JP2018077959A - 蓄電デバイスおよび蓄電デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電池容量の低下を抑制できる蓄電デバイスを提供する。【解決手段】蓄電デバイス１は、上部に開口９が形成されているケース本体３と、ケース本体３に収容されている電極体１０と、タブ部２０と、集電端子３０とを備えている。タブ部２０は、電極体１０の一部からケース本体３の開口９へ向けて突出している。タブ部２０は、電極体１０とは対向しない側面２２，２７を有している。集電端子３０は、タブ部２０の側面２２，２７に溶接されている。【選択図】図１

Description

本開示は、蓄電デバイスおよび蓄電デバイスの製造方法に関する。

蓄電デバイスに関し、従来、電極から突出して形成されたタブ部を複数集箔した状態で集電端子と電気的に接続した構成が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１９６９５９号公報

上記のように構成された蓄電デバイスでは、複数のタブ部を集箔する構成のため、各々のタブ部が折り曲げ部を有している。電極を収容するケース内に、折り曲げ部を配置するためのスペースが必要となる。そのため、電池容量に寄与しないスペースがケース内に存在し、電池容量が低下する。

本開示の目的は、電池容量の低下を抑制できる蓄電デバイスと、電池容量の低下を抑制できる蓄電デバイスの製造方法とを提供することである。

本開示の一つの局面に従うと、ケース本体と、電極体と、タブ部と、集電端子と、を備える、蓄電デバイスが提供される。ケース本体の上部に、開口が形成されている。電極体は、ケース本体に収容されている。タブ部は、電極体の一部から開口へ向けて突出している。タブ部は、電極体とは対向しない側面を有する。集電端子は、タブ部の電極体とは対向しない側面に溶接されている。

上記の蓄電デバイスによれば、タブ部と集電端子とは、タブ部を集箔することなく電気的に接続されているため、タブ部を集箔するための折り曲げ部をケース内に配置するためのスペースが不要になる。そのため、ケース内の電池容量に寄与しないスペースを低減でき、電池容量の低下を抑制することができる。

上記の蓄電デバイスにおいて、ケース本体は、側壁を有している。電極体は、側壁に向く側方端部を有している。タブ部は、側方端部よりも側壁から離れて配置されている。このようにすれば、集電端子を、タブ部の側面と電極体の側方端部との間に配置することができるので、ケース内の、集電端子のみが配置される電池容量に寄与しないスペースを低減することができる。

上記の蓄電デバイスにおいて、複数のタブ部が間隔をあけて厚み方向に並べられている。複数のタブ部の間に間隔をあけた構成としても、タブ部の側面に集電端子を溶接することにより、タブ部と集電端子とを電気的に接続することができる。

上記の蓄電デバイスにおいて、隣り合う二つのタブ部は、集電端子を介してのみ、電気的に接続されている。隣り合う二つのタブ部を互いに接触させた構成としなくても、タブ部の側面に集電端子を溶接することにより、タブ部と集電端子とを電気的に接続することができる。

上記の蓄電デバイスにおいて、電極体は、正極と、負極とを有している。電極体は、正極と負極とが積層された積層構造を有している。このようにすれば、正極と負極とが積層されて形成された電極体を備える蓄電デバイスにおいて、電池容量の低下を抑制することができる。

上記の蓄電デバイスにおいて、積層構造は、複数の正極と複数の負極とを交互に積層して構成されている。このようにすれば、複数の正極と複数の負極とを交互に積層して構成された積層型の電極体を備える蓄電デバイスにおいて、電池容量の低下を抑制することができる。

上記の蓄電デバイスにおいて、タブ部は、正極の一部から突出する正極タブと、負極の一部から突出する負極タブとを有している。複数の正極タブが、正極と負極との積層方向に並べられている。複数の負極タブが、正極と負極との積層方向に並べられている。集電端子は、複数の正極タブの側面に溶接された正極集電端子と、複数の負極タブの側面に溶接された負極集電端子とを有している。このようにすれば、正極タブと負極タブとの両方について、集箔する必要がないため、ケース内の電池容量に寄与しないスペースを低減でき、電池容量の低下を抑制することができる。

上記の蓄電デバイスにおいて、ケース本体は、互いに向き合う第１の側壁と第２の側壁とを有している。正極集電端子が溶接された正極タブの側面は、第１の側壁に向いている。負極集電端子が溶接された負極タブの側面は、第２の側壁に向いている。このようにすれば、集電端子をタブ部に溶接する作業が容易になる。

本開示の一つの局面に従うと、素材を準備する工程と、素材を加工して電極体とタブ部とを形成する工程と、集電端子を溶接する工程と、を備える、蓄電デバイスの製造方法が提供される。タブ部は、電極体の一部から突出し、電極体とは対向しない側面を有している。集電端子は、タブ部の、電極体とは対向しない側面に、溶接される。

上記の蓄電デバイスの製造方法によれば、タブ部と集電端子とは、タブ部を集箔することなく電気的に接続されているため、タブ部を集箔するための折り曲げ部をケース内に配置するためのスペースが不要になる。そのため、ケース内の電池容量に寄与しないスペースを低減でき、電池容量の低下を抑制することができる。

上記の蓄電デバイスの製造方法において、溶接する工程では、電極体からタブ部が水平方向に突出するように電極体を保持する。このようにすれば、溶接品質に優れた信頼性の高い蓄電デバイスを提供することができる。

本開示に係る蓄電デバイスおよび蓄電デバイスの製造方法によれば、電池容量の低下を抑制することができる。

実施の形態１に係る蓄電デバイスの縦断面図である。 電極体およびタブ部の斜視図である。 正極板および負極板の正面図である。 電極体およびタブ部の分解斜視図である。 タブ部に集電端子を固定し、さらに蓋を取り付けた状態の斜視図である。 図５に示す負極タブ付近を拡大して示す斜視図である。 蓄電デバイスの製造方法の概略を示すフローチャートである。 タブ部に集電端子を溶接する工程の概略を示す斜視図である。 実施の形態２に係る集電端子の斜視図である。 図９中に示す領域Ｘ付近を示す集電端子の部分拡大図である。 実施の形態２に係る蓄電デバイスの負極タブ付近を拡大して示す斜視図である。 実施の形態２に係る蓄電デバイスの負極タブ付近を拡大して示す正面図である。 実施の形態３に係る集電端子の斜視図である。 実施の形態３に係るタブ部に集電端子を固定し、さらに蓋を取り付けた状態の斜視図である。 実施の形態３に係る蓄電デバイスの負極タブ付近を拡大して示す斜視図である。 実施例および比較例における電池容量および電圧不良数の評価結果を示す表である。

以下、図面に基づいて、実施の形態に係る蓄電デバイスおよび蓄電デバイスの製造方法について説明する。以下に示す実施の形態において、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して、重複した説明を省略する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る蓄電デバイス１の縦断面図である。図１に示すように、蓄電デバイス１は、ケース２を備えている。ケース２は扁平な略直方体形状であり、ケース本体３と、蓋４とを有している。ケース本体３は、上部に開口９が形成されている有底の矩形箱形状を有している。

ケース本体３は、側壁５を有している。側壁５は、第１の側壁６と第２の側壁７とを含んでいる。ケース本体３は、互いに向き合う第１の側壁６と第２の側壁７とを有している。第１の側壁６と第２の側壁７とは、縦長の矩形形状を有しており、互いに平行に配置されている。

側壁５の上端に蓋４が接合されて、ケース２の内部が密閉されている。ケース本体３は、底部８を有している。底部８は、第１の側壁６の下端と第２の側壁７の下端とを繋いでいる。第１の側壁６、第２の側壁および底部８は、一体に形成されている。ケース本体３と蓋４とは、アルミニウム合金、鉄鋼材料などの、金属材料を用いて形成されている。

ケース本体３には、電極体１０が収容されている。図２は、電極体１０およびタブ部２０の斜視図である。図２に示すように、電極体１０は、全体として扁平な略直方体形状であり、上方端部１５と、下方端部１６と、側方端部１７とを有している。側方端部１７は、第１の側方端部１８と、第２の側方端部１９とを含んでいる。なお電極体１０は、後述する通り、各々平板状の正極板と負極板とがセパレータを間に挟んで積層されて形成されているが、図２では、電極体１０全体の概略の外形を簡略化して図示している。

図１を参照して、電極体１０の上方端部１５は、蓋４に向き、蓋４との間に間隔をあけて配置されている。下方端部１６は、底部８に向き、底部８との間に間隔をあけて配置されている。

側方端部１７は、側壁５に向き、側壁５との間に間隔をあけて配置されている。第１の側方端部１８は、第１の側壁６に向き、第１の側壁６との間に間隔をあけて配置されている。第２の側方端部１９は、第２の側壁７に向き、第２の側壁７との間に間隔をあけて配置されている。

タブ部２０は、電極体１０の上方端部１５から突出している。図１に示す電極体１０がケース２の内部に収容された状態で、タブ部２０は、電極体１０の一部からケース本体３の開口９へ向けて突出している。タブ部２０は、正極タブ２１と、負極タブ２６とを有している。正極タブ２１は、側面２２，２３と、頂面２４とを有している。負極タブ２６は、側面２７，２８と、頂面２９とを有している。

正極タブ２１の側面２２，２３と、負極タブ２６の側面２７，２８とは、電極体１０の上方端部１５に直交して延びる、電極体１０とは対向しない面である。タブ部２０の側面２２，２７は、ケース本体３の側壁５に向いている。正極タブ２１の側面２２は、ケース本体３の第１の側壁６に向いている。負極タブ２６の側面２７は、ケース本体３の第２の側壁７に向いている。正極タブ２１の頂面２４と負極タブ２６の頂面２９とは、電極体１０の上方端部１５に平行に延び、蓋４に向いている。

図３は、電極体１０に含まれる正極板１１および負極板１２の正面図である。電極体１０は、正極板１１と、負極板１２とを有している。図３には、互いに積層されて電極体１０を形成する前の、単体の正極板１１と負極板１２とが図示されている。

正極板１１は、矩形の板状形状を有している。正極板１１は、基材と、基材の表面に配置されている合剤層２５とを有している。正極板１１の基材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金箔であってもよい。合剤層２５は、正極活物質を含んでいる。正極活物質としては、たとえばＬｉＮｉＣｏＭｎＯ_２などのリチウム遷移金属複合酸化物を用いることができる。正極タブ２１は、正極板１１の周縁部の一部から突出している。正極タブ２１は、正極板１１の基材の一部が延長されて、形成されている。正極タブ２１には、合剤層２５が塗工されていない。

負極板１２は、矩形の板状形状を有している。負極板１２は、基材と、基材の表面に配置されている合剤層２５とを有している。負極板１２の基材は、銅箔であってもよい。合剤層２５は、負極活物質を含んでいる。負極活物質としては、たとえば非晶質コート天然黒鉛を用いることができる。負極タブ２６は、負極板１２の周縁部の一部から突出している。負極タブ２６は、負極板１２の基材の一部が延長されて、形成されている。負極タブ２６には、合剤層２５が塗工されていない。

図４は、電極体１０およびタブ部２０の分解斜視図である。電極体１０は、正極板１１と負極板１２とが積層された積層構造を有している。図４に示すように、電極体１０は、セパレータ１４をさらに有している。セパレータ１４は、正極板１１と負極板１２との間に挟まれている。複数の正極板１１と複数の負極板１２とが、セパレータ１４を間に介在させて互いに絶縁されつつ交互に積層されて、積層構造が構成されている。

セパレータ１４は、正極板１１と負極板１２との短絡を防止する。セパレータ１４として、たとえばポリエチレン多孔質膜を用いることができる。セパレータ１４には、予め電解液が含浸されていてもよい。電解液の溶媒は、たとえばエチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートなどであってもよい。電解液の支持電解質は、たとえばＬｉＰＦ_６であってもよい。

図４中の符号ＤＲ３を付した両矢印で示す方向は、正極板１１と負極板１２との積層方向であり、この方向を積層方向ＤＲ３と称する。積層方向ＤＲ３は、正極板１１の厚み方向であり、負極板１２の厚み方向である。積層方向ＤＲ３は、正極タブ２１の厚み方向であり、負極タブ２６の厚み方向である。積層方向ＤＲ３は、タブ部２０の厚み方向である。

複数の正極タブ２１は、積層方向ＤＲ３に並べられている。積層方向ＤＲ３に隣り合う二つの正極板１１の間にセパレータ１４と負極板１２とが介在していることにより、正極タブ２１は、間隔をあけて積層方向ＤＲ３に並べられている。複数の負極タブ２６は、積層方向ＤＲ３に並べられている。積層方向ＤＲ３に隣り合う二つの負極板１２の間にセパレータ１４と正極板１１とが介在していることにより、負極タブ２６は、間隔をあけて積層方向ＤＲ３に並べられている。複数のタブ部２０は、間隔をあけて積層方向ＤＲ３に並べられている。

図１，２中の符号ＤＲ１を付した両矢印で示す方向は、タブ部２０が電極体１０から突出する方向、より具体的には、正極タブ２１が正極板１１から突出するとともに負極タブ２６が負極板１２から突出する方向であり、この方向を突出方向ＤＲ１と称する。図１，２中の符号ＤＲ２を付した両矢印で示す方向は、突出方向ＤＲ１に直交しかつ積層方向ＤＲ３に直交する方向であり、この方向を幅方向ＤＲ２と称する。

電極体１０の上方端部１５は、図１，２に示すように、幅方向ＤＲ２に延びるとともに積層方向ＤＲ３に延びている。タブ部２０は、上方端部１５から突出方向ＤＲ１に沿って突出しており、セパレータ１４よりも上方に突出している。タブ部２０を構成している正極タブ２１と負極タブ２６とは、幅方向ＤＲ２に並んでいる。正極タブ２１の側面２３と、負極タブ２６の側面２８とが、互いに向き合っている。正極タブ２１の側面２２は、側面２３よりも、負極タブ２６から離れて配置されている。負極タブ２６の側面２７は、側面２８よりも、正極タブ２１から離れて配置されている。

図１に示すように、タブ部２０は、電極体１０の側方端部１７よりも、ケース本体３の側壁５から離れて配置されている。正極タブ２１は、電極体１０の第１の側方端部１８よりも、ケース本体３の第１の側壁６から離れて配置されている。負極タブ２６は、電極体１０の第２の側方端部１９よりも、ケース本体３の第２の側壁７から離れて配置されている。

図５は、タブ部２０に集電端子３０を固定し、さらに蓋４を取り付けた状態の斜視図である。図６は、図５に示す負極タブ２６付近を拡大して示す斜視図である。図５では、図２と同様に、電極体１０全体の概略の外形を簡略化して図示している。

図１を併せて参照して、蓋４は、平板状の形状を有している。突出方向ＤＲ１に沿って見た蓋４は、矩形状の形状を有している。蓋４の厚み方向は、突出方向ＤＲ１である。蓋４には、蓋４を厚み方向に貫通する２つの貫通孔が形成されている。この貫通孔を貫通して、外部端子４０が配置されている。外部端子４０と蓋４との間に、図示しない絶縁部材が介在しており、外部端子４０と蓋４とは電気的に絶縁されている。外部端子４０は、正極タブ２１に電気的に接続される正極端子４１と、負極タブ２６に電気的に接続される負極端子４６とを有している。

図５，６に示すように、集電端子３０は、タブ部２０の側面に溶接されている。集電端子３０は、溶接部を介在して、タブ部２０の側面に固定されている。集電端子３０は、正極集電端子３１と、負極集電端子３６とを有している。

正極集電端子３１は、複数の正極タブ２１の側面２２に溶接されている。正極集電端子３１は、正極タブ２１の側面２２に、溶接により固定されている。正極集電端子３１は、溶接部を介在して、正極タブ２１の側面２２に固定されている。負極集電端子３６は、複数の負極タブ２６の側面２７に溶接されている。負極集電端子３６は、負極タブ２６の側面２７に、溶接により固定されている。負極集電端子３６は、溶接部を介在して、負極タブ２６の側面２７に固定されている。

負極集電端子３６は、集電接続部３７と、端子接続部３８とを有している。集電接続部３７は突出方向ＤＲ１に延び、端子接続部３８は幅方向ＤＲ２に延びている。負極集電端子３６は、互いに直交する集電接続部３７と端子接続部３８とが各々の縁部でつながる略Ｌ字状の形状を有している。

集電接続部３７は、負極タブ２６の側面２７に溶接されることにより、負極タブ２６の側面２７に固定されている。集電接続部３７は、負極タブ２６に向く第一面３７Ａと、第一面３７Ａと反対側の第二面３７Ｂとを有している。集電接続部３７と負極タブ２６の側面２７との固定には、たとえばレーザー溶接が用いられる。図６中に破線矢印で示す照射方向ＡＲ１は、集電接続部３７へのレーザービームの照射方向を示している。

集電接続部３７の第一面３７Ａが負極タブ２６の側面２７に接触するように配置された状態で、第二面３７Ｂにレーザーなどの高エネルギービームが照射される。これにより、高エネルギービームの照射位置と正反対の位置にある第一面３７Ａの一部が、局所的に溶融および凝固する。このようにして、集電接続部３７の第一面３７Ａと負極タブ２６の側面２７とが接合され、負極集電端子３６と負極タブ２６とが溶接されて、第一面３７Ａと側面２７との間に溶接部が形成される。

複数の負極タブ２６に負極集電端子３６が溶接されることにより、複数の負極タブ２６は互いに電気的に接続されている。上述した通り、複数の負極タブ２６は間隔をあけて積層方向ＤＲ３に並べられているために、隣り合う二つの負極タブ２６は、負極集電端子３６を介してのみ、電気的に接続されている。

図１を併せて参照して、負極端子４６は、端子接続部３８に搭載されている。端子接続部３８は、負極端子４６に電気的に接続されている。負極端子４６は、負極集電端子３６を介して負極タブ２６に電気的に接続されており、負極集電端子３６および負極タブ２６を介して負極板１２に電気的に接続されている。

正極集電端子３１は、負極集電端子３６と鏡面対称の形状を有している。負極タブ２６に対する負極集電端子３６の配置と同様に、正極タブ２１に対して正極集電端子３１が配置される。負極集電端子３６と同様に、正極集電端子３１は正極タブ２１の側面２２に溶接される。隣り合う二つの正極タブ２１は、正極集電端子３１を介してのみ、電気的に接続されている。

次に、実施の形態１の蓄電デバイス１の製造方法について説明する。図７は、蓄電デバイス１の製造方法の概略を示すフローチャートである。

図７に示されるように、まず工程Ｓ１０において、素材を準備する。具体的には、正極板１１の基材となるアルミニウムまたはアルミニウム合金箔と、負極板１２の基材となる銅箔と、を準備する。

次に、工程Ｓ２０において、素材を加工して、電極板を形成する。具体的には、工程Ｓ１０で準備した素材の表面に、合剤層２５を形成する。続いて、素材をカットする。素材は、矩形の長辺の端部付近の一部分が短辺方向に沿って突き出る形状に、カットされる。素材のカットには、レーザー加工機が好適に用いられるが、平板状の素材のカットに適した他の任意の公知のカッターが用いられてもよい。素材を所定の寸法にカットすることにより、正極板１１と正極タブ２１とが一体として形成され、負極板１２と負極タブ２６とが一体として形成される。

次に、工程Ｓ３０において、正極板１１および負極板１２を積層する。具体的には、図４を参照して説明した通り、複数の正極板１１と複数の負極板１２とを、セパレータ１４を間に介在させて交互に積層する。セパレータ１４の縁から正極板１１の正極タブ２１が突出し、セパレータ１４の縁から負極板１２の負極タブ２６が突出するように、正極板１１、負極板１２およびセパレータ１４が配置される。このようにして、扁平な略直方体形状の電極体１０を得る。

次に、工程Ｓ４０において、電極体１０を９０°回転させ、電極体１０の側方端部１７のいずれか一方が上面になるように、電極体１０を配置する。このように電極体１０が保持された状態で、タブ部２０は電極体１０から水平方向に突出している。正極タブ２１と負極タブ２６は電極体１０から水平方向に突出し、正極タブ２１の側面２２、または負極タブ２６の側面２７のいずれかが、上方に向いている。

次に、工程Ｓ５０において、電極体１０のタブ部２０の側面２２，２７に集電端子３０を溶接する。図８は、タブ部２０に集電端子３０を溶接する工程の概略を示す斜視図である。図８には、タブ部２０のうち正極タブ２１と、集電端子３０のうち正極集電端子３１が図示されている。正極集電端子３１は、図６を参照して説明した負極集電端子３６と同様の、集電接続部３２と、端子接続部３３とを有している。集電接続部３２は、正極タブ２１に向く第一面３２Ａと、第一面３２Ａと反対側の第二面３２Ｂとを有している。端子接続部３３に、図１に示す正極端子４１が、電気的に接続される。

電極体１０は、第１の側方端部１８が上面になるように配置されている。これにより、正極タブ２１の側面２２が上方に向いている。図８に示す、集電接続部３２への高エネルギービームの照射方向ＡＲ１は、下向きとなっている。上方から集電接続部３２の第二面３２Ｂに高エネルギービームを照射することにより、集電接続部３２の第一面３２Ａと正極タブ２１の側面２２とが溶接され、集電接続部３２が正極タブ２１に固定される。

次に、集電端子３０の端子接続部に外部端子４０を接合して、電極体１０と、タブ部２０に溶接された集電端子３０と、外部端子４０と、蓋４とを一体構造物とする。図７に戻って、次に工程Ｓ６０において、この一体構造物をケース本体３内に収容する。次に、蓋４をケース本体３に溶接することにより、ケース本体３の開口９を閉塞する。蓋４をケース本体３に接合した後に、工程Ｓ７０において、蓋４に設けられている図示しない注液孔を経由して、ケース本体３に電解液を注液する。電解液を電極体１０に含浸する。その後、注液孔に栓をして、ケース２を密閉する。このようにして、実施の形態１の蓄電デバイス１が作製される。

以上説明したように、本実施の形態に係る蓄電デバイス１においては、図１，６に示すように、電極体１０の一部から突出するタブ部２０の、電極体１０とは対向しない側面２２，２７に、集電端子３０が溶接されている。タブ部２０と集電端子３０とは、タブ部２０を集箔することなく電気的に接続されているため、タブ部を集箔するための折り曲げ部を必要としない。ケース２内に折り曲げ部を配置するためのスペースが不要になるため、ケース２内の電池容量に寄与しないスペースを低減できる。したがって、電池容量の低下を抑制することができる。

タブ部２０と集電端子３０とを溶接するとき、図６に示す照射方向ＡＲ１に沿って、高エネルギービームが照射される。高エネルギービームが電極体１０に当たる虞が無いため、溶接品質に優れた信頼性の高い蓄電デバイス１を提供することができる。

また図２に示すように、タブ部２０は、ケース本体３の側壁５に向く電極体１０の側方端部１７よりも、側壁５から離れて配置されている。タブ部２０の側面２２，２７に溶接された集電端子３０は、タブ部２０の側面２２，２７とケース本体３の側壁５との間に配置される。タブ部２０を側方端部１７よりも側壁５から離れて配置することにより、幅方向ＤＲ２において、集電端子３０を、タブ部２０の側面２２，２７と電極体１０の側方端部１７との間に配置することができる。幅方向ＤＲ２において、集電端子３０のみが配置されるスペースが存在しないので、ケース２内の電池容量に寄与しないスペースを低減でき、電池容量の低下を抑制することができる。

また図６に示すように、複数のタブ部２０は、間隔をあけて厚み方向に並べられている。複数のタブ部２０の間に間隔をあけた構成としても、タブ部２０の側面２２，２７に集電端子３０を溶接することにより、タブ部２０と集電端子３０とを電気的に接続することができる。

また図６に示すように、隣り合う二つのタブ部２０は、集電端子３０を介してのみ、電気的に接続されている。隣り合う二つのタブ部２０を互いに接触させタブ部２０を集箔した構成としなくても、タブ部２０の側面２２，２７に集電端子３０を溶接することにより、タブ部２０と集電端子３０とを電気的に接続することができる。

また図４に示すように、電極体１０は、正極板１１と負極板１２とを有し、正極板１１と負極板１２とが積層された積層構造を有している。このようにすれば、正極板１１と負極板１２とが積層されて形成された電極体１０を備える蓄電デバイス１において、電池容量の低下を抑制することができる。

また図４に示すように、電極体１０の積層構造は、複数の正極板１１と複数の負極板１２とを交互に積層して構成されている。このようにすれば、複数の正極板１１と複数の負極板１２とを交互に積層して構成された積層型の電極体１０を備える蓄電デバイス１において、電池容量の低下を抑制することができる。

また図１，４に示すように、正極板１１の一部から突出する複数の正極タブ２１と、負極板１２の一部から突出する複数の負極タブ２６とは、正極板１１と負極板１２との積層方向に並べられている。集電端子３０は、図１に示すように、正極タブ２１の側面２２に溶接された正極集電端子３１と、負極タブ２６の側面２７に溶接された負極集電端子３６とを有している。このようにすれば、正極タブ２１の側面２２と正極集電端子３１とが電気的に接続され、負極タブ２６の側面２７と負極集電端子３６とが電気的に接続されるので、正極タブ２１と負極タブ２６との両方について、集箔する必要がない。そのため、ケース２内の電池容量に寄与しないスペースを低減でき、電池容量の低下を抑制することができる。

また図１に示すように、正極集電端子３１が溶接された正極タブ２１の側面２２は、ケース本体３の第１の側壁６に向き、負極集電端子３６が溶接された負極タブ２６の側面２７は、ケース本体３の第２の側壁７に向いている。正極タブ２１の側面２２，２３のうち、負極タブ２６に向く側面２３ではなく反対側の側面２２に正極集電端子３１が溶接されるので、高エネルギービームを正極集電端子３１に照射し易くなり、正極集電端子３１を側面２２に溶接する作業が容易になる。負極タブ２６の側面２７，２８のうち、正極タブ２１に向く側面２８ではなく反対側の側面２７に負極集電端子３６が溶接されるので、高エネルギービームを負極集電端子３６に照射しやすくなり、負極集電端子３６を側面２７に溶接する作業が容易になる。

本実施の形態に係る蓄電デバイス１の製造方法は、図７に示すように、集電端子３０をタブ部２０に溶接する工程Ｓ５０を備えている。溶接する工程Ｓ５０において、集電端子３０は、電極体１０とは対向しないタブ部２０の側面２２，２７に、溶接される。タブ部２０と集電端子３０とは、タブ部２０を集箔することなく電気的に接続されているため、タブ部を集箔するための折り曲げ部を必要としない。ケース２内に折り曲げ部を配置するためのスペースが不要になるため、ケース２内の電池容量に寄与しないスペースを低減できる。したがって、電池容量の低下を抑制することができる。また、タブ部２０の側面２２，２７に溶接が行なわれるために、溶接時にビーム抜けが発生したとしても、電極体１０にダメージを与えることを防止することができる。

また図８に示すように、溶接する工程Ｓ５０では、電極体１０からタブ部２０が水平方向に突出するように、電極体１０を保持する。このようにすれば、集電端子３０とタブ部２０との溶接時に、活物質を塗布している電極体１０にスパッタが混入する虞がなく、溶接品質に優れた信頼性の高い蓄電デバイス１を提供することができる。

（実施の形態２）
図９は、実施の形態２に係る蓄電デバイス１の、負極集電端子３６の斜視図である。実施の形態２の集電端子３０の集電接続部は、タブ部２０に向く第一面と、第一面と反対側の第二面とを有している。第二面には、タブ部２０の厚み方向に沿って線状に延びる凹部が形成されている。実施の形態２の負極集電端子３６と正極集電端子３１とは鏡面対称の形状を有しているため、以下の説明においては負極集電端子３６に着目し、正極集電端子３１についての説明は繰り返さない。

図９に示すように、負極集電端子３６は、集電接続部３７を有しており、集電接続部３７は第一面３７Ａと第二面３７Ｂとを有している。集電接続部３７には、プレス加工などにより、溶接用突出部１３０が形成されている。溶接用突出部１３０は、線状に延びる形状を有するとともに、第二面３７Ｂの側から第一面３７Ａの側に向かって突出する形状を有している。溶接用突出部１３０において、第一面３７Ａは線状に突起する形状を呈し、第二面３７Ｂは線状に窪む形状を呈している。

図１０は、図９中に示す領域Ｘ付近を示す、負極集電端子３６の集電接続部３７の部分拡大図である。図１０に示すように、溶接用突出部１３０をその延在方向に沿って見た場合、溶接用突出部１３０は、第一面３７Ａの側に、第１領域１３１を有し、第二面３７Ｂの側に、第２領域１３６を有している。溶接前の状態では、第１領域１３１は曲面形状を有し、第２領域１３６は平面形状を有している。溶接する工程（図７に示す工程Ｓ５０）を経ることによって、これらの領域は変形する。溶接後の状態では、第１領域１３１は完全な曲面形状を呈していないこともあり、第２領域１３６は完全な平面形状を呈していないこともある。

集電接続部３７の第二面３７Ｂは、第一面３７Ａのうち平面形状の部位と平行に延びる平面形状の領域を有している。溶接用突出部１３０において、第二面３７Ｂは、第２領域１３６と、一対の傾斜面１３２，１３３と、一対の段差部１３４，１３５とを有している。傾斜面１３２，１３３は、上記の平面形状の領域から連続して第２領域１３６が位置している側に向けて傾斜した形状を有している。段差部１３４は、傾斜面１３２から連続し第一面３７Ａに向かって延びる形状を有している。段差部１３５は、傾斜面１３３から連続し第一面３７Ａに向って延びる形状を有している。

第二面３７Ｂの、上記の平面形状の領域と、第２領域１３６とは、傾斜面１３２，１３３と、段差部１３４，１３５とを介して、連続している。傾斜面１３２，１３３と第２領域１３６とは、段差部１３４，１３５を介して連続している。図１０に示す幅Ｗ１は、図１０中の左右方向である突出方向ＤＲ１における、第２領域１３６の寸法を示す。幅Ｗ２は、突出方向ＤＲ１における、第１領域１３１の寸法を示す。高さＨ１は、第一面３７Ａの平面形状の領域から溶接用突出部１３０が突出する寸法を示す。

図１１は、実施の形態２に係る蓄電デバイス１の、負極タブ２６付近を拡大して示す斜視図である。図１２は、実施の形態２に係る蓄電デバイス１の、負極タブ２６付近を拡大して示す正面図である。実施の形態１と同様に、図１１，１２中に破線矢印で示す照射方向ＡＲ１は、集電接続部３７へのレーザーなどの高エネルギービームの照射方向を示す。溶接用突出部１３０は、積層方向ＤＲ３に沿って線状に延びている。溶接用突出部１３０の第一面３７Ａ側の線状の突出形状が負極タブ２６の側面２７に押し当てられ、溶接用突出部１３０の第二面３７Ｂ側の線状の窪み形状に高エネルギービームが照射されることにより、集電接続部３７の第一面３７Ａと負極タブ２６の側面２７とが溶接される。

以上説明した実施の形態２の蓄電デバイス１によると、集電接続部に溶接用突出部１３０が形成されていることにより、集電端子３０をタブ部２０に溶接するときに、溶接用突出部１３０の先端部をタブ部２０の側面に接触させることが容易になる。溶接用突出部１３０の第二面の側の第２領域が平面形状であるために、高エネルギービームの照射位置に対する位置ずれの許容度を大きくすることができ、高エネルギービームを走査したときの照射高さ（つまり、溶接用突出部１３０が受けるエネルギー）のばらつきも抑制できる。また第２領域１３６が平面形状であるため、高エネルギービームを溶接用突出部１３０に照射したときに、熱が逃げやすい。溶接用突出部１３０の先端が必要な温度よりも高温になることが抑制でき、高エネルギービームが集電接続部３７を貫通する事態も抑制できる。

したがって、集電端子３０を、十分な接合強度を持ってタブ部２０に接合することが可能になる。

（実施の形態３）
図１３は、実施の形態３に係る蓄電デバイス１の、負極集電端子３６の斜視図である。実施の形態３の集電端子３０の集電接続部は、櫛歯状構造２３０を有している。実施の形態３の負極集電端子３６と正極集電端子３１とは鏡面対称の形状を有しているため、以下の説明においては負極集電端子３６に着目し、正極集電端子３１についての説明は繰り返さない。

図１３に示すように、負極集電端子３６は、集電接続部３７を有しており、集電接続部３７は櫛歯状構造２３０を有している。櫛歯状構造２３０は、互いに平行に並べられた複数の歯部２３１を有している。隣り合う二つの歯部２３１の間に、空隙部２３２が形成されている。

図１４は、実施の形態３に係るタブ部２０に集電端子３０を固定し、さらに蓋４を取り付けた状態の斜視図である。図１５は、実施の形態３に係る蓄電デバイス１の負極タブ２６付近を拡大して示す斜視図である。

図１４，１５に示すように、実施の形態３の負極集電端子３６は、負極タブ２６の側面２７に櫛歯状構造２３０の歯部２３１を挿し込んで、負極タブ２６に取り付けられる。櫛歯状構造２３０の空隙部２３２に負極タブ２６が挿し込まれた構造となり、負極タブ２６の側面２７が空隙部２３２から露出する。露出した負極タブ２６の側面２７と櫛歯状構造２３０の歯部２３１とに、実施の形態１，２と同様に照射方向ＡＲ１に沿って高エネルギービームを照射して、負極集電端子３６と負極タブ２６とを溶接する。

以上説明した実施の形態３の蓄電デバイス１によると、負極集電端子３６の表面に負極タブ２６の側面２７が露出した状態で負極集電端子３６と負極タブ２６とが溶接されるので、外部から溶接の品質を容易に確認することができ、溶接の信頼性を向上することができる。また、溶接の際に、高エネルギービームが電極体１０の内側までは到達しないことから、蓄電デバイス１の信頼性をさらに向上することができる。

以下、実施例について説明する。実施例および比較例に係る蓄電デバイスとして、角型の非電解質電池を作製し、それらの電池について、充放電による初期電池容量、および充放電試験後の電池の電圧不良の評価を行なった。

実施例１の蓄電デバイスの電極体は、実施の形態１で説明した構成とした。正極板１１の基材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金箔とし、厚みを１５μｍとした。負極板１２の基材は、銅箔とし、厚みを１０μｍとした。正極板１１の、幅方向ＤＲ２の寸法を１２８ｍｍ、突出方向ＤＲ１の寸法を７８ｍｍとした。突出方向ＤＲ１における、正極板１１から正極タブ２１が突出する寸法を、１０ｍｍとした。負極板１２の、幅方向ＤＲ２の寸法を１３２ｍｍ、突出方向ＤＲ１の寸法を８２ｍｍとした。突出方向ＤＲ１における、負極板１２から負極タブ２６が突出する寸法を、１０ｍｍとした。

正極板１１と負極板１２との間に介在するセパレータ１４は、幅方向ＤＲ２の寸法１３６ｍｍ、突出方向ＤＲ１の寸法８６ｍｍとした。

集電端子３０は、実施の形態２で説明した構成とした。正極集電端子３１は、厚み０．６ｍｍ、幅２４ｍｍのアルミニウム板をプレス加工して作製した。負極集電端子３６は、厚み０．５ｍｍ、幅２４ｍｍの銅板をプレス加工して作製した。溶接用突出部１３０の、図１０に示す幅Ｗ１を１．３ｍｍ、幅Ｗ２を２ｍｍ、高さＨ１を０．５ｍｍとした。

正極集電端子３１の溶接用突出部１３０の第１領域１３１を正極タブ２１の側面２２に押し当て、ファイバーレーザー光を溶接用突出部１３０の第２領域１３６に向けて照射し、正極集電端子３１を正極タブ２１に溶接した。ファイバーレーザー光の出力は１８００Ｗとした。ファイバーレーザー光を走査する速度は、８０ｍｍ／秒とした。

負極集電端子３６の溶接用突出部１３０の第１領域１３１を負極タブ２６の側面２７に押し当て、ファイバーレーザー光を溶接用突出部１３０の第２領域１３６に向けて照射し、負極集電端子３６を負極タブ２６に溶接した。ファイバーレーザー光の出力は２８００Ｗとした。ファイバーレーザー光を走査する速度は、８０ｍｍ／秒とした。

そして、正極集電端子３１と負極集電端子３６とを、アルミニウム製の蓋４に加工された孔を通して、外部端子４０と接続した。外部端子４０と一体になった電極体１０をケース本体３内に挿入し、蓋４とケース本体３とを溶接した。蓋４に設けた注液孔より電解液を注入した後、注液孔に栓をし、実施例の蓄電デバイス１とした。

比較例１の蓄電デバイスは、特開２００６−２３６７９０号公報に記載の、露出集電芯体が電極体の両端部に形成されている構成とした。巻き取り電極体の中央孔に集電端子を挿入した後、電極体の圧縮方向の両側から正極芯体または負極芯体の外周面を加圧することにより、正極芯体または負極芯体の内周面を集電部材の芯体接続部の両側面に圧接させた。この状態で、芯体の外周面側から超音波溶接を施して、芯体接続部の一方の側面とこれに対向する一方の芯体束部の内周面、および芯体接続部の他方の側面とこれに対向する他方の芯体束部の内周面とを、同時に接合した。

比較例２の蓄電デバイスは、特開２０１０−２５７９４５号公報に記載の、電極体が巻き取られた状態で露出集電芯体が両端部に形成されている構成とした。電極体の側端面の上端にある露出集電芯体の屈曲部に、電極体に向かって突出した集電端子の突起が密着した状態で、レーザー溶接を施した。

比較例３の蓄電デバイスは、特開２０１３−１９６９５９号公報（特許文献１）に記載の、露出集電芯体が電極体の端部に形成され、集電端子のスリット部に収束されている構成とした。集電端子のスリット部に収束した集電芯体の、集電端子よりも上方に飛び出した部分を折り曲げて第二の部材を押し当て、抵抗溶接で集電芯体と集電端子とを接合した。

実施例１および比較例１〜３に係る蓄電デバイスを、各々３０個ずつ作成した。これらの蓄電デバイスについて、充放電による初期電池容量の評価、および、充放電試験後の電池の電圧不良の評価を行なった。

実施例１および比較例１〜３の蓄電デバイスの初期充放電を、以下の手順で行なった。まず１／５Ｃの充電レートで２時間、定電流充電をした。次に、１０分休止した後、１／５Ｃの放電レートで電池電圧３．０Ｖとなるまで定電流放電をした。さらに、１０分休止した後、１／３Ｃの充電レートで電池電圧４．１Ｖとなるまで定電流充電をし、その後，定電圧で充電電流が２／１００Ｃとなるまで充電をした。続いて、１０分休止した後，１／３Ｃの放電レートで電池電圧３．０Ｖとなるまで定電流放電をし、その後、定電圧で放電電流が２／１００Ｃとなるまで放電をした。さらに、１０分休止した後、１／５Ｃの充電レートで電池電圧が４．１Ｖとなるまで定電流充電をした。

このような初期充放電を行った電池を、４５℃の環境下に２４時間置き、２４時間経過時の電池電圧（Ｖ１とする）を測定した。その後、２５℃の環境下に４日間置き、４日間経過時の電池電圧（Ｖ２とする）を測定した。そして、Ｖ１−Ｖ２×３σの値が、予め定められた基準値の範囲内に入っているか否かを判定し、基準値の範囲から外れている場合は電圧不良の電池とした。

図１６は、実施例および比較例における蓄電デバイスの電池容量および電圧不良数の評価結果を示す表である。図１６に示すように、実施例の蓄電デバイス１は、比較例１〜３に対して電池容量が大きく、比較例１に対しては１０％以上電池容量が大きい結果であった。これは、実施例の蓄電デバイス１ではセパレータ１４から突出するタブ部２０の突出方向の寸法を小さくできたためと考えられた。

電圧不良数に関しては、比較例２の電圧不良数が最も多い結果であった。一方、実施例の蓄電デバイス１は、比較例２と同じレーザー溶接を行なっているが、電圧不良が発生しない結果であった。比較例２において電圧不良が発生した蓄電デバイスを分解したところ、集電端子と集電芯体とをレーザー溶接した際のスパッタが電極体に付着していたことが明らかとなった。実施例の蓄電デバイス１は、レーザー溶接箇所と電極体１０とが離れているので、電極体１０へのスパッタの付着がなかった。

以上のことから、実施例に係る蓄電デバイス１は、電池容量が大きく、且つ電圧不良も発生せず、良好であることが示された。

なお、これまでに説明した実施の形態では、複数の正極板１１と複数の負極板１２とが交互に積層されて、積層型の電極体１０が形成される例について説明した。電極体１０は、セパレータを介して積層された正極シートと負極シートとが筒状に捲回されることにより形成される、捲回型の電極体であってもよい。

以上、実施の形態および実施例について説明したが、上記の開示内容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。本発明の技術的範囲は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。

本明細書に記載された蓄電デバイスは、たとえば、車両および各種機器に適用することができる。

１ 蓄電デバイス、２ ケース、３ ケース本体、４ 蓋、５ 側壁、６ 第１の側壁、７ 第２の側壁、８ 底部、９ 開口、１０ 電極体、１１ 正極板、１２ 負極板、１４ セパレータ、１５ 上方端部、１６ 下方端部、１７ 側方端部、１８ 第１の側方端部、１９ 第２の側方端部、２０ タブ部、２１ 正極タブ、２２，２３，２７，２８ 側面、２４，２９ 頂面、２５ 合剤層、２６ 負極タブ、３０ 集電端子、３１ 正極集電端子、３２，３７ 集電接続部、３２Ａ，３７Ａ 第一面、３２Ｂ，３７Ｂ 第二面、３３，３８ 端子接続部、３６ 負極集電端子、４０ 外部端子、４１ 正極端子、４６ 負極端子、ＡＲ１ 照射方向、ＤＲ１ 突出方向、ＤＲ２ 幅方向、ＤＲ３ 積層方向。

Claims (10)

1. 上部に開口が形成されているケース本体と、
   前記ケース本体に収容されている電極体と、
   前記電極体の一部から前記開口へ向けて突出し、前記電極体とは対向しない側面を有する、タブ部と、
   前記タブ部の側面に溶接された集電端子と、を備える、蓄電デバイス。
2. 前記ケース本体は、側壁を有し、
   前記電極体は、前記側壁に向く側方端部を有し、
   前記タブ部は、前記側方端部よりも前記側壁から離れて配置されている、請求項１に記載の蓄電デバイス。
3. 複数の前記タブ部が間隔をあけて厚み方向に並べられている、請求項１または２に記載の蓄電デバイス。
4. 隣り合う二つの前記タブ部は、前記集電端子を介してのみ、電気的に接続されている、請求項３に記載の蓄電デバイス。
5. 前記電極体は、正極と、負極とを有し、
   前記電極体は、前記正極と前記負極とが積層された積層構造を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
6. 前記積層構造は、複数の前記正極と複数の前記負極とを交互に積層して構成されている、請求項５に記載の蓄電デバイス。
7. 前記タブ部は、前記正極の一部から突出する正極タブと、前記負極の一部から突出する負極タブとを有し、
   複数の前記正極タブが、前記正極と前記負極との積層方向に並べられ、
   複数の前記負極タブが、前記正極と前記負極との積層方向に並べられ、
   前記集電端子は、複数の前記正極タブの側面に溶接された正極集電端子と、複数の前記負極タブの側面に溶接された負極集電端子とを有する、請求項６に記載の蓄電デバイス。
8. 前記ケース本体は、互いに向き合う第１の側壁と第２の側壁とを有し、
   前記正極集電端子が溶接された前記正極タブの側面は、前記第１の側壁に向き、
   前記負極集電端子が溶接された前記負極タブの側面は、前記第２の側壁に向く、請求項７に記載の蓄電デバイス。
9. 素材を準備する工程と、
   前記素材を加工して、電極体と、前記電極体の一部から突出し前記電極体とは対向しない側面を有するタブ部と、を形成する工程と、
   前記タブ部の側面に集電端子を溶接する工程と、を備える、蓄電デバイスの製造方法。
10. 前記溶接する工程では、前記電極体から前記タブ部が水平方向に突出するように前記電極体を保持する、請求項９に記載の蓄電デバイスの製造方法。

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