WO2016204147A1 - 電池及び電池パック - Google Patents

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WO2016204147A1
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exterior
battery
negative electrode
lead
terminal
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信保 根岸
橋本　達也
川村　公一
達也 篠田
直樹 岩村
竹下　功一
博清 間明田
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株式会社 東芝
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Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a battery and a battery pack.
  • Batteries such as a primary battery and a secondary battery generally include an electrode group including a positive electrode and a negative electrode, and an exterior member that houses the electrode group.
  • a metal can is obtained by deep drawing from a metal plate such as aluminum.
  • the metal plate needs to have a certain thickness, which prevents a reduction in the thickness of the exterior member and leads to a loss in volume capacity.
  • the ratio of the total thickness of the outer can to the battery thickness is approximately 7.7%.
  • the outer can since the outer can has high rigidity and poor flexibility, a gap is easily generated between the inner wall of the outer can and the electrode group.
  • a gap may be generated between the positive electrode and the negative electrode of the electrode group, and the charge / discharge cycle performance may be deteriorated. Furthermore, a highly rigid outer can tends to cause defects such as cracking when an excessive force is applied in the vicinity of the weld.
  • the reliability of the laminated film container is not sufficient because the sealed part by heat sealing may melt at a high temperature.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a battery and a battery pack that can be reduced in thickness and flexibility, have an exterior member with excellent reliability, and can reduce manufacturing costs.
  • a battery including a flat electrode group, an exterior member, and a terminal portion.
  • the electrode group includes a positive electrode, a positive electrode current collecting tab electrically connected to the positive electrode, a negative electrode, and a negative electrode current collecting tab electrically connected to the negative electrode.
  • the positive electrode current collection tab wound by the flat shape is located in the 1st end surface of an electrode group.
  • the negative electrode current collection tab wound by the flat shape is located in the 2nd end surface of an electrode group.
  • An exterior member contains the 1st exterior part made from stainless steel which has a flange part in an opening part, and the 2nd exterior part made from stainless steel.
  • the electrode group is housed in a space formed by welding the flange portion of the first exterior portion and the second exterior portion.
  • the terminal portion includes a through-hole opened in the first exterior portion, an annular rising portion extending from the edge of the through-hole toward the exterior member, and a ring-shaped member disposed on the outer peripheral surface of the rising portion And an insulating gasket having a cylindrical portion inserted into the rising portion.
  • the terminal portion includes an external terminal including a head portion and a shaft portion extending from the head portion.
  • the external terminal is electrically connected to the positive electrode or the negative electrode, and the head portion is caulked and fixed to the first exterior portion with the head portion protruding to the outside of the first exterior portion and the shaft portion inserted into the cylindrical portion of the insulating gasket.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of the battery according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the battery shown in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view of the electrode group of the battery shown in FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a state in which the electrode group is partially expanded.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view obtained when section A of FIG. 1 is cut along the battery long side direction.
  • FIG. 5B is an exploded view of the terminal portion of A portion in FIG. 1.
  • 6 is a schematic perspective view of an external terminal of the battery shown in FIG.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a state where the portion A of FIG. 1 is cut along the battery long side direction.
  • FIG. 8 is a perspective view of the battery shown in FIG.
  • FIG. 9A is a plan view of the second exterior portion.
  • FIG. 9B is a plan view of the first exterior portion.
  • FIG. 10A is a three-side view illustrating the manufacturing process of the battery according to the first embodiment.
  • FIG. 10B is a three-side view illustrating the manufacturing process of the battery according to the first embodiment.
  • FIG. 10C is a three-side view illustrating the manufacturing process of the battery according to the first embodiment.
  • FIG. 10D is a three-side view illustrating the manufacturing process of the battery according to the first embodiment.
  • FIG. 11A is a schematic diagram illustrating a process of electrically connecting current collecting tabs of a plurality of electrode groups.
  • FIG. 11B is a schematic diagram illustrating a process of electrically connecting current collecting tabs of a plurality of electrode groups.
  • FIG. 11C is a cross-sectional view in which the vicinity of the terminal portion of the first exterior portion is cut along the battery long side direction.
  • FIG. 12A is a schematic diagram illustrating an assembly process of the battery of the first embodiment including a plurality of electrode groups.
  • FIG. 12B is a schematic diagram illustrating an assembly process of the battery according to the first embodiment including a plurality of electrode groups.
  • FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a first example of the battery pack according to the second embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic diagram illustrating a second example of the battery pack according to the second embodiment.
  • the battery 100 includes an exterior member 1, an electrode group 2, a positive electrode terminal portion 3, a negative electrode terminal portion 4, and a nonaqueous electrolyte (not shown).
  • the exterior member 1 includes a first exterior part 5 and a second exterior part 6.
  • the 1st exterior part 5 is a square tube container with a bottom made from stainless steel, and has the flange part 5b in the opening part 5a.
  • a concave portion projecting inward is provided near the center of the corner connecting the short side wall and the bottom portion of the first exterior portion 5, and the bottom portion of the concave portion is an inclined surface. It is 5d.
  • the 1st exterior part 5 has the depth below the magnitude
  • the more preferable first exterior portion 5 has a depth equal to or less than the short side of the portion that becomes the opening area (for example, the one shown in FIG. 2).
  • the 1st exterior part 5 is produced by shallow drawing from a stainless steel plate, for example.
  • the second exterior part 6 is a rectangular plate made of stainless steel.
  • the electrode group 2 is housed in a space formed by welding the flange portion 5 b of the first exterior portion 5 to the four sides of the second exterior portion 6.
  • resistance seam welding is used for welding. Resistance seam welding can achieve high hermeticity and heat resistance at a lower cost than laser welding.
  • the electrode group 2 has a flat shape, and includes a positive electrode 7, a negative electrode 8, and a separator 9 disposed between the positive electrode 7 and the negative electrode 8.
  • the positive electrode 7 includes a strip-shaped positive electrode collector made of, for example, a foil, a positive electrode current collector tab 7a having one end parallel to the long side of the positive electrode current collector, and at least the positive electrode current collector tab 7a. And a positive electrode material layer (positive electrode active material-containing layer) 7b formed on the electric body.
  • the negative electrode 8 is formed by removing, for example, a strip-shaped negative electrode current collector made of foil, a negative electrode current collector tab 8a formed of one end parallel to the long side of the negative electrode current collector, and at least a portion of the negative electrode current collector tab 8a. And a negative electrode material layer (negative electrode active material-containing layer) 8b formed on the negative electrode current collector.
  • the positive electrode material layer 7 b of the positive electrode 7 and the negative electrode material layer 8 b of the negative electrode 8 are opposed to each other through the separator 9, and the positive electrode current collecting tab 7 a is disposed on one side of the winding shaft more than the negative electrode 8 and the separator 9.
  • the positive electrode 7, the separator 9, and the negative electrode 8 are wound in a flat shape so that the negative electrode current collecting tab 8a protrudes from the positive electrode 7 and the separator 9 on the other side. Therefore, in the electrode group 2, the positive electrode current collecting tab 7a wound in a flat spiral shape is located on the first end surface perpendicular to the winding axis. Moreover, the negative electrode current collection tab 8a wound by the flat spiral shape is located in the 2nd end surface perpendicular
  • the insulating sheet 10 covers a portion of the outermost periphery of the electrode group 2 excluding the positive electrode current collecting tab 7a and the negative electrode current collecting tab 8a.
  • the electrode group 2 holds a nonaqueous electrolyte (not shown).
  • the backup positive electrode lead 11 (third positive electrode lead) is a conductive plate bent in a U shape, and the positive electrode current collector 11 is sandwiched between the portions (near the center) excluding the curved portions at both ends of the positive electrode current collecting tab 7a. The layers of the electric tab 7a are brought into close contact with each other.
  • the electrode group side positive lead 12 (second positive lead) is a conductive plate having a larger area than the backup positive lead 11. As shown in FIG. 5A, the electrode group side positive lead 12 is connected to the surface of the backup positive lead 11 on the first exterior portion 5 opening side.
  • the positive electrode current collecting tab 7a, the backup positive electrode lead 11 and the electrode group side positive electrode lead 12 are integrated by welding, whereby the positive electrode 7 is connected to the electrode group side positive electrode lead 12 via the positive electrode current collecting tab 7a and the backup positive electrode lead 11. Electrically connected.
  • the welding is performed by, for example, ultrasonic welding.
  • the backup negative electrode lead 13 (third negative electrode lead) is formed by bending a conductive plate into a U shape.
  • the negative electrode current collector tab 8a has a negative electrode current collector tab 8a except for curved portions at both ends (near the center). The layers of the electric tab 8a are brought into close contact with each other.
  • the electrode group side negative electrode lead 14 (second negative electrode lead) is a conductive plate having a larger area than the backup negative electrode lead 13.
  • the electrode group side negative electrode lead 14 is connected to the surface of the backup negative electrode lead 13 on the first exterior portion 5 opening side.
  • the negative electrode current collecting tab 8a, the backup negative electrode lead 13 and the electrode group side negative electrode lead 14 are integrated by welding, whereby the negative electrode 8 is connected to the electrode group side negative electrode lead 14 via the negative electrode current collecting tab 8a and the backup negative electrode lead 13. Electrically connected.
  • the welding is performed by, for example, ultrasonic welding.
  • the positive terminal portion 3 includes a through hole (first through hole) 15 opened in the inclined surface 5d of the first exterior portion 5, and a burring portion.
  • First burring portion 16
  • positive electrode external terminal 17 ring-shaped member (first ring-shaped member) 18
  • insulating gasket first insulating gasket
  • positive electrode terminal insulating member third Positive electrode insulating member
  • the burring portion (annular rising portion) 16 extends from the peripheral portion of the through-hole 15 into the exterior member 1 and is formed by burring.
  • the positive external terminal 17 includes a truncated pyramidal head 21 and a cylindrical shaft 22 as shown in FIG.
  • the head 21 has two cone surfaces 21a and 21b (first and second inclined surfaces) and a rectangular top surface 21c connecting the two cone surfaces 21a and 21b.
  • the columnar shaft portion 22 extends from a plane parallel to the top surface 21 c of the head portion 21.
  • the positive external terminal 17 is made of a conductive material such as aluminum or aluminum alloy, for example.
  • the ring-shaped member 18 is made of, for example, a circular ring made of a material having higher rigidity than the gasket.
  • materials with higher rigidity than gaskets include stainless steel, iron plated (eg, Ni, NiCr, etc.), ceramics, resins with higher rigidity than gaskets (eg, polyphenylene sulfide (PPS), poly Butylene terephthalate (PBT)) and the like.
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PBT poly Butylene terephthalate
  • the ring-shaped member 18 is disposed on the outer peripheral surface of the burring portion 16 and is in contact with the burring portion 16. Further, when the ring-shaped member 18 is formed of an insulating material such as resin or ceramics, it can be integrated with the terminal insulating reinforcing member 24.
  • the insulating gasket 19 is a cylindrical body (tubular portion) having a flange portion 19a at one open end. As shown in FIGS. 5A and 7, the insulating gasket 19 has a cylindrical portion inserted into the through-hole 15 and the burring portion 16, and a flange portion 19 a of the through-hole 15 on the outer surface of the first exterior portion 5. It is arranged on the outer periphery.
  • the insulating gasket 19 is, for example, a resin such as fluororesin, fluororubber, polyphenylene sulfide resin (PPS resin), polyether ether ketone resin (PEEK resin), polypropylene resin (PP resin), and polybutylene terephthalate resin (PBT resin). Formed from.
  • a resin such as fluororesin, fluororubber, polyphenylene sulfide resin (PPS resin), polyether ether ketone resin (PEEK resin), polypropylene resin (PP resin), and polybutylene terephthalate resin (PBT resin).
  • the positive electrode terminal insulating member (third positive electrode insulating member) 20 is a rectangular tube with a bottom, and has a through hole 20a at the bottom.
  • the positive terminal insulating member 20 is disposed on the outer surface of the first exterior part 5.
  • the flange portion 19 a of the insulating gasket 19 is inserted into the through hole 20 a of the positive terminal insulating member 20.
  • the positive terminal portion 3 can further include a positive terminal lead 23 (first positive lead).
  • the positive terminal lead 23 is a conductive plate having a through hole 23a.
  • the positive terminal portion 3 can further include a positive terminal insulating reinforcing member 24 (first positive insulating member).
  • the positive terminal insulating reinforcement member 24 includes a main body portion 24a having a structure in which a bottomed rectangular tube is divided in the long side direction, a circular groove 24b formed in the main body portion 24a, and a circular groove 24b. And a through hole 24c opened in the center.
  • the positive terminal insulating reinforcement member 24 includes a corner portion where the main body portion 24a is connected to the bottom surface from the short side wall of the first exterior portion 5 and a corner where the short side wall of the first exterior portion 5 is connected to the long side surface. Cover the part.
  • the 1st exterior part 5, especially the corner vicinity where a short side wall, a long side wall, and a bottom part can be reinforced.
  • the ring-shaped member 18 disposed on the outer peripheral surface of the burring portion 16 is disposed in the circular groove 24b.
  • the through hole 24 c communicates with the opening of the burring portion 16 and the through hole 15 of the first exterior portion 5.
  • a positive terminal lead 23 is disposed on the positive terminal insulation reinforcing member 24.
  • the through hole 23 a of the positive terminal lead 23 communicates with the through hole 24 c of the positive terminal insulation reinforcing member 24, the opening of the burring portion 16, and the through hole 15 of the first exterior portion 5.
  • the shaft portion 22 of the positive external terminal 17 includes an insulating gasket 19, a through hole 20 a in the positive terminal insulating member 20, a through hole 15 in the first exterior portion 5, a burring portion 16, a ring-shaped member 18, and a positive terminal insulating reinforcing member 24.
  • plastic deformation occurs by caulking.
  • the positive external terminal 17 is electrically connected to the positive terminal lead 23. Therefore, the positive external terminal 17 also serves as a rivet.
  • the boundary between the end face of the shaft portion 22 of the positive electrode external terminal 17 and the through hole 23a of the positive electrode terminal lead 23 may be welded with a laser or the like to provide stronger connection and improved electrical conductivity.
  • the negative electrode terminal portion 4 includes a through hole (second through hole) 30 opened in the inclined surface 5 d of the first exterior portion 5, a burring portion (second burring portion) 31, and , Negative electrode external terminal 32, ring-shaped member 33 (second ring-shaped member), insulating gasket (second insulating gasket) 34, and negative-electrode terminal insulating member (third negative electrode insulating member) 35.
  • These members have the same structure as that described in the positive electrode terminal portion 3.
  • the burring part (annular rising part) 31 extends from the peripheral part of the through-hole 30 into the exterior member 1 and is formed by burring.
  • the negative external terminal 32 includes a truncated pyramid shaped head 32a shown in FIG. 11C and a cylindrical shaft portion.
  • the head portion 32a has two cone surfaces (first and second inclined surfaces) 32b and 32c, and a rectangular top surface 32d connecting the two cone surfaces 32b and 32c.
  • the columnar shaft portion extends from a plane parallel to the top surface of the head portion 32a.
  • the negative electrode external terminal 32 is made of a conductive material such as aluminum or an aluminum alloy, for example.
  • the ring-shaped member 33 is made of, for example, a circular ring made of a material having higher rigidity than the gasket.
  • materials with higher rigidity than gaskets include stainless steel, iron plated (eg, Ni, NiCr, etc.), ceramics, resins with higher rigidity than gaskets (eg, polyphenylene sulfide (PPS), poly Butylene terephthalate (PBT)) and the like.
  • the ring-shaped member 33 is disposed on the outer peripheral surface of the burring portion 31. Further, when the ring-shaped member 33 is formed of an insulating material such as resin or ceramic, it can be integrated with the terminal insulating reinforcing member 37.
  • the insulating gasket 34 is a cylindrical body having a flange portion at one open end.
  • the insulating gasket 34 has a cylindrical portion inserted into the through hole 30 and the burring portion 31, and a flange portion disposed on the outer periphery of the through hole 30 on the outer surface of the first exterior portion 5.
  • Examples of the material of the insulating gasket 34 include the same materials as described in the positive electrode terminal portion 3.
  • the negative electrode terminal insulating member (third negative electrode insulating member) 35 is a rectangular tube with a bottom, and has a through hole 35a at the bottom as shown in FIG.
  • the negative terminal insulating member 35 is disposed on the outer surface of the first exterior portion 5.
  • the flange portion of the insulating gasket 34 is inserted into the through hole 35 a of the negative electrode terminal insulating member 35.
  • the negative electrode terminal portion 4 can further include a negative electrode terminal lead 36 (first negative electrode lead).
  • the negative terminal lead 36 is a conductive plate having a through hole 36a.
  • the negative electrode terminal portion 4 can further include a negative electrode terminal insulating reinforcing member 37 (first negative electrode insulating member).
  • the negative electrode terminal insulation reinforcing member 37 includes a main body portion 37a having a structure in which a bottomed rectangular tube is divided in the long side direction, a circular groove 37b formed in the main body portion 37a, and a circular groove 37b. And a through hole 37c opened in the center.
  • the negative electrode terminal insulation reinforcing member 37 includes a corner portion where the main body portion 37a is connected to the bottom surface from the short side wall of the first exterior portion 5, and a corner where the short side wall of the first exterior portion 5 is connected to the long side wall.
  • the 1st exterior part 5, especially the corner vicinity where a short side wall, a long side wall, and a bottom part can be reinforced.
  • the ring-shaped member 33 disposed on the outer peripheral surface of the burring portion 31 is disposed in the circular groove 37b.
  • the through hole 37 c communicates with the opening of the burring portion 31 and the through hole 30 of the first exterior portion 5.
  • a negative terminal lead 36 is disposed on the negative terminal insulating reinforcing member 37.
  • the through hole 36 a of the negative electrode terminal lead 36 communicates with the through hole 37 c of the negative electrode terminal insulating reinforcing member 37, the opening of the burring portion 31, and the through hole 30 of the first exterior portion 5.
  • the shaft portion of the negative electrode external terminal 32 includes an insulating gasket 34, a through hole 35 a of the negative electrode terminal insulating member 35, a through hole 30 of the first exterior portion 5, a burring portion 31, a ring-shaped member 33, and a negative electrode terminal insulating reinforcing member 37.
  • plastic deformation is caused by caulking.
  • these members are integrated and the negative external terminal 32 is electrically connected to the negative terminal lead 36. Therefore, the negative external terminal 36 also serves as a rivet.
  • a boundary portion between the end face of the shaft portion of the negative electrode external terminal 32 and the through hole 36a of the negative electrode terminal lead 36 may be welded with a laser or the like to provide stronger connection and improved electrical conductivity.
  • the pair of second insulation reinforcing members 38 each have a structure in which a bottomed rectangular cylinder is divided in half in the long side direction, as shown in FIG.
  • One second insulating reinforcing member 38 covers about half of the positive electrode current collecting tab 7a from the winding center to the second exterior portion 6 side.
  • the other second insulation reinforcing member 38 covers about half of the negative electrode current collecting tab 8a from the winding center to the second exterior portion 6 side.
  • the first to third positive electrode leads and negative electrode leads can be formed from, for example, aluminum or an aluminum alloy material.
  • the material of the lead is preferably the same as the material of the positive electrode current collector or the negative electrode current collector that can be electrically connected to the lead.
  • the first to third positive electrode insulating members, negative electrode insulating members, and insulation reinforcing members are, for example, tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), polypropylene (PP), polyethylene (PE), nylon, polybutylene. It is formed from a thermoplastic resin such as terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate (PET), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyphenylene sulfide (PPS), and polyetheretherketone (PEEK).
  • PFA tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • nylon polybutylene
  • PBT terephthalate
  • PET polyethylene terephthalate
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PEEK polyetheretherketone
  • the electrode group 2 is housed in the first exterior part 5 so that the first end face 7 a faces the positive terminal part 3 and the second end face 8 a faces the negative terminal part 4. Therefore, the plane intersecting the first end surface 7a and the second end surface 8a of the electrode group 2 faces the bottom surface 5c in the first exterior portion 5, and the curved surface intersecting the first end surface 7a and the second end surface 8a is the first. It faces the long side surface in the exterior part 5.
  • the corner portion connecting the short side wall and the bottom of the first exterior portion 5 there are gaps between the first end surface 7a of the electrode group 2 and the second end surface 8a.
  • the dead space in the first exterior portion 5 is reduced. Therefore, the volume energy density of the battery can be increased.
  • the terminal portions are installed rather than the case where the positive electrode terminal portion 3 and the negative electrode terminal portion 4 are provided on the short side surface having no inclined surface. The area can be increased. Therefore, the diameter of the shaft portion 22 of the positive electrode external terminal 17 and the diameter of the shaft portion of the negative electrode external terminal 32 can be increased, so that a large current (high rate current) can flow with low resistance.
  • the positive electrode current collecting tab 7a is coated.
  • the negative electrode current collecting tab 8 a is covered with a bottomed rectangular cylindrical cover formed by contacting the lower end of the second insulating reinforcing member 38 with the upper end of the first negative electrode insulating member 37.
  • the second exterior part 6 functions as a lid for the first exterior part 5.
  • the electrode group 2 is sealed in the exterior member 1 by welding the four sides of the flange portion 5 b of the first exterior portion 5 and the second exterior portion 6.
  • the non-aqueous electrolyte battery shown in FIGS. 1 to 8 described above is a space formed by welding a stainless steel first exterior part having a flange part at an opening and a stainless steel second exterior part.
  • An exterior member in which the electrode group is housed is included. Since the first and second exterior parts are made of stainless steel, high strength can be maintained even when the plate thickness of the first and second exterior parts is reduced. As a result, since the flexibility of the exterior member can be increased, the electrode group can be easily restrained by applying a load from the outside of the reduced pressure seal or the exterior member. Thereby, the distance between the electrodes of the electrode group can be stabilized and the resistance can be lowered, and the battery pack having vibration resistance and impact resistance can be easily realized. Furthermore, if the flexibility of the first and second exterior parts is high, it becomes easy to reduce the distance from the inner surfaces of the first and second exterior parts to the electrode group, and thus the heat dissipation of the battery can be improved. .
  • Stainless steel first and second exterior parts are easy to weld and can be sealed by inexpensive resistance seam welding. Therefore, it is possible to realize an exterior member having a higher gas sealing property than a laminate film container at a low cost. Moreover, the heat resistance of the exterior member can be improved.
  • SUS304 has a melting point of 1400 ° C.
  • Al has a melting point of 650 ° C.
  • the shaft portion of the external terminal is plastically deformed as a result of being caulked and fixed to the through hole.
  • a force is applied in the radial direction of the insulating gasket, but the rising portion is reinforced by a ring-shaped member arranged on the outside thereof, so that a compressive stress is generated in the insulating gasket and the external terminal is placed on the first exterior portion. It can be connected with high strength.
  • the plate thickness of the first exterior portion that is, the plate thickness of the rise portion is reduced, the rise portion can be reinforced with the ring-shaped member, so that the external terminal can be connected regardless of the plate thickness of the first exterior portion. It can connect with high intensity
  • the rising portion extends from the edge of the through hole into the exterior member, liquid leakage when the internal pressure of the exterior member rises due to gas generation or the like can be suppressed by the action of the external pressure. . Therefore, high reliability can be realized even when the plate thickness of the first and second exterior parts is reduced.
  • the battery of the first embodiment it is possible to obtain high strength and reliability even when the plate thickness of the first and second exterior parts is reduced, and thus excellent in flexibility and heat dissipation, In addition, a battery with high strength and reliability can be provided.
  • the opening area of the first exterior part is increased.
  • the second exterior part is welded to the four sides of the first exterior part, but as the opening area increases, the length of one side to be welded increases, so the three sides are welded first and the remaining one side It becomes easy to inject the electrolyte from the gap.
  • the exterior member can be temporarily sealed by providing a location where the welding strength is lower than the others, a temporary sealing component (for example, a rubber plug) can be made unnecessary.
  • the exterior member has a flat shape, the heat dissipation of the battery can be improved.
  • the first exterior portion includes a concave portion having an inclined surface, and the dead space in the first exterior portion can be reduced by arranging the terminal portion on the inclined surface, and the external terminal having a thick shaft portion diameter Therefore, it is possible to flow a large current (high rate current) with a low resistance.
  • the inclined portion is not limited to the one provided near the center of the short side of the exterior member, and may extend over the entire short side of the exterior member.
  • the terminal portion further includes a first lead electrically connected to the external terminal, and the first lead is electrically connected to the positive current collecting tab or the negative current collecting tab.
  • the first lead facilitates positioning as compared with the case where the positive electrode current collecting tab or the negative electrode current collecting tab is directly connected to the external terminal. Therefore, productivity can be improved. Further, by connecting the first lead to the external terminal by caulking, the resistance between the first lead and the external terminal can be lowered.
  • An insulating member that reinforces the first exterior portion is disposed between the first lead and the inner surface of the first exterior portion, thereby insulating the first lead and the first exterior portion while The exterior part of 1 can be reinforced. Such an insulating member is useful for further reducing the thickness of the exterior member.
  • the first end surface of the external terminal has a quadrangular top surface and first and second inclined surfaces connected to two opposite sides of the top surface, so that any one of the three surfaces is welded.
  • the welding direction can be changed by selecting the surface.
  • the plate thickness of the first exterior part and the second exterior part is preferably in the range of 0.02 mm to 0.3 mm. By setting it within this range, the conflicting properties of mechanical strength and flexibility can be achieved.
  • a more preferable range of the plate thickness is 0.05 mm or more and 0.15 mm or less.
  • the difference (thickness) between the outer and inner diameters of the positive electrode terminal portion, the negative electrode terminal portion, or both of the ring-shaped members is preferably equal to or greater than the plate thickness of the first exterior portion.
  • the shortest wall thickness can be 0.1 mm or more.
  • the outer shape of the ring-shaped member is not necessarily the same shape as the burring cross-sectional shape, and may be a polyhedron such as a rectangle or a hexagon, or may be a composite shape of a single or a plurality of curves and a single or a plurality of straight lines.
  • a flat plate as illustrated in FIGS. 5A and 5B can be used, but instead of the flat plate, one having a flange portion at the opening may be used.
  • An example of such a structure can be the same as that of the first exterior part.
  • the backup positive electrode lead 11 (third positive electrode lead) and the backup negative electrode lead 13 (third negative electrode lead) are not limited to U-shaped conductive plates, and conductive flat plates may be used. It is also possible to employ a configuration in which the backup positive electrode lead 11 and / or the backup negative electrode lead 13 are not used.
  • the exterior member can further include a safety valve or the like that can release the pressure inside the battery when the internal pressure of the battery rises above a specified value.
  • the battery according to the first embodiment may be a primary battery or a secondary battery.
  • An example of the battery according to the first embodiment is a lithium ion secondary battery.
  • the positive electrode, negative electrode, separator, and nonaqueous electrolyte of the battery according to the first embodiment will be described below.
  • the positive electrode can include, for example, a positive electrode current collector, a positive electrode material layer held on the positive electrode current collector, and a positive electrode current collector tab.
  • the positive electrode material layer can include, for example, a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder.
  • an oxide or a sulfide can be used as the positive electrode active material.
  • oxides and sulfides include manganese dioxide (MnO 2 ) that occludes lithium, iron oxide, copper oxide, nickel oxide, lithium manganese composite oxide (eg, Li x Mn 2 O 4 or Li x MnO 2 ), Lithium nickel composite oxide (for example, Li x NiO 2 ), lithium cobalt composite oxide (for example, Li x CoO 2 ), lithium nickel cobalt composite oxide (for example, LiNi 1-y Co y O 2 ), lithium manganese cobalt composite oxide (e.g.
  • Li x Mn y Co 1-y O 2 lithium manganese nickel complex oxide having a spinel structure (e.g., Li x Mn 2-y Ni y O 4), lithium phosphates having an olivine structure (e.g., Li x FePO 4, Li x Fe 1- y Mn y PO 4, Li x CoPO 4), iron sulfate (Fe 2 (SO 4) 3 ), vanadium oxide (e.g. Examples thereof include V 2 O 5 ) and lithium nickel cobalt manganese composite oxide.
  • these compounds may be used alone, or a plurality of compounds may be used in combination.
  • the binder is blended to bind the active material and the current collector.
  • the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), and fluorine-based rubber.
  • the conductive agent is blended as necessary in order to enhance the current collecting performance and suppress the contact resistance between the active material and the current collector.
  • Examples of the conductive agent include carbonaceous materials such as acetylene black, carbon black, and graphite.
  • the positive electrode active material and the binder are preferably blended at a ratio of 80% by mass to 98% by mass and 2% by mass to 20% by mass, respectively.
  • a sufficient electrode strength can be obtained by setting the binder to an amount of 2% by mass or more. Moreover, the content of the insulating material of an electrode can be reduced by setting it as 20 mass% or less, and internal resistance can be reduced.
  • the positive electrode active material, the binder, and the conductive agent are 77% by mass or more and 95% by mass or less, 2% by mass or more and 20% by mass or less, and 3% by mass or more and 15% by mass or less, respectively. It is preferable to mix
  • the conductive agent can exhibit the above-described effects by adjusting the amount to 3% by mass or more. Moreover, by setting it as 15 mass% or less, decomposition
  • the positive electrode current collector is preferably an aluminum foil or an aluminum alloy foil containing at least one element selected from Mg, Ti, Zn, Ni, Cr, Mn, Fe, Cu and Si.
  • the positive electrode current collector is preferably integral with the positive electrode current collecting tab.
  • the positive electrode current collector may be a separate body from the positive electrode current collector tab.
  • Negative electrode A negative electrode can contain the negative electrode collector, the negative electrode material layer hold
  • the negative electrode material layer can include, for example, a negative electrode active material, a conductive agent, and a binder.
  • the negative electrode active material for example, a metal oxide, metal nitride, alloy, carbon, or the like that can occlude and release lithium ions can be used. It is preferable to use as the negative electrode active material a material capable of inserting and extracting lithium ions at a potential of 0.4 V or higher (vs. Li / Li + ).
  • the conductive agent is blended in order to enhance the current collecting performance and suppress the contact resistance between the negative electrode active material and the current collector.
  • Examples of the conductive agent include carbonaceous materials such as acetylene black, carbon black, and graphite.
  • the binder is blended to fill a gap between the dispersed negative electrode active materials and to bind the negative electrode active material and the current collector.
  • the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), fluorine-based rubber, and styrene butadiene rubber.
  • the active material, the conductive agent, and the binder in the negative electrode material layer are blended at a ratio of 68% by mass to 96% by mass, 2% by mass to 30% by mass, and 2% by mass to 30% by mass, respectively. It is preferable.
  • the amount of the conductive agent By setting the amount of the conductive agent to 2% by mass or more, the current collecting performance of the negative electrode layer can be improved. Further, by setting the amount of the binder to 2% by mass or more, the binding property between the negative electrode material layer and the current collector can be sufficiently exhibited, and excellent cycle characteristics can be expected.
  • the conductive agent and the binder are each preferably 28% by mass or less in order to increase the capacity.
  • the current collector a material that is electrochemically stable at the lithium insertion / release potential of the negative electrode active material is used.
  • the current collector is preferably made of copper, nickel, stainless steel or aluminum or an aluminum alloy containing at least one element selected from Mg, Ti, Zn, Mn, Fe, Cu and Si.
  • the thickness of the current collector is preferably in the range of 5 to 20 ⁇ m. A current collector having such a thickness can balance the strength and weight reduction of the negative electrode.
  • the negative electrode current collector is preferably integral with the negative electrode current collecting tab.
  • the negative electrode current collector may be a separate body from the negative electrode current collection tab.
  • the negative electrode is prepared by suspending a negative electrode active material, a binder and a conductive agent in a commonly used solvent to prepare a slurry, and applying this slurry to a current collector and drying to form a negative electrode material layer It is produced by applying a press.
  • the negative electrode may also be produced by forming a negative electrode active material, a binder, and a conductive agent in the form of a pellet to form a negative electrode material layer, which is disposed on a current collector.
  • the separator may be formed of, for example, a porous film containing polyethylene, polypropylene, cellulose, or polyvinylidene fluoride (PVdF), or a synthetic resin nonwoven fabric.
  • a porous film formed from polyethylene or a polypropylene can melt
  • security can be improved.
  • Electrolytic Solution for example, a nonaqueous electrolyte can be used.
  • the non-aqueous electrolyte may be, for example, a liquid non-aqueous electrolyte prepared by dissolving an electrolyte in an organic solvent, or a gel non-aqueous electrolyte in which a liquid electrolyte and a polymer material are combined.
  • the liquid non-aqueous electrolyte is preferably obtained by dissolving the electrolyte in an organic solvent at a concentration of 0.5 mol / L or more and 2.5 mol / L or less.
  • Examples of the electrolyte dissolved in the organic solvent include lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), and lithium arsenic hexafluoride (LiAsF 6). ), Lithium trifluoromethanesulfonate (LiCF 3 SO 3 ), and lithium salts such as lithium bistrifluoromethylsulfonylimide [LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ], and mixtures thereof.
  • the electrolyte is preferably one that is difficult to oxidize even at a high potential, and LiPF 6 is most preferred.
  • organic solvents examples include cyclic carbonates such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), and vinylene carbonate; such as diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), and methyl ethyl carbonate (MEC).
  • Chain carbonates cyclic ethers such as tetrahydrofuran (THF), 2-methyltetrahydrofuran (2MeTHF), and dioxolane (DOX); chain ethers such as dimethoxyethane (DME), and diethoxyethane (DEE); ⁇ -butyrolactone (GBL), acetonitrile (AN), and sulfolane (SL) are included.
  • cyclic carbonates such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), and vinylene carbonate
  • DEC diethyl carbonate
  • DMC dimethyl carbonate
  • MEC methyl ethyl carbonate
  • Chain carbonates examples include cyclic ethers
  • polymer material examples include polyvinylidene fluoride (PVdF), polyacrylonitrile (PAN), and polyethylene oxide (PEO).
  • PVdF polyvinylidene fluoride
  • PAN polyacrylonitrile
  • PEO polyethylene oxide
  • a room temperature molten salt (ionic melt) containing lithium ions a polymer solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte, or the like may be used as the non-aqueous electrolyte.
  • Room temperature molten salt refers to a compound that can exist as a liquid at room temperature (15 to 25 ° C.) among organic salts composed of a combination of an organic cation and an anion.
  • the room temperature molten salt includes a room temperature molten salt that exists alone as a liquid, a room temperature molten salt that becomes liquid when mixed with an electrolyte, and a room temperature molten salt that becomes liquid when dissolved in an organic solvent.
  • the melting point of a room temperature molten salt used for a nonaqueous electrolyte battery is 25 ° C. or less.
  • the organic cation generally has a quaternary ammonium skeleton.
  • FIG. 9A shows an example in which positioning guide holes 39 are opened at the four corners of the second exterior portion 6.
  • FIG. 9B shows an example in which positioning guide holes 39 are opened at the four corners of the first exterior portion 5.
  • the electrode group 2 is housed in the first exterior portion 5, the electrode group side positive lead 12 is welded to the positive terminal lead 23, and the electrode group side negative lead 14 is welded to the negative terminal lead 36.
  • welding for example, laser welding can be used.
  • the pair of second insulation reinforcing members 38 is placed on the positive electrode current collecting tab 7a and the negative electrode current collecting tab 8a of the electrode group 2.
  • the second exterior part 6 is arranged on the first exterior part 5. Since the guide holes 39 are opened at the four corners of each of the first exterior part 5 and the second exterior part 6, it is easy to determine the position of the second exterior part 6 with respect to the first exterior part 5.
  • first exterior part 5 and the second exterior part 6 are welded.
  • welding for example, resistance seam welding is used.
  • the weld location is indicated by reference numeral 40. It is desirable that the welding location 40 be located inside the outer edges of the first exterior part 5 and the second exterior part 6.
  • this side is welded by, for example, resistance seam welding as shown in FIG. 10B. It is desirable that the welding location 41 be an outer edge portion of the first exterior portion 5 and the second exterior portion 6.
  • a part 42 of the welded portion 41 is cut off, and the gas in the exterior member is released.
  • the inner side of the welded portion 41 is welded by resistance seam welding or the like. This welding is desirably performed in a reduced pressure atmosphere.
  • the guide hole 39 can be removed by cutting the vicinity of the outer edges of the first exterior part 5 and the second exterior part 6.
  • the guide hole 39 may be left.
  • the battery of the first embodiment can be manufactured with high productivity.
  • the battery according to the first embodiment can include a plurality of electrode groups in one exterior member.
  • the second exterior part it is desirable to use the one having a flange part at the opening, similarly to the first exterior part.
  • the plurality of electrode groups can be connected in series or in parallel.
  • 11A to 11C show examples in which a plurality of electrode groups are connected in parallel.
  • the first electrode group 50 is stacked on the second electrode group 51, and the negative electrode current collecting tab 8 a of the first electrode group 50 and the negative electrode current collector of the second electrode group 51 are stacked.
  • the tab 8a is electrically connected by the fourth negative electrode lead 52, and the positive electrode current collecting tab 7a of the first electrode group 50 and the positive electrode current collecting tab 7a of the second electrode group 51 are connected to the fourth positive electrode lead (illustrated). Do not connect).
  • FIG. 11A the first electrode group 50 is stacked on the second electrode group 51, and the negative electrode current collecting tab 8 a of the first electrode group 50 and the negative electrode current collector of the second electrode group 51 are stacked.
  • the tab 8a is electrically connected by the fourth negative electrode lead 52, and the positive electrode current collecting tab 7a of the first electrode group 50 and the positive electrode current collecting tab 7a of the second electrode group 51 are
  • the negative electrode current collecting tabs 8a of the first and second electrode groups 50 and 51 are bent inward as necessary. The same bending is performed for the positive electrode current collecting tab 7a.
  • the 1st, 2nd electrode groups 50 and 51 are accommodated in the 1st exterior part 5 to which the positive electrode terminal part 3 and the negative electrode terminal part 4 were fixed.
  • the fourth negative electrode lead 52 is welded to the negative electrode terminal lead 36. Further, the fourth positive electrode lead is welded to the positive electrode terminal lead 23.
  • the battery shown in FIG. 12B is completed through the steps described above.
  • the fourth positive electrode lead and the fourth negative electrode lead can be formed of the same materials as those mentioned for the first to third positive electrode leads and the negative electrode lead.
  • the battery according to the first embodiment described above has an electrode group in a space formed by welding a stainless steel first exterior part having a flange part at the opening and a stainless steel second exterior part. Including an exterior member.
  • the battery includes a through-hole opened in the first exterior portion, an annular rising portion extending from the edge of the through-hole toward the exterior member, and a ring shape disposed on the outer peripheral surface of the rising portion.
  • a first exterior portion in a state in which the member, an insulating gasket having a cylindrical portion inserted into the rising portion, a head portion projects outside the first exterior portion, and a shaft portion is inserted into the tubular portion of the insulating gasket
  • a terminal portion including an external terminal fixed by caulking Therefore, it is possible to provide a battery that is excellent in flexibility and heat dissipation and has high strength and reliability.
  • the battery pack according to the second embodiment includes at least one battery according to the first embodiment. Examples of the assembled battery of the battery according to the first embodiment are shown in FIGS.
  • the battery pack 101 includes an assembled battery 102 using the battery 100 of the first embodiment as a unit cell.
  • a triangular prism-shaped conductive connecting member 62 is disposed between the top surface 21 b of the positive external terminal 17 of the first unit cell 60 and the top surface 21 b of the positive external terminal 17 of the second unit cell 61. Yes.
  • the two top surfaces and the conductive connecting member 62 are electrically connected to each other by welding.
  • an assembled battery unit 63 in which the first unit cell 60 and the second unit cell 61 are connected in parallel is obtained.
  • the assembled battery 102 is obtained by connecting the assembled battery units 63 in series by the bus bar 64.
  • a battery pack 101 shown in FIG. 14 includes an assembled battery 102 using the battery 100 of the first embodiment as a unit cell.
  • a battery unit 100 in which a first unit cell 60 and a second unit cell 61 are connected in series using a conductive connecting member 62 is used as an assembled battery unit 65, and the assembled battery units 65 are connected in series by a bus bar 64.
  • the assembled battery 102 is configured by connecting to.
  • the method of electrically connecting the first unit cell 60 and the second unit cell 61 using the conductive connecting member 62 is the same as described with reference to FIG.
  • the adjacent first unit cell 60 and second unit cell 61 are stacked in a state where the main surfaces of the exterior members 1 face each other.
  • the main surface of the first exterior portion 5 of the first unit cell 60 faces the main surface of the first exterior portion 5 of the second unit cell 61. ing. Further, in the adjacent assembled battery unit 63, the main surface of the second exterior portion 6 of the second unit cell 61 of one assembled battery unit 63 and the second unit cell of the other assembled battery unit 63. The main surface of the 61st 2nd exterior part 6 faces.
  • the volume energy density of an assembled battery can be made high by laminating
  • an insulating space between the unit cell 60 and the unit cell 61, or between the unit cells 60 and 60 and the unit cells 61 and 61, and 0.03 mm or more.
  • a gap may be provided, or an insulating member (for example, resin such as polypropylene, polyphenylene sulfide, epoxy, or fine ceramics such as alumina or zirconia) may be sandwiched therebetween.
  • the positive electrode external terminal 17 and the negative electrode external terminal 32 have a truncated pyramid-shaped head, a unit is provided at one of the two heads (for example, the first and second inclined surfaces) (first inclined surface).
  • a bus bar can be connected to the external terminal of the cell and the other (second inclined surface). That is, two directions can be connected with one head. As a result, the path for electrically connecting the batteries can be shortened, so that it is easy to flow a large current through the battery pack with low resistance.
  • the battery pack of the second embodiment includes at least one battery of the first embodiment, the battery pack can be thinned and improved in flexibility, excellent in reliability, and capable of reducing manufacturing costs.
  • the battery pack is used, for example, as a power source for electronic devices and vehicles (railway vehicles, automobiles, motorbikes, light vehicles, trolley buses, etc.).
  • the assembled battery may include a plurality of batteries electrically connected in series, parallel, or a combination of series and parallel.
  • the battery pack can include a circuit such as a battery control unit (Battery Control Unit, BMU), but the battery control unit includes a circuit (for example, a vehicle) on which the assembled battery is mounted.
  • BMU Battery Control Unit
  • the battery control unit has a function of preventing overcharge and overdischarge by monitoring the voltage and / or current of the cell and the assembled battery.
  • the battery according to at least one embodiment described above has an electrode in a space formed by welding a stainless steel first exterior part having a flange part in the opening and a stainless steel second exterior part.
  • An exterior member in which the group is stored is included.
  • the battery includes an annular rising portion extending from the edge of the through hole opened in the first exterior portion into the exterior member, a ring-shaped member disposed on the outer peripheral surface of the rising portion, and an external A terminal portion including a terminal. Therefore, it is possible to provide a battery that is excellent in flexibility and heat dissipation and has high strength and reliability.
  • insulating gasket 20 ... positive electrode terminal insulating member, 21 ... head, 21a, 21b: First and second inclined surfaces, 21c: Top surface, 22: Shaft portion, 23: First positive electrode lead, 24: First positive electrode insulation reinforcing member, 32: Negative electrode external terminal, 35: Negative electrode terminal insulation Member, 36 ... first negative electrode lead, 37 ... first negative electrode insulation reinforcing member, 38 ... second insulation reinforcement Wood, 39 ... guide hole, 40, 41 ... seam weld, 100 ... battery, 101 ... battery pack 102 ... battery assembly.

Abstract

実施形態によれば、扁平形状の電極群と、外装部材と、端子部とを含む電池が提供される。外装部材は、開口部にフランジ部を有するステンレス鋼製の第１の外装部と、ステンレス鋼製の第２の外装部とを含む。外装部材では、第１の外装部のフランジ部と第２の外装部が溶接されて形成された空間内に電極群が収納される。端子部は、第１の外装部に開口された貫通孔と、貫通孔の縁部から外装部材内に向けて延びた環状の立ち上がり部と、立ち上がり部の外周面に配置されたリング状部材と、絶縁ガスケットとを含む。また、端子部は、頭部及び軸部を含む外部端子を含む。外部端子は、頭部が第１の外装部の外側に突出し、かつ軸部が絶縁ガスケットの筒部に挿入された状態で第１の外装部にかしめ固定される。

Description

電池及び電池パック
　本発明の実施形態は、電池及び電池パックに関する。
　一次電池及び二次電池などの電池は、一般に、正極及び負極を備えた電極群と、この電極群を収納する外装部材とを具備する。
　外装部材として、現在、金属缶、ラミネートフィルム製容器が実用化されている。金属缶は、アルミニウム等の金属板から深絞り加工により得られる。深絞り加工で缶を作製するには、金属板にある程度の厚さが必要で、それが外装部材の薄型化を妨げ、体積容量ロスに繋がっている。例えば、板厚０．５ｍｍの外装缶を厚さ１３ｍｍの電池に適用すると、電池厚さに占める外装缶のトータル板厚の割合はおよそ７．７％となる。また、外装缶は、剛性が高く、柔軟性に劣るため、外装缶の内壁と電極群との間に隙間を生じやすい。そのため、電極群の正極と負極の間に隙間が生じて充放電サイクル性能が劣化する可能性がある。さらに、剛性の高い外装缶は、溶接部付近に過度な力が加わった際に割れ等の不具合を生じやすい。
　一方、ラミネートフィルム製容器については、ヒートシールによる封止部が高温で溶融する可能性があるため、信頼性が十分ではない。
　また、外装缶、ラミネートフィルム製容器のいずれも、製造コストが高い。
　従って、薄型化及び柔軟性の向上が可能で、かつ信頼性に優れる外装部材を低い製造コストで提供することが要望されている。
特開２０１２－２２７０２６号公報 特開２０１２－２２６８３６号公報
　本発明が解決しようとする課題は、薄型化及び柔軟性の改善が可能で、かつ信頼性に優れる外装部材を備え、製造コストの削減が可能な電池及び電池パックを提供することにある。
　第１の実施形態によると、扁平形状の電極群と、外装部材と、端子部とを含む電池が提供される。電極群は、正極、正極と電気的に接続された正極集電タブ、負極、及び、負極と電気的に接続された負極集電タブを含む。扁平形状に捲回された正極集電タブが電極群の第一端面に位置する。扁平形状に捲回された負極集電タブが電極群の第二端面に位置する。外装部材は、開口部にフランジ部を有するステンレス鋼製の第１の外装部と、ステンレス鋼製の第２の外装部とを含む。外装部材では、第１の外装部のフランジ部と第２の外装部が溶接されて形成された空間内に電極群が収納される。端子部は、第１の外装部に開口された貫通孔と、貫通孔の縁部から外装部材内に向けて延びた環状の立ち上がり部と、立ち上がり部の外周面に配置されたリング状部材と、立ち上がり部内に挿入される筒部を有する絶縁ガスケットとを含む。また、端子部は、頭部及び頭部から延び出た軸部を含む外部端子を含む。外部端子は正極または負極と電気的に接続され、頭部が第１の外装部の外側に突出し、かつ軸部が絶縁ガスケットの筒部に挿入された状態で第１の外装部にかしめ固定される。
図１は、第１の実施形態の電池の概略斜視図である。 図２は、図１に示す電池の分解斜視図である。 図３は、図１に示す電池の電極群の斜視図である。 図４は、電極群を部分的に展開した状態を示す斜視図である。 図５Ａは、図１のＡ部を電池長辺方向に沿って切断した際に得られる断面図である。 図５Ｂは図１のＡ部の端子部の分解図である。 図６は、図１に示す電池の外部端子の概略斜視図である。 図７は、図１のＡ部を電池長辺方向に沿って切断した状態を示す斜視図である。 図８は、図１に示す電池の第１の外装部に端子部が固定されたものを示す斜視図である。 図９Ａは第２の外装部の平面図である。 図９Ｂは第１の外装部の平面図である。 図１０Ａは、第１の実施形態の電池の製造工程を示す三面図である。 図１０Ｂは、第１の実施形態の電池の製造工程を示す三面図である。 図１０Ｃは、第１の実施形態の電池の製造工程を示す三面図である。 図１０Ｄは、第１の実施形態の電池の製造工程を示す三面図である。 図１１Ａは複数の電極群の集電タブ間を電気的に接続する工程を示す概略図である。 図１１Ｂは複数の電極群の集電タブ間を電気的に接続する工程を示す概略図である。 図１１Ｃは第１の外装部の端子部付近を電池長辺方向に沿って切断した断面図である。 図１２Ａは、複数の電極群を含む第１の実施形態の電池の組立工程を示す概略図である。 図１２Ｂは、複数の電極群を含む第１の実施形態の電池の組立工程を示す概略図である。 図１３は、第２の実施形態に係る電池パックの第一例を示す概略図である。 図１４は、第２の実施形態に係る電池パックの第二例を示す概略図である。
　以下に、実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施の形態の説明とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術とを参酌して、適宜設計変更することができる。
　［第１の実施形態］
　第１の実施形態の電池を図１～図１２を参照して説明する。
　図１に示す電池１００は、非水電解質電池である。電池１００は、外装部材１と、電極群２と、正極端子部３と、負極端子部４と、非水電解質（図示しない）とを含む。
　図１及び図２に示すように、外装部材１は、第１の外装部５と、第２の外装部６とを含む。第１の外装部５は、ステンレス鋼製の底付き角筒容器であり、開口部５ａにフランジ部５ｂを有する。図１、図２及び図５Ａに示すように、第１の外装部５の短辺側壁と底部とを繋ぐコーナの中央付近に内側に張り出した凹部が設けられており、凹部の底部が傾斜面５ｄになっている。第１の外装部５は、開口部５ａの大きさ（開口面積となる部分の最大長）以下の深さを有するものである。より好ましい第１の外装部５は、開口面積となる部分の短辺以下の深さを有するものである（例えば図２に示すもの）。第１の外装部５は、例えば、ステンレス鋼板から浅絞り加工によって作製される。一方、第２の外装部６は、ステンレス鋼製の矩形板である。第１の外装部５のフランジ部５ｂが第２の外装部６の四辺に溶接されて形成された空間内に電極群２が収納される。溶接には、例えば、抵抗シーム溶接が用いられる。抵抗シーム溶接は、レーザ溶接に比して低いコストで高い気密性と耐熱性を実現することができる。
　電極群２は、図４に示すように、扁平形状で、正極７と、負極８と、正極７と負極８の間に配置されたセパレータ９とを含む。正極７は、例えば箔からなる帯状の正極集電体と、正極集電体の長辺に平行な一端部からなる正極集電タブ７ａと、少なくとも正極集電タブ７ａの部分を除いて正極集電体に形成された正極材料層（正極活物質含有層）７ｂとを含む。一方、負極８は、例えば箔からなる帯状の負極集電体と、負極集電体の長辺に平行な一端部からなる負極集電タブ８ａと、少なくとも負極集電タブ８ａの部分を除いて負極集電体に形成された負極材料層（負極活物質含有層）８ｂとを含む。電極群２は、正極７の正極材料層７ｂと負極８の負極材料層８ｂがセパレータ９を介して対向すると共に、捲回軸の一方側に正極集電タブ７ａが負極８及びセパレータ９よりも突出し、かつ他方側に負極集電タブ８ａが正極７及びセパレータ９よりも突出するように、正極７、セパレータ９及び負極８が扁平形状に捲回されたものである。よって、電極群２において、捲回軸と垂直な第一端面に、扁平の渦巻き状に捲回された正極集電タブ７ａが位置する。また、捲回軸と垂直な第二端面に、扁平の渦巻き状に捲回された負極集電タブ８ａが位置する。絶縁シート１０は、電極群２の最外周のうち、正極集電タブ７ａ及び負極集電タブ８ａを除いた部分を被覆している。なお、電極群２は、非水電解質（図示しない）を保持している。
　バックアップ正極リード１１（第３の正極リード）は、導電性の板をＵ字形状に折り曲げたもので、正極集電タブ７ａの両端の湾曲部を除いた部分（中央付近）を挟んで正極集電タブ７ａの層同士を密着させている。電極群側正極リード１２（第２の正極リード）は、バックアップ正極リード１１よりも大きな面積の導電性の板である。図５Ａに示すように、電極群側正極リード１２は、バックアップ正極リード１１の第１外装部５開口部側の面に接続されている。正極集電タブ７ａ、バックアップ正極リード１１及び電極群側正極リード１２は、溶接により一体化され、これにより正極７が正極集電タブ７ａ及びバックアップ正極リード１１を介して電極群側正極リード１２と電気的に接続されている。溶接は、例えば超音波溶接により行われる。
　バックアップ負極リード１３（第３の負極リード）は、導電性の板をＵ字形状に折り曲げたもので、負極集電タブ８ａの両端の湾曲部を除いた部分（中央付近）を挟んで負極集電タブ８ａの層同士を密着させている。電極群側負極リード１４（第２の負極リード）は、バックアップ負極リード１３よりも大きな面積の導電性の板である。電極群側負極リード１４は、バックアップ負極リード１３の第１外装部５開口部側の面に接続されている。負極集電タブ８ａ、バックアップ負極リード１３及び電極群側負極リード１４は、溶接により一体化され、これにより負極８が負極集電タブ８ａ及びバックアップ負極リード１３を介して電極群側負極リード１４と電気的に接続されている。溶接は、例えば超音波溶接により行われる。
　正極端子部３は、図２、図５Ａ、図５Ｂ及び図７に示すように、第１の外装部５の傾斜面５ｄに開口された貫通孔（第１の貫通孔）１５と、バーリング部（第１のバーリング部）１６と、正極外部端子１７と、リング状部材（第１のリング状部材）１８と、絶縁ガスケット（第１の絶縁ガスケット）１９と、正極端子絶縁部材（第３の正極絶縁部材）２０とを含む。
　バーリング部（環状の立ち上がり部）１６は、図５Ａ及び図７に示すように、貫通孔１５の周縁部から外装部材１内に向けて延びており、バーリング加工によって形成されたものである。
　正極外部端子１７は、図６に示すように、角錐台形状の頭部２１と、円柱状の軸部２２とを含む。頭部２１は、二つの錐体面２１ａ、２１ｂ（第１、第２の傾斜面）と、二つの錐体面２１ａ、２１ｂを連結する矩形の頂面２１ｃとを有する。円柱状の軸部２２は、頭部２１の頂面２１ｃと平行な平面から伸び出ている。正極外部端子１７は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金等の導電性材料から形成される。
　リング状部材１８は、例えば、ガスケットよりも剛性の高い材質で形成された円形リングからなる。ガスケットよりも剛性の高い材質の例には、ステンレス鋼、鉄にメッキ（例えばＮｉ、ＮｉＣｒ等）を施したもの、セラミックス、ガスケットよりも高い剛性を持ち得る樹脂（例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ））などが含まれる。リング状部材１８は、図５Ａ及び図７に示すように、バーリング部１６の外周面上に配置されてバーリング部１６と接している。
　また、リング状部材１８を樹脂やセラミックス等絶縁材料で形成した場合は、端子絶縁補強部材２４と一体化することも出来る。
　絶縁ガスケット１９は、図７に示すように、一方の開口端にフランジ部１９ａを有する円筒体（筒部）である。絶縁ガスケット１９は、図５Ａ及び図７に示すように、円筒体の部分が貫通孔１５及びバーリング部１６内に挿入され、フランジ部１９ａが第１の外装部５の外面上の貫通孔１５の外周に配置されている。絶縁ガスケット１９は、例えば、フッ素樹脂、フッ素ゴム、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ樹脂）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ樹脂）、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ樹脂）、及びポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ樹脂）などの樹脂から形成されている。
　正極端子絶縁部材（第３の正極絶縁部材）２０は、図５Ｂに示すように、底付きの角筒体であり、底部に貫通孔２０ａを有する。正極端子絶縁部材２０は、第１の外装部５の外面上に配置されている。正極端子絶縁部材２０の貫通孔２０ａには、図７に示すように、絶縁ガスケット１９のフランジ部１９ａが挿入されている。
　正極端子部３は、正極端子リード２３（第１の正極リード）をさらに備えることができる。正極端子リード２３は、貫通孔２３ａを有する導電性の板である。
　正極端子部３が正極端子リード２３を含む場合、正極端子部３が正極端子絶縁補強部材２４（第１の正極絶縁部材）をさらに備えることができる。図２に示すように、正極端子絶縁補強部材２４は、有底矩形筒を長辺方向に半割した構造の本体部分２４ａと、本体部分２４ａに形成された円形溝２４ｂと、円形溝２４ｂの中央に開口された貫通孔２４ｃとを有する。正極端子絶縁補強部材２４は、本体部分２４ａが第１の外装部５の短辺側側壁から底面に繋がるコーナ部と、第１の外装部５の短辺側側壁から長辺側側面に繋がるコーナ部を被覆する。これにより、第１の外装部５、特に短辺側側壁と長辺側側壁と底部とが交わるコーナ付近を補強することができる。円形溝２４ｂには、バーリング部１６の外周面上に配置されたリング状部材１８が配置される。貫通孔２４ｃは、バーリング部１６の開口及び第１の外装部５の貫通孔１５と連通する。正極端子絶縁補強部材２４上に、正極端子リード２３が配置される。正極端子リード２３の貫通孔２３ａは、正極端子絶縁補強部材２４の貫通孔２４ｃ、バーリング部１６の開口及び第１の外装部５の貫通孔１５と連通する。
　正極外部端子１７の軸部２２は、絶縁ガスケット１９、正極端子絶縁部材２０の貫通孔２０ａ、第１の外装部５の貫通孔１５、バーリング部１６、リング状部材１８、正極端子絶縁補強部材２４の貫通孔２４ｃ及び正極端子リード２３の貫通孔２３ａに挿入された後、かしめ加工によって塑性変形を生じる。その結果、これらの部材が一体化されると共に、正極外部端子１７が正極端子リード２３と電気的に接続される。よって、正極外部端子１７は、リベットの役割も担う。なお、正極外部端子１７の軸部２２の端面と正極端子リード２３の貫通孔２３ａとの境界部をレーザー等により溶接し、より強固な接続と電気導通性の向上を施しても良い。
　負極端子部４は、図２に示すように、第１の外装部５の傾斜面５ｄに開口された貫通孔（第２の貫通孔）３０と、バーリング部（第２のバーリング部）３１と、負極外部端子３２と、リング状部材３３（第２のリング状部材）と、絶縁ガスケット（第２の絶縁ガスケット）３４と、負極端子絶縁部材（第３の負極絶縁部材）３５とを含む。これら部材は、正極端子部３で説明したのと同様な構造を有する。
　バーリング部（環状の立ち上がり部）３１は、貫通孔３０の周縁部から外装部材１内に向けて延びており、バーリング加工によって形成されたものである。
　負極外部端子３２は、図１１Ｃに示す角錐台形状の頭部３２ａと、円柱状の軸部とを含む。頭部３２ａは、二つの錐体面（第１、第２の傾斜面）３２ｂ，３２ｃと、二つの錐体面３２ｂ，３２ｃを連結する矩形の頂面３２ｄとを有する。円柱状の軸部は、頭部３２ａの頂面と平行な平面から伸び出ている。負極外部端子３２は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金等の導電性材料から形成される。
　リング状部材３３は、例えば、ガスケットよりも剛性の高い材質で形成された円形リングからなる。ガスケットよりも剛性の高い材質の例には、ステンレス鋼、鉄にメッキ（例えばＮｉ、ＮｉＣｒ等）を施したもの、セラミックス、ガスケットよりも高い剛性を持ち得る樹脂（例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ））などが含まれる。リング状部材３３は、バーリング部３１の外周面上に配置される。
　また、リング状部材３３を樹脂やセラミックス等絶縁材料で形成した場合は、端子絶縁補強部材３７と一体化することも出来る。
　絶縁ガスケット３４は、一方の開口端にフランジ部を有する円筒体である。絶縁ガスケット３４は、円筒体の部分が貫通孔３０及びバーリング部３１内に挿入され、フランジ部が第１の外装部５の外面上の貫通孔３０の外周に配置されている。絶縁ガスケット３４の材質の例には、正極端子部３で説明したのと同様なものが挙げられる。
　負極端子絶縁部材（第３の負極絶縁部材）３５は、底付きの角筒体であり、図２に示すように底部に貫通孔３５ａを有する。負極端子絶縁部材３５は、第１の外装部５の外面上に配置されている。負極端子絶縁部材３５の貫通孔３５ａには、絶縁ガスケット３４のフランジ部が挿入されている。
　また、負極端子部４は、負極端子リード３６（第１の負極リード）をさらに備えることができる。負極端子リード３６は、貫通孔３６ａを有する導電性の板である。
　負極端子部４が負極端子リード３６を含む場合、負極端子部４は負極端子絶縁補強部材３７（第１の負極絶縁部材）をさらに備えることができる。図２に示すように、負極端子絶縁補強部材３７は、有底矩形筒を長辺方向に半割した構造の本体部分３７ａと、本体部分３７ａに形成された円形溝３７ｂと、円形溝３７ｂの中央に開口された貫通孔３７ｃとを有する。負極端子絶縁補強部材３７は、本体部分３７ａが第１の外装部５の短辺側側壁から底面に繋がるコーナ部と、第１の外装部５の短辺側側壁から長辺側側壁に繋がるコーナ部を被覆する。これにより、第１の外装部５、特に短辺側側壁と長辺側側壁と底部とが交わるコーナ付近を補強することができる。円形溝３７ｂには、バーリング部３１の外周面上に配置されたリング状部材３３が配置される。貫通孔３７ｃは、バーリング部３１の開口及び第１の外装部５の貫通孔３０と連通する。負極端子絶縁補強部材３７上に、負極端子リード３６が配置される。負極端子リード３６の貫通孔３６ａは、負極端子絶縁補強部材３７の貫通孔３７ｃ、バーリング部３１の開口及び第１の外装部５の貫通孔３０と連通する。
　負極外部端子３２の軸部は、絶縁ガスケット３４、負極端子絶縁部材３５の貫通孔３５ａ、第１の外装部５の貫通孔３０、バーリング部３１、リング状部材３３、負極端子絶縁補強部材３７の貫通孔３７ｃ及び負極端子リード３６の貫通孔３６ａに挿入された後、かしめ加工によって塑性変形を生じる。その結果、図８に示すように、これらの部材が一体化されると共に、負極外部端子３２が負極端子リード３６と電気的に接続される。よって、負極外部端子３６は、リベットの役割も担う。なお、負極外部端子３２の軸部の端面と負極端子リード３６の貫通孔３６ａとの境界部をレーザー等により溶接し、より強固な接続と電気導通性の向上を施しても良い。
　一対の第２の絶縁補強部材３８は、図２に示すように、有底矩形筒を長辺方向に半割した構造をそれぞれ有する。一方の第２の絶縁補強部材３８は、正極集電タブ７ａのうち、捲回中心から第２の外装部６側までの半分程度を被覆する。他方の第２の絶縁補強部材３８は、負極集電タブ８ａのうち、捲回中心から第２の外装部６側までの半分程度を被覆する。これにより、第２の外装部６、特に短辺付近を補強することができる。
　第１～第３の正極リード及び負極リードは、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金材から形成することができる。接触抵抗を低減するために、リードの材料は、リードに電気的に接続し得る正極集電体又は負極集電体の材料と同じであることが好ましい。
　第１～第３の正極絶縁部材及び負極絶縁部材、絶縁補強部材は、例えば、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ナイロン、ポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、及びポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の熱可塑性樹脂から形成される。
　電極群２は、第１の外装部５内に、第一端面７ａが正極端子部３と対向し、かつ第二端面８ａが負極端子部４と対向するように収納される。そのため、電極群２の第一端面７ａ及び第二端面８ａと交わる平面が第１の外装部５内の底面５ｃと対向し、第一端面７ａ及び第二端面８ａと交わる湾曲面が第１の外装部５内の長辺側側面と対向する。
　第１の外装部５の短辺側壁と底部とを繋ぐコーナ部においては、電極群２の第一端面７ａとの間、第二端面８ａとの間、それぞれに隙間が存在する。第１の外装部５の短辺側壁と底部とを繋ぐコーナ部に内側に張り出した凹部を設け、凹部の底部を傾斜面５ｄとすることにより、第１の外装部５内のデッドスペースが少なくなるため、電池の体積エネルギー密度を高くすることが可能となる。また、傾斜面５ｄそれぞれに正極端子部３、負極端子部４を配置することにより、傾斜面を持たない短辺側面に正極端子部３及び負極端子部４を設ける場合よりも、端子部の設置面積を増やすことができる。そのため、正極外部端子１７の軸部２２及び負極外部端子３２の軸部の径を太くすることが可能になるため、低抵抗で大きな電流（ハイレート電流）を流すことが可能となる。
　電極群２が第１の外装部５内に収納された結果、第２の絶縁補強部材３８の下端が第１の正極絶縁部材２４の上端と接することにより形成された有底矩形筒状のカバーで正極集電タブ７ａが被覆される。また、第２の絶縁補強部材３８の下端が第１の負極絶縁部材３７の上端と接することにより形成された有底矩形筒状のカバーで負極集電タブ８ａが被覆される。
　第２の外装部６は、第１の外装部５の蓋として機能する。第１の外装部５のフランジ部５ｂと第２の外装部６の四辺が溶接されることにより、電極群２が外装部材１内に封止される。
　以上説明した図１～図８に示す非水電解質電池は、開口部にフランジ部を有するステンレス鋼製の第１の外装部とステンレス鋼製の第２の外装部が溶接されて形成された空間内に電極群が収納される外装部材を含む。第１，第２の外装部がステンレス鋼製であるため、第１，第２の外装部の板厚を薄くした際にも高い強度を保つことができる。その結果、外装部材の柔軟性を高めることができるため、減圧封止又は外装部材の外側から荷重を加える等により電極群を拘束しやすくなる。これにより、電極群の極間距離が安定して抵抗を低くすることができると共に、耐振動性と耐衝撃性を有する電池パックの実現が容易になる。さらに、第１，第２の外装部の柔軟性が高いと、第１，第２の外装部の内面から電極群までの距離を縮めることが容易となるため、電池の放熱性を改善し得る。
　ステンレス鋼製の第１，第２の外装部は、溶接がし易く、安価な抵抗シーム溶接により封止が可能である。よって、ラミネートフィルム製容器よりも気体シール性の高い外装部材を低コストで実現することができる。また、外装部材の耐熱性を向上することができる。例えば、ＳＵＳ３０４の融点が１４００℃であるのに対し、Ａｌの融点は６５０℃である。
　また、外部端子の軸部は、貫通孔にかしめ固定された結果、塑性変形を生じる。その結果、絶縁ガスケットの径方向に力が加わるが、立ち上がり部がその外側に配置されたリング状部材で補強されているため、絶縁ガスケットに圧縮応力が生じて外部端子を第１の外装部に高い強度で接続することができる。第１の外装部の板厚、すなわち、立ち上がり部の板厚を薄くしてもリング状部材で立ち上がり部を補強することができるため、第１の外装部の板厚に拘らず、外部端子を第１の外装部に高い強度で接続することができる。さらに、立ち上がり部が、貫通孔の縁部から外装部材内に向けて延びているため、ガス発生等により外装部材の内圧が上昇した際の液漏れを、外圧の作用によって抑えることが可能となる。よって、第１，第２の外装部の板厚を薄くした際にも高い信頼性を実現することができる。
　よって、第１の実施形態の電池によれば、第１，第２の外装部の板厚を薄くした際にも高い強度と信頼性を得ることができるため、柔軟性と放熱性に優れ、かつ強度と信頼性の高い電池を提供することができる。
　第１の外装部を、開口部の最大長以下の深さを有するものにすると、第１の外装部の開口部面積が広くなる。第１の外装部の四辺に第２の外装部が溶接されるが、開口部面積が大きくなると、溶接される一辺の長さが長くなるため、三辺を先に溶接して残りの一辺の隙間から電解液を注液するのが容易となる。また、溶接強度が他よりも低い箇所を設ける等により外装部材を仮封止することができるため、仮封止用の部品（例えばゴム栓）を不要にすることができる。さらに、外装部材が扁平形状になるため、電池の放熱性を向上することができる。
　第１の外装部が傾斜面を有する凹部を含み、傾斜面に端子部を配置することにより、第１の外装部内のデッドスペースを削減することができ、また、軸部の径が太い外部端子を使用することが可能になるため、低抵抗で大きな電流（ハイレート電流）を流すことが可能となる。
　なお、傾斜部は、外装部材の短辺の中央部付近に設けるものに限定されず、外装部材の短辺全体に亘るものでも良い。
　端子部が、外部端子と電気的に接続された第１のリードをさらに含み、第１のリードを正極集電タブまたは負極集電タブと電気的に接続することが望ましい。第１のリードを使用することにより、正極集電タブまたは負極集電タブを外部端子に直接接続する場合に比して位置決めが容易になる。そのため、生産性を向上することができる。また、第１のリードを外部端子にかしめ加工で接続することにより、第１のリードと外部端子間の抵抗を低くすることができる。
　第１の外装部を補強する絶縁部材を、第１のリードと第１の外装部の内面との間に配置することにより、第１のリードと第１の外装部とを絶縁しつつ、第１の外装部を補強することができる。このような絶縁部材は、外装部材の薄型化を進める上で有用である。
　正極集電タブまたは負極集電タブと電気的に接続された第２のリードをさらに含み、第２のリードを第１のリードと電気的に接続することが望ましい。これにより、溶接の際の位置決めが容易となる。また、正極集電タブ及び負極集電タブに対する第１のリードの位置が多少ずれても、十分な接続面積を確保することができるため、低抵抗な電池を実現することができる。
　外部端子の第１の端面が、四辺形の頂面と、頂面の互いに対向する二辺に連結された第１、第２の傾斜面とを有することにより、三つの面のいずれかを溶接面に選択することで溶接方向を変更することができる。
　第１の外装部及び第２の外装部の板厚は、０．０２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の範囲にすることが望ましい。この範囲にすることにより、機械的強度と柔軟性という相反する性質を両立させることができる。板厚のより好ましい範囲は、０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下である。
　正極端子部、負極端子部又は両方のリング状部材の外郭と内径の差（肉厚）は、第１の外装部の板厚と同じ又はそれ以上であることが望ましい。これにより、第１の外装部の板厚に拘らず、外部端子を第１の外装部に高い強度で接続することができる。具体的には、最短肉厚は0.1ｍｍ以上にすることができる。
　また、リング状部材の外郭形状は必ずしもバーリング断面形状と同様形状である必要は無く、長方形や六角形などの多面体でも良く、単数又は複数の曲線と単数又は複数の直線の複合形状でも良い。
　第２の外装部には、図５Ａ及び図５Ｂに例示されるような平板を使用することができるが、平板の代わりに、開口部にフランジ部を有するものを使用しても良い。このような構造の例には、第１の外装部と同様なものを挙げることができる。
　バックアップ正極リード１１（第３の正極リード）及びバックアップ負極リード１３（第３の負極リード）は、Ｕ字形状の導電板に限定されず、導電性の平板を使用しても良い。また、バックアップ正極リード１１またはバックアップ負極リード１３あるいは両方を用いない構成にすることも可能である。
　外装部材は、電池内圧が規定値以上に上昇した際に電池内部の圧力を開放することができる安全弁などを更に備えることもできる。
　第１の実施形態に係る電池は、一次電池であってもよいし、又は二次電池であってもよい。第１の実施形態に係る電池の一例としては、リチウムイオン二次電池が挙げられる。
　第１の実施形態の電池の正極、負極、セパレータ及び非水電解質について、以下に説明する。
　１）正極
　正極は、例えば、正極集電体と、正極集電体に保持された正極材料層と、正極集電タブとを含むことができる。正極材料層は、例えば、正極活物質、導電剤、及び結着剤を含むことができる。
　正極活物質としては、例えば、酸化物又は硫化物を用いることができる。酸化物及び硫化物の例には、リチウムを吸蔵する二酸化マンガン（ＭｎＯ2）、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、リチウムマンガン複合酸化物（例えばＬｉxＭｎ2Ｏ4またはＬｉxＭｎＯ2）、リチウムニッケル複合酸化物（例えばＬｉxＮｉＯ2）、リチウムコバルト複合酸化物（例えばＬｉxＣｏＯ2）、リチウムニッケルコバルト複合酸化物（例えばＬｉＮｉ1-yＣｏyＯ2）、リチウムマンガンコバルト複合酸化物（例えばＬｉxＭｎyＣｏ1-yＯ2）、スピネル構造を有するリチウムマンガンニッケル複合酸化物（例えばＬｉxＭｎ2-yＮｉyＯ4）、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物（例えばＬｉxＦｅＰＯ4、ＬｉxＦｅ1-yＭｎyＰＯ4、ＬｉxＣｏＰＯ4）、硫酸鉄（Ｆｅ2（ＳＯ4）3）、バナジウム酸化物（例えばＶ2Ｏ5）及び、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物が挙げられる。上記の式において、０＜ｘ≦１であり、０＜ｙ≦１である。活物質として、これらの化合物を単独で用いてもよく、或いは、複数の化合物を組合せて用いてもよい。
　結着剤は、活物質と集電体とを結着させるために配合される。結着剤の例としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、フッ素系ゴムが挙げられる。
　導電剤は、集電性能を高め、且つ、活物質と集電体との接触抵抗を抑えるために必要に応じて配合される。導電剤の例としては、アセチレンブラック、カーボンブラック及び黒鉛のような炭素質物が挙げられる。
　正極材料層において、正極活物質及び結着剤は、それぞれ、８０質量％以上９８質量％以下及び２質量％以上２０質量％以下の割合で配合することが好ましい。
　結着剤は、２質量％以上の量にすることにより十分な電極強度を得ることができる。また、２０質量％以下にすることにより電極の絶縁材の配合量を減少させ、内部抵抗を減少できる。
　導電剤を加える場合には、正極活物質、結着剤及び導電剤は、それぞれ、７７質量％以上９５質量％以下、２質量％以上２０質量％以下、及び３質量％以上１５質量％以下の割合で配合することが好ましい。導電剤は、３質量％以上の量にすることにより上述した効果を発揮することができる。また、１５質量％以下にすることにより、高温保存下での正極導電剤表面での非水電解質の分解を低減することができる。
　正極集電体は、アルミニウム箔、又は、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＳｉから選択される少なくとも１種類の元素を含むアルミニウム合金箔であることが好ましい。
　正極集電体は、正極集電タブと一体であることが好ましい。或いは、正極集電体は、正極集電タブと別体でもよい。
　２）負極
　負極は、例えば、負極集電体と、負極集電体に保持された負極材料層と、負極集電タブとを含むことができる。負極材料層は、例えば、負極活物質、導電剤、及び結着剤を含むことができる。
　負極活物質としては、例えば、リチウムイオンを吸蔵及び放出することができる、金属酸化物、金属窒化物、合金、炭素等を用いることができる。０．４Ｖ以上（対Ｌｉ／Ｌｉ+）貴な電位でリチウムイオンの吸蔵及び放出が可能な物質を負極活物質として用いることが好ましい。
　導電剤は、集電性能を高め、且つ、負極活物質と集電体との接触抵抗を抑えるために配合される。導電剤の例としては、アセチレンブラック、カーボンブラック及び黒鉛のような炭素質物が挙げられる。
　結着剤は、分散された負極活物質の間隙を埋め、また、負極活物質と集電体とを結着させるために配合される。結着剤の例としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、フッ素系ゴム、及びスチレンブタジェンゴムが挙げられる。
　負極材料層中の活物質、導電剤及び結着剤は、それぞれ、６８質量％以上９６質量％以下、２質量％以上３０質量％以下、及び２質量％以上３０質量％以下の割合で配合することが好ましい。導電剤の量を２質量％以上とすることにより、負極層の集電性能を向上させることができる。また、結着剤の量を２質量％以上とすることにより、負極材料層と集電体との結着性を十分に発現することができ、優れたサイクル特性を期待できる。一方、導電剤及び結着剤はそれぞれ２８質量％以下にすることが高容量化を図る上で好ましい。
　集電体としては、負極活物質のリチウムの吸蔵電位及び放出電位において電気化学的に安定である材料が用いられる。集電体は、銅、ニッケル、ステンレス又はアルミニウム、或いは、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、及びＳｉから選択される少なくとも１種類の元素を含むアルミニウム合金から作られることが好ましい。集電体の厚さは５～２０μｍの範囲内にあることが好ましい。このような厚さを有する集電体は、負極の強度と軽量化とのバランスをとることができる。
　負極集電体は、負極集電タブと一体であることが好ましい。或いは、負極集電体は、負極集電タブと別体でもよい。
　負極は、例えば負極活物質、結着剤および導電剤を汎用されている溶媒に懸濁してスラリーを調製し、このスラリーを集電体に塗布し、乾燥させて、負極材料層を形成した後、プレスを施すことにより作製される。負極はまた、負極活物質、結着剤及び導電剤をペレット状に形成して負極材料層とし、これを集電体上に配置することにより作製されてもよい。
　３）セパレータ
　セパレータは、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、またはポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を含む多孔質フィルム、または、合成樹脂製不織布から形成されてよい。中でも、ポリエチレン又はポリプロピレンから形成された多孔質フィルムは、一定温度において溶融し、電流を遮断することが可能であるため、安全性を向上できる。
　４）電解液
　電解液としては、例えば、非水電解質を用いることができる。
　非水電解質は、例えば、電解質を有機溶媒に溶解することにより調製される液状非水電解質、又は、液状電解質と高分子材料を複合化したゲル状非水電解質であってよい。
　液状非水電解質は、電解質を０．５モル／Ｌ以上２．５モル／Ｌ以下の濃度で有機溶媒に溶解したものであることが好ましい。
　有機溶媒に溶解させる電解質の例には、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ6）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）、及びビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム［ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2］のようなリチウム塩、及び、これらの混合物が含まれる。電解質は高電位でも酸化し難いものであることが好ましく、ＬｉＰＦ6が最も好ましい。
　有機溶媒の例には、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、及びビニレンカーボネートのような環状カーボネート；ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、及びメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）のような鎖状カーボネート；テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２メチルテトラヒドロフラン（２ＭｅＴＨＦ）、及びジオキソラン（ＤＯＸ）のような環状エーテル；ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、及びジエトキシエタン（ＤＥＥ）のような鎖状エーテル；γ－ブチロラクトン（ＧＢＬ）、アセトニトリル（ＡＮ）、及びスルホラン（ＳＬ）が含まれる。これらの有機溶媒は、単独で、又は混合溶媒として用いることができる。
　高分子材料の例には、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、及びポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）が含まれる。
　或いは、非水電解質として、リチウムイオンを含有した常温溶融塩（イオン性融体）、高分子固体電解質、無機固体電解質等を用いてもよい。
　常温溶融塩（イオン性融体）は、有機物カチオンとアニオンとの組合せからなる有機塩のうち、常温（１５～２５℃）で液体として存在し得る化合物を指す。常温溶融塩には、単体で液体として存在する常温溶融塩、電解質と混合させることで液体となる常温溶融塩、及び有機溶媒に溶解させることで液体となる常温溶融塩が含まれる。一般に、非水電解質電池に用いられる常温溶融塩の融点は、２５℃以下である。また、有機物カチオンは、一般に４級アンモニウム骨格を有する。
　第１の実施形態の電池の製造方法を以下に説明する。
　図３に例示されるような、絶縁シート１０付の電極群２を作製する。また、図８に例示されるような、正極端子部３及び負極端子部４が固定された第１の外装部５を作製する。なお、第１の外装部５及び第２の外装部６それぞれに、位置決め用の案内穴を少なくとも１つ開口する。その一例を図９Ａ及び図９Ｂに示す。図９Ａには、第２の外装部６の四隅に位置決め用の案内穴３９が開口された例が示されている。図９Ｂには、第１の外装部５の四隅に位置決め用の案内穴３９が開口された例が示されている。
　電極群２を第１の外装部５内に収納し、電極群側正極リード１２を正極端子リード２３に溶接し、また、電極群側負極リード１４を負極端子リード３６に溶接する。溶接には、例えばレーザ溶接を用いることができる。
　次いで、一対の第２の絶縁補強部材３８を、電極群２の正極集電タブ７ａ及び負極集電タブ８ａに被せる。ひきつづき、第２の外装部６を第１の外装部５上に配置する。第１の外装部５及び第２の外装部６それぞれの四隅に案内穴３９が開口されているため、第１の外装部５に対する第２の外装部６の位置を定めることが容易である。
　次いで、図１０Ａに示すように、第１の外装部５及び第２の外装部６の三辺（例えば、長辺と短辺二辺）を溶接する。溶接には、例えば、抵抗シーム溶接が用いられる。溶接箇所を符号４０で示す。溶接箇所４０は、第１の外装部５及び第２の外装部６の外縁よりも内側に位置することが望ましい。
　未溶接の一辺の開口から電解液を注液した後、図１０Ｂに示すように、この一辺を例えば抵抗シーム溶接で溶接する。溶接箇所４１は、第１の外装部５及び第２の外装部６の外縁部にすることが望ましい。
　次いで、エージング、初回充放電を施した後、図１０Ｃに示すように、溶接箇所４１の一部４２を切り取り、外装部材内のガスを放出させる。その後、図１０Ｄに示すように、溶接箇所４１よりもさらに内側を抵抗シーム溶接等で溶接する。この溶接は、減圧雰囲気で行うことが望ましい。
　その後、必要に応じ、第１の外装部５及び第２の外装部６の外縁付近を裁断することにより、案内穴３９を取り除くことができる。なお、案内穴３９を残したままでも良い。
　以上説明した方法により、第１の実施形態の電池を高い生産性で製造することが可能である。
　第１の実施形態の電池は、１つの外装部材内に複数の電極群を備えることができる。この場合、第２の外装部として、第１の外装部と同様に、開口部にフランジ部を有するものを用いることが望ましい。
　１つの外装部材内に複数の電極群を収納する場合、複数の電極群同士を直列接続又は並列接続することができる。図１１Ａ～図１１Ｃに、複数の電極群同士を並列接続させる例を示す。図１１Ａに例示されるように、第１の電極群５０を第２の電極群５１上に積層し、第１の電極群５０の負極集電タブ８ａと第２の電極群５１の負極集電タブ８ａを第４の負極リード５２によって電気的に接続すると共に、第１の電極群５０の正極集電タブ７ａと第２の電極群５１の正極集電タブ７ａを第４の正極リード（図示しない）によって電気的に接続する。次いで、図１１Ｂに示す通り、必要に応じ、第１，第２の電極群５０，５１の負極集電タブ８ａを内側に折り曲げる。正極集電タブ７ａについても、同様な折り曲げを行う。その後、図１１Ｃに示す通り、正極端子部３及び負極端子部４が固定された第１の外装部５内に第１，第２の電極群５０，５１を収納する。次いで、図１２Ａに示すように、第４の負極リード５２を負極端子リード３６に溶接する。また、第４の正極リードを正極端子リード２３に溶接する。その後、前述した工程を経て、図１２Ｂに示す電池を完成させる。第４の正極リード及び第４の負極リードは、第１～第３の正極リード及び負極リードで挙げたのと同様な材料から形成することができる。
　以上説明した第１の実施形態の電池は、開口部にフランジ部を有するステンレス鋼製の第１の外装部とステンレス鋼製の第２の外装部が溶接されて形成された空間内に電極群が収納される外装部材を含む。また、この電池は、第１の外装部に開口された貫通孔と、貫通孔の縁部から外装部材内に向けて延びた環状の立ち上がり部と、立ち上がり部の外周面に配置されたリング状部材と、立ち上がり部内に挿入される筒部を有する絶縁ガスケットと、頭部が第１の外装部の外側に突出し、かつ軸部が絶縁ガスケットの筒部に挿入された状態で第１の外装部にかしめ固定された外部端子とを含む端子部を含む。そのため、柔軟性と放熱性に優れ、かつ強度と信頼性の高い電池を提供することができる。
　なお、端子部は、正極端子部及び負極端子部双方に適用しても良いが、正極端子部又は負極端子部のいずれか片方に適用することも可能である。
（第２の実施形態）
　第２の実施形態の電池パックは、第１の実施形態の電池を少なくとも一つ備える。第１の実施形態の電池の組電池の例を図１３及び図１４に示す。
　図１３に示すように、電池パック１０１は、単位セルとして第１の実施形態の電池１００を用いた組電池１０２を含む。電池１００としての第１の単位セル６０の負極外部端子３２の頂面３２ｂと、第２の単位セル６１の負極外部端子３２ｂの頂面の間に、三角柱状の導電性連結部材６２が配置されている。また、第１の単位セル６０の正極外部端子１７の頂面２１ｂと、第２の単位セル６１の正極外部端子１７の頂面２１ｂの間に、三角柱状の導電性連結部材６２が配置されている。二つの頂面と導電性連結部材６２は、それぞれ、溶接により電気的に接続されている。溶接には、例えばレーザー溶接、アーク溶接、抵抗溶接が用いられる。これにより、第１の単位セル６０と第２の単位セル６１が並列接続された組電池のユニット６３が得られる。組電池のユニット６３同士をバスバー６４により直列に接続することにより、組電池１０２が得られる。
　図１４に示す電池パック１０１は、単位セルとして第１の実施形態の電池１００を用いた組電池１０２を含む。電池１００としての第１の単位セル６０と第２の単位セル６１を導電性連結部材６２を用いて直列に接続したものを組電池のユニット６５とし、組電池のユニット６５同士をバスバー６４により直列に接続することで組電池１０２を構成する。第１の単位セル６０と第２の単位セル６１間を導電性連結部材６２を用いて電気的接続する方法は、図１３で説明したのと同様である。
　図１３及び図１４に示す組電池では、隣り合う第１の単位セル６０と第２の単位セル６１が、互いの外装部材１の主面同士が面した状態で積層されている。例えば図１３に示す組電池のユニット６３では、第１の単位セル６０の第１の外装部５の主面と、第２の単位セル６１の第１の外装部５の主面とが面している。また、隣り合う組電池のユニット６３において、一方の組電池のユニット６３の第２の単位セル６１の第２の外装部６の主面と、他方の組電池のユニット６３の第２の単位セル６１の第２の外装部６の主面とが面している。このように外装部材の主面同士を対面させて電池を積層することにより、組電池の体積エネルギー密度を高くすることができる。
　また、図13及び図14に図示されているように単位セル60と単位セル61、又は単位セル60、60や単位セル61、61のセル間には絶縁空間があるほうが望ましく、0.03ｍｍ以上の隙間を設けるか、絶縁部材（例えば、樹脂であるポリプロピレンやポリフェニレンサルファイドやエポキシ、ファインセラミックスであるアルミナやジルコニアなど）等を間に挟むことが出来る。
　正極外部端子１７及び負極外部端子３２が角錐台形状の頭部を持つことにより、１つの頭部の二ヶ所（例えば第１、第２の傾斜面）の一方（第１の傾斜面）に単位セルの外部端子を、他方（第２の傾斜面）にバスバーを接続することができる。つまり、１つの頭部で二方向の接続が可能となる。その結果、電池間を電気的に接続する経路を短縮することができるので、電池パックに低抵抗で大電流を流すことが容易となる。
　第２の実施形態の電池パックは、第１の実施形態の電池を少なくとも一つ含むため、薄型化及び柔軟性の向上が可能で、信頼性に優れ、製造コストの削減が可能な電池パックを提供することができる。
　電池パックは、例えば、電子機器、車両（鉄道車両、自動車、原動機付自転車、軽車両、トロリーバス等）の電源として使用される。
　上述の通り、組電池は、複数の電池を直列、並列、あるいは直列及び並列を組み合わせて電気的に接続したものを含み得る。また、電池パックは、組電池に加え、電池制御ユニット（Battery Control Unit, BMU）等の回路を備えることができるが、組電池が搭載されるもの（例えば車両など）が有する回路を電池制御ユニットとして使用することができる。電池制御ユニットは、単電池及び組電池の電圧または電流あるいは両方を監視して過充電及び過放電を防止する機能等を有する。
　以上説明した少なくとも１つの実施形態に係る電池は、開口部にフランジ部を有するステンレス鋼製の第１の外装部とステンレス鋼製の第２の外装部が溶接されて形成された空間内に電極群が収納される外装部材を含む。また、当該電池は、第１の外装部に開口された貫通孔の縁部から外装部材内に向けて延びた環状の立ち上がり部と、立ち上がり部の外周面に配置されたリング状部材と、外部端子とを含む端子部を備える。そのため、柔軟性と放熱性に優れ、かつ強度と信頼性の高い電池を提供することができる。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
　１…外装部材、２…電極群、３…正極端子部、４…負極端子部、５…第１の外装部、５ａ…開口部、５ｂ…フランジ部、５ｃ…底面、５ｄ…傾斜面、６…第２の外装部、７…正極、７ａ…正極集電タブ、８…負極、８ａ…負極集電タブ、１２…第２の正極リード、１４…第２の負極リード、１５，３０…第１の外装部の貫通孔、１６，３１…バーリング部、１７…正極外部端子、１８，３３…リング状部材、１９，３４…絶縁ガスケット、２０…正極端子絶縁部材、２１…頭部、２１ａ，２１ｂ…第１、第２の傾斜面、２１ｃ…頂面、２２…軸部、２３…第１の正極リード、２４…第１の正極絶縁補強部材、３２…負極外部端子、３５…負極端子絶縁部材、３６…第１の負極リード、３７…第１の負極絶縁補強部材、３８…第２の絶縁補強部材、３９…案内穴、４０，４１…シーム溶接部、１００…電池、１０１…電池パック、１０２…組電池。

Claims (15)

  1. 　正極、前記正極と電気的に接続された正極集電タブ、負極、及び、前記負極と電気的に接続された負極集電タブを含み、扁平形状に捲回された正極集電タブが第一端面に位置し、かつ扁平形状に捲回された負極集電タブが第二端面に位置する、扁平形状の電極群と、
    　開口部にフランジ部を有するステンレス鋼製の第１の外装部と、ステンレス鋼製の第２の外装部とを含み、前記第１の外装部の前記フランジ部と前記第２の外装部が溶接されて形成された空間内に前記電極群が収納された外装部材と、
    　前記第１の外装部に開口された貫通孔と、前記貫通孔の縁部から前記外装部材内に向けて延びた環状の立ち上がり部と、前記立ち上がり部の外周面に配置されたリング状部材と、前記立ち上がり部内に挿入される筒部を有する絶縁ガスケットと、頭部及び前記頭部から延び出た軸部を含み、前記頭部が前記第１の外装部の外側に突出し、かつ前記軸部が前記絶縁ガスケットの前記筒部に挿入された状態で前記第１の外装部にかしめ固定され、前記正極または前記負極と電気的に接続された外部端子とを含む端子部とを含む、電池。
  2. 　前記第１の外装部が、傾斜面を有する凹部を含み、前記貫通孔が前記傾斜面に開口されている、請求項１に記載の電池。
  3. 　前記端子部が、貫通孔を有する第１のリードをさらに含み、前記外部端子の前記軸部が前記第１のリードの前記貫通孔に挿入されて前記第１の外装部及び前記第１のリードにかしめ固定されており、前記第１のリードが前記正極集電タブまたは前記負極集電タブと電気的に接続される、請求項２に記載の電池。
  4. 　前記第１のリードと前記第１の外装部の内面との間に配置され、前記第１の外装部を補強する第１の絶縁補強部材と、前記第２の外装部の内面の少なくとも一部を被覆して補強する第２の絶縁補強部材をさらに含む、請求項３に記載の電池。
  5. 　前記正極集電タブまたは前記負極集電タブと電気的に接続された第２のリードをさらに含み、前記第２のリードが前記第１のリードと電気的に接続される、請求項３に記載の電池。
  6. 　前記外部端子の前記頭部が、四辺形の頂面と、前記頂面の互いに対向する二辺に連結された第１、第２の傾斜面とを有する、請求項２に記載の電池。
  7. 　前記第１の外装部及び前記第２の外装部の板厚は、０．０２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の範囲である、請求項２に記載の電池。
  8. 　前記溶接が抵抗シーム溶接である、請求項２に記載の電池。
  9. 　前記第１の外装部における側壁と底部とが交わるコーナ部に傾斜面が設けられ、前記貫通孔が前記傾斜面に開口されている、請求項１に記載の電池。
  10. 　前記端子部が、前記正極と電気的に接続された正極外部端子と、前記負極と電気的に接続された負極外部端子とを含む、請求項１または２に記載の電池。
  11. 　前記電極群を複数備える、請求項１または２に記載の電池。
  12. 　請求項１～１１のいずれか１項に記載の電池を含む、電池パック。
  13. 　前記電池を複数備え、前記複数の電池が電気的に接続された組電池を含む、請求項１２に記載の電池パック。
  14. 　前記複数の電池において、前記外部端子の前記頭部が、四辺形の頂面と、前記頂面の互いに対向する二辺に連結された第１、第２の傾斜面とを有し、
    　前記複数の電池が積層され、隣り合う一方の前記電池の前記外部端子の前記第１の傾斜面又は前記第２の傾斜面と、他方の前記電池の前記外部端子の前記第１の傾斜面又は前記第２の傾斜面とが電気的に接続されている、請求項１３に記載の電池パック。
  15. 　前記一方の前記電池の前記外部端子の前記第１の傾斜面又は前記第２の傾斜面と、他方の前記電池の前記外部端子の前記第１の傾斜面又は前記第２の傾斜面との間に配置された連結部材をさらに備える、請求項１４に記載の電池パック。
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