(57)【要約】      （修正有）【課題】充分な強度を確保し、小型化、軽量化を実現する二次電池の提供。【解決手段】発電要素群は、電極捲回群１２０と、電極捲回群に接続された正負極集電板１１５，１１６とを備え、捲回群は正負極板をそれぞれ介して、蓋１１１に装着された正負極端子１１３，１１４に接続され、正負極集電板は、正負極端子によって蓋１１１に固定され、電極捲回群は、正負極集電板を介して、蓋１１１によって支持されている。電極捲回群の捲回軸方向の正負極側端面には正負極支持体１３０，１４０が装着され、正負極支持体１３０、１４０は、電極捲回群の軸芯１２６に固着されるとともに、超音波接合部１１５Ｃ、１１６Ｃにおいて、正負極集電板１１５，１１６の接続片１１５Ｂ，１１６Ｂに超音波接合されている。一方、正負極集電板１１５，１１６は、超音波接合部１１５Ｃ、１１６Ｃにおいて、電極捲回群の正負極箔１２２，１２４にそれぞれ接続されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極活物質が塗布された正極箔と、負極活物質が塗布された負極箔とが、セパレータを介して軸芯を中心にして扁平形状に捲回された捲回群と、
前記捲回群が収納された容器と、
前記容器を封止する蓋と、
前記蓋に設けられた正極端子および負極端子と、
前記捲回群の前記正極箔および前記正極端子に電気的に接続されるとともに、前記蓋によって支持された正極集電板と、
前記捲回群の前記負極箔および前記負極端子に電気的に接続されるとともに、前記蓋によって支持された負極集電板とを備え、
前記正極集電板および負極集電板を前記軸芯にそれぞれ接続したことを特徴とする二次電池。
【請求項２】
請求項１に記載の二次電池において、
前記軸芯は、前記捲回群の捲回軸方向の両端面から突設する突起を有し、前記突起を前記正負極集電板にそれぞれ係合させて両者を固着したことを特徴とする二次電池。
【請求項３】
請求項１に記載の二次電池において、前記捲回群の捲回軸方向の正極側端部で前記捲回群の内周側に嵌合されて前記軸芯と連結された正極支持体と、前記捲回群の捲回軸方向の負極側端部で前記捲回群の内周側に嵌合されて前記軸芯と連結された負極支持体とを備え、前記軸芯は、前記捲回群の捲回軸方向の両端面から突設する複数の突起を有し、前記複数の突起のうち前記蓋に近接した第１突起を前記正負極集電板に係合させ、前記複数の突起のうち、前記両端面から突設する他の複数の第２突起に前記正負極支持体を連結したことを特徴とする二次電池。
【請求項４】
請求項３に記載の二次電池において、
前記正極支持体および前記負極支持体が連結される前記軸芯の複数の第２突起は、捲回軸心を挟んで互いに前記蓋側と前記容器の底部側に離間した位置に設けられていることを特徴とする二次電池。
【請求項５】
請求項３または４に記載の二次電池において、
前記第１突起は、前記第２突起と前記外部端子との間に設けられていることを特徴とする二次電池。
【請求項６】
正極活物質が塗布された正極箔と、負極活物質が塗布された負極箔とが、セパレータを介して軸芯を中心にして扁平形状に捲回された捲回群と、
前記捲回群が収納された容器と、
前記容器を封止する蓋と、
前記蓋に設けられた正極端子および負極端子と、
前記捲回群の前記正極箔および前記正極端子に電気的に接続されるとともに、前記蓋によって支持された正極集電板と、
前記捲回群の前記負極箔および前記負極端子に電気的に接続されるとともに、前記蓋によって支持された負極集電板とを備え、
前記捲回群の捲回軸方向の正極側端部で前記捲回群の内周側に嵌合されて前記軸芯と連結された正極支持体と、
前記捲回群の捲回軸方向の負極側端部で前記捲回群の内周側に嵌合されて前記軸芯と連結された負極支持体とを備え、
前記軸芯は、前記捲回群の捲回軸方向の両端面から突設する複数の突起を有し、前記突起に前記正負極支持体を連結したことを特徴とする二次電池。
【請求項７】
請求項６に記載の二次電池において、
前記正極支持体および前記負極支持体が連結される前記軸芯の複数の突起は、捲回軸心を挟んで互いに前記蓋側と前記容器の底部側に離間した位置に設けられていることを特徴とする二次電池。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の二次電池において、
前記正極集電体および前記負極集電体は、前記捲回群の扁平外周面の表裏に形成した変形部にそれぞれ接する一対の接続片をそれぞれ有し、
前記一対の正負極接続片を前記変形部の正負極箔にそれぞれ溶接したことを特徴とする二次電池。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の二次電池において、
前記正極集電体および前記負極集電体は、前記捲回群の扁平外周面の表裏いずれかの面に形成した変形部にそれぞれ接する一つの接続片をそれぞれ有し、
前記一つの正負極接続片を前記変形部の正負極箔の一方の面にそれぞれ溶接したことを特徴とする二次電池。
【請求項１０】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の二次電池において、
前記正極集電体および前記負極集電体は、前記捲回群の扁平外周面の表裏に離接する方向に変形可能な一対の接続片を有し、前記正極集電体の前記一対の接続片を前記正極箔に接続し、前記負極集電体の前記一対の接続片を前記負極箔に接続したことを特徴とする二次電池。
【請求項１１】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の二次電池において、
前記正極集電体および前記負極集電体は、前記捲回群の扁平外周面の表裏のいずれか一方の面に離接する方向に変形可能な一つの接続片をそれぞれ有し、前記正極集電体は前記一つの接続片を介して前記正極箔に接続され、前記負極集電体は前記一つの接続片を介して前記負極箔に接続されていることを特徴とする二次電池。
【請求項１２】
請求項１乃至７、８，１０のいずれか１項に記載の二次電池において、
前記正極支持体の一対の接続部と、前記正極集電板の前記一対の接続片との間に前記捲回群の変形部を挟持して溶接し、前記負極支持体の一対の接続部と、前記負極集電板の前記一対の接続片との間に前記捲回群の変形部を挟持して溶接したことを特徴とする二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド自動車や電気自動車等の動力源としてエネルギー密度（Ｗｈ／ｋｇ）の高いリチウムイオン二次電池が開発されており、その中でも体積エネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ）の高い角形二次電池が注目されている。
【０００３】
角形リチウムイオン二次電池においては、正極箔に正極電極を塗布した正極シート、負極箔に負極電極を塗布した負極シートおよび絶縁セパレータとを捲回した扁平形状の捲回群を作成し、捲回群の軸方向両端部に、塗工されてない正極箔、負極箔をそれぞれ露出させて、各露出部を集電板と接続する方法が提案されている。
【０００４】
特許文献１では、捲回体の捲回内部にＵ形状の集電板を挿入し、露出部を二つに分割して、それぞれを集電板と接続する構造が提案されている。これにより、露出部の幅を狭くできるため、電池を小型化する上で有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２１６８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、車載用の二次電池では、小型化のみならず、車の振動、衝撃等の負荷に対する強度が要求されるが、捲回群における正極箔は厚さ１０〜３０μm程度のアルミニウム箔であり、負極箔は厚さ１０〜３０μm程度の銅箔であり、それ自体の強度は低い。この強度に比較して捲回群の重量は大きく、正負極箔の露出部（接続部）を正負極集電板に接続する構造では、この負荷にともなう捲回群の慣性力が生じる。このため、二次電池はこのような荷重に耐える仕様とする必要があり、小型化、軽量化の障害となる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）請求項１の発明による二次電池は、正極活物質が塗布された正極箔と、負極活物質が塗布された負極箔とが、セパレータを介して軸芯を中心にして扁平形状に捲回された捲回群と、前記捲回群が収納された容器と、前記容器を封止する蓋と、前記蓋に設けられた正極端子および負極端子と、前記捲回群の前記正極箔および前記正極端子に電気的に接続されるとともに、前記蓋によって支持された正極集電板と、前記捲回群の前記負極箔および前記負極端子に電気的に接続されるとともに、前記蓋によって支持された負極集電板とを備え、前記正極集電板および負極集電板を前記軸芯にそれぞれ接続したことを特徴とする。
（２）請求項２の発明は、請求項１に記載の二次電池において、前記軸芯は、前記捲回群の捲回軸方向の両端面から突設する突起を有し、前記突起を前記正負極集電板にそれぞれ係合させて両者を固着したことを特徴とする。
（３）請求項３の発明は、請求項１に記載の二次電池において、前記捲回群の捲回軸方向の正極側端部で前記捲回群の内周側に嵌合されて前記軸芯と連結された正極支持体と、前記捲回群の捲回軸方向の負極側端部で前記捲回群の内周側に嵌合されて前記軸芯と連結された負極支持体とを備え、前記軸芯は、前記捲回群の捲回軸方向の両端面から突設する複数の突起を有し、前記複数の突起のうち前記蓋に近接した第１突起を前記正負極集電板に係合させ、前記複数の突起のうち、前記両端面から突設する他の複数の第２突起に前記正負極支持体を連結したことを特徴とする。
（４）請求項４の発明は、請求項３に記載の二次電池において、前記正極支持体および前記負極支持体が連結される前記軸芯の複数の第２突起は、捲回軸心を挟んで互いに前記蓋側と前記容器の底部側に離間した位置に設けられていることを特徴とする。
（５）請求項５の発明は、請求項３または４に記載の二次電池において、前記第１突起は、前記第２突起と前記外部端子との間に設けられていることを特徴とする。
（６）請求項６の発明による二次電池は、正極活物質が塗布された正極箔と、負極活物質が塗布された負極箔とが、セパレータを介して軸芯を中心にして扁平形状に捲回された捲回群と、前記捲回群が収納された容器と、前記容器を封止する蓋と、前記蓋に設けられた正極端子および負極端子と、前記捲回群の前記正極箔および前記正極端子に電気的に接続されるとともに、前記蓋によって支持された正極集電板と、前記捲回群の前記負極箔および前記負極端子に電気的に接続されるとともに、前記蓋によって支持された負極集電板とを備え、前記捲回群の捲回軸方向の正極側端部で前記捲回群の内周側に嵌合されて前記軸芯と連結された正極支持体と、前記捲回群の捲回軸方向の負極側端部で前記捲回群の内周側に嵌合されて前記軸芯と連結された負極支持体とを備え、たことを特徴とする。
（７）請求項７の発明は、請求項６に記載の二次電池において、前記正極支持体および前記負極支持体が連結される前記軸芯の複数の突起は、捲回軸心を挟んで互いに前記蓋側と前記容器の底部側に離間した位置に設けられていることを特徴とする。
（８）請求項８の発明は、請求項１乃至７項のいずれか１項に記載の二次電池において、前記正極集電体および前記負極集電体は、前記捲回群の扁平外周面の表裏に形成した変形部にそれぞれ接する一対の接続片をそれぞれ有し、前記一対の正負極接続片を前記変形部の正負極箔にそれぞれ溶接したことを特徴とする。
（９）請求項９の発明は、請求項１乃至７項のいずれか１項に記載の二次電池において、前記正極集電体および前記負極集電体は、前記捲回群の扁平外周面の表裏いずれかの面に形成した変形部にそれぞれ接する一つの接続片をそれぞれ有し、前記一つの正負極接続片を前記変形部の正負極箔の一方の面にそれぞれ溶接したことを特徴とする。
（１０）請求項１０の発明は、請求項１乃至７項のいずれか１項に記載の二次電池において、前記正極集電体および前記負極集電体は、前記捲回群の扁平外周面の表裏に離接する方向に変形可能な一対の接続片を有し、前記正極集電体の前記一対の接続片を前記正極箔に接続し、前記負極集電体の前記一対の接続片を前記負極箔に接続したことを特徴とする。
（１１）請求項１１の発明は、請求項１乃至７項のいずれか１項に記載の二次電池において、前記正極集電体および前記負極集電体は、前記捲回群の扁平外周面の表裏のいずれか一方の面に離接する方向に変形可能な一つの接続片をそれぞれ有し、前記正極集電体は前記一つの接続片を介して前記正極箔に接続され、前記負極集電体は前記一つの接続片を介して前記負極箔に接続されていることを特徴とする。
（１２）請求項１２の発明は、請求項１乃至７項、８，１０のいずれか１項に記載の二次電池において、前記正極支持体の一対の接続部と、前記正極集電板の前記一対の接続片との間に前記捲回群の変形部の一対の正極接続部を挟持して溶接し、前記負極支持体の一対の接続部と、前記負極集電板の前記一対の接続片との間に前記捲回群の変形部の負極接続部を挟持して溶接したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、充分な強度を確保しつつ、小型化、軽量化を実現し得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施の形態の二次電池を示す斜視図。
【図２】第１の実施の形態における発電要素組立体を示す斜視図。
【図３】第１の実施の形態の蓋組立体を捲回群に接続する状況を示す斜視図。
【図４】第１の実施の形態の捲回群を示す分解斜視図。
【図５】第１の実施の形態の軸芯を示す斜視図。
【図６】第１の実施の形態の捲回群への支持板の取付状況を示す斜視図。
【図７】図６の捲回群と支持板の固定状況を示す斜視図。
【図８】第１の実施の形態の負極箔と集電板との接続状態を示す断面図。
【図９】本発明による二次電池の第２の実施の形態における、捲回群に集電板を挿入する状況を示す斜視図。
【図１０】第２の実施の形態の発電要素組立体を示す斜視図。
【図１１】第２の実施の形態の軸芯を示す斜視図。
【図１２】本発明による二次電池の第３の実施の形態における発電要素組立体を示す斜視図。
【図１３】本発明による二次電池の第４の実施の形態における発電要素組立体を示す斜視図。
【図１４】本発明による二次電池の第５の実施の形態における発電要素組立体を示す斜視図。
【図１５】本発明による二次電池の第６の実施の形態における発電要素組立体を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明による二次電池を角形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。
［第１の実施の形態］
【００１１】
［二次電池の構成］
図１に示すように、リチウムイオン二次電池ＢＣは、一端部に開口を有する容器１０と、容器１０内に収容された図２に示す発電要素組立体１１とを含んで構成されている。
【００１２】
［発電要素組立体］
図２に示すように、発電要素組立体１１は、図３に示す蓋組立体１１０と、図4に示す電極捲回群１２０とを備えている。
【００１３】
［蓋組立体］
図3に示すように、蓋組立体１１０は、容器１０の開口を塞ぐ蓋１１１と、絶縁シール部材１１２を介して蓋１１１から突出する正負極端子１１３，１１４と、正負極端子１１３，１１４にそれぞれ接続された正負集電板１１５，１１６とを備えている。正負極端子１１３，１１４は、絶縁シール部材１１２により蓋１１１と電気的に絶縁されている。
【００１４】
正極集電板１１５は、電極捲回群１２０の捲回軸方向の正極側端面に沿って二次電池底部方向に延びる基部１１５Ａと、基部１１５Ａの下端両側面から二股に分岐しつつ、電極捲回群１２０の扁平外周面の表裏に沿った方向に直角に折曲されて容器底部方向に延びる一対の正極接続片１１５Ｂとを備える。
【００１５】
同様に、負極集電板１１６は、電極捲回群１２０の捲回軸方向の負極側端面に沿って二次電池底部方向に延びる基部１１６Ａと、基部１１６Ａの下端両側面から二股に分岐しつつ、電極捲回群１２０の扁平外周面の表裏に沿った方向に直角に折曲されて容器底部方向に延びる一対の負極接続片１１６Ｂを備える。
【００１６】
後述するように、一対の正極接続片１１５Ｂは、電極捲回群１２０の正極変形部１２２Ｂを挟持するように挿入され、一対の負極接続片１１６Ｂは、電極捲回群１２０の負極変形部１２４Ｂを挟持するように挿入される。
【００１７】
［電極捲回群］
図４に示すように、電極捲回群１２０は、セパレータ１２１を挟んで正極箔１２２と負極箔１２４とを図５に示す軸芯１２６の周りに扁平形状に捲回して構成されている。正極箔１２２は厚さ３０μｍのアルミニウムであり、負極箔１２４は厚さ１５μｍの銅である。また、セパレータ１２１は多孔質のポリエチレン樹脂である。
【００１８】
正極箔１２２の両面には正極活物質（正極電極）１２３が塗布されており、負極箔１２４の両面には負極活物質（負極電極）１２５が塗布されている。電極捲回群１２０の一方の端面には、正極活物質１２３が塗布されていない正極箔１２２が露出した正極接続部１２２Ａが設けられている。反対側の負極側端面にも、負極活物質１２５が塗布されてない負極箔１２４が露出した負極接続部１２４Ａが設けられている。正負極箔１２２，１２４は、後述するように、正負極接続部１２２Ａ，１２４Ａにおいて、正負集電板１１５，１１６にそれぞれ接続される。
【００１９】
［軸芯］
図５を参照して軸芯１２６を説明する。軸芯１２６は、ポリプロピレン樹脂を素材として、電極捲回群１２０の捲回幅よりも若干幅狭の厚さ２ｍｍの板状部材である。軸芯１２６の蓋１１１寄りの端部には、蓋１１１の長辺方向の幅よりも若干幅狭の幅広部１２６Ｗが形成されている。軸芯１２６の捲回軸方向の正極側端面１２６Ｐ、負極側端面１２６Ｎには、間隔を置いて２個の集電板固定突起１２６Ｔがそれぞれ突設されている。後で図6および図７を参照して詳述するように、集電板固定突起１２６Ｔには正負極支持体１３０，１４０がそれぞれ固着される。
【００２０】
幅広部１２６Ｗの正負極側両端面には、それぞれ集電板固定突起１２６Ｋが突設されている。後述するように、軸芯１２６は、集電板固定突起１２６Ｋを正負極集電板１１５，１１６の集電板接続部１１７に係合させて固着される。この固着により、電極捲回群１２０は、正負極集電板１１５，１１６を介して蓋１１１によって支持される。
【００２１】
図６に示すように、電極捲回群１２０の捲回軸方向の正極側端面には正極支持体１３０が装着され、負極側端面には負極支持体１４０が装着されている。正負極支持体１３０，１４０はそれぞれ断面Ｕ字形の溝状板であり、その溝底部には、それぞれ、集電板固定突起１２６Ｔに対応した２個の固定孔１３１，１４１が穿設されている。正極支持体１３０のＵ字形における両端面は、それぞれ正極接続部１２２Ａに接続される正極接続部１３２とされ、同様に、負極支持体１４０のＵ字形における両端面は、それぞれ負極接続部１２４Ａに接続される負極接続部１４２とされている。
【００２２】
正極支持体１３０は、電極捲回群１２０の軸芯１２６に固着されるとともに、超音波接合部１１５Ｃ（図２参照）において、正極集電板１１５の正極接続片１１５Ｂに超音波接合されている。負極支持体１４０は、電極捲回群１２０の軸芯１２６に固着されるとともに、超音波接合部１１６Ｃ（図２参照）において、負極集電板１１６の負極接続片１１６Ｂに超音波接合されている。
【００２３】
一方、正極集電板１１５は、超音波接合部１１５Ｃにおいて電極捲回群１２０の正極接続部１２２Ａに接続され、負極集電板１１６は、超音波接合部１１６Ｃにおいて電極捲回群１２０の負極接続部１２４Ａに接続されている。
【００２４】
正負極支持体１３０，１４０は、電極捲回群１２０の捲回軸方向端面において軸芯１２６と連結されている。すなわち、溝底部裏側の突条が、電極捲回群１２０の捲回中心に進入した状態で軸芯１２６に連結されている。これによって、正負極支持体１３０，１４０は電極捲回群１２０の端面側に嵌合することになり、その外周が電極捲回群１２０によって支持される。このようにして、図7に示すように、軸芯１２６に正負極支持体１３０，１４０を結合した電極捲回群１２０が作成される。
【００２５】
図7に示す電極捲回群１２０では、正負極支持体１３０，１４０を、軸芯１２６のそれぞれ２箇所の集電板固定突起１２６Ｔの溶着部１２６Ｙによって支持している。２つの集電板固定突起１２６Ｔは、捲回軸心を挟んで蓋側と電池底部側に互いに離間している。したがって、正負極支持体１３０，１４０に対して、電極捲回群１２０が捲回軸周りで回転することが防止される。
【００２６】
［二次電池の組立］
図３に示すように、蓋組立体１１０と電極捲回群１２０を一体化して発電要素組立体１１を製作し、この発電要素組立体１１を容器１０に挿入する。蓋１１１を容器１０にレーザ溶接して容器１０が封止される。蓋１１１には注液口が設けられ、蓋１１１を容器１０に溶接した後に、注液口から容器１０内に電解液（図示省略）が注入される。電解液注入後、注液口には注液栓１１１Ａがレーザ溶接されて封止される。正負極端子１１３，１１４には、絶縁樹脂よりなるガスケット１１２が装着され、蓋１１１に対して電気的に絶縁され、同時に、正負極端子１１３，１１４と蓋１１１の間の封水がなされている。
【００２７】
［発電要素群の組立］
発電要素組立体１１の組み立て手順を説明する。
まず、図４に示した電極捲回群１２０を作成する。すなわち、軸芯１２６に、セパレータ１２１を介して正極箔１２２および負極箔１２４を捲回する。次に、図６に示すように、軸芯１２６の集電板固定突起１２６Ｔを支持体１３０，１４０の固定孔１３１，１４１に挿入して、軸芯１２６に正負極支持体１３０，１４０を係合する。その後、４箇所の集電板固定突起１２６Ｔを熱溶着することにより変形させて、軸芯１２６に正負極支持体１３０，１４０を固定する。その状態を図７に示す。図７の符号１２６Ｙは熱溶着部を示す。
【００２８】
図３に示すように、一対の正極接続片１１５Ｂによって、電極捲回群１２０に装着された正極支持体１３０を挟み、同時に、負極接続片１１６Ｂによって、電極捲回群１２０に装着された負極支持体１４０を挟むように、蓋１１１に装着された正負極集電板１１５，１１６を、電極捲回群１２０に向かって、図中の白抜矢印方向に送る。
【００２９】
このとき、正負極接続部１２２Ａ、１２４Ａにおいて、正負極箔１２２，１２４を重ねた状態で押しつぶすようにして、正負極箔変形部１２２Ｂ，１２４Ｂを形成する。挿入前に正負極箔変形部１２２Ｂ，１２４Ｂを形成することによって、電極捲回群１２０を２枚の正負極集電板１１５，１１６の間に挿入しやすくしておく。
蓋組立体１１０は、軸芯１２６に設けられている集電板固定突起１２６Ｋが、正極集電板基部１１５Ａに設けた集電板接続部１１７に係合される位置まで電極捲回群１２０に挿入する。
【００３０】
正負極集電板１１５，１１６の接続片１１５Ｂ，１１６Ｂを電極捲回群１２０の扁平外周面の表裏面に形成されている正負極箔変形部１２２Ｂ，１２４Ｂに接続することにより、集電板を捲回群の内周側に接続する場合に比べて、電極捲回群１２０に対する正負極集電板１１５，１１６の組み付けが容易になる。
【００３１】
図８に示すように、負極支持体１４０の一対の負極接続部１４２と、負極集電板１１６の一対の負極接続片１１６Ｂとによって、負極箔変形部１２４Ｂを挟むように、負極支持体１４０を配置し、超音波接合部１１６Ｃの位置で、負極接続片１１６Ｂ、負極箔変形部１２４Ｂ、負極接続部１４２を溶接する。
【００３２】
図示は省略するが、同様に、正極支持体１３０の一対の正極接続部１３２と、正極集電板１１５の一対の正極接続片１１５Ｂとによって、正極箔変形部１２２Ｂを挟むように、正極支持体１３０を配置し、超音波接合部１１５Ｃの位置で、正極接続片１１５Ｂ、正極箔変形部１２２Ｂ、正極接続部１３２を溶接する。
【００３３】
これによって、電極捲回群１２０の扁平表裏面に露出した正極箔１２２（正極接続部１２２Ａ）は、正極支持体１３０、正極集電板１１５の接続片１１５Ｂと一体化して接続され、電極捲回群１２０の扁平表裏面に露出した負極箔１２４（負極接続部１２４Ａ）は、負極支持体１４０、負極集電板１１６の接続片１１６Ｂと一体化して接続される。
【００３４】
超音波接合部１１５Ｃ，１１６Ｃの位置は、正負極支持体１３０，１４０の正極接続部１３２、１４２における対向位置（対称位置）に、捲回軸に対して対称な位置、すなわち捲回軸の中心を挟んで蓋側と電池底部側に互いに離間した位置に配置されているので、正負極集電板１１５，１１６の基部１１５Ａ、１１６Ａを中心とした振動に対して高い強度が得られる。
なお、特許文献１では、正負極集電板を軸芯に固定する手段を設けておらず、正負極箔の接続部に荷重が作用する構造になっている。
【００３５】
正極支持体１３０は厚さ０.３ｍｍのアルミニウムであり、正極集電板１１５は厚さ０.６ｍｍのアルミニウムである。また、正極箔１２２は厚さ２０μmのアルミニウム箔であり、電極捲回群１２０において３０枚重ねられている。超音波溶接に際しては、正極支持体１３０、正極集電板１１５の接続片１１５Ｂおよび正極箔１２２を超音波接合の振動子と固定子で挟み、接合時間０.５秒、振幅２５μm、加圧力２.７ｋＮの条件で、図２に示すように、４箇所を接合した。
【００３６】
一方、負極支持体１４０は厚さ０.３ｍｍの銅板であり、負極集電板１１６は厚さ０.５ｍｍの銅板である。また、負極箔１２４は厚さ１５μmの銅箔であり、電極捲回群１２０において３０枚重ねられている。負極側における超音波溶接の条件は、接合時間０.４秒、振幅２５μm、加圧力３.８ｋＮの条件で、同様に４箇所を接合した。
【００３７】
さらに、図２に示すように、集電板固定突起１２６Ｋを集電板接続部１１７に挿入した状態で、熱溶着により加熱押圧して、集電板樹脂溶着部１１７Ａを形成する。これにより、正負極集電板１１５，１１６は基部１１５Ａ、１１６Ａを介して軸芯１２６に直接連結される。
【００３８】
なお、正負極集電板１１５，１１６は電極捲回群１２０に蓄えられた電力を集電して取り出す電流経路であり、また、逆に取り込む電流経路でもある。
【００３９】
以上説明した第１の実施形態の二次電池によれば、次のような作用効果を奏することができる。
【００４０】
（１）正負極集電板１１５，１１６が軸芯１２６に連結されているので、捲回群１２０が蓋１１１に固定されることになり、捲回群１２０の振動による耐久性の劣化が防止される。
（２）正負極支持体１３０，１４０を捲回群１２０の捲回軸方向の両端部の内周面側に配置して軸芯と連結し、さらに支持体１３０，１４０と集電板接続片１１５Ｂ、１１６Ｂと正負極箔１２２，１２４を溶接した。したがって、捲回群１２０は集電板１１５，１１６に確実に連結される。
【００４１】
（３）集電板接続片１１５Ｂ，１１６Ｂが、超音波接合部１１５Ｃ，１１６Ｃと正負極端子１１３，１１４との間に位置し、また、電極捲回群１２０は正負極集電板１１５，１１６、正負極支持体１３０，１４０に一体化されているため、電極捲回群１２０の慣性力は一体的に集電板接続板１１５，１１６に作用し、正負極箔１２２，１２４に作用することはない。これによって、電極捲回群１２０を保護することができる。
【００４２】
（４）正負極集電板１１５，１１６を、それぞれ正極接続片１１５Ｂ、負極接続片１１６Ｂに二股に分岐したことによって、接続片１１５Ｂ、１１６Ｂの幅を広げることなく、正負極集電板１１５，１１６と正負電極１２３、１２５との接続抵抗を低減することができる。
［第２の実施の形態］
【００４３】
本発明による二次電池の第２の実施の形態を、図９〜図１１を参照して説明する。
なお、図中、第１の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
【００４４】
図９および図１０に示すように、第２の実施の形態における正負極集電板１１５，１１６は、蓋１１１の底面に接する基部１１５Ａ、１１６Ａと、基部１１５Ａ，１１６Ａから電池底部に向けて裾広がりに２股形状に延在する正極接続片１１５Ｂ、負極接続片１１６Ｂとを備えている。接続片１１５Ｂ，１１６Ｂの上部には屈曲部１１５Ｅ、１１６Ｅが形成されている。
【００４５】
また図１１に示すように、軸芯２２６は図２の構成において、幅広部１２６Ｗ、集電板固定突起１２６Ｋを省略した構成となっている。すなわち、軸芯２２６は矩形形状である。
【００４６】
裾広がりの正負極接続片１１５Ｂ，１１６Ｂの間に電極捲回群１２０を挿入し、一対の正極接続片１１５Ｂにより、捲回群１２０の扁平外周表裏面に露出する正極箔１２２を挟持し、また、一対の負極接続片１１６Ｂにより、捲回群１２０の扁平外周表裏面に露出する負極泊１２４を挟持する。このとき、屈曲部１１５Ｅ，１１６Ｅを設けたので、正負極接続片１１５Ｂ，１１６Ｂの上端部には、電極捲回群１２０の太い径となる巻き取り端部が収容される空間を確保することができる。
【００４７】
第１の実施の形態と同様に、溶接部１１５Ｃで正極接続片１１５Ｂと正極支持体１３０の正極接続部１３２が溶接され、溶接部１１６Ｃで負極接続片１１６Ｂと負極支持体１４０の負極接続部１４２が溶接される。
【００４８】
第２の実施の形態による二次電池によれば次のような作用効果を奏することができる。
（１）正極接続片１１５Ｂおよび負極接続片１１６Ｂは、電極捲回群１２０の扁平外周表裏面に対して離接する方向に自由に変形できる。これによって、正極接続片１１５Ｂの間隔、負極接続片１１６Ｂの間隔を自由に調節でき、正極接続片１１５Ｂ間および負極接続片１１６Ｂ間に電極捲回群１２０を挿入する際に、正極接続片１１５Ｂ、負極接続片１１６Ｂをそれぞれ拡げることができるので、組み付けが容易になる。
【００４９】
（２）開閉する正負極接続片１１５Ｂ，１１６Ｂにより、組み立ての作業性が向上し、さらに、正極箔変形部１２２Ｂ、負極箔変形部１２４Ｂを事前に形成する作業も省略することが可能である。すなわち、一対の正極接続片１１５Ｂで捲回群１２０の外周面に露出する正極箔１２２を挟圧し、また、一対の負極接続片１１６Ｂで捲回群１２０の外周面に露出する負極箔１２４を挟圧して、電極捲回群１２０の両端部をそれぞれ変形させることができる。
【００５０】
（３）正負極集電板１１５，１１６と軸芯２２６とは直接連結されないが、軸芯２２６に固定した正極支持体１３０の一対の接続部１３２（図６参照）と一対の正極接続片１１５Ｂとの間に電極捲回群１２０の正極接続部１２２Ａを挟持して溶接し、軸芯２２６に固定した負極支持体１４０の一対の接続部１４２（図６参照）と一対の正極接続片１１６Ｂとの間に電極捲回群１２０の負極接続部１２４Ａを挟持して溶接しているので、充分な耐振動性と耐衝撃性が確保される。
なお、第２の実施の形態の二次電池では、正負極集電板１１５、１１６を開閉可能に構成しているが、開閉式ではない形態の集電板でもよい。
［第３の実施の形態］
【００５１】
本発明による二次電池の第３の実施の形態を、図１２を参照して説明する。
なお、図中、第２の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。ただし、軸芯１２６は図５に示した第１の実施形態のものを使用する。
【００５２】
図１２に示すように、第３の実施の形態は、第２の実施の形態における正負極集電板１１５，１１６に、第１の実施形態の軸芯１２６との連結のための正極固定部１１５Ｄを付加したものである。正極固定部１１５Ｄは、電極捲回群１２０の捲回軸方向の正極側端面に沿って二次電池底部方向に延び、正極固定部１１５Ｄの容器底部方向端部には、集電板接続部１１７が設けられている。集電板接続部１１７には、集電板固定突起１２６Ｋ（図５参照）が挿入され、集電板樹脂溶着部１１７Ａが形成されている。これにより、正負極集電板１１５，１１６が軸芯１２６に直接連結される。
【００５３】
第３の実施の形態の二次電池によれば、第２の実施の形態の効果に加え、耐振動性と耐衝撃性を高めるという効果が得られる。
［第４の実施の形態］
【００５４】
本発明による二次電池の第４の実施の形態を、図１３を参照して説明する。
なお、図中、第２の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
【００５５】
図１３に示すように、第４の実施の形態は、第２の実施の形態における正極接続片１１５Ｂの一方と、負極接続片１１６Ｂの一方を省略したものである。図１３においては、当板１３５と正極支持体１３０の正極接続部１３２との間に正極箔１２２を挟持して超音波溶接している。
【００５６】
これにより、第２の実施の形態よりも一層組み立ての作業性が向上し、正極箔変形部１２２Ｂ、負極箔変形部１２４Ｂを事前に成型する作業を省略することも可能である。
［第５の実施の形態］
【００５７】
本発明による二次電池の第５の実施の形態を、図１４を参照して説明する。
なお、図中、第１の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
【００５８】
図１４に示すように、第５の実施の形態は、第１の実施の形態における正負極支持体１３０，１４０を省略したものである。正極集電板１１５，１１６の正極接続片１１５Ｂ，１１６Ｂは、直接、正極箔１２２と負極箔１２４にそれぞれ溶接されている。また、正負極集電板１１５，１１６の基部１１５Ａ，１１６Ａに軸芯１２６の突起１２７Ｋがそれぞれ係合されて熱溶着されている。このようにして、正負極集電板１１５，１１６と軸芯１２６が直接結合されている。
【００５９】
第５の実施の形態による二次電池によれば次のような作用効果を奏することができる。
（１）正負極支持体１３０，１４０を省略したので、第２の実施の形態よりも部品点数が減少し、軽量化、組み立ての容易化が可能である。
（２）電極捲回群１２０は正負極支持体１３０，１４０によって支持されないが、軸芯１２６が正負極集電板１１５，１１６に直接連結されているため、耐振動性と耐衝撃性が確保される。
［第６の実施の形態］
【００６０】
本発明による二次電池の第６の実施の形態を、図１５を参照して説明する。
なお、図中、第３の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
【００６１】
図１５に示すように、第６の実施の形態は、第３の実施の形態における図１２の正極接続片１１５Ｂの一方と負極接続片１１６Ｂの一方を省略したものである。
【００６２】
これにより、第３の実施の形態よりも一層組み立ての作業性が向上する。
【００６３】
［第１〜第６の実施の形態の変形例］
第１〜第６の実施の形態では、正極集電板１１５、負極集電板１１６の両者を設け、それぞれを正極箔１２２、負極箔１２４に接続したが、正極集電板１１５または負極集電板１１６の一方を省略し、他の接続手段によって、正極箔１２２または負極箔１２４を、正極電極１２３または負極電極７に接続することも可能である。
【００６４】
片側の集電板のみによっても、従来に比較して、高い耐振動性能、耐衝撃性能が得られる。
【００６５】
［第１〜第４、第６の実施の形態の変形例］
第１〜第４、第６の実施の形態では、電極捲回群１２０の捲回軸方向両端部の内周側に正極支持体１３０、負極支持体１４０を設けたが、正極側の正極支持体１３０、または負極側の負極支持体１４０のみを採用し、他方を省略することも可能である。
【００６６】
片側の支持体のみによっても、従来に比較して、高い耐振動性能、耐衝撃性能が得られる。
【００６７】
［第１の実施の形態の変形例］
第１の実施の形態では、正負極箔１２２，１２４（正負極接続部１２２Ａ、１２４Ａ）、正負極支持体１３０，１４０、正負極集電板１１５，１１６の接合方法として、超音波溶接を例に記載したが、抵抗溶接、レーザ溶接、および摩擦攪拌接合で接続してもよい。他の実施の形態の正負極集電板１１５，１１６の接合方法についても同様である。
【００６８】
［第１〜第６の実施の形態の変形例］
第１〜第６の実施の形態では、各正負極接続部１３２、１４２における超音波接合部１１５Ｃ，１１６Ｃを、捲回軸に対する対称位置に配置したが、これら超音波接合部１１５Ｃ，１１６Ｃの外側位置にさらに超音波接合部を設けてもよい。
【００６９】
これにより、正負極支持体１３０、１４０を軸芯１２６と複数の超音波接続部１１５Ｃ，１１６Ｃの３箇所で固定できるため、軸芯１２６の支持強度を向上するとともに、たわみを防止でき、耐振動性と耐衝撃性を向上し得る。
【００７０】
［第１〜第６の実施の形態の変形例］
第１〜第６の実施の形態では、正負極集電板１１５，１１６を電極捲回群１２０の捲回外周面側に配置する構成を記載したが、捲回内周側に配置し、正負極箔と正負極集電板を超音波接合により接続し、正負極集電板と軸芯１２６を固定することにより同様の効果が得られる。
【００７１】
［第４の実施の形態の変形例］
第４の実施の形態では、第２の実施の形態における正極接続片１１５Ｂの一方、負極接続片１１６Ｂの一方を省略したが、第１の実施の形態における正極集電板１１５、負極集電板１１６における正極接続片１１５Ｂの一方、負極接続片１１６Ｂの一方を省略することも可能である。
すなわち、第４の実施の形態において、基部１１５Ａ、１１６Ａを付加してもよい。
【符号の説明】
【００７２】
ＢＣ：二次電池
１０：容器
１１：発電要素組立体
１１０：蓋組立体
１１１：蓋
１１３：正極端子
１１４：負極端子
１１５：正極集電板
１１６：負極集電板
１１５Ａ，１１６Ａ：集電板基部
１１５Ｂ，１１６Ｂ：集電板接続片
１１５Ｃ，１１６Ｃ：超音波接合部
１２０：捲回群
１２１：セパレータ
１２２：正極箔
１２２Ｂ、１２４Ｂ：変形部
１２３：正極電極
１２４：負極箔
１２５：負極電極
１２６、２２６：軸芯
１２６Ｋ，１２６Ｔ：突起
１３０：正極支持板
１４０：負極支持板
【図１】
2011165437.tif 000003
【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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【図１１】
2011165437.tif 000013
【図１２】
2011165437.tif 000014
【図１３】
2011165437.tif 000015
【図１４】
2011165437.tif 000016
【図１５】
2011165437.tif 000017