(57)【要約】      （修正有）【課題】低減された製造コストおよび短縮された製造時間で製造することができ、振動に強い二次電池を提供する。【解決手段】二次電池は、開口１８があるケース３の開口の周りの端に蓋部材４の縁が接合されかつケースの内部にスタック構造の発電要素１、正極接続端子６、負極接続端子７、正極支持部材１０、負極支持部材１１および電解液を有し、ケースは、開口と平行な方形状の断面を有し、正極接続端子と負極接続端子は、それぞれ蓋部材に固定され、正極支持部材と負極支持部材は、それぞれ正極接続端子の端部と負極接続端子の端部に固定され、発電要素は、セパレータを介して交互に配置された正極シートおよび負極シートを有し、正極支持部材および負極支持部材は、開口に対向するケースの部分である底１９に直接的または間接的に接触した。【選択図】図１
2010231945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口があるケースの前記開口の周りの端に蓋部材の縁が接合されかつ前記ケースの内部にスタック構造の発電要素、正極接続端子、負極接続端子、正極支持部材、負極支持部材および電解液を有し、
前記ケースは、前記開口と平行な方形状の断面を有し、
前記正極接続端子と前記負極接続端子は、それぞれ前記蓋部材に固定され、
前記正極支持部材と前記負極支持部材は、それぞれ前記正極接続端子の端部と前記負極接続端子の端部に固定され、
前記発電要素は、セパレータを介して交互に配置された正極シートおよび負極シートを有し、
前記正極シートは、前記正極接続端子に接続された正極集電体および前記正極集電体上に設けられた正極活物質層を備え、
前記負極シートは、前記負極接続端子に接続された負極集電体および前記負極集電体上に設けられた負極活物質層を備え、
前記正極支持部材および前記負極支持部材は、前記開口に対向する前記ケースの部分である底に直接的または間接的に接触したことを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記蓋部材は、前記ケースの前記開口の大きさと実質的に同じ大きさを有し、
前記底は平らな部分を有し、
前記底の平らな部分から前記開口までの前記底の平らな部分に対し垂直な方向であるＸ方向の長さは一定であり、
前記正極支持部材および前記負極支持部材は前記底の平らな部分に直接的または間接的に接触し、
前記正極支持部材または前記負極支持部材の前記底の平らな部分に直接的または間接的に接触した部分から前記蓋部材の縁の二次電池の外側の端までの前記Ｘ方向の長さが前記底の平らな部分から前記開口までの前記Ｘ方向の長さと実質的に同じである請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記正極接続端子、前記負極接続端子、前記発電要素、前記正極支持部材および前記負極支持部材と前記ケースとの間に設けられかつ熱収縮させた絶縁性フィルムをさらに備え、
前記正極支持部材または前記負極支持部材の前記底に間接的に接触した部分から前記蓋部材の縁の二次電池の外側の端までの前記Ｘ方向の長さと前記絶縁性フィルムの厚さとの和が、前記底の平らな部分から前記開口までの前記Ｘ方向の長さと実質的に同じである請求項２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記正極支持部材および前記負極支持部材は、絶縁体である請求項１〜３のいずれか１つに記載の二次電池。
【請求項５】
正極集電体および前記正極集電体上に設けられた正極活物質層を備える正極シート並びに負極集電体および前記負極集電体上に設けられた負極活物質層を備える負極シートをセパレータを介して交互に配置しスタック構造の発電要素を形成する工程と、
開口がありかつ前記開口と平行な方形状の断面を有しかつ前記開口に対向する部分である底に平らな部分を有しかつ前記底の平らな部分から前記開口までの前記底の平らな部分に対し垂直な方向であるＸ方向の長さは一定であるケースの前記開口の大きさと実質的に同じ大きさを有する蓋部材に固定された正極接続端子に前記正極集電体を接合し、前記蓋部材に固定された負極接続端子に前記負極集電体を接合する工程と、
前記正極接続端子の端部に正極支持部材を固定し前記負極接続端子の端部に負極支持部材を固定する支持部材固定工程と、
前記発電要素、前記正極接続端子、前記負極接続端子を前記開口を上にして設置した前記ケースに収容し前記正極支持部材および前記負極支持部材を前記底の平らな部分に直接的または間接的に接触させかつ前記蓋部材を前記開口に嵌める工程と、
前記ケースの開口の周りの端と前記蓋部材の縁を接合する工程と、
前記ケース内に電解液を注入する工程とを備え、
前記支持部材固定工程は、前記正極支持部材または前記負極支持部材の前記底の平らな部分に直接的または間接的に接触する部分から前記蓋部材の縁の二次電池の外側の端までの前記Ｘ方向の長さと前記底の平らな部分から前記開口までの前記Ｘ方向の長さとを実質的に同じとする工程であ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、二次電池および二次電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に二次電池は、発電要素および電解液を開口を有するケースに収容し、ケースの開口を蓋でふさいだ構成をしている。このため、二次電池では、電解液が漏れない構造とするため、ケースの開口を蓋でふさぐ工程が行われる。
例えば、ケースや蓋に位置決め用の形状を形成した二次電池では、位置決め用の形状で合致したケースと蓋を接合する工程が行われている。
また、例えば、特許文献１のようなケースの開口に蓋をはめ込む構造を有する二次電池では、ケースの開口の周りの端と蓋の縁を合致させた後、ケースと蓋を溶接等により接合する工程が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−４０８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ケースや蓋に位置決め用の形状を形成する場合、ケースの製作の工程が必要となるため、生産コストが増加する。また、ケースの開口に蓋をはめ込む構造の二次電池の場合、ケースの開口と蓋の嵌め合い精度を高め、ケースの開口の周りの端と蓋の縁の位置合わせを行う工程を行う必要がある。このため、製造時間が増加する。また、ケースの開口と蓋の嵌め合い精度を高めるためには、金型の精度を向上させたり、金型のすり減りなどに対するメンテナンスの頻度をあげたりする必要があり、製造コストが増加する。
また、二次電池は車などの移動体に装備される場合があり、振動に強い構造とする必要がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、低減された製造コストおよび短縮された製造時間で製造することができ、振動に強い二次電池を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の二次電池は、開口があるケースの前記開口の周りの端に蓋部材の縁が接合されかつ前記ケースの内部にスタック構造の発電要素、正極接続端子、負極接続端子、正極支持部材、負極支持部材および電解液を有し、前記ケースは、前記開口と平行な方形状の断面を有し、前記正極接続端子と前記負極接続端子は、それぞれ前記蓋部材に固定され、前記正極支持部材と前記負極支持部材は、それぞれ前記正極接続端子の端部と前記負極接続端子の端部に固定され、前記発電要素は、セパレータを介して交互に配置された正極シートおよび負極シートを有し、前記正極シートは、前記正極接続端子に接続された正極集電体および前記正極集電体上に設けられた正極活物質層を備え、前記負極シートは、前記負極接続端子に接続された負極集電体および前記負極集電体上に設けられた負極活物質層を備え、前記正極支持部材および前記負極支持部材は、前記開口に対向する前記ケースの部分である底に直接的または間接的に接触したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の二次電池は、正極支持部材および負極支持部材が開口に対向するケースの部分である底に直接的または間接的に接触する。このことにより、本発明の二次電池の製造工程において、正極支持部材が固定された正極接続端子および負極支持部材が固定された負極接続端子がそれぞれ固定された蓋部材に発電要素が接続されたものを開口を上向きに設置したケースに入れ蓋部材を開口に嵌めた段階で、蓋部材は、正極接続端子および負極接続端子により支持され、ケースの開口の周りの端と接合する蓋部材の縁の位置を固定することができる。このことにより、ケースや蓋部材に位置決め用の形状を形成することなく、また位置合わせを行う工程を行うことなくケースの開口の周りの端と蓋部材の縁を溶接などにより接合することができる。従って、本発明の二次電池は、低減された製造コストおよび短縮された製造時間で製造することができる。
【０００７】
また、本発明の二次電池において、正極接続端子は、蓋部材に固定されかつ端部にはケースの底と直接的又は間接的に接触した正極支持部材が固定されている。また、負極接続端子は、蓋部材に固定されかつ端部にはケースの底と直接的又は間接的に接触した負極支持部材が固定されている。このように蓋部材側で固定され、底側で支持部材が接触しているため、正極接続端子および負極接続端子の振動による揺れを低減することができる。このことにより、正極接続端子および負極接続端子の揺れによる発電要素の損傷を低減することができる。このため、本発明の二次電池は振動に強い構造を有している。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態の二次電池の構成を示す概略断面図であり、（ｂ）はその概略上面図であり、（ｃ）はケースと接合前の蓋部材などの概略断面図であり、（ｄ）は蓋部材と接合前のケースの断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の一実施形態の二次電池に含まれる正極シートの概略平面図であり、（ｂ）は負極シートの概略平面図であり、（ｃ）は発電要素の内部構造を示す概略斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態の二次電池の正極接続端子又は負極接続端子の一部の形状の一例を示す概略斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態の絶縁性フィルムを備える二次電池の構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。
【００１０】
１．二次電池の構成および製造方法
図１（ａ）は本発明の一実施形態の二次電池の構成を示す概略断面図であり、図１（ｂ）は本発明の一実施形態の二次電池の概略上面図であり、図１（ｃ）はケースと接合前の蓋部材などの概略断面図であり、図１（ｄ）は蓋部材と接合前のケースの断面図である。図２は、本発明の一実施形態の二次電池に含まれる（ａ）正極シートの概略平面図であり、（ｂ）負極シートの概略平面図であり、（ｃ）発電要素の内部構造を示す概略斜視図である。
本実施形態の二次電池２０は、開口１８があるケース３の開口１８の周りの端に蓋部材４の縁が接合されかつケース３の内部にスタック構造の発電要素１、正極接続端子６、負極接続端子７、正極支持部材１０、負極支持部材１１および電解液を有し、ケース３は、開口１８と平行な方形状の断面を有し、正極接続端子６と負極接続端子７は、それぞれ蓋部材４に固定され、正極支持部材１０と負極支持部材１１は、それぞれ正極接続端子６の端部と負極接続端子７の端部に固定され、発電要素１は、セパレータ３３を介して交互に配置された正極シート３０および負極シート３１を有し、正極シート３０は、正極接続端子６に接続された正極集電体２２および正極集電体２２上に設けられた正極活物質層２５を備え、負極シート３１は、負極接続端子７に接続された負極集電体２３および負極集電体２３上に設けられた負極活物質層２６を備え、正極支持部材１０および負極支持部材１１は、開口１８に対向するケース３の部分である底１９に直接的または間接的に接触している。
【００１１】
また、本実施形態の二次電池２０は、蓋部材４は、ケース３の開口１８の大きさと実質的に同じ大きさを有し、ケース３の底１９は平らな部分を有し、底１９の平らな部分から開口１８までの底１９の平らな部分に対し垂直な方向であるＸ方向の長さは一定であり、正極支持部材１０および負極支持部材１１は底１９の平らな部分に直接的または間接的に接触し、正極支持部材１０または負極支持部材１１の底１９に直接的または間接的に接触した部分から蓋部材４の縁の二次電池２０の外側の端までの前記Ｘ方向の長さＬが底１９の平らな部分から開口１８までの前記Ｘ方向の長さＤと実質的に同じであってもよい。
【００１２】
また、本実施形態の二次電池２０は、絶縁性フィルムを備えてもよい。
【００１３】
本実施形態の二次電池２０の製造方法は、正極集電体２２および正極集電体２２上に設けられた正極活物質層２５を備える正極シート３０並びに負極集電体２３および負極集電体２３上に設けられた負極活物質層２６を備える負極シート３１をセパレータ３３を介して交互に配置しスタック構造の発電要素１を形成する工程と、開口１８がありかつ開口１８と平行な方形状の断面を有しかつ開口１８に対向する部分である底１９に平らな部分を有しかつ底１９の平らな部分から開口１８までの底１９の平らな部分に対し垂直な方向であるＸ方向の長さは一定であるケース３の開口１８の大きさと実質的に同じ大きさを有する蓋部材４に固定された正極接続端子６に正極集電体２２を接合し、蓋部材４に固定された負極接続端子７に負極集電体２３を接合する工程と、正極接続端子６の端部に正極支持部材１０を固定し負極接続端子７の端部に負極支持部材１１を固定する支持部材固定工程と、発電要素１、正極接続端子６、負極接続端子７を開口１８を上にして設置したケース３に収容し正極支持部材１０および負極支持部材１１を底１９の平らな部分に直接的または間接的に接触させかつ蓋部材４を開口１８に嵌める工程と、ケース３の開口１８の周りの端と蓋部材４の縁を接合する工程と、ケース３内に電解液を注入する工程とを備え、前記支持部材固定工程は、正極支持部材１０または負極支持部材１１の底１９の平らな部分に直接的または間接的に接触する部分から蓋部材４の縁の二次電池２０の外側の端までの前記Ｘ方向の長さと底１９の平らな部分から開口１８までの前記Ｘ方向の長さとを実質的に同じとする工程である。
以下、本実施形態の二次電池について説明する。
【００１４】
１−１．二次電池
本実施形態の二次電池は、充電および放電が可能な電池であり、例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル・水素二次電池、ニッケル・カドミウム二次電池等である。
【００１５】
１−２．発電要素
発電要素１はスタック構造でありかつセパレータ３３を介して交互に配置された正極シート３０および負極シート３１を備える。正極シート３０および負極シート３１は複数であってもよい。この場合、図２（ｃ）のようにセパレータ３３を介して複数の正極シート３０および複数の負極シート３１が交互に配置されてもよい。また、この場合、複数の正極シート３０の正極集電体２２は正極活物質層２５が形成されていない端部において束ねられ正極接続端子６に接合することができる。また、複数の負極シート３１の負極集電体２３は負極活物質層２６が形成されていない端部において束ねられ負極接続端子７に接合することができる。また、正極集電体２２と負極集電体２３との間のリーク電流を防止するために、正極集電体２２と負極集電体２３をそれぞれセパレータ３３が積層された部分を挟んで束ねてもよい。
また、複数の正極シート３０と複数の負極シート３１をセパレータ３３を介して交互に配置した発電要素１を複数形成することもできる。この場合、それぞれの発電要素１に含まれる正極集電体２２を束ねたものをそれぞれ正極接続端子６に接続することができ、それぞれの発電要素１に含まれる負極集電体２３を束ねたものをそれぞれ負極接続端子７に接続することができる。
【００１６】
また、発電要素１はスタック構造であるため、発電要素１とケース３との間の密着度が低下するため、本発明の構造とすることにより蓋部材４の位置決めを容易にすることができる。
また、発電要素１の形状および大きさは、１つまたは複数の発電要素１を正極接続端子６および負極接続端子７に接続した状態でケース３に収容できる形状および大きさであって、できるだけ大きい、形状および大きさとすることができる。
【００１７】
１−３．正極シート
正極シート３０は、例えば図２（ａ）のように正極接続端子６に接続された正極集電体２２および正極集電体２２上に設けられた正極活物質層２５を備える。
正極集電体２２は、電気伝導性を有し、表面上に正極活物質層２５を備えることができれば、特に限定されないが、例えば、金属箔である。好ましくはアルミニウム箔である。また、正極集電体２２はシート形状であってもよく、正極活物質層２５は正極集電体２２の両面の上に形成されていてもよい。
正極活物質層２５は、正極活物質に導電剤、結着剤などを添加し、塗布法により正極集電体２２の上に形成することができる。正極活物質は、例えば、リチウム二次電池の場合、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4またはＬｉＦｅＰＯ4である。
【００１８】
１−４．負極シート
負極シート３１は、例えば図２（ｂ）のように負極接続端子７に接続された負極集電体２３および負極集電体２３上に設けられた負極活物質層２６を備える。
負極集電体２３は、電気伝導性を有し、表面上に負極活物質層２６を備えることができれば、特に限定されないが、例えば、金属箔である。好ましくは銅箔である。また、負極集電体２３はシート形状であってもよく、負極活物質層２６は負極集電体２３の両面の上に形成されていてもよい。
負極活物質層２６は、負極活物質に導電剤、結着剤などを添加し、塗布法により負極集電体２３の上に形成することができる。負極活物質は、例えば、リチウム二次電池の場合、グラファイトである。
【００１９】
１−５．セパレータ
セパレータ３３は、正極シート３０と負極シート３１の間に配置され、正極シート３０と負極シート３１の間でリーク電流が流れるのを防止することができる。また、セパレータ３３は、電解液を保持することができる。例えばリチウム電池では、セパレータの材料は、ポリオレフィンの微多孔性フィルムである。
【００２０】
１−６．ケース
ケース３は、開口１８があり、開口１８の周りの端に蓋部材４の縁が接合されている。また、蓋部材４と接合されたケース３は、内部に発電要素１、正極接続端子６、負極接続端子７、正極支持部材１０、負極支持部材１１、電解液を有する。
また、ケース３は、開口１８と平行な方形状の断面を有する。
また、ケース３は開口１８に対向するケースの部分である底１９が含まれる。
なお、本明細書において開口１８とは、開口１８の周りのケース３の端に囲まれた空間をいう。
【００２１】
また、底１９は、平らな部分を有してもよい。なお、本明細書において、この底１９の平らな部分に対し垂直な方向、つまり図１（ａ）、（ｃ）、（ｄ）に矢印で示した方向をＸ方向としている。
また、ケース３は、底１９の平らな部分から開口１８までのＸ方向の長さ、つまりケース３の深さＤは一定であってもよい。
ケース３の材料は、内部に発電要素１、正極接続端子６、負極接続端子７、正極支持部材１０、負極支持部材１１、電解液を収容しても大きく変形しない材料であれば特に限定されないが、例えば、鉄、ステンレス、硬質プラスチックなどである。
なお、ケース３と蓋部材４を溶接などにより接合し、開口１８の周りのケース３の端が不明確になっている場合、「ケースの開口の周りの端」は、溶接前の「ケースの開口の周りの端」又は溶接前に「ケースの開口の周りの端」であったと推定される箇所をいう。
また、ケース３は、ケース３と蓋部材４の位置決め用の形状を有さなくてもよい。本実施形態の二次電池は、位置決め用の形状を有さなくてもケース３と蓋部材４の位置決めをすることができるからである。なお、位置決め用の形状とは、ケース３と蓋部材４とを合致させるための形状をいう。
【００２２】
１−７．蓋部材
蓋部材４には、正極接続端子６および負極接続端子７が固定されている。また、蓋部材４はケース３の開口１８の大きさと実質的に同じ大きさを有してもよい。また、蓋部材４には、正極接続端子６に電気的に接続した正極外部接続端子１４および負極接続端子７に電気的に接続した負極外部接続端子１５が固定されていてもよい。正極外部接続端子１４および負極外部接続端子１５により二次電池２０の充電および放電をすることができる。
【００２３】
蓋部材４の縁とケース３の開口１８の周りの端は、接合部１７で接合されている。このことにより二次電池２０内部の電解液の漏れを防止することができる。蓋部材４の縁とケースの開口１８の周りの端の接合する方法は、特に限定されないが、例えばレーザ溶接、抵抗溶接、超音波溶接、接着剤などによる接合である。特にレーザ溶接を用いることにより、接合効率を向上することができる。
【００２４】
蓋部材４の形状は、開口１８の周りの端に蓋部材４の縁が接合することができる大きさを有すれば特に限定されないが、例えば、図１のように蓋部材４の縁部が９０度に曲げられた形状でもよく、平面形状でもよい。また、蓋部材４は、ケース３の開口１８の大きさと実質的に同じ大きさを有してもよい。
蓋部材４の材料は、蓋部材４をケース３の開口１８に嵌めても大きく変形しない材料であれば特に限定されないが、例えば、ステンレス、鉄、硬質プラスチックなどである。
また、「開口の大きさと実質的に同じ大きさ」とは、蓋部材４をケース３の開口１８に嵌めることができ、蓋部材４をケース３の開口１８に嵌めたときに、蓋部材４の縁とケース３の開口１８の周りの端との間に実質的な隙間が生じない大きさをいう。また、「実質的な隙間が生じない」とは、蓋部材４の縁とケース３の開口１８の周りの端との間の長さが１００μｍ以上の隙間が生じないことをいう。
【００２５】
また、「蓋部材の縁の前記二次電池の外側の端」とは、蓋部材４の縁のうち、蓋部材４をケース３の開口１８に嵌めたときの、二次電池２０の外側の蓋部材４の縁の端をいう。なお、蓋部材４の縁とケース３の開口１８の周りの端を溶接などにより接合している場合であって、蓋部材４の縁の二次電池２０の外側の端が不明確となっている場合、「蓋部材の縁の前記二次電池の外側の端」は溶接前の「蓋部材の縁の前記二次電池の外側の端」または溶接前に「蓋部材の縁の前記二次電池の外側の端」と推定される箇所をいう。
また、蓋部材４は、位置決め用の形状を有さなくてもよい。本実施形態の二次電池は、位置決め用の形状を有さなくてもケース３と蓋部材４の位置決めをすることができるからである。なお、位置決め用の形状とは、ケース３と蓋部材４とを合致させるための形状をいう。
【００２６】
１−８．正極接続端子および負極接続端子
正極接続端子６は、蓋部材４に固定されかつ端部に正極支持部材１０が固定されている。また、正極接続端子６には、発電要素１に含まれる正極集電体２２が接続されている。また、正極集電体２２は、蓋部材４と正極支持部材１０の間の正極接続端子６に接続することができる。
負極接続端子７は、蓋部材４に固定されかつ端部に負極支持部材１１が固定されている。また、負極接続端子７には、発電要素１に含まれる負極集電体２３が接続されている。また、負極集電体２３は、蓋部材４と負極支持部材１１の間の負極接続端子７に接続することができる。
【００２７】
また、二次電池２０が複数の発電要素１を含む場合、正極接続端子６または負極接続端子７を複数とすることもできる。この場合、複数の正極接続端子６または複数の負極接続端子７は、電気的に接続することができる。
【００２８】
正極接続端子６または負極接続端子７の材料は、電気伝導性を有し、発電要素１を接続しケース３に収容されても大きく変形しない強度を有すれば特に限定されないが、例えば、金属板であり、好ましくは、正極接続端子６がアルミニウム板であり、負極接続端子７が銅板である。
【００２９】
また、正極接続端子６は、例えば一方の端が蓋部材４に固定され、他方の端に正極支持部材１０が固定され、その間に正極集電体２２を接続することができる帯状の形状を有することができる。また、負極接続端子７は、例えば一方の端が蓋部材４に固定され、他方の端に負極支持部材１１が固定され、その間に負極集電体２３を接続することができる帯状の形状を有することができる。
また、例えば、正極接続端子６の一部および負極接続端子７の一部は、図３に示すようなコ型の断面を有する細長い形状の金属板とすることができる。この場合、コ型の対向する金属板の両側にそれぞれ正極集電体２２または負極集電体２３を接続することができ、複数の発電要素１を効率よく接続することができる。
【００３０】
また、正極集電体２２を正極接続端子６に接続し負極集電体２３を負極接続端子７に接続する方法は、この両者を電気的に接続できる方法でその状態を維持できる方法であれば特に限定されないが、例えば、超音波溶接、スポット溶接などにより接続することができる。特に超音波溶接により接続することにより、発電要素１に高い熱を加えることなく接続することができる。
【００３１】
１−９．正極支持部材および負極支持部材
正極支持部材１０は、正極接続端子６の端部に固定され、ケース３の底１９に直接的または間接的に接触する。また、負極支持部材１１は、負極接続端子７の端部に固定され、ケース３の底１９に直接的または間接的に接触する。
このことにより、例えば、図１（ｃ）に示したような発電要素１が接続されかつ正極支持部材１０が固定された正極接続端子６および負極支持部材１１が固定された負極接続端子７が固定された蓋部材４を開口１８を上向きに設置したケース３に入れた段階で、蓋部材４は、正極接続端子６および負極接続端子７により支持され、ケース３の開口１８の周りの端と接合する蓋部材４の縁の位置を固定することができる。このことにより、ケース３や蓋部材４に位置決め用の形状を形成することなく、また位置合わせを行う工程を行うことなくケース３の開口１８の周りの端と蓋部材４の縁を溶接などにより接合することができる。従って、本実施形態の二次電池は、低減された製造コストおよび短縮された製造時間で製造することができる。
【００３２】
また、正極支持部材１０は正極接続端子６の端部に、負極支持部材１１は負極接続端子７の端部に固定される。正極支持部材１０および負極支持部材１１は、正極接続端子６および負極接続端子７に比べ安価な材料で作成することができるため、正極接続端子６および負極接続端子７を直接的または間接的にケースの底１９に接触させる場合と比べ、生産コストを低減することができる。
【００３３】
また、正極支持部材１０および負極支持部材１１は、ケース３の底１９の平らな部分に直接的または間接的に接触してもよい。
また、正極支持部材１０または負極支持部材１１の底１９の平らな部分に直接的または間接的に接触した部分から蓋部材４の縁の二次電池２０の外側の端までのＸ方向の長さが底１９の平らな部分から開口１８までのＸ方向の長さと実質的に同じであってもよい。
このことにより、開口１８を上にして設置したケース３の中に発電要素１を入れ、正極支持部材１０および負極支持部材１１をケース３の底１９に直接的または間接的に接触させかつ蓋部材４を開口１８に嵌めることにより、蓋部材４の縁の二次電池２０の外側の端とケース３の開口１８の周りの端を接合部１７で実質的に合致することができる。このことにより、蓋部材４の縁とケース３の開口のまわりの端を容易に接合することができる。また、接合部１７においてピンホールなどの形成をほとんどなくすことができる。
【００３４】
なお、「正極支持部材１０または負極支持部材１１の底１９の平らな部分に直接的または間接的に接触した部分から蓋部材４の縁の二次電池２０の外側の端までのＸ方向の長さが底１９の平らな部分から開口１８までのＸ方向の長さと実質的に同じである」とは、開口１８を上にして設置したケース３の中に発電要素１を入れ、正極支持部材１０および負極支持部材１１をケース３の底１９に直接的または間接的に接触させかつ蓋部材４を開口１８に嵌めたときに、蓋部材４の縁の二次電池２０の外側の端とケース３の開口１８の周りの端を接合部１７で実質的に合致する長さであることをいう。また、「蓋部材４の縁の二次電池２０の外側の端とケース３の開口１８の周りの端を接合部１７で実質的に合致する」とは、両者の間に０．４ｍｍ以上のずれが生じないことをいう。なお、絶縁性フィルムを備えた二次電池の場合でも、同様である。
【００３５】
また、正極支持部材１０および負極支持部材１１がケース３の底１９と直接的または間接的に接触しており、蓋部材４の縁とケース３の開口１８の周りの端とが接合していることにより、正極接続端子６および負極接続端子７の揺れを防止することができる。このことにより、本発明の二次電池は、振動に強い構造を有している。
【００３６】
また、正極支持部材１０の材料は、正極接続端子６に固定し、二次電池２０を形成しても変形しない強度を有すれば、特に限定されない。また、負極支持部材１１の材料は、負極接続端子７に固定し、二次電池２０を形成しても変形しない強度を有すれば、特に限定されない。また、正極支持部材１０と負極支持部材１１の材料は同一であっても異なってもよい。
【００３７】
また、正極支持部材１０および負極支持部材１１は、例えば、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの絶縁体であってもよい。
このことにより、例えばケース３に金属ケースを用いた場合、正極接続端子６、負極接続端子７および発電要素１とケース３との間に絶縁物質（絶縁性フィルム）を配置し、リーク電流を防止する必要があるが、正極支持部材１０および負極支持部材１１にプラスチックなどの絶縁体を用いた場合、ケース３と正極接続端子６または負極接続端子７との間に配置した絶縁物質が破れた場合でも、リーク電流の発生を防止することができる。絶縁物質は、振動などにより破れる可能性があるので、本実施形態の二次電池は、振動に強い構造とすることができる。
また、正極支持部材１０および負極支持部材１１に正極支持部材１０および負極支持部材１１とケース３との間の絶縁物質の破れを生じにくい材料を用いることもできる。
【００３８】
また、正極支持部材１０の形状は正極接続端子６に固定することができ、ケース３の底１９に直接的または間接的に接触することができる形状であれば特に限定されない。また、負極支持部材１１の形状は負極接続端子７に固定することができ、ケース３の底１９に直接的または間接的に接触することができる形状であれば特に限定されない。例えば、正極接続端子６または負極接続端子７にはめ込むことができかつ底１９と接触する部分の形状を角のない形状とすることができる。このことにより、正極支持部材１０を正極接続端子６に、負極支持部材１１を負極接続端子７に容易に固定することでき、また、正極支持部材１０および負極支持部材１１とケース３との間に絶縁物質を配置した場合、絶縁物質の破れを防止することができる。また、正極支持部材１０および負極支持部材１１は、比較的小さい形状で製造することができるので、本発明の二次電池は、低コストで製造することができる。
【００３９】
また、正極支持部材１０または負極支持部材１１がケース３の底１９に「間接的に接触する」とは、正極支持部材１０または負極支持部材１１とケース３の底１９とが絶縁性フィルムなどの固体物を挟んで接している状態をいう。また正極支持部材１０または負極支持部材１１がケースの底１９に「間接的に接触する部分」とは、正極支持部材１０または負極支持部材１１とケース３の底１９とが絶縁性フィルムなどの固体物を挟んで接している部分のうち正極支持部材１０または負極支持部材１１が絶縁性フィルムなどの固体物と接触している部分をいう。
【００４０】
正極接続端子６に正極支持部材１０を固定する方法および負極接続端子７に負極支持部材１１を固定する方法は、特に限定されないが、例えば、正極支持部材１０を正極接続端子６にはめ込むことができる形状、負極支持部材１１を負極接続端子７にはめ込むことができる形状で形成し、正極支持部材１０を正極接続端子６にはめ込み、負極支持部材１１を負極接続端子７にはめ込むことにより固定することができる。また、接着剤などにより固定してもよい。
【００４１】
１−１０．絶縁性フィルム
図４は、本発明の一実施形態の絶縁性フィルムを備える二次電池の構成を示す概略断面図である。
本実施形態の二次電池２０は、正極接続端子６、負極接続端子７、発電要素１、正極支持部材１０および負極支持部材７とケース３との間に設けられかつ熱収縮させた絶縁性フィルム３６をさらに備えてもよく、正極支持部材１０または負極支持部材１１の底１９に間接的に接触した部分から蓋部材４の縁の二次電池２０の外側の端までのＸ方向の長さと絶縁性フィルム３６の厚さの和が、底１９の平らな部分から開口１８までのＸ方向の長さと実質的に同じであってもよい。なおこの「実質的に同じ」は「１−９」で記載した部分と同様である。
絶縁性フィルム３６を備えることにより、ケース３に導電性のケース、例えば鉄製やステンレス製のケースを用いてもリーク電流の発生を防止することができる。
また、絶縁性フィルム３６を熱収縮させ、絶縁性フィルム３６を正極接続端子６、負極接続端子７、発電要素１、正極支持部材１０および負極支持部材１１に密着させてもよい。このことにより正極接続端子６、負極接続端子７、発電要素１、正極支持部材１０および負極支持部材７を一体化することができるため、発電要素１の振動による揺れを抑制することができる。また、正極接続端子６および負極接続端子７は蓋部材４と底１９に間接的に接触した正極支持部材１０または負極支持部材１１により揺れが抑制されるため、絶縁性フィルム３６を熱収縮させることにより、発電要素１の揺れも抑制することができる。このことにより、本実施形態の二次電池をより振動に強い構造とすることができる。
また、絶縁性フィルム３６を熱収縮させ絶縁性フィルム３６を発電要素１に密着させることにより、発電要素１に含まれる正極シート３０と負極シート３１の間の長さがほとんど変化しないようにすることができる。このことにより、二次電池２０の性能を安定化することができる。
【００４２】
絶縁性フィルム３６の材料は、絶縁物質からなるフィルムで熱収縮するものであれば特に限定されないが、例えば、ポリプロピレン製のフィルムである。
絶縁性フィルム３６の形状は、正極接続端子６、負極接続端子７、発電要素１、正極支持部材１０および負極支持部材７とケース３との間に配置することができれば特に限定されないが、例えば、袋形状、筒形状などである。
【００４３】
１−１１．電解液
電解液は、二次電池２０の電池反応に関与する電解質を含んだ溶液であれば特に限定されない。例えば二次電池２０がリチウムイオン二次電池の場合、電解質としてのリチウム塩溶質を有機溶媒に溶解した溶液を用いることができる。
【００４４】
２．二次電池作製実験
次に本発明の二次電池作製実験について説明する。
【００４５】
２−１．発電要素の形成
正極集電体２２および正極集電体２２上に設けられた正極活物質層２５を備える２３枚の正極シート３０並びに負極集電体２３および負極集電体２３上に設けられた負極活物質層２６を備える２４枚の負極シート３１をセパレータ３３を介して交互に配置しスタック構造の発電要素１を形成した。
正極集電体２２には、アルミニウム箔を用い、負極集電体２３には、銅箔を用いた。アルミニウム箔または銅箔は約８ｃｍ×約１５ｃｍのものを用いた。また、正極活物質にはリン酸鉄リチウムを用い、負極活物質にはグラファイトを用い、導電剤、結着剤と混合したものを塗布することにより正極活物質層および負極活物質層を形成した。また、セパレータ３３には、ポリオレフィン系樹脂のものを用いた。また、複数の正極集電体２２を束ねることにより導電させた。また、複数の負極集電体２３を束ねることにより導電させた。
また、同様の発電要素１をさらに３つ形成し、合計４つの発電要素１を形成した。
【００４６】
２−２．発電要素の接続端子への接続
２つの正極接続端子６および２つの負極接続端子７を備えた蓋部材４の正極接続端子６に、作製した４つの発電要素１の束ねた正極集電体２２をそれぞれ超音波溶接により接合した。また、負極接続端子７に作製した４つの発電要素１の束ねた負極集電体２３をそれぞれ超音波溶接により接合した。なお、蓋部材４は、ステンレス製で図１（ｂ）のように角の丸い長方形のもの（約４ｃｍ×約１７ｃｍ）を用いた。また、蓋部材４の縁は、図１のように  ９０度の折り曲げ部を形成したものを用いた。なお、折り曲げ部は、約３ｍｍであった。また、正極接続端子６は、図３の形状のようなアルミニウム板をコ型に加工したものが２つ蓋部材４に固定されたものを用いた。また、負極接続端子７は、図３の形状のような銅板をコ型に加工したものが２つ蓋部材４に固定されたものを用いた。正極接続端子６および負極接続端子７の蓋部材４の下部からの長さは約８５ｍｍのものを用いた。
また、コ型の正極接続端子６の対向する部分の外側にそれぞれ異なる発電要素１の正極集電体２２を超音波溶接により接合した。また、コ型の負極接続端子７の対向する部分の外側にそれぞれ異なる発電要素１の負極集電体２３を超音波溶接により接合した。
【００４７】
２−３．支持部材の固定
正極接続端子６の端部に正極支持部材１０を固定し負極接続端子７の端部に負極支持部材１１を固定した。正極支持部材１０および負極支持部材１１は、正極接続端子および負極接続端子にはめ込むことができる形状のものを用い、正極接続端子および負極接続端子にはめ込むことにより固定した。また、正極接続端子６または負極接続端子７の端からケース３の底１９と間接的に接触する部分までの長さは約１０ｍｍとなるものを用いた。
【００４８】
２−４．絶縁性フィルムの熱収縮
発電要素１、正極接続端子６、負極接続端子７、正極支持部材１０および負極支持部材１１を筒状のポリプロピレン製の絶縁性フィルム３６（約１０ｃｍ×約４４ｃｍ）の中に入れ、絶縁性フィルム３６を１５０℃で熱収縮させ、絶縁性フィルム３６を発電要素１、正極接続端子６、負極接続端子７、正極支持部材１０および負極支持部材１１に密着させた。
【００４９】
２−５．発電要素などのケースへの収容
絶縁性フィルム３６を密着させた発電要素１、正極接続端子６、負極接続端子７をケース３に収容し正極支持部材１０および負極支持部材１１を底１９の平らな部分に絶縁性フィルム３６を介して間接的に接触させ、蓋部材４をケース３の開口１８に嵌めた。
なお、ケース３は、図１（ｄ）に示すような開口１８を有し、開口１８に対向する部分である底１９に平らな部分を有するものを用いた（長さ：約４ｃｍ×幅：約１７ｃｍ×深さ：約９８ｍｍ）。また、ケース３は、蓋部材４の大きさと実質的に同一でありかつ蓋部材４を嵌めることができる開口１８があるものを用いた。
【００５０】
２−６．溶接
ケース３の開口の周りの端と蓋部材４の縁を接合部１７でレーザ溶接することにより接合した。
【００５１】
２−７．電解液の注入
ケース３の電解液注入口から６フッ化リン酸リチウムを塩としたエチレンカーボネート及びジエチルカーボネートの混合溶液を注入し、電解液注入口をふさぐことにより、二次電池を得た。
得られた二次電池を目視で確認したところ、溶接部にピンホールなどによる液漏れが発生しないことがわかった。
【符号の説明】
【００５２】
１： 発電要素    ３：ケース    ４：蓋部材    ６：正極接続端子    ７：負極接続端子    １０：正極支持部材    １１：負極支持部材    １４：正極外部接続端子    １５：負極外部接続端子    １７：接合部    １８：開口    １９：底    ２０：二次電池    ２２：正極集電体    ２３：負極集電体    ２５：正極活物質層    ２６：負極活物質層    ３０：正極シート    ３１：負極シート    ３３：セパレータ    ３６：絶縁性フィルム
【図３】
2010231945.tif 000003
【図１】
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【図２】
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【図４】
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