(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口を有する有底筒状の角形外装体と、
前記角形外装体内に収容された、正極極板及び負極極板を有する電極体と、
前記正極極板に電気的に接続された正極集電体と、
前記負極極板に電気的に接続された負極集電体と、
前記外装体の開口を封止する封口体と、
前記封口体に設けられた貫通孔に絶縁部材を介してそれぞれ前記封口体と電気的に絶縁された状態で挿通されたアルミニウム系金属からなる正極外部端子及び銅系金属からなる負極外部端子と、
前記正極外部端子及び前記負極外部端子上にそれぞれ配置された正極端子板及び負極端子板と、
を備え、前記正極集電体及び負極集電体がそれぞれ前記正極端子板及び前記負極端子板と電気的に接続され、
前記正極端子板及び前記負極端子板はそれぞれ上端側にテーパー部が形成された貫通孔を有する角形二次電池の製造方法であって、
前記正極外部端子及び前記負極外部端子の上端部が、それぞれ前記正極端子板ないし前記負極端子板の貫通孔に下端側から挿入され、それぞれ上端側がカシメられて前記正極端子板ないし前記負極端子板に機械的及び電気的に接続される工程、
前記正極外部端子及び前記負極外部端子のカシメ部には、高エネルギー線の照射によって前記正極端子板ないし前記負極端子板との間にそれぞれ複数箇所に溶接スポットを形成する工程と、を有し、
前記正極端子板と前記正極外部端子のカシメ部との接触面積は前記負極端子板と前記負極外部端子のカシメ部との接触面積よりも小さく、前記正極外部端子のカシメ部の体積は前記負極外部端子のカシメ部の体積よりも大きいことを特徴とする角形二次電池の製造方法。
【請求項２】
前記正極端子板と前記正極外部端子のカシメ部との接触面積は４．０ｍｍ2以上２０．０ｍｍ2以下であり、前記正極外部端子のカシメ部の体積は３．０ｍｍ3以上２５．０ｍｍ3以下であり、かつ、前記負極端子板と前記負極外部端子のカシメ部との接触面積は７．０ｍｍ2以上３０．０ｍｍ2以下であり、前記負極外部端子のカシメ部の体積は２．５ｍｍ3以上２０．０ｍｍ3以下であることを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池の製造方法。
【請求項３】
前記正極外部端子及び前記負極外部端子のカシメ部の形状は、環状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の角形二次電池の製造方法。
【請求項４】
前記正極外部端子及び前記負極外部端子のカシメ部は、それぞれカシメ前の形状が円筒状であり、前記円筒状のカシメ部をスピニングカシメにより変形させることを特徴とする請求項３に記載の角形二次電池の製造方法。
【請求項５】
前記溶接スポットは、正極側の方が負極側の方よりも大きくなっていることを特徴とする請求項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】
前記溶接スポットは、前記正極外部端子及び前記負極外部端子のカシメ部の境界に沿って複数箇所に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の角形二次電池の製造方法。
【請求項７】
前記溶接スポットは、前記カシメ部の境界に沿って前記溶接スポット間の間隔が等間隔になるように形成されていることを特徴とする請求項６に記載の角形二次電池の製造方法。
【請求項８】
前記正極集電体と前記正極外部端子との間及び前記負極集電体と前記負極外部端子との間の少なくとも一方には、圧力感応型の電流遮断機構が設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の角形二次電池の製造方法。
【請求項９】
前記電極体は、偏平形電極体であり、一方側の端部に複数枚積層された正極芯体露出部を有し、他方側の端部に複数枚積層された負極芯体露出部を有し、前記正極芯体露出部は前記角形外装体の一方側の側壁に対向し、前記負極芯体露出部は前記角形外装体の他方側の側壁に対向するように配置され、前記正極集電体は前記正極芯体露出部に接続され、前記負極集電体は前記負極芯体露出部に接続されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の角形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、外部端子と端子板との間がカシメ部と高エネルギー線による溶接によって接続された結合部を備える角形二次電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォンを含む携帯電話機、携帯型コンピュータ、ＰＤＡ、携帯型音楽プレイヤー等の携帯型電子機器の駆動電源として、ニッケル−水素電池に代表されるアルカリ二次電池やリチウムイオン電池に代表される非水電解質二次電池が多く使用されている。さらに、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ、ＰＨＥＶ）の駆動用電源、太陽光発電、風力発電等の出力変動を抑制するための用途や夜間に電力をためて昼間に利用するための系統電力のピークシフト用途等の定置用蓄電池システムにおいても、アルカリ二次電池や非水電解質二次電池が多く使用されている。特に、ＥＶ、ＨＥＶ、ＰＨＥＶ用途ないし定置用蓄電池システムでは、高容量及び高出力特性が要求されるので、個々の電池が大型化されると共に、多数の電池を直列ないし並列に接続して使用されるが、スペース効率の点から角形二次電池が汎用されている。
【０００３】
これらの用途に使用される角形二次電池は、単に電池容量を大きくすることのみならず、高出力の電池が必要であるが、高出力の放電の際には電池に大電流が流れるため、電池の内部抵抗を低くすることが必要である。そのため、電池の内部抵抗を極力低減させ、さらに内部抵抗の変動がないようにする目的で、端子部や電池内部の接合部における高信頼性化と低抵抗化を実現することについても種々の改良が行われてきている。
【０００４】
これらの電池の端子部や電池内部の接合部における低抵抗化を実現する方法としては、従来から機械的なカシメ法が多く使用されていた。しかしながら、単なる機械的なカシメのみでは、ＥＶ、ＨＥＶ、ＰＨＥＶ等の振動が多い環境下で使用されると、電気抵抗の経時変化が発生するため、下記特許文献１〜３にも示されているように、カシメによる接合部分の境界部をレーザ等の高エネルギー線によって溶接することが行われている。このとき境界部全体を溶接するとカシメの力がかかっていた部分が溶けることによりカシメの力が弱くなってしまうため、境界部の一部のみをスポット的に高エネルギー線によって溶接している。そして、下記特許文献２及び３には、カシメによる接合部分の境界部に沿って、複数の領域毎に、それぞれ複数の溶接スポットが互いに重畳するように、高エネルギー線によって溶接した例が示されている。
【０００５】
このうち、下記特許文献２に開示されている集電体と端子との接合部の形成方法を、高エネルギー線としてレーザ光を用いた場合について、図１０を用いて説明する。なお、図１０Ａは下記特許文献２に開示されている端子のカシメ部の先端の加工工程を示す断面図であり、図１０Ｂは図１０Ａの工程後にレーザ溶接する工程を示す図であり、図１０Ｃは図１０Ｂの平面図であり、図１０Ｄはレーザ溶接を複数の溶接スポットが互いに重畳するように複数回繰り返した後の平面図である。
【０００６】
下記特許文献２に開示されている集電体と端子との接合部６０は、電池外装体（図示せず）に固定される蓋板６１と、内側絶縁封止材６２及び外部絶縁封止材６３と、発電要素に接続された集電体６４と、リベット端子６５とを備えている。内側絶縁封止材６２及び外部絶縁封止材６３は、貫通孔を有し、蓋板６１に形成された開孔の内外両周縁部に配されている。集電体６４は、内側絶縁封止材６２に重ねて配されている。リベット端子６５は、顎部６５ａから突接したカシメ部６５ｂを有している。
【０００７】
そして、この接合部６０は、リベット端子６５のカシメ部６５ｂを蓋板６１の外周側から外部絶縁封止材６３、蓋板６１の開口、内側絶縁封止材６２、及び集電体６４のリベット端子孔を貫通するように組み立てられ、次いで、リベット端子６５のカシメ部６５ｂを集電体６４を押圧するようにカシメることにより一体化されている。次いで、リベット端子６５のカシメ部６５ｂと相補的な凹部を有し、この凹部の周縁に所定角度の傾斜部Ａ１を有する加工パンチＡを用意する。そして、加工パンチＡを、カシメ部６５ｂの先端６５ｃに傾斜部Ａ１が当接するように押し込み、カシメ部６５ｂの先端６５ｃを部分的に変形加工させ、図１０Ｂに示したように、カシメ部６５ｂの先端６５ｃが円錐台部となるように成形する。これにより、カシメ部６５ｂの先端６５ｃの形状は鈍角に調整される。
【０００８】
次いで、図１０Ｂ及び図１０Ｃに示したように、カシメ部６５ｂの先端６５ｃの円錐台部の上面の垂直方向またはその付近の方向からレーザ光ＬＢを照射することにより、レーザスポット溶接を行う。このときのレーザ光ＬＢの照射範囲は、少なくとも集電体６４とカシメ部６５ｂの先端６５ｃの円錐台部を含む領域となるようにして、集電体６４とカシメ部６５ｂの先端６５ｃの円錐台部との間を突合せ溶接する。このレーザスポット溶接により、集電体６４とカシメ部６５ｂの先端６５ｃの円錐台部の双方に照射されたレーザのエネルギーが偏りなく伝達され、溶接部には良好な溶接スポット（ナゲット）６６が形成される。
【０００９】
さらに、図１０Ｄに示したように、集電体６４とカシメ部６５ｂの先端６５ｃの円錐台部分に沿って、溶接スポット６６が重畳するようにして複数個形成されるように、集電体６４とカシメ部６５ｂの先端６５ｃの円錐台部との間が突合せ溶接される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−０８７６９３号公報
【特許文献２】特開２００８−２５１４１１号公報
【特許文献３】特開２０１０−０３３７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記特許文献２及び３に記載されているような接合部の形成方法を電池の端子部や電池内部の接合部の形成方法として採用すると、内部抵抗が低下すると共に、ＥＶ、ＨＥＶ、ＰＨＥＶ等の振動が多い環境下でも電気抵抗の経時変化が発生し難くなり、端子部や電池内部の接合部における高信頼性化と低内部抵抗化を実現することができるという優れた効果を奏する。
【００１２】
しかしながら、このような接合部の形成方法では、正極側及び負極側の構成材料の相違を考慮せず、正極側及び負極側共に同様の構成が得られるようにしているため、正極側及び負極側でそれぞれ異なる問題点が生じるようになる。例えばリチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池では、正極極板の芯体としてアルミニウム系金属（アルミニウム、アルミニウム合金）が、負極極板の芯体として銅系金属（銅、銅合金）が汎用的に使用されているため、異種金属接触による腐食を抑制するために、正極集電体及び正極外部端子としては共にアルミニウム系金属からなるものが、また、負極集電体及び負極外部端子としては共に銅系金属からなるものが、それぞれ汎用的に使用されている。
【００１３】
このうち、アルミニウム系金属は、材料強度が弱く、カシメのみでは結合強度を確保することは困難である。そのため、正極側は、カシメ固定と高エネルギー線による溶接とを組み合わせることにより、結合強度と電気的導通性を確保することが好ましい。また、銅系金属は材料強度が強いため、カシメのみで強固な結合強度を確保できるが、正極側と同様に、更に高エネルギー線による溶接を行うことがより好ましい。
【００１４】
しかしながら、従来例のように、正極側及び負極側共にカシメ固定部及び高エネルギー線による溶接部の物理的構成が同一、即ち各部のサイズが同一になるようにすると、カシメ固定部の強度が正極側では負極側よりも弱くなり、溶接部の強度は、正極側の方が溶接深度が深くなるのに対し負極側では溶接深度が浅いため、負極側の方が正極側よりも弱くなる虞が生じる。
【００１５】
本発明は上記の様な従来技術の課題を解決すべくなされたものであり、カシメ部と高エネルギー線による溶接部とによって機械的かつ電気的に接続された外部端子と端子板とを備える角形二次電池において、正極側及び負極側共に、外部端子と端子板との間の結合強度が強く、内部抵抗変動が抑制され、信頼性が向上した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】
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明の角形二次電池は、
開口を有する有底筒状の角形外装体と、
前記角形外装体内に収容された、正極極板及び負極極板を有する電極体と、
前記正極極板に電気的に接続された正極集電体と、
前記負極極板に電気的に接続された負極集電体と、
前記外装体の開口を封止する封口体と、
前記封口体に設けられた貫通孔に絶縁部材を介してそれぞれ前記封口体と電気的に絶縁された状態で挿通されたアルミニウム系金属からなる正極外部端子及び銅系金属からなる負極外部端子と、
前記正極外部端子及び前記負極外部端子上にそれぞれ配置された正極端子板及び負極端子板と、
を備え、前記正極集電体及び負極集電体がそれぞれ前記正極端子板及び前記負極端子板と電気的に接続され、
前記正極端子板及び前記負極端子板はそれぞれ上端側にテーパー部が形成された貫通孔を有する角形二次電池の製造方法であって、
前記正極外部端子及び前記負極外部端子の上端部が、それぞれ前記正極端子板ないし前記負極端子板の貫通孔に下端側から挿入され、それぞれ上端側がカシメられて前記正極端子板ないし前記負極端子板に機械的及び電気的に接続される工程、
前記正極外部端子及び前記負極外部端子のカシメ部には、高エネルギー線の照射によって前記正極端子板ないし前記負極端子板との間にそれぞれ複数箇所に溶接スポットを形成する工程と、を有し、
前記正極端子板と前記正極外部端子のカシメ部との接触面積は前記負極端子板と前記負極外部端子のカシメ部との接触面積よりも小さく、前記正極外部端子のカシメ部の体積は前記負極外部端子のカシメ部の体積よりも大きいことを特徴とする。
【００１７】
本発明によって得られる角形二次電池では、正極側及び負極側共に外部端子と端子板との間がカシメ固定と高エネルギー線による溶接の両者によって接続されているので、外部端子と端子板との間の結合強度が強く、しかも良好な電気的導通性を確保することができるようになる。
【００１８】
また、角形二次電池では、複数の角形二次電池を直列ないし並列に接続するため、正極外部端子及び負極外部端子に例えばボルト締結や溶接によってバスバーや配線を固定するための正極端子板及び負極端子板が設けられている。この正極端子板ないし負極端子板にバスバーや配線を固定する際に、正極端子板ないし負極端子板を経由して溶接スポットに応力が掛かり、溶接スポットにクラックが生じる虞がある。また、同径の溶接スポット同士で比較すると、一般的には正極側ではアルミニウム系金属が用いられ、負極側では銅系金属が用いられるが、負極側の溶接スポットは正極側の溶接スポットよりも溶接深度を深く確保できないために、トルク強度が劣る。本発明の角形二次電池では、負極側は、正極側よりもカシメ径を大きくして負極端子板と負極外部端子との接触面積を大きくしているので、正極側と同等の大きなトルク強度を確保することができるようになる。
【００１９】
また、外部端子のカシメ部の体積はカシメ部の強度との相関関係があり、さらに、カシメ加工時の荷重を増大化すると、封口板に負荷がかかり、封口板と角形外装缶との接続部に損傷を与えたり、他の構成要素、例えば圧力感応型の電流遮断機構に変形や割れが生じたりする可能性が増加する。本発明の角形二次電池では、正極側と負極側とでカシメ部の体積を変えることにより、それぞれの使用材料に応じたカシメ部の強度を確保することができるようになる。そのため、本発明の角形二次電池によれば、外部端子と端子板との間のカシメ部の強度及びトルク強度が強く、しかも他の構成部分にも悪影響を与えることが少なく、高信頼性で低内部抵抗の角形二次電池が得られる。
【００２０】
また、本発明の角形二次電池の製造方法においては、正極端子板と正極外部端子のカシメ部との接触面積は４．０ｍｍ２以上２０．０ｍｍ２以下であり、正極外部端子のカシメ部の体積は３．０ｍｍ３以上２５．０ｍｍ３以下であり、かつ、負極端子板と負極外部端子のカシメ部との接触面積は７．０ｍｍ２以上３０．０ｍｍ２以下であり、負極外部端子のカシメ部の体積は２．５ｍｍ３以上２０．０ｍｍ３以下であることが好ましい。
【００２１】
正極側及び負極側共に、端子板と外部端子のカシメ部との接触面積及び外部端子のカシメ部の体積を上記数値範囲内に維持することにより、カシメ部の強度、溶接スポットの強度、端子板と外部端子との間のトルク強度等に優れた、信頼性の高い角形二次電池が得られる。なお、正極端子板と正極外部端子のカシメ部との接触面積は７．０ｍｍ２以上１３．０ｍｍ２以下であり、正極外部端子のカシメ部の体積は３．０ｍｍ３以上１１.０ｍｍ３以下であり、かつ、負極端子板と負極外部端子のカシメ部との接触面積は１４．０ｍｍ２以上２２．０ｍｍ２以下であり、負極外部端子のカシメ部の体積は２．５ｍｍ３以上１０．０ｍｍ３以下であることがより好ましい。
【００２２】
また、本発明の角形二次電池の製造方法においては、正極外部端子及び負極外部端子のカシメ部の形状は、環状であることが好ましい。この場合において、正極外部端子及び負極外部端子のカシメ部は、それぞれカシメ前の形状が円筒状であり、前記円筒状のカシメ部をスピニングカシメにより変形させることが好ましい。
【００２３】
カシメ部の形状を環状とすると、カシメ部に加えられた外力はカシメ部中心側から等方的に分散されるので、カシメ部の強度がより強くなる。しかも、カシメ部は、カシメ部周辺の変形を抑えるために大きな力を加えられない場合が多いが、円筒状の部材をスピニングカシメすると、大きな力を加えなくても、強固にカシメ固定することができるようになる。
【００２４】
また、本発明の角形二次電池の製造方法においては、前記溶接スポットは、正極側の方が負極側の方よりも大きくなっていることが好ましい。
【００２５】
このような構成を備えることにより、正極側及び負極側共に、それぞれの使用材料に応じた最適な外部端子と端子板との間の機械的強度及び電気的導通性を確保することができるようになる。
【００２６】
また、本発明の角形二次電池の製造方法においては、前記溶接スポットは、前記正極外部端子及び前記負極外部端子のカシメ部の境界に沿って複数箇所に形成されていることが好ましい。
【００２７】
溶接スポットが１箇所では、正極端子板と正極外部端子との間及び負極端子板と負極外部端子との間の接合部の機械的な強度や電気的な電導度が不足する場合、溶接スポットを複数箇所となるようにすることによって改良し得る。ただ、高エネルギー線によって形成された溶接スポットが多すぎると、カシメの力がかかっていた部分が溶融してしまってカシメの力が弱くなってしまう。そのため、正極端子板と正極外部端子との間及び負極端子板と負極外部端子との間の接合部の複数の高エネルギー線による溶接スポットは重畳しないようにすることが好ましい。
【００２８】
また、本発明の角形二次電池の製造方法においては、前記溶接スポットは、前記カシメ部の境界に沿って前記溶接スポット間の間隔が等間隔になるように形成されていることが好ましい。
【００２９】
このような構成を備えていると、カシメ部に力が加えられた際に溶接スポットに均等に力がかかるため、正極外部端子と正極端子板との間及び負極外部端子と負極端子板との間の接合部の強度がより大きくなり、より信頼性が高い角形二次電池が得られる。
【００３０】
また、本発明の角形二次電池の製造方法においては、前記正極集電体と前記正極外部端子との間及び前記負極集電体と前記負極外部端子との間の少なくとも一方には、圧力感応型の電流遮断機構が設けられていることが好ましい。
【００３１】
このような構成を備えている角形二次電池は、外装体内部の圧力が所定値以上に増大すると電流遮断機構が作動して外部に電流が流れないようになるので、安全性に優れた角形二次電池が得られる。
【００３２】
また、本発明の角形二次電池の製造方法においては、前記電極体は、偏平形電極体であり、一方側の端部に複数枚積層された正極芯体露出部を有し、他方側の端部に複数枚積層された負極芯体露出部を有し、前記正極芯体露出部は前記角形外装体の一方側の側壁に対向し、前記負極芯体露出部は前記角形外装体の他方側の側壁に対向するように配置され、前記正極集電体は前記正極芯体露出部に接続され、前記負極集電体は前記負極芯体露出部に接続されているものとすることができる。
【００３３】
角形外装体の両側端側にそれぞれ正極芯体露出部及び負極芯体露出部が配置されていると、正極集電体と負極集電体との間の距離を大きくすることができるので容量が大きい角形二次電池とすることができ、また角形二次電池の組立が容易となる。加えて、本発明の角形二次電池では、複数枚積層された芯体露出部に集電体を接続しているので、出力特性に優れた電池となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１Ａは実施形態にかかる角形非水電解質二次電池の断面図であり、図１Ｂは図１ＡのＩＢ−ＩＢ線に沿った断面図であり、図１Ｃは図１ＡのＩＣ−ＩＣ線に沿った断面図である。
【図２】図１に示した角形非水電解質二次電池の斜視図である。
【図３】図３Ａは図１に示した角形非水電解質二次電池の正極側の平面図であり、図３Ｂは図３ＡのIIIＢ−IIIＢ線に沿った拡大断面図である。
【図４】図３ＡのIV−IV線に沿った拡大断面図である。
【図５】図５Ａは図１に示した角形非水電解質二次電池の正極集電体を展開した状態の正面図であり、図５Ｂは側面図である。
【図６】図６Ａは図１に示した角形非水電解質二次電池の負極側の平面図であり、図６Ｂは図６ＡのVIＢ−VIＢ線に沿った拡大断面図である。
【図７】スピニングカシメによって正極外部端子を正極端子板にカシメ固定する状態を示す断面図である。
【図８】図８Ａは正極端子板の貫通孔に正極外部端子を差し込んだ状態の平面図であり、図８Ｂは図８ＡのVIIIＢ−VIIIＢ線に沿った断面図であり、図８Ｃはスピニングカシメを行った状態の平面図であり、図８Ｄは図８ＣのVIIIＤ−VIIIＤ線に沿った断面図であり、図８Ｅはレーザ溶接した後の平面図であり、図８Ｆは図８ＥのVIIIＦ−VIIIＦ線に沿った断面図である。
【図９】図９Ａはカシメ部がテーパー部に留まっている場合の部分拡大図であり、図９Ｂはカシメ部が平坦部にまで達した場合の部分拡大図である。
【図１０】図１０Ａは従来例の端子のカシメ部の先端の加工工程を示す断面図であり、図１０Ｂは図１０Ａの工程後にレーザ溶接する工程を示す図であり、図１０Ｃは図１０Ｂの平面図であり、図１０Ｄはレーザ溶接を複数の溶接スポットが互いに重畳するように複数回繰り返した後の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて詳細に説明する。ただし、以下に示す各実施形態は、本発明の技術思想を理解するために角形二次電池としての角形非水電解質二次電池を例示するものであって、本発明をこの角形非水電解質二次電池に特定することを意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々の変更を行ったものにも均しく適用し得るものである。なお、本発明に係る角形二次電池は、正極極板と負極極板とをセパレータを介して積層又は巻回することにより偏平状とした電極体を有するものに対して適用できるが、以下においては、偏平状の巻回電極体を用いたものに代表させて説明する。なお、本発明においては、溶接に使用する高エネルギー線としては、レーザ光及び電子ビームの何れをも使用し得るが、以下ではレーザ光に代表させて説明する。
【００３６】
さらに、この明細書における説明のために用いられた各図面においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて表示しており、必ずしも実際の寸法に比例して表示されているものではない。また、本願明細書における「上」及び「下」とは、電極体と封口体とを基準とし、電極体側から封口体側に向かう方向を「上」と表現し、封口体側から電極体側に向かう方向を「下」と表現している。
【００３７】
実施形態の角形非水電解質二次電池を図１〜図５を用いて説明する。なお、図１Ａは実施形態にかかる角形非水電解質二次電池の断面図であり、図１Ｂは図１ＡのＩＢ−ＩＢ線に沿った断面図であり、図１Ｃは図１ＡのＩＣ−ＩＣ線に沿った断面図である。図２は、図１に示した角形非水電解質二次電池の斜視図である。図３Ａは図１に示した角形非水電解質二次電池の正極側の平面図であり、図３Ｂは図３ＡのIIIＢ−IIIＢ線に沿った拡大断面図である。図４は図３ＡのIV−IV線に沿った拡大断面図である。図５Ａは図１に示した角形非水電解質二次電池の正極集電体を展開した状態の正面図であり、図５Ｂは側面図である。図６Ａは図１に示した角形非水電解質二次電池の負極側の平面図であり、図６Ｂは図６ＡのVIＢ−VIＢ線に沿った拡大断面図である。なお、図３Ｂ、図４及び図６Ｂにおいては、電池外装体の図示は省略されている。
【００３８】
最初に、本実施形態の角形非水電解質二次電池１０を図１及び図２を用いて説明する。本実施形態の角形非水電解質二次電池１０は、正極極板と負極極板とがセパレータ（何れも図示省略）を介して巻回された偏平状の巻回電極体１１を有している。正極極板は、アルミニウム箔からなる正極芯体の両面に正極活物質合剤を塗布し、乾燥及び圧延した後、アルミニウム箔が一方の端部に長手方向に沿って帯状に露出するようにスリットすることにより作製されている。また、負極極板は、銅箔からなる負極芯体の両面に負極活物質合剤を塗布し、乾燥及び圧延した後、銅箔が一方の端部に長手方向に沿って帯状に露出するようにスリットすることによって作製されている。
【００３９】
そして、上述のようにして得られた正極極板及び負極極板を、正極極板のアルミニウム箔露出部と負極極板の銅箔露出部とがそれぞれ対向する電極の活物質層と重ならないようにずらして、ポリエチレン製微多孔質セパレータを介して巻回することで、巻回軸方向の一方の端には複数枚重なった正極芯体露出部１４を備え、他方の端には複数枚重なった負極芯体露出部１５を備えた偏平状の巻回電極体１１が作製されている。
【００４０】
複数枚の正極芯体露出部１４は積層されて正極集電体１６を介して正極外部端子１７に電気的に接続され、同じく複数枚の負極芯体露出部１５は積層されて負極集電体１８を介して負極外部端子１９に電気的に接続されている。正極外部端子１７は絶縁部材２０を介して封口体に固定されており、この正極外部端子１７上には外部接続用のボルト４０が設けられた正極端子板４１が固定されている。同じく、負極外部端子１９は絶縁部材２１を介して封口体１３に固定されており、この負極外部端子１９上には外部接続用のボルト４２が設けられた負極端子板４３が固定されている。なお、図１及び図２に示す絶縁部材２０及び絶縁部材２１は、以下において詳細に述べるように、それぞれ単独の部材からなるものではなく、複数の部材からなるものである。
【００４１】
実施形態の角形非水電解質二次電池１０は、上述のようにして作製された偏平状の巻回電極体１１の封口体１３側を除く周囲に絶縁性の樹脂シート２３を介在させて角形の電池外装体１２内に挿入した後、封口体１３を電池外装体１２の開口部にレーザ溶接し、その後、電解液注液孔２２ａから非水電解液を注液し、この電解液注液孔２２ａを密閉することにより作製されている。なお、封口体１３には、電流遮断機構の作動圧よりも高いガス圧が加わったときに開放されるガス排出弁２２ｂも設けられている。
【００４２】
なお、実施形態の角形非水電解質二次電池１０においては、偏平状の巻回電極体１１は、正極極板側では、積層された複数枚の正極芯体露出部１４が２分割されてその間に２個の正極用中間導電部材２４が挟まれており、同じく負極極板側では、積層された複数枚の負極芯体露出部１５が２分割されてその間に２個の負極用中間導電部材２５が挟まれている。これらの２個の正極用中間導電部材２４及び２個の負極用中間導電部材２５はそれぞれ１個の樹脂材料からなる絶縁性中間部材２４ｐ、２５ｐに保持されている。
【００４３】
そして、正極用中間導電部材２４の両側に位置する正極芯体露出部１４の最外側の両側の表面にはそれぞれ正極集電体１６が配置されており、負極用中間導電部材２５の両側に位置する負極芯体露出部１５の最外側の両側の表面にはそれぞれ負極集電体１８が配置されている。なお、正極用中間導電部材２４は正極芯体と同じ材料であるアルミニウム製であり、負極用中間導電部材２５は負極芯体と同じ材料である銅製であるが、正極用中間導電部材２４及び負極用中間導電部材２５の形状は共に実質的に同一のものを使用し得る。これらの正極集電体１６と正極芯体露出部１４との間及び正極芯体露出部１４と正極用中間導電部材２４との間は共に抵抗溶接されており、また、負極集電体１８と負極芯体露出部１５との間及び負極芯体露出部１５と負極用中間導電部材２５との間は共に抵抗溶接によって接続されている。
【００４４】
なお、実施形態の角形非水電解質二次電池１０においては、正極用中間導電部材２４及び負極用中間導電部材２５としてそれぞれ２個ずつ用いた例を示したが、これらの正極用中間導電部材２４及び負極用中間導電部材２５は、要求される電池の出力等に応じて１個ずつでもよく、あるいは３個ずつないしはそれ以上としてもよい。２個以上用いる構成であれば、これらの正極用中間導電部材２４及び負極用中間導電部材２５が１個の樹脂材料からなる絶縁性中間部材に保持されているので、２分割された側の芯体露出部の間に安定な状態で位置決め配置できるようになる。
【００４５】
次に、偏平状の巻回電極体１１の正極芯体露出部１４及び正極集電体１６に対する正極用中間導電部材２４の抵抗溶接方法、負極芯体露出部１５及び負極集電体１８に対する負極用中間導電部材２５の抵抗溶接方法を説明する。しかしながら、本実施形態においては、正極用中間導電部材２４の形状及び負極用中間導電部材２５の形状は実質的に同一とすることができ、しかも、それぞれの抵抗溶接方法も実質的に同様であるので、以下においては正極極板側のものに代表させて説明することとする。
【００４６】
まず、偏平状の巻回電極体１１のアルミニウム箔からなる正極芯体露出部１４を積層し、この積層した正極芯体露出部１４を巻回中央部分から両側に２分割し、巻回電極体１１の厚みの１／４を中心として正極芯体露出部１４を集結させる。そして、正極芯体露出部１４の最外周側の両側に正極集電体１６、内周側に正極用中間導電部材２４を、正極用中間導電部材２４の両側の円錐台状の凸部がそれぞれ正極芯体露出部１４と当接するように、配置する。ここで、集結させたアルミニウム箔の厚さは、たとえば片側約６６０μｍであり、総積層数は８８枚（片側４４枚）である。また、正極集電体１６は厚さ０．８ｍｍのアルミニウム板を打ち抜き、曲げ加工等にて製作したものを用いた。
【００４７】
次いで、図示省略したが、上下に配置された一対の抵抗溶接用電極間に正極集電体１６及び正極用中間導電部材２４が配置された偏平状の巻回電極体１１を配置し、一対の抵抗溶接用電極をそれぞれ正極芯体露出部１４の最外周側の両側に配置された正極集電体１６に当接させ、一対の抵抗溶接用電極間に適度の圧力で押圧力を印加し、予め定めた一定の条件で抵抗溶接を実施する。これにより、正極用中間導電部材２４の凸部はプロジェクションとして作用するため、一対の抵抗溶接用電極間に配置されている正極集電体１６及び２分割された正極芯体露出部１４は良好に発熱するので、大きなナゲットが形成され、正極集電体１６と２分割された正極芯体露出部１４との間、各正極芯体露出部１４の間、及び２分割された正極芯体露出部１４と正極用中間導電部材２４との間の溶接強度は非常に強くなる。
【００４８】
しかも、この抵抗溶接時には、正極用中間導電部材２４は２分割された正極芯体露出部１４の間に安定的に位置決めされた状態で配置されているので、正確にかつ安定した状態で抵抗溶接することが可能となり、溶接強度がばらつくことが抑制され、溶接部の低抵抗化を実現でき、大電流充放電が可能な角形二次電池を製造することができるようになる。この抵抗溶接を、用いた正極用中間導電部材２４の数だけ繰り返すことにより、全ての正極集電体１６と２分割された正極芯体露出部１４との間、各正極芯体露出部１４の間、及び２分割された正極芯体露出部１４と正極用中間導電部材２４との間の抵抗溶接が行われる。なお、この抵抗溶接は、負極側についても同様に行われる。
【００４９】
ここで、正極集電体１６と正極外部端子１７の間、あるいは負極集電体１８と負極外部端子１９の間に介在される感圧式の電流遮断機構について説明するが、この電流遮断機構は、正極側にのみ設けても、負極側にのみ設けても、さらには正極側及び負極側の両方に設けてもよいものであり、以下では正極側にのみ設けるものとして、図３〜図５を参照しながら説明する。
【００５０】
図１Ａ〜図１Ｃに示すように、巻回電極体１１の一方の側端面側に配置された複数の正極芯体露出部１４には正極集電体１６が接続されており、この正極集電体１６は正極外部端子１７に電気的に接続されている。この正極集電体１６は、展開した状態の正面図である図５Ａ、同じく側面図である図５Ｂに示したように、封口体１３と平行に配置される第１領域１６ａと、この第１領域１６ａから互いに反対方向に延在されており、破線部分（境界部１６ｆ）で折り曲げられて正極芯体露出部１４に接続される一対の第２領域１６ｂとを有している。この正極集電体１６は、厚さ０．８ｍｍのアルミニウム板を打ち抜きにより作製したものを使用しているので、剛性を有しており、小さな力では折れ曲がらないようになっている。なお、図５Ａでは、境界部１６ｆの両側に切り欠き部分が形成されているが、この切り欠き部分は正極集電体１６を境界部１６ｆに沿って折り曲げやすくするために形成されているものである。
【００５１】
そして、正極集電体１６の第１領域１６ａには、中央部に接続部形成用孔１６ｃが形成され、この接続部形成用孔１６ｃの中心を通り、封口体１３の長辺方向に沿った中心線ｃ上であって、接続部形成用孔１６ｃの両側に第１開孔１６ｇ及び第２開孔１６ｈがそれぞれ形成され、この中心線ｃに垂直な方向の両側には第３開孔１６ｊが２箇所に形成されている。なお、ここでは、第１開孔１６ｇ及び第２開孔１６ｈの径は同一とされ、２箇所の第３開孔１６ｊの径は、共に同一であり、第１開孔１６ｇ及び第２開孔１６ｈの径よりも小さく設定されている。また、第２領域１６ｂには正極芯体露出部１４の根元側と対向する側にリブ１６ｄが形成されている。このリブ１６ｄは、正極集電体１６と正極芯体露出部１４との間の位置決め、巻回電極体１１と電池外装体１２との間の位置決め、正極集電体１６を正極芯体露出部１４に抵抗溶接する際に発生したスパッタが巻回電極体１１内に侵入するのを防止する等の役割を果たす。また、第１領域１６ａの接続部形成用孔１６ｃの周囲部分は、環状に他の部分よりも厚さが薄くされた薄肉領域１６ｅとされている。
【００５２】
正極外部端子１７は、図３及び図４に示したように、筒状部１７ａを備え、内部に貫通孔１７ｂが形成されている。そして、正極外部端子１７の筒状部１７ａは、ガスケット等の上部第１絶縁部材２０ａ、封口体１３及び下部第１絶縁部材２０ｂ及び筒状部３２ａを有する導電部材３２にそれぞれ形成された孔内に挿入され、その先端部１７ｃがカシメられて互いに一体に固定されている。なお、導電部材３２は、電池内部側に筒状部３２ａが形成されており、電池外部側すなわち封口体１３側は内径が狭められて正極外部端子１７の筒状部１７ａが挿入される開孔３２ｂを形成している。そして、正極外部端子１７の筒状部１７ａの先端部１７ｃは導電部材３２の開孔３２ｂの近傍でカシメられており、正極外部端子１７の筒状部１７ａの先端部１７ｃと導電部材３２の接続部はレーザ溶接されている。これにより、正極外部端子１７は、上部第１絶縁部材２０ａ及び下部第１絶縁部材２０ｂによって封口体１３とは電気的に絶縁された状態で、導電部材３２と電気的に接続された状態となっている。
【００５３】
また、導電部材３２の筒状部３２ａの電池内部側の先端にはフランジ部３２ｃが形成されており、このフランジ部３２ｃの内面側には反転板３３の周囲が気密に溶接されて封止されている。反転板３３は、周囲から中心側に向かって電池内部側に僅かに突出する形状、すなわち、封口体１３とは傾斜した配置関係となる形状とされている。この反転板３３は、導電性材料で形成されており、電池外装体１２内の圧力が高くなると電池の外部側に向かって変形する弁の機能を有するものである。そして、反転板３３の中心部には、正極集電体１６の第１領域１６ａが当接され、第１領域１６ａに形成されている薄肉領域１６ｅの接続部形成用孔１６ｃの内壁部分と反転板３３の表面とが複数箇所においてレーザ溶接されている。
【００５４】
なお、正極集電体１６の第１領域１６ａと反転板３３との間には、第１の貫通孔３４ａを有する樹脂材料からなる第２絶縁部材３４が配置されており、この第１の貫通孔３４ａを介して正極集電体１６の第１領域１６ａと反転板３３が電気的に接続されている。この第２絶縁部材３４の第１の貫通孔３４ａの周囲には、正極集電体１６の第１領域１６ａの第１開孔１６ｇに対応する位置に第１突起３４ｂが、第２開孔１６ｈに対応する位置に第２突起３４ｃが、第３開孔１６ｊに対応する位置に第３突起３４ｄが、それぞれ形成されている。
【００５５】
第２絶縁部材３４の第１〜３突起３４ｂ〜３４ｄをそれぞれ正極集電体１６の第１領域１６ａに形成された第１〜３開孔１６ｇ〜１６ｊ内に挿入し、第１〜３突起３４ｂ〜３４ｄの先端部を加熱し拡径することにより第２絶縁部材３４と正極集電体１６の第１領域１６ａが互いに固定されている。そのため、第２絶縁部材３４の第１〜３突起３４ｂ〜３４ｄはそれぞれに形成された拡径部によって正極集電体１６の第１領域１６ａに形成された第１〜３開孔１６ｇ〜１６ｊから抜け止めされた状態となり、第２絶縁部材３４と正極集電体の第１領域１６ａとは強固に結合された状態となっている。これらの正極集電体１６の第１領域１６ａに形成された第１〜３開孔１６ｇ〜１６ｊと第２絶縁部材３４の第１〜３突起３４ｂ〜３４ｄとによって、第１固定部３０ａ〜第３固定部３０ｃが形成されている。なお、第２絶縁部材３４と第１絶縁部材を構成する下部第１絶縁部材２０ｂとを係合により固定することが好ましい。固定方法は特に限定されないが、ここではラッチ固定により第２絶縁部材３４と第１絶縁部材を構成する下部第１絶縁部材２０ｂとを固定している。
【００５６】
したがって、正極芯体露出部１４は、正極集電体１６の第２領域１６ｂ、正極集電体１６の第１領域１６ａ及び薄肉領域１６ｅ、反転板３３及び導電部材３２を介して正極外部端子１７と電気的に接続されていることになる。また、ここでは、これらの導電部材３２の筒状部３２ａ、反転板３３、第２絶縁部材３４及び正極集電体１６の第１領域１６ａに形成された薄肉領域１６ｅによって本実施形態の電流遮断機構３５が形成されている。
【００５７】
すなわち、反転板３３は、電池外装体１２内の圧力が増加すると正極外部端子１７の貫通孔１７ｂ側に膨れるようになっており、反転板３３の中央部には正極集電体１６の第１領域１６ａの薄肉領域１６ｅが溶接されているため、電池外装体１２内の圧力が所定値を超えると正極集電体１６の第１領域１６ａが薄肉領域１６ｅの部分で破断するので、反転板３３と正極集電体１６の第１領域１６ａとの間の電気的接続が遮断されるようになっている。
【００５８】
このように薄肉領域１６ｅが存在していると、反転板３３が変形した際に薄肉領域１６ｅ部分で破断しやすくなり、電池内部の圧力が上昇した際にはこの薄肉領域１６ｅ部分で確実に破断するようになるので、角形非水電解質二次電池１０の安全性が向上する。また、この薄肉領域１６ｅ部分の厚さや形成領域を適宜設定することにより、この薄肉領域１６ｅ部分が破断する圧力を所定値に設定することができるので、信頼性も向上する。
【００５９】
なお、ここでは、第１領域１６ａの接続部形成用孔１６ｃの周囲部分に環状に他の部分よりも厚さが薄くされた薄肉領域１６ｅを形成した例を示したが、薄肉領域１６ｅに接続部形成用孔１６ｃを囲むように環状の溝を設けることがより好ましい。この溝は、環状に間欠的に形成してもよい。また、第１領域１６ａの接続部形成用孔１６ｃの周囲部分の厚さを他の部分と同じ厚さとして、環状ないし環状に間欠的に溝を形成することによって薄肉領域１６ｅを形成してもよい。なお、薄肉領域１６ｅ及び溝は必須の構成ではなく、薄肉領域１６ｅ及び溝を設けずに反転板３３と正極集電体１６の接続強度を調節し、反転板３３が変形した場合に反転板３３と正極集電体１６の接続が切断されるようにしてもよい。
【００６０】
また、正極外部端子１７の頂部の貫通孔１７ｂは、電流遮断機構３５を構成する反転板３３の周囲が気密に溶接されているか否かの試験に用いられるが、このままの状態でも使用可能である。しかしながら、貫通孔１７ｂの内部に腐食性気体や液体が入って反転板３３が腐食されてしまうと、電流遮断機構３５が正常に動作しない虞が生じるので、正極外部端子１７の貫通孔１７ｂは密閉することが好ましい。そこで、実施形態の角形非水電解質二次電池１０では、正極外部端子１７に形成された貫通孔１７ｂは端子栓３６を嵌合すると共に、この端子栓３６の上部に設けられたアルミニウム系金属製の金属板３７の周囲を溶接することによって、強固に密封されている。なお、この端子栓３６としては、上部に金属板が設けられていない弾性材料製ないし樹脂材料製のものも使用することができる。
【００６１】
なお、実施形態の角形非水電解質二次電池１０では、電流遮断機構３５の外部に対応する側の空間は完全に密閉されているが、何等かの原因によって電池外装体１２内の圧力が増加しても、異常時には電池内部で発生するガス圧が非常に大きくなり、電流遮断機構３５の電池の外部側の密閉空間内の圧力が同時に同様に増加することはないため、電流遮断機構３５の動作は、電池の外部側の空間が密閉されていても問題とならない。
【００６２】
次に、正極外部端子１７と正極端子板４１との結合部分の具体的構成について、図３、図４、図７〜図９を用いて説明する。なお、図７はスピニングカシメによって正極外部端子を正極端子板にカシメ固定する状態を示す断面図である。図８Ａは正極端子板の貫通孔に正極外部端子を差し込んだ状態の平面図であり、図８Ｂは図８ＡのVIIIＢ−VIIIＢ線に沿った断面図であり、図８Ｃはスピニングカシメを行った状態の平面図であり、図８Ｄは図８ＣのVIIIＤ−VIIIＤ線に沿った断面図であり、図８Ｅはレーザ溶接した際の平面図であり、図８Ｆは図８ＥのVIIIＦ−VIIIＦ線に沿った断面図である。図９Ａはカシメ部がテーパー部に留まっている場合の部分拡大図であり、図９Ｂはカシメ部が平坦部にまで達した場合の部分拡大図である。なお、図８及び図９は、それぞれ外部端子と端子板との間の結合状態を説明するための概略図であって、理解に不要と思われる部分は図示省略されており、必ずしも正確な図面ではない。
【００６３】
正極外部端子１７の上部には、平坦な肩部１７ｄとカシメ部１７ｅが形成されている。カシメ部１７ｅは、カシメ前の形状は円筒状であり、内部が貫通孔１７ｂとなって、筒状部１７ａと連通している。なお、以下ではカシメ前のカシメ部についても参照符号「１７ｅ」を付与して説明する。また、正極外部端子１７の平坦な肩部１７ｄ上には正極端子板４１が載置されており、この正極端子板１７の周囲下部には、封口体１３との間に電気的絶縁性が確保されるように、第３絶縁部材２０ｃが配置されている。すなわち、図１及び図２における絶縁部材２０は、上部第１絶縁部材２０ａ、下部第１絶縁部材２０ｂ及び第３絶縁部材２０ｃを概括的に示している。この正極端子板４１には上側に向かって拡径するテーパー部４１ａと平坦部４１ｂが形成された貫通孔４１ｃが設けられており、さらに、正極端子板４１の上面には、貫通孔４１ｃが形成されていない位置に、ボルト４０が立設されている。このボルト４０は、複数の角形非水電解質二次電池１０を直列ないし並列に接続するためのバスバーや外部接続用の配線等をボルト（図示省略）によって固定するために設けられているものである。そして、正極端子板４１の貫通孔４１ｃに下側から正極外部端子１７の円筒状のカシメ部１７ｅが挿通され、正極端子板４１の下面が正極外部端子１７の肩部１７ｄ上に載置され、この状態で正極外部端子１７の円筒状のカシメ部１７ｅがカシメられ、正極端子板４１と正極外部端子１７とが強固に固定されている。
【００６４】
正極端子板４１の貫通孔４１ｃへの正極外部端子１７のカシメ部１７ｅの固定は、スピニングカシメによって次のようにして行われる。まず、正極端子板４１の貫通孔４１ｃに下側から正極外部端子１７の円筒状のカシメ部１７ｅを挿入すると、図８Ａ及び図８Ｂに示した状態となる。この状態で、図７に示したようにスピニングカシメ治具４８を用いて、円筒状のカシメ部１７ｅを上側から拡径するように、スピニングカシメを行う。スピニングカシメ治具４８は先端部４８ａが縮径するように加工され、円筒状のカシメ部１７ｅの中心軸φ１とは偏心した軸φ２の回りを回転しながら、円筒状のカシメ部１７ｅの中心軸φ１の回りを回転するように駆動される。これにより、円筒状のカシメ部１７ｅの先端側が拡径されて正極端子板４１のテーパー部４１ａの表面にカシメ固定され、図８Ｃ及び図８Ｄに示した状態となる。
【００６５】
このスピニングカシメによれば、大きな力を加えなくても、正極外部端子１７の円筒状のカシメ部１７ｅの先端側を正極端子板４１のテーパー部４１ａの表面に強固にカシメ固定することができるので、封口板１３、上部第１絶縁部材２０ａ、下部第１絶縁部材２０ｂや電流遮断機構３５に大きな力が掛からず、これらが変形ないし破損し難くなる。さらに、本実施形態の非水電解質二次電池１０では、図８Ｅ及び図８Ｆに示したように、正極外部端子１７のカシメ部１７ｅと正極端子板４１のテーパー部４１ａとの間を複数箇所にわたってレーザ溶接し、複数箇所に等間隔に溶接スポット４５を形成する。
【００６６】
次いで、負極集電体１８と負極外部端子１９との結合部分及び負極外部端子１９と負極端子板４３との結合部分の具体的な構成について、図６を用いて説明する。ただし、負極集電体１８の具体的構成は、形成材料が銅系金属からなる以外は図５に示した正極集電体１６と実質的に同一の構成を備えているので、その詳細な説明は省略する。そして、負極側には、圧力感応型の電流遮断機構が形成されておらず、負極外部端子１９は、上部第１絶縁部材２１ａと下部第１絶縁部材２１ｂとによって封口体１３と電気的に絶縁されている状態で封口体１３に固定されていることになる。
【００６７】
そして、負極集電体１８には接続部形成用孔１８ｃが形成されており、この接続部形成用孔１８ｃ内に負極外部端子１９の下側の先端部１９ｃが挿通された後、カシメ固定されて、負極集電体１８と負極外部端子１９とが一体に結合されている。更に、負極外部端子１９の下端の先端部１９ｃと負極集電体１８との接続部はレーザ溶接されている。
【００６８】
また、負極外部端子１９の上部には、正極外部端子１７の場合と同様に、平坦な肩部１９ｄとカシメ部１９ｅが形成されている。負極外部端子１９の平坦な肩部１９ｄ上には負極端子板４３が載置されており、この負極端子板１９の周囲下部には、封口体１３との間に電気的絶縁性が確保されるように、第３絶縁部材２１ｃが配置されている。すなわち、図１及び図２における負極側の絶縁部材２１は、上部第１絶縁部材２１ａ、下部第１絶縁部材２１ｂ及び第３絶縁部材２１ｃを概括的に示している。カシメ部１９ｅは、カシメ前の形状は円筒状であるが、正極外部端子１７とは異なり、負極側には圧力感応式の電流遮断機構が設けられていないため、内部には貫通孔が形成されていない。
【００６９】
また、負極端子板４３には上側に向かって拡径するテーパー部４３ａと平坦部４３ｂが形成された貫通孔４３ｃが設けられており、さらに、負極端子板４３の上面には、貫通孔４３ｃが形成されていない位置に、ボルト４２が立設されている。そして、負極端子板４３の貫通孔４３ｃに下側から負極外部端子１９の円筒状のカシメ部１９ｅが挿通され、負極端子板４３の下面が負極外部端子１９の肩部１９ｄ上に載置され、この状態で負極外部端子１９の円筒状のカシメ部がカシメられ、負極端子板４３と負極外部端子１９とが強固に固定されている。
【００７０】
負極端子板４３の貫通孔４３ｃへの負極外部端子１９のカシメ部１９ｅの固定は、正極側と同様に、スピニングカシメによって行われ、さらに負極外部端子１９のカシメ部１９ｅと負極端子板４３のテーパー部４３ａとの間を複数箇所にわたってレーザ溶接し、複数箇所に等間隔に溶接スポット４６を形成することによって行われている。
【００７１】
次に、正極側及び負極側の外部端子のカシメ部１７ｅ、１９ｅと端子板４１、４３との接触状態、溶接スポット４５、４６のサイズ等について、図３Ａ、図６Ａ及び図９を用いて説明する。なお、図９Ａはカシメ部がテーパー部に留まっている場合の部分拡大図であり、図９Ｂはカシメ部が平坦部にまで達した場合の部分拡大図である。
【００７２】
非水電解質二次電池では、一般的に正極極板の芯体としてアルミニウム系金属が用いられているため、異種金属接触による腐食を抑制するため、正極集電体、圧力感応型の電流遮断機構３５、正極外部端子１７及び正極端子板４１もアルミニウム系金属からなるものを用いることが好ましい。同様に、一般的に負極極板の芯体として銅系金属が用いられているため、負極集電体１８、負極外部端子１９及び負極端子板４３も銅系金属からなるものを用いることが好ましい。
【００７３】
また、実施形態の非水電解質二次電池１０では、複数の電池を直列ないし並列に接続するため、正極端子板４１及び負極端子板４３にバスバーや配線をボルト締結によって固定するためのボルト４０、４２が設けられている。この正極端子板４１及び負極端子板４３にバスバーや配線をボルト締結によって固定する際に、正極外部端子及び負極外部端子を経由して溶接スポット４５、４６にトルク応力が掛かり、溶接スポット４５、４６にクラックが生じる虞がある。
【００７４】
また、銅系金属は、熱伝導率が非常に良好であり、また反射率もアルミニウム軽金属よりも大きいため、アルミニウム系金属よりもレーザ溶接等の高エネルギー線による溶接効率が悪い性質を有している。そのため、同径の溶接スポット同士で比較すると、銅系金属を用いている負極側の溶接スポット４６は、アルミニウム系金属を用いている正極側の溶接スポット４５よりも溶接深度を深く確保できないために、トルク強度が劣るという性質を有している。また、正極外部端子１７及び負極外部端子１９のカシメ部１７ｅ、１９ｅの体積は、カシメ部１７ｅ、１９ｅの強度との相関関係があり、単にカシメ部１７ｅ、１９ｅの強度を強くするにはカシメ部１７ｅ、１９ｅの体積を増大すればよい。しかしながら、カシメ加工時の荷重を増大化すると、封口板１３や他の構成部分に負荷がかかり、封口板１３と電池外装体１２との溶接部が損傷したり、電流遮断機構３５に変形や割れが生じたりする可能性が増加するため、取付寸法の制限もあってカシメ部１７ｅ、１９ｅの体積をむやみに大きくすることはできない。
【００７５】
そこで、本実施形態の非水電解質二次電池では、負極側のカシメ径を正極側よりも大きくし、負極端子板４２と負極外部端子１９のカシメ部１９ｅとの接触面積を正極端子板４１と正極外部端子１７のカシメ部１７ｅとの接触面積よりも大きくし、正極側と同等の大きなトルク強度を確保している。さらに、正極外部端子１７のカシメ部１７ｅの体積を負極外部端子１９のカシメ部１９ｅの体積よりも大きくして負極側と同等のカシメ部の強度を確保し、強度が強い銅系金属を用いている負極外部端子１９のカシメ部１９ｅの体積をアルミニウム系金属を用いている正極外部端子１７のカシメ部１７ｅの体積より小さくしてカシメ加工時の荷重を増大化しないで済むようにしている。
【００７６】
なお、この明細書における正極端子板４１と正極外部端子１７のカシメ部１７ｅとの接触面積ないし負極端子板４２と負極外部端子１９のカシメ部１９ｅとの接触面積とは、図９Ａ及び図９Ｂに示したように、正極端子板４１ないし負極端子板４３のテーパー部４１ａ、４３ａの下端を示す線Ｌよりも上部の接触面積を示す。なお、図９Ｂに示したように、カシメ部１７ｅ及び１９ｅがテーパー部４１ａ、４３ａを超えて平坦部４１ｂ、４３ｂにまで至っている時は、この平坦部４１ｂ、４３ｂにおける接触面積も含むものである。同じく、正極外部端子１７のカシメ部１７ｅの体積ないし負極外部端子１９のカシメ部１９ｅの体積も、線Ｌよりも上部の体積を示し、平坦部４１ｂ、４３ｂにおける体積も含むものである。
【００７７】
種々の実験結果によれば、具体的には、正極端子板４１と正極外部端子１７のカシメ部１７ｅとの接触面積を４．０ｍｍ２以上２０．０ｍｍ２以下とし、正極外部端子１７のカシメ部１７ｅの体積を３．０ｍｍ３以上２５．０ｍｍ３以下とし、さらに、負極端子板４２と負極外部端子１９のカシメ部１９ｅとの接触面積を７．０ｍｍ２以上３０．０ｍｍ２以下とし、負極外部端子１９のカシメ部１９ｅの体積を２．５ｍｍ３以上２０．０ｍｍ３とすることにより、カシメ部１７ｅ、１９ｅの強度、溶接スポット４５、４６の強度、正極端子板４１と正極外部端子１７のカシメ部１７ｅとの間のトルク強度だけでなく、負極端子板４３と負極外部端子１９のカシメ部１９ｅとの間のトルク強度にも優れ、しかも他の構成部分にも悪影響を与えることが少なく、高信頼性で低内部抵抗の角形二次電池が得られる。
【００７８】
なお、より好ましい正極端子板４１と正極外部端子１７のカシメ部１７ｅとの接触面積は７．０ｍｍ２以上１３．０ｍｍ２以下であり、正極外部端子１７のカシメ部１７ｅの体積は３．０ｍｍ３以上１１．０ｍｍ３以下であり、かつ、負極端子板４３と負極外部端子１９のカシメ部１９ｅとの接触面積は１４．０ｍｍ２以上２２．０ｍｍ２以下であり、負極外部端子１９のカシメ部１９ｅの体積は２．５ｍｍ３以上１０．０ｍｍ３以下である。
【００７９】
また、上記実施形態の角形二次電池１０では、正極端子板４１と正極外部端子１７のカシメ部１７ｅとの境界部及び負極端子板４３と負極外部端子１９のカシメ部１９ｅの境界部にそれぞれ溶接スポット４５、４６を形成しているが、負極側の溶接スポット４６の径は、正極側の溶接スポット４５よりも小さくすることが好ましい。
【００８０】
アルミニウム系金属を用いている正極側では、カシメ固定のみでは強度が足らない虞があるが、カシメ固定に加えて大きい溶接スポット４５を形成することによって、強度及び良好な電気的導通を確保することができるようになる。また、銅系金属はアルミニウム系金属よりも溶接時に大きなエネルギーが必要であるためにスパッタ、クラック等が発生し易いが、銅系金属を用いている負極側では、カシメ固定のみで強度は十分であるが、溶接スポット４６の径を小さくすることにより、スパッタ、クラック等の発生が抑制され、振動等による内部抵抗の変動を抑制して十分な電気的導通を確保することができるようになる。そのため、実施形態の角形非水電解質二次電池１０によれば、正極側及び負極側共に、外部端子と端子板との間の結合強度が強く、内部抵抗変動が抑制され、信頼性が向上した角形非水電解質二次電池が得られる。
【００８１】
また、実施形態の角形非水電解質二次電池１０では、正極集電体１６の第１領域１６ａの幅が広く、第２領域１６ｂが２箇所、第１領域１６ａに対して互いに反対方向に形成されている例を示した。しかしながら、角形非水電解質二次電池には、正極集電体の第２領域を１箇所のみ形成した幅が狭いものも存在する。本発明はこのような幅が狭い角形非水電解質二次電池に対しても均しく適用可能である。この場合においては、束ねられて積層された正極芯体露出部１４の一方の面に正極集電体１６の第２領域１６ｂを当接させて抵抗溶接する場合には、正極芯体露出部１４の他方の面に正極集電体１６と同材料で形成された正極集電受け部材（図示省略）を当接し、正極集電体１６の第２領域１６ａと正極集電受け部材との間に溶接電流を流して抵抗溶接を行えばよい。
【００８２】
なお、上記実施形態の角形非水電解質二次電池１０では、正極集電体１６と正極芯体露出部１４の接続方法として抵抗溶接法を用いた例を示したが、抵抗溶接に限定されず、レーザ溶接あるいは超音波溶接でもよい。また、正極芯体露出部１４の先端側の端面に正極集電体１６を接続することも可能である。
【００８３】
さらに、上記実施形態の角形非水電解質二次電池１０において説明した正極側の構成は、負極側の構成としても採用し得る。ただし、負極側に上述の電流遮断機構３５を備えている構成を採用した場合、正極側には電流遮断機構を採用する必要はないので、図６に示したような負極側の構成を採用することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１０…角形非水電解質二次電池  １１…巻回電極体  １２…電池外装体  １３…封口体  １４…正極芯体露出部  １５…負極芯体露出部  １６…正極集電体  １６ａ…第１領域  １６ｂ…第２領域  １６ｃ…接続部形成用孔  １６ｄ…リブ  １６ｅ…薄肉領域  １６ｆ…境界部  １６ｇ…第１開孔  １６ｈ…第２開孔  １６ｊ…第３開孔  １７…正極外部端子  １７ａ…筒状部  １７ｂ…貫通孔  １７ｃ…先端部  １７ｄ…平坦部  １７ｅ…テーパー部  １８…負極集電体  １８ｃ…接続部形成用孔  １９…負極外部端子  １９ｃ…先端部  ２０、２１…絶縁部材  ２０ａ、２１ａ…上部第１絶縁部材  ２０ｂ、２１ｂ…下部第１絶縁部材  ２０ｃ、２１ｃ…第３絶縁部材  ２２ａ…電解液注液孔  ２２ｂ…ガス排出弁  ２３…樹脂シート  ２４…正極用中間導電部材  ２４ｐ…絶縁性中間部材  ２５…負極用中間導電部材  ２５ｐ…絶縁性中間部材  ３０ａ…第１固定部  ３０ｂ…第２固定部  ３０ｃ…第３固定部  ３２…導電部材  ３２ａ…筒状部  ３２ｂ…開孔  ３２ｃ…フランジ部  ３３…反転板  ３４…第２絶縁部材  ３４ａ…第１の貫通孔  ３４ｂ…第１突起  ３４ｃ…第２突起  ３４ｄ…第３突起  ３４ｅ…第２の貫通孔  ３４ｆ…固定爪部  ３４ｇ…ラッチ固定部  ３５…電流遮断機構  ３７…金属板  ４０…ボルト  ４１…正極端子板  ４２…ボルト  ４３…負極端子板  ４５…（正極側）溶接スポット  ４６…（負極側）溶接スポット  ４８…スピニングカシメ治具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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