WO2022130450A1 - 電池 - Google Patents

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WO2022130450A1
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electrode
battery
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lead
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晋聡 山本
和宏 寺口
達也 篠田
信保 根岸
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株式会社 東芝
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Definitions

  • the embodiment of the present invention relates to a battery.
  • a lithium ion secondary battery is mentioned as a secondary battery that can be made smaller and lighter and has a high energy density.
  • a secondary battery such as a lead storage battery or a nickel hydrogen battery is used as a large-sized and large-capacity power source mounted on a vehicle such as an electric vehicle, a hybrid vehicle, an electric motorcycle and a forklift.
  • a lithium ion secondary battery having a high energy density has been developed for adoption as a large-sized and large-capacity power source mounted on a vehicle.
  • it is required to realize a long battery life, an improvement in safety, and the like, as well as a large size and a large capacity of the battery.
  • a battery such as a lithium ion secondary battery
  • an electrode group having a positive electrode and a negative electrode is housed in an internal cavity of an outer container.
  • the outer container comprises a bottom wall and a peripheral wall, and the internal cavity of the outer container opens on the side opposite to the bottom wall in the height direction.
  • a lid member is attached to the peripheral wall of the outer container, and the opening of the internal cavity is closed by the lid member.
  • the electrode terminals are arranged on the outer surface of the lid member in a state of being exposed to the outside.
  • a lead is arranged between the electrode group and the lid member in the height direction of the battery, and the electrode terminal is electrically connected to the current collecting tab by the lead or the like.
  • a spacer having electrical insulation covers the lead and the current collecting tab from the outer peripheral side.
  • the spacer prevents the leads and current collector tabs from coming into contact with the outer container, and the leads and current collector tabs are electrically insulated from the outer container. Further, in the battery, the spacer abuts on the electrode group from the side where the lid member is located in the height direction, and restricts the movement of the electrode group along the height direction.
  • the internal components in the internal cavity including the spacer and the lid member can be easily assembled to each other. Is required.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a battery in which the internal cavity of the outer container and the lid member are easy to assemble with each other in the configuration in which the current collecting tab protrudes to the side where the lid member is located in the electrode group. To do.
  • the battery includes an outer container, a lid member, an electrode group, a current collector tab, an electrode terminal, a lead and a spacer.
  • the outer container includes a bottom wall and a peripheral wall, and the outer container is formed with an internal cavity that opens to the side opposite to the side where the bottom wall is located in the height direction.
  • the lid member is attached to the peripheral wall of the outer container in a state of closing the opening of the internal cavity.
  • the electrode group includes a positive electrode and a negative electrode, and is housed in an internal cavity of an outer container.
  • the current collecting tab protrudes from the electrode group to the side where the lid member is located.
  • the electrode terminals are exposed to the outside on the outer surface of the lid member.
  • the lead is arranged between the electrode group and the lid member in the internal cavity, and electrically connects between the current collecting tab and the electrode terminal.
  • the spacer is integrally formed from a material that has electrical insulation. The spacer extends from the top plate portion sandwiched between the lead and the lid member toward the side where the electrode group is located, and covers the lead and the current collecting tab from the outer peripheral side in the internal cavity. It is equipped with a part. The peripheral plate portion of the spacer abuts on the electrode group from the side where the lid member is located.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a state in which the battery according to the first embodiment is disassembled for each member.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the battery according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view showing an assembled body in which an internal cavity internal structure, a lid member, and the like are assembled in the battery according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the lid member and its vicinity in the assembly of FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view of the structure of the lid member and its vicinity in the assembly of FIG. 3 as viewed from a direction different from that of FIG.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the spacer of the battery according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a state in which the battery according to the first embodiment is disassembled for each member.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the battery according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view showing an assembled body in which an internal cavity internal structure, a lid member
  • FIG. 7 is a perspective view of the battery spacer according to the first embodiment as viewed from a direction different from that of FIG.
  • FIG. 8 is a perspective view showing the configuration of one of the pair of electrode group end faces of each of the two electrode groups and the vicinity thereof in the battery according to the first embodiment.
  • FIG. 9 shows a cross section of the battery according to the first embodiment, in which one of the pair of electrode group end faces of each of the two electrode groups and the configuration in the vicinity thereof are perpendicular to or substantially perpendicular to the height direction of the battery. It is sectional drawing which is shown roughly in.
  • the battery 1 includes an electrode group 2, an outer container 3, and a lid member 5.
  • Each of the outer container 3 and the lid member 5 is formed of a metal such as aluminum, an aluminum alloy, iron, copper or stainless steel.
  • the depth direction (direction indicated by the arrow X1 and the arrow X2) and the lateral direction (vertical or substantially vertical) intersecting the depth direction (direction indicated by the arrow Y1 and the arrow Y2).
  • the height direction (direction indicated by arrow Z1 and arrow Z2) intersecting (vertical or substantially vertical) with respect to both the depth direction and the lateral direction is defined.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the battery 1 disassembled for each member
  • FIG. 2 is a perspective view.
  • the outer container 3 includes a bottom wall 6 and a peripheral wall 7. Inside the outer container 3, an internal cavity 8 in which the electrode group 2 is housed is defined by a bottom wall 6 and a peripheral wall 7. In the outer container 3, the inner cavity 8 opens in the height direction to the side opposite to the side where the bottom wall 6 is located.
  • the peripheral wall 7 includes two pairs of side walls 11 and 12. The pair of side walls 11 face each other with the internal cavity 8 interposed therebetween in the lateral direction. The pair of side walls 12 face each other with the internal cavity 8 interposed therebetween in the depth direction. Each of the side walls 11 is continuously extended along the depth direction between the side walls 12. Each of the side walls 12 is continuously extended along the lateral direction between the side walls 11.
  • the lid member 5 is attached to the peripheral wall 7 at the end opposite to the bottom wall 6. Therefore, the lid member 5 closes the opening of the internal cavity 8 of the outer container 3.
  • the lid member 5 and the bottom wall 6 face each other with the internal cavity 8 interposed therebetween in the height direction.
  • two electrode groups 2 are arranged in the internal cavity 8.
  • the plurality of (two) electrode groups 2 are arranged side by side in the depth direction.
  • one of the two electrode groups 2 is referred to as an electrode group (first electrode group) 2A
  • one other than the electrode group 2A is referred to as an electrode group (second electrode group) 2B.
  • the electrode group 2B is arranged adjacent to the electrode group 2A in the depth direction.
  • Each of the electrode group 2 includes a positive electrode 13A and a negative electrode 13B.
  • a separator (not shown) is interposed between the positive electrode 13A and the negative electrode 13B.
  • the separator is formed of an electrically insulating material and electrically insulates the positive electrode 13A from the negative electrode 13B.
  • the positive electrode 13A includes a positive electrode current collector such as a positive electrode current collector foil, and a positive electrode active material-containing layer (not shown) supported on the surface of the positive electrode current collector.
  • the positive electrode current collector is not limited to these, but is, for example, an aluminum foil, an aluminum alloy foil, or the like, and has a thickness of about 10 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the positive electrode active material-containing layer includes a positive electrode active material, and may optionally contain a binder and a conductive agent. Examples of the positive electrode active material include, but are not limited to, oxides, sulfides, polymers, and the like that can occlude and release lithium ions.
  • the positive electrode current collector includes a positive electrode current collector tab 15A as a portion in which the positive electrode active material-containing layer is not supported.
  • the negative electrode 13B includes a negative electrode current collector such as a negative electrode current collector foil, and a negative electrode active material-containing layer (not shown) supported on the surface of the negative electrode current collector.
  • the negative electrode current collector is not limited to these, but is, for example, an aluminum foil, an aluminum alloy foil, a copper foil, or the like, and has a thickness of about 10 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the negative electrode active material-containing layer includes a negative electrode active material, and may optionally contain a binder and a conductive agent.
  • the negative electrode active material is not particularly limited, and examples thereof include metal oxides, metal sulfides, metal nitrides, and carbon materials capable of absorbing and releasing lithium ions.
  • the negative electrode current collector includes a negative electrode current collector tab 15B as a portion in which the negative electrode active material-containing layer is not supported.
  • the positive electrode 13A, the negative electrode 13B, and the separator hold the winding shaft B with the separator sandwiched between the positive electrode active material-containing layer and the negative electrode active material-containing layer. It is turned around as the center. Then, in each of the electrode group 2, the outermost circumference of the wound structure is formed of a material having an electrically insulating property, and in one example, in each of the electrode group 2, the outermost circumference of the wound structure is formed from a separator. To.
  • the positive electrode current collecting tab 15A is axially oriented along the winding axis B (directions indicated by arrows Z3 and Z4) with respect to the positive electrode active material-containing layer, the negative electrode active material-containing layer, and the separator. It protrudes to one side. Then, in each of the electrode groups 2, the negative electrode current collecting tab 15B protrudes from the positive electrode active material-containing layer, the negative electrode active material-containing layer, and the separator in the axial direction along the winding axis B. Protruding to the side to do. Therefore, in each of the electrode groups 2, the pair of current collecting tabs 15 (positive electrode current collecting tab 15A and negative electrode current collecting tab 15B) project to the same side with respect to each other in the axial direction along the winding axis B.
  • each of the electrode group 2 the width direction (vertical or substantially vertical) intersecting (vertical or substantially vertical) with respect to the axial direction of the winding axis B (the protruding direction of the current collecting tab 15), and the width direction (direction indicated by the arrow Y3 and the arrow Y4), and The thickness direction (direction indicated by the arrow X3 and the arrow X4) that intersects both the axial direction and the width direction of the winding shaft B is defined. Then, in each of the electrode group 2, the dimension in the thickness direction is smaller than the dimension in the axial direction and the dimension in the width direction. Therefore, each of the electrode group 2 is formed into a flat shape. Further, in each of the electrode groups 2, a plurality of strip-shaped portions are bundled in each of the pair of current collecting tabs 15.
  • each of the electrode groups 2 has an internal cavity in a state where the winding shaft B is along the height direction of the battery 1, that is, in a state where the axial direction coincides with or substantially coincides with the height direction of the battery 1.
  • the width direction coincides with or substantially coincides with the lateral direction of the battery 1
  • the thickness direction coincides with or substantially coincides with the depth direction of the battery 1.
  • Each of the electrode groups 2 is arranged in the internal cavity 8 with a pair of current collecting tabs 15 protruding toward the side where the lid member 5 is located in the height direction of the battery 1.
  • the pair of current collecting tabs 15 are arranged apart from each other in the lateral direction of the battery 1. Therefore, in each of the electrode groups 2, the positive electrode current collecting tab 15A does not come into contact with the negative electrode current collecting tab 15B.
  • an electrolytic solution (not shown) is held (impregnated) in each of the electrode groups 2.
  • the electrolytic solution may be a non-aqueous electrolytic solution in which an electrolyte is dissolved in an organic solvent, or may be an aqueous electrolytic solution such as an aqueous solution.
  • a gel-like electrolyte may be used, or a solid electrolyte may be used.
  • the solid electrolyte is used as the electrolyte, in each of the electrode groups 2, the solid electrolyte is interposed between the positive electrode 13A and the negative electrode 13B instead of the separator. In this case, in each of the electrode groups 2, the positive electrode 13A is electrically insulated from the negative electrode 13B by the solid electrolyte.
  • a pair of electrode terminals 16 are attached to the lid member 5.
  • the electrode terminal 16 is formed of a conductive material such as metal.
  • One of the pair of electrode terminals 16 is the positive electrode terminal (16A) of the battery 1, and the other one from the positive electrode terminal (16A) of the pair of electrode terminals 16 is the negative electrode terminal (16B) of the battery 1.
  • Each of the electrode terminals 16 is arranged on the outer surface of the lid member 5 in a state of being exposed to the outside of the battery 1.
  • the pair of electrode terminals 16 are arranged apart from each other in the lateral direction of the battery 1.
  • the lid member 5 is provided with a pair of through holes 17, and each of the through holes 17 penetrates the lid member 5 in the height direction of the battery 1.
  • an insulating member 18 is provided between each of the electrode terminals 16 and the lid member 5.
  • an insulating gasket 19 is arranged in each of the through holes 17.
  • Each of the electrode terminals 16 is electrically insulated from the lid member 5 and the outer container 3 by the insulating member 18 and the insulating gasket 19.
  • a pair of leads 20 and a pair of backup leads 21 are arranged in the inner cavity 8 of the outer container 3.
  • Each of the lead 20 and the backup lead 21 is formed of a conductive material such as metal, and examples of the material forming the lead 20 and the backup lead 21 include aluminum, stainless steel, copper, and iron. Further, in the internal cavity 8, the lead 20 is arranged between the electrode group 2 and the lid member 5 in the height direction of the battery 1.
  • One of the pair of leads 20 is the positive electrode side lead (20A), and the other one of the pair of leads 20 is the negative electrode side lead (20B).
  • one of the pair of backup leads 21 is the positive electrode side backup lead (21A), and the other one of the pair of backup leads 21 is the negative electrode side backup lead (21B).
  • the positive electrode side lead 20A and the positive electrode side backup lead 21A are arranged apart from the negative electrode side lead 20B and the negative electrode side backup lead 21B in the lateral direction of the battery 1. Therefore, each of the positive electrode side lead 20A and the positive electrode side backup lead 21A does not come into contact with the negative electrode side lead 20B and the negative electrode side backup lead 21B.
  • Each positive electrode current collecting tab 15A of the electrode group 2 is electrically connected to the positive electrode terminal 16A via the backup lead 21A and the lead 20A in order. Therefore, the lead 20A forms at least a part of the electric path between the positive electrode current collecting tab 15A and the positive electrode terminal 16A.
  • each negative electrode current collecting tab 15B of the electrode group 2 is electrically connected to the negative electrode terminal 16B via the backup lead 21B and the lead 20B in order. Therefore, the lead 20B forms at least a part of the electric path between the negative electrode current collecting tab 15B and the negative electrode terminal 16B.
  • the insulating tape 23 is attached to each of the electrode groups 2 from the side where the bottom wall 6 is located in the height direction.
  • the insulating tape 23 is formed of a material having electrical insulating properties.
  • the insulating tape 23 adheres to and adheres to each of the electrode groups 2 in the internal cavity 8, and is sandwiched between each of the electrode groups 2 and the bottom wall 6 in the height direction of the battery 1.
  • the insulating tape 23 bundles the two (plural) electrode groups 2 into one.
  • the spacer 25 is built in the internal cavity 8 of the outer container 3.
  • the spacer 25 is integrally formed of an electrically insulating material.
  • the spacer 25 is arranged between the electrode group 2 and the lid member 5 in the height direction of the battery 1.
  • the insulating tape 26A is attached to the electrode group 2A and the spacer 25, and the insulating tape 26B is attached to the electrode group 2B and the spacer 25.
  • Each of the insulating tapes 26A and 26B is formed of an electrically insulating material.
  • the insulating tape 26A adheres to and adheres to the electrode group 2A and the spacer 25, and fixes the electrode group 2A to the spacer 25.
  • the insulating tape 26B adheres to and adheres to the electrode group 2B and the spacer 25, and fixes the electrode group 2B to the spacer 25.
  • the spacer 25 and the insulating tapes 26A and 26B prevent the pair of current collecting tabs 15, the pair of leads 20, and the pair of backup leads 21 of the electrode group 2 from coming into contact with the outer container 3 and the lid member 5. To. Therefore, the spacer 25 and the insulating tapes 26A and 26B electrically insulate the current collecting tab 15, the lead 20, and the backup lead 21 from the outer container 3 and the lid member 5.
  • a gas release valve 27 and a liquid injection port 28 are formed on the lid member 5. Then, a sealing plate 29 that closes the liquid injection port 28 is welded to the outer surface of the lid member 5. The gas release valve 27 and the liquid injection port 28 are arranged between the electrode terminals 16 in the lateral direction of the battery 1. In one example, the gas release valve 27, the liquid injection port 28, and the like may not be provided in the battery 1.
  • FIG. 3 shows an assembly body in which an internal object in the internal cavity 8 and a lid member 5 and the like are assembled.
  • 4 and 5 show the configuration of the lid member 5 and its vicinity in the assembly of FIG. In FIGS. 4 and 5, the viewing directions are different from each other, and the above-mentioned insulating tapes 26A and 26B are omitted.
  • each of the pair of leads 20 includes a lead top plate portion 31 and a lead side plate portion 32.
  • the thickness direction of the lead top plate portion 31 coincides with or substantially coincides with the height direction of the battery 1
  • the thickness direction of the lead side plate portion 32 coincides with or substantially coincides with the depth direction of the battery 1. In this state, it is arranged in the internal cavity 8.
  • the lead side plate portion 32 bends with respect to the lead top plate portion 31 toward the side where the electrode group 2 (bottom wall 6) is located in the height direction of the battery 1.
  • the lead side plate portion 32 is connected to one edge of the battery 1 in the depth direction. Then, in each of the leads 20, an L-shape or a substantially L-shape is formed by the lead top plate portion 31 and the lead side plate portion 32 in a cross section perpendicular to or substantially vertical to the lateral direction of the battery 1.
  • each of the leads 20 is formed with a through hole 33 penetrating the lead top plate portion 31 in the height direction of the battery 1 (thickness direction of the lead top plate portion 31).
  • Each of the leads 20 is connected to the corresponding one of the electrode terminals 16 in the through hole 33. Therefore, in each of the leads 20, the through hole 33 of the lead top plate portion 31 is the corresponding connection position of the electrode terminal 16.
  • the corresponding one of the electrode terminals 16 is connected to each of the leads 20 by caulking or the like.
  • the backup lead 21A sandwiches the binding portion of the positive electrode current collecting tab 15A of the electrode group 2A and the binding portion of the positive electrode current collecting tab 15A of the electrode group 2B together. Then, the binding portion of the positive electrode current collecting tab 15A of the two electrode groups 2 is joined to the lead 20A with the backup lead 21A in between.
  • the positive electrode current collecting tab 15A is joined to the lead side plate portion 32, and for example, the positive electrode current collecting tab 15A is joined by ultrasonic welding.
  • the backup lead 21B sandwiches the binding portion of the negative electrode current collecting tab 15B of the electrode group 2A and the binding portion of the negative electrode current collecting tab 15B of the electrode group 2B together.
  • the binding portion of the negative electrode current collecting tab 15B of the two electrode groups 2 is joined to the lead 20B with the backup lead 21B in between.
  • the negative electrode current collecting tab 15B is joined to the lead side plate portion 32, and for example, the negative electrode current collecting tab 15B is joined by ultrasonic welding.
  • 6 and 7 show the spacer 25. 6 and 7 have different viewing directions with respect to each other. As shown in FIGS. 1, 6 and 7, etc., in the spacer 25, the length direction (direction indicated by arrows Y5 and Y6) and the width direction (vertical or substantially vertical) intersecting the length direction (vertical or substantially vertical) (vertical or substantially vertical). The directions indicated by arrows X5 and X6) and the height directions (vertical or substantially vertical) intersecting both the length and width directions (directions indicated by arrows Z5 and Z6) are defined. .. In the spacer 25, the dimension in the length direction is larger than the dimension in the width direction and the dimension in the height direction, respectively.
  • the spacer 25 is arranged so that the height direction coincides with or substantially coincides with the height direction of the battery 1 and the width direction coincides with or substantially coincides with the depth direction of the battery 1. Therefore, in the spacer 25 arranged in the internal cavity 8, the length direction coincides with or substantially coincides with the lateral direction of the battery 1.
  • the spacer 25 includes a top plate portion 35 and a peripheral plate portion 36.
  • the top plate portion 35 is sandwiched between each lead top plate portion 31 of the lead 20 and the lid member 5 in the height direction of the battery 1.
  • the top plate portion 35 prevents the leads 20 and the current collector tab 15 from coming into contact with the lid member 5.
  • the top plate portion 35 is formed in the internal cavity 8 in a state where the thickness direction coincides with or substantially coincides with the height direction of the spacer 25, that is, the thickness direction coincides with or substantially coincides with the height direction of the battery 1. Be placed.
  • a pair of through holes 37 are formed in the top plate portion 35 along the height direction of the spacer 25 (thickness direction of the top plate portion 35). Each of the through holes 37 penetrates the top plate portion 35 along the height direction of the battery 1. The pair of through holes 37 are arranged apart from each other in the lateral direction of the battery 1 (the length direction of the spacer 25).
  • Each of the electrode terminals 16 is sequentially inserted into the corresponding through hole 17 of the lid member 5, the corresponding through hole 37 of the spacer 25, and the corresponding through hole 33 of the lead 20. Then, each of the electrode terminals 16 is connected to the corresponding one of the leads 20 by a through hole 33 as described above.
  • the peripheral plate portion 36 extends from the outer edge of the top plate portion 35 toward the side where the electrode group 2 (bottom wall 6) is located in the height direction of the battery 1. Therefore, the peripheral plate portion 36 projects from the top plate portion 35 toward the side where the electrode group 2 is located.
  • the peripheral plate portion 36 extends along the outer edge of the top plate portion 35 and is formed over the entire circumference of the outer periphery of the top plate portion 35.
  • the pair of current collecting tabs 15 and the pair of leads 20 are covered from the outer peripheral side of the inner cavity 8 by the peripheral plate portion 36 of the spacer 25.
  • the peripheral plate portion 36 covers the current collecting tab 15 and the lead 20 over the entire circumference in the circumferential direction of the internal cavity 8.
  • the peripheral plate portion 36 includes a pair of side plate portions 41A and 41B and a pair of side plate portions 42A and 42B.
  • the side plate portions 41A and 41B face each other with the current collector tab 15 and the lead 20 interposed therebetween in the lateral direction (length direction of the spacer 25) of the battery 1. Therefore, the side plate portion 41A covers the current collecting tab 15 and the lead 20 from one side in the lateral direction of the battery 1, and the side plate portion 41B is a current collecting tab from the side opposite to the side plate portion 41A in the lateral direction of the battery 1. Cover 15 and lead 20. Further, the side plate portions 42A and 42B face each other with the current collector tab 15 and the lead 20 interposed therebetween in the depth direction (width direction of the spacer 25) of the battery 1.
  • the side plate portion 42A covers the current collecting tab 15 and the lead 20 from one side in the depth direction of the battery 1, and the side plate portion 42B is a current collecting tab from the side opposite to the side plate portion 42A in the depth direction of the battery 1. Cover 15 and lead 20.
  • Each of the side plate portions 41A and 41B is continuously extended along the depth direction of the battery 1 between the side plate portions 42A and 42B. Then, in each of the side plate portions 41A and 41B, the thickness direction coincides with or substantially coincides with the lateral direction of the battery 1, and coincides with or substantially coincides with the length direction of the spacer 25. Further, each of the side plate portions 42A and 42B is continuously extended along the lateral direction of the battery 1 between the side plate portions 41A and 41B. Then, in each of the side plate portions 42A and 42B, the thickness direction coincides with or substantially coincides with the depth direction of the battery 1, and coincides with or substantially coincides with the width direction of the spacer 25.
  • the peripheral plate portion 36 is located between the top plate portion 35 of the spacer 25 and the electrode group 2 in the height direction of the battery 1. Then, the peripheral plate portion 36 of the spacer 25 comes into contact with each of the electrode group 2 from the side where the lid member 5 is located in the height direction of the battery 1. Therefore, each of the electrode groups 2 is pressed by the peripheral plate portion 36 of the spacer 25 toward the side where the bottom wall 6 is located in the height direction of the battery 1. By pressing the electrode group 2 from the peripheral plate portion 36, the movement of the electrode group 2 along the height direction of the battery 1 is restricted in the internal cavity 8. The peripheral plate portion 36 abuts on each of the electrode group 2 at the protruding end from the top plate portion 35 toward the side where the electrode group 2 is located.
  • the peripheral plate portion 36 is formed with through openings 45A, 45B, 46A, 46B penetrating the peripheral plate portion 36.
  • Each of the through openings 45A and 45B is formed in the side plate portion 42A and penetrates the side plate portion 42A along the depth direction of the battery 1.
  • each of the through ports 46A and 46B is formed in the side plate portion 42B and penetrates the side plate portion 42B along the depth direction of the battery 1.
  • the through openings 45A and 46A are formed apart from the through openings 45B and 46B in the lateral direction (length direction of the spacer 25) of the battery 1. Further, the central position of the spacer 25 in the lateral direction of the battery 1 is located between the through holes 45A and 45B and between the through ports 46A and 46B.
  • the penetration port 45A is not or almost not displaced with respect to the penetration port 46A in the lateral direction and the height direction of the battery 1. Therefore, the through hole (first through port) 45A overlaps with the through port (second through port) 46A in the projection from the depth direction of the battery 1. Further, the through holes 45A and 46A are not or almost displaced with respect to the positive electrode current collecting tab 15A and the positive electrode side lead 20A of the electrode group 2 in the lateral direction and the height direction of the battery 1. Not. Therefore, the through holes 45A and 46A overlap with the current collecting tab 15A and the lead 20A in the projection from the depth direction of the battery 1.
  • the through hole (first through port) 45A is located on one side in the depth direction with respect to the current collecting tab 15A and the lead 20A.
  • the through port (second through port) 46A is located on the side opposite to the through port 45A with respect to the current collecting tab 15A and the lead 20A in the depth direction of the battery 1.
  • the through hole 45B is not or almost not displaced with respect to the through port 46B in the lateral direction and the height direction of the battery 1. Therefore, the through hole (first through port) 45B overlaps with the through port (second through port) 46B in the projection from the depth direction of the battery 1. Further, the through holes 45B and 46B are not or almost displaced with respect to the negative electrode current collecting tab 15B and the negative electrode side lead 20B of the electrode group 2 in the lateral direction and the height direction of the battery 1. Not. Therefore, the through holes 45B and 46B overlap with the current collecting tab 15B and the lead 20B in the projection from the depth direction of the battery 1.
  • the through hole (first through port) 45B is located on one side in the depth direction with respect to the current collecting tab 15B and the lead 20B.
  • the through port (second through port) 46B is located on the side opposite to the through port 45B with respect to the current collecting tab 15B and the lead 20B in the depth direction of the battery 1.
  • the top plate to the side where the electrode group 2 is located is compared with the parts other than the through openings 45A, 45B, 46A, and 46B of the peripheral plate portion 36.
  • the amount of protrusion from the portion 35 is small. Therefore, in the projection from the depth direction (width direction of the spacer 25) of the battery 1, the protruding ends of the peripheral plate portion 36 from the top plate portion 35 are the top plates at the through openings 45A, 45B, 46A, and 46B, respectively. It has a concave shape that is recessed toward the side where the portion 35 (cover member 5) is located.
  • the peripheral plate portion 36 abuts on each of the electrode groups 2 at positions different from the through holes 45A, 45B, 46A, and 46B in the circumferential direction of the internal cavity 8, and the through holes 45A, 45B in the circumferential direction of the internal cavity 8. In the range where, 46A and 46B are formed, the electrode group 2 is not contacted.
  • the insulating tape 26A is attached to the electrode group 2A and the spacer 25 from one side in the depth direction of the battery 1.
  • the insulating tape 26A adheres to and adheres to the electrode group 2A from the side opposite to the side where the electrode group 2B is located. Further, the insulating tape 26A adheres to and adheres to the outer surface of the side plate portion 42A of the peripheral plate portion 36 in the spacer 25.
  • the insulating tape 26A closes the through holes 45A and 45B formed in the side plate portion 42A.
  • the insulating tape 26B is attached to the electrode group 2B and the spacer 25 from the side opposite to the insulating tape 26A in the depth direction of the battery 1.
  • the insulating tape 26B adheres to and adheres to the electrode group 2B from the side opposite to the side where the electrode group 2A is located. Further, the insulating tape 26B adheres to and adheres to the outer surface of the side plate portion 42B of the peripheral plate portion 36 in the spacer 25. The insulating tape 26B closes the through holes 46A and 46B formed in the side plate portion 42B.
  • a bag made of an electrically insulating material may be provided instead of the insulating tapes 26A and 26B, and the through holes 45A, 45B, 46A and 46B may be closed by the bag.
  • a closing member to be attached to the peripheral plate portion 36 of the electrode group 2 and the spacer 25 in a state of closing the through openings 45A, 45B, 46A, 46B is provided, and the closing member is formed of a material having electrical insulating property. Just do it.
  • each of the electrode group 2 includes a pair of electrode group end faces 51A and 51B.
  • one end in the width direction (lateral direction of the battery 1) is formed by the electrode group end surface 51A
  • the electrode group end surface 51B is formed with the electrode group end surface 51A in the width direction. The opposite end is formed. Therefore, on each outer surface of the electrode group 2, each of the outer end portions of the battery 1 in the lateral direction is formed by the corresponding one of the electrode group end faces 51A and 51B.
  • 8 and 9 show the configuration of one of the pair of electrode group end faces 51A and 51B of the electrode group 2 and their vicinity.
  • FIG. 8 is a perspective view
  • FIG. 9 shows a cross section perpendicular to or substantially perpendicular to the height direction of the battery 1. Further, in FIG. 8, the outer container 3 is omitted.
  • each of the electrode group end faces 51A and 51B is formed on a curved surface.
  • the electrode group end faces 51A and 51B of the electrode group 2 have an arc shape or a substantially arc shape in a cross section perpendicular to or substantially perpendicular to the height direction of the battery 1.
  • the spacer 25 includes a pair of protrusions (first protrusions) 52A and 52B, a pair of protrusions (second protrusions) 53A and 53B, and a pair of protrusions (third). (Protrusions) 55A and 55B are provided.
  • each of the protrusions 52A, 52B, 53A, 53B, 55A, 55B is in the height direction of the battery as compared with the parts other than the protrusions 52A, 52B, 53A, 53B, 55A, 55B. It projects to the side where the bottom wall 6 is located.
  • the protrusion 52A is formed at the boundary portion between the side plate portions 41A and 42A, and the protrusion 52B is formed at the boundary portion between the side plate portions 41B and 42A.
  • the protrusion 53A is formed at the boundary portion between the side plate portions 41A and 42B, and the protrusion 53B is formed at the boundary portion between the side plate portions 41B and 42B.
  • a protrusion 55A is formed in the central portion of the side plate portion 41A in the width direction of the spacer 25 (depth direction of the battery 1), and a protrusion is formed in the central portion of the side plate portion 41B in the width direction of the spacer 25. 55B is formed.
  • the protrusions 52A, 52B, 53A, 53B, 55A, 55B are formed as described above, in the internal cavity 8, the protrusions 52A, 53A, 55A are relative to the protrusions 52B, 53B, 55B in the lateral direction of the battery 1. Located apart from each other.
  • the protrusions 52A, 53A, 55A are located apart from each other in the depth direction of the battery 1, and the protrusions 52B, 53B, 55B are located apart from each other in the depth direction of the battery 1.
  • the protrusions (first protrusions) 52A and 52B are located on the opposite side of the electrode group (first electrode group) 2A from the electrode group (second electrode group) 2B in the depth direction of the battery 1. ..
  • protrusions (second protrusions) 53A and 53B are located on the opposite side of the electrode group (second electrode group) 2B from the electrode group (first electrode group) 2A in the depth direction of the battery 1.
  • the protrusions (third protrusions) 55A and 55B are located between the electrode groups 2A and 2B in the depth direction of the battery 1.
  • the protrusion 52A is close to the electrode group 2A from one side in the lateral direction of the battery 1, and the protrusion 52B is close to the electrode group 2A from the side opposite to the protrusion 52A in the lateral direction of the battery 1. Therefore, each of the protrusions 52A and 52B is close to the electrode group 2A from the lateral side of the battery 1.
  • the protrusion 52A is close to the electrode group end surface 51A of the electrode group 2A from the outside in the lateral direction, and the protrusion 52B is close to the electrode group end surface 51B of the electrode group 2A from the outside in the lateral direction.
  • the protrusion 53A is close to the electrode group 2B from one side in the lateral direction of the battery 1, and the protrusion 53B is close to the electrode group 2B from the side opposite to the protrusion 53A in the lateral direction of the battery 1. Therefore, each of the protrusions 53A and 53B is close to the electrode group 2B from the lateral side of the battery 1.
  • the protrusion 53A is close to the electrode group end surface 51A of the electrode group 2B from the outside in the lateral direction, and the protrusion 53B is close to the electrode group end surface 51B of the electrode group 2A from the outside in the lateral direction.
  • the protrusion 55A is close to the electrode groups 2A and 2B from one side in the lateral direction of the battery 1, and the protrusion 55B is close to the electrode groups 2A and 2B from the opposite side to the protrusion 55A in the lateral direction of the battery 1. Therefore, each of the protrusions 55A and 55B is close to the electrode groups 2A and 2B from the lateral side of the battery 1.
  • the protrusion 55A is close to the electrode group end surface 51A of the electrode group 2A and the electrode group end surface 51A of the electrode group 2B from the lateral side
  • the protrusion 52B is close to the electrode group end surface 51B and the electrode group 2A electrode group end surface 51B of the electrode group 2A from the lateral side.
  • each of the protrusions 52A, 52B, 55A, and 55B is close to the electrode group 2A, but does not come into contact with the electrode group 2A.
  • each of the protrusions 53A, 53B, 55A, and 55B is close to the electrode group 2B, but does not come into contact with the electrode group 2B.
  • Each of the protrusions 52A and 52B includes a facing surface (inner facing surface) 61 facing the electrode group 2A, and a facing surface (outer facing surface) 62 facing the peripheral wall 7 of the outer container 3.
  • the facing surface 61 of the protrusion 52A is formed in a shape along the electrode group end surface 51A of the electrode group 2A, and in the present embodiment, is formed in a shape along the curved surface of the electrode group end surface 51A.
  • the facing surface 61 of the protrusion 52B is formed in a shape along the electrode group end surface 51B of the electrode group 2A, and in the present embodiment, is formed in a shape along the curved surface of the electrode group end surface 51B.
  • the facing surface 62 is formed in a shape along the inner surface of the peripheral wall 7.
  • Each of the protrusions 53A and 53B includes a facing surface (inner facing surface) 63 facing the electrode group 2B, and a facing surface (outer facing surface) 65 facing the peripheral wall 7 of the outer container 3.
  • the facing surface 63 of the protrusion 53A is formed in a shape along the electrode group end surface 51A of the electrode group 2B, and in the present embodiment, is formed in a shape along the curved surface of the electrode group end surface 51A.
  • the facing surface 63 of the protrusion 53B is formed in a shape along the electrode group end surface 51B of the electrode group 2B, and in the present embodiment, is formed in a shape along the curved surface of the electrode group end surface 51B.
  • the facing surface 65 is formed in a shape along the inner surface of the peripheral wall 7.
  • Each of the protrusions 55A and 55B faces the facing surface (inner facing surface) 66 facing the electrode group 2A, the facing surface (inner facing surface) 67 facing the electrode group 2B, and the peripheral wall 7 of the outer container 3.
  • a surface (outer facing surface) 68 is provided.
  • the facing surface 66 of the protrusion 55A is formed in a shape along the electrode group end surface 51A of the electrode group 2A, and in the present embodiment, is formed in a shape along the curved surface of the electrode group end surface 51A.
  • the facing surface 66 of the protrusion 55B is formed in a shape along the electrode group end surface 51B of the electrode group 2A, and in the present embodiment, is formed in a shape along the curved surface of the electrode group end surface 51B.
  • the facing surface 67 of the protrusion 55A is formed in a shape along the electrode group end surface 51A of the electrode group 2B, and in the present embodiment, is formed in a shape along the curved surface of the electrode group end surface 51A. Further, the facing surface 67 of the protrusion 55B is formed in a shape along the electrode group end surface 51B of the electrode group 2B, and in the present embodiment, is formed in a shape along the curved surface of the electrode group end surface 51B. In each of the protrusions 55A and 55B, the facing surface 68 is formed in a shape along the inner surface of the peripheral wall 7.
  • the peripheral plate portion 36 covers the lead 20 and the current collecting tab 15 from the outer peripheral side in the internal cavity, and the peripheral plate portion 36 hits the electrode group 2 from the side where the lid member 5 is located. Contact.
  • the peripheral plate portion 36 is integrally formed with the top plate portion 35 sandwiched between each of the leads 20 and the lid member 5.
  • through holes 45A, 45B, 46A, 46B penetrating the peripheral plate portion 36 are formed.
  • each of the electrode terminals 16 is connected to the lead 20 with the top plate portion 35 of the spacer 25 sandwiched between each of the leads 20 and the lid member 5. Connect to the corresponding one. Then, each of the current collecting tabs 15 is joined to the corresponding one of the leads 20.
  • the through holes 45A, 45B, 46A, 46B are formed in the peripheral plate portion 36, so that even if the top plate portion 35 and the peripheral plate portion 36 are integrally formed, the through openings 45A, 45B, 46A are formed.
  • a jig or the like used for joining can be brought into contact with each of the leads 20.
  • the top plate portion 35 and the peripheral plate portion 36 are integrally formed, the workability of the work of joining each of the current collecting tabs 15 to the corresponding one of the leads 20 is ensured.
  • each of the through holes 45A, 45B, 46A, and 46B penetrates the peripheral wall along the depth direction of the battery 1. Then, in the projection from the depth direction of the battery 1, the through holes 45A and 46A overlap each other and overlap with the positive electrode current collecting tab 15A and the positive electrode side lead 20A of the electrode group 2. Further, in the projection from the depth direction of the battery 1, the through holes 45B and 46B overlap each other and overlap with the negative electrode current collecting tab 15B and the negative electrode side lead 20B of the electrode group 2. Therefore, the workability of connecting each positive electrode current collecting tab 15A of the electrode group 2 to the positive electrode side lead 20A and the work of connecting each negative electrode current collecting tab 15B of the electrode group 2 to the negative electrode side lead 20B. Workability is improved.
  • the through holes 45A, 45B, 46A, 46B are closed by the insulating tapes 26A, 26B which are closing members, and the through ports 45A such as the lead 20 and the current collecting tab 15 with respect to the peripheral wall 7 of the outer container 3 are closed. , 45B, 46A, 46B, contact is prevented. Therefore, it is effectively prevented that the lead 20 and the current collector tab 15 and the like are short-circuited with respect to the outer container 3 and the like. Further, since the through holes 45A, 45B, 46A, and 46B are closed, when the above-mentioned assembly is inserted into the internal cavity 8 of the outer container 3 at the time of manufacturing the battery 1, the current collector tab 15 and the like and the exterior are also used. Contact with the container 3 is effectively prevented. As a result, damage to the current collector tab 15 and the like is effectively prevented during the manufacture of the battery 1.
  • the insulating tape 26A is attached in a state of being adhered to the electrode group 2A and the peripheral plate portion 36, and the electrode group 2A is fixed to the spacer 25.
  • the insulating tape 26B is attached in a state of being adhered to the electrode group 2B and the peripheral plate portion 36, and the electrode group 2B is fixed to the spacer 25.
  • the lid member 5 and the spacer 25 are effectively prevented from being separated from the electrode group 2 due to the springiness of the current collecting tab 15, and the internal components in the internal cavity 8 and the lid member 5 are assembling to each other. However, it improves.
  • each of the protrusions 52A, 52B, 53A, 53B, 55A, and 55B protrudes to the side where the bottom wall is located.
  • Each of the protrusions 52A, 52B, 55A, and 55B is close to the electrode group 2A from the lateral side of the battery 1, and the protrusions 52A and 52B are between the protrusions 52A and 52B and the protrusions 55A and 55B in the depth direction of the battery 1.
  • the electrode group 2A intervenes in the. Therefore, the movement of the electrode group 2A along the depth direction of the battery 1 is constrained by the protrusions 52A, 52B, 55A, 55B.
  • the movement of the electrode group 2B along the depth direction of the battery 1 is constrained by the protrusions 53A, 53B, 55A, 55B.
  • the depth direction of the internal components including the electrode groups 2A and 2B, the current collector tab 15 and the lead 20 and the like Movement is constrained.
  • gas may be generated from the electrode group 2 in the internal cavity 8.
  • the generation of gas in the inner cavity 8 causes the outer container 3 and the like to expand.
  • the area of each outer surface of the side wall 12 is much larger than the area of each outer surface of the bottom wall 6, the side wall 11, and the lid member 5. Therefore, when gas is generated in the internal cavity 8, each of the side walls 12 in particular expands outward.
  • the movement of the built-in objects such as the electrode group 2 in the depth direction of the battery 1 is restrained by the protrusions 52A, 52B, 53A, 53B, 55A, 55B. Therefore, even if the side wall 12 expands outward due to the generation of gas, the protrusions 52A, 52B, 53A, 53B, 55A, 55B restrain the movement of the internal components in the depth direction of the battery 1. That is, even if the outer container 3 expands due to the generation of gas, the internal components are appropriately restrained. As a result, even if gas is generated, the influence of the external impact on the internal components including the electrode group 2, the current collector tab 15, and the lead 20 is suppressed. By suppressing the influence of the external impact on the internal object, damage to the internal object due to the external impact is prevented, and the durability of the internal object is improved.
  • the facing surface 61 of the protrusion 52A and the facing surface 66 of the protrusion 55A are formed in a shape along the electrode group end surface 51A of the electrode group 2A, and the facing surface 61 of the protrusion 52B and the facing surface of the protrusion 55B are formed. 66 is formed in a shape along the electrode group end surface 51B of the electrode group 2A. Therefore, the movement of the electrode group 2A along the depth direction of the battery 1 is appropriately restrained.
  • the facing surface 63 of the protrusion 53A and the facing surface 67 of the protrusion 55A are formed in a shape along the electrode group end surface 51A of the electrode group 2B, and the facing surface 63 of the protrusion 53B and the facing surface 67 of the protrusion 55B are electrodes. It is formed in a shape along the electrode group end surface 51B of group 2B. Therefore, the movement of the electrode group 2B along the depth direction of the battery 1 is appropriately restrained.
  • each of the protrusions 52A, 52B, 55A, and 55B is close to the electrode group 2A, and each of the protrusions 53A, 53B, 55A, and 55B is close to the electrode group 2B.
  • the spacer 25 is assembled to the electrode group 2 in a state where the protrusions 52A, 52B, 53A, 53B, 55A, 55B do not come into contact with any of the electrode group 2. Therefore, even if the protrusions 52A, 52B, 53A, 53B, 55A, and 55B are provided, the assembly property of the built-in object in the internal cavity 8 and the lid member 5 with respect to each other is ensured.
  • the peripheral plate portion 36 is integrally formed with the top plate portion 35, the strength of the peripheral plate portion 36 can be ensured to an appropriate size even if the thickness of the peripheral plate portion 36 is reduced. become.
  • By thinning the peripheral plate portion 36 it becomes possible to increase the voids in the internal cavity 8.
  • by making the peripheral plate portion 36 thinner it becomes possible to increase the space occupied by each of the leads 20 in the internal cavity 8. This makes it possible to reduce the electrical resistance in the electrical path between each of the electrode terminals 16 and the electrode group 2.
  • each of the electrode groups 2 does not need to have a winding structure in which the positive electrode 13A and the negative electrode 13B are wound around the winding shaft B.
  • at least one of the electrode groups 2A and 2B may be formed in a stack structure in which a plurality of positive electrodes and a plurality of negative electrodes are alternately laminated.
  • the stacking direction of the positive electrode and the negative electrode is in the thickness direction, and in the electrode group 2 of the stack structure, the stacking direction of the positive electrode and the negative electrode coincides with or substantially coincides with the depth direction of the battery 1. It is arranged in the internal cavity 8.
  • the pair of current collector tabs 15 project to the side where the lid member 5 is located in the height direction of the battery 1, and are located apart from each other in the lateral direction of the battery 1. Further, also on the outer surface of the electrode group 2 of the stack structure, each of the outer end portions of the battery 1 in the lateral direction is formed by the corresponding one of the electrode group end faces 51A and 51B.
  • the facing surface 61 of the protrusion 52A and the facing surface 66 of the protrusion 55A are formed in a shape along the electrode group end surface 51A of the electrode group 2A, and the facing surface 61 of the protrusion 52B is formed.
  • the facing surface 66 of the protrusion 55B is formed in a shape along the electrode group end surface 51B of the electrode group 2A. Therefore, the movement of the electrode group 2A along the depth direction of the battery 1 is appropriately restrained as in the above-described embodiment and the like.
  • the facing surface 63 of the protrusion 53A and the facing surface 67 of the protrusion 55A are formed in a shape along the electrode group end surface 51A of the electrode group 2B, and the facing surface 63 of the protrusion 53B is formed.
  • the facing surface 67 of the protrusion 55B is formed in a shape along the electrode group end surface 51B of the electrode group 2B. Therefore, the movement of the electrode group 2B along the depth direction of the battery 1 is appropriately restrained as in the above-described embodiment and the like. Therefore, even if at least one of the electrode groups 2A and 2B is formed in the stack structure, the same actions and effects as those of the above-described embodiment and the like can be obtained.
  • the number of the electrode group 2 housed in the internal cavity 8 is not limited to two, and one or more electrode group 2 may be housed in the internal cavity 8.
  • the pair of current collecting tabs 15 project toward the side where the lid member 5 is located in the height direction of the battery 1, and in the lateral direction of the battery 1. Located away from each other. Then, each of the current collecting tabs 15 is electrically connected to the corresponding one of the pair of electrode terminals 16 with the corresponding one of the pair of leads 20 in between.
  • the top plate portion 35 is sandwiched between the lead 20 and the lid member 5, and the peripheral plate portion 36 covers the lead 20 and the current collecting tab 15 from the outer peripheral side in the internal cavity 8. ..
  • the peripheral plate portion 36 abuts on the electrode group 2 from the side where the lid member 5 is located, and the spacer 25 including the top plate portion 35 and the peripheral plate portion 36 is integrally formed from a material having electrical insulating properties. Will be done. Since the top plate portion 35 and the peripheral plate portion 36 are integrated, in any of the modified examples, the internal components of the outer container 3 in the internal cavity 8 and the lid member 5 are mutually attached, as in the above-described embodiment and the like. On the other hand, it becomes easier to assemble. Then, in any of the modified examples, the same actions and effects as those of the above-described embodiment and the like are exhibited.
  • the spacer is integrally formed from an electrically insulating material.
  • the spacer extends from the top plate portion sandwiched between the lead and the lid member toward the side where the electrode group is located, and covers the lead and the current collecting tab from the outer peripheral side in the internal cavity. It is equipped with a peripheral plate portion.

Abstract

実施形態の電池は、外装容器、蓋部材、電極群、集電タブ、電極端子、リード及びスペーサを備える。蓋部材は、内部空洞の開口を塞ぐ状態で、外装容器の周壁に取付けられる。内部空洞の電極群では、蓋部材が位置する側へ集電タブが突出し、リードは、蓋部材の外表面の電極端子と集電タブとの間を電気的に接続する。スペーサは、電気的絶縁性を有する材料から一体に形成される。スペーサは、リードと蓋部材との間で挟まれる天板部と、天板部から電極群が位置する側へ向かって延設され、内部空洞において外周側からリード及び集電タブを覆う周板部と、を備える。

Description

電池
 本発明の実施形態は、電池に関する。
 携帯電話及びパーソナルコンピュータ等の電子機器の進歩にともなって、これらの電子機器に使用される二次電池等の電池は、小型化及び軽量化が求められている。小型化及び軽量化が実現され、かつ、エネルギー密度の高い二次電池として、リチウムイオン二次電池が挙げられる。一方、電気自動車、ハイブリッド自動車、電動バイク及びフォークリフト等の車両に搭載される大型かつ大容量の電源として、鉛蓄電池、ニッケル水素電池等の二次電池が用いられる。また、近年では、車両に搭載される大型かつ大容量の電源として、エネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池が、採用に向けての開発されている。車両に搭載されるリチウムイオン二次電池の開発では、電池の高寿命化の実現及び安全性の向上等を実現するとともに、電池の大型化及び大容量化を実現することが求められている。
 リチウムイオン二次電池等の電池として、外装容器の内部空洞に、正極及び負極を備える電極群が収納されるものがある。このような電池では、外装容器は、底壁及び周壁を備え、外装容器の内部空洞は、高さ方向について底壁とは反対側へ開口する。そして、外装容器の周壁に蓋部材が取付けられ、内部空洞の開口は、蓋部材によって塞がれる。また、電池では、電極端子が、外部に露出する状態で、蓋部材の外表面に配置される。
 前述のように外装容器の内部空洞に電極群が収納される電池として、電極群において蓋部材が位置する側へ集電タブが突出するものがある。このような電池の内部空洞では、電池の高さ方向について電極群と蓋部材との間に、リードが配置され、リード等によって、電極端子が集電タブに電気的に接続される。そして、内部空洞では、電気的絶縁性を有するスペーサが、リード及び集電タブを外周側から覆う。電池では、スペーサによって、リード及び集電タブの外装容器への接触が防止され、リード及び集電タブが外装容器に対して電気的に絶縁される。また、電池では、スペーサが、高さ方向について蓋部材が位置する側から電極群に当接し、高さ方向に沿った電極群の移動を規制する。
 前述のように内部空洞に収納される電極群において蓋部材が位置する側へ集電タブが突出する電池では、スペーサを含む内部空洞への内蔵物、及び、蓋部材を互いに対して組立て易くすることが、求められている。
日本国特開2011-070915号公報 日本国特開2011-076852号公報
 本発明が解決しようとする課題は、電極群において蓋部材が位置する側へ集電タブが突出する構成において、外装容器の内部空洞への内蔵物及び蓋部材が互いに対して組立て易い電池を提供することにある。
 実施形態によれば、電池は、外装容器、蓋部材、電極群、集電タブ、電極端子、リード及びスペーサを備える。外装容器は、底壁及び周壁を備え、外装容器には、高さ方向について底壁が位置する側とは反対側へ開口する内部空洞が形成される。蓋部材は、内部空洞の開口を塞ぐ状態で、外装容器の周壁に取付けられる。電極群は、正極及び負極を備え、外装容器の内部空洞に収納される。集電タブは、蓋部材が位置する側へ電極群において突出する。電極端子は、蓋部材の外表面において外部に露出する。リードは、内部空洞において電極群と蓋部材との間に配置され、集電タブと電極端子との間を電気的に接続する。スペーサは、電気的絶縁性を有する材料から一体に形成される。スペーサは、リードと蓋部材との間で挟まれる天板部と、天板部から電極群が位置する側へ向かって延設され、内部空洞において外周側からリード及び集電タブを覆う周板部と、を備える。スペーサの周板部は、蓋部材が位置する側から電極群に当接する。
図1は、第1の実施形態に係る電池を、部材ごとに分解した状態で示す斜視図である。 図2は、第1の実施形態に係る電池を示す斜視図である。 図3は、第1の実施形態に係る電池において、内部空洞の内蔵物及び蓋部材等が組立てられた組立て体を示す斜視図である。 図4は、図3の組立て体において、蓋部材及びその近傍の構成を示す斜視図である。 図5は、図3の組立て体において、蓋部材及びその近傍の構成を、図4とは異なる方向から視た斜視図である。 図6は、第1の実施形態に係る電池のスペーサを示す斜視図である。 図7は、第1の実施形態に係る電池のスペーサを、図6とは異なる方向から視た斜視図である。 図8は、第1の実施形態に係る電池において、2つの電極群のそれぞれの一対の電極群端面の一方、及び、それらの近傍の構成を示す斜視図である。 図9は、第1の実施形態に係る電池において、2つの電極群のそれぞれの一対の電極群端面の一方、及び、それらの近傍の構成を、電池の高さ方向に垂直又は略垂直な断面で概略的に示す断面図である。
 以下、実施形態について図面を参照して、説明する。
 (第1の実施形態) 
 図1及び図2は、第1の実施形態に係る電池1を示す。図1及び図2に示すように、電池1は、電極群2、外装容器3及び蓋部材5を備える。外装容器3及び蓋部材5のそれぞれは、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、銅又はステンレス等の金属から形成される。ここで、電池1(外装容器3)では、奥行き方向(矢印X1及び矢印X2で示す方向)、奥行き方向に対して交差する(垂直又は略垂直な)横方向(矢印Y1及び矢印Y2で示す方向)、及び、奥行き方向及び横方向の両方に対して交差する(垂直又は略垂直な)高さ方向(矢印Z1及び矢印Z2で示す方向)が、規定される。電池1及び外装容器3のそれぞれでは、奥行き方向についての寸法が、横方向についての寸法、及び、高さ方向についての寸法のそれぞれに比べて、小さい。なお、図1は、電池1を部材ごとに分解して示す斜視図であり、図2は、斜視図である。
 外装容器3は、底壁6及び周壁7を備える。外装容器3の内部には、電極群2が収納される内部空洞8が、底壁6及び周壁7によって規定される。外装容器3では、内部空洞8は、高さ方向について、底壁6が位置する側とは反対側へ開口する。周壁7は、二対の側壁11,12を備える。一対の側壁11は、横方向について内部空洞8を挟んで対向する。一対の側壁12は、奥行き方向について内部空洞8を挟んで対向する。側壁11のそれぞれは、側壁12の間に、奥行き方向に沿って連続して延設される。側壁12のそれぞれは、側壁11の間に、横方向に沿って連続して延設される。蓋部材5は、底壁6とは反対側の端部で、周壁7に取付けられる。このため、蓋部材5は、外装容器3の内部空洞8の開口を塞ぐ。蓋部材5及び底壁6は、高さ方向について内部空洞8を挟んで対向する。
 図1等の一例では、内部空洞8に電極群2が2つ配置される。内部空洞8では、複数(2つ)の電極群2は、奥行き方向に並んで配置される。ここで、2つの電極群2の一方を電極群(第1の電極群)2Aとし、電極群2Aとは別の一方を電極群(第2の電極群)2Bとする。電極群2Bは、奥行き方向について、電極群2Aに対して隣接して配置される。電極群2のそれぞれは、正極13A及び負極13Bを備える。電極群2のそれぞれでは、正極13Aと負極13Bとの間にセパレータ(図示しない)が介在する。セパレータは、電気的絶縁性を有する材料から形成され、正極13Aを負極13Bに対して電気的に絶縁する。
 正極13Aは、正極集電箔等の正極集電体と、正極集電体の表面に担持される正極活物質含有層(図示しない)と、を備える。正極集電体は、これらに限定されるものではないが、例えば、アルミニウム箔又はアルミニウム合金箔等であり、厚さが10μm~20μm程度である。正極活物質含有層は、正極活物質を備え、結着剤及び導電剤を任意に含んでもよい。正極活物質としては、これらに限定されるものではないが、リチウムイオンを吸蔵放出できる酸化物、硫化物及びポリマー等が挙げられる。正極集電体は、正極活物質含有層が未担持の部分として、正極集電タブ15Aを備える。
 負極13Bは、負極集電箔等の負極集電体と、負極集電体の表面に担持される負極活物質含有層(図示しない)と、を備える。負極集電体は、これらに限定されるものではないが、例えば、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔又は銅箔等であり、厚さが10μm~20μm程度である。負極活物質含有層は、負極活物質を備え、結着剤及び導電剤を任意に含んでもよい。負極活物質としては、特に限定されるものではないが、リチウムイオンを吸蔵放出できる金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物及び炭素材料等が挙げられる。負極集電体は、負極活物質含有層が未担持の部分として、負極集電タブ15Bを備える。
 図1等の一例では、電極群2のそれぞれにおいて、正極活物質含有層と負極活物質含有層との間でセパレータが挟まれた状態で、正極13A、負極13B及びセパレータが捲回軸Bを中心として捲回される。そして、電極群2のそれぞれでは、捲回構造の最外周は、電気的絶縁性を有する材料から形成され、ある一例では、電極群2のそれぞれにおいて、捲回構造の最外周がセパレータから形成される。電極群2のそれぞれでは、正極集電タブ15Aは、正極活物質含有層、負極活物質含有層及びセパレータに対して、捲回軸Bに沿う軸方向(矢印Z3及び矢印Z4で示す方向)の一方側へ突出する。そして、電極群2のそれぞれでは、負極集電タブ15Bは、捲回軸Bに沿う軸方向について、正極活物質含有層、負極活物質含有層及びセパレータに対して、正極集電タブ15Aが突出する側へ突出する。したがって、電極群2のそれぞれでは、一対の集電タブ15(正極集電タブ15A及び負極集電タブ15B)は、捲回軸Bに沿う軸方向について、互いに対して同一の側へ突出する。
 電極群2のそれぞれでは、捲回軸Bの軸方向(集電タブ15の突出方向)に対して交差する(垂直又は略垂直な)幅方向(矢印Y3及び矢印Y4で示す方向)、及び、捲回軸Bの軸方向及び幅方向の両方に対して交差する厚さ方向(矢印X3及び矢印X4で示す方向)が、規定される。そして、電極群2のそれぞれでは、厚さ方向についての寸法が、軸方向についての寸法及び幅方向についての寸法のそれぞれに比べて、小さい。このため、電極群2のそれぞれは、扁平形状に形成される。また、電極群2のそれぞれでは、一対の集電タブ15のそれぞれにおいて、複数の帯状部が結束される。
 本実施形態では、電極群2のそれぞれは、捲回軸Bが電池1の高さ方向に沿う状態で、すなわち、軸方向が電池1の高さ方向と一致又は略一致する状態で、内部空洞8に配置される。また、電極群2のそれぞれでは、幅方向が電池1の横さ方向と一致又は略一致し、かつ、厚さ方向が電池1の奥行き方向と一致又は略一致する。電極群2のそれぞれは、電池1の高さ方向について蓋部材5が位置する側へ一対の集電タブ15が突出する状態で、内部空洞8に配置される。また、電極群2のそれぞれでは、一対の集電タブ15は、電池1の横方向について、互いに対して離れて配置される。したがって、電極群2のそれぞれでは、正極集電タブ15Aは、負極集電タブ15Bとは接触しない。
 また、内部空洞8では、電極群2のそれぞれに、電解液(図示しない)が保持(含浸)される。電解液は、電解質を有機溶媒に溶解させた非水電解液であってもよく、水溶液等の水系電解液であってもよい。電解液の代わりに、ゲル状電解質が用いられてもよく、固体電解質が用いられてもよい。固体電解質が電解質として用いられる場合、電極群2のそれぞれにおいて、固体電解質が、セパレータの代わりに、正極13Aと負極13Bとの間に介在する。この場合、電極群2のそれぞれにおいて、固体電解質により、正極13Aが負極13Bに対して電気的に絶縁される。
 電池1では、蓋部材5に、一対の電極端子16が取付けられる。電極端子16は、金属等の導電材料から形成される。一対の電極端子16の一方が電池1の正極端子(16A)であり、一対の電極端子16の正極端子(16A)とは別の一方が電池1の負極端子(16B)である。電極端子16のそれぞれは、電池1の外部に露出する状態で、蓋部材5の外表面に配置される。一対の電極端子16は、電池1の横方向について、互いに対して離れて配置される。
 また、蓋部材5には、一対の貫通孔17が設けられ、貫通孔17のそれぞれは、電池1の高さ方向について蓋部材5を貫通する。蓋部材5の外表面では、電極端子16のそれぞれと蓋部材5との間には、絶縁部材18が設けられる。また、貫通孔17のそれぞれには、絶縁ガスケット19が配置される。電極端子16のそれぞれは、絶縁部材18及び絶縁ガスケット19によって、蓋部材5及び外装容器3に対して電気的に絶縁される。
 外装容器3の内部空洞8には、一対のリード20、及び、一対のバックアップリード21が配置される。リード20及びバックアップリード21のそれぞれは、金属等の導電材料から形成され、リード20及びバックアップリード21を形成する材料としては、アルミニウム、ステンレス、銅及び鉄等が挙げられる。また、内部空洞8では、リード20は、電池1の高さ方向について、電極群2と蓋部材5との間に配置される。
 一対のリード20の一方が正極側リード(20A)であり、一対のリード20の正極側リード(20A)とは別の一方が負極側リード(20B)である。また、一対のバックアップリード21の一方が正極側バックアップリード(21A)であり、一対のバックアップリード21の正極側バックアップリード(21A)とは別の一方が負極側バックアップリード(21B)である。正極側リード20A及び正極側バックアップリード21Aは、電池1の横方向について、負極側リード20B及び負極側バックアップリード21Bから離れて配置される。したがって、正極側リード20A及び正極側バックアップリード21Aのそれぞれは、負極側リード20B及び負極側バックアップリード21Bとは接触しない。
 電極群2のそれぞれの正極集電タブ15Aは、バックアップリード21A及びリード20Aを順に介して、正極端子16Aに電気的に接続される。このため、リード20Aは、正極集電タブ15Aと正極端子16Aとの間の電気経路の少なくとも一部を形成する。また、電極群2のそれぞれの負極集電タブ15Bは、バックアップリード21B及びリード20Bを順に介して、負極端子16Bに電気的に接続される。このため、リード20Bは、負極集電タブ15Bと負極端子16Bとの間の電気経路の少なくとも一部を形成する。
 また、電極群2のそれぞれには、高さ方向について底壁6が位置する側から、絶縁テープ23が取付けられる。絶縁テープ23は、電気的絶縁性を有する材料から形成される。絶縁テープ23は、内部空洞8において電極群2のそれぞれに密着及び粘着し、電池1の高さ方向について電極群2のそれぞれと底壁6との間で挟まれる。絶縁テープ23によって、2つ(複数)の電極群2が1つに束ねられる。
 また、外装容器3の内部空洞8には、スペーサ25が内蔵される。スペーサ25は、電気的絶縁性を有する材料から一体に形成される。スペーサ25は、電池1の高さ方向について、電極群2と蓋部材5との間に配置される。また、内部空洞8では、電極群2A及びスペーサ25に絶縁テープ26Aが取付けられ、電極群2B及びスペーサ25に絶縁テープ26Bが取付けられる。絶縁テープ26A,26Bのそれぞれは、電気的絶縁性を有する材料から形成される。絶縁テープ26Aは、電極群2A及びスペーサ25に密着及び粘着し、電極群2Aをスペーサ25に対して固定する。絶縁テープ26Bは、電極群2B及びスペーサ25に密着及び粘着し、電極群2Bをスペーサ25に対して固定する。
 スペーサ25及び絶縁テープ26A,26Bによって、外装容器3及び蓋部材5への電極群2のそれぞれの一対の集電タブ15、一対のリード20、及び、一対のバックアップリード21の接触が、防止される。このため、スペーサ25及び絶縁テープ26A,26Bは、集電タブ15、リード20及びバックアップリード21を、外装容器3及び蓋部材5に対して電気的に絶縁する。
 また、図1及び図2等の一例では、蓋部材5に、ガス開放弁27及び注液口28が、形成される。そして、蓋部材5の外表面に、注液口28を塞ぐ封止板29が、溶接される。ガス開放弁27及び注液口28は、電池1の横方向について、電極端子16の間に配置される。なお、ある一例では、ガス開放弁27及び注液口28等は、電池1に設けられなくてもよい。
 電池1では、内部空洞8への内蔵物(電極群2、リード20及びスペーサ25を含む)、蓋部材5及び電極端子16等が組立てられ、組立て体を形成する。図3は、内部空洞8への内蔵物及び蓋部材5等が組立てられた組立て体を示す。図4及び図5は、図3の組立て体において蓋部材5及びその近傍の構成を示す。図4及び図5では、互いに対して視る方向が異なり、前述した絶縁テープ26A,26Bを省略して示す。
 図1乃至図5等の一例では、一対のリード20のそれぞれは、リード天板部31及びリード側板部32を備える。リード20のそれぞれは、リード天板部31の厚さ方向が電池1の高さ方向と一致又は略一致し、かつ、リード側板部32の厚さ方向が電池1の奥行き方向と一致又は略一致する状態で、内部空洞8に配置される。リード20のそれぞれでは、リード側板部32は、電池1の高さ方向について電極群2(底壁6)が位置する側へ、リード天板部31に対して折曲がる。リード20のそれぞれのリード天板部31では、電池1の奥行き方向の一方側の縁に、リード側板部32が接続される。そして、リード20のそれぞれでは、電池1の横方向に垂直又は略垂直な断面において、リード天板部31及びリード側板部32によって、L字形状又は略L字形状が形成される。
 また、リード20のそれぞれには、電池1の高さ方向(リード天板部31の厚さ方向)にリード天板部31を貫通する貫通孔33が、形成される。リード20のそれぞれには、貫通孔33において、電極端子16の対応する一方が接続される。したがって、リード20のそれぞれでは、リード天板部31の貫通孔33が、電極端子16の対応する一方の接続位置となる。リード20のそれぞれへは、カシメ固定等によって、電極端子16の対応する一方が接続される。
 図1乃至図5等の一例では、バックアップリード21Aは、電極群2Aの正極集電タブ15Aの結束部分及び電極群2Bの正極集電タブ15Aの結束部分を、一緒に挟む。そして、2つの電極群2の正極集電タブ15Aの結束部分は、バックアップリード21Aを間に介して、リード20Aへ接合される。リード20Aでは、リード側板部32に正極集電タブ15Aが接合され、例えば、超音波溶接によって、正極集電タブ15Aが接合される。同様に、バックアップリード21Bは、電極群2Aの負極集電タブ15Bの結束部分及び電極群2Bの負極集電タブ15Bの結束部分を、一緒に挟む。そして、2つの電極群2の負極集電タブ15Bの結束部分は、バックアップリード21Bを間に介して、リード20Bへ接合される。リード20Bでは、リード側板部32に負極集電タブ15Bが接合され、例えば、超音波溶接によって、負極集電タブ15Bが接合される。
 図6及び図7は、スペーサ25を示す。図6及び図7は、互いに対して視る方向が異なる。図1、図6及び図7等に示すように、スペーサ25では、長さ方向(矢印Y5及び矢印Y6で示す方向)、長さ方向に対して交差する(垂直又は略垂直な)幅方向(矢印X5及び矢印X6で示す方向)、及び、長さ方向及び幅方向の両方に対して交差する(垂直又は略垂直な)高さ方向(矢印Z5及び矢印Z6で示す方向)が、規定される。スペーサ25では、長さ方向についての寸法が、幅方向についての寸法及び高さ方向についての寸法のそれぞれに比べて、大きい。内部空洞8では、スペーサ25は、高さ方向が電池1の高さ方向と一致又は略一致し、かつ、幅方向が電池1の奥行き方向と一致又は略一致する状態で、配置される。このため、内部空洞8に配置されるスペーサ25では、長さ方向が、電池1の横方向と一致又は略一致する。
 スペーサ25は、天板部35及び周板部36を備える。天板部35は、電池1の高さ方向について、リード20のそれぞれのリード天板部31と蓋部材5との間で、挟まれる。天板部35によって、蓋部材5に対するリード20及び集電タブ15等の接触が、防止される。天板部35は、厚さ方向がスペーサ25の高さ方向と一致又は略一致する状態で、すなわち、厚さ方向が電池1の高さ方向と一致又は略一致する状態で、内部空洞8に配置される。
 天板部35には、一対の貫通孔37が、スペーサ25の高さ方向(天板部35の厚さ方向)に沿って形成される。貫通孔37のそれぞれは、電池1の高さ方向に沿って天板部35を貫通する。一対の貫通孔37は、電池1の横方向(スペーサ25の長さ方向)について、互いに対して離れて配置される。電極端子16のそれぞれは、蓋部材5の貫通孔17の対応する一方、スペーサ25の貫通孔37の対応する一方、及び、リード20の対応する一方の貫通孔33に、順に挿通される。そして、電極端子16のそれぞれは、リード20の対応する一方に、前述のように貫通孔33で接続される。
 周板部36は、電池1の高さ方向について電極群2(底壁6)が位置する側へ向かって、天板部35の外縁から延設される。したがって、周板部36は、天板部35から電極群2が位置する側へ、突出する。周板部36は、天板部35の外縁に沿って延設され、天板部35の外周の全周に渡って形成される。内部空洞8では、二対の集電タブ15及び一対のリード20は、スペーサ25の周板部36によって、内部空洞8の外周側から覆われる。周板部36は、内部空洞8の周方向について全周に渡って、集電タブ15及びリード20を覆う。
 周板部36は、一対の側板部41A,41B、及び、一対の側板部42A,42Bを備える。側板部41A,41Bは、電池1の横方向(スペーサ25の長さ方向)について、集電タブ15及びリード20を間に挟んで対向する。このため、側板部41Aは、電池1の横方向の一方側から集電タブ15及びリード20を覆い、側板部41Bは、電池1の横方向について側板部41Aとは反対側から、集電タブ15及びリード20を覆う。また、側板部42A,42Bは、電池1の奥行き方向(スペーサ25の幅方向)について、集電タブ15及びリード20を間に挟んで対向する。このため、側板部42Aは、電池1の奥行き方向の一方側から集電タブ15及びリード20を覆い、側板部42Bは、電池1の奥行き方向について側板部42Aとは反対側から、集電タブ15及びリード20を覆う。
 側板部41A,41Bのそれぞれは、側板部42A,42Bの間に、電池1の奥行き方向に沿って連続して延設される。そして、側板部41A,41Bのそれぞれでは、厚さ方向が、電池1の横方向と一致又は略一致し、スペーサ25の長さ方向と一致又は略一致する。また、側板部42A,42Bのそれぞれは、側板部41A,41Bの間に、電池1の横方向に沿って連続して延設される。そして、側板部42A,42Bのそれぞれでは、厚さ方向が、電池1の奥行き方向と一致又は略一致し、スペーサ25の幅方向と一致又は略一致する。
 内部空洞8では、周板部36は、電池1の高さ方向について、スペーサ25の天板部35と電極群2との間に位置する。そして、スペーサ25の周板部36は、電池1の高さ方向について蓋部材5が位置する側から、電極群2のそれぞれに当接する。このため、電極群2のそれぞれは、電池1の高さ方向について底壁6が位置する側へ向かって、スペーサ25の周板部36によって押圧される。周板部36から電極群2が押圧されることにより、内部空洞8において、電池1の高さ方向に沿った電極群2の移動が、規制される。なお、周板部36は、電極群2が位置する側への天板部35からの突出端で、電極群2のそれぞれに当接する。
 また、周板部36には、周板部36を貫通する貫通口45A,45B,46A,46Bが形成される。貫通口45A,45Bのそれぞれは、側板部42Aに形成され、電池1の奥行き方向に沿って側板部42Aを貫通する。また、貫通口46A,46Bのそれぞれは、側板部42Bに形成され、電池1の奥行き方向に沿って側板部42Bを貫通する。貫通口45A,46Aは、電池1の横方向(スペーサ25の長さ方向)について、貫通口45B,46Bから離れて形成される。また、電池1の横方向についてのスペーサ25の中央位置は、貫通口45A,45Bの間に位置し、貫通口46A,46Bの間に位置する。
 貫通口45Aは、電池1の横方向及び高さ方向について、貫通口46Aに対して、ずれていない、又は、ほとんどずれていない。このため、貫通口(第1の貫通口)45Aは、電池1の奥行き方向からの投影において、貫通口(第2の貫通口)46Aに対して重なる。また、貫通口45A,46Aは、電池1の横方向及び高さ方向について、電極群2のそれぞれの正極集電タブ15A、及び、正極側リード20Aに対して、ずれていない、又は、ほとんどずれていない。このため、貫通口45A,46Aは、電池1の奥行き方向からの投影において、集電タブ15A及びリード20Aに対して重なる。電池1の内部空洞8では、貫通口(第1の貫通口)45Aは、集電タブ15A及びリード20Aに対して、奥行き方向の一方側に位置する。そして、貫通口(第2の貫通口)46Aは、電池1の奥行き方向について、集電タブ15A及びリード20Aに対して、貫通口45Aとは反対側に位置する。
 また、貫通口45Bは、電池1の横方向及び高さ方向について、貫通口46Bに対して、ずれていない、又は、ほとんどずれていない。このため、貫通口(第1の貫通口)45Bは、電池1の奥行き方向からの投影において、貫通口(第2の貫通口)46Bに対して重なる。また、貫通口45B,46Bは、電池1の横方向及び高さ方向について、電極群2のそれぞれの負極集電タブ15B、及び、負極側リード20Bに対して、ずれていない、又は、ほとんどずれていない。このため、貫通口45B,46Bは、電池1の奥行き方向からの投影において、集電タブ15B及びリード20Bに対して重なる。電池1の内部空洞8では、貫通口(第1の貫通口)45Bは、集電タブ15B及びリード20Bに対して、奥行き方向の一方側に位置する。そして、貫通口(第2の貫通口)46Bは、電池1の奥行き方向について、集電タブ15B及びリード20Bに対して、貫通口45Bとは反対側に位置する。
 周板部36の貫通口45A,45B,46A,46Bのそれぞれでは、周板部36の貫通口45A,45B,46A,46B以外の部位に比べて、電極群2が位置する側への天板部35からの突出量が、小さい。このため、電池1の奥行き方向(スペーサ25の幅方向)からの投影では、周板部36の天板部35からの突出端は、貫通口45A,45B,46A,46Bのそれぞれにおいて、天板部35(蓋部材5)が位置する側へ凹む凹状になる。周板部36は、内部空洞8の周方向について、貫通口45A,45B,46A,46Bとは異なる位置で、電極群2のそれぞれに当接し、内部空洞8の周方向について貫通口45A,45B,46A,46Bが形成される範囲では、電極群2に接触しない。
 絶縁テープ26Aは、電池1の奥行き方向の一方側から、電極群2A及びスペーサ25に取付けられる。電極群2Aには、電極群2Bが位置する側とは反対側から、絶縁テープ26Aが密着及び粘着する。また、絶縁テープ26Aは、スペーサ25において、周板部36の側板部42Aの外表面に密着及び粘着する。絶縁テープ26Aによって、側板部42Aに形成される貫通口45A,45Bが塞がれる。絶縁テープ26Bは、電池1の奥行き方向について、絶縁テープ26Aとは反対側から、電極群2B及びスペーサ25に取付けられる。電極群2Bには、電極群2Aが位置する側とは反対側から、絶縁テープ26Bが密着及び粘着する。また、絶縁テープ26Bは、スペーサ25において、周板部36の側板部42Bの外表面に密着及び粘着する。絶縁テープ26Bによって、側板部42Bに形成される貫通口46A,46Bが塞がれる。
 貫通口45A,45B,46A,46Bが絶縁テープ26A,26Bによって塞がれることにより、貫通口45A,45B,46A,46Bのいずれかを通しての外装容器3の周壁7に対するリード20及び集電タブ15等の接触が、防止される。なお、ある一例では、絶縁テープ26A,26Bの代わりに電気的絶縁性を有する材料から形成される袋が設けられ、袋によって、貫通口45A,45B,46A,46Bが塞がれてもよい。すなわち、貫通口45A,45B,46A,46Bを塞ぐ状態で電極群2及びスペーサ25の周板部36に取付けられる閉塞部材が設けられ、閉塞部材が電気的絶縁性を有する材料から形成されていればよい。
 図3乃至図5等に示すように、電極群2のそれぞれは、一対の電極群端面51A,51Bを備える。電極群2のそれぞれの外表面では、電極群端面51Aによって、幅方向(電池1の横方向)の一方側の端部が形成され、電極群端面51Bによって、幅方向について電極群端面51Aとは反対側の端部が形成される。このため、電極群2のそれぞれの外表面では、電池1の横方向について外側の両端部のそれぞれが、電極群端面51A,51Bの対応する一方によって形成される。図8及び図9は、電極群2のそれぞれの一対の電極群端面51A,51Bの一方、及び、それらの近傍の構成を示す。図8は、斜視図であり、図9は、電池1の高さ方向に垂直又は略垂直な断面を示す。また、図8では、外装容器3を省略して示す。
 本実施形態では、電極群2のそれぞれにおいて、前述のように、高さ方向に沿う捲回軸Bを中心として正極13A及び負極13Bが捲回される。そして、図3、図8及び図9等に示すように、電極群2のそれぞれでは、電極群端面51A,51Bのそれぞれは、曲面に形成される。本実施形態では、電極群2のそれぞれの電極群端面51A,51Bは、電池1の高さ方向に垂直又は略垂直な断面において、円弧状又は略円弧状になる。
 図3乃至図9等に示すように、スペーサ25には、一対の突起(第1の突起)52A,52B、一対の突起(第2の突起)53A,53B、及び、一対の突起(第3の突起)55A,55Bを備える。スペーサ25の周板部36では、突起52A,52B,53A,53B,55A,55Bのそれぞれは、突起52A,52B,53A,53B,55A,55B以外の部位に比べて、電池の高さ方向について底壁6が位置する側へ突出する。スペーサ25の周板部36では、側板部41A,42Aの境界部分に突起52Aが形成され、側板部41B,42Aの境界部分に突起52Bが形成される。そして、周板部36では、側板部41A,42Bの境界部分に突起53Aが形成され、側板部41B,42Bの境界部分に突起53Bが形成される。また、周板部36では、スペーサ25の幅方向(電池1の奥行き方向)について側板部41Aの中央部に、突起55Aが形成され、スペーサ25の幅方向について側板部41Bの中央部に、突起55Bが形成される。
 前述のように突起52A,52B,53A,53B,55A,55Bが形成されるため、内部空洞8では、突起52A,53A,55Aは、電池1の横方向について、突起52B,53B,55Bに対して離れて位置する。そして、突起52A,53A,55Aは、電池1の奥行き方向について互いに対して離れて位置し、突起52B,53B,55Bは、電池1の奥行き方向について互いに対して離れて位置する。突起(第1の突起)52A,52Bは、電池1の奥行き方向について、電極群(第1の電極群)2Aに対して、電極群(第2の電極群)2Bとは反対側に位置する。また、突起(第2の突起)53A,53Bは、電池1の奥行き方向について、電極群(第2の電極群)2Bに対して、電極群(第1の電極群)2Aとは反対側に位置する。そして、突起(第3の突起)55A,55Bは、電池1の奥行き方向について、電極群2A,2Bの間に位置する。
 突起52Aは、電池1の横方向の一方側から、電極群2Aに近接し、突起52Bは、電池1の横方向について突起52Aとは反対側から電極群2Aに近接する。このため、突起52A,52Bのそれぞれは、電池1の横方向の外側から電極群2Aに近接する。突起52Aは、横方向の外側から、電極群2Aの電極群端面51Aに近接し、突起52Bは、横方向の外側から、電極群2Aの電極群端面51Bに近接する。また、突起53Aは、電池1の横方向の一方側から、電極群2Bに近接し、突起53Bは、電池1の横方向について突起53Aとは反対側から電極群2Bに近接する。このため、突起53A,53Bのそれぞれは、電池1の横方向の外側から電極群2Bに近接する。突起53Aは、横方向の外側から、電極群2Bの電極群端面51Aに近接し、突起53Bは、横方向の外側から、電極群2Aの電極群端面51Bに近接する。
 突起55Aは、電池1の横方向の一方側から、電極群2A,2Bに近接し、突起55Bは、電池1の横方向について突起55Aとは反対側から電極群2A,2Bに近接する。このため、突起55A,55Bのそれぞれは、電池1の横方向の外側から電極群2A,2Bに近接する。突起55Aは、横方向の外側から、電極群2Aの電極群端面51A及び電極群2Bの電極群端面51Aに近接し、突起52Bは、横方向の外側から、電極群2Aの電極群端面51B及び電極群2Bの電極群端面51Bに近接する。なお、突起52A,52B,55A,55Bのそれぞれは、電極群2Aに近接するが、電極群2Aと接触しない。同様に、突起53A,53B,55A,55Bのそれぞれは、電極群2Bに近接するが、電極群2Bと接触しない。
 突起52A,52Bのそれぞれは、電極群2Aに対向する対向面(内側対向面)61、及び、外装容器3の周壁7に対向する対向面(外側対向面)62を備える。突起52Aの対向面61は、電極群2Aの電極群端面51Aに沿った形状に形成され、本実施形態では、電極群端面51Aの曲面に沿った形状に形成される。また、突起52Bの対向面61は、電極群2Aの電極群端面51Bに沿った形状に形成され、本実施形態では、電極群端面51Bの曲面に沿った形状に形成される。突起52A,52Bのそれぞれでは、対向面62は、周壁7の内表面に沿った形状に形成される。
 突起53A,53Bのそれぞれは、電極群2Bに対向する対向面(内側対向面)63、及び、外装容器3の周壁7に対向する対向面(外側対向面)65を備える。突起53Aの対向面63は、電極群2Bの電極群端面51Aに沿った形状に形成され、本実施形態では、電極群端面51Aの曲面に沿った形状に形成される。また、突起53Bの対向面63は、電極群2Bの電極群端面51Bに沿った形状に形成され、本実施形態では、電極群端面51Bの曲面に沿った形状に形成される。突起53A,53Bのそれぞれでは、対向面65は、周壁7の内表面に沿った形状に形成される。
 突起55A,55Bのそれぞれは、電極群2Aに対向する対向面(内側対向面)66、電極群2Bに対向する対向面(内側対向面)67、及び、外装容器3の周壁7に対向する対向面(外側対向面)68を備える。突起55Aの対向面66は、電極群2Aの電極群端面51Aに沿った形状に形成され、本実施形態では、電極群端面51Aの曲面に沿った形状に形成される。また、突起55Bの対向面66は、電極群2Aの電極群端面51Bに沿った形状に形成され、本実施形態では、電極群端面51Bの曲面に沿った形状に形成される。そして、突起55Aの対向面67は、電極群2Bの電極群端面51Aに沿った形状に形成され、本実施形態では、電極群端面51Aの曲面に沿った形状に形成される。また、突起55Bの対向面67は、電極群2Bの電極群端面51Bに沿った形状に形成され、本実施形態では、電極群端面51Bの曲面に沿った形状に形成される。突起55A,55Bのそれぞれでは、対向面68は、周壁7の内表面に沿った形状に形成される。
 前述のように本実施形態では、周板部36は、内部空洞において外周側からリード20及び集電タブ15を覆い、周板部36は、蓋部材5が位置する側から電極群2に当接する。そして、周板部36は、リード20のそれぞれと蓋部材5との間で挟まれる天板部35と一体に形成される。周板部36が天板部35と一体のスペーサ25が設けられることにより、電極群2、リード20及びスペーサ25含む内部空洞8への内蔵物、及び、蓋部材5を互いに対して組立て易くなる。すなわち、内部空洞8への内蔵物、蓋部材5及び電極端子16等が組立てられた組立て体を、形成し易くなる。これにより、電池1の製造において、組立て体を形成する作業の作業性が向上する。
 また、本実施形態のスペーサ25では、周板部36を貫通する貫通口45A,45B,46A,46Bが形成される。電池1の製造において前述の組立体を形成する際には、リード20のそれぞれと蓋部材5との間でスペーサ25の天板部35を挟んだ状態で、電極端子16のそれぞれをリード20の対応する一方へ接続する。そして、集電タブ15のそれぞれを、リード20の対応する一方へ接合する。本実施形態では、周板部36に貫通口45A,45B,46A,46Bが形成されることにより、天板部35及び周板部36が一体に形成されても、貫通口45A,45B,46A,46Bのいずれかを通して、接合に用いる治具等をリード20のそれぞれに接触させることが可能になる。これにより、天板部35及び周板部36が一体に形成されても、集電タブ15のそれぞれをリード20の対応する一方に接合する作業の作業性が、確保される。
 また、本実施形態では、貫通口45A,45B,46A,46Bのそれぞれは、電池1の奥行き方向に沿って、周壁を貫通する。そして、電池1の奥行き方向からの投影では、貫通口45A,46Aは、互いに対して重なるとともに、電極群2の正極集電タブ15A及び正極側リード20Aに対して重なる。また、電池1の奥行き方向からの投影では、貫通口45B,46Bは、互いに対して重なるとともに、電極群2の負極集電タブ15B及び負極側リード20Bに対して重なる。このため、電極群2のそれぞれの正極集電タブ15Aを正極側リード20Aへ接続する作業の作業性、及び、電極群2のそれぞれの負極集電タブ15Bを負極側リード20Bへ接続する作業の作業性が、向上する。
 また、本実施形態では、貫通口45A,45B,46A,46Bが閉塞部材である絶縁テープ26A,26Bによって塞がれ、外装容器3の周壁7に対するリード20及び集電タブ15等の貫通口45A,45B,46A,46Bのいずれかを通しての接触が、防止される。このため、リード20及び集電タブ15等が外装容器3等に対して短絡することが、有効に防止される。また、貫通口45A,45B,46A,46Bが塞がれることにより、電池1の製造時において前述の組立て体を外装容器3の内部空洞8に挿入する際にも、集電タブ15等と外装容器3との接触が有効に防止される。これにより、電池1の製造時において、集電タブ15等の破損が有効に防止される。
 また、本実施形態では、絶縁テープ26Aは、電極群2A及び周板部36に粘着する状態で取付けられ、電極群2Aをスペーサ25に対して固定する。そして、絶縁テープ26Bは、電極群2B及び周板部36に粘着する状態で取付けられ、電極群2Bをスペーサ25に対して固定する。これにより、集電タブ15のばね性等によって蓋部材5及びスペーサ25が電極群2に対して離れることが、有効に防止され、内部空洞8への内蔵物及び蓋部材5の互いに対する組立て性が、向上する。
 本実施形態では、スペーサ25の周板部36において、突起52A,52B,53A,53B,55A,55Bのそれぞれが、底壁が位置する側へ突出する。そして、突起52A,52B,55A,55Bのそれぞれは、電池1の横方向の外側から、電極群2Aに近接し、突起52A,52Bは、電池1の奥行き方向について、突起55A,55Bとの間に電極群2Aが介在する。このため、電池1の奥行き方向に沿った電極群2Aの移動が、突起52A,52B,55A,55Bによって拘束される。同様に、電池1の奥行き方向に沿った電極群2Bの移動は、突起53A,53B,55A,55Bによって拘束される。前述のように電池1の奥行方向についての電極群2A,2Bの移動が拘束されるため、電池1では、電極群2A,2B、集電タブ15及びリード20等を含む内蔵物の奥行き方向についての移動が、拘束される。
 電池1を使用すると、内部空洞8において、電極群2からガスが発生することがある。内部空洞8においてガスが発生することにより、外装容器3等が膨張する。ここで、電池1では、側壁12のそれぞれの外表面の面積が、底壁6、側壁11及び蓋部材5のそれぞれの外表面の面積に比べて、遥かに大きい。このため、内部空洞8においてガスが発生することにより、特に、側壁12のそれぞれが、外側へ膨張する。
 前述のように、本実施形態では、電池1の奥行き方向についての電極群2等の内蔵物の移動が、突起52A,52B,53A,53B,55A,55Bによって、拘束される。このため、ガスの発生によって側壁12が外側へ膨張しても、突起52A,52B,53A,53B,55A,55Bによって、電池1の奥行き方向についての内蔵物の移動が、拘束される。すなわち、ガスの発生によって外装容器3が膨張しても、内蔵物が適切に拘束される。これにより、ガスが発生しても、電極群2、集電タブ15及びリード20を含む内蔵物への外部衝撃の影響が、抑制される。内蔵物への外部衝撃の影響が抑制されることにより、外部衝撃による内蔵物の損傷が防止され、内蔵物の耐久性が向上する。
 また、本実施形態では、突起52Aの対向面61及び突起55Aの対向面66は、電極群2Aの電極群端面51Aに沿った形状に形成され、突起52Bの対向面61及び突起55Bの対向面66は、電極群2Aの電極群端面51Bに沿った形状に形成される。このため、電池1の奥行方向に沿った電極群2Aの移動が、適切に拘束される。同様に、突起53Aの対向面63及び突起55Aの対向面67は、電極群2Bの電極群端面51Aに沿った形状に形成され、突起53Bの対向面63及び突起55Bの対向面67は、電極群2Bの電極群端面51Bに沿った形状に形成される。このため、電池1の奥行方向に沿った電極群2Bの移動が、適切に拘束される。
 また、前述の組立て体では、突起52A,52B,55A,55Bのそれぞれは、電極群2Aに近接し、突起53A,53B,55A,55Bのそれぞれは、電極群2Bに近接する。ただし、スペーサ25は、突起52A,52B,53A,53B,55A,55Bがいずれの電極群2とも接触しない状態で、電極群2に組付けられる。したがって、突起52A,52B,53A,53B,55A,55Bが設けられても、内部空洞8への内蔵物及び蓋部材5の互いに対する組立て性は確保される。
 また、本実施形態では、周板部36が天板部35と一体に形成されるため、周板部36の厚みを薄くしても、周板部36の強度を適切な大きさに確保可能になる。周板部36が薄くなることにより、内部空洞8における空隙を増加させることが可能になる。内部空洞8の空隙が増加することにより、電極群2で発生したガスに起因する外装容器3の膨張を低減可能になる。また、周板部36が薄くなることにより、内部空洞8において、リード20のそれぞれが占めるスペースを大きくすることが可能になる。これにより、電極端子16のそれぞれと電極群2との間の電気経路における電気抵抗を、低減可能になる。
 (変形例) 
 なお、電極群2のそれぞれは、捲回軸Bを中心として正極13A及び負極13Bが捲回される捲回構造である必要はない。ある変形例では、電極群2A,2Bの少なくとも一方は、複数の正極及び複数の負極が交互に積層されるスタック構造に形成されてもよい。スタック構造の電極群2では、正極及び負極の積層方向が厚さ方向になり、スタック構造の電極群2は、正極及び負極の積層方向が電池1の奥行方向と一致又は略一致する状態で、内部空洞8に配置される。スタック構造の電極群2でも、一対の集電タブ15は、電池1の高さ方向について蓋部材5が位置する側へ突出し、電池1の横方向について互いに対して離れて位置する。また、スタック構造の電極群2の外表面でも、電池1の横方向について外側の両端部のそれぞれが、電極群端面51A,51Bの対応する一方によって形成される。
 電極群2Aがスタック構造に形成される場合も、突起52Aの対向面61及び突起55Aの対向面66は、電極群2Aの電極群端面51Aに沿った形状に形成され、突起52Bの対向面61及び突起55Bの対向面66は、電極群2Aの電極群端面51Bに沿った形状に形成される。このため、前述の実施形態等と同様に、電池1の奥行方向に沿った電極群2Aの移動が、適切に拘束される。電極群2Bがスタック構造に形成される場合も、突起53Aの対向面63及び突起55Aの対向面67は、電極群2Bの電極群端面51Aに沿った形状に形成され、突起53Bの対向面63及び突起55Bの対向面67は、電極群2Bの電極群端面51Bに沿った形状に形成される。このため、前述の実施形態等と同様に、電池1の奥行方向に沿った電極群2Bの移動が、適切に拘束される。したがって、電極群2A,2Bの少なくとも一方がスタック構造に形成されても、前述の実施形態等と同様の作用及び効果を奏する。
 また、内部空洞8に収納される電極群2の数は、2つに限るものでなく、1つ以上の電極群2が内部空洞8に収納されていればよい。ただし、いずれの変形例でも、1つ以上の電極群2のそれぞれにおいて、一対の集電タブ15は、電池1の高さ方向について蓋部材5が位置する側へ突出し、電池1の横方向について互いに対して離れて位置する。そして、集電タブ15のそれぞれは、一対のリード20の対応する一方を間に介して、一対の電極端子16の対応する一方に電気的に接続される。
 そして、いずれの変形例でも、天板部35は、リード20と蓋部材5との間で挟まれ、周板部36は、内部空洞8において、リード20及び集電タブ15を外周側から覆う。そして、周板部36は、蓋部材5が位置する側から電極群2に当接するとともに、天板部35及び周板部36を含むスペーサ25が、電気的絶縁性を有する材料から一体に形成される。天板部35及び周板部36が一体であるため、いずれの変形例においても、前述の実施形態等と同様に、外装容器3の内部空洞8への内蔵物、及び、蓋部材5を互いに対して組立て易くなる。そして、いずれの変形例においても、前述の実施形態等と同様の作用及び効果を奏する。
 これらの少なくとも一つの実施形態又は実施例によれば、スペーサは、電気的絶縁性を有する材料から一体に形成される。そして、スペーサは、リードと蓋部材との間で挟まれる天板部と、天板部から電極群が位置する側へ向かって延設され、内部空洞において外周側からリード及び集電タブを覆う周板部と、を備える。これにより、電極群において蓋部材が位置する側へ集電タブが突出する構成において、外装容器の内部空洞への内蔵物及び蓋部材が互いに対して組立て易い電池を提供することができる。
 本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims (10)

  1.  底壁及び周壁を備え、高さ方向について前記底壁が位置する側とは反対側へ開口する内部空洞が形成される外装容器と、
     前記内部空洞の開口を塞ぐ状態で前記外装容器の前記周壁に取付けられる蓋部材と、
     正極及び負極を備え、前記外装容器の前記内部空洞に収納される電極群と、
     前記蓋部材が位置する側へ前記電極群において突出する集電タブと、
     前記蓋部材の外表面において外部に露出する電極端子と、
     前記内部空洞において前記電極群と前記蓋部材との間に配置され、前記集電タブと前記電極端子との間を電気的に接続するリードと、
     電気的絶縁性を有する材料から一体に形成されるスペーサであって、前記リードと前記蓋部材との間で挟まれる天板部と、前記天板部から前記電極群が位置する側へ向かって延設され、前記内部空洞において外周側から前記リード及び前記集電タブを覆う周板部と、を備え、前記蓋部材が位置する側から前記周板部が前記電極群に当接するスペーサと、
     を具備する、電池。
  2.  前記スペーサの前記周板部に、前記周板部を貫通する貫通口が形成される、請求項1の電池。
  3.  前記貫通口は、前記高さ方向に交差する奥行き方向に沿って前記周板部を貫通し、
     前記貫通口は、前記奥行き方向からの投影において、前記集電タブ及び前記リードに対して重なる、
     請求項2の電池。
  4.  前記周板部には、前記貫通口として、第1の貫通口及び第2の貫通口が形成され、
     前記第1の貫通口は、前記高さ方向に交差する奥行き方向からの投影において、前記第2の貫通口に対して重なり、
     前記第1の貫通口は、前記集電タブ及び前記リードに対して、前記奥行き方向の一方側に位置し、
     前記第2の貫通口は、前記奥行き方向について、前記集電タブ及び前記リードに対して、前記第1の貫通口とは反対側に位置する、
     請求項2又は3の電池。
  5.  電気的絶縁性を有する材料から形成され、前記周板部の前記貫通口を塞ぐ状態で前記電極群及び前記スペーサの前記周板部に取付けられる閉塞部材をさらに具備する、請求項2乃至4のいずれか1項の電池。
  6.  前記スペーサは、前記高さ方向について前記底壁が位置する側へ前記周板部において突出する突起を備え、
     前記高さ方向に交差する奥行き方向、及び、前記高さ方向及び前記奥行き方向の両方に交差する横方向を規定した場合に、前記スペーサの前記突起は、前記横方向の外側から前記電極群に近接する、
     請求項1乃至5のいずれか1項の電池。
  7.  前記突起は、前記横方向の前記外側から前記電極群と対向する対向面を備え、
     前記電極群は、外表面において前記横方向の外側の端部を形成する電極群端面を備え、
     前記突起の前記対向面は、前記電極群端面に沿った形状に形成される、
     請求項6の電池。
  8.  前記電極群では、前記高さ方向に沿う捲回軸を中心として前記正極及び前記負極が捲回され、
     前記電極群の前記電極群端面は、前記高さ方向に垂直な断面が円弧状になる曲面に形成され、
     前記突起の前記対向面は、前記電極群の前記電極群端面の前記曲面に沿った形状に形成される、
     請求項7の電池。
  9.  前記電極群は、前記内部空洞に複数配置され、
     複数の前記電極群は、第1の電極群と、前記奥行き方向について前記第1の電極群に対して隣接して配置される第2の電極群とを備え、
     前記スペーサの前記突起は、
      前記奥行き方向について前記第1の電極群に対して前記第2の電極群とは反対側に位置し、前記横方向の外側から前記第1の電極群に近接する第1の突起と、
      前記奥行き方向について前記第2の電極群に対して前記第1の電極群とは反対側に位置し、前記横方向の外側から前記第2の電極群に近接する第2の突起と、
      前記奥行き方向について前記第1の電極群と前記第2の電極群との間に位置し、前記横方向の外側から前記第1の電極群及び前記第2の電極群に近接する第3の突起と、
     を備える、請求項6乃至8のいずれか1項の電池。
  10.  前記電極端子は、正極端子と、前記蓋部材の前記外表面において前記正極端子から離れて配置される負極端子と、を備え、
     前記集電タブは、前記電極群において前記蓋部材が位置する側へ突出する正極集電タブと、前記正極集電タブから離れて設けられ、前記正極集電タブが突出する側へ前記電極群において突出する負極集電タブと、を備え
     前記リードは、前記正極端子と前記正極集電タブとの間を電気的に接続する正極側リードと、前記負極端子と前記負極集電タブとの間を電気的に接続する負極側リードと、を備える、
     請求項1乃至9のいずれか1項の電池。
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