CN101312236A - 锂离子二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种锂离子二次电池，其能够将内部电阻抑制得较小。锂离子二次电池具有将正极板和负极板隔着隔板卷绕起来而构成的卷绕组。正极混合剂未涂覆部的端部凸出于卷绕组的上部，负极混合剂未涂覆部的端部凸出于卷绕组的下部。集电圆盘以分别与卷绕组的两端面对置的方式配置，且材质使用分别与正极集电体和负极集电体相同的材质。在正极侧，正极混合剂未涂覆部的端部通过多个接合部接合在集电圆盘的卷绕组侧的面上，在负极侧，负极混合剂未涂覆部的端部通过多个接合部接合在集电圆盘的卷绕组侧的面上。接合部中的一部分接合部形成接合部，该接合部呈从与正极混合剂未涂覆部的接合端部起朝向集电圆盘逐渐扩展的宽度增大状。接合部的体积增大。

Description

锂离子二次电池
技术领域
本发明涉及锂离子二次电池，特别涉及这样的锂离子二次电池：具有电极体，该电极体通过将正极板和负极板隔着隔板配置起来而构成，所述正极板在集电体上涂覆有以正极活性物质为主体的正极混合剂，所述负极板在集电体上涂覆有以负极活性物质为主体的负极混合剂。
背景技术
代表锂二次电池的锂离子二次电池为高容量、高能量密度，所以作为应对环境问题的电汽车、混合动力汽车的电源用或电动工具用的电池而引人注目。电汽车要求加速性能和爬坡性能等，其电源用的电池追求与大电流充放电对应的高效率定向的锂离子二次电池。在这样的高效率定向的电池中，为了提高输出性能，非常重视减小内部电阻。
通常，在锂离子二次电池中，正负极板分别在集电体上涂覆含有活性物质的混合剂，通过活性物质的反应而产生的电子从集电体向集电部件聚集并向电池外部放出。集电体使用具有导电性的金属等的箔、膜或穿孔板等。为了从集电体向集电部件聚集电子，采用了将集电体的端部加工成长方形(短冊状)梳齿状并连接到集电部件上的技术、和利用安装在集电体上的集电片(集電タブ)将集电体和集电部件之间连接起来的技术。例如，公开了在集电体上安装多个集电片，将集电片的端部统一连接到端子上的技术(例如，参照日本特开2001-283824号公报)。
但是，在对集电体实施长方形梳齿状的加工或安装集电片的技术中，加工和安装的作业需要时间，所以在工业批量生产时会使制造效率下降。此外，由于加工成长方形梳齿状，所以还存在集电体的丢弃量增多、材料利用率变低等问题。在使用这样的集电体的情况下，在将正负极板隔着隔板卷绕起来制作电极体时，由于卷绕的旋转离心力，长方形梳齿状的端部和集电片呈放射状地扩展，集电片等有时会啮入到电极体中。其结果为，正负极间的绝缘受损而产生短路，导致所谓的工序不良。再有，由于集电片等以覆盖电极体的端面的方式弯曲并连接到集电部件的侧缘，所以会妨碍电解液的渗透。其结果为，电解液注液时所需时间变长(在制准备时间增加)，成为致使成本上升的主要原因。为解决这些问题，公开了这样的技术：使在两面形成有凸状部的集电部件的一面侧的凸状部与呈层状配置的集电体的端缘接触，向另一面侧的凸状部照射能量线，从而将集电部件和集电体焊接起来(例如，参照日本特开2004-172038号公报)。
但是，在日本特开2004-172038号公报的技术中，由于不需要长方形梳齿状的加工和集电片，所以不会产生上述加工等所需的时间等的问题，但由于在集电部件的两面形成有凸状部，所以通过焊接而形成的熔融部分有时会过大。虽然通过使集电体和集电部件的接合部分的体积增大可期待内部电阻的减小，但由于在集电部件上在集电体没有接触到的部分也形成了熔融部分，所以不得已进行多余体积部分的焊接，这成为成本升高的主要原因。另外，由于熔融部分过大，因此还可能导致隔板的损伤和正负极之间的短路。根据集电构造和集电部分的状况，内部电阻的增大和可靠性降低等的影响可能增大，所以特别是在高效率定向的锂离子二次电池中，除了考虑工业批量生产之外，确保性能品质和可靠性也很重要。
发明内容
本发明鉴于上述问题而完成，其目的是提供能够将内部电阻抑制得较小的锂离子二次电池。
为了解决上述问题，本发明是一种锂离子二次电池，其具有电极体，该电极体通过将正极板和负极板隔着隔板配置起来而构成，上述正极板在集电体上涂覆有以正极活性物质为主体的正极混合剂，上述负极板在集电体上涂覆有以负极活性物质为主体的负极混合剂，其特征在于，上述正极板和负极板的集电体中的至少一方的端部从上述电极体的端面凸出地配置，上述集电体的端部通过多个接合部接合在集电部件的上述电极体侧的面上，上述集电部件为与上述集电体相同的材质，并且以与上述电极体的端面对置的方式配置，上述接合部中的至少一部分呈从与上述集电体的接合端部起朝向上述集电部件逐渐扩展的宽度增大状。
在本发明中，由于正极板和负极板的集电体中的至少一方的凸出端部通过多个接合部接合在与该集电体相同材质的集电部件的电极体侧的面上，并且接合部中的至少一部分呈从与集电体的接合端部起朝向集电部件逐渐扩展的宽度增大状，所以与呈宽度增大状相应地，接合部的体积增加，所以能够将内部电阻抑制得较小。
在本发明中，优选使呈宽度增大状的接合部的数量相对于接合部总数的比例在80％以上。也可以是：接合部在集电部件的电极体侧的面上呈多条曲线状或直线状地排列，在集电部件的电极体侧的面上，在排列的接合部中相邻的接合部之间具有凸状部。此时，如果凸状部的前端位于比呈宽度增大状的接合部的扩展开始位置更靠集电部件侧的位置，则能够易于形成宽度增大状的接合部。此外，如果呈宽度增大状的接合部的扩展开始位置位于比隔板的端缘的位置更靠集电部件侧的位置，则在集电体和集电部件的接合时能够防止隔板的损伤。呈宽度增大状的接合部的与集电体的接合端部也可以为锐角状。此外，如果端部从电极体的端面凸出的集电体在一侧的侧缘形成正极混合剂或负极混合剂的未涂覆部，未涂覆部的一部分或全部从隔板的端缘凸出，并且该未涂覆部的凸出的端部从电极体的端面凸出，则能够容易地进行集电体的端部和集电部件的接合。优选的是：接合部的至少一部分呈从与集电体的接合端部起朝向集电部件直线状地逐渐扩展的宽度增大状。
根据本发明，由于正极板和负极板的集电体中的至少一方的凸出端部通过多个接合部而接合在与该集电体相同材质的集电部件的电极体侧的面上，且接合部中的至少一部分呈从与上述集电体的接合端部起朝向集电部件逐渐扩展的宽度增大状，因此，与呈宽度增大状相应地，接合部的体积增大，所以能具有可将内部电阻抑制得较小的效果。
附图说明
图1是表示使用了本发明的实施方式的圆筒形锂离子二次电池的概况的剖视图。
图2是示意性表示构成实施方式的圆筒形锂离子二次电池的正极板的俯视图。
图3是示意性表示构成圆筒形锂离子二次电池的负极板的俯视图。
图4是示意性表示构成圆筒形锂离子二次电池的卷绕组的正极板、负极板及隔板的位置关系的说明图。
图5是在圆筒形锂离子二次电池中使用的集电圆盘的立体图。
图6是在集电圆盘上形成的凸状部的剖视图，(A)表示在实施例1～实施例5及实施例7中使用的集电圆盘的凸状部，(B)表示在实施例6中使用的集电圆盘的凸状部。
图7是表示对集电圆盘的凸状部进行激光焊接时的焊接部分的形状，(A)是焊接前的集电圆盘的俯视图，(B)是焊接后的形状，是沿(A)中的B-B线的剖视图。
图8是构成圆筒形锂离子二次电池的顶盖的剖视图。
图9是示意性表示在圆筒形锂离子二次电池的集电圆盘和正极混合剂未涂覆部的端部的接合部处以锐角状形成为大致圆锥状的接合部的剖视图。
图10是示意性表示在圆筒形锂离子二次电池的集电圆盘和正极混合剂未涂覆部的端部的接合部处形成为没有扩展的形状的接合部的剖视图。
图11是示意性表示在圆筒形锂离子二次电池的集电圆盘和正极混合剂未涂覆部的端部的接合部处以钝角状形成为大致圆锥状的接合部的剖视图。
具体实施方式
下面参照附图来对使用了本发明的圆筒形锂离子二次电池的实施方式进行说明。
(构成)
如图1所示，本实施方式的圆筒形锂离子二次电池20具有作为电极体的卷绕组6，卷绕组6通过将正极板和负极板以隔着隔板对置的方式卷绕成使截面为漩涡状而构成。卷绕组6收纳于在上部形成有开口部的电池容器10中。
在卷绕组6的卷绕中心，使用了圆筒状的聚丙烯树脂制的轴芯12。如图4所示，卷绕组6中，正极板2和负极板4以这两个基板不直接接触的方式隔着聚乙烯等制的隔板5而重叠，并卷绕在轴芯12的周围。隔板5在本示例中设定成厚度为30μm、宽度为(轴芯12的长度方向的长度)为91mm。正极板2、负极板4和隔板5以这样的方式重叠：形成在正极板2上的正极混合剂未涂覆部1(集电体的一部分)和形成在负极板4上的负极混合剂未涂覆部3(集电体的一部分)分别位于卷绕组6的互为相反侧的两端面上。正极混合剂未涂覆部1和负极混合剂未涂覆部3分别配置在从隔板5探出2mm的位置处。即，在卷绕组6的上部，构成正极板2的正极集电体的铝箔凸出，在卷绕组6的下部，构成负极板4的负极集电体的轧制铜箔凸出。
在卷绕正极板2、负极板4及隔板5而构成的卷绕组6中，分别从隔板5探出的正极混合剂未涂覆部1和负极混合剂未涂覆部3各自的一部分或全部从隔板5的端缘凸出，凸出的端部分别从卷绕组6的两端面凸出。通过调整正极板2、负极板4及隔板5的长度，卷绕组6的外径(作为直径)被调整为38±0.1mm。卷绕组6的内径(作为直径)与轴芯12的外径相同，为9mm。在卷绕组6的周面整周上，为了使卷绕组6不会开卷，在聚酰亚胺制基材的单面粘贴有涂覆了甲基丙烯酸己酯等粘接剂的粘接带，使卷绕组6的卷绕结束的终端部分固定。在该卷绕组6中，正极板2、负极板4皆呈层状地卷绕50圈，即形成了50层的层叠体。
如图1所示，在卷绕组6的上侧配置有聚集来自正极板的电位的铝制的作为集电部件的集电圆盘7，在卷绕组6的下侧配置有聚集来自负极板的电位的铜制的集电圆盘7。即，集电圆盘7与卷绕组6的两端面分别对置地配置，集电圆盘7的材质使用分别与正极集电体和负极集电体相同的材质。正极侧、负极侧的任一集电圆盘7皆形成为相同的形状。
如图5及图7(A)所示，集电圆盘7在本示例中设定成直径为38.5mm，厚度为0.2mm。在集电圆盘7的中央部，在卷绕组6侧形成有用于固定在轴芯12上的圆筒状的凸部(还参照图1)。集电圆盘7在一面侧具有截面为梯形的凸状部8，集电圆盘7的另一面侧的与凸状部8对应的部分形成为平面状。凸状部8沿着集电圆盘7的半径方向呈放射状地形成在四个部位。即，关于凸状部8的大小，如图6(A)所示，相对于集电圆盘7的厚度0.2mm、上底宽度设定为0.2mm、下底宽度设定为0.6mm、高度设定为0.8mm。凸状部8的长度(在集电圆盘7的半径方向的长度)设定成：与从凸出于卷绕组6的上部的铝箔(在负极侧为凸出于卷绕组6的下部的轧制铜箔)的中心侧位置到外周侧位置对应。换言之，凸状部8形成为与从卷绕组6的(除轴芯12外)最内周到最外周的位置对应。
此外，在集电圆盘7的没有凸状部8的部分、即在凸状部8彼此之间的扇状部分，形成有在电池制作中的非水电解液注液时成为非水电解液的通液路径的多个狭槽9。狭槽9以长圆状形成在四个部位，该长圆以集电圆盘7的半径方向为长直径。
如图1所示，集电圆盘7通过形成在中央部的圆筒状的凸部分别固定在轴芯12的上端部和下端部。在正极侧，凸出于卷绕组6的上部的正极混合剂未涂覆部1(铝箔)的端部利用激光焊接通过多个接合部而接合在集电圆盘7的下表面。另一方面，在负极侧，凸出于卷绕组6的下部的负极混合剂未涂覆部3(轧制铜箔)的端部利用激光焊接通过多个接合部而接合在集电圆盘7的上表面。在正极侧、负极侧，接合部的形状形成为相同，以下为了简化说明而仅对正极侧进行说明。
如图9所示，凸出于卷绕组6的上部的正极混合剂未涂覆部1的端部与集电圆盘7的接合部与凸状部8的位置对应地形成，该接合部在集电圆盘7的下表面(卷绕组6侧的面)呈多条直线状、即四个部位的放射直线状排列。接合部中的至少一部分、即接合部的总数的80％以上形成了接合部25，接合部25呈与正极混合剂未涂覆部1的接合端部起朝向集电圆盘7直线状地逐渐扩展的宽度增大状。换言之，接合部25呈这样的宽度增大状：排列成直线状的方向(集电圆盘7的半径方向)的截面形状相对于正极混合剂未涂覆部1的厚度逐渐扩展。接合部25的扩展成宽度增大状的扩展开始位置S、即与正极混合剂未涂覆部1的接合端位于比构成卷绕组6的隔板5的端缘更靠上方(集电圆盘7侧)的位置。此外，扩展开始位置S处的接合部25的扩展角度P形成为锐角。换言之，在与正极混合剂未涂覆部1的接合端部处，接合部25成为锐角状。
在集电圆盘7的下表面，在接合有正极混合剂未涂覆部1的接合部的相邻接合部彼此之间(没有铝箔的部分)，形成有沿着正极混合剂未涂覆部1的表面的方向的截面形状在下方(卷绕组6侧)带有圆角(截面为半圆状)的凸部。该凸部的前端位于比接合部25的扩展开始位置S靠上方(集电圆盘7侧)的位置。
在激光焊接时，形成在集电圆盘7上的凸状部8熔融，并且集电圆盘7的一部分熔融而从集电圆盘7的下表面7a向下方垂下，形成截面为半圆状的凸部。再有，在正极混合剂未涂覆部1抵接集电圆盘7的部分，从下表面7a垂下的熔融部分以濡湿正极混合剂未涂覆部1的端部的两面的方式垂下，正极混合剂未涂覆部1的端部熔入到熔融部分中而被一体化，在比截面为半圆状的凸部更靠下侧的位置形成了宽度增大状的接合部25。因此，截面为半圆状的凸部包括在接合部25中。此外，在将集电圆盘7和正极混合剂未涂覆部1的端部接合前，正极混合剂未涂覆部1的端缘抵接在集电圆盘7的下表面7a上，而在通过焊接进行接合后，正极混合剂未涂覆部1的原来的端部与接合部25一体化，所以接合部25的扩展开始位置S成为正极混合剂未涂覆部1的端。
在正极侧的集电圆盘7的上方，配置有兼用作正极外部端子的圆盘状的顶盖11。在集电圆盘7的中央部上表面，焊接有厚度为0.3mm、宽度为16mm的铝制的正极引线14的一端。正极引线14的另一端和构成顶盖11的圆盘16的下表面通过激光焊接而接合在一起。另一方面，在负极侧的集电圆盘7的下方，配置有厚度为0.5mm的镍制的中央部向卷绕组6的相反侧凸出的圆板状的负极引线13。负极引线13的外周部上表面通过超声波焊接而接合在集电圆盘7的下表面。负极引线13的中央部下表面通过电阻焊接而接合在兼用作负极外部端子的电池容器10的内底面上。电池容器10中使用实施了镀镍的铁制有底圆筒状容器，在本示例中，厚度设定为0.5mm。再有，对电池容器10从底面的外侧照射激光，增加负极引线13和电池容器10的焊接部位。
如图8所示，顶盖11由铝制的帽17、铝制的圆盘16形成。帽17的中央部向与卷绕组6相反的一侧(电池外部侧)凸出，帽17的厚度在本示例中设定为1mm。圆盘16为圆盘状且呈中央部向卷绕组6侧凸出的皿状形状，以便覆盖电池容器10的开口部。圆盘16的厚度在本示例中设定为0.5mm。圆盘16的外周部在整周范围内向帽17的外周部的上表面侧折返。在外周部的整周范围内，从折返的上表面侧朝向折返的部分(图8中的黑色箭头A方向)实施了激光焊接。
如图1所示，顶盖11经聚丙烯树脂制的垫圈15敛缝固定于电池容器10上部的开口部。因此，电池容器10通过顶盖11被封口密闭。此外，在电池容器10内，注入有非水电解液。非水电解液使用这样得到的液体：在碳酸亚乙酯和碳酸二甲酯的体积比为2∶3的混合溶剂中溶解六氟磷酸锂(LiPF6)使六氟磷酸锂浓度为1摩尔/升。
如图2所示，构成卷绕组6的正极板2具有铝箔作为正极集电体。铝箔的厚度在本示例中设定为20μm。在铝箔的两面上大致均匀地涂覆有含有正极活性物质的正极混合剂。正极活性物质使用例如用化学式LiMn2O4表示的高锰酸锂等锂过渡金属复杂氧化物的粉末。在正极混合剂中，正极活性物质、作为主要导电材料的石墨粉末、作为辅助导电材料的乙炔黑和作为粘结剂(结合剂)的聚偏氟乙烯(以下缩写为PVDF)以例如质量比为85∶8∶2∶5的方式配合。在向铝箔涂覆正极混合剂时，用N-甲基-2-吡咯烷酮(以下简写为NMP)等分散溶剂调节粘度并调制浆料。将正极板2在干燥后冲压，使其形成宽度为88mm的带状。在铝箔的长尺寸方向一侧的侧缘，形成有宽度为6mm的正极混合剂未涂覆部1。
另一方面，如图3所示，负极板4具有轧制铜箔作为负极集电体。轧制铜箔的厚度在本示例中设定为20μm。在轧制铜箔的两面上，大致均匀地涂覆有负极混合剂，负极混合剂含有能可逆地吸收、放出锂离子的易石墨化碳等碳材料的粉末作为负极活性物质。在负极混合剂中，例如在易石墨化碳粉末的92质量份中配合8质量份的PVDF。在向轧制铜箔涂覆负极混合剂时，用NMP等分散溶剂调整粘度并调制浆料。将负极板4在干燥后冲压，使其形成宽度为89mm的带状。在轧制铜箔的长尺寸方向一侧的侧缘，与正极板2一样，形成有宽度为3mm的负极混合剂未涂覆部3。另外，负极活性物质向轧制铜箔的涂覆量被调整成：使在首次充电时从正极板2放出的锂离子量和在首次充电时被负极板4吸收的锂离子量为1∶1。
(电池组装)
如以下那样组装锂离子二次电池20。首先，在卷绕组6的上端面装载集电圆盘7，并使集电圆盘7的另一面(没有形成凸状部8的面)的平面状的部分与位于卷绕组6上端面的正极混合剂未涂覆部1的端部抵接。从凸状部8的上方(集电圆盘7的上方)，沿凸状部8的长度方向(集电圆盘7的半径方向)照射激光。通过用激光的照射使凸状部8和集电圆盘7的一部分熔融，来将激光照射面的背面(集电圆盘7的下表面)侧和与该背面抵接的各周(50层)的正极混合剂未涂覆部1的端部接合起来。即，在凸状部8和集电圆盘7的一部分因激光照射而熔融时，熔融部分因重力向集电圆盘7的下表面侧垂下而形成凸部。凸部形成激光照射的焊接痕迹。在激光照射后，该凸部作为熔融痕迹而留下，形成有凸状部8的部分大致平坦。对于四个凸状部8，通过依次从凸状部8的上表面侧照射激光，来焊接与下表面抵接的正极混合剂未涂覆部1的端部。接着，对于负极混合剂未涂覆部3的端部和集电圆盘7，也与正极混合剂未涂覆部1的端部和集电圆盘7的焊接同样地进行焊接。此时，将焊接有正极侧的集电圆盘7的卷绕组6上下颠倒过来使负极混合剂未涂覆部3朝上侧来进行。
这里，对激光焊接进行说明。如图7(B)所示，当从上方对形成在集电圆盘7上的凸状部8照射激光时，凸状部8和集电圆盘7的一部分熔融，熔融部分因重力而向集电圆盘7的下表面侧垂下并形成截面为半圆状的凸部22。凸部22与凸状部8对应地形成，该凸部22进入到卷绕组6的正极混合剂未涂覆部1之间(负极混合剂未涂覆部3之间也是同样的)。在激光照射后，熔融部分垂下而形成的凸部22冷却固化并作为熔融痕迹残留。因此，正极混合剂未涂覆部1的端部(负极混合剂未涂覆部3的端部)与集电圆盘7接合。此时，凸状部8的上底面的位置下降到集电圆盘7的上表面的位置，变成大致平坦。
接着，在负极侧的集电圆盘7的与卷绕组6相反一侧的面上用超声波接合法安装负极引线13。将安装有负极引线13的卷绕组6以负极引线13为电池容器10的底面侧的方式收纳在电池容器10中。将负极引线13的下表面和电池容器10的内底面用电阻焊接接合起来。在接合后，从电池容器10底面的外侧照射激光，使负极引线13和电池容器10的焊接部位增加。
接着，将正极引线14的一端通过焊接接合在正极侧的集电圆盘7的上表面，并将正极引线14的另一端通过焊接接合在构成顶盖11的圆盘16的下表面。然后，向电池容器10内注入非水电解液。非水电解液的注入量在本示例中设定为50g。在非水电解液注入后，通过垫圈15将顶盖11敛缝固定在电池容器10的开口部进行封口密闭，从而完成锂离子二次电池20。
(实施例)
下面，根据本实施方式，对制作出的锂离子二次电池20的实施例进行说明。
(实施例1)
在实施例1中，在将正极混合剂未涂覆部1的端部、负极混合剂未涂覆部3的端部分别激光焊接在正极侧、负极侧的集电圆盘7上时，在凸状部8的上底面正确聚焦(just focus)、在正极侧的焊接中将进给速度设定为5m/分，在负极侧的焊接中则设定为4m/分。激光的照射输出在正极侧的焊接中设定为650W、在负极侧的焊接中则设定为600W。
任意抽出所得到的卷绕组6，在沿着焊接痕迹的方向、即、沿着凸部22的方向上沿铝箔的截面方向进行切断，来观察接合部。接合部的状况虽然具有微小到还没达到后述全部实施例的差那样的差，但正极侧、负极侧都大致相同。如图9所示，接合部25以从与正极混合剂未涂覆部1的接合端部起朝向集电圆盘7逐渐(渐渐)扩展的宽度增大状进行焊接。这样的状况对于一个焊接痕迹(四个放射直线状的部分中的一个)，在有50层的正极混合剂未涂覆部1的接合部中，在平均为35层的接合部处可观察到。由此可知，接合部25相对于接合部总数的百分率为70％。扩展开始位置S的扩展角度P为锐角，接合部25呈锐角状。在相邻的接合部25之间，在集电圆盘7的下表面形成了凸部22。凸部22的前端位置位于比扩展开始位置S更靠集电圆盘7侧的位置。
如图10所示，在形成有接合部25的35层以外的15层中，形成了形状不是从正极混合剂未涂覆部1的厚度逐渐扩展的接合部26。换言之，在50层中的平均为15层的接合部中，没有进行宽度增大状的焊接。接合部26相对于接合部总数的百分率为30％。
对得到的锂离子二次电池20中的任意10个来测定交流阻抗。在交流阻抗的测定中，在室温下将锂离子二次电池20以2A的恒定电流充电到4.0V后，接着以4.0V的恒定电压充电到电流下降至0.1A，在周围环境温度、电池温度皆为25±0.5℃的条件下测定1kHz的交流阻抗(对于本实施例以下的实施例也同样)。在实施例1的锂离子二次电池20中，交流阻抗平均为2.47mΩ。
(实施例2)
在实施例2中，使激光焊接时的激光的照射输出在正极侧的焊接中为700W，在负极侧的焊接中为630W，除此以外与实施例1相同。形成有接合部25的状况，对于一条焊接痕迹，平均为40层，相对于接合部总数为80％。扩展开始位置S的扩展角度P为锐角。在相邻的接合部25之间形成有凸部22，凸部22的前端位置位于比扩展开始位置S更靠集电圆盘7侧的位置。形成有接合部26的部位每50层中平均有10层，相对于接合部总数为20％。对实施例2的锂离子二次电池20中的任意10个测定交流阻抗的结果是平均为2.07mΩ。
(实施例3)
在实施例3中，使激光焊接时的激光的照射输出在正极侧的焊接中为750W，在负极侧的焊接中为650W，除此以外与实施例1相同。形成有接合部25的状况，对于一条焊接痕迹平均为46层，相对于接合部总数为92％。扩展开始位置S的扩展角度P为锐角。在相邻的接合部25之间形成有凸部22，凸部22的前端位置位于比扩展开始位置S更靠集电圆盘7侧的位置。形成有接合部26的部位每50层中平均有4层，相对于接合部总数为8％。对实施例3的锂离子二次电池20中的任意10个测定交流阻抗的结果是平均为2.00mΩ。
(实施例4)
在实施例4中，使激光焊接时的激光的照射输出在正极侧的焊接中为900W，在负极侧的焊接中为750W，除此以外与实施例1相同。形成有接合部25的状况，对于一条焊接痕迹平均为38层，相对于接合部总数为76％。扩展开始位置S的扩展角度P为锐角。在相邻的接合部25之间形成有凸部22，凸部22的前端位置位于比扩展开始位置S更靠集电圆盘7侧的位置。形成有接合部26的部位每50层中平均有4层，相对于接合部总数为8％。对于50层中剩余的8层，观察到了正极混合剂未涂覆部1或负极混合剂未涂覆部3的熔断。对实施例4的锂离子二次电池20中的任意10个测定交流阻抗的结果是平均为2.38mΩ。
(实施例5)
在实施例5中，使激光焊接时的激光的照射输出在正极侧的焊接中为550W，在负极侧的焊接中为500W，除此以外与实施例1相同。在正极侧、负极侧沿着接合部的焊接痕迹的截面形状均呈从与正极混合剂未涂覆部1(负极混合剂未涂覆部3)的接合端部起朝向集电圆盘7逐渐扩展的形状。如图11所示，接合部27形成为宽度增大状，扩展开始位置S的扩展角度P为钝角。形成有接合部27的状况，对于一条焊接痕迹平均有30层，相对于接合部总数为60％。在相邻的接合部27之间形成有凸部22，凸部22的前端位置位于比扩展开始位置S更靠集电圆盘7侧的位置。形成有接合部26的部位每50层中平均有20层，相对于接合部总数为40％。对实施例5的锂离子二次电池20中的任意10个测定交流阻抗的结果是平均为2.56mΩ。
(实施例6)
在实施例6中，使用改变了凸状部8的大小的集电圆盘7。即，如图6(B)所示，相对于集电圆盘7的厚度0.2mm，上底的宽度设定为0.4mm，下底的宽度设定为1.0mm，高度设定为1.2mm。使激光焊接时的激光的照射输出在正极侧的焊接中为900W，在负极侧的焊接中为750W，除此以外与实施例1相同地制作出电池时，在10个中有一个观察到内部短路症状，所以将电池分解进行调查。虽然接合部形成为宽度增大状，但扩展开始位置S形成为比隔板5的端缘更靠内侧(与集电圆盘7相反一侧)，在隔板5的一部分观察到熔融缺损。由此认为：在实施例6中，由于集电圆盘7的凸状部8的体积增加，所以焊接时因激光照射而产生的熔融垂下量变大，形成的凸部22变大，因而接合部的扩展开始位置S形成为比隔板5的端缘更靠卷绕组6侧。因此，可以推定在隔板5的熔融缺损部位处正极板和负极板接触而发生内部短路。
(实施例7)
在实施例7中，使正极混合剂未涂覆部1的宽度为5mm，并使负极混合剂未涂覆部3的宽度为2mm，对于正极混合剂未涂覆部1和负极混合剂未涂覆部3中任意一个都使形成卷绕组6时自隔板5的探出量为1mm，除此以外与实施例1相同。在所得到的锂离子二次电池20中，在10个中有一个观察到内部短路症状，所以将电池分解进行调查。虽然接合部形成为宽度增大状，但扩展开始位置S形成为比隔板5的端缘更靠内侧，在隔板5的一部分观察到熔融缺损。由此认为：在实施例7中，由于减小了正极混合剂未涂覆部1和负极混合剂未涂覆部3从隔板5的探出量，所以接合部的扩展开始位置S形成为比隔板5的端缘更靠卷绕组6侧。因此，可以推定在隔板5的熔融缺损部位处正极板和负极板接触而发生内部短路。
对于以上说明的各实施例中的实施例1～实施例5，对改变激光焊接时的激光照射输出后的接合部的状况进行比较和说明。将接合部的观察结果、交流阻抗的测定结果总结在下述表1中进行表示。再有，在表1中，有扩展的焊接率表示接合部25相对于接合部总数的百分率(参照图9)、没有扩展的焊接率表示接合部26相对于接合部总数的百分率(参照图10)，角度表示扩展开始位置S的扩展角度P。
表1
  有扩展的焊接率(角度)   没有扩展的焊接率   交流阻抗   备注
 实施例1   70％(锐角)   30％   2.47mΩ
 实施例2   80％(锐角)   20％   2.07mΩ
 实施例3   92％(锐角)   8％   2.00mΩ
 实施例4   76％(锐角)   8％   2.38mΩ   箔熔断16％
 实施例5   60％(钝角)   40％   2.56mΩ
如表1所示，在实施例1～实施例5中，虽然皆形成了宽度增大状的接合部25，但可知：通过改变激光的照射输出，接合部整体的状况发生变化。可知：有扩展的焊接率越高，交流阻抗越低，电池性能越优良。特别是在有扩展的焊接率为80％以上的实施例2、实施例3中，可明确：能够使交流阻抗进一步减小。可推断出：在没有扩展的接合部26中，不能得到足够的焊接量(体积)，集电圆盘7与正极混合剂未涂覆部1或负极混合剂未涂覆部3之间的电阻没有下降。在提高了激光的照射输出的实施例4中，认为：由于照射能量过强，所以正极混合剂未涂覆部1或负极混合剂未涂覆部3发生熔断，有扩展的焊接率没有提高。反之，在照射能量不足的实施例5中，接合部形成为大致圆锥状，但形成了扩展开始位置S的扩展角度P为钝角的接合部27，有扩展的焊接率也不充分。
因此，通过调整在集电圆盘7上形成的凸状部8的大小、激光焊接时的照射输出，能够增加形成接合部25的比例，其结果为，判断出能够使交流阻抗减小。这样的锂离子二次电池20由于减小了内部电阻，所以能够很好地使用于进行大电流充放电的电动工具和混合动力车等的电源用的高效率定向的用途。
(作用等)
接下来，对本实施方式的锂离子二次电池20的作用等进行说明。
在本实施方式中，在卷绕组6的两端面分别以对置的方式配置有集电圆盘7，正极混合剂未涂覆部1的端部和负极混合剂未涂覆部3的端部分别利用激光焊接而通过多个接合部接合在集电圆盘7的卷绕组6侧的面上。接合部中的一部分接合部形成呈朝向集电圆盘7逐渐扩展的宽度增大状的接合部25。由于形成了多个接合部，所以集电路径增加，能够减小内部电阻。再有，与呈宽度增大状相应地，接合部25的体积增加，所以可将内部电阻抑制得较小。此外，在本实施方式中，由于通过使呈宽度增大状的接合部25相对于接合部总数的比例在80％以上，能够使接合部的体积增大，所以可减小交流阻抗(参照实施例2、实施例3)。再有，在本实施方式中，由于接合部25为锐角状、即扩展开始位置S的扩展角度P为锐角，所以与扩展角度P为钝角的情况相比，可使体积的增大量变大。因此，可将内部电阻抑制得更小(参照图9、图11)。
此外，在本实施方式中，在集电圆盘7上形成了放射状的凸状部8，通过向该凸状部8照射激光来将正极混合剂未涂覆部1的端部(负极混合剂未涂覆部3的端部)接合到集电圆盘7上。因此，接合部在集电圆盘7的卷绕组6侧的面上呈直线状地排列。由于通过直线状地扫描激光的照射而形成接合部，所以能够容易地进行接合。此外，在本实施方式中，在集电圆盘7的卷绕组6侧的面上，在呈直线状地形成的接合部中的相邻的接合部之间形成了凸部22。该凸部22的前端位于比接合部25的扩展开始位置S更靠集电圆盘7侧的位置。凸部22是通过激光焊接时熔融的凸状部8、集电圆盘7的一部分向卷绕组6侧垂下而形成的，但凸部22的前端位于比接合部25的扩展开始位置S更靠集电圆盘7侧的位置，所以熔融部分能够沿正极混合剂未涂覆部1、负极混合剂未涂覆部3进一步垂下从而易于形成大致圆锥状的接合部25。
再有，在本实施方式中，接合部25的扩展开始位置S位于比隔板5的端缘的位置更靠集电圆盘7侧的位置。因此，在激光焊接时接合部25和凸部22的熔融部分不会接触隔板5，伴随激光焊接所产生的热难以传递到隔板5，所以能够防止隔板5的熔融损伤。
还有，在本实施方式中，在正极侧、负极侧的集电圆盘7的卷绕组6侧的面上，分别接合正极混合剂未涂覆部1、负极混合剂未涂覆部3。因此，与将分别构成正极板、负极板的集电体加工成长方形梳齿状，或者在集电体上安装集电片的情况相比较，不需要加工和安装的时间，能够提高制造效率。此外，与卷绕加工成了长方形梳齿状或安装了集电片的正极板、负极板的情况相比较，由于在卷绕组6的制作时不会在集电片等啮入的状态下进行卷取，所以连损害正负极间的绝缘的工序不良的可能性也能够完全排除。再有，与用集电片等以覆盖的方式将卷绕组的端面集合起来并接合在集电圆盘的侧缘上相对，在本实施方式中，正极混合剂未涂覆部1、负极混合剂未涂覆部3不会覆盖卷绕组6的端面，而且，在集电圆盘7上形成有狭槽9，所以能够确保非水电解液向卷绕组6中的渗透路径。由此，能够缩短非水电解液向卷绕组6渗透的时间，连导致在制准备时间增加的主要因素也能够完全排除。因此，通过形成上述的接合部25，能够减小交流阻抗，并且能够排除引起内部短路和电压下降的可能性，所以可得到高性能、高可靠性的锂离子二次电池。
再有，在本实施方式中，作为电极体例示了将正极板、负极板卷绕起来而构成的卷绕组6，但本发明并不限于此，也可以是将矩形形状或圆形形状等的正极板、负极板隔着隔板层叠而成的层叠电极组。此外，在本实施方式中，虽然示出了在正极侧、负极侧都配置了集电圆盘7的示例，但本发明并不限于此。例如，也可不在负极侧配置集电圆盘7，将负极混合剂未涂覆部3的端部通过激光焊接而直接接合在电池容器10的内底面上。这可通过例如使电池容器10使用与负极集电体相同的材质来实现。此外，在本实施方式中，示出了电池容器10兼用作负极外部端子、顶盖11兼用作正极外部端子的示例，但本发明并不限于此，也可使电池容器10作为正极外部端子，使顶盖11作为负极外部端子。
此外，在本实施方式中，示出了在集电圆盘7上形成放射状的凸状部8的示例，但本发明并不限于此，例如，可按渐开线等曲线状来形成多个凸状部。此外，对于放射状的凸状部8的数量，并不限于四个，例如，也可以是三个或六个。再有，不需要使所有的放射状的凸状部8从集电圆盘7的中心部形成到周缘部，例如，可使一部分从半径方向的中途形成到周缘部。
再有，在本实施方式中，作为集电部件而例示了集电圆盘7，但本发明并不限于此，只要形成有激光焊接所需的凸状部8即可。例如，在使用层叠电极组的情况下，也可为矩形形状的集电部件，其形状并不受限制。此外，在本实施方式中，通过激光焊接而形成的接合部25呈宽度增大状。通过从上方对集电圆盘7的凸状部8照射激光，熔融部分因重力垂下而形成接合部25，所以接合部25通常为大致圆锥状。例如，在激光焊接时集电圆盘7倾斜的情况下，截面形状成为非对称的宽度增大状。因此，本发明的接合部只要形成为宽度增大状即可，且不限于对称性。
再有，在本实施方式中，示出了在铝箔、轧制铜箔的两面分别涂覆正极混合剂、负极混合剂来构成正极板2、负极板4的示例，但本发明并不限于此。例如，在卷绕组6中，在不与正极混合剂涂覆面和负极混合剂涂覆面对置的部分，也可局部地形成仅为单面的涂覆部。此外，对于电池的形状和大小，当然也没有特别限制。
(工业上的实用性)
由于本发明提供能够将内部电阻抑制得较小的锂离子二次电池，所以有助于锂离子二次电池的制造、销售，因而具有工业上的实用性。

Claims (10)

1.一种锂离子二次电池，其具有电极体，该电极体通过将正极板和负极板隔着隔板配置起来而构成，上述正极板在集电体上涂覆有以正极活性物质为主体的正极混合剂，上述负极板在集电体上涂覆有以负极活性物质为主体的负极混合剂，其特征在于，
上述正极板和负极板的集电体中的至少一方的端部从上述电极体的端面凸出地配置，上述集电体的端部通过多个接合部接合在集电部件的上述电极体侧的面上，上述集电部件为与上述集电体相同的材质，并且以与上述电极体的端面对置的方式配置，上述接合部中的至少一部分呈从与上述集电体的接合端部起朝向上述集电部件逐渐扩展的宽度增大状。
2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于，
呈上述宽度增大状的接合部的数量相对于上述接合部的总数的比例在80％以上。
3.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于，
上述接合部在上述集电部件的上述电极体侧的面上呈多条曲线状或直线状地排列。
4.根据权利要求3所述的锂离子二次电池，其特征在于，
在上述集电部件的上述电极体侧的面上，在上述排列的接合部中相邻的接合部之间具有凸状部。
5.根据权利要求4所述的锂离子二次电池，其特征在于，
上述凸状部的前端位于比呈上述宽度增大状的接合部的扩展开始位置更靠上述集电部件侧的位置。
6.根据权利要求5所述的锂离子二次电池，其特征在于，
呈上述宽度增大状的接合部的扩展开始位置位于比上述隔板的端缘的位置更靠上述集电部件侧的位置。
7.根据权利要求5所述的锂离子二次电池，其特征在于，
呈上述宽度增大状的接合部的与上述集电体的接合端部为锐角状。
8.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于，
端部从上述电极体的端面凸出的集电体在一侧的侧缘形成上述正极混合剂或负极混合剂的未涂覆部。
9.根据权利要求8所述的锂离子二次电池，其特征在于，
上述未涂覆部的一部分或全部从上述隔板的端缘凸出，并且该未涂覆部的凸出的端部从上述电极体的端面凸出。
10.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于，
上述接合部的至少一部分呈从与上述集电体的接合端部起朝向上述集电部件直线状地逐渐扩展的宽度增大状。
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