(57)【要約】【課題】端子と封口板の短絡が防止された角形二次電池、それを用いた組電池及び車両。【解決手段】正極板と負極板を含む電極体と、電極体を収容する角形外装体１と、角形外装体１の開口を封口する封口板２と、負極板に電気的に接続された負極端子８とを備え、封口板２が鉛直方向に延びる向きに配置されて使用される角形二次電池５０であって、正極板は封口板２と電気的に接続されており、封口板２は外側の面に凹部２０と、凹部２０内に形成された端子取り付け孔２１を有し、負極端子８は端子取り付け孔２１に挿入され、負極端子８と封口板２の間には外部側絶縁部材１０が配置され、封口板２は、封口板２の長手方向における凹部２０の端部に繋がるように設けられた第１溝部２２を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極板と、前記第１電極板とは極性が異なる第２電極板とを含む電極体と、
開口を有し、前記電極体を収容する角形外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記第１電極板と電気的に接続された端子と、を備え、前記封口板が鉛直方向に延びる向きに配置されて使用される角形二次電池であって、
前記第２電極板は前記封口板と電気的に接続されており、
前記封口板の外面には凹部が設けられ、
前記凹部内には端子取り付け孔が設けられ、
前記端子は前記端子取り付け孔に挿入され、
前記端子と前記封口板の間には外部側絶縁部材が配置されており、
前記封口板は、前記封口板の長手方向における前記凹部の端部に繋がるように設けられた溝部を有する角形二次電池。
【請求項２】
第１電極板と、前記第１電極板とは極性が異なる第２電極板とを含む電極体と、
開口を有し、前記電極体を収容する角形外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記第１電極板と電気的に接続された端子と、を備え、前記封口板が鉛直方向に延びる向きに配置されて使用される角形二次電池であって、
前記第２電極板は前記封口板と電気的に接続されており、
前記封口板の外面には凹部が設けられ、
前記凹部内には端子取り付け孔が設けられ、
前記端子は前記端子取り付け孔に挿入され、
前記端子と前記封口板の間には外部側絶縁部材が配置されており、
前記封口板の長手方向において、前記凹部の端部と前記外部側絶縁部材の距離が１．５ｍｍ以上である角形二次電池。
【請求項３】
第１電極板と、前記第１電極板とは極性が異なる第２電極板とを含む電極体と、
開口を有し、前記電極体を収容する角形外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記第１電極板と電気的に接続された端子と、を備え、前記封口板が鉛直方向に延びる向きに配置されて使用される角形二次電池であって、
前記第２電極板は前記封口板と電気的に接続されており、
前記封口板の外面には凹部が設けられ、
前記凹部内には端子取り付け孔が設けられ、
前記端子は前記端子取り付け孔に挿入され、
前記端子と前記封口板の間には外部側絶縁部材が配置されており、
前記封口板の長手方向における前記凹部の端部には傾斜部が設けられた角形二次電池。
【請求項４】
前記封口板にはガス排出弁が設けられ、
前記封口板の内面には前記第２電極板に電気的に接続された集電体が接続され、
前記封口板の長手方向における前記封口板の長さをＬとし、
前記封口板の長手方向における一方の端部から前記端子取り付け孔までの距離が１／３Ｌよりも小さく、
前記封口板の長手方向における一方の端部から前記ガス排出弁までの距離が１／３Ｌ〜２／３Ｌであり、
前記封口板の長手方向における一方の端部から、前記封口板において前記集電体が接続された部分までの距離が２／３Ｌよりも大きい請求項１〜３のいずれかに記載の角形二次電池。
【請求項５】
前記封口板の短手方向における前記封口板の長さは１０ｍｍ以上であり、
前記封口板の長手方向における前記封口板の長さは、前記封口板の短手方向における前記封口板の長さの５倍以上である請求項１〜４のいずれかに記載の角形二次電池。
【請求項６】
前記請求項１〜５のいずれかに記載の角形二次電池を複数個含み、前記封口板が鉛直方向に延びるように配置される組電池。
【請求項７】
請求項６に記載の組電池を搭載した車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は角形二次電池、それを用いた組電池及び車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ、ＰＨＥＶ）等の駆動用電源において、非水電解質二次電池等の角形二次電池が使用されている。
【０００３】
これらの角形二次電池では、開口を有する有底角筒状の角形外装体と、角形外装体の開口を封口する封口板により電池ケースが構成される。電池ケース内には、正極板、負極板及びセパレータからなる電極体が電解質と共に収容される。封口板にはそれぞれ絶縁部材を介して正極端子及び負極端子が取り付けられる。正極端子は正極集電体を介して正極板に電気的に接続され、負極端子は負極集電体を介して負極板に電気的に接続される。
【０００４】
また、下記特許文献１のように、正極集電体を封口板の電池内面に接続し、電池ケースが正極端子を兼ねる構成とする角形二次電池が提案されている。このような構成とすると、部品点数を削減できる等のメリットがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１８６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電池ケースが一方の電極板と電気的に接続された角形二次電池では、一方の電極板に電気的に接続された封口板と他方の電極板に電気的に接続された端子が、結露により生じる水等により短絡すること防止する必要がある。
【０００７】
本発明の一つの目的は、電池ケースと端子の短絡が防止された角形二次電池、それを用いた組電池及び車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明に係る角形二次電池は、
第１電極板と、前記第１電極板とは極性が異なる第２電極板とを含む電極体と、
開口を有し、前記電極体を収容する角形外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記第１電極板と電気的に接続された端子と、を備え、前記封口板が鉛直方向に延びる向きに配置されて使用される角形二次電池であって、
前記第２電極板は前記封口板と電気的に接続されており、
前記封口板の外面には凹部が設けられ、
前記凹部内には端子取り付け孔が設けられ、
前記端子は前記端子取り付け孔に挿入され、
前記端子と前記封口板の間には外部側絶縁部材が配置されており、
前記封口板は、前記封口板の長手方向における前記凹部の端部に繋がるように設けられた溝部を有する。
【０００９】
第２の発明に係る角形二次電池は、
本発明の一様態の角形二次電池は、
第１電極板と、前記第１電極板とは極性が異なる第２電極板とを含む電極体と、
開口を有し、前記電極体を収容する角形外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記第１電極板と電気的に接続された端子と、を備え、前記封口板が鉛直方向に延びる向きに配置されて使用される角形二次電池であって、
前記第２電極板は前記封口板と電気的に接続されており、
前記封口板の外面には凹部が設けられ、
前記凹部内には端子取り付け孔が設けられ、
前記端子は前記端子取り付け孔に挿入され、
前記端子と前記封口板の間には外部側絶縁部材が配置されており、
前記封口板の長手方向において、前記凹部の端部と前記外部側絶縁部材の距離が１．５ｍｍ以上である。
【００１０】
第３の発明に係る角形二次電池は、
第１電極板と、前記第１電極板とは極性が異なる第２電極板とを含む電極体と、
開口を有し、前記電極体を収容する角形外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記第１電極板と電気的に接続された端子と、を備え、前記封口板が鉛直方向に延びる向きに配置されて使用される角形二次電池であって、
前記第２電極板は前記封口板と電気的に接続されており、
前記封口板の外面には凹部が設けられ、
前記凹部内には端子取り付け孔が設けられ、
前記端子と前記封口板の間には外部側絶縁部材が配置されており、
前記封口板の長手方向における前記凹部の端部には傾斜部が設けられている。
【００１１】
発明者らは、封口板に一方の電極板が電気的に接続された角形二次電池を、封口板が鉛直方向に延びる向きに配置して使用した場合、結露により生じた水等により封口板と端子の短絡が生じ易いことを見出した。図１０Ａ及び図１０Ｂを用いて、以下にその理由を説明する。
【００１２】
図１０Ａは、封口板１０２が鉛直方向に延びる方向に配置した角形二次電池の負極端子１０８近傍の拡大図である。図１０Ａに示すように、封口板１０２に負極端子１０８が外部側絶縁部材１１０を介して取り付けられている。封口板１０２には凹部１２０が設けられている。外部側絶縁部材１１０は、凹部１２０内に配置されている。封口板１０２に設けられた凹部１２０の側壁部と外部側絶縁部材１１０との間には隙間１２１ａ、隙間１２１ｂが設けられている。なお、図１０Ａにおける上下の方向は、実際に使用される状態における角形二次電池の上下の方向に対応する。
【００１３】
角形二次電池は、負極端子１０８が取り付けられた封口板１０２が鉛直方向に延びる向きに配置された状態で使用される場合がある。例えば、複数の角形二次電池を直列ないし並列に接続して組電池を作製する。そして、この組電池の側面に、各角形二次電池の負極端子１０８が取り付けられた封口板１０２が並ぶようにして、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載して使用される場合がある。
【００１４】
このような状態で角形二次電池を使用した場合、結露等により封口板１０２の表面及び負極端子１０８の表面に水滴が生じる場合がある。図１０Ｂは、封口板１０２の表面及び負極端子１０８の表面に水滴が生じた状態を示す図である。封口板１０２の表面及び負極端子１０８の表面に水滴が生じた場合、封口板１０２が鉛直方向に延びるように配置されているため、水滴が重力により下方に移動する。封口板１０２の表面に生じた水滴は、封口板１０２の負極端子１０８の取り付け孔の周囲に設けられた凹部１２０と、外部側絶縁
部材１１０との間の隙間１２１ａ、隙間１２１ｂに溜まる。また、上方側の隙間１２１ｂに溜まった水は、下方側の隙間１２１ａに更に移動する。そして、下方側の隙間１２１ａに多くの水が溜まる状態となる。また、それと同時に、負極端子１０８の表面に生じた水滴も重力により下方に移動する。そして、負極端子１０８の下端に移動した水滴１３０ａと、下方側の隙間１２１ａに溜まった水滴１３０ｂとが接触する。その結果、この水を介して、封口板１０２と負極端子１０８が短絡する。なお、このような課題は、特に温度変化の大きい環境で使用される車載用途の場合、特に生じ易い。
【００１５】
上述の第１の発明に係る角形二次電池では、封口板が凹部に繋がるように設けられた溝部を有する。このため、凹部内に浸入した水が溝部に流れ、凹部内の水の水位が高くなること抑制できる。したがって、結露により生じた水等による封口板と負極端子の短絡を効果的に防止できる。
【００１６】
上述の第２の発明に係る角形二次電池では、封口板の長手方向において、凹部の端部と外部側絶縁部材の距離が１．５ｍｍ以上である。このため、凹部の端部と外部側絶縁部材の間に十分な空間が確保される。よって、凹部内に水滴が浸入した場合であっても、端子上の水滴と凹部内の水滴が接触し難い。よって、結露により生じた水等による封口板と負極端子の短絡を効果的に防止できる。
【００１７】
上述の第３の発明に係る角形二次電池では、封口板の長手方向における凹部の端部には傾斜部が設けられている。したがって、結露により生じた水等が凹部内に浸入しても、その水が傾斜部を通じて凹部外に流れ出やすくなっている。このため、凹部内の水により封口板と端子が短絡することを効果的に防止できる。
【００１８】
第１の発明、第２の発明あるいは第３の発明に係る角形二次電池を複数個用いて組電池とすることができる。また、このような組電池を搭載した車両とすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、結露により生じた水等により封口板と端子の短絡が防止された角形二次電池、それを用いた組電池及び車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態に係る角形二次電池の斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った角形二次電池の断面図である。
【図３】実施形態に係る電極体の正面図である。
【図４】各部品を取り付けた後の封口板の電池内部側の面を示す図である。
【図５】図５Ａは、封口板の電池内部側の突起近傍の部分拡大図である。図５Ｂは、正極集電体のベース部の部分拡大図である。
【図６】封口板の短手方向に沿った封口板と正極集電体のベース部の拡大断面図である。
【図７】図７Ａは封口板の電池外部側の面における端子取り付け孔近傍の拡大図である。図７Ｂは封口板上に外部側絶縁部材及び負極端子を配置した図である。図７Ｃは図７ＢにおけるＶＩＩＣ−ＶＩＩＣに沿った断面図である。
【図８】実施形態に係る組電池を示す図である。
【図９】組電池を含む電源装置を搭載した車両を示す図である。
【図１０】図１０Ａは角形二次電池の負極端子近傍を示す図であり、図１０Ｂは結露により生じた水による短絡の様子を示す図である。
【図１１】図１１Ａは第２の実施形態に係る角形二次電池の封口板の電池外部側の面における端子取り付け孔近傍の拡大図である。図１１Ａは封口板上に外部側絶縁部材及び負極端子を配置した図である。図１１Ｃは図１１ＢにおけるＸＩＣ−ＸＩＣに沿った断面図である。
【図１２】図１２Ａは第３の実施形態に係る角形二次電池の封口板の電池外部側の面における端子取り付け孔近傍の拡大図である。図１２Ａは封口板上に外部側絶縁部材及び負極端子を配置した図である。図１２Ｃは図１２ＢにおけるＸＩＩＣ−ＸＩＩＣに沿った断面図である。
【図１３】図１３は、図１２における傾斜部近傍の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
実施形態に係る角形二次電池５０の構成を以下に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されない。
【００２２】
図１は角形二次電池５０の斜視図である。図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った角形二次電池５０の断面図である。図１及び図２に示すように角形二次電池５０は、開口を有する有底角筒状の角形外装体１と、角形外装体１の開口を封口する封口板２からなる電池ケースを備える。角形外装体１及び封口板２は、それぞれ金属製であることが好ましく、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金製とすることが好ましい。角形外装体１内には、正極板と負極板がセパレータを介して積層ないし巻回された電極体３が電解質と共に収容されている。電極体３と角形外装体１の間には樹脂製の絶縁シート１４が配置されている。
【００２３】
電極体３を構成する正極板には、正極集電体６が接続されている。正極集電体６は封口板２の電池内部側の面に接続されている。これにより、正極板は正極集電体６を介して封口板２に電気的に接続されている。正極集電体６は金属製であることが好ましく、アルミニウム又はアルミニウム合金製であることが好ましい。
【００２４】
電極体３を構成する負極板には、負極集電体７が接続されている。負極集電体７は、負極端子８に電気的に接続されている。負極集電体７と封口板２の間には内部側絶縁部材９が配置されている。負極端子８と封口板２の間には外部側絶縁部材１０が配置されている。これにより、負極集電体７及び負極端子８は、封口板２と絶縁されている。負極集電体７は金属製であることが好ましく、銅又は銅合金製であることが好ましい。内部側絶縁部材９及び外部側絶縁部材１０は樹脂製であることが好ましい。負極端子８は金属製であることが好ましく、銅又は銅合金製であることが好ましい。また、図２に示すように負極端子８は、電池内部側に配置される第１金属部８ａと電池外部側に配置される第２金属部８ｂからなることが好ましい。このとき、第１金属部８ａは銅又は銅合金製であることが好ましい。第２金属部８ｂはアルミニウム又はアルミニウム合金製であることが好ましい。このような構成であると、複数の角形二次電池を用いて組電池を作製する際、一方の角形二次電池の正極端子と他方の角形二次電池の負極端子を接続するバスバーとして、アルミニウム又はアルミニウム合金製のバスバーを好適に使用することができる。なお、第１金属部８ａの表面にはニッケル層が形成されていることが好ましい。
【００２５】
封口板２の電池外部側の面には凹部２０が設けられている。凹部２０内に端子取り付け孔２１が設けられている。負極端子８は、端子取り付け孔２１に挿入されている。
【００２６】
封口板２には電池ケース内の圧力が所定値以上となった際に破断し、電池ケース内のガスを電池ケース外に排出するガス排出弁１７が設けられている。封口板２には電解液注液孔１５が設けられており、電池ケース内に電解液を注液した後、封止栓１６により封止される。
【００２７】
次に角形二次電池５０の製造方法について説明する。なお、実施形態に係る角形二次電池５０においては、負極板が第１電極板であり、正極板が第２電極板である。
【００２８】
[正極板の作製]
正極活物質としてのリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、導電剤としての炭素材料、及びＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を含む正極合剤スラリーを作製する。この正極合剤スラリーを、正極芯体としての厚さ１５μｍの長尺状のアルミニウム箔の両面に塗布する。そして、これを乾燥させることにより、正極合剤スラリー中のＮＭＰを取り除き、正極芯体上に正極活物質層を形成する。その後、正極活物質層を所定厚みになるように圧縮処理を行った後、所定の形状に裁断する。このようにして得られた正極板は、長尺状の正極芯体の幅方向の端部に、正極芯体の長手方向に沿って両面に正極活物質合剤層が形成されていない正極芯体露出部４を有する。
【００２９】
[負極板の作製]
負極活物質としての黒鉛、結着剤としてのスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、及び水を含む負極合剤スラリーを作製する。この負極合剤スラリーを、負極芯体としての厚さ８μｍの長尺状の銅箔の両面に塗布する。そして、これを乾燥させることにより、負極合剤スラリー中の水を取り除き、負芯体上に負極活物質層を形成する。その後、負極活物質層を所定厚みになるように圧縮処理を行った後、所定の形状に裁断する。このようにして得られた負極板は、長尺状の負極芯体の幅方向の端部に、負極芯体の長手方向に沿って両面に負極活物質合剤層が形成されていない負極芯体露出部５を有する。
【００３０】
[電極体の作製]
上述の方法で作製した正極板と負極板を、セパレータを介して巻回することにより巻回型の電極体３を作製する。なお、電極体３は偏平状に成形されている。図３に示すように電極体３は、巻回軸方向における一方の端部に巻回された正極芯体露出部４を有し、他方の端部に巻回された負極芯体露出部５を有する。なお、電極体３の最外周はセパレータで覆われていることが好ましい。
【００３１】
[負極集電体及び負極端子の封口板への取り付け]
封口板２に設けられた端子取り付け孔２１の周囲において、封口板２の電池内面側に内部側絶縁部材９と負極集電体７のベース部７ａを配置し、封口板２の電池外面側に外部側絶縁部材１０を配置する。次に、負極端子８を、外部側絶縁部材１０、封口板２、内部側絶縁部材９及び負極集電体７のベース部７ａのそれぞれに設けられた貫通孔に挿入し、負極端子８の先端部を負極集電体７のベース部７ａ上にカシメる。これにより、図２、図４に示すように、負極端子８、外部側絶縁部材１０、内部側絶縁部材９及び負極集電体７が封口板２に固定される。なお、負極端子８においてカシメられた部分と負極集電体７のベース部７ａを更にレーザ溶接等により溶接接続し、溶接接続部を形成することが好ましい（図示は省略）。
【００３２】
[正極集電体の封口板への取り付け]
図５Ａに示すように、封口板２の電池内部側の面には、突起２ａが設けられている。突起２ａは、封口板２の短手方向において、封口板２の中心よりも一方側（図５においては上方）にずれていることが好ましい。突起２ａの先端には、先端凹部２ｂが設けられていることが好ましい。突起２ａの平面視の形状は長円形状であることが好ましい。封口板２の電池外部側の面において、突起２ａと対応する位置には外面凹部２ｃが設けられている。図５Ｂに示すように、正極集電体６のベース部６ａには接続用開口６ｃが設けられている。接続用開口６ｃの外周側には、環状の環状薄肉部６ｄが設けられていることが好ましい。接続用開口６ｃの縁部には環状突起６ｅが設けられていることが好ましい。
【００３３】
図６に示すように、封口板２の突起２ａが正極集電体６の接続用開口６ｃ内に配置され
るように、正極集電体６のベース部６ａを封口板２の電池内部側の面上に配置する。そして、封口板２の突起２ａと正極集電体６のベース部６ａをレーザ溶接等により溶接接続する。これにより溶接接続部３０が形成される。なお、溶接接続部３０は、環状に設けられてもよいし、間隔を置いて複数設けられてもよい。
【００３４】
[正極集電体及び負極集電体の折り曲げ]
封口板２に取り付けられた正極集電体６について、ベース部６ａとリード部６ｂの境界部で曲げ加工を行う。また、封口板２に取り付けられた負極集電体７について、ベース部７ａとリード部７ｂの境界部で曲げ加工を行う。なお、予め曲げ加工された正極集電体６及び負極集電体７を封口板２に取り付けることも可能である。
【００３５】
[正極集電体及び負極集電体と電極体の接続]
正極集電体６のリード部６ｂを電極体３の巻回された正極芯体露出部４の最外面に溶接接続する。負極集電体７のリード部７ｂを電極体３の巻回された負極芯体露出部５の最外面に溶接接続する。なお、接続方法としては、抵抗溶接、超音波溶接、レーザ溶接等を用いることができる。
【００３６】
[角形二次電池の組立て]
封口板２に正極集電体６及び負極集電体７を介して取り付けられた電極体３の周囲を絶縁シート１４で覆う。次に、絶縁シート１４で覆われた電極体３を角形外装体１に挿入する。そして、角形外装体１と封口板２をレーザ溶接することにより、角形外装体１の開口を封口板２により封口する。その後、封口板２に設けられた電解液注液孔１５から非水溶媒と電解質塩を含む非水電解液を注入し、電解液注液孔１５を封止栓１６により封止する。封止栓１６としてはブラインドリベットを用いることが好ましい。なお、金属製の封止栓１６を封口板２に溶接接続することも可能である。
【００３７】
［角形二次電池５０］
図７Ａは封口板２の電池外部側の面における端子取り付け孔２１近傍の拡大図である。図７Ａに示すように、封口板２において凹部２０には端子取り付け孔２１が設けられている。そして、封口板２の長手方向における凹部２０の一方の端部には第１溝部２２が設けられている。また、封口板２の長手方向における凹部２０の他方の端部には第２溝部２３が設けられている。ここで、第１溝部２２は、封口板２の長手方向において、凹部２０よりも封口板２の端部側に配置される。第２溝部２３は、封口板２の長手方向において、凹部２０よりも封口板２の中央側に配置される。第１溝部２２及び第２溝部２３の両方を設ける必要はなく、少なくとも一方が設けられれば良い。なお、一方のみを設ける場合、封口板２の長手方向において、凹部２０よりも封口板２の端部側に配置される第１溝部２２を設けることが好ましい。
【００３８】
図７Ｂは、凹部２０上に外部側絶縁部材１０を配置し、外部側絶縁部材１０上に負極端子８を配置した図である。また、図７Ｃは、図７ＢにおけるＶＩＩＣ−ＶＩＩＣの断面図である。
【００３９】
角形二次電池５０では、凹部２０の端部に第１溝部２２ないし第２溝部２３が設けられている。したがって、結露により生じた水等が凹部２０と外部側絶縁部材１０の間に浸入しても、その水が第１溝部２２あるいは第２溝部２３に流れるため、凹部２０内の水により封口板２と負極端子８が短絡することを効果的に防止できる。
【００４０】
封口板２の長手方向における第１溝部２２の長さ及び第２溝部２３の長さは、それぞれ１ｍｍ〜２０ｍｍであることが好ましく、２ｍｍ〜１０ｍｍであることがより好ましく、３ｍｍ〜１０ｍｍであることが更に好ましい。なお、封口板２の長手方向における封口板
２の端部（図７Ａにおける封口板２の下端部）と、封口板２の長手方向における第１溝部２２の端部（図７Ａにおける第１溝部２２の下端部）の間の距離は、１．５ｍｍ以上であることが好ましく、１．８ｍｍ以上であることがより好ましい。封口板２の長手方向における封口板２の端部と封口板２の長手方向における第１溝部２２の端部の距離が近すぎると、封口板２と角形外装体１を溶接する際、第１溝部２２の近傍とそれ以外の領域で熱の逃げ方が異なることが原因となり、溶接部が安定的に形成されない可能性がある。封口板２の長手方向における封口板２の端部と封口板２の長手方向における第１溝部２２の端部の距離を１．５ｍｍ以上とすることにより、封口板２と角形外装体１との溶接部がより安定的に形成される。
【００４１】
封口板２の長手方向において、凹部２０と外部側絶縁部材１０の間には隙間が形成されることが好ましい。この隙間の封口板２の長手方向における長さは、０．１ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましく、０．１〜５ｍｍであることがより好ましく、０．１〜３ｍｍであることが更に好ましい。
【００４２】
また、封口板２の短手方向において、凹部２０と外部側絶縁部材１０の間には隙間が形成される。この隙間の封口板２の短手方向における長さは、０．１ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましく、０．１〜３ｍｍであることがより好ましく、０．１〜１ｍｍであることが更に好ましい。なお、隙間が形成されなくてもよい。
【００４３】
凹部２０の底部と、第１溝部２２ないし第２溝部２３の底部の高さを同一の高さとすることができる。但し、凹部２０の底部と、第１溝部２２ないし第２溝部２３の底部の高さが異なるようにしてもよい。
【００４４】
第１溝部２２において、凹部２０側の端部とは反対側の端部に傾斜部２２ａが形成されていることが好ましい。このような傾斜部２２ａが形成されていると、封口板２が鉛直方向に延びるように配置して角形二次電池５０が使用された場合、結露により生じた水等が凹部２０内及び第１溝部２２内に浸入しても、第１溝部２２内から第１溝部２２外に流れ易くなる。なお、傾斜部２２ａは、第１溝部２２の底部に対して３０度〜８０度傾斜していることが好ましい。また、第１溝部２２の底部全体が、凹部２０の底部に対して傾斜するようにしてもよい。
【００４５】
第２溝部２３においても、凹部２０側の端部とは反対側の端部に傾斜部２３ａが形成されていることが好ましい。
【００４６】
なお、封口板２において、凹部２０が形成された部分は、その周囲よりも厚みが薄い薄肉部となっている。
【００４７】
外部側絶縁部材１０は、封口板２と負極端子８のフランジ部８ｃの間に配置される絶縁部材ベース部１０ａと、絶縁部材ベース部１０ａの外周縁に形成された壁部１０ｂを有することが好ましい。壁部１０ｂは、負極端子８のフランジ部８ｃの側面と対向する。壁部１０ｂが形成されていることにより、より確実に封口板２と負極端子８の間の短絡を防止できる。
【００４８】
なお、組電池において隣接する角形二次電池同士を接続するバスバーと負極端子８のフランジ部８ｃの接続性を考慮した場合、壁部１０ｂの高さが、フランジ部８ｃの厚さより小さいことが好ましい。即ち、封口板２に対して垂直な方向において、壁部１０ｂよりもフランジ部８ｃが、封口板２から離れる方向に突出していることが好ましい。
【００４９】
なお、封口板２の長手方向における封口板２の長さをＬとした場合、封口板２の長手方
向における一方の端部（図２における左側の端部）から端子取り付け孔２１までの距離が１／３Ｌよりも小さいことが好ましい。封口板２の長手方向における一方の端部（図２における左側の端部）からガス排出弁１７までの距離が１／３Ｌ〜２／３Ｌであることが好ましい。封口板２の長手方向における一方の端部（図２における左側の端部）から、封口板２において正極集電体６が接続された部分までの距離が２／３Ｌよりも大きいことが好ましい。このような構成であると、角形二次電池の向きを交互にした組電池を容易に作製することができる。
【００５０】
封口板２の短手方向における封口板２の長さは１０ｍｍ以上であり、封口板２の長手方向における封口板２の長さは、封口板２の短手方向における封口板２の長さの５倍以上である場合、特に結露により生じる水の量が多くなるため、本発明が特に有効である。
【００５１】
凹部２０は、封口板２の長手方向において、封口板２の一方の端部と、封口板２の一方の端部から封口板の長さの１／３の位置との間に形成されることが好ましい。
【００５２】
封口板２の短手方向における第１溝部２２の長さは、封口板２の短手方向における凹部２０の長さよりも小さいことが好ましい。また、封口板２の短手方向における第２溝部２３の長さは、封口板２の短手方向における凹部２０の長さよりも小さいことが好ましい。このような構成であると、凹部２０内で外部側絶縁部材１０の位置が大きくずれることを防止できる。
【００５３】
なお、封口板２の短手方向において、第１溝部２２及び第２溝部２３は凹部２０の中央部に繋がっていることが好ましい。このような構成であると、より効果的に封口板２と負極端子８が水により短絡することを防止できる。
【００５４】
封口板２の長手方向における凹部２０の端部と外部側絶縁部材１０との間の距離は、封口板２の短手方向における凹部２０の端部と外部側絶縁部材１０との間の距離よりも大きいことが好ましい。このような構成であると、凹部２０内で外部側絶縁部材１０の位置が大きくずれることを防止できる。なお、封口板２の短手方向における第１溝部２２の長さは、封口板２の短手方向における凹部２０の長さの半分以下であることが好ましい。封口板２の短手方向における第２溝部２３の長さは、封口板２の短手方向における凹部２０の長さの半分以下であることが好ましい。封口板２の短手方向における第１溝部２２の長さ及び第２溝部２３の長さは、それぞれ０．５ｍｍ以上であることが好ましく、１ｍｍ以上であることがより好ましい。
【００５５】
封口板２の短手方向における第１溝部２２の長さ及び第２溝部２３の長さを、封口板２の長手方向における各位置で変化させることも可能である。例えば、封口板２の短手方向における第１溝部２２の長さが、封口板２の長手方向における端部に向かって徐々に小さくなるようにしてもよい。
【００５６】
なお、封口板２の短手方向において、第１溝部２２及び第２溝部２３は凹部２０の中央部に繋がっていることが好ましい。このような構成であると、より効果的に封口板２と負極端子８が水により短絡することを防止できる。なお、封口板２の長手方向における凹部２０の端部であって、封口板２の短手方向における凹部２０の端部の中心部に、第１溝部２２又は第２溝部２３の少なくとも一部が繋がっていることが好ましい。
【００５７】
［組電池］
図８は角形二次電池５０を複数個用いた組電池２００を示す図である。一対のエンドプレート２０１の間に、複数の角形二次電池５０が、樹脂製のスペーサ２０４を介して積層されている。一対のエンドプレート２０１はバインドバー２０２により接続されている。
積層された角形二次電池５０は組電池ベース部２０５上に配置される。なお、一対のエンドプレート２０１は、それぞれ組電池ベース部２０５に接続される。なお、エンドプレート２０１は金属製ないし樹脂製であることが好ましい。またバインドバー２０２は金属製であることが好ましい。
【００５８】
一つの角形二次電池５０の負極端子８と、隣接する他の角形二次電池５０の封口板２が金属製のバスバー２０３により電気的に接続されている。バスバー２０３はアルミニウム又はアルミニウム合金製であることが好ましい。
【００５９】
上述の通り、封口板２が鉛直方向に延びるようにして角形二次電池５０が配置されて使用される場合、結露により生じた水等により封口板２と負極端子８の短絡が生じやすい。したがって、封口板２が鉛直方向に延びるようにして角形二次電池５０が配置されて使用される場合、第１溝部２２ないし第２溝部２３を設けることにより、封口板２と負極端子８の短絡を効果的に防止できる。
【００６０】
図９は、組電池２００が搭載された車両３００を示す図である。
【００６１】
車両３００は、例えばエンジンとモータの両方で走行するハイブリッド電気自動車とすることができる。この場合、車両３００は、エンジン３０１及び走行用のモータ３０２と、モータ３０２に電力を供給する組電池を備える電源装置３０３と、発電機３０４を搭載する。電源装置３０３は、ＤＣ／ＡＣインバータ３０５を介してモータ３０２と発電機３０４に接続されている。
【００６２】
＜第２の形態＞
第２の形態に係る角形二次電池は、封口板の形状が異なる以外は上述の角形二次電池５０と同様の構成を有する。
【００６３】
図１１Ａ〜図１１Ｃは、第２の形態に係る角形二次電池の図７Ａ〜図７Ｃに対応する図である。図１１Ａは封口板４０２の電池外部側の面における端子取り付け孔４２１近傍の拡大図である。図１１Ａに示すように、封口板４０２において凹部４２０には端子取り付け孔４２１が設けられている。
【００６４】
図１１Ｂは、凹部４２０上に外部側絶縁部材１０を配置し、外部側絶縁部材１０上に負極端子８を配置した図である。また、図１１Ｃは、図１１ＢにおけるＸＩＣ−ＸＩＣの断面図である。
【００６５】
封口板４０２の長手方向において、凹部４２０の一方側の端部（図１１Ｂにおいて下方側の端部）と、外部側絶縁部材１０の一方側の端部（図１１Ｂにおいて下方側の端部）との間の距離が１．５ｍｍ以上となっている。このような構成により、凹部４２０内に結露により生じた水等が浸入した場合でも、水が凹部４２０内で下方に移動する。よって、凹部４２０内において外部側絶縁部材１０近傍に水が留まることを防止できる。このため、負極端子８上の水滴と、凹部４２０内の水滴が接触することを効果的に防止できる。
【００６６】
なお、封口板４０２の長手方向において、凹部４２０の他方側の端部（図１１Ｂにおいて上方側の端部）と、外部側絶縁部材１０の他方側の端部（図１１Ｂにおいて上方側の端部）との間の距離が１．５ｍｍ以上となっている。
【００６７】
なお、第２の実施形態に係る角形二次電池を用いた組電池の構成は、上述の組電池２００と同様の構成とすることができる。また、第２の実施形態に係る角形二次電池を搭載した車両の構成は、上述の車両３００と同様の構成とすることができる。
【００６８】
封口板４０２の長手方向において、凹部４２０の一方側の端部（図１１Ｂにおいて下方側の端部）と、外部側絶縁部材１０の一方側の端部（図１１Ｂにおいて下方側の端部）との間の距離は、１．５ｍｍ以上が好ましく、５ｍｍ以上がより好ましく、１０ｍｍ以上が更に好ましい。  封口板４０２の長手方向において、凹部４２０の一方側の端部（図１１Ｂにおいて下方側の端部）と、外部側絶縁部材１０の一方側の端部（図１１Ｂにおいて下方側の端部）との間の距離は、３０ｍｍ以下が好ましく、２０ｍｍ以下がより好ましい。
【００６９】
封口板４０２の長手方向において、凹部４２０の他方側の端部（図１１Ｂにおいて上方側の端部）と、外部側絶縁部材１０の他方側の端部（図１１Ｂにおいて上方側の端部）との間の距離は、１．５ｍｍ以上が好ましく、５ｍｍ以上がより好ましく、１０ｍｍ以上が更に好ましい。封口板４０２の長手方向において、凹部４２０の他方側の端部（図１１Ｂにおいて上方側の端部）と、外部側絶縁部材１０の他方側の端部（図１１Ｂにおいて上方側の端部）との間の距離は、３０ｍｍ以下が好ましく、２０ｍｍ以下がより好ましい。
【００７０】
なお、封口板４０２の長手方向における凹部４２０の端部に傾斜部を設けることが好ましい。当該傾斜部は、凹部４２０の底面に対して３０度〜８０度傾斜していることが好ましい。
【００７１】
封口板４０２の長手方向における封口板４０２の端部（図１１Ａにおける封口板４０２の下端部）と、封口板４０２の長手方向における凹部４２０の端部（図１１Ａにおける凹部４２０の下端部）の間の距離は、１．５ｍｍ以上であることが好ましく、１．８ｍｍ以上であることがより好ましい。封口板４０２の長手方向における封口板４０２の端部と封口板２の長手方向における凹部４２０の端部の距離が近すぎると、封口板４０２と角形外装体１を溶接する際、凹部４２０の近傍とそれ以外の領域で熱の逃げ方が異なることが原因となり、溶接部が安定的に形成されない可能性がある。封口板４０２の長手方向における封口板４０２の端部と封口板４０２の長手方向における凹部４２０の端部の距離を１．５ｍｍ以上とすることにより、封口板４０２と角形外装体１との溶接部がより安定的に形成される。
【００７２】
＜第３の形態＞
第３の形態に係る角形二次電池は、封口板の形状が異なる以外は上述の角形二次電池５０と同様の構成を有する。
【００７３】
図１２Ａ〜図１２Ｃは、第３の形態に係る角形二次電池の図７Ａ〜図７Ｃに対応する図である。図１２Ａは封口板５０２の電池外部側の面における端子取り付け孔５２１近傍の拡大図である。図１２Ａに示すように、封口板５０２において凹部５２０には端子取り付け孔５２１が設けられている。
【００７４】
封口板５０２において凹部５２０には端子取り付け孔５２１が設けられている。そして、封口板５０２の長手方向における凹部５２０の一方の端部（図１２Ｂにおいて下方側の端部）には第１傾斜部５２２が設けられている。また、封口板５０２の長手方向における凹部５２０の他方の端部（図１２Ｂにおいて上方側の端部）には第２傾斜部５２３が設けられている。第１傾斜部５２２及び第２傾斜部５２３の両方を設ける必要はなく、少なくとも一方が設けられれば良い。なお、一方のみを設ける場合、封口板５０２の長手方向において、凹部５２０よりも封口板５０２の端部側に配置される第１傾斜部５２２を設けることが好ましい。
【００７５】
図１２Ｂは、凹部５２０上に外部側絶縁部材１０を配置し、外部側絶縁部材１０上に負極端子８を配置した図である。また、図１２Ｃは、図１２ＢにおけるＶＩＩＣ−ＶＩＩＣ
の断面図である。
【００７６】
角形二次電池５０では、凹部５２０の端部に第１傾斜部５２２ないし第２傾斜部５２３が設けられている。したがって、結露により生じた水等が凹部５２０と外部側絶縁部材１０の間に浸入しても、その水が第１傾斜部５２２ないし第２傾斜部５２３を通じて凹部５２０外に流れ出やすくなっている。このため、凹部５２０内の水により封口板５０２と負極端子８が短絡することを効果的に防止できる。
【００７７】
なお、第１傾斜部５２２及び第２傾斜部５２３は、凹部５２０の底面に対して１５度〜８０度傾斜していることが好ましいく、３０度〜６０度傾斜していることが好ましい。
【００７８】
図１３に示すように、封口板５０２の長手方向において、第１傾斜部５２２と外部側絶縁部材１０の間には隙間が形成されていることが好ましい。このような構成であると、結露により生じた水等により封口板５０２と負極端子８の短絡をより効果的に防止できる。なお、封口板５０２の長手方向において、第１傾斜部５２２と外部側絶縁部材１０の間の距離Ｗは、０．５ｍｍ以上であることが好ましく、１ｍｍ以上であることがより好ましく、１．５ｍｍ以上であることが更に好ましい。
【００７９】
なお、第３の実施形態に係る角形二次電池を用いた組電池の構成は、上述の組電池２００と同様の構成とすることができる。また、第２の実施形態に係る角形二次電池を搭載した車両の構成は、上述の車両３００と同様の構成とすることができる。
【００８０】
≪その他≫
上述の実施形態においては、封口板と正極集電体を接続する例を示した。しかしながら、封口板と負極集電体を同様の方法で接続することができる。この場合、封口板と正極集電体は絶縁する。
【００８１】
電極体の形状は特に限定されず、巻回電極体であってもよいし、積層型電極体であってもよい。また、正極板、負極板、セパレータ、電解液等の構成は、公知の構成とすることができる。
【００８２】
なお、角形二次電池を搭載する車両としては、ハイブリッド電気自動車に限定されず、電気自動車であってもよい。
【００８３】
封口板の電池外部側の面において、封口板の外周部の近傍に外周溝を設けることが好ましい。封口板に外周溝を設けることにより、封口板と角形外装体との溶接部がより安定的に形成される。よって、より信頼性の高い角形二次電池となる。なお、外周溝は、封口板の外周に沿った溝とすることが好ましい。外周溝は環状の溝であってもよいし、環状の一部が取り除かれた形状であってもよい。
【符号の説明】
【００８４】
５０・・・角形二次電池
１・・・角形外装体
２・・・封口板
２ａ・・・突起
２ｂ・・・先端凹部
２ｃ・・・外面凹部
２０・・・凹部
２１・・・端子取り付け孔
２２・・・第１溝部
２２ａ・・・傾斜部
２３・・・第２溝部
２３ａ・・・傾斜部
３・・・電極体
４・・・正極芯体露出部
５・・・負極芯体露出部
６・・・正極集電体  
６ａ・・・ベース部
６ｂ・・・リード部
６ｃ・・・接続用開口
６ｄ・・・環状薄肉部
６ｅ・・・環状突起
７・・・負極集電体
７ａ・・・ベース部
７ｂ・・・リード部
８・・・負極端子
８ａ・・・第１金属部
８ｂ・・・第２金属部
８ｃ・・・フランジ部
９・・・内部側絶縁部材
１０・・・外部側絶縁部材
１４・・・絶縁シート
１５・・・電解液注液孔
１６・・・封止栓
１７・・・ガス排出弁
３０・・・溶接接続部
１０２・・・封口板
１０８・・・負極端子
１１０・・・外部側絶縁部材
１２０・・・凹部
１２１ａ・・・隙間
１２１ｂ・・・隙間
２００・・・組電池
２０１・・・エンドプレート
２０２・・・バインドバー
２０３・・・バスバー
２０４・・・スペーサ
２０５・・・組電池ベース部
３００・・・車両
３０１・・・エンジン
３０２・・・モータ
３０３・・・電源装置
３０４・・・発電機
３０５・・・ＤＣ／ＡＣインバータ
４０２・・・封口板
４２０・・・凹部
４２１・・・端子取り付け孔
５０２・・・封口板
５２０・・・凹部
５２１・・・端子取り付け孔
５２２・・・第１傾斜部
５２３・・・第２傾斜部
【図１】
2018206506.tif 000003
【図２】
2018206506.tif 000004
【図３】
2018206506.tif 000005
【図４】
2018206506.tif 000006
【図５】
2018206506.tif 000007
【図６】
2018206506.tif 000008
【図７】
2018206506.tif 000009
【図８】
2018206506.tif 000010
【図９】
2018206506.tif 000011
【図１０】
2018206506.tif 000012
【図１１】
2018206506.tif 000013
【図１２】
2018206506.tif 000014
【図１３】
2018206506.tif 000015