(57)【要約】【課題】本願では簡易な構造で捲回群の活物質層とセパレータの間の隙間への電解液の流路を確保し、捲回群内部での電解液の減少を減らして電池容量の低下を改善し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、金属箔露出部を有する電極が捲回され、一対の平坦部及び一対の湾曲部を有する捲回群と、捲回群を収納し、底面、側面及び開口を有する電池缶と、電池缶の開口を塞ぎ、外部端子を有する蓋と、外部端子と電気的に接続され、かつ平坦部に配置された金属箔露出部に溶接される集電板とを備え、金属箔露出部は、電池缶の底面と対向する湾曲部と、金属箔露出部と集電板部とが接続される溶接部との間に切り込み部を有し、切り込み部は、捲回群の外側から中心側に向けて少なくとも複数枚切り込まれている。【選択図】図４
2016178053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔露出部を有する電極が捲回され、一対の平坦部及び一対の湾曲部を有する捲回群と、
前記捲回群を収納し、底面、側面及び開口を有する電池缶と、
前記電池缶の開口を塞ぎ、外部端子を有する蓋と、
前記外部端子と電気的に接続され、かつ前記平坦部に配置された前記金属箔露出部に溶接される集電板とを備える角形二次電池において、
前記金属箔露出部は、前記電池缶の底面と対向する湾曲部と、前記金属箔露出部と集電板とが接続される溶接部との間に切り込み部を有し、
前記切り込み部は、前記捲回群の外側から中心側に向けて少なくとも複数枚切り込まれてい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、
前記切り込み部は前記湾曲部と前記平坦部との境界に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１に記載の角形二次電池において、
前記切り込み部は前記溶接部と前記平坦部との境界に形成されることを特徴とする角形二次電池。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の角形二次電池において、
前記切り込み部は前記捲回群の２つの平坦面のそれぞれに形成されることを特徴とする角形二次電池。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の角形二次電池において、
前記切り込み部は、前記捲回群の内周側の金属箔露出部を切断せずに残して形成されることを特徴とする角形二次電池。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の角形二次電池において、
前記切り込み部は、前記金属箔露出部の端部に向かうにつれて、前記電池缶の底面側に向かうように形成されることを特徴とする角形二次電池。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の角形二次電池において、
前記金属箔露出部はアルミを主材料とする金属からなることを特徴とする角形二次電池。
【請求項８】
金属箔露出部を有する電極が捲回され、一対の平坦部及び一対の湾曲部を有する捲回群と、
前記捲回群を収納し、底面、側面及び開口を有する電池缶と、
前記電池缶の開口を塞ぎ、外部端子を有する蓋と、
前記外部端子と電気的に接続され、かつ前記平坦部に配置された前記金属箔露出部に溶接される集電板とを備える角形二次電池の製造方法において、
前記集電板と前記金属箔露出部は互いに溶接され溶接部を形成し、
前記電池缶の底面と対向する湾曲部と前記溶接部との間に切り込み部が形成されることを特徴とする角形二次電池。
【請求項９】
金属箔露出部を有する電極が捲回され、一対の平坦部及び一対の湾曲部を有する捲回群と、
前記捲回群を収納し、底面、側面及び開口を有する電池缶と、
前記電池缶の開口を塞ぎ、外部端子を有する蓋と、
前記外部端子と電気的に接続され、かつ前記平坦部に配置された前記金属箔露出部に溶接される集電板とを備える角形二次電池の製造方法において、
前記金属箔露出部は、前記集電板と接続される前に切り込み部が設けられ、
前記集電板は、前記電池缶の底面と対向する湾曲部と前記金属箔露出部と前記集電板とが溶接される溶接部との間に前記切り込み部が配置されるように溶接されることを特徴とする角形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、車載用途等に利用される角形二次電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化などの環境問題の顕在化により、自動車からの二酸化炭素排出量の削減が求められており、電気エネルギーを動力とする電気自動車や、自動車の減速時に生じるエネルギーを回生し、動力の一部として使用するハイブリッド自動車の開発が急速に進められている。
【０００３】
近年、電気自動車やハイブリッド自動車の動力源として、エネルギー密度の高いリチウムイオン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電極群を扁平に捲回し、缶に収納する角形二次電池がある。
【０００４】
本技術分野の背景技術として、特開２０１４−０２６７８８号公報（特許文献１）がある。この公報には、角形二次電池で注液工程時間を短縮でき、さらには充放電容量や内部抵抗が安定的に発現しうる方法として、捲回群の集電箔積層部の下側湾曲部を扁平厚さ方向両側から挟み込みかつ電池缶の上部側に持ち上げる方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−０２６７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の捲回群の集電箔積層部の下側湾曲部を扁平厚さ方向両側から挟み込みかつ電池缶の上部側に持ち上げる方法では、集電箔積層部を広げるために別部材を用いる必要があることや未塗工部集電箔間を電解液が浸透していかなければならないことから、捲回群への電解液の浸透を妨げてしまう。その結果捲回群内部で電解液が減少し、電池容量の低下を起こす恐れがある。
【０００７】
この課題に対して、本願では簡易な構造で捲回群の活物質層とセパレータの間の隙間への電解液の流路を確保し、捲回群内部での電解液の減少を減らして電池容量の低下を改善し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ために、本発明の角形二次電池は、金属箔露出部を有する電極が捲回され、一対の平坦部及び一対の湾曲部を有する捲回群と、捲回群を収納し、底面、側面及び開口を有する電池缶と、電池缶の開口を塞ぎ、外部端子を有する蓋と、外部端子と電気的に接続され、かつ平坦部に配置された金属箔露出部に溶接される集電板とを備え、金属箔露出部は、電池缶の底面と対向する湾曲部と、金属箔露出部と集電板部とが接続される溶接部との間に切り込み部を有し、切り込み部は、捲回群の外側から中心側に向けて少なくとも複数枚切り込まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記手段により本発明では捲回群の活物質とセパレータの間の隙間への電解液の流路を確保し、捲回群内部での電解液の減少を減らして電池容量の低下を改善し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】捲回電極群の分解斜視図
【図４】本発明の実施形態による１ヶ所の切り込みが施された捲回群の図(１)
【図５】本発明の実施形態による１ヶ所の切り込みが施された捲回群の図(２)
【図６】本発明の実施形態による１ヶ所の切り込みが施された捲回群の図(３)
【図７】本発明の実施形態による２ヶ所の切り込みが施された捲回群の図
【図８】本発明の実施形態による外側金属箔数枚に切り込みが施された捲回群の図
【図９】本発明の実施形態による電解液の浸透経路を説明するための断面概念図
【図１０】工程フロー図
【図１１】本発明の実施形態による捲回群を２ヶ所で止める図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
《第一の実施形態》
図１は、角形二次電池の外観斜視図である。
【００１２】
角形二次電池１００は、電池缶１および蓋（電池蓋）６を備える。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とを有する側面と底面１ｄを有し、その上方に開口部１aを有する。
【００１３】
電池缶１内には、捲回群３が収納され、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。
【００１４】
図２は、角形二次電池の分解斜視図である。
【００１５】
角形二次電池１００の電池缶１は、矩形の底面１ｄと、底面１ｄと接続される角筒状の側面１ｂ、１ｃと、側面１ｂ、１ｃの上端で上方に向かって開放された開口部１ａとを有している。電池缶１内には、絶縁保護フィルム２を介して捲回群３が収容されている。
【００１６】
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部と、これら一対の湾曲部の間に連続して形成される平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、一方の湾曲部側から電池缶１内に挿入され、他方の湾曲部側が上部開口側に配置される。
【００１７】
捲回群３の正極箔露出部３４ｃは、正極集電板（集電端子）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の負極箔露出部３２ｃは、負極集電板（集電端子）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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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孔９が穿設されており、この注液孔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。
【００２１】
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。
【００２２】
正極接続部１４a、負極接続部１２aは、正極外部端子１４、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４６、負極側貫通孔２６に挿入可能な円柱形状を有している。正極接続部１４a、負極接続部１２aは、電池蓋６を貫通して正極集電板４４、負極集電板２４の正極集電板基部４１、負極集電板基部２１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、負極外部端子１２と、正極集電板４４、負極集電板２４を電池蓋６に一体に固定している。正極外部端子１４、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、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。
【００２３】
正極集電板４４、負極集電板２４は、電池蓋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４１、負極集電板基部２１と、正極集電板基部４１、負極集電板基部２１の側端で折曲されて、電池缶１の幅広面に沿って底面側に向かって延出し、捲回群３の正極箔露出部３４ｃ、負極箔露出部３２ｃ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４２、負極側接続端部２２を有している。正極集電板基部４１、負極集電板基部２１には、正極接続部１４a、負極接続部１２aが挿通される正極側開口穴４３、負極側開口穴２３がそれぞれ形成されている。
【００２４】
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前記捲回群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、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ることができる長さを有している。
【００２５】
図３は、捲回群３の一部を展開した状態を示す分解斜視図である。
【００２６】
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。捲回群３は、最外周の電極が負極電極３２であり、さらにその外側にセパレータ３３、３５が捲回される。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。
【００２７】
負極電極３２の負極合剤層３２ｂが塗布された部分は、正極電極３４の正極合剤層３４ｂが塗布された部分よりも幅方向に大きく、これにより正極合剤層３４ｂが塗布された部分は、必ず負極合剤層３２ｂが塗布された部分に挟まれるように構成されている。正極箔露出部３４ｃ、負極箔露出部３２ｃは、平面部分で束ねられて溶接等により接続される。尚、セパレータ３３、３５は幅方向で負極合剤層３２ｂが塗布された部分よりも広いが、正極箔露出部３４ｃ、負極箔露出部３２ｃ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。
【００２８】
正極電極３４は、正極集電体である正極電極箔の両面に正極活物質合剤を有し、正極電極箔の幅方向一方側の端部には、正極活物質合剤を塗布しない正極箔露出部３４ｃが設けられている。
【００２９】
負極電極３２は、負極集電体である負極電極箔の両面に負極活物質合剤を有し、正極電極箔の幅方向他方側の端部には、負極活物質合剤を塗布しない負極箔露出部３２ｃが設けられている。正極箔露出部３４ｃと負極箔露出部３２ｃは、電極箔の金属面が露出した領域であり、捲回軸方向の一方側と他方側の位置に配置されるように捲回される。
【００３０】
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の銅箔（負極電極箔）の両面に溶接部（負極金属箔露出部）を残して塗布した。その後、乾燥、プレス、裁断工程を経て、銅箔を含まない負極活物質塗布部厚さ７０μｍの負極電極３２を得た。
【００３１】
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。
【００３２】
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のアルミニウム箔（正極電極箔）の両面に溶接部（正極金属箔露出部）を残して塗布した。その後、乾燥、プレス、裁断工程を経て、アルミニウム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。
【００３３】
また、本実施形態では、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。
【００３４】
また、本実施形態では、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、正極箔３４a、負極箔３２a、セパレータ３３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。
【００３５】
角形二次電池１００は、充放電を繰り返すにつれて次第に性能が劣化するが、その一因に電解液の劣化がある。角形二次電池１００には、捲回群３の空孔体積を満たすのに必要な量より多くの電解液が注入されているので、このような捲回群３の外にある電解液（遊離液）が捲回群３内に循環することで、性能劣化が緩和される。
【００３６】
図４は、金属箔露出部に１ヶ所の切り込み部３２ｄが設けられた捲回群３を負極外部端子１２側の幅狭側面１Ｃ方向から見た図である。
【００３７】
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部と、これら一対の湾曲部の間に連続して形成される平面部とを有している。捲回群３の負極箔露出部３２ｃは、負極集電板２４とリボン（不図示）で挟み込まれて溶接され、溶接部１３２が設けられている。電池缶１の底面１ｄと対向する湾曲部と溶接部１３２との間には、捲回群３の表面側から内部側に切り込まれた切り込み部３２ｄが設けられている。
【００３８】
本実施形態のように、電池缶１の底面１ｄ側に配置された湾曲部と溶接部１３２との間に切り込み部３２ｄを設けることによって、溶接部側の金属箔はその剛性により金属箔は平面に戻ろうとする（図４のＡ部参照）。一方、湾曲部側の金属箔は金属箔の剛性により捲回群の厚み方向に広がろうとする。これにより切り込み部３２ｄの両側の金属箔露出部は乖離し、電解液の浸透口が形成され電解液が捲回群３の内部へ浸透し易くなる。
【００３９】
なお図４は、負極金属箔露出部に１ヶ所切り込みが施されている例であるが、切り込みは正極金属箔露出部でも良い。この場合には正極金属箔がアルミであるので、その剛性により負極金属箔よりも広がりやすい。そのため、負極金属箔露出部３２ｃに切り込み部３２ｄを設けるよりもより電解液が浸み込みやすくなる。また、切り込みは負極金属箔露出部３２ｃ及び正極金属箔露出部３４ｃのそれぞれに設けれていれば、より捲回群３に電解液が浸み込みやすくなる。
【００４０】
続いて本実施形態の第一の変形例について説明する。図５は、第一の実施形態の変形例であり、第一の実施形態と異なる点は切り込み部３２ｄが捲回群３の湾曲部と平坦部との境界に設けられた点である。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部と、これら一対の湾曲部の間に連続して形成される平面部とを有している。本変形例のように捲回群３の湾曲部と平坦部との境界に切り込み部３２ｄが設けられることによって、切り込み部３２ｄの位置を極力底面１ｄ側にしつつも領域Ａと領域Ｂを乖離させることが出来る。そのため、電池缶１の底面１ｄ側に集中する電解液をうまく捲回群３に浸み込ませることが出来る。なお、本変形例も第一の実施形態同様、負極箔露出部３２ｃに切り込み部３２ｄが施されている例であるが、切り込み部３２ｄは正極箔露出部３４ｃに設けられていても良い。
【００４１】
続いて本実施形態の第二の変形例について説明する。図６は、第一の実施形態の変形例であり、第一の実施形態と異なる点は切り込み部３２ｄが捲回群３の平坦部と溶接部１３２との境界に設けられた点である。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部と、これら一対の湾曲部の間に連続して形成される平面部とを有している。本変形例のように捲回群３の平坦部と溶接部１３２との境界に切り込み部３２ｄを設けることによって、湾曲部から溶接部１３２までの間の広い領域を解放することが出来る。そのため、より捲回群３の広範にわたって電解液を浸透させることが出来る。従って、捲回群３内部での電解液量の低下を抑制し、容量の低下を抑制することが出来る。なお、本変形例も第一の実施形態同様、負極箔露出部３２ｃに切り込み部３２ｄが施されている例であるが、切り込み部３２ｄは正極箔露出部３４ｃに設けられていても良い。
【００４２】
続いて本実施形態の第三の変形例について説明する。図７は、第一の実施形態の変形例であり、第一の実施形態と異なる点は金属箔露出部に２ヶ所（捲回群３の二つの平坦面のそれぞれ）に切り込み部３２ｄ１、３２ｄ２が設けられた点である。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部と、これら一対の湾曲部の間に連続して形成される平面部とを有している。本変形例のように捲回群３を捲回軸方向から見たときに両側に切り込み部３２ｄ１及び３２ｄ２が設けられる（捲回群３の２つの平坦部のそれぞれに切り込み部３２ｄ１及び３２ｄ２が設けられる）ことによって、捲回群３への電解液の浸み込み経路を増やすことが出来る。従って、捲回群３内部での電解液量の低下を抑制し、容量の低下を抑制することが出来る。なお、本実施例も第一の実施形態同様、負極箔露出部３２ｃに切り込み部３２ｄ１及び３２ｄ２が施されている例であるが、切り込み部３２ｄ１及び３２ｄ２は正極箔露出部３４ｃに設けられていても良い。
【００４３】
続いて本実施形態の第四の変形例について説明する。図８は、第一の実施形態の変形例であり、第一の実施形態と異なる点は底面１ｄ側の湾曲部と溶接部１３２との間の切り込み部３２ｄが捲回群３の内周側の金属箔露出部の一部を残した状態で形成される点である。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部と、これら一対の湾曲部の間に連続して形成される平面部とを有している。本変形例では電池缶１の底面１ｄと対向する湾曲部と溶接部１３２との間に捲回群３の外側から中心側に向けて少なくとも複数枚切り込みが施され、中心側の負極箔露出部３２ｃが残されている。本変形例のように捲回群３の金属箔露出部の一部を切断せずに残すことによって、切断による異物発生の可能性を低減することが出来る。従って、電池として組んだときに電解液の浸み込みをしやすくしつつも、異物発生の可能性を抑制し、安全かつ容量の低下を抑制した電池を提供することが出来る。なお、本実施例も第一の実施形態同様負極箔露出部３２ｃに切り込み部３２ｄが施されている例であるが、切り込み部３２ｄは正極箔露出部３４ｃに設けられていても良い。
【００４４】
図９は、第一の実施形態による組み立て状態を示す二次電池の断面図である。角形二次電池１００の電池缶１内部では電解液５０が注入されている。図９に図示する通り電解液５０の液面は切り込み部３２ｄよりも上に来るようになっている。このような構造にすることによって、電解液５０は捲回群３内部に捲回群３の側面開口部および切り込み部３２ｄから浸透し、電解液５０の捲回群３内部での循環が促され電池特性の劣化を抑制する。
【００４５】
なお、本実施形態では電解液の液面が切り込み部３２ｄよりも上に来ているが、電解液５０の液面が切り込み部３２ｄの下に来る構造になっていても車載に搭載した時の振動等によって電解液５０が切り込み部３２ｄにかかり、電解液５０が捲回群３に浸み込む効果はある。
【００４６】
また、本実施形態では切り込み部３２ｄは底面１ｄと平行になるように形成されているが、必ずしも平行でなくても良い。例えば、切り込み部３２ｄは金属箔露出部の端部に向かうにつれて、電池缶１の底面１ｄ側に向かうように形成されていても良い。このような構造にすることによって、切り込み部３２の端部を出来るだけ底面１ｄ側に設けることができるため、電解液５０の量が少なかったとしても効率良く電解液５０を浸透させることが出来る。
【００４７】
図１０は、第一の実施形態の捲回群３のアセンブリの概略製作フロー図を示す。捲回工程５１において、正極電極３４、負極電極３２、および第１、第２のセパレータ３３、３５を捲回し、プレス工程５２において、捲回群３をプレスする。
【００４８】
続いて金属箔露出部の溶接工程５３において、金属箔露出部と負極集電板２４および正極集電板４４を溶接する。
【００４９】
そして捲回群アセンブリの電池缶への挿入工程５４において、捲回群アセンブリを電池缶１へ挿入する。金属箔露出部への切り込み加工工程５５は、捲回工程５１とプレス工程５２の間、あるいはプレス工程５２と金属箔露出部の溶接工程５３の間、あるいは金属箔露出部の溶接工程５３と捲回群の電池缶への挿入工程５４の間のいずれかの工程間で行うのが良い。
【００５０】
捲回工程５１後、及びプレス工程５２後で切り込み部３２ｄを作成する切れ込み加工工程５５を行う場合には、集電板と金属箔露出部が接続されていないため、金属箔露出部に癖付がされない状態で切り込み部３２ｄを設けることが出来る。そのため金属箔露出部が開きやすくなるという利点がある。
【００５１】
一方、金属箔露出部の溶接工程５３の後に切れ込み加工工程５５を行う場合には、集電板と金属箔露出部が接続された後に切り込み部５５を設けることが出来るため、切り込み部３２ｄが溶接に巻き込まれず、電池組み立て後に確実に電解液を浸み込ませる経路を確保することが出来る。
【００５２】
なお、この切れ込み加工工程５５は、第一の実施形態、変形例１、変形例２、及び変形例３ではカッター等を使用して形成し、変形例４では金属箔露出部に当て板を挿入してレーザーで切断することによって形成される。
【００５３】
なお、本実施形態では捲回群３の集電構造が一枚の集電板に接続される構造について説明したが、図１１に示すような集電板が二又に分かれ、金属電極箔が２ヶ所で接続される構造であったとしても使用することが出来る。このような構造であったとしても、捲回群３への電解液の浸み込みが容易になり、電池の容量低下を抑制することが出来る。
【００５４】
以上、本発明について簡単にまとめる。本発明の角形二次電池１００は、金属箔露出部（３２ｃ、３４ｃ）を有する電極が捲回され、一対の平坦部及び一対の湾曲部を有する捲回群３と、捲回群３を収納し、底面１ｄ、側面（１ｂ、１ｃ）及び開口（１ａ）を有する電池缶１と、電池缶１の開口１ａを塞ぎ、外部端子（１２、１４）を有する蓋６と、外部端子（１２、１４）と電気的に接続され、かつ平坦部に配置された金属箔露出部（３２ｃ、３４ｃ）に溶接される集電板２４とを備え、金属箔露出部（３２ｃ、３４ｃ）は、電池缶１の底面１ｄと対向する湾曲部と、金属箔露出部（３２ｃ、３４ｃ）と集電板部とが接続される溶接部１３２との間に切り込み部３２ｄを有し、切り込み部３２ｄは、捲回群３の外側から中心側に向けて少なくとも複数枚切り込まれている。このような構造にすることによって、切り込み部３２ｄを介して捲回群３の内部に電解液が浸み込みやすくなる。従って、電解液の減少による容量低下を防ぐことが出来る。
【００５５】
また、本発明の角形二次電池１００は、切り込み部３２ｄが湾曲部と平坦部との境界に形成される。このような構造にすることによって、切り込み部３２ｄの位置を極力底面１ｄ側にしつつも領域Ａと領域Ｂを乖離させることが出来る。そのため、電池缶１の底面１ｄ側に集中する電解液をうまく捲回群３に浸み込ませることができ、捲回群３内部の電解液量低下による容量低下を防ぐことが出来る。
【００５６】
また、本発明の角形二次電池１００は、切り込み部３２ｄは溶接部１３２と平坦部との境界に形成される。このような構造にすることによって、湾曲部から溶接部１３２までの間の広い領域を解放することが出来る。そのため、より捲回群３の広範にわたって電解液を浸透させることが出来る。従って、捲回群３内部での電解液量の低下を抑制し、容量の低下を抑制することが出来る。
【００５７】
また、本発明の角形二次電池１００は、切り込み部３２ｄが捲回群３の２つの平坦面のそれぞれに形成される。このような構造にすることによって、捲回群３への電解液の浸み込み経路を増やすことが出来る。従って、捲回群３内部での電解液量の低下を抑制し、容量の低下を抑制することが出来る。
【００５８】
また、本発明の角形二次電池１００は、切り込み部３２ｄが捲回群３の内周側の金属箔露出部を切断せずに残して形成される。このような構造にすることによって、切断による異物発生の可能性を低減することが出来る。
【００５９】
また、本発明の角形二次電池１００は、切り込み部３２ｄが金属箔露出部の端部に向かうにつれて、電池缶１の底面１ｄ側に向かうように形成される。このような構造にすることによって、切り込み部３２の端部を出来るだけ底面１ｄ側に設けることができるため、電解液５０の量が少なかったとしても効率良く電解液５０を浸透させることが出来る。
【００６０】
また、本発明の角形二次電池１００は、金属箔露出部がアルミを主材料とする金属からなる。このような構造を取ることによって、負極側の銅材よりも広く乖離され、電解液をより浸み込みやすくすることが出来る。
【００６１】
また、本発明の角形二次電池１００の製造方法は、集電板２４と金属箔露出部（３２ｃ、３４ｃ）は互いに溶接され溶接部１３２を形成し、電池缶１の底面１ｄと対向する湾曲部と溶接部１３２との間に切り込み部３２ｄが形成される。このような製造方法を取ることによって、切り込み部３２ｄが溶接に巻き込まれず、電池組み立て後に確実に電解液を浸み込ませる経路を確保することが出来る。
【００６２】
また、本発明の角形二次電池１００の製造方法は、金属箔露出部（３２ｃ、３４ｃ）が集電板２４と接続される前に切り込み部３２ｄが設けられ、集電板２４は、電池缶１の底面１ｄと対向する湾曲部と金属箔露出部（３２ｃ、３４ｃ）と集電板２４とが溶接される溶接部１３２との間に切り込み部３２ｄが配置されるように溶接される。このような製造方法をとることによって、集電板２４と金属箔露出部（３２ｃ、３４ｃ）が接続されていないため、金属箔露出部（３２ｃ、３４ｃ）に癖付がされない状態で切り込み部３２ｄを設けることが出来る。そのため金属箔露出部（３２ｃ、３４ｃ）が開きやすくなり、電解液が浸み込みやすくなる。
【００６３】
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】
【００６４】
１：電池缶
１a：開口部
１b：幅広側面
１c：幅狭側面
１d：底面
２：絶縁保護フィルム
３：捲回群
５：ガスケット
６：電池蓋
７：絶縁版
９：注液口
１０：ガス排出弁
１１：注液栓
１２：負極外部端子
１２a：負極接続部
１４：正極外部端子
１４a：正極接続部
２１：負極集電板基部
２２：負極側接続端部
２３：負極側開口穴
２４：負極集電板
２６：負極側貫通孔
３２：負極電極
３２a:負極箔
３２b：負極合材層
３２c：負極箔露出部
３３：セパレータ
３４：正極電極
３４a：正極箔
３４b：正極合材層
３４c：正極箔露出部
３５：セパレータ
４１：正極集電板基部
４２：正極側接続端部
４３：正極側開口穴
４４：正極集電板
４６：正極側貫通孔
５０：電解液
１００：二次電池
【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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【図１０】
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【図１１】
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