JP2000323120A - 電気エネルギー蓄積デバイス及びその製造方法 - Google Patents

電気エネルギー蓄積デバイス及びその製造方法

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JP2000323120A
JP2000323120A JP11133985A JP13398599A JP2000323120A JP 2000323120 A JP2000323120 A JP 2000323120A JP 11133985 A JP11133985 A JP 11133985A JP 13398599 A JP13398599 A JP 13398599A JP 2000323120 A JP2000323120 A JP 2000323120A
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negative electrode
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positive electrode
energy storage
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Takuji Ono
卓爾 大野
Kazuo Terashi
和生 寺司
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electronic Components Co Ltd
Sanyo Electric Co Ltd
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    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正極21と負極23の間にセパレータ22を介在さ
せてなる巻き取り電極体2が収容され、該電極体が発生
する電力を正極端子部及び負極端子部から外部へ取り出
すことが可能なリチウムイオン二次電池などの電気エネ
ルギー蓄積デバイスにおいて、従来よりも集電効率を改
善する。 【解決手段】 本発明に係る電気エネルギー蓄積デバイ
スにおいて、正極21及び負極23はそれぞれ、帯状芯体の
表面に活物質を塗布して構成され、巻き取り電極体2の
両端部の内、一方の端部には、正極21の端縁が突出する
と共に、他方の端部には、負極23の端縁が突出し、電極
体2の各端部には、前記電極端縁に噛合するコイル部材
6が設置され、該コイル部材6は電極端縁に溶接されて
融着部が形成されており、電極体2の両端部に形成され
た融着部が前記正極端子部及び負極端子部にそれぞれ連
結されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガソリン自動車の
イグナイタ用の電源や、ハイブリッド自動車や電気自動
車の回生制動エネルギーを蓄電するための蓄電器等とし
て用いられる、電気二重層コンデンサー、リチウムイオ
ン二次電池などの電気エネルギー蓄積デバイスの構造、
並びに製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のリチウムイオン二次電池は、例え
ば図9に示す様に、負極缶(1)の内部に巻き取り電極体
(2)を収容して、負極缶(1)の開口部に封口板(11)を固
定したものであって、負極缶(1)と封口板(11)の間には
絶縁部材(12)が介在している。又、封口板(11)には、安
全弁(14)を内蔵した正極端子(13)が取り付けられてい
る。これによって、巻き取り電極体(2)が発生する電力
を正極端子(13)と負極缶(1)から外部へ取り出すことが
出来る。
【0003】巻き取り電極体(2)は、それぞれ帯状の正
極(21)、セパレータ(22)、及び負極(23)から構成され
る。正極(21)は、アルミニウム箔からなる芯体の表面に
正極活物質(24)を塗布して構成され、負極(23)は、銅箔
からなる芯体の表面に負極活物質(26)を塗布して構成さ
れている。正極(21)及び負極(23)はそれぞれセパレータ
(22)上に幅方向へずらして重ね合わされて、渦巻き状に
巻き取られている。これによって、巻き取り電極体(2)
の軸方向の両端部の内、一方の端部では、セパレータ(2
2)の端縁よりも外方へ正極(21)の端縁が突出すると共
に、他方の端部では、セパレータ(22)の端縁よりも外方
へ負極(23)の端縁が突出している。
【0004】又、巻き取り電極体(2)の両端部にはそれ
ぞれ集電部材(3)が設置されている。 集電部材(3)
は、巻き取り電極体(2)の端面に接合された平板部(33)
と、該平板部(33)の表面に突設されたタブ部(32)とを具
え、正極側の集電部材(3)のタブ部(32)の先端部が、封
口板(11)の内面に溶接され、負極側の集電部材(3)のタ
ブ部(32)の先端部が、負極缶(1)の底面に溶接されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、リチウムイ
オン二次電池において、大電流での充放電を可能とする
ためには、巻き取り電極体(2)から正極端子部及び負極
端子部へ至る電流経路の電気抵抗を出来るだけ低減させ
て、集電効率を上げる必要がある。しかしながら、図9
に示す従来のリチウムイオン二次電池においては、巻き
取り電極体(2)の端縁を集電部材(3)の平板部(33)に当
接させた構造となっているため、巻き取り電極体(2)と
集電部材(3)の間の接触面積が小さく、これによって接
触抵抗が大きくなり、集電効率が低下する問題があっ
た。
【0006】そこで本発明の目的は、リチウムイオン二
次電池などの電気エネルギー蓄積デバイスにおいて、従
来よりも集電効率を改善することである。
【0007】
【課題を解決する為の手段】本発明に係る電気エネルギ
ー蓄積デバイスにおいては、密閉容器内に、それぞれ帯
状の正極(21)と負極(23)の間にセパレータ(22)を介在さ
せてなる電極体(2)が収容され、該電極体が発生する電
力を正極端子部及び負極端子部から外部へ取り出すこと
が可能である。正極(21)及び負極(23)はそれぞれ、帯状
芯体の表面に活物質を塗布して構成され、電極体(2)の
両端部の内、少なくとも一方の端部には、正極(21)又は
負極(23)の端縁が突出している。電極体(2)の該端部に
は、前記電極端縁に噛合する複数の凹部を有する融着部
材が設置され、該融着部材は電極端縁に溶接されて融着
部(5)が形成されており、電極体(2)の該端部に形成さ
れた融着部(5)が前記正極端子部又は負極端子部に連結
されている。
【0008】上記本発明の電気エネルギー蓄積デバイス
においては、電極体(2)の少なくとも一方の端部に、電
極端縁に噛合する複数の凹部を有する融着部材が設置さ
れて、該融着部材は電極端縁に溶接されて融着部(5)が
形成されているので、該融着部(5)を例えば集電部材を
介して正極端子部又は負極端子部に連結する際、融着部
(5)と集電部材の間の接触面積は充分に大きく、従っ
て、電極体(2)から正極端子部又は負極端子部に至る電
流経路の電気抵抗は小さくなって、高い集電効率が得ら
れる。
【0009】又、本発明に係る電気エネルギー蓄積デバ
イスの製造方法は、上記本発明の電気エネルギー蓄積デ
バイスを製造する方法であって、帯状芯体の表面に活物
質を塗布して、正極(21)及び負極(23)を作製する工程
と、少なくとも一方の端部に正極(21)又は負極(23)の端
縁が突出する様に、セパレータ(22)を間に挟んで正極(2
1)と負極(23)を重ね合わせ、電極体(2)を作製する工程
と、電極体(2)の該端部に、前記電極端縁に噛合すべき
複数の凹部を有する融着部材を設置し、該融着部材を電
極端縁に溶接して、融着部(5)を形成する工程と、電極
体(2)の該端部に形成された融着部(5)を、密閉容器に
取り付けられた正極端子部又は負極端子部に連結する工
程とを有している。尚、電極体(2)の両端部に融着部
(5)を形成する場合、本発明に係る電気エネルギー蓄積
デバイスの製造方法は、帯状芯体の表面に活物質を塗布
して、正極(21)及び負極(23)を作製する工程と、一方の
端部には、正極(21)の端縁が突出すると共に、他方の端
部には、負極(23)の端縁が突出する様に、セパレータ(2
2)を間に挟んで正極(21)と負極(23)を重ね合わせ、電極
体(2)を作製する工程と、電極体(2)の各端部に、前記
電極端縁に噛合すべき複数の凹部を有する融着部材を設
置し、該融着部材を電極端縁に溶接して、融着部(5)を
形成する工程と、電極体(2)の両端部に形成された融着
部(5)を、密閉容器に取り付けられた正極端子部及び負
極端子部にそれぞれ連結する工程とを有している。
【0010】上記本発明の電気エネルギー蓄積デバイス
の製造方法においては、電極体(2)の少なくとも一方の
端部に、前記電極端縁に噛合すべき複数の凹部を有する
融着部材を設置し、該融着部材を電極端縁に溶接するの
で、正極や負極を構成する帯状芯体が薄いものであって
も、電極体(2)の電極端縁と融着部材とは互いに噛み合
った状態で融着し、帯状芯体が溶融によって破れる等の
溶接不良は発生しない。従って、電極体(2)の端部に
は、電極と一体の融着部(5)が形成されることになる。
そして、その後、電極体(2)の端部に形成された融着部
(5)が、例えば集電部材を介して、密閉容器に取り付け
られた正極端子部又は負極端子部に連結されるので、融
着部(5)と集電部材とは、互いに充分に大きな接触面積
で接合されることになる。
【0011】具体的構成において、融着部材は、複数の
溝が凹設された櫛形、若しくはコイル形に形成すること
が可能であって、コイル形の融着部材の場合、更にコイ
ル状本体の中央部に棒材を貫通させる構成を採用するこ
とによって、大きなパワーによる溶接時にも陥没のない
融着部(5)を形成することが出来る。
【0012】
【発明の効果】本発明に係る電気エネルギー蓄積デバイ
ス及びその製造方法によれば、従来よりも集電効率が向
上する。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明をリチウムイオン二
次電池に実施した形態につき、図面に沿って具体的に説
明する。本発明に係るリチウムイオン二次電池は図1に
示す如く、負極缶(1)の内部に巻き取り電極体(2)を収
容して、負極缶(1)の開口部に封口板(11)を固定したも
のであって、負極缶(1)と封口板(11)の間には絶縁部材
(12)が介在している。又、封口板(11)には、安全弁(14)
を内蔵した正極端子(13)が取り付けられている。これに
よって、巻き取り電極体(2)が発生する電力を正極端子
(13)と負極缶(1)から外部へ取り出すことが出来る。
【0014】巻き取り電極体(2)は、図2に示す様に、
それぞれ帯状の正極(21)、セパレータ(22)及び負極(23)
からなり、正極(21)及び負極(23)はそれぞれセパレータ
(22)上に幅方向へずらして重ね合わされ、渦巻き状に巻
き取られている。正極(21)は、アルミニウム箔からなる
芯体の表面に正極活物質(24)を塗布して構成され、電極
長手方向に伸びる一方の端縁に沿って、正極活物質の塗
布されていない非塗工部(25)が形成されている。負極(2
3)は、銅箔からなる芯体の表面に負極活物質(26)を塗布
して構成され、電極長手方向に伸びる他方の端縁に沿っ
て、負極活物質の塗布されていない非塗工部(27)が形成
されている。
【0015】これによって、巻き取り電極体(2)の軸方
向の両端部の内、一方の端部では、渦巻き状に巻き取ら
れた正極(21)の端縁(非塗工部(25))が、セパレータ(22)
の端縁よりも外方へ突出すると共に、他方の端部では、
渦巻き状で巻き取られた負極(23)の端縁(非塗工部(27))
が、セパレータ(22)の端縁よりも外方へ突出することに
なる(図3参照)。例えば、各電極の活物質塗工部(24)(2
6)の幅Aは数十mm、非塗工部(25)(27)の幅Bは数m
m、セパレータ(22)からの突出距離Sは1〜3mm程度
に形成することが出来る。
【0016】図1に示す如く、巻き取り電極体(2)の両
端部にはそれぞれ、後述の融着部材を溶接してなる融着
部(5)が形成されている。正極側の融着部(5)は、巻き
取り電極体(2)の正極(21)の端縁と連結され、負極側の
融着部(5)は、巻き取り電極体(2)の負極(23)の端縁と
連結されている。そして、各融着部(5)の表面に、集電
部材(4)が設置されている。集電部材(4)は、巻き取り
電極体(2)の端面に沿って拡がる平板部(43)と、平板部
(43)の表面に突設されたタブ部(42)とを具えており、平
板部(43)の裏面が融着部(5)の表面に接合されている。
又、正極側の集電部材(4)のタブ部(42)の先端部は、封
口板(11)の裏面に接合されると共に、負極側の集電部材
(4)のタブ部(42)の先端部は、負極缶(1)の底面に接合
されている。尚、正極(21)に接合された集電部材(4)は
アルミニウム製であり、負極(23)に接合された集電部材
(4)は銅製である。
【0017】上記リチウムイオン二次電池においては、
巻き取り電極体(2)の両端部にそれぞれ、電極端縁と一
体の融着部(5)が形成されているので、該融着部(5)と
集電部材(4)の間の接触面積は充分に大きく、接触抵抗
が十分に低減されるので、高い集電効率が得られる。
【0018】次に、上記リチウムイオン二次電池の製造
方法について説明する。従来と同様にして図2に示す巻
き取り電極体(2)を作製した後、図3に示す如く、巻き
取り電極体(2)の端部に突出した渦巻き状の正極(21)端
縁(非塗工部(25))にはアルミニウム製のコイル部材(6)
を噛合せしめ、渦巻き状の負極(23)端縁(非塗工部(27))
には銅製のコイル部材(6)を噛合せしめる。ここで、コ
イル部材(6)は、図7に示す如く巻き取り電極体(2)の
端面に複数本を放射状に配置する。
【0019】その後、各コイル部材(6)の設置部に対し
て、YAGレーザ等を用いたレーザ溶接を施し、コイル
部材(6)を巻き取り電極体(2)の電極端縁に溶接する。
これによって、コイル部材(6)の略全体が溶融して、図
1に示す如く電極端縁に融着される。この際、コイル部
材(6)は電極端縁と深く噛合した状態で電極端縁に融着
されるので、正極や負極を構成する芯体が薄いものであ
っても、芯体が溶融によって破れる等の溶接不良は発生
しない。この結果、巻き取り電極体(2)の各端面には、
各電極と一体に繋がった複数の融着部(5)が放射状に形
成されることになる。
【0020】次に、融着部(5)が形成された巻き取り電
極体(2)の両端面にそれぞれ集電部材(4)の平板部(43)
を抵抗溶接などによって接合した後、該巻き取り電極体
(2)を負極缶(1)の内部に収容し、負極側の集電部材
(4)のタブ部(42)を負極缶(1)の底面に抵抗溶接などに
よって接合する。又、正極側の集電部材(4)のタブ部(4
2)は封口板(11)に抵抗溶接などによって接合し、負極缶
(1)の内部に電解液を注入した後、封口板(11)を負極缶
(1)にかしめ固定する。これによって、図1に示すリチ
ウムイオン二次電池が完成する。
【0021】尚、図4に示す如く、巻き取り電極体(2)
に噛合するコイル部材(6)の中央部に、コイル部材(6)
と同一材料からなる棒材(61)を貫通させた状態で、レー
ザ溶接を施して、融着部(5)を形成する工程を採用すれ
ば、大きなパワーでレーザ溶接を施したとしても、陥没
のない融着部(5)を得ることが出来る。
【0022】又、コイル部材(6)に代えて、図5に示す
如く、複数の溝(71)が一定ピッチで凹設された櫛形部材
(7)を採用することも可能であって、図6に示す如く、
巻き取り電極体(2)の端部に突出する渦巻き状の電極端
縁に対して櫛形部材(7)を噛合せしめ、該櫛形部材(7)
に対してレーザ溶接を施す。これによって、図1に示す
融着部(5)が形成されることになる。
【0023】更に又、巻き取り電極体(2)に代えて、図
8に示す如く、セパレータを間に挟んで正極と負極を交
互に積層してなる積層電極体(20)を採用することも可能
であって、この場合、コイル部材(6)や櫛形部材(7)は
一定間隔をおいて互いに平行に設置した後、レーザ溶接
によって複数の融着部(5)を形成する。
【0024】上記リチウムイオン二次電池の組立工程に
よれば、巻き取り電極体(2)の両端面に形成された融着
部(5)が、集電部材(4)を介して、負極缶(1)及び封口
板(11)に連結されるので、融着部(5)と集電部材(4)の
間に充分に大きな接触面積が確保され、これによって接
触抵抗が低減することになる。この結果、高い集電効率
が達成される。
【0025】尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に
限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の
変形が可能である。例えば、巻き取り電極体(2)の融着
部(5)を負極缶(1)及び封口板(11)に連結する構造は、
図1に示す集電部材(4)を用いたものに限らず、例え
ば、コイル部材(6)や櫛形部材(7)の端部に突片を一体
に成形して、該突片の先端部を負極缶(1)や封口板(11)
に溶接する構造を採用することも可能である。又、上記
実施の形態では、巻き取り電極体(2)の両端部に融着部
(5)を形成しているが、何れか一方の端部にのみ融着部
(5)を形成し、他方の端部には、従来と同様の周知の集
電構造を採用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るリチウムイオン二次電池の断面図
である。
【図2】巻き取り電極体の一部展開斜視図である。
【図3】巻き取り電極体の端部にコイル部材を噛合せし
めた状態の断面図である。
【図4】コイル部材の中央部に棒材を貫通させた状態の
断面図である。
【図5】櫛形部材の斜視図である。
【図6】巻き取り電極体の端部に櫛形部材を噛合せしめ
た状態の断面図である。
【図7】巻き取り電極体の端面にコイル部材若しくは櫛
形部材を設置した状態の平面図である。
【図8】積層電極体の端面にコイル部材若しくは櫛形部
材を設置した状態の平面図である。
【図9】従来のリチウムイオン二次電池の断面図であ
る。
【符号の説明】
(1) 負極缶 (11) 封口板 (2) 巻き取り電極体 (21) 正極 (22) セパレータ (23) 負極 (4) 集電部材 (5) 融着部 (6) コイル部材 (7) 櫛形部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // H01M 10/40 H01G 9/00 301Z 301J (72)発明者 寺司 和生 大阪府大東市三洋町1番1号 三洋電子部 品株式会社内 Fターム(参考) 5H022 AA09 BB17 CC12 CC16 CC19 CC22 5H028 AA05 BB05 CC05 CC12 5H029 AJ02 BJ02 BJ12 BJ14 CJ05 DJ05 DJ07

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 密閉容器内に、それぞれ帯状の正極(21)
    と負極(23)の間にセパレータ(22)を介在させてなる電極
    体(2)が収容され、該電極体が発生する電力を正極端子
    部及び負極端子部から外部へ取り出すことが可能な電気
    エネルギー蓄積デバイスにおいて、 正極(21)及び負極(23)はそれぞれ、帯状芯体の表面に活
    物質を塗布して構成され、電極体(2)の両端部の内、少
    なくとも一方の端部には、正極(21)又は負極(23)の端縁
    が突出し、電極体(2)の該端部には、前記電極端縁に噛
    合する複数の凹部を有する融着部材が設置され、該融着
    部材は電極端縁に溶接されて融着部(5)が形成されてお
    り、電極体(2)の該端部に形成された融着部(5)が前記
    正極端子部又は負極端子部に連結されていることを特徴
    とする電気エネルギー蓄積デバイス。
  2. 【請求項2】 正極(21)又は負極(23)の端部には、活物
    質の塗布されていない非塗工部が形成され、該非塗工部
    に前記融着部材が溶接されている請求項1に記載の電気
    エネルギー蓄積デバイス。
  3. 【請求項3】 電極体(2)は、セパレータ(22)を間に挟
    んで正極(21)と負極(23)を渦巻き状に巻き取ったもので
    ある請求項1又は請求項2に記載の電気エネルギー蓄積
    デバイス。
  4. 【請求項4】 電極体(2)は、セパレータ(22)を間に挟
    んで正極(21)と負極(23)を交互に積層したものである請
    求項1又は請求項2に記載の電気エネルギー蓄積デバイ
    ス。
  5. 【請求項5】 密閉容器内に、それぞれ帯状の正極(21)
    と負極(23)の間にセパレータ(22)を介在させてなる電極
    体(2)が収容され、該電極体が発生する電力を正極端子
    部及び負極端子部から外部へ取り出すことが可能な電気
    エネルギー蓄積デバイスの製造方法において、 帯状芯体の表面に活物質を塗布して、正極(21)及び負極
    (23)を作製する工程と、 少なくとも一方の端部に正極(21)又は負極(23)の端縁が
    突出する様に、セパレータ(22)を間に挟んで正極(21)と
    負極(23)を重ね合わせ、電極体(2)を作製する工程と、 電極体(2)の該端部に、前記電極端縁に噛合すべき複数
    の凹部を有する融着部材を設置し、該融着部材を電極端
    縁に溶接して、融着部(5)を形成する工程と、 電極体(2)の該端部に形成された融着部(5)を、密閉容
    器に取り付けられた正極端子部又は負極端子部に連結す
    る工程とを有することを特徴とする電気エネルギー蓄積
    デバイスの製造方法。
  6. 【請求項6】 融着部材は、櫛形を呈している請求項5
    に記載の電気エネルギー蓄積デバイスの製造方法。
  7. 【請求項7】 融着部材は、コイル形を呈している請求
    項5に記載の電気エネルギー蓄積デバイスの製造方法。
  8. 【請求項8】 融着部材は、コイル状本体の中央部に棒
    材を貫通させて構成される請求項7に記載の電気エネル
    ギー蓄積デバイスの製造方法。
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