WO2021039267A1 - 角形二次電池及びその製造方法 - Google Patents

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幸延 宮村
裕明 今西
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パナソニック株式会社
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Definitions

  • This disclosure relates to a square secondary battery and a method for manufacturing the same.
  • a structure is known in which an electrode body having a positive electrode plate and a negative electrode plate and an external terminal are connected via a current collector.
  • the secondary battery 100 in which the current collector 120 is connected to the end of the electrode body 110 and the end 120A of the current collector 120 is connected to the external terminal 130.
  • the cylindrical portion 130A of the external terminal 130 penetrates the through holes provided in the insulating member 150, the sealing plate 140, the insulating member 160, and the connecting portion 120A of the current collector 120, and is inside the sealing plate 140. It protrudes and the tip of the cylindrical portion 130A is crimped.
  • the current collector 120 is connected to the external terminal 130, and the current collector 120 and the external terminal 130 are fixed to the sealing plate 140.
  • the tip of the cylindrical portion 130A of the external terminal 130 penetrates the opening hole provided in the connecting portion 120A of the current collector 120 to penetrate the sealing plate 140. It protrudes inward and is crimped. Therefore, it is necessary to provide a certain distance required for the caulking process between the caulking portion and the electrode body 110. Further, when the tip of the cylindrical portion 130A is crimped, a large load is applied to the connecting portion 120A of the current collector 120. Therefore, the insulating member 160 and the connecting portion 120A of the current collector 120 each need to have a thickness having rigidity enough to withstand a load at the time of caulking. As a result, as shown in FIG. 37, the distance D between the sealing plate 140 and the electrode body 110 becomes large.
  • the space created between the sealing plate 140 and the electrode body 110 is a dead space that does not contribute to the battery capacity. Therefore, if the distance D between the sealing plate 140 and the electrode body 110 is large, it hinders the increase in capacity and energy density of the secondary battery.
  • in-vehicle secondary batteries are required to have low profile cells in addition to large size. Therefore, in order to increase the capacity and energy density of secondary batteries, the sealing plate 140 and electrodes are required. It is necessary to reduce the distance D from the body 110.
  • the square secondary battery according to the present disclosure includes an electrode body provided with a positive electrode plate and a negative electrode plate, a square battery case having an opening and accommodating the electrode body, a sealing plate with the opening sealed, and a sealing plate.
  • the current collector is provided with a current collector connected to the end edge of the positive electrode plate or the negative electrode plate and an external terminal provided on the outside of the sealing plate and connected to the current collector at the longitudinal end portion of the current collector.
  • the first connection portion connected to the external terminal and the second connection portion connected to the end edge of the positive electrode plate or the negative electrode plate are integrally formed of the same member, and the first connection portion is a sealing portion. Through holes provided in the plate and the external terminal are penetrated from the inside to the outside of the sealing plate, the tip of the first connection portion is crimped and connected to the external terminal, and the current collector and the external terminal are connected. However, it is fixed to the sealing plate.
  • FIG. 1A is a top view schematically showing the configuration of a square secondary battery according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line Ib-Ib of FIG. 1A.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the configuration of the current collector in the present embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an assembly procedure of the square secondary battery in the present embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an assembly procedure of the square secondary battery in the present embodiment.
  • FIG. 5A is a diagram illustrating an assembling procedure of the square secondary battery in the present embodiment.
  • FIG. 5B is a diagram illustrating an assembling procedure of the square secondary battery in the present embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an assembling procedure of the square secondary battery in the present embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an assembly procedure of the square secondary battery in the present embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an assembly procedure of the square secondary battery in the present embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an assembly procedure of the square secondary battery in the present embodiment.
  • FIG. 10 is a perspective view schematically showing the configuration of the current collector in the first modification.
  • FIG. 11 is a partial perspective view showing a state in which the current collector is sandwiched between exposed portions of the electrode body in the first modification.
  • FIG. 12A is a cross-sectional perspective view taken along the line XIIa-XIIa of FIG. FIG.
  • FIG. 12B is a cross-sectional view taken along the line XIIa-XIIa of FIG.
  • FIG. 13 is a partial perspective view showing a state after crimping the tip end portion of the first connection portion of the current collector in the first modification.
  • FIG. 14 is a cross-sectional perspective view taken along the line XIV-XIV of FIG.
  • FIG. 15 is a perspective view schematically showing the configuration of the current collector in the second modification.
  • FIG. 16 is a partial perspective view showing a state in which the current collector is sandwiched between exposed portions of the electrode body in the modified example 2.
  • FIG. 17A is a cross-sectional perspective view taken along the line XVIIa-XVIIa of FIG. FIG.
  • FIG. 17B is a cross-sectional view taken along the line XVIIa-XVIIa of FIG.
  • FIG. 18 is a partial perspective view showing a state after crimping the tip end portion of the first connection portion of the current collector in the second modification.
  • FIG. 19 is a cross-sectional perspective view taken along the line XIX-XIX of FIG.
  • FIG. 20 is a perspective view schematically showing the configuration of the current collector in the modified example 3.
  • FIG. 21 is a perspective view showing a state in which the current collector is inserted between the two electrode bodies in the modified example 3.
  • FIG. 22 is a partial perspective view showing a state in which the current collector is sandwiched between the exposed portions of the electrode body in the modified example 3.
  • FIG. 23A is a cross-sectional perspective view taken along the line XXIIIa-XXIIIa of FIG. 22.
  • FIG. 23B is a cross-sectional view taken along the line XXIIIa-XXIIIa of FIG.
  • FIG. 24 is a partial perspective view showing a state after crimping the tip end portion of the first connection portion of the current collector in the modified example 3.
  • FIG. 25 is a cross-sectional perspective view taken along the line XXV-XXV of FIG. 24.
  • FIG. 26 is a perspective view schematically showing the configuration of the current collector in the modified example 4.
  • FIG. 27 is a perspective view showing a state in which the current collector is inserted between the two electrode bodies in the modified example 4.
  • FIG. 28 is a partial perspective view showing a state in which the current collector is sandwiched between exposed portions of the electrode body in the modified example 4.
  • FIG. 29A is a cross-sectional perspective view taken along the line XXIXa-XXIXa of FIG. 28.
  • FIG. 29B is a cross-sectional view taken along the line XXIXa-XXIXa of FIG. 28.
  • FIG. 30 is a partial perspective view showing a state after crimping the tip end portion of the first connection portion of the current collector in the modified example 4.
  • FIG. 31 is a cross-sectional perspective view taken along the line XXXI-XXXI of FIG. FIG.
  • FIG. 32A is a diagram showing the configuration of the current collector in another embodiment, and is an enlarged partial cross-sectional view of the vicinity of the external terminal on the positive electrode side.
  • FIG. 32B is a cross-sectional view taken along the line XXXIIb-XXXIIb of FIG. 32A.
  • FIG. 33 is a partial perspective view showing the configuration of the electrode body and the current collector in another embodiment.
  • FIG. 34A is a cross-sectional perspective view taken along the line XXXIVa-XXXIVa of FIG. 33.
  • FIG. 34B is a cross-sectional view taken along the line XXXIVa-XXXIVa of FIG. 33.
  • FIG. 35 is a partial perspective view showing a state after crimping the tip end portion of the first connection portion of the current collector in another embodiment.
  • FIG. 36 is a cross-sectional perspective view taken along the line XXXVI-XXXVI of FIG. 35.
  • FIG. 37 is a partial cross-sectional view showing the current collecting structure of the conventional secondary battery.
  • FIG. 1A and 1B are views schematically showing the configuration of a square secondary battery according to an embodiment of the present disclosure, FIG. 1A is a top view, and FIG. 1B is along the line Ib-Ib of FIG. 1A. It is a sectional view.
  • the electrode body 10 which is a power generation element is housed in the square battery case 11 together with the electrolytic solution.
  • the electrode body 10 has a structure in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are laminated via a separator (both not shown).
  • the positive electrode plate is provided with a positive electrode active material layer on the surface of the positive electrode core material
  • the negative electrode plate is provided with a negative electrode active material layer on the surface of the negative electrode core material.
  • the opening of the battery case 11 is sealed with a sealing plate 12.
  • the positive electrode plate and the negative electrode plate each have exposed portions 10a and 10b on which the active material layer is not formed at the end edge of the sealing plate 12 in the longitudinal direction L.
  • the exposed portions 10a and 10b extend in opposite directions in the longitudinal direction of the sealing plate 12, and are connected to the positive and negative current collectors 20A and 20B, respectively.
  • the plurality of exposed portions 10a and 10b are joined to the current collectors 20A and 20B in a bundled state, respectively.
  • the joining can be performed by, for example, laser welding.
  • positive and negative external terminals 30A and 30B connected to the positive and negative current collectors 20A and 20B are provided on the outside of the sealing plate 12.
  • the electrode body 10 and the current collectors 20A and 20B are wrapped in an insulating holder 50 and housed in the battery case 11.
  • the current collectors 20A and 20B are not particularly limited as long as they are composed of a material that is not affected by the positive electrode potential and the negative electrode potential in the electrolytic solution, respectively. Further, it is preferable that the positive and negative current collectors 20A and 20B are made of the same material as the exposed portion 10a of the positive electrode plate and the exposed portion 10b of the negative electrode plate, respectively.
  • the current collector (positive electrode current collector) 20A connected to the exposed portion 10a of the positive electrode plate is made of aluminum or an aluminum alloy and is connected to the exposed portion 10b of the negative electrode plate.
  • the current collector (negative electrode current collector) 20B is preferably made of copper or a copper alloy.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the configuration of the current collector 20A on the positive electrode side.
  • the current collector 20B on the negative electrode side also has a similar configuration.
  • the description of the current collector structure including the current collector 20B on the negative electrode side will be omitted.
  • a first connecting portion 21A having a cylindrical shape and a plate-shaped second connecting portion 22A are integrally formed of the same member.
  • the second connecting portion 22A has a first side surface 22a parallel to the longitudinal direction L of the sealing plate 12 and a second side surface 22b parallel to the width direction W of the sealing plate 12 and facing the electrode body 10.
  • the second side surface 22b has a shape in which the central portion thereof protrudes and is bent, but the second side surface 22b may have a flat shape.
  • the end portion of the second connecting portion 22A on the first connecting portion 21A side has an upper surface 22c parallel to the sealing plate 12.
  • the second connecting portion 22A has a substantially U-shaped cross-sectional shape along the direction parallel to the sealing plate 12. Further, the shaft of the first connecting portion 21A having a cylindrical shape and the first side surface 22a of the second connecting portion 22A overlap each other in the width direction of the sealing plate 12.
  • the current collector 20A having such a configuration can be manufactured by, for example, rolling.
  • the first connection portion 21A and the second connection portion 22A may be manufactured as separate parts and then integrated by welding or the like.
  • the first connecting portion 21A includes a first insulating member 40A arranged inside the sealing plate 12, a sealing plate 12, a second insulating member 41A provided outside the sealing plate 12, and an outside. Through holes provided in each of the terminals 30A are penetrated from the inside to the outside of the sealing plate 12. The tip of the first connection portion 21A is crimped and connected to the external terminal 30A, and the current collector 20A and the external terminal 30A are fixed to the sealing plate 12.
  • the current collector 20A is insulated from the sealing plate 12 by the first insulating member 40A
  • the external terminal 30A is insulated from the sealing plate 12 by the second insulating member 41A.
  • two electrode bodies 10A and 10B having the same structure, and positive and negative current collectors 20A and 20B are prepared.
  • the electrode bodies 10A and 10B each have positive and negative exposed portions 10a and 10b at both ends of the sealing plate 12 in the longitudinal direction L.
  • the current collectors 20A and 20B have a configuration as shown in FIG. Then, the current collectors 20A and 20B arranged at both ends of the sealing plate 12 in the longitudinal direction L are sandwiched between the exposed portions 10a and 10a of the electrode bodies 10A and 10B from the direction of the arrow in the drawing.
  • FIG. 4 is a partial perspective view showing a state in which the current collector 20A is sandwiched between the exposed portions 10a and 10a of the electrode bodies 10A and 10B. Further, FIG. 5A is a sectional perspective view taken along the line Va—Va of FIG. 4, and FIG. 5B is a sectional view.
  • the second connecting portion 22A is in contact with the exposed portions 10a and 10a of the electrode bodies 10A and 10B on the first side surfaces 22a and 22a parallel to the longitudinal direction L of the sealing plate 12. Then, as shown in FIG. 4, the exposed portions 10a and 10a and the second connecting portion 22A are joined by, for example, laser welding, in the joining region 24 at the contacted portion.
  • a first insulating member 40A, a sealing plate 12, a second insulating member 41A, and an external terminal 30A are placed above the current collector 20A to which the electrode bodies 10A and 10B are connected. Arrange in order.
  • the first insulating member 40A, the sealing plate 12, the second insulating member 41A, and the external terminal 30A are arranged so that the axes of the through holes 40a, 12a, 41a, and 30a provided in each are aligned.
  • the first connecting portion 21A of the current collector 20A is connected to the first insulating member 40A, the sealing plate 12, the second insulating member 41A, and the through holes 40a, 12a provided in the external terminal 30A in the direction of the arrow. It penetrates through 41a and 30a.
  • FIG. 7 is a partial perspective view showing a state after crimping the tip portion of the first connecting portion 21A protruding from the through hole 30a of the external terminal 30A.
  • FIG. 8 is a cross-sectional perspective view taken along the line VII-VII of FIG.
  • the first connection portion 21A As shown in FIGS. 7 and 8, by crimping the tip of the first connection portion 21A, the first connection portion 21A is connected to the external terminal 30A, and the current collector 20A and the external terminal 30A are connected to each other. It is fixed to the sealing plate 12. Further, the first insulating member 40A arranged inside the sealing plate 12 is fixed to the sealing plate 12 by being pressed by the upper surface 22c (see FIG. 2) of the second connecting portion 22A on the first connecting portion 21A side. Has been done.
  • the peripheral edge portion of the first connection portion 21A and the external terminal 30A may be melt-bonded by, for example, laser welding. Thereby, the electric resistance between the current collector 20A and the external terminal 30A can be further reduced.
  • the sealing plate 12 in which the current collector 20A and the external terminal 30A are integrally fixed is inserted into the insulating holder 50.
  • the electrode bodies 10A and 10B and the current collector 20A wrapped in the insulating holder 50 are housed in the battery case 11.
  • the opening side end of the battery case 11 and the outer peripheral portion of the sealing plate 12 are laser-welded, for example, to seal the battery case 11.
  • the liquid injection hole is sealed with a stopper 70 (see FIGS. 1A and 1B). To do.
  • the first connection portion 21A of the current collector 20A has through holes 12a and 30a provided in the sealing plate 12 and the external terminal 30A from the inside to the outside of the sealing plate 12.
  • the tip of the first connecting portion 21A is crimped and connected to the external terminal 30A, and the current collector 20A and the external terminal 30A are fixed to the sealing plate 12. That is, the tip end portion of the first connection portion 21A of the current collector 20A projects and is crimped to the outside of the sealing plate 12.
  • a constant amount required for caulking is performed between the crimped portion and the electrode body 10A. There is no need to set a distance. Therefore, the distance between the sealing plate 140 and the electrode body 110 can be reduced.
  • first connection portion 21A and the second connection portion 22A are integrally configured, when the tip portion of the first connection portion 21A is projected to the outside of the sealing plate 12 and crimped, the sealing plate 12
  • the first insulating member 40A arranged inside the second connecting portion 22A is fixed to the sealing plate 12 by being pressed by the upper surface 22c of the second connecting portion 22A. Therefore, only the first insulating member 40A exists between the sealing plate 12 and the second connecting portion 22A.
  • the electrode body 10 connected to the second connecting portion 22A can be brought close to the first insulating member 40A so as not to come into contact with the first insulating member 40A, including manufacturing tolerances.
  • a secondary battery having a current collecting structure suitable for high capacity and high energy density is provided. Can be done.
  • the peripheral portion of the first connection portion 21A is formed. Even if the external terminal 30A is melt-bonded by laser welding or the like, the spatter residue at the time of laser welding does not enter the battery case 11 in the process of assembling the secondary battery. This makes it possible to provide a highly reliable secondary battery.
  • the first connection portion 21A and the second connection portion 22A are integrally formed of the same member.
  • the first connection portion 21A is connected to the external terminal 30A by crimping the tip portion thereof, its structure has a cylindrical shape.
  • the second connecting portion 22A is connected to the end side of the electrode body 10 (positive electrode plate or negative electrode plate), the structure must have at least a side surface connected to the end side of the electrode body 10. ..
  • the current collector 20A illustrated in FIG. 2 has a plate shape having a first side surface 22a having a width in the longitudinal direction L of the sealing plate 12, and is connected to the end side of the electrode body 10 on the first side surface 22a.
  • the structure of the second connection portion 22A is not limited to this, and can be appropriately determined, for example, according to the required current collection characteristics, the configuration of the electrode body, and the like.
  • various modifications of the current collector 20A will be illustrated.
  • the first connecting portion 21A connected to the external terminal 30A and the second connecting portion 22A connected to the end edge of the positive electrode plate or the negative electrode plate are the same member. It is integrally composed of.
  • FIG. 10 is a perspective view schematically showing the configuration of the current collector 20A in the first modification.
  • the first connection portion 21A of the current collector 20A in the present modification 1 has a cylindrical shape
  • the second connection portion 22A has a block shape having a thickness in the width direction W of the sealing plate 12.
  • the second connecting portion 22A has a first side surface 22a parallel to the longitudinal direction L of the sealing plate 12 and a second side surface 22b parallel to the width direction W of the sealing plate 12. Further, the end portion of the second connecting portion 22A on the first connecting portion 21A side has an upper surface 22c parallel to the sealing plate 12.
  • FIG. 11 is a partial perspective view showing a state in which the current collector 20A is sandwiched between the exposed portions 10a and 10a of the electrode bodies 10A and 10B.
  • 12A is a sectional perspective view taken along the line XIIa-XIIa of FIG. 11, and FIG. 12B is a sectional view.
  • the second connecting portion 22A is in contact with the exposed portions 10a and 10a of the electrode bodies 10A and 10B on the first side surfaces 22a and 22a. Then, as shown in FIG. 1, the exposed portions 10a and 10a and the second connecting portion 22A are joined by laser welding or the like in the joining region 24 at the contacted portion.
  • FIG. 13 shows that the first connecting portion 21A of the current collector 20A is provided on the first insulating member 40A, the sealing plate 12, the second insulating member 41A, and the external terminal 30A, as shown in FIG. It is a partial perspective view which showed the state after penetrating through each through hole and crimping the tip part of the 1st connection part 21A protruding from the through hole 30a of an external terminal 30A. Further, FIG. 14 is a cross-sectional perspective view taken along the line XIV-XIV of FIG.
  • the first connection portion 21A As shown in FIGS. 13 and 14, by crimping the tip of the first connection portion 21A, the first connection portion 21A is connected to the external terminal 30A, and the current collector 20A and the external terminal 30A are connected to each other. It is fixed to the sealing plate 12. Further, the first insulating member 40A arranged inside the sealing plate 12 is fixed to the sealing plate 12 by being pressed by the upper surface 22c of the second connecting portion 22A on the first connecting portion 21A side.
  • the cross-sectional area of the second connecting portion 22A can be increased by forming the second connecting portion 22A of the current collector 20A into a block shape.
  • the electrical resistance of the second connection portion 22A can be reduced, so that even if a large current flows through the current collector 20A, the generation of Joule heat can be suppressed.
  • the temperature rise inside the battery can be suppressed.
  • FIG. 15 is a perspective view schematically showing the configuration of the current collector 20A in the second modification.
  • the first connection portion 21A of the current collector 20A in the present modification 2 has a cylindrical shape
  • the second connection portion 22A has a plate shape parallel to the width direction W of the sealing plate 12. .
  • an upper plate portion 23A parallel to the sealing plate 12 is provided.
  • FIG. 16 is a partial perspective view showing a state in which the current collector 20A is sandwiched between the electrode bodies 10A and 10B.
  • 17A is a sectional perspective view taken along the line XVIIb-XVIIb of FIG. 16, and FIG. 17B is a sectional view.
  • the exposed portions 10a and 10a of the electrode bodies 10A and 10B are respectively bent in the width direction of the sealing plate 12 and are formed on the side surfaces of the second connecting portion 22A parallel to the width direction W of the sealing plate 12. It is in contact. Then, as shown in FIG. 16, the exposed portions 10a and 10a and the second connecting portion 22A are joined by laser welding or the like in the joining region 24 at the contacted portion.
  • FIG. 18 is a partial perspective view which showed the state after penetrating through each through hole and crimping the tip part of the 1st connection part 21A protruding from the through hole 30a of an external terminal 30A.
  • FIG. 19 is a cross-sectional perspective view taken along the line XIX-XIX of FIG.
  • the first connection portion 21A As shown in FIGS. 18 and 19, by crimping the tip of the first connection portion 21A, the first connection portion 21A is connected to the external terminal 30A, and the current collector 20A and the external terminal 30A are connected to each other. It is fixed to the sealing plate 12. Further, the first insulating member 40A arranged inside the sealing plate 12 is fixed to the sealing plate 12 by being pressed by the upper plate portion 23A of the second connecting portion 22A.
  • FIG. 20 is a perspective view schematically showing the configuration of the current collector 20A in the modified example 3.
  • the electrode bodies 10A and 10B As the electrode bodies 10A and 10B, a structure in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are laminated via the separator is used, but even in a structure in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are wound via the separator. Good.
  • the current collector 20A in the third modification has a structure suitable for the electrode bodies 10A and 10B having a wound structure.
  • the first connection portion 21A of the current collector 20A in the present modification 3 has a cylindrical shape
  • the second connection portion 22A is a block-shaped first portion 22Aa and a second portion having different widths. It consists of 22Ab.
  • the second portion 22Ab has a first side surface 22a parallel to the longitudinal direction L of the sealing plate 12.
  • the first and second portions 22Aa and 22Ab have a second side surface 22b parallel to the width direction W of the sealing plate 12.
  • the end of the first portion 22Aa on the first connecting portion 21A side has an upper surface 22c parallel to the sealing plate 12.
  • FIG. 21 is a perspective view showing a state in which two electrode bodies 10A and 10B are arranged side by side and the current collector 20A shown in FIG. 20 is inserted between the two electrode bodies 10A and 10B in the direction of the arrow. It is a figure.
  • the electrode bodies 10A and 10B have a structure in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are wound via a separator, and have a plurality of exposed portions 10a at the ends in the winding axis direction.
  • the plurality of exposed portions 10a are compressed in a bundled state in a fixed region P in the direction perpendicular to the winding axis.
  • Across the region P 2 one exposed portion 10a at one side (in FIG. 21 upper), between 10a, there is a certain clearance S 1, 2 one exposed portion on the other side (lower side in FIG. 21) 10a and 10a are in contact with each other. Further, there is a constant gap S 2 larger than the gap S 1 between the two exposed portions 10a and 10a in the region P.
  • FIG. 22 is a partial perspective view showing a state in which the current collector 20A is sandwiched between the exposed portions 10a and 10a of the electrode bodies 10A and 10B.
  • 23A is a sectional perspective view taken along the line XXIIIa-XXIIIa of FIG. 22, and FIG. 23B is a sectional view.
  • the first portion 22Aa of the second connecting portion 22A is in a state in which a gap is inserted into the S 1 shown in FIG. 21, the electrode member 10A, 10B of the exposed portion 10a, are sandwiched by 10a, the second portion 22Ab is in a state of being inserted into the gap S 2 shown in FIG. 21, the electrode member 10A, 10B of the exposed portion 10a, are sandwiched by 10a.
  • the second portion 22Ab is in contact with the exposed portions 10a and 10a of the electrode bodies 10A and 10B on the first side surfaces 22a and 22a. Then, in the joining region 24 at the contacted portion, the exposed portions 10a and 10a and the second connecting portion 22A are joined by laser welding or the like.
  • the first connection portion 21A of the current collector 20A is provided on the first insulating member 40A, the sealing plate 12, the second insulating member 41A, and the external terminal 30A, as shown in FIG. It is a partial perspective view which showed the state after penetrating through each through hole and crimping the tip part of the 1st connection part 21A protruding from the through hole 30a of an external terminal 30A.
  • FIG. 25 is a cross-sectional perspective view taken along the line XXIV-XXIV of FIG. 24.
  • the first connection portion 21A is connected to the external terminal 30A, and the current collector 20A and the external terminal 30A are connected to each other. It is fixed to the sealing plate 12. Further, the first insulating member 40A arranged inside the sealing plate 12 is fixed to the sealing plate 12 by being pressed by the upper surface 22c of the second connecting portion 22A on the first connecting portion 21A side.
  • FIG. 26 is a perspective view schematically showing the configuration of the current collector 20A in the modified example 4.
  • the current collector 20A in the present modification 4 also has a configuration suitable for the electrode bodies 10A and 10B having a wound structure.
  • the first connection portion 21A of the current collector 20A in the present modification 4 has a cylindrical shape
  • the second connection portion 22A has a plate-like first portion 22Aa and a cross-sectional shape substantially. It consists of a second part 22Ab in the shape of a.
  • An upper plate portion 23A is provided at an end portion of the second connecting portion 22A on the first connecting portion 21A side.
  • the second portion 22Ab has a first side surface 22a parallel to the longitudinal direction L of the sealing plate 12. Further, an upper plate portion 23A is provided at an end portion of the second connecting portion 22A on the first connecting portion 21A side.
  • FIG. 27 is a perspective view showing a state in which two electrode bodies 10A and 10B are arranged side by side and the current collector 20A shown in FIG. 26 is inserted between the two electrode bodies 10A and 10B in the direction of the arrow. It is a figure.
  • the electrode bodies 10A and 10B have a structure in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are wound via a separator, and have a plurality of exposed portions 10a at the ends in the winding axis direction.
  • the plurality of exposed portions 10a are compressed in a bundled state in a fixed region P in the direction perpendicular to the winding axis.
  • the two exposed portions 10a and 10a on both sides of the region P are in contact with each other.
  • two exposed portions 10a in the region P, the inter-10a there is a certain clearance S 2.
  • FIG. 28 is a partial perspective view showing a state in which the current collector 20A is sandwiched between the exposed portions 10a and 10a of the electrode bodies 10A and 10B.
  • 29A is a sectional perspective view taken along the line XXIXa-XXIXa of FIG. 28, and
  • FIG. 29B is a sectional view.
  • the second portion 22Ab is in contact with the exposed portions 10a and 10a of the electrode bodies 10A and 10B on the first side surfaces 22a and 22a. Then, in the joining region 24 at the contacted portion, the exposed portions 10a and 10a and the second connecting portion 22A are joined by laser welding or the like.
  • FIG. 30 shows that the first connection portion 21A of the current collector 20A is provided on the first insulating member 40A, the sealing plate 12, the second insulating member 41A, and the external terminal 30A, as shown in FIG. It is a partial perspective view which showed the state after penetrating through each through hole and crimping the tip part of the 1st connection part 21A protruding from the through hole 30a of an external terminal 30A. Further, FIG. 31 is a cross-sectional perspective view taken along the line XXXI-XXXI of FIG. 30.
  • the first connection portion 21A As shown in FIGS. 30 and 31, by crimping the tip of the first connection portion 21A, the first connection portion 21A is connected to the external terminal 30A, and the current collector 20A and the external terminal 30A are connected to each other. It is fixed to the sealing plate 12. Further, the first insulating member 40A arranged inside the sealing plate 12 is fixed to the sealing plate 12 by being pressed by the upper plate portion 23A of the second connecting portion 22A.
  • FIG. 32A is an enlarged partial cross-sectional view of the vicinity of the external terminal 30A on the positive electrode side
  • FIG. 32B is a cross-sectional view taken along the line XXXIIb-XXXIIb of FIG. 32A.
  • the current collector 20A on the positive electrode side is connected to an exposed portion (positive electrode core material) exposed on the edge of the positive electrode plate on the first side surface 22a of the second connecting portion 22A.
  • the second side surface 22b of the second connecting portion 22A facing the electrode body 10A approaches the negative electrode plate on the outermost layer of the electrode body 10A. In position. If the secondary battery receives an impact from the outside, the second side surface 22b of the second connection portion 22A breaks through the separator and comes into contact with the negative electrode on the outermost layer, causing an internal short circuit between the positive electrode plate and the negative electrode plate.
  • the insulating member 60 on the second side surface 22b of the second connecting portion 22A facing the electrode body 10A, it is possible to prevent the occurrence of such an internal short circuit.
  • the insulating member 60 for example, an insulating tape, an insulating coating film, or the like can be used. Further, such an arrangement of the insulating member 60 can be applied to a current collector having a structure other than the current collector having the structure illustrated in FIG.
  • the second connecting portion 22A and the exposed portion 10a of the current collector 20A are welded at the joint region 24. Although they are joined, the joint may be covered with a covering member. As a result, it is possible to prevent the metal powder generated during welding from invading the electrode body 10A.
  • a covering member for example, an insulating tape or the like can be used.
  • two electrode bodies 10A and 10B having the same structure are arranged in the battery case 11, but one electrode body may be arranged.
  • FIG. 33 is a partial perspective view showing a state in which the current collector 20A is connected to the end edge of the electrode body 10A. Further, FIG. 34A is a sectional perspective view taken along the line XXXIVa-XXXIVa of FIG. 33, and FIG. 34B is a sectional view.
  • the current collector 20A has the structure shown in FIG.
  • the electrode body 10A has a plurality of exposed portions 10a at the longitudinal L end of the sealing plate 12, and the plurality of exposed portions 10a are W ends in the width direction of the sealing plate 12. It is bundled on the side of the part.
  • the second connecting portion 22A is in contact with the exposed portion 10a of the electrode body 10A on the first side surface 22a parallel to the longitudinal direction L of the sealing plate 12. Then, at the contacted portion, the exposed portion 10a and the second connecting portion 22A are joined by laser welding or the like.
  • FIG. 35 the first connection portion 21A of the current collector 20A is provided on the first insulating member 40A, the sealing plate 12, the second insulating member 41A, and the external terminal 30A, as shown in FIG. It is a partial perspective view which showed the state after penetrating through each through hole and crimping the tip part of the 1st connection part 21A protruding from the through hole 30a of an external terminal 30A.
  • FIG. 36 is a cross-sectional perspective view taken along the line XXXVI-XXXVI of FIG. 35.
  • the first connection portion 21A is connected to the external terminal 30A, and the current collector 20A and the external terminal 30A are connected to each other. It is fixed to the sealing plate 12. Further, the first insulating member 40A arranged inside the sealing plate 12 is fixed to the sealing plate 12 by being pressed by the upper surface 22c of the second connecting portion 22A on the first connecting portion 21A side.
  • the second connecting portion 22A a substantially rectangular parallelepiped block-shaped body as shown in FIGS. 10 and 20 is illustrated, but the block body may be, for example, a cylindrical one. Good.
  • the shaft of the first connecting portion 21A having a cylindrical shape and the first side surface 22a of the second connecting portion 22A are formed. Although they are made to overlap each other in the width direction of the sealing plate 12, they do not necessarily have to overlap each other.
  • square secondary battery in the present embodiment can be manufactured by the following steps (a) to (d).
  • a current collector 20A in which a first connecting portion 21A having a cylindrical shape and a second connecting portion 22A having a plate shape or a block shape are integrally formed of the same member is prepared (step (a)). ..
  • step (b) the end edge of the positive electrode plate or the negative electrode plate is connected to the second connection portion 22A of the current collector 20A.
  • the sealing plate 12 and the external terminal 30A are arranged above the current collector 20A (step (b)).
  • the first connection portion 21A of the current collector 20A is passed through the through holes provided in the sealing plate 12 and the external terminal 30A (step (c)).
  • the tip of the first connection portion 21A is crimped to connect the first connection portion 21A to the external terminal 30A, and the current collector 20A and the external terminal 30A are fixed to the sealing plate 12 (step (d)). ..
  • the peripheral edge of the first connection portion 21A and the external terminal 30A may be welded, for example, with a laser or the like (step (e)).
  • the type of the square secondary battery in the present embodiment is not particularly limited, but can be applied to, for example, a lithium ion secondary battery, a nickel hydrogen secondary battery, and the like.

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Abstract

角形二次電池は、電極体と、電極体の端辺に接続された集電体と、集電体に接続された外部端子とを備え、集電体は、外部端子に接続された第１接続部と、電極体の端辺に接続された第２接続部とが、同一部材で一体的に構成されており、第１接続部は、封口板及び外部端子に設けられた貫通孔を貫通し、第１接続部の先端部がかしめられて、外部端子に接続されるとともに、集電体及び外部端子が、封口板に固定されている。

Description

角形二次電池及びその製造方法
　本開示は、角形二次電池及びその製造方法に関する。
　二次電池の集電構造として、正極板及び負極板を備えた電極体と外部端子とが、集電体を介して接続された構造が知られている。
　特許文献１には、図３７に示すように、電極体１１０の端部に、集電体１２０が接続され、集電体１２０の端部１２０Ａが、外部端子１３０に接続された二次電池１００が開示されている。外部端子１３０は、その円筒部１３０Ａが、絶縁部材１５０、封口板１４０、絶縁部材１６０、及び集電体１２０の接続部１２０Ａにそれぞれ設けられた貫通孔を貫通して、封口板１４０の内側に突出し、円筒部１３０Ａの先端部がかしめられている。これにより、集電体１２０が、外部端子１３０に接続されるとともに、集電体１２０及び外部端子１３０が、封口板１４０に固定されている。
国際特開第２０１７／１３１１６８号
　特許文献１に開示された集電構造の二次電池では、外部端子１３０円筒部１３０Ａの先端部が、集電体１２０の接続部１２０Ａに設けられた開口穴を貫通して、封口板１４０の内側に突出してかしめられている。そのため、かしめ部と電極体１１０との間には、かしめ加工に必要な一定の距離を設ける必要がある。また、円筒部１３０Ａの先端部をかしめる際、集電体１２０の接続部１２０Ａに大きな荷重が加わる。そのため、絶縁部材１６０、及び集電体１２０の接続部１２０Ａは、それぞれ、かしめる際の荷重に耐え得る剛性を備えた厚みを有する必要がある。その結果、図３７に示すように、封口板１４０と電極体１１０との間隔Ｄが大きくなる。
　封口板１４０と電極体１１０との間にできたスペースは、電池容量に寄与しないデッドスペースとなる。そのため、封口板１４０と電極体１１０との間隔Ｄが大きいと、二次電池の高容量化、高エネルギー密度化の妨げとなる。特に、車載用の二次電池では、大型化に加えて、低背セル化が要求されているため、二次電池の高容量化、高エネルギー密度化を図るためには、封口板１４０と電極体１１０との間隔Ｄを縮小する必要がある。
　本開示に係る角形二次電池は、正極板及び負極板を備えた電極体と、開口部を有し、電極体を収容した角形の電池ケースと、開口部を封口した封口板と、封口板の長手方向端部において、正極板または負極板の端辺に接続された集電体と、封口板の外側に設けられ、集電体に接続された外部端子と、を備え、集電体は、外部端子に接続された第１接続部と、正極板または負極板の端辺に接続された第２接続部とが、同一部材で一体的に構成されており、第１接続部は、封口板及び外部端子に設けられた貫通孔を、封口板の内側から外側に向けて貫通し、第１接続部の先端部がかしめられて、外部端子に接続されるとともに、集電体及び外部端子が、封口板に固定されている。
　本開示によれば、高容量化及び高エネルギー密度化に適した集電構造を有する二次電池を提供することができる。
図１Ａは、本開示の一実施形態における角形二次電池の構成を模式的に示した上面図である。 図１Ｂは、図１ＡのIb－Ib線に沿った断面図である。 図２は、本実施形態における集電体の構成を模式的に示した斜視図である。 図３は、本実施形態における角形二次電池の組み立て手順を説明した図である。 図４は、本実施形態における角形二次電池の組み立て手順を説明した図である。 図５Ａは、本実施形態における角形二次電池の組み立て手順を説明した図である。 図５Ｂは、本実施形態における角形二次電池の組み立て手順を説明した図である。 図６は、本実施形態における角形二次電池の組み立て手順を説明した図である。 図７は、本実施形態における角形二次電池の組み立て手順を説明した図である。 図８は、本実施形態における角形二次電池の組み立て手順を説明した図である。 図９は、本実施形態における角形二次電池の組み立て手順を説明した図である。 図１０は、変形例１における集電体の構成を模式的に示した斜視図である。 図１１は、変形例１において、集電体を電極体の露出部で挟み込んだ状態を示した部分斜視図である。 図１２Ａは、図１１のXIIa－XIIa線に沿った断面斜視図である。 図１２Ｂは、図１１のXIIa－XIIa線に沿った断面図である。 図１３は、変形例１において、集電体の第１接続部の先端部をかしめた後の状態を示した部分斜視図である。 図１４は、図１３のXIV－XIV線に沿った断面斜視図である。 図１５は、変形例２における集電体の構成を模式的に示した斜視図である。 図１６は、変形例２において、集電体を電極体の露出部で挟み込んだ状態を示した部分斜視図である。 図１７Ａは、図１６のXVIIa－XVIIa線に沿った断面斜視図である。 図１７Ｂは、図１６のXVIIa－XVIIa線に沿った断面図である。 図１８は、変形例２において、集電体の第１接続部の先端部をかしめた後の状態を示した部分斜視図である。 図１９は、図１８のXIX－XIX線に沿った断面斜視図である。 図２０は、変形例３における集電体の構成を模式的に示した斜視図である。 図２１は、変形例３において、２つの電極体の間に集電体を挿入する状態を示した斜視図である。 図２２は、変形例３において、集電体を電極体の露出部で挟み込んだ状態を示した部分斜視図である。 図２３Ａは、図２２のXXIIIa－XXIIIa線に沿った断面斜視図である。 図２３Ｂは、図２２のXXIIIa－XXIIIa線に沿った断面図である。 図２４は、変形例３において、集電体の第１接続部の先端部をかしめた後の状態を示した部分斜視図である。 図２５は、図２４のXXV－XXV線に沿った断面斜視図である。 図２６は、変形例４における集電体の構成を模式的に示した斜視図である。 図２７は、変形例４において、２つの電極体の間に集電体を挿入する状態を示した斜視図である。 図２８は、変形例４において、集電体を電極体の露出部で挟み込んだ状態を示した部分斜視図である。 図２９Ａは、図２８のXXIXa－XXIXa線に沿った断面斜視図である。 図２９Ｂは、図２８のXXIXa－XXIXa線に沿った断面図である。 図３０は、変形例４において、集電体の第１接続部の先端部をかしめた後の状態を示した部分斜視図である。 図３１は、図３０のXXXI－XXXI線に沿った断面斜視図である。 図３２Ａは、他の実施形態における集電体の構成を示した図であり、正極側の外部端子近傍を拡大した部分断面図である。 図３２Ｂは、図３２ＡのXXXIIb－XXXIIb線に沿った断面図である。 図３３は、他の実施形態における電極体と集電体との構成を示した部分斜視図である。 図３４Ａは、図３３のXXXIVa－XXXIVa線に沿った断面斜視図である。 図３４Ｂは、図３３のXXXIVa－XXXIVa線に沿った断面図である。 図３５は、他の実施形態において、集電体の第１接続部の先端部をかしめた後の状態を示した部分斜視図である。 図３６は、図３５のXXXVI－XXXVI線に沿った断面斜視図である。 図３７は、従来の二次電池の集電構造を示した部分断面図である。
　以下、本開示の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本開示は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本開示の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。
　図１Ａ、図１Ｂは、本開示の一実施形態における角形二次電池の構成を模式的に示した図で、図１Ａは、上面図、図１Ｂは、図１ＡのIb－Ib線に沿った断面図である。
　図１Ａ、図１Ｂに示すように、本実施形態における角形二次電池１では、発電要素である電極体１０が電解液とともに、角形の電池ケース１１に収容されている。電極体１０は、正極板及び負極板がセパレータ（何れも不図示）を介して積層された構造をなす。正極板は、正極芯材の表面に、正極活物質層が設けられ、負極板は、負極芯材の表面に負極活物質層が設けられている。電池ケース１１の開口部は、封口板１２で封口されている。
　正極板及び負極板は、それぞれ、封口板１２の長手方向Ｌの端辺において、活物質層が形成されていない露出部１０ａ、１０ｂを有している。露出部１０ａ、１０ｂは、封口板１２の長手方向において、それぞれ反対方向に延出し、正負の集電体２０Ａ、２０Ｂに接続されている。具体的には、複数の露出部１０ａ、１０ｂが、それぞれ束ねられた状態で、集電体２０Ａ、２０Ｂに接合されている。接合は、例えば、レーザ溶接等により行うことができる。封口板１２の外側には、正負の集電体２０Ａ、２０Ｂにそれぞれ接続された、正負の外部端子３０Ａ、３０Ｂが設けられている。電極体１０及び集電体２０Ａ、２０Ｂは、絶縁性ホルダー５０に包まれて、電池ケース１１内に収容されている。
　集電体２０Ａ、２０Ｂは、電解液中において、それぞれ正極電位、負極電位で侵されない材料で構成されていれば、その材料は特に限定されない。また、正負の集電体２０Ａ、２０Ｂは、それぞれ、正極板の露出部１０ａ及び負極板の露出部１０ｂと、同じ材料で構成されていることが好ましい。例えば、リチウムイオン二次電池の場合、正極板の露出部１０ａに接続される集電体（正極集電体）２０Ａは、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成され、負極板の露出部１０ｂに接続される集電体（負極集電体）２０Ｂは、銅又は銅合金で構成されていることが好ましい。
　図２は、正極側の集電体２０Ａの構成を模式的に示した斜視図である。負極側の集電体２０Ｂも、同様の構成を有する。なお、以下の説明では、特に断らない限り、負極側の集電体２０Ｂを含む集電構造についての説明は省略する。
　図２に示すように、集電体２０Ａは、円筒形状からなる第１接続部２１Ａと、板状の第２接続部２２Ａとが、同一部材で一体的に構成されている。第２接続部２２Ａは、封口板１２の長手方向Ｌに平行な第１側面２２ａと、封口板１２の幅方向Ｗに平行であって、電極体１０と対向する第２側面２２ｂとを有している。なお、本実施形態では、第２側面２２ｂは、その中央部が突出して折れ曲がった形状になっているが、平らな形状であってもよい。また、第２接続部２２Ａの第１接続部２１Ａ側の端部は、封口板１２に平行な上面２２ｃを有している。
　本実施形態では、第２接続部２２Ａは、封口板１２に平行な方向に沿った断面形状が、略コの字になっている。また、円筒形状からなる第１接続部２１Ａの軸と、第２接続部２２Ａの第１側面２２ａとは、封口板１２の幅方向において、互いに重なっている。
　このような構成の集電体２０Ａは、例えば、圧延加工等により作製することができる。あるいは、第１接続部２１Ａと、第２接続部２２Ａとを、それぞれ別部品として作製した後、これらを溶接等で一体化にしてもよい。
　図１Ｂに示すように、第１接続部２１Ａは、封口板１２の内側に配置された第１絶縁部材４０Ａ、封口板１２、封口板１２の外側に設けられた第２絶縁部材４１Ａ、及び外部端子３０Ａにそれぞれ設けられた貫通孔を、封口板１２の内側から外側に向けて貫通している。そして、第１接続部２１Ａの先端部は、かしめられて、外部端子３０Ａに接続されるとともに、集電体２０Ａ及び外部端子３０Ａが、封口板１２に固定されている。ここで、集電体２０Ａは、第１絶縁部材４０Ａによって、封口板１２と絶縁され、外部端子３０Ａは、第２絶縁部材４１Ａによって、封口板１２と絶縁されている。
　次に、図３～図９を参照しながら、本実施形態における角形二次電池１の組み立て手順を説明する。
　まず、図３に示すように、同じ構造を有する２つの電極体１０Ａ、１０Ｂ、及び正負の集電体２０Ａ、２０Ｂを用意する。電極体１０Ａ、１０Ｂは、それぞれ、封口板１２の長手方向Ｌの両端部において、正負の露出部１０ａ、１０ｂを有する。また、集電体２０Ａ、２０Ｂは、図２に示すような構成を有する。そして、封口板１２の長手方向Ｌの両端部に配置した集電体２０Ａ、２０Ｂを、電極体１０Ａ、１０Ｂの露出部１０ａ、１０ａで、図中の矢印の方向から挟み込む。
　図４は、集電体２０Ａを、電極体１０Ａ、１０Ｂの露出部１０ａ、１０ａで挟み込んだ状態を示した部分斜視図である。また、図５Ａは、図４のVa－Va線に沿った断面斜視図で、図５Ｂは、断面図である。
　図５Ｂに示すように、第２接続部２２Ａは、封口板１２の長手方向Ｌに平行な第１側面２２ａ、２２ａにおいて、電極体１０Ａ、１０Ｂの露出部１０ａ、１０ａに当接している。そして、図４に示すように、当接した部位における接合領域２４で、露出部１０ａ、１０ａと第２接続部２２Ａとを、例えば、レーザ溶接等により接合する。
　次に、図６に示すように、電極体１０Ａ、１０Ｂが接続された集電体２０Ａの上方に、第１絶縁部材４０Ａ、封口板１２、第２絶縁部材４１Ａ、及び外部端子３０Ａを、この順番で配置する。ここで、第１絶縁部材４０Ａ、封口板１２、第２絶縁部材４１Ａ、及び外部端子３０Ａは、それぞれに設けられた貫通孔４０ａ、１２ａ、４１ａ、３０ａの各軸を揃えて配置される。そして、集電体２０Ａの第１接続部２１Ａを、矢印の方向に、第１絶縁部材４０Ａ、封口板１２、第２絶縁部材４１Ａ、及び外部端子３０Ａに設けられた各貫通孔４０ａ、１２ａ、４１ａ、３０ａに貫通させる。
　図７は、外部端子３０Ａの貫通孔３０ａから突出した第１接続部２１Ａの先端部をかしめた後の状態を示した部分斜視図である。また、図８は、図７のVII－VII線に沿った断面斜視図である。
　図７及び図８に示すように、第１接続部２１Ａの先端部をかしめることによって、第１接続部２１Ａは、外部端子３０Ａに接続されるとともに、集電体２０Ａ及び外部端子３０Ａが、封口板１２に固定される。また、封口板１２の内側に配置された第１絶縁部材４０Ａは、第２接続部２２Ａの第１接続部２１Ａ側の上面２２ｃ（図２を参照）で押さえられることによって、封口板１２に固定されている。
　なお、第１接続部２１Ａの先端部をかしめた後、第１接続部２１Ａの周縁部と、外部端子３０Ａとを、例えばレーザ溶接により溶融結合してもよい。これにより、集電体２０Ａと外部端子３０Ａとの間の電気抵抗をさらに低減することができる。
　次に、図９に示すように、集電体２０Ａ及び外部端子３０Ａが一体化して固定された封口板１２を、絶縁性ホルダー５０内に挿入する。そして、絶縁性ホルダー５０に包まれた電極体１０Ａ、１０Ｂ及び集電体２０Ａを、電池ケース１１内に収容する。その後、電池ケース１１の開口側端部と、封口板１２の外周部とを、例えばレーザ溶接し、電池ケース１１を密封する。最後に、封口板１２に設けられた注液孔（不図示）から、電解液を電池ケース１１内に注液した後、注液孔を栓７０（図１Ａ、図１Ｂを参照）で封止する。
　以上、説明したように、本実施形態において、集電体２０Ａの第１接続部２１Ａは、封口板１２及び外部端子３０Ａに設けられた貫通孔１２ａ、３０ａを、封口板１２の内側から外側に向けて貫通し、第１接続部２１Ａの先端部がかしめられて、外部端子３０Ａに接続されるとともに、集電体２０Ａ及び外部端子３０Ａが、封口板１２に固定されている。すなわち、集電体２０Ａの第１接続部２１Ａの先端部は、封口板１２の外側に突出してかしめられている。これにより、従来のように、外部端子の円筒部の先端部を、封口板の内側に突出してかしめる場合に比べて、かしめ部と電極体１０Ａとの間に、かしめ加工に必要な一定の距離を設ける必要がない。従って、封口板１４０と電極体１１０との間隔を縮小することができる。
　また、第１接続部２１Ａと第２接続部２２Ａとが一体的に構成されているため、第１接続部２１Ａの先端部を、封口板１２の外側に突出させてかしめた際、封口板１２の内側に配置された第１絶縁部材４０Ａは、第２接続部２２Ａの上面２２ｃで押さえられることによって、封口板１２に固定される。そのため、封口板１２と第２接続部２２Ａとの間には、第１絶縁部材４０Ａしか存在しない。これにより、第２接続部２２Ａと接続される電極体１０を、製造上の公差を含めて、第１絶縁部材４０Ａに接しない程度に、近づけることができる。
　このように、本実施形態では、封口板１４０と電極体１１０との間隔を縮小することができるため、高容量化及び高エネルギー密度化に適した集電構造を有する二次電池を提供することができる。
　なお、上記の効果に加え、集電体２０Ａと外部端子３０Ａとの間の電気抵抗を低減するために、第１接続部２１Ａの先端部をかしめた後、第１接続部２１Ａの周縁部と外部端子３０Ａとを、レーザ溶接等により溶融結合しても、レーザ溶接時のスパッタ残渣が、二次電池の組み立て工程において、電池ケース１１内に侵入することはない。これにより、信頼性の高い二次電池を提供することができる。
　本実施形態において、集電体２０Ａは、第１接続部２１Ａと第２接続部２２Ａとが、同一部材で一体的に構成されている。ここで、第１接続部２１Ａは、その先端部をかしめることによって、外部端子３０Ａに接続されるため、その構造は、円筒形状からなる。一方、第２接続部２２Ａは、電極体１０（正極板または負極板）の端辺に接続されるため、その構造は、少なくとも、電極体１０の端辺と接続される側面を有する必要がある。
　例えば、図２に例示した集電体２０Ａでは、封口板１２の長手方向Ｌに幅を有する第１側面２２ａを有する板状からなり、第１側面２２ａにおいて、電極体１０の端辺と接続される。
　しかしながら、第２接続部２２Ａの構造は、これに限定されず、例えば、要求される集電特性や、電極体の構成等に応じて、適宜、決めることができる。以下、集電体２０Ａの種々の変形例を例示する。なお、以下に例示する集電体２０Ａは、全て、外部端子３０Ａに接続される第１接続部２１Ａと、正極板または負極板の端辺に接続される第２接続部２２Ａとが、同一部材で一体的に構成されたものである。
　（変形例１）
　図１０は、変形例１における集電体２０Ａの構成を模式的に示した斜視図である。
　図１０に示すように、本変形例１における集電体２０Ａの第１接続部２１Ａは、円筒形状からなり、第２接続部２２Ａは、封口板１２の幅方向Ｗに厚みを有するブロック状からなる。
　第２接続部２２Ａは、封口板１２の長手方向Ｌに平行な第１側面２２ａと、封口板１２の幅方向Ｗに平行な第２側面２２ｂとを有している。また、第２接続部２２Ａの第１接続部２１Ａ側の端部は、封口板１２に平行な上面２２ｃを有している。
　図１１は、集電体２０Ａを、電極体１０Ａ、１０Ｂの露出部１０ａ、１０ａで挟み込んだ状態を示した部分斜視図である。また、図１２Ａは、図１１のXIIa－XIIa線に沿った断面斜視図で、図１２Ｂは、断面図である。
　図１２Ｂに示すように、第２接続部２２Ａは、第１側面２２ａ、２２ａにおいて、電極体１０Ａ、１０Ｂの露出部１０ａ、１０ａに当接している。そして、図１に示すように、当接した部位における接合領域２４で、露出部１０ａ、１０ａと第２接続部２２Ａとを、レーザ溶接等により接合されている。
　図１３は、図６に示したのと同様に、集電体２０Ａの第１接続部２１Ａを、第１絶縁部材４０Ａ、封口板１２、第２絶縁部材４１Ａ、及び外部端子３０Ａに設けられた各貫通孔に貫通させ、外部端子３０Ａの貫通孔３０ａから突出した第１接続部２１Ａの先端部をかしめた後の状態を示した部分斜視図である。また、図１４は、図１３のXIV－XIV線に沿った断面斜視図である。
　図１３及び図１４に示すように、第１接続部２１Ａの先端部をかしめることによって、第１接続部２１Ａは、外部端子３０Ａに接続されるとともに、集電体２０Ａ及び外部端子３０Ａが、封口板１２に固定される。また、封口板１２の内側に配置された第１絶縁部材４０Ａは、第２接続部２２Ａの第１接続部２１Ａ側の上面２２ｃで押さえられることによって、封口板１２に固定される。
　本変形例１では、集電体２０Ａの第２接続部２２Ａを、ブロック状にすることによって、第２接続部２２Ａの断面積を大きくすることができる。これにより、第２接続部２２Ａの電気抵抗を小さくできるため、集電体２０Ａに大電流が流れても、ジュール熱の発生を抑制することができる。その結果、電池内部の温度上昇を抑制することができる。
　（変形例２）
　図１５は、変形例２における集電体２０Ａの構成を模式的に示した斜視図である。
　図１５に示すように、本変形例２における集電体２０Ａの第１接続部２１Ａは、円筒形状からなり、第２接続部２２Ａは、封口板１２の幅方向Ｗに平行な板状からなる。また、第２接続部２２Ａの第１接続部２１Ａ側の端部には、封口板１２に平行な上板部２３Ａを有している。
　図１６は、集電体２０Ａを、電極体１０Ａ、１０Ｂで挟み込んだ状態を示した部分斜視図である。また、図１７Ａは、図１６のXVIIb－XVIIb線に沿った断面斜視図で、図１７Ｂは、断面図である。
　図１７Ｂに示すように、電極体１０Ａ、１０Ｂの露出部１０ａ、１０ａは、それぞれ、封口板１２の幅方向に折れ曲がって、第２接続部２２Ａの封口板１２の幅方向Ｗに平行な側面に当接している。そして、図１６に示すように、当接した部位における接合領域２４で、露出部１０ａ、１０ａと第２接続部２２Ａとが、レーザ溶接等により接合されている。
　図１８は、図６に示したのと同様に、集電体２０Ａの第１接続部２１Ａを、第１絶縁部材４０Ａ、封口板１２、第２絶縁部材４１Ａ、及び外部端子３０Ａに設けられた各貫通孔に貫通させ、外部端子３０Ａの貫通孔３０ａから突出した第１接続部２１Ａの先端部をかしめた後の状態を示した部分斜視図である。また、図１９は、図１８のXIX－XIX線に沿った断面斜視図である。
　図１８及び図１９に示すように、第１接続部２１Ａの先端部をかしめることによって、第１接続部２１Ａは、外部端子３０Ａに接続されるとともに、集電体２０Ａ及び外部端子３０Ａが、封口板１２に固定される。また、封口板１２の内側に配置された第１絶縁部材４０Ａは、第２接続部２２Ａの上板部２３Ａで押さえられることによって、封口板１２に固定される。
　（変形例３）
　図２０は、変形例３における集電体２０Ａの構成を模式的に示した斜視図である。
　上記実施形態では、電極体１０Ａ、１０Ｂとして、正極板及び負極板がセパレータを介して積層された構造を用いたが、正極板及び負極板がセパレータを介して捲回された構造であってもよい。本変形例３における集電体２０Ａは、捲回された構造の電極体１０Ａ、１０Ｂに好適な構成をなす。
　図２０に示すように、本変形例３における集電体２０Ａの第１接続部２１Ａは、円筒形状からなり、第２接続部２２Ａは、ブロック状で幅の異なる第１部位２２Ａａと第２部位２２Ａｂとからなる。
　第２部位２２Ａｂは、封口板１２の長手方向Ｌに平行な第１側面２２ａを有している。第１及び第２部位２２Ａａ、２２Ａｂは、封口板１２の幅方向Ｗに平行な第２側面２２ｂを有している。第１部位２２Ａａの第１接続部２１Ａ側の端部は、封口板１２に平行な上面２２ｃを有している。
　図２１は、２つの電極体１０Ａ、１０Ｂを並んで配置し、２つの電極体１０Ａ、１０Ｂの間に、図２０に示した集電体２０Ａを、矢印の方向に挿入する状態を示した斜視図である。
　電極体１０Ａ、１０Ｂは、正極板及び負極板がセパレータを介して捲回された構造をなし、捲回軸方向の端部において、複数の露出部１０ａを有する。複数の露出部１０ａは、捲回軸に垂直な方向の一定領域Ｐにおいて、束ねられた状態で圧縮されている。領域Ｐを挟んで、一方の側（図２１では上側）における２つの露出部１０ａ、１０ａ間には、一定の隙間Ｓ１があり、他方の側（図２１では下側）における２つの露出部１０ａ、１０ａは、当接している。また、領域Ｐにおける２つの露出部１０ａ、１０ａ間には、隙間Ｓ１よりも大きな一定の隙間Ｓ２がある。
　図２２は、集電体２０Ａを、電極体１０Ａ、１０Ｂの露出部１０ａ、１０ａで挟み込んだ状態を示した部分斜視図である。また、図２３Ａは、図２２のXXIIIa－XXIIIa線に沿った断面斜視図で、図２３Ｂは、断面図である。
　図２２に示すように、集電体２０Ａは、第２接続部２２Ａの第１部位２２Ａａが、図２１に示した隙間Ｓ１に挿入された状態で、電極体１０Ａ、１０Ｂの露出部１０ａ、１０ａで挟み込まれており、第２部位２２Ａｂが、図２１に示した隙間Ｓ２に挿入された状態で、電極体１０Ａ、１０Ｂの露出部１０ａ、１０ａで挟み込まれている。
　図２３Ａ、図２３Ｂに示すように、第２部位２２Ａｂは、第１側面２２ａ、２２ａにおいて、電極体１０Ａ、１０Ｂの露出部１０ａ、１０ａに当接している。そして、当接した部位における接合領域２４で、露出部１０ａ、１０ａと第２接続部２２Ａとが、レーザ溶接等により接合されている。
　図２４は、図６に示したのと同様に、集電体２０Ａの第１接続部２１Ａを、第１絶縁部材４０Ａ、封口板１２、第２絶縁部材４１Ａ、及び外部端子３０Ａに設けられた各貫通孔に貫通させ、外部端子３０Ａの貫通孔３０ａから突出した第１接続部２１Ａの先端部をかしめた後の状態を示した部分斜視図である。また、図２５は、図２４のXXIV－XXIV線に沿った断面斜視図である。
　図２４及び図２５に示すように、第１接続部２１Ａの先端部をかしめることによって、第１接続部２１Ａは、外部端子３０Ａに接続されるとともに、集電体２０Ａ及び外部端子３０Ａが、封口板１２に固定される。また、封口板１２の内側に配置された第１絶縁部材４０Ａは、第２接続部２２Ａの第１接続部２１Ａ側の上面２２ｃで押さえられることによって、封口板１２に固定される。
　（変形例４）
　図２６は、変形例４における集電体２０Ａの構成を模式的に示した斜視図である。
　本変形例４における集電体２０Ａも、捲回された構造の電極体１０Ａ、１０Ｂに好適な構成をなす。
　図２６に示すように、本変形例４における集電体２０Ａの第１接続部２１Ａは、円筒形状からなり、第２接続部２２Ａは、板状の第１部位２２Ａａと、断面形状が略コの字状の第２部位２２Ａｂとからなる。第２接続部２２Ａの第１接続部２１Ａ側の端部には、上板部２３Ａを有している。第２部位２２Ａｂは、封口板１２の長手方向Ｌに平行な第１側面２２ａを有している。さらに、第２接続部２２Ａの第１接続部２１Ａ側の端部には、上板部２３Ａを有している。
　図２７は、２つの電極体１０Ａ、１０Ｂを並んで配置し、２つの電極体１０Ａ、１０Ｂの間に、図２６に示した集電体２０Ａを、矢印の方向に挿入する状態を示した斜視図である。
　電極体１０Ａ、１０Ｂは、正極板及び負極板がセパレータを介して捲回された構造をなし、捲回軸方向の端部において、複数の露出部１０ａを有する。複数の露出部１０ａは、捲回軸に垂直な方向の一定領域Ｐにおいて、束ねられた状態で圧縮されている。領域Ｐを挟んで、両側における２つの露出部１０ａ、１０ａは、当接している。また、領域Ｐにおける２つの露出部１０ａ、１０ａ間には、一定の隙間Ｓ２がある。
　図２８は、集電体２０Ａを、電極体１０Ａ、１０Ｂの露出部１０ａ、１０ａで挟み込んだ状態を示した部分斜視図である。また、図２９Ａは、図２８のXXIXa－XXIXa線に沿った断面斜視図で、図２９Ｂは、断面図である。
　図２８に示すように、集電体２０Ａは、第２接続部２２Ａの第２部位２２Ａｂが、図２７に示した隙間Ｓ２に挿入された状態で、電極体１０Ａ、１０Ｂの露出部１０ａ、１０ａで挟み込まれている。
　図２９Ａ、図２９Ｂに示すように、第２部位２２Ａｂは、第１側面２２ａ、２２ａにおいて、電極体１０Ａ、１０Ｂの露出部１０ａ、１０ａに当接している。そして、当接した部位における接合領域２４で、露出部１０ａ、１０ａと第２接続部２２Ａとが、レーザ溶接等により接合されている。
　図３０は、図６に示したのと同様に、集電体２０Ａの第１接続部２１Ａを、第１絶縁部材４０Ａ、封口板１２、第２絶縁部材４１Ａ、及び外部端子３０Ａに設けられた各貫通孔に貫通させ、外部端子３０Ａの貫通孔３０ａから突出した第１接続部２１Ａの先端部をかしめた後の状態を示した部分斜視図である。また、図３１は、図３０のXXXI－XXXI線に沿った断面斜視図である。
　図３０及び図３１に示すように、第１接続部２１Ａの先端部をかしめることによって、第１接続部２１Ａは、外部端子３０Ａに接続されるとともに、集電体２０Ａ及び外部端子３０Ａが、封口板１２に固定される。また、封口板１２の内側に配置された第１絶縁部材４０Ａは、第２接続部２２Ａの上板部２３Ａで押さえられることによって、封口板１２に固定される。
　以上、本開示を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、もちろん、種々の改変が可能である。
　例えば、集電体２０Ａとして、図２に例示した構造の集電体を用いた場合、図３２Ａ、図３２Ｂに示すように、第２接続部２２Ａの電極体１０Ａと対向する第２側面２２ｂに、絶縁部材６０を配置してもよい。ここで、図３２Ａは、正極側の外部端子３０Ａ近傍を拡大した部分断面図で、図３２Ｂは、図３２ＡのXXXIIb－XXXIIb線に沿った断面図である。
　正極側の集電体２０Ａは、第２接続部２２Ａの第１側面２２ａにおいて、正極板の端辺に露出する露出部（正極芯材）に接続される。通常、電極体１０Ａの最外層には、負極板が配置されるため、第２接続部２２Ａの電極体１０Ａと対向する第２側面２２ｂは、電極体１０Ａの最外層にある負極板に接近した位置にある。もし、二次電池が外部から衝撃を受けた場合、第２接続部２２Ａの第２側面２２ｂが、セパレータを突き破って、最外層にある負極に接触して、正極板と負極板とが内部短絡するおそれがある。そこで、第２接続部２２Ａの電極体１０Ａと対向する第２側面２２ｂに、絶縁部材６０を配置しておくことによって、このような内部短絡の発生を防止することができる。なお、絶縁部材６０は、例えば、絶縁テープや、絶縁性のコーティング膜等を用いることができる。また、このような絶縁部材６０の配置は、図２に例示した構造の集電体以外の構造の集電体にも適用することができる。
　また、上記実施形態では、図４、図１１、図１６、図２２、及び図２８で示したように、集電体２０Ａの第２接続部２２Ａと露出部１０ａとを、接合領域２４で溶接接合したが、当該接合部が、被覆部材で覆われていてもよい。これにより、溶接時に発生した金属粉が、電極体１０Ａに侵入するのを防止することができる。被覆部材としては、例えば、絶縁テープ等を用いることができる。
　また、上記実施形態では、電池ケース１１内に、同じ構造を有する２つの電極体１０Ａ、１０Ｂを配置したが、１つの電極体を配置したものでもよい。
　図３３は、集電体２０Ａを、電極体１０Ａの端辺に接続した状態を示した部分斜視図である。また、図３４Ａは、図３３のXXXIVa－XXXIVa線に沿った断面斜視図で、図３４Ｂは、断面図である。ここで、集電体２０Ａは、図２に示した構造を有する。
　図３４Ａ、図３４Ｂに示すように、電極体１０Ａは、封口板１２の長手方向Ｌ端部において、複数の露出部１０ａを有し、複数の露出部１０ａは、封口板１２の幅方向Ｗ端部側に束ねられている。第２接続部２２Ａは、封口板１２の長手方向Ｌに平行な第１側面２２ａにおいて、電極体１０Ａの露出部１０ａに当接している。そして、当接した部位において、露出部１０ａと第２接続部２２Ａとが、レーザ溶接等により接合されている。
　図３５は、図６に示したのと同様に、集電体２０Ａの第１接続部２１Ａを、第１絶縁部材４０Ａ、封口板１２、第２絶縁部材４１Ａ、及び外部端子３０Ａに設けられた各貫通孔に貫通させ、外部端子３０Ａの貫通孔３０ａから突出した第１接続部２１Ａの先端部をかしめた後の状態を示した部分斜視図である。また、図３６は、図３５のXXXVI－XXXVI線に沿った断面斜視図である。
　図３５及び図３６に示すように、第１接続部２１Ａの先端部をかしめることによって、第１接続部２１Ａは、外部端子３０Ａに接続されるとともに、集電体２０Ａ及び外部端子３０Ａが、封口板１２に固定される。また、封口板１２の内側に配置された第１絶縁部材４０Ａは、第２接続部２２Ａの第１接続部２１Ａ側の上面２２ｃで押さえられることによって、封口板１２に固定される。
　また、上記実施形態では、第２接続部２２Ａとして、図１０、図２０に示したような略直方体のブロック状のものを例示したが、ブロック体として、例えば、円筒状のものであってもよい。
　また、上記実施形態では、図４、図１１、図２５、図３１に示したように、円筒形状からなる第１接続部２１Ａの軸と、第２接続部２２Ａの第１側面２２ａとが、封口板１２の幅方向において、互いに重なっているようにしたが、必ずしも、両者が重なっていなくてもよい。
　また、本実施形態における角形二次電池は、以下の工程（ａ）～（ｄ）により製造することができる。
　まず、円筒形状からなる第１接続部２１Ａと、板状またはブロック状からなる第２接続部２２Ａとが、同一部材で一体的に構成された集電体２０Ａを用意する（工程(ａ））。
　次に、集電体２０Ａの第２接続部２２Ａに、正極板または負極板の端辺を接続する。その後、集電体２０Ａの上方に、封口板１２と外部端子３０Ａとを配置する（工程（ｂ））。
　次に、集電体２０Ａの第１接続部２１Ａを、封口板１２及び外部端子３０Ａに設けられた貫通孔に貫通する（工程（ｃ））。
　その後、第１接続部２１Ａの先端部をかしめて、第１接続部２１Ａを外部端子３０Ａに接続するとともに、集電体２０Ａ及び外部端子３０Ａを、封口板１２に固定する（工程（ｄ））。
　なお、工程（ｄ）の後、第１接続部２１Ａの周縁部と外部端子３０Ａとを、例えば、レーザ等で溶接してもよい（工程（ｅ））。
　本実施形態における角形二次電池は、その種類は特に限定されないが、例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池等に適用することができる。
１　　角形二次電池
１０Ａ，１０Ｂ　　電極体
１０ａ，１０ｂ　　露出部
１１　　電池ケース
１２　　封口板
１２ａ　　貫通孔
２０Ａ，２０Ｂ　　集電体
２１Ａ　　第１接続部
２２Ａ　　第２接続部
２２Ａａ　　第１部位
２２Ａｂ　　第２部位
２２ａ　　第１側面
２２ｂ　　第２側面
２２ｃ　　上面
２３Ａ　　上板部
２４　　接合領域
３０Ａ，３０Ｂ　　外部端子
３０ａ　　貫通孔
４０Ａ　　第１絶縁部材
４１Ａ　　第２絶縁部材
５０　　絶縁性ホルダー
６０　　絶縁部材

Claims (9)

  1. 　正極板及び負極板を備えた電極体と、
    　開口部を有し、前記電極体を収容した角形の電池ケースと、
    　前記開口部を封口した封口板と、
    　前記封口板の長手方向端部において、前記正極板または前記負極板の端辺に接続された集電体と、
    　前記封口板の外側に設けられ、前記集電体に接続された外部端子と、
    を備えた角形二次電池であって、
    　前記集電体は、前記外部端子に接続された第１接続部と、前記正極板または前記負極板の端辺に接続された第２接続部とが、同一部材で一体的に構成されており、
    　前記第１接続部は、前記封口板及び前記外部端子に設けられた貫通孔を、該封口板の内側から外側に向けて貫通し、前記第１接続部の先端部がかしめられて、前記外部端子に接続されるとともに、前記集電体及び前記外部端子が、前記封口板に固定されている、角形二次電池。
  2. 　前記第１接続部は、円筒形状からなり、前記第２接続部は、板状またはブロック状からなる、請求項１に記載の角形二次電池。
  3. 　前記第２接続部は、前記封口板の幅方向に平行であって、前記電極体と対向する第２側面とを有し、
    　前記第２側面に、絶縁部材が配置されている、請求項１または２に記載の角形二次電池。
  4. 　前記第２接続部は、前記封口板の長手方向に平行な第１側面を有し、
    　前記集電体は、前記第１側面において、前記正極板または前記負極板の端辺に接続されている、請求項１～３の何れかに記載の角形二次電池。
  5. 　前記集電体の第２接続部と、前記正極板または前記負極板の端辺とは、溶接接合されており、
    　前記溶接接合された接合部が、被覆部材で覆われている、請求項１～４の何れかに記載の角形二次電池。
  6. 　円筒形状からなる前記第１接続部の軸と、前記第２接続部の前記第１側面とは、前記封口板１２の幅方向において、互いに重なっている、請求項４に記載の角形二次電池。
  7. 　前記電極体は、複数からなり、
    　各電極体の前記正極板または前記負極板の端辺は、共通の前記集電体に接続されている、請求項１～６の何れかに記載の角形二次電池。
  8. 　正極板及び負極板を備えた電極体と、
    　開口部を有し、前記電極体を収容した角形の電池ケースと、
    　前記開口部を封口した封口板と、
    　前記封口板の長手方向端部において、前記正極板または前記負極板の端辺に接続された集電体と、
    　前記封口板の外側に設けられ、前記集電体に接続された外部端子と、
    を備えた角形二次電池の製造方法であって、
    　円筒形状からなる第１接続部と、板状またはブロック状からなる第２接続部とが、同一部材で一体的に構成された集電体を用意する工程（ａ）と、
    　前記集電体の前記第２接続部に、前記正極板または前記負極板の端辺を接続する工程と、
    　前記集電体の上方に、前記封口板と前記外部端子とを配置する工程（ｂ）と、
    　前記集電体の前記第１接続部を、前記封口板及び前記外部端子に設けられた貫通孔に貫通する工程（ｃ）と、
    　前記第１接続部の先端部をかしめて、該第１接続部を前記外部端子に接続するとともに、前記集電体及び前記外部端子を、前記封口板に固定する工程（ｄ）と
    を含む、角形二次電池の製造方法。
  9. 　前記工程（ｄ）の後、前記第１接続部の周縁部と前記外部端子とを溶接する工程（ｅ）をさらに含む、請求項８に記載の角形二次電池の製造方法。
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