JP5111684B2

JP5111684B2 - 角形電池およびその製造方法

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Publication number: JP5111684B2
Application number: JP2012504224A
Authority: JP
Inventors: 和昭浦野; 不二夫平野
Original assignee: Hitachi Vehicle Energy Ltd
Current assignee: Vehicle Energy Japan Inc
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Filing date: 2010-03-10
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Description

本発明は、横断面形状が長方形、隅丸長方形等に形成される角形電池、およびその製造方法に関する。

従来から、円筒型電池に比してより高い体積密度が得られる電池として角形電池が知られている。角形電池においては、角形の電池筐体内に、帯状の正極と負極をセパレータを介して重ねて捲回して成る捲回体を収納するとともに、電池筐体内に電解液を注入する。

角形電池は、捲回体の捲回軸方向の両端部に、それぞれ正極と負極の未塗工部を突出させ、未塗工部に電極端子又は集電体を接続することによって、通電経路の最短化による接続抵抗を低減し、出力を高めている。また、このような構成は、コンパクト化にも効果がある。

捲回体と集電体との接続形態に関して、例えば特許文献１の蓄電素子が提案されている。

特許文献１記載の蓄電素子では、捲回体から突出させた未塗工部の端面から内側に板状のシート接続部を挿入して両者を接続している。

特許第４０６１９３８号

特許文献１の蓄電素子は、捲回体の軸方向端部にある両端未塗工の捲回内周部にシート状の接続部を挿入させる際、金属箔を折り曲げたり、変形させたり、広げる箔の捲回中心位置を間違えたり、上記シート状の接続部を挿入するときに一部を噛み込んだりすることがある。そのため、金属箔を傷つけないようにシート状接続部を捲回体端面に挿入する作業を慎重に行う必要があり、作業性の改善が求められる。

（１）本発明による角形電池は、正極活物質が塗布された正極シートと、負極活物質が塗布された負極シートとがセパレータを介して扁平形状に捲回された捲回体と、前記捲回体が収納された容器と、前記容器を封止する蓋と、前記蓋に設けられた正極外部端子および負極外部端子と、前記正極シートの正極接続部を前記正極外部端子に電気的に接続する正極集電体と、前記負極シートの負極接続部を前記負極外部端子に電気的に接続する負極集電体と、前記捲回体の両端面において、前記正極シートの積層体および前記負極シートの積層体を内側から押し広げる拡開部材とを備える。
（２）拡開部材を、捲回体の両端面で積層された正極シートの正極接続部および負極シートの負極接続部の最内周側に設けるのが好ましい。
（３）正極シート、負極シートおよびセパレータが捲回される軸芯をさらに備え、拡開部材を軸芯に設けることができる。
（４）軸芯にスリットを形成し、拡開部材をスリットに挿入するように構成してもよい。
（５）拡開部材を一対の金属薄板より構成し、一対の金属薄板の基部をスリットに挿入してもよい。
（６）拡開部材を１枚の金属薄板を２つ折りにして構成し、その折れ曲がり基部をスリットに挿入してもよい。
（７）拡開部材を正極シートおよび負極シートとは別体に設けもよいし、正極シートおよび負極シートと一体に設けてもよい。
（８）拡開部材と正負極集電体とによって正極シートの接続部および負極シートの接続部を挟持して溶接することが好ましい。
（９）正負極集電体のそれぞれには、拡開部材により押し広げられた正負極シートの積層体を一対の拡開部材との間で挟持する傾斜接合面が形成された二股状の集電接続片を設けることができる。
（１０）捲回体の両端面から突出する操作部材を拡開部材に設けるのが好ましい。
（１１）本発明の製造方法は、正極シートと負極シートをセパレータを介して捲回して扁平形状に捲回体を形成する工程と、捲回体の捲回軸方向両端面の正極シートおよび負極シートの活物質が塗布されていない正極接続部および負極接続部の積層体の内部に、積層体を内側から外側に押し広げる拡開部材を設ける工程と、拡開部材を拡開して、捲回体の前記正極接続部および負極接続部の積層体を内側から外側に押し広げる工程と、押し広げた積層体を正負極集電体に接続する工程とを備える。

本発明の角形電池とその製造方法によれば、捲回体の正負極シートを損傷させることなく、捲回体と集電体の接続の作業能率を高めることができる。

本発明による角形電池における第１実施形態の外観を示す斜視図。図１の角形電池の組み立て状態を示す斜視図。（ａ）は図１の角形電池の蓋組立体の斜視図、（ｂ）は集電体の形状を示す図。図１の角形電池における捲回体の斜視図。図１の角形電池における軸芯と拡開部材とを示す斜視図。図５の軸芯と拡開部材の分解斜視図。集電体と捲回体の接続工程を説明する図。拡開部材で押し広げられた捲回体端面を示す斜視図。捲回体を集電体と超音波溶接する状況を説明する図。本発明による角形電池の第１実施形態を捲回体の負極端面から見た斜視図。拡開部材の他の例を示す図。拡開部材のさらに他の例を示す図。本発明による角形電池の第４実施形態を捲回体の負極端面から見た斜視図。本発明による角形電池の第５実施形態を捲回体の負極端面から見た斜視図。

本発明による角形電池をリチウムイオン二次電池に適用した実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、各図面の縮尺、縦横比が一致してないのは作図の都合上であり、各部品の形状、寸法は各図で同一とする。
［第１の実施の形態］

［角形電池の構成］
図１に示すように、リチウムイオン電池ＢＣは、一端部に開口を有する容器１０と、容器１０内に収容された図２に示す発電要素組立体１１とを含んで構成されている。

［発電要素組立体］
図２に示すように、発電要素組立体１１は、図３に示す蓋組立体１１０と、図4に示す捲回体１２０とを備えている。

［蓋組立体］
図3に示すように、蓋組立体１１０は、容器１０の開口を塞ぐ蓋１１１と、絶縁シール部材１１２を介して蓋１１１から突出する正負極外部端子１１３，１１４と、正負極外部端子１１３，１１４にそれぞれ接続された正負極集電体１１５，１１６とを備えている。正負極外部端子１１３，１１４は、絶縁シール部材１１２により蓋１１１と電気的に絶縁されている。

正極集電体１１５は、捲回体１２０の捲回軸方向の正極側端面に沿って二次電池底部方向に延びる基部１１５Ａと、基部１１５Ａの下端両側面から二股に分岐しつつ、容器底部方向に延びる一対の正極接続片１１５Ｂとを備える。一対の接続片１１５Ｂは、図３（ｂ）に示すように、容器１０の上方からみて、先端に近づくほど接続片同士の間隔が狭くなるように傾斜している。一対の接続片１１５Ｂの一対の内面１１５Ｃは、後述するように捲回体１２０の正極未塗工部１２２Ａ（図４参照）の外表面と接合される。

同様に、負極集電体１１６は、捲回体１２０の捲回軸方向の負極側端面に沿って二次電池底部方向に延びる基部１１６Ａと、基部１１６Ａの下端両側面から二股に分岐しつつ、容器底部方向に延びる一対の負極接続片１１６Ｂを備える。一対の接続片１１６Ｂも接続片１１５Ｂと同様に、容器１０の上方からみて、先端に近づくほど接続片同士の間隔が狭くなるように傾斜している。一対の接続片１１６Ｂの一対の内面１１６Ｃは、後述するように捲回体１２０の負極未塗工部１２４Ａ（図４参照）の外表面と接合される。

後述するように、一対の正極接続片１１５Ｂは、捲回体１２０の一端側で正極接続部１２４Ａを挟持し、一対の負極接続片１１６Ｂは、捲回体１２０の他端側で負極接続部１２４Ａを挟持するように、捲回体１２０を挟み込む。

［捲回体］
図４に示すように、捲回体１２０は、セパレータ１２１を挟んで正極箔（正極シート）１２２と負極箔（負極シート）１２４とを図５に示す軸芯１２６の周りに扁平形状に捲回して構成されている。正極箔１２２はアルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔であり、負極箔１２４は銅箔もしくは銅合金箔である。また、セパレータ１２１は多孔質のポリエチレン樹脂である。

正極箔１２２の両面には正極活物質（正極電極）１２３が塗布されており、負極箔１２４の両面には負極活物質（負極電極）１２５が塗布されている。捲回体１２０の一端には、正極活物質１２３が塗布されていない、正極箔１２２が露出した正極接続部(未塗工部とも呼ぶ)１２２Ａが設けられている。反対側の負極側端面にも、負極活物質１２５が塗布されてない、負極箔１２４が露出した負極接続部(未塗工部とも呼ぶ)１２４Ａが設けられている。正負極箔１２２，１２４は、後述するように、正負極接続部１２２Ａ，１２４Ａにおいて、正負極集電体１１５，１１６にそれぞれ接続される。

［軸芯］
図５および図６を参照して軸芯１２６を説明する。軸芯１２６は、ポリプロピレン樹脂を素材として、捲回体１２０の平面形状に対応した形状の板状部材である。軸芯１２６の捲回軸方向の両端部には、すなわち、負極側端部には負極拡開操作板（負極拡開部材）９０Ｎが、正極側端部には正極拡開操作板（正極拡開部材）９０Ｐが装着されている。したがって、第１実施形態のリチウムイオン二次電池では、未塗工部１２２Ａ，１２４Ａの箔の最内周の内側に拡開操作板９０Ｐ，９０Ｎが設けられることになる。

負極拡開操作板９０Ｎは、負極箔１２４と同一の素材、例えば銅や銅合金で製作された２枚の金属製薄板（羽根）９２で構成されている。正極拡開操作板９０Ｐは、正極箔１２２と同一の素材、例えばアルミニウムやアルミニウム合金で製作された２枚の金属製薄板（羽根）９１で構成されている。

負極拡開操作板９０Ｎと正極拡開操作板９０Ｐは同一の形状であり、以下、負極拡開操作板９０Ｎについて主に説明する。

軸芯１２６の捲回軸方向の両端部には、拡開操作板９０Ｎが装着される凹部１２６Ａが形成され、凹部１２６Ａの軸芯端面にはスリット１２６Ｂが穿設されている。拡開操作板９０Ｎは、一対の羽根９２が拡開されるように、基部がスリット１２６Ｂに挿入されている。一対の金属薄板（羽根）９２には操作突片９２Ａ、９２Ｂが設けられている。操作突片９２Ａ，９２Ｂは、図４に示すように、捲回体１２０の一端の扁平端面から突出している。

操作突片９２Ａ，９２Ｂを手指で掴んで拡開操作板９０Ｎを拡げることによって、捲回体１２０の扁平端面において、未塗工部１２４Ａの箔積層部が捲回体１２０の厚さ方向に外側に押し拡げられ、捲回体１２０の最内周に連続したＶ字状の開口１２０Ｖが形成される。正極側も同様である。

図４〜図６に示すように、操作突片９２Ａ，９２Ｂのそれぞれは、扁平端面における長軸方向に離間して配置されている。これにより、手指を操作突片９２Ａ，９２Ｂに確実に引っ掛けることができ、拡開操作板９０Ｎによる開口１２０Ｖの形成が容易である。正極側も同様である。

図５および図６に示すように、拡開操作板９０Ｎ，９０Ｐを凹部１２６Ａ内に収納したことによって、軸芯１２６と拡開操作板９０Ｎ，９０Ｐとが全体として、捲回体１２０の捲回軸長さに略等しい長さの長方形を形成する。これによって、拡開操作板９０Ｎ，９０Ｐの存在によって捲回体１２０が大型化することはない。

金属薄板９１、９２は未塗工部１２２Ａ，１２４Ａに電気的に接続され、また溶接されるため、金属薄板９１，９２を正極箔１２２、負極箔１２４と同一極性の材料で製作することが好ましい。

以上のような角形電池の製造工程について説明する。
［角形電池の組立］
蓋組立体１１０と捲回体１２０を一体化して図２に示す発電要素組立体１１を製作し、この発電要素組立体１１を容器１０に挿入する。蓋１１１を容器１０にレーザ溶接して容器１０が封止される。蓋１１１には注液口が設けられ、蓋１１１を容器１０に溶接した後に、注液口から容器１０内に電解液（図示省略）が注入される。電解液注入後、注液口には注液栓１１１Ａがレーザ溶接されて封止される。正負極外部端子１１３，１１４には、絶縁樹脂よりなるガスケット１１２が装着され、蓋１１１に対して電気的に絶縁され、同時に、正負極外部端子１１３，１１４と蓋１１１の間の封水がなされている。１１１Ｂはガス排出口である。

［発電要素組立体の組立］
発電要素組立体１１の組み立て手順を説明する。
まず、図４に示した捲回体１２０を作成する。すなわち、図５に示す軸芯１２６の周りに、セパレータ１２１を１周以上捲回し、正極箔１２２および負極箔１２４をセパレータ１２１で絶縁しつつ積層して捲回する。捲回体１２０の最外表面のセパレータ１２１は図示しないテープで係止される。

捲回体１２０と集電体１１５，１１６を一体化するに先立って、捲回体１２０の未塗工部１２２Ａ，１２４Ａを厚さ方向に押しつぶして変形させておく。捲回体１２０の正極接続部１２２Ａの外表面に正極集電体１１５の一対の二股状接続片１１５Ｂの内表面１１５Ｃが接すようにし、かつ、負極接続部１２４Ａの外表面に負極集電体１１６の一対の二股状負極接続片１１６Ｂの内表面１１６Ｃが接すように、正極集電体１１５の一対の接続片１１５Ｂの間と、負極集電体１１６の一対の接続片１１６Ｂとの間に捲回体１２０を挿入する。この状態を図７図（ａ）に示す。図７（ａ）は、角形電池の負極側端部の横断面図である。

正極羽根９１は薄いアルミニウム板であり、正極集電体１１５はアルミニウムで製作されている。また、正極箔１２２はアルミニウム箔であり、捲回体１２０において何重にも重ねられている。負極羽根９２は薄い銅板であり、負極集電体１１６は銅で製作されている。また、負極箔１２４は銅箔であり、捲回体１２０において何重にも重ねられている。

集電体１１５，１１６の間に捲回体１２０を挿入した後、図７（ｂ）に示すように、拡開操作板９０Ｎの一対の羽根９２をその操作突片９２Ａと９２Ｂを手指で掴んで開くことにより、捲回体１２０の端面において負極接続部１２４Ａの積層体１２４Ｃをその内周側から外側に押し開き、図８にも示すように、捲回体１２０の端面の積層体１２４ＣをＶ字状に拡げる。正極接続部１２２Ａの端面も同様である。

捲回体１２０の両端面の未塗工部積層体１２２Ｃ，１２４Ｃを拡開操作板９０Ｐ，９０Ｎで外側に押し開いた後、図９に示すように、超音波接合の振動子ＷＨと固定子ＷＡとにより、二股状の負極接続板１１６Ｂと金属薄板９２との間に、負極集電部（未塗工部）１２４Ａの積層体１２４Ｃを挟み込む。図示は省略するが、同様に、二股状の正極接続板１１５Ｂと金属薄板９１との間に、正極集電部（未塗工部）１２２Ａの積層体１２２Ｃを挟み込む。負極接続片１１６Ｂの接合面１１６Ｃと負極羽根９２との間に未塗工部積層体１４２Ｃを挟んで超音波接合する。正極側についても同様に接合する。これによって、捲回体１２０は、正負極集電体１１５，１１６に電気的に接続される。

未塗工部１２２Ａ、１２４Ａは、例えば、周方向２箇所で接続片１１５Ｂ、１１６Ｂに溶接され、正極箔１２２、負極箔１２４から集電体１１５，１１６に至る通電経路を短縮し得るとともに、接続抵抗を小さくでき、電池の出力を高めることができる。

以上の組立手順により、図１０に示すように、捲回体１２０の表裏面に露出した負極集電部１２４Ａは、金属薄板９２、負極集電体１１６の接続片１１６Ｂと一体化して接続される。また、図示は省略するが、捲回体１２０の表裏面に露出した正極集電部１２２Ａは、金属薄板９１、正極集電体１１５の接続片１１５Ｂと一体化して接続される。

以上説明した製造工程は、正極シートと負極シートをセパレータを介して捲回して扁平形状に捲回体を形成する工程と、捲回体の捲回軸方向両端面に位置する、正極シートおよび負極シートの活物質が塗布されていない正極接続部および負極接続部の積層体の内側に、積層体を内側から外側に押し広げる拡開部材を設ける工程と、拡開部材を拡開して、捲回体の正極接続部および負極接続部の積層体を内側から外側に押し広げる工程と、押し広げた積層体を正負極集電体に接続する工程とを備える。

以上説明した第１実施形態による角形リチウムイオン電池は次のような作用効果を奏することができる。
（１）捲回体１２０の捲回軸方向両端に位置する未塗工部１２２Ａ，１２４Ａの積層体１２２Ｃ（１２４Ｃ）の捲回中心部に拡開操作板９０Ｐ，９０Ｎを設け、拡開操作板９０Ｐ，９０Ｎの開き操作により積層体１２２Ｃ（１２４Ｃ）を内側から押し開くようにした。そのため、変形や損傷が生じやすい箔積層体１２２Ｃ（１２４Ｃ）を容易に拡開でき、正負極箔１２２，１２４に損傷を与えることなく、正負極集電部１２２Ａ，１２４Ａを正負極集電体１１５，１１６に接続することができる。

（２）捲回体１２０の両端で多重長円形に捲回されている未塗工部積層体１２２Ｃ（１２４Ｃ）の捲回中心部において、最内周またはその内側に拡開操作板９０Ｐ，９０Ｎが設けられている。そのため、折れ曲ったり変形しやすい未塗工部の電極箔を容易に、また確実に集電体１１５，１１６の接合面１１５Ｃ，１１６Ｃとの間に束ねて接合することができる。これによって、高い作業能率で接合することができ、生産性を高め、コストを低下することができる。

（３）未塗工部１２２Ａ，１２４Ａの最内周箔より内側に設けた拡開操作板９０Ｐ，９０Ｎによって開口１２０Ｖを形成するので、広げる電極箔の層を間違えたり、咬み込んだりすることはない。これによって、高い作業能率、高い生産性を実現でき、生産コストを低減し得る。

（４）軸芯１２６の捲回軸方向の両端部に凹部１２６Ａを設け、この凹部１２６Ａに拡開操作板９０Ｐ，９０Ｎを収容して、全体として略矩形形状の軸芯１２６を構成した。したがって、拡開操作板９０Ｐ，９０Ｎを設けても、捲回体１２０が大型化することはない。

（５）拡開操作板９０Ｐ，９０Ｎには手指で操作される操作突片９１Ａおよび９１Ｂと、操作突片９２Ａおよび９２Ｂを設け、かつ、これらの操作突片９１Ａ〜９２Ｂが捲回体１２０の両端面から突出するようにした。したがって、拡開操作板９０Ｐ，９０Ｎを簡単に操作することができる。さらに、操作突片９１Ａと９１Ｂおよび９２Ａと９２Ｂを羽根９１，９２の長手方向に離間して設けたので、操作突片を手指で確実に操作可能である。

［第２実施形態］
次に、本発明による角形電池をリチウムイオン電池に適用した第２実施形態について、図１１を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し説明を省略する。

第２実施形態は、１枚の金属薄板によってそれぞれ形成した正負極側の拡開操作板１９０Ｐ，１９０Ｎを、未塗工部１２２Ａ，１２４Ａの最内周の内側に設けたものである。以下、拡開操作板１９０として説明する。拡開操作板１９０Ｐ，１９０Ｎはそれぞれアルミニウムと銅により製作される。

図１１に示すように、拡開操作板１９０は、操作突片１９１Ａ，１９１Ｂを有する１枚の金属薄板１９１を中央で２つ折りして構成されている。金属薄板１９１を折曲した折曲部１９０Ｆは、完全に平面にはならず、若干の膨らみを持つため肉厚となる。したがって、拡開操作板１９０をスリット１２６Ｂに挿入した際、拡開操作板１９０はスリット１２６Ｂに締り嵌状態で圧入される。これによって、第１実施形態よりも強固に拡開操作板１９０を位置決め、固定することができる。さらに、拡開操作板１９０を一体化したことにより、部品点数が減少するとともに、製造コストも低減する。

なお、第２実施形態のその他の構成、製造方法は第１実施形態と同様である。

［第３実施形態］
次に、本発明による角形電池をリチウムイオン電池に適用した第３実施形態について、図１２を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し説明を省略する。

第３実施形態における拡開操作板２９０は、スリット１２６Ｂの長手方向に延びる突条２９１Ｒをそれぞれ形成した２枚の金属薄板２９１を有し、それぞれの金属薄板２９１を未塗工部１２２Ａ，１２４Ａの最内周の内側に設けたものである。なお、正極用の拡開操作板はアルミニウムで製作され、負極用の拡開操作板は銅で製作される。

図１２に示すように、拡開操作板２９０は、第１実施形態同様、一対の金属薄板２９１より成り、各金属薄板２９１の捲回軸方向内側の端部、すなわちスリット１２６Ｂ側の端部に沿って、幅方向（スリット１２６Ｂ長手方向）に延びる突条２９１Ｒがプレス加工により形成されている。拡開操作板２９０をスリット１２６Ｂに挿入する際に、突条２９１Ｒはスリット１２６Ｂ内に圧入され、これによって、第２実施形態同様、拡開操作板２９０は強固に位置決め、固定される。

なお、第３実施形態のその他の構成、製造方法は第１実施形態と同様である。

［第４実施形態］
本発明による角形電池をリチウムイオン電池に適用した第４実施形態について、図１３を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し説明を省略する。

第４実施形態は、軸芯を用いずに正負極箔を捲回した捲回体１２０に本発明を適用したものである。第４実施形態でも、未塗工部１２２Ａ，１２４Ａの最内周の箔の内周側に拡開操作板３９０Ｐ，３９０Ｎが設けられる。拡開操作板３９０Ｎ，３９０Ｐは、たとえば、図６や図１２に示した２枚の金属薄板９１、２９１を使用したり、図１１に示した１枚の金属薄板１９１を２つ折にしたものを使用することができる。

図１３に示すように、捲回体１２０は、拡開操作板３９０Ｎ，３９０Ｐを最内周に配置し、その周囲にセパレータ１２１を１周または数周捲回し、その後、セパレータ１２１を間に介在させつつ、正極箔１２２、負極箔１２４、セパレータ１２１を積層、捲回したものである。

捲回体１２０の負極側端面からは、拡開操作板３９０Ｎの突片３９２Ａ、３９２Ｂが突出するので、この操作突片を操作して拡開操作板３９０Ｎを拡げれば、Ｖ字状開口１２０Ｖを形成することができる。正極側端面の未塗工部１２２Ａも同様に押し広げられ、Ｖ字状開口１２０Ｖを形成することができる。

軸芯を使用しない捲回体１２０は、たとえば、次のように構成することができる。
正極未塗工部１２２Ａの最内周に一方の金属薄板３９１を接合し、負極未塗工部１２４Ａの最内周に他方の金属薄板３９２を接合することによって、拡開操作板３９０Ｎ，３９０Ｐを捲回体１２０に対して固定、保持する。このような正負極箔１２２，１２４をセパレータ１２１を介して捲回して捲回体１２０を製作することができる。
拡開操作板３９０Ｐ，３９０Ｎの未塗工部１２２Ａ，１２４Ａへの接合方法としては、超音波溶接、抵抗溶接等の溶接や、粘着剤や粘着テープによる仮固定方法等を採用することができる。

あるいは、捲回板１２０の幅に対応した距離で離間した一対の拡開操作板３９０Ｐ（３９０Ｎ）にセパレータを複数回巻き回して一体化し、一体化した要素の外周に、セパレータで互い絶縁しつつ正極箔１２２と負極箔１２４を積層して捲回する。このようにして、軸芯を使用せずに捲回体１２０を構成することができる。

なお、第４実施形態のその他の構成、製造方法は第１実施形態と同様である。

［第５実施形態］
次に、本発明による角形電池をリチウムイオン電池に適用した第５実施形態について、図１４を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し説明を省略する。

第５実施形態は、拡開操作板４９０Ｐ，４９０Ｎを正極箔１２２、負極箔１２４に一体的に形成したものである。すなわち、第５実施形態では、各電極箔１２２，１２４においては、未塗工部１２２Ａ，１２４Ａの最内周の箔の所定箇所に、正極箔１２２により拡開操作板４９０Ｐが、負極箔１２４により拡開操作板４９０Ｎがそれぞれ設けられる。

図１４に示すように、負極箔１２４の最内周に位置する電極箔には、あらかじめ、操作突片４９２Ａ，４９２Ｂが一体形成され、捲回体１２０の形成時には、扁平側面において、最内周の未塗工部１２４Ａから操作突片４９２Ａ，４９２Ｂが突出する。操作突片４９２Ａ，４９２Ｂを手指等で拡開すれば、第１実施形態同様、開口１２０Ｖを容易に形成できる。正極側も同様である。

すなわち、第５実施形態の拡開操作板（拡開部材）は、正負極の未塗工部１２２Ａ、１２４Ａの側縁から捲回軸方向に突設した操作突片４９１Ａ，４９２Ａおよび４９１Ｂ，４９２Ｂである。従って、拡開操作板を独立した部品として準備する必要がなく、第１実施形態の効果に加え、部品点数の減少、製造コストの低減という効果が得られる。

なお、第５実施形態のその他の構成、製造方法は第１実施形態と同様である。

［変形例］
（１）第１実施形態では、拡開操作板９０Ｐ，９０Ｎをスリット１２６Ｂに挿入することによって軸芯１２６に対して固定したが、粘着剤により固定することも当然可能である。あるいは、軸芯１２６の一部を熱で溶融して拡開操作板９０に溶着することによって、拡開操作板９０Ｐ，９０Ｎを固定することも可能である。

（２）第５実施形態では、未塗工部に操作突片を突設させたが、手指等が掛けられる他の任意の形状、例えば、未塗工部側縁の若干の膨らみ等であってもよい。

（３）拡開操作板を捲回体１２０の捲回軸方向両端面から突出させたが、拡開操作板が剛性の高いものであれば、操作突片を捲回体端面から突出させる必要はない。この場合、ある程度剛性の高い一対の板材を捲回体端面の未塗工部の最内周空間に対向して配置すればよい。

以上の説明は実施形態であり、本発明の趣旨に逸脱しない種々の構造の角形電池に本発明を適用することができる。
したがって、正極活物質が塗布された正極シートと、負極活物質が塗布された負極シートとがセパレータを介して扁平形状に捲回された捲回体と、捲回体が収納された容器と、容器を封止する蓋と、蓋に設けられた正極外部端子および負極外部端子と、正極シートの正極接続部を正極外部端子に電気的に接続する正極集電体と、負極シートの負極接続部を前記負極外部端子に電気的に接続する負極集電体と、捲回体の両端面において、正極シートの積層体および負極シートの積層体を内側から押し広げる拡開部材とを備える、各種の角形電池に本発明を適用することができる。

ＢＣ：角形電池
１０：容器
１１：発電要素組立体
１１０：蓋組立体
１１１：蓋
１１３：正極外部端子
１１４：負極外部端子
１１５：正極集電体
１１６：負極集電体
１１５Ａ，１１６Ａ：集電体基部
１１５Ｂ，１１６Ｂ：集電体接続片
１１５Ｃ，１１６Ｃ：超音波接合面
１２０：捲回体
１２１：セパレータ
１２２：正極箔
１２３：正極電極
１２４：負極箔
１２５：負極電極
１２６：軸芯
１２６Ａ：凹部
１２６Ｂ：スリット
１２０Ｖ，１２０Ｕ：開口
９０，９０Ｐ，９０Ｎ，１９０，２９０，３９０Ｐ，３９０Ｎ，４９０Ｐ，４９０Ｎ
：拡開操作板（拡開部材）
９１，９２，１９１，２９１、３９１、３９２，４９１，４９２：羽根（金属薄板）
９１Ａ，９１Ｂ，９２Ａ，９２Ｂ，１９１Ａ，１９１Ｂ，２９１Ａ，２９１Ｂ，３９１Ａ，３９１Ｂ，３９２Ａ，３９２Ｂ，４９１Ａ，４９１Ｂ，４９２Ａ，４９２Ｂ：操作突片
１９０Ｆ：折曲部
１９１Ｒ：突条
ＷＡ：固定子（アンビル）
ＷＨ：振動子（ホーン）

Claims

正極活物質が塗布された正極シートと、負極活物質が塗布された負極シートとがセパレータを介して扁平形状に捲回された捲回体と、
前記捲回体が収納された容器と、
前記容器を封止する蓋と、
前記蓋に設けられた正極外部端子および負極外部端子と、
前記正極シートの正極接続部を前記正極外部端子に電気的に接続する正極集電体と、
前記負極シートの負極接続部を前記負極外部端子に電気的に接続する負極集電体と、
前記捲回体の両端面において、前記正極シートの正極接続部の積層体および前記負極シートの正極接続部の積層体を内側から押し広げる拡開部材とを備えることを特徴とする角形電池。
請求項１記載の角形電池において、
前記拡開部材は、前記捲回体の両端面で積層された正極シートの正極接続部および負極シートの負極接続部の最内周側に設けられていることを特徴とする角形電池。
請求項１または２に記載の角形電池において、
前記正極シート、負極シートおよびセパレータが捲回される軸芯をさらに備え、
前記拡開部材は前記軸芯に設けられていることを特徴とする角形電池。
請求項３記載の角形電池において、
前記軸芯にはスリットが形成され、
前記拡開部材は前記スリットに挿入されていることを特徴とする角形電池。
請求項４項記載の角形電池において、
前記拡開部材は一対の金属薄板より成り、前記一対の金属薄板の基部は前記スリットに挿入されていることを特徴とする角形電池。
請求項４記載の角形電池において、
前記拡開部材は１枚の金属薄板を２つ折りにして構成され、その折れ曲がり基部は前記スリットに挿入されていることを特徴とする角形電池。
請求項１または２に記載の角形電池において、
前記拡開部材は、前記正極シートおよび負極シートとは別体に設けられていることを特徴とする角形電池。
請求項１または２に記載の角形電池において、
前記拡開部材は、前記正極シートおよび負極シートと一体に設けられていることを特徴とする角形電池。
請求項１乃至８のいずれか１項載の角形電池において、
前記拡開部材と前記正負極集電体とによって前記正極シートの正極接続部および負極シートの負極接続部が挟持されて溶接されていることを特徴とする角形電池。
請求項９項載の角形電池において、
前記正負極集電体のそれぞれは、前記拡開部材により押し広げられた正負極シートの積層体を一対の前記拡開部材との間で挟持する傾斜接合面が形成された二股状の集電接続片を有することを特徴とする角形電池。
請求項１乃至１０のいずれか１項載の角形電池において、
前記拡開部材は、前記捲回体の両端面から突出する操作部材を有することを特徴とする角形電池。
正極シートと負極シートをセパレータを介して捲回して扁平形状に捲回体を形成する工程と、
前記捲回体の捲回軸方向両端面に位置する、前記正極シートおよび負極シートの活物質が塗布されていない正極接続部および負極接続部の積層体の内側に、前記積層体を内側から外側に押し広げる拡開部材を設ける工程と、
前記拡開部材を拡開して、前記捲回体の前記正極接続部および負極接続部の積層体を内側から外側に押し広げる工程と、
前記押し広げた前記積層体を正負極集電体に接続する工程とを備えることを特徴とする角形電池の製造方法。