CN101517785B - 二次电池和二次电池的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种二次电池和二次电池的制造方法，该二次电池的制造方法包括：准备电极组(4)和集电板(10、11)，该电极组(4)是在正极板(1)和负极板(2)的端部从多孔质绝缘层(3)突出的状态下，正极板(1)和负极板(2)隔着多孔质绝缘层(3)配置而成的，集电板(10、11)形成有在内侧具有间隙部(12a)的突出部(12)；将从多孔质绝缘层(3)突出的极板端部(2a)与集电板(10、11)的主表面抵接的同时，对突出部(12)进行局部加热，由此将极板端部(2a)和集电板(10、11)接合，极板端部(2a)通过突出部(12)熔融所生成的熔融构件来焊接在集电板(10、11)上。

Description

二次电池和二次电池的制造方法
技术领域
本发明涉及实现了高输出功率化的二次电池，特别是涉及具有低电阻且适于大电流放电的集电构造的二次电池及其制造方法。
背景技术
近年来，被用作驱动用电源的二次电池作为重要的关键装置之一，正在进行其开发。其中，镍氢蓄电池和锂离子二次电池由于重量轻、小型且高能量密度，因此从以手机为首的民用机器被广泛地应用到电动汽车和电动工具的驱动用电源。最近，特别是锂离子二次电池作为驱动用电源而引人注目，面向高容量化、高输出功率的开发正积极展开。
被用作驱动用电源的二次电池要求大的输出电流。因此，提出了一种在二次电池的构造上，特别是在集电构造上下了功夫的二次电池。
例如，为了扩大电极面积，采用了如下集电构造：将正极板和负极板隔着隔板卷绕，借助于集电接头将正极板和负极板通过焊接等方式与集电板接合。不过，这样的集电构造由于集电接头的电阻大、集电效率差，因此难以适应要求大的输出电流的驱动用电源。
另一方面，将正极板和负极板在整个面上与集电板接合的无接头的集电构造能减小电阻，因此适于大电流放电，但为了进行无接头集电，需要将正极板和负极板的端部可靠地与集电板接合。
图16是表示专利文献1中所述的集电构造的图，(a)是集电板40的剖视图，(b)是将正极板(或负极板)41的端部与集电板40接合的状态的剖视图。
如图16(a)所示，在集电板40的表面上，在与正极板(或负极板)41的端部相对应的位置形成有槽部40a，正极板(或负极板)41的端部插入该槽部40a中，使集电板40中的构成槽部40a的部分熔融，由此如图16(b)所示，正极板(或负极板)41的端部与集电板40接合。
以这样的方法形成的集电构造，在正极板(或负极板)41的端部与集电板40的接合部42中，正极板(或负极板)41的端部在被埋入有构成集电板40的金属的状态下被焊接，因此正极板(或负极板)41的端部可靠地与集电板40接合。
不过，在上述方法中，根据正极板(或负极板)41的电极组的排列，在集电板40上必须形成有槽部40a，而且需要用于将正极板(或负极板)41的端部插入到槽部40a中的位置对齐技术。结果，存在制作工序复杂、制作成本提高这样的问题。
在专利文献2中就记载了一种下述的方法：不需要上述那样的位置对齐，且以简单的方法将正极板(或负极板)41的端部与集电板40接合。
图17是表示专利文献2中所述的二次电池的集电构造的剖视图。如图17所示，在将正极板51和负极板52沿上下方向错开的状态下，隔着隔板53卷绕，从隔板53突出的正极板51和负极板52的端部51a、52a通过焊接与集电板60、61接合。在此，正极板51和负极板52的端部51a、52a通过沿卷绕轴芯方向(图的上下方向)按压而形成平坦部，该平坦部焊接于集电板60、61。
这样形成的集电构造将用正极板51和负极板52本身形成的平坦部与集电板60、61抵接并焊接，因此能够在不进行位置对齐的情况下以简单的方法将正极板51和负极板52的端部与集电板60、61接合。
不过，上述方法在谋求二次电池的大容量、小型化方面存在如下问题。即，在构成正极板51或负极板52的集电体被薄箔化时，薄箔本身无法得到机械强度，因此即使按压正极板51或负极板52，也难以形成均匀地折弯的平坦部。特别是，构成锂离子二次电池的正极板51和负极板52的集电体使用铝或铜，因此集电体的厚度例如为20μm左右以下时，通过按压形成平坦部变得非常困难。而且，在按压时，也产生下述的问题：因在正极板51、负极板52的端部(合剂未涂布部)51a、52a产生的变形，合剂从集电体的合剂涂布部51b、52b剥离或破裂的问题。
专利文献3记载有即使构成正极板或负极板的集电体被薄箔化，也能将正极板或负极板的端部与集电板接合的技术。
图18是表示专利文献3中所述的集电板70的结构的立体图。如图18所示，在平板形状的集电板70的表面上形成有彼此向相反方向突出的第1凸部70a和第2凸部70b，在正极板(或负极板)80的端部与第2凸部70b抵接的状态下，通过对第1凸部70a上照射能量，使第1凸部70a、集电板70主体部的一部分和第2凸部70b熔融，使正极板(或负极板)80的端部与集电板70接合。
以这种方法形成的集电构造仅通过使正极板(或负极板)80的端部与集电板70的第2突出70b抵接，通过使集电板70本身熔融所生成的熔融构件就能与集电板70接合，因此即使构成正极板(或负极板)80的集电体被薄箔化而导致机械强度变弱，也能在集电体上在不施加负荷的情况下将正极板(或负极板)80的端部与集电板70接合。
专利文献1：日本特开2006-172780号公报
专利文献2：日本特开2000-294222号公报
专利文献3：日本特开2004-172038号公报
专利文献3中所述的方法为了可靠地实现二次电池的大容量、小型化，即使在构成正极板或负极板的集电体被薄箔化的情况下，也能使正极板或负极板的端部与集电板结合，但是将该方法适用于批量生产工序时，存在如下问题。
即，专利文献3中所述的方法中，要熔融的第1凸部70a、集电板70主体部的一部分以及第2凸部70b的体积大于平板形状的集电板70的体积，因此，例如，在照射了直到使第2凸部70b熔融那样的过多能量时，与第1凸部70a和第2凸部70b相邻的热容量小的集电板70就熔融，连同集电板70的主体部的一部分熔融落下。而且，在照射只使第1凸部70a熔融那样过小的能量时，就无法熔融到第2凸部70b，无法进行焊接。另外，在正极板(或负极板)80未抵接的集电板70的部位，没有集电板70熔融所生成的熔融构件流入的地方，因此由于熔融构件本身的重量，有可能从集电板70的主体部分离，就会落下。
这样，由于要照射到集电板70上的能量控制复杂，因此在适用于批量生产工序的情况下，难以稳定地将正极板(或负极板)80的端部与集电板70结合。而且，熔融构件落下时，也成为损坏正极板(或负极板)80的合剂涂布部等、并使可靠性降低的主要原因。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的，其主要目的在于提供一种具有稳定的正极板(或负极板)和集电板之间的接合部、具有适于大电流放电的集电构造的二次电池。
本发明人等着眼于专利文献3所述的方法中的要照射到集电板(第1凸部)上的能量的控制变复杂的主要原因在于要熔融部分的集电板的体积大于不熔融的集电板的主体部的体积，在本发明的二次电池的集电板中，采用了在其主表面的一部分上设有在内侧具有间隙部的突出部的结构。即，本发明的二次电池的集电构造具有如下结构：在使正极板(或负极板)的端部与形成有该突出部的集电板抵接(也称为靠接或邻接)的状态下，对突出部进行局部加热，利用焊接将正极板(或负极板)的端部与集电板接合。
该突出部由于在其内侧具有间隙部，因此要熔融部分的集电板的体积与不熔融的集电板的主体部的体积没有多大差别。因此，能够容易决定要照射到集电板(突出部)上的能量的大小。
而且，突出部熔融所生成的熔融构件经由间隙部被迅速地引导到正极板(或负极板)的端部，因此能够均匀且可靠地焊接正极板(或负极板)端部的接合部。并且，即使在正极板(或负极板)未抵接的集电板的部位，突出部熔融所生成的熔融构件在间隙部内由表面张力所保持，因此能防止从集电板落下。
本发明的二次电池的制造方法是具有正极板和负极板隔着多孔质绝缘层配置而成的电极组的二次电池的制造方法，其特征在于，包括以下工序：(a)准备电极组的工序，该电极组是在至少一种极性的极板的端部从多孔质绝缘层突出的状态下，正极板和负极板隔着多孔质绝缘层配置而成的，(b)准备在一个主表面上形成有在内侧具有间隙部的突出部的集电板的工序，(c)将从多孔质绝缘层突出的极板的端部与集电板的其它主表面抵接的工序，和(d)通过对突出部进行局部加热，将极板的端部和集电板接合的工序，在工序(d)中，极板的端部通过突出部熔融所生成的熔融构件来焊接在集电板上。
另外，优选的是在上述工序(d)中，极板的端部通过突出部熔融所生成的熔融构件经由间隙部被引导到极板的端部而被焊接在集电板上。
根据这样的方法，能够使突出部熔融所生成的熔融构件经由间隙部被迅速地引导到极板端部，因此能够均匀且可靠地焊接极板端部的接合部。而且，即使在极板未抵接的集电板的部位，集电板熔融所生成的熔融构件在间隙部内由表面张力所保持，因此能防止从集电板落下。由此，能够实现具有稳定的极板端部和集电板之间的接合部、具有适于大电流放电的集电构造的二次电池。
在某个最佳实施方式中，上述突出部呈放射状形成在上述集电板的一个主表面上。在此，优选电极组具有正极板和负极板隔着多孔质绝缘层卷绕而成的结构。
在某个最佳实施方式中，上述突出部在集电板的一个主表面上与正极板和负极板的层叠方向平行地形成。在此，优选电极组具有正极板和负极板隔着多孔质绝缘层层叠而成的结构。
根据这样的结构，从多孔质绝缘层突出的极板端部与突出部在集电板的一个主表面上延伸的方向大致正交的状态下，与集电板的其它主表面抵接，因此能够可靠地将极板端部焊接到集电板上。
优选上述突出部是通过对由平板构成的集电板进行冲压加工，以设有间隙部的状态一体地形成的。由此能够容易形成在内侧具有间隙部的突出部。
优选上述突出部被形成为该突出部的高度大于集电板的厚度。由此，能够将充足量的熔融构件供给到极板端部的接合部。
优选设在上述突出部的内侧的间隙部的宽度被形成为集电板的厚度以下。由此，即使在极板未抵接的集电板的部位，也能够以足够大的表面张力将集电板熔融所生成的熔融构件保持在间隙部内。
优选设在上述突出部的内侧的间隙部在开口端变宽，或者在开口端变窄。由此，根据开口端的宽窄，能够控制极板和集电板之间的接合部的宽度和深度。
优选在上述工序(c)中，电极组的所有的极板端部与集电体的一个主表面抵接。由此，能够防止在焊接时在极板端部产生电火花。
优选在上述工序(d)中，至少二个以上的极板端部通过形成在集电板的其它主表面的一突出部熔融所生成的熔融构件而被焊接在集电板上。
本发明的二次电池的制造方法是具有正极板和负极板隔着多孔质绝缘层配置而成的电极组的二次电池的制造方法，其特征在于，包括以下工序：(a)准备电极组的工序，该电极组是在至少一种极性的极板的端部从多孔质绝缘层突出的状态下，正极板和负极板隔着多孔质绝缘层配置而成的，(b)准备形成有多个贯穿孔的集电板的工序，(c)将从多孔质绝缘层突出的极板的端部与集电板的其它主表面抵接的工序，和(d)通过使熔融金属流入到贯穿孔中，将极板的端部和集电板接合的工序，在工序(d)中，极板端部通过经由贯穿孔被引导到极板端部的熔融金属来焊接在集电板上。另外，优选上述贯穿孔的大小在集电板的厚度以下。
根据这样的结构，流入到贯穿孔中的熔融金属能够经由贯穿孔而被迅速地引导到极板端部，因此能够均匀且可靠地焊接极板端部的接合部。即使在极板未抵接的集电板的部位，流入到贯穿孔中的熔融金属在贯穿孔内由表面张力所保持，因此能防止从集电板落下。由此能够实现具有稳定的极板端部和集电板之间的接合部、具有适于大电流放电的集电构造的二次电池。
在此，优选上述熔融金属是由通过加热填充焊丝而使该填充焊丝熔融所生成的熔融构件来供给的。
本发明的二次电池的特征在于，具有正极板和负极板隔着多孔质绝缘层配置而成的电极组，其中，至少一种极性的极板的端部从多孔质绝缘层突出；该突出的极板的端部以抵接于集电板的一个主表面上的状态与该集电板接合；形成在集电板的其它主表面的突出部熔融所生成的熔融构件经由设在突出部的内侧的间隙部而被引导到极板端部，从而极板端部被焊接在集电板上。
根据这样的结构，突出部熔融所生成的熔融构件经由间隙部而被迅速地引导到极板端部，因此能够得到均匀且可靠地焊接极板端部的接合部。即使在极板未抵接的集电板的部位，集电板熔融所生成的熔融构件不会从集电板落下而保持在间隙部内。由此能够实现具有稳定的极板和集电板之间的接合部、具有适于大电流放电的集电构造的二次电池。
在此，优选上述电极组具有正极板和负极板隔着多孔质绝缘层卷绕而成的结构，极板端部的接合部在集电板的一个主表面内被形成在放射状的部位。或者，上述电极组具有正极板和负极板隔着多孔质绝缘层层叠而成的结构，极板端部的接合部在集电板的一个主表面内被形成在与正极板和负极板的层叠方向平行的部位。
根据这样的结构，从多孔质绝缘层突出的极板端部在与突出部在集电板的一个主表面上延伸的方向大致正交的状态下与集电板的其它主表面抵接，因此能够得到可靠地焊接的极板端部的接合部。
优选形成有上述极板端部的接合部的部位的上述集电板的其它主表面是凹部。由此能够利用目视观察来确认焊接的极板端部的接合部的状态。
根据本发明的二次电池，使正极板(或负极板)的端部与在内侧形成具有间隙部的突出部的集电板抵接的状态下，使突出部熔融，使该突出部熔融所生成的熔融构件经由间隙部被迅速地引导到正极板(或负极板)的端部，由此能均匀且可靠地将正极板(或负极板)端部焊接在集电板上。而且，即使在正极板(或负极板)未抵接的集电板的部位，集电板熔融所生成的熔融构件在间隙部内由表面张力所保持，因此能防止从集电板落下。由此，能实现具有稳定的正极板(或负极板)和集电板之间的接合部、具有适于大电流放电的集电构造的二次电池。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的二次电池的集电构造的图，(a)是表示将极板端部与集电板抵接的状态的图，(b)是表示将极板端部与集电板接合的状态的图。
图2(a)、(b)是第1实施方式的正极板和负极板的展开图。
图3(a)表示第1实施方式的电极组的结构的立体图，图3(b)表示集电板的结构的俯视图，图3(c)是沿着图3(b)的IIIc-IIIc的突出部的剖视图。
图4是表示第1实施方式的二次电池的结构的剖视图。
图5(a)～(c)是表示第1实施方式的突出部的形状和接合部的形状的图。
图6(a)是表示第1实施方式的电极组的结构的立体图，图6(b)表示集电板的结构的俯视图，图6(c)是沿着图6(b)的VIc-VIc的突出部的剖视图。
图7是表示第1实施方式的集电构造的图，(a)是表示将极板端部与集电板抵接的状态的图，(b)是表示将极板端部与集电板接合的状态的图。
图8是表示将第1实施方式的极板端部与集电板接合的状态的图。
图9(a)、(b)是表示第1实施方式的变形例的集电板的结构的俯视图。
图10(a)、(b)是表示第1实施方式的变形例的集电板的结构的俯视图。
图11(a)～(c)是表示第1实施方式的变形例的突出部的形状的剖视图。
图12(a)、(b)是第1实施方式的变形例的正极板和负极板的展开图。
图13是表示第1实施方式的变形例的二次电池的结构的剖视图。
图14(a)～(d)是表示本发明的第2实施方式的集电板的结构的剖视图。
图15(a)～(c)是表示第2实施方式的贯穿孔的排列的俯视图。
图16是表示以往的二次电池的集电构造的图，(a)是表示集电板的结构的图，(b)是表示将极板端部与集电板接合的状态的图。
图17是表示以往的二次电池的集电构造的剖视图。
图18是表示以往的二次电池的集电板的结构的立体图。
附图标记说明
1正极板；1a正极板端部(正极合剂未涂布部)；1b正极合剂涂布部；
2负极板；2a负极板端部(负极合剂未涂布部)；2b负极合剂涂布部；
3多孔质绝缘层；4电极组；9接合部；10正极集电板；11负极集电板；
12突出部；12a间隙部；13电池容器；15正极导线；16封口板；
17垫圈；20贯穿孔。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下的附图中，为了简化说明，用同一附图标记表示实质上具有同一功能的构成要素。另外，本发明不限于以下实施方式。
第1实施方式
图1是示意性地表示本发明的第1实施方式的二次电池的集电构造的图，(a)是表示将正极板的端部1a与正极集电板10抵接的状态的立体图，(b)是表示将正极板的端部1a与正极集电板10接合的状态的剖视图。另外，本发明也能适用于负极板的端部2a和负极集电板11，所以在以下的说明中，没有区别正负极性，仅称为极板和集电板。自不待言，本发明当然也包含只适用于一种极性的情况。
如图1(a)所示，集电板10在一个主表面10a(在图中为上表面)的一部分形成有在内侧具有间隙部12a的突出部12。并且，从后述的多孔质绝缘层突出的极板端部1a与集电板10的另一个主表面10b抵接。在此，突出部12延伸的方向(箭头X的方向)与极板端部1a延伸的方向(箭头Y的方向)大致正交。
在该状态下，通过对突出部12进行局部加热，从而使突出部12熔融时，如图1(b)所示，突出部12熔融所生成的熔融构件经由间隙部12a而被引导到极板端部1a，极板端部1a和集电板10之间在接合部9由熔融构件焊接。另外，突出部12在具有一定宽度的区域内熔融，因此极板端部1a在其两面由熔融构件焊接。而且，突出部12所熔融的区域只要遍及到邻接的极板相抵接的部位，则也能将2个以上的极板端部1a同时焊接于集电板10上。此时，极板端部1a未抵接的集电板10的部位也因突出部12熔融所生成熔融构件，但是在此生成的熔融构件在间隙部12a内由表面张力所保持，因此不会从集电板10落下。
而且，熔融了的突出部12作为熔融构件而被供给到极板端部的接合部9，因此如图1(b)所示，形成有极板端部1a的接合部9的部位的集电板10的表面为凹部。由此，能通过目视观察来确认所焊接的极板端部的接合部9的状态。
另外，在构成极板的集电体的厚度薄的情况下，为了防止极板端部1a与集电板10抵接时的极板端部1a的变形，优选极板端部1a与集电板10大致垂直地抵接。而且，这样一来，能将突出部12熔融所生成的熔融构件均匀地引导到极板端部1a的两面上，从而能得到更加稳定的接合部9。
下面参照图2～图4对本发明的二次电池的具体的制造方法进行说明。
首先，准备正极板1和负极板2，如图2(a)所示，该正极板1沿正极集电体的宽度方向具有正极合剂被涂布成带状的涂布部1b和未涂布部1a，如图2(b)所示，该负极板2沿负极集电体的宽度方向具有负极合剂被涂布成带状的涂布部2b和未涂布部2a。
接着，如图3(a)所示，在正极板1的端部(未涂布部1a)、负极板2的端部(未涂布部2a)相互沿相反方向从多孔质绝缘层(未图示)突出的状态下，正极板1和负极板2隔着多孔质绝缘层螺旋状地卷绕，形成电极组4。
在此，多孔质绝缘层例如包括由具有关闭功能的树脂形成的微多孔质膜，或，包含这样的微多孔质膜和不具有关闭功能的绝缘性粒子的耐热性多孔质膜的层叠膜。
如图3(b)所示，准备圆盘状的正极集电板10和负极集电板11，在其表面上呈放射状形成突出部12。图3(c)是沿着图3(b)的IIIc-IIIc的突出部12的剖视图。在突出部12的内侧形成有间隙部12a。在此，突出部12例如能够通过将由平板构成的集电板10、11在设有间隙部的状态下进行冲压加工，从而与集电板10、11形成为一体。另外，集电板10、11的形成除了冲压加工之外，也能使用切削加工和锻造加工等。
在此，正极板1和负极板2呈螺旋状卷绕，因此极板端部1a、2a在任何部位都与呈放射状在集电板10、11的表面上形成的突出部12大致正交。
接着，将图3(a)所示的电极组4以图1(a)所示那样的状态与图3(b)所示的集电板10、11抵接，对突出部12进行局部加热，由此极板端部1a、2a与集电板10、11分别由突出部12熔融所生成的熔融构件进行焊接。在此，极板端部1a、2a与在集电板10、11的表面上形成的突出部12在任何部位都大致正交，因此能将极板端部1a、2a可靠地焊接在集电板10、11上。
另外，如图3(b)所示，优选将电极组4的所有极板端部1a、2a与集电板10、11的面抵接。这是因为，如果极板端部1a、2a的一部分从集电板10、11的面露出来，则焊接时，该露出来的部分有时候产生电火花，有可能无法稳定的焊接。
图4是表示将由上述方法形成的集电构造收容在电池容器13中而完成的二次电池的构造的剖视图。负极集电板11与电池容器13的底部连接，正极集电板10通过正极导线15与封口板16连接。而且，在电池容器13中注入有非水电解质(未图示)，隔着垫圈17用封口板16密封。
由以上的制造方法所制作的二次电池由于突出部12熔融所生成的熔融构件经由间隙部12a而被迅速地引导到极板端部1a、2a，因此能得到均匀且可靠地被焊接的极板端部1a、2a的接合部。而且，即使是在极板端部1a、2a未抵接的集电板10、11的部位，突出部12熔融所生成的熔融构件也不会从集电板10、11落下，而被保持在间隙部12a内。由此，能实现一种二次电池，其具有稳定的极板端部1a、2a和集电板10、11之间的接合部，可靠性优异且具有适于大电流放电的集电构造。
不过，本申请发明人等对突出部12的形状进行了研究，发现通过改变在突出部12的内侧形成的间隙部12a的形状，能控制极板端部1a、2a的接合部9的形状。
图5(a)～(c)是示意性地表示形成在突出部12的内侧的间隙部12a的形状和极板端部1a、2a的接合部9的形状之间的关系的图。在图5(a)～(c)中，左侧的图表示将极板端部1a、2a与集电板10、11抵接的状态，右侧的图表示使突出部12熔融而将极板端部1a、2a焊接到集电板10、11上的状态。
图5(a)所示的突出部12的间隙部12a形成宽度W大致恒定的形状，此时，极板端部1a、2a的接合部9为突出部12熔融所生成的熔融构件在极板端部1a、2a的表面上扩展开的形状。
相对于此，图5(b)所示的突出部12的间隙部12a形成其开口端比宽度W更宽的形状，此时，极板端部1a、2a的接合部9为突出部12熔融所生成的熔融构件在极板端部1a、2a的表面上又薄又宽地扩展的形状。
而且，图5(c)所示的突出部12的间隙部12a形成其开口端变得比宽度W窄的形状，此时，极板端部1a、2a的接合部9为突出部12熔融所生成的熔融构件在极板端部1a、2a的表面上又窄又深地扩展的形状。
这样，通过对形成在突出部12的内侧的间隙部12a的形状进行改变，能控制极板端部1a、2a的接合部9的形状，因此，例如，在想要同时焊接多个极板端部1a、2a时，将间隙部12a形成为图5(b)所示那样的形状即可，在想要扩大接合部9的面积来加强接合时，使间隙部12a形成为图5(c)所示那样的形状即可。
为了将充足的熔融构件供给到接合部9，优选突出部12的高度H形成得大于集电板10、11的厚T。即使在不改变集电板10、11的主体部的厚度的情况下使突出部12的高度H变高，突出部12本身的壁厚也不改变，因此要照射到突出部12上的能量的量恒定即可，而且，突出部12熔融所生成的熔融构件连续地经由间隙部12a而被迅速地引导到极板端部1a、2a，因此能均匀且可靠地焊接极板端部1a、2a的接合部。
优选设在突出部12的内侧的间隙部12a的宽度W形成为集电板10、11的厚T以下。具体来说，为0.5mm以下，更优选形成为0.2mm以下。这样一来，即使在极板1、2未抵接的集电板10、11的部位，集电板10、11熔融所生成的熔融构件在间隙部12a内也由表面张力保持，因此能更加可靠地防止从集电板10、11落下。另外，间隙部12a的较佳的宽度W能根据集电板10、11的材质、使突出部12熔融的加热条件等适当地决定。
不过，图3(a)所示的电极组4是将正极板1和负极板2隔着多孔质绝缘层卷绕成螺旋状而成的结构，但如图6(a)所示，也可以是将正极板1和负极板2隔着多孔质绝缘层(未图示)层叠而成的结构。此时，电极组4是在将正极板1的端部1a、负极板2的端部2a例如以互相沿相反方向从多孔质绝缘层突出的状态下，将正极板1和负极板2隔着多孔质绝缘层层叠而形成的。
相对于这样的结构的电极组4，如图6(b)所示，集电板10、11采用了长方形状。并且，形成在集电板10、11的表面上的突出部12与正极板1和负极板2的层叠方向(箭头D的方向)平行地形成。另外，如图6(c)所示，突出部12在突出部12的内侧形成有间隙部12a。
在此，正极板1和负极板2的层叠方向和突出部12被互相平行地形成，因此正极板1的端部1a和负极板2的端部2a与形成在集电板10、11的面上的突出部12在任何部位都大致正交。
使图6(a)所示的电极组4与图6(b)所示的集电板10、11抵接，对突出部12进行局部加热，由此能将极板端部1a、2a和集电板10、11通过突出部12熔融所生成的熔融构件来均匀且可靠地焊接。
如图1(a)所示，优选极板端部1a、2a与形成在集电板10、11的面上的突出部12正交，但是，例如，如图7(a)所示，极板端部1a、2a即使与形成在集电板10、11的面上的突出部12平行，也能得到本发明的效果。
此时，优选突出部12的间隙部12a形成为图5(b)所示那样的开口端比宽度W宽的形状。这样一来，突出部12熔融所生成的熔融构件在集电板10、11的下表面扩大到很宽的范围，因此，如图7(b)所示，能够将熔融构件被供给到位于从突出部12离开的位置的极板端部1a、2a的接合部9，从而将极板端部1a、2a焊接到集电板10、11上。
如图8所示，电极组的极板间比较密时，至少使二个以上的极板端部1a、2a与形成在集电板10、11的面上的一个突出部12的附近抵接，由此将多个极板端部1a、2a通过熔融所生成的熔融构件来全部焊接在集电板10、11上。
如上所述，本发明的二次电池具有稳定的极板端部和集电板之间的接合部，可靠性优越，且具有适于大电流放电的集电构造，然而，特别是对于在正极板或负极板的集电体上采用了膜厚为50μm以下、更佳的是20μm以下的铝箔或铜箔等的高输出功率的锂离子二次电池是特别有效的。
第1实施方式的变形例
在第1实施方式中，图3(c)示出了形成在集电板10、11的面上的突出部12的形状的较佳例，但不限于此，能够将具有各种形状的突出部12适用于本发明。
图9(a)、(b)是表示形成在集电板10、11的面上的突出部12的形状的图，能适用于如图3(a)所示那样将正极板1和负极板2隔着多孔质绝缘层卷绕成螺旋状地形成的电极组。
图9(a)是表示多列平行地形成在集电板10、11的面上的突出部12的形状的变形例的图。这样形状的突出部12通过对由平板构成的集电板10、11在设有间隙部的状态下进行冲压加工，能容易地形成。
另外，正极板1和负极板2呈螺旋状卷绕，因此正极板1的端部1a和负极板2的端部2a在与集电板10、11抵接的部位，与突出部12以各种角度交叉，但是通过适当地设定突出部12排列的间隔，能将极板端部1a、2a可靠地焊接到集电板10、11上。
图9(b)是表示多个独立地形成在集电板10、11的面上的突出部12的形状的变形例的图。此时，对独立的突出部12进行点状地照射能量即可，能抑制焊接时的温度上升。
图10(a)、(b)是表示能较佳地适用于将正极板1和负极板2隔着多孔质绝缘层卷绕而成的卷绕物压缩而变形成扁平状的电极组的突出部12的例子的图。
图10(a)所示的突出部12形成在与长方形状的集电板10、11的长边、短边垂直的方向。这样形成的突出部12在正极板1的端部1a和负极板2的端部2a与集电板10、11抵接的部位大致垂直地交叉，因此能均匀且可靠地将极板端部1a、2a焊接在集电板10、11上。
图10(b)所示的突出部12是在集电板10、11的面上独立地形成有多个。此时，对独立的突出部12进行点状地照射能量即可，能抑制焊接时的温度上升。
接着，在第1实施方式中，图5(a)～(c)示出了形成在突出部12的内侧的间隙部12a的形状的较佳的例子，但不限于此，能将具有各种形状的间隙部12a的突出部12适用于本发明。
图11(a)～(c)是表示形成在突出部12的内侧的间隙部12a的形状的变形例的图。
图11(a)所示的间隙部12a在开口端变宽，此时，突出部12熔融所生成的熔融构件被以较宽的范围引导到极板端部1a、2a的表面上，因此最好适用于将多个极板端部1a、2a一次性地焊接到集电板10、11上的情况。
图11(b)所示的间隙部12a在开口端变窄，此时，突出部12熔融所生成的熔融构件被又窄又深地引导到极板端部1a、2a的表面上，因此较佳适用于将极板端部1a、2a更牢固地与集电板10、11接合的情况。
图11(c)所示的间隙部12a在开口端具有突起(或舌片)12b，因此突出部12熔融所生成的熔融构件在不从集电板10、11脱离的情况下被引导到极板端部1a、2a的表面上，因此能得到可靠性很高的接合。
接着，在第1实施方式中，如图2(a)、(b)所示，极板端部1a、2a由未涂布合剂的未涂布部1a、2a构成，但在构成正极板1(或负极板2)的集电体的膜厚较薄时，使极板端部1a、2a与集电板10、11抵接时，或者，焊接了极板端部1a、2a的接合部9时，极板端部1a、2a有可能弯折。
图12(a)、(b)是表示在正极板1的端部1a和负极板2的端部2a的一部分设有补强层30的正极板1和负极板2的结构的图。即，如图12(a)、(b)所示，是未涂布合剂的未涂布部1a、2a中的与集电板10、11焊接的部位设有补强层30的结构。在此，优选补强层30形成为与合剂涂布部1b、2b的厚度大致相同或更薄的厚度。由此，能够在不减少电极组的卷绕次数的情况下能防止极板端部1a、2a的弯折。
在此，补强层30例如是将浆料涂布在未涂布部1a、2a上之后进行干燥而形成的，该浆料是将氧化铝等无机氧化物填料、粘接剂和适量的N-甲基-2-吡咯烷酮(以下，记为“NMP”)混合而制成的。
图13是表示将集电构造收容在电池容器13内而完成的二次电池的构造的剖视图，该集电构造是将图12(a)、(b)所示的正极板1和负极板2隔着多孔质绝缘层3呈螺旋状卷绕而形成电极组4之后，将电极组4焊接到集电板10、11上而形成的。
第2实施方式
在第1实施方式中，使在内侧具有间隙部12a的突出部12熔融，将该突出部12熔融所生成的熔融构件经由间隙部12a引导到极板端部1a、2a，由此将极板端部1a、2a焊接到集电板10、11上，但是在本实施方式中，从外部供给该熔融构件。
图14(a)是示意性地表示本实施方式的集电板10、11的结构的剖视图，在集电板10、11中形成有多个贯穿孔20(在图中只示出了1个)。并且，例如，在将图3(a)或图6(a)所示那样的从多孔质绝缘层突出的极板端部1a、2a与形成有多个贯穿孔20的集电板10、11抵接的状态下，使熔融金属流入到贯穿孔20中，由此极板端部1a、2a通过焊接被接合在集电板10、11上。
这样，在本实施方式中，能使流入贯穿孔20的熔融金属通过贯穿孔20迅速地引导到极板端部1a、2a，因此能均匀且可靠地焊接极板端部1a、2a的接合部。即使在极板端部1a、2a未抵接的集电板10、11的部位，流入到贯穿孔20中的熔融金属在贯穿孔20内也由表面张力保持，因此能防止从集电板10、11落下。由此，能实现具有稳定的极板端部1a、2a和集电板10、11之间的接合部、具有适于大电流放电的集电构造的二次电池。
在此，熔融金属例如能通过经由加热填充焊丝而使由填充焊丝熔融所生成的熔融构件来供给。
优选贯穿孔20的孔的大小W形成为集电板10、11的厚度以下。具体来说，优选形成为0.5mm以下，更优选形成为0.2mm以下。这样一来，即使在极板端部1a、2a未抵接的集电板10、11的部位，流入到贯穿孔20中的熔融金属在贯穿孔20内也由表面张力保持，因此能更加可靠地防止从集电板10、11落下。
不过，与第1实施方式所说明的相同，通过改变形成在集电板10、11上的贯穿孔20的形状，能控制极板端部1a、2a的接合部9的形状。
例如，如图14(b)所示，贯穿孔20的开口端形成为比孔的大小W更宽的形状时，流入到贯穿孔20中的熔融金属被以较宽的范围引导到极板端部1a、2a的表面上，因此适用于将多个极板端部1a、2a一次性地焊接到集电板10、11上。
而且，如图14(c)所示，在使贯穿孔20的开口端形成为比孔的大小W更窄的形状时，流入到贯穿孔20中的熔融金属被又窄又深地引导到极板端部1a、2a的表面上，因此适用于将极板端部1a、2a更牢固地与集电板10、11接合。
另外，如图14(d)所示，使贯穿孔20的开口端形成为设有突起(或舌片)的形状时，流入到贯穿孔20中的熔融金属在不从集电板10、11脱离的情况下被引导到极板端部1a、2a的表面上，因此能得到可靠性很高的接合。
图15(a)～(c)是表示形成在集电板10、11上的贯穿孔20的排列的一个例子的图，上述集电板10、11能适用于正极板1和负极板2呈螺旋状卷绕而形成的电极组。
图15(a)是表示贯穿孔20在集电板10、11的面上呈放射状配置的例子，图15(b)是表示贯穿孔20在集电板10、11的面上平行配置的例子，图15(c)是表示贯穿孔20在集电板10、11的面上被配置在多个位置的例子。
本实施方式中，上述贯穿孔20例如能通过压力机的冲孔加工形成，因此比形成第1实施方式的突出部12更容易形成。
下面对将本发明适用于锂离子二次电池的实施例进行说明。
实施例1
正极板的制作
将85重量份钴酸锂粉末作为正极活性物质，将10重量份碳粉末作为导电剂，将5重量份聚偏二氟乙烯(PVDF)作为粘接剂，使它们混合而制作成正极合剂。
接着，将正极合剂涂布在厚度为15μm、宽度为56mm的铝箔的正极集电体的两面上，将正极合剂干燥之后，轧制正极合剂涂布部，制作成厚度为150μm的正极板。此时的正极合剂涂布部的宽度是50mm，正极合剂未涂布部的宽度是6mm。
(2)负极板的制作
将95重量份人造石墨粉末作为负极活性物质，将5重量份PVDF作为粘接剂，使它们混合而制作成负极合剂。
接着，将负极合剂涂布在厚度为10μm、宽度为57mm的铜箔的负极集电体的两面上，将负极合剂干燥之后，轧制负极合剂涂布部，制作成厚度160μm的负极板。此时的负极合剂涂布部的宽度是52mm，负极合剂未涂布部的宽度是5mm。
(3)电极组的制作
将上述那样制作的正极板和负极板以覆盖正极合剂涂布部和负极合剂涂布部的方式隔着由宽度为53mm、厚度为25μm的聚丙烯树脂制微多孔薄膜形成的多孔质绝缘层呈螺旋状卷绕，制作成电极组。
(4)集电板的制作
对厚度为0.5mm、50mm见方的铝板进行冲压加工，在铝板的面上平行地形成了高度为1mm、间隙部为0.2mm的突出部。通过压力机对该铝板进行冲孔，制作成在中央部具有直径为7mm的孔的直径为24mm的圆板状的正极集电体。用同样的方法，制作成由厚度为0.3mm的铜板构成的负极集电板。
(5)集电构造的制作
将上述那样制作的电极组与正极集电板和负极集电板抵接，利用TIG(钨极惰性气体：Tungsten Inert Gas)焊接将电极组焊接到正极集电板和负极集电板上，制作成集电构造。此时，TIG焊接的条件如下：正极集电板和负极集电板都是电流为120A、时间为50ms。
(6)锂离子二次电池的制作
将上述那样制作的集电构造插入到仅单侧开口的圆筒型电池容器中，使负极集电部板与电池容器抵接并焊接之后，将绝缘板配置在中间，将正极集电部板、封口板借助于铝制的正极导线激光焊接于电池容器上。
接着，将碳酸亚乙酯(ethylene carbonate)和碳酸甲乙酯(ethyl methylcarbonate)以体积比1∶1混合作为非水溶剂，向其中溶解六氟磷酸锂(LiPF6)溶质，制作成水电解质。
接着，加热电池容器并使之干燥之后，在电池容器内注入非水电解质之后，将封口板隔着垫圈敛缝密封在电池容器上，制作成直径为26mm、高度为65mm的大小且设计容量为2600mAh的圆筒型锂离子二次电池(样品1)。
实施例2
本实施例在集电板上设有贯穿孔。
(1)集电板的制作
用压力机对厚度为0.5mm、50mm见方的铝板进行冲孔加工，在铝板的面上呈放射状形成了直径为0.2mm的贯穿孔。用压力机对该铝板进行冲孔加工，制作成在中央部具有直径为7mm的孔的直径为24mm的圆板状的正极集电体。用同样的方法，制作成由厚度为0.3mm的铜板构成的负极集电板。
(2)集电构造的制作
使以与实施例1同样的方法制作成的电极组与由上述制作成的正极集电板和负极集电板抵接，利用TIG焊接使铜制的填充焊丝熔融，使熔融金属流入到贯穿孔中，将电极组焊接到正极集电板和负极集电板上，制作成集电构造。此时，TIG焊接的条件如下：对正极集电板来说，电流为120A，时间为30ms；对负极集电板来说，电流为120A，时间为50ms。
(3)锂离子二次电池的制作
使用由以上方法制作成的集电构造，以与实施例1同样的方法，制作成锂离子二次电池(样品2)。
实施例3
本实施例是在用实施例1制作的正极板和负极板的各端部设有补强层。
(1)正极板、负极板的制作
首先，将作为无机氧化物填料的氧化铝、聚丙烯腈改性橡胶粘合剂与N-甲基吡咯烷酮(NMP)混合，制作成补强层用的浆料。
接着，在与正极合剂涂布部相接的正极合剂未涂布部的一部分上，将制作成的浆料以宽度为4mm、厚度为62.5μm进行涂布之后，使浆料干燥后，形成了补强层。此时的补强层的厚度与正极合剂涂布部的厚度大致相同。用同样的方法在负极板上也形成了宽度为4mm、厚度为75μm的补强层。
(2)锂离子二次电池的制作
使用由以上方法制作成的正极板和负极板，用与实施例1同样的方法，制作成锂离子二次电池(样品3)。
比较例1
使用与实施例1同样的正极板、负极板来制作成电极组之后，将正极板端部和负极板端部各别沿卷绕轴芯方向按压，形成了平坦面。然后，使正极板端部的平坦面与由铝构成的正极集电板(厚度为0.5mm、直径为24mm)抵接，利用激光焊接将正极板端部的平坦面焊接到正极集电板上。同样，使负极板端部的平坦面与由铜构成的负极集电板(厚度为0.3mm、直径为24mm)抵接，利用激光焊接将负极板端部的平坦面焊接到负极集电板上。此时，激光焊接的条件如下：对正极集电板来说，电流为125A，时间为1.2秒；对负极集电板来说，电流为95A，时间为1.4秒。
使用由以上方法制作的集电构造，用与实施例1同样的方法，制作成锂离子二次电池(样品4)。
比较例2
利用压力机对厚度为1.5mm的铝板进行冲孔，加工成在中央部冲有直径为7mm的孔的直径为24mm的圆板状后，切削铝板表面的一部分，制作成平行地形成有突出高度为1mm的突出部的正极集电板。利用同样的方法，制作成由形成有突出部的铜板(厚度为1.3mm)构成的负极集电板。
使用由以上方法制作的正极集电板和负极集电板，用与实施例1同样的方法，制作成锂离子二次电池(样品5)。
接着，各准备50个上述那样制作的样品1～5的锂离子二次电池，进行了如下评价。
极板端部和集电板之间的接合部的外观检查
样品1～3的任一个中都未观察到接合部的开孔、集电体(极板)的破损。另一方面，样品4观察到了多个接合部的开孔。而且，也有熔融金属没有被引导到极板端部上的情况。多个样品5观察到了接合部的开孔或集电体(极板)的破损。对于样品5来说，在使突出部熔融时，熔融的金属未被引导到极板端部上，或者连同集电板的主体部熔融而脱落等，接合部的偏差很大。
极板端部的折弯状态的观察
在样品1，2中，合剂部产生变形的程度的折弯几乎观察不到，焊接时使集电板抵接时仅仅只是产生了一些弯曲。而且，样品3由于存在补强层而完全没有弯折。而且，样品1～3的任一个中都完全没有观察到合剂的剥离和损坏。另一方面，多个样品4在按压极板端部而成形平坦面的阶段观察到合剂部的破损。样品5虽存在接合部的开孔或集电体的破损，但没有观察到弯折，但有多个样品5观察到合剂部的破损、与集电板未连接的极板端部。
抗拉强度的测量
根据JIS Z2241从各样品各抽取5个对极板端子和集电板的抗拉强度进行测量。具体来说，在拉伸试验机的一方上保持电极组而在另一方上保持集电板的状态下，以恒定的速度沿轴向拉伸，将接合部脱开时的负荷作为抗拉强度。
结果，样品1～3任一个的抗拉强度都为50N以上。另一方面，样品4的1/5个、样品5的3/5个以10N以下的抗拉强度，使接合部就脱落了。
电池的内部电阻的测量
将各样品以1250mA的恒定电流充电到4.2V之后，以1250mA的恒定电流放电到3.0V，将这样的充放电重复3个循环，以1kHz的交流测量二次电池的内部电阻，评价了连接状态。
结果，样品1和样品3的平均的内部电阻值为6mΩ，偏差为10％左右。样品2的平均的内部电阻值为5.8mΩ，偏差为5％左右。
另一方面，样品4的平均的内部电阻值为11mΩ，偏差为20％。样品5的平均的内部电阻值为12.3mΩ，偏差为30％以上。
在此，当试着从各样品的内部电阻测量值(R)计算平均输出电流(I)时，将电池充电到4.2V之后，放电到1.5V时，R(电阻)×I(电流)＝Δ2.7V(电压)，因此可知：
样品1和3    6.0/1000×I＝2.7…I＝450A
样品2       5.8/1000×I＝2.7…I＝465A
样品4       12.3/1000×I＝2.7…I＝219A
样品5       11/1000×I＝2.7…I＝245A，
从而样品1～3为能够进行大电流放电的电阻值。
以上，利用较佳实施方式对本发明进行了说明，但这样的记载不是限定事项，当然能进行各种改变。例如，在上述实施方式中，极板端部的形成有接合部的部位的集电板表面是凹部，但也可以使突出部的一部分不熔融而使集电板表面为凸部。另外，虽然利用T1G焊接使突出部熔融，但是例如也可以照射激光或电子束等，使突出部熔融。
本发明所适用的二次电池的种类没有特别地限制，除了锂离子二次电池之外，也适用于镍氢蓄电池等。而且，即使适用于与本发明具有相同的集电构造的电化学元件(例如，电容器等)，也能得到同样的效果。
本发明对于具有稳定的正极板(或负极板)和集电板之间的接合部、具有适于大电流放电的集电构造的二次电池是有用的，例如，能够适用于需要高输出功率的电动工具和电动汽车等的驱动用电池、大容量的备份用电源、蓄电用电源用电池等。另外，也能适用于具有相同的集电构造(电容器元件)的电容器。

Claims (25)

1.一种二次电池的制造方法，该二次电池具有正极板和负极板隔着多孔质绝缘层配置而成的电极组，该二次电池的制造方法包括以下工序：
(a)准备电极组的工序，该电极组是在至少一种极性的所述极板的端部从所述多孔质绝缘层突出的状态下，将所述正极板和所述负极板隔着所述多孔质绝缘层配置而成的，
(b)准备在一个主表面上形成有在内侧具有间隙部的突出部的集电板的工序，
(c)使从所述多孔质绝缘层突出的所述极板的端部与所述集电板的其它主表面抵接的工序，和
(d)通过对所述突出部进行局部加热，将所述极板的端部和所述集电板接合的工序，
在所述工序(d)中，所述极板的端部通过所述突出部熔融所生成的熔融构件经由所述间隙部被引导到所述极板的端部而被焊接在所述集电板上。
2.根据权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，所述突出部呈放射状形成在所述集电板的一个主表面上。
3.根据权利要求2所述的二次电池的制造方法，其中，所述电极组具有所述正极板和所述负极板隔着所述多孔质绝缘层卷绕而成的结构。
4.根据权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，所述突出部在所述集电板的一个主表面上与所述正极板和所述负极板的层叠方向平行地形成。
5.根据权利要求4所述的二次电池的制造方法，其中，所述电极组具有所述正极板和所述负极板隔着所述多孔质绝缘层层叠而成的结构。
6.根据权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，所述突出部是通过对由平板构成的所述集电板进行冲压加工，以设有所述间隙部的状态一体地形成的。
7.根据权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，所述突出部被形成为该突出部的高度大于所述集电板的厚度。
8.根据权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，设在所述突出部内侧的所述间隙部的宽度被形成在所述集电板的厚度以下。
9.根据权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，设在所述突出部的内侧的所述间隙部在开口端变宽。
10.根据权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，设在所述突出部内侧的所述间隙部在开口端变窄。
11.根据权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，所述正极板和所述负极板是由在正极集电体或负极集电体上分别涂布了正极活性物质或负极活性物质而成的，所述正极集电体或所述负极集电体的厚度为20μm以下。
12.根据权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，从所述多孔质绝缘层突出的所述极板的端部与所述集电板的其它主表面垂直地抵接。
13.根据权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，在所述工序(d)中，所述极板的端部被熔焊于所述集电板上。
14.根据权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，在所述工序(d)中，所述突出部的局部加热由对该突出部照射能量来进行。
15.根据权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，在所述工序(c)中，所述电极组的所有的极板端部与所述集电体的其它主表面抵接。
16.根据权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，在所述工序(d)中，至少二个以上的所述极板端部通过形成在所述集电板的一个主表面的一突出部熔融所生成的熔融构件而被焊接在所述集电板上。
17.根据权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，所述多孔质绝缘层由具有关闭功能的微多孔质膜和包含不具有关闭功能的绝缘性粒子的耐热性多孔质膜构成。
18.根据权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，所述二次电池是锂离子二次电池。
19.一种二次电池的制造方法，该二次电池具有正极板和负极板隔着多孔质绝缘层配置而成的电极组，该二次电池的制造方法包括以下工序：
(a)准备电极组的工序，该电极组是在至少一种极性的极板的端部从所述多孔质绝缘层突出的状态下，将所述正极板和所述负极板隔着所述多孔质绝缘层配置而成的，
(b)准备形成有多个贯穿孔的集电板的工序，
(c)使从所述多孔质绝缘层突出的所述极板的端部与所述集电板的主表面抵接的工序，
(d)通过使熔融金属流入到所述贯穿孔中，将所述极板的端部和所述集电板接合的工序，
在所述工序(d)中，所述极板端部通过经由所述贯穿孔被引导到所述极板端部的所述熔融金属而被焊接在所述集电板上。
20.根据权利要求19所述的二次电池的制造方法，其中，所述贯穿孔的大小在所述集电板的厚度以下。
21.根据权利要求19所述的二次电池的制造方法，其中，在所述工序(d)中，所述熔融金属是由通过加热填充焊丝而使该填充焊丝熔融所生成的熔融构件来供给的。
22.一种二次电池，其具有正极板和负极板隔着多孔质绝缘层配置而成的电极组，其中，至少一种极性的所述极板的端部从所述多孔质绝缘层突出，该突出的极板的端部以没有间隙地抵接于集电板的一个主表面上的状态与该集电板接合，
形成在所述集电板的其它主表面上的突出部熔融所生成的熔融构件通过设在所述突出部内侧的间隙部而被引导到所述极板端部，从而所述极板端部被焊接在所述集电板上。
23.根据权利要求22所述的二次电池，其中，所述电极组具有所述正极板和所述负极板隔着所述多孔质绝缘层卷绕而成的结构，所述极板端部的接合部在所述集电板的一个主表面内被形成在放射状的部位。
24.根据权利要求22所述的二次电池，其中，所述电极组具有所述正极板和所述负极板隔着所述多孔质绝缘层层叠而成的结构，所述极板端部的接合部在所述集电板的一个主表面内被形成在与所述正极板和所述负极板的层叠方向平行的部位。
25.根据权利要求22所述的二次电池，其中，形成有所述极板端部的接合部的部位的所述集电板的其它主表面是凹部。
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009110751A (ja) * 2007-10-29 2009-05-21 Panasonic Corp 二次電池
KR101161965B1 (ko) * 2008-01-28 2012-07-04 파나소닉 주식회사 이차전지용 집전단자판, 이차전지 및 이차전지의 제조방법
JP4446205B2 (ja) 2008-04-14 2010-04-07 トヨタ自動車株式会社 電池およびその製造方法
KR20110042039A (ko) * 2008-08-25 2011-04-22 파나소닉 주식회사 이차전지의 제조방법 및 이차전지
JP5380985B2 (ja) 2008-09-30 2014-01-08 パナソニック株式会社 キャパシタの製造方法及びキャパシタ
KR101093696B1 (ko) 2009-12-01 2011-12-15 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR101173865B1 (ko) 2010-06-23 2012-08-14 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
US9343726B2 (en) 2010-12-30 2016-05-17 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery
KR101285940B1 (ko) * 2011-01-26 2013-07-12 로베르트 보쉬 게엠베하 이차전지
KR20130053026A (ko) * 2011-11-14 2013-05-23 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
US20130136964A1 (en) * 2011-11-30 2013-05-30 Johnson Controls Technology Company Electrochemical cell having a safety device
US9490079B2 (en) 2014-03-28 2016-11-08 Cooper Technologies Company Electrochemical energy storage device with flexible metal contact current collector and methods of manufacture
KR102039909B1 (ko) * 2016-09-01 2019-11-04 주식회사 엘지화학 관통형의 기공 또는 구멍들이 형성된 집전체를 사용하여 전극을 제조하는 방법
JP6996308B2 (ja) * 2018-01-17 2022-01-17 三洋電機株式会社 二次電池及びその製造方法
JP7128666B2 (ja) * 2018-06-11 2022-08-31 Fdk株式会社 二次電池
CN109920960A (zh) * 2019-02-28 2019-06-21 珠海格力精密模具有限公司 一种导电排及动力电池
CN114207906B (zh) * 2019-07-30 2024-07-09 株式会社村田制作所 二次电池、电池组、电子设备、电动工具、电动式航空器以及电动车辆
JP7371701B2 (ja) * 2020-01-23 2023-10-31 株式会社村田製作所 二次電池、電子機器及び電動工具
DE102021209474A1 (de) 2021-08-30 2023-03-02 Volkswagen Aktiengesellschaft Batteriezelle für ein Hochvoltbatteriesystem
CN115051123B (zh) * 2022-08-11 2022-12-02 楚能新能源股份有限公司 一种全极耳电芯结构

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1753214A (zh) * 2004-09-21 2006-03-29 三星Sdi株式会社 具有撞击缓冲作用的可再充电电池

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4866496B2 (ja) 1999-04-08 2012-02-01 パナソニック株式会社 二次電池の製造方法
JP4532066B2 (ja) 2002-11-22 2010-08-25 日本碍子株式会社 リチウム二次電池
JP2004220953A (ja) * 2003-01-16 2004-08-05 Ngk Insulators Ltd リチウム二次電池の製造方法
JP2004296341A (ja) * 2003-03-27 2004-10-21 Sanyo Electric Co Ltd 二次電池及びその製造方法
JP4563264B2 (ja) * 2004-09-22 2010-10-13 日本碍子株式会社 リチウム二次電池
JP5050313B2 (ja) 2004-12-14 2012-10-17 トヨタ自動車株式会社 電池及び電池の製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1753214A (zh) * 2004-09-21 2006-03-29 三星Sdi株式会社 具有撞击缓冲作用的可再充电电池

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2004-172038A 2004.06.17
JP特开2004-296341A 2004.10.21

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EP2071649A1 (en) 2009-06-17
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