JP2014035867A - リチウムイオン角形二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】発電能力を低減することなく、発電要素の膨張による電池容器の膨れを抑制する。
【解決手段】電池缶４には、扁平直方体状の発電要素４０が、その捲回軸Ｃ−Ｃが電池缶４の底面４ｃと平行に配置されて収容されている。電池缶４の表面４ａおよび裏面は、それぞれ、発電要素４０の一対の平坦部４０Ｐの一方に対面しており、発電要素４０の捲回軸Ｃ−Ｃに直交する方向に延出された複数の突出部５１Ｕを有している。突出部５１Ｕが、発電要素４０の捲回軸Ｃ−Ｃに対して交差する方向に延出されているため、電池缶４は、発電要素４０の膨張に起因する変形に対し大きい強度を有している。
【選択図】図２

Description

この発明は、リチウムイオン角形二次電池に関し、より詳細には、扁平直方体状の発電要素を備えるリチウムイオン角形二次電池に関する。

リチウムイオン角形二次電池は、正・負極電極が捲回された扁平直方体状の発電要素を備えている。
発電要素は、充放電の際のリチウムイオンの吸蔵・脱離により、正・負極電極が膨張・収縮する。発電要素が膨張すると、電池容器を押し広げ、電池容器の中央部が膨らむ。電池容器の膨らみは、電池収容スペースの拡大が必要となるため、電池容器の膨らみを緩和する対策が講じられている。

その対策として、充電時または放電時における膨張を抑制することができる発電要素が検討されており、そのような発電要素を作製する一例として、下記の方法が知られている。先ず、円柱状の軸芯の周囲に、正・負極電極を所定の巻数回、捲回し、内周捲回体を形成する。この状態では、正・負極電極は、内周捲回体の最外周から、シート状に延出されている。次に、内周捲回体の外周に、軸芯より小径の円柱状スペーサを配置する。そして、内周捲回体の最外周から延出されている正・負極電極を、円柱状スペーサと内周捲回体の両方に跨るように捲回し、外周捲回体を形成する。この後、円柱状の軸芯を内周捲回体から引き抜いて、内周捲回体の捲回の中心部に円筒状の空隙部を形成する。

そして、内周捲回体と外周捲回体をプレスし、扁平直方体状の発電要素を形成し、最後に、円柱状スペーサを引き抜く。
このようにすることで、内周捲回体と、外周捲回体との間に、円柱状スペーサの径と同じ厚さの空隙部を有する発電要素が形成される（例えば、特許文献１参照）。この空隙部により、発電要素の膨張が緩和される。

特開２００３−１５７８８８号公報

上記特許文献１に記載された発明では、内周捲回体と外周捲回体との間に、円柱状スペーサの径と同じ厚さの空隙を有する空隙部が形成され、この空隙分、充放電面積が小さくなり、充放電の総容量が低下する。このように、発電要素の膨張を抑制する方法では、発電能力・特性などを低下させてしまうという課題が生じる。

本発明のリチウムイオン角形二次電池は、正極電極と負極電極とがセパレータを介して捲回され、一対の平坦部、および捲回方向における平坦部の両端部に設けられた一対の円弧部を有する扁平直方体状の発電要素と、発電要素が収容され、電解液が注入された電池容器と、電池容器に取り付けられ、それぞれ、発電要素の正極電極および負極電極に接続された外部正極端子および外部負極端子と、を備え、電池容器は、発電要素の各平坦部に対面する表面および裏面に、それぞれ、発電要素の捲回軸に対して交差する方向に延在された、電池容器の外側に突き出す複数の突出部を有する補強部を備えていることを特徴とする。

この発明のリチウムイオン角形二次電池によれば、充電または放電により、発電要素が膨張した場合であっても、電池容器は、その表面および裏面に形成された複数の突出部によって大きい強度を有しているため、変形を抑制することができる。発電要素には、全く手を加えることがないので、発電能力・特性が低下することはない。

本発明に係るリチウムイオン角形二次電池の一実施の形態の外観斜視図。 図１に示されたリチウムイオン角形二次電池の分解斜視図。 図２に図示された発電要素を、その捲回終端部側を展開した状態の斜視図。 図２に図示された電池缶の斜視図。 （ａ）は電池缶の平面図、（ｂ）は電池缶の正面図。 電池缶を作製する方法を説明するための斜視図。 図６の次の工程を説明するための斜視図。 図７の次の工程を説明するための斜視図。 本発明の実施形態２としての電池缶を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）におけるｂ−ｂ線切断断面図、（ｃ）は、（ａ）におけるｃ−ｃ線切断断面図。

−実施形態１−
［リチウムイオン角形二次電池の全体構造］
以下、この発明のリチウムイオン角形二次電池の一実施形態を図面と共に説明する。
図１は、この発明のリチウムイオン角形二次電池の一実施の形態を示す外観斜視図であり、図２は、図１に示されたリチウムイオン角形二次電池の分解斜視図である。
リチウムイオン角形二次電池１は、電池蓋３および電池缶４とから構成される薄型のほぼ直方体形状の電池容器２内に、発電要素４０が収容され、図示はしないが非水電解液が注入されて構成されている。電池蓋３および電池缶４は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金等のアルミニウム系金属により形成されている。

電池蓋３の中央部には、非水電解液を注入するための注液口が設けられており、注液口は、電解液注入後に注液栓１５により封口される。注液栓１５は、例えば、レーザ溶接によって電池蓋３の注液口の周縁部に接合される。
また、電池蓋３には、過充電等により内部圧力が上昇した際に、圧力を抜くための開裂弁１２が設けられている。開裂弁１２には、開裂用の溝１２ａが形成されている。
なお、本明細書においては、各図に図示されるように、リチウムイオン角形二次電池１の幅方向をＸ方向、高さ方向をＹ方向、厚さ方向をＺ方向として説明する。

電池缶４内に注入される非水電解液としては、例えば、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとを体積比で１：２の割合で混合した混合溶液中へ六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）を１モル／リットルの濃度で溶解したものを用いることができる。上記は一例であって、一般的なリチウム塩を電解質とし、これを有機溶媒に溶解した非水電解液を用いるようにすればよく、本発明に用いられるリチウム塩や有機溶媒は特に制限されない。

電池蓋３には、正極側の端子構成部６０と負極側の端子構成部７０とが設けられている。
正極側の端子構成部６０は、外部正極端子６１、正極接続端子６２、正極端子板６３、絶縁部材６４および正極集電板２１を備えている。
正極集電板２１は、電池蓋３の裏面側において、正極接続端子６２の下端部にかしめられ、正極接続端子６２と共に電池蓋３に取り付けられている。正極集電板２１は、一対の正極集電片２１ａを有し、各正極集電片２１ａは発電要素４０の正極電極４１（図３参照）に接合される。正極接続端子６２は、電池蓋３に形成された貫通孔に挿通され、その上端部が電池蓋３の外部に露出されている。正極接続端子６２の上端部には、電池蓋３の上面に固定された正極端子板６３がかしめられている。

絶縁部材６４は、正極端子板６３と電池蓋３との間に設けられ、正極端子板６３と電池蓋３とを絶縁する。絶縁部材６４は、また、電池蓋３の貫通孔と正極接続端子６２との間に介装されるリング状部を有し、電池蓋３と正極接続端子６２とを絶縁する。外部正極端子６１は、絶縁部材６４上に固定され、正極端子板６３に設けられた貫通孔を貫通して、電池蓋３上に突き出している。
このように、外部正極端子６１、正極接続端子６２、正極端子板６３および正極集電板２１は、絶縁部材６４により電池蓋３とは電気的に絶縁された状態で、相互に電気的に接続されている。外部正極端子６１、正極接続端子６２、正極端子板６３および正極集電板２１は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金等のアルミニウム系金属により形成されている。

負極側の端子構成部７０は、外部負極端子７１、負極接続端子７２、負極端子板７３、絶縁部材７４および負極集電板２２を備えている。
負極集電板２２は、電池蓋３の裏面側において、負極接続端子７２の下端部にかしめられ、負極接続端子７２と共に電池蓋３に取り付けられている。負極集電板２２は、一対の負極集電片２２ａを有し、各負極集電片２２ａは、発電要素４０の負極電極４２（図３参照）に接合される。負極接続端子７２は、電池蓋３に形成された貫通孔に挿通され、その上端部が電池蓋３の外部に露出されている。負極接続端子７２の上端部には、電池蓋３の上面に固定された負極端子板７３がかしめられている。

絶縁部材７４は、負極端子板７３と電池蓋３との間に設けられ、負極端子板７３と電池蓋３とを絶縁する。絶縁部材７４は、また、電池蓋３の貫通孔と負極接続端子７２との間に介装されるリング状部を有し、電池蓋３と負極接続端子７２とを絶縁する。外部負極端子７１は、絶縁部材７４上に固定され、負極端子板７３に設けられた貫通孔を貫通して、電池蓋３上に突き出している。
このように、外部負極端子７１、負極接続端子７２、負極端子板７３および負極集電板２２は、絶縁部材７４により電池蓋３とは電気的に絶縁された状態で、相互に電気的に接続されている。外部負極端子７１、負極接続端子７２、負極端子板７３および負極集電板２２は、例えば、銅、銅合金等の銅系金属により形成されている。

詳細は後述するが、発電要素４０は、正極電極と負極電極とがセパレータを介して捲回軸Ｃ−Ｃの周囲に捲回されて形成されている。正極側では、捲回により積層状態とされた正極合剤未塗工部４１ｃが正極集電板２１の正極集電片２１ａに接合され、負極側では、捲回により積層状態とされた負極合剤未塗工部４２ｃが負極集電板２２の負極集電片２２ａに接合される。接合は、例えば、超音波溶接等により行われ、これにより、正極側の端子構成部６０、負極側の端子構成部７０および発電要素４０が電池蓋３に一体化された電池蓋・発電要素ユニットが構成される。

電池缶４は、電池蓋３側に開口部５を有する薄箱型に形成されている。
発電要素４０は、電池蓋３に一体化された電池蓋・発電要素ユニットの状態で、電池缶４の開口部５から電池缶４内に収容される。電池缶４の開口部５は、電池蓋３により閉塞される。電池蓋３の周縁部を電池缶４の開口部５の周縁部に嵌合した状態で、例えば、レーザ溶接によって電池缶４に接合し、外部に対し密封された電池容器２を構成する。
電池缶４の表面４ａおよび裏面４ｂ（図５参照）には、それぞれ、複数の突出部５１Ｕで構成された補強部５１が形成されている。突出部５１Ｕと補強部５１についての詳細は後述する。

［発電要素］
図３は、発電要素４０の斜視図である。図３では、発電要素４０は、その捲回終端部側を展開した状態で図示されている。
発電要素４０は、正極電極４１と負極電極４２とを、セパレータ４３、４４を介在して捲回軸Ｃ−Ｃの周囲に捲回して、扁平直方体状に形成されている。
正極電極４１は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金等のアルミニウム系金属からなる正極金属箔４１ａの表・裏両面に正極合剤が塗工された正極合剤塗工部４１ｂを有する。正極合剤塗工部４１ｂは、正極金属箔４１ａの一側縁に、正極金属箔４１ａが露出された正極合剤未塗工部４１ｃが形成されるように正極金属箔４１ａに正極合剤を塗工して形成される。
負極電極４２は、例えば、銅または銅合金等の銅系金属からなる負極金属箔４２ａの表・裏両面に負極合剤が塗工された負極合剤塗工部４２ｂを有する。負極合剤塗工部４２ｂは、負極合剤未塗工部４２ｃが配置された側縁と対向する側縁である他側縁に、負極金属箔４２ａが露出された負極合剤未塗工部４２ｃが形成されるように負極金属箔４２ａに負極合剤を塗工して形成される。

正極電極４１に関しては、正極活物質としてマンガン酸リチウム（化学式ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）１００重量部に対し、導電材として１０重量部の鱗片状黒鉛と結着剤として１０重量部のＰＶＤＦとを添加し、これに分散溶媒としてＮＭＰを添加、混練した正極合剤を作製した。この正極合剤を厚さ２０μｍのアルミニウム箔（正極金属箔４１ａ）の両面に無地の集電部（正極合剤未塗工部４１ｃ）を残して塗布した。その後、乾燥、プレス、裁断してアルミニウム箔を含まない正極合剤塗工部４１ｂの厚さ９０μｍの正極電極４１を得た。
本実施の形態では、正極活物質にマンガン酸リチウムを用いる場合について例示したが、スピネル結晶構造を有する他のマンガン酸リチウムや一部を金属元素で置換又はドープしたリチウムマンガン複合酸化物や層状結晶構造を有すコバルト酸リチウムやチタン酸リチウムやこれらの一部を金属元素で置換またはドープしたリチウム-金属複合酸化物を用いるようにしてもよい。

負極電極４２に関しては、負極活物質として非晶質炭素粉末１００重量部に対して、結着剤として１０重量部のポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦという。）を添加し、これに分散溶媒としてＮ−メチルビロリドン（以下、ＮＭＰという。）を添加、混練した負極合剤を作製した。この負極合剤を厚さ１０μｍの銅箔（負極金属箔４２ａ）の両面に集電部（負極合剤未塗工部４２ｃ）を残して塗布した。その後、乾燥、プレス、裁断して銅箔を含まない負極合剤塗工部４２ｂの厚さ７０μｍの負極電極４２を得た。
なお、本実施の形態では、負極活物質に非晶質炭素を用いる場合について例示したが、これに限定されるものではなく、リチウムイオンを挿入、脱離可能な天然黒鉛や、人造の各種黒鉛材、コークスなどの炭素質材料等でよく、その粒子形状においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状等、特に制限されるものではない。しかし、いずれの炭素質材料でもリチウムイオンの吸蔵により、負極活物質塗布部は膨張する。

本実施の形態では、正極電極４１、負極電極４２における塗工部の結着材としてＰＶＤＦを用いる場合について例示したが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ブチルゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、各種ラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ化クロロプレン、アクリル系樹脂などの重合体およびこれらの混合体などを用いることができる。

セパレータ４３、４４は、正極金属箔４１ａまたは負極金属箔４２ａを絶縁する役割を有している。負極電極４２の負極合剤塗工部４２ｂは、正極電極４１の正極合剤塗工部４１ｂよりも長さ方向（Ｘ方向）に大きく形成され、これにより正極合剤塗工部４１ｂは、必ず負極合剤塗工部４２ｂに挟まれるように構成されている。
発電要素４０は、図３に示すように、最外周の電極が負極電極４２とされ、さらにその外側にセパレータ４３が捲回される。最外周のセパレータ４３の終端部は、接着テープ４８（図２参照）により留められる。

図３に図示されるように、発電要素４０の外形形状は、捲回方向（Ｙ方向）の両端部に形成された円弧部４０Ｔと、両円弧部４０Ｔの間に位置する一対の平坦部４０Ｐとにより形成される扁平直方体状である。
発電要素４０は、軸芯（図示せず）の周囲に、負極電極４２、セパレータ４３、正極電極４１、セパレータ４４を積層状態で捲回して作製される。軸芯は最終的には、抜き出される。軸芯を抜き出さず、発電要素４０の部材として残しておいてもよい。軸芯として円筒状部材を用い、周囲に正・負極電極４１、４２を、セパレータ４３、４４を介して捲回し、捲回後、軸芯を抜き出し、プレスにより扁平直方体状に成形してもよい。

以上のように、発電要素の製作過程で軸芯が使用され、製作後にその軸芯が取り除かれる二次電池、あるいは、発電要素の製作後に軸芯を取り除かない二次電池でもよい。また、発電要素の製作過程でセパレータを複数周回したものを軸芯とし、周回させたセパレータの周囲に正負極電極、セパレータを捲回する発電要素を備えた二次電池でもよい。したがって、この明細書で使用する捲回軸Ｃ−Ｃとは、軸芯自体の有無に拘わらず、正負極電極、セパレータを捲回する中心、すなわち捲回中心を意味する。

発電要素４０は、図２に図示されるように、一方の円弧部４０Ｔを下に向け、捲回軸Ｃ−Ｃを電池缶４の底面と平行にして、換言すれば、Ｘ方向と平行にして電池缶４内に収容されている。電池缶４内に収容された状態では、発電要素４０の一対の平坦部４０Ｐは、それぞれ、電池缶４の表面４ａまたは裏面４ｂにほぼ平行に対面している。

［電池缶］
図４は、図２に図示された電池缶の斜視図であり、図５（ａ）は電池缶の平面図であり、図５（ｂ）は電池缶の正面図である。
前述した通り、電池缶４の表面４ａおよび裏面４ｂ、すなわち幅広面には、電池缶４の外側に突き出す半円弧状突出部５１Ｕを複数並設して構成された補強部５１が形成されている。半円弧状突出部５１Ｕは、Ｘ方向断面がほぼ円弧状であり、同一断面形状で電池缶４の底面４ｃに交差する方向、すなわち、電池缶４内に収容された発電要素４０の捲回軸Ｃ−Ｃに対して交差する直線状に延出されている。複数の半円弧状突出部５１Ｕは、図５（ａ）に図示されるように、捲回軸Ｃ−Ｃと平行に連続して波形に形成されている。特に、図５は直交する例を示している。

図４に示されるように、複数の円弧状突出部５１Ｕは、表面４ａまたは裏面４ｂの各周縁部から所定距離だけ離間した内側領域全体に形成されている。この補強部形成領域のＸ方向（幅方向）の長さはＷ５１、Ｙ方向（高さ方向）の長さはＨ５１である。一方、図２に示されるように、発電要素４０の正負極合剤が塗布されている塗工部４１ｂ、４２ｂが形成されているＸ方向（幅方向）の長さはＷ４０、Ｙ方向（高さ方向）の長さはＨ４０である。
この実施形態の二次電池では、補強部形成領域のＸ方向の長さＷ５１は、発電要素４０の塗工部４１ｂ，４２ｂのＸ方向（幅方向）の長さＷ４０より大きい。また、補強部形成領域のＹ方向の長さＨ５１は、発電要素４０のＹ方向の長さＨ４０より大きい。
即ち、補強部５１は、発電要素４０における正・負極合剤塗工部４１ｂ、４２ｂが形成された領域全体を覆うように連続して形成されている。

リチウムイオン角形二次電池が充放電されると、リチウムイオンの吸蔵・脱離によって、発電要素４０が厚さ方向（Ｚ方向）に膨張する。正極活物質及び負極活物質の材料により、充電時に膨張し、放電時に収縮する場合と、逆に、充電時に収縮し、放電時に膨張する場合があるが、いずれにしても、充放電により厚さ方向への膨張・収縮が生じる。

発電要素４０は、リチウムイオンを吸蔵すると各平坦部４０Ｐが外方に広がるように膨張する。すなわち、Ｚ方向の厚さが増大するように膨張する。発電要素４０の膨張により、電池缶４の表面４ａおよび裏面４ｂには、外方に広がる方向の外力が作用する。捲回式発電要素４０にあっては、周辺部に比べて中央部の膨張が大きい。したがって、一般的には、発電要素４０の膨張による変形で電池缶４の幅広面の中央部近傍に外側に膨張する荷重が作用する。

電池缶４の表面４ａおよび裏面４ｂに形成された補強部５１は、発電要素４０の捲回軸Ｃ−Ｃに対して直交する方向に延出されており、補強部５１が形成されていない従来の電池缶に比べて、電池缶４の幅広面の剛性がアップされている。このため、発電要素４０の膨張による電池缶４の変形を抑制することができる。

このように、本発明の一実施の形態によれば、電池缶４の表・裏面４ａ、４ｂに、捲回軸Ｃ−Ｃに対して直交する方向に延出された複数の突出部５１Ｕで構成される補強部５１を設けることにより、発電要素４０の膨張による変形を抑制することが可能となる。この電池缶４の変形の抑制構造は、発電要素４０の構造、形状に何ら手を加えるものではないので、発電能力・特性が低下することはない。

［電池缶の製造方法］
図６〜図８を参照して、電池缶４の製造方法を説明する。
電池缶４を作製するための金属製の板材８１を準備する。
図６に図示されるように、電池缶４を作製するための板材８１の一面側にパンチ８２を配置し、板材８１の他面側にダイ８３を配置する。ダイ８３には、パンチ８２が挿通可能なサイズの開口８３ａが形成されている。パンチ８２、ダイ８３により、板材８１を絞り加工して、図７に図示されるように、ほぼ直方体形状の電池缶形成部８１Ａを形成する。電池缶形成部８１Ａは、Ｘ方向の長さ、Ｚ方向の厚さは、完成状態と同一のサイズとし、Ｙ方向の長さは、完成状態よりも大きいサイズに形成する。この状態では、板材８１は、電池缶形成部８１Ａの根元に周縁部８１Ｂを有している。パンチ８２のサイズとダイ８３の開口８３ａのサイズを次第に大きくして、その都度、絞り加工を行う複数回の加工により成形するようにしてもよい。

次に、図７に図示されるように、電池缶形成部８１Ａの内部にパンチ８５を挿入し、外部からダイ８６により電池缶形成部８１Ａの一面８１Ａ₁を加圧する。ダイ８６の一面８６ａには、複数の突出部５１Ｕを形成するための凹凸が形成されており、パンチ８５の一面には、ダイ８６の一面８６ａに形成された凹凸に対応する凸凹（凸と凹がダイ８６とは逆）が形成されている。パンチ８５とダイ８６を用いたプレス加工により、電池缶形成部８１Ａの一面８１Ａ₁に図４に図示される複数の突出部５１Ｕを成形する。同様に、プレス加工により、電池缶形成部８１Ａの他面にも、複数の突出部５１Ｕを成形する。

図８に図示されるように、電池缶形成部８１Ａの内部にダイ（図示せず）を挿入し、パンチ８８を用いて、電池缶形成部８１Ａの全周を完成状態のＹ方向の長さで切断する。切断は、電池缶形成部８１Ａの各面ごとに、ダイおよびパンチ８８を用いて行う。
この切断により、図４に図示された電池缶４が作製される。

−実施形態２−
図９は、本発明の実施形態２としての電池缶４Ａを示し、図９（ａ）は正面図、図９（ｂ）は図９（ａ）におけるｂ−ｂ線切断断面図、図９（ｃ）は、図９（ａ）におけるｃ−ｃ線切断断面図である。
図９に図示された電池缶４Ａが、実施形態１の電池缶４と相違する点は、補強部５２の構造である。
実施形態２として電池缶４Ａに形成された補強部５２は、図９（ｂ）に示すように、ｂ−ｂ線断面で示されるｃ−ｃ線方向に延在する複数の稜線状突出部５２ａと、図９（ｃ）に示すように、ｃ−ｃ線断面で示されるｂ−ｂ線方向に延在する複数の稜線状突出部５２ｂで構成されている。換言すると、平面視が井桁状となるように配設された複数の稜線状突出部５２ａ、５２ｂは、ｂ−ｂ線断面、ｃ−ｃ線断面では、連続して波形に形成されている。これらの稜線状突出部５２ａ、５２ｂは、電池缶４に収容された発電要素４０の捲回軸Ｃ−Ｃに対して傾斜する角度で交差して配設されている。

換言すると、実施形態２の補強部５２は、捲回中心と第１の角度で交差する方向に延在する第１の稜線状突出部５２ａの列群と、捲回中心と第２の角度で交差する方向に延在するとともに、第１の稜線状突出部５２ａの列群と交差する第２の稜線状突出部５２ｂの列群とを有する。そして、第１の稜線状突出部５２ａの列群は、補強部５２が形成される領域内を右上方から左下方に延在し、第２の稜線状突出部５２ｂの列群は、補強部５２が形成される領域内を左上方から右下方に延在する。

図９（ａ）に示すように、補強部形成領域は、実施形態１の補強部５１の形成領域と同様に、電池缶４Ａの表面４ａおよび裏面４ｂの周縁部から所定距離だけ離間した内側全領域である。補強部形成領域のＸ方向（幅方向）の長さはＷ５２、Ｙ方向（高さ方向）の長さはＨ５２である。Ｘ方向（幅方向）の長さＷ５２は発電要素４０における正負極合剤塗工部４１ｂ、４２ｂが形成された領域の長さＷ４０よりも大きい。補強部形成領域のＹ方向（高さ方向）の長さＨ５２は発電要素４０のＹ方向（高さ方向）の長さＨ４０よりも大きい。

このように形成された井桁状に形成した補強部５２を有する電池缶の幅広面の剛性は、第１実施形態の二次電池の電池缶に比べて大きくすることが容易である。つまり、実施形態２の電池缶４Ａは、電池缶４Ａの表面４ａまたは裏面４ｂの縦横両方向の曲げ変形に対して強い構造となっている。
上記以外の構成は、実施形態１と同様である。

なお、上記各実施形態のリチウムイオン角形二次電池１は、電池缶４、４Ａの表・裏面４ａ、４ｂに外方に突き出す複数の突出部５１Ｕ、５２ａ，５２ｂを有する補強部５１および５２を備えている。このため、隣接するリチウムイオン角形二次電池１を、表面４ａと裏面４ｂとが対面するように配列して電池モジュールを形成すると、相互の補強部５１、５２が当接してしまう。このような状態では、電池缶４、４Ａが、補強部５１、５２から損傷する可能性が高くなる。このため、このような電池モジュールを構成する場合には、隣接するリチウムイオン角形二次電池１の間に絶縁部材を介装して、相互の補強部５１、５２が当接しない構造とすることが好ましい。

以上説明した通り、本発明の実施形態によれば下記の効果を奏する。
（１）実施形態１では、発電要素４０の一対の平坦部４０Ｐに対面する電池缶４の表面４ａおよび裏面４ｂに、発電要素４０の捲回軸Ｃ−Ｃに交差する方向に延在された複数の突出部５１Ｕで構成される補強部５１を形成した。また、実施形態２では、捲回軸Ｃ−Ｃに交差する方向に延在し、互いに交差する方向に延在する稜線状突出部５２ａ，５２ｂで構成される補強部５２を形成した。このため、充放電により発電要素４０が膨張した場合でも、電池缶４、４Ａの変形を抑制することができる。
（２）実施形態１では、電池缶４の表面４ａおよび裏面４ｂに形成する複数の突出部５１Ｕを、捲回軸Ｃ−Ｃと平行な方向に連続して波形を形成したので、変形に対する強度、すなわち電池缶の剛性を大きくすることができる。

（３）実施形態１では、電池缶４の表面４ａおよび裏面４ｂに形成する複数の円弧状突出部５１Ｕを、捲回軸Ｃ−Ｃと直交する方向に直線状に形成したので、発電要素４０の膨張に起因する変形に対する強度、すなわち電池缶の剛性を大きくすることができる。
（４）実施形態２では、電池缶４Ａの表面４ａおよび裏面４ｂに形成する複数の稜線状突出部５２ａ，５２ｂを、捲回軸Ｃ−Ｃに対して傾斜する角度で交差するように連続して直線状に配列した。このため、補強部５２の平面視形状が矩形形状を含む多角形形状となり、発電要素４０の膨張により電池缶４の幅広面にかかる荷重による曲げの方向に拘わらず、電池缶の剛性を高くすることができる。

（５）実施形態１および２では、各補強部５１、５２は、電池缶４、４Ａの表面４ａまたは裏面４ｂの各周縁部から所定距離だけ離間した内側領域全体に亘り連続して形成した。各補強部５１、５２が表面４ａまたは裏面４ｂの各周縁部には形成されていないので、補強部５１、５２の形成が容易であり、歩留まりを高くすることができる。
（６）実施形態１および２では、補強部５１、５２の形成領域を、発電要素４０の正極合剤塗工部４１ｂおよび負極合剤塗工部４２ｂに対面する領域より広いものとした。このように、補強部５１、５２を、発電要素４０のリチウムイオンを吸蔵して膨張する全領域に対応して形成したので、発電要素４０の膨張に起因する変形の抑制に優れている。

−変形例−
（１）上記実施形態においては、上部に開口部５が形成された電池缶４、４Ａと、電池缶４、４Ａに開口部５を塞いで電池缶４、４Ａに一体化される電池蓋３と、により電池容器２を形成する構造として例示した。しかし、電池容器２は、この構造以外のものとすることができる。例えば、上下に開口部を有する電池缶と、この電池缶の開口部を塞ぐ、上下の電池蓋とにより電池容器を形成するようにしてもよい。この例では、捲回軸心の方向は上下開口方向に延在することになる。

（２）上記実施形態では、正極側および負極側の端子構成部６０、７０が１つの電池蓋３に一体化された構造として例示した。しかし、正極側と負極側の端子構成部６０、７０は、異なる部材に設けてもよい。例えば、電池缶の上下に電池蓋を配置する構造では、一方の電池蓋に正極側の端子構成部６０を設け、他方の電池蓋に負極側の端子構成部７０を設ける構造とすることができる。

（３）上記実施形態として示した正・負極側の端子構成部６０、７０は、単なる一例であって、種々の構造を適用することができる。正・負極集電板２１、２２は、それぞれ、１つの正・負極集電片２１ａ、２２ａを有するものでもよい。正極側において、外部正極端子６１は、軸部材ではなく、板状部材であってもよい。外部正極端子６１、正極接続端子６２、正極端子板６３は、すべて必要ではなく、１つまたは２つの部材により構成してもよい。負極側においても同様である。

（４）上記実施形態１では、各円弧状突出部５１Ｕを、断面ほぼ円弧状として例示した。しかし、各突出部５１Ｕは、電池缶の横断面の断面形状が、三角形、六角形等の多角形状、三角錐台、六角錐台等の多角錐台形状等、種々の、形状とすることができる。
（５）上記実施形態２では、稜線状突出部５２ａ、５２ｂを平面視井桁形状に配設した。しかし、稜線状突出部５２ａ，５２ｂで構成される補強部５２の平面視形状は、三角形、六角形等の多角形状としてもよい。また、各稜線状突出部５２ａ，５２ｂを直線状とせずに、補強部５２の平面視形状をハニカム構造のようにしてもよい。あるいは、稜線状突出部５２ａ，５２ｂで囲まれた矩形領域の周縁部のみを壁状に起立させ、その内側に平坦な底部を形成するようにしてもよい。

（６）実施形態２では、稜線状突出部５２ａ，５２ｂの延在方向は、捲回軸Ｃ−Ｃに対して傾斜し、互いに交差しているが、一方の稜線状突出部が捲回軸Ｃ−Ｃに対して傾斜し、他方の稜線状突出部が捲回軸Ｃ−Ｃと平行としても、電池缶４の表裏面の剛性を高めることができる。
（７）実施形態１，２では、補強部形成領域の全域に円弧状突出部５１Ｕ、稜線状突出部５２ａ、５２ｂを設けたが、補強部形成領域内でこれらの突出部を離散的に設けてもよい。

（８）電池缶４、４Ａの材質はアルミニウム系金属に限られるものではなく、鉄系金属等、他の金属により形成してもよい。

（９）その他、本発明は、種々、変形して適用することが可能であり、要は、扁平直方体状の発電要素の各平坦部に対面する電池容器の表面および裏面に、それぞれ、発電要素の捲回中心に対して交差する方向に延在された複数の突出部で構成される補強部を備えているものであればよい。

１ リチウムイオン角形二次電池
２ 電池容器
３ 電池蓋
４、４Ａ 電池缶
４ａ 表面
４ｂ 裏面
２１ 正極集電板
２２ 負極集電板
４０ 発電要素
４０Ｐ 平坦部
４０Ｔ 円弧部
４１ 正極電極
４２ 負極電極
５１、５２ 補強部
５１Ｕ 突出部
５２ａ，５２ｂ 稜線状突出部
Ｃ−Ｃ 捲回軸

Claims (8)

1. 正極電極と負極電極とがセパレータを介して捲回され、一対の平坦部、および捲回方向における前記平坦部の両端部に設けられた一対の円弧部を有する扁平直方体状の発電要素と、
   前記発電要素が収容され、電解液が注入された電池容器と、
   前記電池容器に取り付けられ、それぞれ、前記発電要素の前記正極電極および前記負極電極に接続された外部正極端子および外部負極端子と、を備え、
   前記電池容器は、前記発電要素の前記各平坦部に対面する表面および裏面に、それぞれ、前記発電要素の捲回中心に対して交差する方向に延在された、電池容器の外側に突き出す複数の突出部を有する補強部を備えていることを特徴とするリチウムイオン角形二次電池。
2. 請求項１に記載のリチウムイオン角形二次電池において、
   前記複数の突出部は、前記捲回中心と平行な方向に波形に連続して形成されていることを特徴とするリチウムイオン角形二次電池。
3. 請求項２に記載のリチウムイオン角形二次電池において、
   前記複数の突出部のそれぞれは、同一の断面形状で前記捲回中心と直交する方向に延出されていることを特徴とするリチウムイオン角形二次電池。
4. 請求項１に記載のリチウムイオン角形二次電池において、
   前記複数の突出部で構成される前記補強部は平面視形状が多角形状であることを特徴とするリチウムイオン角形二次電池。
5. 請求項４に記載のリチウムイオン角形二次電池において、
   前記複数の突出部は、捲回中心と第１の角度で交差する方向に延在する第１の突出部の列群と、捲回中心と第２の角度で交差する方向に延在するとともに、第１の突出部列群と交差する第２の突出部の列群とを有することを特徴とするリチウムイオン角形二次電池。
6. 請求項５に記載のリチウムイオン角形二次電池において、
   前記第１の突出部の列群は、前記補強部が形成される領域内を右上方から左下方に延在し、前記第２の突出部の列群は、前記補強部が形成される領域内を左上方から右下方に延在することを特徴とするリチウムイオン角形二次電池。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のリチウムイオン二次電池において、
   前記電池容器は、電池缶と、前記正極電極および前記負極電極が取り付けられた電池蓋とを備え、前記各突出部は、前記電池缶の表面または裏面の各周縁部から所定距離だけ離間した内側領域全体に亘り連続して形成されていることを特徴とするリチウムイオン角形二次電池。
8. 請求項７に記載のリチウムイオン角形二次電池において、
   前記正極電極は、一側縁に、捲回方向に沿って正極合剤未塗工部が形成されるように、正極用金属箔の表・裏面に正極合剤塗工部が設けられ、前記負極電極は、前記一側縁に対向する他側縁に、捲回方向に沿って負極合剤未塗工部が形成されるように、負極用金属箔の表・裏面に負極合剤塗工部が設けられ、
   前記電池缶の表面および裏面に連続して形成された前記補強部の形成領域は、前記正極合剤塗工部および前記負極電極塗工部に対面する領域より広いことを特徴とするリチウムイオン角形二次電池。
   

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