JP2001015096A - 非水電解液二次電池およびその製造方法 - Google Patents
非水電解液二次電池およびその製造方法Info
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- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/49108—Electric battery cell making
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電極活物質層を加圧処理する際にしわ、変形
が生ぜず、導電接続部のインピーダンスが低い非水電解
液電池を得る。 【構成】 正極電極あるいは負極電極の活物質層を形成
していない部分をセパレータの端部から突出するように
配置して積層して巻回して電池要素を作製し、得られた
電池要素の端面からセパレータを超えて突出した正極電
極あるいは負極電極の活物質層を形成していない突出部
を押圧もしくは、レーザ照射による切断と折り曲げ加工
によって凹部を作製した後に、凹部に外部接続端子と接
続する導電接続タブを配置し超音波溶接によって凹部に
面する正極電極もしくは負極電極の活物質層を形成して
いない部分と導電接続タブの間で導電接続した非水電解
液二次電池。
が生ぜず、導電接続部のインピーダンスが低い非水電解
液電池を得る。 【構成】 正極電極あるいは負極電極の活物質層を形成
していない部分をセパレータの端部から突出するように
配置して積層して巻回して電池要素を作製し、得られた
電池要素の端面からセパレータを超えて突出した正極電
極あるいは負極電極の活物質層を形成していない突出部
を押圧もしくは、レーザ照射による切断と折り曲げ加工
によって凹部を作製した後に、凹部に外部接続端子と接
続する導電接続タブを配置し超音波溶接によって凹部に
面する正極電極もしくは負極電極の活物質層を形成して
いない部分と導電接続タブの間で導電接続した非水電解
液二次電池。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非水電解液を用いた二
次電池に関するものであり、とくに高率充放電が可能な
非水電解液二次電池に関するものである。
次電池に関するものであり、とくに高率充放電が可能な
非水電解液二次電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】リチウムをドープ、脱ドープすることが
できる負極と遷移金属酸化物を含有する正極を用いたリ
チウムイオン二次電池に代表される非水電解液二次電池
は、帯状の負極側集電体に負極活物質を塗布した帯状負
極と、帯状の正極側集電体に正極活物質を塗布した帯状
正極とをセパレータを介して積層したものを外装材で被
覆するか、あるいはこれらの積層したものを、渦巻状に
巻回して円筒状のジェリーロールと称される電池要素を
作製した後に、電池缶内に収容して電池とすることが行
われている。
できる負極と遷移金属酸化物を含有する正極を用いたリ
チウムイオン二次電池に代表される非水電解液二次電池
は、帯状の負極側集電体に負極活物質を塗布した帯状負
極と、帯状の正極側集電体に正極活物質を塗布した帯状
正極とをセパレータを介して積層したものを外装材で被
覆するか、あるいはこれらの積層したものを、渦巻状に
巻回して円筒状のジェリーロールと称される電池要素を
作製した後に、電池缶内に収容して電池とすることが行
われている。
【０００３】とくに円筒状の電池要素を電池缶内に収容
した電池は、密閉性に優れると共に円筒状であるため
に、積層体の部位によらず一様な電池反応を行うことが
可能であるという特徴を有しており、大電流を取り出す
目的で使用される非水電解液二次電池においても円筒型
の電池が重要な位置を占めており、電気自動車、電気補
助自転車用等の動力用の大型電池としても期待されてい
る。
した電池は、密閉性に優れると共に円筒状であるため
に、積層体の部位によらず一様な電池反応を行うことが
可能であるという特徴を有しており、大電流を取り出す
目的で使用される非水電解液二次電池においても円筒型
の電池が重要な位置を占めており、電気自動車、電気補
助自転車用等の動力用の大型電池としても期待されてい
る。
【０００４】図６は、従来の円筒型の電池を説明する図
である。図６（Ａ）は、円筒型電池の断面を説明する図
である。図６（Ｂ）は、正極電極および負極電極を説明
する平面図であり、図６（Ｃ）は、正極電極および負極
電極をセパレータを介して積層して巻回した電池要素を
説明する図である。円筒型の電池５１は、電池缶５２内
に、負極側集電体に負極活物質を設けた帯状負極５３と
正極側集電体に正極活物質を設けた帯状正極５４を帯状
負極および帯状正極よりも幅が大きなセパレータ５５を
介して積層して巻回した電池要素５６が設けられてお
り、電池要素の両端面には、正極あるいは負極は突出せ
ずセパレータの端部で構成されている。電池缶５２を負
極側端子とした電池の場合には、帯状負極に取り付けた
短冊状の負極側電極タブ５７を溶接等の方法によって電
池缶の内壁に接合している。
である。図６（Ａ）は、円筒型電池の断面を説明する図
である。図６（Ｂ）は、正極電極および負極電極を説明
する平面図であり、図６（Ｃ）は、正極電極および負極
電極をセパレータを介して積層して巻回した電池要素を
説明する図である。円筒型の電池５１は、電池缶５２内
に、負極側集電体に負極活物質を設けた帯状負極５３と
正極側集電体に正極活物質を設けた帯状正極５４を帯状
負極および帯状正極よりも幅が大きなセパレータ５５を
介して積層して巻回した電池要素５６が設けられてお
り、電池要素の両端面には、正極あるいは負極は突出せ
ずセパレータの端部で構成されている。電池缶５２を負
極側端子とした電池の場合には、帯状負極に取り付けた
短冊状の負極側電極タブ５７を溶接等の方法によって電
池缶の内壁に接合している。
【０００５】とくに高率充放電を行う電池においては、
ＩＲ損失を低下させ、また帯状負極および帯状正極の位
置によらずに均一な電池反応が起こるように複数の電極
タブが接合されている。また、正極側電極タブ５８は、
電池内部の異常な圧力上昇時に内部の圧力を開放する圧
力開放弁等を有した、正極側端子を兼ねた電池ヘッダー
５９に接続されている。このような電池の発電要素は、
図６（Ｂ）に示すように、帯状負極５３および帯状正極
５４のそれぞれに負極活物質および正極活物質が塗布さ
れていない部分を作製し、その部分に負極側電極タブお
よび正極側電極タブを溶接等に方法によって接合し、図
６（Ｃ）に示すように巻回した後に電池缶内に収容して
いる。
ＩＲ損失を低下させ、また帯状負極および帯状正極の位
置によらずに均一な電池反応が起こるように複数の電極
タブが接合されている。また、正極側電極タブ５８は、
電池内部の異常な圧力上昇時に内部の圧力を開放する圧
力開放弁等を有した、正極側端子を兼ねた電池ヘッダー
５９に接続されている。このような電池の発電要素は、
図６（Ｂ）に示すように、帯状負極５３および帯状正極
５４のそれぞれに負極活物質および正極活物質が塗布さ
れていない部分を作製し、その部分に負極側電極タブお
よび正極側電極タブを溶接等に方法によって接合し、図
６（Ｃ）に示すように巻回した後に電池缶内に収容して
いる。
【０００６】ところが、このような電池においては、短
冊状の電極タブが長くなり、電極タブ部での損失が大き
くなり、また複数の電極リード長を揃えることができな
いので、電極タブ間での電流の損失が不均一となり一部
の電極タブが通電電流で発熱するという問題があり、ま
た、それぞれの電極の電極タブの接合部分の近傍と電極
タブの接合部分から離れた部分では、電流分布が不均一
となるという問題もあり高率放電ができないという問題
があった。
冊状の電極タブが長くなり、電極タブ部での損失が大き
くなり、また複数の電極リード長を揃えることができな
いので、電極タブ間での電流の損失が不均一となり一部
の電極タブが通電電流で発熱するという問題があり、ま
た、それぞれの電極の電極タブの接合部分の近傍と電極
タブの接合部分から離れた部分では、電流分布が不均一
となるという問題もあり高率放電ができないという問題
があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】そこで、電池要素の正
極電極および負極電極と、複数の部分に分割された櫛歯
状の溶接部を有する集電端子を溶接した円筒型二次電池
およびその製造方法が特開平７−６７４９号公報におい
て提案されている。しかしながら、この方法は、スポッ
ト溶接において流れる溶接電流を集電体の突起部に集中
させることによって効果的な溶接による接合を提案した
ものであるが、接合可能な電極としてはニッケル等のス
ポット溶接による溶接が可能な基材を使用したものに限
られており、またスポット溶接による熱によって劣化し
ない構成部材からなるセパレータ等を用いることが必要
であった。
極電極および負極電極と、複数の部分に分割された櫛歯
状の溶接部を有する集電端子を溶接した円筒型二次電池
およびその製造方法が特開平７−６７４９号公報におい
て提案されている。しかしながら、この方法は、スポッ
ト溶接において流れる溶接電流を集電体の突起部に集中
させることによって効果的な溶接による接合を提案した
ものであるが、接合可能な電極としてはニッケル等のス
ポット溶接による溶接が可能な基材を使用したものに限
られており、またスポット溶接による熱によって劣化し
ない構成部材からなるセパレータ等を用いることが必要
であった。
【０００８】また、電池要素の円周方向の位置に応じて
正極電極および負極電極と集電端子の接続箇所数を電池
要素の円周方向の位置に応じて、最内周部から最外周部
に向けて増加させた円筒型二次電池が、特開平９−３０
６４６５号公報において提案されている。しかしなが
ら、この電池においても電極と集電端子との接合はスポ
ット溶接によって接合するものであり、段落番号００３
８にも記載のように溶接棒を接触させる位置を変えて複
数回行うことが必要であり、良好な溶接を行うことは困
難であり、スポット溶接では接合を行うことができない
材質の場合には、適用することができなかった。
正極電極および負極電極と集電端子の接続箇所数を電池
要素の円周方向の位置に応じて、最内周部から最外周部
に向けて増加させた円筒型二次電池が、特開平９−３０
６４６５号公報において提案されている。しかしなが
ら、この電池においても電極と集電端子との接合はスポ
ット溶接によって接合するものであり、段落番号００３
８にも記載のように溶接棒を接触させる位置を変えて複
数回行うことが必要であり、良好な溶接を行うことは困
難であり、スポット溶接では接合を行うことができない
材質の場合には、適用することができなかった。
【０００９】本発明は、高率放電時の電池要素と電池缶
あるいは電池蓋体との間の電極タブによるＩＲ損失を低
下させるとともに、電池要素の位置によらずに電流分布
が均一な非水電解液二次電池を提供することを課題とす
るものである。
あるいは電池蓋体との間の電極タブによるＩＲ損失を低
下させるとともに、電池要素の位置によらずに電流分布
が均一な非水電解液二次電池を提供することを課題とす
るものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、正極集電体と
負極集電体のそれぞれに正極活物質層、負極活物質層を
形成した正極電極および負極電極をセパレータを介して
積層し巻回した電池要素を電池缶に収容した非水電解液
二次電池おいて、電池要素の端面には正極電極あるいは
負極電極の活物質層が形成されていない突出部を有し、
突出部に形成された凹部に面した正極電極あるいは負極
電極の活物質層が形成されていない部分に、外部接続端
子と導電接続する導電接続タブが超音波溶接によって接
合されている非水電解液二次電池である。凹部がプレス
加工による押圧部、もしくは切断によって形成された舌
片状部材の折り曲げによって形成された平面状部材によ
って形成されたものである前記の非水電解液二次電池で
ある。正極電極あるいは負極電極の活物質層が形成され
ていない突出部には、活物質層と同じ厚みの多孔性部材
が積層されている前記の非水電解液二次電池である。
負極集電体のそれぞれに正極活物質層、負極活物質層を
形成した正極電極および負極電極をセパレータを介して
積層し巻回した電池要素を電池缶に収容した非水電解液
二次電池おいて、電池要素の端面には正極電極あるいは
負極電極の活物質層が形成されていない突出部を有し、
突出部に形成された凹部に面した正極電極あるいは負極
電極の活物質層が形成されていない部分に、外部接続端
子と導電接続する導電接続タブが超音波溶接によって接
合されている非水電解液二次電池である。凹部がプレス
加工による押圧部、もしくは切断によって形成された舌
片状部材の折り曲げによって形成された平面状部材によ
って形成されたものである前記の非水電解液二次電池で
ある。正極電極あるいは負極電極の活物質層が形成され
ていない突出部には、活物質層と同じ厚みの多孔性部材
が積層されている前記の非水電解液二次電池である。
【００１１】正極集電体と負極集電体のそれぞれに正極
活物質層、負極活物質層を形成した正極電極と負極電極
をセパレータを介して積層し巻回した電池要素を電池缶
に収容した非水電解液二次電池の製造方法において、正
極電極あるいは負極電極の活物質層が形成されていない
部分をセパレータの端部から突出するように配置して積
層して巻回して電池要素を作製し、得られた電池要素の
端面からセパレータを超えて突出した正極電極あるいは
負極電極の活物質層が形成されていない突出部を押圧、
もしくは切断によって形成された舌片状部材の折り曲げ
加工によって凹部を作製した後に、凹部に外部接続端子
と接続する導電接続タブを配置し超音波溶接によって凹
部に面する正極電極もしくは負極電極の活物質層を形成
していない部分と導電接続タブの間で導電接続する前記
の非水電解液二次電池の製造方法である。正極電極ある
いは負極電極の活物質層が形成されていない突出部に、
活物質層と同じ厚みの多孔性部材を積層した後に、巻回
したものである前記の非水電解液二次電池の製造方法で
ある。電池要素を周囲より保持部材によって保持した状
態で超音波溶接を行う前記の非水電解液二次電池の製造
方法である。
活物質層、負極活物質層を形成した正極電極と負極電極
をセパレータを介して積層し巻回した電池要素を電池缶
に収容した非水電解液二次電池の製造方法において、正
極電極あるいは負極電極の活物質層が形成されていない
部分をセパレータの端部から突出するように配置して積
層して巻回して電池要素を作製し、得られた電池要素の
端面からセパレータを超えて突出した正極電極あるいは
負極電極の活物質層が形成されていない突出部を押圧、
もしくは切断によって形成された舌片状部材の折り曲げ
加工によって凹部を作製した後に、凹部に外部接続端子
と接続する導電接続タブを配置し超音波溶接によって凹
部に面する正極電極もしくは負極電極の活物質層を形成
していない部分と導電接続タブの間で導電接続する前記
の非水電解液二次電池の製造方法である。正極電極ある
いは負極電極の活物質層が形成されていない突出部に、
活物質層と同じ厚みの多孔性部材を積層した後に、巻回
したものである前記の非水電解液二次電池の製造方法で
ある。電池要素を周囲より保持部材によって保持した状
態で超音波溶接を行う前記の非水電解液二次電池の製造
方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明は、帯状の正極電極あるい
は帯状の負極電極の活物質が塗布されていない部分をセ
パレータを超えて突出させて積層し巻回した電池要素の
端面からの突出部を電池要素の軸方向にプレス加工、あ
るいはレーザ照射等によって切断し得られた舌片状の部
分を電池要素の巻回軸の方向へ折り曲げて突出部の端面
に凹部を形成し、凹部の表面に正極電極および負極電極
の活物質を塗布していない部分に、外部接続端子と導電
接続する導電接続タブを配置した後に超音波溶接によっ
て接合したものであり、リチウムイオン二次電池のよう
な正極電極の基材としてアルミニウム箔を用いた電池に
おいても、電池要素の端部からの突出部に直接に導電接
続タブの溶接を可能としたものである。
は帯状の負極電極の活物質が塗布されていない部分をセ
パレータを超えて突出させて積層し巻回した電池要素の
端面からの突出部を電池要素の軸方向にプレス加工、あ
るいはレーザ照射等によって切断し得られた舌片状の部
分を電池要素の巻回軸の方向へ折り曲げて突出部の端面
に凹部を形成し、凹部の表面に正極電極および負極電極
の活物質を塗布していない部分に、外部接続端子と導電
接続する導電接続タブを配置した後に超音波溶接によっ
て接合したものであり、リチウムイオン二次電池のよう
な正極電極の基材としてアルミニウム箔を用いた電池に
おいても、電池要素の端部からの突出部に直接に導電接
続タブの溶接を可能としたものである。
【００１３】以下に、図面を参照して本発明を説明す
る。図１は、本発明の電池の一実施例を説明する図であ
る。図１（Ａ）は本発明の電池の一実施例を説明する断
面図である。なお、電池要素の一部のみ切り欠いた断面
を示している。図１（Ｂ）は、電池要素の端面を説明す
る斜視図である。本発明の非水電解液二次電池１は、電
池缶２内部に、正極集電体上に正極活物質層が形成され
た正極電極３と、負極集電体上に負極活物質層が形成さ
れた負極電極４とをセパレータ５を介して積層した後に
巻回した電池要素６を収容している。電池要素６の上部
の端面には、正極電極３の正極活物質層が形成されてい
ない部分が突出した正極突出部７が形成されており、正
極突出部７には正極凹部８が形成されている。正極凹部
８の内面の正極電極３の正極活物質層が形成されていな
い部分に正極導電接続タブ９が配置されて超音波溶接に
よって接合されている。
る。図１は、本発明の電池の一実施例を説明する図であ
る。図１（Ａ）は本発明の電池の一実施例を説明する断
面図である。なお、電池要素の一部のみ切り欠いた断面
を示している。図１（Ｂ）は、電池要素の端面を説明す
る斜視図である。本発明の非水電解液二次電池１は、電
池缶２内部に、正極集電体上に正極活物質層が形成され
た正極電極３と、負極集電体上に負極活物質層が形成さ
れた負極電極４とをセパレータ５を介して積層した後に
巻回した電池要素６を収容している。電池要素６の上部
の端面には、正極電極３の正極活物質層が形成されてい
ない部分が突出した正極突出部７が形成されており、正
極突出部７には正極凹部８が形成されている。正極凹部
８の内面の正極電極３の正極活物質層が形成されていな
い部分に正極導電接続タブ９が配置されて超音波溶接に
よって接合されている。
【００１４】導電接続タブ９は、外部接続端子を兼ねた
電池ヘッダー１０の導電接続部１１に接合されて導電接
続を形成している。なお、電池ヘッダー１０には、電池
内部の異常による内部圧力の上昇時に作動する圧力開放
板１２や、過大な電流を遮断する素子等が設けられてい
ても良い。電池缶には溝加工によって形成した段差部１
３に配置したガスケット１４を介して電池缶の上部をか
しめて電池を封口している。
電池ヘッダー１０の導電接続部１１に接合されて導電接
続を形成している。なお、電池ヘッダー１０には、電池
内部の異常による内部圧力の上昇時に作動する圧力開放
板１２や、過大な電流を遮断する素子等が設けられてい
ても良い。電池缶には溝加工によって形成した段差部１
３に配置したガスケット１４を介して電池缶の上部をか
しめて電池を封口している。
【００１５】正極導電接続タブ９として、弾性を有する
部材を用いると、電池ヘッダーをガスケットによって封
口と正極導電接続タブ９の有する弾性力によって電池要
素を保持することができるので、電池に対して外部から
加わる衝撃を緩和することが可能となる。
部材を用いると、電池ヘッダーをガスケットによって封
口と正極導電接続タブ９の有する弾性力によって電池要
素を保持することができるので、電池に対して外部から
加わる衝撃を緩和することが可能となる。
【００１６】一方、電池要素６の下部には、正極突出部
と同様に負極電極４の負極活物質層を形成していない部
分の負極突出部１５に形成した負極凹部（図示しない）
に負極導電接続タブ１６が接合されており、外部接続端
子を兼ねた電池缶２の底部に接合して導電接続が形成さ
れている。
と同様に負極電極４の負極活物質層を形成していない部
分の負極突出部１５に形成した負極凹部（図示しない）
に負極導電接続タブ１６が接合されており、外部接続端
子を兼ねた電池缶２の底部に接合して導電接続が形成さ
れている。
【００１７】図２は、本発明の電池の正極電極および負
極電極を説明する図である。図２（Ａ）は、正極電極３
はアルミニウム箔等の帯状の正極集電体２１上に正極活
物質のスラリーを塗布乾燥し正極活物質層２２を形成し
たものであり、同様に負極電極４は、銅箔等の負極集電
体２３上に負極活物質のスラリーを塗布乾燥し負極活物
質層２４を形成したものである。そして、負極活物質層
のセパレータ面への投影部が正極活物質のセパレータ面
への投影部よりも大きくなるように正極電極と負極電極
の間にセパレータ５を配置して積層し、正極電極の活物
質層が塗布されていない部分をセパレータ５の端部から
正極突出部７を形成するように配置したものである。正
極突出部７は、導電接続部を形成するので、その高さｈ
は、巻回後の正極間距離以上であり、電池要素の半径以
下であることが好ましい。
極電極を説明する図である。図２（Ａ）は、正極電極３
はアルミニウム箔等の帯状の正極集電体２１上に正極活
物質のスラリーを塗布乾燥し正極活物質層２２を形成し
たものであり、同様に負極電極４は、銅箔等の負極集電
体２３上に負極活物質のスラリーを塗布乾燥し負極活物
質層２４を形成したものである。そして、負極活物質層
のセパレータ面への投影部が正極活物質のセパレータ面
への投影部よりも大きくなるように正極電極と負極電極
の間にセパレータ５を配置して積層し、正極電極の活物
質層が塗布されていない部分をセパレータ５の端部から
正極突出部７を形成するように配置したものである。正
極突出部７は、導電接続部を形成するので、その高さｈ
は、巻回後の正極間距離以上であり、電池要素の半径以
下であることが好ましい。
【００１８】また、図２（Ｂ）は、正極電極および負極
電極の電極活物質の塗布層が形成されていない部分に電
極活物質層と同じ厚さの正極側多孔性部材２５および負
極側多孔性部材２６が積層されたものである。正極側多
孔性部材および負極側多孔性部材は、合成樹脂あるいは
金属からなる不織布、発泡体等の多孔性部材を用いるこ
とができる。多孔性部材は、電極の集電体上に各種の固
着手段を用いて積層して固着することができる。特に、
合成樹脂製の部材では熱融着によって固着することが好
ましい。多孔性部材を積層した電極を用いて電池要素を
作製した場合には、突出部の形状が安定し、超音波溶接
の際に溶接箇所にホーンを押し当てた場合に突出部が変
形することを防止することが可能となる。しかも、多孔
性部材の有している空孔によって、正極集電体あるいは
負極集電体の間に間隔を保持し、電解液の浸透および電
池要素内部で発生した気体の速やかな放散を可能とす
る。
電極の電極活物質の塗布層が形成されていない部分に電
極活物質層と同じ厚さの正極側多孔性部材２５および負
極側多孔性部材２６が積層されたものである。正極側多
孔性部材および負極側多孔性部材は、合成樹脂あるいは
金属からなる不織布、発泡体等の多孔性部材を用いるこ
とができる。多孔性部材は、電極の集電体上に各種の固
着手段を用いて積層して固着することができる。特に、
合成樹脂製の部材では熱融着によって固着することが好
ましい。多孔性部材を積層した電極を用いて電池要素を
作製した場合には、突出部の形状が安定し、超音波溶接
の際に溶接箇所にホーンを押し当てた場合に突出部が変
形することを防止することが可能となる。しかも、多孔
性部材の有している空孔によって、正極集電体あるいは
負極集電体の間に間隔を保持し、電解液の浸透および電
池要素内部で発生した気体の速やかな放散を可能とす
る。
【００１９】正極側多孔性部材２５および負極側多孔性
部材２６は、正極側集電体あるいは負極側集電体の端部
を、巻回後の正極間距離以上であり、電池要素の半径以
下の距離を取り除いて取り付けることが好ましい。ま
た、これらの多孔質物質層の取り付けは、その一部を熱
融着することによって集電体上に取り付けることが好ま
しい。
部材２６は、正極側集電体あるいは負極側集電体の端部
を、巻回後の正極間距離以上であり、電池要素の半径以
下の距離を取り除いて取り付けることが好ましい。ま
た、これらの多孔質物質層の取り付けは、その一部を熱
融着することによって集電体上に取り付けることが好ま
しい。
【００２０】図３は、本発明の電池の組立工程を説明す
る図である。図３（Ａ）は、本発明の電池の電池要素の
端面の正極突出部を説明する斜視図である。電池要素６
は、正極電極および負極電極を、正極電極および負極電
極の端部の正極活物質層あるいは負極活物質層が形成さ
れていない部分がセパレータの端部から突出するようセ
パレータを介して積層して巻回したものであり、電池要
素の端面には正極突出部７が形成されている。
る図である。図３（Ａ）は、本発明の電池の電池要素の
端面の正極突出部を説明する斜視図である。電池要素６
は、正極電極および負極電極を、正極電極および負極電
極の端部の正極活物質層あるいは負極活物質層が形成さ
れていない部分がセパレータの端部から突出するようセ
パレータを介して積層して巻回したものであり、電池要
素の端面には正極突出部７が形成されている。
【００２１】次いで、図３（Ｂ）に示すように電池要素
の端面の正極突出部７を凸型３１で押圧して正極凹部８
を形成する。形成される正極凹部８は、幅は導電接続タ
ブの幅以上とすれば良い。
の端面の正極突出部７を凸型３１で押圧して正極凹部８
を形成する。形成される正極凹部８は、幅は導電接続タ
ブの幅以上とすれば良い。
【００２２】次いで、図３（Ｃ）に示すように、正極凹
部８に正極導電接続タブ９を配置し、正極導電タブの上
部から超音波溶接用のホーン３２を押し当てて正極電極
の集電体と正極導電接続タブを超音波溶接によって接合
する。また、超音波溶接の際には、保持部材３３によっ
て電池要素６を周囲から保持することによってホーンの
押圧による突出部の変形を防止することができる。この
ようにして導電接続タブを接合した電池要素は、電池缶
内に収容して外部接続端子と接合した後に、電解液を注
入して封口することによって電池が得られる。
部８に正極導電接続タブ９を配置し、正極導電タブの上
部から超音波溶接用のホーン３２を押し当てて正極電極
の集電体と正極導電接続タブを超音波溶接によって接合
する。また、超音波溶接の際には、保持部材３３によっ
て電池要素６を周囲から保持することによってホーンの
押圧による突出部の変形を防止することができる。この
ようにして導電接続タブを接合した電池要素は、電池缶
内に収容して外部接続端子と接合した後に、電解液を注
入して封口することによって電池が得られる。
【００２３】図４は、本発明の電池の他の方法による組
立工程を説明する図である。図４（Ａ）は、電池の電池
要素の端面の正極突出部を説明する斜視図である。電池
要素６は、正極電極および負極電極を、正極電極および
負極電極の端部の正極活物質層あるいは負極活物質層が
形成されていない部分がセパレータの端部から突出する
ようセパレータを介して積層して巻回したものであり、
電池要素の端面には正極突出部７が形成されている。
立工程を説明する図である。図４（Ａ）は、電池の電池
要素の端面の正極突出部を説明する斜視図である。電池
要素６は、正極電極および負極電極を、正極電極および
負極電極の端部の正極活物質層あるいは負極活物質層が
形成されていない部分がセパレータの端部から突出する
ようセパレータを介して積層して巻回したものであり、
電池要素の端面には正極突出部７が形成されている。
【００２４】図４（Ｂ）に示すように、ＹＡＧレーザ等
のレーザー照射３４によって正極突出部７を電池要素の
巻回軸に平行な２個の切断線３５で切断する。切断線の
形成は、切断工具によって行っても良いが、レーザー照
射によれば切断時の突出部の変形等を防止することがで
きる。また切断線によって形成する切断幅はタブの幅以
上とすれば良い。次いで、図４（Ｃ）に示すように、Ｙ
ＡＧレーザーによって切断されて、舌片状となった部分
を電池要素の巻回軸の方向へ折り曲げることによって正
極電極の集電体面からなる平面状の正極凹面８が形成さ
れる。
のレーザー照射３４によって正極突出部７を電池要素の
巻回軸に平行な２個の切断線３５で切断する。切断線の
形成は、切断工具によって行っても良いが、レーザー照
射によれば切断時の突出部の変形等を防止することがで
きる。また切断線によって形成する切断幅はタブの幅以
上とすれば良い。次いで、図４（Ｃ）に示すように、Ｙ
ＡＧレーザーによって切断されて、舌片状となった部分
を電池要素の巻回軸の方向へ折り曲げることによって正
極電極の集電体面からなる平面状の正極凹面８が形成さ
れる。
【００２５】図３で示したものと同様に図４（Ｄ）に示
すように、正極凹部８の平面上に正極導電接続タブ９を
配置し、保持部材３３によって電池要素６を周囲から保
持して圧迫した状態でホーンの押圧による突出部の変形
を防止した状態で正極導電タブの上部から超音波溶接用
のホーン３２を押し当てて正極電極の集電体と正極導電
接続タブ９を超音波溶接によって接合することによっ
て、導電接続タブが接合された電池要素が得られる。
すように、正極凹部８の平面上に正極導電接続タブ９を
配置し、保持部材３３によって電池要素６を周囲から保
持して圧迫した状態でホーンの押圧による突出部の変形
を防止した状態で正極導電タブの上部から超音波溶接用
のホーン３２を押し当てて正極電極の集電体と正極導電
接続タブ９を超音波溶接によって接合することによっ
て、導電接続タブが接合された電池要素が得られる。
【００２６】図５は、導電接続タブの他の例を説明する
図である。導電接続タブとしては、図１ないし４に示し
た接続部が直線状の部材以外にも各種のものを用いるこ
とができる。図５（Ａ）は、電池要素の突出部に形成し
た放射状の凹部に配置する導電接続タブである。放射状
接続部３６を有するので、突出部に設けた放射状の凹部
二載置し、複数回の超音波溶接によって電池要素の多数
の箇所との電気的接合が実現できるので、電流分布が均
一な電池を得ることができる。
図である。導電接続タブとしては、図１ないし４に示し
た接続部が直線状の部材以外にも各種のものを用いるこ
とができる。図５（Ａ）は、電池要素の突出部に形成し
た放射状の凹部に配置する導電接続タブである。放射状
接続部３６を有するので、突出部に設けた放射状の凹部
二載置し、複数回の超音波溶接によって電池要素の多数
の箇所との電気的接合が実現できるので、電流分布が均
一な電池を得ることができる。
【００２７】なお、以上の説明では、電池缶が負極集電
体と導電接続する例について述べたが、アルミニウム等
を電池缶とした電池缶が正極となるものであっても良
く、この場合には、以上の説明における正極と負極が逆
となる。
体と導電接続する例について述べたが、アルミニウム等
を電池缶とした電池缶が正極となるものであっても良
く、この場合には、以上の説明における正極と負極が逆
となる。
【００２８】
【発明の効果】電池要素の巻回前に電極の集電体にタブ
を溶接する工程が不要となり、特に複数のタブを用いた
電池においては、その効果が大きく、また電池要素から
の導電接続も電池要素の端部への溶接のみで可能であ
り、工程が簡単となると共に、電池缶内でのタブを取り
回す空間が必要でなく、電池缶内の空間の利用率が向上
し、容積密度が優れた電池を得ることができる。さら
に、電極の周囲の多数の箇所から短い距離で導電接続が
可能であり、導電接続によるインピーダンスを低下させ
ることができる。
を溶接する工程が不要となり、特に複数のタブを用いた
電池においては、その効果が大きく、また電池要素から
の導電接続も電池要素の端部への溶接のみで可能であ
り、工程が簡単となると共に、電池缶内でのタブを取り
回す空間が必要でなく、電池缶内の空間の利用率が向上
し、容積密度が優れた電池を得ることができる。さら
に、電極の周囲の多数の箇所から短い距離で導電接続が
可能であり、導電接続によるインピーダンスを低下させ
ることができる。
【図１】図１は、本発明の電池の一実施例を説明する図
である。
である。
【図２】図２は、本発明の正極電極および負極電極を説
明する平面図である。
明する平面図である。
【図３】図３は、本発明の電池の組立工程を説明する図
である。
である。
【図４】図４は、本発明の電池の他の組立工程を説明す
る図である。
る図である。
【図５】図５は、導電接続タブの他の例を説明する図で
ある。
ある。
【図６】図６は、従来の電池を説明する図である。
１…非水電解液二次電池 ２…電池缶 ３…正極電極 ４…負極電極 ５…セパレータ ６…電池要素 ７…正極突出部 ８…正極凹部 ９…正極導電接続タブ １０…電池ヘッダー １１…導電接続部 １２…圧力開放板 １３…段差部 １４…ガスケット １５…負極突出部 １６…負極導電接続タブ ２１…正極集電体 ２２…正極活物質層 ２３…負極集電体 ２４…負極活物質層 ２５…正極側多孔性部材 ２６…負極側多孔性部材 ３１…凸型 ３２…ホーン ３３…保持部材 ３４…レーザー照射 ３５…切断線 ３６…放射状接続部 ５１…円筒型の電池 ５２…電池缶 ５３…帯状負極 ５４…帯状正極 ５５…セパレータ ５６…電池要素 ５７…負極側電極タブ ５８…正極側電極タブ ５９…電池ヘッダー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 猪井 隆之 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 斉藤 晋 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 Ｆターム(参考） 5H022 AA09 BB01 BB02 CC08 CC12 CC19 CC20 CC22 5H029 AJ06 BJ14 CJ03 CJ04 CJ07 DJ05 DJ07
Claims (6)
- 【請求項１】 正極集電体と負極集電体のそれぞれに正
極活物質層、負極活物質層を形成した正極電極および負
極電極をセパレータを介して積層し巻回した電池要素を
電池缶に収容した非水電解液二次電池おいて、電池要素
の端面には正極電極あるいは負極電極の活物質層が形成
されていない突出部を有し、突出部に形成された凹部に
面した正極電極あるいは負極電極の活物質層が形成され
ていない部分に、外部接続端子と導電接続する導電接続
タブが超音波溶接によって接合されていることを特徴と
する非水電解液二次電池。 - 【請求項２】 凹部がプレス加工による押圧部、もしく
は切断によって形成された舌片状部材の折り曲げによっ
て形成された平面状部材によって形成されたものである
ことを特徴とする請求項１記載の非水電解液二次電池。 - 【請求項３】 正極電極あるいは負極電極の活物質層が
形成されていない突出部には、活物質層と同じ厚みの多
孔性部材が積層されていることを特徴とする請求項１ま
たは２のいずれかに記載の非水電解液二次電池。 - 【請求項４】 正極集電体と負極集電体のそれぞれに正
極活物質層、負極活物質層を形成した正極電極と負極電
極をセパレータを介して積層し巻回した電池要素を電池
缶に収容した非水電解液二次電池の製造方法において、
正極電極あるいは負極電極の活物質層が形成されていな
い部分をセパレータの端部から突出するように配置して
積層して巻回して電池要素を作製し、得られた電池要素
の端面からセパレータを超えて突出した正極電極あるい
は負極電極の活物質層が形成されていない突出部を押
圧、もしくは切断によって形成された舌片状部材の折り
曲げ加工によって凹部を作製した後に、凹部に外部接続
端子と接続する導電接続タブを配置し超音波溶接によっ
て凹部に面する正極電極もしくは負極電極の活物質層を
形成していない部分と導電接続タブの間で導電接続する
ことを特徴とする非水電解液二次電池の製造方法。 - 【請求項５】 正極電極あるいは負極電極の活物質層が
形成されていない突出部に、活物質層と同じ厚みの多孔
性部材を積層した後に、巻回したものである特徴とする
請求項４記載の非水電解液二次電池の製造方法。 - 【請求項６】 電池要素を周囲より保持部材によって保
持した状態で超音波溶接を行うことを特徴とする請求項
４ないし５のいずれかに記載の非水電解液二次電池の製
造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18174199A JP3334683B2 (ja) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | 非水電解液二次電池およびその製造方法 |
| DE10031453A DE10031453C2 (de) | 1999-06-28 | 2000-06-28 | Elektrodenansatz-Verbundstruktur und Verfahren zum Verbinden eines Elektrodenansatzes |
| CNB001078720A CN1150648C (zh) | 1999-06-28 | 2000-06-28 | 非水电解液二次电池及其制造方法 |
| US09/604,981 US6432574B1 (en) | 1999-06-28 | 2000-06-28 | Electrode tab for a nonaqueous electrolyte secondary battery and method of forming the same |
| DE10066064A DE10066064B4 (de) | 1999-06-28 | 2000-06-28 | Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Electrolyten und Verfahren zum Verbinden eines Elektrodenansatzes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18174199A JP3334683B2 (ja) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | 非水電解液二次電池およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001015096A true JP2001015096A (ja) | 2001-01-19 |
| JP3334683B2 JP3334683B2 (ja) | 2002-10-15 |
Family
ID=16106085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18174199A Expired - Lifetime JP3334683B2 (ja) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | 非水電解液二次電池およびその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6432574B1 (ja) |
| JP (1) | JP3334683B2 (ja) |
| CN (1) | CN1150648C (ja) |
| DE (1) | DE10031453C2 (ja) |
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| WO2023096389A1 (ko) * | 2021-11-24 | 2023-06-01 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 전극 조립체 및 그 제조 방법 및 장치, 전극 조립체를 포함하는 원통형 배터리 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 |
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| KR100528915B1 (ko) * | 2003-05-26 | 2005-11-16 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차전지 |
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| CN101305481B (zh) | 2005-09-02 | 2011-01-12 | A123系统公司 | 电池设计及其构造方法 |
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