WO2022186039A1 - 円筒形電池 - Google Patents

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negative electrode
collector plate
electrode
electrode lead
current collector
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心 原口
仰 奥谷
良太 沖本
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三洋電機株式会社
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present disclosure relates to cylindrical batteries.
  • Patent Document 1 Conventionally, there is one described in Patent Document 1 as a cylindrical battery.
  • a plurality of strip-shaped positive electrode leads protrude from the positive electrode toward the sealing member.
  • the plurality of positive electrode leads are electrically connected to the metal plate and the ring-shaped member by laser welding while being sandwiched between the metal plate and the ring-shaped member made of metal.
  • the metal plate is electrically connected to the sealing body, and the positive electrode is electrically connected to the sealing plate positioned at the edge in the height direction of the sealing body.
  • the sealing plate serves as a positive electrode terminal.
  • an object of the present disclosure is to provide a cylindrical battery in which the plurality of lead portions can be arranged with a high degree of freedom and the plurality of lead portions are less likely to be damaged.
  • the cylindrical battery according to the present disclosure includes a bottomed cylindrical outer can, and a long first electrode and a long second electrode that are housed in the outer can and have different polarities.
  • cylindrical battery according to the present disclosure it is possible to increase the degree of freedom in arranging the plurality of lead portions, and damage to the plurality of lead portions is less likely to occur.
  • FIG. 1 is an axial cross-sectional view of a cylindrical battery according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 3 is a perspective view of an electrode body
  • FIG. FIG. 4 is a schematic plan view of the negative electrode when viewed from its thickness direction, and is a schematic plan view for explaining the structure of the negative electrode lead portion.
  • FIG. 4 is a perspective view of an electrode assembly integrated with a first current collector
  • FIG. 10 is a perspective view of an electrode assembly integrated with a second current collector
  • FIG. 4 is a perspective view showing a state in which the second current collector plate and the bottom portion of the outer can are laser-welded
  • FIG. 4 is a schematic plan view corresponding to FIG. 3 in a negative electrode of a modified example
  • the cylindrical battery of the present disclosure may be a primary battery or a secondary battery.
  • a battery using an aqueous electrolyte or a battery using a non-aqueous electrolyte may be used.
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery (lithium ion battery) using a non-aqueous electrolyte is exemplified below as the cylindrical battery 10 of one embodiment, but the cylindrical battery of the present disclosure is not limited to this.
  • FIG. 1 is an axial cross-sectional view of a cylindrical battery 10 according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a perspective view of an electrode assembly 14.
  • a cylindrical battery 10 includes a wound electrode assembly 14, a non-aqueous electrolyte (not shown), and a battery case 15 that accommodates the electrode assembly 14 and the non-aqueous electrolyte.
  • the electrode assembly 14 includes a positive electrode 11 as an example of a first electrode, a negative electrode 12 as an example of a second electrode, and a separator 13 interposed between the positive electrode 11 and the negative electrode 12 .
  • the electrode body 14 has a wound structure in which the positive electrode 11 and the negative electrode 12 are wound with the separator 13 interposed therebetween.
  • the battery case 15 is composed of a bottomed cylindrical outer can 16 and a sealing member 17 that closes the opening of the outer can 16 .
  • Cylindrical battery 10 also includes a resin gasket 28 arranged between outer can 16 and sealing member 17 .
  • the non-aqueous electrolyte contains a non-aqueous solvent and an electrolyte salt dissolved in the non-aqueous solvent.
  • the non-aqueous solvent include esters, ethers, nitriles, amides, and mixed solvents of two or more thereof.
  • the non-aqueous solvent may contain a halogen-substituted product obtained by substituting at least part of the hydrogen atoms of these solvents with halogen atoms such as fluorine.
  • the non-aqueous electrolyte is not limited to a liquid electrolyte, and may be a solid electrolyte using a gel polymer or the like.
  • a lithium salt such as LiPF 6 is used as the electrolyte salt.
  • the electrode body 14 has an elongated positive electrode 11 , an elongated negative electrode 12 , and two elongated separators 13 .
  • a positive electrode lead 20 is joined to the positive electrode 11 , and a plurality of negative electrode lead portions 21 (only one is shown in FIG. 2) are electrically connected to the negative electrode 12 .
  • the negative electrode lead portion 21 constitutes a second electrode lead portion. The structure of the plurality of negative electrode lead portions 21 will be described later in detail with reference to FIG.
  • the negative electrode 12 is formed to be one size larger than the positive electrode 11 and longer than the positive electrode 11 in the longitudinal direction and the width direction (transverse direction) in order to suppress deposition of lithium.
  • the two separators 13 are at least one size larger than the positive electrode 11, and are arranged so as to sandwich the positive electrode 11, for example.
  • the positive electrode 11 has a positive electrode current collector and positive electrode mixture layers formed on both sides of the positive electrode current collector.
  • a metal foil stable in the potential range of the positive electrode 11, such as aluminum or an aluminum alloy, or a film in which the metal is arranged on the surface layer can be used.
  • the positive electrode mixture layer contains a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder.
  • a positive electrode mixture slurry containing a positive electrode active material, a conductive agent, a binder, and the like is applied onto a positive electrode current collector, the coating film is dried, and then compressed to collect a positive electrode mixture layer. It can be produced by forming on both sides of the electric body.
  • the positive electrode active material is composed mainly of a lithium-containing metal composite oxide.
  • Metal elements contained in the lithium-containing metal composite oxide include Ni, Co, Mn, Al, B, Mg, Ti, V, Cr, Fe, Cu, Zn, Ga, Sr, Zr, Nb, In, Sn , Ta, W, and the like.
  • An example of a preferable lithium-containing metal composite oxide is a composite oxide containing at least one of Ni, Co, Mn and Al.
  • Carbon materials such as carbon black, acetylene black, ketjen black, and graphite can be exemplified as the conductive agent contained in the positive electrode mixture layer.
  • the binder contained in the positive electrode mixture layer include fluororesins such as polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene fluoride (PVdF), polyacrylonitrile (PAN), polyimide resins, acrylic resins, and polyolefin resins. . These resins may be used in combination with cellulose derivatives such as carboxymethyl cellulose (CMC) or salts thereof, polyethylene oxide (PEO), and the like.
  • CMC carboxymethyl cellulose
  • PEO polyethylene oxide
  • the negative electrode 12 has a negative electrode current collector and negative electrode mixture layers formed on both sides of the negative electrode current collector.
  • a metal foil stable in the potential range of the negative electrode 12 such as copper or a copper alloy, or a film in which the metal is arranged on the surface layer can be used.
  • the negative electrode mixture layer contains a negative electrode active material and a binder.
  • a negative electrode mixture slurry containing a negative electrode active material, a binder, and the like is applied onto a negative electrode current collector, the coating film is dried, and then compressed to form a negative electrode mixture layer on the current collector. It can be produced by forming on both sides.
  • a carbon material that reversibly absorbs and releases lithium ions is generally used as the negative electrode active material.
  • Preferred carbon materials are graphite such as natural graphite such as flake graphite, massive graphite and earthy graphite, massive artificial graphite and artificial graphite such as graphitized mesophase carbon microbeads.
  • the negative electrode mixture layer may contain a Si material containing silicon (Si) as a negative electrode active material.
  • a metal other than Si that forms an alloy with lithium, an alloy containing the metal, a compound containing the metal, or the like may be used as the negative electrode active material.
  • the binder contained in the negative electrode mixture layer may be fluororesin, PAN, polyimide resin, acrylic resin, polyolefin resin, or the like, but preferably styrene-butadiene rubber (SBR ) or its modified form.
  • the negative electrode mixture layer may contain, for example, CMC or its salt, polyacrylic acid (PAA) or its salt, polyvinyl alcohol, etc. in addition to SBR or the like.
  • a porous sheet having ion permeability and insulation is used for the separator 13 .
  • porous sheets include microporous thin films, woven fabrics, and non-woven fabrics.
  • polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene, cellulose, and the like are preferable.
  • the separator 13 may have either a single layer structure or a laminated structure.
  • a heat-resistant layer or the like may be formed on the surface of the separator 13 .
  • the negative electrode 12 may constitute the winding start end of the electrode body 14, but in general, the separator 13 extends beyond the winding start side end of the negative electrode 12, and the winding start side end of the separator 13 is the electrode body. 14 winding start end.
  • the cylindrical battery 10 includes an insulating plate 18 arranged above the electrode assembly 14 .
  • a positive electrode lead 20 attached to the positive electrode 11 extends through the through hole of the insulating plate 18 toward the sealing member 17 .
  • the positive lead 20 is connected to the lower surface of the terminal plate 23, which is the bottom plate of the sealing member 17, by welding or the like, and the sealing plate 27, which is the top plate of the sealing member 17 electrically connected to the terminal plate 23, serves as a positive electrode terminal.
  • the cylindrical battery 10 includes a first collector plate 40 arranged below the electrode body 14 and a second collector plate 45 arranged below the first collector plate 40 .
  • the first collector plate 40 has a plurality of through holes 41 .
  • Each negative electrode lead portion 21 is bent radially inward or outward after passing through one of the through holes 41 .
  • the plurality of through holes 41 differ in radial position.
  • the negative electrode lead portion 21 extending from the radially inner side of the electrode body 14 passes through the through hole 41 located radially inwardly, is folded back radially outwardly, and extends from the radially outer side of the electrode body 14 .
  • the negative electrode lead portion 21 is folded back radially inward after passing through the through hole 41 positioned radially outward.
  • the tip portions 21 a of the plurality of negative electrode lead portions 21 are sandwiched between the first collector plate 40 and the second collector plate 45 .
  • the tip portions 21a of the plurality of negative electrode lead portions 21 are joined to at least the second collector plate 45 located on the lower side. At this time, it is not always necessary that the tip portions 21 a of all the negative electrode lead portions 21 are joined to the second current collector plate 45 . If the tip end portion 21a of at least one negative electrode lead portion 21 is joined to the second current collector plate 45, the tip end portions 21a of all the negative lead portions 21 can be connected by joining the tip ends 21a of the negative electrode lead portions 21 to each other. can be electrically connected to the second collector plate 45 .
  • the first current collector plate 40 has a fitting portion 51 that protrudes upward in the axial direction and fits into the hollow portion of the electrode body 14 .
  • the fitting portion 51 includes a cylindrical portion 52 fitted in the hollow portion of the electrode body 14 and a disk portion 53 connected to the upper end portion of the cylindrical portion 52 and closing the upper opening of the cylindrical portion 52 .
  • a through hole 54 that axially penetrates the disc portion 53 is provided in the center of the disc portion 53 in the radial direction.
  • the outer can 16 is a metal container having a bottomed cylindrical portion.
  • the second collector plate 45 is joined to the bottom portion 68 of the outer can 16 .
  • the inner space of the battery case 15 is sealed by sealing the space between the outer can 16 and the sealing member 17 with an annular gasket 28 .
  • the gasket 28 is sandwiched between the outer can 16 and the sealing member 17 to insulate the sealing member 17 from the outer can 16 .
  • the gasket 28 has a role of a sealing material for keeping the inside of the battery airtight, and a role of an insulating material for insulating the outer can 16 and the sealing body 17 .
  • the outer can 16 has an annular grooved portion 35 in a portion of the cylindrical outer peripheral surface in the height direction.
  • the grooved portion 35 can be formed, for example, by spinning a portion of the outer peripheral surface of the cylinder radially inward to recess it radially inward.
  • the outer can 16 has a bottomed tubular portion 30 including a grooved portion 35 and an annular shoulder portion 33 .
  • the bottomed tubular portion 30 accommodates the electrode body 14 and the non-aqueous electrolyte, and the shoulder portion 33 is bent radially inward from the opening-side end of the bottomed tubular portion 30 .
  • the shoulder portion 33 is formed when the upper end portion of the outer can 16 is folded inward and crimped to the peripheral edge portion 31 of the sealing member 17 .
  • the sealing member 17 is crimped and fixed to the outer can 16 via a gasket 28 between the shoulder portion 33 and the grooved portion 35 .
  • a positive electrode mixture paste was prepared by mixing 100 parts by mass of a positive electrode active material, 1.7 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder, and 2.5 parts by mass of acetylene black as a conductive agent with a liquid component.
  • the positive electrode mixture paste was applied to both surfaces of a positive electrode current collector made of aluminum foil, except for the connecting portion of the positive electrode lead, dried, and then rolled to a predetermined thickness to obtain a positive electrode.
  • This positive electrode was cut into a predetermined size, and an aluminum positive electrode lead was connected to the exposed portion of the current collector by ultrasonic welding.
  • Graphitizable carbon was used as the negative electrode active material. 100 parts by mass of the negative electrode active material, 0.6 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder, 1 part by mass of carboxymethyl cellulose as a thickening agent, and an appropriate amount of water are stirred with a double-arm kneader. to obtain a negative electrode paste.
  • the negative electrode mixture paste was applied to both surfaces of a long negative electrode current collector made of copper foil. When applying the negative electrode paste to both surfaces, a non-application portion was provided in a predetermined region in the width direction of the elongated negative electrode current collector on both sides.
  • both surfaces of the negative electrode current collector were dried and then rolled to a predetermined thickness to obtain a negative electrode. Then, it was cut into a predetermined size so that a non-coated portion was formed on one side in the width direction of the negative electrode. After that, the non-applied portion made of copper foil was subjected to a press punching process to form a plurality of negative electrode lead portions 21 made up of part of the non-applied portion.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of the produced negative electrode 12 when viewed from its thickness direction, and is a schematic plan view for explaining the structure of the negative electrode lead portion 21.
  • the edge on the left side of the paper surface is the winding start edge.
  • the negative electrode 12 includes a negative electrode current collector 25 and negative electrode mixture layers 26 provided on both sides of the negative electrode current collector 25 .
  • the negative electrode current collector 25 is made of copper foil, for example.
  • the non-applied portion 29 where the negative electrode current collector 25 is exposed is provided on one side in the width direction of both surfaces of the negative electrode 12 .
  • a plurality of negative electrode lead portions 21 are formed by a part of the non-applied portion 29 protruding in the width direction of the negative electrode 12 . That is, the plurality of negative electrode lead portions 21 are formed of the metal foil (copper foil in this embodiment) that constitutes the negative electrode current collector 25 . The plurality of negative electrode lead portions 21 are integrally formed with the negative electrode current collector 25 by the press punching process.
  • the plurality of negative electrode lead portions 21 are arranged at intervals in the longitudinal direction of the negative electrode 12 .
  • the plurality of negative electrode lead portions 21 are composed of four sets of negative electrode lead pairs 37, and each set of negative electrode lead pairs 37 is composed of two negative electrode leads spaced apart in the longitudinal direction of the negative electrode 12. It consists of a part 21 .
  • the longitudinal interval between the two negative electrode lead portions 21 forming each negative electrode lead pair 37 gradually increases toward the winding end side.
  • the two negative lead portions 21 forming each negative lead pair 37 pass through the same through hole 41 of the first collector plate 40 .
  • the lengths of the plurality of negative electrode lead portions 21 are substantially the same.
  • a thin portion 23a (see FIG. 1) is provided in the center of a metal terminal plate 23 that is circular in plan view, and then the terminal plate 23, an annular insulating plate 24 (see FIG. 1), and a sealing plate 27 are integrated. Then, a sealing member 17 was produced. The thin portion 23a is welded to the central portion of the lower surface of the sealing plate 27 .
  • the positive electrode 11 and the negative electrode 12 were spirally wound with a polyolefin resin separator 13 interposed therebetween to prepare an electrode body 14 .
  • the electrode body 14, the first current collector plate 40, and the second current collector plate 45 were integrally integrated.
  • Each of the first current collecting plate 40 and the second current collecting plate 45 is made of a nickel (Ni) plate having a structure described below.
  • First to fourth through holes 41a, 41b, 41c, and 41d are provided at different radial positions of the first collector plate 40.
  • FIG. The first through-hole 41a is located radially inward of the second through-hole 41b
  • the second through-hole 41b is located radially inward of the third through-hole 41c
  • the third through-hole 41c is located radially inward of the third through-hole 41c.
  • located radially inward of the fourth through hole 41d located radially inward of the fourth through hole 41d.
  • the first to fourth through holes 41a, 41b, 41c, 41d are arranged at regular intervals in the circumferential direction.
  • the fitting portion 51 (see FIG. 1) is provided on the first collector plate 40, while the second collector plate 45 is a disk-shaped member.
  • the second current collector plate 45 differs from the first current collector plate 40 only in that there is no fitting portion 51 projecting toward the electrode assembly 14 side. Although the second current collector plate 45 has the through hole 47 (see FIG. 1) in this embodiment, the second current collector plate may not have the through hole.
  • the integration of the electrode body 14, the first collector plate 40, and the second collector plate 45 was performed as follows. First, as shown in FIGS. 1, 3, and 4, the fitting portion 51 (see FIG. 1) of the first collector plate 40 is fitted into the hollow portion of the electrode assembly 14, and at the same time, the negative electrode lead portion 21 is inserted into the second electrode assembly. 1 through the through hole 41 of the current collector plate. More specifically, it is as follows. The first negative electrode lead pair 37a (see FIGS. 3 and 4) positioned closest to the winding start side was passed through the first through hole 41a (see FIG. 4) of the first collector plate 40. As shown in FIG. The second negative electrode lead pair 37b positioned second on the winding start side was passed through the second through hole 41b of the first collector plate 40 .
  • the third negative electrode lead pair 37c located thirdly on the winding start side was passed through the third through hole 41c of the first current collecting plate 40 .
  • the fourth negative electrode lead pair 37 d located on the radially outermost side passes through the fourth through hole 41 d of the first collector plate 40 .
  • the portions of the first negative electrode lead pair 37a and the second negative electrode lead pair 37b protruding from the first and second through holes 41a and 41b are bent radially outward to form the third negative electrode lead.
  • the portions of the pair 37c and the fourth negative electrode lead pair 37d protruding from the third and fourth through holes 41c and 41d were bent radially inward.
  • all the negative electrode lead portions 21 were bent onto the first collector plate 40 .
  • a laser beam is applied to the second collector plate 45 from the outside of the second collector plate 45 in the axial direction. irradiated.
  • the negative electrode lead portion 21 made of copper foil is joined to the second collector plate 45 by laser welding, and the electrode body 14, the first collector plate 40, and the second collector plate 45 are integrated. Integrated.
  • the area shown in black in FIG. 5 and FIG. 6 below is the irradiation area of the laser light.
  • the wavelength and intensity of the laser beam used in laser welding can be appropriately changed based on the thickness of the second current collector plate 45 and the like. Note that this laser welding can also join the negative electrode lead 21 and the first current collector plate 40 at the same time that the second current collector plate 45 and the negative electrode lead 21 are joined.
  • the electrode body 14 integrated with the first and second collector plates 40 and 45 is inserted into the outer can 16, and a laser beam is irradiated from the bottom 68 side of the outer can 16. Then, the bottom portion 68 and the second collector plate 45 were joined by laser welding. As shown in FIG. 6, it is preferable that the bottom portion 68 and the second current collecting plate 45 can be reliably bonded by irradiating the laser beam over the entire circumferential range.
  • the laser light is applied to an annular region that is concentric with the bottom portion 68 that is circular in plan view when viewed from the axial direction.
  • any area of the bottom portion 68 that faces the second collector plate 45 can be set as the laser beam irradiation area without any particular limitation.
  • the wavelength and intensity of the laser beam used in laser welding can be appropriately changed based on the thickness of the bottom portion 68 and the like.
  • the cylindrical battery 10 of the present disclosure is housed in the bottomed cylindrical outer can 16 and the outer can 16, the long positive electrode 11 (first electrode) and the long negative electrode 12 (second electrode). and a plurality of negative electrode lead portions 21 (second electrodes) extending from the elongated negative electrode current collector 25 of the negative electrode 12 toward the bottom 68 of the outer can 16 .
  • 2-electrode lead portion the cylindrical battery 10 includes a first collector plate 40 arranged on the side of the bottom portion 68 of the electrode body 14 and having two or more through holes 41a, 41b, 41c, and 41d at different positions in the radial direction, and a first collector plate.
  • a second collector plate 45 is provided between the plate 40 and the bottom portion 68 . Further, each negative electrode lead portion 21 passes through one of the through holes 41 . Further, the tips of the plurality of negative electrode lead portions 21 are sandwiched between the first collector plate 40 and the second collector plate 45 and electrically connected to the second collector plate 45 .
  • the through hole for passing the negative electrode lead portion 21 through the first current collector plate 40 can be provided at any position, the negative electrode lead portion 21 can be freely taken out from any position in the longitudinal direction of the negative electrode 12 .
  • it can be taken out from the winding start side end in the longitudinal direction of the negative electrode 12 . Therefore, since the plurality of negative electrode lead portions 21 can be uniformly distributed over the entire length of the negative electrode 12, the internal resistance of the cylindrical battery 10 can be easily reduced.
  • the negative electrode lead portion 21 can pass through the through hole 41 in a state where no stress is applied to the negative electrode lead portion 21 . Also, the first current collector plate 40 can be bent, and damage to the negative electrode lead portion 21 can be suppressed. In addition, since the position of the tip of each negative electrode lead portion 21 relative to the radial direction of the second current collector plate can be easily adjusted, each negative electrode lead portion 21 and the second current collector plate 45 can be securely and easily joined by laser welding or the like. It can be carried out. Furthermore, as shown in FIG. 3, even when the lengths of the negative electrode lead portions 21 are made uniform, the above adjustment can be performed, so that the processing of the negative electrode 12 can be facilitated.
  • the first current collector plate 40 can be used as a receiver for laser welding. That is, when the negative electrode lead portion 21 and the second current collector plate 45 are joined by irradiating laser light from the lower side of the second current collector plate 45 (the side opposite to the first current collector plate 40 side in the axial direction). , spatter is generated, but this spatter can be received by the first collector plate 40, and the spatter can be prevented from entering the electrode body 14. FIG. Therefore, a high-quality cylindrical battery 10 can be produced.
  • the plurality of negative electrode lead portions 21 be formed of the metal foil that constitutes the negative electrode current collector 25 .
  • the negative electrode lead portion 21 can be easily bent, and the bending process can be easily performed.
  • the thickness of the negative electrode lead portion 21 can be reduced, it is easy to increase the number of turns of the electrode body 14 and to increase the capacity of the cylindrical battery 10 .
  • the negative electrode lead portion 21 can be manufactured easily and inexpensively.
  • a plurality of negative electrode lead portions 21 be joined to the first current collector plate 40 .
  • the first collector plate 40 can be fixed inside the outer can 16 .
  • the first current collector plate 40 has a fitting portion 51 that fits into the hollow portion of the electrode body 14 .
  • the radial positioning of the first current collector plate 40 with respect to the electrode assembly 14 can be performed with high accuracy, and the through hole 41 can be positioned with high accuracy with respect to the electrode assembly 14 . Therefore, the negative electrode lead portion 21 can be easily passed through the through hole 41 .
  • the electrode assembly 14 receives radially outward force from the fitting portion 51, expansion of the electrode assembly 14 toward the hollow portion during charging and discharging of the cylindrical battery 10 can be suppressed. Therefore, deformation of the positive electrode 11 and the negative electrode 12 can be suppressed, and deterioration of the capacity of the cylindrical battery can be suppressed.
  • the fitting portion 51 has a through hole 54 extending in the axial direction.
  • the through hole 54 is provided to allow high-temperature gas generated when the cylindrical battery 10 is abnormally heated to pass through the hollow portion of the electrode assembly 14 and flow toward the sealing member 17 .
  • the fitting portion may have any structure as long as it can be fitted into the hollow portion of the electrode body 14 and allows the high-temperature gas to pass through the hollow portion of the electrode body.
  • the fitting portion may be cylindrical.
  • the fitting portion may have a tapered tubular shape having a conical outer peripheral surface that tapers upward in the axial direction.
  • the present disclosure is not limited to the above embodiments and modifications thereof, and various improvements and modifications are possible within the scope of the claims of the present application and their equivalents.
  • the through holes 41a, 41b, 41c, and 41d are provided in four circumferential regions that do not overlap each other in the cylindrical battery 10, and the through holes 41a, 41b, 41c, The configuration in which two negative electrode lead portions 21 are taken out from 41d has been described. The number of through-holes and the number of negative electrode lead portions passing through each through-hole can be arbitrarily changed.
  • the plurality of through-holes of the first current collector plate may include two or more through-holes having the same radial position. If the two through-holes do not substantially overlap even if they are moved in the circumferential direction, it is determined that their radial positions are different from each other. Further, the plurality of through-holes of the first current collector plate may have two or more through-holes that overlap at least partially in the circumferential direction and do not overlap in the radial direction.
  • the plurality of negative electrode lead portions 21 were integrally formed with the negative electrode current collector 25 by press-punching a metal foil.
  • the plurality of negative electrode lead portions may be formed by cutting a metal foil using laser light.
  • the plurality of negative electrode lead portions 121 may be formed by joining a plurality of lead plates made of metal (for example, copper). According to this modification, the thickness of the negative electrode lead portion 121 can be adjusted, and the strength of the negative electrode lead portion 121 can be adjusted.
  • the axial length of the separator 13 is longer than the axial length of the positive electrode 11 and the axial length of the negative electrode 12. Therefore, even if the first current collecting plate 40 is placed under the electrode assembly 14 , the separator 13 does not interfere with the short circuit between the positive electrode 11 and the negative electrode 12 through the first current collecting plate 40 .
  • an insulating layer may be arranged between the electrode body 14 and the first collector plate 40 .
  • the second current collector plate 45 and the plurality of negative electrode lead portions 21 are joined by laser welding, the second current collector plate and the plurality of negative electrode lead portions may be joined by resistance welding or ultrasonic welding.
  • the bottom portion 68 of the outer can 16 and the second collector plate 45 are joined by laser welding, but the bottom portion of the outer can and the second collector plate may also be joined by resistance welding or ultrasonic welding.
  • the first current collector plate 40 has the fitting portion 51 that fits into the hollow portion of the electrode body 14 has been described, the first current collector plate has a fitting portion that fits into the hollow portion of the electrode body. It does not have to have a part.
  • the first current collector 40 includes the plurality of negative electrode lead portions 21 and the second current collector 45 . may not be joined to both.
  • Nickel was used as the material for the first and second collector plates 40 and 45, but other metals such as cast iron, copper, and iron may be used as materials for the first and second collector plates. A material plated with nickel may also be used.
  • the case where the second electrode electrically connected to the outer can 16 is the negative electrode has been described.
  • the first electrode may be the negative electrode and the second electrode may be the positive electrode.
  • the outer can becomes the positive terminal.

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Abstract

円筒形電池（１０）が、有底筒状の外装缶（１６）と、外装缶（１６）内に収容され、長尺状の正極（１１）と長尺状の負極（１２）とがセパレータ（１３）を介して巻回された電極体（１４）と、負極（１２）の長尺状の負極集電体から外装缶（１６）の底部（６８）側に延在する複数の負極リード部（２１）と、電極体（１４）の底部（６８）側に配置され、互いに径方向の位置が異なる２以上の貫通孔（４１）を有する第１集電板（４０）と、第１集電板（４０）と底部（６８）の間に配置される第２集電板（４５）を備える。各負極リード部（２１）が、貫通孔（４１）のいずれかを通過する。複数の負極リード部（２１）の先端部が、第１集電板（４０）と第２集電板（４５）で挟持されると共に第２集電板（４５）に電気的に接続されている。

Description

円筒形電池
　本開示は、円筒形電池に関する。
　従来、円筒形電池としては、特許文献１に記載されているものがある。この円筒形電池は、短冊状の複数の正極リードが正極から封口体側に突出している。複数の正極リードは、金属板と金属製のリング状部品で挟持された状態でレーザ溶接により金属板とリング状部材に電気的に接続されている。金属板は封口体に電気的に接続され、正極は封口体の高さ方向の端部に位置する封口板に電気的に接続されている。封口板は正極端子となっている。
特開２００１－１１８５６１号公報
　上記円筒形電池では、複数の正極リードをリング状部材側に径方向外側に折り曲げる必要があるが、電極体の径方向内方側から突出する正極リードは、折り曲げる際の曲率が大きくなる。よって、電極体の径方向内方側から突出する正極リードに大きな応力がかかり易く、その正極リードが破損し易い。また、その正極リードの破損の起こり易さに起因して、電極体の径方向内方側の端部から正極リードを突出させにくく、正極リードを取り出せる電極体の径方向範囲が限られる。
　そこで、本開示の目的は、複数のリード部の配置の自由度を高くでき、複数のリード部の破損も生じにくい円筒形電池を提供することにある。
　上記課題を解決するため、本開示に係る円筒形電池は、有底筒状の外装缶と、外装缶内に収容され、互いに極性の異なる長尺状の第１電極と長尺状の第２電極とがセパレータを介して巻回された電極体と、第２電極から外装缶の底部側に延在する複数の第２電極リード部と、電極体の外装缶の底部側に配置され、互いに径方向の位置が異なる２以上の貫通孔を有する第１集電板と、第１集電板と底部の間に配置される第２集電板と、を備え、各第２電極リード部は、貫通孔のいずれかを通過し、複数の第２電極リード部の先端部が、第１集電板と第２集電板で挟持されると共に第２集電板に電気的に接続されている。
　本開示に係る円筒形電池によれば、複数のリード部の配置の自由度を高くでき、複数のリード部の破損も生じにくい。
本開示の一実施形態に係る円筒形電池の軸方向の断面図である。 電極体の斜視図である。 負極をその厚さ方向から見た時の模式平面図であり、負極リード部の構造を説明するための模式平面図である。 第１集電板が統合された電極体の斜視図である。 第２集電板が統合された電極体の斜視図である。 第２集電板と外装缶の底部をレーザ溶接している状態を示す斜視図である。 変形例の負極における図３に対応する模式平面図である。
　以下、図面を参照しながら、本開示に係る円筒形電池の実施形態について詳細に説明する。なお、本開示の円筒形電池は、一次電池でもよく、二次電池でもよい。また、水系電解質を用いた電池でもよく、非水系電解質を用いた電池でもよい。以下では、一実施形態である円筒形電池１０として、非水電解質を用いた非水電解質二次電池（リチウムイオン電池）を例示するが、本開示の円筒形電池はこれに限定されない。
　以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて新たな実施形態を構築することは当初から想定されている。以下の実施形態では、図面において同一構成に同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、複数の図面には、模式図が含まれ、異なる図間において、各部材における、縦、横、高さ等の寸法比は、必ずしも一致しない。本明細書では、電池ケース１５の軸方向（高さ方向）の封口体１７側を「上」とし、軸方向の外装缶１６の底側を「下」とする。以下で説明される構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素であり、必須の構成要素ではない。
　図１は、本開示の一実施形態に係る円筒形電池１０の軸方向の断面図であり、図２は、電極体１４の斜視図である。図１に示すように、円筒形電池１０は、巻回形の電極体１４と、非水電解質（図示せず）と、電極体１４及び非水電解質を収容する電池ケース１５とを備える。電極体１４は、第１電極の一例としての正極１１と、第２電極の一例としての負極１２と、正極１１及び負極１２の間に介在するセパレータ１３を含む。電極体１４は、正極１１と負極１２がセパレータ１３を介して巻回された巻回構造を有する。電池ケース１５は、有底筒状の外装缶１６と、外装缶１６の開口を塞ぐ封口体１７で構成される。また、円筒形電池１０は、外装缶１６と封口体１７との間に配置される樹脂製のガスケット２８を備える。
　非水電解質は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解した電解質塩とを含む。非水溶媒には、例えばエステル類、エーテル類、ニトリル類、アミド類、およびこれらの２種以上の混合溶媒等を用いてもよい。非水溶媒は、これら溶媒の水素原子の少なくとも一部をフッ素等のハロゲン原子で置換したハロゲン置換体を含有してもよい。なお、非水電解質は液体電解質に限定されず、ゲル状ポリマー等を用いた固体電解質であってもよい。電解質塩には、ＬｉＰＦ６等のリチウム塩が使用される。
　図２に示すように、電極体１４は、長尺状の正極１１と、長尺状の負極１２と、長尺状の２枚のセパレータ１３とを有する。また、正極１１には、正極リード２０が接合され、負極１２には、複数の負極リード部２１（図２には、１つのみを図示する）が電気的に接続されている。負極リード部２１は、第２電極リード部を構成する。複数の負極リード部２１の構造については、後で図３を用いて詳細に説明する。負極１２は、リチウムの析出を抑制するために、正極１１よりも一回り大きな寸法で形成され、正極１１より長手方向及び幅方向（短手方向）に長く形成される。また、２枚のセパレータ１３は、少なくとも正極１１よりも一回り大きな寸法で形成され、例えば正極１１を挟むように配置される。
　正極１１は、正極集電体と、正極集電体の両面に形成された正極合剤層とを有する。正極集電体には、アルミニウム、アルミニウム合金など、正極１１の電位範囲で安定な金属箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。正極合剤層は、正極活物質、導電剤、及び結着剤を含む。正極１１は、例えば正極集電体上に正極活物質、導電剤、及び結着剤等を含む正極合剤スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧縮して正極合剤層を集電体の両面に形成することにより作製できる。
　正極活物質は、リチウム含有金属複合酸化物を主成分として構成される。リチウム含有金属複合酸化物に含有される金属元素としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｂ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｓｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ等が挙げられる。好ましいリチウム含有金属複合酸化物の一例は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌの少なくとも１種を含有する複合酸化物である。
　正極合剤層に含まれる導電剤としては、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、黒鉛等の炭素材料が例示できる。正極合剤層に含まれる結着剤としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等のフッ素樹脂、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂などが例示できる。これらの樹脂と、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）又はその塩等のセルロース誘導体、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）などが併用されてもよい。
　負極１２は、負極集電体と、負極集電体の両面に形成された負極合剤層を有する。負極集電体には、銅、銅合金など、負極１２の電位範囲で安定な金属箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。負極合剤層は、負極活物質、及び結着剤を含む。負極１２は、例えば負極集電体上に負極活物質、及び結着剤等を含む負極合剤スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧縮して負極合剤層を集電体の両面に形成することにより作製できる。
　負極活物質には、一般的に、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出する炭素材料が用いられる。好ましい炭素材料は、鱗片状黒鉛、塊状黒鉛、土状黒鉛等の天然黒鉛、塊状人造黒鉛、黒鉛化メソフェーズカーボンマイクロビーズ等の人造黒鉛などの黒鉛である。負極合剤層には、負極活物質として、ケイ素（Ｓｉ）を含有するＳｉ材料が含まれていてもよい。また、負極活物質には、Ｓｉ以外のリチウムと合金化する金属、当該金属を含有する合金、当該金属を含有する化合物等が用いられてもよい。
　負極合剤層に含まれる結着剤には、正極１１の場合と同様に、フッ素樹脂、ＰＡＮ、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂等を用いてもよいが、好ましくはスチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）又はその変性体を用いる。負極合剤層には、例えばＳＢＲ等に加えて、ＣＭＣ又はその塩、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）又はその塩、ポリビニルアルコールなどが含まれていてもよい。
　セパレータ１３には、イオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シートが用いられる。多孔性シートの具体例としては、微多孔薄膜、織布、不織布等が挙げられる。セパレータ１３の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、セルロースなどが好ましい。セパレータ１３は、単層構造、積層構造のいずれでもよい。セパレータ１３の表面には、耐熱層などが形成されてもよい。なお、負極１２は電極体１４の巻き始め端を構成してもよいが、一般的にはセパレータ１３が負極１２の巻き始め側端を超えて延出し、セパレータ１３の巻き始め側端が電極体１４の巻き始め端となる。
　図１に示すように、円筒形電池１０は、電極体１４の上側に配置される絶縁板１８を備える。正極１１に取り付けられた正極リード２０は、絶縁板１８の貫通孔を通って封口体１７側に延びる。正極リード２０は封口体１７の底板である端子板２３の下面に溶接等で接続され、端子板２３と電気的に接続された封口体１７の天板である封口板２７が正極端子となる。
　円筒形電池１０は、電極体１４の下側に配置される第１集電板４０と、第１集電板４０よりも下側に配置される第２集電板４５を備える。第１集電板４０は、複数の貫通孔４１を有する。各負極リード部２１は、貫通孔４１のいずれかを通過した後、径方向の内側又は外側に折り曲げられる。後で詳細に説明するが、複数の貫通孔４１は、径方向位置が異なる。また、電極体１４の径方向内側から延在する負極リード部２１は、径方向内側に位置する貫通孔４１を通過した後、径方向外側に折り返され、電極体１４の径方向外側から延在する負極リード部２１は、径方向外側に位置する貫通孔４１を通過した後、径方向内側に折り返される。
　複数の負極リード部２１の先端部２１ａは、第１集電板４０と第２集電板４５で挟持される。複数の負極リード部２１の先端部２１ａは、少なくとも下側に位置する第２集電板４５に接合される。このとき、必ずしも全ての負極リード部２１の先端部２１ａが第２集電板４５に接合される必要はない。少なくとも１つの負極リード部２１の先端部２１ａが第２集電板４５に接合されていれば、負極リード部２１の先端部２１ａ同士を互いに接合することで、全ての負極リード２１の先端部２１ａを第２集電板４５に電気的に接続することができる。複数の負極リード部２１は、上側に位置する第１集電板４０にも接合されることが好ましい。第１集電板４０は、軸方向上側に突出して電極体１４の中空部に嵌合する嵌合部５１を有する。嵌合部５１は、電極体１４の中空部に内嵌された円筒部５２と、円筒部５２の上側端部に接続されて円筒部５２の上側開口を塞ぐ円板部５３を含む。円板部５３の径方向中央には、円板部５３を軸方向に貫通する貫通孔５４が設けられる。外装缶１６は、有底筒状部を有する金属製容器である。第２集電板４５は、外装缶１６の底部６８に接合されている。
　外装缶１６と封口体１７との間が環状のガスケット２８で密封されることで、電池ケース１５の内部空間が密閉される。また、ガスケット２８は、外装缶１６と封口体１７に挟持され、封口体１７を外装缶１６に対して絶縁する。つまり、ガスケット２８は、電池内部の気密性を保つためのシール材の役割と、外装缶１６と封口体１７を絶縁する絶縁材としての役割を有する。
　外装缶１６は、円筒外周面の高さ方向の一部に環状の溝入れ部３５を有する。溝入れ部３５は、例えば、円筒外周面の一部を、径方向内側にスピニング加工して径方向内方側に窪ませることで形成できる。外装缶１６は、溝入れ部３５を含む有底筒状部３０と、環状の肩部３３を有する。有底筒状部３０は、電極体１４と非水電解質を収容し、肩部３３は、有底筒状部３０の開口側の端部から径方向内方側に折り曲げられて該内方側に延びる。肩部３３は、外装缶１６の上端部を内側に折り曲げて封口体１７の周縁部３１にかしめる際に形成される。封口体１７は、肩部３３と溝入れ部３５の間にガスケット２８を介して外装缶１６にかしめ固定される。
　［実施例の円筒形電池］
　次に、上記円筒形電池１０の作製方法の一例について具体的に説明する。
　＜正極の作製＞
　正極活物質としてＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５Ｏ２を使用した。正極活物質１００質量部、結着剤としてポリフッ化ビニリデン１.７質量部、及び導電剤としてアセチレンブラック２.５質量部を、液状成分に混合させて、正極合剤ペーストを調製した。その正極合剤ペーストを、アルミニウム箔からなる正極集電体の両面に、正極リードの接続部分を除いて塗布、乾燥し、その後、所定の厚みに圧延することで、正極を得た。この正極を所定の寸法に裁断し、集電体の露出部にアルミニウム製の正極リードを超音波溶着により接続した。
　＜負極の作製＞
　負極活物質として易黒鉛化炭素を使用した。負極活物質１００質量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン０.６質量部と、増粘剤としてカルボキシメチルセロース１質量部と、適量の水とを、双腕式練合機にて攪拌し、負極ペーストを得た。その負極合剤ペーストを、銅箔からなる長尺状の負極集電体の両面に塗布した。この両面への塗布を行う際、両側で長尺状の負極集電体の幅方向の所定領域に負極ペーストを塗布しない非塗布部を設けた。続けて、負極集電体の両面を乾燥し、その後、所定の厚みに圧延することで負極を得た。そして、負極の幅方向の一方側に非塗布部が形成されるように所定の寸法に裁断した。その後、銅箔で構成される非塗布部にプレス打ち抜き加工を施して、非塗布部の一部で構成される複数の負極リード部２１を形成した。
　図３は、作製した負極１２をその厚さ方向から見た時の模式平面図であり、負極リード部２１の構造を説明するための模式平面図である。なお、図３において紙面の左側の端が、巻き始め端である。図３に示すように、負極１２は、負極集電体２５と、負極集電体２５の両面に設けられる負極合剤層２６を備える。負極集電体２５は、例えば銅箔で構成される。負極集電体２５が露出する非塗布部２９は、負極１２の両面の幅方向の一方側に設けられる。非塗布部２９の一部が、負極１２の幅方向に突出することで複数の負極リード部２１が形成されている。すなわち、複数の負極リード部２１は、負極集電体２５を構成する金属箔（本実施例では銅箔）で形成されている。複数の負極リード部２１は、上記プレス打ち抜き加工により負極集電体２５と一体に形成される。
　複数の負極リード部２１は、負極１２の長手方向に互いに間隔をおいて配置される。本実施例では、複数の負極リード部２１は、４組の負極リード対３７で構成され、各組の負極リード対３７は、負極１２の長手方向に間隔をおいて配置される２つの負極リード部２１で構成される。各負極リード対３７を構成する２つの負極リード部２１の長手方向の間隔は、巻き終わり側に行くにしたがって徐々に長くなっている。後で説明するが、各負極リード対３７を構成する２つの負極リード部２１は、第１集電板４０の同じ貫通孔４１を通過する。複数の負極リード部２１の長さは、略同一になっている。
　＜非水電解液の調製＞
　エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、およびエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）の混合溶媒に、電解質としてヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）が１.０ｍｏｌ／Ｌになるように溶解し、非水電解液を調製した。
　＜封口体の準備＞
　平面視が円形の金属製の端子板２３の中央部に薄肉部２３ａ（図１参照）を設け、その後、端子板２３、環状の絶縁板２４（図１参照）、及び封口板２７を統合して、封口体１７を作製した。薄肉部２３ａは、封口板２７の下面の中央部に溶接により接合した。
　＜電池の組立＞
　正極１１と負極１２を、ポリオレフィン系樹脂のセパレータ１３を介して渦巻状に巻回し、電極体１４を作製した。その後、電極体１４、第１集電板４０、及び第２集電板４５を一体に統合した。第１集電板４０及び第２集電板４５の夫々は、次に説明する構造を有するニッケル（Ｎｉ）板で構成した。
　第１集電板４０の異なる径方向位置に第１乃至第４貫通孔４１ａ,４１ｂ,４１ｃ,４１ｄ（図４参照）を設けた。第１貫通孔４１ａは、第２貫通孔４１ｂよりも径方向内方に位置し、第２貫通孔４１ｂは、第３貫通孔４１ｃよりも径方向内方に位置し、第３貫通孔４１ｃは、第４貫通孔４１ｄよりも径方向内方に位置する。第１乃至第４貫通孔４１ａ,４１ｂ,４１ｃ,４１ｄを、周方向に互いに等間隔に配置した。第１集電板４０に、上述の嵌合部５１（図１参照）を設ける一方、第２集電板４５は、円板状の部材とした。第２集電板４５は、第１集電板４０との比較において電極体１４側に突出する嵌合部５１が存在しない点のみが異なる。なお、本実施例では、第２集電板４５が貫通孔４７（図１参照）を有するが、第２集電板は貫通孔を有さなくてもよい。
　電極体１４、第１集電板４０、及び第２集電板４５の統合は、次のように行った。先ず、図１、図３及び図４に示すように、第１集電板４０の嵌合部５１（図１参照）を電極体１４の中空部に内嵌すると同時に、負極リード部２１を第１集電板の貫通孔４１を通過させた。より具体的には次のとおりである。最も巻き始め側に位置する第１負極リード対３７ａ（図３,図４参照）は第１集電板４０の第１貫通孔４１ａ（図４参照）を通過させた。２番目に巻き始め側に位置する第２負極リード対３７ｂは第１集電板４０の第２貫通孔４１ｂを通過させた。３番目に巻き始め側に位置する第３負極リード対３７ｃは第１集電板４０の第３貫通孔４１ｃを通過させた。最も径方向外方側に位置する第４負極リード対３７ｄは第１集電板４０の第４貫通孔４１ｄを通過させた。
　続いて、図４に示すように、第１負極リード対３７ａと第２負極リード対３７ｂにおいて第１及び第２貫通孔４１ａ,４１ｂから突出している部分を径方向外側に折り曲げ、第３負極リード対３７ｃと第４負極リード対３７ｄにおいて第３及び第４貫通孔４１ｃ,４１ｄから突出している部分を径方向内側に折り曲げた。このようにして、全ての負極リード部２１を第１集電板４０上に折り曲げた。その後、図５に示すように、折り曲げた負極リード部２１の上に第２集電板４５を配置した後に、第２集電板４５の軸方向外側からレーザ光を第２集電板４５に照射した。このようにして、銅箔で構成される負極リード部２１を第２集電板４５にレーザ溶接で接合し、電極体１４、第１集電板４０、及び第２集電板４５を一体に統合した。
　なお、図５及び以下の図６において黒塗りで示す領域はレーザ光の照射領域である。レーザ溶接で用いるレーザ光の波長や強度は、第２集電板４５の厚さ等に基づいて適宜変更することができる。なお、このレーザ溶接で、第２集電板４５と負極リード２１を接合すると同時に、負極リード２１と第１集電板４０を接合することもできる。
　次に、図６に示すように、第１及び第２集電板４０,４５が統合された電極体１４を外装缶１６中に挿入し、外装缶１６の底部６８側からレーザ光を照射してレーザ溶接を行い、底部６８と第２集電板４５を接合した。図６に示すように、レーザ光は、周方向の全範囲に照射すると底部６８と第２集電板４５の接合を確実に行うことができて好ましい。例えば、レーザ光は、図６に示すように、軸方向から見たときの平面視で円形状になっている底部６８と同心円となる円環状領域に照射される。底部６８のうち第２集電板４５に対向する領域であれば特に限定されずにレーザ光の照射領域に設定することができる。レーザ溶接で用いるレーザ光の波長や強度は、底部６８の厚さ等に基づいて適宜変更することができる。その後、正極１１に接続された正極リード２０と、封口体１７を溶接により接続した。続いて、外装缶１６内に電解液を注入した後に、封口体１７を外装缶１６に挿入し、外装缶１６の側面と封口体１７のかしめ加工を行って、円筒形電池１０を作製した。
　［本開示の円筒形電池の必須の構成と、その作用効果］
　以上、本開示の円筒形電池１０は、有底筒状の外装缶１６と、外装缶１６内に収容され、長尺状の正極１１（第１電極）と長尺状の負極１２（第２電極）とがセパレータ１３を介して巻回された電極体１４と、負極１２の長尺状の負極集電体２５から外装缶１６の底部６８側に延在する複数の負極リード部２１（第２電極リード部）を備える。また、円筒形電池１０は、電極体１４の底部６８側に配置され、径方向の位置が異なる２以上の貫通孔４１ａ,４１ｂ,４１ｃ,４１ｄを有する第１集電板４０と、第１集電板４０と底部６８の間に配置される第２集電板４５を備える。また、各負極リード部２１は、貫通孔４１のいずれかを通過する。また、複数の負極リード部２１の先端部が、第１集電板４０と第２集電板４５で挟持されると共に第２集電板４５に電気的に接続される。
　したがって、第１集電板４０に負極リード部２１を通過させるための貫通孔は任意の箇所に設けることができるので、負極リード部２１を、負極１２の長手方向の如何なる位置からも自在に取り出すことができ、例えば、負極１２の長手方向の巻き始め側の端部からも取り出すことができる。したがって、複数の負極リード部２１を負極１２の長手方向に関して均等かつ全体的に分散させることができるので、円筒形電池１０の内部抵抗を低くし易い。
　第１集電板４０において、負極リード部２１を通過させるために適した位置に貫通孔４１を設けることで、負極リード部２１に応力がかからない状態で負極リード部２１の貫通孔４１への通過及び第１集電板４０への折り曲げを行うことができ、負極リード部２１の損傷も抑制できる。また、各負極リード部２１の先端部の第２集電板の径方向に対する位置を調整し易いので、各負極リード部２１と第２集電板４５のレーザ溶接等による接合を確実かつ容易に行うことができる。さらに、図３に示すように負極リード部２１の長さを揃えた場合にも上記の調整を行うことができるため、負極１２の加工を容易なものとすることができる。
　また、複数の負極リード部２１を第１集電板４０と第２集電板４５で拘束した状態で複数の負極リード部２１と第２集電板４５を接合することができるので、その接合を確実に行うことができる。また、接合にレーザ溶接を用いる場合、第１集電板４０をレーザ溶接の受けとして利用できる。すなわち、負極リード部２１と第２集電板４５を第２集電板４５の下側（軸方向の第１集電板４０側とは反対側）からレーザ光を照射することで接合する場合、スパッタが生じるが、このスパッタを第１集電板４０で受け止めることができ、スパッタが電極体１４内部に混入することを抑制できる。よって、高品質の円筒形電池１０を作製できる。
　［採用すると好ましい円筒形電池の構成と、その作用効果］
　複数の負極リード部２１が、負極集電体２５を構成する金属箔で形成されることが好ましい。
　上記の構成によれば、負極リード部２１を折り曲げ易く、折り曲げ加工を容易に行うことができる。また、負極リード部２１の厚みを薄くできるので、電極体１４の巻回数を大きくし易くて円筒形電池１０の容量を大きくし易い。また、負極リード部２１を簡単安価に製造できる。
　また、複数の負極リード部２１が第１集電板４０に接合されることが好ましい。
　上記の構成によれば、複数の負極リード部２１と第２集電板４５の電気的な接続を更に確実なものにすることができる。また、外装缶１６内における第１集電板４０を固定することができる。
　また、第１集電板４０が電極体１４の中空部に嵌合する嵌合部５１を有することが好ましい。
　上記の構成によれば、電極体１４に対する第１集電板４０の径方向の位置決めを高精度に行うことができ、電極体１４に対する貫通孔４１の位置決めを高精度に行うことができる。したがって、負極リード部２１を貫通孔４１に容易に通過させることができる。
　また、電極体１４が嵌合部５１から径方向外方側の力を受けることになるので、円筒形電池１０の充放電時に電極体１４が中空部側に膨張することを抑制できる。よって、正極１１や負極１２の変形を抑制できて、円筒形電池の容量劣化を抑制できる。
　なお、図１に示すように、嵌合部５１は、軸方向に延在する貫通孔５４を有する。この貫通孔５４は、円筒形電池１０が異常発熱した際に生じる高温ガスを電極体１４の中空部を通過させて封口体１７側に流動させるために設けられる。嵌合部は、電極体１４の中空部に嵌合できて、高温ガスを電極体の中空部を通過させることができるのであれば、如何なる構造でもよい。例えば、嵌合部は、円筒形状であってもよい。さらに、嵌合部は、軸方向の上側に行くにしたがって先細りとなる円錐外周面を有する先細りの筒形状でもよい。嵌合部を、上側に行くにしたがって先細りとなる筒形状にすると、嵌合部を中空部に嵌め込む際に電極体１４が嵌合部との接触で損傷することを抑制できる。
　［変形例］
　本開示は、上記実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲において種々の改良や変更が可能である。上記実施形態では、図３及び図４に示すように、貫通孔４１ａ,４１ｂ,４１ｃ,４１ｄを円筒形電池１０において互いに重ならない４つの周方向領域に設け、各貫通孔４１ａ,４１ｂ,４１ｃ,４１ｄから２つずつの負極リード部２１を取り出す構成について説明した。貫通孔の数や各貫通孔を通過する負極リード部の数は任意に変更することができる。
　また、第１集電板４０が有する全ての貫通孔４１ａ,４１ｂ,４１ｃ,４１ｄの径方向位置が全て異なる場合について説明した。しかし、第１集電板が有する複数の貫通孔が、径方向位置が同一の２以上の貫通孔を含んでもよい。２つの貫通孔を周方向に移動させても略重複しない場合は、それらの径方向の位置は互いに異なるものと判断される。また、第１集電板が有する複数の貫通孔は、少なくとも周方向位置の一部が重なると共に径方向位置が重ならない２以上の貫通孔を有してもよい。
　また、実施例では複数の負極リード部２１を、金属箔にプレス打ち抜き成形を施すことで負極集電体２５と一体に形成した。しかし、複数の負極リード部は、レーザ光を用いて金属箔を切り取ることで形成してもよい。
　又は、図７、すなわち、変形例の負極１１２における図３に対応する模式平面図に示すように、負極集電体１２５のうち負極合剤層１２６に幅方向に隣接する非塗布部１２９に金属製（例えば、銅製）の複数のリード板を接合して複数の負極リード部１２１を形成してもよい。この変形例によれば、負極リード部１２１の厚さを調整でき、負極リード部１２１の強度を調整することができる。
　また、電極体１４は、セパレータ１３の軸方向長さが、正極１１の軸方向長さや負極１２の軸方向長さより長い。したがって、電極体１４の下側に第１集電板４０を配置しても、セパレータ１３が邪魔になって、正極１１と負極１２が第１集電板４０を介して短絡することはない。しかし、電極体１４と第１集電板４０の間に絶縁層を配置してもよい。
　第２集電板４５と複数の負極リード部２１の接合をレーザ溶接で行ったが、第２集電板と複数の負極リード部の接合を抵抗溶接や超音波溶接で行ってもよい。また、外装缶１６の底部６８と第２集電板４５の接合をレーザ溶接で行ったが、外装缶の底部と第２集電板の接合も抵抗溶接や超音波溶接で行ってもよい。また、第１集電板４０が、電極体１４の中空部に嵌合する嵌合部５１を有する場合について説明したが、第１集電板は、電極体の中空部に嵌合する嵌合部を有さなくてもよい。
　第１集電板４０を、第２集電板４５と複数の負極リード部２１に接合する場合について説明したが、第１集電板は、複数の負極リード部２１及び第２集電板４５の両方に接合されていなくてもよい。また、第１及び第２集電板４０,４５の材料として、ニッケルを用いたが、第１集電板及び第２集電板の材料として、他の金属、例えば、鋳鉄、銅、鉄にニッケルメッキを施したもの等を用いてもよい。
　本開示の一実施形態として、外装缶１６に電気的に接続される第２電極が負極である場合について説明した。しかし、第１電極が負極であって第２電極が正極でもよい。その場合、外装缶が正極端子となる。
　１０　円筒形電池、　１１　正極、　１２,１１２　負極、　１３　セパレータ、　１４　電極体、　１５　電池ケース、　１６　外装缶、　１７　封口体、　１８　絶縁板、　２０　正極リード、　２１,１２１　負極リード部、　２３　端子板、　２４　絶縁板、　２５,１２５　負極集電体、　２６,１２６　負極合剤層、　２７　封口板、　２８　ガスケット、　２９,１２９　非塗布部、　３７　負極リード対、　３７ａ　第１負極リード対、　３７ｂ　第２負極リード対、　３７ｃ　第３負極リード対、　３７ｄ　第４負極リード対、　４０　第１集電板、　４１　貫通孔、　４１ａ　第１貫通孔、　４１ｂ　第２貫通孔、　４１ｃ　第３貫通孔、　４１ｄ　第４貫通孔、　４５　第２集電板、　５１　嵌合部、　５４　貫通孔、　６８　外装缶の底部。

Claims (4)

  1. 　有底筒状の外装缶と、
    　前記外装缶内に収容され、互いに極性の異なる長尺状の第１電極と長尺状の第２電極とがセパレータを介して巻回された電極体と、
    　前記第２電極から前記外装缶の底部側に延在する複数の第２電極リード部と、
    　前記電極体の前記底部側に配置され、互いに径方向の位置が異なる２以上の貫通孔を有する第１集電板と、
    　前記第１集電板と前記底部の間に配置される第２集電板と、を備え、
    　前記各第２電極リード部は、前記貫通孔のいずれかを通過し、
    　前記複数の第２電極リード部の先端部が、前記第１集電板と前記第２集電板で挟持されると共に前記第２集電板に電気的に接続されている、円筒形電池。
  2. 　前記複数の第２電極リード部が、前記第２電極の集電体を構成する金属箔で形成されている、請求項１に記載の円筒形電池。
  3. 　前記複数の第２電極リード部の少なくとも１つが前記第１集電板に接合されている、請求項１又は２に記載の円筒形電池。
  4. 　前記第１集電板が前記電極体の中空部に嵌合する嵌合部を有する、請求項１から３のいずれか１つに記載の円筒形電池。
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