JP6045987B2 - 角形二次電池 - Google Patents

Description

本発明は、例えば車載用途等に使用される角形二次電池に関する。

近年、電気自動車等の動力源として、エネルギー密度の高い角形のリチウムイオン二次電池の開発が進められている。車載用途の二次電池では、携帯電話用などと比較して大容量が必要であるために、複数の二次電池を搭載する場合がある。角形電池は、角形の電池容器に、発電要素である偏平の捲回電極体を収容している。捲回電極体は、正極板と負極板を、間にセパレータを介して絶縁された状態で重ねて捲回することによって構成されている。捲回電極体の捲回軸方向一方側には、正極未塗工部が束ねられた正極集電体積層部が設けられ、捲回軸方向他方側には、負極未塗工部が束ねられた負極集電体積層部が設けられており、正極集電体積層部には正極接続端子が接合され、また、負極集電体積層部には負極接続端子が接合されている。正極接続端子および負極接続端子は、例えば電池容器の外側で電池蓋などの電池容器の同一面上に配置された正極外部端子および負極外部端子にそれぞれ導通接続されており、電池容器が電気的に中立から成る構造、すなわち、電池容器が捲回電極体から絶縁された構造を有している。
この種の角形電池において、電池内部に位置する捲回電極体の正極集電体積層部、負極集電体積層部、及びこれらに接続される正極接続端子、負極接続端子が、電池容器の内壁を通じて短絡しないようにするために、また、捲回電極体を電池容器に挿入する際に捲回電極体の表面に傷がつかないようにするために、捲回電極体と電池容器の内壁との間に絶縁性の保護シートないしフィルムを介在させて保護しているものが種々提案されている。

たとえば、絶縁材シートが、捲回電極体の扁平面に対向する一対の幅広面を形成する一対の幅広面形成部と、その一対の幅広面形成部の間に存在する部分であって電池ケースの底面に対向する底面を形成する底面形成部と、上記一対の幅広面形成部の両側にそれぞれ存在する部分であって電池ケースの幅広面間の狭側面を形成する二対の狭側面形成部とを有しており、袋状に折り曲げられた内側に配置される狭側面形成部が、外側に配置される狭側面形成部よりも小さく形成されており、電池外装缶に挿入が容易になるように工夫されたものが知られている（例えば特許文献１を参照）。

特開２０１０−２８７４５６号公報

車載用途では複数の角形二次電池を搭載するために、個々の角形二次電池は極力小型化されることが望ましい。
本発明は、角形二次電池の厚さに着目し、厚さ方向の寸法を小さくすることができる角形二次電池の提供を目的としている。

上記課題を解決する本発明の角形二次電池は、正極体及び負極体が間にセパレータを介在させて捲回された扁平状の捲回電極体と、該捲回電極体を収容する有底の電池缶と、該電池缶の缶底に対向して開口する開口部を封止する蓋と、前記電池缶と前記捲回電極体との間に介在される絶縁保護フィルムを有する角形二次電池であって、前記捲回電極体は、前記捲回電極体の一対の湾曲面が蓋側と缶底側に分かれて配置され、最外周に捲回されている前記セパレータの捲き終わり端部が前記捲回電極体の一方の扁平面上で蓋側から缶底側に向かう向きに配置された姿勢状態で前記電池缶内に収容されており、前記絶縁保護フィルムは、前記捲回電極体の他方の扁平面に対向する第１扁平面対向部と、該第１扁平面対向部に連続して前記捲回電極体の缶底側の湾曲面に対向する湾曲面対向部と、該湾曲面対向部に連続して前記捲回電極体の一方の扁平面に対向する折り返し片部とを有しており、前記折り返し片部の先端部が前記セパレータの捲き終わり端部に対して缶底側に所定距離だけ離間した位置に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、捲回電極体と絶縁保護フィルムとの重なりによって局所的に電池厚さ方向の厚みが厚くなる箇所を少なくして、捲回電極体の扁平面をフラット化することができる。したがって、厚さ方向の寸法が小さい角形二次電池を提供することができる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

角形二次電池の外観斜視図。 角形二次電池の分解斜視図。 捲回電極体の分解斜視図。 発電要素組立体の斜視図。 絶縁保護フィルムの展開図。 絶縁保護フィルムと捲回電極体の位置関係を示す斜視図。 捲回電極体に絶縁保護フィルムの側面カバー部を巻き付けた状態を示す斜視図。 捲回電極体に絶縁保護フィルムの底面カバー部を巻き付けた状態を示す斜視図。 図８のＡ−Ａ線断面図。 絶縁保護フィルムを粘着テープで固定した状態を示す斜視図。 粘着テープの貼付位置の他の実施例を示す斜視図。 絶縁保護フィルムの他の実施例を示す斜視図。 絶縁保護フィルムの他の実施例を示す斜視図。

次に、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態では、角形二次電池の一例として、ハイブリッド自動車や電気自動車で使用されるリチウムイオン二次電池の場合について説明する。

＜第１実施の形態＞
図１は、本実施の形態に係わる角形二次電池の外観斜視図、図２は、本実施形態に係わる角形二次電池の分解斜視図である。

角形二次電池Ｃ１は、電池缶１および蓋（電池蓋）６を備える。電池缶１内には、捲回電極体３が収納され、電池缶１の開口部１ａが蓋６によって封止されている。蓋６は、電池缶１にレーザ溶接により接合されて、これら電池缶１と蓋６によって密閉された電池容器が構成される。蓋６には、正極外部端子８Ａと、負極外部端子８Ｂが設けられている。

角形二次電池Ｃ１は、正極外部端子８Ａと負極外部端子８Ｂを介して捲回電極体３に充電され、また外部負荷に電力を供給する。蓋６には、ガス排出弁１０が一体的に設けられており、電池容器内の圧力が上昇すると、ガス排出弁１０が開いて内部からガスが排出され、電池容器内の圧力が低減され、角形二次電池Ｃ１の安全性が確保されるようになっている。

角形二次電池Ｃ１の電池缶１は、いわゆる角形であり、長方形の缶底２２と、缶底２２の四辺からセル高さ方向（＋Ｙ方向）に立ち上がる角筒状の側壁部２１と、側壁部２１の上端でセル高さ方向に向かって開放された開口部１ａとを有している。電池缶１の側壁部２１は、セル厚さ方向（＋Ｚ方向）に離間して互いに対向する一対の幅広面部と、セル幅方向（＋Ｘ方向）に離間して互いに対向する一対の幅狭面部とを有している。

捲回電極体３は、電池缶１内に絶縁保護フィルム２に包まれた状態で収容されている。捲回電極体３は、扁平形状を有しており、一対の扁平面と、これら一対の扁平面を間に介して互いに対向する断面円弧状の一対の湾曲面とを有している。捲回電極体３は、一方の湾曲面側から電池缶１内に挿入され、捲回軸方向がセル幅方向（＋Ｘ方向）に沿う横向きの姿勢状態で電池缶１内に収容される。

捲回電極体３の電極箔露出部である正極箔接続部３１ｄと負極箔接続部３２ｄは、少なくとも一部が扁平厚さ方向に束ねられて平板状とされており、それぞれ正極集電板（集電端子）４Ａの正極側接続端部４２Ａと負極集電板（集電端子）４Ｂの負極側接続端部４２Ｂに超音波溶接により接合されている。正極集電板４Ａと負極集電板４Ｂの各基端は、正極外部端子８Ａと負極外部端子８Ｂにそれぞれ接続されている。蓋６にはガスケット５および絶縁板７が設けられており、正極集電板４Ａと負極集電板４Ｂ、及び、正極外部端子８Ａと負極外部端子８Ｂを、それぞれ蓋６から電気的に絶縁している。

電池缶１及び蓋６の材料には、金属製材料であるアルミニウムまたはアルミニウム合金が用いられる。正極集電板４Ａ及び正極外部端子８Ａの材料には、アルミニウムまたはアルミニウム合金が用いられている。負極集電板４Ｂ及び負極外部端子８Ｂの材料には、銅または銅合金が用いられている。

正極外部端子８Ａ、負極外部端子８Ｂは、図示していないバスバー等に溶接接合される溶接接合部を有している。溶接接合部は、蓋６から上方に突出する直方体のブロック形状を有しており、下面が蓋６の表面に対向し、上面が所定高さ位置で蓋６と平行になるように配置されている。

正極接続部１２Ａ、負極接続部１２Ｂは、正極外部端子８Ａ、負極外部端子８Ｂの下面からそれぞれ突出して先端が蓋６の正極側貫通孔６Ａ、負極側貫通孔６Ｂに挿入可能な円柱形状を有している。正極接続部１２Ａ、負極接続部１２Ｂは、蓋６を貫通して正極集電板４Ａ、負極集電板４Ｂの正極集電板基部４１Ａ、負極集電板基部４１Ｂよりも電池缶１の内部側に突出しており、先端がかしめられて、正極外部端子８Ａ、負極外部端子８Ｂと、正極集電板４Ａ、負極集電板４Ｂを蓋６に一体に固定している。正極外部端子８Ａ、負極外部端子８Ｂと蓋６との間には、ガスケット５が介在されており、正極集電板４Ａ、負極集電板４Ｂと蓋６との間には、絶縁板７が介在されている。

正極集電板４Ａ、負極集電板４Ｂは、蓋６の下面に対向して配置される矩形板状の正極集電板基部４１Ａ、負極集電板基部４１Ｂと、正極集電板基部４１Ａ、負極集電板基部４１Ｂの側端で折曲されて、電池缶１の幅広側面に沿って缶底２２側に延出し、捲回電極体３の正極箔接続部３１ｄ、負極箔接続部３２ｄに対向して重ね合わされた状態で接続される正極側接続端部４２Ａ、負極側接続端部４２Ｂを有している。正極集電板基部４１Ａ、負極集電板基部４１Ｂには、正極接続部１２Ａ、負極接続部１２Ｂが挿通される正極側開口穴４３Ａ、負極側開口穴４３Ｂがそれぞれ形成されている。

上記した正極外部端子８Ａ及び正極集電板４Ａにより正極側端子構成部が構成され、負極外部端子８Ｂ及び負極集電板４Ｂにより負極側端子構成部が構成されている。そして、これらの正極側端子構成部及び負極側端子構成部がガスケット５及び絶縁板７を介して蓋６に一体に組み付けられることにより蓋組立体が構成される。そして、蓋組立体に、捲回電極体３を組み付けることによって発電要素組立体（図４を参照）が構成される。

捲回電極体３は、蓋組立体の正極集電板４Ａと負極集電板４Ｂとの間に支持されて、捲回軸方向が蓋６に平行に延在し、かつ扁平面が蓋６の下面に直交する方向に沿って延在し、捲回電極体３の一対の湾曲面が蓋６側と電池缶１の缶底２２側に分かれて配置されている。

絶縁保護フィルム２は、蓋組立体に組み付けられている捲回電極体３を、正極集電板４Ａ及び負極集電板４Ｂごと外側から覆い、電池缶１内で側壁部２１との間及び缶底２２との間にそれぞれ介在される。絶縁保護フィルム２は、絶縁性の合成樹脂製材料からなり、電池缶１と、捲回電極体３、正極集電板４Ａ、負極集電板４Ｂとの間を絶縁し、また、角形二次電池Ｃ１に対して外部から衝撃や振動が作用した際に、捲回電極体３、正極集電板４Ａ、負極集電板４Ｂが電池缶１に直接接触しないように、捲回電極体３、正極集電板４Ａ、負極集電板４Ｂを保護する。絶縁保護フィルム２の構成及び作用効果については、後で詳細に説明する。

電池缶１は、捲回電極体３の周囲を絶縁保護フィルム２で覆った状態で開口部１ａから電池缶１内に捲回電極体３を挿入した場合に、捲回電極体３の一対の扁平面と電池缶１の側壁部２１の幅広側面とが間に絶縁保護フィルム２を挟み込んだ状態で当接し、若干の押圧力で押圧することによって挿入することができる寸法形状を有しており、捲回電極体３の捲回軸方向両側の端面と電池缶１の側壁部２１の幅狭側面との間には、若干の間隙が形成されるようになっている。

電池缶１の開口部１ａは、蓋６によって閉塞され、蓋６を電池缶１にレーザ溶接することによって封止される。そして、その後、電池缶１内に電解液が充填される。電解液は、蓋６の注液口９から電池缶１内に注入される。注液口９は、電解液の注入後に、注液栓１１によって閉塞され、注液栓１１を電池蓋６にレーザ溶接することによって封止される。

図３は、捲回電極体の一部を展開した状態を示す分解斜視図である。
捲回電極体３は、セパレータ３３を間に挟んで正極体３１と負極体３２を重ね合わせて扁平形状に捲回した電極体であり、捲回軸方向の両側の端面には、正極合剤層３１ｂおよび負極合剤層３２ｂが塗布されていない正極電極箔露出部３１ｃ、負極電極箔露出部３２ｃがそれぞれ配設されている。捲回電極体３は、最外周の電極体が負極体３２であり、さらにその外側にセパレータ３３が捲回されている。

セパレータ３３は、捲回電極体３の一方の扁平面上に捲き終わり端部３３ａ（図４を参照）が配置されて、セパレータ固定テープである粘着テープ２０ａ（図４を参照）により捲き終わり端部３３ａを固定することによって、捲回状態に保持されている。捲回電極体３では、２枚のセパレータ３３を用いており、それぞれの捲き終わり端部３３ａが同じ位置に重なり合って配置されている（図９のＢ部拡大図を参照）。

セパレータ３３の捲き終わり端部３３ａは、捲回電極体３の一方の扁平面上で一方の湾曲面側から他方の湾曲面側に向かっており、捲回電極体３の中央位置よりも他方の湾曲面側に偏倚した位置に配置されている。

セパレータ３３は、正極体３１と負極体３２との間を絶縁する役割を有している。負極体３２の負極合剤層３２ｂは、正極体３１の正極合剤層３１ｂよりも幅方向に大きく形成されている。そして、正極体３１と負極体３２は、正極合剤層３１ｂの表面全体が必ず負極合剤３１ｂに対向するように、負極合剤層３２ｂの両端部よりも内側に正極合剤層３１ｂの両端部が配置されるように重ね合わされる。セパレータ３３は、厚さが２０〜３０μｍの多孔質のポリエチレン樹脂である。セパレータ３３の厚さは、０．０１ｍｍから０．５０ｍｍが好ましく、更に、０．０３ｍｍから０．２０ｍｍがより好ましい。

正極体３１は、正極箔３１ａの両面に正極合剤層３１ｂを塗布したものであり、正極箔３１ａの幅方向一方側には、未塗布の正極箔露出部３１ｃを持つ。負極体３２は、負極箔３２ａの両面に負極合剤層３２ｂを塗布したものであり、負極箔３２ａの幅方向他方側には、未塗布の負極箔露出部３２ｃを持つ。正極箔露出部３１ｃと負極箔露出部３２ｃは、それぞれ捲回軸方向において反対側に配置される。

正極箔３１ａは、厚さが２０〜３０μｍ程度のアルミニウム合金箔であり、負極箔３２ａは、厚さが１５〜２０μｍ程度の銅合金箔である。正極活物質は、マンガン酸リチウム等のリチウム含有遷移金属複酸化物であり、負極活物質は、リチウムイオンを可逆に吸蔵、放出可能な黒鉛等の炭素材である。

図４は、発電要素組立体の斜視図である。
捲回電極体３は、正極箔露出部３１ｃおよび負極箔露出部３２ｃがそれぞれ厚さ方向に予め押し潰されて形成された正極箔接続部３１ｄ及び負極箔接続部３２ｄを、蓋組立体の正極集電板４Ａおよび負極集電板４Ｂにそれぞれ超音波溶接により接合することによって、発電要素組立体として組み立てられる。

発電要素組立体では、捲回電極体３は、一方の扁平面上、すなわち、図中で＋Ｚ方向で示される正面側の扁平面３ａ上で、セパレータ３３の捲き終わり端部３３ａが蓋６側から電池缶１の缶底２２側に向かう向きに配置された姿勢状態で電池缶１内に収容されるように取り付けられている。

セパレータ３３の捲き終わり端部３３ａは、捲回電極体３の中央位置よりも缶底側に偏倚した位置に配置されている。粘着テープ２０ａは、捲回電極体３の表側の扁平面３ａ上でセパレータ３３の捲き終わり端部３３ａよりも蓋側から缶底側に亘るように貼着されている。例えば組電池を構成する角形二次電池Ｃ１の電池缶１が膨張した場合に、電池缶１において最も膨らむ箇所である側壁部２１の幅広側面の中央位置は、固縛により押圧されるので、なるべく凹凸がなく平坦であることが好ましい。したがって、セパレータ３３の捲き終わり端部３３ａを捲回電極体３の中央位置よりも他方の湾曲面側に偏倚した位置に配置することにより、捲き終わり端部３３ａの段差による凹凸が側壁部２１の幅広側面の中央位置に形成されるのを防ぐことができる。

次に、絶縁保護フィルムの構成について詳細に説明する。
図５は、絶縁保護フィルムの展開図である。なお、以下では絶縁保護フィルムは不透明な部材からなるものとして示しているが、不透明に限定されるものではなく、透明であってもよい。

絶縁保護フィルム２は、捲回電極体３の側面を覆う側面カバー部５１と、捲回電極体３の缶底側の湾曲面を覆う底面カバー部５２を有している。側面カバー部５１は、捲回電極体３の捲回軸方向に直交する方向を中心軸方向として捲回電極体３の周囲に捲き付けられて捲回電極体３の側面を正極集電板４Ａ及び負極集電板４Ｂごと外側から覆う構成を有し、底面カバー部５２は、側面カバー部５１に連続して捲回電極体３の捲回軸方向に沿う方向を中心軸方向として捲回電極体３に捲き付けられて缶底側の湾曲面を覆う構成を有する。絶縁保護フィルム２は、図５に示すように、上部の横長矩形部分が側面カバー部５１を形成し、側面カバー部５１に連続して突出する下部の部分が底面カバー部５２を形成する。

側面カバー部５１は、一定幅で延在する帯形状を有しており、捲回電極体３の背面側の扁平面（他方の扁平面）に全面に亘って対向する背面対向部５１ａ（第１扁平面対向部）と、背面対向部５１ａから長辺方向に沿って互いに離間する方向に連続して突出して捲回電極体３の正面側の扁平面３ａ（一方の扁平面）にそれぞれ対向する一対の正面対向部５１ｂ、５１ｃ（一対の第２扁平面対向部）とを有している。なお、背面対向部５１ａと正面対向部５１ｂ、５１ｃとの間には、捲回電極体３の両側の端面にそれぞれ対向する一対の端面対向部５１ｄ、５１ｅが設けられている。

一対の正面対向部５１ｂ、５１ｃは、側面カバー部５１の長辺方向一方側と他方側に分かれており、側面カバー部５１を捲回電極体３に巻き付けた場合に捲回電極体３の正面側の扁平面３ａに重ね合わされて部分的に覆い、扁平面３ａ上で長辺方向一方側の側端部５１ｇと、長辺方向他方側の側端部５１ｆとが互いに捲回電極体３の捲回軸方向に所定距離ｄ１（図７を参照）だけ離間した位置に配置されて、側端部５１ｇと側端部５１ｆとの間に隙間が形成される。

一対の正面対向部５１ｂ、５１ｃは、粘着テープ２０ｂ（第２絶縁保護フィルム固定テープ）によって互いに固定されている。粘着テープ２０ｂは、一方の側端部５１ｇから他方の側端部５１ｆに亘って貼着されている。

側面カバー部５１の正面対向部５１ｂ、５１ｃは、長辺方向の長さが互いに異なっており、本実施の形態では、正面対向部５１ｃの方が５１ｂよりも長く、側端部５１ｆ、５１ｇが捲回電極体３の扁平面３ａ上で且つ扁平面３ａの中央位置よりも捲回軸方向一方側に偏倚した位置に配置されるようになっている。

正面対向部５１ｂ、５１ｃの側端部５１ｆ、５１ｇを捲回電極体３の中央位置よりも捲回軸方向一方側に偏倚した位置に配置することにより、角形二次電池Ｃ１の膨張時に側端部５１ｆ、５１ｇの段差による凹凸が側壁部２１の幅広側面の中央位置に形成されるのを防ぐことができ、側壁部２１の幅広側面をなるべく平坦にすることができる。

また、側端部５１ｆ、５１ｇを偏倚した位置に配置することによって、側端部５１ｆ、５１ｇを固定する粘着テープ２０ｂも偏倚した位置に配置することができ、捲回電極体３の捲回軸方向中央位置でセパレータ３３の捲き終わり端部３３ａを固定する粘着テープ２０ａの位置に粘着テープ２０ｂが重なって配置されて捲回電極体３の厚さが厚くなるのを防ぐことができる。

底面カバー部５２は、側面カバー部５１の背面対向部５１ａの下端に連続して側面カバー部５１の長辺方向に直交する方向に突出して設けられている。底面カバー部５２は、捲回電極体３の缶底側の湾曲面に巻き付けた場合に、捲回電極体３の缶底側の湾曲面に対向する湾曲面対向部５２ａと、湾曲面対向部５２ａに連続して捲回電極体３の正面側の扁平面３ａに対向する折り返し片部５２ｂと、湾曲面対向部５２ａに連続して捲回電極体３の端面にそれぞれ対向する一対のフラップ部５２ｃを有している。

湾曲面対向部５２ａは、捲回電極体３の捲回軸方向の長さにほぼ等しい長さと、捲回電極体３の湾曲面に沿って湾曲して湾曲面全面を覆う幅とを有している。折り返し片部５２ｂは、湾曲面対向部５２ａに連続して突出して形成されている。一対のフラップ部５２ｃは、底面カバー部５２の両側端に連続して互いに離反する方向にそれぞれ突出しており、電池缶１内への挿入により折り曲げられて、捲回電極体３の捲回軸方向両側の端面と電池缶１の側壁部２１の幅狭面部との間にそれぞれ介在される。

折り返し片部５２ｂは、底面カバー部５２を捲回電極体３の缶底側の湾曲面に捲き付けた際に、正面対向部５１ｂ、５１ｃに重ね合わされて、捲回電極体３の正面側の扁平面３ａを部分的に覆う。そして、電池缶１内に挿入された際に、捲回電極体３の正面側の扁平面３ａと電池缶１の側壁部２１の幅広面部との間に介在されて、扁平面３ａ上で折り返し片部５２ｂの先端部５２ｄがセパレータ３３の捲き終わり端部３３ａに対して缶底側に所定距離ｄ２（図９を参照）だけ離間した位置に配置される。

絶縁保護フィルム２は、例えばPP（ポリプロピレン）などの合成樹脂製の一枚のシートまたはフィルム部材からなる。絶縁保護フィルム２の厚さは、セパレータ３３の１枚分の厚さよりも厚く、３枚分の厚さよりも薄い厚さに設定されており、本実施の形態では、セパレータ３３は、１枚分の厚さが２０〜３０μｍに設定されており、絶縁保護フィルム２の厚さは、その約２倍である５０μｍに設定されている。

なお、絶縁保護フィルム２の材料としてPPを使用した場合を例に示したが、これに限定されるものではなく、例えば、PFA（ポリテトラフルオロエチレン）、PPS（ポリフェニレンサルファイド）、PET（ポリエチレンテレフタレート）や、電解液により反応や変質しない素材の合成樹脂であれば用いることができる。

次に、絶縁保護フィルムの取り付け方法について図６〜図８を用いて説明する。
図６は、絶縁保護フィルムと捲回電極体の位置関係を示す斜視図、図７は、捲回電極体に絶縁保護フィルムの側面カバー部を巻き付けた状態を示す斜視図、図８は、捲回電極体に絶縁保護フィルムの底面カバー部を巻き付けた状態を示す斜視図である。

まず、図６に示すように、蓋６の下面に絶縁保護フィルム２の上端部を沿わせて、発電要素組立体に対して絶縁保護フィルム２を配置する。そして、捲回電極体３の背面側の扁平面に、絶縁保護フィルム２の側面カバー部５１の背面対向部５１ａを対向して配置させ、側面カバー部５１と底面カバー部５２との境界部分が捲回電極体３の背面側の扁平面の下端部に配置されるように位置合わせをする。

次に、絶縁保護フィルム２の側面カバー部５１の両端部を、図６の矢印Ｉ、ＩＩで示すように、捲回電極体３の外側から正極集電板４Ａ及び負極集電板４Ｂごと覆うように巻き付ける。絶縁保護フィルム２は、図７に示すように、捲回電極体３の側面に側面カバー部５１を巻き付けると、正面対向部５１ｂの側端部５１ｆと、他方の正面対向部５１ｃの側端部５１ｇとが互いに捲回電極体３の捲回軸方向に所定距離ｄ１だけ離間した位置に配置されて側端部５１ｇと側端部５１ｆとの間に隙間が形成される。

この隙間ｄ１は、１ｍｍ〜１０ｍｍ程度であり、３ｍｍ〜５ｍｍが望ましい。このように、隙間ｄ１を設けて、一方の正面対向部５１ｂの側端部５１ｆと他方の正面対向部５１ｃの側端部５１ｇとが重なり合うのを防ぐことにより、電池厚さ方向の寸法が、絶縁保護フィルム２の重なり分だけ大きくなるのを防ぐことができる。

そして、側面カバー部５１を巻き付けた後に底面カバー部５２を、図７の矢印ＩＩＩに示すように、捲回電極体３の缶底側の湾曲面に沿って巻き付ける。底面カバー部５２の湾曲面対向部５２ａは、捲回電極体３の缶底側の湾曲部に沿って湾曲した形状とされる。そして、折り返し片部５２ｂは、一方の正面対向部５１ｂおよび他方の正面対向部５１ｃの外側に重ねて配置される。

捲回電極体３は、図８に示すように、缶底側の湾曲部の端面部分と、正面対向部５１ｂの側端部５１ｆと正面対向部５１ｃの側端部５１ｇとの間に設けられる隙間ｄ１の部分とを除いて、絶縁保護フィルム２に覆われた状態とされる。

図９は、図８のＡ−Ａ線断面図である。
捲回電極体３は、セパレータ３３の捲き終わり端部３３ａが蓋６側から電池缶１の缶底２２に向かう向きで正面側の扁平面３ａ上に配置されている。そして、絶縁保護フィルム２は、底面カバー部５２の折り返し片部５２ｂの先端部５２ｄが捲回電極体３の缶底側の湾曲面から蓋６側の湾曲面に向かう向きで正面側の扁平面３ａ上に配置されている。図９のＢ部拡大図に示すように、折り返し片部５２ｂの先端部５２ｄは、セパレータ３３の捲き終わり端部３３ａに対して缶底側に所定距離ｄ２だけ離間した位置に配置されて、折り返し片部５２ｂの先端部５２ｄとセパレータ３３の捲き終わり端部３３ａとが隙間ｄ２を介して対向しており、互いに重ならないように配置されている。

このように、セパレータ３３の捲き終わり端部３３ａと絶縁保護フィルム２の折り返し片部５２ｂの先端部５２ｄとが互いに重ならないようにすることで、電池厚さ方向の寸法が、絶縁保護フィルム２の重なり分だけ大きくなるのを防ぐことができ、角形二次電池Ｃ１の厚さ方向の小型化を図ることができる。

本実施の形態では、折り返し片部５２ｂを有する絶縁保護フィルム２は、約５０μｍの厚さを有しており、セパレータ３３は、約２０〜３０μｍの厚さを有している。そして、図９のＢ部拡大図に示すように、セパレータ３３は、２枚重ねされているので、その厚さは、合計で４０〜６０μｍとなり、絶縁保護フィルム２とほぼ同じ厚さとなる。

したがって、折り返し片部５２ｂの表面と、正面対向部５１ｂ、５１ｃの表面とをほぼ面一の高さに揃えて平滑な面とすることができ、段差が形成されるのを防ぐことができる。したがって、電池缶１に挿入する際に段差が引っかかるのを防いで、角形二次電池Ｃ１の組立作業の円滑化を図ることができる。

図１０は、絶縁保護フィルムを粘着テープで固定した状態を示す斜視図である。
絶縁保護フィルム２は、図１０に示すように、捲回電極体３に巻き付けた後、粘着テープ２０ｂ及び粘着テープ２０ｃで固定される。粘着テープ２０ｂ（第２絶縁保護フィルム固定テープ）は、正面対向部５１ｂの一方の側端部５１ｆから正面対向部５１ｃの他方の側端部５１ｇに亘って貼着されている。粘着テープ２０ｃ（第１絶縁保護フィルム固定テープ）は、底面カバー部５２の折り返し片部５２ｂから正面対向部５１ｃに亘って貼着されている。

粘着テープ２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、捲回電極体３の扁平面３ａに沿う方向でそれぞれ離間した位置に配置されている。粘着テープ２０ｂ、２０ｃの配置位置は、扁平面３ａの中央位置よりもセル高さ方向あるいはセル幅方向に偏倚した位置が好ましい。本実施の形態では、粘着テープ２０ｂは、扁平面３ａの中央位置よりも捲回電極体３のセル高さ方向下側に偏倚した位置に貼着されており、粘着テープ２０ｃは、捲回電極体３のセル幅方向中央位置よりも正極側に偏倚した位置に貼着されている。

そして、粘着テープ２０ｂは、隙間ｄ１から露出するセパレータ３３の捲き終わり端部３３ａを覆う位置に貼り付けられている。したがって、捲き終わり端部３３ａを保護し、電池缶１内への挿入時に捲き終わり端部３３ａが電池缶１の開口部１ａに引っ掛かるのを防ぐことができる。

図１１は、粘着テープの貼付位置の他の実施例を示す斜視図である。
貼着テープ２０ｄは、正面対向部５１ｂの側端部５１ｆと正面対向部５１ｂの側端部５１ｇとが接近し、かつ底面カバー部５２の折り返し片部５２ｂの先端部５２ｄが接近する箇所に１箇所だけ貼り付けられており、捲回電極体３に絶縁保護フィルム２を固定している。すなわち、粘着テープ２０ｄは、折り返し片部５２から一対の正面対向部５１ｂ、５１ｃの両方に亘って貼着されている。粘着テープ２０ａと２０ｄは、捲回電極体３の扁平面３ａに沿う方向で互いに離間した位置に設けられている。この実施例によれば、図１０の構成と同様に、厚さ方向の寸法を小さくすることができ、さらに図１０の構成と比較して貼着テープ２０の数を少なくすることができる。

固定方法としては、粘着テープ２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ等で留める方法の他に、接着剤で留めてもよい。また、例えば一方のフィルム面に電解液によって反応や変質しない粘着材が塗布されたシール状の粘着フィルムを用いてもよく、粘着テープや接着剤を用いた場合よりも、容易に固定することができる。図１０に示す実施例では、粘着テープ２０ｂ、２０ｃの２箇所で固定しているが、これに限定されるものではなく、絶縁保護フィルム２の巻き付けを保持できるのであれば１箇所としてもよい。

本実施の形態に係わる角形二次電池Ｃ１によれば、扁平面３ａ上で折り返し片部５２ｂの先端部５２ｄがセパレータ３３の捲き終わり端部３３ａに対して缶底側に所定距離ｄ２だけ離間した位置に配置されており、互いに重ならないように配置されている。そして、側面カバー部５１の正面対向部５１ｂの側端部５１ｆと他方の正面対向部５１ｃの側端部５１ｇとが互いに捲回電極体３の捲回軸方向に所定距離ｄ１（図７を参照）だけ離間した位置に配置されており、互いに重ならないように配置されている。

したがって、電池厚さ方向の寸法が絶縁保護フィルム２の重なり分だけ大きくなるのを防ぐことができる。すなわち、捲回電極体３と絶縁保護フィルム２との重なりによって局所的に電池厚さ方向の厚みが厚くなる箇所を少なくして、捲回電極体３の扁平面３ａをフラット化することができ、電池の小型化、あるいは、容量増大を図ることができる。

なお、折り返し片部５２ｂの先端部５２ｄとセパレータ３３の捲き終わり端部３３ａの配置位置、側面カバー部５１の正面対向部５１ｂの側端部５１ｆと他方の正面対向部５１ｃの側端部５１ｇの配置位置、粘着テープ２０ａ〜２０ｃの配置位置は、上記した実施の形態で示した位置、すなわち、扁平面３ａの中央位置から捲回軸方向あるいはセル高さ方向に偏位した位置に限定されるものではなく、かかる位置に配置するとより好ましいというものであり、捲回軸方向中央位置に配置することを排除するものではない。

図１２、図１３は、絶縁保護フィルムの他の実施例を示す図である。
図１２、図１３は、捲回電極体に絶縁保護フィルムの側面カバー部を巻き付けた状態を示す斜視図であり、図７に対応する図である。

図１２に示す絶縁保護フィルム２は、側面カバー部５１の正面対向部５１ｂと５１ｃの長さが等しくなっている。例えば上述のように正面対向部５１ｂと５１ｃのうち、いずれか一方のみが極端に長いと、捲回電極体３の周りに捲き付けた際に、側端部５１ｇ、５１ｆのセル高さ方向のズレ量が大きくなる可能性があり、捲き付け作業に注意を要する。これに対して、捲回軸方向の長さをほぼ等しくすると、いずれか一方のセル高さ方向のズレ量が大きくなるのを防ぐことができ、側面カバー部５１を正規の位置に精度良く配置することができる。

また、図１２に示す例では、粘着テープ２０ａを、正面対向部５１ｂの側端部５１ｆと、正面対向部５１ｃの側端部５１ｇとの間の隙間ｄ１に配置している。したがって、粘着テープ２０ａと正面対向部５１ｂ又は５１ｃとが重なり合って電池厚さ方向の寸法が大きくなるのを防ぎ、角形二次電池の小型化を図ることができる。

図１３に示す絶縁保護フィルム２は、粘着テープ２０ａに沿って、正面対向部５１ｃの側端部５１ｇに切り欠き５１ｈが設けられている。切り欠き部５１ｈは、正面対向部５１ｃの側端部５１ｇを矩形に切り欠くことによって形成されている。切り欠き部５１ｈは、捲回電極体３のセパレータ３３の捲き終わり端部３３ａを留める粘着テープ２０ａから離間する位置に配置されており、相互に重なるのを避けるようになっている。

図１３に示す絶縁保護フィルム２によれば、正面対向部５１ｂの側端部５１ｆと正面対向部５１ｃの側端部５１ｇとの間の隙間ｄ１は、第２実施の形態と比較して狭くなっている。したがって、電池の厚さ方向の寸法が大きくなるのを防ぎつつ、捲回電極体３の表面をできるだけ多く覆うことができ、捲回電極体３の扁平面３ａが露出する面積をより少なくすることができる。

したがって、例えば電池缶１に挿入する際に、捲回電極体３のセパレータ３３を傷つけるのを防止することができる。また、絶縁保護フィルム２よりも摩擦係数が高いセパレータ３３と電池缶１との接触面積を少なくすることができ、容易に電池缶１に挿入することができる。

なお、上記した実施例では、正面対向部５１ｃの側端部５１ｇにのみ切り欠き部５１ｈを設けた場合について説明したが、正面対向部５１ｂの側端部５１ｆにのみ切り欠き部を設けてもよく、また、側端部５１ｇと５１ｆの両方に切り欠き部を設けてもよい。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

Ｃ１ 角形二次電池
１ 電池缶
１a 開口部
２ 絶縁保護フィルム
３ 捲回電極体
３ａ 正面側の扁平面（一方の扁平面）
４Ａ 正極集電板
４Ｂ 負極集電板
５ ガスケット
６ 蓋
６Ａ 正極側貫通孔
６Ｂ 負極側貫通孔
７ 絶縁板
８Ａ 正極外部端子
８Ｂ 負極外部端子
９ 注液口
１０ ガス排出弁
１１ 注液栓
１２Ａ 正極接続部
１２Ｂ 負極接続部
２０ａ 粘着テープ（セパレータ固定テープ）
２０ｂ 粘着テープ（第２絶縁保護フィルム固定テープ）
２０ｃ 粘着テープ（第１絶縁保護フィルム固定テープ）
２０ｄ 粘着テープ（第１絶縁保護フィルム固定テープ）
２１ 側壁部
２２ 缶底
３１ 正極体
３１a 正極箔
３１b 正極合剤
３１c 正極箔露出部
３１d 正極箔接続部
３２ 負極体
３２a 負極箔
３２b 負極合剤
３２c 負極箔露出部
３２d 負極箔接続部
３３ セパレータ
３３ａ 捲き終わり端部
５１ 側面カバー部
５１ａ 扁平面対向部
５１ｂ、５１ｃ 正面対向部
５１ｆ、５１ｇ 側端部
５２ 底面カバー部
５２ａ 湾曲面対向部
５２ｂ 折り返し片部
５２ｃ フラップ部
５２ｄ 先端部

Claims (10)

1. 正極体及び負極体が間にセパレータを介在させて捲回された扁平状の捲回電極体と、該捲回電極体を収容する有底の電池缶と、該電池缶の缶底に対向して開口する開口部を封止する蓋と、前記電池缶と前記捲回電極体との間に介在される絶縁保護フィルムを有する角形二次電池であって、
   前記捲回電極体は、前記捲回電極体の一対の湾曲面が蓋側と缶底側に分かれて配置され、最外周に捲回されている前記セパレータの捲き終わり端部が前記捲回電極体の一方の扁平面上で蓋側から缶底側に向かう向きに配置された姿勢状態で前記電池缶内に収容されており、
   前記絶縁保護フィルムは、前記捲回電極体の他方の扁平面に対向する第１扁平面対向部と、該第１扁平面対向部に連続して前記捲回電極体の缶底側の湾曲面に対向する湾曲面対向部と、該湾曲面対向部に連続して前記捲回電極体の一方の扁平面に対向する折り返し片部とを有しており、前記折り返し片部の先端部が前記セパレータの捲き終わり端部に対して缶底側に離間した位置に配置されており、
   前記絶縁保護フィルムは、前記捲回電極体の捲回軸方向に直交する方向を中心軸方向として前記捲回電極体に捲き付けられて前記捲回電極体の側面を覆う側面カバー部と、該側面カバー部に連続して前記捲回電極体の捲回軸方向に沿う方向を中心軸方向として前記捲回電極体に捲き付けられて缶底側の湾曲面を覆う底面カバー部と、を有しており、前記側面カバー部が前記第１扁平面対向部を有し、前記底面カバー部が前記湾曲面対向部と前記折り返し片部とを有することを特徴とする角形二次電池。
2. 前記側面カバー部は、前記第１扁平面対向部から互いに離間する方向に連続して前記捲回電極体の一方の扁平面にそれぞれ対向する一対の第２扁平面対向部を有しており、前記一対の第２扁平面対向部の各側端部が互いに前記捲回電極体の捲回軸方向に離間した位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
3. 前記捲回電極体の一方の扁平面に対して、前記一対の第２扁平面対向部のそれぞれが重ね合わされておりかつ前記一対の第２扁平面対向部同士は重なり合っておらず、前記一対の第２扁平面対向部に前記折り返し片部が重ね合わされていることを特徴とする請求項２に記載の角形二次電池。
4. 該捲回電極体の一方の扁平面上で前記セパレータの捲き終わり端部よりも蓋側から缶底側に亘って貼着されて前記セパレータの捲き終わり端部を固定するセパレータ固定テープと、
   前記折り返し片部から前記一対の第２扁平面対向部のうちの少なくとも一方の第２扁平面対向部に亘って貼着されて前記折り返し片部を前記第２扁平面対向部に固定する第１絶縁保護フィルム固定テープと、を有し、
   前記セパレータ固定テープと、前記第１絶縁保護フィルム固定テープは、前記捲回電極体の一方の扁平面に沿う方向で互いに離間した位置に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の角形二次電池。
5. 前記一対の第２扁平面対向部の一方の側端部から他方の側端部に亘って貼着されて前記一対の第２扁平面対向部を固定する第２絶縁保護フィルム固定テープを有し、
   前記セパレータ固定テープと、前記第１絶縁保護フィルム固定テープと、前記第２絶縁保護フィルム固定テープは、前記捲回電極体の一方の扁平面に沿う方向でそれぞれ離間した位置に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の角形二次電池。
6. 前記セパレータ固定テープは、前記一対の第２扁平面対向部の一方の側端部と他方の側端部との間に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の角形二次電池。
7. 前記一対の第２扁平面対向部の少なくともいずれか一方の側端部には、前記セパレータ固定テープから離間する切り欠き部が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の角形二次電池。
8. 前記第１絶縁保護フィルム固定テープは、前記折り返し片部から前記一対の第２扁平面対向部のそれぞれに亘って貼着されて前記折り返し片部と前記一対の第２扁平面対向部を互いに固定していることを特徴とする請求項４に記載の角形二次電池。
9. 前記絶縁保護フィルムは、前記セパレータの１枚分の厚さよりも厚く、３枚分の厚さよりも薄い厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
10. 前記セパレータの捲き終わり端部は、前記捲回電極体の扁平面の中央位置よりも缶底側の湾曲面に接近する方向に偏倚した位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。

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