電池及び組電池
【課題】端子形状の変更を容易に行うことが可能な電池及び組電池を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、外装缶１と、電極群５と、蓋２と、第一端子２１，２３と、第二端子２２，２４とを含む電池が提供される。電極群５は、外装缶１内に収納され、かつ正極６及び負極７を含む。蓋２は、外装缶１の開口部に取り付けられる。第一端子２１，２３は、正極又は負極と電気的に接続されるもので、蓋２の上面に配置される。第二端子２２，２４は、第一端子２１，２３上に固定される。
【解決手段】実施形態によれば、外装缶１と、電極群５と、蓋２と、第一端子２１，２３と、第二端子２２，２４とを含む電池が提供される。電極群５は、外装缶１内に収納され、かつ正極６及び負極７を含む。蓋２は、外装缶１の開口部に取り付けられる。第一端子２１，２３は、正極又は負極と電気的に接続されるもので、蓋２の上面に配置される。第二端子２２，２４は、第一端子２１，２３上に固定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電池及び組電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やパーソナルコンピュータなどの電子機器の進歩に伴い、これら機器に使用される二次電池は、小型化、軽量化が求められてきた。それに応えるエネルギー密度の高い二次電池として、リチウムイオン二次電池が挙げられる。一方、電気自動車、ハイブリッド自動車、電動バイク、フォークリフトなどに代表される大型、大容量電源として、鉛蓄電池、ニッケル水素電池等の二次電池が使われているが、最近ではエネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池の採用に向けての開発が盛んになっている。それに応えるリチウムイオン二次電池の開発は、高寿命、安全性などを配慮しながら、大型化、大容量化の開発が行われている。
【０００３】
これらの用途の電源として、駆動電力が大きいため、直列あるいは並列に接続した多数個の電池を収納した電池パックが使われる。電池パックにおいて、多数個の電池間の電気的接続は、電池の端子間をバスバーで接続することにより行われる。端子とバスバーの接続においては、電気的抵抗を最小限に抑えるため、端子にバスバーを直接レーザ溶接する接続方法を行われている。しかし、この接続方法は、高価な設備と、高度な技術を必要とするため、端子とバスバーを容易に接続する方法が望まれている。
【０００４】
端子とバスバーを容易に接続するには、接続方法に合せて端子形状を変更することが必要となる。しかし、端子形状の異なる電池を生産するためには、端子形状毎に専用設備または複雑な設備が必要となり、多額な設備投資が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２５１９９０号公報
【特許文献２】特開２００３−３４６７７８号公報
【特許文献３】特開２００８−９８０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、端子形状の変更を容易に行うことが可能な電池及び組電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の実施形態によれば、外装缶と、電極群と、蓋と、第一端子と、第二端子とを含む電池が提供される。電極群は、外装缶に収納され、かつ正極及び負極を含む。蓋は、外装缶の開口部に取り付けられる。第一端子は、正極又は負極と電気的に接続されるもので、蓋の上面に配置される。第二端子は、第一端子上に固定される。
【０００８】
第２の実施形態によれば、第１の実施形態の電池を複数個と、該電池の第二端子間を電気的に接続するバスバーとを含む組電池が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る非水電解質電池の部分分解斜視図。
【図２】図１の非水電解質電池に用いられる電極群を示す部分展開斜視図。
【図３】図１の非水電解質電池の正負極端子が設けられた部分を示す斜視図。
【図４】図１の非水電解質電池の正負極端子が設けられた部分の部分分解斜視図。
【図５】図１の非水電解質電池の正負極端子が設けられた部分について、電池を長辺方向から見た側面図。
【図６】第一端子の高さと凸部の高さとの関係を説明するための側面図。
【図７】レーザ溶接後に行われる初充電工程を示す側面図。
【図８】レーザ溶接前に行われる初充電工程を示す側面図。
【図９】図１の非水電解質電池にバスバーを溶接する前の状態を示す斜視図。
【図１０】バスバーが溶接された非水電解質電池を長辺方向から見た正負極端子付近の側面図。
【図１１】第２の実施形態に係る非水電解質電池の正負極端子が設けられた部分を示す斜視図
【図１２】第２の実施形態に係る非水電解質電池の正負極端子が設けられた部分について、電池を長辺方向から見た側面図。
【図１３】第３の実施形態に係る非水電解質電池の正負極端子が設けられた部分を示す斜視図。
【図１４】第４の実施形態に係る非水電解質電池の正負極端子が設けられた部分を示す斜視図。
【図１５】第二正負極端子を備えていない非水電解質電池の組電池の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態に係わる電池を図面を参照して説明する。なお、本発明は、これら実施形態に限られるものではない。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係る非水電解質電池の部分分解斜視図であり、図２は図１の非水電解質電池に用いられる電極群を示す部分展開斜視図であり、図３は図１の非水電解質電池の正負極端子が設けられた部分を示す斜視図であり、図４は図１の非水電解質電池の正負極端子が設けられた部分についての部分分解斜視図であり、図５は図１の非水電解質電池の正負極端子が設けられた部分について、電池を長辺方向に切断した際に得られる断面図で、図６は第一端子の高さと凸部の高さとの関係を説明するための断面図で、図７はレーザ溶接後に行われる初充電工程を示す断面図で、図８はレーザ溶接前に行われる初充電工程を示す断面図である。
【００１２】
図１に示す電池は、密閉型の角型非水電解質二次電池である。図１及び図２に示すように、非水電解質二次電池は、外装缶１と、蓋２と、正極端子３と、負極端子４と、電極群５とを備える。図１に示すように、外装缶１は、有底角筒形状をなし、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄あるいはステンレスなどの金属から形成される。
【００１３】
図２に示すように、偏平型の電極群５は、正極６と負極７がその間にセパレータ８を介して偏平形状に捲回されたものである。正極６は、例えば金属箔からなる帯状の正極集電体と、正極集電体の長辺に平行な一端部からなる正極集電タブ６ａと、少なくとも正極集電タブ６ａの部分を除いて正極集電体に形成された正極活物質層６ｂとを含む。一方、負極７は、例えば金属箔からなる帯状の負極集電体と、負極集電体の長辺に平行な一端部からなる負極集電タブ７ａと、少なくとも負極集電タブ７ａの部分を除いて負極集電体に形成された負極活物質層７ｂとを含む。
【００１４】
このような正極６、セパレータ８及び負極７は、正極集電タブ６ａが電極群の捲回軸方向にセパレータ８から突出し、かつ負極集電タブ７ａがこれとは反対方向にセパレータ８から突出するよう、正極６及び負極７の位置をずらして捲回されている。このような捲回により、電極群５は、図２に示すように、一方の端面から渦巻状に捲回された正極集電タブ６ａが突出し、かつ他方の端面から渦巻状に捲回された負極集電タブ７ａが突出している。電解液（図示しない）は、電極群５に含浸されている。
【００１５】
図３に示すように、矩形板状の蓋２は、外装缶１の開口部に例えばレーザでシーム溶接されている。蓋２は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄あるいはステンレスなどの金属から形成される。蓋２と外装缶１は、同じ種類の金属から形成されることが望ましい。電解液の注液口１８は、蓋２に開口され、電解液の注液後に封止蓋（図示しない）で封止される。
【００１６】
図１に示すように、蓋２の外面の中央付近に安全弁９が設けられている。安全弁９は、蓋２の外面に設けられた矩形状の凹部９ａと、凹部９ａ内に設けられたＸ字状の溝部９ｂとを有する。溝部９ｂは、例えば、蓋２を板厚方向にプレス成型することにより形成される。電池内圧が上昇した場合、溝部９ｂが破断することにより、電池内圧が開放され、電池の破裂を未然に防止することができる。
【００１７】
蓋２の外面には、安全弁９を間に挟んだ両側に矩形状の凹部１０が設けられている。一方の凹部１０に正極端子３が収容され、他方の凹部１０に負極端子４が収容される。各凹部１０には、貫通孔１１が設けられている。正極端子３は、第一正極端子２１と、第二正極端子２２とを有する。一方、負極端子４は、第一負極端子２３と、第二負極端子２４とを有する。
【００１８】
第一正極端子２１及び第一負極端子２３は、それぞれ、図１，３，４及び５に示すように、矩形状の台座部２５ａと、台座部２５ａの上面から突出した矩形状の凸部２５ｂと、台座部２５ａから下方に延出された軸部２６とを有する。図６に示すように、凸部２５ｂの高さＨは、第一正極端子２１（または第一負極端子２３）の高さＡの１０％以上５０％以下の範囲にすることが望ましい。この範囲内であると、第一端子と第二端子間の接触抵抗が低くなるからである。ここで、凸部２５ｂの高さＨは、台座部２５ａの上面から凸部２５ｂの上面までの高さである。また、第一正極端子２１（または第一負極端子２３）の高さＡは、蓋２の上面から凸部２５ｂの上面までの高さである。
【００１９】
第二正極端子２２及び第二負極端子２４は、それぞれ、図３〜図５に示すように、凸部２７ａを有する略菱形の台座部２７と、台座部２７の凸部２７ａの上面に配置された円筒状の突出部２８とを有する。図４及び図５に示すように、第二正極端子２２は、台座部２７の周縁部２７ｂが第一正極端子２１の台座部２５ａ上に配置される。また、台座部２７の凸部２７ａ内に、第一正極端子２１の凸部２５ｂが配置される。一方、第二負極端子２４は、台座部２７の周縁部２７ｂが第一負極端子２３の台座部２５ａ上に配置される。また、台座部２７の凸部２７ａ内に、第一負極端子２３の凸部２５ｂが配置される。第二正極端子２２及び第二負極端子２４それぞれについて、台座部２７の周縁部２７ｂは、台座部２５ａ上にレーザ溶接によって固定される。図５において、レーザ溶接箇所を２９で示す。
【００２０】
このように第一正負極端子２１，２３に第二正負極端子２２，２４をレーザ溶接で固定することによって、第一正負極端子２１，２３と第二正負極端子２２，２４間の接触抵抗を小さくすることができるため、電池及び組電池の電圧降下をより小さくすることができる。
【００２１】
レーザ溶接は、電池に初充電を施す前か、初充電後に行うことができる。中でも、初充電後に行うことが望ましい。図７に例示されるように、第一正負極端子２１，２３に第二正負極端子２２，２４をレーザ溶接で固定した後、第二正負極端子２２，２４の突出部２８の上面に充電プローブ４０を当てて初充電を施す場合、レーザ溶接時の溶接熱により電解質（例えばリチウム塩）の加水分解が進み、フッ酸が発生し、そのフッ酸により抵抗が増加する。一方、図８に例示されるように、第一正負極端子２１，２３の凸部２５ｂの上面に充電プローブ４０を当てて初充電を施すと、初充電により電解液中の不可避不純物である水が電気分解される。初充電後、第一正負極端子２１，２３に第二正負極端子２２，２４をレーザ溶接で固定すると、その際の溶接熱による電解質（例えばリチウム塩）の加水分解が抑えられるため、抵抗の増加を抑制することができる。なお、初充電後、レーザ溶接前に、エージング等の必要な工程を行っても良い。
【００２２】
負極活物質に炭素系材料を使用するリチウムイオン二次電池の場合、正極端子３には、例えば、アルミニウムあるいはアルミニウム合金が使用され、負極端子４には、例えば、銅、ニッケル、ニッケルメッキされた鉄などの金属が使用される。また、負極活物質にチタン酸リチウムを使用する場合は、上記に加え、負極端子４にアルミニウムあるいはアルミニウム合金を使用してもかまわない。
【００２３】
外部絶縁体１５は、正極端子３及び負極端子４のかしめ固定にそれぞれ使用される。図１に示すように、外部絶縁体１５は、それぞれ、円筒状の筒部１５ａと、筒部１５ａの一方の開口端に鍔状に形成されたフランジ部１５ｂとを有する。外部絶縁体１５の筒部１５ａは、蓋２の凹部１０内の貫通孔１１に挿入され、筒部１５ａの下部開口端が内部絶縁体１２の貫通孔１２ｃに挿入される。外部絶縁体１５のフランジ部１５ｂは、蓋２の凹部１０内の貫通孔１１の周縁を覆う。第一正極端子２１及び第一負極端子２３の台座部２５ａと凸部２５ｂは、それぞれ、外部絶縁体１５のフランジ部１５ｂで囲まれた空間内に収容される。
【００２４】
図１に示すように、正極用及び負極用の内部絶縁体１２は、それぞれ、蓋２の裏面に配置されている。一方の内部絶縁体１２は、正極端子３が収容される凹部１０と対応する箇所に配置され、他方の内部絶縁体１２は、負極端子４が収容される凹部１０と対応する箇所に配置されている。なお、二つの内部絶縁体１２の間には隙間が存在し、安全弁９はこの空間と対向している。内部絶縁体１２は、矩形状の天板１２ａと、天板１２ａの周縁から下方に延出した側板１２ｂと、絶縁板１２ａに開口された貫通孔１２ｃとを含む。
【００２５】
正極リード１３は、正極６と電気的に接続されている。正極リード１３は、長方形状の支持板１３ａと、支持板１３ａの短辺から下方に延出した帯状の集電部１３ｂと、支持板１３ａに開口された貫通孔１３ｃとを備える。集電部１３ｂは、正極集電タブ６ａと溶接されている。
【００２６】
負極リード１４は、負極７と電気的に接続されている。負極リード１４は、長方形状の支持板１４ａと、支持板１４ａの短辺から下方に延出した帯状の集電部１４ｂと、支持板１４ａに開口された貫通孔１４ｃとを備える。集電部１４ｂは、負極集電タブ７ａと溶接されている。
【００２７】
正負極リード１３，１４の材質は、特に指定しないが、正負極端子３，４と同じ材質にすることが望ましい。例えば、端子の材質がアルミニウム又はアルミニウム合金の場合は、リードの材質をアルミニウム、アルミニウム合金にすることが好ましい。また、端子が銅の場合は、リードの材質を銅などにすることが望ましい。
【００２８】
正負極リード１３，１４の集電部１３ｂ，１４ｂを正負極集電タブ６ａ，７ａに溶接する方法は、特に限定されるものではないが、例えば超音波溶接、レーザ溶接が挙げられる。
【００２９】
第一正極端子２１の軸部２６は、外部絶縁体１５、蓋２の貫通孔１１、内部絶縁体１２の貫通孔１２ｃ、及び、正極リード１３の支持板１３ａの貫通孔１３ｃに挿入されている。軸部２６は、かしめ加工で拡径変形し、蓋２、内部絶縁体１２及び正極リード１３にかしめ固定されている。一方、第一負極端子２３の軸部２６は、外部絶縁体１５、蓋２の貫通孔１１、内部絶縁体１２の貫通孔１２ｃ、及び、負極リード１４の支持板１４ａの貫通孔１４ｃに挿入されている。軸部２６は、かしめ加工で拡径変形し、蓋２、内部絶縁体１２及び負極リード１４にかしめ固定されている。これにより、正負極端子３，４と蓋２は、絶縁性と気密性が確保された状態で固定され、さらに第一正負極端子２１，２３と正負極リード１３，１４は、電気的接続が確保された状態で固定される。
【００３０】
外部絶縁体１５及び内部絶縁体１２は、いずれも、樹脂成形品であることが望ましい。カシメ固定による気密性確保のため、外部絶縁体１５には、内部絶縁体１２より融点の高い樹脂材料を使用した成形品を使用することが望ましい。これにより、高温時（例えば１００℃以下）での気密性をより向上することができる。
【００３１】
正負極のリード１３，１４と電気的に接続された電極群５は、両方の端面が、樹脂成型品からなるスペーサ１６で覆われ、外装缶１から絶縁されている。すなわち、スペーサ１６の第１の側板１６ａは、電極群５の端面上に配置された正負極リード１３，１４の集電部１３ｂ，１４ｂを被覆する。第２の側板１６ｂは、電極群５の両端部の最外周を被覆し、電極群５の最外周に絶縁テープ（図示しない）で固定されている。スペーサ１６の底板（図示しない）は、電極群５の最外周における底面の一部分を被覆している。スペーサ１６を用いることにより、電極群５並びに正負極リード１３，１４を、外装缶１から絶縁することができる。
【００３２】
以上説明した電池を複数個用いて組電池を作製する場合、各電池の第二正負極端子２２，２４間をバスバー３０で電気的に接続する。その一例を図９及び図１０に示す。図９は、図１の非水電解質電池にバスバーを溶接する前の状態を示す斜視図で、図１０はバスバーが溶接された非水電解質電池を長辺方向に平行に切断することにより得られる正負極端子付近の断面図である。
【００３３】
バスバー３０は、電池間の配線として機能するものであるが、電池から外部に電気エネルギーを取り出すために使用することも可能である。バスバー３０は、長方形の板状をなし、両方の短辺付近に円形貫通孔３０ａを有する。バスバー３０は、金属のような導電性を有する材料（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金）から形成されている。図９に示すように、バスバー３０の円形貫通孔３０ａに第二正負極端子２２，２４の突出部２８を挿入した後、円形貫通孔３０ａと突出部２８との境界付近を例えば溶接により接続する。突出部２８の高さが第一正負極端子２１，２３の高さＡに比して高いため、突出部２８がバスバー３０から突出している。このため、溶接箇所に溶接電極を挿入しやすく、円形貫通孔３０ａと突出部２８との境界付近を例えば設備が安価で技術的にも容易なアーク溶接により接続することができる。これにより、溶接作業が容易になるため、製造コストを低く抑えることができる。
【００３４】
第二正負極端子を備えていない電池から組電池を構成する場合を図１５を参照して説明する。図１５は、第二正負極端子を備えていない非水電解質電池から作製された組電池の斜視図である。組電池３１は、複数の非水電解質電池３２1〜３２3を備える。各電池３２1〜３２3の正負極端子３，４は、第二正負極端子を備えておらず、凸部２５ｂを持たないこと以外は図１と同様な構造の第一正負極端子２１，２３からなる。バスバー３０は、両方の短辺付近にレーザ溶接用薄肉部３０ｂを有する。正負極端子３，４の台座部２５ａとレーザ溶接用薄肉部３０ｂが重ね合わせレーザ溶接により接続される。レーザ溶接を採用するのは、微細で高精度な溶接を行う為である。しかし、レーザ溶接を用いると、高価な設備と高度な技術を必要とするため、製造コストが増加する。レーザ溶接の結果、バスバー３０は、電池３２1の負極端子４と電池３２2の正極端子３とを電気的に接続し、かつ電池３２2の負極端子４と電池３２3の正極端子３とを電気的に接続する。つまり、各電池３２1〜３２3は、バスバー３０によって直列接続される。
【００３５】
第１の実施形態によれば、第二端子が第一端子上に固定されているため、第一端子と第二端子間の抵抗を、第二端子を蓋の上面に設ける場合に比して低くすることができる。この第二端子をバスバーやリード等の配線を接続する外部端子として用いると、電池及び組電池の電圧降下を小さくすることができる。また、第二端子は、第一端子と別部品になっているため、形状や材質を配線の接続に適したものに自由に変更することができる。このため、第二端子に配線を接続する方法に自由度を持たせることができ、第二端子に配線を接続する方法を容易なものにすることができる。さらに、使用する配線や接続方法をユーザ毎に変更する必要がある場合、第二端子のみ変更すれば良いので、ユーザの要求に応じて容易に設計変更を行うことができる。
【００３６】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、凸部２５ｂを有する第一正負極端子２１，２３を用いたが、これに限らず、例えば、凸部２５ｂを持たない第一正負極端子２１，２３を用いることができる。この例を図１１及び図１２に示す。なお、図１１及び図１２において、図１〜図１０と同様な部材については同符号を付して説明を省略する。図１１は第２の実施形態に係る非水電解質電池の正負極端子が設けられた部分についての斜視図であり、図１２は第２の実施形態に係る非水電解質電池の正負極端子が設けられた部分について、電池を長辺方向から見た側面図である。
【００３７】
図１１及び図１２に示すように、第一正極端子２１及び第一負極端子２３は、それぞれ、台座部２５ａと、台座部２５ａから下方に延出された軸部２６とを有する。一方、第二正極端子２２及び第二負極端子２４は、それぞれ、略菱形の台座部２７ｃと、台座部２７ｃの側面の４箇所に設けられた勘合部２７ｄと、台座部２７ｃの上面に配置された円筒状の突出部２８とを有する。第二正負極端子２２，２４の台座部２７ｃは、第一正負極端子２１，２３の台座部２５ａ上に配置される。また、第二正負極端子２２，２４の勘合部２７ｄは、第一正負極端子２１，２３の台座部２５ａの周縁に嵌め込まれる。台座部２７ｃ及び勘合部２７ｄは、台座部２５ａの上面からレーザ溶接により固定される。図１２において溶接箇所を２９で示す。
【００３８】
第２の実施形態によれば、第二端子が第一端子上に固定されているため、第二端子をバスバーやリード等の配線を接続する外部端子として用いると、電池及び組電池の電圧降下を小さくすることができる。また、第二端子は、第一端子と別部品になっているため、形状や材質を配線の接続に適したものに自由に変更することができる。このため、第二端子に配線を接続する方法に自由度を持たせることができ、第二端子に配線を接続する方法を容易なものにすることができる。さらに、使用する配線や接続方法をユーザ毎に変更する必要がある場合、第二端子のみ変更すれば良いので、ユーザの要求に応じて容易に設計変更を行うことができる。また、第一端子が凸部を持たないため、初充電のための充電プローブが当てやすく、第一端子に第二端子をレーザ溶接する前の初充電を効率良く行うことができる。
【００３９】
（第３の実施形態）
第１、第２の実施形態では、第二正負極端子２２，２４の突出部２８の形状を円筒形状にしたが、これに限らず、例えば、円柱形状、角筒状、角柱状、側面の一部が平坦な面である形状、ネジ形状等にすることができる。この一例を図１３及び図１４に示す。図１３は第３の実施形態に係る非水電解質電池の正負極端子が設けられた部分についての部分分解斜視図であり、図１４は第３の実施形態に係る別の非水電解質電池の正負極端子が設けられた部分についての部分分解斜視図である。なお、図１３及び図１４において、図１〜図１２と同様な部材については同符号を付して説明を省略する。
【００４０】
図１３に示す第二正負極端子２２，２４の突出部２８は、下部２８ａが略円筒形状をしており、上部２８ｂが平板から構成されている。このように突出部２８の側面の一部に平面２８ｂを設けることによって、この平面２８ｂに矩形板状のバスバー３０を接続することができる。
【００４１】
接続方法は抵抗溶接や超音波溶接などを挙げることができる。図１３では平面２８ｂを２面設けているが、1面でもかまわない。
【００４２】
図１４に示す第二正負極端子２２，２４の突出部２８は、ネジ形状を有する。ネジ状の突出部２８をバスバー３０の円形貫通孔３０ａに嵌め込むことによって、突出部２８をバスバー３０の円形貫通孔３０ａに接続する。
【００４３】
このように第二正負極端子２２，２４の形状を変更することにより、融接、圧接、ろう接、締結等、様々な接続方法に対応することが可能である。
【００４４】
第３の実施形態によれば、第二端子が第一端子上に固定されているため、第二端子をバスバーやリード等の配線を接続する外部端子として用いると、電池及び組電池の電圧降下を小さくすることができる。また、第二端子は、第一端子と別部品になっているため、形状や材質を配線の接続に適したものに自由に変更することができる。具体的には、第二端子の突出部の形状を円筒状にするとアーク溶接、突出部を平坦な側面を有する形状にすると抵抗溶接又は超音波溶接、突出部をネジ形状にすると嵌め込みを採用することができる。さらに、使用する配線や接続方法をユーザ毎に変更する必要がある場合、第二端子のみ変更すれば良いので、ユーザの要求に応じて容易に設計変更を行うことができる。
【００４５】
以下、各実施形態で用いることが可能な正極、負極、セパレータ及び電解液について説明する。
【００４６】
正極は、例えば、正極活物質を含むスラリーをアルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔からなる集電体に塗着することにより作製される。正極活物質としては、特に限定されるものではないが、リチウムを吸蔵放出できる酸化物や硫化物、ポリマーなどが使用できる。好ましい活物質としては、高い正極電位が得られるリチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウム燐酸鉄等が挙げられる。また、負極は、負極活物質を含むスラリーをアルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔からなる集電体に塗着することにより作製される。負極活物質としては、特に限定されるものではないが、リチウムを吸蔵放出できる金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、合金等が使用でき、好ましくは、リチウムイオンの吸蔵放出電位が金属リチウム電位に対して０．４Ｖ以上貴となる物質である。このようなリチウムイオン吸蔵放出電位を有する負極活物質は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金とリチウムとの合金反応を抑えられることから、負極集電体および負極関連構成部材へのアルミニウムもしくはアルミニウム合金の使用を可能とする。たとえば、チタン酸化物、リチウムチタン酸化物、タングステン酸化物、アモルファススズ酸化物、スズ珪素酸化物、酸化珪素などがあり、中でもリチウムチタン複合酸化物が好ましい。セパレータとしては、微多孔性の膜、織布、不織布、これらのうち同一材または異種材の積層物等を用いることができる。セパレータを形成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合ポリマー、エチレン−ブテン共重合ポリマー等を挙げることができる。
【００４７】
電解液は、非水溶媒に電解質（例えば、リチウム塩）を溶解させることにより調製された非水電解液が用いられる。非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、γ−ブチロラクトン（γ−ＢＬ）、スルホラン、アセトニトリル、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン等を挙げることができる。非水溶媒は、単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。電解質としては、例えば、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、六フッ過リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ6）、トリフルオロメタスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）等のリチウム塩を挙げることができる。電解質は単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。電解質の非水溶媒に対する溶解量は、０．２ｍｏｌ／Ｌ〜３ｍｏｌ／Ｌとすることが望ましい。
【００４８】
以上説明した実施形態によれば、第二端子が第一端子上に固定されているため、外部端子とバスバー等の配線との接続方法に自由度を持たせた電池を安価に提供することができる。これにより拡販も期待できる。
【００４９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。
【符号の説明】
【００５０】
１…外装缶、２…蓋、３…正極端子、４…負極端子、５…電極群、６…正極、６ａ…正極集電タブ、７…負極、７ａ…負極集電タブ、８…セパレータ、９…安全弁、９ａ…凹部、９ｂ…溝部、１０…凹部、１１…貫通孔、１２…内部絶縁体、１３…正極リード、１４…負極リード、１３ａ，１４ａ…支持板、１３ｂ，１４ｂ…集電部、１３ｃ，１４ｃ…貫通孔、１５…外部絶縁体、１６…スペーサ、１８…注液口、２１…第一正極端子、２２…第二正極端子、２３…第一負極端子、２４…第二負極端子、２５ａ…台座部、２５ｂ…凸部、２６…軸部、２７ｃ…台座部、２７ｄ…勘合部、２８…突出部、２９…レーザ溶接箇所、３０…バスバー、３１…組電池、４０…充電プローブ。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電池及び組電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やパーソナルコンピュータなどの電子機器の進歩に伴い、これら機器に使用される二次電池は、小型化、軽量化が求められてきた。それに応えるエネルギー密度の高い二次電池として、リチウムイオン二次電池が挙げられる。一方、電気自動車、ハイブリッド自動車、電動バイク、フォークリフトなどに代表される大型、大容量電源として、鉛蓄電池、ニッケル水素電池等の二次電池が使われているが、最近ではエネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池の採用に向けての開発が盛んになっている。それに応えるリチウムイオン二次電池の開発は、高寿命、安全性などを配慮しながら、大型化、大容量化の開発が行われている。
【０００３】
これらの用途の電源として、駆動電力が大きいため、直列あるいは並列に接続した多数個の電池を収納した電池パックが使われる。電池パックにおいて、多数個の電池間の電気的接続は、電池の端子間をバスバーで接続することにより行われる。端子とバスバーの接続においては、電気的抵抗を最小限に抑えるため、端子にバスバーを直接レーザ溶接する接続方法を行われている。しかし、この接続方法は、高価な設備と、高度な技術を必要とするため、端子とバスバーを容易に接続する方法が望まれている。
【０００４】
端子とバスバーを容易に接続するには、接続方法に合せて端子形状を変更することが必要となる。しかし、端子形状の異なる電池を生産するためには、端子形状毎に専用設備または複雑な設備が必要となり、多額な設備投資が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２５１９９０号公報
【特許文献２】特開２００３−３４６７７８号公報
【特許文献３】特開２００８−９８０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、端子形状の変更を容易に行うことが可能な電池及び組電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の実施形態によれば、外装缶と、電極群と、蓋と、第一端子と、第二端子とを含む電池が提供される。電極群は、外装缶に収納され、かつ正極及び負極を含む。蓋は、外装缶の開口部に取り付けられる。第一端子は、正極又は負極と電気的に接続されるもので、蓋の上面に配置される。第二端子は、第一端子上に固定される。
【０００８】
第２の実施形態によれば、第１の実施形態の電池を複数個と、該電池の第二端子間を電気的に接続するバスバーとを含む組電池が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る非水電解質電池の部分分解斜視図。
【図２】図１の非水電解質電池に用いられる電極群を示す部分展開斜視図。
【図３】図１の非水電解質電池の正負極端子が設けられた部分を示す斜視図。
【図４】図１の非水電解質電池の正負極端子が設けられた部分の部分分解斜視図。
【図５】図１の非水電解質電池の正負極端子が設けられた部分について、電池を長辺方向から見た側面図。
【図６】第一端子の高さと凸部の高さとの関係を説明するための側面図。
【図７】レーザ溶接後に行われる初充電工程を示す側面図。
【図８】レーザ溶接前に行われる初充電工程を示す側面図。
【図９】図１の非水電解質電池にバスバーを溶接する前の状態を示す斜視図。
【図１０】バスバーが溶接された非水電解質電池を長辺方向から見た正負極端子付近の側面図。
【図１１】第２の実施形態に係る非水電解質電池の正負極端子が設けられた部分を示す斜視図
【図１２】第２の実施形態に係る非水電解質電池の正負極端子が設けられた部分について、電池を長辺方向から見た側面図。
【図１３】第３の実施形態に係る非水電解質電池の正負極端子が設けられた部分を示す斜視図。
【図１４】第４の実施形態に係る非水電解質電池の正負極端子が設けられた部分を示す斜視図。
【図１５】第二正負極端子を備えていない非水電解質電池の組電池の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態に係わる電池を図面を参照して説明する。なお、本発明は、これら実施形態に限られるものではない。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係る非水電解質電池の部分分解斜視図であり、図２は図１の非水電解質電池に用いられる電極群を示す部分展開斜視図であり、図３は図１の非水電解質電池の正負極端子が設けられた部分を示す斜視図であり、図４は図１の非水電解質電池の正負極端子が設けられた部分についての部分分解斜視図であり、図５は図１の非水電解質電池の正負極端子が設けられた部分について、電池を長辺方向に切断した際に得られる断面図で、図６は第一端子の高さと凸部の高さとの関係を説明するための断面図で、図７はレーザ溶接後に行われる初充電工程を示す断面図で、図８はレーザ溶接前に行われる初充電工程を示す断面図である。
【００１２】
図１に示す電池は、密閉型の角型非水電解質二次電池である。図１及び図２に示すように、非水電解質二次電池は、外装缶１と、蓋２と、正極端子３と、負極端子４と、電極群５とを備える。図１に示すように、外装缶１は、有底角筒形状をなし、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄あるいはステンレスなどの金属から形成される。
【００１３】
図２に示すように、偏平型の電極群５は、正極６と負極７がその間にセパレータ８を介して偏平形状に捲回されたものである。正極６は、例えば金属箔からなる帯状の正極集電体と、正極集電体の長辺に平行な一端部からなる正極集電タブ６ａと、少なくとも正極集電タブ６ａの部分を除いて正極集電体に形成された正極活物質層６ｂとを含む。一方、負極７は、例えば金属箔からなる帯状の負極集電体と、負極集電体の長辺に平行な一端部からなる負極集電タブ７ａと、少なくとも負極集電タブ７ａの部分を除いて負極集電体に形成された負極活物質層７ｂとを含む。
【００１４】
このような正極６、セパレータ８及び負極７は、正極集電タブ６ａが電極群の捲回軸方向にセパレータ８から突出し、かつ負極集電タブ７ａがこれとは反対方向にセパレータ８から突出するよう、正極６及び負極７の位置をずらして捲回されている。このような捲回により、電極群５は、図２に示すように、一方の端面から渦巻状に捲回された正極集電タブ６ａが突出し、かつ他方の端面から渦巻状に捲回された負極集電タブ７ａが突出している。電解液（図示しない）は、電極群５に含浸されている。
【００１５】
図３に示すように、矩形板状の蓋２は、外装缶１の開口部に例えばレーザでシーム溶接されている。蓋２は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄あるいはステンレスなどの金属から形成される。蓋２と外装缶１は、同じ種類の金属から形成されることが望ましい。電解液の注液口１８は、蓋２に開口され、電解液の注液後に封止蓋（図示しない）で封止される。
【００１６】
図１に示すように、蓋２の外面の中央付近に安全弁９が設けられている。安全弁９は、蓋２の外面に設けられた矩形状の凹部９ａと、凹部９ａ内に設けられたＸ字状の溝部９ｂとを有する。溝部９ｂは、例えば、蓋２を板厚方向にプレス成型することにより形成される。電池内圧が上昇した場合、溝部９ｂが破断することにより、電池内圧が開放され、電池の破裂を未然に防止することができる。
【００１７】
蓋２の外面には、安全弁９を間に挟んだ両側に矩形状の凹部１０が設けられている。一方の凹部１０に正極端子３が収容され、他方の凹部１０に負極端子４が収容される。各凹部１０には、貫通孔１１が設けられている。正極端子３は、第一正極端子２１と、第二正極端子２２とを有する。一方、負極端子４は、第一負極端子２３と、第二負極端子２４とを有する。
【００１８】
第一正極端子２１及び第一負極端子２３は、それぞれ、図１，３，４及び５に示すように、矩形状の台座部２５ａと、台座部２５ａの上面から突出した矩形状の凸部２５ｂと、台座部２５ａから下方に延出された軸部２６とを有する。図６に示すように、凸部２５ｂの高さＨは、第一正極端子２１（または第一負極端子２３）の高さＡの１０％以上５０％以下の範囲にすることが望ましい。この範囲内であると、第一端子と第二端子間の接触抵抗が低くなるからである。ここで、凸部２５ｂの高さＨは、台座部２５ａの上面から凸部２５ｂの上面までの高さである。また、第一正極端子２１（または第一負極端子２３）の高さＡは、蓋２の上面から凸部２５ｂの上面までの高さである。
【００１９】
第二正極端子２２及び第二負極端子２４は、それぞれ、図３〜図５に示すように、凸部２７ａを有する略菱形の台座部２７と、台座部２７の凸部２７ａの上面に配置された円筒状の突出部２８とを有する。図４及び図５に示すように、第二正極端子２２は、台座部２７の周縁部２７ｂが第一正極端子２１の台座部２５ａ上に配置される。また、台座部２７の凸部２７ａ内に、第一正極端子２１の凸部２５ｂが配置される。一方、第二負極端子２４は、台座部２７の周縁部２７ｂが第一負極端子２３の台座部２５ａ上に配置される。また、台座部２７の凸部２７ａ内に、第一負極端子２３の凸部２５ｂが配置される。第二正極端子２２及び第二負極端子２４それぞれについて、台座部２７の周縁部２７ｂは、台座部２５ａ上にレーザ溶接によって固定される。図５において、レーザ溶接箇所を２９で示す。
【００２０】
このように第一正負極端子２１，２３に第二正負極端子２２，２４をレーザ溶接で固定することによって、第一正負極端子２１，２３と第二正負極端子２２，２４間の接触抵抗を小さくすることができるため、電池及び組電池の電圧降下をより小さくすることができる。
【００２１】
レーザ溶接は、電池に初充電を施す前か、初充電後に行うことができる。中でも、初充電後に行うことが望ましい。図７に例示されるように、第一正負極端子２１，２３に第二正負極端子２２，２４をレーザ溶接で固定した後、第二正負極端子２２，２４の突出部２８の上面に充電プローブ４０を当てて初充電を施す場合、レーザ溶接時の溶接熱により電解質（例えばリチウム塩）の加水分解が進み、フッ酸が発生し、そのフッ酸により抵抗が増加する。一方、図８に例示されるように、第一正負極端子２１，２３の凸部２５ｂの上面に充電プローブ４０を当てて初充電を施すと、初充電により電解液中の不可避不純物である水が電気分解される。初充電後、第一正負極端子２１，２３に第二正負極端子２２，２４をレーザ溶接で固定すると、その際の溶接熱による電解質（例えばリチウム塩）の加水分解が抑えられるため、抵抗の増加を抑制することができる。なお、初充電後、レーザ溶接前に、エージング等の必要な工程を行っても良い。
【００２２】
負極活物質に炭素系材料を使用するリチウムイオン二次電池の場合、正極端子３には、例えば、アルミニウムあるいはアルミニウム合金が使用され、負極端子４には、例えば、銅、ニッケル、ニッケルメッキされた鉄などの金属が使用される。また、負極活物質にチタン酸リチウムを使用する場合は、上記に加え、負極端子４にアルミニウムあるいはアルミニウム合金を使用してもかまわない。
【００２３】
外部絶縁体１５は、正極端子３及び負極端子４のかしめ固定にそれぞれ使用される。図１に示すように、外部絶縁体１５は、それぞれ、円筒状の筒部１５ａと、筒部１５ａの一方の開口端に鍔状に形成されたフランジ部１５ｂとを有する。外部絶縁体１５の筒部１５ａは、蓋２の凹部１０内の貫通孔１１に挿入され、筒部１５ａの下部開口端が内部絶縁体１２の貫通孔１２ｃに挿入される。外部絶縁体１５のフランジ部１５ｂは、蓋２の凹部１０内の貫通孔１１の周縁を覆う。第一正極端子２１及び第一負極端子２３の台座部２５ａと凸部２５ｂは、それぞれ、外部絶縁体１５のフランジ部１５ｂで囲まれた空間内に収容される。
【００２４】
図１に示すように、正極用及び負極用の内部絶縁体１２は、それぞれ、蓋２の裏面に配置されている。一方の内部絶縁体１２は、正極端子３が収容される凹部１０と対応する箇所に配置され、他方の内部絶縁体１２は、負極端子４が収容される凹部１０と対応する箇所に配置されている。なお、二つの内部絶縁体１２の間には隙間が存在し、安全弁９はこの空間と対向している。内部絶縁体１２は、矩形状の天板１２ａと、天板１２ａの周縁から下方に延出した側板１２ｂと、絶縁板１２ａに開口された貫通孔１２ｃとを含む。
【００２５】
正極リード１３は、正極６と電気的に接続されている。正極リード１３は、長方形状の支持板１３ａと、支持板１３ａの短辺から下方に延出した帯状の集電部１３ｂと、支持板１３ａに開口された貫通孔１３ｃとを備える。集電部１３ｂは、正極集電タブ６ａと溶接されている。
【００２６】
負極リード１４は、負極７と電気的に接続されている。負極リード１４は、長方形状の支持板１４ａと、支持板１４ａの短辺から下方に延出した帯状の集電部１４ｂと、支持板１４ａに開口された貫通孔１４ｃとを備える。集電部１４ｂは、負極集電タブ７ａと溶接されている。
【００２７】
正負極リード１３，１４の材質は、特に指定しないが、正負極端子３，４と同じ材質にすることが望ましい。例えば、端子の材質がアルミニウム又はアルミニウム合金の場合は、リードの材質をアルミニウム、アルミニウム合金にすることが好ましい。また、端子が銅の場合は、リードの材質を銅などにすることが望ましい。
【００２８】
正負極リード１３，１４の集電部１３ｂ，１４ｂを正負極集電タブ６ａ，７ａに溶接する方法は、特に限定されるものではないが、例えば超音波溶接、レーザ溶接が挙げられる。
【００２９】
第一正極端子２１の軸部２６は、外部絶縁体１５、蓋２の貫通孔１１、内部絶縁体１２の貫通孔１２ｃ、及び、正極リード１３の支持板１３ａの貫通孔１３ｃに挿入されている。軸部２６は、かしめ加工で拡径変形し、蓋２、内部絶縁体１２及び正極リード１３にかしめ固定されている。一方、第一負極端子２３の軸部２６は、外部絶縁体１５、蓋２の貫通孔１１、内部絶縁体１２の貫通孔１２ｃ、及び、負極リード１４の支持板１４ａの貫通孔１４ｃに挿入されている。軸部２６は、かしめ加工で拡径変形し、蓋２、内部絶縁体１２及び負極リード１４にかしめ固定されている。これにより、正負極端子３，４と蓋２は、絶縁性と気密性が確保された状態で固定され、さらに第一正負極端子２１，２３と正負極リード１３，１４は、電気的接続が確保された状態で固定される。
【００３０】
外部絶縁体１５及び内部絶縁体１２は、いずれも、樹脂成形品であることが望ましい。カシメ固定による気密性確保のため、外部絶縁体１５には、内部絶縁体１２より融点の高い樹脂材料を使用した成形品を使用することが望ましい。これにより、高温時（例えば１００℃以下）での気密性をより向上することができる。
【００３１】
正負極のリード１３，１４と電気的に接続された電極群５は、両方の端面が、樹脂成型品からなるスペーサ１６で覆われ、外装缶１から絶縁されている。すなわち、スペーサ１６の第１の側板１６ａは、電極群５の端面上に配置された正負極リード１３，１４の集電部１３ｂ，１４ｂを被覆する。第２の側板１６ｂは、電極群５の両端部の最外周を被覆し、電極群５の最外周に絶縁テープ（図示しない）で固定されている。スペーサ１６の底板（図示しない）は、電極群５の最外周における底面の一部分を被覆している。スペーサ１６を用いることにより、電極群５並びに正負極リード１３，１４を、外装缶１から絶縁することができる。
【００３２】
以上説明した電池を複数個用いて組電池を作製する場合、各電池の第二正負極端子２２，２４間をバスバー３０で電気的に接続する。その一例を図９及び図１０に示す。図９は、図１の非水電解質電池にバスバーを溶接する前の状態を示す斜視図で、図１０はバスバーが溶接された非水電解質電池を長辺方向に平行に切断することにより得られる正負極端子付近の断面図である。
【００３３】
バスバー３０は、電池間の配線として機能するものであるが、電池から外部に電気エネルギーを取り出すために使用することも可能である。バスバー３０は、長方形の板状をなし、両方の短辺付近に円形貫通孔３０ａを有する。バスバー３０は、金属のような導電性を有する材料（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金）から形成されている。図９に示すように、バスバー３０の円形貫通孔３０ａに第二正負極端子２２，２４の突出部２８を挿入した後、円形貫通孔３０ａと突出部２８との境界付近を例えば溶接により接続する。突出部２８の高さが第一正負極端子２１，２３の高さＡに比して高いため、突出部２８がバスバー３０から突出している。このため、溶接箇所に溶接電極を挿入しやすく、円形貫通孔３０ａと突出部２８との境界付近を例えば設備が安価で技術的にも容易なアーク溶接により接続することができる。これにより、溶接作業が容易になるため、製造コストを低く抑えることができる。
【００３４】
第二正負極端子を備えていない電池から組電池を構成する場合を図１５を参照して説明する。図１５は、第二正負極端子を備えていない非水電解質電池から作製された組電池の斜視図である。組電池３１は、複数の非水電解質電池３２1〜３２3を備える。各電池３２1〜３２3の正負極端子３，４は、第二正負極端子を備えておらず、凸部２５ｂを持たないこと以外は図１と同様な構造の第一正負極端子２１，２３からなる。バスバー３０は、両方の短辺付近にレーザ溶接用薄肉部３０ｂを有する。正負極端子３，４の台座部２５ａとレーザ溶接用薄肉部３０ｂが重ね合わせレーザ溶接により接続される。レーザ溶接を採用するのは、微細で高精度な溶接を行う為である。しかし、レーザ溶接を用いると、高価な設備と高度な技術を必要とするため、製造コストが増加する。レーザ溶接の結果、バスバー３０は、電池３２1の負極端子４と電池３２2の正極端子３とを電気的に接続し、かつ電池３２2の負極端子４と電池３２3の正極端子３とを電気的に接続する。つまり、各電池３２1〜３２3は、バスバー３０によって直列接続される。
【００３５】
第１の実施形態によれば、第二端子が第一端子上に固定されているため、第一端子と第二端子間の抵抗を、第二端子を蓋の上面に設ける場合に比して低くすることができる。この第二端子をバスバーやリード等の配線を接続する外部端子として用いると、電池及び組電池の電圧降下を小さくすることができる。また、第二端子は、第一端子と別部品になっているため、形状や材質を配線の接続に適したものに自由に変更することができる。このため、第二端子に配線を接続する方法に自由度を持たせることができ、第二端子に配線を接続する方法を容易なものにすることができる。さらに、使用する配線や接続方法をユーザ毎に変更する必要がある場合、第二端子のみ変更すれば良いので、ユーザの要求に応じて容易に設計変更を行うことができる。
【００３６】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、凸部２５ｂを有する第一正負極端子２１，２３を用いたが、これに限らず、例えば、凸部２５ｂを持たない第一正負極端子２１，２３を用いることができる。この例を図１１及び図１２に示す。なお、図１１及び図１２において、図１〜図１０と同様な部材については同符号を付して説明を省略する。図１１は第２の実施形態に係る非水電解質電池の正負極端子が設けられた部分についての斜視図であり、図１２は第２の実施形態に係る非水電解質電池の正負極端子が設けられた部分について、電池を長辺方向から見た側面図である。
【００３７】
図１１及び図１２に示すように、第一正極端子２１及び第一負極端子２３は、それぞれ、台座部２５ａと、台座部２５ａから下方に延出された軸部２６とを有する。一方、第二正極端子２２及び第二負極端子２４は、それぞれ、略菱形の台座部２７ｃと、台座部２７ｃの側面の４箇所に設けられた勘合部２７ｄと、台座部２７ｃの上面に配置された円筒状の突出部２８とを有する。第二正負極端子２２，２４の台座部２７ｃは、第一正負極端子２１，２３の台座部２５ａ上に配置される。また、第二正負極端子２２，２４の勘合部２７ｄは、第一正負極端子２１，２３の台座部２５ａの周縁に嵌め込まれる。台座部２７ｃ及び勘合部２７ｄは、台座部２５ａの上面からレーザ溶接により固定される。図１２において溶接箇所を２９で示す。
【００３８】
第２の実施形態によれば、第二端子が第一端子上に固定されているため、第二端子をバスバーやリード等の配線を接続する外部端子として用いると、電池及び組電池の電圧降下を小さくすることができる。また、第二端子は、第一端子と別部品になっているため、形状や材質を配線の接続に適したものに自由に変更することができる。このため、第二端子に配線を接続する方法に自由度を持たせることができ、第二端子に配線を接続する方法を容易なものにすることができる。さらに、使用する配線や接続方法をユーザ毎に変更する必要がある場合、第二端子のみ変更すれば良いので、ユーザの要求に応じて容易に設計変更を行うことができる。また、第一端子が凸部を持たないため、初充電のための充電プローブが当てやすく、第一端子に第二端子をレーザ溶接する前の初充電を効率良く行うことができる。
【００３９】
（第３の実施形態）
第１、第２の実施形態では、第二正負極端子２２，２４の突出部２８の形状を円筒形状にしたが、これに限らず、例えば、円柱形状、角筒状、角柱状、側面の一部が平坦な面である形状、ネジ形状等にすることができる。この一例を図１３及び図１４に示す。図１３は第３の実施形態に係る非水電解質電池の正負極端子が設けられた部分についての部分分解斜視図であり、図１４は第３の実施形態に係る別の非水電解質電池の正負極端子が設けられた部分についての部分分解斜視図である。なお、図１３及び図１４において、図１〜図１２と同様な部材については同符号を付して説明を省略する。
【００４０】
図１３に示す第二正負極端子２２，２４の突出部２８は、下部２８ａが略円筒形状をしており、上部２８ｂが平板から構成されている。このように突出部２８の側面の一部に平面２８ｂを設けることによって、この平面２８ｂに矩形板状のバスバー３０を接続することができる。
【００４１】
接続方法は抵抗溶接や超音波溶接などを挙げることができる。図１３では平面２８ｂを２面設けているが、1面でもかまわない。
【００４２】
図１４に示す第二正負極端子２２，２４の突出部２８は、ネジ形状を有する。ネジ状の突出部２８をバスバー３０の円形貫通孔３０ａに嵌め込むことによって、突出部２８をバスバー３０の円形貫通孔３０ａに接続する。
【００４３】
このように第二正負極端子２２，２４の形状を変更することにより、融接、圧接、ろう接、締結等、様々な接続方法に対応することが可能である。
【００４４】
第３の実施形態によれば、第二端子が第一端子上に固定されているため、第二端子をバスバーやリード等の配線を接続する外部端子として用いると、電池及び組電池の電圧降下を小さくすることができる。また、第二端子は、第一端子と別部品になっているため、形状や材質を配線の接続に適したものに自由に変更することができる。具体的には、第二端子の突出部の形状を円筒状にするとアーク溶接、突出部を平坦な側面を有する形状にすると抵抗溶接又は超音波溶接、突出部をネジ形状にすると嵌め込みを採用することができる。さらに、使用する配線や接続方法をユーザ毎に変更する必要がある場合、第二端子のみ変更すれば良いので、ユーザの要求に応じて容易に設計変更を行うことができる。
【００４５】
以下、各実施形態で用いることが可能な正極、負極、セパレータ及び電解液について説明する。
【００４６】
正極は、例えば、正極活物質を含むスラリーをアルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔からなる集電体に塗着することにより作製される。正極活物質としては、特に限定されるものではないが、リチウムを吸蔵放出できる酸化物や硫化物、ポリマーなどが使用できる。好ましい活物質としては、高い正極電位が得られるリチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウム燐酸鉄等が挙げられる。また、負極は、負極活物質を含むスラリーをアルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔からなる集電体に塗着することにより作製される。負極活物質としては、特に限定されるものではないが、リチウムを吸蔵放出できる金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、合金等が使用でき、好ましくは、リチウムイオンの吸蔵放出電位が金属リチウム電位に対して０．４Ｖ以上貴となる物質である。このようなリチウムイオン吸蔵放出電位を有する負極活物質は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金とリチウムとの合金反応を抑えられることから、負極集電体および負極関連構成部材へのアルミニウムもしくはアルミニウム合金の使用を可能とする。たとえば、チタン酸化物、リチウムチタン酸化物、タングステン酸化物、アモルファススズ酸化物、スズ珪素酸化物、酸化珪素などがあり、中でもリチウムチタン複合酸化物が好ましい。セパレータとしては、微多孔性の膜、織布、不織布、これらのうち同一材または異種材の積層物等を用いることができる。セパレータを形成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合ポリマー、エチレン−ブテン共重合ポリマー等を挙げることができる。
【００４７】
電解液は、非水溶媒に電解質（例えば、リチウム塩）を溶解させることにより調製された非水電解液が用いられる。非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、γ−ブチロラクトン（γ−ＢＬ）、スルホラン、アセトニトリル、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン等を挙げることができる。非水溶媒は、単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。電解質としては、例えば、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、六フッ過リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ6）、トリフルオロメタスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）等のリチウム塩を挙げることができる。電解質は単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。電解質の非水溶媒に対する溶解量は、０．２ｍｏｌ／Ｌ〜３ｍｏｌ／Ｌとすることが望ましい。
【００４８】
以上説明した実施形態によれば、第二端子が第一端子上に固定されているため、外部端子とバスバー等の配線との接続方法に自由度を持たせた電池を安価に提供することができる。これにより拡販も期待できる。
【００４９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。
【符号の説明】
【００５０】
１…外装缶、２…蓋、３…正極端子、４…負極端子、５…電極群、６…正極、６ａ…正極集電タブ、７…負極、７ａ…負極集電タブ、８…セパレータ、９…安全弁、９ａ…凹部、９ｂ…溝部、１０…凹部、１１…貫通孔、１２…内部絶縁体、１３…正極リード、１４…負極リード、１３ａ，１４ａ…支持板、１３ｂ，１４ｂ…集電部、１３ｃ，１４ｃ…貫通孔、１５…外部絶縁体、１６…スペーサ、１８…注液口、２１…第一正極端子、２２…第二正極端子、２３…第一負極端子、２４…第二負極端子、２５ａ…台座部、２５ｂ…凸部、２６…軸部、２７ｃ…台座部、２７ｄ…勘合部、２８…突出部、２９…レーザ溶接箇所、３０…バスバー、３１…組電池、４０…充電プローブ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外装缶と、
前記外装缶に収納され、正極及び負極を含む電極群と、
前記外装缶の開口部に取り付けられる蓋と、
前記正極又は前記負極と電気的に接続され、かつ前記蓋の上面に配置される第一端子と、
前記第一端子上に固定される第二端子と
を備えることを特徴とする電池。
【請求項２】
前記第二端子が突出部を有することを特徴とする請求項１記載の電池。
【請求項３】
前記第二端子が前記第一端子上にレーザ溶接で固定されることを特徴とする請求項２記載の電池。
【請求項４】
前記第二端子の前記突出部が円筒状を有することを特徴とする請求項２記載の電池。
【請求項５】
前記第二端子の前記突出部が平坦な側面を有することを特徴とする請求項２記載の電池。
【請求項６】
前記第二端子の前記突出部がネジ形状を有することを特徴とする請求項２記載の電池。
【請求項７】
請求項１〜６いずれか１項記載の電池を複数個と、
前記電池の前記第二端子間を電気的に接続するバスバーと
を含むことを特徴とする組電池。
【請求項１】
外装缶と、
前記外装缶に収納され、正極及び負極を含む電極群と、
前記外装缶の開口部に取り付けられる蓋と、
前記正極又は前記負極と電気的に接続され、かつ前記蓋の上面に配置される第一端子と、
前記第一端子上に固定される第二端子と
を備えることを特徴とする電池。
【請求項２】
前記第二端子が突出部を有することを特徴とする請求項１記載の電池。
【請求項３】
前記第二端子が前記第一端子上にレーザ溶接で固定されることを特徴とする請求項２記載の電池。
【請求項４】
前記第二端子の前記突出部が円筒状を有することを特徴とする請求項２記載の電池。
【請求項５】
前記第二端子の前記突出部が平坦な側面を有することを特徴とする請求項２記載の電池。
【請求項６】
前記第二端子の前記突出部がネジ形状を有することを特徴とする請求項２記載の電池。
【請求項７】
請求項１〜６いずれか１項記載の電池を複数個と、
前記電池の前記第二端子間を電気的に接続するバスバーと
を含むことを特徴とする組電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−５５０２０（Ｐ２０１３−５５０２０Ａ）
【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２０１１−１９４３３７（Ｐ２０１１−１９４３３７）
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【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３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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