特許 7269212 電池およびその製造方法

(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】

(24)【登録日】2023-04-25

(45)【発行日】2023-05-08

(54)【発明の名称】電池およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/578 20210101AFI20230426BHJP

【ＦＩ】

H01M50/578

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2020198301

(22)【出願日】2020-11-30

(65)【公開番号】P2022086352

(43)【公開日】2022-06-09

【審査請求日】2021-12-01

(73)【特許権者】

【識別番号】520184767

【氏名又は名称】プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】橘 伸佳

【審査官】松嶋 秀忠

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０８７４７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２２０１１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第２０１０－００２００７１（ＫＲ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２８８１９７４（ＣＮ，Ｙ）

【文献】中国実用新案第２１０３２５８７４（ＣＮ，Ｕ）

【文献】特開平１０－２４１６５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１５０９６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／５７８

Ｈ０１Ｍ １０／０４－３９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極体と、
前記電極体を収容する外装体および前記外装体を封口する封口板を含む電池ケースと、
前記封口板に取付けられた端子部と、
前記端子部に接続され、前記電極体側に開口部を有する導電部材と、
前記導電部材の前記開口部を封止する変形板と、
前記変形板と接合される集電体とを備え、
前記電極体は、前記集電体、前記変形板、および前記導電部材を介して前記端子部と電気的に接続され、
前記電池ケース内の圧力が所定値以上となったときに、前記変形板が変形することに伴い、前記電極体と前記端子部との間の電気的な接続が切断され、
前記変形板は、前記封口板側の第１表面と、前記電極体側の第２表面とを有し、前記変形板はさらに、その中心を含む領域に、周囲と比較して相対的に厚みが大きい厚肉部を有し、
前記変形板の前記第１表面上において、前記厚肉部よりも外周側であり、かつ、前記変形板の前記中心からの距離が前記中心から前記変形板の外周縁までの距離の半分よりも小さい領域に略環状の溝が形成され、
前記溝は、前記変形板を前記集電体から切り離した状態で、略Ｖ字状の断面形状を有し、
前記溝の開口を閉じる方向の応力が前記変形板に生じた状態で前記変形板が前記集電体に接合される、電池。

【請求項2】

電極体と、
前記電極体を収容する外装体および前記外装体を封口する封口板を含む電池ケースと、
前記封口板に取付けられた端子部と、
前記端子部に接続され、前記電極体側に開口部を有する導電部材と、
前記導電部材の前記開口部を封止する変形板と、
前記変形板と接合される集電体とを備え、
前記電極体は、前記集電体、前記変形板、および前記導電部材を介して前記端子部と電気的に接続され、
前記電池ケース内の圧力が所定値以上となったときに、前記変形板が変形することに伴い、前記電極体と前記端子部との間の電気的な接続が切断され、
前記変形板は、前記封口板側の第１表面と、前記電極体側の第２表面とを有し、
前記変形板の前記第２表面上において、前記変形板の中心からの距離が前記中心から前記変形板の外周縁までの距離の半分よりも大きい領域に略環状の溝が形成され、
前記溝は、前記変形板を前記集電体から切り離した状態で、略Ｖ字状の断面形状を有し、
前記溝の開口を閉じる方向の応力が前記変形板に生じた状態で前記変形板が前記集電体に接合される、電池。

【請求項3】

電極体と、
前記電極体を収容する外装体および前記外装体を封口する封口板を含む電池ケースと、
前記封口板に取付けられた端子部と、
前記端子部に接続され、前記電極体側に開口部を有する導電部材と、
前記導電部材の前記開口部を封止する変形板と、
前記変形板と接合される集電体とを備え、
前記電極体は、前記集電体、前記変形板、および前記導電部材を介して前記端子部と電気的に接続され、
前記電池ケース内の圧力が所定値以上となったときに、前記変形板が変形することに伴い、前記電極体と前記端子部との間の電気的な接続が切断され、
前記変形板は、前記封口板側の第１表面と、前記電極体側の第２表面とを有し、前記変形板はさらに、その中心を含む領域に、周囲と比較して相対的に厚みが大きい厚肉部を有し、
前記変形板の前記第１表面上において、前記厚肉部よりも外周側であり、かつ、前記変形板の前記中心からの距離が前記中心から前記変形板の外周縁までの距離の半分よりも小さい領域に略環状の溝が形成され、前記溝の断面全体が前記領域内にあり、
前記溝の開口を閉じる方向の応力が前記変形板に生じた状態で前記変形板が前記集電体に接合される、電池。

【請求項4】

前記溝は、前記変形板を前記集電体から切り離した状態で、前記溝が形成された位置の前記変形板の全厚の１／３以上１／２以下の深さを有する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電池。

【請求項5】

電極体と、
前記電極体を収容する外装体および前記外装体を封口する封口板を含む電池ケースと、
前記封口板に取付けられた端子部と、
前記端子部に接続され、前記電極体側に開口部を有する導電部材と、
前記導電部材の前記開口部を封止する変形板と、
前記変形板と接合される集電体とを備え、
前記電極体は、前記集電体、前記変形板、および前記導電部材を介して前記端子部と電気的に接続され、
前記電池ケース内の圧力が所定値以上となったときに、前記変形板が変形することに伴い、前記電極体と前記端子部との間の電気的な接続が切断され、
前記変形板は、前記封口板側の第１表面と、前記電極体側の第２表面とを有し、前記変形板はさらに、その中心を含む領域に、周囲と比較して相対的に厚みが大きい厚肉部を有し、
前記変形板の前記第１表面上において、前記厚肉部よりも外周側であり、かつ、前記変形板の前記中心からの距離が前記中心から前記変形板の外周縁までの距離の半分よりも小さい第１領域に略環状の第１溝が形成され、
前記変形板の前記第２表面上において、前記変形板の前記中心からの距離が前記中心から前記変形板の外周縁までの距離の半分よりも大きい第２領域に略環状の第２溝が形成され、
前記第１溝および前記第２溝の開口を閉じる方向の応力が前記変形板に生じた状態で前記変形板が前記集電体に接合され、
前記変形板を前記集電体から切り離した状態で、前記第１溝の開口の幅は前記第２溝の開口の幅よりも狭い、電池。

【請求項6】

前記第１溝および前記第２溝は、前記変形板を前記集電体から切り離した状態で、底部の幅よりも開口の幅が広い断面形状を有する、請求項５に記載の電池。

【請求項7】

前記変形板を前記集電体から切り離した状態で、前記第１溝の深さは前記第２溝の深さよりも小さい、請求項５または請求項６に記載の電池。

【請求項8】

前記第１溝および前記第２溝は、前記変形板を前記集電体から切り離した状態で、略Ｖ字状の断面形状を有する、請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の電池。

【請求項9】

前記変形板は、真円または正方形の平面形状を有する、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電池。

【請求項10】

電極体と集電体とを接続する工程と、
端子部および導電部材を電池ケースの封口板に取り付ける工程と、
第１表面および第２表面を有し、その中心を含む領域に、周囲と比較して相対的に厚みが大きい厚肉部が形成された変形板を準備する工程と、
前記変形板の前記第１表面上において、前記厚肉部よりも外周側であり、かつ、前記変形板の前記中心からの距離が前記中心から前記変形板の外周縁までの距離の半分よりも小さい領域に略Ｖ字状の断面形状を有する略環状の溝を形成する工程と、
前記変形板の前記第１表面を前記封口板側に向け、前記変形板の前記第２表面を前記電極体側に向けた状態で、前記封口板に取付けられた前記導電部材の開口部を前記変形板により封止する工程と、
前記溝の開口を閉じる方向に前記変形板を変形させた状態で前記変形板と前記集電体とを接合することにより、前記集電体、前記変形板、および前記導電部材を介して前記電極体と前記端子部と電気的に接続する工程と、
前記電極体を外装体に収容し、前記外装体を前記封口板により封口する工程とを備えた、電池の製造方法。

【請求項11】

電極体と集電体とを接続する工程と、
端子部および導電部材を電池ケースの封口板に取り付ける工程と、
第１表面および第２表面を有し、その中心を含む領域に、周囲と比較して相対的に厚みが大きい厚肉部が形成された変形板を準備する工程と、
前記変形板の前記第２表面上において、前記変形板の前記中心からの距離が前記中心から前記変形板の外周縁までの距離の半分よりも大きい領域に略Ｖ字状の断面形状を有する略環状の溝を形成する工程と、
前記変形板の前記第１表面を前記封口板側に向け、前記変形板の前記第２表面を前記電極体側に向けた状態で、前記封口板に取付けられた前記導電部材の開口部を前記変形板により封止する工程と、
前記溝の開口を閉じる方向に前記変形板を変形させた状態で前記変形板と前記集電体とを接合することにより、前記集電体、前記変形板、および前記導電部材を介して前記電極体と前記端子部と電気的に接続する工程と、
前記電極体を外装体に収容し、前記外装体を前記封口板により封口する工程とを備えた、電池の製造方法。

【請求項12】

電極体と集電体とを接続する工程と、
端子部および導電部材を電池ケースの封口板に取り付ける工程と、
第１表面および第２表面を有し、その中心を含む領域に、周囲と比較して相対的に厚みが大きい厚肉部が形成された変形板を準備する工程と、
前記変形板の前記第１表面上において、前記厚肉部よりも外周側であり、かつ、前記変形板の前記中心からの距離が前記中心から前記変形板の外周縁までの距離の半分よりも小さい領域に略環状の溝を前記溝の断面全体が前記領域内に位置するように形成する工程と、
前記変形板の前記第１表面を前記封口板側に向け、前記変形板の前記第２表面を前記電極体側に向けた状態で、前記封口板に取付けられた前記導電部材の開口部を前記変形板により封止する工程と、
前記溝の開口を閉じる方向に前記変形板を変形させた状態で前記変形板と前記集電体とを接合することにより、前記集電体、前記変形板、および前記導電部材を介して前記電極体と前記端子部と電気的に接続する工程と、
前記電極体を外装体に収容し、前記外装体を前記封口板により封口する工程とを備えた、電池の製造方法。

【請求項13】

前記溝は、前記変形板を前記集電体から切り離した状態で、前記溝が形成された位置の前記変形板の全厚の１／３以上１／２以下の深さを有する、請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の電池の製造方法。

【請求項14】

電極体と集電体とを接続する工程と、
端子部および導電部材を電池ケースの封口板に取り付ける工程と、
第１表面および第２表面を有し、その中心を含む領域に、周囲と比較して相対的に厚みが大きい厚肉部が形成された変形板を準備する工程と、
前記変形板の前記第１表面上において、前記厚肉部よりも外周側であり、かつ、前記変形板の前記中心からの距離が前記中心から前記変形板の外周縁までの距離の半分よりも小さい第１領域に略環状の第１溝を形成する工程と、
前記変形板の前記第２表面上において、前記変形板の前記中心からの距離が前記中心から前記変形板の外周縁までの距離の半分よりも大きい第２領域に略環状の第２溝を形成する工程と、
前記変形板の前記第１表面を前記封口板側に向け、前記変形板の前記第２表面を前記電極体側に向けた状態で、前記封口板に取付けられた前記導電部材の開口部を前記変形板により封止する工程と、
前記第１溝および前記第２溝の開口を閉じる方向に前記変形板を変形させた状態で前記変形板と前記集電体とを接合することにより、前記集電体、前記変形板、および前記導電部材を介して前記電極体と前記端子部と電気的に接続する工程と、
前記電極体を外装体に収容し、前記外装体を前記封口板により封口する工程とを備え、
前記変形板を前記集電体から切り離した状態で、前記第１溝の開口の幅は前記第２溝の開口の幅よりも狭い、電池の製造方法。

【請求項15】

前記第１溝および前記第２溝は、前記変形板を前記集電体から切り離した状態で、底部の幅よりも開口の幅が広い断面形状を有する、請求項１４に記載の電池の製造方法。

【請求項16】

前記変形板を前記集電体から切り離した状態で、前記第１溝の深さは前記第２溝の深さよりも小さい、請求項１４または請求項１５に記載の電池の製造方法。

【請求項17】

前記第１溝および前記第２溝は、前記変形板を前記集電体から切り離した状態で、略Ｖ字状の断面形状を有する、請求項１４から請求項１６のいずれか１項に記載の電池の製造方法。

【請求項18】

前記変形板は、真円または正方形の平面形状を有する、請求項１０から請求項１７のいずれか１項に記載の電池の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本技術は、電池およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電池ケース内の圧力が過度に上昇したときに作動して導電経路を遮断することが可能な電流遮断機構を備えた電池が従来から知られている。このような構造は、たとえば特開２０１０－２１２０３４号公報（特許文献１）および特開２０１９－８７４７８号公報（特許文献２）に示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－２１２０３４号公報

【文献】特開２０１９－８７４７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電流遮断機構においては、電池ケース内の圧力が上昇したときに、変形板の中央部が封口板側に移動するように変形することにより、集電体と変形板との溶接接合部が破断する。これにより、電極端子と電極体との間の導電経路が切断される。

【0005】

変形板の中央部が封口板から離れる方向に変形板を撓ませた状態で変形板と集電体とが溶接接合される。このとき、変形板の撓み変形量が安定しないと、集電体と変形板との溶接接合部の破断荷重が安定せず、結果として、電流遮断機構の作動が安定しない。従来の電流遮断機構は、この観点から必ずしも十分なものとはいえない。

【0006】

本技術の目的は、電流遮断機構の作動が安定した電池およびその製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本技術に係る電池は、電極体と、電極体を収容する外装体および外装体を封口する封口板を含む電池ケースと、封口板に取付けられた端子部と、端子部に接続され、電極体側に開口部を有する導電部材と、導電部材の開口部を封止する変形板と、変形板と接合される集電体とを備える。電極体は、集電体、変形板、および導電部材を介して端子部と電気的に接続される。電池ケース内の圧力が所定値以上となったときに、変形板が変形することに伴い、電極体と端子部との間の電気的な接続が切断される。変形板は、封口板側の第１表面と、電極体側の第２表面とを有する。変形板はさらに、その中心を含む領域に、周囲と比較して相対的に厚みが大きい厚肉部を有し得る。

【0008】

１つの局面では、変形板の第１表面上において、厚肉部よりも外周側であり、かつ、変形板の中心からの距離が中心から変形板の外周縁までの距離の半分よりも小さい領域に略環状の溝が形成される。ここで、溝の開口を閉じる方向の応力が変形板に生じた状態で変形板が集電体に接合される。

【0009】

他の局面では、変形板の第２表面上において、変形板の中心からの距離が中心から変形板の外周縁までの距離の半分よりも大きい領域に略環状の溝が形成される。ここで、溝の開口を閉じる方向の応力が変形板に生じた状態で変形板が集電体に接合される。

【0010】

さらに他の局面では、変形板の第１表面上において、厚肉部よりも外周側であり、かつ、変形板の中心からの距離が中心から変形板の外周縁までの距離の半分よりも小さい第１領域に略環状の第１溝が形成され、変形板の第２表面上において、変形板の中心からの距離が中心から変形板の外周縁までの距離の半分よりも大きい第２領域に略環状の第２溝が形成される。

【0011】

ここで、第１溝および第２溝の開口を閉じる方向の応力が変形板に生じた状態で変形板が集電体に接合され得る。また、第１溝および第２溝は、変形板を集電体から切り離した状態で、底部の幅よりも開口の幅が広い断面形状を有し得る。

【0012】

本技術に係る電池の製造方法は、電極体と集電体とを接続する工程と、端子部および導電部材を電池ケースの封口板に取り付ける工程と、第１表面および第２表面を有し、その中心を含む領域に、周囲と比較して相対的に厚みが大きい厚肉部が形成された変形板を準備する工程と、変形板に略環状の溝を形成する工程と、変形板の第１表面を封口板側に向け、変形板の第２表面を電極体側に向けた状態で、封口板に取付けられた導電部材の開口部を変形板により封止する工程と、溝の開口を閉じる方向に変形板を変形させた状態で変形板と集電体とを接合することにより、集電体、変形板、および導電部材を介して電極体と端子部と電気的に接続する工程と、電極体を外装体に収容し、外装体を封口板により封口する工程とを備える。

【0013】

１つの局面では、変形板に略環状の溝を形成する工程は、変形板の第１表面上において、厚肉部よりも外周側であり、かつ、変形板の中心からの距離が中心から変形板の外周縁までの距離の半分よりも小さい領域に略環状の溝を形成することを含む。

【0014】

他の局面では、変形板に略環状の溝を形成する工程は、変形板の第２表面上において、変形板の中心からの距離が中心から変形板の外周縁までの距離の半分よりも大きい領域に略環状の溝を形成することを含む。

【0015】

さらに他の局面では、変形板に略環状の溝を形成する工程は、変形板の第１表面上において、厚肉部よりも外周側であり、かつ、変形板の中心からの距離が中心から変形板の外周縁までの距離の半分よりも小さい第１領域に略環状の第１溝を形成することと、変形板の第２表面上において、変形板の中心からの距離が中心から変形板の外周縁までの距離の半分よりも大きい第２領域に略環状の第２溝を形成することとを含む。

【0016】

さらに他の局面では、変形板に略環状の溝を形成する工程は、変形板の第１表面上において、厚肉部よりも外周側であり、かつ、変形板の中心からの距離が中心から変形板の外周縁までの距離の半分よりも小さい第１領域に、底部の幅よりも開口の幅が広い断面形状を有する略環状の第１溝を形成することと、変形板の第２表面上において、変形板の中心からの距離が中心から変形板の外周縁までの距離の半分よりも大きい第２領域に、底部の幅よりも開口の幅が広い断面形状を有する略環状の第２溝を形成することとを含む。

【発明の効果】

【0017】

本技術によれば、電流遮断機構の作動が安定した電池およびその製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】角形二次電池の斜視図である。

【図2】図１におけるII－II断面図である。

【図3】電極体を構成する正極板の平面図である。

【図4】電極体を構成する負極板の平面図である。

【図5】正極板および負極板からなる電極体を示す平面図である。

【図6】電極体と正極集電部材および負極集電部材との接続構造を示す図である。

【図7】封口板への正極集電部材および負極集電部材の取付構造を示す図である。

【図8】図７におけるＶIII-ＶIII断面図である。

【図9】図７におけるIＸ－IＸ断面図である。

【図10】封口板と電極体とが接続された状態を示す図である。

【図11】封口板と電極体とが接続された状態における正極集電部材周辺の拡大図である。

【図12】変形板の断面図である。

【図13】変形板の上面図である。

【図14】変形板の下面図である。

【図15】図１２中のα部の周辺を示す拡大図である。

【図16】図１２中のβ部の周辺を示す拡大図である。

【図17】図１２～図１６に示す変形板を変形させて集電体に接合した状態を示す断面図である。

【図18】変形板に形成される溝の形状の変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に、本技術の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。

【0020】

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本技術の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本技術にとって必ずしも必須のものではない。

【0021】

なお、本明細書において、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「有する（ｈａｖｅ）」の記載は、オープンエンド形式である。すなわち、ある構成を含む場合に、当該構成以外の他の構成を含んでもよいし、含まなくてもよい。また、本技術は、本実施の形態において言及する作用効果を必ずしもすべて奏するものに限定されない。

【0022】

本明細書において、「電池」は、リチウムイオン電池に限定されず、ニッケル水素電池など他の電池を含み得る。本明細書において、「電極」は正極および負極を総称し得る。また、「電極板」は正極板および負極板を総称し得る。

【0023】

図１は、角形二次電池１の斜視図である。図２は、図１におけるII－II断面図である。

【0024】

図１，図２に示すように、角形二次電池１は、電池ケース１００と、電極体２００と、絶縁シート３００と、正極端子４００と、負極端子５００と、正極集電部材６００と、負極集電部材７００と、電流遮断機構８００と、カバー部材９００とを含む。

【0025】

電池ケース１００は、開口を有する有底角筒状の角形外装体１１０と、角形外装体１１０の開口を封口する封口板１２０とからなる。角形外装体１１０および封口板１２０は、それぞれ金属製であることが好ましく、アルミニウムまたはアルミニウム合金製とすることが好ましい。

【0026】

封口板１２０には、電解液注液孔１２１が設けられる。電解液注液孔１２１から電池ケース１００内に電解液が注液された後、電解液注液孔１２１は、封止部材１２２により封止される。封止部材１２２としては、たとえばブラインドリベットおよびその他の金属部材を用いることができる。

【0027】

封口板１２０には、ガス排出弁１２３が設けられる。ガス排出弁１２３は、電池ケース１００内の圧力が所定値以上となった際に破断する。これにより、電池ケース１００内のガスが電池ケース１００外に排出される。

【0028】

電極体２００は、電解液とともに電池ケース１００内に収容されている。電極体２００は、正極板と負極板がセパレータを介して積層されたものである。電極体２００と角形外装体１１０の間には樹脂製の絶縁シート３００が配置されている。

【0029】

電極体２００の封口板１２０側の端部には、正極タブ２１０Ａおよび負極タブ２１０Ｂが設けられている。

【0030】

正極タブ２１０Ａと正極端子４００とは、正極集電部材６００を介して電気的に接続されている。正極集電部材６００は、第１正極集電体６１０および第２正極集電体６２０を含む。なお、正極集電部材６００は、１つの部品から構成されてもよい。正極集電部材６００は、金属製であることが好ましく、アルミニウムまたはアルミニウム合金製とすることがより好ましい。

【0031】

負極タブ２１０Ｂと負極端子５００とは、負極集電部材７００を介して電気的に接続されている。負極集電部材７００は、第１負極集電体７１０および第２負極集電体７２０を含む。なお、負極集電部材７００は、１つの部品から構成されてもよい。負極集電部材７００は、金属製であることが好ましく、銅または銅合金製であることがより好ましい。

【0032】

正極端子４００は、樹脂製の外部側絶縁部材４１０を介して封口板１２０に固定されている。負極端子５００は、樹脂製の外部側絶縁部材５１０を介して封口板１２０に固定されている。

【0033】

正極端子４００は金属製であることが好ましく、アルミニウムまたはアルミニウム合金製であることがより好ましい。負極端子５００は金属製であることが好ましく、銅または銅合金製であることがより好ましい。負極端子５００が、電池ケース１００の内部側に配置される銅または銅合金からなる領域と、電池ケース１００の外部側に配置されるアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる領域を有するようにしてもよい。

【0034】

電流遮断機構８００は、正極タブ２１０Ａ（正極板）と正極端子４００の間の導電経路に設けられる。電流遮断機構８００は、電池ケース１００内の圧力が所定値以上となった際に作動し、導電経路を遮断することができる。ガス排出弁１２３の作動圧は、電流遮断機構８００の作動圧よりも大きい値に設定される。電流遮断機構８００は、負極タブ２１０Ｂと負極端子５００の間の導電経路に設けることもできる。

【0035】

図３は、電極体２００を構成する正極板２００Ａの平面図である。正極板２００Ａは、矩形状のアルミニウム箔からなる正極芯体の両面に正極活物質（たとえばリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物等）、結着材（ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等）、および導電材（たとえば炭素材料等）を含む正極活物質合剤層が形成された本体部２２０Ａを有する。本体部の端辺から正極芯体が突出しており、この突出した正極芯体が正極タブ２１０Ａを構成する。正極タブ２１０Ａにおける本体部の２２０Ａと隣接する部分には、アルミナ粒子、結着材、および導電材を含む正極保護層２３０Ａが設けられている。正極保護層２３０Ａは、正極活物質合剤層の電気抵抗よりも大きな電気抵抗を有する。正極活物質合剤層は導電材を含まなくてもとい。正極保護層２３０Ａは必ずしも設けられなくてもよい。

【0036】

図４は、電極体２００を構成する負極板２００Ｂの平面図である。負極板２００Ｂは、矩形状の銅箔からなる負極芯体の両面に負極活物質層が形成された本体部２２０Ｂを有する。本体部２２０Ｂの端辺から負極芯体が突出しており、この突出した負極芯体が負極タブ２１０Ｂを構成する。

【0037】

図５は、正極板２００Ａおよび負極板２００Ｂからなる電極体２００を示す平面図である。図５に示すように、電極体２００は、一方の端部において各々の正極板２００Ａの正極タブ２１０Ａが積層され、各々の負極板２００Ｂの負極タブ２１０Ｂが積層されるように作製される。正極板２００Ａおよび負極板２００Ｂは、たとえば各々５０枚程度ずつ重ねられる。正極板２００Ａと負極板２００Ｂとは、ポリオレフィン製の矩形状のセパレータを介して交互に積層される。なお、長尺のセパレータをつづら折りして用いてもよい。

【0038】

図６は、電極体２００と正極集電部材６００および負極集電部材７００との接続構造を示す図である。図６に示すように、電極体２００は、第１電極体要素２０１（第１積層群）および第２電極体要素２０２（第２積層群）により構成される。第１電極体要素２０１および第２電極体要素２０２の外面にもセパレータが各々配置される。第１電極体要素２０１および第２電極体要素２０２は、たとえばテープ等により積層状態の状態で固定することができる。代替的に、各々の正極板２００Ａ、負極板２００Ｂおよびセパレータに接着層を設け、セパレータと正極板２００Ａとが各々接着され、セパレータと負極板２００Ｂとが各々接着されるようにしてもよい。

【0039】

第１電極体要素２０１の複数枚の正極タブ２１０Ａが第１正極タブ群２１１Ａを構成する。第１電極体要素２０１の複数枚の負極タブ２１０Ｂが第１負極タブ群２１１Ｂを構成する。第２電極体要素２０２の複数枚の正極タブ２１０Ａが第２正極タブ群２１２Ａを構成する。第２電極体要素２０２の複数枚の負極タブ２１０Ｂが第２負極タブ群２１２Ｂを構成する。

【0040】

第１電極体要素２０１と第２電極体要素２０２の間に、第２正極集電体６２０と第２負極集電体７２０とが配置される。第２正極集電体６２０は、第１開口６２０Ａおよび第２開口６２０Ｂを有する。第１正極タブ群２１１Ａおよび第２正極タブ群２１２Ａが、第２正極集電体６２０上に溶接接続され、溶接接続部２１３が形成される。第１負極タブ群２１１Ｂおよび第２負極タブ群２１２Ｂが、第２負極集電体７２０上に溶接接続され、溶接接続部２１３が形成される。溶接接続部２１３は、たとえば、超音波溶接、抵抗溶接、レーザ溶接等により形成し得る。

【0041】

図７は、封口板１２０への正極集電部材６００および負極集電部材７００の取付構造を示す図である。図８は、図７におけるＶIII-ＶIII断面を示す。図９は、図７におけるIＸ－IＸ断面を示す。

【0042】

まず、図７，図８を参照して、封口板１２０への正極集電部材６００の取付について説明する。

【0043】

封口板１２０の外面側に樹脂製の外部側絶縁部材４１０が配置される。封口板１２０の内面側に樹脂製の絶縁部材４２０および導電部材４３０が配置される。その後、正極端子４００が、外部側絶縁部材４１０の貫通穴 、封口板１２０の正極端子取り付け孔、絶縁部材４２０の貫通穴、および導電部材４３０の貫通穴に挿入される。そして、正極端子４００の先端が導電部材４３０上にカシメ接続される。これにより、正極端子４００、外部側絶縁部材４１０、封口板１２０、絶縁部材４２０、および導電部材４３０が固定される。正極端子４００および導電部材４３０のカシメ接続された部分は、レーザ溶接等により溶接されることが好ましい。

【0044】

導電部材４３０は、導電部材ベース部４３１と、導電部材ベース部４３１の縁部から電極体２００（図中下側）に向かって延びる管状部４３２とを有する。管状部４３２の電極体２００側の端部には、開口部４３３が設けられている。なお、正極端子４００と導電部材４３０とは一体の部材として設けられてもよい。

【0045】

変形板４４０は、導電部材４３０の開口部４３３を塞ぐように配置される。変形板４４０の周縁は、レーザ溶接等により導電部材４３０に溶接される。これにより、導電部材４３０の開口部４３３が変形板４４０により密閉される。なお、導電部材４３０および変形板４４０はそれぞれ金属製であることが好ましく、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることがより好ましい。

【0046】

第１正極集電体６１０に設けられた貫通穴に、樹脂製の絶縁部材６３０（正極集電体ホルダ）に設けられた突起が挿入され、当該突起の先端を熱カシメ等により拡径することにより、接続部６３１が形成され、第１正極集電体６１０と絶縁部材６３０とを接続することができる。また、第１正極集電体６１０に設けられた貫通穴に絶縁部材６３０に設けられた突起を挿入することにより、ズレ防止部６３２を形成することができる。

【0047】

第１正極集電体６１０に接続された絶縁部材６３０と、正極端子４００側の絶縁部材４２０とは、嵌合により接続される。なお、絶縁部材６３０に爪部を設け、当該爪部を絶縁部材４２０に引っ掛け接続することもできる。

【0048】

その後、絶縁部材６３０に設けられた開口部において、正極集電部材６００側の第１正極集電体６１０と、正極端子４００側の変形板４４０の中央部とが、レーザ溶接等により接続される。第１正極集電体６１０に接続用孔を設け、接続用孔の縁部を変形板４４０に溶接接続することが好ましい。

【0049】

図８に示すように、絶縁部材６３０は、電極体２００側に突出する筒状部６３０Ａを有する。筒状部６３０Ａは、第２正極集電体６２０の第２開口６２０Ｂを貫通し、電解液注液孔１２１と連通する孔部６３０Ｂを規定する。

【0050】

封口板１２０に正極集電部材６００を取り付ける際は、まず、第１正極集電体６１０が封口板１２０上の絶縁部材６３０に接続される。続いて、電極体２００に接続された第２正極集電体６２０が第１正極集電体６１０に取り付けられる。このとき、第２正極集電体６２０の一部が第１正極集電体６１０と重なるように第２正極集電体６２０が絶縁部材６３０上に配置される。続いて、第２正極集電体６２０に設けられた第１開口６２０Ａの周囲が、レーザ溶接等により第１正極集電体６１０に溶接接続される。

【0051】

次に、図７および図９を参照して、封口板１２０への負極集電部材７００の取付について説明する。

【0052】

封口板１２０の外面側に樹脂製の外部側絶縁部材５１０が配置される。封口板１２０の内面側に第１負極集電体７１０、および樹脂製の絶縁部材７３０（負極集電体ホルダ）が配置される。次に、負極端子５００が、外部側絶縁部材５１０の貫通孔、封口板１２０の負極端子取り付け孔、第１負極集電体７１０の貫通孔、および絶縁部材７３０の貫通孔に挿入される。そして、負極端子５００の先端が第１負極集電体７１０上にカシメ接続される。これにより、負極端子５００、外部側絶縁部材５１０、封口板１２０、第１負極集電体７１０、および絶縁部材７３０が固定される。なお、負極端子５００および第１負極集電体７１０のカシメ接続された部分は、レーザ溶接等により溶接接続されることが好ましい。

【0053】

さらに、第２負極集電体７２０の一部が第１負極集電体７１０と重なるように、第２負極集電体７２０が絶縁部材７３０上に配置される。第２負極集電体７２０に設けられた第１開口７２０Ａにおいて、第２負極集電体７２０は第１負極集電体７１０にレーザ溶接等により溶接接続される。

【0054】

封口板１２０に負極集電部材７００を取り付ける際は、まず、第１負極集電体７１０が封口板１２０上の絶縁部材７３０に接続される。続いて、電極体２００に接続された第２負極集電体７２０が第１負極集電体７１０に取り付けられる。このとき、第２負極集電体７２０の一部が第１負極集電体７１０と重なるように第２負極集電体７２０が絶縁部材７３０上に配置される。続いて、第２負極集電体７２０に設けられた第１開口７２０Ａの周囲が、レーザ溶接等により第１負極集電体７１０に溶接接続される。

【0055】

図８に示される電流遮断機構８００の動作について説明する。電池ケース１００内の圧力が上昇することにより、変形板４４０の中央部が封口板１２０側に移動するように変形する。そして、電池ケース１００内の圧力が所定値以上となったとき、変形板４４０の変形に伴い、第１正極集電体６１０と変形板４４０との溶接接合部が破断する。これにより、正極板２００Ａから正極端子４００への導電経路が切断される。

【0056】

角形二次電池１が過充電状態となり電池ケース１００内の圧力が上昇したとき、電流遮断機構８００が作動し、正極板２００Ａから正極端子４００への導電経路が切断されることにより、更なる過充電の進行が防止される。

【0057】

正極端子４００には貫通孔４００Ａが形成されている。貫通孔４００Ａを通じて導電部材４３０の内部側にガスを送り込むことにより、導電部材４３０と変形板４４０との溶接接続部のリーク検査を行なうことができる。貫通孔４００Ａは、樹脂製ないし金属製の端子封止部材により封止される。

【0058】

図１０は、封口板１２０と電極体２００とが接続された状態を示す図である。図１１は、封口板１２０と電極体２００とが接続された状態における正極集電部材６００周辺の拡大図である。

【0059】

図７～図９を用いて説明したように、正極集電部材６００および負極集電部材７００を介して第１電極体要素２０１および第２電極体要素２０２が封口板１２０に取り付けられる。これにより、図１０に示すように、第１電極体要素２０１および第２電極体要素２０２が封口板１２０に接続され、電極体２００と正極端子４００および負極端子５００とが電気的に接続される。

【0060】

図１１に示すように、第１正極集電体６１０上に樹脂製のカバー部材９００が設けられる。カバー部材９００は、第１正極集電体６１０と電極体２００の間に位置する。カバー部材９００は、負極集電体側に設けられてもよい。また、カバー部材９００は必須の部材ではなく、適宜省略が可能である。

【0061】

図１０に示す状態から、第１電極体要素２０１と第２電極体要素２０２とが１つに纏められる。このとき、第１正極タブ群２１１Ａと第２正極タブ群２１２Ａとが互いに異なる方向に湾曲させられる。第１負極タブ群２１１Ｂと第２負極タブ群２１２Ｂとが互いに異なる方向に湾曲させられる。

【0062】

第１電極体要素２０１と第２電極体要素２０２とは、テープ等により１つに纏められ得る。代替的に、第１電極体要素２０１と第２電極体要素２０２とを、箱状ないし袋状に成形した絶縁シート内に配置することで１つに纏めることができる。さらに、第１電極体要素２０１と第２電極体要素２０２とを接着により固定することができる。

【0063】

１つに纏められた第１電極体要素２０１と第２電極体要素２０２とが絶縁シートで包まれ、角形外装体１１０に挿入される。その後、封口板１２０が角形外装体１１０に溶接接続され、角形外装体１１０の開口が封口板１２０により封口され、密閉された電池ケース１００が形成される。

【0064】

その後、封口板１２０に設けられた電解液注液孔１２１から非水電解液が電池ケース１００に注液される。非水電解液としては、たとえば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、およびジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とを、体積比（２５℃）３０：３０：４０の割合で混合した非水溶媒に、ＬｉＰＦ₆を１．２モル／Ｌの濃度で溶解させたものを用いることができる。

【0065】

非水電解液が注液された後、電解液注液孔１２１は封止部材１２２により封止される。以上の工程の実施により、角形二次電池１は完成する。

【0066】

以上に述べたとおり、角形二次電池１の製造方法は、電極体２００と第１正極集電体６１０とを接続する工程と、正極端子４００（端子部）および導電部材４３０を電池ケース１００の封口板１２０に取り付ける工程と、変形板４４０の上面を封口板１２０側に向け、変形板４４０の下面を電極体２００側に向けた状態で、封口板１２０に取付けられた導電部材４３０の開口部４３３を変形板４４０により封止する工程と、変形板４４０と第１正極集電体６１０とを接合する工程と、電極体２００を角形外装体１１０に収容し、角形外装体１１０を封口板１２０により封口する工程とを備える。

【0067】

このようにして製造された角形二次電池１は、電極体２００と、電極体２００を収容する角形外装体１１０および角形外装体１１０を封口する封口板１２０を含む電池ケース１００と、封口板１２０に取付けられた正極端子４００（端子部）と、正極端子４００に接続され、電極体２００側に開口部４３３を有する導電部材４３０と、導電部材４３０の開口部４３３を封止する変形板４４０と、変形板４４０と接合される第１正極集電体６１０とを備える。

【0068】

電極体２００は、第１正極集電体６１０、変形板４４０、および導電部材４３０を介して正極端子４００と電気的に接続される。電池ケース１００内の圧力が所定値以上となったときに、変形板４４０が変形することに伴い、電極体２００と正極端子４００との間の電気的な接続が切断される。

【0069】

図１２は、変形板４４０の断面図であり、図１３は、変形板４４０の上面図であり、図１４は、変形板４４０の下面図である。

【0070】

変形板４４０は、図１３に示す封口板１２０側の上面（第１表面）と、図１４に示す電極体２００側の下面（第２表面）とを有する。変形板４４０は、厚肉部４４１と、薄肉部４４２とを有する。厚肉部４４１は、変形板４４０の中心を含む領域に設けられ、周囲と比較して相対的に厚みが大きい。薄肉部４４２は、厚肉部４４１の周囲に設けられ、厚肉部４４１と比較して相対的に厚みが小さい。

【0071】

変形板４４０の中央部に厚肉部４４１が設けられることにより、第１正極集電体６１０との溶接接合時の加工性が向上するとともに、変形板４４０の内周側の導電経路を大きくすることができる。この結果、意図しない大電流の通電時においても、変形板４４０上で溶断が生じることを防止し、異常時の気密性を確保することができる。

【0072】

図１２、図１３に示すように、変形板４４０の上面において、厚肉部４４１よりも外周側であり、かつ、変形板４４０の中心からの距離が中心から変形板４４０の外周縁までの距離の半分よりも小さいＡ領域（第１領域）に環状の溝４４３Ａ（第１溝）が形成される。

【0073】

図１２、図１４に示すように、変形板４４０の下面において、変形板４４０の中心からの距離が中心から変形板４４０の外周縁までの距離の半分よりも大きいＢ領域（第２領域）に環状の溝４４３Ｂ（第２溝）が形成される。

【0074】

なお、溝４４３Ａおよび溝４４３Ｂは、完全に環状でなくてもよく、部分的に溝が形成されない「略環状」のものであってもよい。「略環状」は、溝の周長に関して、完全な環状を１００％としたとき、６０％以上程度であることが好ましく、８０％以上程度であることがより好ましく、９０％以上程度であることがさらに好ましい。ただし、溝４４３Ａおよび溝４４３Ｂが周方向に分割される場合、分割された各溝は、「環状」の中心に関して対称な形状を有することが好ましい。

【0075】

図１７に示すように、変形板４４０は、溝４４３Ａおよび溝４４３Ｂの開口を閉じる方向の応力が変形板に生じた状態で第１正極集電体６１０に接合される。また、溝４４３Ａおよび溝４４３Ｂは、変形板４４０を第１正極集電体６１０から切り離した状態で、底部の幅よりも開口の幅が広い断面形状を有する。

【0076】

図１５は、図１２中のα部の周辺を示す拡大図であり、図１６は、図１２中のβ部の周辺を示す拡大図である。図１５、図１６に示すように、溝４４３Ａおよび溝４４３Ｂは、底部の幅よりも開口の幅が広い断面形状を有する。より具体的には、溝４４３Ａおよび溝４４３Ｂは、略Ｖ字状の断面形状を有する。

【0077】

溝４４３Ａおよび溝４４３Ｂは、変形板４４０を第１正極集電体６１０から切り離した状態で、溝４４３Ａおよび溝４４３Ｂが形成された位置の変形板４４０の全厚（溝が形成されない場合の変形板４４０の厚み）の１／３以上１／２以下程度の深さを有することが好ましい。この程度の溝深さとすることで、変形板４４０の所望の変形を促進しながら、導電経路となる変形板４４０の断面積が過度に減少することを抑制することができる。

【0078】

なお、電池ケース１００内の圧力が上昇したとき、電流遮断機構８００においては、変形板４４０と第１正極集電体６１０との接合部が切断される。このとき、変形板４４０の溝４４３Ａおよび溝４４３Ｂが形成された部分は切断されない。

【0079】

また、角形二次電池１に大電流が流れたときも、変形板４４０の溝４４３Ａおよび溝４４３Ｂが形成された部分は溶断しない。このとき、他の脆弱部が溶断することにより、意図しない大電流は遮断される。

【0080】

変形板４４０を第１正極集電体６１０から切り離した状態で、溝４４３Ａの開口の幅を溝４４３Ｂの開口の幅よりも狭く形成してもよい。また、変形板４４０を第１正極集電体６１０から切り離した状態で、溝４４３Ａの深さを溝４４３Ｂの深さよりも小さく形成してもよい。

【0081】

変形板４４０の内周側に位置する溝４４３Ａが形成された部分においては、外周側に位置する溝４４３Ｂが形成された部分よりも導電経路の断面積が小さくなり、通電による発熱は大きくなる傾向にある。溝４４３Ｂの開口の幅および深さを相対的に大きく、溝４４３Ａの開口の幅および深さを相対的に小さくすることにより、変形板４４０の所望の変形を促進しながら、導電経路の断面積の縮小を抑制することができる。

【0082】

図１７は、変形板４４０を変形させて第１正極集電体６１０と接合した状態を示す断面図である。

【0083】

図１７に示すように、変形板４４０は、厚肉部４４１が電極体２００側（図１７中下側）に移動するように変形した状態で第１正極集電体６１０に接合される。この変形は、正極端子４００に設けられた貫通孔４００Ａ（図８参照）から導電部材４３０の内部に窒素ガスなどのガス圧が導入されることによって生じる。

【0084】

変形板４４０の上記変形により封口板１２０側に近づいた厚肉部４４１が第１正極集電体６１０に溶接される。すなわち、変形板４４０は、溝４４３Ａおよび溝４４３Ｂの開口を閉じる方向の応力が変形板４４０に生じた状態で第１正極集電体６１０に接合される。

【0085】

溝４４３Ａおよび溝４４３Ｂが変形板４４０に形成されない構造においても、変形板４４０の中央部に位置する厚肉部４４１が封口板１２０側に移動するように変形した状態で変形板４４０は第１正極集電体６１０に接合される。ただし、変形板４４０の変形状態（変形後の形状、変形量）のばらつきに起因して、変形板４４０と第１正極集電体６１０との接合強度にばらつきが生じ得る。この結果、電流遮断機構８００の作動が不安定になり得る。

【0086】

これに対し、本実施の形態に係る変形板４４０においては、変形板４４０の中央側に位置するＡ領域の上面に溝４４３Ａが形成され、変形板４４０の外周側に位置するＢ領域の下面に溝４４３Ｂが形成されているため、図１７に示す方向の変形が促進され、変形板４４０の変形後の形状が安定する。また、溝４４３Ａおよび溝４４３Ｂの開口が閉じることにより、それ以上の変形が抑制されるため、変形板４４０の変形量が安定する。このように、本実施の形態に係る変形板４４０によれば、変形板４４０の変形状態（変形後の形状、変形量）のばらつきを抑制することができるので、変形板４４０と第１正極集電体６１０との接合強度を安定させることができる。この結果、電流遮断機構８００の作動が安定する。

【0087】

溝４４３Ａおよび溝４４３Ｂの一方のみを形成するようにしてもよい。その場合、外周側の溝４４３Ｂのみを形成することが好ましい。溝４４３Ａおよび溝４４３Ｂの開口の幅および深さは、変形板４４０が所望の形状に変形したときに、各溝の隙間が埋まる（開口が閉じる）ように形成することが好ましい。変形板４４０が所望の形状に変形したときに、溝４４３Ａおよび溝４４３Ｂの隙間が残る（開口が完全には閉じない）ように形成してもよい。

【0088】

図１８は、変形板４４０に形成される溝の形状の変形例を示す図である。図１２～図１７に示す例では、略Ｖ字状の断面形状を示したが、略Ｖ字状の断面形状に代えて、図１８に示す略Ｕ字状の断面形状を有する溝４４３Ｃが用いられてもよい。溝４４３Ｃは、略Ｖ字状の場合と同様に、変形板４４０を第１正極集電体６１０から切り離した状態で、底部の幅よりも開口の幅が広い断面形状を有する。

【0089】

また、上述した真円形状に代えて、正方形の平面形状を有する変形板４４０が用いられてもよい。この場合、溝４４３Ａおよび溝４４３Ｂも正方形状に延びる。

【0090】

以上、本技術の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本技術の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0091】

１ 角形二次電池、１００ 電池ケース、１１０ 角形外装体、１２０ 封口板、１２１ 電解液注液孔、１２２ 封止部材、１２３ ガス排出弁、２００ 電極体、２００Ａ 正極板、２００Ｂ 負極板、２０１ 第１電極体要素、２０２ 第２電極体要素、２１０Ａ 正極タブ、２１０Ｂ 負極タブ、２１１Ａ 第１正極タブ群、２１１Ｂ 第１負極タブ群、２１２Ａ 第２正極タブ群、２１２Ｂ 第２負極タブ群、２１３ 溶接接続部、２２０Ａ 本体部、２２０Ｂ 本体部、２３０Ａ 正極保護層、３００ 絶縁シート、４００ 正極端子、４００Ａ 貫通孔、４１０ 外部側絶縁部材、４２０ 絶縁部材、４３０ 導電部材、４３１ 導電部材ベース部、４３２ 管状部、４３３ 開口部、４４０ 変形板、５００ 負極端子、５１０ 外部側絶縁部材、６００ 正極集電部材、６１０ 第１正極集電体、６２０ 第２正極集電体、６２０Ａ 第１開口、６２０Ｂ 第２開口、６３０ 絶縁部材、６３０Ａ 筒状部、６３０Ｂ 孔部、６３１ 接続部、６３２ ズレ防止部、７００ 負極集電部材、７１０ 第１負極集電体、７２０ 第２負極集電体、７２０Ａ 第１開口、７３０ 絶縁部材、８００ 電流遮断機構、９００ カバー部材。

【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】

【図16】

【図17】

【図18】