WO2016158398A1 - 角形二次電池およびその製造方法 - Google Patents

角形二次電池およびその製造方法 Download PDF

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WO2016158398A1
WO2016158398A1 PCT/JP2016/058225 JP2016058225W WO2016158398A1 WO 2016158398 A1 WO2016158398 A1 WO 2016158398A1 JP 2016058225 W JP2016058225 W JP 2016058225W WO 2016158398 A1 WO2016158398 A1 WO 2016158398A1
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negative electrode
secondary battery
foil exposed
exposed portion
group
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PCT/JP2016/058225
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Inventor
明徳 多田
拓郎 綱木
Original Assignee
日立オートモティブシステムズ株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • 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 for in-vehicle use that requires high energy density, for example, and a method for manufacturing the same.
  • the high energy density in-vehicle secondary battery has a long electrode length and a large number of cycles. For this reason, when the exposed portions of the electrode foil are bundled and joined to the current collecting component, if they are bundled together, the number of overlapping electrode foils increases and welding becomes difficult. For this reason, a technique is disclosed in which overlapping electrode foils are bundled in two at the winding center, the number of electrode foils to be joined is reduced by half, and welding is facilitated.
  • Patent Document 1 a plate-shaped shaft core is provided with a metal expanding member, and the electrode foil is made up of a winding group by grasping and opening the expanding member. Divided into two in the thickness direction.
  • the gap inside the wound group is narrower than the plate-shaped shaft core, and it is difficult to divide the electrode foil of the wound group into two.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a prismatic secondary battery capable of easily performing an operation of dividing a wound group of electrode foils into two, and a method for manufacturing the same. Is to provide.
  • a rectangular secondary battery having a flat wound group in which an electrode having a foil exposed part on the long side is wound, which is a flat part of the wound group and has an innermost circumference It has an insulating tab which is located on the inner peripheral side of the foil exposed portion and protrudes in the winding axis direction from the end of the winding group.
  • the work of dividing the wound group of electrode foils into two can be easily performed. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.
  • FIG. 9 is a developed perspective view of a wound group in the second embodiment.
  • FIG. 10 is a developed perspective view of a wound group in the third embodiment.
  • FIG. 10 is a developed perspective view of a wound group in the fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of the prismatic secondary battery 100
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the prismatic secondary battery 100.
  • the rectangular secondary battery 100 includes a battery container including a battery can 1 and a battery lid 6.
  • the material of the battery can 1 and the battery lid 6 is aluminum or an aluminum alloy.
  • the battery can 1 is formed into a flat rectangular box shape with one surface opened by performing deep drawing.
  • the battery can 1 has a rectangular flat plate-like bottom surface 1d, a pair of wide side surfaces 1b continuous at each of a pair of long side portions of the bottom surface 1d, and a pair of narrow widths continuous at each of a pair of short side portions of the bottom surface 1d. And a side surface 1c.
  • the battery lid 6 has a rectangular flat plate shape, and closes the opening of the battery can 1 and is laser-welded. That is, the battery lid 6 seals the opening of the battery can 1.
  • the battery cover 6 is electrically connected to the positive electrode side terminal component 60 electrically connected to the positive electrode 34 (see FIG. 5) of the wound group 3, and the negative electrode 32 (see FIG. 5) of the wound group 3.
  • the negative electrode side terminal structure part 70 connected in general is provided.
  • the positive electrode side terminal component 60 includes a positive electrode bolt 14, a positive electrode connection terminal 62, a positive electrode external terminal 63, a positive electrode side external insulator 24, a gasket (not shown) disposed inside the battery can 1, and a positive electrode current collector 180. Consists of The positive electrode bolt 14, the positive electrode external terminal 63, the positive electrode connection terminal 62, the gasket and the positive electrode current collector 180 are integrally fixed and attached to the battery lid 6. In this state, the positive electrode current collector 180, the positive electrode connection terminal 62, and the positive electrode external terminal 63 are electrically connected. The positive electrode current collector 180, the positive electrode connection terminal 62, and the positive electrode external terminal 63 are insulated from the battery lid 6 by the positive electrode side external insulator 24 and the gasket.
  • the negative electrode side terminal component 70 includes a negative electrode bolt 12, a negative electrode connection terminal 72, a negative electrode external terminal 73, a negative electrode side external insulator 22, a gasket (not shown) disposed inside the battery can 1, and a negative electrode current collector. It is composed of a body 190.
  • the negative electrode side terminal component 70 has the same structure as the positive electrode side terminal component 60, and the negative electrode bolt 12, the negative electrode external terminal 73, the negative electrode connection terminal 72, and the negative electrode current collector 190 are integrally fixed, and the battery cover 6 is attached. In this state, the negative electrode current collector 190, the negative electrode connection terminal 72, and the negative electrode external terminal 73 are electrically connected.
  • the negative electrode current collector 190, the negative electrode connection terminal 72, and the negative electrode external terminal 73 are insulated from the battery lid 6 by the negative electrode side external insulator 22 and the gasket.
  • each of the positive and negative bolts 14 and 12 protrudes from the battery lid 6 and has a screw structure. Therefore, when producing an assembled battery, the positive electrode bolt 14 or the negative electrode bolt 12 is inserted into a bus bar (not shown) provided with holes or notches, and assembled with a nut. Thereby, the positive electrode external terminal 63 or the negative electrode external terminal 73 and the bus bar are electrically connected.
  • the battery cover 6 is provided with a gas discharge valve 10.
  • the gas discharge valve 10 is formed by partially thinning the battery cover 6 by press working.
  • the thin-walled member may be attached to the opening of the battery lid 6 by laser welding or the like, and the thin portion may be used as a gas discharge valve.
  • the gas discharge valve 10 generates heat when the square secondary battery 100 generates heat due to an abnormality such as overcharge, and when the pressure in the battery container rises and reaches a predetermined pressure, the gas discharge valve 10 is opened and gas is discharged from the inside. By discharging, the pressure in the battery container is reduced.
  • the battery lid 6 is provided with a liquid injection hole (not shown) for injecting the electrolyte into the battery container.
  • the liquid injection hole is sealed with a liquid injection stopper 11 after the electrolytic solution is injected.
  • the electrolytic solution for example, 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 can be used.
  • the battery can 1 accommodates a wound group 3 (see FIG. 5) held by the lid assembly 107.
  • the winding group 3 includes a positive electrode current collector 180 bonded to the positive electrode 34 (see FIG. 5) of the winding group 3 and a negative electrode current collector bonded to the negative electrode 32 (see FIG. 5) of the winding group 3. Together with 190, the outer periphery is covered with an insulating case 108 and accommodated in the battery can 1.
  • the material of the insulating case 108 is an insulating resin such as polypropylene, and the battery can 1 and the wound group 3 are electrically insulated.
  • the insulating case 108 includes an insulating case wide portion 108a that covers the wide surface of the wound group 3, and two insulating case side portions 108b that cover the side surface of the wound group 3.
  • the case wide structure 108a and the insulating case side surface 108b may be integrated.
  • the lid assembly 107 includes a positive electrode current collector 180, a positive electrode connection terminal 62, a positive electrode external terminal 63, a positive electrode bolt 14, a positive electrode side external insulator 24, a negative electrode current collector 190, a negative electrode connection terminal 72, a negative electrode
  • the external terminal 73, the negative electrode bolt 12, the negative electrode side external insulator 22, the gasket, and the battery cover 6 are assembled together.
  • the positive electrode external terminal 63 is electrically connected to the positive electrode 34 (see FIG. 5) of the wound group 3 via the positive electrode current collector 180, and the negative electrode external terminal 73 is wound via the negative electrode current collector 190. It is electrically connected to the negative electrode 32 of group 3 (see FIG. 5). Therefore, electric power is supplied to the external device via the positive external terminal 63 and the negative external terminal 73, or external generated power is supplied to the winding group 3 via the positive external terminal 63 and the negative external terminal 73 for charging. Is done.
  • the positive electrode current collector 180 is made of aluminum or an aluminum alloy.
  • the positive electrode current collector 180 includes a flat plate-like base portion 181 attached along the lower surface of the battery lid 6, a pair of plane portions 182 bent at approximately 90 ° downward at both ends in the width direction of the base portion 181,
  • Each of the pair of plane portions 182 has a flat joint plane portion 183 formed at the tip thereof.
  • Each joining plane part 183 is joined to the winding group 3 by ultrasonic welding.
  • Each of the bonding flat portions 183 is bent at an angle inclined with respect to the flat portion 182.
  • the pair of joining flat portions 183 are inclined so as to be separated from each other in the short side direction of the battery cover 6 as they move from the central side in the long side direction of the battery cover 6 toward the outside, and the inclination directions are opposite to each other. Although it is a direction, it is the same angle with respect to the center plane and is line symmetric. Between the pair of joining flat portions 183, the positive electrode foil exposed portion 34b of the wound group 3 is inserted between them, and the tab 31a provided on the innermost resin sheet (not shown) of the wound group 3 is grasped. The foil exposed part 34b is opened in a U-shape and joined to the positive foil exposed part 34b by ultrasonic welding.
  • the negative electrode current collector 190 is formed of copper or a copper alloy, but has the same structure as the positive electrode current collector 180.
  • the negative electrode current collector 190 includes a flat base portion 191 attached along the lower surface of the battery lid 6, a pair of flat portions 192 bent at approximately 90 ° downward at both ends in the width direction of the base portion 191, Each of the pair of flat portions 192 has a flat joining flat portion 193 formed at the tip thereof.
  • Each joining plane part 193 is joined to the winding group 3 by ultrasonic welding.
  • Each of the bonding plane portions 193 is bent at an angle inclined with respect to the plane portion 192.
  • the pair of joining flat portions 193 are inclined so as to be separated from each other in the short side direction of the battery lid 6 as they move from the central side in the long side direction of the battery lid 6 toward the outside, and the inclination directions are opposite to each other. Although it is a direction, it is the same angle with respect to the center plane and is line symmetric.
  • the negative electrode foil exposed portion 32b of the winding group 3 is inserted between them, and the tab 31a provided on the innermost peripheral resin sheet (not shown) of the winding group 3 is gripped.
  • the foil exposed part 32b is opened in a letter C shape and joined to the negative electrode foil exposed part 32b by ultrasonic welding.
  • FIG. 3A is a development view of the innermost resin sheet 31 of the wound group 3, and FIG. 3B is a perspective view of the resin sheet 31 being rolled.
  • the resin sheet 31 is bent into a mountain fold at a mountain fold 31b shown in FIG.
  • the resin sheet 31 is integrally provided with a tab (insulating tab) 31a.
  • the tab 31a is formed by projecting a part of the resin sheet 31 to both sides in the width direction.
  • the tab 31a should just be provided in at least one place of the width direction both sides of the resin sheet 31.
  • FIG. 3 (a) a total of 8 places are provided, 4 on one side in the winding axis direction and 4 on the other side.
  • each tab 31a is the winding direction one side (upper side in the figure), and the winding direction other side (lower side in the figure). It is divided and provided in one or a plurality of places as a set of two sheets.
  • the two tabs 31a forming a set are arranged so that part or all of them overlap each other.
  • the overlapping positions of the two tabs 31a forming the set may be shifted so that they can be easily grasped, or they may overlap each other at the same position but have different lengths protruding in the winding axis direction.
  • the position of the tab 31a is such that the curved portion of the wound group 3 and the positive electrode foil are exposed so as not to hinder the bonding of the positive electrode foil exposed portion 34b and the positive electrode current collector 180 or the negative electrode foil exposed portion 32b and the negative electrode current collector 190. It is provided so as to be disposed between the positive electrode joint portion of the portion 34b and between the curved portion of the wound group 3 and the negative electrode joint portion 195 of the negative electrode foil exposed portion 32b.
  • FIG. 4 is a development view of the wound group 3
  • FIG. 5 is a perspective view showing the wound group 3, showing a state where the winding end side of the wound group 3 is developed.
  • the winding group 3 that is a power generation element is configured by winding a belt-like positive electrode 34 and a negative electrode 32 in a flat shape around a winding axis with separators 33 and 35 interposed therebetween. It has a structure.
  • the wound group 3 is formed by, for example, being wound in a flat shape by rotating a spindle, and then being compressed in the flat thickness direction after being removed from the spindle.
  • the tab 31 a is provided on the innermost resin sheet 31 of the wound group 3 and protrudes from the end of the wound group 3.
  • the positive electrode 34 has a positive electrode mixture layer 34a in which a positive electrode active material mixture is applied to both surfaces of a positive electrode foil that is a positive electrode current collector, and a positive electrode active material compound is formed at one end in the width direction of the positive electrode foil. There is provided a positive foil exposed portion 34b to which no agent is applied.
  • the negative electrode 32 has a negative electrode mixture layer 32a in which a negative electrode active material mixture is applied to both surfaces of a negative electrode foil that is a negative electrode current collector, and the negative electrode active material mixture is formed at the other end in the width direction of the negative electrode foil.
  • the negative electrode foil exposed part 32b which does not apply
  • the positive foil exposed portion 34b and the negative foil exposed portion 32b are regions where the metal surface of the electrode foil is exposed, and are arranged at positions on one side and the other side in the winding axis W direction (width direction in FIG. 5). Be beaten by.
  • 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, but the present invention is not limited to this.
  • 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. 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 material mixture was applied to both surfaces of an aluminum foil (positive electrode foil) having a thickness of 20 ⁇ m, leaving the welded portion (positive electrode foil exposed portion 34b). 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
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • Polymers such as nitrile rubber, styrene butadiene rubber, polysulfide rubber, nitrocellulose, cyanoethyl cellulose, various latexes, acrylonitrile, vinyl fluoride, vinylidene fluoride, propylene fluoride, chloroprene fluoride, acrylic resins, and mixtures thereof Etc.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • Polymers such as nitrile rubber, styrene butadiene rubber, polysulfide rubber, nitrocellulose, cyanoethyl cellulose, various latexes, acrylonitrile, vinyl fluoride, vinylidene fluoride, propylene fluoride, chloroprene fluoride, acrylic resins, and mixtures thereof Etc.
  • each end of the winding group 3 in the width direction is a laminated portion of the positive electrode 34
  • the other is a laminated portion of the negative electrode 32.
  • the stacked portion of the positive electrode 34 provided at one end is formed by stacking only the positive foil exposed portion 34b where the positive electrode mixture layer 34a is not formed.
  • the laminated portion of the negative electrode 32 provided at the other end is obtained by laminating only the negative foil exposed portion 32b where the negative electrode mixture layer 32a is not formed.
  • the laminated portion of the positive electrode foil exposed portion 34b and the laminated portion of the negative electrode foil exposed portion 32b are respectively bundled, and as described above, ultrasonic waves are applied to the positive electrode current collector 180 and the negative electrode current collector 190 of the lid assembly 107, respectively. Joined by welding, an electrode assembly is formed.
  • FIG. 6 is a diagram in which the laminated portion of the negative electrode foil exposed portion 32b of the wound group 3 is expanded from the inner peripheral side to the outer peripheral side
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the expansion process.
  • the shape and the like of the positive electrode side and the negative electrode side are the same except that the material and the arrangement position are symmetrical. Therefore, in the following description, the configuration on the negative electrode side will be described, and the configuration on the positive electrode side will be described in detail. Is omitted.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view of the negative electrode side at the center of the flat portion of the winding group 3 in a state in which the lid assembly 107 is inserted into the winding group 3.
  • the joining flat portions 193 of the negative electrode current collector 190 assembled to the lid assembly 107 are separated from each other in the short side direction of the battery lid 6 as it moves from the central side in the long side direction of the battery lid 6 toward the outside.
  • the inclination directions are opposite to each other, but are at the same angle with respect to the center plane and are line symmetric. For this reason, the negative electrode foil exposed portion 32 b is collected on the inner peripheral side of the wound group 3 by the bonding flat portion 193 of the negative electrode current collector 190.
  • FIG. 7B shows a state in which the negative electrode foil exposed portion 32 b is expanded from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the wound group 3 using the tab 31 a provided on the resin sheet 31.
  • the tab 31a protrudes in the winding axis direction from the end of the winding group 3, and can hold or adsorb the tab 31a.
  • the laminated part of the negative electrode foil exposure part 32b is made to wind the winding group 3 by grasping a pair of tabs 31a which oppose each other, and operating it so that it may open to the thickness direction both sides of the winding group 3.
  • An opening can be formed by expanding from the inner peripheral side to the outer peripheral side (in the direction of the arrow in the figure).
  • the tab 31a it is not necessary to expand the overlapping portion of the negative electrode foil exposed portion 32b until the overlapping portion 193 of the negative electrode current collector 190 is in close contact with and laminated to the negative electrode current collector 190.
  • the negative electrode foil exposed part 32b should just be expanded so that insertion can be started using the tool 196.
  • FIG. 7C shows a case where the negative electrode backing plate 194 is inserted into the opening of the negative electrode foil exposed portion 32b formed by the operation of the tab 31a shown in FIG. It is a negative electrode side sectional view of rotation group 3.
  • the negative electrode contact plate 194 is made of a metal plate that can be welded to the negative electrode foil exposed portion 32b, and has a substantially V-shaped or L-shaped cross section, for example.
  • the negative electrode foil exposed portion 32b of the wound group 3 can be easily expanded and the negative electrode contact plate 194 can be inserted.
  • the tab 31a is in a position where the winding group 3 is flat and avoids the negative electrode joint 195. In the negative electrode joint 195, the tab 31a and the negative electrode contact plate 194 do not overlap.
  • FIG. 7 although it demonstrated using the negative electrode side sectional drawing of the winding group 3, it is the same also about the positive electrode side.
  • the laminated portion of the negative electrode foil exposed portion 32 b on the end face of the wound group 3 can be expanded from the inner peripheral side to the outer peripheral side in the thickness direction of the wound group 3.
  • an opening is formed in the laminated portion of the negative electrode foil exposed portion 32b on the end face of the wound group 3. Therefore, for example, by inserting a jig for expanding the foil into the opening, a space for inserting or joining the negative electrode contact plate 194 can be secured.
  • the tab 31a is positioned between the joint between the negative electrode foil exposed portion 32b and a negative electrode current collector 190 (to be described later) (negative electrode joint 195) and the curved portion of the wound group 3, thereby joining the joint at the joint. Does not interfere.
  • the tabs 31 a are on both sides with respect to the longitudinal axis of the wound group 3 as viewed from the negative electrode foil exposed portion 32 b side of the wound group 3, and between the joint portion and the curved portion of the wound group 3.
  • An example located on both sides is shown.
  • the negative electrode foil exposure part 32b can be expanded equally with respect to the axis
  • both the stacked portion of the positive electrode foil exposed portion 34b and the stacked portion of the negative electrode foil exposed portion 32b can be easily expanded.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a state in which the current collector is joined to the foil exposed portion of the wound group.
  • a negative electrode current collector 190 assembled to the lid assembly 107 is disposed outside the negative electrode foil exposed portion 32 b of the wound group 3.
  • a negative electrode contact plate 194 is disposed in the opening of the negative electrode foil exposed portion 32 b of the wound group 3.
  • the negative electrode foil exposed portion 32 b is sandwiched between the negative electrode current collector 190 and the negative electrode contact plate 194 and is electrically bonded at the negative electrode bonding portion 195.
  • a joining method for example, ultrasonic welding is used.
  • the tab 31 a is disposed between the joint between the negative electrode foil exposed portion 32 b and the negative electrode current collector 190 (negative electrode joint 195) and the curved portion of the winding group 3.
  • tabs 31 a are respectively arranged at positions between the negative electrode joint portion 195 and the curved portion of the wound group 3. Therefore, the tab 31 a does not hinder the bonding between the negative electrode foil exposed portion 32 b and the negative electrode current collector 190.
  • the tab 31a is folded and accommodated in the opening formed by expanding the negative electrode foil exposed portion 32b, whereby the wound group 3 is stored in the battery can 1 It is possible to prevent interference when inserted into the cover or covered with the insulating case 108.
  • the tab 31a on the resin sheet 31 arranged at the center of the wound group 3 the laminated portion of the negative foil exposed portion 32b and the positive foil exposed portion 34b of the wound group 3 can be easily provided.
  • Each of the stacked portions can be divided into two in the flat thickness direction. Therefore, the negative electrode foil exposed portion 32b or the positive electrode foil exposed portion 34b can be bundled and easily joined to the negative electrode current collector 190 or the positive electrode current collector 180.
  • tabs 31a there are four tabs 31a, two in total, each between the positive and negative current collecting junctions and the curved portion of the wound group 3.
  • an opening enough to insert a jig for expanding the laminated portion of the exposed foil portion by grasping the tab 31a can be formed. Therefore, there may be two places or one place between the current collecting joint and the curved portion of the winding group 3, and 1 between both the current collecting joint and the curved portion of the wound group 3. It may be place by place.
  • one tab 31a may protrude from the stacked portion of the positive electrode foil exposed portion 34b, and one tab 31a may protrude from the stacked portion of the negative electrode foil exposed portion 32b.
  • FIG. 9 is a developed perspective view of the wound group in the second embodiment.
  • the insulating tab 41 is attached to the separator 33 or 35.
  • the separators 33 and 35 are wound from the inner peripheral side of the negative electrode foil exposed portion 32b and the positive electrode foil exposed portion 34b.
  • An insulating tab 41 made of resin is attached to the inner peripheral side of the negative electrode foil exposed portion 32b and the positive electrode foil exposed portion 34b of the separators 33 and 35.
  • an attachment method for example, there is a method of sticking with an adhesive tape.
  • the insulating tab 41 is grasped and pulled from the inner periphery side to the outer periphery side of the winding group 3, so that the laminated portion of the negative electrode foil exposed portion 32b or the laminated portion of the positive electrode foil exposed portion 34b on the end face of the wound group 3 Can be expanded from the inner peripheral side to the outer peripheral side in the thickness direction of the wound group 3. Thereby, an opening is formed in the laminated portion of the negative electrode foil exposed portion 32b or the laminated portion of the positive foil exposed portion 34b on the end face of the wound group 3. By inserting a jig for expanding the foil into the opening, a space for inserting or joining the negative electrode contact plate 194 or the positive electrode contact plate can be secured.
  • the degree of freedom of the mounting position of the insulating tab 41 is high, and the number of the tabs can be easily increased or decreased. Moreover, it is only necessary to attach the insulating tab 41 to the existing separators 33 and 35, and this can be carried out easily.
  • FIG. 10 is a developed perspective view of the wound group in the third embodiment.
  • an insulating tab 42 is attached to the negative electrode 32.
  • the insulating tab 42 made of resin is attached to the negative electrode 32 located inside the innermost positive electrode foil exposed portion 34b in the wound group 3.
  • the attachment position is preferably a position that does not face the positive electrode mixture layer 34a.
  • the insulating tab 42 is attached to the negative electrode 32 or the negative electrode foil exposed portion 32b inside the innermost negative electrode foil exposed portion 32b in the wound group 3.
  • a method of attaching the tab 42 for example, there is a method of attaching with an adhesive tape.
  • the insulating tab 42 is grasped and pulled from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the wound group 3, whereby the laminated portion of the negative electrode foil exposed portion 32 b on the end face of the wound group 3 and the positive electrode current collector foil
  • the laminated portion of the exposed portion 34b can be expanded from the inner peripheral side to the outer peripheral side in the thickness direction of the wound group 3, and the electrode foil of the wound group 3 can be easily divided into two.
  • the degree of freedom of the attaching position of the insulating tab 42 is high, and the number of sheets can be easily increased or decreased. Moreover, since the negative electrode 32 to which the insulating tab 42 is adhered has higher rigidity than the separators 33 and 35, the attachment work is easy.
  • FIG. 11 is a developed perspective view of a wound group in the fourth embodiment.
  • the insulating tabs 43 are attached to the negative foil exposed portion 32b and the positive foil exposed portion 34b.
  • an insulating tab 43 made of resin is attached to the inner side of the positive electrode foil exposed portion 34b located on the innermost periphery of the wound group 3.
  • the insulating tab 43 is attached inside the negative electrode foil exposed part 32b located in the innermost periphery of the winding group 3.
  • FIG. As a method of attaching the insulating tab 43, for example, there is a method of attaching with an adhesive tape.
  • the insulating tab 43 is grasped and pulled from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the wound group 3, so that the laminated portion of the negative electrode foil exposed portion 32b on the end face of the wound group 3 and the positive electrode current collector foil
  • the laminated portion of the exposed portion 34b can be expanded from the inner peripheral side to the outer peripheral side in the thickness direction of the wound group 3, and the electrode foil of the wound group 3 can be easily divided into two.
  • the degree of freedom of the attaching position of the insulating tab 43 is high, and the number of sheets can be easily increased or decreased. Moreover, since the negative electrode foil exposed part 32b and the positive electrode foil exposed part 34b to which the insulating tab 43 is stuck are more rigid than the separators 33 and 35, the mounting work is easy.
  • FIG. 12 is a perspective view illustrating a configuration of a wound group in the fifth embodiment.
  • a belt-shaped resin sheet 44 is inserted into a gap formed on the inner peripheral side of the innermost peripheral electrode of the wound group 3 by winding and protrudes from the wound group 3. That is, the end portion of the resin sheet 44 is made an insulating tab 44a.
  • the winding group 3 is produced by winding the positive electrode 34 and the negative electrode 32 with separators 33 and 35 interposed therebetween. The winding is performed by rotating a spindle (not shown). The winding group 3 is removed from the spindle after winding and is compressed in the flat thickness direction. Until the compression, the space where the spindle is removed is axially located at the winding center of the winding group 3. A gap is formed on the inner peripheral side of the innermost electrode. A band-shaped resin sheet 44 that is longer than the length between the end portions of the wound group 3 is inserted into the gap, and both end portions of the resin sheet 44 are disposed at positions protruding from both end portions of the wound group 3.
  • the resin sheet 44 is insulative and is on the inner peripheral side of the innermost peripheral negative electrode foil exposed portion 32b of the wound group 3, more preferably the innermost electrode and the innermost electrode of the wound group 3. It arrange
  • the case where the resin sheet 44 is inserted after winding is described.
  • the winding group The resin sheet 44 may be disposed on the innermost circumference of the third.
  • the resin sheet 44 may be inserted between the innermost negative electrode foil exposed portion 32 b and the separator 33 or 35.
  • the insulating tab 44a is grasped and pulled from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the wound group 3, so that the laminated portion of the negative electrode foil exposed portion 32b on the end face of the wound group 3 and the positive electrode current collector foil
  • the laminated portion of the exposed portion 34b can be expanded from the inner peripheral side to the outer peripheral side in the thickness direction of the wound group 3, and the electrode foil of the wound group 3 can be easily divided into two.
  • the resin sheet 44 can be arranged after the winding group 3 is wound, the position can be easily adjusted, and the degree of freedom of the arrangement position of the insulating tab 44a is high.
  • the number of insulating tabs 44a can be arbitrarily adjusted.
  • FIG. 13 is a perspective view illustrating a configuration of a wound group in the sixth embodiment.
  • the resin sheet 45 of the present embodiment has a configuration in which two strip-shaped resin sheets longer than the length between the end portions of the wound group 3 are arranged in parallel and the longitudinal centers are connected to each other. In this state, it has a substantially H shape.
  • the connecting portion of the resin sheet 45 is folded in half and inserted into the gap on the inner peripheral side of the innermost peripheral electrode of the wound group 3 so that the fold portion is disposed on the curved portion side.
  • the resin sheet 45 is disposed on the inner peripheral side of the innermost peripheral negative electrode foil exposed portion 32b by being inserted into a gap on the inner peripheral side of the innermost peripheral electrode of the wound group 3.
  • the end portions of the resin sheet 45 are arranged at positions protruding from both end portions of the wound group 3, respectively. Thereafter, the entire wound group 3 is compressed in the flat thickness direction, and the position of the resin sheet 45 in the wound group 3 is fixed. Both end portions of the resin sheet 45 protrude from the end portions on both sides in the winding axis direction of the winding group 3 to form insulating tabs 45a.
  • the negative electrode foil exposed portion on the end surface of the wound group 3 By grasping the insulating tab 45a which is a portion protruding from the wound group 3 of the resin sheet 45 and pulling from the inner peripheral side of the wound group 3 to the outer peripheral side, the negative electrode foil exposed portion on the end surface of the wound group 3
  • the laminated portion of 32b or the laminated portion of the positive foil exposed portion 34b can be expanded from the inner peripheral side to the outer peripheral side in the thickness direction of the wound group 3.
  • the resin sheet 45 can be arranged after the winding group 3 is wound, the position adjustment is easy, and the degree of freedom of the arrangement position of the insulating tab 45a is high. Further, the number of insulating tabs 45a can be arbitrarily adjusted. And compared with the resin sheet 44 of Example 5, a position cannot move easily and it can prevent that the position of the insulating tab 45a shifts
  • FIG. 13 shows an example in which the resin sheet 45 is inserted into the wound group 3, but when the positive electrode 34 and the negative electrode 32 are wound through the separators 33 and 35, the innermost circumference of the wound group 3 is shown.
  • the resin sheet 45 may be inserted into Further, when the positive electrode 34 and the negative electrode 32 are wound through the separators 33 and 35, the resin sheet 45 may be inserted between the innermost negative electrode foil exposed portion 32 b and the separator 33 or 35.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various designs can be made without departing from the spirit of the present invention described in the claims. It can be changed.
  • the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described.
  • a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment.

Abstract

捲回群の電極箔を二つに分ける作業を容易に行うことができる角形二次電池を得ること。本発明の角形二次電池１００は、長辺に箔露出部３２ｂ、３４ｂを有する電極３２、３４を捲回した捲回群３を有する。そして、捲回群３の平坦部であって、最内周の箔露出部３２ｂ、３４ｂの内周側に位置し、捲回群３の端部よりも捲回軸方向に突出している絶縁性タブ３１ａを有する。したがって、絶縁性タブ３１ａを操作して、捲回群３の負極箔露出部３２ｂの積層部と正極箔露出部３４ｂの積層部をそれぞれ扁平厚さ方向に二つに分けることができ、負極箔露出部３２ｂまたは正極箔露出部３４ｂを束ねて、負極集電体１９０または正極集電体１８０に容易に接合できる。

Description

角形二次電池およびその製造方法
　本発明は、例えば高エネルギー密度を必要とする車載用途等の角形二次電池およびその製造方法に関する。
　高エネルギー密度型の車載用二次電池は、電極の長さが長く、捲回数が大きくなる。このため、電極箔の露出部を束ねて集電部品に接合する際に、一つに束ねようとすると電極箔の重なり枚数が多くなり、溶接が困難になってくる。このため、重なっている電極箔を捲回中心で二つに分けて束ね、接合する電極箔枚数を半分に減らし、溶接しやすくする技術が開示されている。たとえば、特開２０１２－２５２９８０号公報（特許文献１）では、板状の軸芯に金属製の拡開部材を備えており、拡開部材を掴んで開くことにより、電極箔を捲回群の厚み方向に二つに分けている。
特開２０１２－２５２９８０号公報
　さらなるエネルギー密度を向上させるため、電池内部の蓄電に寄与しない領域を減らし、蓄電要素を増やしていかなければならない。このため、板状の軸芯の代わりに、薄いシート状の樹脂を捲回群の内周に捲いた構造や、軸芯のない構造の採用が求められている。
　しかしながら、このような構造の捲回群では、板状の軸芯よりも捲回群の内側の隙間が狭く、捲回群の電極箔を二つに分ける作業が困難である。
　本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、捲回群の電極箔を二つに分ける作業を容易に行うことができる角形二次電池およびその製造方法を提供することである。
　上記課題を解決するために、長辺に箔露出部を有する電極を捲回した扁平状の捲回群を有する角形二次電池であって、前記捲回群の平坦部でかつ最内周の前記箔露出部の内周側に位置し、前記捲回群の端部よりも捲回軸方向に突出している絶縁性タブを有することを特徴とする。
　本発明によれば、捲回群の電極箔を二つに分ける作業を容易に行うことができる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
角形二次電池の概観斜視図。 角形二次電池の分解斜視図。 タブ付シート状樹脂の展開図（ａ）および斜視図（ｂ）。 捲回群の展開斜視図。 捲回群の捲き終わり部における展開斜視図。 捲回群の箔露出部を拡開した斜視図。 拡開工程を説明する図。 集電体を捲回群の箔露出部に接合した状態を示す斜視図。 実施例２における捲回群の展開斜視図。 実施例３における捲回群の展開斜視図。 実施例４における捲回群の展開斜視図。 実施例５における帯状の樹脂シートを捲回群に挿入する模式図。 実施例６におけるＨ型の樹脂シートを捲回群に挿入する模式図。
　以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
[実施例１]
　以下、本発明による角形二次電池の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、角形二次電池が車載用のリチウムイオン二次電池の場合を例に説明するが、これに限定されるものではなく、他の電池にも適用可能であり、例えば高エネルギー密度型の角形二次電池に好適に用いられる。
　図１は、角形二次電池１００の概観斜視図であり、図２は、角形二次電池１００の分解斜視図である。
　図１に示すように、角形二次電池１００は、電池缶１と電池蓋６とからなる電池容器を備えている。電池缶１および電池蓋６の材質は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などである。電池缶１は、深絞り加工を施すことによって、一面が開口された扁平な矩形箱状に形成されている。電池缶１は、矩形平板状の底面１ｄと、底面１ｄの一対の長辺部のそれぞれで連続する一対の幅広側面１ｂと、底面１ｄの一対の短辺部のそれぞれで連続する一対の幅狭側面１ｃとを有している。
　電池蓋６は、矩形平板状であって、電池缶１の開口を塞いでレーザ溶接されている。つまり、電池蓋６は、電池缶１の開口を封止している。また、電池蓋６は、捲回群３の正極電極３４（図５参照）と電気的に接続された正極側端子構成部６０と、捲回群３の負極電極３２（図５参照）と電気的に接続された負極側端子構成部７０を備えている。
　正極側端子構成部６０は、正極ボルト１４、正極接続端子６２、正極外部端子６３、正極側外部絶縁体２４および電池缶１の内部に配置されるガスケット（図示せず）、正極集電体１８０から構成される。正極ボルト１４、正極外部端子６３、正極接続端子６２、ガスケットおよび正極集電体１８０は、一体的に固定され、電池蓋６に取り付けられている。この状態において、正極集電体１８０、正極接続端子６２、正極外部端子６３は、電気的に接続されている。また、正極集電体１８０、正極接続端子６２、正極外部端子６３は、正極側外部絶縁体２４およびガスケットにより電池蓋６から絶縁されている。
　一方、負極側端子構成部７０は、負極ボルト１２、負極接続端子７２、負極外部端子７３、負極側外部絶縁体２２および電池缶１の内部に配置されるガスケット（図示せず）、負極集電体１９０から構成される。負極側端子構成部７０は、正極側端子構成部６０と同様な構造であり、負極ボルト１２、負極外部端子７３、負極接続端子７２および負極集電体１９０は、一体的に固定され、電池蓋６に取り付けられている。この状態において、負極集電体１９０、負極接続端子７２、負極外部端子７３は、電気的に接続されている。また、負極集電体１９０、負極接続端子７２、負極外部端子７３は、負極側外部絶縁体２２およびガスケットにより電池蓋６から絶縁されている。
　なお、正極ボルト１４及び負極ボルト１２は、それぞれ電池蓋６の外部に突出しており、さらにねじ構造を有している。そのため組電池を作製する場合には、穴または切り欠きが設けられたバスバー（図示せず）に正極ボルト１４又は負極ボルト１２を挿通させ、ナットで組みつける構造となる。これにより、正極外部端子６３または負極外部端子７３とバスバーが電気的に接続される。
　また、電池蓋６には、ガス排出弁１０が設けられている。ガス排出弁１０は、プレス加工によって電池蓋６を部分的に薄肉化することで形成されている。なお、薄膜部材を電池蓋６の開口にレーザ溶接等により取り付けて、薄肉部分をガス排出弁としてもよい。ガス排出弁１０は、角形二次電池１００が過充電等の異常により発熱してガスが発生し、電池容器内の圧力が上昇して所定圧力に達したときに開裂して、内部からガスを排出することで電池容器内の圧力を低減させる。
　さらに、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孔（不図示）が穿設されている。注液孔は、電解液注入後に注液栓１１によって封止される。電解液としては、たとえば、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用いることができる。
　続いて図２を用いて電池缶１の内部に収容される構造について説明する。図２に示すように、電池缶１には、蓋組立体１０７に保持された捲回群３（図５参照）が収容されている。捲回群３は、捲回群３の正極電極３４（図５参照）に接合される正極集電体１８０および捲回群３の負極電極３２（図５参照）に接合される負極集電体１９０とともに、その外周囲を絶縁ケース１０８に覆われて、電池缶１に収容される。
　絶縁ケース１０８の材質は、ポリプロピレン等の絶縁性を有する樹脂であり、電池缶１と、捲回群３とは電気的に絶縁されている。なお、本実施形態では、絶縁ケース１０８は捲回群３の幅広面を覆う絶縁ケース幅広部１０８ａと、捲回群３の側面部を覆う２つの絶縁ケース側面部１０８ｂから構成されるが、絶縁ケース幅広部１０８ａと絶縁ケース側面部１０８ｂを一体とする構造であっても良い。
　また、ここで言う蓋組立体１０７は、正極集電体１８０、正極接続端子６２、正極外部端子６３、正極ボルト１４、正極側外部絶縁体２４、負極集電体１９０、負極接続端子７２、負極外部端子７３、負極ボルト１２、負極側外部絶縁体２２、ガスケット及び電池蓋６を一体に組み立てたものである。
　正極外部端子６３は、正極集電体１８０を介して捲回群３の正極電極３４（図５参照）に電気的に接続され、負極外部端子７３は、負極集電体１９０を介して捲回群３の負極電極３２（図５参照）に電気的に接続されている。このため、正極外部端子６３および負極外部端子７３を介して外部機器に電力が供給され、あるいは、正極外部端子６３および負極外部端子７３を介して外部発電電力が捲回群３に供給されて充電される。
　正極集電体１８０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金により形成されている。正極集電体１８０は、電池蓋６の下面に沿って取り付けられる平板状の基部１８１と、基部１８１の幅方向両端部でそれぞれ下方にほぼ９０°に折曲された一対の平面部１８２と、これら一対の平面部１８２の先端にそれぞれ形成された平坦状の接合平面部１８３を有する。各接合平面部１８３は、捲回群３に超音波溶接により接合される。接合平面部１８３は、それぞれ、平面部１８２に対して傾斜した角度に折曲されている。
　一対の接合平面部１８３は、電池蓋６の長辺方向中央側から外側に向かって移行するにしたがって電池蓋６の短辺方向に互いに離反するように傾斜しており、傾斜方向は相互に逆方向であるが中心面に対して同一の角度であり、線対称となっている。一対の接合平面部１８３は、その間に捲回群３の正極箔露出部３４ｂが挿入され、捲回群３の最内周の樹脂シート（不図示）に備えられたタブ３１ａを掴んで、正極箔露出部３４ｂをハの字状に開き、正極箔露出部３４ｂに超音波溶接により接合される。
　負極集電体１９０は、銅または銅合金により形成されているが、正極集電体１８０と同じ構造を有している。負極集電体１９０は、電池蓋６の下面に沿って取り付けられる平板状の基部１９１と、基部１９１の幅方向両端部でそれぞれ下方にほぼ９０°に折曲された一対の平面部１９２と、これら一対の平面部１９２の先端にそれぞれ形成された平坦状の接合平面部１９３を有する。
　各接合平面部１９３は、捲回群３に超音波溶接により接合される。接合平面部１９３は、それぞれ、平面部１９２に対して傾斜した角度に折曲されている。一対の接合平面部１９３は、電池蓋６の長辺方向中央側から外側に向かって移行するにしたがって電池蓋６の短辺方向に互いに離反するように傾斜しており、傾斜方向は相互に逆方向であるが中心面に対して同一の角度であり、線対称となっている。一対の接合平面部１９３は、その間に捲回群３の負極箔露出部３２ｂが挿入され、捲回群３の最内周の樹脂シート（不図示）に備えられたタブ３１ａを掴んで、負極箔露出部３２ｂをハの字状に開き、負極箔露出部３２ｂに超音波溶接により接合される。
　図３（ａ）は、捲回群３の最内周の樹脂シート３１の展開図、図３（ｂ）は、樹脂シート３１が捲かれた状態の斜視図である。樹脂シート３１は、捲かれる際に図３（ａ）に示す山折部３１ｂで山折りに折り曲げられる。
　樹脂シート３１には、タブ（絶縁性タブ）３１ａが一体に設けられている。タブ３１ａは、樹脂シート３１の一部を幅方向両側に突出させることによって形成されている。タブ３１ａは、樹脂シート３１の幅方向両側の少なくとも１箇所ずつに設けられていればよい。本実施例では、図３（ａ）に示すように、捲回軸方向一方側に４か所、他方側に４か所の合計で８箇所に備えられている。
　そして、図３（ｂ）に示すように、樹脂シート３１が捲かれた状態では、各タブ３１ａは、捲回方向一方側（図中上側）と捲回方向他方側（図中下側）に分かれて、２枚を一組として一または複数箇所に設けられている。組をなす２枚のタブ３１ａは、互いに一部または全部が重なり合うように配置されている。組をなす２枚のタブ３１ａは、掴みやすいように重なり合う位置をずらしてもよく、また、同一位置で重なり合っているが捲回軸方向に突出する長さに差異を有する構成としてもよい。
　タブ３１ａの位置は、正極箔露出部３４ｂと正極集電体１８０の接合や負極箔露出部３２ｂと負極集電体１９０の接合を阻害しないように、捲回群３の湾曲部と正極箔露出部３４ｂの正極接合部との間、および、捲回群３の湾曲部と負極箔露出部３２ｂの負極接合部１９５との間に配置されるように、備えられている。
　次に、図４と図５を参照して、捲回群３の構成について説明する。
　図４は、捲回群３の展開図、図５は、捲回群３を示す斜視図であり、捲回群３の捲き終り側を展開した状態を示している。
　発電要素である捲回群３は、帯状の正極電極３４および負極電極３２を、間にセパレータ３３、３５を介在させて捲回軸周りに扁平状に捲回することによって構成されており、積層構造を有している。捲回群３は、例えばスピンドルを回転させることによって扁平状に捲回され、スピンドルから取り外された後に扁平厚さ方向に圧縮することにより成形される。タブ３１ａは、捲回群３の最内周の樹脂シート３１に備えられたものであり、捲回群３の端部から突出している。
　正極電極３４は、正極集電体である正極箔の両面に正極活物質合剤を塗布した正極合剤層３４ａを有し、正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箔露出部３４ｂが設けられている。負極電極３２は、負極集電体である負極箔の両面に負極活物質合剤を塗布した負極合剤層３２ａを有し、負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箔露出部３２ｂが設けられている。正極箔露出部３４ｂと負極箔露出部３２ｂは、電極箔の金属面が露出した領域であり、捲回軸Ｗ方向（図５の幅方向）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（負極箔）の両面に溶接部（負極箔露出部３２ｂ）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、本実施形態では、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（正極箔）の両面に溶接部（正極箔露出部３４ｂ）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、本実施形態では、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、本実施形態では、正極電極３４、負極電極３２における合剤層塗布部の結着材として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。
　捲回群３の幅方向の両端部、すなわち捲回方向に直交する捲回軸方向の両端部は、一方が正極電極３４の積層部とされ、他方が負極電極３２の積層部とされている。一端に設けられる正極電極３４の積層部は、正極合剤層３４ａが形成されていない正極箔露出部３４ｂのみが積層されたものである。他端に設けられる負極電極３２の積層部は、負極合剤層３２ａが形成されていない負極箔露出部３２ｂのみが積層されたものである。正極箔露出部３４ｂの積層部および負極箔露出部３２ｂの積層部は、それぞれ２つに束ねられ、上述したようにそれぞれ蓋組立体１０７の正極集電体１８０および負極集電体１９０に超音波溶接により接合され、電極群組立体が形成される。
　図６は、捲回群３の負極箔露出部３２ｂの積層部を内周側から外周側へ拡開した図、図７は、拡開工程を説明する図である。なお、正極側と負極側は、材質および配置位置が対称となる点を除けば形状等は同じであるので、以下の説明では負極側の構成について説明し、正極側の構成についてその詳細な説明を省略する。
　図７（ａ）は、捲回群３に蓋組立体１０７を挿入した状態における捲回群３の平坦部中央の負極側断面図である。蓋組立体１０７に組み付けられている負極集電体１９０の接合平面部１９３は、電池蓋６の長辺方向中央側から外側に向かって移行するにしたがって電池蓋６の短辺方向に互いに離反するように傾斜しており、傾斜方向は相互に逆方向であるが中心面に対して同一の角度であり、線対称となっている。このため、負極箔露出部３２ｂは、負極集電体１９０の接合平面部１９３によって捲回群３の内周側に集められる。
　図７（ｂ）は、樹脂シート３１に設けられたタブ３１ａを用いて、負極箔露出部３２ｂを捲回群３の内周側から外周側へ拡開している状態を示す捲回群３の負極側断面図である。タブ３１ａは、捲回群３の端部よりも捲回軸方向に突出しており、タブ３１ａを掴んだり、吸着したりすることが可能である。
　そして、図６に示すように、互いに対向する一対のタブ３１ａを掴んで捲回群３の厚み方向両側に開くように操作することによって、負極箔露出部３２ｂの積層部を、捲回群３の内周側から外周側(図中の矢印の方向)に拡開して開口部を形成することができる。このタブ３１ａの操作では、負極箔露出部３２ｂの重なり部分が負極集電体１９０の接合平面部１９３に密着して積層するまで拡開する必要はなく、負極当て板１９４が負極当て板挿入治具１９６を用いて挿入し始めることができる程度に負極箔露出部３２ｂを拡開できればよい。
　図７（ｃ）は、図７（ｂ）に示すタブ３１ａの操作で形成された負極箔露出部３２ｂの開口部に、負極当て板挿入治具１９６を用いて負極当て板１９４を挿入した捲回群３の負極側断面図である。負極当て板１９４は、負極箔露出部３２ｂに溶接接合可能な金属板からなり、例えば断面が略Ｖ字状もしくは略Ｌ字状を有している。負極当て板挿入治具１９６を用いて負極箔露出部３２ｂの開口部に負極当て板１９４を挿入することによって、負極箔露出部３２ｂの重なり部分が負極集電体１９０の接合平面部１９３に密着して積層するように拡開される。
　以上のように、タブ３１ａを用いることによって、捲回群３の負極箔露出部３２ｂを容易に拡開し、負極当て板１９４を挿入することが可能である。なお、タブ３１ａは、捲回群３の平坦部かつ負極接合部１９５を避ける位置にあり、負極接合部１９５においては、タブ３１ａと負極当て板１９４は重なり合っていない。図７では、捲回群３の負極側断面図を用いて説明したが、正極側についても同様である。
　上述のように、捲回群３の内周にある樹脂シート３１に設けたタブ３１ａを掴み、図６に示す矢印の方向に、捲回群３の内周側から外周側へ引っ張ることにより、捲回群３の端面の負極箔露出部３２ｂの積層部を捲回群３の厚さ方向に内周側から外周側へ拡開することができる。
　これにより、捲回群３の端面の負極箔露出部３２ｂの積層部に、開口部が形成される。したがって、例えばこの開口部に箔を拡げる治具を挿入することにより、負極当て板１９４を挿入したり、接合したりするための空間が確保できる。タブ３１ａは、負極箔露出部３２ｂと後述する負極集電体１９０との接合部（負極接合部１９５）と、捲回群３の湾曲部との間に位置することにより、接合部における接合を阻害しない。
　また、図６では、タブ３１ａが捲回群３の負極箔露出部３２ｂ側から見た捲回群３の長手方向の軸に対して両側に、かつ接合部と捲回群３の湾曲部の両側に位置した例を示している。これにより、負極箔露出部３２ｂを捲回群３の長手方向の軸に対しても短手方向の軸に対しても均等に拡開することができる。
　タブ３１ａを捲回群３の正極および負極の両側に設けることにより、正極箔露出部３４ｂの積層部および負極箔露出部３２ｂの積層部のいずれにおいても、容易に拡開することができる。
　図８は、集電体を捲回群の箔露出部に接合した状態を示す斜視図である。
　捲回群３の負極箔露出部３２ｂの外側に、蓋組立体１０７に組みつけられた負極集電体１９０が配置されている。そして、捲回群３の負極箔露出部３２ｂの開口部には、負極当て板１９４が配置されている。負極箔露出部３２ｂは、負極集電体１９０と負極当て板１９４との間に挟まれて負極接合部１９５で電気的に接合される。接合方法としては、例えば超音波溶接が用いられる。
　タブ３１ａは、負極箔露出部３２ｂと負極集電体１９０との接合部（負極接合部１９５)と、捲回群３の湾曲部との間に配置されている。本実施例では、負極接合部１９５の両側で捲回群３の湾曲部との間の位置にタブ３１ａがそれぞれ配置されている。したがって、タブ３１ａは、負極箔露出部３２ｂと負極集電体１９０との接合を阻害しない。また、接合した後は、図８に示すように、タブ３１ａを折り畳んで、負極箔露出部３２ｂを拡開したことによって形成される開口部内に収容することにより、捲回群３を電池缶１に挿入する際や絶縁ケース１０８で覆う際の干渉を防止できる。
　本実施例によれば、捲回群３の中心に配置される樹脂シート３１にタブ３１ａを設けることにより、容易に捲回群３の負極箔露出部３２ｂの積層部と正極箔露出部３４ｂの積層部をそれぞれ扁平厚さ方向に二つに分けることができる。したがって、負極箔露出部３２ｂまたは正極箔露出部３４ｂを束ねて、負極集電体１９０または正極集電体１８０に容易に接合できる。
　なお、本実施例では、タブ３１ａが、正極側および負極側の集電接合部と捲回群３の湾曲部のすべての間にそれぞれ２か所ずつ、合計で４枚が備えられている例を示したが、タブ３１ａを掴んで箔露出部の積層部を拡げる治具を挿入できるだけの開口部が形成できれば良い。したがって、集電接合部と捲回群３の湾曲部の間の一方に２か所でも、１か所でも良く、また、集電接合部と捲回群３の湾曲部の間の両方に１か所ずつでも良い。例えば、正極箔露出部３４ｂの積層部から１枚のタブ３１ａが突出し、負極箔露出部３２ｂの積層部から１枚のタブ３１ａが突出する構成としてもよい。
[実施例２]
　図９は、実施例２における捲回群の展開斜視図である。
　本実施例において特徴的なことは、セパレータ３３または３５に絶縁性タブ４１を取り付けたことである。セパレータ３３および３５は、負極箔露出部３２ｂおよび正極箔露出部３４ｂよりも内周側から捲かれている。このセパレータ３３および３５の負極箔露出部３２ｂおよび正極箔露出部３４ｂよりも内周側に樹脂製の絶縁性タブ４１を取り付けている。取り付け方法は、例えば粘着テープで貼着する方法がある。
　捲回後に絶縁性タブ４１を掴み、捲回群３の内周側から外周側へ引っ張ることにより、捲回群３の端面の負極箔露出部３２ｂの積層部または正極箔露出部３４ｂの積層部を捲回群３の厚さ方向に内周側から外周側へ拡開することができる。これにより、捲回群３の端面の負極箔露出部３２ｂの積層部または正極箔露出部３４ｂの積層部に開口部が形成される。この開口部に箔を拡げる治具を挿入することにより、負極当て板１９４または正極当て板を挿入したり、接合したりするための空間が確保できる。
　本実施例によれば、絶縁性タブ４１の取付位置の自由度が高く、枚数も容易に増減させることができる。また、既存のセパレータ３３および３５に絶縁性タブ４１を貼り付けるだけでよく、簡単に実施することができる。
[実施例３]
　図１０は、実施例３における捲回群の展開斜視図である。
　本実施例において特徴的なことは、負極電極３２に絶縁性タブ４２を取り付けたことである。本実施例では、正極箔露出部３４ｂの積層部を拡開するために、捲回群３において最内周の正極箔露出部３４ｂの内側に位置する負極電極３２に樹脂製の絶縁性タブ４２を取り付ける。取り付ける位置は、正極合剤層３４ａに対向しない位置が望ましい。一方、負極箔露出部３２ｂの積層部を拡開するため、捲回群３において最内周の負極箔露出部３２ｂの内側の負極電極３２または負極箔露出部３２ｂに絶縁性タブ４２を取り付ける。タブ４２の取り付け方法は、例えば粘着テープで貼着する方法がある。
　本実施例によれば、絶縁性タブ４２を掴み、捲回群３の内周側から外周側へ引っ張ることにより、捲回群３の端面の負極箔露出部３２ｂの積層部と正極集電箔露出部３４ｂの積層部を捲回群３の厚さ方向に内周側から外周側へ拡開することができ、捲回群３の電極箔を容易に二つに分けることができる。
　本実施例によれば、絶縁性タブ４２の貼着位置の自由度が高く、枚数も容易に増減させることができる。また、絶縁性タブ４２が貼着される負極電極３２は、セパレータ３３および３５よりも剛性が高いので取付作業が容易である。
[実施例４]
　図１１は、実施例４における捲回群の展開斜視図である。
　本実施例において特徴的なことは、負極箔露出部３２ｂおよび正極箔露出部３４ｂに絶縁性タブ４３を取り付けたことである。本実施例では、正極箔露出部３４ｂを拡開するために、捲回群３の最内周に位置する正極箔露出部３４ｂの内側に樹脂製の絶縁性タブ４３を取り付ける。そして、負極箔露出部３２ｂを拡開するために、捲回群３の最内周に位置する負極箔露出部３２ｂの内側に絶縁性タブ４３を取り付ける。絶縁性タブ４３の取り付け方法は、例えば粘着テープで貼着する方法がある。
　本実施例によれば、絶縁性タブ４３を掴み、捲回群３の内周側から外周側へ引っ張ることにより、捲回群３の端面の負極箔露出部３２ｂの積層部と正極集電箔露出部３４ｂの積層部を捲回群３の厚さ方向に内周側から外周側へ拡開することができ、捲回群３の電極箔を容易に二つに分けることができる。
　本実施例によれば、絶縁性タブ４３の貼着位置の自由度が高く、枚数も容易に増減させることができる。また、絶縁性タブ４３が貼着される負極箔露出部３２ｂおよび正極箔露出部３４ｂは、セパレータ３３および３５よりも剛性が高いので取付作業が容易である。
[実施例５]
　図１２は、実施例５における捲回群の構成を示す斜視図である。
　本実施例において特徴的なことは、捲回により捲回群３の最内周の電極よりも内周側に形成される隙間に帯状の樹脂シート４４を挿入して、捲回群３から突出させた樹脂シート４４の端部を絶縁性タブ４４ａとしたことである。
　捲回群３は、正極電極３４および負極電極３２を間にセパレータ３３、３５を介して捲回して作製される。捲回は、スピンドル（不図示）を回転させることによって行われる。捲回群３は、捲回後にスピンドルから取り外され、扁平厚さ方向に圧縮されるが、圧縮するまでは、捲回群３の捲回中心にはスピンドルを抜いた跡の空間が軸方向に沿って貫通形成され、最内周の電極よりも内周側に隙間が生じている。その隙間に、捲回群３の端部間の長さよりも長い帯状の樹脂シート４４を挿入して、樹脂シート４４の両端部が捲回群３の両端部からそれぞれ突出した位置に配置する。
　樹脂シート４４は、絶縁性を有しており、捲回群３の最内周の負極箔露出部３２ｂよりも内周側、より好ましくは、捲回群３の最内周の電極と最内周のセパレータとの間に配置される。その後、捲回群３が扁平厚さ方向に圧縮されて、捲回群３における樹脂シート４４の位置が固定される。樹脂シート４４の両端部は、捲回群３の捲回軸方向両側の端部からそれぞれ突出して絶縁性タブ４４ａを構成する。
　なお、図１２に示す例では、捲回した後で樹脂シート４４を挿入する場合について説明したが、正極電極３４および負極電極３２をセパレータ３３、３５を介して捲回する際に、捲回群３の最内周に樹脂シート４４を配置してもよい。また、正極電極３４および負極電極３２をセパレータ３３、３５を介して捲回する際に、最内周の負極箔露出部３２ｂとセパレータ３３または３５の間に樹脂シート４４を挿入してもよい。
　本実施例によれば、絶縁性タブ４４ａを掴み、捲回群３の内周側から外周側へ引っ張ることにより、捲回群３の端面の負極箔露出部３２ｂの積層部と正極集電箔露出部３４ｂの積層部を捲回群３の厚さ方向に内周側から外周側へ拡開することができ、捲回群３の電極箔を容易に二つに分けることができる。本実施例によれば、捲回群３を捲回した後に樹脂シート４４を配置することができ、位置の調整が容易であり、絶縁性タブ４４ａの配置位置の自由度が高い。また、絶縁性タブ４４ａの枚数も任意に調整することができる。
[実施例６]
　図１３は、実施例６における捲回群の構成を示す斜視図である。
　本実施例の樹脂シート４５は、捲回群３の端部間の長さよりも長い帯状の樹脂シートを２枚平行に配置して長さ方向中央を互いに連結した構成を有しており、展開した状態で略Ｈ型を有している。この樹脂シート４５の連結部分を二つ折りにして、折り目部分が湾曲部側に配置されるように捲回群３の最内周の電極よりも内周側の隙間に挿入する。樹脂シート４５は、捲回群３の最内周の電極よりも内周側の隙間への挿入により、最内周の負極箔露出部３２ｂよりも内周側に配置される。
　そして、樹脂シート４５の端部が捲回群３の両端部からそれぞれ突出する位置に配置される。その後、捲回群３全体が扁平厚さ方向に圧縮されて、捲回群３における樹脂シート４５の位置が固定される。樹脂シート４５の両端部は、捲回群３の捲回軸方向両側の端部からそれぞれ突出して絶縁性タブ４５ａを構成する。
　この樹脂シート４５の捲回群３から突出している部分である絶縁性タブ４５ａを掴み、捲回群３の内周側から外周側へ引っ張ることにより、捲回群３の端面の負極箔露出部３２ｂの積層部または正極箔露出部３４ｂの積層部を、捲回群３の厚さ方向に内周側から外周側へ拡開することができる。
　これにより、捲回群３の端面の負極箔露出部３２ｂまたは正極箔露出部３４ｂの積層部に、開口部が形成される。この開口部に箔を拡げる治具を挿入することにより、負極当て板１９４または正極当て板を挿入したり、接合したりするための空間が確保できる。
　本実施例によれば、捲回群３を捲回した後に樹脂シート４５を配置することができ、位置の調整が容易であり、絶縁性タブ４５ａの配置位置の自由度が高い。また、絶縁性タブ４５ａの枚数も任意に調整することができる。そして、実施例５の樹脂シート４４と比較して、位置が動きにくく、絶縁性タブ４５ａの位置がずれるのを防ぐことができる。
　図１３では、捲回群３に樹脂シート４５を挿入する例を示したが、正極電極３４および負極電極３２をセパレータ３３、３５を介して捲回する際に、捲回群３の最内周に樹脂シート４５を挿入しても良い。また、正極電極３４および負極電極３２をセパレータ３３、３５を介して捲回する際に、最内周の負極箔露出部３２ｂとセパレータ３３または３５の間に樹脂シート４５を挿入しても良い。
　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　電池缶
３　捲回群
６　電池蓋
３１　樹脂シート
３１ａ　タブ（絶縁性タブ）
３１ｂ　山折部
３２　負極電極
３２ａ　負極合剤層
３２ｂ　負極箔露出部
３３、３５　セパレータ
３４　正極電極
３４ａ　正極合剤層
３４ｂ　正極箔露出部
４１　絶縁性タブ
４２　絶縁性タブ
４３　絶縁性タブ
４４　樹脂シート
４４ａ　絶縁性タブ
４５　樹脂シート
４５ａ　絶縁性タブ
１００　角形二次電池
１０８　絶縁ケース
１８０　正極集電体
１８３　接合平面部
１９０　負極集電体
１９３　接合平面部
１９４　負極当て板
１９５　負極接合部

Claims (15)

  1. 　長辺に箔露出部を有する電極を捲回した扁平状の捲回群を有する角形二次電池であって、
    　前記捲回群の平坦部でかつ最内周の前記箔露出部の内周側に配置されて、前記捲回群の端部よりも捲回軸方向に突出する絶縁性タブを有することを特徴とする角形二次電池。
  2. 　前記絶縁性タブは、前記捲回群の正極および負極の両側の前記箔露出部の内周側に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. 　前記捲回群は、該捲回群の平坦部に前記電極の箔露出部を束ねて接合する接合部を有しており、
    　前記絶縁性タブは、前記捲回群の湾曲部と前記箔露出部の接合部との間の位置に配置され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. 　前記絶縁性タブは、２枚を一組として一または複数箇所に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の角形二次電池。
  5. 　前記箔露出部の接合部の両側で前記捲回群の湾曲部との間に前記絶縁性タブを有する請求項３または４に記載の角形二次電池。
  6. 　前記絶縁性タブが前記捲回群の最内周に捲かれている樹脂シートに設けられていることを特徴とする請求項３から請求項５いずれか一項に記載の角形二次電池。
  7. 　前記絶縁性タブがセパレータに取り付けられていることを特徴とする請求項３から請求項５いずれか一項に記載の角形二次電池。
  8. 　前記絶縁性タブが最内周の負極電極に固定されていることを特徴とする請求項３から請求項５いずれか一項に記載の角形二次電池。
  9. 　前記絶縁性タブが正極および負極の箔露出部に固定されていることを特徴とする請求項３から請求項５いずれか一項に記載の角形二次電池。
  10. 　前記絶縁性タブは、前記捲回群の端部間の長さよりも長い帯状の樹脂シートを前記捲回群の最内周の電極よりも内周側に挿入して前記捲回群から突出させた前記樹脂シートの端部によって構成されていることを特徴とする請求項３から請求項５いずれか一項に記載の角形二次電池。
  11. 　前記帯状の樹脂シートが前記捲回群の最内周に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の角形二次電池。
  12. 　前記帯状の樹脂シートが前記捲回群の最内周の電極と最内周のセパレータとの間に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の角形二次電池。
  13. 　前記帯状の樹脂シートは、２枚が平行に配置され、長さ方向中央が互いに連結されていることを特徴とする請求項１１または１２に記載の角形二次電池。
  14. 　前記絶縁性タブにより前記電極を拡開したことによって形成された開口部に前記絶縁性タブの先端が収まっていることを特徴とする請求項６から請求項１３いずれか一項に記載の角形二次電池。
  15. 　長辺に箔露出部を有する電極を扁平状に捲回した捲回群の箔露出部を内周側から外周側に拡げて束ねて集電する角形二次電池の製造方法であって、
    　前記捲回群の平坦部でかつ最内周の前記箔露出部の内周側に位置し、前記捲回群の端部よりも捲回軸方向に突出している絶縁性タブを用いて前記箔露出部を内周側から外周側に拡げる工程と、
    　該拡げる工程により前記箔露出部に形成された開口部に、前記箔露出部と接合される金属板を挿入する工程と、
    　を含むことを特徴とする角形二次電池の製造方法。
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