JP2012190636A

JP2012190636A - 電池および電池の製造方法

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Publication number: JP2012190636A
Application number: JP2011052525A
Authority: JP
Inventors: Hisayuki Yamane; 久幸山根
Original assignee: GS Yuasa Corp
Current assignee: GS Yuasa Corp
Priority date: 2011-03-10
Filing date: 2011-03-10
Publication date: 2012-10-04
Anticipated expiration: 2031-03-10
Also published as: JP5578118B2

Abstract

【課題】発電要素の金属箔と集電端子とを適切に接合可能な電池を提供する。
【解決手段】この電池１００は、積層された金属箔を含む発電要素２と、発電要素２の積層された金属箔に対して接合される凹部５１１を含む正極集電端子５と、正極集電端子５の凹部５１１に設けられ、発電要素２の積層された金属箔と正極集電端子５の凹部５１１との間の摩擦抵抗を低減する滑材７とを備えている。
【選択図】図４

Description

この発明は、電池および電池の製造方法に関し、特に、積層された金属箔を含む発電要素を備えた電池およびそのような電池の製造方法に関する。

従来、積層された金属箔を含む発電要素を備えた電池が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、巻回されることにより積層された金属箔を含む発電要素と、発電要素の巻軸方向の端部において、発電要素の金属箔に接合される凹部を有する接合部分を含む集電端子とを備えた二次電池（電池）が開示されている。この集電端子は、発電要素の金属箔の端部が接合部分の凹部に挿入された状態で発電要素の金属箔に接合されている。

特許第４３５５８６５号公報

しかしながら、上記特許文献１の二次電池（電池）では、製造工程において、発電要素の金属箔の端部を接合部分の凹部に挿入する際に、発電要素の金属箔と集電端子の接合部分とが互いに擦れ合うことによって発電要素の金属箔が損傷を受けたり位置ずれしたりする場合がある。この場合には、発電要素の金属箔と集電端子とが適切に接合されない虞がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、発電要素の金属箔と集電端子とを適切に接合可能な電池およびそのような電池の製造方法を提供することである。

課題を解決するための手段および発明の効果

この発明の第１の局面による電池は、積層された金属箔を含む発電要素と、発電要素の積層された金属箔に対して接合される接合部分を含む集電端子と、集電端子の接合部分および発電要素の金属箔の少なくとも一方に設けられ、発電要素の積層された金属箔と集電端子の接合部分との間の摩擦抵抗を低減する摩擦低減材とを備えている。

この発明の第１の局面による電池では、上記のように、集電端子の接合部分および発電要素の金属箔の少なくとも一方に、発電要素の積層された金属箔と集電端子の接合部分との間の摩擦抵抗を低減する摩擦低減材を設けることによって、発電要素の積層された金属箔に対して集電端子の接合部分を接合位置まで相対的に移動させる際に、摩擦低減材により、発電要素の金属箔と集電端子の接合部分との間の摩擦抵抗が低減されるので、発電要素の金属箔と集電端子の接合部分とが相対移動時に直接接触して互いに擦れ合う場合と異なり、発電要素の金属箔が損傷を受けたり位置ずれしたりするのを抑制することができる。これにより、発電要素の金属箔と集電端子とを適切に接合することができる。

上記第１の局面による電池において、好ましくは、積層された金属箔の集電端子の接合部分に接合される部分は、略直線状に延びる直線状部であり、集電端子の接合部分は、積層された金属箔の直線状部に対応するように所定方向に略直線状に延びるように形成されており、摩擦低減材は、所定方向に延びるように集電端子の接合部分に設けられている。このように構成すれば、長円筒形電池や角形電池のように、積層された金属箔の集電端子に接合される部分および集電端子の接合部分が所定方向に直線状に延びている場合にも、集電端子の接合部分と同じ所定方向に延びるように設けられた摩擦低減材により、発電要素の金属箔と集電端子の接合部分との間の摩擦抵抗を効果的に低減することができる。これにより、長円筒形電池や角形電池において、発電要素の金属箔が損傷を受けたり位置ずれしたりするのを有効に抑制することができる。

上記第１の局面による電池において、好ましくは、摩擦低減材は、発電要素の金属箔に対する摩擦係数が集電端子の接合部分よりも小さい摩擦係数を有する樹脂が貼付または塗布されることにより設けられている。このように構成すれば、摩擦低減材を、簡便な形成プロセスである樹脂の貼付または塗布により設けることができるので、集電端子の接合部分および発電要素の金属箔の少なくとも一方に摩擦低減材を容易に設けることができる。

この発明の第２の局面による電池の製造方法は、金属箔を積層することにより形成された発電要素の金属箔と集電端子の発電要素の金属箔に接合される接合部分との間に、発電要素の金属箔と集電端子の接合部分との間の摩擦抵抗を低減する摩擦低減材が介在された状態で、積層された金属箔に対して集電端子の接合部分を相対的に接合位置まで移動した後、集電端子の接合部分と発電要素の金属箔とを接合する。

この発明の第２の局面による電池の製造方法では、上記のように、集電端子の接合部分と発電要素の金属箔との間に摩擦低減材が介在された状態で、積層された金属箔に対して集電端子の接合部分を相対的に接合位置まで移動した後、集電端子の接合部分と発電要素の金属箔とを接合することによって、発電要素の積層された金属箔に対して集電端子の接合部分を相対的に接合位置まで移動する際に、摩擦低減材により、発電要素の金属箔と集電端子の接合部分との間の摩擦抵抗が低減されるので、発電要素の金属箔と集電端子の接合部分とが相対移動時に直接接触して互いに擦れ合う場合と異なり、発電要素の金属箔が損傷を受けたり位置ずれしたりするのを抑制することができる。これにより、発電要素の金属箔と集電端子とを適切に接合することができる。

本発明の第１実施形態による電池の全体構成を示した斜視図である。本発明の第１実施形態による電池の内部の構成を示した分解斜視図である。本発明の第１実施形態による電池の発電要素の構成を示した斜視図である。本発明の第１実施形態による電池の発電要素の金属箔と正極集電端子との接合部分を説明するための斜視図である。本発明の第１実施形態による電池の発電要素の金属箔が正極集電端子の凹部に挿入される際の状態を示した概略断面図である。本発明の第１実施形態による電池の発電要素の金属箔が正極集電端子に対する接合位置まで移動された状態を示した概略断面図である。本発明の第１実施形態による電池の発電要素の金属箔と正極集電端子とがかしめにより接合された状態を示した概略断面図である。本発明の第１実施形態による電池の発電要素の金属箔と正極集電端子とが超音波溶接により接合された状態を示した概略断面図である。本発明の第２実施形態による電池の全体構成を示した分解斜視図である。本発明の第２実施形態による電池の内部の構成を示した分解斜視図である。本発明の第２実施形態による電池の発電要素の金属箔と正極集電端子との接合部分を説明するための斜視図である。本発明の第２実施形態による電池の発電要素の金属箔が正極集電端子の隣接する２本の接続板部の間に挿入される際の状態を示した概略断面図である。本発明の第２実施形態による電池の発電要素の金属箔が正極集電端子に対する接合位置まで移動された状態を示した概略断面図である。本発明の第２実施形態による電池の発電要素の金属箔と正極集電端子の接続板部とが挟持板により挟持された状態を示した概略断面図である。本発明の第２実施形態による電池の発電要素の金属箔と正極集電端子の接続板部とが超音波溶接により接合された状態を示した概略断面図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
まず、図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態による電池１００の構成について説明する。

本発明の第１実施形態による電池１００は、図１に示すように、非水系電解質電池の一種である長円筒形状を有するリチウムイオン電池である。また、電池１００は、図２および図３に示すように、電池ケース１（図１参照）の内部に収納された金属箔を含む発電要素２を備えている。また、電池１００には、図１に示すように、電池ケース１の蓋部１１から上方に突出するように正極端子３および負極端子４が設けられている。また、電池１００は、図２に示すように、正極端子３を発電要素２に電気的に接続する正極集電端子５と、負極端子４を発電要素２に電気的に接続する負極集電端子６とをさらに備えている。なお、正極集電端子５および負極集電端子６は、本発明の「集電端子」の一例である。

発電要素２は、図３に示すように、金属箔（アルミニウム箔）を含む帯状の正極２１と、金属箔（銅箔）を含む帯状の負極２２と、帯状のセパレータ２３とにより主として構成されている。具体的には、アルミニウム箔を含む正極２１と銅箔を含む負極２２とは、セパレータ２３を介して長円筒形状に巻回されている。

帯状の正極２１の下端部（Ｚ２方向側の端部）以外の部分には、正極の活物質やバインダ等からなる合剤２１ａが塗布されている。また、正極２１の下端部（Ｚ２方向側の端部）には、合剤２１ａが塗布されていない未塗工部２１ｂが形成されている。この未塗工部２１ｂは、帯状の正極２１の長手方向に沿って延びるように形成されている。また、未塗工部２１ｂでは、アルミニウム箔が露出している。また、正極２１の未塗工部２１ｂは、負極２２およびセパレータ２３の下端部よりも下方（Ｚ２方向）に突出するように配置されている。

また、帯状の負極２２の上端部（Ｚ１方向側の端部）以外の部分には、負極の活物質やバインダ等からなる合剤２２ａが塗布されている。また、負極２２の上端部（Ｚ１方向側の端部）には、合剤２２ａが塗布されていない未塗工部２２ｂが形成されている。この未塗工部２２ｂは、帯状の負極２２の長手方向に沿って延びるように形成されている。また、未塗工部２２ｂでは、銅箔が露出している。また、負極２２の未塗工部２２ｂは、正極２１およびセパレータ２３の上端部よりも上方（Ｚ１方向）に突出するように配置されている。また、セパレータ２３は、多孔質の絶縁フィルムにより構成されている。すなわち、発電要素２の下端部には、積層された正極２１の未塗工部２１ｂ（アルミニウム箔が露出した部分）が突出しており、発電要素２の上端部には、積層された負極２２の未塗工部２２ｂ（銅箔が露出した部分）が突出している。

正極集電端子５は、図２に示すように、アルミニウム合金板をプレス加工することにより形成されている。また、正極集電端子５は、正極２１の未塗工部２１ｂに接合される正極接合部５１と、正極端子３に接合される端子接合部５２と、正極接合部５１および端子接合部５２を互いに連結する連結部５３とを有している。正極接合部５１は、発電要素２の巻軸方向（Ｚ方向）の下方側（Ｚ２方向側）に配置されている。また、端子接合部５２は、発電要素２の巻軸方向の上方側（Ｚ１方向側）に配置されている。また、連結部５３は、発電要素２の側面に沿って上下方向（Ｚ方向）に延びるように形成されている。また、正極接合部５１は、図４に示すように、複数の凹部５１１を有している。また、正極接合部５１は、後述するように、積層された正極２１の未塗工部２１ｂを凹部５１１に挟み込んだ状態で発電要素２に接合されるように構成されている。具体的には、正極接合部５１は、凹部５１１に正極２１の未塗工部２１ｂを挟み込んだ状態でかしめ部５１１ａおよび溶接部５１１ｂ（後述する図７および図８参照）を設けることにより発電要素２に接合されている。また、図２に示すように、端子接合部５２には、アルミニウム合金からなる正極端子３がかしめおよび超音波溶接により接合されている。なお、正極接合部５１の凹部５１１は、本発明の「接合部分」の一例である。

負極集電端子６は、図２に示すように、銅合金板をプレス加工することにより形成されている。また、負極集電端子６は、負極２２の未塗工部２２ｂに接合される負極接合部６１と、負極端子４に接合される端子接合部６２とを有している。負極接合部６１は、発電要素２の巻軸方向（Ｚ方向）の上方側（Ｚ１方向側）に配置されている。また、端子接合部６２は、発電要素２の巻軸方向の上方側で、負極接合部６１に隣接して配置されている。また、負極接合部６１および端子接合部６２は、互いに連結されている。また、負極接合部６１は、上記の正極接合部５１と同様の構成を有している。具体的には、負極接合部６１は、積層された負極２２の未塗工部２２ｂを凹部６１１に挟み込んだ状態で、かしめおよび超音波溶接により発電要素２に接合されるように構成されている。また、端子接合部６２には、銅合金からなる負極端子４がかしめおよび超音波溶接により接合されている。なお、負極接合部６１の凹部６１１は、本発明の「接合部分」の一例である。

ここで、正極集電端子５の正極接合部５１と正極２１の未塗工部２１ｂとの接合部分の構造について詳細に説明する。なお、負極集電端子６の負極接合部６１と負極２２の未塗工部２２ｂとの接合部分は、正極接合部５１の接合部分と同様の構造を有するため、ここでは、正極集電端子５の正極接合部５１と正極２１の未塗工部２１ｂとの接合部分についてのみ説明する。

正極接合部５１は、図４に示すように、発電要素２の巻軸方向（Ｚ方向）から見て、長円筒形状に巻回された正極２１の未塗工部２１ｂのうち、長手方向（Ｘ方向）に略直線状に延びる直線状部に接合されるように構成されている。また、正極接合部５１の凹部５１１は、正極２１の未塗工部２１ｂの接合部分（直線状部）と同じＸ方向に略直線状に延びるように形成されている。また、正極接合部５１の発電要素２側（Ｚ１方向側）の表面には、アルミニウム合金からなる正極接合部５１と積層された正極２１の未塗工部２１ｂとの間の摩擦抵抗を低減するための滑材７が設けられている。なお、滑材７は、本発明の「摩擦低減材」の一例である。

滑材７は、正極接合部５１の複数の凹部５１１のそれぞれの入口部分に設けられている。具体的には、滑材７は、凹部５１１のＺ１方向側の端部の表面を覆うように設けられている。また、滑材７は、凹部５１１の入口部分以外の部分（凹部５１１の入口部分よりも奥側の部分）には設けられていない。すなわち、滑材７は、凹部５１１の入口部分の略円弧形状を有するコーナ部（Ｒ部）およびその近傍のみを覆うように設けられている。また、滑材７は、正極接合部５１の凹部５１１が略直線状に延びる方向と同じＸ方向に延びるように形成されている。また、滑材７は、正極接合部５１のＸ方向の一方端から他方端までＸ方向に延びるように形成されている。また、滑材７は、正極２１の未塗工部２１ｂに対する摩擦係数がアルミニウム合金からなる正極接合部５１の凹部５１１よりも小さい摩擦係数を有するテープ状の絶縁性樹脂により構成されている。詳細には、滑材７は、ポリイミドテープからなり、正極接合部５１の上記の部分に貼付されている。

第１実施形態では、上記のように、正極集電端子５の凹部５１１の入口部分に、発電要素２の積層されたアルミニウム箔（正極２１の金属箔）と正極集電端子５の凹部５１１との間の摩擦抵抗を低減する滑材７を設ける。これによって、発電要素２のアルミニウム箔に対して正極集電端子５を接合位置まで相対的に移動させる際に、滑材７により、発電要素２のアルミニウム箔と正極集電端子５の凹部５１１との間の摩擦抵抗が低減されるので、発電要素２のアルミニウム箔と正極集電端子５の凹部５１１とが相対移動時に直接接触して互いに擦れ合う場合と異なり、発電要素２のアルミニウム箔が損傷を受けたり位置ずれしたりするのを抑制することができる。これにより、発電要素２のアルミニウム箔と正極集電端子５とを適切に接合することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、正極集電端子５の凹部５１１を、発電要素２のアルミニウム箔のＸ方向に略直線状に延びる直線状部に対応するようにＸ方向に略直線状に延びるように形成するとともに、滑材７を、正極集電端子５のＸ方向に略直線状に延びるように形成された凹部５１１と同じＸ方向に延びるように設ける。このように構成すれば、第１実施形態のように積層されたアルミニウム箔（金属箔）の正極集電端子５に接合される部分（直線状部）および正極集電端子５の凹部５１１が所定方向（Ｘ方向）に直線状に延びている長円筒形電池の場合にも、正極集電端子５の凹部５１１と同じＸ方向に延びる滑材７により、発電要素２のアルミニウム箔と正極集電端子５の凹部５１１との間の摩擦抵抗を効果的に低減することができる。これにより、第１実施形態のような長円筒形電池において、発電要素２のアルミニウム箔が損傷を受けたり位置ずれしたりするのを有効に抑制することができる。

また、第１実施形態では、滑材７をアルミニウム合金板からなる正極集電端子５の凹部５１１の入口部分に設ける構成にすることによって、変形し易い発電要素２のアルミニウム箔（正極２１の金属箔）に滑材７を設ける場合と異なり、滑材７を容易に設けることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、発電要素２のアルミニウム箔（正極２１の金属箔）に対する摩擦係数がアルミニウム合金からなる正極集電端子５の凹部５１１よりも小さい摩擦係数を有するポリイミドテープを貼付することにより滑材７を設ける。このように構成すれば、滑材７を簡便な形成プロセスであるポリイミドテープの貼付により設けることができるので、正極集電端子５の凹部５１１に滑材７を容易に設けることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、正極集電端子５の凹部５１１の入口部分の略円弧形状を有するコーナ部（Ｒ部）に滑材７を設けることによって、積層された正極２１の未塗工部２１ｂを正極集電端子５の凹部５１１に挿入する際に、コーナ部（Ｒ部）により案内されて正極２１の未塗工部２１ｂを凹部５１１に挿入し易くすることができるとともに、挿入の初期段階で積層された正極２１の未塗工部２１ｂが入口部分のコーナ部に設けられた滑材７に接触されるので、正極２１の未塗工部２１ｂ（アルミニウム箔が露出された部分）の損傷や位置ずれを抑制することができる。

次に、図１〜図８を参照して、本発明の第１実施形態による電池１００の製造方法について説明する。

まず、図３に示すように、帯状の正極２１と、帯状の負極２２と、帯状のセパレータ２３とを互いに重ね合わせた状態で巻回することにより発電要素２を形成する。この際、正極２１の下端部に設けられた未塗工部２１ｂを負極２２およびセパレータ２３の下端部よりも下方（Ｚ２方向）に突出するように配置する。また、負極２２の上端部に設けられた未塗工部２２ｂを正極２１およびセパレータ２３の上端部よりも上方（Ｚ１方向）に突出するように配置する。

そして、図２に示すように、正極集電端子５の端子接合部５２に正極端子３を接合するとともに、負極集電端子６の端子接合部６２に負極端子４を接合する。また、図４に示すように、正極接合部５１の凹部５１１の入口部分にポリイミドテープからなる滑材７を貼付する。具体的には、正極接合部５１の凹部５１１の発電要素２側（Ｚ１方向側）の端部（コーナ部）の表面を覆うように、Ｘ方向に延びるポリイミドテープからなる滑材７を貼付する。その後、滑材７が設けられた正極接合部５１の凹部５１１に対して正極２１の未塗工部２１ｂを挿入する。詳細には、発電要素２の巻軸方向の端部（Ｚ２方向側の端部）において、積層された正極２１の未塗工部２１ｂを３つの束に分割した後、分割された３つの束のそれぞれを正極接合部５１の３つの凹部５１１に挿入する。この際、図５に示すように、積層された正極２１のうちの外側に位置する未塗工部２１ｂは、凹部５１１の入口部分に設けられた滑材７の表面に対して摺動しながら凹部５１１内に案内されて挿入される。

すなわち、積層された正極２１のうちの外側に位置する未塗工部２１ｂは、正極接合部５１が発電要素２に対して相対的に挿入される際に、正極接合部５１の凹部５１１の挿入方向の先端部側（Ｚ１方向側）に設けられた滑材７に対して当接して摺動する。これにより、発電要素２の正極２１の未塗工部２１ｂに対して正極集電端子５の凹部５１１を相対的に接合位置まで移動（挿入）する際に、滑材７により、正極２１の未塗工部２１ｂと正極集電端子５の凹部５１１との間の摩擦抵抗が低減されるので、正極２１の未塗工部２１ｂと正極集電端子５の凹部５１１とが相対移動時に直接接触して互いに擦れ合う場合と異なり、正極２１の未塗工部２１ｂが損傷を受けたり位置ずれしたりするのが抑制される。その結果、後述する接合工程において、正極２１の未塗工部２１ｂと正極集電端子５とを適切に接合することが可能となる。

そして、図６に示すように、正極２１の未塗工部２１ｂを凹部５１１内の接合位置まで移動（摺動）させた後、図７に示すように、凹部５１１の内側に向かって正極接合部５１をかしめてかしめ部５１１ａを形成することにより正極接合部５１と発電要素２の正極２１の未塗工部２１ｂとを接合する。さらに、図８に示すように、かしめ部５１１ａに超音波溶接を行って溶接部５１１ｂを形成することにより正極接合部５１と発電要素２の正極２１の未塗工部２１ｂとを強固に接合する。この際、発電要素２の正極２１の未塗工部２１ｂは、凹部５１１の滑材７が設けられた部分以外のかしめ部５１１ａおよび溶接部５１１ｂにおいて凹部５１１と接合される。これにより、第１実施形態のように滑材７として絶縁性を有するポリイミドテープを用いた場合でも、正極接合部５１と発電要素２の正極２１の未塗工部２１ｂとを確実に電気的に接続することが可能である。

また、負極側についても、図２に示すように、上記の正極側と同様に、負極接合部６１の凹部６１１の入口部分に滑材７を設けた状態で、負極２２の未塗工部２２ｂを負極接合部６１の凹部６１１に挿入した後、負極接合部６１と発電要素２の負極２２とをかしめおよび超音波溶接により接合する。

その後、図１に示すように、正極集電端子５および負極集電端子６が取り付けられた発電要素２（図２参照）を非水系電解液とともに電池ケース１内に収納する。そして、正極端子３および負極端子４を上方に突出させた状態で蓋部１１により電池ケース１を封止する。このようにして、本発明の第１実施形態による電池１００が製造される。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、発電要素２の正極２１のアルミニウム箔と正極集電端子５の凹部５１１とを接合させる上記第１実施形態とは異なり、発電要素２０２の正極２２１のアルミニウム箔と正極集電端子２０５の平板状の接続板部２５１ａ〜２５１ｄとを接合させる構成について説明する。

本発明の第２実施形態による電池２００は、図９に示すように、角形のリチウムイオン電池であり、上面が開口した直方体の箱型形状を有する電池ケース２０１を含んでいる。また、図９および図１０に示すように、電池ケース２０１の内部には、金属箔を含む長円筒形状の発電要素２０２が２つ収納されている。また、２つの発電要素２０２は、互いに平坦な側面を当接させた状態で隣接するように配置されている。また、電池２００には、図９に示すように、電池ケース２０１の蓋部２１１から上方に突出するように正極端子２０３および負極端子２０４が設けられている。また、電池２００は、図１０に示すように、正極端子２０３を発電要素２０２に電気的に接続する正極集電端子２０５と、負極端子２０４を発電要素２０２に電気的に接続する負極集電端子２０６とをさらに備えている。また、図９に示すように、正極集電端子２０５と正極端子２０３との間には、蓋部２１１と蓋部２１１を上下方向（Ｚ方向）から挟み込む一対の絶縁封止材２０３ａとが設けられている。また、負極集電端子２０６と負極端子２０４との間には、蓋部２１１と蓋部２１１を上下方向から挟み込む一対の絶縁封止材２０４ａとが設けられている。

発電要素２０２は、上記第１実施形態の発電要素２と同様の構成を有している。具体的には、発電要素２０２は、金属箔（アルミニウム箔）を含む正極２２１、金属箔（銅箔）を含む負極２２２、および、セパレータ２２３が巻回されることにより形成されている。また、正極２２１の未塗工部２２１ｂは、巻軸方向（Ｘ方向）の一方端部（Ｘ１方向側の端部）において、負極２２２およびセパレータ２２３のＸ１方向側の端部よりもＸ１方向に突出するように配置されている。また、負極２２２の未塗工部２２２ｂは、巻軸方向（Ｘ方向）の他方端部（Ｘ２方向側の端部）において、正極２２１およびセパレータ２２３のＸ２方向側の端部よりもＸ２方向に突出するように配置されている。

正極集電端子２０５は、アルミニウム合金板により構成されている。また、正極集電端子２０５は、図１０に示すように、発電要素２０２の正極２２１の未塗工部２２１ｂに接合される正極接合部２５１と、正極端子２０３に接合される端子接合部２５２とを有している。正極接合部２５１は、発電要素２０２の巻軸方向（Ｘ方向）の一方側（Ｘ１方向側）に配置されている。また、端子接合部２５２は、発電要素２０２の上方側（Ｚ１方向側）に配置されている。また、正極接合部２５１および端子接合部２５２は互いに連結されている。また、正極接合部２５１は、分岐された４本の接続板部２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃおよび２５１ｄを有しているとともに、４本の接続板部２５１ａ〜２５１ｄは、端子接合部２５２側の部分で互いに電気的に接続されている。これら４本の接続板部２５１ａ〜２５１ｄは、平板状に形成されている。また、隣接する２本の接続板部２５１ａおよび２５１ｂ（接続板部２５１ｃおよび２５１ｄ）は、後述するように、互いの間に２つの発電要素２０２のうちの一方（他方）を挟み込んだ状態で正極２２１の未塗工部２２１ｂに接合されるように構成されている。なお、接続板部２５１ａ〜２５１ｄは、本発明の「接合部分」の一例である。

負極集電端子２０６は、銅合金板からなる。また、負極集電端子２０６は、上記の正極集電端子２０５と同様の形状を有している。すなわち、負極集電端子２０６は、正極集電端子２０５の正極接合部２５１、端子接合部２５２および４本の接続板部２５１ａ〜２５１ｄのそれぞれに対応する、負極接合部２６１、端子接合部２６２および４本の接続板部２６１ａ〜２６１ｄを有している。また、負極接合部２６１は、発電要素２０２の巻軸方向（Ｘ方向）の他方側（Ｘ２方向側）に配置されている。また、端子接合部２６２は、発電要素２０２の上方側（Ｚ１方向側）に配置されている。また、負極接合部２６１は、発電要素２０２の負極２２２の未塗工部２２２ｂに接合されるように構成されている。詳細には、隣接する２本の接続板部２６１ａおよび２６１ｂ（接続板部２６１ｃおよび２６１ｄ）は、後述するように、互いの間に２つの発電要素２０２のうちの一方（他方）を挟み込んだ状態で負極２２２の未塗工部２２２ｂに接合されるように構成されている。なお、接続板部２６１ａ〜２６１ｄは、本発明の「接合部分」の一例である。

ここで、第２実施形態の正極集電端子２０５の正極接合部２５１と正極２２１の未塗工部２２１ｂとの接合部分の構造について詳細に説明する。なお、負極集電端子２０６の負極接合部２６１と負極２２２の未塗工部２２２ｂとの接合部分は、正極接合部２５１の接合部分と同様の構造を有するため、ここでは、正極集電端子２０５の正極接合部２５１と正極２２１の未塗工部２２１ｂとの接合部分についてのみ説明する。

正極接合部２５１は、図１０に示すように、発電要素２０２の巻軸方向（Ｘ方向）から見て、長円筒形状に巻回された正極２２１の未塗工部２２１ｂのうち、長手方向（Ｚ方向）に略直線状に延びる部分に接合されるように構成されている。また、正極接合部２５１の分岐された４本の接続板部２５１ａ〜２５１ｄは、正極２２１の未塗工部２２１ｂの接合部分と同じＺ方向に延びるように形成されている。また、４本の接続板部２５１ａ〜２５１ｄの発電要素２０２側（Ｘ２方向側）の部分には、図１０および図１１に示すように、アルミニウム合金からなる正極接合部２５１と積層された正極２２１の未塗工部２２１ｂとの間の摩擦抵抗を低減するための滑材２０７が設けられている。なお、滑材２０７は、本発明の「摩擦低減材」の一例である。

滑材２０７は、接続板部２５１ａ〜２５１ｄのＸ２方向側の端部を覆うように設けられている。また、滑材２０７は、接続板部２５１ａ〜２５１ｄのＸ２方向側の端部以外の部部には設けられていない。また、滑材２０７は、４本の接続板部２５１ａ〜２５１ｄが延びるＺ方向に延びるように貼付されている。また、滑材２０７は、上記第１実施形態の滑材７と同様に、ポリイミドテープにより構成されている。

また、各接続板部２５１ａ〜２５１ｄは、図９および図１０に示すように、発電要素２０２が配置される側とは反対側（Ｘ１方向側）から、挟持板２０８により覆われた状態で超音波溶接による溶接部２５１ｅ（図１５参照）により発電要素２０２に接合されるように構成されている。挟持板２０８は、４本の接続板部２５１ａ〜２５１ｄに対応して４つ設けられている。また、挟持板２０８は、略Ｖ字の断面形状を有し、接続板部２５１ａ〜２５１ｄが延びるＺ方向に延びるように形成されている。また、正極側の挟持板２０８は、正極集電端子２０５と同様に、アルミニウム合金板により構成されている。また、負極側の挟持板２０９は、負極集電端子２０６と同様に、銅合金板により構成されている。

第２実施形態では、上記のように、正極集電端子２０５の平板状に形成された隣接する接続板部２５１ａおよび２５１ｂに、発電要素２０２の積層されたアルミニウム箔（正極２２１の金属箔）と正極集電端子２０５の接続板部２５１ａおよび２５１ｂとの間の摩擦抵抗を低減する滑材２０７を設ける。これによって、発電要素２０２のアルミニウム箔に対して正極集電端子２０５を接合位置まで相対的に移動させる際に、滑材２０７により、発電要素２０２のアルミニウム箔と正極集電端子２０５の接続板部２５１ａおよび２５１ｂとの間の摩擦抵抗が低減されるので、発電要素２０２のアルミニウム箔と正極集電端子２０５の接続板部２５１ａおよび２５１ｂとが相対移動時に直接接触して互いに擦れ合う場合と異なり、発電要素２０２のアルミニウム箔が損傷を受けたり位置ずれしたりするのを抑制することができる。これにより、発電要素２０２のアルミニウム箔と正極集電端子２０５の平板状に形成された接続板部２５１ａおよび２５１ｂとが接合される第２実施形態の構成でも、発電要素２０２のアルミニウム箔と正極集電端子２０５とを適切に接合することができる。

次に、図９〜図１５を参照して、本発明の第２実施形態による電池２００の製造方法について説明する。

まず、上記第１実施形態と同様に、帯状の正極２２１と、帯状の負極２２２と、帯状のセパレータ２２３とを互いに重ね合わせた状態で巻回することにより発電要素２０２を形成する。この際、正極２２１の一方端部（Ｘ１方向側の端部）に設けられた未塗工部２２１ｂを負極２２２およびセパレータ２２３よりも一方側（Ｘ１方向側）に突出するように配置する。また、負極２２２の他方端部（Ｘ２方向側の端部）に設けられた未塗工部２２２ｂを正極２２１およびセパレータ２２３よりも他方側（Ｘ２方向側）に突出するように配置する。このような発電要素２０２を２つ形成し、２つの発電要素２０２を互いに平坦な側面が当接するように隣接して配置する。

そして、図９に示すように、正極集電端子２０５の端子接合部２５２（図１０参照）と正極端子２０３との間に、蓋部２１１と蓋部２１１を上下方向（Ｚ方向）から挟み込む一対の絶縁封止材２０３ａとを配置した状態で正極集電端子２０５の端子接合部２５２と正極端子２０３とを接合する。また、これと同様に、負極集電端子２０６の端子接合部２６２（図１０参照）と負極端子２０４との間に、蓋部２１１と蓋部２１１を上下方向から挟み込む一対の絶縁封止材２０４ａとを配置した状態で負極集電端子２０６の端子接合部２６２と負極端子２０４とを接合する。

そして、図１０および図１１に示すように、正極接合部２５１の４本の接続板部２５１ａ〜２５１ｄの発電要素２０２側の端部（Ｘ２方向側の端部）を覆うように、Ｚ方向に延びるポリイミドテープからなる滑材２０７を貼付する。その後、図１２に示すように、積層された正極２２１の未塗工部２２１ｂを巻軸中心線を境にして２つの束に分割した状態で、滑材２０７が設けられた正極接合部２５１の隣接する２本の接続板部２５１ａおよび２５１ｂ（接続板部２５１ｃおよび２５１ｄ）に対して２つの発電要素２０２のうちの一方（他方）を挿入する。詳細には、発電要素２０２の巻軸方向の端部（Ｘ１方向側の端部）において、積層された正極２２１の未塗工部２２１ｂを隣接する２本の接続板部２５１ａおよび２５１ｂ（接続板部２５１ｃおよび２５１ｄ）の間に挿入する。この際、図１２に示すように、積層された正極２２１のうちの外側に位置する未塗工部２２１ｂは、隣接する２本の接続板部２５１ａおよび２５１ｂ（接続板部２５１ｃおよび２５１ｄ）に設けられた滑材２０７の表面に対して摺動しながら２本の接続板部２５１ａおよび２５１ｂ（接続板部２５１ｃおよび２５１ｄ）の間に案内されて挿入される。

すなわち、積層された正極２２１の未塗工部２２１ｂは、接続板部２５１ａ〜２５１ｄが発電要素２０２に対して相対的に挿入される際に、接続板部２５１ａ〜２５１ｄの挿入方向の先端部側（Ｘ２方向側）に設けられた滑材２０７に対して当接して摺動する。これにより、発電要素２０２の正極２２１の未塗工部２２１ｂに対して正極集電端子２０５の隣接する接続板部２５１ａおよび２５１ｂ（接続板部２５１ｃおよび２５１ｄ）を相対的に接合位置まで移動（挿入）する際に、滑材２０７により、正極２２１の未塗工部２２１ｂと正極集電端子２０５の接続板部２５１ａおよび２５１ｂ（接続板部２５１ｃおよび２５１ｄ）との間の摩擦抵抗が低減されるので、正極２２１の未塗工部２２１ｂと正極集電端子２０５の接続板部２５１ａおよび２５１ｂ（接続板部２５１ｃおよび２５１ｄ）とが相対移動時に直接接触して互いに擦れ合う場合と異なり、正極２２１の未塗工部２２１ｂが損傷を受けたり位置ずれしたりするのが抑制される。その結果、後述する接合工程において、正極２２１の未塗工部２２１ｂと正極集電端子２０５とを適切に接合することが可能となる。

そして、図１３に示すように、正極２２１の未塗工部２２１ｂを隣接する２本の接続板部２５１ａおよび２５１ｂ（接続板部２５１ｃおよび２５１ｄ）の間の接合位置まで移動（摺動）させた後、図１４に示すように、挟持板２０８により、分割された２つの束のそれぞれを対応する接続板部２５１ａ〜２５１ｄとともに挟持する。その後、図１５に示すように、挟持板２０８の外側からかしめるとともに超音波溶接を行って溶接部２５１ｅを設けることにより接続板部２５１ａ〜２５１ｄと発電要素２０２の正極２２１の未塗工部２２１ｂとを接合する。この際、発電要素２０２の正極２２１の未塗工部２２１ｂは、接続板部２５１ａ〜２５１ｄの滑材２０７が設けられた部分以外の溶接部２５１ｅにおいて接続板部２５１ａ〜２５１ｄと接合される。これにより、第２実施形態のように滑材２０７に絶縁性のポリイミドテープを用いた場合でも、正極接合部２５１と発電要素２０２の正極２２１の未塗工部２２１ｂとを確実に電気的に接続することが可能である。

また、負極側についても、図１０に示すように、上記の正極側と同様に、負極接合部２６１の接続板部２６１ａ〜２６１ｄに滑材２０７を設けた状態で、負極２２２の未塗工部２２２ｂを隣接する２本の接続板部２６１ａおよび２６１ｂ（接続板部２６１ｃおよび２６１ｄ）の間に挿入した後、挟持板２０９により挟持した負極接合部２６１の接続板部２６１ａ〜２６１ｄと発電要素２０２の負極２２２とをかしめおよび超音波溶接により接合する。

その後、図９に示すように、正極集電端子２０５および負極集電端子２０６が取り付けられた発電要素２０２を非水系電解液とともに電池ケース２０１内に収納するとともに、蓋部２１１により電池ケース２０１を封止する。このようにして、本発明の第２実施形態による電池２００が製造される。

なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記第１および第２実施形態では、本発明の発電要素の一例として、正極、負極およびセパレータを巻回して形成した巻回型の発電要素を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、正極、負極およびセパレータを積層して形成した積層型の発電要素であってもよい。この積層型の発電要素では、正極または負極の未塗工部が発電要素の一方の端部に露出するように積層することによって積層された金属箔が形成される。

また、上記第１および第２実施形態では、正極集電端子および負極集電端子の両方に摩擦低減材としての滑材を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、正極集電端子および負極集電端子のいずれか一方だけに摩擦低減材を設けてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、本発明の集電端子としての正極集電端子および負極集電端子に摩擦低減材としての滑材を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、発電要素の金属箔に摩擦低減材を設けてもよいし、集電端子および発電要素の金属箔の両方に摩擦低減材を設けてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、本発明の摩擦低減材の一例として、絶縁性のポリイミドテープからなる滑材を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、発電要素の金属箔と集電端子の接合部分との間の摩擦抵抗を低減可能な摩擦低減材であれば、たとえば、絶縁性のインシュリード（登録商標）や導電性の材料など、ポリイミドテープ以外の材料からなる摩擦低減材であってもよい。また、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）や、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリビニルジフルオライド（ＰＶｄＦ）、これらの樹脂に炭素を混合した導電性樹脂、アセテートフィルム（メンディングテープの樹脂）などからなる摩擦低減材であってもよい。また、本発明の摩擦低減材は、テープ状のものを貼付することにより設ける構成に限らず、液状のものを塗布することにより設ける構成であってもよい。たとえば、上記の絶縁性のインシュリード（登録商標）は塗布により形成される。なお、本発明の電池の製造方法においては、摩擦低減材は、製造工程時（発電要素と集電端子との接合時）に存在すればよく、揮発性の材料や電解液により溶解される材料からなるものなど、電池の完成後には有形的に残存していないものであってもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、本発明の発電要素の一例として、正極と負極とを有する発電要素を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、アルミニウム箔以外の材料を含む正極と銅箔以外の材料を含む負極とを有する発電要素であってもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、本発明の電池を、非水系電解質電池の一種であるリチウムイオン電池に適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明の電池を、たとえば、水系電解質電池の一種であるニッケル水素電池やリチウムイオン電池以外の非水系電解質電池に適用してもよい。

２、２０２発電要素
５、２０５正極集電端子（集電端子）
６、２０６負極集電端子（集電端子）
７、２０７滑材（摩擦低減材）
１００、２００電池
２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃ、２５１ｄ、２６１ａ、２６１ｂ、２６１ｃ、２６１ｄ、接続板部（接合部分）
５１１、６１１凹部（接合部分）

Claims

積層された金属箔を含む発電要素と、
前記発電要素の前記積層された金属箔に対して接合される接合部分を含む集電端子と、
前記集電端子の接合部分および前記発電要素の金属箔の少なくとも一方に設けられ、前記発電要素の前記積層された金属箔と前記集電端子の接合部分との間の摩擦抵抗を低減する摩擦低減材とを備えた、電池。
前記積層された金属箔の前記集電端子の接合部分に接合される部分は、略直線状に延びる直線状部であり、
前記集電端子の接合部分は、前記積層された金属箔の前記直線状部に対応するように所定方向に略直線状に延びるように形成されており、
前記摩擦低減材は、前記所定方向に延びるように前記集電端子の接合部分に設けられている、請求項１に記載の電池。
前記摩擦低減材は、前記発電要素の金属箔に対する摩擦係数が前記集電端子の接合部分よりも小さい摩擦係数を有する樹脂が貼付または塗布されることにより設けられている、請求項１または２に記載の電池。
金属箔を積層することにより形成された発電要素の前記金属箔と集電端子の前記発電要素の金属箔に接合される接合部分との間に、前記発電要素の金属箔と前記集電端子の接合部分との間の摩擦抵抗を低減する摩擦低減材が介在された状態で、積層された前記金属箔に対して前記集電端子の接合部分を相対的に接合位置まで移動した後、前記集電端子の接合部分と前記発電要素の金属箔とを接合する、電池の製造方法。