JP2016162544A - 二次電池及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
負極集電体の接続部8cの接続面8c1には、突起8fが形成されており、この突起8fを積層された負極芯体露出部5の積層方向における最外面に当接させた状態で突起8fと積層された負極芯体露出部5を溶融させ、一纏まりの溶接ナゲットが形成されるように抵抗溶接を行うことにより、負極芯体露出部5の積層方向に対して垂直な断面における断面形状が扁平形状の溶接ナゲットを形成する二次電池の製造方法。
【選択図】図7
Description
正極板と負極板を含む扁平状の電極体と、
前記電極体を収納する電池ケースと、を備え、
前記正極板及び前記負極板の少なくとも一方は、芯体と、前記芯体上に形成された活物質合剤層とを有し、
前記芯体は前記芯体が露出した芯体露出部を含み、
前記芯体露出部には集電部材が接続され、
前記集電部材は前記芯体露出部に接続される接続部と、前記接続部において前記芯体露出部と対向するように配置される接続面を有する二次電池の製造方法であって、
前記芯体露出部と接続される前の前記集電部材における前記接続面には、突起が形成さ
れており、
前記突起が、積層された前記芯体露出部の外面に接する状態で抵抗溶接を行うことにより、前記突起及び前記芯体露出部を溶融させ、一纏まりの溶接ナゲットを形成させる抵抗溶接工程を有し、
前記芯体露出部の積層方向に対して垂直な断面であり、且つ前記溶接ナゲットの断面積が最大となる溶接ナゲット断面において、前記溶接ナゲットの形状が扁平形状である二次電池の製造方法である。
前記溶接ナゲット断面において、前記溶接ナゲットの前記境界線に沿った方向の長さの、前記溶接ナゲットの前記境界線に対して垂直方向の幅に対する割合は、1.5以上であることが好ましい。
前記境界線に対して垂直な方向において、前記溶接ナゲット断面における前記溶接ナゲットの幅に対する前記接続部の幅の割合は1.5以上であることが好ましい。
前記抵抗溶接工程において、前記突起の長軸が延びる方向が前記境界線に沿った方向に並ぶように配置されることが好ましい。
前記抵抗溶接工程において、前記突起の長軸が延びる方向が前記巻回電極体の巻回軸が延びる方向に対して垂直な方向に並ぶように配置されることが好ましい。
前記抵抗溶接工程において、前記少なくとも2つの突起が積層された前記芯体露出部の外面に接する状態で抵抗溶接を行うことにより、前記少なくとも2つの突起及び前記芯体露出部を溶融させ、一纏まりの溶接ナゲットを形成させることが好ましい。
前記抵抗溶接工程において、前記少なくとも2つの突起は、前記巻回軸が延びる方向に対して垂直な方向に並ぶように配置されることが好ましい。
前記接続面と表裏の関係にある外面の前記突起と対応する位置には凹部が形成されていることが好ましい。
正極板と負極板とをセパレータを介して巻回した巻回電極体と、
開口部を有し前記巻回電極体を収納する外装体と、
前記開口部を封口する封口板と、
前記封口板に固定された正極端子及び負極端子と、を備えた二次電池であって、
前記正極板及び前記負極板の少なくとも一方は、芯体と、前記芯体上に形成された活物質合剤層とを有し、
前記芯体は前記芯体が露出した芯体露出部を含み、
前記芯体露出部には集電部材が接続され、
前記集電部材は前記芯体露出部に接続される接続部を有し、
前記集電部材は、積層された前記芯体露出部の外面に接続され、
前記集電部材と前記芯体露出部の接続部には溶接ナゲットが形成され、
前記芯体露出部の積層方向に対して垂直な断面であり、且つ前記溶接ナゲットの断面積が最大となる溶接ナゲット断面において、前記溶接ナゲットの断面形状は扁平形状であり、前記巻回電極体の巻回軸が延びる方向における前記溶接ナゲットの幅は、前記巻回軸が延びる方向における前記接続部の幅よりも小さい。
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、ポリエチレン製の多孔質セパレータを間に介在させて巻回し、プレスすることにより扁平状の巻回電極体1となる。この巻回電極体1では、一方の端部にアルミニウム箔(正極芯体露出部4)が積層された部分が形成され、他方の端部には銅箔(負極芯体露出部5)が積層された部分が形成されている。
正極側についても、負極側と同様の方法で、正極集電体6及び正極集電体受け部品を正極芯体露出部4に取り付け、正極集電体6及び負極集電体8を介して巻回電極体1が封口板3に固定された状態とする。
図10に示すように、接続部8cに設けられた2つの突起8fのそれぞれの中央部に貫通穴8xを設けることができる。このような負極集電体8を用い、上述の方法で抵抗溶接を行うことができる。このように、集電部材の突起に貫通穴を設けることにより、抵抗溶接用電極で接続部を押圧したときに突起が潰れることを抑制できるため溶接品質を高く保てる。特に突起が設けられる接続部が比較的柔らかいアルミニウム又はアルミニウム合金製である場合、特に効果的である。
図11に示すように負極集電体受け部品30(ないし正極集電体受け部品)を用いずに
抵抗溶接を行うことも可能である。
図12に示すように負極集電体受け部品30(ないし正極集電体受け部品)にも突起30fを設けることができる。このように、負極集電体受け部品30(ないし正極集電体受け部品)にも突起30fを設けると、電流の集中を促し、より効率的に溶接ナゲットが形成されるという利点がある。
図13に示すように負極集電体8の接続面8c1に長円形状の突起8f’を設けることができる。このような負極集電体8を用いることにより、図14に示すような断面形状が扁平形状である溶接ナゲット50を形成することができる。このような構成であると、溶接ナゲットの断面形状が真円形状である場合と比較し、集電体が溶接ナゲットを中心として芯体露出部に対して回転する方向に力が加わった場合でも、集電体と芯体露出部の溶接部の剥離や、芯体露出部における溶接部近傍の破断等が生じることをより抑制できる。なお、長円形状等の扁平形状の突起を設ける場合は、その長軸が延びる方向が、境界線Yが延びる方向と揃うように並べることが好ましい。これにより、溶接ナゲット50の境界線Yに沿った方向の長さL1が、溶接ナゲット50の境界線Yに対して垂直な方向の幅W1よりも大きくなる。溶接ナゲット50の長さL1と幅W1の関係は、L1/W1≧1.5であることが好ましく、L1/W1≧2であることがより好ましい。また、接続部8cの幅W2は溶接ナゲット50の幅W1よりも大きいことが好ましい。溶接ナゲット50の幅W1と接続部8cの幅W2の関係は、W2/W1≧1.5とすることが好ましく、W2/W1≧2とすることがより好ましい。なお、外面8c2において突起8f’と対応する部分には凹部8h’が設けられている。突起の平面視の形状が長円形状のように扁平形状である場合も、突起に貫通穴を設けることができる。また、突起の長軸が延びる方向が、境界線Yと平行な方向となるように配置することが好ましい。
図15に示すように負極集電体8の接続面8c1における突起8fの周囲に絶縁スペーサ51を配置することができる。このような構成によると、集電体を芯体露出部上に安定した状態で配置することができる。特に、絶縁スペーサ51は、突起8fと電極体の蓄電部の間に配置することが好ましい。この場合、絶縁スペーサ51により、溶接時に発生した溶融した金属粒子が電極体の蓄電部側に飛散することを防止できる。絶縁スペーサ51は樹脂製であることが好ましい。また、絶縁スペーサ51は、シート状のものが好ましい。特に、絶縁スペーサ51は、粘着層を有するテープや熱溶着テープであることが好ましい。
図16のように開口を有する絶縁スペーサ51を用い、開口内に突起8fが位置するようにしてもよい。図17は図16におけるZ−Z線に沿った断面図である。
図18は、負極集電体8の接続部8cの接続面8c1には突起を設けず、集電体受け部品30の接続面30c1に突起30fを設けた形態を示す図である。この変形例では、接続部8cに突起8f及び凹部8hを設けない以外は図4に記載の負極集電体8と同様の構成の負極集電体を用いる。そして、接続面30c1には長円状の突起30fが形成されている負極集電体受け部品30を用いる。なお、負極集電体受け部品30の接続面30c1に長円形状の突起を設ける代わりに、2つの突起を設けることもできる。また、負極集電体受け部品の幅方向の端部には集電体と同様に折り曲げ部を設けることが好ましい。
上記実施形態では、扁平状の電極体が巻回電極体である例を示したが、電極体は、複数枚の正極板と複数枚の負極体をセパレータを介して積層した積層型電極体であってもよい。また、巻回電極体であっても、巻回軸方向の一方の端部に積層された正極芯体露出部と積層された負極芯体露出部を形成してもよい。
2・・・角形外装体
3・・・封口板
4・・・正極芯体露出部
5・・・負極芯体露出部
5A・・・負極活物質合剤層が形成された領域
5B・・・負極活物質合剤層が形成されていない領域
6・・・正極集電体 6a・・・端子接続部 6b・・・リード部 6c・・・接続部
6c1・・・接続面
6d・・・第1曲げ部 6e・・・第2曲げ部
6f・・・突起 6g・・・薄肉部 6h・・・貫通穴
7・・・正極端子 7a・・・鍔部
8・・・負極集電体 8a・・・端子接続部 8b・・・リード部 8c・・・接続部
8c1・・・接続面、8c2・・・外面
8d・・・第1曲げ部 8e・・・第2曲げ部
8f・・・突起 8g・・・貫通穴 8h・・・凹部
9・・・負極端子 9a・・・鍔部
10、12・・・ガスケット
11、13・・・絶縁部材
14・・・絶縁シート
15・・・電解液注液孔
16・・・封止栓
17・・・ガス排出弁
20・・・角形二次電池
30・・・負極集電体受け部品
30f・・・突起
50・・・溶接ナゲット
50a・・・くびれ部
Claims (13)
- 正極板と負極板を含む扁平状の電極体と、
前記電極体を収納する電池ケースと、を備え、
前記正極板及び前記負極板の少なくとも一方は、芯体と、前記芯体上に形成された活物質合剤層とを有し、
前記芯体は前記芯体が露出した芯体露出部を含み、
前記芯体露出部には集電部材が接続され、
前記集電部材は前記芯体露出部に接続される接続部と、前記接続部において前記芯体露出部と対向するように配置される接続面を有する二次電池の製造方法であって、
前記芯体露出部と接続される前の前記集電部材における前記接続面には、突起が形成されており、
前記突起が、積層された前記芯体露出部の外面に接する状態で抵抗溶接を行うことにより、前記突起及び前記芯体露出部を溶融させ、一纏まりの溶接ナゲットを形成させる抵抗溶接工程を有し、
前記芯体露出部の積層方向に対して垂直な断面であり、且つ前記溶接ナゲットの断面積が最大となる溶接ナゲット断面において、前記溶接ナゲットの形状が扁平形状である二次電池の製造方法。 - 前記芯体は、前記活物質合剤層が形成された領域と前記活物質合剤層が形成されていない領域の境界線を有し、
前記溶接ナゲット断面において、前記溶接ナゲットの前記境界線に沿った方向の長さの、前記溶接ナゲットの前記境界線に対して垂直方向の幅に対する割合は、1.5以上である請求項1に記載の二次電池の製造方法。 - 前記芯体は、前記活物質合剤層が形成された領域と前記活物質合剤層が形成されていない領域の境界線を有し、
前記境界線に対して垂直な方向において、前記溶接ナゲット断面における前記溶接ナゲットの幅に対する前記接続部の幅の割合は1.5以上である請求項1又は2に記載の二次電池の製造方法。 - 前記突起の平面視の形状が扁平形状である請求項1〜3のいずれかに記載の二次電池の製造方法。
- 前記芯体は、前記活物質合剤層が形成された領域と前記活物質合剤層が形成されていない領域の境界線を有し、
前記抵抗溶接工程において、前記突起の長軸が延びる方向が前記境界線に沿った方向に並ぶように配置される請求項4に記載の二次電池の製造方法。 - 前記電極体は、前記正極板と前記負極板をセパレータを介して巻回した巻回電極体であり、
前記抵抗溶接工程において、前記突起の長軸が延びる方向が前記巻回電極体の巻回軸が延びる方向に対して垂直な方向に並ぶように配置される請求項4又は5に記載の二次電池の製造方法。 - 前記接続面には少なくとも2つの前記突起が形成されており、
前記抵抗溶接工程において、前記少なくとも2つの突起が積層された前記芯体露出部の外面に接する状態で抵抗溶接を行うことにより、前記少なくとも2つの突起及び前記芯体露出部を溶融させ、一纏まりの溶接ナゲットを形成させる請求項1〜3のいずれかに記載の二次電池の製造方法。 - 前記抵抗溶接工程において、前記少なくとも2つの突起は、前記芯体において前記活物質合剤層が形成された領域と前記活物質合剤層が形成されていない領域の境界線に沿った方向に並ぶように配置される請求項7に記載の二次電池の製造方法。
- 前記電極体は、前記正極板と前記負極板をセパレータを介して巻回した巻回電極体であり、
前記抵抗溶接工程において、前記少なくとも2つの突起は、前記巻回軸が延びる方向に対して垂直な方向に並ぶように配置される請求項7又は8に記載の二次電池の製造方法。 - 正極板と負極板とをセパレータを介して巻回した巻回電極体と、
開口部を有し前記巻回電極体を収納する外装体と、
前記開口部を封口する封口板と、
前記封口板に固定された正極端子及び負極端子と、を備えた二次電池であって、
前記正極板及び前記負極板の少なくとも一方は、芯体と、前記芯体上に形成された活物質合剤層とを有し、
前記芯体は前記芯体が露出した芯体露出部を含み、
前記芯体露出部には集電部材が接続され、
前記集電部材は前記芯体露出部に接続される接続部を有し、
前記集電部材は、積層された前記芯体露出部の外面に接続され、
前記集電部材と前記芯体露出部の接続部には溶接ナゲットが形成され、
前記芯体露出部の積層方向に対して垂直な断面であり、且つ前記溶接ナゲットの断面積が最大となる溶接ナゲット断面において、前記溶接ナゲットの断面形状は扁平形状であり、前記巻回電極体の巻回軸が延びる方向における前記溶接ナゲットの幅は、前記巻回軸が延びる方向における前記接続部の幅よりも小さい二次電池。 - 前記溶接ナゲット断面において、前記溶接ナゲットの前記巻回軸の延びる方向に対して垂直な方向における長さの、前記溶接ナゲットの前記巻回軸の延びる方向における幅に対する割合は、1.5以上である請求項10に記載の二次電池。
- 前記接続部の前記巻回軸の延びる方向における幅の、前記溶接ナゲット断面における前記溶接ナゲットの前記巻回軸の延びる方向の幅に対する割合は、1.5以上である請求項10又は11に記載の二次電池。
- 前記芯体露出部と接続される前の前記集電部材には突起が形成されており、前記突起を前記芯体露出部に接触させた状態で抵抗溶接を行うことにより前記溶接ナゲットが形成された請求項10〜12のいずれかに記載の二次電池。
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