(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒体(11)の開口部に蓋体(12)を固定してなる電池缶(１)の内部に、巻き取り電極体(２)が収容され、巻き取り電極体(２)は、リチウム複合酸化物を含む正極(21)と、非水電解液が含浸されたセパレータ(22)と、炭素材料を含む負極(23)とを重ね合わせて渦巻き状に巻回して構成され、電池缶(１)の蓋体(12)には電極端子機構(４)が取り付けられ、巻き取り電極体(２)と電極端子機構(４)とが、複数本の集電タブ(３)により互いに連結されて、巻き取り電極体(２)が発生する電力を電極端子機構(４)から外部に取り出すことが可能な円筒型リチウム二次電池において、電極端子機構(４)は、蓋体(12)に開設した貫通孔(14)に挿通されて、蓋体(12)に対して電気的絶縁性及び液密性を保った状態で蓋体(12)に固定され、蓋体(12)の外側に突出した先端部には、挟圧ナット(54)を具える一方、蓋体(12)の内側に突出した基端部には、前記挟圧ナット(54)のねじ込みによって挟圧力を発揮する挟圧板(51)及び挟圧受け板(６)を具え、前記複数本の集電タブ(３)の先端部が挟圧板(51)と挟圧受け板(６)の間に挟持されて、電極端子機構(４)に連結されていることを特徴とする円筒型リチウム二次電池。
【請求項２】
電極端子機構(４)は、
蓋体(12)に開設した貫通孔(14)に挿通され、蓋体(12)の外側に突出した先端部にネジ部(71)を具えると共に、蓋体(12)の内側に突出した基端部にフランジ部(72)を具えた締結部材(７)と、
締結部材(７)のネジ部(71)に螺合して、締結部材(７)を蓋体(12)に固定するための締結ナット(73)と、
蓋体(12)の貫通孔(14)に装着されて、蓋体(12)と締結部材(７)の間に介在し、締結部材(７)のフランジ部(72)と締結ナット(73)によって挟圧され、締結部材(７)と蓋体(12)の間の電気的絶縁性及び液密性を保つ絶縁パッキング(８)(81)と、
締結部材(７)に開設した中央孔(75)に挿通された軸部(50)を具え、蓋体(12)の外側に突出した軸部(50)の先端部には、ネジ部(53)が形成されると共に、蓋体(12)の内側に突出した軸部(50)の基端部には、前記挟圧板(51)が固定されている挟圧部材(５)とを具え、前記挟圧ナット(54)は挟圧部材(５)のネジ部(53)に螺合し、挟圧受け板(６)は挟圧部材(５)の軸部(50)に遊嵌されて、挟圧板(51)と締結部材(７)のフランジ部(72)の間に介在している請求項１に記載の円筒型リチウム二次電池。
【請求項３】
挟圧部材(５)の挟圧板(51)には、巻き取り電極体(２)との対向面に、前記挟圧ナット(54)を締め付ける際の挟圧部材(５)の回り止めに利用すべき角柱片(52)が突設されている請求項２に記載の円筒型リチウム二次電池。
【請求項４】
電池缶(１)の内部には、蓋体(12)と絶縁パッキング(８)の対向面間、絶縁パッキング(８)と締結部材(７)のフランジ部(72)の対向面間、及び締結部材(７)のフランジ部(72)と挟圧受け板(６)の対向面間に夫々、Ｏリング(82)(83)(84)が介在している請求項３に記載の円筒型リチウム二次電池。
【請求項５】
挟圧板(51)及び挟圧受け板(６)は、前記複数本の集電タブ(３)の先端部を挟持することが可能な挟圧面積を有している請求項１乃至請求項４の何れかに記載の円筒型リチウム二次電池。
【請求項６】
挟圧板(51)と挟圧受け板(６)は、互いに略同じ外径を有する円板状に形成されている請求項１乃至請求項５の何れかに記載の円筒型リチウム二次電池。
【請求項７】
各集電タブ(３)は、導電性を有する帯状の箔体から形成されている請求項１乃至請求項６の何れかに記載の円筒型リチウム二次電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒状の電池缶の内部に巻き取り電極体が収容されて、電池缶に取り付けられた電極端子機構から巻き取り電極体の発生電力を取り出すことが可能な円筒型リチウム二次電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯型電子機器、電気自動車、ロードレベリング等の電源として、エネルギー密度が高く、然もカドミウムや鉛の如き有害物質を含まないリチウム二次電池が注目されている。
例えば電気自動車に用いられる比較的大きな容量の円筒型リチウム二次電池は、図７及び図８に示す様に、筒体(11)の両端部に蓋体(12)(12)を溶接固定してなる円筒状の電池缶(１)の内部に、巻き取り電極体(２)を収容して構成されている。両蓋体(12)(12)には、正負一対の電極端子機構(９)(９)が取り付けられており、巻き取り電極体(２)と両電極端子機構(９)(９)とが、複数本の集電タブ(３)により互いに連結されて、巻き取り電極体(２)が発生する電力を一対の電極端子機構(９)(９)から外部に取り出すことが可能となっている。又、蓋体(12)には安全弁(13)が取り付けられている。
【０００３】
巻き取り電極体(２)は、図９に示す様に、リチウム複合酸化物を含む正極(21)と、非水電解液が含浸されたセパレータ(22)と、炭素材料を含む負極(23)とを重ね合わせ、これらを渦巻き状に巻回して構成されている。正極(21)及び負極(23)からは夫々複数本の集電タブ(３)が引き出され、極性が同じ複数本の集電タブ(３)の先端部(31)が１つの電極端子機構(９)に接続されている。尚、図９においては、便宜上、一部の集電タブの先端部が電極端子機構(９)に接続されている状態のみを示し、他の集電タブについては、先端部が電極端子機構(９)に接続されている状態の図示を省略している。
電極端子機構(９)は、電池缶(１)の蓋体(12)を貫通して取り付けられたネジ部材(91)を具え、該ネジ部材(91)の基端部には鍔部(92)が形成されている。蓋体(12)の貫通孔には絶縁パッキング(93)が装着され、蓋体(12)と締結部材(91)の間の電気的絶縁性とシール性が保たれている。ネジ部材(91)には、筒体(11)の外側からワッシャ(94)が嵌められると共に、第１ナット(95)及び第２ナット(96)が螺合している。これらのナット(95)(96)を締め付けて、ネジ部材(91)の鍔部(92)とワッシャ(94)によって絶縁パッキング(93)を挟圧することにより、シール性を高めている。
前記複数本の集電タブ(３)の先端部(31)は、ネジ部材(91)の鍔部(92)に、スポット溶接或いは超音波溶接によって固定されている。
【０００４】
上記円筒型リチウム二次電池の製造工程においては、電池缶(１)を構成すべき蓋体(12)に電極端子機構(９)を取り付ける一方、筒体(11)の内部に巻き取り電極体(２)を装入した状態で、巻き取り電極体(２)から伸びる複数本の集電タブ(３)の先端部(31)を電極端子機構(９)の鍔部(92)に溶接し、最後に、蓋体(12)を筒体(11)の開口部に被せて、両者を溶接固定していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、円筒型リチウム二次電池において、大容量化を図る場合、集電タブ(３)の本数が少ないと、電気抵抗が増大して電池性能が低下するため、例えば１０本以上の多数本の集電タブ(３)によって、巻き取り電極体(２)と電極端子機構(９)を接続する必要がある。
【０００６】
しかしながら、複数本の集電タブ(３)を鍔部(92)に溶接する作業は困難であり、少なくとも数十分の作業時間を要する。
又、集電タブ(３)は、厚さ０.１ｍｍ程度のアルミニウム製或いはニッケル製の箔体から形成されているため、溶接箇所が溶融して孔があくことがあり、この結果、集電タブ(３)の接続強度が著しく低下する問題があった。孔があくことなく正常な溶接が行なわれた場合でも、集電タブ(３)と鍔部(92)の溶接部分の面積は極めて小さいため、大きな接続強度は得られない。
然も、集電タブ(３)と鍔部(92)の溶接部分で電気抵抗が著しく増大するため、抵抗発熱を生じる問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、集電タブを容易に、然も高い強度と信頼性で電極端子機構に接続することが出来、接続部分における電気抵抗も小さい円筒型リチウム二次電池を提供することである。
【０００８】
【課題を解決する為の手段】
本発明に係る円筒型リチウム二次電池は、筒体(11)の開口部に蓋体(12)を固定してなる電池缶(１)を具え、電池缶(１)の内部には、巻き取り電極体(２)が収容されている。巻き取り電極体(２)は、リチウム複合酸化物を含む正極(21)と、非水電解液が含浸されたセパレータ(22)と、炭素材料を含む負極(23)とを重ね合わせて渦巻き状に巻回して構成されている。
又、電池缶(１)の蓋体(12)には電極端子機構(４)が取り付けられ、巻き取り電極体(２)と電極端子機構(４)とが、複数本の集電タブ(３)により互いに連結されて、巻き取り電極体(２)が発生する電力を電極端子機構(４)から外部に取り出すことが可能である。
【０００９】
本発明に係る円筒型リチウム二次電池において、電極端子機構(４)は、蓋体(12)に開設した貫通孔(14)に挿通されて、蓋体(12)に対して電気的絶縁性及び液密性を保った状態で蓋体(12)に固定され、蓋体(12)の外側に突出した先端部には、挟圧ナット(54)を具える一方、蓋体(12)の内側に突出した基端部には、前記挟圧ナット(54)のねじ込みによって挟圧力を発揮する挟圧板(51)及び挟圧受け板(６)を具えている。そして、前記複数本の集電タブ(３)の先端部が挟圧板(51)と挟圧受け板(６)の間に挟持されて、電極端子機構(４)に連結されている。
尚、各集電タブ(３)は、導電性を有する帯状の箔体から形成されている。又、挟圧板(51)及び挟圧受け板(６)は、前記複数本の集電タブ(３)の先端部を確実に挟持するために必要な十分な挟圧面積を有している。
【００１０】
上記本発明の円筒型リチウム二次電池においては、複数本の集電タブ(３)の先端部が挟圧板(51)と挟圧受け板(６)の間に挟持されて、電極端子機構(４)に連結されているので、その組立工程において、集電タブ(３)の先端部を電極端子機構(４)に溶接する作業は不要であり、単に、複数本の集電タブ(３)の先端部を挟圧板(51)と挟圧受け板(６)の間に挿入して、挟圧ナット(54)をねじ込めば、これら複数本の集電タブ(３)の先端部は挟圧板(51)と挟圧受け板(６)によって同時に挟圧され、接続作業が完了する。
複数本の集電タブ(３)の先端部が挟圧板(51)と挟圧受け板(６)の間に挟持された状態で、各集電タブ(３)の先端部は十分な面積で挟圧板(51)及び挟圧受け板(６)と接触し、この十分な接触面積によって、接続部分における電気抵抗は小さなものとなり、同時に高い接続強度が得られる。
この挟圧による接続構造には、従来の溶接構造は採用されていないので、集電タブ(３)に孔があくことはなく、高い信頼性が得られる。
【００１１】
具体的構成において、電極端子機構(４)は、
蓋体(12)に開設した貫通孔(14)に挿通され、蓋体(12)の外側に突出した先端部にネジ部(71)を具えると共に、蓋体(12)の内側に突出した基端部にフランジ部(72)を具えた締結部材(７)と、
締結部材(７)のネジ部(71)に螺合して、締結部材(７)を蓋体(12)に固定するための締結ナット(73)と、
蓋体(12)の貫通孔(14)に装着されて、蓋体(12)と締結部材(７)の間に介在し、締結部材(７)のフランジ部(72)と締結ナット(73)によって挟圧され、締結部材(７)と蓋体(12)の間の電気的絶縁性及び液密性を保つ絶縁パッキング(８)(81)と、
締結部材(７)に開設した中央孔(75)に挿通された軸部(50)を具え、蓋体(12)の外側に突出した軸部(50)の先端部には、ネジ部(53)が形成されると共に、蓋体(12)の内側に突出した軸部(50)の基端部には、前記挟圧板(51)が固定されている挟圧部材(５)とを具え、前記挟圧ナット(54)は挟圧部材(５)のネジ部(53)に螺合し、挟圧受け板(６)は挟圧部材(５)の軸部(50)に遊嵌されて、挟圧板(51)と締結部材(７)のフランジ部(72)の間に介在している。
【００１２】
上記具体的構成においては、筒体(11)に蓋体(12)を固定する前に、蓋体(12)の貫通孔(14)に絶縁パッキング(８)(81)を装着すると共に締結部材(７)を挿通する。これによって、蓋体(12)の外側に、締結部材(７)の先端部に形成されたネジ部(71)が突出する。そこで、該ネジ部(71)に締結ナット(73)を螺合せしめ、締め付ける。これによって、絶縁パッキング(８)(81)が締結部材(７)のフランジ部(72)と締結ナット(73)の間に挟まれて、挟圧されると共に、締結部材(７)が蓋体(12)に確実に固定されることになる。この状態で、蓋体(12)と締結部材(７)の間には十分な電気的絶縁性と液密性が保たれている。
その後、挟圧部材(５)の軸部(50)に挟圧受け板(６)を嵌めて、該挟圧部材(５)の軸部(50)を締結部材(７)の中央孔(75)に挿通すると共に、挟圧受け板(６)と挟圧板(51)の間に、巻き取り電極体(２)から伸びる複数本の集電タブ(３)の先端部を挟み込む。この状態で、締結部材(７)から外側に突出した挟圧部材(５)のネジ部(53)に挟圧ナット(54)を螺合せしめ、締め付ける。これによって、前記複数本の集電タブ(３)の先端部が挟圧部材(５)の挟圧板(51)と挟圧受け板(６)によって確実に挟持されることになる。
最後に、蓋体(12)を筒体(11)に固定することによって、円筒型リチウム二次電池を完成する。
【００１３】
上述の如く、先ず蓋体(12)に締結部材(７)を固定して、蓋体(12)と締結部材(７)の間に十分な電気的絶縁性と液密性を与える作業の後、該締結部材(７)に挟圧部材(５)を取り付けて、挟圧板(51)と挟圧受け板(６)の間に複数本の集電タブ(３)の先端部を挟持する作業を行なうので、両作業が分離されており、先の作業で実現した電気的絶縁性と液密性が、後の作業によって変化する虞れはなく、又逆に、後の作業によって実現した集電タブ(３)の接続強度が、その後の締結部材(７)の締め付け力の再調整によって変化する虞れはない。
【００１４】
更に具体的構成において、挟圧部材(５)の挟圧板(51)には、巻き取り電極体(２)との対向面に、前記挟圧ナット(54)を締め付ける際の挟圧部材(５)の回り止めに利用すべき角柱片(52)が突設されている。
該具体的構成によれば、工具によって挟圧ナット(54)を締め付ける際、角柱片(52)にも適当な工具を係合させて、挟圧部材(５)の共回りを阻止することが出来るので、挟圧ナット(54)の締め付け作業が容易であり、確実な締め付けを行なうことが出来る。
【００１５】
更に具体的構成において、電池缶(１)の内部には、蓋体(12)と絶縁パッキング(８)の対向面間、絶縁パッキング(８)と締結部材(７)のフランジ部(72)の対向面間、及び締結部材(７)のフランジ部(72)と挟圧受け板(６)の対向面間に夫々、Ｏリング(82)(83)(84)が介在している。
該具体的構成によれば、蓋体(12)と絶縁パッキング(８)の間、絶縁パッキング(８)と締結部材(７)のフランジ部(72)の間、及び締結部材(７)のフランジ部(72)と挟圧受け板(６)の間に、更に高い液密性が得られる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明に係る円筒型リチウム二次電池においては、複数本の集電タブ(３)を電極端子機構(４)に接続する構造として、挟圧板(51)と挟圧受け板(６)の間に各集電タブ(３)の先端部を単に挟持する構造を採用しているので、従来の溶接作業が不要であり、接続作業は容易である。又、接続作業によって集電タブ(３)に孔があくことはなく、然も十分な接触面積で集電タブ(３)を挟圧板(51)と挟圧受け板(６)の間に挟持して接続することが出来るので、高い接続強度と高い信頼性が得られる。又、接続部分の電気抵抗は小さく、抵抗発熱の問題は生じない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
本発明に係る円筒型リチウム二次電池は、図２に示す如く、筒体(11)の両端部に蓋体(12)(12)を溶接固定してなる円筒状の電池缶(１)を具え、両蓋体(12)(12)には、正負一対の電極端子機構(４)(４)が取り付けられている。又、各蓋体(12)には安全弁(13)が取り付けられている。
【００１８】
電池缶(１)の内部には、図４に示す巻き取り電極体(２)が収容されている。巻き取り電極体(２)は、リチウム複合酸化物を含む正極(21)と、非水電解液が含浸されたセパレータ(22)と、炭素材料を含む負極(23)とを重ね合わせ、これらを渦巻き状に巻回して構成されている。正極(21)及び負極(23)には夫々、複数本の集電タブ(３)の基端部がスポット溶接等によって接合され、先端部は巻き取り電極体(２)から突出している。
尚、正極(21)に接合された集電タブ(３)はアルミニウム箔から形成され、負極(23)に接合された集電タブ(３)はニッケル箔から形成されている。
【００１９】
図２に示す正負一対の電極端子機構(４)(４)の内、正極端子となる一方の電極端子機構(４)に対しては、前記正極(21)から引き出された複数本の集電タブ(３)が接続され、負極端子となる他方の電極端子機構(４)に対しては、前記負極(23)から引き出された複数本の集電タブ(３)が接続される。
これによって、巻き取り電極体(２)が発生する電力を、正負一対の電極端子機構(４)(４)から取り出すことが出来るのである。
【００２０】
図３に示す如く、蓋体(12)には、その中央部に貫通孔(14)、外周部にネジ孔(15)が開設されており、貫通孔(14)には電極端子機構(４)が取り付けられ、ネジ孔(15)には安全弁(13)が取り付けられる。
電極端子機構(４)は、図１乃至図３に示す構造を有している。蓋体(12)の貫通孔(14)には、図１に示す如く、一対の絶縁パッキング(81)(８)が互いに係合した状態で装着される。図３に示す如く下側の絶縁パッキング(８)は円板部(85)及び円筒部(86)から形成される一方、上側の絶縁パッキング(81)はリング状に形成され、互いに係合した状態で、蓋体(12)の貫通孔(14)の内周面及び内周縁に密着可能である。
【００２１】
蓋体(12)の貫通孔(14)には、締結部材(７)が蓋体(12)の内側から挿通される。締結部材(７)は、蓋体(12)の外側に突出すべきネジ部(71)を一体に具えると共に、蓋体(12)の内側に突出すべきフランジ部(72)を一体に具えている。
蓋体(12)と絶縁パッキング(８)の円板部(85)の対向面間には大径のＯリング(82)が介在し、絶縁パッキング(８)の円板部(85)と締結部材(７)のフランジ部(72)の対向面間には小径のＯリング(83)が介在する。
蓋体(12)の外側へ突出した締結部材(７)のネジ部(71)には、ワッシャ(61)を介して、第１締結ナット(73)及び第２締結ナット(74)が螺合する。
【００２２】
又、締結部材(７)の中央孔(75)には、挟圧部材(５)が蓋体(12)の内側から挿通される。挟圧部材(５)は、締結部材(７)を貫通する軸部(50)を具え、該軸部(50)の先端部には、締結部材(７)から蓋体(12)の外側へ突出するネジ部(53)が形成されている。一方、軸部(50)の基端部には、円形の挟圧板(51)が固定され、更に該挟圧板(51)の背面には、角柱片(52)が一体に突設されている。
挟圧部材(５)の軸部(50)には、円形の挟圧受け板(６)が遊嵌されている。締結部材(７)のフランジ部(72)と挟圧受け板(６)の対向面間には、小径のＯリング(84)が介在する。
挟圧部材(５)の軸部(50)は挟圧受け板(６)及び締結部材(７)の中央孔(75)を貫通し、締結部材(７)から外側へ突出したネジ部(53)に、挟圧ナット(54)が螺合する。
【００２３】
図１に示す様に、巻き取り電極体(２)から伸びる複数本の集電タブ(３)は、その先端部が挟圧部材(５)の挟圧板(51)と挟圧受け板(６)の間に挟持されて、電極端子機構(４)に連結されている。尚、図１においては、便宜上、一部の集電タブ(３)のみが電極端子機構(４)に連結されている状態を示し、他の集電タブ(３)については、その先端部の図示を省略しているが、全ての集電タブ(３)の先端部が挟圧板(51)と挟圧受け板(６)の間に挟持されて、電極端子機構(４)に連結されている。
ここで、挟圧板(51)及び挟圧受け板(６)は、複数本の集電タブ(３)の先端部(31)を確実に挟持するために必要な大きさに形成され、十分な挟圧面積を有している。
【００２４】
上記電極端子機構(４)の取り付け及び集電タブ(３)の接続は、図５及び図６に示す順序で行なわれる。
先ず図５(ａ)に示す様に、第１締結ナット(73)及び第２締結ナット(74)を用いて、一方の蓋体(12)に締結部材(７)を固定する。この際、図１に示す様に、絶縁パッキング(８)(81)が締結部材(７)のフランジ部(72)と第１締結ナット(73)によって挟圧され、十分な液密性が得られるまで、第１締結ナット(73)をねじ込む。
一方、筒体(11)には、図５(ｂ)の如く巻き取り電極体(２)を収容する。
【００２５】
その後、同図(ｃ)に示す如く巻き取り電極体(２)から引き出された複数本の集電タブ(３)の先端部(31)を、挟圧部材(５)の挟圧板(51)と挟圧受け板(６)の間に挟み込む。この際、各集電タブ(３)の先端部(31)が互いに重なることなく、且つ、出来るだけ大きな接触面積で挟圧板(51)と挟圧受け板(６)の間に挟まれる様、各集電タブ(３)の先端部(31)を配置することが望ましい。
【００２６】
この状態で、図１に示す様に、挟圧部材(５)の軸部(50)を、蓋体(12)に固定されている締結部材(７)の中央孔(75)に挿通し、ネジ部(53)に挟圧ナット(54)を螺合せしめて、締め付ける。この際、各集電タブ(３)の先端部(31)が挟圧部材(５)の挟圧板(51)と挟圧受け板(６)によって挟圧され、十分な接続強度が得られるまで、挟圧ナット(54)をねじ込む。
この結果、図６(ａ)に示す様に、筒体(11)と蓋体(12)とが集電タブ(３)を介して互いに連結されることになる。
他方の蓋体(12)についても同様の方法で電極端子機構(４)を固定する。
【００２７】
その後、図６(ｂ)の如く、レーザ溶接又はビーム溶接を用いて筒体(11)に両蓋体(12)(12)を接合固定する。
最後に、電池缶(１)の内部に電解液を注入した後、各蓋体(12)に安全弁(13)を取り付けて、電池缶(１)を封口する。
この結果、図１乃至図３に示す円筒型リチウム二次電池が完成する。
【００２８】
上述の如く、本発明に係る円筒型リチウム二次電池においては、電極端子機構(４)に集電タブ(３)を接続する工程において、従来の如き溶接作業は不要であり、単に、複数本の集電タブ(３)の先端部(31)を挟圧板(51)と挟圧受け板(６)の間に挿入して、挟圧ナット(54)をねじ込めばよいので、作業が簡易であり、然も集電タブ(３)に孔があくことはなく、高い信頼性が得られる。
又、各集電タブ(３)の先端部(31)は十分な接触面積で挟圧板(51)と挟圧受け板(６)の間に挟持されるので、接触部における電気抵抗は小さく、然も高い接続強度が得られる。
【００２９】
更に、上記電極端子機構(４)においては、締結部材(７)による締結構造と、挟圧部材(５)による挟圧構造が分離されており、先ず蓋体(12)に締結部材(７)を固定して、蓋体(12)と締結部材(７)の間に十分な電気的絶縁性と液密性を与える作業の後、該締結部材(７)に挟圧部材(５)を取り付けて、挟圧板(51)と挟圧受け板(６)の間に複数本の集電タブ(３)の先端部(31)を挟持する作業を行なうことが出来るので、先の作業で実現した電気的絶縁性と液密性が、後の作業によって変化する虞れはなく、又逆に、後の作業によって実現した集電タブ(３)の接続強度が、その後の締結部材(７)の締め付け力の再調整によって変化する虞れはない。
【００３０】
更に、挟圧部材(５)の挟圧板(51)には、巻き取り電極体(２)との対向面に、角柱片(52)が一体に突設されているので、工具によって挟圧ナット(54)を締め付ける際、角柱片(52)にも適当な工具を係合させて、挟圧部材(５)の共回りを阻止することが出来、簡易且つ確実な締め付け作業が可能である。
【００３１】
更に又、図９に示す従来の円筒型リチウム二次電池では、集電タブ(３)の溶接作業のために、集電タブ(３)は、巻き取り電極体(２)から鍔部(92)までの直線距離よりも大幅に長く形成する必要があり、これによって集電タブ(３)の電気抵抗が大きくなる問題があったが、図１乃至図３に示す本発明の円筒型リチウム二次電池においては、溶接作業が不要であるため、集電タブ(３)を従来よりも短く形成することが出来、これによって電気抵抗の低減を図ることが可能である。
【００３２】
【実施例】
次に、本発明の円筒型リチウム二次電池(図１乃至図３)と従来の円筒型リチウム二次電池(図７乃至図９)を試作して性能比較実験を行なった結果について説明する。
正極の作製
正極活物質としてのＬiＣoＯ2(リチウム複合酸化物)と導電剤としての炭素を重量比９０：５で混合し、正極合剤を作製した。次に、結着剤であるポリフッ化ビニリデンをＮ−メチル−２−ピロリドン(ＮＭＰ)に溶解させて、ＮＭＰ溶液を調製した。そして、正極合剤とポリフッ化ビニリデンの重量比が９５：５となる様に正極合剤とＮＭＰ溶液を混合して、スラリーを調製し、このスラリーを正極集電体としてのアルミニウム箔の両面にドクターブレード法により塗布し、１５０℃で２時間乾燥して正極を作製した。
【００３３】
負極の作製
結着剤であるポリフッ化ビニリデンをＮＭＰに溶解させてＮＭＰ溶液を調製し、粒子径１０μｍの黒鉛の炭素粉末(炭素材料)とポリフッ化ビニリデンの重量比が８５：１５となる様に混練してスラリーと調製した。このスラリーを負極集電体としてのニッケル箔の両面にドクターブレード法によって塗布し、１５０℃で２時間真空乾燥して負極を作製した。
【００３４】
電解液の調製
エチレンカーボネートとジエルチルカーボネートを体積比１：１で混合した溶媒に、ＬiＰＦ6を１mol／lの割合で溶解し、電解液を調製した。
【００３５】
本発明電池の組立
正極を構成しているアルミニウム箔の表面に、厚さ０.１ｍｍのアルミニウム製集電タブを１０本、一定間隔をおいて溶接すると共に、負極を構成しているニッケル箔の表面に、厚さ０.１ｍｍのニッケル製集電タブを１０本、一定間隔をおいて溶接する。そして、正極と負極の間にセパレータを挟んで渦巻き状に巻回し、巻き取り電極体を構成する。尚、セパレータとしては、イオン透過性のポリエチレン製の微多孔性膜を用いた。
この巻き取り電極体を電池缶となる筒体の内部に装填し、該巻き取り電極体から伸びる正側及び負側の集電タブを夫々、蓋体に取り付けられた本発明の電極端子機構の挟圧板と挟圧受け板の間に挟持して接続した後、該蓋体を筒体に溶接固定して、本発明に係る円筒型リチウム二次電池(本発明電池)を完成した。
尚、電池缶は、直径６０ｍｍ、高さ１８０ｍｍのものを採用した。電池電圧は３.６Ｖ、電池容量は３０Ａｈ(１／８Ｃ放電)であった。
【００３６】
比較例電池の組立
本発明電池と同様に作製した巻き取り電極体を筒体の内部に装填し、該巻き取り電極体から伸びる正側及び負側の集電タブを夫々、蓋体に取り付けられた従来の電極端子機構にスポット溶接によって接続した後、該蓋体を筒体に溶接固定して、従来の円筒型リチウム二次電池(比較例電池)を完成した。
尚、スポット溶接条件は、電圧２Ｖ、最大出力電流１５０Ａ、通電時間２msecであった。
【００３７】
電池の評価
上記本発明電池及び比較例電池において、集電タブを電極端子機構に接続した後、蓋体を筒体に溶接固定する前の状態(図６(ａ)参照)で、筒体と蓋体の間に約５００ｇの引っ張り荷重を１０分間加えて、集電タブの電極端子機構との接続部における切断の有無を調べたところ、試作品５０個の内、集電タブが切断した試作品の数は、本発明電池では零であったのに対し、比較例電池では、４３個の試作品において集電タブが溶接部で切断されていた。
この結果から、本発明の円筒型リチウム二次電池によれば、集電タブと電極端子機構の間に十分な接続強度が得られることが明らかである。
【００３８】
又、上記本発明電池及び比較例電池において、電池の組立に要する時間を計測したところ、本発明電池では、図５(ａ)に示す如く一方の蓋体(12)について、蓋体(12)に締結部材(７)等を取り付けるのに約１分、同図(ｂ)の如く筒体(11)内に巻き取り電極体(２)を収納するのに約１分、同図(ｃ)の如く挟圧板(51)と挟圧受け板(６)の間に集電タブ(３)を挟み込むのに約５分、挟圧部材(５)を締結部材(７)に挿通して図６(ａ)の如くネジ部(53)に挟圧ナット(54)をねじ込むのに約１分、そして、他方の蓋体(12)については、図５(ａ)の如く蓋体(12)に締結部材(７)を取り付けるのに約１分、同図(ｃ)の如く挟圧板(51)と挟圧受け板(６)の間に集電タブ(３)を挟み込むのに約５分、挟圧部材(５)を締結部材(７)に挿通して図６(ａ)の如くネジ部(53)に挟圧ナット(54)をねじ込むのに約１分が必要であり、同図(ｂ)に示す溶接工程に至るまでの所用時間が合計約１５分であった。
【００３９】
これに対し、比較例電池では、図９に示す一方の蓋体(12)について、蓋体(12)に電極端子機構(９)を取り付けるのに約１分、筒体(11)内に巻き取り電極体(２)を収納するのに約１分、電極端子機構(９)の鍔部(92)に複数の集電タブ(３)を溶接するのに約４０分、そして、他方の蓋体(12)については、蓋体(12)に電極端子機構(９)を取り付けるのに約１分、電極端子機構(９)の鍔部(92)に複数の集電タブ(３)を溶接するのに約４０分が必要であり、蓋体(12)の溶接工程に至るまでの合計所用時間が約８３分となった。
この結果から、従来の円筒型リチウム二次電池では、集電タブの溶接作業に長い時間を要しており、電池組立時間の増大を招いていたが、本発明に係る円筒型リチウム二次電池によれば、集電タブの接続に要する時間が大幅に短縮される結果、電池組立時間も大幅に短縮されることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る円筒型リチウム二次電池の要部を拡大して示す断面図である。
【図２】該円筒型リチウム二次電池の外観を示す斜視図である。
【図３】該円筒型リチウム二次電池に採用されている電極端子機構の分解斜視図である。
【図４】巻き取り電極体の一部を展開して示す斜視図である。
【図５】本発明に係る円筒型リチウム二次電池の組立工程の前半を示す図である。
【図６】同上工程の後半を示す図である。
【図７】従来の円筒型リチウム二次電池の外観を示す斜視図である。
【図８】該円筒型リチウム二次電池の分解斜視図である。
【図９】該円筒型リチウム二次電池の図１に対応する断面図である。
【符号の説明】
(１)  電池缶
(11)  筒体
(12)  蓋体
(２)  巻き取り電極体
(３)  集電タブ
(４)  電極端子機構
(５)  挟圧部材
(50)  軸部
(51)  挟圧板
(53)  ネジ部
(54)  挟圧ナット
(６)  挟圧受け板
(７)  締結部材
(71)  ネジ部
(72)  フランジ部
(73)  締結ナット
【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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