JP2001006654A - リチウム二次電池 - Google Patents
リチウム二次電池Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 生産性に優れ、内部電極体からの集電抵抗を
低減することにより、安定な大電流放電を可能ならしめ
たリチウム二次電池を提供する。 【解決手段】 正極板２と負極板３を、セパレータ４を
介して捲回又は積層した内部電極体１を備えたリチウム
二次電池である。正極板２、負極板３に取り付けられる
複数の短冊状集電タブ５Ａ・５Ｂの一端を圧着により接
合すると共に、集電タブ５Ａ・５Ｂの少なくとも側面を
溶接して接合した。
低減することにより、安定な大電流放電を可能ならしめ
たリチウム二次電池を提供する。 【解決手段】 正極板２と負極板３を、セパレータ４を
介して捲回又は積層した内部電極体１を備えたリチウム
二次電池である。正極板２、負極板３に取り付けられる
複数の短冊状集電タブ５Ａ・５Ｂの一端を圧着により接
合すると共に、集電タブ５Ａ・５Ｂの少なくとも側面を
溶接して接合した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、生産性に優れ、
内部電極体からの集電抵抗を低減することにより安定な
大電流放電を可能ならしめたリチウム二次電池に関す
る。
内部電極体からの集電抵抗を低減することにより安定な
大電流放電を可能ならしめたリチウム二次電池に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】 近年、環境保護運動の高まりを背景と
して、二酸化炭素等の排出規制が望まれる中、自動車業
界ではガソリン車等の化石燃料を使用する自動車に替え
て、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（Ｈ
ＥＶ）の導入を促進する動きが活発になっている。
して、二酸化炭素等の排出規制が望まれる中、自動車業
界ではガソリン車等の化石燃料を使用する自動車に替え
て、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（Ｈ
ＥＶ）の導入を促進する動きが活発になっている。
【０００３】 ＥＶ、ＨＥＶ用電池には、電池容量が大
きいことのみならず、自動車の加速性能や登坂性能に大
きな影響を及ぼす電池出力が大きいことも求められる。
このような要求特性から、現在、実用化されている電池
の中では、リチウム二次電池が最も適した電池と考えら
れている。
きいことのみならず、自動車の加速性能や登坂性能に大
きな影響を及ぼす電池出力が大きいことも求められる。
このような要求特性から、現在、実用化されている電池
の中では、リチウム二次電池が最も適した電池と考えら
れている。
【０００４】 一般的に、リチウム二次電池の内部電極
体は、正極板と負極板とを多孔性ポリマーフィルムから
なるセパレータを介して正極板と負極板とが直接に接触
しないように捲回又は積層して構成されている。例え
ば、図１に示すように、捲回型の内部電極体１は、正極
板２と負極板３とをセパレータ４を介して捲回して作製
され、正極板２及び負極板３（以下、「電極板２・３」
という。）のそれぞれに正極用の集電タブ５Ａ及び負極
用の集電タブ５Ｂ（以下、「タブ５Ａ・５Ｂ」と記
す。）が配設される。
体は、正極板と負極板とを多孔性ポリマーフィルムから
なるセパレータを介して正極板と負極板とが直接に接触
しないように捲回又は積層して構成されている。例え
ば、図１に示すように、捲回型の内部電極体１は、正極
板２と負極板３とをセパレータ４を介して捲回して作製
され、正極板２及び負極板３（以下、「電極板２・３」
という。）のそれぞれに正極用の集電タブ５Ａ及び負極
用の集電タブ５Ｂ（以下、「タブ５Ａ・５Ｂ」と記
す。）が配設される。
【０００５】 そして、タブ５Ａ・５Ｂの、電極板２・
３と接続された反対側の端部は、外部端子１１若しくは
外部端子１１に導通する内部端子部材１２等の電流取出
端子１３に取り付けられる。即ち、タブ５Ａ・５Ｂは、
電極板２・３からの集電を行うと共に、電流取出端子１
３と導通するリード線としての役割を担っている。
３と接続された反対側の端部は、外部端子１１若しくは
外部端子１１に導通する内部端子部材１２等の電流取出
端子１３に取り付けられる。即ち、タブ５Ａ・５Ｂは、
電極板２・３からの集電を行うと共に、電流取出端子１
３と導通するリード線としての役割を担っている。
【０００６】 なお、外部端子は電流を電池外部に取り
出す為の電極端子を指し、内部端子部材は電池内部にお
いて一時的に電流を集電する部材を指すものであり、電
流取出端子とはこれらを総称したものである。従って、
外部端子と内部端子部材とを一体化して、電流取出端子
を構成することも可能である。
出す為の電極端子を指し、内部端子部材は電池内部にお
いて一時的に電流を集電する部材を指すものであり、電
流取出端子とはこれらを総称したものである。従って、
外部端子と内部端子部材とを一体化して、電流取出端子
を構成することも可能である。
【０００７】 電極板２・３は、正極板２についてはア
ルミニウム等、負極板３については銅等の金属箔等を集
電基板として用い、それぞれに電極活物質を塗布して形
成されており、タブ５Ａ・５Ｂは、このような集電基板
の少なくとも一辺に配設される。そこで、タブ５Ａ・５
Ｂとして短冊状のものを用いると、電極板２・３を捲回
する際に、タブ５Ａ・５Ｂの部分で部分的に外周に向け
て膨らむといった形状むらが発生し難く、また、集電基
板と集電タブとの接触抵抗を低減することができ、好ま
しい。
ルミニウム等、負極板３については銅等の金属箔等を集
電基板として用い、それぞれに電極活物質を塗布して形
成されており、タブ５Ａ・５Ｂは、このような集電基板
の少なくとも一辺に配設される。そこで、タブ５Ａ・５
Ｂとして短冊状のものを用いると、電極板２・３を捲回
する際に、タブ５Ａ・５Ｂの部分で部分的に外周に向け
て膨らむといった形状むらが発生し難く、また、集電基
板と集電タブとの接触抵抗を低減することができ、好ま
しい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】 ところで、ＥＶ若し
くはＨＥＶ用のリチウム二次電池では、電池１本当たり
に、頻繁に１００Ａ、２００Ａといった大電流を流す必
要のある場面が想定される。このような大電流が流れた
場合に電池の出力ロスが小さくなるように、電池全体の
内部抵抗をできるだけ小さくする必要がある。
くはＨＥＶ用のリチウム二次電池では、電池１本当たり
に、頻繁に１００Ａ、２００Ａといった大電流を流す必
要のある場面が想定される。このような大電流が流れた
場合に電池の出力ロスが小さくなるように、電池全体の
内部抵抗をできるだけ小さくする必要がある。
【０００９】 そこで、発明者らは先に特願平１１−１
３５２０号において、生産性が高い集電タブの接合方法
を提案し、集電タブの接続が関与する部分の抵抗及び抵
抗分布幅を低減したリチウム二次電池を開示している。
３５２０号において、生産性が高い集電タブの接合方法
を提案し、集電タブの接続が関与する部分の抵抗及び抵
抗分布幅を低減したリチウム二次電池を開示している。
【００１０】 しかしながら、特願平１１−１３５２０
号に開示した発明中、電池の生産性に優れた「かしめ加
工」のみを用いて集電タブを内部電極端子に接合した構
造を有する電池を用いて、更に大きな電流による放電、
例えば、２００Ａ超の電流による放電を行った場合に
は、一部の電池に、その後の充放電曲線が所定の特性曲
線から外れる挙動を示すものが現れることが明らかとな
ってきた。
号に開示した発明中、電池の生産性に優れた「かしめ加
工」のみを用いて集電タブを内部電極端子に接合した構
造を有する電池を用いて、更に大きな電流による放電、
例えば、２００Ａ超の電流による放電を行った場合に
は、一部の電池に、その後の充放電曲線が所定の特性曲
線から外れる挙動を示すものが現れることが明らかとな
ってきた。
【００１１】 つまり、特願平１１−１３５２０号に開
示されたかしめ加工のみによる集電タブの接合という方
法を用いた場合には、勿論、電池の組立作業性が良好で
あり、また所定の抵抗ばらつきの範囲内に集電タブの抵
抗が納められる為に、高い生産性と信頼性が得られる
が、より過酷な大電流放電を行った場合であっても電池
特性が維持されるという、更に高い信頼性を確保するこ
とを目的とした場合には、結果的に不良品の発生率が高
くなって、生産歩留りが低下するおそれがある。
示されたかしめ加工のみによる集電タブの接合という方
法を用いた場合には、勿論、電池の組立作業性が良好で
あり、また所定の抵抗ばらつきの範囲内に集電タブの抵
抗が納められる為に、高い生産性と信頼性が得られる
が、より過酷な大電流放電を行った場合であっても電池
特性が維持されるという、更に高い信頼性を確保するこ
とを目的とした場合には、結果的に不良品の発生率が高
くなって、生産歩留りが低下するおそれがある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】 本発明は、上述した大
電流放電による一部の電池の特性劣化と生産歩留りの低
下という新たに生じた問題に対処すべくなされたもので
ある。即ち、本発明によれば、正極板と負極板を、セパ
レータを介して捲回又は積層した内部電極体を備えたリ
チウム二次電池であって、当該正極板若しくは負極板に
取り付けられる複数の短冊状集電タブの一端が圧着によ
り接合されると共に、当該集電タブの少なくとも側面が
溶接されていることを特徴とするリチウム二次電池、が
提供される。
電流放電による一部の電池の特性劣化と生産歩留りの低
下という新たに生じた問題に対処すべくなされたもので
ある。即ち、本発明によれば、正極板と負極板を、セパ
レータを介して捲回又は積層した内部電極体を備えたリ
チウム二次電池であって、当該正極板若しくは負極板に
取り付けられる複数の短冊状集電タブの一端が圧着によ
り接合されると共に、当該集電タブの少なくとも側面が
溶接されていることを特徴とするリチウム二次電池、が
提供される。
【００１３】 ここで、集電タブの側面溶接は、抵抗溶
接により行うことが好ましく、特に、抵抗スポット溶接
を用いることが好ましい。このような抵抗溶接において
は、３００Ｗ・ｓ〜２０００Ｗ・ｓ若しくは５０００Ａ
〜３００００Ａの容量により、１回〜１００回の範囲で
行うことが、溶接によって生ずる熱から集電タブや内部
電極体を保護する観点、並びに作業性の観点から好まし
い。なお、この抵抗溶接は、５００Ｗ・ｓ〜１０００Ｗ
・ｓ若しくは７０００Ａ〜２００００Ａの容量により、
２回〜１０回の範囲で行うと、生産性が高まり、より好
ましいものとなる。
接により行うことが好ましく、特に、抵抗スポット溶接
を用いることが好ましい。このような抵抗溶接において
は、３００Ｗ・ｓ〜２０００Ｗ・ｓ若しくは５０００Ａ
〜３００００Ａの容量により、１回〜１００回の範囲で
行うことが、溶接によって生ずる熱から集電タブや内部
電極体を保護する観点、並びに作業性の観点から好まし
い。なお、この抵抗溶接は、５００Ｗ・ｓ〜１０００Ｗ
・ｓ若しくは７０００Ａ〜２００００Ａの容量により、
２回〜１０回の範囲で行うと、生産性が高まり、より好
ましいものとなる。
【００１４】 本発明における側面溶接は、集電タブと
して１枚の厚みが５μｍ以上１００μｍ以下のものを用
い、かつ少なくとも２０枚を接合する場合において、好
適に用いられる。本発明は、電池容量が２Ａｈ以上とい
った電極板１枚当たり複数の集電タブを設けることが好
ましい電池に好適に適用される。また、大電流の放電を
頻繁に行う電気自動車用若しくはハイブリッド電気自動
車用として、好適に用いられる。
して１枚の厚みが５μｍ以上１００μｍ以下のものを用
い、かつ少なくとも２０枚を接合する場合において、好
適に用いられる。本発明は、電池容量が２Ａｈ以上とい
った電極板１枚当たり複数の集電タブを設けることが好
ましい電池に好適に適用される。また、大電流の放電を
頻繁に行う電気自動車用若しくはハイブリッド電気自動
車用として、好適に用いられる。
【００１５】
【発明の実施の形態】 以下、本発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明するが、本発明が以下の実施
形態に限定されるものでないことはいうまでもない。本
発明におけるリチウム二次電池（以下、「電池」とい
う。）の内部電極体は、正極板と負極板とを多孔性ポリ
マーフィルムからなるセパレータを介して正極板と負極
板とが直接に接触しないように捲回又は積層して構成さ
れている。具体的には、捲回型の内部電極体１は、先に
図１に示したように、正極板２と負極板３とをセパレー
タ４を介して捲回して形成され、電極板２・３にそれぞ
れ集電タブ５Ａ・５Ｂが配設される。
て図面を参照しながら説明するが、本発明が以下の実施
形態に限定されるものでないことはいうまでもない。本
発明におけるリチウム二次電池（以下、「電池」とい
う。）の内部電極体は、正極板と負極板とを多孔性ポリ
マーフィルムからなるセパレータを介して正極板と負極
板とが直接に接触しないように捲回又は積層して構成さ
れている。具体的には、捲回型の内部電極体１は、先に
図１に示したように、正極板２と負極板３とをセパレー
タ４を介して捲回して形成され、電極板２・３にそれぞ
れ集電タブ５Ａ・５Ｂが配設される。
【００１６】 一方、積層型の内部電極体７は、図２に
示すように、正極板８と負極板９とをセパレータ１０を
介しながら交互に積層し、正負各電極板８・９（以下、
「電極板８・９」という。）のそれぞれに正極用の集電
タブ６Ａ及び負極用の集電タブ６Ｂが接続されて構成さ
れる。
示すように、正極板８と負極板９とをセパレータ１０を
介しながら交互に積層し、正負各電極板８・９（以下、
「電極板８・９」という。）のそれぞれに正極用の集電
タブ６Ａ及び負極用の集電タブ６Ｂが接続されて構成さ
れる。
【００１７】 正極板２・８及び負極板３・９は、共に
集電基板にそれぞれの電極活物質を塗布して薄板状に形
成される。集電基板の形態としては、箔、メッシュ等が
挙げられ、本発明においては、正極板２・８用の集電基
板としてアルミニウム箔が、負極板３・９用の集電基板
としては銅箔が、それぞれ好適に用いられる。
集電基板にそれぞれの電極活物質を塗布して薄板状に形
成される。集電基板の形態としては、箔、メッシュ等が
挙げられ、本発明においては、正極板２・８用の集電基
板としてアルミニウム箔が、負極板３・９用の集電基板
としては銅箔が、それぞれ好適に用いられる。
【００１８】 そして、上記いずれの構造を有する電池
であっても、一般的に、正極活物質としては、コバルト
酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）やニッケル酸リチウム（Ｌ
ｉＮｉＯ2）或いはマンガン酸リチウムスピネル（Ｌｉ
Ｍｎ2Ｏ4）等のリチウム遷移金属複合酸化物が用いられ
る。なお、これら正極活物質の導電性を向上させる為
に、アセチレンブラックやグラファイト粉末等のカーボ
ン粉末を電極活物質に混合することも好ましい。一方、
負極活物質としては、ソフトカーボンやハードカーボン
といったアモルファス系炭素質材料や天然黒鉛、人造黒
鉛等の炭素質粉末が用いられる。
であっても、一般的に、正極活物質としては、コバルト
酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）やニッケル酸リチウム（Ｌ
ｉＮｉＯ2）或いはマンガン酸リチウムスピネル（Ｌｉ
Ｍｎ2Ｏ4）等のリチウム遷移金属複合酸化物が用いられ
る。なお、これら正極活物質の導電性を向上させる為
に、アセチレンブラックやグラファイト粉末等のカーボ
ン粉末を電極活物質に混合することも好ましい。一方、
負極活物質としては、ソフトカーボンやハードカーボン
といったアモルファス系炭素質材料や天然黒鉛、人造黒
鉛等の炭素質粉末が用いられる。
【００１９】 セパレータ４・１０としては、マイクロ
ポアを有するリチウムイオン透過性のポリエチレンフィ
ルムを、多孔性のリチウムイオン透過性のポリプロピレ
ンフィルムで挟んだ三層構造としたものが好適に用いら
れる。これは、内部電極体の温度が上昇した場合に、ポ
リエチレンフィルムが約１３０℃で軟化してマイクロポ
アが潰れてリチウムイオンの移動、即ち電池反応を抑制
する安全機構を兼ねたものである。そして、このポリエ
チレンフィルムを、より軟化温度の高いポリプロピレン
フィルムで挟持することによって、電極板２・３間、電
極板８・９間の接触・溶着を防止することができる。
ポアを有するリチウムイオン透過性のポリエチレンフィ
ルムを、多孔性のリチウムイオン透過性のポリプロピレ
ンフィルムで挟んだ三層構造としたものが好適に用いら
れる。これは、内部電極体の温度が上昇した場合に、ポ
リエチレンフィルムが約１３０℃で軟化してマイクロポ
アが潰れてリチウムイオンの移動、即ち電池反応を抑制
する安全機構を兼ねたものである。そして、このポリエ
チレンフィルムを、より軟化温度の高いポリプロピレン
フィルムで挟持することによって、電極板２・３間、電
極板８・９間の接触・溶着を防止することができる。
【００２０】 次に、図１に示した捲回型内部電極体１
の場合を例に、集電タブ５Ａの接合方法、接合形態につ
いて説明するが、図１における負極側の集電タブ５Ｂに
ついても、また、図２に示した集電タブ６Ａ・６Ｂにつ
いても、同様であることはいうまでもない。
の場合を例に、集電タブ５Ａの接合方法、接合形態につ
いて説明するが、図１における負極側の集電タブ５Ｂに
ついても、また、図２に示した集電タブ６Ａ・６Ｂにつ
いても、同様であることはいうまでもない。
【００２１】 前述したように、集電タブ５Ａとしては
短冊状のものが好適に用いられるが、ここで、集電タブ
５Ａは、正極板２等を捲回する際に超音波溶接等の方法
を用いて正極板２に取り付けられる。つまり、電流取出
端子に集電タブ５Ａを接合する際には、集電タブ５Ａの
一端は既に内部電極体１と接合された状態にある。
短冊状のものが好適に用いられるが、ここで、集電タブ
５Ａは、正極板２等を捲回する際に超音波溶接等の方法
を用いて正極板２に取り付けられる。つまり、電流取出
端子に集電タブ５Ａを接合する際には、集電タブ５Ａの
一端は既に内部電極体１と接合された状態にある。
【００２２】 短冊状の集電タブ５Ａは、それぞれを厚
み方向に積層して束ねた状態として、内部電極体１と接
続されていない一端を電流取出端子と接合することが好
ましい。図３（ａ）の側面図及び（ｂ）の正面図は、電
流取出端子１３としてリベットを用い、リベットにおけ
る圧着を行う部分に、集電タブ５Ａを束ねて挿入した圧
着前の状態を示すものである。こうして、圧着作業が容
易となり、また、集電タブ５Ａの電池ケース内への収納
も容易となる。なお、集電タブ５Ａの接合を図３に示し
た形態で行う為には、集電タブ５Ａは、内部電極体１が
作製された時点で、内部電極体１の径方向にほぼ直線上
に並ぶように、正極板２との接合位置を定めることが好
ましい。
み方向に積層して束ねた状態として、内部電極体１と接
続されていない一端を電流取出端子と接合することが好
ましい。図３（ａ）の側面図及び（ｂ）の正面図は、電
流取出端子１３としてリベットを用い、リベットにおけ
る圧着を行う部分に、集電タブ５Ａを束ねて挿入した圧
着前の状態を示すものである。こうして、圧着作業が容
易となり、また、集電タブ５Ａの電池ケース内への収納
も容易となる。なお、集電タブ５Ａの接合を図３に示し
た形態で行う為には、集電タブ５Ａは、内部電極体１が
作製された時点で、内部電極体１の径方向にほぼ直線上
に並ぶように、正極板２との接合位置を定めることが好
ましい。
【００２３】 本発明においては、束ねられた集電タブ
５Ａの一端と電流取出端子１３との接合は、圧着により
行われる（以降、圧着が行われた部分を「圧着部」とい
うこととする。）。ここでの圧着には、かしめ加工、は
とめ加工といった種々の圧着方法を用いることができ
る。そして、図４（ａ）の断面図、（ｂ）の正面図に示
すように、束ねられた集電タブ５Ａの積層方向に圧力が
掛かるようにして、強固に電流取出端子１３と集電タブ
５Ａとを接合し、圧着部１４を形成することが好まし
い。
５Ａの一端と電流取出端子１３との接合は、圧着により
行われる（以降、圧着が行われた部分を「圧着部」とい
うこととする。）。ここでの圧着には、かしめ加工、は
とめ加工といった種々の圧着方法を用いることができ
る。そして、図４（ａ）の断面図、（ｂ）の正面図に示
すように、束ねられた集電タブ５Ａの積層方向に圧力が
掛かるようにして、強固に電流取出端子１３と集電タブ
５Ａとを接合し、圧着部１４を形成することが好まし
い。
【００２４】 このような圧着を行った上で、更に、図
５（ａ）の側面図及び（ｂ）の正面図に示すように、圧
着された集電タブ５Ａの少なくとも側面を溶接して一体
化する（溶接が行われた部分を「溶接部」ということと
する。）。溶接部１５は、束ねられた集電タブ５Ａの側
面近傍が熔解し、互いに溶接された状態であれば十分で
あり、必ずしも集電タブ５Ａの圧着部１４域内にある一
部分が、その内部まで熔解して溶接されていることを必
要とするものではない。
５（ａ）の側面図及び（ｂ）の正面図に示すように、圧
着された集電タブ５Ａの少なくとも側面を溶接して一体
化する（溶接が行われた部分を「溶接部」ということと
する。）。溶接部１５は、束ねられた集電タブ５Ａの側
面近傍が熔解し、互いに溶接された状態であれば十分で
あり、必ずしも集電タブ５Ａの圧着部１４域内にある一
部分が、その内部まで熔解して溶接されていることを必
要とするものではない。
【００２５】 なお、束ねられた集電タブ５Ａの側面の
みならず、電流取出端子１３もまた集電タブ５Ａと同時
に溶接されていると、圧着部１４の抵抗の低減が図ら
れ、更に好ましい。こうして、圧着後に溶接を行うこと
により、圧着のみを行った場合と比較して、接合に関す
る接触抵抗が低減され、かつ抵抗分布幅をも狭まる為
に、大電流放電による電池特性の劣化を抑制することが
可能となる。
みならず、電流取出端子１３もまた集電タブ５Ａと同時
に溶接されていると、圧着部１４の抵抗の低減が図ら
れ、更に好ましい。こうして、圧着後に溶接を行うこと
により、圧着のみを行った場合と比較して、接合に関す
る接触抵抗が低減され、かつ抵抗分布幅をも狭まる為
に、大電流放電による電池特性の劣化を抑制することが
可能となる。
【００２６】 溶接は電子ビーム溶接や抵抗溶接、超音
波溶接、ＴＩＧ溶接等の種々の溶接方法を用いて行うこ
とが可能である。ここで、溶接を行う際には、前述した
ように集電タブ５Ａの一端は、内部電極体１と接続され
た状態となっているので、内部電極体１の取り扱いの容
易さ、集電タブ５Ａの溶断の危険性、内部電極体１への
熱伝達による内部電極体１の損傷といった事項を含め
て、溶接作業性を考慮することが好ましい。
波溶接、ＴＩＧ溶接等の種々の溶接方法を用いて行うこ
とが可能である。ここで、溶接を行う際には、前述した
ように集電タブ５Ａの一端は、内部電極体１と接続され
た状態となっているので、内部電極体１の取り扱いの容
易さ、集電タブ５Ａの溶断の危険性、内部電極体１への
熱伝達による内部電極体１の損傷といった事項を含め
て、溶接作業性を考慮することが好ましい。
【００２７】 表１は、各種の溶接方法を用いた場合の
溶接の条件及び結果を示している。表１内に示した「抵
抗」は、長さ５０ｍｍ、厚み５０μｍのアルミニウム
（Ａｌ）製集電タブ５０枚をＡｌ製のリベットを用いて
圧着した後、溶接を行った場合の集電タブの開放された
一端からリベットまでの抵抗値を、また長さ５０ｍｍ、
厚み５０μｍの銅（Ｃｕ）タブ５０枚をＣｕ製のリベッ
トを用いて圧着した後溶接した場合の集電タブの開放さ
れた一端からリベットまでの抵抗値を示している。
溶接の条件及び結果を示している。表１内に示した「抵
抗」は、長さ５０ｍｍ、厚み５０μｍのアルミニウム
（Ａｌ）製集電タブ５０枚をＡｌ製のリベットを用いて
圧着した後、溶接を行った場合の集電タブの開放された
一端からリベットまでの抵抗値を、また長さ５０ｍｍ、
厚み５０μｍの銅（Ｃｕ）タブ５０枚をＣｕ製のリベッ
トを用いて圧着した後溶接した場合の集電タブの開放さ
れた一端からリベットまでの抵抗値を示している。
【００２８】
【表１】
【００２９】 また、表１中、溶接方向における「タブ
平行」は、集電タブの主平面に平行な方向、例えば、ス
ポット溶接では、集電タブの側面間を挟み込むように圧
力をかけた状態で電流を流して溶接を行った場合を指
す。一方、「タブ直角」は、集電タブの積層方向に平行
に、リベットにおいて圧着を行う部分の一部を含めて溶
接を行った場合を示している。
平行」は、集電タブの主平面に平行な方向、例えば、ス
ポット溶接では、集電タブの側面間を挟み込むように圧
力をかけた状態で電流を流して溶接を行った場合を指
す。一方、「タブ直角」は、集電タブの積層方向に平行
に、リベットにおいて圧着を行う部分の一部を含めて溶
接を行った場合を示している。
【００３０】 電子ビーム溶接は、電流取出端子１３と
束ねられた集電タブ５Ａの全体について、均一に金属を
熔解させ、溶接することが可能であり、集電タブ５Ａと
電流取出端子１３との接触抵抗を極めて小さくすること
ができると共に、発熱量も小さいという優れた特徴を有
する。しかし、装置が高価であり、作業環境を高真空に
保持する必要がある等、装置コストやランニングコスト
の面で必ずも好ましいものとは言えない。
束ねられた集電タブ５Ａの全体について、均一に金属を
熔解させ、溶接することが可能であり、集電タブ５Ａと
電流取出端子１３との接触抵抗を極めて小さくすること
ができると共に、発熱量も小さいという優れた特徴を有
する。しかし、装置が高価であり、作業環境を高真空に
保持する必要がある等、装置コストやランニングコスト
の面で必ずも好ましいものとは言えない。
【００３１】 超音波溶接では、圧着部１４の抵抗が十
分に低減され、また溶接時の発生熱も内部電極体１へ悪
影響が及ぶと考えられるほどは発生しないが、最適な溶
接条件の設定が難しいとうい点で不便である。また、装
置が一般的に高価であるという問題もある。
分に低減され、また溶接時の発生熱も内部電極体１へ悪
影響が及ぶと考えられるほどは発生しないが、最適な溶
接条件の設定が難しいとうい点で不便である。また、装
置が一般的に高価であるという問題もある。
【００３２】 ＴＩＧ溶接は、装置が安価で作業も容易
であるという利点はあるが、溶接の進行程度の制御が行
い難く、また、供給熱量が多く、集電タブ５Ａの溶断が
起こり易い問題ある。この為、生産歩留りが極めて低く
なり、また、内部電極体１への熱伝導による悪影響が懸
念されるという問題が内在する。
であるという利点はあるが、溶接の進行程度の制御が行
い難く、また、供給熱量が多く、集電タブ５Ａの溶断が
起こり易い問題ある。この為、生産歩留りが極めて低く
なり、また、内部電極体１への熱伝導による悪影響が懸
念されるという問題が内在する。
【００３３】 これらに対して、抵抗溶接は、作業が容
易でしかも装置が安価であり、１回当たりの溶接の容量
を制御して発熱量を制御することが容易であることか
ら、本発明において最も好適に用いられる。抵抗溶接に
も種々の方法があるが、最も好適に採用される方法はス
ポット溶接である。
易でしかも装置が安価であり、１回当たりの溶接の容量
を制御して発熱量を制御することが容易であることか
ら、本発明において最も好適に用いられる。抵抗溶接に
も種々の方法があるが、最も好適に採用される方法はス
ポット溶接である。
【００３４】 スポット溶接を行うに当たって、１回当
たりの溶接の容量が小さい場合には、１回当たりの発熱
量が小さく、集電タブ５Ａへ与える損傷は小さくなる
が、溶接回数を多くする必要が生ずる点で、作業性、生
産性がよいものとは言い難い。一方、１回の溶接に供す
る容量を大きくすると、溶接回数を低減することはでき
るが、発生熱が大きくなり、集電タブの変色（酸化）に
よる劣化や溶断による生産歩留りの低下、更に内部電極
体１の溶接熱による特性劣化が懸念される。
たりの溶接の容量が小さい場合には、１回当たりの発熱
量が小さく、集電タブ５Ａへ与える損傷は小さくなる
が、溶接回数を多くする必要が生ずる点で、作業性、生
産性がよいものとは言い難い。一方、１回の溶接に供す
る容量を大きくすると、溶接回数を低減することはでき
るが、発生熱が大きくなり、集電タブの変色（酸化）に
よる劣化や溶断による生産歩留りの低下、更に内部電極
体１の溶接熱による特性劣化が懸念される。
【００３５】 そこで、１回当たりのスポット溶接の容
量は、コンデンサタイプの溶接機を用いる場合には３０
０Ｗ・ｓ〜２０００Ｗ・の範囲で行い、若しくはインバ
ータタイプの場合には５０００Ａ〜３００００Ａの範囲
で行うと、溶接回数が１回〜１００回の範囲で、十分に
圧着部１４の抵抗を低減することができる。この程度の
作業回数では、生産性を極端に低下させることはない。
量は、コンデンサタイプの溶接機を用いる場合には３０
０Ｗ・ｓ〜２０００Ｗ・の範囲で行い、若しくはインバ
ータタイプの場合には５０００Ａ〜３００００Ａの範囲
で行うと、溶接回数が１回〜１００回の範囲で、十分に
圧着部１４の抵抗を低減することができる。この程度の
作業回数では、生産性を極端に低下させることはない。
【００３６】 なお、より好ましくは、コンデンサタイ
プの溶接機を用いる場合には５００Ｗ・ｓ〜１０００Ｗ
・の範囲で行い、若しくはインバータタイプの場合には
７０００Ａ〜２００００Ａの範囲で行うと、溶接回数を
２回〜１０回の範囲とすることができ、生産性の向上が
図られ、好ましい。この容量は、集電タブ５Ａの材質に
よって、適宜好適な値に設定することが好ましい。
プの溶接機を用いる場合には５００Ｗ・ｓ〜１０００Ｗ
・の範囲で行い、若しくはインバータタイプの場合には
７０００Ａ〜２００００Ａの範囲で行うと、溶接回数を
２回〜１０回の範囲とすることができ、生産性の向上が
図られ、好ましい。この容量は、集電タブ５Ａの材質に
よって、適宜好適な値に設定することが好ましい。
【００３７】 ところで、スポット溶接は、電極を集電
タブ５Ａに一定の圧力で押し当てた加圧状態で行われる
が、その圧力としては５〜１００ｋｇｆ、より好ましく
は２０〜６０ｋｇｆの範囲で行うことが好ましい。５ｋ
ｇｆ未満の場合には熔解が進まないために、集電タブ５
Ａどうしの熔解接合が十分に進まず、また１００ｋｇｆ
以上の場合には、圧着部の過剰変形等が発生し、好まし
くない。
タブ５Ａに一定の圧力で押し当てた加圧状態で行われる
が、その圧力としては５〜１００ｋｇｆ、より好ましく
は２０〜６０ｋｇｆの範囲で行うことが好ましい。５ｋ
ｇｆ未満の場合には熔解が進まないために、集電タブ５
Ａどうしの熔解接合が十分に進まず、また１００ｋｇｆ
以上の場合には、圧着部の過剰変形等が発生し、好まし
くない。
【００３８】 なお、本発明を適用するに好ましい集電
タブの厚みや枚数は前述した条件に限定されるものでは
ないが、集電タブの１枚の厚みは、５μｍ以上１００μ
ｍ以下のものを用いることが好ましく、かつ、少なくと
も２０枚の集電タブを接合する場合に、本発明は顕著な
効果を奏する。
タブの厚みや枚数は前述した条件に限定されるものでは
ないが、集電タブの１枚の厚みは、５μｍ以上１００μ
ｍ以下のものを用いることが好ましく、かつ、少なくと
も２０枚の集電タブを接合する場合に、本発明は顕著な
効果を奏する。
【００３９】 上述のように、本発明は複数の集電タブ
を用いることが好ましい電池容量の比較的大きい電池に
好適に用いられ、具体的には、２Ａｈｒ以上の容量を有
するリチウム二次電池に好適に採用される。また、集電
タブと電流取出端子との圧着部の抵抗が低減されること
から、大電流の放電を安定して行うことが可能となる。
このような特性を活かして、本発明は、ＥＶ或いはＨＥ
Ｖ用のバッテリーとして好適に用いられる。
を用いることが好ましい電池容量の比較的大きい電池に
好適に用いられ、具体的には、２Ａｈｒ以上の容量を有
するリチウム二次電池に好適に採用される。また、集電
タブと電流取出端子との圧着部の抵抗が低減されること
から、大電流の放電を安定して行うことが可能となる。
このような特性を活かして、本発明は、ＥＶ或いはＨＥ
Ｖ用のバッテリーとして好適に用いられる。
【００４０】
【発明の効果】 以上、本発明によれば、複数の集電タ
ブが圧着により強固に固定されつつ、その少なくとも側
面が溶接されるが、生産性を低下させることがない為、
安定に大電流の放電を可能ならしめる電池を、歩留りよ
く生産することが可能となる。また、圧着部の抵抗が低
減されることから、圧着部における各集電タブの抵抗分
布のばらつきも低減され、電池のサイクル劣化の抑制に
も効果を奏する。
ブが圧着により強固に固定されつつ、その少なくとも側
面が溶接されるが、生産性を低下させることがない為、
安定に大電流の放電を可能ならしめる電池を、歩留りよ
く生産することが可能となる。また、圧着部の抵抗が低
減されることから、圧着部における各集電タブの抵抗分
布のばらつきも低減され、電池のサイクル劣化の抑制に
も効果を奏する。
【図１】 捲回型内部電極体の構造の一実施形態を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図２】 積層型内部電極体の構造の一実施形態を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図３】 集電タブと電流取出端子の圧着前の状態を示
す側面図及び正面図である。
す側面図及び正面図である。
【図４】 集電タブと電流取出端子との圧着後の接合の
一実施形態を示す断面図及び正面図である。
一実施形態を示す断面図及び正面図である。
【図５】 集電タブと電流取出端子との圧着部に溶接を
施した例を示す側面図及び正面図である。
施した例を示す側面図及び正面図である。
１…内部電極体、２…正極板、３…負極板、４…セパレ
ータ、５Ａ・６Ａ…正極用集電タブ、５Ｂ・６Ｂ…負極
用集電タブ、７…内部電極体、８…正極板、９…負極
板、１０…セパレータ、１１…外部端子、１２…内部端
子部材、１３…電流取出端子、１４…圧着部、１５…溶
接部。
ータ、５Ａ・６Ａ…正極用集電タブ、５Ｂ・６Ｂ…負極
用集電タブ、７…内部電極体、８…正極板、９…負極
板、１０…セパレータ、１１…外部端子、１２…内部端
子部材、１３…電流取出端子、１４…圧着部、１５…溶
接部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大坪 真治 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 Ｆターム(参考） 5H022 AA09 AA18 BB11 BB16 CC08 CC12 CC16 CC20 CC21 5H029 AJ06 AK03 AL08 CJ05 DJ05 DJ07 HJ04 HJ19
Claims (7)
- 【請求項１】 正極板と負極板を、セパレータを介して
捲回又は積層した内部電極体を備えたリチウム二次電池
であって、 当該正極板若しくは負極板に取り付けられる複数の短冊
状集電タブの一端が圧着により接合されると共に、当該
集電タブの少なくとも側面が溶接されていることを特徴
とするリチウム二次電池。 - 【請求項２】 前記集電タブの溶接が抵抗溶接により行
われたものであることを特徴とする請求項１記載のリチ
ウム二次電池。 - 【請求項３】 前記抵抗溶接が、３００Ｗ・ｓ〜２００
０Ｗ・ｓ若しくは５０００Ａ〜３００００Ａの容量によ
り、１回〜１００回の範囲で行われるものであることを
特徴とする請求項２記載のリチウム二次電池。 - 【請求項４】 好ましくは、前記抵抗溶接が、５００Ｗ
・ｓ〜１０００Ｗ・ｓ若しくは７０００Ａ〜２００００
Ａの容量により、２回〜１０回の範囲で行われるもので
あることを特徴とする請求項３記載のリチウム二次電
池。 - 【請求項５】 前記集電タブの１枚の厚みが５μｍ以上
１００μｍ以下であり、かつ、少なくとも２０枚の当該
集電タブが接合されていることを特徴とする請求項１〜
４のいずれか一項に記載のリチウム二次電池。 - 【請求項６】 電池容量が２Ａｈ以上であることを特徴
とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のリチウム二
次電池。 - 【請求項７】 電気自動車用若しくはハイブリッド電気
自動車用として用いられることを特徴とする請求項１〜
６のいずれか一項に記載のリチウム二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17222299A JP3652550B2 (ja) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | リチウム二次電池及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17222299A JP3652550B2 (ja) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | リチウム二次電池及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001006654A true JP2001006654A (ja) | 2001-01-12 |
| JP3652550B2 JP3652550B2 (ja) | 2005-05-25 |
Family
ID=15937870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17222299A Expired - Fee Related JP3652550B2 (ja) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | リチウム二次電池及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3652550B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006228551A (ja) * | 2005-02-17 | 2006-08-31 | Toyota Motor Corp | 集電端子及び該端子を備えた蓄電装置 |
| JP2007242376A (ja) * | 2006-03-07 | 2007-09-20 | Nissan Motor Co Ltd | 組電池の製造方法および製造装置、ならびに組電池 |
| JP2010129450A (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Toyota Motor Corp | 電池、及び、電池の製造方法 |
| US7943253B2 (en) * | 2007-06-29 | 2011-05-17 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Sealed battery and manufacturing method therefor |
| CN102569711A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-07-11 | 曙鹏科技（深圳）有限公司 | 锂离子电池及其制造方法 |
| CN113664353A (zh) * | 2021-08-06 | 2021-11-19 | 江苏骥翀氢能源科技有限公司 | 一种燃料电池金属双极板巡检线的电阻点焊方法 |
-
1999
- 1999-06-18 JP JP17222299A patent/JP3652550B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006228551A (ja) * | 2005-02-17 | 2006-08-31 | Toyota Motor Corp | 集電端子及び該端子を備えた蓄電装置 |
| JP4661257B2 (ja) * | 2005-02-17 | 2011-03-30 | トヨタ自動車株式会社 | 集電端子及び該端子を備えた蓄電装置 |
| JP2007242376A (ja) * | 2006-03-07 | 2007-09-20 | Nissan Motor Co Ltd | 組電池の製造方法および製造装置、ならびに組電池 |
| US7943253B2 (en) * | 2007-06-29 | 2011-05-17 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Sealed battery and manufacturing method therefor |
| JP2010129450A (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Toyota Motor Corp | 電池、及び、電池の製造方法 |
| CN102569711A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-07-11 | 曙鹏科技（深圳）有限公司 | 锂离子电池及其制造方法 |
| CN113664353A (zh) * | 2021-08-06 | 2021-11-19 | 江苏骥翀氢能源科技有限公司 | 一种燃料电池金属双极板巡检线的电阻点焊方法 |
| CN113664353B (zh) * | 2021-08-06 | 2023-03-10 | 江苏骥翀氢能源科技有限公司 | 一种燃料电池金属双极板巡检线的电阻点焊方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3652550B2 (ja) | 2005-05-25 |
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