WO2022270280A1

WO2022270280A1 - 円筒形電池

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Publication number: WO2022270280A1
Application number: PCT/JP2022/022721
Authority: WO
Inventors: 良太沖本; 仰奥谷; 心原口
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2021-06-25
Filing date: 2022-06-06
Publication date: 2022-12-29
Anticipated expiration: 2023-12-25

Abstract

実施形態の一例である円筒形電池は、電極体と、有底円筒状の外装缶と、封口体とを備える。円筒形電池は、さらに、電極体の外周側において外装缶の溝入部と対向する位置から延出し、第１電極と封口体の集電板を直接接続する電極リードと、上部絶縁板とを備える。上部絶縁板は、第１絶縁板と、第１絶縁板よりも封口体側に配置され、溝入部と電極リードの間に介在する第２絶縁板とを含む。電極リードは、電極体の中心軸方向に曲げられ、少なくとも一部が第１絶縁板と第２絶縁板との間に挟まれている。

Description

円筒形電池

　本開示は、円筒形電池に関する。

　円筒形電池は、モバイル用のみならず、近年では車載用としても使用され、さらなる高出力化が求められている。円筒形電池は、衝撃に強く、モジュール化しやすいという特徴がある。円筒形電池は、一般的に、巻回型の電極体と、電極体を収容する有底円筒状の外装缶と、外装缶の開口部を塞ぐ封口体とを備える。また、円筒形電池の外装缶内には、電極体を構成する電極と封口体の集電板とを電気的に接続する電極リードが設けられている。電極体からの集電構造は、円筒形電池の抵抗を下げて出力特性を向上させる上で重要な要素である。

　円筒形電池は、一般的に、電極体と封口体との間に配置された絶縁板を備える。この絶縁板が電極リードと対極（電極リードが正極リードである場合は負極）との間に介在することにより、内部短絡の発生が防止されている。例えば、特許文献１には、複数の正極リードを有し、電極体上に配置された第１絶縁板と、第１絶縁板上に配置された集電板と、集電板の第１絶縁板との対向面に当接するように配置された第２絶縁板とを備えた円筒形電池が開示されている。特許文献１の円筒形電池では、複数の正極リードが第１絶縁板上に配置された集電板を介して封口体と電気的に接続されている。

国際公開第２０１８／１８０８２８号

　円筒形電池において、電極体からの集電構造を改良して出力特性を向上させると共に、集電構造に起因する内部短絡の発生をより確実に防止することは重要な課題である。円筒形電池では、例えば、封口体が正極外部端子として機能し、外装缶が負極外部端子として機能するため、封口体および封口体に接続される電極リードと、外装缶との接触を確実に防止する必要がある。他方、電池の小型化、低コスト化等の観点から、集電構造を簡素化して部品点数を削減することが望ましい。

　本開示の目的は、簡素化されたシンプルな構造でありながら、封口体の集電板に接続される電極リードと、対極となる外装缶との接触をより確実に防止できる円筒形電池を提供することである。

　本開示の一態様である円筒形電池は、第１電極と第２電極がセパレータを介して巻回されてなる電極体と、側壁に形成された溝入部を有し、電極体を収容する有底円筒状の外装缶と、集電板を有し、溝入部に支持されて外装缶の開口部を塞ぐ封口体と、電極体の外周側において溝入部と対向する位置から延出し、第１電極と封口体の集電板を直接接続する電極リードと、電極体と封口体との間に配置された上部絶縁板とを備え、上部絶縁板は、第１絶縁板と、第１絶縁板よりも封口体側に配置され、溝入部と電極リードの間に介在する第２絶縁板とを含み、電極リードは、電極体の中心軸方向に曲げられ、少なくとも一部が第１絶縁板と第２絶縁板との間に挟まれていることを特徴とする。

　本開示に係る円筒形電池は、簡素化されたシンプルな構造でありながら、封口体の集電板に接続される電極リードと、対極となる外装缶との接触をより確実に防止することができる。

実施形態の一例である円筒形電池の断面図である。電極リードが接続された電極の正面図である。図１中のＡ部拡大図である。第１絶縁板の平面図であって、第１絶縁板を電極体上に配置した状態を示す。第２絶縁板の平面図であって、第２絶縁板を電極体上に配置した状態を示す。

　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の一例について詳細に説明する。なお、以下で説明する複数の実施形態および変形例を選択的に組み合わせてなる構成は本開示に含まれている。

　図１は、実施形態の一例である円筒形電池１の断面図である。図１に示すように、円筒形電池１は、電極体１０と、電極体１０を収容する有底円筒状の外装缶２０と、外装缶２０の開口部を塞ぐ封口体３０とを備える。外装缶２０には、電極体１０と共に電解液が収容されている。電解液は水系電解液であってもよいが、本実施形態では非水電解液を用いるものとする。外装缶２０は側壁２１に形成された溝入部２３を有し、封口体３０は溝入部２３に支持されて外装缶２０の開口部を塞いでいる。以下では、説明の便宜上、円筒形電池１の封口体３０側を上、外装缶２０の缶底２２側を下とする。

　円筒形電池１は、さらに、電極体１０の外周側において溝入部２３と対向する位置から延出し、電極体１０を構成する第１電極と封口体３０の集電板３２を直接接続する電極リードと、電極体１０と封口体３０との間に配置された上部絶縁板４０とを備える。電極体１０は、第１電極と第２電極がセパレータを介して巻回された巻回型の電極体であって、本実施形態では、第１電極が正極１１（後述の図２参照）、第２電極が負極であり、上記電極リードは正極リード１２である。なお、円筒形電池１は、電極体１０と缶底２２との間に配置される下部絶縁板を有していてもよい。

　詳しくは後述するが、正極リード１２が正極１１と封口体３０を電気的に接続し、負極リードが負極と外装缶２０を電気的に接続する。このため、封口体３０が正極外部端子として機能し、外装缶２０が負極外部端子として機能する。上部絶縁板４０は、正極１１および正極リード１２が外装缶２０に触れることを防止し、また正極リード１２が電極体１０の負極に触れることを防止する。

　電極体１０は、正極１１、負極、およびセパレータを含み、正極１１と負極がセパレータを介して渦巻き状に巻回されてなる巻回構造を有する。正極１１、負極、およびセパレータは、いずれも帯状の長尺体であって、渦巻状に巻回されることで電極体１４の径方向に交互に積層されている。負極は、リチウムの析出を防止するために、正極１１よりも一回り大きな寸法で形成される。即ち、負極は、正極１１よりも長手方向および幅方向（短手方向）に長く形成される。セパレータは、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２枚配置される。

　正極１１は、正極芯体と、当該芯体の少なくとも一方の面に形成された正極合剤層とを有する。正極芯体には、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の箔、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、アセチレンブラック等の導電剤、およびポリフッ化ビニリデン等の結着剤を含み、正極芯体の両面に形成されることが好ましい。正極活物質には、例えば、リチウム遷移金属複合酸化物が用いられる。正極リード１２は、正極１１に接続されるが、溶接等により正極芯体に直接接合されていることが好ましい。

　負極は、負極芯体と、当該芯体の少なくとも一方の面に形成された負極合剤層とを有する。負極芯体には、銅、銅合金など、負極の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルムなどを用いることができる。負極合剤層は、負極活物質、およびスチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等の結着剤を含み、負極芯体の両面に形成されることが好ましい。負極活物質には、例えば黒鉛、シリコン含有化合物などが用いられる。負極リードは、溶接等により負極芯体に直接接合されていることが好ましい。なお、負極リードを介さずに、負極芯体と外装缶２０を電気的に接続することも可能である。

　外装缶２０に収容される非水電解質は、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が用いられる。非水溶媒は、これら溶媒の水素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いてもよい。非水溶媒の一例としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、およびこれらの混合溶媒等が挙げられる。電解質塩には、例えば、ＬｉＰＦ_６等のリチウム塩が使用される。

　外装缶２０は、軸方向一端（上端）が開口した有底円筒形状の金属製容器であって、円筒状に形成された側壁２１と、底面視円形状の缶底２２とを有する。外装缶２０は、一般的に、鉄を主成分とする金属で構成されるが、アルミニウム等を主成分とする金属で構成されていてもよい。また、外装缶２０は、側壁２１の周方向に沿って形成された溝入部２３を有する。溝入部２３は、外装缶２０の開口部の近傍において、開口縁部（外装缶２０の上端）から所定長さ離れた位置に形成されている。所定長さは、例えば、外装缶２０の軸方向長さの１～２０％に相当する長さである。

　本実施形態では、外装缶２０の缶底２２に、円筒形電池１の異常発生時に作動する安全弁機構が設けられている。他方、封口体３０には、安全弁機構は設けられていない。缶底２２には、例えば、薄肉部が形成されている。円筒形電池１に異常が発生して内圧が上昇すると、この薄肉部が優先的に破断し、缶底２２にはガスの排出口が形成される。

　溝入部２３は、側壁２１の一部が外装缶２０の内側に張り出した部分であって、例えば、側壁２１を外側からスピニング加工して形成される。なお、溝入部２３の形成位置において、外装缶２０は縮径し、側壁２１の外周面には細線状の溝が形成される。溝入部２３は、断面略Ｕ字形状を有し、側壁２１の周方向全長にわたって環状に形成されることが好ましい。溝入部２３は、外装缶２０内に電極体１０を収容した後、側壁２１を加工して形成される。

　溝入部２３の形成位置における外装缶２０の内径は、例えば、外装缶２０の最大内径の８０～９９％である。外装缶２０の径方向に沿った溝入部２３の長さの一例は、０．５～２．０ｍｍである。電極体１０の直径は外装缶２０の最大内径と同程度であるため、電極体１０と溝入部２３は、円筒形電池１の上下方向に重なっている。詳しくは後述するが、本実施形態では、正極リード１２が正極１１の長手方向に沿って所定の間隔で複数設けられ、電極体１０の外周側において溝入部２３と対向する位置から延出している。

　封口体３０は、キャップ３１と、集電板３２と、ガスケット３３とを有し、全体として円盤状に形成されている。封口体３０は、外装缶２０の溝入部２３上に配置され、外装缶２０の上端部に固定されている。外装缶２０の上端部は、内側に折り曲げられ封口体３０に対して加締められている。言い換えると、封口体３０は、外装缶２０の溝入部２３と加締め部により、外装缶２０の上端部に固定され、外装缶２０の開口部を塞いでいる。加締め部は、外装缶２０の周方向に沿って環状に形成され、溝入部２３と共に封口体３０を挟持している。

　キャップ３１は、円盤状の金属製部材であって、外装缶２０の外部に露出して円筒形電池１の天面を形成している。キャップ３１は、径方向中央部が円筒形電池１の外側に突出した形状を有する。キャップ３１には、円筒形電池１をモジュール化して組電池を構成する際に配線材が接続される。このため、キャップ３１は、円筒形電池１の外部端子として機能し、外部端子又はトップカバーとも呼ばれる。本実施形態では、集電板３２に正極リード１２が接続され、キャップ３１が正極外部端子として機能する。

　集電板３２は、キャップ３１と同程度の直径を有する金属製部材であって、キャップ３１よりも電極体１０側に配置されている。集電板３２は、径方向中央部に開口部３２ａを有し、リング状に形成されている。キャップ３１と集電板３２は溶接され、集電板３２は、例えば、キャップ３１の径方向中央よりも外周縁に近い位置に溶接されている。集電板３２には、後述する凸部３２ｂが形成され、凸部３２ｂがキャップ３１との溶接部となる。集電板３２には、上述のように、電極体１０の正極１１につながった正極リード１２が接続されるので、集電板３２は正極集電板として機能する。

　ガスケット３３は、キャップ３１および集電板３２の積層体の外周部に設けられている。ガスケット３３は、キャップ３１および集電板３２と、外装缶２０との接触を防止して、外装缶２０と封口体３０の絶縁を確保するための樹脂製部材である。ガスケット３３は、上記積層体の外周部において、キャップ３１の上面、キャップ３１および集電板３２の側面、および集電板３２の下面を覆っている。また、ガスケット３３は、外装缶２０と封口体３０の隙間を塞いで、円筒形電池１の内部を密閉している。

　ガスケット３３は、リング状の樹脂製部材であって、集電板３２の下面の大部分を覆うように形成され、集電板３２と上部絶縁板４０の間に介在している。ガスケット３３の径方向中央部には、集電板３２の開口部３２ａと上下方向に重なる開口部３３ａが形成されている。また、ガスケット３３には、集電板３２の下方に位置する部分に貫通孔３３ｂが形成されている。ガスケット３３の上面には電解液が溜まることが想定されるが、貫通孔３３ｂを設けることにより、かかる電解液を電極体１０側に効率良く戻すことができる。貫通孔３３ｂは、例えば、ガスケット３３の周方向に沿って複数形成されている。

　以下、図２を参照しながら、正極１１および正極リード１２の構成について詳説する。図２は、正極リード１２が接続された正極１１の正面図であって、正極１１を展開した状態を示す。

　図２に示すように、正極１１は帯状の長尺体であって、正極１１の長手方向に沿って所定の間隔Ｌ１で複数の正極リード１２が接続されている。上述のように、正極１１は、正極芯体および正極合剤層を含む。正極リード１２は、正極合剤層が形成されていない、正極芯体の露出部に対して溶接等により接合されていることが好ましい。図２では、各正極リード１２が同じ長さで図示されているが、隣り合う正極リード１２同士で長さが異なっていてもよい。例えば、巻回構造の電極体１０を形成したときに電極体１０の外周側に位置する正極リード１２は、内周側に位置する正極リード１２より長く形成される。

　正極リード１２は、短冊状の導電性部材であって、例えば、アルミニウムを主成分とする金属で構成されている。複数の正極リード１２は、いずれも同じ方向に延び、正極１１の幅方向一端から延出している。本実施形態では、各正極リード１２の長手方向一端側が正極１１に、長手方向他端側が封口体３０の集電板３２にそれぞれ接合され、正極１１と集電板３２が正極リード１２により直接接続されている。このため、電極体１０からの集電構造がシンプルである。また、正極リード１２により正極１１と集電板３２が直接接続される構造は、低抵抗化、出力特性向上の観点からも好ましい。

　正極リード１２の本数は、特に限定されないが、一例としては３～１５本、又は６～１０本である。正極リード１２は、正極１１の長手方向に沿って略等間隔で設けられることが好ましい。略等間隔とは、例えば、正極リード１２同士の間隔Ｌ１の最大値と最小値の差が１０％以内であることを意味する。この場合、出力特性の改善効果がより顕著になる。隣り合う正極リード１２同士の間隔Ｌ１の一例は、４００～６００ｍｍ、又は４５０～５５０ｍｍである。また、正極１１の長手方向両端部において、正極リード１２は、正極合剤層の長手方向端部から長さＬ２だけ離れた位置に設けられる。長さＬ２は、間隔Ｌ１の約１／２に相当することが好ましい。

　正極１１に複数の正極リード１２が接続されている場合、正極リード１２の少なくとも１つは、外装缶２０の溝入部２３と対向する位置から封口体３０の方向に延出する。しかし、正極リード１２の一部は、電極体１０の内周側において溝入部２３と対向しない位置から封口体３０の方向に延出してもよい。これにより、正極１１の長手方向に沿って複数の正極リード１２を略等間隔で配置することが容易となる。

　以下、図１および図３を参照しながら、正極リード１２が接続される封口体３０の集電板３２、集電板３２が溶接されるキャップ３１の構成について詳説する。図３は、図１中のＡ部拡大図である。

　図１および図３に示すように、正極リード１２は、集電板３２およびガスケット３３の開口部３２ａ，３３ａを通って集電板３２の上面側に廻り込み、集電板３２のキャップ３１側に向いた上面に接合されている。正極リード１２は、溶接により集電板３２に接合されることが好ましい。集電板３２の開口部３２ａの周縁は、開口部３２ａの中心側に向かって湾曲し、丸みを帯びている。換言すると、集電板３２の厚み方向に沿った開口部３２ａの壁は、全体が湾曲して断面視円弧状に形成されている。正極リード１２は開口部３２ａの周縁に接触することが想定されるが、開口部３２ａの周縁を湾曲させて角を無くすことで、かかる接触に起因する正極リード１２の損傷を抑制できる。

　集電板３２は、開口部３２ａの周縁から径方向外側に離れた位置で封口体３０側に屈曲している。また、集電板３２は、当該屈曲部の近傍に、封口体３０側に突出した凸部３２ｂを有する（凸部３２ｂの詳細については後述）。そして、集電板３２の開口部３２ａの周囲には、集電板３２の外周側よりも電極体１０に近接した第１領域３２ｃが形成されている。第１領域３２ｃは、開口部３２ａを囲んで環状に形成され、キャップ３１との間に隙間をあけて配置されている。正極リード１２は、第１領域３２ｃの上面に溶接される。第１領域３２ｃの上面は、例えば、外装缶２０の径方向に沿って平坦に形成されている。

　集電板３２の外周側には、第１領域３２ｃよりも電池の上部に位置する第２領域３２ｄが形成されている。第２領域３２ｄは、集電板３２の外周縁に沿って環状に形成されている。第２領域３２ｄの上面は、例えば、第１領域３２ｃの上面と略平行であり、キャップ３１の下面に当接している。なお、第２領域３２ｄの上面は、キャップ３１の下面に溶接されていない。図３では、第２領域３２ｄの幅（径方向長さ）が、第１領域３２ｃの幅より小さくなっているが、各領域の幅の関係は特に限定されない。

　集電板３２は、キャップ３１との溶接部分に、キャップ３１側に突出した凸部３２ｂを有する。凸部３２ｂは、周囲よりもキャップ３１側に突出していればよいが、好ましくは集電板３２においてキャップ３１側に最も突出した部分である。本実施形態では、第１領域３２ｃと第２領域３２ｄの間に凸部３２ｂが形成され、凸部３２ｂの上面は、第２領域３２ｄよりも電池の上部の位置している。凸部３２ｂは、キャップ３１と集電板３２の溶接状態をより良好なものとするために形成されている。

　円筒形電池１は、例えば、外装缶２０内に電極体１０を収容して電解液を注液した後、封口体３０のキャップ３１と集電板３２をレーザー溶接して製造される。このとき、集電板の溶接予定箇所に電解液が付着し、付着した電解液が原因でキャップと集電板の溶接不良が発生し得る。溶接箇所に電解液が存在すると、気化した電解液の影響でキャップに微小な孔があく場合がある。なお、集電板３２に対する正極リード１２の接合は、超音波溶着等により、電解液を注液する前に行われる。

　集電板３２の上面に対する電解液の付着は、電解液の注液工程において集電板３２の外周縁および開口部３２ａの周縁から電解液がはい上がることにより発生するが、凸部３２ｂの上面は他の部分よりも高くなっているので、電解液の付着が起こり難い。そして、凸部３２ｂの上面とキャップ３１とを溶接すれば、電解液が存在しない状態で溶接がなされ、良好な溶接状態を実現できる。また、凸部３２ｂの上面に電解液が付着したとしても、集電板３２の上面に占める凸部３２ｂの上面の割合は小さいので、付着した電解液を容易に拭き取ることができる。

　凸部３２ｂは、集電板３２の上面に点在していてもよいが、集電板３２の周方向に沿って形成されることが好ましい。また、凸部３２ｂは、集電板３２の周方向に沿って断続的に形成されていてもよいが、環状に連続して形成されることが好ましい。凸部３２ｂは、例えば、集電板３２の平面視において真円状に形成されている。凸部３２ｂを環状に形成した場合に、キャップ３１との溶接部は凸部３２ｂに沿って断続的に形成されてもよく、連続的に形成されてもよい。キャップ３１と凸部３２ｂの溶接部が環状に形成される場合、封口体３０の封止機能がさらに向上し、円筒形電池１の密閉性が高くなる。

　凸部３２ｂは、集電板３２の外周縁および開口部３２ａの周縁から略等距離の位置において、開口部３２ａを囲むように堤状に形成されることが好ましい。また、凸部３２ｂは平坦な上面を有することが好ましい。上面が平坦であれば、接合強度の高い溶接部を形成することが容易になる。凸部３２ｂの上面は、例えば、第１領域３２ｃおよび第２領域３２ｄの上面と平行に形成されている。平坦に形成された凸部３２ｂの上面の幅Ｗは、例えば、１．０～２．５ｍｍであり、好ましくは１．２～１．５ｍｍである。凸部３２ｂは、集電板３２の周方向に沿って一定の幅Ｗを有することが好ましい。

　凸部３２ｂの高さＨ１は、特に限定されないが、集電板３２の厚みの５０％に相当する高さ以上であることが好ましく、集電板３２の厚みの５０～１５０％に相当する高さであることがより好ましい。ここで、高さＨ１は、第２領域３２ｄの上面から凸部３２ｂの上面までの電池の上下方向に沿った長さを意味する。高さＨ１の好適な一例は、０．２～０．５ｍｍである。本実施形態では、第１領域３２ｃの上面からの高さＨ２が、第２領域３２ｄの上面からの高さＨ１より高くなっている。電解液は集電板３２の内側からはい上がりやすいため、高さＨ２を高くすることで、凸部３２ｂの上面に対する電解液の付着をより効果的に防止できる。高さＨ２の好適な一例は、１～３ｍｍである。

　キャップ３１は、集電板３２の凸部３２ｂが嵌まる凹部３１ａを有することが好ましい。凹部３１ａを設けることにより、キャップ３１と集電板３２の位置合わせ、溶接等が容易になり、封口体３０の封止機能も向上する。凹部３１ａは、集電板３２側に向いたキャップ３１の下面に形成され、好ましくは、凹部３１ａが形成された部分のキャップ３１の厚みが他の部分よりも薄くなっている。凹部３１ａは集電板３２との溶接部になるが、凹部３１ａが形成された部分を薄肉化することで、溶接に使用するレーザーの出力を下げることができ、溶接部の状態がより安定化する。

　凹部３１ａは、凸部３２ｂと同様に、集電板３２の周方向に沿って環状に形成されている。凹部３１ａは、凸部３２ｂの全体が挿入可能な深さおよび幅を有することが好ましい。凹部３１ａの底部（上端部）は、凸部３２ｂの上面に広く当接するように平坦に形成されている。凹部３１ａの深さ（キャップ３１の下面から凹部３１ａの底部までの電池の上下方向に沿った長さ）は、凸部３２ｂの高さＨ１と同等であることが好ましい。この場合、凸部３２ｂが凹部３１ａに挿入された状態で、第２領域３２ｄの上面がキャップ３１の下面に当接する。

　凹部３１ａが形成された部分におけるキャップ３１の厚みは、例えば、他の部分の厚みの３０～７０％、又は４０～６０％である。当該厚みの好適な一例は、０．４～０．８ｍｍである。

　以下、図３～図５を参照しながら、電極体１０と封口体３０の間に配置される上部絶縁板４０の構成について詳説する。図４は第１絶縁板４１の平面図、図５は第２絶縁板４２の平面図であって、それぞれが電極体１０上に配置された状態を示す。図５は、第１絶縁板４１も図示しているため、上部絶縁板４０の平面図と言える。

　図３～図５示すように、上部絶縁板４０は、第１絶縁板４１と、第１絶縁板４１よりも封口体３０側に配置された第２絶縁板４２とを含む。即ち、上部絶縁板４０は、２枚の絶縁板を含む二層構造を有する。第１絶縁板４１は、電極体１０と正極リード１２の間に介在して、電極体１０を構成する負極と正極リード１２との接触を防止している。第２絶縁板４２は、外装缶２０の溝入部２３と正極リード１２の間に介在して、負極外部端子として機能する外装缶２０と正極リード１２との接触を防止している。

　正極リード１２の少なくとも１つは、上述の通り、電極体１０の外周側において溝入部２３と上下方向に重なる位置から延出する。正極リード１２の溝入部２３と接触する可能性がある部分に絶縁テープを貼付して、正極リード１２と溝入部２３の電気的接続を防止することも考えられるが、この場合、長期間の使用でテープが剥がれることも想定される。円筒形電池１によれば、第２絶縁板４２を設けることにより、正極リード１２と溝入部２３の電気的接触をより確実に防止することができる。

　第１絶縁板４１と第２絶縁板４２の間には、少なくとも１つの正極リード１２が挟まれている。複数の正極リード１２のうち、少なくとも溝入部２３と上下方向に重なる位置に設けられた正極リード１２は、電極体１０の中心軸方向に曲げられ、第１絶縁板４１の上面に沿って外装缶２０の径方向に延びる。そして、当該正極リード１２の少なくとも一部が、第１絶縁板４１と第２絶縁板４２との間に挟まれている。集電板３２の開口部３２ａの周縁よりも電極体１０の外周側に位置する正極リード１２は、電極体１０の中心軸方向に屈曲し、開口部３２ａを通って集電板３２の上面まで延びている。

　第１絶縁板４１は、電極体１０の中心軸上に形成された開口部４１ａを有する。開口部４１ａは、例えば、略真円形状を有し、負極集電板と缶底２２を当接させて溶接する際の押さえ棒を挿入する穴の役割を果たす。また、第１絶縁板４１は、電極体１０の内周側から延出する正極リード１２を通す開口部４１ｂを有し、電極体１０の外周側において正極リード１２が延出する領域を露出させた状態で電極体１０上に配置されている。開口部４２ａは、電極体１０の中心軸が通らない位置に配置される。図４に示す例では、開口部４１ａ，４１ｂが互いに連通することなく、独立した貫通孔として形成されている。

　開口部４１ｂは、第１絶縁板４１の外周縁から離れて配置された貫通孔であって、開口部４１ｂの周縁は環状に形成されていることが好ましい。この場合、第１絶縁板４１の機械的強度が高くなる。開口部４１ｂは、例えば、平面視略アーチ形状ないし略半円形状を有する。図４に示す例では、５本の正極リード１２が開口部４１ｂを通って封口体３０側に延びている。第１絶縁板４１の外周縁と開口部４１ｂとの間には、円弧状に湾曲した帯状領域が形成され、当該帯状領域が電極体１０の外周側の一部を覆っている。

　第１絶縁板４１の外周長は電極体１０の外周長よりも短く、第１絶縁板４１の外周縁は平面視略半円状に形成されている。このため、第１絶縁板４１は電極体１０の外周側の一部を覆わず、第１絶縁板４１に覆われない電極体１０の外周側の一部から正極リード１２が延出している。図４に示す例では、３本の正極リード１２が第１絶縁板４１に覆われない電極体１０の外周側の一部から封口体３０側に延び、そのうち２本が溝入部２３と対向する位置から延出している。また、第１絶縁板４１の外周縁の一部は、当該３本の正極リード１２に近づく方向に膨出している。当該膨出部により、電極体１０の負極と正極リード１２の接触がより確実に防止される。

　なお、電極体１０の平面視において、電極体１０の内周側から延出する正極リード１２が電極体１０の径方向一方側に偏在し、電極体１０の外周側から延出する正極リード１２が電極体１０の径方向他方側に偏在している。言い換えると、電池の出力特性向上を考慮しつつ、このような正極リード１２の配置となるように、正極１１の長手方向に沿った正極リード１２の所定の間隔が設定される。

　第２絶縁板４２は、第１絶縁板４１の開口部４１ｂの一部と上下方向に重なるように、第２絶縁板４２の径方向中央部に形成された開口部４２ａを有する。開口部４２ａは、例えば、第２絶縁板４２の中心（径方向中央）を円心とする真円形状を有する。そして、第２絶縁板４２は、電極体１０の外周側において電極体１０上を覆うリング状に形成されている。リング状に形成された第２絶縁板４２は、電極体１０の外周側から延出する正極リード１２上を覆い、正極リード１２と溝入部２３の間に介在している。なお、開口部４１ｂは、第１絶縁板４１の開口部４１ｂの全域と上下方向に重なっている。

　第２絶縁板４２は、溝入部２３の下方において溝入部２３の略全域を覆うように配置されている。第２絶縁板４２の内周縁（開口部４２ａの周縁）は、溝入部２３の内端よりも外装缶２０の径方向中央側に位置することが好ましい。他方、第２絶縁板４２の内周縁は、集電板３２およびガスケット３３の開口部３２ａ，３３ａの周縁よりも外装缶２０の径方向外側に位置することが好ましい。第２絶縁板４２の内周縁と外周縁は平面視同心円状に形成され、電極体１０の外周側を電極体１０の全周にわたって同じ幅で覆っている。なお、第２絶縁板４２は溝入部２３の下面に当接していてもよく、第１絶縁板４１の上面に接合されていてもよい。

　第１絶縁板４１と第２絶縁板４２の厚みは、例えば、０．２～０．６ｍｍである。図３では、第１絶縁板４１が第２絶縁板４２よりも厚く図示されているが、各絶縁板の厚みの関係は特に限定されない。

　円筒形電池１の製造工程では、正極リード１２が接続された電極体１０を外装缶２０内に挿入して電解液を注液した後、上部絶縁板４０が電極体１０上に配置される。このとき、第１絶縁板４１を電極体１０上に配置し、一部の正極リード１２を電極体１０の中心軸側に折り曲げる。その後、折り曲げた正極リード１２の上に第２絶縁板４２を配置し、２枚の絶縁板の間に正極リード１２を挟む。そして、全ての正極リード１２が第２絶縁板４２の開口部４２ａを通って封口体３０側に延び、各リードの先端側が集電板３２の上面に沿うように、中心軸と反対側に折り曲げられて集電板３２の上面に接合される。なお、電極体１０の内周側から延出する一部の正極リード１２は、電極体１０の中心側に折り曲げられることなく、開口部４２ａを通って封口体３０側に延びる。

　以上のように、上記構成を備えた円筒形電池１は、正極１１の長手方向に沿って略等間隔で設けられた複数の正極リード１２を備えるため、電極体１０からの集電構造の抵抗が低く出力特性に優れる。また、正極リード１２により正極１１と集電板３２が直接接続されているため、集電構造の簡素化、さらなる低抵抗化を図ることができる。この場合、一部の正極リード１２は負極外部端子となる外装缶２０の溝入部２３に対向配置されるが、第２絶縁板４２を含む二層構造の上部絶縁板４０を用いることにより、正極リード１２と外装缶２０との接触をより確実に防止できる。

　また、集電板３２のキャップ３１との溶接部分に、キャップ３１側に突出した凸部３２ｂを形成することにより、溶接予定箇所に電解液が付着した状態で溶接がなされることをより確実に防止でき、キャップ３１と集電板３２の溶接状態が安定化する。集電板３２の周方向に沿って凸部３２ｂを環状に形成すれば、電池内部の密閉性がさらに向上する。

　なお、上記実施形態は本開示の目的を損なわない範囲で適宜設計変更できる。例えば、電極体を構成する第１電極および第２電極について、第１電極を負極とし、第２電極を正極とすることも可能である。また、封口体の集電板として、凸部３２ｂを有さない集電板を用いることも可能である。

　１　円筒形電池、１０　電極体、１１　正極、１２　正極リード、２０　外装缶、２１　側壁、２２　缶底、２３溝入部、３０　封口体、３１　キャップ、３１ａ　凹部、３２　集電板、３２ａ，３３ａ，４１ａ，４１ｂ，４２ａ　開口部、３２ｂ　凸部、３２ｃ　第１領域、３２ｄ　第２領域、３３　ガスケット、３３ｂ　貫通孔、４０　上部絶縁板、４１　第１絶縁板、４２　第２絶縁板

Claims

　第１電極と第２電極がセパレータを介して巻回されてなる電極体と、
　側壁に形成された溝入部を有し、前記電極体を収容する有底円筒状の外装缶と、
　集電板を有し、前記溝入部に支持されて前記外装缶の開口部を塞ぐ封口体と、
　前記電極体の外周側において前記溝入部と対向する位置から延出し、前記第１電極と前記封口体の前記集電板を直接接続する電極リードと、
　前記電極体と前記封口体との間に配置された上部絶縁板と、
　を備え、
　前記上部絶縁板は、第１絶縁板と、前記第１絶縁板よりも前記封口体側に配置され、前記溝入部と前記電極リードの間に介在する第２絶縁板とを含み、
　前記電極リードは、前記電極体の中心軸方向に曲げられ、少なくとも一部が前記第１絶縁板と前記第２絶縁板との間に挟まれている、円筒形電池。
　前記電極リードは、前記第１電極の長手方向に沿って所定の間隔で複数設けられている、請求項１に記載の円筒形電池。
　前記第１絶縁板は、前記電極体の中心軸が通らない位置に配置される第１開口部を有し、前記電極体の外周側において前記電極リードが延出する領域を露出させた状態で前記電極体上に配置され、
　前記第２絶縁板は、前記第１絶縁板の前記第１開口部と重なる第２開口部を有し、前記電極体の外周側において前記電極体上を覆うリング状に形成されている、請求項２に記載の円筒形電池。
　前記第１電極が正極であり、前記第２電極が負極である、請求項１～３のいずれか一項に記載の円筒形電池。