CN101578722A - 二次电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种二次电池，其具备由通过多孔质绝缘层分隔的正极板(1)和负极板(2)卷绕而成的电极组(4)，极板端部(1a)以从多孔质绝缘层突出的状态与集电板(5)抵接，并且集电板(5)以覆盖电极组(4)的所有极板端部(1a)的方式配置在电极组(4)上。与集电板(5)抵接的极板端部(1a)的一部分在集电板(5)面内的离散的接合部位(6)被焊接在集电板(5)上，以从极板(1)流向集电板(5)的电流均匀分布的方式将接合部位(6)离散地配置在集电板(5)的面内。

Description

二次电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及具备无接头(tabless)结构的电极组的二次电池，特别涉及高输出、寿命特性优良的二次电池及其制造方法。
背景技术
近年来，作为驱动用电源使用的电化学元件作为重要的关键器件之一，一直对其进行开发。其中，镍氢蓄电池和锂离子二次电池由于重量轻、小型且能量密度高，因而被广泛用于以便携式电话为代表的从民用设备到电动汽车及电动工具的驱动用电源等领域。最近，特别是锂离子二次电池作为驱动用电源引人注目，正在积极进行面向高容量化及高输出化的开发。
作为驱动用电源使用的二次电池要求大的输出电流。因此，提出了在二次电池的结构上、尤其在集电结构上下了工夫的二次电池。
例如，为了扩大电极面积，所采用的集电结构是：卷绕通过隔膜分隔的正极板和负极板，然后采用焊接等方法，经由集电接头将正极板和负极板接合在集电板上。但是，这样的集电结构由于集电接头的电阻大、集电效率差，因而难以与要求大的输出电流的驱动用电源相适应。
另一方面，遍及整个表面而将正极板和负极板接合在集电板上的无接头集电结构由于能够减小电阻，因而适合大电流放电，但是，为了进行无接头集电，必须采用焊接等方法将正极板和负极板的端部接合在集电板上。
图7是表示专利文献1中记载的无接头集电结构的俯视图。如图7所示，隔着隔膜(未图示)卷绕而成的电极组100的极板端部101在接合部位102被焊接在十字形状(其它如Y字形状、I字形状等)的集电板103上。
如此形成的集电结构能够在接合部位102将极板端部101切实地焊接在集电板103上。此外，通过使集电板103呈十字形状，除了能够容易确认接合位置之外，还能够容易检查接合状态，因而能够得到可靠性高的集电结构。再者，由于集电板103没有接合部位102以外的剩余部分，因此能够谋求电池的轻量化，而且由于电极组100的大部分极板端部101不被集电板103覆盖而露出，因此在填充电解液时，能够快速将电解液填充到电极组100中。
专利文献1中记载的方法由于电极组的极板端部在集电板上的焊接作业可靠且容易，因此，在能够提高可靠性、进而能够同时谋求轻量化方面是有效的，但本发明人等进行了各种研究，结果发现存在以下的课题。
也就是说，极板端部在集电板上的焊接通过对集电板的接合部位照射激光等能量、从而使该部位的集电板熔化来进行，但在照射能量时，熔化部件的一部分有时飞溅，从而再附着于没有被集电板覆盖而露出的电极组上。在此情况下，在电极组中有可能产生内部短路，从而成为使电池的可靠性降低的主要原因。
此外，由于使集电板呈十字形状，因此不能遍及整个端部而将极板焊接在集电板上，接合部位只限于配置有集电板的十字形状的部位。如果接合部位少，则也存在内部电阻增加的问题(在专利文献1中，为了抑制内部电阻的增加，通过按每个卷绕单位将设置1处以上的接合部位的卷绕单位数规定在总卷绕数的70％以上来抑制内部电阻的增加)，除此以外，沿着电极组的卷绕方向的接合部位的间距越靠近卷绕的电极组的内周侧越减小，越靠近外周侧越加大，起因于该不均匀的接合间距，存在极板中的电流分布出现偏差的问题。其结果是，有可能使电极活性物质的劣化局部进行，从而成为使电池寿命降低的主要原因。
专利文献1：特开2004-247192号公报
发明内容
本发明是鉴于上述课题而完成的，其主要目的在于提供一种具备可靠性及寿命特性优良的无接头集电结构的二次电池及其制造方法。
本发明中的二次电池的集电结构所采用的构成是：以覆盖电极组的整个极板端部的方式配置集电板，而且以使从极板流向集电板的电流均匀分布的方式将极板端部的接合部位离散地配置在集电板的面内。
也就是说，本发明涉及一种二次电池，其具备由通过多孔质绝缘层分隔的正极板和负极板卷绕而成的电极组，该二次电池的特征在于：至少一个极性的极板的端部以从多孔质绝缘层突出的状态与集电板抵接，并且集电板被配置为覆盖电极组的整个极板端部，与集电板抵接的极板端部的一部分在集电板面内的离散的接合部位被焊接在集电板上，以使从极板流向集电板的电流均匀分布的方式将接合部位离散地配置在集电板的面内。
根据这样的构成，即使焊接时熔化部件的一部分飞溅，也由于用集电板覆盖电极组的整个极板端部，因而能够防止在电极组上的再附着，由此，能够防止因熔化部件在电极组上的附着而产生的内部短路。此外，通过以使从极板流向集电板的电流均匀分布的方式配置接合部位，能够抑制起因于电流分布偏差的局部的电活性物质的劣化。加之由于将接合部位离散地配置在集电板的面内，因此还能够有效地抑制焊接时的能量照射造成的集电板的温度上升。其结果是，可获得具有可靠性及寿命特性优良的集电结构的二次电池。
这里，优选上述接合部位的宽度具有包含与集电板抵接的极板端部中的至少卷绕2圈以上的极板端部的尺寸。
根据这样的构成，即使接合部位上的集电板熔化，也由于至少卷绕2圈以上的极板端部与接合部位抵接，因此熔化部件不会从集电板上落下，而是可通过表面张力保持在极板间的间隙间。其结果是，在接合部位能够切实将极板端部焊接在集电板上。
此外，上述极板端部优选沿着电极组的卷绕方向按均匀的间距焊接在集电板上。由此，能够使从极板流向集电板的电流分布均匀。
此外，上述接合部位优选按照用设定在集电板面内的极坐标(r，θ)(以电极组的卷绕中心为原点，以集电板的径向为极轴，朝与极轴成角度θ的方向距离原点为r的点)表示的位置来进行配置。
根据这样的构成，即使不能用肉眼观察到被集电板覆盖的电极组，基于设在集电板面内的假想的坐标轴，也能容易控制接合部位的位置，从而能够正确且有效地进行焊接作业。
此外，优选上述极坐标(r，θ)用下式表示。
(r，θ)＝(ns，2mπ/n)(s为接合部位的宽度，n为1以上的自然数，m为满足1≤m≤n的自然数)
根据这样的构成，能够沿着电极组的卷绕方向以均匀的间距配置接合部位。
本发明涉及一种二次电池的制造方法，该二次电池具备由通过多孔质绝缘层分隔的正极板和负极板卷绕而成的电极组，所述制造方法的特征在于，具有：工序(a)，其准备以至少一个极性的极板的端部从多孔质绝缘层突出的状态由通过多孔质绝缘层分隔的正极板和负极板卷绕而成的电极组；工序(b)，其以覆盖电极组的整个极板端部的方式将集电板配置在电极组上，使极板端部与集电板抵接；工序(c)，其将与集电板抵接的极板端部的一部分在集电板面内的离散的接合部位焊接在集电板上；其中，在工序(c)中，接合部位按照用设定在集电板面内的极坐标(r，θ)(以电极组的卷绕中心为原点，以集电板的径向为极轴，朝与极轴成角度θ的方向距离原点为r的点)表示的位置来进行配置。
根据本发明，能够实现具备可靠性及寿命特性优良的无接头集电结构的二次电池。
附图说明
图1是示意表示本发明的实施方式中的电极组的结构的图，(a)是正极板的俯视图，(b)是负极板的俯视图，(c)是电极组的立体图。
图2是示意表示本发明的实施方式中的集电结构的图，(a)是表示正极板的端部与正极集电板接合的状态的俯视图，(b)是正极集电板的剖视图。
图3是本实施方式中的集电结构的局部剖视图，(a)是表示焊接前的状态的图，(b)是表示焊接后的状态的图。
图4是示意表示本实施方式中的二次电池的结构的剖视图。
图5是示意表示本实施方式的卷绕成扁平状的电极组中的集电结构的俯视图。
图6是表示实施例及比较例中的二次电池的循环特性的曲线图。
图7是表示以往的无接头集电结构的俯视图。
符号说明：
1正极板
1a正极板端部(正极合剂未涂敷部)
1b正极合剂涂敷部
2负极板
2a负极板端部(负极合剂未涂敷部)
2b负极合剂涂敷部
4电极组
5正极集电板
6、6a、6b接合部位
7负极集电板
8电池壳体
9正极引线
10封口板
11垫圈
具体实施方式
以下，参照附图就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，对于实质上具有同一功能的构成要素用同一参照符号表示。另外，本发明并不局限于以下的实施方式。
图1(a)～(c)是示意表示本实施方式中的电极组4的结构的图，(a)是正极板1的俯视图，(b)是负极板2的俯视图，(c)是电极组4的立体图。
如图1(a)所示，正极板1在正极集电体的宽度方向具有将含有活性物质的正极合剂涂敷成带状的涂敷部1b、和未涂敷部(正极集电体的露出端)1a。此外，如图1(b)所示，负极板2在负极集电体的宽度方向具有将含有活性物质的负极合剂涂敷成带状的涂敷部2b、和未涂敷部(负极集电体的露出端)2a。再者，如图1(c)所示，电极组4所采用的构成是：以各自的端部从多孔质绝缘层(未图示)突出的状态，由通过多孔质绝缘层分隔的正极板1和负极板2卷绕而成。
这里，多孔质绝缘层既可以是由树脂构成的微多孔薄膜，也可以是由金属氧化物等填料构成的多孔质绝缘层，还可以是微多孔薄膜和多孔质绝缘层的层叠体。
图2(a)、(b)是示意表示本实施方式中的集电结构的图，(a)是表示正极板的端部1a与正极集电板5接合的状态的俯视图，(b)是正极集电板5的剖视图。此外，由于本发明能够不加区别地适用于正负极性，因此在以下的说明中，不标明极性，只标记“极板”、“集电板”等，此外，在附图中只附加正极用部件所使用的符号。当然，本发明也包括只用于一方的极性的情况。
如图2(a)所示，极板端部1a以从多孔质绝缘层(未图示)突出的状态与集电板5抵接，并且集电板5以覆盖电极组的整个极板端部1a的方式配置在电极组上。而且，与集电板5抵接的极板端部1a的一部分在集电板5的面内的离散的接合部位6被焊接在集电板5上。这里，以均匀分布从极板流向集电板5的电流的方式将接合部位6离散地配置在集电板5的面内。
这样，通过采用由集电板5覆盖电极组的整个极板端部1a的构成，即使焊接时熔化的集电板5的一部分飞溅，也能够防止在电极组上的再附着。由此，能够有效地防止由熔化部件在电极组上的再附着引起的内部短路的发生。
此外，通过以均匀分布从极板流向集电板5的电流的方式配置接合部位6，能够抑制起因于电流分布偏差的局部的电活性物质的劣化。并且，由于将接合部位6离散地配置在集电板5的面内，因此还可得到抑制焊接时的能量照射造成的集电板5的温度上升的效果。
通过采用如此的集电结构，可实现可靠性及寿命特性优良的二次电池。
这里，如图3(a)所示，接合部位6的宽度优选具有包含与集电板5抵接的极板端部1a中的至少卷绕2圈以上的极板端部1a的尺寸(在图中包括卷绕3圈的极板端部1a)。由此，在用激光等照射接合部位6而将极板端部1a焊接在集电板5上时，如图3(b)所示，即使集电板5熔化，也有至少卷绕2圈以上的极板端部1a与接合部位6抵接，因此熔化部件不会从集电板5上落下，可通过表面张力保持在极板1a间的间隙间。其结果是，在接合部位6能够切实将极板端部1a焊接在集电板5上。
在本发明中，为了使从极板流向集电板5的电流分布均匀，优选沿着电极组4的卷绕方向，按均匀的间距将极板端部1a焊接在集电板5上。这里，所谓“均匀的间距”未必表示相同的间距，也包括以从极板流向集电板5的电流分布在不产生局部的电活性物质的劣化这种程度的范围内的方式相互离散地配置的间距。
接着，再次参照图2(a)对将接合部位6按均匀的间距配置在集电板5的面内的具体方法进行说明。另外，这里所示的方法只是一个例子，本发明并不局限于此。
如图2(a)所示，在集电板5的面内，将接合部位6配置在用以下的极坐标表示的位置P(r，θ)上。
(r，θ)＝(ns，2mπ/n)(s为接合部位的宽度，n为1以上的自然数，m为满足1≤m≤n的自然数)
这里，极坐标(r，θ)表示以电极组的卷绕中心O为原点，以集电板5的径向为极轴OA，朝与极轴OA成角度θ的方向距离原点O为r的点。
这样，通过基于设在集电板5的面内的假想的坐标轴而配置接合部位，即使不能用肉眼观察到被集电板5覆盖的电极组，也能够容易控制接合部位6的位置，能够正确且有效地进行焊接作业。此外，通过将接合部位6的位置设定在用上述极坐标(r，θ)的式子表示的位置上，能够沿着电极组的卷绕方向以均匀的间隔配置接合部位6。
这里，如图2(a)所示，在将电极组的内径设为v、将外径设为w时，要配置在集电板5的面内的接合部位6能够按以下表示。
(r，θ)＝(ns，2mπ/n)(s为接合部位的宽度，n为1以上且满足v＜n s＜w的自然数，m为满足1≤m≤n的自然数)
另外，如图3(a)、(b)所示，在将多个极板端部1a接合在接合部位6上时，在该多个极板上，接合间距越是靠近外周侧的极板越是增大，但接合间距与卷绕的极板间的距离相比大得多，因此该接合间距之差小到可以忽略的程度。
图4是表示将利用上述方法形成的集电结构收容在电池壳体8中而完成的二次电池的结构的剖视图。负极集电板7连接在电池壳体8的底部上，正极集电板5经由正极引线9连接在封口板10上。此外，向电池壳体8中注入非水电解液，然后经由垫圈11用封口板10进行密封。
在本发明的集电结构中，用正极集电板5覆盖卷绕的电极组，但通过事先在正极集电板5的中央部设置贯通孔，在注入电解液时，能够经由贯通孔快速地向电极组中填充电解液。这里，通常在将极板卷装在卷芯上而形成电极组后拔出卷芯，因而电极组的中心形成空隙。因此，如果使设在正极集电板5的中央部的贯通孔的尺寸小于电极组的空隙的直径，则电极组不会从正极集电板5露出。
另外，负极板2的极板端部2a与负极集电板7的焊接能够采用与正极板1的极板端部1a与正极集电板5的焊接相同的方法来进行。
可是，如图2(a)所示，在电极组是圆筒状的情况下，通过采用规定的极坐标来设定配置在集电板5的面内的接合部位6的位置，能够得到均匀的接合间距，但在电极组是扁平状的情况下不太适合。
图5是示意表示卷绕成扁平状的电极组中的集电结构的俯视图，是表示将极板端部1a接合在集电板5上的状态的图。
如图5所示，集电板5以覆盖电极组的整个极板端部1a的方式配置在电极组上。而且，在集电板5的面内，在电极组的短轴方向(图中的y轴方向)，从电极组的中心以一定间隔且连续地配置接合部位6a，在电极组的长轴方向(图中的x轴方向)，在形成电极组的折返部分的圆弧状的区域以一定间隔且连续地配置接合部位6b。
根据这样的构成，能够沿着电极组的卷绕方向以均匀的间距配置接合部位6a、6b。此外，即使不能用肉眼观察到被集电板5覆盖的电极组，基于设在集电板5的面内的假想的坐标轴(短轴、长轴)，也能容易控制接合部位6a、6b的位置，能够正确且有效地进行焊接作业。
另外，在电极组的折返部分，接合间距越是靠近外周侧越是增大，但电极组的长轴与短轴相比长得多，因此这样的接合间距之差小到可以忽略的程度。
这里，如图5所示，将集电板5形成为矩形状，但只要能覆盖电极组，无论怎样的形状都可以，例如，也可以是与扁平状的电极组相似的形状。
实施例
以下，对将本发明用于锂离子二次电池的实施例进行说明。
1.锂离子二次电池的制作方法
(实施例1)
(1)正极板的制作
首先，作为正极活性物质准备85重量份的钴酸锂粉末，作为导电剂准备10重量份的碳粉末，作为粘结剂准备5重量份的聚偏氟乙烯(PVDF)。然后，将准备的正极活性物质、导电剂及粘结剂混合，制成正极合剂。
接着，在将正极合剂涂布于厚为15μm、宽为56mm的由铝箔构成的正极集电体的两面上后，使正极合剂干燥。然后，对涂布了正极合剂的部分(正极合剂涂敷部)进行压延，制成厚为150μm的正极板。此时的正极合剂涂敷部的宽度为50mm、正极合剂未涂敷部(露出部)的宽度为6mm。
(2)负极板的制作
首先，作为负极活性物质准备95重量份的人造石墨粉末，作为粘结剂准备5重量份的PVDF。然后，将准备的负极活性物质及粘结剂混合，制成负极合剂。
接着，在将负极合剂涂布于厚为10μm、宽为7mm的由铜箔构成的负极集电体的两面上后，使负极合剂干燥。然后，对涂布了负极合剂的部分(负极合剂涂敷部)进行压延，制成厚为160μm的负极板。此时的负极合剂涂敷部的宽度为52mm、负极合剂未涂敷部(露出部)的宽度为5mm。
(3)电极组的制作
在正极合剂涂敷部和负极合剂涂敷部之间，夹入宽为53mm、厚为25μm的由聚丙烯树脂制微多孔薄膜构成的隔膜。然后，将正极、负极及隔膜卷绕成螺旋状，制成电极组。此时，所制成的电极组的内径为6mm，外径为24mm。
(4)集电板的制作
在将厚为0.5mm、50mm见方的铝板冲压成形为直径25mm的圆盘状后，用冲压机对圆盘的中央进行冲孔，制成具有直径为5mm的贯通孔的正极集电板。此外，用同样的方法制成厚为0.2mm的镍制负极集电板。
(5)集电结构的制作
在使正极板的端部与正极集电板抵接的状态下，通过激光焊接将正极板的端部焊接在正极集电板上，然后使电极组上下反转，同样地，在使负极板的端部与负极集电板抵接的状态下，通过激光焊接将负极板的端部焊接在负极集电板上。
这里，关于激光焊接的条件，在焊接于正极集电板上时，将电流值设定为125A、将焊接时间设定为2.4ms，在焊接于负极集电板上时，将电流值设定为100A、将焊接时间设定为2.6ms。另外，焊点直径都设定为1mm。
将利用激光焊的焊接部位(接合部位)设定为集电板面内的用以下极坐标(r，θ)(坐标轴与图2(a)所示的相同)表示的位置。
(r，θ)＝(3，2π/3)、(3，4π/3)、(3，2π)、(4，π/2)、(4，π)、(4，3π/2)、(4，2π)、……(n，2mπ/n)(n为满足3≤n≤12的自然数，m为满足m≤n的所有自然数)
(6)圆筒形锂离子二次电池的制作
将如上述那样制作的集电结构插入到只单侧开口的圆筒形的金属壳体中。然后，在采用电阻焊将负极集电部板焊接在金属壳体上之后，将绝缘板配置在中间，经由铝制的正极引线而采用激光焊将正极集电部板和封口板焊接在金属壳体上。
此外，作为非水溶剂可通过按体积比1∶1混合碳酸亚乙酯和碳酸甲乙酯来调配，将该非水溶剂溶解于六氟磷酸锂(LiPF6)的溶质中，制成非水电解液。
然后，加热金属壳体而使其干燥，然后往金属壳体中注入上述非水电解液。然后，经由垫圈而在金属壳体上对封口板进行敛缝，制成直径为26mm、高为65mm的圆筒形锂离子二次电池。该电池的容量为2600mAh。
(实施例2)
除了将利用激光焊的焊接部位(接合部位)设定为集电板面内的用以下极坐标(r，θ)表示的位置之外，与实施例1同样地进行制作。
(r，θ)＝(3，π)、(3，2π)、(4，2π/3)、(4，4π/3)、(4，2π)、(5，π/2)、(5，π)、(5，3π/2)、(5，2π)、……(n，2(m-1)π/(n-1))(n为满足3≤n≤12的自然数，m为满足2≤m≤n的所有自然数)
(实施例3)
(1)正极板的制作
准备与实施例1相同的正极合剂，将其涂布在厚为15μm、宽为83mm的由铝箔构成的正极集电体的两面上。在使正极合剂干燥后，对正极合剂涂敷部进行压延，制成厚为83μm的正极板。此时的正极合剂涂敷部的宽度为77mm、正极合剂未涂敷部的宽度为6mm。
(2)负极板的制作
准备与实施例1相同的负极合剂，将其涂布在厚为10μm、宽为85mm的由铜箔构成的负极集电体的两面上。在使负极合剂干燥后，对负极合剂涂敷部进行压延，制成厚为100μm的负极板。此时的负极合剂涂敷部的宽度为80mm、负极合剂未涂敷部的宽度为5mm。
(3)电极体的制作
在正极合剂涂敷部和负极合剂涂敷部之间，夹入宽为81mm、厚为25μm的由聚丙烯树脂制微多孔薄膜构成的隔膜。然后，将正极、负极及隔膜卷绕成扁平状，制成电极组。此时，电极组的长轴的长度为54mm，短轴的长度为7mm。
(4)集电板的制作
冲压加工厚为0.5mm、宽为8mm、长为55mm的铝板，制成正极集电板。此外，用同样的方法，制成厚为0.2mm的由镍板构成的负极集电板。
(5)集电结构的制作
在与实施例1相同的焊接条件下，分别将正极端部及负极端部焊接在正极集电板及负极集电板上。
将焊接部位(接合部位)设定为集电板面内的用以下坐标(x，y)(坐标轴与图5所示的相同)表示的位置。
(x，y)＝(0，0)、(0，±1)、(0，±2)、(0，±3)、(±25，0)、(±26，0)、(±27，0)
(6)扁平形锂离子二次电池的制作
在正极集电板及负极集电板从开口突出的状态下，将如上述那样制作的集电结构插入到两侧开口的方形的金属壳体中。
接着，采用电阻焊将负极集电板焊接在成为金属壳体的底板的平板上，折叠负极集电板，将其收纳在金属壳体内。然后，采用激光焊将底板焊接在金属壳体上，从而使金属壳体的底部得以密封。
同样，采用激光焊将正极集电板焊接在封口板上，折叠正极集电板，将其收纳在金属壳体内。然后，采用激光焊将封口板焊接在金属壳体上，并将封口板安装在金属壳体的上方开口处。此时，在封口板上形成有注液孔，但不密封该注液孔。
然后，在采用电阻焊将负极集电部板焊接在金属壳体上后，将绝缘板配置在中间，经由铝制的正极引线而采用激光焊将正极集电部板和封口板焊接在金属壳体上。
接着，加热金属壳体而使其干燥，然后往金属壳体中注入与实施例1相同的非水电解液，然后密封注液孔。由此，制成厚为10mm、宽为58mm、高为100mm的扁平形锂离子二次电池。该电池的容量为2600mAh。
(比较例1)
除了将利用激光焊的焊接部位(接合部位)设定为集电板面内的用以下极坐标(r，θ)表示的位置之外，与实施例1同样地进行制作。
(r，θ)＝(3，0)、(3，π/2)、(3，π)、(3，3π/2)、(4，0)、(4，π/2)、(4，π)、(4，3π/2)……(n，mπ/2)(n为满足3≤n≤12的自然数，m为满足1≤m≤4的所有自然数)
另外，用上述极坐标(r，θ)表示的焊接部位与采用专利文献1中记载的十字形状的集电板进行的焊接部位实质上相同。
(比较例2)
除了将利用激光焊的焊接部位(接合部位)设定为集电板面内的用以下极坐标(x，y)表示的位置之外，与实施例3同样地进行制作。
(x，y)＝(0，0)、(0，±1)、(0，±2)、(0，±3)、(±25，0)、(±25，±1)、(±25，±2)、(±25，±3)
2.锂离子二次电池的评价方法
对于如上述那样制作的实施例1～3、比较例1、2的锂离子二次电池各准备50个，进行了以下的评价。
(极板端部和集电板的接合部的外观检查)
从制成的锂离子二次电池的金属壳体中取出电极组，展开卷绕着的电极板，用肉眼观察接合部，并求出接合间距。
表1中就圆筒形锂离子电池(实施例1、2，比较例1)分别示出了从电极组的卷绕中心分别位于3mm、6mm、9mm、12mm的距离上的接合部的接合间距(相邻的接合部的中心间的距离)的值。
表1
  离电极组卷绕中心的距离 实施例1 实施例2 比较例1
  3mm   6.3mm   9.4mm   4.7mm
  6mm   6.2mm   9.2mm   9.4mm
  9mm   6.4mm   8.2mm   14.3mm
  12mm   6.3mm   7.5mm   18.9mm
  标准偏差   0.256   1.234   4.261
如表1所示，在实施例1中，接合间距的偏差(标准偏差)非常小，接合间距大致均匀。此外，在实施例2中，接合间距虽有最大2mm左右的差值，但是偏差较小。与此相对照，在比较例1中，内周侧的接合间距和外周侧的接合间距之差较大，偏差也非常大。
表2中就扁平形锂离子电池(实施例3、比较例2)分别示出了接合间距的最小值及最大值。
表2
  实施例3   比较例2
  最小接合间距   23.5mm   1.1mm
  最大接合间距   28.9mm   23.5mm
  标准偏差   1.613   8.360
如表2所示，在实施例3中，接合间距在内周侧最小，在外周侧最大。可以认为这是电极组的长轴方向的折返部分上的极板长度之差造成的，但偏差(标准偏差)较小。与此相对照，在比较例2中，接合间距在电极组的折返部分最小、在电极组的平面部分最大，其偏差非常大。
(电池的循环试验)
对实施例1～3及比较例1、2实施了循环试验。具体地说，首先，对各试样反复进行了在以12.5A的恒电流充电到4.2V后、以12.5A的恒电流放电到3.0V的充放电循环。此时，按每个循环测定放电容量，求出了相对于循环数的容量维持率(将初期的放电容量设定为100％)。
图6是表示上述结果的图，横轴为循环数，纵轴为容量维持率。如图6所示，在实施例1～3(图中的A、B、C所示的曲线)的任何电池中都显示出良好的循环特性，与此相对照，在比较例1、2(图中的D、E所示的曲线)的电池中循环特性下降。一般认为其原因在于：如果接合间距均匀，且极板中的电流分布均匀，就不会产生局部的电活性物质的劣化，其结果是，可得到良好的循环特性。另一方面，如果接合间距的偏差较大，且极板中的电流分布的偏差较大，则产生局部的电活性物质的劣化，其结果是，循环特性的劣化加快。
以上通过优选的实施方式对本发明进行了说明，但是如此的叙述并不是限定事项，当然可以进行各种变更。例如，在上述实施方式中，通过激光焊接进行极板端部与集电板的焊接，但本发明并不局限于此，例如，也可以采用TIG(钨极惰性气体保护焊)焊接、电子束焊接等来进行。
此外，作为适用本发明的二次电池，其种类没有特别的限制，除了锂离子二次电池以外，也能够适用于镍氢蓄电池等。此外，即使适用于具有与本发明相同的集电结构的电化学元件(例如，电容器等)，也能得到同样的效果。
正如以上所说明的那样，本发明对于具有适合高输出电流的集电结构的二次电池是有用的，例如，能够在要求高输出的电动工具及电动汽车等的驱动用电源、大容量的备用电源、蓄电用电源等中应用。

Claims (10)

1、一种二次电池，其具备由通过多孔质绝缘层分隔的正极板和负极板卷绕而成的电极组，该二次电池的特征在于：
至少一个极性的所述极板的端部以从所述多孔质绝缘层突出的状态与集电板抵接，并且所述集电板被配置为覆盖所述电极组的整个极板端部，
与所述集电板抵接的所述极板端部的一部分在所述集电板面内的离散的接合部位被焊接在所述集电板上，
以使从所述极板流向所述集电板的电流均匀分布的方式将所述接合部位离散地配置在所述集电板的面内。
2、根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述接合部位的宽度具有包含与所述集电板抵接的所述极板端部中的至少卷绕2圈以上的极板端部的尺寸。
3、根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述极板端部沿着所述电极组的卷绕方向按均匀的间距焊接在所述集电板上。
4、根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述接合部位按照用设定在所述集电板面内的极坐标(r，θ)表示的位置来进行配置，所述极坐标(r，θ)表示以所述电极组的卷绕中心为原点，以所述集电板的径向为极轴，朝与极轴成角度θ的方向距离原点为r的点。
5、根据权利要求4所述的二次电池，其中，所述极坐标(r，θ)用下式表示；
(r，θ)＝(ns，2mπ/n)，式中，s为所述接合部位的宽度，n为1以上的自然数，m为满足1≤m≤n的自然数。
6、根据权利要求1所述的二次电池，其中，
所述电极组形成为卷绕成扁平状的结构，
所述接合部位在所述集电板的面内被配置为：
在所述电极组的短轴方向，从该电极组的中心以一定间隔且连续地进行配置，
在所述电极组的长轴方向，在形成所述电极组的折返部分的圆弧状的区域，以一定间隔且连续地进行配置。
7、一种二次电池的制造方法，该二次电池具备由通过多孔质绝缘层分隔的正极板和负极板卷绕而成的电极组，所述制造方法的特征在于，具有：
工序(a)，其准备以至少一个极性的所述极板的端部从所述多孔质绝缘层突出的状态由通过多孔质绝缘层分隔的所述正极板和所述负极板卷绕而成的电极组；
工序(b)，其以覆盖所述电极组的整个极板端部的方式将集电板配置在所述电极组上，使所述极板端部与所述集电板抵接；以及
工序(c)，其将与所述集电板抵接的所述极板端部的一部分在所述集电板面内的离散的接合部位焊接在所述集电板上；其中，
在所述工序(c)中，所述接合部位按照用设定在所述集电板面内的极坐标(r，θ)表示的位置来进行配置，所述极坐标(r，θ)表示以所述电极组的卷绕中心为原点，以所述集电板的径向为极轴，朝与极轴成角度θ的方向距离原点为r的点。
8、根据权利要求7所述的二次电池的制造方法，其中，所述极坐标(r，θ)用下式表示；
(r，θ)＝(ns，2mπ/n)，式中，s为所述接合部位的宽度，n为1以上的自然数，m为满足1≤m≤n的自然数。
9、根据权利要求7所述的二次电池的制造方法，其中，在所述工序(c)中，所述接合部位的宽度具有包含与所述集电板抵接的所述极板端部中的至少卷绕2圈以上的极板端部的尺寸。
10、根据权利要求7所述的二次电池的制造方法，其中，在所述工序(c)中，通过对所述接合部位局部地照射能量，将与所述集电板抵接的所述极板端部的一部分焊接在所述集电板上。
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