JP2017216109A - 集電構造及び蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接による接合の確実性を維持しつつ、サイズの増大化を抑制することができる集電構造及び蓄電装置を提供する。【解決手段】集電構造３０は、複数の正極２１の端縁部２２ａに対向して配置されている板状の部材であって、部材が折り曲げられた状態によって端縁部側に突出すると共に、第一方向に延在する凸部３１ｂが形成されている正極導電板３１を備え、凸部は、端縁部に食い込んだ状態で溶接接合されており、正極導電板において、凸部が形成されている部分の部材の厚みｔ２は、凸部が形成されていない部分の部材の厚みｔ１と比べて薄い。【選択図】図４

Description

本発明は、集電構造及び蓄電装置に関する。

電気自動車等の電源として使用される蓄電装置として、例えば、ニッケル水素二次電池及びリチウムイオン二次電池等が知られている。例えば、特許文献１には、複数の電極にそれぞれ形成されたタブ（活物質非塗布部）一方側に引き出すと共に、上記タブを導電板（導電部材）に重ね合わせた状態で溶接接合された集電構造が開示されている。このような集電構造では、電極と導電板との確実な接合が可能となる。

特開２０１３−２４３０８３号公報

二次電池は、上記複数の電極及び集電構造がケースに収容されている。上記従来の集電構造を有する二次電池では、電極から引き出される複数のタブを収容するスペースと、当該引き出されて積層されたタブ重ね合わされる導電板（集電構造）を収容するスペースと、が必要となる。ケースのサイズを小さくするために、集電構造のサイズが増大化することを抑制したいという要望がある。

そこで、本発明の目的は、溶接による接合の確実性を維持しつつ、サイズの増大化を抑制することができる集電構造及び蓄電装置を提供することにある。

本発明の集電構造は、第一方向に積層されると共に活物質が塗工されている複数の金属箔において発生する電力を集電する集電構造であって、複数の金属箔の端縁部に対向して配置されている板状の部材であって、部材が折り曲げられた状態によって端縁部側に突出すると共に、第一方向に延在する凸部が形成されている導電板を備え、凸部は、端縁部に食い込んだ状態で溶接接合されており、導電板において、凸部が形成されている部分の部材の厚みは、凸部が形成されていない部分の部材の厚みと比べて薄い。

上記構成の集電構造は、複数の金属箔と導電部とを重ねて接合することなく、複数の金属箔の端縁部を導電板に突き当てた状態で溶接接合されるので、金属箔の外形に近接する位置で導電板を接続することができる。これにより、タブとして引き出された部材に重ね合わせた状態で導電板が接続される集電構造と比べてサイズを小さくすることができる。また、凸部部分の導電板の厚みが凸部以外の部分の導電板の厚みよりも薄い。このため、凸部部分の厚みが凸部以外の部分の厚みと同等の電極板を用いる場合と比べて、導電板内での熱の拡散が抑制されるので、より確実に導電板と金属箔とを溶接することが可能となる。この結果、溶接による接合の確実性を維持しつつ、サイズの増大化を抑制することができる。

金属箔は、矩形の本体部と、本体部から突出するタブと、を有しており、凸部は、凸部における端縁部に食い込んだ状態で溶接接合されていてもよい。上記構成の集電構造では、本体部から突出するタブを介して導電板が接続されたとしても、タブとして引き出された部材に重ね合わせた状態で導電板が接続される集電構造と比べてサイズを小さくすることができる。

金属箔は、矩形に形成されていてもよい。この場合、タブとして引き出すことなく、金属箔の端縁部に直接導電板を接続することができるので、よりサイズのコンパクト化を図ることができる。

凸部は、凸部の突出方向及び第一方向の両方に直交する第二方向において一つ形成されており、端縁部の第二方向における一方の端部から凸部までの距離と、端縁部の第二方向における他方の端部から凸部までの距離とが互いに等しくてもよい。上記構成の集電構造では、金属箔から導電板に流れる電流のムラを抑制することができる。

凸部は、凸部の突出方向及び第一方向の両方に直交する第二方向において複数形成されており、端縁部の第二方向における一方の端部から凸部までの距離と、端縁部の第二方向における他方の端部から凸部までの距離と、第二方向における凸部間の距離とが互いに等しくてもよい。上記構成の集電構造では、金属箔から導電板に流れる電流のムラを抑制することができる。

上述の集電構造を有する電極組立体と、電極組立体を収容するケースと、を備える蓄電装置としてもよい。上記構成の蓄電装置では、上記のとおり、集電構造における溶接接合の確実性を維持しつつ、サイズの増大化を抑制することができる。このため、上記電極組立体を収容するケースのサイズが増大化することを抑制できる。

上記蓄電装置は、ニッケル水素二次電池として構成してもよい。この構成のニッケル水素二次電池では、上記のとおり、集電構造における溶接接合の確実性を維持しつつ、サイズの増大化を抑制することができる。このため、上記電極組立体を収容するケースのサイズが増大化することを抑制できる。

本発明によれば、溶接による接合の確実性を維持しつつ、サイズの増大化を抑制することができる。

第一実施形態の二次電池を示す断面図である。 図１の電極組立を左右方向に切断したときの断面図である。 図１の電極組立体、正極導電部材、負極導電部材の斜視図である。 図２に示すＩＶ−ＩＶ線に沿って切断したときの断面図である。 第二実施形態の二次電池を分解して示す斜視図である。 図５の電極組立体を上下方向に切断したときの断面図である。 （ａ）図５の電極組立体における正極と正極導電部材との接合部を拡大して示した断面図である。（ｂ）図５の電極組立体における負極と負極導電部材との接合部を拡大して示した断面図である。

（第一実施形態）
以下、図面を参照して第一実施形態の二次電池（蓄電装置）１について説明する。二次電池１の例は、ニッケル水素二次電池及びリチウムイオン二次電池が含まれる。第一実施形態では、例えば、ハイブリッド自動車及び電気自動車等の車両等に搭載される角型密閉型のニッケル水素二次電池を例に挙げて説明する。図面の説明において、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図１〜図４では、図１における左右方向をＸ軸方向として、図１における奥行方向をＹ軸方向として、図１おける上下方向をＺ軸方向として示す。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は互いに直交する。また、説明中、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」及び「後」等の方向を示す語は、図１に示される状態に基づく便宜的な語である。

図１に示されるように、二次電池１は、直方体状の電池ケース１０と、電池ケース１０内に収容された複数（例えば、六個）の電極組立体２０と、集電構造３０と、電池ケース１０に支持された正極端子９１及び負極端子９３と、を主に備えている。なお、電池ケース１０に収容される電極組立体２０の数は、六個に限定されず、五個以下であってもよいし、七個以上であってもよい。

電池ケース１０は、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）、又は変性ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）等の樹脂材料により形成されている。電池ケース１０は、上側のみ開口した有底角筒状のケース本体１１と、ケース本体１１の開口を封口する矩形板状の蓋部材１２と、を有している。ケース本体１１には、電池ケース１０の内部から左側外部に突出する正極端子９１と、電池ケース１０の内部から右側外部に突出する負極端子９３と、が設けられている。蓋部材１２には、安全弁装置９５が設けられている。

電池ケース１０の内部は、五つの隔壁１３によって、六つのセル（電槽）１４に仕切られている。六つのセル１４は、左右方向に配列されている。各々のセル１４内には、それぞれ電極組立体２０と、集電構造３０とが収容されると共に、電解液（図示せず）が保持されている。電解液は、例えば、ＫＯＨを含む比重１．２〜１．４のアルカリ水溶液である。集電構造３０とは、電極組立体２０において発生する電力を集電する構造であり、正極導電板（導電板）３１及び負極導電板（導電板）３３と、正極導電板３１及び負極導電板３３の電極組立体２０への接合構造をいう。

図２に示されるように、電極組立体２０は、正極（金属箔）２１と負極（金属箔）２３と袋状のセパレータ２５とを有している。正極２１は、袋状のセパレータ２５内に挿入されており（セパレータ付き正極）、セパレータ２５内に挿入された正極２１と負極２３とが交互に奥行方向（Ｙ軸方向）に積層されている。セパレータ２５は、例えば、親水化処理された合成繊維からなる不織布である。セパレータ２５は、例えば、シート状であってもよい。例えば、セパレータ付き正極として、正極２１の両面に二枚のシート状のセパレータが各々接合され、ユニット化された正極を用いてもよい。各セル１４内に位置する正極２１及び負極２３は、それぞれ正極導電板３１及び負極導電板３３に集電されて直列に接続されると共に、前述の正極端子９１及び負極端子９３に接続されている。

正極２１は、例えば多孔性のニッケル箔等の正極金属箔２１ａと、正極金属箔２１ａの両面に設けられている例えば水酸化ニッケルを含む正極活物質層２１ｂと、を有している。負極２３は、例えば多孔性のニッケル箔又はメッシュ状のニッケルめっき鋼板（パンチングメタル）等の負極金属箔２３ａと、負極金属箔２３ａの両面に設けられている例えば水素吸蔵合金を含む負極活物質層２３ｂと、を有している。

次に、電極組立体２０における集電構造３０について説明する。図２及び図３に示されるように、正極２１と正極導電板３１とは、例えば、レーザ溶接又はビーム溶接により接合されている。更に詳細には、極板群としての正極２１は、極板群としての負極２３の左側の端縁部２４ｂから左方に突出しており、電極組立体２０の左側側方に配置された正極導電板３１に溶接接合されている。言い換えれば、複数の正極２１は、複数の正極２１の厚み部分を形成する左側の端縁部２２ａに対向して配置された状態の正極導電板３１に溶接接合されている。なお、正極２１において負極２３から突出する部分には、正極活物質層２１ｂは形成されていない。

正極導電板３１は、Ｎｉめっきした鋼板等の材料から形成される板状部材である。正極導電板３１は、上記板状部材がＵ字状に折り曲げられた状態によって正極２１の端縁部２２ａ側に突出すると共に、奥行方向（第一方向）に延在する断面Ｕ字状の凸部３１ｂが形成されている。凸部３１ｂの高さＨは、例えば、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍである。図４に示されるように、凸部３１ｂは、端縁部２２ａに食い込んだ状態で溶接接合されている。正極導電板３１において、凸部３１ｂが形成されている部分の部材の厚みｔ２は、凸部３１ｂが形成されていない部分である本体部３１ａの部材の厚みｔ１と比べて薄い。例えば、厚みｔ２は、厚みｔ１の０．３倍以上０．８倍以下である。

凸部３１ｂは、凸部３１ｂの突出方向（左右方向）及び凸部３１ｂの延在方向（奥行方向）の両方に直交する上下方向（第二方向）において２個（複数）形成されている。端縁部２２ａの上下方向における一方の端部２２ｃから凸部３１ｂ（凸部３１ｂの頂部）までの距離Ｌ１と、端縁部２２ａの上下方向における他方の端部２２ｄから凸部３１ｂ（凸部３１ｂの頂部）までの距離Ｌ３と、上下方向における凸部（凸部３１ｂの頂部）間の距離Ｌ２とが互いに等しい（Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３）。

図２及び図３に示されるように、極板群としての負極２３は、極板群としての正極２１（セパレータ付き正極）の右側の端縁部２２ｂから右方に突出しており、電極組立体２０の右側側方に配置された負極導電板３３に接合されている。言い換えれば、複数の負極２３は、複数の負極２３の厚み部分を形成する端縁部２４ａに対向して配置された状態の負極導電板３３に接合されている。なお、負極２３において正極２１から突出する部分には、負極活物質層２３ｂは形成されていない。

負極導電板３３は、Ｎｉめっきした鋼板等の材料から形成される板状部材である。負極導電板３３は、上記板状部材がＵ字状に折り曲げられた状態によって端縁部２４ａ側に突出すると共に、奥行方向（第一方向）に延在する断面Ｕ字状の凸部３３ｂが形成されている。凸部３３ｂの高さは、例えば、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍである。図示は省略するが、正極導電板３１の凸部３１ｂと同様に、負極導電板３３の凸部３３ｂは、端縁部２４ａに食い込んだ状態で溶接接合されている。負極導電板３３において、凸部３３ｂが形成されている部分の部材の厚みは、凸部３３ｂが形成されていない部分である本体部３３ａの部材の厚みと比べて薄い。例えば、凸部３３ｂが形成されている部分の部材の厚みは、本体部３３ａの部材の厚みの０．３倍以上０．８倍以下である。

凸部３１ｂは、凸部３３ｂの突出方向（左右方向）及び凸部３３ｂの延在方向（奥行方向）の両方に直交する上下方向（第二方向）において２個（複数）形成されている。端縁部２４ａの上下方向における一方の端部から凸部３３ｂ（凸部３３ｂの頂部）までの距離と、端縁部２４ａの上下方向における他方の端部から凸部３３ｂ（凸部３３ｂの頂部）までの距離と、上下方向における凸部（凸部３３ｂの頂部）間の距離とが互いに等しい。

図１に示されるように、ケース本体１１における左側面の上部には、接続用の貫通穴１０ａが形成されている。正極導電板３１の上部には、貫通穴１０ａに嵌入する接続突部３６が形成されている。ケース本体１１における左側面の上部の外側には、正極端子９１が配置されている。正極端子９１には、貫通穴１０ａに嵌入する接続突部３８が形成されている。貫通穴１０ａに嵌入された接続突部３６と接続突部３８とは、溶接接合されている。接続突部３６と接続突部３８とは、例えば、抵抗溶接により接合される。

互いに隣接するセル１４，１４間の隔壁１３の上部には、接続用の貫通穴１３ａが形成されている。負極導電板３３の上部には、それぞれ隔壁１３の貫通穴１３ａに嵌入する接続突部３７が形成されている。正極導電板３１の上部には、上述したとおり接続突部３６が形成されている。隣接するセル１４，１４間においては、負極導電板３３の接続突部３７と正極導電板３１の接続突部３６とが抵抗溶接により接合されている。

ケース本体１１における右側面の上部には、接続用の貫通穴１０ａが形成されている。負極導電板３３の上部には、貫通穴１０ａに嵌入する接続突部３７が形成されている。ケース本体１１における右側面の上部の外側には、負極端子９３が配置されている。負極端子９３には、貫通穴１０ａに嵌入する接続突部３９が形成されている。貫通穴１０ａに嵌入された接続突部３７と接続突部３９とは、貫通穴１０ａにおいて溶接接合されている。接続突部３７と接続突部３９とは、例えば、抵抗溶接により接合される。

以上のようにして、各セル１４間に配置された六つの電極組立体２０が互いに直列接続された二次電池１が構成されている。次に、上記二次電池１の製造方法について説明する。

まず、正極２１、セパレータ２５に収容された負極２３、正極導電板３１、負極導電板３３、電池ケース１０、正極端子９１、負極端子９３、及び安全弁装置９５を準備する。正極導電板３１は、プレス機によって平板部材が折り曲げられることによって、二つの凸部３１ｂが形成される。二つの凸部３１ｂは、正極２１及び負極２３の積層方向（第一方向）に延在している。また、プレス機によって凸部３１ｂが形成される過程で、凸部３１ｂが形成されている部分の部材の厚みｔ２が、本体部３１ａの厚みｔ１と比べて小さくなるように加工される。例えば、プレス機のクリアランス設計によって、厚みｔ２を厚みｔ１より薄くすることができる。

次に、正極２１とセパレータ２５に収容された負極２３とを積層して、図２に示されるような電極組立体２０を作製する。次に、プレス加工によって製造された正極導電板３１が電極組立体２０に押し付けられる。更に詳細には、正極導電板３１は、極板群としての負極２３の左側の端縁部２４ｂから左方に突出する極板群としての正極２１に押し付けられる。すなわち、正極導電板３１は、正極２１の厚み部分を形成する端縁部２２ａに押し付けられる。正極導電板３１が正極２１に押し付けられることによって、凸部３１ｂが正極２１の端縁部２２ａに均一に食い込む。これにより、各凸部３１ｂと正極２１の端縁部２２ａとの間に接合面が形成される。

この様に、電極組立体２０の正極２１における端縁部２２ａに正極導電板３１を押し付けた状態で、各凸部３１ｂの外側、すなわち、各凸部３１ｂの凹部３１ｃ側から正極導電板３１に向けてレーザビームが照射され、レーザ溶接が施される。レーザビームの照射は、凹部３１ｃに沿って連続的に実施され、正極２１における端縁部２２ａと正極導電板３１とが溶接接合される。

次に、プレス加工によって製造された負極導電板３３が電極組立体２０に押し付けられる。更に詳細には、負極導電板３３は、極板群としての正極２１の右側の端縁部２２ｂから右方に突出する極板群としての負極２３に押し付けられる。すなわち、負極導電板３３は、負極２３の厚み部分を形成する端縁部２４ａに押し付けられる。負極導電板３３が負極２３に押し付けられることによって、凸部３３ｂが負極２３の端縁部２４ａに均一に食い込む。これにより、各凸部３３ｂと負極２３の端縁部２４ａとの間に接合面が形成される。

この様に、電極組立体２０の負極２３における端縁部２４ａに負極導電板３３を押し付けた状態で、各凸部３３ｂの外側、すなわち、各凸部３３ｂの凹部３３ｃ側から負極導電板３３に向けてレーザビームが照射され、レーザ溶接が施される。レーザビームの照射は、凹部３３ｃに沿って連続的に実施され、負極２３における端縁部２４ａと負極導電板３３とが溶接接合される。

次に、正極導電板３１及び負極導電板３３が溶接接合された電極組立体２０が電池ケース１０の各セル１４に配置される。そして、貫通穴１０ａに嵌入された正極端子９１の接続突部３８と正極導電板３１の接続突部３６とが、例えば、抵抗溶接により溶接接合される。また、貫通穴１３ａに嵌入された負極導電板３３の接続突部３７と正極導電板３１の接続突部３６とが、例えば、抵抗溶接により溶接される。また、貫通穴１０ａに嵌入された負極導電板３３の接続突部３７と負極端子９３の接続突部３９とが、例えば、抵抗溶接により溶接接合される。

次に、電池ケース１０を構成するケース本体１１の開口が矩形板状の蓋部材１２によって封口される。具体的には、ケース本体１１と蓋部材１２とは、溶接接合される。このようにして、二次電池１が製造される。

次に、第一実施形態の集電構造３０を有する二次電池１の作用効果について説明する。上記構成の集電構造３０は、複数の正極２１と正極導電板３１とを重ねて接合することなく、複数の正極２１の端縁部２２ａを正極導電板３１に突き当てた状態で溶接接合されるので、正極２１の外形に近接する位置で正極導電板３１を接続することができる。同様に、集電構造３０は、複数の負極２３と負極導電板３３とを重ねて接合することなく、複数の負極２３の端縁部２４ａを負極導電板３３に突き当てた状態で溶接接合されるので、負極２３の外形に近接する位置で負極導電板３３を接続することができる。これにより、タブとして引き出された部材に重ね合わせた状態で導電板が接続される集電構造と比べてサイズを小さくすることができる。

また、上記二次電池１では、凸部３１ｂが形成された部分の正極導電板３１の厚みｔ２が、凸部３１ｂが形成されていない部分の正極導電板３１の厚みｔ１よりも薄い。同様に、上記二次電池１では、凸部３３ｂが形成された部分の負極導電板３３の厚みが、凸部３３ｂが形成されていない部分の負極導電板３３の厚みよりも薄い。このため、凸部形成部の厚みが凸部未形成部の厚みと同等の電極板を用いる場合と比べて、正極導電板３１内（負極導電板３３内）での熱の拡散が抑制されるので、より確実に正極導電板３１（負極導電板３３）と正極２１（負極２３）とを溶接することが可能となる。この結果、溶接による接合の確実性を維持しつつ、サイズの増大化を抑制することができる。

また、図４に示されるように、正極導電板３１の凸部３１ｂは、凸部３１ｂの突出方向（Ｘ軸方向）及び奥行方向（Ｙ軸方向）の両方に直交する上下方向（Ｚ軸方向）に複数形成されている。そして、端縁部２２ａの上下方向における一方の端部２２ｃから凸部３１ｂまでの距離Ｌ１と、端縁部２２ａの上下方向における他方の端部２２ｄから凸部３１ｂまでの距離Ｌ３と、上下方向における凸部３１ｂ，３１ｂ間の距離Ｌ２とが互いに等しい。このため、正極２１から正極導電板３１に流れる電流のムラを抑制することができる。また、負極導電板３３の凸部３３ｂについても、上述したように正極導電板３１と同様の構成を有するので、負極２３から負極導電板３３に流れる電流のムラを抑制することができる。

第一実施形態では、図３に示されるように、凹部３１ｃが奥行方向（第一方向）に延在している。このため、作業者は、当該凹部３１ｃに沿ってレーザ等を照射するだけで、電極組立体２０に正極導電板３１を溶接接合することができる。すなわち、溶接箇所を特定する手間が省略できるので、製造時の作業性が向上する。

（第二実施形態）
第二実施形態の集電構造１３０を含む二次電池について説明する。第二実施形態では、例えば、フォークリフト及び電気自動車等の車両等に搭載される角型密閉型のリチウムイオン二次電池を例に挙げて説明する。図５〜図７では、図５に示される電極の積層方向を奥行方向（Ｙ軸方向）として、図５における奥行方向に直交する一の方向を上下方向（Ｚ軸方向）として、図５における奥行方向及び上下方向に直交する方向を左右方向（Ｘ軸方向）として示す。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は互いに直交する。また、説明中、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」及び「後」等の方向を示す語は、図５に示される状態に基づく便宜的な語である。

図５及び図６に示されるように、二次電池（蓄電装置）１０１は、電池ケース１１０と、電極組立体１２０と、集電構造１３０と、を備える。

電池ケース１１０は、電極組立体１２０を収容する空間を画成しており、例えば、アルミニウム等の金属材料からなる。電池ケース１１０内には電解液Ｅが充填されている。電解液Ｅとしては、例えば有機溶媒系又は非水系の電解液等が挙げられる。電池ケース１１０の上面部には、正極端子１９１と負極端子１９３とが互いに離間して配置されている。正極端子１９１は、絶縁リング１９２を介して電池ケース１１０に固定され、負極端子１９３は、絶縁リング１９４を介して電池ケース１１０に固定されている。

図６に示されるように、電極組立体１２０は、電池ケース１１０に収容されている。電極組立体１２０は、正極（金属箔）１２１と、負極（金属箔）１２３と、袋状のセパレータ１２５と、を有している。正極１２１は、袋状のセパレータ１２５内に挿入されており（セパレータ付き正極）、セパレータ１２５内に挿入された正極１２１と負極１２３とが交互に積層されている。セパレータ１２５は、例えば、シート状であってもよい。例えば、セパレータ付き正極として、正極１２１の両面に二枚のシート状のセパレータが各々接合され、ユニット化された正極を用いてもよい。電極組立体１２０の周囲には、絶縁シート１０８が設けられている（図６では、絶縁シート１０８の図示を省略している。）。

なお、スペース効率を向上して電池ケース１１０内の空間に占める電極組立体１２０の体積増加を図る観点から、一例として、電極組立体１２０を、セパレータ付き正極１２１及び負極１２３の下端（正極端子１９１及び負極端子１９３と反対側の端部）が電池ケース１１０の底面に接触するように、電池ケース１１０内に収容することができる。したがって、この場合には、セパレータ付き正極１２１及び負極１２３の下端は、絶縁部材を介して電池ケース１１０の底面に接触する。ただし、セパレータ付き正極１２１及び負極１２３の下端と電池ケース１１０の底面との間には、絶縁部材が占める空間以外に微小な隙間が形成されていてもよい。

図６に示されるように、正極１２１は、正極金属箔１２１ａと、正極金属箔１２１ａの両面に設けられた正極活物質層１２１ｂと、を有している。正極活物質層１２１ｂは、正極活物質とバインダとを含んでもよく、必要に応じて導電助剤を含むことができる。正極活物質は、リチウム二次電池用の正極活物質であれば特に限定されない。正極活物質は、例えば、リチウム化合物である。リチウム化合物としては、例えば、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムマンガン複合酸化物等のリチウム金属複合酸化物等を用いることができる。

バインダは、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、又はアルコキシシリル基含有樹脂であってよい。導電助剤は、例えばカーボンブラック、黒鉛、アセチレンブラック(ＡＢ)、ケッチェンブラック（登録商標）（ＫＢ）、気相法炭素繊維（Vapor Grown Carbon Fiber：ＶＧＣＦ）等の炭素系粒子である。これらは、単独で、又は二種以上組み合わせて添加することができる。

負極１２３は、負極金属箔１２３ａと、負極金属箔１２３ａの両面に設けられた負極活物質層１２３ｂと、を有している。負極金属箔１２３ａは、例えば、銅箔である。負極活物質層１２３ｂは、負極活物質と上記バインダとを含んでもよく、必要に応じて上記の導電助剤を含んでもよい。負極活物質としては、例えば、リチウムを吸蔵、放出可能な炭素系材料、リチウムと合金化可能な元素、リチウムと合金化可能な元素を有する元素化合物、あるいは高分子材料である。バインダ及び導電助剤の例は、正極１２１と同様である。

セパレータ１２５を形成する材料の例には、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、メチルセルロース等からなる織布又は不織布等が含まれる。

次に、電極組立体１２０の集電構造１３０について説明する。図５に示されるように、正極１２１は、縁に形成された正極タブ（導電板・タブ）１２７を有している。正極タブ１２７には、正極活物質が塗工されていない。正極１２１は、正極タブ１２７を介して正極導電板（導電板）１３１に接続されている。正極タブ１２７と正極導電板１３１とは、例えば、レーザ溶接又はビーム溶接により接合されている。正極導電板１３１は、正極端子１９１に接続されている。

正極導電板１３１は、アルミニウム等の材料から形成される板状部材である。正極導電板１３１は、上記板状部材がＵ字状に折り曲げられた状態によって端縁部１２７ｂ側に突出すると共に、正極タブ１２７の積層方向（第一方向）に延在する断面Ｕ字状の凸部１３１ｂが形成されている。図７（ａ）に示されるように、凸部１３１ｂの高さＨ１１は、例えば、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍである。凸部１３１ｂは、端縁部１２７ａに食い込んだ状態で溶接接合されている。正極導電板１３１において、凸部１３１ｂが形成されている部分の部材の厚みｔ１２は、凸部１３１ｂが形成されていない部分である本体部１３１ａの部材の厚みｔ１１と比べて薄い。例えば、厚みｔ１２は、厚みｔ１１の０．３倍以上１．０倍以下である。

負極１２３は、縁に形成された負極タブ（導電板・タブ）１２９を有している。負極タブ１２９には、負極活物質が塗工されていない。負極１２３は、負極タブ１２９を介して負極導電板（導電板）１４１に接続されている。負極タブ１２９と負極導電板１４１とは、例えば、レーザ溶接又はビーム溶接により接合されている。負極導電板１４１は、負極端子１９３に接続されている。

負極導電板１４１は、銅等の材料から形成される板状部材である。負極導電板１４１は、上記板状部材がＵ字状に折り曲げられた状態によって端縁部１２９ａ側に突出すると共に、負極タブ１２９の積層方向（第一方向）に延在する断面Ｕ字状の凸部１４１ｂが形成されている。凸部１４１ｂの高さＨ１３は、例えば、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍである。図７（ｂ）に示されるように、凸部１４１ｂは、端縁部１２９ａに食い込んだ状態で溶接接合されている。負極導電板１４１において、凸部１４１ｂが形成されている部分の部材の厚みｔ１４は、凸部１４１ｂが形成されていない部分である本体部１４１ａの部材の厚みｔ１３と比べて薄い。例えば、厚みｔ１４は、厚みｔ１３の０．３倍以上０．８倍以下である。

以上のようにして、各セル１４間に配置された六つの電極組立体２０が互いに直列接続された二次電池１が構成されている。次に、上記二次電池１の製造方法について説明する。

まず、正極１２１、セパレータ１２５に収容された負極１２３、正極導電板１３１、負極導電板１４１、電池ケース１１０、正極端子１９１、及び負極端子１９３を準備する。正極導電板１３１は、プレス機によって平板部材がＵ字状に折り曲げられることによって、一つの凸部１３１ｂが形成される。一つの凸部１３１ｂは、折り曲げ方向に延在している。また、プレス機によって凸部１３１ｂが形成される過程で、凸部１３１ｂが形成されている部分の部材の厚みｔ２が、本体部１３１ａの厚みｔ１と比べて小さくなるように加工される。厚みｔ２を厚みｔ１より薄くする方法は、上述したとおりです。

次に、正極１２１とセパレータ１２５に収容された負極１２３とを積層して、図５に示されるような電極組立体１２０を作製する。次に、プレス加工によって製造された正極導電板１３１が電極組立体１２０に押し付けられる。更に詳細には、正極導電板１３１は、正極１２１から突出する複数の正極タブ１２７に押し付けられる。すなわち、正極導電板１３１は、正極タブ１２７の厚み部分を形成する端縁部１２７ｂに押し付けられる。正極導電板１３１が正極タブ１２７に押し付けられることによって、凸部１３１ｂが正極タブ１２７の端縁部１２７ｂに均一に食い込み、各凸部１３１ｂと正極タブ１２７の端縁部１２７ｂとの間には、円筒面からなる接合部が形成される。

この様に、電極組立体１２０の正極タブ１２７における端縁部１２７ｂに正極導電板１３１を押し付けた状態で、各凸部１３１ｂの外側、すなわち、各凸部１３１ｂの凹部１３１ｃ側から正極導電板１３１に向けてレーザビームが照射され、レーザ溶接が施される。レーザビームの照射は、凹部１３１ｃに沿って連続的に実施され、正極タブ１２７おける端縁部１２７ｂと正極導電板１３１とが溶接接合される。

次に、プレス加工によって製造された負極導電板１４１が電極組立体１２０に押し付けられる。更に詳細には、負極導電板１４１は、負極１２３から突出する複数の負極タブ１２９に押し付けられる。すなわち、負極導電板１４１は、負極タブ１２９の厚み部分を形成する端縁部１２９ｂに押し付けられる。負極導電板１４１が負極タブ１２９に押し付けられることによって、負極タブ１２９の端縁部１２９ｂに均一に食い込み、各凸部１４１ｂと負極タブ１２９の端縁部１２９ｂとの間には、円筒面からなる接合部が形成される。

この様に、電極組立体１２０の負極タブ１２９における端縁部１２９ｂに負極導電板１４１を押し付けた状態で、各凸部１４１ｂの外側、すなわち、各凸部１４１ｂの凹部１４１ｃ側から負極導電板１４１に向けてレーザビームが照射され、レーザ溶接が施される。レーザビームの照射は、凹部１４１ｃに沿って連続的に実施され、負極タブ１２９における端縁部１２９ｂと負極導電板１４１とが溶接接合される。

次に、電池ケース１１０を構成するケース本体１１１の開口が矩形板状の蓋部材１１２によって封口される。具体的には、ケース本体１１１と蓋部材１１２とは、溶接接合される。このようにして、二次電池１０１が製造される。

次に、第二実施形態の集電構造１３０を有する二次電池１０１の作用効果について説明する。第二実施形態では、複数の正極１２１と正極導電板１３１とを重ねて接合することなく、複数の正極タブ１２７の端縁部１２７ａを正極導電板１３１に突き当てた状態で溶接接合されるので、正極１２１の外形に近接する位置で正極導電板１３１を接続することができる。同様に、集電構造１３０は、複数の負極タブ１２９と負極導電板１４１とを重ねて接合することなく、複数の負極タブ１２９の端縁部１２９ａを負極導電板１４１に突き当てた状態で溶接接合されるので、負極１２３の外形に近接する位置で負極導電板１４１を接続することができる。これにより、タブとして引き出された部材に重ね合わせた状態で導電板が接続される集電構造と比べてサイズを小さくすることができる。

また、第二実施形態では、凸部１３１ｂが形成された部分の正極導電板１３１の厚みｔ１２が、凸部１３１ｂが形成されていない部分の正極導電板１３１の厚みｔ１１よりも薄い。同様に、上記二次電池１０１では、凸部１４１ｂが形成された部分の負極導電板１４１の厚みｔ１４が、凸部１４１ｂが形成されていない部分の負極導電板１４１の厚みｔ１３よりも薄い。このため、凸部形成部の厚みが凸部未形成部の厚みと同等の電極板を用いる場合と比べて、正極導電板１３１（負極導電板１４１）内での熱の拡散が抑制されるので、より確実に正極導電板１３１（負極導電板１４１）と正極１２１（負極１２３）とを溶接することが可能となる。この結果、第二実施形態の二次電池１０１では、溶接による接合の確実性を維持しつつ、サイズの増大化を抑制することができる。

また、図７（ａ）に示されるように、第二実施形態の集電構造１３０では、端縁部１２７ａの左右方向における一方の端部１２７ｃから凸部１３１ｂまでの距離Ｌ１１と、端縁部１２７ａの左右方向における他方の端部１２７ｄから凸部１３１ｂまでの距離Ｌ１２とが互いに等しい。このため、正極１２１から正極導電板１３１に流れる電流のムラを抑制することができる。また、負極導電板１４１の凸部１４１ｂについても、端縁部１２９ａの左右方向における一方の端部１２９ｃから凸部１４１ｂまでの距離Ｌ１３と、端縁部１２９ａの左右方向における他方の端部１２９ｄから凸部１４１ｂまでの距離Ｌ１４とが互いに等しい。このため、負極１２３から負極導電板１４１に流れる電流のムラを抑制することができる。

以上、第一及び第二実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

上記第一実施形態の構成を有する二次電池１の正極２１及び負極２３には、ニッケル水素二次電池としての活物質がそれぞれ塗工されている例を挙げて説明したが、正極２１及び負極２３には、例えば、リチウムイオン二次電池等、その他の二次電池としての活物質がそれぞれ塗工されていてもよい。上記第二実施形態についても同様に、正極１２１及び負極１２３には、ニッケル水素二次電池等、その他の二次電池としての活物質がそれぞれ塗工されていてもよい。

上記第一実施形態又は第二実施形態の正極導電板３１及び負極導電板３３では、平板状部材がＵ字状に折り曲げられることによって凸部３１ｂ，３３ｂが形成されている例を挙げて説明したが、例えば、Ｖ字状に折り曲げられることによって凸部３１ｂ，３３ｂが形成されていてもよい。この場合には、凸部３１ｂ（凸部３３ｂ）を正極２１（負極２３）に食い込ませる作業が容易に実施可能となる。

上記第一実施形態では、正極２１の端縁部２２ａの一方の端部２２ｃから凸部３１ｂ（凸部３１ｂの頂部）までの距離Ｌ１と、端縁部２２ａの他方の端部２２ｄから凸部３１ｂ（凸部３１ｂの頂部）までの距離Ｌ３と、上下方向における凸部（凸部３１ｂの頂部）間の距離Ｌ２とが互いに等しい例を挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、距離Ｌ１、距離Ｌ２、及び距離Ｌ３は、互いに異なっていてもよいし、三つの距離のうち、一つの距離だけが異なっていてもよい。また、第二実施形態では、正極タブ１２７の端縁部１２７ａの一方の端部１２７ｃから凸部１３１ｂまでの距離Ｌ１１と、端縁部１２７ａの他方の端部１２７ｄから凸部１３１ｂまでの距離Ｌ１２とが互いに等しい例を挙げて説明したが、互いに異なっていてもよい。同様に、負極タブ１２９の端部１２９ｃから凸部１４１ｂまでの距離Ｌ１３と、他方の端部１２９ｄから凸部１４１ｂまでの距離Ｌ１４とが互いに異なっていてもよい。

上記第一及び第二実施形態では、矩形状の正極及び負極が一方向に積層された電極組立体を例に挙げて説明したが、例えば、シート状の正極及び負極が巻回された巻回型の電極組立体に対して上記集電構造を採用することもできる。この場合、電極組立体を構成する正極及び負極に導電部材を溶接接合してもよいし、正極及び負極に形成されるタブに導電部材を溶接接合してもよい。

１，１０１…二次電池（蓄電装置）、１０，１１０…電池ケース、２０，１２０…電極組立体、２１，１２１…正極（導電板）、２１ａ，１２１ａ…正極金属箔、２１ｂ，１２１ｂ…正極活物質層、２２ａ…正極端縁部、２３，１２３…負極（導電板）、２３ａ，１２３ａ…負極金属箔、２３ｂ，１２３ｂ…負極活物質層、２４ａ…負極端縁部、２５，１２５…セパレータ、３０，１３０…集電構造、３１，１３１…正極導電板、３１ｂ，１３１ｂ…凸部、３３，１４１…負極導電板、３３ｂ，１４１ｂ…凸部、１２７…正極タブ（導電板・タブ）、１２７ａ…正極タブ端縁部、１２９…負極タブ（導電板・タブ）、１２９ａ…負極タブ端縁部。

Claims (7)

1. 第一方向に積層されると共に活物質が塗工されている複数の金属箔において発生する電力を集電する集電構造であって、
   前記複数の金属箔の端縁部に対向して配置されている板状の部材であって、前記部材が折り曲げられた状態によって前記端縁部側に突出すると共に、前記第一方向に延在する凸部が形成されている導電板を備え、
   前記凸部は、前記端縁部に食い込んだ状態で溶接接合されており、
   前記導電板において、前記凸部が形成されている部分の前記部材の厚みは、前記凸部が形成されていない部分の前記部材の厚みと比べて薄い、集電構造。
2. 前記金属箔は、矩形の本体部と、前記本体部から突出するタブ部と、を有しており、
   前記凸部は、前記凸部における端縁部に食い込んだ状態で溶接接合されている、請求項１記載の集電構造。
3. 前記金属箔は、矩形に形成されている、請求項１記載の集電構造。
4. 前記凸部は、前記凸部の突出方向及び前記第一方向の両方に直交する第二方向において一つ形成されており、
   前記端縁部の前記第二方向における一方の端部から前記凸部までの距離と、前記端縁部の前記第二方向における他方の端部から前記凸部までの距離とが互いに等しい、請求項１〜３の何れか一項記載の集電構造。
5. 前記凸部は、前記凸部の突出方向及び前記第一方向の両方に直交する第二方向において複数形成されており、
   前記端縁部の前記第二方向における一方の端部から前記凸部までの距離と、前記端縁部の前記第二方向における他方の端部から前記凸部までの距離と、前記第二方向における前記凸部間の距離とが互いに等しい、請求項１〜３の何れか一項記載の集電構造。
6. 請求項１〜５の何れか一項記載の集電構造を有する電極組立体と、
   前記電極組立体を収容するケースと、
   を備える、蓄電装置。
7. ニッケル水素二次電池である、請求項６に記載の蓄電装置。

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