JP7304372B2

JP7304372B2 - 二次電池

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Inventors: 幸男播磨; 亮一脇元
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Description

本発明は、二次電池に関する。

リチウムイオン二次電池等の二次電池は、一般に、電池ケース内に収容された電極体と、電池ケース外部に露出した端子とが電気的に接続された構成を有している。かかる構成の二次電池は、例えば、第１電極板および該第１電極板とは極性が異なる第２電極板を有する電極体と、開口を有し電極体を収容する外装体と、外装体の開口を封口する封口板と、外装体の内部で電極板と電気的に接続され、かつ封口板から外装体の外側に延出された端子と、端子および電極体と電気的に接続される集電体と、を備えている。例えば、この種の二次電池の電極体には、集電用の電極タブを複数含む電極タブ群（正極タブ群および負極タブ群）が設けられており、当該電極タブ群と上記集電体を介して電極体と端子とが接続され得る。

上記構成の二次電池の一例が特許文献１に示されている。かかる特許文献１に開示された二次電池では、電極体の一方の端部に正極タブが配置され、他方の端部に負極タブが配置されている。そして、当該文献では、正極タブおよび負極タブを折り曲げて、集電体に接続することが提案されている。これによって、二次電池の大容量化と高出力化との両立が実現し得るとされている。

特開２０１５-１４１８４７号公報

上記電極体に電極タブ群が設けられた二次電池では、電極タブ群と集電体との接合部に損傷（箔切れ、接合部の剥離等）が生じる虞がある。具体的には、二次電池は、使用時や製造時に外部から振動や衝撃等が加わることがある。この振動等の外力によって、電池ケース内部で電極体が移動して所定の配設位置からずれると、電極タブ群と集電体との接合部に大きな応力が作用する。ここで、電極タブ群を構成する電極タブは、集電箔の一部などからなり、非常に柔らかく強度が低いため、上述の電極体の移動による応力が繰り返し作用すると、容易に損傷し得る。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電池ケース内部での電極体の移動を抑制し、電極タブ群と集電体との接合部における損傷を防止する技術を提供することを目的とする。

ここで開示される二次電池は、底壁と、上記底壁から延び相互に対向する一対の第１側壁と、上記底壁から延び相互に対向する一対の第２側壁と、上記底壁に対向する開口と、を有する外装体と、上記開口を封口する封口板と、上記外装体の内部に収容される、第１電極板と、上記第１電極板とは極性が異なる第２電極板とを含む電極体と、上記一対の第１側壁の一方と対向する上記電極体の一方側の第１端面に設けられ、上記第１電極板と電気的に接続される第１電極タブ群と、上記一対の第１側壁の他方と対向する上記電極体の第２端面に設けられ、上記第２電極板と電気的に接続される第２電極タブ群と、上記封口板に固定された端子と、上記端子および上記電極体と電気的に接続される集電体と、を備える。上記集電体は、上記第１電極タブ群と接続される第１集電体と、上記第２電極タブ群と接続される第２集電体とを有している。上記第１集電体および上記第２集電体の少なくともいずれか一方は、上記第１電極タブ群または上記第２電極タブ群と接合される第１領域部と、上記端子と接続される第２領域部と、上記第１領域部よりも上記電極体に近接する第３領域部とを有する。

上記構成の二次電池の集電体は、第１領域部よりも電極体に近接する第３領域部を有している。かかる第３領域部が電極体の移動を制限することによって、二次電池に振動等の外力が加わった場合でも、電極タブ群と集電体との接合部に大きな応力が作用することを防止できる。この結果、電極タブ群と集電体との接合部における損傷を防止することができる。

ここで開示される二次電池の好適な一態様では、上記第３領域部は、上記第１領域部よりも上記外装体の上記底壁側に配置されており、上記第１領域部と上記第３領域部との間には、段差が設けられている。かかる構成によると、ここで開示される技術の効果を適切に発揮することができる。

他の好ましい一態様では、上記第２領域部は、上記第１領域部よりも上記封口板側に配置されている。上記第２領域部と上記第１領域部との間には、段差が設けられている。上記第１領域部は、上記第２領域部よりも上記外装体の上記第１側壁と近接している。かかる構成によると、ここで開示される技術の効果を適切に発揮することができる。

他の好ましい一態様では、上記第３領域部は、上記第１端面または上記第２端面と接している。かかる構成によると、電極体の移動をより適切に抑制できる。

他の好ましい一態様では、上記第３領域部が、上記第２領域部よりも上記電極体に近接している。かかる構成によると、電極体の移動をより適切に抑制できる。

他の好ましい一態様では、上記集電体は、上記第３領域部の上記電極体側の表面に絶縁層を備えている。かかる構成によると、上述した接合部における破損の防止に加え、短絡防止効果を発揮できる。

一実施形態に係る二次電池を模式的に示す斜視図である。図１のII－II線に沿う模式的な断面図である。図１のIII－III線に沿う模式的な断面図である。封口板に取り付けられた電極体を模式的に示す斜視図である。正極集電体および負極集電体が取り付けられた電極体を模式的に示す斜視図である。一実施形態における電極体の構成を示す模式図である。一実施形態における正極端子および正極集電体の近傍を模式的に示す部分拡大断面図である。一実施形態に係る二次電池で使用される正極集電体を模式的に示す斜視図である。図８の正極集電体を裏返した斜視図である。第２実施形態における正極端子および正極集電体の近傍を模式的に示す部分拡大断面図である。第３実施形態における正極端子および正極集電体の近傍を模式的に示す部分拡大断面図である。第４実施形態における正極端子および正極集電体の近傍を模式的に示す部分拡大断面図である。

以下、図面を参照しながら、ここで開示される技術のいくつかの好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄（例えば、ここで開示される技術を特徴付けない二次電池の一般的な構成および製造プロセス）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。ここで開示される技術は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。

本明細書において「二次電池」とは、繰り返し充放電が可能な蓄電デバイス全般を指す用語であって、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等のいわゆる蓄電池（化学電池）と、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ（物理電池）と、を包含する概念である。

１．第１実施形態
＜二次電池１００＞
図１は、一実施形態に係る二次電池を模式的に示す斜視図である。図２は、図１のII－II線に沿う模式的な断面図である。図３は、図１のIII－III線に沿う模式的な断面図である。また、本明細書において参照する各図における符号Ｘは「奥行方向」を示し、符号Ｙは「幅方向」を示し、符号Ｚは「高さ方向」を示す。また、奥行方向ＸにおけるＦは「前」を示し、Ｒｒは「後」を示す。幅方向ＹにおけるＬは「左」を示し、Ｒは「右」を示す。そして、高さ方向ＺにおけるＵは「上」を示し、Ｄは「下」を示す。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、二次電池１００の設置形態を何ら限定するものではない。

図２に示すように、二次電池１００は、電池ケース１０と、電極体２０と、正極端子３０と、負極端子４０と、正極集電体５０と、負極集電体６０と、インシュレータ７０と、を備えている。図示は省略するが、二次電池１００は、ここではさらに電解液を備えている。二次電池１００は、ここではリチウムイオン二次電池である。正極集電体５０および負極集電体６０は、ここで開示される二次電池における第１集電体および第２集電体の一例である。

電池ケース１０は、電極体２０を収容する筐体である。電池ケース１０は、ここでは扁平かつ有底の直方体形状（角形）の外形を有する。電池ケース１０の材質は、従来から使用されているものと同じでよく、特に制限はない。電池ケース１０は、金属製であることが好ましく、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金等からなることがより好ましい。なお、電池ケース１０の内部には、電極体２０の他に、電解液（図示省略）も収容されている。かかる電解液については、この種の二次電池において使用され得るものを特に制限なく使用することができ、ここに開示される技術を特徴づけるものではないため詳細な説明を省略する。

図２に示すように、電池ケース１０は、開口１２ｈを有する外装体１２と、開口１２ｈを塞ぐ封口板（蓋体）１４と、を備えている。外装体１２は、図１に示すように、平面矩形の底壁１２ａと、底壁１２ａの長辺の各々から高さ方向Ｚに延びて相互に対向する一対の長側壁１２ｂと、底壁１２ａの短辺から高さ方向に延びて相互に対向する一対の短側壁１２ｃと、を備えている。短側壁１２ｃは、ここで開示される二次電池における第１側壁の一例である。長側壁１２ｂは、ここで開示される二次電池における第２側壁の一例である。底壁１２ａは、開口１２ｈと対向している。短側壁１２ｃの面積は、長側壁１２ｂの面積よりも小さい。封口板１４は、外装体１２の開口１２ｈを塞ぐように外装体１２に取り付けられている。封口板１４は、外装体１２の底壁１２ａと対向している。封口板１４は、平面視において略矩形状である。電池ケース１０は、外装体１２の開口１２ｈの周縁に封口板１４が接合されることによって、一体化されている。電池ケース１０は、気密に封止（密閉）されている。

図２に示すように、封口板１４には、注液孔１５と、ガス排出弁１７と、２つの端子引出孔１８、１９と、が設けられている。注液孔１５は、外装体１２に封口板１４を組み付けた後に電解液を注液するためのものである。注液孔１５は、封止部材１６により封止されている。ガス排出弁１７は、電池ケース１０内の圧力が所定値以上になったときに破断して、電池ケース１０内のガスを外部に排出するように構成された薄肉部である。端子引出孔１８、１９は、封口板１４の幅方向Ｙの両端部にそれぞれ形成されている。端子引出孔１８、１９は、封口板１４を高さ方向Ｚに貫通している。端子引出孔１８、１９は、それぞれ、封口板１４に取り付けられる前の（かしめ加工前の）の正極端子３０および負極端子４０を挿通可能な大きさの内径を有する。

ここに開示される二次電池は、封口板に固定された端子を備えている。ここでは、正極端子３０および負極端子４０のそれぞれが封口板１４に固定されている。正極端子３０は、封口板１４の幅方向Ｙの一方側（図１、図２の左側）に配置されている。負極端子４０は、封口板１４の幅方向Ｙの他方側（図１、図２の右側）に配置されている。正極端子３０には、例えば、アルミニウムなどが用いられる。

正極端子３０は、封口板１４の外側の表面に配置される平板状の基部３１と、基部３１から高さ方向Ｚの下側（底壁１２ａ側）に延びる軸部３２と、正極集電体５０および軸部３２に接続される集電体接続部３３と、を有する（図７参照）。図７に示すように、正極端子３０の基部３１は、封口板１４の外側の表面に露出している。図７に示すように、正極端子３０の軸部３２は、端子引出孔１８を挿通して封口板１４の外部から内部へと延びている。正極端子３０は、ここでは、かしめ加工により、封口板１４の端子引出孔１８を囲む周縁部分に固定されている。また、集電体接続部３３は、後述する正極集電体５０と接続される部分である。この集電体接続部３３は、断面Ｌ字型に形成されており、封口板１４の内側の面に沿って配置される上部３３ａと、当該上部３３ａの幅方向Ｙの一方の端部（図２および図７の左端）から下方（底壁１２ａ側）に向かって延びる下部３３ｂと、を有している。集電体接続部３３の上部３３ａには、高さ方向Ｚに貫通した貫通孔３３ｈが形成されている。かかる貫通孔３３ｈは、封口板１４の端子引出孔１８に対応する位置に配置されて軸部３２が挿通される。これによって、正極端子３０が構築される。なお、集電体接続部３３は、一つの板状部材を例えばプレス加工等によって折り曲げることで構成されてもよく、複数の部材を溶接接合等によって一体化することで構成されてもよい。また、本実施形態における正極端子３０では、基部３１と軸部３２とが一体であり、かつ、集電体接続部３３が別体である（図７参照）。ただし、正極端子３０の詳細な構造は特に限定されず、基部３１と軸部３２と集電体接続部３３が一体になるように成形されていてもよい。また、詳しい説明は省略するが、本実施形態に係る二次電池１００では、負極端子４０も正極端子３０と略同様の構造を有している。なお、負極端子４０の材料には銅などが用いられる。

図２に示すように、正極端子３０は、外装体１２の内部で、正極集電体５０を介して電極体２０の正極板２２（図６参照）と電気的に接続されている。負極端子４０は、外装体１２の内部で、負極集電体６０を介して電極体２０の負極板２４（図６参照）と電気的に接続されている。なお、正極端子３０および負極端子４０はいずれも、インシュレータ７０およびガスケット９０によって封口板１４と絶縁されている。

インシュレータ７０は、正極端子３０（典型的には集電体接続部３３）と封口板１４の内側の表面との間に配置されている。インシュレータ７０は、封口板１４の内側の表面に沿って配置される平坦部７１と、平坦部７１の周縁から電極体２０に向かって下降するように形成された壁部７２とを有する（図７参照）。正極端子３０は、上記壁部７２に囲まれた凹部内に配置される。また、平坦部７１には、貫通孔７１ｈが形成されている。ガスケット９０は、正極端子３０（典型的には基部３１）と封口板１４の外側の表面との間に配置される。また、ガスケット９０は、封口板１４の端子引出孔１８に挿入される筒状の突起を有している。かかるガスケット９０の突起は、上記インシュレータ７０の貫通孔７１ｈの内周に沿うように配置されている。上記構成のインシュレータ７０とガスケット９０を設けることによって、正極端子３０と封口板１４との接触を防止することができる。なお、インシュレータおよびガスケットを用いた絶縁構造について、負極端子４０側にも同様の構造が設けられているが、詳細な説明は省略する。なお、インシュレータ７０やガスケット９０の構成材料は、特に限定されず、ポリオレフィン樹脂（例、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ））、フッ素樹脂（例、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ））等の樹脂材料であり得る。

図４は、封口板に取り付けられた電極体を模式的に示す斜視図である。また、図５は、正極集電体および負極集電体が取り付けられた電極体を模式的に示す斜視図である。図３および図４に示すように、本実施形態に係る二次電池１００は、３つの電極体２０を備えている。ただし、１つの外装体１２の内部に配置される電極体の数は特に限定されず、２つ以上（複数）であってもよいし、１つであってもよい。また、図４および図５に示すように、各々の電極体２０には、後述の正極集電体５０と負極集電体６０が取り付けられている。そして、電極体２０は、ここでは樹脂製シートからなる電極体ホルダ２９（図２参照）に覆われた状態で、外装体１２の内部に配置されている。

図６は、電極体の構成を示す模式図である。図６に示すように、電極体２０は、正極板２２および負極板２４を有する。電極体２０は、ここでは、帯状の正極板２２と帯状の負極板２４とが帯状のセパレータ２６を介して積層され、捲回軸ＷＬを中心として捲回されてなる扁平形状の捲回電極体である。正極板２２は、ここで開示される二次電池における第１電極板の一例である。そして、負極板２４は、ここで開示される二次電池における第２電極板の一例である。なお、以下の説明では、電極体２０を適宜「捲回電極体２０」と称する。但し、かかる記載は、ここに開示される技術における電極体の構造を捲回電極体に限定することを意図したものではない。

図２に示すように、捲回電極体２０は、捲回軸ＷＬが幅方向Ｙと平行になる向きで、外装体１２の内部に配置されている。言い換えれば、捲回電極体２０は、捲回軸ＷＬが底壁１２ａと平行になり、短側壁１２ｃと直交する向きで、外装体１２の内部に配置されている。そして、捲回軸ＷＬに沿った方向（言い換えれば、図６中の幅方向Ｙ）における捲回電極体２０の両端面は、外装体１２の短側壁１２ｃと対向している。本明細書では、説明の便宜上、正極端子３０に近接した側（図２中の幅方向Ｙの左側）の短側壁１２ｃと対向する捲回電極体２０の端面を「第１端面２０ａ」と称する。そして、負極端子４０に近接した側（図２中の幅方向Ｙの右側）の短側壁１２ｃと対向する捲回電極体２０の端面を「第２端面２０ｂ」と称する。

正極板２２は、図６に示すように、長尺な帯状の部材である。かかる正極板２２は、正極集電箔２２ｃと、正極集電箔２２ｃの少なくとも一方の表面上に固着された正極活物質層２２ａとを有する。特に限定するものではないが、正極板２２の幅方向Ｙにおける一方の側縁部には、必要に応じて、正極保護層２２ｐが設けられていてもよい。なお、正極活物質層２２ａや正極保護層２２ｐを構成する材料は、この種の二次電池において使用されるものを特に制限なく使用することができ、ここに開示される技術を特徴づけるものではないため、ここでの詳細な説明は省略する。

帯状の正極集電箔２２ｃの幅方向Ｙの一方の端部（図６の左端部）には、複数の正極タブ２２ｔが設けられている。複数の正極タブ２２ｔは、それぞれ幅方向Ｙの一方側（図６の左側）に向かって突出している。複数の正極タブ２２ｔは、セパレータ２６よりも幅方向Ｙの外側に突出している。複数の正極タブ２２ｔは、正極板２２の長手方向に沿って間隔を置いて（間欠的に）設けられている。複数の正極タブ２２ｔは、それぞれ台形状である。正極タブ２２ｔは、ここでは正極集電箔２２ｃの一部であり、金属箔（例えばアルミニウム箔）からなっている。正極タブ２２ｔは、正極集電箔２２ｃの正極活物質層２２ａおよび正極保護層２２ｐが形成されていない部分（集電箔露出部）である。ただし、正極タブ２２ｔは、正極集電箔２２ｃとは別の部材であってもよい。また、正極タブ２２ｔは、幅方向Ｙの他方の端部（図６の右端部）に設けられていてもよいし、幅方向Ｙの両端部にそれぞれ設けられていてもよい。

図２、３に示すように、複数の正極タブ２２ｔは幅方向Ｙの一方の端部（図３の左端部）で積層され、正極タブ群２３を構成している。換言すると、正極タブ群２３は、外装体１２の一方（正極端子３０側）の短側壁１２ｃと対向する捲回電極体２０の第１端面２０ａに設けられている。複数の正極タブ２２ｔは、外方側の端が揃うように折り曲げられて湾曲している。正極タブ群２３は、正極集電体５０を介して正極端子３０と電気的に接続されている。複数の正極タブ２２ｔは、折り曲げられていることが好ましい。複数の正極タブ２２ｔのサイズ（幅方向Ｙの長さおよび幅方向Ｙに直交する長さ、図６参照）は、正極集電体５０に接続される状態を考慮し、例えばその形成位置等によって、適宜調整することができる。なお、正極タブ群２３は、ここで開示される二次電池における第１電極タブ群の一例である。

上記正極板２２と同様に、負極板２４も、長尺な帯状の部材である。負極板２４は、図６に示すように、負極集電箔２４ｃと、負極集電箔２４ｃの少なくとも一方の表面上に固着された負極活物質層２４ａと、を有する。なお、負極活物質層２４ａを構成する材料は、この種の二次電池において使用されるものを特に制限なく使用することができ、ここに開示される技術を特徴づけるものではないため、ここでの詳細な説明は省略する。

帯状の負極集電箔２４ｃの幅方向Ｙの一方の端部（図６の右端部）には、複数の負極タブ２４ｔが設けられている。複数の負極タブ２４ｔは、幅方向Ｙの一方側（図６の右側）に向かって突出している。複数の負極タブ２４ｔは、セパレータ２６よりも幅方向Ｙの外側に突出している。複数の負極タブ２４ｔは、負極板２４の長手方向に沿って間隔を置いて（間欠的に）設けられている。複数の負極タブ２４ｔは、それぞれ台形状である。負極タブ２４ｔは、ここでは負極集電箔２４ｃの一部であり、金属箔（例えば銅箔）からなっている。負極タブ２４ｔは、ここでは、負極集電箔２４ｃの負極活物質層２４ａが形成されていない部分（集電箔露出部）である。ただし、負極タブ２４ｔは、負極集電箔２４ｃとは別の部材であってもよい。また、負極タブ２４ｔは、幅方向Ｙの他方の端部（図６の左端部）に設けられていてもよいし、幅方向Ｙの両端部にそれぞれ設けられていてもよい。

図２、３に示すように、複数の負極タブ２４ｔは幅方向Ｙの一方の端部（図６の右端部）で積層され、負極タブ群２５を構成している。換言すると、負極タブ群２５は、外装体１２の他方（負極端子４０側）の短側壁１２ｃと対向する捲回電極体２０の第２端面２０ｂに設けられている。複数の負極タブ２４ｔは、外方側の端が揃うように折り曲げられて湾曲している。負極タブ群２５は、負極集電体６０を介して負極端子４０と電気的に接続されている。複数の負極タブ２４ｔは、折り曲げられていることが好ましい。複数の負極タブ２４ｔのサイズ（幅方向Ｙの長さおよび幅方向Ｙに直交する長さ、図６参照）は、負極集電体６０に接続される状態を考慮し、例えばその形成位置等によって、適宜調整することができる。なお、負極タブ群２５は、ここで開示される二次電池における第２電極タブ群の一例である。

セパレータ２６は、正極板２２と負極板２４との間に介在する絶縁部材である。図６に示すように、本実施形態における捲回電極体２０は、長尺な帯状のセパレータ２６を２枚備えている。なお、セパレータ２６の構成材料は、この種の二次電池において使用されるセパレータと同様でよく、ここに開示される技術を特徴づけるものではないため、ここでの詳細な説明は省略する。

ここで、本実施形態に係る二次電池１００は、上記構成の捲回電極体２０の移動を抑制し得る構造の集電体を使用することによって特徴付けられる。以下、かかる集電体を正極集電体５０に使用した場合について図７～図９を参照しながら説明する。なお、図７は、一実施形態における正極端子および正極集電体の近傍を模式的に示す部分拡大断面図である。また、図８は、正極集電体を模式的に示す斜視図である。図９は、図８の正極集電体を裏返した斜視図である。

この正極集電体５０は、ここで開示される二次電池における第１集電体の一例である。正極集電体５０は、上述した正極端子３０と捲回電極体２０とを電気的に接続する導通経路を構築する。具体的には、正極端子３０の集電体接続部３３と正極集電体５０とを接続することによって、正極端子３０と正極集電体５０との導通経路が構築される。また、捲回電極体２０の正極タブ群２３と正極集電体５０とを接続することによって、捲回電極体２０と正極集電体５０との導通経路が構築される。なお、正極集電体５０は、正極集電箔２２ｃと同じ金属種からなっていてもよい。そして、本実施形態における正極集電体５０は、図４，５，７～９に示すように、第１領域部５１と、第２領域部５２と、第３領域部５３とを有する。

第１領域部５１は、正極タブ群２３（即ち、複数の正極タブ２２ｔ）と接合される部分である。第１領域部５１は、外装体１２の短側壁１２ｃと対向するように配置される板状部分である。また、第１領域部５１の、正極タブ群２３と接合される面は、捲回電極体２０の第１端面２０ａと対向している。図３に示すように、第１領域部５１には、正極タブ群２３との接合部Ｊが形成されている。接合部Ｊは、例えば、複数の正極タブ２２ｔを重ねた状態で、従来公知の溶接手段を用いて第１領域部５１の表面に溶接した溶接接合部である。接合部Ｊは、複数の正極タブ２２ｔを捲回電極体２０の奥行方向Ｘの一方側（図３では前側）に寄せて配置されている。

第２領域部５２は、正極端子３０と接続される部分である。図４，５，７に示すように、第２領域部５２は、第１領域部５１よりも上方（封口板１４側）に配置され、高さ方向Ｚに沿って延びた板状部分である。この第２領域部５２の上端部が、正極端子３０の集電体接続部３３に接続されることによって、正極端子３０と正極集電体５０との導通経路が構築される。具体的には、第２領域部５２には、その周囲よりも厚みが薄い凹部５２ｄが設けられている。この凹部５２ｄには、奥行方向Ｘに貫通した貫通孔５２ｅが設けられている。そして、この第２領域部５２の貫通孔５２ｅに、正極端子３０の集電体接続部３３を挿通させて接合部を形成する。これによって、正極集電体５０と正極端子３０とが固定される。このときの接合部は、例えば、従来公知の溶接手段を用いて形成された溶接接合部であってもよい。また、第２領域部５２には、ヒューズを設けてもよい。ヒューズは、第２領域部５２の他の部分よりも厚みが小さい部分であり、二次電池１００の短絡時や過充電時に熱量が加わることによって破断するように構成される。

また、上述した第１領域部５１と第２領域部５２との間には、第１段差部５４が設けられている。第１段差部５４は、第１領域部５１の上端と第２領域部５２の下端とを接続している。第１段差部５４は、外装体１２の封口板１４に沿うように配置される。第１段差部５４は、第２領域部５２が第１領域部５１よりも幅方向Ｙの中央側（捲回電極体２０側）に配置されるように形成される。換言すると、本実施形態における正極集電体５０の第２領域部５２は、第１領域部５１よりも捲回電極体２０に近接し、第１領域部５１は、第２領域部５２よりも外装体１２の短側壁１２ｃと近接する。このように第１領域部５１を短側壁１２ｃ側に配置することによって、捲回電極体２０の幅方向Ｙにおける寸法を大きくし、外装体１２の内容量に対する捲回電極体２０の体積割合を増加させることに貢献できる。また、第２領域部５２よりも下方の第１領域部５１を、正極タブ群２３との接合位置にすることによって、集電体接続部３３の下部３３ｂと捲回電極体２０との距離を確保し、これらの接触を防止することができる。なお、図７に示す第１段差部５４は、第１領域部５１および第２領域部５２の各々に対して略垂直に形成されている。しかし、第１領域部５１に対する第１段差部５４の角度は特に限定されない。なお、本明細書において「ＡとＢとが略垂直である」とは、ＡとＢとがなす角度が９０度であることの他、ここで開示される技術の効果を実現し得る限り、実質的に垂直とみなすことができる場合を含む。例えば、ＡとＢとがなす角度が８５度以上９５度以下の場合が含まれ得る。

第３領域部５３は、第１領域部５１よりも捲回電極体２０に近接する部分である。本実施形態における第３領域部５３は、図７に示すように、第１領域部５１と接続された板状部分である。この第３領域部５３は、第１領域部５１の下側（底壁１２ａ側）に配置され、高さ方向Ｚに沿って延びている。そして、本実施形態における正極集電体５０の第３領域部５３は、捲回電極体２０の第１端面２０ａと接している。さらに、上述したように、正極集電体５０は、第２領域部５２において正極端子３０と固定されている。すなわち、本実施形態に係る二次電池１００では、正極端子３０に固定された正極集電体５０の第３領域部５３によって、捲回電極体２０の移動を制限できる。この結果、二次電池１００に振動等の外力が加わった場合でも、正極タブ群２３と正極集電体５０（第１領域部５１）との接合部Ｊに大きな応力が作用することを防止できるため、当該接合部Ｊの付近に損傷が発生することを防止できる。また、上記構成のように、正極集電体５０に捲回電極体２０の移動を制限する機能を付与すると、正極集電体５０は、正極端子３０との接続と、捲回電極体２０の移動の制限とをともに実現する一体部品となる。そのため、捲回電極体２０の移動を制限するための別個の部品が不要となり、組み立て作業を簡便化することができる。例えば、設備を用いて二次電池１００を量産する時、その設備機能を削減することができる。換言すると、上記構成の正極集電体５０を用いることによって、二次電池１００を組み立てる際の部品数を減らすことができる。このため、組み立て性の高い二次電池１００を提供できる。

また、本実施形態における正極集電体５０は、第１領域部５１と第３領域部５３との間に第２段差部５５が設けられている。第２段差部５５は、第１領域部５１の下端と第３領域部５３の上端とを接続している。第２段差部５５は、封口板１４に沿うように配置される。かかる第２段差部５５を設けることによって、第３領域部５３が第１領域部５１よりも捲回電極体２０に近接する正極集電体５０を容易に構築できる。また、かかる第２段差部５５は、板状の正極集電体５０を折り曲げるだけで形成できるため、製造効率の向上にも貢献できる。

さらに、本実施形態における正極集電体５０は、第３領域部５３が第２領域部５２よりも捲回電極体２０に近接するように成形されている。換言すると、この正極集電体５０では、第１段差部５４の幅方向Ｙにおける長さＬ１が同方向における第２段差部５５の長さＬ２よりも短くなり、第３領域部５３が第２領域部５２よりも中央側に配置される。これによって、第３領域部５３が捲回電極体２０の第１端面２０ａと接触しやすくなるため、電池ケース１０の内部における捲回電極体２０の移動をより適切に制限できる。

また、図７～９に示すように、第３領域部５３の捲回電極体２０側の表面には、絶縁層５６が設けられている。これによって、短絡防止効果を発揮できる。特に限定するものではないが、二次電池の振動時、電極体の端面と第３領域部とが接触していると、かかる接触部に変形が生じ、集電体を導通経路として、第１電極板（正極板）と第２電極板（負極板）とに短絡が生じる虞がある。上記のとおり、絶縁層を備えることによって、過度な変形が生じた場合でも、上記短絡を防止できる。なお、絶縁層５６は、樹脂製フィルムを接着剤等で第３領域部５３に貼り付けられることによって形成されてよい。また、絶縁層５６は、樹脂材料を上記表面に付与して固化することによって形成されてもよい。絶縁層５６を構成する材料は、正極集電体５０と捲回電極体２０とを絶縁することができる限りは特に限定されないが、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂材料が用いられ得る。なお、図示される実施形態では、絶縁層５６は、上記表面の全体に形成されているが、これに限定されず、該表面の少なくとも一部に形成されているとよい。また、絶縁層５６の形成を省略してもよい。

なお、本実施形態における負極集電体６０は、ここで開示される二次電池における第２集電体の一例である。図２に示すように、この負極集電体６０は、上述した正極集電体５０と同様に、第１領域部６１と、第２領域部６２と、第３領域部６３を備えている。これによって、電池ケース１０の内部における捲回電極体２０の移動をより適切に制限することができる。なお、上述の通り、負極集電体６０は、正極集電体５０と略同等の構成を有しており、重複する説明となるため、ここでは詳細な記載を省略する。また、上述の第１領域部と第２領域部と第３領域部を備えた集電体は、正極集電体と負極集電体の何れか一方に使用されていてもよい。

また、本実施形態に係る二次電池１００における電極体２０の構造は、上述した捲回電極体に限定されない。例えば、電極体２０は、複数枚の方形状（典型的には矩形状）の正極板と、複数枚の方形状（典型的には矩形状）の負極板とが、絶縁された状態で積み重ねられてなる積層電極体であってもよい。

以上、ここに開示される技術の一実施形態に係る二次電池１００について説明した。上記構成の二次電池１００は、各種用途に利用可能であるが、使用時に振動や衝撃等の外力が加わりやすい用途、例えば移動体（典型的には、乗用車、トラック等の車両）に搭載されるモータ用の動力源（駆動用電源）として好適に用いることができる。車両の種類は特に限定されないが、例えば、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）等が挙げられる。二次電池１００は、複数の二次電池１００を所定の配列方向に複数個並べて、配列方向から拘束機構で荷重を加えてなる組電池としても好適に用いることができる。

２．他の実施形態
上述した第１実施形態は、ここに開示される二次電池の一例に過ぎない。ここに開示される技術は、他にも種々の形態にて実施することができる。以下、ここに開示される技術の他の実施形態について説明する。

＜第２実施形態＞
例えば、上記の第１実施形態では、正極集電体５０の第１領域部５１と第３領域部５３との間に第２段差部５５が設けられていた。しかし、正極集電体５０の形状は、これに限定されない。図１０は、第２実施形態における正極端子および正極集電体の近傍を模式的に示す部分拡大断面図である。この第２実施形態に係る二次電池２００は、第１領域部２５１と第３領域部２５３との間に傾斜部２５５を有する正極集電体２５０を備えている。具体的には、図１０に示すように、この正極集電体２５０の傾斜部２５５は、高さ方向Ｚの下方（底壁１２ａ側）に向かうに従って、捲回電極体２０の端面２０ａに近接する（換言すると、幅方向Ｙにおける中央に寄る）ように構成されると好ましい。かかる構成の正極集電体２５０を使用した場合であっても、捲回電極体２０の移動を適切に制限し、振動等の外力による正極タブ群２３の破損を防止できる。なお、第２実施形態に係る二次電池２００は、上述した点を除いて、第１実施形態に係る二次電池１００と同様であってよい。また、この第２実施形態では、第１領域部２５１と第２領域部２５２との間に第１段差部２５４が設けられている。しかし、かかる第１段差部２５４も必須の構造ではなく、傾斜部等に変更することができる。

＜第３実施形態＞
また、第１実施形態では、正極集電体５０の第３領域部５３は、第１領域部５１よりも底壁１２ａ側（高さ方向Ｚの下方）に形成されていた。しかし、第３領域部は、第１領域部よりも捲回電極体に近接していればよく、高さ方向Ｚにおける形成位置は限定されない。図１１は、第３実施形態における正極端子および正極集電体の近傍を模式的に示す部分拡大断面図である。この第３実施形態に係る二次電池３００は、図１１に示すように、第２領域部３５２（典型的には第一段差部３５４の近傍）から捲回電極体２０に向かって突出した突起状の第３領域部３５３を有する正極集電体３５０を備えている。そして、この突起状の第３領域部３５３は、第１領域部３５１よりも捲回電極体２０に近接している。かかる構成の正極集電体３５０を使用した場合であっても、捲回電極体２０の移動を適切に制限し、振動等の外力による正極タブ群２３の破損を防止できる。なお、特に限定するものではないが、第３領域部３５３は、捲回電極体２０の側面に接しているとよい。また、第３領域部３５３は、捲回電極体２０側の表面に絶縁層（図示なし）を備えているとよい。なお、第３実施形態に係る二次電池３００は、上述した点を除いて、第１実施形態に係る二次電池１００と同様であってよい。

＜第４実施形態＞
また、第１実施形態における正極集電体５０は、第２領域部５２と第３領域部５３とが別々の部材によって構成されていた。しかし、第２領域部を第１領域部よりも捲回電極体に近接させ、第３領域部を兼ねるような構成を採用することもできる。図１２は、第４実施形態における正極端子および正極集電体の近傍を模式的に示す部分拡大断面図である。第４実施形態に係る二次電池４００の正極集電体４５０における第２領域部４５２は、幅方向Ｙにおいて、正極端子３０の集電体接続部３３の下部３３ｂと捲回電極体２０の第１端面２０ａとの間に配置されている。具体的には、この実施形態では、集電体接続部３３の下部３３ｂと捲回電極体２０の第１端面２０ａとの間に、正極集電体４５０の第２領域部４５２を差し込んでいる。かかる構成を採用すると、第２領域部４５２が、第１領域部４５１よりも電極体２０に近接し、第３領域部４５３として機能するため、捲回電極体２０の移動を制限することができる。なお、第２領域部４５２（第３領域部４５３）と第１領域部４５１との間には、第１段差部４５４が設けられている。また、特に限定するものではないが、第２領域部４５２（第３領域部４５３）の捲回電極体２０側の表面には、絶縁層（図示なし）を設けられていると好ましい。なお、第４実施形態に係る二次電池４００は、上述した点を除いて、第１実施形態に係る二次電池１００と同様であってよい。

以上、ここに開示される技術のいくつかの実施形態について説明したが、他にも種々の形態にて実施することができる。ここに開示される技術は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。例えば、上記した実施形態の一部を他の変形態様に置き換えることも可能であり、上記した実施形態に他の変形態様を追加することも可能である。また、その技術的特徴が必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することも可能である。

１２外装体
１４封口板
２０電極体
２３正極タブ群
２５負極タブ群
３０正極端子
４０負極端子
５０正極集電体
５１第１領域部
５２第２領域部
５３第３領域部
６０負極集電体
７０インシュレータ
９０ガスケット
１００、２００、３００、４００二次電池

Claims

底壁と、前記底壁から延び相互に対向する一対の第１側壁と、前記底壁から延び相互に対向する一対の第２側壁と、前記底壁に対向する開口と、を有する外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記外装体の内部に収容され、第１電極板と、前記第１電極板とは極性が異なる第２電極板とを含む電極体と、
前記一対の第１側壁の一方と対向する前記電極体の第１端面に設けられ、前記第１電極板と電気的に接続される第１電極タブ群と、
前記一対の第１側壁の他方と対向する前記電極体の第２端面に設けられ、前記第２電極板と電気的に接続される第２電極タブ群と、
前記封口板に固定された端子と、
前記端子および前記電極体と電気的に接続された集電体と、
を備え、
前記集電体は、前記第１電極タブ群と接続される第１集電体と、前記第２電極タブ群と接続される第２集電体とを有しており、
前記第１集電体および前記第２集電体の少なくともいずれか一方は、
前記第１電極タブ群または前記第２電極タブ群と接合される第１領域部と、
前記端子と接続される第２領域部と、
前記第１領域部よりも前記電極体に近接する第３領域部と、
を有しており、
前記第３領域部は、前記第１領域部よりも前記底壁側に配置されており、前記第１領域部と前記第３領域部との間に段差が設けられている、二次電池。
前記第２領域部は、前記第１領域部よりも前記封口板側に配置されており、前記第２領域部と前記第１領域部との間に段差が設けられており、前記第１領域部は、前記第２領域部よりも前記第１側壁と近接している、請求項１に記載の二次電池。
前記第３領域部は、前記第１端面または前記第２端面と接している、請求項１または２に記載の二次電池。
前記第３領域部は、前記第２領域部よりも前記電極体に近接している、請求項１～３のいずれか一つに記載の二次電池。
前記集電体は、前記第３領域部の前記電極体側の表面に絶縁層を備えている、請求項１～４のいずれか一つに記載の二次電池。
底壁と、前記底壁から延び相互に対向する一対の第１側壁と、前記底壁から延び相互に対向する一対の第２側壁と、前記底壁に対向する開口と、を有する外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記外装体の内部に収容され、第１電極板と、前記第１電極板とは極性が異なる第２電極板とを含む電極体と、
前記一対の第１側壁の一方と対向する前記電極体の第１端面に設けられ、前記第１電極板と電気的に接続される第１電極タブ群と、
前記一対の第１側壁の他方と対向する前記電極体の第２端面に設けられ、前記第２電極板と電気的に接続される第２電極タブ群と、
前記封口板に固定された端子と、
前記端子および前記電極体と電気的に接続された集電体と、
を備え、
前記集電体は、前記第１電極タブ群と接続される第１集電体と、前記第２電極タブ群と接続される第２集電体とを有しており、
前記第１集電体および前記第２集電体の少なくともいずれか一方は、
前記第１電極タブ群または前記第２電極タブ群と接合される第１領域部と、
前記第１領域部よりも前記封口板側に配置された、前記端子と接続される第２領域部と、
前記第１領域部よりも前記電極体に近接する第３領域部と、
を有しており、
前記第３領域部は、前記第２領域部から前記電極体に向かって突出する突起状の部位である、二次電池。
底壁と、前記底壁から延び相互に対向する一対の第１側壁と、前記底壁から延び相互に対向する一対の第２側壁と、前記底壁に対向する開口と、を有する外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記外装体の内部に収容され、第１電極板と、前記第１電極板とは極性が異なる第２電極板とを含む電極体と、
前記一対の第１側壁の一方と対向する前記電極体の第１端面に設けられ、前記第１電極板と電気的に接続される第１電極タブ群と、
前記一対の第１側壁の他方と対向する前記電極体の第２端面に設けられ、前記第２電極板と電気的に接続される第２電極タブ群と、
前記封口板に固定された端子と、
前記端子および前記電極体と電気的に接続された集電体と、
を備え、
前記端子は、前記封口板の内側の面に沿って配置される上部と、該上部から前記底壁側に向かって延びる下部と、を有する集電体接続部を有しており、
前記集電体は、前記第１電極タブ群と接続される第１集電体と、前記第２電極タブ群と接続される第２集電体とを有しており、
前記第１集電体および前記第２集電体の少なくともいずれか一方は、
前記底壁側から前記封口板に向かって延びる、前記第１電極タブ群または前記第２電極タブ群と接合される第１領域部と、
前記第１領域部よりも前記封口板側に配置された、前記端子の前記下部と接続される第２領域部と、
前記第１領域部における前記封口板側の上端から前記電極体に向かって延びる段差部と、
を有しており、
前記第２領域部は、前記段差部における前記電極体側の端部から前記封口板に向かって延びるとともに、前記下部における前記電極体側の面に接合されており、かつ、前記第１領域部よりも前記電極体に近接している、二次電池。