JP7442269B2 - 二次電池 - Google Patents
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Description
本発明は二次電池に関する。
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。
また二次電池においては、電池に過電流が流れて電池が損傷することを防止するために、端子と電極体を電気的に接続する集電体にヒューズを設けることが提案されている。
特許文献１の構成では、絶縁部材と集電体に設けられたヒューズ領域が接している。このため、何らかの不具合によりヒューズが作動した際、発生する火花や熱で絶縁部材が破壊され、キャッププレート（封口板）と集電体が接触し、再導通が起こり得る。
本発明は、上述のような従来技術の課題を解決すべくなされたものであって、ヒューズが作動した後であっても再導通や内部短絡を生じない、高い信頼性を有する二次電池を提供するものである。
本発明の態様の二次電池は、タブを備える電極体と、電極体を収容する外装体と、外装体を封口し、端子を備える封口板と、タブと端子を電気的に接続する集電体を備え、集電体は絶縁部材を介して前記封口板と対向し、集電体は第１接続部と連結部と第２接続部とを備え、第１接続部はタブまたはタブに接続されるタブ導電部材が接続され、連結部は第１接続部と第２接続部とを連結しており、第１接続部は端子または端子と接続される端子導電部材が接続される端子側接続部を備え、かつ端子側接続部と連結部との間に貫通孔を備えるヒューズ部を含み、ヒューズ部は絶縁部材、端子および端子導電部材と接触せず配置され、第２接続部から端子までの電流路の間で、貫通孔部分において断面積を最小とすることで、タブと端子との間に過電流が流れたときにヒューズ部が溶断するものである。
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としての角形二次電池２０の構成を以下に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されない。
図１及び図２に示すように角形二次電池２０は、開口を有する有底角筒状の角形外装体１と、角形外装体１の開口を封口する封口板２からなる電池ケース１００を備える。角形外装体１及び封口板２は、それぞれ金属製であることが好ましく、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金製とすることが好ましい。角形外装体１内には、正極板と負極板がセパレータを介して積層された電極体群３が電解液と共に収容されている。
封口板２には電解液注液孔１５が設けられており、電解液注液孔１５は封止部材１６で封止されている。封口板２には、電池ケース１００内の圧力が所定値以上となったとき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。封口板２の電池内部側の面であって、ガス排出弁１７の周囲には環状突起２ｃが設けられている。
電極体群３の封口板２側の端部には、正極タブ群４０ａ、４０ｂ及び負極タブ群５０ａ、５０ｂが設けられている。正極タブ群４０ａ、４０ｂは正極集電体６ｂ及び正極端子導電部材６ａを介して正極端子７に電気的に接続されている。負極タブ群５０ａ、５０ｂは負極集電体８ｂ及び負極端子導電部材８ａを介して負極端子９に電気的に接続されている。
正極集電体６ｂ、正極端子導電部材６ａ及び正極端子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。正極端子７と封口板２の間には樹脂製の外部側絶縁部材１０が配置されている。正極集電体６ｂ及び正極端子導電部材６ａと封口板２の間には樹脂製の内部側絶縁部材１１が配置されている。
負極集電体８ｂ、負極端子導電部材８ａ及び負極端子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。負極端子９と封口板２の間には樹脂製の外部側絶縁部材１２が配置されている。負極集電体８ｂ及び負極端子導電部材８ａと封口板２の間には樹脂製の内部側絶縁部材１３が配置されている。
電極体群３と角形外装体１の間には樹脂製の樹脂シートからなる電極体ホルダー１４が配置されている。電極体ホルダー１４は、樹脂製の絶縁シートを袋状又は箱状に折り曲げ成形されたものであることが好ましい。
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]
図３は、正極板４の平面図である。正極板４は、矩形状の正極芯体４ａの両面に正極活物質を含む正極活物質合剤層４ｂが形成された本体部を有する。本体部の端辺から正極芯体４ａが突出しており、この突出した正極芯体４ａが正極タブ４０を構成する。なお、正極タブ４０は、図３に示すように正極芯体４ａの一部であっても良いし、他の部材を正極芯体４ａに接続し、正極タブ４０としてもよい。また、正極タブ４０において正極活物質合剤層４ｂと隣接する部分には、正極活物質合剤層４ｂの電気抵抗よりも大きな電気抵抗を有する正極保護層４ｃが設けられることが好ましい。なお正極芯体４ａとしてはアルミニウム箔、アルミニウム合金箔等の金属箔を用いることが好ましい。正極活物質としてはリチウム遷移金属複合酸化物等を用いることが好ましい。
[正極板]
図３は、正極板４の平面図である。正極板４は、矩形状の正極芯体４ａの両面に正極活物質を含む正極活物質合剤層４ｂが形成された本体部を有する。本体部の端辺から正極芯体４ａが突出しており、この突出した正極芯体４ａが正極タブ４０を構成する。なお、正極タブ４０は、図３に示すように正極芯体４ａの一部であっても良いし、他の部材を正極芯体４ａに接続し、正極タブ４０としてもよい。また、正極タブ４０において正極活物質合剤層４ｂと隣接する部分には、正極活物質合剤層４ｂの電気抵抗よりも大きな電気抵抗を有する正極保護層４ｃが設けられることが好ましい。なお正極芯体４ａとしてはアルミニウム箔、アルミニウム合金箔等の金属箔を用いることが好ましい。正極活物質としてはリチウム遷移金属複合酸化物等を用いることが好ましい。
[負極板]
図４は、負極板５の平面図である。負極板５は、矩形状の負極芯体５ａの両面に負極活物質を含む負極活物質合剤層５ｂが形成された本体部を有する。本体部の端辺から負極芯体５ａが突出しており、この突出した負極芯体５ａが負極タブ５０を構成する。なお、負極タブ５０は、図４に示すように負極芯体５ａの一部であっても良いし、他の部材を負極芯体５ａに接続し、負極タブ５０としてもよい。なお負極芯体５ａとしては銅箔、銅合金箔等の金属箔を用いることが好ましい。負極活物質としては炭素材料やシリコンを含有する材料等を用いることが好ましい。
図４は、負極板５の平面図である。負極板５は、矩形状の負極芯体５ａの両面に負極活物質を含む負極活物質合剤層５ｂが形成された本体部を有する。本体部の端辺から負極芯体５ａが突出しており、この突出した負極芯体５ａが負極タブ５０を構成する。なお、負極タブ５０は、図４に示すように負極芯体５ａの一部であっても良いし、他の部材を負極芯体５ａに接続し、負極タブ５０としてもよい。なお負極芯体５ａとしては銅箔、銅合金箔等の金属箔を用いることが好ましい。負極活物質としては炭素材料やシリコンを含有する材料等を用いることが好ましい。
[電極体の作製]
５０枚の正極板４及び５１枚の負極板５を作製し、これらをポリエチレ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３ａ、３ｂを作製する。図５に示すように、積層型の電極体（電極体３ａ、電極体３ｂ）は、一方の端部に、各正極板４の正極タブ４０が積層された正極タブ群４０ａ、４０ｂ、各負極板５の負極タブ５０が積層された負極タブ群５０ａ、５０ｂを有する。電極体３ａ、３ｂの両外面にはセパレータが配置され、粘着テープ等を電極体３ａ、３ｂの外周面に巻き付けることで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、セパレータ表面に接着層を設け、セパレータと正極板４、セパレータと負極板５がそれぞれ接着されるようにしてもよい。
５０枚の正極板４及び５１枚の負極板５を作製し、これらをポリエチレ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３ａ、３ｂを作製する。図５に示すように、積層型の電極体（電極体３ａ、電極体３ｂ）は、一方の端部に、各正極板４の正極タブ４０が積層された正極タブ群４０ａ、４０ｂ、各負極板５の負極タブ５０が積層された負極タブ群５０ａ、５０ｂを有する。電極体３ａ、３ｂの両外面にはセパレータが配置され、粘着テープ等を電極体３ａ、３ｂの外周面に巻き付けることで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、セパレータ表面に接着層を設け、セパレータと正極板４、セパレータと負極板５がそれぞれ接着されるようにしてもよい。
なお、セパレータの平面視の大きさは負極板５と同じ、あるいは負極板５よりも大きくすることが好ましい。２枚のセパレータの間に正極板４又は負極板５を配置し、セパレータの周縁を熱溶着した状態とした後、正極板４と負極板５を積層してもよい。あるいは長尺状のセパレータをつづら折りし、各折り目の間に正極板４と負極板５を交互に挟み込んで積層し、電極体としてもよい。なお、帯状の正極板と帯状の負極板を、帯状のセパレータを介して巻回し、巻回型の電極体とすることも可能である。
[集電体とタブの接続]
図６は、正極集電体６ｂに正極タブ群４０ａ及び正極タブ群４０ｂを接続し、負極集電体８ｂに負極タブ群５０ａ及び負極タブ群５０ｂを接続した状態を示す図である。正極集電体６ｂは、第１接続部６ｃと第２接続部６ｆが連結部６ｅで接続されている。負極集電体８ｂは、第１接続部８ｃと第２接続部８ｆが連結部８ｅで接続されている。
図６は、正極集電体６ｂに正極タブ群４０ａ及び正極タブ群４０ｂを接続し、負極集電体８ｂに負極タブ群５０ａ及び負極タブ群５０ｂを接続した状態を示す図である。正極集電体６ｂは、第１接続部６ｃと第２接続部６ｆが連結部６ｅで接続されている。負極集電体８ｂは、第１接続部８ｃと第２接続部８ｆが連結部８ｅで接続されている。
図６のように、正極タブ群４０ａと４０ｂの先端同士、負極タブ群５０ａと５０ｂの先端同士が向かい合うように電極体３ａと電極体３ｂを配置する。そして、正極タブ群４０ａと正極タブ群４０ｂを正極集電体６ｂの第１絶続部６ｃ上に配置する。負極タブ群５０ａと負極タブ群５０ｂを負極集電体８ｂの第１接続部８ｃ上に配置する。正極タブ群４０ａ及び正極タブ群４０ｂはそれぞれ第１接続部６ｃに溶接接続され溶接部６０が形成される。負極タブ群５０ａ及び負極タブ群５０ｂはそれぞれ第１接続部８ｃに溶接接続され溶接部６１が形成される。溶接方法は、超音波溶接、あるいは抵抗溶接が好ましい。なお、
レーザー溶接で接続することもできる。
レーザー溶接で接続することもできる。
[封口板の構成]
図７は、正極端子７、外部側絶縁部材１０（不図示）、内部側絶縁部材１１、正極端子導電部材６ａ、負極端子９、外部側絶縁部材１２（不図示）、内部側絶縁部材１３、及び負極端子導電部材８ａが取り付けられた後の封口板２を電極体群３側から眺めた図である。
図７は、正極端子７、外部側絶縁部材１０（不図示）、内部側絶縁部材１１、正極端子導電部材６ａ、負極端子９、外部側絶縁部材１２（不図示）、内部側絶縁部材１３、及び負極端子導電部材８ａが取り付けられた後の封口板２を電極体群３側から眺めた図である。
封口板２、外部側絶縁部材１０、内部側絶縁部材１１、正極端子導電部材６ａ、外部側絶縁部材１２、内部側絶縁部材１３、及び負極端子導電部材８ａはそれぞれ正極端子７や負極端子９を挿通可能な貫通孔を有する。
正極側の内部側絶縁部材１１は、封口板２に沿って配置されるベース部１１ａを有する。ベース部１１ａの外周縁には、ベース部１１ａから電極体群３側に突出するリブ１１ｂが設けられている。正極端子導電部材６ａの封口板２の長手方向に沿う２辺の近傍にあるリブ１１ｂには、リブ１１ｂを電極体群３側に延長した壁部１１ｃが設けられている。そして後に説明する貫通孔１１ｅ、１１ｆが設けられている。ベース部１１ａには注液孔１５を塞がないように開口１１ｄが設けられている。ベース部１１ａが注液孔１５を塞がないときには、開口１１ｄを設けなくてもよい。
負極側の内部側絶縁部材１３は、封口板２に沿って配置されるベース部１３ａを有する。ベース部１３ａの外周縁には、ベース部１３ａから電極体群３側に突出するリブ１３ｂが設けられている。
負極端子導電部材８ａの電極体群３側の面には、突起８ｘが設けられている。集電体突起８ｘの平面視の形状は、長方形、楕円形、あるいはトラック形状等のように、長手方向と短手方向を有する形状が好ましい。
[各部品の封口板への組付け]
封口板２に設けられた正極端子挿入孔の周囲の電池外面側に外部側絶縁部材１０を配置する。封口板２の正極端子挿入孔の周囲の電池内面側に内部側絶縁部材１１及び正極端子導電部材６ａを配置する。そして、正極端子７を電池外部側から、外部側絶縁部材１０の貫通孔、封口板２の正極端子挿入孔、内部側絶縁部材１１の貫通孔及び正極端子導電部材６ａの貫通孔に挿入し、正極端子７の先端を正極端子導電部材６ａ上にカシメる。これにより、正極端子７及び正極端子導電部材６ａが封口板２に固定される。なお、正極端子７においてカシメられた部分と正極端子導電部材６ａを溶接することもできる。
封口板２に設けられた正極端子挿入孔の周囲の電池外面側に外部側絶縁部材１０を配置する。封口板２の正極端子挿入孔の周囲の電池内面側に内部側絶縁部材１１及び正極端子導電部材６ａを配置する。そして、正極端子７を電池外部側から、外部側絶縁部材１０の貫通孔、封口板２の正極端子挿入孔、内部側絶縁部材１１の貫通孔及び正極端子導電部材６ａの貫通孔に挿入し、正極端子７の先端を正極端子導電部材６ａ上にカシメる。これにより、正極端子７及び正極端子導電部材６ａが封口板２に固定される。なお、正極端子７においてカシメられた部分と正極端子導電部材６ａを溶接することもできる。
封口板２の負極端子挿入孔の周囲の電池外面側に外部側絶縁部材１２を配置する。封口板２の負極端子挿入孔の周囲の電池内面側に内部側絶縁部材１３及び負極端子導電部材８ａを配置する。そして、負極端子９を電池外部側から、外部側絶縁部材１２の貫通孔、封口板２の負極端子挿入孔、内部側絶縁部材１３の貫通孔及び負極端子導電部材８ａの貫通孔に挿入し、負極端子９の先端を負極端子導電部材８ａ上にカシメる。これにより、負極端子９及び負極端子導電部材８ａが封口板２に固定される。なお、負極端子９においてカシメられた部分と負極端子導電部材８ａを溶接することもできる。
[正極集電体]
図８は本発明の二次電池に用いられる正極集電体６ｂの斜視図である。また図９～１１は正極集電体６ｂの変形例である。なお、ここでは、集電板６ｂの平面であって、第１接続部６ｃと連結部６ｅと第２接続部６ｆとがつながる方向に対して直角方向を幅方向とし、平面に垂直な方向を厚さ方向とする。
[正極集電体]
図８は本発明の二次電池に用いられる正極集電体６ｂの斜視図である。また図９～１１は正極集電体６ｂの変形例である。なお、ここでは、集電板６ｂの平面であって、第１接続部６ｃと連結部６ｅと第２接続部６ｆとがつながる方向に対して直角方向を幅方向とし、平面に垂直な方向を厚さ方向とする。
第１接続部６ｃは、正極タブ群４０ａ、４０ｂが接続される。あるいは別途正極タブ４０に接続されるタブ導電部材（不図示）を用意し、これを第１接続部に接続して、タブ導電部材を介して正極タブ群４０ａ、４０ｂと第１接続部６ｃとを接続してもよい。そして第１接続部６ｃで注液孔１５を塞がないように開口６ｄが設けられている。第１接続部６ｃが注液孔１５を塞がないときには、開口６ｄを設けなくてもよい。
第２接続部６ｆは、端子側接続部６ｇと、端子側接続部６ｇと連結部６ｅとの間のヒューズ部６ｈとから構成される。
端子側接続部６ｇは、端子導電部材６ａを介して正極端子７を接続することができ、正極端子７を直接接続することもできる。また端子側接続部６ｇは、図１０や図１１のように正極端子７や端子導電部材６ａとを接合しやすくするために、正極集電板６ｂの他の部分よりも厚さを薄くしてもよい。
ヒューズ部６ｈには、貫通孔６ｉが設けられる。ヒューズ部６ｈは、正極タブ群４０ａ、４０ｂから正極端子７までの間に過電流が流れたときに溶断され、電流が遮断される。貫通孔６ｉは孔の形状や個数は限定されない。図８、１０，１１のように正極集電体６ｂの短手方向に細長い長方形状としてもよく、図９のように長円形状であったり、図１１のように孔を複数個設けることも可能である。貫通孔６ｉが設けられる部分は、設定電流値以上の電流が流れたときに遮断するように、正極タブ群４０ａ、４０ｂから正極端子７までの電流路において、正極集電体６ｂの強度を確保しながら断面積が最小となるように設計される。
連結部６ｅは、第１接続部６ｃと第２接続部６ｆとを連結している。連結部６ｅは曲げ加工を施して第１接続部６ｃと第２接続部６ｆとの間に段差を設けることができる。
連結部６ｅに設けるにあたっては、連結部６ｅの幅を第１接続部６ｃや第２接続部６ｆよりも狭くしておくことで、連結部６ｅの曲げ加工が容易となる。
［端子導電部材と集電体の接続］
図１２は、正極集電体６ｂ、ヒューズ保持部材８０および端子保護部材８１を取り付けた封口板２を電極体側から眺めた斜視図である。図１２では、正極タブ群４０ａ、４０ｂの図示を省略し、ヒューズ保持部材８０と端子保護部材８１の下にある部品を透視できる状態としている。図１３は図１２におけるＢ－Ｂ線に沿った断面斜視図である。
図１２は、正極集電体６ｂ、ヒューズ保持部材８０および端子保護部材８１を取り付けた封口板２を電極体側から眺めた斜視図である。図１２では、正極タブ群４０ａ、４０ｂの図示を省略し、ヒューズ保持部材８０と端子保護部材８１の下にある部品を透視できる状態としている。図１３は図１２におけるＢ－Ｂ線に沿った断面斜視図である。
正極タブ群４０ａ、４０ｂが接続された正極集電体６ｂの第１接続部６ｃが、内部側絶縁部材１１のベース部１１ａ上に配置される。そして、端子側接続部６ｇが正極端子導電部材６ａ上に配置され、正極導電部材６ａに接合される。接合手段としては、レーザー等のエネルギー線の照射により両部材を接合することができる。
ここで上述のように、連結部６ｅを折り曲げて、第１接続部６ｃと第２接続部６ｆとの間に段差を設けている。端子側接続部６ｇと正極端子導電部材６ａとが接続されることにより、図１３に示すようにヒューズ部６ｈが内部側絶縁部材１１と接触せず、両者の間に空間６３を設けることができる。ヒューズ部６ｈが内部側絶縁部材１１と接触しないので、ヒューズ部６ｈが作動したときに、火花や熱よる内部側絶縁部材１１の破壊を防止できる。よって封口板２と正極集電体６ｂの再接続を防止する。
負極タブ群５０ａ、５０ｂが接続された負極集電体８ｂの第１接続部８ｃが、内部側絶縁部材１３のベース部１３ａ上に配置されている。第２接続部８ｆには周縁に薄肉部を有する貫通孔８ｄが設けられており、貫通孔８ｄを負極導電部材８ａに設けられた突起８ｘ
に篏合させながら、第２接続部８ｆが負極導電部材８ａ上に配置される。そして、篏合部を接合する。接合手段としては、レーザー等のエネルギー線の照射により篏合部を接合することができる。
に篏合させながら、第２接続部８ｆが負極導電部材８ａ上に配置される。そして、篏合部を接合する。接合手段としては、レーザー等のエネルギー線の照射により篏合部を接合することができる。
[ヒューズ保持部材]
図１２、１３に示すように、ヒューズ保持部材８０は、ヒューズ部６ｈを跨いで内部側絶縁部材１１のリブ１１ｂから延長される壁部１１ｃに設けられた貫通孔１１ｅに篏合固定される。ヒューズ保持部材８０は、ヒューズが作動したときに火花やヒューズ断片が電極体に落下することにより生じる内部短絡を防止する。よって、ヒューズ保持部材は少なくともヒューズ部を覆うことが好ましく、ヒューズ部６ｈの幅を超えて覆うことがより好ましい。
図１２、１３に示すように、ヒューズ保持部材８０は、ヒューズ部６ｈを跨いで内部側絶縁部材１１のリブ１１ｂから延長される壁部１１ｃに設けられた貫通孔１１ｅに篏合固定される。ヒューズ保持部材８０は、ヒューズが作動したときに火花やヒューズ断片が電極体に落下することにより生じる内部短絡を防止する。よって、ヒューズ保持部材は少なくともヒューズ部を覆うことが好ましく、ヒューズ部６ｈの幅を超えて覆うことがより好ましい。
また、ヒューズ保持部材８０は、図１３に示すように、ヒューズ部６ｈの貫通孔６ｉに入り込んだ構造とすることができる。このような構造とすることで、溶断したヒューズ部が移動することよる再接続を防止する。
[端子保護部材]
図１２、１３に示すように、端子保護部材８１は、ヒューズ部６ｈを跨いで内部側絶縁部材１１の壁部１１ｃに設けた貫通孔１１ｆに篏合固定される。端子保護部材８１は、正極端子７と電極体３ａ、３ｂとが接触して短絡を生じることを防ぐ。
図１２、１３に示すように、端子保護部材８１は、ヒューズ部６ｈを跨いで内部側絶縁部材１１の壁部１１ｃに設けた貫通孔１１ｆに篏合固定される。端子保護部材８１は、正極端子７と電極体３ａ、３ｂとが接触して短絡を生じることを防ぐ。
［電極体群の作製］
電極体３ａと電極体３ｂの積層方向面を、直接ないし他の部材を介して互いに対向させ、それにあわせて正極タブ群４０ａ、４０ｂ、負極タブ群５０ａ、５０ｂを湾曲させる。これにより、電極体３ａと電極体３ｂを纏めて、一つの電極体群３とする。纏めた電極体３ａと電極体３ｂの外周面に粘着テープ等を巻き付けることで電極体３ａ、３ｂ同士を固定することができる。あるいは、電極体３ａと電極体３ｂを、箱状ないし袋状に成形した電極体ホルダー１４内に配置して、一つに纏めることができる。
電極体３ａと電極体３ｂの積層方向面を、直接ないし他の部材を介して互いに対向させ、それにあわせて正極タブ群４０ａ、４０ｂ、負極タブ群５０ａ、５０ｂを湾曲させる。これにより、電極体３ａと電極体３ｂを纏めて、一つの電極体群３とする。纏めた電極体３ａと電極体３ｂの外周面に粘着テープ等を巻き付けることで電極体３ａ、３ｂ同士を固定することができる。あるいは、電極体３ａと電極体３ｂを、箱状ないし袋状に成形した電極体ホルダー１４内に配置して、一つに纏めることができる。
箱状又は袋状に成形した樹脂シート製の電極体ホルダー１４で包まれた電極体群３を角形外装体１に挿入する。そして、封口板２と角形外装体１の開口とを篏合させ、篏合部分を溶接し、角形外装体１の開口を封口板２により封口する。そして、封口板２に設けられた電解液注液孔１５を通じて角形外装体１内に電解液を注液する。その後、電解液注液孔１５をブラインドリベット等の封止部材により封止する。
上述の実施形態に係る角形二次電池２０では、電極体群３の封口板２側の端部に正極タブ群４０ａ、４０ｂ及び負極タブ群５０ａ、５０ｂがそれぞれ配置されている。そして、正極タブ群は湾曲した状態で封口板２に沿って配置された正極集電体６ｂの電極体群３側の面に接続されている。また、負極タブ群は湾曲した状態で封口板２に沿って配置された負極集電体８ｂの電極体群３側の面に接続されている。このような構成であると、より体積エネルギー密度の高い二次電池となる。
＜その他＞
上述の実施形態においては、電極体群３が二つの電極体３ａ、３ｂからなる例を示したが、これに限定されない。電極体群３が三つ以上の電極体からなってもよい。電極体は、それぞれ積層型電極体に限定されず、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た巻回型電極体であってもよい。また、電極体３ａのみであってもよい。また、電極体３ａが、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た巻回型電極体であってもよい。
上述の実施形態においては、電極体群３が二つの電極体３ａ、３ｂからなる例を示したが、これに限定されない。電極体群３が三つ以上の電極体からなってもよい。電極体は、それぞれ積層型電極体に限定されず、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た巻回型電極体であってもよい。また、電極体３ａのみであってもよい。また、電極体３ａが、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た巻回型電極体であってもよい。
外部側絶縁部材１０、１２、内部側絶縁部材１１、１３、ヒューズ保持部材８０、端子保護部材８１は絶縁材料を用いることができ、樹脂製であることが好ましい。例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、又はポリフェニレンサリファイド（ＰＰＳ）等を用いることができる。
溶接に用いるエネルギー線としては、レーザーや電子ビーム等を用いることができる。
正極板、負極板、セパレータ、電解質等については公知の材料を使用することができる。本発明の二次電池の電池系は限定されない。例えば、リチウムイオン電池等の非水電解質二次電池とすることができる。また、本発明の二次電池の形状は、特定形状に限定されない。
１・・・角形外装体
２・・・封口板
３・・・電極体群
３ａ・・・電極体
３ｂ・・・電極体
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、４０ｂ・・・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、５０ｂ・・・負極タブ群
６ａ・・・正極端子導電部材
６ｂ・・・正極集電体
６ｃ・・・第１接続部
６ｄ・・・開口
６ｅ・・・連結部
６ｆ・・・第２接続部
６ｇ・・・端子側接続部
６ｈ・・・ヒューズ部
６ｉ・・・貫通孔
７・・・正極端子
８ａ・・・負極端子導電部材
８ｂ・・・負極集電体
８ｃ・・・第１接続部
８ｄ・・・貫通孔
８ｆ・・・第２接続部
９・・・負極端子
１０・・・外部側絶縁部材
１１・・・内部側絶縁部材
１１ａ・・・ベース部
１１ｂ・・・リブ
１１ｃ・・・壁部
１１ｄ・・・開口
１１ｅ・・・貫通孔
１１ｆ・・・貫通孔
１２・・・外部側絶縁部材
１３・・・内部側絶縁部材
１３ａ・・・ベース部
１３ｂ・・・リブ
１４・・・電極体ホルダー
１５・・・電解液注液孔
１６・・・封止部材
１７・・・ガス排出弁
２０・・・角形二次電池
６０、６１・・・溶接部
８０・・・ヒューズ保持部材
８１・・・端子保護部材
１００・・・電池ケース
２・・・封口板
３・・・電極体群
３ａ・・・電極体
３ｂ・・・電極体
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、４０ｂ・・・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、５０ｂ・・・負極タブ群
６ａ・・・正極端子導電部材
６ｂ・・・正極集電体
６ｃ・・・第１接続部
６ｄ・・・開口
６ｅ・・・連結部
６ｆ・・・第２接続部
６ｇ・・・端子側接続部
６ｈ・・・ヒューズ部
６ｉ・・・貫通孔
７・・・正極端子
８ａ・・・負極端子導電部材
８ｂ・・・負極集電体
８ｃ・・・第１接続部
８ｄ・・・貫通孔
８ｆ・・・第２接続部
９・・・負極端子
１０・・・外部側絶縁部材
１１・・・内部側絶縁部材
１１ａ・・・ベース部
１１ｂ・・・リブ
１１ｃ・・・壁部
１１ｄ・・・開口
１１ｅ・・・貫通孔
１１ｆ・・・貫通孔
１２・・・外部側絶縁部材
１３・・・内部側絶縁部材
１３ａ・・・ベース部
１３ｂ・・・リブ
１４・・・電極体ホルダー
１５・・・電解液注液孔
１６・・・封止部材
１７・・・ガス排出弁
２０・・・角形二次電池
６０、６１・・・溶接部
８０・・・ヒューズ保持部材
８１・・・端子保護部材
１００・・・電池ケース
Claims (12)
- タブを備える電極体と、
前記電極体を収容する外装体と、
前記外装体を封口し端子を備える封口板と、
前記タブと前記端子を電気的に接続する集電体を備え、
前記集電体は絶縁部材を介して前記封口板と対向し、
前記集電体は第１接続部と連結部と第２接続部とを備え、
前記第１接続部は前記タブまたは前記タブに接続されるタブ導電部材が接続され、
前記連結部は前記第１接続部と前記第２接続部とを連結しており、
前記第２接続部は、前記端子と接続される端子導電部材が接続される端子側接続部を備え、かつ前記端子側接続部と前記連結部との間に貫通孔を備えるヒューズ部を含み、
前記端子導電部材は、前記端子側接続部と前記絶縁部材の間に配置され、
前記端子導電部材は、前記封口板の厚さ方向において、前記ヒューズ部と重ならず、
前記ヒューズ部は、前記絶縁部材、前記端子および前記端子導電部材とは接触せず、
前記封口板の厚さ方向において、前記ヒューズ部は前記絶縁部材と離れて配置され、
前記ヒューズ部と前記絶縁部材との間に空間が形成され、
前記第１接続部における前記封口板に面する表面は、前記ヒューズ部における前記封口板に面する表面より前記封口板に近く、
前記連結部は、前記第１接続部における前記封口板に面する前記表面と前記ヒューズ部における前記封口板に面する前記表面とをつなぐ表面を有し、
前記タブから前記端子までの電流路の間で、前記貫通孔の部分において断面積を最小とすることで、前記タブと前記端子との間に過電流が流れたときに前記ヒューズ部が溶断される、
二次電池。 - 前記ヒューズ部と前記絶縁部材との間は空間である、
請求項１に記載の二次電池。 - 前記連結部の幅は、前記第１接続部の幅および前記第２接続部の幅より狭い、
請求項１または２に記載の二次電池。 - 前記連結部は前記第１接続部と前記第２接続部とを段差をもって接続する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の二次電池。 - 前記端子側接続部の厚さは、前記第１接続部よりも薄い、
請求項１から４のいずれか一項に記載の二次電池。 - 前記貫通孔は前記ヒューズ部の幅方向に複数並んでいる、
請求項１から５のいずれか一項に記載の二次電池。 - 前記電極体と前記ヒューズ部との間には、前記貫通孔を覆い、絶縁体からなるヒューズ保持部材を備える、
請求項１から６のいずれか一項に記載の二次電池。 - 前記ヒューズ保持部材が前記貫通孔に入り込んでいる、
請求項７に記載の二次電池。 - 前記ヒューズ保持部材は、前記ヒューズ部の幅を超えて前記ヒューズ部を覆う、
請求項７または８に記載の二次電池。 - 前記ヒューズ保持部材は、前記絶縁部材に固定されている、
請求項７から９のいずれか一項に記載の二次電池。 - 前記封口板の長手方向に沿う前記ヒューズ部の両辺近傍の前記絶縁部材には、前記絶縁部材から延長され、前記ヒューズ部の厚さ方向へ前記ヒューズ部よりも突出する壁部があり、前記壁部には壁部貫通孔があり、前記ヒューズ保持部材は前記ヒューズ部を跨いで前記壁部貫通孔に篏合され固定される、
請求項７から１０のいずれか一項に記載の二次電池。 - タブを備える電極体と、
前記電極体を収容する外装体と、
前記外装体を封口し端子を備える封口板と、
前記タブと前記端子を電気的に接続する集電体を備え、
前記集電体は絶縁部材を介して前記封口板と対向し、
前記集電体は第１接続部と連結部と第２接続部とを備え、
前記第１接続部は前記タブまたは前記タブに接続されるタブ導電部材が接続され、
前記連結部は前記第１接続部と前記第２接続部とを連結しており、
前記第２接続部は、前記端子と接続される端子導電部材が接続される端子側接続部を備え、かつ前記端子側接続部と前記連結部との間に貫通孔を備えるヒューズ部を含み、
前記端子導電部材は、前記端子側接続部と前記絶縁部材の間に配置され、
前記封口板の厚さ方向において、前記ヒューズ部は前記絶縁部材と離れて配置され、
前記ヒューズ部と前記絶縁部材との間に空間が形成され、
前記第１接続部における前記封口板に面する表面は、前記ヒューズ部における前記封口板に面する表面より前記封口板に近く、
前記連結部は、前記第１接続部における前記封口板に面する前記表面と前記ヒューズ部における前記封口板に面する前記表面とをつなぐ表面を有し、
前記端子側接続部は、前記ヒューズ部より薄く、
前記ヒューズ部は、前記絶縁部材、前記端子および前記端子導電部材とは接触せず、
前記タブから前記端子までの電流路の間で、前記貫通孔の部分において断面積を最小とすることで、前記タブと前記端子との間に過電流が流れたときに前記ヒューズ部が溶断される、
二次電池。
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