(57)【要約】【課題】集電板の剛性を向上させることができる角形二次電池を提供する。【解決手段】本発明の角形二次電池１００は、電池容器内で捲回群の電極に接続されて捲回群を支持する集電板４４、２４を有しており、集電板４４、２４は、母材４５、２５と、母材４５、２５よりもヤング率が高い部材４６、２６とをクラッド接合させたクラッド材により構成されている。【選択図】図６
2016143618.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極を捲回した捲回群と、該捲回群を収容する電池容器と、該電池容器内で前記捲回群の電極に接続されて前記捲回群を支持する集電板とを有する角形二次電池であって、
前記集電板は、母材と、該母材よりもヤング率が高い部材とをクラッド接合させたクラッド材により構成されていることを特徴とする角形二次電池。
【請求項２】
前記電極は、金属箔を有し、
前記集電板の母材は、前記金属箔と同種の金属材料からなり、前記金属箔と溶接接合されている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】
前記電池容器の外部に露出する外部端子と、
前記電池容器を貫通して前記外部端子と前記集電板との間を電気的に接続する接続部と、を有し、
該接続部は、前記集電板の母材と同種の金属材料からなり、前記集電板の母材に溶接接合されてい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】
前記電池容器は、有底角形の電池缶と、該電池缶の上部に開口する開口部を閉塞する電池蓋とを有し、
前記集電板は、前記電池蓋の裏面に沿って対向して配置される基部と、該基部の側端で折曲されて前記電池缶の側面に沿って前記電池缶の底面に向かって延出し、前記金属箔に溶接される溶接部と、を有し、
前記集電板の部材は、前記基部の少なくとも一部と前記溶接部の少なくとも一部との間に亘って連続して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５】
前記捲回群は、正極電極と負極電極とを有し、
前記集電板は、前記正極電極に接続されて前記捲回群を支持する正極集電板と、前記負極電極に接続されて前記捲回群を支持する負極集電板とを有し、
前記正極集電板と前記負極集電板の少なくとも一方が前記クラッド材により構成されている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６】
前記正極電極は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる正極金属箔を有し、
前記正極集電板の母材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、前記正極金属箔と溶接接合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】
前記負極電極は、銅または銅合金からなる負極金属箔を有し、
前記負極集電板の母材は、銅または銅合金からなり、前記負極金属箔と溶接接合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８】
前記正極集電板の部材は、ステンレス、チタン、クロム、モリブデン、タングステン、バナジウム、タンタル、ニオブの群から選ばれるいずれか一つであることを特徴とする請求項６または７に記載の角形二次電池。
【請求項９】
前記負極集電板の部材は、ステンレス、チタン、クロム、モリブデン、タングステン、バナジウム、タンタルの群から選ばれるいずれか一つであることを特徴とする請求項６または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、電池缶の内部に捲回群が収納され、その捲回群から集電板を介して電力を取り出す二次電池に関し、具体的にはその集電板の構造を改良した角形二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車等の動力源として、エネルギー密度が高い電池である円筒形および角形二次電池の開発が進められている。これらのうち、角形二次電池で多く採用されている技術として、（特許文献１）がある。この公報には、「端子部の腐食が抑制され各端子部と電極群との接続状態を長期に亘って良好に維持することができると共に歩留まりを向上することができる非水電解質二次電池及びその製造方法を提供することを目的とする。」と記載されている（要約参照）。この集電板と端子は一体の単一金属により作られていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2011-204405号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
角形二次電池では、大容量化の要求があり、捲回群の重量が増加してきた。しかし、集電板は、銅やアルミニウムにより構成されているため、電気伝導性には優れているが、剛性不足が問題になってきた。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、集電板の剛性を向上させることができる角形二次電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する本発明の角形二次電池は、電極を捲回した捲回群と、該捲回群を収容する電池容器と、該電池容器内で前記捲回群の電極に接続されて前記捲回群を支持する集電板とを有する角形二次電池であって、前記集電板は、母材と、該母材よりもヤング率が高い部材とをクラッド接合させたクラッド材により構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、集電板の剛性を向上させることができる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】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分解斜視図。
【図３】捲回群の分解斜視図。
【図４】実施例１における蓋組立体の分解斜視の概念図。
【図５】実施例１における蓋組立体のかしめ部断面の概念図。
【図６】実施例１における集電板の構成を説明する概念図。
【図７】実施例２における集電板の構成を説明する概念図。
【図８】実施例３における集電板の構成を説明する概念図。
【図９】実施例４における集電板の構成を説明する概念図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明が適用される実施例について図面を用いて説明する。なお、以下の各実施例では、角形二次電池がリチウムイオン二次電池である場合を例に説明するが、リチウムイオン二次電池に限定されるものではなく、他の電池にも適用できる。
【００１０】
［実施例１］
図１は、角形二次電池の外観斜視図、図２は、角形二次電池の分解斜視図である。
角形二次電池１００は、扁平状の捲回群３を有する扁平捲回形の電池であり、捲回群３を収容する電池容器を備えている。電池容器は、有底角形の電池缶１と、電池缶１の上部に開口する開口部１ａを閉塞する電池蓋６を有する。電池缶１は、相対的に面積の大きい一対の対向する幅広側面１ｂと、相対的に面積の小さい一対の対向する幅狭側面１ｃと、矩形の底面１ｄとを有しており、上部には上方に向かって解放された開口部１ａが形成されている。
【００１１】
電池缶１内には、捲回群３が収容され、電池缶１の開口部１ａが電池蓋６によって封止されている。電池蓋６は、略矩形平板状であって、電池缶１の上方開口部１ａを塞ぐように溶接されて電池缶１が封止されている。電池蓋６には、正極外部端子１４と、負極外部端子１２が設けられている。正極外部端子１４と負極外部端子１２を介して捲回群３に充電され、また外部負荷に電力が供給される。電池蓋６には、ガス排出弁１０が一体的に設けられ、電池容器内の圧力が上昇すると、ガス排出弁１０が開いて内部からガスが排出され、電池容器内の圧力が低減される。これによって、角形二次電池１００の安全性が確保される。
【００１２】
捲回群３は、絶縁保護フィルム２に覆われた状態で電池缶１内に収容されている。捲回群３は、扁平形状に捲回されているため、断面半円形状の互いに対向する一対の湾曲面部と、これら一対の湾曲面部の間に連続して形成される平坦面部とを有している。捲回群３は、捲回軸方向が電池缶１の横幅方向に沿うように、一方の湾曲面部側から電池缶１内に挿入され、他方の湾曲面部側が電池缶１の上部である開口部１ａ側に配置される。
【００１３】
捲回群３の正極金属箔露出部３４ｂは、正極集電板４４に接合されており、正極集電板４４を介して電池蓋６に設けられた正極外部端子１４と電気的に接続されている。また、捲回群３の負極金属箔露出部３２ｂは、負極集電板２４に接合されており、負極集電板２４を介して電池蓋６に設けられた負極外部端子１２と電気的に接続されている。これにより、正極集電板４４および負極集電板２４を介して捲回群３から外部負荷へ電力が供給され、正極集電板４４および負極集電板２４を介して捲回群３へ外部発電電力が供給され充電される。
【００１４】
正極集電板４４と負極集電板２４、及び、正極外部端子１４と負極外部端子１２を、それぞれ電池蓋６から電気的に絶縁するために、ガスケット５および絶縁板７が電池蓋６に設けられている。また、注液口９から電池缶１内に電解液を注入した後、電池蓋６に注液栓１１をレーザ溶接により接合して注液口９を封止し、角形二次電池１００を密閉する。
【００１５】
ここで、正極外部端子１４および正極集電板４４の形成素材としては、例えばアルミニウムやアルミニウム合金が挙げられ、負極外部端子１２および負極集電板２４の形成素材としては、例えば銅や銅合金が挙げられる。また、絶縁板７およびガスケット５の形成素材としては、例えばポリブチレンテレフタレートやポリフェニレンサルファイド、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂等の絶縁性を有する樹脂材が挙げられる。
【００１６】
また、電池蓋６には、電池容器内に電解液を注入するための注液口９が設けられており、この注液口９は、電解液を電池容器内に注入した後に注液栓１１によって封止される。ここで、電池容器内に注入される電解液としては、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適用することができる。
【００１７】
正極外部端子１４、負極外部端子１２は、バスバー等に溶接接合される溶接接合部を有している。溶接接合部は、電池蓋６から上方に突出する直方体のブロック形状を有しており、下面が電池蓋６の表面に対向し、上面が所定高さ位置で電池蓋６と平行になる構成を有している。正極外部端子１４には、正極集電板４４との間を電気的に接続する正極接続部１４ａが一体に形成され、負極外部端子１２には、負極集電板２４との間を電気的に接続する負極接続部１２ａが一体に形成されている。
【００１８】
正極接続部１４ａと負極接続部１２ａは、正極外部端子１４と負極外部端子１２の下面からそれぞれ突出して先端が電池蓋６の正極側貫通孔４７と負極側貫通孔２７に挿入可能な円柱形状を有している。正極接続部１４ａと負極接続部１２ａは、電池蓋６を貫通して正極集電板４４と負極集電板２４のそれぞれの基部４４ａ、２４ａよりも電池缶１の内部側に突出しており、先端がかしめられて、正極外部端子１４及び負極外部端子１２と、正極集電板４４及び負極集電板２４を電池蓋６に一体に固定している。正極接続部１４ａと負極接続部１２ａのかしめ部は、正極集電板４４と負極集電板２４の基部４４ａ、２４ａにそれぞれ溶接接合されており、導電性の確保と固定強度の向上が図られている。正極外部端子１４及び負極外部端子１２と電池蓋６との間には、ガスケット５が介在されており、正極集電板４４及び負極集電板２４と電池蓋６との間には、絶縁板７が介在されている。
【００１９】
正極集電板４４及び負極集電板２４は、電池蓋６の裏面に対向して配置される矩形板状のそれぞれの基部４４ａ、２４ａと、それぞれの基部４４ａ、２４ａの側端で折曲されて、電池缶１の幅広側面１ｂに沿って底面１ｄ側に向かって延出し、捲回群３の正極金属箔露出部３４ｂ及び負極金属箔露出部３２ｂに対向して重ね合わされた状態で接続される溶接部４４ｂ及び溶接部２４ｂを有している。それぞれの基部４４ａ、２４ａには、正極接続部１４ａ及び負極接続部１２ａが挿通される開口穴４４ｃ、２４ｃがそれぞれ形成されている。
【００２０】
捲回群３の周囲には、絶縁保護フィルム２が巻き付けられている。絶縁保護フィルム２は、捲回群３の扁平面に沿う方向でかつ捲回群３の捲回軸方向に直交する方向を中心軸方向として捲回群３に巻き付けられている。絶縁保護フィルム２は、例えばＰＰ（ポリプロピレン）などの合成樹脂製の一枚のシートまたは複数のフィルム部材からなり、捲回群３の扁平面と平行な方向でかつ捲回軸方向に直交する方向を巻き付け中心として巻き付けた場合に、少なくとも１周以上巻き付けて全体を完全に覆うことができる大きさを有している。
【００２１】
図３は、捲回群の一部を展開した状態を示す分解斜視図である。
捲回群３は、負極電極３２と正極電極３４を間にセパレータ３３、３５を介して扁平状に捲回することによって構成されている。セパレータ３３、３５は、正極電極３４と負極電極３２との間を絶縁する役割を有している。捲回群３は、最外周の電極が負極電極３２であり、さらにその外側にもセパレータ３３、３５が捲回される。
【００２２】
正極電極３４は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる正極金属箔と、正極金属箔の両面に正極活物質を含む正極合剤が塗工されて形成された正極合剤層３４ａを有しており、正極金属箔の幅方向一方側の端部には、正極合剤を塗工しない正極金属箔露出部３４ｂが設けられている。
【００２３】
負極電極３２は、銅または銅合金からなる負極金属箔と、負極金属箔の両面に負極活物質を含む負極合剤が塗工されて形成された負極合剤層３２ａを有しており、負極金属箔の幅方向他方側の端部には、負極合剤を塗工しない負極金属箔露出部３２ｂが設けられている。
正極金属箔露出部３４ｂと負極金属箔露出部３２ｂは、正極金属箔及び負極金属箔の金属面が露出した領域であり、捲回群３は、捲回軸方向の一方側と他方側の位置に正極金属箔露出部３４ｂと負極金属箔露出部３２ｂとが分かれて配置されるように重ね合わされた状態で捲回される。
【００２４】
負極電極３２の負極合剤層３２ａが塗布された部分は、正極電極３４の正極合剤層３４ａが塗布された部分よりも幅方向に大きく、正極合剤層３４ａが塗布された部分は、必ず負極合剤層３２ａが塗布された部分に挟まれるように重ね合わされる。正極金属箔露出部３４ｂ及び負極金属箔露出部３２ｂは、平坦面部で束ねられて溶接により集電板４４、２４の溶接部４４ｂ、２４ｂに接合される。尚、セパレータ３３、３５は幅方向で負極合剤層３２ａが塗布された部分よりも広いが、正極金属箔露出部３４ｂ及び負極金属箔露出部３２ｂで端部の金属箔面が露出する位置に捲回されるため、束ねて溶接する場合の支障にはならない。
【００２５】
負極電極３２に関しては、負極活物質として非晶質炭素粉末１００重量部に対して、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。）を添加し、これに分散溶媒としてＮ−メチルピロリドン（以下、ＮＭＰという。）を添加、混練した負極合剤を作製した。この負極合剤を厚さ１０μｍの負極金属箔の両面に溶接部分となる負極未塗工部を残して塗布した。その後、乾燥、プレス、裁断工程を経て、負極金属箔を含まない負極活物質塗布部の厚さが７０μｍの負極電極３２を得た。
【００２６】
尚、本実施形態では、負極活物質に非晶質炭素を用いる場合について例示したが、これに限定されるものではなく、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）、またはそれの複合材料でもよく、その粒子形状においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状等、特に制限されるものではない。
【００２７】
正極電極３４に関しては、正極活物質としてマンガン酸リチウム（化学式ＬｉＭｎ２Ｏ４）１００重量部に対し、導電材として１０重量部の鱗片状黒鉛と結着剤として１０重量部のＰＶＤＦとを添加し、これに分散溶媒としてＮＭＰを添加、混練した正極合剤を作製した。この正極合剤を厚さ２０μｍの正極金属箔の両面に溶接部分となる正極未塗工部を残して塗布した。その後、乾燥、プレス、裁断工程を経て、正極金属箔を含まない正極活物質塗布部厚さ９０μｍの正極電極３４を得た。
【００２８】
また、本実施例では、正極活物質にマンガン酸リチウムを用いる場合について例示したが、スピネル結晶構造を有する他のマンガン酸リチウムや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や層状結晶構造を有すコバルト酸リチウムやチタン酸リチウムやこれらの一部を金属元素で置換またはドープしたリチウム-金属複合酸化物を用いるようにしてもよい。
【００２９】
また、本実施例では、正極電極、負極電極における塗工部の結着材としてＰＶＤＦを用いる場合について例示したが、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およびこれらの混合体などを用いることができる。また、軸芯としては例えば、正極金属箔、負極金属箔、セパレータ３３、３５のいずれよりも曲げ剛性の高い樹脂シートを捲回して構成したものを用いることができる。捲回群３は、軸芯を有していない構造であってもよい。
【００３０】
図４は実施例１における蓋組立体の分解斜視の概念図、図５は実施例１における蓋組立体のかしめ部断面の概念図である。図６は、実施例１における正極集電板の構成を説明する概念図であり、図中（ａ）は、正極集電板を模式的に示す斜視図、（ｂ）は、（ａ）のｂ方向矢視図、（ｃ）は、（ａ）のｃ方向矢視図、（ｄ）は、（ａ）のｄ方向矢視図である。
【００３１】
蓋組立体は、図４に示すように、電池蓋６と、電池蓋６に設けられる正極外部端子１４及び負極外部端子１２と、正極外部端子１４により電池蓋６に一体にかしめ固定される正極集電板４４と、負極外部端子１２により電池蓋６に一体にかしめ固定される負極集電板２４を有している。捲回群３の正極金属箔露出部３４ｂ及び負極金属箔露出部３２ｂは、平坦面部で捲回群３の厚さ方向に束ねられて、正極集電板４４と負極集電板２４の溶接部４４ｂ、２４ｂにそれぞれ溶接接合されている。溶接接合の方法としては、例えば超音波溶接、レーザ溶接、抵抗溶接などが用いられる。
【００３２】
正極集電板４４と負極集電板２４は、母材４５、２５と、母材４５、２５よりもヤング率の高い金属材料からなる部材４６、２６とをクラッド接合させたクラッド材により構成されている。したがって、従来の母材のみで構成されたものと比較して、正極集電板４４および負極集電板２４の剛性を向上させることができる。したがって、重量が大きい捲回群を支持することが可能となり、例えば角形二次電池１００をＰＨＥＶ（プラグインハイブリッド自動車）やＥＶ（電気自動車）に用いた場合等において、振動や衝撃への耐性を高くする効果が得られる。
【００３３】
正極集電板４４は、捲回群３に対向する面に母材４５が配置され、電池蓋６および電池缶１に対向する面に部材４６が配置されている。そして、溶接部４４ｂの母材４５が捲回群３の正極金属箔露出部３４ｂに溶接接合されている。正極集電板４４の母材４５は、基部４４ａと溶接部４４ｂとの間に亘って連続して配置されており、正極集電板４４の部材４６は、基部４４ａの少なくとも一部と溶接部４４ｂの少なくとも一部との間に亘って連続して配置されている。本実施例では、母材４５は、基部４４ａの捲回群３に対向する面の全面と、溶接部４４ｂの捲回群３に対向する面の全面に亘って連続して配置されており、部材４６は、基部４４ａの電池蓋６に対向する面の全面と、溶接部４４ｂの電池缶１内で幅広側面１ｂに対向する面の全面に亘って連続して配置されている。
【００３４】
部材４６は、基部４４ａと溶接部４４ｂとの間に亘って連続して配置されているので、正極集電板４４の中で最も大きな力が作用する箇所である基部４４ａと溶接部４４ｂとの境界部分を補強することができる。したがって、正極集電板４４によって捲回群３を支持するための支持剛性を向上させることができ、電池容器内における捲回群３の揺れや振動を効果的に防ぐことができる。
【００３５】
負極集電板２４は、捲回群３に対向する面の全面に亘って母材２５が配置され、電池蓋６および電池缶１に対向する面の全面に亘って部材２６が配置されている。そして、溶接部２４ｂの母材２５が捲回群３の負極金属箔露出部３２ｂに溶接接合されている。負極集電板２４の母材２５は、基部２４ａと溶接部２４ｂとの間に亘って連続して配置されており、負極集電板２４の部材２６は、基部２４ａの少なくとも一部と溶接部２４ｂの少なくとも一部との間に亘って連続して配置されている。本実施例では、母材２５は、基部２４ａの捲回群３に対向する面の全面と、溶接部２４ｂの捲回群３に対向する面の全面に亘って連続して配置されており、部材２６は、基部２４ａの電池蓋６に対向する面の全面と、溶接部２４ｂの電池缶１内で幅広側面１ｂに対向する面の全面に亘って連続して配置されている。
【００３６】
部材２６は、基部２４ａと溶接部２４ｂとの間に亘って連続して配置されているので、負極集電板２４の中で最も大きな力が作用する箇所である基部２４ａと溶接部２４ｂとの境界部分を補強することができる。したがって、負極集電板２４によって捲回群３を支持するための支持剛性を向上させることができ、電池容器内における捲回群３の揺れや振動を効果的に防ぐことができる。
【００３７】
正極集電板４４の母材４５には、正極金属箔と同種の金属材料であるアルミニウムまたはアルミニウム合金が用いられており、部材４６には、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりもヤング率の高い金属材料としてステンレスが用いられている。そして、負極集電板２４の母材２５には、負極金属箔と同種の金属材料である銅または銅合金が用いられており、部材２６には、銅または銅合金よりもヤング率の高い金属材料としてステンレスが用いられている。したがって、正極集電板４４と捲回群３の正極金属箔露出部３４ｂとの溶接、および、負極集電板２４と捲回群３の負極金属箔露出部３２ｂとの溶接は、それぞれ同種の金属材料同士の溶接となり、従来の溶接方法での接合が可能であり、容易に溶接することができる。
【００３８】
また、正極外部端子１４は、正極接続部１４ａのかしめ部において正極集電板４４に溶接接合されており、負極外部端子１２は、負極接続部１２ａのかしめ部において負極集電板２４に溶接接合されている。正極外部端子１４には、正極集電板４４の母材４５と同種の金属材料であるアルミニウムまたはアルミニウム合金が用いられ、負極外部端子１２には、負極集電板２４の母材２５と同種の金属材料である銅または銅合金が用いられている。したがって、正極外部端子１４の正極接続部１４ａのかしめ部と正極集電板４４との溶接、および、負極外部端子１２の負極接続部１２ａのかしめ部と負極集電板２４との溶接も、それぞれ同種の金属材料同士の溶接となり、従来の溶接方法での接合が可能であり、容易に溶接することができる。
【００３９】
表１は、アルミニウムと他金属の材料比率ごとのヤング率を示している。表１に示すように、ステンレス、チタン、クロム、モリブデン、タングステン、バナジウム、タンタル、ニオブなど、アルミニウムよりも高いヤング率を持つ金属材料を部材として用い、アルミニウムを母材４５としてクラッド材を構成することで、アルミニウムまたはアルミニウム合金のみで正極集電板を構成するよりも高い剛性を持つことができる。
【表１】
2016143618.tif 000003
【００４０】
表２は、アルミニウム合金のヤング率を示している。本実施例では、アルミニウム（純アルミ）の代わりにアルミニウム合金を母材としてクラッド材を構成することもできる。
【表２】
2016143618.tif 000004
【００４１】
アルミニウムまたはアルミニウム合金を母材とし、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりも安価な金属材料を部材としたクラッド材により正極集電板を構成した場合、アルミニウムまたはアルミニウム合金のみからなる正極集電板よりも安価な集電板が得られる。したがって、材料費を低く抑えることができ、角形二次電池１００を安価に提供することができる。
【００４２】
アルミニウムまたはアルミニウム合金を母材とし、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりも軽量な金属材料を部材としたクラッド材により正極集電板を構成した場合、アルミニウムまたはアルミニウム合金のみからなる正極集電板よりも軽量な集電板が得られる。したがって、角形二次電池１００全体の軽量化を図ることができる。
【００４３】
本実施例は負極集電板２４にも適用可能である。表３は、銅と他金属の材料比率ごとのヤング率を示している。表３に示すように、ステンレス、チタン、クロム、モリブデン、タングステン、バナジウム、タンタルなど、銅よりも高いヤング率を持つ金属が接合された負極集電板２４は、銅または銅合金のみで負極集電板を構成するよりも高い剛性を持つことができる。
【表３】
2016143618.tif 000005
【００４４】
表４は、銅合金のヤング率を示している。本実施例では、銅（純銅）の代わりに銅合金を母材としてクラッド材を構成することもできる。
【表４】
2016143618.tif 000006
【００４５】
銅または銅合金を母材２５とし、銅または銅合金よりも安価な金属材料を部材２６としたクラッド材により負極集電板２４を構成した場合、銅または銅合金のみからなる正極集電板よりも安価な集電板が得られる。したがって、材料費を低く抑えることができ、角形二次電池１００を安価に提供することができる。銅または銅合金を母材とし、銅または銅合金よりも軽量な金属材料を部材としたクラッド材により負極集電板を構成した場合、銅または銅合金のみからなる正極集電板よりも軽量な集電板が得られる。したがって、角形二次電池１００全体の軽量化を図ることができる。
【００４６】
正極集電板４４および負極集電板２４の製造方法としては、例えば母材４５、２５と部材４６、２６とをクラッド接合させたクラッド材を、プレス機により略Ｌ字状に切り抜く。そして、基部４４ａ、２４ａと溶接部４４ｂ、２４ｂとの境界部分で母材４５が内側となるように直角に曲げることにより、製造することができる。
【００４７】
本実施例では、正極集電板４４と負極集電板２４の両方ともクラッド材により構成された場合を例に説明しているが、正極集電板４４のみ、あるいは、負極集電板２４のみをクラッド材により構成してもよい。例えば、アルミニウムを正極集電板に使用しかつ銅を負極集電板に使用している従来品と比較した場合、正極集電板４４のみをクラッド材により構成すると、銅よりもアルミニウムの方が柔らかいので、正極集電板４４および負極集電板２４の全体剛性を底上げすることができる。また、負極集電板２４のみをクラッド材により構成した場合には、表３に記載のSUSやＴｉ族、Ｖ属、Ｃｒ族のような表面に不動態酸化膜を生成する表面が銅より電気化学的に安定な部材を用いると、過放電時に電池の不具合につながる銅の溶出に関る部材中の銅表面積が小さくなるというメリットがある。
【００４８】
また、本実施例では、正極集電板４４の母材４５にアルミニウムまたはアルミニウム合金を使用し、部材４６にステンレスなどのアルミニウムまたはアルミニウム合金以外の金属材料を使用する場合について説明したが、部材４６は、母材４５よりもヤング率が高いものであればよく、例えば母材４５にアルミニウムを用い、部材４６にアルミニウムよりもヤング率が高いアルミニウム合金を用いてもよい。負極集電板２４についても同様であり、母材２５に銅を用い、部材２６に銅よりもヤング率が高い銅合金を用いてもよい。
【００４９】
［実施例２］
次に、実施例２について図７を用いて説明する。
図７は、実施例２における集電板の構成を説明する概念図であり、図中（ａ）は、正極集電板を模式的に示す斜視図、（ｂ）は、（ａ）のｂ方向矢視図、（ｃ）は、（ａ）のｃ方向矢視図、（ｄ）は、（ａ）のｄ方向矢視図である。なお、上述の実施例１と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。また、以下の説明では、正極集電板について説明し、負極集電板については正極集電板と同様の構成であるので詳細な説明は省略する。
【００５０】
本実施例において特徴的なことは、実施例１の正極集電板４４の構成に対して、基部４４ａの一部をクラッド材により構成したことである。正極集電板４４の溶接部４４ｂは、一定幅Ｗを有しており、捲回群３に対向する面の全面に亘って母材４５が配置され、電池缶１に対向する面の全面に亘って部材４６が配置されている。
【００５１】
正極集電板４４の基部４４ａは、捲回群３に対向する面の全面に亘って母材４５が配置され、電池蓋６に対向する面には、開口穴４４ｃ側に母材４５が配置され、溶接部４４ｂ側に部材４６が配置されている。すなわち、正極集電板４４の溶接部４４ｂは、全体が母材４５と部材４６のクラッド材からなり、基部４４ａは、その一部である溶接部４４ｂ側の部分が母材４５と部材４６からなり、開口穴４４ｃ側の部分が母材４５単体からなる。
【００５２】
基部４４ａの開口穴４４ｃ側の部分は、正極接続部１４ａにかしめ固定されて溶接接合される部分である。かかる部分を母材４５単体で構成することにより、実施例１の作用効果に加えて、正極集電板４４の電流抵抗を実施例１よりも低くし、発熱を抑えることができる。また、正極集電板４４全体における部材４６の使用量を減らすことで、重量を軽くすることができる。
【００５３】
［実施例３］
図８は、実施例３における集電板の構成を説明する概念図であり、図中（ａ）は、正極集電板を模式的に示す斜視図、（ｂ）は、（ａ）のｂ方向矢視図、（ｃ）は、（ａ）のｃ方向矢視図、（ｄ）は、（ａ）のｄ方向矢視図である。なお、上述の各実施例と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。また、以下の説明では、正極集電板について説明し、負極集電板については正極集電板と同様の構成であるので詳細な説明は省略する。
【００５４】
本実施例において特徴的なことは、実施例２の正極集電板４４の構成に対して、部材４６の幅Ｗ２を溶接部４４ｂにおける母材４５の幅Ｗ１よりも狭くしたことである。本実施例によれば、実施例１の作用効果に加えて、正極集電板４４における部材４６の使用量を実施例２よりもさらに減らすことができ、作用効果をさらに向上させることができる。
【００５５】
［実施例４］
図９は、実施例４における集電板の構成を説明する概念図であり、図中（ａ）は、正極集電板を模式的に示す斜視図、（ｂ）は、（ａ）のｂ方向矢視図、（ｃ）は、（ａ）のｃ方向矢視図である。なお、上述の各実施例と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。また、以下の説明では、正極集電板について説明し、負極集電板については正極集電板と同様の構成であるので詳細な説明は省略する。
【００５６】
本実施例において特徴的なことは、実施例１の正極集電板４４の構成に対して溶接部４４ｂを一対としたことである。正極集電板４４は、基部４４ａの側端で折曲されて互いに対向する一対の溶接部４４ｂを有している。正極集電板４４は、捲回群３に対向する面に母材４５が配置され、電池蓋６および電池缶１に対向する面に部材４６が配置されている。母材４５は、基部４４ａの捲回群３に対向する面の全面と、溶接部４４ｂの捲回群３に対向する面の全面に亘って連続して配置されており、部材４６は、基部４４ａの電池蓋６に対向する面の全面と、溶接部４４ｂの電池缶１内で幅広側面１ｂに対向する面の全面に亘って連続して配置されている。
【００５７】
一対の溶接部４４ｂを有する正極集電板４４は、特に重量が大きい捲回群３を支持するのに適している。一対の溶接部４４ｂは、例えば捲回群３を２つ重ねて配置した構成において捲回軸方向一方側に突出する２つの正極箔露出部にそれぞれ溶接接合され、あるいは、１つの捲回群３の正極金属箔露出部３４ｂを捲回群３の厚さ方向一方側と他方側の２つに分けて束ねて、それぞれに溶接接合される。
【００５８】
正極集電板４４の母材４５には、正極金属箔と同種の金属材料であるアルミニウムまたはアルミニウム合金が用いられており、部材４６には、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりもヤング率の高い金属材料としてステンレスが用いられている。したがって、正極集電板４４と捲回群３の正極金属箔露出部３４ｂとの溶接は、それぞれ同種の金属材料同士の溶接となり、従来の溶接方法での接合が可能であり、容易に溶接することができる。
【００５９】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００６０】
1      電池缶
3      捲回群
6      電池蓋
12     負極外部端子
14     正極外部端子
24     負極集電板
24a    基部
24b    溶接部
25     母材
26     部材
32     負極電極
32a    負極合剤層
32b    負極金属箔露出部
33     セパレータ
34     正極電極
34a    正極合剤層
34b    正極金属箔露出部
35     セパレータ
44     正極集電板
44a    基部
44b    溶接部
45     母材
46     部材
100    角形二次電池
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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