JP2018041542A - Method for manufacturing secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は二次電池の製造方法に関し、より特定的には、複数の集電箔がセパレータから露出した露出部と集電体とを接合するためのレーザ溶接の技術に関する。 The present disclosure relates to a method for manufacturing a secondary battery, and more particularly, to a laser welding technique for joining an exposed portion where a plurality of current collector foils are exposed from a separator and a current collector.
リチウムイオン二次電池等の二次電池の製造工程においては、複数の集電箔がセパレータから露出した露出部と集電体とを接合するためのレーザ溶接が行なわれる。このレーザ溶接に関し、各種技術が提案されている(たとえば特開2000−133241号公報(特許文献1))。 In a manufacturing process of a secondary battery such as a lithium ion secondary battery, laser welding is performed to join the exposed portion where the current collector foils are exposed from the separator and the current collector. Various techniques have been proposed for this laser welding (for example, JP 2000-133241 A (Patent Document 1)).
レーザ溶接により露出部を集電体に接合するには大きな熱量(熱の総量)を要する。この熱量を接合部に与えるための手法としては、たとえばパワー密度が相対的に高いレーザ光を照射することが考えられる。しかし、この場合、レーザ照射によって溶融した集電箔の破片(スパッタ)が飛散し、二次電池の内部に混入する可能性がある。 A large amount of heat (total amount of heat) is required to join the exposed portion to the current collector by laser welding. As a method for applying this amount of heat to the joint, for example, it is conceivable to irradiate laser light having a relatively high power density. However, in this case, there is a possibility that fragments (spatters) of the current collector foil melted by the laser irradiation are scattered and mixed into the secondary battery.
逆に、パワー密度が相対的に低いレーザ光を照射しつつも走査速度を低く設定することにより、大熱量を実現することも考えられる。しかし、この場合、スパッタの発生は抑制できるものの、接合部の内部に空隙が生じ得る。この空隙は導通不良の原因になり得る。 Conversely, it may be possible to realize a large amount of heat by setting a low scanning speed while irradiating a laser beam having a relatively low power density. However, in this case, although the generation of spatter can be suppressed, voids can be generated inside the joint. This gap can cause poor conduction.
本開示は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数の集電箔がセパレータから露出した露出部と集電体とをレーザ溶接する二次電池の製造方法において、二次電池の信頼性を向上可能な技術を提供することである。 The present disclosure has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present disclosure is to provide a secondary battery manufacturing method in which a plurality of current collector foils are laser-welded to an exposed portion where a current collector foil is exposed from a separator. It is to provide a technology capable of improving the reliability of the secondary battery.
本開示のある局面に従う二次電池の製造方法において、二次電池は、電極体と、集電体とを含む。電極体は、複数の集電箔がセパレータを介して積層され、複数の集電箔がセパレータから露出した露出部を有する。集電体は、露出部と外部端子とを電気的に接続する。製造方法は、第1および第2の工程を含む。第1の工程は、第1のパワー密度、かつ第1の走査速度で、露出部と集電体とを接合するためのレーザ溶接を行なう工程である。第2の工程は、第2のパワー密度、かつ第2の走査速度で、第1の工程による露出部と集電体との接合部にさらにレーザ溶接を行なう工程である。第1のパワー密度は、第2のパワー密度よりも低く、第1の走査速度は、第2の走査速度よりも遅い。 In the method for manufacturing a secondary battery according to an aspect of the present disclosure, the secondary battery includes an electrode body and a current collector. The electrode body has an exposed portion in which a plurality of current collector foils are laminated via a separator, and the plurality of current collector foils are exposed from the separator. The current collector electrically connects the exposed portion and the external terminal. The manufacturing method includes first and second steps. The first step is a step of performing laser welding for joining the exposed portion and the current collector at the first power density and the first scanning speed. The second step is a step of further performing laser welding on the joint between the exposed portion and the current collector in the first step at the second power density and the second scanning speed. The first power density is lower than the second power density, and the first scanning speed is slower than the second scanning speed.
上記製造方法によれば、パワー密度が低く、かつ走査速度が遅い第1の工程を実行することで、露出部と集電体とを接合する際のスパッタの発生を抑制することができる。ただし、第1の工程では、パワー密度が低いものの走査速度が遅いので、接合部に与えられる熱量(熱の総量)が大きく、接合部に空隙が発生しやすい。一方、第2の工程においては、第1の工程により露出部がすでに短くなっており、新たなスパッタは発生しにくいので、パワー密度が高められるとともに走査速度が早められる。これにより、パワー密度が高い分、接合部の深くまで溶融して第1の工程で発生した空隙を消失させることができる。また、パワー密度が高いものの走査速度も速いので、接合部に与えられる熱量が小さく、新たな空隙の発生が抑制される。このようにレーザ溶接を2段階に分けて行なうことによって、二次電池の信頼性を向上させることができる。 According to the said manufacturing method, generation | occurrence | production of the sputter | spatter at the time of joining an exposed part and an electrical power collector can be suppressed by performing the 1st process with a low power density and a slow scanning speed. However, in the first step, the power density is low, but the scanning speed is low, so the amount of heat (total amount of heat) given to the joint is large, and voids are likely to occur in the joint. On the other hand, in the second step, the exposed portion has already been shortened by the first step and new sputtering is unlikely to occur, so that the power density is increased and the scanning speed is increased. As a result, since the power density is high, the gap generated in the first step by melting deep into the joint can be eliminated. In addition, although the power density is high, the scanning speed is fast, so the amount of heat given to the joint is small, and the generation of new voids is suppressed. Thus, by performing laser welding in two stages, the reliability of the secondary battery can be improved.
本開示によれば、複数の集電箔がセパレータから露出した露出部と集電体とをレーザ溶接する二次電池の製造方法において、二次電池の信頼性を向上させることができる。 According to the present disclosure, in a method for manufacturing a secondary battery in which an exposed portion where a plurality of current collector foils are exposed from a separator and a current collector are laser-welded, the reliability of the secondary battery can be improved.
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
<二次電池の構成>
図1は、本実施の形態に係る二次電池の製造方法を用いて製造される二次電池1を示す斜視図である。二次電池1は、たとえばリチウムイオン二次電池である。
<Configuration of secondary battery>
FIG. 1 is a perspective view showing a secondary battery 1 manufactured using the method for manufacturing a secondary battery according to the present embodiment. Secondary battery 1 is, for example, a lithium ion secondary battery.
二次電池1は、筐体10と、筐体10内に収容される電極体20および電解液30とを備える。筐体10は、ケース本体11と、ケース本体11に溶接された蓋体12とを含む。蓋体12には、防爆弁40と、注液栓50と、正極外部端子60と、負極外部端子70とが設けられている。なお、図1では筐体10の内部が透視して示されている。 The secondary battery 1 includes a housing 10, an electrode body 20 and an electrolytic solution 30 accommodated in the housing 10. The housing 10 includes a case main body 11 and a lid body 12 welded to the case main body 11. The lid body 12 is provided with an explosion-proof valve 40, a liquid injection plug 50, a positive electrode external terminal 60, and a negative electrode external terminal 70. In FIG. 1, the inside of the housing 10 is shown through.
防爆弁40は、筐体10の内部圧力が上昇し所定圧力に達した場合に作動することで筐体10の破裂を防止する。注液栓50は、筐体10の内部に電解液30を注入するために用いられる。 The explosion-proof valve 40 is activated when the internal pressure of the housing 10 rises and reaches a predetermined pressure, thereby preventing the housing 10 from bursting. The injection stopper 50 is used for injecting the electrolytic solution 30 into the housing 10.
図2は、図1に示した電極体20の構成をより詳細に示す図である。電極体20は、正極集電箔(あるいは正極板)21と、負極集電箔(あるいは負極板)22と、セパレータ23とを含む。正極集電箔21は、たとえば厚さ15μmのアルミニウム合金箔である。負極集電箔22は、たとえば厚さ10μmの銅箔である。セパレータ23は、多孔質絶縁層である。 FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the electrode body 20 shown in FIG. 1 in more detail. The electrode body 20 includes a positive electrode current collector foil (or positive electrode plate) 21, a negative electrode current collector foil (or negative electrode plate) 22, and a separator 23. The positive electrode current collector foil 21 is, for example, an aluminum alloy foil having a thickness of 15 μm. The negative electrode current collector foil 22 is a copper foil having a thickness of 10 μm, for example. The separator 23 is a porous insulating layer.
電極体20は、正極集電箔21と負極集電箔22とがセパレータ23を介して捲回されることにより偏平形状に形成されている。より詳細には、電極体20は、セパレータ23の一方端から正極集電箔21の一部(正極集電箔露出部)210が露出するとともに、セパレータ23の他方端から負極集電箔22の一部(負極集電箔露出部)220が露出するように捲回されている。 The electrode body 20 is formed in a flat shape by winding a positive electrode current collector foil 21 and a negative electrode current collector foil 22 via a separator 23. More specifically, in the electrode body 20, a part of the positive electrode current collector foil 21 (positive electrode current collector foil exposed portion) 210 is exposed from one end of the separator 23, and the negative electrode current collector foil 22 is exposed from the other end of the separator 23. It is wound so that a part (negative electrode current collector foil exposed part) 220 is exposed.
電極体20の正極側端面には、集電端子81と中間部材82とが設けられている。以下では、集電端子81と中間部材82とを包括的に集電体80とも称する。正極集電箔露出部210は、集電体80を介して正極外部端子60に電気的に接続されている。電極体20の負極側端面についても同様に、集電体90(集電端子および中間部材)が設けられている。負極集電箔露出部220は、集電体90を介して負極外部端子70に電気的に接続されている。集電体80,90は、銅、ニッケルまたはアルミニウム等の導電性材料を用いて形成されていている。電極体20の負極側端面の構成は、正極側端面の構成と基本的に同等であるため、以下では電極体20の正極側端面の構成について代表的に説明する。 A current collecting terminal 81 and an intermediate member 82 are provided on the end face on the positive electrode side of the electrode body 20. Hereinafter, the current collecting terminal 81 and the intermediate member 82 are also collectively referred to as a current collector 80. The positive electrode current collector foil exposed portion 210 is electrically connected to the positive electrode external terminal 60 via the current collector 80. Similarly, a current collector 90 (a current collecting terminal and an intermediate member) is provided on the negative electrode side end face of the electrode body 20. The negative electrode current collector foil exposed portion 220 is electrically connected to the negative electrode external terminal 70 via the current collector 90. The current collectors 80 and 90 are formed using a conductive material such as copper, nickel, or aluminum. Since the configuration of the negative electrode side end surface of the electrode body 20 is basically the same as the configuration of the positive electrode side end surface, the configuration of the positive electrode side end surface of the electrode body 20 will be representatively described below.
図3は、電極体20の正極側端面の構成を説明するための電極体20の平面図である。図4は、図3のIV−IV’線に沿う電極体20の断面図である。 FIG. 3 is a plan view of the electrode body 20 for explaining the configuration of the end face on the positive electrode side of the electrode body 20. FIG. 4 is a cross-sectional view of the electrode body 20 taken along the line IV-IV ′ of FIG. 3.
図3および図4を参照して、正極集電箔露出部210を集電端子81と中間部材82との間に挟み込むことによって、正極集電箔露出部210が集箔される。この集箔された正極集電箔露出部210のうち集電体80(集電端子81および中間部材82)から突出している部分を突出芯材部211と称する。突出芯材部211にレーザ光を照射することにより、正極集電箔露出部210と集電体80とが接合(レーザ溶接)される。 Referring to FIGS. 3 and 4, positive electrode current collector foil exposed portion 210 is collected by sandwiching positive electrode current collector foil exposed portion 210 between current collector terminal 81 and intermediate member 82. Of the collected positive electrode current collector foil exposed portion 210, a portion protruding from the current collector 80 (the current collector terminal 81 and the intermediate member 82) is referred to as a protruding core material portion 211. By irradiating the projecting core part 211 with laser light, the positive electrode current collector foil exposed part 210 and the current collector 80 are joined (laser welding).
突出芯材部211では、正極集電箔21の積層方向(図中x方向)の中央に位置する箔が最も高く、外側に位置する箔ほど低くなる。正極集電箔21の寸法公差、および、正極集電箔露出部210を集電体80に挟み込む際の組立公差を考慮すると、突出芯材部211の中心部の高さHは、ある程度高い必要があり、たとえば約4mmとすることができる。突出芯材部211の幅Dは、たとえば約0.4mmである。 In the protruding core member 211, the foil located at the center in the stacking direction (x direction in the figure) of the positive electrode current collector foil 21 is the highest, and the foil located on the outer side is lower. Considering the dimensional tolerance of the positive electrode current collector foil 21 and the assembly tolerance when the positive electrode current collector foil exposed portion 210 is sandwiched between the current collectors 80, the height H of the central portion of the protruding core member 211 needs to be somewhat high. For example, it can be about 4 mm. The width D of the protruding core member 211 is, for example, about 0.4 mm.
このように構成された突出芯材部211と集電体80とを溶接するためには大きな熱量を要する。この熱量を接合部(レーザ照射箇所)に与えるための手法としては、たとえばパワー密度が高いレーザ光を照射することが考えられる。しかしながら、この場合、レーザ照射によって溶融した正極集電箔21の破片(スパッタ)が飛散し、二次電池1の内部に混入してしまう可能性がある。 A large amount of heat is required to weld the protruding core member 211 and the current collector 80 thus configured. As a method for applying this amount of heat to the joint (laser irradiation location), for example, it is conceivable to irradiate laser light having a high power density. However, in this case, there is a possibility that fragments (spatters) of the positive electrode current collector foil 21 melted by the laser irradiation are scattered and mixed into the secondary battery 1.
逆に、パワー密度が低いレーザ光を使用しつつ、走査速度を遅く設定することにより、大熱量を実現することも考えられる。 On the contrary, it is conceivable to realize a large amount of heat by using a laser beam having a low power density and setting a slow scanning speed.
図5は、パワー密度が低く、かつ走査速度が遅い従来のレーザ溶接結果を説明するための図である。パワー密度が低く、かつ走査速度が遅い条件を採用することにより、スパッタの発生を抑制することができる。 FIG. 5 is a diagram for explaining a conventional laser welding result with a low power density and a low scanning speed. By adopting a condition where the power density is low and the scanning speed is low, the occurrence of sputtering can be suppressed.
その一方で、接合部238の内部に空隙239が生じ得る。空隙239は、溶融部分(突出芯材部211と集電体80とが溶融した部分)と突出芯材部211の未溶融部分との間において特に生じやすい。空隙239が生じた場合、導通不良の原因となり得る。 On the other hand, a gap 239 may be generated inside the joint 238. The gap 239 is particularly likely to occur between the melted portion (the portion where the protruding core member 211 and the current collector 80 are melted) and the unmelted portion of the protruding core member 211. When the gap 239 is generated, it may cause a conduction failure.
また、接合部238は、中央(突出芯材部211に近い部分)で深い形状になり、突出芯材部211に伝導される熱量が大きくなる。この熱の影響によってセパレータ23が溶け、不良を引き起こす可能性もある。 Further, the joint portion 238 has a deep shape at the center (portion close to the projecting core member 211), and the amount of heat conducted to the projecting core member 211 increases. The effect of this heat may cause the separator 23 to melt and cause defects.
そこで、本実施の形態においては、突出芯材部211と集電体80とのレーザ溶接が1次加工および2次加工の2段階に分けて実行される。これにより、以下に詳細に説明するように、スパッタの発生を抑制しつつ、空隙239を低減し十分な接合強度を持ったレーザ溶接を実現することが可能になる。 Therefore, in the present embodiment, laser welding of the protruding core member 211 and the current collector 80 is performed in two stages of primary processing and secondary processing. As a result, as described in detail below, it is possible to realize laser welding with a sufficient bonding strength by reducing the gap 239 while suppressing the occurrence of spatter.
<本実施の形態におけるレーザ溶接>
図6は、本実施の形態におけるレーザ溶接条件を説明するための図である。図7は、本実施の形態におけるレーザ溶接結果(2次加工後の結果)を説明するための図である。
<Laser welding in the present embodiment>
FIG. 6 is a diagram for explaining the laser welding conditions in the present embodiment. FIG. 7 is a diagram for explaining a laser welding result (result after secondary processing) in the present embodiment.
図6および図7を参照して、1次加工(本開示に係る「第1の工程」に相当)は、パワー密度が低く、かつ走査速度が遅い条件において、主に突出芯材部211を溶融するために行なわれる。 With reference to FIGS. 6 and 7, the primary processing (corresponding to the “first step” according to the present disclosure) is performed mainly on the protruding core member 211 under a condition where the power density is low and the scanning speed is low. This is done to melt.
一例として、レーザ光の出力(レーザ出力)が1,200Wに設定され、レーザ光のスポット径(直径)が0.72mmに設定される。これから、レーザ光のパワー密度Q1は3,000W/mm2と算出される。なお、パワー密度は、レーザ出力をレーザビームのスポット面積で除算したものであり、レーザ出力(単位:W)/(π×レーザビームのスポットの半径2)(単位:mm2)により求めることができる。また、レーザ光の走査速度V1は、300mm/sに設定される。 As an example, the laser beam output (laser output) is set to 1,200 W, and the spot diameter (diameter) of the laser beam is set to 0.72 mm. From this, the power density Q1 of the laser beam is calculated as 3,000 W / mm 2 . The power density is obtained by dividing the laser output by the spot area of the laser beam, and is obtained by laser output (unit: W) / (π × radius 2 of the laser beam spot) (unit: mm 2 ). it can. The laser beam scanning speed V1 is set to 300 mm / s.
本実施の形態では、1次加工おいてもウィービングが行なわれる。ウィービング波形は、図6に示すように、たとえばジグザグ状である。ウィービングの波長Tは、たとえば0.05mmであり、振幅Aは、たとえば0.5mmである。なお、ウィービング波形の形状は特に限定されるものではなく、たとえば螺旋状であってもよい。また、1次加工では、スポット径(0.72mm)の方が突出芯材部211の幅D(0.4mm)よりも大きいので、ウィービングを行なわなくてもよい。 In this embodiment, weaving is performed even in the primary processing. The weaving waveform is, for example, zigzag as shown in FIG. The weaving wavelength T is, for example, 0.05 mm, and the amplitude A is, for example, 0.5 mm. The shape of the weaving waveform is not particularly limited, and may be a spiral shape, for example. In the primary processing, since the spot diameter (0.72 mm) is larger than the width D (0.4 mm) of the protruding core member 211, weaving may not be performed.
1次加工によれば、低いパワー密度Q1かつ遅い走査速度V1で突出芯材部211が溶融されるため、突出芯材部211と集電体80とを接合して接合部231が形成される際のスパッタの発生を抑制することができる。実際に1次加工中の様子を目視で確認したところ、スパッタの飛散は確認されなかった。また、1次加工後に接合部231の周囲(距離100mmの範囲内)を確認したところ、直径50μm以上のスパッタが飛散していないことが確認された。 According to the primary processing, the projecting core member 211 is melted at a low power density Q1 and a slow scanning speed V1, so that the projecting core member 211 and the current collector 80 are joined to form the joint 231. The occurrence of spatter at the time can be suppressed. When the state during the primary processing was actually confirmed by visual observation, no spatter scattering was confirmed. Moreover, when the circumference | surroundings (within the range of distance 100mm) of the junction part 231 were confirmed after the primary process, it was confirmed that the sputter | spatter with a diameter of 50 micrometers or more has not scattered.
さらに、1次加工によれば、パワー密度Q1が低くても走査速度V1が遅いため、熱量(熱の総量)としては十分に大きくなり、突出芯材部211の大部分を溶融して高さHを低くする(たとえば1mm以下にする)ことができる。 Further, according to the primary processing, since the scanning speed V1 is slow even if the power density Q1 is low, the amount of heat (total amount of heat) is sufficiently large, and most of the protruding core material portion 211 is melted to be high. H can be lowered (for example, 1 mm or less).
その一方で、熱量が大きいため、1次加工後には図5にて説明したのと同様に接合部231に空隙(図示せず)が発生し得る。1次加工後の接合部231の断面を確認したところ、空隙の割合が70%であることが確認された。 On the other hand, since the amount of heat is large, voids (not shown) may be generated in the joint portion 231 after the primary processing, as described with reference to FIG. When the cross section of the joint portion 231 after the primary processing was confirmed, it was confirmed that the void ratio was 70%.
そのため、本実施の形態では、1次加工に続いて2次加工が行なわれる。2次加工(本開示に係る「第2の工程」に相当)は、1次加工で発生した空隙を消失させることを主な目的に、パワー密度Q1よりも高いパワー密度Q2、かつ走査速度V1よりも速い走査速度V2において行なわれる。2次加工におけるパワー密度Q2は、キーホール型溶接が起こる程度のパワー密度に設定することが好ましい。 Therefore, in the present embodiment, secondary processing is performed following primary processing. The secondary processing (corresponding to the “second step” according to the present disclosure) has a power density Q2 higher than the power density Q1 and a scanning speed V1 mainly for the purpose of eliminating voids generated in the primary processing. It is performed at a faster scanning speed V2. The power density Q2 in the secondary processing is preferably set to a power density that causes keyhole welding.
本実施の形態では、レーザ出力が500Wに設定され、レーザ光のスポット径が0.040mmに設定される。これから、レーザ光のパワー密度Q2は、400,000W/mm2と算出される。また、レーザ光の走査速度V1は、1,800mm/sに設定される。なお、これらの具体的な数値は例示に過ぎないことに留意すべきである。 In the present embodiment, the laser output is set to 500 W, and the spot diameter of the laser light is set to 0.040 mm. From this, the power density Q2 of the laser beam is calculated as 400,000 W / mm 2 . The laser beam scanning speed V1 is set to 1,800 mm / s. It should be noted that these specific numerical values are merely examples.
また、2次加工においてもウィービングが行なわれる。ウィービング波形は1次加工時と同等である。ウィービング加工を行なうことにより、レーザ光のスポット径が小さい場合であっても、接合部231,232に十分な幅を確保することができる。 In addition, weaving is also performed in the secondary processing. The weaving waveform is equivalent to that during the primary processing. By performing the weaving process, a sufficient width can be secured in the joint portions 231 and 232 even when the spot diameter of the laser beam is small.
2次加工においては、パワー密度Q2が高いものの、1次加工により突出芯材部211の大部分がすでに溶融しているため、スパッタの飛散はほとんど生じない。実際に、2次加工中のスパッタの飛散は目視では確認されなかった。また、2次加工後に接合部232の周囲に直径50μm以上のスパッタが飛散していないことが確認された。 In the secondary processing, although the power density Q2 is high, most of the protruding core member 211 is already melted by the primary processing, so that almost no spattering occurs. Actually, spatter scattering during the secondary processing was not visually confirmed. Further, it was confirmed that spatter having a diameter of 50 μm or more was not scattered around the joint portion 232 after the secondary processing.
2次加工によれば、レーザ照射による熱が接合部232の内部により深く入り込むことで、1次加工で発生した空隙のほとんどを浮上させ消失させることができる。また、2次加工は、パワー密度Q2が高いものの走査速度V2も速いので、1次加工と比べて、接合部232に与えられる熱量は小さい。さらに、キーホール先端よりも下方へと熱伝導される熱量が小さい。したがって、2次加工による新たな空隙の発生を抑制することができる。2次加工後の接合部231,232の断面を確認したところ、空隙が完全に消失した(すなわち空隙の割合が0%である)ことが確認された。したがって、本実施の形態によれば、導通不良の発生を防止することができる。 According to the secondary processing, most of the voids generated in the primary processing can be lifted and disappeared by the heat generated by the laser irradiation penetrating deeper into the joint portion 232. In the secondary processing, the power density Q2 is high, but the scanning speed V2 is also high, so that the amount of heat given to the joint 232 is small compared to the primary processing. Furthermore, the amount of heat conducted downward from the keyhole tip is small. Therefore, generation of new voids due to secondary processing can be suppressed. When the cross sections of the joint portions 231 and 232 after the secondary processing were confirmed, it was confirmed that the voids were completely eliminated (that is, the void ratio was 0%). Therefore, according to the present embodiment, it is possible to prevent the occurrence of poor conduction.
接合部232は、両端が深く溶融された形状となるので、突出芯材部211と集電体80との接合面積が大きくなる。したがって、高い接合強度を実現することができる。また、接合部232の両端が深く溶融されるということは、図5に示した溶接結果と比べて、集電体80が溶融した割合が相対的に高く、突出芯材部211が溶融した割合が相対的に低いことを示している。よって、突出芯材部211を介してセパレータ23等の構成要素に熱が伝導される影響が小さくなり、不良の発生を抑制することができる。 Since the joining part 232 has a shape in which both ends are deeply melted, the joining area between the protruding core part 211 and the current collector 80 is increased. Therefore, high bonding strength can be realized. Further, the fact that both ends of the joint portion 232 are deeply melted means that the ratio of the current collector 80 melted is relatively high and the ratio of the protruding core member 211 melted compared to the welding result shown in FIG. Is relatively low. Therefore, the influence of heat conducted to the constituent elements such as the separator 23 via the protruding core part 211 is reduced, and the occurrence of defects can be suppressed.
<二次電池の製造フロー>
図8は、本実施の形態に係る二次電池1の製造方法を説明するためのフローチャートである。ステップ(以下「S」と略す)1において、電極体20の正極集電箔露出部210を集電端子81および中間部材82(集電体80)により挟み込むことによって、突出芯材部211が形成される。
<Production flow of secondary battery>
FIG. 8 is a flowchart for explaining a method for manufacturing secondary battery 1 according to the present embodiment. In step (hereinafter abbreviated as “S”) 1, the positive electrode current collector foil exposed portion 210 of the electrode body 20 is sandwiched between the current collector terminal 81 and the intermediate member 82 (current collector 80) to form the protruding core material portion 211. Is done.
S21において、突出芯材部211と集電体80とを接合するためのレーザ溶接を行なう1次加工が実行される。さらに、S22において、1次加工による突出芯材部211と集電体80との接合部231にさらにレーザ溶接を行なう2次加工が実行される。これらの工程については図6および図7にて詳細に説明したため、説明は繰り返さない。 In S21, primary processing for performing laser welding for joining the protruding core member 211 and the current collector 80 is performed. Furthermore, in S <b> 22, secondary processing is performed in which laser welding is further performed on the joint portion 231 between the protruding core member 211 and the current collector 80 by primary processing. Since these steps have been described in detail with reference to FIGS. 6 and 7, the description thereof will not be repeated.
S30において、電極体20が筐体10の内部に配置される。より詳細には、蓋体12に設けられた正極外部端子60および負極外部端子70と電極体20とが電気的に接続された状態で、電極体20が筐体10の内部に収容される。S40において、ケース本体11の開口縁部と、蓋体12の外周縁部とにレーザ光が照射され、ケース本体11と蓋体12が溶接される。 In S <b> 30, the electrode body 20 is disposed inside the housing 10. More specifically, the electrode body 20 is accommodated in the housing 10 in a state where the positive electrode external terminal 60 and the negative electrode external terminal 70 provided on the lid body 12 and the electrode body 20 are electrically connected. In S <b> 40, laser light is irradiated to the opening edge portion of the case body 11 and the outer peripheral edge portion of the lid body 12, and the case body 11 and the lid body 12 are welded.
S50において、注液栓50にノズル(図示せず)が挿入され、筐体10の内部に電解液30が注入される。S60において、防爆弁40が蓋体12に形成される。 In S <b> 50, a nozzle (not shown) is inserted into the liquid filling plug 50, and the electrolytic solution 30 is injected into the housing 10. In S <b> 60, the explosion-proof valve 40 is formed on the lid body 12.
S70において、二次電池1が充電(初期充電)される。そして、S80において、二次電池1を所定期間放置する、いわゆるエージングが実行される。なお、二次電池1の製造方法はこれに限定されるものではなく、他のステップが含まれていてもよい。 In S70, the secondary battery 1 is charged (initial charge). In S80, so-called aging is performed in which the secondary battery 1 is left for a predetermined period. In addition, the manufacturing method of the secondary battery 1 is not limited to this, The other step may be included.
<評価試験結果>
本発明者らは、本実施の形態に係る二次電池1の製造方法の効果を確認するため、比較例に係る二次電池の製造方法とともに評価試験を実施した。
<Evaluation test results>
In order to confirm the effect of the manufacturing method of the secondary battery 1 according to the present embodiment, the present inventors conducted an evaluation test together with the manufacturing method of the secondary battery according to the comparative example.
図9は、評価試験の結果を説明するための図である。図9では、図6にて説明したのと同様のレーザ溶接条件にて1次加工を実行し、その後に実行される2次加工のレーザ溶接条件が示されている。なお、2次加工においてもウィービング(波長T=0.05mm、振幅A=0.5mm)が行なわれる。 FIG. 9 is a diagram for explaining the results of the evaluation test. FIG. 9 shows laser welding conditions for secondary processing performed after the primary processing is performed under the same laser welding conditions as described in FIG. In the secondary processing, weaving (wavelength T = 0.05 mm, amplitude A = 0.5 mm) is performed.
比較例1〜3では、パワー密度が低く、走査速度も遅い。比較例1,2の溶接部の断面を確認したところ、1次加工後と比べて空隙量が増加していた。比較例3の溶接部の断面では、1次加工後と比べて空隙量は減少しているものの完全には消失しておらず、一部に残っていることが確認された。 In Comparative Examples 1 to 3, the power density is low and the scanning speed is low. When the cross section of the welded part in Comparative Examples 1 and 2 was confirmed, the amount of voids was increased as compared with that after the primary processing. In the cross section of the welded portion of Comparative Example 3, it was confirmed that although the void amount was reduced as compared with that after the primary processing, it was not completely lost but remained in a part.
比較例4では、パワー密度が過度に高く、走査速度も速い。このような場合には、スポッタの飛散が多く確認された。 In Comparative Example 4, the power density is excessively high and the scanning speed is high. In such a case, many spotters were confirmed to be scattered.
これに対し、実施例1〜3では、パワー密度が適度に高く、走査速度も適度に高い。このような場合には、スパッタの飛散も生じず、かつ、空隙が発生しないことが確認された。 On the other hand, in Examples 1 to 3, the power density is moderately high and the scanning speed is also moderately high. In such a case, it was confirmed that no spatter was scattered and no gap was generated.
以上のように、本実施の形態によれば、パワー密度Q1が低く、かつ走査速度V1が遅い1次加工により、スパッタの発生を抑制しながら突出芯材部211を溶融することができる。1次加工後には空隙が発生し得るものの、パワー密度Q2が高く、かつ走査速度V2が速い2次加工により、新たな空隙の発生は抑制しつつ、1次加工で発生した空隙を消失させることができる。その結果、接合強度を一層向上させることができる。さらに、ウィービング加工を行なうことで、十分な接合幅を確保することも可能になる。したがって、二次電池1の信頼性を向上させることができる。 As described above, according to the present embodiment, the protruding core member 211 can be melted while suppressing generation of spatter by primary processing with a low power density Q1 and a low scanning speed V1. Although voids may occur after primary processing, secondary processing with high power density Q2 and high scanning speed V2 eliminates voids generated in primary processing while suppressing generation of new voids. Can do. As a result, the bonding strength can be further improved. Furthermore, by performing the weaving process, it is possible to ensure a sufficient bonding width. Therefore, the reliability of the secondary battery 1 can be improved.
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
1 二次電池、10 筐体、11 ケース本体、12 蓋体、20 電極体、21 正極集電箔、22 負極集電箔、23 セパレータ、30 電解液、40 防爆弁、50 注液栓、60 正極外部端子、70 負極外部端子、80,90 集電体、81 集電端子、82 中間部材、210 正極集電箔露出部、211 突出芯材部、220 負極集電箔露出部、231,232,238 接合部、239 空隙。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Secondary battery, 10 Housing | casing, 11 Case main body, 12 Lid body, 20 Electrode body, 21 Positive electrode current collection foil, 22 Negative electrode current collection foil, 23 Separator, 30 Electrolyte, 40 Explosion-proof valve, 50 Injection stopper, 60 Positive electrode external terminal, 70 Negative electrode external terminal, 80, 90 Current collector, 81 Current collector terminal, 82 Intermediate member, 210 Positive electrode current collector foil exposed portion, 211 Projecting core material portion, 220 Negative electrode current collector foil exposed portion, 231, 232 , 238 joint, 239 gap.
Claims (1)
前記二次電池は、
複数の集電箔がセパレータを介して積層され、前記複数の集電箔が前記セパレータから露出した露出部を有する電極体と、
前記露出部と外部端子とを電気的に接続するための集電体とを含み、
前記製造方法は、
第1のパワー密度、かつ第1の走査速度で、前記露出部と前記集電体とを接合するためのレーザ溶接を行なう第1の工程と、
第2のパワー密度、かつ第2の走査速度で、前記第1の工程による前記露出部と前記集電体との接合部にさらにレーザ溶接を行なう第2の工程とを含み、
前記第1のパワー密度は、前記第2のパワー密度よりも低く、
前記第1の走査速度は、前記第2の走査速度よりも遅い、二次電池の製造方法。 A method for manufacturing a secondary battery, comprising:
The secondary battery is
A plurality of current collector foils are laminated via a separator, and the electrode body having an exposed portion where the current collector foils are exposed from the separator;
A current collector for electrically connecting the exposed portion and the external terminal;
The manufacturing method includes:
A first step of performing laser welding for joining the exposed portion and the current collector at a first power density and a first scanning speed;
A second step of further performing laser welding on the joint between the exposed portion and the current collector in the first step at a second power density and a second scanning speed,
The first power density is lower than the second power density;
The method for manufacturing a secondary battery, wherein the first scanning speed is slower than the second scanning speed.
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