(57)【要約】      （修正有）【課題】ケースとこのケースに内蔵する電極群との間の空間を最小化することで，電解液の浪費を減らすようになった二次電池を提供する。【解決手段】二次電池は，陽極１１，陰極１２，および上記陽極１１と陰極１２との間に介在されるセパレータ１３を含む電極群と，上記電極群を収容するためのケース１５と，上記電極群の曲面状部位を取り囲みつつ，上記ケース１５内に位置するスペーサ２０，２０´とを含む。【選択図】図１
2006040899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極，陰極，および該陽極と陰極との間に介在されるセパレータを含む電極群と；
前記電極群を収容するためのケースと；
前記電極群の曲面部位を取り囲みつつ，前記ケース内に位置するスペーサと；
を備えることを特徴とする，二次電池。
【請求項２】
前記スペーサは，
前記電極群の第１先端を収容するように対向し，前記第１先端に装着される第１スペーサと；
前記電極群の，前記第１先端の他端である第２先端を収容するように対向し，前記第２先端に装着される第２スペーサと；
を含むことを特徴とする，請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記スペーサは，前記電極群の曲面部位に対応する溝を有し，前記ケースの内側面に密着する本体を含むことを特徴とする，請求項１に記載の二次電池。
【請求項４】
前記陽極と前記陰極は，活物質がない陽極無地部と陰極無地部をそれぞれ含み，前記陽極無地部と前記陰極無地部は対向して配置されることを特徴とする，請求項１に記載の二次電池。
【請求項５】
前記陽極無地部と前記陰極無地部に陽極リードコネクタと陰極リードコネクタがそれぞれ電気的に連結され，前記陽極無地部と前記陰極無地部に対して，前記陽極リードコネクタと前記陰極リードコネクタを取り囲むようにリードコネクタカバーがそれぞれ設けられることを特徴とする，請求項４に記載の二次電池。
【請求項６】
前記陽極と電気的に連結される陽極端子と，前記陰極と電気的に連結される陰極端子と，前記ケースに結合されるキャップ組立体と，をさらに含み，前記スペーサは，前記陽極端子と前記陰極端子が挿入される端子挿入スロットを有することを特徴とする，請求項１に記載の二次電池。
【請求項７】
前記スペーサは複数の貫通ホールを含むことを特徴とする，請求項１に記載の二次電池。
【請求項８】
前記スペーサは絶縁体であることを特徴とする，請求項１に記載の二次電池。
【請求項９】
前記第１スペーサと前記第２スペーサが連結具によって互いに連結されることを特徴とする，請求項２に記載の二次電池。
【請求項１０】
前記リードコネクタカバーと前記スペーサは連結具によって互いに連結されることを特徴とする，請求項５に記載の二次電池。
【請求項１１】
前記電極群はゼリーロール形態であることを特徴とする，請求項１に記載の二次電池。
【請求項１２】
前記二次電池は角形であることを特徴とする，請求項１に記載の二次電池。
【請求項１３】
前記二次電池はモーター駆動用であることを特徴とする，請求項１に記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，二次電池に係り，より詳しくは，二次電池の不要な内部空間を最小にした二次電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二次電池（ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ  ｂａｔｔｅｒｙ）は，充電が不可能な一次電池とは異なり，充電および放電が可能な電池である。かかる二次電池が，一つの電池セルをパック形態に包装した低容量電池である場合，セルラーフォン，ノートブックコンピュータ，およびカムコーダのような携帯可能な小型電子機器に使用され，また，電池セルを数十個連結した電池パック単位の大容量電池である場合，ハイブリッド電気自動車（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ；ＨＥＶ）などのモーター駆動用電源として使用され得る。
【０００３】
このような二次電池は，その形状によって分類することができるが，代表的な形状としては，円筒形，角形およびパウチ型がある。
【０００４】
二次電池は，通常，帯状の陽極および陰極の間に絶縁体のセパレータ（ｓｅｐａｒａｔｏｒ）を介在し，これを渦巻き（渦流）状に巻いて形成したゼリーロールタイプの電極群，または一定の大きさを有する陽極，陰極およびセパレータを積層して形成した電極群をケースに内装設置し，上記ケースに外部端子が形成されたキャップ組立体を取り付けてなる。
【０００５】
上記電極群の構造，特に角形二次電池に対する電極群の構造については，特許文献１および特許文献２に開示されている。
【０００６】
ところが，このような角形二次電池の場合は，その構造的な特異性のため，円筒形二次電池に比べ，ケース内部において，このケースと電極群との間に不要な空間（ｄｅａｄ  ｓｐａｃｅ）を発生させるおそれが高いといった問題点がある。
【０００７】
このような問題点は，上記電極群の形状に起因している。すなわち，上記電極群がゼリーロールタイプとして形成される場合，その端部の一部が曲面状に形成される。従って，実質的に，この電極群がケースの内部空間に位置すると，曲面状縁部位とケースとの間に空間が生じ，これが上記のような不要な空間となる。
【０００８】
このため，二次電池を製造する時，上記ケース内に電解液を注入する過程において，上記空間の容積の分だけ過度に電解液が注入されることになり，電解液の浪費が招かれ，かつ過度な電解液注入によって，当該二次電池の性能が低下する問題点が生じる。
【０００９】
特に，ハイブリッド電気自動車用のようなモーター駆動用の二次電池は，その特性上，高出力を出せるように良質な状態で構成されなければならないが，上記の問題が誘発される場合，その被害がさらに大きくなる。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−４０５０１号公報
【特許文献２】特開２００１−３８４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は，従来の二次電池が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，ケースと，該ケースに内蔵される電極群との間の空間を最小化することで，電解液の浪費を減らすことが可能な，新規かつ改良された二次電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，陽極，陰極，および該陽極と陰極との間に介在されるセパレータを含む電極群と；上記電極群を収容するためのケースと；上記電極群の曲面部位を取り囲みつつ，上記ケース内に位置するスペーサと；を備えることを特徴とする，二次電池が提供される。
【００１３】
上記スペーサは，上記電極群の第１先端を収容するように対向し，上記第１先端に装着される第１スペーサと；上記電極群の，上記第１先端の他端である第２先端を収容するように対向し，上記第２先端に装着される第２スペーサと；を含むことができる。
【００１４】
上記スペーサは，上記電極群の曲面部位に対応する溝を有し，上記ケースの内側面に密着する本体を含んでもよい。即ち，上記溝がケースの内側面に密着する構造となる。
【００１５】
上記陽極と上記陰極は，活物質がない陽極無地部と陰極無地部をそれぞれ含み，上記陽極無地部と上記陰極無地部は対向して配置されてもよい。
【００１６】
上記陽極無地部と上記陰極無地部に陽極リードコネクタと陰極リードコネクタがそれぞれ電気的に連結され，上記陽極無地部と上記陰極無地部に対して，上記陽極リードコネクタと上記陰極リードコネクタを取り囲むようにリードコネクタカバーがそれぞれ設けられるとしてもよい。
【００１７】
上記二次電池は，上記陽極と電気的に連結される陽極端子と，上記陰極と電気的に連結される陰極端子と，上記ケースに結合されるキャップ組立体と，をさらに含み，上記スペーサは，上記陽極端子と上記陰極端子が挿入される端子挿入スロットを有してもよい。
【００１８】
上記スペーサは複数の貫通ホールを含んでもよい。
【００１９】
上記スペーサは絶縁体であってもよい。
【００２０】
上記第１スペーサと上記第２スペーサが連結具によって互いに連結されてもよい。
【００２１】
上記リードコネクタカバーと上記スペーサは連結具によって互いに連結されてもよい。
【００２２】
上記電極群はゼリーロール形態であってもよい。
【００２３】
上記二次電池は角形（箱形）であってもよい。
【００２４】
上記二次電池はモーター駆動用であり得る。
【発明の効果】
【００２５】
以上，説明したように，本発明の二次電池は，電極群の曲面部分に結合されるスペーサにより，電極群とケースとの間の空間を最小化し，電解液注入過程において空間に電解液が流入されることを防止し，電解液の浪費を減らすことができる。これにより，電解液の過度な流入による電池特性の低下を防止することが可能となる。
【００２６】
また，本発明の二次電池は，電極群の無地部と，この無地部に結合されるリードコネクタを，一定形状のカバーで取り囲んで保護することにより，外部衝撃が発生した場合のこの衝撃によるエネルギーによって無地部が破損することだけでなく，この無地部と電気的に結合されたリードコネクタとの固定状態が破損することを防止し，電池の耐久性を高めることができる。
【００２７】
このような効果によって，本発明の二次電池は，高出力性能が要求されるハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ），電気自動車（ＥＶ），無線清掃機，電動自転車，電動スクーターなどのモーターで作動する機器において，該当器機のモーターを駆動するためのエネルギー源として使用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１は本発明の実施形態による二次電池の構成を示す概略分解斜視図，図２は本発明の実施形態による二次電池の組立状態を示す断面図である。
【００２９】
これら図１および図２に示すように，二次電池は，陽極１１と陰極１２がセパレータ１３を介在して位置し，ゼリーロール形態に巻き付けられた電極群１４と，上記電極群１４を内蔵するケース１５と，上記ケース１５の開口１５ａに結合してこれを密閉し，リードコネクタ（ｌｅａｄ  ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）１７を介して上記電極群１４と電気的に連結される陽極端子３１と陰極端子３２が設置されたキャップ組立体３０と，上記電極群１４とケース１５との間の空間に配置されるスペーサ２０，２０´とを含む。
【００３０】
上記ケース１５は，アルミニウム，アルミニウム合金またはニッケルが鍍金されたスチールのような導電性金属で製作され，その形状は，電極群１４が位置する内部空間を有する六面体による角形（箱形），円筒形，またはそれ以外の形状に形成できる。
【００３１】
上記電極群１４は，それぞれの活物質が集電体にコートされてなる陽極と陰極とがセパレータを介在して繰り返し積層されて構成するか，あるいは陽極，セパレータおよび陰極が順に積層された状態で，これらを渦巻き状に巻き付けて形成するゼリーロールタイプから構成される。
【００３２】
本実施形態においては，図１に示すように，角形のケース１５に，ゼリーロールタイプとして形成された電極群１４が配置される二次電池を例として挙げている。
【００３３】
上記電極群１４は，それぞれ該当集電体に活物質がコートされてなった陽極１１と陰極１２がセパレータ１３を介して積層された状態で渦巻き状に巻き付けられてゼリーロールタイプに形成される。この電極群１４は，１回巻き付けられた後，プレスされ，円筒形から略長方形に変形された状態を維持する。この時，陽極無地部１１ａと陰極無地部１２ａはセパレータ１３の外側に位置して対向配置される。
【００３４】
ここで，陽極端子３１と陰極端子３２がそれぞれ電気的に連結される陽極無地部１１ａと陰極無地部１２ａは，陽極１１および陰極１２の一縁部に沿って，それぞれ該当集電体に活物質が塗布されないことにより形成された領域である。
【００３５】
本実施形態において，陽極端子３１と陰極端子３２は，それぞれ陽極無地部１１ａと陰極無地部１２ａに挿入され，これらを熔接して固定するリードコネクタ１７の先端に一体に形成される。
【００３６】
また，陽極無地部１１ａと陰極無地部１２ａは，電極群１４が上記形状に形成されると，多重に重なった状態を維持し，リードコネクタ１７がその内部に挿入されて結合された後には，このリードコネクタ１７との結合のために，その中心部位が互いに密着した状態を維持する。
【００３７】
これにより，陽極無地部１１ａと陰極無地部１２ａの最終形状は，上記電極群１４を左右側面で見た時，その上部および下部に比べて中央部位が薄い厚さを有する形状を維持することになる。
【００３８】
キャップ組立体３０は，上記ケース１５の上端である開口１５ａに気密状態に結合されるキャッププレート３３を含む。このキャッププレート３３の両側には，陽極端子３１と陰極端子３２を挿入し装着させるためのホール３３ａ，３３ｂが形成されている。
【００３９】
リードコネクタ１７は，一部を，陽極無地部１１ａや陰極無地部１２ａの内側に挿入し，他の一部を，陽極無地部１１ａや陰極無地部１２ａの長手方向に沿って上記陽極無地部１１ａ，陰極無地部１２ａの外部へ露出するように配置し，その状態で，熔接により上記無地部１１ａ，１２ａにそれぞれ結合される。
【００４０】
本実施形態において，リードコネクタ１７の具体的な構造と無地部との結合関係は，上述した場合に限られず，多様な構造を適用することができる。
【００４１】
スペーサ２０，２０´は，電極群１４の両先端１４ａ，１４ａ´に配置されるので，電極群１４がケース１５に挿入される時，上記空間を塞ぐことになる。
【００４２】
本実施形態において，このスペーサ２０，２０´は，電極群１４の第１先端１４ａを収容するように上記第１先端１４ａと対向して配置され，上記第１先端１４ａに結合される第１スペーサ２０と，第１先端１４ａの反対側に配置される電極群１４の第２先端１４ａ´を収容するように上記第２先端１４ａ´と対向して配置され，上記第２先端１４ａ´に結合される第２スペーサ２０´とを含む。
【００４３】
本実施形態において，電極群１４がケース１５内に挿入される時，この電極群１４は，陽極無地部１１ａと陰極無地部１２ａがケース１５の両側面に配置されるように挿入される。こうして，上記第１先端１４ａと第２先端１４ａ´はケース１５の上下側に配置される。
【００４４】
本実施形態において，電極群１４は，前述したようなゼリーロールタイプに形成されるので，上記第１先端１４ａと第２先端１４ａ´は曲面状に形成される。
【００４５】
本実施形態において，スペーサ２０，２０´は，第１先端１４ａと第２先端１４ａ´の長手方向に沿って長く形成された直方体形状の本体２０ａ，２０ａ´をそれぞれ含む。
【００４６】
この本体２０ａ，２０ａ´の一面（第１先端１４ａまたは第２先端１４ａ´と対向する面）には，第１先端１４ａと第２先端１４ａ´が挿入される溝２０ｂ，２０ｂ´がそれぞれ形成されている。
【００４７】
ここで，溝２０ｂ，２０ｂ´の形状は第１先端１４ａと第２先端１４ａ´の形状に対応している。
【００４８】
すなわち，溝２０ｂ，２０ｂ´はスペーサ２０，２０´の長さ方向（Ｘ）に垂直な方向Ｙにスペーサ２０，２０´を切って見た時，その断面がアーチ形または円弧形に形成される（図３参照）。
【００４９】
このようなスペーサ２０，２０´は，実質的に二次電池の特性には影響が及ばないようにするため，ポリイミドのようなプラスチック，パウダー状のダイヤモンド，プラスチックコンポジットなどの絶縁材から構成された絶縁体で形成することができる。
【００５０】
また，このスペーサ２０，２０´は，ケース１５内で発生する熱またはガスをベントするために，複数の貫通ホール２０ｃ，２０ｃ´を有するように形成できる。この貫通ホール２０ｃ，２０ｃ´は，二次電池の製造に際して，ケース１５内に電解液を注入する時，注入口としても機能し得る。
【００５１】
さらに，第１スペーサ２０の両端には，陽極端子３１と陰極端子３２がキャッププレート３３に形成されたホール３３ａ，３３ｂにそれぞれ挿入される時に，第１スペーサ２０と干渉しないよう，陽極端子３１と陰極端子３２が挿入される端子挿入スロット２２ｄが形成される。
【００５２】
このようなスペーサ２０，２０´を電極群１４の第１先端１４ａと第２先端１４ａ´に結合すると，第１先端１４ａと第２先端１４ａ´がスペーサ２０，２０´の溝２０ｂ，２０ｂ´に定着される。こうして，第１先端１４ａと第２先端１４ａ´は，スペーサ２０，２０´で取り囲まれる。
【００５３】
この過程で，陽極端子３１と陰極端子３２は，第１スペーサ２０に形成された端子挿入スロット２２ｄに挿入されるので，第１スペーサ２０に装着された状態を維持する。
【００５４】
このような状態に結合された電極群１４とスペーサ２０，２０´が上記ケース１５の内部に挿入されると，スペーサ２０，２０´が電極群１４とケース１５との間の空間を満たしつつ，ケース１５の内部に位置するので，本実施形態の二次電池は，ケース１５の内部に形成される不要な空間をとり除くことができる。
【００５５】
一方，上記スペーサ２０，２０´は，電極群１４またはケース１５とは分離された別途の構造物であり，ケース１５内に電解液を注入する過程で，電解液によってケース１５内で浮遊する可能性がある。
【００５６】
このような浮遊現象が生じると，電極群１４に対するスペーサ２０，２０´の位置が移動し，電極群１４の固定位置が変わる可能性がある。この場合，ケース１５の内部に位置する構成物が正位を維持することができないので，これによる製造不良が招来される。
【００５７】
これを防止するため，両スペーサ２０，２０´は，図４に示すように，連結具４０によって互いに連結されて固定する。ここで，この連結具４０は，スペーサ２０，２０´に付着してこれらを固定させる接着性を有するテープ，またはスペーサ２０，２０´に形成された孔に挿合されてこれらを固定させるバー（ｂａｒ）など，両スペーサ２０，２０´を固定させることができるものであれば，様々なものを適用できる。
【００５８】
この連結具４０によって，両スペーサ２０，２０´は互いに固定されるので，電極群１４から離脱することを防止することができる。
【００５９】
さらに，電極群１４の両側端には，図５に示すように，リードコネクタ１７をカバーして保護するためのリードコネクタカバー５０，５０´を装着できる。このリードコネクタカバー５０，５０´は，リードコネクタ１７と陽極無地部１１ａおよび陰極無地部１２ａが挿入される凹部をそれぞれ持っている。すなわち，このリードコネクタカバー５０，５０´は，上記凹部にリードコネクタ１７と陽極無地部１１ａおよび陰極無地部１２ａを挿入させると同時に電極群１４の両側端にそれぞれ取り付けられてリードコネクタ１７をカバーすることにより，これを電気的にまたは物理的に保護することになる。
【００６０】
この場合においても，両スペーサ２０，２０´と両リードコネクタカバー５０，５０´は連結具６０によって互いに連結されて固定できる。ここで，連結具６０としては，図４で例示した連結具に準じたものを適用することができる。
【００６１】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は，ケースとこのケースに内蔵される電極群との間の空間を最小化することで，電解液の浪費を減らすようになった二次電池に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施形態による二次電池を示す概略分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態による二次電池の断面図である。
【図３】本発明の実施形態によるスペーサが装着された電極群の側面図である。
【図４】本発明の実施形態の第１変形例による二次電池の断面図である。
【図５】本発明の実施形態の第２変形例による二次電池の断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１１    陽極
１１ａ    陽極無地部
１２    陰極
１２ａ    陰極無地部
１３    セパレータ
１４    電極群
１４ａ，１４ａ´    先端
１５    ケース
１５ａ    開口
１７    リードコネクタ
２０，２０´    スペーサ
２０ａ，２０ａ´    スペーサ本体
２０ｂ，２０ｂ´    溝
２０ｃ，２０ｃ´    貫通ホール
２２ｄ    端子挿入スロット
３０    キャップ組立体
３１    陽極端子
３２    陰極端子
３３    キャッププレート
３３ａ，３３ｂ    ホール
４０    連結具
５０，５０´    リードコネクタカバー
６０    連結具
【図１】
2006040899.tif 000003
【図２】
2006040899.tif 000004
【図３】
2006040899.tif 000005
【図４】
2006040899.tif 000006
【図５】
2006040899.tif 000007