本発明は角形二次電池及びそれを用いた組電池、並びにその製造方法に関する。

電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV、PHEV)等の駆動用電源において、アルカリ二次電池や非水電解質二次電池等の二次電池が使用されている。これらの用途では、高容量ないし高出力特性が要求されるので、多数の角形二次電池が直列ないし並列に接続された組電池として使用される。

これらの角形二次電池では、開口を有する有底筒状の角形外装体と、その開口を封口する封口板により電池ケースが形成される。電池ケース内には、正極板、負極板及びセパレータからなる電極体が電解液と共に収納される。封口板には正極端子及び負極端子が取り付けられる。正極端子は正極集電体を介して正極板に電気的に接続され、負極端子は負極集電体を介して負極板に電気的に接続される。

正極板は、金属製の正極芯体と、正極芯体表面に形成された正極活物質層を含む。正極芯体の一部には正極活物質層が形成されない正極芯体露出部が形成される。そして、この正極芯体露出部に正極集電体が接続される。また、負極板は金属製の負極芯体と、負極芯体表面に形成された負極活物質層を含む。負極芯体の一部には負極活物質層が形成されない負極芯体露出部が形成される。そして、この負極芯体露出部に負極集電体が接続される。

例えば特許文献1においては、一方の端部に巻回された正極芯体露出部を有し、他方の端部に巻回された負極芯体露出部を有する巻回電極体を用いた角形二次電池が提案されている。また、特許文献2においては、一方の端部に正極芯体露出部及び負極芯体露出部が設けられた巻回電極体を用いた角形二次電池が提案されている。

特開2009−032640号公報

特開2008−226625号公報

車載用二次電池、特にEVやPHEV等に用いられる二次電池に関しては、より体積エネルギー密度が高く電池容量の大きな二次電池の開発が求められる。上記特許文献1に開示されている角形二次電池の場合、電池ケース内には、巻回された正極芯体露出部及び巻回された負極芯体露出部が配置される左右のスペース、及び封口板と巻回電極体の間の上部のスペースが必要であり、二次電池の体積エネルギー密度を増加させることが困難である原因となっている。

これに対し、上記特許文献2に開示されている角形二次電池のように、一方の端部に正極芯体露出部及び負極芯体露出部が設けられた巻回電極体を用いると、体積エネルギー密度の高い角形二次電池が得られ易くなる。

しかしながら、上記特許文献2に開示されている角形二次電池では、特許文献1に開示されている角形二次電池よりも、集電部の構造が複雑になり易い。

本発明は、高い体積エネルギー密度で高容量であるとともに、信頼性の高い角形二次電池及びそれを用いた組電池、並びにその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一様態の角形二次電池は、 正極タブ部を有する正極板と、 負極タブ部を有する負極板と、 前記正極板と前記負極板を含む電極体と、 前記正極板又は前記負極板に電気的に接続された集電体と、 開口、底部、一対の大面積側壁、及び一対の小面積側壁を有し前記電極体を収納する角形外装体と、 前記開口を封口する封口板と、 前記正極板と電気的に接続され、前記封口板に取り付けられた正極端子と、 前記負極板と電気的に接続され、前記封口板に取り付けられた負極端子と、 前記正極板と前記正極端子の間の導電経路又は前記負極板と前記負極端子の間の導電経路に設けられた感圧式の電流遮断機構と、を備える角形二次電池であって、 前記正極タブ部及び前記負極タブ部は前記電極体の前記封口板側の端部に配置され、 前記集電体は集電体本体部及び集電体接続部を含み、 前記電流遮断機構は、前記電極体側に開口部を有する導電部材と、前記開口部を封止する変形板と、前記変形板の電極体側に配置され前記変形板に接続された前記集電体本体部を含み、 前記集電体接続部は前記電流遮断機構と前記大面積側壁の間に配置され、 前記正極タブ部又は前記負極タブ部は前記集電体接続部に接続され、 電池内圧が所定値以上となったとき前記変形板が変形し、前記変形板の変形に伴い脆弱部が破断することにより、前記正極板と前記正極端子の間の導電経路又は前記負極板と前記負極端子の間の導電経路が切断される。

上記構成によると、電極体の封口板側の端部に正極タブ部及び負極タブ部が配置されるため、電池ケース内において発電に関与しない部材が配置されるスペースを削減することができる。したがって、より体積エネルギー密度の高く電池容量の大きな角形二次電池が得られる。

更に、上記構成では、感圧式の電流遮断機構が設けられているため、電池が過充電状態となった場合に過充電の進行を防止できるため信頼性の高い電池となる。なお、脆弱部は、変形板ないし集電体に設けることが好ましい。

上記構成では、正極タブ部又は負極タブ部と接続される集電体接続部を、電流遮断機構と角形外装体の大面積側壁の間に配置することで、より体積エネルギー密度の高い角形二次電池とすることが可能となる。

なお、本願では角形二次電池において、角形二次電池の封口板側を上方、角形外装体の底部側を下方とする。

前記集電体接続部は前記集電体本体部の端部から前記封口板側に延びることが好ましい。

前記脆弱部は、前記集電体本体部における前記変形板との接続部の周囲に形成されていることが好ましい。そして、脆弱部として、薄肉部ないし溝部を設けることが好ましい。但し、集電体と変形板の接合部を脆弱部とすることも可能である。あるいは、変形板に脆 弱部を設けてもよい。

前記集電体は、前記集電体接続部として第1集電体接続部と第2集電体接続部を有し、 前記第1集電体接続部は、前記一対の大面積側壁のうちの一方と前記電流遮断機構の間に配置され、 前記第2集電体接続部は、前記一対の大面積側壁のうちの他方と前記電流遮断機構の間に配置されることが好ましい。

前記集電体本体部に対する前記集電体接続部の角度が225°〜 300°であることが好ましく、240°〜280°であることがより好ましい。なお、この角度は、集電体本体部における電極体側の面と、集電体接続部の大面積側壁側の面のなす角とする。

受け部品を備え、 前記正極タブ部又は前記負極タブ部は、前記集電体接続部と前記受け部品に挟みこまれた状態で前記集電体接続部に接続されていることが好ましい。

上述の角形二次電池を複数個直列ないし並列に接続し組電池とすることができる。

本発明の一様態の角形二次電池の製造方法は、 正極タブ部を有する正極板と、 負極タブ部を有する負極板と、 前記正極板と前記負極板を含む電極体と、 前記正極板又は前記負極板に電気的に接続された集電体と、 開口、底部、一対の大面積側壁、及び一対の小面積側壁を有し前記電極体を収納する角形外装体と、 前記開口を封口する封口板と、 前記正極板と電気的に接続され、前記封口板に取り付けられた正極端子と、 前記負極板と電気的に接続され、前記封口板に取り付けられた負極端子と、 前記正極板と前記正極端子の間の導電経路又は前記負極板と前記負極端子の間の導電経路に設けられた感圧式の電流遮断機構と、を備え、 前記正極タブ部及び前記負極タブ部は前記電極体の前記封口板側の端部に配置され、 前記集電体は集電体本体部及び集電体接続部を含み、 前記電流遮断機構は、前記電極体側に開口部を有する導電部材と、前記開口部を封止する変形板と、前記変形板の電極体側に配置され前記変形板に接続された前記集電体本体部を含み、 前記集電体接続部は前記電流遮断機構と前記大面積側壁の間に配置され、 前記正極タブ部又は前記負極タブ部は前記集電体接続部に接続され、 電池内圧が所定値以上となったとき前記変形板が変形し、前記変形板の変形に伴い脆弱部が破断することにより、前記正極板と前記正極端子の間の導電経路又は前記負極板と前記負極端子の間の導電経路が切断される角形二次電池の製造方法であって、 前記集電体接続部に前記正極タブ部又は前記負極タブ部を接続するタブ接続工程と、 前記タブ接続工程の後、前記集電体接続部を前記集電体本体部に対して曲げる曲げ工程と有する。

本発明によれば、高い体積エネルギー密度で高容量であるとともに、信頼性の高い角形二次電池を提供することができる。

実施形態に係る角形二次電池の斜視図である。

図1のII−II線に沿った断面図である。

図1のIII−III線に沿った断面図である。

図1のIV−IV線に沿った断面図である。

実施形態に係る正極板及び負極板の平面図である。

実施形態に係る積層型電極体の平面図である。

図3における電流遮断機構の周辺の拡大図である。

実施形態に係る正極集電体の曲げ加工前の平面図である。

正極集電体及び負極集電体が取り付けられた封口板の電池内面側を示す図である。

図9におけるX−X線に沿った断面図であり、導電部材、変形板及び正極集電体のみを示した図である。

変形例に係る電極体の正極タブ部近傍の部分断面図であり、図2に対応する方向の断面図である。

変形例に係る角形二次電池の図7に対応する断面図である。

変形例に係る角形二次電池の製造過程を示す図であり、図7に対応する断面図である。

変形例に係る角形二次電池の図7に対応する断面図である。

図14における正極集電体の拡大図である。

実施形態に係る角形二次電池20の構成を以下に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されない。

図1〜4に示すように、角形二次電池20は、開口を有する角形外装体1と、当該開口を封口する封口板2を備える。角形外装体1及び封口板2は、それぞれ金属製であることが好ましく、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金製とすることができる。角形外装体1は、底部1a、一対の大面積側壁1b及び一対の小面積側壁1cを有する。大面積側壁は小面積側壁よりも面積が大きい。角形外装体1は、底部1aと対向する位置に開口を有する角形の有底筒状の外装体である。角形外装体1内には、複数の正極板と複数の負極板がセパレータを介して積層された積層型の電極体3が電解質と共に収容されている。正極板は、金属製の正極芯体と、正極芯体上に形成された正極活物質を含む正極活物質層を有する。正極板は一つの端辺に正極芯体が露出する正極芯体露出部4bを有する。正極芯体としてはアルミニウム箔又はアルミニウム合金箔を用いることが好ましい。負極板は、金属製の負極芯体と、負極芯体上に形成された負極活物質を含む負極活物質層を有する。負極板は一つの端辺に負極芯体が露出する負極芯体露出部5bを有する。負極芯体としては銅箔又は銅合金箔を用いることが好ましい。角形二次電池20では、正極芯体露出部4bが正極タブ部4cを構成し、負極芯体露出部5bが負極タブ部5cを構成している。

図2〜4に示すように、電極体3において、封口板2側の端部に、正極タブ部4cが積層された状態で配置され、また、負極タブ部5cが積層された状態で配置されている。積層された正極タブ部4cに正極集電体6が接合されている。そして、この正極集電体6に正極端子7が電気的に接続されている。積層された負極タブ部5cに負極集電体8が接合されている。そして、この負極集電体8に負極端子9が電気的に接続されている。正極板と正極端子7の間の導電経路には感圧式の電流遮断機構40が設けられている。電流遮断機構40は電極体3と封口板2の間に配置されている。電流遮断機構40は電池内部の圧力が所定値以上となったときに作動し、正極板と正極端子7の間の導電経路が切断されることにより電流が遮断される。なお、負極板と負極端子9の間の導電経路に感圧式の電流遮断機構40が設けてもよい。

正極端子7は絶縁部材10及び絶縁性のガスケット11により封口板2と電気的に絶縁 された状態で封口板2に取り付けられている。また、負極端子9は絶縁部材12及び絶縁性のガスケット13により封口板2と電気的に絶縁された状態で封口板2に取り付けられている。絶縁部材10及び12、ガスケット11及び13はそれぞれ樹脂製であることが好ましい。

電極体3は絶縁シート14に覆われた状態で角形外装体1内に収容されている。絶縁シート14としては、箱状に折り曲げられたもの、あるいは袋状のものを用いることが好ましい。封口板2は角形外装体1の開口縁部にレーザ溶接等により接合されている。封口板2は電解液注液孔15を有し、この電解液注液孔15は注液後、封止栓16により封止される。封口板2には電池内部の圧力が所定値以上となった場合に作動し、電池内部のガスを電池外部に排出するためのガス排出弁17が形成されている。なお、ガス排出弁17の作動圧は、電流遮断機構40の作動圧よりも高い値に設定する。

角形二次電池20の大きさは、例えば、高さ(封口板2に対して垂直な方向の長さ。図1において上下の長さ。)が18cm、厚さ(図1において前後方向の長さ)が3cm、幅(封口板2に対して平行で且つ角形二次電池20の厚み方向に対して垂直な方向の長さ。図1において左右方向の長さ。)が9cmとすることができる。なお、本発明は、角形二次電池の幅に対する高さの割合が、2以上のときに特に効果的である。本発明は、角形二次電池の幅が10cm以下であり、角形二次電池の高さが17cm以上の場合特に有効である。また、本発明は、電池容量が30Ah以上の場合特に有効である。なお、電池容量の値は、設計容量即ち電池の製造業者が規定する公称容量の値とすることができる。

次に角形二次電池20の製造方法について説明する。

[正極板の作製] 正極活物質としてのコバルト酸リチウム、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)、導電材としての炭素材料、及びN−メチルピロリドン(NMP)を含む正極スラリーを作製する。この正極スラリーを、正極芯体としての厚さ15μmの矩形状のアルミニウム箔の両面に塗布する。そして、これを乾燥させることにより、正極スラリー中のN−メチルピロリドンを取り除き、正極芯体上に正極活物質層を形成する。その後、正極活物質層を所定厚みになるように圧縮処理を行う。このようにして得られた正極板を所定の形状に裁断する。

[負極板の作製] 負極活物質としての黒鉛、結着剤としてのスチレンブタジエンゴム(SBR)、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)、及び水を含む負極スラリーを作製する。この負極スラリーを、負極芯体としての厚さ8μmの矩形状の銅箔の両面に塗布する。そして、これを乾燥させることにより、負極スラリー中の水を取り除き、負芯体上に負極活物質層を形成する。その後、負極活物質層を所定厚みになるように圧縮処理を行う。このようにして得られた負極板を所定の形状に裁断する。

図5は裁断後の正極板4(図5中の(a))、負極板5(図5中の(b))の平面図である。正極板4は、正極芯体の両面に正極活物質層4aが形成された方形状の領域を有し、その一辺に正極芯体露出部4bが正極タブ部4cとして形成されている。負極板5は、負極芯体の両面に負極活物質層5aが形成された方形状の領域を有し、その一辺に負極芯体露出5bが負極タブ部5cとして形成されている。なお、正極板4の大きさは負極板5の大きさよりも僅かに小さくされている。正極タブ部4cの根本部分には絶縁層ないし、正極芯体よりも電気抵抗が高い保護層4dを設けることが好ましい。なお、正極芯体露出部4bないし負極芯体露出部5bに他の導電部材を接続し、正極タブ部4cないし負極タブ部5cとすることも可能である。

[積層型の電極体の作製] 100枚の正極板4及び101枚の負極板5を上述の方法で作製し、これらをポリオレフィン製の方形状のセパレータを介して積層し積層型の電極体3を作製する。図6に示すように、積層型の電極体3は、一方の端部において、各正極板4の正極タブ部4cが積層され、各負極板5の負極タブ部5cが積層されるように作製される。積層型の電極体3の両外面にはセパレータが配置され、テープ18等により各極板及びセパレータが積層された状態に固定することが好ましい。あるいは、セパレータに接着層を設け、セパレータと正極板4、セパレータと負極板5がそれぞれ接着されるようにしてもよい。なおセパレータの平面視の大きさは負極板5と同じ、あるいは負極板5よりも大きくする。2枚のセパレータの間に正極板4を配置し、セパレータの周縁を熱溶着した状態とした後、正極板4と負極板5を積層してもよい。

<電流遮断機構の組み立て> 図7は図3における電流遮断機構40の周辺の拡大図である。次に正極端子7の封口板2への取り付け及び電流遮断機構40の組み立て方法について説明する。

封口板2には、正極端子取り付け孔2aが形成されている。正極端子取り付け孔2aの電池外面側にガスケット11を配置し、電池内面側に絶縁部材10及び導電部材41を配置する。そして、ガスケット11、封口板2、絶縁部材10及び導電部材41のそれぞれに形成された貫通穴に電池外部側から正極端子7を挿入し、正極端子7の先端を導電部材41上に加締める。ここで、正極端子7において加締められた部分を導電部材41上に溶接することが好ましい。

導電部材41は電極体3側に開口部を有するカップ形状であることが好ましい。導電部材41は、封口板2と平行に配置されるベース部41aと、ベース部41aから電極体3側に延びる筒状部41bを有する。筒状部41bは円筒形であってもよく、角形の筒状部であってもよい。導電部材41は金属製であり、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金製であることが好ましい。正極端子7はベース部41aに接続される。なお、正極端子7と導電部材41を一体的な部品としてもよい。この場合、正極端子7は、電池内部側から各部品の貫通穴に挿入され、電池外部側で加締められる。

図7に示すように、絶縁部材10は、封口板2と導電部材41のベース部41aの間に配置される絶縁部材本体部10aと、絶縁部材本体部10aから電極体3側に延びる一対の絶縁部材第1側壁10bを有する。絶縁部材第1側壁10bの外面には凸部10cが形成されている。

次に、変形板42を導電部材41の電極体3側の開口部を塞ぐように配置し、変形板42の外周縁を導電部材41にレーザ溶接等により接合する。これにより、導電部材41の電極体3側の開口部を気密に封止する。変形板42は金属製であり、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金製であることが好ましい。

次に絶縁板43を変形板42の電極体3側の面に配置する。絶縁板43は、変形板42と正極集電体6の集電体本体部6aの間に配置される絶縁板本体部43aと、絶縁板本体部43aの封口板2の短手方向における両端部から封口板2側に延びる一対の絶縁板第1側壁43bを有する。絶縁板本体部43aには、絶縁板第1貫通穴43c、第1突起43d1、第2突起43d2、第3突起43d3、第4突起43d4が形成されている。また、絶縁板第1側壁43bの内面には、凹部43eが形成されている。

絶縁板本体部43aに形成された絶縁板第1貫通穴43cには変形板42の中央部に形 成された突出部42aが挿入される。また、絶縁板第1側壁43bの内面は、絶縁部材第1側壁部10bの外面と対向するように配置される。そして、凸部10cが凹部43eと嵌合することにより、絶縁部材10と絶縁板43が接続される。なお、この凹部43eを貫通穴としてもよい。

図9は、正極端子7、電流遮断機構40、負極集電体8、及び負極端子9が取り付けられた封口板2の電池内部側面を示す図である。図10は、図9のX−X線に沿った断面図であり、導電部材41、変形板42、及び絶縁板43のみを抜粋して示した図である。図10に示すように、絶縁板43に導電部材固定部43xを設けることが好ましい。そして、導電部材固定部43xを導電部材41のフランジ部41cに引っ掛けるようにして、絶縁板43を導電部材41に固定することが好ましい。

絶縁板43は直接ないし間接的に導電部材41に固定されていることが好ましい。絶縁板43と導電部材41を直接固定する方法としては、上述のように絶縁板43に導電部材固定部43xを設け、導電部材固定部を導電部材41に固定することができる。また、絶縁板43と導電部材41を間接的に固定する方法としては、上述のように絶縁部材10を介して絶縁板43と導電部材41を固定することができる。導電部材41及び絶縁部材10は、正極端子7により封口板2に一体的に固定されているため、お互いに固定されている。そして、絶縁部材10と絶縁板43はお互いに嵌合することにより固定されている。したがって、絶縁部材10を介して絶縁板43と導電部材41が固定されている。なお、絶縁板43は直接導電部材41に固定されるのみであってもよいし、間接的に導電部材41に固定されるのみであってもよい。

ここで、正極集電体6の構成について説明する。図8は、曲げ加工前の正極集電体6の平面図であり、電極体3側の面を示す図である。正極集電体6は、集電体本体部6aと、第1集電体接続部6b1と、第2集電体接続部6b2を有する。破線は折り曲げられる部分(折り曲げ部70)を示す。集電体本体部6aの中央部には、接続用貫通穴6xが形成されている。接続用貫通穴6xの周囲には薄肉部6cが形成されている。また、薄肉部6c内には環状の溝部6dが接続用貫通穴6xを囲むように形成されている。溝部6dの厚み(残厚み)は、薄肉部6cよりも小さくなっている。ここで、環状の溝部6dが脆弱部となり、変形板42の変形に伴い破断される。即ち、この脆弱部が破断予定部となっている。なお、脆弱部の破断により導電経路が切断されればよいため、薄肉部6c及び溝部6dを両方設ける必要はない。薄肉部6cのみ、あるいは溝部6dのみを設けるようにしてもよい。あるいは、薄肉部6cや溝部6dを設けず、変形板42と集電体本体部6aの接合部を脆弱部とすることもできる。

集電体本体部6aには第1固定用貫通穴6y1、第2固定用貫通穴6y2、第3固定用貫通穴6y3、第4固定用貫通穴6y4が設けられている。

なお、正極集電体6の曲げ加工を容易にするため、折り曲げ部70の両端には切欠き部を設けることが好ましい。あるいは、折り曲げ部70に沿って薄肉部を設けたり、貫通穴を設けてもよい。あるいは、 封口板2の長手方向(図8における左右方向)において、集電体接続部6bの長さを、集電体本体部6aの長さよりも小さくすることもできる。

図8に示す正極集電体6について、第1集電体接続部6b1及び第2集電体接続部6b2をそれぞれ集電体本体部6に対して図8中において奥側に折れ曲がるように曲げ加工を行う。そして、曲げ加工を行った正極集電体6を絶縁板43の下面に配置する。

このとき、絶縁板43に形成された第1突起43d1、第2突起43d2、第3突起4 3d3、第4突起43d4を、それぞれ、正極集電体6に形成された第1固定用貫通穴6y1、第2固定用貫通穴6y2、第3固定用貫通穴6y3、第4固定用貫通穴6y4に挿入する。そして第1突起43d1、第2突起43d2、第3突起43d3、第4突起43d4の先端を拡径することにより、絶縁板43に正極集電体6を固定する。これにより第1固定部80a、第2固定部80b、第3固定部80c、第4固定部80dが形成される。なお、各突起を固定用貫通穴に圧入することにより、固定部を形成してもよい。

その後、正極端子7に形成された端子貫通穴7xを通じ電池外部側からガスを送り込み、変形板42を集電体本体部6aに押し付けた状態とする。この状態で、集電体本体部6aに設けられた接続用貫通穴6xの縁部と変形板42をレーザ溶接等により接合する。なお、接続用貫通穴6xは必須の構成ではなく、接続用貫通穴6xを有していない集電体本体部6aを変形板42に接合してもよい。なお、端子貫通穴7xは栓体7yで封止する。

<封口板への負極端子の取り付け> 封口板2には、負極端子取り付け孔2bが形成されている。負極端子取り付け孔2bの電池外面側にガスケット13を配置し、電池外面側に絶縁部材12及び負極集電体8を配置する。そして、ガスケット13、封口板2、絶縁部材12及び負極集電体8のそれぞれに形成された貫通穴に電池外部側から負極端子9を挿入し、負極端子9の先端を負極集電体8上に加締める。そして、負極端子9において加締められた部分を負極集電体8に溶接する。

<正極タブ部と正極集電体の接続> 図7に示すように、積層された正極タブ部4cを第1集電体接続部6b1上及び第2集電体接続部6b2上に配置する。そして、積層された正極タブ部4cと第1集電体接続部6b1を接合し、積層された正極タブ部4cと第2集電体接続部6b2を接合する。この際、第1集電体接続部6b1と 絶縁板第1側壁43bの間、及び第2集電体接続部6b2と絶縁板第1側壁43bの間には、隙間100を設けておくことが好ましい。これにより、溶接時に発生する熱が絶縁板43に悪影響を与えることを抑制できる。あるいは、第1集電体接続部6b1と絶縁板第1側壁43bの間、及び第2集電体接続部6b2と絶縁板第1側壁43bの間に耐熱部材を配置してもよい。耐熱部材としては、絶縁板43の融点よりも高い融点を有する部材が好ましい。

第1集電体接続部6b1と正極タブ部4cの接続部、及び第2集電体接続部6b2と正極タブ部4cの接続部のそれぞれには接合部30が形成される。接合方法は特に限定されず、抵抗溶接、超音波溶接、レーザ等の高エネルギー線による溶接等を用いることができる。但し、曲げ加工された後の正極集電体6に正極タブ部4cを接合する場合は、高エネルギー線による溶接が好ましい。

なお、積層された正極タブ部4cを正極集電体6に接合する前に、予め正極タブ部4c同士を接合しておくことが好ましい。

例えば、図11に示すように、正極タブ部4cが積層された部分を2箇所設ける。そして、積層された正極タブ部4c同士を接合し、予備接合部31を形成する。図11に示すように、予め正極タブ部4b同士を接合しておくことにより、正極タブ部4bを正極集電体6上に配置する作業が非常に容易となる。

<負極タブ部と負極集電体の接続> 積層された負極タブ部5cを負極集電体8の第1集電体接続部8b1上及び第2集電体接続部8b2上にそれぞれ配置し、負極タブ部5cと第1集電体接続部8b1、負極タブ 部5cと第2集電体接続部8b2をそれぞれ接合する。接合方法は特に限定されず、抵抗溶接、超音波溶接、レーザ等の高エネルギー線を用いた溶接等を用いることができる。

<角形二次電池の組み立て> 封口板2に接続された電極体3を箱状に成形した絶縁シート14内に配置し、角形外装体1に挿入する。そして、封口板2と角形外装体1をレーザ溶接等により接合し、角形外装体1の開口を封口する。その後、電解質溶媒及び電解質塩を含有する非水電解質を封口板2に設けられた電解液注液孔15より注液する。そして、電解液注液孔15を封止栓16で封止する。

なお、封口板2と電極体3の間に絶縁シートを配置し、電極体3(特に、正極タブ4cないし負極タブ部5c)と封口板2の間をより確実に絶縁することが好ましい。例えば、絶縁シート14の一部を封口板2と電極体3の間に配置することができる。あるいは、絶縁シート14とは別の絶縁シートを封口板2と電極体3の間に配置することもできる。また、絶縁シート14に比べ厚みの厚い絶縁板を配置することもできる。

<角形二次電池20> 図2〜4に示すように、角形二次電池20では、電極体3の封口板2側の端部に正極タブ部4c及び負極タブ部5cがそれぞれ配置される構成となっている。したがって、角形外装体1内において、発電に関与しない部材が配置されるスペースを削減でき、体積エネルギー密度が高い角形二次電池となる。 更に、図1に示すように角形二次電池20では、角形外装体1及び封口板2により構成される電池ケースの6面のうち最も小さい面積の面に封口板2を配置している。即ち、封口板2及び角形外装体1の底部1aの面積が、角形外装体1の4つの側壁(一対の大面積側壁1b及び一対の小面積側壁1c)よりも小さくなっている。よって、より体積エネルギー密度が高い角形二次電池となる。但し、角形二次電池20に用いられる角形外装体1において、開口に対応する位置に側壁を有し、一方の小面積側壁1cに対応する部分に開口を有する有底筒状の角形外装体を用い、この開口を封口板で封口するような形態の角形二次電池とすることもできる。

図7に示すように、集電体本体部6aは変形板42の電極体3側(図7中では下方側)に配置される。そして、第1集電体接続部6b1と正極タブ部4cの接続部、及び第2集電体接続部6b2と正極タブ部4cの接続部がそれぞれ電流遮断機構40と大面積側壁2bの間のスペースに配置されている。このため、発電に関与する電極体3の発電部(正極板と負極板が積層された部分)を配置するスペースを大きくすることが可能となり、より体積エネルギー密度の高い角形二次電池が得られる。

なお、封口板2に対して垂直な方向において、第1集電体接続部6b1及び第2集電体接続部6b2はそれぞれ集電体本体部6aから封口板2側(上方)に延びるように配置される。したがって、第1集電体接続部6b1と正極タブ部4cの接続部、及び第2集電体接続部6b2と正極タブ部4cの接続部がそれぞれ集電体本体部6aよりも封口板2側(上方)に位置する。また、第1集電体接続部6b1と正極タブ部4cの接続部、及び第2集電体接続部6b2と正極タブ部4cの接続部がそれぞれ、電流遮断機構40と大面積側壁2bの間に配置されている。

なお、集電体接続部は、第1集電体接続部6b1又は第2集電体接続部6b2のいずれか一方のみとすることも可能である。しかしながら、集電体接続部を2箇所設けることにより、正極タブ部4cの長さのバラつきをより小さくすることが可能となる。

絶縁シート14の封口板2側の端部は、第1集電体接続部6b1の封口板2側の端部及 び第2集電体接続部6b2の封口板2側の端部よりも封口板2側まで延びるように配置することが好ましい。これにより、角形外装体1と正極集電体6が接触することを防止できる。

また、第1集電体接続部6b1の封口板2側の端部と封口板2の間、及び第2集電体接続部6b2の封口板2側の端部と封口板2の間には、それぞれ絶縁部材が配置されることが好ましい。これにより、 封口板2と正極集電体6が接触することを防止できる。なお、角形二次電池20においては、絶縁部材10が延在部10eを有し、この延在部10eが第1集電体接続部6b1の封口板2側の端部と封口板2の間、及び第2集電体接続部6b2の封口板2側の端部と封口板2の間に配置されている。

また、正極集電体6において、接合部30と脆弱部としての溝部6dを最短距離で結ぶ経路の途中に固定部80a、80bが形成されていることが好ましい。これにより、接合部30が形成される際の熱が脆弱部に伝わり悪影響を与えることを抑制できる。

以下に変形例について説明する。なお、以下の変形例は、特に説明を行わない部分は基本的には角形二次電池20と同様の構成を有する。以下の変形例において角形二次電池20と共通の構成については、角形二次電池20と同様の符号を付与する。

<変形例1> 図12は変形例1に係る角形二次電池の図7に対応する断面図である。図12に示すように、受け部品60を用い、受け部品60と第1集電体接続部6b1で正極タブ部4cを挟み込んだ状態で、第1集電体接続部6b1と正極タブ部4cを接続し、また、受け部品60と第2集電体接続部6b2で正極タブ部4cを挟み込んだ状態で、第2集電体接続部6b2と正極タブ部4cを接続することができる。このように受け部品60を用いることにより、正極タブ部4cと正極集電体6の接続部を補強することができる。なお、高エネルギー線の照射により正極タブ部4cと正極集電体6を接合する場合は、受け部品60にスリットないし薄肉部を設け、このスリットないし薄肉部において接合することができる。

<変形例2> 図13は変形例2に係る角形二次電池の製造過程を示す図であり、図7に対応する断面図である。図13に示すように、変形例2に係る角形二次電池の製造方法では、曲げ加工が施されていない正極集電体6を絶縁板43及び反転板42に固定し、この正極集電体6に正極タブ部4cを接続する。その後、 それぞれ正極タブ部4cが接続された第1集電体接続部6b1及び第2集電体接続部6b2を集電体本体部6aに対して折り曲げる。このような方法によると、正極集電体6と正極タブ部4cの接続がより容易になる。特にこのような方法によると、超音波溶接や抵抗溶接が行い易くなる。なお、このような方法を用いる場合は、正極集電体6の折り曲げ部70の両端に切欠き部を設けたり、折り曲げ部70上に薄肉部や貫通穴を設けることが好ましい。

<変形例3> 図14は変形例3に係る角形二次電池の図7に対応する断面図である。図14に示すように、集電体本体部6aに対する第1集電体接続部6b1の角度、集電体本体部6aに対する第2集電体接続部6b2の角度を、角形二次電池20よりも小さくすることができる。

ここで、図15は、図14における正極集電体6のみを抜粋したものであり、第1集電 体接続部6b1周辺の拡大図である。集電体本体部6aに対する集電体接続部(第1集電体接続部6b1、第2集電体接続部6b2)の角度θ1は、集電体本体部6aにおいて電極体側の面6mと集電体接続部(第1集電体接続部6b1、第2集電体接続部6b2)において大面積側壁2b側の面6nのなす角とする。角度θ1は、225°〜300°とすることが好ましい。なお、図7において角度θ1は270°である。

変形例3に係る角形二次電池では、角度θ1が270°よりも小さな値となっている。このような構成であると、角度θ1が270°の場合と比較し、正極集電体6と正極タブ部4cの接続がより容易になる。特にこのような方法によると、超音波溶接や抵抗溶接が行い易くなる。また、集電体接続部(6b1、6b2)と絶縁板43の距離を大きくすることができるため、接合部30が形成される際の熱が絶縁板43に悪影響を与えることを抑制できる。

なお、変形例3に示すように、角度θ1が270°よりも小さい状態で正極タブ部5cと正極集電体6を接続した後、更に正極集電体6を曲げ加工し、角度θ1の値を更に大きくすることもできる。

<その他> 電池内に電池が過充電状態となった場合にガスを発生する過充電抑制剤を含有させることが好ましい。 非水電解質二次電池の場合、正極活物質層に炭酸リチウムを含有させる、あるいは非水電解質中にシクロヘキシルベンゼン等を含有させることが好ましい。

1・・・角形外装体 1a・・・底部 1b・・・大面積側壁 1c・・・小面積側壁 2・・・封口板 2a・・・正極端子取り付け孔 2b・・・負極端子取り付け孔 3・・・電極体 4・・・正極板 4a・・・正極活物質層 4b・・・正極芯体露出部 4c・・・正極タブ部 4d・・・保護層 5・・・負極板 5a・・・負極活物質層 5b・・・負極芯体露出部 5c・・・負極タブ部 6・・・正極集電体 6a・・・集電体本体部 6b1・・・第1集電体接続部 6b2・・・第2集電体接続部 6c・・・薄肉部 6d・・・溝部 6m・・・電極体側の面 6n・・・大面積側壁側の面 6x・・・接続用貫通穴 6y1・・・第1固定用貫通穴 6y2・・・第2固定用貫通穴 6y3・・・第3固定用貫通穴 6y4・・・第4固定用貫通穴 7・・・正極端子 7x・・・端子貫通穴 7y・・・栓体 8・・・負極集電体 8a・・・集電体本体部 8b1・・・第1集電体接続部 8b2・・・第2集電体接続部 9・・・負極端子 10・・・絶縁部材 10a・・・絶縁部材本体部 10b・・・絶縁部材第1側壁 10c・・・凸部 10d・・・絶縁部材第2側壁 10e・・・延在部 12・・・絶縁部材 11、13・・・ガスケット 14・・・絶縁シート 15・・・電解液注液孔 16・・・封止栓 17・・・ガス排出弁 18・・・テープ 20・・・角形二次電池 30・・・接合部 31・・・予備接合部 40・・・電流遮断機構 41・・・導電部材 41a・・・ベース部 41b・・・筒状部 41c・・・フランジ部 42・・・変形板 42a・・・突出部 43・・・絶縁板 43a・・・絶縁板本体部 43b・・・絶縁板第1側壁 43c・・・絶縁板第1貫通穴 43d1・・・第1突起 43d2・・・第2突起 43d3・・・第3突起 43d4・・・第4突起 43x・・・導電部材固定部 60・・・受け部品 70・・・折り曲げ部(折り曲げ線) 80a・・・第1固定部 80b・・・第2固定部 80c・・・第3固定部 80d・・・第4固定部 100・・・隙間