CN101326659B - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种二次电池，其构成至少具有：电极群(4)，其以设于正极板(1)及负极板(2)的至少一方的一端上的集电体的露出部从多孔质绝缘层(3)突出的方式，配置正极板(1)、负极板(2)和多孔质绝缘层(3)；集电部件(10、11)，其与正极板(1)及负极板(2)连接；折弯防止部，设于集电体的露出部的位置上，且其宽度比集电体的露出部的宽度窄。

Description

二次电池
技术领域
本发明涉及谋求高输出功率化的二次电池，尤其涉及低电阻的且适合大电流充放电的集电结构。
背景技术
近年来，随着各种电气设备的小型化及轻量化，作为其驱动电源的二次电池成为重要的关键元件之一，一直在进行此种二次电池的开发。其中，镍氢蓄电池或锂离子二次电池等二次电池，由于轻量、小型且具有高能量密度，广泛用于从以便携式电话为首的民用设备到电动汽车或电动工具的驱动用电源等各种用途。最近，锂离子二次电池作为驱动电源引人注目，面向高容量化、高功率化的开发正在活跃化。
对于用作驱动电源的电池，要求大的输出电流和大的电池容量，提出了对电池结构尤其是集电结构进行了深入研究的电池。
例如，为了得到大的输出电流，可采用能够加大电极面积的、将在正极集电体上涂布有正极合剂的正极板和在负极集电体上涂布有负极合剂的负极板经由隔膜相对置地卷绕而成的电极群结构。然后，将该电极群收纳在兼作一方电池端子的圆筒状的电池容器内，用兼作另一方电池端子的封口板封口电池容器的开口部，由此可制作二次电池。一般，以直接或经由集电板、集电引板或引线板等集电部件，以尽量减小连接电阻的方式，分别将负极集电体电连接在电池容器上，将正极集电体电连接在封口板上。
此外，为使二次电池高容量化，需要尽量减小各集电体所占的容积以增加正极合剂及负极合剂的量。因此，各集电体采用厚十几μm左右的薄金属箔。
另外，关于各集电体与电池容器或封口板的连接，需要以低电阻且在正极板、负极板的整面上均匀流动电流，同时尽量减小电池内连接部分所占容积的集电结构。
以往，作为可满足此种要求的集电结构，公开了具有如图10、图11A和图11B所示的无引板结构的二次电池(例如，参照专利文献1)。
即，如图10所示，二次电池是在正极板51的正极合剂未涂布部51a上焊接正极集电部件60、在负极板52的负极合剂未涂布部52a上焊接负极集电部件61，然后被装在电池容器62内。另外，具有将负极集电部件61连接在电池容器62的内底部、将正极集电部件60连接在封口板63上的无引板结构。
因此，在图11A所示的正极板51或图11B所示的负极板52上，在宽度方向的一端的长度方向分别形成有正极合剂未涂布部51a和负极合剂未涂布部52a。另外，正极板51和负极板52的各正极合剂未涂布部51a、负极合剂未涂布部52a在相反方向上配置，例如上下方向错开地经由隔膜53卷绕，使各正极合剂未涂布部51a和负极合剂未涂布部52a从隔膜53突出，如此构成电极群。此处，所谓“正极合剂未涂布部”指的是正极板的正极集电体的露出部，所谓“负极合剂未涂布部”指的是负极板的负极集电体的露出部。
另外，是将按上述构成的电极群从外周侧朝向卷绕轴心侧依次折弯以形成与各正极集电部件60、负极集电部件61抵接的面，并在该面上焊接各正极集电部件60、负极集电部件61的结构。
由此，正极板51及负极板52上的电流分布均匀，可提高充放电特性。
但是，在为了实现高容量化而采用薄的箔材作为集电体的情况下，不能得到足够的机械强度。因此，在专利文献1所述的依次折弯各集电体的露出部端并与集电部件焊接的结构中，集电体不能均匀折弯，存在因各合剂涂布部中所产生的变形而使合剂从集电体上剥离或破损的问题。
因此，如图12A和图12B所示，公开了通过沿着宽度方向折叠地形成正极板71的正极合剂未涂布部71a及负极板72的负极合剂未涂布部72a，由此提高了机械强度的构成的集电结构(例如，参照专利文献2)。
但是，在专利文献2所示的将正极合剂未涂布部及负极合剂未涂布部折叠而成的集电结构中，尽管通过折叠增加了厚度的部分的机械强度有所提高，但合剂涂布部和合剂未涂布部的边界部的厚度未变化。因此，在边界部，相对于负载机械强度依然较弱，在与合剂涂布部的边界处折弯。其结果是，出现了在合剂涂布部发生变形、从集电体上剥离等问题。
另外，在本说明书中，在不需要独立地表示正极板和负极板的情况下，有时只以“极板、合剂涂布部、合剂未涂布部(露出部)、集电体、集电部件”记述。
专利文献1：特开2000-323117号公报
专利文献2：特开平4-324248号公报
发明内容
本发明的二次电池的构成是至少具有：电极群，其以设于正极板及负极板的至少一方的一端上的集电体的突出部从多孔质绝缘层突出的方式配置正极板、负极板和多孔质绝缘层；集电部件，其与正极板及负极板连接；折弯防止部，其设于集电体的露出部的位置上且宽度比集电体的露出部的宽度窄。
通过此构成，可提高从电极群突出的集电体的露出部的强度，可防止因连接集电部件时产生的负载等而造成的不均匀的折弯，可得到可靠性高的无引板结构。此外，通过实现防止合剂从集电体剥离、同时可靠性高的无引板结构，可得到实现了以大电流充放电的二次电池。
附图说明
图1A是本发明的实施方式1中的二次电池的简要剖视图。
图1B是图1A的B部放大图。
图1C是图1A的C部放大图。
图2A是该实施方式所用的正极板的展开图。
图2B是该实施方式所用的负极板的展开图。
图3A是表示该实施方式所用的弹簧件的一例的立体图。
图3B是表示该实施方式所用的弹簧件的一例的立体图。
图4A是用于说明设有本发明的实施方式2中的折弯防止部的电极群的状态的剖视图。
图4B是表示具备该实施方式所用的折弯防止部的集电部件的剖视图。
图5A是用于说明本发明的实施方式3中的二次电池的电极群的构成的立体图。
图5B是图5A的部分放大立体图。
图6A是用于说明本发明的实施方式4中的二次电池的电极群的构成的立体图。
图6B是图6A的部分放大立体图。
图7A是用于说明本发明的实施方式5中的二次电池的电极群的构成的立体图。
图7B是图7A的部分放大立体图。
图8A是用于说明本发明的实施方式6中的二次电池的正极板的展开图。
图8B是该实施方式中的负极板的展开图。
图9是表示该实施方式中的二次电池的构成的剖视图。
图10是用于说明利用以往的无引板方式的二次电池的图示。
图11A是图10的二次电池的正极板的展开图。
图11B是图10的二次电池的负极板的展开图。
图12A是用于说明以往的二次电池的正极板的集电结构的立体图。
图12B是用于说明以往的二次电池的负极板的集电结构的立体图。
附图标记：
1-正极板、2-负极板、3-隔膜(多孔质绝缘层)、4-电极群、5a-正极合剂未涂布部、5b-正极合剂涂布部、6a-负极合剂未涂布部、6b-负极合剂涂布部、7-内径保持部件、8-环形件、9-弹簧件、10-正极集电部件、11-负极集电部件、12-电池容器、13-绝缘板、14-封口板、15-密封垫片、16-凸缘(rib)、17-收缩环形件、18-紧固件(clamping band)、19-推进螺母(push-nut)状环形件、20-突出部、21-加固层
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。另外，作为二次电池，以锂离子电池等非水电解质二次电池为例进行说明。此外，只要基于本说明书所述的基本特征，本发明并不限定于以下所述的内容。
(实施方式1)
图1A是本发明的实施方式1中的二次电池的简要剖视图，图1B是图1A的B部放大图，图1C是图1A的C部放大图。此外，图2A是该实施方式所用的正极板的展开图，图2B是该实施方式所用的负极板的展开图。
在图1A至图1C中，圆筒形的非水电解质二次电池(以下，记述为“电池”)具备如下的电极群4：将在例如由铝箔构成的正极集电体上涂布了正极合剂而成的正极板1、和在例如由铜箔构成的负极集电体上涂布了负极合剂而成的负极板2、配置于正极板1和负极板2之间的例如由厚25μm的聚丙烯树脂制的微孔膜构成的多孔质绝缘层(以下，记述为“隔膜”)3卷绕成螺旋状而得到。
此处，如图2A所示，正极板1设有从正极集电体的宽度方向的一端朝长度方向呈带状设置的正极合剂未涂布部5a和正极合剂涂布部5b。
此外，如图2B所示，负极板2设有从负极集电体的宽度方向的一端朝长度方向呈带状设置的负极合剂未涂布部6a和负极合剂涂布部6b。另外，正极合剂未涂布部5a和负极合剂未涂布部6a表示正极集电体及负极集电体露出的各集电体的露出部，为了便于理解，以另一种表现形式来表示。
此时，电极群4是至少经由夹在正极板1的正极合剂涂布部5b和负极板2的负极合剂涂布部6b之间的隔膜3，以在其宽度方向上将正极合剂未涂布部5a和负极合剂未涂布部6a在相互相反的方向从隔膜3的端缘突出的状态下进行卷绕的。
另外，在电极群4的卷绕轴心的中心部具有例如树脂制的内径保持部件7，在卷绕的电极群4的外周嵌装有用于规定从隔膜3突出的正极合剂未涂布部5a和负极合剂未涂布部6a的位置的环形件8。另外，在卷绕于内径保持部件7和环形件8之间的正极合剂未涂布部5a及负极合剂未涂布部6a的中间部，具备至少配置在后述的正极集电部件及负极集电部件的下表面位置上的例如图3A和图3B所示的U字形或V字形等楔状形状的弹簧件9。
此处，作为弹簧件9，优选用弹性力和耐试剂性优异的聚碳酸酯树脂等树脂制的弹簧件。此外，在采用金属制的弹簧件9的情况下，由于在正极板的露出集电体的正极合剂未涂布部上的铝制的弹簧件、在负极板的集电体露出的负极合剂未涂布部上的铜、镍制的弹簧件与正极板、负极板的反应性低，并且具有高的导电性，因此是优选的。
另外，重要的是内径保持部件7、环形件8和弹簧件9的高度要低于正极合剂未涂布部5a及负极合剂未涂布部6a的宽度。其理由是，如果高度高，则不能与各集电部件连接。
另外，通过在电极群4的正极合剂未涂布部5a及负极合剂未涂布部6a的至少配置弹簧件9的位置上焊接正极集电部件10及负极集电部件11从而进行电连接。此处，关于集电体及集电部件的焊接，例如可采用电弧焊接(TIG(Tungsten Inert Gas)焊接法)、激光焊接法或电子束焊接法。另外，将具备正极集电部件10及负极集电部件11的电极群4内设在电池容器12内，将负极集电部件11连接在电池容器的底部，将正极集电部件10设于绝缘板13间并与封口板14连接。然后，向电池容器12内注入非水电解质，经由密封垫片15对封口板14进行敛缝。
通过上述构成，正极合剂未涂布部及负极合剂未涂布部分别被内径保持部件7、环形件8及弹簧件9一边规定位置或高度，一边将位置集合，由此可得到提高了机械强度的二次电池。
根据本发明的实施方式1，可防止在连接以正极合剂未涂布部表示的正极集电体及以负极合剂未涂布部表示的负极集电体与正极集电体及负极集电部件时产生的折弯，可得到均匀的连接。此外，由于能够通过内径保持部件、环形件及弹簧件使电极群的高度得以恒定，因而能够高生产率地制作具有均匀的电池特性的二次电池。
此处，正极集电体可采用由金属制的薄的箔材构成的铝箔或穿孔体等。此外，正极集电部件可采用铝等。
另外，正极合剂由正极活性物质、导电剂及粘结剂构成。具体地，作为正极活性物质，可采用钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂等复合氧化物或它们的改性体等。作为改性体，能够含有铝、镁等元素。此外，也能够混合钴、镍及锰元素而含有。作为导电剂，可采用在正极电位下稳定的石墨、碳黑、金属粉末等。另外，作为粘结剂，可采用在正极电位下稳定的聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)等。
另一方面，负极集电体可采用由金属制的薄的箔材构成的铜箔或铜穿孔体等。此外，负极集电部件可采用镍、铜或铜/镍镀膜等。
另外，负极合剂由负极活性物质、导电剂或粘结剂构成。具体地，作为负极活性物质，可采用天然石墨、人造石墨、铝或以铝为主体的多种合金、氧化锡等金属氧化物或金属氮化物。此外，作为导电剂，可采用在负极电位下稳定的石墨、碳黑、金属粉末等。另外，作为粘结剂，可采用在负极电位下稳定的丁苯共聚物橡胶(SBR)、羧甲基纤维素(CMC)等。
此外，作为非水电解质，可采用非水电解液或在聚合物材料中含有非水电解液而成的凝胶电解质。另外，非水电解液由非水溶剂、溶质或添加剂构成。作为溶质，可采用六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)等锂盐。作为非水溶剂，优选采用碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等环状碳酸酯；碳酸二甲酯、碳酸二乙酯及碳酸甲乙酯等链状碳酸酯类等，但也不限定于这些物质。另外，非水溶剂可以单独使用1种，也可以组合2种以上。作为添加剂，可采用碳酸乙烯酯、环己基苯、二苯醚等。
以下，说明本发明的实施方式1中的二次电池的制作方法。
首先，例如作为正极活性物质采用钴酸锂，作为导电剂采用石墨，作为粘结剂采用聚偏氟乙烯(PVDF)，混合这些物质，从而制作正极合剂，然后将其涂布在铝箔等正极集电体上。此时，在正极集电体的宽度方向的一端，朝长度方向形成正极合剂未涂布部5a，从而制作正极板1。
接着，例如作为负极活性物质采用天然石墨，作为导电剂采用石墨，作为粘结剂采用丁苯共聚物橡胶(SBR)，混合这些物质，从而制作负极合剂，然后将其涂布在铜箔等负极集电体上。此时，在负极集电体的宽度方向的一端，向长度方向形成负极合剂未涂布部6a，从而制作负极板2。
接着，经由例如由聚烯烃等微孔膜构成的隔膜，以使正极合剂未涂布部5a及负极合剂未涂布部6a在相互相反的方向朝宽度方向突出的方式卷绕正极板1及负极板2，从而形成电极群4。
接着，形成具有以下所示的构成的折弯防止部。即，在从电极群4朝相互相反的方向突出的正极合剂未涂布部5a及负极合剂未涂布部6a的卷绕轴心的中心部，***例如树脂制的内径保持部件7。然后，在正极合剂未涂布部5a及负极合剂未涂布部6a的外周部嵌装环形件8。另外，在内径保持部件7和环形件8之间的中间部，至少在配置了正极集电部件10及负极集电部件11的下表面***弹簧件9。通过由内径保持部件7、环形件8及弹簧件9构成的折弯防止部，使以正极合剂未涂布部5a及负极合剂未涂布部6a表示的正极集电体及负极集电体集合，可加固集电体，同时矫正高度等。
接着，在集合了的正极合剂未涂布部5a及负极合剂未涂布部6a的折弯防止部，例如通过TIG焊接来焊接铝板等正极集电体及铜板等负极集电体以进行电连接。
接着，例如在由铁、镍或不锈钢等构成的电池容器12内***具备各集电部件的电极群4，通过例如电阻焊将负极集电部件电连接在电池容器12的底部上。同样，通过例如激光焊接将兼作正极端子的封口板14与正极集电部件电连接。
接着，在减压状态下，向电池容器12内注入由碳酸亚乙酯等非水溶剂和六氟磷酸锂(LiPF6)等溶质构成的非水电解质。
接着，将兼作正极端子的封口板14***电池容器12内，经由例如树脂制的密封垫片15，对封口板14和电池容器12的周边敛缝而封口，如此可制作二次电池。
(实施方式2)
图4A是用于说明设有本发明的实施方式2中的折弯防止部的电极群的状态的剖视图，图4B是表示具备该实施方式所用的折弯防止部的集电部件的剖视图。此处，实施方式2与实施方式1的不同点在于折弯防止部兼作集电部件，其它构成相同。
即，如图4B所示，正极集电部件10及负极集电部件11被配置在电极群4的端面的位置上，在嵌装于电极群4的露出部的电极群4的外周部及内周部的位置上具备凸缘16。此时，凸缘16具有作为折弯防止部的功能。另外，使凸缘16嵌装在电极群4的集电体的露出部的位置，通过例如TIG焊接来焊接电极群4的正极合剂未涂布部5a与正极集电部件10以及负极合剂未涂布部6a与负极集电部件11以进行电连接。即，由于能够利用凸缘16对正极集电体的突出部及负极集电体的突出部进行定位，所以能够防止折弯。另外，正极集电部件10及负极集电部件11的凸缘16，可以沿着电极群4的卷绕方向的圆周形成，也可以放射状形成。按上述方法，能够制作与实施方式1同样的二次电池。
另外，为了实现正极合剂未涂布部5a及负极合剂未涂布部6a与正极集电部件10及负极集电部件11的均匀的连接，重要的是凸缘16的高度要低于正极合剂未涂布部5a及负极合剂未涂布部6a的宽度。即，利用凸缘16来规定电极群4的高度，可得到形状均匀的电极群4。
此外，在图4A中，以在嵌合于电极群4的内周部及外周部的位置上形成有凸缘16的例子进行了说明，但也不局限于此，只要能够防止集电体的露出部的折弯，也可以在任意的位置上设置凸缘16。
此外，在实施方式2的情况下，可以设置内径保持部件，也可以不设置。
根据本发明的实施方式2，可利用凸缘16防止在连接以正极合剂未涂布部5a表示的正极集电体及以负极合剂未涂布部6a表示的负极集电体与正极集电部件10及负极集电部件11时产生的折弯，可得到均匀的连接。此外，由于能够利用凸缘16规定电极群4的高度，所以能够高生产率地制作由形状均匀的电极群4形成的电池特性稳定的二次电池。
(实施方式3)
图5A是用于说明本发明的实施方式3中的二次电池的电极群的构成的立体图，图5B是图5A的部分放大立体图。此处，实施方式3与实施方式1的不同点在于折弯防止部的构成不同，其它构成相同。
即，如图5A所示，在电极群4中突出的正极合剂未涂布部(未图示)及负极合剂未涂布部(未图示)的外周，安装有例如树脂制的收缩环形件17。另外，通过加热使收缩环形件17收缩，使图4A所示的正极合剂未涂布部5a及负极合剂未涂布部6a集合，作为折弯防止部。
此处，作为收缩环形件17，不特别限定，例如可采用氟树脂、PFA、FEP、聚烯烃或聚氯乙烯等。
另外，在此种情况下，作为内径保持部件7，优选为不因加热而收缩的材料，相反地，如果是进行膨胀的材料，则更优选。
根据本发明的实施方式3，可通过收缩环形件17的收缩将以正极合剂未涂布部表示的正极集电体及以负极合剂未涂布部表示的负极集电体集合，从而提高机械强度。其结果是，可防止在连接正极集电部件及负极集电部件时产生的折弯，可实现均匀的连接。此外，由于能够利用收缩环形件17来规定电极群4的高度，所以能够高生产率地制作由形状均匀的电极群4形成的电池特性稳定的二次电池。
(实施方式4)
图6A是用于说明本发明的实施方式4中的二次电池的电极群4的构成的立体图，图6B是图6A的部分放大立体图。此处，实施方式4与实施方式1的不同点在于折弯防止部的构成不同，其它构成相同。
即，如图6A所示，在电极群4中突出的正极合剂未涂布部5a及负极合剂未涂布部6a的外周，安装例如由树脂制的紧固带等构成的紧固件18。然后，通过紧固紧固件18，使正极合剂未涂布部5a及负极合剂未涂布部6a集合，从而作为折弯防止部。
另外，作为紧固件18，除紧固带外，也可以将线或绳等卷绕成带状。
根据本发明的实施方式4，可通过紧固件18的紧固将以正极合剂未涂布部表示的正极集电体及以负极合剂未涂布部表示的负极集电体集合，从而提高机械强度。其结果是，可防止在连接正极集电部件及负极集电部件时产生的折弯，可实现均匀的连接。此外，由于能够利用紧固件18和内径保持部件7规定电极群4的高度，所以能够高生产率地制作由形状均匀的电极群4形成的电池特性稳定的二次电池。
(实施方式5)
图7A是用于说明本发明的实施方式5中的二次电池的电极群的构成的立体图，图7B是图7A的部分放大立体图。此处，实施方式5与实施方式1的不同点在于折弯防止部的构成不同，其它构成相同。
即，如图7A所示，在电极群4中突出的正极合剂未涂布部(未图示)及负极合剂未涂布部(未图示)的外周，安装例如树脂制的推进螺母状环形件19。另外，通过设在推进螺母状环形件19的内周的突出部20，使图4A所示的正极合剂未涂布部5a及负极合剂未涂布部6a集合，从而作为折弯防止部。
根据本发明的实施方式5，可通过推进螺母状环形件19的内周的突出部20将以正极合剂未涂布部表示的正极集电体及以负极合剂未涂布部表示的负极集电体集合，从而提高机械强度。其结果是，可防止在连接正极集电部件及负极集电部件时产生的折弯，可实现均匀的连接。此外，由于能够利用推进螺母状环形件19和内径保持部件7矫正由于电极群4的折弯而造成的高度的偏差，所以能够高生产率地制作由形状均匀的电极群4形成的电池特性稳定的二次电池。
(实施方式6)
图8A是本发明的实施方式6中的二次电池的正极板的展开图，图8B是负极板的展开图。图9是表示该实施方式中的二次电池的构成的剖视图。此处，实施方式6与实施方式1的不同之处在于正极板及负极板的构成不同，其它构成相同。
即，如图8A所示，在正极板1中的正极合剂涂布部5b和正极合剂未涂布部5a之间的至少边界附近设有加固层21。同样，如图8B所示，在负极板2中的负极合剂涂布部6b和负极合剂未涂布部6a之间的至少边界附近设有加固层21。
下面，说明加固层21的制作方法。首先，例如混合氧化铝等无机氧化物填料、粘结剂和适量的N-甲基-2-吡咯烷酮(N-Methyl-2-Pyrrolidone，以下简称为“NMP”)，制作料浆。然后，将该料浆涂布在正极合剂涂布部5b和正极合剂未涂布部5a的边界以及负极合剂涂布部6b和负极合剂未涂布部6a的边界上，并使其干燥，形成加固层21。此时，加固层21的厚度优选按低于正极合剂涂布部5b及负极合剂涂布部6b的厚度的方式形成。
根据本实施方式6，通过设置加固层21，能够抑制集电体的露出部的机械强度的降低。此外，由于能够防止接合时的各正极合剂未涂布部5a、负极合剂未涂布部6a的折弯，因此能够更加提高二次电池的制作成品率。
以下，说明本发明的各实施方式中的具体的实施例。
(实施例1)
实施例1是使上述实施方式1具体化的一例。
开始，按以下的方法制作了可嵌入、脱嵌锂离子的正极板。
首先，作为正极合剂，混合85重量份的钴酸锂粉末、作为导电剂的10重量份的碳粉末、以及作为粘结剂的聚偏氟乙烯(以下，简称为“PVDF”)的NMP溶液(PVDF相当于5重量份)。
接着，采用刮板法，在厚15μm、宽56mm的铝箔制正极集电体的两面上，将得到的混合物涂布在宽50mm的正极合剂涂布部上，在干燥后压延，制成设有厚150μm、宽6mm的正极合剂未涂布部的正极板。
另外，按以下的方法制作了可嵌入、脱嵌锂离子的负极板。
首先，作为负极合剂，混合95重量份的人造石墨粉末、作为粘结剂的PVDF的NMP溶液(PVDF相当于5重量份)。
接着，采用刮板法，在厚10μm、宽57mm的铜箔制负极集电体的两面上，将得到的混合物涂布在宽52mm的负极合剂涂布部上，在干燥后压延，制成设有厚140μm、宽5mm的负极合剂未涂布部的负极板。
配置由厚25μm的聚丙烯树脂制微孔膜构成的隔膜，将按上述制作的正极板和负极板卷绕成螺旋状，制作圆筒状的电极群。
然后，在从卷绕的电极群的两端突出的正极合剂未涂布部的正极集电体和负极合剂未涂布部的负极集电体的卷绕轴心Φ5mm的中心部，安装了外径4.8mm、内径4.4mm、高3mm的筒作为内径保持部件，在外周安装了外径25.5mm、内径24mm、高3mm的环形件。此外，在电极群的内周和外周的中间部，至少在与正极集电部件及负极集电部件连接的位置上安装了厚0.2mm、高3mm的楔状弹簧件。另外，在安装于按上述得到的电极群上的弹簧件的位置上，TIG焊接由外径为25.5mm、厚为0.5mm的圆盘状的铝板构成的正极集电部件，TIG焊接由外径为25.5mm、厚为0.3mm的圆盘状的铜板构成的负极集电部件。此时，作为TIG焊接的焊接条件，在正极时，电流值为100A，时间为100mec，在负极时，电流值为130A，时间为50mec，如此地进行。
然后，将得到的电极群***仅单侧开口的圆筒状的电池容器(材质：铁/镀镍，直径26mm、高65mm)内，在电池容器和电极群之间配置绝缘板，在电阻焊接了负极集电部件和电池容器后，激光焊接正极集电部件和封口板，制成电池容器。
接着，作为非水溶剂，按体积比1∶1混合碳酸亚乙酯和碳酸甲乙酯，将作为溶质的六氟磷酸锂(LiPF6)溶解于其中，使其达到1mol/L地进行调制，制成非水电解质。
接着，在真空中将得到的电池容器加热到60℃，在干燥后，注入调好的非水电解质。
然后，经由密封垫片用电池容器对封口板进行敛缝，制成直径为26mm、高为65mm且设计容量为2600mAh的圆筒形的二次电池。将其作为试样1。
(实施例2)
实施例2是使上述实施方式2具体化的一例。
首先，在由外径25.5mm、厚0.5mm、中心部设有直径为5mm的贯通孔的圆盘状的铝板构成的正极集电部件，和由外径25.5mm、厚0.3mm、中心部设有直径为5mm的贯通孔的圆盘状的铜板构成的负极集电部件的外周部和内周部，沿着电极群的卷绕方向的圆周设有高1mm的凸缘。
另外，在按与实施例1相同的方法制作的电极群的两端，在电极群的外周部和内周部，经由凸缘嵌装正极集电部件和负极集电部件，并且TIG焊接正极集电部件和正极合剂未涂布部以及负极集电部件和负极合剂未涂布部，除此以外，与实施例1同样地制作了二次电池。将其作为试样2。
(实施例3)
实施例3是使上述实施方式3具体化的一例。
在用与实施例1同样的方法制作的电极群的两端，在正极合剂未涂布部及负极合剂未涂布部的外周上安装由聚烯烃构成的外径为25.5mm、厚为0.1mm的收缩环形件，在150℃下加热以形成折弯防止部，除此以外，用与实施例1同样的方法制作了二次电池。将其作为试样3。
(实施例4)
实施例4是使上述实施方式4具体化的一例。
在用与实施例1同样的方法制作的电极群的两端，在正极合剂未涂布部及负极合剂未涂布部的外周上安装由聚烯烃构成的宽为3mm、长为80mm的紧固件，并进行紧固以形成折弯防止部，除此以外，用与实施例1同样的方法制作了二次电池。将其作为试样4。
(实施例5)
实施例5是使上述实施方式5具体化的一例。
在用与实施例1同样的方法制作的电极群的两端，在正极合剂未涂布部及负极合剂未涂布部的外周上安装由聚丙烯构成的外径为25.5mm的推进螺母状环形件，用内周部的突出部形成折弯防止部，除此以外，用与实施例1同样的方法制作了二次电池。将其作为试样5。
(实施例6)
实施例6是使上述实施方式6具体化的一例。
首先，混炼无机氧化物填料即氧化铝、聚丙烯腈改性橡胶粘结剂和NMP溶液，制成加固层用的料浆。
接着，在与正极合剂涂布部接触的正极合剂未涂布部的一部分上，以宽为4mm、每一单面侧厚为67.5μm的方式涂布加固层用的料浆后，使该料浆干燥以形成加固层。此时，加固层的厚度与正极合剂涂布部的厚度大致相同。用同样的方法，也在负极板上形成宽为4mm、每一单面侧厚为62μm的涂布加固层。
此外，采用按以上方法制作的正极板及负极板，用与实施例1相同的方法制作了二次电池。将其作为试样6。
(比较例1)
比较例1是使专利文献2具体化的一例。即，除了通过沿着宽度方向折叠卷绕好的正极合剂未涂布部及负极合剂未涂布部以形成正极集电体及负极集电体以外，用与实施例1相同的方法制作了二次电池。将其作为试样C1。
按以上制作的各试样的二次电池，各采用50个，进行了以下所示的评价。另外，试样1～试样6和试样C1的评价结果见表1。
表1
  折弯防止部 极板的状态 抗拉强度   内部电阻 输出电流
 测定值 偏差
试样1   弹簧件 无异常 ≥50N  5mΩ  10％ 540A
试样2   凸缘 无异常 ≥50N  5mΩ  10％ 540A
试样3   收缩环形件 无异常 ≥50N  5.8mΩ  5％ 465A
试样4   紧固件 无异常 ≥50N  5.8m.Ω  5％ 465A
试样5   推进螺母 无异常 ≥50N  5.8mΩ  5％ 465A
试样6   加固层 无异常 ≥50N  5.8mΩ  5％ 465A
试样C1 无 有合剂破损、脱落 ≤10N(3/5) 11mΩ 20％ 245A
首先，从制作的二次电池的电池容器中取出电极群，目视观察极板的折弯状态。测定结果示于表1的“极板状态”一栏。
如表1所示，试样1～试样6中的所有二次电池几乎都未观察到在合剂部产生变形这样的折弯。此时虽观察到极板中的稍微弯曲的部分，但认为此弯曲是起因于焊接时使集电部件与电极群的端面接触。因此，通过在试样6中设有加固层，可使极板的折弯完全消失。另一方面，在试样C1中，在合剂涂布部和未涂布部的边界处发生折弯，多处观察到合剂的剥离或破损。
此外，从各试样各抽取5个，按JIS Z2241测定了焊接部的抗拉强度。具体是，将电极群保持在拉伸试验机的一方上，将集电部件保持在拉伸试验机的另一方上。在此状态下，以固定速度向拉伸试验机的轴向拉伸电极群和集电部件。然后，将焊接部破断时的负载作为抗拉强度。测定结果示于表1的“抗拉强度”一栏。
如表1所示，在试样1～试样6中抗拉强度全部在50N以上。而另一方面，试样C1的5个试样中的3个试样的抗拉强度都在10N以下，其焊接部脱落。
另外，对试样1～试样6和试样C1测定了内部电阻。具体是，首先，对各试样，重复3次用1250mA的恒定电流充电到4.2V、然后用1250mA的恒定电流放电到3.0V的充放电循环。另外，对各试样施加1kHz的交流电，测定二次电池的内部电阻，评价了连接状态。测定结果示于表1的“内部电阻”一栏。
如表1所示，在试样1和试样2中，内部电阻的平均值为5mΩ，其偏差在10％左右。此外，在试样3～试样6中，内部电阻的平均值为5.8mΩ，其偏差在5％左右。
另一方面，在试样C1中，内部电阻的平均值为11mΩ，其偏差在20％左右。
此外，从各试样的内部电阻测定值(R)计算了平均输出电流(I)。具体是，在将电池充电到4.2V后并放电到1.5V的时候，可从I＝(4.2-1.5)/R计算得出。其结果示于表1的“输出电流”一栏。
由表1得出，如果采用试样1～试样6，可进行大电流放电。
另外，在各实施例的二次电池中，以在电极群的卷绕轴心的中心部***内径保持部件的例子进行了说明，但是即使去掉内径保持部件，也能没有特别问题地得到同样的效果。
但是，在作为在上述实施例中说明的仅用内径保持部件作为折弯防止部而构成的二次电池中，得不到本发明的效果，发生集电体的折弯或在合剂涂布部的剥离。
以上，在上述实施例中，介绍了圆筒形的电池，但也不局限于此。例如，即使是方形的电池或镍氢蓄电池及镍镉蓄电池等二次电池，同样也能得到本发明的效果。
在本发明中，能够利用折弯防止部而均匀、高可靠性地连接各集电部件和以各合剂未涂布部表示的各集电体，同时能够防患于未然地防止各合剂从各集电体的剥离。由此，通过低电阻的连接，能够实现大电流的充放电，作为今后可期待大的需求的且要求高输出的电动工具或电动汽车等的驱动电池是有用的。

Claims (3)

1.一种二次电池，其特征在于，至少具有：
电极群，其以设于正极板及负极板的至少一方的一端上的集电体的露出部从多孔质绝缘层突出的方式，将所述正极板、所述负极板和所述多孔质绝缘层卷绕而成；
集电部件，其与所述正极板及所述负极板连接；
折弯防止部，至少设于所述集电体的露出部的外周部上，且其宽度比所述集电体的露出部的宽度窄，
作为所述折弯防止部，采用嵌装在所述电极群的外周的环形件、和***到卷绕的所述集电体的露出部的中间部的楔状弹簧件。
2.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，作为所述折弯防止部，在所述正极板及所述负极板的所述集电体的露出部与所述正极板及所述负极板的合剂涂布部之间的边界部设有加固层。
3.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，作为所述折弯防止部，在所述电极群上设有内径保持部件。
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