(57)【要約】【課題】電極シートと集電部材との接合箇所の周囲における電極シートの皺寄りを抑制した電池を提供すること。【解決手段】扁平状の電極捲回体３を有する扁平角型の電池において，電極捲回体には，捲回軸方向の両端の非塗工部が突出している部分２１，２２の少なくとも一方に，平坦部１１内の少なくとも２箇所に端部側から切り込みを入れるとともに，切り込み間の集電箔を捲回軸方向と交差する方向の折り目により折り返した。その折り返し部１２にて，集電部材との接続部を設けた。【選択図】図４
2019186151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
いずれも集電箔上に電極活物質層を形成したものである正負の電極シートを，セパレータを間に挟み込みつつ，平坦部とその両側のターン部とを有する扁平状に捲回した電極捲回体と，前記正負の電極シートにそれぞれ接続された正負の集電部材と，
電解液と，
扁平角型の外装体とを有し，
前記電極捲回体と前記正負の集電部材と前記電解液とが前記外装体に収容されているとともに，前記正負の集電部材がそれぞれ前記外装体の外部に導通している電池であって，
前記電極捲回体には，捲回軸方向の両端に，前記正負の電極シートの別々の一方における，前記集電箔上に前記電極活物質層が形成されていない非塗工部が突出しており，前記正負の集電部材の別々の一方が接続されている，正負の接続部が形成されており，
前記正負の接続部の非塗工部の少なくとも一方に，前記平坦部内の少なくとも２箇所に端部側から切り込みが入れられるとともに，前記切り込み間の前記集電箔が捲回軸方向と交差する方向の折り目により折り返されている折り返し部が形成されていることを特徴とする電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，正負の電極シートを扁平状に捲回した電極捲回体を有する電池に関する。さらに詳細には，電極捲回体の両端に電極シートのいわゆる非塗工部が突出しており，その突出箇所に集電部材が接続されている構造の電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から，電極積層体として扁平捲回型のもの（電極捲回体）を使用する電池がある。この種の電極捲回体では通常，捲回軸方向の両端に正負それぞれの非塗工部が突出している。この突出部分にて集電部材との接続が行われる。この接続のための接合技術の一例として，特許文献１に記載のものを挙げることができる。特許文献１の接合装置では，抵抗接合にて端子（集電部材）とシートとを接合するに際して，一方の挟み付け電極の先端面を曲面状としている（同文献の図２）。このため，端子とシートとの積層体が均等に押し広げられつつ接合が行われる。これにより，接合強度のばらつきを低減させている（同文献の［００１０］）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2015-182095号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら従来の技術には，次のような問題点があった。接合箇所の周囲で電極シートに皺寄りが生じることが避け難いのである。この皺寄りのため，その凸状の箇所とセパレータとが強く押し付け合う状態となる場合がある。すると，過充電時等にその箇所を起点としてセパレータが破断してしまうことがある。
【０００５】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，電極シートと集電部材との接合箇所の周囲における電極シートの皺寄りを抑制した電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様における電池は，いずれも集電箔上に電極活物質層を形成したものである正負の電極シートを，セパレータを間に挟み込みつつ，平坦部とその両側のターン部とを有する扁平状に捲回した電極捲回体と，正負の電極シートにそれぞれ接続された正負の集電部材と，電解液と，扁平角型の外装体とを有し，電極捲回体と正負の集電部材と電解液とが外装体に収容されているとともに，正負の集電部材がそれぞれ外装体の外部に導通している電池であって，電極捲回体には，捲回軸方向の両端に，正負の電極シートの別々の一方における，集電箔上に電極活物質層が形成されていない非塗工部が突出しており，正負の集電部材の別々の一方が接続されている，正負の接続部が形成されており，正負の接続部の非塗工部の少なくとも一方に，平坦部内の少なくとも２箇所に端部側から切り込みが入れられるとともに，切り込み間の集電箔が捲回軸方向と交差する方向の折り目により折り返されている折り返し部が形成されているものである。
【０００７】
上記態様における電池では，電極捲回体の平坦部の範囲内にて，集電箔の非塗工部に切り込みを入れて折り返し部を形成している。これにより，折り返し部では層間の隙間を少なくしている。そして，この折り返し部のところで正負の集電部材との接続を行っている。これにより，集電箔の皺寄りを防止し，耐電圧を向上させている。
【０００８】
上記態様における電池では，折り返し部の切り込みの深さが，１ｍｍ以上であることが望ましい。切り込みが浅すぎると，折り目の形成が困難だからである。また，切り込みは，電極活物質層が形成されている範囲には及ばない深さであることが望ましい。また，折り目の長さは，接続部の接続痕のサイズ以上であることが望ましい。また，折り返し部以外の部位におけるセパレータは，正負の非塗工部にまで及ぶ幅のものであってもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本構成によれば，電極シートと集電部材との接合箇所の周囲における電極シートの皺寄りを抑制した電池が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態に係る電池の構成を示す透視正面図である。
【図２】実施の形態に係る電池の構成を示す透視側面図である。
【図３】実施の形態に係る電池の構成を示す平面図である。
【図４】実施の形態における電極捲回体を示す斜視図である。
【図５】電極捲回体（折り返し部でない箇所）の構造を示す断面図である。
【図６】電極捲回体（折り返し部）の構造を示す断面図である。
【図７】（比較例）折り返し部を設けない場合の電池の構成を示す透視側面図である。
【図８】実施の形態における電極捲回体の捲回構造を示す斜視図である。
【図９】実施の形態の変形例における電極捲回体の捲回構造を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，図１〜図３に示す電池１に本発明を適用したものである。電池１は，外装体２に電極捲回体３を収容してなるものである。電極捲回体３は，正負の電極シートを，セパレータを間に挟み込みつつ捲回して積層したものである。正負の電極シートはいずれも，集電箔上に電極活物質層を形成したものである。
【００１２】
電池１の外面には，正負の対外端子４，５が設けられている。電池１はさらに，正負の集電部材６，７を内蔵している。集電部材６，７はそれぞれ，電極捲回体３の正極シートのみ，負極シートのみと接続されているものである。集電部材６，７はまた，対外端子４，５に接続されている。電池１の外装体２は，扁平角型の外形を持つものである。そのため電極捲回体３も扁平状の捲回体であり，図２に示されるように上下にターン部８，９がある。外装体２の内部には，電極捲回体３に加えて電解液１０も収容されている。
【００１３】
電極捲回体３についてさらに説明する。図４に示されるように電極捲回体３は，上下のターン部８，９の間の平坦部１１を有している。電極捲回体３はさらに，平坦部１１の一部に折り返し部１２を有している。折り返し部１２の構造を，図５，図６に示す。図５は，平坦部１１ではあるが折り返し部１２ではない箇所における電極捲回体３の断面構造を示している。図６は，折り返し部１２における電極捲回体３の断面構造を示している。なお図５，図６では各層間に隙間があるように描いているが，これは理解の容易のためである。実際の電極捲回体３ではむろん，各層が密着している。
【００１４】
まず図５，すなわち折り返し部１２でない箇所について説明する。図５に示されるように電極捲回体３は，正極シート１３と，負極シート１４と，セパレータ１５との各層の積層体である。ただし前述のように捲回積層であるため，各正極シート１３および各負極シート１４はそれぞれ，電極捲回体３の全体で長尺状に繋がった１枚のものである。セパレータ１５は２枚である。正極シート１３および各負極シート１４はいずれも，集電箔１６，１７の表面上に電極活物質層１８，１９を形成したものである。
【００１５】
そして電極捲回体３では，図５中の左右方向（捲回軸方向）の中央部分が，正極シート１３と負極シート１４との両方が存在する発電部２０となっている。発電部２０における正極シート１３および負極シート１４にはいずれも，前述の電極活物質層１８，１９が存在している。図５中右側の端部には，正極シート１３が存在し負極シート１４が存在しない正極突出部２１が設けられている。同様に左側の端部には，負極シート１４が存在し正極シート１３が存在しない負極突出部２２が設けられている。正極突出部２１における正極シート１３および負極突出部２２における負極シート１４はいずれも，電極活物質層１８，１９が形成されていない，集電箔１６，１７のみの非塗工部である。
【００１６】
続いて図６の折り返し部１２について説明する。折り返し部１２では，正極突出部２１における正極シート１３および負極突出部２２における負極シート１４にそれぞれ，折り目２３が付けられている。これにより正極シート１３および負極シート１４の非塗工部が折り返されている。図６では，各正極シート１３および負極シート１４に２箇所ずつの折り目２３が付けられ，各シートが２回折り返されている。しかしこのことは必須ではなく，折り返し回数は１回でもよいし，３回またはそれ以上でもよい。この折り返し部１２が，電極捲回体３と前述の集電部材６，７との接続箇所である。
【００１７】
このような形にすることによる利点を説明する。折り返し部１２を形成することなく電極捲回体３に集電部材６，７を接続すると，図７中の接続箇所２４のように，その箇所の電極シートに皺寄りが生じる。そのため前述のような問題点が発生しうる。折り返し部１２がないと接続箇所２４の電極シートに皺寄りが生じるのは，層間に隙間があるからである。集電部材６，７との接続は正極突出部２１，負極突出部２２にて行われるが，この部分では層間に隙間があるのである。前述のようにこれらの部分では，正極シート１３と負極シート１４とのうち一方しか存在しておらず，さらに電極活物質層１８，１９がないからである。前に電極捲回体３では各層が密着していると書いたが，それは発電部２０でのことである。
【００１８】
折り返し部１２を有する本形態の電池１では，正極突出部２１，負極突出部２２における層間の隙間が，折り返し部１２のない場合より少なくなっている。折り目２３で電極シートの非塗工部が折り返されている分，厚くなっているからである。したがって本形態の電池１では，図２に示したように，電極捲回体３と集電部材６（集電部材７でも同じ）との接合箇所においても，電極シートに皺寄りがほとんど生じていない。このため本形態の電池１では，電極シートの皺寄りに起因する問題が発生することはない。
【００１９】
本形態の電池１における電極捲回体３の捲回構造を図８により説明する。図８に示すのは，長尺状の正極シート１３，負極シート１４，およびセパレータ１５を捲回して電極捲回体３とする途中の状態である。図中上部に，既に捲回されている部分を示している。その下方に，未捲回の部分を示している。なお図中ではセパレータ１５が１枚しか見えていないが，実際には正極シート１３と負極シート１４との間にもう１枚あり，計２枚である。
【００２０】
図８に示されるように，正極シート１３および負極シート１４の非塗工部（集電箔１６，１７）には，捲回前に切り込み２５，２６が端部側から入れられている。切り込み２５，２６はいずれも，電極活物質層１８，１９のある発電部２０には達しない範囲内で，すなわち非塗工部の範囲内で設けられている。ただし切り込み２５，２６の深さは１ｍｍ以上あることが望ましい。１ｍｍ未満の深さの切り込み２５，２６では，その間の集電箔１６，１７をうまく折り返すことが難しいからである。
【００２１】
そして，隣り合う２本の切り込み２５，２６の間に折り目２３が付けられている。折り目２３はいずれも，正極シート１３，負極シート１４の長手方向と平行である。この方向は，電極捲回体３の捲回軸方向（図４，図８中の左右方向）と交差する方向である。また，折り目２３およびその両端の切り込み２５，２６に対応する区間においては，セパレータ１５にも切り欠き２７が形成される。集電部材６，７との接続箇所にて集電箔１６同士，集電箔１７同士の導通をセパレータ１５が邪魔しないようにするためである。なお，隣り合う２本の切り込み２５，２６の間隔，すなわち折り目２３の長さは，集電部材６，７との接合により形成される接合痕のサイズ以上であればよい。
【００２２】
そして，折り目２３およびその両端の切り込み２５，２６が，電極捲回体３においては，ターン部８，９には掛からず，平坦部１１の範囲内に収まる。また，捲回の都度，同じ位置に折り目２３および切り込み２５，２６が重なるようにされる。こうして，図４に示した電極捲回体３が得られる。上記のように構成された本形態の電池１では，従来型の電池（図７のように折り返し部１２のないもの）と比べて，過充電に対する耐電圧が高い。例えばリチウムイオン二次電池であって従来型にて耐電圧が２５Ｖとなるような仕様であれば，折り返し部１２の導入により３５Ｖ程度の耐電圧を得ることができる。
【００２３】
次に変形例を説明する。図９に，変形例の場合における図８に相当する図を示す。図９の変形例の，図８に対する相違点は，セパレータ１５にある。すなわち，図８に示した構成例におけるセパレータ１５は，発電部２０のみならず正極突出部２１および負極突出部２２をもカバーする全幅のものである。そして前述の切り欠き２７を設けることで集電箔同士の導通を確保したものである。
【００２４】
これに対し図９の変形例では，セパレータ１５として，発電部２０のみをカバーし正極突出部２１および負極突出部２２をカバーしない全幅のものを用いている。これにより，切り欠き２７を設ける必要性を排除している。図９のような構成でも，図８に示した構成例と同様の効果が得られる。つまり電極捲回体３においては，折り返し部１２以外の部位では，セパレータ１５が正極突出部２１および負極突出部２２にも及んで設けられていてもよいし，及んでいなくてもよいのである。なお図９では，折り返し部１２の折り返し回数が１回である例を示している。
【００２５】
以上詳細に説明したように本実施の形態によれば，扁平状の電極捲回体３を用いる電池１において，電極捲回体３と集電部材６，７との接続箇所における正負の電極シート（非塗工部）に折り返し部１２を形成することとしている。これにより，集電部材６，７との接続箇所における正負の集電箔１６，１７に皺寄りが発生しないようにしている。また，折り返し部１２とそうでないところの境目に切り込み２５，２６を入れている。これにより，折り返し部１２を設けること自体により集電箔１６，１７にストレスが掛かることも防止している。こうして，電極シートの皺寄りによる耐電圧の低下を抑制した電池１が実現されている。
【００２６】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば前記形態では，正極側と負極側との両方に折り返し部１２を設けている。しかしこれに限らず，正極側と負極側とのうちいずれか一方にのみ折り返し部１２を設けたものであっても，全く折り返し部１２を設けないものと比較すればある程度の効果はあり，本発明の範囲に含まれる。
【００２７】
また，電極シート（非塗工部）に折り返し部１２を形成するタイミングに限定はない。前記形態では捲回前にあらかじめ形成した（図８）が，捲回後に切り込み２５，２６を入れて折り返し部１２を形成する手順であってもよい。また，対象とする電池の種類は，特に限定はなく，正負の電極シートおよびセパレータを扁平状に捲回した電極捲回体を使用するものであれば何でもよい。少なくとも，リチウムイオン電池やニッケル水素電池は含まれる。また，外装体２は，ハードボックスタイプに限らずフィルムラミネートタイプ等の軟式のものでもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１          電池
２          外装体
３          電極捲回体
４，５      対外端子
６，７      集電部材
８，９      ターン部
１０        電解液
１１        平坦部
１２        折り返し部
１３        正極シート
１４        負極シート
１５        セパレータ
１６，１７  集電箔
１８，１９  電極活物質層
２１        正極突出部（接続部）
２２        負極突出部（接続部）
２３        折り目
２５，２６  切り込み
【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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