非水電解液電池
【課題】生産性に優れた非水電解液電池を提供する。
【解決手段】捲回群１０２の捲回軸芯Ｌ１方向の異なる端部に正極タブ群４０５及び負極タブ群４０６を有する扁平形捲回式の捲回群１０２と、正極タブ群４０５及び負極タブ群４０６を介して捲回群１０２と電気的に接続される正極集電板１０４及び負極集電板１０５と、捲回群１０２と正極集電板１０４及び負極集電板１０５を内蔵する電池缶１０１と、を備える非水電解液電池１００であって、正極タブ群４０５及び負極タブ群４０６は、正極集電板１０４及び負極集電板１０５のそれぞれの被接合部に対して捲回群１０２の対向する扁平面へ向かう方向の同じ側に配置され、その姿勢で正極集電板１０４及び負極集電板１０５のそれぞれの被接合部に接合される。
【解決手段】捲回群１０２の捲回軸芯Ｌ１方向の異なる端部に正極タブ群４０５及び負極タブ群４０６を有する扁平形捲回式の捲回群１０２と、正極タブ群４０５及び負極タブ群４０６を介して捲回群１０２と電気的に接続される正極集電板１０４及び負極集電板１０５と、捲回群１０２と正極集電板１０４及び負極集電板１０５を内蔵する電池缶１０１と、を備える非水電解液電池１００であって、正極タブ群４０５及び負極タブ群４０６は、正極集電板１０４及び負極集電板１０５のそれぞれの被接合部に対して捲回群１０２の対向する扁平面へ向かう方向の同じ側に配置され、その姿勢で正極集電板１０４及び負極集電板１０５のそれぞれの被接合部に接合される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は非水電解液電池に関し、特に車両等に使用される高出力、高容量の非水電解液電池であって、扁平形や角形の扁平形捲回式リチウムイオン電池に適用される非水電解液電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リチウム電池等の二次電池は、高い体積効率（エネルギ密度）と優れた充電受入性を有することから、例えばＶＴＲカメラやノート型パソコン、携帯電話等のポータブル機器の電源等に広く使用されてきた。また、自動車産業界においては、環境負荷低減を目的として、動力源を電池のみとする電気自動車（ＰＥＶ）や、内燃機関と電池との両方を動力源とするハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）への二次電池の適用が進められ、一部は既に実用化されている。
【０００３】
ところで、ＰＥＶやＨＥＶの電源には、単電池を多数個（例えば、４０〜１００個）直列ないし直並列に接続した電池モジュールが用いられている。この電池モジュールに使用される二次電池（単電池）は、一般に円柱形を呈しており、正極と負極をセパレータを介して捲回した電極群とこの電極群を浸潤する電解液とが円筒状電池容器に収容されて構成されている。また、この種の二次電池は、耐振性を向上させるために、電極群の捲回中心に中空円筒状の捲芯が配置され、この捲芯を捲回軸にして上記正極、負極、及びセパレータが捲回されている。さらに、大電流充放電を確保するために、正極及び負極の多数のタブは電極群の長手方向の異なる側面に形成されている。
【０００４】
しかしながら、円柱形二次電池を単電池として電池モジュールを構成する場合には、二次電池同士の周面間に空隙が発生し、体積効率（エネルギ密度）を向上させることができない。
【０００５】
そこで、近年、扁平状の電極群を電解液に浸潤させて扁平状の電池容器に収容する扁平形二次電池が提案されている。扁平形二次電池は、円柱形二次電池と比較して、積層配設可能な平面部（扁平面）を備えることから高い体積効率を有すると共に、同体積の円柱形二次電池と比べて表面積が大きくなることから放熱性能にも優れているという利点を有している。このような扁平形二次電池においては、正負極集電部材を平板状に構成して捲芯に固定すると共に、この平板状の正負極集電部材に正負極のタブをそれぞれ接合して、捲回群の正負極と正負極集電部材とを電気的に接続している（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１４６８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、扁平形二次電池を製造する際に、正負極集電部材に対する正負極のタブの位置によっては、正負極集電部材に対する正負極タブの接合時に捲回群を反転させる必要があり、生産効率が低下するといった問題が生じる。特許文献１に開示されている扁平形二次電池においても、正負極集電部材と正負極タブとの位置関係については一切考慮されておらず、例えば溶接等によって正負極集電部材に正負極のタブを接合する際に製造工数が増加してしまう可能性がある。
【０００８】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、生産性に優れた非水電解液電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記する課題を解決するために、本発明に係る非水電解液電池は、捲回軸芯方向の両端部に正極リード及び負極リードを有する扁平形捲回式の電極捲回群と、前記正極リード及び前記負極リードを介して前記電極捲回群と電気的に接続される正極集電板及び負極集電板と、前記電極捲回群と前記正極集電板及び前記負極集電板を内蔵する電池缶と、を備える非水電解液電池であって、前記正極リード及び前記負極リードは、前記正極集電板及び前記負極集電板のそれぞれの被接合部に対して前記電極捲回群の対向する扁平面へ向かう方向の同じ側に配置され、その姿勢で該正極集電板及び該負極集電板のそれぞれの被接合部に接合されているものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、正負極のリードが正極集電板及び負極集電板のそれぞれの被接合部に対して電極捲回群の対向する扁平面へ向かう方向の同じ側に配置されることで、例えば溶接等によって正極リード及び負極リードをそれぞれ正極集電板及び負極集電板に接合する際に、捲回群を反転等させることなく、正負極双方の集電体と集電板を接合することができる。また、正負極双方の集電体と集電板を一時に接合することができ、非水電解液電池の生産性を向上させることができる。
【００１１】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る非水電解液電池の実施例１の外観を示す全体斜視図。
【図２】実施例１の非水電解液電池の全体構成を示す分解斜視図。
【図３】実施例１の非水電解液電池の構成を示す図であり、（ａ）はその横断面図、（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ矢視図。
【図４】実施例１の非水電解液電池と正極集電板及び負極集電板の構成を示す図であり、（ａ）は実施例１の非水電解液電池の縦断面図、（ｂ）は実施例１の正極集電板の正面図、（ｃ）は実施例１の負極集電板の正面図。
【図５】実施例１の正極集電板の捲芯への取付工程を説明する拡大部分斜視図であり、（ａ）は正極集電板の回動前の状態を示す図、（ｂ）は正極集電板の回動後の状態を示す図。
【図６】実施例１の非水電解液電池に適用される捲回群の基本構成を示す部分展開図。
【図７】実施例１の非水電解液電池の捲回群の基本構成を示す図であり、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその側面図。
【図８】実施例１の非水電解液電池の捲回群と正極集電板及び負極集電板の接合工程を説明する側面図。
【図９】本発明に係る非水電解液電池の実施例２に適用される捲回群の基本構成を示す図であり、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその側面図。
【図１０】実施例２の正極集電板の捲芯への取付工程を説明する拡大部分斜視図であり、（ａ）は正極集電板の取付前の状態を示す図、（ｂ）は正極集電板の取付後、且つ正極集電板に正極未塗工部を溶接した状態を示す図。
【図１１】図１０（ｂ）のＢ−Ｂ矢視図であって、集電板の突出部に未塗工部を溶接した状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る非水電解液電池の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
［実施例１］
まず、図１〜９を参照して、本発明に係る非水電解液電池の実施例１について詳細に説明する。
【００１５】
図１は、実施例１の非水電解液電池１００の外観を示したものである。
【００１６】
図示する非水電解液電池１００は、電池缶１０１と該電池缶１０１に溶接された正極側封口板１１６を備えている。また、正極側封口板１１６は、注液栓１０７と開裂弁１０８Ａを備え、正極側封口板１１６から突出した正極端子１０９はナット１１３Ａによって該正極側封口板１１６に固定されている。なお、非水電解液電池１００は、電池缶１０１の正極側封口板１１６とは反対側に負極側封口板１０３を備えている（図２参照）。
【００１７】
図２は、実施例１の非水電解液電池１００の全体構成を分解して示したものである。以下、実施例１の非水電解液電池１００の組立工程の一例について、図２を参照して説明する。
【００１８】
まず、横断面形状が扁平な長方形、長円形もしくは角形の電池缶１０１を予め作製する。また、正極集電板１０４と負極集電板１０５に、それぞれ正極電極端子１０９と負極端子１１０を溶接等で接続しておく。なお、正極集電板１０４と負極集電板１０５にはそれぞれ開口部６０２Ａ，６０２Ｂが形成されており、これがセルの内圧上昇時の排気経路となっている。
【００１９】
次いで、正極集電板１０４と負極集電板１０５に、捲回群（電極捲回群）１０２の正極タブ群４０５と負極タブ群４０６をそれぞれ溶接し、正極集電板１０４と負極集電板１０５を所定の軸芯の周りに回動させ、捲芯４０４の捲回軸芯方向の異なる端部に形成された捲芯開口部４０７に正極集電板１０４と負極集電板１０５の集電板凸部６０３，６０４を嵌合して、捲回群１０２が捲回された捲芯４０４に正極集電板１０４及び負極集電板１０５を固定する（図５参照）。
【００２０】
次に、正負極双方において、電極用開口部３０３Ａ，３０３Ｂとガス放出用開口部３０２Ａ，３０２Ｂを備え、樹脂成型によって作製された絶縁カバー１１１Ａ，１１１Ｂを正極集電板１０４と負極集電板１０５に載置し、捲回群１０２と正極集電板１０４及び負極集電板１０５と絶縁カバー１１１Ａ，１１１Ｂとを一体として電池缶１０１の内部に挿入する。
【００２１】
次に、正極側封口板１１６の内側に正極端子１０９の樹脂製ガスケット１１２Ａを取り付け、負極側封口板１０３の内側に負極端子１１０の樹脂製ガスケット１１２Ｂを取り付けて、正極側封口板１１６と負極側封口板１０３にて電池缶１０１の両端部を封口し、この正極側封口板１１６と負極側封口板１０３を電子ビーム又はレーザで電池缶１０１に溶接して固定する。ここで、負極側封口板１０３には、電極端子用開口部３０４Ｂが形成されると共に、その中央部には開裂弁１０８Ｂが形成されている。また、正極側封口板１１６には、負極側封口板１０３に形成されたのと同様の電極端子用開口部３０４Ａや開裂弁１０８Ａが形成されると共に、電解液注入用の注液孔３０１が形成されている。
【００２２】
次に、正極側封口板１１６と負極側封口板１０３の外側に樹脂製のガスケット１１５Ａ，１１５Ｂを取り付けて、ナット１１３Ａ，１１３Ｂによって固定する。
【００２３】
最後に、低湿度環境下で正極側封口板１１６の注液孔３０１から所定量の電解液を電池内部に注入した後、注液栓１０７で注液孔３０１を封止して非水電解液電池の組立を完了する。
【００２４】
図３は、非水電解液電池１００の内部構造図（展開図）を示したものである。図３（ａ）はその捲回群１０２の捲回中心平面Ｐ１における横断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ矢視図であって、平面Ｐ１に垂直な平面における縦断面図である。
【００２５】
図３（ａ）に示すように、非水電解液電池１００は、横断面形状が扁平な長方形、長円形もしくは角形の電池缶１０１の内部に電解液と共に捲回群１０２を収容し、電池缶１０１の両端部を正極側封口板１１６と負極側封口板１０３で封口して構成されている。ここで、電池缶１０１と正極側封口板１１６と負極側封口板１０３は、アルミニウム製もしくはステンレス製のものが使用されている。
【００２６】
また、電池１００の幅方向（捲回群１０２の捲回方向）の同じ側の電池缶１０１の両端部には、アルミニウム製の正極端子１０９及び銅製の負極端子１１０が、正極側封口板１１６及び負極側封口板１０３から突出して形成されている。この正極端子１０９と負極端子１１０は、それぞれアルミニウム製の正極集電板１０４及び銅製の負極集電板１０５に溶接等で接続されており、さらに、この正極集電板１０４と負極集電板１０５は、捲回群１０２が捲き付けられた筒状又は板状の捲芯４０４に嵌合されている（図５参照）。この捲芯４０４は、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を用いて樹脂成型によって作製される。熱可塑性樹脂としては、例えばポリプロピレンやポリフェニレンスルフィド等を適用することができ、熱硬化性樹脂としては、例えばフェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル等を適用することができるものの、これらは高熱耐久性を有する樹脂であれば特に限定されるものではない。
【００２７】
また、負極側封口板１０３には、その中央部に開裂弁１０８Ｂが形成されている。さらに、正極側封口板１１６には、負極側封口板１０３に形成されたのと同様の開裂弁１０８Ａに加えて注液孔３０１が形成され、この注液孔３０１は注液栓１０７によって封止されている。
【００２８】
正極側封口板１１６と正極集電板１０４との間には、正極端子１０９および開裂弁１０８Ａに対応する位置が開口している絶縁カバー１１１Ａが、正極集電板１０４を覆うようにして配置されている。また、負極側封口板１０３と負極集電板１０５との間には、負極端子１１０および開裂弁１０８Ｂに対応する位置が開口している絶縁カバー１１１Ｂが、負極集電板１０５を覆うようにして配置されている。また、樹脂製のガスケット１１２Ａ，１１２Ｂがそれぞれ、正極端子１０９及び負極端子１１０の電池缶１０１の内側（正極側封口板１１６及び負極側封口板１０３の内側）に設けられ、ガスケット１１５Ａ，１１５Ｂがそれぞれ、正極端子１０９及び負極端子１１０の電池缶１０１の両側の外側（正極側封口板１１６及び負極側封口板１０３の外側）に設けられており、ナット１１３Ａ，１１３Ｂによってそれらは正極側封口板１１６及び負極側封口板１０３の外側から固定されている。ここで、絶縁カバー１１１Ａ，１１１Ｂおよび２種類のガスケット１１２Ａ，１１２Ｂ，１１５Ａ，１１５Ｂは樹脂成型によって作製されることが好ましく、その形成素材は熱可塑性樹脂であっても熱硬化性樹脂であってもよい。熱可塑性樹脂としては、例えばポリプロピレンやポリフェニレンスルフィド等を適用することができ、熱硬化性樹脂としては、例えばフェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル等を適用することができるものの、捲芯４０４と同様、これらの形成素材も高熱耐久性を有する樹脂であれば特に限定されるものではない。
【００２９】
さらに、正極タブ群４０５と負極タブ群４０６は、図３（ｂ）に示すように、扁平形の捲回群１０２の両端部、且つ捲回群１０２の捲回中心平面Ｐ１で分割される領域の同じ側の領域（図中、下方の領域）に突出して形成されており、正極集電板１０４と負極集電板１０５の平板部２０４，２０５にそれぞれ束ねて溶接されている。なお、正極タブ群４０５と負極タブ群４０６が形成された領域とは反対側の領域（図中、上方の領域）には、電池内のガスを排出するガス排出経路１１４Ａ，１１４Ｂが形成されている。
【００３０】
このように、正極タブ群４０５と負極タブ群４０６の双方が、捲回群１０２の捲回中心を通る平面Ｐ１で分割される領域の同じ側の領域に存在する捲回群１０２の捲回部２０２の平面部（扁平面）２０２Ｃ側に設けられることで、正極タブ群４０５と負極タブ群４０６のそれぞれを正極集電板１０４と負極集電板１０５のそれぞれの被接合部に溶接する際に、正負極双方の集電体（タブ群）と集電板を一時に溶接することができ、非水電解液電池１００の生産性を高めることができる。
【００３１】
ここで、実施例１に適用される正極集電板１０４と負極集電板１０５の構成について、図４を参照して具体的に説明する。図４（ａ）は実施例１の非水電解液電池の縦断面図を示したものであり、図４（ｂ）は実施例１の正極集電板の正面図、図４（ｃ）は実施例１の負極集電板の正面図を示したものである。
【００３２】
まず、図４（ｂ）に示すように、正極集電板１０４は略長円形を呈しており、この平板部２０４の外形は捲回群１０２の捲回部２０２の長円形の端面２０２Ａの外形よりも小さく、捲芯４０４の端面４０４Ａの外形よりも大きく、さらに、その厚さは０．５〜５ｍｍである。また、正極集電板１０４の端部には正極端子１０９が溶接等によって接合されている。さらに、正極集電板１０４の平板部２０４の捲回群１０２に対向する面には、二つの集電板凸部６０３が設けられている。また、この正極集電板１０４には開口部６０２Ａが形成されており、この開口部６０２Ａは、電池セルの開裂弁１０８Ａに対して３０％〜２００％の開口面積を有している。
【００３３】
上記正極集電板１０４は、図４（ａ）に示すように、捲回群１０２の捲回中心を通る平面Ｐ１に対して平板部２０４が略垂直となるように配置されており、正極集電板１０４に設けられた二つの集電板凸部６０３が捲芯４０４と嵌合される。なお、正極タブ群４０５は、正極集電板１０４の開口部６０２Ａの下方（正極集電板１０４の幅方向の側部のうち開口部６０２Ａが形成された側部とは反対側の側部）に設けられたタブ溶接部６０１Ａに溶接等によって接合されている。
【００３４】
上記正極集電板１０４と同様、図４（ｃ）に示すように、負極集電板１０５も略長円形を呈しており、この平板部２０５の外形は捲回群１０２の捲回部２０２の長円形の端面２０２Ｂの外形よりも小さく、捲芯４０４の端面４０４Ｂの外形よりも大きく、さらに、その厚さは０．５〜５ｍｍである。また、負極集電板１０５の端部には負極端子１１０が溶接等によって接合されている。さらに、負極集電板１０５の平板部２０５の捲回群１０２に対向する面には、二つの集電板凸部６０４が設けられている。なお、この負極集電板１０５には開口部６０２Ｂが形成されており、この開口部６０２Ｂは、電池セルの開裂弁１０８Ｂに対して３０％〜２００％の開口面積を有している。
【００３５】
上記負極集電板１０５は、図４（ａ）に示すように、捲回群１０２の捲回中心を通る平面Ｐ１に対して平板部２０５が略垂直となるように配置されており、負極集電板１０５に設けられた二つの集電板凸部６０４が捲芯４０４と嵌合される。なお、負極タブ群４０６は、負極集電板１０５の開口部６０２Ｂの下方（負極集電板１０５の幅方向の側部のうち開口部６０２Ｂが形成された側部とは反対側の側部）に設けられたタブ溶接部６０１Ｂに溶接等によって接合されている。
【００３６】
図５は、図３及び図４で示す正極集電板１０４の捲芯４０４への取付工程を説明したものであり、図５（ａ）は正極集電板の回動前の状態、図５（ｂ）は正極集電板の回動後の状態を示したものである。なお、負極側においても、以下と同様の工程を行うことにより、負極集電板を捲芯に取り付けることができる。
【００３７】
まず、図５（ａ）に示すように、正極集電板１０４の平板部２０４を捲回群１０２の捲回部２０２の平面部（扁平面）２０２Ｃと略平行となるように配置して、正極タブ群４０５の一部と正極集電板１０４の平板部２０４を溶接する。
【００３８】
次いで、正極集電板１０４の長手方向に伸びる所定の軸芯の周りに正極集電板１０４を略９０°回動させ、図５（ｂ）に示すように、正極集電板１０４の平板部２０４を捲回群１０２の捲回部２０２の平面部（扁平面）２０２Ｃに対して略垂直に配置する。そして、正極集電板１０４の開口部６０２Ａの両端近傍に配置された集電板凸部６０３を捲芯４０４の開口部４０７に嵌合させて、正極集電板１０４を捲芯４０４に接続固定する。
【００３９】
このようにして、捲回群１０２の一方の端部には正極タブ群（正極電極箔）４０５が束ねて溶接され、他方の端部には負極タブ群（負極電極箔）４０６が束ねて溶接されると共に、一方の集電板の溶接部は、捲回群１０２の捲回中心を通る平面Ｐ１に対して一方の側の捲回群１０２の平面部（扁平面）２０２Ｃ側に形成され、他方の集電板の溶接部は、捲回群１０２の捲回中心平面Ｐ１に対して一方の側と同じ側の捲回群１０２の平面部（扁平面）２０２Ｃ側に形成される。
【００４０】
なお、本図においては、理解を明確とするために正極タブ群４０５を設計値よりも長く描いているが、この正極タブ群４０５の長さは、正極集電板凸部６０３を捲芯４０４の開口部４０７に嵌合できれば適宜変更することができ、即ち図示よりも短くてもよい。
【００４１】
次いで、図６〜８を参照して、正負極のタブ群と正負極の集電板との接合工程について説明する。
【００４２】
図６及び図７は、実施例１の非水電解液電池に適用される捲回群１０２の基本構成を示したものである。
【００４３】
図６で示す捲回群（電極捲回群）１０２は、アルミニウム箔の両面に正極合剤を塗布した帯状の正極板４０１と銅箔の両面に負極合剤を塗布した帯状の負極板４０２を２枚のセパレータ４０３を介して重ね合わせ、これらを捲芯４０４に捲回して構成されている。
【００４４】
また、正極板４０１の幅方向の片側端部では、正極合剤が塗布されずにアルミニウム箔が露出しており、さらにその片側端部には、複数の短冊状の正極タブ（正極リード片）からなる正極タブ群４０５が形成されている。一方で、負極板４０２の幅方向の片側端部でも、負極合剤が塗布されずに銅箔が露出しており、その片側端部には、複数の短冊状の負極タブ（負極リード片）からなる負極タブ群４０６が形成されている。すなわち、捲回群１０２の捲回軸芯Ｌ１方向の一方の端部に正極タブ群４０５が突出して形成され、他方の端部に負極タブ群４０６が突出して形成されている。なお、正極タブ群４０５及び負極タブ群４０６それぞれのタブの幅は２ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましく、長さは１５ｍｍ〜５０ｍｍであることが好ましい。
【００４５】
図７は、図６で示す捲回群１０２の捲回後の基本構成を示したものであり、図７（ａ）は捲回群１０２の上面図、図７（ｂ）は捲回群１０２の側面図を示したものである。
【００４６】
図７（ａ）に示すように、捲回群１０２の一方の端部（図中、左側）には、正極タブ群４０５が突出して形成され、他方の端部（図中、右側）には、負極タブ群４０６が突出して形成されている。なお、捲回群１０２の捲回部２０２の平面部（扁平形捲回群の扁平面）２０２Ｃから捲回軸芯Ｌ１方向へ突出する正極タブ群４０５の幅Ａ１と負極タブ群４０６の幅Ａ２は、捲芯４０４の幅Ｂよりも相対的に狭くすることが好ましい。
【００４７】
また、上記正極タブ群４０５及び負極タブ群４０６は、図７（ｂ）に示すように、捲回群１０２の捲回中心を通る平面Ｐ１上に位置する捲芯４０４に対して、前記平面Ｐ１で分割される領域の同じ側（図中、下側の領域）に設けられている。
【００４８】
図８は、図７で示す捲回群１０２と正極集電板１０４及び負極集電板１０５の接合工程を説明したものである。
【００４９】
ここで、正極集電板１０４と負極集電板１０５のそれぞれの平板部（被接合部）２０４，２０５の外形は、捲回群１０２の捲回部２０２の長円形の端面２０２Ａ，２０２Ｂの外形よりも小さく、捲芯４０４の端面４０４Ａ，４０４Ｂの外形よりも大きい（図５参照）。また、正極集電板１０４と負極集電板１０５それぞれの厚さは０．５〜５ｍｍであり、それぞれ略長円形の板から構成されている。なお、正極集電板１０４の端部には正極端子１０９が溶接等で固定され、負極集電板１０５の端部には負極端子１１０が溶接等で固定されている（図２参照）。
【００５０】
捲回群１０２と正極集電板１０４及び負極集電板１０５を接合するに当たり、図８に示すように、まず、正極集電板１０４と負極集電板１０５の平板部（被接合部）２０４，２０５が捲回群１０２の平面部（扁平面）２０２Ｃと略平行となるように、溶接アンビル５０２Ａ，５０２Ｂの上に正極集電板１０４及び負極集電板１０５を配置する。次いで、正極タブ群４０５と負極タブ群４０６の一部（被接合部）が、正極集電板１０４と負極集電板１０５の平板部２０４，２０５の上に配置されるように捲回群１０２を配置する。次いで、タブ溶接部６０１Ａ，６０１Ｂをそれぞれ、正極タブ群４０５と負極タブ群４０６の被接合部の上に配置する。そして、溶接ホーン５０１Ａにて正極集電板１０４の裏面側に配置されたタブ溶接部６０１Ａを正極タブ群４０５と正極集電板１０４に押し付けて溶接する。また負極側においても、負極集電板１０５の裏面側に配置されたタブ溶接部６０１Ｂを溶接ホーン５０１Ｂにて負極タブ群４０６と負極集電板１０５に押し付けて溶接する。
【００５１】
このように、正極タブ群４０５と負極タブ群４０６は、捲回群１０２の捲回中心を通る平面Ｐ１上に位置する捲芯４０４に対して、前記平面Ｐ１で分割される領域の同じ側で形成されており、正極タブ群４０５と負極タブ群４０６はそれぞれ、正極集電板１０４と負極集電板１０５のそれぞれの平板部２０４，２０５に対して捲回群１０２の扁平面に向かう方向の同じ側に配置されて正極集電板１０４及び負極集電板１０５と溶接される。すなわち、正負極双方において、溶接ホーン５０１Ａと溶接ホーン５０１Ｂを捲回群１０２の捲回中心を通る平面Ｐ１に対して同じ側からタブ溶接部６０１Ａ，６０１Ｂに当接させることができ、溶接アンビル５０２Ａと溶接アンビル５０２Ｂを捲回群１０２の捲回中心平面Ｐ１に対して同じ側から正極集電板１０４と負極集電板１０５に当接させることができる。したがって、捲芯４０４の平面（捲回群１０２の捲回中心を通る平面Ｐ１）に平行な平面内で捲回群１０２を回転又は移動させることによって、正負極双方で集電体（タブ群）と集電板とを溶接することが可能となり、非水電解液電池の生産性を向上させることができる。さらに、溶接ホーン５０１Ａと溶接ホーン５０１Ｂ、溶接アンビル５０２Ａと溶接アンビル５０２Ｂとが一体として構成されていれば、正負極双方において集電体（タブ群）と集電板とを一時に溶接することが可能となり、より一層非水電解液電池の生産性を向上させることができる。
【００５２】
なお、上記実施例１においては、複数のリード片（タブ）を用いて正極タブ群４０５及び負極タブ群４０６を形成する形態について説明するが、正極リード及び負極リードはこれに限定されるものではなく、例えば捲回群の扁平面に平行、且つ分割されていない（一連の）リード片を用いることもできる。
【００５３】
［実施例２］
次に、図９〜１１を参照して、本発明に係る非水電解液電池の実施例２について詳細に説明する。実施例２は、実施例１とは異なる集電構造を有するものの、実施例２の集電構造以外の構造については実施例１と同様であるため、同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００５４】
図９は、実施例２の非水電解液電池に適用される捲回群の基本構成を示したものであり、図９（ａ）はその上面図、図９（ｂ）はその側面図を示したものである。
【００５５】
図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、実施例２においては、実施例１の正極タブ群４０５及び負極タブ群４０６に代えて、捲回群１１００の一方（図中、左側）の端部に、正極合剤が塗工されていない正極未塗工部１１０１が突出して設けられ、他方（図中、右側）の端部に、負極合剤が塗工されていない負極未塗工部１１０２が突出して設けられている。
【００５６】
図１０は、実施例２の非水電解液電池に適用される正極集電板１１０３の捲芯４０４への取付工程を説明したものであり、図１０（ａ）はその正極集電板の取付前の状態、図１０（ｂ）は正極集電板の取付後、且つ正極未塗工部を正極集電板に溶接した状態を示したものである。なお、負極側においても、以下と同様の工程を行うことにより、負極集電板を捲芯に取り付けることができる。
【００５７】
図１０（ａ）に示すように、正極集電板１１０３は、厚さが０．５〜５ｍｍのアルミ製の略長円形の平板部１２０３と、この平板部１２０３の略中央部から平板部１２０３に対して垂直方向に突出する略長方形の突出部１２０４とから大略構成されている。また、突出部１２０４の両端部には、捲芯４０４に設けられた開口部４０７と嵌合される二つの凸部１１０４が設けられている。また、実施例１と同様に、正極集電板１１０３の端部には正極端子１０９が溶接等で固定され、その長手方向の略中央部には、電池セル内のガスを排出するための開口部６０２Ａが形成されている。
【００５８】
正極集電板１１０３を捲芯４０４に取り付けるに当たり、まず、図１０（ａ）に示すように、正極集電板１１０３の平板部１２０３が捲回群１１００の捲回部１２００の端面１２００Ａと略平行になるように正極集電板１１０３を配置する。
【００５９】
次いで、正極集電板１１０３を矢印Ｘ方向に移動させ、図１０（ｂ）に示すように、正極集電板１１０３の二つの凸部１１０４を捲芯４０４の開口部４０７に嵌合させて固定する。このとき、正極未塗工部１１０１と負極未塗工部１１０２のそれぞれの被接合部は、正極集電板１１０３と負極集電板１１０５それぞれの突出部（被接合部）１２０４，１２０６に対して捲回群１１００の扁平面１２００Ｃに向かう方向の同じ側に配置されている（図１１参照）。そして、捲回中心となる平面Ｐ１に対して片側の正極未塗工部１１０１を正極集電板１１０３の突出部（被接合部）１２０４側に押し付け変形して正極集電板１１０３の突出部１２０４に接触させ、正極未塗工部１１０１の一部と正極集電板１１０３の突出部１２０４をレーザ溶接等で接合する。負極側においても同様に、捲回中心平面Ｐ１に対して正極側と同じ側の負極未塗工部１１０２と負極集電板１１０５の突出部（被接合部）１２０６を接合する。
【００６０】
このように、捲回群１１００の捲回軸芯方向の異なる端部で正極未塗工部１１０１と負極未塗工部１１０２がそれぞれ束ねて溶接される場合において、正負極双方の溶接部が捲回群１１００の捲回中心を通る平面Ｐ１で分割される領域の片側に配置され、すなわち、正極未塗工部１１０１と負極未塗工部１１０２のそれぞれの被接合部が、正極集電板１１０３と正負極集電板１１０５それぞれの突出部（被接合部）１２０４，１２０６に対して捲回群１１００の扁平面１２００Ｃに向かう方向の同じ側に配置されることで、図１１に示すように、正極未塗工部１１０１と正極集電板１１０３、負極未塗工部１１０２と負極集電板１１０５とが、捲回群１１００の捲回中心平面Ｐ１で分割される領域の片側で接合されることとなる。したがって、溶接等によって正極未塗工部１１０１と負極未塗工部１１０２を正極集電板１１０３と負極集電板１１０５のそれぞれの被接合部に接合する際に、正負極双方の集電体（未塗工部）と集電板を一時に接合することができ、非水電解液電池の生産性を効果的に高めることができる。
【００６１】
なお、実施例２においては、分割されていない（一連の）正極未塗工部１１０１及び負極未塗工部１１０２をそれぞれ正極リード及び負極リードとする形態について説明するが、正極リード及び負極リードはこれに限定されるものではなく、複数のリード片（タブ）を用いて正極リード（正極タブ群）及び負極リード（負極タブ群）を形成してもよい。
【００６２】
なお、本発明は上記した実施例１，２に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例１，２は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例１，２の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００６３】
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１００ 非水電解液電池
１０１ 電池缶
１０２，１１００ 捲回群（電極捲回群）
１０３ 負極側封口板
１０４，１１０３ 正極集電板
１０５，１１０５ 負極集電板
１０７ 注液栓
１０８Ａ，１０８Ｂ 開裂弁
１０９ 正極端子
１１０ 負極端子
１１１Ａ，１１１Ｂ 絶縁カバー
１１２Ａ，１１２Ｂ ガスケット
１１３Ａ，１１３Ｂ ナット
１１４Ａ，１１４Ｂ ガス排出経路
１１５Ａ，１１５Ｂ ガスケット
１１６ 正極側封口板
２０２，１２００ 捲回部
２０４，２０５ 平板部（被接合部）
３０１ 注液孔
３０２Ａ，３０２Ｂ ガス放出用開口部
３０３Ａ，３０３Ｂ 電極用開口部
３０４Ａ，３０４Ｂ 電極用開口部
４０１ 正極板
４０２ 負極板
４０３ セパレータ
４０４ 捲芯
４０５ 正極タブ群（正極リード）
４０６ 負極タブ群（負極リード）
４０７ 捲芯開口部
５０１Ａ，５０１Ｂ 溶接ホーン
５０２Ａ，５０２Ｂ 溶接アンビル
６０１Ａ，６０１Ｂ タブ溶接部
６０２Ａ，６０２Ｂ 開口部
６０３，６０４ 集電板凸部
１１０１ 正極未塗工部（正極リード）
１１０２ 負極未塗工部（負極リード）
１１０４ 凸部
１２０３，１２０５ 平板部
１２０４，１２０６ 突出部（被接合部）
Ｌ１ 捲回軸芯
【技術分野】
【０００１】
本発明は非水電解液電池に関し、特に車両等に使用される高出力、高容量の非水電解液電池であって、扁平形や角形の扁平形捲回式リチウムイオン電池に適用される非水電解液電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リチウム電池等の二次電池は、高い体積効率（エネルギ密度）と優れた充電受入性を有することから、例えばＶＴＲカメラやノート型パソコン、携帯電話等のポータブル機器の電源等に広く使用されてきた。また、自動車産業界においては、環境負荷低減を目的として、動力源を電池のみとする電気自動車（ＰＥＶ）や、内燃機関と電池との両方を動力源とするハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）への二次電池の適用が進められ、一部は既に実用化されている。
【０００３】
ところで、ＰＥＶやＨＥＶの電源には、単電池を多数個（例えば、４０〜１００個）直列ないし直並列に接続した電池モジュールが用いられている。この電池モジュールに使用される二次電池（単電池）は、一般に円柱形を呈しており、正極と負極をセパレータを介して捲回した電極群とこの電極群を浸潤する電解液とが円筒状電池容器に収容されて構成されている。また、この種の二次電池は、耐振性を向上させるために、電極群の捲回中心に中空円筒状の捲芯が配置され、この捲芯を捲回軸にして上記正極、負極、及びセパレータが捲回されている。さらに、大電流充放電を確保するために、正極及び負極の多数のタブは電極群の長手方向の異なる側面に形成されている。
【０００４】
しかしながら、円柱形二次電池を単電池として電池モジュールを構成する場合には、二次電池同士の周面間に空隙が発生し、体積効率（エネルギ密度）を向上させることができない。
【０００５】
そこで、近年、扁平状の電極群を電解液に浸潤させて扁平状の電池容器に収容する扁平形二次電池が提案されている。扁平形二次電池は、円柱形二次電池と比較して、積層配設可能な平面部（扁平面）を備えることから高い体積効率を有すると共に、同体積の円柱形二次電池と比べて表面積が大きくなることから放熱性能にも優れているという利点を有している。このような扁平形二次電池においては、正負極集電部材を平板状に構成して捲芯に固定すると共に、この平板状の正負極集電部材に正負極のタブをそれぞれ接合して、捲回群の正負極と正負極集電部材とを電気的に接続している（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１４６８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、扁平形二次電池を製造する際に、正負極集電部材に対する正負極のタブの位置によっては、正負極集電部材に対する正負極タブの接合時に捲回群を反転させる必要があり、生産効率が低下するといった問題が生じる。特許文献１に開示されている扁平形二次電池においても、正負極集電部材と正負極タブとの位置関係については一切考慮されておらず、例えば溶接等によって正負極集電部材に正負極のタブを接合する際に製造工数が増加してしまう可能性がある。
【０００８】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、生産性に優れた非水電解液電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記する課題を解決するために、本発明に係る非水電解液電池は、捲回軸芯方向の両端部に正極リード及び負極リードを有する扁平形捲回式の電極捲回群と、前記正極リード及び前記負極リードを介して前記電極捲回群と電気的に接続される正極集電板及び負極集電板と、前記電極捲回群と前記正極集電板及び前記負極集電板を内蔵する電池缶と、を備える非水電解液電池であって、前記正極リード及び前記負極リードは、前記正極集電板及び前記負極集電板のそれぞれの被接合部に対して前記電極捲回群の対向する扁平面へ向かう方向の同じ側に配置され、その姿勢で該正極集電板及び該負極集電板のそれぞれの被接合部に接合されているものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、正負極のリードが正極集電板及び負極集電板のそれぞれの被接合部に対して電極捲回群の対向する扁平面へ向かう方向の同じ側に配置されることで、例えば溶接等によって正極リード及び負極リードをそれぞれ正極集電板及び負極集電板に接合する際に、捲回群を反転等させることなく、正負極双方の集電体と集電板を接合することができる。また、正負極双方の集電体と集電板を一時に接合することができ、非水電解液電池の生産性を向上させることができる。
【００１１】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る非水電解液電池の実施例１の外観を示す全体斜視図。
【図２】実施例１の非水電解液電池の全体構成を示す分解斜視図。
【図３】実施例１の非水電解液電池の構成を示す図であり、（ａ）はその横断面図、（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ矢視図。
【図４】実施例１の非水電解液電池と正極集電板及び負極集電板の構成を示す図であり、（ａ）は実施例１の非水電解液電池の縦断面図、（ｂ）は実施例１の正極集電板の正面図、（ｃ）は実施例１の負極集電板の正面図。
【図５】実施例１の正極集電板の捲芯への取付工程を説明する拡大部分斜視図であり、（ａ）は正極集電板の回動前の状態を示す図、（ｂ）は正極集電板の回動後の状態を示す図。
【図６】実施例１の非水電解液電池に適用される捲回群の基本構成を示す部分展開図。
【図７】実施例１の非水電解液電池の捲回群の基本構成を示す図であり、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその側面図。
【図８】実施例１の非水電解液電池の捲回群と正極集電板及び負極集電板の接合工程を説明する側面図。
【図９】本発明に係る非水電解液電池の実施例２に適用される捲回群の基本構成を示す図であり、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその側面図。
【図１０】実施例２の正極集電板の捲芯への取付工程を説明する拡大部分斜視図であり、（ａ）は正極集電板の取付前の状態を示す図、（ｂ）は正極集電板の取付後、且つ正極集電板に正極未塗工部を溶接した状態を示す図。
【図１１】図１０（ｂ）のＢ−Ｂ矢視図であって、集電板の突出部に未塗工部を溶接した状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る非水電解液電池の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
［実施例１］
まず、図１〜９を参照して、本発明に係る非水電解液電池の実施例１について詳細に説明する。
【００１５】
図１は、実施例１の非水電解液電池１００の外観を示したものである。
【００１６】
図示する非水電解液電池１００は、電池缶１０１と該電池缶１０１に溶接された正極側封口板１１６を備えている。また、正極側封口板１１６は、注液栓１０７と開裂弁１０８Ａを備え、正極側封口板１１６から突出した正極端子１０９はナット１１３Ａによって該正極側封口板１１６に固定されている。なお、非水電解液電池１００は、電池缶１０１の正極側封口板１１６とは反対側に負極側封口板１０３を備えている（図２参照）。
【００１７】
図２は、実施例１の非水電解液電池１００の全体構成を分解して示したものである。以下、実施例１の非水電解液電池１００の組立工程の一例について、図２を参照して説明する。
【００１８】
まず、横断面形状が扁平な長方形、長円形もしくは角形の電池缶１０１を予め作製する。また、正極集電板１０４と負極集電板１０５に、それぞれ正極電極端子１０９と負極端子１１０を溶接等で接続しておく。なお、正極集電板１０４と負極集電板１０５にはそれぞれ開口部６０２Ａ，６０２Ｂが形成されており、これがセルの内圧上昇時の排気経路となっている。
【００１９】
次いで、正極集電板１０４と負極集電板１０５に、捲回群（電極捲回群）１０２の正極タブ群４０５と負極タブ群４０６をそれぞれ溶接し、正極集電板１０４と負極集電板１０５を所定の軸芯の周りに回動させ、捲芯４０４の捲回軸芯方向の異なる端部に形成された捲芯開口部４０７に正極集電板１０４と負極集電板１０５の集電板凸部６０３，６０４を嵌合して、捲回群１０２が捲回された捲芯４０４に正極集電板１０４及び負極集電板１０５を固定する（図５参照）。
【００２０】
次に、正負極双方において、電極用開口部３０３Ａ，３０３Ｂとガス放出用開口部３０２Ａ，３０２Ｂを備え、樹脂成型によって作製された絶縁カバー１１１Ａ，１１１Ｂを正極集電板１０４と負極集電板１０５に載置し、捲回群１０２と正極集電板１０４及び負極集電板１０５と絶縁カバー１１１Ａ，１１１Ｂとを一体として電池缶１０１の内部に挿入する。
【００２１】
次に、正極側封口板１１６の内側に正極端子１０９の樹脂製ガスケット１１２Ａを取り付け、負極側封口板１０３の内側に負極端子１１０の樹脂製ガスケット１１２Ｂを取り付けて、正極側封口板１１６と負極側封口板１０３にて電池缶１０１の両端部を封口し、この正極側封口板１１６と負極側封口板１０３を電子ビーム又はレーザで電池缶１０１に溶接して固定する。ここで、負極側封口板１０３には、電極端子用開口部３０４Ｂが形成されると共に、その中央部には開裂弁１０８Ｂが形成されている。また、正極側封口板１１６には、負極側封口板１０３に形成されたのと同様の電極端子用開口部３０４Ａや開裂弁１０８Ａが形成されると共に、電解液注入用の注液孔３０１が形成されている。
【００２２】
次に、正極側封口板１１６と負極側封口板１０３の外側に樹脂製のガスケット１１５Ａ，１１５Ｂを取り付けて、ナット１１３Ａ，１１３Ｂによって固定する。
【００２３】
最後に、低湿度環境下で正極側封口板１１６の注液孔３０１から所定量の電解液を電池内部に注入した後、注液栓１０７で注液孔３０１を封止して非水電解液電池の組立を完了する。
【００２４】
図３は、非水電解液電池１００の内部構造図（展開図）を示したものである。図３（ａ）はその捲回群１０２の捲回中心平面Ｐ１における横断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ矢視図であって、平面Ｐ１に垂直な平面における縦断面図である。
【００２５】
図３（ａ）に示すように、非水電解液電池１００は、横断面形状が扁平な長方形、長円形もしくは角形の電池缶１０１の内部に電解液と共に捲回群１０２を収容し、電池缶１０１の両端部を正極側封口板１１６と負極側封口板１０３で封口して構成されている。ここで、電池缶１０１と正極側封口板１１６と負極側封口板１０３は、アルミニウム製もしくはステンレス製のものが使用されている。
【００２６】
また、電池１００の幅方向（捲回群１０２の捲回方向）の同じ側の電池缶１０１の両端部には、アルミニウム製の正極端子１０９及び銅製の負極端子１１０が、正極側封口板１１６及び負極側封口板１０３から突出して形成されている。この正極端子１０９と負極端子１１０は、それぞれアルミニウム製の正極集電板１０４及び銅製の負極集電板１０５に溶接等で接続されており、さらに、この正極集電板１０４と負極集電板１０５は、捲回群１０２が捲き付けられた筒状又は板状の捲芯４０４に嵌合されている（図５参照）。この捲芯４０４は、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を用いて樹脂成型によって作製される。熱可塑性樹脂としては、例えばポリプロピレンやポリフェニレンスルフィド等を適用することができ、熱硬化性樹脂としては、例えばフェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル等を適用することができるものの、これらは高熱耐久性を有する樹脂であれば特に限定されるものではない。
【００２７】
また、負極側封口板１０３には、その中央部に開裂弁１０８Ｂが形成されている。さらに、正極側封口板１１６には、負極側封口板１０３に形成されたのと同様の開裂弁１０８Ａに加えて注液孔３０１が形成され、この注液孔３０１は注液栓１０７によって封止されている。
【００２８】
正極側封口板１１６と正極集電板１０４との間には、正極端子１０９および開裂弁１０８Ａに対応する位置が開口している絶縁カバー１１１Ａが、正極集電板１０４を覆うようにして配置されている。また、負極側封口板１０３と負極集電板１０５との間には、負極端子１１０および開裂弁１０８Ｂに対応する位置が開口している絶縁カバー１１１Ｂが、負極集電板１０５を覆うようにして配置されている。また、樹脂製のガスケット１１２Ａ，１１２Ｂがそれぞれ、正極端子１０９及び負極端子１１０の電池缶１０１の内側（正極側封口板１１６及び負極側封口板１０３の内側）に設けられ、ガスケット１１５Ａ，１１５Ｂがそれぞれ、正極端子１０９及び負極端子１１０の電池缶１０１の両側の外側（正極側封口板１１６及び負極側封口板１０３の外側）に設けられており、ナット１１３Ａ，１１３Ｂによってそれらは正極側封口板１１６及び負極側封口板１０３の外側から固定されている。ここで、絶縁カバー１１１Ａ，１１１Ｂおよび２種類のガスケット１１２Ａ，１１２Ｂ，１１５Ａ，１１５Ｂは樹脂成型によって作製されることが好ましく、その形成素材は熱可塑性樹脂であっても熱硬化性樹脂であってもよい。熱可塑性樹脂としては、例えばポリプロピレンやポリフェニレンスルフィド等を適用することができ、熱硬化性樹脂としては、例えばフェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル等を適用することができるものの、捲芯４０４と同様、これらの形成素材も高熱耐久性を有する樹脂であれば特に限定されるものではない。
【００２９】
さらに、正極タブ群４０５と負極タブ群４０６は、図３（ｂ）に示すように、扁平形の捲回群１０２の両端部、且つ捲回群１０２の捲回中心平面Ｐ１で分割される領域の同じ側の領域（図中、下方の領域）に突出して形成されており、正極集電板１０４と負極集電板１０５の平板部２０４，２０５にそれぞれ束ねて溶接されている。なお、正極タブ群４０５と負極タブ群４０６が形成された領域とは反対側の領域（図中、上方の領域）には、電池内のガスを排出するガス排出経路１１４Ａ，１１４Ｂが形成されている。
【００３０】
このように、正極タブ群４０５と負極タブ群４０６の双方が、捲回群１０２の捲回中心を通る平面Ｐ１で分割される領域の同じ側の領域に存在する捲回群１０２の捲回部２０２の平面部（扁平面）２０２Ｃ側に設けられることで、正極タブ群４０５と負極タブ群４０６のそれぞれを正極集電板１０４と負極集電板１０５のそれぞれの被接合部に溶接する際に、正負極双方の集電体（タブ群）と集電板を一時に溶接することができ、非水電解液電池１００の生産性を高めることができる。
【００３１】
ここで、実施例１に適用される正極集電板１０４と負極集電板１０５の構成について、図４を参照して具体的に説明する。図４（ａ）は実施例１の非水電解液電池の縦断面図を示したものであり、図４（ｂ）は実施例１の正極集電板の正面図、図４（ｃ）は実施例１の負極集電板の正面図を示したものである。
【００３２】
まず、図４（ｂ）に示すように、正極集電板１０４は略長円形を呈しており、この平板部２０４の外形は捲回群１０２の捲回部２０２の長円形の端面２０２Ａの外形よりも小さく、捲芯４０４の端面４０４Ａの外形よりも大きく、さらに、その厚さは０．５〜５ｍｍである。また、正極集電板１０４の端部には正極端子１０９が溶接等によって接合されている。さらに、正極集電板１０４の平板部２０４の捲回群１０２に対向する面には、二つの集電板凸部６０３が設けられている。また、この正極集電板１０４には開口部６０２Ａが形成されており、この開口部６０２Ａは、電池セルの開裂弁１０８Ａに対して３０％〜２００％の開口面積を有している。
【００３３】
上記正極集電板１０４は、図４（ａ）に示すように、捲回群１０２の捲回中心を通る平面Ｐ１に対して平板部２０４が略垂直となるように配置されており、正極集電板１０４に設けられた二つの集電板凸部６０３が捲芯４０４と嵌合される。なお、正極タブ群４０５は、正極集電板１０４の開口部６０２Ａの下方（正極集電板１０４の幅方向の側部のうち開口部６０２Ａが形成された側部とは反対側の側部）に設けられたタブ溶接部６０１Ａに溶接等によって接合されている。
【００３４】
上記正極集電板１０４と同様、図４（ｃ）に示すように、負極集電板１０５も略長円形を呈しており、この平板部２０５の外形は捲回群１０２の捲回部２０２の長円形の端面２０２Ｂの外形よりも小さく、捲芯４０４の端面４０４Ｂの外形よりも大きく、さらに、その厚さは０．５〜５ｍｍである。また、負極集電板１０５の端部には負極端子１１０が溶接等によって接合されている。さらに、負極集電板１０５の平板部２０５の捲回群１０２に対向する面には、二つの集電板凸部６０４が設けられている。なお、この負極集電板１０５には開口部６０２Ｂが形成されており、この開口部６０２Ｂは、電池セルの開裂弁１０８Ｂに対して３０％〜２００％の開口面積を有している。
【００３５】
上記負極集電板１０５は、図４（ａ）に示すように、捲回群１０２の捲回中心を通る平面Ｐ１に対して平板部２０５が略垂直となるように配置されており、負極集電板１０５に設けられた二つの集電板凸部６０４が捲芯４０４と嵌合される。なお、負極タブ群４０６は、負極集電板１０５の開口部６０２Ｂの下方（負極集電板１０５の幅方向の側部のうち開口部６０２Ｂが形成された側部とは反対側の側部）に設けられたタブ溶接部６０１Ｂに溶接等によって接合されている。
【００３６】
図５は、図３及び図４で示す正極集電板１０４の捲芯４０４への取付工程を説明したものであり、図５（ａ）は正極集電板の回動前の状態、図５（ｂ）は正極集電板の回動後の状態を示したものである。なお、負極側においても、以下と同様の工程を行うことにより、負極集電板を捲芯に取り付けることができる。
【００３７】
まず、図５（ａ）に示すように、正極集電板１０４の平板部２０４を捲回群１０２の捲回部２０２の平面部（扁平面）２０２Ｃと略平行となるように配置して、正極タブ群４０５の一部と正極集電板１０４の平板部２０４を溶接する。
【００３８】
次いで、正極集電板１０４の長手方向に伸びる所定の軸芯の周りに正極集電板１０４を略９０°回動させ、図５（ｂ）に示すように、正極集電板１０４の平板部２０４を捲回群１０２の捲回部２０２の平面部（扁平面）２０２Ｃに対して略垂直に配置する。そして、正極集電板１０４の開口部６０２Ａの両端近傍に配置された集電板凸部６０３を捲芯４０４の開口部４０７に嵌合させて、正極集電板１０４を捲芯４０４に接続固定する。
【００３９】
このようにして、捲回群１０２の一方の端部には正極タブ群（正極電極箔）４０５が束ねて溶接され、他方の端部には負極タブ群（負極電極箔）４０６が束ねて溶接されると共に、一方の集電板の溶接部は、捲回群１０２の捲回中心を通る平面Ｐ１に対して一方の側の捲回群１０２の平面部（扁平面）２０２Ｃ側に形成され、他方の集電板の溶接部は、捲回群１０２の捲回中心平面Ｐ１に対して一方の側と同じ側の捲回群１０２の平面部（扁平面）２０２Ｃ側に形成される。
【００４０】
なお、本図においては、理解を明確とするために正極タブ群４０５を設計値よりも長く描いているが、この正極タブ群４０５の長さは、正極集電板凸部６０３を捲芯４０４の開口部４０７に嵌合できれば適宜変更することができ、即ち図示よりも短くてもよい。
【００４１】
次いで、図６〜８を参照して、正負極のタブ群と正負極の集電板との接合工程について説明する。
【００４２】
図６及び図７は、実施例１の非水電解液電池に適用される捲回群１０２の基本構成を示したものである。
【００４３】
図６で示す捲回群（電極捲回群）１０２は、アルミニウム箔の両面に正極合剤を塗布した帯状の正極板４０１と銅箔の両面に負極合剤を塗布した帯状の負極板４０２を２枚のセパレータ４０３を介して重ね合わせ、これらを捲芯４０４に捲回して構成されている。
【００４４】
また、正極板４０１の幅方向の片側端部では、正極合剤が塗布されずにアルミニウム箔が露出しており、さらにその片側端部には、複数の短冊状の正極タブ（正極リード片）からなる正極タブ群４０５が形成されている。一方で、負極板４０２の幅方向の片側端部でも、負極合剤が塗布されずに銅箔が露出しており、その片側端部には、複数の短冊状の負極タブ（負極リード片）からなる負極タブ群４０６が形成されている。すなわち、捲回群１０２の捲回軸芯Ｌ１方向の一方の端部に正極タブ群４０５が突出して形成され、他方の端部に負極タブ群４０６が突出して形成されている。なお、正極タブ群４０５及び負極タブ群４０６それぞれのタブの幅は２ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましく、長さは１５ｍｍ〜５０ｍｍであることが好ましい。
【００４５】
図７は、図６で示す捲回群１０２の捲回後の基本構成を示したものであり、図７（ａ）は捲回群１０２の上面図、図７（ｂ）は捲回群１０２の側面図を示したものである。
【００４６】
図７（ａ）に示すように、捲回群１０２の一方の端部（図中、左側）には、正極タブ群４０５が突出して形成され、他方の端部（図中、右側）には、負極タブ群４０６が突出して形成されている。なお、捲回群１０２の捲回部２０２の平面部（扁平形捲回群の扁平面）２０２Ｃから捲回軸芯Ｌ１方向へ突出する正極タブ群４０５の幅Ａ１と負極タブ群４０６の幅Ａ２は、捲芯４０４の幅Ｂよりも相対的に狭くすることが好ましい。
【００４７】
また、上記正極タブ群４０５及び負極タブ群４０６は、図７（ｂ）に示すように、捲回群１０２の捲回中心を通る平面Ｐ１上に位置する捲芯４０４に対して、前記平面Ｐ１で分割される領域の同じ側（図中、下側の領域）に設けられている。
【００４８】
図８は、図７で示す捲回群１０２と正極集電板１０４及び負極集電板１０５の接合工程を説明したものである。
【００４９】
ここで、正極集電板１０４と負極集電板１０５のそれぞれの平板部（被接合部）２０４，２０５の外形は、捲回群１０２の捲回部２０２の長円形の端面２０２Ａ，２０２Ｂの外形よりも小さく、捲芯４０４の端面４０４Ａ，４０４Ｂの外形よりも大きい（図５参照）。また、正極集電板１０４と負極集電板１０５それぞれの厚さは０．５〜５ｍｍであり、それぞれ略長円形の板から構成されている。なお、正極集電板１０４の端部には正極端子１０９が溶接等で固定され、負極集電板１０５の端部には負極端子１１０が溶接等で固定されている（図２参照）。
【００５０】
捲回群１０２と正極集電板１０４及び負極集電板１０５を接合するに当たり、図８に示すように、まず、正極集電板１０４と負極集電板１０５の平板部（被接合部）２０４，２０５が捲回群１０２の平面部（扁平面）２０２Ｃと略平行となるように、溶接アンビル５０２Ａ，５０２Ｂの上に正極集電板１０４及び負極集電板１０５を配置する。次いで、正極タブ群４０５と負極タブ群４０６の一部（被接合部）が、正極集電板１０４と負極集電板１０５の平板部２０４，２０５の上に配置されるように捲回群１０２を配置する。次いで、タブ溶接部６０１Ａ，６０１Ｂをそれぞれ、正極タブ群４０５と負極タブ群４０６の被接合部の上に配置する。そして、溶接ホーン５０１Ａにて正極集電板１０４の裏面側に配置されたタブ溶接部６０１Ａを正極タブ群４０５と正極集電板１０４に押し付けて溶接する。また負極側においても、負極集電板１０５の裏面側に配置されたタブ溶接部６０１Ｂを溶接ホーン５０１Ｂにて負極タブ群４０６と負極集電板１０５に押し付けて溶接する。
【００５１】
このように、正極タブ群４０５と負極タブ群４０６は、捲回群１０２の捲回中心を通る平面Ｐ１上に位置する捲芯４０４に対して、前記平面Ｐ１で分割される領域の同じ側で形成されており、正極タブ群４０５と負極タブ群４０６はそれぞれ、正極集電板１０４と負極集電板１０５のそれぞれの平板部２０４，２０５に対して捲回群１０２の扁平面に向かう方向の同じ側に配置されて正極集電板１０４及び負極集電板１０５と溶接される。すなわち、正負極双方において、溶接ホーン５０１Ａと溶接ホーン５０１Ｂを捲回群１０２の捲回中心を通る平面Ｐ１に対して同じ側からタブ溶接部６０１Ａ，６０１Ｂに当接させることができ、溶接アンビル５０２Ａと溶接アンビル５０２Ｂを捲回群１０２の捲回中心平面Ｐ１に対して同じ側から正極集電板１０４と負極集電板１０５に当接させることができる。したがって、捲芯４０４の平面（捲回群１０２の捲回中心を通る平面Ｐ１）に平行な平面内で捲回群１０２を回転又は移動させることによって、正負極双方で集電体（タブ群）と集電板とを溶接することが可能となり、非水電解液電池の生産性を向上させることができる。さらに、溶接ホーン５０１Ａと溶接ホーン５０１Ｂ、溶接アンビル５０２Ａと溶接アンビル５０２Ｂとが一体として構成されていれば、正負極双方において集電体（タブ群）と集電板とを一時に溶接することが可能となり、より一層非水電解液電池の生産性を向上させることができる。
【００５２】
なお、上記実施例１においては、複数のリード片（タブ）を用いて正極タブ群４０５及び負極タブ群４０６を形成する形態について説明するが、正極リード及び負極リードはこれに限定されるものではなく、例えば捲回群の扁平面に平行、且つ分割されていない（一連の）リード片を用いることもできる。
【００５３】
［実施例２］
次に、図９〜１１を参照して、本発明に係る非水電解液電池の実施例２について詳細に説明する。実施例２は、実施例１とは異なる集電構造を有するものの、実施例２の集電構造以外の構造については実施例１と同様であるため、同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００５４】
図９は、実施例２の非水電解液電池に適用される捲回群の基本構成を示したものであり、図９（ａ）はその上面図、図９（ｂ）はその側面図を示したものである。
【００５５】
図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、実施例２においては、実施例１の正極タブ群４０５及び負極タブ群４０６に代えて、捲回群１１００の一方（図中、左側）の端部に、正極合剤が塗工されていない正極未塗工部１１０１が突出して設けられ、他方（図中、右側）の端部に、負極合剤が塗工されていない負極未塗工部１１０２が突出して設けられている。
【００５６】
図１０は、実施例２の非水電解液電池に適用される正極集電板１１０３の捲芯４０４への取付工程を説明したものであり、図１０（ａ）はその正極集電板の取付前の状態、図１０（ｂ）は正極集電板の取付後、且つ正極未塗工部を正極集電板に溶接した状態を示したものである。なお、負極側においても、以下と同様の工程を行うことにより、負極集電板を捲芯に取り付けることができる。
【００５７】
図１０（ａ）に示すように、正極集電板１１０３は、厚さが０．５〜５ｍｍのアルミ製の略長円形の平板部１２０３と、この平板部１２０３の略中央部から平板部１２０３に対して垂直方向に突出する略長方形の突出部１２０４とから大略構成されている。また、突出部１２０４の両端部には、捲芯４０４に設けられた開口部４０７と嵌合される二つの凸部１１０４が設けられている。また、実施例１と同様に、正極集電板１１０３の端部には正極端子１０９が溶接等で固定され、その長手方向の略中央部には、電池セル内のガスを排出するための開口部６０２Ａが形成されている。
【００５８】
正極集電板１１０３を捲芯４０４に取り付けるに当たり、まず、図１０（ａ）に示すように、正極集電板１１０３の平板部１２０３が捲回群１１００の捲回部１２００の端面１２００Ａと略平行になるように正極集電板１１０３を配置する。
【００５９】
次いで、正極集電板１１０３を矢印Ｘ方向に移動させ、図１０（ｂ）に示すように、正極集電板１１０３の二つの凸部１１０４を捲芯４０４の開口部４０７に嵌合させて固定する。このとき、正極未塗工部１１０１と負極未塗工部１１０２のそれぞれの被接合部は、正極集電板１１０３と負極集電板１１０５それぞれの突出部（被接合部）１２０４，１２０６に対して捲回群１１００の扁平面１２００Ｃに向かう方向の同じ側に配置されている（図１１参照）。そして、捲回中心となる平面Ｐ１に対して片側の正極未塗工部１１０１を正極集電板１１０３の突出部（被接合部）１２０４側に押し付け変形して正極集電板１１０３の突出部１２０４に接触させ、正極未塗工部１１０１の一部と正極集電板１１０３の突出部１２０４をレーザ溶接等で接合する。負極側においても同様に、捲回中心平面Ｐ１に対して正極側と同じ側の負極未塗工部１１０２と負極集電板１１０５の突出部（被接合部）１２０６を接合する。
【００６０】
このように、捲回群１１００の捲回軸芯方向の異なる端部で正極未塗工部１１０１と負極未塗工部１１０２がそれぞれ束ねて溶接される場合において、正負極双方の溶接部が捲回群１１００の捲回中心を通る平面Ｐ１で分割される領域の片側に配置され、すなわち、正極未塗工部１１０１と負極未塗工部１１０２のそれぞれの被接合部が、正極集電板１１０３と正負極集電板１１０５それぞれの突出部（被接合部）１２０４，１２０６に対して捲回群１１００の扁平面１２００Ｃに向かう方向の同じ側に配置されることで、図１１に示すように、正極未塗工部１１０１と正極集電板１１０３、負極未塗工部１１０２と負極集電板１１０５とが、捲回群１１００の捲回中心平面Ｐ１で分割される領域の片側で接合されることとなる。したがって、溶接等によって正極未塗工部１１０１と負極未塗工部１１０２を正極集電板１１０３と負極集電板１１０５のそれぞれの被接合部に接合する際に、正負極双方の集電体（未塗工部）と集電板を一時に接合することができ、非水電解液電池の生産性を効果的に高めることができる。
【００６１】
なお、実施例２においては、分割されていない（一連の）正極未塗工部１１０１及び負極未塗工部１１０２をそれぞれ正極リード及び負極リードとする形態について説明するが、正極リード及び負極リードはこれに限定されるものではなく、複数のリード片（タブ）を用いて正極リード（正極タブ群）及び負極リード（負極タブ群）を形成してもよい。
【００６２】
なお、本発明は上記した実施例１，２に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例１，２は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例１，２の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００６３】
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１００ 非水電解液電池
１０１ 電池缶
１０２，１１００ 捲回群（電極捲回群）
１０３ 負極側封口板
１０４，１１０３ 正極集電板
１０５，１１０５ 負極集電板
１０７ 注液栓
１０８Ａ，１０８Ｂ 開裂弁
１０９ 正極端子
１１０ 負極端子
１１１Ａ，１１１Ｂ 絶縁カバー
１１２Ａ，１１２Ｂ ガスケット
１１３Ａ，１１３Ｂ ナット
１１４Ａ，１１４Ｂ ガス排出経路
１１５Ａ，１１５Ｂ ガスケット
１１６ 正極側封口板
２０２，１２００ 捲回部
２０４，２０５ 平板部（被接合部）
３０１ 注液孔
３０２Ａ，３０２Ｂ ガス放出用開口部
３０３Ａ，３０３Ｂ 電極用開口部
３０４Ａ，３０４Ｂ 電極用開口部
４０１ 正極板
４０２ 負極板
４０３ セパレータ
４０４ 捲芯
４０５ 正極タブ群（正極リード）
４０６ 負極タブ群（負極リード）
４０７ 捲芯開口部
５０１Ａ，５０１Ｂ 溶接ホーン
５０２Ａ，５０２Ｂ 溶接アンビル
６０１Ａ，６０１Ｂ タブ溶接部
６０２Ａ，６０２Ｂ 開口部
６０３，６０４ 集電板凸部
１１０１ 正極未塗工部（正極リード）
１１０２ 負極未塗工部（負極リード）
１１０４ 凸部
１２０３，１２０５ 平板部
１２０４，１２０６ 突出部（被接合部）
Ｌ１ 捲回軸芯
【特許請求の範囲】
【請求項１】
捲回軸芯方向の両端部に正極リード及び負極リードを有する扁平形捲回式の電極捲回群と、前記正極リード及び前記負極リードを介して前記電極捲回群と電気的に接続される正極集電板及び負極集電板と、前記電極捲回群と前記正極集電板及び前記負極集電板を内蔵する電池缶と、を備える非水電解液電池であって、
前記正極リード及び前記負極リードは、前記正極集電板及び前記負極集電板のそれぞれの被接合部に対して前記電極捲回群の対向する扁平面へ向かう方向の同じ側に配置され、その姿勢で該正極集電板及び該負極集電板のそれぞれの被接合部に接合されていることを特徴とする非水電解液電池。
【請求項２】
前記正極集電板及び前記負極集電板のそれぞれの被接合部は、該正極集電板及び該負極集電板の平板部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の非水電解液電池。
【請求項３】
前記正極集電板及び前記負極集電板のそれぞれの被接合部は、該正極集電板及び該負極集電板の平板部の中央部から突出する突出部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の非水電解液電池。
【請求項４】
前記正極リード及び前記負極リードは、それぞれ電極捲回群の捲回軸芯方向の異なる端部に設けられた複数のリード片として形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の非水電解液電池。
【請求項５】
前記正極リードは、電極捲回群の捲回軸芯方向の一方の端部に設けられた正極未塗工部として形成され、前記負極リードは、電極捲回群の捲回軸芯方向の他方の端部に設けられた負極未塗工部として形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の非水電解液電池。
【請求項６】
前記正極未塗工部及び前記負極未塗工部は、前記正極集電板及び前記負極集電板の前記突出部側に押し付け変形して接合されていることを特徴とする請求項３に従属する請求項５に記載の非水電解液電池。
【請求項１】
捲回軸芯方向の両端部に正極リード及び負極リードを有する扁平形捲回式の電極捲回群と、前記正極リード及び前記負極リードを介して前記電極捲回群と電気的に接続される正極集電板及び負極集電板と、前記電極捲回群と前記正極集電板及び前記負極集電板を内蔵する電池缶と、を備える非水電解液電池であって、
前記正極リード及び前記負極リードは、前記正極集電板及び前記負極集電板のそれぞれの被接合部に対して前記電極捲回群の対向する扁平面へ向かう方向の同じ側に配置され、その姿勢で該正極集電板及び該負極集電板のそれぞれの被接合部に接合されていることを特徴とする非水電解液電池。
【請求項２】
前記正極集電板及び前記負極集電板のそれぞれの被接合部は、該正極集電板及び該負極集電板の平板部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の非水電解液電池。
【請求項３】
前記正極集電板及び前記負極集電板のそれぞれの被接合部は、該正極集電板及び該負極集電板の平板部の中央部から突出する突出部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の非水電解液電池。
【請求項４】
前記正極リード及び前記負極リードは、それぞれ電極捲回群の捲回軸芯方向の異なる端部に設けられた複数のリード片として形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の非水電解液電池。
【請求項５】
前記正極リードは、電極捲回群の捲回軸芯方向の一方の端部に設けられた正極未塗工部として形成され、前記負極リードは、電極捲回群の捲回軸芯方向の他方の端部に設けられた負極未塗工部として形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の非水電解液電池。
【請求項６】
前記正極未塗工部及び前記負極未塗工部は、前記正極集電板及び前記負極集電板の前記突出部側に押し付け変形して接合されていることを特徴とする請求項３に従属する請求項５に記載の非水電解液電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２３０８４６（Ｐ２０１２−２３０８４６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９９１４２（Ｐ２０１１−９９１４２）
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「次世代自動車用高性能蓄電システム（高出力可能な高エネルギー密度型リチウムイオン電池の研究開発）」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０５０８３９９９）日立ビークルエナジー株式会社 (438)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「次世代自動車用高性能蓄電システム（高出力可能な高エネルギー密度型リチウムイオン電池の研究開発）」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０５０８３９９９）日立ビークルエナジー株式会社 (438)
【Ｆターム（参考）】
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