JP5274026B2

JP5274026B2 - 角形電池

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Publication number: JP5274026B2
Application number: JP2008004118A
Authority: JP
Inventors: 健二南坂; 恭朋谷口; 康弘山内; 健次稲垣
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2008-01-11
Filing date: 2008-01-11
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2028-01-11
Also published as: JP2009170137A

Description

本発明は、非水電解質二次電池、ニッケル水素電池等の角形電池に関し、特に、一方の端部に正極芯体露出部が形成され、他方の端部に負極芯体露出部が形成された偏平状の電極体が角形金属製の電池外装缶内に収容された角形電池に関する。

携帯電話機、携帯型パーソナルコンピュータ、携帯型音楽プレイヤー等の携帯型電子機器の駆動電源として、ニッケル水素電池に代表されるアルカリ二次電池やリチウムイオン電池に代表される非水電解質二次電池が多く使用されている。更に、環境保護運動の高まりを背景として二酸化炭素ガス等の排出規制が強化されているため、自動車業界では、ガソリン、ディーゼル油、天然ガス等の化石燃料を使用する自動車だけでなく、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の開発が活発に行われている。加えて、近年の化石燃料の価格の急激な高騰はこれらのＥＶやＨＥＶの開発を進める追い風となっている。

これらのアルカリ二次電池が非水電解質二次電池には円筒形のもの及び角形のものが存在する。特にＥＶ用ないしＨＥＶ用の電池は、多数個が直列及び並列に接続されて使用されるため、スペース効率の良い角形の電池が求められている。このような角形の電池として、例えば角形非水電解質二次電池は以下のようにして作製される。

すなわち、細長いシート状の銅箔等からなる負極芯体（集電体）の両面に負極活物質を含有する負極合剤を塗布して負極極板を作製する。また、細長いシート状のアルミニウム箔等からなる正極芯体の両面に正極活物質を含有する正極合剤を塗布した正極極板を作製する。そして、負極極板と正極極板との間に、微多孔性ポリエチレンフィルム等からなるセパレータを配置し、負極極板及び正極極板をセパレータにより互いに絶縁した状態で円柱状の巻き芯に渦巻状に巻回して、円筒状巻き取り電極体を作製する。次いで、この円筒状巻き取り電極体をプレス機で押し潰し、角形の電池外装缶に挿入できるような偏平状巻き取り電極体に成形した後、これを角形外装缶に収容し、電解液を注液して角形非水電解質二次電池としている。なお、負極極板及び正極極板をそれぞれセパレータにより互いに絶縁した状態で積層した積層電極体を用いる場合もある。

ところで、上述のようにして作製された巻回電極体ないし積層電極体を角形金属製の電池外装缶の内部に収容するとき、巻回電極体ないし積層電極体が電池外装缶の縁に触れて傷が付く虞がある。また、巻回電極体ないし積層電極体の外周側に位置する極板と角形金属製の電池外装缶との間を電気的に絶縁する必要がある場合もある。そのため、従来から巻回電極体ないし積層電極体の外周に保護部材ないし絶縁部材を形成し、巻回電極体ないし積層電極体が電池外装缶の縁に触れても巻回電極体ないし積層電極体の表面に傷が付かないようにすること及び巻回電極体ないし積層電極体と電池外装缶との間の電気的絶縁性を確保することが行われている。ここで、このような保護部材ないし絶縁部材を有する従来例の角形電池の構成を図７〜図１０を用いて説明する。

なお、図７は下記特許文献１に開示されている角形電池の一部分解斜視図である。図８は下記特許文献２に開示されている角形電池の分解斜視図である。図９Ａは下記特許文献３に開示されている角形電池の手前の電池外装缶を透視して表した正面図であり、図９Ｂは同じく側面図である。図１０Ａは下記特許文献４に開示されている偏平状の電極体の分解側面図であり、図１０Ｂは絶縁枠の斜視図であり、図１０Ｃは偏平状の電極体に絶縁枠を取り付けて角形金属製の外装体内に挿入する状態を示す正面図である。

下記特許文献１には、図７に示したように、正極タブ５１及び負極タブ５２が形成されている偏平状の巻回電極体５３を、その側部周囲及び底部を上部を開口した絶縁材からなる電極体カバー５４によって被覆してから、角形金属製の電池外装缶５５の内部に収容した角形電池５０の発明が開示されている。この角形電池５０では、絶縁材からなる電極体カバー５４の内側に正極タブ５１が、外側に負極タブ５２が配置されており、負極タブ５２は電池外装缶５５と電気的に接続される構成となっている。

また、下記特許文献２には、図８に示したように、正極極板６１に接続された正極リード６２、負極極板６３に接続された負極リード６４を備えた積層電極体６５を、その側部周囲及び底部を折り畳み式のポリフェニレンサルファイド樹脂カバー６６によって被覆してから、角形金属製の電池外装缶(図示せず)の内部に収容した角形電池６０の発明が開示されている。この角形電池６０においては、正極リード６２及び負極リード６４は積層電極体６５の上端部側から導出され、複数の正極リード６２同士及び負極リード６４同士が互いに電気的に接続されている。

また、下記特許文献３には、図９Ａ及び図９Ｂに示したように、巻回電極体７１の端面及び表面の前記端面近傍の近傍に、巻回方向に沿うように絶縁テープ７２を貼着することにより、巻回電極体７１を角形金属製の電池外装缶７３の内部に収容するときに絶縁テープが変形せず、巻回電極体７１と電池外装缶７３との間の短絡を確実に確保できるようにした角形電池７０の発明が開示されている。

更に、下記特許文献４には、図１０Ａ〜図１０Ｃに示したように、巻回軸方向の両端部にそれぞれ正極合剤及び負極合剤が塗布されていない正極芯体露出部８１及び負極芯体露出部８２を備えている偏平状の巻回電極体８３に対し、正極芯体露出部８１及び負極芯体露出部８２と束ねてそれぞれ正極集電体８４及び負極集電体８５を溶接し（図１０Ａ参照）、これらの正極芯体露出部８１、負極芯体露出部８２、正極集電体８４及び負極集電体８５を被覆するように断面形状がコ字状でかつ外形形状がコ字状の絶縁枠８６で被覆し８図１０Ｂ参照）、電池外装缶８７内に収容した角形電池（図１０Ｃ参照）の発明が開示されている。
特開平８− ６４１９９号公報特開平８−１１５７２９号公報特開２００６−１９６２７６号公報特開２００７−２２６９８９号公報

上記特許文献１に開示されている角形電池５０によれば、絶縁材からなる電極体カバー５４の内側に正極タブ５１が、外側に負極タブ５２が位置するように、正極タブ５１及び負極タブ５２は偏平状の巻回電極体５３の表面に沿って電池外装缶５５の上面開口側にまで延在されている。そのため、この角形電池５０は、少なくとも正極タブ５１の幅及び厚さが薄いため及び電池外装缶と正極極板ないし負極極板とが電気的に絶縁されていないため、多数の電池を直列及び並列に接続して使用されるとともに大電流が流れるＥＶ用ないしＨＥＶ用には適しない。

また、上記特許文献２に開示されている角形電池６０によれば、積層電極体６５は電池外装缶と電気的に絶縁でき、しかも電池外装缶内に収容する際に積層電極体６５の表面に傷が付くことがなく、スムーズに電池外装缶内に収納することができるようになる。しかしながら、この角形電池６０においては、積層電極体６５の上端部側から導出された多数の正極リード６２同士及び負極リード６４を互いに電気的に接続するために空間が必要であるために、電池外装缶に対する積層電極体６５の実装効率が悪化する。この実装効率を良好とするために、正極リード６２及び負極リードとして幅が狭いものを使用すると、大電流が流れるＥＶ用ないしＨＥＶ用には適さなくなる。

また、上記特許文献３に開示されている角形電池７０によれば、巻回電極体７１の端面及び表面の前記端面近傍の近傍に、巻回方向に沿うように絶縁テープ７２が貼着されているため、一応巻回電極体７１を角形金属製の電池外装缶７３の内部に収容するときに絶縁テープが変形せず、巻回電極体７１と電池外装缶７３との間の短絡を確実に確保できる。しかしながら、上記特許文献３には、巻回電極体７１から正極集電体及び負極集電体をどのようにして取り出すか及びこの正極集電体及び負極集電体を電池外装缶７３とどのように絶縁するかについては何も示されていない。

更に、上記特許文献４に開示されている角形電池８０では、正極芯体露出部８１及び負極芯体露出部８２と束ねてそれぞれ正極集電体８４及び負極集電体８５を溶接しているので、正極集電体８４と正極芯体との間及び負極集電体８５と負極芯体との間の電気抵抗を非常に小さくすることができる。しかも、正極極板、負極極板、正極集電体露出部８１及び負極芯体露出部８２と電池外装缶８７との間の電気的絶縁性も良好となる。そのため、この角形電池８０は、多数の電池を直列及び並列に接続して使用されるとともに大電流が流れるＥＶ用ないしＨＥＶ用に非常に適している。

しかしながら、上記特許文献４に開示されている角形電池８０は、巻回電極体８３の中央部（図１０Ｂにおいて破線丸印で囲まれたＸ部分）は絶縁物で被覆されていないため、異物によってセパレータが貫通した場合には巻回電極体８３と電池外装缶８７との間で短絡が生じる可能性がある。また、この角形電池８０では、正極芯体露出部８１及び負極芯体露出部８２を確実に絶縁保護しなければならないため、安全をみて正極芯体露出部８１及び負極芯体露出部８２のみならず巻回電極体８３の表面のセパレータを被覆するように絶縁枠８６を延在させている。しかし、正極集電体８４及び負極集電体８５として巻回電極体８３を電池外装缶８７内で位置決めするための突起が形成される場合には、絶縁枠８６の厚さを極端に薄くすることができないので、電池外装缶８７に対する巻回電極体８３の実装効率が悪化する。

本発明は、上述のような従来例の角形電池の問題点を解決すべくなされたものである。すなわち、本発明の目的は、偏平状の電極体を角形金属製の電池外装缶内に収容するときに偏平状の電極体の表面にキズが付き難く、しかも、正極極板及び負極極板が角形金属製の電池外装缶と電気的に絶縁されておりながら、大電流で充放電を行うことができるＥＶ用ないしＨＥＶ用として最適な角形電池を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の角形電池は、端部に正極芯体露出部が形成された正極極板及び端部に負極芯体露出部が形成された負極極板が、前記正極芯体露出部と負極芯体露出部とが互いに反対方向となるようにセパレータを介して互いに絶縁された状態で巻回又は積層された偏平状の電極体を有し、前記正極芯体露出部は束ねられて正極集電体が溶接され、前記負極芯体露出部は束ねられて負極集電体が溶接され、前記正極集電体及び負極集電体が角形金属製の外装缶内の両側端側に位置するように前記偏平状の電極体が前記外装缶内に収容された角形電池であって、
前記正極集電体及び負極集電体はそれぞれ少なくとも一方側の同一方向に位置決め用突起を備えており、
前記偏平状の電極体の正面の中央部と背面の中央部とを含む周辺部及び底部は絶縁性シート材料で被覆されていると共に、前記正極集電体及び負極集電体の位置決め用突起が形成されている部分は前記絶縁性シート材料で二重に被覆されていることを特徴とする。

本発明の角形電池は、端部に正極芯体露出部が形成された正極極板及び端部に負極芯体露出部が形成された負極極板が、前記正極芯体露出部と負極芯体露出部とが互いに反対方向となるようにセパレータを介して互いに絶縁された状態で巻回又は積層された偏平状の電極体を有し、前記正極芯体露出部は束ねられて正極集電体が溶接され、前記負極芯体露出部は束ねられて負極集電体が溶接され、前記正極集電体及び負極集電体が角形金属製の外装缶内の両側端側に位置するように前記偏平状の電極体が前記外装缶内に収容されている。このような構成を備えていると、正極集電体と正極芯体露出部及び負極集電体と負極芯体露出部が非常に強固に固定されると共に、正極集電体と正極芯体との間及び負極集電体と負極芯体との間の内部抵抗が非常に小さくなる。そのため、大電流で充放電が行われるＥＶ用ないしＨＥＶ用の角形電池として最適となる。

また、本発明の角形電池は、前記正極集電体及び負極集電体はそれぞれ少なくとも一方側の同一方向に位置決め用突起を備えているため、角形電池に振動が加わっても、偏平状の電極体が電池外装缶内で動き難くなる。そのため、本発明の角形電池によれば、偏平状の電極体から活物質が剥離したり、正極集電体と正極端子との間及び負極集電体と負極端子との間の電気的接続が遮断されるような故障が生じ難くなる。従って、本発明の角形電池は振動が加わるＥＶ用ないしＨＥＶ用の角形電池として最適となる。

また、本発明の角形電池は、前記偏平状の電極体の正面の中央部と背面の中央部とを含む周辺部及び底部は絶縁性シート材料で被覆されているため、偏平状の電極体を角形金属製の電池外装缶内に収容するときに偏平状の電極体の表面にキズが付き難く、しかも、異物等による偏平状の電極体と電池外装缶との間の短絡を防止することができるようになる。更に、本発明の角形電池は、前記正極集電体及び負極集電体の位置決め用突起が形成されている部分は前記絶縁性シート材料で二重に被覆されているため、絶縁性シートの厚さを従来の絶縁性シートの厚さの１／２としても前記正極集電体及び負極集電体の位置決め用突起が形成されている部分の絶縁性を確保することができる。そのため、本発明の角形電池によれば、絶縁体シートを薄型化が可能となるので、絶縁体シート用の余分な空間を減少させることができるため、電池外装缶に対する偏平状の電極体の実装効率を向上させることができるようになる。
また、前記絶縁性シート材料は、前記偏平状の電極体の正面及び背面をそれぞれ覆う正面部分及び背面部分と、前記偏平状の電極体の底面を覆う底部分と、前記偏平状の電極体の側面を覆う一対の側幅部分と、前記正面部分又は前記背面部分と重なり、前記正極集電体及び前記負極集電体をそれぞれ覆う一対の折り返し部と、を備えることが好ましい。このような構成を採用すると、容易に偏平状電極体の周囲を絶縁シート材料によって被覆することができるようになる。

また、本発明の角形電池においては、前記正極集電体及び負極集電体はそれぞれ両側に位置決め用突起を備えており、前記正極集電体及び負極集電体の両側の位置決め用突起が形成されている部分は前記絶縁性シート材料で二重に被覆されていることが好ましい。

係る態様の角形電池によれば、角形電池に振動が加わっても、より偏平状の電極体が電池外装缶内で動き難くなるので、よりＥＶ用ないしＨＥＶ用として最適な角形電池が得られる。

また、本発明の角形電池においては、前記偏平状の電極体の前記正極集電体及び負極集電体が形成されている側の両端の底部外側面は、それぞれ底部側の絶縁性シート材料から延在された小舌片状の折り返し辺によって二重に被覆されていることが好ましい。

この絶縁性シート材料の小舌片状の折り返し辺は、偏平状の電極体を角形金属製の電池外装缶内に収容するとき、この電池外装缶の開口部の幅方向端部の内面に当接する。そのため、この小舌片状の折り返し辺がガイド部材の機能を果たすので、偏平状の電極体を電池外装缶内に収容するときに、絶縁性シート材料の一部が電池外装缶に引っかかることがなく、スムーズに収納することができるようになる。なお、この絶縁性シート材料の小舌片状の折り返し辺の長さは、偏平状の電極体の下端部のみが電池外装缶内に収納される長さであれば、短くても良い。

また、本発明の角形電池においては、前記絶縁性シート材料は、絶縁樹脂製シートを折り曲げることにより形成されているものであることが好ましい。

係る態様の角形電池によれば、構造が簡単で、製造も容易となり、絶縁体シートを安価に製造することができるようになる。

なお、絶縁体シートとしては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテル・エーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）、ナイロンから選択された１種の樹脂からなるものを使用することができる。

以下、実施例及び図面を参照して本発明の最良の実施形態を説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための角形電池を例示するものであって、本発明をこの角形電池に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものも等しく適応し得るものである。なお、図１Ａは本発明の第１の実施形態角形電池の電池外装缶及び絶縁樹脂製シートを透視して表した正面図であり、図１Ｂは図１ＡのIB−IB線に沿った断面図である。図２は第１の実施形態の角形電池で使用した絶縁樹脂製シートの展開図である。図３は第１の実施形態の偏平状電極体と絶縁樹脂製シートとの組合せ構造を説明するための斜視図である。図４は第２の実施形態の角形電池で使用した絶縁樹脂製シートの展開図である。図５は第２の実施形態の偏平状電極体と絶縁樹脂製シートとの組合せ構造を説明するための斜視図である。図６は第２の実施形態で使用し得る絶縁樹脂製シートの変形例を示す展開図である。

［第１の実施形態］
最初に第１の実施形態の角形電池としての角形非水電解質二次電池を図１Ａ及び図１Ｂを用いて説明する。この角形非水電解質二次電池１０は、正極極板（図示せず）と負極極板（図示せず）とがセパレータ（図示せず）を介して巻回された偏平状の巻回電極体１１を、周辺部及び底部を絶縁性シート材としての絶縁樹脂製シート３０_１（図１においては図示せず。図２及び図３を参照。）によって被覆した後、角形の電池外装缶１２の内部に収容し、封口板１３によって電池外装缶１２を密閉したものである。

この偏平状の巻回電極体１１は、巻回軸方向の両端部に正極合剤、負極合剤を塗布しない正極芯体露出部１４、負極芯体露出部１５を備えている。正極芯体露出部１４は正極集電体１６を介して正極端子１７に接続され、負極芯体露出部１５は負極集電体１８_１を介して負極端子１９に接続されている。正極端子１７、負極端子１９はそれぞれ絶縁部材２０、２１を介して封口板１３に固定されている。

この角形の非水電解質二次電池は、偏平状の巻回電極体１１を電池外装缶１２内に挿入した後、封口板１３を電池外装缶１２の開口部にレーザ溶接し、その後電解液注液孔（図示せず）から非水電解液を注液して、この電解液注液孔を密閉することにより作製される。なお、電解液としては、例えばエチレンカーボネートとジエチルカーボネートを体積比で３：７となるように混合した溶媒に対し、ＬｉＰＦ_６を１モル／Ｌとなるように溶解した非水電解液を使用し得る。この偏平状の巻回電極体１１の具体的製造方法の一例は以下のとおりである。

［正極極板の作製］
正極極板は次のようにして作製した。まず、正極活物質としてのコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）粉末９４質量％と、導電剤としてのアセチレンブラックあるいはグラファイト等の炭素系粉末３質量％と、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶｄＦ）よりなる結着剤３質量％とを混合し、得られた混合物にＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）からなる有機溶剤を加えて混練して正極活物質合剤スラリーを調製した。次いで、アルミニウム箔（例えば、厚さが２０μｍのもの）からなる正極芯体を用意し、上述のようにして作製した正極活物質合剤スラリーを正極芯体の両面に、均一に塗布して正極活物質合剤層を塗布した。この際、正極活物質合剤層の一方側には、正極活物質合剤スラリーの塗布されていない所定幅（ここでは１２ｍｍとした）の非塗布部（正極芯体露出部１４）が正極芯体の端縁に沿って形成されるように塗布した。この後、正極活物質合剤層を形成した正極芯体を乾燥機中を通過させて、スラリー作製時に必要であったＮＭＰを除去して乾燥させた。乾燥後に、ロールプレス機により厚さが０．０６ｍｍとなるまで圧延して正極極板を作製した。このようにして作製した正極極板を幅が１００ｍｍとなる短冊状に切り出し、幅が１０ｍｍの帯状のアルミニウムからなる正極芯体露出部１４を設けた正極極板を得た。

［負極極板の作製］
負極極板は次のようにして作製した。まず、負極活物質としての天然黒鉛粉末９８質量％と、結着剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）及びスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）をそれぞれ１質量％ずつ混合し、水を加えて混練して負極活物質合剤スラリーを調製した。次いで、銅箔（例えば、厚さが１２μｍのもの）からなる負極芯体を用意し、上述のようにして作製した負極活物質合剤スラリーを負極芯体の両面に均一に塗布して、負極活物質合剤層を形成した。この場合、負極活物質合剤層の一方の側には、負極活物質合剤スラリーの塗布されていない所定幅（ここでは１０ｍｍとした）の非塗布部（負極芯体露出部１５）が負極芯体の端縁に沿って形成されるように塗布した。この後、負極活物質合剤層を形成した負極芯体を乾燥機中を通過させて乾燥させた。乾燥後に、ロールプレス機により厚さが０．０５ｍｍとなるまで圧延して負極極板を作製した。このようにして作製した負極極板を幅が１１０ｍｍとなる短冊状に切り出し、幅が８ｍｍの帯状の負極芯体露出部１５を設けた負極極板を得た。

［巻回電極体の作製］
上述のようにして得られた正極極板の正極芯体露出部と負極極板の負極芯体露出部とがそれぞれ対向する電極の活物質合剤層と重ならないようにずらして、ポリエチレン製の多孔質セパレータ（厚さが０．０２２ｍｍで、幅が１００ｍｍのもの）を介して巻回し、両側にそれぞれ複数のアルミニウム箔からなる正極芯体露出部１４と、銅箔からなる負極芯体露出部１５が形成された実施例及び比較例で使用する偏平状の巻回電極体１１を作製した。その際、偏平状の巻回電極体１１の最外周側が多孔質セパレータで覆われるようにして、偏平状の巻回電極体１１の正極極板及び負極極板と電池外装缶とが電気的に絶縁されている状態とした。

［集電体の抵抗溶接］
第１の実施形態の角形電池１０においては、集電体を以下のようにして抵抗溶接した。すなわち、上述のようにして作製された偏平状の巻回電極体１１の正極芯体露出部１４にアルミニウム製の正極集電体１６及び正極集電体受け部品（図示せず）を抵抗溶接によって取り付け、同じく負極芯体露出部１５に銅製の負極集電体１８_１及び負極集電体受け部品１８_２ａ及び１８_２ｂを抵抗溶接によって取り付けるが、以下においては、負極芯体露出部１５に銅製の負極集電体１８_１及び負極集電体受け部品１８_２ａ及び１８_２ｂを抵抗溶接によって取り付ける場合について説明する。なお、負極集電体１８_１としては、位置決め用として予め実験的に定めた所定高さの２箇所の突起１８_１ａ及び１８_１ｂを有すると共に、負極端子１９との間の電気的接続用負極リード１８_１ｃを有するものを用いた。更に、負極集電体受け部品１８_２ａ及び１８_２ｂとしては、負極集電体１８_１の２箇所の突起１８_１ａ及び１８_１ｂの高さよりも厚さが薄いものを用いた。

まず、銅製の負極芯体露出部１５を束ね、その上側から銅製の負極集電体１８_１を配置し、同じく下側から２箇所の突起１８_１ａ及び１８_１ｂに対応する位置に負極集電体受け部品１８_２ａ及び１８_２ｂを配置した。次いで、負極集電体１８_１の突起１８_１ａ及び負極集電体受け部品１８_２ａを挟むように上下から抵抗溶接装置（図示せず）の銅製の電極棒を当接し、両方の電極棒を互いに押圧してわずかに短絡した状態としてから、両電極棒の間に短時間予め実験的に定めた最適溶接電流（例えば４ｋＡ）を流して抵抗溶接を行った。他方の同様にして、負極集電体１８_１の突起１８_１ｂ及び負極集電体受け部品１８_２ｂとの間の抵抗溶接を行った。なお、正極集電体１６及び正極集電体受け部品との間の抵抗溶接も同様にして行なう。

［絶縁樹脂製シートの作製］
第１の実施形態の角形電池１０で使用する絶縁樹脂製シート３０_１としては、例えば厚さが５０μｍのＰＰ製シートを用い、図２に示すような形状に切り出し、破線で示す部分を全て山折りに折り曲げて成形した。すなわち、この絶縁樹脂製シート３０_１は、偏平状の巻回電極体１１の正面及び背面に対応する大きさの正面部分３０ａ及び背面部分３０ｂと、偏平状の巻回電極体１１の厚さに対応する大きさの底部分３０ｃ及び一対の側幅部分３０ｄと、正極集電体１６及び負極集電体１８_１部分に対応する大きさの一対の折り返し部３０ｅと、前記底部３０ｃから延在された一対の小舌片状の折り返し辺３０ｆとを備えている。この絶縁樹脂製シート３０_１を折り曲げると図３に示したとおりの形状となる。

この折り曲げた絶縁樹脂製シート３０_１で形成される空間内に偏平状の巻回電極体１１を、正極集電体１６及び負極集電体１８_１がそれぞれ横方向となるように挿入する。そうすると、正極集電体１６及び正極集電体１６及び負極集電体１８_１が存在する箇所は、折り返し部３０ｅ及び正面部分３０ａによって二重に被覆されることになる。更に、折り曲げた絶縁樹脂製シート３０_１の一対の側幅部分３０ｄの外側には底部３０ｃから延在された一対の小舌片状の折り返し辺３０ｆが配置された状態となる。

このような絶縁樹脂製シート３０_１が取り付けられた偏平状の巻回電極体１１を角形金属製の電池外装缶１２内に収納すると、最初に小舌片状の折り返し辺３０ｆが電池外装缶１２の開口部の幅方向端部の内面に当接する。その後は、この小舌片状の折り返し辺３０ｆがガイド部材としての機能を果たし、絶縁樹脂製シート３０_１の側幅部分３０ｄが電池外装缶１２の開口部に引っかかることがなくなり、スムーズに収納することができるようになる。従って、この絶縁性シート材料の小舌片状の折り返し辺３０ｆの長さは、偏平状の電極体１１の下端部のみが電池外装缶１２内に収納される長さであれば良く、短くて済む。

しかも、正極集電体１６及び負極集電体１８_１は位置決め用突起１８_１ａ及び１８_１ｂを備えているため、この位置決め用突起１８_１ａ及び１８_１ｂは折り返し部３０ｅ及び正面部分３０ａを挟んで電池外装缶１２と接触するので、偏平状の巻回電極体１１は電池外装缶１２ないに動かないように固定される。従って、角形電池１０に振動が加わっても、偏平状の電極体１１が電池外装缶１２内で動き難くなるので、偏平状の巻回電極体１１から活物質が剥離したり、正極集電体１６と正極端子１７との間及び負極集電体１８_１と負極端子１９との間の電気的接続が遮断されるような故障が生じ難くなるので、振動が加わるＥＶ用ないしＨＥＶ用の角形電池として最適となる。

更に、第１の実施形態の角形電池１０によれば、偏平状の電極体１１の周辺部及び底部は絶縁性シート材料３０で被覆されているため、偏平状の電極体１１を角形金属製の電池外装缶１２内に収容するときに偏平状の電極体１１の表面にキズが付き難く、しかも、異物等による偏平状の電極体１１と電池外装缶１２との間の短絡を防止することができるようになる。更に第１の実施形態の角形電池１０によれば、正極集電体１６及び負極集電体１８_１の位置決め用突起１８_１ａ及び１８_１ｂが形成されている部分は絶縁性シート材料３０で二重に被覆されているため、絶縁性シート材料３０の厚さを従来の絶縁性シート材料３の厚さの１／２としても、正極集電体１６及び負極集電体１８_１の位置決め用突起１８_１ａ及び１８_１ｂが形成されている部分の絶縁性を確保することができる。従って、そのため、第１の実施形態の角形電池１０によれば、絶縁性シート材料３０を薄型化することが可能となるので、絶縁性シート材料３０用の余分な空間を減少させることができるため、電池外装缶１２に対する偏平状の巻回電極体１１の実装効率を向上させることができるようになる。

［第２の実施形態］
第１の実施形態の角形電池１０では、正極集電体１６及び負極集電体１８_１にのみ位置決め用突起１８_１ａ及び１８_１ｂが形成されているものを使用したが、正極集電体受け部品（図示省略）及び負極集電体受け部品１８_２ａ及び１８_２ｂも位置決め用突起の機能を有するものとすることもできる。この場合、正極集電体受け部品及び負極集電体受け部品１８_２ａ及び１８_２ｂの高さを正極集電体１６の位置決め用突起の高さ及び負極集電体１８_１の位置決め用突起１８_１ａ及び１８_１ｂの高さと同じになるようにすればよい。この第２の実施形態の角形電池は、正極集電体１６及び負極集電体１８_１だけでなく、正極集電体受け部品及び負極集電体受け部品１８_２ａ及び１８_２ｂも位置決め用突起として用いた以外は、第１の実施形態の角形電池と構成の差異はないので、その図示は省略する。このような構成とすると、角形電池に振動が加わっても、より偏平状の電極体が電池外装缶内で動き難くなるので、よりＥＶ用ないしＨＥＶ用として最適な角形電池が得られる。

ただし、第１の実施形態で使用した絶縁樹脂製シート３０_１を用いると、正極集電体１６及び負極集電体１８_１の位置決め用突起が形成されている部分の一方側しか絶縁性シート材料３０で二重に被覆されないため、図４に示したような構成の絶縁樹脂製シート３０_２を採用する必要がある。すなわち、この絶縁樹脂製シート３０_２は、偏平状の巻回電極体１１の正面及び背面に対応する大きさの正面部分３０ａ及び背面部分３０ｂと、偏平状の巻回電極体１１の厚さに対応する大きさの底部分３０ｃ及び二対の側幅部分３０ｄ、３０ｇと、正極集電体１６及び負極集電体１８_１部分に対応する大きさの二対の折り返し部３０ｅ及び３０ｈと、前記底部３０ｃから延在された一対の小舌片状の折り返し辺３０ｆとを備えている。

この絶縁樹脂製シート３０_２を折り曲げると図５に示したとおりの形状となり、正極集電体１６及び負極集電体１８_１の位置決め用突起が形成されている部分の両方側ともに絶縁性シート材料３０で二重に被覆されるようになる。そのため、角形電池に振動が加わっても、より偏平状の電極体１１が電池外装缶１２内で動き難くなるので、よりＥＶ用ないしＨＥＶ用として最適な角形電池が得られる。また、第２の実施形態の絶縁樹脂製シート３０_２を折り曲げると、角形電池の両側幅部分も二重に被覆されて絶縁性が強化されている。なお、第２の実施形態の角形電池におけるその他の作用・効果は第１の実施形態の角形電池の場合と実質的に同様である。

また、第２の実施形態の絶縁樹脂製シート３０_２としては図６に示した変形例の絶縁樹脂製シート３０_３も使用し得る。この変形例の絶縁樹脂製シート３０_３は、角形電池の両側幅部分が二重に被覆されないようにして電池外装缶１２に対する偏平状の巻回電極体１１の実装効率を向上させたものである。この図６においては、図４と同一の構成に対応する部分には同一の参照符号を付与してその詳細な説明は省略する。この場合、第２の実施形態の絶縁樹脂製シート３０_２に存在していた底部３０ｃから延在された一対の小舌片状の折り返し辺３０ｆはなくなっている。

なお、上述した第１の実施形態及び２においては、本発明を非水電解液二次電池に適用する例について説明したが、本発明の角形電池は、非水電解液二次電池に限らず、一方の端部に正極芯体露出部が形成され、他方の端部に負極芯体露出部が形成された電極群が角形金属製の電池外装缶内に収容された角形電池であれば、ニッケル−水素蓄電、ニッケル−カドミウム蓄電池などのアルカリ蓄電池やその他の蓄電池に適用できる。また、上述した実施の形態においては、渦巻状電極群を押しつぶして偏平状の電極体としたものを用いる例について説明したが、電極体としは偏平状であれば本発明を適用することが可能であり、例えば、平板状の正極極板及び負極極板をセパレータを介して積層した偏平状の電極体などを適用できることも明らかである。

図１Ａは本発明の第１の実施形態角形電池の電池外装缶及び絶縁樹脂製シートを透視して表した正面図であり、図１Ｂは図１ＡのIB−IB線に沿った断面図である。第１の実施形態の角形電池で使用した絶縁樹脂製シートの展開図である。第１の実施形態の偏平状電極体と絶縁樹脂製シートとの組合せ構造を説明するための斜視図である。第２の実施形態の角形電池で使用した絶縁樹脂製シートの展開図である。第２の実施形態の偏平状電極体と絶縁樹脂製シートとの組合せ構造を説明するための斜視図である。第２の実施形態で使用し得る絶縁樹脂製シートの変形例を示す展開図である。第１の従来例の角形電池の一部分解斜視図である。第２の従来例の角形電池の分解斜視図である。図９Ａは第３の従来例の角形電池の手前の電池外装缶を透視して表した正面図であり、図９Ｂは同じく側面図である。図１０Ａは第４の従来例の偏平状の電極体の分解側面図であり、図１０Ｂは絶縁枠の斜視図であり、図１０Ｃは偏平状の電極体に絶縁枠を取り付けて角形金属製の外装体内に挿入する状態を示す正面図である。

符号の説明

１０：角形電池１１：偏平状の巻回電極体１２：電池外装缶１３：封口板１４：正極芯体露出部１５：負極芯体露出部１６：正極集電体１７：正極端子１８_１：負極集電体１８_１ａ、１８_１ｂ：突起１８_１ｃ：負極リード１８_２ａ、１８_２ｂ：負極集電体受け部品１９：負極端子２０、２１：絶縁部材３０_１〜３０_３：絶縁樹脂製シート

Claims

端部に正極芯体露出部が形成された正極極板及び端部に負極芯体露出部が形成された負極極板が、前記正極芯体露出部と負極芯体露出部とが互いに反対方向となるようにセパレータを介して互いに絶縁された状態で巻回又は積層された偏平状の電極体を有し、前記正極芯体露出部は束ねられて正極集電体が溶接され、前記負極芯体露出部は束ねられて負極集電体が溶接され、前記正極集電体及び負極集電体が角形金属製の外装缶内の両側端側に位置するように前記偏平状の電極体が前記外装缶内に収容された角形電池であって、
前記正極集電体及び負極集電体はそれぞれ少なくとも一方側の同一方向に位置決め用突起を備えており、
前記偏平状の電極体の正面の中央部と背面の中央部とを含む周辺部及び底部は絶縁性シート材料で被覆されていると共に、前記正極集電体及び負極集電体の位置決め用突起が形成されている部分は前記絶縁性シート材料で二重に被覆されていることを特徴とする角形電池。
前記絶縁性シート材料は、
前記偏平状の電極体の正面及び背面をそれぞれ覆う正面部分及び背面部分と、
前記偏平状の電極体の底面を覆う底部分と、
前記偏平状の電極体の側面を覆う一対の側幅部分と、
前記正面部分又は前記背面部分と重なり、前記正極集電体及び前記負極集電体をそれぞれ覆う一対の折り返し部と、
を備える請求項１記載の角形電池。
前記偏平状の電極体の前記正極集電体及び負極集電体が形成されている側の両端の底部外側面は、それぞれ底部側の絶縁性シート材料から延在された小舌片状の折り返し辺によって二重に被覆されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の角形電池。
前記絶縁性シート材料は、絶縁樹脂製シートを折り曲げることにより形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の角形電池。
前記正極集電体及び負極集電体はそれぞれ両側に位置決め用突起を備えており、
前記正極集電体及び負極集電体の両側の位置決め用突起が形成されている部分は前記絶縁性シート材料で二重に被覆されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の角形電池。