JP2014010913A - 二次電池およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電極積層体の電極板と，その電極板から電流を取り出す集電端子との間の接合箇所の接合強度が十分に得られる二次電池およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明は，集電箔に部分的に活物質層を形成してなる電極板を積層してなる電極積層体と，電極板における活物質層のない部分が積層した部分である集電箔積層部分１５８ｂに接合された集電部材１４４とを有する二次電池およびその製造方法を対象とする。本発明では，集電部材１４４における集電箔積層部分１５８ｂへの接合面に，凹凸形状が反復して形成されている凹凸領域１４４ａが設けられており，凹凸領域１４４ａの凹部に集電箔積層部分１５８ｂの集電箔が食い込んだ状態で，集電部材１４４と集電箔積層部分１５８ｂとが接合されている。ここで凹凸形状１４４ａの高低差が，集電部材１４４における凹凸領域１４４ａが設けられている部分の全厚に対して８〜４２％の範囲内である。
【選択図】図１０

Description

本発明は，電極板を積層してなる電極積層体を有する二次電池およびその製造方法に関する。さらに詳細には，電極積層体の電極板と，その電極板から電流を取り出す集電端子との接合箇所の強化を図った二次電池およびその製造方法に関するものである。

二次電池は通常，外形ケース内に，正負の電極板を積層してなる電極積層体を内蔵している。この電極積層体と対外端子との接続のため従来から，集電端子が設けられている。集電端子は当然，外形ケース内で，電極積層体に接合されなければならない。そのための接合技術の例として特許文献１が挙げられる。特許文献１の技術では，扁平状の捲回電極体（電極積層体）の端部の正極芯体露出部（集電箔）に対して正極用集電部材を接続させている。具体的には，複数枚の重ね合わせとなっている正極芯体露出部を２分割してその間に正極用通電ブロックを挟み込んでいる。また，正極用通電ブロックの両側の正極芯体露出部の両最外面にそれぞれ正極用集電部材を配置している。そして，正極用集電部材と正極芯体露出部との間，および正極芯体露出部と正極用通電ブロックとの間（いずれも２箇所）を抵抗溶接により接続している。負極側も同様の構成となっている。

特開２０１１−９２９９５号公報（［００７４］〜［００７７］等）

しかしながら前記した特許文献１の技術には，次のような問題点があった。特許文献１の技術での抵抗溶接の際には，２本の抵抗溶接用電極棒の間に，正極用集電部材，複数枚の正極芯体露出部，正極用通電ブロック，複数枚の正極芯体露出部，そして正極用集電部材，と多数の導電体が挟み込まれている状況となる。このため合計での接触抵抗が大きく，過剰発熱や溶融箇所からの融液の飛散が生じる場合がある。また，接合強度自体も十分には得られにくい。

本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，電極積層体の電極板と，その電極板から電流を取り出す集電端子との間の接合箇所の接合強度が十分に得られるようにした二次電池およびその製造方法を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた本発明の二次電池は，集電箔に部分的に活物質層を形成してなる電極板を積層してなる電極積層体と，電極板における活物質層のない部分が積層した部分である集電箔積層部分に接合された集電部材とを有する二次電池であって，集電部材における集電箔積層部分への接合面に，凹凸形状が反復して形成されている凹凸領域が設けられており，凹凸領域の凹部に集電箔積層部分の集電箔が食い込んだ状態で，集電部材と集電箔積層部分とが接合されており，凹凸形状の高低差が，集電部材における凹凸領域が設けられている部分の全厚に対して８〜４２％の範囲内であるものである。

また，本発明の二次電池の製造方法は，集電箔に部分的に活物質層を形成してなる電極板を積層してなる電極積層体と，電極板における活物質層のない部分が積層した部分である集電箔積層部分に接合された集電部材とを有する二次電池を製造する方法であって，集電部材として，その集電箔積層部分への接合面に，凹凸形状が反復して形成されている凹凸領域が設けられているものを用い，集電部材と集電箔積層部分とを，凹凸領域が集電箔に対面するようにして圧接し，凹凸領域の凹部に前記集電箔積層部分の集電箔を食い込ませた状態にして接合処理を行うとともに，凹凸形状の高低差を，集電部材における凹凸領域が設けられている部分の全厚に対して８〜４２％の範囲内とする。

本発明の二次電池およびその製造方法では，凹凸領域の凹部への集電箔の食い込みにより，集電部材と集電箔との接触面積が大きく確保された状態で接合処理がなされている。このため，接合箇所の接合強度が，過大な接合エネルギーを要することなく十分に得られるのである。

本発明では，凹凸形状の高低差が０．０５〜０．２５ｍｍの範囲内にあり，凹凸形状の凹部の平面視における反復方向に対するサイズが０．２〜０．７ｍｍの範囲内にあり，凹凸形状の反復方向に対する反復周期が，凹部のサイズの１．２５〜５倍の範囲内にあることが望ましい。この範囲内であれば，凹凸領域の凹部への集電箔の食い込み効果が特に良好に得られる。

本発明によれば，電極積層体の電極板と，その電極板から電流を取り出す集電端子との間の接合箇所の接合強度が十分に得られるようにした二次電池およびその製造方法が提供されている。

実施形態に係る電池を示す断面図である。 図１のＢ部及びＣ部の拡大図である。 実施形態に係る端子付蓋部材を示す図である。 実施形態に係る電極体の斜視図である。 同電極体を構成する正極板を示す図である。 同電極体を構成する負極板を示す図である。 同電極体における正負の極板等の重ね合わせ状態を説明する図である。 実施形態に係る電池の負極接続部材に形成されている凹凸領域を示す図である。 凹凸領域の形状の例を示す図である。 実施形態に係る電池における電極体と負極接続部材との接合時の状況を示す断面図である。 実施例における凹凸領域の形状の第１の例を示す平面図である。 実施例における凹凸領域の形状の第２の例を示す平面図である。 図１１の凹凸領域の形状を示す断面図である。 図１２の凹凸領域の形状を示す断面図である。 実施形態における溶接後の溶接箇所の状況を示す断面図である。

次に，本発明の実施形態について，図面を参照しつつ説明する。図１は，実施形態に係る電池１００の断面図である。図２は，図１のＢ部及びＣ部の拡大図である。なお，図２中，括弧書きのない符号と括弧書きのある符号とが２段書きされているものは，Ｂ部とＣ部とで部材が異なるものである。すなわち，括弧書きのない符号はＢ部の部材のものであり，括弧書きのある符号はＣ部の部材のものである。図３は，実施形態に係る端子付蓋部材１１５の一部を分解した斜視図である。

本実施形態に係る電池１００は，図１に示すように，開口１１１ｄを有する矩形箱状の電池ケース本体１１１と，電池ケース本体１１１の内部に収容された電極体１５０とを備えるリチウムイオン二次電池である。さらに，電池１００は，電池ケース本体１１１の開口１１１ｄを閉塞する板状の電池ケース蓋１１３を備えている。電池ケース本体１１１と電池ケース蓋１１３とは，溶接により一体とされ，電池ケース１１０を構成している。

電池ケース蓋１１３は，矩形板状をなし，その長手方向（図１において左右方向）の両端部には，この電池ケース蓋１１３を貫通する円形状の貫通孔１１３ｈ，１１３ｋが形成されている。また，電池ケース蓋１１３における長手方向の中央部には，安全弁１１３ｊが設けられている。この安全弁１１３ｊは，電池ケース蓋１１３と一体的に形成されて，電池ケース蓋１１３の一部をなしている。

安全弁１１３ｊは，電池ケース蓋１１３の他の部分よりも薄く形成されると共に，その上面には溝部１１３ｊｖが形成されている（図３参照）。これにより，安全弁１１３ｊは，電池ケース１１０内部の内圧が所定圧力に達した際に作動する。即ち，内圧が所定圧力に達したときに溝部１１３ｊｖが破断して，電池ケース１１０の内部のガスを外部に放出する。

また，電池ケース蓋１１３の安全弁１１３ｊと貫通孔１１３ｋとの間には，電解液（図示なし）を電池ケース１１０内に注入するための注液口１１３ｎが形成されている（図１参照）。完成した電池１００ではこの注液口１１３ｎは，注液栓１１３ｍにより封止されている。

さらに，電池１００は，電池ケース本体１１１の内部で電極体１５０に接続すると共に，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｈ，１１３ｋを通じて外部に延出する正極端子部材１３０及び負極端子部材１４０（集電部材）を備えている。

正極端子部材１３０は，正極接続部材１３５と正極外部端子部材１３７と正極締結ボルト１３９とにより構成されている（図１，図３参照）。このうち，正極接続部材１３５は，電極体１５０に接続すると共に，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｈを通じて外部に延出している。正極外部端子部材１３７は，電池ケース蓋１１３上，つまり電池ケース１１０の外部に位置し，電池ケース１１０の外部において正極接続部材１３５と電気的に接続している。正極締結ボルト１３９は，電池ケース蓋１１３上，つまり電池ケース１１０の外部に位置し，正極外部端子部材１３７に電気的に接続されまたは接続可能とされている。正極接続部材１３５，正極外部端子部材１３７，正極締結ボルト１３９はいずれもアルミ製である。

詳細には，正極接続部材１３５は，台座部１３１と挿通部１３２と電極体接続部１３４と加締め部１３３とを有している（図１〜図３参照）。このうち，台座部１３１は，矩形板状をなし，電池ケース本体１１１の内部に位置している。挿通部１３２は，台座部１３１の上面１３１ｆから突出する円柱形状で，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｈに挿通されている。加締め部１３３は，挿通部１３２の上端に連なった部位であり，加締められて，つまり拡径するように変形されて円盤状をなし，正極外部端子部材１３７に電気的に接続している。電極体接続部１３４は，台座部１３１の下面１３１ｂから電池ケース本体１１１の底面１１１ｂ側に延びる形態で，電極体１５０の正極合材層非塗工部１５１ｂに接合されている。これにより，正極接続部材１３５と電極体１５０とが電気的かつ機械的に接続されている。

正極外部端子部材１３７は，側面視にて略Ｚ字状をなしている。この正極外部端子部材１３７は，加締め部１３３により固定される固定部１３７ｆ，正極締結ボルト１３９と接続する接続部１３７ｇ，及び，固定部１３７ｆと接続部１３７ｇとを連結する連結部１３７ｈを有している。固定部１３７ｆには，これを貫通する貫通孔１３７ｂが形成されており，この貫通孔１３７ｂ内には，正極接続部材１３５の挿通部１３２が挿通されている。また，接続部１３７ｇにも，これを貫通する貫通孔１３７ｃが形成されている。

正極締結ボルト１３９は，矩形板状の頭部１３９ｂと，円柱状の軸部１３９ｃとを有している。軸部１３９ｃのうち先端側の部位は，ネジ部１３９ｄとなっている。正極締結ボルト１３９の軸部１３９ｃは，正極外部端子部材１３７の貫通孔１３７ｃに挿通されている。

負極端子部材１４０は，負極接続部材１４５と負極外部端子部材１４７と負極締結ボルト１４９とにより構成されている（図１，図３参照）。このうち，負極接続部材１４５は，電極体１５０に接続すると共に，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｋを通じて外部に延出している。負極外部端子部材１４７は，電池ケース蓋１１３上，つまり電池ケース１１０の外部に位置し，電池ケース１１０の外部において負極接続部材１４５と電気的に接続している。負極締結ボルト１４９は，電池ケース蓋１１３上，つまり電池ケース１１０の外部に位置し，負極外部端子部材１４７に電気的に接続され，または接続可能とされている。負極接続部材１４５，負極外部端子部材１４７，負極締結ボルト１４９はいずれも銅製である。

詳細には，負極接続部材１４５は，台座部１４１と挿通部１４２と電極体接続部１４４と加締め部１４３とを有している（図１〜図３参照）。このうち，台座部１４１は，矩形板状をなし，電池ケース本体１１１の内部に位置している。挿通部１４２は，台座部１４１の上面１４１ｆから突出する円柱形状で，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｋに挿通されている。加締め部１４３は，挿通部１４２の上端に連なった部位であり，加締められて，つまり拡径するように変形されて円盤状をなし，負極外部端子部材１４７に電気的に接続している。電極体接続部１４４は，台座部１４１の下面１４１ｂから電池ケース本体１１１の底面１１１ｂ側に延びる形態で，電極体１５０の負極合材層非塗工部１５８ｂに接合されている。これにより，負極接続部材１４５と電極体１５０とが電気的かつ機械的に接続されている。

負極外部端子部材１４７は，側面視略Ｚ字状をなしている。この負極外部端子部材１４７は，加締め部１４３により固定される固定部１４７ｆ，負極締結ボルト１４９と接続する接続部１４７ｇ，及び，固定部１４７ｆと接続部１４７ｇとを連結する連結部１４７ｈを有している。固定部１４７ｆには，これを貫通する貫通孔１４７ｂが形成されており，この貫通孔１４７ｂ内には，負極接続部材１４５の挿通部１４２が挿通されている。また，接続部１４７ｇにも，これを貫通する貫通孔１４７ｃが形成されている。

負極締結ボルト１４９は，矩形板状の頭部１４９ｂと，円柱状の軸部１４９ｃとを有している。軸部１４９ｃのうち先端側の部位は，ネジ部１４９ｄとなっている。負極締結ボルト１４９の軸部１４９ｃは，負極外部端子部材１４７の貫通孔１４７ｃに挿通されている。

さらに，電池１００は，正極端子部材１３０（詳細には，正極接続部材１３５）と電池ケース蓋１１３との間に介在し，両者を電気的に絶縁する第１絶縁部材１７０を備えている。この第１絶縁部材１７０は，負極端子部材１４０（詳細には，負極接続部材１４５）と電池ケース蓋１１３との間にも介在している。

具体的には，第１絶縁部材１７０は，電気絶縁性の樹脂からなり，絶縁介在部１７１と絶縁側壁部１７３と挿入部１７５とを有している（図２，図３参照）。このうち，絶縁介在部１７１は，平板形状をなし，その中央部に，正極端子部材１３０（負極端子部材１４０）の挿通部１３２（挿通部１４２）を挿通させる円形の貫通孔１７１ｂを有している。この絶縁介在部１７１は，正極端子部材１３０（負極端子部材１４０）の台座部１３１（台座部１４１）の上面１３１ｆ（上面１４１ｆ）と電池ケース蓋１１３との間に介在している。

絶縁側壁部１７３は，絶縁介在部１７１の周縁に位置する四角環状の側壁部である。この絶縁側壁部１７３は，台座部１３１（台座部１４１）の外周側面１３１ｇ（外周側面１４１ｇ）を取り囲んでいる。挿入部１７５は，絶縁介在部１７１の上面１７１ｆから突出する円筒形状で，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｈ（貫通孔１１３ｋ）を挿通している。この挿入部１７５の筒内には，正極端子部材１３０の挿通部１３２（負極端子部材１４０の挿通部１４２）が挿通している。

さらに，電池１００は，電気絶縁性の樹脂からなり，電池ケース蓋１１３上に配置された第２絶縁部材１８０を備えている。この第２絶縁部材１８０は，正極端子部材１３０（詳細には，正極外部端子部材１３７及び正極締結ボルト１３９）と電池ケース蓋１１３との間に介在し，両者を電気的に絶縁する。なお，この第２絶縁部材１８０は，負極端子部材１４０（詳細には，負極外部端子部材１４７及び負極締結ボルト１４９）と電池ケース蓋１１３との間にも介在している。

具体的には，第２絶縁部材１８０は，正極締結ボルト１３９の頭部１３９ｂ（負極締結ボルト１４９の頭部１４９ｂ）が配置される頭部配置部１８１と，正極外部端子部材１３７の固定部１３７ｆ（負極外部端子部材１４７の固定部１４７ｆ）が配置される締結配置部１８３とを有している。締結配置部１８３には，これを貫通する貫通孔１８３ｂが形成されており，この貫通孔１８３ｂ内には，正極端子部材１３０の挿通部１３２（負極端子部材１４０の挿通部１４２）が挿通している。

本実施形態では，電池ケース蓋１１３と，電極端子部材（正極端子部材１３０及び負極端子部材１４０）と，第１絶縁部材１７０，１７０と，第２絶縁部材１８０，１８０とにより，端子付蓋部材１１５が構成されている。具体的には，正極端子部材１３０の加締め部１３３と台座部１３１との間に，正極外部端子部材１３７，第２絶縁部材１８０，電池ケース蓋１１３，及び，第１絶縁部材１７０を挟んで固定すると共に，負極端子部材１４０の加締め部１４３と台座部１４１との間に，負極外部端子部材１４７，第２絶縁部材１８０，電池ケース蓋１１３，及び，第１絶縁部材１７０を挟んで固定することで，これらが一体となった端子付蓋部材１１５を形成している。

なお，端子付蓋部材１１５において，第１絶縁部材１７０の絶縁介在部１７１は，正極端子部材１３０（負極端子部材１４０）の台座部１３１（台座部１４１）の上面１３１ｆ（上面１４１ｆ）と電池ケース蓋１１３との間に挟まれて，自身の厚み方向（図２において上下方向）に弾性的に圧縮されて配置されている。さらに，第１絶縁部材１７０の挿入部１７５は，自身の軸線方向（図２において上下方向）に弾性的に圧縮され，その先端１７５ｂが，第２絶縁部材１８０に密着している。このようにして，第１絶縁部材１７０によって，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｈ，１１３ｋが封止されている。

電極体１５０は，帯状の正極板１５５，負極板１５６，及びセパレータ１５７を扁平形状に捲回した扁平型の捲回電極体である（図４〜図７参照）。正極板１５５は，図５に示すように，長手方向ＤＡに延びる帯状のもので，アルミ箔からなる集電箔である正極基材１５１と，この正極基材１５１の表面の一部に配置された正極合材層１５２とを有している。正極合材層１５２は，正極活物質１５３とアセチレンブラックからなる導電材とＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン，結着剤）とを含んでいる。

正極基材１５１のうち，正極合材層１５２が塗工されている部位を，正極合材層塗工部１５１ｃという。一方，正極合材層１５２が塗工されていない部位を，正極合材層非塗工部１５１ｂという。正極合材層非塗工部１５１ｂは，正極基材１５１（正極板１５５）の幅方向ＤＢ（図５において左右方向）の端部（図５において左端部）に位置し，正極基材１５１（正極板１５５）の一方長辺に沿って，正極基材１５１（正極板１５５）の長手方向ＤＡ，つまり図５において上下方向に帯状に延びている。

また，負極板１５６は，図６に示すように，長手方向ＤＡに延びる帯状のもので，銅箔からなる集電箔である負極基材１５８と，この負極基材１５８の表面の一部に配置された負極合材層１５９とを有している。負極合材層１５９は，負極活物質１５４とＳＢＲ（スチレン・ブタジエンゴム，結着剤）とＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース，増粘剤）とを含んでいる。

負極基材１５８のうち，負極合材層１５９が塗工されている部位を，負極合材層塗工部１５８ｃという。一方，負極基材１５８のうち，負極合材層１５９が塗工されていない部位を，負極合材層非塗工部１５８ｂという。負極合材層非塗工部１５８ｂは，負極基材１５８（負極板１５６）の幅方向ＤＢ（図６において左右方向）の端部（図６において右端部）に位置し，負極基材１５８（負極板１５６）の一方長辺に沿って，負極基材１５８（負極板１５６）の長手方向ＤＡ，つまり図６において上下方向に帯状に延びている。

図４の電極体１５０は，を図７に示すように，重ね合わせつつ捲回したものである。すなわち図７の重ね合わせでは，正極板１５５と負極板１５６と２枚のセパレータ１５７とが重ね合わせられるとともに，正極合材層非塗工部１５１ｂと負極合材層非塗工部１５８ｂとが逆向きに突出するようにされている。セパレータ１５７の幅は，正極合材層塗工部１５１ｃや負極合材層塗工部１５８ｃの幅とほぼ同じである。よって，捲回した状態を示す図４では，正極合材層非塗工部１５１ｂは複数枚の正極基材１５１が重ね合わせられたものであり，負極合材層非塗工部１５８ｂは複数枚の負極基材１５８が重ね合わせられたものである。

上記のように構成された電池１００において，本発明としての特徴は，電極体１５０と負極接続部材１４５との接合箇所にある。より詳細にいえば，図４に示す電極体１５０の負極合材層非塗工部１５８ｂと，負極接続部材１４５の電極体接続部１４４との接合箇所である。本形態の電池１００に使用する負極接続部材１４５には，電極体接続部１４４における負極合材層非塗工部１５８ｂへの接合面にあらかじめ，図８に示すように凹凸領域１４４ａが形成されている。凹凸領域１４４ａは，図９の平面図に示すように，電極体接続部１４４の表面に多数の凹部１４４ｂを集中的に形成した領域である。凹部１４４ｂと凹部１４４ｂとの間の箇所は凸部となっている。つまり凹凸領域１４４ａは，凹凸形状が反復して形成されている領域である。個々の凹部１４４ｂは，ほぼ正方形状の，ビッカース痕のような凹部である。図９の例では，凹部１４４ｂの１辺の長さが０．２〜０．７ｍｍ程度であり，深さが０．０５〜０．２５ｍｍ程度である。

電極体１５０と負極接続部材１４５との接合時には，図１０の断面図に示すように，電極体接続部１４４と負極合材層非塗工部１５８ｂとを重ね合わせる。その際，電極体接続部１４４における凹凸領域１４４ａが形成されている面を負極合材層非塗工部１５８ｂに向ける。そして，電極体接続部１４４と負極合材層非塗工部１５８ｂとを重ね合わせたものを両面から，抵抗溶接電極２０１，２０１で挟み付ける。そして加圧しつつ抵抗溶接電極２０１，２０１間に通電して，電極体接続部１４４と負極合材層非塗工部１５８ｂとを接合する。このとき，電極体接続部１４４や負極合材層非塗工部１５８ｂの銅を一端は部分的に溶融させる抵抗溶接でもよいし，明確には溶融させない抵抗圧接でもよい。

この接合に際して，負極接続部材１４５にあらかじめ凹凸領域１４４ａが設けられていることにより，接合後における電極体接続部１４４と負極合材層非塗工部１５８ｂとの接合強度が高いのである。その理由について本発明者は，以下のように推測している。

まず，重ね合わせた電極体接続部１４４および負極合材層非塗工部１５８ｂを抵抗溶接電極２０１，２０１で圧接したときに，凹凸領域１４４ａの凸部には非常に高い面圧が掛かる筈である。このため，凹凸領域１４４ａの凸部は負極合材層非塗工部１５８ｂの銅箔に食い込もうとする。反面，銅箔の銅の一部は押し出されて延伸し，凹凸領域１４４ａの凹部１４４ｂの中に入り込んでくる。このことから，電極体接続部１４４の銅と銅箔の銅との真の接触面積が，電極体接続部１４４が平坦であった場合と比較して非常に広くなると考えられる。

また，この延伸により銅箔の銅の表面には酸化物が除去されたフレッシュな面が露出しているはずである。このフレッシュな面が，電極体接続部１４４の銅と銅箔の銅との接触に大きく寄与している筈である。このような状態で抵抗溶接電極２０１，２０１間の通電がなされるので，通電箇所の抵抗が小さく，特に，凹凸領域１４４ａの凸部の周縁部に電流パスが非常に多く存在することになる。このため，通電箇所の導電性が高いため，良好な接合がなされるのである。また，通電抵抗が低いことから，通電時の投入エネルギーそのものは小さくて済む。このため，通電時の過剰な発熱やスパッタの発生はむしろ抑えられる。このため，歪みの発生やスパッタ物の飛散等による接合不良も起こりにくいのである。

むろん，凹凸領域１４４ａの存在によるアンカー効果自体も，接合強度に寄与する。また，凹凸領域１４４ａ内には凸部が多数存在することから，良好な接合面が広く確保されるのである。もし，電極体接続部１４４が平坦であった場合には上記のような効果が得られないのである。

以下，本発明の実施例を，比較例とともに説明する。まず，本実施例で用いた凹凸領域１４４ａの形状の詳細を説明する。本実施例では，平面図にて図１１で示されるものと図１２で示されるものとの２種類の形状の凹凸領域１４４ａを使用した。図１１のものは，図９に示したものと基本的に同様に，平面視にて正方形状の凹部１４４ｂを縦横に列状に配置したものである。図１１の凹凸領域１４４ａにおいて，「Ｐ」をピッチ（反復方向における反復周期），「Ｗ」を幅（反復方向における凹部１４４ｂのサイズ）という。図１１の凹凸領域１４４ａにおけるピッチおよび幅には，縦方向の値と横方向の値とがあるが，ここではいずれも縦横同じ値であることとした。また，図１１の凹凸領域１４４ａのＡ−Ａ断面図を図１３に示す。図１３の凹凸領域１４４ａにおいて，「Ｄ」を深さ（高低差）という。また前述の幅は，図１３で見れば，凹部１４４ｂの底部ではなく開口部の幅である。

本実施例で使用したもう１種類の凹凸領域１４４ａ（図１２）は，平面視にて正方形状ではなく長尺の溝状の凹部１４４ｂを並列に配置したものである。図１２の凹凸領域１４４ａにおいても，「Ｐ」をピッチ，「Ｗ」を幅という。なお，図１２の凹凸領域１４４ａにおけるピッチおよび幅は，図中縦方向のみの概念である。また，図１２の凹凸領域１４４ａのＢ−Ｂ断面図を図１４に示す。図１４の凹凸領域１４４ａにおいても，「Ｄ」を深さという。図１４においても幅は，凹部１４４ｂの底部ではなく開口部の幅である。なお，これらの形状の凹凸領域１４４ａの形成はいずれも，金型によるプレス加工で行った。

個々の実施例の具体的な仕様は，表１の通りとした。なお，電極体接続部１４４の全厚はすべての実施例に共通で，０．６ｍｍとした。つまり，電極体接続部１４４の全厚に対する深さＤの割合である深さ／全厚は，８〜４２％の範囲内である。また，ピッチＰは，幅Ｗに対して１．２５〜５倍の範囲内にある。表１中の面積拡大率とは，凹凸領域１４４ａを成型する前の平坦面の面積に対する面積の増加分を百分率で示す数値である。ここで凹凸領域１４４ａの成形後の表面積は，図１３等に示される形状に基づいて仕様より算出した数値である。

また抵抗溶接時の条件は以下の通りとした。
抵抗溶接電極２０１，２０１の先端径：４ｍｍφ
溶接電源装置：ＤＤＣウェルダーＮＤＷＳ５５００−４Ｍ型（ナグシステム株式会社製の抵抗溶接機）
設定電圧：８［Ｖ］
溶接電流：１４［ｋＡ］
通電時間：６［ミリ秒］
加圧力：１．５［ｋＮ］

また正極側については，正極接続部材１３５（アルミ）の電極体接続部１３４の全厚を１．０ｍｍとし，そこには凹凸領域を形成しなかった。正極の電極体接続部１３４と正極合材層非塗工部１５１ｂとの接合は，抵抗溶接ではなく超音波溶接により行った。

次に比較例について説明する。ここでは次の４通りの比較例を用意した。
比較例１：凹凸領域１４４ａを形成せず平坦面のまま抵抗溶接に供した点以外は実施例１と共通。
比較例２：凹凸領域１４４ａを形成する替わりに粗さ１０μｍのサンドブラスト加工を施した点以外は実施例１と共通。
比較例３：ピッチ１．０ｍｍ，幅０．８ｍｍ，深さ０．３５ｍｍ，とした点以外は実施例１と共通。深さ／全厚が５０％を超えている。
比較例４：抵抗溶接時の投入エネルギーを上げることにより溶接電流を２０［ｋＡ］と大きくした以外は比較例１と共通。

以上の各実施例および比較例について，溶接時のスパッタ発生数，溶接箇所の接合強度，初期充放電後の電圧不良，の３点を，以下のようにして評価した。
溶接時のスパッタ発生数：溶接時に溶接箇所外へ飛散したスパッタ（５０〜２００μｍの大きさのもの）をカウントした値。
接合強度：溶接後のサンプルの電極体１５０を引っ張り試験機に固定し，電極体接続部１４４の先端をつかんで引き上げたときのピーク強度の値。
初期充放電後の電圧不良：完成後の電池１００に対し初期充放電を行った後の電圧値を２回測定し２回の測定値の差が基準より大きいものを不合格としたときの不合格品の発生頻度。

ここで，初期充放電およびその後の電圧測定は，各実施例および比較例につき１００個の電池について，次の手順で行った。
・ＣＣ（定電流）充電（１／５Ｃ，２時間）
↓
・休止１０分
↓
・ＣＣ放電（１／５Ｃ，３．０［Ｖ］）
↓
・休止１０分
↓
・ＣＣＣＶ（定電流低電圧）充電（１／３Ｃ，４．１［Ｖ］，０．０２Ｃカット）
↓
・休止１０分
↓
・ＣＣＣＶ放電（１／３Ｃ，３．０［Ｖ］，０．０２Ｃカット）
↓
・休止１０分
↓
・ＣＣ充電（１／５Ｃ，４．１［Ｖ］カット）
↓
・４５℃放置２４時間
↓
・第１回電圧測定（Ｖ１）
↓
・２５℃放置９６時間
↓
・第２回電圧測定（Ｖ２）

これにより測定された電圧Ｖ１と電圧Ｖ２との差について，同種の１００個の電池について，平均値と標準偏差とを求めた。その結果，平均値を中心として上下に標準偏差の３倍の範囲から外れているものがあった場合に，その外れているものを不合格品とした。

試験の結果を表２に示す。表２から分かるように，実施例１〜７のいずれでも，スパッタ発生数はゼロであり，接合強度は２３０Ｎ以上あり，電圧試験の不合格品は１００個中ゼロ個であった。これは，前述の凹凸領域１４４ａの効果によるものである。これら実施例１〜７の溶接後のサンプルの断面を顕微鏡で観察したところ，図１５に模式的に示すように負極合材層非塗工部１５８ｂの銅箔が凹部１４４ｂの中に入り込んでいる状況が確認された。

これに対し，凹凸領域１４４ａを形成しないで抵抗溶接に供したものである比較例１では，接合強度が低かった。凹凸領域１４４ａでの食い込み効果がないためと考えられる。比較例１の溶接時の投入エネルギーを上げたものである比較例４では，接合強度は向上したもののスパッタの発生が多いという問題があった。また電圧試験の不合格品が３個も発生した。

凹凸領域１４４ａを形成する替わりにサンドブラスト加工を行ったものである比較例２では，比較例１と同程度の接合強度しか得られなかった。サンドブラスト加工による粗面も凹凸といえば凹凸であるが，高低差が１０μｍ程度しかないのでは，実施例１〜７のような食い込み効果が得られないためであると考えられる。

凹凸領域１４４ａを深さＤを，電極体接続部１４４の全厚の５０％を超えるほどに深くしたものである比較例３では，投入エネルギーは上げていないのにスパッタの発生が多かった。この原因は，電極体接続部１４４の全厚に対して凹凸領域１４４ａの深さＤが大きすぎて，電極体接続部１４４の裏面に凹凸が生じてしまっていたためと考えられる。深すぎる凹部１４４ｂを形成された箇所の裏側が膨らんでいたのである。このため，溶接時の電極体接続部１４４と抵抗溶接電極２０１との接触状況が悪く，局所的に過度な電流がながれて発熱したためと考えられる。また，電圧試験での不合格品の発生もあった。一方，凹凸領域１４４ａの深さＤが大きすぎない実施例１〜７では，このようなことはない。

以上詳細に説明したように本実施の形態によれば，負極接続部材１４５の電極体接続部１４４に，適切な凹凸サイズを持つ凹凸領域１４４ａを設け，この凹凸領域１４４ａを電極体１５０の負極合材層非塗工部１５８ｂと接合するようにしている。これにより，接合箇所の接合強度が，過大な接合エネルギーを要することなく十分に得られる二次電池およびその製造方法が実現されている。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，本実施の形態では，個々の凹部１４４ｂの平面視形状として，正方形状のものと長尺溝状のもののみを示したが，これに限らない。円形でもよいし，長方形状でもその他の多角形状でもよい。溝状の場合でもストライプ状に限らず網目状でもよい。正方形状などの場合の配置も，縦方向と横方向とでサイズやピッチを変えてもよい。あるいは縦横の行列状配置に替えて千鳥状配置や六方配置としてもよい。

また，本実施の形態では凹凸領域１４４ａを負極の接合箇所にのみ適用し正極の接合箇所には適用しなかった。しかしこれも必須ではない。正極の接合箇所に適用してもよいし，正負両方の接合箇所にともに適用してもよい。

１００ 電池
１３０，１４０ 正極端子部材および負極端子部材
１３４，１４４ 電極体接続部
１４４ａ 凹凸領域
１４４ｂ 凹部
１５０ 電極体（電極積層体）
１５１，１５８ 正極基材および負極基材（集電箔）
１５１ｂ，１５８ｂ 合材層非塗工部（集電箔積層部分）
１５２，１５９ 正極合材層および負極合材層（活物質層）
Ｄ 凹部の深さ（凹凸領域の高低差）
Ｐ 凹凸領域のピッチ（反復周期）
Ｗ 凹部の幅（サイズ）

Claims (4)

1. 集電箔に部分的に活物質層を形成してなる電極板を積層してなる電極積層体と，前記電極板における活物質層のない部分が積層した部分である集電箔積層部分に接合された集電部材とを有する二次電池において，
   前記集電部材における前記集電箔積層部分への接合面に，凹凸形状が反復して形成されている凹凸領域が設けられており，
   前記凹凸領域の凹部に前記集電箔積層部分の集電箔が食い込んだ状態で，前記集電部材と前記集電箔積層部分とが接合されており，
   前記凹凸形状の高低差が，前記集電部材における前記凹凸領域が設けられている部分の全厚に対して８〜４２％の範囲内であることを特徴とする二次電池。
2. 請求項１に記載の二次電池において，
   前記凹凸形状の高低差が０．０５〜０．２５ｍｍの範囲内にあり，
   前記凹凸形状の凹部の平面視における反復方向に対するサイズが０．２〜０．７ｍｍの範囲内にあり，
   前記凹凸形状の反復方向に対する反復周期が，前記凹部のサイズの１．２５〜５倍の範囲内にあることを特徴とする二次電池。
3. 集電箔に部分的に活物質層を形成してなる電極板を積層してなる電極積層体と，前記電極板における活物質層のない部分が積層した部分である集電箔積層部分に接合された集電部材とを有する二次電池の製造方法において，
   前記集電部材として，その前記集電箔積層部分への接合面に，凹凸形状が反復して形成されている凹凸領域が設けられているものを用い，
   前記集電部材と前記集電箔積層部分とを，前記凹凸領域が集電箔に対面するようにして圧接し，前記凹凸領域の凹部に前記集電箔積層部分の集電箔を食い込ませた状態にして接合処理を行うとともに，
   前記凹凸形状の高低差を，前記集電部材における前記凹凸領域が設けられている部分の全厚に対して８〜４２％の範囲内とすることを特徴とする二次電池の製造方法。
4. 請求項３に記載の二次電池の製造方法において，
   前記凹凸形状の高低差を０．０５〜０．２５ｍｍの範囲内とし，
   前記凹凸形状の凹部の平面視における反復方向に対するサイズを０．２〜０．７ｍｍの範囲内とし，
   前記凹凸形状の反復方向に対する反復周期を，前記凹部のサイズの１．２５〜５倍の範囲内とすることを特徴とする二次電池の製造方法。
   
   
   

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