JP2010086688A

JP2010086688A - 密閉電池

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Publication number: JP2010086688A
Application number: JP2008252057A
Authority: JP
Inventors: Yasutomo Taniguchi; 恭朋谷口; Taku Kondo; 近藤　　卓; 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: 2008-09-30
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2010-04-15
Anticipated expiration: 2028-09-30
Also published as: US20100081051A1; JP5384071B2; US8399122B2

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の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及び集電体受け部品１９を備え、前記集電体１８及び集電体受け部品１９の少なくとも一方には貫通孔３０が形成されており、前記抵抗溶接は前記貫通孔３０の周縁で行わ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、貫通孔３０内に捕獲され、電極体１１の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の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。また、ＥＶ、ＨＥＶは、環境対応だけでなく、自動車としての基本性能、すなわち、走行性能の高度化も要求されるようになってきている。そのため、これらのＥＶ、ＨＥＶ用に使用される電池は、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を大きく改善するために、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ようにするために、電池内部の電力損失を防止して発熱を低下させることを目的として、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溶接が適している。また、リチウムイオン二次電池においては、低抵抗化を実現するために、正極側の芯体材料及び集電体材料としてはアルミニウム又はアルミニウム合金が使用され、負極側の芯体材料及び集電体材料としては銅又は銅合金が使用されている。しかし、アルミニウム、アルミニウム合金、銅及び銅合金は、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、被溶接材料であるアルミニウム、アルミニウム合金、銅及び銅合金は、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、アルミニウム、アルミニウム合金、銅及び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、被溶接材料であるアルミニウム、アルミニウム合金、銅及び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正極活物質及び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、被溶接材料であるアルミニウム、アルミニウム合金、銅及び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、溶接時に抵抗溶接用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２００７−２８７５９７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、ＥＶ、ＨＥＶ用の密閉電池の電極体（上記特許文献４参照）は、正極芯体及び負極芯体の露出部の積層枚数が多いため、正極芯体に対してアルミニウム又はアルミニウム合金製の集電体を、また、負極芯体に対して銅又は銅合金製の集電体を、それぞれ確実に抵抗溶接する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。

なお、上記特許文献５には、集電体に設けた孔（バーリング孔）の周壁と芯体を抵抗溶接により溶接した蓄電池の発明が開示されている。しかしながら、上記特許文献５に開示されている発明では、集電体を、芯体に対して垂直方向から、芯体の先端部に押し付けながら溶接するものであるので、集電体は芯体と面接触していないために、スパッタチリの飛散方向を制御することができない。また、上記特許文献５に開示されている発明では、集電体に設けた孔の周縁部分に接触する芯体の枚数が少ないため（１枚）、抵抗溶接時の溶融金属（ナゲット）の量が少なく、スパッタチリを捕獲することができない。

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の芯体に対して集電体及び集電体受け部品を抵抗溶接した際、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には貫通孔又は凹部が形成されており、前記抵抗溶接は前記貫通孔又は凹部の周縁で行わ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く、通常は１０〜３００枚程度であるので、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。

また、複数枚の芯体の両側に集電体及び集電体受け部品を抵抗溶接する場合、複数枚の芯体の両側に集電体及び集電体受け部品を配置し、抵抗溶接用電極棒で両側から加圧しながら行われる。本発明の密閉電池においては、集電体及び集電体受け部品の少なくとも一方には貫通孔又は凹部が形成されており、抵抗溶接は前記貫通孔又は凹部の周縁で行われている。そのため、貫通孔又は凹部の周縁において集電体と芯体とが面で接触しているので、抵抗溶接時に発生したスパッタチリの飛散方向は貫通孔又は凹部側に制限され、また、抵抗溶接時に生じた溶融金属（溶融した芯体）も貫通孔内又は凹部内に流れ込む。従って、本発明の密閉電池によれば、抵抗溶接時に発生したスパッタチリや溶融した金属が集電体や集電体受け部品の外へ飛び出したり、電極体の内部へ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が得られる。なお、本発明の密閉電池においては、溶融金属が貫通孔又は凹部内に流れむようにしてスパッタチリを十分に捕獲できるようにするため、電極体の積層数は３０枚以上が好ましい。

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、前記貫通孔又は凹部は、平面視の形状が円形、楕円形又は多角形状であることが好ましい。

本発明の密閉電池によれば、貫通孔又は凹部の平面視した形状が、円形、楕円形又は多角形状であるので、集電体及び集電体受け部品に容易に貫通孔ないし凹部を形成することができる。

また、本発明の密閉電池においては、前記貫通孔又は凹部は、最大径が２ｍｍ〜３ｍｍであることが好ましい。なお、本発明における「最大径」とは、貫通孔又は凹部を平面視したときの任意の径のうち最も長さが長い部分の径を示す。

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、貫通孔又は凹部の最大径が２ｍｍ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、また貫通孔又は凹部の最大径が３ｍｍ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ようになる。

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厚さは０．２ｍｍ〜２ｍｍであることが好ましい。

抵抗溶接時には、貫通孔又は凹部に対応する位置の芯体も溶融して溶融部（ナゲット）が形成される。集電体及び集電体受け部品の厚さが０．２ｍｍ以上であれば、集電体及び集電体受け部品に形成された貫通孔又は凹部の高さを０．２ｍｍ以上とすることができ、しかも、大きな径のスパッタされたチリも溶融部に捕集されるため、スパッタされたチリの捕集効果が良好となる。また、厚さが２ｍｍ以下であれば抵抗溶接時にスパッタされたチリの捕集効果を十分に確保しながらも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ようになる。

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は、アルミニウム又はアルミニウム合金もしくは銅又は銅合金からなることが好ましい。

アルミニウム、アルミニウム合金、銅及び銅合金は、何れも電気伝導性が良好で、熱伝導率が良好な材料である。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貫通孔又は凹部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。

また、本発明の密閉電池においては、前記抵抗溶接は、抵抗溶接用電極棒として前記貫通孔又は凹部の平面視の最大径よりも大きい径のものが用いられ、前記抵抗溶接用電極棒の中心と前記貫通孔又は凹部の平面視の中心とが一致するように当接されて行われたものであることが好ましい。

本発明の密閉電池によれば、抵抗溶接時に貫通孔又は凹部に対応する位置の集電体ないし集電体受け部品は抵抗溶接用電極棒で覆われている。そのため、抵抗溶接時に貫通孔内又は凹部内に流れ込んだ溶融金属が外部に飛び出すことがなく、スパッタされたチリが外部に飛び出すこともない。更に、抵抗溶接時に凹部の天面が溶融することがあっても、同様の作用・効果を奏する。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、集電体及び集電体受け部品の表面の抵抗溶接用電極棒が当接していた位置は、抵抗溶接時に流れた電流及び発生した熱によって跡が残るため、確認することができる。

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、以下に示す各実施例は、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、例えばニッケル−水素二次電池、ニッケル−カドミウム二次電池等の水性電解質を使用した密閉電池等、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適応し得るものである。

なお、図１Ａは実施例及び比較例に共通する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の角型電池の図２に対応する拡大断面図である。図４は実施例２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３の角型電池の図２に対応する拡大断面図である。図６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。

最初に各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、正極板（図示せず）と負極板（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を介して負極端子２０に接続されている。正極端子１７、負極端子２０はそれぞれ絶縁部材２１、２２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１０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封孔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。

［巻回電極体の作製］
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）を間に介在させて巻回し、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及び負極集電体受け部品１９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及び負極集電体受け部品１９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及び負極集電体受け部品１９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抵抗溶接用電極棒２４上に負極集電体１８を載置し、更に負極芯体露出部１５が間に介在されるように負極集電体受け部品１９を載置する。次いで、上側の抵抗溶接用電極棒２３を、負極集電体受け部品１９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１９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、実施例１に対応する負極集電体受け部品１９に貫通孔３０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及び負極集電体受け部品１９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。

次に、実施例１〜３及び比較例として、負極集電体１８ないし負極集電体受け部品１９に本発明の貫通孔（実施例１）ないし凹部を形成した場合（実施例２）、負極集電体１８及び負極集電体受け部品１９の両者に貫通孔を形成（実施例３）した場合、更には、負極集電体１８ないし負極集電体受け部品１９に貫通孔も凹部も形成しない場合（比較例）について、それぞれ抵抗溶接を行った場合の効果を確認した。

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１９として中央部に断面形状が円形で直径３ｍｍの貫通孔３０が形成された厚さ２ｍｍの銅製のものを用い、また、負極集電体１８として厚さ２ｍｍの銅製のものを用いた。そして、上側の抵抗溶接用電極棒２３の中心線が貫通孔３０の中心と一致するように載置し、貫通孔３０の開口部分を抵抗溶接用電極棒２３によって完全に塞ぐようにして抵抗溶接を行った。この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及び貫通孔３０内へのスパッタされたチリの捕獲状況を目視により調べ、更に抵抗溶接後に負極集電体１８及び負極集電体受け部品１９を強制的に負極芯体露出部１５から剥離し、巻回電極体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の捕獲状態が模式的に示されている。

実施例２では、負極集電体１８として実施例１で用いたものと同じものを用い、負極集電体受け部品１９として断面形状が直径３ｍｍの円形で深さ１．５ｍｍの凹部３１が形成されている厚さ２ｍｍの銅製のものを用いた。すなわち、この負極集電体受け部品１９の凹部３１の天面３２部分の厚さは０．５ｍｍとなる。そして、上側の抵抗溶接用電極棒２３の中心線が凹部３１の中心と一致するようにして凹部３１の天面３２側に載置し、平面視で上側の抵抗溶接用電極棒２３が凹部３１の開口部分を完全に塞ぐようにして抵抗溶接を行った。この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及び凹部３１内へのスパッタされたチリの捕獲状況を目視により調べ、更に抵抗溶接後に負極集電体１８及び負極集電体受け部品１９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の捕獲状態が模式的に示されている。

実施例３では、図５に示されているように、負極集電体受け部品１９として中央部に断面形状が直径３ｍｍの円形の貫通孔３０が形成された厚さ２ｍｍの銅製のものを用い、また、負極集電体１８として中央部に断面形状が直径３ｍｍの円形の貫通孔３０'が形成された厚さ２ｍｍの銅製のものを用いた。そして、上側の抵抗溶接用電極棒２３の中心線が貫通孔３０の中心と一致するように、また、下側の抵抗溶接棒２４の中心線が貫通孔３０'の中心と一致するように負極芯体露出部１５の両側に配置し、貫通孔３０及び３０'の開口部分をそれぞれ抵抗溶接用電極棒２３及び２４によって完全に塞ぐようにして抵抗溶接を行った。この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及び貫通孔３０及び３０'内へのスパッタされたチリの捕獲状況を目視により調べ、更に抵抗溶接後に負極集電体１８及び負極集電体受け部品１９を強制的に負極芯体露出部１５から剥離し、巻回電極体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の捕獲状態が模式的に示されている。

［比較例］
比較例では、負極集電体１８として実施例１で用いたものと同じものを用い、また負極集電体受け部品１９として貫通孔３０が形成されていない以外は実施例１の負極集電体受け部品と同様の形状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及び負極集電体受け部品１９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６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、抵抗溶接部の負極集電体１８及び負極集電体受け部品１９に貫通孔３０、３０'ないし凹部３１を形成すると、スパッタにより発生したチリは、貫通孔３０、３０'ないし凹部３１に捕捉され、巻回電極体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としての非水電解質二次電池１０が得られることが分かる。

また、上記実施例１〜３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、銅合金の場合であっても、更には、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる正極芯体露出部及び集電体の場合であっても同様の効果が得られる。また、銅は電極の芯体として常用されている金属のうちで、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、スパッタされた金属のチリが外部に飛散することがより少なくなる。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３では、負極集電体１８及び負極集電体受け部品１９としてそれぞれ中央部に断面形状が円形の貫通孔３０が形成されたものを用いた例を示したが、両者共に凹部が形成されているものを使用しても、或いは、一方側に貫通孔が、他方側に凹部が形成されているものを使用してもよい。また、上述した実施例においては、角形の非水電解質二次電池用の電極体を用いた例について説明したが、電極体の形状は特に限定されず、円筒形の巻回電極体を用いた場合についても適用可能である。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は実施例及び比較例に共通する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の角型電池の図２に対応する拡大断面図である。実施例２の角型電池の図２に対応する拡大断面図である。実施例３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。

符号の説明

１０：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１３：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：負極集電体１９：負極集電体受け部品２０：負極端子２１、２２：絶縁部材２３、２４：抵抗溶接用電極棒２５：溶融部（ナゲット）２６：スパッタされたチリ３０、３０'：貫通孔３１：凹部３２：凹部の天面

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には貫通孔又は凹部が形成されており、前記抵抗溶接は前記貫通孔又は凹部の周縁で行われていることを特徴とする密閉電池。
前記貫通孔又は凹部は、平面視の形状が円形、楕円形又は多角形状であることを特徴とする請求項１に記載の密閉電池。
前記貫通孔又は凹部は、最大径が２ｍｍ〜３ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の密閉電池。
前記集電体及び集電体受け部品の厚さは０．２ｍｍ〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１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は、アルミニウム又はアルミニウム合金もしくは銅又は銅合金からなることを特徴とする請求項１に記載の密閉電池。
前記抵抗溶接は、抵抗溶接用電極棒として前記貫通孔又は凹部の平面視の最大径よりも大きい径のものが用いられ、前記抵抗溶接用電極棒の中心と前記貫通孔又は凹部の平面視の中心とが一致するように当接されて行われたものであることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の密閉電池。