(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極タブ部を有する正極板と、
負極タブ部を有する負極板と、
前記正極板と前記負極板を含む電極体と、
前記正極板又は前記負極板に電気的に接続された集電体と、
開口、底部、一対の大面積側壁、及び一対の小面積側壁を有し前記電極体を収納する角形外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記正極板と電気的に接続され、前記封口板に取り付けられた正極端子と、
前記負極板と電気的に接続され、前記封口板に取り付けられた負極端子と、
前記正極板と前記正極端子の間の導電経路又は前記負極板と前記負極端子の間の導電経路に設けられた感圧式の電流遮断機構と、を備える角形二次電池であって、
前記正極タブ部及び前記負極タブ部は前記電極体の前記封口板側の端部に配置され、
前記集電体は集電体本体部及び集電体接続部を含み、
前記電流遮断機構は、前記電極体側に開口部を有する導電部材と、前記開口部を封止する変形板と、前記変形板の電極体側に配置され前記変形板に接続された前記集電体本体部を含み、
前記集電体接続部は前記電流遮断機構と前記大面積側壁の間に配置され、
前記正極タブ部又は前記負極タブ部は前記集電体接続部に接続され、
電池内圧が所定値以上となったとき前記変形板が変形し、前記変形板の変形に伴い脆弱部が破断することにより、前記正極板と前記正極端子の間の導電経路又は前記負極板と前記負極端子の間の導電経路が切断される角形二次電池。
【請求項２】
前記集電体接続部は前記集電体本体部の端部から前記封口板側に延びる請求項１に記載の角形二次電池
【請求項３】
前記脆弱部は、前記集電体本体部における前記変形板との接続部の周囲に形成された請求項１又は２に記載の角形二次電池。
【請求項４】
前記集電体は、前記集電体接続部として第１集電体接続部と第２集電体接続部を有し、
前記第１集電体接続部は、前記一対の大面積側壁のうちの一方と前記電流遮断機構の間に配置され、
前記第２集電体接続部は、前記一対の大面積側壁のうちの他方と前記電流遮断機構の間に配置される請求項１〜３のいずれかに記載の角形二次電池。
【請求項５】
前記集電体本体部に対する前記集電体接続部の角度が２２５°〜  ３００°である請求項１〜４のいずれかに記載の角形二次電池。
【請求項６】
受け部品を備え、
前記正極タブ部又は前記負極タブ部は、前記集電体接続部と前記受け部品に挟みこまれた状態で前記集電体接続部に接続された請求項１〜５のいずれかに記載の角形二次電池。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の角形二次電池を複数個含む組電池。
【請求項８】
正極タブ部を有する正極板と、
負極タブ部を有する負極板と、
前記正極板と前記負極板を含む電極体と、
前記正極板又は前記負極板に電気的に接続された集電体と、
開口、底部、一対の大面積側壁、及び一対の小面積側壁を有し前記電極体を収納する角
形外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記正極板と電気的に接続され、前記封口板に取り付けられた正極端子と、
前記負極板と電気的に接続され、前記封口板に取り付けられた負極端子と、
前記正極板と前記正極端子の間の導電経路又は前記負極板と前記負極端子の間の導電経路に設けられた感圧式の電流遮断機構と、を備え、
前記正極タブ部及び前記負極タブ部は前記電極体の前記封口板側の端部に配置され、
前記集電体は集電体本体部及び集電体接続部を含み、
前記電流遮断機構は、前記電極体側に開口部を有する導電部材と、前記開口部を封止する変形板と、前記変形板の電極体側に配置され前記変形板に接続された前記集電体本体部を含み、
前記集電体接続部は前記電流遮断機構と前記大面積側壁の間に配置され、
前記正極タブ部又は前記負極タブ部は前記集電体接続部に接続され、
電池内圧が所定値以上となったとき前記変形板が変形し、前記変形板の変形に伴い脆弱部が破断することにより、前記正極板と前記正極端子の間の導電経路又は前記負極板と前記負極端子の間の導電経路が切断される角形二次電池の製造方法であって、
前記集電体接続部に前記正極タブ部又は前記負極タブ部を接続するタブ接続工程と、
前記タブ接続工程の後、前記集電体接続部を前記集電体本体部に対して曲げる曲げ工程と有する角形二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は角形二次電池及びそれを用いた組電池、並びにその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ、ＰＨＥＶ）等の駆動用電源において、アルカリ二次電池や非水電解質二次電池等の二次電池が使用されている。これらの用途では、高容量ないし高出力特性が要求されるので、多数の角形二次電池が直列ないし並列に接続された組電池として使用される。  
【０００３】
これらの角形二次電池では、開口を有する有底筒状の角形外装体と、その開口を封口する封口板により電池ケースが形成される。電池ケース内には、正極板、負極板及びセパレータからなる電極体が電解液と共に収納される。封口板には正極端子及び負極端子が取り付けられる。正極端子は正極集電体を介して正極板に電気的に接続され、負極端子は負極集電体を介して負極板に電気的に接続される。
【０００４】
正極板は、金属製の正極芯体と、正極芯体表面に形成された正極活物質層を含む。正極芯体の一部には正極活物質層が形成されない正極芯体露出部が形成される。そして、この正極芯体露出部に正極集電体が接続される。また、負極板は金属製の負極芯体と、負極芯体表面に形成された負極活物質層を含む。負極芯体の一部には負極活物質層が形成されない負極芯体露出部が形成される。そして、この負極芯体露出部に負極集電体が接続される。
【０００５】
例えば特許文献１においては、一方の端部に巻回された正極芯体露出部を有し、他方の端部に巻回された負極芯体露出部を有する巻回電極体を用いた角形二次電池が提案されている。また、特許文献２においては、一方の端部に正極芯体露出部及び負極芯体露出部が設けられた巻回電極体を用いた角形二次電池が提案されている。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−０３２６４０号公報
【特許文献２】特開２００８−２２６６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
車載用二次電池、特にＥＶやＰＨＥＶ等に用いられる二次電池に関しては、より体積エネルギー密度が高く電池容量の大きな二次電池の開発が求められる。上記特許文献１に開示されている角形二次電池の場合、電池ケース内には、巻回された正極芯体露出部及び巻回された負極芯体露出部が配置される左右のスペース、及び封口板と巻回電極体の間の上部のスペースが必要であり、二次電池の体積エネルギー密度を増加させることが困難である原因となっている。
【０００８】
これに対し、上記特許文献２に開示されている角形二次電池のように、一方の端部に正極芯体露出部及び負極芯体露出部が設けられた巻回電極体を用いると、体積エネルギー密度の高い角形二次電池が得られ易くなる。
【０００９】
しかしながら、上記特許文献２に開示されている角形二次電池では、特許文献１に開示されている角形二次電池よりも、集電部の構造が複雑になり易い。
【００１０】
本発明は、高い体積エネルギー密度で高容量であるとともに、信頼性の高い角形二次電池及びそれを用いた組電池、並びにその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一様態の角形二次電池は、
正極タブ部を有する正極板と、
負極タブ部を有する負極板と、
前記正極板と前記負極板を含む電極体と、
前記正極板又は前記負極板に電気的に接続された集電体と、
開口、底部、一対の大面積側壁、及び一対の小面積側壁を有し前記電極体を収納する角形外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記正極板と電気的に接続され、前記封口板に取り付けられた正極端子と、
前記負極板と電気的に接続され、前記封口板に取り付けられた負極端子と、
前記正極板と前記正極端子の間の導電経路又は前記負極板と前記負極端子の間の導電経路に設けられた感圧式の電流遮断機構と、を備える角形二次電池であって、
前記正極タブ部及び前記負極タブ部は前記電極体の前記封口板側の端部に配置され、
前記集電体は集電体本体部及び集電体接続部を含み、
前記電流遮断機構は、前記電極体側に開口部を有する導電部材と、前記開口部を封止する変形板と、前記変形板の電極体側に配置され前記変形板に接続された前記集電体本体部を含み、
前記集電体接続部は前記電流遮断機構と前記大面積側壁の間に配置され、
前記正極タブ部又は前記負極タブ部は前記集電体接続部に接続され、
電池内圧が所定値以上となったとき前記変形板が変形し、前記変形板の変形に伴い脆弱部が破断することにより、前記正極板と前記正極端子の間の導電経路又は前記負極板と前記負極端子の間の導電経路が切断される。
【００１２】
上記構成によると、電極体の封口板側の端部に正極タブ部及び負極タブ部が配置されるため、電池ケース内において発電に関与しない部材が配置されるスペースを削減することができる。したがって、より体積エネルギー密度の高く電池容量の大きな角形二次電池が得られる。
【００１３】
更に、上記構成では、感圧式の電流遮断機構が設けられているため、電池が過充電状態となった場合に過充電の進行を防止できるため信頼性の高い電池となる。なお、脆弱部は、変形板ないし集電体に設けることが好ましい。
【００１４】
上記構成では、正極タブ部又は負極タブ部と接続される集電体接続部を、電流遮断機構と角形外装体の大面積側壁の間に配置することで、より体積エネルギー密度の高い角形二次電池とすることが可能となる。
【００１５】
なお、本願では角形二次電池において、角形二次電池の封口板側を上方、角形外装体の底部側を下方とする。
【００１６】
前記集電体接続部は前記集電体本体部の端部から前記封口板側に延びることが好ましい。
【００１７】
前記脆弱部は、前記集電体本体部における前記変形板との接続部の周囲に形成されていることが好ましい。そして、脆弱部として、薄肉部ないし溝部を設けることが好ましい。但し、集電体と変形板の接合部を脆弱部とすることも可能である。あるいは、変形板に脆
弱部を設けてもよい。
【００１８】
前記集電体は、前記集電体接続部として第１集電体接続部と第２集電体接続部を有し、
前記第１集電体接続部は、前記一対の大面積側壁のうちの一方と前記電流遮断機構の間に配置され、
前記第２集電体接続部は、前記一対の大面積側壁のうちの他方と前記電流遮断機構の間に配置されることが好ましい。
【００１９】
前記集電体本体部に対する前記集電体接続部の角度が２２５°〜  ３００°であることが好ましく、２４０°〜２８０°であることがより好ましい。なお、この角度は、集電体本体部における電極体側の面と、集電体接続部の大面積側壁側の面のなす角とする。
【００２０】
受け部品を備え、
前記正極タブ部又は前記負極タブ部は、前記集電体接続部と前記受け部品に挟みこまれた状態で前記集電体接続部に接続されていることが好ましい。
【００２１】
上述の角形二次電池を複数個直列ないし並列に接続し組電池とすることができる。
【００２２】
本発明の一様態の角形二次電池の製造方法は、
正極タブ部を有する正極板と、
負極タブ部を有する負極板と、
前記正極板と前記負極板を含む電極体と、
前記正極板又は前記負極板に電気的に接続された集電体と、
開口、底部、一対の大面積側壁、及び一対の小面積側壁を有し前記電極体を収納する角形外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記正極板と電気的に接続され、前記封口板に取り付けられた正極端子と、
前記負極板と電気的に接続され、前記封口板に取り付けられた負極端子と、
前記正極板と前記正極端子の間の導電経路又は前記負極板と前記負極端子の間の導電経路に設けられた感圧式の電流遮断機構と、を備え、
前記正極タブ部及び前記負極タブ部は前記電極体の前記封口板側の端部に配置され、
前記集電体は集電体本体部及び集電体接続部を含み、
前記電流遮断機構は、前記電極体側に開口部を有する導電部材と、前記開口部を封止する変形板と、前記変形板の電極体側に配置され前記変形板に接続された前記集電体本体部を含み、
前記集電体接続部は前記電流遮断機構と前記大面積側壁の間に配置され、
前記正極タブ部又は前記負極タブ部は前記集電体接続部に接続され、
電池内圧が所定値以上となったとき前記変形板が変形し、前記変形板の変形に伴い脆弱部が破断することにより、前記正極板と前記正極端子の間の導電経路又は前記負極板と前記負極端子の間の導電経路が切断される角形二次電池の製造方法であって、
前記集電体接続部に前記正極タブ部又は前記負極タブ部を接続するタブ接続工程と、
前記タブ接続工程の後、前記集電体接続部を前記集電体本体部に対して曲げる曲げ工程と有する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、高い体積エネルギー密度で高容量であるとともに、信頼性の高い角形二次電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態に係る角形二次電池の斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】実施形態に係る正極板及び負極板の平面図である。
【図６】実施形態に係る積層型電極体の平面図である。
【図７】図３における電流遮断機構の周辺の拡大図である。
【図８】実施形態に係る正極集電体の曲げ加工前の平面図である。
【図９】正極集電体及び負極集電体が取り付けられた封口板の電池内面側を示す図である。
【図１０】図９におけるＸ−Ｘ線に沿った断面図であり、導電部材、変形板及び正極集電体のみを示した図である。
【図１１】変形例に係る電極体の正極タブ部近傍の部分断面図であり、図２に対応する方向の断面図である。
【図１２】変形例に係る角形二次電池の図７に対応する断面図である。
【図１３】変形例に係る角形二次電池の製造過程を示す図であり、図７に対応する断面図である。
【図１４】変形例に係る角形二次電池の図７に対応する断面図である。
【図１５】図１４における正極集電体の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
実施形態に係る角形二次電池２０の構成を以下に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されない。
【００２６】
図１〜４に示すように、角形二次電池２０は、開口を有する角形外装体１と、当該開口を封口する封口板２を備える。角形外装体１及び封口板２は、それぞれ金属製であることが好ましく、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金製とすることができる。角形外装体１は、底部１ａ、一対の大面積側壁１ｂ及び一対の小面積側壁１ｃを有する。大面積側壁は小面積側壁よりも面積が大きい。角形外装体１は、底部１ａと対向する位置に開口を有する角形の有底筒状の外装体である。角形外装体１内には、複数の正極板と複数の負極板がセパレータを介して積層された積層型の電極体３が電解質と共に収容されている。正極板は、金属製の正極芯体と、正極芯体上に形成された正極活物質を含む正極活物質層を有する。正極板は一つの端辺に正極芯体が露出する正極芯体露出部４ｂを有する。正極芯体としてはアルミニウム箔又はアルミニウム合金箔を用いることが好ましい。負極板は、金属製の負極芯体と、負極芯体上に形成された負極活物質を含む負極活物質層を有する。負極板は一つの端辺に負極芯体が露出する負極芯体露出部５ｂを有する。負極芯体としては銅箔又は銅合金箔を用いることが好ましい。角形二次電池２０では、正極芯体露出部４ｂが正極タブ部４ｃを構成し、負極芯体露出部５ｂが負極タブ部５ｃを構成している。
【００２７】
図２〜４に示すように、電極体３において、封口板２側の端部に、正極タブ部４ｃが積層された状態で配置され、また、負極タブ部５ｃが積層された状態で配置されている。積層された正極タブ部４ｃに正極集電体６が接合されている。そして、この正極集電体６に正極端子７が電気的に接続されている。積層された負極タブ部５ｃに負極集電体８が接合されている。そして、この負極集電体８に負極端子９が電気的に接続されている。正極板と正極端子７の間の導電経路には感圧式の電流遮断機構４０が設けられている。電流遮断機構４０は電極体３と封口板２の間に配置されている。電流遮断機構４０は電池内部の圧力が所定値以上となったときに作動し、正極板と正極端子７の間の導電経路が切断されることにより電流が遮断される。なお、負極板と負極端子９の間の導電経路に感圧式の電流遮断機構４０が設けてもよい。
【００２８】
正極端子７は絶縁部材１０及び絶縁性のガスケット１１により封口板２と電気的に絶縁
された状態で封口板２に取り付けられている。また、負極端子９は絶縁部材１２及び絶縁性のガスケット１３により封口板２と電気的に絶縁された状態で封口板２に取り付けられている。絶縁部材１０及び１２、ガスケット１１及び１３はそれぞれ樹脂製であることが好ましい。
【００２９】
電極体３は絶縁シート１４に覆われた状態で角形外装体１内に収容されている。絶縁シート１４としては、箱状に折り曲げられたもの、あるいは袋状のものを用いることが好ましい。封口板２は角形外装体１の開口縁部にレーザ溶接等により接合されている。封口板２は電解液注液孔１５を有し、この電解液注液孔１５は注液後、封止栓１６により封止される。封口板２には電池内部の圧力が所定値以上となった場合に作動し、電池内部のガスを電池外部に排出するためのガス排出弁１７が形成されている。なお、ガス排出弁１７の作動圧は、電流遮断機構４０の作動圧よりも高い値に設定する。
【００３０】
角形二次電池２０の大きさは、例えば、高さ（封口板２に対して垂直な方向の長さ。図１において上下の長さ。）が１８ｃｍ、厚さ（図１において前後方向の長さ）が３ｃｍ、幅（封口板２に対して平行で且つ角形二次電池２０の厚み方向に対して垂直な方向の長さ。図１において左右方向の長さ。）が９ｃｍとすることができる。なお、本発明は、角形二次電池の幅に対する高さの割合が、２以上のときに特に効果的である。本発明は、角形二次電池の幅が１０ｃｍ以下であり、角形二次電池の高さが１７ｃｍ以上の場合特に有効である。また、本発明は、電池容量が３０Ａｈ以上の場合特に有効である。なお、電池容量の値は、設計容量即ち電池の製造業者が規定する公称容量の値とすることができる。
【００３１】
次に角形二次電池２０の製造方法について説明する。
【００３２】
［正極板の作製］
正極活物質としてのコバルト酸リチウム、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、導電材としての炭素材料、及びＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）を含む正極スラリーを作製する。この正極スラリーを、正極芯体としての厚さ１５μｍの矩形状のアルミニウム箔の両面に塗布する。そして、これを乾燥させることにより、正極スラリー中のＮ−メチルピロリドンを取り除き、正極芯体上に正極活物質層を形成する。その後、正極活物質層を所定厚みになるように圧縮処理を行う。このようにして得られた正極板を所定の形状に裁断する。
【００３３】
［負極板の作製］
負極活物質としての黒鉛、結着剤としてのスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、及び水を含む負極スラリーを作製する。この負極スラリーを、負極芯体としての厚さ８μｍの矩形状の銅箔の両面に塗布する。そして、これを乾燥させることにより、負極スラリー中の水を取り除き、負芯体上に負極活物質層を形成する。その後、負極活物質層を所定厚みになるように圧縮処理を行う。このようにして得られた負極板を所定の形状に裁断する。
【００３４】
図５は裁断後の正極板４（図５中の（ａ））、負極板５（図５中の（ｂ））の平面図である。正極板４は、正極芯体の両面に正極活物質層４ａが形成された方形状の領域を有し、その一辺に正極芯体露出部４ｂが正極タブ部４ｃとして形成されている。負極板５は、負極芯体の両面に負極活物質層５ａが形成された方形状の領域を有し、その一辺に負極芯体露出５ｂが負極タブ部５ｃとして形成されている。なお、正極板４の大きさは負極板５の大きさよりも僅かに小さくされている。正極タブ部４ｃの根本部分には絶縁層ないし、正極芯体よりも電気抵抗が高い保護層４ｄを設けることが好ましい。なお、正極芯体露出部４ｂないし負極芯体露出部５ｂに他の導電部材を接続し、正極タブ部４ｃないし負極タブ部５ｃとすることも可能である。
【００３５】
［積層型の電極体の作製］
１００枚の正極板４及び１０１枚の負極板５を上述の方法で作製し、これらをポリオレフィン製の方形状のセパレータを介して積層し積層型の電極体３を作製する。図６に示すように、積層型の電極体３は、一方の端部において、各正極板４の正極タブ部４ｃが積層され、各負極板５の負極タブ部５ｃが積層されるように作製される。積層型の電極体３の両外面にはセパレータが配置され、テープ１８等により各極板及びセパレータが積層された状態に固定することが好ましい。あるいは、セパレータに接着層を設け、セパレータと正極板４、セパレータと負極板５がそれぞれ接着されるようにしてもよい。なおセパレータの平面視の大きさは負極板５と同じ、あるいは負極板５よりも大きくする。２枚のセパレータの間に正極板４を配置し、セパレータの周縁を熱溶着した状態とした後、正極板４と負極板５を積層してもよい。
【００３６】
＜電流遮断機構の組み立て＞
図７は図３における電流遮断機構４０の周辺の拡大図である。次に正極端子７の封口板２への取り付け及び電流遮断機構４０の組み立て方法について説明する。
【００３７】
封口板２には、正極端子取り付け孔２ａが形成されている。正極端子取り付け孔２ａの電池外面側にガスケット１１を配置し、電池内面側に絶縁部材１０及び導電部材４１を配置する。そして、ガスケット１１、封口板２、絶縁部材１０及び導電部材４１のそれぞれに形成された貫通穴に電池外部側から正極端子７を挿入し、正極端子７の先端を導電部材４１上に加締める。ここで、正極端子７において加締められた部分を導電部材４１上に溶接することが好ましい。
【００３８】
導電部材４１は電極体３側に開口部を有するカップ形状であることが好ましい。導電部材４１は、封口板２と平行に配置されるベース部４１ａと、ベース部４１ａから電極体３側に延びる筒状部４１ｂを有する。筒状部４１ｂは円筒形であってもよく、角形の筒状部であってもよい。導電部材４１は金属製であり、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金製であることが好ましい。正極端子７はベース部４１ａに接続される。なお、正極端子７と導電部材４１を一体的な部品としてもよい。この場合、正極端子７は、電池内部側から各部品の貫通穴に挿入され、電池外部側で加締められる。
【００３９】
図７に示すように、絶縁部材１０は、封口板２と導電部材４１のベース部４１ａの間に配置される絶縁部材本体部１０ａと、絶縁部材本体部１０ａから電極体３側に延びる一対の絶縁部材第１側壁１０ｂを有する。絶縁部材第１側壁１０ｂの外面には凸部１０ｃが形成されている。
【００４０】
次に、変形板４２を導電部材４１の電極体３側の開口部を塞ぐように配置し、変形板４２の外周縁を導電部材４１にレーザ溶接等により接合する。これにより、導電部材４１の電極体３側の開口部を気密に封止する。変形板４２は金属製であり、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金製であることが好ましい。
【００４１】
次に絶縁板４３を変形板４２の電極体３側の面に配置する。絶縁板４３は、変形板４２と正極集電体６の集電体本体部６ａの間に配置される絶縁板本体部４３ａと、絶縁板本体部４３ａの封口板２の短手方向における両端部から封口板２側に延びる一対の絶縁板第１側壁４３ｂを有する。絶縁板本体部４３ａには、絶縁板第１貫通穴４３ｃ、第１突起４３ｄ１、第２突起４３ｄ２、第３突起４３ｄ３、第４突起４３ｄ４が形成されている。また、絶縁板第１側壁４３ｂの内面には、凹部４３ｅが形成されている。
【００４２】
絶縁板本体部４３ａに形成された絶縁板第１貫通穴４３ｃには変形板４２の中央部に形
成された突出部４２ａが挿入される。また、絶縁板第１側壁４３ｂの内面は、絶縁部材第１側壁部１０ｂの外面と対向するように配置される。そして、凸部１０ｃが凹部４３ｅと嵌合することにより、絶縁部材１０と絶縁板４３が接続される。なお、この凹部４３ｅを貫通穴としてもよい。
【００４３】
図９は、正極端子７、電流遮断機構４０、負極集電体８、及び負極端子９が取り付けられた封口板２の電池内部側面を示す図である。図１０は、図９のＸ−Ｘ線に沿った断面図であり、導電部材４１、変形板４２、及び絶縁板４３のみを抜粋して示した図である。図１０に示すように、絶縁板４３に導電部材固定部４３ｘを設けることが好ましい。そして、導電部材固定部４３ｘを導電部材４１のフランジ部４１ｃに引っ掛けるようにして、絶縁板４３を導電部材４１に固定することが好ましい。
【００４４】
絶縁板４３は直接ないし間接的に導電部材４１に固定されていることが好ましい。絶縁板４３と導電部材４１を直接固定する方法としては、上述のように絶縁板４３に導電部材固定部４３ｘを設け、導電部材固定部を導電部材４１に固定することができる。また、絶縁板４３と導電部材４１を間接的に固定する方法としては、上述のように絶縁部材１０を介して絶縁板４３と導電部材４１を固定することができる。導電部材４１及び絶縁部材１０は、正極端子７により封口板２に一体的に固定されているため、お互いに固定されている。そして、絶縁部材１０と絶縁板４３はお互いに嵌合することにより固定されている。したがって、絶縁部材１０を介して絶縁板４３と導電部材４１が固定されている。なお、絶縁板４３は直接導電部材４１に固定されるのみであってもよいし、間接的に導電部材４１に固定されるのみであってもよい。
【００４５】
ここで、正極集電体６の構成について説明する。図８は、曲げ加工前の正極集電体６の平面図であり、電極体３側の面を示す図である。正極集電体６は、集電体本体部６ａと、第１集電体接続部６ｂ１と、第２集電体接続部６ｂ２を有する。破線は折り曲げられる部分（折り曲げ部７０）を示す。集電体本体部６ａの中央部には、接続用貫通穴６ｘが形成されている。接続用貫通穴６ｘの周囲には薄肉部６ｃが形成されている。また、薄肉部６ｃ内には環状の溝部６ｄが接続用貫通穴６ｘを囲むように形成されている。溝部６ｄの厚み（残厚み）は、薄肉部６ｃよりも小さくなっている。ここで、環状の溝部６ｄが脆弱部となり、変形板４２の変形に伴い破断される。即ち、この脆弱部が破断予定部となっている。なお、脆弱部の破断により導電経路が切断されればよいため、薄肉部６ｃ及び溝部６ｄを両方設ける必要はない。薄肉部６ｃのみ、あるいは溝部６ｄのみを設けるようにしてもよい。あるいは、薄肉部６ｃや溝部６ｄを設けず、変形板４２と集電体本体部６ａの接合部を脆弱部とすることもできる。
【００４６】
集電体本体部６ａには第１固定用貫通穴６ｙ１、第２固定用貫通穴６ｙ２、第３固定用貫通穴６ｙ３、第４固定用貫通穴６ｙ４が設けられている。
【００４７】
なお、正極集電体６の曲げ加工を容易にするため、折り曲げ部７０の両端には切欠き部を設けることが好ましい。あるいは、折り曲げ部７０に沿って薄肉部を設けたり、貫通穴を設けてもよい。あるいは、
封口板２の長手方向（図８における左右方向）において、集電体接続部６ｂの長さを、集電体本体部６ａの長さよりも小さくすることもできる。
【００４８】
図８に示す正極集電体６について、第１集電体接続部６ｂ１及び第２集電体接続部６ｂ２をそれぞれ集電体本体部６に対して図８中において奥側に折れ曲がるように曲げ加工を行う。そして、曲げ加工を行った正極集電体６を絶縁板４３の下面に配置する。
【００４９】
このとき、絶縁板４３に形成された第１突起４３ｄ１、第２突起４３ｄ２、第３突起４
３ｄ３、第４突起４３ｄ４を、それぞれ、正極集電体６に形成された第１固定用貫通穴６ｙ１、第２固定用貫通穴６ｙ２、第３固定用貫通穴６ｙ３、第４固定用貫通穴６ｙ４に挿入する。そして第１突起４３ｄ１、第２突起４３ｄ２、第３突起４３ｄ３、第４突起４３ｄ４の先端を拡径することにより、絶縁板４３に正極集電体６を固定する。これにより第１固定部８０ａ、第２固定部８０ｂ、第３固定部８０ｃ、第４固定部８０ｄが形成される。なお、各突起を固定用貫通穴に圧入することにより、固定部を形成してもよい。
【００５０】
その後、正極端子７に形成された端子貫通穴７ｘを通じ電池外部側からガスを送り込み、変形板４２を集電体本体部６ａに押し付けた状態とする。この状態で、集電体本体部６ａに設けられた接続用貫通穴６ｘの縁部と変形板４２をレーザ溶接等により接合する。なお、接続用貫通穴６ｘは必須の構成ではなく、接続用貫通穴６ｘを有していない集電体本体部６ａを変形板４２に接合してもよい。なお、端子貫通穴７ｘは栓体７ｙで封止する。
【００５１】
＜封口板への負極端子の取り付け＞
封口板２には、負極端子取り付け孔２ｂが形成されている。負極端子取り付け孔２ｂの電池外面側にガスケット１３を配置し、電池外面側に絶縁部材１２及び負極集電体８を配置する。そして、ガスケット１３、封口板２、絶縁部材１２及び負極集電体８のそれぞれに形成された貫通穴に電池外部側から負極端子９を挿入し、負極端子９の先端を負極集電体８上に加締める。そして、負極端子９において加締められた部分を負極集電体８に溶接する。
【００５２】
＜正極タブ部と正極集電体の接続＞
図７に示すように、積層された正極タブ部４ｃを第１集電体接続部６ｂ１上及び第２集電体接続部６ｂ２上に配置する。そして、積層された正極タブ部４ｃと第１集電体接続部６ｂ１を接合し、積層された正極タブ部４ｃと第２集電体接続部６ｂ２を接合する。この際、第１集電体接続部６ｂ１と
絶縁板第１側壁４３ｂの間、及び第２集電体接続部６ｂ２と絶縁板第１側壁４３ｂの間には、隙間１００を設けておくことが好ましい。これにより、溶接時に発生する熱が絶縁板４３に悪影響を与えることを抑制できる。あるいは、第１集電体接続部６ｂ１と絶縁板第１側壁４３ｂの間、及び第２集電体接続部６ｂ２と絶縁板第１側壁４３ｂの間に耐熱部材を配置してもよい。耐熱部材としては、絶縁板４３の融点よりも高い融点を有する部材が好ましい。
【００５３】
第１集電体接続部６ｂ１と正極タブ部４ｃの接続部、及び第２集電体接続部６ｂ２と正極タブ部４ｃの接続部のそれぞれには接合部３０が形成される。接合方法は特に限定されず、抵抗溶接、超音波溶接、レーザ等の高エネルギー線による溶接等を用いることができる。但し、曲げ加工された後の正極集電体６に正極タブ部４ｃを接合する場合は、高エネルギー線による溶接が好ましい。
【００５４】
なお、積層された正極タブ部４ｃを正極集電体６に接合する前に、予め正極タブ部４ｃ同士を接合しておくことが好ましい。
【００５５】
例えば、図１１に示すように、正極タブ部４ｃが積層された部分を２箇所設ける。そして、積層された正極タブ部４ｃ同士を接合し、予備接合部３１を形成する。図１１に示すように、予め正極タブ部４ｂ同士を接合しておくことにより、正極タブ部４ｂを正極集電体６上に配置する作業が非常に容易となる。
【００５６】
＜負極タブ部と負極集電体の接続＞
積層された負極タブ部５ｃを負極集電体８の第１集電体接続部８ｂ１上及び第２集電体接続部８ｂ２上にそれぞれ配置し、負極タブ部５ｃと第１集電体接続部８ｂ１、負極タブ
部５ｃと第２集電体接続部８ｂ２をそれぞれ接合する。接合方法は特に限定されず、抵抗溶接、超音波溶接、レーザ等の高エネルギー線を用いた溶接等を用いることができる。
【００５７】
＜角形二次電池の組み立て＞
封口板２に接続された電極体３を箱状に成形した絶縁シート１４内に配置し、角形外装体１に挿入する。そして、封口板２と角形外装体１をレーザ溶接等により接合し、角形外装体１の開口を封口する。その後、電解質溶媒及び電解質塩を含有する非水電解質を封口板２に設けられた電解液注液孔１５より注液する。そして、電解液注液孔１５を封止栓１６で封止する。
【００５８】
なお、封口板２と電極体３の間に絶縁シートを配置し、電極体３（特に、正極タブ４ｃないし負極タブ部５ｃ）と封口板２の間をより確実に絶縁することが好ましい。例えば、絶縁シート１４の一部を封口板２と電極体３の間に配置することができる。あるいは、絶縁シート１４とは別の絶縁シートを封口板２と電極体３の間に配置することもできる。また、絶縁シート１４に比べ厚みの厚い絶縁板を配置することもできる。
【００５９】
＜角形二次電池２０＞
図２〜４に示すように、角形二次電池２０では、電極体３の封口板２側の端部に正極タブ部４ｃ及び負極タブ部５ｃがそれぞれ配置される構成となっている。したがって、角形外装体１内において、発電に関与しない部材が配置されるスペースを削減でき、体積エネルギー密度が高い角形二次電池となる。
更に、図１に示すように角形二次電池２０では、角形外装体１及び封口板２により構成される電池ケースの６面のうち最も小さい面積の面に封口板２を配置している。即ち、封口板２及び角形外装体１の底部１ａの面積が、角形外装体１の４つの側壁（一対の大面積側壁１ｂ及び一対の小面積側壁１ｃ）よりも小さくなっている。よって、より体積エネルギー密度が高い角形二次電池となる。但し、角形二次電池２０に用いられる角形外装体１において、開口に対応する位置に側壁を有し、一方の小面積側壁１ｃに対応する部分に開口を有する有底筒状の角形外装体を用い、この開口を封口板で封口するような形態の角形二次電池とすることもできる。
【００６０】
図７に示すように、集電体本体部６ａは変形板４２の電極体３側（図７中では下方側）に配置される。そして、第１集電体接続部６ｂ１と正極タブ部４ｃの接続部、及び第２集電体接続部６ｂ２と正極タブ部４ｃの接続部がそれぞれ電流遮断機構４０と大面積側壁２ｂの間のスペースに配置されている。このため、発電に関与する電極体３の発電部（正極板と負極板が積層された部分）を配置するスペースを大きくすることが可能となり、より体積エネルギー密度の高い角形二次電池が得られる。
【００６１】
なお、封口板２に対して垂直な方向において、第１集電体接続部６ｂ１及び第２集電体接続部６ｂ２はそれぞれ集電体本体部６ａから封口板２側（上方）に延びるように配置される。したがって、第１集電体接続部６ｂ１と正極タブ部４ｃの接続部、及び第２集電体接続部６ｂ２と正極タブ部４ｃの接続部がそれぞれ集電体本体部６ａよりも封口板２側（上方）に位置する。また、第１集電体接続部６ｂ１と正極タブ部４ｃの接続部、及び第２集電体接続部６ｂ２と正極タブ部４ｃの接続部がそれぞれ、電流遮断機構４０と大面積側壁２ｂの間に配置されている。
【００６２】
なお、集電体接続部は、第１集電体接続部６ｂ１又は第２集電体接続部６ｂ２のいずれか一方のみとすることも可能である。しかしながら、集電体接続部を２箇所設けることにより、正極タブ部４ｃの長さのバラつきをより小さくすることが可能となる。
【００６３】
絶縁シート１４の封口板２側の端部は、第１集電体接続部６ｂ１の封口板２側の端部及
び第２集電体接続部６ｂ２の封口板２側の端部よりも封口板２側まで延びるように配置することが好ましい。これにより、角形外装体１と正極集電体６が接触することを防止できる。
【００６４】
また、第１集電体接続部６ｂ１の封口板２側の端部と封口板２の間、及び第２集電体接続部６ｂ２の封口板２側の端部と封口板２の間には、それぞれ絶縁部材が配置されることが好ましい。これにより、
封口板２と正極集電体６が接触することを防止できる。なお、角形二次電池２０においては、絶縁部材１０が延在部１０ｅを有し、この延在部１０ｅが第１集電体接続部６ｂ１の封口板２側の端部と封口板２の間、及び第２集電体接続部６ｂ２の封口板２側の端部と封口板２の間に配置されている。
【００６５】
また、正極集電体６において、接合部３０と脆弱部としての溝部６ｄを最短距離で結ぶ経路の途中に固定部８０ａ、８０ｂが形成されていることが好ましい。これにより、接合部３０が形成される際の熱が脆弱部に伝わり悪影響を与えることを抑制できる。
【００６６】
以下に変形例について説明する。なお、以下の変形例は、特に説明を行わない部分は基本的には角形二次電池２０と同様の構成を有する。以下の変形例において角形二次電池２０と共通の構成については、角形二次電池２０と同様の符号を付与する。
【００６７】
＜変形例１＞
図１２は変形例１に係る角形二次電池の図７に対応する断面図である。図１２に示すように、受け部品６０を用い、受け部品６０と第１集電体接続部６ｂ１で正極タブ部４ｃを挟み込んだ状態で、第１集電体接続部６ｂ１と正極タブ部４ｃを接続し、また、受け部品６０と第２集電体接続部６ｂ２で正極タブ部４ｃを挟み込んだ状態で、第２集電体接続部６ｂ２と正極タブ部４ｃを接続することができる。このように受け部品６０を用いることにより、正極タブ部４ｃと正極集電体６の接続部を補強することができる。なお、高エネルギー線の照射により正極タブ部４ｃと正極集電体６を接合する場合は、受け部品６０にスリットないし薄肉部を設け、このスリットないし薄肉部において接合することができる。
【００６８】
＜変形例２＞
図１３は変形例２に係る角形二次電池の製造過程を示す図であり、図７に対応する断面図である。図１３に示すように、変形例２に係る角形二次電池の製造方法では、曲げ加工が施されていない正極集電体６を絶縁板４３及び反転板４２に固定し、この正極集電体６に正極タブ部４ｃを接続する。その後、
それぞれ正極タブ部４ｃが接続された第１集電体接続部６ｂ１及び第２集電体接続部６ｂ２を集電体本体部６ａに対して折り曲げる。このような方法によると、正極集電体６と正極タブ部４ｃの接続がより容易になる。特にこのような方法によると、超音波溶接や抵抗溶接が行い易くなる。なお、このような方法を用いる場合は、正極集電体６の折り曲げ部７０の両端に切欠き部を設けたり、折り曲げ部７０上に薄肉部や貫通穴を設けることが好ましい。
【００６９】
＜変形例３＞
図１４は変形例３に係る角形二次電池の図７に対応する断面図である。図１４に示すように、集電体本体部６ａに対する第１集電体接続部６ｂ１の角度、集電体本体部６ａに対する第２集電体接続部６ｂ２の角度を、角形二次電池２０よりも小さくすることができる。
【００７０】
ここで、図１５は、図１４における正極集電体６のみを抜粋したものであり、第１集電
体接続部６ｂ１周辺の拡大図である。集電体本体部６ａに対する集電体接続部（第１集電体接続部６ｂ１、第２集電体接続部６ｂ２）の角度θ１は、集電体本体部６ａにおいて電極体側の面６ｍと集電体接続部（第１集電体接続部６ｂ１、第２集電体接続部６ｂ２）において大面積側壁２ｂ側の面６ｎのなす角とする。角度θ１は、２２５°〜３００°とすることが好ましい。なお、図７において角度θ１は２７０°である。
【００７１】
変形例３に係る角形二次電池では、角度θ１が２７０°よりも小さな値となっている。このような構成であると、角度θ１が２７０°の場合と比較し、正極集電体６と正極タブ部４ｃの接続がより容易になる。特にこのような方法によると、超音波溶接や抵抗溶接が行い易くなる。また、集電体接続部（６ｂ１、６ｂ２）と絶縁板４３の距離を大きくすることができるため、接合部３０が形成される際の熱が絶縁板４３に悪影響を与えることを抑制できる。
【００７２】
なお、変形例３に示すように、角度θ１が２７０°よりも小さい状態で正極タブ部５ｃと正極集電体６を接続した後、更に正極集電体６を曲げ加工し、角度θ１の値を更に大きくすることもできる。
【００７３】
＜その他＞
電池内に電池が過充電状態となった場合にガスを発生する過充電抑制剤を含有させることが好ましい。
非水電解質二次電池の場合、正極活物質層に炭酸リチウムを含有させる、あるいは非水電解質中にシクロヘキシルベンゼン等を含有させることが好ましい。
【符号の説明】
【００７４】
１・・・角形外装体  １ａ・・・底部  １ｂ・・・大面積側壁  １ｃ・・・小面積側壁
２・・・封口板  ２ａ・・・正極端子取り付け孔  ２ｂ・・・負極端子取り付け孔
３・・・電極体
４・・・正極板
４ａ・・・正極活物質層  ４ｂ・・・正極芯体露出部  ４ｃ・・・正極タブ部  ４ｄ・・・保護層
５・・・負極板
５ａ・・・負極活物質層  ５ｂ・・・負極芯体露出部  ５ｃ・・・負極タブ部
６・・・正極集電体
６ａ・・・集電体本体部  
６ｂ１・・・第１集電体接続部  ６ｂ２・・・第２集電体接続部  
６ｃ・・・薄肉部
６ｄ・・・溝部
６ｍ・・・電極体側の面
６ｎ・・・大面積側壁側の面
６ｘ・・・接続用貫通穴  
６ｙ１・・・第１固定用貫通穴  ６ｙ２・・・第２固定用貫通穴  ６ｙ３・・・第３固定用貫通穴
６ｙ４・・・第４固定用貫通穴  
７・・・正極端子
７ｘ・・・端子貫通穴  ７ｙ・・・栓体
８・・・負極集電体
８ａ・・・集電体本体部  ８ｂ１・・・第１集電体接続部    ８ｂ２・・・第２集電体接続部  
９・・・負極端子
１０・・・絶縁部材
１０ａ・・・絶縁部材本体部  １０ｂ・・・絶縁部材第１側壁  １０ｃ・・・凸部  １０ｄ・・・絶縁部材第２側壁
１０ｅ・・・延在部
１２・・・絶縁部材
１１、１３・・・ガスケット
１４・・・絶縁シート
１５・・・電解液注液孔
１６・・・封止栓
１７・・・ガス排出弁
１８・・・テープ
２０・・・角形二次電池
３０・・・接合部
３１・・・予備接合部
４０・・・電流遮断機構
４１・・・導電部材  ４１ａ・・・ベース部    ４１ｂ・・・筒状部  ４１ｃ・・・フランジ部
４２・・・変形板  ４２ａ・・・突出部
４３・・・絶縁板
４３ａ・・・絶縁板本体部  ４３ｂ・・・絶縁板第１側壁  ４３ｃ・・・絶縁板第１貫通穴
４３ｄ１・・・第１突起  ４３ｄ２・・・第２突起  ４３ｄ３・・・第３突起  ４３ｄ４・・・第４突起
４３ｘ・・・導電部材固定部
６０・・・受け部品
７０・・・折り曲げ部（折り曲げ線）
８０ａ・・・第１固定部  ８０ｂ・・・第２固定部  ８０ｃ・・・第３固定部  ８０ｄ・・・第４固定部
１００・・・隙間
【図１】
0006522418.tif 000002
【図２】
0006522418.tif 000003
【図３】
0006522418.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0006522418.tif 000007
【図７】
0006522418.tif 000008
【図８】
0006522418.tif 000009
【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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