JP2012204304A - 溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電極板を溶接するときの固体粒子の飛散を抑制する。
【解決手段】本発明の溶接装置５０は、電池セルの一部を構成する正極板及び負極板の少なくとも一方の電極板の溶接対象部に溶接を行う溶接装置である。電極板に溶接を施すときに、電極板の溶接対象部２７が収容される溶接室６０と、溶接室６０の内部６０ａで溶接対象部２７を溶接する溶接処理部７０と、溶接室６０の内部６０ａから吸気する吸気部８０と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、電池セルの電極板を溶接するための溶接装置に関する。

リチウムイオン二次電池等の電池セルは、電気自動車や定置用電源装置、発電装置等の各種の電気システムに用いられている。電池セルの一例として、積層型の電池セルが知られている。積層型の電池セルは、正極の電極板と負極の電極板とが、セパレータを介して交互に繰り返し積層された電極体を有する。電極板は、集電材の両面に電極活物質層が形成された構造である。一般に、電極板は、電極活物質層の非形成領域（例えばタブ）を有する。複数の電極板は、正極又は負極ごとにタブが束ねられてリード等と接合され、リードを介して外部接続用の電極端子等と電気的に接続される。

タブの接合方法としては、例えば特許文献１に開示されている超音波溶接法等の溶接法が挙げられる。超音波溶接装置は、アンビルとホーンとの間にタブを挟み込んで加圧するとともに、ホーンからタブに超音波振動を付与する。超音波溶接装置は、タブを互いに押し合わせた状態で擦り合わせることにより、タブを溶接可能である。

特開２００９−１３４９７１号公報

一般的な溶接法（例えば、レーザー溶接、ＭＡＧ溶接など）では、溶接時のスパッタ等に起因して、金属粒子等の固体粒子が発生する。また、超音波溶接法にあっては、タブ等の溶接対象部が擦り合わされることによって、金属粒子が発生する。上述の従来技術において、溶接時に発生した金属粒子は、例えば電極体に付着して電池セルの内部に残留することがありえる。金属粒子が電池セルの内部に残留すると、金属粒子を介して短絡が生じる可能性がある。また、金属粒子が、溶接装置の内部や溶接装置の外部の設備に飛散し、溶接装置や設備のメンテナンスに要する手間やコストが増加する可能性もある。

本発明は、上述の事情に鑑み成されたものであって、電極板を溶接するときの固体粒子の飛散を抑制することが可能な溶接装置を提供することを目的の１つとする。

本発明の溶接装置は、電池セルの一部を構成する正極板及び負極板の少なくとも一方の電極板の溶接対象部に溶接を行う溶接装置であって、前記電極板に溶接を施すときに、前記電極板の溶接対象部が収容される溶接室と、前記溶接室の内部で前記溶接対象部を溶接する溶接処理部と、前記溶接室の内部から吸気する吸気部と、を備えることを特徴とする。

上記の溶接装置は、電極板に溶接を施すときに、電極板の溶接対象部が収容される溶接室の内部で、溶接処理部が溶接対象部を溶接し、吸気部が溶接室の内部から吸気するので、一方の電極板を溶接するときの固体粒子を効果的に回収することができ、固体粒子の飛散が抑制される。

本発明によれば、電極板を溶接するときの固体粒子の飛散を抑制することができる。

電池セルの構成例を示す説明図である。 （ａ）は電極体の平面図、（ｂ）は電極体の断面図である。 第１実施形態の溶接装置を示す平面図である。 第１実施形態の溶接装置を示す側面図である。 第１実施形態の溶接装置を示す断面図である。 第１実施形態における通気部材を示す説明図である。 第１実施形態の溶接装置の動作を示すフローチャートである。 第２実施形態の溶接装置を示す平面図である。 第２実施形態の溶接装置を示す断面図である。 第３実施形態の溶接装置を示す平面図である。 第３実施形態の溶接装置を示す側面図である。

［電池セル］
図１は、電池セルの構成例を示す説明図、図２（ａ）は電極板の積層方向からみた電極体の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。図１及び図２に示す電池セル１は、例えばリチウムイオン二次電池である。電池セル１は、電池容器２、電極体３、正極端子４、及び負極端子５を備える。電池セル１は、電池容器２の内側に電解液が貯留された状態で使用される。

電池容器２は、容器本体９及び蓋体１０を有する。本実施形態の容器本体９は、開口９ａを有する箱形状である。蓋体１０は、容器本体９の開口９ａを塞いでいる。蓋体１０は、容器本体９と溶接等によって接合されている。容器本体９及び蓋体１０は、例えばアルミニウム製である。なお、本発明の適用範囲は、電池容器２の形状や材質に限定されない。電池容器２の外面や内面に、絶縁性の塗料等で塗装が施されていてもよい。

電極体３は、電池容器２に収容されている。電極体３は、複数の正極の電極板（以下、正極板６という）、複数の負極の電極板（以下、負極板７という）、セパレータ８、リード（導電部材）２５、及びリード（導電部材）３５を有する。電極体３において、正極板６及び負極板７は、セパレータ８を介して交互に繰り返し積層されている。

複数の正極板６は、リード２５を介して、正極端子４と電気的に接続されている。複数の負極板７は、リード３５を介して、負極端子５と電気的に接続されている。正極端子４は、絶縁スリーブ１２を介して電池容器２の蓋体１０に取付けられている。負極端子５は、絶縁スリーブ１３を介して電池容器２の蓋体１０に取付けられている。電池セル１は、正極端子４及び負極端子５を介して、電池セル１の外部との間で充放電可能である。

本実施形態のセパレータ８は、フィルム状の部材を折り曲げ縁部同士が互いに対向する袋形状に形成されている。本実施形態において、セパレータ８は、負極板７を包装している。本実施形態において、負極板７を包装したセパレータ８と正極板６とが交互に積層されている。これにより、隣り合う正極板６と負極板７との間に袋状のセパレータ８の互いに対向するフィルム状の部材の一方が介装されることとなる。このように、電極体３は、正極板６と負極板７とが互いに接触しないように構成されている。なお、正極板６がセパレータ８に包装されていてもよい。また、セパレータは、正極板６と負極板７との間ごとに独立した部材を介装する構成であっても構わない。

電極体３の縁端には、絶縁性の固定部材１１が設けられている。固定部材１１は、互いに積層された正極板６と負極板７とセパレータ８とを互いに固定する。本実施形態の固定部材１１は、固定用テープであり、電極体３の側面のうちで電極板の積層方向（Ｓ方向）に沿う側面に貼設されている。固定部材１１は、電極体３のＴ方向の両縁端のそれぞれに配置されている。固定部材１１は、電極体３の各縁端においてＵ方向の複数箇所に配置されている。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、正極板６は、集電材２２の両面に電極活物質層２３が形成された構造である。正極板６は、電極活物質層２３が形成されている本体部２０と、電極活物質層２３が形成されていない領域を含むタブ２１とを有する。本体部２０は、例えば平面視略矩形である。タブ２１は、例えば帯状であり、本体部２０からＵ方向に延びている。集電材２２は、導電性の薄板やシートである。本実施形態の集電材２２は、アルミニウム製のシートである。電極活物質層２３は、正極活物質で形成されている。正極活物質は、電池容器２の内部に貯留される電解液の種類等に応じて、適宜選択される。

電極体３を構成する複数の正極板６のそれぞれのタブ２１は、タブ２１の先端側で束ねられてタブ束２４を形成している。複数の正極板６のそれぞれのタブ２１が束ねられたタブ束２４は、リード２５と溶接部２６にて溶接されている。リード２５は、例えば帯状であり、正極板６のタブ２１と溶接された端部とは反対側の端部が正極端子４と接合されている。すなわち、正極板６は、リード２５を介して正極端子４と電気的に接続されている。

負極板７は、正極板６と同様の形状及び寸法であり、集電材３２の両面に電極活物質層３３が形成された構造である。負極板７は、電極活物質層３３が形成されている本体部３０と、電極活物質層３３が形成されていない領域を含むタブ３１とを有する。複数の負極板７は、タブ３１の先端側で束ねられてダブ束３４を形成している。複数の負極板７のそれぞれのタブ３１が束ねられたタブ束３４は、リード３５と溶接部３６にて溶接されている。負極板７は、リード３５を介して負極端子５と電気的に接続されている。本実施形態の集電材３２は、銅製のシートである。電極活物質層３３は、負極活物質で形成されている。負極活物質は、電池容器２の内部に貯留される電解液の種類等に応じて、適宜選択される。

上記の電池セル１の製造方法は、例えば、電極体３を形成する工程と、蓋体１０に取り付けられた電極端子と電極体３のリードとを電気的に接続する工程と、電極端子と電気的に接続された電極体３を容器本体９に収容して容器本体９と蓋体１０とを接合する工程と、電池容器２の内部に電解液を注入する工程と、を有する。上記の電極体３を形成する工程は、例えば正極板６と負極板７とがセパレータ８を介して繰り返し積層された積層体を形成する工程と、積層体を構成する複数の正極板６のタブ２１を束ねたタブ束２４とリード２５を溶接する第１溶接工程と、積層体を構成する複数の負極板７のタブ３１を束ねたタブ束３４とリード３５を溶接する第２溶接工程と、を有する。次に説明する溶接装置は、上記の第１溶接工程と第２溶接工程の少なくとも一方で用いられる。下記の実施形態では、正極のタブ束２４を溶接する場合を例に説明するが、負極のタブ束３４を溶接する場合も同様である。

［第１実施形態］
図３は第１実施形態の溶接装置の構成を模式的に示す平面図、図４は、第１実施形態の溶接装置の構成を模式的に示す側面図、図５は図３のＢ−Ｂ’線断面図、図６は通気部材の平面図である。

第１実施形態の溶接装置（溶接システム）５０は、溶接室６０、溶接処理部７０、吸気部８０、及び溶接装置５０の各部を制御する制御部５１を備える。本実施形態の溶接装置５０は、リード２５とリード３５の少なくとも一方が、溶接される前の電極体（以下、積層体３ａという）に対して、超音波溶接により溶接を施すことができる。本実施形態において、溶接が施される溶接対象部２７は、積層体３ａに含まれる複数の正極板６においてタブ２１（正極のタブ束２４）の先端側に設定されている。溶接対象部２７は、溶接後に、図２に示した溶接部２６になる。溶接装置５０は、正極板６と負極板７のうちの一方の電極板（ここでは正極板６）を溶接するときに、正極板６と負極板７のうちの一方の電極板（ここでは正極板６）のみの溶接対象部２７を溶接室６０の内部６０ａに収容して、溶接室６０の内部６０ａで溶接対象部２７を溶接処理部７０により溶接する。

溶接室６０の内部６０ａには、溶接対象部２７の摩擦や溶接時のスパッタ等によって、金属粒子（固体粒子）が発生することがある。溶接装置５０は、吸気部８０によって溶接室６０の内部６０ａを吸気し、溶接室６０の内部６０ａのガスＧとともに溶接室６０の内部６０ａの金属粒子を回収可能である。溶接室６０の壁部は、溶接室６０の外部６０ｂから内部６０ａへガスＧが流入可能な通気部材６１を有する。吸気部８０の吸気に伴って、溶接室６０の外部のガスＧは、通気部材６１を通って溶接室６０の内部６０ａに流入する。通気部材６１は、溶接室の内部６０ａから外部６０ｂに金属粒子が流出することを抑制可能である。

次に、本実施形態の溶接装置５０の構成要素について詳しく説明する。
本実施形態の溶接装置５０は、ステージ５２及び固定部５３を備える。積層体３ａは、例えば搬送ロボットＲ（図４参照）によって電池セル１の製造ラインの上流側から、ステージ５２の上面５２ａの所定の位置に搬入（ロード）される。搬送ロボットＲは、積層体３ａの電極板の積層方向を上面５２ａの法線方向に向けて、積層体３ａを上面５２ａに載置する。本実施形態において、正極のタブ束２４及び負極のタブ束３４のそれぞれの先端部は、上面５２ａに接触して配置される。搬送ロボットＲは、溶接後の積層体３ａ又は電極体３を、ステージ５２から搬出（アンロード）することができる。

以下の説明では、図３等に示すＸＹＺ座標系を参照して、各部の位置関係等を説明する。このＸＹＺ直交座標系において、Ｚ方向は積層体３ａにおける電極板の積層方向であり、Ｙ方向は後述する電極本体部３ｂから正極のタブ束２４及び負極のタブ束３４が突出する方向、Ｘ方向は正極のタブ束２４と負極のタブ束３４とが隣接する方向である。

本実施形態の搬送ロボットＲは、積層体３ａを把持可能なロボットハンドＨを備える。搬送ロボットＲは、ロボットハンドＨで積層体３ａを把持して搬送可能である。本実施形態のロボットハンドＨは、積層体３ａを把持して、正極のタブ束２４が突出する方向と平行な方向（Ｙ方向）の軸周りに積層体３ａを回転もしくは、Ｘ方向に移動可能である。ここでは、ロボットハンドＨは、積層体３ａの上下関係が反転するように、積層体３ａを回転可能もしくは、Ｘ方向に移動可能である。

なお、搬送ロボットＲは、溶接装置５０の一部でもよいし、溶接装置５０の外部の装置でもよい。固定部５３は、搬送ロボットＲの一部でもよい。例えば、搬送ロボットＲは、ロボットハンドＨで積層体３ａを把持した状態でステージ５２の所定の位置に移動することによって、積層体３ａをステージ５２に対して固定してもよい。積層体３ａは、上記の搬送ロボットＲの代わりに、手動でステージ５２の上面５２ａに載置されても構わない。積層体３ａは、上記の搬送ロボットＲの代わりに、ステージ５２から手動で搬送されても構わない。

固定部５３は、ステージ５２に積層体３ａを着脱可能に固定する。溶接装置５０の制御部５１は、固定部５３を制御してステージ５２に積層体３ａを固定させる。本実施形態の固定部５３は、押圧板５４及び押圧板駆動部５５を有する。押圧板５４は、ステージ５２の上面５２ａを向く下面５４ａを有する。押圧板駆動部５５は、制御部５１に制御されて押圧板５４を、ステージ５２の上面５２ａに対して積層体３ａにおける電極板の積層方向（Ｚ方向）に進退移動させる。

ステージ５２に積層体３ａが配置されているときに、押圧板駆動部５５は、押圧板５４の下面５４ａが積層体３ａをステージ５２の上面５２ａに向かって（−Ｚ方向）押圧するように、押圧板５４を下方に移動可能である。押圧板５４は、積層体３ａにおいて、複数の正極板６の本体部２０及び複数の負極板７の本体部３０が積層された部分（以下、電極本体部３ｂという）を押圧する。積層体３ａは、積層方向にステージ５２の上面５２ａと押し合わされて、ステージ５２に固定される。積層体３ａは、正極のタブ束２４と負極のタブ束３４が上面５２ａに平行な方向に並ぶように、固定される。押圧板駆動部５５は、押圧板５４の下面５４ａが積層体３ａに接触しているときに、押圧板５４を上方に移動させて、積層体３ａの固定を解除することができる。また押圧板駆動部５５による積層体３ａの押圧の代わりに、ステージ５２上において手動で固定しても構わない。

なお、積層体３ａにおいて、複数の電極板の互いの相対位置が固定部材１１（図１参照）等によって固定されており、固定部５３は、積層体３ａを減圧吸着により着脱可能に固定する構成でもよい。積層体３ａは、積層体３ａを保護する保護部材を介して、固定されてもよい。

本実施形態の溶接室６０は、ステージ５２の上面５２ａに配置可能である。溶接室６０は、少なくとも溶接時に、積層体３ａの固定位置からタブ束２４の突出方向（＋Ｙ方向）に配置される。溶接室６０は、タブ束２４の溶接対象部２７を含む先端部２８を収容するように、配置される。溶接室６０の内部６０ａに先端部２８が収容された状態で、電極本体部３ｂ及び負極板７のタブ束３４が溶接室６０の外部に配置されるように、溶接室６０の外寸が設定されている。

本実施形態の溶接室６０は、ステージ５２の上面５２ａに向って開口した略箱形状である。溶接室６０は、ステージ５２の上面５２ａと対向して配置される天板部６２（図４参照）、及び天板部６２と上面５２ａとの間に環状に配置される側部６３（図３参照）を有する。図３では、天板部６２の図示を省略している。

側部６３は、第１側板部６４、第２側板部６５、第３側板部６６、及び通気部材６１を有する。図４では、第３側板部６６の図示を省略している。第１側板部６４、第２側板部６５、第３側板部６６、及び天板部６２は、一体的に形成されている。通気部材６１は、天板部６２、第１側板部６４、及び第２側板部６５と接合されている。

側部６３において天板部６２と反対側を向く端面は、ほぼ平面である。この端面がステージ５２の上面５２ａと接触するように、溶接室６０は配置される。ステージ５２において、溶接室６０の側部６３と接触する部分の上面５２ａは、ほぼ平面である。すなわち、溶接室６０は、側部６３の上記の端面とステージ５２の上面５２ａとの間に隙間が生じないように、ステージ５２に配置される。本実施形態において、溶接室６０の内部６０ａは、ステージ５２に配置された溶接室６０の天板部６２、側部６３、及びステージ５２の上面５２ａに囲まれる領域を含む。

なお、溶接装置５０は、溶接室６０がステージ５２に配置された状態で、側部６３の上記の端面とステージ５２の上面５２ａとの間に封止可能な封止部材を備えていてもよい。上記の封止部材は、例えばオーリングであり、溶接室６０とステージ５２とを押し合わせたときに、側部６３の上記の端面とステージ５２の上面５２ａとの間の隙間を埋めるように、弾性変形する。

第１側板部６４は、電極本体部３ｂの固定位置（固定部５３）からタブ束２４の突出方向（＋Ｙ方向）に離れて配置される。第１側板部６４は、挿通孔６４ａを有する。本実施形態の挿通孔６４ａは、ステージ５２の上面５２ａに向って開いた切欠状である。挿通孔６４ａの内周面６４ｂは、第１側板部６４においてステージ５２の上面５２ａと対向する端面と連続している。溶接室６０の内部６０ａにタブ束２４の先端部２８（図３参照）が収容された状態で、タブ束２４の先端部２８と電極本体部３ｂとを繋ぐタブ束２４の一部（連続部２９）は、挿通孔６４ａの内側に配置（挿通）される。

本実施形態の溶接室６０は、挿通孔６４ａの内周面６４ｂとタブ束２４の連続部２９の外面との間を塞ぐ第１閉塞部６７を有する。第１閉塞部６７は、例えばゴム等の絶縁性の弾性材料で形成される。本実施形態の第１閉塞部６７は、挿通孔６４ａの内周の内側と外側とにまたがって、配置されている。第１閉塞部６７は、溶接室６０の側部６３の内周面側に固定されている。第１閉塞部６７は、天板部６２とは反対側（−Ｚ方向）を向く端面が側部６３の上記の端面と略面一である。

第１閉塞部６７は、溶接室６０がステージ５２に配置された状態で、タブ束２４の連続部２９の厚み分だけステージ５２に向って押圧されて弾性変形する。第１閉塞部６７は、弾性変形の反発力でタブ束２４の連続部２９と密着する。第１閉塞部６７は、挿通孔６４ａの内周面６４ｂとタブ束２４の連続部２９の外面との間を、ガスＧ及び金属粒子の流出が抑制されるように塞ぐことができる。また、第１閉塞部６７は、弾性変形の反発力でタブ束２４の連続部２９をステージ５２の上面５２ａに向って押圧し、連続部２９でタブ束２４をステージ５２の上面５２ａに固定することができる。

なお、第１閉塞部６７は、側部６３よりも天板部６２とは反対側に突出しており、溶接室６０をステージ５２に配置したときの弾性変形によって側部６３の上記の端面と略面一になる構成でもよい。溶接室６０がステージ５２に配置された状態で、第１閉塞部６７とステージ５２の上面５２ａとの間に、隙間があっても構わない。

第２側板部６５は、第１側板部６４に対向して、積層体３ａの先端部２８を第１側板部６４と挟むように配置される。第２側板部６５は、溶接室６０の内部６０ａと外部とを結ぶ貫通孔６５ａを有する。詳しくは後述するが、溶接処理部７０の一部（ホーン７１）が貫通孔６５ａに挿通されて、溶接室６０の内部に配置される。本実施形態において、貫通孔６５ａの縁端全体は、第２側板部６５の外周よりも内側に配置されている。なお、貫通孔６５ａは、その縁端の一部が第２側板部６５の外周と連続する切欠状でも構わない。

通気部材６１は、正極のタブ束２４と負極のタブ束３４との間の、第１側板部６４と第２側板部６５との間に配置される。図６に示すように、本実施形態の通気部材６１は、板状部６１ａ、及び板状部６１ａに設けられた通気孔６１ｂを有する。板状部６１ａは、片面側が溶接室６０の内部６０ａに面しており、もう片面側が溶接室６０の外部に面している。本実施形態の通気孔６１ｂは、板状部６１ａの外縁部を除く部分にて、Ｙ方向に延びている。本実施形態において、複数の通気孔６１ｂがＺ方向に等間隔で配列されている。

図５に示すように、通気孔６１ｂは、通気部材６１が面する溶接室６０の外部６０ｂから内部６０ａに向うにつれて、内径が縮小するノズル状である。なお、図５に示す溶接室６０の外部６０ｂは、後述する収容室９０の内部である。通気孔６１ｂは、溶接室６０の内部６０ａ側の開口面積が、溶接室６０の外部６０ｂ側の開口面積よりも小さい。したがって、金属粒子が溶接室６０の内部６０ａから通気孔６１ｂに入り込みにくくなる。また、溶接室６０の外部６０ｂから内部６０ａに向うガスＧの流れと比較して、溶接室６０の内部６０ａから外部６０ｂに向うガスの流れが、通気孔６１ｂに入り込みにくくなる。したがって、金属粒子は、溶接室６０の内部６０ａから外部６０ｂに向うガスの流れに同伴して、通気部材６１を通過することが抑制される。また、通気孔６１ｂを通って溶接室６０の外部６０ｂから内部６０ａに向うガスＧは、通気孔６１ｂがノズル状であるので、通気孔６１ｂに流入するときと比較して通気孔６１ｂから流出するときの速度が増加する。したがって、通気孔６１ｂから流出するガスの流れに逆らって金属粒子が移動する確率が低くなり、金属粒子が溶接室６０の内部６０ａから通気部材６１を通過することが抑制される。

第３側板部６６は、通気部材６１に対向して、積層体３ａの先端部２８を通気部材６１と挟むように配置される。第３側板部６６は、溶接室６０の内部６０ａと外部とを結ぶ吸気孔６６ａを有する。吸気孔６６ａは、吸気部８０と接続されている。溶接室６０の内部６０ａのガスＧは、吸気孔６６ａを通して吸気部８０に吸引される。

本実施形態の溶接装置５０は、溶接室６０と隣接して配置された収容室９０を備える。本実施形態において、溶接室６０及び収容室９０は、同一の容器５７に設けられている。詳しくは、容器５７は、ステージ５２の上面５２ａに向って開口した略箱形状である。容器５７の内部には、容器５７の内部を２つの部屋に仕切るように、通気部材６１が配置されている。２つの部屋の一方が溶接室６０であり、他方が収容室９０である。すなわち、通気部材６１は、溶接室６０の壁部と収容室９０の壁部とを兼ねている。図５に示すように、本実施形態において、容器５７の内部は、溶接室６０の内部６０ａ及び収容室９０の内部（溶接室６０の外部全体のうちの外部６０ｂ）を含む。容器５７の外部は、溶接室６０の外部であって、かつ収容室９０の外部である空間を含む。

本実施形態の収容室９０は、通気部材６１に関して溶接室６０と対称的に設けられている。収容室９０は、図３に示す第１側板部９１、第２側板部９２、第３側板部９３、通気部材６１、及び図５に示す天板部９４を有する。図３では、天板部９４の図示を省略している。第１側板部９１は、電極本体部３ｂの固定位置（固定部５３）からタブ束３４の突出方向（＋Ｙ方向）に離れて配置される。第２側板部９２は、第１側板部９１に対向して、負極のタブ束３４を第１側板部９１と挟むように配置される。第３側板部９３は、通気部材６１に対向して、負極のタブ束３４を通気部材６１と挟むように配置される。天板部９４は、ステージ５２の上面５２ａと対向して配置される。

第１側板部９１は、挿通孔９１ａを有する。本実施形態の挿通孔９１ａは、ステージ５２の上面５２ａに向って開いた切欠状である。本実施形態において、収容室９０の挿通孔９１ａは、溶接室６０の挿通孔６４ａよりも大口径である。溶接室６０に正極のタブ束２４の溶接対象部２７が収容されたときに、負極のタブ束３４は、通気部材６１に対して正極のタブ束２４と対称的に、収容室９０の内部に収容される。積層体３ａが積層方向の上下を反転させてステージ５２に配置される場合に、負極のタブ束３４の溶接対象部が溶接室６０に収容されると、正極のタブ束２４の溶接対象部２７は収容室９０に収容される。

なお、収容室９０は、正極のタブ束２４の溶接対象部２７が溶接室６０の内部６０ａに収容されているときに、負極のタブ束３４の全部を収容可能であってもよいし、負極のタブ束３４の全部と、電極本体部３ｂの一部又は全部とを収容可能であってもよい。

本実施形態の溶接装置５０は、容器５７を移動可能な容器移動部１００を備える。図４に示すように、容器移動部１００は、容器５７の天板部に接続されたアーム１０１、及びアーム１０１を駆動するアーム駆動部１０２を有する。容器５７の天板部は、溶接室６０の天板部６２及び収容室９０の天板部９４である。本実施形態のアーム駆動部１０２は、アーム１０１をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向の３方向に移動させることができる。容器移動部１００は、容器５７を移動させてステージ５２に配置することができる。

制御部５１は、アーム駆動部１０２を制御してアーム１０１を移動させ、容器５７の位置を制御可能である。制御部５１は、溶接室６０の内部にタブ束２４の溶接対象部２７が収容されるように、容器５７の位置を制御可能である。本実施形態の制御部５１は、固定部５３による積層体３ａの固定位置から求まるタブ束２４のステージ５２上での位置に基づいて、容器５７の位置を制御する。ただし、手動による位置調整・移動でも構わない。

なお、溶接装置５０は、ステージ５２上のタブ束２４の位置を検出する位置検出センサ、例えばイメージセンサ等を備えていてもよい。制御部５１は、位置検出センサの検出結果に基づいて、容器５７の位置を制御してもよい。溶接装置５０は、位置検出センサの検出結果を解析する解析部を備えていてもよく、例えば、上記位置検出センサがイメージセンサであって、上記の解析部が画像解析部であってもよい。制御部５１は、上記の解析部を有していてもよい。

本実施形態の溶接装置５０は、ステージ５２に配置されたリード移動部５８を備える。リード移動部５８は、リード２５を移動させることができる。本実施形態のリード移動部５８は、溶接室６０がステージ５２に配置されたときに、溶接室６０の内部６０ａに配置される。制御部５１は、ステージ５２に配置された積層体３ａの溶接対象部２７にリード２５が重なるように、リード移動部５８を制御してリード２５を移動させることができる。溶接装置５０が上記の位置検出センサを備えている場合に、制御部５１は、位置検出センサに基づいてリード移動部５８を制御してもよい。

溶接処理部７０は、ホーン（溶融処理部）７１、ホーン駆動部７２、及び第２閉塞部７３を有する。本実施形態のホーン駆動部７２は、ステージ５２上の溶接室６０の外部に配置されている。ホーン７１は、ホーン駆動部７２に接続されている。ホーン７１は、溶接時に、溶接室６０の外部から内部６０ａに延びて配置される。第２閉塞部７３は、溶接室６０の外部においてホーン７１に取付けられている。

ホーン７１は、貫通孔６５ａに挿通されてＹ方向に延びる第１部分７４と、第１部分７４からステージ５２の上面５２ａに向って延びる第２部分７５とを有する。ホーン駆動部７２は、ホーン７１を移動可能なホーン移動部（移動部）７６、及びホーン７１に超音波振動を付与可能な振動付与部７７を有する。

本実施形態のホーン移動部７６は、ホーン７１をＹ方向及びＺ方向に移動可能である。ホーン移動部７６は、ホーン７１の第２部分７５が溶接対象部２７をステージ５２の上面５２ａに向けて押圧するように、ホーン７１を移動可能である。振動付与部７７は、ホーン７１の第２部分７５の先端面７５ａが溶接対象部２７に接触しているときに、ホーン７１を介して溶接対象部２７に超音波振動を付与することができる。

第２閉塞部７３は、ホーン７１の第１部分７４に取付けられている。第２閉塞部７３は、ホーン７１に付随して移動する。ホーン７１の第２部分７５の先端面７５ａが溶接対象部２７に接触しているときに、第２閉塞部７３が溶接室６０の第２側板部６５と接触するように、ホーン７１に対する第２閉塞部７３の相対位置が設定されている。

本実施形態の第２閉塞部７３は、略板状である。図５に示すように、第２閉塞部７３は、その外周全体が第２側板部６５の貫通孔６５ａの内周６５ｂよりも外側に張り出すことが可能なように、形状及び寸法が設定されている。第２閉塞部７３は、少なくともホーン７１の第２部分７５が溶接対象部２７に接触しているときに、ホーン７１の第１部分７４のうちで貫通孔６５ａに挿通されている部分と、溶接室６０の外部側の貫通孔６５ａの内周との間を、ガスＧ及び金属粒子が溶接室６０の外部に向って流出しないように、塞ぐことができる。本実施形態では、ホーン７１の第１部分が貫通孔６５ａの内側を貫通孔６５ａの径方向（Ｘ方向及びＺ方向）に移動したときにも同様に、第２閉塞部７３が第１部分７４と貫通孔６５ａの内周６５ｂとの間を塞ぐように、第２閉塞部７３の寸法がホーン７１の可動範囲の分だけ貫通孔６５ａの内径よりも大きく設定されている。

なお、ホーン７１の第２部分７５が溶接対象部２７に接触しているときに、ホーン７１の第１部分７４と、溶接室６０の外部側の貫通孔６５ａの内周との間に隙間があっても構わない。ホーン７１の第２部分７５が溶接対象部２７から離れているときに、例えば溶接室６０の内部６０ａを吸気していないときに、第２閉塞部７３は、ホーン７１の第１部分７４と、溶接室６０の貫通孔６５ａの内周との間を塞いでいなくとも構わない。

制御部５１は、ホーン移動部７６を制御して、ホーン７１を移動させることができる。制御部５１は、ホーン７１が溶接室６０の外部に配置されているときに、ホーン７１が溶接室６０の貫通孔６５ａに挿通されて、第２部分７５が溶接室６０の内部６０ａに配置されるように、ホーン移動部７６を制御可能である。制御部５１は、第２部分７５が溶接室６０の内部に配置されているときに、第２部分７５の先端面７５ａが溶接対象部２７を押圧するように、ホーン移動部７６を制御可能である。制御部５１は、第２部分７５の先端面７５ａが溶接対象部２７を押圧しているときに、ホーン７１を介して溶接対象部２７に超音波振動が付与されるように、振動付与部７７を制御可能である。制御部５１は、溶接後の溶接対象部２７（溶接部２６）から第２部分７５の先端面７５ａが離れるように、ホーン移動部７６を制御可能である。

本実施形態の吸気部８０は、吸気本体部８１と、溶接室６０の内部６０ａからガスＧを吸気本体部８１に導く通気管８２を有する。通気管８２の一端は、溶接室６０の第３側板部６６に設けられた吸気孔６６ａに接続されている。通気管８２の他端は、吸気本体部８１に接続されている。溶接室６０の内部６０ａのガスＧは、吸気孔６６ａ及び通気管８２の内部を通って、吸気本体部８１へ流れることができる。

本実施形態の通気管８２は、屈曲可能な材料で形成されており、吸気孔６６ａに接続された状態で溶接室６０に追従して、移動可能である。吸気本体部８１は、例えば、溶接室６０の内部６０ａからのガスＧに同伴した金属粒子を回収可能なフィルタ、及びフィルタを介してガスＧを吸引可能なポンプ等の吸引器を有する。なお、通気管８２が、ステージ５２と固定されており、溶接室６０がステージ５２に配置されることによって吸気孔６６ａと接続される構成でも構わない。この場合に、通気管８２は、実質的に変形しない材料で形成されていても構わない。

制御部５１は、吸気本体部８１を制御して、溶接室６０の内部６０ａのガスＧを吸気孔６６ａから吸引させることができる。制御部５１は、溶接前にガスＧの吸引を吸気本体部８１に開始させることができる。制御部５１は、溶接後に、吸気本体部８１によるガスＧの吸引を停止させることができる。

本実施形態の制御部５１は、メモリ及びＣＰＵ等を有するコンピュータシステムと、ハードディスク等の不揮発性の記憶媒体と、コンピュータシステムの外部の装置との通信を実行可能なインターフェースと有する。上記の記憶媒体には、コンピュータシステムを制御するオペレーティングシステム（ＯＳ）がインストールされている。上記の記憶媒体には、上述したような溶接装置５０の各部の動作の制御を、制御部５１に実行させるプログラムが記録されている。

なお、制御部５１は、溶接装置５０の各部の制御に要する各種処理を実行するＢＡＳＩＣ等の論理回路を含んでいてもよい。制御部５１の機能は、ソフトウエアで実現されてもよいし、ハードウエアで実現されてもよく、ハードウエアとソフトウエアとの組合せで実現されても構わない。また、制御部５１に、入力信号を入力可能な入力装置が接続されていてもよい。入力装置は、キーボード、マウス等の入力機器、あるいはコンピュータシステムの外部の装置からのデータを入力可能な通信装置等を含む。制御部５１は、液晶表示ディスプレイ等の表示装置を含んでいてもよいし、表示装置と接続されていてもよい。

次に、図７を参照しつつ、溶接を行うときの溶接装置５０の一連の動作について説明する。図７は、第１実施形態の溶接装置の動作を示すフローチャートである。上述のように、本実施形態の制御部５１は、上記のプログラムにしたがって溶接装置５０の各部の動作を制御し、溶接装置５０が行う各処理を各部に実行させる。

本実施形態では、積層体３ａがステージ５２の上面５２ａに搬送ロボットＲによって載置された後に、制御部５１は、固定部５３の押圧板駆動部５５を制御して、押圧板駆動部５５に固定処理を実行させる（ステップＳ１）。固定処理は、積層体３ａをステージ５２に固定する処理である。制御部５１は、搬送ロボットＲの動作を示す情報、例えばロボットハンドＨの位置情報に基づいて固定部５３を制御してもよいし、上記の位置検出センサ等から得られる情報に基づいて固定部５３を制御してもよい。

制御部５１は、ステップＳ１の後に容器移動部１００を制御して、容器移動部１００に容器配置処理を実行させる（ステップＳ２）。容器配置処理は、溶接対象部２７が溶接室６０の内部６０ａに収容（配置）されるように、溶接室６０をステージ５２に配置する処理である。制御部５１は、容器配置処理の後に、リード移動部５８を制御してリード移動部５８にリード移動処理を実行させる（ステップＳ３）。リード移動処理は、溶接室６０の内部６０ａに収容された溶接対象部２７にリード２５が重なるように、リード２５を移動させる処理である。

制御部５１は、溶接処理部７０のホーン７１の先端面７５ａが溶接室６０の側部６３の外側に配置されている場合に、溶接処理部７０のホーン移動部７６を制御して、ホーン移動部７６に第１移動処理を実行させる（ステップＳ４）。第１移動処理は、ホーン７１の先端面７５ａが溶接室６０の側部６３の内側に配置されるように、ホーン７１を移動させる処理である。ステップＳ４は、次のステップＳ５が実行される前の任意のタイミングで、実行される。例えば、ステップＳ３とステップＳ４は、並行して実行されても構わない。

制御部５１は、リード移動処理の後にホーン７１の先端面７５ａが溶接室６０の内部に配置されている状態で、ホーン移動部７６を制御してホーン移動部７６に第２移動処理を実行させる（ステップＳ５）。第２移動処理は、溶接対象部２７と重なる部分のリード２５にホーン７１の先端面７５ａが接触するように、ホーン７１を移動させる処理である。本実施形態の制御部５１は、ホーン７１の先端面７５ａとステージ５２の上面５２ａとの間に、リード２５と溶接対象部２７とが挟み込まれて互いに押し合うように、ステップＳ５でホーン移動部７６を制御する。なお、ステップＳ４とステップＳ５は、一連の動作でも構わない。

制御部５１は、ステップＳ５の後にホーン７１によって溶接対象部２７が押圧されている状態で、吸気本体部８１を制御して吸気本体部８１に吸気処理を開始させる（ステップＳ６）。吸気処理は、溶接室６０の内部６０ａからガスＧを吸引する処理である。これにより、図５に示したように、溶接室６０の通気部材６１が面する溶接室６０の外部６０ｂ（収容室９０の内部）のガスＧが、通気部材６１の通気孔６１ｂを通って溶接室６０の内部６０ａに流入する。また、収容室９０の内部のガスＧが溶接室６０の内部６０ａに流入するのに伴って、容器５７の外部のガスＧが収容室９０の挿通孔９１ａを通って収容室９０の内部に流入する。

吸気処理において、溶接室６０の第１側板部６４の挿通孔６４ａと、挿通孔６４ａの内側のタブ束２４との間が第１閉塞部６７によって塞がれるので、容器５７の外部のガスは、挿通孔６４ａを通って溶接室６０の内部６０ａに流入することが抑制される。同様理由により、容器５７の外部のガスは、第２側板部６５の貫通孔６５ａが第２閉塞部７３によって塞がれるので容器５７の内部に流入することが抑制される。したがって、容器５７の外部のガスＧは、収容室９０の挿通孔９１ａから収容室９０の内部及び通気部材６１を経由して、溶接室６０の内部６０ａに流入するようになる。本実施形態において、通気部材６１に対向する第３側板部６６に吸気孔６６ａが設けられているので、通気孔６１ｂから吸気孔６６ａへのガスＧの流れがよどみにくくなる。したがって、溶接室６０の内部６０ａの金属粒子がガスＧに同伴して吸気部８０へ移動しやすくなり、金属粒子を効果的に回収することができる。

制御部５１は、吸気処理の実行中に、溶接処理部７０の振動付与部７７を制御して、振動付与部７７に溶接処理（第１溶接工程）を実行させる（ステップＳ７）。溶接処理は、ホーン７１を介して溶接対象部２７とリード２５とを振動させる処理である。溶接処理において、溶接対象部２７とリード２５は、互いに押し合わされた状態で擦り合わされて、互いに溶接される。溶接処理において、溶接対象部２７に含まれる複数の正極のタブ２１は、互いに押し合わされた状態で擦り合わされて、互いに溶接される。このようにして、図２に示した溶接部２６が形成される。

溶接処理中に発生した金属粒子は、吸気部８０へ吸引されるガスＧに同伴して、吸気部８０によって回収される。したがって、金属粒子は、溶接室６０の外部へ飛散することが抑制される。また、上述のように、第１側板部６４の挿通孔６４ａが塞がれているので、金属粒子が挿通孔６４ａを通って容器５７の外部に飛散することが抑制される。また、第２側板部６５の貫通孔６５ａが第２閉塞部７３によって塞がれているので、金属粒子が貫通孔６５ａを通って容器５７の外部に飛散することも抑制される。また、通気部材６１は、金属粒子が溶接室６０の内部６０ａから外部６０ｂ（収容室９０の内部）に向って通気部材６１を通過することを抑制するので、金属粒子が通気部材６１を通って容器５７の外部に飛散することも抑制される。また、溶接処理中に、積層体３ａの少なくとも負極のタブ束３４の一部は、収容室９０に収容されており、ガスＧの流れにおいて溶接室６０よりも上流に配置される。金属粒子は、ガスＧの流れに逆流して移動しにくいので、積層体３ａの少なくとも負極のタブ束３４の一部に金属粒子が付着することが抑制される。

制御部５１は、溶接対象部２７とリード２５とが溶接された後に、溶接処理部７０の振動付与部７７を制御して振動付与部７７に溶接処理を停止させる（ステップＳ８）。制御部５１は、溶接処理の停止後に、溶接処理部７０のホーン移動部７６を制御して、ホーン移動部７６に第３移動処理を実行させる（ステップＳ９）。第３移動処理は、ホーン７１の先端面７５ａが溶接部２６から上方に離れるように、ホーン７１を移動させる処理である。制御部５１は、第３移動処理の後に、吸気本体部８１を制御して吸気本体部８１に吸気処理を停止させる（ステップＳ１０）。吸気処理の停止は、溶接処理の停止後の任意のタイミングで、実行されてもよい。

制御部５１は、容器移動部１００を制御して、容器移動部１００に容器退避処理を実行させる（ステップＳ１１）。容器退避処理は、容器５７がステージ５２の上面５２ａから上方に離れるように、容器５７を移動させる処理である。制御部５１は、ステップＳ１１で必要に応じて、溶接処理部７０のホーン移動部７６を制御して、ホーン移動部７６に第４移動処理を実行させる。第４移動処理は、容器５７とホーン７１とが干渉しないようにホーンを上方に移動させる処理である。制御部５１は、容器退避処理の後に、固定部５３の押圧板駆動部５５を制御して押圧板駆動部５５に固定解除処理を実行させる。固定解除処理は、溶接後の積層体３ａに対するステージ５２との固定を解除する処理である。

なお、上記の第３移動処理と第４移動処理は、一連の動作でも構わない。また、制御部５１は、ホーン移動部７６を制御してホーン移動部７６にホーン退避処理を実行させた後に、上記の容器退避処理を実行させてもよい。ホーン退避処理は、ホーン７１を溶接室６０の内部６０ａから第２側板部６５の貫通孔６５ａを通して容器５７の外部に退避させる処理である。この場合に、制御部５１は、容器退避処理の開始前まで吸気部８０に吸気処理を継続させてもよい。

本実施形態において、制御部５１は、固定解除処理の後に搬送ロボットＲを制御して、溶接後の積層体３ａの上下を反転させる反転処理もしくは横移動させる処理を搬送ロボットＲに実行させる。搬送ロボットＲは、反転処理の前に正極のタブ束２４が配置されていたステージ５２上の位置に、負極のタブ束３４が配置されるように、溶接後の積層体３ａの上下を反転させるかもしくはＸ方向に横移動させる。制御部５１は、反転処理の後に上記のステップＳ１〜Ｓ１１と同様の処理を溶接装置５０の各部に実行させて、負極のタブ束３４とリード３５とを溶接する処理（第２溶接工程）を実行させる。これにより、図２に示した正極のタブ束２４の溶接部２６及び負極のタブ束３４の溶接部３６が形成された積層体３ａ（電極体３）が製造される。製造された電極体３は、例えば搬送ロボットＲによってステージ５２から電池セル１の製造ラインの下流側へ、搬出される。

以上のように第１実施形態の溶接装置５０は、正極板６の溶接対象部２７が溶接室６０の内部６０ａに収容された状態で、溶接処理部７０が溶接対象部２７を溶接し、吸気部８０が溶接室６０の内部６０ａから吸気する。したがって、正極板６を溶接するときの金属粒子を効果的に回収することができ、金属粒子の飛散が抑制される。また、負極板７のタブ３１を溶接するときにも、同様の理由により、金属粒子の飛散が抑制される。したがって、金属粒子が電極体３に付着することが抑制され、電池容器２の内部に金属粒子が混入し難くなる。よって、金属粒子によって正極板６と負極板７とが短絡すること等が抑制され、電池セル１の信頼性を高めること等ができる。また、金属粒子の飛散が抑制されるので、溶接装置５０や溶接装置５０が配置される設備等において、金属粒子を除去するためのメンテナンスを簡略化すること等もできる。

なお、第１実施形態の溶接装置５０は、溶接室６０に隣接する収容室９０を備えているが、収容室９０を備えていなくともよい。これにより、溶接室６０の移動に必要な力を減らすことができ、例えば容器移動部１００を小型にすることができる。
また、第１実施形態において、通気部材６１は、等間隔で配列された複数の通気孔を有しているが、複数の通気孔６１ｂの間隔が一様でなくとも構わない。例えば、通気孔６１ｂは、通気部材６１の中心部付近に密集して（各通気孔６１同士の間隔を狭く）配置されてもよい。一般に金属粒子はガスよりも比重が大きいので、溶接室６０において下方に向うほど金属粒子が存在する確率は高くなると考えられる。溶接室６０の下方側の通気孔６１ｂの数を減らすことによって、金属粒子が通気孔６１ｂ通る確率を下げることできる。また、通気部材６１の通気孔６１ｂの数は、１つでも構わない。
また、第１実施形態の通気部材６１は、溶接室６０の側部６３の一部を構成しているが、天板部６２の一部又は全部を構成していてもよい。また、溶接室６０が通気部材６１を有していない構成でも、吸気部８０が溶接室６０の内部６０ａのガスＧを吸引することにより、金属粒子の飛散を抑制する効果は得られる。

［第２実施形態］
次に、図８及び図９を参照して第２実施形態の溶接装置について説明する。図８は、第２実施形態の溶接装置の構成を模式的に示す平面図、図９は、第２実施形態における溶接室の内部を模式的に示す図である。

本実施形態の溶接装置５０Ｂは、第１の溶接室６０Ａ、及び第２の溶接室６０Ｂを備える。第１の溶接室６０Ａと第２の溶接室６０Ｂは、ステージ５２上に配置される積層体３ａの正極のタブ束２４と負極のタブ束３４が並ぶ方向（Ｘ方向）に、並んで配置される。第１の溶接室６０Ａと第２の溶接室６０Ｂは、Ｙ方向に平行な対称軸に対して、互いに対称的な構造である。溶接装置５０Ｂは、正極のタブ束２４の溶接対象部２７を第１の溶接室６０Ａの内部に収容するとともに、負極のタブ束３４の溶接対象部３７を第２の溶接室６０Ｂの内部に収容することができる。

第１の溶接室６０Ａは、第１実施形態と位置関係が同様の天板部６２、第１側板部６４、第２側板部６５、及び第３側板部６６を有する。本実施形態の第２側板部６５は、第１実施形態の貫通孔６５ａの代わりに、吸気孔６６ａと同様の吸気孔６９ａが設けられている。本実施形態の第３側板部６６は、第１実施形態の吸気孔６６ａの代わりに、貫通孔６５ａと同様の貫通孔６９ｂが設けられている。第２側板部６５の吸気孔６９ｂは、吸気部８０と接続されている。

本実施形態の吸気部８０は吸気本体部８１、第１の通気管８２、及び第２の通気管８３を有する。吸気孔６９ａは、第１の通気管８２を介して吸気本体部８１に接続されている。吸気本体部８１は、第１の溶接室６０Ａの内部６０Ａａ（図９参照）のガスＧを、吸気孔６９ａ及び第１の通気管８２を介して、吸引可能である。吸気本体部８１は、第２の溶接室６０Ｂの内部６０ＢａのガスＧについても同様に、第２の通気管８３を介して、吸引可能である。本実施形態の吸気本体部８１は、第１の通気管８２に接続された第１のバルブ（図示略）と、第２の通気管８３に接続された第２のバルブ（図示略）とを有している。制御部５１は、吸気本体部８１の第１のバルブの開閉と、第２のバルブの開閉とを独立して制御することができる。

なお、第１の通気管８２と第２の通気管８３とが合流して、同じ吸引器（ポンプ）と接続されていても構わない。第１の溶接室６０Ａの内部６０Ａａを吸気する吸気部とは別の吸気部で、第２の溶接室６０Ｂの内部６０Ｂａを吸気する構成でも構わない。また、１つの溶接室の内部を複数の吸気部で吸気する構成でも構わない。

第１の溶接室６０Ａには、第１実施形態の通気部材６１の代わりに第４側板部６８が設けられている。第１の溶接室６０Ａの天板部６２（図９参照）には、第１実施形態の通気部材６１と同様の第１の通気部材６１Ａが取付けられている。第２の溶接室６０Ｂについても同様に、第２の通気部材６１Ｂが取付けられている。

第４側板部６８は、片面が第１の溶接室６０Ａの内部６０Ａａに面しており、もう片面が第２の溶接室６０Ｂの内部６０Ｂａに面している。第４側板部６８は、第１の溶接室の６０Ａの壁部と第２の溶接室６０Ｂの壁部とを兼ねている。第４側板部６８は、第１の溶接室の６０Ａの内部６０Ａａと第２の溶接室６０Ｂの内部６０Ｂａとの間で、ガスＧが流出しないように設けられている。

第１の溶接処理部７０Ａと第２の溶接処理部７０Ｂは、Ｘ方向にて互いに向い合うように、配置されている。第１の溶接室６０Ａ及び第２の溶接室６０Ｂは、Ｘ方向にて第１の溶接処理部７０Ａと第２の溶接処理部７０Ｂとの間に配置される。第１の溶接処理部７０Ａ及び第２の溶接処理部７０Ｂは、それぞれ、第１実施形態の溶接処理部７０と同様である。

第１の溶接室６０Ａの内部６０Ａａには、第１実施形態のリード移動部５８と同様の第１のリード移動部５８Ａが配置される。第１の溶接処理部７０Ａは、第１の溶接室６０Ａの内部６０Ａａに配置された正極のタブ束２４の溶接対象部２７にリード２５が重なるように、第１のリード移動部５８Ａによりリード２５を移動させ、ホーン７１を介して超音波振動を印加して、溶接を施すことができる。第２の溶接室６０Ｂの内部６０Ｂａには、第２のリード移動部５８Ｂが配置される。第２のリード移動部５８Ｂは、負極のタブ束３４の溶接対象部３７に重なるようにリード３５を移動可能である。第２の溶接処理部７０Ｂは、第２の溶接室６０Ｂの内部６０Ｂａに配置された負極のタブ束３４の溶接対象部３７にリード２５が重なるように、リード移動部５８Ｂによりリード２５を移動させ、第１の溶接処理部７０Ａと同様にして、溶接を施すことができる。制御部５１は、第１の溶接処理部７０Ａ及び第２の溶接処理部７０Ｂをそれぞれ制御することができる。

制御部５１は、第１実施形態で説明したステップＳ１及びステップＳ２（図７参照）と同様の処理を実行させて、正極のタブ束２４の溶接対象部２７を第１の溶接室６０Ａに収容させるとともに、負極のタブ束３４の溶接対象部３７を第２の溶接室６０Ｂに収容させる。また、制御部５１は、ステップＳ３からステップＳ５（図７参照）と同様の処理を実行させて、第１の溶接室６０Ａ内の溶接対象部２７にリード２５を配置させた後に、溶接対象部２７とリード２５とをホーン７１Ａで押圧させる。制御部５１は、第２の溶接室６０Ｂ内の溶接対象部３７に対しても同様に、リード３５を配置させた後に、溶接対象部３７とリード３５とをホーン７１Ｂで押圧させる。

制御部５１は、吸気部８０を制御して、第１の溶接室６０Ａの内部６０Ａａを吸気する第１吸気処理を吸気部８０に実行させる。制御部５１は、吸気部８０を制御して、第２の溶接室６０Ｂの内部６０Ｂａを吸気する第２吸気処理を吸気部８０に実行させる。本実施形態において、制御部５１は、第１吸気処理と第２吸気処理を並行して実行させる。制御部５１は、吸気処理の開始タイミング、停止タイミング、及び処理時間のうちの１以上を、第１吸気処理と第２吸気処理とで異ならせても構わない。

制御部５１は、第１吸気処理中に、第１の溶接処理部７０Ａを制御して第１溶接処理（第１溶接工程）を第１の溶接処理部７０Ａに実行させる。また、制御部５１は、第２吸気処理中に、第２の溶接処理部７０Ｂを制御して第２溶接処理（第２溶接工程）を第２の溶接処理部７０Ｂに実行させる。本実施形態において、制御部５１は、第１溶接処理と第２溶接処理を並行して実行させる。制御部５１は、溶接処理の開始タイミング、停止タイミング、及び処理時間のうちの１以上を、第１溶接処理と第２溶接処理とで異ならせても構わない。

本実施形態の溶接装置５０Ｂにおいて、第１溶接処理中に発生する金属粒子は、第１吸気処理によって効果的に回収される。同様に、第２溶接処理中に発生する金属粒子は、第２吸気処理によって効果的に回収される。したがって、金属粒子を効果的に回収することができ、金属粒子の飛散が抑制される。また、溶接装置５０Ｂは、正極のタブ束２４の溶接と並行して負極のタブ束３４の溶接を施すことができるので、電極体３を効率よく製造することができ、結果として電池セル１を効率よく製造可能になる。

また、溶接装置５０Ｂは、ステージ５２に積層体３ａを固定したままの状態で正極のタブ束２４の溶接処理と負極のタブ束３４の溶接処理を実行することができる。例えば、正極のタブ束と負極のタブ束とを同じ溶接室に入れ替えて収容し、正極のタブ束と負極のタブ束にそれぞれ溶接処理を実行する場合と比較して、溶接処理の間に積層体３ａの位置や姿勢を調整する必要性が低くなる。したがって、電極体３を効率よく製造することができ、結果として電池セル１を効率よく製造可能になる。また、積層体３ａの位置や姿勢を調整する機構を簡略化あるいは省略することが可能になり、電池セル１の製造コストを下げることが可能になる。

また、第１の溶接処理部７０Ａと第２の溶接処理部７０Ｂとが互いに向い合うように配置されているので、第１の溶接処理部７０Ａと第２の溶接処理部７０Ｂの装置サイズによる配置上の制約が緩やかになる。また、吸気部８０が、第１の溶接室６０Ａに対する吸気処理と第２の溶接室６０Ｂとをともに実行可能であるので、吸気部の数を減らすことができ、溶接装置の構成をシンプルにすることができる。

［第３実施形態］
次に、図１０及び図１１を参照して第３実施形態の溶接装置について説明する。図１０は第３実施形態の溶接装置の構成を模式的に示す平面図、図１１は、第３実施形態の溶接装置の構成を模式的に示す側面図である。

本実施形態の溶接装置５０Ｃは、ステージ５２の上面５２ａに配置された搬送部１５０及び溶接室１６０を備える。本実施形態の溶接室１６０は、ステージ５２に固定されている。搬送部１５０は、積層体３ａを保持可能である。搬送部１５０は、積層体３ａをステージ５２の上面５２ａで移動させることができる。搬送部１５０は、積層体３ａを保持して溶接室１６０の第１側板部６４に向って進出し、積層体３ａの正極のタブ束２４の溶接対象部２７を溶接室１６０の内部６０ａに搬入することができる。搬送部１５０は、積層体３ａを保持して溶接室１６０の第１側板部６４から退避し、溶接後の溶接対象部２７を溶接室１６０の内部６０ａから搬出することができる。

搬送部１５０は、保持体１５１、第１ガイド部１５２、第２ガイド部１５３、固定部５３、及び保持体移動部１５４を有する。第１ガイド部１５２及び第２ガイド部１５３は、保持体１５１に取付けられている。搬送部１５０において、保持体１５１上と第１ガイド部１５２上と第２ガイド部１５３上とにわたって、積層体３ａを載置することが可能になっている。

保持体１５１は、その上面に積層体３ａのうちの少なくとも電極本体部３ｂを載置可能である。保持体１５１には、保持体１５１の上面の法線方向（Ｚ方向）に電極本体部３ｂの積層方向を向けて、電極本体部３ｂが載置される。固定部５３は、保持体１５１に取付けられている。固定部５３は、保持体１５１に載置された積層体３ａを、保持体１５１に固定可能である。

第１ガイド部１５２及び第２ガイド部１５３は、ステージ５２の上面５２ａから上方に離れている。保持体１５１の上面と、第１ガイド部１５２の上面と、第２ガイド部１５３の上面は、ほぼ面一である。第１ガイド部１５２は、保持体１５１から溶接室１６０に向って突出している。第１ガイド部１５２は、溶接室１６０の挿通孔６４ａに挿通可能な寸法である。第２ガイド部１５３は、保持体１５１から収容室９０に向って突出している。第２ガイド部１５３は、収容室９０の挿通孔９１ａに挿通可能な寸法である。

搬送部１５０が溶接室１６０に向って進出すると、第１ガイド部１５２の先端部は、溶接室１６０の挿通孔６４ａに挿通されて、溶接室１６０の内部６０ａに収容（搬入）される。第１ガイド部１５２の先端部が溶接室１６０の内部６０ａに収容されるとともに、第２ガイド部１５３の先端部は、収容室９０の挿通孔９１ａに挿通されて、収容室９０の内部に収容（搬入）される。

保持体１５１の所定の位置に電極本体部３ｂを固定すると、第１ガイド部１５２の上面に正極のタブ束２４の溶接対象部２７を含む部分が配置されるとともに、第２ガイド部１５３の上面に負極のタブ束３４の先端部が配置される。

保持体移動部１５４は、保持体１５１を溶接室１６０及び収容室９０に対して進退移動（Ｙ方向）させることができる。制御部５１は、保持体移動部１５４を制御して、保持体１５１を所定の距離だけ移動させることができる。

本実施形態の溶接室１６０は、底板部１６１、扉（第１閉塞部）１６２、及び扉駆動部１６３を有する。底板部１６１は、底板部１６１は、ステージ５２の上面５２ａに配置されている。底板部１６１は、ステージ５２に対して固定されている。搬送部１５０の第１ガイド部１５２は、溶接室１６０の内部６０ａに収容された状態で、底板部１６１の上面に配置される。底板部１６１は、溶接時に第１ガイド部１５２を支持する。

天板部６２は、底板部１６１に対向して、積層体３ａの先端部２８を底板部１６１と挟むように配置されている。本実施形態において、溶接室１６０の内部６０ａは、通気部材６１、天板部６２、第１側板部６４、第２側板部６５、第３側板部６６、及び底板部１６１に囲まれる空間である。

扉１６２は、第１側板部６４の挿通孔６４ａの近傍に配置されている。扉１６２は、挿通孔６４ａの内周の径方向（ここではＺ方向）に移動可能に設けられている。扉１６２の位置に応じて、溶接室６０に通じる挿通孔６４ａの開口の範囲が変化する。本実施形態において、扉１６２は、挿通孔６４ａの内周の内側のほぼ全体を塞ぐことが可能な位置から、溶接室６０に通じる挿通孔６４ａの開口に少なくとも第１ガイド部１５２の先端部及びタブ束２４の先端部２８を通すことが可能な位置まで、移動（スライド）可能に設けられている。扉１６２は、ゴム等の弾性材料で形成されている。

扉駆動部１６３は、扉１６２をＺ方向に移動させることができる。扉駆動部１６３は、挿通孔６４ａに第１ガイド部１５２が挿通されている状態で扉１６２を下方に移動して、第１ガイド部１５２上のタブ束２４を下方に押圧することができる。これにより、扉１６２は、挿通孔６４ａとタブ束２４との間を、ガスＧ及び金属粒子の流出が抑制されるように塞ぐことができる。制御部５１は、扉駆動部１６３を制御して、挿通孔６４ａの内側を扉１６２により閉止することができる。制御部５１は、扉駆動部１６３を制御して、扉１６２により閉止された挿通孔６４ａの内側を開放することができる。

制御部５１は、搬送ロボットＲ（図４参照）等によって積層体３ａが搬送部１５０に載置されると、固定部５３を制御して、積層体３ａを搬送部１５０に固定させる固定処理を固定部５３に実行させる。制御部５１は、必要に応じて扉駆動部１６３を制御して、タブ束２４及び第１ガイド部１５２が挿通孔６４ａを挿通可能なように、挿通孔６４ａを開放状態にする。

制御部５１は、搬送部１５０の保持体移動部１５４を制御して、保持体移動部１５４に搬入処理を実行させる。搬入処理は、開放状態の挿通孔６４ａにタブ束２４及び第１ガイド部１５２が挿通されるように、保持体１５１を移動させる処理である。制御部５１は、搬入処理の後に、扉駆動部１６３を制御して扉駆動部１６３に扉閉止処理を実行させる。扉閉止処理は、扉１６２が第１ガイド部１５２上のタブ束２４を下方に押圧するように、扉１６２を移動させる処理である。制御部５１は、扉閉止処理の後に、上述したステップＳ４〜ステップＳ１０（図７参照）の各処理を各部に実行させる。

制御部５１は、溶接対象部２７の溶接後に、扉駆動部１６３を制御して扉駆動部１６３に扉開放処理を実行させる。扉開放処理は、扉１６２が第１ガイド部１５２上のタブ束２４と非接触になるまで、扉１６２を上方に移動させる処理である。制御部５１は、扉開放処理の後に、保持体移動部１５４を制御して保持体移動部１５４に搬出処理を実行させる。搬出処理は、溶接後の積層体３ａが所定の位置に配置されるように、保持体１５１を移動させる処理である。制御部５１は、搬出処理の後に、固定部５３を制御して固定解除処理を固定部５３に実行させる。固定解除処理は、溶接後の積層体３ａの搬送部１５０に対する固定を解除する処理である。固定解除処理の後に、第１実施形態で説明した処理が、必要に応じて実行される。

本実施形態の溶接装置５０Ｃにあっては、溶接時の金属粒子を効果的に回収することができるので、金属粒子の飛散が抑制される。また、溶接を施す積層体３ａを搬送部１５０によってステージ５２に固定された溶接室１６０に搬送するようにしたので、溶接室１６０を移動させる機構を省略することができる。また、溶接室の移動に伴ってホーンを移動させる必要がなくなるので、ホーンの移動時間を減らすことができ、効率よく溶接を施すことが可能になる。

なお、本発明の技術範囲は上述の実施形態に限定されるものではない。上述の各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、各実施形態で説明した構成要素の１以上を用いない場合もある。本発明の主旨を逸脱しない範囲内で多様な変形が可能である。上記の各実施形態では、溶接装置で電極板のタブとリードを溶接する例を説明したが、
上記の溶接装置は、リードを用いることなく、複数の電極板のタブを互いに溶接することに利用してもよい。上記の溶接装置は、電極板をリード以外の導電部材と溶接することに利用してもよい。上記の実施形態では、超音波溶接法で溶接する溶接装置を例に説明したが、本発明は、抵抗溶接等の各種溶接法にも適用可能である。溶接処理部の構成は、適用する溶接法に応じて、適宜変更可能である。

１・・・電池セル、２・・・電池容器、３・・・電極体、３ａ・・・積層体、３ｂ・・・電極本体部、４・・・正極端子、５・・・負極端子、６・・・正極板、７・・・負極板、８・・・セパレータ、９・・・容器本体、９ａ・・・開口、１０・・・蓋体、１１・・・固定部材、１２、１３・・・絶縁スリーブ２０・・・本体部、２１・・・タブ、２２・・・集電材、２３・・・電極活物質層、２４・・・タブ束、２５・・・リード、２６・・・溶接部、２７・・・溶接対象部、２８・・・先端部、２９・・・連続部、３０・・・本体部、３１・・・タブ、３２・・・集電材、３３・・・電極活物質層、３４・・・タブ束、３５・・・リード、３６・・・溶接部、３７・・・溶接対象部、５０、５０Ｂ、５０Ｃ・・・溶接装置、５１・・・制御部、
５２・・・ステージ、５２ａ・・・上面、５３・・・固定部、５４・・・押圧板、５４ａ・・・下面、５５・・・押圧板駆動部、５７・・・容器、５８・・・リード移動部、５８Ａ・・・第１のリード移動部、５８Ｂ・・・第２のリード移動部、６０・・・溶接室、６０Ａ・・・第１の溶接室、６０Ｂ・・・第２の溶接室、６０ａ、６０Ａａ、６０Ｂａ・・・内部、６０ｂ・・・外部、６１・・・通気部材、６１Ａ・・・第１の通気部材、６１Ｂ・・・第２の通気部材、６１ａ・・・板状部、６１ｂ・・・通気孔、６２・・・天板部、６３・・・側部、６４・・・第１側板部、６４ａ・・・挿通孔、６４ｂ・・・内周面、６５・・・第２側板部、６５ａ・・・貫通孔、６５ｂ・・・内周、６６・・・第３側板部、６６ａ・・・吸気孔、６７・・・第１閉塞部、６８・・・第４側板部、６９ａ・・・吸気孔、６９ｂ・・・貫通孔、７０・・・溶接処理部、７０Ａ・・・第１の溶接処理部、７０Ｂ・・・第２の溶接処理部、７１、７１Ａ、７１Ｂ・・・ホーン、７２・・・ホーン駆動部、７３・・・第２閉塞部、７４・・・第１部分、７５・・・第２部分、７５ａ・・・先端面、７６・・・ホーン移動部、７７・・・振動付与部、８０・・・吸気部、８１・・・吸気本体部、８２・・・通気管、８３・・・第２の通気管、９０・・・収容室、９１・・・第１側板部、９１ａ・・・挿通孔、９２・・・第２側板部、９３・・・第３側板部、９４・・・天板部、１００・・・容器移動部、１０１・・・アーム、１０２・・・アーム駆動部、１５０・・・搬送部、１５１・・・保持体、１５２・・・第１ガイド部、１５３・・・第２ガイド部、１５４・・・保持体移動部、１６０・・・溶接室、１６１・・・底板部、１６２・・・扉（第１閉塞部）、１６３・・・扉駆動部、Ｇ・・・ガス、Ｈ・・・ロボットハンド、Ｒ・・・搬送ロボット

Claims (5)

1. 電池セルの一部を構成する正極板及び負極板の少なくとも一方の電極板の溶接対象部に溶接を行う溶接装置であって、
   前記電極板に溶接を施すときに、前記電極板の溶接対象部が収容される溶接室と、
   前記溶接室の内部で前記溶接対象部を溶接する溶接処理部と、
   前記溶接室の内部から吸気する吸気部と、を備えることを特徴とする溶接装置。
2. 前記溶接室の内部に前記溶接対象部が収容されたときに、前記溶接室の外部に前記溶接対象部を除いた前記電極板の一部が配置され、
   前記溶接室は、前記溶接対象部と前記電極板の一部とを繋ぐ連続部が挿通される挿通孔と、前記挿通孔の内周面と前記連続部の外面との間を塞ぐ第１閉塞部と、を有する請求項１に記載の溶接装置。
3. 前記溶接室の壁部は、該溶接室の外部から内部へガスが流入可能な通気部材を有し、
   前記通気部材は、前記溶接室の内部から外部への固体粒子の流出を抑制することを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接装置。
4. 前記溶接室と隣接して前記通気部材に面するように配置され、前記溶接室に前記電極板の正極板と負極板のうちの一方の溶接対象部が収容されたときに、前記正極板と前記負極板のうちの他方の電極板の少なくとも一部が収容される収容室を備えることを特徴とする請求項３に記載の溶接装置。
5. 前記溶接室は、該溶接室の内部と外部とを結ぶ貫通孔を有し、
   前記溶接処理部は、前記溶接室の外部から前記貫通孔に挿通されて前記溶接室の内部に延びて配置され、前記溶接対象部を溶融させる溶融処理部と、
   前記溶融処理部を前記溶接対象部に対して進退移動させて前記溶接対象部に接触させる移動部と、
   前記溶接処理部が前記溶接対象部に接触したときに前記貫通孔に挿通されている部分の前記溶融処理部と前記貫通孔の内面との間を塞いでいる第２閉塞部と、を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の溶接装置。

Images