WO2015093288A1 - 角形二次電池 - Google Patents

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WO2015093288A1
WO2015093288A1 PCT/JP2014/081927 JP2014081927W WO2015093288A1 WO 2015093288 A1 WO2015093288 A1 WO 2015093288A1 JP 2014081927 W JP2014081927 W JP 2014081927W WO 2015093288 A1 WO2015093288 A1 WO 2015093288A1
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WO
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current collector
negative electrode
collector plate
secondary battery
battery
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PCT/JP2014/081927
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博昭 江川
浩一 梶原
Original Assignee
日立オートモティブシステムズ株式会社
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a prismatic secondary battery used for in-vehicle applications, for example.
  • a battery can for example, a battery can, a battery lid, a positive and negative current collector plate having a terminal connection part with positive and negative terminals, and a terminal connection part and a battery cover are interposed.
  • a square secondary battery including an insulating plate has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • a circular convex portion is formed on the battery lid of the square secondary battery, and a circular concave portion that fits into the circular convex portion is formed on the insulating plate. Furthermore, a planar side surface is formed in the terminal connection portion of each current collector plate, and a recess having an engagement surface that engages with the side surface of the current collector plate is formed in the insulating plate.
  • the positive and negative current collector plates shown in Patent Document 1 and the engaging surfaces of the concave portions of the insulating plates engaged therewith are both flat, the positive and negative current collector plates are placed in the concave portions of the insulating plates.
  • the assemblability may be impaired.
  • the battery lid and each current collector plate are connected by caulking through an insulating plate, but the side surface of each current collector plate is connected to the positive and negative current collector plates. Since the mating surface is planar, these surfaces must be arranged substantially in parallel with each other, and these surface accuracy and arrangement accuracy are required, so that the assembling property may be impaired.
  • This invention is made in view of such a point, and while preventing rotation with an insulating plate and each current collecting plate, productivity can be improved by improving these assembly property.
  • the object is to provide a prismatic secondary battery.
  • a rectangular secondary battery according to the present invention includes a winding group obtained by winding electrodes stacked via a separator, and a current collector plate electrically connected to the electrodes of the winding group
  • a battery can that houses the winding group together with the current collector plate, a battery lid that seals the opening of the battery can, and a battery lid that is disposed on the battery lid and is connected to each current collector plate within the battery can
  • a secondary battery having at least an external terminal and an insulating plate disposed between the battery lid and the current collector plate, wherein the insulating plate has a convex portion.
  • the current collector plate is formed with an engaging portion that engages with the convex portion, the convex side surface of the convex portion, and the engaging side surface of the engaging portion that faces the convex side surface, Any one of the above has a curved surface that is curved along a direction around the side surface of the convex portion of the convex portion.
  • the present invention it is possible to improve productivity by preventing rotation of the insulating plate and each current collecting plate and improving the assembling property thereof.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a wound electrode group shown in FIG. 2.
  • A) is a perspective view of the battery lid assembly shown in FIG. 2, and
  • (b) is an exploded perspective view of the battery lid assembly shown in (a).
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • A) is a top view of the negative electrode current collector plate shown in FIG. 2
  • (b) is a top view of the insulating plate shown in FIG.
  • (A) is a top view of the negative electrode current collector plate according to Example 2, and (b) is a top view of the insulating plate according to Example 2.
  • (A) is a top view of the negative electrode current collector plate according to Example 3, and (b) is a top view of the insulating plate according to Example 3.
  • (A) is a top view of the negative electrode current collector plate according to Example 4, and (b) is a top view of the insulating plate according to Example 4.
  • (A) is a top view of the negative electrode current collector plate according to Example 5, and (b) is a top view of the insulating plate according to Example 5.
  • FIG. 1 is an external perspective view of a prismatic secondary battery.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the prismatic secondary battery.
  • a square secondary battery (flat wound secondary battery) 100 includes a battery can 1 and a lid (battery lid) 6.
  • the battery can 1 has a side surface and a bottom surface 1d having a pair of opposed wide side surfaces 1b having a relatively large area and a pair of opposed narrow side surfaces 1c having a relatively small area, and an opening 1a above the side surface 1d.
  • the battery lid 6 has a substantially rectangular flat plate shape and is welded so as to close the upper opening 1 a of the battery can 1 to seal the battery can 1.
  • the battery lid 6 is provided with a positive external terminal 14 and a negative external terminal 12.
  • the wound group 3 is charged from the positive external terminal 14 and the negative external terminal 12 through the positive current collector 44 and the negative current collector 24, and power is supplied to the external load.
  • the battery cover 6 is integrally provided with a gas discharge valve 10, and when the pressure in the battery container rises, the gas discharge valve 10 opens to discharge gas from the inside, and the pressure in the battery container is reduced. Thereby, the safety of the flat wound secondary battery 100 is ensured.
  • the battery can 1 of the flat wound secondary battery 100 includes a rectangular bottom surface 1d, square cylindrical side surfaces 1b and 1c rising from the bottom surface 1d, and an opening opened upward at the upper ends of the side surfaces 1b and 1c. 1a.
  • a wound group 3 is accommodated in the battery can 1 via an insulating protective film 2.
  • the wound group 3 Since the wound group 3 is wound in a flat shape, the wound group 3 has a pair of opposed curved portions having a semicircular cross section and a flat portion formed continuously between the pair of curved portions. ing.
  • the winding group 3 is inserted into the battery can 1 from one curved portion side so that the winding axis direction is along the lateral width direction of the battery can 1, and the other curved portion side is disposed on the upper opening side.
  • the positive electrode foil exposed portion 34 c of the winding group 3 is electrically connected to the positive external terminal 14 provided on the battery lid 6 via a positive current collector plate (current collector terminal) 44.
  • the negative electrode foil exposed portion 32 c of the wound group 3 is electrically connected to the negative external terminal 12 provided on the battery lid 6 via a negative current collector (current collector terminal) 24.
  • a gasket 5 and an insulating plate 7 are provided on the battery lid 6. It has been. Moreover, after injecting electrolyte solution into the battery can 1 from the injection hole 9, the injection stopper 11 is joined to the battery cover 6 by laser welding to seal the injection hole 9, and the flat wound secondary battery 100 is sealed.
  • the forming material of the positive electrode external terminal 14 and the positive electrode current collector plate 44 includes, for example, an aluminum alloy
  • the forming material of the negative electrode external terminal 12 and the negative electrode current collector plate 24 includes, for example, a copper alloy.
  • the material for forming the insulating plate 7 and the gasket 5 include resin materials having insulating properties such as polybutylene terephthalate, polyphenylene sulfide, and perfluoroalkoxy fluororesin.
  • the battery lid 6 is provided with a liquid injection port 9 for injecting an electrolytic solution into the battery container.
  • the liquid injection port 9 is an injection stopper after the electrolytic solution is injected into the battery container. 11 is sealed.
  • a non-aqueous electrolytic solution in which a lithium salt such as lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is dissolved in a carbonate-based organic solvent such as ethylene carbonate is used. Can be applied.
  • the positive external terminal 14 and the negative external terminal 12 have a weld joint that is welded to a bus bar or the like.
  • the weld joint has a rectangular parallelepiped block shape protruding upward from the battery lid 6, and has a configuration in which the lower surface faces the surface of the battery lid 6 and the upper surface is parallel to the battery lid 6 at a predetermined height position. Have.
  • the positive electrode connecting portion 14 a and the negative electrode connecting portion 12 a have a cylindrical shape that can be inserted into the positive electrode side through hole 46 and the negative electrode side through hole 26 of the battery lid 6, and penetrate the battery lid 6 to form the positive electrode current collector plate 44.
  • the positive electrode current collector plate base 41 and the negative electrode current collector plate base 21 of the negative electrode current collector plate 24 protrude toward the inner side of the battery can 1.
  • the protruding ends of the positive electrode connecting portion 14a and the negative electrode connecting portion 12a are caulked so that the positive electrode external terminal 14, the negative electrode external terminal 12, the positive electrode current collector plate 44, and the negative electrode current collector plate 24 are integrated with the battery lid 6. It is fixed to.
  • Gaskets 5 and 5 are interposed between the positive electrode external terminal 14 and the negative electrode external terminal 12 and the battery lid 6, and between the positive electrode current collector plate 44, the negative electrode current collector plate 24 and the battery lid 6, Insulating plates 7 and 7 are interposed.
  • the positive electrode current collector plate 44 and the negative electrode current collector plate 24 are disposed to face the lower surface of the battery lid 6, and are arranged in a rectangular plate-like positive electrode current collector plate base 41 and negative electrode current collector plate base 21 having long sides and short sides. And a positive electrode current collector plate base 41, a positive electrode side connection portion (positive electrode connection portion) 42 bent at a side end of the negative electrode current collector plate base portion 21, and a negative electrode side connection portion (negative electrode connection portion) 22. .
  • the positive electrode side connection part 42 and the negative electrode side connection part 22 extend toward the bottom surface side along the wide surface 1b of the battery can 1, and are connected to the positive electrode electrode foil exposed part 34c and the negative electrode electrode foil exposed part 32c of the wound group 3. They are electrically connected in a state where they are opposed to each other.
  • the positive electrode current collector plate base 41 and the negative electrode current collector plate base 21 are respectively formed with a positive electrode side opening hole 43 and a negative electrode side opening hole 23 through which the positive electrode connection part 14a and the negative electrode connection part 12a are inserted.
  • the insulating protective film 2 is wound around the winding group 3 with the direction along the flat plane of the winding group 3 and the direction orthogonal to the winding axis direction of the winding group 3 as the central axis direction.
  • the insulating protective film 2 is made of a single sheet or a plurality of film members made of synthetic resin such as PP (polypropylene), for example, and is a direction parallel to the flat surface of the wound group 3 and perpendicular to the winding axis direction. Has a length that can be wound around the winding center.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing a state in which a part of the wound electrode group is developed.
  • the winding group 3 is configured by winding the negative electrode 32 and the positive electrode 34 in a flat shape with separators 33 and 35 interposed therebetween.
  • the outermost electrode is the negative electrode 32, and the separators 33 and 35 are wound outside thereof.
  • the separators 33 and 35 have a role of insulating between the positive electrode 34 and the negative electrode 32.
  • the portion where the negative electrode mixture layer 32b of the negative electrode 32 is applied is larger in the width direction than the portion of the positive electrode 34 where the positive electrode mixture layer 34b is applied, so that the portion where the positive electrode mixture layer 34b is applied is
  • the negative electrode mixture layer 32b is always sandwiched between the coated portions.
  • the positive electrode foil exposed portion 34c and the negative electrode foil exposed portion 32c are bundled at a plane portion and connected by welding or the like.
  • the separators 33 and 35 are wider than the portion where the negative electrode mixture layer 32b is applied in the width direction, but at positions where the metal foil surface at the end is exposed at the positive electrode foil exposed portion 34c and the negative electrode foil exposed portion 32c. Because it is wound, it does not hinder bundled welding.
  • the positive electrode 34 has a positive electrode active material mixture on both sides of a positive electrode foil that is a positive electrode current collector plate, and a positive electrode that does not apply a positive electrode active material mixture to one end in the width direction of the positive electrode foil A foil exposed portion 34c is provided.
  • the negative electrode 32 has a negative electrode active material mixture on both sides of a negative electrode foil that is a negative electrode current collector, and the negative electrode without applying a negative electrode active material mixture to the other end in the width direction of the positive electrode foil
  • a foil exposed portion 32c is provided.
  • the positive electrode foil exposed portion 34c and the negative electrode foil exposed portion 32c are regions where the metal surface of the electrode foil is exposed, and are wound so as to be disposed at one side and the other side in the winding axis direction.
  • negative electrode 32 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride (hereinafter referred to as PVDF) is added as a binder to 100 parts by weight of amorphous carbon powder as a negative electrode active material, and N as a dispersion solvent.
  • NMP kneading methylpyrrolidone
  • amorphous carbon is used as the negative electrode active material
  • the present invention is not limited to this, and natural graphite capable of inserting and removing lithium ions and various artificial graphite materials , Carbonaceous materials such as coke, compounds such as Si and Sn (for example, SiO, TiSi 2 etc.), or composite materials thereof may be used, and also in particle shape, such as scaly, spherical, fibrous, massive, etc. It is not limited.
  • the positive electrode 34 10 parts by weight of flaky graphite as a conductive material and 10 parts by weight of PVDF as a binder are added to 100 parts by weight of lithium manganate (chemical formula LiMn 2 O 4 ) as a positive electrode active material.
  • a positive electrode mixture was prepared by adding and kneading NMP as a dispersion solvent. This positive electrode mixture was applied to both surfaces of an aluminum foil (positive electrode foil) having a thickness of 20 ⁇ m leaving a welded portion (positive electrode uncoated portion). Thereafter, a positive electrode 34 having a thickness of 90 ⁇ m in the thickness of the positive electrode active material coating portion not including an aluminum foil was obtained through drying, pressing, and cutting processes.
  • lithium manganate is used as the positive electrode active material
  • other lithium manganate having a spinel crystal structure or a lithium manganese composite oxide or layered in which a part is substituted or doped with a metal element A lithium cobalt oxide or lithium titanate having a crystal structure, or a lithium-metal composite oxide obtained by substituting or doping a part thereof with a metal element may be used.
  • PVDF polytetrafluoroethylene
  • polyethylene polyethylene
  • polystyrene polybutadiene
  • butyl rubber nitrile rubber
  • styrene Use polymers such as butadiene rubber, polysulfide rubber, nitrocellulose, cyanoethyl cellulose, various latexes, acrylonitrile, vinyl fluoride, vinylidene fluoride, propylene fluoride, chloroprene fluoride, acrylic resins, and mixtures thereof.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • polystyrene polystyrene
  • polybutadiene butyl rubber
  • nitrile rubber styrene
  • styrene Use polymers such as butadiene rubber, polysulfide rubber, nitrocellulose, cyanoethyl cellulose, various latexes, acrylonitrile, vinyl fluoride, vinylidene fluoride, propylene fluoride, chlor
  • the shaft core for example, a material obtained by winding a resin sheet having higher bending rigidity than any of the positive electrode foil 31a, the negative electrode foil 32a, and the separator 33 can be used.
  • FIG. 4 (a) is a perspective view of the battery lid assembly 106 shown in FIG. 2, and FIG. 4 (b) is an exploded perspective view of the battery lid assembly 106 shown in FIG. 4 (a).
  • FIG. 4 shows the configuration on the negative electrode side, since the negative electrode side and the positive electrode side have the same shape and configuration, the reference numerals of the components on the positive electrode side are given in parentheses for convenience.
  • FIG. 4B the negative electrode external terminal 12 and the gasket 5 are not shown.
  • the battery lid assembly 106 will be described in detail with reference to FIG. 2 and FIGS. 4 (a) and 4 (b).
  • the battery lid assembly 106 includes a battery lid 6 and a positive electrode attached to each of the positive electrode side through hole 46 and the negative electrode side through hole 26 provided in the battery lid 6.
  • the external terminal 14 and the negative electrode external terminal 12, the positive electrode current collector plate 44 and the negative electrode current collector plate 24, a pair of gaskets 5 and 5, and a pair of insulating plates 7 and 7 are configured.
  • Each insulating plate 7 is disposed between the battery lid 6 and each current collecting plate 24 (44) so as to insulate the battery lid 6 from each current collecting plate 24 (44).
  • the battery lid 6 is provided with a pair of circular protrusions 56 protruding toward the inner side of the negative electrode side through hole 26 and the battery can 1.
  • the negative external terminal 12 is inserted into the negative through hole 26 through the gasket 5.
  • the circular convex portion 56 is formed into a bottomed cylindrical shape by being pressed inward from the outer surface of the battery lid 6, and engages with the concave portion 57 formed on the insulating plate 7.
  • the insulating plate 7 has a concave portion 57 formed on the surface on the battery lid 6 side, so that a rectangular convex portion protruding toward the bottom surface 1 d of the battery can 1 is provided on the opposite surface.
  • the negative electrode current collector plate 24 includes a rectangular plate-shaped negative electrode current collector plate base portion 21 disposed along the inner surface of the battery lid 6, and one side side portion of the negative electrode current collector plate base portion 21.
  • a negative electrode side connection portion (electrode connection portion) 22 that is bent substantially at a right angle and extends toward the bottom surface 1d of the battery can 1 along the wide side surface 1b of the battery can 1 is provided.
  • the negative electrode side connection part 22 is a part electrically connected to the negative electrode electrode foil exposed part 32c of the wound group 3 by ultrasonic bonding.
  • the positive electrode current collector plate 44 is bent at a substantially right angle from a rectangular plate-shaped positive electrode current collector plate base 41 arranged along the inner surface of the battery lid 6 and one side of the positive electrode current collector plate base 41.
  • a positive electrode side connection portion (electrode connection portion) 42 extending toward the bottom surface 1 d of the battery can 1 along the wide side surface 1 b of the battery can 1 is provided.
  • the positive electrode side connection portion 42 is a portion that is electrically connected to the positive electrode electrode foil exposed portion 34c of the wound group 3 by ultrasonic bonding.
  • the insulating plate 7 is formed with a positioning convex portion 17 for positioning with respect to the negative electrode current collector plate 24, and the negative electrode current collector plate base 21 of the negative electrode current collector plate 24 is formed.
  • the positioning convex portion 17 is a pin having a columnar shape
  • the engaging portion 27 is a round hole that engages with the positioning convex portion 17.
  • the convex side surface 17a and the engaging side surface 27a are preferably curved surfaces having different curvatures. Specifically, the curvature of the convex side surface 17a is preferably smaller than the curvature of the engaging side surface 27a. The convex side surface 17a and the engaging side surface 27a may have the same curvature. Furthermore, since the chamfered portion 17 b is formed at the tip of the positioning convex portion 17, it becomes easy to guide the positioning convex portion 17 to the engaging portion 27.
  • the positive electrode side insulating plate 7 is also provided with a positioning convex portion 17 for positioning with respect to the positive electrode current collector plate 44, and the positive electrode current collector plate base 41 of the positive electrode current collector plate 44 has a positioning convex portion.
  • An engaging portion 47 that engages with the portion 17 is formed. As described above, at least one of the convex side surface 17a and the engaging side surface 47a has a curved surface (both are curved surfaces in this embodiment).
  • the battery lid assembly 106 is configured so that the inner side surface 21 a and the outer side surface 21 b of the negative electrode current collector plate base 21 of the negative electrode current collector plate 24 are formed on the narrow side surface of the battery can 1 in a state where the battery lid 6 is joined to the battery can 1 It will be arranged in parallel with 1c. Similarly, the inner side surface 41 a and the outer side surface 41 b of the positive electrode current collector plate base 41 of the positive electrode current collector plate 44 are arranged in parallel to the narrow side surface 1 c of the battery can 1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 6A is a top view of the negative electrode current collector plate 24 shown in FIG. 2, and FIG. 6B is a top view of the insulating plate 7 shown in FIG.
  • the negative electrode external terminal 12 is inserted through the gasket 5 on the negative electrode side. Further, the negative electrode external terminal 12 inserted through the gasket 5 is inserted into the negative electrode side through hole 26 provided in the battery lid 6. Further, the circular convex portion 56 provided on the battery lid 6 is engaged with the concave portion 57 provided on the insulating plate 7, and the negative electrode external terminal 12 is inserted into the through hole 67 provided on the insulating plate 7. In this way, the insulating plate 7 is positioned with respect to the battery lid 6.
  • the positioning projection 17 and the negative external terminal 12 provided on the insulating plate 7 are inserted into the negative current collector plate 24. Specifically, the positioning convex portion 17 is engaged with the engaging portion 27 provided on the negative electrode current collector plate base 21 of the negative electrode current collector plate 24, and the negative electrode external terminal 12 is inserted into the negative electrode side opening hole 23. Thereby, the insulating plate 7 and the negative electrode current collector plate 24 are positioned. Further, a gap is provided between the negative electrode current collector plate base portion 21 of the negative electrode current collector plate 24 and the outer wall portion of the recess 57 provided in the insulating plate 7.
  • the positive external terminal 14 is inserted into the gasket 5 on the positive electrode side.
  • the positive external terminal 14 inserted through the gasket 5 is inserted through the positive through hole 46 provided in the battery lid 6.
  • the circular convex portion 56 provided on the battery lid 6 is engaged with the concave portion 57 provided on the insulating plate 7, and the positive external terminal 14 is inserted into the through hole 67 provided on the insulating plate 7. In this way, the insulating plate 7 is positioned with respect to the battery lid 6.
  • the positioning projection 17 and the positive external terminal 14 provided on the insulating plate 7 are inserted into the positive current collector plate 44. Specifically, the positioning convex portion 17 is engaged with the engaging portion 27 provided on the positive electrode current collector plate base 41 of the positive electrode current collector plate 44, and the positive electrode external terminal 14 is inserted into the positive electrode side opening hole 43. Thereby, the insulating plate 7 and the positive electrode current collector plate 44 are positioned. In addition, a gap is provided between the positive current collector base 41 of the positive current collector 44 and the outer wall of the recess 57 provided in the insulating plate 7.
  • At least one of the convex side surface 17a of the positioning convex portion 17 and the engaging side surface 27a (47a) of the engaging portion 27 has a curved surface (in the case of this embodiment). Are both curved).
  • the negative electrode connecting portion 12a of the negative electrode external terminal 12 is inserted into the through hole 67 of the insulating plate 7, the relative rotation between the insulating plate 7 and the negative electrode current collector plate base 21 is prevented, and the accuracy required for assembly.
  • the insulating plate 7 and the negative electrode current collector base 21 can be positioned.
  • the positioning convex portion 17 is made to engage with the engaging portion compared to the case where the curvature is equal.
  • the convex side surface 17a is brought into contact with the engaging side surface 27a, and the positioning convex portion 17 is easily guided to the engaging position with the engaging portion 27 by the engaging side surface 27a. Therefore, it is possible to improve the assembling property when the positioning convex portion 17 is engaged with the engaging portion 27.
  • the elements that determine the position of the insulating plate 7 with respect to the battery lid 6 and the negative electrode external terminal 12 are a combination of the circular convex portion 56 of the battery lid 6 and the concave portion 57 of the insulating plate 7 engaged therewith, and the negative electrode external terminal 12. It is possible to perform positioning with a minimum of four dimension elements, which are a combination of the through hole 67 of the insulating plate 7 through which it is inserted, and it is possible to reduce the dimension elements that affect the assembly.
  • the elements that determine the position of the negative electrode current collector plate 24 with respect to the insulating plate 7 and the negative electrode external terminal 12 are the positioning convex portion 17 of the insulating plate 7 and the engaging portion 27 of the negative electrode current collector plate 24 engaged therewith.
  • Positioning can be performed with a minimum of four dimensional elements including a combination and a combination of the negative electrode external terminal 12 and the negative electrode side opening hole 23 of the negative electrode current collector plate 24 through which the negative electrode external terminal 12 is inserted. . It is possible to improve the assemblability by reducing the dimension elements that affect the assembling and positioning by partial contact.
  • the content described above is the description on the negative electrode side, but the same applies to the positive electrode side.
  • this rotational force acts on the negative electrode current collector plate base 21 via the negative electrode connection portion (terminal connection portion) 12a.
  • the rotational force acting on the negative electrode current collector plate base 21 can be applied to the positioning convex portion 17 of the insulating plate 7 via the engagement side surface (inner wall surface) 27 a of the engagement portion 27. Further, the rotational force acting on the positioning convex portion 17 can be applied to the circular convex portion 56 of the battery lid 6 via the concave portion 57 of the insulating plate 7.
  • the engaging portion 27 is a through hole that engages with the positioning convex portion 17, so that the positioning convex portion 17 can be prevented from riding on the engaging portion 47.
  • the engaging portion 27 of each current collector plate is disposed on one side, and the winding side is disposed on the other side.
  • a negative electrode side connection portion (electrode connection portion) 22 that is electrically connected to the group is disposed.
  • At least one of the convex side surface 17a of the positioning convex portion 17 and the engaging side surface 27a of the engaging portion 27 facing the convex portion side surface 17a is the convex side surface of the positioning convex portion 17. Since it has a curved surface that is curved along the direction of circulating around 17a, for example, it is possible to perform positioning by partial contact such as line contact on the convex side surface 17a and the engagement side surface 27, and the assemblability is improved. To do.
  • the positioning convex portion 17 is a cylindrical pin and the engaging portion 27 is a round hole that engages with the pin, thereby facilitating such partial contact and making positioning easier. be able to.
  • the engaging portion 27 is disposed at a position away from the center of the negative electrode external terminal 12. Thereby, rotation of the negative electrode current collector plate 24 during assembly and use can be suppressed. Further, the engaging portion 27 is not limited to a circular shape, and may be elliptical. As mentioned above, although the effect about the negative electrode side was shown, since the positive electrode side also has the same structure, the positive electrode side can also anticipate the same effect.
  • the productivity of the insulating plate 7 and the current collector plates 24 and 44 can be prevented and the productivity can be improved by improving their assemblability. Can be improved.
  • FIG. 7A is a top view of the negative electrode current collector plate according to Example 2
  • FIG. 7B is a top view of the insulating plate according to Example 2.
  • FIG. The difference between the second embodiment and the first embodiment is that the positive electrode and negative electrode current collector plate engagement portions (notches) and the insulating plate positioning protrusions are included in the portion related to the first embodiment portion. Are numbered in the 200s and only the different functions are described in detail. Further, since other members are the same as those in the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
  • the insulating plate 207 is formed with positioning convex portions 217 for positioning with respect to the negative electrode current collector plate 224, and the negative electrode current collector of the negative electrode current collector plate 224 is formed.
  • An engaging portion 227 that engages with the positioning convex portion 217 is formed on the plate base portion 221.
  • the positioning protrusion 217 is a pin having a cylindrical shape and penetrates the negative electrode current collector base 221 of the negative electrode current collector 224.
  • the engaging portion 227 is a notch that engages with the positioning convex portion 217, and is formed on the periphery of the negative electrode current collector plate base 221 of the negative electrode current collector plate 224. More specifically, the negative electrode current collector plate base portion 221 of the negative electrode current collector plate 224, which is a portion in contact with the insulating plate 207, has a rectangular plate shape having long sides and short sides, and is a cut-off portion that is the engagement portion 227. The notch is formed on the short side of the negative electrode current collector base 221.
  • the engaging portion 227 on the periphery of the negative electrode current collector base 221, the center of the negative external terminal (specifically, the negative electrode side in FIG. Since the engaging portion 227 can be disposed at a position further away from the position of the opening hole 223), the rotation of the negative electrode current collector plate 224 with the negative electrode external terminal as the rotation axis can be suppressed.
  • the engaging portion 227 (notch) on the short side of the negative electrode current collector base 221, an allowance for assembling the negative electrode current collector base 221 along the long side during assembly is provided.
  • the rotation of the negative electrode current collector plate 224 can be more reliably suppressed with one notch.
  • FIG. 8A is a top view of the negative electrode current collector plate according to the third embodiment
  • FIG. 8B is a top view of the insulating plate according to the third embodiment.
  • the difference between the third embodiment and the first embodiment is that a plurality of engaging portions of the positive and negative current collector plates and a plurality of positioning projections of the insulating plate are provided. Parts are numbered in the 300s, and only different functions are described in detail. Further, since other members are the same as those in the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
  • the insulating plate 307 is formed with two positioning convex portions (columnar pins) 317 and 317 for positioning with respect to the negative electrode current collector plate 324.
  • two engaging portions (round holes) 327 and 327 that engage with the two positioning convex portions 317 and 317 are formed.
  • the insulating plate 307 Relative rotation with the negative electrode current collector plate 324 can be more reliably suppressed.
  • Example 4 9A is a top view of the negative electrode current collector plate according to Example 4
  • FIG. 9B is a top view of the insulating plate according to Example 4.
  • FIG. The fourth embodiment differs from the first embodiment in that a plurality of engaging portions (notches) of the positive and negative current collecting plates and a plurality of positioning projections of the insulating plate are provided. Parts related to the parts are denoted by reference numerals in the 400th order, and only different functions will be described in detail. Further, since other members are the same as those in the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
  • the insulating plate 407 is formed with two positioning convex portions 417 and 417 for positioning with respect to the negative electrode current collector plate 424, and the negative electrode current collector plate 424.
  • the negative electrode current collector plate base 421 is formed with engaging portions 427 and 427 that engage with the two positioning convex portions 417 and 417.
  • each positioning convex portion 417 is a pin having a semi-cylindrical shape and penetrates the negative electrode current collector plate base 421 of the negative electrode current collector plate 424.
  • the engaging portion 427 is a notch that engages with the positioning convex portion 417, and is formed on the periphery of the negative electrode current collector plate base 421 of the negative electrode current collector plate 424.
  • the negative electrode current collector plate base 421 of the negative electrode current collector plate 424 which is a portion that contacts the insulating plate 407, is a rectangular plate shape having a long side and a short side, and the engagement portions 427 and 427 A pair of notches are formed at opposite positions of the opposing long sides, which are the periphery of the negative electrode current collector plate base 421.
  • a notch is provided at a position where the opposing long sides of the negative electrode current collector base 421 face each other.
  • the margin for assembling the negative electrode current collector base 421 along the short side direction increases.
  • the rotation of the negative electrode current collector plate 424 can be restricted from both sides, whereby the relative rotation between the insulating plate 407 and the negative electrode current collector plate 424 can be suppressed.
  • Example 5 10A is a top view of the negative electrode current collector plate according to Example 5
  • FIG. 10B is a top view of the insulating plate according to Example 5.
  • FIG. The fifth embodiment differs from the first embodiment in the arrangement relationship of the negative electrode side connecting portion, the positioning convex portion, and the engaging portion. That is, in the present embodiment, the negative electrode side connection portion 522 of the negative electrode current collector plate 524 is disposed on the inner side of the battery can as compared with the first embodiment, and the positioning portion 517 of the insulating plate 507 is engaged with the engaging portion. 527 is disposed outside the battery can. Even with such a structure, the same effect as in the first embodiment can be expected.

Abstract

　絶縁板と各集電板との回転を防止するとともに、これらの組立性を向上させることにより、生産性を向上することができる角形二次電池を提供する。セパレータを介して重ねた電極を捲回した捲回群３と、捲回群３の電極に電気的に接続される集電板２４，４４と、集電板２４，４４と共に捲回群３を収納する電池缶１と、電池缶１の開口部１ａを封口する電池蓋６と、電池蓋と各集電板との間に配置された絶縁板７とを備えた角形二次電池１００である。絶縁板７には、各集電板に対して位置決めを行う凸部１７が形成され、集電板２４には、凸部１７に係合する係合部２７が形成され、凸部１７の凸部側面１７ａと、凸部側面１７ａと対向する係合部２７の係合側面２７ａとのいずれか一方は、凸部の凸部側面１７ａを周回する方向に沿って湾曲した曲面を有している。

Description

角形二次電池
　本発明は、例えば車載用途等に使用される角形二次電池に関する。
　近年、ハイブリッド電気自動車や純粋な電気自動車等の動力源として大容量（Ｗｈ）の二次電池が開発されており、その中でもエネルギー密度（Ｗｈ／ｋｇ）の高い角形のリチウムイオン二次電池等の角形二次電池が注目されている。
　このような、角形二次電池として、例えば、電池缶と、電池蓋と、正負極端子との端子接続部を有する正負極集電板と、端子接続部と電池蓋との間に介在される絶縁板とを備えた角形二次電池が提案されている（例えば特許文献１参照）。
　ここで、角形二次電池の電池蓋には円形凸部が形成され、絶縁板には円形凸部に嵌合する円形凹部が形成されている。さらに、各集電板の端子接続部には平面状の側面が形成されており、絶縁板には集電板の側面と係合する係合面を有した凹部が形成されている。このような構成にすることにより、各集電体を絶縁板に係合させ、さらには絶縁板を電池蓋に嵌合することにより、正負極端子に回転力が作用したとしても、電池本体（電池蓋）に対して正負極端子が回転することを防止することができる。
特開２０１３－０９３１６０号公報
　しかしながら、特許文献１に示された正負集電板の側面と、これに係合する絶縁板の凹部の係合面は、ともに平面状であるため、絶縁板の凹部に正負極集電板を挿入する際に、組立性が損なわれるおそれがあった。具体的には、角型二次電池を組立てる際に、絶縁板を介して電池蓋と各集電板とがかしめにより接続されるが、各集電板の側面と、正負集電板の係合面とは平面状であるため、これらの面同士を略平行に配置せねばならず、これらの面精度および配置精度を要するため、その組立性が損なわれるおそれがあった。
　本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、絶縁板と各集電板との回転を防止するとともに、これらの組立性を向上させることにより、生産性を向上することができる角形二次電池を提供することを目的としている。
　上記課題を解決するために、本発明に係る角形二次電池は、セパレータを介して重ねた電極を捲回した捲回群と、該捲回群の電極に電気的に接続される集電板と、該集電板と共に前記捲回群を収納する電池缶と、該電池缶の開口部を封口する電池蓋と、該電池蓋に配置され、前記電池缶内で前記各集電板と接続される外部端子と、前記電池蓋と前記集電板との間に配置された絶縁板と、を少なくとも備えた角形二次電池であって、前記絶縁板には、凸部が形成されており、前記集電板には、前記凸部に係合する係合部が形成されており、前記凸部の凸部側面と、該凸部側面と対向する前記係合部の係合側面と、のいずれか一方は、前記凸部の凸部側面を周回する方向に沿って湾曲した曲面を有していることを特徴とする。
　本発明によれば、絶縁板と各集電板との回転を防止するとともに、これらの組立性を向上させることにより、生産性を向上することができる。
本発明の実施例１に係る角形二次電池の外観斜視図である。 図１に示す角形二次電池の分解斜視図である。 図２に示す捲回電極群の分解斜視図である。 （ａ）は、図２に示す電池蓋組立体の斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す電池蓋組立体の分解斜視図である。 図４（ａ）のＡ－Ａ矢印断面図である。 （ａ）は図２に示す負極集電板の上面図であり、（ｂ）は図２に示す絶縁板の上面図である。 （ａ）は実施例２に係る負極集電板の上面図であり、（ｂ）は実施例２に係る絶縁板の上面図である。 （ａ）は実施例３に係る負極集電板の上面図であり、（ｂ）は実施例３に係る絶縁板の上面図である。 （ａ）は実施例４に係る負極集電板の上面図であり、（ｂ）は実施例４に係る絶縁板の上面図である。 （ａ）は実施例５に係る負極集電板の上面図であり、（ｂ）は実施例５に係る絶縁板の上面図である。
　以下、実施例を図面を用いて説明する。
〔実施例１〕
　図１は、角形二次電池の外観斜視図である。図２は、角形二次電池の分解斜視図である。
　角形二次電池（扁平捲回形二次電池）１００は、電池缶１および蓋（電池蓋）６を備える。電池缶１は、相対的に面積の大きい一対の対向する幅広側面１ｂと相対的に面積の小さい一対の対向する幅狭側面１ｃとを有する側面と底面１ｄを有し、その上方に開口部１ａを有する。
　電池缶１内には、後述する正極集電板４４および負極集電板２４に電気的に接続された捲回群（捲回電極群）３が収納され、電池缶１の開口部１ａが電池蓋６によって封止されている。電池蓋６は略矩形平板状であって、電池缶１の上方開口部１ａを塞ぐように溶接されて電池缶１を封止している。電池蓋６には、正極外部端子１４と、負極外部端子１２が設けられている。正極外部端子１４と負極外部端子１２から正極集電板４４および負極集電板２４を介して捲回群３に充電され、また外部負荷に電力が供給される。電池蓋６には、ガス排出弁１０が一体的に設けられ、電池容器内の圧力が上昇すると、ガス排出弁１０が開いて内部からガスが排出され、電池容器内の圧力が低減される。これによって、扁平捲回形二次電池１００の安全性が確保される。
　扁平捲回形二次電池１００の電池缶１は、矩形の底面１ｄと、底面１ｄから立ち上がる角筒状の側面１ｂ、１ｃと、側面１ｂ、１ｃの上端で上方に向かって開放された開口部１ａとを有している。電池缶１内には、絶縁保護フィルム２を介して捲回群３が収容されている。
　捲回群３は、扁平形状に捲回されているため、断面半円形状の互いに対向する一対の湾曲部と、これら一対の湾曲部の間に連続して形成される平面部とを有している。捲回群３は、捲回軸方向が電池缶１の横幅方向に沿うように、一方の湾曲部側から電池缶１内に挿入され、他方の湾曲部側が上部開口側に配置される。
　捲回群３の正極電極箔露出部３４ｃは、正極集電板（集電端子）４４を介して電池蓋６に設けられた正極外部端子１４と電気的に接続されている。また、捲回群３の負極電極箔露出部３２ｃは、負極集電板（集電端子）２４を介して電池蓋６に設けられた負極外部端子１２と電気的に接続されている。これにより、正極集電板４４および負極集電板２４を介して捲回群３から外部負荷へ電力が供給され、正極集電板４４および負極集電板２４を介して捲回群３へ外部発電電力が供給され充電される。
　正極集電板４４と負極集電板２４、および、正極外部端子１４と負極外部端子１２を、それぞれ電池蓋６から電気的に絶縁するために、ガスケット５および絶縁板７が電池蓋６に設けられている。また、注液口９から電池缶１内に電解液を注入した後、電池蓋６に注液栓１１をレーザ溶接により接合して注液口９を封止し、扁平捲回形二次電池１００を密閉する。
　ここで、正極外部端子１４および正極集電板４４の形成素材としては、例えばアルミニウム合金が挙げられ、負極外部端子１２および負極集電板２４の形成素材としては、例えば銅合金が挙げられる。また、絶縁板７およびガスケット５の形成素材としては、例えばポリブチレンテレフタレートやポリフェニレンサルファイド、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂等の絶縁性を有する樹脂材が挙げられる。
　また、電池蓋６には、電池容器内に電解液を注入するための注液口９が穿設されており、この注液口９は、電解液を電池容器内に注入した後に注液栓１１によって封止される。ここで、電池容器内に注入される電解液としては、例えばエチレンカーボネート等の炭酸エステル系の有機溶媒に６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）等のリチウム塩が溶解された非水電解液を適用することができる。
　正極外部端子１４、負極外部端子１２は、バスバー等に溶接接合される溶接接合部を有している。溶接接合部は、電池蓋６から上方に突出する直方体のブロック形状を有しており、下面が電池蓋６の表面に対向し、上面が所定高さ位置で電池蓋６と平行になる構成を有している。
　正極接続部１４ａ、負極接続部１２ａは、電池蓋６の正極側貫通孔４６、負極側貫通孔２６に挿入可能な円柱形状を有しており、電池蓋６を貫通して正極集電板４４、負極集電板２４の正極集電板基部４１、負極集電板基部２１よりも電池缶１の内部側に突出している。突出した正極接続部１４ａ、負極接続部１２ａの先端はかしめられて、これにより、正極外部端子１４、負極外部端子１２と、正極集電板４４、負極集電板２４とを電池蓋６に一体に固定している。正極外部端子１４、負極外部端子１２と電池蓋６との間には、ガスケット５，５が介在しており、正極集電板４４、負極集電板２４と電池蓋６との間には、絶縁板７，７が介在している。
　正極集電板４４、負極集電板２４は、電池蓋６の下面に対向して配置される、長辺および短辺からなる矩形板状の正極集電板基部４１、負極集電板基部２１と、正極集電板基部４１、負極集電板基部２１の側端で折曲された正極側接続部（正極接続部）４２、負極側接続部（負極接続部）２２とを有している。
　正極側接続部４２、負極側接続部２２は、電池缶１の幅広面１ｂに沿って底面側に向かって延出し、捲回群３の正極電極箔露出部３４ｃ、負極電極箔露出部３２ｃに対向して重ね合わされた状態で電気的に接続されている。正極集電板基部４１、負極集電板基部２１には、正極接続部１４ａ、負極接続部１２ａが挿通される正極側開口穴４３、負極側開口穴２３がそれぞれ形成されている。
　捲回群３の扁平面に沿う方向でかつ捲回群３の捲回軸方向に直交する方向を中心軸方向として前記捲回群３の周囲には絶縁保護フィルム２が巻き付けられている。絶縁保護フィルム２は、例えばＰＰ（ポリプロピレン）などの合成樹脂製の一枚のシートまたは複数のフィルム部材からなり、捲回群３の扁平面と平行な方向でかつ捲回軸方向に直交する方向を巻き付け中心として巻き付けることができる長さを有している。
　図３は、捲回電極群の一部を展開した状態を示す分解斜視図である。捲回群３は、負極電極３２と正極電極３４を間にセパレータ３３、３５を介して扁平状に捲回することによって構成されている。捲回群３は、最外周の電極が負極電極３２であり、さらにその外側にセパレータ３３、３５が捲回される。セパレータ３３、３５は、正極電極３４と負極電極３２との間を絶縁する役割を有している。
　負極電極３２の負極合剤層３２ｂが塗布された部分は、正極電極３４の正極合剤層３４ｂが塗布された部分よりも幅方向に大きく、これにより正極合剤層３４ｂが塗布された部分は、必ず負極合剤層３２ｂが塗布された部分に挟まれるように構成されている。正極電極箔露出部３４ｃ、負極電極箔露出部３２ｃは、平面部分で束ねられて溶接等により接続される。尚、セパレータ３３、３５は幅方向で負極合剤層３２ｂが塗布された部分よりも広いが、正極電極箔露出部３４ｃ、負極電極箔露出部３２ｃで端部の金属箔面が露出する位置に捲回されるため、束ねて溶接する場合の支障にはならない。
　正極電極３４は、正極集電板である正極電極箔の両面に正極活物質合剤を有し、正極電極箔の幅方向一方側の端部には、正極活物質合剤を塗布しない正極電極箔露出部３４ｃが設けられている。
　負極電極３２は、負極集電板である負極電極箔の両面に負極活物質合剤を有し、正極電極箔の幅方向他方側の端部には、負極活物質合剤を塗布しない負極電極箔露出部３２ｃが設けられている。正極電極箔露出部３４ｃと負極電極箔露出部３２ｃは、電極箔の金属面が露出した領域であり、捲回軸方向の一方側と他方側の位置に配置されるように捲回される。
　負極電極３２に関しては、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－メチルピロリドン（以下、ＮＭＰという。）を添加、混練した負極合剤を作製した。この負極合剤を厚さ１０μｍの銅箔（負極電極箔）の両面に溶接部（負極未塗工部）を残して塗布した。その後、乾燥、プレス、裁断工程を経て、銅箔を含まない負極活物質塗布部厚さ７０μｍの負極電極３２を得た。
　尚、本実施例では、負極活物質に非晶質炭素を用いる場合について例示したが、これに限定されるものではなく、リチウムイオンを挿入、脱離可能な天然黒鉛や、人造の各種黒鉛材、コークスなどの炭素質材料やＳｉやＳｎなどの化合物（例えば、ＳｉＯ、ＴｉＳｉ2等）、またはそれの複合材料でもよく、その粒子形状においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状等、特に制限されるものではない。
　正極電極３４に関しては、正極活物質としてマンガン酸リチウム（化学式ＬｉＭｎ2Ｏ4）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、混練した正極合剤を作製した。この正極合剤を厚さ２０μｍのアルミニウム箔（正極電極箔）の両面に溶接部（正極未塗工部）を残して塗布した。その後、乾燥、プレス、裁断工程を経て、アルミニウム箔を含まない正極活物質塗布部厚さ９０μｍの正極電極３４を得た。
　また、本実施例では、正極活物質にマンガン酸リチウムを用いる場合について例示したが、スピネル結晶構造を有する他のマンガン酸リチウムや一部を金属元素で置換又はドープしたリチウムマンガン複合酸化物や層状結晶構造を有すコバルト酸リチウムやチタン酸リチウムやこれらの一部を金属元素で置換またはドープしたリチウム－金属複合酸化物を用いるようにしてもよい。
　また、本実施例では、正極電極、負極電極における塗工部の結着材としてＰＶＤＦを用いる場合について例示したが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ブチルゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、各種ラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ化クロロプレン、アクリル系樹脂などの重合体およびこれらの混合体などを用いることができる。
　また、軸芯としては例えば、正極電極箔３１ａ、負極電極箔３２ａ、セパレータ３３のいずれよりも曲げ剛性の高い樹脂シートを捲回して構成したものを用いることができる。
　図４（ａ）は、図２に示す電池蓋組立体１０６の斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す電池蓋組立体１０６の分解斜視図である。図４では負極側の構成を示しているが、負極側と正極側とは同様の形状、構成であるため、便宜上、かっこ書きで正極側の構成要素の参照番号を付している。なお、図４（ｂ）では、負極外部端子１２およびガスケット５の図示を省略している。以下に図２および図４（ａ），（ｂ）を参照して、電池蓋組立体１０６を詳述する。
　図２および図４（ａ）に示すように、電池蓋組立体１０６は、電池蓋６と、電池蓋６に設けられた正極側貫通孔４６および負極側貫通孔２６のそれぞれに取り付けられた正極外部端子１４および負極外部端子１２と、正極集電板４４および負極集電板２４と、一対のガスケット５，５と、一対の絶縁板７，７とを含んで構成されている。各絶縁板７は、電池蓋６と各集電板２４（４４）とを絶縁するように電池蓋６と各集電板２４（４４）との間に配置されている。
　図４（ｂ）に示すように、電池蓋６には、負極側貫通孔２６と電池缶１の内側に向かって突出する一対の円形凸部５６が設けられている。負極側貫通孔２６には、ガスケット５を介して負極外部端子１２が挿通される。円形凸部５６は、電池蓋６の外表面から内側に向かってプレス加工されることで有底円筒形状に形成され、絶縁板７に形成された凹部５７に係合する。なお、絶縁板７は、電池蓋６側の面に凹部５７が形成されることで、反対側の面に電池缶１の底面１ｄに向けて突出する矩形の凸部が設けられている。
　さらに、図２に示すように、負極集電板２４は、電池蓋６の内面に沿って配置される矩形板状の負極集電板基部２１と、負極集電板基部２１の一辺側部から略直角に曲がって、電池缶１の幅広側面１ｂに沿いながら電池缶１の底面１ｄに向かって延在する負極側接続部（電極接続部）２２を備えている。負極側接続部２２は、超音波接合により、捲回群３の負極電極箔露出部３２ｃに電気的に接続される部分である。
　同様に、正極集電板４４は、電池蓋６の内面に沿って配置される矩形板状の正極集電板基部４１と、正極集電板基部４１の一辺側部から略直角に曲がって、電池缶１の幅広側面１ｂに沿いながら電池缶１の底面１ｄに向かって延在する正極側接続部（電極接続部）４２を備えている。正極側接続部４２は、超音波接合により、捲回群３の正極電極箔露出部３４ｃに電気的に接続される部分である。
　図４（ｂ）に示すように、絶縁板７には、負極集電板２４に対して位置決めを行う位置決め凸部１７が形成されており、負極集電板２４の負極集電板基部２１には、位置決め凸部１７に係合する係合部２７が形成されている。本実施例では、位置決め凸部１７は、円柱状を有したピンであり、係合部２７は、位置決め凸部１７に係合する丸穴の貫通孔である。これにより、位置決め凸部１７の凸部側面１７ａと、凸部側面１７ａと対向する係合部２７の係合側面２７ａとの双方の面は、位置決め凸部１７の凸部側面１７ａを周回する方向に沿って湾曲した曲面を有している。凸部側面１７ａと係合側面２７ａとは、異なる曲率の曲面であることが好ましい。具体的には、凸部側面１７ａの曲率は、係合側面２７ａの曲率に比べて小さいことが好ましい。なお、凸部側面１７ａと係合側面２７ａとは同じ曲率であってもよい。さらに、位置決め凸部１７の先端には、面取り部１７ｂが形成されているので、係合部２７に位置決め凸部１７を案内し易くなる。
　同様に、正極側の絶縁板７にも、正極集電板４４に対して位置決めを行う位置決め凸部１７が形成されており、正極集電板４４の正極集電板基部４１には、位置決め凸部１７に係合する係合部４７が形成されている。前記したように凸部側面１７ａと、係合側面４７ａとは、少なくとも一方が曲面を有している（本実施例の場合には双方が曲面となっている）。
　電池蓋組立体１０６は、電池蓋６が電池缶１に接合された状態で、負極集電板２４の負極集電板基部２１の内側側面２１ａおよび外側側面２１ｂは、電池缶１の幅狭側面１ｃに平行に配置されることになる。同様に、正極集電板４４の正極集電板基部４１の内側側面４１ａおよび外側側面４１ｂは、電池缶１の幅狭側面１ｃに平行に配置されることになる。
　図５は、図４（ａ）のＡ－Ａ矢印断面図である。図６（ａ）は図２に示す負極集電板２４の上面図であり、（ｂ）は図２に示す絶縁板７の上面図である。
　図５に示すように、負極側では、負極外部端子１２をガスケット５に挿通する。さらに、ガスケット５に挿通した負極外部端子１２を、電池蓋６に設けられた負極側貫通孔２６に挿通する。さらに、電池蓋６に設けられた円形凸部５６を絶縁板７に設けられた凹部５７に係合させるとともに、負極外部端子１２を絶縁板７に設けられた貫通孔６７に挿通する。このようにして電池蓋６に対して絶縁板７の位置決めがされる。
　さらに、絶縁板７に設けられた位置決め凸部１７および負極外部端子１２を、負極集電板２４に挿通する。具体的には、負極集電板２４の負極集電板基部２１に設けられた係合部２７に位置決め凸部１７を係合させ、負極外部端子１２を負極側開口穴２３に挿通させる。これにより、絶縁板７と負極集電板２４の位置決めがされる。また、負極集電板２４の負極集電板基部２１と絶縁板７に設けられた凹部５７の外壁部には隙間が設けられる。
　同様に、正極側では、正極外部端子１４をガスケット５に挿通する。次にガスケット５に挿通した正極外部端子１４を、電池蓋６に設けられた正極側貫通孔４６に挿通する。次に、電池蓋６に設けられた円形凸部５６を絶縁板７に設けられた凹部５７と係合させるとともに、正極外部端子１４を絶縁板７に設けられた貫通孔６７に挿通する。このようにして電池蓋６に対して絶縁板７の位置決めがされる。
　さらに、絶縁板７に設けられた位置決め凸部１７および正極外部端子１４を、正極集電板４４に挿通する。具体的には、正極集電板４４の正極集電板基部４１に設けられた係合部２７に位置決め凸部１７を係合させ、正極外部端子１４を正極側開口穴４３に挿通させる。これにより、絶縁板７と正極集電板４４の位置決めがされる。また、正極集電板４４の正極集電板基部４１と絶縁板７に設けられている凹部５７の外壁部には隙間が設けられる。
　ここで、前記したように、位置決め凸部１７の凸部側面１７ａと、係合部２７の係合側面２７ａ（４７ａ）とは、少なくとも一方が曲面を有している（本実施例の場合には双方が曲面となっている）。これにより、絶縁板７と負極集電板基部２１との位置決めおよび回転防止を平面同士で行う場合と比較して、絶縁板７と負極集電板基部２１との凸部１７を中心とする回転方向の角度のずれを許容し、組立性を向上させることができる。また、角度のずれが生じたとしても、絶縁板７が負極集電板基部２１に乗り上げることがない。さらに、絶縁板７の貫通孔６７に負極外部端子１２の負極接続部１２ａが挿通されるので、絶縁板７と負極集電板基部２１との相対的な回転が防止され、組立に必要な精度で絶縁板７と負極集電板基部２１とを位置決めすることができる。
　また、位置決め凸部１７の凸部側面１７ａの曲率が係合部２７の係合側面２７ａの曲率に比べて小さい場合には、曲率が等しい場合と比較して、位置決め凸部１７を係合部２７に係合させる際に、凸部側面１７ａを係合側面２７ａに当接させ、位置決め凸部１７を係合側面２７ａによって係合部２７との係合位置に案内することが容易になる。したがって、位置決め凸部１７を係合部２７に係合させる際の組立性を向上させることができる。
　また、電池蓋６および負極外部端子１２に対する絶縁板７の位置を決める要素は、電池蓋６の円形凸部５６とこれに係合する絶縁板７の凹部５７との組み合わせ、および負極外部端子１２とこれが挿通する絶縁板７の貫通孔６７との組み合わせからなる、最少４つの寸法要素で位置決め可能となり、組立時に影響する寸法要素を少なくすることができる。
　同様に、絶縁板７および負極外部端子１２に対する負極集電板２４の位置を決める要素は、絶縁板７の位置決め凸部１７とこれに係合する負極集電板２４の係合部２７との組み合わせ、および負極外部端子１２とこれが挿通する負極集電板２４の負極側開口穴２３との組み合わせからなる、最少４つの寸法要素で位置決め可能となり、組立時に影響する寸法要素を少なくすることができる。組立時に影響する寸法要素を少なくすることおよび部分接触による位置決めとすることで組立性を向上させることが可能となる。上述した内容は、負極側の説明であるが、正極側も同様である。
　本実施例によれば、負極外部端子１２を中心とした回転力が作用した場合、この回転力は、負極接続部（端子接続部）１２ａを介し、負極集電板基部２１へ作用する。負極集電板基部２１へ作用した回転力を係合部２７の係合側面（内壁面）２７ａを介して、絶縁板７の位置決め凸部１７へ作用させることができる。さらに位置決め凸部１７に作用した回転力は、絶縁板７の凹部５７を介して、電池蓋６の円形凸部５６に作用させることができる。
　このようにして、電池蓋６に対する負極外部端子１２の回転を防止することができることになり、負極外部端子１２の回転に伴い、負極外部端子１２にかしめにより接続された負極集電板２４の回転も防止することができる。さらに、本実施例では、係合部２７を、位置決め凸部１７に係合する貫通孔としたことにより、位置決め凸部１７が係合部４７に乗り上げることを抑制することができる。
　また、負極集電板２４の負極外部端子１２に接続された端子接続部１２ａを挟んで、一方側には各集電板の係合部２７が配置されており、他方側には、捲回群に電気的に接続される負極側接続部（電極接続部）２２が配置されている。このような配置関係を満たすことにより、捲回群３からの電流経路をこれまでと同様に確保し、係合部２７による電流経路の阻害を防止することができる。さらに、外部短絡のような大電流が生じた場合においても、係合部２７を起点とした負極集電板基部２１の溶断を防止することができる。
　さらに、位置決め凸部１７の凸部側面１７ａと、凸部側面１７ａと対向する係合部２７の係合側面２７ａとの少なくとも一方（本実施例では双方）が、位置決め凸部１７の凸部側面１７ａを周回する方向に沿って湾曲した曲面を有しているので、例えば、凸部側面１７ａと係合側面２７において線接触のような部分接触による位置決めとすることが可能となり、組立性が向上する。特に、本実施例では、位置決め凸部１７を円柱状のピンとし、係合部２７をこれに係合する丸穴としたことにより、このような部分接触がし易く、位置決めをより容易にすることができる。
　さらに、係合部２７は負極外部端子１２の中心から離れた位置に配置されることが望ましい。これにより、組み付け時および使用時における負極集電板２４の回転を抑制することができる。また、係合部２７は円形に限定されるものではなく、楕円形でもよい。以上、負極側についての効果を示したが、正極側も同じ構造を有しているため正極側も同様の効果を期待することができる。
　以上説明したように、本実施例の角形二次電池１００によれば、絶縁板７と各集電板２４，４４との回転を防止するとともに、これらの組立性を向上させることにより、生産性を向上することができる。
〔実施例２〕
　図７（ａ）は実施例２に係る負極集電板の上面図であり、（ｂ）は実施例２に係る絶縁板の上面図である。実施例２が実施例１と相違する点は、正極および負極の集電板の係合部（切欠き）と、絶縁板の位置決め凸部であるので、実施例１の部位と関連する部位には、２００番代の符号を付し、相違する機能のみを詳述する。さらにこれ以外の部材は実施例１と同様であるので詳細な説明は省略する。
　図７（ａ），（ｂ）に示すように、絶縁板２０７には、負極集電板２２４に対して位置決めを行う位置決め凸部２１７が形成されており、負極集電板２２４の負極集電板基部２２１には、位置決め凸部２１７に係合する係合部２２７が形成されている。
　本実施例では、位置決め凸部２１７は円柱状を有したピンであり、負極集電板２２４の負極集電板基部２２１に貫通している。また、係合部２２７は、位置決め凸部２１７に係合する切欠きであり、負極集電板２２４の負極集電板基部２２１の周縁に形成されている。より具体的には、絶縁板２０７に当接する部分である、負極集電板２２４の負極集電板基部２２１は、長辺および短辺からなる矩形板状であり、係合部２２７である切欠きは、負極集電板基部２２１の短辺に形成されている。
　このような結果、実施例１に示す効果に加え、負極集電板基部２２１の周縁に係合部２２７を設けることにより、負極外部端子の中心（具体的には図７（ａ）の負極側開口穴２２３の位置）からより離れた位置に係合部２２７を配置することができるので、負極外部端子を回転軸とした負極集電板２２４の回転を抑制することができる。特に、本実施形態では、負極集電板基部２２１の短辺に係合部２２７（切欠き）を設けたことにより、組立時に長辺方向に沿った負極集電板基部２２１の組み付けの余裕代が増すとともに、１つの切欠きで負極集電板２２４の回転をより確実に抑制することができる。
〔実施例３〕
　図８（ａ）は実施例３に係る負極集電板の上面図であり、（ｂ）は実施例３に係る絶縁板の上面図である。実施例３が実施例１と相違する点は、正極および負極の集電板の係合部と、絶縁板の位置決め凸部とを複数設けた点であるので、実施例１の部位と関連する部位には、３００番代の符号を付し、相違する機能のみを詳述する。さらにこれ以外の部材は実施例１と同様であるので詳細な説明は省略する。
　図８（ａ），（ｂ）に示すように、絶縁板３０７には、負極集電板３２４に対して位置決めを行うための２つの位置決め凸部（円柱状のピン）３１７，３１７が形成されており、負極集電板３２４の負極集電板基部３２１には、２つの位置決め凸部３１７，３１７に係合する２つの係合部（丸穴）３２７，３２７が形成されている。
　このような結果、実施例１に示す効果に加え、絶縁板３０７の位置決め凸部３１７と、これに係合する負極集電板３２４の係合部３２７とを複数設けることにより、絶縁板３０７と負極集電板３２４との相対的な回転をより確実に抑えることができる。
〔実施例４〕
　図９（ａ）は実施例４に係る負極集電板の上面図であり、（ｂ）は実施例４に係る絶縁板の上面図である。実施例４が実施例１と相違する点は、正極および負極の集電板の係合部（切欠き）と、絶縁板の位置決め凸部とを複数設けた点であるので、実施例４の部位と関連する部位には、４００番代の符号を付し相違する機能のみを詳述する。さらにこれ以外の部材は実施例１と同様であるので詳細な説明は省略する。
　図９（ａ），（ｂ）に示すように、絶縁板４０７には、負極集電板４２４に対して位置決めを行う２つの位置決め凸部４１７，４１７が形成されており、負極集電板４２４の負極集電板基部４２１には、２つの位置決め凸部４１７，４１７に係合する係合部４２７，４２７が形成されている。
　本実施例では、各位置決め凸部４１７は半円柱状を有したピンであり、負極集電板４２４の負極集電板基部４２１に貫通している。また、係合部４２７は、位置決め凸部４１７に係合する切欠きであり、負極集電板４２４の負極集電板基部４２１の周縁に形成されている。より具体的には、絶縁板４０７に当接する部分である、負極集電板４２４の負極集電板基部４２１は、長辺および短辺からなる矩形板状であり、係合部４２７，４２７である一対の切欠きは、負極集電板基部４２１の周縁である対向する長辺の向かい合った位置に形成されている。
　このような結果、実施例１に示す効果に加え、本実施形態では、係合部４２７として、負極集電板基部４２１の対向する長辺の向かい合った位置に切欠きを設けたことにより、組立時に短辺方向に沿った負極集電板基部４２１の組み付けの余裕代が増す。さらに、負極集電板４２４の回転を両側から拘束することができ、これにより、絶縁板４０７と負極集電板４２４との相対的な回転を抑えることができる。
〔実施例５〕
　図１０（ａ）は実施例５に係る負極集電板の上面図であり、（ｂ）は実施例５に係る絶縁板の上面図である。実施例５が実施例１と相違する点は、負極側接続部、位置決め凸部、および係合部の配置関係である。すなわち、本実施形態では、負極集電板５２４の負極側接続部５２２が、実施例１に比べて電池缶の内側に配置され、絶縁板５０７の位置決め部５１７とこれに係合する係合部５２７が電池缶の外側に配置される。このような構造であっても、実施例１と同様の効果を期待することができる。
　以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
１　　　電池缶
１ａ　　　開口部
２　　　絶縁保護フィルム
３　　　捲回群
５　　　ガスケット
６　　　電池蓋
７　　　絶縁板
１２　　負極外部端子
１２ａ　　負極接続部
１４　　正極外部端子
１４ａ　　正極接続部
１７　　位置決め凸部
２１　　負極集電板基部
２２　　負極側接続部
２３　　負極側開口穴
２４　　負極集電板
２６　　負極側貫通孔
２７　　係合部
３２　　負極電極
３３　　セパレータ
３４　　正極電極
３５　　セパレータ
４１　　正極集電板基部
４２　　正極側接続部
４３　　正極側開口穴
４４　　正極集電板
４５　　正極側接続部
４６　　正極側貫通孔
４７　　係合部
５６　　円形凸部
５７　　凹部
６７　　貫通孔
１００　二次電池
１０６　電池蓋組立体

Claims (9)

  1. 　セパレータを介して重ねた電極を捲回した捲回群と、
    　該捲回群の電極に電気的に接続される集電板と、
    　該集電板と共に前記捲回群を収納する電池缶と、
    　該電池缶の開口部を封口する電池蓋と、
    　該電池蓋に配置され、前記電池缶内で前記各集電板と接続される外部端子と、
    　前記電池蓋と前記集電板との間に配置された絶縁板と、を少なくとも備えた角形二次電池であって、
    　前記絶縁板には、凸部が形成されており、
    　前記集電板には、前記凸部に係合する係合部が形成されており、
    　前記凸部の凸部側面と、該凸部側面と対向する前記係合部の係合側面と、のいずれか一方は、前記凸部の凸部側面を周回する方向に沿って湾曲した曲面を有していることを特徴とする角形二次電池。
  2. 　前記集電板に応じて前記外部端子に接続された端子接続部を挟んで、一方側には前記集電板の係合部が配置されており、他方側には、前記捲回群に電気的に接続される電極接続部が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
  3. 　前記凸部は前記集電板を貫通していることを特徴とする請求項２に記載の角形二次電池。
  4. 　前記集電板の係合部は貫通孔であることを特徴とする請求項３に記載の角形二次電池。
  5. 　前記集電板の係合部は切欠きであることを特徴とする請求項３に記載の角形二次電池。
  6. 　前記凸部と該凸部に係合する係合部を複数設けたことを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
  7. 　前記複数の係合部は、前記集電板の対向する周縁に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の角形二次電池。
  8. 　前記凸部の先端には面取り部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
  9. 　前記凸部は円柱状のピンであり、前記係合部は丸穴であることを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
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