(57)【要約】【課題】積層型の電極群を横ずれも縦ずれも効果的に抑制して確実に位置固定する二次電池を提供する。【解決手段】正極板２と負極板３とをセパレータ４を介して複数層積層した積層型の電極群１を備える二次電池ＲＢ１〜ＲＢ１１において、電極群１を収容する外装ケース１１内の所定の位置に電極群１を固定する固定手段を介して、積層方向の縦ずれと積層面方向の横ずれを抑制する構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と負極板とをセパレータを介して複数層積層した電極群と、この電極群を収容し電解液が充填される外装ケースと、前記外装ケースに設ける外部端子と、前記正負の極板と前記外部端子とを電気的に接続する正負の集電端子と、前記外装ケースに装着される蓋部材と、を備える二次電池であって、
前記電極群を前記外装ケース内の所定の位置に固定する固定手段を配設したことを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記電極群は積層面を前記外装ケースの底面と平行に設置され、前記固定手段は、当該底面から立ち上がる前記電極群の側面部に当接して位置固定する横ずれ抑制部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記固定手段は、前記電極群の積層方向の変位を抑制する縦ずれ抑制部材を備えることを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記電極群は、前記外装ケースの底面に載置される下面部と、前記蓋部材に対向する上面部と、これらの間の側面部を備え、当該側面部の少なくとも対向する二側面に、前記電極群の面方向の位置ずれを抑制する横ずれ抑制部材を設け、前記上面部に、前記電極群の積層方向の変位を抑制する縦ずれ抑制部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項５】
前記集電端子を設ける側面と該側面に対向する前記外装ケースの内面との間に、前記横ずれ抑制部材を設けたことを特徴とする請求項３または４に記載の二次電池。
【請求項６】
前記横ずれ抑制部材と縦ずれ抑制部材は、共に絶縁性を有する発泡体からなることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の二次電池。
【請求項７】
前記横ずれ抑制部材と前記縦ずれ抑制部材とが一体の階段状固定部材から構成され、当該階段状固定部材が前記電極群の側面と前記外装ケースの内面とに当接する底辺部と、前記側面に当接する側辺部と、前記電極群の上面に当接する上辺部とを備えていることを特徴とする請求項３から６のいずれかに記載の二次電池。
【請求項８】
前記横ずれ抑制部材と前記縦ずれ抑制部材とが一体の台座状固定部材から構成され、当該台座状固定部材が前記電極群の側面と前記外装ケースの内面とに当接する底辺部と、前記側面に当接する側辺部と、をその両側に備え、これらの側辺部を連結するとともに前記電極群の上面に当接する上辺部とを備えて、前記電極群を一体的に収納する凹部を有することを特徴とする請求項３から６のいずれかに記載の二次電池。
【請求項９】
前記上辺部が前記蓋部材によって前記電極群に圧接されることを特徴とする請求項７または８に記載の二次電池。
【請求項１０】
前記縦ずれ抑制部材は、電解液浸透性を有する素材を有し、前記横ずれ抑制部材は、前記外装ケースの底面に設ける凹状部、もしくは凸状部から構成されることを特徴とする請求項５に記載の二次電池。
【請求項１１】
前記縦ずれ抑制部材は、電解液浸透性を有する素材を有し、前記横ずれ抑制部材は、前記外装ケースの底面に載置する凹状部材、もしくは凸状部材から構成されることを特徴とする請求項５に記載の二次電池。
【請求項１２】
前記凹凸状部材は、電解液浸透性を有する素材からなることを特徴とする請求項１１に記載の二次電池。
【請求項１３】
前記固定手段として、前記電極群を予め収容する積層用冶具を設け、該積層用冶具に前記電極群を収容固定して前記外装ケースに一体に取り付けると共に、前記積層用冶具が、前記電極群の側面部の少なくとも対向する二側面に当接して支持する内面と、前記外装ケースの内面に当接して前記二側面に対応した面を位置固定する外面を備えたことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項１４】
前記積層用冶具は、電解液浸透性を有する素材からなることを特徴とする請求項１３に記載の二次電池。
【請求項１５】
前記電極群は積層面を前記外装ケースの底面と平行に設置され、前記固定手段として、前記電極群の前記集電端子を設ける側面の位置ずれを規制する横ずれ抑制面と、前記電極群の積層方向の変位を抑制する縦ずれ抑制面と、を一体に備えたずれ抑制部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項１６】
前記ずれ抑制部材は、前記電極群の前記集電端子を設ける両側面にそれぞれ設けられる一対のずれ抑制板枠からなり、それぞれ板状の、前記電極群の下面部に当接する下面規制部と、前記電極群の上面部に当接する上面規制部と、これらを連結する縦板で前記電極群の横ずれを規制する側面規制部と、前記集電端子が挿通自在な開口部を備えた断面Ｈ型の絶縁部材からなることを特徴とする請求項１５に記載の二次電池。
【請求項１７】
前記ずれ抑制部材は、前記電極群の前記集電端子を設ける両側面の左右両端にそれぞれ設けられる四つのずれ抑制板枠からなり、それぞれ小幅で片状の前記電極群の下面部に当接する下面規制片と、前記電極群の上面部に当接する上面規制片と、これらを連結する縦板からなり前記電極群の横ずれを規制する側面規制片とを備えた断面Ｈ型の絶縁部材からなることを特徴とする請求項１５に記載の二次電池。
【請求項１８】
前記ずれ抑制部材は、前記電極群の上面部に当接する上面規制部と、この上面規制部から垂下し前記電極群の両側面部に当接する第一、第二側垂部と、前記集電端子が挿通自在な開口部を備えた断面π型の絶縁性を有するずれ抑制板枠からなることを特徴とする請求項１５に記載の二次電池。
【請求項１９】
前記ずれ抑制部材は、前記電極群の左右両側面にそれぞれ設けられる左右一対のずれ抑制片からなり、それぞれ、前記電極群の上面部に当接する上面規制片と、前記電極群の側面部に当接する側垂部と、を備えた断面Ｌ型の絶縁部材からなることを特徴とする請求項１５に記載の二次電池。
【請求項２０】
前記蓋部材は前記外装ケース内に嵌まり込む凹部を備えた皿型状であって、前記ずれ抑制片は、前記凹部に係止する係止部を有し、該係止部と前記側垂部とで、前記電極群の横ずれを抑制することを特徴とする請求項１９に記載の二次電池。
【請求項２１】
前記ずれ抑制部材は、電解液浸透性を有する素材からなることを特徴とする請求項１６から２０のいずれかに記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池に関し、特に、正極板と負極板を交互に積層した積層型の電極群を電池缶の所定位置に確実に固定可能とする二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高エネルギー密度を有し小型軽量化が可能であることからリチウム二次電池が、携帯電話やノート型パソコン等の携帯型電子機器の電源用電池として用いられている。また、大容量化が可能であることから、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）等のモータ駆動電源や、電力貯蔵用蓄電池としても注目されてきている。
【０００３】
上記リチウム二次電池は、電池缶を構成する外装ケース内部に正極板と負極板とをセパレータを挟んで対向配置した電極群を収納し、電解液を充填し、複数の正極板の正極集電タブに連結される正極集電端子と、この正極集電端子と電気的に接続される正極外部端子と、複数の負極板の負極集電タブに連結される負極集電端子と、この負極集電端子と電気的に接続される負極外部端子を備えた構成とされる。
【０００４】
また、電極群としては、巻回型と積層型が知られている。巻回型の電極群は、正極板と負極板との間にセパレータを介装して一体に巻回した構成であり、積層型の電極群は、正極板と負極板とをセパレータを介して複数層積層した構成である。
【０００５】
積層型の電極群を備えるリチウム二次電池においては、正極板と負極板とをセパレータを介して複数層積層した電極群を外装ケースに収容し、非水電解液で充填した構成とされ、それぞれの正極板の正極集電タブに連結される正極集電端子と、この正極集電端子と電気的に接続される外部端子、および、負極板の負極集電タブに連結される負極集電端子と、この負極集電端子と電気的に接続される外部端子がそれぞれ設けられている。
【０００６】
また、この積層型の電極群を備えるリチウム二次電池において、振動などの外力が負荷されると、電極群が変位して集電端子と外部端子との接続状態が悪化したり、極板の積層ずれが生じて短絡を起こしたりする危険性がある。
【０００７】
そのために、電極群支持体を介して、正極板、負極板及びセパレータの少なくともいずれかを電極群支持体に固定して積層電極群を電池容器内に位置決めする構成とし、振動等により積層電極群が電池容器内で移動せず、正極板、負極板の破損を防ぐとした二次電池が既に公開されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、電極群から外装材の外部に延設される外部リードを、この電極群と外装材との間で撓ませる構成として、落下や振動を繰り返しても外部リードの破断を防止可能な非水電解液二次電池が既に公開されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−６６３１９号公報
【特許文献２】特開２００１−２６６８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
正極板と負極板と電解液とを有する二次電池の容量を大きくし、電池寿命を長くするためには、発電面積を大きくし、充填する電解液の量を増量することが好ましいので、それぞれの極板の面積を大きくし、積層する層数も増加すると共に、充填する電解液量を増量する傾向にある。そうすると、電池缶を構成する外装ケースの容量が大きくなり、電極群と外装ケースとの間隙が大きくなって、振動などの外力により、電極群が移動し易い状態となる。
【００１１】
外装ケースに振動などの外力が付加され電極群が移動すると、正極（負極）集電端子と正極（負極）外部端子との接続が破損し、所定の電池容量が得られなくなってしまい問題となる。また、積層方向に変位すると、正極板と負極板との密着距離が変化して、所定の電池容量が発揮できなくなる問題を生じる。
【００１２】
そのために、多数（例えば、数十層）の正極板と負極板とセパレータとを積層した電極群を備える積層型の二次電池においては、振動などの外力が負荷されたときに、電極群が集電端子方向に移動することを効果的に抑制すると共に、それぞれの極板が積層方向に離れず、面方向にずれないようにしておくこと望まれる。また、積層した正極板と負極板とセパレータ全ての極板を同時に、積層方向とこの積層方向と直交する面方向に対してずれないように位置決めしておくことが好ましい。
【００１３】
そのために、特許文献１に記載された二次電池のように、正極板、負極板、セパレータのいずれかを電極群支持体に固定するだけでは十分ではない。また、積層型の二次電池においては、前述したように、面方向の横ずれに加えて、積層方向の縦ずれも抑制して、多数の極板を積層して構成される電極群を安定して位置固定することが望まれる。
【００１４】
そこで本発明は、上記問題点に鑑み、積層型の電極群を横ずれも縦ずれも効果的に抑制して確実に位置固定する二次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】
【００１５】
上記目的を達成するために本発明は、正極板と負極板とをセパレータを介して複数層積層した電極群と、この電極群を収容し電解液が充填される外装ケースと、前記外装ケースに設ける外部端子と、前記正負の極板と前記外部端子とを電気的に接続する正負の集電端子と、前記外装ケースに装着される蓋部材と、を備える二次電池であって、前記電極群を前記外装ケース内の所定の位置に固定する固定手段を配設したことを特徴としている。
【００１６】
この構成によると、積層型の電極群を一体に位置固定することが可能となる。そのために、大容量を目指して大型の電池缶に電極群を収容した構成であっても、ずれを効果的に抑制して確実に位置固定する二次電池を得ることができる。
【００１７】
また本発明は上記構成の二次電池において、前記電極群は積層面を前記外装ケースの底面と平行に設置され、前記固定手段は、当該底面から立ち上がる前記電極群の側面部に当接して位置固定する横ずれ抑制部材を備えることを特徴としている。この構成によると、大きな面積の積層型の電極群であっても、横ずれ抑制部材を介して積層面方向にずれる横ずれを効果的に抑制することができる。
【００１８】
また本発明は上記構成の二次電池において、前記固定手段は、前記電極群の積層方向の変位を抑制する縦ずれ抑制部材を備えることを特徴としている。この構成によると、厚み方向に大きな寸法の電極群であっても、縦ずれ抑制部材を介して積層方向の縦ずれを効果的に抑制することができる。
【００１９】
また本発明は上記構成の二次電池において、前記電極群は、前記外装ケースの底面側に載置される下面部と、前記蓋部材に対向する上面部と、これらの間の側面部を備え、当該側面部の少なくとも対向する二側面に、前記電極群の面方向の位置ずれを抑制する横ずれ抑制部材を設け、前記上面部に、前記電極群の積層方向の変位を抑制する縦ずれ抑制部材を設けたことを特徴としている。この構成によると、外装ケースに収容される電極群の横ずれと縦ずれを効果的に抑制することができるので、積層型の電極群を一体に位置固定することが可能となる。また、縦ずれ抑制部材を介して、積層された極板とセパレータとの剥離を抑制して、適度な圧で積層方向に密着させることができる。そのために、所定の電池容量を発揮可能な二次電池を得ることができる。
【００２０】
また本発明は上記構成の二次電池において、前記集電端子を設ける側面と該側面に対向する前記外装ケースの内面との間に、前記横ずれ抑制手段を設けたことを特徴としている。この構成によると、横ずれ抑制手段を介して集電端子と外部端子との接続部が変位しないように確実に位置固定することができる。
【００２１】
また本発明は上記構成の二次電池において、前記横ずれ抑制手段と縦ずれ抑制手段は共に、絶縁性を有する発泡体からなることを特徴としている。この構成によると、電池缶と電極群との電気的な絶縁が図られる。また、適度な圧縮性と可撓性を備えた発泡体を用いて、適度な力で横ずれと縦ずれを抑制することができる。
【００２２】
また本発明は上記構成の二次電池において、前記横ずれ抑制部材と前記縦ずれ抑制部材とが一体の階段状固定部材から構成され、前記電極群の側面と前記外装ケースの内面とに当接する底辺部と、前記側面に当接する側辺部と、前記電極群の上面に当接する上辺部とを備えていることを特徴としている。この構成によると、階段状固定部材を電極群の両側面に対向して設置して、面方向の横ずれと積層方向の縦ずれを共に抑制して電極群を外装ケース内に確実に位置固定することができる。
【００２３】
また本発明は上記構成の二次電池において、前記横ずれ抑制部材と前記縦ずれ抑制部材とが一体の台座状固定部材から構成され、前記電極群の側面と前記外装ケースの内面とに当接する底辺部と、前記側面に当接する側辺部と、をその両側に備え、これらの側辺部を連結するとともに前記電極群の上面に当接する上辺部とを備えて、前記電極群を一体的に収納する凹部を有することを特徴としている。この構成によると、台座状固定部材を用いて、面方向の横ずれと積層方向の縦ずれを共に抑制して外装ケース内に電極群を確実に位置固定することができる。
【００２４】
また本発明は上記構成の二次電池において、前記上辺部が前記蓋部材によって前記電極群に圧接されることを特徴としている。この構成によると、蓋部材を固定すると、適度な圧を付加して上辺部を圧接するので、電極群の正極板と負極板とが適度な圧で密着する構成となり、剥離が生じず、所定の発電容量を正しく発揮することができる。
【００２５】
また本発明は上記構成の二次電池において、前記縦ずれ抑制部材は、電解液浸透性を有する素材を備え、前記横ずれ抑制部材は、前記外装ケースの底面に設ける凹凸状部から構成されることを特徴としている。この構成によると、積層方向に電極群を圧接する縦ずれ抑制部材と、外装ケースの底面に設ける凹凸状部を用いて、面方向の横ずれと積層方向の縦ずれを共に抑制して外装ケース内に電極群を容易に位置固定することができる。また、縦ずれ抑制部材が電解液浸透性を有する素材を備えているので、電極群の上面部からの電解液の浸透を邪魔せず、電極群の内部まで電解液を確実に浸透させることができる。
【００２６】
また本発明は上記構成の二次電池において、前記縦ずれ抑制部材は、電解液浸透性を有する素材を備え、前記横ずれ抑制部材は、前記外装ケースの底面に設置する凹凸状部材から構成されることを特徴としている。この構成によると、積層方向に電極群を圧接する縦ずれ抑制部材と、外装ケースの底面に設置する凹凸状部材を用いて、面方向の横ずれと積層方向の縦ずれを共に抑制して外装ケース内に電極群を容易に位置固定することができる。また、縦ずれ抑制部材が電解液浸透性を有する素材を備えているので、電極群の上面部からの電解液の浸透を邪魔せず、電極群の内部まで電解液を確実に浸透させることができる。
【００２７】
また本発明は上記構成の二次電池において、前記凹凸状部材は、電解液浸透性を有する素材からなることを特徴としている。この構成によると、電極群の下面部からも電解液の浸透が可能であるので、電極群の内部まで電解液をさらに確実に浸透させることができる。
【００２８】
また本発明は上記構成の二次電池において、前記固定手段として、前記電極群を予め収容する積層用冶具を設け、該積層用冶具に前記電極群を収容固定して前記外装ケースに一体に取り付けると共に、前記積層用冶具が、前記電極群の側面部の少なくとも対向する二側面に当接して支持する内面と、前記外装ケースの内面に当接して前記二側面に対応した面を位置固定する外面を備えたことを特徴としている。この構成によると、積層用冶具が横ずれ抑制機能を発揮して、電極群を一体に位置固定することができる。
【００２９】
また本発明は上記構成の二次電池において、前記積層用冶具は、電解液浸透性を有する素材からなることを特徴としている。この構成によると、電極群を予め積層用冶具に収容した構成であっても、外装ケースに組み込んだ後で、電解液を注液することで、電解液を電極群の内部まで浸透させることができる。
【００３０】
また本発明は上記構成の二次電池において、前記電極群は積層面を前記外装ケースの底面と平行に設置され、前記固定手段として、前記電極群の前記集電端子を設ける側面の位置ずれを規制する横ずれ抑制面と、前記電極群の積層方向の変位を抑制する縦ずれ抑制面と、を一体に備えたずれ抑制部材を設けたことを特徴としている。この構成によると、集電端子が設けられている側面部の横ずれを抑制し、積層方向の縦ずれも抑制して、大きな面積の積層型の電極群であっても、ずれ抑制部材を介して電極群の位置ずれを効果的に抑制することができる。
【００３１】
また本発明は上記構成の二次電池において、前記ずれ抑制部材は、前記電極群の前記集電端子を設ける両側面にそれぞれ設けられる一対のずれ抑制板枠からなり、それぞれ板状の、前記電極群の下面部に当接する下面規制部と、前記電極群の上面部に当接する上面規制部と、これらを連結する縦板で前記電極群の横ずれを規制する側面規制部と、前記集電端子が挿通自在な開口部を備えた断面Ｈ型の絶縁部材からなることを特徴としている。この構成によると、断面Ｈ型のずれ抑制板枠を電極群の両側面を挟むように装着して、一体に組み付けることで、電極群の位置ずれを効果的に抑制することができる。
【００３２】
また本発明は上記構成の二次電池において、前記ずれ抑制部材は、前記電極群の前記集電端子を設ける両側面の左右両端にそれぞれ設けられる四つのずれ抑制板枠からなり、それぞれ小幅で片状の前記電極群の下面部に当接する下面規制片と、前記電極群の上面部に当接する上面規制片と、これらを連結する縦板からなり前記電極群の横ずれを規制する側面規制片とを備えた断面Ｈ型の絶縁部材からなることを特徴としている。この構成によると、断面Ｈ型のずれ抑制板枠を電極群の両側面を挟むようにその四隅に装着して、一体に組み付けることで、電極群の位置ずれを効果的に抑制することができる。
【００３３】
また本発明は上記構成の二次電池において、前記ずれ抑制部材は、前記電極群の上面部に当接する上面規制部と、この上面規制部から垂下し前記電極群の両側面部に当接する第一、第二側垂部と、前記集電端子が挿通自在な開口部を備えた断面π型の絶縁性を有するずれ抑制板枠からなることを特徴としている。この構成によると、第一、第二側垂面で電極群に左右両側を挟むように、この断面π型のずれ抑制板枠を電極群の上に装着して一体に組み付けることで、電極群の位置ずれを効果的に抑制することができる。
【００３４】
また本発明は上記構成の二次電池において、前記ずれ抑制部材は、前記電極群の左右両側面にそれぞれ設けられる左右一対のずれ抑制片からなり、それぞれ、前記電極群の上面部に当接する上面規制片と、前記電極群の側面部に当接する側垂部と、を備えた断面Ｌ型の絶縁部材からなることを特徴としている。この構成によると、断面Ｌ型のずれ抑制片を電極群の左右両側面にそれぞれ装着し、上面を蓋部材で押し付けるように固定することで、電極群の位置ずれを効果的に抑制することができる。
【００３５】
また本発明は上記構成の二次電池において、前記蓋部材は前記外装ケース内に嵌まり込む凹部を備えた皿型状であって、前記ずれ抑制片は、前記凹部に係止する係止部を有し、該係止部と前記側垂部とで、前記電極群の横ずれを抑制することを特徴としている。この構成によると、電極群の左右両側面にそれぞれの断面Ｌ型の側垂部を当接し、係止部を蓋部材の凹部に係止させることで、電極群が蓋部材に対して変位しないように固定することができる。
【００３６】
また本発明は上記構成の二次電池において、前記ずれ抑制部材は、電解液浸透性を有する素材からなることを特徴としている。この構成によると、電極群に接するようにずれ抑制部材を装着しても、電極群への電解液の浸透を邪魔せず、電極群の内部まで電解液を確実に浸透させることができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、積層型の電極群を外装ケース内の所定の位置に固定する固定手段を配設した構成としたので、大容量を目指して大型の電池缶に電極群を収容した構成であっても、ずれを効果的に抑制して確実に位置固定する二次電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る二次電池の第一の実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る二次電池の第二の実施形態を示す断面図である。
【図３Ａ】外装ケースの底面に凸部を設けた第三の実施形態を示す断面図である。
【図３Ｂ】外装ケースの底面に凹部を設けた第四の実施形態を示す断面図である。
【図４Ａ】縦ずれ抑制部材と横ずれ抑制部材を設けた第五の実施形態を示す概略断面図である。
【図４Ｂ】縦ずれ抑制部材と横ずれ抑制機能を有する凸状部材を設けた第六の実施形態を示す概略断面図である。
【図４Ｃ】縦ずれ抑制部材と横ずれ抑制機能を有する凹状部材を設けた第七の実施形態を示す概略断面図である。
【図５Ａ】横ずれ抑制機能を有する積層用冶具を設けた第八実施形態を示す概略断面図である。
【図５Ｂ】積層用冶具の側面図である。
【図５Ｃ】積層用冶具の平面図である。
【図６Ａ】横ずれ抑制面と縦ずれ抑制面と、を一体に備えたずれ抑制部材を設けた第九の実施形態を示す断面図である。
【図６Ｂ】図６Ａのずれ抑制部材を示す概略斜視図である。
【図６Ｃ】図６Ｂのずれ抑制部材を分割した変形例を示す概略斜視図である。
【図７Ａ】断面π型のずれ抑制板枠からなるずれ抑制部材を設けた第十の実施形態を示す断面図である。
【図７Ｂ】図７Ａのずれ抑制部材を示す概略斜視図である。
【図８Ａ】蓋部材が備える凹部に係止する係止部を有するずれ抑制部材、もしくはずれ抑制片を設けた第十一の実施形態を示す断面図である。
【図８Ｂ】図８Ａのずれ抑制片を示す概略斜視図である。
【図８Ｃ】図８Ａのずれ抑制部材を示す概略斜視図である。
【図９】二次電池の分解斜視図である。
【図１０】二次電池が備える電極群の分解斜視図である。
【図１１】二次電池の完成品を示す斜視図である。
【図１２】電極群の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。また、同一構成部材については同一の符号を用い、詳細な説明は適宜省略する。
【００４０】
本発明に係る二次電池としてリチウム二次電池について説明する。図１に示す本実施形態に係るリチウム二次電池ＲＢ１は、積層型のリチウム二次電池であって、正極板と負極板とをセパレータを介して複数層積層した積層型の電極群１を備えている。また、極板の面積を大きくし、積層数を増やすことで比較的大容量の二次電池となり、電気自動車用蓄電池や電力貯蔵用蓄電池などに適用可能なものである。
【００４１】
また、大容量を目指して大型とされる電池缶１０に電極群１を収容した構成であっても、電極群１の設置部位からのずれを効果的に抑制して確実に位置固定するために、本実施形態では、積層型の電極群１を外装ケース内の所定の位置に固定する固定手段を配設した構成としている。
【００４２】
リチウム二次電池ＲＢ１の具体的な構成は、図に示すように、外装ケース１１と蓋部材１２とから構成される電池缶１０に、電極群１を収容し、正極、負極のそれぞれの集電端子５と外部端子１１ｆとを電気的に接続した構成である。この蓋部材１２は図示するように平板状であってもよく、また、電極群１の上面に当接する部分が凸状に突出して外装ケース１１に嵌まり込む皿型状であってもよく、電池缶１０のサイズと電極群１の厚みにより、その形状が適宜選択される。いずれにしても、蓋部材１２を介して、電極群１が備える正極板と負極板とが適度に密着するように構成することができる。
【００４３】
そのために、この二次電池ＲＢ１では、外装ケース１１に電極群１を収容した後、蓋部材１２を被せて密封する際に、蓋部材１２を電極群１の上面（微多孔性フィルムからなるセパレータが相当）に圧接させて、積層方向のずれ（極板とセパレータとの剥離：縦ずれと称する）をある程度抑制することが可能である。
【００４４】
しかし、電極群１のサイズが大型化すると、極板やセパレータの積層数が増加して、厚みのばらつきが生じてしまい、蓋部材１２と電極群１の上面との間隙も誤差が生じ易くなる。そのために、比較的小型サイズの二次電池であれば、間隙の誤差も小さいので蓋部材１２を介して、電極群１の上面を直接押圧する構成としてもよい。しかし、比較的大型サイズの二次電池の場合では、生じる間隔の誤差を埋めるために、圧縮性および可撓性を有する所定厚みの縦ずれ抑制部材を介装することが好ましい。
【００４５】
積層型の電極群１を外装ケース内の所定の位置に固定する固定手段としては、電極群１の積層方向のずれ（縦ずれ）を抑制する縦ずれ抑制部材と、積層方向とは直交する面方向のずれ（横ずれ）を抑制する横ずれ抑制部材を設けることが好ましい。また、この横ずれ抑制部材と縦ずれ抑制部材とを、それぞれ別の部材から構成してもよく、同一の部材が横ずれ抑制部と縦ずれ抑制部を備える構成としてもよい。
【００４６】
図１に示す第一実施形態の階段状固定部材６Ａは、横ずれ抑制部材と縦ずれ抑制部材とが一体に構成された固定手段の一例であって、電極群１の側面と外装ケース１１の内面とに当接する底辺部６１と、側面に当接する側辺部６２と、電極群１の上面に当接する上辺部６３とを備えた構成とされる。この構成であれば、階段状固定部材６Ａを電極群１の両側面に対向して設置して、面方向の横ずれと積層方向の縦ずれを共に抑制して電極群１を外装ケース１１内に確実に位置固定することができる。
【００４７】
固定手段について説明する前に、まず、リチウム二次電池ＲＢと電極群１の具体的な構成について、図９〜図１２を用いて説明する。
【００４８】
図９に示すように、本実施形態に係るリチウム二次電池ＲＢは平面視矩形とされ、それぞれが矩形とされる正極板と負極板とセパレータとを積層した電極群１を備えている。また、底部１１ａと側部１１ｂ〜１１ｅを備えて箱型とされる外装ケース１１と蓋部材１２とから構成される電池缶１０に収容して、外装ケース１１の側面（例えば、側部１１ｂ、１１ｃの対向する二側面）に設ける外部端子１１ｆから充放電を行う構成としている。
【００４９】
電極群１は、正極板と負極板とをセパレータを介して複数層積層した構成であって、図１０に示すように、正極集電体２ｂ（例えば、アルミニウム箔）の両面に正極活物質からなる正極活物質層２ａが形成された正極板２と、負極集電体３ｂ（例えば、銅箔）の両面に負極活物質からなる負極活物質層３ａが形成された負極板３とがセパレータ４を介して積層されている。
【００５０】
セパレータ４により、正極板２と負極板３との絶縁が図られているが、外装ケース１１内に充填される電解液を介して正極板２と負極板３との間でリチウムイオンの移動が可能となっている。
【００５１】
ここで、正極板２の正極活物質としては、リチウムが含有された酸化物（ＬｉＣｏＯ２，ＬｉＮｉＯ２，ＬｉＦｅＯ２，ＬｉＭｎＯ２，ＬｉＭｎ２Ｏ４など）や、その酸化物の遷移金属の一部を他の金属元素で置換した化合物などが挙げられる。なかでも、通常の使用において、正極板２が保有するリチウムの８０％以上を電池反応に利用し得るものを正極活物質として用いれば、過充電などの事故に対する安全性を高めることができる。
【００５２】
また、負極板３の負極活物質としては、リチウムが含有された物質やリチウムの挿入／離脱が可能な物質が用いられる。特に、高いエネルギー密度を持たせるためには、リチウムの挿入／離脱電位が金属リチウムの析出／溶解電位に近いものを用いるのが好ましい。その典型例は、粒子状（鱗片状、塊状、繊維状、ウィスカー状、球状および粉砕粒子状など）の天然黒鉛もしくは人造黒鉛である。
【００５３】
なお、正極板２の正極活物質に加えて、また、負極板３の負極活物質に加えて、導電材、増粘材および結着材などが含有されていてもよい。導電材は、正極板２や負極板３の電池性能に悪影響を及ぼさない電子伝導性材料であれば特に限定されず、例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、グラファイト（天然黒鉛、人造黒鉛）、炭素繊維などの炭素質材料や導電性金属酸化物などを用いることができる。
【００５４】
増粘材としては、例えば、ポリエチレングリコール類、セルロース類、ポリアクリルアミド類、ポリＮ−ビニルアミド類、ポリＮ−ビニルピロリドン類などを用いることができる。結着材は、活物質粒子および導電材粒子を繋ぎとめる役割を果たすものであり、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルピリジン、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系ポリマーや、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系ポリマーや、スチレンブタジエンゴムなどを用いることができる。
【００５５】
また、セパレータ４としては、微多孔性の高分子フィルムを用いることが好ましい。具体的には、ナイロン、セルロースアセテート、ニトロセルロース、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテンなどのポリオレフィン高分子からなるフィルムが使用可能である。
【００５６】
また、電解液としては、有機電解液を用いることが好ましい。具体的には、有機電解液の有機溶媒として、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、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、γ―ブチロラクトンなどのエステル類、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、メトキシエトキシエタンなどのエーテル類、さらに、ジメチルスルホキシド、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、ギ酸メチル、酢酸メチルなどが使用可能である。なお、これらの有機溶媒は、単独で使用してもよいし、２種類以上を混合して使用してもよい。
【００５７】
さらに、有機溶媒には電解質塩が含まれていてもよい。この電解質塩としては、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）、ホウフッ化リチウム、六フッ化リン酸リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸（ＬｉＣＦ３ＳＯ３）、フッ化リチウム、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウムおよび四塩化アルミン酸リチウムなどのリチウム塩が挙げられる。なお、これらの電解質塩は、単独で使用してもよいし、２種類以上を混合して使用してもよい。
【００５８】
電解質塩の濃度は特に限定されないが、約０．５〜約２．５ｍｏｌ／Ｌであれば好ましく、約１．０〜２．２ｍｏｌ／Ｌであればより好ましい。なお、電解質塩の濃度が約０．５ｍｏｌ／Ｌ未満の場合には、電解液中においてキャリア濃度が低くなり、電解液の抵抗が高くなる虞がある。一方、電解質塩の濃度が約２．５ｍｏｌ／Ｌよりも高い場合には、塩自体の解離度が低くなり、電解液中のキャリア濃度が上がらない虞がある。
【００５９】
電池缶１０は、外装ケース１１と蓋部材１２とを備え、鉄、ニッケルメッキされた鉄、ステンレススチール、およびアルミニウムなどからなる。また、本実施形態では、図１１に示すように、電池缶１０は、外装ケース１１と蓋部材１２とが組み合わされたときに、外形形状が実質的に扁平角型形状となるように形成されている。
【００６０】
外装ケース１１は、略長方形状の底面を持つ底部１１ａと、この底部１１ａから立設した４面の側部１１ｂ〜１１ｅを有する箱型状とされ、この箱型状内部に電極群１を収容する。電極群１は、正極板の集電タブに連結される正極集電端子と、負極板の集電タブに連結される負極集電端子を備え、これらの集電タブと電気的に接続される外部端子１１ｆが外装ケース１１の側部にそれぞれ設けられている。外部端子１１ｆは、例えば、対向する二側部１１ｂ、１１ｃの二箇所に設けられる。また、１０ａは注液口であって、ここから電解液を注液する。
【００６１】
外装ケース１１に電極群１を収容し、それぞれの集電端子を外部端子に接続した後、もしくは、電極群１の集電端子にそれぞれの外部端子を接続して外装ケース１１に収容し、外部端子を外装ケースの所定部位に固着した後、蓋部材１２を外装ケース１１の開口縁に固定する。すると、外装ケース１１の底部１１ａと蓋部材１２との間に電極群１が挟持され、電池缶１０の内部において電極群１が保持される。なお、外装ケース１１に対する蓋部材１２の固定は、例えば、レーザ溶接などによってなされる。また、集電端子と外部端子との接続は、超音波溶接やレーザ溶接、抵抗溶接などの溶接以外に導電性接着剤などを用いて行うこともできる。
【００６２】
上記したように、本実施形態に係る二次電池ＲＢは、正極板２と負極板３とをセパレータ４を介して複数層積層した電極群１と、この電極群１を収容し電解液が充填される外装ケース１１と、外装ケース１１に設ける外部端子１１ｆと、正負の極板と外部端子１１ｆとを電気的に接続する正負の集電端子と、外装ケース１１に装着される蓋部材１２と、を備えた構成である。
【００６３】
外装ケース１１に収容された電極群１は、例えば、図１２に示すように、正極集電体２ｂの両面に正極活物質層２ａが形成された正極板２と、負極集電体３ｂの両面に負極活物質層３ａが形成された負極板３とがセパレータ４を介して積層され、さらに両端面にセパレータ４を配設している。また、両端面のセパレータ４に替えて、このセパレータ４と同じ材質の樹脂フィルムを巻回して、電極群１を絶縁性を有する樹脂フィルムで被覆する構成としてもよい。いずれにしても、積層電極群１の上面は、電解液浸透性および絶縁性を有する部材が積層される構成となる。そのために、この面に直接蓋部材１２を当接させることができ、蓋部材を介して所定の圧で押さえ付けることも可能である。しかし、電池缶１０が大型になり、電極群１の厚みも大きくなると、製造誤差によって圧接力にばらつきが生じてしまうので、所定の圧接力を得るためには、所定厚みの可撓性部材を介して圧接することが好ましい。
【００６４】
また、厚み方向に加えて積層面に平行な方向に対するずれも抑制したいので、本実施形態では、厚み方向のずれを抑制する縦ずれ抑制部材と面方向の位置ずれを抑制する横ずれ抑制部材を設ける構成とした。つまり、外装ケース１１の底部１１ａに載置される下面部と、蓋部材１２に対向する上面部と、これらの間の側面部を備える電極群１において、側面部の少なくとも対向する二側面に、電極群１の面方向の位置ずれを抑制する横ずれ抑制部材を設け、上面部に、電極群１の積層方向の変位を抑制する縦ずれ抑制部材を設ける構成として、外装ケース１１内において、電極群１に振動などの外力が付加されても変位しないようにしっかりと保持するようにした。
【００６５】
次に、電極群１を固定する横ずれ抑制部材と縦ずれ抑制部材の実施形態（第一実施形態〜第八実施形態）について、図１〜図５を用いて説明する。
【００６６】
図１に示す第一実施形態の二次電池ＲＢ１は、外装ケース１１内に収容する電極群１の側面部の対向する二側面に、それぞれ階段状の固定部材６Ａを配設した実施形態であって、この階段状固定部材６Ａを介して、電極群１の面方向の位置ずれを抑制するようにしたものである。また、その幅は、電極群１の側面部の幅と同程度の幅であっても、これよりも長い幅でも短い幅であってもよい。
【００６７】
階段状固定部材６Ａは、電極群１の側面と外装ケース１１の内面とに当接する底辺部６１と、電極群１の側面に当接する側辺部６２と、電極群１の上面に当接する上辺部６３とを備えている。底辺部６１は、電極群１と外装ケース１１との間の隙間を埋めるスペーサとなる。また、底辺部６１と電極群１の側面に当接する側辺部６２とで、電極群１の横ずれを抑制する横ずれ抑制部材を構成し、底辺部６１に連なる側辺部６２と上辺部６３とで、電極群１の縦ずれを抑制する縦ずれ抑制部材を構成する。
【００６８】
また、階段状固定部材６Ａは、適度な圧縮性と可撓性を備え、適度な力で横ずれと縦ずれを抑制するために、圧縮性と可撓性を有する発泡体からなることが好ましい。また、電池缶１０と電極群１との電気的な絶縁を図るために絶縁性を有することが好ましい。
【００６９】
上記の構成であれば、階段状固定部材６Ａを電極群１の両側面に対向して設置して、面方向の横ずれと積層方向の縦ずれを共に抑制して電極群１を外装ケース１１内に確実に位置固定することができる。
【００７０】
この際に、階段状固定部材６Ａを設置する側面は、電極群１の集電端子が設けられる側面であることが好ましい。そのために、側辺部６２に、前述した集電端子を露出する開口部を設ける構成としている。この構成であれば、横ずれ抑制手段を介して、電極群１が端子方向に移動することを抑制し、集電端子と外部端子との接続部が変位しないように確実に位置固定することができ、振動などの外力が付加されても、正負の極板と集電端子との接続部、および、集電端子と外部端子との接続部が損傷を受けず、電気的な接続が確実に維持される。
【００７１】
また、蓋部材１２を用いて上辺部６３を適度に圧接して、さらに良好な縦ずれ抑制機能を発揮することができる。そのために、この構成であれば、蓋部材１２と上辺部６３とで縦ずれ抑制部材を構成して、正負の極板のずれや剥離を効果的に抑制することができる。
【００７２】
また、左右一対の階段状固定部材の上辺部を繋いだ構成の台座状固定部材６Ｂを備えた図２に示す第二実施形態の二次電池ＲＢ２であってもよい。
【００７３】
台座状固定部材６Ｂは、電極群１の側面と外装ケース１１の内面とに当接する底辺部６１と、電極群１の側面に当接する側辺部６２と、をその両側に備え、これらの側辺部を連結するとともに電極群１の上面に当接する上辺部６３Ａを備えて、電極群１を一体的に収納する凹部６４を有する構成とされる。また、適度な圧縮性と可撓性を有する発泡体からなる。
【００７４】
そのために、凹部６４を介して電極群１全体をすっぽり覆う構成として、電極群１の面方向の横ずれと積層方向の縦ずれを共に抑制して外装ケース１１内に電極群１を確実に位置固定することができる。
【００７５】
上記した台座状固定部材６Ｂも、横ずれ抑制部材と縦ずれ抑制部材とが一体化された実施形態である。また、蓋部材１２を用いて上辺部６３Ａを適度に圧接して、さらに良好な縦ずれ抑制機能を発揮することができる。そのために、この構成であれば、蓋部材１２も縦ずれ抑制部材を構成する一部材となる。
【００７６】
蓋部材１２を縦ずれ抑制部材として用いる構成であれば、電極群１の積層方向に所定の圧を付加することができ、横ずれ方向にも抑制効果を発揮する。そのために、横ずれ抑制部材は、電極群１の側面全体の横ずれを抑制するもの以外の簡単な構成でもよく、例えば、図３Ａ、図３Ｂに示すような外装ケース１１の底面部に形成される凹凸面でも、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃに示すような、電極群１の下面付近の側面を規制する固定部材を用いる構成であってもよい。
【００７７】
図３Ａに示す第三実施形態の二次電池ＲＢ３は、底面に凸状の位置規制部１１ｇを設けた外装ケース１１Ａを用いた例である。この位置規制部１１ｇは、電極群１の幅方向に線条に突出して、電極群１の横方向の移動を抑制するものである。また、蓋部材１２を介して電極群１の上面を圧接する構成としてもよく、電池缶の大きさと電極群の厚みにより、縦ずれ抑制部材６Ｃを介装して適度な力で圧接する構成としてもよい。
【００７８】
上記の位置規制部１１ｇは、電極群１の側面部の少なくとも対向する二側面の横ずれを抑制する構成であればよい。この少なくとも対向する二側面とは、集電端子が設けられる側面である。また、矩形の電極群１の四側面に設けてもよく、何れの構成であっても、この位置規制部１１ｇと蓋部材１２および縦ずれ抑制部材６Ｃを介して、電極群１を外装ケース内にしっかりと固定することができる。
【００７９】
また、図３Ｂに示す第四実施形態の二次電池ＲＢ４のように、底面に凹状の位置規制部１１ｈを設けた外装ケース１１Ｂを用いた例でもよい。この場合でも、蓋部材１２を介して電極群１の上面を圧接する構成としてもよく、蓋部材１２が電極群１の上面を圧接しない場合は、縦ずれ抑制部材６Ｃを介装して適度な力で圧接する構成としてもよい。
【００８０】
この第四実施形態の構成であっても、位置規制部１１ｈと蓋部材１２および縦ずれ抑制部材６Ｃを介して、電極群１を外装ケース内にしっかりと固定することができる。
【００８１】
縦ずれ抑制部材６Ｃも、圧縮性と可撓性を有し、絶縁性を有する発泡体からなることが好ましい。また、電解液浸透性を有しておれば、蓋部材１２を介して電極群１の上面を圧接する構成であっても、縦ずれ抑制部材６Ｃ部から電解液が電極群１の上面に浸透する。
【００８２】
上記したように、発泡体からなる縦ずれ抑制部材６Ｃと、外装ケース１１の底面に設ける凹凸状部を用いる構成であっても、積層方向に電極群を圧接する縦ずれ抑制部材と横ずれ抑制部材と、を備える構成となって、面方向の横ずれと積層方向の縦ずれを共に抑制して外装ケース内に電極群を容易に位置固定することができる。
【００８３】
また、図４Ａに示す第五実施形態の二次電池ＲＢ５のように、電極群１の側面部の少なくとも対向する二側面の横ずれを抑制する位置に設ける横ずれ抑制部材６Ｄを備えた構成でも、図４Ｂに示す第六実施形態の二次電池ＲＢ６のように、電極群１の側面部の少なくとも対向する二側面の横ずれを抑制する位置に位置規制用凸部を有する横ずれ抑制部材６Ｅを備えた構成でも、図４Ｃに示す第七実施形態の二次電池ＲＢ７のように、電極群１の側面部の少なくとも対向する二側面の横ずれを抑制する位置に位置規制用凹部を有する横ずれ抑制部材６Ｆを備えた構成でもよい。
【００８４】
また、横ずれ抑制部材６Ｄ、６Ｅ、６Ｆは、いずれも、圧縮性と可撓性を有し、絶縁性を有する発泡体からなることが好ましい。また、電解液浸透性を有する発泡体からなる横ずれ抑制部材６Ｄ、６Ｅ、６Ｆであれば、この部材が当接する電極群１の側面や底面からも、電解液が浸透するので、電解液注液時間を短くでき、さらに電極群１の電池性能を維持することができる。
【００８５】
次に、積層用冶具と横ずれ抑制部材とを兼用する構成とした第八実施形態について図５Ａ〜図５Ｃを用いて説明する。図５Ａは、第八実施形態の全体の概略構成を示す断面図（図５ＢのＶａ−Ｖａ断面に相当）であり、図５Ｂは積層用冶具の側面図であり、図５Ｃは積層用冶具の平面図である。
【００８６】
本実施形態は、電極群１を予め積層してユニット化しておいて、二次電池の作製時間の短縮化を図るようにしたものである。そのために、図５Ａに示すように、器状（箱型状）の積層用冶具７に電極群１を収容固定して、これを電池缶を構成する外装ケース１１に一体に取り付ける構成としている。
【００８７】
積層用冶具７は、底部７１と周囲４面の側部７２で囲まれた箱型内部に電極群１を収容しているので、電極群１の側面部の少なくとも対向する二側面に当接して支持する内面を備えているといえる。また、上縁部７３の先端を外装ケース１１の内面に当接させる構成とすることで、積層用冶具７は、外装ケースの内面に当接して前記二側面に対応した面を位置固定する外面を備えているといえる。また、この構成であれば、積層用冶具７が横ずれ抑制機能を発揮して、電極群１を一体に位置固定することができる。すなわち、この積層用冶具７は固定手段として機能する。
【００８８】
また、積層用冶具７を、電解液浸透性を有する素材（微多孔性の発泡体）から作製すると、底部７１と側部７２と上縁部７３を備える箱型にして電極群１全体を収容する構成としても、側部７２や底部７１からの電解液の浸透が可能となる。そのために、電極群１を予め積層用冶具７に収容した構成であっても、外装ケース１１に組み込んだ後で、電解液を注液することで、電解液を電極群１の内部まで浸透させることができて、この積層用冶具７を横ずれ抑制部材として用いることができる。
【００８９】
また、図５Ｂに示すように、側部７２に、集電端子５を露出する開口部７４を設けて、正極板と負極板とセパレータとを積層し、さらに、集電端子５を組み付けた一体構成とした電極群ユニット１Ａとしているので、この電極群ユニット１Ａをそのまま、電池缶に装着することができる構成となる。
【００９０】
そのために、図５Ｃの平面図に示す収容部７５に電極群１を形成する各板材を積層して電極群１を作製し、この電極群１に集電端子５を取り付け、積層用冶具７に一体に組み込んだ電極群ユニット１Ａを作製する。その後、電池缶を構成する外装ケース１１に電極群ユニット１Ａを組み込み、集電端子５を外部端子１１ｆと接合して固定する。それから、蓋部材１２を取り付け、電解液を注液して密封する。
【００９１】
上記したように、横ずれ抑制部材を兼用する積層用冶具７を用いることで、二次電池の作製時間を短縮できると共に、組み付け後の電極群１の位置ずれを効果的に抑制することができる。また、積層用冶具７の上縁部７３を延設して外装ケース１１と蓋部材１２とで挟持するサンドイッチ構成とし、さらに、サンドイッチ状態のままかしめることで、この積層用冶具７を強固に固定することができる。すなわち、積層型の電極群１を外装ケース内の所定の位置に固定する固定手段を強固に固定可能となる。
【００９２】
次に、実際に作製したリチウム二次電池について説明する。
【００９３】
（実施例）
[正極板の作製]
正極活物質としてのＬｉＦｅＰＯ４（９０重量部）と、導電材としてのアセチレンブラック（５重量部）と、結着材としてのポリフッ化ビニリデン（５重量部）と、を混合し、溶媒としてのＮ−メチル−２−ピロリドンを適宜加えてスラリーを調製し、このスラリーを正極集電体としてのアルミニウム箔（厚み２０μｍ）の両面上に均一に塗布して乾燥させた後、ロールプレスで圧縮し、所定のサイズで切断して板状の正極板２を作製した。
【００９４】
また、作製した正極板のサイズは、１４０ｍｍ×２５０ｍｍで、厚みは２３０μｍであって、この正極板２を３２枚用いた。
【００９５】
[負極板の作製]
負極活物質としての天然黒鉛（９０重量部）と、結着材としてのポリフッ化ビニリデン（１０重量部）と、を混合し、溶媒としてのＮ−メチル−２−ピロリドンを適宜加えて各材料を分散させてスラリーを調製した。このスラリーを負極集電体としての銅箔（厚み１６μｍ）の両面上に均一に塗布して乾燥させた後、ロールプレスで圧縮し、所定のサイズで切断して板状の負極板３を作製した。
【００９６】
また、作製した負極板のサイズは、１４２ｍｍ×２５５ｍｍで、厚みは１４６μｍであって、この負極板２を３３枚用いた。
【００９７】
また、セパレータとして、サイズ１４５ｍｍ×２５５ｍｍで、厚み２５μｍのポリエチレンフィルムを６４枚作製した。
【００９８】
[非水電解液の作製]
エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とを、３０：７０の容積比で混合した混合液（溶媒）に、ＬｉＰＦ６を１ｍｏｌ／Ｌ溶解して非水電解液を調整した。
【００９９】
[電池缶の作製]
電池缶を構成する外装ケースおよび蓋部材の材料としては、ニッケルメッキされた厚み０．８ｍｍの鉄板を用いてそれぞれ作成した。また、外装ケースの長手方向×短手方向×深さ、がそれぞれ内寸で、３２０ｍｍ×１５０ｍｍ×４０ｍｍの電池缶サイズとした。ただし、第八実施形態で説明した積層用冶具７を用いて電極群ユニット１Ａを構築する場合は、３２０ｍｍ×１７０ｍｍ×４０ｍｍの電池缶サイズとした。また、蓋部材を電極群の上面に密着させるために、平板状ではなく、缶の内部に嵌まり込む皿型状の蓋部材を用いる構成とした。皿型状の蓋部材を用いると、蓋部材を溶接する際に動くのを防止できて、溶接作業が容易となる。また、皿型状の落ち込み量を変更することで、収容する電極群の厚みの変化に容易に対応できる。さらに、皿型状であれば、蓋部材の強度、および電池缶の強度を向上することが可能となって好ましい。
【０１００】
[二次電池の組立]
正極板と負極板とをセパレータを介して交互に積層する。その際に、正極板に対して負極板が外側に位置するように、正極版３２枚、負極板３３枚、セパレータ６４枚を積層し、この積層体をセパレータと同じ厚み２５μｍのポリエチレンフィルムを用いて巻回する構成として、電極群（積層体）を構築した。
【０１０１】
正負の極板間に介装するセパレータの大きさは前述したように、サイズ１４５ｍｍ×２５５ｍｍであり、正極板（１４０ｍｍ×２５０ｍｍ）、負極板（１４２ｍｍ×２５５ｍｍ）よりも少し大きなサイズである。これにより、正極板および負極板に形成された活物質層を確実に被覆することができる。また、正極の集電体露出部および負極の集電体露出部に、集電部材（集電端子）の接続片を接続した。
【０１０２】
また、横ずれ抑制部材や縦ずれ抑制部材を、絶縁性を有する発泡体として、ポリエチレンの発泡体を用いた。このポリエチレン発泡体は、機械的強度と耐薬品性に優れ、さらに耐熱性にも優れているので、本実施形態に使用する発泡態として好適である。この発泡体を所定サイズに切断し組み付けて、外装ケース内に電極群を収容し、集電端子と外部端子とを接続し、蓋部材を取り付け固着した。また、注液孔から非水電解液を真空注液し、注液後に、注液孔を封口して、それぞれの実施形態の二次電池を５個ずつ作製した。
【０１０３】
実施例１は、第一実施形態の二次電池ＲＢ１に相当する二次電池であって、厚み１０ｍｍの発泡体からなる階段状固定部材６Ａを用いて構成した。また、その幅は電極群１の幅と同程度とした。実施例２は、第二実施形態の二次電池ＲＢ２に相当する二次電池であって、厚み１０ｍｍの発泡体からなる台座状固定部材６Ｂを用いて構成した。この幅も電極群１の幅と同程度とした。
【０１０４】
実施例３は、第三実施形態の二次電池ＲＢ３に相当する二次電池であって、外装ケースの底面に高さ３ｍｍの凸状の位置規制部１１ｇを設けた例である。実施例４は、第四実施形態の二次電池ＲＢ４に相当する二次電池であって、外装ケースの底面に深さ３ｍｍの凹状の位置規制部１１ｈを設けた例である。
【０１０５】
実施例５は、第五実施形態の二次電池ＲＢ５に相当する二次電池であって、電極群の側面部の少なくとも対向する二側面の横ずれを抑制する位置に横ずれ抑制部材６Ｄとして高さ１５ｍｍの発泡体を備えた例である。実施例６は、第六実施形態の二次電池ＲＢ６に相当する二次電池であって、電極群の側面部の少なくとも対向する二側面の横ずれを抑制する位置に位置規制用凸部を有する横ずれ抑制部材６Ｅを備えた例である。実施例７は、第七実施形態の二次電池ＲＢ７に相当する二次電池であって、電極群の側面部の少なくとも対向する二側面の横ずれを抑制する位置に位置規制用凹部を有する横ずれ抑制部材６Ｆを備えた例である。これらの、横ずれ抑制部材６Ｄ、６Ｅ、６Ｆの幅も、電極群１の幅と同程度としている。
【０１０６】
また、実施例８は、第八実施形態の二次電池ＲＢ８に相当する二次電池であって、板厚１０ｍｍの発泡体からなる箱型状の積層用冶具７に電極群を収容固定して予めユニット化して電池缶に組み込んだ例である。また、蓋部材を用いて、電極群１の上面を圧接するようにしている。
【０１０７】
[比較例の作製]
比較例の二次電池として、横ずれ抑制部材および縦ずれ抑制部材を用いない二次電池を作製した。そのために、電池缶内に設置された電極群と電池缶の内面との隙間は、セパレータの長寸２５５ｍｍと電池缶内寸の長寸３２０ｍｍとの差から、約３２ｍｍとなる。この場合でも、外装ケースに嵌まり込む蓋部材の底面が電極群の上面に密着する構成としている。つまり、電極群の積層方向への移動は抑制された構成である。
【０１０８】
実施形態１〜８の実施例各５個と比較例５個の二次電池を用いて、充電容量確認後にインピーダンス測定し、所定の振動試験を実施した後で、再度インピーダンス測定した。また、再インピーダンス測定した際に大きな変化が生じた二次電池を分解して、端子接合部に破損があるか確認した。この実験結果を表１に示す。
【０１０９】
【表１】
2012114066.tif 000003
【０１１０】
実施した振動試験は、３軸方向（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）に各３時間４５分（計１１時間１５分）、また、それぞれ、周波数５Ｈｚ〜２００Ｈｚ〜５Ｈｚで加速度が１Ｇ〜８Ｇ〜１Ｇの変動幅で、１セット１５分を１５回（これで３時間４５分）行った。
【０１１１】
振動試験の結果、実施例１（第一実施形態に相当）〜実施例８（第八実施形態に相当）の全てにおいて、異常は発生せず電池性能は正常な状態であった。しかし、横ずれ抑制部材と縦ずれ抑制部材を装着していない比較例１では、５個中４個に異常が発生し、分解検査したところ、異常が発生した４個全てに端子接合部に破損が見られた。
【０１１２】
比較例でも、蓋部材を介して電極群を圧接することはできるが、実験結果から判るように積層面方向のずれ（横ずれ）を抑制することは困難である。そのために、実施形態１〜８に示した横ずれ抑制部材を用いて、電極群の横ずれを効果的に抑制することが好ましいといえる。
【０１１３】
次に、第九実施形態〜第十一実施形態のずれ抑制部材を用いて電極群１を固定する構成とした二次電池について、図６〜図８を用いてさらに説明する。
【０１１４】
図６Ａに、横ずれ抑制面と縦ずれ抑制面とを一体に備えたずれ抑制部材８Ａを設けた第九実施形態の二次電池ＲＢ９の概略断面図を示す。また、図６Ｂには、ずれ抑制部材８Ａの概略斜視図を示し、図６Ｃには、小幅に分割された変形例のずれ抑制部材８Ｂを示す。
【０１１５】
図６Ｂに示すように、ずれ抑制部材８Ａ（８Ａ１，８Ａ２）（タイプＡ）は、それぞれ平面状である下面規制部８Ａａと上面規制部８Ａｂと、これらを一定間隔で連結する縦板で電極群の横ずれを規制する側面規制部８Ａｃとを備えた断面Ｈ型のずれ抑制板枠とされる。また、側面規制部８Ａｃには集電端子用の開口部（開口窓部８Ａｄ）が設けられており、その材質は、絶縁性を有する樹脂材からなる。
【０１１６】
そして、図６Ａに示すように、電極群１の集電端子５を有する両側面にこのずれ抑制部材８Ａ（８Ａ１，８Ａ２）を装着して、電極群１を挟むように保持している。すなわち、下面規制部８Ａａと上面規制部８Ａｂとで、電極群１の積層方向を挟持し、両側の側面規制部８Ａｃで、電極群１の幅方向の側部を挟持する構成となる。
【０１１７】
上記したように、ずれ抑制部材８Ａ（８Ａ１，８Ａ２）は、電極群１の集電端子５を設ける側面の位置ずれを規制する横ずれ抑制面（側面規制部８Ａｃ）と、電極群１の積層方向の変位を抑制する縦ずれ抑制面（下面規制部８Ａａと上面規制部８Ａｂ）と、を一体に備えたずれ抑制部材である。
【０１１８】
このような板枠状のずれ抑制部材８Ａであっても、電極群１を外装ケース内の所定の位置に固定する固定手段となる。また、前述した圧縮性と可撓性を有する縦ずれ抑制部材６Ｃを蓋部材１２との間に介装して、電極群１を保持するずれ抑制部材８Ａを適度な力で圧接する構成としてもよい。
【０１１９】
また、ずれ抑制部材８Ａを小幅に分割した図６Ｃに示す小幅のずれ抑制部材８Ｂ（タイプＢ）を、電極群１の側部端面の計四箇所に係合させる構成でも、電極群１を外装ケース内の所定の位置に固定する固定手段としての機能を有する。このずれ抑制部材８Ｂは、それぞれ小幅で片状の、電極群の下面部に当接する下面規制片８Ｂａと、電極群の上面部に当接する上面規制片８Ｂｂと、これらを連結する縦板で電極群の横ずれを規制する側面規制片８Ｂｃとを備えた断面Ｈ型の絶縁部材からなる。この構成であれば、断面Ｈ型のずれ抑制板枠を電極群の両側面を挟むようにその四隅に装着して、一体に組み付けることで、電極群の位置ずれを効果的に抑制することができる。すなわち、この小幅のずれ抑制部材８Ｂも、下面規制面と上面規制面と横ズレ規制面とを一体に備えたずれ抑制部材となる。
【０１２０】
また、図７Ａ、図７Ｂに示すような断面π型のずれ抑制部材８Ｃ（タイプＣ）を用いて、電極群１を外装ケース内の所定の位置に固定する固定手段を構成してもよい。
【０１２１】
この第十実施形態の二次電池ＲＢ１０が備えるずれ抑制部材８Ｃは、上面規制部８Ｃａと、脚状の一対の側垂部８Ｃｃを備えて断面π型形状である。また、上面規制部８Ｃａはその両端に折り返し片８Ｃｂが形成されていてもよい。
【０１２２】
このずれ抑制部材８Ｃは、図７Ａに示すように、一対の側垂部８Ｃｃ内に電極群１を収容するようにして上面規制部８Ｃａを電極群１の上面に押し当てる。すると、上面規制部８Ｃａが電極群１の上面の全面に当接して電極群１を外装ケース内の所定の位置に固定する。また、所定の押圧力を付加するために、側垂部８Ｃｃと外装ケース１１の底部１１ａとは接触せず隙間Ｅを有するようにしている。
【０１２３】
すなわち、電極群１の上にずれ抑制部材８Ｃを載置して蓋部材１２を装着して押し付けると、蓋部材１２がずれ抑制部材８Ｃの折り返し片８Ｃｂ部に当接して下向きに押し下げ、上面規制部８Ｃａが電極群１の上面を押下して固定する。
【０１２４】
この際に、前述した圧縮性と可撓性を有する縦ずれ抑制部材６Ｃを蓋部材１２との間に介装して、ずれ抑制部材８Ｃの上面を平面的に押圧して、適度な力で圧接する構成としてもよい。この縦ずれ抑制部材６Ｃは左右両側の折り返し片８Ｃｂ間に装着するので、蓋部材１２を押圧しながら固定する作業中に、ずれたり外れたりしない。
【０１２５】
また、図７Ｂに示すように、側垂部８Ｃｃには集電端子用の開口部（開口窓部８Ｃｄ）が設けられている。この開口部は、図に示すような矩形の開口窓部でも、図中の破線に示すように切り欠いた開口切欠部でもよい。また、開口切欠部を有する側垂部を有するずれ抑制部材を８Ｄ（タイプＤ）とする。
【０１２６】
また、断面Ｈ型やπ型でなく断面Ｌ型のずれ抑制片を左右一対設けた構成のずれ抑制部材であってもよい。このときに、蓋部材が平板状ではなく皿型状の蓋部材１２Ａであれば、この皿型の凹凸を利用してずれ抑制部材を位置固定することができる。この実施形態について図８を用いて説明する。
【０１２７】
図８Ａに示すように、中央部が凹んだ皿型状の蓋部材１２Ａであれば、この凹部の傾斜面に係合する係止部８１と、電極群１の上面に当接する上面規制片８２と、電極群１の側面の位置ずれを規制する側垂部８３を設けた形状のずれ抑制部材８Ｅ（８Ｅ１、８Ｅ２）とする。この側垂部８３も、前述した側垂部８Ｃｃと同様に外装ケース１１の底部１１ａとは接触せず隙間を有するようにしている。
【０１２８】
例えば、図８Ｂに示すように、集電端子用の開口部（開口窓部８４）が設けられている板状の側垂部８３と、係止部８１と上面規制片８２とを備えるずれ抑制部材８Ｅ（タイプＥ）を用いて、電極群１を外装ケース内の所定の位置に固定する固定手段を構成する。また、矩形の開口窓部８４に替えて、図中の破線に示す開口切欠部を有する側垂部を有するずれ抑制部材を８Ｆ（タイプＦ）とする。
【０１２９】
また、図８Ｃに示すように、板状ではなく小幅の片状の側垂部（側垂片８３Ａと称する）を備えるものをずれ抑制部材８Ｇ（タイプＧ）とする。さらに、図中の破線に示すように、縦片８３Ａを一対設け、電極群１の両側を位置決めするようにしたずれ抑制部材８Ｈ（タイプＨ）としてもよい。
【０１３０】
この片状のずれ抑制部材の幅は１０〜２０ｍｍ程度でよく、本実施形態では、厚みが３ｍｍで幅１５ｍｍのポリエチレン発泡体を用いた。また、面状のずれ抑制部材は、その大きさは電極群（セパレータが１４５ｍｍ×２５５ｍｍ）の面と略同じか少し小さい面大きさで、厚みが３ｍｍのポリエチレン発泡体を用いた。
【０１３１】
ずれ抑制部材の材質は、電池用セパレータ材として既に実績があるポリプロピレン製であってもよい。また、ポリイミド、アラミド系樹脂のような、電解液に対する安定性や熱的安定性を有する樹脂材を用いてもよいが、これらは比較的高価であるので、コスト高となってしまう。
【０１３２】
また、集電端子の幅が約３０ｍｍであって、開口窓部や開口切欠部の幅はそれよりも大きく約４０ｍｍとしている。また、電極群の厚みが約４０ｍｍのときに、側垂部の高さは約３０ｍｍとした。
【０１３３】
すなわち、タイプＡの断面Ｈ型のずれ抑制部材８Ａは、厚みが３ｍｍで、５０×１３０の上下の規制面サイズと４０×１３０の連結縦板（側面規制部）を用いて作製した。タイプＢは、その幅を１５ｍｍにカットしたものであり、タイプＣ、Ｄの断面π型は、厚みが３ｍｍで、３００×１３０の上面規制部と３０×１３０の側垂部を用いて作製した。
【０１３４】
タイプＥ〜Ｇは断面Ｌ型であって、側垂部に片状の上面規制片を備え開口窓部を設けたものがタイプＥであり、同じく開口切欠部を設けたものがタイプＦであり、側垂部を側垂片とし上規制片を備えたものがタイプＧである。また、このタイプＧに、もう一個の側垂片を設けて断面π型に近似したものが図中でＬπ型と称するタイプＨ型である。これらの片状部分の幅は前述したように１５ｍｍとしている。
【０１３５】
また、タイプＡは両側部にそれぞれ設けるため、治具の使用点数は２個であり、タイプＢは両側部の両端部にそれぞれ設けるため治具点数は４個であり、タイプＣ、Ｄは１個であり、タイプＥ〜Ｈはそれぞれ両側部に設けるため、それぞれ２個必要である。また、タイプＧでは、片側に２個、両側で４個設ける構成でもよく、本実施形態では４個を用いて実験を行った。
【０１３６】
また、タイプＡの断面Ｈ型は装着容易であるが、積層方向の抑えが甘く、タイプＣの断面π型は、積層方向の抑えは強いが、セッティングに手間が掛かる。また、面で受ける構成は、ずれ抑制効果は高いが電解液の浸透性が悪化する。また、片で受ける構成は、電解液の浸透性は良好であるが、ずれ抑制効果は高くない。また、開口部はクローズ型の開口窓部よりもオープン型の開口切欠部のほうがセッティング容易である。
【０１３７】
このタイプＡからタイプＨのずれ抑制部材８Ａ〜８Ｈを装着した二次電池とずれ抑制部材を装着していない比較例５個の二次電池を、先に示した実施例と同じように各５個ずつ作製し、充電容量確認後にインピーダンス測定し、所定の振動試験を実施した後で、再度インピーダンス測定した。また、再インピーダンス測定した際に大きな変化が生じた二次電池を分解して、端子接合部に破損があるか確認した。この実験結果を表２に示す。
【０１３８】
【表２】
2012114066.tif 000004
【０１３９】
実施した振動試験は、３軸方向（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）に各３時間４５分（計１１時間１５分）、また、それぞれ、周波数５Ｈｚ〜２００Ｈｚ〜５Ｈｚで加速度が１Ｇ〜８Ｇ〜１Ｇの変動幅で、１セット１５分を１５回（これで３時間４５分）行った。
【０１４０】
振動試験の結果、タイプＡ（第九実施形態に相当）〜タイプＨ（第十一実施形態に相当）の全てにおいて、異常は発生せず電池性能は正常な範囲であった。しかし、いずれのタイプのずれ抑制部材を装着していない比較例２では、５個中４個に異常が発生し、分解検査したところ、異常が発生した４個全てに端子接合部に破損が見られた。
【０１４１】
すなわち、比較例２では、端子接合部を破損するずれが生じていることが明らかである。比較例２でも、蓋部材を電極群に押し付けるように構成して積層方向のずれ（縦ずれ）をある程度抑制することはできるが、積層面方向のずれ（横ずれ）を十分に抑制することは困難である。そのために、タイプＡ〜タイプＨに示したずれ抑制部材（固定手段）を用いて、電極群の縦ずれと横ずれを効果的に抑制することが好ましいといえる。
【０１４２】
上記したタイプＡ〜タイプＨは全て、電極群の縦ずれと横ずれを抑制できるが、電池製造プロセスの観点からは、集電タブを開口部に通す工程を要さない方が好ましいので、開口切欠部を有するタイプＢがタイプＡよりも好ましく、タイプＤがタイプＣよりも好ましく、タイプＦがタイプＥよりも好ましい。
【０１４３】
また、これらの、開口切欠部を有するタイプＢ、タイプＤ、タイプＦは、集電タブの引き出しを考慮する必要がないので、電極群の側面にピッタリ接触させることも可能であり、横ずれ防止機能に関しても好ましい。
【０１４４】
上記したように、本発明によれば、積層型の電極群を前記外装ケース内の所定の位置に固定する固定手段を配設した構成としたので、大容量を目指して大型の電池缶に電極群を収容した構成であっても、ずれを効果的に抑制して確実に位置固定する二次電池を得ることができる。
【０１４５】
また、横ずれ抑制部材と縦ずれ抑制部材とを一体に備える階段状固定部材や台座状固定部材を介装する構成であれば、面方向の横ずれと積層方向の縦ずれを共に抑制して電極群を外装ケース内に確実に位置固定することができる。そのために、端子接合部の破損を防止して、二次電池としての性能を安定させ、製品品質の長寿命化を図ることができる。
【０１４６】
また、横ずれ抑制部材や縦ずれ抑制部材、および、横ずれ抑制面と縦ずれ抑制面を一体に備えた抑制部材などの固定手段を、絶縁性を有する発泡体製とすることで、電池缶と電極群との絶縁が図れると共に適度な圧縮性と可撓性を発揮して、適度な力で横ずれと縦ずれを抑制することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１４７】
そのために、本発明に係る二次電池は、大型化および性能安定化が求められる大容量の蓄電池に好適に利用可能となる。
【符号の説明】
【０１４８】
１    電極群
１Ａ  電極群ユニット
２    正極板
３    負極板
４    セパレータ
５    集電端子
６Ａ  階段状固定部材
６Ｂ  台座状固定部材
６Ｃ  縦ずれ抑制部材
６Ｄ、６Ｅ、６Ｆ  横ずれ抑制部材
７    積層用冶具
８Ａ〜８Ｈ  ずれ抑制部材
１０    電池缶
１１    外装ケース
１１ｆ  外部端子
１２    蓋部材
ＲＢ、ＲＢ１〜ＲＢ１１    二次電池
【図１】
2012114066.tif 000005
【図２】
2012114066.tif 000006
【図３Ａ】
2012114066.tif 000007
【図３Ｂ】
2012114066.tif 000008
【図４Ａ】
2012114066.tif 000009
【図４Ｂ】
2012114066.tif 000010
【図４Ｃ】
2012114066.tif 000011
【図５Ａ】
2012114066.tif 000012
【図５Ｂ】
2012114066.tif 000013
【図５Ｃ】
2012114066.tif 000014
【図６Ａ】
2012114066.tif 000015
【図６Ｂ】
2012114066.tif 000016
【図６Ｃ】
2012114066.tif 000017
【図７Ａ】
2012114066.tif 000018
【図７Ｂ】
2012114066.tif 000019
【図８Ａ】
2012114066.tif 000020
【図８Ｂ】
2012114066.tif 000021
【図８Ｃ】
2012114066.tif 000022
【図９】
2012114066.tif 000023
【図１０】
2012114066.tif 000024
【図１１】
2012114066.tif 000025
【図１２】
2012114066.tif 000026