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技術 角形二次電池の製造方法

出願人 三洋電機株式会社
発明者 脇元亮一古川博文北岡和洋山内康弘
出願日 2015年10月30日 (4年3ヶ月経過) 出願番号 2015-213990
公開日 2017年5月18日 (2年9ヶ月経過) 公開番号 2017-084695
状態 特許登録済
技術分野 電池の電槽・外装及び封口 電池の接続・端子
主要キーワード 固定用貫通穴 変形板 湾曲処理 予備接合 金属スパッタ 各電極体 封止栓 カップ形
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (17)

課題

高い体積エネルギー密度を有する角形二次電池を提供する。

解決手段

正極板及び負極板を有する第1電極体要素3x及び第2電極体要素3yを作製し、封口板2に取り付けられた正極集電体6のリード部6cに第1電極体要素3xの第1正極タブ群4x及び第2電極体要素3yの第2正極タブ群4yを接続し、封口板2に取り付けられた負極集電体8のリード部8cに第1電極体要素3xの第1負極タブ群5x及び第2電極体要素3yの第2負極タブ群5yを接続した後、第1電極体要素3xと第2電極体要素3yを一つに纏め電極体3とする。

概要

背景

電気自動車EV)やハイブリッド電気自動車HEV、PHEV)等の駆動用電源において、アルカリ二次電池非水電解質二次電池等の角形二次電池が使用されている。

これらの角形二次電池では、開口を有する有底筒状角形外装体と、その開口を封口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電解液と共に収容される。封口板には正極端子及び負極端子が取り付けられる。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。

正極板は、金属製の正極芯体と、正極芯体表面に形成された正極活物質層を含む。正極芯体の一部には正極活物質層が形成されない正極芯体露出部が形成される。そして、この正極芯体露出部に正極集電体が接続される。また、負極板は金属製の負極芯体と、負極芯体表面に形成された負極活物質層を含む。負極芯体の一部には負極活物質層が形成されない負極芯体露出部が形成される。そして、この負極芯体露出部に負極集電体が接続される。

例えば特許文献1においては、一方の端部に巻回された正極芯体露出部を有し、他方の端部に巻回された負極芯体露出部を有する巻回電極体を用いた角形二次電池が提案されている。また、特許文献2においては、一方の端部に正極芯体露出部及び負極芯体露出部が設けられた電極体を用いた角形二次電池が提案されている。

概要

高い体積エネルギー密度を有する角形二次電池を提供する。正極板及び負極板を有する第1電極体要素3x及び第2電極体要素3yを作製し、封口板2に取り付けられた正極集電体6のリード部6cに第1電極体要素3xの第1正極タブ群4x及び第2電極体要素3yの第2正極タブ群4yを接続し、封口板2に取り付けられた負極集電体8のリード部8cに第1電極体要素3xの第1負極タブ群5x及び第2電極体要素3yの第2負極タブ群5yを接続した後、第1電極体要素3xと第2電極体要素3yを一つに纏め電極体3とする。

目的

本発明は、高い体積エネルギー密度を有する角形二次電池を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

正極板と負極板を含む電極体と、開口を有し、前記電極体を収容する外装体と、前記開口を封口する封口板と、前記正極板に電気的に接続された正極集電体と、前記負極板に電気的に接続された負極集電体と、を備えた角形二次電池の製造方法であって、前記封口板に前記正極集電体及び前記負極集電体を取り付ける取り付け工程と、前記封口板の短手方向において、前記封口板の一方側に、第1正極タブ部を有する前記正極板及び第1負極タブ部を有する前記負極板を含む第1電極体要素を配置し、前記封口板の他方側に、第2正極タブ部を有する前記正極板及び第2負極タブ部を有する前記負極板を含む第2電極体要素を配置し、前記第1正極タブ部及び前記第2正極タブ部を前記正極集電体に電気的に接続し、前記第1負極タブ部及び前記第2負極タブ部を前記負極集電体に電気的に接続する接続工程と、前記第1電極体要素と前記第2電極体要素を一つに纏める纏め工程を有する角形二次電池の製造方法。

請求項2

前記正極集電体は正極絶縁部材を介して前記封口板上に配置され、前記負極集電体は負極絶縁部材を介して前記封口板上に配置されている請求項1に記載の角形二次電池の製造方法。

請求項3

前記第1電極体要素は、複数枚の前記正極板及び複数枚の前記負極板を含み、前記第1正極タブ部は積層されており、前記第1負極タブは積層されており、前記第2電極体要素は、複数枚の前記正極板及び複数枚の前記負極板を含み、前記第2正極タブ部は積層されており、前記第2負極タブは積層されている請求項1又は2に記載の角形二次電池の製造方法。

請求項4

前記纏め工程において、前記第1電極体要素における一方の面と、前記第2電極体要素における一方の面とを接触させる請求項1〜3のいずれかに記載の角形二次電池の製造方法。

請求項5

前記纏め工程において、前記第1正極タブ部、前記第2正極タブ部、前記第1負極タブ部及び前記第2負極タブ部を湾曲させる請求項1〜4のいずれかに記載の角形二次電池の製造方法。

請求項6

前記接続工程において、前記第1正極タブ部、前記第2正極タブ部、前記第1負極タブ部及び前記第2負極タブ部の少なくとも一つには予め補助導電部材が接続され、前記第1正極タブ部、前記第2正極タブ部、前記第1負極タブ部及び前記第2負極タブ部の少なくとも一つは、前記補助導電部材を介して前記正極集電体又は前記負極集電体に電気的に接続される請求項1〜5のいずれかに記載の角形二次電池の製造方法。

技術分野

0001

本発明は角形二次電池の製造方法に関する。

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)等の駆動用電源において、アルカリ二次電池非水電解質二次電池等の角形二次電池が使用されている。

0003

これらの角形二次電池では、開口を有する有底筒状角形外装体と、その開口を封口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電解液と共に収容される。封口板には正極端子及び負極端子が取り付けられる。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

正極板は、金属製の正極芯体と、正極芯体表面に形成された正極活物質層を含む。正極芯体の一部には正極活物質層が形成されない正極芯体露出部が形成される。そして、この正極芯体露出部に正極集電体が接続される。また、負極板は金属製の負極芯体と、負極芯体表面に形成された負極活物質層を含む。負極芯体の一部には負極活物質層が形成されない負極芯体露出部が形成される。そして、この負極芯体露出部に負極集電体が接続される。

0005

例えば特許文献1においては、一方の端部に巻回された正極芯体露出部を有し、他方の端部に巻回された負極芯体露出部を有する巻回電極体を用いた角形二次電池が提案されている。また、特許文献2においては、一方の端部に正極芯体露出部及び負極芯体露出部が設けられた電極体を用いた角形二次電池が提案されている。

先行技術

0006

特開2009−032640号公報
特開2008−226625号公報

発明が解決しようとする課題

0007

車載用二次電池、特にEVやPHEV等に用いられる二次電池に関しては、より体エネルギー密度が高く電池容量の大きな二次電池の開発が求められる。上記特許文献1に開示されている角形二次電池の場合、電池ケース内には、巻回された正極芯体露出部及び巻回された負極芯体露出部が配置される左右のスペース、及び封口板と巻回電極体の間の上部のスペースが必要であり、二次電池の体積エネルギー密度を増加させることが困難である原因となっている。

0008

これに対し、上記特許文献2に開示されている角形二次電池のように、一方の端部に正極芯体露出部及び負極芯体露出部が設けられた電極体を用いると、体積エネルギー密度の高い角形二次電池が得られ易くなる。しかしながら、単に一方の端部に正極芯体露出部及び負極芯体露出部が設けられた電極体を用いたとしても、従来の製造方法、特に従来の集電部の組み立て方法では体積エネルギー密度が更に向上した角形二次電池を製造することが困難であった。

0009

本発明は、高い体積エネルギー密度を有する角形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

0010

本発明の一様態の角形二次電池の製造方法は、
正極板と負極板を含む電極体と、
開口を有し、前記電極体を収容する外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記正極板に電気的に接続された正極集電体と、
前記負極板に電気的に接続された負極集電体と、を備えた角形二次電池の製造方法であって、
前記封口板に前記正極集電体及び前記負極集電体を取り付ける取り付け工程と、
前記封口板の短手方向において、
前記封口板の一方側に、第1正極タブ部を有する前記正極板及び第1負極タブ部を有する前記負極板を含む第1電極体要素を配置し、
前記封口板の他方側に、第2正極タブ部を有する前記正極板及び第2負極タブ部を有する前記負極板を含む第2電極体要素を配置し、
前記第1正極タブ部及び前記第2正極タブ部を前記正極集電体に電気的に接続し、前記第1負極タブ部及び前記第2負極タブ部を前記負極集電体に電気的に接続する接続工程と、
前記第1電極体要素と前記第2電極体要素を一つに纏める纏め工程を有する。

0011

上述の方法によると、タブ部及び集電体からなる集電部が占める体積を非常に小さくすることが可能となるため、より体積エネルギー密度の高い角形二次電池が容易に得られる。

0012

なお、接続工程において、各電極体要素の配置、及び各タブ部と集電体の接続の順序は特に限定されない。接続工程において、第1電極体要素及び第2電極体要素をそれぞれ封口板の両側に配置した後、第1正極タブ部及び第2正極タブ部を正極集電体に電気的に接続し、第1負極タブ部及び第2負極タブ部を負極集電体に電気的に接続してもよい。また、接続工程において、第1電極体要素を封口板の一方側に配置し、第1正極タブ部を正極集電体に電気的に接続し、第1負極タブ部を負極集電体に電気的に接続した後、第2電極体要素を封口板の他方側に配置し、第2正極タブ部を正極集電体に電気的に接続し、第2負極タブ部を負極集電体に電気的に接続してもよい。

0013

前記正極集電体は正極絶縁部材を介して前記封口板上に配置され、
前記負極集電体は負極絶縁部材を介して前記封口板上に配置されていることが好ましい。

0014

前記第1電極体要素は、複数枚の前記正極板及び複数枚の前記負極板を含み、
前記第1正極タブ部は積層されており、前記第1負極タブは積層されており、
前記第2電極体要素は、複数枚の前記正極板及び複数枚の前記負極板を含み、
前記第2正極タブ部は積層されており、前記第2負極タブは積層されていることが好ましい。

0015

前記纏め工程において、前記第1電極体要素における一方の面と、前記第2電極体要素における一方の面とを接触させることが好ましい。

0016

前記纏め工程において、前記第1正極タブ部、前記第2正極タブ部、前記第1負極タブ部及び前記第2負極タブ部を湾曲させることが好ましい。

0017

前記接続工程において、
前記第1正極タブ部、前記第2正極タブ部、前記第1負極タブ部及び前記第2負極タブ部の少なくとも一つには予め補助導電部材が接続され、
前記第1正極タブ部、前記第2正極タブ部、前記第1負極タブ部及び前記第2負極タブ部の少なくとも一つは、前記補助導電部材を介して前記正極集電体又は前記負極集電体に電気的に接続されることが好ましい。

発明の効果

0018

本発明によれば、高い体積エネルギー密度を有する角形二次電池を提供することができる。

図面の簡単な説明

0019

実施形態に係る角形二次電池の斜視図である。
図1のII−II線に沿った断面図である。
図2のIII−III線に沿った断面図である。
図2のIV−IV線に沿った断面図である。
図2のV−V線に沿った断面図である。
図2のVI−VI線に沿った断面図である。
実施形態に係る正極板及び負極板の平面図である。
実施形態に係る電極体要素の平面図である。
封口板の長手方向に沿った電流遮断機構近傍の断面図である。
封口板の短手方向に沿った電流遮断機構近傍の断面図である。
集電体等が取り付けられた封口板の電池内面側を示す図である。
図11のXII—XII線に沿った断面図である。
変形例に係る角形二次電池の図12に対応する図である。
補助部材の平面図である。
変形例に係る角形二次電池の図12に対応する図である。
変形例に係る角形二次電池に用いる電極体要素の断面図である。

実施例

0020

実施形態に係る角形二次電池20の構成を以下に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されない。

0021

図1〜6に示すように、角形二次電池20は、開口を有する角形外装体1と、当該開口を封口する封口板2を備える。角形外装体1及び封口板2は、それぞれ金属製であることが好ましく、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金製とすることができる。角形外装体1は、底部1a、一対の大面積側壁1b及び一対の小面積側壁1cを有する。角形外装体1は、底部1aと対向する位置に開口を有する角形の有底筒状の外装体である。角形外装体1内には、複数の正極板と複数の負極板がセパレータを介して積層された積層型の電極体3が電解質と共に収容されている。

0022

正極板4は、金属製の正極芯体と、正極芯体上に形成された正極活物質を含む正極活物質層4aを有する。正極板4は一つの端辺に正極芯体が露出する正極芯体露出部4bを有する。なお、正極芯体としてはアルミニウム箔又はアルミニウム合金箔を用いることが好ましい。負極板5は、金属製の負極芯体と、負極芯体上に形成された負極活物質を含む負極活物質層5aを有する。負極板5は一つの端辺に負極芯体が露出する負極芯体露出部5bを有する。なお、負極芯体としては銅箔又は銅合金箔を用いることが好ましい。角形二次電池20では、正極芯体露出部4bが正極タブ部4cを構成し、負極芯体露出部5bが負極タブ部5cを構成している。

0023

電極体3において、封口板2側の端部に、正極タブ部4cが積層され正極タブ群(4x、4y)を構成した状態で配置され、また、負極タブ部5cが積層され負極タブ群(5x、5y)を構成した状態で配置されている。積層された正極タブ部4cは正極集電体6のリード部6cに接続されている。そして、この正極集電体6に正極端子7が電気的に接続されている。積層された負極タブ部5cは負極集電体8のリード部8cに接続されている。そして、この負極集電体8に負極端子9が電気的に接続されている。正極板4と正極端子7の間の導電経路には感圧式の電流遮断機構40が設けられている。電流遮断機構40は電池内部の圧力が所定値以上となったときに作動し、正極板4と正極端子7の間の導電経路が切断されることにより電流遮断される。なお、負極板5と負極端子9の間の導電経路に感圧式の電流遮断機構40が設けてもよい。

0024

正極端子7は内部側絶縁部材10及び外部側絶縁部材11により封口板2と電気的に絶縁された状態で封口板2に取り付けられている。また、負極端子9は内部側絶縁部材12及び外部側絶縁部材13により封口板2と電気的に絶縁された状態で封口板2に取り付けられている。内部側絶縁部材10、12及び外部側絶縁部材11、13はそれぞれ樹脂製であることが好ましい。正極端子7には、端子貫通穴7xが設けられており、端子貫通穴7xは端子栓7yにより封止されている。

0025

電極体3は絶縁シート14に覆われた状態で角形外装体1内に収容されている。絶縁シート14としては、箱状に折り曲げられた樹脂シート、あるいは袋状の樹脂シートを用いることが好ましい。封口板2は角形外装体1の開口縁部にレーザ溶接等により接合されている。封口板2は電解液注液孔15を有し、この電解液注液孔15は電解液を注液した後、封止栓16により封止される。封口板2には電池内部の圧力が所定値以上となった場合に作動し、電池内部のガス電池外部に排出するためのガス排出弁17が形成されている。なお、ガス排出弁17の作動圧は、電流遮断機構40の作動圧よりも高い値に設定する。

0026

次に角形二次電池20の製造方法について説明する。

0027

[正極板の作製]
正極活物質としてのリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物結着剤としてのポリフッ化ビニリデンPVdF)、導電剤としての炭素材料、及びN−メチルピロリドン(NMP)を含む正極スラリーを作製する。この正極スラリーを、正極芯体としての厚さ15μmの矩形状のアルミニウム箔の両面に塗布する。そして、これを乾燥させることにより、正極スラリー中のN−メチルピロリドンを取り除き、正極芯体上に正極活物質層を形成する。その後、正極活物質層を所定厚みになるように圧縮処理を行う。このようにして得られた正極板を所定の形状に裁断する。

0028

[負極板の作製]
負極活物質としての黒鉛、結着剤としてのスチレンブタジエンゴムSBR)、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロースCMC)、及び水を含む負極スラリーを作製する。この負極スラリーを、負極芯体としての厚さ8μmの矩形状の銅箔の両面に塗布する。そして、これを乾燥させることにより、負極スラリー中の水を取り除き、負芯体上に負極活物質層を形成する。その後、負極活物質層を所定厚みになるように圧縮処理を行う。このようにして得られた負極板を所定の形状に裁断する。

0029

図7は裁断後の正極板4(図7中の(a))、負極板5(図7中の(b))の平面図である。正極板4は、正極芯体の両面に正極活物質層4aが形成された方形状の領域を有し、その一辺に正極芯体露出部4bが正極タブ部4cとして形成されている。負極板5は、負極芯体の両面に負極活物質層5aが形成された方形状の領域を有し、その一辺に負極芯
体露出5bが負極タブ部5cとして形成されている。なお、正極板4の大きさは負極板5の大きさよりも僅かに小さくされている。正極タブ部4cの根本部分には絶縁層ないし、正極芯体よりも電気抵抗が高い保護層4dを設けることが好ましい。なお、正極芯体露出部4bないし負極芯体露出部5bに他の導電部材を接続し、正極タブ部4cないし負極タブ部5cとすることも可能である。

0030

[電極体要素の作製]
50枚の正極板4及び51枚の負極板5を上述の方法で作製し、これらをポリオレフィン製の方形状のセパレータを介して積層し積層型の電極体要素(3x、3y)を作製する。図8に示すように、積層型の電極体要素(3x、3y)は、一方の端部において、各正極板4の正極タブ部4cが積層され、各負極板5の負極タブ部5cが積層されるように作製される。電極体要素(3x、3y)の両外面にはセパレータが配置され、テープ18等により各極板及びセパレータが積層された状態に固定することができる。あるいは、セパレータに接着層を設け、セパレータと正極板4、セパレータと負極板5がそれぞれ接着されるようにしてもよい。なおセパレータの平面視の大きさは負極板5と同じ、あるいは負極板5よりも大きくする。2枚のセパレータの間に正極板4を配置し、セパレータの周縁熱溶着した状態とした後、正極板4と負極板5を積層してもよい。

0031

<正極端子及び電流遮断機構の封口板への取り付け>
図9は、封口板2の長手方向に沿った電流遮断機構40近傍の断面図である。図10は、封口板2の短手方向に沿った電流遮断機構40近傍の断面図である。

0032

封口板2には、正極端子取り付け孔2aとして貫通穴が形成されている。正極端子取り付け孔2aの電池外面側に外部側絶縁部材11を配置し、電池内面側に内部側絶縁部材10及び導電部材41を配置する。そして、外部側絶縁部材11、封口板2、内部側絶縁部材10及び導電部材41のそれぞれに形成された貫通穴に電池外部側から正極端子7を挿入し、正極端子7の先端を導電部材41上に加締める。なお、さらに正極端子7の先端の加締め部を導電部材41上に溶接することが好ましい。

0033

導電部材41は電極体3側に開口部41xを有するカップ形状であることが好ましい。導電部材41は、封口板2と平行に配置されるベース部41aと、ベース部41aから電極体3側に延びる筒状部41bを有する。筒状部41bは円筒形であってもよく、角形の筒状部であってもよい。導電部材41は金属製であり、例えば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。正極端子7はベース部41aに接続される。なお、正極端子7と導電部材41が一体的な部品としてもよい。この場合、正極端子7は、電池内部側から各部品の貫通穴に挿入され、電池外部側で加締められる。

0034

内部側絶縁部材10は、封口板2と導電部材41のベース部41aの間に配置される絶縁部材本体部10aと、絶縁部材本体部10aの封口板2の短手方向における両端部から電極体3側に延びる一対の絶縁部材第1側壁10bと、絶縁部材本体部10aの封口板2の長手方向における両端部から電極体3側に延びる一対の絶縁部材第2側壁10cを有する。絶縁部材第1側壁10bの外面には凸部10dが形成されている。

0035

次に、変形板42を導電部材41の電極体3側の開口部41xを塞ぐように配置し、変形板42の外周縁を導電部材41にレーザ溶接等により接合する。これにより、導電部材41の電極体3側の開口部41xを気密に封止する。変形板42は金属製であり、例えば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。変形板42は、導電部材41の開口部41xと同じ形状にすることが好ましい。角形二次電池20では、変形板42は平面視で円形状である。

0036

次に絶縁板43を変形板42の電極体3側の面に配置する。絶縁板43は、変形板42と正極集電体6の集電体本体部6aの間に配置される絶縁板本体部43aと、絶縁板本体部43aの封口板2の短手方向における両端部から封口板2側に延びる一対の絶縁板第1側壁43bを有する。絶縁板本体部43aには、絶縁板貫通穴43c、第1突起43d1、第2突起43d2、第3突起43d3、第4突起43d4が形成されている。また、絶縁板第1側壁43bの内面には、凹部43eが形成されている。

0037

絶縁板本体部43aに形成された絶縁板貫通穴43cには変形板42の中央部に形成された突出部42aが挿入される。また、絶縁板第1側壁43bの内面は、絶縁部材第1側壁10bの外面と対向するように配置される。そして、凸部10cが凹部43eと嵌合することにより、絶縁部材10と絶縁板43が接続される。なお、この凹部43eを貫通穴としてもよい。

0038

導電部材41の電極体3側の端部にフランジ部41cが設けられている。そして、絶縁板本体部43aの封口板2側の面には、導電部材41のフランジ部41cに引っ掛けられる引っ掛け固定部を設けることが好ましい。これにより、絶縁板43を導電部材41に固定する。

0039

<正極集電体>
図9〜11に示すように、正極集電体6は、集電体本体部6aと、リード部6cと、集電体本体部6aとリード部6cを繋ぐ集電体接続部6bを有する。

0040

集電体本体部6aには、接続用貫通穴6dが形成されており、この接続用貫通穴6dの周囲には薄肉部6eが形成されている。また、薄肉部6e内には環状の溝部6fが接続用貫通穴6dを囲むように形成されている。溝部6fの厚み(残厚み)は、薄肉部6eよりも小さくなっている。ここで、環状の溝部6fが脆弱部となり、変形板42の変形に伴い破断する。即ち、この脆弱部が破断予定部となっている。なお、脆弱部の破断により導電経路が切断されればよいため、薄肉部6e及び溝部6fを両方設ける必要はない。薄肉部6eのみ、あるいは溝部6fのみを設けるようにしてもよい。あるいは、薄肉部6eや溝部6fを設けず、変形板42と集電体本体部6aの接続部を脆弱部とすることもできる。あるいは、変形板42に薄肉部ないし溝部等の脆弱部を設けることもできる。なお、接続用貫通穴6dは必須の構成ではなく、集電体本体部6aに設けた薄肉部を変形板42に接続することもできる。

0041

集電体本体部6aには第1固定用貫通穴6y1、第2固定用貫通穴6y2、第3固定用貫通穴6y3、第4固定用貫通穴6y4が設けられている。第1固定用貫通穴6y1、第2固定用貫通穴6y2、第3固定用貫通穴6y3、及び第4固定用貫通穴6y4のそれぞれの周囲には凹部が設けられている。

0042

[正極集電体の取り付け]
上述の正極集電体6を絶縁板43の電極体3側の面に配置する。このとき、絶縁板43に形成された第1突起43d1、第2突起43d2、第3突起43d3、第4突起43d4を、それぞれ、正極集電体6に形成された第1固定用貫通穴6y1、第2固定用貫通穴6y2、第3固定用貫通穴6y3、第4固定用貫通穴6y4に挿入する。そして第1突起43d1、第2突起43d2、第3突起43d3、第4突起43d4の先端を拡径することにより、絶縁板43に正極集電体6を固定する。これにより第1固定部70a、第2固定部70b、第3固定部70c、第4固定部70dが形成される。なお、各突起を固定用貫通穴に圧入するようにしてもよい。

0043

正極端子7に形成された端子貫通穴7xを通じ電池外部側からガスを送り込み、変形板
42を正極集電体6の集電体本体部6aに押し付けた状態とする。この状態で、正極集電体6の集電体本体部6aに設けられた接続用貫通穴6dの縁部と変形板42をレーザ溶接等により接合する。なお、接続用貫通穴6dは必須の構成ではなく、接続用貫通穴6xを有していない集電体本体部6aを変形板42に接合することもできる。端子貫通穴7xは端子栓7yで封止する。

0044

図9図11に示すように、絶縁板43の電池内部側の面には正極集電体6の集電体本体部6aが配置される。集電体本体部6aの端部には、集電体本体部6aから封口板2側に延びる集電体接続部6bが設けられている。そして、集電体接続部6bの封口板2側の端部から封口板2に沿ってガス排出弁17側に延びるようにリード部6cが設けられている。リード部6cは封口板2に対して平行に配置されている。リード部6cはリード部絶縁部材19(正極絶縁部材)を介して封口板2上に配置されている。なお、リード部絶縁部材19は、内部側絶縁部材10又は絶縁板43と一体的に形成されていてもよい。

0045

<負極端子の封口板への取り付け>
封口板2には、負極端子取り付け孔2bとして貫通穴が形成されている。負極端子取り付け孔2bの外面側に外部側絶縁部材13を配置し、内面側に内部側絶縁部材12及び負極集電体8の集電体本体部8aを配置する。集電体本体部8aには、貫通穴8dが設けられている。そして、外部側絶縁部材13、封口板2、内部側絶縁部材12及び負極集電体8の集電体本体部8aのそれぞれに形成された貫通穴に電池外部側から負極端子9を挿入し、負極端子9の先端を負極集電体8上に加締める。そして、負極端子9において加締められた部分を負極集電体8に溶接する。内部側絶縁部材12が負極絶縁部材の役割を果たす。なお、正極側に電流遮断機構40を設けない場合、正極集電体6及び正極端子7の封口板2の取り付けは、負極側と同様の構成とすることができる。

0046

<タブ部と集電体の接続>
図11及び図12に示すように、封口板2の短手方向(図11では上下方向、図12では左右方向)における一方側に第1電極体要素3xを配置し、他方側に第2電極体要素3yを配置する。そして、第1電極体要素3xの第1正極タブ群4xを正極集電体6のリード部6c上に配置し、第1電極体要素3xの第1負極タブ群5xを負極集電体8のリード部8c上に配置する。また、第2電極体要素3yの第2正極タブ群4yを正極集電体6のリード部6c上に配置し、第2電極体要素3yの第2負極タブ群5yを負極集電体8のリード部8c上に配置する。このとき第1電極体要素3xにおいて、第1正極タブ群4xを構成する各正極タブ部4cは、第1電極体要素3xの下面3x2側に束ねられている。また、第1負極タブ群5xを構成する各負極タブ部5cは、第1電極体要素3xの下面3x2側に束ねられている。同様に、第2電極体要素3yにおいて、第2正極タブ群4yを構成する各正極タブ部4cは、第2電極体要素3yの下面3y2側に束ねられ、第3負極タブ群5yを構成する各負極タブ部5cは、第2電極体要素3yの下面3y2側に束ねられている。

0047

そして、上方からレーザ光等の高エネルギー線を、正極集電体6のリード部6c上に配置された第1正極タブ群4x及び第2正極タブ群4yに照射し、第1正極タブ群4x及び第2正極タブ群4yをリード部6cに溶接する。また、上方からレーザ光等の高エネルギー線を、負極集電体8のリード部8c上に配置された第1負極タブ群5x及び第2負極タブ群5yに照射し、第1負極タブ群5x及び第2負極タブ群5yをリード部8cに溶接する。これにより、溶接部50x、50y、60x及び60yが形成される。

0048

なお、第1電極体要素3x及び第2電極体要素3yのそれぞれについて、タブ部を集電体に接続する前に、予め正極タブ部4c同士を溶接等により接合し、予備接合部51x、51yを形成しておくことが好ましい。また、負極側についても同様に、予め負極タブ部
5c同士を接合し、予備接合部を形成しておくことが好ましい。なお、予備接合部51x及び51yは、正極集電体6のリード部6cと対向する位置に設けられることが好ましい。これにより、纏め工程において正極タブ部4cを湾曲させる場合に、予備接合部により湾曲処理阻害することが抑制される。湾曲処理後の正極タブ部4cにおいてリード部6cと平行に配置される領域に予備接合部51x及び51yが設けられていることがより好ましい。

0049

<電極体作製>
図12における第1電極体要素3xの上面3x1と第2電極体要素3yの上面3y1とが接するように第1正極タブ群4x、第2正極タブ群4y、第1負極タブ群5x及び第2負極タブ群5yを折り曲げる。これにより、第1電極体要素3xと第2電極体要素3yにより、図3〜6に示すように一つの電極体3となる。

0050

<角形二次電池の組み立て>
封口板2に取り付けられた電極体3を絶縁シート14で覆い、角形外装体1に挿入する。そして、封口板2と角形外装体1をレーザ溶接等により接合し、角形外装体1の開口を封口する。その後、電解質溶媒及び電解質塩を含有する非水電解質を封口板2に設けられた電解液注液孔15より注液する。そして、電解液注液孔15を封止栓16で封止する。

0051

<角形二次電池の製造方法について>
上述の方法によると、正極タブ部4cと正極集電体6の接続部、負極タブ部5cと負極集電体8の接続部等からなる集電部の構造を複雑にすることなく、容易に集電部が占める空間をより小さくすることができる。よって、より簡単な方法でより体積エネルギー密度の高い角形二次電池を製造することができる。

0052

また、正極タブ部4cを正極集電体6に接続した後、ないし負極タブ部5cを負極集電体8に接続した後に、正極集電体6ないし負極集電体8を曲げ加工する必要がないため、正極タブ部4cと正極集電体6の接続部ないし負極タブ部5cと負極集電体8の接続部が損傷することを防止できる。

0053

以下に変形例について説明する。なお、変形例において上述の角形二次電池20と同じ構成については、角形二次電池20と同じ符号を付与している。また、特に説明を行わない部分は、上述の角形二次電池20と同じ構成とすることができる。

0054

<変形例1>
図13の(a)は変形例1に係る角形二次電池の図12に対応する図である。図13の(a)に示すように、第1正極タブ群4x及び第2正極タブ群4y上に金属製の補助部材30を配置した状態で、第1正極タブ群4x及び第2正極タブ群4yを正極集電体6のリード部6cに接続することができる。

0055

図14は、補助部材30の平面図である。補助部材30の本体部30aには二つのスリット部30bが形成されている。スリット部30bは封口板2の長手方向に沿って延びるように配置される。本体部30aの両端(封口板2の短手方向の両端)には、折れ曲がり部30cが形成されている。折れ曲がり部30cは、本体部30aから立ち上がるように本体部30aから折れ曲がっている。

0056

接続手順として、まず補助部材30と正極集電体6のリード部6cで第1正極タブ群4x及び第2正極タブ群4yを挟み込んだ状態とする。そして、補助部材30に設けられたスリット30bの縁部にレーザ光等の高エネルギー線を照射することにより、補助部材30と、第1正極タブ群4xないし第2正極タブ群4yと、正極集電体6のリード部6cを
溶接する。補助部材30に折れ曲がり部30cが設けられていると、溶接時に発生する金属スパッタが電極体要素(3x、3y)側に飛散し、電極体要素(3x、3y)が損傷することを防止できる。

0057

図13の(a)に示すように、封口板2の短手方向において、溶接部50xが離れて2列形成されることにより、第1正極タブ群5xが正極集電体6のリード部6cにより強固に接続される。溶接部50yについても同様である。

0058

なお、負極側についても正極側と同様に補助部材を用いることができる。正極側の補助部材はアルミニウムあるいはアルミニウム合金製であることが好ましい。負極側の補助部材は銅あるいは銅合金製であることが好ましい。

0059

<変形例2>
図13の(b)は変形例2に係る角形二次電池の図12に対応する図である。変形例2と変形例1の違いは、補助部材30の形態及び正極タブ部4c及び負極タブ部5cの束ね方である。変形例2のように、補助部材30を二つに分割することも可能である。即ち、一方の補助部材30は第1正極タブ群4xに接続され、他方の補助部材30は第2正極タブ群4yに接続される。また、変形例2のように、正極タブ部4cを、第1電極体要素3x及び第2電極体要素3yのそれぞれにおいて、電極板の積層方向における中央部に束ねることも可能性ある。

0060

<変形例3>
図13の(c)は変形例3に係る角形二次電池の図12に対応する図である。変形例3と変形例1の違いは、補助部材30の形態である。変形例3のように、補助部材30にスリット30bを設ける代わりに薄肉部30dを設けることができる。そして、薄肉部30dにレーザ光等の高エネルギー線を照射し、補助部材30と、第1正極タブ群4xないし第2正極タブ群4yと、正極集電体6のリード部6cの溶接することができる。

0061

<変形例4>
図15は変形例4に係る角形二次電池の図12に対応する図である。図15に示すように、電極体要素(3x、3y)を封口板2に対して傾斜させた状態で、第1正極タブ群4x、第2正極タブ群4y、第1負極タブ群5x及び第2負極タブ群5yをそれぞれ正極集電体6及び負極集電体8に接続することができる。このような方法によると、第1電極体要素3xと第2電極体要素3yを一つに纏めるために、正極リード部4c及び負極リード部5cを曲げたときに、正極リード部4c、負極リード部5c、正極リード部4cと正極集電体6の接合部、あるいは負極リード部5cと負極集電体8の接続部等に加わる負荷を低減できる。よって、より信頼性の高い角形二次電池が得られる。なお、電極体要素(3x、3y)と封口板2が成す角θは、5°〜70°とすることが好ましく、5°〜60°とすることがより好ましい。

0062

<変形例5>
変形例1〜3においては、補助部材30と正極タブ群(4x、4y)を同時に正極集電体6のリード部6cに溶接する例を示した。しかしながら、予め正極タブ群(4x、4y)ないし負極タブ群(5x、5y)に補助導電部材を接続しておくことができる。そして、正極タブ群(4x、4y)ないし負極タブ群(5x、5y)に接合された補助導電部材を集電体に接続することができる。

0063

図16は変形例5に係る角形二次電池に関し、第1電極体要素3xの第1正極タブ群4xに補助導電部材を接続した図である。図16の(a)に示すように、第1電極体要素3xの第1正極タブ群4xに補助導電部材300を溶接により接続することができる。なお
、溶接により溶接部500xが形成される。そして、その後、補助導電部材300を正極集電体6のリード部6cに接続する。補助導電部材300の正極集電体6のリード部6cへの接続方法としては、補助導電部材300の両端部を正極集電体6のリード部6cにレーザ溶接することができる。

0064

また、図16の(b)に示すように、2枚の補助導電部材300及び301により第1電極体要素3xの第1正極タブ群4xを挟み込んだ状態で、第1正極タブ群4xに補助導電部材300及び301を予め接続することができる。なお、第1正極タブ群4x、補助導電部材300及び補助導電部材301に溶接部500yが形成される。そして、その後、補助導電部材300及び301の少なくとも一方を正極集電体6のリード部6cに接続する。なお、第1正極タブ群4xと補助導電部材300及び301の接続方法、補助導電部材300及び301の少なくとも一方と正極集電体6のリード部6cの接続方法は特に限定されず、抵抗溶接超音波溶接、レーザ溶接等を用いることができる。また、予め第1正極タブ群4xと補助導電部材300及び301をカシメ等により接続し、その後、補助導電部材300及び301の少なくとも一方を正極集電体6のリード部6cに溶接接合することもできる。

0065

<その他>
本発明は正極側及び負極側の少なくとも一方に適用されていればよい。

0066

正極タブ部と正極集電体の接続方法、負極タブ部と負極集電体の接続方法は特に限定されず、抵抗溶接、レーザ等の高エネルギー線の照射による溶接、超音波溶接等を用いることができる。高エネルギー線としては、レーザ、電子ビームイオンビーム等を用いることができる。

0067

電極体要素は積層型に限定されない。帯状の正極板と、帯状の負極板を、帯状のセパレータを介して巻回して電極体要素とすることもできる。

0068

1・・・角形外装体
1a・・・底部 1b・・・大面積側壁1c・・・小面積側壁
2・・・封口板
2a・・・正極端子取り付け孔2b・・・負極端子取り付け孔

3・・・電極体
3x・・・第1電極体要素
3y・・・第2電極体要素

4・・・正極板
4a・・・正極活物質層4b・・・正極芯体露出部
4c・・・正極タブ部 4d・・・保護層
4x・・・第1正極タブ群4y・・・第2正極タブ群

5・・・負極板
5a・・・負極活物質層5b・・・負極芯体露出部
5c・・・負極タブ部
5x・・・第1負極タブ群 5y・・・第2負極タブ群

6・・・正極集電体
6a・・・集電体本体部 6b・・・集電体接続部 6c・・・リード部
6d・・・接続用貫通穴6e・・・薄肉部
6f・・・溝部
6y1・・・第1固定用貫通穴6y2・・・第2固定用貫通穴
6y3・・・第3固定用貫通穴 6y4・・・第4固定用貫通穴

7・・・正極端子
7x・・・端子貫通穴 7y・・・端子栓
8・・・負極集電体
8a・・・集電体本体部 8c・・・リード部
8d・・・貫通穴

9・・・負極端子
10、12・・・内部側絶縁部材
10a・・・絶縁部材本体部 10b・・・絶縁部材第1側壁
10c・・・絶縁部材第2側壁
10d・・・凸部
11、13・・・外部側絶縁部材
14・・・絶縁シート
15・・・電解液注液孔
16・・・封止栓
17・・・ガス排出弁
18・・・テープ
19・・・リード部絶縁部材

20・・・角形二次電池

30・・・補助部材
30a・・・本体部
30b・・・スリット
30c・・・折れ曲がり部
30d・・・薄肉部

40・・・電流遮断機構
41・・・導電部材
41a・・・ベース部 41b・・・筒状部 41c・・・フランジ部
42・・・変形板
42a・・・突出部
43・・・絶縁板
43a・・・絶縁板本体部 43b・・・絶縁板第1側壁
43c・・・絶縁板貫通穴
43d1・・・第1突起43d2・・・第2突起
43d3・・・第3突起 43d4・・・第4突起

50x、50y・・・溶接部
51x、51y・・・補助接合部
60x、60y・・・溶接部

70a・・・第1固定部 70b・・・第2固定部
70c・・・第3固定部 70d・・・第4固定部

300・・・補助導電部材
301・・・補助導電部材

500x・・・溶接部
500y・・・溶接部

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