(57)【要約】【課題】捲回電極体の電池容器への挿入性を向上させた角形二次電池の提供を目的としている。【解決手段】本発明の角形二次電池は、一方の端部に合剤層未塗工部を有する電極を捲回し、湾曲部と平坦部を有する捲回電極体と、捲回電極体の湾曲部を底面と対向するように収納し、開口を有する電池容器と、電池容器の開口を塞ぐ蓋と、蓋に配置される外部端子と、外部端子と電気的に接続され、かつ未塗工部と接続される集電板と、を有し、捲回電極体の外周には絶縁保護フィルムが配置され、絶縁保護フィルムは、未塗工部の湾曲部を蓋側に押し上げる押し上げ部を有する。【選択図】図９
2016100046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端部に合剤層未塗工部を有する電極を捲回し、湾曲部と平坦部を有する捲回電極体と、
前記捲回電極体の湾曲部を底面と対向するように収納し、開口を有する電池容器と、
前記電池容器の開口を塞ぐ蓋と、
前記蓋に配置される外部端子と、
前記外部端子と電気的に接続され、かつ前記未塗工部と接続される集電板と、を有する角形二次電池において、
前記捲回電極体の外周には絶縁保護フィルムが配置され、
前記絶縁保護フィルムは、前記未塗工部の湾曲部を蓋側に押し上げる押し上げ部を有することを特徴とする角形二次電池。
【請求項２】
請求項１に記載の角形二次電池において、
前記絶縁保護フィルムは、前記捲回電極体の湾曲部と対向する湾曲面対向部から連続して形成されたフラップ部を有し、
前記押し上げ部は、前記フラップ部が前記蓋側に折り曲げることによって形成されることを特徴とする角形二次電池。
【請求項３】
請求項２に記載の角形二次電池において、
前記絶縁保護フィルムは、前記捲回電極体の平坦部と対向する対向部を有し、
前記対向部は、前記湾曲面対向部に近づくにつれて連続して幅が広くなる傾斜を有する切り欠き部を備え、
前記フラップ部は前記切り欠き部の傾斜に沿って折り曲げられることを特徴とする角形二次電池。
【請求項４】
請求項３に記載の角形二次電池において、
前記絶縁保護フィルムは、前記捲回電極体の端面と対向する端面対向部を有し、
前記端面対向部は、前記未塗工部と前記フラップ部との間に配置される突出部を有することを特徴とする角形二次電池。
【請求項５】
請求項４に記載の角形二次電池において、
前記切り欠き部の端部は、前記集電板の下端よりも下側に形成されていることを特徴とする角形二次電池。
【請求項６】
請求項５に記載の角形二次電池において、
前記傾斜は曲率を有することを特徴とする角形二次電池。
【請求項７】
請求項６に記載の角形二次電池において、
前記未塗工部の前記捲回電極体厚み方向における幅は、前記捲回電極体の厚み以下であることを特徴とする角形二次電池。
【請求項８】
請求項１に記載の角形二次電池において、
前記絶縁保護フィルムは、袋形状からなる１枚のフィルムによって構成されることを特徴とする角形二次電池。
【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使用される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、エネルギー密度の高い角形のリチウム二次電池の開発が進められている。車載用途の二次電池では、携帯電話用などと比較して大容量が必要であるために、複数の二次電池を搭載する場合がある。角形電池は、角形の電池容器に、発電要素である偏平の捲回電極体を収容している。捲回電極体は、正極板と負極板を、間にセパレータを介して絶縁された状態で重ねて捲回することによって構成されている。捲回電極体の捲回軸方向一方側には、正極未塗工部が束ねられた正極集電体積層部が設けられ、捲回軸方向他方側には、負極未塗工部が束ねられた負極集電体積層部が設けられており、正極集電体積層部には正極接続端子が接合され、また、負極集電体積層部には負極接続端子が接合されている。正極接続端子および負極接続端子は、例えば電池容器の外側で電池蓋などの電池容器の同一面上に配置された正極外部端子および負極外部端子にそれぞれ導通接続されており、電池容器が電気的に中立から成る構造、すなわち、電池容器が捲回電極体から絶縁された構造を有している。
【０００３】
この種の角形電池において、電池内部に位置する捲回電極体の正極集電体積層部、負極集電体積層部、及びこれらに接続される正極接続端子、負極接続端子が、電池容器の内壁を通じて短絡しないようにするために、また、捲回電極体を電池容器に挿入する際に捲回電極体の表面に傷がつかないようにするために、捲回電極体と電池容器の内壁との間に絶縁保護フィルムを介在させて保護しているものが種々提案されている。
【０００４】
たとえば、絶縁保護フィルムが、捲回電極体の扁平面に対向する一対の幅広面を形成する一対の幅広面形成部と、その一対の幅広面形成部の間に存在する部分であって電池容器の底面に対向する底面を形成する底面形成部と、上記一対の幅広面形成部の両側にそれぞれ存在する部分であって電池容器の幅広面間の狭側面を形成する二対の狭側面形成部とを有しており、袋状に折り曲げられた内側に配置される狭側面形成部が、外側に配置される狭側面形成部よりも小さく形成されており、電池容器に挿入が容易になるように工夫されたものが知られている（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２８７４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献1に示される絶縁保護フィルムの形状では、捲回電極体の幅広面側の挿入性については考慮されているが、捲回電極体の狭側面側の挿入性については一切考慮されていない。そのため、依然として捲回電極体の挿入性が悪い電池となっている。
【０００７】
本発明は、上記問題点を鑑み、捲回電極体の電池容器への挿入性を向上させた角形二次電池の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の角形二次電池は、一方の端部に合剤層未塗工部を有する電極を捲回し、湾曲部と平坦部を有する捲回電極体と、捲回電極体の湾曲部を底面と対向するように収納し、開口を有する電池容器と、電池容器の開口を塞ぐ蓋と、蓋に配置される外部端子と、外部端子と電気的に接続され、かつ未塗工部と接続される集電板と、を有し、捲回電極体の外周には絶縁保護フィルムが配置され、絶縁保護フィルムは、未塗工部の湾曲部を蓋側に押し上げる押し上げ部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、捲回電極体の電池容器への挿入性を向上させた角形二次電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】角形二次電池の外観斜視図
【図２】角形二次電池の分解斜視図
【図３】捲回電極体の分解斜視図
【図４】発電要素組立体の斜視図
【図５】絶縁保護フィルムの展開図
【図６】絶縁保護フィルムと捲回電極体の位置関係を示す斜視図
【図７】捲回電極体に絶縁保護フィルムの側面カバー部を巻き付けた状態を示す斜視図
【図８】捲回電極体に絶縁保護フィルムの底面カバー部を巻き付けた状態を示す斜視図
【図９】捲回電極体に絶縁保護フィルムの側面折り返し部を巻き付けた状態を示す斜視図
【図１０】（ａ）は絶縁保護フィルムによって未塗工部が押し上げられる前を示す図、（ｂ）は絶縁保護フィルムによって未塗工部が押し上げられた後の様子を示す図
【図１１】第２実施形態の絶縁保護フィルムと挿入前の捲回電極体を示す斜視図
【図１２】第２実施形態の絶縁保護フィルムに捲回電極体を挿入した状態を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第一の実施形態＞
次に、本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
図１は、本実施の形態に係わる角形二次電池の外観斜視図、図２は、本実施形態に係わる角形二次電池の分解斜視図である。
【００１３】
角形二次電池Ｃ１は、電池容器１および蓋（電池蓋）６を備える。電池容器１内には、捲回電極体３が収納され、電池容器１の開口部１ａが蓋６によって封止されている。蓋６は、電池容器１にレーザ溶接により接合されて、これら電池容器１と蓋６によって密閉された電池容器が構成される。蓋６には、正極外部端子８Ａと、負極外部端子８Ｂが設けられている。
【００１４】
角形二次電池Ｃ１は、正極外部端子８Ａと負極外部端子８Ｂを介して捲回電極体３に充電され、また外部負荷に電力を供給する。蓋６には、ガス排出弁１０が一体的に設けられており、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、角形二次電池Ｃ１の安全性が確保されるようになっている。
【００１５】
角形二次電池Ｃ１の電池容器１は、いわゆる角形であり、長方形の底面部２２と、底面部２２の四辺からセル高さ方向（＋Ｙ方向）に立ち上がる角筒状の側壁部２１と、側壁部２１の上端でセル高さ方向に向かって開放された開口部１ａとを有している。電池容器１の側壁部２１は、セル厚さ方向（＋Ｚ方向）に離間して互いに対向する一対の幅広面部２１ａと、セル幅方向（＋Ｘ方向）に離間して互いに対向する一対の幅狭面部２１ｂとを有している。
【００１６】
捲回電極体３は、電池容器１内に絶縁保護フィルム２に包まれた状態で収容されている。捲回電極体３は、扁平形状を有しており、一対の平坦部３ａと、これら一対の平坦部３ａを間に介して互いに対向する断面円弧状の一対の湾曲部３ｂとを有している。捲回電極体３は、一方の湾曲部３ｂ側から電池容器１内に挿入され、捲回軸方向がセル幅方向（＋Ｘ方向）に沿う横向きの姿勢状態で電池容器１内に収容される。
【００１７】
捲回電極体３の未塗工部である正極箔接続部３１ｄと負極箔接続部３２ｄは、少なくとも一部が扁平厚さ方向に束ねられて平板状とされており、それぞれ正極集電板（集電端子）４Ａの正極側接続端部４２Ａ、及び負極集電板（集電端子）４Ｂの負極側接続端部４２Ｂに超音波溶接により接合されている。正極集電板４Ａと負極集電板４Ｂの各基端は、正極外部端子８Ａと負極外部端子８Ｂにそれぞれ接続されている。蓋６にはガスケット５および絶縁板７が設けられており、正極集電板４Ａと負極集電板４Ｂ、及び、正極外部端子８Ａと負極外部端子８Ｂを、それぞれ蓋６から電気的に絶縁している。
【００１８】
電池容器１及び蓋６の材料には、金属製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る。正極集電板４Ａ及び正極外部端子８Ａの材料には、アルミニウムまたはアルミニウム合金が用いられている。負極集電板４Ｂ及び負極外部端子８Ｂの材料には、銅または銅合金が用いられている。
【００１９】
正極外部端子８Ａ、負極外部端子８Ｂは、図示していない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、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、下面が蓋６の表面に対向し、上面が所定高さ位置で蓋６と平行になるように配置されている。
【００２０】
正極接続部１２Ａ、負極接続部１２Ｂは、正極外部端子８Ａ、負極外部端子８Ｂの下面からそれぞれ突出して先端が蓋６の正極側貫通孔６Ａ、負極側貫通孔６Ｂに挿入可能な円柱形状を有している。正極接続部１２Ａ、負極接続部１２Ｂは、蓋６を貫通して正極集電板４Ａ、負極集電板４Ｂの正極集電板基部４１Ａ、負極集電板基部４１Ｂよりも電池容器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８Ａ、負極外部端子８Ｂと、正極集電板４Ａ、負極集電板４Ｂを蓋６に一体に固定している。正極外部端子８Ａ、負極外部端子８Ｂと蓋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４Ａ、負極集電板４Ｂと蓋６との間には、絶縁板７が介在されている。
【００２１】
正極集電板４Ａ、負極集電板４Ｂは、蓋６の下面に対向して配置される矩形板状の正極集電板基部４１Ａ、負極集電板基部４１Ｂと、正極集電板基部４１Ａ、負極集電板基部４１Ｂの側端で折曲されて、電池容器１の幅広側面に沿って缶底２２側に延出し、捲回電極体３の正極箔接続部３１ｄ、負極箔接続部３２ｄに対向して重ね合わされた状態で接続される正極側接続端部４２Ａ、負極側接続端部４２Ｂを有している。正極集電板基部４１Ａ、負極集電板基部４１Ｂには、正極接続部１２Ａ、負極接続部１２Ｂが挿通される正極側開口穴４３Ａ、負極側開口穴４３Ｂがそれぞれ形成されている。
【００２２】
上記した正極外部端子８Ａ及び正極集電板４Ａにより正極側端子構成部が構成され、負極外部端子８Ｂ及び負極集電板４Ｂにより負極側端子構成部が構成されている。そして、これらの正極側端子構成部及び負極側端子構成部がガスケット５及び絶縁板７を介して蓋６に一体に組み付けられることにより蓋組立体が構成される。そして、蓋組立体に、捲回電極体３を組み付けることによって発電要素組立体（図４を参照）が構成される。
【００２３】
捲回電極体３は、蓋組立体の正極集電板４Ａと負極集電板４Ｂとの間に支持されて、捲回軸方向が蓋６に平行に延在し、かつ扁平面が蓋６の下面に直交する方向に沿って延在し、捲回電極体３の一対の湾曲面が蓋６側と電池容器１の缶底２２側に分かれて配置されている。
【００２４】
絶縁保護フィルム２は、蓋組立体に組み付けられている捲回電極体３を、正極集電板４Ａ及び負極集電板４Ｂごと外側から覆い、電池容器１内で側壁部２１との間及び缶底２２との間にそれぞれ介在される。絶縁保護フィルム２は、絶縁性の合成樹脂製材料からなり、電池容器１と、捲回電極体３、正極集電板４Ａ、負極集電板４Ｂとの間を絶縁し、また、角形二次電池Ｃ１に対して外部から衝撃や振動が作用した際に、捲回電極体３、正極集電板４Ａ、負極集電板４Ｂが電池容器１に直接接触しないように、捲回電極体３、正極集電板４Ａ、負極集電板４Ｂを保護する。絶縁保護フィルム２の構成及び作用効果については、後で詳細に説明する。
【００２５】
電池容器１は、捲回電極体３の周囲を絶縁保護フィルム２で覆った状態で開口部１ａから電池容器１内に捲回電極体３を挿入した場合に、捲回電極体３の一対の平坦部３ａと電池容器１の側壁部２１の幅広側面とが間に絶縁保護フィルム２を挟み込んだ状態で当接し、若干の押圧力で押圧することによって挿入することができる寸法形状を有しており、捲回電極体３の捲回軸方向両側の端面と電池容器１の幅狭側面２１ｂとの間には、若干の間隙が形成されるようになっている。一方で、捲回電極体３と幅狭側面２１ｂは、寸法校差によって互いに干渉しあう可能性がある。捲回電極体３と幅狭側面２１ｂが干渉しあう場合には、捲回電極体３を電池容器１に挿入する際、支障が生じる。そのため、本発明では絶縁保護フィルム２の形状を工夫している。詳細については後述する。
【００２６】
電池容器１の開口部１ａは、蓋６によって閉塞され、蓋６を電池容器１にレーザ溶接することによって封止される。そして、その後、電池容器１内に電解液が充填される。電解液は、蓋６の注液口９から電池容器１内に注入される。注液口９は、電解液の注入後に、注液栓１１によって閉塞され、注液栓１１を電池蓋６にレーザ溶接することによって封止される。
【００２７】
図３は、捲回電極体の一部を展開した状態を示す分解斜視図である。
【００２８】
捲回電極体３は、セパレータ３３を間に挟んで正極電極３１と負極電極３２を重ね合わせて扁平形状に捲回した電極体であり、捲回軸方向の両側の端面には、正極合剤層３１ｂおよび負極合剤層３２ｂが塗布されていない正極未塗工部３１ｃ、負極未塗工部３２ｃがそれぞれ配設されている。捲回電極体３は、最外周の電極体が負極電極３２であり、さらにその外側にセパレータ３３が捲回されている。
【００２９】
セパレータ３３は、正極電極３１と負極電極３２との間を絶縁する役割を有している。負極電極３２の負極合剤層３２ｂは、正極電極３１の正極合剤層３１ｂよりも幅方向に大きく形成されている。そして、正極電極３１と負極電極３２は、正極合剤層３１ｂの表面全体が必ず負極合剤３２ｂに対向するように、負極合剤層３２ｂの両端部よりも内側に正極合剤層３１ｂの両端部が配置されるように重ね合わされる。セパレータ３３は、厚さが２０〜３０μｍの多孔質のポリエチレン樹脂である。セパレータ３３の厚さは、０．０１ｍｍから０．５０ｍｍが好ましく、更に、０．０３ｍｍから０．２０ｍｍがより好ましい。
【００３０】
正極電極３１は、正極箔３１ａの両面に正極合剤層３１ｂを塗布したものであり、正極箔３１ａの幅方向一方側には、未塗布の正極未塗工部３１ｃを持つ。負極電極３２は、負極箔３２ａの両面に負極合剤層３２ｂを塗布したものであり、負極箔３２ａの幅方向他方側には、未塗布の負極未塗工部３２ｃを持つ。正極未塗工部３１ｃと負極未塗工部３２ｃは、それぞれ捲回軸方向において反対側に配置される。
【００３１】
正極箔３１ａは、厚さが２０〜３０μｍ程度のアルミニウム合金箔であり、負極箔３２ａは、厚さが１５〜２０μｍ程度の銅合金箔である。正極活物質は、マンガン酸リチウム等のリチウム含有遷移金属複酸化物であり、負極活物質は、リチウムイオンを可逆に吸蔵、放出可能な黒鉛等の炭素材である。
【００３２】
図４は、発電要素組立体の斜視図である。
【００３３】
捲回電極体３は、正極未塗工部３１ｃおよび負極未塗工部３２ｃがそれぞれ厚さ方向に予め押し潰されて形成された正極箔接続部３１ｄ及び負極箔接続部３２ｄを、蓋組立体の正極集電板４Ａおよび負極集電板４Ｂにそれぞれ超音波溶接により接合することによって、発電要素組立体として組み立てられる。
【００３４】
発電要素組立体では、捲回電極体３は、一方の扁平面上、すなわち、図中で＋Ｚ方向で示される正面側の平面部３ａ上で、セパレータ３３の捲き終わり端部３３ａが蓋６側から電池容器１の缶底２２側に向かう向きに配置された姿勢状態で電池容器１内に収容されるように取り付けられている。セパレータ３３の捲き終わり端部３３ａの位置は、捲回電極体３の表側の平面部３ａ上にあり、捲回電極体３の中央位置よりも缶底側に偏倚した位置に配置されることが好ましい。粘着テープ２０ａは、セパレータ３３の捲き終わり端部３３ａよりも蓋側から缶底側に亘るように貼着される。例えば組電池を構成する角形二次電池Ｃ１の電池缶１が膨張した場合に、電池缶１において最も膨らむ箇所である側壁部２１の幅広側面２１ａの中央位置は、固縛により押圧されるので、なるべく凹凸がなく平坦であることが好ましい。したがって、セパレータ３３の捲き終わり端部３３ａを捲回電極体３の中央位置よりも他方の湾曲面側に偏倚した位置に配置することにより、捲き終わり端部３３ａの段差による凹凸が側壁部２１の幅広側面の中央位置に形成されるのを防ぐことができる。
【００３５】
次に、本発明の特徴となる絶縁保護フィルム２の構成について詳細に説明する。
【００３６】
図５は、絶縁保護フィルム２の展開図である。なお、以下では絶縁保護フィルムは不透明な部材からなるものとして示しているが、不透明に限定されるものではなく、透明であってもよい。
【００３７】
絶縁保護フィルム２は、捲回電極体３の側面を覆う側面カバー部５１と、捲回電極体３の缶底側の湾曲面を覆う底面カバー部５２を有している。側面カバー部５１は、捲回電極体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電極体３の周囲に捲き付けられて捲回電極体３の側面を正極集電板４Ａ及び負極集電板４Ｂごと外側から覆う構成を有し、底面カバー部５２は、側面カバー部５１に連続して捲回電極体３の捲回軸方向に沿う方向を中心軸方向として捲回電極体３に捲き付けられて缶底側の湾曲面を覆う構成を有する。絶縁保護フィルム２は、図５に示すように、上部の横長矩形部分が側面カバー部５１を形成し、側面カバー部５１に連続して突出する下部の部分が底面カバー部５２を形成する。
【００３８】
側面カバー部５１は、捲回電極体３の背面側の平面部３ａ（他方の扁平面）に全面に亘って対向する背面対向部５１ａ（第１扁平面対向部）と、背面対向部５１ａから長辺方向に沿って互いに離間する方向に連続して突出して捲回電極体３の正面側の平面部３ａ（一方の扁平面）にそれぞれ対向する一対の正面対向部５１ｂ、５１ｃ（一対の第２平面部対向部）とを有している。なお、背面対向部５１ａと正面対向部５１ｂ、５１ｃとの間には、捲回電極体３の両側の端面にそれぞれ対向し、電池容器１の幅狭面部２１ｂのそれぞれに対向する一対の端面対向部５１ｄ、５１ｅが設けられている。
【００３９】
一対の正面対向部５１ｂ、５１ｃは、側面カバー部５１の長辺方向一方側と他方側に分かれており、側面カバー部５１を捲回電極体３に巻き付けた場合に捲回電極体３の正面側の平面部３ａに重ね合わされて覆う。好ましくは、部分的に覆い、平面部３ａ上で長辺方向一方側の側端部５１ｇと、長辺方向他方側の側端部５１ｆとが互いに捲回電極体３の捲回軸方向に所定距離ｄ１（図７を参照）だけ離間した位置に配置されて、側端部５１ｇと側端部５１ｆとの間に隙間が形成される。
【００４０】
側面カバー部５１が捲回電極体３の正面側の平面部３ａを部分的に覆う場合、正面対向部５１ｂ、５１ｃは、長辺方向の長さが互いに異なり、本実施の形態では、正面対向部５１ｃの方が５１ｂよりも長く、側端部５１ｆ、５１ｇが捲回電極体３の平面部３ａ上で且つ平面部３ａの中央位置よりも捲回軸方向一方側に偏位した位置に配置される。
【００４１】
底面カバー部５２は、側面カバー部５１の背面対向部５１ａの下端に連続して側面カバー部５１の長辺方向に直交する方向に突出して設けられている。底面カバー部５２は、捲回電極体３の缶底側の湾曲部３ｂに巻き付けた場合に、捲回電極体３の缶底側の湾曲部３ｂに対向する湾曲面対向部５２ａと、湾曲面対向部５２ａに連続して捲回電極体３の正面側の平面部３ａに対向する折り返し片部５２ｂと、湾曲面対向部５２ａに連続して捲回電極体３の端面にそれぞれ対向する一対のフラップ部５２ｃを有している。
【００４２】
また、絶縁保護フィルム２は、捲回電極体３の端面にそれぞれ対向する一対のフラップ部５２ｃに接する面の側面カバー部５１と正面対向部５１ｂ、５１ｃと平面部３ａに対向する折り返し片部５２ｂに切り欠き部５３を有している。具体的には、この切り欠き部５３は、背面対向部５１ａ、正面対向部５１ｂ及び５１ｃ、折り返し片側部５２ｂに形成される。切り欠き部５３は、図５に示すように湾曲面対向部５２ａから側面カバー部の上端側（蓋６側）に向けて傾斜して設けられ、かつ背面対向部５１ａ及び折り返し片側部５２ｂがそれぞれ湾曲面対向部５２ｂに近づくにつれて幅が広くなるように構成される。言い換えると、背面対向部５１ａの幅は湾曲面対向部５２ａに近づくにつれて狭くなり、折り返し片側部５２ｂの幅は湾曲面対向部５２ａに近づくにつれて狭くなる構造となる。このような構造とすることによって、捲回電極体３を絶縁フィルム２で覆った場合に、箱状に形成された絶縁フィルム２における電池容器１の幅広面部２１ａと対向する部分の幅が、電池容器１の底面部２２側に向かうにつれて狭くなる。従って、絶縁フィルム２で覆われた捲回電極体３を電池容器１へ挿入する際に、電池容器１の幅狭面部２１ｂとの干渉が避けられ、挿入性が向上する。仮に、この切り欠き部５３が無かった場合には、絶縁フィルム２で覆われた捲回電極体３を電池容器１へ挿入する際に、電池容器１の幅狭面部２１ｂとの干渉することとなり、挿入性が悪くなる。また、後述するが、一対のフラップ部５２ｃを端面対向部５１ｄ、５１ｅにそれぞれ折り曲げた際、おおよそ切り欠き部５３の傾斜に沿うことになる。従って、この切り欠き部５３の切り込み量によってフラップ部５２ｃの折り曲げ角度、ひいては捲回電極体３の正極未塗工部３１ｃ及び負極未塗工部３２ｃの押し上げ量が調整出来る。
【００４３】
湾曲面対向部５２ａは、捲回電極体３の捲回軸方向の長さよりも短い長さと、捲回電極体３の湾曲部３ｂに沿って湾曲して湾曲部３ｂ全面を覆う幅とを有している。このような構造にすることにより、フラップ部５２ｃを折り曲げた際に、捲回電極体３の正極未塗工部３１ｃ及び負極未塗工部３２ｃを蓋６側に押し上げることができる。
折り返し片部５２ｂは、湾曲面対向部５２ａに連続して突出して形成されている。この折り返し片部５２ｂは、底面カバー部５２を捲回電極体３の缶底側の湾曲面に捲き付けた際に、正面対向部５１ｂ、５１ｃに重ね合わされて、捲回電極体３の正面側の扁平面３ａを部分的に覆う。
【００４４】
一対のフラップ部５２ｃは、底面カバー部５２の両側端に連続して互いに離反する方向にそれぞれ突出して、側面カバー部５１の底面側にある切り欠き部５３に沿うように配置され、捲回電極体３の端面対向部５１ｄ、５１ｅにそれぞれ重ね合わされて固定される。このようにすることによって、一対のフラップ部５２ｃは捲回電極体３の端面を部分的に覆い、捲回電極体３の捲回軸方向両側の端面と電池容器１の側壁部２１の幅狭面部２１ｂとの間に介在されることとなる。なお、捲回電極体３の正極未塗工部３１ｃ及び負極未塗工部３２ｃを押し上げる原理については後述する。
【００４５】
また、端面対向部５１ｄ、５１ｅはそれぞれ切り欠き部５３側に突出する突出部５１ｄ１、５１ｅ１を有している。
【００４６】
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フィルム部材からなる。絶縁保護フィルム２の厚さは、セパレータ３３の１枚分の厚さよりも厚く、３枚分の厚さよりも薄い厚さに設定されており、本実施の形態では、セパレータ３３は、１枚分の厚さが２０〜３０μｍに設定されており、絶縁保護フィルム２の厚さは、その約２倍である５０μｍに設定されている。
【００４７】
なお、絶縁保護フィルム２の材料としてＰＰを使用した場合を例に示したが、これに限定されるものではなく、例えば、ＰＦＡ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）や、電解液により反応や変質しない素材の合成樹脂であれば用いることができる。
【００４８】
次に、絶縁保護フィルムの取り付け方法及び捲回電極体３の正極未塗工部３１ｃ及び負極未塗工部３２ｃが押し上げられる原理について図６〜図９を用いて説明する。
【００４９】
図６は、絶縁保護フィルム２と捲回電極体３の位置関係を示す斜視図、図７は、捲回電極体３に絶縁保護フィルム２の側面カバー部５１を巻き付けた状態を示す斜視図、図８は、捲回電極体３に絶縁保護フィルム２の底面カバー部５２を巻き付けた状態を示す斜視図、図９は、捲回電極体３に絶縁保護フィルム２のフラップ部５２ｃを巻き付けた状態を示す斜視図である。
【００５０】
まず、図６に示すように、蓋６の下面に絶縁保護フィルム２の上端部を沿わせて、発電要素組立体に対して絶縁保護フィルム２を配置する。そして、捲回電極体３の背面側の平坦部３ａに、絶縁保護フィルム２の側面カバー部５１の背面対向部５１ａを対向して配置させ、側面カバー部５１と底面カバー部５２との境界部分が捲回電極体３の背面側の平坦部３ａの下端部に配置されるように位置合わせをする。
【００５１】
次に、絶縁保護フィルム２の側面カバー部５１の両端部（正面対向部５１ｂ、５１ｃ）を、図６の矢印ｉ、ｉｉで示すように、捲回電極体３の外側から正極集電板４Ａ及び負極集電板４Ｂごと覆うように巻き付ける。
【００５２】
そして、絶縁保護フィルム２は、図７に示すように、捲回電極体３の側面に側面カバー部５１を巻き付け、正面対向部５１ｂ、５１ｃを粘着テープ２０ｂによって一方の側端部５１ｇから他方の側端部５１ｆに亘って貼着される。粘着テープ２０ｂは、隙間ｄ１から露出するセパレータ３３の捲き終わり端部３３ａを覆う位置に貼り付けられる。
粘着テープ２０ｂの位置は、正面対向部５１ｃと５１ｂの長さが異なり、側端部５１ｆ、５１ｇの位置が捲回電極体３の扁平面３ａ上で且つ扁平面３ａの中央位置よりも捲回軸方向一方側に偏位した位置に配置されているため、側端部５１ｆ、５１ｇを固定する粘着テープ２０ｂも偏倚した位置に配置される。
【００５３】
また、正面対向部５１ｂの側端部５１ｆと、他方の正面対向部５１ｃの側端部５１ｇとが互いに捲回電極体３の捲回軸方向に所定距離ｄ１だけ離間した位置に配置されて側端部５１ｇと側端部５１ｆとの間に隙間が形成される。この隙間ｄ１は、１ｍｍ〜１０ｍｍ程度であり、３ｍｍ〜５ｍｍが望ましい。
【００５４】
そして、側面カバー部５１を巻き付けた後に底面カバー部５２を、図７の矢印ｉｉｉに示すように、捲回電極体３の缶底側の湾曲部３ｂに沿って巻き付けられる。底面カバー部５２の湾曲面対向部５２ａは、捲回電極体３の缶底側の湾曲部３ｂに沿って湾曲した形状とされる。
【００５５】
折り返し片部５２ｂは、図８に示すように、一方の正面対向部５１ｂおよび他方の正面対向部５１ｃの外側に重ねて配置され、粘着テープ２０ｃで固定される。粘着テープ２０ｃは、底面カバー部５２の折り返し片部５２ｂから正面対向部５１ｃに亘って貼着され、粘着テープ２０ａと粘着テープ２０ｂに重ならない位置に配置され、捲回電極体３は、缶底側の湾曲部３ｂの端面部分と、正面対向部５１ｂの側端部５１ｆと正面対向部５１ｃの側端部５１ｇとの間に設けられる隙間ｄ１の部分とを除いて、絶縁保護フィルム２に覆われた状態とされる。
【００５６】
そして、図８の矢印ｉｖに示すように、折り返し片部５２ｂを巻き付けた後にフラップ部５２ｃは側面カバー部５１の底面側にある切り欠き部５３に沿うように、捲回電極体３の湾曲部３ｂの缶底側の正極未塗工部１３１と缶底側の負極未塗工部１３２を蓋６側（+Ｙ方向）へ押し上げるように配置される。正極未塗工部１３１及び負極未塗工部１３２は、合剤が塗布されていないので少しの外力であっても変形する。そのため、湾曲面対向部５２ａが捲回電極体３よりも短くなるように切り欠き部５３を設けた上で、この切り欠き部５３に沿ってフラップ部５２ｃを側面カバー部５１側に引き上げることによって、正極未塗工部１３１及び負極未塗工部１３２に蓋６側に向かう力がかかる。すると、多少の力でも変形する正極未塗工部１３１及び負極未塗工部１３２は、折り曲げられたフラップ部５２に沿って変形し、より捲回電極体３の中心に近い側から電池容器１の幅狭面部２１ｂ側に向かうにつれてより持ち上げられた構造となる。
【００５７】
そして図９に示すように、フラップ部５２ｃは、捲回電極体３の端面対向部５１ｄ、５１ｅにそれぞれ重ね合わせて配置され、粘着テープ２０ｄで固定され、捲回電極体３の端面を部分的に覆い、捲回電極体３の捲回軸方向両側の端面と電池容器１の側壁部２１の幅狭面部との間にそれぞれ介在される。このような構造となることによって、絶縁保護フィルム２と捲回電極体３がほぼ同様の形状となる。そのため、押し上げ部として機能したフラップ部５２がテーパー形状（テーパー部５２ｃ１）となり、電池容器１に挿入する際に挿入性が向上する。
【００５８】
なお、本実施形態では端面対向部５１ｄ、５１ｅがそれぞれ突出部５１ｄ１及び５１ｅ１を有している構造としたが、突出部５１ｄ１及び５１ｅ１は切除されても良い。一方で、本実施形態のように端面対向部５１ｄ、５１ｅがそれぞれ突出部５１ｄ１及び５１ｅ１を有している構造とした場合、この突出部５１ｄ１及び５１ｅ１はフラップ部５２ｃを折り曲げる際にフラップ部５２ｃの内側に巻き込まれる形で配置される形となる。このような配置になることによって、捲回電極体３を電池容器１に挿入する際に、電池容器１にはじめに当たる正極未塗工部１３１及び負極未塗工部１３２が、テーパー部５２ｃ１及び突出部５１ｄ１、５１ｅ１の２枚のフィルムによって保護されることになる。従って、捲回電極体３の露出を防げるため、捲回電極体３の電池容器１への挿入性を向上させつつも、絶縁信頼性を向上させることが出来る。
【００５９】
また、切り欠き部５３の角度については特に制限は無いが、切り欠き部５３の蓋６側の端部は正極集電板４Ａ（又は負極集電板４Ｂ）の下端よりも下側にすることが好ましい。このような構造にすることによって、正極未塗工部１３１及び負極未塗工部１３２の押し上げ量が過度に大きくなりすぎず、押し上げられることによって生じる捲回電極体３への歪の影響を小さくすることが出来る。
【００６０】
また、本実施形態では切り欠き部５３を三角形状としたが、曲率を有する形状としても同様の効果を得ることが出来る。切り欠き部５３を曲率を有する形状とすることによって、フラップ部５２も同様に曲率を有する構造となり、挿入性は向上する。
【００６１】
図１０（ａ）は絶縁保護フィルム２によって正極未塗工部１３１（又は負極未塗工部１３２）が押し上げられる前の様子、図１０（ｂ）は絶縁保護フィルム２によって正極未塗工部１３１（又は負極未塗布部１３２）が押し上げられた後の様子を示したものである。なお、本図では代表して正極側の様子について説明する。
【００６２】
図１０（ａ）に示すように、正極未塗工部３１ｃ（底部側の正極未塗布部１３１）には正極合剤３１ｂが塗布されていないため、正極箔接続部３１ｄにより溶接され捲回電極体３の中央部に引っ張られると、捲回電極体３の輪郭（捲回電極体３の側面側から見て平坦部３ａと湾曲部３ｂによって囲まれる領域）よりも内側に配置されることになる。正極未塗工部３１ｃ（底部側の正極未塗布部１３１）は上述したように正極合剤３１ｂが配置されていないため、多くの隙間を有し、少しの力でも変形する。そのため、図１０（ｂ）に示すように絶縁保護フィルム２から力が加えられると、正極未塗工部１３１が力に応じた押し上げ距離Ｌだけ蓋６側に押し上げられる。このとき正極未塗工部１３１の幅はＨ１からＨ２に変わる。なお、押し上げられる前の正極未塗工部１３１の幅Ｈ１は捲回電極体３の厚みよりも小さいため、押し上げられた後の正極未塗工部１３１の幅Ｈ２も捲回電極体３の厚みと以下となる。そのため、正極未塗工部１３１が押し上げられたとしても、電池容器１の幅広面部２１ａに引っ掛かり、挿入性が悪くなることはない。
【００６３】
＜第二の実施形態＞
続いて第二の実施形態について説明する。第一の実施形態では絶縁フィルム２を一枚のシートで構成したが、本実施形態では絶縁保護フィルムを袋形状とした。なお、第一の実施形態と同様の構成については、第一の実施形態で用いた図面番号と同様の図面番号を用いて説明している。
【００６４】
図１１は、第２実施形態の絶縁保護フィルム１０２と挿入前の捲回電極体３を示す斜視図である。第２実施形態の絶縁保護フィルム１０２は、捲回電極体３の蓋６側（+Ｙ方向）の湾曲面を除く発電要素組み立て体を包むような袋状で、底面側の両方の角部１０３が幅広面からみてＲ加工または面取りされている。
【００６５】
図１２は、第２実施形態の絶縁保護フィルム１０２に捲回電極体３を挿入した状態を示す斜視図である。捲回電極体３を第２実施形態の絶縁保護フィルム１０２に挿入することで、底面側の両側の角部１０３が押し上げ部として機能し、捲回電極体３の湾曲部の缶底側の正極未塗工部１３１と缶底側の負極未塗工部１３２を電池蓋側（+Ｙ方向）へ押し上げることとなる。この状態で電池容器１に挿入される。従って、電池容器に１に挿入する際に、正極未塗工部１３１及び負極未塗工部１３２がそれぞれ幅狭面部２１ｂとの干渉が抑えられ、挿入性が向上する。
【００６６】
また、本実施形態では絶縁保護フィルム１０２に１枚の袋形状からなるものを用いている。そのため、第一の実施形態のように捲回電極体３の大きさの不揃いには対応しづらい。一方で、粘着テープで絶縁保護フィルムを固定する必要がないため、第一の実施形態の絶縁保護フィルム１０２に比べて、本実施形態の絶縁保護フィルム１０２の表面には粘着テープの重なりや絶縁保護フィルムによる重なりがなく、凹凸が無い状態となる。従って、電池容器１に挿入する際に引っ掛かる部分が無くなるため、電池容器１への挿入性が向上する。
【００６７】
以上、本発明について簡単にまとめる。本発明に記載の角形二次電池は、一方の端部に合剤層未塗工部（３１ｃ、３２ｃ）を有する電極（３１、３２）を捲回し、湾曲部（３ｂ）と平坦部（３ａ）を有する捲回電極体（３）と、捲回電極体（３）の湾曲部（３ｂ）を底面と対向するように収納し、開口（１ａ）を有する電池容器（１）と、電池容器（１）の開口（１ａ）を塞ぐ蓋（６）と、蓋（６）に配置される外部端子（８Ａ、８Ｂ）と、外部端子（８Ａ、８Ｂ）と電気的に接続され、かつ未塗工部（３１ｃ、３２ｃ）と接続される集電板（４Ａ、４Ｂ）と、を有し、捲回電極体（３）の外周には絶縁保護フィルム（２、１０２）が配置され、絶縁保護フィルム（２、１０２）は、未塗工部（１３１、１３２）の湾曲部を蓋側に押し上げる押し上げ部を有する。このような構造にすることによって、予め缶底側の未塗工部の端部が押し上げられ、電池容器の幅狭面部に干渉することが無くなるため、捲回電極体の電池容器への挿入性が向上する。
【００６８】
また、本発明に記載の角形二次電池は、絶縁保護フィルム（２）が、捲回電極体（３）の湾曲部（３ｂ）と対向する湾曲面対向部（５２ａ）から連続して形成されたフラップ部（５２ｃ）を有し、押し上げ部は、フラップ部（５２ａ）が蓋（６）側に折り曲げることによって形成される。このような構造にすることによって、製造上捲回電極体の大きさにばらつきがあったとしても、フラップ部の折り曲げによって調節できるため、歩留まりが向上する。
【００６９】
また、本発明に記載の角形二次電池は、絶縁保護フィルム（２）が、捲回電極体（３）の平坦部（３ａ）と対向する対向部（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）を有し、対向部（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）は、湾曲面対向部（５２ａ）に近づくにつれて連続して幅が広くなる傾斜を有する切り欠き部（５３）を備え、フラップ部（５２ｃ）は切り欠き部（５３）の傾斜に沿って折り曲げられている。このような構造にすることによって、生産時に傾斜を基準として未塗工部の押し上げ量を決定することができるため、生産性が向上する。
【００７０】
また、本発明に記載の角形二次電池は、絶縁保護フィルム（２）が、捲回電極体（３）の端面と対向する端面対向部（５１ｄ、５１ｅ）を有し、端面対向部（５１ｄ、５１ｅ）は、未塗工部（３１ｃ、３２ｃ）とフラップ部（５２ｃ）との間に配置される突出部（５１ｄ１、５１ｅ１）を有する。このような構造にすることによって、缶底側の未塗工部が、フラップ部及び突出部の２枚のフィルムによって保護されることになり、捲回電極体の保護を向上させることができる。従って、捲回電極体の電池容器への挿入性を向上させつつも、絶縁信頼性を向上させることが出来る。
【００７１】
また、本発明に記載の角形二次電池では、切り欠き部５３の端部が、集電板（４Ａ、４Ｂ）の下端よりも下側に形成されている。このような構造にすることによって、未塗工部の押し上げ量が過度に大きくなりすぎず、押し上げられることによって生じる捲回電極体への歪の影響を小さくすることが出来る。
【００７２】
また、本発明に記載の角形二次電池は、未塗工部（３１ｃ、３２ｃ）の捲回電極体３の厚み方向における幅（Ｈ２）は、捲回電極体（３）の厚み以下である。このような構造にすることによって、未塗工部が押し上げられたとしても、電池容器の幅広面部に引っ掛かり、挿入性が悪くなることはない。
【００７３】
また、本発明に記載の角形二次電池は、絶縁保護フィルム（１０２）が、袋形状からなる１枚のフィルムによって構成される。このような構造にすることによって、粘着テープの重なりや絶縁保護フィルムによる重なりがなく、凹凸が無い状態となり、電池容器に挿入する際に引っ掛かる部分が無くなるため、電池容器への挿入性がさらに向上する。
【００７４】
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】
【００７５】
Ｃ１    角形二次電池
１      電池缶
１ａ     開口部
２      絶縁保護フィルム
３      捲回電極体
３ａ    平面部
３ｂ    湾曲部
４Ａ    正極集電板
４Ｂ    負極集電板
５      ガスケット
６      蓋
６Ａ    正極側貫通孔
６Ｂ    負極側貫通孔
７      絶縁板      
８Ａ    正極外部端子
８Ｂ    負極外部端子
９      注液口
１０    ガス排出弁
１１    注液栓
１２Ａ  正極接続部
１２Ｂ  負極接続部
２０ａ  粘着テープ
２０ｂ  粘着テープ
２０ｃ  粘着テープ
２０ｄ  粘着テープ
２１    側壁部
２２    缶底
３１    正極電極
３１ａ   正極箔
３１ｂ   正極合剤
３１ｃ   正極箔露出部
３１ｄ   正極箔接続部
３２    負極電極
３２ａ   負極箔
３２ｂ   負極合剤
３２ｃ   負極箔露出部
３２ｄ   負極箔接続部
３３    セパレータ
３３ａ  捲き終わり端部
５１    側面カバー部
５１ａ  扁平面対向部
５１ｂ、５１ｃ  正面対向部
５１ｆ、５１ｇ  側端部
５２    底面カバー部
５２ａ  湾曲面対向部
５２ｂ  折り返し片部
５２ｃ  フラップ部
５２ｄ  先端部
５３    切り欠き部
１３１  缶底側の正極未塗工部
１３２  缶底側の負極未塗工部
１０２  絶縁保護フィルム
１０３  角部
【図１】
2016100046.tif 000003
【図２】
2016100046.tif 000004
【図３】
2016100046.tif 000005
【図４】
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【図５】
2016100046.tif 000007
【図６】
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【図７】
2016100046.tif 000009
【図８】
2016100046.tif 000010
【図９】
2016100046.tif 000011
【図１０】
2016100046.tif 000012
【図１１】
2016100046.tif 000013
【図１２】
2016100046.tif 000014