WO2021192665A1

WO2021192665A1 - 二次電池

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Publication number: WO2021192665A1
Application number: PCT/JP2021/004625
Authority: WO
Inventors: 尚士細川; 太祐西出
Original assignee: 三洋電機株式会社
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2021-02-08
Publication date: 2021-09-30
Also published as: CN115053394A; JPWO2021192665A1; US20230006315A1

Abstract

電極体の巻回軸方向及び厚さ方向に直交する方向の幅をＷ１（ｍｍ）、電極体３の厚みをＴ１（ｍｍ）とした場合に、Ｗ１／Ｔ１を５以上とする。

Description

二次電池

　本開示は、帯状の正極板と帯状の負極板とが帯状のセパレータを介して巻回された扁平形状の電極体を備えた二次電池に関する。

　特許文献１には、互いに平行に対向するように配置された一対の第１側壁と、互いに平行に対向するように配置された一対の第２側壁とを有する外装体と、帯状のセパレータを介して巻回された帯状の正極板及び帯状の負極板を有し、その巻回軸方向を前記第１側壁に対して垂直かつ前記第２側壁に対して平行な方向に向けた状態で前記外装体に収容された扁平形状の電極体とを備えた二次電池が開示されている。この二次電池では、前記電極体の巻回軸方向及び厚さ方向に直交する方向の幅をＷ（ｍｍ）、電極体の厚みをＸ（ｍｍ）、中心部のセパレータの層厚みをＹ（ｍｍ）としたときに、Ｗ／（Ｘ－Ｙ）が１．７以上３．８以下となるようにしている。これにより、正極板及び負極板のたわみとゆるみの発生を抑制している。

特開２０１６－１０５４１５号公報

　特許文献１では、前記電極体の巻回軸方向及び厚さ方向に直交する方向の幅に対する電極体の厚みの比率が高く、外装体の容積に対する，電極体の幅方向両端の湾曲面と外装体の第２側壁との間に形成される空間部の体積の割合が大きくなるので、エネルギー密度が低くなる。

　本開示に係る二次電池は、互いに平行に対向するように配置された一対の第１側壁と、互いに平行に対向するように配置された一対の第２側壁とを有する外装体と、帯状のセパレータを介して巻回された帯状の正極板及び帯状の負極板を有し、その巻回軸方向を前記第１側壁に対して垂直かつ前記第２側壁に対して平行な方向に向けた状態で前記外装体に収容された扁平形状の電極体とを備えた二次電池であって、封口板と、前記封口板に取り付けられた端子をさらに備え、前記外装体は、前記封口板に封口される開口を有し、前記電極体の正極板の巻回軸方向一方の端縁、及び前記電極体の負極板の巻回軸方向他方の端縁には、集電タブが突設され、前記集電タブと前記端子とは、第１集電体及び第２集電体により電気的に接続され、前記第１集電体は、前記封口板と前記電極体との間に配置された第１領域と、前記第１領域の端部から折れ曲がり一方の前記第１側壁と前記電極体との間に配置された第２領域とを含み、前記集電タブは、折り曲げられた状態で前記第２集電体に接続され、前記第２集電体は前記第１集電体の第２領域に溶接され、前記電極体の巻回軸方向及び厚さ方向に直交する方向の幅をＷ１（ｍｍ）、前記電極体の厚みをＴ１（ｍｍ）とした場合に、Ｗ１／Ｔ１が５以上であることを特徴とする。

　本開示によれば、上記のような新規な電池構造において、前記電極体の巻回軸方向及び厚さ方向に直交する方向の幅をＷ１（ｍｍ）、前記電極体の厚みをＴ１（ｍｍ）とした場合に、Ｗ１／Ｔ１を５以上にすることにより、発電に寄与する電極体の外装体の内部空間に占める有効体積を向上させることができるため、更なる二次電池のエネルギー密度を高めることができる。

図１は、本開示の実施形態に係る非水電解質二次電池を示す斜視図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線における断面図である。図３は、複数の電極体を含む電極体群を示す図である。図４は、展開した状態の電極体を示す概略平面図である。図５は、図３のＶ－Ｖ線における断面図である。図６は、図１のＶＩ－ＶＩ線における概略断面図である。図７は、図１のＶＩＩ－ＶＩＩ線における概略断面図である。図８Ａは、正極端子、第１正極集電体、負極端子及び第１負極集電体が取り付けられた封口板を電池外面側から見た斜視図である。図８Ｂは、正極端子、第１正極集電体、負極端子及び第１負極集電体が取り付けられた封口板を電池内面側から見た斜視図である。図９は、正極タブの先端領域の折曲げ前における図５相当図である。図１０は、正極タブの先端領域の折曲げ前における電極体の斜視図である。図１１Ａは、第２正極集電体と第２負極集電体の間に第１正極集電体と第１負極集電体を配置した状態を示す図である。図１１Ｂは第２正極集電体と第２負極集電体の距離を小さくした状態を示す図である。図１１Ｃは第１正極集電体と第２正極集電体を接続し、第１負極集電体と第２負極集電体を接続した後の状態を示す図である。図１２は、電極体ホルダーの展開図である。

　以下、本開示の実施形態について図面に基づいて説明する。以下、本開示の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物あるいはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

　図１は、本開示に係る非水電解質二次電池２０を示す斜視図である。図２は、図１におけるＩＩ－ＩＩ線断面図である。図１及び図２に示すように、非水電解質二次電池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と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、アルミニウム製又は鉄製であることがより好ましい。

　角形外装体１は、底部１ａと、一対の第１側壁１ｂ，１ｃと、第２前側壁１ｄ及び第２後側壁１ｅとを有する。一対の第１側壁１ｂ，１ｃは、互いに平行に対向するように配置されている。第２前側壁１ｄ及び第２後側壁１ｅは、互いに平行に対向するように配置されている。一対の第１側壁１ｂ，１ｃは、封口板２の長手方向に垂直であり、一対の第１側壁１ｂ，１ｃの面積は、第２前側壁１ｄ及び第２後側壁１ｅの面積よりも小さい。ここで、第１側壁１ｂ，１ｃの対向方向の間隔をＤＩ１（ｍｍ）、第２前側壁１ｄ及び第２後側壁１ｅの対向方向の間隔をＤＩ２（ｍｍ）、底部１ａと封口板２との間隔をＤＩ３（ｍｍ）とする。ＤＩ１は、３００に設定され、ＤＩ２は、４０に設定されている。つまり、ＤＩ１／ＤＩ２は、６以上となっている。ＤＩ３は、９５に設定されている。

　角形外装体１内には、図３に示すように、２つの電極体３が電解質と共に収容されている。電極体３は、帯状のセパレータＳＰを介して巻回された帯状の正極板４及び帯状の負極板５を有し、扁平形状をなしている。電極体３は、その巻回軸を、第１側壁１ｂ，１ｃに対して垂直、かつ第２前側壁１ｄ及び第２後側壁１ｅに対して平行な方向に向けた状態で角形外装体１に収容されている。

　電極体３の正極板４の巻回軸方向一方の端縁には、図４及び図５に示すように、複数の集電タブとしての正極タブ４０ａが一体に突設されて重なっている。正極タブ４０ａは、先端から基端側に向かって徐々に幅が大きくなる台形板状に形成されている。これら複数の正極タブ４０ａが、積層されて正極タブ群４０を構成している。なお、図４中、正極板４が湾曲するアール部の中心を符号ＲＣで示す。

　正極タブ４０ａの突出長さは、第２後側壁１ｅ側（電極体３の厚さ方向一方側）に向かって徐々に長くなっている。図４中、全ての正極タブ４０ａのうち、最も第２後側壁１ｅ側から突出する正極タブ４０ａを符号４０１ａ、全ての正極タブ４０ａのうち、最も第２前側壁１ｄ側から突出する正極タブ４０ａを符号４０２ａで示す。また、正極タブ４０ａの基端の幅ＴＷは、突出長さが長い正極タブ４０ａ程、大きくなっている。

　全ての正極タブ４０ａの先端近傍は、その板面を略等しい方向に向けて互いに溶接により接続されて接続部６３を構成している。なお、本実施形態では、全ての正極タブ４０ａの先端から若干離れた箇所が接続部６３を構成したが、全ての正極タブ４０ａの先端部が、接続部６３を構成してもよい。

　正極板４は正極芯体の両面に正極活物質層４ａが形成された領域を有する。正極タブ４０ａは正極芯体露出部からなる。正極タブ４０ａの根本部分には正極活物質層４ａよりも導電性が低い正極保護層４ｂが設けられている。正極保護層４ｂとしては、樹脂製の絶縁層、セラミック及び樹脂バインダーを含む層等とすることができる。また、正極保護層４ｂが炭素材等の導電材を含んでいてもよい。なお、正極保護層４ｂを設けなくてもよい。

　電極体３の負極板５の巻回軸方向他方（反正極タブ４０ａ側）の端縁には、複数の集電タブとしての負極タブ５０ａが突設されて重なっている。これら負極タブ５０ａは、電極体３の巻回軸方向中央の断面を中心として正極タブ４０ａに対して左右対称となる形状を有している。これら複数の負極タブ５０ａが、積層されて負極タブ群５０を構成している。

　負極板５は負極芯体の両面に負極活物質層が形成された領域を有する。負極タブ５０ａは負極芯体露出部からなる。

　ここで、電極体３の巻回軸方向及び厚さ方向に直交する方向の幅をＷ１（ｍｍ）、電極体３の厚みをＴ１（ｍｍ）とする。Ｗ１は、９０に設定され、Ｔ１は１８に設定されている。つまり、Ｗ１／Ｔ１は、５以上１０以下になっている。なお、電極体３における正極タブ４０ａ及び負極タブ５０ａの非突設部分の巻回軸方向の長さをＬ１（ｍｍ）とすると、Ｌ１は、２７０に設定されている。

　封口板２には、電極端子としての正極端子８及び負極端子９が取り付けられている。正極端子８は、正極集電体６により２つの電極体３の正極タブ群４０に電気的に接続されている。正極集電体６は、１つの第１正極集電体６１及び２つの第２正極集電体６２で構成されている。２つの第２正極集電体６２は、それぞれ各電極体３に対応している。負極端子９は、負極集電体７により２つの電極体３の負極タブ群５０に電気的に接続されている。負極集電体７は、第１正極集電体６１と等しい形状の第１負極集電体７１、及び第２正極集電体６２と等しい形状の２つの第２負極集電体７２で構成されている。２つの第２負極集電体７２は、それぞれ各電極体３に対応している。

　第１正極集電体６１は、断面略Ｌ字状であり、電極体３と封口板２との間に配置されている。第１正極集電体６１は、正極端子８に接続されている。

　第２正極集電体６２は、電極体３と角形外装体１における第１側壁１ｂとの間に配置されている。具体的には、第２正極集電体６２は、第１側壁１ｂに平行な略平板状をなし、第１側壁１ｂに沿って底部１ａ側へ延びている。第２正極集電体６２は、第１正極集電体６１に接続されている。

　第２正極集電体６２は、図３に示すように、集電体接続部６２ａと、傾斜部６２ｂと、タブ接合部６２ｃとを有する。集電体接続部６２ａは、第１正極集電体６１に接続される。タブ接合部６２ｃには、正極タブ群４０が接続される。傾斜部６２ｂは、集電体接続部６２ａとタブ接合部６２ｃとを、集電体接続部６２ａがタブ接合部６２ｃよりも電極体３の巻回軸方向内側に位置するように連結しており、両者に対して傾斜している。傾斜部６２ｂにより集電体接続部６２ａとタブ接合部６２ｃの間に段差が形成される。集電体接続部６２ａ及びタブ接合部６２ｃは、その板面を電極体３の巻回軸方向に向けている。

　集電体接続部６２ａには、凹部６２ｄが設けられている。凹部６２ｄが設けられている部分は、その周囲よりも厚みが薄い。凹部６２ｄには、貫通孔６２ｅが設けられている。凹部６２ｄにおいて、集電体接続部６２ａが第１正極集電体６１に接合される。

　第２負極集電体７２も、第２正極集電体６２と同様に、図１０に示すように、集電体接続部７２ａと、傾斜部７２ｂと、タブ接合部７２ｃとを有する。集電体接続部７２ａには、凹部７２ｄ及び貫通孔７２ｅが設けられている。

　第１負極集電体７１及び第２負極集電体７２は、電極体３の巻回軸方向中央の断面を中心として第１正極集電体６１及び第２正極集電体６２に対して左右対称となるように配置されている。

　図６に示すように、上述のように構成された全ての正極タブ４０ａの接続部６３を含む先端領域は、その板面を第２正極集電体６２のタブ接合部６２ｃの板厚方向に向けるように第２後側壁１ｅ側（電極体３の厚さ方向一方）に折り曲げられている。つまり、接続部６３を構成する全ての正極タブ４０ａの先端は、第２後側壁１ｅ側に向いている。また、接続部６３が、第２正極集電体６２のタブ接合部６２ｃの電極体３側の面に溶接されている。

　また、接続部６３は電極体３の厚さ方向中央よりも第２前側壁１ｄ（電極体３の厚さ方向他方）寄りに位置している。

　負極タブ群５０も正極タブ群４０と同様に第２負極集電体７２に溶接されている。

　ここで、図２及び図６に示すように、電極体３の正極タブ４０ａ突設側（巻回軸方向一方の）端面における正極タブ４０ａ非突設領域と、当該正極タブ４０ａ側の第１側壁１ｂとの間隔をＤＰ（ｍｍ）、前記電極体３の負極タブ５０ａ突設側（巻回軸方向他方）の端面における負極タブ５０ａ非突設領域と、当該負極タブ５０ａ側の第１側壁１ｃとの間隔をＤＮ（ｍｍ）とする。ＤＰ及びＤＮは、１５に設定されている。したがって、（ＤＰ＋ＤＮ）／ＤＩ１は、約１／１０となる。つまり、（ＤＰ＋ＤＮ）／ＤＩ１は、１／１０以下となっている。

　なお、図７にも示すように、電極体３と底部１ａとの間隔をＤＬ（ｍｍ）とし、電極体３と封口板２との間隔をＤＵ（ｍｍ）とすると、ＤＬは、１、ＤＵは、４に設定されている。

　なお、図２において、符号１０は、封口板２と正極端子８との間に配置された外部側絶縁部材である。符号１１は、封口板２と第１正極集電体６１との間に配置された内部側絶縁部材である。符号１２は、封口板２と負極端子９との間に配置された外部側絶縁部材である。符号１３は、封口板２と第１負極集電体７１との間に配置された内部側絶縁部材である。符号１４は、角形外装体１の内部に配置され、電極体３を収容する箱状ないし袋状の絶縁シートである。符号１５は、封口板２に設けられた電解液注液孔である。符号１６は、電解液注液孔１５を封止する封止部材である。符号１７は、封口板２に設けられたガス排出弁である。

　次に非水電解質二次電池２０の製造方法及び各構成の詳細を説明する。

　［封口板への端子及び第１集電体の取り付け］
　封口板２は、一方の端部近傍に正極端子取り付け孔を有し、他方の端部近傍に負極端子取り付け孔を有する。封口板２の正極端子取り付け孔の周囲の外面側に外部側絶縁部材１０を配置し、封口板２の正極端子取り付け孔の周囲の内面側に内部側絶縁部材１１及び第１正極集電体６１を配置する。そして、電池外部側から正極端子８を、外部側絶縁部材１０の貫通孔、封口板２の正極端子取り付け孔、内部側絶縁部材１１の貫通孔、及び第１正極集電体６１の貫通孔に挿入し、正極端子８を第１正極集電体６１上にカシメる。更に、正極端子８においてカシメられた部分を、第１正極集電体６１に溶接することがより好ましい。

　封口板２の負極端子取り付け孔の周囲の外面側に外部側絶縁部材１２を配置し、封口板２の負極端子取り付け孔の周囲の内面側に内部側絶縁部材１３及び第１負極集電体７１を配置する。そして、電池外部側から負極端子９を、外部側絶縁部材１２の貫通孔、封口板２の負極端子取り付け孔、内部側絶縁部材１３の貫通孔、及び第１負極集電体７１の貫通孔に挿入し、負極端子９を第１負極集電体７１上にカシメる。更に、負極端子９においてカシメられた部分を、第１負極集電体７１に溶接することがより好ましい。

　図８Ａと図８Ｂは、正極端子８、第１正極集電体６１、負極端子９及び第１負極集電体７１が取り付けられた封口板２の斜視図である。図８Ａは電池外部側を示し、図８Ｂは電池内部側を示す。

　第１正極集電体６１は封口板２に沿って配置される第１領域６１ａと、第１領域６１ａの端部から折り曲げられた第２領域６１ｂを有する。非水電解質二次電池２０の状態において、第１領域６１ａは封口板２と電極体３の間に配置される。第２領域６１ｂは、第１領域６１ａから角形外装体１の底部１ａに向かって延びる。第２領域６１ｂは、角形外装体１の第１側壁１ｂと電極体３の間に配置される。

　第１負極集電体７１は封口板２に沿って配置される第１領域７１ａと、第１領域７１ａの端部から折り曲げられた第２領域７１ｂを有する。非水電解質二次電池２０の状態において、第１領域７１ａは封口板２と電極体３の間に配置される。第２領域７１ｂは、第１領域７１ａから角形外装体１の底部１ａに向かって延びる。第２領域７１ｂは、角形外装体１の第１側壁１ｃと電極体３の間に配置される。

　第１正極集電体６１の第２領域６１ｂにおいて、幅方向の両端部に切り欠き部６１ｃを設けることが好ましい。第２領域６１ｂに後述する第２正極集電体６２を接続する際に、切り欠き部６１ｃを把持することで、より安定的に溶接を行うことが可能となり、より質の高い接続部を安定的に形成できる。切り欠き部６１ｃは、第２領域６１ｂにおいて前記内部側絶縁部材１１より角形外装体１の底部１ａ側に配置されることが好ましい。切り欠き部６１ｃは、第２領域６１ｂにおいて第１領域６１ａ側の端部近傍に設けられることが好ましい。なお、第１負極集電体７１の第２領域７１ｂについても幅方向の両端部に切り欠き部７１ｃを設けることが好ましい。内部側絶縁部材１１が第２領域６１ｂの一部を覆う壁部を有する場合、切り欠き部６１ｃは内部側絶縁部材１１の壁部によって覆われていない領域を有することが好ましい。

　正極端子８及び第１正極集電体６１は金属製であることが好ましく、アルミニウム製であることがより好ましい。負極端子９及び第１負極集電体７１は金属製であることが好ましく、銅製であることがより好ましい。なお、負極端子９が、アルミニウムからなる領域と銅からなる領域を含むようにすることができる。この場合、銅からなる領域を銅製の第１負極集電体７１に接続し、アルミニウムからなる領域を電池外部側に露出させることが好ましい。

　［正極板］
　まず、正極板の製造方法を説明する。

　［正極活物質層スラリーの作製］
　正極活物質としてのリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物、結着材としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、導電材としての炭素材料、及び分散媒としてのＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）をリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物：ＰＶｄＦ：炭素材料の質量比が９７．５：１：１．５となるように混練し、正極活物質層スラリーを作製する。

　［正極保護層スラリーの作製］
　アルミナ粉末、導電材としての炭素材料、結着材としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）と分散媒としてのＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）を、アルミナ粉末：炭素材料：ＰＶｄＦの質量比が８３：３：１４となるように混練し、保護層スラリーを作製する。

　［正極活物質層及び正極保護層の形成］
　正極芯体としてアルミニウム箔の両面に、上述の方法で作製した正極活物質層スラリー及び正極保護層スラリーをダイコータにより塗布する。このとき、正極芯体の幅方向の中央に正極活物質層スラリーが塗布される。また、正極活物質層スラリーが塗布される領域の幅方向の端部に正極保護層スラリーが塗布される。

　正極活物質層スラリー及び正極保護層スラリーが塗布された正極芯体を乾燥させ、正極活物質層スラリー及び正極保護層スラリーに含まれるＮＭＰを除去する。これにより正極活物質層及び正極保護層が形成される。その後、正極活物質層を圧縮して正極原板とする。この正極原板を所定形状に切断し、正極板４とする。なお正極原板の切断は、レーザー等のエネルギー線の照射、金型、あるいはカッター等により行うことができる。

　［負極板］
　次に、負極板の製造方法を説明する。

　［負極活物質層スラリーの作製］
　負極活物質としての黒鉛、結着材としてのスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）及びカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、及び分散媒としての水を、黒鉛：ＳＢＲ：ＣＭＣの質量比が９８：１：１となるように混練し、負極活物質層スラリーを作製する。

　［負極活物質層の形成］
　負極芯体としての銅箔の両面に、上述の方法で作製した負極活物質層スラリーをダイコータにより塗布する。

　負極活物質層スラリーが塗布された負極芯体を乾燥させ、負極活物質層スラリーに含まれる水を除去する。これにより負極活物質層が形成される。その後、負極活物質層を圧縮して負極原板とする。この負極原板を所定形状に切断し、負極板５とする。なお負極原板の切断は、レーザー等のエネルギー線の照射、金型、あるいはカッター等により行うことができる。

　［電極体の作製］
　上述の方法で作製した帯状の正極板４及び帯状の負極板５を、ポリオレフィン製の帯状のセパレータＳＰを介して巻回し、扁平状の巻回型の電極体３を作製する。電極体３は中央に扁平状の領域を有し、扁平状の領域の両端に湾曲部を有する。

　電極体３の巻回軸が延びる方向における一方の端部には複数の正極タブ４０ａが積層された正極タブ群４０が設けられている。電極体３の巻回軸が延びる方向における他方の端部には複数の負極タブ５０ａが積層された負極タブ群５０が設けられている。なお、電極体３の巻回軸が延びる方向に対して垂直な方向で、且つ電極体３の厚み方向に対して垂直な方向において、正極タブ群４０の中心及び負極タブ群５０の中心は、巻回軸から一方にずれて配置されている。

　なお、正極タブ４０ａ及び／又は負極タブ５０ａの平面視の形状を、先端から根本に向かって徐々に幅が大きくなる形状とすることで、非水電解質二次電池２０に衝撃や振動が加わった場合でも、正極タブ４０ａ及び／又は負極タブ５０ａを損傷し難くできる。また、根本部分のコーナー部をＲ形状とすることがより効果的である。

　なお、上述のように正極タブ４０ａの根本部分に正極保護層４ｂを設けることにより、正極タブ４０ａの損傷を抑制できる。また、負極タブ５０ａの根本部分に負極活物質層を設けることにより、負極タブ５０ａの損傷を抑制できる。

　［第１集電体とタブ群の接続］
　上述のように構成された非水電解質二次電池２０を製造するには、図９に示すように、すべての正極タブ４０ａの先端領域を、第２正極集電体６２のタブ接合部６２ｃに重ねた状態で、すべての正極タブ４０ａの先端よりも若干下がった位置に溶接治具Ｔを当てて溶接を行うことにより、すべての正極タブ４０ａを互いに接合するとともに、第２正極集電体６２に溶接する。これにより、すべての正極タブ４０ａの先端よりも若干下がった部分が、接続部６３を構成する。なお、すべての正極タブ４０ａの先端部に溶接治具Ｔを当てて溶接を行うことにより、すべての正極タブ４０ａの先端部で接続部６３が構成されるようにしてもよい。このとき、図１０にも示すように、第２正極集電体６２のタブ接合部６２ｃは、その板面を電極体３の厚さ方向に向けている。また、すべての正極タブ４０ａの先端領域は、その板面を電極体３の厚さ方向に向け、かつ最も突出長さの短い正極タブ４０ａ側（電極体３の厚さ方向一端側）に寄せた状態で重ねられている。また、このとき、全ての正極タブ４０ａが撓んでいる。

　このとき、第２正極集電体６２のタブ接合部６２ｃにおいて、接続部６３は、タブ接合部６２ｃの幅方向（図９では左右方向）において、正極タブ群４０の根本側（図９においては左側）に寄せて配置されることが好ましい。このような構成であると、正極タブ群４０を折り曲げた際、より確実に正極タブ群４０の根本近傍に安定的に湾曲形状を形成することができる。これにより、正極タブ群４０の損傷を抑制できる。また、正極タブ４０ａに位置ずれが生じていても、安定的に正極タブ群４０とタブ接合部６２ｃを接合できる。

　また、第２正極集電体６２の下端部（角形外装体１の底部１ａ側の端部となる部分）は、正極タブ群４０の下端部（角形外装体１の底部１ａ側の端部となる部分）よりも下方に位置することが好ましい。このような構成であると、後述する正極タブ群４０を折り曲げる工程において、正極タブ群４０をより確実に安定的に折り曲げることが可能となる。

　この状態から、図５に示すように、すべての正極タブ４０ａの先端領域を、その板面を前記電極体３の略巻回軸方向に向けた状態（例えば、巻回軸に対するタブ接合部６２ｃの傾きが±１５°より小さい状態）に折り曲げる。これにより、第２正極集電体６２のタブ接合部６２ｃが、その板面を電極体３の略巻回軸方向に向けた状態となる。このように、第２正極集電体６２を折り曲げることなく、正極タブ群４０を折り曲げることができる。

　負極タブ５０ａも、正極タブ４０ａと同様の方法で、第２負極集電体７２に取り付ける。

　［電極体群］
　図３に示すように、正極タブ群４０及び負極タブ群５０がそれぞれ折り曲げられた状態の複数の電極体３を積層し、テープ等の電極体固定手段で固定する。各正極タブ群４０は同じ側に配置され、各負極タブ群５０は同じ側に配置される。また、各電極体３において、正極タブ群４０はそれぞれ同じ方向に折り曲げられている。各電極体３において、負極タブ群５０はそれぞれ同じ方向に折り曲げられている。

　電極体３の積層方向において、各電極体３に取り付けられた第２正極集電体６２は間隔を置いて並べられて第１正極集電体６１の第２領域６１ｂ上に接続されている。各第２負極集電体７２についても同様である。

　［第１集電体と第２集電体の接続］
　第１正極集電体６１の第２領域６１ｂを第２正極集電体６２の集電体接続部６２ａの内側に配置し、第１負極集電体７１の第２領域７１ｂを第２負極集電体７２の集電体接続部７２ａの内側に配置する。そして、第１正極集電体６１の第２領域６１ｂと第２正極集電体６２の集電体接続部６２ａを接続する。また、第１負極集電体７１の第２領域７１ｂを第２負極集電体７２の集電体接続部７２ａに接合する。接合方法としては、超音波溶接（超音波接合）、抵抗溶接、レーザー等の高エネルギー線の照射による溶接等を用いることができる。特にレーザー等の高エネルギー線の照射による溶接を用いることが好ましい。

　図１１Ａから図１１Ｃは、各段階における第１正極集電体６１の第２領域６１ｂ、第１負極集電体７１の第２領域７１ｂ、第２正極集電体６２の集電体接続部６２ａ、及び第２負極集電体７２の集電体接続部７２ａの電極体３の巻回軸に沿った断面図である。

　図１１Ａに示すように、第２正極集電体６２の集電体接続部６２ａと第２負極集電体７２の集電体接続部７２ａの間に、第１正極集電体６１の第２領域６１ｂと第１負極集電体７１の第２領域７１ｂを配置する。このとき、集電体接続部６２ａの内面と集電体接続部７２ａの内面の距離Ｄ１は、第２領域６１ｂの外面と第２領域７１ｂの外面の距離Ｄ２よりも大きいことが好ましい。なお、Ｄ１はＤ２よりも、０．１～５ｍｍ大きいことが好ましく、０．２～３ｍｍ大きいことがより好ましい。

　次に、図１１Ｂに示すように、集電体接続部６２ａと集電体接続部７２ａの距離が小さくなるように、集電体接続部６２ａ及び/又は集電体接続部７２ａを内側に変位させる。これにより、集電体接続部６２ａの内面と集電体接続部７２ａの内面の距離Ｄ１をＤ１´に変化させる。このとき、Ｄ２とＤ１´の差は０～０．２ｍｍであることが好ましい。

　図１１Ｂに示す状態で、レーザー等の高エネルギー線を集電体接続部６２ａ、集電体接続部７２ａのそれぞれに照射する。これにより、第１正極集電体６１の第２領域６１ｂと第２正極集電体６２の集電体接続部６２ａが溶接により接合され、第１負極集電体７１の第２領域７１ｂと第２負極集電体７２の集電体接続部７２ａが溶接により接合される。

　図１１Ｃに示すように、第２領域６１ｂと集電体接続部６２ａの溶接部である接合部６４が、凹部６２ｄ内に形成される。また、第２領域７１ｂと集電体接続部７２ａの溶接部である接合部７４が、凹部７２ｄ内に形成される。

　図１１Ａから図１１Ｃの手順とすることにより、より簡単な方法で、第１正極集電体６１と第２正極集電体６２、及び第１負極集電体７１と第２負極集電体７２、をより安定的に溶接することができる。よって、信頼性の高い接合部６４及び接合部７４を形成できる。

　凹部６２ｄ，７２ｄが形成されている部分は、その周囲よりも厚みが薄い部分である。この厚みの薄い部分に接合部６４，７４が形成されるように溶接を行うことにより、より質の高い接合部をより安定的に形成することができる。よって、より信頼性の高い二次電池となる。また、貫通孔６２ｅを利用して、第２領域６１ｂと集電体接続部６２ａの隙間の有無ないし隙間の大きさを測定することにより、より安定的に第２領域６１ｂと集電体接続部６２ａを溶接により接合することができる。なお、貫通孔７２ｅについても同様である。

　図３は、第１正極集電体６１と第２正極集電体６２、第１負極集電体７１と第２負極集電体７２を、それぞれ接続した後の状態を示す斜視図である。

　［電極体ホルダー］
　図１２は、電極体ホルダー１４の展開図である。図１２において破線の部分で電極体ホルダー１４を構成する絶縁シートを折り曲げることにより箱状の電極体ホルダー１４とする。電極体ホルダー１４は、ホルダー底部１４ａ、ホルダー第１主面１４ｂ、ホルダー第２主面１４ｃ、ホルダー第１側面１４ｄ、ホルダー第２側面１４ｅ、ホルダー第３側面１４ｆ、ホルダー第４側面１４ｇ、ホルダー第５側面１４ｈ、ホルダー第６側面１４ｉを有する。

　電極体ホルダー１４を箱状としたとき、ホルダー第１側面１４ｄ、ホルダー第２側面１４ｅ、及びホルダー第３側面１４ｆが重なる領域を有し、ホルダー第４側面１４ｇ、ホルダー第５側面１４ｈ、及びホルダー第６側面１４ｉが重なる領域を有する。

　箱状の電極体ホルダー１４内に２つの電極体３が配置された状態で、これら２つの電極体３を角形外装体１内に挿入する。そして、封口板２を角形外装体１に接合し、角形外装体１の開口を封口板２により封口する。封口板２に設けられた電解液注液孔１５から電解液を注液し、封止部材１６で電解液注液孔１５を封止する。これにより非水電解質二次電池２０とする。

　したがって、本実施形態によれば、電極体３の巻回軸方向及び厚さ方向に直交する方向の幅Ｗ１に対する電極体３の厚みＴ１の比率を１／５以下としたので、当該比率を１／５を超える値にした場合に比べ、角形外装体１の容積に対する電極体３の幅方向両端の湾曲面Ｃ（図７参照）の電極体３厚さ方向両側に形成される空間部Ｓ（図７参照）の体積の割合を小さくし、エネルギー密度を高めることができる。

　また、電極体３の巻回軸方向及び厚さ方向に直交する方向の幅Ｗ１を、電極体３の厚みＴ１の１０倍以下とするので、電極体３の厚みＴ１の１０倍よりも大きくする場合に比べ、正極タブ４０ａ及び負極タブ５０ａの間隔を狭くして集電抵抗を下げることが可能で、かつ電極体３の厚みＴ１及び巻取数を確保することにより各電極体３における，セパレータＳＰ及び充放電に使われない負極板５の占める体積割合を抑制してセル容量を大きくしやすい。

　また、電極体３の正極タブ４０ａ突設側端面における正極タブ４０ａ非突設領域と、当該正極タブ４０ａ側の第１側壁１ｂとの間隔ＤＰと、前記電極体３の負極タブ５０ａ突設側端面における負極タブ５０ａ非突設領域と、当該負極タブ５０ａ側の第１側壁１ｃとの間隔ＤＮとの合計の第１側壁１ｂ，１ｃの対向方向の間隔ＤＩ１に対する比率を、１／１０以下としたので、当該比率を１／１０を超える値にした場合に比べ、角形外装体１の容積に対する電極体３の体積の割合を大きくし、エネルギー密度を高めることができる。

　また、正極集電体６が第１正極集電体６１と第２正極集電体６２とを含む構成となっているので、正極タブ群４０を折り曲げる際、正極集電体６を折り曲げることなく、正極タブ群４０を折り曲げることができ、より簡単な方法で、より安定的に体積エネルギー密度が高い二次電池とすることができる。電池ケース１００に収容される電極体３の数が２個より多い場合でも、正極集電体６を複雑な形状とすることなく、信頼性の高い二次電池を安定的に製造できるようになる。したがって、電池ケース１００に収容される電極体３の個数についての自由度が向上する。

　また、第２正極集電体６２のタブ接合部６２ｃが第２正極集電体６２の集電体接続部６２ａよりも角形外装体１の第１側壁１ｂ側に配置される。このような構成であると、第１側壁１ｂと電極体３の間のスペースをより有効に活用できるため、電極体３の発電部をより大きくでき、より体積エネルギー密度の高い二次電池となる。なお、第２負極集電体７２についても同様である。

　電極体３において正極タブ群４０は封口板２側に寄っていることが好ましい。これにより、正極タブ群４０から正極端子８までの導電経路を短くすることができ内部抵抗の小さい非水電解質二次電池２０となる。電極体３において負極タブ群５０は封口板２側に寄っていることが好ましい。これにより、負極タブ群５０から負極端子９までの導電経路を短くすることができ内部抵抗の小さい非水電解質二次電池２０となる。

　第１正極集電体６１の第２領域６１ｂと第２正極集電体６２の集電体接続部６２ａが重なる領域と、角形外装体１の第１側壁１ｂの間に、電極体ホルダー１４とは別の絶縁部材を配置することが好ましい。また、第１負極集電体７１の第２領域７１ｂと第２負極集電体７２の集電体接続部７２ａが重なる領域と、角形外装体１の第１側壁１ｃの間に、電極体ホルダー１４とは別の絶縁部材を配置することが好ましい。このような構成により、非水電解質二次電池２０に衝撃や振動が加わった場合でも、各部材間の接合部、正極タブ群４０、ないし負極タブ群５０が損傷することを抑制できる。

　（その他の実施形態）
　上述の実施形態は本願発明の例示であって、本願発明はこれらの例に限定されず、これらの例に周知技術や慣用技術、公知技術を組み合わせたり、一部置き換えたりしてもよい。また当業者であれば容易に思いつく改変発明も本願発明に含まれる。

　上述の実施形態では、電極体３を２つ備えた非水電解質二次電池２０に本開示を適用したが、本開示は、電極体３を３つ以上複数、又は１つだけ備えた非水電解質二次電池２０にも適用できる。

１　　角形外装体
１ｂ，１ｃ　　第１側壁
１ｄ　　第２前側壁
１ｅ　　第２後側壁
２　　封口板
３　　電極体
４　　正極板
５　　負極板
８　　正極端子
９　　負極端子
２０　　非水電解質二次電池
４０ａ　　正極タブ（集電タブ）
５０ａ　　負極タブ（集電タブ）
６１　　第１正極集電体
６１ａ　　第１領域
６１ｂ　　第２領域
６２　　第２正極集電体
７１　　第１負極集電体
７１ａ　　第１領域
７１ｂ　　第２領域
７２　　第２負極集電体
ＳＰ　　セパレータ
Ｗ１　　幅
Ｔ１　　厚み
ＤＩ１，ＤＰ，ＤＮ　　間隔

Claims

　互いに平行に対向するように配置された一対の第１側壁と、互いに平行に対向するように配置された一対の第２側壁とを有する外装体と、
　帯状のセパレータを介して巻回された帯状の正極板及び帯状の負極板を有し、その巻回軸方向を前記第１側壁に対して垂直かつ前記第２側壁に対して平行な方向に向けた状態で前記外装体に収容された扁平形状の電極体とを備えた二次電池であって、
　封口板と、
　前記封口板に取り付けられた端子をさらに備え、
　前記外装体は、前記封口板に封口される開口を有し、
　前記電極体の正極板の巻回軸方向一方の端縁、及び前記電極体の負極板の巻回軸方向他方の端縁には、集電タブが突設され、
　前記集電タブと前記端子とは、第１集電体及び第２集電体により電気的に接続され、
　前記第１集電体は、前記封口板と前記電極体との間に配置された第１領域と、前記第１領域の端部から折れ曲がり一方の前記第１側壁と前記電極体との間に配置された第２領域とを含み、
　前記集電タブは、折り曲げられた状態で前記第２集電体に接続され、
　前記第２集電体は前記第１集電体の第２領域に溶接され、
　前記電極体の巻回軸方向及び厚さ方向に直交する方向の幅をＷ１（ｍｍ）、前記電極体の厚みをＴ１（ｍｍ）とした場合に、Ｗ１／Ｔ１が５以上であることを特徴とする二次電池。
　請求項１に記載の二次電池であって、
　前記電極体の巻回軸方向及び厚さ方向に直交する方向の幅をＷ１（ｍｍ）、前記電極体の厚みをＴ１（ｍｍ）とした場合に、Ｗ１／Ｔ１が１０以下であることを特徴とする二次電池。
　請求項１又は２に記載の二次電池であって、
　前記電極体の正極板の巻回軸方向一方の端縁には、正極タブが突設され、
　前記電極体の負極板の巻回軸方向他方の端縁には、負極タブが突設され、
　前記電極体の前記巻回軸方向一方の端面における正極タブ非突設領域と、当該正極タブ側の前記第１側壁との間隔をＤＰ（ｍｍ）、前記電極体の前記巻回軸方向他方の端面における負極タブ非突設領域と、当該負極タブ側の前記第１側壁との間隔をＤＮ（ｍｍ）、前記外装体の前記第１側壁の対向方向の間隔をＤＩ１（ｍｍ）としたとき、（ＤＰ＋ＤＮ）／ＤＩ１が１／１０以下であることを特徴とする二次電池。
　請求項１～３のいずれか１項に記載の二次電池であって、
　前記電極体を複数備え、
　前記複数の電極体の集電タブと前記端子とは、１つの第１集電体及びそれぞれが各電極体に対応する複数の第２集電体により電気的に接続されていることを特徴とする二次電池。