二次電池及び二次電池の製造方法
【課題】電解液の液漏れの発生を確実に防止する。
【解決手段】二次電池１は、筐体２と、その筐体２の内部に設けられ、正極及び負極を有する電極体３と、筐体２に設けられ、電極体３の正極に電気的に接続された正極端子４と、筐体２に設けられ、電極体３の負極に電気的に接続された負極端子５と、筐体２の内部に設けられ、電極体３の正極と正極端子４との電気的な接続及び電極体３の負極と負極端子５との電気的な接続を可能に、電極体３を電解液と共に包み込む袋状の絶縁シート８とを備える。
【解決手段】二次電池１は、筐体２と、その筐体２の内部に設けられ、正極及び負極を有する電極体３と、筐体２に設けられ、電極体３の正極に電気的に接続された正極端子４と、筐体２に設けられ、電極体３の負極に電気的に接続された負極端子５と、筐体２の内部に設けられ、電極体３の正極と正極端子４との電気的な接続及び電極体３の負極と負極端子５との電気的な接続を可能に、電極体３を電解液と共に包み込む袋状の絶縁シート８とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、二次電池及び二次電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報端末機器やノート型パーソナルコンピュータなどのポータブル電子機器、さらに、ハイブリッド電気自動車などの車両の普及により、それらの動力電源に用いられる二次電池の需要は増大している。このような二次電池としては、例えば、溶接やカシメなどにより金属缶にキャップを接合した筐体を有する電池やラミネート材を筐体に用いた電池などが開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７１７３０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、前述の溶接やカシメにより金属缶にキャップを接合する場合には、その製造途中に溶接スパッタや粉塵などの金属粉が筺体内に混入することがあるため、完全な絶縁状態を形成することが困難であり、しばしば筐体に電食が生じ、溶接箇所などから液漏れが発生してしまう。
【０００５】
また、筐体にラミネート材を用いた場合には、筐体の強度が不足するため、電池固定時などにラミネート材の金属層や樹脂層にクラックが発生することがある。このため、金属層のクラックにより水分透過が生じるとともに、樹脂層のマイクロクラックなどにより絶縁が保てなくなり、金属層の電食が発生して液漏れが生じてしまう。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、電解液の液漏れの発生を確実に防止することができる二次電池及び二次電池の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態に係る二次電池は、筐体と、筐体の内部に設けられ、正極及び負極を有する電極体と、筐体に設けられ、電極体の正極に電気的に接続された正極端子と、筐体に設けられ、電極体の負極に電気的に接続された負極端子と、筐体の内部に設けられ、電極体の正極と正極端子との電気的な接続及び電極体の負極と負極端子との電気的な接続を可能に、電極体を電解液と共に包み込む袋状の絶縁シートとを備える。
【０００８】
実施形態に係る二次電池の製造方法は、蓋体に設けられた正極端子及び負極端子と電極体の正極及び負極とを同極同士で電気的に接続可能に、電極体を絶縁シートにより包み込む工程と、電極体を包み込んだ絶縁シートの周縁をその一部を除いて溶着し、電解液を注入するための注液口を形成しつつ絶縁シートを袋状に形成する工程と、袋状の絶縁シートの内部に注液口から電解液を注入する工程と、電解液が注入された袋状の絶縁シートの注液口を閉じる工程と、注液口が閉じられた袋状の絶縁シートを一端開口の容器本体内に設け、蓋体により容器本体の開口を塞ぎ、容器本体と蓋体とを接合する工程とを有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の一形態に係る二次電池の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す二次電池の一部を拡大して示す断面図である。
【図３】図１に示す二次電池の製造工程を説明するための斜視図である。
【図４】図１に示す二次電池の製造工程を説明するための第１の正面図である。
【図５】図１に示す二次電池の製造工程を説明するための第２の正面図である。
【図６】図１に示す二次電池の変形例１を示す断面図である。
【図７】図１に示す二次電池の変形例２を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の一形態について図面を参照して説明する。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態に係る二次電池１は、筐体２と、その筐体２内に設けられた電極体３と、筐体２に設けられた一対の正極端子４及び負極端子５と、電極体３と正極端子４とを電気的に接続する正極リード６と、電極体３と負極端子５とを電気的に接続する負極リード７と、電極体３を電解液と共に収容する袋状の絶縁シート８とを備えている。この二次電池１としては、例えば、リチウムイオン電池などの非水電解質二次電池が挙げられる。
【００１２】
筐体２は、扁平な直方体形状の外装容器であり、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金などの金属材料により形成されている。この筐体２は、上端（図１中）が開口する一端開口の容器本体２ａと、その容器本体２ａの開口を塞ぐ矩形板状の蓋体２ｂとを有しており、その蓋体２ｂが容器本体２ａに溶接されて気密及び液密に形成されている。
【００１３】
蓋体２ｂの中央部には、例えば矩形状の圧力開放弁２ｂ１が設けられている。この圧力開放弁２ｂ１は蓋体２ｂの一部が約半分程度の厚さに薄くされて形成されており、その薄い部分の上面中央部には刻印が形成されている。圧力開放弁２ｂ１は、異常発生などにより筐体２内にガスが生じ、筐体２の内圧が所定値以上に上昇した場合、開状態となって筐体２内のガスを放出し、筐体２の内圧を下げて二次電池１の破裂などの不具合を防止する。
【００１４】
電極体３は、表面が正極活物質により被膜されている正極集電体（正極）と表面が負極活物質により被膜されている負極集電体（負極）とがセパレータを介して巻回されて扁平形状に形成されている。この電極体３における巻回軸方向の両端部の一方が正極集電タブ３ａとして機能し、その他方が負極集電タブ３ｂとして機能する。なお、正極集電体や負極集電体としては、例えば、金属箔などが用いられる。
【００１５】
正極端子４は蓋体２ｂの長手方向の一端部に設けられており、負極端子５はその他端部に設けられている。これらの正極端子４及び負極端子５は、電極体３の巻回軸方向に圧力開閉弁２ｂ１を間にして並んでおり、金属などの導電性を有する材料により形成されている。正極端子４は、蓋体２ｂ及び絶縁シート８を貫通して延伸しており、正極リード６に固着されて電極体３の正極、すなわち正極集電タブ３ａに電気的に接続されている。同様に、負極端子５も、蓋体２ｂ及び絶縁シート８を貫通して延伸しており、負極リード７に固着されて電極体３の負極、すなわち負極集電タブ３ｂに電気的に接続されている。
【００１６】
正極端子４と蓋体２ｂとの間には、樹脂などの絶縁体である第１の枠体４ａと、樹脂やガラスなどの絶縁体、例えばガスケットと呼ばれる正極シール材４ｂとが設けられている（図２参照）。同様に、負極端子５と蓋体２ｂとの間にも、樹脂などの絶縁体である第２の枠体５ａと、合成樹脂やガラスなどの絶縁体、例えばガスケットと呼ばれる負極シール材５ｂとが設けられている。第１の枠体４ａ及び第２の枠体５ａは蓋体２ｂの上面に位置し、正極端子４及び負極端子５と筐体２との間を電気的に絶縁している。また、正極シール材４ｂ及び負極シール材５ｂは、蓋体２ｂとその蓋体２ｂとを貫通する正極端子４及び負極端子５との間に位置し、正極端子４及び負極端子５と筐体２との間を気密及び液密にシールすると共に電気的に絶縁している。
【００１７】
正極リード６は、金属などの導電性を有する材料により形成されており、電極体３の正極集電タブ３ａと正極端子４とを電気的に接続するリード部である。この正極リード６は、筐体２の天井面からその側面に沿って延伸し、正極集電タブ３ａを両側から挟み込む形状に形成されている。正極リード６の電極体３側の端部は超音波溶接により電極体３の正極集電タブ３ａに固着されている。なお、正極リード６の蓋体２ｂ側の端部には、正極端子穴６ａが形成されており、その正極端子穴６ａに正極端子４は嵌められて正極リード６に接合されている。
【００１８】
負極リード７は、金属などの導電性を有する材料により形成されており、電極体３の負極集電タブ３ｂと負極端子５とを電気的に接続するリード部である。この負極リード７は、筐体２の天井面からその側面に沿って延伸し、負極集電タブ３ｂを両側から挟み込む形状に形成されている。負極リード７の電極体３側の端部は超音波溶接により電極体３の負極集電タブ３ｂに固着されている。なお、負極リード７の蓋体２ｂ側の端部には、負極端子穴７ａが形成されており、その負極端子穴７ａに負極端子５は嵌められて負極リード７に接合されている。
【００１９】
絶縁シート８は、電極体３の正極と正極端子４との電気的な接続及び電極体３の負極と負極端子５との電気的な接続を可能に、電極体３、正極リード６及び負極リード７を電解液と共に包み込む袋状に形成されている。この袋状の絶縁シート８は筐体２の内部に収納されており、その袋状の絶縁シート８内には電解液が注入されている。絶縁シート８としては、絶縁性及び可撓性を有するシートであって、例えば、フィルム状の樹脂シートが用いられる。この樹脂シートの厚さは、例えば、１０μｍ〜０．５ｍｍ程度である。
【００２０】
この袋状の絶縁シート８は、正極端子４が貫通する正極貫通孔８ａと、負極端子５が貫通する負極貫通孔８ｂとを有しており、正極端子４と正極リード６との接続及び負極端子５と負極リード７との接続を可能にする構造に形成されている。正極端子４は、蓋体２ｂを貫通して正極貫通孔８ａを通り、正極リード６の正極端子穴６ａに嵌まっている。同様に、負極端子５も蓋体２ｂを貫通して負極貫通孔８ｂを通り、負極リード７の負極端子穴７ａに嵌まっている。また、袋状の絶縁シート８は正極シール材４ｂ及び負極シール材５ｂに溶着されている。これにより、絶縁シート８と正極シール材４ｂとの間や絶縁シート８と負極シール材５ｂとの間からの電解液の液漏れを防止することができる。
【００２１】
さらに、袋状の絶縁シート８は、その袋体の内圧が所定値以上になると開状態となる開放部８ｃ（図１中のドットパターン）を有している。この開放部８ｃは、異常発生などにより袋状の絶縁シート８内にガスが生じ、その内圧が所定値以上に上昇した場合、開状態となって袋状の絶縁シート８内のガスを放出し、その内圧を下げて絶縁シート８の破裂などの不具合を防止する。なお、袋状の絶縁シート８内から放出されたガスは筐体２内に溜ることになるが、筐体２の内圧が所定値に達すると、蓋体２ｂの圧力開放弁２ｂ１が開状態となり、そこから放出される。このとき、袋状の絶縁シート８内に留まっていたガスも、筐体２と絶縁シート８との間を流路として開放部８ｃから圧力開放弁２ｂ１まで流れて放出される。このようにガス流路が筐体２と絶縁シート８との間に確保されているので、スムーズなガス放出を実現することができる。
【００２２】
このような開放部８ｃは、絶縁シート８を袋状に形成する製造時の溶着力を部分的に弱くすることによって、あるいは、絶縁シート８の一部を薄くすることによって形成されるが、袋状の絶縁シート８の内圧が所定値以上になることに応じて開状態となれば、その構造は特に限定されるものではない。また、ガス流路は確保されているので、開放部８ｃの位置は、袋状の絶縁シート８のどの位置でも良いが、例えば、ガスの抜け時間短縮のため、蓋体２ｂの圧力開放弁２ｂ１に対向する位置でも良い。
【００２３】
次に、前述の二次電池１の製造工程（製造方法）について説明する。
【００２４】
製造工程は、絶縁シート８により電極体３を包む包袋工程と（図３参照）、電極体３を包んで袋状になった絶縁シート８の周縁における注液口１１以外の部分を溶着する溶着工程と（図４参照）、溶着後の絶縁シート８内に注液口１１から電解液を注入する注液工程と、注液後の絶縁シート８の注液口１１を閉じる閉工程と（図５参照）、最後に、筐体２を組んで溶接を行う接合工程とを有している。この製造工程の流れを順に説明する。
【００２５】
まず、図３に示すように、蓋体２ｂの表面から正極端子４及び負極端子５を蓋体２ｂに貫通させて取り付ける。このとき、第１の枠体４ａ及び正極シール材４ｂ、さらに、第２の枠体５ａ及び負極シール材５ｂ（いずれも図１参照）も設ける。
【００２６】
次に、矩形状の絶縁シート８を半分に折り曲げ、その絶縁シート８の正極貫通孔８ａに正極端子４の棒部分を通し、負極貫通孔８ｂに負極端子５の棒部分を通し、蓋体２ｂの裏面側に絶縁シート８を取り付ける。この状態で、絶縁シート８と正極シール材４ｂ及び負極シール材５ｂとを溶着する。
【００２７】
その後、折り曲げられた絶縁シート８の内側に正極リード６を挿入していき、その正極リード６の正極端子穴６ａと絶縁シート８の正極貫通孔８ａを通過した正極端子４の棒部分とを嵌め合わせる。同様に、折り曲げられた絶縁シート８の内側に負極リード７を挿入していき、その負極リード７の負極端子穴７ａと絶縁シート８の負極貫通孔８ｂを通過した負極端子５の棒部分とを嵌め合わせ、蓋体２ｂの裏面側に絶縁シート８を介して正極リード６及び負極リード７を取り付ける。
【００２８】
次に、蓋体２ｂの裏面に取り付けられた正極リード６により電極体３の正極集電タブ３ａを挟み込み、さらに、蓋体２ｂの裏面に取り付けられた負極リード７により電極体３の負極集電タブ３ｂを挟み込むように、正極リード６及び負極リード７と電極体３とを嵌め合わせる。この状態で、正極リード６の一対の脚部を超音波溶接により正極集電タブ３ａに固着し、同様に、負極リード７の一対の脚部を超音波溶接により負極集電タブ３ｂに固着する。ここで、正極リード６、負極リード７及び電極体３は、折り曲げられた絶縁シート８の内側に位置することになる。
【００２９】
その後、図４に示すように、半分に折り曲げられた絶縁シート８の周縁をその一部を除いて溶着し、電解液を注入するための注液口１１を形成しつつ絶縁シート８を袋状に形成する。この溶着により袋状になった絶縁シート８は、注液口１１に加え、その注液口１１の部分を除いて絶縁シート８の周縁に沿って延伸する帯状の溶着部１２（図４中のドットパターン）を有することになる。次いで、その袋状の絶縁シート８内に注液口１１から電解液を注入する。
【００３０】
注液完了後、図５に示すように、絶縁シート８の注液口１１を溶着し、注液口１１を閉じる。これにより、注液口１１が閉じられ、袋状の絶縁シート８は、注液口１１の部分も含んで絶縁シート８の周縁に沿って延伸する帯状の溶着部１２（図５中のドットパターン）を有することになる。この溶着部１２は、溶着により注液口１１が閉じられた溶着痕１３を有している。この溶着痕１３は、注液口１１を閉じる際に生じる痕であり、例えば、絶縁シート８を袋状にする溶着と注液口１１を閉じる溶着とにより重なる二重痕をその両端に有することになる。この二重痕は、溶融と凝固の工程を二回繰り返した箇所である。なお、前述の注液口１１の溶着では、注液口１１を溶着して閉じ、その溶着痕１３を袋状の絶縁シート８の内圧が所定値以上になると開状態となる開放部８ｃとしている。
【００３１】
次に、前述の袋状の絶縁シート８を容器本体２ａ内に挿入する前に、袋状の絶縁シート８の溶着部１２をラインＬ１〜Ｌ３で折り曲げる。なお、袋状の絶縁シート８の溶着部１２をラインＬ１〜Ｌ３で切断しても良いが、折り曲げを行った方が切断片や粉塵などの異物が発生することを防止することができる。ただし、折り曲げを行っても容器本体２ａ内に挿入することが不可能あるいは困難である場合には、袋状の絶縁シート８の溶着部１２をラインＬ１〜Ｌ３で切断する。この場合には、溶着部１２は切断痕（ラインＬ１〜Ｌ３で示す端部）を有することなる。
【００３２】
その後、溶着部１２が折り曲げられた、あるいは、切断された袋状の絶縁シート８（内部に電極体３、正極リード６、負極リード７及び電解液を収容している）を容器本体２ａ（図１参照）内に挿入しやすいように、電極体３の膨れを抑えるコイルプレスを行う。コイルプレス後、圧縮された袋状の絶縁シート８を容器本体２ａの開口からその内部に挿入して設け、同時に、蓋体２ｂにより容器本体２ａの開口を塞ぎ、最後に、容器本体２ａと蓋体２ｂとを溶接する。これにより、図１に示すような二次電池１が完成する。
【００３３】
このような製造工程において、容器本体２ａと蓋体２ｂとの溶接を行う場合には、電極体３や電解液などは袋状の絶縁シート８により包み込まれているため、溶接スパッタや粉塵などの金属粉が電極体３や電解液などに混入することを防止することが可能となる。また、袋状の絶縁シート８の注液口１１から注液を行い、その注液後に注液口１１を溶着するため、通常のように、蓋体２ｂに注液口を形成する必要も、その注液口を封止するための溶接を行う必要も無くなる。これにより、製造工程を簡略化することができる。さらに、袋状の絶縁シート８により電解液を包み込み、電解液が筐体２に直接接触することを防ぐことが可能となるため、二次電池１の使用時に筐体２にクラックなどが発生しても、筐体２の外に電解液が流出することを防ぐことができ、その結果、電解液による短絡を防ぐことができる。加えて、袋状の絶縁シート８を用いることによって、電極体３の正極集電タブ３ａや負極集電タブ３ｂ、正極リード６、負極リード７と、筐体２とを完全な絶縁状態に容易にすることができる。
【００３４】
また、通常の注液工程では、筐体２内に電極体３などを収納してから蓋体２ｂに形成された注液口から電解液を注入するが、このとき、筐体２内の電極体３はコイルプレスにより圧縮された状態で、さらに筐体２から圧力を受けている状態であるため、電極体３への液浸透性が低下してしまう。一方、本実施形態のように、袋状の絶縁シート８に注液を行う場合には、その絶縁シート８内の電極体３は圧縮されておらず、さらに、外部からの圧力を受けない状態であり、この状態で注液を行うことが可能である。このため、電極体３への液浸透性が通常の注液工程に比べ向上するので、短時間での注液を実現することができる。また、注液終了後に、電極体３の膨れを抑えるコイルプレスを行うことも可能であり、筐体２への電極体３の挿入性を向上させることもできる。
【００３５】
また、前述の袋状の絶縁シート８を容器本体２ａ内に挿入する前に、その袋状の絶縁シート８内の電極体３に対し、充電及び放電を繰り返すエージング（ならし運転）を行うことが可能である。この場合には、電極体３、正極リード６、負極リード７及び電解液を内蔵している袋状の絶縁シート８（図５参照）を他の密閉容器内に入れ、その密閉容器内でエージングを行う。この密閉容器は、水分透過を防ぐ金属性の容器である。この容器以外でも、密閉容器内に水分吸着剤を入れることで、袋状の絶縁シート８への水分影響を防止することも可能である。これは、袋状の絶縁シート８を乾燥状態で筐体２内に入れる必要があるためである。例えば、水滴などの水分を有する袋状の絶縁シート８をそのまま筐体２内に収容すると、筐体２内に水分が混入し、その水分影響による不具合が発生してしまう。
【００３６】
なお、エージングが行われると、そのエージングにより袋状の絶縁シート８の内部に多少ではあるがガスが発生する。このガスを絶縁シート８内から抜くガス抜きを行う際には、絶縁シート８の一部分に穴あけや一部切断により、その内部に発生したガスを放出するための放出口を形成してガス抜きを行い、その後、熱溶着や超音波溶着により放出口を封止する再封止を行う。この場合には、袋状の絶縁シート８は、図５に示すように、ガス抜きのために開けられた放出口が封止された封止痕１４を有することになる。このときの穴あけや一部切断の度合いを調整することで、その封止痕１４を開放部８ｃとして機能させることも可能である。なお、前述の袋状の絶縁シート８を容器本体２ａ内に挿入する前にエージングを行うことによって、通常の電池完成後にエージングを行う場合に比べ、エージングにより発生したガスを容易に取り除くことができる。
【００３７】
以上説明したように、前述の実施形態によれば、電極体３を電解液と共に包み込む袋状の絶縁シート８を設けることによって、電極体３や電解液などが袋状の絶縁シート８により包まれて筐体２内に収納されることになる。これにより、製造途中で溶接スパッタや粉塵などの金属粉が電極体３や電解液などに混入することが防止され、完全な絶縁状態を形成することが可能となるので、筐体２の電食を抑止し、電解液の液漏れの発生を確実に防止することができる。さらに、袋状の絶縁シート８により電解液を収容することで、電解液が筐体２に直接接触することが防止されるので、筐体２にクラックなどが発生しても、筐体２の外に電解液が流出することを確実に防ぐことができる。また、袋状の絶縁シート８は筐体２内に収納され、その筐体２により保護されているので、絶縁シート８の破損を抑止することが可能となり、さらに、その破損が発生しても筐体２が存在するため、電解液の液漏れの発生をより確実に防止することができる。
【００３８】
また、袋状の絶縁シート８は、正極シール材４ｂ及び負極シール材５ｂに溶着されている。これにより、絶縁シート８と正極シール材４ｂとの間や絶縁シート８と負極シール材５ｂとの間からの電解液の液漏れを防止することができる。さらに、製造工程途中で、絶縁シート８を正極シール材４ｂ及び負極シール材５ｂに溶着することによって、絶縁シート８が蓋体２ｂと一体となるため、絶縁シート８の取り扱いが容易となり、その後の工程作業を行いやすくすることができる。
【００３９】
また、袋状の絶縁シート８は、その内圧が所定値以上になると開状態となる開放部８ｃを有している。これにより、開放部８ｃは、異常発生などにより袋状の絶縁シート８内にガスが生じ、その袋状の絶縁シート８の内圧が所定値以上に上昇した場合、開状態となって袋状の絶縁シート８内のガスを放出するので、その絶縁シート８の内圧を下げて絶縁シート８の破裂などの不具合を防止することができる。
【００４０】
また、袋状の絶縁シート８は、その周縁に沿って延伸する帯状の溶着部１２を有しており、この溶着部１２がその延伸方向に沿って折り曲げられ、筐体２内に設けられている。この折り曲げにより袋状の絶縁シート８は小さくなるため、その袋状の絶縁シート８を筐体２内に容易に収納することができる。さらに、筐体２内に袋状の絶縁シート８を収納するため不要な部分を切断した場合に比べ、切断片や粉塵などの異物が発生することを防止することができる。
【００４１】
ただし、折り曲げを行っても筐体２内に収納することが不可能あるいは困難である場合には、溶着部１２をその延伸方向に沿って切断する。これにより、溶着部１２はその延伸方向に沿って延びる切断痕（ラインＬ１〜Ｌ３で示す端部）を有することになる。その結果、筐体２内に袋状の絶縁シート８を確実にまた容易に収納することができる。
【００４２】
また、袋状の絶縁シート８は、電解液を注入するための注液口１１が溶着により閉じられた溶着痕１３を有している。この溶着痕１３は注液口１１が溶着により閉じられたことを示す痕である。この溶着痕１３により注液口１１を確実に閉じることが可能となるので、電解液の液漏れの発生を確実に防止することができる。
【００４３】
また、袋状の絶縁シート８は、その内部に発生したガスを放出するための放出口が封止された封止痕１４を有している。この封止痕１４は、ガス抜きのために開けられた放出口が封止されたことを示す痕である。したがって、エージングなどで袋状の絶縁シート８内に発生したガスを放出口から確実に抜くことができ、その後、封止痕１４によりガス抜き用の放出口を確実に閉じることが可能となるので、電解液の液漏れの発生を確実に防止することができる。
【００４４】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００４５】
例えば、前述の実施形態では、正極シール材４ｂ及び負極シール材５ｂに絶縁シート８を溶着しているが、これに限るものではなく、変形例１として、図６に示すように、正極シール材４ｂ及び負極シール材５ｂと絶縁シート８とを一体に形成するようにしても良い。この場合には、絶縁シート８は、正極端子４と蓋体２ｂとの間を封止する正極シール部２１と、負極端子５と蓋体２ｂとの間を封止する負極シール部２２とを有することになる。このような一体成形により部品点数の削減及び工程作業の簡略化を実現することができる。
【００４６】
また、前述の実施形態では、袋状の絶縁シート８の周縁に注液口１１を形成しているが、これに限るものではなく、変形例２として、図７に示すように、袋状の絶縁シート８の一部を突出させてその部分に注液口１１を形成するようにしても良い。この場合には、袋状の絶縁シート８は、注液口１１を有する突出部３１を有することになる。この突出部３１は、例えば、袋状の絶縁シート８の角部から突出している。このような突出部３１の注液口１１から注液を行った後には、突出部３１の先端部３１ａを溶着する。この先端部３１ａが矩形状の溶着部となる。この状態でエージングを行い、その後、突出部３１を上に向け、ラインＬ４で切断して放出口を形成し、エージングにより袋状の絶縁シート８内に発生したガスを抜く。このガス抜き後には、放出口を塞ぐため、突出部３１の根元部３１ｂを溶着する。この根元部３１ｂが矩形状の溶着部となる。なお、このときの溶着力を調整することで、根元部３１ｂを開放部８ｃとしても機能させることが可能である。このような突出部３１を設けることによって、電解液の注液作業、さらに、ガス抜き及び封止作業を容易に行うことができる。
【００４７】
また、前述の実施形態では、正極シール材４ｂと負極シール材５ｂとを別体として設けているが、これに限るものではなく、例えば、それらを有する樹脂プレートとして一体に形成するようにしても良い。この場合には、樹脂プレートは筐体２の蓋体２ｂと絶縁シート８との間に存在することになり、絶縁シート８は樹脂プレートの裏面に溶着されることになる。この一体成形により部品点数の削減及び工程作業の簡略化を実現することができる。
【００４８】
なお、前述の実施形態に係る製造工程において注液口１１を閉じる工程では、注液口１１を溶着して閉じ、袋状の絶縁シート８の内圧が所定値以上になると開状態となる開放部８ｃとする。また、前述の実施形態に係る製造工程は、注液口１１が閉じられた袋状の絶縁シート８を容器本体２ａ内に設ける前に、注液口１１が閉じられた袋状の絶縁シート８の周縁に沿って延伸する帯状の溶着部１２をその延伸方向に沿って折り曲げる工程、あるいは、注液口１１が閉じられた袋状の絶縁シート８を容器本体２ａ内に設ける前に、注液口１１が閉じられた袋状の絶縁シート８の周縁に沿って延伸する帯状の溶着部１２をその延伸方向に沿って切断する工程を有する。また、注液口１１が閉じられた袋状の絶縁シート８を容器本体２ａ内に設ける前に、注液口１１が閉じられた袋状の絶縁シート８内の電極体３に対し、充電及び放電を繰り返すならし運転を行う工程、さらに、ならし運転を行った後、袋状の絶縁シート８の一部を開け、袋状の絶縁シート８の内部からガスを放出するための放出口を形成し、そのガスが放出された袋状の絶縁シート８の放出口を封止する工程を有する。
【符号の説明】
【００４９】
１…二次電池、２…筐体、３…電極体、４…正極端子、４ｂ…正極シール材、５…負極端子、５ｂ…負極シール材、８…絶縁シート、８ｃ…開放部、１１…注液口、１２…溶着部、１３…溶着痕、２１…正極シール部、２２…負極シール部
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、二次電池及び二次電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報端末機器やノート型パーソナルコンピュータなどのポータブル電子機器、さらに、ハイブリッド電気自動車などの車両の普及により、それらの動力電源に用いられる二次電池の需要は増大している。このような二次電池としては、例えば、溶接やカシメなどにより金属缶にキャップを接合した筐体を有する電池やラミネート材を筐体に用いた電池などが開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７１７３０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、前述の溶接やカシメにより金属缶にキャップを接合する場合には、その製造途中に溶接スパッタや粉塵などの金属粉が筺体内に混入することがあるため、完全な絶縁状態を形成することが困難であり、しばしば筐体に電食が生じ、溶接箇所などから液漏れが発生してしまう。
【０００５】
また、筐体にラミネート材を用いた場合には、筐体の強度が不足するため、電池固定時などにラミネート材の金属層や樹脂層にクラックが発生することがある。このため、金属層のクラックにより水分透過が生じるとともに、樹脂層のマイクロクラックなどにより絶縁が保てなくなり、金属層の電食が発生して液漏れが生じてしまう。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、電解液の液漏れの発生を確実に防止することができる二次電池及び二次電池の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態に係る二次電池は、筐体と、筐体の内部に設けられ、正極及び負極を有する電極体と、筐体に設けられ、電極体の正極に電気的に接続された正極端子と、筐体に設けられ、電極体の負極に電気的に接続された負極端子と、筐体の内部に設けられ、電極体の正極と正極端子との電気的な接続及び電極体の負極と負極端子との電気的な接続を可能に、電極体を電解液と共に包み込む袋状の絶縁シートとを備える。
【０００８】
実施形態に係る二次電池の製造方法は、蓋体に設けられた正極端子及び負極端子と電極体の正極及び負極とを同極同士で電気的に接続可能に、電極体を絶縁シートにより包み込む工程と、電極体を包み込んだ絶縁シートの周縁をその一部を除いて溶着し、電解液を注入するための注液口を形成しつつ絶縁シートを袋状に形成する工程と、袋状の絶縁シートの内部に注液口から電解液を注入する工程と、電解液が注入された袋状の絶縁シートの注液口を閉じる工程と、注液口が閉じられた袋状の絶縁シートを一端開口の容器本体内に設け、蓋体により容器本体の開口を塞ぎ、容器本体と蓋体とを接合する工程とを有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の一形態に係る二次電池の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す二次電池の一部を拡大して示す断面図である。
【図３】図１に示す二次電池の製造工程を説明するための斜視図である。
【図４】図１に示す二次電池の製造工程を説明するための第１の正面図である。
【図５】図１に示す二次電池の製造工程を説明するための第２の正面図である。
【図６】図１に示す二次電池の変形例１を示す断面図である。
【図７】図１に示す二次電池の変形例２を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の一形態について図面を参照して説明する。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態に係る二次電池１は、筐体２と、その筐体２内に設けられた電極体３と、筐体２に設けられた一対の正極端子４及び負極端子５と、電極体３と正極端子４とを電気的に接続する正極リード６と、電極体３と負極端子５とを電気的に接続する負極リード７と、電極体３を電解液と共に収容する袋状の絶縁シート８とを備えている。この二次電池１としては、例えば、リチウムイオン電池などの非水電解質二次電池が挙げられる。
【００１２】
筐体２は、扁平な直方体形状の外装容器であり、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金などの金属材料により形成されている。この筐体２は、上端（図１中）が開口する一端開口の容器本体２ａと、その容器本体２ａの開口を塞ぐ矩形板状の蓋体２ｂとを有しており、その蓋体２ｂが容器本体２ａに溶接されて気密及び液密に形成されている。
【００１３】
蓋体２ｂの中央部には、例えば矩形状の圧力開放弁２ｂ１が設けられている。この圧力開放弁２ｂ１は蓋体２ｂの一部が約半分程度の厚さに薄くされて形成されており、その薄い部分の上面中央部には刻印が形成されている。圧力開放弁２ｂ１は、異常発生などにより筐体２内にガスが生じ、筐体２の内圧が所定値以上に上昇した場合、開状態となって筐体２内のガスを放出し、筐体２の内圧を下げて二次電池１の破裂などの不具合を防止する。
【００１４】
電極体３は、表面が正極活物質により被膜されている正極集電体（正極）と表面が負極活物質により被膜されている負極集電体（負極）とがセパレータを介して巻回されて扁平形状に形成されている。この電極体３における巻回軸方向の両端部の一方が正極集電タブ３ａとして機能し、その他方が負極集電タブ３ｂとして機能する。なお、正極集電体や負極集電体としては、例えば、金属箔などが用いられる。
【００１５】
正極端子４は蓋体２ｂの長手方向の一端部に設けられており、負極端子５はその他端部に設けられている。これらの正極端子４及び負極端子５は、電極体３の巻回軸方向に圧力開閉弁２ｂ１を間にして並んでおり、金属などの導電性を有する材料により形成されている。正極端子４は、蓋体２ｂ及び絶縁シート８を貫通して延伸しており、正極リード６に固着されて電極体３の正極、すなわち正極集電タブ３ａに電気的に接続されている。同様に、負極端子５も、蓋体２ｂ及び絶縁シート８を貫通して延伸しており、負極リード７に固着されて電極体３の負極、すなわち負極集電タブ３ｂに電気的に接続されている。
【００１６】
正極端子４と蓋体２ｂとの間には、樹脂などの絶縁体である第１の枠体４ａと、樹脂やガラスなどの絶縁体、例えばガスケットと呼ばれる正極シール材４ｂとが設けられている（図２参照）。同様に、負極端子５と蓋体２ｂとの間にも、樹脂などの絶縁体である第２の枠体５ａと、合成樹脂やガラスなどの絶縁体、例えばガスケットと呼ばれる負極シール材５ｂとが設けられている。第１の枠体４ａ及び第２の枠体５ａは蓋体２ｂの上面に位置し、正極端子４及び負極端子５と筐体２との間を電気的に絶縁している。また、正極シール材４ｂ及び負極シール材５ｂは、蓋体２ｂとその蓋体２ｂとを貫通する正極端子４及び負極端子５との間に位置し、正極端子４及び負極端子５と筐体２との間を気密及び液密にシールすると共に電気的に絶縁している。
【００１７】
正極リード６は、金属などの導電性を有する材料により形成されており、電極体３の正極集電タブ３ａと正極端子４とを電気的に接続するリード部である。この正極リード６は、筐体２の天井面からその側面に沿って延伸し、正極集電タブ３ａを両側から挟み込む形状に形成されている。正極リード６の電極体３側の端部は超音波溶接により電極体３の正極集電タブ３ａに固着されている。なお、正極リード６の蓋体２ｂ側の端部には、正極端子穴６ａが形成されており、その正極端子穴６ａに正極端子４は嵌められて正極リード６に接合されている。
【００１８】
負極リード７は、金属などの導電性を有する材料により形成されており、電極体３の負極集電タブ３ｂと負極端子５とを電気的に接続するリード部である。この負極リード７は、筐体２の天井面からその側面に沿って延伸し、負極集電タブ３ｂを両側から挟み込む形状に形成されている。負極リード７の電極体３側の端部は超音波溶接により電極体３の負極集電タブ３ｂに固着されている。なお、負極リード７の蓋体２ｂ側の端部には、負極端子穴７ａが形成されており、その負極端子穴７ａに負極端子５は嵌められて負極リード７に接合されている。
【００１９】
絶縁シート８は、電極体３の正極と正極端子４との電気的な接続及び電極体３の負極と負極端子５との電気的な接続を可能に、電極体３、正極リード６及び負極リード７を電解液と共に包み込む袋状に形成されている。この袋状の絶縁シート８は筐体２の内部に収納されており、その袋状の絶縁シート８内には電解液が注入されている。絶縁シート８としては、絶縁性及び可撓性を有するシートであって、例えば、フィルム状の樹脂シートが用いられる。この樹脂シートの厚さは、例えば、１０μｍ〜０．５ｍｍ程度である。
【００２０】
この袋状の絶縁シート８は、正極端子４が貫通する正極貫通孔８ａと、負極端子５が貫通する負極貫通孔８ｂとを有しており、正極端子４と正極リード６との接続及び負極端子５と負極リード７との接続を可能にする構造に形成されている。正極端子４は、蓋体２ｂを貫通して正極貫通孔８ａを通り、正極リード６の正極端子穴６ａに嵌まっている。同様に、負極端子５も蓋体２ｂを貫通して負極貫通孔８ｂを通り、負極リード７の負極端子穴７ａに嵌まっている。また、袋状の絶縁シート８は正極シール材４ｂ及び負極シール材５ｂに溶着されている。これにより、絶縁シート８と正極シール材４ｂとの間や絶縁シート８と負極シール材５ｂとの間からの電解液の液漏れを防止することができる。
【００２１】
さらに、袋状の絶縁シート８は、その袋体の内圧が所定値以上になると開状態となる開放部８ｃ（図１中のドットパターン）を有している。この開放部８ｃは、異常発生などにより袋状の絶縁シート８内にガスが生じ、その内圧が所定値以上に上昇した場合、開状態となって袋状の絶縁シート８内のガスを放出し、その内圧を下げて絶縁シート８の破裂などの不具合を防止する。なお、袋状の絶縁シート８内から放出されたガスは筐体２内に溜ることになるが、筐体２の内圧が所定値に達すると、蓋体２ｂの圧力開放弁２ｂ１が開状態となり、そこから放出される。このとき、袋状の絶縁シート８内に留まっていたガスも、筐体２と絶縁シート８との間を流路として開放部８ｃから圧力開放弁２ｂ１まで流れて放出される。このようにガス流路が筐体２と絶縁シート８との間に確保されているので、スムーズなガス放出を実現することができる。
【００２２】
このような開放部８ｃは、絶縁シート８を袋状に形成する製造時の溶着力を部分的に弱くすることによって、あるいは、絶縁シート８の一部を薄くすることによって形成されるが、袋状の絶縁シート８の内圧が所定値以上になることに応じて開状態となれば、その構造は特に限定されるものではない。また、ガス流路は確保されているので、開放部８ｃの位置は、袋状の絶縁シート８のどの位置でも良いが、例えば、ガスの抜け時間短縮のため、蓋体２ｂの圧力開放弁２ｂ１に対向する位置でも良い。
【００２３】
次に、前述の二次電池１の製造工程（製造方法）について説明する。
【００２４】
製造工程は、絶縁シート８により電極体３を包む包袋工程と（図３参照）、電極体３を包んで袋状になった絶縁シート８の周縁における注液口１１以外の部分を溶着する溶着工程と（図４参照）、溶着後の絶縁シート８内に注液口１１から電解液を注入する注液工程と、注液後の絶縁シート８の注液口１１を閉じる閉工程と（図５参照）、最後に、筐体２を組んで溶接を行う接合工程とを有している。この製造工程の流れを順に説明する。
【００２５】
まず、図３に示すように、蓋体２ｂの表面から正極端子４及び負極端子５を蓋体２ｂに貫通させて取り付ける。このとき、第１の枠体４ａ及び正極シール材４ｂ、さらに、第２の枠体５ａ及び負極シール材５ｂ（いずれも図１参照）も設ける。
【００２６】
次に、矩形状の絶縁シート８を半分に折り曲げ、その絶縁シート８の正極貫通孔８ａに正極端子４の棒部分を通し、負極貫通孔８ｂに負極端子５の棒部分を通し、蓋体２ｂの裏面側に絶縁シート８を取り付ける。この状態で、絶縁シート８と正極シール材４ｂ及び負極シール材５ｂとを溶着する。
【００２７】
その後、折り曲げられた絶縁シート８の内側に正極リード６を挿入していき、その正極リード６の正極端子穴６ａと絶縁シート８の正極貫通孔８ａを通過した正極端子４の棒部分とを嵌め合わせる。同様に、折り曲げられた絶縁シート８の内側に負極リード７を挿入していき、その負極リード７の負極端子穴７ａと絶縁シート８の負極貫通孔８ｂを通過した負極端子５の棒部分とを嵌め合わせ、蓋体２ｂの裏面側に絶縁シート８を介して正極リード６及び負極リード７を取り付ける。
【００２８】
次に、蓋体２ｂの裏面に取り付けられた正極リード６により電極体３の正極集電タブ３ａを挟み込み、さらに、蓋体２ｂの裏面に取り付けられた負極リード７により電極体３の負極集電タブ３ｂを挟み込むように、正極リード６及び負極リード７と電極体３とを嵌め合わせる。この状態で、正極リード６の一対の脚部を超音波溶接により正極集電タブ３ａに固着し、同様に、負極リード７の一対の脚部を超音波溶接により負極集電タブ３ｂに固着する。ここで、正極リード６、負極リード７及び電極体３は、折り曲げられた絶縁シート８の内側に位置することになる。
【００２９】
その後、図４に示すように、半分に折り曲げられた絶縁シート８の周縁をその一部を除いて溶着し、電解液を注入するための注液口１１を形成しつつ絶縁シート８を袋状に形成する。この溶着により袋状になった絶縁シート８は、注液口１１に加え、その注液口１１の部分を除いて絶縁シート８の周縁に沿って延伸する帯状の溶着部１２（図４中のドットパターン）を有することになる。次いで、その袋状の絶縁シート８内に注液口１１から電解液を注入する。
【００３０】
注液完了後、図５に示すように、絶縁シート８の注液口１１を溶着し、注液口１１を閉じる。これにより、注液口１１が閉じられ、袋状の絶縁シート８は、注液口１１の部分も含んで絶縁シート８の周縁に沿って延伸する帯状の溶着部１２（図５中のドットパターン）を有することになる。この溶着部１２は、溶着により注液口１１が閉じられた溶着痕１３を有している。この溶着痕１３は、注液口１１を閉じる際に生じる痕であり、例えば、絶縁シート８を袋状にする溶着と注液口１１を閉じる溶着とにより重なる二重痕をその両端に有することになる。この二重痕は、溶融と凝固の工程を二回繰り返した箇所である。なお、前述の注液口１１の溶着では、注液口１１を溶着して閉じ、その溶着痕１３を袋状の絶縁シート８の内圧が所定値以上になると開状態となる開放部８ｃとしている。
【００３１】
次に、前述の袋状の絶縁シート８を容器本体２ａ内に挿入する前に、袋状の絶縁シート８の溶着部１２をラインＬ１〜Ｌ３で折り曲げる。なお、袋状の絶縁シート８の溶着部１２をラインＬ１〜Ｌ３で切断しても良いが、折り曲げを行った方が切断片や粉塵などの異物が発生することを防止することができる。ただし、折り曲げを行っても容器本体２ａ内に挿入することが不可能あるいは困難である場合には、袋状の絶縁シート８の溶着部１２をラインＬ１〜Ｌ３で切断する。この場合には、溶着部１２は切断痕（ラインＬ１〜Ｌ３で示す端部）を有することなる。
【００３２】
その後、溶着部１２が折り曲げられた、あるいは、切断された袋状の絶縁シート８（内部に電極体３、正極リード６、負極リード７及び電解液を収容している）を容器本体２ａ（図１参照）内に挿入しやすいように、電極体３の膨れを抑えるコイルプレスを行う。コイルプレス後、圧縮された袋状の絶縁シート８を容器本体２ａの開口からその内部に挿入して設け、同時に、蓋体２ｂにより容器本体２ａの開口を塞ぎ、最後に、容器本体２ａと蓋体２ｂとを溶接する。これにより、図１に示すような二次電池１が完成する。
【００３３】
このような製造工程において、容器本体２ａと蓋体２ｂとの溶接を行う場合には、電極体３や電解液などは袋状の絶縁シート８により包み込まれているため、溶接スパッタや粉塵などの金属粉が電極体３や電解液などに混入することを防止することが可能となる。また、袋状の絶縁シート８の注液口１１から注液を行い、その注液後に注液口１１を溶着するため、通常のように、蓋体２ｂに注液口を形成する必要も、その注液口を封止するための溶接を行う必要も無くなる。これにより、製造工程を簡略化することができる。さらに、袋状の絶縁シート８により電解液を包み込み、電解液が筐体２に直接接触することを防ぐことが可能となるため、二次電池１の使用時に筐体２にクラックなどが発生しても、筐体２の外に電解液が流出することを防ぐことができ、その結果、電解液による短絡を防ぐことができる。加えて、袋状の絶縁シート８を用いることによって、電極体３の正極集電タブ３ａや負極集電タブ３ｂ、正極リード６、負極リード７と、筐体２とを完全な絶縁状態に容易にすることができる。
【００３４】
また、通常の注液工程では、筐体２内に電極体３などを収納してから蓋体２ｂに形成された注液口から電解液を注入するが、このとき、筐体２内の電極体３はコイルプレスにより圧縮された状態で、さらに筐体２から圧力を受けている状態であるため、電極体３への液浸透性が低下してしまう。一方、本実施形態のように、袋状の絶縁シート８に注液を行う場合には、その絶縁シート８内の電極体３は圧縮されておらず、さらに、外部からの圧力を受けない状態であり、この状態で注液を行うことが可能である。このため、電極体３への液浸透性が通常の注液工程に比べ向上するので、短時間での注液を実現することができる。また、注液終了後に、電極体３の膨れを抑えるコイルプレスを行うことも可能であり、筐体２への電極体３の挿入性を向上させることもできる。
【００３５】
また、前述の袋状の絶縁シート８を容器本体２ａ内に挿入する前に、その袋状の絶縁シート８内の電極体３に対し、充電及び放電を繰り返すエージング（ならし運転）を行うことが可能である。この場合には、電極体３、正極リード６、負極リード７及び電解液を内蔵している袋状の絶縁シート８（図５参照）を他の密閉容器内に入れ、その密閉容器内でエージングを行う。この密閉容器は、水分透過を防ぐ金属性の容器である。この容器以外でも、密閉容器内に水分吸着剤を入れることで、袋状の絶縁シート８への水分影響を防止することも可能である。これは、袋状の絶縁シート８を乾燥状態で筐体２内に入れる必要があるためである。例えば、水滴などの水分を有する袋状の絶縁シート８をそのまま筐体２内に収容すると、筐体２内に水分が混入し、その水分影響による不具合が発生してしまう。
【００３６】
なお、エージングが行われると、そのエージングにより袋状の絶縁シート８の内部に多少ではあるがガスが発生する。このガスを絶縁シート８内から抜くガス抜きを行う際には、絶縁シート８の一部分に穴あけや一部切断により、その内部に発生したガスを放出するための放出口を形成してガス抜きを行い、その後、熱溶着や超音波溶着により放出口を封止する再封止を行う。この場合には、袋状の絶縁シート８は、図５に示すように、ガス抜きのために開けられた放出口が封止された封止痕１４を有することになる。このときの穴あけや一部切断の度合いを調整することで、その封止痕１４を開放部８ｃとして機能させることも可能である。なお、前述の袋状の絶縁シート８を容器本体２ａ内に挿入する前にエージングを行うことによって、通常の電池完成後にエージングを行う場合に比べ、エージングにより発生したガスを容易に取り除くことができる。
【００３７】
以上説明したように、前述の実施形態によれば、電極体３を電解液と共に包み込む袋状の絶縁シート８を設けることによって、電極体３や電解液などが袋状の絶縁シート８により包まれて筐体２内に収納されることになる。これにより、製造途中で溶接スパッタや粉塵などの金属粉が電極体３や電解液などに混入することが防止され、完全な絶縁状態を形成することが可能となるので、筐体２の電食を抑止し、電解液の液漏れの発生を確実に防止することができる。さらに、袋状の絶縁シート８により電解液を収容することで、電解液が筐体２に直接接触することが防止されるので、筐体２にクラックなどが発生しても、筐体２の外に電解液が流出することを確実に防ぐことができる。また、袋状の絶縁シート８は筐体２内に収納され、その筐体２により保護されているので、絶縁シート８の破損を抑止することが可能となり、さらに、その破損が発生しても筐体２が存在するため、電解液の液漏れの発生をより確実に防止することができる。
【００３８】
また、袋状の絶縁シート８は、正極シール材４ｂ及び負極シール材５ｂに溶着されている。これにより、絶縁シート８と正極シール材４ｂとの間や絶縁シート８と負極シール材５ｂとの間からの電解液の液漏れを防止することができる。さらに、製造工程途中で、絶縁シート８を正極シール材４ｂ及び負極シール材５ｂに溶着することによって、絶縁シート８が蓋体２ｂと一体となるため、絶縁シート８の取り扱いが容易となり、その後の工程作業を行いやすくすることができる。
【００３９】
また、袋状の絶縁シート８は、その内圧が所定値以上になると開状態となる開放部８ｃを有している。これにより、開放部８ｃは、異常発生などにより袋状の絶縁シート８内にガスが生じ、その袋状の絶縁シート８の内圧が所定値以上に上昇した場合、開状態となって袋状の絶縁シート８内のガスを放出するので、その絶縁シート８の内圧を下げて絶縁シート８の破裂などの不具合を防止することができる。
【００４０】
また、袋状の絶縁シート８は、その周縁に沿って延伸する帯状の溶着部１２を有しており、この溶着部１２がその延伸方向に沿って折り曲げられ、筐体２内に設けられている。この折り曲げにより袋状の絶縁シート８は小さくなるため、その袋状の絶縁シート８を筐体２内に容易に収納することができる。さらに、筐体２内に袋状の絶縁シート８を収納するため不要な部分を切断した場合に比べ、切断片や粉塵などの異物が発生することを防止することができる。
【００４１】
ただし、折り曲げを行っても筐体２内に収納することが不可能あるいは困難である場合には、溶着部１２をその延伸方向に沿って切断する。これにより、溶着部１２はその延伸方向に沿って延びる切断痕（ラインＬ１〜Ｌ３で示す端部）を有することになる。その結果、筐体２内に袋状の絶縁シート８を確実にまた容易に収納することができる。
【００４２】
また、袋状の絶縁シート８は、電解液を注入するための注液口１１が溶着により閉じられた溶着痕１３を有している。この溶着痕１３は注液口１１が溶着により閉じられたことを示す痕である。この溶着痕１３により注液口１１を確実に閉じることが可能となるので、電解液の液漏れの発生を確実に防止することができる。
【００４３】
また、袋状の絶縁シート８は、その内部に発生したガスを放出するための放出口が封止された封止痕１４を有している。この封止痕１４は、ガス抜きのために開けられた放出口が封止されたことを示す痕である。したがって、エージングなどで袋状の絶縁シート８内に発生したガスを放出口から確実に抜くことができ、その後、封止痕１４によりガス抜き用の放出口を確実に閉じることが可能となるので、電解液の液漏れの発生を確実に防止することができる。
【００４４】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００４５】
例えば、前述の実施形態では、正極シール材４ｂ及び負極シール材５ｂに絶縁シート８を溶着しているが、これに限るものではなく、変形例１として、図６に示すように、正極シール材４ｂ及び負極シール材５ｂと絶縁シート８とを一体に形成するようにしても良い。この場合には、絶縁シート８は、正極端子４と蓋体２ｂとの間を封止する正極シール部２１と、負極端子５と蓋体２ｂとの間を封止する負極シール部２２とを有することになる。このような一体成形により部品点数の削減及び工程作業の簡略化を実現することができる。
【００４６】
また、前述の実施形態では、袋状の絶縁シート８の周縁に注液口１１を形成しているが、これに限るものではなく、変形例２として、図７に示すように、袋状の絶縁シート８の一部を突出させてその部分に注液口１１を形成するようにしても良い。この場合には、袋状の絶縁シート８は、注液口１１を有する突出部３１を有することになる。この突出部３１は、例えば、袋状の絶縁シート８の角部から突出している。このような突出部３１の注液口１１から注液を行った後には、突出部３１の先端部３１ａを溶着する。この先端部３１ａが矩形状の溶着部となる。この状態でエージングを行い、その後、突出部３１を上に向け、ラインＬ４で切断して放出口を形成し、エージングにより袋状の絶縁シート８内に発生したガスを抜く。このガス抜き後には、放出口を塞ぐため、突出部３１の根元部３１ｂを溶着する。この根元部３１ｂが矩形状の溶着部となる。なお、このときの溶着力を調整することで、根元部３１ｂを開放部８ｃとしても機能させることが可能である。このような突出部３１を設けることによって、電解液の注液作業、さらに、ガス抜き及び封止作業を容易に行うことができる。
【００４７】
また、前述の実施形態では、正極シール材４ｂと負極シール材５ｂとを別体として設けているが、これに限るものではなく、例えば、それらを有する樹脂プレートとして一体に形成するようにしても良い。この場合には、樹脂プレートは筐体２の蓋体２ｂと絶縁シート８との間に存在することになり、絶縁シート８は樹脂プレートの裏面に溶着されることになる。この一体成形により部品点数の削減及び工程作業の簡略化を実現することができる。
【００４８】
なお、前述の実施形態に係る製造工程において注液口１１を閉じる工程では、注液口１１を溶着して閉じ、袋状の絶縁シート８の内圧が所定値以上になると開状態となる開放部８ｃとする。また、前述の実施形態に係る製造工程は、注液口１１が閉じられた袋状の絶縁シート８を容器本体２ａ内に設ける前に、注液口１１が閉じられた袋状の絶縁シート８の周縁に沿って延伸する帯状の溶着部１２をその延伸方向に沿って折り曲げる工程、あるいは、注液口１１が閉じられた袋状の絶縁シート８を容器本体２ａ内に設ける前に、注液口１１が閉じられた袋状の絶縁シート８の周縁に沿って延伸する帯状の溶着部１２をその延伸方向に沿って切断する工程を有する。また、注液口１１が閉じられた袋状の絶縁シート８を容器本体２ａ内に設ける前に、注液口１１が閉じられた袋状の絶縁シート８内の電極体３に対し、充電及び放電を繰り返すならし運転を行う工程、さらに、ならし運転を行った後、袋状の絶縁シート８の一部を開け、袋状の絶縁シート８の内部からガスを放出するための放出口を形成し、そのガスが放出された袋状の絶縁シート８の放出口を封止する工程を有する。
【符号の説明】
【００４９】
１…二次電池、２…筐体、３…電極体、４…正極端子、４ｂ…正極シール材、５…負極端子、５ｂ…負極シール材、８…絶縁シート、８ｃ…開放部、１１…注液口、１２…溶着部、１３…溶着痕、２１…正極シール部、２２…負極シール部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体の内部に設けられ、正極及び負極を有する電極体と、
前記筐体に設けられ、前記電極体の正極に電気的に接続された正極端子と、
前記筐体に設けられ、前記電極体の負極に電気的に接続された負極端子と、
前記筐体の内部に設けられ、前記電極体の正極と前記正極端子との電気的な接続及び前記電極体の負極と前記負極端子との電気的な接続を可能に、前記電極体を電解液と共に包み込む袋状の絶縁シートと、
を備えることを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記正極端子と前記筐体との間を封止する正極シール材と、
前記負極端子と前記筐体との間を封止する負極シール材と、
を備え、
前記絶縁シートは前記正極シール材及び前記負極シール材に溶着されていることを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項３】
前記絶縁シートは、
前記正極端子と前記筐体との間を封止する正極シール部と、
前記負極端子と前記筐体との間を封止する負極シール部と、
を有していることを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項４】
前記絶縁シートは、その周縁に沿って延伸する帯状の溶着部を有しており、前記溶着部がその延伸方向に沿って折り曲げられ、前記筐体の内部に設けられていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の二次電池。
【請求項５】
蓋体に設けられた正極端子及び負極端子と電極体の正極及び負極とを同極同士で電気的に接続可能に、前記電極体を絶縁シートにより包み込む工程と、
前記電極体を包み込んだ前記絶縁シートの周縁をその一部を除いて溶着し、電解液を注入するための注液口を形成しつつ前記絶縁シートを袋状に形成する工程と、
前記袋状の絶縁シートの内部に前記注液口から電解液を注入する工程と、
前記電解液が注入された前記袋状の絶縁シートの前記注液口を閉じる工程と、
前記注液口が閉じられた前記袋状の絶縁シートを一端開口の容器本体内に設け、前記蓋体により前記容器本体の開口を塞ぎ、前記容器本体と前記蓋体とを接合する工程と、
を有することを特徴とする二次電池の製造方法。
【請求項６】
前記電極体を前記絶縁シートにより包み込む前に、前記正極端子と前記蓋体との間を正極シール材により、前記負極端子と前記蓋体との間を負極シール材により封止する工程を有し、
前記電極体を前記絶縁シートにより包み込む工程では、前記絶縁シートを前記正極シール材及び前記負極シール材に溶着することを特徴とする請求項５記載の二次電池の製造方法。
【請求項７】
前記電極体を前記絶縁シートにより包み込む前に、前記絶縁シートとして、正極シール部及び負極シール部を有する絶縁シートを用い、前記正極端子と前記蓋体との間を前記正極シール部により、前記負極端子と前記蓋体との間を前記負極シール部により封止する工程を有することを特徴とする請求項５記載の二次電池の製造方法。
【請求項１】
筐体と、
前記筐体の内部に設けられ、正極及び負極を有する電極体と、
前記筐体に設けられ、前記電極体の正極に電気的に接続された正極端子と、
前記筐体に設けられ、前記電極体の負極に電気的に接続された負極端子と、
前記筐体の内部に設けられ、前記電極体の正極と前記正極端子との電気的な接続及び前記電極体の負極と前記負極端子との電気的な接続を可能に、前記電極体を電解液と共に包み込む袋状の絶縁シートと、
を備えることを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記正極端子と前記筐体との間を封止する正極シール材と、
前記負極端子と前記筐体との間を封止する負極シール材と、
を備え、
前記絶縁シートは前記正極シール材及び前記負極シール材に溶着されていることを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項３】
前記絶縁シートは、
前記正極端子と前記筐体との間を封止する正極シール部と、
前記負極端子と前記筐体との間を封止する負極シール部と、
を有していることを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項４】
前記絶縁シートは、その周縁に沿って延伸する帯状の溶着部を有しており、前記溶着部がその延伸方向に沿って折り曲げられ、前記筐体の内部に設けられていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の二次電池。
【請求項５】
蓋体に設けられた正極端子及び負極端子と電極体の正極及び負極とを同極同士で電気的に接続可能に、前記電極体を絶縁シートにより包み込む工程と、
前記電極体を包み込んだ前記絶縁シートの周縁をその一部を除いて溶着し、電解液を注入するための注液口を形成しつつ前記絶縁シートを袋状に形成する工程と、
前記袋状の絶縁シートの内部に前記注液口から電解液を注入する工程と、
前記電解液が注入された前記袋状の絶縁シートの前記注液口を閉じる工程と、
前記注液口が閉じられた前記袋状の絶縁シートを一端開口の容器本体内に設け、前記蓋体により前記容器本体の開口を塞ぎ、前記容器本体と前記蓋体とを接合する工程と、
を有することを特徴とする二次電池の製造方法。
【請求項６】
前記電極体を前記絶縁シートにより包み込む前に、前記正極端子と前記蓋体との間を正極シール材により、前記負極端子と前記蓋体との間を負極シール材により封止する工程を有し、
前記電極体を前記絶縁シートにより包み込む工程では、前記絶縁シートを前記正極シール材及び前記負極シール材に溶着することを特徴とする請求項５記載の二次電池の製造方法。
【請求項７】
前記電極体を前記絶縁シートにより包み込む前に、前記絶縁シートとして、正極シール部及び負極シール部を有する絶縁シートを用い、前記正極端子と前記蓋体との間を前記正極シール部により、前記負極端子と前記蓋体との間を前記負極シール部により封止する工程を有することを特徴とする請求項５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７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１２４２８（Ｐ２０１３−１２４２８Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４５３２７（Ｐ２０１１−１４５３２７）
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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