JP7118907B2 - 二次電池及び二次電池の絶縁カバー - Google Patents

Description

本発明は、二次電池及び二次電池の絶縁カバーに関する。

二次電池の構造の一つとして、ケース、ケースに収容された電極体、及びケースの開口を封止した蓋部を有するものがある。電極体は、基材に正極合剤を設けた正極板と、基材に負極合剤を設けた負極板と、セパレータとを含む。電極体の構造として、正極板、負極板及びそれらの間に介在するセパレータが重ねられたものが捲回された捲回型のものと、複数の正極板、複数の負極板及びそれらの間に介在するセパレータとが積層された積層型のものとが知られている（例えば特許文献１，２参照）。

電極体には、二次電池の正極端子及び負極端子に電気的にそれぞれ接続する集電タブが設けられる。電極体における集電タブの位置は、電極体の構造等によって異なる。例えば、捲回型の電極体は、特許文献１に記載されたように、電極体の両端に、正極側の集電タブ及び負極側の集電タブをそれぞれ設ける構造が一般的である。積層型の電極体（以下、極板群という）には、極板群の一方の端部に正負両方の集電タブを設ける構造のものがある。このように極板群の一方の端部に集電タブを設けると、捲回型の電極体に比べて集電タブの占有スペースを縮小できる分、極合剤の占有スペースを大きくすることが可能であるため、電池容量の増大を図ることができるといった利点を有する。

特開２０１６－６２６４５号公報 特開２０１８－１０８５０号公報

極板群を備える二次電池を組み立てる際、まず極板群の一方の端部に設けられた正極の集電タブ及び負極の集電タブと、二次電池の蓋部に設けられる集電部とを電気的に接合する。次いで、集電タブを介して蓋部に連結された極板群に、絶縁体からなるフィルムを被せる。

次いで、フィルムを被せた極板群をケースに収容する。このとき、蓋部の上から押圧力が加えられることによって、極板群とケースの内周面との間に摩擦力を生じさせつつ、極板群をケース内に押し込む。極板群は、集電タブを介して蓋部側に構造的に連結され、極板群はケースの内周面に保持されているため、蓋部に加えられた押圧力は、集電タブを介して、集電タブを除く本体部分に加わる。

しかし、極板群の集電タブは、金属箔からなる基材の一部として形成されているため、押圧力が加えられることにより変形しやすい。上述したように、集電タブは、正極板及び負極板と、正極端子及び負極端子とを電気的に接続する機能を有するため、変形は好ましくない。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、正極及び負極の集電タブが一方の端部に位置する極板群を備える二次電池について、集電タブの変形を抑制することにある。

上記課題を解決する二次電池は、集電タブを一端に有する矩形状の基材と、当該基材に設けられた極合剤とを含む複数の極板を有する二次電池であって、複数の前記極板を、セパレータを介して、前記集電タブの位置を電極毎に揃えた状態で積層した極板群と、前記集電タブが接合される集電部が設けられる蓋部と、絶縁材料からなり、前記極板群の一部を覆う絶縁カバーと、前記絶縁カバーに収容された前記極板群を電解質とともに収容するケースと、を備え、前記絶縁カバーは、前記極板群のうち、積層方向の端に位置する前面及び背面にそれぞれ対向する前壁部及び後壁部、前記集電タブが位置する上面及びその反対側の下面との間に位置する１対の側面にそれぞれ対向する１対の側壁部を有し、前記側壁部は、前記絶縁カバーに収容された前記極板群の上面よりも上方に突出し、前記蓋部が連結され且つ前記絶縁カバーに収容された前記極板群を前記ケースに挿入する際に前記蓋部と当接する当接面を有する。

上記課題を解決する二次電池の絶縁カバーは、集電タブを一端に有する矩形状の基材及び当該基材に設けられた極合剤を含む複数の極板をセパレータを介して前記集電タブの位置を揃えた状態で積層した極板群と、前記集電タブが接合される集電部が設けられる蓋部と、前記極板群を電解質とともに収容するケースとを有する二次電池に用いられる絶縁カバーであって、前記極板群のうち、積層方向の端に位置する前面及び背面にそれぞれ対向する前壁部及び後壁部、前記集電タブが位置する上面及びその反対側の下面との間に位置する１対の側面にそれぞれ対向する１対の側壁部を有し、前記側壁部は、前記絶縁カバーに収容された前記極板群の上面よりも上方に突出し、前記蓋部が連結され且つ前記絶縁カバーに収容された前記極板群を前記ケースに挿入する際に前記蓋部と当接する当接面を有する。

上記構成によれば、絶縁カバーに収容され蓋部と構造的に連結された極板群が、蓋部に押圧力が加えられることによりケースに押し込まれるとき、絶縁カバーの側壁部の当接面と蓋部とが当接し、蓋部が側壁部によって支持される。このため、蓋部に加えられた押圧力が、集電タブに加わることを抑制することができる。したがって、正極及び負極の集電タブが一方の端部に位置する極板群を備える二次電池において、集電タブの変形を抑制することができる。

上記二次電池について、前記前壁部と前記後壁部との間の最短距離が、前記極板群が前記絶縁カバーに収容された際に、前記前壁部及び前記後壁部が前記極板群の前記前面及び前記背面に当接するように、前記極板群の積層方向の長さ以下とされることが好ましい。

上記構成によれば、極板群は、絶縁カバーの前壁部と後壁部との間に挟まれた状態で保持される。このため、極板群の復元力（スプリングバック）等に起因する極板群の厚さの増大を防ぐことができる。

上記二次電池について、前記側壁部の厚さが、前記前壁部及び前記後壁部の厚さよりも大きいことが好ましい。
上記構成によれば、絶縁カバーの側壁部の厚さが前壁部及び後壁部の厚さよりも大きいため、絶縁カバーの強度を高めることができる。一方、絶縁カバーの前壁部及び後壁部を薄くすることで、二次電池を前壁部から後壁部に向かう方向にコンパクトにすることができる。

上記二次電池について、１対の前記側壁部の最短距離は、前記極板群が前記絶縁カバーに収容された状態で前記側壁部と前記極板群との間に空間が設けられるように、前記極板群の一方の前記側面から他方の前記側面に向かう方向に沿った幅よりも大きいことが好ましい。

上記構成によれば、絶縁カバーに収容された極板群と、絶縁カバーの側壁部との間には空間が設けられる。このため、極板群１４の積層面と、絶縁カバーの側壁部とが接触しないので、極板群を構成する極板がずれる等、積層状態が崩れたり、変形したりすることを抑制することができる。

上記二次電池について、１対の前記側壁部の少なくとも一方は、前記絶縁カバーの内側と外側とを連通する連通孔を有することが好ましい。
上記構成によれば、ケースに注入された電解質を、連通孔を介して流動させることにより、絶縁カバーとケースとの間にも電解質を充填することができる。また、二次電池の充放電に伴う極板群の膨張及び収縮に伴い、連通孔を介して、電解質を絶縁カバー外に流出させたり絶縁カバー内に流入させたりすることができる。

上記二次電池について、前記絶縁カバーは、前記蓋部が連結された前記極板群がその内側に収容された際に、前記極板群の上面に位置する前記集電タブ及び金属材からなる前記蓋部との間に介在する前記上壁部を有することが好ましい。

上記構成によれば、絶縁カバーの上壁部は、集電タブと金属材からなる蓋部との間に介在するので、集電タブと蓋部との接触による正負極短絡を防ぐことができる。
上記二次電池について、前記上壁部の厚さが、前記極板群の前面及び背面にそれぞれ対向する前壁部及び後壁部の厚さよりも大きいことが好ましい。

上記構成によれば、絶縁カバーの上壁部の厚さが前壁部及び後壁部の厚さよりも大きいため、絶縁カバーの強度を高めることができる。一方、絶縁カバーの前壁部及び後壁部を薄くすることで、二次電池を前壁部から後壁部に向かう方向にコンパクトにすることができる。

上記二次電池について、前記絶縁カバーは、前記極板群の下面に対向する底壁部を有することが好ましい。
上記構成によれば、絶縁カバーは底壁部を有するので、ケースが金属材からなる場合に、極板群とケースとの間に介在することによってケースと極板群との短絡を防ぐことができる。

上記二次電池について、前記絶縁カバーの前面及び背面は、前記極板群が前記ケースに収容される過程及び前記ケースに収容された状態で、前記ケースの内周面であって前記前面と対向する面と前記背面と対向する面と当接することが好ましい。

上記構成によれば、絶縁カバーの前面及び背面は、ケースに収容された状態でケースの内周面に当接するので、絶縁カバーの前面から背面に向かう方向において、二次電池をコンパクトにすることができる。また、絶縁カバーに収容された極板群は、絶縁カバーがケースの内周面を摺動しながら、ケースに収容される。このため、極板群をケースに保持させながら、ケース内に収容することができる。

本発明によれば、正極及び負極の集電タブが一方の端部に位置する極板群を備える二次電池について、集電タブの変形を抑制することができる。

二次電池を具体化した一実施形態について、その斜視構造の概略を示す図。 同実施形態における極板群の構造を説明する模式図。 同実施形態における蓋部に連結された極板群の斜視図。 同実施形態における絶縁カバーの斜視図。 同実施形態における二次電池の内部の構造体の分解斜視図。 同実施形態における絶縁カバーの一部を拡大した図。 同実施形態における電池構成体をケースに収容する工程を説明する図。 同実施形態における二次電池の集電部近傍における断面図。 他の実施形態における絶縁カバーの分解斜視図。 他の実施形態における絶縁カバーの斜視図。 他の実施形態における絶縁カバーの斜視図。

図１～図８を参照して、本発明の一実施形態について説明する。以下では、二次電池をリチウムイオン二次電池に具体化した例について説明する。
図１に示すように、二次電池１１は、開口部を有するケース１２と、ケース１２の開口部を封止する蓋部１３とを備える。ケース１２及び蓋部１３は、金属材から形成されている。蓋部１３には、正極端子２１を含む正極集電部２０と、負極端子３１を含む負極集電部３０とが設けられている。ケース１２には、極板群１４及び電解質が収容されている。蓋部１３には、電池の内圧に応じて電池内の気体を放出する放出部４０と、電解質を注入する注入孔４１とが設けられている。

図２に示すように、極板群１４は、複数の正極板１５と複数の負極板１６とが、セパレータ１７を介して交互に積層された積層体である。正極板１５は、正極基材１８と、正極基材１８の両面に設けられた正極合剤層１９とを含む。正極基材１８は、金属箔（又は薄い金属板）から形成され、長方形状に成形されている。正極基材１８は、端部から延出される正極タブ１８Ａ（集電タブ）が設けられている。正極タブ１８Ａには、正極合剤は設けられていない。正極タブ１８Ａは、正極基材１８の長辺に対応する上端及び下端のうち、上端に設けられている。また、正極タブ１８Ａは、上端のうち、その中心から、一側方に向かって（図２中左側）所定距離だけずれた位置に設けられている。

正極基材１８を構成する材料は、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金を含む。正極合剤を構成する材料は、正極活物質であるリチウム含有複合酸化物や、結着剤や、導電剤等を含む。

負極板１６は、負極基材２３と、負極基材２３の両面に設けられた負極合剤層２４とを含む。負極基材２３は、金属箔から形成され、矩形状に成形されている。負極基材２３は、端部から延出される負極タブ２３Ａ（集電タブ）が設けられている。負極タブ２３Ａには、負極合剤は設けられていない。負極タブ２３Ａは、負極基材２３の幅の方向の中心から、他側方に向かって（図２中右側）所定距離だけずれた位置に設けられている。

負極基材２３を構成する材料は、例えば、銅やニッケルを含む。負極合剤を構成する材料は、負極活物質を含む粒子や、結着剤や、導電剤等を含む。負極活物質は、リチウムを吸蔵・放出可能な材料であり、例えば、黒鉛などの炭素、金属リチウム、リチウム合金である。

正極板１５及び負極板１６は、正極タブ１８Ａの位置及び負極タブ２３Ａの位置を揃えた状態で積層される。つまり、正極板１５は、正極タブ１８Ａが、正極基材１８の上側の端部であって且つ幅方向の中央位置から一側方に寄った位置に配置するように重ねられる。負極板１６は、負極タブ２３Ａが、負極基材２３の上側の端部であって且つ幅方向の中央位置から他側方に位置するように重ねられる。複数の正極板１５の正極タブ１８Ａは、束状に集められて、正極タブ群を構成する。複数の負極板１６の負極タブ２３Ａは、束状に集められて、負極タブ群を構成する。このように、正極タブ群及び負極タブ群を極板群１４の同じ端部に位置させることにより、捲回型の電極体のように集電タブを異なる端部にそれぞれ設けるよりも、正極タブ群及び負極タブ群が占有するスペースを縮小することができる。なお、極板群１４には、正極タブ群及び負極タブ群は含まれない。

セパレータ１７は、絶縁材料から形成され、正極板１５及び負極板１６とほぼ等しい大きさに形成されている。極板群１４のうち積層方向における最前の層と最後の層には、セパレータ１７が配置される。

図３は、蓋部１３と極板群１４とが組み合わせられた電池構成体２９である。極板群１４は、正極タブ群２５及び負極タブ群２６が位置する上端部である上面１４Ａ、上面１４Ａの反対側に位置する端部である下面１４Ｂ、側面１４Ｃ，１４Ｄ、前面１４Ｅ，背面１４Ｆを有する。正極タブ群２５及び負極タブ群２６は、蓋部１３に構造的に連結された極板群１４のうち、蓋部１３側の面（端部）に配置されている。正極タブ群２５は、蓋部１３に設けれた正極集電部２０の正極端子２１と電気的に接続されている。負極タブ群２６は、蓋部１３に設けれた負極集電部３０の負極端子３１と電気的に接続されている。上面１４Ａ、下面１４Ｂ、側面１４Ｃ及び側面１４Ｄは、複数の正極板１５及び複数の負極板１６の端面が現れた積層面である。下面１４Ｂから上面１４Ａまでの最短距離を高さＨ１、側面１４Ｃから側面１４Ｄまでの最短距離を幅Ｗ１、前面１４Ｅから背面１４Ｆまでの最短距離を奥行Ｄ１とする。この極板群１４は、ケース１２に収容される前に、絶縁材料からなる絶縁カバーに収容される。

図４に示すように、極板群１４を収容する絶縁カバー５０は、直方体の形状を有し、極板群１４を収容する内部空間を有する。絶縁カバー５０は、上壁部５１、底壁部５２、左側及び右側の側壁部５３、前壁部５５、及び後壁部５６を有する。

上壁部５１は、蓋部１３よりも若干小さい大きさ又は蓋部１３と同じ大きさに形成されている。上壁部５１の長手方向の両端には、貫通孔５７が形成されている。一方の貫通孔５７には、正極集電部２０の一部が収容される。他方の貫通孔５７には、負極集電部３０の一部が収容される。１対の貫通孔５７の間には、上記した弁機構を収容する孔部５８が形成されている。一方の貫通孔５７と孔部５８との間、及び他方の貫通孔５７と孔部５８との間には、凹部５９がそれぞれ形成されている。一方の凹部５９は、極板群１４が絶縁カバー５０に収容された場合に、蓋部１３と正極タブ群２５との間に介在して、正極集電部２０と正極タブ群２５とを絶縁する。他方の凹部５９は、極板群１４が絶縁カバー５０に収容された場合に、蓋部１３と正極タブ群２５との間に介在して、負極集電部３０と負極タブ群２６とを絶縁する。さらに、凹部５９と孔部５８との間には、電解質を注入するための注入孔５４が形成されている。注入孔５４は、図示のように複数であってもよく、一つであってもよい。

絶縁カバー５０に極板群１４を収容した状態で、各側壁部５３は、極板群１４の上面１４Ａよりも上方に突出する。また、左側の側壁部５３の上端面及び右側の側壁部５３の上端面は、絶縁カバー５０に収容された電池構成体２９がケース１２に押し込まれる際に、蓋部１３と当接可能な当接面６０として機能する。

図５に示すように、絶縁カバー５０は、第１カバー部材５０Ａと第２カバー部材５０Ｂとから形成されている。第１カバー部材５０Ａは、前壁部５５と、上壁部５１の一部である前方上壁部６１、底壁部５２の一部である前方底壁部６２、左側の側壁部５３の一部である前方側壁部６３、右側の側壁部５３の一部である前方側壁部６３とを含む。前方上壁部６１には、貫通孔５７を構成する切欠部６７と、孔部５８を構成する切欠部６８と、凹部５９を構成する前方凹部６９と、注入孔５４を構成する切欠部６４が形成されている。

第２カバー部材５０Ｂは、後壁部５６と、上壁部５１の一部である後方上壁部７１、底壁部５２の一部である後方底壁部７２、側壁部５３の各々の一部である後方側壁部７３とを含む。後方上壁部７１には、前方上壁部６１と同様に、切欠部７４，７７，７８及び後方凹部７９が形成されている。なお、前方上壁部６１及び後方上壁部７１の厚さは同一であり、前方底壁部６２及び後方底壁部７２の厚さは同一である。また前方側壁部６３及び後方側壁部７３の厚さは同一である。

第１カバー部材５０Ａと第２カバー部材５０Ｂとが組み合わされることにより、切欠部６７，７７によって貫通孔５７が構成され、切欠部６８，７８によって孔部５８が構成される。また、前方凹部６９及び後方凹部７９によって凹部５９が構成され、切欠部６４，７４によって注入孔５４が構成される。

絶縁カバー５０の内部空間１００の高さ、すなわち底壁部５２の内面から上壁部５１の内面までの最短距離である高さＨ２は、極板群１４の高さＨ１よりも大きい。より具体的には、内部空間１００の高さＨ２は、極板群の高さＨ１に、集電タブ群（正極タブ群２５，負極タブ群２６）の高さを加算した高さ以上である。これにより、内部空間１００に極板群１４を収容しても、絶縁カバー５０の上壁部５１と極板群１４の上面１４Ａとは当接しない。また、絶縁カバー５０の上壁部５１と正極タブ群２５及び負極タブ群２６とは接触しても接触しなくてもよい。

また、絶縁カバー５０に極板群１４を収容した際、蓋部１３と上壁部５１及び側壁部５３とが当接して極板群１４の高さ位置が決まる。このとき、極板群１４と底壁部５２との間に空間が設けられてもよいし、極板群１４の底面と底壁部５２とが当接してもよい。

また、絶縁カバー５０の底面から上面までの高さＨ３は、ケース１２の開口を蓋部１３で封止することにより形成されるケース１２の収容空間の高さ以下である。つまり、絶縁カバー５０は、電池構成体２９を収容する絶縁カバー５０がケース１２に収容された際に、上壁部５１が蓋部１３よりもケース１２の内側となるように形成されている。

また、内部空間１００の幅Ｗ２は、極板群１４の幅Ｗ１よりも大きい（Ｗ２＞Ｗ１）。したがって、内部空間１００に極板群１４を左右偏り無く収容することによって、絶縁カバー５０の左側の側壁部５３と極板群１４の側面１４Ｃとの間、右側の側壁部５３と極板群１４の側面１４Ｄとの間には、空間が設けられる。左側の側壁部５３と極板群１４の側面１４Ｃの最短距離（幅方向の長さ）、及び右側の側壁部５３と極板群１４の側面１４Ｄの最短距離（幅方向の長さ）は、数ミリメートルであって、上壁部５１と極板群１４との間に設けられる空間の高さよりも短いことが好ましい。したがって、積層面である側面１４Ｃ，１４Ｄと、絶縁カバー５０の側壁部５３とが接触しないので、極板群１４を構成する極板がずれたり、変形したりすることを抑制することができる。

また、絶縁カバー５０の前壁部５５と後壁部５６との最短距離、すなわち内部空間１００の奥行Ｄ２（図４参照）は、極板群１４の奥行Ｄ１以下である。これにより、極板群１４を絶縁カバー５０の内部空間１００に収容すると、極板群１４の最前層の及び最後の層に位置するセパレータ１７が、前壁部５５及び後壁部５６に当接する。このように絶縁カバー５０が、極板群１４を前後から保持することにより、極板の積層状態が崩れることを抑制することができる。

極板群１４を絶縁カバー５０に収容する際は、蓋部１３が連結された極板群１４のうち、前面１４Ｅ側に第１カバー部材５０Ａを配置し、背面１４Ｆ側に第２カバー部材５０Ｂを配置する。そして、第１カバー部材５０Ａ及び第２カバー部材５０Ｂによって、極板群１４を挟む。このとき、第１カバー部材５０Ａ及び第２カバー部材５０Ｂを互いに固定してもよい。例えば、接着剤等により互いに接着させてもよく、レーザ溶接等により固定してもよく、その他の方法により固定してもよい。

極板群１４を第１カバー部材５０Ａ及び第２カバー部材５０Ｂの間に保持することにより、絶縁カバー５０の上壁部５１は、電池構成体２９の蓋部１３と極板群１４との間に介在する。また、一方の貫通孔５７には、正極集電部２０の一部が収容され、他方の貫通孔５７には、負極集電部３０の一部が収容される。また、正極集電部２０及び負極集電部３０の一部がそれぞれ凹部５９に収容される。また、絶縁カバー５０の前壁部５５と後壁部５６とは極板群１４に接触している。

図６を参照して、絶縁カバー５０の前壁部５５、後壁部５６、上壁部５１、側壁部５３の厚さについて説明する。なお、前壁部５５の厚さと後壁部５６の厚さとは同一である。さらに、１対の側壁部５３の厚さは同一である。

側壁部５３の厚さＴ２は、前壁部５５及び後壁部５６の厚さＴ１よりも大きい（Ｔ２＞Ｔ１）。また、上壁部５１の厚さＴ３は、前壁部５５及び後壁部５６の厚さＴ１よりも大きい（Ｔ３＞Ｔ１）。なお、上壁部５１の厚さＴ３は、凹部５９を除く部分の厚さである。側壁部５３の厚さＴ２と、上壁部５１の厚さＴ３とは同じでもよく、異なっていてもよい。また、底壁部５２の厚さも、特に限定されない。また、上壁部５１、側壁部５３、前壁部５５、及び後壁部５６に部分的に薄い肉薄部分が形成されるなど、各壁部が均一の厚さでない場合には、上記厚さＴ１～Ｔ３は、厚さ毎に分けられた部分のうち、壁部での占有比率が最も大きい部分の厚さとする。

図７に示すように、絶縁カバー５０の前面８０から背面８１までの最短距離である奥行Ｄ３は、ケース１２の収容空間９０の奥行長さＤ４よりも若干小さく形成されている。これにより、絶縁カバー５０に収容された電池構成体２９をさらにケース１２の収容空間９０に収容した際に、絶縁カバー５０の前面８０及び背面８１が、ケース１２の内側面９１に当接する。また、絶縁カバー５０に収容された電池構成体２９をケース１２の収容空間９０に挿入する際、絶縁カバー５０とケース１２との間に摩擦力が発生する。これにより、電池構成体２９は、絶縁カバー５０をケース１２に保持させながら、ケース１２に押し込まれる。

絶縁カバー５０に収容された電池構成体２９をケース１２の収容空間９０に挿入する際、電池構成体２９は、蓋部１３に押圧力が加えられることによりケース１２に押し込まれる。このとき、蓋部１３は、絶縁カバー５０の側壁部５３の上端面である当接面６０と、上壁部５１の上面とに当接している。このため、蓋部１３に加えられた押圧力は、極板群１４に伝わることなく、絶縁カバー５０の側壁部５３及び上壁部５１に加わり、極板群１４を収容した絶縁カバー５０ごとケース１２に圧入される。したがって、蓋部１３をケース１２に押し込んでも、構造的に脆弱な正極タブ群２５及び負極タブ群２６の変形を抑制することができる。また、絶縁カバー５０に収容された電池構成体２９をケース１２に押し込む際、極板群１４には直接的に押圧力が加わらないので極板群１４の積層状態が崩れることも抑制される。

図８は、二次電池の内部構造を示す。電池構成体２９は、絶縁カバー５０及びケース１２に収容されている。なお図８は、正極集電部２０の手前でケース１２、蓋部１３及び絶縁カバー５０のみを部分的に切断した場合の断面を示しており、正極集電部２０については断面を示していない。

極板群１４の正極タブ群２５は、正極集電部２０の集電端子２０Ａに電気的に接続されている。集電端子２０Ａは、蓋部１３の貫通孔５７に挿通されたカシメ端子２０Ｂを介して、正極端子２１側と接続されている。正極端子２１と蓋部１３との間には、絶縁材料からなる絶縁部２０Ｃが設けられている。蓋部１３の下面に設けられた突部１３Ａは、絶縁カバー５０の凹部５９に収容される。

正極タブ群２５と蓋部１３との間には、絶縁カバー５０の上壁部５１が介在している。したがって、極板群１４の蓋部１３側の端部に、正極及び負極両方の集電タブを設ける場合でも、上壁部５１を介在させることによって、正極タブ群２５と金属からなる蓋部１３との接触による正負極短絡を防ぐことができる。

本実施形態の効果について説明する。
（１）絶縁カバー５０の側壁部５３は、絶縁カバー５０に収容された極板群１４の高さＨ１よりも高く、極板群１４の上面１４Ａよりも上方に突出する。また、側壁部５３は、蓋部１３が連結され且つ絶縁カバー５０に収容された極板群１４をケース１２に挿入する際に蓋部１３と当接する当接面６０を有する。これにより、絶縁カバー５０に収容され蓋部１３と構造的に連結された極板群１４が、蓋部１３に押圧力が加えられることによりケース１２に押し込まれるとき、絶縁カバー５０の側壁部５３の当接面６０と蓋部１３とが当接することによって、蓋部１３が側壁部５３によって支持される。このため、蓋部１３に加えられた押圧力が、正極タブ群２５及び負極タブ群２６に加わることを抑制することができる。したがって、正極及び負極の集電タブが一方の端部に位置する極板群を備える二次電池において、正極タブ群２５及び負極タブ群２６の変形を抑制することができる。

（２）前壁部５５と後壁部５６との間の最短距離である奥行Ｄ２が、極板群１４が絶縁カバー５０に収容された際に、前壁部５５及び後壁部５６が極板群１４の前面及び背面に当接するように、極板群の積層方向の奥行Ｄ１以下とされる。これにより、極板群１４は、絶縁カバー５０の前壁部５５と後壁部５６との間に保持されるため、正極板１５及び負極板１６の復元力（スプリングバック）等に起因する極板群１４の厚さの増大を防ぐことができる。

（３）絶縁カバー５０の側壁部５３の厚さが、前壁部５５及び後壁部５６の厚さよりも大きいため、絶縁カバー５０の強度を高めることができる。一方、絶縁カバーの前壁部５５及び後壁部５６を薄くすることで、二次電池１１を前壁部５５から後壁部５６に向かう奥行方向にコンパクトにすることができる。

（４）１対の側壁部５３の最短距離である幅Ｗ２は、極板群１４が絶縁カバー５０に収容された状態で側壁部５３と極板群１４との間に空間が設けられるように、極板群１４の幅Ｗ１よりも大きい。このため、極板群１４のうち積層面である側面１４Ｃ，１４Ｄと、絶縁カバー５０の側壁部５３とが接触しないので、極板群１４を構成する極板がずれたり、変形したりすることを抑制することができる。

（５）絶縁カバー５０の上壁部５１は、正極タブ群２５及び負極タブ群２６と金属材からなる蓋部１３との間に介在するので、正極タブ群２５及び負極タブ群２６と蓋部１３との接触による正負極短絡を防ぐことができる。

（６）絶縁カバー５０の上壁部５１の厚さＴ３が前壁部５５及び後壁部５６の厚さＴ１よりも大きいため、絶縁カバー５０の強度を高めることができる。一方、絶縁カバー５０の前壁部５５及び後壁部５６を薄くすることで、二次電池１１を前壁部５５から後壁部５６に向かう奥行方向にコンパクトにすることができる。

（７）絶縁カバー５０は底壁部５２を有するので、極板群１４と金属材からなるケース１２との間に介在することによって正負極短絡を防ぐことができる。
（８）絶縁カバー５０の前面８０及び背面８１は、ケース１２に収容された状態でケース１２の内周面に当接するので、絶縁カバー５０の前面８０から背面８１に向かう奥行方向において、二次電池１１をコンパクトにすることができる。また、絶縁カバー５０に収容された極板群１４は、絶縁カバー５０がケース１２の内周面を摺動しながら、ケース１２に収容される。このため、極板群１４をケース１２に保持させながら、ケース１２内に収容することができる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・絶縁カバー５０は、上壁部５１、底壁部５２、側壁部５３、前壁部５５、及び後壁部５６を有するものとしたが、少なくとも蓋部１３が押し込まれた際に正極タブ群２５及び負極タブ群２６の変形を抑制できるものであればよく、この構成に限定されるものではない。以下に、他の構成の例を説明する。

図９に示すように、絶縁カバー５０は、底壁部５２を省略し、その下端側に開口９２を設けた構成にしてもよい。この態様であっても、蓋部１３を鉛直方向において極板群１４の上側に配置した場合に、蓋部１３は絶縁カバー５０の上壁部５１に支持されるので、極板群１４は絶縁カバー５０から抜け落ちることはない。また、上記構成によれば、二次電池の充放電に伴う極板群の膨張及び収縮に伴い、絶縁カバー５０の下端側の開口を介して、電解質を絶縁カバー外に流出させたり絶縁カバー内に流入させたりすることができる。

図１０に示すように、絶縁カバー５０の左側の側壁部５３及び右側の側壁部５３の少なくとも一方に切欠部８５（連通孔）を設けるようにしてもよい。切欠部８５は、図示のように、側壁部５３に複数形成してもよいし、単数形成してもよい。この切欠部８５によって、絶縁カバー５０が装着された極板群１４をケース１２内に収容した状態で、ケース１２に電解質を注入する際、ケース１２内の隅々まで電解質を充填させることができる。また、二次電池の充放電に伴う極板群の膨張及び収縮に伴い、切欠部８５を介して、電解質を絶縁カバー外に流出させたり絶縁カバー内に流入させたりすることができる。

また、絶縁カバー５０の前壁部５５及び後壁部５６の少なくとも一方に切欠部（連通孔）を設けるようにしてもよい。切欠部は、１つの壁部について１つであってもよく、複数であってもよい。また、切欠部は、前壁部５５の長手方向に沿って長方形状に切り欠いてもよいし、それ以外の形状に切り欠いてもよい。

図１１に示すように、絶縁カバー５０は、上壁部５１を省略し、上端に開口９３を設けた構成であってもよい。この場合であっても、正極タブ群２５及び負極タブ群２６と上壁部５１との間に、別の部材や空間を設けること等で絶縁すれば正負極短絡を抑制することができる。

・第１カバー部材５０Ａと第２カバー部材５０Ｂとは、互いを構造的に結合する構造をそれぞれ有していてもよい。例えば、樹脂の弾性力を利用して、一方を他方に嵌め込むスナップフィット構造や、凹凸構造を有していてもよい。

・極合剤は、基材の少なくとも一つの面に位置すればよく、基材の片面のみに位置することも可能である。
・上記実施形態では、正極板１５、負極板１６、及びセパレータ１７が長方形状である場合について例示した。しかしこれに限らず、正極板、負極板、及びセパレータは、二次電池の電極板を構成することができればよく、正方形状等のその他の矩形状であってもよい。

・正極タブ１８Ａや負極タブ２３Ａの形状は、非水系電池の形状などに応じて適宜設定されるものであり、他の形状に変更可能である。
・上記実施形態では、二次電池を、ケース１２内に１つの極板群１４を有する構造としたが、ケース１２内に複数の極板群１４を有する構造としてもよい。例えば複数の極板群は、ケース１２内で直列に接続される。

・上記実施形態では、二次電池１１がリチウムイオン二次電池である場合について例示した。しかし、これに限らず、二次電池は、その他の非水系電解質の二次電池であってもよいし、ニッケル水素二次電池等の水系電解質の二次電池であってもよい。例えばニッケル水素二次電池は、ニッケル金属等からなる基材に水酸化ニッケル等を含む正極合剤を備えた正極板と、金属材からなる基材に水素吸蔵合金を含む負極合剤を備えた負極板とをセパレータを介して積層した極板群を有する。

・二次電池１１は、電気自動車、ハイブリッド自動車、ガソリン自動車やディーゼル自動車等の車両やその他の移動体に用いられてもよい。又は、固定設置されてもよい。

１１…二次電池、１２…ケース、１３…蓋部、１４…極板群、１４Ａ…上面、１４Ｂ…下面、１４Ｃ，１４Ｄ…側面、１４Ｅ…前面、１４Ｆ…背面、１８…基材としての正極基材、１８Ａ…集電タブとしての正極タブ、１９…極合剤としての正極合剤層、２０…集電部としての正極集電部、２３…基材としての負極基材、２３Ａ…集電タブとしての負極タブ、３０…集電部としての負極集電部、５０…絶縁カバー、５５…前壁部，５６…後壁部、５３…側壁部、６０…当接面。

Claims (10)

1. 集電タブを一端に有する矩形状の基材と、当該基材に設けられた極合剤とを含む複数の極板を有する二次電池であって、
   複数の前記極板を、セパレータを介して、前記集電タブの位置を電極毎に揃えた状態で積層した極板群と、
   前記集電タブが接合される集電部が設けられる蓋部と、
   絶縁材料からなり、前記極板群の一部を覆う絶縁カバーと、
   前記絶縁カバーに収容された前記極板群を電解質とともに収容するケースと、を備え、
   前記絶縁カバーは、
   前記極板群のうち、積層方向の端に位置する前面及び背面にそれぞれ対向する前壁部及び後壁部と、前記集電タブが位置する前記極板群の上面及びその反対側の下面の間に位置する１対の側面にそれぞれ対向する１対の側壁部とを有し、
   前記側壁部は、前記絶縁カバーに収容された前記極板群の上面よりも上方に突出し、前記蓋部が連結され且つ前記絶縁カバーに収容された前記極板群を前記ケースに挿入する際に前記蓋部と当接する当接面を有し、
   前記側壁部の厚さは、前記前壁部及び前記後壁部の厚さよりも大きい
   二次電池。
2. 集電タブを一端に有する矩形状の基材と、当該基材に設けられた極合剤とを含む複数の極板を有する二次電池であって、
   複数の前記極板を、セパレータを介して、前記集電タブの位置を電極毎に揃えた状態で積層した極板群と、
   前記集電タブが接合される集電部が設けられる蓋部と、
   絶縁材料からなり、前記極板群の一部を覆う絶縁カバーと、
   前記絶縁カバーに収容された前記極板群を電解質とともに収容するケースと、を備え、
   前記絶縁カバーは、
   前記極板群のうち、積層方向の端に位置する前面及び背面にそれぞれ対向する前壁部及び後壁部と、前記集電タブが位置する前記極板群の上面及びその反対側の下面の間に位置する１対の側面にそれぞれ対向する１対の側壁部と、上壁部とを有し、
   前記側壁部は、前記絶縁カバーに収容された前記極板群の上面よりも上方に突出し、前記蓋部が連結され且つ前記絶縁カバーに収容された前記極板群を前記ケースに挿入する際に前記蓋部と当接する当接面を有し、
   前記上壁部は、前記蓋部が連結された前記極板群が前記絶縁カバーの内側に収容された際に、前記極板群の上面に位置する前記集電タブ及び金属材からなる前記蓋部との間に介在する
   二次電池。
3. 前記前壁部と前記後壁部との間の最短距離が、前記前壁部及び前記後壁部が前記極板群の前記前面及び前記背面に当接するように、前記極板群の積層方向の長さ以下とされる
   請求項１又は２に記載の二次電池。
4. １対の前記側壁部の最短距離は、前記極板群が前記絶縁カバーに収容された状態で前記側壁部と前記極板群との間に空間が設けられるように、前記極板群の一方の前記側面から他方の前記側面に向かう方向に沿った幅よりも大きい
   請求項１～３のいずれか１項に記載の二次電池。
5. １対の前記側壁部の少なくとも一方は、前記絶縁カバーの内側と外側とを連通する連通孔を有する
   請求項１～４のいずれか１項に記載の二次電池。
6. 前記上壁部の厚さは、前記極板群の前面及び背面にそれぞれ対向する前記前壁部及び前記後壁部の厚さよりも大きい
   請求項２に記載の二次電池。
7. 前記絶縁カバーは、前記極板群の前記下面に対向する底壁部を有する
   請求項１～６のいずれか１項に記載の二次電池。
8. 前記絶縁カバーの前面及び背面は、前記極板群が前記ケースに収容される過程及び前記ケースに収容された状態で、前記ケースの内周面であって前記前面と対向する面と前記背面と対向する面と当接する
   請求項１～７のいずれか１項に記載の二次電池。
9. 集電タブを一端に有する矩形状の基材及び当該基材に設けられた極合剤を含む複数の極板をセパレータを介して前記集電タブの位置を揃えた状態で積層した極板群と、前記集電タブが接合される集電部が設けられる蓋部と、前記極板群を電解質とともに収容するケースとを有する二次電池に用いられる絶縁カバーであって、
   前記極板群のうち、積層方向の端に位置する前面及び背面にそれぞれ対向する前壁部及び後壁部と、前記集電タブが位置する前記極板群の上面及びその反対側の下面との間に位置する１対の側面にそれぞれ対向する１対の側壁部とを有し、
   前記側壁部は、前記絶縁カバーに収容された前記極板群の上面よりも上方に突出し、前記蓋部が連結され且つ前記絶縁カバーに収容された前記極板群を前記ケースに挿入する際に前記蓋部と当接する当接面を有し、
   前記側壁部の厚さは、前記前壁部及び前記後壁部の厚さよりも大きい
   二次電池の絶縁カバー。
10. 集電タブを一端に有する矩形状の基材及び当該基材に設けられた極合剤を含む複数の極板をセパレータを介して前記集電タブの位置を揃えた状態で積層した極板群と、前記集電タブが接合される集電部が設けられる蓋部と、前記極板群を電解質とともに収容するケースとを有する二次電池に用いられる絶縁カバーであって、
    前記極板群のうち、積層方向の端に位置する前面及び背面にそれぞれ対向する前壁部及び後壁部と、前記集電タブが位置する前記極板群の上面及びその反対側の下面との間に位置する１対の側面にそれぞれ対向する１対の側壁部と、上壁部とを有し、
    前記側壁部は、前記絶縁カバーに収容された前記極板群の上面よりも上方に突出し、前記蓋部が連結され且つ前記絶縁カバーに収容された前記極板群を前記ケースに挿入する際に前記蓋部と当接する当接面を有し、
    前記上壁部は、前記蓋部が連結された前記極板群が前記絶縁カバーの内側に収容された際に、前記極板群の上面に位置する前記集電タブ及び金属材からなる前記蓋部との間に介在する
    二次電池の絶縁カバー。

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