JPWO2020137715A1 - 電極板及びそれを用いた二次電池 - Google Patents

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Abstract

信頼性の高い電極板及びそれを用いた二次電池を提供する。正極芯体（４ａ）と、正極芯体（４ａ）上に形成された正極活物質層（４ｂ）と、を有する二次電池用の正極板（４）であって、正極芯体（４ａ）は端部に正極芯体（４ａ）の中央領域の厚みよりも厚みの大きな肉厚部（４ｘ）を有し、肉厚部（４ｘ）は正極芯体（４ａ）の一方の面から正極芯体（４ａ）の厚み方向に突出する第１突出部（４ｙ）を含み、正極芯体（４ａ）は０．５〜２．０質量％のＭｎを含むアルミニウム合金からなる。

Description

本発明は電極板及びそれを用いた二次電池に関する。
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二次電池が使用されている。
これらの二次電池では、開口を有する有底筒状の外装体と、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質と共に収容される。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。
このような二次電池として、複数の正極タブを有する帯状の正極板と、複数の負極タブを有する帯状の負極板とを、帯状のセパレータを介して巻回した偏平状の巻回電極体を備えた二次電池が提案されている（下記特許文献１）。
また、正極板ないし負極板を連続発振型レーザーで切断することにより、正極板ないし負極板を構成する芯体（集電箔）の切断端部に芯体の厚みよりも厚みの大きい曲面部が形成される技術が提案されている（下記特許文献２）。
特開２０１６−１１５４０９号公報 特開２０１６−３３９１２号公報
本発明は、信頼性の高い電極板及びそれを用いた二次電池を提供することを一つの目的とする。
本発明の一形態に係る電極板は、
芯体と、前記芯体上に形成された活物質層と、を有する電極板であって、
前記芯体は、前記芯体の端部に、前記芯体の中央領域の厚みよりも大きな厚みを有する肉厚部を有し、
前記肉厚部は、前記芯体の一方の面から前記芯体の厚み方向に突出する突出部を含み、
前記芯体は、０．５〜２．０質量％のＭｎを含むアルミニウム合金からなる。
電極原板をレーザー等のエネルギー線の照射により切断する場合、エネルギー線の照射により芯体が溶融・凝固する。このため、溶融した芯体が表面張力により丸まった状態で凝固するため、切断端部における芯体の端部には、芯体の中央部よりも厚みの厚い肉厚部が生じる。このような肉厚部は芯体から脱離し、正極板と負極板の短絡の原因となり得る。また、肉厚部が大きい場合、肉厚部がセパレータを傷つけ、正極板と負極板の短絡の原因となり得る。
本発明の一形態に係る電極板の構成によると、電極板原板をレーザー等のエネルギー線
の照射により切断した場合でも、肉厚部の厚みを比較的小さくすることができる。よって、芯体の端部に形成された突出部が芯体から脱落したり、芯体の端部に形成された突出部がセパレータを損傷させたりすることを抑制できる。
前記芯体は、１．０〜１．５質量％のＭｎを含むアルミニウム合金からなることが好ましい。
前記芯体は、０．０５〜０．２質量％のＣｕを含むアルミニウム合金からなることが好ましい。
前記アルミニウム合金は、Ｓｉの含有量が、０．６質量％以下であり、Ｆｅの含有量が０．７質量％以下であり、Ｚｎの含有量が、０．１質量％以下であることが好ましい。
前記肉厚部は、前記芯体が溶融し凝固することにより形成された溶融凝固部を含むことが好ましい。
前記電極板は、複数の電極タブが形成された第１端辺を有し、
前記端部は、前記第１端辺であることが好ましい。
本発明の一形態に係る二次電池は、前記電極板と、前記電極板とは極性の異なる他の電極板と、を備える。
本発明によると、信頼性の高い電極板及びそれを用いた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。 （ａ）は正極原板の平面図である。（ｂ）はタブ形成後の正極原板の平面図である。（ｃ）は最終正極原板の平面図である。（ｄ）は正極板の平面図である。 図３（ｄ）のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面の断面図である。 （ａ）は負極原板の平面図である。（ｂ）はタブ形成後の負極原板の平面図である。（ｃ）は最終負極原板の平面図である。（ｄ）は負極板の平面図である。 実施形態に係る巻回電極体の平面図である。 第２正極集電体に正極タブ群を接続し、第２負極集電体に負極タブ群を接続した状態を示す図である。 第１正極集電体及び第１負極集電体を取り付けた後の封口板の電極体側の面を示す図である。 第１正極集電体に第２正極集電体を取り付け、第１負極集電体に第２負極集電体を取り付けた後の封口板の電極体側の面を示す図である。
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い。角形外装体１内には、正極板と負極板を含む巻回電極体３が電解質と共に収容されている。
巻回電極体３の封口板２側の端部には、複数の正極タブ４０からなる正極タブ群４０Ａと、複数の負極タブ５０からなる負極タブ群５０Ａが設けられている。正極タブ群４０Ａ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。負極タブ群５０Ａ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。第１正極集電体６ａと第２正極集電体６ｂが正極集電体６を構成している。なお、正極集電体６を一つの部品としてもよい。第１負極集電体８ａと第２負極集電体８ｂが負極集電体８を構成している。なお、負極集電体８を一つの部品としてもよい。
第１正極集電体６ａ、第２正極集電体６ｂ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。第１正極集電体６ａ及び第２正極集電体６ｂ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。
第１負極集電体８ａ、第２負極集電体８ｂ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。また、負極端子９は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる部分と、銅又は銅合金からなる部分を有するようにすることが好ましい。この場合、銅又は銅合金からなる部分を第１負極集電体８ａに接続し、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる部分を封口板２よりも外部側に突出するようにすることが好ましい。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。第１負極集電体８ａ及び第２負極集電体８ｂ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。
巻回電極体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。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。
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]
まず、正極板の製造方法を説明する。
［正極活物質層スラリーの作製］
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、結着材としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、導電材としての炭素材料、及び分散媒としてのＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）をリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物：ＰＶｄＦ：炭素材料の質量比が９７．５：１：１．５となるように混練し、正極活物質層スラリーを作製する。
［正極保護層スラリーの作製］
アルミナ粉末、導電材としての炭素材料、結着材としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）と分散媒としてのＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を、アルミナ粉末：炭素材料：ＰＶｄＦの質量比が８３：３：１４ となるように混練し、保護層スラリーを作製
する。
［正極活物質層及び正極保護層の形成］
正極芯体としての厚さ１５μｍのアルミニウム合金箔の両面に、上述の方法で作製した正極活物質層スラリー及び正極保護層スラリーをダイコータにより塗布する。このとき、
正極芯体の幅方向の中央に正極活物質層スラリーが塗布される。また、正極活物質層スラリーが塗布される領域の幅方向の両端に正極保護層スラリーが塗布されるようにする。
正極活物質層スラリー及び正極保護層スラリーが塗布された正極芯体を乾燥させ、正極活物質層スラリー及び正極保護層スラリーに含まれるＮＭＰを除去する。これにより正極活物質層及び保護層が形成される。その後、一対のプレスローラの間を通過させることにより、正極活物質層を圧縮して正極原板４００とする。
図３（ａ）は、上述の方法で作製された正極原板４００の平面図である。帯状の正極芯体４ａの両面には、正極芯体４ａの長手方向に沿って正極活物質層４ｂが形成されている。正極芯体４ａにおいて、正極活物質層４ｂが形成された領域の幅方向の両端部には正極保護層４ｃが形成されている。そして、正極原板４００の幅方向の両端部には、正極原板４００の長手方向に沿って正極芯体露出部４ｄが形成されている。なお、正極活物質層４ｂの厚みは、正極保護層４ｃの厚みよりも大きいことが好ましい。
図３（ｂ）は、タブ形成後の正極原板４０１の平面図である。正極原板４００の正極芯体露出部４ｄを所定形状に切断することにより、タブ形成後の正極原板４０１を作製する。正極原板４００の切断は、レーザー等のエネルギー線の照射、金型、あるいはカッター（裁断刃）等により行うことができる。タブ形成後の正極原板４０１においては、タブ形成後の正極原板４０１の幅方向の両端に、タブ形成後の正極原板４０１の長手方向に沿って複数の正極タブ４０が形成される。なお、正極タブ４０は正極芯体露出部４ｄからなる。図３（ｂ）に示すように、正極タブ４０の根元、及び隣接する正極タブ４０同士の間に形成されるタブ形成後の正極原板４０１の端部に、正極保護層４ｃが残るように正極原板４００を切断することが出来る。なお、正極保護層４ｃは必須の構成ではなく、省略することもできる。また、正極活物質層４ｂが形成された部分を切断し、隣接する正極タブ４０同士の間に形成されるタブ形成後の正極原板４０１の端辺に、正極保護層４ｃが残らないようにしてもよい。なお、正極原板４００をエネルギー線の照射により切断し、正極タブ４０を形成することが好ましい。
正極原板４００をレーザーを用いて切断する場合は、レーザーの出力は、１００Ｗ〜１５００Ｗであることが好ましく、５５０Ｗ〜１０００Ｗであることがより好ましく、６００Ｗ〜１０００Ｗであることがさらに好ましい。レーザーの走査速度は１００ｍｍ／ｓ〜５０００ｍｍ／ｓであることが好ましい。但し、これに限定されない。連続発振（ＣＷ）レーザーを用いてもよいし、パルスレーザーを用いてもよい。
図３（ｃ）は、最終正極原板４０２の平面図である。タブ形成後の正極原板４０１の長手方向に沿って、タブ形成後の正極原板４０１を幅方向における中央部で切断する。これにより、幅方向の大きさが正極板４の大きさである最終正極原板４０２となる。即ち最終正極原板４０２は、長さ方向について正極板４の長さに切断する前の状態である。なお、タブ形成後の正極原板４０１の長手方向に沿って、タブ形成後の正極原板４０１を幅方向における中央部で切断する際は、金型やカッター（裁断刃）等を用いて切断することが好ましい。
図３（ｄ）は、正極板４の平面図である。最終正極原板４０２を所定長さに切断することにより、正極板４とする。なお、生産性をより向上させるためには、後述する巻回電極体の作製工程において最終正極原板４０２を切断することが好ましい。即ち、巻回電極体を巻回しながら、あるいは巻回した後に、巻き終り端部となる部分を切断することが好ましい。なお、最終正極原板４０２を所定長さに切断する際は、金型やカッター（裁断刃）等を用いて切断することが好ましい。
正極板４において、正極タブ４０が形成される第１端辺４Ａ以外の３つの端辺（正極板４の長手方向に延びる端辺であって第１端辺４Ａと反対側の端辺、及び正極板４の短手方向に延びる二つの端辺）は、金型やカッター（裁断刃）等のエネルギー線の照射以外の方法で切断することが好ましい。正極板４において、正極タブ４０が形成される第１端辺４Ａ以外の３つの端辺に位置する正極芯体４ａの端部には肉厚部４ｘは形成されていないようにできる。
より高出力な二次電池とするため、巻回電極体３においては、正極板４の各層毎に正極タブ４０が設けられることが好ましい。即ち、正極板４の積層数と正極タブ４０の積層数が同じ、あるいは略同じであることが好ましい。したがって、図３（ｄ）に示すように、正極板４においては、正極タブ４０同士が近い距離（Ｄ１）をおいて配置された部分と、正極タブ４０同士が遠い距離（Ｄ２）をおいて配置された部分が存在する。そして、巻回電極体３において巻回中心から巻回外側（外周側）に向かって径が大きくなる。したがって、正極タブ４０を積層した場合に、それぞれの正極タブ４０の位置が揃うようにするため、正極板４の巻き始め端部から巻き終わり端部に向かって、距離Ｄ１及び距離Ｄ２はそれぞれ徐々に大きくなるように設定することが好ましい。なお、後述する負極タブ５０についても同様である。
図４は、図３（ｄ）のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図であり、正極板４において正極タブ４０が設けられた第１端辺４Ａ近傍の断面図である。図４に示すように、正極板４の第１端辺４Ａ近傍は、正極芯体４ａにおいて正極活物質層４ｂが形成されていない活物質層非形成領域４ｆを有する。活物質層非形成領域４ｆにおいて、正極活物質層４ｂと隣接する部分には、正極保護層４ｃが形成されている。活物質層非形成領域４ｆの端部には、正極芯体４ａの一方の面（図４では上面）から正極芯体４ａの厚み方向（図４においては上方向）に突出する第１突出部４ｙが形成されている。また、活物質層非形成領域４ｆの端部には、正極芯体４ａの他方の面（図４では下面）から正極芯体４ａの厚み方向（図４においては下方向）に突出する第２突出部４ｚが形成されている。第１突出部４ｙ及び第２突出部４ｚは、レーザー切断の際に正極芯体４ａが溶融し凝固した部分である。
正極板４の第１端辺４Ａにおける正極芯体４ａの端部は肉厚部４ｘを有する。肉厚部４ｘの厚みＴ２は、正極芯体４ａの中央部の厚みＴ１の厚みよりも大きい。なお、Ｔ２／Ｔ１は２．０以下であることが好ましく、１．５以下であることがより好ましい。
なお、正極板４において、正極タブ４０が形成される第１端辺４Ａ以外の３つの端辺（正極板４の長手方向に延びる端辺であって第１端辺４Ａと反対側の端辺、及び正極板４の短手方向に延びる二つの端辺）に位置する正極芯体４ａの端部には肉厚部４ｘは形成されていないようにできる。
肉厚部４ｘは、第１突出部４ｙと第２突出部４ｚを含む。なお、第２突出部４ｚは必須の構成ではない。第２突出部４ｚが形成されていなくてもよい。また、第１突出部４ｙの突出高さと、第２突出部４ｚの突出高さは異なっていてもよい。
[負極板]
次に、負極板の製造方法を説明する。
［負極活物質層スラリーの作製］
負極活物質としての黒鉛、結着材としてのスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）及びカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、及び分散媒としての水を、黒鉛：ＳＢＲ：ＣＭＣの質量比が９８：１：１となるように混練し、負極活物質層スラリーを作製する。
［負極活物質層の形成］
負極芯体としての厚さ８μｍの銅箔の両面に、上述の方法で作製した負極活物質層スラ
リーをダイコータにより塗布する。
負極活物質層スラリーが塗布された負極芯体を乾燥させ、負極活物質層スラリーに含まれる水を除去する。これにより負極活物質層が形成される。その後、一対のプレスローラの間を通過させることにより、負極活物質層を圧縮して負極原板５００とする。
図５（ａ）は、上述の方法で作製された負極原板５００の平面図である。帯状の負極芯体５ａの両面には、負極芯体５ａの長手方向に沿って負極活物質層５ｂが形成されている。そして、負極原板５００の幅方向の両端部には、負極原板５００の長手方向に沿って負極芯体露出部５ｃが形成されている。
図５（ｂ）は、タブ形成後の負極原板５０１の平面図である。タブ形成後の負極原板５０１の負極芯体露出部５ｃを所定形状に切断することにより、タブ形成後の負極原板５０１を作製する。負極原板５００の切断は、レーザー等のエネルギー線の照射、金型、あるいはカッター（裁断刃）等により行うことができる。タブ形成後の負極原板５０１においては、タブ形成後の負極原板５０１の幅方向の両端に、タブ形成後の負極原板５０１の長手方向に沿って複数の負極タブ５０が形成される。なお、負極タブ５０は負極芯体露出部５ｃからなる。なお、負極原板５００をエネルギー線の照射により切断し、負極タブ５０を形成することが好ましい。
図５（ｃ）は、最終負極原板５０２の平面図である。タブ形成後の負極原板５０１の長手方向に沿って、タブ形成後の負極原板５０１を幅方向における中央部で切断する。これにより、幅方向の大きさが負極板５の大きさである最終負極原板５０２となる。即ち最終負極原板５０２は、長さ方向について負極板５の長さに切断する前の状態である。なお、タブ形成後の負極原板５０１の長手方向に沿って、タブ形成後の負極原板５０１を幅方向における中央部で切断する際は、金型やカッター（裁断刃）等を用いて切断することが好ましい。
図５（ｄ）は、負極板５の平面図である。最終負極原板５０２を所定長さに切断することにより、負極板５とする。なお、生産性をより向上させるためには、後述する巻回電極体の作製工程において最終負極原板５０２を切断することが好ましい。即ち、巻回電極体を巻回しながら、あるいは巻回した後に、巻き終り端部となる部分を切断することが好ましい。なお、最終負極原板５０２を所定長さに切断する際は、金型やカッター（裁断刃）等を用いて切断することが好ましい。
[巻回電極体の作製]
上述の方法で作製した正極板４及び負極板５を、ポリオレフィン製の帯状のセパレータ７０を介して巻回し、偏平状の巻回電極体３を製造する。なお、上述の通り、最終正極原板４０２の一方端と、最終負極原板５０２の一方端を巻き取り機に供給し、巻回中あるいは巻回後に、最終正極原板４０２と最終負極原板５０２を所定の位置で切断することが好ましい。
図６は、巻回電極体３の平面図である。巻回電極体３において、巻回軸が延びる方向における一つの端部には、複数の正極タブ４０からなる正極タブ群４０Ａと、複数の負極タブ５０からなる負極タブ群５０Ａが設けられる。
巻回電極体３において、正極板４の積層数をＮ１（層）としたとき、積層される正極タブ４０の枚数は０．８×Ｎ１以上であることが好ましく、０．９×Ｎ１以上であることがより好ましい。
巻回電極体３において、負極板５の積層数をＮ２（層）としたとき、積層される負極タ
ブ５０の枚数は０．８×Ｎ２以上であることが好ましく、０．９×Ｎ２以上であることがより好ましい。
[集電体とタブの接続]
図７に示すように、二つの巻回電極体３の正極タブ群４０Ａを第２正極集電体６ｂに接続すると共に、二つの巻回電極体３の負極タブ群５０Ａを第２負極集電体８ｂに接続する。正極タブ群４０Ａは第２正極集電体６ｂに接合されて接合部６０が形成される。負極タブ群５０Ａは第２負極集電体８ｂに接合されて接合部６１が形成される。接合方法としては、超音波溶接（超音波接合）、抵抗溶接、レーザー溶接等を用いることができる。
第２正極集電体６ｂには、薄肉部６ｃが形成され、薄肉部６ｃ内には集電体開口６ｄが形成されている。この薄肉部６ｃにおいて、第２正極集電体６ｂは第１正極集電体６ａに接合される。第２正極集電体６ｂには、封口板２の電解液注液孔１５と対向する位置に集電体貫通穴６ｅが形成されている。第２負極集電体８ｂには、薄肉部８ｃが形成され、薄肉部８ｃ内には集電体開口８ｄが形成されている。この薄肉部８ｃにおいて、第２負極集電体８ｂは第１負極集電体８ａに接合される。
[封口板への各部品取り付け]
図８は、各部品を取り付けた封口板２の電池内部側の面を示す図である。封口板２への各部品取り付けは次のように行われる。
封口板２の正極端子挿入孔２ａ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２ａの周囲の電池内面側に内部側絶縁部材１１及び第１正極集電体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２ａ、内部側絶縁部材１１の貫通孔及び第１正極集電体６ａの貫通孔に挿入し、正極端子７の先端を第１正極集電体６ａ上にカシメる。これにより、正極端子７及び第１正極集電体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第１正極集電体６ａを溶接することが好ましい。
封口板２の負極端子挿入孔２ｂ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２ｂの周囲の電池内面側に内部側絶縁部材１３及び第１負極集電体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２ｂ、内部側絶縁部材１３の貫通孔及び第１負極集電体８ａの貫通孔に挿入し、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、負極端子９及び第１負極集電体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第１負極集電体８ａを溶接することが好ましい。
内部側絶縁部材１１において、封口板２に設けられた電解液注液孔１５と対向する部分には、注液開口１１ａが設けられている。また、注液開口１１ａの縁部には筒状部１１ｂが設けられている。
［第１集電体と第２集電体の接続］
図９は、第１正極集電体６ａに第２正極集電体６ｂを取り付け、第１負極集電体８ａに第２負極集電体８ｂを取り付けた後の封口板２の電池内部側の面を示す図である。
正極タブ群４０Ａが接続された第２正極集電体６ｂを、その一部が第１正極集電体６ａと重なるようにして、内部側絶縁部材１１上に配置する。そして、薄肉部６ｃにレーザー照射することにより、第２正極集電体６ｂと第１正極集電体６ａを接合する。これにより接合部６２が形成される。また、負極タブ群５０Ａが接続された第２負極集電体８ｂを、その一部が第１負極集電体８ａと重なるようにして、内部側絶縁部材１３上に配置する。そして、薄肉部８ｃにレーザー照射することにより、第２負極集電体８ｂと第１負極集電体
８ａを接合する。これにより接合部６３が形成される。
［二次電池の作製］
図１１における一方の巻回電極体３の上面と他方の巻回電極体３の上面とが直接ないし他の部材を介して接するように二つの正極タブ群４０Ａ及び二つの負極タブ群５０Ａを湾曲させる。これにより、二つの巻回電極体３を一つに纏める。そして、二つの巻回電極体３を、箱状ないし袋状に成形した絶縁シートからなる電極体ホルダー１４内に配置する。
一方の正極タブ群４０Ａと他方の正極タブ群４０Ａとは、それぞれ異なる向きに湾曲した状態となる。また、一方の負極タブ群５０Ａと他方の負極タブ群５０Ａとは、それぞれ異なる向きに湾曲した状態となる。
電極体ホルダー１４で包まれた二つの巻回電極体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１６により封止する。これにより角形二次電池２０が完成する。
以下の方法でサンプル１〜４に係る正極板を作製した。
[サンプル１]
正極芯体４ａとして日本工業規格ＪＩＳアルミニウム１０８５材（Ａ１０８５）からなる厚み１５μｍのアルミニウム合金箔を用いて上述の方法で正極原板４００を作製した。
そして、サンプル１に係る正極原板４００を、連続発振型レーザーを用いて切断し、タブ形成後の正極原板４０１を作製した。なお、レーザーの条件は、出力６００Ｗ、走査速度４０００ｍｍ／ｓとした。
その後、カッターを用いてタブ形成後の正極原板４０１を所定サイズに切断し、サンプル１の正極板とした。
[サンプル２]
正極芯体４ａとして日本工業規格ＪＩＳアルミニウム３００３材（Ａ３００３）からなる厚み１５μｍのアルミニウム合金箔を用いて上述の方法で正極原板４００を作製した。
そして、サンプル１に係る正極原板４００を、連続発振型レーザーを用いて切断し、タブ形成後の正極原板４０１を作製した。なお、レーザーの条件は、出力６００Ｗ、走査速度４０００ｍｍ／ｓとした。
その後、カッターを用いてタブ形成後の正極原板４０１を所定サイズに切断し、サンプル２の正極板とした。
[サンプル３]
正極芯体４ａとして日本工業規格ＪＩＳアルミニウム１０８５材（Ａ１０８５）からなる厚み１５μｍのアルミニウム合金箔を用いて上述の方法で正極原板４００を作製した。
そして、サンプル１に係る正極原板４００を、連続発振型レーザーを用いて切断し、タブ形成後の正極原板４０１を作製した。なお、レーザーの条件は、出力９００Ｗ、走査速度４０００ｍｍ／ｓとした。
その後、カッターを用いてタブ形成後の正極原板４０１を所定サイズに切断し、サンプル３の正極板とした。
[サンプル４]
正極芯体４ａとして日本工業規格ＪＩＳアルミニウム３００３材（Ａ３００３）からなる厚み１５μｍのアルミニウム合金箔を用いて上述の方法で正極原板４００を作製した。
そして、サンプル１に係る正極原板４００を、連続発振型レーザーを用いて切断し、タ
ブ形成後の正極原板４０１を作製した。なお、レーザーの条件は、出力９００Ｗ、走査速度４０００ｍｍ／ｓとした。
その後、カッターを用いてタブ形成後の正極原板４０１を所定サイズに切断し、サンプル４の正極板とした。
サンプル１〜４の正極板４について、第１端辺４Ａにおいて正極タブ４０が形成されていない部分の断面を観察し、肉厚部４ｘの厚みＴ２（μｍ）を測定した。正極芯体４ａの中央部（正極芯体４ａにおいて両面に正極活物質層４ｂが形成された部分）の厚みをＴ１（μｍ）としたときのＴ２／Ｔ１を表１に示す。
Figure 2020137715
表１に示すように、正極芯体４ａとして、０．５〜２．０質量％のＭｎを含むアルミニウム合金箔を用いることにより、正極芯体４ａの端部に形成される肉厚部４ｘの厚みを小さくできることが分かる。正極芯体４ａとして、０．５〜２．０質量％のＭｎを含むアルミニウム合金箔を用いることにより、レーザー切断の際に正極芯体４ａが溶融し難く、また溶融した正極芯体４ａが丸まり難いため、肉厚部４ｘが大きくなることを抑制できるためと考えられる。
なお、芯体として用いるアルミニウム合金は、０．０５〜０．２質量％のＣｕを含むことがより好ましい。また、芯体として用いるアルミニウム合金は、Ｓｉの含有量が、０．６質量％以下であり、Ｆｅの含有量が０．７質量％以下であり、Ｚｎの含有量が、０．１質量％以下であることがより好ましい。
≪その他≫
上述の実施形態においては正極芯体としてアルミニウム合金を用いる例を示したが、負極芯体をアルミニウム合金製としてもよい。
上述の実施形態においては正極板に正極保護層を設ける例を示したが、正極保護層は必須の構成ではない。正極保護層を設けなくてもよい。なお、正極保護層を樹脂層とすることができる。あるいは、正極保護層をセラミック粒子とバインダーを含む層とすることもできる。また、正極保護層は炭素材料を含んでいてもよい。正極保護層は、正極活物質層よりも電気伝導性が低い層とすることが好ましい。
上述の実施形態においては、電池ケース内に二つの巻回電極体を配置する例を示したが、巻回電極体は一つであってもよいし、三つ以上であってもよい。また、電極体は、複数の正極板と複数の負極板を含む積層型の電極体であってもよい。
上述の実施形態においては、正極集電体及び負極集電体がそれぞれ二つの部品からなる
例を示したが、正極集電体及び負極集電体はそれぞれ一つの部品から構成されてもよい。正極集電体と負極集電体がそれぞれ一つの部品である場合、正極集電体と負極集電体にそれぞれ正極タブ群と負極タブ群を接続した後、正極集電体と負極集電体を封口板に取り付けられた正極端子と負極端子にそれぞれ接続することが好ましい。
正極板、負極板、セパレータ、及び電解質等に関しては、公知の材料を用いることができる。
２０・・・角形二次電池
１・・・角形外装体
２・・・封口板
２ａ・・・正極端子挿入孔
２ｂ・・・負極端子挿入孔
１００・・・電池ケース
３・・・巻回電極体
４・・・正極板
４Ａ・・・第１端辺
４ａ・・・正極芯体
４ｂ・・・正極活物質層
４ｃ・・・正極保護層
４ｄ・・・正極芯体露出部
４ｆ・・・活物質層非形成領域
４ｘ・・・肉厚部
４ｙ・・・第１突出部
４ｚ・・・第２突出部
４０・・・正極タブ
４０Ａ・・・正極タブ群
４００・・・正極原板
４０１・・・タブ形成後の正極原板
４０２・・・最終正極原板

５・・・負極板
５ａ・・・負極芯体
５ｂ・・・負極活物質層
５ｃ・・・負極芯体露出部
５０・・・負極タブ
５０Ａ・・・負極タブ群
５００・・・負極原板
５０１・・・タブ形成後の負極原板
５０２・・・最終負極原板

６・・・正極集電体
６ａ・・・第１正極集電体
６ｂ・・・第２正極集電体
６ｃ・・・薄肉部
６ｄ・・・集電体開口
６ｅ・・・集電体貫通穴

７・・・正極端子

８・・・負極集電体
８ａ・・・第１負極集電体
８ｂ・・・第２負極集電体
８ｃ・・・薄肉部
８ｄ・・・集電体開口

９・・・負極端子

１０・・・外部側絶縁部材
１１・・・内部側絶縁部材
１１ａ・・・注液開口
１１ｂ・・・筒状部

１２・・・外部側絶縁部材
１３・・・内部側絶縁部材

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

６０、６１、６２、６３・・・接合部
［サンプル２］
正極芯体４ａとして日本工業規格ＪＩＳアルミニウム３００３材（Ａ３００３）からなる厚み１５μｍのアルミニウム合金箔を用いて上述の方法で正極原板４００を作製した。
そして、サンプル２に係る正極原板４００を、連続発振型レーザーを用いて切断し、タブ形成後の正極原板４０１を作製した。なお、レーザーの条件は、出力６００Ｗ、走査速度４０００ｍｍ／ｓとした。
その後、カッターを用いてタブ形成後の正極原板４０１を所定サイズに切断し、サンプル２の正極板とした。
［サンプル３］
正極芯体４ａとして日本工業規格ＪＩＳアルミニウム１０８５材（Ａ１０８５）からなる厚み１５μｍのアルミニウム合金箔を用いて上述の方法で正極原板４００を作製した。
そして、サンプル３に係る正極原板４００を、連続発振型レーザーを用いて切断し、タブ形成後の正極原板４０１を作製した。なお、レーザーの条件は、出力９００Ｗ、走査速度４０００ｍｍ／ｓとした。
その後、カッターを用いてタブ形成後の正極原板４０１を所定サイズに切断し、サンプル３の正極板とした。
［サンプル４］
正極芯体４ａとして日本工業規格ＪＩＳアルミニウム３００３材（Ａ３００３）からなる厚み１５μｍのアルミニウム合金箔を用いて上述の方法で正極原板４００を作製した。
そして、サンプル４に係る正極原板４００を、連続発振型レーザーを用いて切断し、タブ形成後の正極原板４０１を作製した。なお、レーザーの条件は、出力９００Ｗ、走査速度４０００ｍｍ／ｓとした。
その後、カッターを用いてタブ形成後の正極原板４０１を所定サイズに切断し、サンプル４の正極板とした。

Claims (6)

  1. 芯体と、前記芯体上に形成された活物質層と、を有する電極板であって、
    前記芯体は、前記芯体の端部に、前記芯体の中央領域の厚みよりも大きな厚みを有する肉厚部を有し、
    前記肉厚部は、前記芯体の一方の面から前記芯体の厚み方向に突出する突出部を含み、
    前記芯体は、０．５〜２．０質量％のＭｎを含むアルミニウム合金からなる電極板。
  2. 前記芯体は、０．０５〜０．２質量％のＣｕを含むアルミニウム合金からなる請求項１に記載の電極板。
  3. 前記アルミニウム合金は、Ｓｉの含有量が、０．６質量％以下であり、Ｆｅの含有量が０．７質量％以下であり、Ｚｎの含有量が、０．１質量％以下である、請求項２に記載の電極板。
  4. 前記肉厚部は、前記芯体が溶融し凝固することにより形成された溶融凝固部を含む請求項１〜３のいずれかに記載の電極板。
  5. 前記電極板は、複数の電極タブが形成された第１端辺を有し、
    前記端部は、前記第１端辺である請求項１〜４のいずれかに記載の電極板。
  6. 請求項１〜５のいずれかに記載の前記電極板と、
    前記電極板とは極性の異なる他の電極板と、を備えた二次電池。

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