JP2009259450A - 電池およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電池のケース内部で扁平形状の電極体ユニットが傾かずに所定の正しい位置に収容された信頼性が高い角型電池を提供すること。
【解決手段】本発明により提供される角型電池は、電極体ユニットを内部に収容する開口部１２の周縁が一対の長辺側壁１４と一対の短辺側壁１６とから構成される角型ケース１０と、該角型ケース１０の形状に対応する形状の電極体ユニットと、該開口部１２を塞ぐ封口板とを備え、前記開口部１２の周縁において、前記一対の長辺側壁１４それぞれの短辺側壁１６に接する端部１４ａ，１４ｃであって、一方の短辺側壁１６に接し且つ開口部１２を挟んで相対する一対の端部と他方の短辺側壁に接し且つ開口部を挟んで相対する他の一対の端部１４ａ，１４ｃのうち、少なくもいずれか一対の端部は、長辺側壁の中央部１４ｂよりも肉厚となるように形成されていることを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、電極体ユニットを収容する角型ケースを備える電池およびその製造方法に関する。詳しくは、該角型ケースの形状に関する。

種々の電池、例えばリチウムイオン電池等のリチウム二次電池やニッケル水素二次電池のような化学電池或いは電気二重層キャパシタのような物理電池が電気を駆動源とする車両搭載用電源、或いはパソコンや携帯端末その他の電気製品等に搭載される電源として利用される。かかる電池の典型的な一形態として、所定の電極体ユニット及び電解質が典型的には金属製であるケース（筐体）の内部に密閉された形式の電池が挙げられる。典型的には、かかる密閉形式の電池は、正極と負極とから成る電極体ユニットを金属製ケースに収容した後、該ケースの開口部（即ち電極体ユニットを収容するための収容口）の外周縁に封口板（蓋部材）をレーザ溶接して該ケース開口部を封口（シール）することによって構築される（特許文献２参照）。

この種の電池に用いられる電池ケースとしては種々の形状があり得る。例えば車載用の電池としては限られたスペースに効率よく多数の電池を整然と配列させる形状が好ましい。その典型例として、特許文献１に記載されるような捲回型電極体や積層型電極体のような扁平形状の電極体ユニットを収容する当該電極体ユニット形状に対応した扁平な矩形状の角型ケース（典型的には直方体形状の角型ケース）が挙げられる。また、特許文献２には、剛性の向上を目的として、矩形状のケース開口部周縁のうち、一対の短辺部（短辺側壁）の板厚が一対の長辺部（長辺側壁）の板厚よりも厚い角型ケースが記載されている。また、特許文献３には、ケース内圧が上昇した際に応力が集中し得る部位の溶接強度を向上させることを目的として、矩形状のケース開口部周縁のうちの一対の長辺部（長辺側壁）において中央部分の厚みがその両端よりも厚く形成された角型ケースが記載されている。
特開２００２−８７０８号公報 特開平１１−１３５０８０号公報 特開２００６−２６０８８３号公報

しかしながら、捲回型や積層型のような扁平形状の電極体ユニットは、相互に異なる種類の金属箔から形成された正極集電箔及び負極集電箔をセパレータと共に重ね合わせて捲回又は積層してから扁平形状に成形される。このため、正負極それぞれの集電箔を構成する金属の種類の違い（例えば正極としてアルミニウム箔、負極として銅箔）による弾性の差や箔厚の差によって、正極側端部の集電箔積層部分の厚さと負極側端部の集電箔積層部分の厚さとが異なりがちである。従って、かかる構成の電極体ユニットを角型ケースに挿入した際、集電箔積層部分の厚さの違いによって、ケース内部において電極体ユニットの配置位置（保持姿勢）が予め定められている所定位置からずれ易い。

具体的に説明すると、角型ケースの矩形状の開口部を構成する周縁部のうちの長辺側壁を基準とすれば、該長辺側壁に沿ってほぼ平行に電極体ユニットがケースに挿入されることが望ましいのであるが、上記正負集電箔積層部分の厚さの違いによって当該電極体ユニットの挿入時に上記ケース開口部の基準長辺側壁（長辺部）からみて「ずれ」即ち「傾き」が生じる虞がある。特に、捲回型の電極体ユニットでは、折り返し部（即ち正負集電箔積層部分の端部）において曲率が変化し易く、そのためケース内部で電極体ユニットが傾き（ずれ）易い。

そして、かかる傾き（ずれ）の発生は、該電極体ユニットに設けられる外部接続用の正極集電端子及び負極集電端子が封口板（蓋部材）に取り付けられた際には、該電極体ユニットの傾きに連動して当該封口板のケース開口部における装着位置もまた所定の位置からずれることとなる。かかる封口板のケース開口部における装着位置ずれは、封口板（具体的には封口板の内面側に形成された嵌合凸面）とケース開口部周縁との間の一部に相対的に大きな隙間が形成される原因となる。かかる大きな隙間は、ケース開口部の周縁に当該封口板をレーザ溶接してケース開口部を封口する際に、上記大きな隙間から溶接スパッタ（金属粉）がケース内部に飛散することを助長するため好ましくない。

なお、上記のような隙間が発生するのを未然に防ぐための一方策として、適当な押え治具を装備して上記電極体ユニット自体のケース内の配置位置を矯正することが挙げられるが、このような矯正手段（治具）を用いてケース内での電極体ユニットの傾きを矯正しようとすると、ケースに収容された電極体ユニット自体に過度の負荷がかかり、電池の耐久性が損なわれる虞もあるため好ましくない。

そこで本発明は、上述したように封口板とケース開口部周縁との間に大きな隙間を発生させやすい扁平形状の電極体ユニットを備える電池に関する従来の問題点を解決すべく創出された。その目的とするところは、ケース内部で扁平形状の電極体ユニットが傾かずに所定の正しい位置に収容された信頼性が高い角型電池を提供することである。また、それを実現し得る電池の製造方法の提供を他の目的とする。

上記目的を実現するべく本発明によって提供される電池は、電極体ユニットを内部に収容するための開口部の周縁が一対の長辺側壁と一対の短辺側壁とから構成される角型ケースと、該角型ケースの形状に対応する形状の電極体ユニットと、該開口部を塞ぐ封口板とを備える電池である。

本発明によって提供される電池では、上記開口部の周縁において、上記一対の長辺側壁それぞれの上記短辺側壁に接する端部であって、ｉ）．一方の短辺側壁に接し且つ上記開口部を挟んで相対する一対の端部と，ｉｉ）．他方の短辺側壁に接し且つ上記開口部を挟んで相対する他の一対の端部のうち、少なくもいずれか一対の端部は、長辺側壁の中央部よりも肉厚となるように形成されていることを特徴とする。

なお、本明細書において「電池」とは、所定の電気エネルギーを取り出し得る蓄電装置をいい、特定の蓄電機構（電極体や電解質の構成）に限定されない。リチウム二次電池、ニッケル水素二次電池その他の二次電池或いは電気二重層キャパシタ等のキャパシタ（即ち物理電池）は、ここでいう電池に包含される典型例である。

また、本明細書において「電極体ユニット」とは、少なくとも一つずつの正極及び負極を含む電池の主体を成す構造体をいう。

また、本明細書において「ケース」とは、ここで開示される電池を構成する一部材であって、電極体ユニット及び電解質を収容し、開口部（即ち電極体ユニット収容口）を有する電池用筐体をいい、「角型ケース」とは上記開口部の形状が矩形状であるものをいう。

上記構成の本発明の電池では、上記開口部の周縁において、上記一対の長辺側壁の端部の少なくとも一方の短辺側壁側の開口部を挟んで相対する一対の端部が、長辺側壁の中央部よりも肉厚に形成されている。かかる構成の電池では、その構築時において、上記角型ケースに所定形状の電極体ユニットが挿入される際、上記肉厚に形成された端部の内壁面と電極体ユニットの対応する端部（例えば、上述の捲回型の電極体ユニットでは上記折り返し部を含む集電箔積層部分）とが互いに接する状態（典型的には一対の内壁面間で電極体ユニットを挟み込まれる状態）となり、結果、電極体ユニットを正しい姿勢に保持させつつ所定の位置に正しく収容される。そのため、所定位置に収容された電極体ユニットとケース内壁との間には上述したような電極体ユニットの傾きが生じず、上述したような当該電極体ユニットの傾きに起因する封口板とケース開口部周縁との間の大きな隙間も生じない。

従って、ここで開示される電池では、封口時のレーザ溶接においてケース内部の隙間にスパッタが飛散することを未然に防止されており、結果、高品質で信頼性の高い電池の提供が実現される。

本発明によって提供される電池の好ましい一態様では、上記開口部の周縁において、上記肉厚な端部は、該端部に接する短辺側壁に近くなるほど肉厚が漸増していくように形成されていることを特徴とする。

かかる構成の電池では、その構築時において、上記角型ケースに電極体ユニットが挿入される際、電極体ユニットの正負極集電箔積層部分の端部が、角型ケースの肉厚に形成された端部（即ち短辺側壁に近くなるほど肉厚に形成された端部）によって挟み込まれる。その結果、予め定められた所定の配置位置（保持姿勢）を保ちながら電極体ユニットが収容される。また、長辺側壁の中央部は肉厚な端部よりも厚さが薄く形成されているため、電極体ユニットをケースに挿入する際、長辺側壁の中央部によって電極体ユニットは過剰に押圧されない。その結果、ケース開口部を介して電極体ユニットはスムーズにケース内に挿入される。従って、生産性に優れた電池の提供が実現される。

また、本発明によって提供される電池の好ましい他の一態様では、上記開口部の周縁において、上記一対の長辺側壁それぞれの上記短辺側壁に接する端部がいずれも上記肉厚に形成されていることを特徴とする。

かかる構成の電池では、一対の長辺側壁の両端部とも肉厚に形成されているため、該電池の構築時において、電極体ユニットはケース内の所定の位置に更に安定して挿入され、保持される。その結果、長期的に信頼性の高い電池の提供が実現される。

また、本発明によって提供される電池の好ましい他の一態様では、電極体ユニットが、上記肉厚な一対の端部それぞれの内壁面に接した状態で前記ケースに収容されていることを特徴とする。

かかる構成の電池では、該電池の構築時において、電極体ユニットが一対の長辺側壁の肉厚な端部の内壁面で接して収容される。このため、所定位置に収容された電極体ユニットとケース内壁との間には電極体ユニットの傾き（ずれ）が生じない。これにより、該電極体ユニットと外部接続用の正極集電端子及び負極集電端子を介して連結する封口板とケース開口部周縁との間に大きな隙間が生じない。このため、例えばケース開口部の周縁に封口板をレーザ溶接してケース開口部を封口する場合、溶接スパッタがケース内部に飛散しにくくなる。その結果、内部短絡等の不具合発生を防止し、信頼性の高い電池を提供することができる。

また、本発明は、電池の製造方法を提供する。即ち、本発明によって提供される電池製造方法は、電極体ユニットを内部に収容するための開口部の周縁が一対の長辺側壁と一対の短辺側壁とから構成される角型ケースと、該角型ケースの形状に対応する形状の電極体ユニットと、該開口部を塞ぐ封口板とを備える電池を製造する方法である。

本発明にかかる製造方法では、上記角型ケースとして、上記開口部の周縁において、上記一対の長辺側壁それぞれの短辺側壁に接する端部であって、ｉ）．一方の短辺側壁に接し且つ開口部を挟んで相対する一対の端部と，ｉｉ）．他方の短辺側壁に接し且つ開口部を挟んで相対する他の一対の端部のうち、少なくともいずれか一対の端部が長辺側壁の中央部よりも肉厚となるように形成されている角型ケースを用意する。そして、上記電極体ユニットを上記ケースに収容する際、上記肉厚な一対の端部それぞれの内壁面間で該電極体ユニットの対応する端部を保持しつつ該電極体ユニットを上記ケース内に挿入することを特徴とする。

かかる態様の製造方法では、角型ケースの一対の長辺側壁の端部の少なくとも一方の短辺側壁側の開口部を挟んで相対する一対の端部が、長辺側壁の中央部よりも肉厚に形成されている。そのため、上記角型ケースに所定形状の電極体ユニットを挿入する際、上記肉厚に形成された端部の内壁面と電極体ユニットの対応する端部（例えば、上述の捲回型の電極体ユニットでは上記折り返し部を含む集電箔積層部分）とが互いに接する状態（典型的には一対の内壁面間で電極体ユニットを挟み込む状態）となり、結果、電極体ユニットを正しい姿勢に保持させつつ所定の位置に正しく収容することができる。そのため、所定位置に収容された電極体ユニットとケース内壁との間には上述したような電極体ユニットの傾きが生じず、当該電極体ユニットの傾きに起因する封口板とケース開口部周縁との間の大きな隙間も生じない。

従って、ここで開示される製造方法によると、封口時のレーザ溶接においてスパッタがケース内部の隙間に飛散することを未然に防止することができる。その結果、高品質で信頼性の高い電池を好適に製造することができる。

本発明に係る電池の製造方法として好ましい他の一態様では、上記開口部の周縁において、肉厚な端部は、該端部に接する短辺側壁に近くなるほど肉厚が漸増していくように形成されていることを特徴とする。

かかる態様の製造方法では、短辺側壁に近くなるほど長辺側壁の肉厚が漸増するように形成された角型ケースを用いることによって、上記角型ケースに電極体ユニットを挿入する際、電極体ユニットの正負集電箔積層部分の端部が、角型ケースの短辺側壁に近くなるほど肉厚に形成された端部によって挟み込まれる。その結果、予め定められた所定の配置位置（保持姿勢）を保ちながら電極体ユニットを収容することができる。また、長辺側壁の中央部は肉厚な端部よりも厚さが薄く形成されているため、電極体ユニットをケースに挿入する際、長辺側壁の中央部は電極体ユニットを過剰に押圧しない。その結果、ケース開口部を介して電極体ユニットをスムーズに挿入することができる。従って、生産性に優れた電池を好適に製造することができる。

また、本発明に係る電池の製造方法として好ましい他の一態様では、上記開口部の周縁において、一対の長辺側壁それぞれの短辺側壁に接する端部がいずれも肉厚に形成されていることを特徴とする。

かかる製造方法では、一対の長辺側壁それぞれの短辺側壁に接する端部がいずれも肉厚に形成されているため、該電池の構築時において、電極体ユニットをケース内の所定の位置に更に安定して挿入し、保持することができる。その結果、長期的に信頼性の高い電池を好適に製造することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態を説明する。図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明する。

なお、本発明の電池（典型的には角型電池）は、電池のケースの形状（具体的には、ケース開口部周縁における側壁部の厚みや形状）によって特徴づけられる電池であり、本明細書において特に言及している内容以外の技術的事項であって本発明の実施に必要な事項（例えば封口板とケースとを溶接する手段、電極体ユニットや電解質の構成、等の電池構築のための種々のプロセス）は、従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書によって開示されている技術内容と該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。

図１〜図５を参照しながら、一実施形態に係る角型電池１００について詳細に説明する。

図１は、一実施形態に係る角型電池１００を模式的に示す斜視図である。図２は、一実施形態に係る角型電池１００の平面図である。また、図３は、図１中のIII−III線断面図であり、図４は、図１中のIＶ−IＶ線断面図である。さらに、図５は、一実施形態に係る角型ケース１０の平面図である。

本実施形態に係る角型電池１００は、正極シート２２及び負極シート２７がセパレータ２５とともに捲回された電極体ユニット２０と、電極体ユニット２０を収容した角型ケース１０と、封口板３０とを備える電池である。

図１に示すように、本実施形態に係る角型電池１００の外形は、直方体形状の角型ケース１０と、該角型ケース１０の開口部１２（図５参照）を塞ぐ封口板３０とから構成される。そして、該角型ケース１０は、一対の長辺側壁１４と一対の短辺側壁１６と底壁１８（図３，４参照）とから構成され、底壁１８と対向する側（即ち、開口部１２）が封口板３０によって塞がれている。

次に、本実施形態に係る角型電池１００の封口板３０の形状について、図２を参照しつつ説明する。

封口板３０の形状は特に限定されないが、図２に示すように、本実施形態に係る角型電池１００の封口板３０は、角型ケース１０の底壁１８と同一の形状であって、角型ケース１０の開口部１２に装着されている。そして、該封口板３０には、外部接続用の正極集電端子２４と負極集電端子２９とが設けられており、正極集電端子２４と負極集電端子２９の一部は封口板２０の表面側に突出している。また、該封口板３０の裏側面には、凸部３１（図４参照）が形成され、ケース開口部１２の内方に入り込む（即ち、嵌合する）ように角型ケース１０の開口部１２に装着されている。

図３及び図４に示すように、本実施形態に係る角型電池１００には扁平形状の電極体ユニット２０が収容されている。該電極体ユニット２０は、長尺シート状の正極集電体２３の表面に正極活物質層を有する正極シート２２、長尺シート状の負極集電体２８の表面に負極活物質層を有する負極シート２７、及び長尺シート状のセパレータ２５からなり、正極シート２２及び負極シート２７を２枚のセパレータ２５と共に重ね合わせて捲回し、得られた捲回体を側面方向から押しつぶして拉げさせることによって扁平形状に成形されている。

また、捲回される正極シート２２において、長手方向に沿う一方の端部２０ａには正極活物質層が付与されずに正極集電体２３が露出しており、一方、捲回される負極シート２７においても、長手方向に沿う一方の端部２０ｃは負極活物質層が付与されずに負極集電体２８が露出している。具体的には、図示されるように電極体ユニット２０の長手方向（即ち、捲回軸方向）の一端には上記露出した正極集電体２３（即ち、端部２０ａ）が積層し、他端には上記露出した負極集電体２８（即ち、端部２０ｃ）が積層した構成となっている。

また、上記正極集電体２３の露出した部分２０ａに正極集電端子２４が、負極集電体２８の露出した部分２０ｃには負極集電端子２９がそれぞれ接合され、上記扁平形状に形成された正極シート２２または負極シート２７と電気的に接続されている。接合方法としては、例えば超音波溶接法、抵抗溶接法等の各種溶接法を用いることができる。

かかる電極体ユニット２０を構成する材料及び部材自体は、従来の電池に備えられる電極体ユニットと同様でよく、特に制限はない。ここに開示される技術が好ましく適用される電極体ユニットの典型例として、以下、主としてリチウムイオン電池を例にして本発明の電池の構造について詳細に説明するが、本発明を係る実施形態に記載されたものに限定することを意図したものではない。

正極シート２２を構成する正極集電体２３としては、導電性の良好な金属からなるシート材を用いることができる。例えば、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする合金製の導電性部材が挙げられる。また、正極活物質層の主成分たる電極活物質としては、従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定なく使用することができる。例えば一般的なリチウムイオン電池に用いられる層状構造の酸化物系正極活物質、スピネル構造の酸化物系正極活物質等を好ましく用いることができる。

一方、負極シート２７を構成する負極集電体２８としては、例えば銅等の金属からなるシート材（好ましくは銅箔）を用いることができる。また、負極活物質層の主成分たる電極活物質としては、従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定なく使用することができる。例えば、グラファイト構造（層状構造）を含む粒子状の炭素材料（カーボン粒子）が挙げられる。

正極シート２２及び負極シート２７は、上記電極活物質を適当な溶媒に分散させた組成物をそれぞれの集電体２３，２８に付与し、該組成物を乾燥させることにより好ましく作製され得る。なお、必要に応じて、導電材、結着材、及び増粘材等を上記組成物に添加することができる。

上記作製した正極シート２２及び負極シート２７の間に重ねて使用される好適なシート状のセパレータ２５としては、多孔質ポリオレフィン系樹脂で構成されたものが挙げられる。なお、電解質として固体電解質もしくはゲル状電解質を使用する場合には、セパレータ不要な場合（すなわちこの場合には電解質自体がセパレータとして機能し得る。）があり得る。

正極集電端子２４の構成材料として、該集電端子２４に接合される正極集電体２３と同種の金属材料（好ましくはアルミニウム）を好ましく用いることができる。一方、負極集電端子２９の構成材料として、該集電端子２９に接合される負極集電体２８と同種の金属材料（好ましくは銅）を好ましく用いることができる。

次に、本発明を好適に実施する一実施形態である、角型ケース１０の形状について説明する。図５は、本発明に係る一実施形態である角型ケース１０の平面図、即ち角型ケース１０の開口部１２とその周縁の形状を示した図である。

角型ケース１０は、一対の長辺側壁１４と一対の短辺側壁１６と底壁１８とから構成される直方体形状の角型ケース１０であり、一方の面（底壁１８と対向する面）は周縁が上記一対の長辺（長辺側壁１４の頂面）と一対の短辺（短辺側壁１６の頂面）とから成る矩形状の開口部１２を構成している。該開口部１２よりケース１０内部に所定の電極体ユニット２０及び電解液を収容することができる。

角型ケース１０の材質は特に限定されないが、金属製の角型ケース１０が適当である。例えば、ステンレス鋼、ニッケルめっき鋼等の鉄材やアルミニウム又はその合金製のケース１０が挙げられる。好ましくはアルミニウムである。

図５に示すように、本実施形態に係る角型ケース１０の開口部１２の周縁において、一対の長辺側壁１４のそれぞれの短辺側壁１６に接し、且つ、開口部１２を挟んで相対する一対の端部１４ａ，１４ｃは、長辺側壁の中央部１４ｂよりも肉厚となるように形成されている。本発明の目的を達成し得る限りにおいて特に限定されるものではないが、例えば、長辺側壁１４の長さが５０〜２００ｍｍ、短辺側壁１６の長さが５〜３０ｍｍ、ケース厚みが０．３〜２ｍｍの角型ケースの場合、長辺側壁の端部１４ａ，１４ｃの厚さは０．３〜１ｍｍ程度が適当であり、長辺側壁中央部１４ｂの厚さは０．５〜２ｍｍ程度が好ましい。

このように、一対の長辺側壁の端部１４ａ，１４ｃの短辺側壁側１６の開口部１２を挟んで相対する一対の端部１４ａ，１４ｃが肉厚に形成されていることによって、角型電池１００の構築時において、角型ケース１０に電極体ユニット２０を挿入する際、上記肉厚に形成された端部１４ａ，１４ｃの内壁面と電極体ユニット２０の対応する端部の集電体の積層部分２０ａ，２０ｃとが互いに接し、電極体ユニット２０が挟み込まれる状態となり、結果、電極体ユニット２０を正しい姿勢に保持させつつ所定の位置に正しく収容させることができる。

上述のようにして電極体ユニット２０を収容したあと、角型ケース１０の開口部１２を塞ぐため封口板３０が装着される。本実施形態に係る封口板３０は、封口板３０の裏側面の凸部３１がケース開口部１２の内方に嵌合するように角型ケース１０の開口部１２に装着され、開口部１２の周縁が溶接によって封口される。溶接の技法自体は、従来の電池ケースと封口板とを溶接する場合に用いる手段（例えばＹＡＧレーザ、ＣＯ_２レーザ等を熱源とするレーザ溶接）と同様でよく、特に限定しない。また、封口板３０の材質は、角型ケース１０と異なる材質であっても良いが、角型ケース１０と同じ材質の金属（例えばアルミニウム製）であることが好ましい。

また、封口板３０の表面側に設けられた正極集電端子２４と負極集電端子２９は、それぞれケース１０内部に収容される電極体ユニット２０の正極集電体２４及び負極集電体２９と電気的に接続されている（図３参照）。かかる電極体ユニット２０と封口板３０とが連結した構造をとる結果、例えば電極体ユニット２０が所定の位置から傾いてケース１０に収容されると、電極体ユニット２０の傾きに起因して封口板３０も傾き、該封口板３０とケース開口部１２の周縁の間（具体的には、封口板３０と肉厚に形成された長辺側壁の端部１４ａ又は１４ｃとの間）に大きな隙間が生じることになる。封口板３０とケース１０の開口部１２周縁との間に隙間が大きい部分があると、開口部１２周縁を溶接する際、スパッタ（金属片）が当該隙間からケース内部に飛散し易くなり、その結果、内部短絡の虞が生じる。

しかしながら、本発明に係る一実施形態である角型ケース１０を用いた角型電池１００は、所定位置に収容された電極体ユニット２０とケース１０内壁との間には上述したような電極体ユニット２０の傾き（ずれ）が生じず、電極体ユニット２０の傾きに起因する封口板３０とケース開口部１２との間に大きな隙間も生じない。

従って、本発明に係る角型電池１００では、電極体ユニット２０を角型ケース１０に収容し、該ケース１０の開口部１２の周縁に封口板３０をレーザ溶接して該ケース開口部１２を封口（シール）する際、封口時のレーザ溶接においてケース内部の隙間にスパッタ（金属片）が飛散するのを防止でき、結果、内部短絡の原因が排除され得る。

なお、本実施形態に係る角型ケース１０は、上記長辺側壁の端部１４ａ，１４ｃの両端が肉厚に形成されているが、いずれか一方の端部のみ（１４ａ又は１４ｃ）を肉厚にすることでも本発明に係る目的を達成し得る。しかしながら、両端部とも肉厚に形成することにより、電極体ユニット２０をケース内の所定の位置に安定して挿入し、保持することができるためより特に好ましい。

また、図５に示すように、上述の一対の長辺側壁１４の肉厚な端部１４ａ，１４ｃは、端部に接する短辺側壁１６に近くなるほど肉厚が漸増していくように形成されている。

このように、ケース開口部１２の周縁において、短辺側壁１６に近くなるほど肉厚が漸増していくように形成されたケース１０は、電極体ユニット２０を挿入する際、漸増肉厚に形成された部分１４ａ，１４ｃによって電極体ユニット２０の端部２０ａ，２０ｃを挟み込み易く、且つ電極体ユニット２０を正しい姿勢に保持させながらスムーズに所定の位置に正しく収容することができる。また、ケース長辺側壁の中央部１４ｂは、肉厚な端部１４ａ，１４ｃよりも薄く形成されているため、電極体ユニット２０が該ケース１０内壁で押圧されることがなく、開口部１２を介して電極体ユニット２０をスムーズに挿入することができる。

更に、本実施形態に係る角型ケース１０は、電極体ユニット２０が、ケース開口部１２の周縁において、一対の長辺側壁１４の肉厚な端部１４ａ，１４ｃの内壁面に接した状態でケース内部に収容される。このため、所定位置に収容された電極体ユニット２０とケース内壁との間には電極体ユニット２０の傾き（ずれ）が生じない。これにより、電極体ユニット２０と外部接続用の正極集電端子２４及び負極集電端子２９を介して連結する封口板３０とケース開口部１２との間に大きな隙間が生じない。従って、上述するように、ケース開口部１２の周縁に封口板３０をレーザ溶接して封口する際に、溶接スパッタがケース内部に飛散しにくくなる。

次に、本発明によって提供される上述の角型ケース１０を用いて角型電池１００（リチウム二次電池）を構築する一実施態様を説明する。但し本発明をかかる具体例に示すものに限定することを意図したものではない。

まず、本発明に係る図５に示す角型ケース１０を用意する。次いで、該ケース１０の長辺側壁１４の中央部１４ｂを外方向に撓ませ該ケース１０の開口部１２を開き、長辺側壁１４の肉厚な一対の端部１４ａ，１４ｃの内壁面間で電極体ユニット２０の対応する端部２０ａ，２０ｃを保持しながら電極体ユニット２０を挿入する。このとき、電極体ユニット２０の対応する端部２０ａ，２０ｃは、該肉厚な一対の長辺側壁の端部１４ａ，１４ｃの内壁面間で挟み込まれるため、該ケース１０内の所定位置に電極体ユニット２０を傾かずに収容することができる。これにより、上述のような電極体ユニット２０の傾きに起因する封口板３０とケース開口部１２の周縁との間の大きな隙間も生じない。従って、封口時のレーザ溶接でスパッタがケース内部の隙間に飛散することを未然に防止することができる。

電極体ユニット２０を角型ケース１０に収容した後、電解液（エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）との混合溶媒にＬｉＰＦ_６等のリチウム塩（支持塩）を適当量溶解させたもの）を該ケース１０内に注入する。そして、ケース開口部１２とそれに対応する封口板３０を装着し、レーザ溶接で該ケース開口部１２を封口（シール）して角型電池１００の構築（組み立て）が完成する。

なお、上記リチウムイオン電池用電解液としては、非水系溶媒と該溶媒に添加され溶解しているリチウム塩（支持塩）とを含む非水電解液を用いることができる。

非水系溶媒としては、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、等の一般にリチウムイオン電池の電解液に使用し得るものとして知られている非水系溶媒から選択される一種または二種以上を用いることができる。

また、電解液に含有させる支持塩としては、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４、等から選択される一種または二種以上のリチウム化合物（リチウム塩）を用いることができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。ここで開示される発明には上述の具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、上述の実施形態では電極体ユニットの捲回軸方向が長辺側壁に沿う（即ち、捲回軸方向が横向きとなる）ように収容していたが、これに限定されず、捲回軸方向がケース底壁と直交する（即ち、捲回軸方向が縦向きとなる）ように収容することができる。

また、本発明を適用し得る電池は、上述の捲回型の電極体ユニットのリチウムイオン電池に限られず、積層型の電極体ユニット、或いは電極体構成材料や電解質が異なる種々の内容の電池、例えばリチウム金属やリチウム合金を負極とするリチウムイオン電池以外のリチウム二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、或いは電気二重層キャパシタであってもよい。

さらに、上述の実施形態の角型ケースでは、長辺側壁の端部は、短辺側壁に近くなるほど肉厚が漸増するように形成されているが、この形態に限定されず、例えば長辺側壁中央部から短辺側壁方向へ段階的に肉厚になるように形成されていてもよく、或いは該端部が一定の肉厚に形成されていてもよい。

一実施形態に係る電極体ユニット２０を角型ケース１０に収容した角型電池１００を模式的に示す斜視図である。 一実施形態に係る電極体ユニット２０を角型ケース１０に収容した角型電池１００の平面図である。 図１におけるIII−III線断面図である。 図１におけるIＶ−IＶ線断面図である。 一実施形態に係る角型ケース１０の平面図である。

符号の説明

１０ 角型ケース
１２ 開口部
１４ 長辺側壁
１４ａ 長辺側壁の端部（正極側）
１４ｂ 長辺側壁の中央部
１４ｃ 長辺側壁の端部（負極側）
１６ 短辺側壁
１８ 底壁
２０ 電極体ユニット
２０ａ 電極体ユニットの端部（正極側）
２０ｃ 電極体ユニットの端部（負極側）
２２ 正極シート
２３ 正極集電体
２４ 正極集電端子
２５ セパレータ
２７ 負極シート
２８ 負極集電体
２９ 負極集電端子
３０ 封口板
３１ 凸部
１００ 角型電池

Claims (7)

1. 電極体ユニットを内部に収容するための開口部の周縁が一対の長辺側壁と一対の短辺側壁とから構成される角型ケースと、
   前記角型ケースの形状に対応する形状の電極体ユニットと、
   前記開口部を塞ぐ封口板と、
   を備える電池であって、
   前記開口部の周縁において、前記一対の長辺側壁それぞれの前記短辺側壁に接する端部であって、ｉ）．一方の短辺側壁に接し且つ前記開口部を挟んで相対する一対の端部と，ｉｉ）．他方の短辺側壁に接し且つ前記開口部を挟んで相対する他の一対の端部のうち、少なくもいずれか一対の端部は、該長辺側壁の中央部よりも肉厚となるように形成されていることを特徴とする、電池。
2. 前記開口部の周縁において、前記肉厚な端部は、該端部に接する前記短辺側壁に近くなるほど肉厚が漸増していくように形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池。
3. 前記開口部の周縁において、前記一対の長辺側壁それぞれの前記短辺側壁に接する端部がいずれも前記肉厚に形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電池。
4. 前記電極体ユニットは、前記肉厚な一対の端部それぞれの内壁面に接した状態で前記ケースに収容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電池。
5. 電極体ユニットを内部に収容するための開口部の周縁が一対の長辺側壁と一対の短辺側壁とから構成される角型ケースと、前記角型ケースの形状に対応する形状の電極体ユニットと、前記開口部を塞ぐ封口板とを備える電池を製造する方法であって、
   前記角型ケースとして、前記開口部の周縁において、前記一対の長辺側壁それぞれの前記短辺側壁に接する端部であって、ｉ）．一方の短辺側壁に接し且つ前記開口部を挟んで相対する一対の端部と，ｉｉ）．他方の短辺側壁に接し且つ前記開口部を挟んで相対する他の一対の端部のうち、少なくともいずれか一対の端部が該長辺側壁の中央部よりも肉厚となるように形成されている角型ケースを用意し、
   前記電極体ユニットを前記ケースに収容する際、前記肉厚な一対の端部それぞれの内壁面間で前記電極体ユニットの対応する端部を保持しつつ該電極体ユニットを前記ケース内に挿入することを特徴とする、電池の製造方法。
6. 前記開口部の周縁において、前記肉厚な端部は、該端部に接する前記短辺側壁に近くなるほど肉厚が漸増していくように形成されている、請求項５に記載の製造方法。
7. 前記開口部の周縁において、前記一対の長辺側壁それぞれの前記短辺側壁に接する端部がいずれも前記肉厚に形成されている、請求項５又は６に記載の製造方法。
   

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