JP2001256954A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外装缶に接合される集電体の接触部に弾性を
持たせ、この接触部の弾性変形によって溶接部に付加さ
れる振動や衝撃力を緩衝し、溶接部の剥離を防止又は抑
制できるようにする。 【解決手段】 有底の筒体からなる外装缶２１と、この
外装缶２１内に収納されると共に電気エネルギーを充電
及び放電する一対の電極２６，２７を設けた電池本体２
２と、この電池本体２２の負極電極２７に接続されると
共に外装缶２１の底部２１ａに接合される弾性片４０を
設けた負極集電体２４と、を備えた二次電池に関する。
負極集電体２４の弾性片４０は、集電体本体２４ａの中
央部を他の部分よりも剛性を低くして弾性を付与するこ
とにより形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、リチウム
イオン二次電池やニッケル水素二次電池その他の二次電
池或いはコンデンサ等のように電気エネルギーを充電及
び／又は放電することができる蓄電装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えば、電気自動車や電動自転車
等の電動用車両に関する自動車工業、電動工具やパーソ
ナルコンピュータ等の家電製品に関する電気工業、その
他の産業分野において、例えば、リチウムイオン二次電
池やニッケル水素電池等の二次電池が盛んに用いられる
ようになってきている。これは、リチウムイオン二次電
池等の電圧が高くて高いエネルギー密度を有し、また、
充電・放電のサイクル特性が優れている等の理由による
ものと考えられる。このような状況下から、リチウムイ
オン二次電池等については、その生産性を向上させて高
い歩留りを得ることが必要であり、また、電気エネルギ
ーの充電及び放電を行う回数を増加させることが重要に
なってきている。

【０００３】従来の、リチウムイオン二次電池として
は、例えば、図１０に示すような構成のものが知られて
いる。このリチウムイオン二次電池１は、底のついた有
底円筒体からなる外装缶２と、この外装缶２内に収納さ
れた電池本体３と、この電池本体３の正極側の多数の集
電リード７ａが接合される正極集電体４と、電池本体３
の負極側の多数の集電リード８ａが接合される負極集電
体５と、外装缶２の開口部を閉塞する正極キャップ６等
を備えて構成されている。

【０００４】外装缶２は、導電性を有する鉄Ｆｅやアル
ミニウムＡｌ等の金属により形成されている。電池本体
３は、それぞれがフィルム状をなす正極電極７と負極電
極８とセパレータ９とを有している。正極電極７と負極
電極８とはセパレータ９を介して積層されており、この
積層電極体を円筒状の巻心軸１０の周囲に巻き付けるこ
とによって電池本体３が構成されている。この電池本体
３の軸方向の一方に正極集電体４が配置され、その他方
に負極集電体５が配置されている。そして、正極集電体
４には正極電極７に設けた多数の集電リード７ａが溶接
によって接合され、また、負極集電体５には負極電極８
に設けた多数の集電リード８ａが溶接によって接合され
ている。

【０００５】負極集電体５は、図１１に示すような形状
を有している。即ち、負極集電体５は、外装缶２の内径
よりも小径の円板によって形成されている。この負極集
電体５の中央部には、Ｕ字状のスリット５ａを設けるこ
とによりその内側に接触片１１が形成されている。この
接触片１１は、切り残された連続部５ｂにて折り曲げら
れており、これにより一面側に略平行をなすように突出
されている。この接触片１１が溶接にて外装缶２の底部
２ａに接合されており、これにより負極集電体５が外装
缶２に対して導通可能とされている。

【０００６】また、正極集電体４にはリード弁１２の一
端が接合され、リード弁１２の他端には安全弁１３が接
触されている。安全弁１３は、正極キャップ６の下面に
一体的に設けられている。この安全弁付き正極キャップ
６の周縁部にはリング状のガスケット１４が取り付けら
れており、このガスケット１４を介して正極キャップ６
が外装缶２の開口部に嵌合されている。この外装缶２の
内部には、有機溶媒系の電解液が注入されており、この
有機溶媒系電解液が電池本体３に含浸されている。この
外装缶２の開口側周縁部をカシメ加工することによって
開口部が閉塞され、これにより外装缶２の内部が密封さ
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のリチウムイオン二次電池１においては、
負極集電体５の接触片１１が外装缶２の底部２ａから剥
離し易く、電池としての機能を保持できなくなることが
あるという課題があった。

【０００８】このことを詳しく述べると、リチウムイオ
ン二次電池１は、充電及び放電する際に電気化学的変化
によって発熱が起こり、この発熱による内部圧力の変動
によって外装缶２の底部２ａが膨張したり収縮したりす
る。このように外装缶２の底部２ａが膨張したり収縮し
たりすると、底部２ａには負極集電体５の接触片１１が
溶接によって接合されており、その接触片１１は剛体的
に形成されていて底部２ａの変形に追従できるような弾
性を有するものではなかった。その結果、接触片１１と
底部２ａとの溶接部分には荷重が繰り返し付加されるた
めに剥離が発生し、その溶接部分が完全に剥離されると
電池としての機能が発揮できなくなるという課題があっ
た。

【０００９】また、例えば、上述したリチウムイオン二
次電池１を携帯電話等に装着して使用する場合に、その
携帯電話が受信時の呼び出し用の振動源を有するときに
は、その呼び出し時の振動が二次電池１に伝達される。
更に、携帯電話を誤って落下させたような場合には、そ
の落下時の衝撃が二次電池１に伝達される。このような
場合において、上述した振動や衝撃力が二次電池１に伝
達されると、外装缶２の底部２ａに固定されている負極
集電体５が、ほとんど弾性変形を生ずることなく剛体的
に変動又は変形する。その結果、負極電極８と負極集電
体５とを繋いでいる多数の集電リード８ａに負荷が掛か
り、集電リード８ａが切断されるおそれがあるという課
題もあった。

【００１０】更に、従来の負極集電体５では、その材質
として銅Ｃｕ又は銅にニッケルＮｉ等のメッキを施した
ものが使用されていたため、集電リード８ａの本数やそ
の分布密度等によって底部２ａに対する接触片１１の溶
接条件を変更する必要があった。そのため、溶接条件の
違いによって溶接部の強度にバラツキが発生しており、
所定の強度を有する溶接を安定して行うことができない
という課題もあった。

【００１１】本発明は、上述したような課題に鑑みてな
されたものであり、外装缶に接合される集電体の接触部
に弾性を持たせ、この接触部の弾性変形によって溶接部
に付加される振動や衝撃力を緩衝し、溶接部の剥離を防
止又は抑制すると共に、上述した課題を解決することが
できる蓄電装置を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述したような課題を解
決し、上記目的を達成するために、本出願の請求項１記
載の蓄電装置は、有底の筒体からなる外装缶と、この外
装缶内に収納されると共に電気エネルギーを充電及び／
又は放電する一対の電極を設けた蓄電本体と、この蓄電
本体の一方の電極に接続されると共に外装缶の底部に接
合される接触部を設けた集電体と、を備えた蓄電装置に
おいて、接触部は、集電体の中央部を他の部分よりも剛
性を低くして弾性を付与することにより形成したことを
特徴としている。

【００１３】本出願の請求項２記載の蓄電装置は、接触
部は、集電体の周縁近傍から延在されて中央部まで達す
るＵ字状のスリットにより形成した弾性片であることを
特徴としている。

【００１４】本出願の請求項３記載の蓄電装置は、接触
部は、集電体の周縁部より内側に設けた２本のスリット
又は２個の長孔の間に形成され且つ中央部を通って周縁
部間を連結する架橋片であることを特徴としている。

【００１５】本出願の請求項４記載の蓄電装置は、接触
部は、集電体の周縁部より内側に設けた３本以上のＬ字
形のスリット又は３個以上の扇形の貫通孔の間に形成さ
れ且つ中央部を通って３箇所以上で周縁部に連結された
３以上の連続部を有する架橋片であることを特徴として
いる。

【００１６】本出願の請求項５記載の蓄電装置は、接触
部は、集電体の中央部の近傍から周縁に向って放射状に
延在する複数のスリットを設けることにより形成した架
橋片であることを特徴としている。

【００１７】本出願の請求項６記載の蓄電装置は、接触
部は、集電体の中央部の近傍に設けられ且つ円周方向に
延在された円弧状スリットと、この円弧状スリットに連
続され且つ半径方向外側に延在された複数本の半径方向
スリットとの組み合せにより形成した架橋片であること
を特徴としている。

【００１８】本出願の請求項７記載の蓄電装置は、接触
部は、集電体の中央部の近傍から半径方向外側に向って
渦巻き状に延在された渦巻状スリットにより形成した弾
性片であることを特徴としている。

【００１９】本出願の請求項８記載の蓄電装置は、集電
体は、銅とニッケルとを貼り合せたクラッド材を用いて
形成し、銅側を外装缶の底部に溶接したことを特徴とし
ている。

【００２０】上述したような構成を有することにより、
本出願の請求項１記載の蓄電装置では、集電体の中央部
に形成された接触部が適度な大きさの弾性を有し、その
接触部が他の部分に比べて容易に撓み変形し得るため、
この接触部によって振動や外力を吸収することができ、
外装缶の底部と集電体の接触部との接合部に振動や外力
が加わり難いようにして、接合部の剥離を防止又は剥離
の発生を抑制することができる。また、集電体に加えら
れた外力が接触部によって緩衝され、その外力が集電リ
ードに伝達され難いため、集電リードの切断等の不具合
の発生を防止又は抑制することができる。

【００２１】本出願の請求項２記載の蓄電装置では、集
電体の周縁近傍から延在されて中央部まで達するＵ字状
のスリットにより弾性片を形成して接触部を構成するこ
とにより、その接触部に対して好適な大きさの弾性を付
与することができ、外装缶と集電体との接触部にストレ
スが発生し難いようにする。この接触部を集電体に設け
ることにより、外装缶からの接触部の剥離や、集電体か
らの集電リードの切断等の不具合の発生を防止又は抑制
することができる。

【００２２】本出願の請求項３記載の蓄電装置では、集
電体の周縁部より内側に設けた２本のスリット又は２個
の長孔の間に設けられ且つ中央部を通って周縁部間を連
結する架橋片を形成して接触部を構成することにより、
その接触部に対して好適な大きさの弾性を付与すること
ができ、外装缶と集電体との接触部にストレスが発生し
難いようにする。この接触部を集電体に設けることによ
り、外装缶からの接触部の剥離や、集電体からの集電リ
ードの切断等の不具合の発生を防止又は抑制することが
できる。

【００２３】本出願の請求項４記載の蓄電装置では、集
電体の周縁部より内側に設けた３本以上のＬ字形のスリ
ット又は３個以上の扇形の貫通孔の間に設けられ且つ中
央部を通って３箇所以上で周縁部に連結された３以上の
連続部を有する架橋片を形成して接触部を構成すること
により、その接触部に対して好適な大きさの弾性を付与
することができ、外装缶と集電体との接触部にストレス
が発生し難いようにする。この接触部を集電体に設ける
ことにより、外装缶からの接触部の剥離や、集電体から
の集電リードの切断等の不具合の発生を防止又は抑制す
ることができる。

【００２４】本出願の請求項５記載の蓄電装置では、集
電体の中央部の近傍から周縁に向って放射状に延在する
複数のスリットにより架橋片を形成して接触部を構成す
ることにより、その接触部に対して好適な大きさの弾性
を付与することができ、外装缶と集電体との接触部にス
トレスが発生し難いようにする。この接触部を集電体に
設けることにより、外装缶からの接触部の剥離や、集電
体からの集電リードの切断等の不具合の発生を防止又は
抑制することができる。

【００２５】本出願の請求項６記載の蓄電装置では、円
周方向に延在された円弧状スリットと半径方向に延在さ
れた複数本の半径方向スリットとの組み合せにより架橋
片を形成して接触部を構成することにより、その接触部
に対して好適な大きさの弾性を付与することができ、外
装缶と集電体との接触部にストレスが発生し難いように
する。この接触部を集電体に設けることにより、外装缶
からの接触部の剥離や、集電体からの集電リードの切断
等の不具合の発生を防止又は抑制することができる。

【００２６】本出願の請求項７記載の蓄電装置では、渦
巻き状に延在された渦巻状スリットにより弾性片を形成
して接触部を構成することにより、その接触部に対して
好適な大きさの弾性を付与することができ、外装缶と集
電体との接触部にストレスが発生し難いようにする。こ
の接触部を集電体に設けることにより、外装缶からの接
触部の剥離や、集電体からの集電リードの切断等の不具
合の発生を防止又は抑制することができる。

【００２７】本出願の請求項８記載の蓄電装置では、銅
とニッケルとの組み合せからなるクラッド材で集電体を
形成することにより、集電体と外装缶との間の溶接強度
を大きくできると共に強度のバラツキを無くすことがで
きる。これにより、接触部の剥離や集電リードの切断等
の不具合の発生を防止又は抑制することができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。図１乃至図９は、本発明に係
る蓄電装置の実施の例を示すものである。即ち、図１は
本発明の蓄電装置の一実施例を示すリチウムイオン二次
電池の縦断面図、図２は図１のリチウムイオン二次電池
に用いられる電池本体の巻付け工程を示す説明図、図３
は図２の巻付け工程完了後の電池本体の要部を示す斜視
図、図４は図１のリチウムイオン二次電池に用いられる
負極集電体を示す平面図、図５は図４の斜視図、図６は
図１の底部を拡大して示す断面図、図７は図６における
底部の形状が変化した状態を示す断面説明図である。ま
た、図８Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ及び図９Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、負
極集電体の他の実施例を示す平面図である。

【００２９】ここで、本発明の「蓄電装置」とは、リチ
ウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池その他の二
次電池のように電気エネルギーの充電及び放電ができ、
且つ繰り返して使用が可能な二次電池の他、同様に電気
エネルギーの充電及び放電が可能なコンデンサ等の電子
部品を含む装置を言うものとする。

【００３０】図１に示すように、本発明の一実施例を示
すリチウムイオン二次電池２０は、外装缶２１と、この
外装缶２１内に収納された蓄電本体の一具体例を示す電
池本体２２と、この電池本体２２の正極側の集電リード
である多数の正極リード２６ａが接合される正極集電体
２３と、電池本体２２の負極側の集電リードである多数
の負極リード２７ａが接合される負極集電体２４と、外
装缶２１の開口部を閉塞する正極キャップ２５等を備え
て構成されている。

【００３１】外装缶２１は、底である底部２１ａのつい
た有底円筒体からなり、この底部２１ａと反対側に開口
部２１ｂが設定されている。この外装缶２１は、導電性
を有する鉄ＦｅやアルミニウムＡｌ等の金属によって形
成されている。この外装缶２１内に収納される電池本体
２２は、それぞれがフィルム状をなす正極電極２６と負
極電極２７とセパレータ２８等を有している。

【００３２】正極電極２６は、例えばＡｌ箔によって形
成された電極ベースと、この電極ベースの両面に形成さ
れた正極合剤とを有している。正極合剤としては、一般
に正極にはリチウムを含んだ化合物が用いられ、例えば
リチウム遷移金属複合酸化物（Ｌｉ_x ＭＯ₂ ）、例えば
コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ₂ ）等が好適である。
また、負極電極２７は、例えば銅Ｃｕ箔によって形成さ
れた電極ベースと、この電極ベースの両面に形成された
負極合剤とを有している。負極合剤としては、一般に負
極には炭素が用いられ、例えば黒鉛系炭素や難黒鉛化性
炭素質材（ハードカーボン）、易黒鉛化性炭素等が好適
である。これら炭素及びコバルト酸リチウムは、リチウ
ムのドープ・脱ドープが可能であるため、それぞれ合剤
として使用することができる。

【００３３】また、セパレータ２８は、正極と負極とを
分離するという本来の目的の他に、ショートでの過大電
流等で電池内部の温度が異常に高くなったときに溶融し
て孔がふさがり、イオンの通過を止めて電流を流さなく
するという役割も有している。そのため、セパレータ２
８としては、微細な孔を多数有する微多孔膜からなるポ
リエチレンやポリプロピレン等のプラスチックフィルム
を適用することができる。

【００３４】尚、非水電解質としては、ＬｉＢＦ₄ やＬ
ｉＰＦ₆ 、ＬｉＡｓＦ₆ 等のリチウム塩を固体電解質や
ポリマーあるいは非水溶媒、例えば環状カーボネートや
鎖状カーボネートの単独もしくはこれらの混合溶媒に混
合もしくは溶解させた液状もしくはゲル状もしくは固体
状の電解質を用いることができる。

【００３５】図２に示すように、正極電極２６及び負極
電極２７には、幅方向の一側縁に突出する箔状の多数の
集電リードである正極リード２６ａ及び負極リード２７
ａが設けられている。この正極リード２６ａ及び負極リ
ード２７ａは、セパレータ２８を介して正極電極２６及
び負極電極２７を重ね合わせた状態において、互いに反
対側の端部に位置するように配置されている。このセパ
レータ２８を介して正極電極２６と負極電極２７とが積
層された積層電極体が、中心部に貫通孔２９ａを有する
円筒状の巻心軸２９の周囲に巻き付けられている。これ
により、正極電極２６と負極電極２７とセパレータ２８
とを有する円筒状に巻回された電池本体２２が構成され
ている。

【００３６】この電池本体２２の軸方向の一方である正
極リード２６ａが突出した側には正極集電体２３が配置
され、その他方である負極リード２７ａが突出した側に
は負極集電体２４が配置されている。そして、負極集電
体２４は外装缶２１の底部２１ａ側に配置され、従っ
て、正極集電体２３が外装缶２１の開口部２１ｂ側に配
置されている。正極集電体２３は、例えば銅Ｃｕを材料
として円板状に形成されており、その中央部には、負極
集電体２４を外装缶２１の底部２１ａに溶接するために
図示しない溶接装置の棒状溶接電極が挿入される貫通孔
２３ａが設けられている。

【００３７】また、負極集電体２４は、図４及び図５に
示すような形状とされている。この負極集電体２４は、
異種金属同士を加熱、圧延することによって接合させた
クラッド材（例えば、銅ＣｕにニッケルＮｉを接合させ
た合金等）を材料として円板状に形成されている。この
負極集電体２４には、周縁近傍から延在されて中央部ま
で達する弾性片４０が設けられており、この弾性片４０
が接触部の第１の実施例を示している。

【００３８】この弾性片４０は、負極集電体２４の集電
体本体２４ａにＵ字状のスリット４１を設けることによ
って形成されている。即ち、Ｕ字状スリット４１は、半
径方向に平行に延びる２本の切込みからなる直線部４１
ａ，４１ａと、これら直線部４１ａ，４１ａと交差する
方向に延びる切込みからなる交差線部４１ｂとを有し、
これらの線部４１ａ，４１ｂによって偏平で細長の弾性
片４０が集電体本体２４ａに形成されている。このＵ字
状スリット４１の交差線部４１ｂと対向する辺である切
り残された部分が連続部４１ｃとされている。この連続
部４１ｃにおいて一面側に折り曲げると共に長手方向の
中途部において他面側に折り返すことにより、長手方向
の２箇所で緩やかに折り曲げられて全体として適度な大
きさの弾力を発揮し得る弾性片４０が構成されている。
尚、２本の直線部４１ａ，４１ａと交差線部４１ｂとが
交わる部分には、それぞれ適度な大きさの円弧が設定さ
れている。

【００３９】この弾性片４０の自由端部が、外装缶２１
の底部２１ａに抵抗溶接等の溶接手段によって接合され
る。このような形状の弾性片４０を集電体本体２４ａに
設けることにより、負極集電体２４自体にスプリング性
を付与することができ、二次電池の内圧変化に対応して
溶接部に集中応力が付与されるのを防止することができ
る。また、集電体本体２４ａには、弾性片４０の周囲を
囲むように複数の貫通孔４２が設けられている。これら
の貫通孔４２は、集電体本体２４ａの上下面間に電解液
を通過させるためのものである。

【００４０】この負極集電体２４の材料としてクラッド
材を用いることにより、外装缶２１との間を接合する接
合手段として適用される溶接による接合強度を高めるこ
とができる。更に、クラッド材によれば、材料の硬度を
場所によって変化させることができ、これにより、弾性
片４０の弾性を調節して内圧や外力の変化を負極集電体
２４の材料自体で吸収することが可能となる。このこと
は、逆の見方をすると、予め設定された設定値以上の内
圧や外力が溶接部に働いた場合に、その溶接による接合
部を意図的に分離させることが可能となり、電池内の圧
力異常に対する安全機構として応用することが可能であ
る。

【００４１】このような構成を有する負極集電体２４に
は、リング状に形成された固定リング４３を介して多数
の負極リード２７ａが接触されている。多数の負極リー
ド２７ａは、半径方向外側に折り曲げることによってリ
ング状に纏められ、その状態で固定リング４３に巻き付
けられている。この固定リング４３が負極集電体２４に
重ね合わされ、溶接等の固着手段によって固定リング４
３が負極集電体２４に接合されている。これにより、多
数の負極リード２７ａと負極集電体２４とが導通可能に
構成されている。

【００４２】また、正極集電体２３に対向する多数の正
極リード２６ａは、リング状に纏められて固定リング３
０に巻き付けられる。この固定リング３０を正極集電体
２３に嵌合し、溶接等の固着手段を用いて固定リング３
０を正極集電体２３に接合することにより、多数の正極
リード２６ａと正極集電体２３とが導通可能とされてい
る。この正極集電体２３の電池本体２２と反対側の面に
は、Ｕ字状に形成されたリード片３１の一端が溶接等の
固着手段によって接合されている。このリード片３１の
他端にはサブディスク３２が固定されており、このサブ
ディスク３２には安全弁３３が溶接等の固着手段によっ
て接合されている。

【００４３】安全弁３３は、リング状に形成された安全
抵抗体３４を介して正極キャップ２５と接合されて一体
的に構成されている。安全抵抗体３４は、導電性及び正
温度特性を有しており、誤って正負極間が短絡した場合
に大電流が通電されるのを防止するものである。また、
正極キャップ２５及び安全弁３３は、ともに中央部が円
形に膨出された円盤状の板体からなり、互いに凸側を外
に向けて対向設置されている。これら正極キャップ２５
及び安全弁３３のフランジ部間に安全抵抗体３４が介在
されている。

【００４４】安全弁３３の中央部には、正極キャップ２
５と反対側に突出する半球殻状の膨出部３３ａが設けら
れている。この膨出部３３ａは、安全弁３３のフランジ
部を除く略全面を覆うように設けられた絶縁性の弁カバ
ー３５の中央孔３５ａ内に挿入されている。更に、弁カ
バー３５の安全弁３３と反対側には、同じく絶縁性のリ
ング状部材からなる固定基板３６が配置されている。こ
の固定基板３６の中央孔３６ａは、弁カバー３５の中央
孔３５ａと合致するように設けられている。これらの孔
３５ａ，３６ａを膨出部３３ａが貫通し、その膨出部３
３ａの中央部にサブディスク３２の中央部が溶接により
接合されて一体化されている。

【００４５】この安全弁付き正極キャップ２５及び安全
弁３３のフランジ部にはリング状のガスケット３７が装
着されており、このガスケット３７を介して正極キャッ
プ２５及び安全弁３３が外装缶２１の開口部２１ｂに嵌
合されている。この外装缶２１の内部には、電池本体２
２を収納した後に有機溶媒系の電解液が注入され、この
有機溶媒系電解液が電池本体２２に含浸されている。こ
の外装缶２１の開口部２１ｂ周縁をカシメ加工すること
によって開口部２１ｂが閉塞され、これにより外装缶２
１の内部が密封される。

【００４６】このような構成を有するリチウムイオン二
次電池２０は、例えば、次のようにして組み立てること
ができる。まず、電池本体２２を製作する。これは、図
２に示すように、多数のセパレータ２８の間に正極電極
２６及び負極電極２７を交互に介在させ、これにより構
成される積層電極体を巻心軸２９に巻き付ける。これに
より、円筒積層電極体からなる電池本体２２が構成され
る。

【００４７】次に、電池本体２２の軸方向両端に突出し
た多数の正極リード２６ａ及び負極リード２７ａを、そ
れぞれ外側に放射状に折り曲げる。そして、リング状に
集合された正極リード２６ａの先端部を正極用の固定リ
ング３０に係合させ、同じくリング状に集合された負極
リード２７ａの先端部を負極用の固定リング４３に係合
させる。この状態において、溶接手段を用いて固定リン
グ３０を正極集電体２３に溶接し、同じく固定リング４
３を負極集電体２４に溶接する。これにより、電池本体
２２に正負極集電体２３，２４が組付けられた電池本体
組立体が構成される。尚、正極集電体２３には、予めリ
ード弁３１を溶接しておく。

【００４８】次に、電池本体組立体を、その負極集電体
２４側から外装缶２１内に収納する。そして、例えば、
図示しない抵抗溶接装置の棒状電極を正極集電体２３の
貫通孔２３ａと巻心軸２９の貫通孔２９ａとに挿通し、
その先端を負極集電体２４の弾性片４０の一面に当接し
て、弾性片４０の他面を外装缶２１の底部２１ａに押圧
する。この状態で棒状電極に通電することにより、弾性
片４０を底部２１ａに抵抗溶接して、負極集電体２４を
外装缶２１に接合することができる。

【００４９】この場合、負極集電体２４が銅とニッケル
とを接合させたクラッド材によって形成されているた
め、弾性片４０と底部２１ａとの間の溶接強度を高くす
ることができる。また、負極集電体２４の剛性（硬度）
を場所によって変化させる（例えば、弾性片４０とその
他の部分とで硬度を分けるような場合）ことにより、弾
性片４０に大きな弾性を付与して撓み変形を容易にし、
負極集電体２４自体で電池内部の圧力や外力の変化を吸
収することができる。

【００５０】次に、外装缶２１内にガスケット３７を嵌
合し、このガスケット３７の下端縁を正極集電体２３の
上面に臨ませる。これにより、電池本体２２が外装缶２
１内の所定位置にある程度の隙間を保持して位置決めさ
れる。この状態で外装缶２１内に電解液を注入し、その
電解液を電池本体２２に含浸させる。次に、サブディス
ク付き安全弁３３を挿入し、サブディスク３２をリード
弁３１に接触させる。そして、サブディスク３２をリー
ド弁３１に圧接させた状態で抵抗溶接装置によって安全
弁３３に通電し、サブディスク３２とリード弁３１とが
接触する部分を溶接する。

【００５１】次に、外装缶２１内に安全用抵抗体３４を
挿入し、安全弁３３の上に安全用抵抗体３４を重ね合わ
せる。更に、正極キャップ２５を外装缶２１内に挿入
し、安全用抵抗体３４の上に重ね合わせる。その後、外
装缶２１の開口側周縁部よりやや内側にビーディング加
工を施し、内向きに凸とされた環状の溝からなるビード
部４５を形成する。このビーディング加工と同時に又は
その加工後、外装缶２１の開口側周縁部にカシメ加工を
施し、内側に湾曲された環状のカシメ部４６を形成す
る。これにより、外装缶２１内がガスケット３７及び正
極キャップ２５等によって液密に閉塞され、リチウムイ
オン二次電池２０の組立作業が完了する。

【００５２】次に、上述したようにして組立られたリチ
ウムイオン二次電池２０に電気エネルギーを充電する。
この充電作業は、図示しない充電装置の正極を正極キャ
ップ２５に接続すると共に負極を外装缶２１に接続し、
この状態で正極キャップ２５と外装缶２１との間に電流
を流すことによって行うことができる。

【００５３】この場合、外装缶２１及び正極キャップ２
５間に通電すると、電池本体２２に電気化学反応が生
じ、外部から投入される電気エネルギーにより化学反応
が進行して、電池本体２２が発熱する。これにより、外
装缶２１内の圧力が上昇し、その圧力が外装缶２１の内
面に作用する。その結果、外装缶２１の底部２１ａは、
図６に示す通常の状態から図７において二点鎖線で示す
ように下方へ膨出した状態に変化する。この底部２１ａ
の中央部には弾性体４０の先端部が溶接されているた
め、弾性体４０が底部２１ａにより引っ張られて下方へ
変形する。このような外装缶２１の底部２１ａの変形
は、電気エネルギーを放電する場合にも電気化学反応が
生じて電池本体２２が発熱するため、放電時においても
同様に発生するものである。

【００５４】このとき、図１０に示したような従来のリ
チウムイオン二次電池１では、負極集電体５の接触片１
１が剛体的に形成されていたため、外装缶２の底部２ａ
に作用する圧力によって接触片１１との接合部に大きな
抵抗力が発生していた。その結果、接合部に剥離現象が
発生し、接触片１１が底部２ａから剥がれ易いという問
題があった。

【００５５】これに対して、本発明の実施例によれば、
負極集電体２４に大きな切込みを設けて弾性変形を容易
にした弾性片４０を形成し、この弾性片４０の先端部を
外装缶２１の底部２１ａに接合する構成としたため、底
部２１ａの変形に追随して弾性片４０が弾性変形し、弾
性片４０と底部２１ａとの接合部に大きな抵抗力が発生
するのを防止することができた。その結果、二次電池２
０内の圧力が高くなることによって底部２１ａが膨らん
だ場合にも、底部２１ａに追随して弾性片４０が弾性変
形するため、弾性片４０と底部２１ａとの接合部に大き
なストレスが発生することがなく、その接合部が剥離さ
れるのを防止又は抑制することができる。

【００５６】また、弾性片４０を形成する切込みの長
さ、幅、形状等を変えることにより、接合部の強度を変
化させることができる。更に、高出力型電池にとって内
部抵抗は性能を左右する大きな要因であるが、弾性片４
０の形状によって二次電池の内部抵抗値が変化するた
め、この弾性片４０の形状を工夫することにより、内部
抵抗値を所望の値に設定することができる。

【００５７】図８Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤ並びに図９Ａ，Ｂ，
Ｃ及びＤは、負極集電体の他の実施例を示すものであ
る。図８Ａに示す第２実施例の負極集電体５０は、上述
した第１実施例の負極集電体２４の弾性片４０を除いた
部分を円形に打ち抜いて形成したものである。即ち、負
極集電体５０は、リング状の集電体本体５０ａと、この
集電体本体５０ａの内周縁に連続して半径方向内側に延
在された接触部としての弾性片５０ｂとからなり、弾性
片５０ｂの先端部は負極集電体５０の中央部に到達して
いる。この弾性片５０ｂの先端部が、外装缶２１の底部
２１ａに溶接等の接合手段によって接合される。この第
２実施例では、弾性片５０ｂの周囲に大きな開口部５０
ｃが形成されるため、負極集電体５０の上下面間に電解
液を極めて容易に流動させることができる。

【００５８】図８Ｂに示す第３実施例の負極集電体５１
は、２個の半円形からなる長孔５２，５２を互いの弦側
を対向させて円板状の集電体本体５１ａに貫通して設
け、対向する長孔５２，５２間に接触部としての架橋片
５１ｂを形成したものである。この架橋片５１ｂの長手
方向の中央部が、底部２１ａに接合される。この第３実
施例では、架橋片５１ｂの両側に大きな開口部が形成さ
れるため、負極集電体５１の上下面間に電解液を極めて
容易に流動させることができる。

【００５９】図８Ｃに示す第４実施例の負極集電体５３
は、円板状の集電体本体５３ａに２本のスリット５４，
５４を互いに平行にして直径方向に延在させて設け、対
向するスリット５４，５４間に接触部としての架橋片５
３ｂを形成したものである。この架橋片５３ｂの長手方
向の中央部が、底部２１ａに接合される。この第４実施
例では、スリット５４を２本設けるだけで架橋片５３ｂ
を形成することができる。

【００６０】図８Ｄに示す第５実施例の負極集電体５５
は、円板状の集電体本体５５ａに４本のＬ字状のスリッ
ト５６を互いに所定間隔あけて対向設置させて設け、４
本のスリット５６，５６間に接触部としての十字状の架
橋片５５ｂを形成したものである。この架橋片５５ｂの
交差部分の中央部が、底部２１ａに接合される。この第
５実施例では、Ｌ字状のスリット５４を４本等角度間隔
に配置することにより接触部としての架橋片５５ｂを形
成することができる。尚、Ｌ字状のスリット５４を３本
等角度間隔に配置することにより、Ｙ字形状の架橋片を
形成することができる。

【００６１】図９Ａに示す第６実施例の負極集電体５７
は、円板状の集電体本体５７ａに４個の扇形状の貫通孔
５８を互いに所定間隔あけて対向設置させて設け、４個
の貫通孔５８，５８間に接触部としての十字状の架橋片
５７ｂを形成したものである。この架橋片５７ｂの交差
部分の中央部が、底部２１ａに接合される。この第６実
施例では、扇形状の貫通孔５８を４個等角度間隔に配置
することにより架橋片５７ｂを形成することができる。
尚、扇形状の貫通孔５８を３個等角度間隔に配置するこ
とにより、Ｙ字形状の架橋片を形成することができる。

【００６２】図９Ｂに示す第７実施例の負極集電体５９
は、円板状の集電体本体５９ａに放射状に延在された８
本の半径方向スリット６０を設け、８本の半径方向スリ
ット６０，６０間に接触部としての架橋片５９ｂを形成
したものである。この架橋片５９ｂの中央部が、底部２
１ａに接合される。この第７実施例では、集電体本体５
９ａの中央部に８本のスリット６０を放射方向に延在さ
せることにより接触部としての架橋片５９ｂを形成する
ことができる。尚、Ｌ字状のスリット５４を３本等角度
間隔に配置することにより、Ｙ字形状の架橋片を形成す
ることができる。

【００６３】図９Ｃに示す第８実施例の負極集電体６１
は、円板状の集電体本体６１ａに、円周方向に延在され
た２本の円弧状スリット６２ａと、半径方向に延在され
た４本の半径方向スリット６２ｂとを設け、これらのス
リット６２ａ，６２ｂにより接触部としての架橋片６１
ｂを形成したものである。この架橋片６１ｂの中央に設
けられた円形部が、底部２１ａに接合される。この第８
実施例では、円弧状スリット６２ａと半径方向スリット
６２ｂとを適宜に組み合わせることにより、接触部とし
ての機能を有する架橋片６１ｂを形成することができ
る。尚、円弧状スリット６２ａは３本以上設けてもよ
く、その場合、半径方向スリット６２ｂの数は円弧状ス
リット６２ａの２倍に設定する。

【００６４】図９Ｄに示す第９実施例の負極集電体６３
は、円板状の集電体本体６３ａに渦巻き状に延在された
渦巻状スリット６４を設け、１本の渦巻状スリット６４
によって接触部としての弾性片６３ｂを形成したもので
ある。この弾性片６３ｂの先端中央部が、底部２１ａに
接合される。この第９実施例では、弾性片６３ｂのスパ
ンを長くとることができるため、ばね定数を極めて小さ
く（軟らかく）設定することができる。

【００６５】以上説明したが、本発明は上記実施の例に
限定されるものではなく、例えば、実施例においては、
リチウムイオン二次電池２０に適用した例について説明
したが、ニッケル水素二次電池その他の二次電池に適用
できることは勿論のこと、二次電池以外であっても、二
次電池と同様にして電気エネルギーの充電及び放電が行
われるコンデンサ等の装置にも適用することができるも
のである。更に、リチウムイオン二次電池２０の形状と
して円筒型密閉電池に適用した例について説明したが、
角筒型密閉電池に適用できることは勿論である。また、
負極集電体２４の形状としては、上述した実施例のよう
な円形ばかりでなく、長方形や楕円形、六角形、八角形
その他各種の形状を適用することができるものである。
このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種
々変更できるものである。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、本出願の請求項１
記載の蓄電装置によれば、集電体の中央部に形成された
接触部に適度な大きさの弾性を付与し、その接触部の剛
性を他の部分より低くして容易に撓み変形し得る構成と
したため、その接触部によって振動や外力を吸収するこ
とができ、外装缶の底部と集電体の接触部との接合部に
振動や外力が加わり難いようにして、接合部の剥離を防
止又は剥離の発生を抑制することができるという効果が
得られる。従って、集電体に加えられた外力が接触部に
よって緩衝され、その外力が集電リードに伝達され難い
ために、集電リードの切断等の不具合の発生を防止又は
抑制することができる。

【００６７】本出願の請求項２記載の蓄電装置によれ
ば、集電体の周縁近傍から延在されて中央部まで達する
Ｕ字状のスリットにより弾性片を形成して接触部を構成
したため、その接触部に対して好適な大きさの弾性を付
与することができ、外装缶と集電体との接触部にストレ
スが発生し難いようにして、この接触部を集電体に設け
ることによって外装缶からの接触部の剥離や、集電体か
らの集電リードの切断等の不具合の発生を防止又は抑制
することができるという効果が得られる。

【００６８】本出願の請求項３記載の蓄電装置によれ
ば、集電体の周縁部より内側に設けた２本のスリット又
は２個の長孔の間に設けられ且つ中央部を通って周縁部
間を連結する架橋片を形成して接触部を構成したため、
その接触部に対して好適な大きさの弾性を付与すること
ができ、外装缶と集電体との接触部にストレスが発生し
難いようにして、この接触部を集電体に設けることによ
って外装缶からの接触部の剥離や、集電体からの集電リ
ードの切断等の不具合の発生を防止又は抑制することが
できるという効果が得られる。

【００６９】本出願の請求項４記載の蓄電装置によれ
ば、集電体の周縁部より内側に設けた３本以上のＬ字形
のスリット又は３個以上の扇形の貫通孔の間に設けられ
且つ中央部を通って３箇所以上で周縁部に連結された３
以上の連続部を有する架橋片を形成して接触部を構成し
たため、その接触部に対して好適な大きさの弾性を付与
することができ、外装缶と集電体との接触部にストレス
が発生し難いようにして、この接触部を集電体に設ける
ことによって外装缶からの接触部の剥離や、集電体から
の集電リードの切断等の不具合の発生を防止又は抑制す
ることができるという効果が得られる。

【００７０】本出願の請求項５記載の蓄電装置によれ
ば、集電体の中央部の近傍から周縁に向って放射状に延
在する複数のスリットにより架橋片を形成して接触部を
構成したため、その接触部に対して好適な大きさの弾性
を付与することができ、外装缶と集電体との接触部にス
トレスが発生し難いようにして、この接触部を集電体に
設けることによって外装缶からの接触部の剥離や、集電
体からの集電リードの切断等の不具合の発生を防止又は
抑制することができるという効果が得られる。

【００７１】本出願の請求項６記載の蓄電装置によれ
ば、円周方向に延在された円弧状スリットと半径方向に
延在された複数本の半径方向スリットとの組み合せによ
り架橋片を形成して接触部を構成したため、その接触部
に対して好適な大きさの弾性を付与することができ、外
装缶と集電体との接触部にストレスが発生し難いように
して、この接触部を集電体に設けることによって外装缶
からの接触部の剥離や、集電体からの集電リードの切断
等の不具合の発生を防止又は抑制することができるとい
う効果が得られる。

【００７２】本出願の請求項７記載の蓄電装置によれ
ば、渦巻き状に延在された渦巻状スリットにより弾性片
を形成して接触部を構成したため、その接触部に対して
好適な大きさの弾性を付与することができ、外装缶と集
電体との接触部にストレスが発生し難いようにして、こ
の接触部を集電体に設けることによって外装缶からの接
触部の剥離や、集電体からの集電リードの切断等の不具
合の発生を防止又は抑制することができるという効果が
得られる。

【００７３】本出願の請求項８記載の蓄電装置によれ
ば、銅とニッケルとの組み合せからなるクラッド材で集
電体を構成したため、集電体と外装缶との間の溶接強度
を大きくできると共に強度のバラツキを無くすことがで
き、従って、接触部の剥離や集電リードの切断等の不具
合の発生を防止又は抑制することができるという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蓄電装置の一実施例を示すリチウムイ
オン二次電池の縦断面図である。

【図２】図１に示すリチウムイオン二次電池の電池本体
の組立作業を説明するための説明図である。

【図３】図１に示すリチウムイオン二次電池の電池本体
の要部を拡大して示す斜視図である。

【図４】図１に示すリチウムイオン二次電池に用いられ
ている負極集電体の第１の実施例を示す平面図である。

【図５】図４に示す負極集電体の斜視図である。

【図６】図１に示すリチウムイオン二次電池の底部を拡
大して示す断面図である。

【図７】図１に示すリチウムイオン二次電池の底部が弾
性変形した状態を拡大して示す断面図である。

【図８】図１に示すリチウムイオン二次電池に用いられ
ている負極集電体の他の実施例を示すもので、同図Ａは
接触部が片持ち状の弾性片からなる例、同図Ｂは接触部
が両端支持された架橋片からなる第１の例、同図Ｃは接
触部が両端支持された架橋片からなる第２の例、同図Ｄ
は接触部が四方から支持された架橋片からなる第１の
例、をそれぞれ示す平面図である。

【図９】図１に示すリチウムイオン二次電池に用いられ
ている負極集電体の更に他の実施例を示すもので、同図
Ａは接触部が四方から支持された架橋片からなる第２の
例、同図Ｂは接触部が八方へ放射状に延在されたスリッ
トによる架橋片からなる例、同図Ｃは接触部が円弧状ス
リットと半径方向スリットとの組み合せによる架橋片か
らなる例、同図Ｄは接触部が渦巻状の弾性片からなる
例、をそれぞれ示す平面図である。

【図１０】従来のリチウムイオン二次電池を示す縦断面
図である。

【図１１】従来のリチウムイオン二次電池に用いられて
いる負極集電体を示す斜視図である。

【符号の説明】

２０ リチウムイオン二次電池（蓄電装置）、 ２１
外装缶、 ２１ａ 底部、 ２２ 電池本体、 ２４，
５０，５１，５３，５５，５７，５９，６１，６３ 負
極集電体、 ２４ａ，５０ａ，５１ａ，５３ａ，５５
ａ，５７ａ，５９ａ，６１ａ，６３ａ 集電体本体、
２６ 正極電極、 ２７ 負極電極、 ２７ａ 負極リ
ード（集電リード）、 ２８ セパレータ、 ２９ 巻
心軸、 ４０，５０ｂ，６３ｂ 弾性片（接触部）、
４１ Ｕ字状スリット、 ４３ 固定リング、 ５１
ｂ，５３ｂ，５５ｂ，５７ｂ，５９ｂ，６１ｂ 架橋片
（接触部）、 ５２ 長孔、 ５４，５６，６０，６２
ａ，６２ｂ，６４ スリット、５８ 貫通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H022 AA04 AA09 BB11 CC02 EE01 EE03 5H028 AA07 BB05 BB07 CC08 CC13 CC24 EE01 5H029 AJ11 AK03 AL06 AL07 AL08 AM00 AM03 AM05 AM07 AM11 AM16 BJ02 BJ14 CJ05 CJ07 DJ02 DJ05 DJ07 EJ01 HJ12

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有底の筒体からなる外装缶と、 上記外装缶内に収納されると共に電気エネルギーを充電
   及び／又は放電する一対の電極を設けた蓄電本体と、 上記蓄電本体の一方の電極に接続されると共に上記外装
   缶の底部に接合される接触部を設けた集電体と、を備え
   た蓄電装置において、 上記接触部は、上記集電体の中央部を他の部分よりも剛
   性を低くして弾性を付与することにより形成したことを
   特徴とする蓄電装置。
2. 【請求項２】 上記接触部は、上記集電体の周縁近傍か
   ら延在されて中央部まで達するＵ字状のスリットにより
   形成した弾性片であることを特徴とする請求項１記載の
   蓄電装置。
3. 【請求項３】 上記接触部は、上記集電体の周縁部より
   内側に設けた２本のスリット又は２個の長孔の間に形成
   され且つ中央部を通って周縁部間を連結する架橋片であ
   ることを特徴とする請求項１記載の蓄電装置。
4. 【請求項４】 上記接触部は、上記集電体の周縁部より
   内側に設けた３本以上のＬ字形のスリット又は３個以上
   の扇形の貫通孔の間に形成され且つ中央部を通って３箇
   所以上で周縁部に連結された３以上の連続部を有する架
   橋片であることを特徴とする請求項１記載の蓄電装置。
5. 【請求項５】 上記接触部は、上記集電体の中央部の近
   傍から周縁に向って放射状に延在する複数のスリットを
   設けることにより形成した架橋片であることを特徴とす
   る請求項１記載の蓄電装置。
6. 【請求項６】 上記接触部は、上記集電体の中央部の近
   傍に設けられ且つ円周方向に延在された円弧状スリット
   と、この円弧状スリットに連続され且つ半径方向外側に
   延在された複数本の半径方向スリットとの組み合せによ
   り形成した架橋片であることを特徴とする請求項１記載
   の蓄電装置。
7. 【請求項７】 上記接触部は、上記集電体の中央部の近
   傍から半径方向外側に向って渦巻き状に延在された渦巻
   状スリットにより形成した弾性片であることを特徴とす
   る請求項１記載の蓄電装置。
8. 【請求項８】 上記集電体は、銅とニッケルとを貼り合
   せたクラッド材を用いて形成し、上記銅側を上記外装缶
   の底部に溶接したことを特徴とする請求項１記載の蓄電
   装置。