JP2010205469A - 密閉電池の製造方法及び密閉電池 - Google Patents

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及び集電体受け部品を抵抗溶接する際、信頼性の高い溶接部が得られる密閉電池の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明の密閉電池１０の製造方法は、両端にそれぞれ複数枚の正極芯体及び負極芯体の露出部１４、１５を有する密閉電池用の電極体１１を形成する工程、前記複数枚の正極芯体及び負極芯体の露出部１４、１５の少なくとも一方の両側に、それぞれ半球状の突起部１８ａ及び２５ａを有する集電体１８及び集電体受け部品２５を、それぞれの前記半球状の突起部１８ａ及び２５ａが、互いに前記半球状の突起部１８ａ及び２５ａの径の１／２以下だけ中心軸がずれた位置に、互いに対向するように当接する工程、前記集電体１８及び集電体受け部２５品間に圧力を加えながら電流を流して抵抗溶接する工程、を含むことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、密閉電池の製造方法及び密閉電池に関し、特に両端にそれぞれ複数枚の正極芯体及び負極芯体の露出部を有する電極体の少なくとも一方の複数枚の芯体を挟むようにして、それぞれ半球状の突起（プロジェクション）部を備えた集電体及び集電体受け部品を抵抗溶接した際、溶接不良が生じ難く、信頼性の高い密閉電池を製造し得る密閉電池の製造方法及びその製造方法により作製された密閉電池に関する。

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、走行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。したがって、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における接合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の負極側電極体材料としては、低抵抗化を実現するため銅ないし銅合金が使用されるが、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、３参照）
（３）抵抗溶接法（下記特許文献４、５参照）

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。

また、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る他、溶接時の超音波振動によって活物質粒子の脱落が生じるという問題点が存在している。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２００３−１９７１７４号公報 特開２００２−００８７０８号公報 特開２００６−３１０２５４号公報 実開昭５９−０９８５７１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複数枚の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及び集電体受け部品を抵抗溶接するには、集電体と集電体受け部品との間に存在する芯体の枚数が多いため、確実に溶接させるためには非常に多大な溶接エネルギーを必要とする。

一方、抵抗溶接に際しては、溶接電流を集中させて無効電流を減少させるために、溶接する部材にプロジェクションと称されているほぼ半球状の突起を形成することが行われている。このような半球状の突起が形成されている集電体及び集電体受け部品は、それぞれの突起の中心軸が一致して対向するように、複数枚の芯体を挟むようにして配置し、集電体と集電体受け部品との間に圧力を加えて抵抗溶接が行われる。

しかしながら、複数枚の芯体は互いに積層されているだけであるため、集電体と集電体受け部品との間に圧力を加えた際に集電体及び集電体受け部品に形成されている突起の位置がずれるとともに複数枚の芯体の一部もずれてしまい、安定した溶接を行うことができないという問題点が存在している。この現象を図４を用いて説明する。なお、図４Ａは溶接前の電極体及び溶接装置の電極配置を溶接部分の模式部分断面図であり、図４Ｂは加圧時に溶接部分にずれが生じた場合の模式部分断面図である。

電極体５０は、両端にそれぞれ正極芯体毎及び負極芯体毎に複数枚の芯体が束ねられた芯体露出部５１が形成されており、図４Ａにはその一方側のみ示されている。芯体露出部５１には、その下面に集電体５２の半球状の突起５３が当接するように、またその上面に集電体受け部品５４の突起５５が当接するように、かつ、両方の半球状の突起５３及び５５の中心軸Ｃが一致するように配置される。次いで、集電体５２及び集電体受け部品５４を挟むように上下から抵抗溶接装置（図示せず）の銅製の電極棒５６及び５７を当接させる。図４Ａはこのときの状態を示している。

更に、両方の電極棒５６及び５７を互いに押圧してわずかに短絡した状態とし、両電極棒５６及び５７の間に短時間予め実験的に定めた最適溶接電流（例えばピーク電流１５ｋＡ）を流して抵抗溶接を行う。このとき、両方の電極棒５６及び５７を互いに押圧した際に両方の半球状の突起５３及び５５の中心軸Ｃがずれていなければ、溶接に使用されない無効電流が減少し、良好な溶接ビード（溶接痕）が生じ、集電体５２及び集電体受け部品５４は強固に芯体露出部５１に溶接される。

しかしながら、抵抗溶接時の集電体５２、集電体受け部品５４、両方の電極棒５６及び５７の配置が、このようなずれがない状態に最適化されている場合、両方の半球状の突起５３及び５５の中心軸が僅かでもずれると、図４Ｂに示すように、両方の電極棒５６及び５７を互いに押圧した際に、両方の半球状の突起５３及び５５の中心軸が更にずれたり集電体５２及び集電体受け部品５４の少なくとも一方が傾いた状態となったりすることがある。この状態で抵抗溶接が行われると、溶接電流が半球状の突起部分に集中しないために溶接不良が生じたり、溶接用の電極棒５６、５７と集電体５２ないし集電体受け部品５４との間の接触面積が減少したりするため、爆発的発火が生じることがある。

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る。すなわち、本発明の目的は、複数枚の芯体が束ねられた芯体露出部に対してそれぞれ互いに半球状の突起部を有する集電体及び集電体受け部品を抵抗溶接する際に、集電体ないし集電体受け部品が傾いたりすることが抑制され、信頼性の高い密閉電池を製造することができる密閉電池の製造方法及びその製造方法によって製造された密閉電池を提供することにある。

なお、上記特許文献５には、極板の無地部に一対の極板耳を一体にスポット溶接する際に、一対の極板耳にそれぞれ極板に食い込む表面が凹凸形状とされたプロジェクションを互いに対向しない位置に設けた例が示されているが、プロジェクションを半球状とすること及びこのような半球状のプロジェクションを用いた際の問題点を指摘する記載はない。

上記目的を達成するため、本発明の密閉電池の製造方法は、以下の（１）〜（３）の工程を含むことを特徴とする。
（１）両端にそれぞれ複数枚の正極芯体及び負極芯体の露出部を有する密閉電池用の電極体を形成する工程、
（２）前記複数枚の正極芯体及び負極芯体の露出部の少なくとも一方の両側に、それぞれ半球状の突起部を有する集電体及び集電体受け部品を、前記半球状の突起部の中心軸のずれをＬ、前記半球状の突起部の基部の径をＷとしたとき、０<Ｌ≦Ｗ／２の関係を満たすように、互いに対向するように当接する工程、
（３）前記集電体及び集電体受け部品間に圧力を印加しながら電流を流して抵抗溶接する工程。

両端にそれぞれ複数枚の正極芯体及び負極芯体の露出部を有する密閉電池用の電極体は、大電流での充放電が要求されるＥＶ、ＨＥＶ用として用いられている。そして、本発明の密閉電池の製造方法は、複数枚の正極芯体及び負極芯体の露出部の少なくとも一方の両側に、それぞれ半球状の突起部を有する集電体及び集電体受け部品を溶接する際に、それぞれの半球状の突起部の中心軸のずれをＬ、前記半球状の突起部の基部の径をＷとしたとき、０<Ｌ≦Ｗ／２の関係を満たすように、互いに対向するように当接する工程を有している。なお、この半球状の突起部は、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、抵抗溶接時に溶接電流を集中させて無効電流を減少させるために広く用いられているものである。

集電体及び集電体受け部品のそれぞれの半球状の突起部の中心軸のずれが全くない状態であれば、本来は最も良好に抵抗溶接を行うことができるものである。しかしながら、実際の密閉電池の製造工程では、ずれが全くない状態（Ｌ＝０ｍｍ）に最適化されていても、多層の箔からなる正極芯体露出部ないし負極芯体露出部を挟み込んで溶接することや、これらの多層の正極芯体露出部ないし負極芯体露出部を電極棒で押圧することにより、完全にずれのない状態とすることは困難である。

それに対し、本発明の密閉電池の製造方法によれば、抵抗溶接時の集電体、集電体受け部品及び一対の抵抗溶接用電極棒の配置が、集電体及び集電体受け部品のそれぞれの半球状の突起部の中心軸のずれＬが互いに半球状の突起部の基部の径Ｗに対して０<Ｌ≦Ｗ／２の関係を満たす位置となるように配置されているため、一対の抵抗溶接棒を互いに押圧しても、集電体ないし集電体受け部品が傾くことが抑制される。そのため、本発明の密閉電池の製造方法によれば、電流が半球状の突起部分に集中するために溶接不良が生じ難くなり、しかも、溶接用の電極棒と集電体ないし集電体受け部品との間の接触面積が変化し難くなるので爆発的発火が生じることが抑制され、溶接部の信頼性が高い密閉電池が得られるようになる。

なお、集電体及び集電体受け部品のそれぞれの半球状の突起部の中心軸のずれは、大きくなりすぎると、溶接電流が半球状の突起部に集中しなくなるために無効電流が大きくなって良好な溶接痕が得られなくなる。また、このずれが少なすぎると、上述のように中心軸が更にずれたり、集電体及び集電体受け部品の少なくとも一方が傾いた状態となったりするため、安定した品質の溶接部が得られなくなる。より好ましい集電体及び集電体受け部品のそれぞれの半球状の突起部の中心軸のずれＬは、半球状の突起部の基部の径Ｗに対して、Ｗ／１０≦Ｌ≦Ｗ／２であり、更に好ましくはＷ／３≦Ｌ≦Ｗ／２である。

なお、集電体及び集電体受け部品に形成する突起は、集電体のサイズに合わせて１箇所でも複数箇所でもよく、必要とする抵抗溶接箇所に応じて適宜選択すればよい。集電体に形成する突起を溶接箇所に対応して１〜５箇所とし、集電体受け部品に形成する突起を１個として溶接箇所に対応した数の集電体受け部品を用いるとよい。また、基部の径Ｗは、Ｗ＝１〜５ｍｍ程度が好ましく、より好ましくはＷ＝２〜４ｍｍである。

更に、本発明の密閉電池の製造方法は、芯体、集電体及び集電体受け部品がそれぞれ同じ金属からなっていても異なる金属からなっていても適用可能であり、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。また、本発明の密閉電池の製造方法は、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し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適用でき、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適用できる。

また、本発明の密閉電池の製造方法においては、前記（２）の工程において、それぞれの前記半球状の突起部の周囲に環状の熱溶着性樹脂からなるテープ又は糊材付き絶縁テープを配置することが好ましい。

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複数枚の正極芯体及び負極芯体に対して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、このスパッタ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。本発明の密閉電池の製造方法においては、前記（２）の工程において、それぞれの前記半球状の突起部の周囲に環状の熱溶着性樹脂からなるテープ又は糊材付き絶縁テープを配置しているため、スパッタされたチリは環状の熱溶着性樹脂からなるテープ又は糊材付き絶縁テープ内に捕獲され、外部に飛散することがない。そのため、本発明の密閉電池の製造方法によれば、溶接部の信頼性が高い密閉電池が得られる効果に加えて内部短絡の発生が少なく、より信頼性の高い密閉電池が得られるという効果も奏することができる。

なお、熱溶着性樹脂は、溶着温度が７０〜１５０℃程度であり、溶解温度は２００℃以上のものが望ましく、更には電解質等に対する耐薬品性を備えていることが望ましい。熱溶着性樹脂としては、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を使用し得る。更に、糊材付き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を使用することができ、また、絶縁性熱溶着製樹脂層を有する複層構造のものであってもよい。

また、本発明の密閉電池の製造方法においては、前記複数枚の芯体、前記集電体及び集電体受け部品として銅又は銅合金もしくはアルミニウム又はアルミニウム合金からなるものを用いたものに対しても適用することができる。

銅又は銅合金もしくはアルミニウム又はアルミニウム合金は、常用されている導電性金属のうち電気抵抗が低くかつ熱伝導率が高いものであるので、抵抗溶接時には大電流を流す必要がある。そのため、前記複数枚の芯体、前記集電体及び集電体受け部品として銅又は銅合金もしくはアルミニウム又はアルミニウム合金からなるものに対して本発明を適用すると、本発明の効果が特に顕著に表れる。

更に、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を挟むよう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間の前記複数枚の芯体には抵抗溶接痕が傾いて形成されていることを特徴とする。

更に、本発明の密閉電池においては、前記抵抗溶接部分の周囲の前記芯体と前記集電体及び集電体受け部品との間にはそれぞれ熱溶着性樹脂からなるテープ又は糊材付き絶縁テープが配置されていることが好ましく、更には、前記複数枚の芯体、前記集電体及び集電体受け部品は銅又は銅合金もしくはアルミニウム又はアルミニウム合金からなることが好ましい。

集電体及び集電体受け部品間の複数枚の芯体に抵抗溶接痕が傾いて形成されている密閉電池は、上記本発明の密閉電池の製造方法によって形成することができる。そのため、本発明の密閉電池によれば、上記本発明の密閉電池の製造方法において詳細に述べたように、集電体及び集電体受け部品のそれぞれの半球状の突起部の中心軸がずれた位置で最適化されているため、抵抗溶接時に集電体ないし集電体受け部品が傾くことが抑制されているため、溶接不良が少なく、溶接部の信頼性が高い密閉電池となる。

図１Ａは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２Ａは溶接前の実施例１及び２の電極体及び溶接装置の電極配置を示す模式断面図であり、図２Ｂは溶接後の溶接部分の模式断面図である。 図３Ａは溶接前の実施例３の電極体及び溶接装置の電極配置を示す模式断面図であり、図３Ｂは溶接後の溶接部分の模式断面図である。 図４Ａは溶接前の従来例の電極体及び溶接装置の電極配置を示す模式部分断面図であり、図４Ｂは加圧時に溶接部分にずれが生じた場合の模式部分断面図である。

以下、各実施例及び比較例と共に図面を参照して本発明の密閉電池の製造方法を説明する。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、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。

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。この角形非水電解質二次電池１０は、正極極板及び負極極板がセパレータ（いずれも図示省略）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ないし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によって正極端子１７に接続され、負極芯体露出部１５は負極集電体１８によって負極端子１９に接続されている。正極端子１７及び負極端子１９はそれぞれ絶縁板、ガスケット等からなる絶縁部材２０、２１を介して封口板１３にカシメ接合されている。

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（図示省略）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し得る。

次に、各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。
［正極極板の作製］
正極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合剤を調製した。次いで、厚さが２０μｍのアルミニウム箔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、正極芯体の幅方向一方側の端縁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９ｍｍとした）の正極芯体露出部が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、スラリー作製時に必要であったＮＭＰを乾燥して除去した。乾燥後に、ロールプレス機により厚さが０．０６ｍｍとなるまで圧延して正極極板を作製した。このようにして作製した正極極板を幅が５５．５ｍｍの短冊状に切り出し、幅方向の一方端側に幅が９ｍｍ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極板を得た。

［負極極板の作製］
負極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、厚さが１２μｍの銅箔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幅方向一方側の端縁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９ｍｍとした）の負極芯体露出部が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さが０．０５ｍｍとなるまで圧延して負極極板を作製した。このようにして作製した負極極板を幅が５５．５ｍｍの短冊状に切り出し、幅方向の一方端側に９ｍｍの帯状の銅箔からなる負極芯体露出部を設けた負極極板を得た。

［巻き取り電極体の作製］
上述のようにして得られた正極極板の正極芯体露出部と負極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、厚さ０．２２ｍｍのポリエチレン製の多孔質セパレータを介して巻回し、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、複数の銅箔からなる負極芯体露出部１５が形成された各実施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各実施例及び比較例の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（図示省略）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２５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２５を抵抗溶接によって取り付ける場合について説明する。

［実施例１及び２、比較例１及び２］
角形非水電解質二次電池１０においては、負極集電体１８として中央部にプロジェクションとして作用する突起（高さ１．０ｍｍ、基部の径Ｗ＝３．０ｍｍ）１８ａ（図２Ａ参照）が形成された銅製のものを用い、負極集電体受け部品２５としては中央部にプロジェクションとして作用する突起（高さ１．０ｍｍ、基部の径Ｗ＝３．０ｍｍ）２５ａが形成された銅製のものを用いた。まず、銅製の負極芯体露出部１５を束ね、その下側から銅製の負極集電体１８の突起１８ａが上側となるように配置し、同じく上側から負極集電体受け部品２５の突起２５ａが下側となるように配置した。なお、負極集電体１８の突起１８ａの数は２個とし、１個の突起２５ａが形成された負極集電体受け部品２５を２個用いた。抵抗溶接は、負極集電体１８及び負極集電体受け部品２５を挟むように上下から抵抗溶接装置（図示省略）の銅製の電極棒２６及び２７を当接し、両方の電極棒２６及び２７を互いに押圧してわずかに短絡した状態としてから、両電極棒２６及び２７の間に短時間予め実験的に定めた最適溶接電流（ピーク電流１５ｋＡ）を流して抵抗溶接を行った。

そして、この抵抗溶接の際、負極集電体１８の突起１８ａの中心軸と負極集電体受け部品２５の突起２５ａの中心軸のずれＬを、０ｍｍ（比較例１）、１．０ｍｍ（実施例１）、１．５ｍｍ（実施例２）及び２ｍｍ（比較例２）と変化させ、それぞれの場合において５０個ずつ抵抗溶接を行い、不良品の発生率を求めた。なお、ズレ方向は全て偏平状の巻回電極体１１の巻回軸に平行な方向（図２Ａにおける左右方向）である。また、図２Ａにおける点線部分は予想電流通路である。不良品の判定は、負極芯体露出部と負極集電体との間の抵抗値を測定し、抵抗値が一定置以上のものを不良品として判定した。結果を纏めて表１に示した。

表１に示した結果から、以下のことが分かる。負極集電体１８の突起１８ａの中心軸と負極集電体受け部品２５の突起２５ａの中心軸のずれ量Ｌ＝０ｍｍである比較例１の場合は不良率が３０％にもなっているが、このずれ量Ｌ＝１．０ｍｍである実施例１及びＬ＝１．５ｍｍである実施例２の場合は不良率が０％、すなわち全て良品が得られている。本来、負極集電体１８の突起１８ａの中心軸と負極集電体受け部品２５の突起２５ａの中心軸が正確に一致していれば、最も良好に抵抗溶接が行われていなければならないはずであるが、この表１に示したような結果は、負極集電体１８、集電体受け部品２５及び抵抗溶接装置の電極棒２６、２７の配置は前述のずれがない場合に最適化されているため、製造装置の誤差のために負極集電体１８の突起１８ａの中心軸と負極集電体受け部品２５の突起２５ａの中心軸にわずかでもずれが生じた際に、図４Ｂに示したように、負極集電体１８ないし集電体受け部品２５の少なくとも一方が傾いてしまうことがあるために生じるものと推定される。

従って、負極集電体１８、集電体受け部品２５及び抵抗溶接装置の電極棒２６、２７の配置を前述のずれＬがある場合（Ｌ>０ｍｍ）に最適化しておけば、負極集電体１８ないし集電体受け部品２５が傾くことがなくなり、一応良好な抵抗溶接が行われることになる。この場合、Ｌの下限値は、突起部の基部の径Ｗ（＝３．０ｍｍ）に対して、比較例１と実施例１の内挿値からするとＷ／１０≦Ｌ程度が好ましく、より好ましくは実施例１に対応するＷ／３≦Ｌであることが分かる。なお、比較例２として示すように、前述のずれ量Ｌが２ｍｍと更に大きくなると、不良率は７０％となり、比較例１のものよりも大きくなっている。このときの突起１８ａの基部の径Ｗに対するずれ量Ｌの割合は２Ｗ／３である。従って、好ましい突起１８ａの基部の径Ｗに対する前述のずれ量Ｌの割合の上限値は実施例２に対応するＬ≦Ｗ／２であると認められる。以上をまとめると、より好ましい集電体及び集電体受け部品のそれぞれの半球状の突起部の中心軸のずれＬは、突起部の基部の径Ｗに対して、Ｗ／１０≦Ｌ≦Ｗ／２であり、更に好ましくはＷ／３≦Ｌ≦Ｗ／２となることが分かる。

なお、実施例１で得られた密閉電池としての角形非水電解質二次電池１０の抵抗溶接部をズレ方向に平行に切断した模式断面図を図２Ｂに示す。この図２Ｂに示すように、本発明の密閉電池としての角形非水電解質二次電池１０では、負極集電体１８の突起１８ａの中心軸と負極集電体受け部品２５の突起２５ａの中心軸がずれるようにして抵抗溶接しているため、負極集電体１８の突起１８ａ及び負極集電体受け部品２５の突起２５ａは消失していると共に、このとき生じた抵抗溶接痕２８は、前述のズレ方向に傾いて延在するように形成される。それに対し、前述のずれ量を０ｍｍとして抵抗溶接を行った際に得られた良品の抵抗溶接痕は、負極集電体１８及び負極集電体受け部品２５に対して垂直に延在するように形成されているため、これらの抵抗溶接痕の断面形状によって本発明の密閉電池と従来例の密閉電池とを区別することができる。

［実施例３］
実施例１及び２では、負極集電体１８に突起１８ａを、集電体受け部品２５に突起２５ａのみを形成したものを用いた例を示した。しかしながら、抵抗溶接電流がピーク電流１５ｋＡ程度と非常に大きいため、抵抗溶接時にスパッタが生じ、このときに生じたスパッタチリが外部へ飛散することがある。そこで、実施例３の密閉電池の製造方法では、このようなスパッタチリが溶接箇所から外部へ飛び出すのを抑制する手段を形成している。この実施例３の密閉電池としての角形非水電解質二次電池１０の製造方法を図３を用いて説明する。

実施例３の角形非水電解質二次電池１０においては、実施例１で用いたものと同様の負極集電体１８及び負極集電体受け部品２５を用い、図３Ａに示すように、負極集電体１８の突起１８ａの周囲に環状に熱溶着性樹脂からなるテープ３０を配置すると共に、集電体受け部品２５の突起２５ａの周囲に環状に熱溶着性樹脂からなるテープ３１を配置した。そして、銅製の負極芯体露出部１５を束ね、その下側から銅製の負極集電体１８の突起１８ａが上側となるように配置し、同じく上側から負極集電体受け部品２５の突起２５ａが下側となるように配置した。そして、負極集電体１８の突起１８ａの中心軸と負極集電体受け部品２５の突起２５ａの中心軸のずれ量Ｌを１ｍｍとした。なお、ズレ方向は偏平状の巻回電極体１１の巻回軸に平行な方向（図３Ａにおける左右方向）である。

この状態で、負極集電体１８及び負極集電体受け部品２５を挟むように上下から抵抗溶接装置（図示省略）の銅製の電極棒２６及び２７を当接し、両方の電極棒２６及び２７を互いに押圧してわずかに短絡した状態としてから、両電極棒２６及び２７の間に短時間予め実験的に定めた最適溶接電流（ピーク電流１５ｋＡ）を流して抵抗溶接を行った。

実施例３で得られた密閉電池としての角形非水電解質二次電池１０では抵抗溶接部の不良品の発生は見られなかった。また、このようにして抵抗溶接を行った後、抵抗溶接部をズレ方向に平行に切断した模式断面図を図３Ｂに示す。図３Ｂに示すように、実施例３で作製された密閉電池としての角形非水電解質二次電池１０の抵抗溶接痕も前述のズレ方向に傾いて延在するように形成され、更に、熱溶着性樹脂からなるテープ３０及び３１は、抵抗溶接時の熱により溶融した後に固化しているが、内部にはスパッタチリ３２が捕獲されていることが認められた。

このように、負極集電体１８に突起１８ａの周囲に環状に熱溶着性樹脂からなるテープ３０を配置すると共に、集電体受け部品２５の突起２５ａの周囲に環状に熱溶着性樹脂からなるテープ３１を配置すると、抵抗溶接時に発生したスパッタチリ３２が外部に飛び出さないようにすることができるため、スパッタチリ３２に起因する偏平状の巻回電極体１１の内部短絡を抑制することができるという効果も生じるようになる。

なお、熱溶着性樹脂製テープ３０、３１としては、熱溶着性樹脂の溶着温度が７０〜１５０℃程度であり、溶解温度は２００℃以上のものであれば適宜に選択して使用し得るが、更に非水電解質等に対する耐薬品性を備えているものが望ましい。熱溶着性樹脂としては、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を使用し得る。

また、実施例３では熱溶着性樹脂からなるテープ３０、３１を使用した例を示したが、糊材付き絶縁テープも使用することができる。このような糊材付絶縁テープの例としては、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が挙げられる。また、これらのテープは、所定の厚さとするため、複層構造のものであってもよい。

また、上記実施例１〜３では銅からなる負極芯体、負極集電体及び負極集電体受け部品を用いた場合について説明したが、これらが銅合金からなる場合であっても、更には、アルミニウム乃至アルミニウム合金からなる正極芯体、正極集電体及び正極集電体受け部品の場合であっても、同様に適用することができる。また、上記実施例１〜３では巻回電極体の場合に適用した例を示したが、複数枚の正極極板と負極極板とをそれぞれセパレータを挟んで互いに積層した積層電極体の場合に対しても同様に適用することができる。

１０…角形非水電解質二次電池 １１…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 １８ａ…突起 １９…負極端子 ２０、２１…絶縁部材 ２５…負極集電体受け部品 ２５ａ…突起 ２６、２７…電極棒 ２８…抵抗溶接痕 ３０、３１…テープ ３２…スパッタチリ

Claims (6)

1. 以下の（１）〜（３）の工程を含むことを特徴とする密閉電池の製造方法。
   （１）両端にそれぞれ複数枚の正極芯体及び負極芯体の露出部を有する密閉電池用の電極体を形成する工程、
   （２）前記複数枚の正極芯体及び負極芯体の露出部の少なくとも一方の両側に、それぞれ半球状の突起部を有する集電体及び集電体受け部品を、前記半球状の突起部の中心軸のずれをＬ、前記半球状の突起部の基部の径をＷとしたとき、０<Ｌ≦Ｗ／２の関係を満たすように、互いに対向するように当接する工程、
   （３）前記集電体及び集電体受け部品間に圧力を印加しながら電流を流して抵抗溶接する工程。
2. 前記（２）の工程において、それぞれの前記半球状の突起部の周囲に環状の熱溶着性樹脂からなるテープ又は糊材付き絶縁テープを配置したことを特徴とする請求項１に記載の密閉電池の製造方法。
3. 前記複数枚の芯体、前記集電体及び集電体受け部品として銅又は銅合金もしくはアルミニウム又はアルミニウム合金からなるものを用いたことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の密閉電池の製造方法。
4. 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を挟むよう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間の前記複数枚の芯体には抵抗溶接痕が傾いて形成されていることを特徴とする密閉電池。
5. 前記抵抗溶接部分の周囲の前記芯体と前記集電体及び集電体受け部品との間にはそれぞれ熱溶着性樹脂からなるテープ又は糊材付き絶縁テープが配置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。
6. 前記複数枚の芯体、前記集電体及び集電体受け部品は銅又は銅合金もしくはアルミニウム又はアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項４又は５のいずれかに記載の密閉電池。

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