(57)【要約】 【課題】電解液を迅速に電極群に浸透させることができる二次電池の製造方法を提供すること。【解決手段】収容穴を有する筐体を準備するステップと、収容穴に電極群を挿入するステップと、キャップを有さない封口部材を収容穴にセットし、かつ電極端子の筒体に正極リードおよび負極リードの一方を通過させるステップと、正極リードおよび負極リードの一方を、電極端子の筒体の内側面に接合するステップと、電解液注入部材を電極端子にセットし、密着部を前記フランジに密着させるステップと、収容穴内の空気を減圧パスから排気し、収容穴内を減圧するステップと、注入パスから収容穴に電解液を注入し、収容穴内の電極群に電解液を浸透させるステップと、キャップをフランジに接合し、筒体の二次電池の外部側の開口部を塞ぐステップと、を有する二次電池の製造方法。【選択図】図６
2012124009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極および負極と、前記正極および前記負極にはさまれたセパレータとの積層物の捲回物と、前記正極に接続した正極リードと、前記負極に接続した負極リードとを有する電極群と、
前記電極群を収容する収容穴および前記電極群の捲回軸と交差する底面を有する筐体と、前記収容穴を塞ぐ封口部材と、を有する収容ケースと、
を有する二次電池であって、
前記封口部材は、
貫通穴を有する封口プレートと、
前記封口プレートの貫通穴を跨ぎ、かつ前記電極群の捲回軸に沿った軸を有する無底の筒体および前記筒体の端部のうち二次電池の外側の端部にフランジを有する電極端子と、
前記フランジに接合され、前記筒体の二次電池の外部側の開口部を塞ぐキャップと、を有し、
前記正極リードおよび前記負極リードの一方は、前記筒体の内側面に接合される、二次電池。
【請求項２】
前記フランジのフランジシール面の幅は、０．５〜５ｍｍである、請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記正極リードおよび前記負極リードの一方は、前記キャップと、前記封口プレートとの間の前記筒体の内側面に接合される、請求項１に記載の二次電池。
【請求項４】
前記筒体の内側面に接合された前記正極リードまたは前記負極リードは、前記電極群から突出し、
前記電極群から前記筒体の内側面に接合された前記正極リードまたは前記負極リードが突出した位置は、前記捲回軸に沿って、前記筒体の開口部に重なる、請求項１に記載の二次電池。
【請求項５】
前記電極端子の筒体は、前記封口プレートの貫通穴の縁を挟むように括れる、請求項１に記載の二次電池。
【請求項６】
請求項１の二次電池を製造する方法であって、
前記収容穴を有する筐体を準備するステップと、
前記収容穴に前記電極群を挿入するステップと、
前記キャップを有さない前記封口部材を前記収容穴にセットし、かつ前記電極端子の筒体に前記正極リードおよび負極リードの一方を通過させるステップと、
前記正極リードおよび負極リードの一方を、前記電極端子の筒体の内側面に接合するステップと、
前記収容穴に電解液を注入する注入パスと、前記収容穴から空気を排気する減圧パスと、前記フランジに密着する密着部と、を有する電解液注入部材を前記電極端子にセットし、前記密着部を前記フランジに密着させるステップと、
前記収容穴内の空気を前記減圧パスから排気し、前記収容穴内を減圧するステップと、
前記注入パスから前記収容穴に電解液を注入し、前記収容穴内の電極群に前記電解液を浸透させるステップと、
前記キャップを前記フランジに接合し、前記筒体の二次電池の外部側の開口部を塞ぐステップと、を有する二次電池の製造方法。
【請求項７】
前記収容穴を減圧するステップにおいて、前記収容穴内の気圧を１００Ｔｏｒｒ以下とする、請求項６に記載の二次電池の製造方法。
【請求項８】
前記密着部の前記フランジとの接触面は、弾性部材から構成される、請求項６に記載の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、二次電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池、リチウム電池、リチウムイオン電池などの二次電池が携帯電子機器等に広く使用されつつある。このような二次電池は３〜４Ｖの高い起電力を有するという特徴があり、その優れた性能が注目されている。
【０００３】
このような二次電池の製造方法は：シート状の正極および負極と、正極および負極間に配置されたシート状のセパレータとからなる積層物を渦巻状に捲回し、電極群を形成するステップと；電極群を筐体内に収容するステップと；電極群の一方の電極から突出したリードを筐体の底部に接合するステップと；筐体に電解液を注入するステップ（例えば特許文献１参照）と；電極群の他方の電極から突出したリードを封口部材に接合するステップと；筐体の開口部に封口部材を取り付けるステップとを有する。
【０００４】
図１は、特許文献１に開示された筐体に電解液を注入する方法を示す。特許文献１に開示された方法では、圧力調整口３を有する漏斗部材４を、電極群７が収容された筐体１にセットするステップと、筐体１内の空気を漏斗部材４の圧力調整口３から排気し、筐体１内を減圧するステップと、傾いた筐体１を立てながら、漏斗部材４から筐体１に電解液を注入し、電極群７に電解液を浸透させるステップと（図１）を有する。
【０００５】
また、電極群から突出したリードを封口部材に接合する手法としては、超音波接合が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１２６５９７号公報
【特許文献２】特開平０６−１８７９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されたような方法では、漏斗部材と筐体との接合部の密着性が充分でなく、漏斗部材と筐体との接合部から、減圧された筐体内に、空気が流入することがあった。このため、筐体内を充分に減圧できなかった。筐体内の減圧が充分でないと、電解液の浸透に時間がかかったり、電解液を注入する工程の途中で、筐体内を繰り返し減圧する必要があったりする。電解液を注入する工程の途中で、筐体内を繰り返し減圧すると、既に筐体に注入された電解液が蒸発してしまう恐れがある。また、漏斗部材と筐体との接合部の密着性が充分でないと、漏斗部材と筐体との接合部から電解液が漏れ出す恐れがあった。
【０００８】
また、特許文献１に開示されたように、電極リードが封口部材に接合される前に、筐体に電解液を注入する方法では、電極リードが電解液で濡れ、電極リードが変性する恐れがある。変性した電極リードは、電極端子に接合することが困難になる。このため、許文献１に開示されたように、電極リードが封口部材に接合される前に、筐体に電解液を注入する方法では、電極リードと電極端子との接合の信頼性が低かった。
【０００９】
本発明の第１の目的は、電解液を迅速に電極群に浸透させることができる二次電池の製造方法を提供することである。また、本発明の第２の目的は、電極リードが封口部材に接合される前に電解液によって変性することを防止することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１は、以下に示す二次電池に関する。
［１］正極および負極と、前記正極および前記負極にはさまれたセパレータとの積層物の捲回物と、前記正極に接続した正極リードと、前記負極に接続した負極リードとを有する電極群と、前記電極群を収容する収容穴および前記電極群の捲回軸と交差する底面を有する筐体と、前記収容穴を塞ぐ封口部材と、を有する収容ケースと、を有する二次電池であって、前記封口部材は、貫通穴を有する封口プレートと、前記封口プレートの貫通穴を跨ぎ、かつ前記電極群の捲回軸に沿った軸を有する無底の筒体および前記筒体の端部のうち二次電池の外側の端部にフランジを有する電極端子と、前記フランジに接合され、前記筒体の二次電池の外部側の開口部を塞ぐキャップと、を有し、前記正極リードおよび前記負極リードの一方は、前記筒体の内側面に接合される、二次電池。
［２］前記フランジのフランジシール面の幅は、０．５〜５ｍｍである、［１］に記載の二次電池。
［３］前記正極リードおよび前記負極リードの一方は、前記キャップと、前記封口プレートとの間の前記筒体の内側面に接合される、［１］または［２］に記載の二次電池。
［４］前記筒体の内側面に接合された前記正極リードまたは前記負極リードは、前記電極群から突出し、前記電極群から前記筒体の内側面に接合された前記正極リードまたは前記負極リードが突出した位置は、前記捲回軸に沿って、前記筒体の開口部に重なる、［１］〜［３］のいずれか一つに記載の二次電池。
［５］前記電極端子の筒体は、前記封口プレートの貫通穴の縁を挟むように括れる、［１］〜［４］のいずれか一つに記載の二次電池。
【００１１】
本発明の第２は、以下に示す二次電池の製造方法に関する。
［６］［１］〜［５］のいずれか一つに記載の二次電池を製造する方法であって、前記収容穴を有する筐体を準備するステップと、前記収容穴に前記電極群を挿入するステップと、前記キャップを有さない前記封口部材を前記収容穴にセットし、かつ前記電極端子の筒体に前記正極リードおよび負極リードの一方を通過させるステップと、前記正極リードおよび負極リードの一方を、前記電極端子の筒体の内側面に接合するステップと、前記収容穴に電解液を注入する注入パスと、前記収容穴から空気を排気する減圧パスと、前記フランジに密着する密着部と、を有する電解液注入部材を前記電極端子にセットし、前記密着部を前記フランジに密着させるステップと、前記収容穴内の空気を前記減圧パスから排気し、前記収容穴内を減圧するステップと、前記注入パスから前記収容穴に電解液を注入し、前記収容穴内の電極群に前記電解液を浸透させるステップと、前記キャップを前記フランジに接合し、前記筒体の二次電池の外部側の開口部を塞ぐステップと、を有する二次電池の製造方法。
［７］前記収容穴を減圧するステップにおいて、前記収容穴内の気圧を１００Ｔｏｒｒ以下とする、［６］に記載の二次電池の製造方法。
［８］前記密着部の前記フランジとの接触面は、弾性部材から構成される、［６］または［７］に記載の二次電池の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の二次電池の製造方法によれば、短時間で、電解液を速やかに電極群に浸透させることができるため、電解液の注入速度を上げ、電解液注入工程の時間を減らすことができる。また、本発明の二次電池の製造方法によれば、電極リードが封口部材に接合される前に電解液によって変性することがない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】特許文献１に開示された二次電池の製造方法の一部を示す図
【図２】実施の形態１の二次電池の断面図
【図３】実施の形態１の電極群の斜視図
【図４】実施の形態１の電極群の断面図
【図５】実施の形態１の二次電池の製造フローを示す図
【図６】実施の形態１の二次電池の製造フローを示す図
【図７】実施の形態２の二次電池の断面図
【図８】実施の形態３の二次電池の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
１．本発明の二次電池
本発明の二次電池は、電極群、電極群を収容する収容ケースを有する。また本発明の二次電池は、電解液を有する。以下それぞれの構成部材について説明する。
【００１５】
１）収容ケース
収容ケースは、電極群と電解液とを収容する収容穴を有する筐体と、筐体の収容穴を塞ぐ封口部材と、を有する。収容ケースは、電気が取り出せるように一部または全部が導電性である。筐体が有する収容穴の数は１つであってもよいし（実施の形態１、２参照）、複数であってもよい（実施の形態３参照）。筐体が複数の収容穴を有する場合、各収容穴に電極群および電解液が収容される。また筐体は、後述する電極群の捲回軸と交差する底面を有する。
【００１６】
収容穴の形状は、収容される電極群の形状によって適宜選択される。例えば、電極群が円柱の場合、収容穴も円柱状であり；電極群が角柱である場合、収容穴も角柱状である。
【００１７】
筐体は、少なくとも一部が導電体であることが好ましい。このような、筐体の材料の例には、アルミニウムや、マグネシウム、鉄、ニッケル、カーボン、銅およびこれらの合金などが含まれる。また、後述するように、筐体には正極リードおよび負極リードの一方が接合されることが好ましく、筐体の材料は、後述する正極リードまたは負極リードのいずれが筐体に接合されるかによって適宜選択される。例えば正極リードが筐体に接合される場合、筐体の材料はアルミニウムやアルミニウムの合金が好ましい。負極リードが筐体に接合される場合、筐体の材料は、鉄やニッケル、銅などが好ましい。二次電池の軽量化の観点からは、筐体の材料は、アルミニウムやアルミニウムの合金であることが好ましい。
【００１８】
封口部材は、封口プレートと、電極端子と、キャップとを有する。封口プレートは、貫通穴を有する板状の部材である。封口プレートは、筐体に接合することで、筐体の収容穴を塞ぐ。封口プレートは導電性であっても、非導電性であってもよい。
【００１９】
電極端子は、無底の筒体と、フランジとを有する導電性部材である。筒体は、封口プレートの貫通穴を跨ぐ。電極端子の筒体の内側面には、後述する正極リードおよび負極リードのいずれか一方が接合される。したがって、電極端子は正極または負極端子として機能する。
【００２０】
フランジは、筒体の二次電池の外側の端部に設けられている。フランジは、電極端子のうちキャップに接合される領域である。フランジのキャップと接合される面（以下、「フランジシール面」とも証する）の幅は、０．５〜５ｍｍであることが好ましい。このように、本発明では、電極端子にキャップと接合するためのフランジを設けることで、キャップと電極端子との接合を強固にすることができる。
【００２１】
電極端子（筒体およびフランジ）の材料は、電極端子が正極端子または負極端子として機能するかに応じて適宜選択される。例えば、電極端子が正極端子として機能する場合、電極端子の材料の例にはアルミニウムが含まれる。一方、電極端子が負極端子として機能する場合、電極端子の材料の例には、鉄やニッケル、銅などが含まれる。
【００２２】
本発明は、正極リードおよび負極リードのいずれか一方が、筒体の内側面に接合されることを特徴とする。
【００２３】
キャップは電極端子の筒体の開口部を塞ぐ導電性の板である。より具体的には、キャップは、電極端子のフランジに接合することで、電極端子の筒体の開口部のうち、二次電池の外側の開口部を塞ぐ。このようにキャップが電極端子の筒体の開口部を塞ぐことで、収容穴に収容された電解液が漏れ出すことを防止する。上述のように本発明では、キャップと電極端子のフランジとの結合の信頼性が高いので、収容穴に収容された電解液が漏れ出すことを確実に防止できる。
【００２４】
封口部材の構造は特に限定されないが、電極端子の筒体が、封口プレートの貫通穴の縁を挟むように括れを有することが好ましい（図２参照）。このように筒体が、封口プレートの貫通穴の縁を挟むことで、封口プレートと電極端子の筒体との間から電解液が漏れにくくなり、収容穴から電解液が漏れ出すことを防止できる。
【００２５】
また、電極端子の筒体は封口プレートの貫通穴を跨ぐので、封口プレートと電極群との間および封口プレートとキャップとの間には、隙間が形成される（図２参照）。
【００２６】
２）電極群
電極群は、正極と、負極と、正極と負極との間に配置されたセパレータとからなる積層物の捲回物を有する（図３参照）。また電極群は、正極に接続した正極リードと、負極に接続した負極リードとを有する。正極リードおよび負極リードは電極群から捲回軸方向に突出する。電極群は柱状であれば、円柱状であっても、角柱状であってもよい。
【００２７】
正極は、正極集電体および正極集電体上に配置された正極合剤層を有する。負極は、負極集電体および負極集電体上に配置された負極合剤層を有する。
【００２８】
正極集電体および負極集電体は、正極合剤層または負極合剤層を保持するとともに集電機能を有する電極基体である。正極集電体および負極集電体は、例えば、アルミニウム箔、銅箔、ニッケル箔などの金属箔などからユニットの種類に応じて適宜選択される。例えば、ユニットがリチウムイオン電池として機能する場合、正極集電体はアルミニウム箔であり、負極集電体は銅箔である。一般的には、正極集電体としては厚さ５〜３０μｍのアルミニウム箔やアルミニウム合金箔が用いられ、負極集電体としては厚さ５〜２５μｍの銅箔が用いられることが多い。
【００２９】
正極合剤層は、正極活物質の粒子を結着材で結着させて形成された層である。結着材は、集電体と活物質との間および活物質間を結着させる。正極合剤層は、導電材を含み、さらに他の物質を含んでいてもよい。また、正極合剤層は一般的に、図４に示されたように、正極集電体の両方の面上に配置されている。
【００３０】
正極活物質の粒子の材料は、例えば、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウムなどのリチウム遷移金属酸化物や、ＦｅＳ、ＴｉＳ２などの遷移金属硫化物、ポリアニリン、ポリピロールなどの有機化合物、これらの化合物を部分的に元素置換したものなどである。正極活物質の粒子の平均粒径は、１〜１００μｍである。
【００３１】
正極合剤層に含まれる結着材の材料は、特に限定されないが、例えば、フッ素原子を含む樹脂やアクリレート単位を有するゴム粒子結着材などの熱可塑性樹脂である。フッ素原子を含む樹脂の例には、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）やポリフッ化ビニリデンの変性体、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などが含まれる。結着材の材料には、さらに反応性官能基が導入されたアクリレートモノマー、またはアクリレートオリゴマーが含まれていてもよい。
【００３２】
導電材の例には、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラックおよびサーマルブラックなどのカーボンブラック、ならびに各種グラファイトが含まれる。
【００３３】
負極合剤層は、負極活物質の粒子を結着材で結着して形成された層である。負極合剤層は、導電材を含み、さらに他の物質を含んでいてもよい。また、負極合剤層は一般的に、図４に示されたように、負極集電体の両方の面上に配置されている。
【００３４】
負極活物質の材料は、例えば、グラファイトやコークスなどの炭素系活物質、金属リチウム、リチウム遷移金属窒化物、またはシリサイドなどのシリコン系複合材料である。
負極合剤層に含まれる結着材の材料の例には、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）およびその変性体、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム粒子（ＳＢＲ）およびその変性体などが含まれる。また負極合剤層に含まれる導電材は、正極合剤層に含まれる導電材と同じであってよい。
【００３５】
セパレータは、正極と負極とを絶縁し、かつ正極と負極との間のイオン伝導性を確保する部材である。セパレータの材料は、電源装置の使用時に安定な素材であれば特に限定されず、例えば、絶縁性の高分子多孔フィルムである。セパレータは、例えば、アルミナシリカ、酸化マグネシウム、酸化チタン、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素などの無機物粒子や、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミドなどの有機物粒子、前記無機物粒子と有機物粒子との混合物、結着材、溶媒、各種添加剤などを混合したものを、塗布し、乾燥させ、圧延することにより作製することができる。セパレータの厚みは、特に限定されないが、例えば１０〜２５μｍである。
【００３６】
正極リードおよび負極リードは、電極群から、電極群の捲回軸に沿って突出した導電性部材である。正極リードの材料は例えばアルミなどが含まれる。一方負極リードの材料は例えば鉄や、ニッケル、銅などである。電極リードの形状は特に限定されないが、例えば短冊形状であることが好ましい（図３参照）。
【００３７】
上述したように本発明では、電極端子に接合する電極リード（正極リードまたは負極リード）が、電極端子の筒体の内側面に接合されることを特徴とする。この構成により、キャップを有さない封口部材を収容穴にセットした後に、正極リードおよび負極リードの一方を、電極端子の筒体の内側面に接合することができる（図５Ｄ参照）。このように、本発明では、封口部材で収容穴を塞いだ後に、正極リードおよび負極リードの一方を、電極端子の筒体の内側面に接合できるので、電極端子に接合する正極リードまたは負極リード（以下「端子接合リード」とも称する）を短くし、かつ端子接合リードの屈曲を小さくすることができる（図２参照）。
【００３８】
ここで「端子結合リードの屈曲が小さい」とは、端子結合リードが全く屈曲しないか、または端子結合リードの屈曲部の曲率半径が端子結合リードの板厚以上であることを意味する。例えば端子結合リードの板厚が０．１５ｍｍの場合は、端子結合リードの曲率半径は０．１５ｍｍ以上である。このように本発明では接合リードの屈曲が小さいので、二次電池の使用時に接合リードが発熱しにくい。
【００３９】
また、端子接合リードの突出位置は、筒体の開口部と、電極群の捲回軸に沿って重なることが好ましい。端子接合リードの突出位置を電極端子の筒体の開口部に重ねることで、端子接合リードの屈曲をより小さくすることができる（図２参照）。
【００４０】
一方、正極リードおよび負極リードのうち、電極端子に接合しない他方は、筐体に接合されることが好ましい。筐体に接合した正極リードまたは負極リード（以下「筐体接合リード」とも称する）は、筐体の収容穴の内側面に結合されてもよいし（図２参照）、底面に接合されてもよい。
【００４１】
３）電解液
電解液は、溶媒と、電解質とを含む。
【００４２】
溶媒は、二次電池の種類によって適宜選択される。例えば二次電池がリチウムイオン電池として機能する場合、溶媒は非水系溶媒である。非水系溶媒の例には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γーブチロラクトン、スルホラン、アセトニトリル、１，２−ジメトキエタン、１，３−ジメトキシプロパン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、γーブチロラクトンなどが含まれる。これらの非水系溶媒は、単独で使用されてもよいし、２種以上を混合して使用されてもよい。
【００４３】
一方、二次電池がニッケル−水素電池や、ニッケル−カドミウム電池、空気亜鉛電池、リチウム空気電池などとして機能する場合、溶媒は水である。
【００４４】
電解質も、二次電池の種類によって適宜選択される。例えば二次電池がリチウムイオン電池として機能する場合、電解質の例は、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、ホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ４）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ６）、トリフルオロメタスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ３ＳＯ３）、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム［ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２］などのリチウム塩を含む。
【００４５】
一方、二次電池がニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池、空気亜鉛電池として機能する場合、電解質の例は、水酸化カリウムなどを含む。
【００４６】
２．本発明の二次電池の製造方法
上述された本発明の二次電池の製造方法は、例えば１）筐体を準備する第１ステップと、２）筐体の収容穴に電極群を挿入する第２ステップと、３）キャップを有さない封口部材を収容穴にセットする第３ステップと、４）端子接合リードを、電極端子の筒体の内側面に接合する第４ステップと、５）電解液注入部材を電極端子にセットする第５ステップと、６）収容穴内を減圧する第６ステップと、７）収容穴内に電解液を注入する第７ステップと、８）キャップで電極端子の筒体の二次電池の外部側の開口部を塞ぐ第８ステップと、を有する。以下、それぞれのステップについて説明する。
【００４７】
１）第１ステップでは、筐体を準備する。筐体の作製方法は特に限定されないが、例えば押し出し成形やインパクト成形、しぼり加工などで作製される。押し出し成形とは、加熱したビレットをダイス金型を通して押し出すことで、材料の形状を成形する方法である。押し出し成形によれば低コストで筐体を作製することができる。押出し成形によって作製された部材は、押出形材とも称される。
【００４８】
筐体の側部と底部とは一体的に作製されてもよいし（実施の形態１および２参照）、筐体の側部と、筐体の底部とを別々に作製した後、筐体の側部と、筐体の底部とを接合してもよい（実施の形態３参照）。
【００４９】
２）第２ステップでは、筐体の収容穴に電極群を挿入する。筐体の収容穴に電極群を挿入するには、電極群の捲回軸に沿って、電極群を収容穴に挿入すればよい。
【００５０】
３）第３ステップでは、キャップを有さない封口部材を収容穴にセットする。具体的には、封口部材の封口プレートを筐体に接合する。また、本ステップでは、端子接合リードが電極端子の筒体を通過するように、封口部材を収容穴にセットする。
【００５１】
４）第４ステップでは、筒体を通過する端子接合リードを、筒体の内側面に接合する。端子接合リードを電極端子の筒体の内側面に接合する方法は特に限定されないが、ウェッジボンド、攪拌接合または超音波接合が好ましい。ウェッジボンド、攪拌接合または超音波接合で端子接合リードを接合する場合、微小短絡不良（ＯＣＶ不良)の原因となる火花が発生しないからである。
【００５２】
また、端子接合リードを電極端子の筒体の内側面に超音波接合した場合、端子接合リードは、キャップと封口プレートとの間の筒体の内側面に接合される（図５Ｄ参照）。
【００５３】
また、電解液を収容穴に注入する前に、端子接合リードを電極端子に接合すれば、端子接合リードが電極端子に接合される前に、端子接合リードが電解液によって変性することはない。このため、電解液を収容穴に注入する前に、端子接合リードを電極端子に接合すれば、端子接合リードと電極端子との接合の信頼性が高くなる。このため、本発明では、端子接合リードを、電極端子の筒体の内側面に接合する第４ステップは、電解液注入部材を電極端子にセットする第５ステップの前に行われることが好ましいが、第４ステップは、電解液を注入する第７ステップの後に行われてもよい。
【００５４】
また、本発明では、キャップを有さない封口部材を収容穴にセットした後に、端子接合リードを、電極端子の筒体の内側面に接合できるので、端子接合リードを短くし、かつ端子接合リードの屈曲を小さくすることができる（図２参照）。
【００５５】
５）第５ステップでは、電解液注入部材を電極端子にセットする。電解液注入部材は、収容穴に電解液を注入する注入パスと、収容穴から空気を排気する減圧パスと、電極端子のフランジに密着する密着部と、を有する。電解液注入部材を電極端子にセットするには、電解液注入部材の密着部を電極端子のフランジに密着させればよい。密着部とフランジとの密着を確実にするため、密着部のフランジと接触面は、例えばゴムなどの弾性部材から構成されていてもよい。このように、電解液注入部材を電極端子にセットすることで、注入パスと減圧パスとが、電極端子の筒体を介して、収容穴と連通する。また、電解液注入部材の密着部を電極端子のフランジに密着させることで、収容穴と筒体と減圧パスおよび注入パスとからなる空間が密閉される。
【００５６】
６）第６ステップでは、収容穴内を減圧する。収容穴内を減圧するには、収容穴内の空気を、電解液注入部材の減圧パスを通して排気すればよい。上述したように本発明では、電解液注入部材の密着部をフランジに密着させることで、収容穴と筒体と減圧パスおよび注入パスとからなる空間を密閉しているので、外部から空気が収容穴内に流入しにくい。これにより収容穴内の気圧を１００Ｔｏｒｒ以下とすることができる。例えば、減圧後の収容穴の気圧は、１０〜１００Ｔｏｒｒであり、約５０Ｔｏｒｒである。
【００５７】
７）第７ステップでは、収容穴内に電解液を注入し、収容穴に収容されている電極群に電解液を浸透させる。電解液は、電解液注入部材の注入パスを通して、収容穴に注入される。上述のように収容穴内の気圧は、極めて低く保たれているため、電解液は、収容穴内の電極群に速やかに浸透できる。したがって、本発明では、収容穴に必要な量の電解液を速やかに注入することができる。
【００５８】
また、上述のように収容穴と、筒体と、減圧パスおよび注入パスとからなる空間は、電解液注入部材の密着部とフランジとによって密閉されていることから、減圧された収容穴内に外部から空気が流入することがない。このため、電解液の注入中の収容穴内の気圧が上昇することはなく、収容穴内を繰り返し減圧する必要がない。また、収容穴と、筒体と、減圧パスおよび注入パスとからなる空間は、電解液注入部材の密着部とフランジとによって密閉されていることから、電解液が外部に漏れ出すことはない。
【００５９】
８）第８ステップでは、キャップで電極端子の筒体の二次電池の外部側の開口部を塞ぐ。キャップで電極端子の開口部を塞ぐには、キャップを電極端子のフランジに接合すればよい。キャップをフランジに接合する手段には、レーザ溶接、熱溶着、ロウ付け、プレス、摩擦接などが含まれる。このように、本発明では、キャップを電極端子のフランジに接合することから、キャップと電極端子との接合の信頼性が高く、電解液が漏れにくい。
【００６０】
以下、本発明を図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明するが、本発明は図示された実施の形態に限定されない。
【００６１】
［実施の形態１］
実施の形態１では端子結合リードが負極リードである形態について説明する。
【００６２】
図２は、実施の形態１の二次電池１００の断面図である。図２に示されるように、二次電池１００は、収容ケース１１０と、電極群１２０と、を有する。
【００６３】
収容ケース１１０は、収容穴１１１を有する筐体１１３と、封口部材１３０とを有する。筐体１１３は、例えばアルミニウムからなる導電性部材である。また、筐体１１３は１つの収容穴１１１を有する。収容穴１１１には、電極群１２０が収容されている。
【００６４】
封口部材１３０は、筐体１１３の収容穴１１１を塞ぐ部材である。図２に示されるように封口部材１３０は、貫通穴１３４を有する封口プレート１３３と、キャップ１３９と、電極端子１３１とを有する。電極端子１３１は、封口プレートの貫通穴１３４を跨ぐ無底の筒体１３１ａと、筒体１３１ａの二次電池の外側の端部に設けられたフランジ１３１ｂとを有する。筒体１３１ａの内側面には負極リード１５０が接合されている。フランジ１３１ｂのフランジシール面の幅Ｗは、例えば０．５〜５ｍｍである。
【００６５】
また、電極端子１３１の筒体１３１ａは、封口プレート１３３の貫通穴１３４の縁を挟むように括れている。筒体１３１ａの括れ１３２は封口プレート１３３に包囲されている。また、筒体１３１ａと、プレート１３３との間には、絶縁部材１３５が配置される。これにより、電極端子１３１と、筐体１１３とが絶縁される。
【００６６】
キャップ１３９は、筒体１３１ａの二次電池の外側の開口部を閉じる部材である。キャップ１３９は、電極端子１３１のフランジ１３１ｂに接合されることで、筒体１３１ａの二次電池の外側の開口部を閉じる。キャップ１３９が筒体を閉じることで、筐体１１３内の電解液が外部に漏れ出すことが防止される。
【００６７】
封口プレート１３３と電極群１２０との間および封口プレート１３３とキャップ１３９との間には、隙間が形成されている。
【００６８】
図３は、電極群１２０の分解斜視図である。図３に示されるように電極群１２０は、円柱状である。電極群１２０は、積層物１２７の捲回物を有する。また電極群１２０からは、封口部材１３０側に正極リード１４０と、負極リード１５０とが突出している。負極リード１５０のうち電極群１２０から突出した領域の長さ１５０Ｌは、例えば６〜１５ｍｍである。
【００６９】
図４は、図３の積層物１２７の一点鎖線Ａによる断面図である。図４に示されるように、積層物１２７は、シート状の正極１２１、シート状の負極１２３およびシート状のセパレータ１２５からなる。また正極１２１は、正極集電体１２１ａと正極集電体１２１ａを挟む正極合剤層１２１ｂとからなり；負極１２３は、負極集電体１２３ａと負極集電体１２３ａを挟む負極合剤層１２３ｂとからなる。
【００７０】
また、本実施の形態では、正極１２１の集電体１２１ａがセパレータ１２５および負極１２３よりも長くされていることが好ましい。このように正極１２１の集電体１２１ａをセパレータ１２５および負極１２３よりも長くすることで、電極群１２０の外周を、強度の低い合剤層ではなく、比較的強度の高い正極１２１の集電体１２１ａで覆うことができる。
【００７１】
次に、再び図２を参照しながら正極リード１４０および負極リード１５０について説明する。
【００７２】
電極群１２０から突出した正極リード１４０は、筐体１１３の収容穴１１１の内側面に接合される。
【００７３】
電極群１２０から突出した負極リード１５０は、電極端子１３１の筒体１３１ａの内側面に接合される。また、負極リード１５０の突出位置は、電極端子１３１の筒体１３１ａの開口部と、電極群１２０の捲回軸に沿って重なる。また、負極リード１５０は、封口プレート１３３とキャップ１３９との間の筒体１３１ａの内側面に接合される。
【００７４】
このように、本実施の形態では、負極リード１５０の屈曲が小さいので、二次電池の使用中に負極リード１５０が発熱することを抑制することができる。
【００７５】
次に、本実施の形態の二次電池１００の製造方法について、図５Ａ〜図５Ｄおよび図６Ａ〜図６Ｃを参照しながら説明する。
【００７６】
二次電池１００の製造方法は、例えば、１）筐体１１３を準備する第１ステップ（図５Ａ）と、２）筐体１１３の収容穴１１１に電極群１２０を挿入する第２ステップ（図５Ｂ）と、３）キャップ１３９を有さない封口部材１３０を収容穴１１１にセットする第３ステップ（図５Ｃ）と、４）負極リード１５０を、筒体１３１ａの内側面に接合する第４ステップ（図５Ｄ）と、５）電解液注入部材１７０を電極端子１３１にセットする第５ステップ（図６Ａ）と、６）収容穴１１１内を減圧する第６ステップ（図６Ａ）と、７）収容穴１１１内に電解液１７７を注入する第７ステップ（図６Ｂ）と、８）電解注入部材１７０を電極端子１３１から外す第８ステップと、９）キャップ１３９で筒体１３１ａの二次電池の外部側の開口部を塞ぐ第９ステップ（図６Ｃ）と、を有する。
【００７７】
図５Ａは、第１ステップを示す。図５Ａに示されるように第１ステップでは、筐体１１３を準備する。筐体１１３は、例えば、絞り加工や、インパクト成形で作製すればよい。
【００７８】
図５Ｂは、第２ステップを示す。図５Ｂに示されるように第２ステップでは、筐体１１３の収容穴１１１に、電極群１２０を挿入する。電極群１２０は電極群１２０の捲回軸に沿って収容穴１１１に挿入される。電極群１２０からは、正極リード１４０および負極リード１５０が突出している。
【００７９】
図５Ｃは、第３ステップを示す。図５Ｃに示されるように第３ステップでは、キャップ１３９を有さない封口部材１３０を収容穴１１１にセットする。より具体的には、負極リード１５０が筒体１３１ａを通過するように、キャップ１３９を有さない封口部材１３０を収容穴１１１にセットする。
【００８０】
また、第２ステップと第３ステップとの間に電極群１２０から突出した正極リード１４０を、例えば超音波接合で筐体１１３の収容穴１１１の内側面に接合してもよい。
【００８１】
図５Ｄは、第４ステップを示す。図５Ｄに示されるように第４ステップでは、負極リード１５０を電極端子１３１の筒体１３１ａの内側面に接合する。
【００８２】
負極リード１５０を、筒体１３１ａの内側面に接合するには、負極リード１５０を、筒体１３１ａの内側面に超音波接合すればよい。より具体的には、筒体１３１ａのうち、封口プレート１３３から突出した領域および負極リード１５０を、超音波ヘッドの、ホーン１６０と、アンビル１６１とで挟むことで、負極リード１５０を筒体１３１ａの内側面に押し当て；ホーン１６０を振動させることで、負極リード１５０を筒体１３１ａの内側面に接合すればよい。
【００８３】
図５Ｄに示されるように、超音波ヘッドの、ホーン１６０およびアンビル１６１は、封口プレート１３３が障害となって、封口プレート１３３よりも電極群１２０側の筒体１３１ａを挟むことができない。このため負極リード１５０を超音波接合で筒体１３１ａに接合する場合、負極リード１５０は、封口プレート１３３から二次電池の外側に突出した筒体１３１ａの内側面に接合される。
【００８４】
このように本実施の形態では、電解液を収容穴１１１に注入する前に、負極リード１５０を電極端子１３１に接合しているので、負極リード１５０が電極端子１３１に接合される前に、負極リード１５０が電解液によって変性することはない。
【００８５】
また、本実施の形態では、封口部材１３０で、収容穴１１１を塞いだ後で、負極リード１５０を筒体１３１ａの内側面に接合しているので、負極リード１５０を短くすることができる。このように負極リード１５０を短くすることで、負極リード１５０の屈曲を小さくすることができる。
【００８６】
また、本実施の形態では微小短絡不良の原因となる火花が発生しない超音波接合で、負極リード１５０を、筒体１３１ａの内側面に接合しているので、微小短絡不良の発生率が低い。このため、出力が高い二次電池が得られる。
【００８７】
図６Ａは、第５ステップを示す。図６Ａに示されるように、第５ステップでは、電解液注入部材１７０を電極端子１３１にセットする。電解液注入部材１７０は、注入パス１７１と、減圧パス１７３と、密着部１７５とを有する。注入パス１７１は、収容穴１１１に電解液を注入するための流路である。減圧パス１７３は、収容穴１１１から空気を排気するための流路である。密着部１７５は、電極端子１３１のフランジ１３１ｂに密着する部分である。
【００８８】
電解液注入部材１７０を電極端子１３１にセットするには、電解液注入部材１７０の密着部１７５をフランジ１３１ｂに密着させる。このように本実施の形態では、フランジ１３１ｂに電解液注入部材１７０の一部を密着させることで、収容穴１１１と筒体１３１ａと、注入パス１７１および減圧パス１７３とからなる空間が密閉される。
【００８９】
また、電解液注入部材１７０を電極端子１３１にセットすることで、電解液注入部材１７０の注入パス１７１および減圧パス１７３が、筒体１３１ａを介して収容穴と連通する。
【００９０】
第６ステップでは、収容穴１１１内を減圧する。収容穴１１１内を減圧するには、電解液注入部材１７０の減圧パス１７３から、収容穴１１１内を空気を排気すればよい。上述したように、本実施の形態では、電解液注入部材１７０と電極端子１３１との接触部のシール性が高いので、電解液注入部材１７０と電極端子１３１との接触部から収容穴１１１に空気が浸入する恐れが少ない。この結果、本実施の形態では、収容穴１１１内の気圧を１００Ｔｏｒｒ以下とすることができる。
【００９１】
図６Ｂは、第７ステップを示す。図６Ｂに示されるように第７ステップでは、収容穴１１１内に電解液１７７を注入する。収容穴１１１内に電解液１７７を注入するには、電解液注入部材１７０の注入パス１７１を通して、電解液１７７を収容穴１１１内に注入する。上述のように、収容穴１１１と筒体１３１ａと、注入パス１７１および減圧パス１７３とからなる空間は、外部から密閉されているので、減圧された収容穴１１１内に外部から空気が流入することがない。このため、電解液１７７の注入中の収容穴１１１内の気圧が上昇することはなく、収容穴１１１内を繰り返し減圧する必要がない。
【００９２】
第８ステップでは、電極端子１３１から電解液注入部材１７０を取り外す。
【００９３】
図６Ｃは、第９ステップを示す。図６Ｃに示されるように第９ステップでは、キャップ１３９で電極端子１３１の筒体１３１ａの二次電池外側の開口部を塞ぐ。キャップ１３９で電極端子１３１の筒体１３１ａの開口部を塞ぐには、キャップ１３９を電極端子１３１のフランジ１３１ｂに接合すればよい。
【００９４】
［実施の形態２］
実施の形態１では、端子接合リード（負極リード１５０）の一部が屈曲を有する形態について説明した。実施の形態２では、端子接合リード（負極リード１５０）が屈曲を有さない形態について説明する。
【００９５】
図７は、実施の形態２の二次電池２００の断面図である。実施の形態１の二次電池１００と同一の構成部材については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００９６】
図７に示されるように、二次電池２００の封口部材２３０は、電極端子２３１を有する。電極端子２３１は、筒体２３１ａとフランジ１３１ｂとを有する。筒体２３１ａは、キャップ１３９と封口プレート１３３との間に、封口プレートによって囲まれた括れ１３２と同じ内径を有する領域２３２を有する。
【００９７】
このように、キャップ１３９と封口プレート１３３との間の電極端子２３１の筒体２３１ａに括れ１３２と同じ内径を有する領域２３２を設けることで、負極リード１５０が屈曲することなく電極端子２３１に接合されることができる。
【００９８】
このように本実施の形態では、実施の形態１よりも端子接合リードの屈曲がさらに小さいので、実施の形態１の効果に加えて、二次電池の使用中に負極リード１５０が発熱することをより効果的に防止することができる。
【００９９】
［実施の形態３］
実施の形態１および２では、筐体が１つの収容穴を有する形態について説明した。実施の形態３では、筐体が複数の収容穴を有する形態について説明する。
【０１００】
図８は、実施の形態３の二次電池３００の断面図である。図８に示されるように、二次電池３００は、収容ケース３１０および電極群１２０を有する。
【０１０１】
収容ケース３１０は、複数の収容穴１１１を有する筐体３１３を有する。各収容穴１１１には、電極群１２０が収容されている。このように、本実施の形態では収容ケース３１０は、複数の電極群１２０を収容する。
【０１０２】
また、筐体３１３は、底板３１１を有する。このような筐体３１３は、貫通孔を有する側部に底板３１１を接合することで形成される。また、底板３１１には、防爆弁が形成されていてもよい。
【０１０３】
また、本実施の形態では、各封口部材１３０のキャップが連結し、連結キャップ３３９を構成する。このように、各封口部材１３０のキャップが連結し、連結キャップ３３９を構成することで、各封口部材１３０の電極端子１３１（筒体１３１ａ）の開口部を塞ぐ工程を簡略化することができる。
【０１０４】
このように、１つの収容ケースに複数の電極群を収容することで、実施の形態１の効果に加えて、より容量の大きい二次電池を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明の二次電池は発熱が少なく、かつ高い出力を有するので、電気自動車などの車両用二次電池、電子機器のバックアップ二次電池および家庭用の二次電池として好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１００、２００、３００  二次電池
１１０、３１０  収容ケース
１１１  収容穴
１１３、３１３  筐体
１２０  電極群
１２１  正極
１２１ａ  正極集電体
１２１ｂ  正極合剤層
１２３  負極
１２３ａ  負極集電体
１２３ｂ  負極合剤層
１２５  セパレータ
１３０、２３０  封口部材
１３１、２３１  電極端子
１３１ａ、２３１ａ  筒体
１３１ｂ  フランジ
１３３  封口プレート
１３４  貫通穴
１３５  絶縁部材
１３９  キャップ
１４０  正極リード
１５０  負極リード
１６０  ホーン
１６１  アンビル
１７０  電解液注入部材
１７１  注入パス
１７３  減圧パス
１７５  密着部
１７７  電解液
３３９  連結キャップ
【図１】
2012124009.tif 000003
【図２】
2012124009.tif 000004
【図３】
2012124009.tif 000005
【図４】
2012124009.tif 000006
【図５】
2012124009.tif 000007
【図６】
2012124009.tif 000008
【図７】
2012124009.tif 000009
【図８】
2012124009.tif 000010