(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の正極及び負極と、該正極及び負極との間に介在されたセパレータと、該正極及び負極、並びに前記セパレータが巻回される軸芯と、を有した巻回電極体を備え、該巻回電極体が容器内に配置された構成の巻回電極電池において、
前記軸芯は、前記巻回電極体の両方の巻回端面から突出するとともに前記容器の外部へ突出する端部をなし前記正極及び負極のそれぞれに電気的に接続される集電端子部と該端部の間に位置して該端部に接合された絶縁部とを有しており、前記且つ前記軸芯のうち前記端部に、前記巻回電極体を前記容器内部に配置した際に該容器の開口部を閉塞する役目を有する閉塞部材が接合されており、前記絶縁部と前記閉塞部材とは樹脂により構成されているとともに、前記絶縁部、前記閉塞部材、および前記集電端子部は樹脂により一体的に接合されており、前記正極及び負極のそれぞれが該集電端子部に電気的に接続されていることを特徴とする巻回電極電池。
【請求項２】
前記容器はその両端に開口部を有しており、前記軸芯のうち前記巻回電極体の両方の巻回端部から突出する前記端部に各々前記閉塞部材が接合されていることを特徴とする請求項１に記載の巻回電極電池。
【請求項３】
前記正極は、前記セパレータの一端より突出した突出端部、前記負極は、前記セパレータの他端より突出した突出端部を有し、前記正極及び負極、並びに前記セパレータを巻回されて構成された前記巻回電極体の隣り合う前記正極側の前記突出端部及び前記負極側の前記突出端部は各極毎に互いに電気的に接触した接触部が形成されており、該接触部が前記軸芯の前記各集電端子部に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の巻回電極電池。
【請求項４】
前記容器は金属にて構成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の巻回電極電池。
【請求項５】
前記閉塞部材の外周部には金属のフランジが接合されており、該閉塞部材は該フランジを介して前記容器の前記開口部に溶接されていることを特徴とする請求項４に記載の巻回電極電池。
【請求項６】
前記軸芯において、前記集電端子部と前記絶縁部との当接部は凹凸形状を有する請求項２に記載の巻回電極電池。
【請求項７】
前記軸芯と前記閉塞部材との当接部は凹凸形状を有する請求項１〜６の何れか一つに記載の巻回電極電池。
【請求項８】
前記閉塞部材から前記容器の外部に向かって前記軸芯の各々の前記集電端子部が突出していることを特徴とする請求項４に記載の巻回電極電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は正極及び負極をセパレータを介して渦巻き状に巻回した巻回電極体を有する巻回電極電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の巻回電極電池としては、例えば特開平９ー９２２４９号公報に記載されたものがある。
これは帯状の正極及び負極との間にセパレータを配置し、これらを軸芯に渦巻き状に巻回した巻回電極体を容器内に配置し、容器の開口部をキャップにて閉塞した構成である。
【０００３】
そして、例えば、巻回電極体の正極は正極の端部に形成した多数の短冊状リードを極柱に接合して該極柱に電気的に接続し、更に該極柱にボルトを接合し、該ボルトを介して上記正極を外部に取り出すようにしている。上記キャップは上記極柱に対して電気的に短絡しないように絶縁部品を介して極柱に接した構成である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のものは、巻回電極体の例えば正極を外部に取り出すのに複雑な構成を採用しており、加えて容器の開口部を閉塞するキャップを極柱に対して電気的に短絡しないような複雑な構成を採用している。従って、部品点数及び組み付け工数の増大によりコストアップとなる。
【０００５】
本発明はかかる点に鑑み、巻回電極電池の電極体の取り出し構成および容器の開口部を閉塞する構成を簡素にすることを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、従来のものにおいて、巻回電極体の軸芯に着目し、この軸芯を巻回電極体の正極及び／又は負極の取り出しに使うとともに該巻回電極体を収容する容器の開口部を閉塞する閉塞部材を該軸芯に接合することを思い至り、本発明を完成したものである。
【０００７】
即ち、本発明の巻回電極体電池は請求項１に記載したように、軸芯に正極及び負極の少なくとも何れか一方と電気的に接続される集電端子部を設け、該集電端子部に該一方の電極体を電気的に接続することにより、その巻回電極体電池自体に不可欠な軸芯を利用して一方の電極体の取り出しを行うことができ、電極体取り出しのための構成を簡素化できる。
【０００８】
即ち、又、請求項１の記載によれば、軸芯を、巻回電極体の両方の巻回端面から突出するとともに容器の外部へ突出する端部をなし正極及び負極のそれぞれに電気的に接続される集電端子部と該端部の間に位置して該端部に接合された絶縁部とにより構成し、且つ軸芯の端部に、巻回電極体を容器内部に配置した際に該容器の開口部を閉塞する役目を有する閉塞部材が接合し、絶縁部と閉塞部材とを樹脂により構成されているとともに、絶縁部、閉塞部材、および集電端子部を樹脂により一体的に接合し、さらに正極及び負極のそれぞれを該集電端子部に電気的に接続したことにより、巻回電極体を容器内部に収容した後に該開口部に別部品としての閉塞部材を組み付ける必要がなく、組み付け工数を低減できる。請求項３の記載においても請求項１と同様の作用効果を得られる。
【０００９】
請求項３の記載によれば、正極及び負極を軸芯の集電端子部に対して集電させることができる。請求項４の記載によれば、容器が金属で構成され、閉塞部材が樹脂で構成されているため、閉塞部材によって軸芯の集電端子部が容器に短絡することを防止することができる。この際、請求項５の記載のように、樹脂製閉塞部材の外周部に金属製フランジを接合し、該フランジを介して容器と閉塞部材とを溶接することで、閉塞部材を樹脂製としても該部材と容器との接合を確実なものとすることができる。
【００１０】
請求項６又は請求項７の記載によれば、各構成部品が当接する部位が凹凸形状であるため、当接強度が向上する。請求項８の記載によれば、軸芯の両端の集電端子部が閉塞部材から突出することによって、該集電端子部を介しての他の電池との電気的接続が容易となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施形態について、図面に基づき説明する。図１において、巻回電極体２は円筒状の形状を有しており、該巻回電極体２は帯状の正極２１、帯状の負極２２、これら電極体２１、２２の間に配置された帯状のセパレータ２３、及び巻回電極体２の最外周に配置されたセパレータ２３、及びこれら構成部品を渦巻き状に巻回するための軸芯１０により基本的に構成されている。即ち、軸芯１０に対して、正極２１、負極２２、これらの間に配置したセパレータ２３を渦巻き状に巻回し、所定回数、巻回した後、正極２１、負極２２を切断し、セパレータ２３は切断せずに、所定回数、巻回して構成された巻回電極体の最外周（本実施形態では負極２２）に巻回させる。
【００１２】
上記正極２１は、アルミニウム箔からなる集電体２１１と該集電体２１１の両面上に形成されたリチウムマンガン酸化物等からなる正極活物質層２１２とから構成されている。負極２２は、銅箔からなる集電体２１１と該集電体２１１の両面上に形成されたカーボン等からなる負極活物質層２２２とから構成されている。
正極２１及び負極２２の幅方向端部（幅方向は図１に示した軸芯１０の軸方向であり、以下同じ）の両面には活物質層２１２、２２２が形成されていない端部２１３、２２３を備えている。
【００１３】
正極２１及び負極２２の幅方向は同じ寸法であるが、正極２１と負極２２とをセパレータ２３を介して軸芯１０の外周に巻回する際には、正極２１と負極２２とを相対的に上記端部２２１３、２２３の幅方向寸法分、ずらしてある。そして、正極２１と負極２２との間に配置されるセパレータ２３の幅はそれら正極２１、負極２２の活物質２１２、２２２を被覆する程度の幅寸法を有している。
【００１４】
正極２１の端部２１３、負極２２の端部２２３を電極体体２の円周方向の全域においてその半径方向に押圧して集合部２１５（正極側のみ図示し、負極側は省略してある）を形成し、該集合部２１５にて集電端子部１１に超音波溶接等の方法で電気的に接続してある。上記集合部２１５では巻回された正極１の各巻回部が互いに接触するので、この集合部２１５を集電端子部１１に接続することで電極体全体に均一な充放電作用を発揮させることができる。
【００１５】
図２〜図４は上記軸芯１０の構成を示すものである。図２において、軸芯１０はその両端部に位置する正極、負極集電端子部１１、１２、それら正極、負極集電端子部１１、１２の間に位置した絶縁部１３、及び正極、負極集電端子部１１、１２の各々に接合された閉塞部材としての上蓋１４、下蓋１５により構成されている。
【００１６】
軸芯１０の正極集電端子部１１はアルミニウム製、負極集電端子部１２は銅製、絶縁部１３及び上蓋１４、下蓋１５はポリプロピレン製である。これら正極、負極集電端子部１１、１２、上蓋１４、下蓋１５と絶縁部１３とは樹脂射出成形により一体化されている。即ち、金型内に各集電端子部１１、１２をセットし、該金型内に溶融ポリプロピレン樹脂を射出成形することで、絶縁部１３を介して正極、負極集電端子部１１、１２が一体的に接合され、又各集電端子部１１、１２に各々上蓋１４、下蓋１５が接合されるものである。
【００１７】
なお、軸芯１０において、上蓋１４、下蓋１５と各集電端子部１１、１２との接合部分、絶縁部１３と各集電端子部１１、１２との接合部分は図３及び図４のようである。即ち、上蓋１４（下蓋１５）と正極集電端子部１１（負極集電端子部１２）との接合部分は、図３に示すように、正極集電端子部１１（負極集電端子部１２）にプレス加工等による溝１１４（１２４）が形成されている。この溝１１４（１２４）の存在により、上蓋１４（下蓋１５）と正極集電端子部１１（負極集電端子部１２）との接合強度が増し、抜け強度、捩じり強度を高めることができる。一方、絶縁部１３と正極、負極集電端子部１１、１２との接合部分は図４のようである。正極、負極集電端子部１１、１２の円筒内面の絶縁部３側にはプレス加工による軸方向の溝１１２、１２２及び径方向の溝１１３、１２３が形成されている。軸方向の溝１１２、１２２の存在により、捩じりトルク性が向上し、又径方向の溝１１３、１２３の存在により、引張り荷重に対する強度が向上する。なお、図１の軸芯１０には、図３、４の接合構造は省略してある。
【００１８】
図１に戻り、軸芯１０の回りに渦巻き状に巻回されて構成された電極体体２はポリプロピレン製の円筒状容器３内に収容される。そして、軸芯１０の上蓋１４、下蓋１５は容器３の開口部に例えば超音波溶接により接合される。なお、容器３は金属製でもよい。この場合、上蓋１４、下蓋１５の平面部にリング状の溝を形成し、該溝部に容器３の開口部を折り曲げ加工して上蓋１４、下蓋１５を該開口部に密封接合することができる。
【００１９】
図５及び図６は楕円形状の電極体体２を巻回する軸芯１０の他の実施形態を示すものであり、図５において、正極集電端子部１１と負極集電端子部１２とは並列配置にて絶縁部１３に樹脂成形されている。又、蓋１４は各端子部１１、１２を架橋するように配置されている。正極集電端子部１１は表面が露出する接続部１１４を有している。又、負極集電端子部１２は絶縁部１３の内部に埋め込まれて端部が絶縁部１３から露出する接続部１２４を有している。
【００２０】
この実施形態に用いられる電極体体２は外形形状が楕円形状である点が相違するのみで、他の構成は図１と同じである。そして、該電極体体２の正極２１は、その活物質層２１２が形成されていない端部２１３の部分で超音波溶接等にて軸芯１０の正極集電端子部１１の接続部１１４に溶接することにより、該集電端子部１１に電気的に接続されている。又、電極体体２の正極２２は、その活物質層２２２が形成されていない端部２２３の部分で超音波溶接等にて軸芯１０の負極集電端子部１２の接続部１２４に溶接することにより、該集電端子部１２に電気的に接続されている。
【００２１】
又、この実施形態では容器は図示しないが、用いる容器は一端が閉塞し、他端が開口した偏平状の容器であり、該容器内に電極体体２を収容後、該容器の開口部を上記蓋１４により閉塞する。
図７は、容器３を金属製にした場合の樹脂製上蓋１４、下蓋１５と容器３との接続関係を示す更に他の実施形態を示すものである。この図７において、樹脂製上蓋１４、下蓋１５に金属製のフランジ４を一体成形して取り付け、該フランジ４を容器３の開口部に溶接にて接合するものである。なお、この場合、樹脂製上蓋１４、下蓋１５とフランジ４との接合強度を向上するために、図３で述べたように両者の当接面に凹凸を設けるとよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の巻回電極体電池を示す一部断面斜視図
【図２】上記一実施形態で用いた軸芯を示す斜視図
【図３】図２のＡ部拡大断面図
【図４】図２のＢ部拡大断面図
【図５】本発明の更に他の実施形態における軸芯を示す斜視図
【図６】図５の軸芯を用いた電極体体を示す一部破断斜視図
【図７】本発明の他の実施形態の巻回電極体電池を示す一部断面斜視図
【符号の説明】
２  電極体
３  容器
１０  軸芯
１１  正極集電端子部
１２  負極集電端子部
１３  絶縁部
１４  上蓋
１５  下蓋
２１  正極
２２  負極
２３  セパレータ
２１３  端部
２２３  端部
【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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