二次電池、車両、及び二次電池の製造方法
【課題】集電部材と、電極のタブ群とを連結する際にセパレータの機能が低下することを抑制できる二次電池、車両、及び二次電池の製造方法を提供すること。
【解決手段】セパレータ２７が介在された状態でシート状の正電極シート２８及び負電極シート２９が層状に形成されてなる電極体２３を有する二次電池１０であって、電極体２３の端部に形成された複数の正電極タブ群２４と、相互に対向する複数の接合部３５，３６、及び当該接合部３５，３６同士を連結するベース部３３を含んで構成され、導電性材料からなる各接合部３５，３６には正電極タブ群２４のうちの少なくとも一つが連結される集電端子１７と、各接合部３５，３６の間に介挿される支持部材３７と、各接合部３５，３６と正電極タブ群２４とを貫通して支持部材３７に到達し、正電極タブ群２４と各接合部３５，３６とを連結するリベット３８，３９と、を備えた。
【解決手段】セパレータ２７が介在された状態でシート状の正電極シート２８及び負電極シート２９が層状に形成されてなる電極体２３を有する二次電池１０であって、電極体２３の端部に形成された複数の正電極タブ群２４と、相互に対向する複数の接合部３５，３６、及び当該接合部３５，３６同士を連結するベース部３３を含んで構成され、導電性材料からなる各接合部３５，３６には正電極タブ群２４のうちの少なくとも一つが連結される集電端子１７と、各接合部３５，３６の間に介挿される支持部材３７と、各接合部３５，３６と正電極タブ群２４とを貫通して支持部材３７に到達し、正電極タブ群２４と各接合部３５，３６とを連結するリベット３８，３９と、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池、車両、及び二次電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、二次電池としては、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などが知られている。このような二次電池は、例えば絶縁性を有するセパレータを介在させた状態で電極シート（電極）を捲回（積層）して電極体（電極群）を形成し、この電極体をケースに収納した構成とされている。そして、二次電池では、電極体の端部に形成されるタブ群と連結（接合）される集電部材を設けるとともに、この集電部材はケースから突出するように設けられる電極端子と電気的に接続されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２３６７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の二次電池では、電極シートと集電部材とを超音波接合により連結しているため、超音波（振動）によってシート状の電極（タブ群）から金属などの微粒子が発生し、この微粒子によって電極シートを絶縁しているセパレータの機能を低下させる虞がある。また、電極シートと集電部材とを溶接することも考えられるが、溶接を用いる場合には、電極シートや集電部材が溶融する際に飛散する金属などの微粒子（スパッタ）によってセパレータの機能を低下させる虞がある。
【０００５】
この発明は、上記従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、集電部材と、電極のタブ群とを連結する際にセパレータの機能が低下することを抑制できる二次電池、車両、及び二次電池の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、セパレータが介在された状態でシート状の電極が層状に形成されてなる電極群を有する二次電池であって、前記電極群の端部に形成された複数のタブ群と、板状に形成されるとともに相互に対向する複数の板状部及び当該板状部同士を連結するベース部を含んで構成され、導電性材料からなる各板状部には前記タブ群のうちの少なくとも一つが連結される集電部材と、前記板状部の間に介挿される支持部材と、前記板状部と前記タブ群とを貫通して前記支持部材に到達し、前記タブ群と前記板状部とを連結する連結部材と、を備えたことを要旨とする。
【０００７】
これによれば、集電部材に設けられた複数の板状部の間には、支持部材が介挿されているとともに、板状部とタブ群は、板状部とタブ群とを貫通して支持部材に到達する連結部材により連結されている。このため、超音波接合や溶接を用いる場合と比較してその製造時に金属などの微粒子が発生し難い。したがって、集電部材に電極のタブ群を連結する際にセパレータの機能が低下することを抑制できる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の二次電池において、前記連結部材はリベットであることを要旨とする。これによれば、連結部材としてリベットを用いることにより、タブ群と板状部とを容易に連結することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の二次電池において、前記リベットは、前記タブ群及び前記板状部を貫通した状態で前記支持部材と固相接合されていることを要旨とする。これによれば、リベットは、タブ群及び板状部を貫通した状態で支持部材と固相接合されていることから、タブ群と板状部とをより確実に連結することができる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の二次電池において、前記支持部材は、導電性材料からなることを要旨とする。これによれば、支持部材が導電性材料からなるため、集電部材における導電率を向上させ、充放電時における板状部での発熱を抑制することができる。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の二次電池において、前記タブ群は、前記板状部が対向する方向において前記各板状部をそれぞれ挟むように連結されていることを要旨とする。
【００１２】
これによれば、タブ群が各板状部をそれぞれ挟むように連結されていることから、板状部が対向する方向の外側、又は内側にのみタブ群を連結する場合と比較して、板状部における導電率を向上させ、充放電時における板状部での発熱を抑制することができる。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の二次電池において、前記連結部材としてのリベットは、前記支持部材に設けられた圧入穴に圧入して前記支持部材と固相接合されていることを要旨とする。
【００１４】
これによれば、リベットは、支持部材に設けられた圧入穴に圧入されることにより支持部材と固相接合されている。このため、リベットと支持部材とを固相接合させる位置を圧入穴により正確に位置決めすることができる。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、車両において請求項１〜６のいずれか１項に記載の二次電池を搭載したことを要旨とする。これによれば、集電部材に電極のタブ群を連結する際にセパレータの機能が低下することを抑制できる。そして、製造時に発生する金属などの微粒子が電極群に付着することを抑制し、車両における二次電池の使用時にセパレータの機能が低下することを抑制できる。したがって、二次電池の交換サイクルが短くなってしまうことを抑制できる。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、セパレータが介在された状態でシート状の電極が層状に形成されてなる電極群を有する二次電池の製造方法であって、集電部材に設けられ相互に対向する複数の板状部の間に、各板状部をその対向する方向の内側から支持するための支持部材を介挿し、前記対向する方向の外側から前記板状部と、前記電極群の端部に形成されたタブ群とを貫通して連結部材を前記支持部材に到達させ、導電性材料からなる前記各板状部と、前記タブ群とを連結することを要旨とする。
【００１７】
これによれば、集電部材に設けられた複数の板状部の間に支持部材を介挿させた状態で、各板状部が対向する方向の外側から、板状部とタブ群とを貫通して連結部材を支持部材に到達させ、各板状部とタブ群とを連結し、二次電池を製造できる。このため、超音波接合や溶接を用いる場合と比較して、その製造時に金属などの微粒子が発生し難い。したがって、集電部材に電極のタブ群を連結する際にセパレータの機能が低下することを抑制できる。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の二次電池の製造方法において、前記連結部材はリベットであり、前記リベットを前記タブ群及び前記板状部に貫通させつつ前記支持部材と固相接合させることを要旨とする。
【００１９】
これによれば、リベットをタブ群及び板状部に貫通させつつ支持部材と固相接合させることから、タブ群と板状部とを簡便に、かつより確実に連結することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、集電部材と、電極のタブ群とを連結する際にセパレータの機能が低下することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】リチウムイオン二次電池の模式断面図。
【図２】（ａ）は、リチウムイオン二次電池の左側面図、（ｂ）は、（ａ）に示すＡ−Ａ線部分拡大断面図。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、リチウムイオン二次電池の製造方法を模式的に示す部分拡大断面図。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、別の実施形態におけるリチウムイオン二次電池を模式的に示す部分拡大断面図。
【図５】別の実施形態におけるリチウムイオン二次電池の模式部分断面図。
【図６】図５に示すＢ−Ｂ線部分拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。
図１に示すように、リチウムイオン二次電池（以下、単に「二次電池」と示す）１０は、全体として扁平な略立方体状をなすケース１１を備えている。ケース１１は、有底略四角筒状に形成された本体部材１２、及び本体部材１２の開口部を覆う（密閉する）ように、本体部材１２に組み付けられる略矩形平板状をなす蓋部材１３から形成されている。本体部材１２、及び蓋部材１３は、何れも金属（例えばステンレスやアルミニウムなど）から形成されている。以下、説明の便宜のため、図１で矢印Ｙ１に示すケース１１の長手方向を左右方向と示し、矢印Ｙ２に示すケース１１の高さ方向を上下方向と示す。また、図２（ａ）で矢印Ｙ３に示すケース１１の短手方向を前後方向と示す。
【００２３】
図１に示すように、蓋部材１３には、蓋部材１３の上面から略円柱状をなす正極端子１５及び負極端子１６が上方に向かって突出するように設けられている。また、蓋部材１３の下面（内面）には、金属（本実施形態ではアルミニウム）からなり、正極端子１５と電気的に接続された集電端子１７の基端（一端）が固定されている。また、蓋部材１３の下面（内面）には、金属（本実施形態では銅）からなり、負極端子１６と電気的に接続された集電端子１８の基端（一端）が固定されている。
【００２４】
また、ケース１１には、全体として左右方向（ケース１１の長手方向）に沿って延びる扁平な形状に形成された電極群としての電極体２３が、絶縁性のフィルムからなる絶縁袋１１ａに包まれた状態で収納されている。電極体２３は、セパレータ（隔膜）２７が介在された状態でシート状の電極が層状に形成されてなり、より詳しくは、セパレータ２７を介在させて、長尺の矩形シート状をなす電極としての正電極シート２８、及び長尺の矩形シート状をなす電極としての負電極シート２９を渦まき状に捲回することにより形成されている。正電極シート２８は、金属箔（本実施形態ではアルミニウム箔）に、正極活物質を塗布して形成されている一方で、負電極シート２９は、金属箔（本実施形態では銅箔）に負極活物質を塗布して形成されている。セパレータ２７は、絶縁性を有する樹脂材料（例えばポリエチレンなど）からなる長尺の多孔性シートとされている。なお、電極体２３では、最内周、及び最外周にセパレータ２７が配置されている。
【００２５】
また、正電極シート２８には、その左端から一定幅で正電極シート２８の長手方向に延びるように、正極活物質が塗布されていない非塗布領域２８ａが設定されているとともに、負電極シート２９には、その右端から一定幅で負電極シート２９の長手方向に延びるように、負極活物質が塗布されていない非塗布領域２９ａが設定されている。そして、本実施形態の正電極シート２８、及び負電極シート２９は、活物質が塗布された塗布領域Ｔを重ね合わせた状態で捲回されている。
【００２６】
これにより、電極体２３の左端部には、セパレータ２７を介在させない状態で、正電極シート２８の金属箔が層状をなす（積層された）タブ群としての正電極タブ群２４が形成される。より詳しく説明すると、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、本実施形態において電極体２３の左端部には、正電極シート２８の金属箔を前後方向に２分割することにより、前後方向に並ぶように２つの正電極タブ群２４が形成されている。
【００２７】
その一方で、電極体２３の右端部には、セパレータ２７を介在させない状態で、負電極シート２９の金属箔が層状をなす（積層された）負電極タブ群２５が形成される。より詳しく説明すると、本実施形態において電極体２３の右端部には、負電極シート２９の金属箔を前後方向に２分割することにより、前後方向に並ぶように２つの負電極タブ群２５が形成されている。したがって、本実施形態において電極体２３の端部には、複数のタブ群（正電極タブ群２４及び負電極タブ群２５）が形成されている。
【００２８】
そして、正電極タブ群２４は、前述した集電端子１７の先端（一端）と電気的に接続されている一方で、負電極タブ群２５は、前述した集電端子１８の先端（一端）と電気的に接続されている。また、ケース１１の内部には、液体状やゲル状の図示しない電解質が充填され、満たされている。
【００２９】
以下、本実施形態の二次電池１０において特徴的な、電極シートのタブ群と集電端子との連結構造（接合構造）について詳細に説明する。なお、本実施形態において、集電端子１７及び集電端子１８は、その形状が左右対称とされている。また、集電端子１７と正電極シート２８（正電極タブ群２４）との連結構造、及び集電端子１８と負電極シート２９（負電極タブ群２５）との連結構造は、左右対称とされている。したがって、以下の説明では、主に集電端子１７、及び集電端子１７と正電極シート２８との連結構造についてのみ詳しく説明し、集電端子１８、及び集電端子１８と負電極シート２９との連結構造については、同一符号を付すなどしてその説明を簡略化する。
【００３０】
集電端子１７は、導電性材料としての金属（本実施形態ではアルミニウム）からなる略矩形平板を例えばプレス加工などにより折り曲げて形成されている。集電端子１７は、左右方向に沿って延びる矩形平板状をなし正極端子１５と電気的に接続される接続部３０、及び左右方向における接続部３０の外側端から下方へ垂下された略矩形平板状をなす垂下部３１を備えている。そして、集電端子１７は、垂下部３１の下端に連設され、２つの正電極タブ群２４の間に挿入されるように配置される挿入部３２を備えている。
【００３１】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、挿入部３２は、上下方向に沿って延びる矩形平板状をなすベース部３３と、前後方向におけるベース部３３の両端部から左右方向における外側へ向かって延びる略矩形板状（壁状）をなす一対の板状部としての接合部３５，３６とから形成されている。即ち、集電端子１７は、相互に対向する複数の接合部３５，３６、及び当該接合部３５，３６同士を連結するベース部３３を含んで構成されている。そして、ベース部３３及び接合部３５，３６は、平面視においてコの字状に配置されている。なお、図２（ｂ）では、ケース１１及び絶縁袋１１ａの図示が省略されている。本実施形態において、各接合部３５，３６は、相互に対向して対をなしているとともに、相互に平行に配置されている。本実施形態では、前後方向が接合部３５，３６の対向する方向となる。
【００３２】
また、正面視における接合部３５の中央には、この接合部３５を前後方向（対向する方向）に貫通する貫通孔３５ａが形成されている一方で、正面視における接合部３６の中央には、この接合部３６を前後方向に貫通する貫通孔３６ａが形成されている。貫通孔３５ａ，３６ａは、正面視において互いに一致するように形成されている。接合部３５，３６の間には、各接合部３５，３６を前後方向の内側から支持するための支持部材３７が介挿されている。集電端子１７に介挿される支持部材３７は、導電性材料としての金属（本実施形態ではアルミニウム）からなり、その全体として略直方体状に形成されている。また、支持部材３７の前後方向に沿った長さは、接合部３５，３６の前後方向に沿った離間距離と一致（略一致）されており、接合部３５，３６の間に支持部材３７を介挿した状態では、前後方向における支持部材３７の両端面が接合部３５，３６に接するようになっている。
【００３３】
そして、接合部３５，３６には、その対向する方向（前後方向）の外側から、導電性材料としての金属（本実施形態ではアルミニウム）からなる連結部材としてのリベット３８，３９により正電極シート２８（正電極タブ群２４）がそれぞれ接する（当接する）ように連結（接合）されている。リベット３８は、円盤状をなす頭部３８ａと円柱状をなす軸部３８ｂとからなり、リベット３９は、円盤状をなす頭部３９ａと円柱状をなす軸部３９ｂとからなる。そして、リベット３８は、接合部３５及び接合部３５の前方に配置される正電極タブ群２４を貫通して支持部材３７に到達し、この支持部材３７に固相接合されている一方で、リベット３９は、接合部３６及び接合部３６の後方に配置される正電極タブ群２４を貫通して支持部材３７に到達し、支持部材３７と固相接合されている。換言すれば、リベット３８は、貫通孔３５ａ及び正電極タブ群２４を前後方向に貫通する貫通孔２４ａに挿通させた状態で、リベット３９は貫通孔３６ａ及び正電極タブ群２４を前後方向に貫通する貫通孔２４ｂに挿通させた状態で支持部材３７と固相接合されている。これにより、各正電極タブ群２４は、リベット３８，３９（頭部３８ａ，３９ａ）と、対応する接合部３５，３６とにそれぞれ挟持された状態で連結されるとともに、各正電極タブ群２４と集電端子１７とは、電気的に接続されている。
【００３４】
なお、図２（ｂ）に示すように、本実施形態の支持部材３７には、リベット３８，３９が固相接合される前の状態において、その前後方向における両端面にそれぞれ開口する接合穴３７ａが形成されている（二点鎖線で示す）。この接合穴３７ａの直径は、軸部３８ｂ，３９ｂの直径よりも僅かに大きく形成されている。また、図３（ｄ）に示すように、リベット３８の軸部３８ｂ、及びリベット３９の軸部３９ｂは、支持部材３７に固相接合される前の状態において、その先端部が尖った円錐状に形成されている。また、本実施形態の集電端子１８、集電端子１８に設けた接合部３５，３６に介挿される支持部材３７、及びこの支持部材３７に固相接合されるリベット３８，３９は、導電性材料としての金属（本実施形態では銅）から形成されている。
【００３５】
次に、二次電池１０の製造方法について、その作用を併せて説明する。
図１に示すように、セパレータ２７を介在させて正電極シート２８、及び負電極シート２９を渦まき状に捲回することにより積層した後、さらに前後方向からプレス（圧縮）することにより扁平な形状に成形して電極体２３を得る。このとき、正電極シート２８、及び負電極シート２９は、活物質の塗布領域Ｔを重ね合わせるとともに、この塗布領域Ｔに対応させてセパレータ２７を介在させた状態で捲回する。これにより、電極体２３の左端部には、正電極タブ群２４が形成され、電極体２３の右端部には、負電極タブ群２５が形成される。また、電極体２３を得る工程とは別の工程において、プレス加工などにより集電端子１７，１８を得るとともに、さらに別の工程において、例えば切削加工などにより支持部材３７を得る。
【００３６】
そして、電極体２３の正電極タブ群２４には、集電端子１７が連結（接合）され、電気的に接続されるとともに、負電極タブ群２５には、集電端子１８が連結（接合）され、電気的に接続される。なお、以下の説明では、集電端子１７と正電極タブ群２４との連結方法（接合方法）について詳しく説明し、連結に用いるリベット３８，３９、支持部材３７、及び集電端子１８の材質が何れも銅である点でのみ相違する集電端子１８と負電極タブ群２５との連結方法についてはその説明を省略する。
【００３７】
最初に、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、集電端子１７に設けた接合部３５，３６の間に支持部材３７を介挿させる。このとき、支持部材３７は、接合穴３７ａが貫通孔３５ａ、及び貫通孔３６ａにそれぞれ対応するように配置する。なお、前後方向における支持部材３７の両端面は、接合部３５，３６に接する。次に、図３（ｃ）に示すように、集電端子１７の挿入部３２を、ベース部３３側から２つの正電極タブ群２４（金属箔）の間に挿入する。この状態において、正電極タブ群２４には、貫通孔２４ａ，２４ｂが形成されていない。
【００３８】
続けて、図３（ｄ）に示すように、リベット３８の先端を貫通孔３５ａに対応させて配置するとともに、リベット３８の頭部３８ａ（基端）をハンマなどで叩き打つことにより、リベット３８を挿入部３２の前方に配置された正電極タブ群２４に貫通させつつ、即ち貫通孔２４ａを形成しつつ貫通孔３５ａに挿通させる。このとき、接合部３５は、支持部材３７によって支持されていることから、リベット３８を叩き打つ力により接合部３５が前後方向の内側に倒れ込むように変形してしまうことが抑制される。なお、接合部３６側には図示しない支持台などの冶具を配置して、集電端子１７及び正電極タブ群２４を支持するとよい。
【００３９】
そして、図３（ｅ）に示すように、リベット３８及び支持部材３７が同一種類の金属材料（本実施形態ではアルミニウム）で形成されていることから、接合穴３７ａにおいてリベット３８の先端部が支持部材３７と固相接合される。この状態において、正電極タブ群２４は、リベット３８の頭部３８ａと接合部３５との間で挟持され、強固に連結（接合）される。図３（ｄ）及び図３（ｅ）に示すように、リベット３９についてもリベット３８と同様、挿入部３２の後方に配置された正電極タブ群２４に貫通させつつ貫通孔３６ａに挿通させるとともに、接合穴３７ａにおいてリベット３８の先端部を支持部材３７と固相接合させる。
【００４０】
以上のようにして、接合部３５，３６及び正電極タブ群２４が連結され、電気的に接続される。また、集電端子１８及び負電極タブ群２５は、集電端子１７及び正電極タブ群２４の連結方法（接合方法）と同様にして連結させる。このように、本実施形態の二次電池１０では、リベット３８，３９を用いて集電端子１７と正電極タブ群２４とが接するように連結されるとともに、集電端子１８と負電極タブ群２５とが接するように連結される。このため、本実施形態では、超音波接合や溶接といった方法で連結する場合と比較して、集電端子１７，１８と、対応する正電極タブ群２４、及び負電極タブ群２５とを連結する際に、正電極タブ群２４、及び負電極タブ群２５から金属などの微粒子が発生することが好適に抑制される。このため、本実施形態では、金属などの微粒子によって、セパレータ２７に貫通孔や破断が生じ、絶縁性が低下するといったセパレータ２７の機能低下を好適に抑制できる。
【００４１】
その後、図１に示すように、集電端子１７には正極端子１５が電気的に接続される一方で、集電端子１８には負極端子１６が接続される。次に、集電端子１７及び集電端子１８が連結（接合）された電極体２３を、絶縁袋１１ａに収納するとともに、上方から本体部材１２に挿入する。そして、本体部材１２には、正極端子１５及び負極端子１６を上面から突出させつつ蓋部材１３が組み付けられるとともに、最終的に電解質が充填されて二次電池１０が完成される。
【００４２】
したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）二次電池１０では、集電端子１７に設けられた接合部３５，３６の間には、支持部材３７が介挿されているとともに、各接合部３５，３６と正電極タブ群２４は、接合部３５，３６と正電極タブ群２４とを貫通して支持部材３７にそれぞれ到達するリベット３８，３９により連結されている。また、集電端子１８と負電極タブ群２５との連結（接合）に関しても同様である。このため、超音波接合や溶接を用いる場合と比較してその製造時に金属などの微粒子が発生し難い。したがって、集電端子１７，１８に対応する各電極タブ群２４，２５を連結する際にセパレータ２７の機能が低下することを抑制できる。
【００４３】
（２）特に、接合部３５，３６に介挿した支持部材３７によって接合部３５，３６を支持することにより、新たに冶具を用意することなく、リベット３８，３９を叩き打つ力によって接合部３５，３６が変形することを抑制できる。したがって、接合部３５，３６と、対応する正電極タブ群２４及び負電極タブ群２５とを簡便に連結（接合）することができる。
【００４４】
（３）各リベット３８，３９を用いて正電極タブ群２４、及び負電極タブ群２５を対応する集電端子１７，１８に連結している。したがって、正電極タブ群２４及び負電極タブ群２５と、接合部３５，３６とを容易に連結することができる。
【００４５】
（４）各リベット３８，３９は、正電極タブ群２４及び接合部３５，３６、又は負電極タブ群２５及び接合部３５，３６を貫通した状態で支持部材３７と固相接合されていることから、各電極タブ群２４，２５と接合部３５，３６とをより確実に接合することができる。
【００４６】
（５）支持部材３７が導電性材料からなるため、集電端子１７，１８における導電率を向上させ、充放電時における接合部分（接合部３５，３６）での発熱を抑制することができる。
【００４７】
（６）集電端子１７に設けられた複数の接合部３５，３６の間に支持部材３７を介挿させた状態で、各接合部３５，３６が対向する方向の外側から、各接合部３５，３６と正電極タブ群２４とを貫通してリベット３８，３９を支持部材３７に到達させ、各接合部３５，３６と正電極タブ群２４とを連結し、二次電池１０を製造できる。また、集電端子１８と負電極タブ群２５との連結（接合）に関しても同様である。このため、超音波接合や溶接を用いる場合と比較して、その製造時に金属などの微粒子が発生し難い。したがって、集電端子１７，１８に対応する各電極タブ群２４，２５を連結する際にセパレータ２７の機能が低下することを抑制できる。
【００４８】
（７）リベット３８，３９を正電極タブ群２４及び接合部３５，３６、又は負電極タブ群２５及び接合部３５，３６に貫通させつつ支持部材３７と固相接合させることから、各電極タブ群２４，２５と接合部３５，３６とを簡便に、かつより確実に接合することができる。
【００４９】
（８）支持部材３７に接合穴３７ａを設けるとともに、この接合穴３７ａに対してリベット３８，３９の先端部を固相接合させている。このため、リベット３８，３９と支持部材３７との接合位置を位置決めできる。
【００５０】
（９）前後方向に沿った支持部材３７の長さは、接合部３５，３６の離間距離と一致（略一致）されている。したがって、支持部材３７と接合部３５，３６との間の隙間を少なくすることで、リベット３８，３９を叩き打つ際に接合部３５，３６が変形することを好適に抑制できる。
【００５１】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・ 図４（ａ）に示すように、各電極タブ群２４，２５は、各接合部３５，３６が対向する方向において各接合部３５，３６をそれぞれ挟むように連結されていてもよい。この場合には、正電極シート２８の金属箔を４分割して４つの正電極タブ群２４を設けるとともに、接合部３５，３６が対向する方向において各接合部３５，３６をそれぞれ正電極タブ群２４で挟むように連結（接合）すればよい。即ち、各接合部３５，３６には、タブ群のうちの少なくとも一つが接しておればよい。これによれば、接合部３５，３６が対向する方向の外側、又は内側にのみ正電極タブ群２４を配置する場合と比較して、接合部３５，３６と正電極タブ群２４との接合部分における電気抵抗を低減し、充放電時における接合部分での発熱を抑制することができる。さらに、この場合には、垂下部３１に連設されるベース部３３を左右方向における電極体２３の外側に配置するとともに、接合部３５，３６を左右方向における内側（電極体２３側）に向かって延びるように形成し、この接合部３５，３６を正電極タブ群２４の間に挿入するように配置するとよい。そして、接合部３５，３６が対向する方向において各接合部３５，３６をそれぞれ挟むように配置した正電極タブ群２４をリベット３８，３９でそれぞれ連結することで、本別例における二次電池１０を得ることができる。なお、集電端子１８と負電極タブ群２５との連結（接合）についても同様に変更できる。
【００５２】
・ 連結（接合）に用いるリベット３８，３９の本数を変更してもよい。例えば、図４（ｂ）に示すように、接合部３５と正電極タブ群２４を２本のリベット３８で連結してもよく、接合部３６と正電極タブ群２４を２本のリベット３９で連結してもよい。この場合には、垂下部３１に連設されるベース部３３を左右方向における電極体２３の外側に配置してもよく、正電極タブ群２４に挿入するように配置してもよい。さらに、正電極タブ群２４は、接合部３５，３６が対向する方向において各接合部３５，３６をそれぞれ挟むように連結されていてもよい。なお、集電端子１８と負電極タブ群２５との接合についても同様に変更できる。
【００５３】
・ 図４（ａ）において二点鎖線で示すように、接合穴３７ａに代えて、支持部材３７を前後方向（接合部３５，３６が対向する方向）に貫通する圧入穴としての貫通孔３７ｂを形成するとともに、この貫通孔３７ｂに対してリベット３８，３９の先端部を圧入することによりリベット３８，３９と支持部材３７とを固相接合させてもよい。これによれば、リベット３８，３９と支持部材３７とを固相接合させる位置を正確に位置決めすることができる。
【００５４】
・ 図５及び図６に示すように、電極体２３は、セパレータ２７を介在させて、矩形のシート状をなす正電極シート２８、及び同じく矩形のシート状をなす負電極シート２９を、前後方向（厚さ方向）に積層し、層状をなすように形成してもよい。この場合、各正電極シート２８において上端部の左方側には、略矩形となるように金属箔を上方に向かって延出させるとともに、この複数の金属箔を前後方向に２分割することにより２つの正電極タブ群２４を設ける。一方、各負電極シート２９において上端部の右方側には、略矩形となるように金属箔を上方に向かって延出させるとともに、この複数の金属箔を前後方向に２分割することにより２つの負電極タブ群２５を設ける。
【００５５】
また、集電端子１７には、接続部３０における左右方向の内側端に連設され、正電極タブ群２４の間に挿入されるように配置される挿入部３２を設ける一方で、集電端子１８には、接続部３０における左右方向の内側端に連設され、負電極タブ群２５の間に挿入されるように配置される挿入部３２を設ける。なお、本別例における挿入部３２は、ベース部３３における前後方向の両端部から各接合部３５，３６を立設して形成されている。そして、上記実施形態と同様に、接合部３５，３６の間に支持部材３７を介挿した状態で、各接合部３５，３６が対向する方向の外側から、各接合部３５，３６と正電極タブ群２４とを貫通してリベット３８，３９をそれぞれ支持部材３７に到達させ、各接合部３５，３６と正電極タブ群２４とを連結するとよい。また、集電端子１８と負電極タブ群２５との連結（接合）に関しても同様である。このような構成であっても、超音波接合や溶接を用いる場合と比較してその製造時に金属などの微粒子が発生し難い。したがって、集電端子１７，１８に対応する各電極タブ群２４，２５を連結する際にセパレータ２７の機能が低下することを抑制できる。
【００５６】
・ 電極体２３は、セパレータ２７を介在させて、正電極シート２８、及び負電極シート２９を蛇腹状に折り曲げることで層状をなすように形成してもよい。
・ 集電端子１７，１８の一方又は両方において、各接合部３５，３６を複数組、設けてもよい。
【００５７】
・ 接合穴３７ａは、その直径を軸部３８ｂ，３９ｂの直径より小さく形成してもよい。この場合、リベット３８，３９は圧入により支持部材３７に固相接合される。これによれば、リベット３８，３９と支持部材３７とを固相接合させる位置を正確に位置決めすることができる。
【００５８】
・ 正電極タブ群２４に予め前後方向に貫通する貫通孔２４ａ，２４ｂを設けておき、この貫通孔２４ａ，２４ｂを挿通させつつリベット３８，３９をそれぞれ支持部材３７に固相接合させてもよい。同様に負電極タブ群２５にも予め貫通孔を設けておき、この貫通孔を挿通させつつリベット３８，３９をそれぞれ支持部材３７に固相接合させてもよい。
【００５９】
・ 支持部材３７は、接合穴３７ａを設けない構成としてもよい。
・ 支持部材３７は、前後方向に延びる円柱状や六角柱（多角柱）状に形成してもよい。
【００６０】
・ 集電端子１７，１８、支持部材３７、及びリベット３８，３９は、相互に固相結合を可能な金属材料（導電性材料）であれば、その材料を適宜変更してもよい。
・ リベット３８，３９を同時に叩き打って支持部材３７に同時に固相接合させてもよい。
【００６１】
・ ケース１１は、全体として扁平な楕円形状に形成してもよい。この場合、本体部材１２は、有底の略楕円筒状に形成するとよい。また、ケース１１は、円柱状や直方体状など、扁平な形状でなくてもよい。
【００６２】
・ 二次電池１０はニッケル水素二次電池として具体化してもよい。
・ 上記実施形態の二次電池１０を車両（例えば産業車両や乗用車両など）に搭載し、車両に装備された発電機により充電する一方で、二次電池１０から供給する電力によりエアコン用のコンプレッサや、車輪を駆動するための電動モータ、或いはカーナビゲーションシステムなどの電装品を駆動してもよい。これによれば、二次電池１０の製造時に金属などの微粒子が電極体２３に付着することを抑制し、車両における二次電池１０の使用時にセパレータ２７の機能が低下することを抑制できる。したがって、二次電池１０の交換サイクルが短くなってしまうことを抑制できる。特に、二次電池１０から供給する電力により上記電動モータを駆動する場合、１の二次電池で走行可能な総走行距離が短くなってしまうことを好適に抑制できる。
【００６３】
以下、上述した実施形態から把握できる技術的思想を追記する。
（イ）セパレータが介在された状態でシート状の電極が層状に形成されてなる電極群の端部に形成されたタブ群と、集電部材と、を連結部材で連結する連結構造であって、前記集電部材は、相互に対向する複数の板状部、及び当該板状部同士を連結するベース部を含んで構成されるとともに、導電性材料からなる各板状部には前記タブ群のうちの少なくとも一つが接しており、前記板状部の間には支持部材が介挿され、前記連結部材は、前記板状部と前記タブ群とを貫通して前記支持部材に到達し、前記タブ群と前記板状部とを連結していることを特徴とする接合構造。
【符号の説明】
【００６４】
１０…二次電池、１７，１８…集電端子、２３…電極体、２４…正電極タブ群（タブ群）、２５…負電極タブ群（タブ群）、２７…セパレータ、２８…正電極シート（電極）、２９…負電極シート（電極）、３３…ベース部、３５，３６…接合部（板状部）、３７…支持部材、３７ｂ…貫通孔（圧入穴）、３８，３９…リベット（連結部材）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池、車両、及び二次電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、二次電池としては、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などが知られている。このような二次電池は、例えば絶縁性を有するセパレータを介在させた状態で電極シート（電極）を捲回（積層）して電極体（電極群）を形成し、この電極体をケースに収納した構成とされている。そして、二次電池では、電極体の端部に形成されるタブ群と連結（接合）される集電部材を設けるとともに、この集電部材はケースから突出するように設けられる電極端子と電気的に接続されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２３６７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の二次電池では、電極シートと集電部材とを超音波接合により連結しているため、超音波（振動）によってシート状の電極（タブ群）から金属などの微粒子が発生し、この微粒子によって電極シートを絶縁しているセパレータの機能を低下させる虞がある。また、電極シートと集電部材とを溶接することも考えられるが、溶接を用いる場合には、電極シートや集電部材が溶融する際に飛散する金属などの微粒子（スパッタ）によってセパレータの機能を低下させる虞がある。
【０００５】
この発明は、上記従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、集電部材と、電極のタブ群とを連結する際にセパレータの機能が低下することを抑制できる二次電池、車両、及び二次電池の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、セパレータが介在された状態でシート状の電極が層状に形成されてなる電極群を有する二次電池であって、前記電極群の端部に形成された複数のタブ群と、板状に形成されるとともに相互に対向する複数の板状部及び当該板状部同士を連結するベース部を含んで構成され、導電性材料からなる各板状部には前記タブ群のうちの少なくとも一つが連結される集電部材と、前記板状部の間に介挿される支持部材と、前記板状部と前記タブ群とを貫通して前記支持部材に到達し、前記タブ群と前記板状部とを連結する連結部材と、を備えたことを要旨とする。
【０００７】
これによれば、集電部材に設けられた複数の板状部の間には、支持部材が介挿されているとともに、板状部とタブ群は、板状部とタブ群とを貫通して支持部材に到達する連結部材により連結されている。このため、超音波接合や溶接を用いる場合と比較してその製造時に金属などの微粒子が発生し難い。したがって、集電部材に電極のタブ群を連結する際にセパレータの機能が低下することを抑制できる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の二次電池において、前記連結部材はリベットであることを要旨とする。これによれば、連結部材としてリベットを用いることにより、タブ群と板状部とを容易に連結することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の二次電池において、前記リベットは、前記タブ群及び前記板状部を貫通した状態で前記支持部材と固相接合されていることを要旨とする。これによれば、リベットは、タブ群及び板状部を貫通した状態で支持部材と固相接合されていることから、タブ群と板状部とをより確実に連結することができる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の二次電池において、前記支持部材は、導電性材料からなることを要旨とする。これによれば、支持部材が導電性材料からなるため、集電部材における導電率を向上させ、充放電時における板状部での発熱を抑制することができる。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の二次電池において、前記タブ群は、前記板状部が対向する方向において前記各板状部をそれぞれ挟むように連結されていることを要旨とする。
【００１２】
これによれば、タブ群が各板状部をそれぞれ挟むように連結されていることから、板状部が対向する方向の外側、又は内側にのみタブ群を連結する場合と比較して、板状部における導電率を向上させ、充放電時における板状部での発熱を抑制することができる。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の二次電池において、前記連結部材としてのリベットは、前記支持部材に設けられた圧入穴に圧入して前記支持部材と固相接合されていることを要旨とする。
【００１４】
これによれば、リベットは、支持部材に設けられた圧入穴に圧入されることにより支持部材と固相接合されている。このため、リベットと支持部材とを固相接合させる位置を圧入穴により正確に位置決めすることができる。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、車両において請求項１〜６のいずれか１項に記載の二次電池を搭載したことを要旨とする。これによれば、集電部材に電極のタブ群を連結する際にセパレータの機能が低下することを抑制できる。そして、製造時に発生する金属などの微粒子が電極群に付着することを抑制し、車両における二次電池の使用時にセパレータの機能が低下することを抑制できる。したがって、二次電池の交換サイクルが短くなってしまうことを抑制できる。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、セパレータが介在された状態でシート状の電極が層状に形成されてなる電極群を有する二次電池の製造方法であって、集電部材に設けられ相互に対向する複数の板状部の間に、各板状部をその対向する方向の内側から支持するための支持部材を介挿し、前記対向する方向の外側から前記板状部と、前記電極群の端部に形成されたタブ群とを貫通して連結部材を前記支持部材に到達させ、導電性材料からなる前記各板状部と、前記タブ群とを連結することを要旨とする。
【００１７】
これによれば、集電部材に設けられた複数の板状部の間に支持部材を介挿させた状態で、各板状部が対向する方向の外側から、板状部とタブ群とを貫通して連結部材を支持部材に到達させ、各板状部とタブ群とを連結し、二次電池を製造できる。このため、超音波接合や溶接を用いる場合と比較して、その製造時に金属などの微粒子が発生し難い。したがって、集電部材に電極のタブ群を連結する際にセパレータの機能が低下することを抑制できる。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の二次電池の製造方法において、前記連結部材はリベットであり、前記リベットを前記タブ群及び前記板状部に貫通させつつ前記支持部材と固相接合させることを要旨とする。
【００１９】
これによれば、リベットをタブ群及び板状部に貫通させつつ支持部材と固相接合させることから、タブ群と板状部とを簡便に、かつより確実に連結することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、集電部材と、電極のタブ群とを連結する際にセパレータの機能が低下することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】リチウムイオン二次電池の模式断面図。
【図２】（ａ）は、リチウムイオン二次電池の左側面図、（ｂ）は、（ａ）に示すＡ−Ａ線部分拡大断面図。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、リチウムイオン二次電池の製造方法を模式的に示す部分拡大断面図。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、別の実施形態におけるリチウムイオン二次電池を模式的に示す部分拡大断面図。
【図５】別の実施形態におけるリチウムイオン二次電池の模式部分断面図。
【図６】図５に示すＢ−Ｂ線部分拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。
図１に示すように、リチウムイオン二次電池（以下、単に「二次電池」と示す）１０は、全体として扁平な略立方体状をなすケース１１を備えている。ケース１１は、有底略四角筒状に形成された本体部材１２、及び本体部材１２の開口部を覆う（密閉する）ように、本体部材１２に組み付けられる略矩形平板状をなす蓋部材１３から形成されている。本体部材１２、及び蓋部材１３は、何れも金属（例えばステンレスやアルミニウムなど）から形成されている。以下、説明の便宜のため、図１で矢印Ｙ１に示すケース１１の長手方向を左右方向と示し、矢印Ｙ２に示すケース１１の高さ方向を上下方向と示す。また、図２（ａ）で矢印Ｙ３に示すケース１１の短手方向を前後方向と示す。
【００２３】
図１に示すように、蓋部材１３には、蓋部材１３の上面から略円柱状をなす正極端子１５及び負極端子１６が上方に向かって突出するように設けられている。また、蓋部材１３の下面（内面）には、金属（本実施形態ではアルミニウム）からなり、正極端子１５と電気的に接続された集電端子１７の基端（一端）が固定されている。また、蓋部材１３の下面（内面）には、金属（本実施形態では銅）からなり、負極端子１６と電気的に接続された集電端子１８の基端（一端）が固定されている。
【００２４】
また、ケース１１には、全体として左右方向（ケース１１の長手方向）に沿って延びる扁平な形状に形成された電極群としての電極体２３が、絶縁性のフィルムからなる絶縁袋１１ａに包まれた状態で収納されている。電極体２３は、セパレータ（隔膜）２７が介在された状態でシート状の電極が層状に形成されてなり、より詳しくは、セパレータ２７を介在させて、長尺の矩形シート状をなす電極としての正電極シート２８、及び長尺の矩形シート状をなす電極としての負電極シート２９を渦まき状に捲回することにより形成されている。正電極シート２８は、金属箔（本実施形態ではアルミニウム箔）に、正極活物質を塗布して形成されている一方で、負電極シート２９は、金属箔（本実施形態では銅箔）に負極活物質を塗布して形成されている。セパレータ２７は、絶縁性を有する樹脂材料（例えばポリエチレンなど）からなる長尺の多孔性シートとされている。なお、電極体２３では、最内周、及び最外周にセパレータ２７が配置されている。
【００２５】
また、正電極シート２８には、その左端から一定幅で正電極シート２８の長手方向に延びるように、正極活物質が塗布されていない非塗布領域２８ａが設定されているとともに、負電極シート２９には、その右端から一定幅で負電極シート２９の長手方向に延びるように、負極活物質が塗布されていない非塗布領域２９ａが設定されている。そして、本実施形態の正電極シート２８、及び負電極シート２９は、活物質が塗布された塗布領域Ｔを重ね合わせた状態で捲回されている。
【００２６】
これにより、電極体２３の左端部には、セパレータ２７を介在させない状態で、正電極シート２８の金属箔が層状をなす（積層された）タブ群としての正電極タブ群２４が形成される。より詳しく説明すると、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、本実施形態において電極体２３の左端部には、正電極シート２８の金属箔を前後方向に２分割することにより、前後方向に並ぶように２つの正電極タブ群２４が形成されている。
【００２７】
その一方で、電極体２３の右端部には、セパレータ２７を介在させない状態で、負電極シート２９の金属箔が層状をなす（積層された）負電極タブ群２５が形成される。より詳しく説明すると、本実施形態において電極体２３の右端部には、負電極シート２９の金属箔を前後方向に２分割することにより、前後方向に並ぶように２つの負電極タブ群２５が形成されている。したがって、本実施形態において電極体２３の端部には、複数のタブ群（正電極タブ群２４及び負電極タブ群２５）が形成されている。
【００２８】
そして、正電極タブ群２４は、前述した集電端子１７の先端（一端）と電気的に接続されている一方で、負電極タブ群２５は、前述した集電端子１８の先端（一端）と電気的に接続されている。また、ケース１１の内部には、液体状やゲル状の図示しない電解質が充填され、満たされている。
【００２９】
以下、本実施形態の二次電池１０において特徴的な、電極シートのタブ群と集電端子との連結構造（接合構造）について詳細に説明する。なお、本実施形態において、集電端子１７及び集電端子１８は、その形状が左右対称とされている。また、集電端子１７と正電極シート２８（正電極タブ群２４）との連結構造、及び集電端子１８と負電極シート２９（負電極タブ群２５）との連結構造は、左右対称とされている。したがって、以下の説明では、主に集電端子１７、及び集電端子１７と正電極シート２８との連結構造についてのみ詳しく説明し、集電端子１８、及び集電端子１８と負電極シート２９との連結構造については、同一符号を付すなどしてその説明を簡略化する。
【００３０】
集電端子１７は、導電性材料としての金属（本実施形態ではアルミニウム）からなる略矩形平板を例えばプレス加工などにより折り曲げて形成されている。集電端子１７は、左右方向に沿って延びる矩形平板状をなし正極端子１５と電気的に接続される接続部３０、及び左右方向における接続部３０の外側端から下方へ垂下された略矩形平板状をなす垂下部３１を備えている。そして、集電端子１７は、垂下部３１の下端に連設され、２つの正電極タブ群２４の間に挿入されるように配置される挿入部３２を備えている。
【００３１】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、挿入部３２は、上下方向に沿って延びる矩形平板状をなすベース部３３と、前後方向におけるベース部３３の両端部から左右方向における外側へ向かって延びる略矩形板状（壁状）をなす一対の板状部としての接合部３５，３６とから形成されている。即ち、集電端子１７は、相互に対向する複数の接合部３５，３６、及び当該接合部３５，３６同士を連結するベース部３３を含んで構成されている。そして、ベース部３３及び接合部３５，３６は、平面視においてコの字状に配置されている。なお、図２（ｂ）では、ケース１１及び絶縁袋１１ａの図示が省略されている。本実施形態において、各接合部３５，３６は、相互に対向して対をなしているとともに、相互に平行に配置されている。本実施形態では、前後方向が接合部３５，３６の対向する方向となる。
【００３２】
また、正面視における接合部３５の中央には、この接合部３５を前後方向（対向する方向）に貫通する貫通孔３５ａが形成されている一方で、正面視における接合部３６の中央には、この接合部３６を前後方向に貫通する貫通孔３６ａが形成されている。貫通孔３５ａ，３６ａは、正面視において互いに一致するように形成されている。接合部３５，３６の間には、各接合部３５，３６を前後方向の内側から支持するための支持部材３７が介挿されている。集電端子１７に介挿される支持部材３７は、導電性材料としての金属（本実施形態ではアルミニウム）からなり、その全体として略直方体状に形成されている。また、支持部材３７の前後方向に沿った長さは、接合部３５，３６の前後方向に沿った離間距離と一致（略一致）されており、接合部３５，３６の間に支持部材３７を介挿した状態では、前後方向における支持部材３７の両端面が接合部３５，３６に接するようになっている。
【００３３】
そして、接合部３５，３６には、その対向する方向（前後方向）の外側から、導電性材料としての金属（本実施形態ではアルミニウム）からなる連結部材としてのリベット３８，３９により正電極シート２８（正電極タブ群２４）がそれぞれ接する（当接する）ように連結（接合）されている。リベット３８は、円盤状をなす頭部３８ａと円柱状をなす軸部３８ｂとからなり、リベット３９は、円盤状をなす頭部３９ａと円柱状をなす軸部３９ｂとからなる。そして、リベット３８は、接合部３５及び接合部３５の前方に配置される正電極タブ群２４を貫通して支持部材３７に到達し、この支持部材３７に固相接合されている一方で、リベット３９は、接合部３６及び接合部３６の後方に配置される正電極タブ群２４を貫通して支持部材３７に到達し、支持部材３７と固相接合されている。換言すれば、リベット３８は、貫通孔３５ａ及び正電極タブ群２４を前後方向に貫通する貫通孔２４ａに挿通させた状態で、リベット３９は貫通孔３６ａ及び正電極タブ群２４を前後方向に貫通する貫通孔２４ｂに挿通させた状態で支持部材３７と固相接合されている。これにより、各正電極タブ群２４は、リベット３８，３９（頭部３８ａ，３９ａ）と、対応する接合部３５，３６とにそれぞれ挟持された状態で連結されるとともに、各正電極タブ群２４と集電端子１７とは、電気的に接続されている。
【００３４】
なお、図２（ｂ）に示すように、本実施形態の支持部材３７には、リベット３８，３９が固相接合される前の状態において、その前後方向における両端面にそれぞれ開口する接合穴３７ａが形成されている（二点鎖線で示す）。この接合穴３７ａの直径は、軸部３８ｂ，３９ｂの直径よりも僅かに大きく形成されている。また、図３（ｄ）に示すように、リベット３８の軸部３８ｂ、及びリベット３９の軸部３９ｂは、支持部材３７に固相接合される前の状態において、その先端部が尖った円錐状に形成されている。また、本実施形態の集電端子１８、集電端子１８に設けた接合部３５，３６に介挿される支持部材３７、及びこの支持部材３７に固相接合されるリベット３８，３９は、導電性材料としての金属（本実施形態では銅）から形成されている。
【００３５】
次に、二次電池１０の製造方法について、その作用を併せて説明する。
図１に示すように、セパレータ２７を介在させて正電極シート２８、及び負電極シート２９を渦まき状に捲回することにより積層した後、さらに前後方向からプレス（圧縮）することにより扁平な形状に成形して電極体２３を得る。このとき、正電極シート２８、及び負電極シート２９は、活物質の塗布領域Ｔを重ね合わせるとともに、この塗布領域Ｔに対応させてセパレータ２７を介在させた状態で捲回する。これにより、電極体２３の左端部には、正電極タブ群２４が形成され、電極体２３の右端部には、負電極タブ群２５が形成される。また、電極体２３を得る工程とは別の工程において、プレス加工などにより集電端子１７，１８を得るとともに、さらに別の工程において、例えば切削加工などにより支持部材３７を得る。
【００３６】
そして、電極体２３の正電極タブ群２４には、集電端子１７が連結（接合）され、電気的に接続されるとともに、負電極タブ群２５には、集電端子１８が連結（接合）され、電気的に接続される。なお、以下の説明では、集電端子１７と正電極タブ群２４との連結方法（接合方法）について詳しく説明し、連結に用いるリベット３８，３９、支持部材３７、及び集電端子１８の材質が何れも銅である点でのみ相違する集電端子１８と負電極タブ群２５との連結方法についてはその説明を省略する。
【００３７】
最初に、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、集電端子１７に設けた接合部３５，３６の間に支持部材３７を介挿させる。このとき、支持部材３７は、接合穴３７ａが貫通孔３５ａ、及び貫通孔３６ａにそれぞれ対応するように配置する。なお、前後方向における支持部材３７の両端面は、接合部３５，３６に接する。次に、図３（ｃ）に示すように、集電端子１７の挿入部３２を、ベース部３３側から２つの正電極タブ群２４（金属箔）の間に挿入する。この状態において、正電極タブ群２４には、貫通孔２４ａ，２４ｂが形成されていない。
【００３８】
続けて、図３（ｄ）に示すように、リベット３８の先端を貫通孔３５ａに対応させて配置するとともに、リベット３８の頭部３８ａ（基端）をハンマなどで叩き打つことにより、リベット３８を挿入部３２の前方に配置された正電極タブ群２４に貫通させつつ、即ち貫通孔２４ａを形成しつつ貫通孔３５ａに挿通させる。このとき、接合部３５は、支持部材３７によって支持されていることから、リベット３８を叩き打つ力により接合部３５が前後方向の内側に倒れ込むように変形してしまうことが抑制される。なお、接合部３６側には図示しない支持台などの冶具を配置して、集電端子１７及び正電極タブ群２４を支持するとよい。
【００３９】
そして、図３（ｅ）に示すように、リベット３８及び支持部材３７が同一種類の金属材料（本実施形態ではアルミニウム）で形成されていることから、接合穴３７ａにおいてリベット３８の先端部が支持部材３７と固相接合される。この状態において、正電極タブ群２４は、リベット３８の頭部３８ａと接合部３５との間で挟持され、強固に連結（接合）される。図３（ｄ）及び図３（ｅ）に示すように、リベット３９についてもリベット３８と同様、挿入部３２の後方に配置された正電極タブ群２４に貫通させつつ貫通孔３６ａに挿通させるとともに、接合穴３７ａにおいてリベット３８の先端部を支持部材３７と固相接合させる。
【００４０】
以上のようにして、接合部３５，３６及び正電極タブ群２４が連結され、電気的に接続される。また、集電端子１８及び負電極タブ群２５は、集電端子１７及び正電極タブ群２４の連結方法（接合方法）と同様にして連結させる。このように、本実施形態の二次電池１０では、リベット３８，３９を用いて集電端子１７と正電極タブ群２４とが接するように連結されるとともに、集電端子１８と負電極タブ群２５とが接するように連結される。このため、本実施形態では、超音波接合や溶接といった方法で連結する場合と比較して、集電端子１７，１８と、対応する正電極タブ群２４、及び負電極タブ群２５とを連結する際に、正電極タブ群２４、及び負電極タブ群２５から金属などの微粒子が発生することが好適に抑制される。このため、本実施形態では、金属などの微粒子によって、セパレータ２７に貫通孔や破断が生じ、絶縁性が低下するといったセパレータ２７の機能低下を好適に抑制できる。
【００４１】
その後、図１に示すように、集電端子１７には正極端子１５が電気的に接続される一方で、集電端子１８には負極端子１６が接続される。次に、集電端子１７及び集電端子１８が連結（接合）された電極体２３を、絶縁袋１１ａに収納するとともに、上方から本体部材１２に挿入する。そして、本体部材１２には、正極端子１５及び負極端子１６を上面から突出させつつ蓋部材１３が組み付けられるとともに、最終的に電解質が充填されて二次電池１０が完成される。
【００４２】
したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）二次電池１０では、集電端子１７に設けられた接合部３５，３６の間には、支持部材３７が介挿されているとともに、各接合部３５，３６と正電極タブ群２４は、接合部３５，３６と正電極タブ群２４とを貫通して支持部材３７にそれぞれ到達するリベット３８，３９により連結されている。また、集電端子１８と負電極タブ群２５との連結（接合）に関しても同様である。このため、超音波接合や溶接を用いる場合と比較してその製造時に金属などの微粒子が発生し難い。したがって、集電端子１７，１８に対応する各電極タブ群２４，２５を連結する際にセパレータ２７の機能が低下することを抑制できる。
【００４３】
（２）特に、接合部３５，３６に介挿した支持部材３７によって接合部３５，３６を支持することにより、新たに冶具を用意することなく、リベット３８，３９を叩き打つ力によって接合部３５，３６が変形することを抑制できる。したがって、接合部３５，３６と、対応する正電極タブ群２４及び負電極タブ群２５とを簡便に連結（接合）することができる。
【００４４】
（３）各リベット３８，３９を用いて正電極タブ群２４、及び負電極タブ群２５を対応する集電端子１７，１８に連結している。したがって、正電極タブ群２４及び負電極タブ群２５と、接合部３５，３６とを容易に連結することができる。
【００４５】
（４）各リベット３８，３９は、正電極タブ群２４及び接合部３５，３６、又は負電極タブ群２５及び接合部３５，３６を貫通した状態で支持部材３７と固相接合されていることから、各電極タブ群２４，２５と接合部３５，３６とをより確実に接合することができる。
【００４６】
（５）支持部材３７が導電性材料からなるため、集電端子１７，１８における導電率を向上させ、充放電時における接合部分（接合部３５，３６）での発熱を抑制することができる。
【００４７】
（６）集電端子１７に設けられた複数の接合部３５，３６の間に支持部材３７を介挿させた状態で、各接合部３５，３６が対向する方向の外側から、各接合部３５，３６と正電極タブ群２４とを貫通してリベット３８，３９を支持部材３７に到達させ、各接合部３５，３６と正電極タブ群２４とを連結し、二次電池１０を製造できる。また、集電端子１８と負電極タブ群２５との連結（接合）に関しても同様である。このため、超音波接合や溶接を用いる場合と比較して、その製造時に金属などの微粒子が発生し難い。したがって、集電端子１７，１８に対応する各電極タブ群２４，２５を連結する際にセパレータ２７の機能が低下することを抑制できる。
【００４８】
（７）リベット３８，３９を正電極タブ群２４及び接合部３５，３６、又は負電極タブ群２５及び接合部３５，３６に貫通させつつ支持部材３７と固相接合させることから、各電極タブ群２４，２５と接合部３５，３６とを簡便に、かつより確実に接合することができる。
【００４９】
（８）支持部材３７に接合穴３７ａを設けるとともに、この接合穴３７ａに対してリベット３８，３９の先端部を固相接合させている。このため、リベット３８，３９と支持部材３７との接合位置を位置決めできる。
【００５０】
（９）前後方向に沿った支持部材３７の長さは、接合部３５，３６の離間距離と一致（略一致）されている。したがって、支持部材３７と接合部３５，３６との間の隙間を少なくすることで、リベット３８，３９を叩き打つ際に接合部３５，３６が変形することを好適に抑制できる。
【００５１】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・ 図４（ａ）に示すように、各電極タブ群２４，２５は、各接合部３５，３６が対向する方向において各接合部３５，３６をそれぞれ挟むように連結されていてもよい。この場合には、正電極シート２８の金属箔を４分割して４つの正電極タブ群２４を設けるとともに、接合部３５，３６が対向する方向において各接合部３５，３６をそれぞれ正電極タブ群２４で挟むように連結（接合）すればよい。即ち、各接合部３５，３６には、タブ群のうちの少なくとも一つが接しておればよい。これによれば、接合部３５，３６が対向する方向の外側、又は内側にのみ正電極タブ群２４を配置する場合と比較して、接合部３５，３６と正電極タブ群２４との接合部分における電気抵抗を低減し、充放電時における接合部分での発熱を抑制することができる。さらに、この場合には、垂下部３１に連設されるベース部３３を左右方向における電極体２３の外側に配置するとともに、接合部３５，３６を左右方向における内側（電極体２３側）に向かって延びるように形成し、この接合部３５，３６を正電極タブ群２４の間に挿入するように配置するとよい。そして、接合部３５，３６が対向する方向において各接合部３５，３６をそれぞれ挟むように配置した正電極タブ群２４をリベット３８，３９でそれぞれ連結することで、本別例における二次電池１０を得ることができる。なお、集電端子１８と負電極タブ群２５との連結（接合）についても同様に変更できる。
【００５２】
・ 連結（接合）に用いるリベット３８，３９の本数を変更してもよい。例えば、図４（ｂ）に示すように、接合部３５と正電極タブ群２４を２本のリベット３８で連結してもよく、接合部３６と正電極タブ群２４を２本のリベット３９で連結してもよい。この場合には、垂下部３１に連設されるベース部３３を左右方向における電極体２３の外側に配置してもよく、正電極タブ群２４に挿入するように配置してもよい。さらに、正電極タブ群２４は、接合部３５，３６が対向する方向において各接合部３５，３６をそれぞれ挟むように連結されていてもよい。なお、集電端子１８と負電極タブ群２５との接合についても同様に変更できる。
【００５３】
・ 図４（ａ）において二点鎖線で示すように、接合穴３７ａに代えて、支持部材３７を前後方向（接合部３５，３６が対向する方向）に貫通する圧入穴としての貫通孔３７ｂを形成するとともに、この貫通孔３７ｂに対してリベット３８，３９の先端部を圧入することによりリベット３８，３９と支持部材３７とを固相接合させてもよい。これによれば、リベット３８，３９と支持部材３７とを固相接合させる位置を正確に位置決めすることができる。
【００５４】
・ 図５及び図６に示すように、電極体２３は、セパレータ２７を介在させて、矩形のシート状をなす正電極シート２８、及び同じく矩形のシート状をなす負電極シート２９を、前後方向（厚さ方向）に積層し、層状をなすように形成してもよい。この場合、各正電極シート２８において上端部の左方側には、略矩形となるように金属箔を上方に向かって延出させるとともに、この複数の金属箔を前後方向に２分割することにより２つの正電極タブ群２４を設ける。一方、各負電極シート２９において上端部の右方側には、略矩形となるように金属箔を上方に向かって延出させるとともに、この複数の金属箔を前後方向に２分割することにより２つの負電極タブ群２５を設ける。
【００５５】
また、集電端子１７には、接続部３０における左右方向の内側端に連設され、正電極タブ群２４の間に挿入されるように配置される挿入部３２を設ける一方で、集電端子１８には、接続部３０における左右方向の内側端に連設され、負電極タブ群２５の間に挿入されるように配置される挿入部３２を設ける。なお、本別例における挿入部３２は、ベース部３３における前後方向の両端部から各接合部３５，３６を立設して形成されている。そして、上記実施形態と同様に、接合部３５，３６の間に支持部材３７を介挿した状態で、各接合部３５，３６が対向する方向の外側から、各接合部３５，３６と正電極タブ群２４とを貫通してリベット３８，３９をそれぞれ支持部材３７に到達させ、各接合部３５，３６と正電極タブ群２４とを連結するとよい。また、集電端子１８と負電極タブ群２５との連結（接合）に関しても同様である。このような構成であっても、超音波接合や溶接を用いる場合と比較してその製造時に金属などの微粒子が発生し難い。したがって、集電端子１７，１８に対応する各電極タブ群２４，２５を連結する際にセパレータ２７の機能が低下することを抑制できる。
【００５６】
・ 電極体２３は、セパレータ２７を介在させて、正電極シート２８、及び負電極シート２９を蛇腹状に折り曲げることで層状をなすように形成してもよい。
・ 集電端子１７，１８の一方又は両方において、各接合部３５，３６を複数組、設けてもよい。
【００５７】
・ 接合穴３７ａは、その直径を軸部３８ｂ，３９ｂの直径より小さく形成してもよい。この場合、リベット３８，３９は圧入により支持部材３７に固相接合される。これによれば、リベット３８，３９と支持部材３７とを固相接合させる位置を正確に位置決めすることができる。
【００５８】
・ 正電極タブ群２４に予め前後方向に貫通する貫通孔２４ａ，２４ｂを設けておき、この貫通孔２４ａ，２４ｂを挿通させつつリベット３８，３９をそれぞれ支持部材３７に固相接合させてもよい。同様に負電極タブ群２５にも予め貫通孔を設けておき、この貫通孔を挿通させつつリベット３８，３９をそれぞれ支持部材３７に固相接合させてもよい。
【００５９】
・ 支持部材３７は、接合穴３７ａを設けない構成としてもよい。
・ 支持部材３７は、前後方向に延びる円柱状や六角柱（多角柱）状に形成してもよい。
【００６０】
・ 集電端子１７，１８、支持部材３７、及びリベット３８，３９は、相互に固相結合を可能な金属材料（導電性材料）であれば、その材料を適宜変更してもよい。
・ リベット３８，３９を同時に叩き打って支持部材３７に同時に固相接合させてもよい。
【００６１】
・ ケース１１は、全体として扁平な楕円形状に形成してもよい。この場合、本体部材１２は、有底の略楕円筒状に形成するとよい。また、ケース１１は、円柱状や直方体状など、扁平な形状でなくてもよい。
【００６２】
・ 二次電池１０はニッケル水素二次電池として具体化してもよい。
・ 上記実施形態の二次電池１０を車両（例えば産業車両や乗用車両など）に搭載し、車両に装備された発電機により充電する一方で、二次電池１０から供給する電力によりエアコン用のコンプレッサや、車輪を駆動するための電動モータ、或いはカーナビゲーションシステムなどの電装品を駆動してもよい。これによれば、二次電池１０の製造時に金属などの微粒子が電極体２３に付着することを抑制し、車両における二次電池１０の使用時にセパレータ２７の機能が低下することを抑制できる。したがって、二次電池１０の交換サイクルが短くなってしまうことを抑制できる。特に、二次電池１０から供給する電力により上記電動モータを駆動する場合、１の二次電池で走行可能な総走行距離が短くなってしまうことを好適に抑制できる。
【００６３】
以下、上述した実施形態から把握できる技術的思想を追記する。
（イ）セパレータが介在された状態でシート状の電極が層状に形成されてなる電極群の端部に形成されたタブ群と、集電部材と、を連結部材で連結する連結構造であって、前記集電部材は、相互に対向する複数の板状部、及び当該板状部同士を連結するベース部を含んで構成されるとともに、導電性材料からなる各板状部には前記タブ群のうちの少なくとも一つが接しており、前記板状部の間には支持部材が介挿され、前記連結部材は、前記板状部と前記タブ群とを貫通して前記支持部材に到達し、前記タブ群と前記板状部とを連結していることを特徴とする接合構造。
【符号の説明】
【００６４】
１０…二次電池、１７，１８…集電端子、２３…電極体、２４…正電極タブ群（タブ群）、２５…負電極タブ群（タブ群）、２７…セパレータ、２８…正電極シート（電極）、２９…負電極シート（電極）、３３…ベース部、３５，３６…接合部（板状部）、３７…支持部材、３７ｂ…貫通孔（圧入穴）、３８，３９…リベット（連結部材）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータが介在された状態でシート状の電極が層状に形成されてなる電極群を有する二次電池であって、
前記電極群の端部に形成された複数のタブ群と、
相互に対向する複数の板状部、及び当該板状部同士を連結するベース部を含んで構成され、導電性材料からなる各板状部には前記タブ群のうちの少なくとも一つが連結される集電部材と、
前記板状部の間に介挿される支持部材と、
前記板状部と前記タブ群とを貫通して前記支持部材に到達し、前記タブ群と前記板状部とを連結する連結部材と、を備えたことを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記連結部材はリベットであることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記リベットは、前記タブ群及び前記板状部を貫通した状態で前記支持部材と固相接合されていることを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記支持部材は、導電性材料からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項５】
前記タブ群は、前記板状部が対向する方向において前記各板状部をそれぞれ挟むように連結されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項６】
前記連結部材としてのリベットは、前記支持部材に設けられた圧入穴に圧入して前記支持部材と固相接合されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の二次電池を搭載したことを特徴とする車両。
【請求項８】
セパレータが介在された状態でシート状の電極が層状に形成されてなる電極群を有する二次電池の製造方法であって、
集電部材に設けられ相互に対向する複数の板状部の間に、各板状部をその対向する方向の内側から支持するための支持部材を介挿し、
前記対向する方向の外側から前記板状部と、前記電極群の端部に形成されたタブ群とを貫通して連結部材を前記支持部材に到達させ、導電性材料からなる前記各板状部と、前記タブ群とを連結することを特徴とする二次電池の製造方法。
【請求項９】
前記連結部材はリベットであり、
前記リベットを前記タブ群及び前記板状部に貫通させつつ前記支持部材と固相接合させることを特徴とする請求項８に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１】
セパレータが介在された状態でシート状の電極が層状に形成されてなる電極群を有する二次電池であって、
前記電極群の端部に形成された複数のタブ群と、
相互に対向する複数の板状部、及び当該板状部同士を連結するベース部を含んで構成され、導電性材料からなる各板状部には前記タブ群のうちの少なくとも一つが連結される集電部材と、
前記板状部の間に介挿される支持部材と、
前記板状部と前記タブ群とを貫通して前記支持部材に到達し、前記タブ群と前記板状部とを連結する連結部材と、を備えたことを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記連結部材はリベットであることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記リベットは、前記タブ群及び前記板状部を貫通した状態で前記支持部材と固相接合されていることを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記支持部材は、導電性材料からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項５】
前記タブ群は、前記板状部が対向する方向において前記各板状部をそれぞれ挟むように連結されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項６】
前記連結部材としてのリベットは、前記支持部材に設けられた圧入穴に圧入して前記支持部材と固相接合されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の二次電池を搭載したことを特徴とする車両。
【請求項８】
セパレータが介在された状態でシート状の電極が層状に形成されてなる電極群を有する二次電池の製造方法であって、
集電部材に設けられ相互に対向する複数の板状部の間に、各板状部をその対向する方向の内側から支持するための支持部材を介挿し、
前記対向する方向の外側から前記板状部と、前記電極群の端部に形成されたタブ群とを貫通して連結部材を前記支持部材に到達させ、導電性材料からなる前記各板状部と、前記タブ群とを連結することを特徴とする二次電池の製造方法。
【請求項９】
前記連結部材はリベットであり、
前記リベットを前記タブ群及び前記板状部に貫通させつつ前記支持部材と固相接合させることを特徴とする請求項８に記載の二次電池の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１０５６７１（Ｐ２０１３−１０５６７１Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４９９９２（Ｐ２０１１−２４９９９２）
【出願日】平成２３年１１月１５日（２０１１．１１．１５）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１５日（２０１１．１１．１５）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
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