JP2015225755A - 蓄電デバイスおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ピン部PUを回転させながら、カバープレートCPLTの溝DITの底面からカバープレートCPLTおよびタブ積層体TLを貫通して、外部出力端子EOTに達するように、ピン部PUを挿入する。これにより、カバープレートCPLTとタブ積層体TLと外部出力端子EOTにわたる接合部であって、溝DITに接する接合部CUと、接合部CUと一体化したバリ接合部BCUであって、溝DIT内において、接合部CUから盛り上がるバリ接合部BCUとを形成する。このとき、バリ接合部BCUの高さは、溝DITの深さよりも小さく、バリ接合部BCUは、溝DITの側面に接する。
【選択図】図8
Description
<リチウムイオン電池の構成>
本実施の形態では、蓄電デバイスの一例として、リチウムイオン電池を例に挙げて説明する。図1は、角型のリチウムイオン電池LIBの概略構成を示す斜視図である。図1に示すように、底部を有する角形の外装缶CSの内部には、例えば、正極とセパレータと負極からなる電極積層体LEが形成されている。具体的に、電極積層体LEは、正極と負極の間にセパレータを挟むように積層されている。そして、正極および負極のそれぞれには、一体的にタブTBが形成されている。例えば、図1に示すように、正極と一体的に形成されているタブTBは、外装缶CSの上面に設けられた外部出力端子EOTと電気的に接続されるとともに、負極と一体的に形成されているタブTBも、外装缶CSの上面に設けられた別の外部出力端子EOTと電気的に接続されている。
リチウムイオン電池は上記のように構成されており、以下に充放電のメカニズムについて説明する。まず、充電のメカニズムについて説明する。例えば、リチウムイオン電池を充電する際、正極と接続された一方の外部出力端子EOTと負極と接続された他方の外部出力端子EOTの間に充電器を接続する。この場合、リチウムイオン電池では、正極活物質内に挿入されているリチウムイオンが脱離し、電解液中に放出される。このとき、正極活物質からリチウムイオンが脱離することにより、正極から充電器へ電子が流れる。そして、電解液中に放出されたリチウムイオンは、電解液中を移動し、微多孔質膜からなるセパレータを通過して、負極に到達する。この負極に到達したリチウムイオンは、負極を構成する負極活物質内に挿入される。このとき、負極活物質にリチウムイオンが挿入することにより、負極に電子が流れ込む。このようにして、充電器を介して正極から負極に電子が移動することにより充電が完了する。
図2は、電極積層体LEの模式的な構成を示す斜視図である。図2に示すように、電極積層体LEは、正極と負極とセパレータとを重ねた構成をしている。正極には、正極と一体的に形成された複数のタブTBが形成されており、これらの複数のタブTBが束ねられて外部出力端子EOTと接続されている。同様に、負極にも、負極と一体的に形成された複数のタブTBが形成されており、これらの複数のタブTBが束ねられて別の外部出力端子EOTと接続されている。
図3は、関連技術において、カバープレートCPLTとタブ積層体TLと外部出力端子EOTとを摩擦撹拌接合で接合する工程を模式的に示す図である。図3に示すように、まず、平板状のカバープレートCPLTと、外部出力端子EOTとを用意する。また、複数のタブを重ねることによりタブ積層体TLを形成する。そして、カバープレートCPLTと外部出力端子EOTとの間にタブ積層体TLを挟み込み、この状態で、カバープレートCPLTとタブ積層体TLと外部出力端子EOTとを摩擦撹拌接合で接合する。この結果、カバープレートCPLTとタブ積層体TLと外部出力端子EOTにわたって接合部CUが形成されることになる。
図6は、本実施の形態において、カバープレートCPLTとタブ積層体TLと外部出力端子EOTとを摩擦撹拌接合で接合する工程を模式的に示す図である。図6に示すように、まず、例えば、円形形状の溝DITが形成されたカバープレートCPLTと、外部出力端子EOTとを用意する。また、複数のタブを重ねることによりタブ積層体TLを形成する。そして、溝DITが形成されたカバープレートCPLTと外部出力端子EOTとの間にタブ積層体TLを挟み込み、この状態で、カバープレートCPLTとタブ積層体TLと外部出力端子EOTとを摩擦撹拌接合で接合する。この結果、カバープレートCPLTとタブ積層体TLと外部出力端子EOTにわたって接合部CUが形成されることになる。特に、本実施の形態では、溝DITの底部に接合部CUが形成される。
続いて、上述した本実施の形態におけるリチウムイオン電池の製造方法での特徴点について説明する。図8に示すように、本実施の形態における特徴点は、カバープレートCPLTの表面に溝DITを設けた点にある。この場合、図8に示すように、摩擦撹拌接合でのピン部PUの挿入によって、接合部CUに凹部CAVが形成され、この凹部CAVから、軟化した部材が押し出されるが、本実施の形態によれば、カバープレートCPLTに溝DITが形成されている。この結果、この溝DITが防護壁として機能することによって、金属屑の飛散が抑制されるため、本実施の形態によれば、金属異物の発生が抑制される。
次に、本実施の形態におけるリチウムイオン電池の製造方法によって製造される接合構造について説明する。すなわち、本実施の形態では、図8に示すように、摩擦撹拌接合によって、カバープレートCPLTとタブ積層体TLと外部出力端子EOTとの接合構造が形成される。以下では、この接合構造について説明する。
図9は、摩擦撹拌接合によって、ツールTOLのピン部PUが、カバープレートCPLTに形成されている溝DITの底面からカバープレートCPLTおよびタブ積層体TLを貫通して、外部出力端子EOTに達するように挿入された状態を示す図である。
次に、本実施の形態における接合構造の変形例について説明する。図16は、実施の形態の変形例1における接合構造を示す斜視図である。図16に示すように、本変形例1における接合構造では、カバープレートCPLTに設けられている溝DITの形状が長円形状となっており、これによって、接合部CUの形状も長円形状となる。この結果、本変形例1によれば、接合部CUの面積を大きくすることができ、これによって、カバープレートCPLTとタブ積層体TLと外部出力端子EOTとのわたる接合部CUの接合強度を向上させることができる。
CPLT カバープレート
CU 接合部
DIT 溝
EOT 外部出力端子
Claims (10)
- (a)第1面および前記第1面とは反対側に位置する第2面を有するカバープレートであって、前記第1面に溝が設けられた前記カバープレート、
(b)前記カバープレートの前記第2面と接するタブ積層体であって、電極板と一体化したタブを複数枚重ねて形成された前記タブ積層体、
(c)前記タブ積層体と接する外部出力端子、
(d)前記カバープレートと前記タブ積層体と前記外部出力端子とにわたって形成された接合部であって、前記溝に接する前記接合部、
(e)前記接合部と一体化したバリ接合部であって、前記溝内において、前記接合部から盛り上がるように形成された前記バリ接合部、
を備え、
前記バリ接合部の高さは、前記溝の深さよりも小さく、
前記バリ接合部は、前記溝の側面に接している、蓄電デバイス。 - 請求項1に記載の蓄電デバイスにおいて、
前記溝の底面から前記接合部の内部に向かって、凹部が形成されている、蓄電デバイス。 - 請求項1に記載の蓄電デバイスにおいて、
前記バリ接合部は、前記カバープレートの前記第1面から突出していない、蓄電デバイス。 - 請求項1に記載の蓄電デバイスにおいて、
前記カバープレートと、前記タブ積層体と、前記外部出力端子は、同一部材から形成されている、蓄電デバイス。 - 請求項4に記載の蓄電デバイスにおいて、
前記同一部材は、アルミニウムを主成分とする部材である、蓄電デバイス。 - 請求項4に記載の蓄電デバイスにおいて、
前記同一部材は、銅を主成分とする部材である、蓄電デバイス。 - 請求項1に記載の蓄電デバイスにおいて、
前記蓄電デバイスは、リチウムイオン電池である、蓄電デバイス。 - (a)第1面および前記第1面とは反対側に位置する第2面を有するカバープレートであって、前記第1面に溝が設けられた前記カバープレートを用意する工程、
(b)外部出力端子を用意する工程、
(c)電極板と一体化したタブを複数枚重ねてタブ積層体を形成する工程、
(d)前記タブ積層体を前記カバープレートの前記第2面と前記外部出力端子で挟む工程、
(e)前記(d)工程後、前記カバープレートと前記タブ積層体と前記外部出力端子とを摩擦撹拌接合する工程、
を備え、
前記(e)工程は、
(e1)ピン部を有するツールを用意する工程、
(e2)前記ピン部を回転させながら、前記カバープレートの前記溝の底面から前記カバープレートおよび前記タブ積層体を貫通して、前記外部出力端子に達するように、前記ピン部を挿入することにより、
前記カバープレートと前記タブ積層体と前記外部出力端子にわたる接合部であって、前記溝に接する前記接合部と、
前記接合部と一体化したバリ接合部であって、前記溝内において、前記接合部から盛り上がる前記バリ接合部と、を形成する工程、
を有し、
前記バリ接合部の高さは、前記溝の深さよりも小さく、
前記バリ接合部は、前記溝の側面に接する、蓄電デバイスの製造方法。 - 請求項8に記載の蓄電デバイスの製造方法において、
前記溝の直径は、前記ツールのショルダ径よりも大きい、蓄電デバイスの製造方法。 - 請求項9に記載の蓄電デバイスの製造方法において、
前記溝の直径/前記ショルダ径=Aとする場合、
1.05≦A≦1.2である、蓄電デバイスの製造方法。
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