(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板、負極板およびセパレータを捲回して構成され扁平部分を有する略長円形状の極板群を電池ケースに収容してなる角形電池であって、前記極板群の少なくとも一方の端部に未塗工部が設けられ、前記未塗工部が極板群の長軸で二分され、前記二分された未塗工部が近接する電池ケースの長側面に溶接されている角形電池。
【請求項２】
前記極板群の二分された未塗工部の一方の先端部において、最外周の未塗工部と最内周の未塗工部が略平行であり、更に前記先端部が電池ケースと略平行であってかつ電池ケースの長側面に溶接されている請求項１に記載の角形電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は横断面形状や長方形や隅丸長方形ないし長円形を呈する角形電池、特にその集電構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯型電子機器、電気自動車等の電源として、エネルギー密度の高いリチウムイオン電池が注目されている。例えば電気自動車に用いられる比較的大きな容量のリチウムイオン二次電池としては、特許文献１に、正極と負極の間にセパレータを介して捲回され形成された極板群の少なくとも一方の端部には、正極、或いは負極を構成する帯状芯体の端縁が突出し、該端縁を覆って集電板が配設され、該集電板には帯状芯体に向かって断面円弧状に突出する複数条の円弧状凸部が形成されると共に、帯状芯体に向かって切り起こした複数条の切り起し片が形成され、これらの円弧状凸部及び切起し片が帯状芯体に食い込んだ状態で、円弧状凸部が極板群に溶接され、該集電板が一方の電極端子部と連結されている非水電解液二次電池が示されている。
【特許文献１】特開２００１−２５６９５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような集電構造を有する電池は、電極体端面と集電板の接触面積が小さく、さらに集電板からのリードが電池の内部抵抗を大きくしてしまう問題があり、特に電気自動車の電源等に用いるリチウムイオン電池としては、高容量であると共に、高出力を得るためにさらに内部抵抗を低減させることが必要である。その上、製造コスト削減のために、生産性の優れた集電構造が必要である。
【０００４】
したがって本発明は、このような問題点を鑑み、集電構造の低抵抗化を確保できる角形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】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明は、正極板、負極板およびセパレータを捲回して構成され扁平部分を有する略長円形状の極板群を電池ケースに収容してなる角形電池であって、前記極板群の少なくとも一方の端部に未塗工部が設けられ、前記未塗工部が極板群の長軸で二分され、前記二分された未塗工部が隣接する電池ケースの長側面に溶接されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の角形電池によれば、極板群の未塗工部を直接電池ケースの長側面に接合を行うため、従来必要としていた集電板を設ける必要が無くなり、構造部品の抵抗値を削減ができるとともに、接合面積を拡大しやすくなり、集電効率を向上させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、正極板、負極板およびセパレータを捲回して構成され扁平部分を有する略長円形状の極板群を電池ケースに収容してなる角形電池であって、前記極板群の少なくとも一方の端部に未塗工部が設けられ、前記未塗工部が極板群の長軸で二分され、前記電池ケースの長側面に溶接されていることで、従来の電池のように集電板を必要としないため構造部品の抵抗を大きく低減することが可能となり、さらに極板群の未塗工部を二分して接合することにより、従来の電池に比べて容易に接合面積を拡大でき、抵抗を低減させるこ
とが可能となる。
【０００８】
また、極板群の二分された未塗工部の一方の先端部において、最外周の未塗工部と最内周の未塗工部が略平行であり、更に前記先端部が電池ケースと略平行であってかつ電池ケースの長側面に溶接されていることにより、溶接を容易に行うことができるようになる。
【００１３】
また、未塗工部の接合方法としてはレーザービーム溶接ではなく、抵抗溶接、超音波溶接等を用いることにより、生産コストを低減することが可能となる。
【００１４】
以下、図１〜図４を参照して正極板の未塗工部を電池ケースに接合する際の実施の形態を説明する。
【００１５】
正極板１２は集電体であるアルミ箔上に正極活物質、導電剤および結着剤などの正極合剤層を設けることによって構成されており、正極活物質、導電剤、結着剤さらには粘度調整等の目的で溶媒を混練して正極合剤ペーストを作製し、その正極合剤ペーストを、アルミニウム箔の集電体に塗布、乾燥させ、その後必要に応じてプレス、スリット加工することにより所定の寸法に加工し、シート状の正極板１２を作製する。
【００１６】
なお、正極活物質としてはＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、Ｌｉ2ＭｎＯ4などのリチウム金属複合酸化物が使用されるが、上記Ｃｏ、ＮｉまたはＭｎの一部をさらにＣｏ、Ｍｎ、Ａｌ等で置換したもの、Ｌｉで置換したものなど、他元素置換タイプのものも使用することが可能であり、これら正極活物質はリチウムを吸蔵、放出可能であって、充放電反応が可能である活物質であれば上記に限定されるものではない。
【００１７】
また、導電剤は正極合剤の充放電反応を効率的に行うために電気伝導性を高めるためのものであり、例えば、アセチレンブラック（ＡＢ）、ケッチェンブラック（ＫＢ）、または黒鉛等の炭素材料を単体、もしくは複合して用いることができる。
【００１８】
さらに、結着剤は合剤同士の接着、および合剤と芯材の間の接着機能を持たせるものであり、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）やポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）などを用い、増粘剤としてはカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等の水溶性高分子を用いることができる。
【００１９】
また、これらの材料を混練して合剤ペーストを作製するが、合剤混合比は電池の使用適性に応じて任意に調整することが可能である。
【００２０】
一方、負極板１３は集電体である銅箔上に負極活物質と結着剤などの負極合剤層によって構成されており、正極１２と同様に合剤ペーストを作製し、その合剤ペーストを銅箔に塗布、乾燥させ、その後必要に応じてプレス、スリット加工することにより所定の寸法に加工し、シート状の負極板１３を得る。
【００２１】
負極活物質にはリチウムイオンを吸蔵、放出可能な材料が用いられ、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス等の炭素材料を用いることができる。金属リチウムを用いることも可能であるが充放電効率が悪いなどの問題がある。結着剤としては、ＰＶｄＦやスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等を用い、これら活物質および結着剤を分散させる溶媒にはＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の有機溶媒もしくは水を用いることができる。
【００２２】
セパレータ１４は正極板１２と負極板１３の間の絶縁、さらには電解液を保持するなどの機能を持つものであり、このセパレータ１４にはポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、あるいはそれら積層品等の薄い微多孔膜を用いることができ、その必要機能を得るものであればこれらに限定されるものではない。
【００２３】
電解液はリチウム塩を有機溶媒に溶解したものであり、有機溶媒としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）やプロピレンカーボネート（ＰＣ）等の環状カーボネート、また、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等の鎖状カーボネートなどの単独もしくは混合系を用いる。また、リチウム塩としては、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＣｌＯ4等を用いることができる。
【００２４】
極板群３は図２に示されるように、それぞれ帯状の正極板１２と負極板１３の間に帯状のセパレータ１４を介して巻芯材の外周に捲回し、捲回終了後に巻芯材を引き抜いて扁平に圧縮することにより構成されている。
【００２５】
極板群３には、正極１２のアルミ箔からなる未塗工部と負極１３の銅箔からなる未塗工部が互いに突出されており、突出された負極１３の未塗工部には負極集電体４がレーザービーム溶接や電子ビーム溶接にて接合されている。この負極集電体４にはあらかじめ電極６を接合してあり、上部蓋板５が接合された電池ケース２内に負極集電体４等が接合された極板群３を挿入する。
【００２６】
極板群３を電池ケース２内に挿入を行った後に、図３に示されるようにくせ付け治具９を巻芯部分に挿入し未塗工部を二分にする。この二分された未塗工部を電池ケース２の長側面に押し当てて、抵抗溶接や超音波溶接などを用いて電池ケース２と接合をされる。
【００２７】
次いで電池ケース２と下部蓋板８をレーザービーム溶接にて接合を行い密封にする。その後注液口１０から注液を行い注液栓１１にて封止することで角形電池１が完成する。
【００２８】
以上の本実施形態による角形電池によれば、複雑な形状をした正極集電板を必要としないで容易に集電経路を確保できるためコストの低減を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の電池は集電構造を簡素化にすることができ、集電効率を向上させることができる。また、簡素化をすることにより作業効率を向上させることができ有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（ａ）本実施例の角形電池の平面図（ｂ）本実施例の角形電池の縦断面正面図
【図２】本実施例の極板群の分解斜視図
【図３】本実施例の角形電池の正極板未塗工部のくせ付け方法を示す断面斜視図
【図４】本実施例の角形電池の未塗工部分の断面斜視図
【図５】従来の電池の分解斜視図
【符号の説明】
【００３１】
１  角形電池
２  電池ケース
３  極板群
４  負極集電体
５  上部蓋板
６  電極柱
７  ガスケット
８  下部蓋板
９  くせ付け治具
１０  注液口
１１  注液栓
１２  正極板
１３  負極板
１４  セパレータ
【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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