JPWO2018131417A1

JPWO2018131417A1 - 角形二次電池

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Publication number: JPWO2018131417A1
Application number: JP2018561895A
Authority: JP
Inventors: 和昭浦野; 佐藤　豊; 豊佐藤; 伸芳田中; 博昭江川; 佳佑澤田; 渡辺　聡; 聡渡辺
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2017-01-10
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2019-06-27
Anticipated expiration: 2037-12-21
Also published as: WO2018131417A1; JP6718985B2

Abstract

本発明は合剤層と電池缶の絶縁における合剤層への均一な面の確保による品質の安定化と、外力に対する絶縁性の確保を目的とする。金属箔に合剤が塗布された合剤層が配置された部分と、金属箔が露出された金属箔露出部をする電極体と、金属箔露出部と接続される集電体とで構成される蓄電要素と、蓄電要素を覆う一枚の絶縁フィルムと、蓄電要素を及び絶縁フィルムを収納し、開口、底面及び当該底面と接続される側面とを有する角形形状の電池缶を備え、絶縁フィルムは、電池缶の底面側で折り返されて蓄電素子を覆い、蓄電要素から突出して電池缶の側面に対向し、かつ絶縁フィルムが重なりあった突出部を有し、突出部の一部は、絶縁フィルムが突出した方向と対向する側面に当接し、突出部の先端は、蓄電要素と角形形状の電池缶の角部との間の空間に配置される。

Description

本発明は車載用途等に使用される角形二次電池に関する。

近年、電気自動車等の動力源として、エネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池の開発が進められている。車載用途の二次電池では缶に収納された捲回群に様々な衝撃や荷重が加わることがあるため、二次電池内でのショートの防止が必要である。これに対して、捲回群と缶の間に袋状の絶縁シートを配置する技術が開示されている(特許文献１)。

特開２００９−２６７０４号公報

特許文献１では正極および負極を構成する蓄電要素と、内部空間が当該蓄電要素に対応する角形形状の金属容器を備え、蓄電要素と金属容器の間には、蓄電要素と金属容器とを隔離する絶縁フィルムが備えられている。そして、上記絶縁フィルムは、上記蓄電要素を囲む袋状に形成されている。蓄電要素は、より容量を向上させるために金属容器の隙間をできるだけ減少させるように設定させる傾向があるために、絶縁フィルムに囲まれた蓄電要素を金属容器に挿入する際は、蓄電要素の広面の合剤層は金属容器の広面から絶縁フィルムを介して押圧を受ける。この時、絶縁フィルムは挿入前の撓みを伸ばすように周囲に広がるが、絶縁フィルムが袋状であると、蓄電要素横方向(軸方向)に伸びようとする絶縁フィルムは金属容器短側面に接触して弛みが発生し、これを蓄電要素の広面の合剤層と金属容器の広面の間でフィルムがしわとなって挟み込むこととなり、合剤層にフィルムのしわの凹凸ができることによって、歪な押圧を受けることから性能劣化につながる恐れがある。

本発明は上記課題に対して、合剤層と金属容器の間の絶縁フィルムを均一な面にすることにより、合剤層への歪なダメージを防止し、且つ、外力に対して捲回群と缶の絶縁性を高めた角形二次電池の提供を目的としている。

上記課題を解決するために、本願は絶縁フィルムに関して、蓄電要素を挟み込むように折り合わされた１枚のフィルムから構成され、金属箔露出層の少なくとも一方側に、フィルム同士が重なり合った状態で金属箔露出層の一方側の先端よりも突出した部分を有しており、突出した重なり部の一部外面は、前記フィルムが突出した方向と対向する金属容器の面に当接して、突出した重なり部の先端が蓄電要素と前記角形形状の金属容器の角部との間の空間に配置されていることを特徴とする。

上記手段により本発明では合剤層と金属容器の間の絶縁フィルムを均一な面にすることにより、合剤層への歪なダメージを防止し、且つ、外力に対して捲回群と缶の絶縁性を高めることができる。

本発明に係る角形電池の第１実施形態の外観を示す斜視図。図１の角形電池の電地缶から取り外した分解斜視図。図１の角形電池における捲回電極体の分解斜視図。図１の角形電池における絶縁シートの斜視図。図１の角形電池における正面図、及び側短面部の断面図。本発明による第２実施形態を示した図。本発明による第３実施形態を示した図。本発明による第４実施形態を示した図。本発明による第５実施形態を示した図。本発明の原理を示した図。

≪実施形態１≫
［角形蓄電池の全体構造］
以下、この発明の角形蓄電池を、リチウムイオン角形二次電池を一実施形態として図面と共に説明する。

図１は、この発明の角形蓄電池の一実施の形態を示す外観斜視図であり、図２は、図１に示された角形蓄電池の電池缶４から取り出した分解斜視図である。

角形蓄電池１は、電池蓋（蓋部材）３および電池缶４とから構成される、薄型のほぼ直方体形状の金属容器２内に、捲回電極体４０が収容され、図示はしないが非水電解液が注入されて構成されている。電池蓋３および電池缶４は、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス等により形成される。この電池蓋３には注液栓１１、安全弁１３が形成され、両端にはそれぞれ外部正極端子６１、及び負極外部端子７１が配置される。

図２においては、電池蓋３には、正極集電板２１、負極集電板３１等が一体的に組み付けられ、電池蓋ユニット１０として構成される。電池蓋ユニット１０の正極集電板２１および負極集電板３１は、それぞれ、電極群４０の正極金属箔または負極集電箔に、例えば、超音波溶接により接合されることにより、集電体２３、３３と捲回電極体４０とが一体化されて発電素子５０を構成し、電池缶４の上端部の開口部から収容される。

発電素子５０は、電極の合剤層の塗布領域を覆った絶縁シート１４で周囲を覆うことで電池缶４に直接触れないように絶縁されて缶内に収容される構造になっている。

図３は電極群４０の巻き終り側を展開した状態の外観斜視図である。

捲回電極体４０は、正極電極４１と負極電極４２とを、第１、第２のセパレータ４３、４４を介在して扁平状に捲回して形成されたものである。

正極電極４１は、例えば、アルミニウム箔等からなる正極金属箔４１ａの表裏両面に正極合剤層４１ｂが形成されたものである。正極合剤層４１ｂは、一側縁に正極金属箔４１ａが露出された正極合剤未処理部４１ｃが形成されるように正極金属箔４１ａに正極合剤が塗工されて形成される。

負極電極４２は、例えば、銅箔等からなる負極金属箔４２ａの表裏両面に負極合剤層４２ｂが塗工されたものである。負極合剤層４２ｂは、正極合剤未処理部４１ｃが配置された側縁と対向する側縁である他側縁に、負極金属箔４２ａが露出された負極合剤未処理部４２ｃが形成されるように負極金属箔４２ａに正極合剤が塗工されて形成される。

正極合剤層４１ｂは、正極活物質としてマンガン酸リチウム（化学式ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）１００重量部に対し、導電材として１０重量部の鱗片状黒鉛と結着剤として１０重量部のＰＶＤＦとを添加し、これに分散溶媒としてＮＭＰを添加、混練して作製する。この正極合剤を厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に正極合剤未処理部４１ｃを残して塗布する。その後、乾燥、プレス、裁断してアルミニウム箔を含まない正極活物質塗布部の厚さ（表裏両面の合計）９０μｍの正極電極４１を得る。

負極合剤層４２ｂは、負極活物質として非晶質炭素粉末１００重量部に対して、結着剤として１０重量部のポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦという。）を添加し、これに分散溶媒としてＮ−メチルビロリドン（以下、ＮＭＰという。）を添加、混練して作製する。この負極合剤を厚さ１０μｍの銅箔の両面に負極合剤未処理部４２ｃを残して塗布する。その後、乾燥、プレス、裁断して銅箔を含まない負極活物質塗布部の厚さ（表裏両面の合計）７０μｍの負極電極４２を得る。

電極群４０を形成するには、第１、第２のセパレータ４３、４４の間に、それぞれ、負極電極４２の巻始め側端部を、正極電極４１の巻始め側端部よりも内側に位置するように配置して捲回する。この場合、正極合剤未処理部４１ｃと負極合剤未処理部４２ｃとは、幅方向（捲回方向に直交する方向）の反対側の側縁に位置するように配置する。負極合剤層４２ｂの幅、換言すれば、捲回方向に直交する方向の長さは、正極合剤層４１ｂの幅よりも広く形成されている。また、第１のセパレータ４３の幅は、正極電極４１の正極合剤未処理部４１ｃを一側縁側において外部に露出する寸法とされている。第２のセパレータ４４の幅は、負極電極４２の負極合剤未処理部４２ｃを他側縁側において外部に露出する寸法とされている。

電極群４０の巻始め側には空洞部４０ａ（図３参照）が形成されている。また、捲回電極体４０の巻終り側は、最外周が第２のセパレータ４４であり、その内側が負極電極４２である。従って、正極合剤層４１ｂは、巻始め側から巻終り側までの全長に亘り、幅方向においても、すべての部分が、負極合剤層４２ｂにより覆われている。

このように、捲回電極体４０は、正極電極４１においては、正極金属箔４１ａの正極合剤未処理部４１ｃが外部に露出しており、負極電極４２においては、負極金属箔４２ａの負極合剤未処理部４２ｃが外部に露出している。

図２に図示されるように、電池蓋３には、非水電解液を注入するための注液口（図示せず）が設けられている。また、電池蓋３には、過充電等により内部圧力が基準値を超えて上昇した際に、圧力を抜くための安全弁１３が設けられている。

非水電解液には、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとを体積比で１：２の割合で混合した混合溶液中へ六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）を１モル／リットルの濃度で溶解したものを用いることができる。

注液口は電解液注入後に、注液栓１１が嵌合され、レーザ溶接によって塞がれる。そして電池蓋３は、レーザ溶接により電池缶４と接合され、密閉される。

電池蓋組立体１０は、電池蓋３と、正極側端子構成部６０と、負極側端子構成部７０を備える。正極側端子構成部６０は、正極外部端子６１、正極外部端子６１と電池蓋３との間に配置された絶縁板６４、および正極外部端子６１と接続された正極集電板２１から構成される。

正極外部端子６１と正極集電板２１は、上述したように一体的に固定され、電池蓋３に取り付けられている。

正極側端子構成部６０を作製するには次のようにする。正極集電板２１は、絶縁部材６４を介して電池蓋３の下面に固定され、それぞれ金属容器２の内部に配置される。正極外部端子６１は、絶縁部材６４を介して電池蓋３の上面に固定され、金属容器２の外部に配置される。図示は省略するが、正極集電板２１と正極外部端子６１は、電池蓋３を貫通する接続端子によってかしめ固定され、該接続端子を介して電気的に接続されている。正極集電板２１および正極外部端子６１は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって製作されている。

負極集電板３１は、絶縁部材７４を介して電池蓋３の下面に固定され、それぞれ電池容器２の内部に配置される。負極外部端子７１は、絶縁部材７５を介して電池蓋３の上面に固定され、電池容器２の外部に配置される。図示は省略するが、負極集電板３１と負極外部端子７１は、電池蓋３を貫通する接続端子によってかしめ固定され、該接続端子を介して電気的に接続されている。負極集電板３１および負極外部端子７１は、例えば、銅または銅合金によって製作されている。

そして正極集電板２１及び負極集電板３１が、それぞれ捲回電極体４０に接合されることにより、角形蓄電池１は、外部正極端子６１および外部負極端子７１に接続された外部電子機器に対して、充放電が可能となる。

電池蓋３に正極外部端子６１、負極外部端子７１および正極集電板２１、負極集電板３１等が固定されることで蓋組立体１０が構成されている。さらに、捲回電極体４０の箔露出部４１ｃ，４２ｃが、集電板２３，３３に接合されて固定され、捲回電極体４０が正極、負極集電板２１，３１の間に支持されることで、蓄電要素５０が構成されている。なお、本発明では集電板と電極体の組み合わせを蓄電要素５０と呼ぶこととする。

［絶縁フィルム］
次に、本発明の特徴となる絶縁フィルム１４について、上記捲回電極体４０の周囲に配置された絶縁フィルム１４の構成について図４を参照して説明する。この絶縁フィルム１４は、蓄電要素５０の金属露出部の絶縁だけでなく、捲回電極体４０の外周が柔らかいセパレータで構成されていることから、この保護も目的として蓄電要素５０の周囲を覆っている。図４は図１の角形電池を電池缶４から取り出して分解した斜視図であり、絶縁フィルム１４は、蓄電要素５０を電池蓋３に相対する底面方向から挟み込むように折り合わされた１枚のフィルムから構成されており、その上端部、および左右の端面部は開口している。さらに、捲回電極体４０の軸心方向左右の金属箔露出部の少なくとも一方側において、絶縁フィルム１４の端部は金属露出部よりも突出しており、捲回電極体４０を介したフィルム同士が突出部で重なり合っている。突出した重なり部の一方側一部外面は、絶縁フィルムが突出した方向と対向する電池缶４０の短側面に当接する当接部１４ａ、１４ｂを形成することとなる。当接した部分の絶縁フィルムは、電池缶４の短側面に沿うように接していることから、特に制約や抵抗を受けることはなく、他方の重なった絶縁フィルムに対しても折り返されているものの、制約や抵抗を受けることはない。

図５に絶縁フィルム１４の突出部（当接部１４ａ、１４ｂ）と電池缶４の角部との位置関係を示す。図５の上図は角形蓄電池１の外面図である。図５の下図は上図の角形蓄電池１をＡ−Ａ断面で切断した図である。絶縁フィルム１４の当接部１４ａ、１４ｂから先端までの絶縁フィルム(突出部分)は、蓄電要素５０と角形形状の電池缶４の角部４ａとの間の空間４ｂに配置されていることで特に周囲の強制や束縛を受けることなく自由に動くことができ、蓄電要素５０と電池缶４とを電気的に隔離している。なお、上記蓄電要素５０と角形形状の電池缶４の角部との間の空間とは、蓄電要素５０の合剤層が塗布されていない金属露出部と電池缶４の角部であり、この部分は合剤層の塗布がない分の空間が発生しており、薄い絶縁フィルムが例えば５〜６枚重なっても十分な空間になっている。

蓄電要素５０を電池缶４に挿入する際は、上記セパレータの保護も兼ね、絶縁フィルム１４で囲んだ状態で押し込むが、その時捲回電極体４０は電池缶４から長側面を押圧されることから厚みが縮むときに発生する絶縁フィルムの弛みや、元々寸法的にある弛みは引き伸ばされ周囲に弛んでいた分のフィルムが移動しようとする。この時、捲回電極体４０の軸心方向に移動したフィルムは電池缶４の短側面で突き当たり、そこでゆるんだフィルムを捲回電極体４０の合剤層と電池缶４の間に絶縁フィルム１４のしわが発生した状態で咬み込んでしまう恐れがある。
つまり、別の言い方をすると、捲回電極体４０から突出した絶縁フィルム１４の突出部１４ａ、１４ｂは捲回電極体４０の長側面側に折り返され、当該突出部１４ａ、１４ｂの先端が合剤層積層部まで到達しない長さの（突出部１４ａ、１４ｂの先端が空間に配置される）構成になっている。

図１０（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明の原理を記載するものである。なお、本図は説明のために寸法関係を多少誇張して記載しているため、正確な寸法関係を示すものではない。（ａ）は従来例のように、絶縁フィルム１４の突出部１４ａの長さが短く、突出部１４ａの先端部が電池缶４の短側面に当接する構造である。図１０（ａ）の左図は捲回電極体４０を電池缶４に挿入する前の絶縁フィルム１４と電池缶４の位置関係を示すものである。捲回電極体４０を電池缶４に挿入するにつれて、左図の矢印方向に絶縁フィルム１４が伸ばされることとなる。その結果、図１０（ａ）右図に示すように、絶縁フィルムの突出部１４ａの先端が電池缶４の短側面に当接することとなり、捲回電極体４０の長側面側にしわが発生する。その結果、電池缶４の長側面と捲回電極体４０の間にしわが入り込むことによって角形蓄電池１を固縛する際にしわの凹凸による押圧力の差が発生し、電池劣化の促進に影響する。

図１０（ｂ）は本発明のしわ抑制原理を示すものである。図１０（ｂ）の左図は捲回電極体４０を電池缶４に挿入する前の絶縁フィルム１４と電池缶４の位置関係を示すものである。捲回電極体４０を電池缶４に挿入するにつれて、左図の矢印方向に絶縁フィルム１４が伸ばされることとなる。本発明では図１０（ａ）と異なり、突出部１４ａが捲回電極群の長側面方向に折り曲げられた状態で、突出部１４ａの一部が電池缶４の短側面と当接し、電池缶４の内部に挿入されることとなる。その結果、突出部１４ａの先端部が捲回電極群の軸方向に移動してフィルムの変異を吸収するので、捲回軸方向に発生するしわを抑制することができる。従って、電池缶４の長側面と捲回電極体４０の間にしわが入り込むことによって角形蓄電池１を固縛する際にしわの凹凸による押圧力の差が発生し、電池劣化の促進されることが防止される。

なお、突出した絶縁フィルム１４は、電池缶４の長側面と捲回電極体４０の合剤層部がフィルムを介して密接しているには位置しないこととし、突出部（当接部１４ａ、１４ｂ）の動きを妨げることはない。

以上説明したように、本構造では蓄電要素５０を電池缶４に挿入する際に発生する絶縁フィルムのたるんだ部分の移動を電池缶４の短側面で突き当てることなく、蓄電要素５０と角形形状の電池缶４の角部との間の空間で自由に動いてたるみを吸収することができるために、フィルムがゆるむことなく捲回電極体４０の合剤層と電池缶４の間に絶縁フィルム１４のしわが発生した状態で咬み込んでしまう恐れがない。そのため、絶縁フィルム１４の咬み込みによる絶縁フィルム１４の破れや、その後の固縛への影響を抑制することができる。

なお、本実施形態に係る絶縁フィルム１４に使用される好適なシート状絶縁材料としては、絶縁性が良好でシワ等ができ難く、耐熱性が高い合成樹脂材料であることが好ましく、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂材料、またポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド等を好適に使用することができ、厚みとしては２５μｍから１００μｍ程度が好適と考えるが、電池の構成に合わせて変更することが可能である。

なお、本実施形態では電極体を捲回電極体４０としたが、電極を積層させた積層電極体であってもよい。

以上説明した第１実施形態による角形のリチウムイオン二次電池は次のような作用効果を奏することができる。

本構造では蓄電要素５０を電池缶４に挿入する際に発生する絶縁フィルムのたるんだ部分の移動を電池缶４の短側面で突き当てることなく、蓄電要素５０と角形形状の電池缶４の角部との間の空間で自由に動いてたるみを吸収することができるために、フィルムがゆるむことなく捲回電極体４０の合剤層と電池缶４の間にフィルムにしわが発生した状態で咬み込んでしまう恐れがない。そのため、捲回電極体４０の合剤層と電池缶４の間を均一面のフィルムで当接することができ、合剤層への不均一なダメージが発生することなく品質の安定化が図られる。

≪実施形態２≫
続いて実施形態２について説明を行う。実施形態２の実施形態１との相違点は、絶縁フィルム１４は合剤層露出部から突出した重なり部分で折り曲げられており、かつ折り曲げられた部分の絶縁フィルム１４同士は、重なった状態で少なくとも一部が固着されている点である。

図６は、本発明の実施形態２に係る絶縁フィルム１４を示す斜視図である。図６の上図は突出部１４ａ、１４ｂの折り曲げ前、図６の下図は突出部１４ａ、１４ｂの折り曲げ後の図を示すものであり、まずは図６の上図から説明する。実施形態１でも説明したが、まず１枚のシートで形成された絶縁フィルム１４が、捲回電極体４０の底面側から二つ折りにされて捲回電極体４０の２つの幅広面を覆う。このとき二つ折にされた絶縁フィルム１４の両端は、それぞれ集電板２３、３３から突出して突出部１４ａ、１４ｂが形成される。そして、突出した突出部１４ａ、１４ｂはそれぞれ、表裏のフィルムが重なった部分で互いに固着され、固着部１４ｃを形成する。この固着の方策としては、熱溶着、超音波溶着などのほか、粘着剤などによる接合などが考えられる。これによって、より蓄電要素５０を電池缶４に挿入するときの絶縁フィルムの折り曲げが容易となり、生産組立性の向上が図れる。また、固着部１４ｃは部分的に設けられている方が好ましい。例えば図６に示すように３点で固着すると、固着部１４ｃ間は隙間があるので、電解液が捲回電極体側に浸透することとなる。なお、固着部１４ｃの数等については特に制限はない。

突出部１４ａ、１４ｂはそれぞれ固着部１４ｃが形成された後、図６の下図に示すように捲回電極体４０の幅広面側に折り曲げられて電池缶４に収納されることとなる。なお、突出部１４ａ、１４ｂをそれぞれを折り曲げる方向は捲回電極体の同一面側に折り曲げても、それぞれ反対側の面に折り曲げてもどちらでも良い。

以上、本実施形態では絶縁フィルム１４の突出部１４ａ、１４ｂに固着部１４ｃを形成した。このような構成にすることにより、実施形態１の効果に加え、より蓄電要素５０を電池缶４に挿入するときの絶縁フィルムの折り曲げが容易となり、生産組立性の向上が図れる。さらに、固着部１４ｃが突出部１４ａ、１４ｂ内で部分的に設けられることによって、固着部１４ｃ間から電解液が浸透しやすくなり、蓄電要素５０の劣化抑制に繋がる。

≪実施形態３≫
続いて実施形態３について説明を行う。実施形態３の実施形態１との相違点は、集電板２３、３３の側面部（電池缶４の短側面と対向する部分）を、複数枚の絶縁フィルム１４で覆った点である。

図７は、本発明の実施形態３に係る角形電池側短面部の断面図である。図７の上図のＡ−Ａ断面で切断した図が図７下図となる。本実施例では、突出した絶縁フィルム１４の重なり部（突出部１４ａ、１４ｂ）の折り曲げ位置を集電板２３、３３側にずらし、フィルムの突出方向に配置される金属箔露出部に接続された集電板２３，３３の側面部を３枚のフィルムで覆うこととした。突出して重なっている絶縁フィルム１４に対向する電池缶４０の短側面に当接して曲げ返るフィルムの位置によって、金属箔露出部に接続された集電板２３、３３と電池缶４の間の絶縁フィルムの重なる枚数が変わる。よって、合剤層露出部は束ねられて集電板２３、３３が接合されており、絶縁フィルムの折り曲げられる位置は、合剤層露出部端部の集電板２３、３３の蓄電要素中心軸Ｃよりも集電体から離れる方向の位置で折り曲げられている。言い換えると、集電体２３と電池缶４の長側面との間に集電板２３側に折り曲げられる折り曲げ部が形成される構成となっている。そのため、集電体端部と蓄電容器短側面の間は３枚のフィルムが折り重なって位置することができる。これによって、蓄電要素５０を電池缶４に挿入するときに集電板２３、３３と電池缶４の開口部で接触してフィルムが切れたりすることのリスクを低減することができる。

なお、本実施形態では集電板２３、３３の側面に配置される絶縁フィルム１４の枚数は３枚としたが、突出部１４ａ、１４ｂをさらに折り曲げて絶縁フィルム１４の積層枚数を増やしても良い。このような構成とした場合、集電板２３、３３の短側面は強固に保護されることになり、集電板２３、３３と電池缶４の開口部で接触してフィルムが切れたりすることのリスクを低減することができる。

以上、本実施形態では、絶縁フィルム１４の折り曲げ位置を、集電体２３と電池缶４の長側面との間に折り曲げ部が形成される構成となっている。このような構成にすることによって、これによって、蓄電要素５０を電池缶４に挿入するときに集電板２３、３３と電池缶４の開口部で接触してフィルムが切れたりすることのリスクを低減することができる。

≪実施形態４≫
続いて実施形態４について説明を行う。実施形態４の実施形態１との相違点は、突出部１４ａ、１４ｂの下端部を絶縁フィルム１４の内側に折り曲げる構造または切り欠く構造とした点である。

図８の上図は、本発明の実施形態４に係る絶縁フィルム１４を捲回電極体４０の長側面側から見た図、図８の下図は本発明の実施形態４に係る絶縁フィルム１４の斜視図である。

電池缶４には蓄電要素と対向する底面部を有し、フィルムの底面部側の面であって、フィルムの突出方向側の少なくとも一方の端部は捲回電極体４０が配置された側に折り曲げられて面取り形状となった部分１００が形成される。このような構造をとることによって、これによって蓄電要素５０を電池缶４に挿入する際に、絶縁フィルムを合剤層に折り曲げた部分の底面が電池缶４に引っかかることなく、スムーズに挿入することが可能となる。

なお、この面取り形状となった部分１００は、折り曲げ加工だけではなく、切断加工によっても可能である。これによって蓄電要素５０を電池缶４に挿入する際に、絶縁フィルムを合剤層に折り曲げた部分の底面が電池缶４に引っかかることなく、スムーズに挿入することができる。

以上、本実施形態では、突出部１４ａ、１４ｂの下端部を絶縁フィルム１４の内側に折り曲げる構造または切り欠く構造とした。このような構造にすることにより、蓄電要素５０を電池缶４に挿入する際に、絶縁フィルムを合剤層に折り曲げた部分の底面が電池缶４に引っかかることなく、スムーズに挿入することが可能となる。

≪実施形態５≫
続いて実施形態５について説明を行う。実施形態５の実施形態１との相違点は、絶縁フィルム１４の底面部側の面であって、フィルムの突出方向側の少なくとも一方の端部には２箇所にスリット１１０が形成されている点である。

図９の上図は実施形態５にかかる絶縁フィルム１４の突出部１４ａ、１４ｂの折り曲げ前を示す図、図９の下図は実施形態５にかかる絶縁フィルム１４の突出部１４ａ、１４ｂの折り曲げ後を示す図である。

電池缶４は捲回電極体４０と対向する底面部を有している。本実施形態では、絶縁フィルム１４の底面部側の面であって、フィルムの突出方向側の少なくとも一方の端部に２箇所スリット１１０を形成する構成とした。図９の下図に示すように捲回電極体４０の側面から突出して重なっている絶縁フィルム１４の突出部１４ａ、１４ｂは電池内側に折り曲げられるが、スリットにより設けられた底面突出部１１１は突出したままの状態になっている。特に突出部１４ａ、１４ｂが捲回電極体４０の長側面側に折り曲げられるようにくせがついていると、これを電池缶４に挿入したときに、突出した底面突出部１１１が、側面の折り曲げたフィルムを包み込むように電池蓋３の方向に折れ曲がり、簡素な工程で蓄電要素５０を電池缶４の中に収納できるとともに、蓄電要素５０を電池缶４の中に案内する作用も働き、実施形態１よりもよりスムーズに挿入することができる。

また、底面にスリットが入っていることによって、電解液を注液した後に捲回群に浸潤できなかった遊離液が発生したとしても、フィルム内外の流路は保持できていることから電解液の捲回群への含浸性を阻害することはない。

以上、本実施形態をでは、絶縁フィルム１４の底面部側の面であって、フィルムの突出方向側の少なくとも一方の端部に２箇所スリット１１０を形成する構成とした。このような構造にすることによって、簡素な工程で蓄電要素５０を電池缶４の中に収納できるとともに、蓄電要素５０を電池缶４の中に案内する作用も働き、よりスムーズに蓄電要素５０を電池缶４に挿入することができる。また、底面にスリットが入っていることによって、電解液を注液した後に捲回群に浸潤できなかった遊離液が発生したとしても、フィルム内外の流路は保持できる。

以上、簡単に本発明についてまとめる。本発明に記載の二次電池は、金属箔（４１ａ、４２ａ）に合剤が塗布された合剤層（４１ｂ、４２ｂ）が配置された部分と、金属箔が露出された金属箔露出部（４１ｃ、４２ｃ）をする電極体（４０）と、金属箔露出部（４１ｃ、４２ｃ）と接続される集電体（２３、３３）とで構成される蓄電要素（５０）と、蓄電要素（５０）を覆う一枚の絶縁フィルム（１４）と、蓄電要素（５０）を及び絶縁フィルム（１４）を収納し、開口、底面及び当該底面と接続される側面とを有する角形形状の電池缶（４）を備え、絶縁フィルム（１４）は、電池缶（４）の底面側で折り返されて蓄電素子（５０）を覆い、蓄電要素（５０）から突出して電池缶（４）の側面に対向し、かつ絶縁フィルム（１４）が重なりあった突出部（１４ａ、１４ｂ）を有し、突出部（１４ａ、１４ｂ）の一部は、絶縁フィルム（１４）が突出した方向と対向する側面に当接し、突出部（１４ａ、１４ｂ）の先端は、蓄電要素（５０）と角形形状の電池缶（４）の角部との間の空間に配置される。また当該発明の二次電池を言い換えると、金属箔（４１ａ、４２ａ）に合剤が塗布された合剤層（４１ｂ、４２ｂ）が配置された部分と、金属箔が露出された金属箔露出部（４１ｃ、４２ｃ）をする電極体（４０）と、金属箔露出部（４１ｃ、４２ｃ）と接続される集電体（２３、３３）とで構成される蓄電要素（５０）と、蓄電要素（５０）を覆う一枚の絶縁フィルム１４と、蓄電要素（５０）を及び絶縁フィルム（１４）を収納し、開口、底面及び当該底面と接続される側面とを有する角形形状の電池缶（４）を備え、絶縁フィルム（１４）は、電池缶（４）の底面側で折り返されて蓄電素子（５０）を覆い、蓄電要素（５０）から突出して電池缶の側面に対向し、かつ絶縁フィルム（１４）が重なりあった突出部（１４ａ、１４ｂ）を有し、突出部（１４ａ、１４ｂ）は、絶縁フィルム（１４）が突出した方向と対向する側面に当接して蓄電要素（５０）側に折り曲げられ、突出部（１４ａ、１４ｂ）の先端は、蓄電要素の合剤層が配置される部分に到達していない。このような構造にすることによって、蓄電要素５０を電池缶４に挿入する際に発生する絶縁フィルム１４のたるんだ部分の移動を電池缶４の短側面で突き当てることなく、蓄電要素５０と角形形状の電池缶４の角部との間の空間で自由に動いてたるみを吸収することができる。そのため、フィルムがゆるむことなく捲回電極体４０の合剤層と電池缶４の間にフィルムにしわが発生した状態で咬み込んでしまう恐れがない。従って、捲回電極体４０の合剤層と電池缶４の間を均一面のフィルムで当接することができ、合剤層への不均一なダメージが発生することなく品質の安定化が図られる。

また、本発明に記載の二次電池は、突出部（１４ａ、１４ｂ）の少なくとも一部が固着された固着部（１４ｃ）を有する。このような構造にすることによって、より蓄電要素５０を電池缶４に挿入するときの絶縁フィルムの折り曲げが容易となり、生産組立性の向上が図れる。さらに、固着部１４ｃが突出部１４ａ、１４ｂ内で部分的に設けられることによって、固着部１４ｃ間から電解液が浸透しやすくなり、蓄電要素５０の劣化抑制に繋がる。

また本発明に記載の二次電池は、固着部（１４ｃ）は、接着又は溶着により固着されている。

また本発明に記載の二次電池は、突出部（１４ａ、１４ｂ）は、集電体（２３、３３）と集電体（２３、３３）が対向する電池缶（４）の側面との間で、前記集電体側に折り返される。このような構造にすることによって、集電体端部と蓄電容器短側面の間は３枚のフィルムが折り重なって位置することができ、蓄電要素５０を電池缶４に挿入するときに集電板２３、３３と電池缶４の開口部で接触してフィルムが切れたりすることのリスクを低減することができる。

また、本発明に記載の二次電池は、電池缶底面側の突出部は、面取り形状となっている。このような構造にすることにより、蓄電要素５０を電池缶４に挿入する際に、絶縁フィルムを合剤層に折り曲げた部分の底面が電池缶４に引っかかることなく、スムーズに挿入することが可能となる。

また本発明に記載の二次電池は、絶縁フィルム１４は、電池缶底面側で少なくとも２つのスリットが形成されている。このような構造にすることによって、スリットにより設けられた底面突出部１１１が形成され、この底面突出部１１１が、側面の折り曲げたフィルムを包み込むように電池蓋３の方向に折れ曲がり、簡素な工程で蓄電要素５０を電池缶４の中に収納できるとともに、蓄電要素５０を電池缶４の中に案内する作用も働き、実施形態１よりもよりスムーズに挿入することができる。さらに底面にスリットが入っていることによって、電解液を注液した後に捲回群に浸潤できなかった遊離液が発生したとしても、フィルム内外の流路は保持できる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１角形蓄電池
２金属容器
３電池蓋
４電池缶
１１注液栓
１３安全弁
１４絶縁フィルム
２１正極側集電板
３１負極側集電板
４０捲回電極体
５０蓄電要素

Claims

金属箔に合剤が塗布された合剤層が配置された部分と、金属箔が露出された金属箔露出部をする電極体と、前記金属箔露出部と接続される集電体とで構成される蓄電要素と、
前記蓄電要素を覆う一枚の絶縁フィルムと、
当該蓄電要素を及び絶縁フィルムを収納し、開口、底面及び当該底面と接続される側面とを有する角形形状の電池缶を備えた二次電池において、
前記絶縁フィルムは、前記電池缶の底面側で折り返されて前記蓄電素子を覆い、前記蓄電要素から突出して前記電池缶の側面に対向し、かつ前記絶縁フィルムが重なりあった突出部を有し、
前記突出部の一部は、前記絶縁フィルムが突出した方向と対向する前記側面に当接し、
前記突出部の先端は、前記蓄電要素と前記角形形状の電池缶の角部との間の空間に配置されることを特徴とする二次電池。
金属箔に合剤が塗布された合剤層が配置された部分と、金属箔が露出された金属箔露出部をする電極体と、前記金属箔露出部と接続される集電体とで構成される蓄電要素と、
前記蓄電要素を覆う一枚の絶縁フィルムと、
当該蓄電要素を及び絶縁フィルムを収納し、開口、底面及び当該底面と接続される側面とを有する角形形状の電池缶を備えた二次電池において、
前記絶縁フィルムは、前記電池缶の底面側で折り返されて前記蓄電素子を覆い、前記蓄電要素から突出して前記電池缶の側面に対向し、かつ前記絶縁フィルムが重なりあった突出部を有し、
前記突出部は、前記絶縁フィルムが突出した方向と対向する前記側面に当接して前記蓄電要素側に折り曲げられ、
前記突出部の先端は、前記蓄電要素の合剤層が配置される部分に到達していないことを特徴とする二次電池。
請求項１又は２に記載の二次電池において、
前記突出部は少なくとも一部が固着された固着部を有することを特徴とする二次電池。
請求項３に記載の二次電池において、
前記固着部は、接着又は溶着により固着されていることを特徴とする二次電池。
請求項１乃至４のいずれかに記載の二次電池において、
前記突出部は、前記集電体と当該集電体が対向する電池缶の側面との間で、前記集電体側に折り返されることを特徴とする二次電池。
請求項１乃至５のいずれかに記載の二次電池において、
前記電池缶底面側の前記突出部は、面取り形状となっていることを特徴とする二次電池。
請求項１乃至５のいずれかに記載の二次電池おいて、
前記絶縁フィルムは、前記電池缶底面側で少なくとも２つのスリットが形成されていることを特徴とする二次電池。