(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極箔に正極活物質が塗工された正極塗工部と塗工されていない正極未塗工部とを有する正極電極、および、負極箔に負極活物質が塗工された負極塗工部と塗工されていない負極未塗工部とを有する負極電極をセパレータを介在させて扁平形状に捲回した捲回電極群と、
一対の幅広側面、一対の幅狭側面および底面を有し、前記捲回電極群を収容する電池缶と、
前記電池缶に収容された前記捲回電極群の捲回軸方向に平行に配置され、前記電池缶を封止する電池蓋と、
前記電池蓋に設けられた正極端子および負極端子と、
前記正極電極と前記正極端子とを接続する正極集電体と、
前記負極電極と前記負極端子とを接続する負極集電体とを備え、
前記捲回電極群は、捲回軸方向の一端部に前記正極未塗工部の積層部が設けられ、捲回軸方向の他端部に前記負極未塗工部の積層部が設けられ、
前記正極未塗工部の積層部は、前記捲回電極群の厚み方向に圧縮されて、一つのまたは一対の正極束状電極接続部が形成され、前記正極束状電極接続部には、前記正極集電体が接続され、
前記負極未塗工部の積層部は、前記捲回電極群の厚み方向に圧縮されて、一つのまたは一対の負極束状電極接続部が形成され、前記負極束状電極接続部には、前記負極集電体が接続され、
前記正負極集電体のそれぞれは、
前記電池蓋の内面に沿う端子取付板と、
前記正負極束状電極接続部のそれぞれに接合される接合部と、
前記一対の幅広側面のうちの少なくとも一方に沿うように前記端子取付板から前記電池缶の前記底面に向かって延在し、前記端子取付板と前記接合部とを接続する接続部とを有し、
前記捲回電極群の捲回軸方向端面と、前記捲回電極群の捲回軸方向端面に対向する前記幅狭側面との間には、前記正負極集電体を構成する部材が配置されておらず、
前記電池蓋における前記正極未塗工部および前記負極未塗工部の少なくともいずれか一方に対向する位置には、前記電池缶に電解液を注入するための注液孔が設けられている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、
前記注液孔は、前記正極端子側の前記電池蓋の端部と前記正極端子との間、および、前記負極端子側の前記電池蓋の端部と前記負極端子との間の少なくともいずれか一方に設けられていることを特徴とする二次電池。
【請求項３】
請求項１または２に記載の二次電池において、
前記端子取付板には、前記注液孔から注入される電解液の流れを妨げないための切欠きが形成されている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、ハイブリッド電気自動車や純粋な電気自動車等の動力源として大容量（Ｗｈ）の二次電池が開発されており、その中でもエネルギー密度（Ｗｈ／ｋｇ）の高い角形のリチウムイオン二次電池が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
角形のリチウムイオン二次電池においては、正極箔に正極活物質を塗工した正極電極、負極箔に負極活物質を塗工した負極電極およびそれぞれを絶縁するためのセパレータを重ね合わせて捲回することで扁平形状の捲回電極群が形成される。捲回電極群は、電池容器の電池蓋に設けられた正極端子および負極端子に電気的に接続される。捲回電極群は、電池容器の電池缶に収容され、電池缶の開口部は電池蓋で封止溶接される。二次電池は、電池蓋に設けられた注液孔から電解液が注液された後、注液栓が挿入されてレーザ溶接により封止溶接されることで形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１６５４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、二次電池は、小型化、軽量化を図るために、捲回電極群と電池容器との隙間ができる限り小さくなるように設計されている。特許文献１に記載の二次電池では、注液孔が電池蓋の略中央に設けられており、注液孔の直下には捲回電極群の外周に巻かれたセパレータが位置している。特許文献１に記載の二次電池では、注液孔から注入された電解液は、捲回電極群の上部湾曲面を構成するセパレータと電池蓋との隙間や、捲回電極群の平坦面を構成するセパレータと電池缶内面との隙間を流れ、電池容器内に充填される。
【０００６】
正極電極と負極電極との間に介在するセパレータは、たとえばポリエチレン樹脂よりなる微多孔性材料によって形成され、微孔内に電解液を保持するものである。このため、セパレータの表面を粘性の高い電解液が流れる場合、正負極箔（金属箔）や正負極集電体などの金属部材の表面を電解液が流れる場合に比べて、電解液に作用する抵抗が大きく、電解液が流れにくい。このため、電解液を一度に注入できる量が限られ、注液作業を複数回に分けて行う必要性が生じることがあり、二次電池の製造に手間がかかっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、正極箔に正極活物質が塗工された正極塗工部と塗工されていない正極未塗工部とを有する正極電極、および、負極箔に負極活物質が塗工された負極塗工部と塗工されていない負極未塗工部とを有する負極電極をセパレータを介在させて扁平形状に捲回した捲回電極群と、一対の幅広側面、一対の幅狭側面および底面を有し、捲回電極群を収容する電池缶と、電池缶に収容された捲回電極群の捲回軸方向に平行に配置され、電池缶を封止する電池蓋と、電池蓋に設けられた正極端子および負極端子と、正極電極と正極端子とを接続する正極集電体と、負極電極と負極端子とを接続する負極集電体とを備え、捲回電極群は、捲回軸方向の一端部に正極未塗工部の積層部が設けられ、捲回軸方向の他端部に負極未塗工部の積層部が設けられ、正極未塗工部の積層部は、捲回電極群の厚み方向に圧縮されて、一つのまたは一対の正極束状電極接続部が形成され、正極束状電極接続部には、正極集電体が接続され、負極未塗工部の積層部は、捲回電極群の厚み方向に圧縮されて、一つのまたは一対の負極束状電極接続部が形成され、負極束状電極接続部には、負極集電体が接続され、正負極集電体のそれぞれは、電池蓋の内面に沿う端子取付板と、正負極束状電極接続部のそれぞれに接合される接合部と、一対の幅広側面のうちの少なくとも一方に沿うように端子取付板から電池缶の底面に向かって延在し、端子取付板と接合部とを接続する接続部とを有し、捲回電極群の捲回軸方向端面と、捲回電極群の捲回軸方向端面に対向する幅狭側面との間には、正負極集電体を構成する部材が配置されておらず、電池蓋における正極未塗工部および負極未塗工部の少なくともいずれか一方に対向する位置には、電池缶に電解液を注入するための注液孔が設けられていることを特徴とする二次電池である。
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の二次電池において、注液孔は、正極端子側の電池蓋の端部と正極端子との間、および、負極端子側の電池蓋の端部と負極端子との間の少なくともいずれか一方に設けられていることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の二次電池において、端子取付板には、注液孔から注入される電解液の流れを妨げないための切欠き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、電解液の注液作業に要する時間を短縮できるため、二次電池の生産性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る二次電池を示す部分破断斜視図。
【図２】図１のＡ方向から見た二次電池の側面断面模式図。
【図３】図１の二次電池の平面模式図。
【図４】図1の二次電池の電池缶に収容される捲回電極群を示す斜視図。
【図５】図４の捲回電極群の積層構造を説明するための断面模式図。
【図６】図２の蓋組立体を示す側面断面模式図。
【図７】図１の二次電池の注液孔から注入された電解液の流れを示す概念図。
【図８】図１の二次電池の注液孔から注入された電解液の流れを示す概念図。
【図９】二次電池の比較例を示す部分破断斜視図。
【図１０】図９の二次電池の注液孔から注入された電解液の流れを示す概念図。
【図１１】図９の二次電池の注液孔から注入された電解液の流れを示す概念図。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る二次電池を示す外観斜視図。
【図１３】図１２の二次電池の電極群組立体を示す斜視図。
【図１４】図１２の二次電池の電池缶に収容される捲回電極群を示す斜視図。
【図１５】図１２の二次電池の平面模式図。
【図１６】図１２の二次電池の注液孔から注入された電解液の流れを示す概念図。
【図１７】図１２の二次電池の注液孔から注入された電解液の流れを示す概念図。
【図１８】本発明の変形例に係る二次電池の平面模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明による二次電池を角形リチウムイオン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―
図１は本発明の第１の実施の形態に係る二次電池１００を示す部分破断斜視図である。図２は図１のＡ方向から見た二次電池１００の側面断面模式図であり、図３は二次電池１００の平面模式図である。なお、図２では正極側の構成を示しているが、正極側と負極側とは同様の形状、構成であるため、便宜上、かっこ書きで負極側の構成要素の参照番号を付している。
【００１１】
図１〜図３に示すように、二次電池１００は、扁平な直方体形状であって、電池缶１０１と電池蓋１０２とからなる電池容器を備えている。電池缶１０１および電池蓋１０２の材質は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などである。
【００１２】
電池缶１０１には蓋組立体１０７（図６参照）に保持された捲回電極群１７０（図４参照）が収容されている。電池缶１０１は一端が開口された矩形箱状に形成されている。捲回電極群１７０は絶縁ケース１０８（図１において不図示、図２参照）に覆われた状態で電池缶１０１に収容されている。絶縁ケース１０８の材質は、ポリプロピレンやポリエチレンテレフタレート等の絶縁性を有する樹脂である。絶縁ケース１０８は、電池缶１０１の内面に沿って配置されている。これにより、電池缶１０１の底面および側面と、捲回電極群１７０とは電気的に絶縁されている。
【００１３】
図１〜図３に示すように、電池蓋１０２は、矩形平板状であって、電池缶１０１の開口を塞ぐようにレーザ溶接されている。つまり、電池蓋１０２は、電池缶１０１を封止している。電池蓋１０２は、電池缶１０１に収容された捲回電極群１７０の捲回軸方向に平行に配置されている。
【００１４】
図１および図３に示すように、電池蓋１０２の表面には、ガス排出弁１０３が凹設されている。ガス排出弁１０３は、内圧作用時の応力集中度合が相対的に高くなるように、プレス加工によって電池蓋１０２を部分的に薄肉化することで形成されている。ガス排出弁１０３は、二次電池１００が過充電等の異常により発熱してガスが発生し、電池容器内の圧力が上昇して所定圧力（たとえば、約１ＭＰａ）に達したときに開裂して、内部からガスを排出することで電池容器内の圧力を低減させる。
【００１５】
電池蓋１０２には、捲回電極群１７０の正極電極１７４および負極電極１７５のそれぞれと電気的に接続された正極端子１４１および負極端子１５１が配設されている。
【００１６】
正極端子１４１が捲回電極群１７０の正極電極１７４に電気的に接続され、負極端子１５１が捲回電極群１７０の負極電極１７５に電気的に接続されているため、正極端子１４１および負極端子１５１を介して外部負荷に電力が供給され、あるいは、正極端子１４１および負極端子１５１を介して外部発電電力が捲回電極群１７０に供給されて充電される。
【００１７】
図４は、二次電池１００の電池缶１０１に収容される捲回電極群１７０を示す斜視図である。図４に示すように、蓄電要素である捲回電極群１７０は、長尺状の正極電極１７４および負極電極１７５をセパレータ１７３を介在させて捲回軸Ｗ周りに扁平形状に捲回することで積層構造とされている。
【００１８】
図５は、捲回電極群１７０の積層構造を説明するための断面模式図である。捲回電極群１７０は、図５（ａ）に示すように、シート状のセパレータ１７３ａと、シート状の負極電極１７５と、シート状のセパレータ１７３ｂと、シート状の正極電極１７４とを順に積層したシート層を、図５（ｂ）に示すように、負極電極１７５が捲回電極群１７０の最内周および最外周に位置し、かつ、捲回電極群１７０の両端部に円弧状面が形成されるように扁平形状に捲回したものである。
【００１９】
図５（ａ）において、負極電極１７５は正極電極１７４よりも長く切り出され、図５（ｂ）に示すように、負極電極１７５の巻き始め端部１７５Ｓおよび巻き終わり端部１７５Ｅは、正極電極１７４の巻き始め端部１７４Ｓおよび巻き終わり端部１７４Ｅを覆うように構成されている。なお、シート状のセパレータ１７３ａ，１７３ｂは、正極電極１７４と負極電極１７５との間に介在し、シート状のセパレータ１７３ｂが捲回電極群１７０の外周面を構成する。
【００２０】
図５（ａ）のシート層を捲回して構成される捲回電極群１７０の外形形状は、図４および図５に示すように、両端に形成された円弧状の湾曲面と、両湾曲面に連接する表裏の平坦面１７０Ｐとで規定される扁平形状である。なお、便宜上、図４に示す上側の湾曲面を上部湾曲面１７０Ｕ、下側の湾曲面を下部湾曲面１７０Ｌと記す。
【００２１】
図４に示すように、正極電極１７４は、正極活物質合剤が正極箔１７１の両面に塗工された正極塗工部１７６ａと、正極活物質合剤が正極箔１７１の両面に塗工されていない正極未塗工部１７６ｂとを有している。正極活物質合剤は、正極活物質に結着材（バインダ）が配合されてなる。負極電極１７５は、負極活物質合剤が負極箔１７２の両面に塗工された負極塗工部１７７ａと、負極活物質合剤が負極箔１７２の両面に塗工されていない負極未塗工部１７７ｂとを有している。負極活物質合剤は、負極活物質に結着材（バインダ）が配合されてなる。正極活物質と負極活物質との間では、充放電が行われる。
【００２２】
正極箔１７１は厚さ２０〜３０μｍ程度のアルミニウム箔であり、負極箔１７２は厚さ１５〜２０μｍ程度の銅箔である。正極活物質は、ニッケル酸リチウム、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム等のリチウム含有遷移金属複酸化物である。負極活物質は、リチウムイオンを可逆に吸蔵、放出可能な非晶質炭素、天然黒鉛、人造黒鉛等の炭素材である。正極電極１７４と負極電極１７５との間に介在するセパレータ１７３は、たとえばポリエチレン樹脂よりなる微多孔性材料によって形成されたポリエチレン多孔質フィルムであり、微孔内に電解液を保持する。なお、セパレータ１７３の素材としては、ポリプロピレン多孔質フィルムや合成樹脂製不織布などを用いてもよい。
【００２３】
捲回電極群１７０の幅方向（捲回方向に直交する捲回軸Ｗ方向）の両端部は、一方が正極未塗工部１７６ｂ（正極箔１７１の露出部）が積層された部分とされ、他方が負極未塗工部１７７ｂ（負極箔１７２の露出部）が積層された部分とされている。
【００２４】
正極未塗工部１７６ｂの積層部は、図１および図２に示すように、予め押し潰されることで、捲回電極群１７０の厚み方向に圧縮されて、正極束状電極接続部１７８が形成されている。同様に、負極未塗工部１７７ｂの積層部は、予め押し潰されることで、捲回電極群１７０の厚み方向に圧縮されて、負極束状電極接続部１７９が形成されている。
【００２５】
正極束状電極接続部１７８には、後述する正極集電体１８０の接合板１８４が接続され、負極束状電極接続部１７９には、後述する負極集電体１９０の接合板１９４が接続されている。
【００２６】
図６は捲回電極群１７０を保持する蓋組立体１０７を示す側面断面模式図である。なお、図６では正極側の構成を示しているが、正極側と負極側とは同様の形状、構成であるため、便宜上、かっこ書きで負極側の構成要素の参照番号を付している。図１および図６に示すように、蓋組立体１０７は、電池蓋１０２と、正極端子１４１と、負極端子１５１と、捲回電極群１７０の正極電極１７４と正極端子１４１とを電気的に接続する正極集電体１８０と、捲回電極群１７０の負極電極１７５と負極端子１５１とを電気的に接続する負極集電体１９０と、一対の絶縁シール部材１０４とを含んで構成されている。
【００２７】
正極端子１４１および正極集電体１８０の材質はアルミニウムである。負極端子１５１および負極集電体１９０の材質は銅である。絶縁シール部材１０４の材質はポリブチレンテレフタレートやポリフェニレンサルファイド、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂等の絶縁性を有する樹脂である。
【００２８】
図１および図６に示すように、正極集電体１８０は、電池蓋１０２の内面に沿う端子取付板１８１と、端子取付板１８１の長辺側部から略直角に曲がって、電池缶１０１の一方の幅広側面１０１ａ（図２参照）に沿いながら缶底面に向かって延在する平面接続部１８２と、平面接続部１８２の下端から延在する傾斜接続部１８３と、傾斜接続部１８３に接続される接合板１８４とを備えている。接合板１８４は、捲回電極群１７０の正極束状電極接続部１７８の一方の面に超音波接合される第１接合部１８５および第２接合部１８６と、中間接続部１８７とを有している。中間接続部１８７は、接合板１８４の中間領域において第１接合部１８５と第２接合部１８６とを接続する部材である。中間接続部１８７は、図２に示すように、電池缶１０１の一方の幅広側面１０１ａに向けて膨出するように側面視で台形状に折り曲げられている。
【００２９】
同様に、図６に示すように、負極集電体１９０は、電池蓋１０２の内面に沿う端子取付板１９１と、端子取付板１９１の長辺側部から略直角に曲がって、電池缶１０１の一方の幅広側面１０１ａ（図２参照）に沿いながら缶底面に向かって延在する平面接続部１９２と、平面接続部１９２の下端から延在する傾斜接続部１９３と、傾斜接続部１９３に接続される接合板１９４とを備えている。接合板１９４は、捲回電極群１７０の負極束状電極接続部１７９の一方の面に超音波接合される第１接合部１９５および第２接合部１９６と、中間接続部１９７とを有している。中間接続部１９７は、接合板１９４の中間領域において第１接合部１９５と第２接合部１９６とを接続する部材である。中間接続部１９７は、図２に示すように、電池缶１０１の一方の幅広側面１０１ａに向けて膨出するように側面視で台形状に折り曲げられている。
【００３０】
図６に示すように、絶縁シール部材１０４は、円筒部１０４ａと、円筒部１０４ａの両端に設けられた鍔部１０４ｂ，１０４ｃとを有している。絶縁シール部材１０４は、電池蓋１０２に設けられた貫通孔１０２ｈに装着されている。
【００３１】
正負極端子１４１，１５１は、それぞれ絶縁シール部材１０４を介して装着されている。正負極端子１４１，１５１は、それぞれ円柱形状の挿通部と、円板状の上端部と、円板状の下端部とを有している。挿通部は、電池蓋１０２に設けられた貫通孔１０２ｈおよび正負極集電体１８０，１９０の端子取付板１８１，１９１に設けられた貫通孔１８１ｈ，１９１ｈに挿通される。上端部の直径は、貫通孔１０２ｈの径よりも大きく、下端部の直径は、貫通孔１８１ｈ，１９１ｈの径よりも大きい。
【００３２】
正極端子１４１は、かしめや溶接により、下端で正極集電体１８０に機械的、電気的に接続され、上端で電池蓋１０２に機械的に接続されている。同様に、負極端子１５１は、かしめや溶接により、下端で負極集電体１９０に機械的、電気的に接続され、上端で電池蓋１０２に機械的に接続されている。
【００３３】
図６に示すように、正負極端子１４１，１５１のそれぞれの上端部と電池蓋１０２の上面との間には、絶縁シール部材１０４の鍔部１０４ｂが介在されている。正負極端子１４１，１５１のそれぞれの下端部と電池蓋１０２の下面との間には、絶縁シール部材１０４の鍔部１０４ｃおよび正負極集電体１８０，１９０の端子取付板１８１，１９１が介在されている。
【００３４】
絶縁シール部材１０４は、上記したように絶縁性を有しているため、正負極端子１４１，１５１のそれぞれと電池蓋１０２とは電気的に絶縁され、正負極集電体１８０，１９０のそれぞれと電池蓋１０２とは電気的に絶縁されている。
【００３５】
正負極端子１４１，１５１のそれぞれと電池蓋１０２に設けられた貫通孔１０２ｈとの間には絶縁シール部材１０４が配設され、正負極端子１４１，１５１のそれぞれと電池蓋１０２との間が封止され、電池容器の気密性が確保されている。
【００３６】
上記したように、正負極集電体１８０，１９０のそれぞれと捲回電極群１７０とが超音波接合されることで、正負極集電体１８０，１９０のそれぞれと捲回電極群１７０とが機械的、電気的に接続される。本実施の形態では、図２に示すように、正極集電体１８０の接合板１８４は、正極束状電極接続部１７８の一方の面（幅広側面１０１ａに対向する面）に、第１接合部１８５および第２接合部１８６の２箇所で超音波接合されている。同様に、負極集電体１９０の接合板１９４は、負極束状電極接続部１７９の一方の面（幅広側面１０１ａに対向する面）に、第１接合部１９５および第２接合部１９６の２箇所で超音波接合されている。
【００３７】
正負極集電体１８０，１９０の平面接続部１８２，１９２や接合板１８４，１９４は、正負極未塗工部１７６ｂ，１７７ｂと電池缶１０１の一方の幅広側面１０１ａとの間に配置され、電池缶１０１の他方の幅広側面１０１ｂと正負極未塗工部１７６ｂ，１７７ｂとの間には正負極集電体１８０，１９０を構成する部材は配置されていない。
【００３８】
捲回電極群１７０は、正負極集電体１８０，１９０と超音波接合するに際し、捲回電極群１７０の捲回軸Ｗ方向両端部に設けられた正負極未塗工部１７６ｂ，１７７ｂの積層部のそれぞれが予め押し潰され、捲回電極群１７０の厚み方向に圧縮されることで、正負極束状電極接続部１７８，１７９が形成される。
【００３９】
捲回電極群１７０の捲回軸Ｗ方向両端部が圧縮されることで、図２に示すように、正負極束状電極接続部１７８，１７９のそれぞれと電池缶１０１の幅広側面１０１ｂとの間には、中央空間Ｓ１１が形成されている。この中央空間Ｓ１１における捲回電極群１７０の厚み方向（電池蓋１０２の短手方向）の長さｂ１は、捲回電極群１７０の上部湾曲面１７０Ｕの下端において最小長さｂ１＝ｂ１ｍｉｎとなり、下方に向かって徐々に広がって超音波接合部において最大長さｂ１＝ｂ１ｍａｘとなる。中央空間Ｓ１１における捲回電極群１７０の厚み方向の長さｂ１は、下側の超音波接合部から下方に向かって徐々に狭くなって下部湾曲面１７０Ｌの上端において最小長さｂ１＝ｂ１ｍｉｎとなる。中央空間Ｓ１１の最小長さｂ１ｍｉｎは、捲回電極群１７０の平坦面１７０Ｐを構成するセパレータ１７３の表面と絶縁ケース１０８との間の隙間の長さｂ０と略同一寸法である。
【００４０】
図１および図２に示すように、電池蓋１０２には、電池容器内に電解液を注入するための注液孔１０６が穿設されている。注液孔１０６は正極端子１４１側の電池蓋１０２の端部と正極端子１４１との間に設けられている。注液孔１０６は、電解液注入後に注液栓（不図示）によって封止される。電解液としては、たとえば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート等の炭酸エステル系の有機溶媒に６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、ホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ４）等のリチウム塩が溶解された非水電解液を用いることができる。
【００４１】
図１および図２に示すように、注液孔１０６は、電池蓋１０２における捲回電極群１７０の正極未塗工部１７６ｂ（正極箔１７１の露出部）に対向する位置に、かつ、正極集電体１８０の接合板１８４が配置される側の幅広側面１０１ａとは反対の幅広側面１０１ｂに近接して配置されている。図２および図３に示すように、端子取付板１８１における注液孔１０６の孔中心軸Ｘ上（すなわち、注液孔１０６の真下）には、注液孔１０６から注入される電解液の流れを妨げないための切欠き１８１ｃが形成されている。つまり、注液孔１０６の孔中心軸Ｘ上には、正極集電体１８０の端子取付板１８１が位置していない。
【００４２】
図７および図８を参照して、電池容器内に注入される電解液の流れについて説明する。図７および図８は、二次電池１００の注液孔１０６から注入された電解液の流れを示す概念図である。図７は図１の二次電池１００をＡ方向から見たときの概念図である。図８は図１の二次電池１００をＢ方向から見たときの概念図であり、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線で切断した断面を示している。図７および図８では、電解液の主な流れを矢印で模式的に示している。なお、図８では、正負極集電体１８０，１９０の図示を省略している。
【００４３】
電解液を注入する方法は、たとえば、電池蓋１０２が上側になるように電池容器を平面台上に載置し、電池容器内部の減圧と電解液注入の２つの機能を持った治具（不図示）を注液孔１０６に取り付ける。電池容器内圧がたとえば２７ｋＰａ程度になるまで減圧し、その後、所定量の電解液を注入する。
【００４４】
注液孔１０６から電池容器内に注入された電解液は、電池蓋１０２の下面から上部湾曲面１７０Ｕの下端までの間の空間である上部空間Ｓ１２に流入し、上部湾曲面１７０Ｕを構成する正極箔１７１に沿って下方に流れる。電解液は、上部湾曲面１７０Ｕと絶縁ケース１０８との隙間の最小部分（ｂ１＝ｂ１ｍｉｎ）を通って、中央空間Ｓ１１に流れ込む。中央空間Ｓ１１に流入した電解液は、下部湾曲面１７０Ｌと絶縁ケース１０８との隙間の最小部分（ｂ１＝ｂ１ｍｉｎ）を通って、下部湾曲面１７０Ｌの上端から電池缶１０１の底面までの間の空間である下部空間Ｓ１３に流れ込む。
【００４５】
下部空間Ｓ１３に流入した電解液は、図８に示すように、缶底面の長手方向に沿って、負極未塗工部１７７ｂ側に向かって流れる。電解液を継続して注入することで、液位が上昇し、電池容器内が電解液によって満たされる。電池容器内に電解液が満たされると、捲回電極群１７０の捲回軸Ｗ方向の一端の正極箔１７１同士の隙間、および、他端の負極箔１７２同士の隙間から電解液が捲回電極群１７０の内部に浸入し、所定時間が経過すると、捲回電極群１７０の内部全域に電解液が含浸される。なお、電解液が捲回電極群１７０に含浸されることで、電池容器内の電解液の液位は低下する。
【００４６】
上述した本実施の形態によれば、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）捲回電極群１７０を厚み方向に圧縮して、正極束状電極接続部１７８および負極束状電極接続部１７９を形成し、電池蓋１０２における正極未塗工部１７６ｂ（正極箔１７１の露出部）に対向する位置に、電池缶１０１に電解液を注入するための注液孔１０６を設けた。
【００４７】
正極束状電極接続部１７８が形成されることにより、電池缶１０１と正極束状電極接続部１７８との間に中央空間Ｓ１１が形成される。この中央空間Ｓ１１は、平坦面１７０Ｐと電池缶１０１との間の狭い空間に比べて広い空間である。注液孔１０６から注入された電解液は、正極未塗工部１７６ｂに沿って、上部空間Ｓ１２、中央空間Ｓ１１を介して下部空間Ｓ１３に流れる。下部空間Ｓ１３に流入した電解液は、電池缶１０１の底面に沿って負極未塗工部１７７ｂ側に流れる。継続して電解液が注入されと、電池缶１０１内の液位が上昇し、所定時間で電池容器内が電解液で満たされる。なお、電解液は、注入作業の際、主に正極箔１７１（アルミニウム箔）の表面を流れることになる。正極箔１７１の表面を流れる電解液に作用する抵抗は、微孔内に電解液を保持するセパレータ１７３（たとえば、ポリエチレン多孔質フィルム）の表面を流れる電解液に作用する抵抗に比べて小さい。
【００４８】
このように本実施の形態の二次電池１００は、注液孔１０６から注液された電解液が、正極未塗工部２７６ｂ（正極箔２７１の露出部）に流れ落ち、中央空間Ｓ１１を介して下部空間Ｓ１３に案内される構成となっているため、電解液が捲回電極群１７０と電池容器との隙間で詰まることが防止され、短時間で所定量の電解液を電池容器内に注入することができる。
【００４９】
上記作用効果を、図９〜図１１に示す比較例と比較して具体的に説明する。図９は二次電池９００の比較例を示す部分破断斜視図であり、図１０および図１１は図９の二次電池９００の注液孔９０６から注入された電解液の流れを示す概念図であり、電解液の主な流れを矢印で模式的に示している。図１０は図９の二次電池９００をＣ方向から見たときの概念図である。図１１は二次電池９００をＤ方向から見たときの概念図であり、図１０のＸＩ−ＸＩ線で切断した断面を示している。なお、図１１では、正負極集電体１８０，１９０の図示を省略している。
【００５０】
比較例の二次電池９００は、本発明の第１の実施の形態の二次電池１００と略同様の構成とされているが、比較例では、電池蓋９０２の略中央部、すなわちセパレータ１７３に対向する位置に注液孔９０６が設けられている。比較例では、注液孔９０６から注入された電解液は、セパレータ１７３の表面に流れ落ち、セパレータ１７３の表面に沿って、電池蓋９０２の長手方向に流れるとともに、上部湾曲面１７０Ｕを構成するセパレータ１７３に沿って捲回電極群１７０の平坦面１７０Ｐを構成するセパレータ１７３と絶縁ケース１０８との隙間に流れ込む。
【００５１】
上記したように、セパレータ１７３は電解液が浸透する素材であるため、上部湾曲面１７０Ｕを構成するセパレータ１７３に沿って、電池蓋９０２の長手方向に流れる電解液には、上部湾曲面１７０Ｕを構成する正極箔１７１（金属箔）を流れる電解液に比べて大きい抵抗が作用する。
【００５２】
比較例において平坦面１７０Ｐを構成するセパレータ１７３と絶縁ケース１０８との隙間を流れる電解液には、本実施形態の中央空間Ｓ１１を流れる電解液に比べて大きい抵抗が作用する。比較例では、平坦面１７０Ｐと絶縁ケース１０８との間の狭い空間を電池容器の上部から下部に亘って流れることになるが、電解液の流れる経路が長いため、比較例の二次電池９００では電解液の流れが停滞しやすい。
【００５３】
電解液は水などに比べて粘性が高く、比較例では、電解液が電池容器内に十分に満たされる前に、セパレータ１７３と電池容器との隙間で詰まり、一度に注入できる量には限界があった。このため、比較例では、複数回に分けて注液工程を行う必要があった。一度、注液を行うと、電解液が捲回電極群１７０に含浸され、電池容器と捲回電極群１７０との間に空間が形成されるまで数時間待ち、その後、次の注液工程を行うことになる。
【００５４】
本実施の形態では、比較例に比べて、電解液に作用する抵抗を減らし、電解液が詰まることを防止できる。一度に注入できる電解液の量を増やし、注液工程を低減することができるため、製造工程の短縮化を図ることができ、二次電池１００の生産性を向上することができる。
【００５５】
（２）正極集電体１８０の端子取付板１８１における注液孔１０６の孔中心軸Ｘ上に切欠き１８１ｃを設けたので、注液孔１０６から注入される電解液の流れが正極集電体１８０によって妨げられることが防止される。
【００５６】
（３）注液孔１０６は、電池蓋１０２の短手方向中心よりも幅広側面１０１ｂ側に配設されている。これにより、注液孔１０６から注入された電解液は、正極集電体１８０の平面接続部１８２や傾斜接続部１８３、接合板１８４が配置されていない中央空間Ｓ１１にスムーズに流れ込むことができるため、所定量の電解液を電池容器内に素早く充填することができる。
【００５７】
―第２の実施の形態―
図１２〜図１７を参照して第２の実施の形態に係る二次電池２００を説明する。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、相違点について主に説明する。
【００５８】
図１２は本発明の第２の実施の形態に係る二次電池２００を示す外観斜視図であり、図１３は図１２の二次電池の電極群組立体を示す斜視図である。電極群組立体は、蓋組立体２０７に捲回電極群２７０が接続されてなる。図１４は二次電池２００の電池缶２０１に収容される捲回電極群２７０を示す斜視図である。図１４では、正極側の構成を示しているが、正極側と負極側とは同様の形状、構成であるため、便宜上、かっこ書きで負極側の構成要素の参照番号を付している。
【００５９】
第２の実施の形態の二次電池２００は、図１２に示すように、注液孔２０６が正極端子１４１側の電池蓋２０２の端部と正極端子１４１との間であって、電池蓋２０２における短手方向の略中心に設けられている。第２の実施の形態では、図１３および図１４に示すように、捲回電極群２７０の正極未塗工部２７６ｂの積層部が２つに分離されるように予め押し潰され、厚み方向に圧縮されることで、一対の正極束状電極接続部２７８が形成されている。同様に、図１４に示すように、捲回電極群２７０の負極未塗工部２７７ｂの積層部が２つに分離されるように予め押し潰され、厚み方向に圧縮されることで、一対の負極束状電極接続部２７９が形成されている。
【００６０】
図１３に示すように、二次電池２００の正極集電体２８０は、電池蓋２０２の内面に沿う端子取付板２８１と、端子取付板２８１の長辺両側部から略直角に曲がって、電池缶１０１の幅広側面に沿いながら缶底面に向かって延在する一対の平面接続部２８２と、平面接続部２８２のそれぞれの下端から延在する一対の傾斜接続部２８３と、傾斜接続部２８３のそれぞれに接続される一対の接合板２８４とを備えている。接合板２８４は、捲回電極群２７０の捲回軸Ｗ方向の一端部に形成された一対の正極束状電極接続部２７８（図１４参照）に超音波接合される部分である。
【００６１】
図１３に示すように、二次電池２００の負極集電体２９０は、電池蓋２０２の内面に沿う端子取付板２９１と、端子取付板２９１の長辺両側部から略直角に曲がって、電池缶１０１の幅広側面に沿いながら缶底面に向かって延在する一対の平面接続部２９２と、平面接続部２９２のそれぞれの下端から延在する一対の傾斜接続部２９３と、傾斜接続部２９３のそれぞれに接続される一対の接合板２９４とを備えている。接合板２９４は、捲回電極群２７０の捲回軸Ｗ方向の他端部に形成された一対の負極束状電極接続部２７９（図１４参照）に超音波接合される部分である。
【００６２】
図１５は、二次電池２００の平面図であり、正負極集電体２８０，２９０の端子取付板２８１，２９１のそれぞれを破線で示している。図１５に示すように、正極集電体２８０の端子取付板２８１における注液孔２０６の孔中心軸上（すなわち、注液孔２０６の真下）には、注液孔２０６から注入される電解液の流れを妨げないための切欠き２８１ｃが形成されている。つまり、注液孔２０６の孔中心軸上には、正極集電体２８０の端子取付板２８１が位置していない。
【００６３】
図１６および図１７を参照して、電池容器内に注入される電解液の流れについて説明する。図１６および図１７は、二次電池２００の注液孔２０６から注入された電解液の流れを示す概念図である。図１６は図１２の二次電池２００をＥ方向から見たときの概念図である。図１７は図１２の二次電池２００をＦ方向から見たときの概念図であり、図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線で切断した断面を示している。図１６および図１７では、電解液の主な流れを矢印で模式的に示している。なお、図１７では、正負極集電体２８０，２９０の図示を省略している。
【００６４】
図１６に示すように、第２の実施の形態では、一対の正極束状電極接続部２７８が形成されることで、一対の正極束状電極接続部２７８間に空間Ｓ２１ａが形成されるとともに、空間Ｓ２１ａに対して幅広側面１０１ａ，１０１ｂ側のそれぞれにおいて正極束状電極接続部２７８と幅広側面１０１ａ，１０１ｂとの間に空間Ｓ２１ｂが形成されている。
【００６５】
注液孔２０６から電池容器内に注入され、電池蓋２０２の下面から上部湾曲面２７０Ｕの下端までの間の空間である上部空間Ｓ２２に流入した電解液は、上部湾曲面２７０Ｕを構成する正極未塗工部２７６ｂ（正極箔２７１の露出部）に流れ落ちる。上部湾曲面２７０Ｕを構成する正極未塗工部２７６ｂに流れ落ちた電解液の一部は、上部湾曲面２７０Ｕを構成する正極未塗工部２７６ｂに沿って下方に流れ、空間Ｓ２１ｂに流入する。上部湾曲面２７０Ｕを構成する正極未塗工部２７６ｂに流れ落ちた電解液の一部は、捲回電極群２７０の上部側部２７０Ｓ１（図１７参照）と電池缶１０１の幅狭側面１０１ｃとの間を流れ落ち、中央空間Ｓ２１ａに流れ込む。中央空間Ｓ２１ａに流入した電解液は、捲回電極群２７０の下部側部２７０Ｓ２（図１７参照）と絶縁ケース１０８との間を流れ落ち、下部湾曲面２７０Ｌの上端から電池缶１０１の底面までの間の空間である下部空間Ｓ２３に流れ込む。
【００６６】
下部空間Ｓ２３に流入した電解液は、図１７に示すように、缶底面の長手方向に沿って、負極未塗工部２７７ｂ側に向かって流れる。電解液を継続して注入することで、液位が上昇し、電池容器内が電解液によって満たされる。電池容器内に電解液が満たされると、捲回電極群２７０の捲回軸Ｗ方向の一端の正極箔２７１同士の隙間、および、他端の負極箔２７２同士の隙間から電解液が捲回電極群２７０の内部に浸入し、所定時間が経過すると、捲回電極群２７０の内部全域に電解液が含浸される。なお、電解液が捲回電極群２７０に含浸されることで、電池容器内の電解液の液位は低下する。
【００６７】
このような第２の実施の形態の二次電池２００によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。
【００６８】
なお、次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
［変形例］
（１）上記した第１の実施の形態では、電池蓋１０２における正極未塗工部１７６ｂに対向する位置に注液孔１０６を設けたが、本発明はこれに限定されない。正極未塗工部１７６ｂ（正極箔（アルミニウム箔）１７１の露出部）に対向する位置に設けられる注液孔１０６に代えて、負極未塗工部１７７ｂ（負極箔（銅箔）１７２の露出部）に対向する位置に注液孔を設けてもよい。換言すれば、負極端子１５１側の電池蓋１０２の端部と負極端子１５１との間に注液孔を設けてもよい。図１８（ａ）に示すように、正極未塗工部１７６ｂおよび負極未塗工部１７７ｂに対向するそれぞれの位置、すなわち、正極端子１４１側の電池蓋１０２の端部と正極端子１４１との間、および、負極端子１５１側の電池蓋１０２の端部と負極端子１５１との間のそれぞれに注液孔１０６ａ，１０６ｂを設けてもよい。２つの注液孔１０６ａ，１０６ｂから同時に電解液を注入すれば、より短時間で所定量の電解液を電池容器内に充填できる。
【００６９】
（２）上記した第２の実施の形態では、電池蓋２０２における正極未塗工部２７６ｂに対向する位置に注液孔２０６を設けたが、本発明はこれに限定されない。正極未塗工部２７６ｂ（正極箔（アルミニウム箔）２７１の露出部）に対向する位置に設けられる注液孔２０６に代えて、負極未塗工部２７７ｂ（負極箔（銅箔）２７２の露出部）に対向する位置に注液孔を設けてもよい。換言すれば、負極端子１５１側の電池蓋２０２の端部と負極端子１５１との間に注液孔を設けてもよい。図１８（ｂ）に示すように、正極未塗工部２７６ｂおよび負極未塗工部２７７ｂに対向するそれぞれの位置、すなわち、正極端子１４１側の電池蓋２０２の端部と正極端子１４１との間、および、負極端子１５１側の電池蓋２０２の端部と負極端子１５１との間のそれぞれに注液孔２０６ａ，２０６ｂを設けてもよい。２つの注液孔２０６ａ，２０６ｂから同時に電解液を注入すれば、より短時間で所定量の電解液を電池容器内に充填できる。
【００７０】
（３）上記した第１の実施の形態では、注液孔１０６を電池蓋１０２の短手方向中心よりも幅広側面１０１ｂ側に配設したが、本発明はこれに限定されない。電池蓋１０２の短手方向中心よりも幅広側面１０１ａ側に注液孔を配設してもよいし、電池蓋１０２の短手方向中心に注液孔を配設してもよい。
【００７１】
（４）正極集電体１８０，２８０の端子取付板１８１，２８１に切欠き１８１ｃ，２８１ｃを設けたが、本発明はこれに限定されない。注液孔１０６，２０６の孔中心軸Ｘ上に端子取付板１８１，２８１が配置されていてもよい。この場合、注液孔１０６，２０６から注入された電解液は、端子取付板１８１，２８１の上表面に流れ落ち、端子取付板１８１，２８１の端部から下方に流れ落ちる。正極集電体１８０，２８０は、金属（アルミニウム）であるため、正極集電体１８０，２８０の表面を流れる電解液に作用する抵抗は、セパレータ１７３の表面を流れる電解液に作用する抵抗に比べて小さい。したがって、切欠き１８１ｃ，２８１ｃを設けない場合であっても、従来技術に比べてスムーズに電解液を電池容器内に注入することができる。
【００７２】
（５）上記した実施の形態では、電池容器の形状を角形としたが、本発明はこれに限定されない。断面長円形状の扁平形電池容器としてもよく、電池缶の開口を電池蓋によって封止する薄形の種々の電池容器を採用できる。
（６）リチウムイオン二次電池を一例として説明したが、ニッケル水素電池などその他の二次電池にも本発明を適用できる。
【００７３】
（７）正極端子１４１、正極集電体１８０，２８０および正極箔１７１，２７１の材質は、アルミニウムに限定されることなく、アルミニウム合金としてもよい。負極端子１５１、負極集電体１９０，２９０および負極箔１７２，２７２の材質は、銅に限定されることなく、銅合金としてもよい。
【００７４】
（８）本発明において、正負極束状電極接続部１７８，１７９，２７８，２７９と正負極集電体１８０，１９０，２８０，２９０とは超音波接合により接続する場合に限定されることなく、たとえば、抵抗溶接により接続してもよい。
【００７５】
本発明は、上記した実施の形態に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で自由に変更、改良が可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１００  二次電池、１０１  電池缶、１０１ａ，１０１ｂ  幅広側面、１０１ｃ  幅狭側面、１０２  電池蓋、１０２ｈ  貫通孔、１０３  ガス排出弁、１０４  絶縁シール部材、１０４ａ  円筒部、１０４ｂ，１０４ｃ  鍔部、１０６  注液孔、１０７  蓋組立体、１０８  絶縁ケース、１４１  正極端子、１５１  負極端子、１７０  捲回電極群、１７０Ｌ  下部湾曲面、１７０Ｐ  平坦面、１７０Ｕ  上部湾曲面、１７１  正極箔、１７２  負極箔、１７３  セパレータ、１７４  正極電極、１７５  負極電極、１７６ａ  正極塗工部、１７６ｂ  正極未塗工部、１７７ａ  負極塗工部、１７７ｂ  負極未塗工部、１７８  正極束状電極接続部、１７９  負極束状電極接続部、１８０  正極集電体、１８１  端子取付板、１８１ｈ  貫通孔、１８２  平面接続部、１８３  傾斜接続部、１８４  接合板、１８５  第１接合部、１８６  第２接合部、１８７  中間接続部、１９０  負極集電体、１９１  端子取付板、１９２  平面接続部、１９３  傾斜接続部、１９４  接合板、１９５  第１接合部、１９６  第２接合部、１９７  中間接続部、２００  二次電池、２０２  電池蓋、２０６  注液孔、２０７  蓋組立体、２７０  捲回電極群、２７０Ｌ  下部湾曲面、２７０Ｓ１  上部側部、２７０Ｓ２  下部側部、２７０Ｕ  上部湾曲面、２７１  正極箔、２７２  負極箔、２７６ｂ  正極未塗工部、２７７ｂ  負極未塗工部、２７８  正極束状電極接続部、２７９  負極束状電極接続部、２８０  正極集電体、２８１  端子取付板、２８２  平面接続部、２８３  傾斜接続部、２８４  接合板、２９０  負極集電体、２９１  端子取付板、２９２  平面接続部、２９３  傾斜接続部、２９４  接合板、９００  二次電池、９０２  電池蓋、９０６  注液孔
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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