(57)【要約】【課題】電池内部の容積に対する電極面積の割合を大きくして高エネルギー密度化、小型化を図るとともに電池内部で発生する接触不良をなくして優れた電池特性を実現できる二次電池を提供する。【解決手段】表面に活物質層が形成された正極板及び負極板と、これらを対向させてなる二次電池において、正極板及び前記負極板のうちの一方は、基台部と、基台部から突出する複数の柱状の凸部とからなり、正極板及び負極板のうちの他方は、基台部と、基台部から突出する複数の筒状の凸部とからなり、正極板又は負極板の柱状の凸部と、正極板又は負極板の筒状の凸部とが互いに嵌合する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に活物質層が形成された正極板及び負極板と、これらを対向させてなる二次電池において、
前記正極板及び前記負極板のうちの一方は、基台部と、前記基台部から突出する複数の柱状の凸部と、からなり、
前記正極板及び前記負極板のうちの他方は、基台部と、前記基台部から突出する複数の筒状の凸部と、からなり、
前記柱状の凸部と前記筒状の凸部とが、互いに嵌合することを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記柱状の凸部又は前記筒状の凸部は、それぞれの中心が所定の間隔をあけて並べて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記柱状の凸部又は前記筒状の凸部は、前記基台部の所定の場所を中心にしたリング形状であることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項４】
前記柱状の凸部又は前記筒状の凸部は、それぞれを前記基台部の所定の場所を中心にして同心円状に配置することを特徴とする請求項３に記載の二次電池。
【請求項５】
前記筒状の凸部は、その一部にスリット又は穴部を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の二次電池。
【請求項６】
上外装缶と下外装缶とで電池容器を構成し、
前記正極板又は前記負極板は、前記上外装缶又は前記下外装缶と、一体に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の二次電池。
【請求項７】
前記正極板又は前記負極板の表面にセパレータを配置することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二次電池に関し、特に扁平型のリチウムイオン二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やノート型パソコンなどの携帯機器が多く登場し、その小型軽量化が図られている。それに伴い、この携帯機器の二次電源として、リチウムイオン二次電池は、高いエネルギー密度を実現できるものとして注目されており、リチウムイオン二次電池の高エネルギー密度化への技術開発が活発に進められている。
【０００３】
リチウムイオン二次電池の高エネルギー化を実現するための具体的な方法としては、正極の電極板と負極の電極板との対向面積を増やすことが主流である。
【０００４】
そのために、それぞれの電極板を、渦巻き状に巻回する巻回型、交互に積層する積層型、折り畳みする折畳型等が知られている。中でも扁平型二次電池の代表ともいえるコインセル型の二次電池は平たく薄い形状であるため、積層型や折畳型が主流となっている。積層型コイン電池の例としては、略円形の電極板を複数積層してなる電極体を有る技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
特許文献１に示した従来技術を、図１１、図１２を用いて説明する。図１１は、積層型コイン電池を示す断面図であり、図１２は、積層型コイン電池の正極板と負極板とを示す斜視図である。
【０００６】
図１１に示したように、このコイン形電池１は、扁平丸形の電池容器６２内に、上下積層構造の電極体６３と非水電解液（図示せず）とが収容されている。
電池容器６２は、下外装缶４の開口部にガスケット５を介して上外装缶６を装着して当該開口部の周縁部をかしめることにより封口（カシメ封口）されている。下外装缶４は、二次電池の正極端子となり、上外装缶６は、負極端子となる。
【０００７】
すなわち、電池容器６２は、周縁部４ａを図１１中の上向きに曲げた扁平丸皿形状の下外装缶４と、周縁部６ａを図１１中の下向きに曲げた扁平丸皿形状の上外装缶６とからなり、これら下外装缶４と上外装缶６とが、両者の周縁に設けた立設部である周縁部４ａと周縁部６ａとの間に配置したガスケット５を介してカシメ封口されている。
【０００８】
上外装缶６の周縁部６ａの下端部は、内外二重のはぜ折りに加工してある。下外装缶４及び上外装缶６はステンレス鋼で構成されている。ガスケット５は絶縁体である合成樹脂で形成されている。非水電解液としては、例えば、エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとを混合した溶媒にＬｉＰＦ6 を溶解させたものを使用することができる。
【０００９】
電極体６３は、図１１及び図１２に示すように、セパレータ９を介して正極板７と負極板８とを上下に交互に複数段積層してなるものである。セパレータ９は扁平袋状に形成し、当該袋状のセパレータ９内に正極板７を収容してもよい。
セパレータ９は、絶縁性に優れたポリエチレン製の微多孔性薄膜等で構成されており、リチウムイオンが透過可能になっている。
【００１０】
各正極板７は、それぞれアルミニウム箔製の正極集電体の上下両面に、コバルト酸リチウム等の正極活物質を含有する正極活物質層をそれぞれ設けて形成される。また、各負極板８には、銅箔製の負極集電体の上下両面に黒鉛等の負極活物質を含有する負極活物質層
がそれぞれ設けられている。
【００１１】
正極板７と負極板８とは平面視で、互いに対向するように形成された一対の円弧部２、３と、これら円弧部２、３の端部どうしを繋ぐ一対の直線部とからなる一部切り欠き円形状に形成されている。
【００１２】
すなわち、各正極板７は、各正極板７の前側及び後ろ側の箇所をそれぞれ切り欠いて、前後一対の直線部７ａ、７ｂを形成している。さらに前側の直線部７ａの中央部から正極板用の集電タブ部７ｃが導出され、その先端どうしがひとまとめにされた状態で、下外装缶４の内底面４ｂに電気的に接続されている。
【００１３】
また、各負極板８も、前側及び後ろ側を切り欠いて、前後一対の直線部８ａ、８ｂを形成しており、前側の直線部８ａの中央部から負極板用の集電タブ部リード８ｃが導出されて、その先端どうしがひとまとめにされている。なお、上端側の負極板８が上外装缶６の内面に接触しており、これによって各負極８は上外装缶６に導通している。また、各セパレータ９も同様に、前側及び後ろ側を切り欠いて、前後一対の直線部をそれぞれ形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１１−８１９４１号公報（第５−６頁、図２、図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献１に示した従来技術の積層型コイン電池は、正極板と負極板とが互いに対向するように形成された一対の円弧部と、これら円弧部の端部どうしを繋ぐ一対の直線の集電タブ部とからなる一部切り欠き円形状に形成された、所謂うちわ型構造の電極を複数枚積層して電池容器に収め、各電極板の直線部の中央部から集電タブ部を導出して、その先端どうしをひとまとめにすることで、電極面積の拡張を図っていた。
【００１６】
このため、コイン電池が円形なことに対して、電極板は集電タブ部を確保するためうちわ型に整形しなければならず、電極面積が小さくなってしまうという問題があった。
また、集電タブ部と電極板との境界部では破断が発生する畏れがあり、電気的接触不良が発生するという問題があった。
【００１７】
このように、特許文献１に示した従来技術の二次電池は、電池内部の容積に対する電極面積の割合を大きくできないため高エネルギー密度化に対する対応が充分でなく、小型化にも対応できないという問題があった。また、電池内部で発生する接触不良により、電池寿命の低下などの電池特性の劣化を招いていた。
【００１８】
さらに、従来技術における二次電池は、複数の電極板を積層し、各集電タブ部を接続するなどの複雑な製造工程が必要になり、生産性が悪いという問題もある。
【００１９】
本発明は上記問題に鑑みなされたものである。すなわち、電極構造を工夫して、電池内部の容積に対する電極面積の割合を大きくして高エネルギー密度化、小型化を図るとともに、電池内部で発生する接触不良をなくし、生産性もよい二次電池を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するため、本発明における二次電池は、以下の構成を採用する。
【００２１】
表面に活物質層が形成された正極板及び負極板と、これらを対向させてなる二次電池において、正極板及び前記負極板のうちの一方は、基台部と、基台部から突出する複数の柱状の凸部と、からなり、正極板及び負極板のうちの他方は、基台部と、基台部から突出する複数の筒状の凸部と、からなり、柱状の凸部と筒状の凸部とが、互いに嵌合することを特徴とする。
【００２２】
上記構成によれば、正極用及び負極用の複数の電極板を積層して電極体を構成する必要がないため、各電極板における接触不良が発生しない。また、小型で高エネルギー密度の二次電とすることができ、生産性もよい。
【００２３】
柱状の凸部又は筒状の凸部は、それぞれの中心が所定の間隔をあけて並べて配置されているようにしてもよい。
【００２４】
このような構成にすれば、二次電池の重量バランスがよくすることができる。
【００２５】
柱状の凸部又は筒状の凸部は、基台部の所定の場所を中心にしたリング形状であるようにしてもよい。
【００２６】
このような構成にすれば、二次電池の内部にデッドスペースを減らすことができる。
【００２７】
柱状の凸部又は筒状の凸部は、それぞれを基台部の所定の場所を中心にして同心円状に配置するようにしてもよい。
【００２８】
このような構成にすれば、二次電池の内部に凸部が均等に配置でき、二次電池の重量バランスを均一にすることができる。
【００２９】
また、筒状の凸部は、その一部にスリット又は穴部を有すると良い。
【００３０】
上記構成によれば、非水電解液がスリット又は穴部を介して電池内部を流動し易くなり、非水電解液の局部的な劣化を防ぎ、優れた電池特性を実現できる二次電池を提供することができる。
【００３１】
上外装缶と下外装缶とで電池容器を構成し、正極板又は負極板は、上外装缶又は下外装缶と、一体に形成されているようにしてもよい。
【００３２】
このような構成にすることで、二次電池の部品点数を少なくすることができ、小型化、低価格化を実現することができる。
【００３３】
正極板又は負極板の表面にセパレータを配置するようにしてもよい。
【００３４】
このような構成にすれば、より確実に正極板と負極板とを絶縁できる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、電池内部の容積に対する電極面積の割合を大きくして高エネルギー密度化、小型化を図るとともに、電池内部における非水電解液を収納する容積の割合を大きくするとともに、二次電池の内部にデッドスペースを減らすこともできる。そして、電池内部で発生する接触不良をなくして優れた電池特性を実現できる二次電池を提供することができる。また、電極板を複数積層することもないため、生産性もよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施形態における二次電池を示す斜視図及び断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における二次電池を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施形態における負極板の筒状の凸部を説明する斜視図である。
【図４】本発明の第３の実施形態における二次電池を示し、正極板、負極板を上下外装缶に収納した例を示す断面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態における二次電池を示し、正極板と負極板との間にセパレータを配置した例を示す断面図である。
【図６】本発明の第５の実施形態における二次電池を示し、正極板と負極板との間にセパレータを配置した電極体を上下外装缶に収納した例を示す断面図である。
【図７】本発明の第６の実施形態における二次電池を示し、正極板又は負極板の柱状の凸部の一部及び筒状の凸部をリング形状にした例を示す斜視図である。
【図８】本発明の第６の実施形態における二次電池を説明する断面図である。
【図９】本発明の第７の実施形態における二次電池を示し、第６の実施形態の変形例を説明する斜視図である。
【図１０】本発明の第７の実施形態における二次電池を説明する断面図である。
【図１１】特許文献１に示した従来技術を説明する積層型コイン電池を示す断面図である。
【図１２】特許文献１に示した従来技術における積層型コイン電池の正極板と負極板とを説明する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明の二次電池は、正極板及び負極板のうち、いずれか一方が基台部から突出する複数の柱状の凸部を有し、他方が基台部から突出する複数の筒状の凸部を有し、柱状の凸部と、筒状の凸部とを互いに嵌合する電極構造である。このような構造は、従来技術における、正極と負極との電極板を巻回する構成や、複数の電極板を積層する構成や折り畳む構成とは異なるものである。
【００３８】
なお、柱状の凸部と筒状の凸部とは、互いに正極板や負極板を構成するものであるから、双方が接触してしまうと二次電池として機能しなくなる。このため、嵌合するという意味は、双方の凸部が接触してなるのではなく、柱状の凸部と筒状の凸部とがわずかに距離をあけて離間しているという意味である。
【００３９】
この離間する距離は均等にする。これは、正極板と負極板との距離が局所的に近くなることにより、イオンの伝導が不均一になることを防ぐためである。この離間する距離については、二次電池の性能により自由に決めることができる。
【００４０】
以下、本発明の二次電池をリチウムイオン二次電池に適用した実施形態について図に基づいて詳細に説明する。説明に用いる図は模式図であり、説明に必要のない部分は省略している。また、同一の構成には同一の番号を付与しており、その説明を省略する。
【００４１】
図１、図２は、第１の実施形態を説明する図である。第１の実施形態は、二次電池の対向電極板である正極板と負極板とが、電池容器を兼ねる構成である。
図３は、第２の実施形態を説明する斜視図である。第２の実施形態は、負極板の円筒状の凸部にスリットや穴部を設ける構成である。
図４は、第３の実施形態を説明する断面図である。第３の実施形態は、二次電池の対向電極板である正極板と負極板とを、電池容器の内部に載置した構成である。
【００４２】
図５は、第４の実施形態を説明する断面図である。図６は、第５の実施形態を説明する
断面図である。第４の実施形態は、第１の実施形態にセパレータを加えた構成であり、第５の実施形態は、第３の実施形態にセパレータを加えた構成である。
【００４３】
図７は、第６の実施形態を説明する斜視図である。図８は、第６の実施形態を説明する断面図である。第６の実施形態は、電極構造を形成する、互いに嵌合する複数の柱状の凸部の一部及び複数の筒状の凸部を、リング形状にした構成である。
【００４４】
図９は、第７の実施形態を説明する斜視図である。図１０は、第７の実施形態を説明する断面図である。第７の実施形態は、第６の実施形態の変形例であり、一方の電極板の凸部を他方の電極板の空隙部にも嵌合するように設ける構成である。
【００４５】
［第１の実施形態：図１、図２］
二次電池の第１の実施形態について、図１、図２に基づいて詳細に説明する。
図１（ａ）は第１の実施形態における二次電池を示す斜視図である。図１（ｂ）は、二次電池の断面図であって、図１（ａ）におけるＡ−Ａ´断面図である。図２は、二次電池の分解斜視である。
【００４６】
図１、図２に示すように、本実施形態における二次電池２０は、円形形状の正極板１１と円形形状の負極板１３とを備えている。
正極板１１は、基台部１１ａと、基台部１１ａの一方の面から突出する複数の柱状の凸部１２とを有している。それぞれの凸部１２は、それぞれの中心が所定の間隔をあけて並べて配置されている。図示する例では、凸部１２は円柱形状である。
そして、基台部１１ａの周縁部１１ｂが、凸部１２が突出する方向と同じ方向に立ち上げられ、円形椀状形状に形成されている。
【００４７】
さらに、正極板１１における円柱状の凸部１２が形成されている表面には、活物質層（図示せず）が形成されている。活物質層については、従来技術と同様であるため説明は省略する。
【００４８】
また、負極板１３は、基台部１３ａと、基台部１３ａの一方の面から突出する複数の筒状の凸部１４とを有し、凸部１４には、その頭頂部１４ａから基台部１３ａの方向に向かって形成される凹部１５が設けられている。それぞれの凸部１４は、それぞれの中心が所定の間隔をあけて並べて配置されている。図示する例では、凸部１４は円筒状である。
この構成により、凸部１４は円筒の形状を有するのである。そして、基台部１３ａの周縁部１３ｂが、凸部１４が突出する方向と同じ方向に立ち上げられ円形椀状形状に形成されている。
【００４９】
さらに、負極板１３における円筒状の凸部１４が形成されている表面にも活物質層（図示せず）が形成されているが、活物質層については、従来技術と同様であるため説明は省略する。
【００５０】
この正極板１１の円柱状の凸部１２と負極板１３の円筒状の凸部１４の凹部１５とが嵌合するように正極板１１と負極板１３とを対向配置し、正極板１１と負極板１３とが所定の間隙を設けて位置決めされ、正極板１１の基台部１１ａの周縁部１１ｂと負極板１３の基台部１３ａの周縁部１３ｂとの間に配置したガスケット１６を介してカシメ封口され二次電池２０が形成されている。なお、二次電池２０の内部には、正極板１１と負極板１３との隙間に非水電解液（図示せず）が収容されている。
【００５１】
柱状の凸部と筒状の凸部とは、互いに正極板や負極板を構成するものであるから、すでに説明したように、双方が接触してしまうと二次電池として機能しなくなる。このため、
正極板１１の円柱状の凸部１２と、負極板１３の円筒状の凸部１４の凹部１５とが嵌合する際には、正極板１１と負極板１３とが接触してしまわないように、双方が所定の距離だけ離間するよう予め設計されている。なお、この離間する距離は、二次電池の大きさや電気的な特性に鑑みて決められる。
【００５２】
このように、二次電池２０は、電池容器となる正極板１１の基台部１１ａと負極板１３の基台部１３ａとにそれぞれ正極である凸部１２、負極である凸部１４が一体に形成される構造になっている。
【００５３】
正極板１１と負極板１３とは、導電性の金属材料、例えば、アルミニウム、ニッケル等を用いることができ、公知のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術やマイクロマシン加工技術、ＬＩＧＡ（Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｅ  Ｇａｌｖａｎｏｆｏｒｍｕｎｇ  Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ）技術などを用いて、高精度に製造することができる。
【００５４】
また、ガスケット１６は絶縁体である合成樹脂で形成されており、非水電解液としては、例えば、エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとを混合した溶媒にＬｉＰＦ6 を溶解させたものを使用することができる。
【００５５】
以上のように、本実施形態における二次電池２０は、正極板１１に設ける複数の円柱状の凸部１２と、負極板１３に設ける複数の円筒状の凸部１４とを、互いに嵌合する電極構造とすることにより、従来技術のように複数の電極板を積層する必要がなく、また、集電タブ部も設ける必要がないから、電極面積を大きくすることができ、二次電池内部で発生する接触不良をなくすことができる。
【００５６】
また、正極板１１と負極板１３とは適する間隔で位置決めされているので、セパレータを省略することもできる。
【００５７】
また、上外装缶と下外装缶とで構成される電池容器において、正極板１１及び負極板１３が、上外装缶及び下外装缶と一体に形成され、上下外装缶と正極板及び負極板とが、その構成を兼ねているため、二次電池の部品点数を少なくすることができ、小型化、低価格化を実現することができる。
【００５８】
なお、本実施形態においては、正極板１１及び負極板１３がそれぞれ上外装缶及び下外装缶を兼ねる構成を例示して説明したが、もちろん、どちらか一方の極性の電極板をどちらか一方の外装缶と兼ねるようにしてもよい。
【００５９】
また、二次電池２０の内部においては、負極板１３の複数の円筒状の凸部１４同士の間には間隙があるため非水電解液を収納する容積を大きくすることもでき、優れた電池特性を実現することができる。
【００６０】
以上説明した第１の実施形態では、特に図２に示すように、正極板１１に設ける複数の円柱状の凸部１２と、負極板１３に設ける複数の円筒状の凸部１４とを、それぞれの中心が所定の間隔をあけて並べて配置している例を示した。凸部の配置にあっては、もちろんこれに限定しない。
【００６１】
例えば、隣り合う凸部同士の間の空隙ができるだけ少なくなるように、それぞれの凸部の中心同士の間隔をそれぞれ変えて配置するようにしてもよい。
【００６２】
例えば、図示はしないが、正極板１１における円柱状の凸部１２の中心と、負極板１３
における円筒状の凸部１４の中心とが、電極板の基台部の所定の場所（例えば、電極板の中心）を中心にした同心円状の位置となるように並べて配置してもよい。
このようにすれば、二次電池の内部に凸部を均等に配置できるようにもなるから、二次電池の重量バランスを均一にすることもできる。なお、凸部をどのように配置するかは、二次電池の形状により自由に選択できるものである。
【００６３】
また、第１の実施形態で説明した正極板１１に設ける複数の円柱状の凸部１２と、負極板１３に設ける複数の円筒状の凸部１４とは、それぞれ同じ大きさである例を元に説明したが、もちろんそれに限定しない。
【００６４】
例えば、二次電池２０の形状に鑑みて、同一極性の電極板において、それぞれの凸部の大きさや形状を変えてもよいのである。それぞれの大きさや形状の異なる凸部１２と凸部１４とを、それぞれ組み合わせて配置してもよい。
もちろん、凸部の大きさや形状の選択にあっては、電極板の重量バランスを均一にするように配置すると二次電池全体の重量バランスも均一にできるので、なおよい。
【００６５】
［第２の実施形態：図３］
二次電池の第２の実施形態について、図３に基づいて説明する。
第２の実施形態における二次電池は、負極板の円筒状の凸部の形状が第１の実施形態と異なり、スリット又は穴部を設ける構成である。その他の基本的構成は、第１の実施形態と同様である。そこで、負極板の円筒状の凸部について説明し、その他の重複する点については説明を省略する。
【００６６】
図３は、第２の実施形態における二次電池を構成する負極板の円筒状の凸部を示す斜視図である。図３（ａ）に示すように、本実施形態における負極板の円筒状の凸部２４は、その外壁２４ｂの一部に頭頂部２４ａから負極板（図示せず）に向かってスリット２７が形成されている。図に示す例では、スリット２７は２箇所設けている。
【００６７】
このスリット２７により、外壁２４ｂの一部において円筒状の凸部２４の外部と円筒状の凸部２４の内部である凹部１５とが開口される。これにより、図示しない非水電解液がこのスリット２７から流動し、電池容器全体に均一になる。
【００６８】
なお、このスリット２７は、２箇所に限定されるものではなく、一箇所または、３箇所以上の複数箇所に設けることができる。
【００６９】
また、スリット２７は、図３（ａ）に示す構成は、外壁２４ｂの一部に直線的に設ける構成であるが、斜めに設ける、湾曲させて設けるなど、そのスリット形状は変更してもよい。
【００７０】
図３（ｂ）は、二次電池を構成する負極板の円筒状の凸部の他の例を示す斜視図である。
図３（ｂ）に示すように、負極板の円筒状の凸部３４に、その外壁３４ｂの一部に外壁３４ｂを貫通する円形形状の穴部３７を形成している。図に示す例では、穴部３７は１箇所設けている。
【００７１】
この穴部３７により、外壁３４ｂの一部において円筒状の凸部３４の外部と円筒状の凸部３４の内部である凹部１５とが開口される。これにより、図示しない非水電解液がこの穴部３７から流動することができる。
【００７２】
なお、穴部３７の形状は、円形形状に限定されるものではなく、楕円形状、多角形形状
なども採用することができる。また、穴部３７は、一箇所または複数箇所に設けることができる。また、穴部３７は、負極板の円筒状の凸部の頭頂部付近に設けてもよい。
【００７３】
以上説明したスリット２７及び穴部３７は、図示しない非水電解液が循環しやすいような位置に設けることが重要である。従って、負極板を構成する各凸部で、スリット２７及び穴部３７を設ける位置を揃えておいてもよい。
【００７４】
以上のように、第２の実施形態における二次電池は、負極板の筒状の凸部にスリット又は穴部を設けることにより電池容器内部における非水電解液の流動状態を良好にし、非水電解液の局部的な劣化を防ぎ、優れた電池特性を実現することができる。
【００７５】
［第３の実施形態：図４］
二次電池の第３の実施形態について、図４に基づいて説明する。
第３の実施形態における二次電池は、互いに対向配置された正極板と負極板とを上下外装缶と別体に収納した点が第１の実施形態と異なり、その他の基本的構成は第１の実施形態と同様である。
【００７６】
図４は、第３の実施形態における二次電池を示す断面図である。図４に示すように、本実施形態における二次電池３０は、第１の実施形態と同様に、互いに対向配置した正極板２１と負極板２３とからなる電極体が、上外装缶１７と下外装缶１８とからなる電池容器に収納されている。
【００７７】
正極板２１は、周縁部に立ち上がりのない円盤状の形状である点が、第１の実施形態における正極板１１と異なり、その他の点は、同様である（つまり、図１に示す周縁部１１ｂがない。）。
また、負極板２３も同様に、周縁部に円形椀状形状の立ち上がりのない円盤状の形状である点が、第１の実施形態における負極板１３と異なり、その他の点は、同様である（つまり、図１に示す周縁部１３ｂがない。）。
【００７８】
この正極板２１と負極板２３とを第１の実施形態と同様に内部に非水電解液を収納した状態で対向配置して電極体を構成している。
【００７９】
下外装缶１８は平面形状が円形形状をなし、周縁部１８ｂを図４中の上向きに立ち上げた碗状の形状である。また、上外装缶１７は、平面形状が円形形状をなし、周縁部１７ｂを図４中の下向きに立ち下げた碗状の形状である。
【００８０】
これら上外装缶１７と下外装缶１８との間に正極板２１と負極板２３とからなる電極体を配置し、上外装缶１７と下外装缶１８とを両者の周縁部１７ｂと周縁部１８ｂとの間に配置したガスケット２６を介してカシメ封口する。このとき、下外装缶１８の内部に負極板２３が配置され、対向配置した正極板２１と負極板２３とは所定の間隙を設けて位置決めされている。
【００８１】
正極板２１における凸部１２の反対側の平面である正極板の当接面２１ａが、上外装缶１７の内側平面部１７ａと当接して電気的に接続されている。同様に、負極板２３における凸部１４の反対側の平面である負極板の当接面２３ａが、下外装缶１８の内側底面部１８ａと当接して電気的に接続されている。
【００８２】
電池容器の上下外装缶１７、１８の材料としては、導電性の金属材料、例えば、ステンレス鋼等を用いることができる。また、ガスケット２６については、第１実施形態におけるガスケット１６と形状が異なるだけで、その他の点は同様である。
【００８３】
以上のように、第３の実施形態における二次電池は、第１の実施形態と基本的構成が同様であるため第１の実施形態と同様の効果を実現することができる。
また、電池容器の形状を、サイズを大幅に変えない範囲で変更する必要が生じても、上外装缶１７と下外装缶１８との形状を変えるだけで、正極板と負極板との形状は変えずに対応できる。
【００８４】
［第４の実施形態：図５］
二次電池の第４の実施形態について、図５に基づいて説明する。
第４の実施形態における二次電池は、セパレータを介して正極板と負極板８とを対向配置した点が、第１の実施形態と異なり、その他の基本的構成は、第１の実施形態と同様である。
【００８５】
図５は、第４の実施形態における二次電池を示す断面図である。図５に示すように、本実施形態における二次電池４０は、正極板１１における凸部１２が形成されている表面にセパレータ１９を配置して、セパレータ１９を介して正極板１１と負極板１３とを対向配置したものである。
【００８６】
セパレータ１９は、絶縁性に優れたポリエチレン製の微多孔性薄膜等で構成されており、リチウムイオンが透過可能になっている。その他の点については、第１の実施形態と同様であり、説明を省略する。
【００８７】
以上のように、第４の実施形態における二次電池は、欲する二次電池の電気特性に応じてセパレータが必要なっても、図示したようにセパレータ１９を設けることにより、正極板１１と負極板１３との絶縁性をより確実にすることができる。なお、本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を実現することができる。
【００８８】
［第５の実施形態：図６］
二次電池の第５の実施形態について、図６に基づいて説明する。
第５の実施形態における二次電池は、セパレータを介して正極板と負極板とを対向配置した点が、第３の実施形態と異なり、その他の基本的構成は、第３の実施形態と同様である。
【００８９】
図６は、第５の実施形態における二次電池を示す断面図である。図６に示すように、本実施形態における二次電池５０は、正極板３１における凸部１２が形成されている表面にセパレータ１９を配置して、セパレータ１９を介して正極板３１と負極板３３とを対向配置したものである。その他の点については、第３の実施形態と同様であり説明を省略する。
【００９０】
以上のように、第５の実施形態における二次電池は、欲する二次電池の電気特性に応じてセパレータが必要なっても、図示したようにセパレータ１９を設けることにより、正極板３１と負極板３３との絶縁性をより確実にすることができる。なお、本実施形態においても第３の実施形態と同様の効果を実現することができる。
【００９１】
［第６の実施形態：図７、図８］
二次電池の第６の実施形態について、図７、図８に基づいて詳細に説明する。
図７は第６の実施形態における二次電池を示す斜視図である。図８は、二次電池の断面図であって、すでに説明した実施形態と同様な方向から見た断面図である。
【００９２】
第６の実施形態における二次電池は、正極板又は負極板の柱状の凸部あるいは正極板又
は負極板の筒状の凸部を、基台部の所定の場所を中心にリング形状にした点が特徴である。
【００９３】
図７、図８に示す例では、正極板を構成する複数の柱状の凸部のうちの１つの凸部と、負極板を構成する複数の筒状のうちの１つの凸部とをリング形状にした例である。
【００９４】
図７、図８に示すように、本実施形態における二次電池６０は、円形形状の正極板４１と円形形状の負極板４３とを備えている。
正極板４１は、基台部４１ａと、基台部４１ａの一方の面から突出する複数の柱状の凸部２２ａ、２２ｂとを有している。図示する例では、凸部２２ａは円柱形状であり、凸部２２ｂは凸部２２ａの周囲を囲むリング形状である。
【００９５】
負極板４３は、基台部４３ａと、基台部４３ａの一方の面から突出する複数の筒状の凸部４４ａ、４４ｂとを有し、凸部４４ａ、４４ｂの頭頂部には、すでに説明した実施形態と同様に、基台部４３ａの方向に向かって形成される凹部２５ａ、２５ｂがそれぞれ設けられている。図示する例では、凸部４４ａは円筒形状であり、凸部４４ｂは凸部４４ａの周囲を囲むリング形状である。
【００９６】
負極板４３の基台部４３ａには筒状の凸部を設けていない部分があり、この部分が空隙部４３ｃ、４３ｄである。空隙部４３ｃは、凸部４４ａと凸部４４ｂとの間の部分であり、空隙部４３ｄは、凸部４４ｂと負極板４３の立設部分である周縁部４３ｂとの間の部分である。
【００９７】
図７、図８に示すように、正極板４１と負極板４３との中心は、中心線Ｐで示している。正極板４１の円柱状の凸部２２ａは、その中心が中心線Ｐを通るように配置されている。したがって、基台部４１ａを平面視すると、凸部２２ａ、２２ｂは中心線Ｐを中心に同心円状に配置している。
負極板４３の円筒状の凸部４４ａは、その凹部２５ａの中心が中心線Ｐを通るように配置されている。したがって、基台部４３ａを平面視すると、凸部４４ａ、４４ｂは中心線Ｐを中心に同心円状に配置している。
【００９８】
図８に示すように、正極板４１と負極板４３とを位置決めして嵌合させ二次電池６０を形成すると、正極板４１の円柱状の凸部２２ａは、負極板４３の円筒状の凸部４４ａの凹部２５ａと嵌合し、正極板４１のリング形状の凸部２２ｂは、負極板４３のリング形状の凸部４４ｂの凹部２５ｂと嵌合する。
【００９９】
なお、図７、図８に示す例では、正極板４１と負極板４３とは、すでに説明した実施形態と同様に、適する間隔で位置決めされているので、セパレータを省略することもできるが、もちろんセパレータを別途用いても構わない。
【０１００】
正極板４１と負極板４３とは、負極板４３の周縁部４３ｂの部分に設けるガスケット５６で絶縁されているが、図７では図面を見やすくするために、ガスケット５６は省略している。このガスケット５６は、すでに説明した実施形態と同様に、絶縁体である合成樹脂で形成されている。
【０１０１】
このように、第６の実施形態は、正極板４１及び負極板４３の所定の場所（図７、図８に示す例では中心線Ｐ）を中心にして、双方の電極板の柱状の凸部と筒状の凸部とを同心円状に配置することで、電池内でのデッドスペースを無くすことができる。
すなわち、平面視で円形の扁平型の二次電池であれば、リング形状の凸部はその曲率や大きさを電池の形状を考慮に入れた形状にすることができるためである。
【０１０２】
なお、図７、図８に示す第６の実施形態の説明では、正極板４１の凸部２２ａ、２２ｂと、負極板４３の凸部４４ａ、４４ｂとは、中心線Ｐを中心として同心円状に配置しているが、それに限定するものではない。正極板４１及び負極板４３の中心ではない所定の場所を中心として配置してもよい。これは二次電池の形状や大きさにより自由に決めて構わない。
【０１０３】
また、正極板４１の凸部２２ｂ及び負極板４３の凸部４４ａ、４４ｂのリング形状は、平面視で楕円となるような形状であっても構わない。
【０１０４】
以上の説明では、正極板４１の１つの凸部と、負極板４３の１つの凸部とをリング形状にしたが、もちろんこれに限定するものではない。例えば、正極板４１の複数の凸部と、負極４３の複数の凸部とをリング形状にしても構わない。この場合も、二次電池の形状や大きさにより自由に決めることができる。
【０１０５】
［第７の実施形態：図９、図１０］
二次電池の第７の実施形態について、図９、図１０に基づいて詳細に説明する。
図９は第７の実施形態における二次電池を示す斜視図である。図１０は、二次電池の断面図であって、すでに説明した実施形態と同様な方向から見た断面図である。
【０１０６】
第７の実施形態における二次電池は、第６の実施形態の二次電池の変形例である。正極板に設ける柱状の凸部を負極板の空隙部にも嵌合するようにした点が特徴である。
【０１０７】
図９、図１０に示す例では、正極板５１を構成する柱状の凸部は、１つの円柱形状の凸部と３つのリング形状の凸部で構成している。負極板４３の構成は図７、図８に示す第６の実施形態と同一であって、負極板４３を構成する複数の筒状のうちの１つの凸部をリング形状にした例である。そして、正極板５１を構成する凸部が負極板４３を構成する空隙部にも嵌合しているのである。
【０１０８】
図９、図１０に示すように、本実施形態における二次電池７０は、円形形状の正極板５１と円形形状の負極板４３とを備えている。
正極板５１は、基台部５１ａと、基台部５１ａの一方の面から突出する複数の柱状の凸部２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆとを有している。図示する例では、凸部２２ｃは円柱形状であり、凸部２２ｄ、２２ｅ、２２ｆは凸部２２ｃの周囲を囲むリング形状である。
負極板４３は、図７、図８に示す第６の実施形態と同じ構成であるので説明は省略する。
【０１０９】
図９、図１０に示すように、正極板５１と負極板４３との中心は、中心線Ｐで示している。正極板５１の円柱状の凸部２２ｃは、その中心が中心線Ｐを通るように配置されている。したがって、基台部５１ａを平面視すると、凸部２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆは中心線Ｐを中心に同心円状に配置している。
【０１１０】
図１０に示すように、正極板５１と負極板４３とを位置決めして嵌合させ二次電池７０を形成すると、正極板５１の円柱状の凸部２２ｃは、負極板４３の筒形状の凸部４４ａの凹部２５ａと嵌合し、正極板５１のリング形状の凸部２２ｅは、負極板４３のリング形状の凸部４４ｂの凹部２５ｂと嵌合する。
【０１１１】
また、正極板５１のリング状の凸部２２ｄは、負極板４３の空隙部４３ｃと嵌合し、正極板５１のリング形状の凸部２２ｆは、負極板４３の空隙部４３ｄと嵌合する。
【０１１２】
正極板５１及び負極板４３は、すでに説明しているように、導電性の金属材料（例えば、アルミニウム、ニッケル等）を用いることができる。このため、負極板４３の空隙部４３ｃ、４３ｄであっても、そこに正極板５１を構成する凸部２２ｄ、２２ｆが嵌合すれば、その部分も正極と負極とが対向する部分として用いることができる。
【０１１３】
すでに説明した他の実施形態では、負極板の空隙部は正極板と対向しない領域であり、デッドスペースとなっていた。しかし、この第７の実施形態に示す構成とすることで、正極板と対向する領域として使用することができるようになった。これにより、限られた二次電池のスペースにおいて、正極板と負極板との対向面積をより大きくすることができるようになった。
【０１１４】
なお、図９、図１０に示す例では、正極板５１と負極板４３とは、すでに説明した実施形態と同様に、適する間隔で位置決めされているので、セパレータを省略することもできるが、もちろんセパレータを別途用いても構わない。
【０１１５】
すでに説明したように、正極板の凸部と負極板の凸部の凹部とが嵌合する際には、正極板と負極板とが接触してしまわないように、双方が所定の距離だけ離間するよう予め設計されている。この第７の実施形態も同様であって、正極板５１の凸部２２ｄ、２２ｆと負極板４３の空隙部４３ｃ、４３ｄとがそれぞれ嵌合する部分おいても同様である。
【０１１６】
もちろん、負極板の空隙部における正極板と離間する距離は、正極板５１の凸部２２ｃ、２２ｅと負極板４３の凸部４４ａ、４４ｂとが嵌合する部分における正極板５１と負極板４３との距離と、同一としておく。このようにすれば、正極板と負極板との距離が局所的に近くなることで、イオンの伝導が不均一になる問題を避けることができる。
【０１１７】
正極板５１と負極板４３とは、負極板４３の周縁部４３ｂの部分に設けるガスケット５６で絶縁されているが、図９では図面を見やすくするために、ガスケット５６は省略している。このガスケット５６は、すでに説明した実施形態と同様に、絶縁体である合成樹脂で形成されている。
【０１１８】
以上の説明では、正極板５１の３つのリング形状の凸部のうちの２つの凸部２２ｄ、２２ｆを、負極板４３の空隙部４３ｃ、４３ｄに嵌合する例を説明したが、もちろんこれに限定するものではない。例えば、逆にして、負極板４３にリング形状の凸部を設け、正極板に空隙部を設け、これらを嵌合するようにしてもよい。この場合も、二次電池の形状や大きさにより自由に決めることができる。
【０１１９】
以上、７つの実施形態を説明した。本発明の二次電池は、これらの構成に限定するものではない。また、７つの実施形態のち、任意の実施形態を組み合わせてもよいことは無論である。
【０１２０】
例えば、本実施形態においては、正極板の柱状の凸部と、負極板の筒状の凸部について、それぞれ平面形状が円形形状を例として説明したが、これに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。
【０１２１】
例えば、楕円形状や、四角形形状、六角形形状等の多角形形状を採用することができる。そのときは、筒状の凸部が空隙部を有しないように隙間なく配置される構成、例えば、平面視で所謂ハニカム構造のような形状にしてもよい。
【０１２２】
また、凸部形状は、電極板から直線的に突出する形状を例にして説明したが、斜めに突出する形状であってもよい。その場合は、公知の斜めエッチング技術と呼ばれる、基板を
斜め方向にエッチングする技術を用いれば、容易に形成可能である。
【０１２３】
また、第２の実施形態で説明した筒状の凸部の一部にスリット又は穴部を設けた構成は、その他の実施形態においても適応することができる。
【０１２４】
また、本実施形態においては、正極板の凸部を柱状の形状とし、負極板の凸部を筒状の形状とした例について説明したが、逆にして、正極板の凸部を筒状の形状とし、負極板の凸部を柱状の形状とすることができる。そのときは、正極板の筒状の凸部にスリット又は穴部を設けてもよいのである。
【０１２５】
また、本実施形態においては、正極板をセパレータで覆う構成を示したが、負極板をセパレータで覆う形状としても構わない。
【０１２６】
また、第６の実施形態及び第７の実施形態では、リング状の凸部の例を示したが、リング形状とは平面視で円形や楕円形であるほか、四角形形状、六角形形状等の多角形形状であってもよい。
【０１２７】
また、第６の実施形態及び第７の実施形態では、基台部の所定の場所を電極板の中心としたが、二次電池の形状に鑑みて、その所定の場所を中心から外してもよいことは無論である。
【０１２８】
また、本実施形態においては、二次電池の形状を、扁平型二次電池の代表的な例として、コインセル型を模した円形形状で説明した。もちろん、形状はこれに限定されるものではなく、適宜、自由に設定することができる。
【０１２９】
また、本実施形態においては、二次電池について、リチウムイオン二次電池に適用した例について説明したが、これに限定されるものではなく、その他の二次電池についても適応することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
この発明によれば、電池内部の容積に対する電極面積の割合を大きくして高エネルギー密度化、小型化を図れるから小型で高容量な扁平型二次電池に好適である。
【符号の説明】
【０１３１】
１１、２１、３１、４１、５１  正極板
１１ａ、４１ａ、５１ａ  正極板の基台部
１１ｂ  正極板の周縁部
１２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ  柱状の凸部
１３、２３、３３、４３  負極板
１３ａ、４３ａ  負極板の基台部
１３ｂ  負極板の周縁部
１４、２４、３４、４４ａ、４４ｂ  筒状の凸部
１４ａ  筒状の凸部の頭頂部
１５、２５ａ、２５ｂ  筒状の凸部の凹部
１６、２６、３６、４６、５６  ガスケット
１７  上外装缶
１７ａ  上外装缶の内側平面部
１７ｂ  上外装缶の周縁部
１８  下外装缶
１８ａ  下外装缶の内側底面部
１８ｂ  下外装缶の周縁部
１９  セパレータ
２０、３０、４０、５０、６０、７０  二次電池
２１ａ、３１ａ  正極板の当接面
２３ａ、３３ａ  負極板の当接面
２４ａ  筒状の凸部の頭頂部
２４ｂ、３４ｂ  筒状の凸部の側壁
２７  筒状の凸部のスリット
３７  筒状の凸部の穴部
４３ｂ  周縁部
４３ｃ、４３ｄ  負極板の空隙部
【図１】
2015187965.tif 000003
【図２】
2015187965.tif 000004
【図３】
2015187965.tif 000005
【図４】
2015187965.tif 000006
【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】
2015187965.tif 000011
【図１０】
2015187965.tif 000012
【図１１】
2015187965.tif 000013
【図１２】
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