特許 6393598 円筒形二次電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6393598

(24)【登録日】2018年8月31日

(45)【発行日】2018年9月19日

(54)【発明の名称】円筒形二次電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/34 20060101AFI20180910BHJP

   H01M 2/26 20060101ALI20180910BHJP

   H01M 10/04 20060101ALI20180910BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/34 B

   H01M2/26 A

   H01M10/04 W

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-237275(P2014-237275)

(22)【出願日】2014年11月25日

(65)【公開番号】特開2016-100236(P2016-100236A)

(43)【公開日】2016年5月30日

【審査請求日】2017年7月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立オートモティブシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098660

【弁理士】

【氏名又は名称】戸田 裕二

(72)【発明者】

【氏名】増田 洋昭

(72)【発明者】

【氏名】内藤 匡

【審査官】 井原 純

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２１６３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０２−００８８６７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０６−２１５７５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０６６６３７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／００５２９３９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１３６８４０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１６−０９１６７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０７３６５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２４３３３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／３４

Ｈ０１Ｍ ２／２６

Ｈ０１Ｍ １０／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸芯の周囲に正極電極と負極電極とをセパレータを介して捲回した発電要素と、
前記発電要素と接続される集電リングと、
前記集電リングと一端が接続され、複数枚の金属箔からなる導電リードと、
前記導電リードの他端が折り返されて接続される接続板を有する円筒形二次電池において、
前記導電リードは絶縁袋で覆われており、
前記導電リードと前記絶縁袋との間には隙間を有することを特徴とする円筒形二次電池。

【請求項2】

請求項１に記載の円筒形二次電池において、
前記絶縁袋はオレフィン系樹脂で構成され、
前記絶縁袋の厚みは０．０２ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下であることを特徴とする円筒形二次電池。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の円筒形二次電池において、
前記絶縁袋の長さＬは、導電リードが集電リングと接続された一端から導電リードの折り返し部までの長さより大きく、導電リードが集電リングと接続された一端から導電リードが接続板と接続された他端までの長さより小さいことを特徴とする円筒形二次電池。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれかに記載の円筒形二次電池において、
前記絶縁袋は１枚の絶縁シートからなり、当該絶縁シートの端部同士が固着された絶縁シート固着部を有することを特徴とする円筒形二次電池。

【請求項5】

請求項４に記載の円筒形二次電池において、
前記導電リードは幅広面及び側面部を有し、
前記絶縁シートは２箇所で折り曲げられ、前記導電リードの幅広面と対向する位置に前記絶縁シート固着部が配置されることを特徴とする円筒形二次電池。

【請求項6】

請求項４に記載の円筒形二次電池において、
前記導電リードは幅広面及び側面部を有し、
前記絶縁シートは１箇所で折り曲げられ、前記導電リードの側面部と対向する位置に前記絶縁シート固着部が配置されることを特徴とする円筒形二次電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、円筒形二次電池に関するものである。

【背景技術】

【0002】

リチウム二次電池に代表される円筒形二次電池の発電要素は、正極合剤が塗布された正極電極と負極合剤が塗布された負極電極とをセパレータを介して軸芯の周囲に捲回して構成される。発電要素は、この発電要素の両端部から突出したタブと呼ばれる複数のリードを有し、正負極それぞれ集電部材に接合される。発電要素の上部側には、正極集電部材が配置され、この正極集電部材と蓋ユニットとをフレキシブルなリード板（導電リード）で接続される。

【0003】

電池缶には発電要素及び電解液が収納され、開口部には蓋ユニットが絶縁部材を介してかしめられ密閉される。

【0004】

正極集電部材と蓋ユニットとを導電リードにより接続する方法として、次に記載する方法が知られている。導電リードは、複数のアルミニウム薄板を束ねて形成したものであり、束ねられたリードの両端を正極集電部材と蓋ユニットそれぞれにレーザ溶接等で固定されて接続される。このとき導電リードはフレキシブル性を有するが、同時に溶接部以外の部分が固定されていないため、集電部材または蓋ユニットに接触する可能性がある。この場合、接触部分で電流の分流あるいは電流集中による温度上昇が発生し、電池機能が低下する可能性がある。

【0005】

特許文献１では、正極集電部材と蓋ユニットとを接続するフレキシブルな導電リードは、溶接された端部以外の部分が、蓋または集電部材に接触することを防ぐ方法が開示されている。具体的には、導電リードに粘着フィルムを巻きつける、または絶縁塗料を塗布することにより絶縁膜を形成し、接触による分流や電流集中を防ぎ電池機能を維持する発明が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１１−２１６３９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１では、導電リードに絶縁膜を形成する方法として、テープの巻きつけ及び絶縁塗料の塗布を挙げているが、これらの方法では導電リードのフレキシブル性を低下させる可能性がある。

【0008】

導電リードは、複数のアルミニウム薄板が両端部は固定されつつ、それ以外の部分は一枚ずつ自由に動ける状態であることでフレキシブル性が得られる。テープを巻きつけると一つに固定されるためフレキシブル性が低下する。フレキシブル性が低下すると、電池に振動が加わった時にテープが破損し、絶縁性の確保が難しくなる場合がある。

【0009】

また、導電リード表面に一定の厚みで絶縁塗料が塗布され、絶縁膜が形成された場合、絶縁膜の硬化によるフレキシブル性の低下に加え、厚みが増した分のフレキシブル性も懸念される。この場合にも、電池に振動が加わった時に絶縁塗料が剥離し、絶縁性の確保が難しくなる場合がある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、本発明に記載の円筒形二次電池は、軸芯の周囲に正極電極と負極電極とをセパレータを介して捲回した発電要素と、発電要素と接続される集電リングと、集電リングと一端が接続され、複数枚の金属箔からなる導電リードと、導電リードの他端が折り返されて接続される接続板を有し、導電リードは絶縁袋で覆われており、導電リードと絶縁袋との間には隙間を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明を用いることによって、導電リードの絶縁性を確保しつつもフレキシブル性を維持した円筒形二次電池を提供することを可能にする。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】円筒形二次電池の断面図

【図2】円筒形二次電池の分解斜視図

【図3】発電要素の分解断面斜視図

【図4】第一の実施形態に係る導電リードと絶縁袋の組立図（ａ）〜（ｃ）

【図5】第一の実施形態に係る導電リード周辺部の工程途中での拡大断面図

【図6】第一の実施形態に係る導電リード周辺部の拡大断面図

【図7】第二の実施形態に係る導電リードと絶縁袋の組立図（ａ）〜（ｃ）

【図8】第三の実施形態に係る導電リードと絶縁袋の組立図（ａ）〜（ｃ）

【発明を実施するための形態】

【0013】

＜第一の実施形態＞
以下、本発明による蓄電素子の実施の形態について、図面を参照して説明する。

【0014】

図１は、円筒形二次電池の第一の実施形態を示す拡大断面図である。

【0015】

円筒形二次電池１は、底部を有し、上部が開口された円筒形の電池缶２および電池缶２の上部を封口するハット型の電池蓋３で構成される電池容器４を有する。電池容器４の内部には、以下に説明する発電用の各構成部材が収容され、非水電解液５が注入されている。

【0016】

円筒形の電池缶２には、上端側に設けられた開口部２ｂ側に電池缶２の内側に突き出した溝２ａが形成されている。

【0017】

電池缶２の内部には、発電要素１０が配置されている。発電要素１０は、軸方向に沿う中空部を有する細長い円筒形の軸芯１５と、軸芯１５の周囲に捲回された正極電極１１および負極電極１２とを備える。円筒形状の軸芯１５の中空部は、軸方向（図面の上下方向）で軸方向に垂直な面の断面形状が異なる。中空部の上方での断面形状は平行部と曲線部で形成されるトラック形状をしている。中空部の下方での断面形状は上方の平行部の幅よりも小さい径の円形である。この上方の中空部１５ａに円筒状の正極集電リング２５が圧入されている。正極集電リング２５は、円盤状の基部２５ａと、この基部２５ａの内周部において軸芯１５側に向かって突出し、軸芯１５の内面に圧入される下部筒部２５ｂと、外周縁において電池蓋３側に突き出す上部筒部２５ｃとを有する。正極集電リング２５はこの下部筒部２５ｂにより軸芯１５の上端部に固定、支持されている。

【0018】

正極電極の正極タブ１６は、正極集電リング２５の上部筒部２５ｃに溶接されている。正極集電リング２５は例えばアルミニウム系金属により形成され、上部筒部２５ｃの外周には、正極電極の正極タブ１６および押え部材２８が溶接されている。多数の正極タブ１６は、正極集電リング２５の上部筒部２５ｃの外周に密着させておき、正極タブ１６の外周に押え部材２８をリング状に巻き付けて仮固定し、この状態で超音波溶接により接合される。

【0019】

軸芯１５の下端部の外周には、外径が径小とされた段部１５ｂが形成され、この段部１５ｂに負極集電リング２１が圧入されて固定されている。負極集電リング２１は、例えば、銅系金属により形成され、円盤状の基部２１ａに軸芯１５の段部１５ｂに圧入される開口部２１ｂが形成され、外周縁に、電池缶２の底部側に向かって突き出す外周筒部２１ｃが形成されている。負極集電リング２１の基部２１ａには、軸芯１５の中空軸に注液された非水電解液５を発電要素１０に浸透させるための開口部２１ｄ（図２参照）が形成されている。

【0020】

負極電極の負極タブ１７は、負極集電リング２１の外周筒部２１ｃに接合される。
負極集電リング２１の外周筒部２１ｃの外周には、負極電極の負極タブ１７および押え部材２２が溶接されている。多数の負極タブ１７を、負極集電板２１の外周筒部２１ｃの外周に密着させておき、負極タブ１７の外周に押え部材２２をリング状に巻き付けて仮固定し、この状態で溶接される。負極集電リング２１の基部２１ａには、接続リード板５０が、抵抗溶接、或いはレーザ溶接等により接合されている。

【0021】

多数の正極タブ１６は、正極集電リング２５に溶接され、多数の負極タブ１７が負極集電リング２１に溶接されることにより、正極集電リング２５、負極集電リング２１および発電要素１０が一体的にユニット化された発電ユニット２０が構成される。電池缶２の内部には、非水電解液５が所定量注入されている。非水電解液５の一例として、リチウム塩がカーボネート系溶媒に溶解した溶液が上げられる。

【0022】

図２は円筒形二次電池の分解斜視図である。

【0023】

円筒形状の軸芯１５の中空部の上方には、円筒状の正極集電リング２５が圧入されている。正極集電リング２５は、例えば、アルミニウム系金属により形成されている。正極集電リング２５の基部２５ａには、電池内部で発生するガスを放出するための開口部２５ｄが形成されている。正極集電リング２５に形成された開口部２５ｅは、接続リード板５０を電池缶２に溶接するための電極棒（図示せず）を挿通するためのものである。電極棒を正極集電リング２５に形成された開口部２５ｅから軸芯１５の中空部に差し込み、その先端部で接続リード板５０を電池缶２の底部２ｃの内面に押し付けて抵抗溶接を行う。これにより発電ユニット２０は電池缶２の底部２ｃに固定される。また、負極集電リング２１に接続されている電池缶２の底面は一方の出力端子として作用し、発電要素１０に蓄電された電力を電池缶２から取り出すことができる。正極集電リング２５の基部２５ａの上面には、複数のアルミニウム箔が積層されて構成されたフレキシブルな導電リード４１が、その一端部を溶接されて接合されている。

【0024】

正極集電リング２５の上部筒部２５ｃ上には、電池蓋ユニット３０が配置されている。電池蓋ユニット３０は、リング形状をした絶縁板３４、絶縁板３４に設けられた開口部３４ａに嵌入された接続板３５、接続板３５に溶接されたダイアフラム３７およびダイアフラム３７に、かしめと溶接により固定された電池蓋３により構成される。

【0025】

絶縁板３４は、円形の開口部３４ａを有する絶縁性樹脂材料からなるリング形状を有し、正極集電リング２５の上部筒部２５ｃ上に載置されている。

【0026】

絶縁板３４は、開口部３４ａおよび下方に突出する側部３４ｂを有している。絶縁板３４の開口部３４ａ内には接続板３５が嵌合されている。接続板３５の下面には、導電リード４１の他端部が溶接されて接合されている。

【0027】

接続板３５は、アルミニウム系金属で形成され、中央部を除くほぼ全体が均一でかつ、中央側が少々低い位置に撓んだ、ほぼ皿形状を有している。接続板３５の中心には、薄肉でドーム形状に形成された突起部３５ａが形成されており、突起部３５ａの周囲には、複数の開口部３５ｂが形成されている。開口部３５ｂは、電池内部に発生するガスを放出する機能を有している。接続板３５の突起部３５ａはダイアフラム３７の中央部の底面に抵抗溶接または摩擦攪拌接合により接合されている。ダイアフラム３７はアルミニウム系金属で形成され、ダイアフラム３７の中心部を中心とする円形の切込み３７ａを有する。切込み３７ａはプレスにより上面側をＶ字形状に押し潰して、残部を薄肉にしたものである。ダイアフラム３７は、電池の安全性確保のために設けられており、電池の内圧が上昇すると、切込み３７ａにおいて開裂し、内部のガスを放出する機能を有する。

【0028】

ダイアフラム３７は周縁部において電池蓋３の周縁部を固定している。ダイアフラム３７は図２に図示されるように、当初、周縁部に電池蓋３側に向かって垂直に起立する側壁３７ｂを有している。この側壁３７ｂ内に電池蓋３を収容し、かしめ加工により、側壁３７ｂを電池蓋３の上面側に屈曲して固定する。

【0029】

電池蓋３は、炭素鋼等の鉄で形成され、表裏両面にニッケルめっきが施されており、ダイアフラム３７に接触する円盤状の周縁部３ａと、この周縁部３ａから上方に突出する筒部３ｂを有するハット型を有する。筒部３ｂには開口部３ｃが形成されている。この開口部３ｃは、電池内部に発生するガス圧によりダイアフラム３７が開裂した際、ガスを電池外部に放出するためのものである。電池蓋３は一方の電力出力端として作用し、電池蓋３から蓄電された電力を取り出すことができる。

【0030】

ダイアフラム３７と電池蓋３とのかしめ部を覆う絶縁部材からなるガスケット４３が設けられている。ガスケット４３は、ゴムで形成されており、限定する意図ではないが、１つの好ましい材料の例として、フッ素系樹脂をあげることができる。

【0031】

ガスケット４３は、リング状の基部４３ａの周側縁に、上部方向に向けてほぼ垂直に起立して形成された外周壁部４３ｂを有する形状を有している。

【0032】

そして、プレス等により、電池缶２と共にガスケット４３の外周壁部４３ｂを屈曲して基部４３ａと外周壁部４３ｂにより、ダイアフラム３７と電池蓋３を軸方向に圧接するようにかしめ加工される。これにより、電池蓋３、ダイアフラム３７、絶縁板３４および接続板３５が一体に形成された電池蓋ユニット３０がガスケット４３を介して電池缶２に固定されると共に、絶縁板３４が発電ユニット２０の正極集電リング２５に当接し、発電ユニット２０を電池缶２の缶底側に押しつけている。

【0033】

図３は、発電要素１０の構造の詳細を示すための分解断面斜視図である。

【0034】

発電要素１０は、軸芯１５の周囲に、正極電極１１、負極電極１２、および第１、第２のセパレータ１３、１４が捲回された構造を有する。

【0035】

軸芯１５は、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）のような絶縁材により形成され、中空円筒形状を有する。軸芯１５には、第１のセパレータ１３、負極電極１２、第２のセパレータ１４および正極電極１１が、順に積層され、捲回されている。最内周の負極電極１２の内側には第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４が数周（図３では、１周）捲回されている。第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４は、絶縁性の多孔質体で形成されている。

【0036】

最内周（軸芯側）では、負極電極１２の捲き始めが正極電極１１の捲き始めよりも周方向に延出している。また、最外周（電池缶側）では負極電極１２が正極電極１１よりも外周側に捲回されており、負極電極１２の捲き終わりが正極電極１１の捲き終わりよりも周方向に延出されている。最外周の負極電極１２の外周に第２のセパレータ１４が捲回されている。最外周の第２のセパレータ１４終端が接着テープ１９で止められる。尚、最外周で第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４が数回、捲回された後、接着テープ１９で止められることもある。

【0037】

正極電極１１は、アルミニウム箔により形成され長尺な形状を有し、正極金属箔１１ａと、この正極金属箔１１ａの両面に正極合剤が塗布された正極合剤層１１ｂを有する。正極金属箔１１ａの長手方向に延在する上方側の側縁は、正極合剤が塗布されず正極金属箔１１ａが露出した正極箔露出部１１ｃとなっている。この正極箔露出部１１ｃには、軸芯１５の軸に沿って上方に突き出す多数の正極タブ１６が等間隔に一体的に形成されている。

【0038】

正極合剤は正極活物質と、正極導電材と、正極バインダとからなる。正極活物質として、コバルト、マンガン、ニッケル等のリチウム酸化物が挙げられる。

【0039】

正極バインダとして、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）やフッ素ゴムなどが挙げられる。

【0040】

正極合剤を正極金属箔１１ａに塗布する方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法、等が挙げられる。正極合剤に分散溶液を混練したスラリを、厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、プレスし、裁断する。正極合剤の塗布厚さの一例としては片側約４０μｍである。正極金属箔１１ａを裁断する際、正極タブ１６を一体的に形成する。すべての正極タブ１６の長さは、ほぼ同じである。

【0041】

負極電極１２は、銅箔により形成され長尺な形状を有する負極金属箔１２ａと、この負極金属箔１２ａの両面に負極合剤が塗布された負極合剤層１２ｂとを有する。負極金属箔１２ａの長手方向に延在する下方側の側縁は、負極合剤が塗布されず銅箔が露出した負極箔露出部１２ｃとなっている。この負極箔露出部１２ｃには、軸芯１５の軸に沿って正極タブ１６とは反対方向に延出された、多数の負極タブ１７が等間隔に一体的に形成されている。

【0042】

負極合剤は、負極活物質と、負極バインダと、増粘剤とからなる。負極活物質としては、黒鉛炭素が挙げられる。

【0043】

負極合剤を負極金属箔１２ａに塗布する方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法等が挙げられる。

【0044】

負極合剤に分散溶媒を混練したスラリを、厚さ１０μｍの圧延銅箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、裁断する。負極合剤の塗布厚さの一例としては片側約４０μｍである。負極金属箔１２ａをプレスにより裁断する際、負極タブ１７を一体的に形成する。すべての負極タブ１７の長さは、ほぼ同じである。

【0045】

第１、第２のセパレータ１３、１４の幅は、負極電極１２の負極合剤層１２ｂの幅よりも大きい。負極電極１２の負極合剤層１２ｂの幅は、正極電極１１の正極合剤層１１ｂの幅よりも大きい。負極合剤層１２ｂの幅および長さを正極合剤層１１ｂの幅および長さよりも大きくして、正極合剤層１１ｂの全領域を負極合剤層１２ｂで覆う構造とされている。リチウムイオン二次電池の場合、正極活物質であるリチウムがイオン化してセパレータを浸透し、負極活物質に吸蔵される。この場合、負極側に負極活物質が形成されておらず負極金属箔１２ａが表出していると負極金属箔１２ａにリチウムが析出し、内部短絡を発生する原因となる。上記の如く、正極合剤層１１ｂの全領域を負極合剤層１２ｂで覆うことにより、このようなリチウム析出に伴う内部短絡を防止することができる。

【0046】

第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４は、それぞれ、例えば、厚さ４０μｍのポリエチレン製多孔膜で形成されている。

【0047】

図４（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る導電リード４１と絶縁袋４４の詳細図及び組立後の図を示したものである。図４（ａ）は導電リード４１、図４（ｂ）は絶縁袋４４、図４（ｃ）は導電リード４１を絶縁袋４４に通した図となっている。絶縁袋４４は絶縁性のフィルムを袋状に加工し両端を開口することでチューブ形状にしたもので、導電リード４１が挿される。絶縁袋４４と一体になった導電リード４１の両端を正極集電部リング２５および蓋ユニット３０に接続することで本発明の構成を実現することが出来る。または、正極集電リング２５と蓋ユニット３０のどちらか一方を先に導電リード４１に接続してから、絶縁袋４４を導電リード４１に被せ、もう一方の部材を接続する方法でも良い。

【0048】

フレキシブル且つ絶縁性と耐電解液性を備えた材料として、セパレータ等の材料として一般的なポリエチレンやポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂が挙げられる。なお、絶縁袋４４に使われるフィルムは、フレキシブルに動くことを考えると厚みが薄いほうが好ましい。上述の材料を使用する場合には、具体的な絶縁袋４４の厚みは０．０２ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下とするのが好ましい。絶縁袋４４の厚みを０．０２ｍｍ以上としたのは絶縁袋４４の強度及び絶縁性を考慮したものであり、これ以上薄くなると絶縁性の確保が難しくなる。一方、絶縁袋４４の厚みを０．５０ｍｍ以下としたのはフレキシブル性を考慮したものであり、これ以上の厚みとすると絶縁袋４４が折り曲げにくくなりフレキシブル性を確保するのが難しくなる。

【0049】

導電リード４１と絶縁袋４４の間には十分な隙間を持たせることで導電リード４１のフレキシブル性を維持することを可能にする。つまり本発明では絶縁袋４４を導電リード４１との間で隙間を有して摺動可能に保持することによって、導電リード４１と絶縁袋４４を固着させる構造を取らないため、導電リード４１及び絶縁袋４４のフレキシブル性を保っている。

【0050】

図５は、本発明の実施形態であり、かしめられる前の工程途中、即ち蓋ユニット３０と導電リード４１との接続後、注液までの工程おける導電リード４１周辺の断面図である。導電リードの端部４１ｂは蓋ユニット３０と、導電リードのもう一方の端部４１ｃは正極集電リング２５と接続されており、絶縁袋４４で覆われている中央部の導電リード４１はフレキシブル性を維持している。なお、導電リード４１及び、蓋ユニット３０を構成し導電リード４１に接続される接続板３５と、同じく導電リード４１に接続される正極集電リング２５は、何れもアルミニウム系金属を用いることで、レーザ溶接で容易に接続が可能である。接続後の蓋ユニット３０は、導電リード４１によって支えられてはいるが固定されていない状態である。電解液を注液する工程においては、中空の正極集電リング２５および軸心１５の中心部を電解液が通過して発電要素１０の中に充填される。このため、フレキシブルな導電リード４１に接続された蓋ユニット３０は開口部上方で位置を変えることが出来、蓋ユニット３０が注液工程を阻害しない。

【0051】

図６は、本発明の実施形態であり、かしめ工程における導電リード４１周辺の断面図である。この工程は、電池缶２に設けられた溝部２aを蓋ユニット３０で蓋をし、電池缶２及び蓋ユニット３０とを、ガスケット４３を介してかしめることで電池缶２内の密閉を確保する。このとき、導電リード４１は正極集電リング２５と蓋ユニット３０との間の空間に折りたたまれるように収納される。

【0052】

導電リード４１は、蓋ユニット３０に対しては一方の端部４１ｂと、正極リング２５に対してはもう一方の端部４１ｃでのみ接続されているはずであるが、かしめられた後では折り返された折り返し部４１ａが蓋ユニット３０ないし正極集電リング２５に接触する可能性がある。

【0053】

このとき、導電リード４１の折り返し部４１ａを含む稼動部の表面が絶縁することにより接触部分での分流や電力集中を防ぐことが出来る。本発明の実施形態では導電リード４１を絶縁袋４４で覆っているため、絶縁リード４１の稼動部の絶縁性とともにフレキシブル性を維持することが可能となる。

【0054】

なお絶縁袋４４の長さＬ（図４参照）は、最大で端部４１ｂと端部４１ｃの間の長さとなっている。絶縁袋の長さを端部４１ｂと端部４１ｃの間の長さとすることによって、端部４１ｂ及び４１ｃ以外の導電リード４１を覆うことができ、絶縁信頼性が最も高い状態となる。

【0055】

一方で、溶接工程の関係上、生産性を考慮すると必ずしも絶縁袋の長さを端部４１ｂと端部４１ｃの間の長さとすることが良いわけではない。生産性と絶縁性の両立を目指すと、絶縁袋４４は導電リード４１の折り返し部４１ａを覆いつつも端部４１ｂまで達していない長さとすることが好ましい。絶縁袋４４の長さＬを、折り返し部４１ａを覆いつつも端部４１ｂまで達していない長さにすることによって、溶接時に端部４１ｂ及び４１ｃと絶縁袋４４とのクリランスを確保することが可能となる。そのため、溶接時に溶接がしやすくなり、生産性が向上する。また、最低限折り返し部４１ａが絶縁袋４４で覆われていれば、絶縁袋４４は導電リード４１と正極集電リング２５の基部２５ａとの間、及び折り曲げ部４１ａのそれぞれで固定されることになる。従って、振動による絶縁袋４４のずれが抑制され、絶縁性が十分に確保される。また、導電リード４１の折り返し部４１ａまで絶縁袋４４で覆われていることによって、正極集電リング２５と導電リード４１が接触する恐れがなくなり絶縁信頼性が向上する。

【0056】

言い換えると、絶縁袋４４の長さＬは、端部４１ｃから導電リード４１の折り返し部４１ａまでの長さ＜Ｌ＜端部４１ｃから端部４１ｂまでの長さ、とすることが好ましい。

【0057】

＜第二の実施形態＞
続いて第二の実施形態について説明する。本実施形態が第一の実施形態と異なる点は、絶縁袋を、一枚の絶縁シートの端部を溶着して袋形状としたものに変更した点である。なお、第一の実施形態で用いた構成と同じ構成については、第一の実施形態で用いた図面番号と同様の図面番号を用いている。

【0058】

図７（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第二の実施形態に係る導電リード４１と絶縁シート１４４の詳細図及び組立後の図を示したものである。図７（ａ）は第一の実施形態の導電リード４１と同様のものなので説明を割愛する。図７（ｂ）に示すように、絶縁シート１４４は２箇所の折り曲げ部１４４ａ１及び１４４ａ２を有しており、導電リード４１を絶縁シート１４４で覆った後に折り返した最上部のシートの端部を熱溶着などの方法で固定することで、本発明の構成を実現できる。図７（ｃ）は導電リード４１を絶縁シート１４４で覆った後の図である。絶縁シート１４４は絶縁シート固着部１４４ｂが設けられており、絶縁シート１４４の端部同士が絶縁シート固着部１４４ｂで固定されることによって絶縁袋１４４ｃとなる。

【0059】

第一の実施形態の絶縁袋４４では、導電リード４１を絶縁袋４４に通さなければならないため、絶縁袋４４の幅が大きくなってしまう。絶縁袋４４の幅が大きくなった場合には、蓋ユニット３０を電池缶２に組み付ける際に絶縁袋４４が絶縁板３４と干渉し、生産性の低下や絶縁袋４４の破壊につながる可能性がある。

【0060】

本発明では絶縁シート１４４に２箇所の折り曲げ部で折り曲げ、絶縁シート固着部１４４ｂを導電リード４１の幅広面４１ｄと対向する部分に配置することによって絶縁袋１４４ｃを作成するする。絶縁シート固着部１４４ｂを導電リード４１の幅広面４１ｄと対向する位置に設けることによって、導電リード４１から絶縁シート固着部１４４ｃがはみ出すことなく絶縁袋１４４ｃの幅を導電リード４１の幅と同等の幅に調整することができる。そのため、蓋ユニット３０を電池缶２に組み付ける際の絶縁袋１４４ｃと絶縁板３４との干渉を防ぐことができ、生産性及び絶縁信頼性が向上する。

【0061】

なお、絶縁シート１４４の固定方法として粘着テープを用いても良いが、テープの厚みの分フレキシブル性が下がるため、熱溶着の方が好ましい。またこの場合、導電リード４１に、正極集電リング２５と蓋ユニット３０を接続する通常の組立工程の後でも絶縁袋１４４を装着することが可能である。

【0062】

本実施形態のように一枚の絶縁シート１４４を用いることによって、寸法公差等で導電リードの幅が多少変更されていたとしても、絶縁シート固着部１４４ｂの固着幅で調整できるため、生産性の向上や歩留まり向上につながる。

【0063】

＜第三の実施形態＞
続いて第三の実施形態について説明する。本実施形態が第二の実施形態と異なる点は、絶縁シートの折り曲げ部が２箇所だったものを、折り曲げ箇所を１箇所に変更した点である。なお、第二の実施形態で用いた構成と同じ構成については、第二の実施形態で用いた図面番号と同様の図面番号を用いている。

【0064】

図８（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第三の実施形態に係る導電リード４１と絶縁シート２４４の詳細図及び組立後の図を示したものである。図８（ａ）は第一の実施形態の導電リード４１と同様のものなので説明を割愛する。図８（ｂ）に示すように、本実施形態の絶縁シート２４４は、１箇所の折り曲げ部２４４ａを有している。この絶縁シート２４４で導電リード４１を挟み込み、その端部を熱溶着などの方法で固定することで本発明を実現できる。図８（ｃ）は導電リード４１を絶縁シート１４４で覆った後の図である。絶縁シート２４４は絶縁シート固着部２４４ｂが設けられており、絶縁シート２４４の端部同士が絶縁シート固着部２４４ｂで固定されることによって絶縁袋２４４ｃとなる。

【0065】

本実施形態では第二の実施形態と異なり、折り曲げ箇所が１箇所なので導電リード４１の幅広面４１ｄ上に絶縁シート固着部２４４ｂを配置することはできない。そのため、図８（ｃ）に示すように導電リード４１の側面部４１ｅと対向する位置に絶縁シート固着部２４４ｂが設けられる。また第二の実施形態と同様、通常の組立工程の後でも絶縁シート２４４の装着が可能である。

【0066】

第二の実施形態では折り曲げ部が２箇所あったため、２度の折り曲げの精度が悪いと絶縁シート１４４を固着する場合にずれが生じ、絶縁シートの固着が十分でない可能性があった。一方で本実施形態では、折り曲げ箇所を１箇所にすることによって２度折って発生するずれの可能性（２回折るので、ずれる可能性も２倍になる）を１度だけにすることができ、絶縁シート２４４の端部を固着する際のずれを抑制することが出来、生産性が向上する。なお、本実施形態では絶縁シート固着部２４４ｂを導電リード４１の側面部４１ｅと対向する位置にしか設けることが出来ないため、第二の実施形態と比較して絶縁袋２４４ｃの幅は広くなってしまう。従って、蓋ユニット３０を電池缶２に組み付ける際の絶縁袋と絶縁板３４との干渉という観点では第二の実施形態の方が有利になる。

【0067】

また、第二の実施形態及び第三の実施形態に共通で言えることだが、第二の実施形態及び第三の実施形態では絶縁シート固着部が設けられるため、絶縁袋の状態で硬くなる部分が発生する。そのため、フレキシブル性と言った意味では第二の実施形態及び第三の実施形態と比較して第一の実施形態の方が有利となる。

【0068】

以上、本発明についてまとめる。本発明に記載の円筒形二次電池は、軸芯（１５）の周囲に正極電極（１１）と負極電極（１２）とをセパレータ（１３、１４）を介して捲回した発電要素（１０）と、発電要素（１０）と接続される集電リング（２５）と、集電リング（２５）と一端（４１ｃ）が接続され、複数枚の金属箔からなる導電リード（４１）と、導電リード（４１）の他端（４１ｂ）が折り返されて接続される接続板（３５）を有し、導電リード（４１）は絶縁袋（４４、１４４ｃ、２４４ｃ）で覆われており、導電リード（４１）と絶縁袋（４４、１４４ｃ、２４４ｃ）との間には隙間を有する。このような構造にすることによって、フレキシブルな導電リードとフレキシブルな絶縁袋が互いに固着する構造とならないため、導電リード及び絶縁袋共にフレキシブル性の低下が無くなる。従って、振動等によって導電リードと他の部分との絶縁性が破壊される恐れが低下するため、絶縁信頼性が向上する。

【0069】

また、本発明に記載の円筒形二次電池は、絶縁袋（４４、１４４ｃ、２４４ｃ）がオレフィン系樹脂で構成され、絶縁袋（４４、１４４ｃ、２４４ｃ）の厚みが０．０２ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下である。このような構造にすることによって、絶縁性を確保しつつもフレキシブル性を損なわない構造とすることが出来る。

【0070】

また、本発明に記載の円筒形二次電池は、絶縁袋（４４、１４４ｃ、２４４ｃ）の長さＬが、導電リード（４１）が集電リング（２５）と接続された一端（４１ｃ）から導電リード（４１）の折り返し部（４１ａ）までの長さより大きく、導電リード（４１）が集電リング（２５）と接続された一端（４１ｃ）から導電リード（４１）が接続板（３５）と接続された他端（４１ｂ）までの長さより小さい。このような構造にすることによって、導電リードの折り返し部を確実に絶縁袋で保護することが可能となり、絶縁信頼性が向上する。

【0071】

また、本発明に記載の円筒形二次電池は、絶縁袋（１４４ｃ、２４４ｃ）が１枚の絶縁シート（１４４、２４４）からなり、絶縁シート（１４４、２４４）の端部同士が固着された絶縁シート固着部（１４４ｂ、２４４ｂ）を有する。このような構造にすることによって、導電リードの幅がどのようなものであったとしても対応が可能となり、生産性の向上や歩留まりの向上につながる。

【0072】

また、本発明に記載の円筒形二次電池は、導電リード（４１）が幅広面（４１ｄ）及び側面部（４１ｅ）を有し、絶縁シート（１４４）は２箇所で折り曲げられ、導電リード（４１）の幅広面（４１ｄ）と対向する位置に絶縁シート固着部（１４４ｂ）が配置される。このような構造にすることによって、絶縁袋の幅がほぼ導電リードの幅とすることができる。そのため、蓋ユニットを電池缶に組み付ける際に、蓋ユニットの絶縁板が絶縁袋と干渉する恐れが低くなり、生産性及び絶縁信頼性が向上する。

【0073】

また、本発明に記載の円筒形二次電池は、導電リード（４１）が幅広面（４１ｄ）及び側面部（４１ｅ）を有し、絶縁シート（２４４）は１箇所で折り曲げられ、導電リード（４１）の側面部（４１ｅ）と対向する位置に絶縁シート固着部（２４４ｂ）が配置される。このような構造にすることによって、絶縁シートの折り曲げ回数が１回で絶縁袋を作成することができるため、折り曲げに起因するずれを小さくできる。従って絶縁シートを固着する際のずれを抑制できるので、生産性が向上する。

【0074】

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0075】

１ 円筒形二次電池
２ 電池缶
２ａ 溝
２ｂ 開口部
３ 電池蓋
３ａ 周縁部
３ｂ 筒部
３ｃ 開口部
４ 電池容器
５ 非水電解液
１０ 発電要素
１１ 正極電極
１１ａ 正極金属箔
１１ｂ 正極合剤層
１１ｃ 正極箔露出部
１２ 負極電極
１２ａ 負極金属箔
１２ｂ 負極合剤層
１２ｃ 負極箔露出部
１３ 第１のセパレータ
１４ 第２のセパレータ
１５ 軸芯
１５ａ 上方の中空部
１５ｂ 段部
１６ 正極タブ
１７ 負極タブ
１９ 接着テープ
２０ 発電ユニット
２１ 負極集電板
２１ａ 基部
２１ｂ 開口部
２１ｃ 外周筒部
２１ｄ 開口部
２２ 押え部材
２５ 正極集電板
２５ａ 基部
２５ｂ 下部筒部
２５ｃ 上部筒部
２５ｄ 開口部
２５ｅ 開口部
２８ 押え部材
３０ 電池蓋ユニット
３４ 絶縁板
３４ａ 開口部
３４ｂ 側部
３５ 接続板
３５ａ 突起部
３５ｂ 開口部
３７ ダイアフラム
３７ａ 切込み
３７ｂ 側壁
４１ 導電リード
４１ａ 折返し部
４１ｂ 端部
４１ｃ 端部
４３ ガスケット
４３ａ 基部
４３ｂ 外周壁部
４４ 絶縁袋
５０ 接続リード板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】