(57)【要約】【課題】捲回体を構成する電極の接続部を集電板との間に挟み込む金属板を備える二次電池において、金属板の振動に起因する電気特性の低下を防止することができる角形二次電池を提供する。【解決手段】セパレータ３３，３４を介在させて正極電極３１及び負極電極３２を捲回した捲回体３０と、該捲回体３０の捲回軸Ａ方向の一端と他端に設けられた正極電極３１及び負極電極３２の接続部３２ｄに接合される集電板４０と、該集電板４０との間に接続部３２ｄを挟んで接続部３２ｄに接合される金属板５０と、を備える角形二次電池であって、金属板５０と負極電極３２の合剤層３２ｂとの間に、セパレータ３３，３４と樹脂部材７０とが配置されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
合剤層を有する正負の電極にセパレータを介在させて軸芯に捲回した捲回体と、前記捲回体の捲回軸方向の両端部に設けられた前記電極の接続部に接合される集電板と、前記軸芯の溝部に固定されて前記集電板との間に前記接続部を挟んで前記接続部に接合される金属板と、を備える角形二次電池であって、
前記金属板と前記電極の最内周の前記合剤層の前記捲回軸方向の端部との間に、前記セパレータと樹脂部材とが配置されていることを特徴とする角形二次電池。
【請求項２】
前記樹脂部材の厚さは、前記セパレータの厚さよりも厚いことを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
【請求項３】
前記金属板は、前記捲回軸方向において前記軸芯の一端と他端に固定され、扁平な前記捲回体の前記接続部を厚さ方向に二分割するように拡開された第１の部分及び第２の部分を備え、
前記集電板は、前記金属板の前記第１の部分及び前記第２の部分との間に、二分割された前記接続部のそれぞれを挟む一対の接続片を有することを特徴とする請求項２に記載の角形二次電池。
【請求項４】
前記樹脂部材は、前記金属板と前記電極の前記合剤層との間に配置された一以上の樹脂シートであることを特徴とする請求項３に記載の角形二次電池。
【請求項５】
前記金属板の端部は、前記軸芯の前記一端と前記他端に設けられた前記溝部に固定されていることを特徴とする請求項３に記載の角形二次電池。
【請求項６】
前記樹脂部材の端部は、前記溝部に固定されていることを特徴とする請求項５に記載の角形二次電池。
【請求項７】
前記樹脂部材の一部は、前記軸芯の外周面と該軸芯に捲回された前記電極との間に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の角形二次電池。
【請求項８】
前記樹脂部材は、前記捲回軸方向において、一方の端部が前記軸芯の外周面と該軸芯に捲回された前記電極との間に配置され、他方の端部が前記金属板と前記電極の箔露出部との間に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の角形二次電池。
【請求項９】
前記樹脂部材は、前記捲回軸方向において、中間部が前記軸芯の外周面と該軸芯に捲回された前記電極との間に配置され、両端部が前記金属板と前記電極の箔露出部との間に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の角形二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車載用途等に用いられる角形二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば車両用のモータやその他の電子機器の電源として二次電池が広く用いられており、特に、エネルギー密度（Ｗｈ／ｋｇ）の高い角形のリチウムイオン二次電池が注目されている。一般に、角形二次電池は、平板状の巻き芯に帯状の電極が捲回された扁平状の捲回電極体を備えている（例えば、下記特許文献１を参照）。
【０００３】
特許文献１に記載された角形二次電池の捲回電極体は、電極が捲回される平板状の巻き芯と、巻き芯に凹設された挿入穴に挿入されて捲回電極体の捲回軸方向端部を拡開する拡開部材とを有している。そして、挿入穴の穴奥側に拡開部材の一部が配置され、挿入穴の手前側に巻き芯の一部が配置されて互いに対向し、巻き芯に対する拡開部材の移動を規制した固定構造を有している。
【０００４】
特許文献１に記載された角形二次電池によれば、巻き芯に対する拡開部材の脱落や位置ずれを防いで、捲回電極体の金属箔露出部と拡開部材とを予め設定された位置で確実に固定することができる信頼性の高い角形二次電池を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−８６３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１に記載された角形二次電池では、捲回電極体の負極側の捲回軸方向端部において、一対の負極拡開操作板によって、負極電極の負極未塗工部の平面状に積層された部分が、巻き芯から扁平厚さ方向に互いに離れる方向に向かって二つに分けられた拡開状態とされる。そして二つに分けられた負極未塗工部を扁平厚さ方向に圧縮することで、一対の負極接続部が形成される。
【０００７】
これら一対の負極接続部は、負極集電板の接続片に対向配置され、接続片と負極拡開操作板との間に挟み込まれた状態で超音波圧接されて負極集電板及び負極拡開操作板に一体に接合される。捲回電極体の正極側の捲回軸方向端部においても、負極接続部と同様に形成された正極接続部が、正極集電板の接続片と正極拡開操作板との間に挟み込まれた状態で超音波圧接されて正極集電板及び正極拡開操作板と一体に接合される。
【０００８】
しかし、正極及び負極拡開操作板は、金属板であり、巻き芯の捲回軸方向の各端部に設けられた挿入孔に装着され、巻き芯から捲回電極体の扁平厚さ方向に互いに離れる拡開状態とされている。そのため、例えば、負極拡開操作板と負極集電板との間に負極電極の接続部を挟み込んでこれらを超音波圧接すると、負極拡開操作板の振動によって負極電極の合剤層から活物質が脱落し、角形二次電池の電気特性を低下させる虞がある。
【０００９】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、捲回体を構成する電極の接続部を集電板との間に挟み込む金属板を備える二次電池において、金属板の振動に起因する電気特性の低下を防止することができる角形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】
【００１０】
前記目的を達成すべく、本発明の角形二次電池は、合剤層を有する正負の電極にセパレータを介在させて軸芯に捲回した捲回体と、前記捲回体の捲回軸方向の両端部に設けられた前記電極の接続部に接合される集電板と、前記軸芯の溝部に固定されて前記集電板との間に前記接続部を挟んで前記接続部に接合される金属板と、を備える角形二次電池であって、前記金属板と前記電極の最内周の前記合剤層の前記捲回軸方向の端部との間に、前記セパレータと樹脂部材とが配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の角形二次電池によれば、金属板と電極の最内周の合剤層の捲回軸方向の端部との間にセパレータと樹脂部材とを配置することで、金属板の振動に起因する電気特性の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態１に係る角形二次電池の外観斜視図。
【図２】図１に示す角形二次電池の蓋組立体と捲回体の分解斜視図。
【図３】図２に示す角形二次電池の捲回体の分解斜視図。
【図４】図２のIV-IV線に沿う捲回体の捲回軸方向端部の断面図。
【図５】図４に示す捲回体の捲回軸方向端部の拡大断面図。
【図６】図５に示す捲回体の要部拡大図。
【図７】本発明の実施形態２に係る角形二次電池の要部拡大図。
【図８】本発明の実施形態３に係る角形二次電池の要部拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の角形二次電池の実施形態について説明する。なお、図面における各部の縮尺は、本発明の理解を容易にするために、適宜変更する場合がある。また、以下の説明における上下左右は、角形二次電池を構成する各部材の位置関係を説明する便宜的な方向であり、必ずしも鉛直方向や水平方向に対応するものではない。
【００１４】
［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係る角形二次電池１００の外観斜視図である。図２は、図１に示す角形二次電池１００の蓋組立体と捲回体３０の分解斜視図である。本実施形態の角形二次電池１００は、主に、扁平な矩形箱状の電池容器１０と、電池容器１０の外部に配置された一対の外部端子２０と、電池容器１０の内部に収容された捲回体３０と、外部端子２０と捲回体３０とを電気的に接続する一対の集電板４０とを備えている。
【００１５】
電池容器１０は、上部に開口部を有する有底角筒状の電池缶１１と、電池缶１１の開口部を閉塞する電池蓋１２とを備えている。電池容器１０は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金によって製作することができ、電池缶１１は、これらの材料を、例えば深絞り加工することによって製作することができる。電池缶１１は、概ね長方形平板状の底面１１ｂと、底面１１ｂの長手方向に沿う一対の矩形の広側面１１ａと、底面１１ｂの短手方向に沿う一対の矩形の狭側面１１ｃとを有している。
【００１６】
電池蓋１２は、平面形状が概ね長方形の平板状の部材であり、例えばレーザ溶接によって電池缶１１の開口部に全周に亘って接合されることで、電池缶１１の開口部を閉塞している。電池蓋１２は、長手方向の両端部に外部端子２０が設けられ、長手方向の中間部にガス排出弁１３及び注液口１４が設けられている。
【００１７】
ガス排出弁１３は、例えば、電池蓋１２をプレス加工して薄肉化し、又は薄膜状の部材を電池蓋１２に設けた開口にレーザ溶接等によって接合することによって形成されている。ガス排出弁１３は、電池容器１０の内圧が所定の圧力を超えて上昇したときに開裂して電池容器１０の内圧を低減する。注液口１４は、電池缶１１を電池蓋１２によって閉塞した電池容器１０内に非水電解液を注入するために設けられ、非水電解液の注入後に、例えばレーザ溶接によって注液栓１５を接合することによって封止される。
【００１８】
一対の外部端子２０の一方は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金によって製作された正極外部端子２０Ａであり、他方は、例えば銅又は銅合金によって製作された負極外部端子２０Ｂである。各外部端子２０は、電池容器１０の外部に配置された外部絶縁体２１と、電池容器１０の内部に配置された不図示の内部絶縁体及びガスケットとを介して、電池蓋１２に対して電気的に絶縁されている。各外部端子２０は、接続ボルト２２、端子板２３、及び接続部材２４を備えている。
【００１９】
端子板２３は、外部絶縁体２１を介して電池蓋１２の上面に配置された板状の部材であり、電池蓋１２の長手方向に延びて中央部にくびれが形成されている。端子板２３は、中央部のくびれを挟んで長手方向に並設された二つの貫通孔を有し、一方の貫通孔には下方から上方へ向けて接続ボルト２２が挿通され、他方の貫通孔には上方から下方へ向けて接続部材２４が挿通されている。
【００２０】
接続部材２４は、端子板２３及び電池蓋１２を貫通する柱状の部材であり、端子板２３の貫通孔から突出した上端部を端子板２３の上面で塑性変形させてかしめることによって、端子板２３に電気的に接続されている。接続ボルト２２は、例えば、複数の角形二次電池１００の外部端子２０間を接続する不図示のバスバーに設けられた貫通孔又は切り欠きに挿通させてナットを螺合することで、バスバーを外部端子２０に固定して電気的に接続することができる。
【００２１】
一対の集電板４０の一方は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金によって製作された正極集電板４０Ａであり、他方は、例えば銅又は銅合金によって製作された負極集電板４０Ｂである。各集電板４０は、電池容器１０の内部に配置された内部絶縁体及びガスケットを介して、電池蓋１２に対して電気的に絶縁されている。各集電板４０は、電池蓋１２に略平行に配置される基部４１と、捲回体３０を構成する電極に接続される一対の接続片４２と、を備えている。
【００２２】
集電板４０の基部４１は、電池蓋１２の長手方向を長手方向、電池蓋１２の短手方向を短手方向とする概ね長方形の平板状に形成され、外部端子２０の接続部材２４を挿通させる貫通孔を有している。集電板４０の接続片４２は、電池蓋１２の短辺側の基部４１の長手方向端部に設けられ、基部４１の短手方向の両側で下方へ曲折され、電池缶１１の広側面１１ａに沿って電池缶１１の底面１１ｂへ向けて垂下する一対の板状に形成されている。
【００２３】
集電板４０の一対の接続片４２の下方側の捲回体３０に接合される部分は、一対の接続片４２間の間隔が徐々に拡大するように、捲回体３０の捲回軸Ａ方向の外側が、捲回体３０の厚さ方向の外側へ向けて曲折されている。すなわち、集電板４０の一対の接続片４２の下方側の部分は、電池蓋１２の上面又は下面に垂直な方向から見て、電池蓋１２の長手方向の中央部側の間隔が狭く、電池蓋１２の長手方向の端部側の間隔が広い、電池蓋１２の長手方向の端部側に向けて開いたＶ字を成すように曲折されている（図４を参照）。また、集電板４０の一対の接続片４２は、捲回体３０の捲回軸Ａに概ね対称に設けられている。
【００２４】
同極の外部端子２０と集電板４０とは、外部端子２０の接続部材２４によって電気的に接続されている。具体的には、電池蓋１２の貫通孔を貫通した外部端子２０の接続部材２４は、集電板４０の基部４１の貫通孔に挿通されて基部４１を貫通する。集電板４０の基部４１を貫通した外部端子２０の接続部材２４の下端は、集電板４０の基部４１の下面で塑性変形させてかしめられる。これにより、同極の外部端子２０と集電板４０とが、外部端子２０の接続部材２４によって電気的に接続される。
【００２５】
また、外部端子２０、集電板４０、外部絶縁体２１、ガスケット及び内部絶縁体は、外部端子２０の接続部材２４の上端と下端をかしめることによって電池蓋１２に一体的に固定され、電池蓋１２と共に蓋組立体を構成している。正極集電板４０Ａと負極集電板４０Ｂは、それぞれ、一対の接続片４２を介して、捲回体３０の捲回軸Ａ方向の一端に設けられた正極電極３１の接続部３１ｄと、他端に設けられた負極電極３２の接続部３２ｄに接合される。
【００２６】
図３は、図２に示す角形二次電池１００の捲回体３０の巻き終わり側の端部を展開した状態を示す分解斜視図である。捲回体３０は、帯状のセパレータ３３，３４を介在させて積層した帯状の正極電極３１及び負極電極３２を、捲回軸Ａに平行で扁平な板状の軸芯３５の周りに捲回した捲回電極群である。セパレータ３３，３４は、正極電極３１と負極電極３２との間を絶縁すると共に、最外周に捲回された負極電極３２の外側にもセパレータ３４が捲回されている。セパレータ３３，３４は、例えば、ポリオレフィン系の樹脂材料によって製作することができ、具体的には、ポリプロピレン樹脂材料及びポリエチレン樹脂の少なくとも一方を含む多孔質の樹脂材料によって製作されている。
【００２７】
捲回体３０は、正極電極３１及び負極電極３２が平坦に積層された厚さ方向両側の一対の平面部３０ａと、平面部３０ａの両側で正極電極３１及び負極電極３２が湾曲して積層された半円筒状の一対の湾曲部３０ｂを有している。捲回体３０は、捲回軸Ａが電池缶１１の底面１１ｂ及び広側面１１ａと平行になるように電池缶１１内に挿入され、一対の平面部３０ａが電池缶１１の一対の広側面１１ａに対向して配置され、一対の湾曲部３０ｂが電池蓋１２及び電池缶１１の底面１１ｂに対向して配置される。
【００２８】
正極電極３１は、正極集電体である正極箔３１ａと、正極箔３１ａの両面に正極活物質合剤を塗工することによって形成された正極合剤層３１ｂとを有している。正極電極３１の幅方向の一側は、正極合剤層３１ｂが形成されない未塗工部であり、正極箔３１ａが露出した箔露出部３１ｃとされている。正極電極３１は、箔露出部３１ｃが負極電極３２の箔露出部３２ｃと捲回軸Ａ方向の反対側に配置されて、軸芯３５の周りに捲回されている。
【００２９】
正極電極３１は、例えば、正極活物質に導電材、結着剤及び分散溶媒を添加して混練した正極活物質合剤を、幅方向の一側を除いて正極箔３１ａの両面に塗布し、乾燥、プレス、裁断することによって製作することができる。正極箔３１ａとしては、例えば、厚さ約２０μｍのアルミニウム箔を用いることができる。正極箔３１ａの厚みを含まない正極合剤層３１ｂの厚さは、例えば、約９０μｍである。
【００３０】
正極活物質合剤の材料としては、例えば、正極活物質として１００重量部のマンガン酸リチウム（化学式ＬｉＭｎ２Ｏ４）を、導電材として１０重量部の鱗片状黒鉛を、結着剤として１０重量部のポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦという。）を、分散溶媒としてＮ−メチルピロリドン（以下、ＮＭＰという。）を、それぞれ用いることができる。正極活物質は、前記したマンガン酸リチウムに限定されず、例えば、スピネル結晶構造を有する他のマンガン酸リチウム、一部を金属元素で置換又はドープしたリチウムマンガン複合酸化物を用いてもよい。また、正極活物質として、層状結晶構造を有するコバルト酸リチウムやチタン酸リチウム、及びこれらの一部を金属元素で置換又はドープしたリチウム−金属複合酸化物を用いてもよい。
【００３１】
負極電極３２は、負極集電体である負極箔３２ａと、負極箔３２ａの両面に負極活物質合剤を塗工することによって形成された負極合剤層３２ｂとを有している。負極電極３２の幅方向の一側は、負極合剤層３２ｂが形成されない未塗工部であり、負極箔３２ａが露出した箔露出部３２ｃとされている。負極電極３２は、箔露出部３２ｃが正極電極３１の箔露出部３１ｃと捲回軸Ａ方向の反対側に配置されて、軸芯３５の周りに捲回されている。
【００３２】
負極電極３２は、例えば、負極活物質に結着剤及び分散溶媒を添加して混練した負極活物質合剤を、幅方向の一側を除く負極箔３２ａの両面に塗布し、乾燥、プレス、裁断することによって製作することができる。負極箔３２ａとしては、例えば、厚さ約１０μｍの銅箔を用いることができる。負極箔３２ａの厚みを含まない負極合剤層３２ｂの厚さは、例えば、約７０μｍである。
【００３３】
負極活物質合剤の材料としては、例えば、負極活物質として１００重量部の非晶質炭素粉末を、結着剤として１０重量部のＰＶＤＦを、分散溶媒としてＮＭＰをそれぞれ用いることができる。負極活物質は、前記した非晶質炭素に限定されず、リチウムイオンを挿入、脱離可能な天然黒鉛や、人造の各種黒鉛材、コークスなどの炭素質材料やＳｉやＳｎなどの化合物（例えば、ＳｉＯ、ＴｉＳｉ２等）、又はそれらの複合材料を用いてもよい。負極活物質の粒子形状についても特に限定されず、鱗片状、球状、繊維状又は塊状等の粒子形状を適宜選択することができる。
【００３４】
なお、前記した正極合剤層３１ｂ及び負極合剤層３２ｂに用いる結着材は、ＰＶＤＦに限定されない。前記した結着材として、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ブチルゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、各種ラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ化クロロプレン、アクリル系樹脂などの重合体及びこれらの混合体などを用いてもよい。
【００３５】
捲回体３０の捲回軸Ａ方向において、負極電極３２の負極合剤層３２ｂの幅は、正極電極３１の正極合剤層３１ｂの幅よりも広くなっている。また、捲回体３０の最内周と最外周には負極電極３２が捲回されている。これにより、正極合剤層３１ｂは、捲回体３０の最内周から最外周まで負極合剤層３２ｂの間に挟まれている。
【００３６】
捲回体３０は、捲回軸Ａ方向の両端部に、集電板４０を接合するための電極の接続部３１ｄ，３２ｄが設けられている。より詳細には、捲回体３０の捲回軸Ａ方向の一方の端部に、正極電極３１の箔露出部３１ｃが捲回されて積層された正極電極３１の接続部３１ｄが設けられ、捲回軸Ａ方向の他方の端部に負極電極３２の箔露出部３２ｃが捲回されて積層された負極電極３２の接続部３２ｄが設けられている。
【００３７】
図４は、図２に示す捲回体３０の電極の接続部３１ｄ，３２ｄに各集電板４０を接合した状態のIV-IV線に沿う断面図である。捲回体３０は、セパレータ３３，３４を介在させた正極電極３１及び負極電極３２を捲回するための軸芯３５を備えている。軸芯３５は、捲回体３０の平面形状に対応した略矩形の平板状の部材であり、捲回軸Ａが中心線となっている。軸芯３５は、絶縁性の材料、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）樹脂、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂等によって製作することができる。
【００３８】
本実施形態において、軸芯３５は、捲回軸Ａ方向の一端と他端に溝部３５ａが設けられている。溝部３５ａは、軸芯３５の捲回軸Ａ方向の端面から捲回軸Ａ方向に所定の深さを有し、底部近傍の溝幅が一定であり、開口部近傍にＶ字状の傾斜面が形成され、開口部近傍の溝幅が拡大されている。
【００３９】
また、各集電板４０との間に電極の接続部３１ｄ，３２ｄを挟んで該接続部３１ｄ，３２ｄに接合される金属板５０として、捲回体３０の捲回軸Ａ方向において、軸芯３５の一端に固定された正極金属板（図示省略）と、軸芯３５の他端に固定された負極金属板５０Ｂとを有している。正極金属板は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金によって製作され、負極金属板５０Ｂは、例えば、銅又は銅合金によって製作されている。金属板５０の厚さは、例えば、正極箔３１ａ又は負極箔３２ａよりも厚く、集電板４０の厚さよりも薄い。
【００４０】
本実施形態において、各々の金属板５０の端部は、それぞれ軸芯３５の一端と他端に設けられた溝部３５ａに挟み込まれて固定されている。また、本実施形態において、各々の金属板５０は、扁平な捲回体３０の接続部３１ｄ，３２ｄを厚さ方向に二分割するように拡開された第１の部分５１及び第２の部分５２を備えている。
【００４１】
各集電板４０は、各金属板５０の第１の部分５１及び第２の部分５２との間に、それぞれ二分割された接続部３１ｄ，３２ｄを挟む一対の接続片４２を有している。各集電板４０及び各金属板５０は、それぞれ二分割された接続部３１ｄ，３２ｄを挟んで圧縮した状態で、超音波圧接によって接続部３１ｄ，３２ｄに接合される。これにより、正極電極３１が正極集電板４０Ａを介して正極外部端子２０Ａに電気的に接続され、負極電極３２が負極集電板４０Ｂを介して負極外部端子２０Ｂに電気的に接続され、捲回体３０が集電板４０を介して蓋組立体に固定される。
【００４２】
なお、捲回体３０の捲回軸Ａ方向において、セパレータ３３，３４の幅は負極合剤層３２ｂの幅よりも広いが、正極電極３１及び負極電極３２の箔露出部３１ｃ，３２ｃは、それぞれセパレータ３３，３４の幅方向端部よりも幅方向外側に突出している。したがって、セパレータ３３，３４は、正極電極３１及び負極電極３２の接続部３１ｄ，３２ｄを金属板５０と集電板４０との間に挟んで超音波圧接する際の支障にはならない。
【００４３】
その後、蓋組立体に保持された捲回体３０を、図２に示す絶縁保護フィルム６１で覆うとともに一対の絶縁ケース６２によって捲回体３０の捲回軸Ａ方向の両端部及び一対の集電板４０を覆う。絶縁保護フィルム６１及び絶縁ケース６２は、ポリプロピレン等の絶縁性を有する樹脂材料によって製作され、捲回体３０及び集電板４０を電池缶１１に対して絶縁する。なお、絶縁保護フィルム６１及び絶縁ケース６２は、一体に設けられていてもよい。そして、蓋組立体に保持された捲回体３０を電池缶１１の開口部から挿入し、例えばレーザ溶接によって電池蓋１２を電池缶１１の開口部の全周に亘って接合する。
【００４４】
その後、電池蓋１２の注液口１４を介して電池容器１０内に非水電解液を注入し、例えばレーザ溶接によって注液口１４に注液栓１５を接合して電池容器１０を密閉する。電池容器１０に注入する非水電解液としては、例えば、エチレンカーボネート等の炭酸エステル系の有機溶媒に６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）等のリチウム塩が溶解された非水電解液を用いることができる。
【００４５】
以上の構成により、角形二次電池１００は、供給された外部発電電力を外部端子２０及び集電板４０を介して捲回体３０に蓄積して充電され、捲回体３０に蓄積された電力を集電板４０及び外部端子２０を介して外部機器に供給することができる。
【００４６】
以下、本実施形態の角形二次電池１００の特徴構成について詳細に説明する。
【００４７】
図５は、図４に示す捲回体３０の捲回軸Ａ方向端部の拡大断面図である。図６は、図５に示す捲回体３０の要部拡大図である。図５及び図６では、捲回体３０の軸芯３５の近傍にセパレータ３３，３４を介在させて捲回した正極電極３１及び負極電極３２の内周部を模式的に表し、その外側の外周部のセパレータ３３，３４、正極電極３１及び負極電極３２の図示を省略している。また、図５及び図６では、負極側の構成を示しているが、正極側の構成も負極側の構成と同様であるので、正極側の構成の説明を省略する。
【００４８】
本実施形態の角形二次電池１００は、前述のように、セパレータ３３，３４を介在させて正極電極３１及び負極電極３２を捲回した捲回体３０と、捲回体３０の捲回軸Ａ方向の両端部に設けられた正極電極３１及び負極電極３２の接続部３１ｄ，３２ｄに接合される集電板４０と、集電板４０との間に接続部３１ｄ，３２ｄを挟んで接続部３１ｄ，３２ｄに接合される金属板５０と、を備えている。本実施形態の角形二次電池１００は、金属板５０，５０と正極電極３１及び負極電極３２の合剤層３１ｂ，３２ｂとの間に、セパレータ３３，３４と樹脂部材７０とが配置されていることを最大の特徴としている。より詳細には、金属板５０，５０と正極電極３１及び負極電極３２の最内周の合剤層３１ｂ，３２ｂの捲回軸Ａ方向の端部との間に、セパレータ３３，３４と樹脂部材７０とが配置されている
【００４９】
より詳細には、捲回体３０の軸芯３５の周りには、まず、一周以上に亘ってセパレータ３３，３４が捲回されている。最内周に捲回されたセパレータ３３，３４の外側には、負極電極３２がセパレータ３３，３４の間に挟み込まれた状態で、軸芯３５の周りに一周以上に亘って捲回されている。さらにその外側には、正極電極３１がセパレータ３３，３４の間に挟み込まれ、セパレータを３３，３４介在させた状態で、正極電極３１及び負極電極３２が軸芯３５の周りに複数周に亘って捲回されている。捲回体３０の最外周部分では、正極電極３１の外周に負極電極３２が一周以上に亘って捲回され、さらにその外周にセパレータ３３，３４が複数周に亘って捲回されている。セパレータ３３，３４の捲回方向の終端部は、例えば、粘着テープによって捲回体３０の外周面を構成するセパレータ３４に固定されている。
【００５０】
捲回体３０の最内周に一周以上に亘って捲回されたセパレータ３３，３４の捲回軸Ａ方向の端部は、軸芯３５の捲回軸Ａ方向の端部よりも突出している。軸芯３５の捲回軸Ａ方向の端部よりも突出したセパレータ３３，３４は、軸芯３５に固定された金属板５０が捲回体３０の接続部３２ｄを厚さ方向に二分割するように拡開されることで、金属板５０に沿って湾曲し、金属板５０（図４参照）と負極電極３２の合剤層３２ｂの捲回軸Ａ方向の端部との間に配置されている。さらに、金属板５０とセパレータ３３，３４との間には、樹脂部材７０が配置されている。
【００５１】
樹脂部材７０は、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等の樹脂材料、又は、ポリブタジエン系、ニトリル系、或いはクロロプレン系の合成ゴム等によって製作することができる。樹脂部材７０は、セパレータ３３，３４とともに金属板５０と負極電極３２の合剤層３２ｂとの間に配置されている。より詳細には、樹脂部材７０は、金属板５０とセパレータ３３，３４との間に配置され、セパレータ３３，３４は、樹脂部材７０と最内周の負極電極３２の合剤層３２ｂの捲回軸Ａ方向の端部との間に配置されている。樹脂部材７０の端部は、金属板５０の端部とともに軸芯３５の溝部３５ａに嵌め込まれて固定されている。
【００５２】
なお、樹脂部材７０の厚さは、セパレータ３３，３４の厚さよりも厚いことが好ましい。例えば、セパレータ３３，３４の厚さが、例えば１０μｍから３０μｍ程度である場合に、樹脂部材７０の厚さは、例えば４０μｍから１００μｍ程度の厚さにすることができる。本実施形態の樹脂部材７０は、金属板５０と負極電極３２の合剤層３２ｂとの間に配置された一枚の樹脂シートである。なお、樹脂部材７０は、金属板５０と負極電極３２の合剤層３２ｂとの間に配置された二枚以上の樹脂シートとすることもできる。
【００５３】
また、樹脂部材７０の強度及び耐久性は、セパレータ３３，３４の強度及び耐久性よりも高いことが好ましい。また、樹脂部材７０は、弾性材料によって製作され、金属板５０に沿って湾曲するように弾性変形することで、負極電極３２の合剤層３２ｂから遠ざかる方向の復元力を金属板５０に対して作用させることが好ましい。なお、正極側も負極側と同様に、金属板５０と正極電極３１の合剤層３１ｂとの間に、セパレータ３３，３４と樹脂部材７０とが配置されている。
【００５４】
以下、本実施形態の角形二次電池１００の作用について説明する。
【００５５】
本実施形態の角形二次電池１００は、前述のように、セパレータ３３，３４を介在させて正極電極３１及び負極電極３２を捲回した捲回体３０と、捲回体３０の捲回軸Ａ方向の両端部に設けられた正極電極３１及び負極電極３２の接続部３１ｄ，３２ｄに接合される集電板４０と、集電板４０との間に接続部３１ｄ，３２ｄを挟んで該接続部３１ｄ，３２ｄに接合される金属板５０と、を備えている。そして、金属板５０と正極電極３１及び負極電極３２の最内周の合剤層３１ｂ，３２ｂの捲回軸Ａ方向の端部との間に、セパレータ３３，３４と樹脂部材７０とが配置されている。
【００５６】
これにより、集電板４０と金属板５０との間に正極電極３１及び負極電極３２の接続部３１ｄ，３２ｄを挟んでこれらを超音波圧接によって接合する際に、樹脂部材７０及びセパレータ３３，３４によって金属板５０の振動を吸収することができる。また、樹脂部材７０及びセパレータ３３，３４によって金属板５０が直接的に正極電極３１及び負極電極３２の合剤層３１ｂ，３２ｂに接触するのを防止することができる。
【００５７】
一方、前記特許文献１に記載された従来の角形二次電池では、金属板と電極の合剤層の端部との間に樹脂部材を有しない。そのため、金属板と電極の合剤層の端部との間には、最善でもセパレータのみが配置されることになるが、セパレータのみでは金属板の振動を十分に緩和することができず、金属板と電極の合剤層の端部との接触を十分に防止できない虞がある。
【００５８】
これに対し、本実施形態の角形二次電池１００では、金属板５０と正極電極３１及び負極電極３２の合剤層３１ｂ，３２ｂの端部との間に、セパレータ３３，３４に加えて樹脂部材７０を配置している。これにより、樹脂部材７０によって金属板５０の振動を十分に緩和し、金属板５０と正極電極３１及び負極電極３２の合剤層３１ｂ，３２ｂの端部との接触をより確実に防止することが可能になる。したがって、本実施形態の角形二次電池１００によれば、金属板５０の振動による正極電極３１及び負極電極３２の合剤層３１ｂ，３２ｂからの活物質の脱落を抑制し、金属板５０の振動に起因する電気特性の低下を防止することができる。
【００５９】
また、樹脂部材７０の厚さをセパレータ３３，３４の厚さよりも厚くすることで、樹脂部材７０による金属板５０の振動及び衝撃の吸収効果をより向上させることができる。また、樹脂部材７０が、金属板５０と正極電極３１及び負極電極３２の合剤層３１ｂ，３２ｂとの間に配置された一以上の樹脂シートである場合には、各樹脂シートによって振動の吸収効果が得られるだけでなく、複数の樹脂シートを用いることで、樹脂部材７０を介した振動の伝達をより効果的に抑制することができる。
【００６０】
また、金属板５０は、捲回軸Ａ方向における軸芯３５の一端と他端に固定され、扁平な捲回体３０の接続部３１ｄ，３２ｄを厚さ方向に二分割するように拡開された第１の部分５１及び第２の部分５２を備えている。また、集電板４０は、金属板５０の第１の部分５１及び第２の部分５２との間に、二分割された接続部３１ｄ，３２ｄのそれぞれを挟む一対の接続片４２を有している。これにより、捲回体３０の捲回数が増加して接続部３１ｄ，３２ｄの厚さが増加しても、捲回体３０の厚さ方向に二分割した接続部３１ｄ，３２ｄを、集電板４０と金属板５０との間に挟んで、これらを容易に超音波圧接することができる。
【００６１】
また、金属板５０の端部は、軸芯３５の捲回軸Ａ方向の一端と他端に設けられた溝部３５ａに固定されている。これにより、軸芯３５によって金属板５０を支持し、捲回体３０の接続部３１ｄ，３２ｄを厚さ方向に二分割するように拡開するのを容易にすることができる。また、樹脂部材７０の端部は、金属板５０の端部とともに軸芯３５の溝部３５ａに固定されている。これにより、樹脂部材７０の配置を金属板５０の配置と同時に一工程で行うことができ、製造工程を簡略化して角形二次電池１００の生産性を向上させることができる。
【００６２】
また、樹脂部材７０が弾性材料によって製作されている場合には、樹脂部材７０が金属板５０に沿って湾曲するように弾性変形することで、正極電極３１及び負極電極３２の合剤層３１ｂ，３２ｂから遠ざかる方向の復元力を金属板５０に対して作用させることができる。これにより、正極電極３１及び負極電極３２の合剤層３１ｂ，３２ｂの端部に向けた金属板５０の振動を抑制し、樹脂部材７０と正極電極３１及び負極電極３２の合剤層３１ｂ，３２ｂの端部との間の隙間を確保し、金属板５０の振動による正極電極３１及び負極電極３２の合剤層３１ｂ，３２ｂからの活物質の脱落をより効果的に抑制することができる。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態の角形二次電池１００によれば、金属板５０と正極電極３１及び負極電極３２の合剤層３１ｂ，３２ｂとの間にセパレータ３３，３４と樹脂部材７０とを配置することで、金属板５０の振動に起因する電気特性の低下を防止することができる。
【００６４】
［実施形態２］
次に、本発明の実施形態２に係る角形二次電池について、図１から図４を援用し、図７を用いて説明する。本実施形態の角形二次電池は、樹脂部材７０の一部が、軸芯３５の外周面３５ｂと該軸芯３５に捲回された負極電極３２との間に配置されている点で、前述の実施形態１で説明した角形二次電池１００と異なっている。本実施形態の角形二次電池のその他の点は、実施形態１の角形二次電池１００と同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６５】
本実施形態の角形二次電池において、樹脂部材７０は、捲回軸Ａ方向において、一方の端部が軸芯３５の外周面３５ｂと該軸芯３５に捲回された負極電極３２との間に配置され、他方の端部が金属板５０と負極電極３２の箔露出部３２ｃとの間に配置されている。より詳細には、樹脂部材７０の一方の端部は、軸芯３５の外周面３５ｂ上に配置され、その外側にセパレータ３３が１周以上に亘って捲回され、その外側に負極電極３２が捲回されている。
【００６６】
本実施形態の角形二次電池によれば、金属板５０と正極電極３１及び負極電極３２の合剤層３１ｂ，３２ｂとの間に、セパレータ３３と樹脂部材７０とを配置することで、前述の実施形態１の角形二次電池１００と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
さらに、本実施形態の角形二次電池は、前述の実施形態１の角形二次電池１００と比較して、金属板５０に沿って湾曲する樹脂部材７０の曲率半径が小さくなり、樹脂部材７０の弾性変形量が増加する。そのため、樹脂部材７０から金属板５０に作用する復元力をより大きくすることができる。これにより、正極電極３１及び負極電極３２の合剤層３１ｂ，３２ｂの端部に向けた金属板５０の振動をより効果的に抑制し、樹脂部材７０と正極電極３１及び負極電極３２の合剤層３１ｂ，３２ｂの端部との間の隙間を確保し、金属板５０の振動による正極電極３１及び負極電極３２の合剤層３１ｂ，３２ｂからの活物質の脱落をより効果的に抑制することができる。
【００６８】
［実施形態３］
次に、本発明の実施形態３に係る角形二次電池について、図１から図４を援用し、図８を用いて説明する。図８は、本発明の実施形態３に係る角形二次電池の図６に相当する要部拡大図である。
【００６９】
本実施形態の角形二次電池は、樹脂部材７０が軸芯３５の捲回軸Ａ方向の長さの全体に亘って配置されている点で、前述の実施形態２で説明した角形二次電池と異なっている。本実施形態の角形二次電池のその他の点は、実施形態２の角形二次電池と同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００７０】
本実施形態の角形二次電池において、樹脂部材７０は、捲回軸Ａ方向において、中間部が軸芯３５の外周面３５ｂと該軸芯３５に捲回された負極電極３２との間に配置され、両端部が金属板５０と負極電極３２の箔露出部３２ｃとの間に配置されている。より詳細には、樹脂部材７０の中間部は、軸芯３５の外周面３５ｂ上に配置され、その外側にセパレータ３３，３４が１周以上に亘って捲回され、その外側に負極電極３２が捲回されている。また、樹脂部材７０の両端部は、軸芯３５の捲回軸Ａ方向の両端部から突出している。
【００７１】
本実施形態の角形二次電池によれば、前述の実施形態２の角形二次電池と同様の効果が得られるだけでなく、軸芯３５の外周面３５ｂ上にシート状の樹脂部材７０を捲回し、その外側にセパレータ３３を捲回し、さらにその外側に負極電極３２を捲回する製造工程を採用することが可能になる。したがって、新たな製造設備を導入する必要がなく、製造工程を容易にすることができる。
【００７２】
以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７３】
３０    捲回体
３１    正極電極（電極）
３１ｃ  箔露出部
３１ｄ  接続部
３２    負極電極（電極）
３２ｃ  箔露出部
３２ｄ  接続部
３３    セパレータ
３４    セパレータ
３５    軸芯
３５ａ  溝部
３５ｂ  外周面
４０    集電板
４２    接続片
５０    金属板
５１    第１の部分
５２    第２の部分
７０    樹脂部材（樹脂シート）
１００  角形二次電池
Ａ      捲回軸
【図１】
2016219356.tif 000003
【図２】
2016219356.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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