JP2017147209A - 電池およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】外部機器と電気的に接続するための外部リードが電極端子部に強固に溶接された電池を提供する。
【解決手段】本発明の電池は、第１電極、第２電極、および第１電極と第２電極との間に介在するセパレータを有する電極群と、第１電極と電気的に接続する第１端子部および第２電極と電気的に接続する第２端子部を有し、電極群および電解質を収容する容器と、第１端子部に溶接され、第１端子部と外部機器とを電気的に接続するための長尺状の第１リードと、を備える。第１リードは、第１端子部との溶接部に第１溶接痕を有する。第１溶接痕は、第１リードが外部機器と電気的に接続される第１の側に凸の曲線状の第１部位を有するか、または、第１リードの幅方向に延びる直線部と、直線部の両端から第１の側とは反対の第２の側に向かって湾曲する湾曲部と、を有する第１部位を有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、外部機器と電気的に接続するための外部リードが電極端子部に溶接された電池およびその製造方法に関する。
電池の電極端子部（正極端子部または負極端子部）に金属箔からなる外部リードが取り付けられ、電池は外部リードを介して外部機器と電気的に接続される。電池の電極端子部への外部リードの取り付け方法としては、レーザ溶接または抵抗溶接が挙げられる（特許文献１）。レーザ溶接は、電極端子部に外部リードの溶接予定部を重ね合わせた後、レーザ溶接機より外部リードの溶接予定部にレーザを照射することで行われる。抵抗溶接は、電極端子部に外部リードの溶接予定部を重ね合わせた後、抵抗溶接機の溶接棒を外部リードの溶接予定部に押し当て通電することで行われる。
特開２０００−１４９９１２号公報
しかし、外部リードの電極端子部との溶接部とは反対側の端部が外部機器と接続されると、溶接部における外部機器側のエッジに荷重がかかり、そこが起点となり外部リードが電極端子部から剥離し易い。
本発明は、外部機器と電気的に接続するための外部リードの電極端子部からの剥離が抑制される電池およびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一局面は、第１電極、第２電極、および前記第１電極と前記第２電極との間に介在するセパレータを有する電極群と、前記第１電極と電気的に接続する第１端子部および前記第２電極と電気的に接続する第２端子部を有し、前記電極群および電解質を収容する容器と、前記第１端子部に溶接され、前記第１端子部と外部機器とを電気的に接続するための長尺状の第１リードと、を備える電池であって、
前記第１リードは、前記第１端子部との溶接部に第１溶接痕を有し、
前記第１溶接痕は、前記第１リードが外部機器と電気的に接続される第１の側に凸の曲線状の第１部位を有するか、または、前記第１リードの幅方向に延びる直線部と、前記直線部の両端から前記第１の側とは反対の第２の側に向かって湾曲する湾曲部と、を有する第１部位を有する、電池に関する。
また、本発明の別の局面は、第１電極、第２電極、および前記第１電極と前記第２電極との間に介在するセパレータを有する電極群と、前記第１電極と電気的に接続する第１端子部および前記第２電極と電気的に接続する第２端子部を有し、前記電極群および電解質を収容する容器と、を具備する電池を準備する工程と、
前記第１端子部と外部機器とを電気的に接続するための長尺状の第１リードを準備する工程と、
前記容器の前記第１端子部に前記第１リードの溶接予定部を重ね合わせた後、前記溶接予定部に予熱を付与するために、前記第１リードの長手方向における前記溶接予定部の近傍位置にレーザを照射して第１レーザ照射痕を形成する工程と、
前記溶接予定部に予熱が付与された状態において、前記溶接予定部にレーザを照射して、前記第１リードを前記第１端子部に溶接するとともに第１溶接痕を形成する工程と、を含み、
前記第１レーザ照射痕および第１溶接痕は、いずれも前記第１リードが外部機器と電気的に接続される第１の側に凸の曲線状の第１部位を有するか、または、前記第１リードの幅方向に延びる直線部と、前記直線部の両端から前記第１の側とは反対の第２の側に向かって湾曲する湾曲部と、を有する第１部位を有する、電池の製造方法に関する。
本発明によれば、電池を外部機器と電気的に接続するための外部リードの電極端子部からの剥離が抑制される。
本発明の電池の第１リードが有する第１溶接痕の具体例を示す概略図である。 比較例の電池の第１リードが有する溶接痕を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る円筒形電池の概略側面図である。 図３に示す電池本体１０の概略縦断面図である。 図３に示す円筒形電池の要部底面図である。 図５に示す負極外部リード２１の要部拡大図である。 図３に示す円筒形電池の要部上面図である。
本発明は、第１電極、第２電極、および前記第１電極と前記第２電極との間に介在するセパレータを有する電極群と、前記第１電極と電気的に接続する第１端子部および前記第２電極と電気的に接続する第２端子部を有し、前記電極群および電解質を収容する容器と、を備える電池本体に、当該電池本体と外部機器とを電気的に接続するための外部リードが取り付けられた電池に関する。すなわち、第１端子部と外部機器とを電気的に接続するための長尺状の第１リードが、電池本体の第１端子部に溶接された電池に関する。第１リードは、第１端子部との溶接部に第１溶接痕を有する。第１電極および第２電極の一方は正極であり、他方は負極である。電極群は、積層タイプでも巻回タイプでもよい。第１リードには、例えば金属箔が用いられる。
第１溶接痕が点状の溶接痕である場合には、負荷が一点に集中するため、そこが起点となり第１リードが第１端子部から剥離し易く、溶接強度が十分に得られないという不具合を生じる。第１溶接痕が、第１リードが外部機器と電気的に接続される側に凸の折れ線部を有する溶接痕である場合には、負荷が折れ線部の先端部に集中するため、そこが起点となり第１リードが第１端子部から剥離し易く、溶接強度が十分に得られないという不具合を生じる。第１溶接痕が第１リードの幅方向に沿って延びる直線状の溶接痕である場合には、直線状の溶接痕の両端部に負荷がかかり、その両端部の少なくとも一方が起点となり第１リードが第１端子部から剥離し易く、溶接強度が十分に得られないという不具合を生じる。
そこで、本発明は、第１溶接痕を特定の形状とすることで、上記の不具合を解消して、溶接強度を高めるものである。第１溶接痕は、１つでもよく、複数でもよい。第１溶接痕を複数有する場合、互いに同じ形状でもよく、異なる形状でもよい。
本発明の第１の具体的態様として、第１溶接痕は、第１リードが外部機器と電気的に接続される第１の側（以下、単に第１の側とする。）に凸の曲線状の第１部位を有する。
第１溶接痕は、第１の側に凸の曲線状の第１部位を有するため、第１リードの第１の側の端部が外部機器に接続された際に、負荷が一点に集中することがなく、負荷を分散させることができる。
図２の（ｉ）に示すように、第１リードの溶接痕が第１リードの幅方向に延びる直線部のみからなる場合には、第１リードの第１の側の端部が外部機器に接続された際に、当該直線部の両端部に負荷がかかるため、その両端部の少なくとも一方が起点となり第１リードが第１端子部から剥離し易い。
これに対して、本発明では、第１溶接痕が第１の側に凸の曲線状の第１部位を有する。第１部位の両端部は第１部位の中央部と比べて第１の側とは反対の第２の側に位置するため、第１部位の両端部にかかる負荷が軽減され、その両端部の少なくとも一方を起点とする第１リードの第１端子部からの剥離が抑制される。
また、第１部位を曲線状とすることで、第１部位を直線状とする場合よりも、第１リードの幅方向において、第１部位をより長く形成することができ、第１の側より第１部位にかかる負荷をより分散させることができるとともに、溶接部の接続強度も向上する。第１部位を曲線状とすることは、特に、第１リードの幅が小さい場合（例えば、第１リードの幅が３ｍｍ以下または２ｍｍ以下の場合）に有効である。
また、図２の（ｊ）に示すように、第１リードの溶接痕が第１の側（図２の左側）に凸の折れ線部を有する場合には、第１リードの第１の側の端部が外部機器に接続された際に、折れ線部の先端部に負荷が集中するため、その先端部が起点となり第１リードが第１端子部から剥離し易い。
これに対して、本発明では、第１溶接痕が第１の側に凸の曲線状の第１部位を有するため、上述したような、折れ線部の先端部に負荷が集中してかかり、その先端部が起点となり第１リードが第１端子部から剥離するという事態は生じない。
第１の具体的態様の第１溶接痕において、曲線状の第１部位の曲率半径Ｒは、０．５以上であることが好ましい。曲率半径Ｒが０．５以上であると、第１部位にかかる負荷を十分に分散させやすくなる。
曲線状とは、一定の曲率を有する円弧状でもよく、曲率が徐々に変化する円弧状でもよい。また、曲線状は、波形状を含んでもよい。
本発明の第２の具体的態様として、第１溶接痕は、第１リードの幅方向に延びる直線部と、直線部の両端から第１の側とは反対の第２の側に向かって湾曲する湾曲部と、を有する第１部位を有する。湾曲部における直線部側の端部と反対側の端部は、湾曲部における直線部側の端部よりも、第１リードの幅方向において外側に位置する。直線部は、第１リードの長手方向と、例えば７０〜１１０°の角度を有し、好ましくは９０°の角度を有する。
第１溶接痕は、第１リードの幅方向に延びる直線部を有するため、第１リードの第１の側の端部が外部機器に接続された際に、負荷が一点に集中することがなく、負荷を分散させることができる。
上記の湾曲部の存在により、第１部位の両端部にかかる負荷が軽減されることから、図２の（ｉ）に示す形状の溶接痕の場合のような、その両端部の少なくとも一方が起点となり第１リードが第１端子部から剥離し易くなるという事態は生じない。
また、第１リードの幅方向に延びる直線状の第１部位の存在により、図２の（ｊ）に示す形状の溶接痕の場合のような、折れ線部の先端部に負荷が集中してかかり、その先端部が起点となり第１リードが第１端子部から剥離し易くなるという事態は生じない。
第２の具体的態様の第１溶接痕において、第１リードの幅Ｗと、直線部の長さＬとは、関係式：０．３≦Ｌ／Ｗ≦０．６を満たすことが好ましい。Ｌ／Ｗが０．３以上であれば、直線部にかかる負荷を十分に分散させることができる。Ｌ／Ｗが０．６以下であれば、湾曲部を設ける領域を十分に確保することができ、第１溶接痕の両端部にかかる負荷を十分に軽減できる。なお、上記曲線を形成する領域は湾曲部に含まれる。
上記第１溶接痕は、さらに、第１部位の両端から、第１リードの幅方向の中心に向かって湾曲する第２部位を有するか、または、第１の側とは反対の第２の側に向かって第１リードの長手方向に直線状に延びる第２部位を有することが好ましい。第１部位の両端とは、第１部位における第１リードの幅方向の最外部を指す。第１部位の両端を結ぶ直線は、第１リードの長手方向と、例えば７０〜１１０°の角度を有し、好ましくは９０°の角度を有する。第１リードの長手方向に直線状に延びる第２部位は、第１リードの長手方向と、２０°以下の角度を有してもよい。
第２部位の存在により、第１溶接痕の両端部にかかる負荷をより軽減することができ、その両端部の少なくとも一方が起点となり第１リードが第１端子部から剥離することをより確実に防ぐことができる。また、第１溶接痕の長さを長くすることができ、溶接部の接続強度も向上する。
上述した第１の具体的態様の第１溶接痕としては、例えば、図１の（ａ）〜（ｄ）に示す形状を有する第１溶接痕が挙げられる。図１の（ａ）〜（ｄ）に示す第１溶接痕について、それぞれ（ａ）〜（ｄ）の破線より左側の部分が第１部位であり、図１の（ａ）〜（ｄ）の破線より右側の部分が第２部位である。図１の（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ左側が第１の側である。
（ａ）は、第１の側に凸の曲線状の第１部位のみからなる第１溶接痕を示す。（ｂ）は、（ａ）に示す第１部位の両端から、第１の側とは反対の第２の側に向かって第１リードの長手方向に直線状に延びる第２部位を有する第１溶接痕を示す。（ｃ）および（ｄ）は、（ａ）に示す第１部位の両端から、第１リードの幅方向の中心に向かって湾曲する第２部位を有する第１溶接痕を示す。（ｄ）は、溶接終端部が溶接始端部の近傍に位置する場合の第１溶接痕を示す。
上述した第２の具体的態様の第１溶接痕としては、例えば、図１の（ｅ）〜（ｈ）に示す形状を有する第１溶接痕が挙げられる。図１の（ｅ）〜（ｈ）に示す第１溶接痕について、それぞれ（ｅ）〜（ｈ）の破線より左側の部分が第１部位であり、図１の（ｅ）〜（ｈ）の破線より右側の部分が第２部位である。図１の（ｅ）〜（ｈ）は、それぞれ左側が第１の側である。
（ｅ）は、第１リードの幅方向に延びる直線部と、直線部の両端から第１の側とは反対の第２の側に向かって湾曲する湾曲部と、を有する第１部位のみからなる第１溶接痕を示す。（ｆ）は、（ｅ）に示す第１部位の両端から、第１の側とは反対の第２の側に向かって第１リードの長手方向に直線状に延びる第２部位を有する第１溶接痕を示す。（ｇ）および（ｈ）は、（ｅ）に示す第１部位の両端から、第１リードの幅方向の中心に向かって湾曲する第２部位を有する第１溶接痕を示す。（ｈ）は、溶接終端部が溶接始端部の近傍に位置する場合の第１溶接痕を示す。
上記第１溶接痕の溶接始端部および溶接終端部の少なくとも一方は、第１リードの幅方向において、第１溶接痕における第１リードの幅方向の最外部よりも内側に位置することが好ましい。第１溶接痕の端部（溶接始端部および溶接終端部）にかかる負荷が大幅に低減され、当該端部を起点として第１リードが第１端子部から剥離することを防ぐ効果が顕著に得られる。
このような第１溶接痕としては、例えば、図１の（ｃ）、（ｄ）、（ｇ）、（ｈ）に示す第１溶接痕が挙げられる。溶接始端部および溶接終端部付近における第１端子部への溶け込み深さの制御（第１溶接痕の第１端子部への溶け込み深さのばらつき低減）の観点から、溶接始端部と溶接終端部とが十分に離間する図１の（ｃ）、（ｇ）に示す第１溶接痕が好ましい。さらに第１リードの幅方向における負荷の分散の観点から、（ｃ）に示す、第１の側に凸の曲線状の第１部位を有する第１溶接痕がより好ましい。
第１リードの幅方向における第１溶接痕の長さＴと、第１リードの長手方向における第１溶接痕の長さｔとは、関係式（１）：Ｔ／ｔ＞１を満たすことが好ましく、Ｔ／ｔ≧１．５を満たすことがより好ましい。上記関係式（１）を満たす場合には、第１リードの幅方向および長手方向においてバランス良く安定した溶接強度を確保することができる。
第１リードの幅方向の一方の側を第３の側とし、第１リードの幅方向の他方の側を第４の側とする場合、第１リードの幅方向における第１溶接痕の長さＴとは、第１リードの幅方向における、第１溶接痕の最も第３の側に位置する点と、第１溶接痕の最も第４の側に位置する点との間の距離の最大値を指す。
第１リードの長手方向における第１溶接痕の長さｔとは、第１リードの長手方向における、第１溶接痕の最も第１の側に位置する点と、第１溶接痕の最も第２の側に位置する点との間の距離の最大値を指す。
第１溶接痕は第１リードに形成されることから、第１リードの幅方向における第１溶接痕の長さＴと、第１リードの幅Ｗとは、関係式：Ｔ／Ｗ＜１を満たすことが好ましい。第１リードの幅方向において安定した溶接強度を確保するためには、Ｔ／Ｗは０．１以上１未満であることがより好ましい。第１リードの幅方向において安定した溶接強度を確保するためには、上記Ｔは１ｍｍ以上であることが好ましい。容器サイズ（例えば、円筒形容器の外径が２．５〜１０ｍｍ）の観点から、上記Ｗは、好ましくは１０ｍｍ以下であり、より好ましくは２．５〜１０ｍｍである。
上記の特定の形状を有する第１溶接痕は、例えば、電池本体の第１端子部に第１リードの溶接予定部を重ね合わせた後、溶接予定部にレーザを照射して、第１リードを第１端子部に溶接することにより形成される。レーザ溶接としては、例えば、ファイバーレーザによるライン溶接、ＹＡＧレーザ等によるパルス溶接が挙げられる。第１溶接痕にかかる負荷の分散の観点から、ファイバーレーザによるライン溶接が好ましい。
第１リードは、第１リードの長手方向において第１溶接痕と並ぶ近傍位置に第１レーザ照射痕を有することが好ましい。第１レーザ照射痕は、第１溶接痕の第１の側に位置してもよく、第１溶接痕の第２の側に位置してもよい。第１レーザ照射痕は、第１リードの第１端子部への溶接予定部に予熱を付与するために、第１リードにレーザ照射することにより形成される。
第１レーザ照射痕は、溶接痕を兼ねてもよいが、溶接痕を兼ねない（第１端子部と溶接されていない）ことが好ましい。溶接痕を兼ねない場合には、第１リードの第１端子部への溶接により第１リードの放熱性が影響を受けるという事態を生じることがなく、溶接予定部に予熱を安定して付与することができる。
この予熱の付与は、溶接予定部における溶接温度のばらつきを低減し、第１溶接痕の第１端子部への溶け込み深さのばらつきを低減する目的で行われる。これにより、溶け込み深さを安定して制御することができるため、第１端子部が例えば０．１５ｍｍ以下の薄肉である場合でも、第１端子部の貫通により電解質の漏出をさせることなく、所定の溶け込み深さの第１溶接痕が安定して得られる。なお、第１端子部の強度および第１溶接痕の溶け込み深さの観点から、第１端子部は少なくとも０．０５ｍｍの厚みを要する。
第１溶接痕と第１レーザ照射痕との間の距離ｄは、０ｍｍより大きく、０．５ｍｍ以下であることが好ましい。距離ｄとは、第１リードの長手方向における、第１溶接痕の第１レーザ照射痕側の端部と、第１レーザ照射痕の第１溶接痕側の端部との間の距離を指す。
上記の距離ｄが０．５ｍｍ以下であれば、第１溶接痕が形成される溶接予定部に十分に予熱を付与することができ、第１端子部への溶け込み深さのばらつきが小さい第１溶接痕を形成することができる。上記の距離ｄが０ｍｍより大きければ、第１レーザ照射痕の影響を受けることなく、第１端子部への溶け込み深さのばらつきの小さい第１溶接痕を安定して形成することができる。
第１レーザ照射痕および第１溶接痕を有する第１リードが第１端子部に取り付けられた電池の製造方法は、
（１）電池本体を準備する工程と、
（２）電池本体の第１端子部と外部機器とを電気的に接続するための長尺状の第１リードを準備する工程と、
（３）電池本体の第１端子部に第１リードの溶接予定部を重ね合わせた後、溶接予定部に予熱を付与するために、第１リードの長手方向における溶接予定部の近傍位置にレーザを照射して第１レーザ照射痕を形成する工程と、
（４）溶接予定部に予熱が付与された状態において、溶接予定部にレーザを照射して、第１リードを第１端子部に溶接するとともに第１溶接痕を形成する工程と、を含む。
そして、第４工程において、第１溶接痕を、上述した特定の形状に形成する。
第３工程および第４工程におけるレーザ溶接としては、例えば、ファイバーレーザによるライン溶接、ＹＡＧレーザ等によるパルス溶接が挙げられる。第１溶接痕にかかる負荷の分散の観点から、ファイバーレーザによるライン溶接が好ましい。
溶接予定部に所定の予熱を付与する第３工程は、第４工程の溶接時における溶接予定部の溶接温度を均一化して、第４工程で形成される第１溶接痕の第１端子部への溶け込み深さのばらつきを低減する目的で行われる。
第３工程におけるレーザ照射については、溶接予定部に予熱を十分に付与することができるように照射強度等の照射条件を適宜決めればよい。第３工程において第１リードは第１端子部と溶接されないことが望ましい。第１リードの第１端子部への溶接により第１リードの放熱性が影響を受けるという事態を生じることがなく、溶接予定部に予熱を安定して付与することができる。
第１レーザ照射痕は、第４工程の第１溶接痕形成工程において、溶接予定部における溶接温度を均一にするために溶接予定部に所定の予熱を十分に付与することができるように形成されればよく、その形状は特に限定されない。第１レーザ照射痕の形状は、第１溶接痕と同じ形状でもよく、異なる形状でもよい。
第４工程におけるレーザ照射については、第１溶接痕の第１端子部への溶け込み深さが所定の範囲内となるように、照射強度等の照射条件を適宜決めればよい。
電池本体は、外部リードを介して外部機器と電気的に接続するために、電池本体の電極端子部に外部リードを溶接する必要があるものであればよく、特に限定されない。電極端子部（溶接部の面積）が小さく、薄肉であるような小型の電池本体（例えば、容器が円筒形であり、容器の外径が３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であるような小径の円筒形電池）において、上述した第１溶接痕や第１レーザ照射痕を設けることによる効果が顕著に得られる。
本発明の電池は、さらに、第２端子部に溶接され、第２端子部と外部機器とを電気的に接続するための長尺状の第２リードを備え、当該第２リードは、上記の第１溶接痕と同様の第２溶接痕を有するのが好ましい。第２リードについても、第１リードに第１溶接痕を設けた場合と同様の効果が得られる。第２リードには、例えば、金属箔が用いられる。
第２リードは、上記の第１レーザ照射痕と同様の第２レーザ照射痕を有するのが好ましい。第２リードについても、第１リードに第１レーザ照射痕を設けた場合と同様の効果が得られる。
以下、本発明の実施形態に係る電池として、容器の外径が２．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であるような、小径の円筒形電池の一例を示す。
図３に示すように、電池は、電池本体として円筒形電池１０と、円筒形電池１０の負極端子部２に溶接された負極外部リード２１と、円筒形電池１０の正極端子部３に溶接された正極外部リード３１と、を備える。負極外部リード２１の負極端子部２に溶接される側の端部と反対側の端部は、外部機器と電気的に接続されるための部分である。正極外部リード３１の正極端子部３に溶接される側の端部と反対側の端部は、外部機器と電気的に接続されるための部分である。
図４に示すように、円筒形電池１０は、開口部を有する有底円筒形の電池ケース１１と、電池ケース１１内に収容された巻回式電極群１２および電解質（図示せず）と、電池ケース１１の開口部を封口する封口体１とを含む。電極群１２は、負極１５と、正極１６と、負極１５と正極１６との間に介在するセパレータ１７とを備えており、電極群１２には、電解質が含浸されている。
封口体１の周縁部には、鍔部５を覆うようにリング状の絶縁性ガスケット１３が配置されている。そして、電池ケース１１の開口端部を、ガスケット１３を介して内方に屈曲させて、封口体１の周縁部にかしめることにより、電池ケース１１が封口されている。
電極群１２の上端面（頂面）と、封口体１との間には、空間が形成されている。この空間には、絶縁リング１８が配され、電極群１２と封口体１との接触を規制している。
リボン状の正極内部リード６１の一端部は、巻回式電極群１２のより内周側において、正極１６（正極集電体露出部など）に溶接等により接続され、他端部は、絶縁リング１８の中央に形成された孔を通した状態で、封口体１のリード溶接面に溶接により接続されている。つまり、正極１６と、封口体１とは、正極内部リード６１を介して電気的に接続されており、封口体１は、外部正極端子としての機能を有する。すなわち、封口体１は、その中央部に、外部機器と電気的に接続するための正極外部リード３１が溶接される凸状の正極端子部３を有する。
負極１５は、巻回式電極群１２の最外周において、一方の表面のみに負極活物質層が形成されており、他方の表面は負極集電体が露出している。露出した負極集電体は、電池ケース１１の内側壁と対向している。最外周の負極集電体には、負極内部リード５１の一端部が溶接等により接続され、負極内部リード５１の他端部は、電池ケース１１の内側壁と、溶接点５１ａにおいて接続している。つまり、負極１５と、電池ケース１１とは、負極内部リード５１を介して電気的に接続されており、電池ケース１１は、外部負極端子としての機能を有する。すなわち、電池ケース１１は、その底部に、外部機器と電気的に接続するための負極外部リード２１が溶接される負極端子部２を有する。
電池ケース１１の屈曲した開口端部の外表面およびその周辺のガスケットの表面を覆うように、電気絶縁性材料で形成されたドーナツ状の絶縁層１９が配されている。電池の外側から見たとき、電池ケース１１の開口部付近では、絶縁層１９により、反対の極性を有する封口体１と電池ケース１１とがより確実に離間され、外部短絡を効果的に抑制できる。
図５に示すように、負極外部リード２１は、負極外部リード２１が外部機器と電気的に接続される第１の側（図５の左側）に凸の略Ｃ字状の第１溶接痕２２を有する。第１溶接痕２２は、第１の側に凸の曲線状の第１部位２２ａ（第１溶接痕２２の破線より左側の部分）を有するため、第１溶接痕２２にかかる負荷が分散する。
第１溶接痕２２は、第１部位２２ａの両端から、負極外部リード２１の幅方向の中心に向かって湾曲する第２部位２２ｂ（第１溶接痕２２の破線より右側の部分）を有する。第１溶接痕２２の溶接始端部２２ｃおよび溶接終端部２２ｄは、負極外部リード２１の幅方向において、第１溶接痕２２における負極外部リード２１の幅方向の最外部よりも内側に位置する。よって、第１溶接痕２２の端部（溶接始端部２２ｃおよび溶接終端部２２ｄ）にかかる負荷が大幅に低減され、当該端部を起点として負極外部リード２１が負極端子部２から剥離することを防ぐ効果が顕著に得られる。
図６に示す、負極外部リード２１の幅方向における第１溶接痕２２の長さＴと、負極外部リード２１の長手方向における第１溶接痕２２の長さｔとは、関係式（１）：Ｔ／ｔ＞１を満たすことが好ましい。上記関係式（１）を満たす場合には、負極外部リード２１の幅方向および長手方向においてバランス良く安定した溶接強度を確保することができる。負極外部リード２１の端部を外部機器に接続した際に、負極外部リード２１の第１の側（図６の左側）から第１溶接痕２２に負荷がかかるのでＴの値は大きいほど当該負荷を分散させることができる。
負極外部リード２１の幅方向における第１溶接痕２２の長さＴと、負極外部リード２１の幅Ｗとは、関係式（２）：０．５≦Ｔ／Ｗ＜１を満たすことが好ましい。上記関係式（２）を満たす場合には、負極外部リード２１の幅方向において安定した溶接強度を確保することができる。
負極外部リード２１の幅Ｗは、例えば、１〜１０ｍｍである。負極外部リード２１の幅Ｗは、電池ケース１１の外径に応じて適宜決めればよい。
図５に示すように、負極外部リード２１は、負極外部リード２１の長手方向において第１溶接痕２２と並ぶ近傍位置に第１レーザ照射痕２３を有する。第１の側から、１レーザ照射痕２３、第１溶接痕２２の順に並ぶ。
第１レーザ照射痕２３は、負極外部リード２１の負極端子部２への溶接予定部に予熱を付与するために、負極外部リード２１にレーザ照射することにより形成される。第１レーザ照射痕２３は、溶接痕を兼ねてもよい。この予熱の付与は、溶接予定部における溶接温度のばらつきを低減し、第１溶接痕２２の負極端子部２への溶け込み深さのばらつきを低減する目的で行われる。これにより、溶け込み深さを安定して制御することができるため、負極端子部２（電池ケース１１の底部）が０．１５ｍｍ以下の薄肉である場合でも、負極子部２が貫通することなく、所定の溶け込み深さの第１溶接痕２２が安定して得られる。その結果、第１溶接痕２２の形成のためのレーザ照射の際に負極端子部２（電池ケース１１の底部）に穴が開き、その穴から電池１０外部へ電解質が漏出するという不具合が生じることを防ぐことができる。
なお、電池ケース１１の強度および第１溶接痕の溶け込み深さの観点から、電池ケース１１（負極端子部２）は、少なくとも０．０８ｍｍの厚みを要する。
第１溶接痕２２と第１レーザ照射痕２３との間の距離ｄは、０ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。上記の距離ｄが０．５ｍｍ以下であれば、第１溶接痕２２が形成される溶接予定部に十分に予熱を付与することができ、負極端子部２への溶け込み深さのばらつきが小さい第１溶接痕２２を形成することができる。上記の距離ｄが０ｍｍ以上であれば、第１レーザ照射痕２３の影響を受けることなく、負極端子部２への溶け込み深さのばらつきの小さい第１溶接痕２２を安定して形成することができる。
第１レーザ照射痕２３および第１溶接痕２２の形成により、例えば、幅２ｍｍ以下の負極外部リード２１を０．１５ｍｍ以下の薄肉の負極端子部２に溶接する場合でも、高い溶接強度を実現できるとともに、溶接に対する信頼性が大幅に向上する。
図７に示すように、正極外部リード３１は、第１溶接痕２２と同じ形状の略Ｃ字状の第２溶接痕３２を有する。図７に示すように、正極外部リード３１は、正極外部リード３１の長手方向において第２溶接痕３２と並ぶ近傍位置に第２レーザ照射痕３３を有する。第１の側から、第２レーザ照射痕３３、第２溶接痕３２の順に並ぶ。正極外部リード３１に第２溶接痕３２および第２レーザ照射痕３３を設けることにより、負極外部リード２１に第１溶接痕２２および第１レーザ照射痕２３を設けた場合と、同様の効果が得られる。
本発明は、外部機器と電気的に接続するための外部リードを電極端子部に溶接する必要のある電池、特に小径の円筒形電池に好適に用いられる。
１ 封口体
２ 負極端子部
３ 正極端子部
５ 鍔部
１０ 円筒形電池
１１ 電池ケース
１２ 巻回式電極群
１３ 絶縁性ガスケット
１５ 負極
１６ 正極
１７ セパレータ
１８ 絶縁リング
１９ 絶縁層
２１ 負極外部リード
２２ 第１溶接痕
２２ａ 第１部位
２２ｂ 第２部位
２２ｃ 溶接始端部
２２ｄ 溶接終端部
２３ 第１レーザ照射痕
３１ 正極外部リード
３２ 第２溶接痕
３３ 第２レーザ照射痕
５１ 負極内部リード
５１ａ 溶接点
６１ 正極内部リード

Claims (11)

  1. 第１電極、第２電極、および前記第１電極と前記第２電極との間に介在するセパレータを有する電極群と、
    前記第１電極と電気的に接続する第１端子部および前記第２電極と電気的に接続する第２端子部を有し、前記電極群および電解質を収容する容器と、
    前記第１端子部に溶接され、前記第１端子部と外部機器とを電気的に接続するための長尺状の第１リードと、
    を備える電池であって、
    前記第１リードは、前記第１端子部との溶接部に第１溶接痕を有し、
    前記第１溶接痕は、
    前記第１リードが外部機器と電気的に接続される第１の側に凸の曲線状の第１部位を有するか、または、
    前記第１リードの幅方向に延びる直線部と、前記直線部の両端から前記第１の側とは反対の第２の側に向かって湾曲する湾曲部と、を有する第１部位を有する、電池。
  2. 前記第１溶接痕は、さらに、
    前記第１部位の両端から、前記第１リードの幅方向の中心に向かって湾曲する第２部位を有するか、または、
    前記第１部位の両端から、前記第１の側とは反対の第２の側に向かって前記第１リードの長手方向に直線状に延びる第２部位を有する、請求項１に記載の電池。
  3. 前記第１溶接痕の溶接始端部および溶接終端部の少なくとも一方は、前記第１リードの幅方向において、前記第１溶接痕における前記第１リードの幅方向の最外部よりも内側に位置する、請求項１または２に記載の電池。
  4. 前記第１リードの幅方向における前記第１溶接痕の長さＴと、前記第１リードの長手方向における前記第１溶接痕の長さｔとは、関係式：Ｔ／ｔ＞１を満たす請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池。
  5. 前記第１リードの幅方向における前記第１溶接痕の長さＴ（ｍｍ）と、前記第１リードの幅Ｗ（ｍｍ）とは、関係式：
    ０．１≦Ｔ／Ｗ＜１、
    １≦Ｔ、かつ
    Ｗ≦１０
    を満たす、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池。
  6. 前記第１リードは、当該第１リードの長手方向における前記第１溶接痕の近傍位置に第１レーザ照射痕を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池。
  7. 前記第１溶接痕と前記第１レーザ照射痕とは、互いに０．５ｍｍ以下だけ離間して設けられている、請求項６に記載の電池。
  8. 前記容器の前記第１端子部の厚みは、０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電池。
  9. 前記容器が円筒形であり、
    前記容器の外径が、２．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の電池。
  10. さらに、前記第２端子部に溶接され、前記第２端子部と外部機器とを電気的に接続するための長尺状の第２リードを備え、
    前記第２リードは、前記第２端子部との溶接部に第２溶接痕を有し、
    前記第２溶接痕は、
    前記第２リードが外部機器と電気的に接続される第１の側に凸の曲線状の第１部位を有するか、または、
    前記第２リードの幅方向に延びる直線部と、前記直線部の両端から前記第１の側とは反対の第２の側に向かって湾曲する湾曲部と、を有する第１部位を有する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の電池。
  11. 第１電極、第２電極、および前記第１電極と前記第２電極との間に介在するセパレータを有する電極群と、前記第１電極と電気的に接続する第１端子部および前記第２電極と電気的に接続する第２端子部を有し、前記電極群および電解質を収容する容器と、を具備する電池を準備する工程と、
    前記第１端子部と外部機器とを電気的に接続するための長尺状の第１リードを準備する工程と、
    前記容器の前記第１端子部に前記第１リードの溶接予定部を重ね合わせた後、前記溶接予定部に予熱を付与するために、前記第１リードの長手方向における前記溶接予定部の近傍位置にレーザを照射して第１レーザ照射痕を形成する工程と、
    前記溶接予定部に予熱が付与された状態において、前記溶接予定部にレーザを照射して、前記第１リードを前記第１端子部に溶接するとともに第１溶接痕を形成する工程と、を含み、
    前記第１レーザ照射痕および第１溶接痕は、いずれも前記第１リードが外部機器と電気的に接続される第１の側に凸の曲線状の第１部位を有するか、または、前記第１リードの幅方向に延びる直線部と、前記直線部の両端から前記第１の側とは反対の第２の側に向かって湾曲する湾曲部と、を有する第１部位を有する、電池の製造方法。
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