CN113439350A - 电极板及其制造方法、二次电池及其制造方法 - Google Patents

电极板及其制造方法、二次电池及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种正极板，其具有形成在正极芯体(4a)上的正极活性物质层(4b)，其中，在正极芯体(4a)的端边形成有厚壁部(4x)，该厚壁部(4x)具有比正极芯体(4a)中的在两面形成有正极活性物质层(4b)的部分的厚度大的厚度，正极芯体(4a)具有：第1区域(4y)，其从正极芯体(4a)中的在两面形成有正极活性物质层(4b)的部分延伸到厚壁部(4x)内；以及第2区域(4z)，其位于厚壁部(4x)且是位于第1区域(4y)的外侧，构成第1区域(4y)的金属的晶粒的最大直径的平均值小于构成第2区域(4z)的金属的晶粒的最大直径的平均值，在沿着正极芯体(4a)的厚度方向的剖面且是相对于正极芯体(4a)的端边所延伸的方向垂直的剖面中，第1区域(4y)的位于厚壁部(4x)的内部的部分的宽度(W1)相对于厚壁部(4x)的宽度(W2)的比例(W1/W2)为0.15以上。

Description

电极板及其制造方法、二次电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及电极板及其制造方法、二次电池及其制造方法。
背景技术
在电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV、PHEV)等的驱动用电源中使用碱性二次电池、非水电解质二次电池等二次电池。
在这些二次电池中，电池壳体由具有开口的有底筒状的外装体和将外装体的开口封闭的封口板构成。由正极板、负极板和隔膜构成的电极体连同电解质一起收纳在电池壳体内。在封口板安装有正极端子和负极端子。正极端子借助正极集电体与正极板电连接，负极端子借助负极集电体与负极板电连接。
作为这样的二次电池，提出一种具有扁平状的卷绕电极体的二次电池，该卷绕电极体是将具有多个正极极耳的带状的正极板、具有多个负极极耳的带状的负极板隔着带状的隔膜卷绕而形成的(下述专利文献1)。
另外，提出如下一种技术：通过利用连续振荡型激光来切断正极板或负极板，从而在构成正极板或负极板的芯体(集电箔)的切断部形成厚度比芯体的厚度大的曲面部(下述专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016－115409号公报
专利文献2：日本特开2016－33912号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的一个目的在于，提供可靠性较高的电极板和二次电池。
用于解决问题的方案
本发明的一技术方案提供一种电极板，其具有金属制的芯体和形成在所述芯体上的活性物质层，其中，所述芯体在所述芯体的端边具有厚壁部，该厚壁部具有比所述芯体中的在两面形成有所述活性物质层的部分的厚度大的厚度，所述芯体具有：第1区域，其从所述芯体中的在两面形成有所述活性物质层的部分延伸到所述厚壁部内；以及第2区域，其位于所述厚壁部且是位于所述第1区域的外侧，构成所述第1区域的金属的晶粒的最大直径的平均值小于构成所述第2区域的金属的晶粒的最大直径的平均值，在沿着所述芯体的厚度方向的剖面且是相对于所述端边所延伸的方向垂直的剖面中，所述第1区域的位于所述厚壁部的内部的部分的宽度W1相对于所述厚壁部的宽度W2的比例、即W1/W2为0.15以上。
在利用激光等能量射线的照射来切断电极原板的情况下，芯体因能量射线的照射而熔融，熔融了的部分发生凝固。熔融了的芯体在表面张力的作用下以变圆的状态凝固，因此，在芯体的切断部产生厚度比芯体的中央区域的厚度厚的厚壁部。
图11是通过激光等能量射线的照射而切断的电极板的切断部附近的剖视图。在芯体204a的切断部形成有厚度比芯体204a的中央区域的厚度大的厚壁部204x。厚壁部204x由在切断时芯体204a熔融并在之后凝固而成的熔融凝固部204z构成。在切断时芯体204a中的未熔融的非熔融部204y与熔融凝固部204z的分界900形成于厚壁部204x的根部分。另外，在沿着芯体204a的厚度方向的剖面且是相对于切断部所延伸的方向垂直的剖面中，分界900的长度与芯体204a的中央区域处的芯体204a的厚度大致相同。若为这样的状态，则熔融凝固部204z容易以分界900为界从芯体204a脱离。并且，从芯体204a脱离的熔融凝固部204z有可能使隔膜损伤，而导致正极板与负极板短路。
根据本发明的一技术方案的电极板的结构，通过将第1区域与第2区域的分界形成于厚壁部内，从而成为形成于芯体的端部的厚壁部不易从芯体脱离的结构。因此，能够提供一种抑制了正极板与负极板的短路的可靠性较高的二次电池。
在切断电极原板时，对于作为芯体中的未熔融的区域的非熔融部和作为芯体中的熔融后凝固了的区域的熔融凝固部，构成该非熔融部的金属的晶粒的大小和构成该熔融凝固部的金属的晶粒的大小不同。此外，在本发明中，构成作为非熔融部的第1区域的金属的晶粒的最大直径的平均值小于构成作为熔融凝固部的第2区域的金属的晶粒的最大直径的平均值。在此，构成第1区域的金属的晶粒的最大直径的平均值是通过如下方式得到的：对构成第1区域的金属的多个晶粒进行观测，并对各晶粒中的、直径最大的部分的直径进行测量，计算出它们的平均值。构成第2区域的金属的晶粒的最大直径的平均值是通过如下方式得到的：对构成第2区域的金属的多个晶粒进行观测，并对各晶粒中的、直径最大的部分的直径进行测量，计算出它们的平均值。
本发明的一技术方案提供一种二次电池，其中，该二次电池具备所述电极板和极性与所述电极板的极性不同的其他电极板。
本发明的一技术方案提供一种电极板的制造方法，该电极板具有金属制的芯体和形成在所述芯体上的活性物质层，其中，该电极板的制造方法具有：活性物质层形成工序，在该活性物质层形成工序中，在所述芯体上形成所述活性物质层；以及激光切断工序，在该激光切断工序中，对所述芯体进行激光切断，在所述激光切断工序之后，所述芯体在所述芯体的切断部具有厚壁部，该厚壁部具有比所述芯体中的在两面形成有所述活性物质层的部分的厚度大的厚度，所述芯体具有：第1区域，其从所述芯体中的在两面形成有所述活性物质层的部分延伸到所述厚壁部内；以及第2区域，其位于所述厚壁部且是位于所述第1区域的外侧，在沿着所述芯体的厚度方向的剖面且是相对于所述切断部所延伸的方向垂直的剖面中，所述第1区域的位于所述厚壁部的内部的部分的宽度W1相对于所述厚壁部的宽度W2的比例、即W1/W2为0.15以上，所述第1区域是在所述激光切断工序中未熔融的非熔融部，所述第2区域是在所述激光切断工序中发生熔融后凝固了的熔融凝固部。
根据本发明的一技术方案的电极板的制造方法，成为形成于芯体的切断部的厚壁部不易从芯体脱离的结构。因此，能够提供一种抑制了正极板与负极板的短路的可靠性较高的二次电池。此外，本发明的一技术方案提供一种二次电池的制造方法，其中，该二次电池具备：通过上述方法制造的电极板和极性与所述电极板的极性不同的其他电极板。
发明的效果
根据本发明，能够提供可靠性较高的电极板和使用了该电极板的二次电池。
附图说明
图1是实施方式的二次电池的立体图。
图2是图1的沿着II－II线的剖视图。
图3的(a)是正极原板的俯视图。图3的(b)是形成极耳后的正极原板的俯视图。图3的(c)是最终正极原板的俯视图。图3的(d)是正极板的俯视图。
图4是图3的(d)的沿着IV－IV线的剖面的剖视图。
图5的(a)是负极原板的俯视图。图5的(b)是形成极耳后的负极原板的俯视图。图5的(c)是最终负极原板的俯视图。图5的(d)是负极板的俯视图。
图6是实施方式的卷绕电极体的俯视图。
图7是表示将正极极耳组连接于第2正极集电体，将负极极耳组连接于第2负极集电体的状态的图。
图8是表示安装第1正极集电体及第1负极集电体后的封口板的靠电极体侧的面的图。
图9是表示将第2正极集电体安装于第1正极集电体，将第2负极集电体安装于第1负极集电体后的封口板的靠电极体侧的面的图。
图10是变形例1的与图4相对应的剖视图。
图11是参考例的与图4相对应的剖视图。
具体实施方式
以下，说明作为实施方式的二次电池的方形二次电池20的结构。此外，本发明未限定于以下的实施方式。
如图1及图2所示那样，方形二次电池20具有电池壳体100，该电池壳体100包含具有开口的有底方筒状的方形外装体1和将方形外装体1的开口封闭的封口板2。方形外装体1及封口板2分别优选为金属制。在方形外装体1内，收纳有电解质及包含正极板和负极板的卷绕电极体3。
在卷绕电极体3的靠封口板2侧的端部设有包含多个正极极耳40的正极极耳组40A和包含多个负极极耳50的负极极耳组50A。正极极耳组40A借助第2正极集电体6b及第1正极集电体6a与正极端子7电连接。负极极耳组50A借助第2负极集电体8b及第1负极集电体8a与负极端子9电连接。第1正极集电体6a和第2正极集电体6b构成正极集电体6。此外，也可以使正极集电体6为一个部件。第1负极集电体8a和第2负极集电体8b构成负极集电体8。此外，也可以使负极集电体8为一个部件。
第1正极集电体6a、第2正极集电体6b以及正极端子7优选为金属制，更优选为铝制或铝合金制。在正极端子7与封口板2之间配置有树脂制的外部侧绝缘构件10。在第1正极集电体6a及第2正极集电体6b与封口板2之间配置有树脂制的内部侧绝缘构件11。
第1负极集电体8a、第2负极集电体8b以及负极端子9优选为金属制，更优选为铜或铜合金制。另外，负极端子9优选为具有由铝或铝合金形成的部分和由铜或铜合金形成的部分。在这种情况下，优选为使由铜或铜合金形成的部分与第1负极集电体8a连接，使由铝或铝合金形成的部分较封口板2向外部侧突出。在负极端子9和封口板2之间配置有树脂制的外部侧绝缘构件12。在第1负极集电体8a及第2负极集电体8b与封口板2之间配置有树脂制的内部侧绝缘构件13。
在卷绕电极体3和方形外装体1之间配置有由树脂制的绝缘片形成的电极体保持件14。电极体保持件14优选为，通过将树脂制的绝缘片弯折成形为袋状或箱状而成。在封口板2设有电解液注液孔15，电解液注液孔15由密封构件16密封。在封口板2处设有在电池壳体100内的压力达到预定值以上时断裂从而将电池壳体100内的气体向电池壳体100外排出的气体排出阀17。
接下来详细说明方形二次电池20的制造方法及各结构。
[正极板]
首先说明正极板的制造方法。
[正极活性物质层浆料的制作]
将作为正极活性物质的锂镍钴锰复合氧化物、作为粘合材料的聚偏氟乙烯(PVdF)、作为导电材料的碳材料以及作为分散介质的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)以锂镍钴锰复合氧化物：PVdF：碳材料的质量比为97.5：1：1.5的比例混炼来制作正极活性物质层浆料。
[正极保护层浆料的制作]
将氧化铝粉末、作为导电材料的碳材料、作为粘合材料的聚偏氟乙烯(PVdF)以及作为分散介质的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)以氧化铝粉末：碳材料：PVdF的质量比为83：3：14的比例混炼来制作保护层浆料。
[正极活性物质层及正极保护层的形成]
利用模具型涂料机(Die coater)将以上述的方法制作的正极活性物质层浆料及正极保护层浆料涂敷于作为正极芯体的铝箔或铝合金箔的两面。此时，正极活性物质层浆料涂敷于正极芯体的宽度方向的中央。另外，在涂敷正极活性物质层浆料的区域的宽度方向的两端涂敷正极保护层浆料。
对涂敷了正极活性物质层浆料及正极保护层浆料的正极芯体进行干燥，去除在正极活性物质层浆料及正极保护层浆料中含有的NMP。由此形成正极活性物质层及正极保护层。在这之后，使之经过一对压辊之间，由此压缩正极活性物质层来形成正极原板400。
图3的(a)是以上述的方法制作的正极原板400的俯视图。在带状的正极芯体4a的两面沿着正极芯体4a的长度方向形成有正极活性物质层4b。在正极芯体4a，在形成有正极活性物质层4b的区域的宽度方向的两端部形成有正极保护层4c。而且，在正极原板400的宽度方向的两端部沿着正极原板400的长度方向形成有正极芯体暴露部4d。此外，正极活性物质层4b的厚度优选为较正极保护层4c的厚度大。
图3的(b)是形成极耳后的正极原板401的俯视图。通过将正极原板400的正极芯体暴露部4d切断成预定形状来制作形成极耳后的正极原板401。对于正极原板400的切断，能够使用激光等能量射线的照射、模具或切割器等来进行。在形成极耳后的正极原板401，在形成极耳后的正极原板401的宽度方向的两端，沿着形成极耳后的正极原板401的长度方向形成有多个正极极耳40。此外，正极极耳40由正极芯体暴露部4d形成。如图3的(b)所示那样，能够在正极极耳40的根部以及形成极耳后的正极原板401的端部的形成于相邻的正极极耳40彼此之间的部分保留正极保护层4c地切断正极原板400。此外，正极保护层4c不是必须的结构，也能够省略。另外，也可以是，将形成有正极活性物质层4b的部分切断，不使正极保护层4c保留于形成极耳后的正极原板401的端边的形成于相邻的正极极耳40彼此之间的部分。此外，优选的是，通过能量射线的照射来切断正极原板400，形成正极极耳40。
在使用激光来切断正极原板400的情况下，激光的输出功率优选为100W～1500W，更优选为550W～1000W，进一步优选为600W～1000W。激光的扫描速度优选为100mm/s～5000mm/s。但是，并不限定于此。也可以使用连续振荡(CW)激光，也可以使用脉冲激光。
图3的(c)是最终正极原板402的俯视图。沿着形成极耳后的正极原板401的长度方向将形成极耳后的正极原板401在宽度方向的中央部处切断。由此，形成宽度方向的大小为正极板4的大小的最终正极原板402。即，最终正极原板402是在长度方向上按正极板4的长度切断之前的状态。
图3的(d)是正极板4的俯视图。通过将最终正极原板402切断为预定长度来形成正极板4。此外，为了进一步提升生产率，优选为在后述的卷绕电极体的制作工序中切断最终正极原板402。即，优选为一边将卷绕电极体卷绕，一边将成为卷绕结束端部的部分切断，或者在卷绕后，将成为卷绕结束端部的部分切断。此外，优选的是，在正极板4中，除形成有正极极耳40的第1端边4A以外的3个端边(沿正极板4的长度方向延伸的端边中的与第1端边4A相反的那侧的端边和沿正极板4的宽度方向延伸的两个端边)利用模具、切割器(裁切刀)等除能量射线的照射以外的方法进行切断。在正极板4中，能够防止在正极芯体4a的位于除形成有正极极耳40的第1端边4A以外的3个端边的端部形成厚壁部4x。
为了制成更高输出的二次电池，优选为在卷绕电极体3中，在正极板4的各层都设置正极极耳40。即，优选为正极板4的层叠数和正极极耳40的层叠数相同或大致相同。因而，如图3的(d)所示那样，在正极板4中存在正极极耳40彼此间隔开较近的距离(D1)配置的部分和正极极耳40彼此间隔开较远的距离(D2)配置的部分。而且，在卷绕电极体3中，直径自卷绕中心朝向卷绕外侧(外周侧)而变大。因此，在层叠了正极极耳40的情况下，为了使各正极极耳40的位置对齐，优选设定为距离D1及距离D2自正极板4的卷绕起始端部朝向卷绕结束端部去而分别逐渐变大。此外，对于后述的负极极耳50也相同。
图4是图3的(d)的沿着IV－IV线的剖视图，是正极板4中设有正极极耳40的第1端边4A附近的剖视图。如图4所示，在正极板4的第1端边4A附近，正极芯体4a具有未形成有正极活性物质层4b的活性物质层非形成区域。在活性物质层非形成区域中，在与正极活性物质层4b相邻的部分形成有正极保护层4c。
在正极芯体4a的端部形成有厚壁部4x，该厚壁部4x的厚度大于正极芯体4a中的在两面形成有正极活性物质层4b的部分的厚度T1。厚壁部4x的厚度最大的部分的厚度是T2。
厚壁部4x是通过如下方式形成的：通过激光等能量射线的照射而使正极芯体4a熔融，之后，熔融了的正极芯体4a发生凝固。
在此，将正极芯体4a中的未因能量射线的照射而熔融的部分称作非熔融部(第1区域)4y。另外，将正极芯体4a中的因能量射线的照射而熔融并在之后凝固了的部分称作熔融凝固部(第2区域)4z。
如图4所示，优选的是，第1区域4y从正极芯体4a中的在两面形成有正极活性物质层4b的区域延伸到厚壁部4x的内部。优选的是，第1区域4y位于厚壁部4x的内部，第2区域4z位于第1区域4y的外侧。
在图4所示的剖面中、即在沿着正极芯体4a的厚度方向的剖面且是相对于正极芯体4a的端边所延伸的方向垂直的剖面中，非熔融部(第1区域)4y的位于厚壁部4x的内部的部分的宽度W1相对于厚壁部4x的宽度W2的比例(W1/W2)优选为0.15以上。若为这样的结构，则非熔融部(第1区域)4y与熔融凝固部(第2区域)4z的分界600配置于厚壁部4x的内部，因而熔融凝固部(第2区域)4z不易自正极芯体4a脱落。W1/W2更优选为0.2以上，进一步优选为0.3以上。W1/W2优选为0.8以下，更优选为0.7以下。
在图4所示的剖面中，分界600的长度优选为正极芯体4a中的在两面形成有正极活性物质层4b的部分的厚度T1的1.5倍以上。若为这样的结构，则熔融凝固部(第2区域)4z更不易从正极芯体4a脱落。
在将正极芯体4a中的在两面形成有正极活性物质层4b的部分的厚度设为T1且将厚壁部4x中的、厚度最大的部分的厚度设为T2时，T2/T1的值优选为1.1～4.0，更优选为1.1～2.5。若为这样的结构，则厚壁部4x不易与相邻的隔膜相接触，因此，熔融凝固部(第2区域)4z更不易从正极芯体4a脱落。
在与图4相对应的剖面中，构成非熔融部(第1区域)4y的金属的晶粒的最大直径的平均值小于构成熔融凝固部(第2区域)4z的金属的晶粒的最大直径的平均值。
构成非熔融部4y的金属的晶粒的最大直径的平均值是通过在与图4相对应的剖面中对构成非熔融部4y的金属的多个晶粒进行观察而算出的。具体而言，对构成非熔融部4y的金属的各晶粒中直径最大的部分的直径分别进行测量，计算出它们的平均值，来作为晶粒的最大直径的平均值。
构成第2区域4z的金属的晶粒的最大直径的平均值是通过在与图4相对应的剖面中对构成第2区域4z的金属的多个晶粒进行观察而算出的。具体而言，对构成第2区域4z的金属的各晶粒中直径最大的部分的直径分别进行测量，计算出它们的平均值，来作为晶粒的最大直径的平均值。
构成非熔融部(第1区域)4y的金属的晶粒的最大直径的平均值例如能够为2μm～20μm。构成熔融凝固部(第2区域)4z的金属的晶粒的最大直径的平均值例如能够为5μm～30μm。但是，并不限定于此。
[负极板]
接下来说明负极板的制造方法。
[负极活性物质层浆料的制作]
将作为负极活性物质的石墨、作为粘合材料的丁苯橡胶(SBR)及羧甲基纤维素(CMC)以及作为分散介质的水以石墨：SBR：CMC的质量比为98：1：1的比例混炼来制作负极活性物质层浆料。
[负极活性物质层的形成]
利用模具型涂料机将以上述的方法制作的负极活性物质层浆料涂敷于作为负极芯体的厚度8μm的铜箔的两面。
对涂敷了负极活性物质层浆料的负极芯体进行干燥，去除在负极活性物质层浆料中含有的水。由此形成负极活性物质层。在这之后，使之经过一对压辊之间，由此压缩负极活性物质层来形成负极原板500。
图5的(a)是以上述的方法制作的负极原板500的俯视图。在带状的负极芯体5a的两面沿着负极芯体5a的长度方向形成有负极活性物质层5b。而且，在负极原板500的宽度方向的两端部沿着负极原板500的长度方向形成有负极芯体暴露部5c。
图5的(b)是形成极耳后的负极原板501的俯视图。通过将形成极耳后的负极原板501的负极芯体暴露部5c切断成预定形状来制作形成极耳后的负极原板501。负极原板500的切断能够利用激光等能量射线的照射、模具或切割器等来进行。在形成极耳后的负极原板501中，在形成极耳后的负极原板501的宽度方向的两端，沿着形成极耳后的负极原板501的长度方向形成有多个负极极耳50。此外，负极极耳50由负极芯体暴露部5c形成。此外，优选为利用能量射线的照射来切断负极原板500，从而形成负极极耳50。
图5的(c)是最终负极原板502的俯视图。沿着形成极耳后的负极原板501的长度方向将形成极耳后的负极原板501在宽度方向的中央部处切断。由此，形成宽度方向的大小为负极板5的大小的最终负极原板502。即，最终负极原板502是在长度方向上按负极板5的长度切断之前的状态。
图5的(d)是负极板5的俯视图。通过将最终负极原板502切断为预定长度来形成负极板5。此外，为了进一步提升生产率，优选为在后述的卷绕电极体的制作工序中切断最终负极原板502。即，优选为一边将卷绕电极体卷绕，一边将成为卷绕结束端部的部分切断，或者在卷绕后，将成为卷绕结束端部的部分切断。
[卷绕电极体的制作]
将以上述的方法制作的正极板4以及负极板5隔着聚烯烃制的带状的隔膜70卷绕来制造扁平状的卷绕电极体3。此外，优选为如上述，将最终正极原板402的一端和最终负极原板502的一端向卷绕机供给，在卷绕中或卷绕后，在预定位置处切断最终正极原板402和最终负极原板502。
图6是卷绕电极体3的俯视图。在卷绕电极体3中，在卷绕轴线的延伸方向的一个端部设有包含多个正极极耳40的正极极耳组40A和包含多个负极极耳50的负极极耳组50A。
在卷绕电极体3中，正极板4的层叠数为N1(层)时，层叠的正极极耳40的个数优选为0.8×N1以上，更优选为0.9×N1以上。
在卷绕电极体3中，负极板5的层叠数为N2(层)时，层叠的负极极耳50的个数优选为0.8×N2以上，更优选为0.9×N2以上。
[集电体和极耳的连接]
如图7所示那样，将两个卷绕电极体3的正极极耳组40A与第2正极集电体6b连接，并且将两个卷绕电极体3的负极极耳组50A与第2负极集电体8b连接。正极极耳组40A与第2正极集电体6b接合从而形成接合部60。负极极耳组50A与第2负极集电体8b接合从而形成接合部61。作为接合方法，能够使用超声波焊接(超声波接合)、电阻焊接、激光焊接等。
在第2正极集电体6b形成有薄壁部6c，薄壁部6c内形成有集电体开口6d。在该薄壁部6c，第2正极集电体6b与第1正极集电体6a接合。第2正极集电体6b在与封口板2的电解液注液孔15相对的位置形成有集电体通孔6e。在第2负极集电体8b形成有薄壁部8c，薄壁部8c内形成有集电体开口8d。在该薄壁部8c，第2负极集电体8b与第1负极集电体8a接合。
[向封口板安装各部件]
图8是表示安装了各部件的封口板2的电池内部侧的面的图。向封口板2安装各部件通过如下那样进行。
在封口板2的正极端子插入孔2a的周围的电池外面侧配置外部侧绝缘构件10。在封口板2的正极端子插入孔2a的周围的电池内面侧配置内部侧绝缘构件11及第1正极集电体6a。之后，将正极端子7自电池外部侧向外部侧绝缘构件10的通孔、封口板2的正极端子插入孔2a、内部侧绝缘构件11的通孔以及第1正极集电体6a的通孔插入，并将正极端子7的顶端铆接于第1正极集电体6a上。由此，正极端子7及第1正极集电体6a固定于封口板2。此外，优选为对正极端子7的被铆接的部分与第1正极集电体6a进行焊接。
在封口板2的负极端子插入孔2b的周围的电池外面侧配置外部侧绝缘构件12。在封口板2的负极端子插入孔2b的周围的电池内面侧配置内部侧绝缘构件13及第1负极集电体8a。之后，将负极端子9自电池外部侧向外部侧绝缘构件12的通孔、封口板2的负极端子插入孔2b、内部侧绝缘构件13的通孔以及第1负极集电体8a的通孔插入，并将负极端子9的顶端铆接于第1负极集电体8a上。由此，将负极端子9及第1负极集电体8a固定于封口板2。此外，优选为对负极端子9的被铆接的部分与第1负极集电体8a进行焊接。
在内部侧绝缘构件11的与设于封口板2的电解液注液孔15相对的部分设有注液开口11a。另外，在注液开口11a的边缘部设有筒状部11b。
[第1集电体和第2集电体的连接]
图9是表示将第2正极集电体6b安装于第1正极集电体6a，将第2负极集电体8b安装于第1负极集电体8a后的封口板2的电池内部侧的面的图。
将连接有正极极耳组40A的第2正极集电体6b以其一部分与第1正极集电体6a重叠的方式配置于内部侧绝缘构件11上。之后，对薄壁部6c进行激光照射，使第2正极集电体6b与第1正极集电体6a接合。由此形成接合部62。另外，将连接有负极极耳组50A的第2负极集电体8b以其一部分与第1负极集电体8a重叠的方式配置于内部侧绝缘构件13上。之后，对薄壁部8c进行激光照射，使第2负极集电体8b与第1负极集电体8a接合。由此形成接合部63。
[二次电池的制作]
以使图9中的一个卷绕电极体3的上表面与另一个卷绕电极体3的上表面直接或隔着其他的构件相接触的方式使两个正极极耳组40A及两个负极极耳组50A弯曲。由此，将两个卷绕电极体3集成为一个。然后，将两个卷绕电极体3配置于成形为箱状或袋状的由绝缘片形成的电极体保持件14内。
一个正极极耳组40A和另一个正极极耳组40A成为分别向不同的方向弯曲的状态。另外，一个负极极耳组50A和另一个负极极耳组50A成为分别向不同的方向弯曲的状态。
将由电极体保持件14包围的两个卷绕电极体3插入方形外装体1。之后，将封口板2与方形外装体1焊接，利用封口板2将方形外装体1的开口封闭。之后，经由设于封口板2的电解液注液孔15向方形外装体1内注入电解液。在这之后，利用抽芯铆钉等密封构件16来密封电解液注液孔15。由此完成方形二次电池20。
利用以下的方法制作了样品1～样品7的正极板。
[样品1]
使用由日本工业标准JIS 3003铝材(A3003)形成的厚度15μm的铝合金箔作为正极芯体，利用上述方法制作了正极原板。
然后，利用连续振荡型激光来切断该正极原板，制作了形成极耳后的正极原板。此外，激光的条件如下：输出功率为600W，扫描速度为4000mm/s，光斑直径为19.3μm。
之后，使用切割器将形成极耳后的正极原板切断为预定尺寸，形成样品1的正极板。
[样品2]
使用由日本工业标准JIS 3003铝材(A3003)形成的厚度15μm的铝合金箔作为正极芯体，利用上述方法制作了正极原板。
然后，利用连续振荡型激光来切断该正极原板，制作了形成极耳后的正极原板。此外，激光的条件如下：输出功率为900W，扫描速度为4000mm/s，光斑直径为19.3μm。
之后，使用切割器将形成极耳后的正极原板切断为预定尺寸，形成样品2的正极板。
[样品3]
使用由日本工业标准JIS 1085铝材(A1085)形成的厚度15μm的铝合金箔作为正极芯体，利用上述方法制作了正极原板。
然后，利用连续振荡型激光来切断该正极原板，制作了形成极耳后的正极原板。此外，激光的条件如下：输出功率为600W，扫描速度为4000mm/s，光斑直径为19.3μm。
之后，使用切割器将形成极耳后的正极原板切断为预定尺寸，形成样品3的正极板。
[样品4]
使用由日本工业标准JIS 1085铝材(A1085)形成的厚度15μm的铝合金箔作为正极芯体，利用上述方法制作了正极原板。
然后，利用连续振荡型激光来切断该正极原板，制作了形成极耳后的正极原板。此外，激光的条件如下：输出功率为900W，扫描速度为4000mm/s，光斑直径为19.3μm。
之后，使用切割器将形成极耳后的正极原板切断为预定尺寸，形成样品4的正极板。
[样品5]
使用由日本工业标准JIS 3003铝材(A3003)形成的厚度15μm的铝合金箔作为正极芯体，利用上述方法制作了正极原板。
然后，利用连续振荡型激光来切断该正极原板，制作了形成极耳后的正极原板。此外，激光的条件如下：输出功率为900W，扫描速度为4000mm/s，光斑直径为30.2μm。
之后，使用切割器将形成极耳后的正极原板切断为预定尺寸，形成样品5的正极板。
[样品6]
使用由日本工业标准JIS 3003铝材(A3003)形成的厚度15μm的铝合金箔作为正极芯体，利用上述方法制作了正极原板。
然后，利用连续振荡型激光来切断该正极原板，制作了形成极耳后的正极原板。此外，激光的条件如下：输出功率为900W，扫描速度为2000mm/s，光斑直径为30.2μm。
之后，使用切割器将形成极耳后的正极原板切断为预定尺寸，形成样品6的正极板。
[样品7]
使用由日本工业标准JIS 3003铝材(A3003)形成的厚度20μm的铝合金箔作为正极芯体，利用上述方法制作了正极原板。
然后，利用连续振荡型激光来切断该正极原板，制作了形成极耳后的正极原板。此外，激光的条件如下：输出功率为900W，扫描速度为4000mm/s，光斑直径为30.2μm。
之后，使用切割器将形成极耳后的正极原板切断为预定尺寸，形成样品7的正极板。
关于样品1～样品7的正极板，观察与图4相对应的剖面，测量了第1区域4y的位于厚壁部4x内的部分的宽度W1(μm)和厚壁部4x的宽度W2(μm)。将各样品的正极芯体的材质、芯体的厚度、切断条件和W1/W2的值示于表1。
[表1]
Figure BDA0003213278780000161
如表1所示，可知，能够根据正极芯体的材质、正极芯体的厚度、切断条件(激光条件)来使W1/W2的值变化。能够认为，通过将在切断时正极芯体的发生熔融的部分抑制为所需最小限度，能够增大W1/W2的值。
此外，能够认为，比起使用样品3和样品4那样的纯铝箔作为正极芯体，通过使用含有Mn的铝合金箔作为正极芯体，从而正极芯体不易熔融，易于增大W1/W2的值。此外，在构成正极芯体的铝合金箔中含有的Mn的量优选为0.5质量％～2质量％。
[变形例1]
图10是变形例1的正极板的与图4相对应的剖视图。在铝制或铝合金制的正极芯体104a的两面形成有正极活性物质层4b。另外，在正极芯体104a的两面的位于正极活性物质层4b的端部附近的部位，形成有正极保护层4c。在正极芯体104a的作为切断部的端部，形成有厚壁部104x。切断时未熔融的非熔融部(第1区域)104y从正极芯体104a中的在两面形成有正极活性物质层4b的部分延伸到厚壁部104x的内部。在厚壁部104x且是非熔融部(第1区域)104y的外侧，形成有熔融凝固部(第2区域)104z。熔融凝固部(第2区域)104z是因能量射线的照射而正极芯体104a熔融并在之后凝固而成的部分。在厚壁部104x的内部，形成有非熔融部104y与熔融凝固部104z的分界800。
在沿着正极芯体104a的厚度方向的剖面且是相对于切断部所延伸的方向垂直的剖面中，厚壁部104x具有扁平形状。厚壁部104x的宽度W3大于厚壁部104x中的厚度最大的部分的厚度T3。在厚壁部104x的上表面形成有平坦部104e。在厚壁部104x的下表面形成有平坦部104f。
能够认为，在利用能量射线的照射来切断正极芯体之际，正极芯体的发生熔融的部分越大，在正极芯体的切断部形成的厚壁部的剖面形状越接近球状。在上述样品1和样品2的正极板的情况下，正极芯体的熔融被抑制为所需最小限度，如变形例1那样，厚壁部的剖面形状成为扁平形状。
若厚壁部的剖面形状为扁平形状，则与厚壁部的剖面形状为球状的情况相比，厚壁部不易与相邻的隔膜接触，因此能够更有效地抑制厚壁部从正极芯体脱离。
《其他》
在上述实施方式中，示出了使用铝制或铝合金制的芯体作为正极芯体的例子，但也可以使用铝制或铝合金制的芯体作为负极芯体。另外，芯体只要为金属制即可，也可以是铜制或铜合金制。
在上述实施方式中，示出在正极板设置保护层的例子，但保护层不是必须的结构。也可以不设置保护层。
在上述实施方式中，示出在电池壳体内配置两个卷绕电极体的例子，但卷绕电极体既可以为一个，也可以为三个以上。另外，电极体也可以是层叠型的电极体。
在上述的实施方式中，示出了正极集电体及负极集电体分别由两个部件构成的例子，但是也可以是，正极集电体及负极集电体分别由一个部件构成。在正极集电体和负极集电体分别为一个部件的情况下，优选为，分别在正极集电体和负极集电体连接正极极耳组和负极极耳组后，分别将正极集电体和负极集电体与安装于封口板的正极端子和负极端子连接。
关于正极板、负极板、隔膜以及电解质等，能够使用公知的材料。
附图标记说明
20、方形二次电池；1、方形外装体；2、封口板；2a、正极端子插入孔；2b、负极端子插入孔；100、电池壳体；3、卷绕电极体；4、正极板；4A、第1端边；4a、正极芯体；4b、正极活性物质层；4c、正极保护层；4d、正极芯体暴露部；4x、厚壁部；4y、非熔融部(第1区域)；4z、熔融凝固部(第2区域)；600、分界；40、正极极耳；40A、正极极耳组；400、正极原板；401、形成极耳后的正极原板；402、最终正极原板；5、负极板；5a、负极芯体；5b、负极活性物质层；5c、负极芯体暴露部；50、负极极耳；50A、负极极耳组；500、负极原板；501、形成极耳后的负极原板；502、最终负极原板；6、正极集电体；6a、第1正极集电体；6b、第2正极集电体；6c、薄壁部；6d、集电体开口；6e、集电体通孔；7、正极端子；8、负极集电体；8a、第1负极集电体；8b、第2负极集电体；8c、薄壁部；8d、集电体开口；9、负极端子；10、外部侧绝缘构件；11、内部侧绝缘构件；11a、注液开口；11b、筒状部；12、外部侧绝缘构件；13、内部侧绝缘构件；14、电极体保持件；15、电解液注液孔；16、密封构件；17、气体排出阀；60、61、62、63、接合部；104a、正极芯体；104e、104f、平坦部；104x、厚壁部；104y、非熔融部(第1区域)；104z、熔融凝固部(第2区域)；800、分界；204a、芯体；204x、厚壁部；204y、非熔融部(第1区域)；204z、熔融凝固部(第2区域)；900、分界。

Claims (10)

1.一种电极板，其具有金属制的芯体和形成在所述芯体上的活性物质层，其中，
所述芯体在所述芯体的端边具有厚壁部，该厚壁部具有比所述芯体中的在两面形成有所述活性物质层的部分的厚度大的厚度，
所述芯体具有：
第1区域，其从所述芯体中的在两面形成有所述活性物质层的部分延伸到所述厚壁部内；以及
第2区域，其位于所述厚壁部且是位于所述第1区域的外侧，
构成所述第1区域的金属的晶粒的最大直径的平均值小于构成所述第2区域的金属的晶粒的最大直径的平均值，
在沿着所述芯体的厚度方向的剖面且是相对于所述端边所延伸的方向垂直的剖面中，所述第1区域的位于所述厚壁部的内部的部分的宽度W1相对于所述厚壁部的宽度W2的比例、即W1/W2为0.15以上。
2.根据权利要求1所述的电极板，其中，
在沿着所述芯体的厚度方向的剖面且是相对于所述端边所延伸的方向垂直的剖面中，所述第1区域与所述第2区域的分界的长度为所述芯体中的在两面形成有所述活性物质层的部分的厚度的1.5倍以上。
3.根据权利要求1或2所述的电极板，其中，
所述芯体为铝制或铝合金制。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电极板，其中，
在沿着所述芯体的厚度方向的剖面且是相对于所述端边所延伸的方向垂直的剖面中，所述厚壁部的宽度大于所述厚壁部的最大厚度。
5.一种二次电池，其中，
该二次电池具备权利要求1至4中任一项所述的电极板和极性与所述电极板的极性不同的其他电极板。
6.一种电极板的制造方法，该电极板具有金属制的芯体和形成在所述芯体上的活性物质层，其中，
该电极板的制造方法具有：
活性物质层形成工序，在该活性物质层形成工序中，在所述芯体上形成所述活性物质层；以及
激光切断工序，在该激光切断工序中，对所述芯体进行激光切断，
在所述激光切断工序之后，所述芯体在所述芯体的切断部具有厚壁部，该厚壁部具有比所述芯体中的在两面形成有所述活性物质层的部分的厚度大的厚度，
所述芯体具有：
第1区域，其从所述芯体中的在两面形成有所述活性物质层的部分延伸到所述厚壁部内；以及
第2区域，其位于所述厚壁部且是位于所述第1区域的外侧，
在沿着所述芯体的厚度方向的剖面且是相对于所述切断部所延伸的方向垂直的剖面中，所述第1区域的位于所述厚壁部的内部的部分的宽度W1相对于所述厚壁部的宽度W2的比例、即W1/W2为0.15以上，
所述第1区域是在所述激光切断工序中未熔融的非熔融部，
所述第2区域是在所述激光切断工序中发生熔融后凝固了的熔融凝固部。
7.根据权利要求6所述的电极板的制造方法，其中，
所述激光切断工序之后，在沿着所述芯体的厚度方向的剖面且是相对于所述切断部所延伸的方向垂直的剖面中，所述第1区域与所述第2区域的分界的长度为所述芯体中的在两面形成有所述活性物质层的部分的厚度的1.5倍以上。
8.根据权利要求6或7所述的电极板的制造方法，其中，
所述芯体为铝制或铝合金制。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的电极板的制造方法，其中，
在沿着所述芯体的厚度方向的剖面且是相对于所述切断部所延伸的方向垂直的剖面中，所述厚壁部的宽度大于所述厚壁部的最大厚度。
10.一种二次电池的制造方法，其中，
该二次电池具备：
通过权利要求6至9中任一项所述的制造方法制造的电极板和极性与所述电极板的极性不同的其他电极板。
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