(57)【要約】【課題】集電体から外部出力端子までの電気抵抗を低減する。【解決手段】正負極集電体６および５には、電池蓋３の内面に沿って、電池缶１４の幅狭側面１４Ｎ近傍にまで延びる装着部６１および５１がそれぞれ設けられ、正負極出力部８および７は装着部６１および５１にそれぞれ設けられている。正負極集電体６および５には接続部６２および５２が設けられ、接続部６２および５２は、正負極端子１２２および１２４の未塗工部１２２Ａおよび１２４Ａに接続されている。従来の正負極外部端子に対応する正負極出力部８および７は、正負極集電体６および５に一体形成されているので、従来のような接触抵抗は存在せず、電気抵抗は低い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板、負極板、および前記正負極板を絶縁するセパレータを積層してなる発電要素群と、
前記発電要素群が収納された容器外装と、
前記発電要素群で発電した電力を正負極外部出力部を経由して外部に出力する正負極集電体とを備え、
前記正負極集電体のそれぞれの一端には、前記発電要素群と接続される発電要素接続部が形成され、他端には、前記正負極出力部が形成されていることを特徴とする角形二次電池。
【請求項２】
請求項１記載の角形二次電池において、
前記正負極集電体はそれぞれ、前記正負極出力部が前記容器外装の表面に設けられるように、前記他端に形成した外部出力部が前記容器外装を貫通して配置されていることを特徴とする角形二次電池。
【請求項３】
請求項２記載の角形二次電池において、
前記容器外装は、開口部を有する扁平容器と、前記開口部を封止する電池蓋とを備え、
前記正負極集電体は前記電池蓋を貫通し、他端に形成された前記正負極出力部が前記電池蓋の表面に突設されていることを特徴とする角形二次電池。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の角形二次電池において、
前記発電要素群は、正極活物質が塗布された前記正極板と、負極活物質が塗布された前記負極板とがセパレータを介して扁平形状に捲回され、両端部に前記正負極活物質が塗布されていない正負極未塗工部が正負極接続部として設けられており、
前記正負極集電体の前記発電要素接続部が前記正負極未塗工部に溶接されていることを特徴とする角形二次電池。
【請求項５】
請求項３に記載の角形二次電池において、
前記電池蓋には貫通孔が穿設され、前記正負極出力部は前記貫通孔を貫通し、前記正負極出力部と前記貫通孔との間をシールするシール部材を設けたことを特徴とする角形二次電池。
【請求項６】
請求項５記載の角形二次電池において、
前記シール部材は、前記電池蓋の内面と前記正負極集電体との間にも設けられて容器内部をシールすることを特徴とする角形二次電池。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角形二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、深絞り法により開口部の短辺の寸法より深さ寸法を大きく形成した金属製の電池缶に、絶縁ケースを介して発電要素群を収容した角形二次電池が開示されている。電池缶の開口部は、電池蓋をレーザービーム溶接により固着して封止されている。電池缶内には注液口から電解液が注入されており、注液口はレーザービーム溶接により封止されている。電池缶内に注液口から電解液が注入された後に、注液口はレーザービーム溶接により気密封止されている。
【０００３】
そして、発電要素群においては、正負極箔に正負極合剤をそれぞれ塗布した正負極板が、セパレータを介して捲回または積層されており、正負極板には、正負極合剤の未塗工部がそれぞれ形成されている。未塗工部には、正負極集電体が超音波溶接により接合されている。電池蓋には、正負極集電体に接続された正負極外部端子が設けられている。
【０００４】
正負極外部端子は、シール部材を介して電池蓋に取り付けられ、電池蓋と正負極外部端子とは電気的に絶縁されるとともに、電池蓋と正負極外部端子との間の封水性が確保される。シール部材であるガスケットは圧縮して使用され、圧縮後の形状と位置はネジ締結もしくは、かしめによって保持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許３６９１２６８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１記載の角形二次電池は、正負極集電体と正負極外部端子とはレーザービーム溶接により接合されるが、正負極集電体と正負極外部端子との接合界面には接合抵抗（接触抵抗）が発生し、電気抵抗が大きくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による角形二次電池は、正極板、負極板、および前記正負極板を絶縁するセパレータを積層してなる発電要素群と、前記発電要素群が収納された容器外装と、前記発電要素群で発電した電力を正負極外部出力部を経由して外部に出力する正負極集電体とを備え、前記正負極集電体のそれぞれの一端には、前記発電要素群と接続される発電要素接続部が形成され、他端には、前記正負極出力部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、発電要素群と接続される接続部から外部出力部への電流経路の電気抵抗を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明による角形二次電池示す外観斜視図。
【図２】図１の角形二次電池の分解斜視図。
【図３】図１の角形二次電池の捲回型発電要素群を示す外観斜視図。
【図４】図１の角形二次電池の負極出力部の周辺部材を拡大して示す縦断面図。
【図５】図１の正負極集電体の組み立て方法を示す分解断面図。
【図６】本発明による角形二次電池の第２実施形態を示す断面図。
【図７】本発明による角形二次電池の第３実施形態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明による角形二次電池をリチウムイオン電池に適用した実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１１】
−第１実施形態−
[角形電池の構成]
図１および図２に示すように、角形二次電池は、一面が開口した直方体状の電池缶１４内に絶縁ケース１３を介して捲回型発電要素群１２０を収納し、電池缶１４の開口部１４Ａを電池蓋３によって封止している。電池缶４と電池蓋３によって容器外装が構成される。電池蓋３には、内側から正極出力部８および負極出力部７が突設され、正極出力部８および負極出力部７は、容器外装の外側から抜け止めワッシャ１０により抜け止されている。正負極出力部８および７は、容器外装の表面に設けられた正負極外部端子である。正負極外部端子８および７は、捲回型発電要素群１２０で発電した電力を外部に出力し、外部で発電した電力を捲回型発電要素群１２０に充電するための端子であり、後述する正負極集電体６および５に一体的に形成されている。
【００１２】
電池缶１４は金属製であり、深絞り法により開口部の短辺の寸法より深さ寸法が大きく形成されている。電池缶１４は、有底直方体容器の面積の大きな幅広側面１４Ｗと、面積の小さい幅狭側面１４Ｎと、容器底面である底面１４Ｂとで形成された扁平容器であり、上面に開口部１４Ａを有する。電池蓋３は、レーザービーム溶接法により電池缶１４の開口部１４Ａに固着されている。電池蓋３には注液口（図示省略）が設けられ、注液口から電池缶１４内に電解液が注入された後に、注液口はレーザービーム溶接により封止される。
【００１３】
[発電要素電極群]
図３に示すように、捲回型発電要素群１２０は、正負極箔ＡＦおよびＣＦに正負極活物質合剤１２３および１２５をそれぞれ塗布した正負極板１２２および１２４をセパレータ１２１を介して捲回して断面長円状に形成したものである。正負極板１２２および１２４には、正負極活物質合剤１２３および１２５が塗布されずに正負極箔ＡＦ,ＣＦが露出した未塗工部１２２Ａおよび１２４Ａがそれぞれ正負極接続部として形成されている。未塗工部１２２Ａおよび１２４Ａは、捲回型発電要素群１２０の幅方向の両端部に配置され、それぞれ、電池缶１４の両狭側面１４Ｎに沿って延在している。
【００１４】
正負極箔ＡＦおよびＣＦとしては、それぞれアルミニウム、銅が用いられ、活物質合剤としては、例えば、正極としてコバルト酸リチウム、負極としてグラファイトが用いられる。そして、正負極集電体６および５は、正負極箔ＡＦおよびＣＦと同一材料によって形成される。
【００１５】
正負極板１２２および１２４の未塗工部１２２Ａおよび１２４Ａには、正極集電体６および負極集電体５がそれぞれ接続されている。正負極出力部８および７は正負極集電体６および５にそれぞれ一体的に設けられている。
【００１６】
[集電体]
図２および図４に示すように、正負極集電体６および５は略Ｌ字形状に形成され、電池蓋３に固定されている。
【００１７】
正負極集電体６および５は、それぞれアルミニウム板および銅板のプレス加工によって一体的に形成されている。正負極集電体６および５は、電池蓋３の内面に沿って、電池缶１４の幅狭側面１４Ｎ内面近傍にまで延びる装着部６１および５１を備えている。正負極出力部８および７は、それぞれ装着部６１および５１に突設されている。平板である装着部６１および５１からプレス加工により形成された円筒の頂面が正負極出力部８および７であり、円筒頂面にバスバーなどの外部接続板が溶接される。
【００１８】
正負極集電体６および５は、装着部６１および５１の端部から略直角方向に電池缶１４の幅狭側面１４Ｎに沿って底面に延びる接続部６２および５２を備えている。接続部６２および５２は、負極板１２４の未塗工部１２２Ａおよび１２４Ａにそれぞれ沿って延設されている。接続部６２および５２には、正負極板１２２および１２４の未塗工部１２２Ａおよび１２４Ａと対向配置される正負極発電要素接続部６３および５３が設けられている。正負極発電要素接続部６３および５３は、幅狭側面１４Ｎに並行に延設されている接続部６２および５２から、幅広側面１４Ｗに沿って容器中央部に直角に折り曲げられて形成されている。正負極発電要素接続部６３および５３は未塗工部１２２Ａおよび１２４Ａに超音波溶接にて接合されている。
【００１９】
[負極出力部]
正負極集電体６および５は左右対称の勝手違い形状であるが、その構成要素は同一であり、図４を参照して負極集電板５、とくに負極出力部７について説明する。
【００２０】
負極出力部７は、装着部５１の表面から突出する大径円筒部５４と、大径円筒部５４の先端部から電池缶１４の外方向に突出する小径円筒部５５とを備えている。小径円筒部５５の先端部には、後述するかしめ加工によって抜け止めフランジ５６が形成され、抜け止めフランジ５６は、抜け止めワッシャ１０の外側端面に当接している。これによって、抜け止めワッシャ１０は、負極出力部７が電池缶１４内側方向へ抜けることを阻止している。
【００２１】
段付円筒形状の負極出力部７は、電池蓋３の開口部４を貫通して電池容器の外へ突出してる。周縁に抜け止めフランジ５６が形成された円筒頂面５７は負極出力部７、すなわち外部接続端子として機能し、図示しないバスバーが溶接される。
【００２２】
電池蓋３の開口部４には、略円板状のガスケット９が嵌装されている。ガスケット９は、電池蓋３と装着部５１との間に介在する環状部９１と、環状部９１の内周に連続して、負極出力部７の外周と貫通孔４の内周との間に介在する円筒部９２と、円筒部９２の外側端部で外周方向に拡がるフランジ部９３とを備えている。負極出力部７の大径円筒部５４は、ガスケット９の円筒部９２の内周に挿入され、小径円筒部５５には抜け止めワッシャ１０が嵌装されている。
【００２３】
ガスケット９は、負極集電体５と電池蓋３との間の封水性能を確保するが、さらに、負極集電体５と電池蓋３とを電気的に絶縁する。
【００２４】
第1実施形態の角形電池の製造方法を説明する。
組立に先だって、電池容器１４，電池蓋３，集電体５，６、発電要素群１２０などの部品を製作しておく。したがって、本発明による角形二次電池の製造方法は、少なくとも電池容器製造工程と、電池蓋製造工程と、集電体製造工程と、発電要素群製造工程とを含む。
【００２５】
[集電体固着工程]
電池蓋３に正負極集電体6および５を固着する。図５を参照して、負極集電体５を電池蓋３に固着する工程を説明する。
【００２６】
（ａ）電池蓋３の開口部４にガスケット９を嵌装する。
（ｂ）電池蓋３の内面側から、負極集電体５の円筒部５４，５５を、貫通孔４に装着したガスケット９から電池蓋３の外面側に貫通させる。
（ｃ）抜け止めワッシャ１０を小径円筒部５５に嵌装し、円筒部５５を上下から挟み込んでかしめ加工を行い、抜け止めフランジ部５６を抜け止めワッシャ１０にかしめる。
【００２７】
以上の（ａ）〜（ｃ）の３工程により、負極集電体５が電池蓋３に固着される。
なお、正極集電体６も負極集電体５と同様にして電池蓋３に固着される。
【００２８】
[蓋組立体製造工程]
正負極集電体６および５の接続部６３および５３に発電要素群１２０の正極未塗工部１２２Ａと負極未塗工部１２４Ａを超音波溶接する。これにより、電池蓋３，正負極集電体６および５，発電要素群１２０を一体化した蓋組立体が製造される。
【００２９】
[蓋組立体収容工程]
絶縁ケース１３に入れた蓋組立体を電池容器１４に収納する。
[容器封止工程]
電池容器１４の開口部１４Ａを電池蓋３で塞ぎ、外周部をレーザ溶接することにより、電池容器１４を封止する。
[電解液注液工程]
電池蓋３の図示しない注液口から電解液を注液し、注液口に封止栓をレーザ溶接して注液口を封止する。
以上の各工程を経て図1に示す角形二次電池が製造される。
【００３０】
以上説明した角形二次電池によれば、次のような作用効果を奏することができる。
（１）正極出力部8と負極出力部７はそれぞれ、正負極集電体６および５に一体形成されている。すなわち、発電要素群１２０と接続される正極接続部６３から正極外部出力部８への電流経路、および発電要素群１２０と接続される負極接続部５３から負極外部出力部７への電流経路のそれぞれを、一つの導電部材８および７で構成した。その結果、上記電流経路の電気抵抗を低減することができる。換言すると、従来のように、互いに溶接されている二つの導電部材を上記電流経路に設けた場合には、２部材間の接触抵抗が発生するが、本発明では一部材としたので、上記電流経路の電気抵抗を低減することができる。
【００３１】
（２）正負極出力部８および７を正負極集電体６および５に一体形成したので、部品点数が減少し、製造コストを低減することができる。
【００３２】
［第２実施形態］
次に、本発明による角形二次電池の第２実施形態を図６を参照して説明する。なお、第１実施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。第２実施形態は、第１実施形態の構成に加え、電池蓋３の内面にシール用突起３Ｐを形成したものである。
【００３３】
図６に示すように、電池蓋３の内面には、負極集電体５の大径円筒部５４と同心の円環状で、ガスケット９に向かって突出するシール用突起３Ｐが形成されている。シール用突起３Ｐは、ガスケット９に食い込んでおり、電池蓋３とガスケット９との間を緊密にシールしている。
【００３４】
正極集電体６も負極集電体５と同様な構成である。
【００３５】
第２の実施形態の角形二次電池は、ガスケット９の円筒部９２で容器内部をシールするとともに、環状部９１でもシールしている。したがって、第２実施形態は第１実施形態の効果に加え、正負極出力部８および７と電池蓋３とのシール性能が高いという効果を奏する。
【００３６】
［第３実施形態］
次に、本発明による角形二次電池の第３実施形態を図７を参照して説明する。なお、第１実施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。第３実施形態は、第２実施形態で電池蓋３に形成されていたシール用突起３Ｐに代えて、装着部５１にシール用突起５１Ｐを形成したものである。
【００３７】
図７に示すように、負極集電体５の装着部５１には、大径円筒部５４と同心の円環状で、ガスケット９に向かって突出するシール用突起５１Ｐが形成されている。シール用突起５１Ｐは、ガスケット９に食い込んでおり、装着部５１とガスケット９との間を緊密にシールしている。
【００３８】
正極集電体６も負極集電体５と同様な構成である。
【００３９】
第３の実施形態の角形二次電池は、ガスケット９の円筒部９２で容器内部をシールするとともに、環状部９１でもシールしている。したがって、第２実施形態は第１実施形態の効果に加え、正負極出力部８および７と電池蓋３とのシール性能が高いという効果を奏する。
【００４０】
第３実施形態は第２実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００４１】
［変形例］
（１）第１実施形態では、発電要素群１２０は捲回型であったが、矩形正負極板と矩形セパレータとを積層してなる発電要素群を用いた角形二次電池にも本発明を適用することができる。
【００４２】
（２）第１実施形態では、電池缶１４の幅狭開口部１４Ａを電池蓋３で封止するものであったが、幅広側面１４Ｗに開口部を有し、この開口部を電池蓋で封止し、この電池蓋から正負極外部出力部を突設するようにした電池缶にも本発明を適用できる。この場合、発電要素群は幅広の開口部と対向して配置される。
【００４３】
なお、この形式の電池は、幅狭開口部１４Ａを電池蓋３で封止した実施形態の電池に比べると、発電要素群から外部出力端子までの電流経路の長さは短く電気抵抗も小さいが、本発明を適用すれば、さらに電気抵抗を小さくすることができる。
【００４４】
（３）第１実施形態では、正負極出力部８および７に対応して貫通孔４を２個設けているが、より多くの正負極出力部８および７を設けるとともに、これに対応したより多くの貫通孔４を設けることも可能である。
【００４５】
（４）第１実施形態では、正負極集電体６および５は金属板をプレス加工したものであったが、正負極出力部８および７と一体形成され、かつ発電要素群１２０の正負極板１２２および１２４に電気的に接続されるものであれば、他の任意の形状を採用することができる。
【００４６】
（５）第２および第３実施形態では、ガスケット９は、大径円筒部５４の周囲のシールと、電池蓋３と負極集電体５とのシールを兼用することとしたが、各部のシールに別個のシール部材を用いてもよい。
【００４７】
以上説明した角形二次電池は一例であり、本発明は上記実施形態や変形例に限定されない。したがって、
【符号の説明】
【００４８】
３：電池蓋
４：貫通穴
５：負極集電体
６：正極集電体
７：負極出力部
８：正極出力部
９：ガスケット
１０：抜け止めワッシャ
１１：電池蓋のシール用突起
１２：極板のシール用突起
１３：絶縁ケース
１４：電池缶
１５：抜け止めフランジ部 
２０Ａ：正極板
２０Ｂ：負極板
５１：負極集電体
５３：負極発電要素接続部
６１：正極集電体
６３：正極発電要素接続部
９３  フランジ部
９３  環状部
９１  円筒部
１２０：捲回型発電要素群
１２１：セパレータ
１２２：正極板
１２２Ａ、１２４Ａ：未塗工部
１２３：正極側活物質合剤
１２４：負極板
１２５：負極側活物質合剤
【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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