(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器と、
前記容器内に収納され、正極および負極を含む電極群と、
前記電極群の前記正極および前記負極のうち少なくとも一方の極の集電体の複数箇所から延出され、厚さ方向に積層された複数枚の集電タブと、
前記集電タブと電気的に接続されたリードと、
前記容器の開口部を塞ぐ蓋と、
前記蓋に設けられ、前記リードと電気的に接続された出力端子と、
前記電極群上に配置された底板と、前記底板から前記蓋側に延びて前記容器の内面に配置された側板と、前記底板に開口された集電タブ挿入穴とを含むスペーサと
を備える電池であって、
前記集電タブは、前記集電タブ挿入穴を通して前記スペーサ内に収容され、前記スペーサ内において、Ｒ形状にカーブすることにより電極群側に延びた後、Ｒ形状にカーブすることにより蓋側に延び、先端が前記リードに電気的に接続されており、
前記Ｒ形状は、０．２ｍｍ以上の曲率半径を有し、
前記リードは、前記蓋の内面に絶縁部材を介して配置されて前記出力端子と電気的に接続された第１のプレート部と、前記第１のプレート部から前記電極群側に延びた第２のプレート部とを有し、
前記集電タブは、前記リードの前記第２のプレート部に電気的に接続され、
前記第１のプレート部は前記蓋と平行に配置され、前記第２のプレート部は前記蓋と垂直に配置されていることを特徴とする電池。
【請求項２】
前記スペーサは、矩形の底板と、前記底板の長辺に設けられた矩形状の側板とを含む第１のスペーサと、矩形の底板と、前記底板の長辺に設けられた矩形状の側板と、前記底板に設けられ、前記集電タブ挿入穴としての切り欠き部とを含む第２のスペーサとが一体化されたものであることを特徴とする請求項１記載の電池。
【請求項３】
前記スペーサは、矩形の底板と、前記底板の長辺に設けられた矩形状の側板とを含む第１のスペーサと、矩形状の側板を含む第２のスペーサとが、前記第１のスペーサの前記底板の端面と前記第２のスペーサの前記側板の内面との間が前記集電タブ挿入穴となるように一体化されたものであることを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項４】
前記スペーサは、非導電体であることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の電池。
【請求項５】
前記集電タブは、１枚当たりの厚さが１０μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の発達に伴い、小型で軽量かつエネルギー密度が高く、更に繰り返し充放電が可能な非水電解質二次電池としてリチウム二次電池が発達してきた。また、最近では、ハイブリッド車や電気自動車に搭載する車載用二次電池、電力平準化に使用される電力貯蔵用二次電池として好適な、急速充電および高出力放電が可能な非水電解質二次電池の開発が要望されている。
【０００３】
非水電解質二次電池において優れた急速充電性能および高出力放電性能を得るためには、効率よく電流を取り出す必要がある。そのためには電極の複数箇所から集電タブを導出させ、これら集電タブをリードを介して外部端子と電気的接続することが望ましい。集電タブは、電極の集電体から形成されているため、電池が電気自動車に搭載される等により電池に外部から振動や衝撃が加わった際にも亀裂等の損傷を生じないことが要求される。
【０００４】
特許文献１は、発電要素２の陽極集電体３に溶着されたリード片１４を、二つ折りにして発電要素２の上端と封口体５との間の空間に収納することにより、リード片１４が陰極及び外装缶１内面に接触して短絡が生じるのを防止することを開示している。
【０００５】
特許文献２の密閉角形電池では、電極体２から上向きに導出した薄板状の集電リード７の上端部をリード体１７の下面に溶接し、容器１の前壁寄りの位置で折り曲げている。この折れ曲がった集電リード７と容器１の内面との間に絶縁体１１の側壁２５，２６を設けることにより、集電リード７と容器１との接触による短絡を防止している。
【０００６】
特許文献１のリード片１４及び特許文献２の集電リード７は、いずれも、電極の集電体とは別部品になっているため、電池に外部から振動や衝撃が加わった際の損傷をリードの厚さや材質の変更によって回避可能である反面、集電効率に劣る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−１８３０２３号公報
【特許文献２】特開２００６−１０００９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、集電体から形成された集電タブを用いる電池における振動や衝撃等の外力が加わった際の集電タブの損傷を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電池は、容器と、
前記容器内に収納され、正極および負極を含む電極群と、
前記電極群の前記正極および前記負極のうち少なくとも一方の極の集電体の複数箇所から延出され、厚さ方向に積層された複数枚の集電タブと、
前記集電タブと電気的に接続されたリードと、
前記容器の開口部を塞ぐ蓋と、
前記蓋に設けられ、前記リードと電気的に接続された出力端子と、
前記電極群上に配置された底板と、前記底板から前記蓋側に延びて前記容器の内面に配置された側板と、前記底板に開口された集電タブ挿入穴とを含むスペーサと
を備える電池であって、
前記集電タブは、前記集電タブ挿入穴を通して前記スペーサ内に収容され、前記スペーサ内において、Ｒ形状にカーブすることにより電極群側に延びた後、Ｒ形状にカーブすることにより蓋側に延び、先端が前記リードに電気的に接続されており、
前記Ｒ形状は、０．２ｍｍ以上の曲率半径を有し、
前記リードは、前記蓋の内面に絶縁部材を介して配置されて前記出力端子と電気的に接続された第１のプレート部と、前記第１のプレート部から前記電極群側に延びた第２のプレート部とを有し、
前記集電タブは、前記リードの前記第２のプレート部に電気的に接続され、
前記第１のプレート部は前記蓋と平行に配置され、前記第２のプレート部は前記蓋と垂直に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、集電体から形成された集電タブを用いる電池に振動や衝撃等の外力が加わった際の集電タブの損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態の電池を長辺方向に切断した断面図。
【図２】図１の電池に用いられる電極を示す平面図。
【図３】図２の電極を厚さ方向に切断した断面図。
【図４】第１の実施形態の電池を短辺方向に切断し、負極端子側から見た断面図。
【図５】第１の実施形態の電池を短辺方向に切断し、正極端子側から見た断面図。
【図６】図４における第１，第２のスペーサ間の集電タブ挿入穴付近を示す拡大断面図。
【図７】図１の電池に用いられる第１のスペーサを示す斜視図。
【図８】図１の電池に用いられる第２のスペーサを示す斜視図。
【図９】図１の電池の要部についての分解斜視図。
【図１０】図１の電池の要部についての分解斜視図。
【図１１】図１の電池の製造工程を示す断面図。
【図１２】図１の電池の製造工程を示す断面図。
【図１３】図１の電池の製造工程を示す断面図。
【図１４】図１の電池の製造工程を示す断面図。
【図１５】第２の実施形態の電池を短辺方向に切断し、負極端子側から見た断面図。
【図１６】第３の実施形態の電池を短辺方向に切断し、負極端子側から見た断面図。
【図１７】第３の実施形態の電池の要部についての分解斜視図。
【図１８】実施例で行った折り曲げ試験を説明するための模式図。
【図１９】実施例で行った引張強度試験を説明するための模式図。
【図２０】集電タブ試験片の厚さと折り曲げ試験回数と引張強度との関係を示す棒グラフ。
【図２１】実施例で行った繰り返し折り曲げ試験を説明するための模式図。
【図２２】折り曲げ部の曲率半径と繰り返し折り曲げ試験による破断回数との関係を示すグラフ。
【図２３】例６の角型非水電解質電池を短辺方向に切断し、負極端子側から見た断面図。
【図２４】例７の角型非水電解質電池を短辺方向に切断し、負極端子側から見た断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態に係わる電池を図面を参照して説明する。なお、本発明は、これら実施形態に限られるものではない。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１に示す電池は、密閉型の角型非水電解質二次電池である。この電池は、容器１と、容器１内に収納される電極群２と、容器１内に収容される非水電解液（図示しない）と、容器１の開口部を塞ぐ蓋３と、蓋３に設けられた正極端子４並びに負極端子５とを有する。
【００１４】
容器１は、有底角筒形状をなし、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄あるいはステンレスなどの金属から形成された外装缶である。
【００１５】
電極群２は、シート状の正極６と、シート状の負極７と、正極６及び負極７の間に配置されるセパレータ（図示しない）とを含む。図２及び図３に示すように、正極６は、帯状の集電体６ａと、集電体６ａの少なくとも一方の面（図２，３の場合、両面）に形成された正極活物質層６ｂと、集電体６ａの長辺の複数箇所から短辺方向に延出した短冊状の集電タブ６ｃとを有する。負極７も正極６と同様な形状を有し、帯状の集電体７ａと、集電体７ａの少なくとも一方の面（図２，３の場合、両面）に形成された負極活物質層７ｂと、集電体７ａの長辺の複数箇所から短辺方向に延出した短冊状の集電タブ７ｃとを有する。
【００１６】
電極群２は、図９及び図１０に示すように扁平形状を有し、例えば、正極６と負極７との間にセパレータを挟んで渦巻状に捲回した後、全体を扁平形状に加圧成形することにより作製される。電極群２の一方の端面（上端面）の片側半周分から、正極６の集電タブ６ｃが上向きに導出されると共に、負極７の集電タブ７ｃが上向きに導出される。
【００１７】
正負極集電タブ６ｃ，７ｃは、それぞれ、集電体を打ち抜き加工することにより形成される。集電体は、例えば金属箔から形成される。金属箔の厚さすなわち集電タブ１枚当たりの厚さは、１０μｍ以上２０μｍ以下にすることが望ましい。金属箔の厚さを上記範囲にすることにより、製造時の集電体や集電タブの破断が防止され、かつ高い集電効率を実現することが可能となる。金属箔の種類は、正極６や負極７に使用する活物質の種類により変わり得るものではあるが、例えば、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔等を挙げることができる。
【００１８】
図９及び図１０に示すように、正極６の集電タブ６ｃは、少なくとも先端部が厚さ方向に積層された後、重ね合わされた部分がＵ字状もしくは二つに折り曲げられた正極保護リード８で挟持されている。一方、負極７の集電タブ７ｃは、少なくとも先端部が厚さ方向に積層された後、重ね合わされた部分がＵ字状もしくは二つに折り曲げられた負極保護リード９で挟持されている。正極保護リード８と集電タブ６ｃとの電気的接続並びに負極保護リード９と集電タブ７ｃとの電気的接続は、例えば、レーザ溶接、超音波接合、抵抗溶接等の方法が用いられるが、超音波接合が好ましい。正負極保護リード８，９は、それぞれ、集電タブ６ｃ，７ｃと同じ材料から形成されていることが望ましい。また、正負極保護リード８，９の厚さは、集電タブ６ｃ，７ｃ１枚当たりの厚さの３倍より大きくすることが望ましい。より好ましい範囲は０．０５ｍｍ以上０．６ｍｍ以下で、さらに好ましい範囲は０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。
【００１９】
容器１の開口部は封口部材１０によって封止されている。図９及び図１０は、図１の電池の分解斜視図であるが、便宜上、図９では容器が、図１０ではスペーサが省略されている。封口部材１０は、図９に示すように、容器１の開口部を塞ぐ蓋３と、蓋３の外面側（上面側）に凸状に張り出した正極端子４と、蓋３の外面（上面）にガスケット１１を介してカシメ固定された負極端子５と、正極端子４と電気的に接続された正極リード１２と、負極端子５と電気的に接続された負極リード１３と、正負極リード１２，１３と蓋３の内面（下面）との間に配置された絶縁体１４とを有する。
【００２０】
蓋３は、矩形板状をなし、容器１の開口部に例えばレーザでシーム溶接されている。蓋３は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄あるいはステンレスなどの金属から形成される。蓋３と容器１は、同じ種類の金属から形成されることが望ましい。蓋３の外面には、ガスケット１１を収容するための矩形状の凹部１５が設けられている。この凹部１５内には、負極端子５の軸部が挿入される貫通孔１６が開口されている。電解液の注液口１７は、蓋３に開口され、電解液の注液後に図１に示すように封止蓋１８で封止される。
【００２１】
図１０に示すように、負極端子５は、リベット形状をしており、具体的には、フランジ部５ａと、フランジ部５ａから延出した軸部５ｂとを有する。負極端子５は、例えば、アルミニウムもしくはアルミニウム合金から形成される。
【００２２】
ガスケット１１は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、熱可塑性フッ素樹脂等から形成される。熱可塑性フッ素樹脂としては、例えば、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）等を挙げることができる。
【００２３】
図１０に示すように、絶縁体１４は、四角形のプレート１９と、プレート１９の一方の短辺に形成された凸部２０とを備える。凸部２０は、正極端子４の内面に嵌合されるため、正極端子４と相似形状をしている。プレート１９は、蓋３の貫通孔１６と連通するように設けられた貫通孔２１と、蓋３の電解液注入口１７と連通するように設けられた電解液注入口２２とを有する。絶縁体１４は、ガスケット１１で説明したのと同様な材料から形成することができる。特に、耐熱性に優れるＰＦＡが適している。
【００２４】
正極リード１２は、絶縁体１４の凸部２０が挿入される矩形状のスリット２６が設けられた四角形の板からなる第１のプレート部２７と、第１のプレート部２７から電極群２側に延出された第２のプレート部２８とを有する。正極リード１２は、導電材料から形成され、その材質は、正極活物質の種類により変更されるものではあるが、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金を使用することができる。
【００２５】
負極リード１３は、絶縁体１４の貫通孔２１と連通するように設けられた貫通孔２３を有する第１のプレート部２４と、第１のプレート部２４から電極群２側に延出された第２のプレート部２５とを備え、Ｌ字型の断面形状を有するものである。負極リード１３は、導電材料から形成され、その材質は負極活物質の種類に合わせて変更される。負極活物質がチタン酸リチウムの場合、アルミニウムもしくはアルミニウム合金を使用することができる。
【００２６】
負極端子５と負極リード１３とを電気的に接続する方法を以下に説明する。負極端子５のフランジ部５ａは、蓋３の凹部１５内に嵌め込まれたガスケット１１内に収容され、軸部５ｂがガスケット１１の貫通孔１１ａ、蓋３の貫通孔１６、絶縁体１４の貫通孔２１及び負極リード１３の貫通孔２３に挿入されている。負極端子５の軸部５ｂは、カシメ加工により拡径変形しているため、蓋３の貫通孔１６にガスケット１１を介して固定されると共に、絶縁体１４の貫通孔２１及び負極リード１３の貫通孔２３と隙間なく密着する。これにより、負極端子５と蓋３は、絶縁性と気密性が確保された状態で固定され、負極端子５と負極リード１３も、電気的接続が確保された状態で固定される。
【００２７】
蓋３の正極端子４の内面には、図１に示すように、絶縁体１４の凸部２０が嵌合される。また、図１及び図９に示すように、正極リード１２は、第１のプレート部２７の上面が蓋３の内面に接触し、かつスリット２６に絶縁体１４の凸部２０が挿入される。これにより、正極端子４と正極リード１２は、電気的接続が確保された状態で固定される。
【００２８】
なお、負極活物質に炭素系材料を使用するリチウムイオン二次電池の場合、正極端子の材料は一般的に、アルミニウムあるいはアルミニウム合金が使用され、負極端子の材料は、銅、ニッケル、ニッケルメッキされた鉄などの金属が使用される。
【００２９】
また、図１に示す電池は、第１，第２のスペーサ３０，３１を備える。図７に示すように、第１のスペーサ３０は、矩形の底板３０ａと、底板３０ａの長辺に設けられた矩形状の側板３０ｂと、側板３０ｂの両方の短辺と、長辺方向の中間地点とに設けられた仕切り板３０ｃとを有する。各仕切り板３０ｃの端面には、第２のスペーサ３１の突起を嵌め込む為の凹部３０ｄが設けられている。
【００３０】
図８に示すように、第２のスペーサ３１は、矩形の底板３１ａと、底板３１ａの一方の長辺に設けられた矩形状の側板３１ｂと、側板３１ｂの両方の短辺と、長辺方向の中間地点とに設けられた仕切り板３１ｃとを有する。各仕切り板３１ｃの端面には、第１のスペーサ３０の凹部３０ｄに挿入される突起３１ｄが設けられている。第２のスペーサ３１の底板３１ａの他方の長辺は、切り欠かれ、集電タブ６ｃ，７ｃが挿入される切り欠き部３１ｅが設けられている。第１のスペーサ３０及び第２のスペーサ３１それぞれの４隅には、容器１と電極群２の空隙に電解液を浸透させるために穴３２が開いている。第１のスペーサ３０及び第２のスペーサ３１は、例えば、ＰＰ、ＰＦＡなどの非導電体から形成される。
【００３１】
図１及び図９に示すように、電極群２の上端面における正負極集電タブ６ｃ，７ｃを間に挟んだ一方側に、第１のスペーサ３０の底板３０ａが配置される。第１のスペーサ３０の側板３０ｂが容器１の長辺側内面に配置され、両端の仕切り板３０ｃが容器１の短辺側内面に配置される。電極群２の上端面における正負極集電タブ６ｃ，７ｃを間に挟んだ他方側に、第２のスペーサ３１の底板３１ａが配置される。第２のスペーサ３１の側板３１ｂが容器１の長辺側内面に配置され、両端の仕切り板３１ｃが容器１の短辺側内面に配置される。第２のスペーサ３１の仕切り板３１ｃの突起３１ｄを、第１のスペーサ３０の仕切り板３０ｃの凹部３０ｄに嵌め込むと、第１のスペーサ３０と第２のスペーサ３１が一体化される。その結果、電極群２の上端面と蓋３の内面との間に位置する容器１の内面が四面とも第１，第２のスペーサ３０，３１で覆われ、かつ電極群２の上端面に第１，第２のスペーサ３０，３１の底板３０ａ，３１ａが当接する。第１のスペーサ３０の底板３０ａと第２のスペーサ３１の底板３１ａとの間には、切り欠き部３１ｅに対応する大きさの隙間が存在する。この隙間３１ｅは、集電タブ６ｃ，７ｃの挿入穴となる。第１のスペーサ３０と第２のスペーサ３１とで囲まれた空間は、中央に位置する仕切り板３０ｃ，３１ｃで二つに分けられている。一方の空間３３（以下、第１の空間と称す）に負極集電タブ７ｃが収容され、かつ他方の空間３４（以下、第２の空間と称す）に正極集電タブ６ｃが収容される。これにより、正負極集電タブ６ｃ，７ｃと容器１との接触が防止される。
【００３２】
図４に示すように、負極集電タブ７ｃは、集電タブ挿入穴３１ｅを通して第１の空間３３内に収容されている。負極集電タブ７ｃは、Ｒ形状を持つ部分３５，３６が複数箇所（例えば２箇所）となるように曲げられており、全体が略Ｓ字形状となっている。より詳しく説明すると、負極集電タブ７ｃは、電極群２からの導出方向に対して傾斜し、その状態で集電タブ挿入穴３１ｅに挿入され、大きな曲率半径のＲ形状３５で以ってカーブし、第１の空間３３内を横切り、小さな曲率半径のＲ形状３６で以ってカーブし、負極集電タブ７ｃの先端を挟持している負極保護リード９の片面が、負極リード１３の第２のプレート部２５上に配置され、電気的に接続されている。負極保護リード９と第２のプレート部２５との接続面をＡで示す。
【００３３】
図５に示すように、正極集電タブ６ｃは、集電タブ挿入穴３１ｅを通して第２の空間３４内に収容されている。正極集電タブ６ｃは、Ｒ形状を持つ部分３７，３８が複数箇所（例えば２箇所）となるように曲げられており、全体が略Ｓ字形状となっている。より詳しく説明すると、正極集電タブ６ｃは、電極群２からの導出方向に対して傾斜し、その状態で集電タブ挿入穴３１ｅに挿入され、大きな曲率半径のＲ形状３７で以ってカーブし、第２の空間３４内を横切り、小さな曲率半径のＲ形状３８で以ってカーブし、正極集電タブ６ｃの先端を挟持している正極保護リード８の片面が、正極リード１２の第２のプレート部２８上に配置され、電気的に接続されている。正極保護リード８と第２のプレート部２８との接続面をＢで示す。
【００３４】
正負極保護リード８，９と正負極リード１２，１３との電気的接続の方法は、例えば、レーザ溶接、超音波接合、抵抗溶接等を挙げることができる。中でも、超音波接合が好ましい。
【００３５】
電池が自動車やフォークリフト等に搭載され、電池に外部から振動や衝撃等が加わった際、電極群２が正負極集電タブ６ｃ，７ｃを押し上げる方向に移動しようとする。この移動は第１，第２のスペーサ３０，３１で抑えられるものの、正負極集電タブ６ｃ，７ｃが導出している電極群２の上端面全面を第１，第２のスペーサ３０，３１で押さえることは事実上不可能であるため、正負極集電タブ６ｃ，７ｃに外的応力（外的負荷）が加わることは避けられない。
【００３６】
図４及び図５に示す構造にすると、負極集電タブ７ｃは、２箇所３５，３６がＲ形状となるように曲げられた状態で、第１の空間３３内における第２のプレート部２５と負極保護リード９との接続面Ａと反対側に位置する空間部に配置される。また、正極集電タブ６ｃは、２箇所３７，３８がＲ形状となるように曲げられた状態で、第２の空間３４内における第２のプレート部２８と正極保護リード８との接続面Ｂと反対側に位置する空間部に配置される。その結果、正負極集電タブ６ｃ，７ｃを押し上げる方向の外的応力に対し、正負極集電タブ６ｃ，７ｃがバネの如く柔軟に変形することができるため、正負極集電タブ６ｃ，７ｃに亀裂や破断等の損傷が生じるのを防ぐことが出来る。
【００３７】
正負極集電タブ６ｃ，７ｃは、Ｒ形状に曲げられた部分の曲率半径が０ｍｍを超え、かつ容器の短辺幅と構成部品厚との差である、空間スペースの短辺幅Ｈ以下の大きさであることが望ましい。図４の場合、空間スペースの短辺幅Ｈは、負極保護リード９の接続面Ａと反対側の面と、第２のスペーサ３１の側板３１ｂとの距離である。曲率半径の下限値は、０．２ｍｍ以上とすることがより好ましい。曲率半径が大きいほど、正負極集電タブ６ｃ，７ｃの外的応力に対する柔軟性を向上することができるからである。図４及び図５では、電極群２からの導出部に近いＲ形状３５，３７の曲率半径を、接続面Ａ，Ｂに近いＲ形状３６，３８に比して大きくしたが、これに限定されず、電極群２からの導出部に近い方を小さくしても良いし、２箇所とも同じ曲率半径であっても良い。
【００３８】
図４及び図５では、正負極集電タブ６ｃ，７ｃそれぞれの２箇所を曲げたが、２箇所以上にすることも可能である。
【００３９】
正負極集電タブ６ｃ，７ｃの複数箇所をＲ形状に曲げることにより、正負極集電タブ６ｃ，７ｃの自由度が増すため、振動を加える等の外的応力を加えた際に、正負極集電タブ６ｃ，７ｃが揺れて容器１の内面に接触する可能性がある。第１，第２のスペーサ３０，３１は、正負極集電タブ６ｃ，７ｃと容器１との接触を防止することができる。また、第１，第２のスペーサ３０，３１の底板３０ａ，３１ａは、電極群２の移動を規制するだけでなく、正負極集電タブ６ｃ，７ｃを支えてＲ形状を保持する役割も果たしている。よって、第１，第２のスペーサ３０，３１の底板３０ａ，３１ａは、正負極集電タブ６ｃ，７ｃと接触する可能性がある角部をＲ形状にするか、テーパー形状にすることが望ましい。これにより、正負極集電タブ６ｃ，７ｃへの損傷を防止する効果を高めることができる。一態様を図６に示す。図６は、第１，第２のスペーサ３０，３１の底板３０ａ，３１ａ間に設けられた集電タブ挿入穴３１ｅ付近の拡大図である。第１のスペーサ３０の底板３０ａの端面のコーナ部３９と、第２のスペーサ３１の底板３１ａの端面のコーナ部４０を、Ｒ形状にすることにより、集電タブ挿入穴３１ｅに挿入された正負極集電タブ６ｃ，７ｃが底板３０ａ，３１ａの端面と接触した際に、正負極集電タブ６ｃ，７ｃに亀裂や破断等の損傷が生じるのを防止される。
【００４０】
正負極集電タブ６ｃ，７ｃの曲げ加工方法は、特に限定されるものではないが、一例を図１１〜図１４を参照して説明する。図１１〜図１４は、負極集電タブ７ｃの曲げ加工の工程を示す断面図である。
【００４１】
まず、図１０に示す封口部材１０を組み立てる。次いで、図１１に示すように、封口部材１０の負極リード１３の第２のプレート部２５に、負極集電タブ７ｃの先端を挟持した負極保護リード９を積層し、これらを例えば超音波接合によって電気的に接続する。接続面をＡで示す。なお、ここでは図示を省略するが、封口部材１０の正極リード１２についても電極群２の正極６と電気的接続を行う。すなわち、正極リード１２の第２のプレート部２８に、正極集電タブ６ｃの先端を挟持した正極保護リード８を積層し、これらを例えば超音波接合によって電気的に接続する。
【００４２】
次いで、図１２に示すように、負極集電タブ７ｃの接続面Ａ側の最外層に円柱状をした第１の成型棒４０を当て、Ｒ形状に変形させる。このとき、負極集電タブ７ｃの反対側の最外層に、第１の成型棒４０よりも径の小さな第２の成型棒４１を当て、Ｒ形状に変形させる。
【００４３】
ひきつづき、図１３に示すように、電極群２の上端面に第１のスペーサ３０と第２のスペーサ３１とを配置し、第１，第２のスペーサ３０，３１の側板３０ｂ，３１ｂを電極群２に絶縁テープ４２で固定する。第１，第２のスペーサ３０，３１の集電タブ挿入穴３１ｅに負極集電タブ７ｃを通す。集電タブ挿入穴３１ｅは、負極集電タブ７ｃが導出している部分に対し、斜め上に位置する。このため、負極集電タブ７ｃは、電極群側に倒された状態で集電タブ挿入穴３１ｅを通り、略Ｓ字状に曲がった状態で第１，第２のスペーサ３０，３１により囲まれた空間内に配置される。
【００４４】
次いで、図１４に示すように、第１，第２のスペーサ３０，３１を固定した電極群２を容器１内に挿入した後、蓋３を容器１の開口部に被せ、蓋３を容器１にレーザでシーム溶接することにより、図４に示す電池を得る。なお、図４では、便宜上、絶縁テープ４２が省略されている。
【００４５】
なお、図１では、扁平渦巻き形状の電極群を使用したが、電極群の構造は特に限定されず、例えば、正極と負極をその間にセパレータを介在させながら交互に積層した積層型電極群を使用することが可能である。
【００４６】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る電池は、正負極集電タブ６ｃ，７ｃと集電タブ挿入穴３１ｅとの位置関係が異なる以外は、第１の実施形態の電池と同様な構成を有する。図１５は、第２の実施形態の角型非水電解質電池を短辺方向に切断し、負極端子側から見た断面図である。図４と同様な部材は、同符号を付して説明を省略する。
【００４７】
第１のスペーサ３０は、底板３０ａの短辺方向の幅を広くした以外は、図７に示すのと同様な構成のものを用いる。また、第２のスペーサ３１として底板３１ａを設けないこと以外は、図８に示すのと同様な構成のものを用いる。第１のスペーサ３０の凹部３０ｄに第２のスペーサ３１の突起３１ｄを挿入し、嵌め合わせると、第１のスペーサ３０の底板３０ａの端面と、第２のスペーサ３１の側板３１ｂの内面との間に、集電タブ挿入穴３１ｅが形成される。
【００４８】
正負極集電タブ６ｃ，７ｃは、電極群２の上端面における、集電タブ挿入穴３１ｅの直下に位置する箇所から上向きに導出されている。このため、負極集電タブ７ｃは、上向きに延びた状態で集電タブ挿入穴３１ｅを通り、大きな曲率半径でカーブして空間３３を横切り、小さな曲率半径で曲げられて負極保護リード９の片面が負極リード１３の第２のプレート２５に電気的接続を保った状態で固定される。一方、正極集電タブ６ｃについては、ここでは図示しないが、負極の場合と同様な構造を有する。すなわち、正極集電タブ６ｃは、上向きに延びた状態で集電タブ挿入穴３１ｅを通り、大きな曲率半径でカーブして空間を横切り、小さな曲率半径で曲げられて正極保護リード８の片面が正極リード１２の第２のプレート２８に電気的接続を保った状態で固定される。
【００４９】
図１５に示す構造にすると、負極集電タブ７ｃは、２箇所がＲ形状となるように曲げられた状態で、第１の空間３３内における第２のプレート部２５と負極保護リード９との接続面Ａと反対側に位置する空間部に配置される。また、正極集電タブ６ｃは、２箇所がＲ形状となるように曲げられた状態で、第２の空間内における第２のプレート部と正極保護リードとの接続面と反対側に位置する空間部に配置される。その結果、正負極集電タブ６ｃ，７ｃを押し上げる方向の外的応力に対し、正負極集電タブ６ｃ，７ｃがバネの如く柔軟に変形することができるため、正負極集電タブ６ｃ，７ｃに亀裂や破断等の損傷が生じるのを防ぐことが出来る。
【００５０】
第２の実施形態では、第２のスペーサ３１に底板がなく、かつ集電タブ挿入穴３１ｅの直下に正負極集電タブ６ｃ，７ｃの導出部が位置する。一方、第１の実施形態では、第１，第２のスペーサ３０，３１の双方が底板を有しているため、正負極集電タブ６ｃ，７ｃを押し上げるような外力が加わった際の電極群２の移動を規制する効果が高い。また、正負極集電タブ６ｃ，７ｃが傾斜した状態で集電タブ挿入穴３１ｅを通り、略Ｓ字状に曲げられているため、当該外力に対する変形の自由度が第２の実施形態に比して大きい。よって、第１の実施形態は、振動や衝撃等の外力が電池に加わった際の集電タブの損傷を防止する効果に優れている。
【００５１】
（第３の実施形態）
第３の実施形態に係る電池は、正負極集電タブ６ｃ，７ｃの形状及び配置が異なる以外は、第１の実施形態の電池と同様な構成を有する。図１６は、第３の実施形態の角型非水電解質電池を短辺方向に切断し、負極端子側から見た断面図である。図４と同様な部材は、同符号を付して説明を省略する。
【００５２】
負極端子５の軸部５ｂは、蓋３の貫通孔１６にガスケット１１を介してカシメ固定されていると共に、絶縁体１４のプレート１９の貫通孔２１にもカシメ固定されている。負極リード４３は、矩形状をした導電性の板からなる。負極リード４３は、負極端子５の軸部５ｂの下面に例えば溶接により固定されている。
【００５３】
負極集電タブ７ｃは、電極群側に傾斜した状態で集電タブ挿入穴３１ｅを通り、そのままの姿勢で上方に延び、大きな曲率半径でカーブし、負極リード４３とほぼ平行に延び、小さな曲率半径でカーブし、負極集電タブ７ｃの先端を挟持している負極保護リード９が負極リード４３に電気的接続を保った状態で固定されている。
【００５４】
一方、正極については、ここでは図示しないが、正極リード１２として第２のプレート部２８が設けられていないものが使用されている。正極集電タブ６ｃは、電極群側に傾斜した状態で集電タブ挿入穴３１ｅを通り、そのままの姿勢で上方に延び、大きな曲率半径でカーブし、正極リード１２とほぼ平行に延び、小さな曲率半径でカーブし、正極集電タブ６ｃの先端を挟持している正極保護リード８が、正極リード１２の第１のプレート部２７に電気的接続を保った状態で固定されている。
【００５５】
図１６に示す構造にすると、負極集電タブ７ｃは、２箇所がＲ形状となるように曲げられた状態で、第１の空間３３内における負極リード４３と負極保護リード９との接続面Ａと反対側に位置する空間部に配置される。また、正極集電タブ６ｃは、２箇所がＲ形状となるように曲げられた状態で、第２の空間内における正極リード１２と正極保護リード８との接続面と反対側に位置する空間部に配置される。その結果、正負極集電タブ６ｃ，７ｃを押し上げる方向の外的応力に対し、正負極集電タブ６ｃ，７ｃがバネの如く柔軟に変形することができるため、正負極集電タブ６ｃ，７ｃに亀裂や破断等の損傷が生じるのを防ぐことが出来る。
【００５６】
第１〜第３の実施形態では、負極端子が蓋にカシメで固定されており、正極リードは、蓋に直接溶接で取り付けられている構造としたが、正極の外部端子が蓋にカシメで固定されており、負極リードは、蓋に直接溶接で取り付けられている構造としてもかまわない。また、正極及び負極双方の外部端子が蓋にカシメで固定されている構造にすることも可能である。この例を図１７に示す。なお、図１で説明したのと同様な部材は、同符号を付して説明を省略する。また、図１７では、説明の便宜上、スペーサを省略している。
【００５７】
図１７に示すように、蓋３の外面には、矩形状の凹部１５が２つ設けられ、一方の凹部１５に正極端子５０が収容され、かつ他方の凹部１５に負極端子５が収容される。各凹部１５には、貫通孔１６が設けられている。
【００５８】
正極リード５１は、正極端子５０の軸部の取付孔としての貫通孔５１ａを持つ矩形板状をなす。負極リード５２は、負極端子５の軸部の取付孔としての貫通孔５２ａを持つ矩形板状をなす。正極リード５１及び負極リード５２は、容器１内に位置している。正極リード５１には、正極集電タブ６ｃの先端を挟持している正極保護リード８が電気的接続を保った状態で固定されている。一方、負極リード５２には、負極集電タブ７ｃの先端を挟持している負極保護リード９が電気的接続を保った状態で固定されている。正負極集電タブ６ｃ，７ｃは、複数箇所がＲ形状に曲げられた状態で、正負極リード５１，５２と正負極保護リード８，９との接続面と反対側に位置する空間部に配置される。
【００５９】
正極の内部絶縁体５３は、蓋３の貫通孔１６及び正極リード５１の貫通孔５１ａと連通する貫通孔５３ａを有する矩形板状をなす。正極の内部絶縁体５３は、蓋３の内面と正極リード５１の間に配置され、蓋３と正極リード５１とを絶縁している。
【００６０】
負極の内部絶縁体５４は、蓋３の貫通孔１６及び負極リード５２の貫通孔５２ａと連通する貫通孔５４ａと、蓋３の注液口１７と連通する貫通孔５４ｂとを有する矩形板状をなす。負極の内部絶縁体５４は、蓋３の内面と負極リード５２の間に配置され、蓋３と負極リード５２とを絶縁している。
【００６１】
負極端子５の軸部５ｂは、蓋３の貫通孔１６にガスケット１１を介して挿入され、内部絶縁体５４の貫通孔５４ａ及び負極リード５２の貫通孔５２ａにも挿入され、これらにカシメ固定されている。一方、正極端子５０は、リベット形状をしており、具体的には、フランジ部５０ａと、フランジ部５０ａから延出した軸部５０ｂとを有する。正極端子５０の軸部５０ｂは、蓋３の貫通孔１６にガスケット１１を介して挿入され、内部絶縁体５３の貫通孔５３ａ及び正極リード５１の貫通孔５１ａにも挿入され、これらにカシメ固定されている。これにより、正負極端子５，５０と蓋３は、絶縁性と気密性が確保された状態で固定され、さらに正極端子５０と正極リード５１は、電気的接続が確保された状態で固定される。負極端子５と負極リード５２も、電気的接続が確保された状態で固定される。
【００６２】
以下、第１〜第３の実施形態で用いた正極、負極、セパレータ及び電解液について説明する。
【００６３】
正極は、例えば、正極活物質を含むスラリーをアルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔からなる集電体に塗着することにより作製される。正極活物質としては、特に限定されるものではないが、リチウムを吸蔵放出できる酸化物や硫化物、ポリマーなどが使用できる。好ましい活物質としては、高い正極電位が得られるリチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウム燐酸鉄等が挙げられる。また、負極は、負極活物質を含むスラリーをアルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔からなる集電体に塗着することにより作製される。負極活物質としては、特に限定されるものではないが、リチウムを吸蔵放出できる金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、合金等が使用でき、好ましくは、リチウムイオンの吸蔵放出電位が金属リチウム電位に対して０．４Ｖ以上貴となる物質である。このようなリチウムイオン吸蔵放出電位を有する負極活物質は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金とリチウムとの合金反応を抑えられることから、負極集電体および負極関連構成部材へのアルミニウムもしくはアルミニウム合金の使用を可能とする。たとえば、チタン酸化物、リチウムチタン酸化物、タングステン酸化物、アモルファススズ酸化物、スズ珪素酸化物、酸化珪素などがあり、中でもリチウムチタン複合酸化物が好ましい。セパレータとしては、微多孔性の膜、織布、不織布、これらのうち同一材または異種材の積層物等を用いることができる。セパレータを形成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合ポリマー、エチレン−ブテン共重合ポリマー等を挙げることができる。
【００６４】
電解液は、非水溶媒に電解質（例えば、リチウム塩）を溶解させることにより調製された非水電解液が用いられる。非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、γ−ブチロラクトン（γ−ＢＬ）、スルホラン、アセトニトリル、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン等を挙げることができる。非水溶媒は、単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。電解質としては、例えば、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、六フッ過リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ6）、トリフルオロメタスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）等のリチウム塩を挙げることができる。電解質は単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。電解質の非水溶媒に対する溶解量は、０．２ｍｏｌ／Ｌ〜３ｍｏｌ／Ｌとすることが望ましい。
【実施例】
【００６５】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００６６】
（例１〜例４）
正負極集電タブの厚さと枚数を下記表１に示すように変更し、図１に示す構造の第１の実施形態の角型非水電解質二次電池を製造した。
【００６７】
（例５）
正負極集電タブの厚さと枚数を下記表１に示すように変更し、図１６に示す構造の第３の実施形態の角型非水電解質二次電池を製造した。
【００６８】
（例６）
図２３に示すように、電極群２の上端面から負極集電タブ７ｃをそのまま引き出し、厚さ方向に積層し、先端部を負極保護リード９で挟持し、これらを負極リード１３の第２のプレート部に超音波接合した。また、ここでは図示しないが、正極集電タブについても、電極群の上端面から正極集電タブをそのまま引き出し、厚さ方向に積層し、先端部を正極保護リードで挟持し、これらを正極リードの第２のプレート部に超音波接合した。正負極集電タブの厚さと枚数を下記表１に示す。
【００６９】
第１，第２のスペーサ５５，５６として、底板のないものを使用した。
【００７０】
上記構成以外は、例１と同様な構成の角型非水電解質二次電池を製造した。
【００７１】
（例７）
図２４に示すように、集電タブ挿入穴３１ｅを通した負極集電タブ７ｃを、Ｖ字形状に折り返した後、Ｒ形状で折り返し、負極保護リード９で挟持されている先端部を負極リード１３の第２のプレート部２５に超音波接合した。また、ここでは図示しないが、正極集電タブについても、Ｖ字形状に折り返した後、Ｒ形状で折り返し、正極保護リードで挟持されている先端部を正極リードの第２のプレート部に超音波接合した。正負極集電タブの厚さと枚数を下記表１に示す。また、Ｖ字形状の折り返し部の曲率半径は０ｍｍであった。
【００７２】
上記構成以外は、例１と同様な構成の角型非水電解質二次電池を製造した。
【００７３】
例１〜例６の電池について、ＪＩＳに記載の落下試験を行った。１ｍｍからの樫木上への自然落下を、電池の６方向それぞれについて各１回実施した。試験完了後、電池を解体し、集電タブ切れの発生有無を確認した。その結果を下記表１に示す。なお、試験を行った電池の母数は、各種類毎に１０個とした。
【表１】
0005618515.tif 000002
【００７４】
例１〜５は、タブ切れ発生数が例６，７に比して少なかった。例１〜４においては、タブ切れの発生は確認されなかった。例１〜例３の結果を比較することにより、集電タブの厚さに拘わらず、本発明の効果が得られることを確認することができた。また、例２と例４の結果を比較することにより、集電タブ枚数に影響なく、本発明の効果が得られることが確認された。
【００７５】
例５においては、構造上、集電タブの弾性力により、上側（金属蓋側）へ集電タブが押し上げられる。その為、上側の折り返し部に関しては、Ｒ形状を保持しているように見えるが、内側は折れた状態となっており、その折り目を起点にタブ切れが発生していた。このようなタブ切れが１０個中１個存在していた。
【００７６】
例６にて、集電タブ切れが発生した原因は、落下の衝撃により、集電タブが引っ張られたことによる。例６で用いたスペーサ５５，５６は、電極群２を固定する機能が無いため、電池内（容器内）にて電極群２が移動し、集電タブに負荷を与え、集電タブの断線ないし破断等の不具合が発生した。
【００７７】
例７においては、Ｖ字状の折り曲げ部を起点にタブ切れが発生していた。
【００７８】
本結果より、Ｒ形状の折り曲げ部の曲率半径は、０ｍｍを超え、かつ容器の短辺幅と構成部品厚との差である、空間スペースの短辺幅以下の大きさが必要であることが判明した。
【００７９】
また、折り曲げ部の強度に関しては、15mm幅の試験体にて、Ｒ形状の無い集電タブの強度低下、Ｒ形状の優位性の確認を行った。
【００８０】
＜引張強度確認＞
幅Ｗが１５ｍｍ、長さＬが３０ｍｍで、厚さが１０，１５，２０μｍのアルミニウム箔からなる集電タブの試験片６０を用意した。各試験片６０について、図１８に示すように、１８０°の折り曲げを行った。その後、図１９に示すように各試験片６０の片側を固定し、反対側を試験片６０に切断が発生するまで矢印方向に引っ張り、強度を確認した。その結果を図２０に示す。１８０°の折り曲げ回数を２回に増やして測定した引張強度と、１８０°の折り曲げを行わずに測定した引張強度とを図２０に併記する。
【００８１】
図２０の結果から、１８０°の折り曲げを２回実施した場合の引張強度は、１８０°の折り曲げを行わずに測定した引張強度に比して８０％以上低下することが確認出来た。このことから、曲率半径を持たない形状に折り曲げることが、集電タブの強度低下につながることを確認することができた。
【００８２】
＜繰返し折り曲げ確認＞
幅が１５ｍｍ、長さが３０ｍｍで、厚さが１５μｍのアルミニウム箔からなる集電タブの試験片６１を用意した。
【００８３】
図２１に示すように、支持台６２と、Ｒ形状を備えた板材６３との間に、試験片６１を挟み込み、試験片６１に繰り返し折り曲げを実施し、破断が発生する回数を確認した。板材６３のＲ形状の曲率半径を０．２ｍｍ，０．５ｍｍ，１ｍｍ，１．５ｍｍ、２ｍｍに変更して試験を行った。その結果を図２２に示す。
【００８４】
図２２の結果より、折り曲げ部をＲ形状にすることにより、集電タブの強度低下が抑制されることがわかる。また、Ｒ形状の曲率半径が大きいほど、破断が発生するまでの回数が大きくなり、集電タブの強度が向上されることがわかる。
【００８５】
以上説明したように本発明により、衝撃等による集電タブ切れ等が発生しない、良好な二次電池を提供できる。
【００８６】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
以下、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］容器と、
前記容器内に収納され、正極および負極を含む電極群と、
前記電極群の前記正極および前記負極のうち少なくとも一方の極の集電体の複数箇所から延出され、厚さ方向に積層された複数枚の集電タブと、
前記集電タブと電気的に接続されたリードと、
前記容器の開口部を塞ぐ蓋と、
前記蓋に設けられ、前記リードと電気的に接続された出力端子とを備える電池であって、
前記集電タブは、複数箇所がＲ形状に曲げられた状態で、前記集電タブと前記リードとの接続面の反対側に位置する空間に収容されていることを特徴とする電池。
［２］
前記電極群と前記蓋との間に介在されたスペーサをさらに具備することを特徴とする［１］記載の電池。
［３］
前記スペーサは、前記電極群上に配置された底板と、前記底板から前記蓋側に延びて前記容器の内面に配置された側板と、前記底板に開口された集電タブ挿入穴とを有し、
前記集電タブは、前記集電タブ挿入穴を通して前記スペーサ内の前記空間に収容されていることを特徴とする［２］記載の電池。
［４］
前記スペーサは、非導電体であることを特徴とする［２］〜［３］いずれかに記載の電池。
［５］
前記集電タブは、１枚当たりの厚さが１０μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする［１］〜［４］いずれかに記載の電池。
［６］
前記リードは、前記蓋の内面に絶縁部材を介して配置されて前記出力端子と電気的に接続された第１のプレート部と、前記第１のプレート部から前記電極群側に延びた第２のプレート部とを有し、
前記集電タブは、前記リードの前記第２のプレート部に電気的に接続され、この接続面の反対側に位置する空間に収容されていることを特徴とする［１］〜［５］いずれかに記載の電池。
【符号の説明】
【００８７】
１…容器、２…電極群、３…蓋、４…正極端子、５…負極端子、６…正極、６ａ…正極集電体、６ｂ…正極活物質層、６ｃ…正極集電タブ、７…負極、７ａ…負極集電体、７ｂ…負極活物質層、７ｃ…負極集電タブ、８…正極保護リード、９…負極保護リード、１０…封口部材、１２…正極リード、１３…負極リード、１４…絶縁体、３０，３１…第１，第２のスペーサ、３１ｅ…集電タブ挿入穴、３３…第１の空間、３４…第２の空間、Ａ，Ｂ…接続面。
【図１】
0005618515.tif 000003
【図２】
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【図３】
0005618515.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
0005618515.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
0005618515.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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