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(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】2024-12-18
(45)【発行日】2024-12-26
(54)【発明の名称】角形二次電池及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
H01M 50/55 20210101AFI20241219BHJP
H01M 50/54 20210101ALI20241219BHJP
H01M 50/564 20210101ALI20241219BHJP
H01M 50/528 20210101ALI20241219BHJP
H01M 50/533 20210101ALI20241219BHJP
H01M 50/536 20210101ALI20241219BHJP
H01M 50/586 20210101ALI20241219BHJP
H01M 50/595 20210101ALI20241219BHJP
H01M 10/04 20060101ALI20241219BHJP
H01M 50/538 20210101ALI20241219BHJP
H01M 50/176 20210101ALI20241219BHJP
【ＦＩ】
H01M50/55 101
H01M50/54
H01M50/564
H01M50/528
H01M50/533
H01M50/536
H01M50/586
H01M50/595
H01M10/04 Z
H01M50/538
H01M10/04 W
H01M50/176
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2021542662
(86)(22)【出願日】2020-07-30
(86)【国際出願番号】 JP2020029257
(87)【国際公開番号】W WO2021039267
(87)【国際公開日】2021-03-04
【審査請求日】2023-05-12
(31)【優先権主張番号】P 2019158399
(32)【優先日】2019-08-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000005821
【氏名又は名称】パナソニックホールディングス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001427
【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】宮村 幸延
(72)【発明者】
【氏名】今西 裕明
【審査官】山田 倍司
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－１０７１２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１４７６８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０５６０８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０９７９５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０２６７８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２４７９８９（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ １０／００－１０／０４
１０／０６－１０／３４
５０／００－５０／１９８
５０／５０－５０／５９８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
正極板及び負極板を備えた電極体と、開口部を有し、前記電極体を収容した角形の電池ケースと、
前記開口部を封口した封口板と、
前記封口板の長手方向端部において、前記正極板または前記負極板の端辺に接続された集電体と、
前記封口板の外側に設けられ、前記集電体に接続された外部端子と、
を備えた角形二次電池であって、
前記集電体は、前記外部端子に接続された第１接続部と、前記正極板または前記負極板の端辺に接続された第２接続部とが、同一部材で一体的に構成されており、
前記第１接続部は、前記封口板及び前記外部端子に設けられた貫通孔を、該封口板の内側から外側に向けて貫通し、前記第１接続部の先端部がかしめられて、前記外部端子に接続されるとともに、前記集電体及び前記外部端子が、前記封口板に固定されており、
前記第１接続部は、円筒形状からなり、
前記第２接続部は、前記封口板の長手方向に平行な第１側面を有し、
前記集電体は、前記第１側面において、前記正極板または前記負極板の端辺に接続されており、
円筒形状からなる前記第１接続部の軸と、前記第２接続部の前記第１側面とは、前記封口板の幅方向において、互いに重なっており、
前記第２接続部は、前記封口板の幅方向に平行で、かつ前記封口板の長手方向に垂直であって、前記電極体と対向する第２側面を有し、
前記第２側面に、絶縁部材が配置されている、角形二次電池。
【請求項2】
前記第２接続部は、板状またはブロック状からなる、請求項１に記載の角形二次電池。
【請求項3】
前記集電体の第２接続部と、前記正極板または前記負極板の端辺とは、溶接接合されており、前記溶接接合された接合部が、被覆部材で覆われている、請求項１または２に記載の角形二次電池。
【請求項4】
前記電極体は、複数からなり、各電極体の前記正極板または前記負極板の端辺は、共通の前記集電体に接続されている、請求項１～３の何れかに記載の角形二次電池。
【請求項5】
正極板及び負極板を備えた電極体と、開口部を有し、前記電極体を収容した角形の電池ケースと、
前記開口部を封口した封口板と、
前記封口板の長手方向端部において、前記正極板または前記負極板の端辺に接続された集電体と、
前記封口板の外側に設けられ、前記集電体に接続された外部端子と、
を備えた角形二次電池の製造方法であって、
円筒形状からなる第１接続部と、板状またはブロック状からなる第２接続部とが、同一部材で一体的に構成された集電体を用意する工程（ａ）と、
前記集電体の前記第２接続部に、前記正極板または前記負極板の端辺を接続する工程と、
前記集電体の上方に、前記封口板と前記外部端子とを配置する工程（ｂ）と、
前記集電体の前記第１接続部を、前記封口板及び前記外部端子に設けられた貫通孔に貫通する工程（ｃ）と、
前記第１接続部の先端部をかしめて、該第１接続部を前記外部端子に接続するとともに、前記集電体及び前記外部端子を、前記封口板に固定する工程（ｄ）と
を含み、
前記第１接続部は、円筒形状からなり、
前記第２接続部は、前記封口板の長手方向に平行な第１側面を有し、
前記集電体は、前記第１側面において、前記正極板または前記負極板の端辺に接続されており、
円筒形状からなる前記第１接続部の軸と、前記第２接続部の前記第１側面とは、前記封口板の幅方向において、互いに重なっており、
前記第２接続部は、前記封口板の幅方向に平行で、かつ前記封口板の長手方向に垂直であって、前記電極体と対向する第２側面とを有し、
前記第２側面に、絶縁部材が配置されている、角形二次電池の製造方法。
【請求項6】
前記工程（ｄ）の後、前記第１接続部の周縁部と前記外部端子とを溶接する工程（ｅ）をさらに含む、請求項５に記載の角形二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、角形二次電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
二次電池の集電構造として、正極板及び負極板を備えた電極体と外部端子とが、集電体を介して接続された構造が知られている。
【0003】
特許文献１には、図３７に示すように、電極体１１０の端部に、集電体１２０が接続され、集電体１２０の端部１２０Ａが、外部端子１３０に接続された二次電池１００が開示されている。外部端子１３０は、その円筒部１３０Ａが、絶縁部材１５０、封口板１４０、絶縁部材１６０、及び集電体１２０の接続部１２０Ａにそれぞれ設けられた貫通孔を貫通して、封口板１４０の内側に突出し、円筒部１３０Ａの先端部がかしめられている。これにより、集電体１２０が、外部端子１３０に接続されるとともに、集電体１２０及び外部端子１３０が、封口板１４０に固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】国際特開第２０１７／１３１１６８号
【発明の概要】
【0005】
特許文献１に開示された集電構造の二次電池では、外部端子１３０円筒部１３０Ａの先端部が、集電体１２０の接続部１２０Ａに設けられた開口穴を貫通して、封口板１４０の内側に突出してかしめられている。そのため、かしめ部と電極体１１０との間には、かしめ加工に必要な一定の距離を設ける必要がある。また、円筒部１３０Ａの先端部をかしめる際、集電体１２０の接続部１２０Ａに大きな荷重が加わる。そのため、絶縁部材１６０、及び集電体１２０の接続部１２０Ａは、それぞれ、かしめる際の荷重に耐え得る剛性を備えた厚みを有する必要がある。その結果、図３７に示すように、封口板１４０と電極体１１０との間隔Ｄが大きくなる。
【0006】
封口板１４０と電極体１１０との間にできたスペースは、電池容量に寄与しないデッドスペースとなる。そのため、封口板１４０と電極体１１０との間隔Ｄが大きいと、二次電池の高容量化、高エネルギー密度化の妨げとなる。特に、車載用の二次電池では、大型化に加えて、低背セル化が要求されているため、二次電池の高容量化、高エネルギー密度化を図るためには、封口板１４０と電極体１１０との間隔Ｄを縮小する必要がある。
【0007】
本開示に係る角形二次電池は、正極板及び負極板を備えた電極体と、開口部を有し、電極体を収容した角形の電池ケースと、開口部を封口した封口板と、封口板の長手方向端部において、正極板または負極板の端辺に接続された集電体と、封口板の外側に設けられ、集電体に接続された外部端子と、を備え、集電体は、外部端子に接続された第１接続部と、正極板または負極板の端辺に接続された第２接続部とが、同一部材で一体的に構成されており、第１接続部は、封口板及び外部端子に設けられた貫通孔を、封口板の内側から外側に向けて貫通し、第１接続部の先端部がかしめられて、外部端子に接続されるとともに、集電体及び外部端子が、封口板に固定されている。
【0008】
本開示によれば、高容量化及び高エネルギー密度化に適した集電構造を有する二次電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本開示の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本開示は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本開示の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。
【0011】
【0012】
図１Ａ、図１Ｂに示すように、本実施形態における角形二次電池１では、発電要素である電極体１０が電解液とともに、角形の電池ケース１１に収容されている。電極体１０は、正極板及び負極板がセパレータ（何れも不図示）を介して積層された構造をなす。正極板は、正極芯材の表面に、正極活物質層が設けられ、負極板は、負極芯材の表面に負極活物質層が設けられている。電池ケース１１の開口部は、封口板１２で封口されている。
【0013】
正極板及び負極板は、それぞれ、封口板１２の長手方向Ｌの端辺において、活物質層が形成されていない露出部１０ａ、１０ｂを有している。露出部１０ａ、１０ｂは、封口板１２の長手方向において、それぞれ反対方向に延出し、正負の集電体２０Ａ、２０Ｂに接続されている。具体的には、複数の露出部１０ａ、１０ｂが、それぞれ束ねられた状態で、集電体２０Ａ、２０Ｂに接合されている。接合は、例えば、レーザ溶接等により行うことができる。封口板１２の外側には、正負の集電体２０Ａ、２０Ｂにそれぞれ接続された、正負の外部端子３０Ａ、３０Ｂが設けられている。電極体１０及び集電体２０Ａ、２０Ｂは、絶縁性ホルダー５０に包まれて、電池ケース１１内に収容されている。
【0014】
集電体２０Ａ、２０Ｂは、電解液中において、それぞれ正極電位、負極電位で侵されない材料で構成されていれば、その材料は特に限定されない。また、正負の集電体２０Ａ、２０Ｂは、それぞれ、正極板の露出部１０ａ及び負極板の露出部１０ｂと、同じ材料で構成されていることが好ましい。例えば、リチウムイオン二次電池の場合、正極板の露出部１０ａに接続される集電体（正極集電体）２０Ａは、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成され、負極板の露出部１０ｂに接続される集電体（負極集電体）２０Ｂは、銅又は銅合金で構成されていることが好ましい。
【0015】
図２は、正極側の集電体２０Ａの構成を模式的に示した斜視図である。負極側の集電体２０Ｂも、同様の構成を有する。なお、以下の説明では、特に断らない限り、負極側の集電体２０Ｂを含む集電構造についての説明は省略する。
【0016】
図２に示すように、集電体２０Ａは、円筒形状からなる第１接続部２１Ａと、板状の第２接続部２２Ａとが、同一部材で一体的に構成されている。第２接続部２２Ａは、封口板１２の長手方向Ｌに平行な第１側面２２ａと、封口板１２の幅方向Ｗに平行であって、電極体１０と対向する第２側面２２ｂとを有している。なお、本実施形態では、第２側面２２ｂは、その中央部が突出して折れ曲がった形状になっているが、平らな形状であってもよい。また、第２接続部２２Ａの第１接続部２１Ａ側の端部は、封口板１２に平行な上面２２ｃを有している。
【0017】
本実施形態では、第２接続部２２Ａは、封口板１２に平行な方向に沿った断面形状が、略コの字になっている。また、円筒形状からなる第１接続部２１Ａの軸と、第２接続部２２Ａの第１側面２２ａとは、封口板１２の幅方向において、互いに重なっている。
【0018】
このような構成の集電体２０Ａは、例えば、圧延加工等により作製することができる。あるいは、第１接続部２１Ａと、第２接続部２２Ａとを、それぞれ別部品として作製した後、これらを溶接等で一体化にしてもよい。
【0019】
図１Ｂに示すように、第１接続部２１Ａは、封口板１２の内側に配置された第１絶縁部材４０Ａ、封口板１２、封口板１２の外側に設けられた第２絶縁部材４１Ａ、及び外部端子３０Ａにそれぞれ設けられた貫通孔を、封口板１２の内側から外側に向けて貫通している。そして、第１接続部２１Ａの先端部は、かしめられて、外部端子３０Ａに接続されるとともに、集電体２０Ａ及び外部端子３０Ａが、封口板１２に固定されている。ここで、集電体２０Ａは、第１絶縁部材４０Ａによって、封口板１２と絶縁され、外部端子３０Ａは、第２絶縁部材４１Ａによって、封口板１２と絶縁されている。
【0020】
【0021】
まず、図３に示すように、同じ構造を有する２つの電極体１０Ａ、１０Ｂ、及び正負の集電体２０Ａ、２０Ｂを用意する。電極体１０Ａ、１０Ｂは、それぞれ、封口板１２の長手方向Ｌの両端部において、正負の露出部１０ａ、１０ｂを有する。また、集電体２０Ａ、２０Ｂは、図２に示すような構成を有する。そして、封口板１２の長手方向Ｌの両端部に配置した集電体２０Ａ、２０Ｂを、電極体１０Ａ、１０Ｂの露出部１０ａ、１０ａで、図中の矢印の方向から挟み込む。
【0022】
【0023】
図５Ｂに示すように、第２接続部２２Ａは、封口板１２の長手方向Ｌに平行な第１側面２２ａ、２２ａにおいて、電極体１０Ａ、１０Ｂの露出部１０ａ、１０ａに当接している。そして、図４に示すように、当接した部位における接合領域２４で、露出部１０ａ、１０ａと第２接続部２２Ａとを、例えば、レーザ溶接等により接合する。
【0024】
次に、図６に示すように、電極体１０Ａ、１０Ｂが接続された集電体２０Ａの上方に、第１絶縁部材４０Ａ、封口板１２、第２絶縁部材４１Ａ、及び外部端子３０Ａを、この順番で配置する。ここで、第１絶縁部材４０Ａ、封口板１２、第２絶縁部材４１Ａ、及び外部端子３０Ａは、それぞれに設けられた貫通孔４０ａ、１２ａ、４１ａ、３０ａの各軸を揃えて配置される。そして、集電体２０Ａの第１接続部２１Ａを、矢印の方向に、第１絶縁部材４０Ａ、封口板１２、第２絶縁部材４１Ａ、及び外部端子３０Ａに設けられた各貫通孔４０ａ、１２ａ、４１ａ、３０ａに貫通させる。
【0025】
【0026】
図７及び図８に示すように、第１接続部２１Ａの先端部をかしめることによって、第１接続部２１Ａは、外部端子３０Ａに接続されるとともに、集電体２０Ａ及び外部端子３０Ａが、封口板１２に固定される。また、封口板１２の内側に配置された第１絶縁部材４０Ａは、第２接続部２２Ａの第１接続部２１Ａ側の上面２２ｃ（図２を参照）で押さえられることによって、封口板１２に固定されている。
【0027】
なお、第１接続部２１Ａの先端部をかしめた後、第１接続部２１Ａの周縁部と、外部端子３０Ａとを、例えばレーザ溶接により溶融結合してもよい。これにより、集電体２０Ａと外部端子３０Ａとの間の電気抵抗をさらに低減することができる。
【0028】
次に、図９に示すように、集電体２０Ａ及び外部端子３０Ａが一体化して固定された封口板１２を、絶縁性ホルダー５０内に挿入する。そして、絶縁性ホルダー５０に包まれた電極体１０Ａ、１０Ｂ及び集電体２０Ａを、電池ケース１１内に収容する。その後、電池ケース１１の開口側端部と、封口板１２の外周部とを、例えばレーザ溶接し、電池ケース１１を密封する。最後に、封口板１２に設けられた注液孔（不図示）から、電解液を電池ケース１１内に注液した後、注液孔を栓７０（図１Ａ、図１Ｂを参照）で封止する。
【0029】
以上、説明したように、本実施形態において、集電体２０Ａの第１接続部２１Ａは、封口板１２及び外部端子３０Ａに設けられた貫通孔１２ａ、３０ａを、封口板１２の内側から外側に向けて貫通し、第１接続部２１Ａの先端部がかしめられて、外部端子３０Ａに接続されるとともに、集電体２０Ａ及び外部端子３０Ａが、封口板１２に固定されている。すなわち、集電体２０Ａの第１接続部２１Ａの先端部は、封口板１２の外側に突出してかしめられている。これにより、従来のように、外部端子の円筒部の先端部を、封口板の内側に突出してかしめる場合に比べて、かしめ部と電極体１０Ａとの間に、かしめ加工に必要な一定の距離を設ける必要がない。従って、封口板１４０と電極体１１０との間隔を縮小することができる。
【0030】
また、第１接続部２１Ａと第２接続部２２Ａとが一体的に構成されているため、第１接続部２１Ａの先端部を、封口板１２の外側に突出させてかしめた際、封口板１２の内側に配置された第１絶縁部材４０Ａは、第２接続部２２Ａの上面２２ｃで押さえられることによって、封口板１２に固定される。そのため、封口板１２と第２接続部２２Ａとの間には、第１絶縁部材４０Ａしか存在しない。これにより、第２接続部２２Ａと接続される電極体１０を、製造上の公差を含めて、第１絶縁部材４０Ａに接しない程度に、近づけることができる。
【0031】
このように、本実施形態では、封口板１４０と電極体１１０との間隔を縮小することができるため、高容量化及び高エネルギー密度化に適した集電構造を有する二次電池を提供することができる。
【0032】
なお、上記の効果に加え、集電体２０Ａと外部端子３０Ａとの間の電気抵抗を低減するために、第１接続部２１Ａの先端部をかしめた後、第１接続部２１Ａの周縁部と外部端子３０Ａとを、レーザ溶接等により溶融結合しても、レーザ溶接時のスパッタ残渣が、二次電池の組み立て工程において、電池ケース１１内に侵入することはない。これにより、信頼性の高い二次電池を提供することができる。
【0033】
本実施形態において、集電体２０Ａは、第１接続部２１Ａと第２接続部２２Ａとが、同一部材で一体的に構成されている。ここで、第１接続部２１Ａは、その先端部をかしめることによって、外部端子３０Ａに接続されるため、その構造は、円筒形状からなる。一方、第２接続部２２Ａは、電極体１０（正極板または負極板）の端辺に接続されるため、その構造は、少なくとも、電極体１０の端辺と接続される側面を有する必要がある。
【0034】
例えば、図２に例示した集電体２０Ａでは、封口板１２の長手方向Ｌに幅を有する第１側面２２ａを有する板状からなり、第１側面２２ａにおいて、電極体１０の端辺と接続される。
【0035】
しかしながら、第２接続部２２Ａの構造は、これに限定されず、例えば、要求される集電特性や、電極体の構成等に応じて、適宜、決めることができる。以下、集電体２０Ａの種々の変形例を例示する。なお、以下に例示する集電体２０Ａは、全て、外部端子３０Ａに接続される第１接続部２１Ａと、正極板または負極板の端辺に接続される第２接続部２２Ａとが、同一部材で一体的に構成されたものである。
【0036】
（変形例１）
図１０は、変形例１における集電体２０Ａの構成を模式的に示した斜視図である。
図１０は、変形例１における集電体２０Ａの構成を模式的に示した斜視図である。
【0037】
図１０に示すように、本変形例１における集電体２０Ａの第１接続部２１Ａは、円筒形状からなり、第２接続部２２Ａは、封口板１２の幅方向Ｗに厚みを有するブロック状からなる。
【0038】
第２接続部２２Ａは、封口板１２の長手方向Ｌに平行な第１側面２２ａと、封口板１２の幅方向Ｗに平行な第２側面２２ｂとを有している。また、第２接続部２２Ａの第１接続部２１Ａ側の端部は、封口板１２に平行な上面２２ｃを有している。
【0039】
図１１は、集電体２０Ａを、電極体１０Ａ、１０Ｂの露出部１０ａ、１０ａで挟み込んだ状態を示した部分斜視図である。また、図１２Ａは、図１１のXIIa－XIIa線に沿った断面斜視図で、図１２Ｂは、断面図である。
【0040】
図１２Ｂに示すように、第２接続部２２Ａは、第１側面２２ａ、２２ａにおいて、電極体１０Ａ、１０Ｂの露出部１０ａ、１０ａに当接している。そして、図１に示すように、当接した部位における接合領域２４で、露出部１０ａ、１０ａと第２接続部２２Ａとを、レーザ溶接等により接合されている。
【0041】
図１３は、図６に示したのと同様に、集電体２０Ａの第１接続部２１Ａを、第１絶縁部材４０Ａ、封口板１２、第２絶縁部材４１Ａ、及び外部端子３０Ａに設けられた各貫通孔に貫通させ、外部端子３０Ａの貫通孔３０ａから突出した第１接続部２１Ａの先端部をかしめた後の状態を示した部分斜視図である。また、図１４は、図１３のXIV－XIV線に沿った断面斜視図である。
【0042】
図１３及び図１４に示すように、第１接続部２１Ａの先端部をかしめることによって、第１接続部２１Ａは、外部端子３０Ａに接続されるとともに、集電体２０Ａ及び外部端子３０Ａが、封口板１２に固定される。また、封口板１２の内側に配置された第１絶縁部材４０Ａは、第２接続部２２Ａの第１接続部２１Ａ側の上面２２ｃで押さえられることによって、封口板１２に固定される。
【0043】
本変形例１では、集電体２０Ａの第２接続部２２Ａを、ブロック状にすることによって、第２接続部２２Ａの断面積を大きくすることができる。これにより、第２接続部２２Ａの電気抵抗を小さくできるため、集電体２０Ａに大電流が流れても、ジュール熱の発生を抑制することができる。その結果、電池内部の温度上昇を抑制することができる。
【0044】
（変形例２）
図１５は、変形例２における集電体２０Ａの構成を模式的に示した斜視図である。
図１５は、変形例２における集電体２０Ａの構成を模式的に示した斜視図である。
【0045】
図１５に示すように、本変形例２における集電体２０Ａの第１接続部２１Ａは、円筒形状からなり、第２接続部２２Ａは、封口板１２の幅方向Ｗに平行な板状からなる。また、第２接続部２２Ａの第１接続部２１Ａ側の端部には、封口板１２に平行な上板部２３Ａを有している。
【0046】
【0047】
図１７Ｂに示すように、電極体１０Ａ、１０Ｂの露出部１０ａ、１０ａは、それぞれ、封口板１２の幅方向に折れ曲がって、第２接続部２２Ａの封口板１２の幅方向Ｗに平行な側面に当接している。そして、図１６に示すように、当接した部位における接合領域２４で、露出部１０ａ、１０ａと第２接続部２２Ａとが、レーザ溶接等により接合されている。
【0048】
図１８は、図６に示したのと同様に、集電体２０Ａの第１接続部２１Ａを、第１絶縁部材４０Ａ、封口板１２、第２絶縁部材４１Ａ、及び外部端子３０Ａに設けられた各貫通孔に貫通させ、外部端子３０Ａの貫通孔３０ａから突出した第１接続部２１Ａの先端部をかしめた後の状態を示した部分斜視図である。また、図１９は、図１８のXIX－XIX線に沿った断面斜視図である。
【0049】
図１８及び図１９に示すように、第１接続部２１Ａの先端部をかしめることによって、第１接続部２１Ａは、外部端子３０Ａに接続されるとともに、集電体２０Ａ及び外部端子３０Ａが、封口板１２に固定される。また、封口板１２の内側に配置された第１絶縁部材４０Ａは、第２接続部２２Ａの上板部２３Ａで押さえられることによって、封口板１２に固定される。
【0050】
（変形例３）
図２０は、変形例３における集電体２０Ａの構成を模式的に示した斜視図である。
図２０は、変形例３における集電体２０Ａの構成を模式的に示した斜視図である。
【0051】
上記実施形態では、電極体１０Ａ、１０Ｂとして、正極板及び負極板がセパレータを介して積層された構造を用いたが、正極板及び負極板がセパレータを介して捲回された構造であってもよい。本変形例３における集電体２０Ａは、捲回された構造の電極体１０Ａ、１０Ｂに好適な構成をなす。
【0052】
図２０に示すように、本変形例３における集電体２０Ａの第１接続部２１Ａは、円筒形状からなり、第２接続部２２Ａは、ブロック状で幅の異なる第１部位２２Ａａと第２部位２２Ａｂとからなる。
【0053】
第２部位２２Ａｂは、封口板１２の長手方向Ｌに平行な第１側面２２ａを有している。第１及び第２部位２２Ａａ、２２Ａｂは、封口板１２の幅方向Ｗに平行な第２側面２２ｂを有している。第１部位２２Ａａの第１接続部２１Ａ側の端部は、封口板１２に平行な上面２２ｃを有している。
【0054】
【0055】
電極体１０Ａ、１０Ｂは、正極板及び負極板がセパレータを介して捲回された構造をなし、捲回軸方向の端部において、複数の露出部１０ａを有する。複数の露出部１０ａは、捲回軸に垂直な方向の一定領域Ｐにおいて、束ねられた状態で圧縮されている。領域Ｐを挟んで、一方の側（図２１では上側）における２つの露出部１０ａ、１０ａ間には、一定の隙間Ｓ１があり、他方の側（図２１では下側）における２つの露出部１０ａ、１０ａは、当接している。また、領域Ｐにおける２つの露出部１０ａ、１０ａ間には、隙間Ｓ１よりも大きな一定の隙間Ｓ２がある。
【0056】
図２２は、集電体２０Ａを、電極体１０Ａ、１０Ｂの露出部１０ａ、１０ａで挟み込んだ状態を示した部分斜視図である。また、図２３Ａは、図２２のXXIIIa－XXIIIa線に沿った断面斜視図で、図２３Ｂは、断面図である。
【0057】
図２２に示すように、集電体２０Ａは、第２接続部２２Ａの第１部位２２Ａａが、図２１に示した隙間Ｓ１に挿入された状態で、電極体１０Ａ、１０Ｂの露出部１０ａ、１０ａで挟み込まれており、第２部位２２Ａｂが、図２１に示した隙間Ｓ２に挿入された状態で、電極体１０Ａ、１０Ｂの露出部１０ａ、１０ａで挟み込まれている。
【0058】
図２３Ａ、図２３Ｂに示すように、第２部位２２Ａｂは、第１側面２２ａ、２２ａにおいて、電極体１０Ａ、１０Ｂの露出部１０ａ、１０ａに当接している。そして、当接した部位における接合領域２４で、露出部１０ａ、１０ａと第２接続部２２Ａとが、レーザ溶接等により接合されている。
【0059】
図２４は、図６に示したのと同様に、集電体２０Ａの第１接続部２１Ａを、第１絶縁部材４０Ａ、封口板１２、第２絶縁部材４１Ａ、及び外部端子３０Ａに設けられた各貫通孔に貫通させ、外部端子３０Ａの貫通孔３０ａから突出した第１接続部２１Ａの先端部をかしめた後の状態を示した部分斜視図である。また、図２５は、図２４のXXIV－XXIV線に沿った断面斜視図である。
【0060】
図２４及び図２５に示すように、第１接続部２１Ａの先端部をかしめることによって、第１接続部２１Ａは、外部端子３０Ａに接続されるとともに、集電体２０Ａ及び外部端子３０Ａが、封口板１２に固定される。また、封口板１２の内側に配置された第１絶縁部材４０Ａは、第２接続部２２Ａの第１接続部２１Ａ側の上面２２ｃで押さえられることによって、封口板１２に固定される。
【0061】
（変形例４）
図２６は、変形例４における集電体２０Ａの構成を模式的に示した斜視図である。
図２６は、変形例４における集電体２０Ａの構成を模式的に示した斜視図である。
【0062】
本変形例４における集電体２０Ａも、捲回された構造の電極体１０Ａ、１０Ｂに好適な構成をなす。
【0063】
図２６に示すように、本変形例４における集電体２０Ａの第１接続部２１Ａは、円筒形状からなり、第２接続部２２Ａは、板状の第１部位２２Ａａと、断面形状が略コの字状の第２部位２２Ａｂとからなる。第２接続部２２Ａの第１接続部２１Ａ側の端部には、上板部２３Ａを有している。第２部位２２Ａｂは、封口板１２の長手方向Ｌに平行な第１側面２２ａを有している。さらに、第２接続部２２Ａの第１接続部２１Ａ側の端部には、上板部２３Ａを有している。
【0064】
【0065】
電極体１０Ａ、１０Ｂは、正極板及び負極板がセパレータを介して捲回された構造をなし、捲回軸方向の端部において、複数の露出部１０ａを有する。複数の露出部１０ａは、捲回軸に垂直な方向の一定領域Ｐにおいて、束ねられた状態で圧縮されている。領域Ｐを挟んで、両側における２つの露出部１０ａ、１０ａは、当接している。また、領域Ｐにおける２つの露出部１０ａ、１０ａ間には、一定の隙間Ｓ２がある。
【0066】
図２８は、集電体２０Ａを、電極体１０Ａ、１０Ｂの露出部１０ａ、１０ａで挟み込んだ状態を示した部分斜視図である。また、図２９Ａは、図２８のXXIXa－XXIXa線に沿った断面斜視図で、図２９Ｂは、断面図である。
【0067】
【0068】
図２９Ａ、図２９Ｂに示すように、第２部位２２Ａｂは、第１側面２２ａ、２２ａにおいて、電極体１０Ａ、１０Ｂの露出部１０ａ、１０ａに当接している。そして、当接した部位における接合領域２４で、露出部１０ａ、１０ａと第２接続部２２Ａとが、レーザ溶接等により接合されている。
【0069】
図３０は、図６に示したのと同様に、集電体２０Ａの第１接続部２１Ａを、第１絶縁部材４０Ａ、封口板１２、第２絶縁部材４１Ａ、及び外部端子３０Ａに設けられた各貫通孔に貫通させ、外部端子３０Ａの貫通孔３０ａから突出した第１接続部２１Ａの先端部をかしめた後の状態を示した部分斜視図である。また、図３１は、図３０のXXXI－XXXI線に沿った断面斜視図である。
【0070】
図３０及び図３１に示すように、第１接続部２１Ａの先端部をかしめることによって、第１接続部２１Ａは、外部端子３０Ａに接続されるとともに、集電体２０Ａ及び外部端子３０Ａが、封口板１２に固定される。また、封口板１２の内側に配置された第１絶縁部材４０Ａは、第２接続部２２Ａの上板部２３Ａで押さえられることによって、封口板１２に固定される。
【0071】
以上、本開示を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、もちろん、種々の改変が可能である。
【0072】
例えば、集電体２０Ａとして、図２に例示した構造の集電体を用いた場合、図３２Ａ、図３２Ｂに示すように、第２接続部２２Ａの電極体１０Ａと対向する第２側面２２ｂに、絶縁部材６０を配置してもよい。ここで、図３２Ａは、正極側の外部端子３０Ａ近傍を拡大した部分断面図で、図３２Ｂは、図３２ＡのXXXIIb－XXXIIb線に沿った断面図である。
【0073】
正極側の集電体２０Ａは、第２接続部２２Ａの第１側面２２ａにおいて、正極板の端辺に露出する露出部（正極芯材）に接続される。通常、電極体１０Ａの最外層には、負極板が配置されるため、第２接続部２２Ａの電極体１０Ａと対向する第２側面２２ｂは、電極体１０Ａの最外層にある負極板に接近した位置にある。もし、二次電池が外部から衝撃を受けた場合、第２接続部２２Ａの第２側面２２ｂが、セパレータを突き破って、最外層にある負極に接触して、正極板と負極板とが内部短絡するおそれがある。そこで、第２接続部２２Ａの電極体１０Ａと対向する第２側面２２ｂに、絶縁部材６０を配置しておくことによって、このような内部短絡の発生を防止することができる。なお、絶縁部材６０は、例えば、絶縁テープや、絶縁性のコーティング膜等を用いることができる。また、このような絶縁部材６０の配置は、図２に例示した構造の集電体以外の構造の集電体にも適用することができる。
【0074】
また、上記実施形態では、図４、図１１、図１６、図２２、及び図２８で示したように、集電体２０Ａの第２接続部２２Ａと露出部１０ａとを、接合領域２４で溶接接合したが、当該接合部が、被覆部材で覆われていてもよい。これにより、溶接時に発生した金属粉が、電極体１０Ａに侵入するのを防止することができる。被覆部材としては、例えば、絶縁テープ等を用いることができる。
【0075】
また、上記実施形態では、電池ケース１１内に、同じ構造を有する２つの電極体１０Ａ、１０Ｂを配置したが、１つの電極体を配置したものでもよい。
【0076】
図３３は、集電体２０Ａを、電極体１０Ａの端辺に接続した状態を示した部分斜視図である。また、図３４Ａは、図３３のXXXIVa－XXXIVa線に沿った断面斜視図で、図３４Ｂは、断面図である。ここで、集電体２０Ａは、図２に示した構造を有する。
【0077】
図３４Ａ、図３４Ｂに示すように、電極体１０Ａは、封口板１２の長手方向Ｌ端部において、複数の露出部１０ａを有し、複数の露出部１０ａは、封口板１２の幅方向Ｗ端部側に束ねられている。第２接続部２２Ａは、封口板１２の長手方向Ｌに平行な第１側面２２ａにおいて、電極体１０Ａの露出部１０ａに当接している。そして、当接した部位において、露出部１０ａと第２接続部２２Ａとが、レーザ溶接等により接合されている。
【0078】
図３５は、図６に示したのと同様に、集電体２０Ａの第１接続部２１Ａを、第１絶縁部材４０Ａ、封口板１２、第２絶縁部材４１Ａ、及び外部端子３０Ａに設けられた各貫通孔に貫通させ、外部端子３０Ａの貫通孔３０ａから突出した第１接続部２１Ａの先端部をかしめた後の状態を示した部分斜視図である。また、図３６は、図３５のXXXVI－XXXVI線に沿った断面斜視図である。
【0079】
図３５及び図３６に示すように、第１接続部２１Ａの先端部をかしめることによって、第１接続部２１Ａは、外部端子３０Ａに接続されるとともに、集電体２０Ａ及び外部端子３０Ａが、封口板１２に固定される。また、封口板１２の内側に配置された第１絶縁部材４０Ａは、第２接続部２２Ａの第１接続部２１Ａ側の上面２２ｃで押さえられることによって、封口板１２に固定される。
【0080】
【0081】
また、上記実施形態では、図４、図１１、図２５、図３１に示したように、円筒形状からなる第１接続部２１Ａの軸と、第２接続部２２Ａの第１側面２２ａとが、封口板１２の幅方向において、互いに重なっているようにしたが、必ずしも、両者が重なっていなくてもよい。
【0082】
また、本実施形態における角形二次電池は、以下の工程（ａ）～（ｄ）により製造することができる。
【0083】
まず、円筒形状からなる第１接続部２１Ａと、板状またはブロック状からなる第２接続部２２Ａとが、同一部材で一体的に構成された集電体２０Ａを用意する（工程(ａ））。
【0084】
次に、集電体２０Ａの第２接続部２２Ａに、正極板または負極板の端辺を接続する。その後、集電体２０Ａの上方に、封口板１２と外部端子３０Ａとを配置する（工程（ｂ））。
【0085】
次に、集電体２０Ａの第１接続部２１Ａを、封口板１２及び外部端子３０Ａに設けられた貫通孔に貫通する（工程（ｃ））。
【0086】
その後、第１接続部２１Ａの先端部をかしめて、第１接続部２１Ａを外部端子３０Ａに接続するとともに、集電体２０Ａ及び外部端子３０Ａを、封口板１２に固定する（工程（ｄ））。
【0087】
なお、工程（ｄ）の後、第１接続部２１Ａの周縁部と外部端子３０Ａとを、例えば、レーザ等で溶接してもよい（工程（ｅ））。
【0088】
本実施形態における角形二次電池は、その種類は特に限定されないが、例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池等に適用することができる。
【符号の説明】
【0089】
１ 角形二次電池
１０Ａ，１０Ｂ 電極体
１０ａ，１０ｂ 露出部
１１ 電池ケース
１２ 封口板
１２ａ 貫通孔
２０Ａ，２０Ｂ 集電体
２１Ａ 第１接続部
２２Ａ 第２接続部
２２Ａａ 第１部位
２２Ａｂ 第２部位
２２ａ 第１側面
２２ｂ 第２側面
２２ｃ 上面
２３Ａ 上板部
２４ 接合領域
３０Ａ，３０Ｂ 外部端子
３０ａ 貫通孔
４０Ａ 第１絶縁部材
４１Ａ 第２絶縁部材
５０ 絶縁性ホルダー
６０ 絶縁部材
１０Ａ，１０Ｂ 電極体
１０ａ，１０ｂ 露出部
１１ 電池ケース
１２ 封口板
１２ａ 貫通孔
２０Ａ，２０Ｂ 集電体
２１Ａ 第１接続部
２２Ａ 第２接続部
２２Ａａ 第１部位
２２Ａｂ 第２部位
２２ａ 第１側面
２２ｂ 第２側面
２２ｃ 上面
２３Ａ 上板部
２４ 接合領域
３０Ａ，３０Ｂ 外部端子
３０ａ 貫通孔
４０Ａ 第１絶縁部材
４１Ａ 第２絶縁部材
５０ 絶縁性ホルダー
６０ 絶縁部材
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17A】
【図17B】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23A】
【図23B】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29A】
【図29B】
【図30】
【図31】
【図32A】
【図32B】
【図33】
【図34A】
【図34B】
【図35】
【図36】
【図37】