JP2001102028A

JP2001102028A - 電池の製造方法

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Publication number: JP2001102028A
Application number: JP27811499A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Sato; 和典佐藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2001-04-13
Anticipated expiration: 2019-09-30
Also published as: JP4406973B2

Abstract

(57)【要約】【課題】正極リードを２枚のリード片で構成し、その
正極リードを折り曲げて使用する場合に、折り曲げ部の
内側と外側の周長差によって２枚のリード片に形状的な
歪みや皺が発生してしまう。【解決手段】電池素子の端部に設けられた電極コレク
タに２枚のリード片４Ａ，４Ｂからなる正極リード４を
接合した後、正極リード４を折り曲げて電池ケース内に
収容するに際し、折り曲げによって外側に配置されるリ
ード片４Ｂに、その折り曲げによって生じる内側と外側
の周長差に応じた弛み部４Ｃを予め形成しておく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば非水電解液
系の電池の製造方法に関し、さらに詳しくは、複数枚の
リード片からなる電極リードを有する電池の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子技術の進歩により電子機器の
高性能化が進み、それに伴い電子機器に使用される電池
の高エネルギー密度化の要求が高まっている。一般用途
の二次電池としては、鉛電池やニッケルカドニウム電池
等の水溶液系電池が主流となっているが、この水溶液系
電池では前述した高エネルギー密度化の要求を満足でき
るものとなっていない。そこで最近では、高エネルギー
密度化の要望に沿う二次電池として、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が開発されてい
る。この非水電解液二次電池を用いたビデオカメラや携
帯電話機などの電子機器では、大幅な小型・軽量化が図
られている。

【０００３】現状の非水電解液二次電池は、密閉された
電池ケース内に正極、負極及び電解液が収容されて構成
されている。正極と負極とはセパレータを介して渦巻き
状に巻き付けられ、これによって電池素子が形成されて
いる。この電池素子は電池ケースのなかに挿入され、そ
こに適量の電解液が注入されている。また、電池ケース
内では、正極に電気的に接続された正極コレクタに正極
リードの一端が溶接され、かつ正極リードの他端に安全
弁が溶接されたかたちで収容されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、二次電池を
製造する上では、例えば大電流を流すときにリードの抵
抗値を下げるため、正極リードを複数枚のリード片で構
成し、これを完全に折り曲げた状態で（折り畳んだ状態
で）電池ケース内に収容する場合がある。

【０００５】そうした場合、現状の製造工程では、図３
（ａ），（ｂ）に示すように平らな２枚のリード片５０
Ａ，５０Ｂをそれぞれ重ね合わせて正極コレクタに溶接
することにより、一つの正極リード５０を構成するよう
にしている。また、２枚のリード片５０Ａ，５０Ｂから
なる正極リード５０に安全弁を溶接した後、電池ケース
の開口部を電池蓋で封口する際に正極リード５０を折り
曲げて電池ケース内に収容するようにしている。

【０００６】ところが、正極リード５０を折り曲げるに
あたっては、折り曲げの基準位置（図中一点鎖線）を境
にして図３（ｃ）の状態から図３（ｄ）のように正極リ
ード５０を折り曲げたときに、折り曲げ部の内側と外側
の周長差によって２枚のリード片５０Ａ，５０Ｂ、特に
内側のリード片５０Ａに形状的な歪みや皺が発生してし
まう。そのため、正極リード５０を折り曲げた後のリー
ド厚さ寸法Ｔａが大きくなり、その分だけ電池の高さが
高くなっている。また、電池の高さを低く抑えるために
正極リード５０を無理に押し込むようにすると、電池素
子に機械的なダメージを与えてしまう。

【０００７】また、正極コレクタに正極リード５０を溶
接するときに、各々のリード片５０Ａ，５０Ｂを別々
（バラバラ）の状態で取り扱っているため、リード供給
動作を複数回にわたって行う必要がある。さらに、リー
ド片５０Ａ，５０Ｂの位置ずれを修正するための位置合
わせを行う必要もある。

【０００８】加えて、電池ケースに電解液を注入したと
きに、正極リード５０の端部が電解液に浸されるため、
毛細管現象によりリード片５０Ａ，５０Ｂ間の僅かな隙
間部分を通して電解液が這い上がり、これによってリー
ド片５０Ａ，５０Ｂ間が電解液で濡れてしまうという不
具合もある。こうしてリード片５０Ａ，５０Ｂ間が電解
液で濡れたままの状態で安全弁を溶接すると、溶接状態
が安定しないだけでなく、激しいスパッタリング現象が
発生して安全性を確保できなくなる。そのため現状で
は、安全弁を溶接する前に、リード片５０Ａ，５０Ｂに
付着した電解液を拭き取るようにしている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電池の製造
方法においては、電池素子の端部に設けられた電極コレ
クタに複数枚のリード片からなる電極リードを接合した
後、その電極リードを折り曲げて電池ケース内に収容す
るに際し、折り曲げによって外側に配置されるリード片
に、その折り曲げによって生じる内側と外側の周長差に
応じた弛み部を予め形成するようにしている。

【００１０】上記電池の製造方法によれば、折り曲げに
よって外側に配置されるリード片に対して、周長差に応
じた弛み部を予め形成しておくことにより、実際に電極
リードを折り曲げときには、内側と外側のリード片の周
長差が弛み部で吸収されるようになる。これにより、各
々のリード片に形状的な歪みや皺を生じさせることな
く、電極リードをスムーズに折り曲げることが可能とな
る。また、弛み部の形成によってリード片間に隙間が確
保されるため、その隙間部分で、毛細管現象による電解
液の這い上がりを阻止することが可能となる。さらに、
電極コレクタに電極リードを接合するのに先立って、複
数枚のリード片を重ね合わせて一体に接合しておけば、
電極コレクタへのリード供給動作が１回で済むようにな
るとともに、電極コレクタへの溶接に際して各々のリー
ド片の相対位置がずれることもなくなる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ詳細に説明する。

【００１２】図１は非水電解液系の二次電池（ここでは
代表的なリチウムイオン二次電池）の基本的な製造フロ
ーを説明する図である。

【００１３】先ず、図１（ａ）に示すように、ワインダ
（巻き付け器）にて円筒状の電池素子１を作製した後、
電子素子１の一方端に正極コレクタ２、他方端に負極コ
レクタ３を溶接する。電池素子１は、シート状をなす正
極と負極とをセパレータを介して渦巻き状に巻き込んで
形成される。

【００１４】正極材料には、十分な量のリチウム（Ｌ
ｉ）を含んだ正極活性物質が好適に用いられる。正極活
性物質としては、例えば一般式Ｌｉ_xＭＯ₂（但し、Ｍ
はＣｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｖ，Ｔｉの少なくと
も１種を表し、ｘは正の数であるとする）で表されるリ
チウムと他の金属からなる複合金属酸化物等が用いられ
る。

【００１５】一方、負極材料には、リチウムイオンをド
ープ・脱ドープ可能な炭素系材料が好適に用いられる。
炭素系材料としては、コークス類、グラファイト類、ガ
ラス状炭素類、炭素繊維、活性炭素等が用いられる。ま
た、セパレータには、例えばポリプロピレンからなる微
多孔性のフィルムが用いられる。

【００１６】正極コレクタ２及び負極コレクタ３は、上
述のように巻き込まれた正極と負極から電気を集めるも
ので、それぞれ円板状に形成されている。正極コレクタ
２はアルミニウムによって構成され、負極コレクタ３は
銅によって構成されている。

【００１７】次に、図１（ｂ）に示すように、正極コレ
クタ２に例えばアルミニウム（Ａｌ）からなる板状の正
極リード４を溶接した後、図１（ｃ）に示すように、電
池ケース５に電池素子１を挿入する。電池ケース５とし
ては、表面にニッケルメッキ等が施された金属筒が用い
られる。次いで、正極コレクタ２と電池ケース５を溶接
により固着した後、電池ケース５のなかに電解液を注入
する。電解液としては、リチウム塩を支持電解質塩と
し、これを有機溶媒に溶解させた非水電解液が用いられ
る。有機溶媒としては、環状炭素エステル類と鎖状炭酸
エステル類の混合溶媒が好適に用いられる。さらに、電
池ケース５に電解液を注入した後は、次工程にて正極リ
ード４に安全弁６をレーザ溶接する。安全弁６は予め電
池蓋７と組合わさった状態で溶接される。

【００１８】続いて、図１（ｄ）に示すように、電池ケ
ース５の開口部に電池蓋７を嵌め合わせて、その嵌め合
わせ部をかしめることにより、電池ケース５の開口部を
電池蓋７にて封口する。これにより、電池９の組み立て
が完了し、以降は、洗浄工程や検査工程を経て完成品と
なる。

【００１９】ここで、本発明の実施形態に係る電池の製
造方法においては、上述した一連の製造フローのなか
で、例えば正極側に２枚のリード片からなる正極リード
４を用い、この正極リード４を正極コレクタ２に接合
（溶接）した後、電池蓋７の嵌め合わせのときに正極リ
ード４を折り曲げて電池ケース５内に収容するに際し、
図２（ａ），（ｂ）に示すような構造の正極リード４を
用いることとしている。

【００２０】即ち、図示のように帯板状をなす２枚のリ
ード片４Ａ，４Ｂを互いに重ね合わせるにあたって、こ
れら２枚のリード片４Ａ，４Ｂからなる正極リード４を
折り曲げたときに、例えば一方のリード片４Ａが内側
で、他方のリード片４Ｂが外側に配置されるものとする
と、外側に配置されるリード片４Ｂに対して、折り曲げ
の基準位置となる基準線上（図中一点鎖線上）に略Ｕ字
形の弛み部４Ｃを形成してある。リード片４Ｂへの弛み
部４Ｃの形成は、プレス成形等によって容易に行うこと
ができる。

【００２１】リード片４Ｂにおける弛み部４Ｃの形成寸
法は、正極リード４の折り曲げによって生じる内側と外
側の周長差に応じて適宜設定する。即ち、内側と外側の
周長差がΔＬであるとすると、そのΔＬと同等かそれよ
り若干長めの寸法をもって弛み部４Ｃを形成する。周長
差ΔＬについては、例えば２枚のリード片４Ａ，４Ｂの
厚さ寸法がそれぞれ“ｔ”ｍｍであったとすると、“Δ
Ｌ＝πｔ”ｍｍで求めることができる。この弛み部４Ｃ
の形成により、図示の如く２枚のリード片４Ａ，４Ｂを
重ね合わせた際には、図２（ｃ）にも示すように弛み部
４Ｃの形成部分（折り曲げの基準位置）で、２枚のリー
ド片４Ａ，４Ｂの間に隙間Ｇが確保された状態となる。

【００２２】さらに、上述の如く重ね合わせた２枚のリ
ード片４Ａ，４Ｂを、上記折り曲げの基準位置以外の部
分４Ｄ、即ちリード長手方向（図の左右方向）において
折り曲げの基準位置（図中一点鎖線位置）と上記安全弁
６の溶接部位４Ｅとの間（略中間位置）で超音波溶接に
より一体に接合してある。この接合は、上述の如くリー
ド長手方向の途中でリード全幅にわたって行うようにし
ている。

【００２３】このように正極リード４を折り曲げた際に
外側に配置されるリード片４Ｂに周長差に応じた弛み部
４Ｃを予め形成しておくことにより、上記製造フローの
なかで正極リード４を実際に折り曲げたときには、内側
と外側のリード片４Ａ，４Ｂの周長差が弛み部４Ｃで吸
収され、これによって電極リード４（特に内側のリード
片４Ａ）の折り曲げがスムーズになされる。そのため、
図２（ｄ）に示すように内側のリード片４Ａの曲げ部分
に歪みや皺等を生じさせることなく、電極リード４（２
枚のリード片４Ａ，４Ｂ）を綺麗に折り曲げることがで
きる。

【００２４】これにより、電池ケース５を開口部を電池
蓋７で封口するときに、電極リード４を強く押し込まな
くても、２枚のリード片４Ａ，４Ｂを緊密に折り曲げる
ことができるため、折り曲げ後のリード厚さ寸法Ｔｂを
従来（Ｔａ）よりも小さくすることができる（Ｔｂ＜Ｔ
ａ）。その結果、電池素子１に機械的なダメージを与え
ることなく、電池１の高さを従来よりも低く抑えること
が可能となる。

【００２５】また、上記２枚のリード片４Ａ，４Ｂを一
体に接合してから、正極コレクタ２に溶接するようにし
ているため、溶接時における正極リード４の取り扱い
（ハンドリング等）が容易になるとともに、正極コレク
タ２へのリード供給動作が１回で済むようになる。ま
た、２枚のリード片４Ａ，４Ｂの相対位置がずれること
がないため、正極コレクタ２に対してはリード片４Ａ，
４Ｂ相互の位置合わせの必要がなく、正極リード４の位
置合わせを行うだけで済むようになる。これにより、正
極コレクタ２への正極リード４の溶接を簡単にしかも精
度良く行うことが可能となる。

【００２６】また、上記製造フローにおいて、電池ケー
ス５内に電解液を注入した際には、正極リード４の一部
（正極コレクタ２との接合部とその近傍）が電解液に浸
されるものの、この段階（正極リード４を折り曲げる前
の段階）では２枚のリード片４Ａ，４Ｂの間に弛み部４
Ｃによる隙間Ｇが確保されているため、その隙間Ｇの部
分で毛細管現象による電解液の這い上がりを阻止するこ
とができる。隙間Ｇの寸法については、１ｍｍ以上確保
されていることが望ましい。

【００２７】さらに、２枚のリード４Ａ，４Ｂをそのリ
ード長手方向の途中でリード全幅にわたり超音波溶接等
にて接合しているため、その接合部分（超音波溶接部）
４Ｄでは２枚のリード片４Ａ，４Ｂが隙間無く密着した
状態となる。これにより、毛細管現象による電解液の拡
散移動経路を確実に遮断することができる。その結果、
安全弁６を正極リード４に溶接するにあたっては、その
前の工程（電解液の注入工程）で正極リード４の被溶接
部が電解液で濡れることがなくなる。したがって、いち
いち電解液の拭き取り作業を行わなくても、安全にしか
もスプラッシュの発生を招くことなく、安全弁６を正極
リード４に溶接することが可能となる。

【００２８】因みに、正極リードを構成するリード片の
枚数を２枚、リード片１枚あたりの厚さ寸法を０．１５
ｍｍとして、外側のリード片に上記弛み部を設けた場合
と設けなかった場合で、それぞれ折り曲げ後のリード厚
さ寸法を比較してみたところ、弛み部を設けなかったも
のでは折り曲げ後のリード厚さ寸法が１．２ｍｍであっ
たのに対し、弛み部を設けたものでは折り曲げ後のリー
ド厚さ寸法が０．６ｍｍとなった。

【００２９】なお、上記実施形態においては、２枚のリ
ード片４Ａ，４Ｂからなる正極リード４を用いる場合に
ついて説明したが、本発明はこれに限らず、３枚以上の
リード片からなる正極リードを用いる場合にも同様に適
用可能である。また、３枚以上のリード片からなる正極
リードを用いる場合においては、最内のリード片を除い
て、その外側のリード片の各々につき、内外の周長差に
応じた弛み部を適宜形成するようにすれば良い。

【００３０】また、上記実施形態では、製造対象となる
電池の種類として、非水電解液系の二次電池（リチウム
イオン二次電池）を例示したが、本発明はこれに限ら
ず、例えば水溶液系の二次電池（鉛二次電池、ニッケル
カドニウム二次電池）など、他の種類の電池を製造する
際にも同様に適用可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、折
り曲げによって外側に配置されるリード片に対して、周
長差に応じた弛み部を予め形成しておくことにより、各
々のリード片に形状的な歪みや皺を生じさせることな
く、電極リードをスムーズに折り曲げることができる。
これにより、電極リードの折り曲げ後の厚さ寸法を小さ
くすることができるため、電池素子に機械的なダメージ
を与えることなく、電池高さを低く抑えることが可能と
なる。また、弛み部の形成によってリード片間に隙間が
確保されるため、この隙間部分で、毛細管現象による電
解液の這い上がりを阻止することができる。さらに、電
極コレクタに電極リードを接合するのに先立って、複数
枚のリード片を重ね合わせて一体に接合しておくことに
より、電極コレクタへの電極リードの溶接を簡単にしか
も精度良く行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】二次電池の基本的な製造フローを説明する図で
ある。

【図２】本発明の実施形態に係る電池の製造方法を説明
する図である。

【図３】従来技術と課題を説明する図である。

【符号の説明】

３…正極コレクタ、４…正極リード、４Ａ，４Ｂ…リー
ド片、４Ｃ…弛み部、４Ｄ…接合部分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電池素子の端部に設けられた電極コレク
タに複数枚のリード片からなる電極リードを接合した
後、前記電極リードを折り曲げて電池ケース内に収容す
るに際し、前記折り曲げによって外側に配置されるリード片に、そ
の折り曲げによって生じる内側と外側の周長差に応じた
弛み部を予め形成しておくことを特徴とする電池の製造
方法。
【請求項２】前記電極コレクタに前記電極リードを接
合するのに先立ち、前記複数枚のリード片を重ね合わせ
て一体に接合しておくことを特徴とする請求項１記載の
電池の製造方法。
【請求項３】前記複数枚のリード片を、そのリード長
手方向の途中でリード全幅にわたって接合することを特
徴とする請求項２記載の電池の製造方法。