角形二次電池
【課題】高出力、大容量であり、複数の電池をモジュール化しても信頼性が確保される角形二次電池を提供する。
【解決手段】正極板と負極板とをセパレータを介して巻回した巻回電極体１４が、開口を有する有底角筒状の外装体２５に収納され、この開口がガス排出弁２７を有する封口板２３により封止された角形二次電池１０であって、巻回電極体１４は、巻回電極体１４の巻回軸方向が外装体２５の底面と平行になるように外装体２５内に配置され、巻回電極体１４の巻回軸方向の両側の端部と、外装体２５における巻回電極体１４の巻回軸方向の端部と対向する側面の間に、外装体２５を形成する材料の融点よりも高い融点を有する高融点材料３０が配置されている。
【解決手段】正極板と負極板とをセパレータを介して巻回した巻回電極体１４が、開口を有する有底角筒状の外装体２５に収納され、この開口がガス排出弁２７を有する封口板２３により封止された角形二次電池１０であって、巻回電極体１４は、巻回電極体１４の巻回軸方向が外装体２５の底面と平行になるように外装体２５内に配置され、巻回電極体１４の巻回軸方向の両側の端部と、外装体２５における巻回電極体１４の巻回軸方向の端部と対向する側面の間に、外装体２５を形成する材料の融点よりも高い融点を有する高融点材料３０が配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻回電極体を備えた角形二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護運動が高まり、二酸化炭素ガス等の温暖化の原因となる排ガスの排出規制が強化されている。そのため、自動車業界では、ガソリン、ディーゼル油、天然ガス等の化石燃料を使用する自動車に換えて、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ、ＰＨＥＶ）の開発が活発に行われている。このようなＥＶ、ＨＥＶ、ＰＨＥＶ用電池としては、ニッケル−水素二次電池やリチウムイオン二次電池が使用されているが、近年は軽量で、かつ高容量の電池が得られるということから、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池が多く用いられるようになってきている。
【０００３】
ＥＶ、ＨＥＶ、ＰＨＥＶ用の二次電池は、加速時や登坂時等には大電流、高出力の放電が行われること及び走行距離を長くする必要があるため、多数個を直列及び並列に組み合わせ、高出力、大容量の電池モジュールとして使用されている。この電池モジュールに使用される二次電池としては、角形二次電池及び円筒形二次電池が多く用いられている。
【０００４】
円筒形二次電池の場合、特にパーソナルコンピュータ等に汎用されている円筒形二次電池を用いると、大量生産されているために安価に製造できるが、個々の円筒形二次電池の容量が小さいので、所定出力及び所定容量の電池モジュールを得るためには非常に多くの円筒形二次電池が必要となるという課題が存在する。一方、高出力化及び高容量化された円筒形二次電池を使用する場合は、下記特許文献１に示されているように、正極板及び負極板からの集電構造が複雑となるという課題が存在する。
【０００５】
この点を説明するため、下記特許文献１に開示されている円筒形二次電池の集電構造について、図６を用いて説明する。なお、図６Ａは集電体の斜視断面図であり、図６Ｂは集電体と円筒状巻回電極体とを接続する前の状態を示す模式断面図である。
【０００６】
正極板、負極板及びセパレータ（何れも図示せず）が正極芯体露出部５１及び負極芯体露出部５２がそれぞれ両端側となるように巻回された巻回電極体５０を備えている。正極集電体５３及び負極集電体５４は、それぞれ中心部に貫通孔５３ａ及び５４ａが形成され、円環状となされている。そして、正極集電体５３及び負極集電体５４は、それぞれの貫通孔５３ａ及び５４ａが巻回電極体５０の中空部５０ａに連通されるように巻回電極体５０の両端面に配置されている。
【０００７】
このとき、それぞれの極板の複数の芯体露出部５１、５２の端部は、正極集電体５３及び負極集電体５４の巻回電極体５０側の外周側に複数個形成された第１突起５３ｂ、５４ｂと、同じく内周側に複数個形成された第２突起５３ｃ、５４ｃとで挟まれ、巻回電極体５０の中空部５０ａを塞ぐことがなくなるようになされている。これにより、正極芯体露出部５１及び負極芯体露出部５２がそれぞれ正極集電体５３及び負極集電体５４から露出することを防止できるとともに、巻回電極体５０の端面に対して正極集電体５３及び負極集電体５４を位置決めすることができるようになる。この状態で、正極集電体５３及び負極集電体５４の主面５３ｄ、５４ｄとは反対側の周面に対してエネルギーを照射し、正極集電体５３及び負極集電体５４を溶融させ、正極集電体５３及び負極集電体５４をそれぞれ正極芯体露出部５１及び負極芯体露出部５２の端面と互いに溶接する。
【０００８】
これにより、溶接時に正極集電体５３及び負極集電体５４にスパッタが発生した場合であっても、正極集電体５３及び負極集電体５４にそれぞれ形成された第１突起５３ｂ及び５４ｂによって巻回電極体５０の内部へのスパッタの侵入を抑制できると共に、正極集電体５３及び負極集電体５４を巻回電極体５０に強固に接合することができるようになる。しかしながら、正極集電体５３及び負極集電体５４の構造が複雑となっており、加工が容易ではない。
【０００９】
それに対し、角形二次電池の場合では、容易に個々の角形二次電池の容量を大きくすることができるため、所定出力及び所定容量の電池モジュールを得るためには角形二次電池の使用個数が少なくてもすむという利点が存在するが、汎用されている円筒形二次電池に比すると高価となるという課題が存在する。このように、電池モジュールを形成するためには、円筒形二次電池を使用する場合であっても角形二次電池を使用する場合であっても一長一短があり、これらの短所を解決して長所をより活かすべく種々の改良が行われている。
【００１０】
しかも、ＥＶ、ＨＥＶ、ＰＨＥＶ用の二次電池は、高出力、大容量が必要とされるために様々な安全手段が設けられており、電池内圧が高くなった場合には電池内部のガスを外部に逃すためのガス排出弁を設けることが行われている。例えば、下記特許文献２には端子部にガス排出弁を設けた円筒形二次電池が、下記特許文献３には封口板にガス排出弁を設けた角形二次電池が、それぞれ示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−１１０７５１号公報
【特許文献２】特開２００７−１９４１６７号公報
【特許文献３】特開２００３−１８７７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
通常、電池内部で発生したガスは、巻回電極体を用いた場合には巻回軸に沿って移動し、決められた通路を経て、ガス排出弁を作動させて外部に放出される。この現象は、円筒形二次電池の場合であっても角形二次電池であっても同様に生じる。しかも、ＥＶ、ＨＥＶ、ＰＨＥＶ用の二次電池においては、上記特許文献２及び３に示されているようなガス排出弁だけでなく、他にも種々の安全手段が設けられているため、通常の使用状態においては十分な安全性が確保されている。
【００１３】
なお、ＥＶ、ＨＥＶ、ＰＨＥＶ用の二次電池として多く使用されている非水電解質二次電池においては、外装体として正極板の芯体と同じ材料であるアルミニウムないしアルミニウム合金が多く使用されている。アルミニウムないしアルミニウム合金は、負極板の芯体である銅ないし銅合金と比すると、溶融温度が低い。
【００１４】
一方、釘刺し試験等の過酷な強制内部短絡試験を行うと、電池が熱暴走状態となって電池内部で高温のガスが急激にかつ多量に発生することがある。電池内部で発生した高温のガスは、巻回電極体の巻回軸に沿って移動し、巻回電極体内部から噴出されるが、この高温のガスが決められた通路を経てガス排出弁に達する前に外装体側に向かって噴出されると、外装体の溶融温度が低い場合には、ガス排出弁が作動する前に外装体が溶融してしまい、意図された方向とは異なる方向に高温のガスが排出されてしまう虞が存在する。
【００１５】
この現象は、電池の容量が大きければ大きいほど生じ易くなり、特に巻回電極体が有底角筒状の外装体内に巻回電極体の巻回軸方向が外装体の底面と平行になるように配置されている角形二次電池の場合に生じ易い。しかしながら、上記特許文献１に示されているような円筒形二次電池では、巻回電極体の両端が集電体によって閉止されているため、殆ど生じることがなく、また、正極板及び負極板をそれぞれセパレータを介して互いに積層した角形二次電池の場合でも、電池内部で発生した高温のガスは極板に沿って四方へ流れるために、生じ難い。
【００１６】
本発明は、上記のような巻回電極体が有底角筒状の外装体内に巻回電極体の巻回軸方向が外装体の底面と平行になるように配置されている角形二次電池の問題点を解決するためになされたものであって、電池内部に何らかの異常が生じて高温のガスが発生した場合でも、この高温のガスが決められた通路を経て外部へ排出されるようになされる角形二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するため、本発明の角形二次電池は、正極板と負極板とをセパレータを介して巻回した巻回電極体が、開口を有する有底角筒状の外装体に収納され、前記開口がガス排出弁を有する封口板により封止された角形二次電池であって、前記巻回電極体は、前記巻回電極体の巻回軸方向が前記外装体の底面と平行になるように前記外装体内に配置され、前記巻回電極体の巻回軸方向の両側の端部の少なくとも一方と、前記外装体における前記巻回電極体の巻回軸方向の端部と対向する側面の間に、前記外装体を形成する材料の融点よりも高い融点を有する高融点材料が配置されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の角形二次電池においては、何らかの要因で電池が熱暴走状態となって電池内部で高温のガスが急激にかつ多量に発生し、高温のガスが巻回電極体の端部から噴出しても、この高温のガスは外装体を形成する材料の融点よりも高い融点を有する高融点材料に向かって噴出するようになる。そのため、本発明の角形二次電池によれば、電池内部で発生した高温のガスは決められた通路を経て封口板に設けられたガス排出弁から排出されるので、意図した方向とは異なる方向に高温のガスが排出されることがなくなるから、複数の電池をモジュール化しても信頼性が確保される角形二次電池が得られる。
【００１９】
なお、本発明の角形二次電池においては、高融点材料は必ずしも巻回電極体の端部の両側に配置する必要はなく、少なくとも一方側に設ければそれなりに本発明の効果を奏することができる。ただし、両側に設ける方が信頼性がより向上するので好ましい。
【００２０】
本発明の角形二次電池においては、前記高融点材料は、前記外装体における前記巻回電極体の巻回軸方向と垂直な側面の面積の１００％以上を覆っていることが好ましい。
【００２１】
高温のガスが直接高融点材料が存在していない箇所に向かって噴出すると、その部分から外装体が溶融する可能性が大きくなる。本発明の角形二次電池によれば、高融点材料は、巻回電極体の巻回軸方向と垂直な側面の全てを覆った上で、さらに広い範囲を覆っているので、高温のガスが直接高融点材料が存在していない箇所に向かって噴出することがなくなるので、外装体が溶融する虞が極めて小さくなり、より信頼性が高い角形二次電池が得られる。
【００２２】
また、本発明の角形二次電池においては、前記高融点材料は、板状体であり、前記巻回電極体の巻回軸方向に垂直な断面の面積よりも大きく、かつ、前記外装体において前記高融点材料と対向する側面の面積よりも小さい面積を有するものが好ましい。
【００２３】
本発明の角形二次電池によれば、高融点材料からなる板状体は、電極体の端面を十分に覆うことができるために本発明の上記効果が良好に奏されるようになり、外装体とは別体であるから、必要な領域に簡単に配置することができ、角形二次電池の組立が容易となる。
【００２４】
また、本発明の角形二次電池においては、前記外装体は極性を有していないことが好ましい。
【００２５】
ＥＶ、ＨＥＶ、ＰＨＥＶのような車両用途等に使用される二次電池は、長期間の耐久性が要求される。外装体が極性を有していると、長期間の使用により外装体が腐食し、その耐久性が低下する可能性がある。本発明の角形二次電池によれば、外装体が極性を有していないため、長期間の耐久性に優れた、長期信頼性の高い角形二次電池が得られる。
【００２６】
また、本発明の角形二次電池においては、前記巻回電極体は、前記巻回軸方向における一方の端部に積層された正極芯体露出部を有し、前記巻回軸方向における他方の端部に積層された負極芯体露出部を有し、正極集電体が前記積層された正極芯体露出部の積層方向における最外面に接続されており、負極集電体が前記積層された負極芯体露出部の積層方向における最外面に接続されているものに対して適用することが好ましい。
【００２７】
一方、正極集電体及び負極集電体がそれぞれ積層された芯体露出の積層方向の最外面とは異なる位置で溶接接続されている場合、正極集電体及び負極集電体は積層した芯体露出部の端面を覆うように接続されるようになるから、本発明の課題が生じ難くなり、本発明の構成を採用することの技術的意義がなくなる。
【００２８】
また、本発明の角形二次電池においては、前記有底角筒状の外装体はアルミニウム又はアルミニウム合金で形成されており、前記高融点材料の融点は７００℃以上のものを使用することが好ましい。
【００２９】
アルミニウムおよびアルミニウム合金の融点は６５０℃前後であるから、高融点材料の融点が７００℃以上のものを使用すれば、本発明の上記効果が良好に奏されるようになる。
【００３０】
また、本発明の角形二次電池においては、前記高融点材料は、二酸化ケイ素、ジルコニア、アルミナ、チタニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素から選択される１種とすることができる。
【００３１】
これらの材料は、アルミニウムおよびアルミニウム合金よりも融点が高いセラミック材料であり、しかも実質的に絶縁性の材料であって、電極反応に影響を与え難いため、本発明の上記効果が良好に奏されるようになる。
【００３２】
また、本発明の角形二次電池においては、前記高融点材料は、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、チタン合金、ステンレススチール、ニッケル合金、銅合金、ケイ素及び炭素繊維から選択される１種としてもよい。また、これらの高融点材料を用いる場合、これらの高融点材料は正極板及び負極板と電気的に絶縁されていることが好ましい。
【００３３】
これらの材料は、実質的に電気導電性の材料であるが、アルミニウムおよびアルミニウム合金よりも融点が高い材料であるから、本発明の上記効果が一応良好に奏されるようになる。また、たとえば高融点材料が正極と電気的に接続されていると、正極の貴な電位の影響により高融点材料の溶出や電解液成分の分解等が起こり、電池の安全性、信頼性を下げる結果となる。また、高融点材料が負極と電気的に接続されると、リチウムと合金化しやすい材料ではリチウムとの合金化が起こり、電池の信頼性の低下やサイクル特性の低下を引き起こす可能性がある。本発明で用いられる高融点材料が正極板ないし負極板と電気的に絶縁されていれば、高融点材料が上記のような電極反応に関与することがなくなるから、上記本発明の効果が良好に奏されるようになる。
【００３４】
また、本発明の角形二次電池においては、前記高融点材料が導電性の場合、前記巻回電極体と前記外装体の間には絶縁シートが配置されており、前記高融点材料は前記外装体と前記絶縁シートとの間に配置されていることが好ましい。
【００３５】
本発明の角形二次電池によれば、導電性の高融点材料の絶縁と同時に巻回電極体と外装体との間の電気的絶縁性が良好となるようにすることができるので、より信頼性の高い角形二次電池が得られる。
【００３６】
また、本発明の角形二次電池においては、前記高融点材料は厚みが０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましくい。
【００３７】
高融点材料の比熱、融点によって適切な厚みは変化するが、高融点材料の厚みが０．０５ｍｍ未満であると、高融点材料の厚さが薄すぎて、電池内部で発生した高温のガスによる熱が直接外装体に伝導される状態となり、本発明の上記効果が奏され難くなる。また、高融点材料の厚みが０．５ｍｍを越えていると、それに比例して巻回電極体の占める容積が減少して電池のエネルギー密度の低下に繋がるので好ましくない。
【００３８】
また、本発明の角形二次電池においては、前記角形二次電池は電池容量が２０Ａｈ以上であることが好ましい。
【００３９】
本発明の高融点材料を設けずに釘刺し試験等の過酷な強制内部短絡試験を行うと、外装体の側面の溶融は、電池容量が小さい角形二次電池では実質的に認められず、電池容量が大きければ大きいほど生じやすくなり、特に２０Ａｈ以上の高容量の角形二次電池の場合に生じるようになる。そのため、本発明は、電池容量が２０Ａｈ以上の角形二次電池に対して適用すると、技術的意義が大きくなる。
【００４０】
また、本発明の角形二次電池においては、前記正極芯体露出部及び前記負極芯体露出部の少なくとも一方は、２分割されてその間に少なくとも１つの導電性中間部材を保持した樹脂材料製の中間部材が配置され、前記２分割された芯体露出部側の前記集電体は、前記２分割された芯体露出部の最外側の少なくとも一方の面に配置され、前記２分割された芯体露出部と前記中間部材の前記少なくとも１つの導電性中間部材と共に抵抗溶接法によって電気的に接合されていることが好ましい。
【００４１】
電池容量が２０Ａｈ以上もの大容量の角形二次電池となると、積層される正極芯体露出部ないし負極芯体露出部の枚数が多くなり、それぞれの積層後の厚さも厚くなる。本発明の角形二次電池によれば、積層された正極芯体露出部ないし負極芯体露出部の厚さが厚くても、シリーズ抵抗溶接法によって２分割された側の芯体露出部と導電性中間部材及び集電体との間を一度に溶接することができる。加えて、導電性中間部材を複数個設けた場合には、導電性中間部材は樹脂材料製の中間部材に保持・固定されているから、複数の導電性中間部材間の寸法精度が向上し、しかも、２分割された側の芯体露出部の間に安定な状態で位置決め配置できるため、抵抗溶接部の品質が向上して低抵抗化を実現できる。そのため、本発明の角形二次電池によれば、出力が向上し、しかも、出力のバラツキが低減した角形二次電池が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施形態の角形非水電解質二次電池の巻回電極体作製時の極板とセパレータの配置関係を示す一部展開図である。
【図２】実施形態の角形非水電解質二次電池を集電体等を省略して現した概略分解斜視図である。
【図３】図３Ａは実施形態の非水電解質二次電池の断面図であり、図３Ｂは図３ＡのIIIＢ−IIIＢ線に沿った断面図である。
【図４】図３のIV−IV線に沿った断面図である。
【図５】実施形態における芯体露出部と集電体との抵抗溶接状態を示す側部断面図である。
【図６】図６Ａは従来例の集電体の斜視断面図であり、図６Ｂは従来例の集電体と円筒状巻回電極体とを接続する前の状態を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下に本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。ただし、以下に示す各実施形態は、本発明の技術思想を理解するために例示するものであって、本発明をこの実施形態に特定することを意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々の変更を行ったものにも均しく適用し得るものである。なお、この明細書における説明のために用いられた各図面においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に適宜縮尺を異ならせて表示しており、必ずしも実際の寸法に比例して表示されているものではない。
【００４４】
［実施形態］
最初に、実施形態の角形二次電池の例として角形非水電解質二次電池を図１〜図４を用いて説明する。なお、図１は角形非水電解質二次電池の巻回電極体作製時の極板とセパレータの配置関係を示す一部展開図である。図２は角形非水電解質二次電池の集電体等を省略して現した概略分解斜視図である。図３Ａは実施形態の非水電解質二次電池の断面図であり、図３Ｂは図３ＡのIIIＢ−IIIＢ線に沿った断面図である。図４は図３のIV−IV線に沿った断面図である。
【００４５】
この角形非水電解質二次電池１０は、正極板１１と負極板１２とがセパレータ１３を介して巻回された偏平状の巻回電極体１４を有している。正極板１１は、アルミニウム箔からなる正極芯体の両面に正極活物質合剤１１ａを塗布し、乾燥及び圧延した後、アルミニウム箔が帯状に露出するようにスリットすることにより作製されている。また、負極板１２は、銅箔からなる負極芯体の両面に負極活物質合剤１２ａを塗布し、乾燥及び圧延した後、銅箔が帯状に露出するようにスリットすることによって作製されている。
【００４６】
そして、上述のようにして得られた正極板１１及び負極板１２を、正極板１１のアルミニウム箔露出部と負極板１２の銅箔露出部とがそれぞれ対向する電極の活物質合剤１１ａ、１２ａとそれぞれ重ならないようにずらして、ポリオレフィン製多孔質セパレータ１３を介して巻回することで、巻回軸方向の一方の端には複数枚重なった正極芯体露出部１５を備え、他方の端には複数枚重なった負極芯体露出部１６を備えた偏平状の巻回電極体１４が作製されている。
【００４７】
複数枚積層された正極芯体露出部１５は正極集電体１７を介して正極端子１８に接続され、同じく複数枚積層された負極芯体露出部１６は負極集電体１９を介して負極端子２０に接続されている。なお、ここでは、正極集電体１７及び負極集電体１９がそれぞれ直接正極端子１８及び負極端子２０に接続されている例を示したが、この正極集電体１７及び負極集電体１９はそれぞれ別途導電部材を経て正極端子１８及び負極端子２０に接続されているようにしてもよい。
【００４８】
また、正極端子１８、負極端子２０はそれぞれ絶縁部材２１、２２を介して封口板２３に固定されている。この実施形態の角形非水電解質二次電池１０は、上述のようにして作製された偏平状の巻回電極体１４の封口板２３側を除く周囲に樹脂製の絶縁シート２４を介在させて角形の外装体２５内に挿入した後、封口板２３を外装体２５の開口部にレーザ溶接し、その後、電解液注液孔２６から非水電解液を注液し、この電解液注液孔２６を密閉することにより作製されている。なお、封口板２３には安全手段としてのガス排出弁２７が形成されている。
【００４９】
偏平状の巻回電極体１４は、正極板１１側では、積層された複数枚の正極芯体露出部１５が２分割されて、その間に正極中間部材２８が配置されている（図３Ｂ参照）。正極中間部材２８は、樹脂材料からなる絶縁性中間部材２８Ａに導電性中間部材２８Ｂが複数個、ここでは２個が配置されている。各導電性中間部材２８Ｂは、それぞれ積層された正極芯体露出部１５と対向する側に、プロジェクションとして作用する円錐台状の突起２８Ｃが形成されている。
【００５０】
同じく負極板１２側では、積層された複数枚の負極芯体露出部１６が２分割され、その間に負極中間部材２９が配置されている（図３Ｂ及び図４参照）。負極中間部材２９は、樹脂材料からなる絶縁性中間部材２９Ａに導電性中間部材２９Ｂが複数個、ここでは２個が配置されている。各導電性中間部材２９Ｂは、それぞれ積層された負極芯体露出部１６と対向する側に、プロジェクションとして作用する円錐台状の突起２９Ｃが形成されている。
【００５１】
また、正極中間部材２８の両側に位置する正極芯体露出部１５の最外側の両側の表面にはそれぞれ正極集電体１７が配置されており、負極中間部材２９の両側に位置する負極芯体露出部１６の最外側の両側の表面にはそれぞれ負極集電体１９が配置されている。
【００５２】
なお、正極中間部材２８を構成する導電性中間部材２８Ｂは正極芯体と同じ材料であるアルミニウム製であり、負極中間部材２９を構成する導電性中間部材２９Ｂは負極芯体と同じ材料である銅製であるが、それぞれの形状は同じであっても異なっていてもよい。また、正極中間部材２８を構成する絶縁性中間部材２８Ａ及び負極中間部材２９を構成する絶縁性中間部材２９Ａとして使用し得る材料としては、たとえばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などが挙げられる。
【００５３】
また、実施形態の角形非水電解質二次電池１０においては、正極中間部材２８及び負極中間部材２９として、それぞれ樹脂材料からなる絶縁性中間部材２８Ａ、２９Ａに２個の導電性中間部材２８Ｂ、２９Ｂを用いた例を示したが、これらの導電性中間部材２８Ｂ、２９Ｂからなる組は、要求される電池の出力等に応じて１個でもよく、あるいは３個以上としてもよい。２個以上用いる構成であれば、１個の樹脂材料からなる絶縁性中間部材２８Ａ、２９Ａに２個以上の導電性中間部材２８Ｂ、２９Ｂが配置されているので、それぞれの組の導電性中間部材２８Ｂ、２９Ｂを２分割された側の芯体露出部の間に安定な状態で位置決め配置できるようになる。
【００５４】
これらの正極集電体１７と２分割された正極芯体露出部１５の最外面との間、各正極芯体露出部１５の間、正極中間部材２８の導電性中間部材２８Ｂと２分割された正極芯体露出部１５の内面との間は、抵抗溶接されており、同じく、負極集電体１９と２分割された負極芯体露出部１６の最外面との間、各負極芯体露出部１６の間、負極中間部材２９を構成する導電性中間部材２９Ｂと２分割された負極芯体露出部１６の内面との間も、抵抗溶接されている。
【００５５】
以下、偏平状の巻回電極体１４の具体的製造方法、並びに、正極芯体露出部１５、正極集電体１７、導電性中間部材２８Ｂを有する正極中間部材２８を用いた抵抗溶接方法、及び、負極芯体露出部１６、負極集電体１９、導電性中間部材２９Ｂを有する負極中間部材２９を用いた抵抗溶接方法を図５を用いて詳細に説明する。なお、図５は実施形態における芯体露出部と集電体との抵抗溶接状態を示す側部断面図である。しかしながら、実施形態においては、正極中間部材２８の形状及び負極中間部材２９の形状は実質的に同一とすることができ、しかも、それぞれの抵抗溶接方法も実質的に同様であるので、以下においては負極板１２側のものに代表させて説明することとする。
【００５６】
まず、正極板１１及び負極板１２を、図１に示したように、正極板１１の正極芯体（アルミニウム箔）露出部１５と負極板１２の負極芯体（銅箔）露出部１６とがそれぞれ対向する電極の活物質合剤１１ａ、１２ａと重ならないようにずらして、ポリオレフィン製多孔質セパレータ１３を介して巻回して得られた偏平状の巻回電極体１４を作製した。次いで、負極芯体露出部１６を、巻回中央部分から両側に２分割し、電極体厚みの１／４を中心として負極芯体露出部１６を集結させた。ここで、集結させた銅箔の厚さは片側約３５０μｍであり、総積層数は片側４４枚（両側で８８枚）である。
【００５７】
また、負極集電体１９は厚さ０．６ｍｍの銅板を打ち抜き、曲げ加工等にて製作した。なお、この負極集電体１９は銅板から鋳造等にて製作してもよい。ここで使用した負極集電体１９は、抵抗溶接箇所から負極端子２０まで延在している本体部１９Ａと、溶接箇所において本体部１９Ａから略垂直方向に伸びるリブ１９Ｂとを有しており、負極端子２０を中心として対称な構造となるように一体に形成されている。
【００５８】
そして、２分割された負極芯体露出部１６の最外面の両面に負極集電体１９を配置し、２分割された負極芯体露出部１６の内面に負極中間部材２９が導電性中間部材２９Ｂの両側の円錐台状の突起２９Ｃがそれぞれ２分割された負極芯体露出部１６の内面と当接するように挿入する。負極中間部材２９の導電性中間部材２９Ｂは、例えば円柱状をしており、両端部にそれぞれ円錐台状の突起２９Ｃが形成されている。なお、円錐台状の突起２９Ｃ内には、抵抗溶接時に電流が円錐台状の突起２９Ｃの周辺部に集中するようにして良好な溶接痕（ナゲット）が形成されるようにするため、それぞれ開口が形成されていてもよい。円錐台状の突起２９Ｃの高さは、抵抗溶接部材に一般的に形成されている突起（プロジェクション）と同程度、すなわち、数ｍｍ程度であればよい。
【００５９】
また、負極中間部材２９を構成する導電性中間部材２９Ｂの径及び長さは、偏平状の巻回電極体１４や外装体２５（図２及び図３参照）の大きさによっても変化するが、３ｍｍ〜数１０ｍｍ程度であればよい。なお、ここでは負極中間部材２９を構成する導電性中間部材２９Ｂの形状は円柱状のものとして説明したが、角柱状、楕円柱状等、金属製のブロック状のものであれば任意の形状のものを使用することができる。
【００６０】
実施形態の負極中間部材２９は、導電性中間部材２９Ｂが２個、樹脂材料からなる絶縁性中間部材２９Ａにそれぞれ一体に保持されている。この場合、それぞれの導電性中間部材２９Ｂは互いに並行になるように保持されており、かつ、導電性中間部材２９Ｂの両端面、すなわち円錐台状の突起２９Ｃが形成されている側がそれぞれ２分割された負極芯体露出部１６の内面に位置するように配置されている。この負極中間部材２９を構成する樹脂材料からなる絶縁性中間部材２９Ａの形状は角柱状、円柱状等任意の形状をとることができるが、２分割した負極芯体露出部１６間で安定的に位置決めして固定されるようにするために、ここでは角柱状とされている。
【００６１】
そして、負極中間部材２９の長さは、角形非水電解質二次電池のサイズによっても変化するが、２０ｍｍ〜数十ｍｍとすることができ、その幅は、負極中間部材２９の近傍において、抵抗溶接を行った後に樹脂材料からなる絶縁性中間部材２９Ａの側面が２分割された負極芯体露出部１６の内面と接するような状態となるように設定することが好ましいが、他の部分では、例えば抵抗溶接時のガス抜きが良好となるようにするために、外周部に溝を形成しても、内部に空洞を形成してもよい。
【００６２】
次いで、図５に示したように、上下に配置された一対の抵抗溶接用電極棒３１及び３２間に偏平状の巻回電極体１４を配置し、負極集電体１９のリブ１９Ｂが形成されている箇所の本体部１９Ａが、導電性中間部材２９Ｂの両側に形成されている円錐台状の突起２９Ｃとそれぞれ２分割された負極芯体露出部１６を介して互いに対向するように配置し、一対の抵抗溶接用電極棒３１及び３２をそれぞれ負極集電体１９の本体部１９Ａに当接させる。
【００６３】
なお、負極集電体１９を負極芯体露出部１６の最外面の両面に配置する時期は、２分割された負極芯体露出部１６間に負極中間部材２９を配置する前であっても後であってもよい。また、負極集電体１９を負極端子２０に接続するのは負極集電体１９を負極芯体露出部１６に抵抗溶接する前であっても抵抗溶接した後であってもよい。しかしながら、予め負極集電体１９を負極端子２０に接続した後に負極集電体１９を負極芯体露出部１６に抵抗溶接するようした方が、抵抗溶接時の位置決めが容易となるので、製造効率が向上する。
【００６４】
そして、一対の抵抗溶接用電極棒３１及び３２間に適度の押圧力を印加し、予め定められた条件で抵抗溶接を行うと、抵抗溶接用電流は、例えば抵抗溶接用電極棒３１から、上側の負極集電体１９の本体部１９Ａ、２分割された負極芯体露出部１６、導電性中間部材２９Ｂ、２分割された負極芯体露出部１６、下側の負極集電体１９の本体部１９Ａ、抵抗溶接用電極棒３２へと流れる。これにより、上側の負極集電体１９の本体部１９Ａと２分割された負極芯体露出部１６と導電性中間部材２９Ｂの一方の端面との間、導電性中間部材２９Ｂの他方の端面と２分割された負極芯体露出部１６と下側の負極集電体１９の本体部１９Ａとの間に、それぞれ抵抗溶接部分が形成される。
【００６５】
このとき、負極集電体１９は、負極端子２０を中心として対称な構造となるように一体に形成されているため、上側の本体部１９Ａから下側の本体部１９Ａまで短絡されている形になり、無効電流が流れるが、抵抗溶接電流が大きいために，一対の抵抗溶接用電極棒３１、３２間の押圧力を適切に維持することにより、有効に抵抗溶接を行うことができる。しかも、この抵抗溶接時には、負極中間部材２９は２分割された負極芯体露出部１６の間に安定的に位置決めされた状態で配置されているので、正確にかつ安定した状態で抵抗溶接することが可能となり、溶接強度がばらつくことが抑制され、溶接部の低抵抗化を実現でき、大電流充放電が可能な角形非水電解質二次電池を製造することができるようになる。
【００６６】
なお、上記実施形態では、負極中間部材２９を形成する導電性中間部材２９Ｂとして両端側に円錐台状の突起２９Ｃが形成されているものを用いた例を示したが、これらの円錐台状の突起２９Ｃを設けることは必ずしも必要な構成要件ではなく、形成しなくてもよい。また、ここでは円錐台状の突起２９Ｃを形成した例を示したが、三角錐台状のものや四角錐台状のものやさらに多角錐台状のものも使用することができ、さらには突起の先端部に開口（窪み）が形成されているものを用いてもよい。突起に開口が形成されていない場合、突起の作用は従来の抵抗溶接時のプロジェクションと同様になるが、突起の先端側に開口を設けると、抵抗溶接時にこの開口の周囲に電流が集中するので、発熱状態が良好となり、より良好に抵抗溶接を行うことができるようになる。
【００６７】
このようにして、実施形態の角形非水電解質二次電池１０で使用するための巻回電極体１４が作製される。なお、この巻回電極体１４では、巻回軸方向における一方の端部に積層された正極芯体露出部１５を有し、巻回軸方向における他方の端部に積層された負極芯体露出部１６を有し、正極集電体１７が積層された正極芯体露出部１５の積層方向における最外面に溶接接続されており、負極集電体１９が積層された負極芯体露出部１６の積層方向における最外面に溶接接続されている。
【００６８】
また、実施形態の角形非水電解質二次電池１０では、正極板１１側も負極板１２側の場合と同様にして、２分割された正極芯体露出部１５の内側に絶縁性中間部材２８Ａ、導電性中間部材２８Ｂ及び円錐台状の突起２８Ｃを備えた正極中間部材２８を配置し、正極芯体露出部１５の最外面に本体部１７Ａ及びリブ１７Ｂが形成された正極集電体１７を配置し、抵抗溶接している例を示している。
【００６９】
なお、正極集電体１７及び負極集電体１９にそれぞれ形成されたリブ１７Ｂ、１９Ｂは、それぞれの本体部１７Ａ、１９Ａと一体に形成されており、正極集電体１７及び負極集電体１９のそれぞれの一部を本体部１７Ａ、１９Ａの境界部分で略垂直となるように折り返すことにより形成されたものである。なお、折り返す角度は正確に垂直でなくても、実質的に垂直に近ければよく、±１０°程度ずれていてもかまわない。このリブ１７Ｂ、１９Ｂは、抵抗用溶接時に抵抗溶接用電極棒３１ないし３２と正極集電体１７ないし負極集電体１９の本体部１７Ａ、１９Ａとの間から発生したスパッタが偏平状の巻回電極体１４側に飛散することを抑制する効果と、正極集電体１７及び負極集電体１９の抵抗溶接部以外の部分の溶融を防止するための放熱フィンとしての効果を奏する。
【００７０】
加えて、リブ１７Ｂ、１９Ｂを巻回電極体１４よりも外装体２５側（外側）に僅かに突出しているように形成すると、抵抗用溶接時に抵抗溶接用電極棒３１ないし３２と正極集電体１７及び負極集電体１９の本体部１７Ａ、１９Ａとの間から発生したスパッタが偏平状の巻回電極体１４側に飛散することを抑制する効果が大きくなるとともに、図３Ｂに示したように、リブ１７Ｂ、１９Ｂが絶縁シート２４を介して外装体２５と接触するようになるため、偏平状の巻回電極体１４が外装体２５内で動くことを防止できるようになる。
【００７１】
なお，上記実施形態では、２分割された正極芯体露出部１５の間及び負極芯体露出部１６の間にそれぞれ正極中間部材２８及び負極中間部材２９を配置した例を示した。しかしながら、これらの正極中間部材２８及び負極中間部材２９は、必ずしも必要な構成ではなく、正極芯体露出部１５及び負極芯体露出部１６の何れか一方に設けてもよく、さらには、正極中間部材２８及び負極中間部材２９を用いることなく、すなわち正極芯体露出部１５及び負極芯体露出部１６をそれぞれ２分割することなく、それぞれに正極集電体１７及び負極集電体１９を抵抗溶接することによって取り付けてもよい。しかしながら、本発明の作用効果は、角形二次電池の容量が大きければ大きいほど、例えば２０Ａｈ以上の場合に、有効に奏されるようになるので、電池の内部抵抗を小さくして高出力の角形二次電池が得られるようにするためには、上記実施形態に示したような構成を採用することが好ましい。
【００７２】
そして、このように正極集電体１７及び負極集電体１９が取り付けられた偏平状の巻回電極体１４の周囲を絶縁シート２４によって被覆する。次いで、角形の外装体２５として、図２〜図４に示したように、アルミニウム又はアルミニウム合金製の外装体２５における巻回電極体１４の巻回軸方向の端部と対向する側面の内面に、アルミニウム又はアルミニウム合金の融点（約６５０℃）よりも高い融点を有する板状の高融点材料３０を配置する。この高融点材料３０は、例えば釘刺し試験のような過酷な内部試験の際等、何らかの要因で角形非水電解質二次電池１０が熱暴走状態となって電池内部で高温のガスが急激にかつ多量に発生し、高温のガスが巻回電極体１４の端部から噴出しても、高融点材料３０に向かって噴出するようにして、外装体２５が溶融し難くなるようにするものである。そのため、この高融点材料３０としては、融点が７００℃以上のものであれば、絶縁性の材料であっても、導電性の材料であってもよい。
【００７３】
絶縁性の材料であれば、二酸化ケイ素、ジルコニア、アルミナ、チタニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素等から選択される１種を採用することができる。導電性の材料であれば、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、チタン合金、ステンレススチール、ニッケル合金、銅合金、ケイ素及び炭素繊維から選択される１種を採用することができる。
【００７４】
この高融点材料３０の厚みは、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とすることが好ましく、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍとすることがより好ましい。高融点材料３０の適切な厚みは、高融点材料３０の比熱、融点によって変化するが、高融点材料３０の厚みが０．０５ｍｍ未満であると、高融点材料３０の厚さが薄すぎて、電池内部で発生した高温のガスによる熱が直接外装体２５に伝導される状態となり、外装体２５が溶融してしまう虞が大きくなる。また、高融点材料３０の厚みが０．５ｍｍを越えていると、それに比例して巻回電極体１４の占める容積が減少して電池のエネルギー密度の低下に繋がる。
【００７５】
なお、高温のガスが直接高融点材料３０の存在していない箇所に向かって噴出すると、その部分から外装体が溶融する可能性が大きくなる。そのため、高融点材料３０は、巻回電極体１４の巻回軸方向と垂直な側面の全てを覆った上で、さらに広い範囲を覆っているようにすることが好ましい。
【００７６】
次いで、図２及び図３に示したように、高融点材料３０が絶縁シート２４と外装体２５との間に位置するようにして、正極集電体１７、負極集電体１９がそれぞれ取り付けられた巻回電極体１４を角形の外装体２５内に挿入した後、封口板２３を外装体２５の開口部にレーザ溶接し、その後、電解液注液孔２６から非水電解液を注液し、この電解液注液孔２６を密閉することにより実施形態の角形非水電解質二次電池１０が完成される。
【００７７】
この実施形態の角形非水電解質二次電池１０によれば、何らかの要因で電池が熱暴走状態となって電池内部で高温のガスが急激にかつ多量に発生し、高温のガスが巻回電極体１４の端部から噴出しても、この高温のガスは外装体２５を形成する材料の融点よりも高い融点を有する高融点材料３０に向かって噴出するようになる。そのため、電池内部で発生した高温のガスは、決められた通路を経て封口板２３に設けられたガス排出弁２７から排出されるので、意図した方向とは異なる方向に高温のガスが排出されることがなくなり、信頼性の高い角形非水電解質二次電池１０が得られる。
【００７８】
なお、高融点材料３０からなる板状体は、巻回電極体１４の巻回軸方向に垂直な断面の面積よりも大きく、かつ、外装体２５において高融点材料３０と対向する側面の面積よりも小さい面積を有するようにすると、電極体の端面を十分に覆うことができるため、高温のガスが直接外装体２５に向かって噴出することがなくなり、容易に信頼性の高い角形非水電解質二次電池１０が得られる。さらに、外装体２５は、正極極板及び負極極板の何れとも電気的に接続されておらず、極性を有しないようにすると、腐食され難くなるので、長期間の耐久性に優れた、長期信頼性の高い角形二次電池１０が得られる。
【００７９】
また、本発明は、電池容量が少なくとも２０Ａｈ以上の大容量の角形非水電解質二次電池に適用した際に良好な効果が奏される。その理由は、電池容量が小さい角形非水電解質二次電池は、たとえ釘刺し試験等の過酷な内部短絡試験を行っても、高温のガスの発生量が少ないので外装体が溶融することが少ないためである。
【００８０】
［実施例及び比較例］
本発明の効果を確認するために、以下に示すような実施例に対応する角形二次電池と、比較例に対応する角形二次電池とを作製し、釘刺し試験を行った。まず、従来例の角形非水電解質二次電池の場合と同様にして、アルミニウム芯体に正極活物質合剤１１ａを塗布し、乾燥、圧延後、帯状のアルミニウム箔が露出するようにスリットした実施例及び比較例で共通して使用する正極板１１と、銅芯体に負極活物質合剤１２ａを塗布し、乾燥、圧延後、帯状の銅箔が露出するようにスリットした実施例及び比較例で共通して使用する負極板１２を作製した。ここで、正極活物質としてはコバルト酸リチウムを用い、負極活物質としては黒鉛を用いた。
【００８１】
上述のようにして得られた正極板のアルミニウム箔からなる正極芯体露出部１５と銅箔からなる負極芯体露出部１６とが、図１に示したように、それぞれ対向する電極の活物質合剤１１ａ、１２ａと重ならないようにずらして、ポリオレフィン製多孔質セパレータ１３を介して巻回し、両側端にそれぞれ複数の正極芯体露出部１５と複数の負極芯体露出部１６が形成され、巻回された円筒状の電極群を作製し、プレス成型することにより偏平状の巻回電極体１４を作製した。なお、この巻回電極体１４の巻き軸方向と垂直な側面のサイズは約２３ｍｍ×８２ｍｍである。
【００８２】
次いで、複数枚積層された正極芯体露出部１５は正極集電体１７を介して正極端子１８に接続され、同じく複数枚積層された負極芯体露出部１６は負極用集電体１９を介して負極端子２０に接続されている。なお、正極端子１８、負極端子２０はそれぞれ絶縁部材２１、２２を介して封口板２３に固定されている。
【００８３】
上述のようにして作製された偏平状の巻回電極体１４を絶縁シート２４で覆い、外装体２５の側面に当たる部分の正極板１１側及び負極板１２側ともに高融点材料として銅板（８５ｍｍ×２５ｍｍ×０．２ｍｍ）を絶縁シート（絶縁シートの外側）にテープで固定し、外装体２５の内側に挿入し、封口板２３を外装体２５の開口部にレーザ溶接し、その後、電解液注液孔２６から非水電解液を注液し、この電解液注液孔２６を密閉することにより実施例に対応する角形非水電解質二次電池１０を作製した。
【００８４】
また、比較例の角形二次電池としては、実施例の場合と同様に作製した巻回電極体を絶縁シートで覆い、高融点材料を配置せず、外装体の内側に挿入し、封口体を外装体開口部にレーザ溶接し、その後電解液注液孔から非水電解液を注液し、この電解液注液孔を密閉することにより作製した。
【００８５】
次いで、満充電時の電池の内部短絡を模擬した試験（充電条件は１Ｉｔ＝２５Ａでの定電流で電池電圧が４．１Ｖに達するまで充電し、その後４．１Ｖの定電圧で１時間半保持して充電終了）として、室温での釘刺し試験を実施した。釘の形状はφ３ｍｍを用い、実施例及び比較例の角形二次電池の厚さ２６．５ｍｍで定位拘束後、釘を電池の長辺側腹部の中心位置に速度８０ｍｍ／ｍｉｎで突き刺し、突き刺し後の外観を確認した。なお、用いた実施例及び比較例の角形二次電池は１／３Ｃ放電で放電容量２５．１Ａｈ、体積エネルギー密度が２５３．６Ｗｈ／Ｌである。結果は表１に示すとおりであった。
【００８６】
【表１】
【００８７】
以上の結果より、本発明の角形二次電池によれば、電池の内部短絡時に外装体の開裂による、意図しない方向からのガス排出を防ぐことが可能となるので、多数の角形二次電池を直並列に接続してモジュールを形成したときのガスダクト設計が容易になり、モジュールとしての信頼性を高めることのできる角形二次電池を提供することができるようになる。
【符号の説明】
【００８８】
１０…角形非水電解質二次電池 １１…正極板 １１ａ…正極活物質合剤 １２…負極板 １２ａ…負極活物質合剤 １３…セパレータ １４…巻回電極体 １５…正極芯体露出部 １６…負極芯体露出部 １７…正極集電体 １７Ａ…本体部 １７Ｂ…リブ １８…正極端子 １８Ｂ…リブ １９…負極集電体 １９Ａ…本体部 １９Ｂ…リブ ２０…負極端子 ２１、２２…絶縁部材 ２３…封口板 ２４…絶縁シート ２５…外装体 ２６…電解液注液孔 ２７…ガス排出弁 ２８…正極中間部材 ２８Ａ…絶縁性中間部材 ２８Ｂ…導電性中間部材 ２８Ｃ…突起 ２９…負極中間部材 ２９Ａ…絶縁性中間部材 ２９Ｂ…導電性中間部材 ２９Ｃ…突起 ３０…高融点材料
３１、３２…抵抗溶接用電極棒
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻回電極体を備えた角形二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護運動が高まり、二酸化炭素ガス等の温暖化の原因となる排ガスの排出規制が強化されている。そのため、自動車業界では、ガソリン、ディーゼル油、天然ガス等の化石燃料を使用する自動車に換えて、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ、ＰＨＥＶ）の開発が活発に行われている。このようなＥＶ、ＨＥＶ、ＰＨＥＶ用電池としては、ニッケル−水素二次電池やリチウムイオン二次電池が使用されているが、近年は軽量で、かつ高容量の電池が得られるということから、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池が多く用いられるようになってきている。
【０００３】
ＥＶ、ＨＥＶ、ＰＨＥＶ用の二次電池は、加速時や登坂時等には大電流、高出力の放電が行われること及び走行距離を長くする必要があるため、多数個を直列及び並列に組み合わせ、高出力、大容量の電池モジュールとして使用されている。この電池モジュールに使用される二次電池としては、角形二次電池及び円筒形二次電池が多く用いられている。
【０００４】
円筒形二次電池の場合、特にパーソナルコンピュータ等に汎用されている円筒形二次電池を用いると、大量生産されているために安価に製造できるが、個々の円筒形二次電池の容量が小さいので、所定出力及び所定容量の電池モジュールを得るためには非常に多くの円筒形二次電池が必要となるという課題が存在する。一方、高出力化及び高容量化された円筒形二次電池を使用する場合は、下記特許文献１に示されているように、正極板及び負極板からの集電構造が複雑となるという課題が存在する。
【０００５】
この点を説明するため、下記特許文献１に開示されている円筒形二次電池の集電構造について、図６を用いて説明する。なお、図６Ａは集電体の斜視断面図であり、図６Ｂは集電体と円筒状巻回電極体とを接続する前の状態を示す模式断面図である。
【０００６】
正極板、負極板及びセパレータ（何れも図示せず）が正極芯体露出部５１及び負極芯体露出部５２がそれぞれ両端側となるように巻回された巻回電極体５０を備えている。正極集電体５３及び負極集電体５４は、それぞれ中心部に貫通孔５３ａ及び５４ａが形成され、円環状となされている。そして、正極集電体５３及び負極集電体５４は、それぞれの貫通孔５３ａ及び５４ａが巻回電極体５０の中空部５０ａに連通されるように巻回電極体５０の両端面に配置されている。
【０００７】
このとき、それぞれの極板の複数の芯体露出部５１、５２の端部は、正極集電体５３及び負極集電体５４の巻回電極体５０側の外周側に複数個形成された第１突起５３ｂ、５４ｂと、同じく内周側に複数個形成された第２突起５３ｃ、５４ｃとで挟まれ、巻回電極体５０の中空部５０ａを塞ぐことがなくなるようになされている。これにより、正極芯体露出部５１及び負極芯体露出部５２がそれぞれ正極集電体５３及び負極集電体５４から露出することを防止できるとともに、巻回電極体５０の端面に対して正極集電体５３及び負極集電体５４を位置決めすることができるようになる。この状態で、正極集電体５３及び負極集電体５４の主面５３ｄ、５４ｄとは反対側の周面に対してエネルギーを照射し、正極集電体５３及び負極集電体５４を溶融させ、正極集電体５３及び負極集電体５４をそれぞれ正極芯体露出部５１及び負極芯体露出部５２の端面と互いに溶接する。
【０００８】
これにより、溶接時に正極集電体５３及び負極集電体５４にスパッタが発生した場合であっても、正極集電体５３及び負極集電体５４にそれぞれ形成された第１突起５３ｂ及び５４ｂによって巻回電極体５０の内部へのスパッタの侵入を抑制できると共に、正極集電体５３及び負極集電体５４を巻回電極体５０に強固に接合することができるようになる。しかしながら、正極集電体５３及び負極集電体５４の構造が複雑となっており、加工が容易ではない。
【０００９】
それに対し、角形二次電池の場合では、容易に個々の角形二次電池の容量を大きくすることができるため、所定出力及び所定容量の電池モジュールを得るためには角形二次電池の使用個数が少なくてもすむという利点が存在するが、汎用されている円筒形二次電池に比すると高価となるという課題が存在する。このように、電池モジュールを形成するためには、円筒形二次電池を使用する場合であっても角形二次電池を使用する場合であっても一長一短があり、これらの短所を解決して長所をより活かすべく種々の改良が行われている。
【００１０】
しかも、ＥＶ、ＨＥＶ、ＰＨＥＶ用の二次電池は、高出力、大容量が必要とされるために様々な安全手段が設けられており、電池内圧が高くなった場合には電池内部のガスを外部に逃すためのガス排出弁を設けることが行われている。例えば、下記特許文献２には端子部にガス排出弁を設けた円筒形二次電池が、下記特許文献３には封口板にガス排出弁を設けた角形二次電池が、それぞれ示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−１１０７５１号公報
【特許文献２】特開２００７−１９４１６７号公報
【特許文献３】特開２００３−１８７７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
通常、電池内部で発生したガスは、巻回電極体を用いた場合には巻回軸に沿って移動し、決められた通路を経て、ガス排出弁を作動させて外部に放出される。この現象は、円筒形二次電池の場合であっても角形二次電池であっても同様に生じる。しかも、ＥＶ、ＨＥＶ、ＰＨＥＶ用の二次電池においては、上記特許文献２及び３に示されているようなガス排出弁だけでなく、他にも種々の安全手段が設けられているため、通常の使用状態においては十分な安全性が確保されている。
【００１３】
なお、ＥＶ、ＨＥＶ、ＰＨＥＶ用の二次電池として多く使用されている非水電解質二次電池においては、外装体として正極板の芯体と同じ材料であるアルミニウムないしアルミニウム合金が多く使用されている。アルミニウムないしアルミニウム合金は、負極板の芯体である銅ないし銅合金と比すると、溶融温度が低い。
【００１４】
一方、釘刺し試験等の過酷な強制内部短絡試験を行うと、電池が熱暴走状態となって電池内部で高温のガスが急激にかつ多量に発生することがある。電池内部で発生した高温のガスは、巻回電極体の巻回軸に沿って移動し、巻回電極体内部から噴出されるが、この高温のガスが決められた通路を経てガス排出弁に達する前に外装体側に向かって噴出されると、外装体の溶融温度が低い場合には、ガス排出弁が作動する前に外装体が溶融してしまい、意図された方向とは異なる方向に高温のガスが排出されてしまう虞が存在する。
【００１５】
この現象は、電池の容量が大きければ大きいほど生じ易くなり、特に巻回電極体が有底角筒状の外装体内に巻回電極体の巻回軸方向が外装体の底面と平行になるように配置されている角形二次電池の場合に生じ易い。しかしながら、上記特許文献１に示されているような円筒形二次電池では、巻回電極体の両端が集電体によって閉止されているため、殆ど生じることがなく、また、正極板及び負極板をそれぞれセパレータを介して互いに積層した角形二次電池の場合でも、電池内部で発生した高温のガスは極板に沿って四方へ流れるために、生じ難い。
【００１６】
本発明は、上記のような巻回電極体が有底角筒状の外装体内に巻回電極体の巻回軸方向が外装体の底面と平行になるように配置されている角形二次電池の問題点を解決するためになされたものであって、電池内部に何らかの異常が生じて高温のガスが発生した場合でも、この高温のガスが決められた通路を経て外部へ排出されるようになされる角形二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するため、本発明の角形二次電池は、正極板と負極板とをセパレータを介して巻回した巻回電極体が、開口を有する有底角筒状の外装体に収納され、前記開口がガス排出弁を有する封口板により封止された角形二次電池であって、前記巻回電極体は、前記巻回電極体の巻回軸方向が前記外装体の底面と平行になるように前記外装体内に配置され、前記巻回電極体の巻回軸方向の両側の端部の少なくとも一方と、前記外装体における前記巻回電極体の巻回軸方向の端部と対向する側面の間に、前記外装体を形成する材料の融点よりも高い融点を有する高融点材料が配置されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の角形二次電池においては、何らかの要因で電池が熱暴走状態となって電池内部で高温のガスが急激にかつ多量に発生し、高温のガスが巻回電極体の端部から噴出しても、この高温のガスは外装体を形成する材料の融点よりも高い融点を有する高融点材料に向かって噴出するようになる。そのため、本発明の角形二次電池によれば、電池内部で発生した高温のガスは決められた通路を経て封口板に設けられたガス排出弁から排出されるので、意図した方向とは異なる方向に高温のガスが排出されることがなくなるから、複数の電池をモジュール化しても信頼性が確保される角形二次電池が得られる。
【００１９】
なお、本発明の角形二次電池においては、高融点材料は必ずしも巻回電極体の端部の両側に配置する必要はなく、少なくとも一方側に設ければそれなりに本発明の効果を奏することができる。ただし、両側に設ける方が信頼性がより向上するので好ましい。
【００２０】
本発明の角形二次電池においては、前記高融点材料は、前記外装体における前記巻回電極体の巻回軸方向と垂直な側面の面積の１００％以上を覆っていることが好ましい。
【００２１】
高温のガスが直接高融点材料が存在していない箇所に向かって噴出すると、その部分から外装体が溶融する可能性が大きくなる。本発明の角形二次電池によれば、高融点材料は、巻回電極体の巻回軸方向と垂直な側面の全てを覆った上で、さらに広い範囲を覆っているので、高温のガスが直接高融点材料が存在していない箇所に向かって噴出することがなくなるので、外装体が溶融する虞が極めて小さくなり、より信頼性が高い角形二次電池が得られる。
【００２２】
また、本発明の角形二次電池においては、前記高融点材料は、板状体であり、前記巻回電極体の巻回軸方向に垂直な断面の面積よりも大きく、かつ、前記外装体において前記高融点材料と対向する側面の面積よりも小さい面積を有するものが好ましい。
【００２３】
本発明の角形二次電池によれば、高融点材料からなる板状体は、電極体の端面を十分に覆うことができるために本発明の上記効果が良好に奏されるようになり、外装体とは別体であるから、必要な領域に簡単に配置することができ、角形二次電池の組立が容易となる。
【００２４】
また、本発明の角形二次電池においては、前記外装体は極性を有していないことが好ましい。
【００２５】
ＥＶ、ＨＥＶ、ＰＨＥＶのような車両用途等に使用される二次電池は、長期間の耐久性が要求される。外装体が極性を有していると、長期間の使用により外装体が腐食し、その耐久性が低下する可能性がある。本発明の角形二次電池によれば、外装体が極性を有していないため、長期間の耐久性に優れた、長期信頼性の高い角形二次電池が得られる。
【００２６】
また、本発明の角形二次電池においては、前記巻回電極体は、前記巻回軸方向における一方の端部に積層された正極芯体露出部を有し、前記巻回軸方向における他方の端部に積層された負極芯体露出部を有し、正極集電体が前記積層された正極芯体露出部の積層方向における最外面に接続されており、負極集電体が前記積層された負極芯体露出部の積層方向における最外面に接続されているものに対して適用することが好ましい。
【００２７】
一方、正極集電体及び負極集電体がそれぞれ積層された芯体露出の積層方向の最外面とは異なる位置で溶接接続されている場合、正極集電体及び負極集電体は積層した芯体露出部の端面を覆うように接続されるようになるから、本発明の課題が生じ難くなり、本発明の構成を採用することの技術的意義がなくなる。
【００２８】
また、本発明の角形二次電池においては、前記有底角筒状の外装体はアルミニウム又はアルミニウム合金で形成されており、前記高融点材料の融点は７００℃以上のものを使用することが好ましい。
【００２９】
アルミニウムおよびアルミニウム合金の融点は６５０℃前後であるから、高融点材料の融点が７００℃以上のものを使用すれば、本発明の上記効果が良好に奏されるようになる。
【００３０】
また、本発明の角形二次電池においては、前記高融点材料は、二酸化ケイ素、ジルコニア、アルミナ、チタニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素から選択される１種とすることができる。
【００３１】
これらの材料は、アルミニウムおよびアルミニウム合金よりも融点が高いセラミック材料であり、しかも実質的に絶縁性の材料であって、電極反応に影響を与え難いため、本発明の上記効果が良好に奏されるようになる。
【００３２】
また、本発明の角形二次電池においては、前記高融点材料は、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、チタン合金、ステンレススチール、ニッケル合金、銅合金、ケイ素及び炭素繊維から選択される１種としてもよい。また、これらの高融点材料を用いる場合、これらの高融点材料は正極板及び負極板と電気的に絶縁されていることが好ましい。
【００３３】
これらの材料は、実質的に電気導電性の材料であるが、アルミニウムおよびアルミニウム合金よりも融点が高い材料であるから、本発明の上記効果が一応良好に奏されるようになる。また、たとえば高融点材料が正極と電気的に接続されていると、正極の貴な電位の影響により高融点材料の溶出や電解液成分の分解等が起こり、電池の安全性、信頼性を下げる結果となる。また、高融点材料が負極と電気的に接続されると、リチウムと合金化しやすい材料ではリチウムとの合金化が起こり、電池の信頼性の低下やサイクル特性の低下を引き起こす可能性がある。本発明で用いられる高融点材料が正極板ないし負極板と電気的に絶縁されていれば、高融点材料が上記のような電極反応に関与することがなくなるから、上記本発明の効果が良好に奏されるようになる。
【００３４】
また、本発明の角形二次電池においては、前記高融点材料が導電性の場合、前記巻回電極体と前記外装体の間には絶縁シートが配置されており、前記高融点材料は前記外装体と前記絶縁シートとの間に配置されていることが好ましい。
【００３５】
本発明の角形二次電池によれば、導電性の高融点材料の絶縁と同時に巻回電極体と外装体との間の電気的絶縁性が良好となるようにすることができるので、より信頼性の高い角形二次電池が得られる。
【００３６】
また、本発明の角形二次電池においては、前記高融点材料は厚みが０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましくい。
【００３７】
高融点材料の比熱、融点によって適切な厚みは変化するが、高融点材料の厚みが０．０５ｍｍ未満であると、高融点材料の厚さが薄すぎて、電池内部で発生した高温のガスによる熱が直接外装体に伝導される状態となり、本発明の上記効果が奏され難くなる。また、高融点材料の厚みが０．５ｍｍを越えていると、それに比例して巻回電極体の占める容積が減少して電池のエネルギー密度の低下に繋がるので好ましくない。
【００３８】
また、本発明の角形二次電池においては、前記角形二次電池は電池容量が２０Ａｈ以上であることが好ましい。
【００３９】
本発明の高融点材料を設けずに釘刺し試験等の過酷な強制内部短絡試験を行うと、外装体の側面の溶融は、電池容量が小さい角形二次電池では実質的に認められず、電池容量が大きければ大きいほど生じやすくなり、特に２０Ａｈ以上の高容量の角形二次電池の場合に生じるようになる。そのため、本発明は、電池容量が２０Ａｈ以上の角形二次電池に対して適用すると、技術的意義が大きくなる。
【００４０】
また、本発明の角形二次電池においては、前記正極芯体露出部及び前記負極芯体露出部の少なくとも一方は、２分割されてその間に少なくとも１つの導電性中間部材を保持した樹脂材料製の中間部材が配置され、前記２分割された芯体露出部側の前記集電体は、前記２分割された芯体露出部の最外側の少なくとも一方の面に配置され、前記２分割された芯体露出部と前記中間部材の前記少なくとも１つの導電性中間部材と共に抵抗溶接法によって電気的に接合されていることが好ましい。
【００４１】
電池容量が２０Ａｈ以上もの大容量の角形二次電池となると、積層される正極芯体露出部ないし負極芯体露出部の枚数が多くなり、それぞれの積層後の厚さも厚くなる。本発明の角形二次電池によれば、積層された正極芯体露出部ないし負極芯体露出部の厚さが厚くても、シリーズ抵抗溶接法によって２分割された側の芯体露出部と導電性中間部材及び集電体との間を一度に溶接することができる。加えて、導電性中間部材を複数個設けた場合には、導電性中間部材は樹脂材料製の中間部材に保持・固定されているから、複数の導電性中間部材間の寸法精度が向上し、しかも、２分割された側の芯体露出部の間に安定な状態で位置決め配置できるため、抵抗溶接部の品質が向上して低抵抗化を実現できる。そのため、本発明の角形二次電池によれば、出力が向上し、しかも、出力のバラツキが低減した角形二次電池が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施形態の角形非水電解質二次電池の巻回電極体作製時の極板とセパレータの配置関係を示す一部展開図である。
【図２】実施形態の角形非水電解質二次電池を集電体等を省略して現した概略分解斜視図である。
【図３】図３Ａは実施形態の非水電解質二次電池の断面図であり、図３Ｂは図３ＡのIIIＢ−IIIＢ線に沿った断面図である。
【図４】図３のIV−IV線に沿った断面図である。
【図５】実施形態における芯体露出部と集電体との抵抗溶接状態を示す側部断面図である。
【図６】図６Ａは従来例の集電体の斜視断面図であり、図６Ｂは従来例の集電体と円筒状巻回電極体とを接続する前の状態を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下に本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。ただし、以下に示す各実施形態は、本発明の技術思想を理解するために例示するものであって、本発明をこの実施形態に特定することを意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々の変更を行ったものにも均しく適用し得るものである。なお、この明細書における説明のために用いられた各図面においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に適宜縮尺を異ならせて表示しており、必ずしも実際の寸法に比例して表示されているものではない。
【００４４】
［実施形態］
最初に、実施形態の角形二次電池の例として角形非水電解質二次電池を図１〜図４を用いて説明する。なお、図１は角形非水電解質二次電池の巻回電極体作製時の極板とセパレータの配置関係を示す一部展開図である。図２は角形非水電解質二次電池の集電体等を省略して現した概略分解斜視図である。図３Ａは実施形態の非水電解質二次電池の断面図であり、図３Ｂは図３ＡのIIIＢ−IIIＢ線に沿った断面図である。図４は図３のIV−IV線に沿った断面図である。
【００４５】
この角形非水電解質二次電池１０は、正極板１１と負極板１２とがセパレータ１３を介して巻回された偏平状の巻回電極体１４を有している。正極板１１は、アルミニウム箔からなる正極芯体の両面に正極活物質合剤１１ａを塗布し、乾燥及び圧延した後、アルミニウム箔が帯状に露出するようにスリットすることにより作製されている。また、負極板１２は、銅箔からなる負極芯体の両面に負極活物質合剤１２ａを塗布し、乾燥及び圧延した後、銅箔が帯状に露出するようにスリットすることによって作製されている。
【００４６】
そして、上述のようにして得られた正極板１１及び負極板１２を、正極板１１のアルミニウム箔露出部と負極板１２の銅箔露出部とがそれぞれ対向する電極の活物質合剤１１ａ、１２ａとそれぞれ重ならないようにずらして、ポリオレフィン製多孔質セパレータ１３を介して巻回することで、巻回軸方向の一方の端には複数枚重なった正極芯体露出部１５を備え、他方の端には複数枚重なった負極芯体露出部１６を備えた偏平状の巻回電極体１４が作製されている。
【００４７】
複数枚積層された正極芯体露出部１５は正極集電体１７を介して正極端子１８に接続され、同じく複数枚積層された負極芯体露出部１６は負極集電体１９を介して負極端子２０に接続されている。なお、ここでは、正極集電体１７及び負極集電体１９がそれぞれ直接正極端子１８及び負極端子２０に接続されている例を示したが、この正極集電体１７及び負極集電体１９はそれぞれ別途導電部材を経て正極端子１８及び負極端子２０に接続されているようにしてもよい。
【００４８】
また、正極端子１８、負極端子２０はそれぞれ絶縁部材２１、２２を介して封口板２３に固定されている。この実施形態の角形非水電解質二次電池１０は、上述のようにして作製された偏平状の巻回電極体１４の封口板２３側を除く周囲に樹脂製の絶縁シート２４を介在させて角形の外装体２５内に挿入した後、封口板２３を外装体２５の開口部にレーザ溶接し、その後、電解液注液孔２６から非水電解液を注液し、この電解液注液孔２６を密閉することにより作製されている。なお、封口板２３には安全手段としてのガス排出弁２７が形成されている。
【００４９】
偏平状の巻回電極体１４は、正極板１１側では、積層された複数枚の正極芯体露出部１５が２分割されて、その間に正極中間部材２８が配置されている（図３Ｂ参照）。正極中間部材２８は、樹脂材料からなる絶縁性中間部材２８Ａに導電性中間部材２８Ｂが複数個、ここでは２個が配置されている。各導電性中間部材２８Ｂは、それぞれ積層された正極芯体露出部１５と対向する側に、プロジェクションとして作用する円錐台状の突起２８Ｃが形成されている。
【００５０】
同じく負極板１２側では、積層された複数枚の負極芯体露出部１６が２分割され、その間に負極中間部材２９が配置されている（図３Ｂ及び図４参照）。負極中間部材２９は、樹脂材料からなる絶縁性中間部材２９Ａに導電性中間部材２９Ｂが複数個、ここでは２個が配置されている。各導電性中間部材２９Ｂは、それぞれ積層された負極芯体露出部１６と対向する側に、プロジェクションとして作用する円錐台状の突起２９Ｃが形成されている。
【００５１】
また、正極中間部材２８の両側に位置する正極芯体露出部１５の最外側の両側の表面にはそれぞれ正極集電体１７が配置されており、負極中間部材２９の両側に位置する負極芯体露出部１６の最外側の両側の表面にはそれぞれ負極集電体１９が配置されている。
【００５２】
なお、正極中間部材２８を構成する導電性中間部材２８Ｂは正極芯体と同じ材料であるアルミニウム製であり、負極中間部材２９を構成する導電性中間部材２９Ｂは負極芯体と同じ材料である銅製であるが、それぞれの形状は同じであっても異なっていてもよい。また、正極中間部材２８を構成する絶縁性中間部材２８Ａ及び負極中間部材２９を構成する絶縁性中間部材２９Ａとして使用し得る材料としては、たとえばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などが挙げられる。
【００５３】
また、実施形態の角形非水電解質二次電池１０においては、正極中間部材２８及び負極中間部材２９として、それぞれ樹脂材料からなる絶縁性中間部材２８Ａ、２９Ａに２個の導電性中間部材２８Ｂ、２９Ｂを用いた例を示したが、これらの導電性中間部材２８Ｂ、２９Ｂからなる組は、要求される電池の出力等に応じて１個でもよく、あるいは３個以上としてもよい。２個以上用いる構成であれば、１個の樹脂材料からなる絶縁性中間部材２８Ａ、２９Ａに２個以上の導電性中間部材２８Ｂ、２９Ｂが配置されているので、それぞれの組の導電性中間部材２８Ｂ、２９Ｂを２分割された側の芯体露出部の間に安定な状態で位置決め配置できるようになる。
【００５４】
これらの正極集電体１７と２分割された正極芯体露出部１５の最外面との間、各正極芯体露出部１５の間、正極中間部材２８の導電性中間部材２８Ｂと２分割された正極芯体露出部１５の内面との間は、抵抗溶接されており、同じく、負極集電体１９と２分割された負極芯体露出部１６の最外面との間、各負極芯体露出部１６の間、負極中間部材２９を構成する導電性中間部材２９Ｂと２分割された負極芯体露出部１６の内面との間も、抵抗溶接されている。
【００５５】
以下、偏平状の巻回電極体１４の具体的製造方法、並びに、正極芯体露出部１５、正極集電体１７、導電性中間部材２８Ｂを有する正極中間部材２８を用いた抵抗溶接方法、及び、負極芯体露出部１６、負極集電体１９、導電性中間部材２９Ｂを有する負極中間部材２９を用いた抵抗溶接方法を図５を用いて詳細に説明する。なお、図５は実施形態における芯体露出部と集電体との抵抗溶接状態を示す側部断面図である。しかしながら、実施形態においては、正極中間部材２８の形状及び負極中間部材２９の形状は実質的に同一とすることができ、しかも、それぞれの抵抗溶接方法も実質的に同様であるので、以下においては負極板１２側のものに代表させて説明することとする。
【００５６】
まず、正極板１１及び負極板１２を、図１に示したように、正極板１１の正極芯体（アルミニウム箔）露出部１５と負極板１２の負極芯体（銅箔）露出部１６とがそれぞれ対向する電極の活物質合剤１１ａ、１２ａと重ならないようにずらして、ポリオレフィン製多孔質セパレータ１３を介して巻回して得られた偏平状の巻回電極体１４を作製した。次いで、負極芯体露出部１６を、巻回中央部分から両側に２分割し、電極体厚みの１／４を中心として負極芯体露出部１６を集結させた。ここで、集結させた銅箔の厚さは片側約３５０μｍであり、総積層数は片側４４枚（両側で８８枚）である。
【００５７】
また、負極集電体１９は厚さ０．６ｍｍの銅板を打ち抜き、曲げ加工等にて製作した。なお、この負極集電体１９は銅板から鋳造等にて製作してもよい。ここで使用した負極集電体１９は、抵抗溶接箇所から負極端子２０まで延在している本体部１９Ａと、溶接箇所において本体部１９Ａから略垂直方向に伸びるリブ１９Ｂとを有しており、負極端子２０を中心として対称な構造となるように一体に形成されている。
【００５８】
そして、２分割された負極芯体露出部１６の最外面の両面に負極集電体１９を配置し、２分割された負極芯体露出部１６の内面に負極中間部材２９が導電性中間部材２９Ｂの両側の円錐台状の突起２９Ｃがそれぞれ２分割された負極芯体露出部１６の内面と当接するように挿入する。負極中間部材２９の導電性中間部材２９Ｂは、例えば円柱状をしており、両端部にそれぞれ円錐台状の突起２９Ｃが形成されている。なお、円錐台状の突起２９Ｃ内には、抵抗溶接時に電流が円錐台状の突起２９Ｃの周辺部に集中するようにして良好な溶接痕（ナゲット）が形成されるようにするため、それぞれ開口が形成されていてもよい。円錐台状の突起２９Ｃの高さは、抵抗溶接部材に一般的に形成されている突起（プロジェクション）と同程度、すなわち、数ｍｍ程度であればよい。
【００５９】
また、負極中間部材２９を構成する導電性中間部材２９Ｂの径及び長さは、偏平状の巻回電極体１４や外装体２５（図２及び図３参照）の大きさによっても変化するが、３ｍｍ〜数１０ｍｍ程度であればよい。なお、ここでは負極中間部材２９を構成する導電性中間部材２９Ｂの形状は円柱状のものとして説明したが、角柱状、楕円柱状等、金属製のブロック状のものであれば任意の形状のものを使用することができる。
【００６０】
実施形態の負極中間部材２９は、導電性中間部材２９Ｂが２個、樹脂材料からなる絶縁性中間部材２９Ａにそれぞれ一体に保持されている。この場合、それぞれの導電性中間部材２９Ｂは互いに並行になるように保持されており、かつ、導電性中間部材２９Ｂの両端面、すなわち円錐台状の突起２９Ｃが形成されている側がそれぞれ２分割された負極芯体露出部１６の内面に位置するように配置されている。この負極中間部材２９を構成する樹脂材料からなる絶縁性中間部材２９Ａの形状は角柱状、円柱状等任意の形状をとることができるが、２分割した負極芯体露出部１６間で安定的に位置決めして固定されるようにするために、ここでは角柱状とされている。
【００６１】
そして、負極中間部材２９の長さは、角形非水電解質二次電池のサイズによっても変化するが、２０ｍｍ〜数十ｍｍとすることができ、その幅は、負極中間部材２９の近傍において、抵抗溶接を行った後に樹脂材料からなる絶縁性中間部材２９Ａの側面が２分割された負極芯体露出部１６の内面と接するような状態となるように設定することが好ましいが、他の部分では、例えば抵抗溶接時のガス抜きが良好となるようにするために、外周部に溝を形成しても、内部に空洞を形成してもよい。
【００６２】
次いで、図５に示したように、上下に配置された一対の抵抗溶接用電極棒３１及び３２間に偏平状の巻回電極体１４を配置し、負極集電体１９のリブ１９Ｂが形成されている箇所の本体部１９Ａが、導電性中間部材２９Ｂの両側に形成されている円錐台状の突起２９Ｃとそれぞれ２分割された負極芯体露出部１６を介して互いに対向するように配置し、一対の抵抗溶接用電極棒３１及び３２をそれぞれ負極集電体１９の本体部１９Ａに当接させる。
【００６３】
なお、負極集電体１９を負極芯体露出部１６の最外面の両面に配置する時期は、２分割された負極芯体露出部１６間に負極中間部材２９を配置する前であっても後であってもよい。また、負極集電体１９を負極端子２０に接続するのは負極集電体１９を負極芯体露出部１６に抵抗溶接する前であっても抵抗溶接した後であってもよい。しかしながら、予め負極集電体１９を負極端子２０に接続した後に負極集電体１９を負極芯体露出部１６に抵抗溶接するようした方が、抵抗溶接時の位置決めが容易となるので、製造効率が向上する。
【００６４】
そして、一対の抵抗溶接用電極棒３１及び３２間に適度の押圧力を印加し、予め定められた条件で抵抗溶接を行うと、抵抗溶接用電流は、例えば抵抗溶接用電極棒３１から、上側の負極集電体１９の本体部１９Ａ、２分割された負極芯体露出部１６、導電性中間部材２９Ｂ、２分割された負極芯体露出部１６、下側の負極集電体１９の本体部１９Ａ、抵抗溶接用電極棒３２へと流れる。これにより、上側の負極集電体１９の本体部１９Ａと２分割された負極芯体露出部１６と導電性中間部材２９Ｂの一方の端面との間、導電性中間部材２９Ｂの他方の端面と２分割された負極芯体露出部１６と下側の負極集電体１９の本体部１９Ａとの間に、それぞれ抵抗溶接部分が形成される。
【００６５】
このとき、負極集電体１９は、負極端子２０を中心として対称な構造となるように一体に形成されているため、上側の本体部１９Ａから下側の本体部１９Ａまで短絡されている形になり、無効電流が流れるが、抵抗溶接電流が大きいために，一対の抵抗溶接用電極棒３１、３２間の押圧力を適切に維持することにより、有効に抵抗溶接を行うことができる。しかも、この抵抗溶接時には、負極中間部材２９は２分割された負極芯体露出部１６の間に安定的に位置決めされた状態で配置されているので、正確にかつ安定した状態で抵抗溶接することが可能となり、溶接強度がばらつくことが抑制され、溶接部の低抵抗化を実現でき、大電流充放電が可能な角形非水電解質二次電池を製造することができるようになる。
【００６６】
なお、上記実施形態では、負極中間部材２９を形成する導電性中間部材２９Ｂとして両端側に円錐台状の突起２９Ｃが形成されているものを用いた例を示したが、これらの円錐台状の突起２９Ｃを設けることは必ずしも必要な構成要件ではなく、形成しなくてもよい。また、ここでは円錐台状の突起２９Ｃを形成した例を示したが、三角錐台状のものや四角錐台状のものやさらに多角錐台状のものも使用することができ、さらには突起の先端部に開口（窪み）が形成されているものを用いてもよい。突起に開口が形成されていない場合、突起の作用は従来の抵抗溶接時のプロジェクションと同様になるが、突起の先端側に開口を設けると、抵抗溶接時にこの開口の周囲に電流が集中するので、発熱状態が良好となり、より良好に抵抗溶接を行うことができるようになる。
【００６７】
このようにして、実施形態の角形非水電解質二次電池１０で使用するための巻回電極体１４が作製される。なお、この巻回電極体１４では、巻回軸方向における一方の端部に積層された正極芯体露出部１５を有し、巻回軸方向における他方の端部に積層された負極芯体露出部１６を有し、正極集電体１７が積層された正極芯体露出部１５の積層方向における最外面に溶接接続されており、負極集電体１９が積層された負極芯体露出部１６の積層方向における最外面に溶接接続されている。
【００６８】
また、実施形態の角形非水電解質二次電池１０では、正極板１１側も負極板１２側の場合と同様にして、２分割された正極芯体露出部１５の内側に絶縁性中間部材２８Ａ、導電性中間部材２８Ｂ及び円錐台状の突起２８Ｃを備えた正極中間部材２８を配置し、正極芯体露出部１５の最外面に本体部１７Ａ及びリブ１７Ｂが形成された正極集電体１７を配置し、抵抗溶接している例を示している。
【００６９】
なお、正極集電体１７及び負極集電体１９にそれぞれ形成されたリブ１７Ｂ、１９Ｂは、それぞれの本体部１７Ａ、１９Ａと一体に形成されており、正極集電体１７及び負極集電体１９のそれぞれの一部を本体部１７Ａ、１９Ａの境界部分で略垂直となるように折り返すことにより形成されたものである。なお、折り返す角度は正確に垂直でなくても、実質的に垂直に近ければよく、±１０°程度ずれていてもかまわない。このリブ１７Ｂ、１９Ｂは、抵抗用溶接時に抵抗溶接用電極棒３１ないし３２と正極集電体１７ないし負極集電体１９の本体部１７Ａ、１９Ａとの間から発生したスパッタが偏平状の巻回電極体１４側に飛散することを抑制する効果と、正極集電体１７及び負極集電体１９の抵抗溶接部以外の部分の溶融を防止するための放熱フィンとしての効果を奏する。
【００７０】
加えて、リブ１７Ｂ、１９Ｂを巻回電極体１４よりも外装体２５側（外側）に僅かに突出しているように形成すると、抵抗用溶接時に抵抗溶接用電極棒３１ないし３２と正極集電体１７及び負極集電体１９の本体部１７Ａ、１９Ａとの間から発生したスパッタが偏平状の巻回電極体１４側に飛散することを抑制する効果が大きくなるとともに、図３Ｂに示したように、リブ１７Ｂ、１９Ｂが絶縁シート２４を介して外装体２５と接触するようになるため、偏平状の巻回電極体１４が外装体２５内で動くことを防止できるようになる。
【００７１】
なお，上記実施形態では、２分割された正極芯体露出部１５の間及び負極芯体露出部１６の間にそれぞれ正極中間部材２８及び負極中間部材２９を配置した例を示した。しかしながら、これらの正極中間部材２８及び負極中間部材２９は、必ずしも必要な構成ではなく、正極芯体露出部１５及び負極芯体露出部１６の何れか一方に設けてもよく、さらには、正極中間部材２８及び負極中間部材２９を用いることなく、すなわち正極芯体露出部１５及び負極芯体露出部１６をそれぞれ２分割することなく、それぞれに正極集電体１７及び負極集電体１９を抵抗溶接することによって取り付けてもよい。しかしながら、本発明の作用効果は、角形二次電池の容量が大きければ大きいほど、例えば２０Ａｈ以上の場合に、有効に奏されるようになるので、電池の内部抵抗を小さくして高出力の角形二次電池が得られるようにするためには、上記実施形態に示したような構成を採用することが好ましい。
【００７２】
そして、このように正極集電体１７及び負極集電体１９が取り付けられた偏平状の巻回電極体１４の周囲を絶縁シート２４によって被覆する。次いで、角形の外装体２５として、図２〜図４に示したように、アルミニウム又はアルミニウム合金製の外装体２５における巻回電極体１４の巻回軸方向の端部と対向する側面の内面に、アルミニウム又はアルミニウム合金の融点（約６５０℃）よりも高い融点を有する板状の高融点材料３０を配置する。この高融点材料３０は、例えば釘刺し試験のような過酷な内部試験の際等、何らかの要因で角形非水電解質二次電池１０が熱暴走状態となって電池内部で高温のガスが急激にかつ多量に発生し、高温のガスが巻回電極体１４の端部から噴出しても、高融点材料３０に向かって噴出するようにして、外装体２５が溶融し難くなるようにするものである。そのため、この高融点材料３０としては、融点が７００℃以上のものであれば、絶縁性の材料であっても、導電性の材料であってもよい。
【００７３】
絶縁性の材料であれば、二酸化ケイ素、ジルコニア、アルミナ、チタニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素等から選択される１種を採用することができる。導電性の材料であれば、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、チタン合金、ステンレススチール、ニッケル合金、銅合金、ケイ素及び炭素繊維から選択される１種を採用することができる。
【００７４】
この高融点材料３０の厚みは、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とすることが好ましく、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍとすることがより好ましい。高融点材料３０の適切な厚みは、高融点材料３０の比熱、融点によって変化するが、高融点材料３０の厚みが０．０５ｍｍ未満であると、高融点材料３０の厚さが薄すぎて、電池内部で発生した高温のガスによる熱が直接外装体２５に伝導される状態となり、外装体２５が溶融してしまう虞が大きくなる。また、高融点材料３０の厚みが０．５ｍｍを越えていると、それに比例して巻回電極体１４の占める容積が減少して電池のエネルギー密度の低下に繋がる。
【００７５】
なお、高温のガスが直接高融点材料３０の存在していない箇所に向かって噴出すると、その部分から外装体が溶融する可能性が大きくなる。そのため、高融点材料３０は、巻回電極体１４の巻回軸方向と垂直な側面の全てを覆った上で、さらに広い範囲を覆っているようにすることが好ましい。
【００７６】
次いで、図２及び図３に示したように、高融点材料３０が絶縁シート２４と外装体２５との間に位置するようにして、正極集電体１７、負極集電体１９がそれぞれ取り付けられた巻回電極体１４を角形の外装体２５内に挿入した後、封口板２３を外装体２５の開口部にレーザ溶接し、その後、電解液注液孔２６から非水電解液を注液し、この電解液注液孔２６を密閉することにより実施形態の角形非水電解質二次電池１０が完成される。
【００７７】
この実施形態の角形非水電解質二次電池１０によれば、何らかの要因で電池が熱暴走状態となって電池内部で高温のガスが急激にかつ多量に発生し、高温のガスが巻回電極体１４の端部から噴出しても、この高温のガスは外装体２５を形成する材料の融点よりも高い融点を有する高融点材料３０に向かって噴出するようになる。そのため、電池内部で発生した高温のガスは、決められた通路を経て封口板２３に設けられたガス排出弁２７から排出されるので、意図した方向とは異なる方向に高温のガスが排出されることがなくなり、信頼性の高い角形非水電解質二次電池１０が得られる。
【００７８】
なお、高融点材料３０からなる板状体は、巻回電極体１４の巻回軸方向に垂直な断面の面積よりも大きく、かつ、外装体２５において高融点材料３０と対向する側面の面積よりも小さい面積を有するようにすると、電極体の端面を十分に覆うことができるため、高温のガスが直接外装体２５に向かって噴出することがなくなり、容易に信頼性の高い角形非水電解質二次電池１０が得られる。さらに、外装体２５は、正極極板及び負極極板の何れとも電気的に接続されておらず、極性を有しないようにすると、腐食され難くなるので、長期間の耐久性に優れた、長期信頼性の高い角形二次電池１０が得られる。
【００７９】
また、本発明は、電池容量が少なくとも２０Ａｈ以上の大容量の角形非水電解質二次電池に適用した際に良好な効果が奏される。その理由は、電池容量が小さい角形非水電解質二次電池は、たとえ釘刺し試験等の過酷な内部短絡試験を行っても、高温のガスの発生量が少ないので外装体が溶融することが少ないためである。
【００８０】
［実施例及び比較例］
本発明の効果を確認するために、以下に示すような実施例に対応する角形二次電池と、比較例に対応する角形二次電池とを作製し、釘刺し試験を行った。まず、従来例の角形非水電解質二次電池の場合と同様にして、アルミニウム芯体に正極活物質合剤１１ａを塗布し、乾燥、圧延後、帯状のアルミニウム箔が露出するようにスリットした実施例及び比較例で共通して使用する正極板１１と、銅芯体に負極活物質合剤１２ａを塗布し、乾燥、圧延後、帯状の銅箔が露出するようにスリットした実施例及び比較例で共通して使用する負極板１２を作製した。ここで、正極活物質としてはコバルト酸リチウムを用い、負極活物質としては黒鉛を用いた。
【００８１】
上述のようにして得られた正極板のアルミニウム箔からなる正極芯体露出部１５と銅箔からなる負極芯体露出部１６とが、図１に示したように、それぞれ対向する電極の活物質合剤１１ａ、１２ａと重ならないようにずらして、ポリオレフィン製多孔質セパレータ１３を介して巻回し、両側端にそれぞれ複数の正極芯体露出部１５と複数の負極芯体露出部１６が形成され、巻回された円筒状の電極群を作製し、プレス成型することにより偏平状の巻回電極体１４を作製した。なお、この巻回電極体１４の巻き軸方向と垂直な側面のサイズは約２３ｍｍ×８２ｍｍである。
【００８２】
次いで、複数枚積層された正極芯体露出部１５は正極集電体１７を介して正極端子１８に接続され、同じく複数枚積層された負極芯体露出部１６は負極用集電体１９を介して負極端子２０に接続されている。なお、正極端子１８、負極端子２０はそれぞれ絶縁部材２１、２２を介して封口板２３に固定されている。
【００８３】
上述のようにして作製された偏平状の巻回電極体１４を絶縁シート２４で覆い、外装体２５の側面に当たる部分の正極板１１側及び負極板１２側ともに高融点材料として銅板（８５ｍｍ×２５ｍｍ×０．２ｍｍ）を絶縁シート（絶縁シートの外側）にテープで固定し、外装体２５の内側に挿入し、封口板２３を外装体２５の開口部にレーザ溶接し、その後、電解液注液孔２６から非水電解液を注液し、この電解液注液孔２６を密閉することにより実施例に対応する角形非水電解質二次電池１０を作製した。
【００８４】
また、比較例の角形二次電池としては、実施例の場合と同様に作製した巻回電極体を絶縁シートで覆い、高融点材料を配置せず、外装体の内側に挿入し、封口体を外装体開口部にレーザ溶接し、その後電解液注液孔から非水電解液を注液し、この電解液注液孔を密閉することにより作製した。
【００８５】
次いで、満充電時の電池の内部短絡を模擬した試験（充電条件は１Ｉｔ＝２５Ａでの定電流で電池電圧が４．１Ｖに達するまで充電し、その後４．１Ｖの定電圧で１時間半保持して充電終了）として、室温での釘刺し試験を実施した。釘の形状はφ３ｍｍを用い、実施例及び比較例の角形二次電池の厚さ２６．５ｍｍで定位拘束後、釘を電池の長辺側腹部の中心位置に速度８０ｍｍ／ｍｉｎで突き刺し、突き刺し後の外観を確認した。なお、用いた実施例及び比較例の角形二次電池は１／３Ｃ放電で放電容量２５．１Ａｈ、体積エネルギー密度が２５３．６Ｗｈ／Ｌである。結果は表１に示すとおりであった。
【００８６】
【表１】
【００８７】
以上の結果より、本発明の角形二次電池によれば、電池の内部短絡時に外装体の開裂による、意図しない方向からのガス排出を防ぐことが可能となるので、多数の角形二次電池を直並列に接続してモジュールを形成したときのガスダクト設計が容易になり、モジュールとしての信頼性を高めることのできる角形二次電池を提供することができるようになる。
【符号の説明】
【００８８】
１０…角形非水電解質二次電池 １１…正極板 １１ａ…正極活物質合剤 １２…負極板 １２ａ…負極活物質合剤 １３…セパレータ １４…巻回電極体 １５…正極芯体露出部 １６…負極芯体露出部 １７…正極集電体 １７Ａ…本体部 １７Ｂ…リブ １８…正極端子 １８Ｂ…リブ １９…負極集電体 １９Ａ…本体部 １９Ｂ…リブ ２０…負極端子 ２１、２２…絶縁部材 ２３…封口板 ２４…絶縁シート ２５…外装体 ２６…電解液注液孔 ２７…ガス排出弁 ２８…正極中間部材 ２８Ａ…絶縁性中間部材 ２８Ｂ…導電性中間部材 ２８Ｃ…突起 ２９…負極中間部材 ２９Ａ…絶縁性中間部材 ２９Ｂ…導電性中間部材 ２９Ｃ…突起 ３０…高融点材料
３１、３２…抵抗溶接用電極棒
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と負極板とをセパレータを介して巻回した巻回電極体が、開口を有する有底角筒状の外装体に収納され、前記開口がガス排出弁を有する封口板により封止された角形二次電池であって、
前記巻回電極体は、前記巻回電極体の巻回軸方向が前記外装体の底面と平行になるように前記外装体内に配置され、
前記巻回電極体の巻回軸方向の両側の端部の少なくとも一方と、前記外装体における前記巻回電極体の巻回軸方向の端部と対向する側面の間に、前記外装体を形成する材料の融点よりも高い融点を有する高融点材料が配置されていることを特徴とする角形二次電池。
【請求項２】
前記高融点材料は、前記外装体における前記巻回電極体の巻回軸方向と垂直な側面の面積の１００％以上を覆っていることを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
【請求項３】
前記高融点材料は、板状体であり、前記巻回電極体の巻回軸方向に垂直な断面の面積よりも大きく、かつ、前記外装体において前記高融点材料と対向する側面の面積よりも小さい面積を有することを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
【請求項４】
前記外装体は極性を有していないことを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
【請求項５】
前記巻回電極体は、前記巻回軸方向における一方の端部に積層された正極芯体露出部を有し、前記巻回軸方向における他方の端部に積層された負極芯体露出部を有し、
正極集電体が前記積層された正極芯体露出部の積層方向における最外面に接続されており、負極集電体が前記積層された負極芯体露出部の積層方向における最外面に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
【請求項６】
前記有底角筒状の外装体はアルミニウム又はアルミニウム合金で形成されており、
前記高融点材料の融点は７００℃以上であることを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
【請求項７】
前記高融点材料は、二酸化ケイ素、ジルコニア、アルミナ、チタニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素から選択される１種であることを特徴とする請求項６に記載の角形二次電池。
【請求項８】
前記高融点材料は、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、チタン合金、ステンレススチール、ニッケル合金、銅合金、ケイ素及び炭素繊維から選択される１種であることを特徴とする請求項６に記載の角形二次電池。
【請求項９】
前記高融点材料は、前記正極板及び前記負極板と電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項８に記載の角形二次電池。
【請求項１０】
前記巻回電極体と前記外装体の間には絶縁シートが配置されており、前記高融点材料は前記外装体と前記絶縁シートとの間に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の角形二次電池。
【請求項１１】
前記高融点材料は厚みが０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の角形二次電池。
【請求項１２】
前記角形二次電池は電池容量が２０Ａｈ以上であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の角形二次電池。
【請求項１３】
前記正極芯体露出部及び前記負極芯体露出部の少なくとも一方は、２分割されてその間に少なくとも１つの導電性中間部材を保持した樹脂材料製の中間部材が配置され、
前記２分割された芯体露出部側の前記集電体は、前記２分割された芯体露出部の最外側の少なくとも一方の面に配置され、
前記２分割された芯体露出部と前記中間部材の前記少なくとも１つの導電性中間部材と共に抵抗溶接法によって電気的に接合されていることを特徴とする請求項１２に記載の角形二次電池。
【請求項１】
正極板と負極板とをセパレータを介して巻回した巻回電極体が、開口を有する有底角筒状の外装体に収納され、前記開口がガス排出弁を有する封口板により封止された角形二次電池であって、
前記巻回電極体は、前記巻回電極体の巻回軸方向が前記外装体の底面と平行になるように前記外装体内に配置され、
前記巻回電極体の巻回軸方向の両側の端部の少なくとも一方と、前記外装体における前記巻回電極体の巻回軸方向の端部と対向する側面の間に、前記外装体を形成する材料の融点よりも高い融点を有する高融点材料が配置されていることを特徴とする角形二次電池。
【請求項２】
前記高融点材料は、前記外装体における前記巻回電極体の巻回軸方向と垂直な側面の面積の１００％以上を覆っていることを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
【請求項３】
前記高融点材料は、板状体であり、前記巻回電極体の巻回軸方向に垂直な断面の面積よりも大きく、かつ、前記外装体において前記高融点材料と対向する側面の面積よりも小さい面積を有することを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
【請求項４】
前記外装体は極性を有していないことを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
【請求項５】
前記巻回電極体は、前記巻回軸方向における一方の端部に積層された正極芯体露出部を有し、前記巻回軸方向における他方の端部に積層された負極芯体露出部を有し、
正極集電体が前記積層された正極芯体露出部の積層方向における最外面に接続されており、負極集電体が前記積層された負極芯体露出部の積層方向における最外面に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
【請求項６】
前記有底角筒状の外装体はアルミニウム又はアルミニウム合金で形成されており、
前記高融点材料の融点は７００℃以上であることを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
【請求項７】
前記高融点材料は、二酸化ケイ素、ジルコニア、アルミナ、チタニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素から選択される１種であることを特徴とする請求項６に記載の角形二次電池。
【請求項８】
前記高融点材料は、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、チタン合金、ステンレススチール、ニッケル合金、銅合金、ケイ素及び炭素繊維から選択される１種であることを特徴とする請求項６に記載の角形二次電池。
【請求項９】
前記高融点材料は、前記正極板及び前記負極板と電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項８に記載の角形二次電池。
【請求項１０】
前記巻回電極体と前記外装体の間には絶縁シートが配置されており、前記高融点材料は前記外装体と前記絶縁シートとの間に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の角形二次電池。
【請求項１１】
前記高融点材料は厚みが０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の角形二次電池。
【請求項１２】
前記角形二次電池は電池容量が２０Ａｈ以上であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の角形二次電池。
【請求項１３】
前記正極芯体露出部及び前記負極芯体露出部の少なくとも一方は、２分割されてその間に少なくとも１つの導電性中間部材を保持した樹脂材料製の中間部材が配置され、
前記２分割された芯体露出部側の前記集電体は、前記２分割された芯体露出部の最外側の少なくとも一方の面に配置され、
前記２分割された芯体露出部と前記中間部材の前記少なくとも１つの導電性中間部材と共に抵抗溶接法によって電気的に接合されていることを特徴とする請求項１２に記載の角形二次電池。
【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２０１３−５４８２１（Ｐ２０１３−５４８２１Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８９９７７（Ｐ２０１１−１８９９７７）
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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