(57)【要約】  二次電池は、正負極外部端子が設けられた容器外装と、セパレータを介在させて正負極板を捲回し、両端に集電部を設けた電極群と、正負極板が捲回され、絶縁部で相互に絶縁された正負極軸芯部を両端に有する軸芯と、容器外装に支持され、電極群から正負極外部端子に至る電流経路を構成する正負極集電体とを備え、正負極軸芯部のそれぞれは、正負極板の集電部と接合されるとともに、正負極集電体と溶接されている。
2012127623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正負極外部端子が設けられた容器外装と、
セパレータを介在させて正負極板を捲回し、両端に集電部を設けた電極群と、
前記正負極板が捲回され、絶縁部で相互に絶縁された正負極軸芯部を両端に有する軸芯と、
前記容器外装に支持され、前記電極群から前記正負極外部端子に至る電流経路を構成する正負極集電体とを備え、
前記正負極軸芯部のそれぞれは、前記正負極板の集電部積層体と接合されるとともに、前記正負極集電体と溶接されている二次電池。
【請求項２】
請求項１に記載の二次電池において、
前記正負極軸芯部は、
前記電極群の両端面において、前記正極板の積層体および前記負極板の積層体を内側からそれぞれ押し広げ、前記正極板および前記負極板とそれぞれ接合される正極拡開部および負極拡開部と、
前記電極群の両端面から突設して前記正負極集電体にそれぞれ機械的、電気的に接続される正負極接続突片とを有する二次電池。
【請求項３】
請求項２に記載の二次電池において、
前記正極拡開部は、前記電極群の両端面において前記正極板を分割する一対の正極羽根を含み、前記一対の正極羽根が前記分割された積層体の内周面にそれぞれ接合され、
前記負極拡開部は、前記電極群の両端面において前記負極板の積層体を分割する一対の負極羽根を含み、前記一対の負極羽根が前記分割された積層体の内周面にそれぞれ接合されている二次電池。
【請求項４】
請求項３記載の二次電池において、
前記正極軸芯部の端面において所定間隔をあけて複数の正極接続突片が設けられ、
前記正極集電体は、前記容器外装の蓋と一体化され、前記電池容器の幅方向側面に沿って電池容器の底部に向かって延在し、前記複数の正極接続突片がそれぞれ挿通される開口を有し、
前記負極軸芯部の端面において所定間隔をあけて複数の負極接続突片が設けられ、
前記負極集電体は、前記容器外装の蓋と一体化され、前記電池容器の幅方向側面に沿って電池容器の底部に向かって延在し、前記複数の負極接続突片がそれぞれ挿通される開口を有し、
前記正極接続突片のそれぞれは前記正極集電体の開口にそれぞれ機械的かつ電気的に接続され、
前記負極接続突片のそれぞれは前記負極集電体の開口にそれぞれ機械的かつ電気的に接続されている二次電池。
【請求項５】
請求項４記載の二次電池において、
前記正極接続突片のそれぞれは、前記正極軸芯部の端面の両端部にそれぞれ設けられ、
前記正極集電体の前記開口のそれぞれは、前記蓋側と電池容器底部側にそれぞれ設けられ、
前記負極接続突片のそれぞれは、前記負極軸芯部の端面の両端部にそれぞれ設けられ、
前記負極集電体の前記開口のそれぞれは、前記蓋側と電池容器底部側にそれぞれ設けられている二次電池。
【請求項６】
請求項２または３記載の二次電池において、
前記正極軸芯部の端面において前記正極接続突片は一つだけ設けられ、
前記正極集電体は、前記容器外装の蓋と一体化され、前記電池容器の幅方向側面に沿って電池容器の底部に向かって延在し、前記一つの正極接続突片が挿通される開口を有し、
前記負極軸芯部の端面において前記負極接続突片は一つだけ設けられ、
前記負極集電体は、前記容器外装の蓋と一体化され、前記電池容器の幅方向側面に沿って電池容器の底部に向かって延在し、前記一つの負極接続突片が挿通される開口を有し、
前記正極接続突片は前記正極集電体の開口にそれぞれ挿通されて機械的かつ電気的に接続され、
前記負極接続突片は前記負極集電体の開口にそれぞれ挿通されて機械的かつ電気的に接続されている二次電池。
【請求項７】
請求項６記載の二次電池において、
前記正極接続突片は、前記正極軸芯部の端面の蓋側の端部に設けられ、
前記正極集電体の前記開口は、前記蓋側に設けられ、
前記負極接続突片は、前記負極軸芯部の端面の蓋側の端部に設けられ、
前記負極集電体の前記開口は、前記蓋側に設けられている二次電池。
【請求項８】
請求項７記載の二次電池において、
前記正極集電体は、前記幅方向側面に沿って前記正極接続突片を越えた位置まで前記底部に向かって延在し、
前記負極集電体は、前記幅方向側面に沿って前記負極接続突片を越えた位置まで前記底部に向かって延在している二次電池。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の二次電池において、
前記絶縁部は両端に薄肉継手部を有し、
前記正極軸芯部および負極軸芯部は、前記薄肉継手部を挟持し、絶縁性接着剤で固着されている二次電池。
【請求項１０】
請求項９記載の二次電池において、
前記正極軸芯部および負極軸芯部は、１枚の金属板をU字状に折り曲げて前記薄肉継手部を挟持している二次電池。
【請求項１１】
請求項９記載の二次電池において、
前記正極軸芯部および負極軸芯部は、２枚の金属板を前記薄肉継手部の両面に接合している二次電池。
【請求項１２】
請求項３乃至１１のいずれか１項記載の二次電池において、
前記一対の正極羽根および前記一対の負極羽根の基端には、前記一対の正負極羽根の折り曲げ位置を設定するための溝がそれぞれ形成されている二次電池。
【請求項１３】
請求項１に記載の二次電池において、
前記正極軸芯部および負極軸芯部は、１枚の金属板を前記絶縁部の端面に嵌合して接続されている二次電池。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項記載の二次電池において、
前記正極板は、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる金属箔と、前記金属箔の両面に塗布された正極合剤層を含み、前記正極軸芯部は、アルミニウムまたはアルミニウム合金によりなる金属板によって形成され、
前記負極板は、銅、銅合金、ニッケルまたはニッケル合金よりなる金属箔と、前記金属箔の両面に塗布された負極合剤層を含み、前記負極軸芯部は、銅、銅合金、ニッケルまたはニッケル合金よりなる金属板によって形成され、
前記正負極合剤層は互いに対向してリチウムイオンを吸蔵し、放出する二次電池。
【請求項１５】
正負極外部端子が設けられた容器外装を作製する工程と、
セパレータを介在させて正負極板を捲回し、両端に集電部を設けた電極群を作製する工程と、
前記正負極板が捲回され、絶縁部で相互に絶縁された正負極軸芯部を両端に有する軸芯を作製する工程と、
前記容器外装に支持され、前記電極群から前記正負極外部端子に至る電流経路を構成する正負極集電体を作製する工程と、
前記正負極軸芯部のそれぞれを、前記正負極板の集電部積層体と接合する工程と、
前記正負極軸芯部のそれぞれを、前記正負極集電体と溶接する工程とを有する二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用に好適な角形リチウムイオン二次電池に代表される二次電池、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、円筒型電池に比してより高い体積密度が得られる電池として角形電池が知られている。角形電池は、帯状の正極と負極をセパレータを介して重ねて捲回して成る扁平形捲回電極群と、電極群が収容された角形の電池筐体と、電池筐体内に充填した電解液とを有する。【０００３】
扁平形捲回電極群の捲回軸方向の両端部には、それぞれ正極と負極の未塗工部が突出され、この未塗工部に電極端子または集電体が接続されている。このような構成を採用した角形電池は、通電経路の最短化により接続抵抗が低減され、出力の向上が図られている。また、このような構成は、コンパクト化にも効果がある。【０００４】
扁平形捲回電極群と集電体との接続形態に関して、例えば特許文献１の蓄電素子が提案されている。【０００５】
特許文献１記載の蓄電素子では、扁平形捲回電極群から突出させた未塗工部の端面から内側に板状のシート接続部を挿入して両者を接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４０６１９３８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の蓄電素子は、扁平形捲回電極群の軸方向端部にある両端未塗工の捲回内周部にシート状の接続部を挿入させる際、金属箔を傷つけるおそれがある。たとえば、金属箔を折り曲げてしまったり、変形させてしまったり、広げる箔の捲回中心位置を間違えてしまったり、上記シート状の接続部を挿入するときに一部を噛み込んだりすることがある。そのため、金属箔を傷つけないようにシート状接続部を扁平形捲回電極群端面に挿入する作業を慎重に行う必要があり、作業性の改善が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の第１の態様による二次電池は、正負極外部端子が設けられた容器外装と、セパレータを介在させて正負極板を捲回し、両端に集電部を設けた電極群と、前記正負極板が捲回され、絶縁部で相互に絶縁された正負極軸芯部を両端に有する軸芯と、前記容器外装に支持され、前記電極群から前記正負極外部端子に至る電流経路を構成する正負極集電体とを備え、前記正負極軸芯部のそれぞれは、前記正負極板の集電部積層体と接合されるとともに、前記正負極集電体と溶接されている二次電池である。
（２）本発明の第２の態様は、第１の態様の二次電池において、前記正負極軸芯部は、前記電極群の両端面において、前記正極板の積層体および前記負極板の積層体を内側からそれぞれ押し広げ、前記正極板および前記負極板とそれぞれ接合される正極拡開部および負極拡開部と、前記電極群の両端面から突設して前記正負極集電体にそれぞれ機械的、電気的に接続される正負極接続突片とを有する。
（３）本発明の第３の態様は、第２の態様の二次電池において、前記正極拡開部は、前記電極群の両端面において前記正極板を分割する一対の正極羽根を含み、前記一対の正極羽根が前記分割された積層体の内周面にそれぞれ接合され、前記負極拡開部は、前記電極群の両端面において前記負極板の積層体を分割する一対の負極羽根を含み、前記一対の負極羽根が前記分割された積層体の内周面にそれぞれ接合されている。
（４）本発明の第４の態様は、第３の態様による二次電池において、前記正極軸芯部の端面において所定間隔をあけて複数の正極接続突片が設けられ、前記正極集電体は、前記容器外装の蓋と一体化され、前記電池容器の幅方向側面に沿って電池容器の底部に向かって延在し、前記複数の正極接続突片がそれぞれ挿通される開口を有し、前記負極軸芯部の端面において所定間隔をあけて複数の負極接続突片が設けられ、前記負極集電体は、前記容器外装の蓋と一体化され、前記電池容器の幅方向側面に沿って電池容器の底部に向かって延在し、前記複数の負極接続突片がそれぞれ挿通される開口を有し、前記正極接続突片のそれぞれは前記正極集電体の開口にそれぞれ機械的かつ電気的に接続され、前記負極接続突片のそれぞれは前記負極集電体の開口にそれぞれ機械的かつ電気的に接続されている。
（５）本発明の第５の態様は、第４の態様の二次電池において、前記正極接続突片のそれぞれは、前記正極軸芯部の端面の両端部にそれぞれ設けられ、前記正極集電体の前記開口のそれぞれは、前記蓋側と電池容器底部側にそれぞれ設けられ、前記負極接続突片のそれぞれは、前記負極軸芯部の端面の両端部にそれぞれ設けられ、前記負極集電体の前記開口のそれぞれは、前記蓋側と電池容器底部側にそれぞれ設けられている。
（６）本発明の第６の態様は、第２または第３の態様の二次電池において、前記正極軸芯部の端面において前記正極接続突片は一つだけ設けられ、前記正極集電体は、前記容器外装の蓋と一体化され、前記電池容器の幅方向側面に沿って電池容器の底部に向かって延在し、前記一つの正極接続突片が挿通される開口を有し、前記負極軸芯部の端面において前記負極接続突片は一つだけ設けられ、前記負極集電体は、前記容器外装の蓋と一体化され、前記電池容器の幅方向側面に沿って電池容器の底部に向かって延在し、前記一つの負極接続突片が挿通される開口を有し、前記正極接続突片は前記正極集電体の開口にそれぞれ挿通されて機械的かつ電気的に接続され、前記負極接続突片は前記負極集電体の開口にそれぞれ挿通されて機械的かつ電気的に接続されている。
（７）本発明の第７の態様は、第６の態様の二次電池において、前記正極接続突片は、前記正極軸芯部の端面の蓋側の端部に設けられ、前記正極集電体の前記開口は、前記蓋側に設けられ、前記負極接続突片は、前記負極軸芯部の端面の蓋側の端部に設けられ、前記負極集電体の前記開口は、前記蓋側に設けられている。
（８）本発明の第８の態様は、第７の態様の二次電池において、前記正極集電体は、前記幅方向側面に沿って前記正極接続突片を越えた位置まで前記底部に向かって延在し、前記負極集電体は、前記幅方向側面に沿って前記負極接続突片を越えた位置まで前記底部に向かって延在している。
（９）本発明の第９の態様は、第１乃至第８の態様のいずれかの態様の二次電池において、前記絶縁部は両端に薄肉継手部を有し、前記正極軸芯部および負極軸芯部は、前記薄肉継手部を挟持し、絶縁性接着剤で固着されている。
（１０）本発明の第１０の態様は、第９の態様の二次電池において、前記正極軸芯部および負極軸芯部は、１枚の金属板をU字状に折り曲げて前記薄肉継手部を挟持している。
（１１）本発明の第１１の態様は、第９の態様の二次電池において、前記正極軸芯部および負極軸芯部は、２枚の金属板を前記薄肉継手部の両面に接合している。
（１２）本発明の第１２の態様は、第３乃至第１１のいずれかの態様の二次電池において、前記一対の正極羽根および前記一対の負極羽根の基端には、前記一対の正負極羽根の折り曲げ位置を設定するための溝がそれぞれ形成されている二次電池。
（１３）本発明の第１３の態様は、第１の態様の二次電池において、前記正極軸芯部および負極軸芯部は、１枚の金属板を前記絶縁部の端面に嵌合して接続されている。
（１４）本発明の第１４の態様は、第１乃至第１３のいずれかの態様の二次電池において、前記正極板は、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる金属箔と、前記金属箔の両面に塗布された正極合剤層を含み、前記正極軸芯部は、アルミニウムまたはアルミニウム合金によりなる金属板によって形成され、前記負極板は、銅、銅合金、ニッケルまたはニッケル合金よりなる金属箔と、前記金属箔の両面に塗布された負極合剤層を含み、前記負極軸芯部は、銅、銅合金、ニッケルまたはニッケル合金よりなる金属板によって形成され、前記正負極合剤層は互いに対向してリチウムイオンを吸蔵し、放出する。
（１５）本発明の第１５の態様による二次電池の製造方法は、正負極外部端子が設けられた容器外装を作製する工程と、セパレータを介在させて正負極板を捲回し、両端に集電部を設けた電極群を作製する工程と、前記正負極板が捲回され、絶縁部で相互に絶縁された正負極軸芯部を両端に有する軸芯を作製する工程と、前記容器外装に支持され、前記電極群から前記正負極外部端子に至る電流経路を構成する正負極集電体を作製する工程と、前記正負極軸芯部のそれぞれを、前記正負極板の集電部積層体と接合する工程と、前記正負極軸芯部のそれぞれを、前記正負極集電体と溶接する工程とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、二次電池の振動により捲回型電極群の支持部の強度低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明によるリチウムイオン二次電池の第１実施形態を示す外観図。
【図２】リチウムイオン二次電池の分解斜視図。
【図３】リチウムイオン二次電池の扁平形捲回電極群を示す斜視図。
【図４】正負極板の平面図。
【図５】リチウムイオン二次電池の軸芯を示す斜視図。
【図６】軸芯の分解斜視図。
【図７】軸芯の絶縁部を示す斜視図。
【図８】軸芯の正負極軸芯部の素材を示す平面図。
【図９】正負極軸芯部の詳細を説明する図。
【図１０】リチウムイオン二次電池の横断面図。
【図１１】（ａ）は、捲回電極群の負極側端部における負極軸芯部と負極集電体との接続を説明する図であり図１５のＸＩ−ＸＩ線断面図、（ｂ）はその要部拡大図。
【図１２】捲回装置による捲回工程を示す斜視図。
【図１３】図１のリチウムイオン二次電池の軸芯と集電体との接続を示す拡大図。
【図１４】捲回電極群の負極側端部における負極未塗工部（集電部）の拡大断面であり図１５のＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図、（ａ）は負極拡開突片で負極板積層体を開く前を示し、（ｂ）は負極板積層体を開いた後を示す。
【図１５】捲回電極群の側面図。
【図１６】本発明によるリチウムイオン二次電池の第２実施形態における軸芯を示す分解斜視図。
【図１７】本発明によるリチウムイオン二次電池の第３実施形態における軸芯の分解斜視図。
【図１８】本発明によるリチウムイオン二次電池の第４実施形態における軸芯の分解斜視図。
【図１９】本発明によるリチウムイオン二次電池の第５実施形態の軸芯における正負極軸芯部の組立て前の状態を示す平面図。
【図２０】第５実施形態における軸芯と接続板との接続を示す拡大図。
【図２１】本発明によるリチウムイオン二次電池の第６実施形態における捲回電極群を示す横断面図。
【図２２】図２１の軸芯における正負極軸芯部を示す平面図。
【図２３】図２１の軸芯を示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明を角形リチウムイオン二次電池に適用した一例を図面を参照して説明する。
【００１２】
［第１の実施の形態］
［角形電池の構成］
図１に示すように、リチウムイオン二次電池２０は、一端部に開口を有する容器７１と、容器７１内に収容された図２に示す発電要素組立体７２とを含んで構成されている。直方体形状の容器７１は、一対の幅広側面ＰＷと、一対の幅狭側面ＰＮと、扁平長方形状の底面ＰＢと、底面ＰＢに対向する矩形開口部ＰＭとを有する。
【００１３】
［発電要素組立体］
図２に示すように、発電要素組立体７２は、蓋組立体１１０と、図３に示す扁平形捲回電極群１２０とを備えている。
【００１４】
［蓋組立体］
蓋組立体１１０は、容器７１の開口PＭを塞ぐ蓋１１１と、絶縁シール部材１１２を介して蓋１１１から突出する正負極外部端子１１３，１１４と、正負極外部端子１１３，１１４にそれぞれ接続された正負極集電体１１５，１１６とを備えている。蓋１１１は開口ＰＭにレーザ溶接されて容器７１を封止する。蓋１１１には、容器７１内に電解液を注入する注液口１１１Ａが穿設され、注液口１１１Ａは、電解液注入後に注液栓によって封止されている。蓋１１１にはガス排出弁１１１Ｂも設けられ、容器７１内の圧力が上昇したときに、ガス排出弁１１１Ｂが開き、内部のガスを排出することによって、容器７１内の圧力を低減する。
なお、本明細書では、蓋１１１で塞がれた容器７１を容器外装と呼ぶ。
【００１５】
容器７１と蓋１１１と正極外部端子１１３は共にアルミニウム合金製であり、負極外部端子１１４は銅合金製である。電解液としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）の体積比１：１：１の混合溶液中に六フッ化リン酸リチウムを１ｍｏｌ／Ｌとなるように溶解したものを用いる。
【００１６】
正負極外部端子１１３，１１４と正負極集電体１１５，１１６は、絶縁シール部材１１２により蓋１１１と電気的に絶縁されている。正負極外部端子１１３，１１４は、外部負荷に電力を供給し、あるいは、外部発電電力によって内部の扁平形捲回電極群１２０を充電するための端子である。
【００１７】
正極集電体１１５は、扁平形捲回電極群１２０の捲回軸方向の正極側端面、すなわち、電池容器７１の正極側幅狭面ＰＮに沿って二次電池底部ＰＢ方向に延在する平板１１５Ａを有する。図示しないが、平板１１５Ａの上端は正極外部端子１１３と接続されている。平板１１５Ａには、上下方向に所定距離離間して一対の軸芯固定用開口１１５Ｂが設けられている。
【００１８】
同様に、負極集電体１１６は、扁平形捲回電極群１２０の捲回軸方向の負極側端面、すなわち、電池容器７１の負極側幅狭面ＰＮに沿って二次電池底部ＰＢ方向に延在する平板１１６Ａを有する。図示しないが、平板１１６Ａの上端は負極外部端子１１４と接続されている。平板１１６Ａには、上下方向に所定距離離間して一対の軸芯固定用開口１１６Ｂが設けられている。
【００１９】
後で詳細に説明するが、正負極集電体１１５，１６は捲回電極群１２０の軸芯１０に電気的、機械的に接続されている。軸芯固定用開口１１５Ｂ，１１６Ｂには、正負極軸芯部１１，１２の金属製の正負極接続突片１１ｂ，１２ｂが差し込まれてレーザ溶接されている。また、電極群１２０の未塗工部１２２Ａ，１２４Ａは平面状に押し潰され、その平面部１２０Ｐは、軸芯１０の金属製の正負極拡開羽根１１ａ，１２ａと接合リボン１４との間に挟持されて超音波接合されている。
本発明の一つの特徴は、このように集電体１１５，１１６と軸芯部１１，１２、電極群１２０と軸芯部１１，１２を電気的、機械的に接続した点にある。
【００２０】
［扁平形捲回電極群］
図３に示すように、扁平形捲回電極群１２０は、扁平軸芯１０の周りにセパレータ１２１を捲回したのち、負極板（負極シート）１２４、セパレータ１２１、正極板（正極シート）１２２、セパレータ１２１の順に扁平状に捲回して構成される。扁平形捲回電極群１２０の最外周の電極板は負極板１２４であり、さらにその外側にセパレータ１２１が捲回される。
【００２１】
図４に示すように、正負極板１２２，１２４は、正負極電極箔と正負極電極箔両面に活物質合剤を塗布した正負極合剤層１２３，１２５とを有する。各電極箔の幅方向（捲回方向に直交する方向）の一端部には、活物質合剤を塗布しない正負極集電部（正負極未塗工部）１２２Ａ,１２４Ａがそれぞれ設けられている。この正負極集電部１２２Ａ，１２４Ａは各電極箔の金属面が露出した領域である。正負極集電部１２２Ａ,１２４Ａは、各電極箔の幅方向の反対位置にそれぞれ形成されている。
【００２２】
負極合剤層１２５は正極合剤層１２３よりも幅方向に大きく、これにより正極合剤層１２３は必ず負極合剤層１２５に挟まれるように構成されている。
【００２３】
なお、セパレータ１２１は幅方向で負極合剤層１２５よりも広いが、その両端は、金属箔面が露出する正極集電部１２２Ａおよび負極集電部１２４Ａの幅方向端の内側において捲回され、正極集電部１２２Ａおよび負極集電部１２４Ａを束ねて溶接する工程の支障にはならない。
【００２４】
負極板１２４は次のように作製した。負極活物質として非晶質炭素粉末１００重量部に対して、結着剤として１０重量部のポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦという。）を添加し、これに分散溶媒としてＮ−メチルビロリドン（以下、ＮＭＰという。）を添加、混練して負極合剤を作製した。この負極合剤を厚さ１０μｍの銅箔の両面に無地の負極集電部１２４Ａを残して塗布した。その後、乾燥、プレス、裁断して銅箔を含まない負極活物質塗布部厚さ７０μｍの負極板１２４を得た。
【００２５】
正極板１２２は次のように作製した。正極活物質としてマンガン酸リチウム（化学式ＬｉＭｎ２Ｏ４）１００重量部に対し、導電材として１０重量部の鱗片状黒鉛と結着剤として１０重量部のＰＶＤＦとを添加し、これに分散溶媒としてＮＭＰを添加、混練して作製した。この正極合剤を厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に無地の正極集電部１２２Ａを残して塗布した。その後、乾燥、プレス、裁断してアルミニウム箔を含まない正極活物質塗布部厚さ９０μｍの正極板１２２を得た。
【００２６】
［軸芯］
図５〜図９を参照して軸芯１０について説明する。
図５〜図６に示すように、扁平形軸芯１０は、全体として略長方形薄板状に形成されている。扁平形軸芯１０は、その長手方向中央の絶縁部１３と、絶縁部１３の長手方向両端部の正負極継手部１３ａ，１３ｂにそれぞれ装着された正極軸芯部１１および負極軸芯部１２とを備える。
【００２７】
正極軸芯部１１および負極軸芯部１２の外側端部の中央部には、それぞれ正極拡開部１１ａおよび負極拡開部１２ａが設けられている。正極拡開部１１ａおよび負極拡開部１２ａは、後述するように、正負極集電部１２２Ａ，１２４Ａに接合される。また、正極軸芯部１１および負極軸芯部１２の外側端部の両端には、それぞれ、正極拡開部１１ａおよび負極拡開部１２ａを間に挟むように、正極接続突片１１ｂおよび負極接続突片１２ｂがそれぞれ４つずつ設けられている。各４つの正極接続突片１１ｂおよび負極接続突片１２ｂは、上述した正負極集電体１１５，１１６の軸芯固定用開口１１５Ｂ，１１６Ｂに差し込まれ、レーザ溶接されている。
【００２８】
図７は絶縁部１３の斜視図である。絶縁部１３は、例えば、耐熱性の高いＰＰＳ樹脂によって作製される。絶縁部１３は、中央部の厚板本体１３ｃと、本体１３ｃの両端から突出する薄板継手部１３ａ，１３ｂとで構成される。厚板本体１３ｃと薄板継手部１３ａ，１３ｂとの接続部には段差１３ｄが形成されている。これらの段差１３ｄの寸法は、正極軸芯部１１および負極軸芯部１２の素材の厚みと略等しくされている。したがって、軸芯１０の表裏面には段差がない平坦面が形成される。
【００２９】
図８は正極軸芯部１１および負極軸芯部１２の素材を示す図である。
正極軸芯部１１は、正極板１２２と同様のアルミニウムもしくはアルミニウム合金よりなる薄板状の正極金属素材１１ｍを使用して作製される。正極金属素材１１ｍには、中心線Ｌ１にそってＶ溝が形成されている。正極金属素材１１ｍは、中心線Ｌ１を折れ線として矢印のようにＵ字状に２つ折りに折り曲げられ、絶縁部１３の正極継手部１３ａを挟み込む。このとき、正極軸芯部１１と絶縁部１３は絶縁性の粘着剤（接着剤）により接合される。
【００３０】
正極金属素材１１ｍには、中心線Ｌ１に対して線対称に切り込み１１ｃとＶ溝１１ｄも形成されている。正極継手部１３ａを絶縁部１３に接合した後、Ｖ溝１１ｄを折れ線として一対の切り込み１１ｃに沿って切り開くと、突片（羽根）１１ａが形成される。一対の突片１１ａの両側には、中心線Ｌ１に対して線対称に二対の正極接続突片１１ｂとなる領域が設けられている。正極金属素材１１ｍをＵ字状に折り曲げて絶縁部１３に接着したとき、これら二対の領域がそれぞれ正極接続突片１１ｂを形成する。
【００３１】
負極軸芯部１２は、負極板１２４と同様の銅もしくは銅合金よりなる薄板状の負極金属素材１２ｍを使用して作製される。負極金属素材１２ｍには、中心線Ｌ１にそってＶ溝が形成されている。負極金属素材１２ｍは、中心線Ｌ１を折れ線として矢印のようにＵ字状に２つ折りに折り曲げられ、絶縁部１３の負極継手部１３ｂを挟み込む。このとき、負極軸芯部１２と絶縁部１３は絶縁性の粘着剤（接着剤）により接合される。
【００３２】
負極金属素材１２ｍには、中心線Ｌ１に対して線対称に切り込み１２ｃとＶ溝１２ｄも形成されている。負極継手部１３ｂを絶縁部１３に接合した後、Ｖ溝１２ｄを折れ線として一対の切り込み１２ｃに沿って切り開くと、突片（羽根）１２ａが形成される。一対の突片１２ａの両側には、中心線Ｌ１に対して線対称に二対の負極接続突片１２ｂとなる領域が設けられている。負極金属素材１２ｍをＵ字状に折り曲げて絶縁部１３に接着したとき、これら二対の領域がそれぞれ負極接続突片１２ｂを形成する。
【００３３】
以上のように、正極軸芯部１１および負極軸芯部１２は、粘着材によって、継手部１３ａ，１３ｂに接着・固定される。粘着材としては、例えば、アクリル樹脂が使用される。したがって、正極軸芯部１１および負極軸芯部１２は絶縁部１３によって絶縁されつつ相互に連結されている。
【００３４】
図９は、軸芯１０の積層構造を示している。図９（ａ）に示されるように、絶縁部１３の本体１３ｃから突設する正負極継手部１３ａ，１３ｂには、上述したように正負極軸芯部１１，１２がＵ字形状に２つ折りに折り曲げられて接合され、それら軸芯部１１，１２には正極拡開部１１ａおよび負極拡開部１２ａが設けられている。正極拡開部１１ａは、対向する一対の羽根１１ａ１，１１ａ２を有し、負極拡開部１２ａは、対向する一対の羽根１２ａ１，１２ａ２を有する。
【００３５】
図９（ｂ）に示すように、一対の羽根１１ａ１，１１ａ２と１２ａ１，１２ａ２をＶ溝１１ｄ、１２ｄを折れ線として開くことにより、捲回電極群端面の金属箔積層体、すなわち、圧縮された正負極集電部１２２Ａ，１２４Ａの平面領域１２０Ｐをその中央部からＶ字形状に押し開き、左右に分割することができる。
【００３６】
図１０は、二次電池の横断面図、図１１は軸芯１０の負極軸芯部１２と負極集電体１１６との接続部分の拡大図である。図１０と図１１に示されるとおり、捲回電極群端面の金属箔積層体、すなわち、圧縮された負極集電部１２４Ａの平面領域１２０Ｐは、その中央部から負極拡開部１２ａを構成する一対の負極羽根１２ａ１，１２ａ２によりＶ字形状に押し開かれ、当て板１４との間で緒音波接合されている。一方、一対の負極接続突片１２ｂが負極集電体１１６の開口１１６Ｂに差し込まれてレーザ溶接され、負極軸芯部１２と負極集電体１１６とが機械的、かつ電気的に接続されている。正極側も同様に構成されている。
【００３７】
ここで、図２、図４および図８を参照して扁平形捲回電極群１２０の各部寸法について説明する。
上述したように、正負極拡開部１１ａ，１２ａで正負極集電部１２２Ａ，１２４Ａを内側から押し開く操作が必要である。したがって、正負極拡開部１１ａ，１２ａは、正負極集電部１２２Ａ，１２４Ａの両端面から操作に必要な値だけ突設される。すなわち、正負極拡開部１１ａ，１２ａの幅Ｗ２（図８参照）は、金属箔露出部１２２Ａ，１２４Ａの幅Ｗ２０（図４参照）よりも大きい値に設定される。また、正負極集電部１２２Ａ，１２４Ａと正負極軸芯部１１，１２を電気的に接続する必要がある。そのため、正負極拡開部１１ａ，１２ａの一対の突片１１ａ，１２ａの捲回方向長さＷ１（図８参照）は、正負極集電部１２２Ａ，１２４Ａにおける平面部１２０Ｐの捲回方向長さＷ１０（図２参照）よりも小さい値に設定される。
【００３８】
［発電要素組立体の組立］
発電要素組立体７２の組み立て手順を説明する。
まず、図３に示した扁平形捲回電極群１２０を作製する。すなわち、図５に示す軸芯１０の周りに、セパレータ１２１を１周以上捲回し、正極体１２２および負極板１２４をセパレータ１２１を介在させつつ積層して捲回する。扁平形捲回電極群１２０の最外表面のセパレータ１２１は図示しないテープで係止される。
【００３９】
扁平形捲回電極群１２０の製造に際しては、図１２に示すように、捲回機ＷＭの回転軸８０を軸芯１０の２枚の正負極軸芯部１１，１２の間に差し込み、正極板１２２と負極板１２４とをセパレータ１２１を介して捲回する。これによって、容易に扁平形捲回電極群１２０の内部に軸芯１０を配置することができ、工程を簡略にすることができる。
【００４０】
扁平形捲回電極群１２０と正負極集電体１１５，１１６を一体化して発電組立体７２を作製するに先立って、扁平形捲回電極群１２０の未塗工部１２２Ａ，１２４Ａを厚さ方向に押しつぶして変形させておく。変形した平面領域１２０Ｐは図２に示されている。
【００４１】
図１３〜図１５に示すように、負極集電体１１６の軸芯固定用開口１１６Ｂには、軸芯１０の金属製の負極接続突片１２ｂが差し込まれてレーザ溶接される。また、軸芯１０の金属製の負極拡開羽根１２ａを電極群１２０の内側から外側に開いて、図１４（ｂ）に示すようにＶ字形状に開く。負極集電部（正負極未塗工部）１２４Ａの負極積層体の平面部１２０Ｐを、負極軸芯部１２の拡開突片１２ａ１と当て板１４との間に介在させ、図示しないホーンとアンビルによりそれらを挟持して超音波接合する。同様に、負極軸芯部１２の拡開突片１２ａ２と当て板１４との間に負極積層体の平面部１２０Ｐを介在させ、図示しないホーンとアンビルにより挟持して超音波接合する。正極側も同様に接合される。
このように捲回電極群１２０の未塗工部１２２Ａ，１２４Ａと正負極軸芯部１１，１２，正負極軸芯部１１，１２と集電体１１５，１１６とが電気的、機械的に接続される。
【００４２】
以上の第１実施形態の二次電池では、正極軸芯部１１の端面において所定間隔をあけて複数の正極接続突片１１ｂが設けられ、正極集電体１１５は、電池容器７１の蓋１１１と一体化され、電池容器７１の幅方向側面ＰＮに沿って電池容器７１の底部ＰＢに向かって延在し、複数の正極接続突片１１ｂがそれぞれ挿通される開口１１５Ｂを有する。そして、正極接続突片１１ｂのそれぞれが正極集電体１１５の平板１１５Ａの開口１１５Ｂにそれぞれ機械的かつ電気的に接続されている。
換言すると、正極接続突片１１ｂのそれぞれは、正極軸芯部１１の端面の両端部にそれぞれ設けられ、正極集電体１１５の開口１１５Ｂのそれぞれは、蓋側と電池容器底部側にそれぞれ設けられている。
負極側も同様である。
【００４３】
なお、正極軸芯部１１と負極軸芯部１２は絶縁部１３によって絶縁されているから、外部正極端子１１３、外部負極端子１１４は、軸芯１０の絶縁部１３によって互いに絶縁される。
【００４４】
正極軸芯部１１と正極集電体１１５および、負極軸芯部１２と負極集電体１１６とがレーザ溶接されることにより、電極群１２０が集電体１１５，１１６に確実に固定される。また、正極外部端子１１３から、正極集電体１１５、正極接続突片１１ｂ、正極集電部１２２Ａを順次経て正極板１２２に至る電流流路、あるいはその逆方向の電流流路が形成される。同様に、負極外部端子１１４から、負極集電体１１６、負極接続突片１２ｂ、負極集電部１２４Ａを順次経て負極板１２４に至る電流流路、あるいはその逆方向の電流流路が形成される。
【００４５】
以上の組立手順により、扁平形捲回電極群１２０が正負極集電体１１５，１１６に機械的、電気的に接合されて発電要素組立体７２が作製される。
【００４６】
以上説明した第1実施形態の二次電池の製造方法は、以下の第１工程〜第４工程を備えている。
第１工程：正極板１２２と負極板１２４をセパレータ１２１を介して軸芯１０の周面に捲回して扁平形状に捲回電極群１２０を形成する工程
第２工程：捲回電極群１２０の端面の正極板１２２の積層体１２２Ｃを内側から外側に押し広げる一対の正極羽根１１ａおよび正極集電体１１５と正極軸芯部１１を接続する突片１１ｂが突設された正極軸芯部１１と、扁平捲回電極群１２０の端面の負極板１２４の積層体１２４Ｃを内側から外側に押し広げる一対の負極羽根１２ａおよび負極集電体１１６と負極軸芯部１２を接続する突片１２ｂが突設された負極軸芯部１２とを絶縁部１３を介して一体化して軸芯１０を作製する工程
第３工程：正負極軸芯部１１，１２を正負極集電体１１５，１１６に接続する工程
第４工程：一対の正極羽根１１ａを拡開して捲回電極群１２０の端面の正極板１２２の積層体１２２Ｃを内側から外側に押し広げるとともに、一対の負極羽根１２ａを拡開して捲回電極群１２０の端面の負極板１２４の積層体１２４Ｃを内側から外側に押し広げる工程
第５工程：押し広げられた正極板１２２の積層体１２２Ｃを正極羽根１１ａに接続するとともに、押し広げられた負極板１２４の積層体１２４Ｃを負極羽根１２ａに接続する工程
【００４７】
また、上記第５工程は、以下の第１超音波溶接工程〜第４超音波溶接工程を備えている。
第１超音波溶接工程：一対の正極羽根１１ａの一方１１ａ１と当て板１４との間に正極体１２２の積層体１２２Ｃを挟み込み、一方の正極羽根１１ａ１と当て板１４の外側に振動子とアンビルをそれぞれ位置させて第1超音波溶接を行う工程
第２超音波溶接工程：一対の正極羽根１１ａの他方１１ａ２と当て板１４との間に正極体１２２の積層体１２２Ｃを挟み込み、他方の正極羽根１１ａ２と当て板１４の外側に振動子とアンビルをそれぞれ位置させて第２超音波溶接を行う工程
第３超音波溶接工程：一対の負極羽根１２ａの一方１２ａ１と当て板１４との間に負極板１２４の積層体１２４Ｃを挟み込み、一方の負極羽根１２ａ１と当て板１４の外側に振動子とアンビルをそれぞれ位置させて第３超音波溶接を行う工程
第４超音波溶接工程：一対の負極羽根１２ａの他方１２ａ２と当て板１４との間に負極板１２４の積層体１２４Ｃを挟み込み、他方の負極羽根１２ａ２と当て板１４の外側に振動子とアンビルをそれぞれ位置させて第４超音波溶接を行う工程
【００４８】
以上説明した第１実施形態による角形リチウムイオン二次電池は次のような作用効果を奏することができる。
（１）捲回電極群１２０の軸芯１０の両端部に正負極軸芯部１１，１２を設け、その端部には、電極群を集電体に接続する突片１１ｂ，１２ｂと、それぞれが一対の羽根１１ａ１，１１ａ２、１２ａ１，１２ａ２から成る拡開部１１ａ，１２ａとが設けられている。軸芯部１１，１２の正負極接続突片１１ｂ，１２ｂが正負極集電体１１５，１１６の開口１１５Ｂ，１１６Ｂに差し込まれてレーザ溶接されている。
したがって、蓋３から電極群１２０が吊持された構造の二次電池であっても、軸芯部１１，１２と正負極集電体１１５，１１６とが機械的、電気的に接合され、振動による信頼性を向上することができる。
【００４９】
以上、第１実施形態〜第６実施形態で説明した本発明によれば、電極集電部１２２Ａ，１２４Ａと軸芯１０，１０Ａ〜１０Ｅとを接続させることにより、軸芯と電極捲回体が一体化された捲回電極群１２０，２２０を得ることができ、軸芯１０，１０Ａ〜１０Ｅを外部端子１１３，１１４に接続される集電体１１５，１１６に直接接続させることにより、軸芯が捲回体自身を支えるので、振動により集電部１２２Ａ，１２４Ａである薄い金属箔が破損する惧れを低減することができる。
【００５０】
（２）正負極板１２２，１２４を正負極軸芯部１１．１２に溶接する際、正負極拡開用突片１１ａ，１２ａを拡開して正負極板１２２，１２４の端面の積層体１２２Ｃ、１２４Ｃを押し開く。そして、正極拡開用突片１１ａと当て板１４との間に正極積層体１２２Ｃを挟持して溶接するとともに、負極拡開用突片１２ａと当て板１４との間に負極積層体１２４Ｃを挟持して溶接する。そのため、変形や損傷が生じやすい箔積層体１２２Ｃ，１２４Ｃを容易に拡開でき、正負極板１２２，１２４に損傷を与えることなく、正負極集電部１２２Ａ，１２４Ａを正負極軸芯部１１，１２に接続することができる。
【００５１】
（３）未塗工部１２２Ａ，１２４Ａの最内周箔より内側に設けた拡開用突片１１ａ、１２ａによって積層体１２２Ｃ、１２４Ｃを押し開くので、広げる電極箔の層を間違えたり、咬み込んだりすることはない。これによって、高い作業能率、高い生産性を実現でき、生産コストを低減することができる。
【００５２】
（５）拡開部１１ａ，１２ａには手指あるいはロボットハンドで操作される拡開用突片１１ａ１，１１ａ２および１２ａ１，１２ａ２を設け、かつ、これらの拡開用突片１１ａ１，１１ａ２および１２ａ１，１２ａ２が捲回電極群１２０の両端面から突出するようにした。したがって、拡開用突片１１ａ，１２ａを簡単に操作することができる。
【００５３】
（６）軸芯１０は、正極拡開部１１ａが一端に設けられた正極軸芯部１１と、負極拡開部１２ａが他端に設けられた負極軸芯部１２と、正極軸芯部１１と負極軸芯部１２とを相互に絶縁して一体化する絶縁部１３を有するように構成した。したがって、捲回電極群１２０の端面の積層体１２２Ｃ，１２４Ｃを拡開する操作部材を別途設ける必要がなく、部品点数を削減できる。
【００５４】
（７）正負極軸芯部１１，１２の突片１１ａ，１２ａの基端にV溝１１ｄ，１２ｄを設けた。そのため、正極拡開部１１ａ、負極拡開部１２ａの折り曲げの精度が向上するので、正極集電部１２２Ａ，１２４Ａの収束、圧縮、挟持の工程のコストを削減することができる。
【００５５】
（８）以上のように、絶縁部１３の両端部には、中央部分１３ｃより、正負極軸芯部１１、１２の厚さ分、小幅、薄肉の絶縁部継ぎ手部１３a、１３ｂが形成され、正負極軸芯部１１、１２は、絶縁部継ぎ手部１３a、１３ｂにそれぞれ嵌装されている。これによって、軸芯１０は、絶縁部１３と正負極軸芯部１１、１２とが段差なく連続した形状となり、扁平形捲回電極群１２０を均等かつ高密度に捲回することができる。
【００５６】
（９）正極拡開部１１ａおよび負極拡開部１２ａの捲回軸方向の長さＷ２は、正極集電部１２２Ａ、負極集電部１２４Ａの捲回軸方向の幅Ｗ２０よりも大きい。したがって、電極群１２０の端面の正負極積層体１２２Ｃ、１２４Ｃを軸芯側から外側に開く作業が容易である。
（１０）正極拡開部１１aおよび負極拡開部１２aの捲回型電極群１２０の捲回方向の長さＷ１は、正負電極集電部１２２Ａ、１２４Ａの平面部１２０Ｐの捲回方向の長さＷ１０よりも短い。したがって、軸芯部１１，１２の正極拡開部１１aおよび負極拡開部１２aが電極群１２０の未塗工部１２２Ａ，１２４Ａに確実に接合される。
【００５７】
（１１）正負極軸芯部１１、１２を、切り込み１１ｃ，１２ｃ、Ｖ溝１１ｄ，１２ｄを設けた１枚の金属板１１ｍ，１２ｍを折り曲げて形成するので、その製造コストは安価である。
【００５８】
［第２実施形態］
本発明による扁平形リチウムイオン二次電池の第２実施形態を図１６を参照して説明する。  なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
【００５９】
第２実施形態は、軸芯部の捲回方向の幅を小さくすることによって、金属材料の容積を減少し、電池重量を軽減したものである。
図１６に示すように、捲回電極群１２０の軸芯１０Ａは、第1実施形態同様、負極および正極の軸芯部１１１、１１２および絶縁部１１３を有する。絶縁部１１３は、例えば、耐熱性の高いＰＰＳ樹脂によって作製される。絶縁部１１３は、中央部の厚板本体１１３ｃと、本体１１３ｃの両端から突出する薄板継手部１１３ａ，１１３ｂとで構成される。厚板本体１１３ｃと薄板継手部１１３ａ，１１３ｂとの接続部には段差１１３ｄが形成されている。これらの段差１１３ｄの寸法は、正極軸芯部１１１および負極軸芯部１１２の素材の厚みと略等しくされている。したがって、軸芯１０Ａの表裏面には段差がない平坦面が形成される。
【００６０】
第1実施形態と異なり、薄板継手部１１３ａ，１１３ｂは、その捲回方向の幅が、中央部分の厚板本体１１３ｃの幅よりも小さくされ、正負極軸芯部１１１、１１２の捲回方向の幅も薄板継手部１１３ａ，１１３ｂと同様に、中央部分の厚板本体１１３ｃの幅より小さくなっている。
【００６１】
これによって、絶縁部１１３と正負極軸芯部１１２、１１１が第１実施形態よりも小型になり、軸芯１０Ａの重量、ひいてはリチウムイオン二次電池の重量を軽減することができる。
なお、厚さに関して、軸芯１０Ａは絶縁部１１３と正負極軸芯部１１１、１１２が段差なく連続した形状となり、正負極板１２２，１２４、セパレータ１２１を軸芯１０Ａの周りに均等かつ高密度に捲回することができる。
第２実施形態は、第1実施形態の効果に加え、電池重量を軽減するという効果を奏する。
【００６２】
［第３実施形態］
本発明によるリチウムイオン二次電池の第３実施形態を図１７を参照して説明する。なお、図中、第1実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
【００６３】
第３実施形態は、軸芯部の捲回軸方向の長さを長くすることによって、軸芯の強度を向上したものである。
図１７に示すように、捲回電極群１２０の軸芯１０Ｂは、第１実施形態同様、正極および負極の軸芯部２１１、２１２および絶縁部２１３を有する。絶縁部２１３は、例えば、耐熱性の高いＰＰＳ樹脂によって作製される。絶縁部２１３は、中央部の厚板本体２１３ｃと、本体２１３ｃの両端から突出する薄板継手部２１３ａ，２１３ｂとで構成される。厚板本体２１３ｃと薄板継手部２１３ａ，２１３ｂとの接続部には段差２１３ｄが形成されている。これらの段差２１３ｄの寸法は、正極軸芯部２１１および負極軸芯部２１２の素材の厚みと略等しくされている。したがって、軸芯１０Ｂの表裏面には段差がない平坦面が形成される。
【００６４】
第２実施形態では、絶縁部２１３の捲回軸方向の全長は第１実施形態の絶縁部１１３と同じであるが、厚板本体２１３Ｃの捲回軸方向の長さを短くし、薄板継手部２１３ａ，２１３ｂの長さを長くし、対応する正負極軸芯部２１１、２１２の捲回軸方向の長さを長くしている。
【００６５】
第３実施形態の軸芯１０Ｂは、正負極軸芯部２１１、２１２が第1実施形態よりも大きく、絶縁部２１３と正負極軸芯部２１１、２１２との重ね合わせ面積（嵌合面積）が大きい。その結果、軸芯１０Ｂの強度が高められ、正負極板１２２，１２４の捲回数を増加させて、より高性能のリチウムイオン二次電池を得ることができる。
なお、軸芯１０Ｂは、第１実施形態と同様に、絶縁部２１３と正負極軸芯部２１１、２１２が段差なく連続した形状となり、正負極板１２２，１２４、セパレータ１２１を軸芯１０Ｂの周りに均等かつ高密度に捲回することができる。
第３実施形態は、第1実施形態の効果に加え、軸芯強度を向上するという効果を奏する。
【００６６】
［第４実施形態］
本発明によるリチウムイオン二次電池の第４実施形態を図１８を参照して説明する。なお、図中、第1実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
【００６７】
第４実施形態は、軸芯部を二枚の金属板を貼り合わせて形成したものである。
図１８に示すように、捲回電極群１２０の軸芯１０Ｃは、第１実施形態同様、正極および負極の軸芯部４１１、４１２および絶縁部４１３を有する。絶縁部４１３は、例えば、耐熱性の高いＰＰＳ樹脂によって作製される。絶縁部４１３は、中央部の厚板本体４１３ｃと、本体４１３ｃの両端から突出する薄板継手部４１３ａ，４１３ｂとで構成される。厚板本体４１３ｃと薄板継手部４１３ａ，４１３ｂとの接続部には段差４１３ｄが形成されている。これらの段差４１３ｄの寸法は、正極軸芯部４１１および負極軸芯部４１２の素材の厚みと略等しくされている。したがって、軸芯１０Ｃの表裏面には段差がない平坦面が形成される。
【００６８】
第１実施形態と同様に、正負極軸芯部４１１、４１２には、それぞれ正負極拡開部４１１ａ，４１２ａ、接続突片４１１ｂ，４１２ｂが形成されている。第1実施形態と異なるのは、正負極軸芯部４１１、４１２が、絶縁部４１３の薄板継手部４１３ａ，４１３ｂにそれぞれ二枚の金属板を例えば、レーザ接合して作製されている点である。すなわち、第４実施形態の二次電池では、軸芯部４１１、４１２の正負極拡開部４１１ａ，４１２ａ、接続突片４１１ｂ，４１２ｂが二枚の金属板の貼り合わせにより形成されている。
第４実施形態は、第1実施形態と同様の効果を奏する。
【００６９】
［第５実施形態］
本発明によるリチウムイオン二次電池の第５実施形態を図１９、図２０を参照して説明する。なお、図中、第1実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
【００７０】
第５実施形態は、正負極軸芯部における正負極接続突片を一つだけ突設させ、正負極接続板を小型化し、電池重量を軽減したものである。
図１９は、第４実施形態の軸芯１０Ｄにおける正負極軸芯部３１１、３１２の素材３１１ｍ，３１２ｍを示す図である。正負極軸芯部素材３１１ｍ、３１２ｍには、それぞれ正負極拡開部３１１ａ，３１２ａ、接続突片３１１ｂ，３１２ｂとなる領域が切り取り線３１２ｃと折り曲げ用Ｖ溝３１２ｄにより形成されている。そして、素材３１１ｍ，３１２ｍがＵ字形状に２つ折りに折り曲げられ、第１実施形態と同様に絶縁部の薄肉継手部に重ね合わせて積層される。
【００７１】
第1実施形態と異なるのは、軸芯部３１１、３１２には、単一の正負極接続突片３１１ｂ、３１２ｂがそれぞれ設けられている点である。そして、これに対応して、図２０に示すように、正負極集電体２１５，２１６の平板２１５Ａ，２１６Ａは第１実施形態の集電体よりも短く、電池容器７１の上部側にのみ延在する長さに形成されている。これらの正負極集電体２１５，２１６には、それぞれ２つずつ開口２１５Ｂ，２１６Ｂが設けられている。開口２１５Ａ，２１６Ａには正負極接続突片３１１ｂ，３１２ｂが差し込まれてレーザ溶接される。
【００７２】
以上の第５実施形態の二次電池では、正極軸芯部３１１の端面において正極接続突片３１１ｂは一つだけ設けられ、正極集電体２１５は、電池容器７１の蓋１１１と一体化されている。そして、正極集電体３１５の平板３１５Ａは、電池容器７１の幅方向側面ＰＮに沿って電池容器７１の底部ＰＢに向かって延在し、一つの正極接続突片３１１ｂが挿通される開口２１５Ｂを有する。正極接続突片３１１ｂは正極集電体２１５の開口２１５Ｂにそれぞれ挿通されて機械的かつ電気的に接続されている。
換言すると、正極接続突片３１１ｂは、正極軸芯部３１１の端面の蓋側の端部に設けられ、
正極集電体３１５の開口３１５Ｂは、蓋側に設けられている。また、正極集電体３１５の平板３１５Ａは、幅方向側面ＰＮに沿って正極接続突片３１１ｂを越えた所定位置まで底部ＰＢに向かって延在している。
負極側も同様である。
【００７３】
第５実施形態は、第１実施形態の効果に加え、正負極接続板を小型化して、軽量化を図ることができる。
【００７４】
［第６実施形態］
本発明によるリチウムイオン二次電池の第６実施形態を図２１〜図２３を参照して説明する。なお、図中、第1実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
【００７５】
第６実施形態は、軸芯部を１枚の金属板によって形成したものである。
図２１は第６実施形態における捲回電極群２２０の横断面図である。図２１に示すように、軸芯１０Ｅは、捲回軸方向の両端面に嵌入溝５１３Ｓ、５１３Ｓがそれぞれ形成された絶縁部５１３と、嵌入溝５１３Ｓ、５１３Ｓにそれぞれ嵌入された正負極軸芯部５１１、５１２とを備える。正負極軸芯部５１２、５１１は、粘着剤等により嵌入溝５１３Ｓ、５１３Ｓに固着される。
【００７６】
正負極軸芯部５１１，５１２は、図２２に示すようにコ字状に形成され平板である。平板の一端面の両端部には正負極接続突片５１１ｂ，５１２ｂが形成され、その中央部が正負極接合部５１１ａ，５１２ａである。軸芯１０Ｅの外周にセパレータ１２１を介在させて正負極板１２２，１２４が捲回され、正負極未塗工部１２２Ａ，１２４Ａが正負極接合部５１１ａ，５１２ａ上で積層され、図示しないレーザ溶接機で両者が溶接されている。なお、正負極接合部５１１ａ，５１２ａは、電極群平面部１２０Ｐの捲回方向長さＷ１０（図２参照）よりも短い領域で積層体と接合される。
【００７７】
第６実施形態は、第1実施形態の効果に加え、軸芯部５１２、５１１を１枚の金属板によって形成したので、軸芯１０の製造コストを節減するという効果を奏する。
【００７８】
以上説明した第１〜第６実施形態による二次電池の製造方法は次の工程を有するものである。
正負極外部端子が設けられた容器外装を作製する工程、
セパレータを介在させて正負極板を捲回し、両端に集電部を設けた電極群を作製する工程と、
正負極板が捲回され、絶縁部で相互に絶縁された正負極軸芯部を両端に有する軸芯を作製する工程、
容器外装に支持され、電極群から正負極外部端子に至る電流経路を構成する正負極集電体を作製する工程と、
正負極軸芯部のそれぞれを、正負極板の集電部積層体と接合する工程と、
正負極軸芯部のそれぞれを、正負極集電体と溶接する工程
【００７９】
［変形例］
以上の実施形態を以下のように変形して実施することができる。
（１）正極軸芯部１１をアルミミウムで作製し、負極軸芯部１２を銅で作製した例を示したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、アルミニウム合金や銅合金・ニッケル等、各極の電池電位によって腐食されること無く、導電性を持つ金属材料であれば特に限定されない。
（２）軸芯１０にセパレータ１２１のみを１周以上、先行して捲回することにより、正極軸芯部１１と正極集電体１１５、負極軸芯部１２と負極集電体１１６との間の絶縁を確保したが、セパレータ６０とは別の絶縁性セパレータを軸芯１０に捲回しても良い。
【００８０】
（３）以上の実施形態では、負極活物質に非晶質炭素を例示したが、これに限定されるものではなく、リチウムイオンを挿入、脱離可能な天然黒鉛や、人造の各種黒鉛材、コークスなどの炭素質材料等でよく、その粒子形状においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状等、特に制限されるものではない。
【００８１】
（４）以上の実施形態では、正負極板１２２，１２の集電部１２２Ａ、１２４Ａと、軸芯１０の正極軸芯部１１、負極軸芯部１２とを超音波溶接により接合したが、抵抗溶接やその他の接合方法により、電気的に接合できれば、特に限定はしない。
【００８２】
（５）以上の実施形態では、電解質としてＬｉＰＦ６を使用した例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＢ（Ｃ６Ｈ５）４、ＣＨ３ＳＯ３Ｌｉ、ＣＦ３ＳＯＬｉなどやこれらの混合物を用いることができる。また、本実施形態では、非水電解液の溶媒にＥＣとＤＭＣとの混合溶媒を用いた例を示したが、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、１、２−ジメトキシエタン、１、２−ジエトキシエタン、γ―ブチルラクトン、テトラヒドロフラン、１、３−ジオキソラン、４−メチル−１、３−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル、プロピオニトリルなど少なくとも１種以上の混合溶媒を用いるようにしてもよく、また混合配合比についても限定されるものではない。
【００８３】
（６）以上の実施形態では、正極板１２２、負極板１２４における合剤層１２３、１２５の結着材としてＰＶＤＦを用いたが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ブチルゴム、ニトリルゴム、スチレン／ブタジエンゴム、多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、各種ラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ化クロロプレン、アクリル系樹脂などの重合体およびこれらの混合体などを用いることができる。
【００８４】
（７）以上の実施形態では、量論組成のマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）を正極活物質として例示したが、スピネル結晶構造を有する他のマンガン酸リチウム（例えば、Ｌｉ１＋ｘＭｎ２−ｘＯ４）やマンガン酸リチウムの一部を金属元素で置換又はドープしたリチウムマンガン複合酸化物（例えば、Ｌｉ１＋ｘＭｙＭｎ２−ｘ−ｙＯ４、ＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｖ、Ｇａ、Ｂ、Ｆの少なくとも１種）や層状結晶構造を有すコバルト酸リチウムやチタン酸リチウムやこれらの一部を金属元素で置換またはドープしたリチウム-金属複合酸化物を用いるようにしてもよい。
（８）  以上の実施形態では、軸芯の絶縁部１３は、例えば、耐熱性の高いＰＰＳ樹脂を使用し、粘着材料にアクリル樹脂を使用したが、絶縁性を保てかつ粘着強度が高いものであればこれに限らない。
【００８５】
（９）以上の実施形態では、軸芯１０の正極軸芯部１１と正極外部端子１１３とを集電体１１５により電気的に接続し、軸芯１０の負極軸芯部１２と負極外部端子１１４とを負極集電体１１６により電気的に接続するようにしたが、この接続構造は実施形態の形状、構造に限定されない。
【００８６】
（１０）以上では、横断面が帯状の電池容器７１を使用し、内部に扁平捲回電極群を収容する二次電池について説明した。しかし、本発明の主たる特徴は、セパレータを介在させて正負極板を軸芯の周面に捲回した電極群を電池容器に機械的に支持するにあたり、電極群から集電体を介して外部端子に至る電流経路の抵抗も考慮しつつ、電極群と振動による電極箔の破損を防止するものである。したがって、絶縁部で相互に絶縁された正負極軸芯部のそれぞれを正負極板の集電部（未塗工部）と溶接し、さらに、正負極軸芯部を正負極集電体と溶接し、正負極集電体を電池容器に支持する種々の二次電池に本発明を適用することができる。
【００８７】
本発明はリチウムイオン二次電池以外、ニッケル水素二次電池など、捲回電極群を有する種々の二次電池に適用できる。また、捲回電極群を有する種々のリチウムイオンキャパシタにも適用することができる。
【図１】
2012127623.tif 000003
【図２】
2012127623.tif 000004
【図３】
2012127623.tif 000005
【図４】
2012127623.tif 000006
【図５】
2012127623.tif 000007
【図６】
2012127623.tif 000008
【図７】
2012127623.tif 000009
【図８】
2012127623.tif 000010
【図９】
2012127623.tif 000011
【図１０】
2012127623.tif 000012
【図１１】
2012127623.tif 000013
【図１２】
2012127623.tif 000014
【図１３】
2012127623.tif 000015
【図１４】
2012127623.tif 000016
【図１５】
2012127623.tif 000017
【図１６】
2012127623.tif 000018
【図１７】
2012127623.tif 000019
【図１８】
2012127623.tif 000020
【図１９】
2012127623.tif 000021
【図２０】
2012127623.tif 000022
【図２１】
2012127623.tif 000023
【図２２】
2012127623.tif 000024
【図２３】
2012127623.tif 000025
【国際調査報告】
2012127623.tif 000026
2012127623.tif 000027
2012127623.tif 000028
2012127623.tif 000029