JP2009087658A

JP2009087658A - 密閉電池

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Publication number: JP2009087658A
Application number: JP2007254715A
Authority: JP
Inventors: Yasutomo Taniguchi; 恭朋谷口; Kenji Minamisaka; 健二南坂; Yasuhiro Yamauchi; 康弘山内; Toshiyuki Noma; 俊之能間
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2009-04-23
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Abstract

【課題】両端にそれぞれ正極芯体及び負極芯体の露出部を有する密閉電池の電極体における芯体に対して集電体を抵抗溶接した際、スパッタされたチリが電極体の内部に移動することを防止して、内部短絡の発生が少なく、信頼性の高い密閉電池を提供すること。
【解決手段】本発明の密閉電池は、両端にそれぞれ複数枚の正極芯体及び負極芯体が露出した電極体１１と、少なくとも一方の前記複数枚の芯体の両側に抵抗溶接された集電体１８_１及び集電体受け部品１８_３を備え、前記集電体１８_１及び集電体受け部品１８_３の少なくとも一方の前記抵抗溶接部分の周囲に溝２３が形成されていることを特徴とする。抵抗溶接時に生じたスパッタされたチリ２６は、前記溝２３内に捕獲されるので、電極体１１ｎ内部に浸入したり外部に飛び出すことが少なくなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、密閉電池に関し、特に両端にそれぞれ正極芯体及び負極芯体の露出部を有する電極体における芯体に対して集電体を抵抗溶接した際、スパッタされたチリが電極体の内部に移動することを防止した、内部短絡の発生が少なく、信頼性の高い密閉電池に関する。

環境保護運動の高まりを背景として二酸化炭素ガス等の排出規制が強化されており、自動車業界ではガソリン、ディーゼル油、天然ガス等の化石燃料を使用する自動車だけでなく、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の開発が活発に行われている。加えて、近年の化石燃料の価格の急激な高騰はこれらのＥＶやＨＥＶの開発を進める追い風となっている。

このようなＥＶ、ＨＥＶ用電池としては、一般にニッケル−水素二次電池やリチウムイオン二次電池が使用されているが、環境対応だけでなく、自動車としての基本性能、すなわち、走りの能力の高度化も要求されるようになってきている。そのため、単に電池容量を大きくすることのみならず、自動車の加速性能や登坂性能に大きな影響を及ぼすために、電池出力を大きくすることも必要である。ところが、高出力の放電を行うと電池に大電流が流れるため、発電要素の芯体と集電体との間の接触抵抗による発熱が大きくなる。従って、ＥＶ、ＨＥＶ用電池は、大型で、大容量であるだけでなく、大電流を取り出せることが必要とされることから、電池内部の電力損失を防止して発熱を低下させるために、これらの発電要素の芯体と集電体との間の溶接不良を防止して内部抵抗を低下させることについても種々の改良が行われてきている。

発電要素の芯体と集電体を電気的に接合して集電する方法としては、機械的なカシメ、溶接等の方法があるが、高出力が要求される電池の集電方法としては融接である溶接が適している。また、リチウムイオン二次電池等の負極側の芯体材料及び集電体材料としては、低抵抗化を実現するために銅ないし銅合金が使用される。しかし、銅ないし銅合金はその特性として、電気抵抗が小さく、熱伝導率が大きいため、溶接するためには非常に大きなエネルギーが必要となる。

このような発電要素の芯体と集電体との間の溶接方法としては、従来から以下の方法が知られている。
（１）レーザ溶接法（下記特許文献１参照）
（２）超音波溶接法（下記特許文献２参照）
（３）抵抗溶接法（下記特許文献３参照）

レーザ溶接法においては、被溶接材料である銅ないし銅合金は金属溶接用に広く使用されているＹＡＧ（イットリウム−アルミニウム−ガーネット）レーザ光に対する反射率が約９０％と高いため、高エネルギーのレーザ光が必要である。また、銅ないし銅合金をレーザ溶接すると、表面状態の影響により溶接性が大きく変わること、及び、他材質のレーザ溶接の場合と同様に、スパッタの発生が不可避であるという問題点が存在する。

超音波溶接においても、被溶接材料である銅ないし銅合金の熱伝導率が大きいことから、大きなエネルギーが必要となり、また、溶接時の超音波振動によって負極活物質の脱落が生じる。そのため、下記特許文献２に開示されている発明では、超音波溶接時に発電要素である電極体を圧縮し、脱落した負極活物質が発電要素である電極体内に浸入しないようにしている。

更に、抵抗溶接においては、被溶接材料である銅ないし銅合金の電気抵抗が小さいこと及び熱伝導率が大きいことから、短時間に大電流の投入が必要であること、溶接時に集電体と同材質である電極棒と集電体との融接が発生することがあること、溶接部以外での融解やスパークの発生が生じるという問題点が存在している。

特開２００１−１６０３８７号公報特開２００７−０５３００２号公報特開２００６−３１０２５４号公報特開２００２−００８７０８号公報特開２００５−２０３３７４号公報特開２００６−３１０２６７号公報

上述のように３種類の溶接方法には一長一短があるが、生産性及び経済性を考慮すると、従来から金属間の溶接法として広く使用されている抵抗溶接法を採用することが望ましい。しかしながら、特に両端にそれぞれ正極芯体及び負極芯体の露出部を有するＥＶ、ＨＥＶ用の密閉電池の電極体（上記特許文献４参照）における銅ないし銅合金からなる芯体に対して銅製の集電体を抵抗溶接するには、電極体の積層数が多いため、確実に溶接させるためには多大な溶接エネルギーを必要とする。しかも、抵抗溶接に際して溶接エネルギーを大きくすると、スパッタされたチリの発生が増加し、このチリが電極体内部に移動することによって内部短絡の原因となる可能性が増加する。

本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決するために開発されたものであり、その目的は、両端にそれぞれ正極芯体及び負極芯体の露出部を有する密閉電池の電極体における芯体に対して集電体を抵抗溶接した際、スパッタされたチリが電極体の内部に移動することを防止して、内部短絡の発生が少なく、信頼性の高い密閉電池を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の密閉電池は、両端にそれぞれ複数枚の正極芯体及び負極芯体が露出した電極体と、少なくとも一方の前記複数枚の芯体の両側に抵抗溶接された集電体及び集電体受け部品を備える密閉電池において、前記集電体及び集電体受け部品の少なくとも一方の前記抵抗溶接部分の周囲には溝が形成されていることを特徴とする。

本発明の密閉電池においては、両端にそれぞれ複数枚の正極芯体及び負極芯体が露出した密閉電池用の電極体と、少なくとも一方の前記複数枚の芯体の両側に抵抗溶接された集電体及び集電体受け部品を備えていることが必要である。このような密閉電池では、通常、電極体の積層数が多いので、確実に溶接させるためには多大な溶接エネルギーを与える必要があるため、抵抗溶接時にスパッタされたチリの発生が増加する。

しかしながら、本発明の密閉電池においては、抵抗溶接部分の周囲の集電体及び集電体受け部品の少なくとも一方側には溝が形成されているので、抵抗溶接時に発生したチリはこの溝内に落ち込んで捕獲されるため、電極体の内部ないし外部に飛散することが少なくなる。従って、本発明の密閉電池によれば、内部短絡の発生が少なく、信頼性の高い密閉電池が得られる。

なお、本発明の密閉電池における芯体、集電体及び集電体受け部品は、いずれも同じ金属からなっていても、それぞれ異なる金属からなる場合であってもよく、また、正極芯体に対しても負極芯体に対しても等しく適用し得る。更に、本発明の密閉電池は、両端にそれぞれ正極芯体及び負極芯体が露出した密閉電池用の電極体と、少なくとも一方の前記芯体に対して両側から対向配置されているとともに抵抗溶接された集電体及び集電体受け部品を備えているものであれば、電極体が巻回形のものであっても積層形のものであってもよく、更に、非水電解質二次電池であっても水性電解質二次電池であってもよい。

また、本発明の密閉電池においては、前記集電体及び集電体受け部品の少なくとも一方には他方側に向かって突出する表面が平らな凸部が形成されており、前記表面が平らな凸部の周囲には間隔を置いて絶縁テープが配置されており、前記溝は前記表面が平らな凸部と前記絶縁テープとの間に形成されているものとすることできる。

本発明の密閉電池の集電体ないし集電体受け部品に形成された溝は、スパッタにより生じたチリの捕獲空間として機能するものであるから、抵抗溶接部以外は必ずしも集電体や集電体受け部品と同じ材質でのもので形成されている必要はない。また、抵抗溶接時には、電流を流す時間は短く、しかも、電流が流れる範囲は狭いので、絶縁テープの全てが同時に溶融することは少ないので、抗溶接時に発生したスパッタされたチリが絶縁テープを突き破って電極体の内部へ入り込むことは少ない。従って、係る態様の密閉電池によれば、集電体ないし集電体受け部品に形成された表面が平らな凸部の周囲に絶縁テープを配置するだけで溝を形成できるため、容易に上記本発明の効果を奏する密閉電池を製造することができる。なお、絶縁テープとしては、ポリイミドテープ、ポリプロピレンテープ、ポリフェニレンサルファイドテープ等の糊材を有する絶縁テープやゴム系シール材、酸変性ポリプロピレン、ポリオレフィン系熱溶着性樹脂等の絶縁性熱溶着性樹脂からなる絶縁テープから適宜選択して採用し得る。

また、本発明の密閉電池においては、前記溝は前記集電体及び集電体受け部品のうち電流の受け側になる方に形成されていることが好ましい。

抵抗溶接は、一方側の電極棒上に被溶接物を載置し、他方の電極棒を被溶接物に向けて押圧しながら電流を流して抵抗溶接を行うが、被溶接物が載置されている一方側の電極棒が電流の受け側になる。そして、抵抗溶接時に発生するスパッタは接触抵抗が大きくなる電流の受け側から発生し易い。そのため、溝を集電体及び集電体受け部品のうち電流の受け側となる方に形成すると、抵抗溶接時にスパッタにより生成したチリは良好に溝内に捕獲されるので、より内部短絡の発生が少なく、信頼性の高い密閉電池が得られる。

また、本発明の密閉電池においては、前記集電体及び集電体受け部品の前記抵抗溶接部分の少なくとも一方側には他方側に向かって突出する突起が設けられていることが好ましい。

この突起は、一般には「プロジェクション」とも称されているものであり、先端部の断面積が根本の断面積よりも小さくなっていることが好ましい。抵抗溶接時にこの突起の先端部分に電流が集中するので、抵抗溶接に使用されない無効電流が減少し、芯体、集電体及び集電体受け部品等の電気抵抗が低くかつ熱伝導率が高くても、効率よく強固に抵抗溶接を行うことができる。従って、係る態様の密閉電池によれば、上記本発明の効果を奏しながらも、より溶接部の信頼性が高い密閉電池が得られる。

また、本発明の密閉電池においては、前記集電体及び集電体受け部品の前記抵抗溶接部分の一方側には他方側に向かって突出する前記突起が設けられており、前記溝は前記集電体及び集電体受け部品の他方側の前記突起の周囲に対応する位置に形成されていることが好ましい。

集電体及び集電体受け部品の一方側に突起が形成されていると、この突起部分と電極体の芯体との間の接触抵抗は突起が形成されていない場合よりも小さくなる。従って、突起が形成されていない他方側に溝を形成すると、抵抗溶接時にこの他方側でスパッタが多く発生するため、このスパッタにより生成したチリが良好に溝内に捕獲される。そのため、係る態様の密閉電池によれば、より内部短絡の発生が少なく、信頼性の高い密閉電池が得られる。

また、本発明の密閉電池においては、前記溝は、幅が１ｍｍ〜９ｍｍ、深さが０．５ｍｍ〜２ｍｍであり、内径が４ｍｍ〜２０ｍｍの環状に形成されていることが好ましい。

抵抗溶接時にスパッタされたチリの径は数μｍから数ｍｍ程度のものが多い。従って、溝の幅が１ｍｍ以上であると抵抗溶接時にスパッタされたチリの捕集効果が良好となり、また溝の幅が９ｍｍ以下であれば集電体や集電体受け部品のサイズを小さくすることができるので、好ましい。また、溝の深さが０．５ｍｍ以上であれば、抵抗溶接時にスパッタされたチリの捕集効果が良好となり、また、厚さが２ｍｍ以下であれば集電体や集電体受け部品の厚さを薄くすることができるので、好ましい。更に、環状に形成されている溝の内径が４ｍｍ以上では、抵抗溶接により生じる溶融部（ナゲット）の大きさに比すると十分大きいので、溝を設けたことの効果が生じやすくなり、更に環状に形成されている溝の内径が２０ｍｍ以下であると集電体や集電体受け部品のサイズを小さくすることができるので、好ましい。

また、本発明の密閉電池においては、前記抵抗溶接された芯体、集電体及び集電体受け部品が共に銅又は銅合金からなるものとすることができる。

銅又は銅合金は、常用されている導電性金属のうち最も電気抵抗が低くかつ熱伝導率が低いものである。しかも、抵抗溶接時には大電流を流す必要があるため、スパッタされるチリの発生も多くなる。しかしながら、本発明の密閉電池によれば、これらの大量に発生したスパッタされたチリも抵抗溶接部の周囲の溝内に捕獲することができるため、上記本発明の効果を良好に奏することができる。

以下、実施例、比較例と共に図面を参照して本発明の最良の実施形態を説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための密閉電池としての角形非水電解質二次電池の製造方法を例示するものであって、本発明をこの角形非水電解質二次電池の製造方法に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものも等しく適応し得るものである。

なお、図１Ａは角形電池の内部構造を示す正面図であり、図１Ｂは図１ＡのIB−IB線に沿った断面図である。図２は抵抗溶接方法を説明する図１ＡにおけるII−II線に沿った部分の断面図である。図３は実施例１及び２の角型電池の図２に対応する拡大断面図である。図４は比較例の角型電池の図２に対応する拡大断面図である。図５は実施例の変形例の角型電池の図２に対応する拡大断面図である。

最初に実施例及び比較例に共通する密閉電池としての角形非水電解質二次電池を図１Ａ及び図１Ｂを用いて説明する。この非水電解質二次電池１０は、正極極板（図示せず）と負極極板（図示せず）とがセパレータ（図示せず）を介して巻回された偏平状の巻回電極体１１を、角形の電池外装缶１２の内部に収容し、封口板１３によって電池外装缶１２を密閉したものである。

この偏平状の巻回電極体１１は、巻回軸方向の両端部に正極合剤、負極合剤を塗布しない正極芯体露出部１４、負極芯体露出部１５を備えている。正極芯体露出部１４は正極集電体１６を介して正極端子１７に接続され、負極芯体露出部１５は負極集電体１８_１を介して負極端子１９に接続されている。正極端子１７、負極端子１９はそれぞれ絶縁部材２０、２１を介して封口板１３に固定されている。

この角形の非水電解質二次電池は、偏平状の巻回電極体１１を電池外装缶１２内に挿入した後、封口板１３を電池外装缶１２の開口部にレーザ溶接し、その後電解液注液孔（図示せず）から非水電解液を注液して、この電解液注液孔を密閉することにより作製される。なお、電解液としては、例えばエチレンカーボネートとジエチルカーボネートを体積比で３：７となるように混合した溶媒に対し、ＬｉＰＦ_６を１モル／Ｌとなるように溶解した非水電解液を使用することができる。

次に、実施例及び比較例に共通する偏平状の巻回電極体１１の具体的製造方法について説明する。

［正極板の作製］
正極板は次のようにして作製した。まず、正極活物質としてのコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）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等の炭素系粉末３質量％と、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶｄＦ）よりなる結着剤３質量％とを混合し、得られた混合物にＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）からなる有機溶剤を加えて混練して正極活物質合剤スラリーを調製した。次いで、アルミニウム箔（例えば、厚さが２０μｍのもの）からなる正極芯体を用意し、上述のようにして作製した正極活物質合剤スラリーを正極芯体の両面に、均一に塗布して正極活物質合剤層を塗布した。この際、正極活物質合剤層の一方側には、正極活物質合剤スラリーの塗布されていない所定幅（ここでは１２ｍｍとした）の非塗布部（正極芯体露出部）が正極芯体の端縁に沿って形成されるように塗布した。この後、正極活物質合剤層を形成した正極芯体を乾燥機中を通過させて、スラリー作製時に必要であったＮＭＰを除去して乾燥させた。乾燥後に、ロールプレス機により厚みが０．０６ｍｍと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１００ｍｍとなる短冊状に切り出し、幅が１０ｍｍの帯状のアルミニウムからなる正極芯体露出部を設けた正極板を得た。

［負極板の作製］
負極板は次のようにして作製した。まず、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）及びスチレン−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合剤スラリーを調製した。次いで、銅箔（例えば、厚みが１２μｍのもの）からなる負極芯体を用意し、上述のようにして作製した負極活物質合剤スラリーを負極芯体の両面に均一に塗布して、負極活物質合剤層を形成した。この場合、負極活物質合剤層の一方の側には、負極活物質合剤スラリーの塗布されていない所定幅（ここでは１０ｍｍとした）の非塗布部（負極芯体露出部）が負極芯体の端縁に沿って形成されるように塗布した。この後、負極活物質合剤層を形成した負極芯体を乾燥機中を通過させて乾燥させた。乾燥後に、ロールプレス機により厚みが０．０５ｍｍと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１１０ｍｍ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を設けた負極板を得た。

［巻き取り電極体の作製］
上述のようにして得られた正極板の正極芯体露出部と負極板の負極芯体露出部とがそれぞれ対向する電極の活物質合剤層と重ならないようにずらして、ポリエチレン製の多孔質セパレータ（厚みが０．０２２ｍｍで、幅が１００ｍｍのもの）を介して巻回し、両側にそれぞれ複数のアルミニウム箔からなる正極芯体露出部１４と、銅箔からなる負極芯体露出部１５が形成された実施例及び比較例で使用する偏平状の巻回電極体１１を作製した。

［集電体の抵抗溶接］
このようにして作製された偏平状の巻回電極体１１の正極芯体露出部１４にアルミニウム製の正極集電体１６及び正極集電体受け部品（図示せず）を抵抗溶接によって取り付け、同じく負極芯体露出部１５に銅製の負極集電体１８_１及び負極集電体受け部品１８_３を抵抗溶接によって取り付けるが、以下においては、負極芯体露出部１５に銅製の負極集電体１８_１及び負極集電体受け部品１８_３を抵抗溶接によって取り付ける場合について説明する。

負極芯体露出部１５に銅製の負極集電体１８_１及び負極集電体受け部品１８_３を抵抗溶接によって取り付ける場合、図２に示したように、下側の固定されている電極棒２４_１上に負極集電体１８_１を載置し、更に負極芯体露出部１５を介して負極集電体受け部品１８_３を載置する。次いで、上側の電極棒２４_２を、負極集電体受け部品１８_３上に配置し、予め実験的に定めた所定の加圧力で負極集電体受け部品１８_３側に押しつけるとともに所定の抵抗溶接電流を流すことにより抵抗溶接を行う。なお、図２には、負極集電体受け部品１８_３にプロジェクションとして機能する突起１８_２を設けたものを使用した例が示されている。

このようにして負極芯体露出部１５に銅製の負極集電体１８_１及び負極集電体受け部品１８_３を抵抗溶接によって取り付けた後、別途、正極集電体露出部に正極集電体及び正極集電体受け部品を取付け、上述のようにして密閉電池としての角形非水電解質二次電池が組み立てられる。

つぎに、実施例１、２及び比較例として、負極集電体１８_１ないし負極集電体受け部品１８_３に本発明の溝を形成した場合（実施例１及び２）と溝を形成しない場合（比較例）の効果を確認した。

実施例１では、図２に示されているように、負極集電体受け部品１８_３として中央部にプロジェクションとして機能する先細の突起（高さｈ＝０．８ｍｍ、基部の直径Ｗ＝２ｍｍ）１８_２が形成された銅製のものを用いた。そして、負極集電体１８_１として、図３に示したように、中央部に直径４ｍｍ、高さ０．５ｍｍの円形状で表面が平らな突起１８_４が形成されている銅製のものを用い、この表面が平らな突起１８_４の周囲を囲むように、厚さ４０μｍの絶縁テープ（基材がポリプロピレンフィルムで糊材がゴム系のポリプロピレンテープ）を重ね合わせて厚さを約０．５ｍｍとした絶縁テープ層２２を距離が１ｍｍ離間するように貼り付けた。すなわち、実施例１の負極集電体１８_１に形成された溝２３は、溝径が４ｍｍ、溝幅が１ｍｍ及び溝深さが０．５ｍｍとなる。

この状態で上述のようにようにして抵抗溶接を行った際の外部へのスパッタされたチリの飛び出しの有無を目視により調べ、更に抵抗溶接後に負極集電体１８_１及び負極集電体受け部品１８_３を強制的に負極芯体露出部１５から剥離し、溝２３内にスパッタされたチリが捕獲されているか否か及び電極体１１側にスパッタされたチリが飛び込んでいるか否かを目視により調査した。結果を表１に纏めて示した。なお、図３には抵抗溶接後の抵抗溶接部に形成された溶融部２５の形状及びスパッタされたチリ２６の存在状態が模式的に示されている。

実施例２では、負極集電体受け部品１８_３として実施例１で用いたものと同じものを用いた。そして、負極集電体１８_１として、中央部に直径２０ｍｍ、高さ２ｍｍの円形状で表面が平らな突起１８_４が形成されている銅製のものを用い、この表面が平らな突起１８_４の周囲を囲むように、実施例１の場合と同様の絶縁テープを重ね合わせて厚さを約１ｍｍとしたものを距離が９ｍｍ離間するように貼り付けた。すなわち、実施例２の負極集電体１８_１に形成された溝２３は、溝径が２０ｍｍ、溝幅が９ｍｍ及び溝深さが１ｍｍとなる。

この状態で上述のようにようにして抵抗溶接を行った際の外部へのスパッタされたチリの飛び出しの有無を目視により調べ、更に抵抗溶接後に負極集電体１８_１及び負極集電体受け部品１８_３を強制的に負極芯体露出部１５から剥離し、溝２３内にスパッタされたチリが捕獲されているか否か及び電極体１１側にスパッタされたチリが飛び込んでいるか否かを目視により調査した。結果を表１に纏めて示した。なお、抵抗溶接後の抵抗溶接部に形成された溶融部２５の形状及びスパッタされたチリ２６の存在状態は、各部のサイズは異なるが、図３に示したものと同様である。

［比較例］
比較例では、負極集電体受け部品１８_３として実施例１で用いたものと同じものを用い、負極集電体１８_１として、図４に示されているように、表面が平らな銅製のものを用いて抵抗溶接を行った。この状態で上述のようにようにして抵抗溶接を行った際の外部へのスパッタされたチリの飛び出しの有無を目視により調べ、更に抵抗溶接後に負極集電体１８_１及び負極集電体受け部品１８_３を強制的に負極芯体露出部１５から剥離し、電極体１１側にスパッタされたチリが飛び込んでいるか否かを目視により調査した。結果を表１に纏めて示した。なお、図４には、抵抗溶接後の抵抗溶接部の状態が示されており、抵抗溶接後の抵抗溶接部に形成された溶融部２５の形状及びスパッタされたチリ２６の存在状態が模式的に示されている。

表１に示した結果から、抵抗溶接部を取り囲むように負極集電体１８_１ないし負極集電体受け部品１８_３の周囲に溝２３を形成すると、スパッタにより発生したチリは、電極体１１の内部側ないし外部側に飛散することが少なくなり、内部短絡の発生が少なく、信頼性の高い密閉電池１０が得られることが分かる。

また、上記実施例１及び２では負極芯体露出部及び集電体ともに銅製の場合について説明したが、銅は電極の芯体として常用されている金属の内、最も熱伝導率が高い金属であるため、他の金属の場合に本発明を適用するとよりスパッタされた金属のチリが外部に飛散することが少なくなる。従って、本発明によれば、密閉電池の種類によらず、内部短絡の発生が少なく、信頼性の高い密閉電池が得られることが分かる。

なお、実施例１及び２では、負極集電体１８_１として、中央部に円形状で表面が平らな突起１８_４が形成されている銅製のものを用い、この表面が平らな突起１８_４の周囲を囲むように、絶縁テープを重ね合わせて所定の厚さとしたものを所定距離だけ離間するように貼り付けることにより、溝２３を形成した例を示した。しかしながら、本発明では、溝２３は、スパッタにより生じたチリの捕獲空間として機能するものであるので、集電体１８_１や集電体受け部品１８_３に直接切削加工やプレス加工によって溝２３を形成してもよい。このような構成を採用すると、溝２３の壁が全て金属部材からなるので、スパッタにより生じたチリが溝２３外に飛び出し難くなるので、より内部短絡の発生が少なく、信頼性の高い密閉電池が得られるようになる。このような集電体１８_１に直接切削加工によって溝２３を形成したものを用いて抵抗溶接を行った際の溶接部の状態を図５に示した。なお、図５には、抵抗溶接後の抵抗溶接部に形成された溶融部２５の形状及びスパッタされたチリ２６の存在状態が模式的に示されている。

上述した実施例1及び２においてプロジェクションとして機能する負極集電体受け部品１８_３の突起１８_２は先端部の断面積が根本の断面積よりも小さくなった形状であるが、突起１８_２の形状はこれに限定されるものではない。なお、突起１８_２は必ずしも必要な構成ではないが、この突起１８_２を設けた方がスパッタされたチリの発生が少なくなるので好ましい。

また、上述した実施の形態においては、角形外装缶を用いた例について説明したが、外装缶形状は特に限定されず、円筒形の外装缶を用いても適用可能である。しかしながら、電池を組み込む機器のスペース効率を考慮すると、角形形状の外装缶を用いることが好ましい。また、上述した実施例の形態においては、偏平状の巻回電極体を用いる例について説明したが、例えば、平板状の正・負極板をセパレータを介して積層した電極体などを適用できることは明らかである。

図１Ａは角形電池の内部構造を示す正面図であり、図１Ｂは図１ＡのIB−IB線に沿った断面図である。抵抗溶接方法を説明する図１ＡにおけるII−II線に沿った部分の断面図である。実施例１及び２の角型電池の図２に対応する拡大断面図である。比較例の角型電池の図２に対応する拡大断面図である。実施例の変形例の角型電池の図２に対応する拡大断面図である。

符号の説明

１０：角形非水電解質二次電池１１：偏平状の巻回電極体１２：電池外装缶１：３：封口板１４：正極芯体露出部１５：負極芯体露出部１６：正極集電体１７：正極端子１８_１：負極集電体１８_２：突起（プロジェクション）１８_３：負極集電体受け部品１８_４：表面が平らな突起１９：負極端子２０、２１：絶縁部材２２：絶縁テープ層２３：溝２４_１、２４_２：電極棒２５：溶融部（ナゲット）２６：スパッタされたチリ

Claims

両端にそれぞれ複数枚の正極芯体及び負極芯体が露出した電極体と、少なくとも一方の前記複数枚の芯体の両側に抵抗溶接された集電体及び集電体受け部品を備える密閉電池において、
前記集電体及び集電体受け部品の少なくとも一方の前記抵抗溶接部分の周囲には溝が形成されていることを特徴とする密閉電池。
前記集電体及び集電体受け部品の少なくとも一方の前記抵抗溶接部分の周辺部には他方側に向かって突出する表面が平らな凸部が形成されており、前記表面が平らな凸部の周囲には間隔を置いて絶縁テープが配置されており、前記溝は前記表面が平らな凸部と前記絶縁テープとの間に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の密閉電池。
前記溝は前記集電体及び集電体受け部品のうち電流の受け側になる方に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の密閉電池。
前記集電体及び集電体受け部品の前記抵抗溶接部分の少なくとも一方側には他方側に向かって突出する突起が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の密閉電池。
前記集電体及び集電体受け部品の前記抵抗溶接部分の一方側には他方側に向かって突出する前記突起が設けられており、前記溝は前記集電体及び集電体受け部品の他方側の前記突起の周囲に対応する位置に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の密閉電池。
前記溝は、幅が１ｍｍ〜９ｍｍ、深さが０．５ｍｍ〜２ｍｍであり、内径が４ｍｍ〜２０ｍｍの環状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の密閉電池。
前記抵抗溶接された芯体、集電体及び集電体受け部品が共に銅又は銅合金からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の密閉電池。