(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池ケースの内部に電極体が収容され、前記電池ケースの開口部に封口体をレーザ溶接により接合することで、前記電池ケースの開口部を封口する非水電解質二次電池であって、
前記電極体は、セパレータと、電極芯材に電極合材が塗工された電極とを積層し、積層した電極とセパレータとを捲回して構成した捲回電極体であり、
前記捲回電極体の軸方向と、前記封口体による前記電池ケースの開口部の封口方向とが直交するように、前記電池ケースに収容され、
前記電極体の最外周の電極における封口体側のＲ部にのみ、外周側にのみ前記電極合材が塗工されない無塗工部が形成される、
非水電解質二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水電解質二次電池の電極体の構成技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
非水電解質二次電池は、例えばリチウムイオン二次電池が良く知られている。リチウムイオン二次電池は、近年、電気自動車等の車両搭載用電源、あるいは、パソコン及び携帯端末その他の電気製品等に搭載される電源として重要性が高まっている。
【０００３】
リチウムイオン二次電池は、例えば、箱形の電池ケースと、電池ケースの内部に収容される電極体と、電池ケースにレーザ溶接により接合されることで電池ケースの開口部を封口する封口体（蓋体）と、から構成されている。また、リチウムイオン二次電池の電極体は、例えば、負極とセパレータと正極とを積層した状態で捲回し、さらに偏平させた捲回電極体として構成されている。
【０００４】
リチウムイオン二次電池の製造工程では、電池ケースに捲回電極体を収容し、レーザ溶接により電池ケースに封口体を溶接して、電池ケースの開口部を封口する。このとき、電池ケースと封口体との隙間からレーザ光線が電池ケース内部に漏れて入り込み、捲回電極体の最外周を照射する場合がある。
【０００５】
捲回電極体の最外周にレーザ光線が照射した場合には、レーザ光線がセパレータを透過し、負極に塗工された負極合材によって吸収される（最外周の電極が負極の場合）。レーザ光線を吸収した負極合材は、発熱し、その発熱によって周囲のセパレータが損傷する。セパレータが損傷した部分では、正極と負極とが接触して内部短絡が発生するおそれがある。そこで、非水電解質二次電池では、封口体をレーザ溶接によって電池ケースに接合する際のセパレータの損傷を防止することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１７１５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は、封口体をレーザ溶接によって電池ケースに接合する際のセパレータの損傷を防止できる非水電解質二次電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、電池ケースの内部に電極体が収容され、前記電池ケースの開口部に封口体をレーザ溶接により接合することで、前記電池ケースの開口部を封口する非水電解質二次電池であって、前記電極体は、セパレータと、電極芯材に電極合材が塗工された電極とを積層し、積層した電極とセパレータとを捲回して構成した捲回電極体であり、前記捲回電極体の軸方向と、前記封口体による前記電池ケースの開口部の封口方向とが直交するように、前記電池ケースに収容され、前記電極体の最外周の電極における封口体側のＲ部にのみ、外周側にのみ前記電極合材が塗工されない無塗工部が形成されるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の非水電解質二次電池によれば、封口体を電池ケースの開口部にレーザ溶接によって接合する際のセパレータの損傷を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るリチウムイオン二次電池の構成を示した斜視図。
【図２】同じくリチウムイオン二次電池の構成を示した一部断面側面図。
【図３】同じくリチウムイオン二次電池の製造工程の流れを示した模式図。
【図４】同じくリチウムイオン二次電池の効果を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を用いて、リチウムイオン二次電池１００について説明する。
なお、図１では、説明を分かり易くするため、電池ケース４０と、捲回電極体５０と、蓋体６０と、を分離して表している。
【００１３】
リチウムイオン二次電池１００は、本発明の非水電解質二次電池に係る実施形態である。リチウムイオン二次電池１００は、電池ケース４０と、捲回電極体５０と、封口体としての蓋体６０と、を具備している。
【００１４】
電池ケース４０は、上面が開口された略直方体の箱体として構成されている。電池ケース４０の開口された上面は、蓋体６０によって封口される。また、電池ケース４０の内部には、捲回電極体５０が収容される。
【００１５】
捲回電極体５０は、負極２０と正極１０との間にセパレータ３０が介在するように、負極２０と正極１０とセパレータ３０とを積層した状態で捲回し、さらに偏平させたものである（図２参照）。本実施形態においては、捲回電極体５０の最外周に配置される電極は負極２０となっており、最外周の負極２０の外周にセパレータ３０が配置されている。
【００１６】
捲回電極体５０は、捲回電極体５０の軸方向と蓋体６０による電池ケース４０の開口部の封口方向とが直交するように電池ケース４０に収容される。なお、図１において、捲回電極体５０の軸方向はＡ方向であり、蓋体６０による電池ケース４０の開口部の封口方向はＢ方向である。
【００１７】
捲回電極体５０の軸方向一側の端部には、正極集電体５１（後述する正極芯材１１のみが捲かれたもの）が露出している。一方、捲回電極体５０の軸方向他側の端部には、負極集電体５２（後述する負極芯材２１のみが捲かれたもの）が露出している。
【００１８】
捲回電極体５０は、略直方体の箱体として構成される電池ケース４０に収容されるため、円筒形状の捲回体を偏平して構成されている。より具体的には、捲回電極体５０は、最外周のセパレータ３０が曲線を形成するＲ部５０Ａと、最外周が直線を形成するストレート部５０Ｂと、から構成される。
【００１９】
また、捲回電極体５０は、Ｒ部５０Ａとストレート部５０Ｂとを有する長円形状の長軸方向が蓋体６０の封口方向と平行となるように、電池ケース４０内に収容されている。なお、捲回電極体５０について、さらに詳細な説明は後述する。
【００２０】
蓋体６０は、電池ケース４０の上面を封口するものである。より詳しくは、蓋体６０は、電池ケース４０の上面にレーザ溶接によって接合されることで、電池ケース４０の上面を封口するものである。すなわち、リチウムイオン二次電池１００においては、電池ケース４０の開口部に蓋体６０をレーザ溶接により接合することで、電池ケース４０の開口部が封口される。
【００２１】
蓋体６０の上面には、正極集電端子６１と、負極集電端子６２と、が設けられている。正極集電端子６１には、下方に延設される脚部７１が形成されている。同様に、負極集電端子６２には、下方に延設される脚部７２が形成されている。
【００２２】
捲回電極体５０が電池ケース４０に収容されるときには、正極集電端子６１の脚部７１に、捲回電極体５０の正極集電体５１が接合される。同様に、捲回電極体５０が電池ケース４０に収容されるときには、負極集電端子６２の脚部７２に、捲回電極体５０の負極集電体５２が接合される。つまり、捲回電極体５０は、正極集電端子６１及び負極集電端子６２を備えた蓋体６０と接合された状態で、電池ケース４０に収容される。
【００２３】
図２を用いて、捲回電極体５０について説明する。
なお、図２では、リチウムイオン二次電池１００の中央部を軸方向に垂直な側面断面視にて表し、左上部に捲回電極体５０の最外周部分を拡大した図にて表している。
【００２４】
積層状態の正極１０、負極２０、及びセパレータ３０を捲回し、扁平して構成した捲回電極体５０においては、最外周から中央側に向かって、セパレータ３０、負極２０、セパレータ３０、正極１０、セパレータ３０、・・の順で積層されている。正極１０は、電極芯材としての正極芯材１１の両面（上面及び下面）に電極合材としての正極合材１２が塗工されている。負極２０は、電極芯材としての負極芯材２１の両面（上面及び下面）に電極合材としての負極合材２２が塗工されている。
【００２５】
ここで、特記すべき事項として、捲回電極体５０の最外周の負極２０における蓋体６０側（封口体側）の外側には、負極合材２２が塗工されない無塗工部Ｓが形成されている。より詳しくは、捲回電極体５０の最外周の負極２０における蓋体６０側（封口体側）のＲ部５０Ａの外周側には、負極合材２２が塗工されない無塗工部Ｓが形成されている。
【００２６】
図３を用いて、リチウムイオン二次電池１００の製造工程Ｓ１００について、説明する。
なお、図３では、リチウムイオン二次電池１００の製造工程Ｓ１００の流れを模式的に表している。
【００２７】
リチウムイオン二次電池１００の製造工程Ｓ１００は、リチウムイオン二次電池１００を製造する工程である。なお、本実施形態では、前提として、電池ケース４０と、捲回電極体５０と、蓋体６０とが既に部品として組み立てられた段階での製造工程としている。
【００２８】
ステップＳ１１０では、蓋体６０に捲回電極体５０が接合される。より詳しくは、蓋体６０の脚部７１・７２に捲回電極体５０の正極集電体５１及び負極集電体５２が溶接によってそれぞれ接合される。
【００２９】
ステップＳ１２０では、捲回電極体５０が接合された蓋体６０によって、電池ケース４０の開口部が閉塞される。言い換えれば、捲回電極体５０が電池ケース４０に収容され、同時に蓋体６０によって電池ケース４０の開口部が閉塞される。
ステップＳ１３０では、電池ケース４０の開口部を閉塞する蓋体６０と電池ケース４０とをレーザ溶接によって接合し、蓋体６０により電池ケース４０の開口部を封口する。
【００３０】
図４を用いて、リチウムイオン二次電池１００の効果について説明する。
なお、図４（Ａ）は、従来の捲回電極体１５０の電極合材が塗工された面の最外周部分を軸方向に垂直な断面視にて表している。一方、図４（Ｂ）は、本実施形態の捲回電極体５０の最外周部分を断面視にて表している
【００３１】
上述したリチウムイオン二次電池１００の製造工程Ｓ１００では、ステップＳ１３０において、電池ケース４０の開口部に蓋体６０をレーザ溶接により接合することで、電池ケース４０の開口部を封口する。このとき、電池ケース４０の開口部に配置した蓋体６０と電池ケース４０との隙間からレーザ光線が電池ケース４０内部に漏れて入り込み、捲回電極体５０の最外周を照射する場合がある。
【００３２】
従来、捲回電極体１５０の最外周にレーザ光線が照射された場合には、レーザ光線がセパレータ３０を透過し、負極２０に塗工された負極合材２２によって吸収されていた。レーザ光線を吸収した負極合材２２は、発熱し、その発熱によって周囲のセパレータ３０が損傷されていた。セパレータ３０が損傷した部分では、正極１０と負極２０とが接触して内部短絡が発生するおそれがあった。
【００３３】
本実施形態のリチウムイオン二次電池１００によれば、蓋体６０をレーザ溶接によって電池ケース４０の開口部に接合する際のセパレータ３０の損傷を防止できる。すなわち、捲回電極体１５０の最外周にレーザ光線が照射された場合には、レーザ光線がセパレータ３０を透過するものの、負極２０には無塗工部Ｓが形成されているため、照射されたレーザ光線が負極芯材２１によって反射される。そのため、負極合材２２が発熱して周囲のセパレータ３０が損傷されることはない。
【００３４】
本実施形態では、電極体を、積層状態の正極１０、負極２０、及びセパレータ３０を捲回して偏平させた構成の捲回電極体５０としたが、これに限定されない。例えば、電極体を、正極１０、負極２０、及びセパレータ３０を積層して構成した積層電極体としても本実施形態と同様の効果が得られる。なお、このときは、最上層の電極（正極１０または負極２０）の外周側（上側）に無塗工部Ｓが形成される。
【００３５】
本実施形態では、積層状態の正極１０、負極２０、及びセパレータ３０を捲回し、扁平して構成した捲回電極体５０を、最外周から中央に向かって、セパレータ３０、負極２０、セパレータ３０、正極１０、セパレータ３０、・・の順で積層されている構成としたが、これに限定されない。例えば、積層状態の正極１０、負極２０、及びセパレータ３０を捲回し、扁平して構成した捲回電極体５０を、最外周から中央に向かって、セパレータ３０、正極１０、セパレータ３０、負極２０、セパレータ３０、・・の順で積層されている構成としても本実施形態と同様の作用効果が得られる。
【符号の説明】
【００３６】
１０      正極
１１      正極芯材
１２      正極合材
２０      負極
２１      負極芯材
２２      負極合材
３０      セパレータ
４０      電池ケース
５０      捲回電極体
６０      蓋体
１００    リチウムイオン二次電池
【図１】
0005692154.tif 000002
【図２】
0005692154.tif 000003
【図３】
0005692154.tif 000004
【図４】
0005692154.tif 000005