負極活物質含有層３４を有する。また、負極集電タブ３２は、負極活物質配置部３１から突出する。図５に示す例では、負極活物質配置部３１は、側面視において略矩形の形状を有する。負極活物質配置部３１は、一方の一対の縁３５ａがＺ方向に略平行に延在し、他方の一対の縁３５ｂがＹ方向に略延在する。負極集電タブ３２は、負極芯体と同じ材料からなり、負極芯体と一体に構成される。負極集電タブ３２は、側面視において略矩形の形状を有し、負極活物質配置部３１の上側の縁３５ｂにおけるＹ方向の他方側からＺ方向上側に突出する。負極集電タブ３２の一方の一対の縁は、Ｚ方向に略平行に延在し、他方の一対の縁は、Ｙ方向に略平行に延在する。
図６を参照して、正極板２０と負極板３０は、正極集電タブ２２及び負極集電タブ３２がＺ方向上側に突出するように配置された状態で、セパレータを介して交互に積層される。この積層により、電極体１４が構成される。図４及び図５に示すように、負極活物質配置部３１の側面視の面積は、正極活物質配置部２１の側面視の面積よりも大きくなっている。また、後述するが、電極体１４は、角形外装体１１内に配置される正極及び負極電極端子に接合され、角形外装体１１内の所定位置に配置される。電極体１４が当該所定位置に配置された状態で、Ｘ方向から見たとき、正極活物質配置部２１の全てが、負極活物質配置部３１に重なり、負極活物質配置部３１の環状の周辺部は、正極活物質配置部２１に重ならない。また、正極芯体の厚さは、負極芯体の厚さよりも厚くなっている。
リチウムイオン二次電池において、正極板の板幅が負極板の板幅より大きい場合、充電の際に、負極板の板幅から突出した正極板の正極活物質から出るリチウムイオンが負極板の両端部に集中して、リチウムデンドライトが析出し易い。また、リチウムデンドライトの析出は、負極芯体の厚さが正極芯体の厚さよりも厚いとより発生し易くなる。そして、このリチウムデンドライトの析出は、充放電の繰り返しの際の容量維持率の低下等の電池劣化の原因となる。本実施例では、正極芯体の厚さを負極芯体の厚さよりも厚くすると共に、正極活物質配置部２１の全てが、負極活物質配置部３１に重なるようにすることで、リチウムデンドライトの析出を抑制し、充放電の繰り返しの際の容量維持率の低下等を抑制している。
正極芯体及び正極集電タブ２２は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金箔からなる。また、正極活物質含有層２４は、例えば、正極活物質として、リチウムニッケル酸化物を用い、導電剤として、アセチレンブラック（ＡＢ）を用い、結着剤として、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用い、分散媒として、Ｎ－メチル－２－ピロリドンを用いることで作成できる。正極活物質について更に詳細に説明すると、正極活物質としては、リチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出することが可能な化合物であれば適宜選択して使用できる。これらの正極活物質としては、リチウム遷移金属複合酸化物が好ましい。例えば、リチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出することが可能なＬｉＭＯ２（但し、ＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｍｎの少なくとも１種である）で表されるリチウム遷移金属複合酸化物、すなわち、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＮｉｙＣｏ１－ｙＯ２（ｙ＝０．０１～０．９９）、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＣｏｘＭｎｙＮｉｚＯ２（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）や、ＬｉＭｎ２Ｏ４又はＬｉＦｅＰＯ４などを一種単独もしくは複数種を混合して用いることができる。さらには、リチウムコバルト複合酸化物にジルコニウムやマグネシウム、アルミニウム、タングステンなどの異種金属元素を添加したものも使用し得る。しかし、正極活物質含有層２４は、それら以外の公知の如何なる材料で作成されてもよい。
正極活物質配置部２１は、例えば、次のように作製される。正極活物質に導電剤や結着剤等を混合し、その混合物を分散媒中で混練することによってペースト状の正極活物質スラリーを作製する。その後、正極活物質スラリーを正極芯体上に塗布する。続いて、正極芯体に塗布された正極活物質スラリーを乾燥、及び圧縮すると、正極活物質配置部２１が形成される。
負極芯体及び負極集電タブ３２は、例えば、銅又は銅合金箔からなる。負極活物質含有層３４の負極活物質は、リチウムを可逆的に吸蔵・放出できるものであれば特に限定されず、例えば、炭素材料や、珪素材料、リチウム金属、リチウムと合金化する金属或いは合金材料や、金属酸化物などを用いることができる。なお、材料コストの観点からは、負極活物質に炭素材料を用いることが好ましく、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、メソフェーズピッチ系炭素繊維（ＭＣＦ）、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、コークス、ハードカーボンなどを用いることができる。特に、高率充放電特性を向上させる観点からは、負極活物質として、黒鉛材料を低結晶性炭素で被覆した炭素材料を用いることが好ましい。
また、負極活物質含有層３４は、結着剤として、スチレンーブタジエン共重合体ゴム粒子分散体（ＳＢＲ）を用い、増粘剤として、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を用い、分散媒として、水を用いて、作成されると好ましい。負極活物質配置部３１は、例えば、次のように作製される。負極活物質に導電剤や結着剤等を混合し、その混合物を分散媒中で混練することによってペースト状の負極活物質スラリーを作製する。その後、負極活物質スラリーを負極芯体上に塗布する。続いて、負極芯体に塗布された負極活物質スラリーを乾燥、及び圧縮すると、負極活物質配置部３１が形成される。
セパレータとしては、非水電解質二次電池において一般に使用されている公知のものを用いることができる。例えば、ポリオレフィンからなるセパレータが好ましい。具体的には、ポリエチレンからなるセパレータのみならず、ポリエチレンの表面にポリプロピレンからなる層が形成されたものや、ポリエチレンのセパレータの表面にアラミド系の樹脂が塗布されたものを用いても良い。
正極板２０とセパレータとの界面ないし負極３０とセパレータとの界面には、無機物のフィラー層を形成してもよい。このフィラーとしては、チタン、アルミニウム、ケイ素、マグネシウム等を単独もしくは複数用いた酸化物やリン酸化合物、またその表面が水酸化物などで処理されているものを用いることができる。また、このフィラー層は、正極板２０、負極板３０、又はセパレータに、フィラー含有スラリーを直接塗布して形成してもよく、フィラーで形成したシートを、正極板２０、負極板３０、又はセパレータに貼り付けることで形成してもよい。
再度、図３を参照して、角形電池１は、更に、正極集電端子４０、挟持部の一例としての金属製の正極側カバー５０、樹脂製の絶縁カバー６０を備える。正極集電端子４０は、角形外装体１１内に配置され、Ｘ方向に延在する。また、複数の正極板２０に含まれる複数の正極集電タブ２２は、２つに分けられて重なるように配置されて２つの束となり、２つの束の夫々は、正極側タブ束４１を構成する。正極集電端子４０、及び正極側カバー５０は、アルミニウムで形成されると好ましく、一体に構成される。
図７は、その一体構造を説明する正極集電端子４０及び正極側カバー５０の一部構造を説明する斜視図である。図７に示すように、正極集電端子４０は、板状部４５を有する。また、角形電池１は、２つの正極側カバー５０を備え、各正極側カバー５０は、正極集電端子４０と連結部４２で連結される。正極側カバー５０、及び連結部４２は、棒状形状を有して一体に構成され、正極集電端子４０のＹ方向の一方側端部からＸ方向に延在する。連結部４２の厚さは、正極側カバー５０の厚さよりも薄い。一方の正極側タブ束４１を、正極集電端子４０のＹ方向一方側におけるＸ方向の一方側縁部に接触するように正極集電端子４０のＺ方向の下側から上側にＺ方向に延在させ、他方の正極側タブ束４１を、正極集電端子４０のＹ方向一方側におけるＸ方向の他方側縁部に接触するように正極集電端子４０のＺ方向の下側から上側にＺ方向に延在させる。
その後、各正極側カバー５０を、連結部４２との接続部を支点として、ＸＹ平面上を矢印Ｃで示す方向に旋回させるように折り曲げ、正極側カバー５０と正極集電端子４０のＸ方向の縁部とで正極側タブ束４１の一部を挟持する。連結部４２の厚さが正極側カバー５０の厚さよりも薄くて、連結部４２の剛性が正極側カバー５０よりも小さいため、この折り曲げを円滑に実行できる。
その後、図８、すなわち、角形電池１における正極集電端子４０の一部の周辺の斜視図に示すように、正極側タブ束４１における正極活物質配置部２１側とは反対側の先端部を、正極集電端子４０の板状部４５の上面４６に沿ってＸ方向に延在するように折り返す。後で詳述するが、角形電池１において、正極集電端子４０の板状部４５は、封口板１２の板状部と略平行に配置される。板状部４５における正極活物質配置部２１側とは反対側の面は、板状部４５におけるＺ方向の封口板１２側の面となり、板状部４５の上面４６を構成する。上記折り返しを行った後、正極集電端子４０、正極側カバー５０、及び連結部４２は、正極側タブ束４１の一部を収容する凹部４３を画定する。
図８に示すように、各正極集電タブ２２は、板状部４５の上面４６に沿うように延在する平坦部２２ｃを有する。Ｚ方向から見たとき、正極側タブ束４１に含まれる全ての正極集電タブ２２における全ての平坦部２２ｃが重なっている重なり部４８が存在する。重なり部４８は、超音波溶接、レーザ溶接、ＴＩＧ溶接、又は抵抗溶接等で、板状部４５の上面４６に接合され、板状部４５に電気的に接続される。換言すると、各正極集電タブ２２における正極集電端子４０との接合部は、重なり部４８に含まれる。
なお、重なり部４８における正極集電タブ２２の突出方向の長さが３ｍｍ以上であると、正極側タブ束４１に含まれる全ての正極集電タブ２２を確実に板状部４５に接合できて好ましいが、重なり部４８における正極集電タブ２２の突出方向の長さは、３ｍｍ未満でもよい。また、重なり部４８における正極集電タブ２２の突出方向の長さが１０ｍｍ以下であると、材料費を低下できると共にコンパクト化を実行し易くて好ましいが、重なり部４８における正極集電タブ２２の突出方向の長さは１０ｍｍよりも大きくてもよい。
再度、図２を参照して、正極集電端子４０は、正極集電タブ２２の接合部のＹ方向の反対側に外部端子接続部６５を有する。外部端子接続部６５は、封口板１２の外側に設けられた正極側外部端子１８に電気的に接続される。図９は、その電気的接続部の分解斜視図である。図９に示すように、外部端子接続部６５は、板状部４５から上側に突出する円柱状のリベット部６１を有する。リベット６１は、中空円板状の絶縁体６２の貫通孔、封口板１２の板状部に設けられた貫通孔、絶縁体６４に設けられた貫通孔、及び正極側外部端子１８に設けられた貫通孔に挿通される。このリベット６１の挿入は、樹脂等の絶縁体からなる絶縁カバー６０（図３参照）を、正極集電端子４０と封口板１２との間に配置した状態で実行される。
リベット６１は、この挿入が実行された後、かしめられる。このかしめによって、リベット６１、絶縁体６２、絶縁カバー６０、封口板１２、絶縁体６４、及び正極側外部端子１８が一体化され、正極集電端子４０のリベット６１が正極側外部端子１８に電気的に接続される。
上述のように、正極板２０は、正極集電端子４０に接合されている。よって、リベット６１のかしめによって、複数の正極板２０、正極集電端子４０、絶縁カバー６０、及び封口板１２が、一体化される。説明は省略するが、複数の負極板３０、図示しない銅製の負極集電端子、絶縁カバー６０、及び封口板１２も、正極側と同様の構造により一体化される。その結果、電極体１４、正極集電端子４０、負極集電端子、絶縁カバー６０、及び封口板１２は、一体に統合されて統合構造を構成する。なお、かしめによって、正極集電端子４０を封口板１２と一体化する場合について説明したが、正極集電端子は、溶接等の他の接合手段によって封口板に固定されてもよい。
図１０は、上記統合構造７０が、内面が絶縁シートで被覆された角形外装体１１内に取り付けられている最中の角形電池１を表す斜視図である。図１０に示すように、統合構造７０は、電極体１４（図６参照）をＺ方向下方側に配置した状態で、角形外装体１１に対して矢印Ｄで示すＺ方向に相対移動させられ、封口板１２以外の部分が角形外装体１１内に挿入される。その後、上述のように、封口板１２はレーザ溶接等により角形外装体１１の開口側の縁部に接合される。
再度、図３を参照して、絶縁カバー６０は、断面略Ｕ字形状を有し、角形外装体１１への統合構造７０の取り付けの際に、角形外装体１１においてＸ方向に対向する一対の側板の内面に圧入により内篏される。封口板１２が角形外装体１１の開口側の縁部に接合されている状態で、正極側タブ束４１の一部が、正極側カバー５０と正極集電端子４０のＸ方向の縁部とで挟持され、正極側カバー５０は、絶縁カバー６０からＸ方向の正極集電端子４０側の力を受ける。
また、封口板１２が角形外装体１１の開口側の縁部に接合されている状態で、各正極集電タブ２２は、湾曲部２２ａ、高さ方向延在部２２ｂ、及び平坦部２２ｃを含む。高さ方向延在部２２ｂ、及び平坦部２２ｃは、先端部を構成する。湾曲部２２ａは、Ｚ方向に関して正極活物質配置部２１と正極集電端子４０との間（範囲Ｂで示すＺ方向領域）に位置し、少なくとも一部が湾曲する。また、高さ方向延在部２２ｂは、湾曲部２２ａの正極活物質配置部２１側とは反対側の端部につながり、Ｚ方向に延在する。高さ方向延在部２２ｂの一部は、正極側カバー５０と正極集電端子４０のＸ方向の縁部とで挟持される。また、平坦部２２ｃは、高さ方向延在部２２ｂの湾曲部２２ａ側とは反対側の端部につながり、正極集電端子４０の板状部４５の上面４６に沿って延在する。平坦部２２ｃは、正極集電端子４０に接合される接合部を含む。
角形外装体１１への統合構造７０の取り付けが完了すると、非水電解液が、封口板１２に設けられた注液孔（図示せず）を介して注液される。その後、正極及び負極側外部端子１８，１９（図２参照）を用いて所定の充電を施して、電池の充電反応によって発生する反応ガスを予め発生させた後、電解液注液孔を密封することで角形電池１を作製する。電解液注液孔の密封は、例えばブラインドリベットや溶接等で実行される。なお、電解液注液孔の密封は、不活性ガス雰囲気(Ｎ２またはＡｒ等の希ガス類)または水分量が管理されたドライエアー環境にて実施される。このようにして、電池ケース１５内へ水分が混入して電解液と反応し、電池の異常劣化を引き起こすことを防止する。
非水電解質の溶媒としては、特に限定されるものではなく、非水電解質二次電池に従来から用いられてきた溶媒を使用することができる。例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート（ＶＣ）などの環状カーボネート；ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）などの鎖状カーボネート；酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、γ－ブチロラクトンなどのエステルを含む化合物；プロパンスルトンなどのスルホン基を含む化合物；１，２－ジメトキシエタン、１，２－ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、１，２－ジオキサン、１，４－ジオキサン、２－メチルテトラヒドロフランなどのエーテルを含む化合物；ブチロニトリル、バレロニトリル、ｎ－ヘプタンニトリル、スクシノニトリル、グルタルニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル、１，２，３－プロパントリカルボニトリル、１，３，５－ペンタントリカルボニトリルなどのニトリルを含む化合物；ジメチルホルムアミドなどのアミドを含む化合物などを用いることができる。特に、これらのＨの一部がＦにより置換されている溶媒が好ましく用いられる。また、これらを単独又は複数組み合わせて使用することができ、特に環状カーボネートと鎖状カーボネートとを組み合わせた溶媒や、さらにこれらに少量のニトリルを含む化合物やエーテルを含む化合物が組み合わされた溶媒が好ましい。
また、非水電解質の非水系溶媒としてイオン性液体を用いることもでき、この場合、カチオン種、アニオン種については特に限定されるものではないが、低粘度、電気化学的安定性、疎水性の観点から、カチオンとしては、ピリジニウムカチオン、イミダゾリウムカチオン、４級アンモニウムカチオンを、アニオンとしては、フッ素含有イミド系アニオンを用いた組合せが特に好ましい。
さらに、非水電解質に用いる溶質としても、従来から非水電解質二次電池において一般に使用されている公知のリチウム塩を用いることができる。そして、このようなリチウム塩としては、Ｐ、Ｂ、Ｆ、Ｏ、Ｓ、Ｎ、Ｃｌの中の一種類以上の元素を含むリチウム塩を用いることができ、具体的には、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＦＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）、ＬｉＣ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）３、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＰＦ２Ｏ２などのリチウム塩及びこれらの混合物を用いることができる。特に、非水電解質二次電池における高率充放電特性や耐久性を高めるためには、ＬｉＰＦ６を用いることが好ましい。
また、溶質としては、オキサラト錯体をアニオンとするリチウム塩を用いることもできる。このオキサラト錯体をアニオンとするリチウム塩としては、ＬｉＢＯＢ（リチウム－ビスオキサレートボレート）の他、中心原子にＣ２Ｏ４ ２－が配位したアニオンを有するリチウム塩、例えば、Ｌｉ［Ｍ（Ｃ２Ｏ４）ｘＲｙ］（式中、Ｍは遷移金属、周期律表の１３族，１４族，１５族から選択される元素、Ｒはハロゲン、アルキル基、ハロゲン置換アルキル基から選択される基、ｘは正の整数、ｙは０又は正の整数である。）で表わされるものを用いることができる。具体的には、Ｌｉ［Ｂ（Ｃ２Ｏ４）Ｆ２］、Ｌｉ［Ｐ（Ｃ２Ｏ４）Ｆ４］、Ｌｉ［Ｐ（Ｃ２Ｏ４）２Ｆ２］などがある。ただし、高温環境下においても負極の表面に安定な被膜を形成するためには、ＬｉＢＯＢを用いることが最も好ましい。
なお、上記溶質は、単独で用いるのみならず、２種以上を混合して用いても良い。また、溶質の濃度は特に限定されないが、非水電解液１リットル当り０．８～１．７モルであることが望ましい。更に、大電電流での放電を必要とする用途では、上記溶質の濃度が非水電解液１リットル当たり１．０～１．６モルであることが望ましい。
以上、本開示の角形電池１は、積層された複数の正極板２０を含む電極体１４と、開口を有し、電極体１４を収納する角形外装体１１と、開口を封口し、電極体１４側とは反対側に正極側外部端子１８が設けられた封口板１２と、正極側外部端子１８に電気的に接続され、角形外装体１１内に配置される正極集電端子４０を備える。また、各正極板２０は、板状の正極芯体、及び正極芯体上に設けられた正極活物質含有層２４を含む正極活物質配置部２１と、正極芯体と一体に構成され、正極活物質配置部２１から突出する正極集電タブ２２を有する。また、正極集電タブ２２は、Ｚ方向に関して正極活物質配置部２１と正極集電端子４０との間に位置して少なくとも一部が湾曲する湾曲部２２ａと、湾曲部２２ａにおける正極活物質配置部２１側とは反対側に位置する先端部（高さ方向延在部２２ｂ及び平坦部２２ｃ）を有する。また、先端部は、正極集電端子４０に接合されて正極集電端子４０に電気的に接続された接合部を有する。
したがって、各正極集電タブ２２が、Ｚ方向に関して正極活物質配置部２１と正極集電端子４０との間に位置して少なくとも一部が湾曲する湾曲部２２ａを有して、湾曲部２２ａが緩み（撓み）を有するので、角形電池１が衝撃や振動を受けた際、湾曲部２２ａが緩衝部となって、正極集電タブ２２が過度に引っ張られることがない。よって、正極集電タブ２２の損傷を抑制できる。
また、複数の正極板２０に含まれる複数の正極集電タブ２２は、重なるように配置されて正極側タブ束４１を構成し、正極集電端子４０は、板状部４５を有してもよい。また、正極側タブ束４１を板状部４５の縁部端面とで挟持する正極側カバー（挟持部）５０を更に備えてもよい。
上記構成によれば、電極体１４を角形外装体１１内に挿入する際、正極側タブ束４１の一部を、正極集電端子４０と正極側カバー５０で挟持できるので、正極側タブ束４１が、角形外装体１１の側方側に広がるのを抑制できる。したがって、正極側タブ束４１が緩みを有する湾曲部２２ａを有しても、正極側タブ束４１が、角形外装体１１の側面に接触するのを防止できる。よって、正極側タブ束４１が緩みを有する湾曲部２２ａを有しても、電極体１４を円滑に角形外装体１１内に収容でき、正極側タブ束４１が角形外装体１１の側面との接触で損傷することも防止できる。更には、正極側タブ束４１が角形外装体１１の側面と接触することがないので、角形電池１の品質を良好なものとできる。
また、正極側カバー（挟持部）５０と、正極集電端子４０は、連結部４２で連結されてもよい。そして、正極側カバー５０、正極集電端子４０、及び連結部４２は、一体に構成されてもよく、正極側タブ束４１の一部を収容する凹部４３を画定してもよい。
上記構成によれば、角形外装体１１内への電極体１４の挿入の際に正極側タブ束４１が角形外装体１１の側面に接触するのを防止する構造を、簡単安価に構成できる。更には、正極側カバー５０を、連結部４２との接続部を支点として、ＸＹ平面上を矢印Ｃで示す方向に旋回させるように折り曲げることで、正極側タブ束４１の一部を、正極側カバー５０と正極集電端子４０のＸ方向の縁部とで挟持する場合、正極側タブ束４１を正極側カバー５０と正極集電端子４０で格段に容易かつ確実に挟持できる。
更には、正極集電タブ２２は、正極集電端子４０の板状部４５におけるＺ方向の封口板１２側の上面４６に沿うように延在する平坦部２２ｃを有してもよい。そして、Ｚ方向から見たとき、正極側タブ束４１に含まれる全ての正極集電タブ２２における全ての平坦部２２ｃが重なっている重なり部４８が存在してもよい。また、正極集電タブ２２における正極集電端子４０との接合部は、重なり部４８に含まれ、重なり部４８における正極集電タブ２２の突出方向の長さは、３ｍｍ以上であってもよい。
上記構成によれば、重なり部４８における正極集電タブ２２の突出方向の長さが、３ｍｍ以上であるので、正極側タブ束４１に含まれる全ての正極集電タブ２２を確実に板状部４５に接合できる。
なお、本開示は、上記実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲において種々の改良や変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、（ｉ）正極側について、正極集電タブ２２がＺ方向に関して正極活物質配置部２１と正極集電端子４０との間に位置して少なくとも一部が湾曲する湾曲部２２ａを有する構成について説明した。また、（ｉｉ）正極側タブ束４１の一部が、正極側カバー（挟持部）５０と正極集電端子４０で挟持される構成について説明した。また、（ｉｉｉ）正極側カバー（挟持部）５０と正極集電端子４０が一体に構成される構成について説明した。また、（ｉｖ）正極集電タブ２２が、正極集電端子４０の板状部４５におけるＺ方向の封口板１２側の上面４６に沿うように延在する平坦部２２ｃを有し、Ｚ方向から見たとき、正極側タブ束４１に含まれる全ての正極集電タブ２２における全ての平坦部２２ｃが重なっている重なり部４８が存在し、正極集電タブ２２における正極集電端子４０との接合部が、重なり部４８に含まれ、重なり部４８における正極集電タブ２２の突出方向の長さが、３ｍｍ以上である構成について説明した。
しかし、角形電池は、これらの４つの構成（ｉ）（ｉｉ）（ｉｉｉ）（ｉｖ）のうちで最初に説明した正極集電タブが湾曲部を有する構成（ｉ）以外の３つの構成（ｉｉ）（ｉｉｉ）（ｉｖ）を有さなくてもよい。また、これらの４つの構成（ｉ）（ｉｉ）（ｉｉｉ）（ｉｖ）の１以上は、負極側で成立してもよい。負極側が当該４つの構成のうちの１以上の構成に対応する１以上の構成を有すれば、負極側でも、対応する正極側の１以上の構成によって導出される１以上の作用効果に対応する１以上の作用効果を獲得できる。なお、上記４つの構成のうちで最初に説明した集電タブが湾曲部を有する構成（ｉ）は、正極側のみで成立してもよく、負極側のみで成立してもよく、正極側と負極側の両方で成立してもよい。
また、正極側カバー（挟持部）５０を、連結部４２との接続部を支点として、ＸＹ平面上を矢印Ｃで示す方向に旋回させるように折り曲げることで、正極側タブ束４１の一部を、正極側カバー５０と正極集電端子４０のＸ方向の縁部とで挟持する場合について説明した。しかし、図１１、すなわち、変形例における、挟持部１５０及び集電端子１４０の一体構造の斜視図に示すように、正極側及び負極側の少なくとも一方で、挟持部１５０を、連結部１４２との接続部を支点として、ＹＺ平面上を矢印Ｅで示す方向に旋回させるように下側に折り曲げることで、図示しないタブ束の一部を、挟持部１５０と集電端子１４０のＸ方向の縁部１４１とで挟持してもよい。
また、正極側カバー（挟持部）５０を、連結部４２で正極集電端子４０に連結して、正極側カバー５０と、正極集電端子４０を一体に構成する場合について説明した。しかし、正極側及び負極側の少なくとも一方で、挟持部は、集電端子と一体に構成されなくてもよく、単独の部材でもよい。そして、この場合、挟持部は、金属で構成されてもよく、樹脂等の金属以外の材料で構成されてもよい。又は、挟持部は、集電端子と一体に構成されず、単独の部材でもなく、角形外装体に内嵌される絶縁体（絶縁カバー６０（図３参照）に対応する部材）と一体に構成されてもよい。この場合、挟持部が絶縁体（絶縁カバー）と同一の材料で構成される場合、挟持部は絶縁体（絶縁カバー）と一体に構成されてもよい。又は、挟持部が金属で構成される場合、挟持部は、樹脂等で構成される絶縁体に接着剤や溶着で接合（固定）されることで絶縁体と一体に構成されてもよい。
また、複数の正極集電タブ２２が、２つに分けられて重なるように配置されて２つの束になる場合について説明した。しかし、正極側及び負極側の少なくとも一方で、集電タブは、１つの束に束ねられてもよく、３以上に分けられて配置されて３以上の束となってもよい。ここで、集電タブが、１つの束に束ねられる場合、図１２に示すように、集電タブは、集電端子に接合できる。なお、図１２において、２２２は、集電タブを示し、２４０は、集電端子を示し、２４１は、タブ束を示し、２５０は、挟持部を示す。この変形例によれば、複数の集電タブ２２２の全てをＸ方向一方側に集箔するだけでよいので、集電端子２４０に対する集電タブ２２２の接合を効率的かつ短時間で実行できる。
１１ 角形外装体
１２ 封口板
１４ 電極体
１８ 正極側外部端子
１９ 負極側外部端子
２０ 正極板
２１ 正極活物質配置部
２２ 正極集電タブ
２２ａ 湾曲部
２２ｂ 高さ方向延在部
２２ｃ 平坦部
２４ 正極活物質含有層
３０ 負極板
４０ 正極集電端子
４１ 正極側タブ束
４２，１４２ 連結部
４３ 凹部
４５ 正極集電端子の板状部
４６ 板状部の上面
４８ 重なり部
５０ 正極側カバー
６０ 絶縁カバー
１４０，２４０ 集電端子
１５０，２５０ 挟持部
２２２ 集電タブ
２４１ タブ束
Ｘ方向 正極板の厚さ方向（積層方向）
Ｚ方向 角形外装体の高さ方向

Claims (4)

  1. 積層された複数の極板を含む電極体と、
    開口を有し、前記電極体を収納する角形外装体と、
    前記開口を封口し、前記電極体側とは反対側に外部端子が設けられた封口板と、
    前記外部端子に電気的に接続され、前記角形外装体内に配置される集電端子と、を備え、
    前記各極板は、板状の芯体、及び前記芯体上に設けられた活物質含有層を含む活物質配置部と、前記芯体と一体に構成され、前記活物質配置部から突出する集電タブを有し、
    前記集電タブは、前記角形外装体の高さ方向に関して前記活物質配置部と前記集電端子との間に位置して少なくとも一部が湾曲する湾曲部と、前記湾曲部における前記活物質配置部側とは反対側に位置する先端部を有し、
    前記先端部は、前記集電端子に接合されて前記集電端子に電気的に接続された接合部を有し、
    前記複数の極板に含まれる複数の前記集電タブは、重なるように配置されてタブ束を構成し、
    前記集電端子は、板状部を有し、
    前記タブ束の一部を前記板状部の縁部端面とで挟持する挟持部を更に備え
    前記タブ束の一部が、前記縁部端面と前記挟持部で拘束され、
    前記挟持部と、前記集電端子は、連結部で連結され、
    前記挟持部、前記集電端子、及び前記連結部は、一体に構成され、前記タブ束の一部を収容する凹部を画定し、
    前記連結部の剛性が、前記挟持部の剛性よりも小さくなっており、
    前記タブ束の一部を前記板状部の縁部端面とで挟持するように前記連結部が折れ曲げられている、角形二次電池。
  2. 積層された複数の極板を含む電極体と、
    開口を有し、前記電極体を収納する角形外装体と、
    前記開口を封口し、前記電極体側とは反対側に外部端子が設けられた封口板と、
    前記外部端子に電気的に接続され、前記角形外装体内に配置される集電端子と、
    前記角形外装体に内嵌される絶縁体と、
    を備え、
    前記各極板は、板状の芯体、及び前記芯体上に設けられた活物質含有層を含む活物質配置部と、前記芯体と一体に構成され、前記活物質配置部から突出する集電タブを有し、
    前記集電タブは、前記角形外装体の高さ方向に関して前記活物質配置部と前記集電端子との間に位置して少なくとも一部が湾曲する湾曲部と、前記湾曲部における前記活物質配置部側とは反対側に位置する先端部を有し、
    前記先端部は、前記集電端子に接合されて前記集電端子に電気的に接続された接合部を有し、
    前記複数の極板に含まれる複数の前記集電タブは、重なるように配置されてタブ束を構成し、
    前記集電端子は、板状部を有し、
    前記絶縁体が、前記タブ束の一部を前記板状部の縁部端面とで挟持する挟持部を含み、
    前記タブ束の一部が、前記縁部端面と前記挟持部で拘束されている、角形二次電池。
  3. 積層された複数の極板を含む電極体と、
    開口を有し、前記電極体を収納する角形外装体と、
    前記開口を封口し、前記電極体側とは反対側に外部端子が設けられた封口板と、
    前記外部端子に電気的に接続され、前記角形外装体内に配置される集電端子と、を備え、
    前記各極板は、板状の芯体、及び前記芯体上に設けられた活物質含有層を含む活物質配置部と、前記芯体と一体に構成され、前記活物質配置部から突出する集電タブを有し、
    前記集電タブは、前記角形外装体の高さ方向に関して前記活物質配置部と前記集電端子との間に位置して少なくとも一部が湾曲する湾曲部と、前記湾曲部における前記活物質配置部側とは反対側に位置する先端部を有し、
    前記先端部は、前記集電端子に接合されて前記集電端子に電気的に接続された接合部を有し、
    前記複数の極板に含まれる複数の前記集電タブは、重なるように配置されてタブ束を構成し、
    前記集電端子は、板状部を有し、
    前記タブ束の一部を前記板状部の縁部端面とで挟持する挟持部を更に備え
    前記タブ束の一部が、前記縁部端面と前記挟持部で拘束され、
    前記集電タブは、前記板状部における前記高さ方向の前記封口板側の上面に沿うように延在する平坦部を有し、
    前記高さ方向から見たとき、前記タブ束に含まれる全ての前記集電タブにおける全ての前記平坦部が重なっている重なり部が存在し、
    前記接合部は、前記重なり部に含まれ、
    前記重なり部における前記集電タブの突出方向の長さは、３ｍｍ以上である、角形二次電池。
  4. 積層された複数の極板を含む電極体と、
    開口を有し、前記電極体を収納する角形外装体と、
    前記開口を封口し、前記電極体側とは反対側に外部端子が設けられた封口板と、
    前記外部端子に電気的に接続され、前記角形外装体内に配置される集電端子と、を備え、
    前記各極板は、板状の芯体、及び前記芯体上に設けられた活物質含有層を含む活物質配置部と、前記芯体と一体に構成され、前記活物質配置部から突出する集電タブを有し、
    前記集電タブは、前記角形外装体の高さ方向に関して前記活物質配置部と前記集電端子との間に位置して少なくとも一部が湾曲する湾曲部と、前記湾曲部における前記活物質配置部側とは反対側に位置する先端部を有し、
    前記先端部は、前記集電端子に接合されて前記集電端子に電気的に接続された接合部を有し、
    前記複数の極板に含まれる複数の前記集電タブは、重なるように配置されてタブ束を構成し、
    前記集電端子は、板状部を有し、
    前記タブ束の一部を前記板状部の縁部端面とで挟持する挟持部を更に備え
    前記タブ束の一部が、前記縁部端面と前記挟持部で拘束され、
    前記集電タブは、前記板状部における前記高さ方向の前記封口板側の上面に沿うように延在する平坦部を有し、
    前記高さ方向から見たとき、前記タブ束に含まれる全ての前記集電タブにおける全ての前記平坦部が重なっている重なり部が存在し、
    前記接合部は、前記重なり部に含まれる、角形二次電池。
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