JP2007227292A - 円筒形電池およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 極板から均一に集電できて内部抵抗の低減化が可能な集電構造となる円筒形電池を提供するとともに、製造が容易で生産効率も向上し、かつセパレータに熱的影響を及ぼしたりあるいは短絡が生じることがない円筒形電池の製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明の円筒形電池は、中心開口１４ｂと中心開口１４ｂから放射状に形成された溝部１４ｃが形成された集電体１４を備えている。溝部１４ｃの幅方向に少なくとも２列以上の溝部１４ｃの長さ方向に沿ったレーザ光の照射により溝部１４ｃと芯体露出部１１ｃとの接合部でレーザの照射位置に溶接部が形成されている。溶接部は溝部１４ｃの幅方向に２列以上で溝部１４ｃの長さ方向に沿って不連続な溶接部ａ１，ｂ１・・・列とｆ１，ｇ１・・・列となるように形成されているとともに、１列目の各溶接部ａ１，ｂ１・・・の間で第１列目とは溝部１４ｃの幅方向に異なる位置に２列目以降の各溶接部ｆ１，ｇ１・・・が形成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、リチウム二次電池やアルカリ蓄電池などの円筒形電池に係り、特に、渦巻状電極群の一方端部に形成された正極芯体露出部に正極集電体が溶接され、渦巻状電極群の他方端部に形成された負極芯体露出部に負極集電体が溶接された電極体を円筒形外装缶内に備えた円筒形電池およびその製造方法に関する。

近年、携帯電話、ノートパソコン、小型ビデオカメラ等の携帯用電子・通信機器等に用いられる電源、あるいはハイブリッド車（ＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）等の電源として、エネルギー密度（Ｗｈ／Ｋｇ）の高いリチウム二次電池などの円筒形電池が注目されている。

この種の円筒形のリチウム二次電池は、例えば、特許文献１などに示されており、以下のようにして作製されるのが一般的である。即ち、まず、正極芯体（通常は、アルミニウム箔）に正極活物質を含有する正極合剤を塗布して帯状正極板を作製するとともに、負極芯体（通常は、銅箔）に負極活物質を含有する負極合剤を塗布して帯状負極板を作製する。この後、得られた帯状正極板と帯状負極板を帯状セパレータを介して相対向させて積層し、これらを渦巻状に巻回して渦巻状電極群とした後、渦巻状電極群の正極板端部の芯体露出部（正極合剤の未塗布部）と正極集電タブとを溶接するとともに、負極板端部の芯体露出部（負極合剤の未塗布部）と負極集電タブとを溶接して電極体とする。この後、このようにして作製された電極体を円筒形外装缶内に収容し、非水電解液を注液した後、封口体で密閉して円筒形電池としている。

ここで、特許文献１に示された電極体について、図４および図５に基づいて説明する。なお、図４は渦巻電極群に正極集電タブを溶接する状態を模式的に示す図であり、図４（ａ）は、渦巻電極群の上に正極集電タブを配置してこの正極集電タブにレーザを照射した状態を模式的に示す平面図であり、図４（ｂ）はレーザ照射により渦巻電極群の上に溶接部が形成された状態を模式的に示す平面図である。また、図５は図４の渦巻電極群の正極板端部の芯体露出部と正極集電タブとの溶接部の形成状態を模式的に示す図であり、図５（ａ）は正極芯体露出部と正極集電タブとの接触部に溶接部が形成された状態の要部を模式的に示す断面図であり、図５（ｂ）は、渦巻電極群の正極板の一部を展開して正極芯体露出部に溶接部が形成された状態を模式的に示す図である。

上述した特許文献１に示され渦巻状電極群２０においては、図４に示すように、一方の端部に正極板から延出した正極芯体露出部２１ａが形成されているとともに、他方の端部に負極板から延出した負極芯体露出部（図示せず）が形成されている。そして、正極芯体露出部２１ａの上面に、４つの長方形状の板状体からなる正極集電タブ２２，２３，２４，２５が溶接されているとともに、負極芯体露出部の下面にも正極集電タブとほぼ同様な負極集電タブ（図示せず）が溶接されている。なお、負極集電タブの溶接は正極集電タブの溶接と同様であるので、以下では、正極集電タブの溶接についてのみ説明する。

ここで、正極芯体露出部２１ａの上面に４つの正極集電タブ２２，２３，２４，２５を溶接する際には、正極芯体露出部２１ａの上面に４つの正極集電タブ２２，２３，２４，２５を配置し、これらの正極集電タブ２２，２３，２４，２５の上に２列のレーザ光を照射して正極芯体露出部２１ａに各正極集電タブ２２，２３，２４，２５を溶接するようにしている。この場合、図４（ａ）に示すように、正極集電タブ２２の上にレーザスポットＡ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１と、レーザスポットＦ１，Ｇ１，Ｈ１，Ｉ１，Ｊ１とが渦巻の巻回方向に対して同位置になるようにレーザ光が照射されるようになされている。

同様に、正極集電タブ２３の上にレーザスポットＡ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２，Ｅ２と、レーザスポットＦ２，Ｇ２，Ｈ２，Ｉ２，Ｊ２とが渦巻の巻回方向に対して同位置になるようにレーザ光が照射される。また、正極集電タブ２４の上にレーザスポットＡ３，Ｂ３，Ｃ３，Ｄ３，Ｅ３と、レーザスポットＦ３，Ｇ３，Ｈ３，Ｉ３，Ｊ３とが渦巻の巻回方向に対して同位置になるようにレーザ光が照射され、さらに、正極集電タブ２４の上にレーザスポットＡ４，Ｂ４，Ｃ４，Ｄ４，Ｅ４と、レーザスポットＦ４，Ｇ４，Ｈ４，Ｉ４，Ｊ４とが渦巻の巻回方向に対して同位置になるようにレーザ光が照射される。
（２３，２４，２５）

ところで、上面にレーザスポット（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１など）が形成された正極集電タブ２２（２３，２４，２５）の下面においては、レーザスポットにより発熱することとなるが、図５（ａ）に示すように、この発熱部の径はレーザスポット径よりも小径となる（なお、小径となる程度は正極集電タブの厚みや材質により異なる）のが一般的である。このため、図４（ｂ）に示すように、例えば、正極芯体露出部２１ａの端部と各正極集電タブ２２の下面接触部とに形成される溶接部ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１，ｅ１およびｆ１，ｇ１，ｈ１，ｉ１，ｊ１の径は、レーザスポットＡ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１およびＦ１，Ｇ１，Ｈ１，Ｉ１，Ｊ１のスポット径よりも小径となる。なお、他のレーザスポット溶接部ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２，ｅ２（ｆ２，ｇ２，ｈ２，ｉ２，ｊ２）、ａ３，ｂ３，ｃ３，ｄ３，ｅ３（ｆ３，ｇ３，ｈ３，ｉ３，ｊ３）、ａ４，ｂ４，ｃ４，ｄ４，ｅ４（ｆ４，ｇ４，ｈ４，ｉ４，ｊ４）においても同様である。
特開２０００−４０５０２号公報

ところが、上述のようにレーザスポットＡ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１（Ｆ１，Ｇ１，Ｈ１，Ｉ１，Ｊ１）のスポット径よりも小径な溶接部ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１，ｅ１（ｆ１，ｇ１，ｈ１，ｉ１，ｊ１）が形成されると、図５に示すように、正極芯体露出部２１ａの端部のレーザスポットＡ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１（Ｆ１，Ｇ１，Ｈ１，Ｉ１，Ｊ１）の列方向（渦巻状電極群２０の径方向）に未溶接部ｘが形成されるようになる。そして、このような未溶接部ｘが渦巻状電極群２０の径方向に形成されると、正極芯体露出部２１ａの端部から均一に集電することができなくなるため、内部抵抗が上昇し、特に、大電流用途の電源に用いられる電池においては、内部抵抗に起因して電圧降下が大きくなるという問題を生じた。

この場合、未溶接部ｘが形成されないようにレーザを照射するようにすればよいと考えられるが、スポット径よりも小径な溶接部になることを見越して、レーザスポットが重なり合うようにレーザを照射する必要がある。ところが、レーザスポットが重なり合うようにレーザを照射するようにすると、レーザの照射熱により電極群中に存在するセパレータに熱的影響を及ぼしたり、あるいは集電タブ（集電体）からスパッタが発生して、これが電極群中に入り込むことにより短絡が生じるという新たな問題が発生するようになる。

また、上述した特許文献１に示されるように、４つの正極集電タブを正極芯体露出部の上に配置し、これらの正極集電タブにレーザを照射して溶接する方法にあっては、部品点数が多いことから、その溶接方法が複雑でハンドリングも面倒であるとともに、作業性も悪いことから生産効率が低下するという問題も生じた。
そこで、本発明は上記問題点を解消するためになされたものであって、極板から均一に集電できて内部抵抗の低減化が可能な集電構造となる円筒形電池を提供するとともに、製造が容易で生産効率も向上し、かつセパレータに熱的影響を及ぼしたりあるいは短絡が生じることがない円筒形電池の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の円筒形電池は、渦巻状電極群の一方端部に形成された正極芯体露出部に正極集電体が溶接され、渦巻状電極群の他方端部に形成された負極芯体露出部に負極集電体が溶接された電極体を円筒形外装缶内に備えている。そして、上記目的を達成するため、正極集電体および負極集電体の少なくとも一方は中心開口と当該中心開口から放射状に形成された溝部とを備えており、溝部の幅方向に少なくとも２列以上の当該溝部の長さ方向に沿ったエネルギー線の照射により当該溝部と芯体露出部との接触部でエネルギー線の照射位置に溶接部が形成されており、溶接部は溝部の幅方向に少なくとも２列以上で当該溝部の長さ方向に沿って不連続な溶接部列となるように形成されているとともに、溶接部列の１列目に形成された不連続な各溶接部の間で当該第１列目とは溝部の幅方向に異なる位置に２列目以降に形成された不連続な各溶接部が形成されていることを特徴とする。

このように溶接部は溝部の幅方向に少なくとも２列以上で当該溝部の長さ方向に沿って不連続な溶接部列となるように形成されているとともに、溶接部列の１列目に形成された不連続な各溶接部の間で当該第１列目とは溝部の幅方向に異なる位置に２列目以降に形成された不連続な各溶接部が形成されていると、極板から集電体に均一に集電できるようになる。これにより、内部抵抗の低減化が可能な集電構造が得られるようになる。この場合、製造の容易さを考慮すると、溝部は中心開口から互に直角となる４方向に形成されているのが望ましい。

なお、上述のような集電構造となる円筒形電池を製造するには、中心開口と当該中心開口から放射状に形成された溝部とを備えた正極集電体もしは負極集電体を用い、溝部の長さ方向に沿って第１列目のエネルギー線を照射する第１列目エネルギー線照射工程と、第２列目以降のエネルギー線の照射により形成された溶接部が第１列目のエネルギー線の照射により形成された溶接部の間に形成されるように第１列目とは溝部の幅方向に異なる位置に第２列目以降のエネルギー線を照射する第２列目以降エネルギー線照射工程とを備えるようにすればよい。なお、エネルギー線としては、電子線やレーザ光を用いることができるが、製造の容易さの観点からすると、レーザ光を用いるのが望ましい。

上述したように、本発明の円筒形電池においては、極板から均一に集電できる集電構造となるようになされているので、内部抵抗の低減した円筒形電池を得ることが可能となるとともに、セパレータに熱的影響を及ぼしたりあるいは短絡が生じることがない円筒形電池を製造方法することが可能となる。

ついで、本発明の実施の形態を図１〜図３に基づいて以下に説明するが、本発明はこの実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。なお、図１は本発明の渦巻電極群と正極集電体を模式的に示す斜視図である。図２は本発明の渦巻電極群に正極集電体を溶接する状態を模式的に示す図であり、図２（ａ）は、図１の渦巻電極群の上に正極集電体を配置してこの正極集電体にレーザを照射した状態を模式的に示す平面図であり、図２（ｂ）はレーザ照射により渦巻電極群の上に溶接部形成された状態を模式的に示す平面図である。図３は、図１の渦巻電極群の正極板と正極集電体との溶接部の形成状態を模式的に示す図であり、図３（ａ）は正極芯体露出部と正極集電体との接触部に溶接部が形成された状態の要部を模式的に示す断面図であり、図３（ｂ）は、渦巻電極群の正極板の一部を展開して溶接部が形成された状態を模式的に示す図である。

１．正極板
正極活物質としてのコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ₂）粉末９４質量％と、導電剤としてのアセチレンブラックあるいはグラファイトなどの炭素系粉末３質量％とを混合して正極合剤を調製した。この正極合剤と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）からなる結着剤３質量％とをＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）からなる有機溶剤に溶解した結着剤溶液とを混練して、正極活物質スラリーを調製した。なお、正極活物質としては上述したＬｉＣｏＯ₂以外に、Ｌｉ_xＭＯ₂（但し、ＭはＣｏ，Ｎｉ，Ｍｎの少なくとも１種で、０．４５≦ｘ≦１．２０）で表されるリチウム遷移金属複合酸化物、例えば、ＬｉＮｉＯ₂，ＬｉＮｉ_yＣｏ_1-yＯ₂（但し、０．０１≦ｙ≦０．９９），Ｌｉ_0.5ＭｎＯ₂，ＬｉＭｎＯ₂などの１種単独、もしくは複数種を混合して用いるようにしてもよい。

ついで、アルミニウム箔（例えば、厚みが２０μｍのもの）からなる正極芯体１１ａを用意し、上述のように作製した正極活物質スラリーを正極芯体１１ａの片面に均一に塗布して、正極合剤層１１ｂを形成した。この場合、正極合剤層１１ｂの上側には正極活物質スラリーの塗布されていない所定幅（ここで、１０ｍｍとした）の非塗布部（正極芯体露出部）１１ｃが正極芯体１１ａの端縁に沿って形成されるように塗布した。この後、乾燥機中を通過させて、スラリー作製時に必要であった有機溶剤（ＮＭＰ）を除去して乾燥させた。乾燥後、ロールプレス機により厚みが０．０６ｍｍになるまで圧延して正極板を作製した。このようにして作製した正極板を幅が９６ｍｍとなる短冊状に切り出し、幅が１０ｍｍの帯状の正極芯体露出部１１ｃを設けた正極板１１を得た。

２．負極板
負極活物質としての天然黒鉛粉末９８質量％と、結着剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）およびスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）をそれぞれ１質量％ずつ混合し、水を加えて混練して負極活物質スラリーを調製した。なお、負極活物質としては上述した天然黒鉛以外に、リチウムイオンを吸蔵・脱離し得るカーボン系材料、例えば、人造黒鉛、カーボンブラック、コークス、ガラス状炭素、炭素繊維、またはこれらの焼成体等を用いてもよいし、金属リチウム、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−鉛合金、リチウム−錫合金等のリチウム合金、ＳｎＯ₂、ＳｎＯ、ＴｉＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₃等の電位が正極活物質に比べて卑な金属酸化物を用いてもよい。

ついで、銅箔（例えば、厚みが１２μｍのもの）からなる負極芯体１２ａを用意し、上述のように作製した負極活物質スラリーを負極芯体１２ａの片面に均一に塗布して、負極合剤層１２ｂを形成した。この場合、負極合剤層１２ｂの下側には負極活物質スラリーの塗布されていない所定幅（ここで、８ｍｍとした）の非塗布部（負極芯体露出部）１２ｃが形成されるように塗布した。この後、乾燥機中を通過させて乾燥させた。乾燥後、ロールプレス機により厚みが０．０５ｍｍになるまで圧延して負極板を作製した。このようにして作製した負極板を幅が９８ｍｍとなる短冊状に切り出し、幅が８ｍｍの帯状の負極芯体露出部１２ｃを設けた負極板１２を得た。

３．渦巻状電極群
ついで、ポリエチレン製微多孔膜（厚みが０．０２２ｍｍで、幅が１００ｍｍのもの）からなる帯状セパレータ１３，１３を用意し、上述のようにして作製した正極板１１と負極板１２とをそれぞれセパレータ１３，１３上に配置して幅方向へずらすとともに、これらの幅方向の中心線が一致するように重ね合わせた。これにより、正極芯体露出部１１ｃおよび負極芯体露出部１２ｃはセパレータ１３の両端縁からそれぞれ外側へ突出することとなる。この後、巻取機によりこれらを渦巻状に巻回した後、最外周をテープ止めして渦巻状電極群１０を作製した。なお、このようにして作製された渦巻状電極群１０においては、一方の端部では正極板１１の正極芯体露出部１１ｃがセパレータ１３の一方の端縁よりも外方へ突出し、他方の端部では負極板１２の負極芯体露出部１２ｃがセパレータ１３の他方の端縁よりも外方へ突出している。

ついで、集電体を用意する。なお、図１においては、正極集電体１４のみを図示しているが、負極集電体も正極集電体１４とほぼ同様な構成となるので、その説明は省略する。この場合、正極集電体１４は、図１に示すように、円形の平板状本体部１４ａと、この本体部１４ａから延出したリード部１４ｅとを備え、これらが一体的に形成されている。また、平板状本体部１４ａには、その中心部に中心開口１４ｂと、この中心開口１４ｂから放射状に伸びる複数本の断面形状が略Ｕ状の溝１４ｃと、中心開口１４ｂの周囲に複数の注液孔１４ｄとを備え、これらが一体的に形成されている。

ついで、渦巻状電極群１０の端部に形成されている正極芯体露出部１１ｃに正極集電体１４の本体部１４ａを押し付けることにより、正極集電体１４の溝１４ｃを正極芯体露出部１１ｃに食い込ませて、断面形状が略Ｕ状の溝１４ｃの先端部と正極芯体露出部１１ｃとの間に円筒面からなる接合面を形成させる。この状態で、正極集電体１４の溝１４ｃの内周面に向けてレーザビームを照射してレーザスポット溶接を施す。この場合、図２（ａ）に示すように、まず、正極集電体１４の第１番目の溝１４ｃ−１の幅方向の図示下側に正極集電体１４の中心開口１４ｂから端縁に向けてレーザビーム１−１を照射して、第１番目の溝１４ｃ−１の表面長手方向に１列目のレーザスポットＡ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１を形成させる。

この後、正極集電体１４の第２番目の溝１４ｃ−２の幅方向の図示左側に正極集電体１４の中心開口１４ｂから端縁に向けてレーザビーム１−２を照射して、第２番目の溝１４ｃ−２の表面長手方向に１列目のレーザスポットＡ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２，Ｅ２を形成させる。同様に、第３番目の溝１４ｃ−３の幅方向の図示上側にレーザビーム１−３を照射して、第３番目の溝１４ｃ−３の表面長手方向に１列目のレーザスポットＡ３，Ｂ３，Ｃ３，Ｄ３，Ｅ３を形成させ、第４番目の溝１４ｃ−４の幅方向の図示右側にレーザビーム１−４を照射して、第４番目の溝１４ｃ−４の表面長手方向に１列目のレーザスポットＡ４，Ｂ４，Ｃ４，Ｄ４，Ｅ４を形成させる。なお、図２（ａ）においては、レーザスポットＡ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１（Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２，Ｅ２、Ａ３，Ｂ３，Ｃ３，Ｄ３，Ｅ３、Ａ４，Ｂ４，Ｃ４，Ｄ４，Ｅ４）を形成させるようにしているが、あくまでもレーザスポットの個数は模式的に示すものであって、実際には、渦巻状電極群１０の巻数や正極集電体１４の材質や板厚に応じて適宜個数となるように設定することとなる。

ここで、レーザスポットＡ１・・・（Ａ２・・・、Ａ３・・・、Ａ４・・・）が溝１４ｃの表面長手方向に形成されることにより、図２（ｂ）に示すように、溝１４ｃの先端部と正極芯体露出部１１ｃとの接合面に溝１４ｃの長手方向に沿って１列目の溶接部ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１，ｅ１（ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２，ｅ２、ａ３，ｂ３，ｃ３，ｄ３，ｅ３、ａ４，ｂ４，ｃ４，ｄ４，ｅ４）がそれぞれ形成されることとなる。なお、溶接部ａ１・・・（ａ２・・・、ａ３・・・、ａ４・・・）の径がレーザスポットＡ１・・・（Ａ２・・・、Ａ３・・・、Ａ４・・・）の径よりも小径となるのは、レーザスポットＡ１・・・（Ａ２・・・、Ａ３・・・、Ａ４・・・）に生じた熱が溶接部ａ１・・・（ａ２・・・、ａ３・・・、ａ４・・・）に伝達するまでに熱ロスが発生するためである。

この後、図２（ａ）に示すように、正極集電体１４の第１番目の溝１４ｃ−１の幅方向の図示上側に正極集電体１４の中心開口１４ｂから端縁に向けてレーザビーム２−１を照射して、第１番目の溝１４ｃ−１の表面長手方向に２列目のレーザスポットＦ１，Ｇ１，Ｈ１，Ｉ１，Ｊ１を形成させる。同様に、第２番目の溝１４ｃ−２の幅方向の図示右側にレーザビーム２−２を照射して第２番目の溝１４ｃ−２の表面長手方向に２列目のレーザスポットＦ２，Ｇ２，Ｈ２，Ｉ２，Ｊ２を形成させ、第３番目の溝１４ｃ−３の幅方向の図示下側にレーザビーム２−３を照射して第３番目の溝１４ｃ−３の表面長手方向に２列目のレーザスポットＦ３，Ｇ３，Ｈ３，Ｉ３，Ｊ３を形成させ、第４番目の溝１４ｃ−４の幅方向の図示左側にレーザビーム２−４を照射して第４番目の溝１４ｃ−４の表面長手方向に２列目のレーザスポットＦ４，Ｇ４，Ｈ４，Ｉ４，Ｊ４を形成させる。

この場合、２列目の各レーザスポットＦ１，Ｇ１，Ｈ１，Ｉ１，Ｊ１（Ｆ２，Ｇ２，Ｈ２，Ｉ２，Ｊ２、Ｆ３，Ｇ３，Ｈ３，Ｉ３，Ｊ３、Ｆ４，Ｇ４，Ｈ４，Ｉ４，Ｊ４）は１列目の各レーザスポットＡ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１（Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２，Ｅ２、Ａ３，Ｂ３，Ｃ３，Ｄ３，Ｅ３、Ａ４，Ｂ４，Ｃ４，Ｄ４，Ｅ４）の溝１４ｃの幅方向の異なる位置で、各レーザスポットの中間部に形成されるようにレーザビーム２−１（２−２、２−３、２−４）を照射するようにしている。

このようにレーザビーム２−１（２−２、２−３、２−４）を照射することにより、図２（ｂ）に示すように、溝１４ｃの先端部と正極芯体露出部１１ｃとの接合面に溝１４ｃの長手方向に沿って２列目の溶接部ｆ１，ｇ１，ｈ１，ｉ１，ｊ１（ｆ２，ｇ２，ｈ２，ｉ２，ｊ２、ｆ３，ｇ３，ｈ３，ｉ３，ｊ３、ｆ４，ｇ４，ｈ４，ｉ４，ｊ４）がそれぞれ形成される。また、これらの２列目の各溶接部ｆ１，ｇ１，ｈ１，ｉ１，ｊ１（ｆ２，ｇ２，ｈ２，ｉ２，ｊ２、ｆ３，ｇ３，ｈ３，ｉ３，ｊ３、ｆ４，ｇ４，ｈ４，ｉ４，ｊ４）は、それぞれ１列目の各溶接部ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１，ｅ１（ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２，ｅ２、ａ３，ｂ３，ｃ３，ｄ３，ｅ３、ａ４，ｂ４，ｃ４，ｄ４，ｅ４）の溝１４ｃの幅方向の異なる位置で、各溶接部の中間部に形成されることとなる。

これにより、図３（ａ），（ｂ）に示すように、例えば、レーザスポットＡ１（Ａ２〜Ａ４においても同様である）により１〜３巻目の正極芯体露出部１１ｃと溝１４ｃの先端部との接合部に溶接部ａ１（ａ２〜ａ４）が形成されることとなる。同様に、レーザスポットＢ１（Ｂ２〜Ｂ４においても同様である）により１〜３巻目の正極芯体露出部１１ｃと溝１４ｃの先端部との接合部に溶接部ｂ１（ｂ２〜ｂ４）が形成される。そして、レーザスポットＡ１（Ａ２〜Ａ４）とレーザスポットＢ１（Ｂ２〜Ｂ４）との中間部にレーザスポットＦ１（Ｆ２〜Ｆ４）が形成され、このレーザスポットＦ１（Ｆ２〜Ｆ４）により１〜３巻目の正極芯体露出部１１ｃと溝１４ｃの先端部との接合部に溶接部ｆ１（ｆ２〜ｆ４）が形成されることとなる。

この結果、正極芯体露出部１１ｃの全周囲にわたって溶接部ａ１〜ａ４，ｆ１〜ｆ４，ｂ１〜ｂ４，ｇ１〜ｇ４，ｃ１〜ｃ４，ｈ１〜ｈ４，ｄ１〜ｄ４，ｉ１〜ｉ４，ｅ１〜ｅ４，ｊ１〜ｊ４が均等に形成されることとなり、正極板１１の全ての位置で均一に集電することが可能となるので、内部抵抗を低減させることが可能となる。このようにして、正極芯体露出部１１ｃに正極集電体１４が強固に溶接されることとなる。また、渦巻状電極群１０の他端部の負極芯体露出部１２ｃに負極集電体の本体部を押し当てた状態で、上述と同様にレーザビームを照射してレーザスポット溶接を施して、負極芯体露出部１２ｃに負極集電体を溶接することにより電極体が形成されることとなる。

５．非水電解液二次電池
ついで、上述のように渦巻状電極群１０の上端部に正極集電体１４が溶接され、下端部に負極集電体が溶接された電極体を円筒状の金属製外装缶に挿入する。この後、負極集電体の本体部から延出した負極リードを外装缶の底部内面にスポット溶接した後、正極集電体１４の本体部１４ａから延出した正極リード１４ｅを封口体（なお、この封口体の内部には圧力弁が設けられているとともに周囲に絶縁ガスケットが配設されている：図示せず）の底部にレーザ溶接する。ついで、外装缶内にエチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）を３：７の容積比で混合した混合溶媒に、電解質としてＬｉＰＦ₆を１モル／リットルの割合で溶解させた非水電解液を注液した後、封口体を外装缶の開口部の下部周囲に形成された絞り部に配置し、外装缶の開口部を封口体側にかしめて密封することにより、円筒形非水電解液二次電池が作製される。

なお、電解質としては、上述した六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）以外に、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ₄）、ホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ₄）、六フッ化珪酸リチウム（ＬｉＡｓＦ₆）、トリフルオロメチルスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃）、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム（ＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂）などのリチウム塩を用いるようにしてもよい。また、有機溶媒に対する溶解量としては、１モル／リットルに限らず、０．５〜２．０モル／リットルとするのが好ましい。

上述したように、本発明の円筒形電池においては、極板から均一に集電できる集電構造となるようになされているので、内部抵抗の低減した円筒形電池を得ることが可能となるとともに、セパレータに熱的影響を及ぼしたりあるいは短絡が生じることがない円筒形電池を製造方法することが可能となる。

なお、上述した実施の形態においては、レーザ光を照射して渦巻電極群の両端部に正極集電体と負極集電体を溶接する例について説明したが、レーザ光に代えて、本発明のように電子線や他のエネルギー線を照射して溶接するようにしてもよいことは明らかである。また、上述した実施の形態においては、本発明を非水電解液二次電池に適用する例について説明したが、本発明の円筒形電池は、非水電解液二次電池に限らず、一方の端部に正極芯体露出部が形成され、他方の端部に負極芯体露出部が形成された渦巻電極群が円筒形外装缶内に収容された電池であれば、ニッケル−水素蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池などのアルカリ蓄電池やその他の蓄電池に適用できることは明らかである。

本発明の渦巻電極群と正極集電体を模式的に示す斜視図である。 本発明の渦巻電極群に正極集電体を溶接する状態を模式的に示す図であり、図２（ａ）は、図１の渦巻電極群の上に正極集電体を配置してこの正極集電体にレーザを照射した状態を模式的に示す平面図であり、図２（ｂ）はレーザ照射により渦巻電極群の上に溶接部形成された状態を模式的に示す平面図である。 図１の渦巻電極群の正極板と正極集電体との溶接部の形成状態を模式的に示す図であり、図３（ａ）は正極芯体露出部と正極集電体との接触部に溶接部が形成された状態の要部を模式的に示す断面図であり、図３（ｂ）は、渦巻電極群の正極板の一部を展開して溶接部が形成された状態を模式的に示す図である。 従来例の渦巻電極群に正極集電タブを溶接する状態を模式的に示す図であり、図４（ａ）は、渦巻電極群の上に正極集電タブを配置してこの正極集電タブにレーザを照射した状態を模式的に示す平面図であり、図４（ｂ）はレーザ照射により渦巻電極群の上に溶接部が形成された状態を模式的に示す平面図である。 図４の渦巻電極群の正極板と正極集電タブとの溶接部の形成状態を模式的に示す図であり、図５（ａ）は正極芯体露出部と正極集電タブとの接触部に溶接部が形成された状態の要部を模式的に示す断面図であり、図５（ｂ）は、渦巻電極群の正極板の一部を展開して溶接部が形成された状態を模式的に示す図である。

符号の説明

１０…渦巻状電極群、１１…正極板、１１ａ…正極芯体、１１ｂ…正極合剤層、１１ｃ…正極芯体露出部、１２…負極板、１２ａ…負極芯体、１２ｂ…負極合剤層、１２ｃ…負極芯体露出部、１３…セパレータ、１４…正極集電体、１４ａ…本体部、１４ｂ…中心開口、１４ｃ…溝、１４ｄ…注液孔、１４ｅ…正極リード

Claims (4)

1. 渦巻状電極群の一方端部に形成された正極芯体露出部に正極集電体が溶接され、前記渦巻状電極群の他方端部に形成された負極芯体露出部に負極集電体が溶接された電極体を円筒形外装缶内に備えた円筒形電池であって、
   前記正極集電体および前記負極集電体の少なくとも一方は中心開口と当該中心開口から放射状に形成された溝部とを備えており、
   前記溝部の幅方向に少なくとも２列以上の当該溝部の長さ方向に沿ったエネルギー線の照射により当該溝部と前記芯体露出部との接触部で前記エネルギー線の照射位置に溶接部が形成されており、
   前記溶接部は前記溝部の幅方向に少なくとも２列以上で当該溝部の長さ方向に沿って不連続な溶接部列となるように形成されているとともに、
   前記溶接部列の１列目に形成された不連続な各溶接部の間で当該第１列目とは前記溝部の幅方向に異なる位置に２列目以降に形成された不連続な各溶接部が形成されていることを特徴とする円筒形電池。
2. 前記溝部は断面形状が略Ｕ字状で前記中心開口から互に直角となる４方向に形成されていて、当該溝部と前記芯体露出部との接触部に前記溶接部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の円筒形電池。
3. 渦巻状電極群の一方端部に形成された正極芯体露出部に正極集電体を溶接するとともに、前記渦巻状電極群の他方端部に形成された負極芯体露出部に負極集電体を溶接した電極体を円筒形外装缶内に収容して形成する円筒形電池の製造方法であって、
   前記正極集電体および前記負極集電体の少なくとも一方は中心開口と当該中心開口から放射状に形成された溝部とを備えており、
   前記溝部の長さ方向に沿って第１列目のエネルギー線を照射する第１列目エネルギー線照射工程と、
   第２列目以降のエネルギー線の照射により形成された溶接部が前記第１列目のエネルギー線の照射により形成された溶接部の間に形成されるように前記第１列目とは前記溝部の幅方向に異なる位置に第２列目以降のエネルギー線を照射する第２列目以降エネルギー線照射工程とを備えたことを特徴とする円筒形電池の製造方法。
4. 前記エネルギー線はレーザ光であることを特徴とする請求項３に記載の円筒形電池の製造方法。
   

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