JP2013251123A - 角形二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】注液工程の時間を短縮して、生産性を向上させることができる角形二次電池を得ること。
【解決手段】本発明の角形二次電池１は、電極板１１、１２を扁平状に捲回して捲回軸方向端部に電極箔積層部１１ｄ、１２ｄを有する捲回電極群４と、捲回電極群４の捲回軸方向が横方向に延在する姿勢状態で捲回電極群４を収容し上部に開口部を有する電池缶２と、電池缶２の開口部を閉塞し、電池缶２内に電解液を注液するための注液口４２が設けられた電池蓋３とを有する。そして、電池缶２は、電池缶２の縦壁部ＰＷの電極箔積層部１１ｄ、１２ｄに対向する位置に電池缶２の上部から下方に向かって連続して電極箔積層部１１ｄ、１２ｄから離反する側に膨出した膨出部２Ａを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば車載用途の角形リチウムイオン二次電池等の角形二次電池に関する。

電動工具やハイブリッド車等には、大電流の充放電が可能であり、かつ高エネルギ密度の角形リチウムイオン二次電池が好適である。角形リチウムイオン二次電池は、例えば、セパレータを介して正極電極と負極電極とを捲回して捲回電極群を構成し、前記捲回電極群を電池容器に収納する構成を有している。また、電池容器の内部には電解液が注液されており、その電解液は、電極群（正極電極、負極電極およびセパレータ）に浸透している。

電池容器を構成する壁部のうちの所定の壁部には、電池容器の内部に電解液を注液するための注液口が形成されている。そして、角形リチウムイオン二次電池の製造工程の１つである電解液の注液工程の際に、注液口から電池容器の内部に電解液が注液されることによって、電極群に電解液が浸透する。

このような角形リチウムイオン二次電池において、複数の壁部のうちの第２壁部が電極群を挟んで第１壁部と対向する側に配置されており、電解液を第１壁部側から第２壁部側に向かって流動させるための流動促進用の流路が収納領域に設けられている構造が開示されている（特許文献1）。

特開2011-238486号公報

角形二次電池は、エネルギ効率を高めるために、電池缶の予め設定された容積内に、できるだけ大きな捲回電極群を収容する必要があり、電池缶と捲回電極群との間の隙間が可能な限り少なくなるように大きさが設定されている。したがって、例えば上下に長い深絞り形状を有する電池缶の上部から電解液を注液した場合に、電解液は電池缶の内面と捲回電極群との間の狭い隙間を流下するので、電池缶の缶底に流れ落ちるまでに時間がかかり、より多くの電解液を短時間で注液することが困難であった。したがって、注液工程の時間が長くなり、生産性を向上させることができなかった。

特許文献１の角形電池は、電解液の浸透が少なかった電池内部のうちの注液口側と反対側の捲回電極群の部分への電解液の流動を促進するために、電池容器の側面に電池外側に向かって凸形状の流路が設けられた構造であり、電池側面の中心部に流路が設けられている。したがって、電解液が主に捲回電極群の最外周のセパレータ表面から浸透することになり、最も電解液が浸透しやすい缶底側の捲回電極群の正極未塗工部及び負極未塗工部の開口部を利用できていなかった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、注液工程の時間を短縮して、生産性を向上させることができる角形二次電池を提供することである。

上記課題を解決する本発明の角形二次電池は、電極板を扁平状に捲回して捲回軸方向端部に電極箔積層部を有する捲回電極群と、該捲回電極群の捲回軸方向が横方向に延在する姿勢状態で前記捲回電極群を収容し上部に開口部を有する電池缶と、前記電池缶の開口部を閉塞し、前記電池缶内に電解液を注液するための注液口が設けられた電池蓋と、を有する角形二次電池であって、前記電池缶は、該電池缶の縦壁部の前記電極箔積層部に対向する位置に前記電池缶の上部から下方に向かって連続して前記電極箔積層部から離反する側に膨出した膨出部を有することを特徴としている。

本発明によれば、電池缶の縦壁部と捲回電極群の電極箔露出部との間に電池缶の上部から下方に向かって電解液が流れる流路を確保することができる。したがって、注液工程の時間を短縮して、角形二次電池の生産性を向上させることができる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

第１実施の形態に係わる角形二次電池の外観斜視図。 図１のＡ方向から矢視した平面図。 図１のＢ方向から矢視した正面図。 角形二次電池の分解斜視図。 正極電極と負極電極の構成を説明する部分拡大図。 図２のVI−VI線断面図。 図６の要部を拡大して示す図。 図６の要部を拡大して示す図。 図２のIX−IX線断面図。 図３のX−X線断面図。 他の実施例を説明するための図９に対応する図。 さらに他の実施例を説明するための図２に対応する図。 図１２のＣ方向から矢視した正面図。 図１３のXIV−XIV線断面図。 第２実施の形態における角形二次電池の外観斜視図。 第２実施の形態における角形二次電池の構成を説明するための図９に対応する図。

以下、図面を参照して、本発明の角形二次電池をハイブリット車用の角形リチウムイオン二次電池に適用した各実施の形態について説明する。

＜第１実施の形態＞
まず、角形二次電池１の基本構造について説明し、その後で本実施の形態における特徴的な構成について説明する。

角形二次電池１は、図１〜図３に示すように、外観が略扁平の角形状を呈しており、有底の深絞り形状を有する金属製（本例ではアルミニウム合金製）の電池缶２と、電池缶２の開口部に輪郭が合致する平板形状を有する金属製（本例ではアルミニウム合金製）の電池蓋３とを有している。電池缶２は、略長方形の底壁部ＰＢと、底壁部ＰＢの各辺からそれぞれ上方に向かって立ち上がる四枚の縦壁部、より詳しくは、底壁部ＰＢの一対の長辺で折曲されて立ち上がり対峙する一対の幅広面壁部ＰＷと、底壁部ＰＢの一対の短辺で折曲されて立ち上がり対峙する一つの幅狭面壁部ＰＮとを有している。

電池蓋３は、その外周輪郭が電池缶２の開口部の内周部にレーザ（ビーム）溶接で接合されており、電池缶２の開口部を封止している。電池蓋３には、電池内圧が上昇したときに予め設定された圧力で開裂し、ガスを外部放出するためのガス排出弁４１が設けられている。ガス排出弁４１は、電池蓋３と略同一の金属材で構成した薄膜部材であり、レーザ溶接等により電池蓋３に接合されている。また、電池蓋３には、電池缶２の開口部を封止した後に、電池缶２内に電解液を注入するための注液口４２が設けられている。この注液口４２は、電解液を注入した後に、注液栓４３によって封口される。ガス排出弁４１は、電池蓋３の長辺方向中央位置に配置され、注液口４２は、電池蓋３の長辺方向中央位置から一方側に偏位した位置に配置されており、本実施の形態では、注液口４２は、負極端子３１側に偏位した位置に配置されている。

角形二次電池１の電池缶２と電池蓋３とで構成される内部空間には、扁平状の捲回電極群４および電解液等が収納されている。なお、本実施形態の角形二次電池１は、電池缶２および電池蓋３が極性を持たない中性である。

捲回電極群４は、図５に示す正極板１１と負極板１２を、間にセパレータ１３を介在させて、板状の軸芯１４（図６を参照）の周りに捲回することによって形成される。捲回電極群４は、軸芯１４に、セパレータ１３のみを捲回したのち、セパレータ１３、負極板１２、セパレータ１３、正極板１１の順番で重ね合わされて捲回されており、最内周に１又は複数層のセパレータ１３が捲回されている。最外周の電極は、負極板１２となっており、全ての正極板１１は、その内周側と外周側をセパレータ１３を介して負極板１２に挟まれている。また、捲回電極群４の最外周も必要に応じて短絡防止の為にセパレータ１３が１又は複数層捲回されており、セパレータ１３の捲回終了端は、図４に示すように、予め片面に粘着剤が塗布されたテープ５で止められている。

正極板１１は、アルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔からなる帯状の正極金属箔１１ａを有し、負極板１２は、銅箔もしくは銅合金箔からなる帯状の負極金属箔１２ａを有している。また、セパレータ１３は、リチウムイオンが通過可能な微多孔性シート材で構成されており、本例では、数十μｍ厚のポリエチレンシートが用いられている。

正極板１１は、図５（ａ）に示すように、正極金属箔１１ａの両面に正極活物質として、例えば、マンガン酸リチウム等のリチウム含有遷移金属複酸化物を含む正極活物質合剤が略均等かつ略均一に塗着（塗工）されて正極合剤層１１ｂが形成されており、両面とも長手方向に沿う一側に正極金属箔１１ａが露出した正極金属箔露出部（正極未塗工部）１１ｃが形成されている。

そして、負極板１２は、図５（ｂ）に示すように、負極金属箔１２ａの両面に負極活物質として、リチウムイオンを吸蔵、放出可能な黒鉛等の炭素材を含む負極活物質合剤が略均等かつ略均一に塗着されて負極合剤層１２ｂが形成されており、両面とも長手方向に沿う一側に負極金属箔１２ａが露出した負極金属箔露出部（負極未塗工部）１２ｃが形成されている。

正極板１１と負極板１２は、負極合剤層１２ｂの捲回軸方向長さが、正極合剤層１１ｂの捲回軸方向長さよりも長くなるように形成されている。正極板１１と負極板１２は、負極板１２の負極合剤層１２ｂの捲回軸方向両側端位置が、正極板１１の正極合剤層１１ｂの捲回方向両側端位置よりも捲回軸方向外側位置に配置されるように軸芯１４に捲回される。正極板１１及び負極板１２は、捲回軸方向一方側に正極金属箔露出部１１ｃが配置され、捲回軸方向他方側に負極金属箔露出部１２ｃが配置され、正極合剤層１１ｂと負極合剤層１２ｂとの間にセパレータ１３が介在されるように重ねられて軸芯１４に捲回される。

図４に示すように、捲回電極群４の捲回軸方向一方側の端部には、正極金属箔露出部１１ｃのみが捲回されて積層された正極箔積層部１１ｄが形成されており、捲回軸方向他方側の端部には、負極金属箔露出部１２ｃのみが捲回されて積層された負極箔積層部１２ｄが形成されている。

軸芯１４は、絶縁性の材料より形成され、特に、ＰＰ（ポリプロピレン）樹脂、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂の少なくとも一つの樹脂材料を用いて形成されている。軸芯１４は、図６に示すように、捲回電極群４の平面形状に対応した矩形状の板状部材からなり、四隅はテーパー状に切り欠かれて、捲回軸方向両端部の高さ幅が捲回軸方向中央部よりも狭くなっている。また、軸芯１４の捲回軸方向両端部は、凹状に切り欠かれている。

電池蓋３には、正極端子２１と負極端子３１が配設されている。正極端子２１及び負極端子３１は、電池蓋３の長辺方向一方側と他方側の互いに離れた位置に配置されている。

正極外部端子２２は、アルミニウム合金で製作され、負極外部端子３２は、銅合金で製作されている。そして、正極外部端子２２及び負極外部端子３２と電池蓋３との間に絶縁板２０、３０が介在されており、電池蓋３から電気的に絶縁されている。

正極端子２１及び負極端子３１は、電池蓋３に固定されて蓋組立体とされ、正極端子２１の正極集電板２４と負極端子３１の負極集電板３４との間に、捲回電極群４がその一方の湾曲部側から挿入されて、接合等により一体化され、発電要素組立体とされる。この発電要素組立体を電池缶２に組み付けることにより角形二次電池１が形成され、捲回電極群４は、電池缶２内で捲回軸方向が横方向に延在する姿勢状態で支持される。

正極端子２１及び負極端子３１は、例えば図６に示すように、電池蓋３の外側に配置される外部端子２２、３２と、電池蓋３の内側から電池缶２内を底壁部ＰＢに向かって延出して捲回電極群４に導通接続される集電板（集電端子）２４、３４と、電池蓋３を貫通して外部端子２２、３２と集電板２４、３４との間を導通接続させる接続端子２３、３３と、を有している。正極端子２１の正極外部端子２２、正極接続端子２３および正極集電板２４は、一体的に固定され、電池蓋３に取り付けられている。

正極端子２１を作製するには次のようにする。予め、正極集電板２４を正極接続端子２３にかしめておく。そして、電池蓋３の貫通孔と絶縁板２０の貫通孔とを位置合わせして配置する。次に、固定ボルト２２ａを正極外部端子２２に設けられた貫通孔に嵌入し、絶縁板２０上で正極外部端子２２に固定する。固定ボルト２２ａを正極外部端子２２にかしめて固定してもよい。

そして、正極集電板２４がかしめられた正極接続端子２３を電池蓋３の裏側から絶縁板１０の貫通孔に挿通する。正極接続端子２３の先端側は、正極外部端子２２の貫通孔よりも僅かに小さい円筒形状を有しており、この正極接続端子２３の先端部分をかしめることにより、正極端子２１が電池蓋３に一体的に組み付けられる（図７を参照）。

この状態において、正極集電板２４、正極接続端子２３、正極外部端子２２および固定ボルト２２ａは、電気的に接続されている。また、正極集電板２４、正極接続端子２３、正極外部端子２２および固定ボルト２２ａは、絶縁板２０とガスケット２５により電池蓋３から絶縁されている。

負極端子３１は、正極端子２１と同様な構造であり、負極外部端子３２、負極接続端子３３および負極集電板３４は、一体的に固定され、電池蓋３に取り付けられている。負極集電板３４、負極接続端子３３、負極外部端子３２および固定ボルト３２ａは、電気的に接続されている。また、負極集電板３４、負極接続端子３３、負極外部端子３２および固定ボルト３２ａは、絶縁板３０およびガスケット３５により電池蓋３から絶縁されている。

角形二次電池１は、正極・負極の集電板２４、３４を捲回電極群４に接合することにより、正極外部端子２２および負極外部端子３２に接続された外部電子機器に対して、充放電が可能となる。

正極端子２１の正極集電板２４は、電池蓋３の下面に沿って平行に配置される平板状の基部２４Ａ（図６を参照）と、基部２４Ａの両端部で折曲されて電池蓋３の短辺方向に離間して互いに対向し電池缶２の底壁部ＰＢに向かって延びる一対の集電接続片２４Ｂ（図４を参照）を備える。一対の集電接続片２４Ｂは、図１０に示すように、電池缶２の上方からみて略ハの字形状を有しており、電池蓋３の長辺方向中央側に近づくほど接続片同士の間隔が狭くなるように傾斜した形状を有している。

同様に、負極端子３１の負極集電板３４は、電池蓋３の下面に沿って平行に配置される平板状の基部３４Ａ（図６を参照）と、基部３４Ａの両端部で折曲されて電池蓋３の短辺方向に離間して互いに対向し電池缶２の底壁部ＰＢに向かって延びる一対の集電接続片３４Ｂ（図４を参照）を備える。一対の集電接続片３４Ｂは、図１０に示すように、電池缶２の上方からみて略ハの字形状を有しており、電池蓋３の長辺方向中央側に近づくほど接続片同士の間隔が狭くなるように傾斜した形状を有している。

正極側の一対の集電接続片２４Ｂは、捲回電極群４の正極側の端部で捲回電極群４の厚さ方向外側にそれぞれ対向して配置され、一対の集電接続片２４Ｂの各内面が、捲回電極群４の正極金属箔露出部１１ｃの外表面と接合される。負極側の一対の集電接続片３４Ｂは、捲回電極群４の負極側の端部で捲回電極群４の扁平厚さ方向外側にそれぞれ対向して配置され、一対の集電接続片３４Ｂの各内面が、捲回電極群４の負極金属箔露出部１２ｃの外表面と接合される。

捲回電極群４は、例えば図１０に示すように、捲回軸方向両端部において正極箔積層部１１ｄ、負極箔積層部１２ｄがそれぞれ軸芯１４を境にして捲回電極群４の扁平厚さ方向に２つに分けて束ねられている。そして、束ねることにより正極箔積層部１１ｄに形成された２つの接合部１１ｅ、１１ｅに対して、厚さ方向外側位置に正極端子２１の正極集電板２４の各集電接続片２４Ｂ、２４Ｂがそれぞれ対向配置されて、超音波接合されている。同様に、束ねることにより負極箔積層部１２ｄに形成された一対の接合部１２ｅ、１２ｅに対して、厚さ方向外側位置に負極端子３１の負極集電板３４の各集電接続片３４Ｂ、３４Ｂがそれぞれ対向配置されて、超音波接合されている。

次に、本実施の形態において特徴的な構成について説明する。
電池缶２は、図１〜図４に示すように、幅広面壁部ＰＷの正極金属箔露出部１１ｃ、負極金属箔露出部１２ｃに対向する位置に、電池缶２の上部から下方に向かって連続して正極金属箔露出部１１ｃ、負極金属箔露出部１２ｃから離反する側に膨出した膨出部２Ａを有している。膨出部２Ａは、電池缶２の幅広面壁部ＰＷの側端部において、電池缶２の厚さ方向外側に向かって断面が半円弧状となるように突出して電池缶２の開口部（上部）から底壁部（下部）ＰＢに亘って高さ方向に延在している。そして、電池缶２内に収容されている捲回電極群４の正極金属箔露出部１１ｃ、負極金属箔露出部１２ｃに対向している（図１０を参照）。膨出部２Ａは、幅広面壁部ＰＷに外側に凸な形状を有しており、注液時に電解液の流路を形成する。電池蓋３には、電池缶２の開口部の形状に対応して、図２に示すように、長辺の端部に短辺方向に半円弧状に突出する凸部３Ａが形成されており、膨出部２Ａの上端を閉塞して、電池缶２の開口部を封止するようになっている。

例えば、電池缶２の開口部に電池蓋３を接合して、電池缶２の開口部を封止した後に、注液口４２から電池缶２内に電解液を注入すると、電解液は、捲回電極群４の上側の湾曲部と、その両側に対向配置される一対の幅広面壁部ＰＷと、電池蓋３とによって囲まれる上部空間に流入し、そこから、捲回電極群４の湾曲部の上を捲回軸方向に沿って捲回軸方向一方側と他方側に分かれて流れる。

そして、電解液は、捲回軸方向両端部に到達すると、図９に矢印でその流れを示すように、膨出部２Ａによって形成された電池缶２の幅広面壁部ＰＷと捲回電極群４の正極金属箔露出部１１ｃ、負極金属箔露出部１２ｃとの間の流路に流れ込み、電池缶２の上部から下部に流下する。

したがって、従来、電解液の流れの妨げとなっていた集電板２４、３４の上部や捲回電極群４の上部の空間が広くなり、電池缶２内により多くの電解液を注液でき、その電解液を電池缶２の上部から下方に向かって円滑に導くことができ、電池缶２の缶底に迅速に貯留させることができる。そして、正極金属箔露出部１１ｃ、負極金属箔露出部１２ｃに沿って電解液が流れるので、捲回電極群４の捲回軸方向両端部から捲回電極群４の内部全体に電解液を浸透させることができ、特に、正極箔積層部１１ｄ、負極箔積層部１２ｄのうち、捲回電極群４の接合部１１ｅ、１２ｅの上下位置で捲回軸方向外側に向かって開口する部分から捲回電極群４内に電解液を浸透させることができる。したがって、より短い時間で捲回電極群４内に電解液を浸透させることができ、注液工程の時間を短縮して、生産性を向上させることができる。

また、上記構成を有する角形二次電池１は、互いの幅広面壁部ＰＷが対向するように複数の角形二次電池１を並べて組電池とした場合に、各角形二次電池１の間に隙間を形成することができ、冷却媒体を通過させて冷却を図ることができる。

上記した実施の形態では、電池缶２の四隅にそれぞれ膨出部２Ａを設ける場合を例に説明したが、必ずしも四隅全部に設ける必要はなく、少なくとも一箇所以上であればよい。膨出部２Ａは、正極箔積層部１１ｄと負極箔積層部１２ｄのうちのいずれか一方もしくは両方に設けることができる。また、膨出部２Ａは、電池缶２の一対の幅広面壁部のうちのいずれか一方もしくは両方に設けることができる。

例えば、膨出部２Ａは、図１１に示すように、電池缶２の一方の幅広面壁部ＰＷ側にのみに設けたり、また特に図示しないが、正極側と負極側のいずれか一方にのみ、膨出部２Ａを設けてもよい。特に、本実施の形態では、注液口４２が負極端子３１側に偏位した位置に設けられているので、膨出部２Ａを正極側と負極側のうち最も近い方である負極側に設けることによって、注液口４２から膨出部２Ａまでの距離を短くすることができ、より短い距離で電解液を電池缶２の上部から下方に向かって導くことができ、電池缶２の缶底に迅速に貯留させることができる。

また、上記した実施の形態では、電池缶２の幅広面壁部ＰＷから電池缶２の厚さ方向に膨出する膨出部２Ａについて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば膨出部２Ａの代わりに、電池缶２の幅狭面壁部ＰＮから電池缶２の横幅方向である捲回軸方向の外側に向かって膨出する形状の膨出部２Ｂを設けてもよい。膨出部２Ｂは、電池缶２の一対の幅狭面壁部ＰＮのうちのいずれか一方もしくは両方に設けることができる。

図１２から図１４は、電池缶２の幅狭面壁部ＰＮに膨出部２Ｂを設けた一例を示す図である。膨出部２Ｂは、電池缶２内に収容されている捲回電極群４の正極金属箔露出部１１ｃ、負極金属箔露出部１２ｃに対向する位置で、電池缶の幅狭面壁部ＰＮから電池缶２の横幅方向外側に向かって対をなして突出するように形成されている。膨出部２Ｂは、電池缶２の上部から底壁部ＰＢに亘って延在するように設けられている。そして、電池蓋３には、短辺の両端部から長辺方向外側に向かって半円弧状に突出する一対の凸部３Ｂが形成されており、膨出部２Ｂの上端を閉塞して、電池缶２の開口部を封止するようになっている。図１２から図１４に示すように、電池缶２の幅狭面壁部ＰＮに膨出部２Ｂを設けた場合、膨出部２Ａと比較して、角形二次電池１の厚さ方向の幅を狭くすることができる。したがって、組電池とした場合に、小型化を図ることができる。

＜第２実施の形態＞
次に、第２実施の形態について図１５、図１６を用いて以下に説明する。
なお、第１実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。

本実施の形態において特徴的なことは、電池缶２の上部に膨出部２Ｃを設けたことである。図１５は、第２実施の形態における角形二次電池の外観斜視図である。

角形二次電池１は、図１５に示すように、一対の膨出部２Ｃを有している。膨出部２Ｃは、幅広面壁部ＰＷの負極端子３１側で且つ電池缶２の上部に設けられている。膨出部２Ｃは、電池缶２の上部から缶底に向かって連続して電池缶２の高さ方向途中位置まで延在している。

図１６は、第２実施の形態における角形二次電池の構成を説明するための図９に対応する図である。
捲回電極群４は、図１６に示すように、負極箔積層部１２ｄがそれぞれ厚さ方向中心側に一つに束ねられている。そして、負極箔積層部１２ｄを束ねて形成した１つの接合部１２ｆに対して、厚さ方向一方側に負極端子３１の負極集電板３４の集電接続片３４Ｃが対向配置されて、超音波接合されている。負極端子３１の負極集電板３４は、電池蓋３の下面に沿って平行に配置される平板状の基部３４Ａと、基部３４Ａの幅広面壁部ＰＷ側の一方端部で折曲されて幅広面壁部ＰＷに沿って電池缶２の底壁部ＰＢに向かって延びる集電接続片３４Ｃを備える。集電接続片３４Ｃは、捲回電極群４の上側の湾曲部に対向して基部３４Ａから垂下し、捲回電極群４の湾曲部と接合部１２ｆとの間の傾斜面に沿って電池蓋３の短辺方向中央側に接近するようにクランク状に折曲され、接合部１２ｆに沿って延在する形状を有している。なお、捲回電極群４の正極側の構成および正極端子２１の構成については、上述の負極側の構成と同様であるので、その詳細な説明は省略する。

膨出部２Ｃは、負極箔積層部１２ｄに対向する位置において外側に凸な形状の通路を形成すべく、電池缶２の上部から捲回電極群４の上側の湾曲部の下端位置とほぼ同じ高さ位置まで一定の断面形状（例えば半円弧状に膨出した断面形状）で延在している。そして、かかる高さ位置よりも下方では、捲回電極群４の傾斜面に沿って平行となるように傾斜して、下方に移行するにしたがって漸次膨出高さが低くなるように形成されている。

上記構成を有する角形二次電池１において、例えば、電池缶２の開口部に電池蓋３を接合して、電池缶２の開口部を封止した後に、注液口４２から電池缶２内に電解液を注入すると、電解液は、捲回電極群４の上側の湾曲部と、その両側に対向配置される一対の幅広面壁部ＰＷと、電池蓋３とによって囲まれる上部空間に流入し、そこから、捲回電極群４の湾曲部の上を捲回軸方向に沿って正極端子２１側と負極端子３１側に分かれて流れる。

そして、電解液は、負極側の端部に到達すると、図１６に矢印でその流れを示すように、膨出部２Ｃによって形成された電池缶２の幅広面壁部ＰＷと捲回電極群４の負極箔積層部１２ｄとの間の流路に流れ込み、電池缶２の上部から下部に流下する。

本実施の形態のように、負極箔積層部１２ｄがそれぞれ厚さ方向中心側に一つに束ねられている捲回電極群４の場合、接合部１２ｆと接合部１２ｆに対向する幅広面壁部ＰＷとの間には、電池缶２の上下方向に所定幅で延在する空間部が形成されている。したがって、電解液は、上側の湾曲部と電池缶２の幅広面壁部ＰＷとの間さえ通過することができれば、その後は、下方に位置する空間部を通過して円滑に流れることができ、電解液を電池缶２の缶底に迅速に貯留させることができる。膨出部２Ｃは、上側の湾曲部と電池缶２の幅広面壁部ＰＷとの間の間隙を拡げる方向に膨出して形成されているので、電解液の通路となって電池缶２の上部から空間部に電解液を流すことができる。

したがって、従来、電解液の流れの妨げとなっていた集電板３４の上部や捲回電極群４の上部の空間が広くなり、電池缶２内により多くの電解液を注液でき、その電解液を電池缶２の上部から下方に向かって円滑に導くことができ、電池缶２の缶底に迅速に貯留させることができる。そして、負極金属箔露出部１２ｃに沿って電解液が流れるので、捲回電極群４の捲回軸方向両端部から捲回電極群４の内部全体に電解液を浸透させることができる。したがって、より短い時間で捲回電極群４内に電解液を浸透させることができ、注液工程の時間を短縮して、生産性を向上させることができる。

なお、上述の実施の形態では、一対の膨出部２Ｃを設ける場合を例に説明したが、いずれか一方側のみでもよく、また、正極端子２１側のみ、負極端子３１側のみ、或いは、正極端子２１側と負極端子３１側の両方に設けてもよい。

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。

１ 角形二次電池
２ 電池缶
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ 膨出部
３ 電池蓋
４ 捲回電極群
５ テープ
１１ 正極板
１１ａ 正極金属箔
１１ｂ 正極合剤層
１１ｃ 正極金属箔露出部
１１ｄ 正極箔積層部
１２ 負極板
１２ａ 負極金属箔
１２ｂ 負極合剤層
１２ｃ 負極金属箔露出部
１２ｄ 負極箔積層部
１３ セパレータ
１４ 軸芯
２１ 正極端子
３１ 負極端子

Claims (8)

1. 電極板を扁平状に捲回して捲回軸方向端部に電極箔積層部を有する捲回電極群と、該捲回電極群の捲回軸方向が横方向に延在する姿勢状態で前記捲回電極群を収容し上部に開口部を有する電池缶と、前記電池缶の開口部を閉塞し、前記電池缶内に電解液を注液するための注液口が設けられた電池蓋と、を有する角形二次電池であって、
   前記電池缶は、該電池缶の縦壁部の前記電極箔積層部に対向する位置に前記電池缶の上部から下方に向かって連続して前記電極箔積層部から離反する側に膨出した膨出部を有することを特徴とする角形二次電池。
2. 前記電池缶は、長方形の底壁部と、該底壁部の一対の長辺で折曲されて立ち上がり対峙する一対の幅広面壁部と、前記底壁部の一対の短辺で折曲されて立ちがあり対峙する一対の幅狭面壁部とを有する有底の深絞り形状を有しており、
   前記捲回電極群は、捲回軸方向一方側に正極板の正極金属箔露出部のみが積層された正極箔積層部と、捲回軸方向他方側に負極板の負極金属箔露出部のみが積層された負極箔積層部とを有し、前記正極箔積層部と前記負極箔積層部が前記電池缶の一方の幅狭面壁部側と他方の幅狭面壁部側に分かれて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
3. 前記膨出部は、前記正極箔積層部と前記負極箔積層部のうちのいずれか一方もしくは両方に対向する位置に設けられたことを特徴とする請求項２に記載の角形二次電池。
4. 前記膨出部は、前記電池缶の一対の幅広面壁部のうちのいずれか一方もしくは両方に設けられたことを特徴とする請求項２又は３に記載の角形二次電池。
5. 前記膨出部は、前記電池缶の一対の幅狭面壁部のうちのいずれか一方もしくは両方に設けられたことを特徴とする請求項２又は３に記載の角形二次電池。
6. 前記電池蓋は、前記電池缶の一方の幅狭面壁部側と他方の幅狭面壁部側に正極端子と負極端子が設けられており、
   前記注液口は、前記電池蓋の正極端子側もしくは負極端子側に偏位した位置に設けられており、
   前記膨出部は、前記正極箔積層部と前記負極箔積層部のうち、注液口に最も近い方に対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の角形二次電池。
7. 前記電池蓋は、外部端子と、該外部端子に一端が接続され、他端が前記捲回電極群の電極箔積層部に接続される集電端子を有し、
   前記捲回電極群は、前記電極箔積層部を扁平厚さ方向に二つに分けて束ねた一対の接合部を有し、
   前記集電端子は、前記一対の接合部にそれぞれ接合される一対の集電接続片を有し、
   前記膨出部は、前記電池缶の上部から下部に亘って設けられていることを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
8. 前記電池蓋は、外部端子と、該外部端子に一端が接続され、他端が前記捲回電極群の電極箔積層部に接続される集電端子を有し、
   前記捲回電極群は、前記電極箔積層部を扁平厚さ方向に一つに束ねた単一の接合部を有し、
   前記集電端子は、前記単一の接合部に接合される集電接続片を有し、
   前記膨出部は、前記電池缶の上部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。

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