WO2018180749A1 - 角形二次電池及びそれを用いた組電池 - Google Patents

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positive electrode
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fitting
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亮一 脇元
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三洋電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a rectangular secondary battery and an assembled battery using the same.
  • a driving power source such as an electric vehicle (EV) or a hybrid electric vehicle (HEV, PHEV)
  • a driving power source such as an electric vehicle (EV) or a hybrid electric vehicle (HEV, PHEV)
  • a driving power source such as an electric vehicle (EV) or a hybrid electric vehicle (HEV, PHEV)
  • a driving power source such as an electric vehicle (EV) or a hybrid electric vehicle (HEV, PHEV)
  • a battery case is configured by a bottomed cylindrical prismatic outer body having an opening and a sealing plate that seals the opening.
  • an electrode body composed of a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator is accommodated together with an electrolytic solution.
  • a positive electrode terminal and a negative electrode terminal are attached to the sealing plate.
  • the positive electrode terminal is electrically connected to the positive electrode plate via the positive electrode current collector, and the negative electrode terminal is electrically connected to the negative electrode plate via the negative electrode current collector.
  • a prismatic secondary battery in which a positive electrode external conductive member is connected to a positive electrode terminal and a negative electrode external conductive member is connected to a negative electrode terminal outside the battery case is known. It is also known to produce an assembled battery using such a square secondary battery. In such an assembled battery, for example, the positive electrode external conductive member of one square secondary battery and the negative electrode external conductive member of another adjacent square secondary battery can be connected by a metal bus bar.
  • the prismatic secondary battery has a positive electrode external conductive member and a negative electrode external conductive member
  • external insulating members are arranged between the positive electrode external conductive member and the sealing plate and between the negative electrode external conductive member and the sealing plate, respectively. Thereby, it can prevent that a positive electrode external conductive member and a negative electrode external conductive member contact
  • Patent Document 1 In order to prevent the positive electrode external conductive member, the negative electrode external conductive member or the external insulating member from being displaced with respect to the sealing plate due to impact or vibration, a technique for fitting the external insulating member and the sealing plate has been proposed ( Patent Document 1).
  • the present invention provides a rectangular secondary battery in which a positive external conductive member or an external insulating member disposed between a negative external conductive member and a sealing plate is prevented from shifting with respect to the sealing plate, and an assembled battery using the same.
  • a positive external conductive member or an external insulating member disposed between a negative external conductive member and a sealing plate is prevented from shifting with respect to the sealing plate, and an assembled battery using the same.
  • the prismatic secondary battery is An electrode body including a positive electrode plate and a negative electrode plate; A rectangular exterior body that has an opening and accommodates the electrode body; A sealing plate having a terminal mounting hole and sealing the opening; A terminal electrically connected to the positive electrode plate or the negative electrode plate, and inserted into the terminal mounting hole; An external conductive member connected to the terminal on the outer surface side of the sealing plate; An external insulating member disposed between the external conductive member and the sealing plate, and the sealing plate has a first fitting concave portion and a second fitting concave portion, In the longitudinal direction of the sealing plate, the first fitting recess is disposed on the center side of the sealing plate with respect to the terminal mounting hole, and the second fitting is on the end side of the sealing plate with respect to the terminal mounting hole.
  • the external insulating member has a first fitting convex portion and a second fitting convex portion, the first fitting convex portion is disposed in the first fitting concave portion, and the second fitting convex portion is It arrange
  • the first fitting recess and the second fitting recess are provided on the outer surface of the sealing plate. And the 1st fitting convex part and the 2nd fitting convex part which were provided in the external insulation member are arranged in the 1st fitting concave part and the 2nd fitting concave part, respectively. For this reason, it can control that an external insulating member slips to a sealing board. Furthermore, in the prismatic secondary battery according to one aspect of the present invention, a first fitting recess is provided on one side of the terminal mounting hole in the longitudinal direction of the sealing plate, and a second fitting recess is provided on the other side of the terminal mounting hole. Is provided. For this reason, the distance of a 1st fitting recessed part and a 2nd fitting recessed part can be taken large. For this reason, it can suppress more effectively that an external insulation member slips to a sealing board.
  • the external conductive member is preferably held by an external insulating member. With such a configuration, it is possible to more effectively suppress the external conductive member from shifting with respect to the sealing plate.
  • the external insulating member has a shape that can be fitted to the external conductive member.
  • the first fitting recess is displaced from the center of the sealing plate toward the end of the sealing plate in the short direction of the sealing plate. Is shifted to the end side of the sealing plate from the center of the sealing plate. For this reason, it can suppress that a recessed part concentrates on the center part in the transversal direction of a sealing board, and the intensity
  • the sealing plate easily deforms, damage or breakage of the connecting portion between the sealing plate and the rectangular exterior body, damage or breakage of the gas valve provided on the sealing plate, or electrolyte injection provided on the sealing plate It may cause damage or breakage of the sealing portion of the liquid hole.
  • the sealing plate has a third fitting recess, In the longitudinal direction of the sealing plate, the third fitting recess is disposed on the center side of the sealing plate with respect to the terminal mounting hole, In the short direction of the sealing plate, the third fitting recess is displaced from the center of the sealing plate toward the end of the sealing plate on the side where the first fitting recess is not disposed, It is preferable that the external insulating member has a third fitting convex portion, and the third fitting convex portion is disposed in the third fitting concave portion.
  • Such a configuration can more effectively prevent the external insulating member from shifting with respect to the sealing plate while suppressing a decrease in the strength of the sealing plate.
  • the length of the first fitting recess in the longitudinal direction of the sealing plate is preferably larger than the length of the first fitting recess in the short direction of the sealing plate.
  • Such a configuration can more effectively prevent the external insulating member from shifting with respect to the sealing plate while suppressing a decrease in the strength of the sealing plate.
  • the second fitting recess is preferably circular in plan view.
  • the fitting state of the sealing plate and the external insulating member can be made a more preferable state.
  • the length of the third fitting recess in the longitudinal direction of the sealing plate is preferably larger than the length of the third fitting recess in the short direction of the sealing plate.
  • Such a configuration can more effectively prevent the external insulating member from shifting with respect to the sealing plate while suppressing a decrease in the strength of the sealing plate.
  • a battery pack can be obtained by using a plurality of square secondary batteries as described above.
  • the external conductive member of one square secondary battery and the external conductive member of another adjacent square secondary battery are electrically connected by a metal bus bar.
  • the plurality of external conductive members connected by the bus bar have the same polarity.
  • one of the two external conductive members connected by the bus bar has a positive polarity and the other has a negative polarity.
  • the present invention it is possible to provide a highly reliable prismatic secondary battery in which the external insulating member is prevented from being displaced from the sealing plate, and an assembled battery using the same.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view of the section VIIIA-VIIIA in FIG. 7, FIG.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view of the section VIIIB-VIIIB in FIG. 7
  • FIG. 8C is a cross-sectional view of the section VIIIC-VIIIC in FIG. 9A is a perspective view of the first positive electrode current collector and the second insulating member before assembly
  • FIG. 9B is a perspective view of the first positive electrode current collector and the second insulating member after assembly
  • FIG. 9C is a fixed view.
  • It is a perspective view of the 1st positive electrode current collector and the 2nd insulating member after.
  • It is a perspective view of the sealing board which attached each component. It is sectional drawing along the longitudinal direction of the sealing board near negative electrode terminal. It is a figure which shows the attachment method of the tab to a current collection member.
  • FIG. 9A is a perspective view of the first positive electrode current collector and the second insulating member before assembly
  • FIG. 9B is a perspective view of the first positive electrode current collector and the second insulating member after assembly
  • FIG. 13A is a diagram showing a surface on the battery inner side of the sealing plate before component mounting.
  • FIG. 13B is a diagram showing a surface of the sealing plate on the outside of the battery before component mounting. It is a perspective view of an external conductive member, a bolt, and an external insulating member on the positive electrode side. It is the perspective view which has arrange
  • the configuration of the prismatic secondary battery 20 according to the embodiment will be described below.
  • the present invention is not limited to the following embodiment.
  • the rectangular secondary battery 20 includes a battery case 100 including a bottomed rectangular tube-shaped rectangular exterior body 1 having an opening and a sealing plate 2 that seals the opening of the rectangular exterior body 1.
  • the rectangular exterior body 1 and the sealing plate 2 are preferably made of metal, for example, preferably made of aluminum or an aluminum alloy.
  • a stacked electrode body 3 in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are stacked via a separator is accommodated together with an electrolytic solution.
  • a resin insulating sheet 14 is disposed between the electrode body 3 and the rectangular exterior body 1.
  • a positive electrode tab 40 and a negative electrode tab 50 are provided at the end of the electrode body 3 on the sealing plate 2 side.
  • the positive electrode tab 40 is electrically connected to the positive electrode terminal 7 via the second positive electrode current collector 6b and the first positive electrode current collector 6a.
  • the negative electrode tab 50 is electrically connected to the negative electrode terminal 9 through the second negative electrode current collector 8b and the first negative electrode current collector 8a.
  • the first positive electrode current collector 6 a and the second positive electrode current collector 6 b constitute the positive electrode current collector 6.
  • the first negative electrode current collector 8 a and the second negative electrode current collector 8 b constitute the negative electrode current collector member 8.
  • the positive electrode current collection member 6 can also be made into one component.
  • the negative electrode current collection member 8 can also be made into one component.
  • the positive electrode terminal 7 is fixed to the sealing plate 2 via a first external insulating member 11 made of resin.
  • the negative electrode terminal 9 is fixed to the sealing plate 2 via a first external insulating member 13 made of resin.
  • the positive electrode terminal 7 is preferably made of metal, and more preferably made of aluminum or an aluminum alloy.
  • the negative electrode terminal 9 is preferably made of metal, and more preferably made of copper or a copper alloy.
  • the negative electrode terminal 9 may have a portion made of aluminum or an aluminum alloy and a portion made of copper or a copper alloy, and a portion made of copper or a copper alloy may be arranged on the battery inner side.
  • the conductive path between the positive electrode plate and the positive electrode terminal 7 is activated when the pressure in the battery case 100 becomes a predetermined value or higher, and a current interrupt mechanism 60 that interrupts the conductive path between the positive electrode plate and the positive electrode terminal 7. Is preferably provided. Note that a current interruption mechanism may be provided in the conductive path between the negative electrode plate and the negative electrode terminal 9.
  • the current interruption mechanism 60 is not an essential configuration.
  • the sealing plate 2 is provided with a gas discharge valve 17 that is broken when the pressure in the battery case 100 exceeds a predetermined value and discharges the gas in the battery case 100 to the outside of the battery case 100.
  • the operating pressure of the gas discharge valve 17 is set to a value larger than the operating pressure of the current interrupt mechanism 60.
  • the sealing plate 2 is provided with an electrolyte injection hole 15. After the electrolytic solution is injected into the battery case 100 from the electrolytic solution injection hole 15, the electrolytic solution injection hole 15 is sealed with a sealing plug 16. A blind rivet is preferably used as the sealing plug 16.
  • a metal positive electrode side external conductive member 120 is connected to the positive electrode terminal 7 on the battery outer side than the sealing plate 2.
  • a fastening member 121 is connected to the external conductive member 120.
  • the fastening member 121 is not an essential configuration.
  • a second external insulating member 111 on the positive electrode side is disposed between the external conductive member 120 and the sealing plate 2.
  • An external conductive member 122 made of metal on the negative electrode side is connected to the negative electrode terminal 9 on the battery outer side than the sealing plate 2. Further, a fastening member 123 is connected to the external conductive member 122. The fastening member 123 is not an essential configuration. Between the external conductive member 122 and the sealing plate 2, the second external insulating member 112 on the negative electrode side is disposed.
  • the external conductive member 120 and the external conductive member 122 are preferably made of aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy, or the like. In addition, nickel plating etc. may be given to the surface.
  • the second external insulating member 111 and the second external insulating member 112 are preferably made of resin.
  • a positive electrode comprising lithium nickel cobalt manganese composite oxide as a positive electrode active material, polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder, a carbon material as a conductive agent, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a dispersion medium make a slurry.
  • This positive electrode slurry is applied to both sides of a rectangular aluminum foil having a thickness of 15 ⁇ m as a positive electrode core. And by drying this, NMP in a positive electrode slurry is removed and a positive electrode active material mixture layer is formed on a positive electrode core. Thereafter, compression treatment is performed so that the positive electrode active material mixture layer has a predetermined thickness.
  • the positive electrode plate thus obtained is cut into a predetermined shape.
  • the positive electrode plate 4 has a main body portion in which a positive electrode active material mixture layer 4b is formed on both surfaces of a rectangular positive electrode core 4a.
  • the positive electrode core 4 a protrudes from the end side of the main body, and the protruding positive electrode core 4 a constitutes the positive electrode tab 40.
  • a portion adjacent to the positive electrode active material mixture layer 4b is preferably provided with a positive electrode protective layer 4d having an electric resistance larger than that of the positive electrode active material mixture layer 4b.
  • a negative electrode slurry containing graphite as a negative electrode active material, styrene butadiene rubber (SBR) as a binder, carboxymethyl cellulose (CMC) as a thickener, and water is prepared.
  • This negative electrode slurry is applied on both sides of a rectangular copper foil having a thickness of 8 ⁇ m as a negative electrode core. And by drying this, the water in a negative electrode slurry is removed, and a negative electrode active material mixture layer is formed on a negative core. Thereafter, a compression treatment is performed so that the negative electrode active material mixture layer has a predetermined thickness.
  • the negative electrode plate thus obtained is cut into a predetermined shape.
  • FIG. 4 is a plan view of the negative electrode plate 5 produced by the above-described method.
  • the negative electrode plate 5 has a main body portion in which a negative electrode active material mixture layer 5b is formed on both surfaces of a rectangular negative electrode core 5a.
  • the negative electrode core 5 a protrudes from the end side of the main body, and the protruding negative electrode core 5 a constitutes the negative electrode tab 50.
  • Electrode body elements Fifty positive electrode plates 4 and 51 negative electrode plates 5 are produced by the above-described method, and these are laminated through a polyolefin square separator to produce laminated electrode body elements (3a, 3b). As shown in FIG. 5, in the stacked electrode body elements (3a, 3b), the positive electrode tab 40 of each positive electrode plate 4 is stacked at one end, and the negative electrode tab 50 of each negative electrode plate 5 is stacked. It is produced as follows.
  • the first external insulating member 11 is disposed on the battery outer surface side near the positive electrode terminal mounting hole 2a, and the first insulating member 10 and the conductive member 61 are disposed on the battery inner side near the positive electrode terminal mounting hole 2a.
  • the insertion portion 7b provided on one side of the flange portion 7a in the positive electrode terminal 7 is replaced with the first terminal insertion hole 11a of the first external insulating member 11, the positive terminal mounting hole 2a of the sealing plate 2, and the first insulating member.
  • 10 second terminal insertion holes 10 d and the third terminal insertion holes 61 c of the conductive member 61 is crimped onto the conductive member 61.
  • the positive electrode terminal 7, the 1st external insulation member 11, the sealing board 2, the 1st insulation member 10, and the electrically-conductive member 61 are fixed.
  • the crimped portion of the insertion portion 7b of the positive electrode terminal 7 and the conductive member 61 are preferably welded by laser welding or the like.
  • the first insulating member 10 and the first external insulating member 11 are preferably made of resin.
  • the first insulating member 10 includes a first insulating member main body 10a that is disposed so as to face the sealing plate 2.
  • a pair of first side walls 10b is provided at both ends of the first insulating member main body 10a in the longitudinal direction of the sealing plate 2.
  • a pair of second side walls 10c are provided at both ends of the first insulating member main body 10a in the lateral direction of the sealing plate 2.
  • the first insulating member main body 10a is provided with a second terminal insertion hole 10d.
  • a first connection portion 10e is provided on the outer surface side of the second side wall 10c.
  • the first connecting portion 10e is preferably provided at the center of the second side wall 10c in the longitudinal direction of the sealing plate 2.
  • the 2nd connection part 10f is provided in the outer surface side of the 2nd side wall 10c.
  • the second connecting portion 10f is preferably provided at the end of the second side wall 10c in the longitudinal direction of the sealing plate 2.
  • a first groove 10x is provided on the surface of the first insulating member main body 10a on the sealing plate 2 side, and a second groove 10y is provided on the surface of the first insulating member main body 10a on the conductive member 61 side. .
  • the second groove portion 10y is located on the outer peripheral side with respect to the first groove portion 10x.
  • a recess 10g is provided at the corner.
  • the conductive member 61 includes a conductive member base portion 61a disposed so as to face the first insulating member main body portion 10a, and an edge of the conductive member base portion 61a to the electrode body 3. It has the tubular part 61b extended toward.
  • the cross-sectional shape parallel to the sealing plate 2 of the tubular portion 61b may be a circle or a square.
  • a flange portion 61d is provided at the end of the tubular portion 61b on the electrode body 3 side.
  • a conductive member opening 61f is provided at the end of the tubular portion 61b on the electrode body 3 side.
  • a pressing protrusion 61e is provided on the surface of the conductive member base portion 61a that faces the first insulating member 10.
  • the pressing protrusion 61e presses the first insulating member 10 toward the sealing plate 2 side.
  • the pressing protrusion 61e is preferably formed at the edge of the third terminal insertion hole 61c or in the vicinity thereof.
  • the deformable plate 62 is disposed so as to close the conductive member opening 61f of the conductive member 61, and the periphery of the deformable plate 62 is welded to the conductive member 61 by laser welding or the like. As a result, the conductive member opening 61 f of the conductive member 61 is sealed by the deformation plate 62.
  • the conductive member 61 and the deformation plate 62 are preferably made of metal, and more preferably aluminum or an aluminum alloy.
  • the first positive electrode current collector 6a has a connection hole 6c.
  • the edge of the connection hole 6 c is welded to the deformation plate 62.
  • four fixing holes 6d are provided around the connection hole 6c.
  • a slip prevention hole 6e is provided around the connection hole 6c.
  • the fixing hole 6d preferably has a small diameter portion 6d1 and a large diameter portion 6d2 having an inner diameter larger than that of the small diameter portion 6d1.
  • the second insulating member 63 includes an insulating member first region 63x disposed so as to face the deformation plate 62, and an insulating member first disposed so as to face the sealing plate 2. 2 region 63y and insulating member third region 63z that connects insulating member first region 63x and insulating member second region 63y.
  • An insulating member first opening 63a is provided in the center of the insulating member first region 63x.
  • a third wall portion 63b is provided at an end portion of the sealing plate 2 in the longitudinal direction.
  • a third connection portion 63d is provided on the third wall portion 63b.
  • fourth wall portions 63c are provided at both ends of the sealing plate 2 in the short direction.
  • a fourth connection portion 63e is provided on the fourth wall portion 63c.
  • Four claw portions 63h are provided on the surface on the sealing plate 2 side in the insulating member first region 63x.
  • an insulating member second opening 63i is provided at a position facing the electrolyte solution injection hole 15 provided in the sealing plate 2.
  • An insulating member annular rib 63k extending toward the electrode body 3 side is provided at the edge of the insulating member second opening 63i.
  • the fixing protrusion 63f of the second insulating member 63 is disposed in the fixing hole 6d of the first positive electrode current collector 6a, and the displacement preventing protrusion 63g of the second insulating member 63 is the first positive electrode current collector.
  • the first positive electrode current collector 6a is disposed on the second insulating member 63 so as to be disposed in the displacement prevention hole 6e of the current collector 6a.
  • the distal end portion of the fixing projection 63f of the second insulating member 63 is deformed by heat caulking or the like.
  • a diameter-enlarged portion 63f1 is formed at the tip of the fixing protrusion 63f of the second insulating member 63, and the second insulating member 63 and the first positive electrode current collector 6a are fixed. Is done.
  • the enlarged diameter portion 63f1 formed at the distal end portion of the fixing protrusion 63f of the second insulating member 63 is disposed in the large diameter portion 6d2 of the fixing hole 6d.
  • the misalignment preventing projection 63g of the second insulating member 63 is not thermally crimped like the fixing projection 63f.
  • the second insulating member 63 to which the first positive electrode current collector 6a is fixed is connected to the first insulating member 10 and the conductive member 61.
  • the fourth connection portion 63e of the second insulating member 63 is connected to the first connection portion 10e of the first insulating member 10. Further, as shown in FIG. 8C, the claw portion 63 h of the second insulating member 63 is connected to the flange portion 61 d of the conductive member 61. Thereby, the second insulating member 63 is connected to each of the first insulating member 10 and the conductive member 61. With such a configuration, even when a strong impact or vibration is applied to the prismatic secondary battery 20, it is possible to suppress the load from being applied to the fragile portion of the first positive electrode current collector 6a. Therefore, damage and breakage of the fragile portion of the first positive electrode current collector 6a can be suppressed.
  • the deformation plate 62 is welded to the first positive electrode current collector 6a. Welding is preferably performed with energy rays such as laser welding.
  • the operation of the current interrupt mechanism 60 will be described.
  • the central portion of the deformation plate 62 is deformed so as to move to the sealing plate 2 side.
  • the notch provided in the thin portion 6f of the first positive electrode current collector 6a is broken as the deformation plate 62 is deformed.
  • the conductive path from the positive electrode plate 4 to the positive electrode terminal 7 is cut.
  • the current interrupt mechanism 60 is activated, and the conductive path from the positive electrode plate 4 to the positive electrode terminal 7 is cut off. The progress of overcharging is prevented.
  • the terminal through hole 7c is sealed with a terminal sealing member 7x.
  • the terminal sealing member 7x is preferably made of a metal member and a rubber member.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a surface inside the battery of the sealing plate 2 to which the first insulating member 10, the conductive member 61, the deformation plate 62, the second insulating member 63, and the first positive electrode current collector 6a are attached.
  • a third connecting portion 63 d is provided at the end portion of the sealing plate 2 in the longitudinal direction in the second insulating member 63.
  • second connection portions 10 f are provided at both ends of the sealing plate 2 in the short direction.
  • a method for attaching the negative electrode terminal 9 and the first negative electrode current collector 8a to the sealing plate 2 will be described with reference to FIGS.
  • a first external insulating member 13 is disposed on the battery outer surface side near the negative electrode terminal mounting hole 2b provided in the sealing plate 2, and the inner side insulating member 12 and the first negative electrode are disposed on the battery inner side near the negative electrode terminal mounting hole 2b.
  • a current collector 8a is disposed.
  • the negative electrode terminal 9 is inserted into each of the through hole of the first external insulating member 13, the negative electrode terminal mounting hole 2b of the sealing plate 2, the through hole of the internal insulating member 12, and the through hole of the first negative electrode current collector 8a. insert.
  • the tip of the negative electrode terminal 9 is crimped onto the first negative electrode current collector 8a.
  • the 1st external insulating member 13, the sealing board 2, the internal side insulating member 12, and the 1st negative electrode collector 8a are fixed.
  • the crimped portion of the negative electrode terminal 9 and the first negative electrode current collector 8a are preferably welded and connected by laser welding or the like.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a method for connecting the positive electrode tab 40 to the second positive electrode current collector 6b and a method for connecting the negative electrode tab 50 to the second negative electrode current collector 8b.
  • Two electrode body elements are produced by the above-described method, and are defined as a first electrode body element 3a and a second electrode body element 3b, respectively.
  • the first electrode body element 3a and the second electrode body element 3b may have the same configuration or different configurations.
  • the plurality of positive electrode tabs 40 of the first electrode body element 3a constitute a first positive electrode tab group 40a.
  • a plurality of negative electrode tabs 50 of the first electrode body element 3a constitute a first negative electrode tab group 50a.
  • a plurality of positive electrode tabs 40 of the second electrode body element 3b constitute a second positive electrode tab group 40b.
  • the plurality of negative electrode tabs 50 of the second electrode body element 3b constitute a second negative electrode tab group 50b.
  • the second positive electrode current collector 6b and the second negative electrode current collector 8b are arranged between the first electrode body element 3a and the second electrode body element 3b. Then, a first positive electrode tab group 40a composed of a plurality of stacked positive electrode tabs 40 protruding from the first electrode body element 3a is arranged on the second positive electrode current collector 6b, and the first electrode body element 3a A first negative electrode tab group 50a including a plurality of stacked negative electrode tabs 50 is disposed on the second negative electrode current collector 8b. Further, a second positive electrode tab group 40b composed of a plurality of stacked positive electrode tabs 40 protruding from the second electrode body element 3b is disposed on the second positive electrode current collector 6b, and the second electrode body element 3b.
  • a second negative electrode tab group 50b composed of a plurality of stacked negative electrode tabs 50 is arranged on the second negative electrode current collector 8b.
  • the first positive electrode tab group 40a and the second positive electrode tab group 40b are welded to the second positive electrode current collector 6b, respectively, to form a weld connection portion 90.
  • the first negative electrode tab group 50a and the second negative electrode tab group 50b are welded to the second negative electrode current collector 8b, respectively, to form a weld connection portion 90.
  • the second positive electrode current collector 6b has a current collector first region 6b1 and a current collector second region 6b2.
  • a positive electrode tab 40 is connected to the current collector first region 6b1.
  • the current collector first region 6b1 is provided with a current collector second opening 6z.
  • the current collector first region 6b1 and the current collector second region 6b2 are connected by the current collector third region 6b3.
  • the current collector second opening 6 z is disposed at a position corresponding to the electrolyte solution injection hole 15 provided in the sealing plate 2.
  • a current collector first opening 6y is provided in the current collector second region 6b2.
  • a current collector first recess 6m is provided around the current collector first opening 6y.
  • the second negative electrode current collector 8b has a current collector first region 8b1 and a current collector second region 8b2.
  • a negative electrode tab 50 is connected to the current collector first region 8b1.
  • a current collector first opening 8y is provided in the current collector second region 8b2.
  • a current collector first recess 8f is provided around the current collector first opening 8y.
  • the current collector protrusion 6x of the first cathode current collector 6a is positioned in the current collector first opening 6y of the second cathode current collector 6b, so that the second cathode current collector
  • the body 6 b is disposed on the second insulating member 63.
  • the edge part of the collector protrusion 6x of the 1st positive electrode collector 6a and the collector 1st opening 6y of the 2nd positive electrode collector 6b is welded by irradiation of energy rays, such as a laser. Thereby, the 1st positive electrode collector 6a and the 2nd positive electrode collector 6b are connected.
  • the distance between the sealing plate 2 and the current collector first region 6b1 is smaller than the distance between the sealing plate 2 and the current collector second region 6b2.
  • a current collector second recess 6w is formed on the surface of the first positive electrode current collector 6a facing the second insulating member 63 on the back side of the current collector protrusion 6x.
  • the second negative electrode current collector 8b includes a current collector first region 8b1 and a current collector second region 8b2.
  • a negative electrode tab 50 is connected to the current collector first region 8b1.
  • a current collector first opening 8y is provided in the current collector second region 8b2.
  • the current collector first region 8b1 and the current collector second region 8b2 are connected by the current collector third region 8b3.
  • the second negative electrode current collector 8x is arranged such that the current collector protrusion 8x of the first negative electrode current collector 8a is positioned within the current collector first opening 8y of the second negative electrode current collector 8b.
  • the body 8 b is disposed on the inner insulating member 12. Then, the edge of the current collector projection 8x of the first negative electrode current collector 8a and the current collector first opening 8y of the second negative electrode current collector 8b are welded by irradiation with an energy beam such as a laser. Thereby, the 1st negative electrode collector 8a and the 2nd negative electrode collector 8b are connected.
  • a current collector second recess 8w is formed on the surface of the first negative electrode current collector 8a facing the inner insulating member 12 on the back side of the current collector protrusion 8x.
  • the current collector protrusion 6x and the current collector protrusion 8x each preferably have a non-circular shape in plan view, and preferably have a square shape, an elliptical shape, or a track shape.
  • the first positive electrode tab group 40a, the second positive electrode tab group 40b, the first negative electrode tab group 50a, and the second negative electrode tab group 50b are curved to form one first electrode body element 3a and one second electrode body element 3b.
  • the electrode body 3 is summarized as follows.
  • the first electrode body element 3a and the second electrode body element 3b are preferably combined together with a tape or the like. Or it is preferable to arrange
  • the electrode body 3 is covered with an insulating sheet 14 and inserted into the rectangular exterior body 1. Then, the sealing plate 2 and the rectangular exterior body 1 are welded, and the opening of the rectangular exterior body 1 is sealed by the sealing plate 2. Thereafter, a nonaqueous electrolytic solution is injected from an electrolytic solution injection hole 15 provided in the sealing plate 2, and the electrolytic solution injection hole is sealed with a sealing plug 16. Thereby, the square secondary battery 20 is produced.
  • a first recess 2 c is provided on the inner surface of the sealing plate 2 on the battery side.
  • a first convex portion 70 is provided in a portion of the second insulating member 63 that faces the sealing plate 2.
  • the first convex portion 70 is disposed in the first concave portion 2c.
  • the shape of the 1st convex part 70 and the 1st recessed part 2c is not specifically limited.
  • the shape of the first convex portion 70 is preferably circular.
  • the shape of the first recess 2 c is preferably circular, and more preferably oval.
  • the length of the first concave portion 2 c in the longitudinal direction of the sealing plate 2 is preferably larger than the length of the first concave portion 2 c in the short direction of the sealing plate 2.
  • the difference between the length of the first concave portion 2 c and the length of the first convex portion 70 in the longitudinal direction of the sealing plate 2 is the difference between the length of the first concave portion 2 c and the length of the first convex portion 70 in the short direction of the sealing plate 2. It is preferred that it be greater than the difference. With such a configuration, the movement of the second insulating member 63 relative to the sealing plate 2 in the short direction of the sealing plate 2 can be suppressed, and the second insulating member 63 can be easily assembled to the sealing plate 2. Become.
  • the first recess 2 c is preferably disposed between the gas discharge valve 17 and the electrolyte solution injection hole 15.
  • the second insulating member 63 is preferably connected to other components on the positive electrode terminal 7 side than the electrolyte solution injection hole 15.
  • the first recess 2 c is preferably displaced from the center of the sealing plate 2 toward the end of the sealing plate 2. Even if it is a case where the 1st recessed part 2c is provided in the sealing board 2 as it is such a structure, it can suppress that the intensity
  • the second insulating member 63 is disposed between the deformation plate 62 and the first positive electrode current collector 6a, and has an insulating member first region 63x fixed to the first positive electrode current collector 6a.
  • the insulating member second region 63y is disposed on the sealing plate 2.
  • a first convex portion 70 is formed in the insulating member second region 63 y of the second insulating member 63. For this reason, it can suppress that a load is added to the weak part of the electric current interruption mechanism 60 by the 2nd insulating member 63 moving with respect to the sealing board 2.
  • FIG. Alternatively, the first positive electrode tab group 40a or the second positive electrode tab group 40b can be prevented from being damaged.
  • the depth of the first recess 2c is preferably 30% to 70% with respect to the thickness of the sealing plate 2 around the first recess 2c. Further, in the short direction of the sealing plate 2, the distance from the center of the sealing plate 2 to the first recess 2c is preferably 1/10 or more with respect to the length of the sealing plate 2, and is 1/8 or more. More preferably, it is more preferably 1/5 or more.
  • a second recess 2d is provided on the surface of the sealing plate 2 on the battery inner side.
  • the 2nd convex part 71 is provided in the part which opposes the sealing board 2 in the 1st insulating member 10.
  • the second convex portion 71 is disposed in the second concave portion 2d.
  • the shape of the 2nd convex part 71 and the 2nd recessed part 2d is not specifically limited.
  • the shape of the second convex portion 71 is preferably circular.
  • the shape of the second recess 2 d is preferably circular.
  • the second insulating member 63 disposed between the deformation plate 62 and the first positive electrode current collector 6a and fixed to the first positive electrode current collector 6a is preferably connected to the first insulating member 10.
  • the 2nd convex part 71 provided in the 1st insulating member 10 is arrange
  • the second recess 2 d is preferably disposed outside the positive terminal mounting hole 2 a. With such a configuration, it is possible to suppress a decrease in strength of the sealing plate 2 as compared with the case where the second recess 2d is provided inside the positive electrode terminal mounting hole 2a in the longitudinal direction of the sealing plate 2.
  • the second recess 2 d is preferably arranged closer to the end side of the sealing plate 2 than the center of the sealing plate 2.
  • the 1st recessed part 2c is formed in the sealing board 2
  • the 1st recessed part 2c is formed in the one side rather than the center of the sealing board 2 in the transversal direction of the sealing board 2, and it is rather than the center of the sealing board 2
  • the 2nd recessed part 2d is formed in the other side.
  • the depth of the second recess 2d is preferably 30% to 70% with respect to the thickness of the sealing plate 2 around the second recess 2d. Further, in the short direction of the sealing plate 2, the distance from the center of the sealing plate 2 to the second recess 2d is preferably 1/10 or more with respect to the length of the sealing plate 2, and is 1/8 or more. More preferably, it is more preferably 1/5 or more.
  • a third recess 2e and a fourth recess 2f are provided on the inner surface of the sealing plate 2 on the battery side.
  • a third convex portion and a fourth convex portion are provided in a portion of the inner insulating member 12 disposed between the sealing plate 2 and the second negative electrode current collector 8b, which faces the sealing plate 2.
  • the third convex portion is disposed in the third concave portion 2e, and the fourth convex portion is disposed in the fourth concave portion 2f.
  • the length of the third concave portion 2 e in the longitudinal direction of the sealing plate 2 is preferably larger than the length of the third concave portion 2 e in the short direction of the sealing plate 2.
  • the difference between the length of the third concave portion 2e and the length of the third convex portion in the longitudinal direction of the sealing plate 2 is based on the difference between the length of the third concave portion 2e and the length of the third convex portion in the short direction of the sealing plate 2 Is preferably large.
  • the third recess 2 e is preferably displaced from the center of the sealing plate 2 toward the end of the sealing plate 2. Even if it is a case where the 3rd recessed part 2e is provided in the sealing board 2 as such a structure, it can suppress that the intensity
  • the first concave portion 2 c provided on the sealing plate 2 is located on one side of the center of the sealing plate 2, and the third concave portion 2 e provided on the sealing plate 2 is the sealing plate 2. It is preferably located on the other side of the center. It can suppress more effectively that the intensity
  • the current cut-off mechanism 60 is not provided, and the positive electrode side can be configured similarly to the negative electrode side.
  • FIG. 14 is a perspective view of the second external insulating member 111, the external conductive member 120, and the fastening member 121.
  • FIG. 15 is a perspective view in which the surface on the sealing plate side of the second external insulating member 111 is arranged upward.
  • the external conductive member 120 is disposed on the sealing plate 2 via the second external insulating member 111.
  • the second external insulating member 111 has an external insulating member opening 111a and an external insulating member recess 111b. As shown in FIG. 2, when the second external insulating member 111 is disposed on the sealing plate 2, the first external insulating member 11 and the positive electrode terminal 7 are disposed in the external insulating member opening 111a.
  • the second external insulating member 111 preferably has a structure that can hold the external conductive member 120. For example, as shown in FIG. 14, it is preferable to provide a holding wall 111f at the periphery. Instead of the holding wall 111f or in addition to the holding wall 111f, a holding claw may be provided.
  • the external conductive member 120 has a first insertion hole 120a and a second insertion hole 120b. As shown in FIG. 2, the connecting projection 7d of the positive terminal 7 is inserted into the first insertion hole 120a.
  • the positive terminal 7 and the external conductive member 120 can be connected by welding the connection protrusion 7d of the positive terminal 7 and the edge of the first insertion hole 120a. Note that the connection protrusion 7 d of the positive electrode terminal 7 can be caulked on the external conductive member 120.
  • the fastening member 121 has a head part 121a and a bolt part 121b.
  • the bolt part 121b is inserted into the second insertion hole 120b of the external conductive member 120 from the lower surface side.
  • the head 121a of the fastening member 121 is disposed in the external insulating member recess 111b.
  • a first fitting convex portion 111c, a third fitting convex portion 111d, and a second fitting convex portion 111e are provided on the surface of the second external insulating member 111 on the sealing plate 2 side. Yes.
  • a sealing plate recess 102a is provided around the positive electrode terminal mounting hole 2a on the surface of the sealing plate 2 on the battery outer side.
  • the first external insulating member 11 is disposed in the sealing plate recess 102a.
  • a first fitting recess 103 a and a third fitting recess 103 b are provided closer to the center of the sealing plate 2 than the positive terminal mounting hole 2 a.
  • a second fitting recess 103 c is provided outside the positive electrode terminal mounting hole 2 a.
  • the first fitting convex portion 111 c and the third fitting convex portion 111 d of the second external insulating member 111 become the first fitting concave portion of the sealing plate 2.
  • the second fitting convex portion 111 e of the second external insulating member 111 is disposed in the second fitting concave portion 103 c of the sealing plate 2.
  • the first fitting recess 103 a and the second fitting recess 103 c are provided on the surface of the sealing plate 2 on the battery outer side.
  • the 1st fitting convex part 111c and the 2nd fitting convex part 111e which were provided in the 2nd external insulating member 111 are arrange
  • the first fitting recess 103 a is shifted to the end side of the sealing plate 2 from the center of the sealing plate 2, and the second fitting recess 103 c is from the center of the sealing plate 2. Is also shifted to the end side of the sealing plate 2. For this reason, it can suppress that a recessed part concentrates on the center part in the transversal direction of the sealing board 2, and the intensity
  • the length of the first fitting recess 103a and the third fitting recess 103b in the longitudinal direction of the sealing plate 2 is larger than the length of the sealing plate 2 in the short direction.
  • the first fitting recess 103 a and the third fitting recess 103 b extend along the longitudinal direction of the sealing plate 2, respectively.
  • the first fitting recess 103 a is shifted to one side from the center of the sealing plate 2
  • the third fitting recess 103 b is shifted to the other side from the center of the sealing plate 2. ing.
  • the distance from the center of the sealing plate 2 to the first fitting recess 103 a and the distance from the center of the sealing plate 2 to the third fitting recess 103 b are respectively the sealing plate 2.
  • the length in the short direction is preferably 1/10 or more, more preferably 1/8 or more, and even more preferably 1/5 or more.
  • the distance from the center of the sealing plate 2 to the second fitting recess 103c is preferably 1/10 or more with respect to the length of the sealing plate 2 in the short direction. 1/8 or more, more preferably 1/5 or more.
  • the second fitting concave portion 103 c is shifted to one side from the center of the sealing plate 2, and the second concave portion 2 d is shifted to the other side from the center of the sealing plate 2. preferable.
  • a sealing plate recess 102b is provided around the negative electrode terminal mounting hole 2b on the surface of the sealing plate 2 on the battery outer side.
  • the first external insulating member 13 is disposed in the sealing plate recess 102b.
  • a first fitting recess 104a and a third fitting recess 104b are provided closer to the center of the sealing plate 2 than the negative terminal mounting hole 2b.
  • a second fitting recess 104 c is provided outside the negative electrode terminal mounting hole 2 b.
  • the first fitting convex portion, the third fitting convex portion, and the second fitting convex portion provided on the second external insulating member 112 are the first fitting concave portion 104a and the third fitting convex portion, respectively. It arrange
  • the first fitting recess 104a, the third fitting recess 104b, and the second fitting recess 104c are thin portions that are thinner than the other portions.
  • the sealing plate 2 in the longitudinal direction of the sealing plate 2, it is preferable to provide a mark showing positive polarity, for example, a “+” mark, on the sealing plate 2 outside the positive electrode terminal mounting hole 2a.
  • a mark indicating a negative polarity for example, a “ ⁇ ” mark, on the sealing plate 2 outside the negative electrode terminal mounting hole 2 b.
  • a positive polarity mark for example, a “+” mark
  • the positive polarity mark provided on the sealing plate 2 is shifted to one end side from the center of the sealing plate 2, and the positive polarity provided on the external conductive member 120 is changed.
  • the mark to be shown is preferably shifted to the other end side from the center of the sealing plate 2. With such a configuration, it is easy to accurately grasp the polarities of terminals existing in the vicinity from both sides.
  • a negative polarity mark for example, a “ ⁇ ” mark
  • the mark indicating the negative polarity provided on the sealing plate 2 is shifted to one end side from the center of the sealing plate 2, and the negative polarity provided on the external conductive member 122 is changed.
  • the mark to be shown is preferably shifted to the other end side from the center of the sealing plate 2.
  • a plurality of prismatic secondary batteries 20 can be connected in series or in parallel to form an assembled battery.
  • the external conductive member 120 and the external conductive member 122 are used to connect the terminals of the adjacent rectangular secondary batteries 20.
  • a metal bus bar is connected to the external conductive member 120 on the positive electrode side of one adjacent rectangular secondary battery 20 and the external conductive member 122 on the negative electrode side of the other rectangular secondary battery 20 adjacent to each other.
  • the fastening member 121 and the fastening member 123 are used for connecting the bus bar and the external conductive member 120 or the external conductive member 122 using a nut. Note that the fastening member 121 and the fastening member 123 are not essential components.
  • the bus bar and the external conductive member 120 or the external conductive member 122 can be connected by welding.
  • FIG. 16 is a top view of the assembled battery 130.
  • a plurality of prismatic secondary batteries 20 are stacked via a spacer 134 between a pair of metal end plates 131.
  • the pair of end plates 131 are connected by a metal binding bar 132.
  • the external conductive member 120 and the external conductive member 122 of the adjacent rectangular secondary battery 20 are electrically connected by a metal bus bar 133.
  • the positive terminal 7 and the negative terminal 9 are inserted into the positive terminal mounting hole 2a and the negative terminal mounting hole 2b of the sealing plate 2 from the battery outer side, It is a caulking form. As another form, it is good also as a form which inserts the positive electrode terminal 7 and the negative electrode terminal 9 in the positive electrode terminal attachment hole 2a and the negative electrode terminal attachment hole 2b of the sealing board 2 from the battery inner side, and it crimps on the battery outer side.
  • the second external insulating member 111 and the first external insulating member 11 are separate members.
  • the second external insulating member 111 and the first external insulating member 11 may be a single member.
  • the first insulating member, the second insulating member, the cover portion, the first external insulating member, the second external insulating member, and the internal insulating member are preferably made of resin.
  • resin for example, those made of polypropylene, polyethylene, perfluoroalkoxyalkane (PFA), polytetrafluoroethylene (PTFE), ethylene / tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), or the like can be used.
  • the electrode body 3 may be a single stacked electrode body.
  • the electrode body 3 may be a single wound electrode body in which a long positive electrode plate and a long negative electrode plate are wound via a separator.
  • the two electrode body elements 3a and 3b are not limited to laminated electrode bodies, but are wound electrode bodies in which a long positive electrode plate and a long negative electrode plate are wound via a separator. May be.
  • SYMBOLS 20 Square secondary battery, 1 ... Square exterior body, 2 ... Sealing plate, 2a ... Positive electrode terminal attachment hole, 2b ... Negative electrode terminal attachment hole, 2c ... 1st recessed part, 2d, second recess, 2e, third recess, 2f, fourth recess, 102a, sealing plate recess, 102b, sealing plate recess, 103a, first fitting recess, 103b ... third fitting recess, 103c ... second fitting recess, 104a ... first fitting recess, 104b ... third fitting recess, 104c ... second fitting recess, DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Battery case, 3 ...
  • Electrode body 3a ... 1st electrode body element, 3b ... 2nd electrode body element, 4 ... Positive electrode plate, 4a ... Positive electrode core body 4b: positive electrode active material mixture layer, 4d: positive electrode protective layer, 40: positive electrode tab, 40a: first positive electrode tab group, 40b: second Electrode tab group, 5 ... negative electrode plate, 5a ... negative electrode core, 5b ... negative electrode active material mixture layer, 50 ... negative electrode tab, 50a ... first negative electrode tab group, 50b ... -2nd negative electrode tab group, 6 ... positive electrode current collection member, 6a ... 1st positive electrode current collector, 6c ... connection hole, 6d ... fixing hole, 6d1 ... small diameter part, 6d2 ...
  • 1st terminal insertion hole, 12 Internal side insulation member, 13 ... 1st external insulation member, 14 ... Insulation sheet, 15 ... Electrolyte injection hole, 16 ... sealing plug, 17 ... gas discharge valve, 60 ... current interruption mechanism, 61 ... conductive member, 61a ... conductive member base, 61b ... Tubular part, 61c ... third terminal insertion hole, 61d ... flange part, 61e ... pressing protrusion, 61f ... conductive member opening, 62 ... deformation plate, 63 ...
  • 2nd external insulation member 111a ... External insulation member opening, 111b. ..External insulating member concave portion, 111c... First fitting convex portion, 111d... Third fitting convex portion, 111e.

Landscapes

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Abstract

正極端子取り付け孔を有し角形外装体(1)の開口を封口する封口板(2)と、正極板に電気的に接続された正極端子(7)と、封口板(2)の外面側において正極端子(7)に接続された外部導電部材(120)と、外部導電部材(120)と封口板(2)の間に配置された第2外部絶縁部材(111)と、を備えた角形二次電池であって、封口板(2)は、正極端子取り付け孔よりも封口板(2)の中央側に第1嵌合凹部(103a)を有し、正極端子取り付け孔よりも封口板(2)の端部側に第2嵌合凹部(103c)を有し、第1嵌合凹部及び第2嵌合凹部は封口板2の短手方向において封口板(2)の中心からずれた位置に配置され、第2外部絶縁部材(111)の第1嵌合凸部及び第2嵌合凸部はそれぞれ、第1嵌合凹部及び第2嵌合凹部の内部に配置されている。

Description

角形二次電池及びそれを用いた組電池
 本発明は角形二次電池及びそれを用いた組電池に関する。
 電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV、PHEV)等の駆動用電源において、複数の角形二次電池が直列ないし並列に接続された組電池が使用されている。
 これらの角形二次電池では、開口を有する有底筒状の角形外装体と、その開口を封口する封口板により電池ケースが構成される。電池ケース内には、正極板、負極板及びセパレータからなる電極体が電解液と共に収容される。封口板には正極端子及び負極端子が取り付けられる。正極端子は正極集電体を介して正極板に電気的に接続され、負極端子は負極集電体を介して負極板に電気的に接続される。
 電池ケース外において、正極端子に正極外部導電部材が接続され、負極端子に負極外部導電部材が接続された角形二次電池が知られている。また、このような角形二次電池を用いて組電池を作製することが知られている。このような組電池においては、例えば、一つの角形二次電池の正極外部導電部材と、隣接する他の角形二次電池の負極外部導電部材とを、金属製のバスバーにより接続することができる。
 角形二次電池が正極外部導電部材及び負極外部導電部材を有する場合、正極外部導電部材と封口板の間、及び負極外部導電部材と封口板の間には、それぞれ外部絶縁部材が配置される。これにより、正極外部導電部材及び負極外部導電部材が封口板と直接接することを防止できる。
 そして、衝撃や振動等により正極外部導電部材、負極外部導電部材ないし外部絶縁部材が封口板に対してずれることを防止するため、外部絶縁部材と封口板を嵌合する技術が提案されている(特許文献1)。
特開2011-216243号公報
 本発明は、正極外部導電部材ないし負極外部導電部材と封口板の間に配置される外部絶縁部材が封口板に対してずれることを防止した角形二次電池及びそれを用いた組電池を提供することを一つの目的とする。
 本発明の一様態の角形二次電池は、
 正極板と負極板を含む電極体と、
 開口を有し、前記電極体を収容する角形外装体と、
 端子取り付け孔を有し、前記開口を封口する封口板と、
 前記正極板又は前記負極板に電気的に接続され、前記端子取り付け孔に挿入された端子と、
 前記封口板の外面側において前記端子に接続された外部導電部材と、
 前記外部導電部材と前記封口板の間に配置された外部絶縁部材と、を備え、 前記封口板は、第1嵌合凹部及び第2嵌合凹部を有し、
 前記封口板の長手方向において、前記端子取り付け孔よりも前記封口板の中央側に前記第1嵌合凹部が配置され、前記端子取り付け孔よりも前記封口板の端部側に前記第2嵌合凹部が配置され、
 前記封口板の短手方向において、前記第1嵌合凹部は、前記封口板の中心よりも前記封口板の端部側にずれており、前記第2嵌合凹部は、前記封口板の中心よりも前記封口板の端部側にずれており、
 前記外部絶縁部材は、第1嵌合凸部及び第2嵌合凸部を有し、前記第1嵌合凸部は前記第1嵌合凹部内に配置され、前記第2嵌合凸部は前記第2嵌合凹部内に配置されている。
 本発明の一様態の角形二次電池では、封口板の電池外方側の面に第1嵌合凹部及び第2嵌合凹部が設けられている。そして、外部絶縁部材に設けられた第1嵌合凸部と第2嵌合凸部がそれぞれ、第1嵌合凹部と第2嵌合凹部内に配置される。このため、外部絶縁部材が封口板に対してずれることを抑制できる。更に、本発明の一様態の角形二次電池では、封口板の長手方向において、端子取り付け孔の一方側に第1嵌合凹部が設けられ、端子取り付け孔の他方側に第2嵌合凹部が設けられている。このため、第1嵌合凹部と第2嵌合凹部の距離を大きくとることができる。このため、より効果的に、外部絶縁部材が封口板に対してずれることを抑制できる。
 外部絶縁部材が封口板に対してずれることを防止することにより、意図しない状態で外部導電部材と封口板が接触することを確実に防止できる。また、外部導電部材と端子の接続部等に過度の負荷が加わり、外部導電部材と端子の接続部等が損傷することを防止できる。
 なお、外部導電部材は、外部絶縁部材に保持されていることが好ましい。このような構成であると、外部導電部材が封口板に対してずれることもより効果的に抑制できる。例えば、外部絶縁部材が、外部導電部材と嵌合されるような形状を有することが好ましい。
 本発明の一様態の角形二次電池では、更に、封口板の短手方向において、第1嵌合凹部は封口板の中心よりも封口板の端部側にずれており、第2嵌合凹部は封口板の中心よりも封口板の端部側にずれている。このため、封口板の短手方向における中心部に凹部が集中し、封口板の強度が低下することを抑制できる。なお、封口板の強度が低下した場合、電池ケース内の圧力が上昇した際に、封口板が変形し易くなる。そして、封口板が容易に変形する場合、封口板と角形外装体の接続部の損傷や破損、あるいは封口板に設けられたガス弁の損傷や破損、あるいは、封口板に設けられた電解液注液孔の封止部の損傷や破損の原因となり得る。
 前記封口板は第3嵌合凹部を有し、
 前記封口板の長手方向において、前記端子取り付け孔よりも前記封口板の中央側に前記第3嵌合凹部が配置され、
 前記封口板の短手方向において、前記第3嵌合凹部は、前記封口板の中心よりも前記第1嵌合凹部が配置されていない側の前記封口板の端部側にずれており、
 前記外部絶縁部材は、第3嵌合凸部を有し、前記第3嵌合凸部は前記第3嵌合凹部内に配置されていることが好ましい。
 このような構成であると、封口板の強度の低下を抑制しつつ、外部絶縁部材が封口板に対してずれることをより効果的に防止できる。
 前記封口板の長手方向における前記第1嵌合凹部の長さは、前記封口板の短手方向における前記第1嵌合凹部の長さよりも大きいことが好ましい。 
 このような構成であると、封口板の強度の低下を抑制しつつ、外部絶縁部材が封口板に対してずれることをより効果的に防止できる。
 前記第2嵌合凹部は、平面視の形状が円形であることが好ましい。
 このような構成であると、封口板と外部絶縁部材の嵌合状態をより好ましい状態とすることができる。
 前記封口板の長手方向における前記第3嵌合凹部の長さは、前記封口板の短手方向における前記第3嵌合凹部の長さよりも大きいことが好ましい。
 このような構成であると、封口板の強度の低下を抑制しつつ、外部絶縁部材が封口板に対してずれることをより効果的に防止できる。
 上述のような角形二次電池を複数個用いて組電池とすることができる。この場合、一つの角形二次電池の外部導電部材と、隣接する別の角形二次電池の外部導電部材とを、金属製のバスバーで電気的に接続する。なお、隣接する角形二次電池を並列接続する場合、バスバーにより接続される複数の外部導電部材は同じ極性を有する。また、隣接する角形二次電池を直列接続する場合、バスバーにより接続される二つの外部導電部材うちの一方は正の極性を有し、他方は負の極性を有する。
 本発明によると、外部絶縁部材が封口板に対してずれることが抑制された信頼性の高い角形二次電池及びそれを用いた組電池を提供できる。
実施形態に係る角形二次電池の斜視図である。 図1におけるII-II断面の断面図である。 実施形態に係る正極板の平面図である。 実施形態に係る負極板の平面図である。 実施形態に係る電極体要素の平面図である。 組立て前の正極端子、第1外部絶縁部材、封口板、第1絶縁部材、導電部材、変形板及び第2絶縁部材の斜視図である。 各部品を取り付けた後の封口板の電池内部側の面を示す図である。 図8Aは図7のVIIIA-VIIIA断面の断面図であり、図8Bは図7のVIIIB-VIIIB断面の断面図であり、図8Cは図7のVIIIC-VIIIC断面の断面図である。 図9Aは組み付け前の第1正極集電体と第2絶縁部材の斜視図であり、図9Bは組み付け後の第1正極集電体と第2絶縁部材の斜視図であり、図9Cは固定後の第1正極集電体と第2絶縁部材の斜視図である。 各部品を取り付けた封口板の斜視図である。 負極端子近傍の封口板の長手方向に沿った断面図である。 集電部材へのタブの取付け方法を示す図である。 図13Aは部品取り付け前の封口板の電池内部側の面を示す図である。図13Bは部品取り付け前の封口板の電池外部側の面を示す図である。 正極側の外部導電部材、ボルト、及び外部絶縁部材の斜視図である。 外部絶縁部材の封口板側の面を上方に配置した斜視図である。 組電池の上面図である。
 実施形態に係る角形二次電池20の構成を以下に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されない。
 図1及び図2に示すように角形二次電池20は、開口を有する有底角筒状の角形外装体1と、角形外装体1の開口を封口する封口板2からなる電池ケース100を備える。角形外装体1及び封口板2は、それぞれ金属製であることが好ましく、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金製とすることが好ましい。角形外装体1内には、正極板と負極板がセパレータを介して積層された積層型の電極体3が電解液と共に収容されている。電極体3と角形外装体1の間には樹脂製の絶縁シート14が配置されている。
 電極体3の封口板2側の端部には、正極タブ40及び負極タブ50が設けられている。正極タブ40は第2正極集電体6b及び第1正極集電体6aを介して正極端子7に電気的に接続されている。負極タブ50は第2負極集電体8b及び第1負極集電体8aを介して負極端子9に電気的に接続されている。ここで、第1正極集電体6a及び第2正極集電体6bが、正極集電部材6を構成している。また、第1負極集電体8a及び第2負極集電体8bが、負極集電部材8を構成している。なお、正極集電部材6を一つの部品とすることもできる。また、負極集電部材8を一つの部品とすることもできる。
 正極端子7は、樹脂製の第1外部絶縁部材11を介して封口板2に固定されている。負極端子9は、樹脂製の第1外部絶縁部材13を介して封口板2に固定されている。正極端子7は金属製であることが好ましく、アルミニウム又はアルミニウム合金製であることがより好ましい。負極端子9は金属製であることが好ましく、銅又は銅合金製であることがより好ましい。負極端子9が、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる部分と、銅又は銅合金からなる部分を有し、銅又は銅合金からなる部分を電池内部側に配置するようにしてもよい。
 正極板と正極端子7の間の導電経路には、電池ケース100内の圧力が所定値以上となった際に作動し、正極板と正極端子7の間の導電経路を遮断する電流遮断機構60が設けられることが好ましい。なお、負極板と負極端子9の間の導電経路に電流遮断機構を設けてもよい。電流遮断機構60は必須の構成ではない。
 封口板2には電池ケース100内の圧力が所定値以上となった際に破断し、電池ケース100内のガスを電池ケース100外に排出するガス排出弁17が設けられている。なお、ガス排出弁17の作動圧は、電流遮断機構60の作動圧よりも大きい値に設定する。
 封口板2には電解液注液孔15が設けられている。電解液注液孔15から電池ケース100内に電解液を注液した後、電解液注液孔15は封止栓16により封止される。封止栓16としてはブラインドリベットを用いることが好ましい。
 封口板2よりも電池外部側において、正極端子7には金属製の正極側の外部導電部材120が接続されている。また、外部導電部材120には締結部材121が接続されている。なお、締結部材121は必須の構成ではない。外部導電部材120と封口板2の間には正極側の第2外部絶縁部材111が配置されている。
 封口板2よりも電池外部側において、負極端子9には金属製の負極側の外部導電部材122が接続されている。また、外部導電部材122には締結部材123が接続されている。なお、締結部材123は必須の構成ではない。外部導電部材122と封口板2の間には負極側の第2外部絶縁部材112が配置されている。
 なお、外部導電部材120、外部導電部材122はアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等からなることが好ましい。なお、表面にニッケルメッキ等が施されていてもよい。また、第2外部絶縁部材111、第2外部絶縁部材112は樹脂製であることが好ましい。
 次に角形二次電池20の製造方法及び各構成の詳細を説明する。
 [正極板の作製]
 正極活物質としてのリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)、導電剤としての炭素材料、及び分散媒としてのN-メチル-2-ピロリドン(NMP)を含む正極スラリーを作製する。この正極スラリーを、正極芯体としての厚さ15μmの矩形状のアルミニウム箔の両面に塗布する。そして、これを乾燥させることにより、正極スラリー中のNMPを取り除き、正極芯体上に正極活物質合剤層を形成する。その後、正極活物質合剤層が所定厚みになるように圧縮処理を行う。このようにして得られた正極板を所定の形状に切断する。
 図3に示すように、正極板4は、矩形状の正極芯体4aの両面に正極活物質合剤層4bが形成された本体部を有する。本体部の端辺から正極芯体4aが突出しており、この突出した正極芯体4aが正極タブ40を構成する。正極タブ40において正極活物質合剤層4bと隣接する部分には、正極活物質合剤層4bの電気抵抗よりも大きな電気抵抗を有する正極保護層4dが設けられることが好ましい。
 [負極板の作製]
 負極活物質としての黒鉛、結着剤としてのスチレンブタジエンゴム(SBR)、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)、及び水を含む負極スラリーを作製する。この負極スラリーを、負極芯体としての厚さ8μmの矩形状の銅箔の両面に塗布する。そして、これを乾燥させることにより、負極スラリー中の水を取り除き、負芯体上に負極活物質合剤層を形成する。その後、負極活物質合剤層が所定厚みになるように圧縮処理を行う。このようにして得られた負極板を所定の形状に切断する。
 図4は、上述の方法で作製した負極板5の平面図である。図4に示すように、負極板5は、矩形状の負極芯体5aの両面に負極活物質合剤層5bが形成された本体部を有する。本体部の端辺から負極芯体5aが突出しており、この突出した負極芯体5aが負極タブ50を構成する。
 [電極体要素の作製]
 50枚の正極板4及び51枚の負極板5を上述の方法で作製し、これらをポリオレフィン製の方形状のセパレータを介して積層し積層型の電極体要素(3a、3b)を作製する。図5に示すように、積層型の電極体要素(3a、3b)は、一方の端部において、各正極板4の正極タブ40が積層され、各負極板5の負極タブ50が積層されるように作製される。
 [封口板への各部品取り付け(正極側)]
 図2、図6~図8を用いて、封口板2への正極端子7及び第1正極集電体6a等の取り付け方法、及び正極端子7の近傍の構成について説明する。なお、図7においては、正極タブ40及び負極タブ50は図示していない。
 封口板2において、正極端子取り付け孔2aの近傍の電池外面側に第1外部絶縁部材11を配置し、正極端子取り付け孔2aの近傍の電池内部側に第1絶縁部材10及び導電部材61を配置する。次に、正極端子7において鍔部7aの一方側に設けられた挿入部7bを、第1外部絶縁部材11の第1端子挿入孔11a、封口板2の正極端子取り付け孔2a、第1絶縁部材10の第2端子挿入孔10d及び導電部材61の第3端子挿入孔61cのそれぞれに挿入する。そして、挿入部7bの先端を導電部材61上にカシメる。これにより、正極端子7、第1外部絶縁部材11、封口板2、第1絶縁部材10及び導電部材61が固定される。正極端子7の挿入部7bにおいてカシメられた部分と導電部材61はレーザ溶接等により溶接されることが好ましい。また、第1絶縁部材10及び第1外部絶縁部材11はそれぞれ樹脂製であることが好ましい。
 なお、図6及び図8に示すように、第1絶縁部材10は、封口板2と対向するように配置される第1絶縁部材本体部10aを有する。第1絶縁部材本体部10aの封口板2の長手方向における両端部には、一対の第1側壁10bが設けられている。第1絶縁部材本体部10aの封口板2の短手方向における両端部には、一対の第2側壁10cが設けられている。第1絶縁部材本体部10aには、第2端子挿入孔10dが設けられている。第2側壁10cの外面側には、第1接続部10eが設けられている。第1接続部10eは、封口板2の長手方向において、第2側壁10cの中央部に設けられることが好ましい。また、第2側壁10cの外面側には、第2接続部10fが設けられている。第2接続部10fは、封口板2の長手方向において、第2側壁10cの端部に設けられることが好ましい。第1絶縁部材本体部10aの封口板2側の面には第1溝部10xが設けられ、第1絶縁部材本体部10aの導電部材61側の面には、第2溝部10yが設けられている。第2溝部10yは、第1溝部10xよりも外周側に位置する。第1絶縁部材本体部10aの封口板2側の面には、隅部に凹部10gが設けられている。
 図6及び図8に示すように、導電部材61は、第1絶縁部材本体部10aと対向するように配置される導電部材ベース部61aと、導電部材ベース部61aの縁部から電極体3に向かって延びる管状部61bを有する。なお、管状部61bの封口板2に平行な断面形状は、円形であってもよいし角形であってもよい。管状部61bの電極体3側の端部には、フランジ部61dが設けられている。管状部61bの電極体3側の端部には導電部材開口部61fが設けられている。導電部材ベース部61aの第1絶縁部材10と対向する面には押圧突起61eが設けられている。押圧突起61eは第1絶縁部材10を、封口板2側に押圧している。なお、押圧突起61eは、第3端子挿入孔61cの縁部、あるいはその近傍に形成されることが好ましい。
 次に、変形板62を、導電部材61の導電部材開口部61fを塞ぐように配置し、変形板62の周縁を導電部材61にレーザ溶接等により溶接する。これにより、導電部材61の導電部材開口部61fが変形板62により密閉される。なお、導電部材61及び変形板62はそれぞれ金属製であることが好ましく、アルミニウム又はアルミニウム合金であることがより好ましい。
 次に、図9A~図9Cを用いて、第2絶縁部材63と第1正極集電体6aの固定方法を説明する。なお、図9A~図9Cでは、角形二次電池20において電極体3側に配置される面が上方に位置し、封口板2側に配置される面が下方に位置している。
 図9Aに示すように、第1正極集電体6aは、接続用孔6cを有する。この接続用孔6cの縁部が変形板62に溶接接続される。第1正極集電体6aにおいて、接続用孔6cの周囲には、4つの固定用孔6dが設けられている。第1正極集電体6aにおいて、接続用孔6cの周囲には、ずれ防止用孔6eが設けられている。固定用孔6dは、小径部6d1と、小径部6d1よりも内径の大きい大径部6d2を有することが好ましい。
 図8A及び図9Aに示すように、第2絶縁部材63は、変形板62と対向するように配置される絶縁部材第1領域63xと、封口板2と対向するように配置される絶縁部材第2領域63yと、絶縁部材第1領域63xと絶縁部材第2領域63yを繋ぐ絶縁部材第3領域63zを有する。絶縁部材第1領域63xの中央には絶縁部材第1開口63aが設けられている。絶縁部材第1領域63xにおいて、封口板2の長手方向における端部には第3壁部63bが設けられている。第3壁部63bには、第3接続部63dが設けられている。また、絶縁部材第1領域63xにおいて、封口板2の短手方向における両端部には第4壁部63cが設けられている。第4壁部63cには、第4接続部63eが設けられている。絶縁部材第1領域63xにおける封口板2側の面には、4つの爪部63hが設けられている。絶縁部材第2領域63yにおいて、封口板2に設けられた電解液注液孔15と対向する位置には絶縁部材第2開口63iが設けられている。絶縁部材第2開口63iの縁部には電極体3側に向かって延びる絶縁部材環状リブ63kが設けられている。
 図9Bに示すように、第2絶縁部材63の固定用突起63fが第1正極集電体6aの固定用孔6d内に配置され、第2絶縁部材63のずれ防止用突起63gが第1正極集電体6aのずれ防止用孔6e内に配置されるように、第2絶縁部材63上に第1正極集電体6aを配置する。そして、第2絶縁部材63の固定用突起63fの先端部を熱カシメ等することにより変形させる。これにより、図8C及び図9Cに示すように、第2絶縁部材63の固定用突起63fの先端部に拡径部63f1が形成され、第2絶縁部材63と第1正極集電体6aが固定される。
 なお、図9Cに示すように、第2絶縁部材63の固定用突起63fの先端部に形成される拡径部63f1が、固定用孔6dの大径部6d2内に配置されることが好ましい。第2絶縁部材63のずれ防止用突起63gは、固定用突起63fのように熱カシメされない。
 次に、図8A~図8Cに示すように、第1正極集電体6aが固定された第2絶縁部材63を、第1絶縁部材10と導電部材61に接続する。
 図8Bに示すように、第2絶縁部材63の第4接続部63eが第1絶縁部材10の第1接続部10eに接続される。また、図8Cに示すように、第2絶縁部材63の爪部63hが、導電部材61のフランジ部61dに接続される。これにより、第2絶縁部材63は、第1絶縁部材10及び導電部材61のそれぞれに接続される。このような構成であると、角形二次電池20に強い衝撃や振動が加わった場合でも、第1正極集電体6aの脆弱部に負荷が加わることを抑制できる。よって、第1正極集電体6aの脆弱部の損傷や破損を抑制できる。
 変形板62は、第1正極集電体6aと溶接接続される。溶接は、レーザ溶接等のエネルギー線の照射が好ましい。
 ここで、電流遮断機構60の作動について説明する。電池ケース100内の圧力が上昇することにより、変形板62の中央部が封口板2側に移動するように変形する。そして、電池ケース100内の圧力が所定値以上となったとき、変形板62の変形に伴い、第1正極集電体6aの薄肉部6fに設けられたノッチが破断する。これにより、正極板4から正極端子7への導電経路が切断される。例えば、角形二次電池20が過充電状態となり電池ケース100内の圧力が上昇したとき、電流遮断機構60が作動し、正極板4から正極端子7への導電経路が切断されることにより、更なる過充電の進行が防止される。
 変形板62と第1正極集電体6aの溶接接続を行う前に、正極端子7に形成された端子貫通孔7cを通じて導電部材61の内部側にガスを送り込むことにより、導電部材61と変形板62に溶接部のリーク検査を行える。端子貫通孔7cは、端子封止部材7xにより封止される。なお、端子封止部材7xは、金属部材とゴム部材からなることが好ましい。
 図10は、第1絶縁部材10、導電部材61、変形板62、第2絶縁部材63及び第1正極集電体6aが取り付けられた封口板2の電池内部側の面を示す斜視図である。図10に示すように、第2絶縁部材63において封口板2の長手方向の端部に第3接続部63dが設けられている。第1絶縁部材10において封口板2の短手方向の両端には第2接続部10fが設けられている。
 [封口板への各部品取り付け(負極側)]
 図2及び図11を用いて、封口板2への負極端子9及び第1負極集電体8aの取り付け方法を説明する。封口板2に設けられた負極端子取り付け孔2bの近傍の電池外面側に第1外部絶縁部材13を配置し、負極端子取り付け孔2bの近傍の電池内部側に内部側絶縁部材12及び第1負極集電体8aを配置する。次に、負極端子9を、第1外部絶縁部材13の貫通孔、封口板2の負極端子取り付け孔2b、内部側絶縁部材12の貫通孔及び第1負極集電体8aの貫通孔のそれぞれに挿入する。そして、負極端子9の先端を第1負極集電体8a上にカシメる。これにより、第1外部絶縁部材13、封口板2、内部側絶縁部材12及び第1負極集電体8aが固定される。なお、負極端子9においてカシメられた部分と第1負極集電体8aはレーザ溶接等により溶接接続されることが好ましい。
 [集電体とタブの接続]
 図12は、第2正極集電体6bへの正極タブ40の接続方法、第2負極集電体8bへの負極タブ50の接続方法を示す図である。上述の方法で2つの電極体要素を作製し、それぞれ第1の電極体要素3a、第2の電極体要素3bとする。なお、第1の電極体要素3aと第2の電極体要素3bは全く同じ構成であってもよいし、異なる構成であってもよい。ここで、第1の電極体要素3aの複数枚の正極タブ40が第1正極タブ群40aを構成する。第1の電極体要素3aの複数枚の負極タブ50が第1負極タブ群50aを構成する。第2の電極体要素3bの複数枚の正極タブ40が第2正極タブ群40bを構成する。第2の電極体要素3bの複数枚の負極タブ50が第2負極タブ群50bを構成する。
 第1の電極体要素3aと第2の電極体要素3bの間に、第2正極集電体6bと第2負極集電体8bを配置する。そして、第1の電極体要素3aから突出する積層された複数枚の正極タブ40からなる第1正極タブ群40aを第2正極集電体6b上に配置し、第1の電極体要素3aから突出する積層された複数枚の負極タブ50からなる第1負極タブ群50aを第2負極集電体8b上に配置する。また、第2の電極体要素3bから突出する積層された複数枚の正極タブ40からなる第2正極タブ群40bを第2正極集電体6b上に配置し、第2の電極体要素3bから突出する積層された複数枚の負極タブ50からなる第2負極タブ群50bを第2負極集電体8b上に配置する。第1正極タブ群40a及び第2正極タブ群40bはそれぞれ第2正極集電体6bに溶接接続され溶接接続部90が形成される。第1負極タブ群50a及び第2負極タブ群50bはそれぞれ第2負極集電体8bに溶接接続され溶接接続部90が形成される。
 図12に示すように、第2正極集電体6bは、集電体第1領域6b1と集電体第2領域6b2を有する。集電体第1領域6b1には正極タブ40が接続される。集電体第1領域6b1には集電体第2開口6zが設けられている。集電体第1領域6b1と集電体第2領域6b2は、集電体第3領域6b3により繋がれている。第2正極集電体6bを第1正極集電体6aに接続した後、集電体第2開口6zは封口板2に設けられた電解液注液孔15と対応する位置に配置される。集電体第2領域6b2には、集電体第1開口6yが設けられている。そして、集電体第1開口6yの周囲には、集電体第1凹部6mが設けられている。
 図12に示すように、第2負極集電体8bは、集電体第1領域8b1と集電体第2領域8b2を有する。集電体第1領域8b1には負極タブ50が接続される。集電体第2領域8b2には、集電体第1開口8yが設けられている。そして、集電体第1開口8yの周囲には、集電体第1凹部8fが設けられている。
 [第1正極集電体と第2正極集電体の接続]
 図8Aに示すように、第1正極集電体6aの集電体突起6xが、第2正極集電体6bの集電体第1開口6y内に位置するようにして、第2正極集電体6bを第2絶縁部材63上に配置する。そして、第1正極集電体6aの集電体突起6xと第2正極集電体6bの集電体第1開口6yの縁部をレーザ等のエネルギー線の照射により溶接する。これにより、第1正極集電体6aと第2正極集電体6bが接続される。
 図8Aに示すように、封口板2に対して垂直な方向において、封口板2と集電体第1領域6b1の距離は、封口板2と集電体第2領域6b2の距離よりも小さい。このような構成であると、集電部が占めるスペースをより小さくでき、より体積エネルギー密度の高い角形二次電池となる。
 図8Aに示すように、第1正極集電体6aの第2絶縁部材63と対向する面であって、集電体突起6xの裏側には集電体第2凹部6wが形成されている。
 [第1負極集電体と第2負極集電体の接続]
 図11に示すように、第2負極集電体8bは、集電体第1領域8b1と集電体第2領域8b2を有する。集電体第1領域8b1には負極タブ50が接続される。集電体第2領域8b2には、集電体第1開口8yが設けられている。集電体第1領域8b1と集電体第2領域8b2は、集電体第3領域8b3により繋がれている。
 図11に示すように、第1負極集電体8aの集電体突起8xが、第2負極集電体8bの集電体第1開口8y内に位置するようにして、第2負極集電体8bを内部側絶縁部材12上に配置する。そして、第1負極集電体8aの集電体突起8xと第2負極集電体8bの集電体第1開口8yの縁部をレーザ等のエネルギー線の照射により溶接する。これにより、第1負極集電体8aと第2負極集電体8bが接続される。
 図11に示すように、第1負極集電体8aの内部側絶縁部材12と対向する面であって、集電体突起8xの裏側には集電体第2凹部8wが形成されている。
 なお、集電体突起6x及び集電体突起8xはそれぞれ、平面視の形状が非真円であることが好ましく、方形状、楕円状やトラック形状であることが好ましい。
[カバー部の取り付け]
 第2正極集電体6bを第1正極集電体6aに接続し、第2負極集電体8bを第1負極集電体8aに接続した後、第1の電極体要素3aと第2の電極体要素3bを一つに纏める前に、樹脂製のカバー部80を、第1絶縁部材10及び第2絶縁部材63に接続することが好ましい。図2に示すように、角形二次電池20において、第1正極集電体6aと電極体3の間にカバー部80が配置される。なお、カバー部80は、第1絶縁部材10の第2接続部10fと、第2絶縁部材63の第3接続部63dに接続される。なお、カバー部80は第1絶縁部材10及び第2絶縁部材63の少なくとも一方に接続されていることが好ましい。
[電極体の作製]
 第1正極タブ群40a、第2正極タブ群40b、第1負極タブ群50a及び第2負極タブ群50bを湾曲させて、第1の電極体要素3aと第2の電極体要素3bを一つに纏め電極体3とする。なお、第1の電極体要素3aと第2の電極体要素3bを、テープ等により一つに纏めることが好ましい。あるいは、第1の電極体要素3aと第2の電極体要素3bを、箱状ないし袋状に成形した絶縁シート14内に配置して、一つに纏めることが好ましい。あるいは、第1の電極体要素3aと第2の電極体要素3bを接着により固定することが好ましい。
[角形二次電池の組み立て]
 電極体3を絶縁シート14で覆い、角形外装体1に挿入する。そして、封口板2と角形外装体1を溶接し、角形外装体1の開口を封口板2により封口する。その後、封口板2に設けられた電解液注液孔15から非水電解液を注液し、電解液注液孔を封止栓16により封止する。これにより、角形二次電池20が作製される。
[角形二次電池20について]
 図13Aに示すように、封口板2の電池内部側の面には、第1凹部2cが設けられている。図6に示すように第2絶縁部材63において封口板2に対向する部分に第1凸部70が設けられている。角形二次電池20において、第1凸部70は、第1凹部2c内に配置される。これにより、封口板2に対して平行な面内において、第2絶縁部材63が封口板2に対して動くことを抑制できる。
 なお、第1凸部70及び第1凹部2cの形状は特に限定されない。封口板2に対して垂直な方向から見たとき、第1凸部70の形状が円形であることが好ましい。また、封口板2に対して垂直な方向から見たとき、第1凹部2cの形状が円形であることが好ましく、長円形状であることがより好ましい。
 封口板2に対して垂直な方向から見たとき、封口板2の長手方向における第1凹部2cの長さは、封口板2の短手方向における第1凹部2cの長さよりも大きいことが好ましい。
 封口板2の長手方向における第1凹部2cの長さと第1凸部70の長さの差は、封口板2の短手方向における第1凹部2cの長さと第1凸部70の長さの差よりも大きいことが好ましい。このような構成であると、封口板2の短手方向における、第2絶縁部材63の封口板2に対する動きを抑制できると共に、第2絶縁部材63を容易に封口板2に組み付けることが可能となる。
 封口板2の長手方向において、第1凹部2cは、ガス排出弁17と電解液注液孔15の間に配置されることが好ましい。封口板2の長手方向において、第2絶縁部材63は、電解液注液孔15よりも正極端子7側で他の部品に接続されていることが好ましい。このような構成であると、より離れた複数個所において第2絶縁部材63が封口板2に直接ないし間接的に接続されるため、封口板2に対して平行な面内において、第2絶縁部材63が封口板2に対して動くことをより効果的に抑制できる。なお、角形二次電池20においては、第2絶縁部材63は、封口板2に固定された第1絶縁部材10に接続されている。また、第2絶縁部材63は、封口板2に第1絶縁部材10及び正極端子7を介して固定された導電部材61に固定されている。
 封口板2の短手方向において、第1凹部2cは封口板2の中心よりも封口板2の端部側にずれていることが好ましい。このような構成であると、封口板2に第1凹部2cを設けた場合であっても、封口板2の強度が低下することを抑制できる。このため、封口板2が変形し難くなる。
 角形二次電池20では、第2絶縁部材63は、変形板62と第1正極集電体6aの間に配置され、第1正極集電体6aと固定された絶縁部材第1領域63xと、封口板2上に配置された絶縁部材第2領域63yを有する。そして、第2絶縁部材63の絶縁部材第2領域63yに第1凸部70が形成されている。このため、第2絶縁部材63が封口板2に対して動くことにより電流遮断機構60の脆弱部に負荷が加わることを抑制できる。あるいは、第1正極タブ群40aないし第2正極タブ群40bが損傷することを防止できる。
 なお、第1凹部2cの深さは、第1凹部2cの周囲の封口板2の厚みに対して、30%~70%であることが好ましい。また、封口板2の短手方向において、封口板2の中心から第1凹部2cまでの距離は、封口板2の長さに対して1/10以上であることが好ましく、1/8以上であることがより好ましく、1/5以上であることが更に好ましい。
 図13Aに示すように、封口板2の電池内部側の面には、第2凹部2dが設けられている。図6に示すように第1絶縁部材10において封口板2に対向する部分に第2凸部71が設けられている。角形二次電池20において、第2凸部71は、第2凹部2d内に配置される。これにより、封口板2に対して平行な面内において、第1絶縁部材10が封口板2に対して動くことを抑制できる。
 なお、第2凸部71及び第2凹部2dの形状は特に限定されない。封口板2に対して垂直な方向から見たとき、第2凸部71の形状が円形であることが好ましい。また、封口板2に対して垂直な方向から見たとき、第2凹部2dの形状が円形であることが好ましい。
 変形板62と第1正極集電体6aの間に配置されるとともに第1正極集電体6aに固定される第2絶縁部材63は、第1絶縁部材10に接続されることが好ましい。このような場合、第1絶縁部材10に設けた第2凸部71を封口板2に設けた第2凹部2d内に配置し、第1絶縁部材10が封口板2に対して動くことを抑制することにより、電流遮断機構60の脆弱部に負荷が加わることをより効果的に抑制できる。
 封口板2の長手方向において、第2凹部2dは、正極端子取り付け孔2aよりも外側に配置されることが好ましい。このような構成であると、封口板2の長手方向において、正極端子取り付け孔2aよりも内側に第2凹部2dを設けた場合と比較し、封口板2の強度が低下することを抑制できる。また、封口板2の短手方向において、第2凹部2dは、封口板2の中心よりも封口板2の端部側に配置されることが好ましい。また、封口板2に第1凹部2cが形成される場合、封口板2の短手方向において、封口板2の中心よりも一方側に第1凹部2cが形成され、封口板2の中心よりも他方側に第2凹部2dが形成されることが好ましい。
 なお、第2凹部2dの深さは、第2凹部2dの周囲の封口板2の厚みに対して、30%~70%であることが好ましい。また、封口板2の短手方向において、封口板2の中心から第2凹部2dまでの距離は、封口板2の長さに対して1/10以上であることが好ましく、1/8以上であることがより好ましく、1/5以上であることが更に好ましい。
 図13Aに示すように、封口板2の電池内部側の面には、第3凹部2e、第4凹部2fが設けられている。封口板2と第2負極集電体8bの間に配置される内部側絶縁部材12において封口板2に対向する部分には、第3凸部、第4凸部が設けられている。第3凸部は第3凹部2e内に配置され、第4凸部は第4凹部2f内に配置される。これにより、封口板2に対して平行な面内において、内部側絶縁部材12が封口板2に対して動くことを抑制できる。
 封口板2に対して垂直な方向から見たとき、封口板2の長手方向における第3凹部2eの長さは、封口板2の短手方向における第3凹部2eの長さよりも大きいことが好ましい。
 封口板2の長手方向における第3凹部2eの長さと第3凸部の長さの差は、封口板2の短手方向における第3凹部2eの長さと第3凸部の長さの差よりも大きいことが好ましい。このような構成であると、封口板2の短手方向における、内部側絶縁部材12の封口板2に対する動きを抑制できると共に、内部側絶縁部材12を容易に封口板2に組み付けることが可能となる。
 封口板2の短手方向において、第3凹部2eは封口板2の中心よりも封口板2の端部側にずれていることが好ましい。このような構成であると、封口板2に第3凹部2eを設けた場合であっても、封口板2の強度が低下することを抑制できる。
 封口板2の短手方向において、封口板2に設けられた第1凹部2cが封口板2の中心よりも一方側に位置し、封口板2に設けられた第3凹部2eが封口板2の中心よりも他方側に位置することが好ましい。このような構成であると、封口板2の強度が低下することをより効果的に抑制できる。
 なお、電流遮断機構60を設けず、正極側も負極側と同様の構成とすることもできる。
[第2外部絶縁部材(外部絶縁部材)及び外部導電部材の取り付け]
 第2外部絶縁部材(外部絶縁部材)及び外部導電部材の構造及び角形二次電池20への取り付け方法を、正極側を例に説明する。なお、負極側についても同様の構造とし、同様の方法で取り付けることができる。
 図14は、第2外部絶縁部材111、外部導電部材120及び締結部材121の斜視図である。また、図15は、第2外部絶縁部材111の封口板側の面を上方に配置した斜視図である。
 外部導電部材120は、第2外部絶縁部材111を介して封口板2上に配置される。第2外部絶縁部材111は、外部絶縁部材開口111a及び外部絶縁部材凹部111bを有する。図2に示すように、第2外部絶縁部材111を封口板2上に配置したとき、第1外部絶縁部材11及び正極端子7が外部絶縁部材開口111a内に配置される。第2外部絶縁部材111は、外部導電部材120を保持できる構造とすることが好ましい。例えば、図14に示すように、周縁に保持壁111fを設けることが好ましい。保持壁111fに代えて、あるいは保持壁111fに加えて保持爪を設けてもよい。
 外部導電部材120は、第1挿入孔120a及び第2挿入孔120bを有する。図2に示すように、正極端子7の接続用突起7dが第1挿入孔120aに挿入される。なお、正極端子7の接続用突起7dと第1挿入孔120aの縁部を溶接することにより正極端子7と外部導電部材120を接続することができる。なお、正極端子7の接続用突起7dを外部導電部材120上にかしめることもできる。
 締結部材121は、頭部121aとボルト部121bを有する。ボルト部121bが下面側から外部導電部材120の第2挿入孔120bに挿入される。締結部材121の頭部121aは、外部絶縁部材凹部111b内に配置される。
 図15に示すように、第2外部絶縁部材111の封口板2側の面には、第1嵌合凸部111c、第3嵌合凸部111d及び第2嵌合凸部111eが設けられている。
 図13Bに示すように、封口板2の電池外部側の面において、正極端子取り付け孔2aの周囲には、封口板凹部102aが設けられている。封口板凹部102a内には、第1外部絶縁部材11が配置される。封口板2の長手方向において、正極端子取り付け孔2aよりも封口板2の中央側には、第1嵌合凹部103a、第3嵌合凹部103bが設けられている。封口板2の長手方向において、正極端子取り付け孔2aよりも外側に第2嵌合凹部103cが設けられている。
 封口板2上に第2外部絶縁部材111が配置されると、第2外部絶縁部材111の第1嵌合凸部111cと第3嵌合凸部111dが、封口板2の第1嵌合凹部103aと第3嵌合凹部103b内に配置される。また、第2外部絶縁部材111の第2嵌合凸部111eが、封口板2の第2嵌合凹部103c内に配置される。
 角形二次電池20では、封口板2の電池外部側の面に第1嵌合凹部103a及び第2嵌合凹部103cが設けられている。そして、第2外部絶縁部材111に設けられた第1嵌合凸部111cと第2嵌合凸部111eがそれぞれ、第1嵌合凹部103aと第2嵌合凹部103c内に配置される。このため、第2外部絶縁部材111が封口板2に対してずれることを抑制できる。
 更に、封口板2の短手方向において、第1嵌合凹部103aは封口板2の中心よりも封口板2の端部側にずれており、第2嵌合凹部103cは封口板2の中心よりも封口板2の端部側にずれている。このため、封口板2の短手方向における中心部に凹部が集中し、封口板2の強度が低下することを抑制できる。
 第1嵌合凹部103aと第3嵌合凹部103bは、それぞれ、封口板2の長手方向における長さが、封口板2の短手方向における長さよりも大きい。第1嵌合凹部103aと第3嵌合凹部103bは、それぞれ、封口板2の長手方向に沿って延びている。そして、封口板2の短手方向において、第1嵌合凹部103aは封口板2の中心よりも一方側にずれており、第3嵌合凹部103bは封口板2の中心よりも他方側にずれている。このような構成であると、第2外部絶縁部材111が封口板2に対してずれることをより効果的に抑制できると共に、封口板2の強度が低下することを抑制できる。なお、この場合、第2嵌合凹部103cを設けない形態とすることも考えられる。
 なお、封口板2の短手方向において、封口板2の中心から第1嵌合凹部103aまでの距離、及び封口板2の中心から第3嵌合凹部103bまでの距離は、それぞれ、封口板2の短手方向における長さに対して1/10以上であることが好ましく、1/8以上であることがより好ましく、1/5以上であることが更に好ましい。
 なお、封口板2の短手方向において、封口板2の中心から第2嵌合凹部103cまでの距離は、封口板2の短手方向における長さに対して1/10以上であることが好ましく、1/8以上であることがより好ましく、1/5以上であることが更に好ましい。
 封口板2の短手方向において、第2嵌合凹部103cは封口板2の中心よりも一方側にずれており、第2凹部2dは封口板2の中心よりも他方側にずれていることが好ましい。
 図13Bに示すように、封口板2の電池外部側の面において、負極端子取り付け孔2bの周囲には、封口板凹部102bが設けられている。封口板凹部102b内には、第1外部絶縁部材13が配置される。封口板2の長手方向において、負極端子取り付け孔2bよりも封口板2の中央側には、第1嵌合凹部104a、第3嵌合凹部104bが設けられている。封口板2の長手方向において、負極端子取り付け孔2bよりも外側に第2嵌合凹部104cが設けられている。そして、正極側と同様に、第2外部絶縁部材112に設けられた第1嵌合凸部、第3嵌合凸部及び第2嵌合凸部がそれぞれ、第1嵌合凹部104a、第3嵌合凹部104b、及び第2嵌合凹部104c内に配置される。
 なお、角形二次電池20においては、第1凹部2c、第2凹部2d、第3凹部2e、第4凹部2f、第1嵌合凹部103a、第3嵌合凹部103b、第2嵌合凹部103c、第1嵌合凹部104a、第3嵌合凹部104b、第2嵌合凹部104cはそれぞれ、他の部分より厚みが薄い薄肉部となっている。
 図13Bに示すように、封口板2の長手方向において、正極端子取り付け孔2aよりも外側の封口板2上に正の極性を示すマーク、例えば「+」のマーク、を設けることが好ましい。また、封口板2の長手方向において、負極端子取り付け孔2bよりも外側の封口板2上に負の極性を示すマーク、例えば「-」のマークを設けることが好ましい。これにより、近傍に位置する端子がいずれの極性を備えた端子であるかを正確に把握できる。
 また、図14に示すように正極側の外部導電部材120上に正の極性を示すマーク、例えば「+」のマークを設けることが好ましい。また、封口板2の短手方向において、封口板2に設けた正の極性を示すマークは封口板2の中心よりも一方の端部側にずれ、外部導電部材120に設けた正の極性を示すマークは封口板2の中心よりも他方の端部側にずれていることが好ましい。このような構成であると、両側から近傍に存在する端子の極性を正確に把握し易くなる。なお、負極側の外部導電部材122上に負の極性を示すマーク、例えば「-」のマークを設けることが好ましい。また、封口板2の短手方向において、封口板2に設けた負の極性を示すマークは封口板2の中心よりも一方の端部側にずれ、外部導電部材122に設けた負の極性を示すマークは封口板2の中心よりも他方の端部側にずれていることが好ましい。このような構成であると、両側から近傍に存在する端子の極性を正確に把握し易くなる。なお、このような構成は、正極側の外部導電部材120及び負極側の外部導電部材122が同種の金属である場合、特に効果的である。
[組電池]
 複数の角形二次電池20を直列ないし並列に接続し組電池とすることができる。組電池を作製する際、外部導電部材120及び外部導電部材122は、隣接する角形二次電池20の端子同士を接続するために利用される。例えば、金属製のバスバーを、隣接する一方の角形二次電池20の正極側の外部導電部材120と隣接する他方の角形二次電池20の負極側の外部導電部材122にそれぞれ接続する。なお、締結部材121及び締結部材123は、ナットを用いて、バスバーと外部導電部材120又は外部導電部材122を接続するために用いられる。なお、締結部材121及び締結部材123は必須の構成ではない。例えば、バスバーと外部導電部材120又は外部導電部材122を溶接接続することもできる。
 図16は組電池130の上面図である。一対の金属製のエンドプレート131の間に複数の角形二次電池20がスペーサ134を介して積層されている。一対のエンドプレート131は金属製のバインドバー132により接続されている。隣接する角形二次電池20の外部導電部材120と外部導電部材122は金属製のバスバー133により電気的に接続されている。
[その他]
 上述の実施形態に係る角形二次電池20は、正極端子7及び負極端子9を、封口板2の正極端子取り付け孔2a及び負極端子取り付け孔2bに、電池外部側から挿入し、電池内部側でかしめる形態である。別の形態として、正極端子7及び負極端子9を、封口板2の正極端子取り付け孔2a及び負極端子取り付け孔2bに、電池内部側から挿入し電池外部側でかしめる形態としてもよい。
 上述の実施形態に係る角形二次電池20では、第2外部絶縁部材111と第1外部絶縁部材11が別部材である形態であった。しかしながら、第2外部絶縁部材111と第1外部絶縁部材11を一つの部材とすることもできる。
 第1絶縁部材、第2絶縁部材、カバー部、第1外部絶縁部材、第2外部絶縁部材、内部側絶縁部材は、樹脂製であることが好ましい。例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ペルフルオロアルコキシアルカン(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、又はエチレン・四フッ化エチレン共重合体(ETFE)等からなるものを用いることができる。
 上述の実施形態においては、電極体3が二つの電極体要素3a、3bからなる例を示したが、これに限定されない。電極体3が一つの積層型電極体であってもよい。また、電極体3が、長尺状の正極板と長尺状の負極板をセパレータを介して巻回した一つの巻回型電極体であってもよい。また、二つの電極体要素3a、3bは、それぞれ積層型電極体に限定されず、長尺状の正極板と長尺状の負極板をセパレータを介して巻回した巻回型電極体であってもよい。
20・・・角形二次電池、1・・・角形外装体、2・・・封口板、2a・・・正極端子取り付け孔、2b・・・負極端子取り付け孔、2c・・・第1凹部、2d・・・第2凹部、2e・・・第3凹部、2f・・・第4凹部、102a・・・封口板凹部、102b・・・封口板凹部、103a・・・第1嵌合凹部、103b・・・第3嵌合凹部、103c・・・第2嵌合凹部、104a・・・第1嵌合凹部、104b・・・第3嵌合凹部、104c・・・第2嵌合凹部、100・・・電池ケース、3・・・電極体、3a・・・第1の電極体要素、3b・・・第2の電極体要素、4・・・正極板、4a・・・正極芯体、4b・・・正極活物質合剤層、4d・・・正極保護層、40・・・正極タブ、40a・・・第1正極タブ群、40b・・・第2正極タブ群、5・・・負極板、5a・・・負極芯体、5b・・・負極活物質合剤層、50・・・負極タブ、50a・・・第1負極タブ群、50b・・・第2負極タブ群、6・・・正極集電部材、6a・・・第1正極集電体、6c・・・接続用孔、6d・・・固定用孔、6d1・・・小径部、6d2・・・大径部、6e・・・ずれ防止用孔、6f・・・薄肉部、6x・・・集電体突起、6w・・・集電体第2凹部、6b・・・第2正極集電体、6b1・・・集電体第1領域、6b2・・・集電体第2領域、6b3・・・集電体第3領域、6m・・・集電体第1凹部、6y・・・集電体第1開口、6z・・・集電体第2開口、7・・・正極端子、7a・・・鍔部、7b・・・挿入部、7c・・・端子貫通孔、7d・・・接続用突起、7x・・・端子封止部材、8・・・負極集電部材、8a・・・第1負極集電体、8x・・・集電体突起、8w・・・集電体第2凹部、8b・・・第2負極集電体、8b1・・・集電体第1領域、8b2・・・集電体第2領域、8b3・・・集電体第3領域、8f・・・集電体第1凹部、8y・・・集電体第1開口、9・・・負極端子、10・・・第1絶縁部材、10a・・・第1絶縁部材本体部、10b・・・第1側壁、10c・・・第2側壁、10d・・・第2端子挿入孔、10e・・・第1接続部、10f・・・第2接続部、10g・・・凹部、10x・・・第1溝部、10y・・・第2溝部、11・・・第1外部絶縁部材、11a・・・第1端子挿入孔、12・・・内部側絶縁部材、13・・・第1外部絶縁部材、14・・・絶縁シート、15・・・電解液注液孔、16・・・封止栓、17・・・ガス排出弁、60・・・電流遮断機構、61・・・導電部材、61a・・・導電部材ベース部、61b・・・管状部、61c・・・第3端子挿入孔、61d・・・フランジ部、61e・・・押圧突起、61f・・・導電部材開口部、62・・・変形板、63・・・第2絶縁部材、63x・・・絶縁部材第1領域、63a・・・絶縁部材第1開口、 63b・・・第3壁部、63c・・・第4壁部、63d・・・第3接続部、63e・・・第4接続部、63f・・・固定用突起、63f1・・・拡径部、63g・・・ずれ防止用突起、63h・・・爪部、63y・・・絶縁部材第2領域、63i・・・絶縁部材第2開口、63k・・・絶縁部材環状リブ、63z・・・絶縁部材第3領域、70・・・第1凸部、71・・・第2凸部、80・・・カバー部、90・・・溶接接続部、111・・・第2外部絶縁部材、111a・・・外部絶縁部材開口、111b・・・外部絶縁部材凹部、111c・・・第1嵌合凸部、111d・・・第3嵌合凸部、111e・・・第2嵌合凸部、111f・・・保持壁、112・・・第2外部絶縁部材、120・・・外部導電部材、120a・・・第1挿入孔、120b・・・第2挿入孔、121・・・締結部材、121a・・・頭部、121b・・・ボルト部、122・・・外部導電部材、123・・・締結部材、130・・・組電池、131・・・エンドプレート、132・・・バインドバー、133・・・バスバー、134・・・スペーサ

Claims (6)

  1.  正極板と負極板を含む電極体と、
     開口を有し、前記電極体を収容する角形外装体と、
     端子取り付け孔を有し、前記開口を封口する封口板と、
     前記正極板又は前記負極板に電気的に接続され、前記端子取り付け孔に挿入された端子と、
     前記封口板の外面側において前記端子に接続された外部導電部材と、
     前記外部導電部材と前記封口板の間に配置された外部絶縁部材と、を備え、
     前記封口板は、第1嵌合凹部及び第2嵌合凹部を有し、
     前記封口板の長手方向において、前記端子取り付け孔よりも前記封口板の中央側に前記第1嵌合凹部が配置され、前記端子取り付け孔よりも前記封口板の端部側に前記第2嵌合凹部が配置され、
     前記封口板の短手方向において、前記第1嵌合凹部は、前記封口板の中心よりも前記封口板の端部側にずれており、前記第2嵌合凹部は、前記封口板の中心よりも前記封口板の端部側にずれており、
     前記外部絶縁部材は、第1嵌合凸部及び第2嵌合凸部を有し、前記第1嵌合凸部は前記第1嵌合凹部内に配置され、前記第2嵌合凸部は前記第2嵌合凹部内に配置された角形二次電池。
  2.  前記封口板は第3嵌合凹部を有し、
     前記封口板の長手方向において、前記端子取り付け孔よりも前記封口板の中央側に前記第3嵌合凹部が配置され、
     前記封口板の短手方向において、前記第3嵌合凹部は、前記封口板の中心よりも前記第1嵌合凹部が配置されていない側の前記封口板の端部側にずれており、
     前記外部絶縁部材は、第3嵌合凸部を有し、前記第3嵌合凸部は前記第3嵌合凹部内に配置された請求項1に記載の角形二次電池。
  3.  前記封口板の長手方向における前記第1嵌合凹部の長さは、前記封口板の短手方向における前記第1嵌合凹部の長さよりも大きい請求項1又は2に記載の角形二次電池。
  4.  前記第2嵌合凹部は、平面視の形状が円形である請求項1~3のいずれかに記載の角形二次電池。
  5.  前記封口板の長手方向における前記第3嵌合凹部の長さは、前記封口板の短手方向における前記第3嵌合凹部の長さよりも大きい請求項2に記載の角形二次電池。
  6.  請求項1~5のいずれかに記載の角形二次電池を複数個有する組電池。
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