(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の金属箔の表面に電極合剤層が形成されかつ前記金属箔の一方の長辺に沿って前記金属箔が露出した金属箔露出部が形成された電極シートを扁平状に捲回した扁平形捲回式電極群を有する角形電池であって、
前記電極シートの捲き始め端部の金属箔露出部部分が、該金属箔露出部部分の外周側に捲回されている金属箔露出部の捲回内周面に固定されており、
前記扁平形捲回式電極群の前記金属箔露出部に電気的に接続される電気的接続部材を有しており、
前記扁平形捲回式電極群は、前記電気的接続部材に接続される前記金属箔露出部の接続部に、前記電極シートの捲き始め端部の金属箔露出部部分が対向して配置されており、
前記扁平形捲回式電極群は、捲回軸方向端部で捲回されて積層された前記金属箔露出部の捲回中心部を扁平厚さ方向に拡開して少なくとも一方を扁平厚さ方向に集合させた集合部に前記接続部が設けられていることを特徴とする角形電池。
【請求項２】
前記電気的接続部材は、前記接続部に接続される集電接続片を有し、
前記扁平形捲回式電極群は、前記集合部を間に介して前記集電接続片と対向する位置に、前記電極シートの捲き始め端部の金属箔露出部部分が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の角形電池。
【請求項３】
前記電極シートの捲き始め端部の金属箔露出部部分は、前記集電接続片と共に前記集合部の接続部に接合されて一体化されていることを特徴とする請求項２に記載の角形電池。
【請求項４】
前記金属箔露出部の最内周面に設けられて、前記電極シートの捲き始め端部の金属箔露出部部分を前記捲回内周面に固定する固定部材を有することを特徴とする請求項２に記載の角形電池。
【請求項５】
前記固定部材は、前記電極シートの捲き始め端部の金属箔露出部部分及び前記集合部の接続部と共に接合されて一体化されていることを特徴とする請求項４に記載の角形電池。
【請求項６】
前記固定部材は、前記金属箔露出部の最内周面の一部に前記電極シートの捲き始め端部の金属箔露出部部分を含む所定の長さ範囲に亘って対向して配置される板状部材からなり、前記電極シートの捲き始め端部の金属箔露出部部分から捲回順方向側に配置される第１領域部と捲回逆方向側に配置される第２領域部の両方が前記最内周面に各々固定されていることを特徴とする請求項４に記載の角形電池。
【請求項７】
前記固定部材は、前記金属箔露出部の最内周面の一部に前記電極シートの捲き始め端部の金属箔露出部部分を含む所定の長さ範囲に亘って対向して配置される板状部材からなり、前記電極シートの捲き始め端部の金属箔露出部部分から捲回順方向側に配置される第１領域部と捲回逆方向側に配置される第２領域部のうち、前記第１領域部が前記最内周面に固定されていることを特徴とする請求項４に記載の角形電池。
【請求項８】
帯状の金属箔の表面に電極合剤層が形成されかつ前記金属箔の一方の長辺に沿って前記金属箔が露出した金属箔露出部が形成された電極シートを板状の巻芯に捲回した扁平形捲回式電極群を有する角形電池の製造方法であって、
電気的接続部材に接続される前記金属箔露出部の接続部が対向して配置される位置として前記巻芯に対して予め設定された位置に前記電極シートの捲き始め端部の金属箔露出部部分を配置して前記電極シートを捲回し、扁平形捲回式電極群を形成する工程と、
前記扁平形捲回式電極群の捲回軸方向端部で捲回されて積層された前記金属箔露出部の捲回中心部を扁平厚さ方向に拡開して前記電極シートの捲き始め端部の金属箔露出部部分を露出させる工程と、
前記電極シートの捲き始め端部の金属箔露出部部分を、前記電気的接続部材と共に前記金属箔露出部の接続部に接合して一体化する工程と、を含むことを特徴とする角形電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、扁平形捲回式電極群を有する角形電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２０１１−１００５９１号公報（特許文献１）がある。上記の公報には、扁平形捲回式電極群を用いた角形のリチウムイオン二次電池の構成が記載されている。
【０００３】
扁平形捲回式電極群は、正極シートと負極シートを、互いに接触しないように間に帯状のセパレータを挟みつつ捲回することによって製造される。正極シートと負極シートは、帯状の金属箔に活物質と導電材と結着材の混合スラリを塗工して合剤層を形成し、さらに金属箔の長辺に沿って合剤層を形成せずに金属箔の一部が露出した箔露出部を設けている。
【０００４】
扁平形捲回式電極群は、正極シートの正極金属箔露出部と負極シートの負極金属箔露出部とが捲回軸方向一方側と他方側に離れるように互いに逆向きでかつセパレータよりも捲回軸方向外側に突出するように重ねられて捲回される。扁平形捲回式電極群の捲回軸方向一方端部には、正極金属箔露出部が捲回されて積層された正極金属箔積層部が形成され、捲回軸方向他方端部には、負極金属箔露出部が捲回されて積層された負極金属箔積層部が形成されている。そして、正極金属箔積層部と負極金属箔積層部は、正極接続部と負極接続部として、電池外部への電気的接続部材に超音波接合等の手法で接続される。
【０００５】
上記した構成を有する扁平形捲回式電極群によれば、捲回軸方向両側の端部に沿った長さ方向に亘って各金属箔積層部上の複数の位置で該電気的接続部材と接続されるため、低抵抗で集電効率の高い集電構造とすることができ、ハイブリッド自動車用途のリチウム二次電池など、比較的大きな入出力が求められる電池の集電構造として好適に用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１００５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
扁平形捲回式電極群を用いる角型電池では、正極シートと負極シートの捲き数を増すことによって、電気容量を増大することができるが、捲き数の増加に従って扁平形捲回式電極群の扁平厚さが厚くなる。したがって、電極シートの金属箔積層部を厚さ方向に集合させて一体化するためには、箔露出部の幅を広くする必要が生ずる。
【０００８】
これは、扁平形捲回式電極群の扁平厚さが厚くなるに従って、電極群の最内周の金属箔露出部と最外周の金属箔露出部とを接触させるために必要な距離が長くなるためであり、金属箔露出部の幅を十分に広く取らなければ、金属箔露出部を集合させて一体として電気的接続部材に接続するのが幾何学的に困難になってしまう。一方で、金属箔露出部の幅を広くすれば、電池内部で合剤層が存在しないデッドスペースが増える事となり、電池の電気容量が制限される。
【０００９】
このような問題を解決するために、金属箔積層部の捲回中心部を拡開して、金属箔積層部を扁平厚さ方向に片側毎の２組に分け、各々厚さ方向に集合させて一対の集合部を形成し、各集合部に電気的接続部材を接続する手法を採ることができる（以下、分割式接続方法と称する）。
【００１０】
この分割式接続方法では、該片側の金属箔積層部の厚さは、扁平形捲回式電極群全体の厚さの凡そ２分の１であるため、金属箔積層部全体を集合させる場合と比較して、金属箔積層部の必要幅を短くすることができる。したがって、該デッドスペースも小さくすることができ、電池の電気容量をより多く確保することができる。
【００１１】
扁平形捲回式電極群において分割式接続方法を採る場合、正極金属箔積層部の捲回中心部と負極金属箔積層部の捲回中心部を拡開するので、正極シート及び負極シートの捲き始め端部の金属箔露出部部分がそれぞれ外部に露出されることとなる。正極シート又は負極シートの捲き始め端部は、電極群の最内周に位置しており、捲回中心部の拡開によって、金属箔露出部部分がそれぞれ露出することとなる。
【００１２】
電極シートの捲き始め端部の金属箔露出部部分は、適切に固定されていなければ、容易に移動することができ、例えば外力が作用することによって、意図しない変位や破損、接触等が引き起こされ、品質上の不具合の原因となる虞がある。該外力としては、例えば、電解液の注入工程における電解液の流れや、電池の使用中の振動などを挙げることができる。
【００１３】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電極シートの捲き始め端部の金属箔露出部部分に起因した品質上の不具合の発生を防止できる角型電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決する本発明の角形電池は、帯状の金属箔の表面に電極合剤層が形成されかつ前記金属箔の一方の長辺に沿って前記金属箔が露出した金属箔露出部が形成された電極シートを扁平状に捲回した扁平形捲回式電極群を有する角形電池であって、前記電極シートの捲き始め端部の金属箔露出部部分が、該金属箔露出部部分の外周側に捲回されている金属箔露出部の捲回内周面に固定されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電極シートの捲き始め端部の金属箔露出部部分が、金属箔露出部部分の外周側に捲回されている金属箔露出部の捲回内周面に固定されているので、電極シートの捲き始め端部の金属箔露出部部分に外力が作用した場合でも、電極シートの捲き始め端部に意図しない変位や破損、接触等が引き起こされるのを防ぎ、品質上の不具合の原因となるのを防ぐことができる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】扁平形捲回式電極群を有する角形電池の全体斜視図。
【図２】図１に示す角形電池の分解斜視図。
【図３】蓋組立体の構成を説明する図であり、図３（ａ）は、蓋組立体の斜視図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のｂ−ｂ線断面図。
【図４】扁平形捲回式電極群の一部を展開した状態を示す外観斜視図。
【図５】扁平形捲回式電極群の横断面を模式的に示す図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は、要部拡大図。
【図６Ａ】扁平形捲回式電極群の一部を横断面で示す図であり、金属箔積層部を集合させる前の状態を示す図。
【図６Ｂ】扁平形捲回式電極群の一部を横断面で示す図であり、金属箔積層部を捲回中心側に集合させた状態を示す図。
【図６Ｃ】扁平形捲回式電極群の一部を横断面で示す図であり、金属箔積層部を捲回中心で２つに分割してそれぞれ集合させた状態を示す断面模式図。
【図７Ａ】第１実施の形態の扁平形捲回式電極群の一部を縦断面で示す図であり、金属箔積層部に集合部を形成する前の状態を示す図。
【図７Ｂ】第１実施の形態の扁平形捲回式電極群の一部を縦断面で示す図であり、金属箔積層部に集合部を形成して接続片に接続させたときの状態を示す図。
【図８Ａ】従来の扁平形捲回式電極群の一部を縦断面で示す図であり、金属箔積層部に集合部を形成する前の状態を示す図。
【図８Ｂ】従来の扁平形捲回式電極群の一部を縦断面で示す図であり、金属箔積層部に集合部を形成して接続片に接続させた状態を示す図。
【図９】扁平形捲回式電極群の金属箔積層部と内部端子を接合する状況を説明する図であり、（ａ）は金属箔積層部の集合部と内部端子の接続片とを超音波溶接機で挟んだ状態の説明図、（ｂ）は、溶接接合した後の要部断面図。
【図１０Ａ】第２実施の形態の扁平形捲回式電極群の一部を縦断面で示す図であり、金属箔積層部に集合部を形成する前の状態を示す図。
【図１０Ｂ】第２実施の形態の扁平形捲回式電極群の一部を縦断面で示す図であり、金属箔積層部に集合部を形成して接続片に接続させたときの状態を示す図。
【図１１Ａ】第２実施の形態の扁平形捲回式電極群の一部を縦断面で示す図であり、金属箔積層部に集合部を形成する前の状態を示す図。
【図１１Ｂ】第２実施の形態の扁平形捲回式電極群の一部を縦断面で示す図であり、金属箔積層部に集合部を形成して接続片に接続させたときの状態を示す図。
【図１２Ａ】第２実施の形態の扁平形捲回式電極群の一部を縦断面で示す図であり、金属箔積層部に集合部を形成する前の状態を示す図。
【図１２Ｂ】第２実施の形態の扁平形捲回式電極群の一部を縦断面で示す図であり、金属箔積層部に集合部を形成して接続片に接続させたときの状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明による角形電池をリチウムイオン二次電池に適用した実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、各図面の縮尺、縦横比が一致していないのは作図の都合上であり、各部品の形状、寸法は各図で同一とする。
【００１８】
＜第１実施の形態＞
リチウムイオン二次電池１は、図１及び図２に示すように、一端部に開口を有する角形の容器２と、容器２内に収容される扁平形捲回式電極群５とを含んで構成されている。容器２の開口部は、蓋１１により封口される。
【００１９】
蓄電要素である扁平形捲回式電極群５は、図２に示すように、蓋組立体４に一体に取り付けられており、蓋組立体４と共に蓄電要素組立体３を構成している。蓋組立体４と扁平形捲回式電極群５は、蓋組立体４の正極接続端子と負極接続端子に、扁平形捲回式電極群５の正極金属箔積層部４５と負極金属箔積層部５５がそれぞれ接合されて一体化されている。
【００２０】
蓋組立体４は、図２及び図３に示すように、容器２の開口を塞ぐ蓋１１と、蓋１１の上面から突出する正極外部端子２１及び負極外部端子３１と、これらの外部端子２１、３１にそれぞれ導通接続される正極接続端子２２及び負極接続端子３２とを備えている。正極外部端子２１と正極接続端子２２、及び、負極外部端子３１と負極接続端子３２は、ガスケット１２により蓋１１と電気的に絶縁された状態で蓋１１に固定されている。また、蓋１１には、ガス排出口１３と電解液の注入口である注液口１４が設けられている。注液口１４は、容器２内に電解液を注液した後に注液栓１５により封止される。
【００２１】
正極接続端子２２は、容器２内で蓋１１から容器底部方向に向かって延びる正極集電端子２３に接続する。正極集電端子２３は、扁平形捲回式電極群５の捲回軸方向一方側に位置する正極側端面に沿って容器底部方向に向かって延びる基部２３Ａと、基部２３Ａの下端両側面から二股に分岐しつつ、さらに容器底部方向に延びる一対の正極集電接続片２３Ｂ、２３Ｂとを備える。一対の正極集電接続片２３Ｂ、２３Ｂは、互いに扁平形捲回式電極群５の厚さ方向に離れて対向しており、蓋１１の上方からみて、扁平形捲回式電極群５の捲回軸方向中央側に移行するにしたがって接続片同士の間隔が狭くなるように傾斜している。各正極集電接続片２３Ｂ、２３Ｂの内面は、扁平形捲回式電極群５の正極金属箔積層部の最外周表面に接面されて溶接接合される。
【００２２】
同様に、負極接続端子３２は、容器２内で蓋１１から容器底部方向に向かって延びる負極集電端子３３に接続する。負極集電端子３３は、扁平形捲回式電極群５の捲回軸方向他方側に位置する負極側端面に沿って容器底部方向に向かって延びる基部３３Ａと、基部３３Ａの下端両側面から二股に分岐しつつ、さらに容器底部方向に延びる一対の負極集電接続片３３Ｂ、３３Ｂを備える。一対の負極集電接続片３３Ｂ、３３Ｂも、正極集電接続片２３Ｂ、２３Ｂと同様に、蓋１１の上方からみて、扁平形捲回式電極群５の捲回軸方向中央側に移行するにしたがって接続片同士の間隔が狭くなるように傾斜している。各負極集電接続片３３Ｂ、３３Ｂの内面は、扁平形捲回式電極群５の負極金属箔積層部の最外周表面に接面されて接合される。
【００２３】
正極集電端子２３の一対の正極集電接続片２３Ｂ、２３Ｂは、扁平形捲回式電極群５の捲回軸方向一方側の端部で正極金属箔積層部に接合され、負極集電端子３３の一対の負極集電接続片３３Ｂ、３３Ｂは、扁平形捲回式電極群５の捲回軸方向他方側の端部で負極金属箔積層部に接合される。正極集電端子２３と負極集電端子３３は、捲回軸方向両側から扁平形捲回式電極群５を挟み込み、蓋１１に一体に支持している。
【００２４】
扁平形捲回式電極群５は、図４に示すように、帯状の正極シート４１と帯状の負極シート５１を、互いに接触しないように、間に帯状のセパレータ６１を介して扁平形状に巻き取ることで構成される。扁平形捲回式電極群５は、本実施の形態では、板状の巻芯７１を用いており（例えば図５を参照）、その巻芯７１の周りに捲回することによって扁平形状に形成されている。
【００２５】
正極シート４１は、アルミニウム箔若しくはアルミニウム合金箔からなる帯状の正極金属箔４２を有し、負極シート５１は、銅箔若しくは銅合金箔からなる帯状の負極金属箔５２を有している。また、セパレータ６１は、多孔質のポリエチレン樹脂からなるシートによって構成されている。
【００２６】
正極シート４１の正極金属箔４２の両面には、正極活物質と導電材と結着材を含む正極合剤のスラリが塗工されて正極合剤層４３が形成されている。そして、負極シート５１の負極金属箔５２の両面には、負極活物質と導電材と結着材を含む負極合剤のスラリが塗工されて負極合剤層５３が形成されている。
【００２７】
正極シート４１には、正極金属箔４２の幅方向一方側の長辺に沿って一定幅に亘って正極合剤が塗工されておらず、正極金属箔４２が露出している未塗工の正極金属箔露出部（正極未塗工部）４４が設けられている。そして、負極シート５１には、正極シート４１の正極金属箔露出部４４と捲回軸方向反対側に位置する他方側の長辺に沿って一定幅に亘って負極合剤が塗工されておらず、負極金属箔５２が露出している未塗工の負極金属箔露出部（負極未塗工部）５４が設けられている。
【００２８】
正極シート４１と負極シート５１は、負極合剤層５３の捲回軸方向長さの方が、正極合剤層４３の捲回軸方向長さよりも長く形成されており、負極合剤層５３の捲回軸方向両側端位置が、正極合剤層４３の捲回軸方向両側端位置よりも捲回軸方向外側位置に配置されるように巻芯７１に捲回される。
【００２９】
正極シート４１及び負極シート５１は、捲回軸方向一方側に正極金属箔露出部４４が配置され、捲回軸方向他方側に負極金属箔露出部５４が配置されて、正極合剤層４３と負極合剤層５３との間にセパレータ６１が介在されて積層された状態で巻芯７１に捲回される。そして、扁平形捲回式電極群５の捲回軸方向一方側に正極金属箔露出部４４が扁平状に捲回されて積層された正極金属箔積層部４５が形成され、捲回軸方向他方側に負極金属箔露出部５４が扁平状に捲回されて積層された負極金属箔積層部５５が形成される。
【００３０】
アルミニウム箔を正極金属箔４２とする正極シート４１の正極金属箔露出部４４は、正極金属箔積層部４５を形成し、図２に示すように、電気的接続部材であるアルミニウム製の正極集電端子２３の正極集電接続片２３Ｂに接続される。そして、銅箔を負極金属箔５２とする負極シート５１の負極金属箔露出部５４は、負極金属箔積層部５５を形成し、電気的接続部材である銅製の負極集電端子３３の負極集電接続片３３Ｂに接続される。扁平形捲回式電極群５と正極集電端子２３と負極集電端子３３は、図示していない絶縁シートを間に介して、容器２に収納され、蓋１１により密閉される。
【００３１】
扁平形捲回式電極群５は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、巻芯７１を軸として、正極シート４１と負極シート５１とセパレータ６１を巻き取ることによって形成されている。正極シート４１の正極金属箔露出部４４は、正極シート４１の正極合剤層４３と負極シート５１の負極合剤層５３とが、間にセパレータ６１を介して捲回された捲回軸方向中央部よりも、捲回軸方向一方側である−Ｗ方向側に突出しており、巻芯７１を中心とした正極金属箔積層部４５を構成している。負極シート５１の負極金属箔露出部５４は、捲回軸方向中央部よりも、捲回軸方向他方側である＋Ｗ方向側に突出しており、巻芯７１を中心とした負極金属箔積層部５５を構成している。
【００３２】
図６Ａ〜図６Ｃは、扁平形捲回式電極群の一部を横断面で示す図であり、図６Ａは、金属箔積層部を集合させる前の状態を示す図、図６Ｂは、金属箔積層部を捲回中心側に集合させた状態を示す図、図６Ｃは、金属箔積層部を捲回中心で２つに分割してそれぞれ集合させた状態を示す断面模式図である。なお、以下の説明では、正極側について説明し、負極側については正極側と同様であるので、括弧内に符号を記載することで、その詳細な説明を省略する。
【００３３】
電池容量を増大させるなどの目的のため、正極シート４１及び負極シート５１の捲き数を増して扁平形捲回式電極群５の厚さが厚くなると、図６Ｂに示すように、正極金属箔積層部４５（５５）を一つに集合して一体として電気的接続部材に接続するのが幾何学的に困難となる。これは扁平形捲回式電極群５の最内周の正極金属箔露出部４４（５４）と最外周の正極金属箔露出部４４（５４）を接触させるために必要な距離が長くなるためである。
【００３４】
本実施の形態では、図６Ｃに示すように、正極金属箔積層部４５（５５）を捲回中心から扁平形捲回式電極群５の厚さ方向に拡開させて、巻芯７１の位置である捲回中心を境界として正極金属箔積層部４５（５５）を片側毎の２組に分け、各々の組を厚さ方向に圧縮して集合させ、それぞれ一体化した一対の正極集合部４６（５６）を形成し、電気的接続部材である正極集電端子２３（３３）の一対の正極集電接続片２３Ｂ（３３Ｂ）にそれぞれ接続する分割式接続方法を用いている。この分割式接続方法によれば、正極金属箔積層部４５（５５）の片側の厚さは、扁平形捲回式電極群５全体の厚さの凡そ２分の１であるため、正極金属箔露出部４４（４５）の幅を長くすることなく、厚さ方向に集合させて一体化して正極集電端子２３（３３）の一対の正極集電接続片２３Ｂ（３３Ｂ）に接続することができる。
【００３５】
図７Ａ，図７Ｂは、本実施の形態における扁平形捲回式電極群の一部を捲回中心で巻芯に沿ってＷＨ面で切断した縦断面図であり、図７Ａは、金属箔積層部に集合部を形成する前の状態を示す図、図７Ｂは、金属箔積層部に集合部を形成して接続部に集電接続片に接続させたときの状態を示す図である。
【００３６】
本実施の形態における扁平形捲回式電極群５は、図７Ａに示すように、正極金属箔積層部４５（５５）の接続部４７（５７）に、正極シート４１（５１）の捲き始め端部の金属箔露出部部分４４Ａ（５４Ａ）が対向して配置されるように、捲回前に巻芯に対する正極シート４１（５１）の捲き始め端部の位置が調整される。
【００３７】
そして、図７Ｂに示すように、正極金属箔積層部４５（５５）を２組に分けて正極金属箔積層部４５（５５）に一対の正極集合部４６（５６）を形成する。これにより、正極シート４１（５１）の捲き始め端部の金属箔露出部部分４４Ａ（５４Ａ）は、正極集合部４６（５６）を間に介して正極集電接続片２３Ｂ（３３Ｂ）と対向する位置に配置される。
【００３８】
そして、正極集合部４６（５６）の接続部４７（５７）に、正極集電端子２３（３３）の正極集電接続片２３Ｂ（３３Ｂ）を接合する。これにより、正極シート４１（５１）の捲き始め端部の金属箔露出部部分４４Ａ（５４Ａ）は、正極集電接続片２３Ｂ（３３Ｂ）と共に正極集合部４６（５６）に接合されて一体化され、正極金属箔露出部部分４４Ａ（５４Ａ）の外周側に捲回されている金属箔露出部４４（５４）の捲回内周面に固定される。
【００３９】
したがって、正極シート４１（５１）の捲き始め端部の金属箔露出部部分４４Ａ（５４Ａ）に外力が作用した場合でも、正極金属箔露出部部分４４Ａ（５４Ａ）の意図しない変位や破損、他の部位への接触等が発生するのを防ぐことができ、正極シート４１（５１）の捲き始め端部の金属箔露出部部分４４Ａ（５４Ａ）が品質上の不具合の原因となるのを防ぐことができる。
【００４０】
図８は、比較例を説明する図であり、図８Ａは金属箔積層部に集合部を形成する前の状態を示す断面図、図８Ｂは金属箔積層部に集合部を形成して集電接続片に接続させたときの状態を示す断面模式図である。
【００４１】
本比較例では、図８Ａに示すように、正極金属箔積層部４５（５５）の接続部４７（５７）に、正極シート４１（５１）の捲き始め端部の金属箔露出部部分４４Ａ（５４Ａ）が対向して配置されておらず、図中で下方に外れた位置に配置されている。
【００４２】
したがって、正極金属箔積層部４５（５５）に正極集合部４６（５６）を形成して、正極集合部４６（５６）の接続部４７（５７）に、正極集電端子２３（３３）の正極集電接続片２３Ｂ（３３Ｂ）を接合しても、図８Ｂに示すように、正極シート４１の捲き始め端部の金属箔露出部部分４４Ａ（５４Ａ）は、正極集電接続片２３Ｂ（３３Ｂ）と共に正極集合部４６（５６）に接合されず、正極金属箔露出部部分４４Ａ（５４Ａ）の外周側に捲回されている金属箔露出部４４（５４）の捲回内周面に固定されない。
【００４３】
したがって、比較例の扁平形捲回式電極群５における正極シート４１（５１）の捲き始め端部の金属箔露出部部分４４Ａ（５４Ａ）は、その位置を容易に移動できる状態にあり、例えば電解液注入工程における電解液の流れや、電池１の使用中の振動などにより正極金属箔露出部部分４４Ａ（５４Ａ）に外力が作用した場合に、正極金属箔露出部部分４４Ａ（５４Ａ）の意図しない変位や破損、他の部位への接触等が発生する虞があり、品質上の不具合の原因となることが懸念される。
【００４４】
これに対して、本実施の形態では、図７Ｂに示すように、正極シート４１（５１）の捲き始め端部の金属箔露出部部分４４Ａ（５４Ａ）は、正極集電接続片２３Ｂ（３３Ｂ）と共に、正極集合部４６（５６）の接続部４７（５７）に接合されて一体化されて、正極金属箔露出部部分４４Ａ（５４Ａ）の外周側に捲回されている金属箔露出部４４（５４）の捲回内周面に固定されているので、正極シート４１の捲き始め端部の金属箔露出部部分４４Ａ（５４Ａ）が品質上の不具合の原因となるのを防ぐことができる。
【００４５】
以上のようなリチウムイオン二次電池１の製造工程について説明する。
まず、蓋組立体４と扁平形捲回式電極群５を一体化して図２に示す蓄電要素組立体３を製作し、この蓄電要素組立体３を容器２に挿入する。そして、蓋１１を容器２にレーザ溶接して容器２の開口を封止し、その後に、注液口１４から容器２内に電解液（図示省略）を注入する。電解液注入後、注液口１４を注液栓１５で封止し、レーザ溶接する。正極接続端子２２及び負極接続端子３２には、絶縁樹脂よりなるガスケット１２が装着され、蓋１１に対して電気的に絶縁され、同時に、正極接続端子２２及び負極接続端子３２と蓋１１の間の封液がなされている。ガス排出口１３には、開裂弁（図示せず）が設けられており、容器２の内圧が上昇したとき破断して内部ガスを容器２の外部に放出するようになっている。
次に、蓄電要素組立体３の組立手順を説明する。
【００４６】
まず、図４に示した扁平形捲回式電極群５を作成する。矩形平板状の巻芯７１の周りに、セパレータ６１を１周以上捲回し、正極シート４１および負極シート５１をセパレータ６１で絶縁しつつ積層して捲回する。その際、接続部４７、５７に対向して配置される位置として、巻芯７１に対して予め設定された位置に、正極シート４１及び負極シート５１の各捲き始め端部の金属箔露出部部分４４Ａ、５４Ａが配置されるように、正極シート４１及び負極シート５１の各捲き始め端部の位置がそれぞれ調整される。扁平形捲回式電極群５の最外表面のセパレータ６１は、図示しないテープで係止される。
【００４７】
次に、扁平形捲回式電極群５の正極金属箔積層部４５と負極金属箔積層部５５を、それぞれの捲回中心部で扁平形捲回式電極群５の扁平厚さ方向に拡開させて、捲回中心を境界として金属箔積層部４５、５５を片側毎の２組に分け、各々の組を厚さ方向に圧縮して集合させ、各金属箔積層部４５、５５の一部に、それぞれ一体化した一対の集合部４６、５６を形成させる（図６Ｃを参照）。
【００４８】
そして、正極集電端子２３の一対の正極集電接続片２３Ｂ、２３Ｂの間に扁平形捲回式電極群５の正極金属箔積層部４５を挿入すると共に、負極集電端子３３の一対の負極集電接続片３３Ｂ、３３Ｂとの間に扁平形捲回式電極群５の負極金属箔積層部５５を挿入して、正極集電端子２３の各正極集電接続片２３Ｂ、２３Ｂの内表面２３Ｃ、２３Ｃに、正極金属箔積層部４５の各正極集合部４６、４６の外表面を対向させると共に、負極集電端子３３の各負極集電接続片３３Ｂ、３３Ｂの内表面３３Ｃ、３３Ｃに、負極金属箔積層部５５の各負極集合部５６、５６の外表面を対向させる。
【００４９】
そして、図９に示すように、超音波接合装置の振動子ＷＨ（ホーン）と固定子ＷＡ（アンビル）との間に、一方の正極集合部４６とこれに対向する正極集電接続片２３Ｂとを挟み込み、正極集合部４６の接続部４７に、正極集電端子２３の正極集電接続片２３Ｂを超音波接合する。この際、正極集合部４６を間に介して正極集電接続片２３Ｂと対向する位置に、正極シート４１の捲き始め端部の金属箔露出部部分４４Ａが配置されているので、正極シート４１の捲き始め端部の金属箔露出部部分４４Ａを、正極集電接続片２３Ｂと共に正極集合部４６に接合して一体化させることができ、正極金属箔露出部部分４４Ａの外周側に捲回されている金属箔露出部４４の捲回内周面に固定することができる。
【００５０】
そして、図示は省略するが、負極シート５１についても同様に、超音波接合装置の振動子ＷＨ（ホーン）と固定子ＷＡ（アンビル）との間に、一方の負極集合部５６とこれに対向する負極集電接続片３３Ｂとを挟み込み、負極集合部５６の接続部５７に、負極集電端子３３の負極集電接続片３３Ｂを超音波接合する。この際、負極集合部５６を間に介して負極集電接続片３３Ｂと対向する位置に、負極シート５１の捲き始め端部の金属箔露出部部分５４Ａが配置されているので、負極シート５１の捲き始め端部の金属箔露出部部分５４Ａを、負極集電接続片３３Ｂと共に負極集合部５６に接合して一体化させることができ、負極金属箔露出部部分５４Ａの外周側に捲回されている負極金属箔露出部５４の捲回内周面に固定することができる。
【００５１】
そして、他方の正極集電接続片２３Ｂとこれに対向する正極集合部４６、及び、他方の負極集電接続片３３Ｂとこれに対向する負極集合部５６も超音波接合装置を用いて振動子ＷＨ（ホーン）と固定子ＷＡ（アンビル）との間に挟み込み、互いに超音波接合する。
【００５２】
以上の組立手順により、扁平形捲回式電極群５の捲回軸方向一方側の側端面に露出した正極金属箔積層部４５は、正極集電端子２３に接合されて一体化される。また、図示は省略するが、扁平形捲回式電極群５の捲回軸方向他方側の側端面に露出した負極金属箔積層部５５は、負極集電端子３３に接合されて一体化される。したがって、扁平形捲回式電極群５は、正極集電端子２３と負極集電端子３３に、それぞれ電気的に接続される。
【００５３】
以上説明した製造工程は、正極集合部４６の接続部４７に対向して配置される位置として巻芯７１に対して予め設定された位置に正極シート４１の捲き始め端部の金属箔露出部部分４４Ａを配置すると共に、負極集合部５６の接続部５７に対向して配置される位置として巻芯７１に対して予め設定された位置に負極シート５１の捲き始め端部の金属箔露出部部分５４Ａを配置し、巻芯７１に正極シート４１と負極シート５１を間にセパレータ６１を介して捲回し、扁平形捲回式電極群５を形成する工程と、扁平形捲回式電極群５の捲回軸方向両端面に位置する正極金属箔積層部４５と負極金属箔積層部５５の捲回中心部をそれぞれ扁平厚さ方向に拡開して正極シート４１及び負極シート５１の捲き始め端部の金属箔露出部部分４４Ａ、５４Ａをそれぞれ露出させる工程と、正極シート４１の捲き始め端部の金属箔露出部部分４４Ａを、正極集電接続片２３Ｂと共に、正極集合部４６の接続部４７に接合して一体化すると共に、負極シート５１の捲き始め端部の金属箔露出部部分５４Ａを、負極集電接続片３３Ｂと共に、負極集合部５６の接続部５７に接合して一体化する工程と、を含む。
【００５４】
上記した本実施の形態における角形電池１によれば、正極シート４１及び負極シート５１の捲き始め端部の金属箔露出部部分４４Ａ、５４Ａが、金属箔露出部部分４４Ａ、５４Ａの外周側に捲回されている金属箔露出部４４、５４の捲回内周面に固定されているので、正極シート４１及び負極シート５１の捲き始め端部の金属箔露出部部分４４Ａ、５４Ａに外力が作用した場合でも、正極シート４１、５１の捲き始め端部の金属箔露出部部分４４Ａ、５４Ａに意図しない変位や破損、接触等が引き起こされるのを防ぎ、かかる部分が品質上の不具合の原因となるのを防ぐことができる。
【００５５】
＜第２実施の形態＞
次に、本発明の第２実施の形態について図１０〜図１２を用いて説明する。なお、第１実施の形態と同様の構成要素については、同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。
【００５６】
本実施の形態において特徴的なことは、固定部材８１、９１を扁平形捲回式電極群５の正極金属箔露出部４４の最内周面と負極金属箔露出部５４の最内周面に設けて、正極シート４１と負極シート５１の捲き始め端部の金属箔露出部部分４４Ａ、５４Ａをその外周側に捲回されている正極金属箔露出部４４の捲回内周面と負極金属箔露出部５４の捲回内周面に固定することである。
【００５７】
正極固定部材８１は、正極金属箔露出部４４の最内周面の一部に正極シート４１の捲き始め端部の正極金属箔露出部部分４４Ａを含む所定の長さ範囲に亘って対向して配置される板状部材からなる。そして、負極固定部材９１も同様に、負極金属箔露出部５４の最内周面の一部に負極シート５１の捲き始め端部の負極金属箔露出部部分５４Ａを含む所定の長さ範囲に亘って対向して配置される板状部材からなる。正極固定部材８１は、正極金属箔積層部４５に溶接可能な同種金属からなる薄板によって構成されており、負極固定部材９１は、負極金属箔積層部５５に溶接可能な同種金属からなる薄板によって構成されている。
【００５８】
正極固定部材８１は、集合部４６の接続部４７と正極集電接続片２３Ｂとを超音波接合する際に、正極金属箔露出部４４の最内周面に接面されて、集合部４６及び正極集電接続片２３Ｂと共に超音波接合される当て板として用いられる。同様に、負極固定部材９１は、集合部５６の接続部５７と負極集電接続片３３Ｂとを超音波接合する際に、負極金属箔露出部５４の最内周面に接面されて、集合部５６及び負極集電接続片３３Ｂと共に超音波接合される当て板として用いられる。
【００５９】
図１０Ａ、図１０Ｂは、本実施の形態における一実施例を説明する図であり、図７Ａ、図７Ｂに対応する図である。
【００６０】
正極固定部材８１（９１）は、集合部４６（５６）の接続部４７（５７）とほぼ同一若しくは若干大きい寸法形状を有しており、ほぼ全面に亘って接続部４７（５７）に超音波接合される。これにより、正極シート４１（５１）の捲き始め端部の金属箔露出部部分４４Ａ（５４Ａ）は、正極固定部材８１（９１）と正極集合部４６（５６）との間に挟まれた状態で正極集電接続片２３Ｂ（３３Ｂ）と共に接合されて一体化される。したがって、正極シート４１（５１）の捲き始め端部の金属箔露出部部分４４Ａ（５４Ａ）を、正極金属箔露出部部分４４Ａ（５４Ａ）の外周側に捲回されている金属箔露出部４４（５４）の捲回内周面に固定することができる。
【００６１】
図１１Ａ、図１１Ｂは、本実施の形態における他の実施例を説明する図である。正極固定部材８１（９１）は、そのほぼ全面に亘って超音波接合しなくてもよい。例えば、図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、正極シート４１（５１）の捲き始め端部の正極金属箔露出部部分４４Ａ（５４Ａ）から扁平形捲回式電極群５の捲回方向である捲回順方向側に配置される第１領域部と、扁平形捲回式電極群５の捲回方向と反対方向である捲回逆方向側に配置される第２領域部の両方が、それぞれ接続部４７Ａ（５７Ａ）、４７Ｂ（５７Ｂ）に超音波接合され、最内周面に固定する構成としてもよい。かかる構成とした場合でも、正極シート４１（５１）の捲き始め端部の金属箔露出部部分４４Ａ（５４Ａ）は、正極金属箔露出部部分４４Ａ（５４Ａ）の外周側に捲回されている金属箔露出部４４（５４）の捲回内周面に固定される。
【００６２】
図１２Ａ、図１２Ｂは、本実施の形態におけるさらに他の実施例を説明する図である。正極固定部材８１（９１）は、正極シート４１（５１）の捲き始め端部の正極金属箔露出部部分４４Ａ（５４Ａ）から扁平形捲回式電極群５の捲回方向である捲回順方向側に配置される第１領域部と、扁平形捲回式電極群５の捲回方向と反対方向である捲回逆方向側に配置される第２領域部のうち、第２領域部のみが接続部４７（５７）に超音波接合されて、最内周面に固定されている。かかる構成によれば、正極金属箔露出部部分４４Ａ（５４Ａ）の外周側に捲回されている金属箔露出部４４（５４）の捲回内周面と、正極固定部材８１（９１）の第１領域部との間に、正極シート４１（５１）の捲き始め端部の金属箔露出部部分４４Ａ（５４Ａ）を挟み込むことができ、正極金属箔露出部部分４４Ａ（５４Ａ）の外周側に捲回されている金属箔露出部４４（５４）の捲回内周面に固定することができる。
【００６３】
上記した実施の形態における角形電池１の構成によれば、正極固定部材８１、９１を用いることによって、正極シート４１と負極シート５１の捲き始め端部の金属箔露出部部分４４Ａ、５４Ａをその外周側に捲回されている正極金属箔露出部４４の捲回内周面と負極金属箔露出部５４の捲回内周面に簡単かつ確実に固定することができる。
【００６４】
また、正極集合部４６（５６）の接続部４７（５７）と正極集電接続片２３Ｂ（３３Ｂ）とを超音波接合する際に正極集合部４６（５６）を介して正極集電接続片２３Ｂ（３３Ｂ）と対向する位置に当て板を用いている場合には、かかる当て板によって正極シート４１（５１）の捲き始め端部の金属箔露出部部分４４Ａ（５４Ａ）を、正極金属箔露出部部分４４Ａ（５４Ａ）の外周側に捲回されている金属箔露出部４４（５４）の捲回内周面に固定できるので、固定部材を新たに用意する必要がなく、本発明を容易に実施することができる。
【００６５】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。例えば上述の実施の形態では、巻芯を用いる場合を例に説明したが、巻芯は必須ではなく、巻芯を用いなくてもよい。
【００６６】
以上の説明は実施形態であり、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、種々の構造の角形蓄電池に本発明を適用することができ、リチウムイオン二次電池に限らず、キャパシタへも適用が可能である。また、前記の実施形態では、角形電池として角形のリチウムイオン二次電池の例を示したので蓄電要素組立体３としたが、二次電池でなく一次電池の場合は、発電要素組立体となることは勿論である。
【符号の説明】
【００６７】
１  角形電池
５  扁平形捲回式電極群
２３  正極集電端子
２３Ｂ  正極接続片
３３  負極集電端子
３３Ｂ  負極接続片
４１  正極シート（電極シート）
４２  正極金属箔
４３  正極合剤層（電極合剤層）
４４  正極金属箔露出部
４４Ａ  正極シートの捲き始め端部の金属箔露出部部分
４５  正極金属箔積層部
４６  集合部
４７  接続部
５１  負極シート（電極シート）
５２  負極金属箔
５３  負極合剤層（電極合剤層）
５４  負極金属箔露出部
５４Ａ  負極シートの捲き始め端部の金属箔露出部部分
５５  負極金属箔積層部
５６  集合部
５７  接続部
６１  セパレータ
７１  巻芯
【図１】
0005589220.tif 000002
【図２】
0005589220.tif 000003
【図３】
0005589220.tif 000004
【図４】
0005589220.tif 000005
【図５】
0005589220.tif 000006
【図６Ａ】
0005589220.tif 000007
【図６Ｂ】
0005589220.tif 000008
【図６Ｃ】
0005589220.tif 000009
【図７Ａ】
0005589220.tif 000010
【図７Ｂ】
0005589220.tif 000011
【図８Ａ】
0005589220.tif 000012
【図８Ｂ】
0005589220.tif 000013
【図９】
0005589220.tif 000014
【図１０Ａ】
0005589220.tif 000015
【図１０Ｂ】
0005589220.tif 000016
【図１１Ａ】
0005589220.tif 000017
【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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