JP7731340B2 - 電池 - Google Patents

Description

本開示は、電池に関する。

例えば、特許第７００６６１３号公報には、電池に異常が生じガス排出弁が作動した際に、電極体等の高温溶融物や火花等が該ガス排出弁から電池ケース外に噴出することを抑制することができる電池が開示されている。

特許第７００６６１３号公報

ところで、本発明者らの検討によると、上述したような電池は、信頼性の向上という観点からまだまだ改善の余地があることがわかった。

ここで開示される電池は、正極および負極を含む電極体と、上記電極体を収容する電池ケースと、を備えた電池であって、上記電池ケースは、矩形状の開口、該矩形状の開口と対向する底壁、一対の第１側壁、および一対の第２側壁を含む外装体と、ガス排出弁を有し、上記開口を封口する矩形状の封口板と、を有しており、上記電池ケースの内面に接続され、上記電極体が上記封口板側に移動することを規制する移動規制面を有する移動規制部材を備えており、上記移動規制面は、上記電極体の上記封口板側の端面において、上記封口板の長手方向における端部近傍の領域の少なくとも一部と対向するように配置されている。詳細については後述するが、かかる構成の電池によると、信頼性を好適に向上させることができる。

第１実施形態に係る電池を模式的に示す斜視図である。 図１のII-II線に沿う模式的な縦断面図である。 図１のIII-III線に沿う模式的な横断面図である。 図２のIV-IV線に沿う模式的な縦断面図である。 一実施形態に係る捲回電極体の構成を示す模式図である。 図２の負極端子近傍を示す模式的な拡大図である。 図２の電極体と移動規制部材とを示す模式図である。 ガスの流れについて説明するための模式図である。 第２実施形態に係る図６対応図である。 第３実施形態に係る図６対応図である。 第３実施形態に係る図７対応図である。 第３実施形態に係る移動規制部材について説明するための模式図である。 図１２の貫通孔２０１ｄを上面から視たときの模式図である。

以下、ここで開示される技術のいくつかの実施形態について図面を参照しながら説明する。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、ここで開示される技術の実施に必要な事柄（例えば、本発明を特徴付けない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。なお、本明細書において範囲を示す「Ａ～Ｂ」の表記は、「Ａ以上Ｂ以下」を意味する。また、「Ａを超える」および「Ｂ未満」の意を包含するものとする。

なお、本明細書において「電池」とは、電気エネルギーを取り出し可能な蓄電デバイス全般を指す用語であって、一次電池と二次電池とを包含する概念である。また、本明細書において「二次電池」とは、電解質を介して正極と負極の間で電荷担体が移動することによって繰り返し充放電が可能な蓄電デバイス全般をいう。電解質は、液状電解質（電解液）、ゲル状電解質、固体電解質のいずれであってもよい。かかる二次電池は、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）の他に、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ（物理電池）等も包含する。以下では、リチウムイオン二次電池を対象とした場合の実施形態について説明する。

＜電池の構成＞
図１は、第１実施形態に係る電池１００を模式的に示す斜視図である。電池１００は、二次電池であることが好ましく、例えばリチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池であることがより好ましい。図２は、図１中のII-II線に沿う模式的な縦断面図である。図３は、図１中のIII-III線に沿う模式的な横断面図である。図４は、図２中のIV-IV線に沿う模式的な縦断面図である。なお、以下の説明において、図面中の符号Ｌ、Ｒ、Ｆ、Ｒｒ、Ｕ、Ｄは、左、右、前、後、上、下を表す。また、図面中の符号Ｘは、電池１００の短辺方向を示し、符号Ｙは、電池１００の長辺方向を示し、符号Ｚは、電池１００の上下方向を示す。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、電池１００の設置形態を何ら限定するものではない。

図１～図３に示すように、電池１００は、電池ケース１０（図１参照）と、複数の電極体２０（図２、図３参照）と、正極端子３０（図１、図２参照）と、負極端子４０（図１、図２参照）と、正極集電部５０（図２参照）と、負極集電部６０（図２参照）と、を備えている。図示は省略するが、電池１００は、ここではさらに電解液を備えている。電池１００は非水電解液二次電池である。以下、電池１００の具体的な構成について説明する。

電池ケース１０は、電極体２０を収容する筐体である。図１に示すように、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。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を封口する封口板（蓋体）１４と、を備えている。外装体１２および封口板１４は、電極体２０の収容数（１つまたは複数。ここでは、複数。）や、サイズ等に応じた大きさを有している。

外装体１２は、図１、図２から分かるように、上面に開口１２ｈを有する有底かつ角型の容器である。外装体１２は、図１に示すように、底壁１２ａと、底壁１２ａの長辺から上方に延び相互に対向する一対の長側壁１２ｂと、底壁１２ａの短辺から上方に延び相互に対向する一対の短側壁１２ｃと、を備えている。底壁１２ａは、略矩形状である。底壁１２ａは、開口１２ｈ（図２参照）と対向している。長側壁１２ｂおよび短側壁１２ｃは、「第１側壁」および「第２側壁」の一例である。封口板１４は、外装体１２の開口１２ｈを塞ぐように外装体１２に取り付けられた平面略矩形の板状部材である。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、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（例えば溶接接合）されることによって、一体化されている。これによって、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、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、電池ケース１０の内部に電解液を注液するための貫通孔である。注液孔１５は、電解液の注液後に封止部材１６によって封止されている。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。本実施形態では、ガス排出弁１７は封口板１４と一体化されているが、他の実施形態では、別体であってもよい。ガス排出弁１７は、封口板１４の長手方向（図１のＹ方向）における中央領域に配置されていることが好ましい。ここで、かかる中央領域とは、例えば封口板１４の長手方向における長さＬを５等分したときの中央領域とすることができる。

電解液としては、従来公知の電池において使用されているものを特に制限なく使用できる。一例として、非水系溶媒に支持塩を溶解させた非水電解液が挙げられる。非水系溶媒の一例として、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等のカーボネート系溶媒が挙げられる。支持塩の一例として、ＬｉＰＦ_６等のフッ素含有リチウム塩が挙げられる。電解液は、必要に応じて添加剤を含有してもよい。

正極端子３０は、封口板１４の長辺方向Ｙの一方の端部（図１、図２の左端部）に取り付けられている。負極端子４０は、封口板１４の長辺方向Ｙの他方の端部（図１、図２の右端部）に取り付けられている。正極端子３０および負極端子４０は、端子引出孔１８、１９に挿通され、封口板１４の外側の表面に露出している。正極端子３０は、電池ケース１０の外側において、板状の正極外部導電部材３２と電気的に接続されている。負極端子４０は、電池ケース１０の外側において、板状の負極外部導電部材４２と電気的に接続されている。正極外部導電部材３２および負極外部導電部材４２は、バスバー等の外部接続部材を介して、他の二次電池や外部機器と接続される。正極外部導電部材３２および負極外部導電部材４２は、導電性に優れた金属から構成されていることが好ましく、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等で構成されている。ただし、正極外部導電部材３２および負極外部導電部材４２は必須ではなく、他の実施形態において省略することもできる。

図３、図４に示すように、本実施形態の電池１００では、電池ケース１０内に複数個（具体的には２個）の電極体２０が収容されている。ただし、１つの外装体１２の内部に配置される捲回電極体の数は特に限定されず、３個以上（複数）であってもよいし、１個であってもよい。なお、本実形態では、電極体２０を捲回電極体とした場合について説明しているが、これに限定されない。他の実施形態では、電極体２０は、正極２２および負極２４がセパレータ７０を介して複数積層された積層型電極体であってもよい。電極体２０の詳しい構造については後述するが、図２に示すように、電極体２０の上部には、正極タブ群２５と負極タブ群２７とが突出している。電池１００は、電極体２０の上方に正極タブ群２５と負極タブ群２７とが位置する、所謂、上タブ構造である。図４に示すように、正極タブ群２５は正極集電部５０と接合された状態で湾曲されている。図示は省略するが、同様に負極タブ群２７は、負極集電部６０と接合された状態で湾曲されている。なお、ここで開示される技術は、例えば、正極タブ２２ｔおよび負極タブ２４ｔが形成されていない電極体や、電極体２０の幅方向（図２のＹ方向）における一方の端部から正極タブ２２ｔが突出し、他の端部から負極タブ２４ｔが突出している電極体についても適用することができる。

正極集電部５０は、電極体２０の正極タブ群２５と正極端子３０とを電気的に接続している。正極集電部５０は、図２に示すように、封口板１４の内側面に沿って長辺方向Ｙに延びる板状の導電部材である。正極集電部５０の一方（図２の右側）の端部は、正極タブ群２５と電気的に接続されている。正極集電部５０の他方（図２の左側）の端部は、正極端子３０の下端部３０ｃと電気的に接続されている。正極端子３０および正極集電部５０は、導電性に優れた金属から構成されていることが好ましく、例えばアルミニウムやアルミニウム合金で構成されている。

負極集電部６０は、電極体２０の負極タブ群２７と負極端子４０とを電気的に接続している。負極集電部６０は、図２に示すように、封口板１４の内側面に沿って長辺方向Ｙに延びる板状の導電部材である。負極集電部６０の一方（図２の左側）の端部は、負極タブ群２７と電気的に接続されている。負極集電部６０の他方（図２の右側）の端部は、負極端子４０の下端部４０ｃと電気的に接続されている。負極端子４０および負極集電部６０は、導電性に優れた金属から構成されていることが好ましく、例えば銅や銅合金で構成されている。

電池１００では、電極体２０と電池ケース１０との導通を防止するために、種々の絶縁部材が用いられている。例えば、図１に示すように、正極外部導電部材３２および負極外部導電部材４２は、外部絶縁部材９２によって封口板１４と絶縁されている。また、図２に示すように、封口板１４の端子引出孔１８、１９には、それぞれガスケット９０が装着されている。これによって、端子引出孔１８、１９に挿通された正極端子３０および負極端子４０が封口板１４と導通することを防止できる。また、正極集電部５０および負極集電部６０と、封口板１４の内面側との間には、内部絶縁部材９４が配置されている。これにより、正極集電部５０および負極集電部６０が封口板１４と導通することを防止できる。なお、内部絶縁部材９４は、電極体２０に向かって突出する突出部を備えていてもよい。

さらに、複数の電極体２０は、絶縁性の樹脂シートからなる電極体ホルダ２９（図３参照）に覆われた状態で、外装体１２の内部に配置されている。これによって、電極体２０が外装体１２と直接接触することを防止できる。なお、上述した各々の絶縁部材の材質は、所定の絶縁性を有している限りにおいて特に限定されない。そのような材質の一例として、ポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレン（ＰＥ）等のポリオレフィン樹脂、パーフルオロアルコキシアルカン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂等の合成樹脂材料が挙げられる。

図５は、電極体２０の構成を示す模式図である。図５に示すように、電極体２０は、帯状の正極２２と帯状の負極２４とが２枚の帯状のセパレータ７０を介して絶縁された状態で積層され、捲回軸ＷＬを中心として長手方向に捲回されて構成されている。なお、図５等における符号ＬＤは、帯状に製造される電極体２０およびセパレータ７０の長手方向（即ち、搬送方向）を示している。符号ＷＤは、長手方向ＬＤと略直交する方向であり、電極体２０およびセパレータ７０の捲回軸方向（幅方向でもある）を示している。捲回軸方向ＷＤは、上記した電池１００の上下方向Ｚと略平行である。

電極体２０は、ここでは外形が扁平形状である。電極体２０は、扁平形状の捲回電極体であることが好ましい。扁平形状の電極体２０は、例えば筒状に捲回した電極体（筒状体）を扁平にプレス成形することによって形成し得る。扁平形状の電極体２０は、図３に示すように、外表面が湾曲した一対の湾曲部２０ｒと、一対の湾曲部２０ｒを連結する外表面が平坦な一対の平坦部２０ｆと、を有している。

電池１００において、電極体２０は、捲回軸方向ＷＤが上下方向Ｚと略一致するように電池ケース１０の内部に収容されている。言い換えれば、電極体２０は、捲回軸方向ＷＤが、長側壁１２ｂおよび短側壁１２ｃと略平行になり、かつ底壁１２ａおよび封口板１４と略直交する向きで、電池ケース１０の内部に配置されている。図３に示すように、一対の湾曲部２０ｒは、外装体１２の一対の短側壁１２ｃと対向している。一対の平坦部２０ｆは、外装体１２の長側壁１２ｂと対向している。電極体２０の端面（すなわち、正極２２と負極２４とが積層された積層面、図５の捲回軸方向ＷＤの両端部）は、底壁１２ａおよび封口板１４と対向している。

正極２２は、図５に示すように、帯状の部材である。正極２２は、帯状の正極集電体２２ｃと、正極集電体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および正極保護層２２ｐと、を備えている。正極活物質層２２ａは、電池性能の観点から、正極集電体２２ｃの両面に形成されていることが好ましい。

正極２２を構成する各部材には、一般的な電池（例えば、リチウムイオン二次電池）で使用され得る従来公知の材料を特に制限なく使用できる。例えば、正極集電体２２ｃは、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなることが好ましく、ここでは金属箔、具体的にはアルミニウム箔である。正極集電体２２ｃの厚みは、５μｍ～３０μｍであることが好ましく、８μｍ～２５μｍであることがより好ましい。

正極２２では、図５に示すように、捲回軸方向ＷＤの一方の端辺から外側（図５の上側）に向かって複数の正極タブ２２ｔが突出している。複数の正極タブ２２ｔは、長手方向ＬＤに沿って所定の間隔を空けて（間欠的に）設けられている。正極タブ２２ｔは、ここでは正極２２の一部である。正極タブ２２ｔは、正極活物質層２２ａが形成されていない領域である。正極タブ２２ｔの一部には、ここでは正極保護層２２ｐが設けられている。ただし、正極タブ２２ｔには正極保護層２２ｐが設けられていなくてもよい。正極タブ２２ｔの少なくとも一部には正極集電体２２ｃが露出している。正極タブ２２ｔは正極２２と別の部材であってもよい。

複数の正極タブ２２ｔは、ここではそれぞれ台形状である。ただし、正極タブ２２ｔの形状はこれに限定されない。また、複数の正極タブ２２ｔのサイズも特に限定されない。正極タブ２２ｔの形状やサイズは、例えば正極集電部５０に接続される状態を考慮し、その形成位置等によって、適宜調整することができる。複数の正極タブ２２ｔは、正極２２の捲回軸方向ＷＤの一方の端部（図５の上端部）で積層され、正極タブ群２５を構成している（図２参照）。

正極活物質層２２ａは、図５に示すように、正極集電体２２ｃの長手方向ＬＤに沿って、帯状に設けられている。正極活物質層２２ａの幅（巻回軸方向ＷＤの長さ。以下同じ）は、負極活物質層２４ａの幅よりも小さい。正極活物質層２２ａは、電荷担体を可逆的に吸蔵および放出可能な正極活物質を含んでいる。正極活物質は、リチウム遷移金属複合酸化物であることが好ましく、なかでもＮｉ（ニッケル）およびＣｏ（コバルト）の少なくとも一方を含むものがより好ましい。かかるリチウム遷移金属複合酸化物の一例として、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物が挙げられる。正極活物質に含まれるＮｉのモル比は、該正極活物質に含有される遷移金属元素の全体を１００モル％としたとき、例えば５０モル％以上であってもよいし、６０モル％以上、７０モル％以上であってもよい。また、電池１００の体積エネルギー密度は、例えば５００Ｗｈ／Ｌ以上であってもよいし、６００Ｗｈ／Ｌ以上、７００Ｗｈ／Ｌ以上であってもよい。正極活物質層２２ａの固形分全体を１００質量％としたときに、正極活物質は、概ね８０質量％以上、典型的には９０質量％以上、例えば９５質量％以上を占めていてもよい。正極活物質層２２ａは、正極活物質以外の任意成分、例えば、バインダ、導電材、各種添加成分等を含んでいてもよい。正極活物質層２２ａは、正極活物質に加えて、バインダと導電材とを含むことが好ましい。バインダは、典型的には樹脂製であり、なかでもポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等のフッ素系樹脂が好ましい。導電材としては、アセチレンブラック（ＡＢ）等の炭素材料が好ましい。

正極保護層２２ｐは、正極活物質層２２ａよりも電気伝導性が低くなるように構成された層である。正極保護層２２ｐは、図５に示すように、正極集電体２２ｃの長手方向ＬＤに沿って、帯状に設けられている。正極保護層２２ｐは、捲回軸方向ＷＤにおいて正極集電体２２ｃと正極活物質層２２ａとの境界部分に設けられている。正極保護層２２ｐは、ここでは正極集電体２２ｃの捲回軸方向ＷＤの一方の端部、具体的には、正極タブ２２ｔのある側の端部（図５の上端部）に設けられている。正極保護層２２ｐを備えることで、セパレータ７０が破損した際に正極２２が負極活物質層２４ａと直接接触して電池１００が内部短絡することを防止できる。

正極保護層２２ｐは、絶縁性の無機フィラーを含んでいる。無機フィラーの一例として、アルミナ等のセラミック粒子が挙げられる。正極保護層２２ｐは、無機フィラー以外の任意成分、例えば、バインダ、導電材、各種添加成分等を含んでいてもよい。バインダおよび導電材は、正極活物質層２２ａに含み得るとして例示したものと同じであってもよい。ただし、正極保護層２２ｐは必須ではなく、他の実施形態において省略することもできる。

負極２４は、図５に示すように、帯状の部材である。負極２４は、帯状の負極集電体２４ｃと、負極集電体２４ｃ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、を備えている。負極活物質層２４ａは、電池性能の観点から、負極集電体２４ｃの両面に形成されていることが好ましい。

負極２４を構成する各部材には、一般的な電池（例えば、リチウムイオン二次電池）で使用され得る従来公知の材料を特に制限なく使用できる。例えば、負極集電体２４ｃは、銅、銅合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなることが好ましく、ここでは金属箔、具体的には銅箔である。負極集電体２４ｃの厚みは、５μｍ～３０μｍであることが好ましく、８μｍ～２５μｍであることがより好ましい。

負極２４では、図５に示すように、捲回軸方向ＷＤの一方の端辺から外側（図５の上側）に向かって負極タブ２４ｔが突出している。複数の負極タブ２４ｔは、長手方向ＬＤに沿って所定の間隔を空けて（間欠的に）設けられている。捲回軸方向ＷＤにおいて、負極タブ２４ｔは正極タブ２２ｔと同じ側の端部に設けられている。負極タブ２４ｔは、ここでは負極２４の一部である。負極タブ２４ｔは、ここでは負極活物質層２４ａが形成されておらず、負極集電体２４ｃが露出した領域である。ただし、負極活物質層２４ａの一部が負極タブ２４ｔにまではみ出して付着してもよい。また、負極タブ２４ｔは負極２４とは別の部材であってもよい。

複数の負極タブ２４ｔは、ここではそれぞれ台形状である。ただし、複数の負極タブ２４ｔの形状やサイズは、正極タブ２２ｔと同様に適宜調整することができる。複数の負極タブ２４ｔは、負極２４の捲回軸方向ＷＤの一方の端部（図５の上端部）で積層され、負極タブ群２７を構成している（図２参照）。

負極活物質層２４ａは、図５に示すように、負極集電体２４ｃの長手方向ＬＤに沿って、帯状に設けられている。負極活物質層２４ａの幅は、正極活物質層２２ａの幅よりも大きい。なお、負極活物質層２４ａの幅とは、厚みが略一定である部分の巻回軸方向ＷＤの長さをいい、例えば負極活物質層２４ａの一部が負極タブ２４ｔにまではみ出して付着していても、負極タブ２４ｔの部分を含まないものとする。負極活物質層２４ａは、電荷担体を可逆的に吸蔵および放出可能な負極活物質を含んでいる。負極活物質は、例えば、黒鉛等の炭素材料や、シリコン材料が好ましい。負極活物質層２４ａの固形分全体を１００質量％としたときに、負極活物質は、概ね８０質量％以上、典型的には９０質量％以上、例えば９５質量％以上を占めていてもよい。負極活物質層２４ａは、負極活物質以外の任意成分、例えば、バインダ、導電材、各種添加成分等を含んでいてもよい。負極活物質層２４ａは、負極活物質に加えて、バインダを含むことが好ましい。バインダは、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のゴム類や、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等のセルロース類を含むことが好ましい。負極活物質層２４ａは、必要に応じて導電材として炭素材料を含んでもよい

セパレータ７０は、図５に示すように、帯状の部材である。セパレータ７０は、電荷担体が通過し得る微細な貫通孔が複数形成された絶縁シートである。セパレータ７０の幅は、負極活物質層２４ａの幅よりも大きい。正極２２と負極２４との間にセパレータ７０を介在させることによって、正極２２と負極２４との接触を防止すると共に、正極２２と負極２４との間に電荷担体（例えばリチウムイオン）を移動させることができる。特に限定されるものではないが、セパレータ７０の厚みは、例えば３μｍ以上であってもよいし、５μｍ以上であってもよい。また、セパレータ７０の厚みは、例えば２５μｍ以下であってもよいし、１８μｍ以下、１４μｍ以下であってもよい。

セパレータ７０は、ここでは１つの電極体２０に２枚使用されている。セパレータ７０は、本実施形態のように１つの電極体２０に２枚、すなわち、第１セパレータおよび第２セパレータを含むことが好ましい。また、ここでは２枚のセパレータがそれぞれ異なる構成であるが、それぞれ同様の構成であってもよい。

続いて、本実施形態に係る電池１００が備える移動規制部材１について説明する。先ず、上述したように、電池１００は、正極２２および負極２４を含む電極体２０と、電極体２０を収容する電池ケース１０と、を備えている。電池ケース１０は、矩形状の開口１２ｈ、該矩形状の開口１２ｈと対向する底壁１２ａ、一対の第１側壁（ここでは、長側壁１２ｂ）、および一対の第２側壁（ここでは、短側壁１２ｃ）を含む外装体１２と、ガス排出弁１７を有し、開口１２ｈを封口する矩形状の封口板１４と、を有している。図２に示すように、電池１００は、電池ケース１０の内面に接続され、電極体２０が封口板１４側に移動することを規制する移動規制面１ｃを有する移動規制部材１を備えている。そして、移動規制面１ｃは、電極体２０の封口板１４側の端面において、封口板１４の長手方向（図２のＹ方向）における端部近傍の領域の少なくとも一部と対向するように配置されている。なお、封口板１４の長手方向における端部近傍の領域とは、電極体２０におけるＹ方向の長さをＷとしたとき（図３を参照）、例えば、電極体２０の長手方向Ｙにおける端部から１／６Ｗまでの領域であり、１／５Ｗまでの領域であってもよいし、１／４Ｗまでの領域であってもよい。ただし、これらに限定されることを意図したものではない。

例えば、従来の電池では、電池の異常時に、発生するガスと共に電極体の一部の部材が移動することで該電極体の拘束力が低下し、該電極体が固定されなくなってしまうおそれがあった。かかる場合、ガスの噴出の勢いで電極体がガス排出弁を塞ぎ、電池の内圧が急上昇することによって電池が損傷するおそれがあるため、好ましくない。これに対して、ここで開示される電池１００では、移動規制部材１を備えているため、ガスの噴出時においても、電極体２０の移動が好適に抑制される。これによって、電極体２０によってガス排出弁１７が塞がれず、かつ、ガスが電池１００外に好適に排出されるため、電池１００の内圧の上昇による電池１００の損傷を好適に防止することができる。即ち、信頼性が好適に向上された電池１００を提供することができる。

ここで、図７は、電極体２０と移動規制部材１とを示す模式図である。なお、図７では、見易くするために、正極タブ群２２ｔおよび負極タブ２４ｔの記載を省略している。図６および図７に示すように、本実施形態に係る移動規制部材１は、第１領域１ａ、第２領域１ｂ、および第３領域１ｃの３つの領域に分かれている。第１領域１ａは、封口板１４に接続されている。第２領域１ｂは、第１領域１ａから電極体２０に向かって延在している。第３領域１ｃ（移動規制面に対応）は、第２領域１ｂから折れ曲がり、電極体２０の封口板１４側の端面に沿って伸びている。第２領域１ｂは、封口板１４の長手方向（図６のＹ方向）において、第１領域１ａの封口板１４の中央側の端部に接続されており、第３領域１ｃの封口板１４の端部側の端部に接続されている。かかる構成の移動規制部材１は、例えば金型成型等によって得ることができる。また、移動規制部材１の厚み（図６のＺ方向における幅）は、例えば１ｍｍ～１０ｍｍ（好ましくは２ｍｍ～８ｍｍ）とすることができる。ただし、これらに限定されることを意図したものではない。なお、図６では、負極端子近傍における移動規制部材１の態様を示しているが、正極端子近傍における移動規制部材１の構成についても同様である。

移動規制部材１を構成する材料は、ここで開示される技術の効果が発揮される限りにおいて特に制限されない。移動規制部材１を構成する材料は、例えば金属材料であってもよいし、樹脂材料であってもよい。あるいは、金属材料と樹脂材料とが組み合わせて用いられてもよい。具体的には、移動規制部材１の骨格を金属製とし、特に短絡のおそれがあり絶縁性を担保したい箇所に、絶縁性を有する領域（例えば樹脂製の領域）を設けてもよい。かかる樹脂製の領域は、例えば樹脂塗布、樹脂テープの貼り付け、樹脂部材の形成等によって設けることができる。例えば、移動規制部材１が金属製の場合は、強度の観点から好ましく、移動規制部材１が樹脂製の場合は、絶縁性の観点から好ましい。上記金属材料の一例としては、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄等やこれらの合金等が挙げられる。移動規制部材１を構成する金属材料は、例えば電池ケース１０と接続可能な種類であることが好ましく、電池ケース１０と同種の金属であることが好ましい。また、上記樹脂材料の一例としては、ポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレン（ＰＥ）等のポリオレフィン樹脂、パーフルオロアルコキシアルカン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂等の合成樹脂材料が挙げられる。なお、本実施形態では、移動規制部材１を金属製としている。

図２に示すように、本実施形態では、電極体２０の封口板１４側の端面に、正極２２に設けられた正極タブ２２ｔと、負極２４に設けられた負極タブ２４ｔと、が配置されている。換言すると、電池１００は、電極体２０の捲回軸ＷＬが封口板１４（あるいは、底壁１２ａ）に対して垂直方向に配置されている。電極体２０は、封口板１４の幅広面に対して垂直方向に捲回した捲き取り電極体である。そして、封口板１４の長辺方向（図２のＹ方向）において、正極タブ２２ｔおよび負極タブ２４ｔの外側に、それぞれ移動規制面１ｃが配置されている。捲回軸ＷＬが封口板１４に対して垂直に配置される場合、ガスは中央領域から封口板１４側に排出される。そして、図８に示す構成によると、正極タブ２２ｔおよび負極タブ２４ｔの内側からガス排出弁１７に向かって集中するガスの流れ（図８の破線矢印を参照）を阻害しにくくなるため、該ガスを排出弁１７からより効果的に排出することができる。

図６に示すように、本実施形態では、移動規制部材１は、封口板１４に接続されている。かかる構成によると、電極体２０の位置を電池ケース１０下部に安定的に固定することができるため、好ましい。また、移動規制部材１は、第１側壁１２ｂ、第２側壁１２ｃ、および底壁１２ａの少なくとも一つに接続されていることが好ましい。かかる構成によると、電極体２０が移動しても封口板１４に負荷が加わりにくくなる。これによって、封口板１４と外装体１２との接合部（溶接部）の損傷を好適に防止することができる。なお、本実施形態では、移動規制部材１は、第２側壁１２ｃに接続されている。なお、移動規制部材１と封口板１４（あるいは、第１側壁１２ｂ，第２側壁１２ｃ，底壁１２ａ）との接続（接合）は、例えばレーザー溶接、抵抗溶接、超音波溶接、溶接治具の差し込み等によって実施することができる。

＜電池の製造方法＞
次に、電池１００の製造方法の一例について説明する。なお、ここで開示される電池１００の製造方法は、任意の段階でさらに他の工程を含んでもよい。

先ず、電極体２０を２つ用意する。電極体２０は、この種の捲回電極体の従来公知の方法に従って作製することができる。続いて、封口板１４に、端子（正極端子３０および負極端子４０）、集電部材（正極集電部５０および負極集電部６０）、外部導電部材（正極外部導電部材３２および負極外部導電部材４２）、絶縁部材（ガスケット９０，外部絶縁部材９２，および内部絶縁部材９４）、および移動規制部材１を組み付ける。このとき、例えばレーザー溶接等によって、移動規制部材１の第１領域１ａと封口板１４とを接続する。次に、電極体２０に設けられたタブ群（正極タブ群２５および負極タブ群２７）と、集電部材（正極集電部５０および負極集電部６０）とを接続する。

続いて、封口板１４に取り付けられた電極体２０を、外装体１２に挿入する。本実施形態のように、電極体２０は電極体ホルダ２９に包まれていてもよい。次に、封口板１４によって外装体１２を塞ぎ、封口板１４と外装体１２とを接合する。そして、その後、封口板１４に設けられた注液孔１５から電解液を注液した後、注液孔１５を封止部材１６によって封止する。なお、注液孔１５を封止部材１６により封止する前の段階では、正極タブ２２ｔおよび負極タブ２４ｔを外装体１２の開口１２ｈからずれた位置まで延びた状態とし、封口板１４が外装体１２の開口１２ｈからずれた状態とすることが好ましい。以上のようにして、電池１００を製造することができる。

＜電池の用途＞
電池１００は各種用途に利用可能であるが、例えば、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（ＰＨＥＶ；Plug-in Hybrid Electric Vehicle）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ；Hybrid Electric Vehicle）、電気自動車（ＢＥＶ；Battery Electric Vehicle）等が挙げられる。電池１００は、電池反応のバラつきが低減されているため、組電池の構築に好適に用いることができる。

以上、本開示の一実施形態について説明したが、上記実施形態は一例に過ぎない。本開示は、他にも種々の形態にて実施することができる。本開示は、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。請求の範囲に記載の技術には、上記に例示した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。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。

図９は、第２実施形態に係る図６対応図である。図９に示すように、第２実施形態に係る移動規制部材１０１は、第１領域１０１ａおよび第２領域１０１ｂの２つの領域に分かれている。第１領域１０１ａは、外装体１２の第２側壁１２ｃに接続されている。第２領域１０１ｂ（移動規制面に対応）は、第１領域１０１ａから折れ曲がり、電極体２０の封口板１４側の端面に沿って伸びている。第１領域１０１ａは、封口板１４の長手方向（図９のＹ方向）において、第２領域１０１ｂの封口板１４の端部側の端部に接続されている。

続いて、第２実施形態に係る電池の製造方法の一例について説明する。先ず、電極体２０を２つ用意する。電極体２０は、この種の捲回電極体の従来公知の方法に従って作製することができる。次に、封口板１４に、端子（正極端子３０および負極端子４０）、集電部材（正極集電部５０および負極集電部６０）、外部導電部材（正極外部導電部材３２および負極外部導電部材４２）、絶縁部材（ガスケット９０，外部絶縁部材９２，および内部絶縁部材９４）を組み付ける。そして、電極体２０に設けられたタブ群（正極タブ群２５および負極タブ群２７）と、集電部材（正極集電部５０および負極集電部６０）とを接続する。

続いて、封口板１４に取り付けられた電極体２０を、移動規制部材１０１と併せて外装体１２に挿入する。本実施形態のように、電極体２０は電極体ホルダ２９に包まれていてもよい。次に、封口板１４によって外装体１２を塞ぎ、封口板１４と外装体１２とを接合する。このとき、例えばレーザー溶接等によって、電池１００の外部から移動規制部材１０１の第１領域１０１ａと第２側壁１２ｃとを接続する。なお、封口板１４によって外装体１２を塞ぎ、封口板１４と外装体１２とを接合する前の段階では、正極タブ２２ｔおよび負極タブ２４ｔを外装体１２の開口１２ｈからずれた位置まで延びた状態とし、封口板１４が外装体１２の開口１２ｈからずれた状態とすることが好ましい。その後、封口板１４に設けられた注液孔１５から電解液を注液した後、注液孔１５を封止部材１６によって封止する。以上のようにして、電池１００を製造することができる。

図１０は、第３実施形態に係る図６対応図である。図１０に示すように、第３実施形態に係る移動規制部材２０１は、第１領域２０１ａ、第２領域２０１ｂ、および第３領域２０１ｃの３つの領域に分かれている。第１領域２０１ａ（移動規制面に対応）は、電極体２０の封口板１４側の端面に沿って伸びている。第２領域２０１ｂは、第１領域２０１ａから折れ曲がり、封口板１４から底壁１２ａに向かって延在している。第３領域２０１ｃは、第２領域２０１ｂから折れ曲がり、電極体２０の底壁１２ａに沿って伸びている。第２領域２０１ｂは、第２側壁１２ｃに接続されており、第３領域２０１ｃは、底壁１２ａに接続されている。

ここで、図１１は、第３実施形態に係る図７対応図である。図１２は、第３実施形態に係る移動規制部材について説明するための模式図である。図１３は、図１２の貫通孔２０１ｄを上面から視たときの模式図である。図１２に示すように、本実施形態では、移動規制部材２０１の移動規制面２０１ａに、貫通孔２０１ｄが形成されている。図１３に示すように、貫通孔２０１ｄは、２つの電極体２０の湾曲外面の間に形成されている。そして、底壁１２ａに対して垂直な方向（図１１のＺ方向）から視たとき、底壁１２ａの貫通孔２０１ｄと重なる部分において、移動規制部材２０１と底壁１２ａとが接続されている。図１３中の領域Ａは、上述した底壁１２ａと貫通孔２０１ｄとが重なる領域を示している。かかる構成によると、例えば、電池ケース１０内に電極体２０を収容した後でも、移動規制部材２０１と底壁１２ａとを接続しやすくなるため、好ましい。なお、接続をより効率的に行うという観点から、移動規制部材２０１と電池ケース１０との接続経路に存在する絶縁部材等の部材には、レーザー光を通過させるような開口や切り欠きが設けられていることが好ましい。

図１３に示すように、本実施形態では、貫通孔２０１ｄの平面視の形状を矩形状としている。ただし、他の実施形態では、貫通孔２０１ｄの形状は、円形状、楕円形状、三角形状等種々の形状とすることができる。また、貫通孔２０１ｄの大きさは、移動規制部材２０１と底壁１２ａとが接続できるように、適宜設計されることが好ましい。貫通孔２０１ｄは、例えば、金型成型によって移動規制部材２０１を作製するときに形成することができる。なお、他の実施形態では、貫通孔２０１ｄは切り欠きであってもよい。

以上をまとめると、移動規制部材が底壁に接続されており、上記移動規制部材の移動規制面には貫通孔および／または切り欠きが形成されており、上記底壁に対して垂直な方向から視たとき、上記貫通孔および／または上記切り欠きと重なる領域において、上記移動規制部材と上記底壁とが接続されている電池が開示される。

続いて、第３実施形態に係る電池の製造方法の一例について説明する。先ず、電極体２０を２つ用意する。電極体２０は、この種の捲回電極体の従来公知の方法に従って作製することができる。次に、封口板１４に、端子（正極端子３０および負極端子４０）、集電部材（正極集電部５０および負極集電部６０）、外部導電部材（正極外部導電部材３２および負極外部導電部材４２）、絶縁部材（ガスケット９０，外部絶縁部材９２，および内部絶縁部材９４）を組み付ける。そして、電極体２０に設けられたタブ群（正極タブ群２５および負極タブ群２７）と、集電部材（正極集電部５０および負極集電部６０）とを接続する。

続いて、封口板１４に取り付けられた電極体２０を、移動規制部材２０１と併せて外装体１２に挿入する。本実施形態のように、電極体２０は電極体ホルダ２９に包まれていてもよい。次に、封口板１４によって外装体１２を塞ぎ、封口板１４と外装体１２とを接合する。このとき、例えばレーザー溶接等によって、電池１００の外部から移動規制部材２０１の貫通孔２０１ｄを介して、移動規制部材２０１の第３領域１ｃと底壁１２ａとを接続する。なお、封口板１４によって外装体１２を塞ぎ、封口板１４と外装体１２とを接合する前の段階では、正極タブ２２ｔおよび負極タブ２４ｔを外装体１２の開口１２ｈからずれた位置まで延びた状態とし、封口板１４が外装体１２の開口１２ｈからずれた状態とすることが好ましい。その後、封口板１４に設けられた注液孔１５から電解液を注液した後、注液孔１５を封止部材１６によって封止する。以上のようにして、電池１００を製造することができる。

あるいは、第３実施形態に係る電池の製造方法に関して、予め電池ケース１０に移動規制部材２０１を接続しておき、その後、封口板１４に取り付けられた電極体２０を、外装体１２に挿入することもできる。かかる場合、電極体２０の挿入時に、移動規制部材２０１における第１領域２０１ａが電極体２０の封口板１４側の端面に沿う方向に折り曲がるように、移動規制部材２０１が設計されていることが好ましい。

また、第３実施形態に関して、移動規制部材２０１における貫通孔２０１ｄの替わりに凹部が設けられていてもよい。即ち、移動規制部材は、底壁に接続されており、電池ケースには、電極体としての第１捲回電極体および第２捲回電極体とが、それぞれ捲回軸が上記底壁に対して垂直な方向に延びるように収容されており、上記第１捲回電極体の湾曲外面と上記第２捲回電極体の湾曲外面との間に形成され、上記底壁に対して垂直な方向に延びる凹部を備えており、上記底壁に対して垂直な方向から視たとき、上記凹部と重なる領域において、上記移動規制部材と上記底壁と接続されている電池が開示される。かかる構成によると、電池ケース１０内に電極体２０を収容した後でも、移動規制部材と底壁１２ａとを接続し易くなるため、好ましい。

なお、移動規制部材１０１，２０１を構成する材料等に関しては、移動規制部材１の説明を適宜参照することができる。

以上のとおり、ここで開示される技術の具体的な態様として、以下の各項（ｉｔｅｍ）に記載のものが挙げられる。
項１：正極および負極を含む電極体と、上記電極体を収容する電池ケースと、を備えた電池であって、上記電池ケースは、矩形状の開口、該矩形状の開口と対向する底壁、一対の第１側壁、および一対の第２側壁を含む外装体と、ガス排出弁を有し、上記開口を封口する矩形状の封口板と、を有しており、上記電池ケースの内面に接続され、上記電極体が上記封口板側に移動することを規制する移動規制面を有する移動規制部材を備えており、上記移動規制面は、上記電極体の上記封口板側の端面において、上記封口板の長手方向における端部近傍の領域の少なくとも一部と対向するように配置されている、電池。
項２：上記電極体の上記封口板側の端面に、上記正極に設けられた正極タブと、上記負極に設けられた負極タブと、が配置されており、上記封口板の長手方向において、上記正極タブの外側および上記負極タブの外側のそれぞれに、上記移動規制面が配置されている、項１に記載の電池。
項３：上記移動規制部材は、上記封口板に接続されている、項１または項２に記載の電池。
項４：上記移動規制部材は、上記第１側壁、上記第２側壁、および上記底壁の少なくとも一つに接続されている、項１～項３のいずれか一つに記載の電池。

１，１０１，２０１ 移動規制部材
１０ 電池ケース
１２ 外装体
１２ａ 底壁
１２ｂ 長側壁
１２ｃ 短側壁
１２ｈ 開口
１４ 封口板
１５ 注液孔
１６ 封止部材
１７ ガス排出弁
１８，１９ 端子引出孔
２０ 電極体
２０ｆ 平坦部
２０ｒ 湾曲部
２２ 正極
２２ａ 正極活物質層
２２ｃ 正極集電体
２２ｐ 正極保護層
２２ｔ 正極タブ
２４ 負極
２４ａ 負極活物質層
２４ｃ 負極集電体
２４ｔ 負極タブ
２５ 正極タブ群
２７ 負極タブ群
２９ 電極体ホルダ
３０ 正極端子
３０ｃ 下端部
３２ 正極外部導電部材
３４ 耐熱層
４０ 負極端子
４０ｃ 下端部
４２ 負極外部導電部材
５０ 正極集電部
６０ 負極集電部
７０ セパレータ
９０ ガスケット
９２ 外部絶縁部材
９４ 内部絶縁部材
１００ 電池
ＬＤ 長手方向
Ｕ 上方向
ＷＬ 捲回軸
Ｙ 長手方向
Ｚ 上下方向

Claims (3)

1. 正極および負極を含む電極体と、
   前記電極体を収容する電池ケースと、
   を備えた電池であって、
   前記電池ケースは、
   矩形状の開口、該矩形状の開口と対向する底壁、一対の第１側壁、および一対の第２側壁を含む外装体と、
   ガス排出弁を有し、前記開口を封口する矩形状の封口板と、
   を有しており、
   前記電極体の前記封口板側の端面に、前記正極に設けられた正極タブと、前記負極に設けられた負極タブと、が配置されており、
   前記電池ケースの内面に接続され、前記電極体が前記封口板側に移動することを規制する移動規制面をそれぞれ有する一対の移動規制部材を備えており、
   前記一対の移動規制部材それぞれの前記移動規制面は、前記電極体の前記封口板側の端面において、前記封口板の長手方向における一方および他方の端部近傍の領域の少なくとも一部と対向するようにそれぞれ配置されており、
   前記一対の移動規制部材のそれぞれは、第１領域、第２領域および第３領域を備えており、
   前記第１領域は前記封口板と前記第１側壁または前記第２側壁とに接続されている領域であり、
   前記第２領域は前記第１領域から折れ曲がり、前記電極体に向かって延在している領域であり、
   前記第３領域は前記第２領域から折れ曲がり、前記電極体の前記封口板側の端面に沿って伸びている領域であり、
   ここで前記第３領域が前記一対の移動規制部材それぞれの前記移動規制面を構成している、電池。
2. 前記封口板の長手方向における一方および他方の端部近傍の領域であって、前記電極体の前記正極タブの外側および前記負極タブの外側のそれぞれに、前記移動規制面が配置されている、請求項１に記載の電池。
3. 前記一対の移動規制部材それぞれの前記第１領域は、前記封口板に溶接されている、請求項１または２に記載の電池。