(57)【要約】【課題】卷回型電極１０を収容する直方体ケース１２の扁平壁１２ｃと扁平壁１２ｅを内側に変位させると底板１２ｆが外側に膨出して底板１２ｆと卷回型電極１０が離れてしまう。【解決手段】底板１２ｆに内側に向けて変位する凹所１２ｇを設けておく。凹所１２ｇを設けておくと、扁平壁１２ｃと扁平壁１２ｅが内側に変位しても、底板１２ｆが外側に膨出することがなく、底板１２ｆと卷回型電極１０が離れることがない。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直方体形状のケース内に、正極シートとセパレータシートと負極シートを重ね合わせた重ね合わせシートを巻上げて形成した卷回型電極が、その卷回軸がケースの底板と平行な姿勢で収容されており、
ケースの底板の一部に、ケースの内側に向けて変位した凹所が形成されており、
その凹所が、卷回型電極の正極活物質塗工範囲を超えて延びており、
その凹所の内面に、卷回型電極のケースの底板側の端縁が接触している、
ことを特徴とする電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書では、卷回型電極を直方体ケースに収容した電池を開示する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、上記の電池が開示されている。この形式の電池は、図１に示すように、絶縁性のセパレータシート２と、金属箔４ａの両面に正極活物質層４ｃ，４ｄを塗工した正極シート４と、絶縁性のセパレータシート６と、金属箔８ａの両面に負極活物質層８ｃ，８ｄを塗工した負極シート８を重ね合わせ、重ね合わされたシート群を卷回することで卷回型電極を形成する。そして、図２に示すように、卷回型電極１０を直方体ケース１２に収容する。直方体ケース１２の上面１２ａは開放されており、卷回型電極１０を収容した後に蓋等を利用して閉じられる。
【０００３】
卷回型電極１０は、卷回軸１０ａの周りに卷回されているが、卷回軸１０ａに沿った方向から観察すると扁平に押しつぶされた形状をしており、上部湾曲部１０ｂと平面部１０ｃと下部湾曲部１０ｄと平面部１０ｅを備えている。
【０００４】
本明細書で開示する電池では、卷回軸１０ａが直方体ケース１２の底板１２ｆと平行になる姿勢で、卷回型電極１０を直方体ケース１２に収容する。直方体ケース１２は、卷回型電極１０を収容する形状に形成されており、収容すると、卷回型電極１０の平面部１０ｃが直方体ケースの側壁１２ｃの内面に向かい合い、卷回型電極１０の平面部１０ｅが直方体ケースの側壁１２ｅの内面に向かい合い、卷回型電極１０の下部湾曲部１０ｄが直方体ケース１０の底板１２ｆの内面に接触する。以後では、用語の簡単化のために、１２ｃ，１２ｄを扁平壁といい、１２ｂ，１２ｄを側壁という。
【０００５】
図１に示すように、正極シート４には、正極活物質が塗工されないで金属箔４ａが露出している未塗工部４ｂが残されている。同様に、負極シート８には、負極活物質が塗工されないで金属箔８ａが露出している未塗工部８ｂが残されている。シート類を重ね合わせる際には、未塗工部４ｂがセパレータシート２，６からはみ出し、未塗工部８ｂがセパレータシート２，６からはみ出す位置関係で重ね合わせる。未塗工部４ｂと未塗工部８ｂは反対側にはみ出す。その状態で卷回するために、図１の範囲１０ｇでは、「セパレータシート２」と「正極活物質層４ｃと正極用金属箔４ａと正極活物質層４ｄ」と「セパレータシート６」と「負極活物質層８ｃと負極用金属箔８ａと負極活物質層８ｄ」が積層された状態で卷回されており、範囲１０ｆでは正極用金属箔４ａのみが卷回されており、範囲１０ｈでは負極用金属箔８ａのみが卷回されている。範囲１０ｆでは、図示しない正極用集電体を正極用金属箔４ａに取り付けることができ、範囲１０ｈでは、図示しない負極用集電体を負極用金属箔８ａに取り付けることができる。
【０００６】
特許文献１が示すように、複数個の電池を重ね合わせることで組電池を形成することがある。この場合、ケース１２の扁平壁１２ｅの外面に、隣接するケース１２の扁平壁１２ｃの外面が向かい合う位置関係で、複数個のケース１２を重ね合わせる（積層する）。実際の組電池では、ケース１２の扁平壁１２ｅと、隣接するケース１２の扁平壁１２ｃの間にスペーサ板を挟んだ状態で、組電池を積層方向に圧縮する。組電池を積層方向に圧縮するために拘束バンド等を利用する。スぺーサ板は、扁平壁１２ｅ，１２ｃよりも小さく、扁平壁１２ｅ，１２ｃの一部にスペーサ板が密着する。拘束バンドで強く拘束すると、ケース１２の扁平壁１２ｅの一部と、隣接するケース１２の扁平壁１２ｃの一部がケースの内側に変位する。個々のケースについてみると、扁平壁１２ｃの一部と扁平壁１２ｅの一部の間の距離が接近する。
【０００７】
あるいは、単電池の製造プロセスで、扁平壁１２ｃと扁平壁１２ｅ間の距離を接近させる加工をすることもある。例えば、図３に示す状態から図４に示す状態に変形させることがある。この変形工程を加えると、図３と図４を対比すると明らかなように、卷回型電極１０の平面部１０ｃがケース１２の扁平壁１２ｃの内面に強く密着し、卷回型電極１０の平面部１０ｅがケース１２の扁平壁１２ｅの内面に強く密着する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−２３０８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ケース１２の扁平壁１２ｃと扁平壁１２ｅの距離が接近するように変形させると、卷回型電極１０の平面部１０ｃがケース１２の扁平壁１２ｃの内面に強く密着し、平面部１０ｅが扁平壁１２ｅの内面に強く密着する一方において、図４に示すように、ケース１２の底板１２ｆが外側に向かって膨出するように変形する。この結果、卷回型電極１０の下部湾曲部１０ｄと底板１２ｆの内面との間が離れてしまう。卷回型電極１０の下部湾曲部１０ｄとケース１２の底板１２ｆの内面との間が離れてしまうと、卷回型電極１０がケース１２内で振動する現象が顕著となり、電池の信頼性ないし耐久性が低下する。ケース１２に衝撃が作用した場合の耐力も低下する。
【００１０】
本明細書では、ケース１２の扁平壁１２ｃと扁平壁１２ｅの距離が接近するように変形させても、卷回型電極１０の下部湾曲部１０ｄとケース１２の底板１２ｆの内面との間が離れない技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本明細書で開示する電池では、直方体形状のケース内に卷回型電極が収容されている。卷回型電極は、正極シートとセパレータシートと負極シートを重ね合わせた重ね合わせシートを巻上げて形成されている。卷回型電極の卷回軸がケースの底面と平行な姿勢で収容されている。
本明細書で開示する電池では、ケースの底板の一部に、ケースの内側に向けて変位した凹所が形成されている。その凹所は、卷回型電極の正極活物質塗工範囲を超えて延びている。卷回型電極のケースの底板側の端縁は、凹所の内面に接触している。
【００１２】
上記の構成を備えていると、ケースの扁平壁同志を内側に向けて変形させた際に、ケースの底板が外側に向かって膨出することが抑制される。卷回型電極の下部湾曲部とケースの底板の内面との間が離れることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】卷回型電極を形成する重ね合わせシートを模式的に説明する図。
【図２】卷回型電極とケースの関係を模式的に説明する図。
【図３】従来の電池の断面図。
【図４】従来の電池の問題を説明する図。
【図５】明細書で開示する電池の断面図。
【図６】従来技術の問題が解決されることを模式的に説明する図。
【図７】明細書で開示する電池を扁平壁側から見た図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施例の主要な特徴を列記しておく。
（特徴１）直方体ケース１２の扁平壁１２ｃと扁平壁１２ｅの外側に一対の拘束板１４，１４を配置し、一対の拘束板１４，１４を接近させて扁平壁１２ｃと扁平壁１２ｅを接近させる。
（特徴２）直方体ケース１２の底板１２ｆと拘束板１４，１４の間に間隔が残る位置関係で一対の拘束板１４，１４を接近させる。
（特徴３）複数個の直方体ケースを積層し、その積層方向に圧縮することで組電池を構成する。その際に、直方体ケース１２の扁平壁１２ｃと扁平壁１２ｅを接近させる。
（特徴４）卷回型電極１０は、直方体ケース１２の開放された上面をふさぐ蓋に対して固定されている。
（特徴５）負極活物質塗工範囲は正極活物質塗工範囲よりも広い。正極活物質塗工範囲では、「セパレータシート」と「正極活物質層と正極用金属箔と正極活物質層」と「セパレータシート」と「負極活物質層と負極用金属箔と負極活物質層」という全メンバーが積層された状態で卷かれている。他の範囲では、一部のメンバーが欠落した状態で巻かれている。全メンバーが積層された状態で巻かれている正極活物質塗工範囲では、密に巻かれており、卷回電極の強度が高い。正極活物質塗工範囲を支持すると、卷回電極が位置決めされる。
【実施例】
【００１５】
卷回型電極１０と、卷回型電極１０を形成する重ね合わせシートについては、図１と図２を参照して説明したとおりであり、説明を繰り返さない。本実施例では、負極活物質塗工範囲が正極活物質塗工範囲よりもわずかに広い。正極活物質塗工範囲では、「セパレータシート２」と「正極活物質層４ｃと正極用金属箔４ａと正極活物質層４ｄ」と「セパレータシート６」と「負極活物質層８ｃと負極用金属箔８ａと負極活物質層８ｄ」という全メンバーが積層された状態で密に卷かれている。
本実施例の直方体ケース１２では、図５〜図７に示すように、底板１２ｆの一部にケース１２の内側に向かって変位する部分が形成されている。ケース１２の外側から観察すると、ケース１２の底板１２ｆの一部に凹所１２ｇが形成されている。
凹所１２ｇの幅と位置は、図５に示すように、卷回型電極１０の下部湾曲部１０ｄの下端縁の近傍に接する幅と位置に形成されている。凹所１２ｇの長さと位置は、図７に示すように、正極活物質が塗工されている範囲１０ｇを超えて延びる長さと位置に形成されている。図７では図示の明瞭化のために、卷回型電極１０の下部湾曲部１０ｄと凹所１２ｇの間が離れているように図示されているが、実際には下部湾曲部１０ｄの下端縁の近傍が凹所１２ｇの内面に接触している。
【００１６】
範囲１０ｆでは、正極用金属箔４ａのみが卷回されており、正極用金属箔４ａに図示しない正極集電体が接続されている。正極集電体は正極ボルト１６に接続されている。範囲１０ｈでは、負極用金属箔８ａのみが卷回されており、負極用金属箔８ａに図示しない負極集電体が接続されている。負極集電体は負極ボルト１８に接続されている。正極集電体と正極ボルト１６ならびに負極集電体と負極ボルト１８は、直方体ケースの開放された上面をふさぐ蓋を貫通している。正極集電体と正極ボルト１６ならびに負極集電体と負極ボルト１８は、蓋から絶縁されている。正極集電体と正極ボルト１６ならびに負極集電体と負極ボルト１８によって、卷回型電極１０は蓋に対して位置決めされている。
【００１７】
製造時には、正極集電体と正極ボルト１６ならびに負極集電体と負極ボルト１８によって卷回型電極１０を蓋に対して位置決めし、その状態で卷回型電極１０をケース１２内に挿入して蓋で直方体ケース１２の開放された上面をふさぎ、ケース１２と蓋を固定する。
その後に、図６に示すように、直方体ケース１２の扁平壁１２ｃと扁平壁１２ｅの外側に一対の拘束板１４，１４を配置し、一対の拘束板１４，１４を接近させて扁平壁１２ｃと扁平壁１２ｅを接近させる。
このとき、ケース１２の底板１２ｆが平坦であると、図４に示すように、扁平壁１２ｃと扁平壁１２ｅが内側に変位するのに伴って底板１２ｆが外側に膨出してしまう。それに対して、ケース１２の底板１２ｆに凹所１２ｇが形成されていると、図６に示すように、扁平壁１２ｃと扁平壁１２ｅが内側に変位しても底板１２ｆが外側に膨出してしまうことを防止できる。本実施例によると、ケース１２の扁平壁１２ｃが内側に変位して卷回型電極１０の平面部１０ｃがケース１２の扁平壁１２ｃの内面に強く密着し、ケース１２の扁平壁１２ｅが内側に変位して卷回型電極１０の平面部１０ｅがケース１２の扁平壁１２ｅの内面に強く密着し、しかも、卷回型電極１０の下部湾曲部１０ｄと底板１２ｆの内面との間が密着し続ける。
本実施例によると、卷回型電極１０の平面部１０ｃと平面部１０ｅと下部湾曲部１０ｄがケース１２の内面と密着する。しかも、凹所１２ｇが正極活物質塗工範囲１０ｇを超えて延びていることから、卷回型電極１０のうち、シート間に隙間がない状態で密に巻き上がられている部分が全長に亘って凹所１２ｇによって拘束される。その結果、卷回型電極１０がケース１２内でケース１２に対して振動しづらい。電池の信頼性と耐久性が向上する。
【００１８】
上記では、単電池の製造過程で扁平壁１２ｃと扁平壁１２ｅを内側に変位させる。本実施例の有用性はそれに限られない。複数個の単電池を積層し、積層方向に強く圧縮ないし拘束することで扁平壁１２ｃと扁平壁１２ｅが内側に変位する場合にも有用である。
【００１９】
凹所１２ｇによる底板１２ｆの膨出変形の防止効果は凹所１２ｇの深さ等によって変化する。実験によって、底板１２ｆの膨出変形を禁止するのに必要な凹所１２ｇの深さを決定することができる。
【００２０】
なお直方体ケースの底板に凹所を設けること自体は既知であり、例えば特開２０１３−７７４９５号公報と特開２００４−７１２２４号公報に記載されている。特開２０１３−７７４９５号公報の技術では、卷回型電極の卷回軸が底板と垂直な姿勢で収容する。すると正極活物質が塗工されていない正極用金属箔のみが卷回されている範囲が底板と向かいあう。正極用金属箔は、中心が空間となっている小判型形状に卷回されている。底板に小判型形状の凹所（卷回型電極側から見ると凸部）を設けておくと、その凸部が卷回している正極用金属箔の内側に入り込んで導通を確保することが可能となる。底板に凹所を設けるのは導通を確保するためのものであり、ケースの変形に対応するものでない。底板に凹所を設けることでケースの変形に対応する技術を示唆するものでない。特開２００４−７１２２４号公報の技術では、過充電時に正極格子が伸びる現象に対応するためにケースの底面に凹所を設ける。ケースの変形に対応するものでないし、底板に凹所を設けることでケースの変形に対応する技術を示唆するものでない。
【００２１】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２２】
２：セパレートシート
４：正極シート
６：セパレートシート
８：負極シート
１０：卷回型電極
１０ｇ：正極活物質塗工範囲
１２：ケース
１２ｆ：底板
１２ｇ：凹所
【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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