(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と負極板とを含む電極体と、
前記正極板に電気的に接続された正極タブ部と、
前記負極板に電気的に接続された負極タブ部と、
開口部を有し、前記電極体を収納する角形外装体と、
前記開口部を封口する封口板と、
前記正極板に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、
前記負極板に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、を備えた角形二次電池であって、
前記角形外装体は、底部と、一対の大面積側壁と、一対の小面積側壁と、を有し、
前記小面積側壁の面積は前記大面積側壁の面積よりも小さく、
前記底部の面積は前記小面積側壁の面積よりも小さく、
前記電極体は前記封口板側の端部に前記正極タブ部及び前記負極タブ部を有し、
前記底部に電池内圧が所定値以上になったときに電池内部のガスを電池外部に排出するガス排出弁が形成され、
電池容量が２５Ａｈ以上であり、
前記小面積側壁の短辺方向の長さが２〜４ｃｍである角形二次電池。
【請求項２】
前記大面積側壁の長辺方向の長さが１０〜２０ｃｍであり、
前記大面積側壁の短辺方向の長さが５〜１０ｃｍである請求項１に記載の角形二次電池。
【請求項３】
前記封口板は第１貫通穴及び第２貫通穴を有し、
前記正極端子は前記第１貫通穴に挿入され、
前記負極端子は前記第２貫通穴に挿入され、
前記封口板の電池外部側において、前記正極端子には正極外部接続部材が接続され、前記正極外部接続部材には、正極締結部が接続され、
前記封口板の電池外部側において、前記負極端子には負極外部接続部材が接続され、前記負極外部接続部材には、負極締結部が接続され、
前記封口板の長手方向において、前記正極締結部は前記第１貫通穴からずれた位置に配
置され、前記負極締結部は前記第２貫通穴からずれた位置に配置され、
前記正極締結部は正極ボルト部材であり、前記負極締結部は負極ボルト部材である請求項１又は２に記載の角形二次電池。
【請求項４】
電池内圧の上昇に伴い作動する短絡機構を有し、
前記短絡機構は、前記封口板に設けられた変形板と、前記変形板の外側に前記変形板と対向するように配置された変形板受け部とを有し、
前記変形板は前記正極板及び前記負極板の一方に電気的に接続され、
前記変形板受け部は前記正極板及び前記負極板の他方に電気的に接続され、
前記変形板は、電池内圧の上昇に伴い変形し、前記変形板受け部と電気的に接続する請求項１又は２に記載の角形二次電池。
【請求項５】
前記電極体と前記底部の間には、スペーサが配置され、前記スペーサには貫通穴が形成された請求項１〜４のいずれかに記載の角形二次電池。
【請求項６】
前記スペーサには複数の前記貫通穴が形成された請求項５に記載の角形二次電池。
【請求項７】
前記スペーサは、前記電極体と前記底部の間に配置される本体部と、前記本体部の外周縁から前記封口板に向かって延びる壁部を有する請求項５又は６に記載の角形二次電池。
【請求項８】
前記電極体と前記封口板の間には、封口板側スペーサが配置された請求項１〜７のいずれかに記載の角形二次電池。
【請求項９】
前記封口板には電解液注液穴が形成され、
前記封口板側スペーサにおいて前記電解液注液穴と対向する部分には貫通穴が形成され、
前記電解液注液穴は封止栓により封止されている請求項８に記載の角形二次電池。
【請求項１０】
前記ガス排出弁は、電池内部側あるいは電池外部側に突出するドーム部を有する請求項１〜９のいずれかに記載の角形二次電池。
【請求項１１】
前記底部には貫通穴が形成され、
前記底部に設けられた前記貫通穴を塞ぐように前記ガス排出弁を構成する弁体が前記底部に溶接された請求項１〜１０のいずれかに記載の角形二次電池。
【請求項１２】
前記ガス排出弁の平面視の面積は、前記底部の平面視の面積の１５％以上である請求項１〜１１のいずれかに記載の角形二次電池。
【請求項１３】
前記一対の大面積側壁及び前記一対の小面積側壁は、絶縁性フィルムに覆われ、
前記ガス排出弁は、前記絶縁性フィルムに覆われていない請求項１〜１２のいずれかに記載の角形二次電池。
【請求項１４】
前記電極体は絶縁シートにより覆われた請求項１〜１３のいずれかに記載の角形二次電池。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかに記載の角形二次電池を複数備えた組電池であって、一対のエンドプレートと、
前記一対のエンドプレートを連結するバインドバーと、を有し、
複数の前記角形二次電池は、前記一対のエンドプレートの間に、それぞれの前記大面積側壁が平行になる向きで積層され、
一方の側面に、各前記角形二次電池の前記正極端子及び前記負極端子が配置され、
他方の側面に、各前記角形二次電池の各前記角形外装体の前記底部が配置された組電池。
【請求項１６】
前記組電池の底面には、内部に冷却媒体が配置される冷却板が配置された請求項１５に記載の組電池。
【請求項１７】
前記組電池において、前記角形二次電池の前記ガス排出弁と対向する位置にガスダクトが配置された請求項１５又は１６に記載の組電池。
【請求項１８】
請求項１５〜１７のいずれかに記載の組電池を搭載した車両であって、
前記一方の側面、及び前記他方の側面がそれぞれ鉛直方向に延びるように配置された車両。
【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、開口部を有する有底筒状の角形外装体と、その開口部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固定される。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こと、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】
本発明は、高い体積エネルギー密度を有し高容量であるとともに信頼性に優れた角形二次電池及びそれを用いた組電池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】
【００１０】
本発明の一つの形態に係る角形二次電池は、
正極板と負極板とを含む電極体と、
前記正極板に電気的に接続された正極タブ部と、
前記負極板に電気的に接続された負極タブ部と、
開口部を有し、前記電極体を収納する角形外装体と、
前記開口部を封口する封口板と、
前記正極板に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、
前記負極板に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、を備えた角形二次電池であって、
前記角形外装体は、底部と、一対の大面積側壁と、一対の小面積側壁と、を有し、
前記小面積側壁の面積は前記大面積側壁の面積よりも小さく、
前記底部の面積は前記小面積側壁の面積よりも小さく、
前記電極体は前記封口板側の端部に前記正極タブ部及び前記負極タブ部を有し、
前記底部に電池内圧が所定値以上になったときに電池内部のガスを電池外部に排出するガス排出弁が形成されている。
【００１１】
このような構成によると、電極体が封口板側の端部に正極タブ部及び負極タブ部を有する。そして、角形外装体及び封口板で構成される電池ケースのうち、角形外装体の底部及び封口板の面が、他の側面よりも面積が小さい面となる。したがって、電池ケース内において発電に関与しないスペースを最小限に抑えることが可能となり、体積エネルギー密度が非常に高い高容量の角形二次電池となる。
【００１２】
電池容量が非常に大きい二次電池では、異常時のガスの発生量ないし発生速度が非常に大きくなる。したがって、電池内圧が上昇した場合には即座に電池ケース内のガスを電池外部に排出することが好ましい。
【００１３】
上述の角形二次電池では、角形外装体の底部にガス排出弁を設けるため、正極端子や負極端子等の配置スペースに制限されることなく、電池ケースに十分に大きなガス排出弁を設けることが可能となる。したがって、二次電池に異常が生じ、電池内圧が上昇したとしても、即座に電池ケース内のガスを電池外部に放出することができる信頼性の高い角形二次電池が得られる。
【００１４】
更に、角形外装体を構成する底部、一対の大面積側壁、及び一対の小面積側壁のうち電池内圧の上昇に伴い最も変形し難い底部にガス排出弁を設けることにより、ガス排出弁の作動圧のバラつきを抑制できる。したがって、より信頼性の高い角形二次電池となる。なお、底部の厚みを、大面積側壁の厚みより大きくし、且つ小面積側壁の厚みより大きくすることが好ましい。
【００１５】
本発明は、電池容量が２５Ａｈ以上の場合特に効果的である。また、本発明は、電池容量が３０Ａｈ以上の場合さらに効果的である。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。
【００１６】
前記大面積側壁の長辺方向の長さが１０〜２０ｃｍであり、前記大面積側壁の短辺方向の長さが５〜１０ｃｍであることが好ましい。このような構成であると、電池ケースのサイズが大きくなっても、体積エネルギー密度が大きく、且つ、ガス排出弁が形成された角形外装体の底部の面積を小さくすることができる。これにより、電池内圧の上昇に伴う底部全体の変形を抑制することができる。よって、より信頼性の高い角形二次電池が得られる。
【００１７】
なお、大面積側壁の短辺方向の長さに対する大面積側壁の長辺方向の長さの割合が１．２以上であることが好ましく、１．５以上であることがより好ましい。
【００１８】
また、前記小面積側壁の短辺方向の長さが１〜５ｃｍであることが好ましい。また、前記小面積側壁の短辺方向の長さが２〜４ｃｍであることがより好ましい。
【００１９】
前記封口板は第１貫通穴及び第２貫通穴を有し、
前記正極端子は前記第１貫通穴に挿入され、
前記負極端子は前記第２貫通穴に挿入され、
前記封口板の電池外部側において、前記正極端子には正極外部接続部材が接続され、前記正極外部接続部材には、正極締結部が接続され、
前記封口板の電池外部側において、前記負極端子には負極外部接続部材が接続され、前記負極外部接続部材には、負極締結部が接続され、
前記封口板の長手方向において、前記正極締結部は前記第１貫通穴からずれた位置に配置され、前記負極締結部は前記第２貫通穴からずれた位置に配置されている構成とすることができる。
【００２０】
このような構成であると、組電池を作製するために隣接する角形二次電池の締結部同士をバスバー等で接続する際、締結部に加わるトルクが端子部に悪影響を与えることを抑制できる。
【００２１】
前記正極締結部は正極ボルト部材であり、前記負極締結部は負極ボルト部材であることが好ましい。なお、締結部をナットとすることもできる。
【００２２】
電池内圧の上昇に伴い作動する短絡機構を有し、
前記短絡機構は、前記封口板に設けられた変形板と、前記変形板の外側に前記変形板と対向するように配置された変形板受け部とを有し、
前記変形板は前記正極板及び前記負極板の一方に電気的に接続され、
前記変形板受け部は前記正極板及び前記負極板の他方に電気的に接続され、
前記変形板は、電池内圧の上昇に伴い変形し、前記変形板受け部と電気的に接続するように設定された構成とすることができる。
【００２３】
前記電極体と前記底部の間には、スペーサが配置され、前記スペーサには貫通穴が形成された構成とすることが好ましい。
【００２４】
本発明の一つの形態に係る組電池は、
上述のいずれかの角形二次電池を複数備えた組電池であって、
一対のエンドプレートと、
前記一対のエンドプレートを連結するバインドバーと、を有し、
複数の前記角形二次電池は、前記一対のエンドプレートの間に、それぞれの大面積側壁が平行になる向きで積層され、
一方の側面に、各前記角形二次電池の前記正極端子及び前記負極端子が配置され、
他方の側面に、各前記角形二次電池の各角形外装体の底部が配置されている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によると、高い体積エネルギー密度を有し高容量であるとともに、高い信頼性を有する角形二次電池及びそれを用いた組電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態に係る角形二次電池２０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２における正極端子部周辺の拡大図である。
【図４】角形二次電池２０における封口板側の面を示す図である。
【図５】角形二次電池２０における底部側の面を示す図である。
【図６】角形二次電池２０に用いる底部側スペーサの斜視図である。
【図７】変形例の角形二次電池における底部を示す図である。
【図８】図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図９】変形例に係る底部側スペーサの斜視図である。
【図１０】変形例の角形二次電池２０Ａの図２に対応する断面図である。
【図１１】角形二次電池２０Ａにおける封口板側の面を示す図である。
【図１２】実施形態に係る組電池の斜視図である。
【図１３】実施形態に係る組電池の斜視図である。
【図１４】電流遮断機構の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
実施形態に係る角形二次電池を以下に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されない。
【００２８】
図１及び図２に示すように、角形二次電池２０は、開口部を有する角形外装体１と、当該開口部を封口する封口板２を備える。角形外装体１及び封口板２により電池ケースが構成される。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内には、正極板と負極板とがセパレータ（いずれも図示省略）を介して積層された扁平状の電極体３が電解質と共に収容される。電極体３は袋状ないし箱状に成形された絶縁シート１４に包まれた状態で角形外装体１内に収納されている。電極体３の一方の端部には正極板に電気的に接続された正極タブ部４及び負極板に電気的に接続された負極タブ部５が配置されている。
【００２９】
正極板は、金属製の正極芯体上に正極活物質を含む正極活物質層が形成されたものである。正極板には、正極芯体が露出する正極芯体露出部が形成されている。この正極芯体露出部を正極タブ部４とすることができる。あるいは、正極芯体露出部に金属製のタブ部材を接続し、正極タブ部４とすることもできる。なお、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。
【００３０】
負極板は、金属製の負極芯体上に負極活物質を含む負極活物質層が形成されたものである。負極板には、負極芯体が露出する負極芯体露出部が形成されている。この負極芯体露出部を負極タブ部５とすることができる。あるいは、負極芯体露出部に金属製のタブ部材を接続し、負極タブ部５とすることもできる。なお、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。
【００３１】
正極タブ部４には正極集電体６が接続されている。そして、正極集電体６には正極端子７が接続されている。正極端子７は、封口板２に設けられた端子取り付け穴（第１貫通穴）２ａに挿入されている。正極端子７と封口板２の間には絶縁部材１０及びガスケット１１が配置され、正極端子７と封口板２が電気的に絶縁されている。封口板２の外面側において、正極端子７には正極外部接続部材２１が接続され、正極外部接続部材２１には、正極締結部２２が接続されている。なお、絶縁部材１０及びガスケット１１は、絶縁性の樹脂部材であることが好ましい。
【００３２】
図３及び図４に示すように、正極外部接続部材２１は金属製の板状部材であることが好ましい。例えば正極外部接続部材２１をアルミ二ウム板とすることができる。また、この
正極締結部２２は、ボルト部材であることが好ましい。図３に示すように、正極締結部２２はボルト部材２７であり、ボルト部２７ａとボルト部２７ａの端部に設けられた頭部２７ｂを有している。また、正極外部接続部材２１はボルト挿入穴２８を有している。そして、ボルト部材２７が封口板２側から正極外部接続部材２１のボルト挿入穴２８に挿入されている。正極外部接続部材２１及び正極締結部２２と封口板２の間には、樹脂製の外部絶縁部材２５が配置されている。なお、正極締結部２２と対応する位置において、封口板２と外部絶縁部材２５が嵌合等により接続されていることが好ましい。例えば、封口板２に凹部ないし凸部を設け、外部絶縁部材２５に凹部ないし凸部を設ける。そして、封口板２の凹部ないし凸部と、外部絶縁部材２５の凹部ないし凸部を嵌合し、嵌合部６０を設けることが好ましい。
【００３３】
なお、ガスケット１１と外部絶縁部材２５を一つの部品とすることもできる。
【００３４】
負極タブ部５には負極集電体８が接続されている。そして、負極集電体８には負極端子９が接続されている。負極端子９は、封口板２に設けられた端子取り付け穴（第２貫通穴）２ｂに挿入されている。負極端子９と封口板２の間には絶縁部材１２及びガスケット１３が配置され、負極端子９と封口板２が電気的に絶縁されている。封口板２の外面側において、負極端子９には負極外部接続部材２３が接続され、負極外部接続部材２３には負極締結部２４が接続されている。また、負極外部接続部材２３及び負極締結部２４と封口板２の間には、樹脂製の外部絶縁部材２６が配置されている。なお、絶縁部材１２及びガスケット１３は、絶縁性の樹脂部材であることが好ましい。
【００３５】
なお、負極端子９、負極外部接続部材２３、負極締結部２４、外部絶縁部材２６等の各構成は、正極側と同様の構成とすることができる。
【００３６】
複数の角形二次電池２０を用いて組電池を作製する際、隣接する角形二次電池２０の正極締結部２２と負極締結部２４にバスバーを接続する。
【００３７】
封口板２において封口板２の長手方向における中央部には電解液注液穴１５が形成されている。そして、この電解液注液穴１５は封止栓１６により封止されている。
【００３８】
角形外装体１は、有底筒状である。角形外装体１は、底部１ａと、一対の大面積側壁１ｂと、一対の小面積側壁１ｃを有する。底部１ａは開口部と対向するように位置し、封口板２と平行に配置されている。一対の大面積側壁１ｂは互いに対向している。また、一対の小面積側壁１ｃは互いに対向している。そして、一対の大面積側壁１ｂと一対の小面積側壁１ｃはそれぞれ底部１ａに対して垂直に配置されている。大面積側壁１ｂの面積は、小面積側壁１ｃの面積よりも大きくなっている。なお、底部１ａの面積及び封口板２の面積は、小面積側壁１ｃの面積より小さい。なお、各面積は、それぞれを平面視したときに外周縁により囲まれる部分の面積であり、表面の凹凸等は考慮しない。
【００３９】
図２及び図５に示すように、角形外装体１の底部１ａには、ガス排出弁１７が設けられている。ガス排出弁１７は、電池内部の圧力が所定値よりも大きくなったときに破断し、電池内部のガスを電池外部に排出する。角形二次電池２０においては、底部１ａに環状の溝部１７ａを設けることによりガス排出弁としている。このような構成であると、電池内圧が所定値よりも大きくなったときに、他の部分よりも肉厚が薄い溝部１７ａが破断し、電池外部にガスが排出される。
【００４０】
なお、図２に示すように、角形外装体１の底部１ａと電極体３の間には、底部側スペーサ１８を配置することが好ましい。角形外装体１の底部１ａと電極体３の間に底部側スペーサ１８を配置することにより、振動や衝撃等により電極体３が角形外装体１内で動くこ
とがあっても、電極体３によりガス排出弁１７が損傷することを防止できる。
【００４１】
図６は、底部側スペーサ１８の斜視図である。底部側スペーサ１８は、板状の本体部１８ａを有している。そして、この本体部１８ａにはスペーサ貫通穴１８ｂが形成されている。これにより、底部側スペーサ１８によりガス排出弁１７の作動が遅れることを確実に防止できる。なお、本体部１８ａの長辺に沿って長辺壁１８ｃを設けることができる。また、本体部１８ａの短辺に沿って短辺壁１８ｄを設けることができる。角形外装体１の大面積側壁１ｂないし小面積側壁１ｃと電極体３の間に、長辺壁１８ｃないし短辺壁１８ｄを配置することにより、角形外装体１内で電極体３が動くことを抑制できる。
【００４２】
電極体３と封口板２の間には、封口板側スペーサ１９を配置することが好ましい。これにより、角形外装体１内において電極体３が動くことを抑制できる。なお、封口板側スペーサ１９において電解液注液穴１５に対応する位置には貫通穴１９ａが形成されていることが好ましい。
【００４３】
角形二次電池２０では、角形外装体１と封口板２により形成される電池ケースにおいて、角形外装体１の底部１ａと封口板２の面積が、他の面の面積よりも小さい。更に、電極体３の一方の端部に正極タブ部４及び負極タブ部５が設けられ、正極タブ部４及び負極タブ部５が封口板２側に配置されている。したがって、電池ケース内において発電に関与しないスペースを最小限とすることができるため、体積エネルギー密度の高い高容量の角形二次電池となる。更に、ガス排出弁１７を角形外装体１の底部１ａに設けることにより、正極端子７及び負極端子９等の配置スペースを考慮することなく、十分に大きな面積のガス排出弁１７とすることができ、非常に信頼性の高い角形二次電池となる。
【００４４】
更に、角形外装体１において底部１ａは、一対の大面積側壁１ｂ及び一対の小面積側壁１ｃよりも、電池内圧が上昇した場合でも変形し難い。よって、ガス排出弁１７の作動圧のバラつきが抑制される。
【００４５】
なお、底部１ａの厚み（ガス排出弁１７が形成されていない基材部の厚み）が、大面積側壁の厚みより大きく、小面積側壁の厚みよりも大きいことが好ましい。このような構成によると、電池内圧が上昇しても底部１ａの変形がより抑制される。
【００４６】
角形外装体１の底部１ａを平面視したとき、ガス排出弁１７の面積は、底部１ａの面積に対して１５％以上であることが好ましい。これにより、電池容量が非常に大きい場合、例えば電池容量が３０Ａｈ以上の場合であっても、電池内圧が上昇した場合により短時間で電池内部のガスを電池外部に排出できる。ガス排出弁１７の面積は、底部１ａの面積に対して２０％以上であることがより好ましく、３０％以上であることが更に好ましい。なお、ガス排出弁の面積とは、ガス排出弁が作動したときに底部１ａに形成される開口の面積とする。例えば、図１４においては、環状の溝部１７ａに囲まれた部分の面積がガス排出弁の面積となる。
【００４７】
また、図２及び図３に示すように、正極端子７に対して正極締結部２２が封口板２の長手方向においてずれた位置に配置されており、負極端子９に対して負極締結部２４が封口板２の長手方向においてずれた位置に配置されている。このような構成により、バスバーを締結部にボルトーナット締結する際にトルクが正極端子７ないし負極端子９に加わることを抑制できる。したがって、正極端子７と封口板２の間ないし負極端子９と封口板２の間の密閉性が低下したり、正極端子７と正極集電体６の接続部ないし負極端子９と負極集電体８の接続部が損傷することを防止できる。
【００４８】
なお、角形二次電池２０は、正極締結部２２及び負極締結部２４がそれぞれ、封口板２
の長手方向において正極端子７及び負極端子９よりも中央側にずれる形態を有している。しかしながら、正極締結部２２及び負極締結部２４をそれぞれ、封口板２の長手方向において正極端子７及び負極端子９よりも外側に配置することもできる。具体的には、封口板２において正極側と負極側の取り付け穴をそれぞれ中央よりに形成する。そして、封口板２の長手方向において正極締結部２２を正極端子７よりも外側に配置し、負極締結部２４を負極端子９よりも外側に配置する。即ち、正極締結部２２と負極締結部２４の間の距離を、正極端子７と負極端子９の間の距離よりも大きくする。これにより、封口板２の長手方向の長さが短い場合であっても、正極締結部２２と負極締結部２４の距離を大きくすることができる。しがって、バスバーにより正極締結部２２と負極締結部２４を接続する際に作業性を低下させることがない。また、正負極の短絡を確実に防止できる。
【００４９】
角形二次電池２０において、正極板と正極端子７の間の導電経路又は負極板と負極端子９の間の導電経路に電池内圧が所定値以上となった場合に作動する感圧式の電流遮断機構を設けることが好ましい。これにより、二次電池が過充電状態となった場合の信頼性が向上する。
【００５０】
図１４に感圧式の電流遮断機構の例を示す。図１４は電流遮断機構の断面図であり、図２及び図３に対応する断面図である。絶縁部材１０の下面に筒状部を有するカップ状の導電部材４０が配置される。導電部材４０は絶縁部材１０側に貫通穴４０ａを有し、この貫通穴４０ａに正極端子７が挿入され正極端子７と接続されている。導電部材４０は電池内部側に開口４０ｂする。そしてこの開口４０ｂを塞ぐように変形板４１が配置されている。変形板４１の周縁が導電部材４０に溶接接続され、開口が変形板４１により封止されている。変形板４１の電池内部側の面には正極集電体６が接続されている。正極集電体６は貫通穴を有し、この貫通穴の縁部が変形板４１と溶接接続されている。そして、この溶接接続された部分の周囲には薄肉部４２が形成されている。また、薄肉部４２には環状の溝部４３が形成されている。電池内部の圧力が上昇すると、変形板４１の中央部が封口板２側に浮き上がるように変形する。これに伴い、変形板４１と正極集電体６の接続部が封口板２側に引っ張られ、環状の溝部４３が破断する。これにより、正極板と正極端子７の導電経路が切断され、充電電流が遮断される。これにより過充電の更なる進行を防止できる。なお、電流遮断機構の作動圧は、ガス排出弁１７の作動圧よりも小さくすることが好ましい。
【００５１】
なお、変形板４１と正極集電体６の間には樹脂製の絶縁板４４が配置されている。絶縁板４４は絶縁部材１０とラッチ固定されている（図示省略）。絶縁板４４は突起部４４ａを有し、この突起部４４ａが正極集電体６に形成された固定用貫通穴６ｘに挿入され、先端部が拡径されている。これにより、絶縁板４４と正極集電体６が接続固定されている。
【００５２】
以下に角形二次電池２０の製造方法を説明する。
＜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、正極芯体である厚さ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、幅方向の一方の端部に所定幅の正極芯体露出部が、所定の間隔で形成されるように裁断する。この正極芯体露出部を正極タブ部４とする。
【００５３】
＜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、負極芯体である厚さ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、幅方向の一方の端部に所定幅の負極芯体露出部が、所定の間隔で形成されるように裁断する。この負極芯体露出部を負極タブ部５とする。
【００５４】
＜巻回電極体の作製＞
上述の方法で得られた正極板と負極板を、正極タブ部４と負極タブ部５が重ならない
ようにして、ポリエチレン製の多孔質セパレータを間に介在させて積層、巻回し、プレスする。これにより、巻回軸方向の一方の端部に積層された正極タブ部４と積層された負極タブ部５が形成された扁平状の電極体３が形成される。電極体３は、巻回軸が延びる方向の長さ（図２では左右方向の長さ）が、巻回軸が延びる方向に対して垂直で且つ厚み方向に対して垂直な方向の幅（図２では上下方向の幅）よりも大きくなっている。
【００５５】
＜封口体への端子及び集電体の取り付け＞
封口板２の端子取り付け穴の外面側にガスケット１１を配置し、封口板２の端子取り付け穴の内面側に絶縁部材１０及び正極集電体６を配置する。そして正極端子７を電池外部側から、ガスケット１１、封口板２、絶縁部材１０及び正極集電体６のそれぞれに形成された貫通穴に挿入し、正極端子７の先端部を加締めることにより、正極端子７と正極集電体６を封口板２に取り付ける。また、封口板２の端子取り付け穴の外面側にガスケット１３を配置し、封口板２の端子取り付け穴の内面側に絶縁部材１２及び負極集電体８を配置する。そして負極端子９を電池外部側から、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挿入し、負極端子９の先端部を加締めることにより、負極端子９と負極集電体８を封口板２に取り付ける。なお、正極端子７と正極集電体６の接続部、及び負極端子９と負極集電体８の接続部を溶接接続することもできる。
【００５６】
＜タブ部と集電体の接続＞
積層された正極タブ部４に正極集電体６を溶接接続する。また、積層された負極タブ部５に負極集電体８を溶接接続する。
【００５７】
＜電池の組み立て＞
角形外装体１に底部側スペーサ１８を挿入する。そして、箱状ないし袋状に成形された絶縁シート１４で電極体３を包んだ状態で、電極体３を角形外装体１内に挿入する。このとき、封口板２と電極体３の間に封口板側スペーサ１９が配置されていることが好ましい。そして、角形外装体１と封口板２とレーザ溶接等により溶接し、角形外装体１の開口部を封口する。そして、封口板２に形成された電解液注液穴１５から電解液を注入し、電解液注液穴１５を封止栓１６により封止する。
【００５８】
＜外部接続部材の接続＞
正極端子７は封口板２の電池外部側に配置されるフランジ部７ａとフランジ部７ａに形成された突起部７ｂを有する。また、正極外部接続部材２１は金属板からなり、ボルト挿入穴２８と突起挿入穴２９を有する。ボルト挿入穴２８に正極締結部２２としてのボルト部材２７を挿入する。そして、封口板２上に外部絶縁部材２５を配置した状態で、突起挿入穴２９に正極端子７の突起部７ｂを挿入する。そして、突起部７ｂと正極外部接続部材２１を溶接接続する。なお、負極側についても正極側と同様の方法で接続される。
【００５９】
なお、端子と集電体を一体的な部品とした場合や、端子が電池内部側にフランジ部を有する場合には、端子を電池内部側から封口板２の端子取り付け穴の挿入し、正極外部接続
部材２１、負極外部接続部材２３上に端子の先端部をカシメ固定することもできる。
【００６０】
＜変形例：ガス排出弁＞
図７に変形例の角形二次電池における角形外装体１の底部１ａを示す。図７における(ａ)に示すように、底部１ａに他の部分よりも肉厚の小さい溝部１７ｂを設け、この溝部１７ｂを略環状とし、これをガス排出弁とすることができる。なお、略環状とは、環状の一部が欠けた形状である。また、図７における（ｂ）のように直線状の溝部１７ｃとすることもできる。また、図７における（ｃ）に示すように、薄肉部１７ｄを設けることによりガス排出弁１７とすることもできる。なお、薄肉部１７ｄ内に環状あるいは略環状の溝部を設けることも可能性である。図８は図７の(ｃ)におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。また、薄肉部１７ｄに電池内部側あるいは電池外部側に突出するドーム部を形成してもよい。この場合、ドーム部の周縁に破断溝を設けることが好ましい。
【００６１】
また、ガス排出弁として、角形外装体１の底部１ａに貫通穴を設け、この貫通穴を塞ぐように弁体を底部１ａに溶接接続してもよい。
【００６２】
＜変形例：底部側スペーサ＞
図９に底部側スペーサの変形例を示す。(ａ)に示すように、底部側スペーサの本体部１８ａに複数のスペーサ貫通穴１８ｂを設けてもよい。このような構成によると、電極体３によりガス排出弁１７が損傷することをより確実に防止できる。また、（ｂ）に示すように、平面視で線状のスペーサ貫通穴１８ｂを複数設けることもできる。この場合、線状のスペーサ貫通穴１８ｂは本体部１８ａの短手方向に延びるようにすることが好ましい。
【００６３】
＜変形例：角形二次電池＞
図１０に変形例の角形二次電池２０Ａの断面図を示す。また、図１１は、角形二次電池２０Ａの封口板２側の面を示す図である。角形二次電池２０Ａは基本的な構造は角形二次電池２０と同様である。角形二次電池２０Ａにおいて角形二次電池２０と異なる点について説明する。
【００６４】
角形二次電池２０Ａでは、正極集電体６と正極端子７が一体的に形成されている。封口板２の電池外部側の面上には外部導電部材３２が配置されている。正極端子７は電池内部側から封口板２の貫通穴及び外部導電部材３２の貫通穴に挿入され、正極端子７の先端が外部導電部材３２上にカシメ固定されている。そのため、角形二次電池２０Ａにおいては正極端子７と封口板２が電気的に接続されている。
【００６５】
負極集電体８と負極端子９が一体的に形成されている。封口板２の電池外部側の面上にガスケット１３を介して外部導電部材３３が配置されている。負極端子９は電池内部側から封口板２の貫通穴及び外部導電部材３３の貫通穴に挿入され、負極端子９の先端が外部導電部材３３上にカシメ固定されている。なお、負極端子９と封口板２は電気的に絶縁されている。
【００６６】
角形二次電池２０Ａは、電池内圧が所定値よりも大きくなった場合に作動する感圧式の短絡機構を備える。短絡機構は、封口板２に設けられた変形板３０と、変形板３０の外側に変形板３０と対向するように配置された変形板受け部３１を備える。そして、変形板３０は封口板２を介して正極端子７と電気的に接続されている。例えば、変形板３０は通常時には電池内部側に突出するドーム形状を有している。そして、電池内圧が所定値以上となったときに反転し、電池外部側に突出する形状に変形する。変形板受け部３１は、負極端子９と電気的に接続されている。このような構成により、過充電等により電池内部の圧力が所定値以上となった場合、変形板３０が変形し、変形板３０が変形板受け部３１と接触するように設計されている。したがって、短絡機構が作動すると、正極と負極が短絡機
構において短絡する。これにより、充電電流が電極体３側に流れ込むことを抑制でき、角形二次電池２０Ａの過充電が進行すること抑制できる。より好ましくは、正極集電体６ないし負極集電体８にヒューズ部を設けることが好ましい。これにより、短絡機構が作動したときに生じる短絡電流によりヒューズ部を溶断させ、電極体３に充電電流が流れ込むことを確実に防止できる。なお、ヒューズ部としては、他の部分よりも断面積が小さくなる部分となるように貫通穴や切欠きを設ければよい。なお、変形板受け部３１と封口板２の間には樹脂製の変形板受け部ホルダ３４を配置することができる。
【００６７】
なお、ガス排出弁１７の作動圧は、短絡機構の作動圧よりも大きい値とすることが好ましい。
【００６８】
角形二次電池２０Ａの構成によると、角形二次電池２０と同様に体積エネルギー密度の高い高容量の角形二次電池が得られる。更に、より面積の大きなガス排出弁を設けることが可能となるため、より信頼性の高い角形二次電池となる。
【００６９】
更に、角形二次電池２０Ａの構造によると、感圧式の短絡機構を有することにより、電池が過充電状態となった場合の信頼性も向上する。
【００７０】
なお、封口板２に変形板３０を設け角形外装体１の底部１ａにガス排出弁１７を設けることにより、封口板２にガス排出弁１７及び変形板３０を設けた形態と比較し、封口板２の強度が低下することを抑制できる。封口板２の強度が低くなると、電池内圧の上昇に伴い封口板２全体が変形し易くなり、ガス排出弁１７ないし変形板３０の作動圧にバラつきが生じる原因となる。したがって、角形二次電池２０Ａの構成によると、ガス排出弁１７及び短絡機構の作動圧のバラつきを抑制した信頼性の非常に高い角形二次電池となる。
【００７１】
＜組電池＞
角形二次電池２０又は角形二次電池２０Ａを複数個用いた組電池の構成を以下に説明する。角形二次電池２０を用いた形態を例として説明する。
【００７２】
図１２及び図１３は組電池５０の斜視図である。図１２は、封口板２が配置される側の側面を手前とし、角形外装体１の底部１ａが配置される側面を奥側としている。また、図１３は、封口板２が配置される側の側面を奥側とし、角形外装体１の底部１ａが配置される側面を手前側としている。
【００７３】
一対のエンドプレート５１の間に複数個の角形二次電池２０が、それぞれの大面積側壁１ｂが平行になる向きで積層される。一対のエンドプレート５１はバインドバー５２により連結されている。エンドプレート５１とバインドバー５２はボルトあるいはリベット等により接続され固定部５７が形成される。また、エンドプレート５１とバインドバー５２を溶接接続してもよい。各角形二次電池２０の間には絶縁性のセパレータ５３が配置されている、セパレータ５３は樹脂製であることが好ましい。そして、組電池５０において、一方の側面に、各角形二次電池２０の正極端子７及び負極端子９が配置されるようにする。隣接する角形二次電池２０同士の端子間はバスバー５４により接続されている。バスバー５４は２つの貫通穴を有する。そして、角形二次電池２０のボルト部を貫通穴に挿入し、ナット５５によりボルト-ナット締結する。そして他方の側面に、各角形二次電池２０の底部１ａが配置されるようにする。そして、組電池５０の上面と下面に、各角形二次電池２０の小面積側壁１ｃが配置されるようにする。このような構成とすることにより、高さが低く、且つ体積エネルギー密度の非常に高い組電池となる。そして、このような組電池５０を、図１２及び図１３に示す上下方向の向きで車両に登載することにより、車内の居住性が大幅に改善された車両となる
【００７４】
なお、組電池５０の底面には、内部に冷却媒体が流れる冷却板５６が配置されており、この冷却板により各角形二次電池２０が冷却されるようにすることが好ましい。なお、冷却媒体は、気体であってもよいし、液体であってもよい。
【００７５】
また、組電池５０においてガス排出弁１７が配置される側面に、角形二次電池２０の積層方向に沿って延びるガス排出ダクトを設けることが好ましい。これにより、電池内部から排出されるガスを所定の場所に排気できる。また、組電池５０の構成によると、正極端子及び負極端子等に形状やスペースを制限されることなくガス排出ダクトを配置することが可能となる。
【００７６】
角形二次電池２０Ａを複数用いて組電池を作製する場合、外部導電部材３２、３３にバスバーを溶接接続することもできる。
【００７７】
＜その他＞
上述の実施形態では電極体３が巻回電極体である例と示したが、電極体はこの形態に限定されない。電極体は複数の正極板と複数の負極板をセパレータを介して積層した積層式電極体とすることもできる。
【００７８】
組電池においては、各角形二次電池の外装体は絶縁性フィルムで包まれていることが好ましい。絶縁性フィルムにより、角形外装体の一対の大面積側壁及び一対の小面積側壁がそれぞれ被覆され、底部のガス排出弁は絶縁性フィルムに覆われていないことが好ましい。
【符号の説明】
【００７９】
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・・・端子取り付け穴（第１貫通穴）  ２ｂ・・・端子取り付け穴（第２貫通穴）
３・・・電極体
４・・・正極タブ部
５・・・負極タブ部
６・・・正極集電体
７・・・正極端子
７ａ・・・フランジ部  ７ｂ・・・突起部
８・・・負極集電体
９・・・負極端子
９ａ・・・フランジ部  ９ｂ・・・突起部
１０、１２・・・絶縁部材
１１、１３・・・ガスケット
１４・・・絶縁シート
１５・・・電解液注液穴
１６・・・封止栓
１７・・・ガス排出弁
１８・・・底部側スペーサ
１８ａ・・・本体部  ８ｂ・・・スペーサ貫通穴  ８ｃ・・・長辺壁  ８ｄ・・・短辺壁１９・・・封口板側スペーサ
２０・・・角形二次電池
２１・・・正極外部接続部材
２２・・・正極締結部
２３・・・正極外部接続部材
２４・・・負極締結部
２５、２６・・・外部絶縁部材
２７・・・ボルト部材
２７ａ・・・ボルト部  ２７ｂ・・・頭部
２８・・・ボルト挿入穴
２９・・・突起挿入穴
３０・・・変形板
３１・・・変形板受け部
３２、３３・・・外部導電部材
３４・・・変形板受け部ホルダ
４０・・・導電部材
４１・・・変形板
４２・・・薄肉部
４３・・・溝部
４４・・・絶縁板
５０・・・組電池
５１・・・エンドプレート
５２・・・バインドバー
５３・・・セパレータ
５４・・・バスバー
５５・・・ナット
５６・・・冷却板
５７・・・固定部
６０・・・嵌合部
【図１】
0006686286.tif 000002
【図２】
0006686286.tif 000003
【図３】
0006686286.tif 000004
【図４】
0006686286.tif 000005
【図５】
0006686286.tif 000006
【図６】
0006686286.tif 000007
【図７】
0006686286.tif 000008
【図８】
0006686286.tif 000009
【図９】
0006686286.tif 000010
【図１０】
0006686286.tif 000011
【図１１】
0006686286.tif 000012
【図１２】
0006686286.tif 000013
【図１３】
0006686286.tif 000014
【図１４】
0006686286.tif 000015