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JP2013222630A - 二次電池および二次電池の製造方法 - Google Patents

二次電池および二次電池の製造方法 Download PDF

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JP2013222630A JP2012094249A JP2012094249A JP2013222630A JP 2013222630 A JP2013222630 A JP 2013222630A JP 2012094249 A JP2012094249 A JP 2012094249A JP 2012094249 A JP2012094249 A JP 2012094249A JP 2013222630 A JP2013222630 A JP 2013222630A
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Abstract

【課題】電池缶のたわみによる二次電池の損傷を防ぐこと。
【解決手段】二次電池１の外装ケース２１の内部に電極群３が収容可能な空間を確保するスペーサ６を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池および二次電池の製造方法に関し、特に、大型の二次電池および二次電池の製造方法に関する。
近年、高エネルギー密度を有し小型軽量化が可能であることからリチウム二次電池が、携帯電話やノート型パソコン等の携帯型電子機器の電源用電池として用いられている。また、大容量化が可能であることから、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）等のモータ駆動電源や、電力貯蔵用蓄電池としても注目されてきている。
上記リチウム二次電池は、電池缶を構成する外装ケース内部に正極板と負極板とをセパレータを挟んで対向配置した電極群を収納し、電解液を充填し、複数の正極板の正極集電タブに連結される正極集電端子と、この正極集電端子と電気的に接続される正極外部端子と、複数の負極板の負極集電タブに連結される負極集電端子と、この負極集電端子と電気的に接続される負極外部端子を備えた構成とされる。
また、電極群としては、巻回型と積層型が知られている。巻回型の電極群は、正極板と負極板との間にセパレータを介装して一体に巻回した構成であり、積層型の電極群は、正極板と負極板とをセパレータを介して複数層積層した構成である。
積層型の電極群を備えるリチウム二次電池においては、正極板と負極板とをセパレータを介して複数層積層した電極群を外装ケースに収容し、非水電解液で充填した構成とされ、それぞれの正極板の正極集電タブに連結される正極集電端子と、この正極集電端子と電気的に接続される外部端子、および、負極板の負極集電タブに連結される負極集電端子と、この負極集電端子と電気的に接続される外部端子がそれぞれ設けられている。
従来、このようなリチウム二次電池に関する様々な技術が開発されている。例えば、特許文献１には、電池缶への挿入時の損傷を防ぐために、巻回型の電極群の外周部をテープで巻き、電極群を保護する技術が開示されている。また、特許文献２には、電池缶への挿入時の損傷を防ぐために、巻回体を挿入用フィルムで覆って、電池缶に挿入する技術が開示されている。また、特許文献３には、材厚が均一で寸法精度の高い電池缶を製造する技術が開示されている。
特開２００９−１９９９７４号公報（２００９年９月３日公開） 特開２００８−２３４８６８号公報（２００８年１０月２日公開） 特開平６−３３３５４１号公報（１９９４年１２月２日公開）
正極板と負極板と電解液とを有する二次電池の容量を大きくし、電池寿命を長くするためには、発電面積を大きくし、充填する電解液の量を増量することが好ましいので、それぞれの極板の面積を大きくし、積層する層数も増加すると共に、充填する電解液量を増量する傾向にある。すなわち、二次電池の容量を大きくすると、電池缶を構成する外装ケースの容量、つまり、サイズが大きくなる。しかしながら、外装ケースのサイズが大きくなると、自重によって又は加工による応力等によって外装ケースがたわむという問題が生じる。
例えば、図１４に示すような、箱型の大型の外装ケース２１０について考える。図１４に示すように、外装ケース２１０の上面部２１０ｂがたわむため、電極群を挿入するための挿入口の形状が歪む。そのため、電極群を損傷させずに、この状態の外装ケース２１０に挿入することは容易ではない。また、挿入口の形状が歪み、電極群が入る空間が確保されていない場合、上述の特許文献１または２の技術では電極群を外装ケース２１０に挿入できない場合がある。
また、仮に外装ケース２１０に電極群を挿入できたとしても、図１５に示すように、電極群３００が外装ケース２１０に収納されている状態において、外装ケース２１０の上面部２１０ｂによって電極群３００が過度に圧迫されると、電極群３００が損傷するという問題もある。例えば、電極群３００が過度に圧迫されることにより、セパレータが損傷し、正極板と負極板とが短絡することがある。また、電極群３００が過度に圧迫されることにより、電解液の注液が困難になる。さらに、電極群３００が過度に圧迫されることにより、電極間の保液量が少なくなることで、電池寿命が短くなる可能性がある。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池缶のたわみによる二次電池の損傷を防ぐ二次電池および二次電池の製造方法を実現することにある。
本発明に係る二次電池は、上記課題を解決するために、正極板と負極板とをセパレータを介して複数層積層した電極群を収容し、電解液が充填される外装ケースを備える二次電池であって、前記外装ケースの内部に前記電極群が収容可能な空間を確保するように、前記外装ケースを内部から支持するスペーサを備えることを特徴としている。
上記の構成によれば、前記外装ケースが自重又は加工による応力等によりたわんだとしても、前記外装ケースの内部に前記電極群が収容可能な空間が確保されているため、前記外装ケースに収容された電極群が前記外装ケースによって過度に圧迫されることがない。よって、電池缶のたわみによる二次電池の損傷を防ぐことができるという効果を奏する。
本発明に係る二次電池は、前記外装ケースに設ける外部端子と、前記正負の極板と前記外部端子とを電気的に接続する正負の集電端子とをさらに備え、前記スペーサは、さらに、前記外装ケースの内部に前記集電端子および前記外部端子を収容可能な空間を確保することが好ましい。
上記の構成によれば、前記外装ケースが自重又は加工による応力等によりたわんだとしても、前記外装ケースの内部に前記集電端子および前記外部端子が収容可能な空間が確保されているため、前記集電端子および前記外部端子が損傷することを防ぐことができる。
本発明に係る二次電池は、前記スペーサは、板状の底面部と、前記底面部から垂直に立設した、互いに対向し、かつ、平行な２つの第１側面部および第２側面部と、前記底面部に対向し、かつ、平行であって、前記第１側面部および前記第２側面部によって支持される板状の上面部とを含むことが好ましい。
本発明に係る二次電池は、外部端子は、前記外装ケースの対向する２つの外装側面部にそれぞれ配置され、前記スペーサの前記第１側面部および前記第２側面部は、前記外部端子が配置された前記外装側面部と平行であり、前記第１側面部および前記第２側面部間の距離が、前記２つの外装側面部間の距離より短いことが好ましい。
本発明に係る二次電池は、前記スペーサは、前記底面部、前記第１側面部、前記第２側面部および前記上面部よりなる筒形状の一方の開口部を閉鎖する第３側面部をさらに含むことが好ましい。
本発明に係る二次電池の製造方法は、上記課題を解決するために、正極板と負極板とをセパレータを介して複数層積層した電極群を収容し、電解液が充填される外装ケースを備える二次電池の製造方法であって、前記外装ケースの内部に前記電極群が収容可能な空間を確保するように、前記外装ケースを内部から支持するスペーサの内部に前記電極群を配置する電極群配置ステップと、第１開口部および前記第１開口部より小さい第２開口部を備える筒型の電池缶保護治具であって、内部から押し広げることにより前記第２開口部が大きくなる電池缶保護治具を前記第２開口部側から前記外装ケースに挿入する電池缶保護治具挿入ステップと、前記スペーサを前記第１開口部から挿入し、前記電池缶保護治具を内部から押し広げながら、前記外装ケースに前記スペーサを挿入するスペーサ挿入ステップと、前記外装ケースから前記電池缶保護治具を取り出す電池缶保護治具取出ステップとを含むことを特徴としている。
上記の構成によれば、前記外装ケースがたわみ、挿入口が狭くなっていたとしても、挿入口より小さい前記第２開口部側から挿入するため、前記電池缶保護治具を前記外装ケースに容易に挿入することができる。これにより、前記外装ケースの挿入口は、少なくとも前記第１開口部の大きさに確保される。
そして、前記電池缶保護治具を介して、前記スペーサを前記外装ケースに挿入することにより、前記外装ケースを損傷させずに、前記スペーサを挿入することができる。前記外装ケースに前記スペーサを挿入することにより、前記外装ケースの内部に前記電極群が収容可能な空間を確保することができる。
また、前記スペーサの内部には、前記電極群が収容可能な空間が確保されているため、前記電極群を損傷させずに、前記電極群を前記外装ケースに挿入することができる。
よって、前記外装ケースが自重又は加工による応力等によりたわんでいる場合であっても、前記電極群の挿入時および挿入後において、前記電極群の損傷を防ぐことができるという効果を奏する。
本発明に係る二次電池の製造方法は、上記課題を解決するために、正極板と負極板とをセパレータを介して複数層積層した電極群を収容し、電解液が充填される外装ケースを備える二次電池の製造方法であって、第１開口部および前記第１開口部より小さい第２開口部を備える筒型の電池缶保護治具であって、内部から押し広げることにより前記第２開口部が大きくなる電池缶保護治具を前記第２開口部側から前記外装ケースに挿入する電池缶保護治具挿入ステップと、前記外装ケースの内部に前記電極群が収容可能な空間を確保するように、前記外装ケースを内部から支持する筒型の電池缶矯正治具を前記第１開口部から挿入し、前記電池缶保護治具を内部から押し広げながら、前記外装ケースに前記電池缶矯正治具を挿入する電池缶矯正治具挿入ステップと、前記電池缶保護治具は前記電池缶矯正治具と結合する第１結合部をさらに備え、前記電池缶矯正治具は前記電池缶保護治具と結合し、かつ電極群保護治具と結合する第２結合部をさらに備え、前記第２結合部を前記第１結合部と結合させる第１結合ステップと、前記電極群を押し出す電極群押出治具が組み合わされ、かつ、前記電極群が載置された電極群載置治具を前記電池缶矯正治具の内部に挿入し、電極群載置治具挿入ステップと、前記電極群載置治具は前記電池缶矯正治具と結合する第３結合部をさらに備え、前記第３結合部を前記第２結合部と結合させる第２結合ステップと、前記電極群押出治具を前記電極群に当接させて、前記外装ケースに対する前記電極群の位置を動かさずに、前記電極群載置治具を引き出すことにより、前記電極群載置治具、並びに、前記電極群載置治具と結合する前記電池缶保護治具および前記電池缶矯正治具を取り出す治具取出ステップとを含むことを特徴としている。
上記の構成によれば、前記外装ケースがたわみ、挿入口が狭くなっていたとしても、挿入口より小さい前記第２開口部側から挿入するため、前記電池缶保護治具を前記外装ケースに容易に挿入することができる。これにより、前記外装ケースの挿入口は、少なくとも前記第１開口部の大きさに確保される。
そして、前記電池缶保護治具を介して、前記電池缶矯正治具を前記外装ケースに挿入することにより、前記外装ケースを損傷させずに、前記電池缶矯正治具を挿入することができる。前記外装ケースに前記電池缶矯正治具を挿入することにより、前記外装ケースの内部に前記電極群が収容可能な空間を確保することができる。
また、前記電池缶矯正治具の内部には、前記電極群が収容可能な空間が確保されており、さらに、前記電極群が載置された前記電極群載置治具を前記電池缶矯正治具の内部に挿入することにより、容易に前記電極群を前記外装ケースに挿入することができる。
よって、前記外装ケースが自重又は加工による応力等によりたわんでいる場合であっても、前記電極群の挿入時において、前記電極群の損傷を防ぐことができるという効果を奏する。
以上のように、本発明に係る二次電池は、外装ケースの内部に電極群が収容可能な空間を確保するように、前記外装ケースを内部から支持するスペーサを備えている構成である。
よって、電池缶のたわみによる二次電池の損傷を防ぐことができるという効果を奏する。
また、本発明に係る二次電池の製造方法は、前記外装ケースの内部に前記電極群が収容可能な空間を確保するように、前記外装ケースを内部から支持するスペーサの内部に前記電極群を配置する電極群配置ステップと、第１開口部および前記第１開口部より小さい第２開口部を備える筒型の電池缶保護治具であって、内部から押し広げることにより前記第２開口部が大きくなる電池缶保護治具を前記第２開口部側から前記外装ケースに挿入する電池缶保護治具挿入ステップと、前記スペーサを前記第１開口部から挿入し、前記電池缶保護治具を内部から押し広げながら、前記外装ケースに前記スペーサを挿入するスペーサ挿入ステップと、前記外装ケースから前記電池缶保護治具を取り出す電池缶保護治具取出ステップとを含む。
よって、前記外装ケースが自重又は加工による応力等によりたわんでいる場合であっても、前記電極群の挿入時および挿入後において、前記電極群および前記外装ケースの損傷を防ぐことができるという効果を奏する。
また、本発明に係る二次電池の製造方法は、第１開口部および前記第１開口部より小さい第２開口部を備える筒型の電池缶保護治具であって、内部から押し広げることにより前記第２開口部が大きくなる電池缶保護治具を前記第２開口部側から前記外装ケースに挿入する電池缶保護治具挿入ステップと、前記外装ケースの内部に前記電極群が収容可能な空間を確保するように、前記外装ケースを内部から支持する筒型の電池缶矯正治具を前記第１開口部から挿入し、前記電池缶保護治具を内部から押し広げながら、前記外装ケースに前記電池缶矯正治具を挿入する電池缶矯正治具挿入ステップと、前記電池缶保護治具は前記電池缶矯正治具と結合する第１結合部をさらに備え、前記電池缶矯正治具は前記電池缶保護治具と結合し、かつ電極群保護治具と結合する第２結合部をさらに備え、前記第２結合部を前記第１結合部と結合させる第１結合ステップと、前記電極群を押し出す電極群押出治具が組み合わされ、かつ、前記電極群が載置された電極群載置治具を前記電池缶矯正治具の内部に挿入し、電極群載置治具挿入ステップと、前記電極群載置治具は前記電池缶矯正治具と結合する第３結合部をさらに備え、前記第３結合部を前記第２結合部と結合させる第２結合ステップと、前記電極群押出治具を前記電極群に当接させて、前記外装ケースに対する前記電極群の位置を動かさずに、前記電極群載置治具を引き出すことにより、前記電極群載置治具、並びに、前記電極群載置治具と結合する前記電池缶保護治具および前記電池缶矯正治具を取り出す治具取出ステップとを含む。
よって、前記外装ケースが自重又は加工による応力等によりたわんでいる場合であっても、前記電極群の挿入時において、前記電極群の損傷を防ぐことができるという効果を奏する。
本発明の第１実施形態を示すものであり、リチウム二次電池の要部構成を示す図であって、リチウム二次電池の電池缶の蓋部材を取外し、外装ケースの挿入口から見た図である。 上記リチウム二次電池の外観を示す斜視図である。 上記リチウム二次電池が備える電極群の分解斜視図である。 上記リチウム二次電池が備えるスペーサの構成を示す斜視図である。 上記リチウム二次電池の製造時に使用する電極群保護治具の構成を示す概略図である。 上記リチウム二次電池の製造時に使用する電極群押出治具の構成を示す概略図である。 上記リチウム二次電池の製造時に使用する電池缶保護治具の構成を示す概略図であって、（ａ）は、電池缶保護治具の外観を示す斜視図であり、（ｂ）は、Ｘ軸方向から見た電池缶保護治具の外観を示す図である。 上記リチウム二次電池の製造方法の各ステップを示す図であって、各ステップにおける電極群、スペーサおよび電池缶の状態を示す断面図である。 本発明の第２実施形態を示すものであり、リチウム二次電池の要部構成を示す図であって、リチウム二次電池の電池缶の蓋部材を取外し、外装ケースの挿入口から見た図である。 上記リチウム二次電池の製造時に使用する電極群保護治具の構成を示す概略図である。 上記リチウム二次電池の製造時に使用する電池缶保護治具の構成を示す概略図であって、（ａ）は、電池缶保護治具の外観を示す斜視図であり、（ｂ）は、Ｘ軸方向から見た電池缶保護治具の外観を示す図である。 上記リチウム二次電池の製造時に使用する電池缶矯正治具の構成を示す概略図である。 上記リチウム二次電池の製造方法の各ステップを示す図であって、各ステップにおける電極群および電池缶の状態を示す断面図である。 電池缶の外装ケースがたわんでいる状態を示す図である。 電極群が外装ケースによって過度に圧迫されている状態を示す図である。
＜本発明の概要＞
本発明に係る二次電池は、電池缶のたわみを抑制するため、電池缶の内部に電極群が収容可能な空間を確保するスペーサを備えることを特徴とする。ここで、本発明に係る二次電池は、大容量化を目的とした大型の二次電池である。具体的には、本発明に係る二次電池は、大型の電池缶に大型の電極群を収容したものである。極板の面積を大きくし、積層数を増やした大型の電極群を備える比較的大容量の二次電池は、電気自動車用蓄電池や電力貯蔵用蓄電池などに適用可能なものである。
なお、大型とは、電池缶に図１４に示すようなたわみが生じるサイズを意味する。電池缶にたわみが生じるサイズは、電池缶の材質および外装ケースと蓋部材との接着構造等により異なるが、例えば、二次電池が略直方体の形状の場合、長辺がおおよそ１０ｃｍ以上のものを指す。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。尚、ここで示す実施形態は一例であり、本発明はここに示す実施形態に限定されるものではない。
また、以下では、二次電池として積層型のリチウム二次電池を例にして説明する。ただし、二次電池はこれに限るものではなく、正極板と負極板とをセパレータを介して複数層積層した電極群と、この電極群を収容し電解液が充填される外装ケースと、前記外装ケースに設ける外部端子と、前記正負の極板と前記外部端子とを電気的に接続する正負の集電端子と、前記外装ケースに装着される蓋部材と、を備える二次電池であればどのようなものであってもよい。
また、以下では、電池缶の形状を直方体としているがこれに限るものではない。例えば、電池缶の外装ケースの挿入口が略楕円形のものであってもよい。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態について図１から図８に基づいて説明すると以下の通りである。
〔リチウム二次電池の構成〕
第１実施形態に係るリチウム二次電池の構成を図１および図２に基づいて説明する。図１は、リチウム二次電池１の要部構成を示す図であって、リチウム二次電池の電池缶の蓋部材を取外し、外装ケースの挿入口から見た図である。図２は、リチウム二次電池１の外観を示す斜視図である。
図１および図２に示すように、リチウム二次電池１は、外装ケース２１および蓋部材２２から構成される電池缶２と、電極群３と、正極および負極の集電端子４ａ、４ｂと、集電端子４ａ、４ｂとそれぞれ接続する外部端子５ａ、５ｂと、スペーサ６とを備えている。なお、以下では、正極および負極の集電端子４ａ、４ｂをそれぞれ区別しない場合、総称して集電端子４と称する。また、外部端子５ａ、５ｂをそれぞれ区別しない場合、総称して外部端子５と称する。
電池缶２は、電極群３を収容し、外部の衝撃等から電極群３を保護するものである。また、電池缶２は、内部に封入した電解液が外部に漏出することを防ぐものである。電池缶２は、鉄、ニッケルメッキされた鉄、ステンレススチール、およびアルミニウムなどからなる。電池缶２は、略直方体の形状であって、箱型の外装ケース２１および板状の蓋部材２２から構成される。
外装ケース２１は、略長方形の板状の底面部２１ａと、底面部２１ａから立設した３面の略長方形の板状の側面部２１ｃ、側面部２１ｄおよび側面部２１ｅと、底面部２１ａに対向し、側面部２１ｃ、側面部２１ｄおよび側面部２１ｅによって支持される略長方形の板状の上面部２１ｂとから構成される。箱型の外装ケース２１の開口部から電極群３が挿入される。以下では、この開口部を挿入口と称する。
また、外装ケース２１の側面部２１ｃおよび側面部２１ｄには、それぞれ外部端子５ａ、５ｂが設けられている。また、外装ケース２１には、電解液を注入するための注液口２１ｆが設けられている（図２に示す例では、側面部２１ｄに設けられている）。ここで、外部端子５が配置されている側面部２１ｃおよび側面部２１ｄであって、互いに対向する側面部２１ｃおよび側面部２１ｄを外装側面部と称する。
ここで、外装ケース２１の底面部２１ａから上面部２１ｂに向かう方向をＺ方向とし、外装ケース２１の挿入口から奥の側面部２１ｅに向かう方向をＹ方向とし、外装ケース２１の側面部２１ｃから側面部２１ｄに向かう方向をＸ方向とする。また、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を、それぞれ、幅方向、奥行き方向、高さ方向とも称する。
蓋部材２２は、挿入口を密閉するように、外装ケース２１の底面部２１ａ、上面部２１ｂ、側面部２１ｃおよび側面部２１ｄの端面部（接着部）と接着する。なお、外装ケース２１と蓋部材２２との接着部の構造は、挿入口を密閉するものであればどのような構造であってもよい。例えば、外装ケース２１の接着部に凹部を設け、その凹部に蓋部材２２が嵌合するようにしてもよい。また、外装ケース２１に対する蓋部材２２の固定は、例えば、レーザ溶接などによってなされる。
電極群３は、正極板と負極板とをセパレータを介して複数層積層した構成である。ここで、電極群３の詳細な構成を図３に基づいて説明する。図３は、電極群３の分解斜視図である。
図３に示すように、電極群３は、複数の正極板３１、複数の負極板３２および複数のセパレータ３３から構成され、正極板３１と負極板３２とがセパレータ３３を介して積層されたものである。
電極群３では、セパレータ３３により、正極板３１と負極板３２との絶縁が図られているが、外装ケース２１内に充填される電解液（不図示）を介して正極板３１と負極板３２との間でリチウムイオンの移動が可能となっている。
正極板３１は、正極集電体３１ｂおよび正極集電体３１ｂの両面に形成された正極活物質からなる正極活物質層３１ａを含む。正極集電体３１ｂは、例えば、アルミニウム箔からなる。
また、負極板３２は、負極集電体３２ｂおよび負極集電体３２ｂの両面に形成された負極活物質からなる負極活物質層３２ａを含む。負極集電体３２ｂは、例えば、銅箔からなる。
なお、電極群３は、両端面のセパレータ３３に替えて、このセパレータ３３と同じ材質の樹脂フィルムを巻回して、電極群３を絶縁性を有する樹脂フィルムで被覆する構成としてもよい。
ここで、正極板３１の正極活物質としては、リチウムが含有された酸化物（ＬｉＣｏＯ２，ＬｉＮｉＯ２，ＬｉＦｅＯ２，ＬｉＭｎＯ２，ＬｉＭｎ２Ｏ４など）や、その酸化物の遷移金属の一部を他の金属元素で置換した化合物などが挙げられる。なかでも、通常の使用において、正極板３１が保有するリチウムの８０％以上を電池反応に利用し得るものを正極活物質として用いれば、過充電などの事故に対する安全性を高めることができる。
また、負極板３２の負極活物質としては、リチウムが含有された物質やリチウムの挿入／離脱が可能な物質が用いられる。特に、高いエネルギー密度を持たせるためには、リチウムの挿入／離脱電位が金属リチウムの析出／溶解電位に近いものを用いるのが好ましい。その典型例は、粒子状（鱗片状、塊状、繊維状、ウィスカー状、球状および粉砕粒子状など）の天然黒鉛もしくは人造黒鉛である。
なお、正極板３１の正極活物質に加えて、また、負極板３２の負極活物質に加えて、導電材、増粘材および結着材などが含有されていてもよい。導電材は、正極板３１や負極板３２の電池性能に悪影響を及ぼさない電子伝導性材料であれば特に限定されず、例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、グラファイト（天然黒鉛、人造黒鉛）、炭素繊維などの炭素質材料や導電性金属酸化物などを用いることができる。
増粘材としては、例えば、ポリエチレングリコール類、セルロース類、ポリアクリルアミド類、ポリＮ−ビニルアミド類、ポリＮ−ビニルピロリドン類などを用いることができる。結着材は、活物質粒子および導電材粒子を繋ぎとめる役割を果たすものであり、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルピリジン、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系ポリマーや、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系ポリマーや、スチレンブタジエンゴムなどを用いることができる。
また、セパレータ３３としては、微多孔性の高分子フィルムを用いることが好ましい。具体的には、ナイロン、セルロースアセテート、ニトロセルロース、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテンなどのポリオレフィン高分子からなるフィルムが使用可能である。
また、電解液としては、有機電解液を用いることが好ましい。具体的には、有機電解液の有機溶媒として、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、γ―ブチロラクトンなどのエステル類、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、メトキシエトキシエタンなどのエーテル類、さらに、ジメチルスルホキシド、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、ギ酸メチル、酢酸メチルなどが使用可能である。なお、これらの有機溶媒は、単独で使用してもよいし、２種類以上を混合して使用してもよい。
さらに、有機溶媒には電解質塩が含まれていてもよい。この電解質塩としては、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）、ホウフッ化リチウム、六フッ化リン酸リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸（ＬｉＣＦ３ＳＯ３）、フッ化リチウム、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウムおよび四塩化アルミン酸リチウムなどのリチウム塩が挙げられる。なお、これらの電解質塩は、単独で使用してもよいし、２種類以上を混合して使用してもよい。
電解質塩の濃度は特に限定されないが、約０．５〜約２．５ｍｏｌ／Ｌであれば好ましく、約１．０〜２．２ｍｏｌ／Ｌであればより好ましい。なお、電解質塩の濃度が約０．５ｍｏｌ／Ｌ未満の場合には、電解液中においてキャリア濃度が低くなり、電解液の抵抗が高くなる虞がある。一方、電解質塩の濃度が約２．５ｍｏｌ／Ｌよりも高い場合には、塩自体の解離度が低くなり、電解液中のキャリア濃度が上がらない虞がある。
集電端子４は、複数の正極板３１または複数の負極板３２にそれぞれ設けられた集電タブを連結するものである。集電端子４は、複数の正極板３１または複数の負極板３２から供給される電荷を収集したり、複数の正極板３１または複数の負極板３２に電荷を供給したりするものである。集電端子４ａは、複数の正極板３１の各集電タブと接続され、集電端子４ｂは、複数の負極板３２の各集電タブと接続される。
外部端子５は、外部の装置等と電気的に接続するための端子である。外部端子５ａは、集電端子４ａと電気的に接続され、外部端子５ｂは、集電端子４ｂと電気的に接続される。
スペーサ６は、電池缶２（または外装ケース２１）の内部に電極群３が収容可能な空間を確保するものである。換言すると、スペーサ６は、電池缶２（または外装ケース２１）を内部から支持し、電池缶２（または外装ケース２１）の形状を維持するものである。
スペーサ６の具体的な構成を図４に基づいて説明する。図４は、スペーサ６の構成を示す斜視図である。図４に示すように、スペーサ６は、略長方形の板状の底面部６１と、底面部６１から垂直に立設した互いに対向し、かつ、平行な２つのコの字形の板状の側面部６３および側面部６４（第１側面部および第２側面部）と、底面部６１に対向し、かつ、底面部６１と平行であって、側面部６３および側面部６４によって支持される略長方形の板状の上面部６２とから構成される。
スペーサ６は、例えば、絶縁性を有する樹脂材からなる。当該樹脂材は、電解液浸透性を有していてもよい。
ここで、一般的に、電池缶２がたわむことにより、電池缶２がスペーサ６を介して電極群３を過度に圧迫し、電極群３が損傷するという問題が発生する。一方、電極群３に対して全く圧力がかからない場合、次のような問題が発生する。例えば、電極群３に対してＺ方向の圧力が無い場合、正極、セパレータおよび負極間の距離を制御することができないという問題がある。また、正極、セパレータおよび負極間の距離が遠くなると、電池抵抗が増加するという問題もある。さらに、これにより電極面内での抵抗が不均一になるため、面内において電圧にバラツキが生じ、電池寿命が短くなる。
これらの問題を解消するため、電極群３に対して適度な圧力を加えることが好ましい。例えば、図１に示すように、スペーサ６と電極群３とが密接している場合、スペーサ６によって電極群３に適度な圧力を加えることが好ましい。
具体的には、電極群３に適度な圧力を加えるために、スペーサ６の材質を、例えば、絶縁性に加えて、圧縮性および可撓性を有する発泡体としてもよい。なお、当該発泡体は、電解液浸透性を有していてもよい。これにより、外装ケース２１の上面部２１ｂの自重又は加工による応力等による外力を、スペーサ６によって、適度な圧力にまで低減することができる。
底面部６１、上面部６２、側面部６３および側面部６４によって形成されるスペーサ６の内部空間に電極群３を収容する。以下では、この内部空間を電極群収容空間と称する。
また、スペーサ６では、電池缶２内部に集電端子４および外部端子５を収容可能な空間を確保するため、側面部６３および側面部６４間の距離は、外装ケース２１の側面部２１ｃおよび側面部２１ｄ間の距離より短い。すなわち、電池缶２にスペーサ６を配置することにより、スペーサ６の幅方向の両端側に、電池缶２およびスペーサ６によって２つの空間が形成される。以下では、この空間を端子収容空間と称する。
また、側面部６３および側面部６４は、電極群３の挿入側に凹部６５および６６がそれぞれ形成されている。このように、側面部６３および側面部６４がコの字形であることにより、集電端子４を損傷することなく、集電端子４が設けられた電極群３を容易にスペーサ６に挿入することができる。また、側面部６３の凹部６５および側面部６４の凹部６６は、スペーサ６に電極群３が設置された状態において、集電端子４を接続するための貫通孔の機能も有する。なお、本実施形態では、側面部６３および側面部６４は、コの字形であるが、これに限るものではなく、上記貫通孔を有する略長方形の形状であってもよい。
また、スペーサ６は、底面部６１の奥側（Ｙ方向の正側）の端面部から垂直に立設した略長方形の板状の側面部６７であって、上面部６２、側面部６３および側面部６４と接続する側面部６７（第３側面部）を備えていてもよい。この場合、底面部６１、上面部６２、側面部６３、側面部６４および側面部６７によって電極群収容空間を形成する。スペーサ６が側面部６７を備えることにより、詳細は後述するが、電極群３を電極群収容空間内の所定の位置に容易に配置することができる。また、スペーサ６は、側面部６７を備えることにより、電池缶２をより強固に支持することができる。換言すると、側面部６７は、底面部６１、上面部６２、側面部６３および側面部６４よりなる筒形状の一方の開口部を閉鎖するものである。
スペーサ６は、図１に示すように、電池缶２の上面部２１ｂにスペーサ６の上面部６２が当接し、電池缶２の底面部２１ａにスペーサ６の底面部６１が当接し、スペーサ６の高さが電池缶２の底面部２１ａから上面部２１ｂまでの距離（電池缶２の内部空間の高さ）と略一致することが好ましい。この場合、スペーサ６が高さ方向で電池缶２と密接しているため、電池缶２のたわみを防ぎ、電池缶２の形状を維持することができる。よって、電池缶２の内部に電極群が収容可能な空間を確保することができる。
また、電池缶２に対するスペーサ６の位置を固定するために、図１に示すように、スペーサ６と電池缶２とは、高さ方向だけではなく、幅方向および奥行き方向においても当接していることが好ましい。この場合、電池缶２の内部でスペーサ６が移動することがないため、確実に端子収容空間を確保することができ、集電端子４および外部端子５の断線や損傷を防ぐことができる。
また、電池缶２とスペーサ６とが密接していない場合、電池缶２とスペーサ６との間の空間に、電池缶２に対するスペーサ６の位置を固定する固定部材を配置してもよい。例えば、固定部材として、圧縮性および可撓性を有する発泡体等の緩衝材を用いることができる。当該緩衝材は絶縁性および電解液浸透性を有していてもよい。また、電池缶２とスペーサ６とが密接していない場合、電池缶２の内壁に凹部または凸部等を設けて、電池缶２に対するスペーサ６の位置を固定してもよい。
なお、図１に示す例では、電極群３のスペーサ６に対する位置を固定するために、電極群３の外表面がスペーサ６の内壁と密接しているが、これに限るものではない。電極群３とスペーサ６との間に空間が生じる場合（スペーサ６の電極群収容空間より電極群３が小さい場合）、電極群３のスペーサ６に対する位置を固定する固定部材を配置してもよい。例えば、固定部材として、圧縮性および可撓性を有する発泡体等の緩衝材を用いることができる。当該緩衝材は絶縁性および電解液浸透性を有していてもよい。また、この場合、スペーサ６の内壁に凹部または凸部等を設けて、電極群３のスペーサ６に対する位置を固定してもよい。
このように、電池缶２に対するスペーサ６の位置が固定され、スペーサ６に対する電極群３の位置が固定される。すなわち、電池缶２に対する電極群３の位置が固定される。これにより、電池缶２に対して振動などの外力が働いた場合であっても、集電端子４および外部端子５の断線や損傷が生じたり、電極群３の正極板３１および負極板３２が互いに離れて電気容量が低下したりすることを防ぐことができる。
〔リチウム二次電池の製造時に使用する治具〕
次に、本実施形態に係るリチウム二次電池１の製造時に使用する各治具について、図５〜図７に基づいて説明する。図５は、リチウム二次電池１の製造時に使用する電極群保護治具の構成を示す概略図である。図６は、リチウム二次電池１の製造時に使用する電極群押出治具の構成を示す概略図である。図７は、リチウム二次電池１の製造時に使用する電池缶保護治具の構成を示す概略図であって、図７（ａ）は、電池缶保護治具の外観を示す斜視図であり、図７（ｂ）は、Ｘ軸方向から見た電池缶保護治具の外観を示す図である。
（電極群保護治具）
図５に示す電極群保護治具（電極群載置治具）１１は、電極群３が載置される治具であって、スペーサ６に電極群３を挿入する際に、電極群３を損傷することなくスペーサ６の所定の位置に電極群３を配置するためのものである。
図５に示すように、電極群保護治具１１は、略長方形の板状の底面部１１ａと、底面部１３ａのＹ方向の負側の端面部から延伸した略長方形の板状の把手部１１ｂと、底面部１１ａのＸ方向に対向する端面部およびＹ方向の負側の端面部から垂直に立設した３面の略長方形の板状の側面部１１ｃ、側面部１１ｄおよび側面部１１ｅとから構成される。電極群保護治具１１は、塵取のような形状である。
底面部１１ａの上表面上の電極群載置位置１１ｆに電極群３が載置される。底面部１１ａ、側面部１１ｃ、側面部１１ｄおよび側面部１１ｅによって、スペーサ６への挿入時に電極群３を保護する。
側面部１１ｅは、後述の電極群押出治具の把手部が貫通する開口部１１ｇを有する。
電極群保護治具１１は、底面部１１ａ、側面部１１ｃ、側面部１１ｄおよび側面部１１ｅに囲まれた空間に電極群３を収容可能であって、スペーサ６の電極群収容空間に挿入可能な大きさであればよい。ただし、スペーサ６に挿入後、容易に電極群保護治具１１を取り出せるように、電極群保護治具１１のＹ方向の長さは、スペーサ６のＹ方向の長さより長いことが好ましい。例えば、電極群保護治具１１の底面部１１ａ、側面部１１ｃおよび側面部１１ｄのＹ方向の長さが、スペーサ６のＹ方向の長さの１．５倍程度であってもよい。
（電極群押出治具）
図６に示す電極群押出治具１２は、スペーサ６に対する電極群３の相対位置を変えることなく、スペーサ６から電極群保護治具１１を取り出し、スペーサ６の所定の位置に電極群３を配置するためのものである。
図６に示すように、電極群押出治具１２は、Ｔ字形状であって、略長方形の板状の押出部１２ａと、押出部１２ａから垂直に立設した略長方形の板状の把手部１２ｂとから構成される。
（電池缶保護治具）
図７に示す電池缶保護治具１３は、電池缶２の外装ケース２１がたわんでいる状態で、外装ケース２１およびスペーサ６を損傷することなく容易にスペーサ６を外装ケース２１に挿入するためのものである。
図７に示すように、電池缶保護治具１３は、略長方形の板状の底面部１３ａと、底面部１３ａのＸ方向に対向する端面部から垂直に立設した２面の略台形の板状の側面部１３ｃおよび側面部１３ｄと、底面部１３ａに対向し、側面部１３ｃおよび側面部１３ｄにおけるＺ方向の正側であってＹ方向の負側の頂点部１３ｅ、１３ｆによって支持される、断面がＬ字型の板状の上面部１３ｂとから構成される。
側面部１３ｃおよび側面部１３ｄは、Ｙ方向の負側の端面部とＹ方向の正側の端面部とが略平行であり、Ｙ方向の負側の端面部がＹ方向の正側の端面部より長くなっている。例えば、Ｙ方向の正側の端面部の長さは、Ｙ方向の負側の端面部の長さの０．５〜０．８倍程度の長さとする。
上面部１３ｂは、略長方形の板状の天板部１３ｇおよび天板部１３ｇのＹ方向の負側の端面部から立設した略長方形の板状の把手部１３ｈから構成される。上面部１３ｂは、天板部１３ｇと把手部１３ｈとの接続部分を軸として回転するものである。換言すると、上面部１３ｂは、頂点部１３ｅおよび頂点部１３ｆを結ぶ線を軸として回転する。
電池缶保護治具１３は、上面部１３ｂが側面部１３ｃおよび側面部１３ｄに接している状態では、筒型の形状となる。筒状時の電池缶保護治具１３では、側面部１３ｃおよび側面部１３ｄのＹ方向の負側の端面部がＹ方向の正側の端面部より長いため、Ｙ方向の負側の開口部（第１開口部）１３ｉの方が、Ｙ方向の正側の開口部（第２開口部）１３ｊより大きくなる。
電池缶保護治具１３の開口部１３ｉの外壁が、外装ケース２１の挿入口の内壁に密接することが好ましい。つまり、電池缶保護治具１３の開口部１３ｉの外壁の大きさと外装ケース２１の挿入口の内壁の大きさが略一致することが好ましい。つまり、この場合、電池缶保護治具１３の開口部１３ｊは、外装ケース２１の挿入口より小さくなる。
そのため、外装ケース２１がたわんでいる状態であっても、つまり、外装ケース２１の挿入口が通常時より小さい場合でも、外装ケース２１を傷つけることなく、電池缶保護治具１３を外装ケース２１に挿入することができる。外装ケース２１に電池缶保護治具１３の底面部１３ａ、側面部１３ｃ、側面部１３ｄおよび天板部１３ｇを挿入した状態では、電池缶保護治具１３によって、外装ケース２１の上面部２１ｂが支えられる。このとき、外装ケース２１の挿入口の大きさは、少なくとも電池缶保護治具１３の開口部１３ｉの大きさとなる。
よって、スペーサ６の大きさを電池缶保護治具１３の開口部１３ｉより小さくすることにより、スペーサ６を損傷させずに容易に挿入することができる。また、電池缶保護治具１３の開口部１３ｉからスペーサ６を挿入するにつれて、天板部１３ｇを介してスペーサ６によって外装ケース２１の上面部２１ｂを徐々に押し上げることができる。そのため、外装ケース２１がたわんでいる状態であっても、スペーサ６および外装ケース２１を損傷させずにスペーサ６を外装ケース２１に容易に挿入することができる。
外装ケース２１にスペーサ６を挿入後、電池缶保護治具１３の把手部１３ｈを掴んで、電池缶保護治具１３をＹ方向の負側にゆっくり引き出すことにより、外装ケース２１に対するスペーサ６の位置を動かすことなく、電池缶保護治具１３だけを外装ケース２１から容易に取り出すことができる。
また、電池缶保護治具１３のＹ方向の長さは、外装ケース２１のＹ方向の長さより短いことが好ましい。例えば、電池缶保護治具１３のＹ方向の長さは、外装ケース２１のＹ方向の長さの０．５倍程度であってもよい。電池缶保護治具１３のＹ方向の長さを短くすることにより、外装ケース２１に電池缶保護治具１３を挿入したときに、外装ケース２１の側面部２１ｅを損傷することを防ぐと共に、外装ケース２１に対するスペーサ６の位置を変えずに外装ケース２１から容易に取り出すことができる。
なお、電池缶保護治具１３は、底面部１３ａ、側面部１３ｃ、側面部１３ｄおよび天板部１３ｇが外装ケース２１内に収容可能な大きさであって、電池缶保護治具１３の内部にスペーサ６を収容可能な大きさであればよい。
なお、上述の電極群保護治具１１、電極群押出治具１２および電池缶保護治具１３は、使用時に外装ケース２１、スペーサ６および電極群３が損傷することを防ぐために、角部（各治具の縁）を丸面等の形状に面取りされていることが好ましい。また、外装ケース２１、スペーサ６および電極群３の間に隙間を生じさせないようにするために、電極群保護治具１１および電池缶保護治具１３の厚みを薄くすることが好ましい。
〔リチウム二次電池の製造方法〕
次に、本実施形態に係るリチウム二次電池１の製造方法について、図８に基づいて説明する。図８は、リチウム二次電池１の製造方法の各ステップを示す図であって、各ステップにおける電極群３、スペーサ６および電池缶２の状態を示す断面図である。
図８に示すように、まず、電極群保護治具１１と電極群押出治具１２とを組み合わせる。具体的には、電極群保護治具１１の開口部１１ｇに電極群押出治具１２の把手部１２ｂを通し、電極群押出治具１２の押出部１２ａを電極群保護治具１１の内部（側面部１１ｅのＹ方向の正側）に配置する。そして、電極群保護治具１１の電極群載置位置１１ｆに電極群３を配置する（ＳＴＥＰ１）。
電極群３が配置された電極群保護治具１１と電極群押出治具１２とをスペーサ６の電極群収容空間に挿入する（ＳＴＥＰ２）。このとき、図８に示すように、電極群保護治具１１の先端部（底面部１１ａ、側面部１１ｃおよび側面部１１ｄのＹ方向の正側の端面部）がスペーサ６の側面部６７に当接するまで挿入する。これにより、電極群保護治具１１および電極群押出治具１２のスペーサ６への挿入時に、スペーサ６に対する電極群載置位置１１ｆの位置を所望の位置に安定して配置することができる。
次に、電極群押出治具１２の押出部１２ａを電極群３に当接させて、スペーサ６に対する電極群３の位置を固定しながら、電極群保護治具１１の把手部１１ｂを把持して電極群保護治具１１をスペーサ６からＹ方向の負側に引き出す（ＳＴＥＰ３）。そして、電極群押出治具１２を取外すと、所定の位置に配置された電極群３を収容したスペーサ６が得られる。電極群保護治具１１および電極群押出治具１２を用いることにより、電極群３を損傷させずに、スペーサ６の電極群収容空間内の所定の位置に電極群３を配置することができる。
次に、たわんでいる外装ケース２１の挿入口に、電池缶保護治具１３をＹ方向の正側（サイズが小さい方の開口部１３ｊ側）から挿入する（ＳＴＥＰ４）。このとき、電池缶保護治具１３の上面部１３ｂの把手部１３ｈが外装ケース２１の上面部２１ｂのＹ方向の負側の端面部に当接するまで電池缶保護治具１３を外装ケース２１に挿入する。外装ケース２１に電池缶保護治具１３が挿入されると、電池缶保護治具１３が外装ケース２１を押し上げることにより、たわんでいた外装ケース２１の挿入口の大きさが、電池缶保護治具１３の開口部１３ｉの大きさとなる。
次に、スペーサ６によって、電池缶保護治具１３の上面部１３ｂを押し上げながら、電池缶保護治具１３が挿入された外装ケース２１に対して、電極群３を収容するスペーサ６を徐々に挿入する（ＳＴＥＰ５）。スペーサ６が電池缶保護治具１３を介して外装ケース２１を押し上げることにより、スペーサ６および外装ケース２１を損傷することなく、たわんでいる外装ケース２１内にスペーサ６を挿入することができる。
スペーサ６を外装ケース２１に挿入後、電池缶保護治具１３の把手部１３ｈを把持して、電池缶保護治具１３をＹ方向の負側に引き出す（ＳＴＥＰ６）。これにより、外装ケース２１に対するスペーサ６の位置を動かすことなく、外装ケース２１からスペーサ６を残して電池缶保護治具１３だけを取り出すことができる。
なお、ＳＴＥＰ６において、上記ＳＴＥＰ３同様に、電極群押出治具１２と同様の治具を用いて、外装ケース２１に対するスペーサ６（および電極群３）の位置を固定しながら、電池缶保護治具１３をＹ方向の負側に引き出してもよい。
最後に、電極群３およびスペーサ６を収容する外装ケース２１に蓋部材２２を接着して、リチウム二次電池１が生成される（ＳＴＥＰ７）。
なお、上述の製造方法例では、電極群３をスペーサ６に挿入してから、スペーサ６を外装ケース２１に挿入しているが、スペーサ６を外装ケース２１に挿入してから、外装ケース２１に収容されたスペーサ６に電極群３を挿入してもよい。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について図９から図１３に基づいて説明する。なお、説明の便宜上、上述の第１実施形態において示した部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付し、その説明を省略する。
上述において、電極群３に適度な圧力を加えることが好ましいことを記述したが、電池缶２のたわみによって電極群３に適切な圧力が与えられる場合がある。この場合、電池缶２への電極群３の挿入後の問題はなくなり、挿入時に電池缶２がたわむという問題だけが残る。つまり、図９に示すように、リチウム二次電池７０が電池缶２の内部にスペーサを備えていなくてもよく、電極群３を損傷しないように電池缶２へ挿入する製造方法を用いることによって課題が解決される。
第２実施形態では、挿入時に電池缶２の形状を矯正し、電極群３を損傷しないように電池缶２へ挿入する製造方法について説明する。
〔リチウム二次電池の構成〕
まず、第２実施形態に係る製造方法によって製造されたリチウム二次電池７０の構成について図９に基づいて説明する。図９は、第２実施形態に係る製造方法によって製造されたリチウム二次電池７０の要部構成を示す図であって、リチウム二次電池７０の電池缶の蓋部材を取外し、外装ケースの挿入口から見た図である。
図９に示すように、リチウム二次電池７０は、第１実施形態に係るリチウム二次電池１と異なり、スペーサ６を備えていない。リチウム二次電池７０のその他の構成はリチウム二次電池１と同じである。
なお、リチウム二次電池７０では、電極群３が外装ケース２１の上面部２１ｂによって押さえられているため、Ｚ方向に変位することはない。しかしながら、Ｘ方向またはＹ方向に変位する可能性があるため、リチウム二次電池７０は、電池缶２に対する電極群３のＸ方向およびＹ方向の位置を固定する固定部材等を備えていてもよい。
〔リチウム二次電池の製造時に使用する治具〕
次に、本実施形態に係るリチウム二次電池の製造時に使用する各治具について、図１０〜図１２に基づいて説明する。図１０は、第２実施形態に係るリチウム二次電池の製造時に使用する電極群保護治具の構成を示す概略図である。図１１は、第２実施形態に係るリチウム二次電池の製造時に使用する電池缶保護治具の構成を示す概略図であって、図１１（ａ）は、電池缶保護治具の外観を示す斜視図であり、図１１（ｂ）は、Ｘ軸方向から見た電池缶保護治具の外観を示す図である。図１２は、第２実施形態に係るリチウム二次電池の製造時に使用する電池缶矯正治具の構成を示す概略図である。
なお、第２実施形態に係る製造方法では、電極群保護治具、電池缶保護治具、電池缶矯正治具および電極群押出治具を使用するが、このうち電極群押出治具は、第１実施形態において使用した電極群押出治具１２と構成および機能が同じであるため説明を省略する。
（電極群保護治具）
図１０に示す電極群保護治具（電極群載置治具）７１は、電極群３が載置される治具であって、電池缶２に電極群３を挿入する際に、電極群３を損傷することなく電池缶２の所定の位置に電極群３を配置するためのものである。
電極群保護治具７１は、第１実施形態において使用した電極群保護治具１１の側面部１１ｃおよび側面部１１ｄに、それぞれ結合部を付加したものである。そのため、電極群保護治具７１と電極群保護治具１１とは、側面部の構成が異なるだけであり、その他の部材の構成は同じである。以下、電極群保護治具７１の電極群保護治具１１と異なる点について主に説明する。
図１０に示すように、電極群保護治具７１の側面部７１ｃおよび側面部７１ｄは、底面部１１ａのＸ方向に対向する端面部から垂直に立設した略長方形の板状の部材である。さらに、側面部７１ｃおよび側面部７１ｄは、それぞれ結合部７１ｈおよび結合部７１ｉ（第３結合部）を備える。
結合部７１ｈは、側面部７１ｃのＸ方向の負側の表面上に配置されている凸形状の部材である。また、結合部７１ｉは、側面部７１ｄのＸ方向の正側の表面上に配置されている凸形状の部材である。結合部７１ｈおよび結合部７１ｉは、後述の電池缶保護治具の結合部と結合し、電極群保護治具７１と電池缶保護治具とを一体にするものである。
電極群保護治具７１は、底面部１１ａ、側面部７１ｃ、側面部７１ｄおよび側面部１１ｅに囲まれた空間に電極群３を収容可能であって、後述の電池缶保護治具および電池缶矯正治具が挿入された電池缶２に挿入可能な大きさであればよい。ただし、電池缶２に挿入後、容易に電極群保護治具７１を取り出せるように、電極群保護治具７１のＹ方向の長さは、電池缶２のＹ方向の長さより長いことが好ましい。例えば、電極群保護治具７１の底面部１１ａ、側面部７１ｃおよび側面部７１ｄのＹ方向の長さが、電池缶２のＹ方向の長さの１．５倍程度であってもよい。また、電池缶保護治具および電池缶矯正治具が挿入された電池缶２に電極群保護治具７１を挿入した状態で、電極群保護治具７１の側面部７１ｃおよび側面部７１ｄが電池缶矯正治具の側面の内壁に密接することが好ましい。
（電池缶保護治具）
図１１に示す電池缶保護治具７３は、電池缶２の外装ケース２１がたわんでいる状態で、外装ケース２１を損傷することなく、後述の電池缶矯正治具を外装ケース２１に容易に挿入するためのものである。
電池缶保護治具７３は、第１実施形態において使用した電池缶保護治具１３と上面部および側面部の構成が異なるだけであり、その他の部材の構成は同じである。以下、電池缶保護治具７３の電池缶保護治具１３と異なる点について主に説明する。
図１１に示すように、電池缶保護治具７３の側面部７３ｃおよび側面部７３ｄは、底面部１３ａのＸ方向に対向する端面部から垂直に立設した略台形の板状の部材である。
側面部７３ｃおよび側面部７３ｄは、Ｙ方向の負側の端面部とＹ方向の正側の端面部とが略平行であり、Ｙ方向の負側の端面部がＹ方向の正側の端面部より長くなっている。例えば、Ｙ方向の正側の端面部の長さは、Ｙ方向の負側の端面部の長さの０．５〜０．８倍程度の長さとする。
また、側面部７３ｃおよび側面部７３ｄは、それぞれ結合部７３ｋおよび結合部７３ｍ（第１結合部）を備える。
結合部７３ｋは、側面部７３ｃのＸ方向の負側の表面上に配置されている中空の凸形状の部材である。換言すると、結合部７３ｋは、側面部７３ｃのＸ方向の正側の表面上に配置されている凹形状の部材である。
また、結合部７３ｍは、側面部７３ｄのＸ方向の正側の表面上に配置されている中空の凸形状の部材である。換言すると、結合部７３ｍは、側面部７３ｄのＸ方向の負側の表面上に配置されている凹形状の部材である。
結合部７３ｋおよび結合部７３ｍは、電池缶保護治具７３の内部側（凹部側）で後述の電池缶矯正治具の結合部と結合し、電池缶保護治具７３と電池缶矯正治具とを一体にするものである。
また、図１１に示すように、電池缶保護治具７３の上面部７３ｂは、電池缶保護治具１３と異なり、略長方形の板状の天板部材のみからなる。上面部７３ｂは、頂点部７３ｅおよび頂点部７３ｆを結ぶ線を軸として回転する。
電池缶保護治具７３は、上面部７３ｂが側面部７３ｃおよび側面部７３ｄに接している状態では、筒型の形状となる。筒状時の電池缶保護治具７３では、側面部７３ｃおよび側面部７３ｄのＹ方向の負側の端面部がＹ方向の正側の端面部より長いため、Ｙ方向の負側の開口部１３ｉの方が、Ｙ方向の正側の開口部１３ｊより大きくなる。
電池缶保護治具７３の開口部１３ｉの外壁が、外装ケース２１の挿入口の内壁に密接することが好ましい。つまり、電池缶保護治具７３の開口部１３ｉの外壁の大きさと外装ケース２１の挿入口の内壁の大きさが略一致することが好ましい。つまり、この場合、電池缶保護治具７３の開口部１３ｊは、外装ケース２１の挿入口より小さくなる。
そのため、外装ケース２１がたわんでいる状態であっても、つまり、外装ケース２１の挿入口が通常時より小さい場合でも、外装ケース２１を傷つけることなく、電池缶保護治具７３を外装ケース２１に挿入することができる。外装ケース２１に電池缶保護治具７３の底面部１３ａ、側面部７３ｃ、側面部７３ｄおよび上面部７３ｂを挿入した状態では、電池缶保護治具７３によって、外装ケース２１の上面部２１ｂが支えられる。このとき、外装ケース２１の挿入口の大きさは、少なくとも電池缶保護治具７３の開口部１３ｉの大きさとなる。
よって、後述の電池缶矯正治具の大きさを電池缶保護治具７３の開口部１３ｉより小さくすることにより、電池缶２を損傷することなく、電池缶矯正治具を電池缶２に容易に挿入することができる。また、電池缶保護治具７３の開口部１３ｉから電池缶矯正治具を挿入するにつれて、上面部７３ｂを介して電池缶矯正治具によって外装ケース２１の上面部２１ｂを徐々に押し上げることができる。そのため、外装ケース２１がたわんでいる状態であっても、外装ケース２１を損傷させずに電池缶矯正治具を外装ケース２１に容易に挿入することができる。
また、電池缶保護治具７３のＹ方向の長さは、外装ケース２１のＹ方向の長さより短いことが好ましい。例えば、電池缶保護治具７３のＹ方向の長さは、外装ケース２１のＹ方向の長さの０．５倍程度であってもよい。
なお、電池缶保護治具７３は、外装ケース２１内に収容可能な大きさであって、電池缶保護治具７３の内部に電池缶矯正治具を収容可能な大きさであればよい。
（電池缶矯正治具）
図１２に示す電池缶矯正治具７４は、電池缶２（または外装ケース２１）の内部に電極群３が収容可能な空間を確保するものである。換言すると、スペーサ６は、電池缶２（または外装ケース２１）を内部から支持し、電池缶２（または外装ケース２１）の形状を維持するものである。
外装ケース２１は、筒型の形状であって、略長方形の板状の底面部７４ａと、底面部７４ａのＸ方向に対向する端面部から垂直に立設した２面の略長方形の板状の側面部７４ｃおよび側面部７４ｄと、底面部７４ａに対向し、側面部２１ｃおよび側面部２１ｄによって支持される略長方形の板状の上面部７４ｂとから構成される。
側面部７４ｃおよび側面部７４ｄは、それぞれ結合部７４ｅおよび結合部７４ｆ（第２結合部）を備える。
結合部７４ｅは、側面部７４ｃのＸ方向の負側の表面上に配置されている中空の凸形状の部材である。換言すると、結合部７４ｅは、側面部７４ｃのＸ方向の正側の表面上に配置されている凹形状の部材である。
また、結合部７４ｆは、側面部７４ｄのＸ方向の正側の表面上に配置されている中空の凸形状の部材である。換言すると、結合部７４ｆは、側面部７４ｄのＸ方向の負側の表面上に配置されている凹形状の部材である。
結合部７４ｅおよび結合部７４ｆは、電池缶矯正治具７４の内部側（凹部側）で電極群保護治具７１の結合部７１ｈおよび結合部７１ｉと結合し、電池缶矯正治具７４と電極群保護治具７１とを一体にするものである。また、結合部７４ｅおよび結合部７４ｆは、電池缶矯正治具７４の外側（凸部側）で電池缶保護治具７３の結合部７３ｋおよび結合部７３ｍと結合し、電池缶矯正治具７４と電池缶保護治具７３とを一体にするものでもある。
電池缶矯正治具７４は、内部の空間に電極群保護治具７１を収容可能であって、電池缶保護治具７３が挿入された電池缶２に挿入可能な大きさであればよい。ただし、電池缶矯正治具７４のＹ方向の長さは、外装ケース２１のＹ方向の長さより短く、かつ、電池缶保護治具７３のＹ方向の長さより長いことが好ましい。例えば、電池缶矯正治具７４のＹ方向の長さは、外装ケース２１のＹ方向の長さの０．８倍程度であってもよい。
また、電池缶保護治具７３が挿入された電池缶２に電池缶矯正治具７４を挿入した状態で、電池缶矯正治具７４の側面部７４ｃおよび側面部７４ｄが電池缶保護治具７３の側面の内壁に密接することが好ましい。また、電池缶保護治具７３および電池缶矯正治具７４が挿入された電池缶２に電極群保護治具７１を挿入した状態で、電池缶矯正治具７４の側面部７４ｃおよび側面部７４ｄが電極群保護治具７１の側面の外壁に密接することが好ましい。
なお、上述の電極群保護治具７１、電池缶保護治具７３および電池缶矯正治具７４は、使用時に外装ケース２１および電極群３が損傷することを防ぐために、角部（各治具の縁）を丸面等の形状に面取りされていることが好ましい。また、外装ケース２１および電極群３の間に隙間を生じさせないようにするために、電極群保護治具７１、電池缶保護治具７３および電池缶矯正治具７４の厚みを薄くすることが好ましい。
〔リチウム二次電池の製造方法〕
次に、本実施形態に係るリチウム二次電池７０の製造方法について、図１３に基づいて説明する。図１３は、リチウム二次電池７０の製造方法の各ステップを示す図であって、各ステップにおける電極群３および電池缶２の状態を示す断面図である。
図１３に示すように、まず、自重又は加工による応力等によってたわんでいる外装ケース２１の挿入口に、電池缶保護治具７３をＹ方向の正側（サイズが小さい方の開口部１３ｊ側）から挿入する（ＳＴＥＰ１１）。このとき、電池缶保護治具７３全体を外装ケース２１に挿入する。外装ケース２１に電池缶保護治具７３が完全に挿入されると、電池缶保護治具７３が外装ケース２１を押し上げることにより、たわんでいた外装ケース２１の挿入口の大きさが、電池缶保護治具７３の開口部１３ｉの大きさとなる。
次に、電池缶矯正治具７４によって、電池缶保護治具７３の上面部７３ｂを押し上げながら、電池缶保護治具７３が挿入された外装ケース２１に対して、電池缶矯正治具７４を徐々に挿入する（ＳＴＥＰ１２）。電池缶矯正治具７４が電池缶保護治具７３を介して外装ケース２１を押し上げることにより、外装ケース２１を損傷することなく、たわんでいる外装ケース２１内に電池缶矯正治具７４を挿入することができる。
そして、電池缶矯正治具７４全体を電池缶保護治具７３が挿入された外装ケース２１に挿入する（ＳＴＥＰ１３）。これにより、外装ケース２１を損傷することなく、外装ケース２１の形状を矯正し、外装ケース２１の内部に電極群３を収容可能な空間を確保することができる。なお、このとき、電池缶矯正治具７４の結合部７４ｅと電池缶保護治具７３の結合部７３ｋと、電池缶矯正治具７４の結合部７４ｆと電池缶保護治具７３の結合部７３ｍとをそれぞれ結合させて、電池缶矯正治具７４と電池缶保護治具７３とを一体にする。
次に、電極群保護治具７１と電極群押出治具１２とを組み合わせる。具体的には、電極群保護治具７１の開口部１１ｇに電極群押出治具１２の把手部１２ｂを通し、電極群押出治具１２の押出部１２ａを電極群保護治具７１の内部（側面部１１ｅのＹ方向の正側）に配置する。そして、電極群保護治具７１の電極群載置位置１１ｆに電極群３を配置する（ＳＴＥＰ１４）。
電極群３が配置された電極群保護治具７１と電極群押出治具１２とを電池缶保護治具７３および電池缶矯正治具７４が挿入された外装ケース２１に挿入する（ＳＴＥＰ１５）。このとき、図１３に示すように、電極群保護治具７１の先端部（底面部１１ａ、側面部７１ｃおよび側面部７１ｄのＹ方向の正側の端面部）が外装ケース２１の側面部２１ｅに当接するまで挿入する。これにより、電極群保護治具７１および電極群押出治具１２の外装ケース２１への挿入時に、外装ケース２１に対する電極群載置位置１１ｆの位置を所望の位置に安定して配置することができる。
また、電極群保護治具７１の結合部７１ｈと電池缶矯正治具７４の結合部７４ｅと、電極群保護治具７１の結合部７１ｉと電池缶矯正治具７４の結合部７４ｆとをそれぞれ結合させて、電極群保護治具７１と電池缶矯正治具７４とを一体にする。すなわち、ここで、電極群保護治具７１、電池缶矯正治具７４および電池缶保護治具７３が一体となる。
次に、電極群押出治具１２の押出部１２ａを電極群３に当接させて、外装ケース２１に対する電極群３の位置を固定しながら、電極群保護治具７１の把手部１１ｂを把持して電極群保護治具７１を外装ケース２１からＹ方向の負側に引き出す（ＳＴＥＰ１６）。このとき、電極群保護治具７１、電池缶矯正治具７４および電池缶保護治具７３が一体となっているため、電極群保護治具７１を引き出すことにより、外装ケース２１に対する電極群３の位置を固定しながら、同時に、電極群保護治具７１、電池缶矯正治具７４および電池缶保護治具７３だけを外装ケース２１から取り出すことができる。
そして、電極群保護治具７１、電池缶矯正治具７４および電池缶保護治具７３を取り出した後、電極群押出治具１２を電極群３から取外すと、所定の位置に配置された電極群３を収容した外装ケース２１が得られる。このように、電極群保護治具７１および電極群押出治具１２を用いることにより、電極群３を損傷させずに、外装ケース２１の内部空間の所定の位置に電極群３を配置することができる。
最後に、電極群３を収容する外装ケース２１に蓋部材２２を接着して、リチウム二次電池７０が生成される（ＳＴＥＰ１７）。
〔実施例〕
電池缶２の外寸サイズを、幅が３５０ｍｍ、奥行きの長さが１８０ｍｍ、高さが４５ｍｍとすると、電池缶２の上面（上面部２１ｂ）の中心部分は、加工による応力によって７ｍｍ程度落ち込む。そのため、電池缶２のサイズに応じて、電極群３のサイズおよび配置を適宜設計することにより、電池缶２の上面部２１ｂが電極群３に対して適切な圧力を与えることができる。
＜補足＞
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明に係る二次電池は、大型化が求められる大容量の蓄電池に好適に利用可能である。
１ リチウム二次電池
２ 電池缶
３ 電極群
４ 集電端子
５ 外部端子
６ スペーサ
１１ 電極群保護治具
１２ 電極群押出治具
１３ 電池缶保護治具
２１ 外装ケース
２２ 蓋部材
７０ リチウム二次電池
７１ 電極群保護治具（電極群載置治具）
７３ 電池缶保護治具
７４ 電池缶矯正治具

Claims (7)

  1. 正極板と負極板とをセパレータを介して複数層積層した電極群を収容し、電解液が充填される外装ケースを備える二次電池であって、
    前記外装ケースの内部に前記電極群が収容可能な空間を確保するように、前記外装ケースを内部から支持するスペーサを備えることを特徴とする二次電池。
  2. 前記外装ケースに設ける外部端子と、前記正負の極板と前記外部端子とを電気的に接続する正負の集電端子とをさらに備え、
    前記スペーサは、さらに、前記外装ケースの内部に前記集電端子および前記外部端子を収容可能な空間を確保することを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
  3. 前記スペーサは、板状の底面部と、前記底面部から垂直に立設した、互いに対向し、かつ、平行な２つの第１側面部および第２側面部と、前記底面部に対向し、かつ、平行であって、前記第１側面部および前記第２側面部によって支持される板状の上面部とを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の二次電池。
  4. 外部端子は、前記外装ケースの対向する２つの外装側面部にそれぞれ配置され、
    前記スペーサの前記第１側面部および前記第２側面部は、前記外部端子が配置された前記外装側面部と平行であり、
    前記第１側面部および前記第２側面部間の距離が、前記２つの外装側面部間の距離より短いことを特徴とする請求項３に記載の二次電池。
  5. 前記スペーサは、前記底面部、前記第１側面部、前記第２側面部および前記上面部よりなる筒形状の一方の開口部を閉鎖する第３側面部をさらに含むことを特徴とする請求項３または４に記載の二次電池。
  6. 正極板と負極板とをセパレータを介して複数層積層した電極群を収容し、電解液が充填される外装ケースを備える二次電池の製造方法であって、
    前記外装ケースの内部に前記電極群が収容可能な空間を確保するように、前記外装ケースを内部から支持するスペーサの内部に前記電極群を配置する電極群配置ステップと、
    第１開口部および前記第１開口部より小さい第２開口部を備える筒型の電池缶保護治具であって、内部から押し広げることにより前記第２開口部が大きくなる電池缶保護治具を前記第２開口部側から前記外装ケースに挿入する電池缶保護治具挿入ステップと、
    前記スペーサを前記第１開口部から挿入し、前記電池缶保護治具を内部から押し広げながら、前記外装ケースに前記スペーサを挿入するスペーサ挿入ステップと、
    前記外装ケースから前記電池缶保護治具を取り出す電池缶保護治具取出ステップとを含むことを特徴とする二次電池の製造方法。
  7. 正極板と負極板とをセパレータを介して複数層積層した電極群を収容し、電解液が充填される外装ケースを備える二次電池の製造方法であって、
    第１開口部および前記第１開口部より小さい第２開口部を備える筒型の電池缶保護治具であって、内部から押し広げることにより前記第２開口部が大きくなる電池缶保護治具を前記第２開口部側から前記外装ケースに挿入する電池缶保護治具挿入ステップと、
    前記外装ケースの内部に前記電極群が収容可能な空間を確保するように、前記外装ケースを内部から支持する筒型の電池缶矯正治具を前記第１開口部から挿入し、前記電池缶保護治具を内部から押し広げながら、前記外装ケースに前記電池缶矯正治具を挿入する電池缶矯正治具挿入ステップと、
    前記電池缶保護治具は前記電池缶矯正治具と結合する第１結合部をさらに備え、前記電池缶矯正治具は前記電池缶保護治具と結合し、かつ電極群保護治具と結合する第２結合部をさらに備え、前記第２結合部を前記第１結合部と結合させる第１結合ステップと、
    前記電極群を押し出す電極群押出治具が組み合わされ、かつ、前記電極群が載置された電極群載置治具を前記電池缶矯正治具の内部に挿入し、電極群載置治具挿入ステップと、
    前記電極群載置治具は前記電池缶矯正治具と結合する第３結合部をさらに備え、前記第３結合部を前記第２結合部と結合させる第２結合ステップと、
    前記電極群押出治具を前記電極群に当接させて、前記外装ケースに対する前記電極群の位置を動かさずに、前記電極群載置治具を引き出すことにより、前記電極群載置治具、並びに、前記電極群載置治具と結合する前記電池缶保護治具および前記電池缶矯正治具を取り出す治具取出ステップとを含むことを特徴とする二次電池の製造方法。
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