特許 6806217 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】6806217

(24)【登録日】2020年12月8日

(45)【発行日】2021年1月6日

(54)【発明の名称】二次電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/528 20210101AFI20201221BHJP

   H01M 50/543 20210101ALI20201221BHJP

   H01M 4/66 20060101ALI20201221BHJP

   H01M 10/04 20060101ALI20201221BHJP

   H01M 50/10 20210101ALI20201221BHJP

   H01M 50/147 20210101ALI20201221BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/22 D

   H01M2/30 D

   H01M4/66 A

   H01M2/30 A

   H01M10/04 Z

   H01M2/02 A

   H01M2/04 A

【請求項の数】6

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2019-189108(P2019-189108)

(22)【出願日】2019年10月16日

(62)【分割の表示】特願2015-228333(P2015-228333)の分割

【原出願日】2015年11月24日

(65)【公開番号】特開2020-74286(P2020-74286A)

(43)【公開日】2020年5月14日

【審査請求日】2019年10月17日

(31)【優先権主張番号】特願2014-241078(P2014-241078)

(32)【優先日】2014年11月28日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001889

【氏名又は名称】三洋電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104732

【弁理士】

【氏名又は名称】徳田 佳昭

(74)【代理人】

【識別番号】100164035

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 正人

(72)【発明者】

【氏名】脇元 亮一

(72)【発明者】

【氏名】奥谷 英治

(72)【発明者】

【氏名】吉田 真一朗

【審査官】 儀同 孝信

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０２６９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５３４７１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１３１３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１６０３４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０２７４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１０２９４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１４７８３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２１２２４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／２２

Ｈ０１Ｍ ２／０２

Ｈ０１Ｍ ２／０４

Ｈ０１Ｍ ２／３０

Ｈ０１Ｍ ４／６６

Ｈ０１Ｍ １０／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

開口を有する外装体と、
第１貫通穴及び第２貫通穴を有し前記開口を封止する封口板と、
正極板及び負極板を有し前記外装体に収納される電極体と、
前記第１貫通穴を貫通し前記正極板と電気的に接続される正極端子と、
前記第２貫通穴を貫通し前記負極板と電気的に接続される負極端子と、
前記正極板及び前記正極端子に接続される正極集電体と、
前記負極板及び前記負極端子に接続される負極集電体と、を備えた二次電池であって、
前記正極集電体はアルミニウム又はアルミニウム合金製であり、
前記負極集電体は銅又は銅合金製であり、
前記正極集電体は、前記封口板と前記電極体の間に配置され前記正極端子が接続される板状の正極端子接続部を有し、
前記負極集電体は、前記封口板と前記電極体の間に配置され前記負極端子が接続される板状の負極端子接続部を有し、
前記正極端子接続部の厚みは前記負極端子接続部の厚みよりも大きく、
前記正極端子接続部は第３貫通穴を有し、前記正極端子は前記第３貫通穴に挿入され前記正極端子接続部上にカシメられており、
前記負極端子接続部は第４貫通穴を有し、前記負極端子は前記第４貫通穴に挿入され前記負極端子接続部上にカシメられており、
前記正極端子接続部の下面において前記第３貫通穴の周囲には凹部が形成されており、
前記正極端子の下端部は、前記凹部内に配置され、
前記正極集電体の前記正極端子接続部は、前記凹部の周囲に、前記凹部の残厚みよりも厚みの大きい部分を有し、
前記正極集電体は前記正極端子接続部から前記電極体に向かって延びるリード部を有し、
前記リード部の厚みは前記凹部の残厚みよりも大きい二次電池。

【請求項2】

前記正極集電体の前記正極端子接続部は、前記凹部内にザグリ穴を有し、
前記正極端子においてカシメられた部分は前記ザグリ穴の縁部と溶接接続された請求項１に記載の二次電池。

【請求項3】

前記負極端子の下端部は、前記負極集電体の前記負極端子接続部の下面よりも下方に位置する請求項１又は２に記載の二次電池。

【請求項4】

前記凹部は底部と側壁を含み、前記正極端子は前記側壁に接していない請求項１〜３のいずれかに記載の二次電池。

【請求項5】

開口を有する外装体と、
第１貫通穴及び第２貫通穴を有し前記開口を封止する封口板と、
正極板及び負極板を有し前記外装体に収納される電極体と、
前記第１貫通穴を貫通し前記正極板と電気的に接続される正極端子と、
前記第２貫通穴を貫通し前記負極板と電気的に接続される負極端子と、
前記正極板及び前記正極端子に接続される正極集電体と、
前記負極板及び前記負極端子に接続される負極集電体と、を備えた二次電池であって、
前記正極集電体はアルミニウム又はアルミニウム合金製であり、
前記負極集電体は銅又は銅合金製であり、
前記正極集電体は、前記封口板と前記電極体の間に配置され前記正極端子が接続される板状の正極端子接続部を有し、
前記負極集電体は、前記封口板と前記電極体の間に配置され前記負極端子が接続される
板状の負極端子接続部を有し、
前記正極端子接続部の厚みは前記負極端子接続部の厚みよりも大きく、
前記正極端子接続部は第３貫通穴を有し、前記正極端子は前記第３貫通穴に挿入され前記正極端子接続部上にカシメられており、
前記負極端子接続部は第４貫通穴を有し、前記負極端子は前記第４貫通穴に挿入され前記負極端子接続部上にカシメられており、
前記正極端子接続部の下面において前記第３貫通穴の周囲には凹部が形成されており、
前記正極端子の下端部は、前記凹部内に配置され、
前記正極集電体の前記正極端子接続部は、前記凹部内にザグリ穴を有し、
前記正極端子においてカシメられた部分は前記ザグリ穴の縁部と溶接接続された二次電池。

【請求項6】

開口を有する外装体と、
第１貫通穴及び第２貫通穴を有し前記開口を封止する封口板と、
正極板及び負極板を有し前記外装体に収納される電極体と、
前記第１貫通穴を貫通し前記正極板と電気的に接続される正極端子と、
前記第２貫通穴を貫通し前記負極板と電気的に接続される負極端子と、
前記正極板及び前記正極端子に接続される正極集電体と、
前記負極板及び前記負極端子に接続される負極集電体と、を備えた二次電池であって、
前記正極集電体はアルミニウム又はアルミニウム合金製であり、
前記負極集電体は銅又は銅合金製であり、
前記正極集電体は、前記封口板と前記電極体の間に配置され前記正極端子が接続される板状の正極端子接続部を有し、
前記負極集電体は、前記封口板と前記電極体の間に配置され前記負極端子が接続される板状の負極端子接続部を有し、
前記正極端子接続部の厚みは前記負極端子接続部の厚みよりも大きく、
前記正極端子接続部は第３貫通穴を有し、前記正極端子は前記第３貫通穴に挿入され前記正極端子接続部上にカシメられており、
前記負極端子接続部は第４貫通穴を有し、前記負極端子は前記第４貫通穴に挿入され前記負極端子接続部上にカシメられており、
前記正極端子接続部の下面において前記第３貫通穴の周囲には凹部が形成されており、
前記正極端子の下端部は、前記凹部内に配置され、
前記負極端子の下端部は、前記負極集電体の前記負極端子接続部の下面よりも下方に位置する二次電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は二次電池の構造に関する。

【背景技術】

【0002】

電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ、ＰＨＥＶ）の駆動用電源において、アルカリ二次電池や非水電解質二次電池が使用されている。これらの二次電池をＥＶないしＨＥＶ、ＰＨＥＶ等の車載用電池として使用する場合、高容量ないし高出力特性が要求されるので、多数の二次電池が直列ないし並列に接続された組電池として使用される。

【0003】

これらの二次電池では、開口を有する金属製の外装体と、その開口を封止する封口板により電池ケースが形成される。電池ケース内には、正極板、負極板及びセパレータからなる電極体が、電解液と共に収納される。封口板には正極端子及び負極端子が固定される。正極端子は正極集電体を介して正極板に電気的に接続され、負極端子は負極集電体を介して負極板に電気的に接続される。

【0004】

端子と集電体の接続方法に関し、例えば下記特許文献１においては集電体に貫通穴を設けて、この貫通穴に端子の下端側を挿入し、端子の下端側をカシメることにより端子と集電体を接続する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−７６８６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ、ＰＨＥＶ）等に用いられる二次電池には特に優れた出力特性が求められる。そのため、内部抵抗が低減された二次電池の開発が求められる。

【0007】

本発明は、内部抵抗が低減された二次電池を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するための二次電池は、
開口を有する外装体と、
第１貫通穴及び第２貫通穴を有し前記開口を封止する封口板と、
正極板及び負極板を有し前記外装体に収納される電極体と、
前記第１貫通穴を貫通し前記正極板と電気的に接続される正極端子と、
前記第２貫通穴を貫通し前記負極板と電気的に接続される負極端子と、
前記正極板及び前記正極端子に接続される正極集電体と、
前記負極板及び前記負極端子に接続される負極集電体と、を備えた二次電池であって、
前記正極集電体はアルミニウム又はアルミニウム合金製であり、
前記負極集電体は銅又は銅合金製であり、
前記正極集電体は、前記封口板と前記電極体の間に配置され前記正極端子が接続される板状の正極端子接続部を有し、
前記負極集電体は、前記封口板と前記電極体の間に配置され前記負極端子が接続される板状の負極端子接続部を有し、
前記正極端子接続部の厚みは前記負極端子接続部の厚みよりも大きく、
前記正極端子接続部は第３貫通穴を有し、前記正極端子は前記第３貫通穴に挿入され前記正極端子接続部上にカシメられており、
前記負極端子接続部は第４貫通穴を有し、前記負極端子は前記第４貫通穴に挿入され前記負極端子接続部上にカシメられており、
前記正極端子接続部の下面において前記第３貫通穴の周囲には凹部が形成されており、
前記正極端子の下端部は、前記凹部内に配置されている。

【0009】

二次電池の内部抵抗を低減する手段として、正極集電体及び負極集電体の厚みを大きくすることが考えられる。アルミニウム又はアルミニウム合金製の部材は、銅又は銅合金製の部材に比べ比較的加工し易い。したがって、正極集電体がアルミニウム又はアルミニウム合金製であり、負極集電体が銅又は銅合金製の場合、二次電池の製造容易性を考慮すると、正極集電体及び負極集電体の両方を同じように厚みを大きくするよりも、正極集電体の厚みをより大きくすることが好ましい。また、アルミニウムないしアルミニウム合金は、銅ないし銅合金よりも比重が小さいため、正極集電体及び負極集電体の両方を同じように厚みを大きくするよりも、正極集電体の厚みをより大きくすることで電池の重量エネルギー密度の低下を抑制できる。

【0010】

さらに、上記二次電池では、正極集電体における正極端子接続部の厚みを大きくしても、正極端子の下端と電極体との距離が小さくなることを抑制できる。したがって、正極端子の下端と電極体が接触することを防止できる。また、上記二次電池では、正極集電体における正極端子接続部の厚みを大きくしても、正極端子の下端と電極体の距離を大きくするために電極体の高さを小さくする必要がないため体積エネルギー密度の高い二次電池となる。

【0011】

なお、本願においては、二次電池において封口板側を上、外装体の底部側を下としている。また、正極集電体は板材を曲げ加工して製造されたものであり、負極集電体は板材を曲げ加工して製造されたものであることが好ましい。

【0012】

凹部は底部と側壁を含み、正極端子は前記側壁に接していないことが好ましい。

【0013】

外装体が角形外装体であり、電極体は巻回電極体であり、巻回電極体は巻回電極体の巻回軸が横向きになるように角形外装体に収納されており、巻回電極体の上端側において正極板よりも負極板が上方に位置する二次電池とすることができる。

【0014】

正極端子は封口板よりも電池外部側に配置される正極鍔部を有し、負極端子は封口板よりも電池外部側に配置される負極鍔部を有する二次電池とすることができる。正極鍔部と正極端子におけるカシメ部の距離Ｌ１、負極鍔部と負極端子におけるカシメ部の距離Ｌ２、正極端子接続部の厚みＴ１、負極端子接続部の厚みＴ２の関係を、Ｔ１／Ｔ２＞Ｌ１／Ｌ２とすることができる。また、（Ｌ１／Ｌ２）に対する（Ｔ１／Ｔ２）の割合が、１．２〜３．０であることが好ましく、１．５〜３．０であることがより好ましい。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】（Ａ）は実施形態に係る二次電池の断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＩＢ−ＩＢ線に沿った断面図である。

【図2】実施形態に係る二次電池に用いる封口板であり、集電体が取り付けられた状態を電池内部側から見た平面図である。

【図3】曲げ加工前の正極集電体の平面図である。

【図4】曲げ加工前の負極集電体の平面図である。

【図5】図２におけるＶ−Ｖ線に沿った断面図である。

【図6】図２におけるＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。

【図7】図２におけるＸ部分の拡大図である。

【図8】巻回電極体が封口板方向に移動する場合を示す図である。

【図9】巻回電極体が封口板方向に移動する場合を示す図である。

【図10】変形例に係る二次電池について図５と対応する図である。

【図11】変形例に係る二次電池について図５と対応する図である。

【図12】曲げ加工後の正極集電体を示す図であり、（Ａ）は図３におけるＡ−Ａ線に沿った断面図であり、（Ｂ）は図３におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、（Ｃ）は平面図である。

【図13】（Ａ）は封口板の電池内部側の平面図であり、（Ｂ）は封口板の電池外面側の平面図である。

【図14】（Ａ）は図１３（Ａ）におけるＣ−Ｃ線に沿った断面図であり、（Ｂ）は図１３（Ａ）におけるＤ−Ｄ線に沿った断面図である。

【図15】（Ａ）は他の形態に係る二次電池についての図５に対応する図であり、（Ｂ）は他の形態に係る二次電池についての図６に対応する図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下に本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。まず、図１を用いて実施形態に係る角形二次電池２０の構成を説明する。

【0017】

図１に示すように、角形二次電池２０は、上方に開口部を有する金属製の角形外装体２と、当該開口部を封止する金属製の封口板３を備える。角形外装体２及び封口板３により電池ケースが構成される。角形外装体２及び封口板３は、それぞれ金属製であり、アルミニウム又はアルミニウム合金製であることが好ましい。前記角形外装体２内には、正極板と負極板とがセパレータ（いずれも図示省略）を介して巻回された扁平状の巻回電極体１が電解質と共に収容される。正極板は、金属製の正極芯体上に正極活物質を含む正極合剤層が形成され、長手方向に沿って正極芯体が露出する部分が形成されたものである。また負極板は、金属製の負極芯体上に負極活物質を含む負極合剤層が形成され、長手方向に沿って負極芯体が露出する部分が形成されたものである。なお、正極芯体はアルミニウム又はアルミニウム合金製であり、負極芯体は銅又は銅合金製であることが好ましい。

【0018】

巻回電極体１は巻回軸方向の一方側に正極合剤層が形成されていない正極芯体露出部４を有し、巻回軸方向の他方側に負極合剤層が形成されていない負極芯体露出部５を有する。正極芯体露出部４には、正極集電体６が溶接接続されている。正極集電体６には正極端子７が接続されている。負極芯体露出部５には、負極集電体８が溶接接続されている。負極集電体８には負極端子９が接続されている。なお、正極芯体露出部４において正極集電体６が配置される側と反対側の面には正極集電体受け部品が配置されている。また、負極芯体露出部５において負極集電体８が配置される側と反対側の面には負極集電体受け部品３０が配置されている。

【0019】

正極端子７及び正極集電体６はそれぞれガスケット１０、絶縁部材１１を介して封口板３に固定される。負極端子９及び負極集電体８はそれぞれガスケット１２、絶縁部材１３を介して封口板３に固定される。ガスケット１０、１２は、封口板３と各端子の間にそれぞれ配置され、絶縁部材１１、１３は、封口板３と各集電体の間にそれぞれ配置されている。正極端子７は鍔部７ａを有し、負極端子９は鍔部９ａを有する。巻回電極体１は絶縁シート１４に覆われた状態で角形外装体２内に収容される。絶縁シート１４は、巻回電極体１を覆い巻回電極体１と角形外装体２の間に配置されている。封口板３は角形外装体２の開口縁部にレーザ溶接等により溶接接続される。封口板３は電解液注液孔１５を有し、この電解液注液孔１５は注液後、封止栓１６により封止される。封口板３には電池内部の圧力が高くなった場合にガスを排出するためのガス排出弁１７が形成されている。

【0020】

次に、巻回電極体１の製造方法について説明する。正極活物質として例えばコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）を含む正極合剤を、正極芯体である厚さ１５μｍの矩形状のアルミニウム箔の両面に塗布して正極活物質合剤層を形成し、短辺方向の一方側の端部に正極活物質合剤が塗布されていない所定幅の正極芯体露出部を形成することにより、正極板を作製する。また。負極活物質として例えば天然黒鉛粉末を含む負極合剤を、負極芯体である厚さ８μｍの矩形状の銅箔の両面に塗布して負極活物質合剤層を形成し、短辺方向の一方側の端部に負極活物質合剤が塗布されていない所定幅の負正極芯体露出部を形成することにより、負極板を作製する。

【0021】

上述の方法で得られた正極板の正極芯体露出部と負極板の負極芯体露出部とがそれぞれ対向する電極の活物質合剤層と重ならないようにずらして、ポリエチレン製の多孔質セパレータを間に介在させて巻回することによって、両端に複数の銅箔が積層された負極芯体露出部５と、複数のアルミニウム箔が積層された正極芯体露出部４とが形成された実施形態で使用する扁平状の巻回電極体１を作製する。

【0022】

次に、正極集電体６及び負極集電体８の封口板３への取り付け状態を説明する。

【0023】

図１及び図２に示すように、封口板３の長手方向における一方端側において、封口板３の電池外部側にガスケット１０が、封口板３の電池内部側に絶縁部材１１が配置される。正極端子７はガスケット１０上に配置され、正極集電体６は絶縁部材１１の下面上に配置される。そして、正極端子７、ガスケット１０、封口板３、絶縁部材１１及び正極集電体６が一体的に固定される。正極集電体６は、封口板３と巻回電極体１の間に配置され正極端子７に接続される板状の端子接続部６ａと、端子接続部６ａの端部から巻回電極体１に向かって延びるリード部６ｂと、リード部６ｂの先端側に位置し正極芯体露出部４に接続される接続部６ｃを有する。なお、端子接続部６ａは封口板３に対して平行に配置されている。

【0024】

封口板３の長手方向における他方端側において、封口板３の電池外部側にガスケット１２が、封口板３の電池内部側に絶縁部材１３が配置される。そして、負極端子９はガスケット１２上に配置され、負極集電体８は絶縁部材１３の下面上に配置されている。そして、負極端子９、ガスケット１２、封口板３、絶縁部材１３及び負極集電体８が一体的に固定される。負極集電体８は、封口板３と巻回電極体１の間に配置され負極端子９に接続される板状の端子接続部８ａと、端子接続部８ａの端部から巻回電極体１に向かって延びるリード部８ｂと、リード部８ｂの先端側に位置し負極芯体露出部５に接続される接続部８ｃを有する。なお、端子接続部８ａは封口板３に対して平行に配置されている。

【0025】

次に、正極集電体６及び負極集電体８について説明する。

【0026】

図３は、曲げ加工前の正極集電体６であり、巻回電極体１に対向する側の面の平面図である。正極集電体６は、端子接続部６ａ、リード部６ｂ、接続部６ｃを有する。リード部６ｂは、端子接続部６ａに対して図中手前側に曲げられる。接続部６ｃの幅方向の一方側（図中右側）端部は図中奥側に曲げられて第１曲げ部６ｄとなる。また、接続部６ｃの幅方向の他方側（図中左側）端部は図中奥側に曲げられて第２曲げ部６ｅとなる。

【0027】

正極集電体６の端子接続部６ａには、凹部６ｆが形成されている。凹部６ｆは、端子接続部６ａのベース部よりも厚みが薄くなるように形成されている。そして、凹部６ｆには貫通穴６ｇが形成されている。貫通穴６ｇの電池内部側端部にはザグリ穴６ｈが形成されている。ザグリ穴６ｈの残厚みは凹部６ｆの残厚みよりも小さくなっている。言い換えると、凹部６ｆは、端子接続部６ａのベース部にベース部よりも厚みの小さい第１の薄肉部を形成し、ザグリ穴６ｈは、この第１の薄肉部に第１の薄肉部よりも厚みの小さい第２の
薄肉部を形成している。

【0028】

正極集電体６は、アルミニウム又はアルミニウム合金製である。端子接続部６ａの厚みは１．４ｍｍであり、リード部６ｂの厚みは１．４ｍｍである。接続部６ｃの厚みは０．８ｍｍであり、リード部６ｂの厚みよりも小さくなっている。したがって、リード部６ｂと接続部６ｃの間に段差部６ｘが形成される。なお、段差部６ｘは図面奥側の面（図中裏面）に形成される。

【0029】

図４は、曲げ加工前の負極集電体８であり、巻回電極体１に対向する側の面の平面図である。負極集電体８は、端子接続部８ａ、リード部８ｂ、接続部８ｃを有する。リード部８ｂは、端子接続部８ａに対して図中手前側に曲げられる。接続部８ｃの幅方向の一方側（図中左側）端部は図中奥側に曲げられて第１曲げ部８ｄとなる。また、接続部８ｃの幅方向の他方側（図中右側）端部は図中奥側に曲げられて第２曲げ部８ｅとなる。

【0030】

負極集電体８の端子接続部８ａには、貫通穴８ｆが形成されている。貫通穴８ｆの電池内部側端部にはザグリ穴８ｇが形成されている。ザグリ穴８ｇの残厚みは端子接続部８ａのベース部の厚みよりも小さくなっている。言い換えると、ザグリ穴８ｇは、端子接続部８ａのベース部にベース部よりも厚みの小さい第３の薄肉部を形成している。負極集電体８は銅又は銅合金製である。なお、負極集電体８の表面にＮｉ等のメッキを施すこともできる。負極集電体８の厚みは０．８ｍｍである。

【0031】

正極集電体６及び負極集電体８の曲げ加工は、封口板３に固定される前に行ってもよいし、封口板３に固定された後に行ってもよい。例えば、集電体（６、８）を封口板３に固定する前に、第１曲げ部（６ｄ、８ｄ）及び第２曲げ部（６ｅ、８ｅ）を接続部（６ｃ、８ｃ）に対して曲げ加工し、集電体（６、８）を封口板３に固定した後、リード部（６ｂ、８ｂ）を端子接続部（６ａ、８ａ）に対して曲げ加工することができる。また、集電体（６、８）を封口板３に固定する前にリード部（６ｂ、８ｂ）を端子接続部（６ａ、８ａ）に対して曲げ加工することができる。また、集電体（６、８）を封口板３に固定した後、第１曲げ部（６ｄ、８ｄ）及び第２曲げ部（６ｅ、８ｅ）を接続部（６ｃ、８ｃ）に対して曲げ加工することもできる。なお、集電体は、第１曲げ部ないし第２曲げ部が形成されない形態とすることもできる。

【0032】

次に正極集電体６及び負極集電体８の封口板３への取り付け手順を説明する。但し、正極側と負極側は同様の方法で行えるため、正極側を例に説明する。まず、ガスケット１０、封口板３、絶縁部材１１及び正極集電体６をそれぞれに形成された貫通穴の位置を揃えて積層する。そして、正極端子７の鍔部７ａの一方の面に形成されたカシメ接続部７ｂを、ガスケット１０側から、ガスケット１０、封口板３、絶縁部材１１及び正極集電体６のそれぞれに形成された貫通穴に挿入する。そして、カシメ接続部７ｂの先端をカシメることにより、正極端子７、ガスケット１０、封口板３、絶縁部材１１及び正極集電体６を固定する。

【0033】

図５は、図２におけるＶ−Ｖ線に沿った断面図である。正極端子７のカシメ接続部７ｂの下端側は、正極集電体６の端子接続部６ａ上にカシメられている。カシメ接続部７ｂのカシメ部７ｃは、端子接続部６ａの貫通穴の下端に設けられたザグリ穴６ｈ内で拡径されている。カシメ部７ｃの拡径方向の先端側には薄肉部７ｄが形成されている。この薄肉部７ｄと端子接続部６ａの境界部に高エネルギー線を照射し、溶接スポット５０を形成することが好ましい。カシメ部７ｃは、端子接続部６ａの凹部６ｆ内に位置している。正極端子７の下端部が凹部６ｆ内に位置しており、端子接続部６ａの下面よりも巻回電極体１側に突出していない。図７は、図２におけるＸ部分の拡大図である。

【0034】

端子接続部６ａの厚みＴ１は１．４ｍｍであり、凹部６ｆの残厚みＴ３は０．８ｍｍである。また、正極端子７の鍔部７ａと正極端子７のカシメ部７ｃの距離Ｌ１は２．４５ｍｍである。

【0035】

凹部６ｆは、側壁６ｆ１と底部６ｆ２を含む。平面視で 凹部６ｆは正極端子７のカシメ部７ｃよりも十分に大きく、正極端子７は側壁６ｆ１と接していない。側壁６ｆ１と正極端子７の間に一定の距離を設けることによりカシメ接続部７ｂの下端側をカシメる際に側壁６ｆ１がカシメ作業を阻害することを回避できる。

【0036】

図６は、図２におけるＶＩ―ＶＩ線に沿った断面図である。負極端子９のカシメ接続部９ｂの下端側は、負極集電体８の端子接続部８ａ上にカシメられている。カシメ接続部９ｂのカシメ部９ｃは、端子接続部８ａの貫通穴の下端側に設けられたザグリ穴８ｇ内で拡径されている。カシメ部９ｃの拡径方向の先端側には薄肉部９ｄが形成されている。薄肉部９ｄと端子接続部８ａの境界部に高エネルギー線を照射し、溶接スポット５０を形成することが好ましい。

【0037】

端子接続部８ａの厚みＴ２は０．８ｍｍである。また、負極端子９の負極鍔部９ａと負極端子９のカシメ部９ｃの距離Ｌ２は２．４５ｍｍである。

【0038】

実施形態に係る二次電池２０では、正極集電体６の端子接続部６ａの厚みＴ１は、負極集電体８の端子接続部８ａの厚みＴ２の厚みよりも大きい。しかしながら、正極集電体６の端子接続部６ａに凹部６ｆを設け、正極端子７のカシメ部７ｃを凹部６ｆ内に配置することにより、負極端子９の下端部の位置に比べて正極端子７の下端部の位置が巻回電極体１側に大きく突出することを回避できる。したがって、正極端子７の下端部と巻回電極体１の間で距離を保つために巻回電極体１の高さを小さくする必要がなく、出力特性に優れるのみでなく、体積エネルギー密度の高い電池が得られる。

【0039】

また、実施形態に係る二次電池２０では、正極端子７の下端部と巻回電極体１の上部との間に距離を設けることができるため、非常に強い衝撃や長期の振動により正極集電体６が万一変形し巻回電極体１が封口板３側に移動することがあったとしても、正極端子７と巻回電極体１が接触することを抑制できる。

【0040】

さらに、実施形態に係る二次電池２０では、正極端子７の下端部が凹部内に位置することで以下の効果が得られる。

【0041】

図８に示すように、非常に強い衝撃や長期の振動により正極集電体６が万一変形し巻回電極体１が封口板３側に移動した場合を想定する。このとき、実施形態に係る二次電池２０のように、正極端子７の下端部が凹部内に位置すると、巻回電極体１の上端部は、正極端子７の下端部と接触することなく、正極集電体６の端子接続部６ａとより広い面積で接触する。これに対し、図９に示すように、正極端子７の下端部が正極集電体６の端子接続部６ａよりも巻回電極体１側に突出している場合、巻回電極体１の上端部は正極端子７の下端部とより小さい面積で接触する。したがって、実施形態に係る二次電池２０では、正極端子７の下端部が凹部内に位置する構成であると、正極端子７の下端部がセパレータ４０を突き破りセパレータの内側に位置する負極板４１と接触する可能性を低減できる。よって、正極端子７の下端部が凹部内に位置することにより、正極と負極の短絡をより確実に防止できる。

【0042】

なお、このような効果は、巻回電極体１の上端部において負極板４１が正極板４２よりも上方に位置する場合、すなわち負極板が正極板よりも外周に位置する場合に有効である。

【0043】

なお、Ｔ１／Ｔ２＞Ｌ１／Ｌ２とすることが好ましい。また、（Ｌ１／Ｌ２）に対する（Ｔ１／Ｔ２）の割合が、１．２〜３．０であることが好ましく、１．５〜３．０とすることがより好ましい。また、Ｔ１／Ｔ２は１．２〜３．０であることが好ましく、１．５〜３．０とすることがより好ましい。

【0044】

次に電池の組み立て方法を説明する。封口板３に固定された正極集電体６及び負極集電体８のそれぞれは、巻回電極体１の正極芯体露出部４、負極芯体露出部５のそれぞれに接続される。封口板３に負極集電体８及び正極集電体６を介して接続された巻回電極体１は、上面を除く周囲を袋状或いは箱形状に曲げ成形した樹脂製、例えばポリプロピレン製の絶縁シート１４で包まれた状態で角形外装体２に挿入される。これにより、絶縁シート１４は角形外装体２の底面と巻回電極体１の間、及び角形外装体２の４つの側面と巻回電極体１の間にそれぞれ位置する状態となる。その後、角形外装体２と封口板３の当接部をレーザ溶接する。そして、封口板３に形成された電解液注液孔１５より非水電解液を注液し、封止栓１６により電解液注液孔１５を封止する。

【0045】

実施形態に係る二次電池２０では、正極集電体６の端子接続部６ａの貫通穴６ｇの下端側にザグリ穴６ｈを設け、正極端子７のカシメ接続部７ｂの下端側をザグリ穴６ｈ内で拡径する構成、及び負極集電体８の端子接続部８ａの貫通穴８ｆの下端側にザグリ穴８ｇを設け、負極端９のカシメ接続部９ｂの下端側をザグリ穴８ｇ内で拡径する構成を示した。しかしながら、この構成は必須ではない。図１０及び図１１に示すように端子接続部にザグリ穴を設けない構成であってもよい。また、ザグリ穴を設ける場合でも、ザグリ穴の形状は特に限定されない。ただし、ザグリ穴は、端子のカシメ部がザグリ穴内で拡径であることが好ましい。

【0046】

実施形態に係る二次電池２０では、正極端子７のカシメ接続部７ｂ及び負極端子９のカシメ接続部９ｂは筒状である例を示した。しかしながら、図１１に示すように正極端子７のカシメ接続部７ｂ及び負極端子９のカシメ接続部９ｂは、柱状であってもよい。

【0047】

実施形態に係る二次電池２０では、正極集電体６の端子接続部６ａに凹部６ｆを設ける例を示したが、負極集電体８の端子接続部８ａに正極側と同様に凹部を設けることもできる。また、正極集電体６ないし負極集電体８にリード部（６ｂ、８ｂ）及び接続部（６ｃ、８ｃ）を２つずつ設けることもできる。

【0048】

なお、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示すように、正極集電体６の端子接続部６ａの厚みを、負極集電体８の端子接続部８ａの厚みよりも大きくし、正極端子７の下端部７ｘが、端子接続部６ａの下面よりも巻回電極体１側に位置するようにすることが考えられる。この場合、正極集電体６の端子接続部６ａの上面と正極端子７の下端部７ｘの距離をＹ１、負極集電体８の端子接続部８ａの上面と負極端子９の下端部の距離をＹ２、正極集電体６の端子接続部６ａの厚みをＴ１、負極集電体８の端子接続部８ａの厚みをＴ２としたとき、Ｔ１／Ｔ２＞１．２、且つＹ１／Ｙ２＜１．２とすることが好ましい。このような構成であると、負極端子９の下端部９ｘに比べ正極端子７の下端部７ｘが大きく下方に突出することを防止できる。よって、出力特性に優れ且つ体積エネルギー密度が高い二次電池となる。なお、また、３＞Ｔ１／Ｔ２＞１．２、且つ０．８＜Ｙ１／Ｙ２＜１．２とすることがより好ましい。

【0049】

［その他］
第２の発明の二次電池は、
開口を有する外装体と、
貫通穴を有し前記開口を封止する封口板と、
正極板及び負極板を有し前記外装体に収納される電極体と、
前記貫通穴を貫通し前記正極板又は前記負極板と電気的に接続される端子と、
前記正極板又は前記負極板と、前記端子とに電気的に接続される集電体と、を備えた二次電池であって、
前記集電体は、端子接続部、リード部及び接続部を有し、
前記端子接続部は前記封口板と前記電極体の間に配置される部分であり、
前記接続部は前記正極板又は前記負極板に接続される部分であり
前記リード部は前記端子接続部の端部から前記電極体側に延び、前記端子接続部と前記接続部を繋ぐ部分であり、
前記接続部の厚みは、前記端子接続部の厚みより小さく、且つ前記リード部の厚みより小さく、
前記接続部の幅方向における少なくとも一方の端部には、前記接続部から立ち上がるように曲げられた曲げ部が形成されている。

【0050】

なお、上記第２の発明における集電体は正極集電体であっても負極集電体であってもよい。上記２の発明はで集電体の材質は特に限定されない。但し、集電体はアルミニウム又はアルミニウム合金製、あるいは銅又は銅合金製であることが好ましい。また、上記第２の発明においては、端子と集電体の接続方法は限定されない。端子が集電体の端子接続部に溶接接続されていてもよい。また、端子が集電体の端子接続部に一体的に形成されていてもよい。

【0051】

図１２に曲げ成形後の正極集電体６を示す。図１２（Ａ）は、図３におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。図１２（Ｂ）は、図３におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図１２（ｃ）は、平面図である。

【0052】

図１２（Ａ）、（Ｃ）に示すように、端子接続部６ａの端部から巻回電極体１側に延びるようにリード部６ｂが形成されている。リード部６ｂの先端側には正極板の正極芯体に接続される接続部６ｃが形成されている。端子接続部６ａ及びリード部６ｂの厚みは同じであり、接続部６ｃの厚みは、端子接続部６ａ及びリード部６ｂの厚みよりも小さい。そのため、リード部６ｂと接続部６ｃの境界部には段差部６ｘが形成されている。なお、端子接続部６ａ及びリード部６ｂの厚みはそれぞれ１．４ｍｍであり、接続部６ｃの厚みは０．８ｍｍである。

【0053】

図１２（Ｂ）（Ｃ）に示すように、接続部６ｃに第１曲げ部６ｄ、第２曲げ部６ｅが設けられている。第１曲げ部６ｄ及び第２曲げ部６ｅの両方を設ける必要はなく、いずれか一方のみを設けるようにしてもよい。

【0054】

接続部６ｃを正極芯体露出部４に溶接接続する際、溶融した金属粒子（金属スパッタ）が巻回電極体１側に飛散し、巻回電極体１を損傷させる虞がある。接続部６ｃの幅方向における内側（巻回電極体１の中心側）に第１曲げ部６ｄが設けられていると、この第１曲げ部６ｄは金属スパッタが巻回電極体１側に飛散することを防止する防護壁となる。なお、接続部６ｃと正極芯体露出部４の接続方法は、抵抗溶接、超音波溶接、レーザ溶接等の高エネルギー線による溶接が考えられる。抵抗溶接、超音波溶接の場合は、正極集電体６の外面と抵抗溶接用電極ないし超音波ホーン等の溶接治具の間で金属スパッタが発生し易い。また、高エネルギー線による溶接では、高エネルギー線が照射される正極集電体６の外面で金属スパッタが発生し易い。

【0055】

接続部６ｃの幅は構造上大きく出来ないため、正極集電体６全体の厚みを大きくした場合接続部６ｃでの曲げ加工は困難であり、接続部６ｃの端部を曲げて第１曲げ部６ｄないし第２曲げ部６ｅを設けることは困難である。

【0056】

しかしながら、図１２（Ａ）に示すように、端子接続部６ａ及びリード部６ｂの厚みに比べ接続部６ｃの厚さを小さくすることにより、接続部６ｃの端部を曲げて第１曲げ部６ｄないし第２曲げ部６ｅを形成し易くすることができる。したがって、このような構成の正極集電体を用いることにより出力特性に優れ、且つ曲げ部が形成された信頼性の高い二次電池となる。なお、正極集電体６について説明を行ったが、負極集電体についても同様の構成とし、同様の効果が得られる。

【0057】

なお、リード部６ｂと接続部６ｃの境界部において、幅方向の端部に切欠き６ｙが形成されており、段差部６ｘが切欠き６ｙの下端に形成されていることが好ましい。このような構成により、リード部６ｂと接続部６ｃの間の曲げ加工と、接続部６ｃと第１曲げ部６ｄないし第２曲げ部６ｅの間の曲げ加工とが容易に行える。これにより、集電体毎に形状が不均一化し集電体と芯体露出部の溶接品質が低下することを抑制できる。なお、第１曲げ部６ｄ又は第２曲げ部６ｅの一方のみが形成されている場合、曲げ部が形成されている側の端部のみに切欠き６ｙが形成されていればよい。

【0058】

リード部６ｂと端子接続部６ａの境界部分は緩やかに湾曲した形状となっている（図１２（Ａ）のＲ部分）。端子接続部６ａとりード部６ｂの厚みを厚くした場合、端子接続部６ａとりード部６ｂの境界部を小さなＲで曲げ加工した場合、境界部に強い付加が加わる。これに対して、曲げ半径Ｒを大きくすることにより、端子接続部６ａとりード部６ｂの境界部に負荷が加わることを抑制できる。したがって、電池に非常に強い衝撃が加わったり、長期に亘り振動が加わったりしても、端子接続部６ａとりード部６ｂの境界部で正極集電体６が損傷したり破断したりすることを防止できる。なお、曲げ半径Ｒは２ｍｍ以上とすることが好ましい。また、端子接続部６ａに対してリード部６ｂが垂直に配置されるよりも、図１２（Ａ）に示すように端子接続部６ａに対してリード部６ｂが９０℃よりも小さい角度で傾斜するようにすることもできる。

【0059】

第３の発明の角形二次電池は、
開口を有する角形外装体と、
第１貫通穴及び第２貫通穴を有し前記開口を封止する封口板と、
正極板及び負極板を有し前記角形外装体に収納される電極体と、
前記第１貫通穴を貫通し前記正極板と電気的に接続される正極端子と、
前記第２貫通穴を貫通し前記負極板と電気的に接続される負極端子と、
前記正極板及び前記正極端子に電気的に接続される正極集電体と、
前記負極板及び前記負極端子に電気的に接続される負極集電体と、を備えた角形二次電池であって、
前記封口板は電池外部側の面に第１凹部を有し、前記第１凹部の中央には第１突起を有し、
前記封口板は電池内部側において前記第１凹部と対向する位置に第２凹部を有し、
前記第２凹部の前記封口板の長手方向の長さは、前記第１凹部の前記封口板の長手方向の長さよりも大きく、
前記第２凹部の前記封口板の短手方向の長さは、前記第１凹部の前記封口板の短手方向の長さよりも大きく、
前記第１突起の高さは、前記第１凹部の深さよりも大きい。

【0060】

なお、第３の発明において、集電体の形状・材質等は特に限定されない。また、集電体の材質も限定されない

【0061】

図１３（Ａ）は封口板３の電池内部側の面の平面図であり、図１３（Ｂ）は封口板３の電池外部側の面の平面図である。

【0062】

図２、図１３（Ａ）に示すように封口板３の電池内部側の面には裏面凹部（第２凹部）３１が形成されている。そして、図１３（Ｂ）に示すように、封口板３の電池外部側の面には表面凹部（第１凹部）３２が形成されている。裏面凹部（第２凹部）３１は、表面凹部（第１凹部）３２の裏側に形成されている。言い換えると、裏面凹部（第２凹部）３１は、表面凹部（第１凹部）３２と対向する位置に形成されている。

【0063】

表面凹部（第１凹部）３２の中央部には第１突起３３が形成されている。第１突起３３の高さＴ（表面凹部（第１凹部）３２の底面からの高さ）は、表面凹部（第１凹部）３２の深さＤよりも大きい。また、表面凹部（第１凹部）３２の縁部には環状の突起３４が形成されている。また、裏面凹部（第２凹部）３１の中央には線状溝３５が形成されている。

【0064】

封口板３に裏面凹部（第２凹部）３１、表面凹部（第１凹部）３２、第１突起３３が形成されていることにより、電池内部の圧力が上昇しても封口板３が変形することを抑制できる。更に、第１突起３３に外部絶縁部材を嵌合しズレ防止構造とすることができる。なお、この外部絶縁部材は、正極端子又は負極端子に電気的に接続された導電部材と封口板３とを絶縁するための部材である。

【0065】

裏面凹部３１の封口板３の短手方向の長さＬ３は、表面凹部３２の封口板３の短手方向の長さＬ４よりも大きい。裏面凹部３１の封口板３の長手方向の長さＬ５は、表面凹部３２の封口板３の長手方向の長さＬ６よりも大きい。

【0066】

このような構成により、第１突起３３の幅、長さ、高さを容易に大きくすることができるため好ましい。これは、裏面凹部３１、表面凹部３２、突起３３がプレス加工により形成されるためである。

【0067】

なお、図１３（Ａ）（Ｂ）に示すように、封口板３には正極端子又は負極端子が挿入される貫通穴３ａ、３ｂが形成されている。

【0068】

また、図１４（Ａ）（Ｂ）に示すように、第１突起の先端には先端凹部３６が形成されている。また、裏面凹部３１の中央部には線状溝３５が形成されている。これにより、第１突起３３の高さと幅を大きくし易く、また、第１突起３３の先端の幅が第１突起３３の根本の幅に対して過剰に小さくなることを防止できる。

【0069】

上記実施形態においては角形外装体に収納される電極体として巻回電極体を例示したが、電極体は積層型電極体であってもよい。

【符号の説明】

【0070】

１・・・巻回電極体
２・・・角形外装体
３・・・封口板 ３ａ、３ｂ・・・貫通穴
４・・・正極芯体露出部
５・・・負極芯体露出部
６・・・正極集電体 ６ａ・・・端子接続部 ６ｂ・・・リード部 ６ｃ・・・接続部
６ｄ・・・第１曲げ部 ６ｅ・・・第２曲げ部
６ｆ・・・凹部 ６ｇ・・・貫通穴 ６ｈ・・・ザグリ穴
６ｘ・・・段差部 ６ｙ・・・切欠き
６ｆ１・・・側壁 ６ｆ２・・・底部
７・・・正極端子 ７ａ・・・鍔部 ７ｂ・・・カシメ接続部 ７ｃ・・・カシメ部
７ｄ・・・薄肉部
８・・・負極集電体 ８ａ・・・端子接続部 ８ｂ・・・リード部 ８ｃ・・・接続部
９・・・負極端子 ９ａ・・・鍔部 ９ｂ・・・カシメ接続部 ９ｃ・・・カシメ部
９ｄ・・・薄肉部
１０、１２・・・ガスケット
１１、１３・・・絶縁部材
１４・・・絶縁シート
１５・・・電解液注液孔
１６・・・封止栓
１７・・・ガス排出弁
２０・・・角形二次電池

３０・・・負極集電体受け部品

３１・・・裏面凹部（第２凹部）
３２・・・表面凹部（第１凹部）
３３・・・第１突起
３４・・・環状の突起
３５・・・線状溝
３６・・・先端凹部

４０・・・セパレータ
４１・・・負極板
４２・・・正極板

５０・・・溶接スポット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】