JPH11317214A - 電 池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 集電部２ａ，３ａでの電流容量を増加させる
と共に、発電要素１の巻回の形崩れも生じさせない電池
の集電体を提供する。 【解決手段】 負極集電体２と正極集電体３の集電部２
ａ，３ａを発電要素１の長円筒形の巻軸部を境界とする
両側の直線部にそれぞれ配置して負極１ａと正極１ｂの
端縁部を接続固定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、帯状の正負の電極
を帯状のセパレータを介して長円筒形に巻回した巻回型
の発電要素を備えた電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】長円筒形の巻回型の発電要素１を備えた
非水電解質二次電池の構成例を図５に示す。この発電要
素１は、帯状の負極１ａと正極１ｂを帯状のセパレータ
１ｃを介して長円筒形に巻回して構成したものであり、
負極１ａと正極１ｂをそれぞれ上下に少しずつずらして
巻回することにより、発電要素１の上端側には負極１ａ
の上方端縁部のみを突出させ、下端側には正極１ｂの下
方端縁部のみを突出させている。この際、負極１ａは上
方端縁部には活物質を塗布せず、正極１ｂは下方端縁部
には活物質を塗布しないようにして、それぞれ発電要素
１の上下端にはこれら負極１ａと正極１ｂの金属箔を露
出させるようにする。また、セパレータ１ｃは、これら
負極１ａと正極１ｂが重なり合う部分は確実に覆うが、
上下の端縁部は覆わないような幅で巻回する。

【０００３】上記非水電解質二次電池は、従来図６に示
すような負極集電体２を発電要素１の上端部に配置して
負極１ａの集電を行っていた。即ち、この負極集電体２
は、発電要素１における長円筒形の直線部（長円筒形に
おける両側の半円部の間で負極１ａや正極１ｂ等が直線
状となる部分）と片側の半円部の上方を覆う形状の銅板
からなる。そして、発電要素１における長円筒形の巻軸
を境界とする片側の直線部の上方に集電部２ａを配置し
ている。集電部２ａは、銅板を蛇腹状に繰り返し屈曲さ
せて、下方側を向く３箇所の各凹部の溝幅をさらに狭め
ることによりそれぞれスリット状の隙間を形成した部分
である。また、半円部の上方に配置された端子接続部２
ｂは、中央に貫通孔を形成して負極端子４を接続固定す
るようになっている。なお、集電部２ａを形成した側と
は反対側の直線部の上方に配置された引出部２ｃは、こ
の集電部２ａと端子接続部２ｂとの間を繋ぐための平板
状の部分である。

【０００４】上記負極集電体２は、図７に示すように、
発電要素１の上端に突出する負極１ａの端縁部を集電部
２ａのスリット状の隙間に複数枚ずつまとめて挟み込ん
でかしめると共に超音波溶接によって接続固定する。な
お、図面では簡単のため、発電要素１の負極１ａや正極
１ｂ等を少ない巻き数で粗く巻回しているが、実際は極
めて密に多くの巻き数で巻回しているので、集電部２ａ
のスリット状の各隙間には負極１ａの多数の端縁部がそ
れぞれ挟み込まれて接続固定される。また、発電要素１
の下端部にもこの負極集電体２と同様の構造のアルミニ
ウム板を用いた図示しない正極集電体を配置して、発電
要素１の下端に突出する正極１ｂの端縁部を接続固定す
るようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記長円筒
形の非水電解質二次電池を電気自動車やハイブリットカ
ー等で用いる場合には、短時間に極めて大きい電流で放
電または充電する必要が生じる。しかし、従来の負極集
電体２では、集電部２ａが発電要素１の片側の直線部の
上方にのみ配置されているために、負極１ａとの接続面
積が狭くなるので、発電要素１自体には十分な電流供給
能力があっても、集電部２ａで集電できる電流の大きさ
に制限が生じ、大電流を供給することができないという
問題があった。また、この事情は正極集電体でも同じで
ある。

【０００６】しかも、従来は、これら負極集電体２や正
極集電体が発電要素１の片側の直線部だけで負極１ａや
正極１ｂの上下の端縁部を集電部２ａに接続固定し片持
ち状態になっていたので、電気自動車やハイブリットカ
ー等で用いることにより長時間激しい振動を受けると、
集電部２ａが接続固定しなかった側の直線部の負極１ａ
や正極１ｂが徐々にずれて巻回の形崩れが生じるという
問題もあった。

【０００７】本発明は、かかる事情に対処するためにな
されたものであり、集電部を長円筒形の両側の直線部に
配置することにより、この集電部での電流容量を増加さ
せると共に、発電要素の形崩れも生じさせない電池の集
電体を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、帯状
の正負の電極をそれぞれ巻回軸方向にずらして帯状のセ
パレータを介し長円筒形に巻回した巻回型の発電要素
と、発電要素の巻回軸両端部にそれぞれ配置され、発電
要素の両端に突出する正負の電極の端縁部をスリット状
の隙間にそれぞれ挟み込んで接続固定する集電部であっ
て、前記集電部が長円筒形の巻軸部を境界とする両側の
直線部に配置されるよう構成された集電体と、を備えた
ことを特徴とする。

【０００９】請求項１の発明によれば、集電部が長円筒
形の両側の直線部に配置されるので、この集電部を片側
の直線部にのみ配置した場合に比べて接続面積を倍増で
き電流容量を大幅に増大させることができる。しかも、
この集電部により発電要素の正負の電極を両側の直線部
で支持できるので、片側の直線部で片持ち状態にした場
合のように振動等を受けて巻回が形崩れするおそれもな
くなる。

【００１０】請求項２の発明は、前記集電部が金属板を
蛇腹状に繰り返し屈曲させ、発電要素側に向かい合う凹
部の溝幅をさらに狭めることによりスリット状の隙間を
形成したものであることを特徴とする。

【００１１】請求項２の発明によれば、金属板のプレス
加工のみによって集電部が形成できるので、集電体を安
価に製造することができるようになる。

【００１２】請求項３の発明は、前記集電体に接続片を
突設すると共に、端子を備えた端子接続板の接続部にこ
の集電体の接続片を接続固定したことを特徴とする。

【００１３】集電部は、通常、発電要素を向く側で正負
の電極の端縁部を挟み込んだ後に、その反対側から工具
を用いてかしめや超音波溶接等により接続固定の作業を
行うので、この反対側を引出部や端子で塞ぐことができ
ない。しかし、請求項３の発明によれば、正負の電極の
端縁部を接続固定する作業が終わった後に、端子接続板
を接続固定することができるので、集電部の反対側のス
ペースを有効に活用して集電体を小型化することができ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００１５】図１〜図２は本発明の第１実施形態を示す
ものであって、図１は発電要素に接続固定した負極集電
体と正極集電体を示す斜視図、図２は負極集電体と正極
集電体の構成を示す斜視図である。なお、図５〜図７に
示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番
号を付記する。

【００１６】本実施形態は、電気自動車等に用いられる
長円筒形に巻回した発電要素１を備えた非水電解質二次
電池について説明する。この非水電解質二次電池の発電
要素１は、図５に示したように、負極１ａと正極１ｂを
それぞれ上下方向（軸方向）に少しずつずらして巻回す
ることにより、この発電要素１の上端側には負極１ａの
上方端縁部のみを突出させ、下端側には正極１ｂの下方
端縁部のみを突出させたものである。負極１ａは、帯状
の銅箔の表面にグラファイト等の負極活物質を塗布した
ものであり、正極１ｂは、帯状のアルミニウム箔の表面
にリチウムコバルト複合酸化物等の正極活物質を塗布し
たものである。ただし、負極１ａは、上方端縁部を除い
た部分にのみ負極活物質を塗布し、正極１ｂは、下方端
縁部を除いた部分にのみ正極活物質を塗布しておくこと
により、それぞれ発電要素１の上下端には銅箔とアルミ
ニウム箔を露出させて突出させるようにする。セパレー
タ１ｃは、帯状の微多孔性樹脂フィルムを用い、これら
負極１ａと正極１ｂが重なり合う部分は確実に覆うが、
上下の端縁部は覆わないような幅で巻回する。

【００１７】上記発電要素１には、図２に示すような負
極集電体２と正極集電体３が接続される。負極集電体２
は、細長い矩形の銅板をプレス加工したものであり、発
電要素１の上端部における長円筒形の直線部上に集電部
２ａが配置される。集電部２ａは、この負極集電体２の
銅板を蛇腹状に繰り返し屈曲させて、下方側を向く６箇
所の各凹部の溝幅をさらに狭めることによりそれぞれス
リット状の隙間を形成した部分である。また、この集電
部２ａの６箇所のスリット状の隙間は、それぞれ３箇所
ずつ、発電要素１の長円筒形の巻軸部を境界とする両側
の直線部上にそれぞれ配置される。この集電部２ａは、
一端部が屈曲されて下方に引き出され、長円筒形の直線
部の外周側面に沿った引出部２ｃとなり、この下端部が
さらに水平に屈曲されて端子接続部２ｂを構成してい
る。端子接続部２ｂには、中央の貫通孔に負極端子４の
上端部を挿入しかしめることにより、この負極端子４が
下方に突出して接続固定されている。正極集電体３は、
細長いアルミニウム板をプレス加工したものであるが、
形状構成は負極集電体２と同様であり、発電要素１の下
端部における長円筒形の直線部の下方に集電部３ａが配
置されると共に、この一端を上方に引き出した引出部３
ｃと、この上端部を水平に屈曲させて正極端子５を接続
固定する端子接続部３ｂとを備えている。

【００１８】上記負極集電体２は、図１に示すように、
発電要素１の上端に突出する負極１ａの端縁部の銅箔が
露出した部分を集電部２ａのスリット状の隙間に複数枚
ずつまとめて挟み込んでかしめると共に超音波溶接によ
って接続固定する。ここで、発電要素１の長円筒形の巻
軸部を境界とする一方の直線部で突出する負極１ａの端
縁部は、図面奥側の３箇所のスリット状の隙間に振り分
けて接続固定され、他方の直線部で突出する負極１ａの
端縁部は、図面手前側の３箇所のスリット状の隙間に振
り分けて接続固定される。なお、図面では簡単のため、
発電要素１の負極１ａや正極１ｂ等を少ない巻き数で粗
く巻回しているが、実際は極めて密に多くの巻き数で巻
回しているので、集電部２ａのスリット状の各隙間には
負極１ａの多数の端縁部がそれぞれ挟み込まれて接続固
定される。また、正極集電体３も、負極集電体２と同様
に、発電要素１の下端に突出する正極１ｂの端縁部のア
ルミニウム箔が露出した部分を集電部３ａのスリット状
の隙間に複数枚ずつまとめて挟み込んでかしめると共に
超音波溶接によって接続固定する。この際、負極集電体
２の端子接続部２ｂは、正極集電体３の集電部３ａより
も下方に少し隙間を開けて配置され、正極集電体３の端
子接続部３ｂは、負極集電体２の集電部２ａよりも少し
上方に隙間を開けて配置される。また、これらの隙間に
は、後に絶縁板が挿入されて短絡を防止するようになっ
ている。

【００１９】上記負極集電体２の集電部２ａは、負極１
ａの端縁部をスリット状の隙間に挟み込んだ後、上方か
らかしめ工具のアタッチメントを挿入して凸部を押し潰
すように力を加えることによりかしめる。そして、超音
波溶接器も、上方からアタッチメントを挿入しこの凸部
を挟んで超音波振動を加えることにより超音波溶接を行
う。ただし、発電要素１に例えば負極集電体２の集電部
２ａを先に接続固定した場合、正極集電体３の集電部３
ａを接続固定しようとすると、この負極集電体２の端子
接続部２ｂが邪魔になる。このため、実際のかしめや超
音波溶接の作業の際には、引出部２ｃ，３ｃを少し外側
に曲げて端子接続部２ｂ，３ｂを発電要素１の端面から
外れた位置に移動させておいたり、これらの端子接続部
２ｂ，３ｂを集電部３ａ，２ａとは重ならないような少
しずれた位置に形成してもよい。

【００２０】上記負極集電体２と正極集電体３を接続固
定した発電要素１は、図示しない長円筒形の電池ケース
に収納されて非水電解液を注入され密閉されることによ
り非水電解質二次電池を構成する。また、負極端子４と
正極端子５は、それぞれ絶縁シールされて電池の上部と
下部から突設される。

【００２１】上記構成によれば、発電要素１の負極１ａ
と正極１ｂが長円筒形の両側の直線部で負極集電体２と
正極集電体３の集電部２ａ，３ａに接続固定されるの
で、片側の直線部でのみ接続固定されていた従来のもの
に比べ接続面積を２倍に広げることができ、電流容量を
大幅に増大させることができる。しかも、発電要素１の
負極１ａと正極１ｂがこのように両側の直線部で集電部
２ａ，３ａに支持されるので、電気自動車等に搭載され
て長時間激しい振動を受けた場合にも、これら負極１ａ
や正極１ｂの巻回が徐々にずれて形崩れが生じるような
おそれもなくなる。

【００２２】図３〜図４は本発明の第２実施形態を示す
ものであって、図３は負極集電体２と正極集電体３の構
成を示す斜視図、図４は発電要素に接続固定した負極集
電体と正極集電体３を示す斜視図である。なお、図１〜
図２に示した第１実施形態と同様の機能を有する構成部
材には同じ番号を付記して説明を省略する。

【００２３】第１実施形態では、負極集電体２が長円筒
形の直線部の両側に配置した集電部２ａと端子接続部２
ｂとを同じ発電要素１の上端に配置することが困難であ
るために、負極端子４を接続固定したこの端子接続部２
ｂを引出部２ｃを介して発電要素１の下端に配置してい
た。また、正極集電体３の場合も同様である。しかし、
本実施形態では、図３に示すように、集電部２ａのみか
らなる負極集電体２を別部品の端子接続板６と組み合わ
せることにより、負極端子４を集電部２ａと同じ発電要
素１の上端に配置している。即ち、負極集電体２は、銅
板を蛇腹状に繰り返し屈曲させて、下方側を向く６箇所
の各凹部の溝幅をさらに狭めることによりそれぞれスリ
ット状の隙間を形成した集電部２ａのみからなる。ただ
し、６箇所の凹部のうちの両端の２箇所は、銅板の折り
返しを長くしてスリット状の隙間の上方に隙間のない折
り返し部からなる接続片２ｄが突設されるようにしてい
る。端子接続板６は、負極集電体２と同じ銅板をプレス
加工したものであり、この負極集電体２の上方を覆う銅
板の両端部をそれぞれ屈曲させて下向きの凹部を形成す
ることにより接続部６ａとしている。また、この端子接
続板６は、これら接続部６ａの間の銅板が一方の側方に
引き出されて端子接続部６ｂが形成され、ここに負極端
子４を接続固定している。

【００２４】上記負極集電体２の集電部２ａは、第１実
施形態の場合と同様に、図４に示すように、発電要素１
の上端に配置されて、負極１ａの端縁部をスリット状の
隙間に挟み込んだ後にかしめて超音波溶接により接続固
定する。この際、集電部２ａの上部には、作業の邪魔に
なるようなものは何もない。そして、端子接続板６は、
接続部６ａの隙間に接続片２ｄがそれぞれ挿入されるよ
うにして負極集電体２の上に嵌め込み、これらの接続部
６ａを両側から押し潰してかしめることにより接続固定
する。また、図示しない正極集電体３も、この負極集電
体２と同様の構成として、下側に端子接続板を接続固定
し正極端子５を取り付ける。

【００２５】上記構成の非水電解質二次電池によれば、
電流容量を増大させて巻回の形崩れを防止する第１実施
形態の効果に加え、発電要素１の外周側面に沿った引出
部を不要にし負極集電体２や正極集電体３と負極端子４
や正極端子５との接続距離を短縮するという効果を得る
ことができる。

【００２６】なお、本発明は、上記第１と第２の実施形
態で示した集電体２，３と端子４，５との間の接続方法
に限定されるものではなく、任意の構成の接続が可能で
ある。また、上記実施形態では、負極集電体２や正極集
電体３を金属板のプレス加工品で構成する場合について
説明したが、本発明はこれに限らず、金属ブロックを削
り出したものや金属部品等を組み合わせたものを用いる
ことも可能である。

【００２７】さらに、上記実施形態では、非水電解質二
次電池について説明したが、本発明は、その他の電池一
般に実施可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電池の集電体によれば、集電部が発電要素における長
円筒形の両側の直線部に配置されるので、電流容量を大
幅に増大させることができる。しかも、この集電部によ
り発電要素の正負の電極を両側の直線部で支持できるの
で、振動等によって巻回が形崩れするおそれもなくな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示すものであって、発
電要素に接続固定した負極集電体と正極集電体を示す斜
視図である。

【図２】本発明の第１実施形態を示すものであって、負
極集電体と正極集電体の構成を示す斜視図である。

【図３】本発明の第２実施形態を示すものであって、負
極集電体と端子接続板の構成を示す斜視図である。

【図４】本発明の第２実施形態を示すものであって、発
電要素に接続固定した負極集電体と端子接続板を示す斜
視図である。

【図５】非水電解質二次電池の発電要素の構成を示す斜
視図である。

【図６】従来例を示すものであって、発電要素に接続固
定する負極集電体の構成を示す斜視図である。

【図７】従来例を示すものであって、発電要素に接続固
定した負極集電体を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 発電要素 １ａ 負極 １ｂ 正極 １ｃ セパレータ ２ 負極集電体 ２ａ 集電部 ２ｄ 接続片 ３ 正極集電体 ３ａ 集電部 ６ 端子接続板 ６ａ 接続部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 萩原 善三 京都市南区吉祥院西ノ庄猪之馬場町１番地 日本電池株式会社内 (72)発明者 福永 孝夫 京都市南区吉祥院西ノ庄猪之馬場町１番地 日本電池株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯状の正負の電極をそれぞれ巻回軸方向
   にずらして帯状のセパレータを介し長円筒形に巻回した
   巻回型の発電要素と、発電要素の巻回軸両端部にそれぞ
   れ配置され、発電要素の両端に突出する正負の電極の端
   縁部をスリット状の隙間にそれぞれ挟み込んで接続固定
   する集電部であって、前記集電部が長円筒形の巻軸部を
   境界とする両側の直線部に配置されるよう構成された集
   電体と、を備えたことを特徴とする電池。
2. 【請求項２】 前記集電部が金属板を蛇腹状に繰り返し
   屈曲させ、発電要素側に向かい合う凹部の溝幅をさらに
   狭めることによりスリット状の隙間を形成したものであ
   ることを特徴とする請求項１に記載の電池。
3. 【請求項３】 前記集電体に接続片を突設すると共に、
   端子を備えた端子接続板の接続部にこの集電体の接続片
   を接続固定したことを特徴とする請求項１又は請求項２
   に記載の電池。