JP2018045975A - 電池の製造方法および電池の製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】不良の発生を低減することができる電池の製造方法および電池の製造装置を提供する。
【解決手段】電極１２の端部に露出し、互いに重なり合った複数の集電箔１４の所定の領域を加圧して、隣接する集電箔１４の間の間隔を縮小した圧縮領域１６を形成する第１工程と、前記複数の集電箔１４の前記圧縮領域１６の内側の領域を超音波溶接により接合して、前記複数の集電箔１４が一体化された接合領域１８を形成する第２工程とを備えることを特徴とする。
【選択図】図２
【解決手段】電極１２の端部に露出し、互いに重なり合った複数の集電箔１４の所定の領域を加圧して、隣接する集電箔１４の間の間隔を縮小した圧縮領域１６を形成する第１工程と、前記複数の集電箔１４の前記圧縮領域１６の内側の領域を超音波溶接により接合して、前記複数の集電箔１４が一体化された接合領域１８を形成する第２工程とを備えることを特徴とする。
【選択図】図２
Description
本発明は、電池の製造方法および電池の製造装置に関する。
リチウムイオン電池（LIB：Lithium-ion Battery）やニッケル水素電池（nickel metal hydride battery）などの二次電池は、車載用電源や定置用蓄電池用途として大容量化が進んでいる。二次電池は、互いに重なり合った複数の集電箔が端部に露出した電極と、複数の集電箔に接合されたリードとを備える。通常、正極では、アルミニウム製の集電箔にアルミニウム製のリードが接合され、負極では、銅製の集電箔にニッケルまたは銅製のリードが接続されている。
二次電池は、瞬時に大電流が流れることから、複数の集電箔とリードとは、超音波を用いて一括溶接により接合されるのが一般的である（例えば、特許文献１）。二次電池は、重なり合う集電箔の枚数が多いほど電池容量が増大する。しかしながら、集電箔の枚数が増加すると集電箔とリードとを超音波溶接により安定に接合することが困難になる。
複数の集電箔とリードとを超音波溶接により安定に接合するためには、複数の集電箔が良好に一体化されている必要がある。集電箔の変形や破損は、極力回避することが求められる。
そこで本発明は、不良の発生を低減することができる電池の製造方法および電池の製造装置を提供することを目的とする。
本発明に係る電池の製造方法は、電極の端部に露出し、互いに重なり合った複数の集電箔の所定の領域を加圧して、隣接する集電箔の間の間隔を縮小した圧縮領域を形成する第１工程と、前記複数の集電箔の前記圧縮領域の内側の領域を超音波溶接により接合して、前記複数の集電箔が一体化された接合領域を形成する第２工程とを備えることを特徴とする。
本発明に係る電池の製造装置は、電極の端部に露出し、互いに重なり合った複数の集電箔の所定の領域を加圧して、隣接する集電箔の間の間隔を縮小した圧縮領域を形成する加圧部と、前記複数の集電箔の前記圧縮領域の内側の領域を、ホーンおよびアンビルを用いた超音波溶接により接合して、前記複数の集電箔が一体化された接合領域を形成する接合部と、前記ホーンの出力値の時間変化を示す出力波形に基づいて、前記接合領域の良否を判定する判定部とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、超音波溶接により複数の集電箔を接合する前に、接合される領域より広い領域の複数の集電箔を加圧している。加圧によって複数の集電箔が圧縮されることで、隣接する集電箔の間に介在していた空気の層（エアー溜り）が実質的に消滅し、隣接する集電箔は面同士で接触することができる。
複数の集電箔は、密着した状態で超音波溶接により接合されるので、エアー溜りに起因した問題は回避される。これによって、不良の発生を低減することができる電池を製造することが可能である。
本発明の電池の製造装置は、加圧領域を形成する加圧部、および接合領域を形成する接合部に加えて、接合領域の良否を判定する判定部を備えている。接合領域の良否を、接合領域を形成するホーンの出力波形に基づいて判定するので、本発明の電池の製造装置は、複数の集電箔が一体化された接合領域を形成しつつ、接合領域の良否を判定することができる。
しかも、本発明の製造装置を用いることによって、隣接する集電箔の間に介在するエアー溜りに起因した問題を回避できるので、複数の集電箔を安定に超音波溶接して一体化することができる。超音波溶接を行なう際のホーンの出力波形が安定しているので、この出力波形基づいて接合状態の良否を容易に判定することが可能である。
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について詳細に説明する。
１．全体構成
本発明の電池の製造装置は、加圧部と接合部と判定部とを備える。加圧部は、電極の端部に露出し、互いに重なり合った複数の集電箔の所定の領域を加圧して、隣接する集電箔の間の間隔を縮小した圧縮領域を形成する。接合部は、複数の集電箔の圧縮領域の内側の領域を、ホーンおよびアンビルを用いた超音波溶接により接合して、複数の集電箔が一体化された接合領域を形成する。判定部は、ホーンの出力値の時間変化を示す出力波形に基づいて、接合領域の良否を判定する。本発明の電池の製造装置を用いて、図１に示す電池１０を製造することができる。
本発明の電池の製造装置は、加圧部と接合部と判定部とを備える。加圧部は、電極の端部に露出し、互いに重なり合った複数の集電箔の所定の領域を加圧して、隣接する集電箔の間の間隔を縮小した圧縮領域を形成する。接合部は、複数の集電箔の圧縮領域の内側の領域を、ホーンおよびアンビルを用いた超音波溶接により接合して、複数の集電箔が一体化された接合領域を形成する。判定部は、ホーンの出力値の時間変化を示す出力波形に基づいて、接合領域の良否を判定する。本発明の電池の製造装置を用いて、図１に示す電池１０を製造することができる。
図１に示す電池１０は、リード２０が接合される電極１２を備える。リード２０には、接続端子２２が接続されている。電極１２の端部では、捲回された集電箔１４が複数重なり合って露出している。重なり合った複数の集電箔１４は、非圧縮領域１５と圧縮領域１６とを含む。非圧縮領域１５では、集電箔１４は空気の層を介して隣接しているので、集電箔１４は必ずしも面で接触していない。
圧縮領域１６では、隣接する集電箔１４同士が面同士で接触している。このため、圧縮領域１６の厚さは、含まれている集電箔１４の厚さの合計と同程度である。複数の集電箔１４同士は、圧縮領域１６の内側の接合領域１８で、超音波溶接により接合されて一体化している。
リード２０は、接合面２０ａで、複数の集電箔１４の接合領域１８に超音波溶接により接合される。
２．製造方法
本実施形態の製造方法は、重なり合った複数の集電箔１４に圧縮領域１６を形成する第１工程と、複数の集電箔１４が一体化された接合領域１８を圧縮領域１６の内側に形成する第２工程とを含む。以下、第１工程および第２工程について説明する。
本実施形態の製造方法は、重なり合った複数の集電箔１４に圧縮領域１６を形成する第１工程と、複数の集電箔１４が一体化された接合領域１８を圧縮領域１６の内側に形成する第２工程とを含む。以下、第１工程および第２工程について説明する。
（第１工程）
第１工程は、製造装置の加圧部で行なわれる。第１工程においては、図２Ａに示すように、電池１２の端部に露出した互いに重なり合った複数の集電箔１４をプレス専用機で加圧する。具体的には、複数の集電箔１４を加圧ダイ３２上に配置し、複数の集電箔１４の所定の領域を加圧パンチ３４で加圧する。こうした加圧は、雌型と雄型と用いて衝撃力を印加して対象をプレス加工する、いわゆるインパクトプレスである。
第１工程は、製造装置の加圧部で行なわれる。第１工程においては、図２Ａに示すように、電池１２の端部に露出した互いに重なり合った複数の集電箔１４をプレス専用機で加圧する。具体的には、複数の集電箔１４を加圧ダイ３２上に配置し、複数の集電箔１４の所定の領域を加圧パンチ３４で加圧する。こうした加圧は、雌型と雄型と用いて衝撃力を印加して対象をプレス加工する、いわゆるインパクトプレスである。
加圧ダイ３２および加圧パンチ３４は、複数の集電箔１４の材質や枚数、加圧する所定の領域の面積に応じて適宜選択することができる。加圧パンチ３４は、先端に向けて若干先細りの形状であってもよい。
加圧の際は、複数の集電箔１４の非圧縮領域１５近傍を押さえ治具３０で押さえて、複数の集電箔１４を厚さ方向で固定することが好ましい。この状態は、第２工程が終了するまで維持する。押さえ治具３０としては、複数の集電箔１４を厚さ方向で固定できる任意の治具を用いることができる。使用し得る押さえ治具３０としては、例えば、樹脂製部品が挙げられる。
第１工程では、第２工程の２倍以上の圧力で加圧することが好ましい。例えば、第２工程で６０ｋｇｆ／ｃｍ2〜３００ｋｇｆ／ｃｍ2程度の圧力を印加する場合には、第１工程の圧力（第１の圧力）は、１２０ｋｇｆ／ｃｍ2〜６００ｋｇｆ／ｃｍ2程度とすることができる。第１の圧力は、隣接する集電箔が面同士で接触するように、集電箔の材質、厚さ、枚数等に応じて適宜設定することができる。例えば、銅製の集電箔を６０枚含む場合には、第１の圧力は５００〜１，０００ｋｇ／ｃｍ2程度とすることができる。第１の圧力は、加圧される複数の集電箔の所定の領域の面積も考慮して、大きさを設定することが望まれる。
加圧によって、隣接する集電箔１４の間の空気の層（エアー溜り）が実質的に消滅して、集電箔１４の間の間隔が縮小される。複数の集電箔１４においては、隣接する集電箔１４が面同士で接触して、圧縮領域１６が形成される。
（第２工程）
第２工程は、製造装置の接合部で行なわれる。第２工程においては、第１工程を経た複数の集電箔１４を、図２Ｂに示すようにアンビル４０上に配置し、ホーン４２を用いて接合領域１８を超音波溶接により接合する。接合領域１８は、第１工程で複数の集電箔１４に形成された圧縮領域１６（図２Ａ）の内側の領域である。具体的には、内側の領域とは、複数の集電箔１４の積層方向に垂直な面での平面視における内側の領域をさす。
第２工程は、製造装置の接合部で行なわれる。第２工程においては、第１工程を経た複数の集電箔１４を、図２Ｂに示すようにアンビル４０上に配置し、ホーン４２を用いて接合領域１８を超音波溶接により接合する。接合領域１８は、第１工程で複数の集電箔１４に形成された圧縮領域１６（図２Ａ）の内側の領域である。具体的には、内側の領域とは、複数の集電箔１４の積層方向に垂直な面での平面視における内側の領域をさす。
ホーン４２は、複数の凸部が形成され、複数の集電箔１４の接合領域１８を押圧する押圧面４２ａを有している。アンビル４０は、複数の凸部（図示せず）が形成され、複数の集電箔１８をホーン４２の押圧面４２ａとの間に挟み込んで支持する支持面４０ａを有している。
第２工程で印加される圧力（第２の圧力）は、前述の第１の圧力と同等、あるいはより小さい圧力とすることができるが、第１の圧力の１／２以下であることが好ましい。第２の圧力は、一般的には、数１０〜数１００Ｋｇｆ／ｃｍ2程度である。超音波の条件は、周波数２０〜４０ＫＨｚ、出力４００〜４０００Ｗ、溶接時間０．２〜２秒程度とすることができる。
ホーン４２は、所定の電流を流して複数の集電箔１４をｙ軸方向に押し付けつつ、ｘ軸方向に１０〜６０μｍ程度の振幅で振動せる。これによって、複数の集電箔１４が超音波溶接により接合されて、一体化された接合領域１８が形成される。
３．作用および効果
本実施形態の電池の製造方法においては、複数の集電箔１４を超音波溶接する前に、複数の集電箔１４を加圧して、隣接する集電箔１４の間の間隔を縮小している（第１工程）。隣接する集電箔１４の間に空気の層（エアー溜り）が実質的に存在しないので、集電箔１４同士の密着性が向上する。
本実施形態の電池の製造方法においては、複数の集電箔１４を超音波溶接する前に、複数の集電箔１４を加圧して、隣接する集電箔１４の間の間隔を縮小している（第１工程）。隣接する集電箔１４の間に空気の層（エアー溜り）が実質的に存在しないので、集電箔１４同士の密着性が向上する。
複数の集電箔１４は、密着した状態で超音波溶接により接合して一体化される（第２工程）。隣接する集電箔１４の間にエアー溜りが存在しないことによって、超音波溶接を行なっても、集電箔の変形やしわ、破損(破断)が生じるおそれは低減される。複数の集電箔１４は、接合領域１８で良好に一体化され、接合不良に起因した強度低下を避けることができる。
図３には、上述の第１工程と第２工程とを適用して得られたサンプル５０の断面写真を示す。サンプル５０は、基材５２上に接合された複数（６０枚）の集電箔５４を含んでいる。サンプル５０の作製にあたっては、複数の集電箔５４を加圧して、隣接する集電箔の間の間隔を縮小した後、超音波溶接を行なって、複数の集電箔５４を基材５２とともに接合した。
サンプル５０における集電箔５４は、面同士が接触して揃って積層されて、一体化されている。集電箔５４には、変形、しわ、折れ曲がりといった不良は確認されない。複数の集電箔５４が良好に一体化されているので、基材５２との接合における不良や強度不足の問題は回避される。
図４は、第１工程なしに第２工程のみで得られたサンプル６０の断面の模式図である。第２工程の超音波溶接のみを行なう方法は、従来の製造方法に相当する。サンプル６０は、基材６２上に接合された複数の集電箔６４を含んでいる。表面および表面近傍の集電箔６４は領域６６ａに示すように切断され、内部の領域６８の複数の集電箔６４は、変形していることが確認される。集電箔６４の切断は、内部の変形の大きな領域６６ｂでも生じている。
第１工程を行なわない場合には、複数の集電箔６４は、エアー溜りを伴った状態で超音波溶接に供される。集電箔の間のエアー溜りは、超音波溶接中に種々の不具合を引き起こす原因となる。
ホーンからの超音波の伝播がエアー溜りによって妨げられることから、溶接が安定に行なわれない。ホーンから遠いアンビル側の集電箔に十分に超音波が伝播できるように、超音波の出力を高める必要がある。出力の高い超音波が印加されることで、ホーン側の集電箔がダメージを受けて、図４に示すように切断される（領域６６ａ）。隣接する集電箔の間にエアー溜りが存在することで、ホーンの横方向の振動により集電箔がずれて、破断やしわが発生する（領域６６ｂ，６８）。
超音波溶接を行なう際、複数の集電箔に対してホーンを強く押し当てることによって、隣接する集電箔の間に介在するエアー溜りを消失させることは可能である。しかしながら、ホーンを強く押し当てた場合には、複数の集電箔とホーンとの接触抵抗が増大してホーンの横方向の振動が阻害されてしまう。
本実施形態の製造方法では、第１工程で集電箔１４の間のエアー溜りが低減されているので、超音波溶接時のエアー溜りに起因した問題は回避することができる。超音波の伝播が良好になることから、より小さい超音波出力で溶接することが可能となる。超音波溶接時に印加するプレス圧力も最小限となるため、ホーンおよびアンビルの寿命が延びるという効果も得られる。
上述したとおり、本実施形態の製造方法では、複数の集電箔１４の密着性を高めた状態で超音波溶接が行なわれる。超音波溶接を行なう際、隣接する集電箔１４の間にエアー溜りが存在しないので、超音波はホーン４２側からアンビル４０側の集電箔まで効率よく均一に伝播する。このため、ホーンの出力値（出力電力値）が所定の値に安定する。具体的には、理想的なホーンの出力値は、図５の曲線ａに示すように、溶接開始（t0）から増加して時間t1で安定出力値ｐｓに達し、溶接終了（te）まで安定出力値ｐｓを維持している。この曲線ａを、良品波形とする。
本実施形態の製造方法では、第２工程の超音波溶接時におけるホーンの出力値の変動が小さく、出力波形の一部には平坦部分が確認される。この出力波形を用いて接合状態の良否を、超音波溶接しつつ判定することができる。接合状態の良否の判定は、製造装置の判定部で行なわれる。
なお、従来の製造方法の場合には、ホーンの出力値は安定していない（図５、曲線ｂ１、ｂ２）。曲線ｂ１、ｂ２を不良品波形とする。曲線ｂ１では、時間t2以降に出力値が急激に増加している。これは、隣接する集電箔の間のエアー溜りが抵抗となって、より大きな出力が必要とされることに起因する。曲線ｂ２では、出力値はより小さい範囲で不安定に変動している。
従来の製造方法ではホーンの出力値は、より大きい範囲またはより小さい範囲で変動している。このため、接合状態の良否判定には、ホーンの出力値の最大値のみが用いられ、良否判定の信頼性が低いものであった。
本発明の製造方法においては、良品波形（曲線ａ）および不良品波形ｂ１、ｂ２を用いて、以下のように種々の基準値を設定し、基準値と比較して接合状態の良否を判定することができる。
図５に示すように、（安定出力値ｐｓ±３０％）の出力値範囲を、安定領域Ｒｓとする。図５に示すとおり、安定領域Ｒｓの下限および上限は、それぞれ警告下限出力値ｗ１および警告上限出力値ｗ２とする。さらに、（安定出力値ｐｓ−３０％）より小さく、（安定出力値ｐｓ−５０％）までの間に相当する出力値を良品下限出力値ｇ１とし、（安定出力値ｐｓ＋５０％）に相当する出力値を良品上限出力値ｇ２とする。
図５に示す例においては、良品下限出力値ｇ１は、時間t1における不良品波形ｂ２の出力値と一致し、良品上限出力値ｇ２は、時間t1における不良品波形ｂ１の出力値と一致している。図５には示していないが、良品下限出力値ｇ１と良品上限出力値ｇ２との間の領域を良品領域Ｒｇとする。良品下限出力値ｇ１より下の領域、および良品上限出力値ｇ２より上の領域は、不良品領域である。
良品下限出力値ｇ１と警告下限出力値ｗ１との間の領域、および良品上限出力値ｇ２と警告上限出力値ｗ２との間の領域を、第１および第２の警告領域Ｒｗ1，Ｒｗ2とする。第１の警告領域Ｒｗ1から安定領域Ｒｓを通過して第２の警告領域Ｒｗ2に達する波形ｃを、警告波形とする。
図６を参照して、接合状態の良否判定のアルゴリズムについて説明する。
予め、上述したような方法により、複数の集電箔を密着させた後に超音波溶接を行なってサンプルを作製し、良品波形を得ておく。サンプルの検出波形において、溶接開始から時間Ｔ１までの間では、良品波形に基づいて基準出力値Ｐ１を設定し、Ｔ１での基準出力値Ｐ１に対する警告上下限（WARNING）および異常上下限（ALARM）を設定する。ここでは、(P1+WARNING)を警告上限とし、(P1-WARNING)を警告下限とする。また、(P1+ALARM)を異常上限とし、(P1-ALARM)を異常下限とする。警告上下限（WARNING）は、図５における警告上限出力値ｗ２および警告下限出力値ｗ１に相当する。異常上下限（ALARM）は、図５における良品上限出力値ｇ２および良品下限出力値ｇ１に相当する。
測定対象の検出波形のＴ１での検出値を、以下に基づいて判定する。検出波形の検出値が、下記条件（１）を満足する場合には接合状態は良好と判定する。検出値が、下記条件（４）または（５）を満足する場合には、接合状態は不良と判定する。検出値が、下記条件（２）または（３）を満足する場合には、接合状態は完全には不良でないものの、信頼性が低いと判定して警告する。
P1+WARNING ＞ 検出値 ＞ P1-WARNING 条件（１）
P1+WARNING ＜ 検出値 ＜ P1+ALARM 条件（２）
P1-WARNING ＞ 検出値 ＞ P1-ALARM 条件（３）
P1+ALARM ＜ 検出値 条件（４）
P1-ALARM ＞ 検出値 条件（５）
P1+WARNING ＜ 検出値 ＜ P1+ALARM 条件（２）
P1-WARNING ＞ 検出値 ＞ P1-ALARM 条件（３）
P1+ALARM ＜ 検出値 条件（４）
P1-ALARM ＞ 検出値 条件（５）
時間Ｔ１から時間Ｔ２までの間（AREA1）でも同様に、サンプルの良品波形に基づいて基準値を設定し、Ｔ２到達時の基準値に対する警告上下限（WARNING）および異常上下限（ALARM）を設定する。ここでは、(A1+WARNING)を警告上限とし、(A1-WARNING)を警告下限とする。また、(A1+ALARM)を異常上限とし、(A1-ALARM)を異常下限とする。
測定対象の検出波形のＴ１−Ｔ２間の検出値が、下記条件（６）を常時満足する場合には、接合状態は良好と判定する。Ｔ１−Ｔ２間の検出値が、一度でも下記条件（９）または（１０）を満足した場合には、接合状態は不良と判定する。Ｔ１−Ｔ２間の検出値が、一度でも下記条件（７）または（８）を満足した場合には、接合状態は完全には不良でないものの、信頼性が低いと判定して警告する。
A1+WARNING ＞ 検出値 ＞ A1-WARNING 条件（６）
A1+WARNING ＜ 検出値 ＜ A1+ALARM 条件（７）
A1-WARNING ＞ 検出値 ＞ A1-ALARM 条件（８）
A1+ALARM ＜ 検出値 条件（９）
A1-ALARM ＞ 検出値 条件（１０）
A1+WARNING ＜ 検出値 ＜ A1+ALARM 条件（７）
A1-WARNING ＞ 検出値 ＞ A1-ALARM 条件（８）
A1+ALARM ＜ 検出値 条件（９）
A1-ALARM ＞ 検出値 条件（１０）
時間Ｔ２から時間Ｔ３までの間（AREA2）、時間Ｔ３から時間Ｔ４までの間（AREA3）、時間Ｔ４から時間Ｔ５までの間（AREA4）についても、（AREA1）の場合と同様に判定する。
溶接開始から時間Ｔ１までの間、および（AREA1）〜（AREA4）のいずれの判定も不良でない場合、サンプルは良品である。
このように、良品波形と検出波形とを比較して、接合状態の良否を判定することができ、十分な品質管理も可能となる。さらに、良品波形を利用して、ホーンやアンビルの寿命管理を行なえるという効果も得られる。
４．変形例
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。
上記実施形態においては、複数の集電箔１４が捲回された電池について説明したが、複数の集電箔１４は積層されていてもよい。
第１工程では、加圧ダイ３２と加圧プレス３４とを用いたインパクトプレスにより複数の集電箔１４の所定の領域を加圧したが、ローラを用いて複数の集電箔１４の所定の領域を押圧することにより加圧してもよい。隣接する集電箔の間に介在する空気の層を押し出して、集電箔の間の間隔を縮小することができる。
図７Ａに示すように、第１工程において、複数の集電箔１４と加圧ダイ３２との間にリード２０を配置して、複数の集電箔１４の所定の領域を加圧してもよい。次いで、図７Ｂに示すように、ホーン４２とアンビル４０とを用いて超音波溶接を行なうことによって、複数の集電箔１４とリード２０とを、接合領域１８で一体化することができる。
１０ 電池
１２ 電極
１４ 集電箔
１６ 圧縮領域
１８ 接合領域
２０ リード
１２ 電極
１４ 集電箔
１６ 圧縮領域
１８ 接合領域
２０ リード
本発明に係る電池の製造方法は、電極の端部に露出し、互いに重なり合った複数の集電箔の所定の領域を加圧して、隣接する集電箔の間の間隔を縮小した圧縮領域を形成する第１工程と、前記複数の集電箔の前記圧縮領域の内側の領域を超音波溶接により接合して、前記複数の集電箔が一体化された接合領域を形成する第２工程とを備え、前記第１工程では、第１の圧力で前記複数の集電箔の前記所定の領域を加圧し、前記第２工程では、前記第１の圧力より小さい第２の圧力で加圧して前記接合領域を形成することを特徴とする。
本発明に係る別の電池の製造方法は、電極の端部に露出し、互いに重なり合った複数の集電箔の所定の領域を加圧して、隣接する集電箔の間の間隔を縮小した圧縮領域を形成する第１工程と、前記複数の集電箔の前記圧縮領域の内側の領域を超音波溶接により接合して、前記複数の集電箔が一体化された接合領域を形成する第２工程とを備え、前記第１工程は、前記複数の集電箔の前記所定の領域に、衝撃力を印加することを含むことを特徴とする。
本発明に係る別の電池の製造方法は、電極の端部に露出し、互いに重なり合った複数の集電箔の所定の領域を加圧して、隣接する集電箔の間の間隔を縮小した圧縮領域を形成する第１工程と、前記複数の集電箔の前記圧縮領域の内側の領域を超音波溶接により接合して、前記複数の集電箔が一体化された接合領域を形成する第２工程とを備え、前記超音波溶接は、複数の凸部が形成され、前記複数の集電箔の前記接合領域を押圧する押圧面を有するホーンと、複数の凸部が形成され、前記複数の集電箔を前記押圧面との間に挟み込んで支持する支持面を有するアンビルとを用いて行ない、前記第２工程は、前記ホーンの出力値の時間変化を示す出力波形に基づいて、前記接合領域の良否を判定することを含むことを特徴とする。
本発明に係る別の電池の製造方法は、電極の端部に露出し、互いに重なり合った複数の集電箔の所定の領域を加圧して、隣接する集電箔の間の間隔を縮小した圧縮領域を形成する第１工程と、前記複数の集電箔の前記圧縮領域の内側の領域を超音波溶接により接合して、前記複数の集電箔が一体化された接合領域を形成する第２工程とを備え、前記第１工程は、前記複数の集電箔の前記所定の領域に、衝撃力を印加することを含むことを特徴とする。
本発明に係る別の電池の製造方法は、電極の端部に露出し、互いに重なり合った複数の集電箔の所定の領域を加圧して、隣接する集電箔の間の間隔を縮小した圧縮領域を形成する第１工程と、前記複数の集電箔の前記圧縮領域の内側の領域を超音波溶接により接合して、前記複数の集電箔が一体化された接合領域を形成する第２工程とを備え、前記超音波溶接は、複数の凸部が形成され、前記複数の集電箔の前記接合領域を押圧する押圧面を有するホーンと、複数の凸部が形成され、前記複数の集電箔を前記押圧面との間に挟み込んで支持する支持面を有するアンビルとを用いて行ない、前記第２工程は、前記ホーンの出力値の時間変化を示す出力波形に基づいて、前記接合領域の良否を判定することを含むことを特徴とする。
Claims (11)
- 電極の端部に露出し、互いに重なり合った複数の集電箔の所定の領域を加圧して、隣接する集電箔の間の間隔を縮小した圧縮領域を形成する第１工程と、
前記複数の集電箔の前記圧縮領域の内側の領域を超音波溶接により接合して、前記複数の集電箔が一体化された接合領域を形成する第２工程と
を備えることを特徴とする電池の製造方法。 - 前記第１工程では、第１の圧力で前記複数の集電箔の前記所定の領域を加圧し、前記第２工程では、前記第１の圧力より小さい第２の圧力で加圧して前記接合領域を形成することを特徴とする請求項１記載の電池の製造方法。
- 前記第１の圧力は、前記第２の圧力の２倍以上であることを特徴とする請求項２記載の電池の製造方法。
- 前記第１工程は、前記複数の集電箔の前記所定の領域に、衝撃力を印加することを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の電池の製造方法。
- 前記第１工程の前に、押さえ治具により前記複数の集電箔を厚さ方向で固定し、
前記第２工程の後に、前記押さえ治具を取り外すことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の電池の製造方法。 - 前記第１工程の前に、前記複数の集電箔の前記所定の領域にリードを接触させて配置し、前記超音波溶接により前記複数の集電箔と前記リードとを一体化することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の電池の製造方法。
- 前記超音波溶接は、複数の凸部が形成され、前記複数の集電箔の前記接合領域を押圧する押圧面を有するホーンと、複数の凸部が形成され、前記複数の集電箔を前記押圧面との間に挟み込んで支持する支持面を有するアンビルとを用いて行ない、
前記第２工程は、前記ホーンの出力値の時間変化を示す出力波形に基づいて、前記接合領域の良否を判定することを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の電池の製造方法。 - 前記ホーンの前記出力値に良品上限出力値と良品下限出力値とを設定し、前記良品上限出力値と前記良品下限出力値との間を良品領域とし、前記超音波溶接の開始から終了までの間で複数点を測定して複数の測定出力値を得、
前記複数の測定出力値の全てが前記良品領域内である場合に、良品であると判定することを特徴とする請求項７記載の電池の製造方法。 - 前記良品上限出力値より小さい警告上限出力値と、前記良品下限出力値より大きい警告下限出力値との間に安定領域を設定し、
前記複数の測定出力値の中の１つが前記安定領域を超え、かつ前記良品領域内にある場合に警告することを特徴とする請求項８記載の電池の製造方法。 - 前記出力波形を時間毎の複数の区間に分割し、前記複数の区間のそれぞれについて、前記良品上限出力値、前記良品下限出力値、および前記安定領域を設定することを特徴とする請求項９記載の電池の製造方法。
- 電極の端部に露出し、互いに重なり合った複数の集電箔の所定の領域を加圧して、隣接する集電箔の間の間隔を縮小した圧縮領域を形成する加圧部と、
前記複数の集電箔の前記圧縮領域の内側の領域を、ホーンおよびアンビルを用いた超音波溶接により接合して、前記複数の集電箔が一体化された接合領域を形成する接合部と、
前記ホーンの出力値の時間変化を示す出力波形に基づいて、前記接合領域の良否を判定する判定部とを備えることを特徴とする電池の製造装置。
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