JP2019009057A - 二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】アルミニウム箔同士の密着性を維持することで正極接続板とのレーザ溶接性を保ちつつ且つ、アルミニウム箔の破断につながる直線状の溶接部に応力が集中することを回避することによって箔切れを抑制することを課題とする。【解決手段】本発明の二次電池は、電池缶（２）に収納され、電極（１１、１２）とセパレータ（１３、１４）を積層させて捲回した電極群（１０）と、電極群（１０）と接続される集電部材（２７）と、集電部材（２７）と接続され、金属箔を複数枚積層させた集電箔（３３）と、集電箔（３３）と接続される接続板（３５）とを有し、集電箔（３３）は、第一の溶接痕（３３ｂ）と第一の溶接痕（３３ｂ）よりも小さくかつ複数の凹凸からなる第二の溶接痕（３３ｄ）を有する超音波溶接部を有し、超音波溶接部は、接続板（３５）と接続される領域（３６）以外に第二の溶接痕（３３ｄ）を有する。【選択図】 図５

Description

本発明は、二次電池に関し、より詳細には、アルミニウム箔を複数枚積層させ超音波溶着しつつ電池蓋とレーザ接合する正極集電リードにおいて、接合領域以外に第二の集電箔同士の超音波溶着部の溶接痕を有した円筒形二次電池に関する。

本技術分野の背景技術として、特願２０１３−５４９９７８号公報（特許文献１）がある。この公報には、「アルミニウム箔が積層され超音波接合等で接合されたフレキシブルな正極集電リードは、正極接続板にはレーザ溶接などで接合されている」と記載されている。

特願２０１３−５４９９７８号公報

正極接続板とレーザ溶接される正極集電リードは、隙間によるレーザ溶接不具合を防ぐ目的で、積層されたアルミニウム箔同士に隙間が生じないような超音波接合部が形成される。超音波接合部は積層したアルミニウム箔同士を、超音波振動するホーンに取り付けられたホーンツールと固定されたアンビルの間で挟みこまれ加圧された状態で効率よい超音波振動エネルギーを加えてアルミニウム箔同士を接合させることで形成される。このとき、アルミニウム箔同士に隙間が生じることなく溶着させることとホーンツールとアンビルの表面とアルミニウム箔との擦れコンタミを抑制し効率よい超音波溶接を実現するため、超音波接合部はアルミニウム箔がホーンツールとアンビルの表面凹凸にならった深い溶接痕を有することになる。

しかしながら、この溶接痕は、正極接続板と接続される領域において、凹凸が直線状に連なった大きな溶接痕となる。正極接続板と接続された溶接部に、通常の組立時にははかからない過度な引張応力を加えた場合、この直線状の凹凸が切り取り点線のような働きをして、正極集電リードが破断することがあり、組立上のロバスト設計の改善が必要であった。

上記課題を解決するために、本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、直線状の溶接痕に引っ張り応力が集中することを防ぐ目的で第二の溶接痕を有する超音波溶接部を有することを特徴とする。

本発明によれば、アルミニウム箔同士の密着性を維持することで正極接続板とのレーザ溶接性を保ちつつ且つ、アルミニウム箔の破断につながる直線状の溶接部に応力が集中することを回避することによって箔切れを抑制することができる。

実施例１の円筒形二次電池の断面図 実施例１の円筒形二次電池の分解斜視図 実施例１の発電要素の分解断面斜視図 実施例１の円筒形二次電池の断面であって、正極集電リードと正極集電板の接合拡大指示図 実施例１の正極集電リードと正極集電板の接合拡大図とＢ矢示図 実施例１の引張応力Ｄ発生時の接合拡大図とＢ矢示図 従来例での引張応力Ｄ発生時の接合拡大図とＢ矢示図 実施例１での引張応力Ｄ発生時の接合拡大図とＢ矢示図 実施例１での引張応力Ｄ発生時の接合拡大図とＢ矢示図 実施例１での引張応力Ｄ発生時の接合拡大図とＢ矢示図 実施例２での引張応力Ｄ発生時の接合拡大図とＢ矢示図 実施例３での引張応力Ｄ発生時の接合拡大図とＢ矢示図 実施例３の変形例での引張応力Ｄ発生時の接合拡大図とＢ矢示図

以下、各実施例を図面を用いて説明する。

《実施例１》
本実施例では、超音波溶着の溶接痕凹凸が直線状に連なった大きな溶接痕の１辺に沿って第二の溶接痕群を有する例を説明する。
まず本発明による蓄電素子の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、円筒形二次電池の一実施の形態を示す拡大断面図である。

円筒形二次電池１は、底部を有し、上部が開口された円筒形の電池缶２および電池缶２の上部を封口するハット型の電池蓋３で構成される電池容器４を有する。電池容器４の内部には、以下に説明する発電用の各構成部材が収容され、非水電解液５が注入されている。

円筒形の電池缶２には、上端側に設けられた開口部２ｂ側に電池缶２の内側に突き出した溝２ａが形成されている。

電池缶２の内部には、発電要素１０が配置されている。発電要素１０は、軸方向に沿う中空部を有する細長い円筒形の軸芯１５と、軸芯１５の周囲に捲回された正極電極および負極電極とを備える。円筒形状の軸芯１５の中空部は、軸方向（図面の上下方向）で軸方向に垂直な面の断面形状が異なる。中空部の上方での断面形状は平行部と曲線部で形成されるトラック形状をしている。中空部の下方での断面形状は上方の平行部の幅よりも小さい径の円形である。この上方の中空部１５ａに円筒状の正極集電リング２７が圧入されている。正極集電リング板２７は、円盤状の基部２７ａと、この基部２７ａの内周部において軸芯１５側に向かって突出し、軸芯１５の内面に圧入される下部筒部２７ｂと、外周縁において電池蓋３側に突き出す上部筒部２７ｃとを有する。正極集電リング２７はこの下部筒部２７ｂにより軸芯１５の上端部に固定、支持されている。
正極電極の正極タブ１６は、正極集電リング２７の上部筒部２７ｃに溶接されている。正極集電リング２７は例えばアルミニウム系金属により形成され、上部筒部２７ｃの外周には、正極電極の正極タブ１６および押え部材２８が溶接されている。多数の正極タブ１６は、正極集電リング２７の上部筒部２７ｃの外周に密着させておき、正極タブ１６の外周に押え部材２８をリング状に巻き付けて仮固定し、この状態で超音波溶接により接合される。

軸芯１５の下端部の外周には、外径が径小とされた段部１５ｂが形成され、この段部１５ｂに負極集電リング２１が圧入されて固定されている。負極集電リング２１は、例えば、銅系金属により形成され、円盤状の基部２１ａに軸芯１５の段部１５ｂに圧入される開口部２１ｂが形成され、外周縁に、電池缶２の底部側に向かって突き出す外周筒部２１ｃが形成されている。負極集電リング２１の基部２１ａには、軸芯１５の中空軸に注液された非水電解液５を発電要素１０に浸透させるための開口部２１ｄ（図２参照）が形成されている。

負極電極の負極タブ１７は、負極集電リング２１の外周筒部２１ｃに接合される。
負極集電リング２１の外周筒部２１ｃの外周には、負極電極の負極タブ１７および押え部材２２が溶接されている。多数の負極タブ１７を、負極集電板２１の外周筒部２１ｃの外周に密着させておき、負極タブ１７の外周に押え部材２２をリング状に巻き付けて仮固定し、この状態で溶接される。負極集電リング２１の基部２１ａには、接続リード板５０が、抵抗溶接、或いはレーザ溶接等により接合されている。

多数の正極タブ１６は、正極集電リング２７に溶接され、多数の負極タブ１７が負極集電リング２１に溶接されることにより、正極集電リング２７、負極集電リング２１および発電要素１０が一体的にユニット化された発電ユニット２０が構成される。電池缶２の内部には、非水電解液５が所定量注入されている。非水電解液５の一例として、リチウム塩がカーボネート系溶媒に溶解した溶液が上げられる。

図２は円筒形二次電池の分解斜視図である。
円筒形状の軸芯１５の中空部の上方には、円筒状の正極集電リング２７が圧入されている。正極集電リング２７は、例えば、アルミニウム系金属により形成されている。正極集電リング２７の基部２７ａには、電池内部で発生するガスを放出するための開口部２７ｄが形成されている。正極集電リング２７に形成された開口部２７ｅは、接続リード板５０を電池缶２に溶接するための電極棒（図示せず）を挿通するためのものである。電極棒を正極集電リング２７に形成された開口部２７ｅから軸芯１５の中空部に差し込み、その先端部で接続リード板５０を電池缶２の底部２ｃの内面に押し付けて抵抗溶接を行う。これにより発電ユニット２０は電池缶２の底部２ｃに固定される。また、負極集電リング２１に接続されている電池缶２の底面は一方の出力端子として作用し、発電要素１０に蓄電された電力を電池缶２から取り出すことができる。正極集電リング２７の基部２７ａの上面には、複数のアルミニウム箔が積層されて構成されたフレキシブルな正極接続リード３３が、その一端部を溶接されて接合されている。

正極集電リング２７の上部筒部２７ｃ上には、電池蓋ユニット３０が配置されている。電池蓋ユニット３０は、リング形状をした絶縁板３４、絶縁板３４に設けられた開口部３４ａに嵌入された接続板３５、正極接続板３５に溶接されたダイアフラム３７およびダイアフラム３７に、かしめと溶接により固定された電池蓋３により構成される。

絶縁板３４は、円形の開口部３４ａを有する絶縁性樹脂材料からなるリング形状を有し、正極集電リング２７の上部筒部２７ｃ上に載置されている。

絶縁板３４は、開口部３４ａおよび下方に突出する側部３４ｂを有している。絶縁板３４の開口部３４ａ内には接続板３５が嵌合されている。正極接続板３５の下面には、正極接続リード３３の他端部が溶接されて接合されている。

正極接続板３５は、アルミニウム系金属で形成され、中央部を除くほぼ全体が均一でかつ、中央側が少々低い位置に撓んだ、ほぼ皿形状を有している。正極接続板３５の中心には、薄肉でドーム形状に形成された突起部３５ａが形成されており、突起部３５ａの周囲には、複数の開口部３５ｂが形成されている。開口部３５ｂは、電池内部に発生するガスを放出する機能を有している。正極接続板３５の突起部３５ａはダイアフラム３７の中央部の底面に抵抗溶接または摩擦攪拌接合により接合されている。ダイアフラム３７はアルミニウム系金属で形成され、ダイアフラム３７の中心部を中心とする円形の切込み３７ａを有する。切込み３７ａはプレスにより上面側をＶ字形状に押し潰して、残部を薄肉にしたものである。ダイアフラム３７は、電池の安全性確保のために設けられており、電池の内圧が上昇すると、切込み３７ａにおいて開裂し、内部のガスを放出する機能を有する。

ダイアフラム３７は周縁部において電池蓋３の周縁部を固定している。ダイアフラム３７は図２に図示されるように、当初、周縁部に電池蓋３側に向かって垂直に起立する側壁３７ｂを有している。この側壁３７ｂ内に電池蓋３を収容し、かしめ加工により、側壁３７ｂを電池蓋３の上面側に屈曲して固定する。

電池蓋３は、炭素鋼等の鉄で形成され、表裏両面にニッケルめっきが施されており、ダイアフラム３７に接触する円盤状の周縁部３ａと、この周縁部３ａから上方に突出す筒部３ｂを有するハット型を有する。筒部３ｂには開口部３ｃが形成されている。この開口部３ｃは、電池内部に発生するガス圧によりダイアフラム３７が開裂した際、ガスを電池外部に放出するためのものである。電池蓋３は一方の電力出力端として作用し、電池蓋３から蓄電された電力を取り出すことができる。

ダイアフラム３７と電池蓋３とのかしめ部を覆う絶縁部材からなるガスケット４３が設けられている。ガスケット４３は、ゴムで形成されており、限定する意図ではないが、１つの好ましい材料の例として、フッ素系樹脂をあげることができる。

ガスケット４３は、リング状の基部４３ａの周側縁に、上部方向に向けてほぼ垂直に起立して形成された外周壁部４３ｂを有する形状を有している。

そして、プレス等により、電池缶２と共にガスケット４３の外周壁部４３ｂを屈曲して基部４３ａと外周壁部４３ｂにより、ダイアフラム３７と電池蓋３を軸方向に圧接するようにかしめ加工される。これにより、電池蓋３、ダイアフラム３７、絶縁板３４および接続板３５が一体に形成された電池蓋ユニット３０がガスケット４３を介して電池缶２に固定されると共に、絶縁板３４が発電ユニット２０の正極集電リング２７に当接し、発電ユニット２０を電池缶２の缶底側に押しつけている。
図３は、発電要素１０の構造の詳細を示すための分解断面斜視図である。

発電要素１０は、軸芯１５の周囲に、正極電極１１、負極電極１２、および第１、第２のセパレータ１３、１４が捲回された構造を有する。
軸芯１５は、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）のような絶縁材により形成され、中空円筒形状を有する。軸芯１５には、第１のセパレータ１３、負極電極１２、第２のセパレータ１４および正極電極１１が、順に積層され、捲回されている。最内周の負極電極１２の内側には第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４が数周（図３では、１周）捲回されている。第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４は、絶縁性の多孔質体で形成されている。

最内周（軸芯側）では、負極電極１２の捲き始めが正極電極１１の捲き始めよりも周方向に延出している。また、最外周（電池缶側）では負極電極１２が正極電極１１よりも外周側に捲回されており、負極電極１２の捲き終わりが正極電極１１の捲き終わりよりも周方向に延出されている。最外周の負極電極１２の外周に第２のセパレータ１４が捲回されている。最外周の第２のセパレータ１４終端が接着テープ１９で止められる。尚、最外周で第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４が数回、捲回された後、接着テープ１９で止められることもある。

正極電極１１は、アルミニウム箔により形成され長尺な形状を有し、正極金属箔１１ａと、この正極金属箔１１ａの両面に正極合剤が塗布された正極合剤層１１ｂを有する。正極金属箔１１ａの長手方向に延在する上方側の側縁は、正極合剤が塗布されず正極金属箔１１ａが露出した正極箔露出部１１ｃとなっている。この正極箔露出部１１ｃには、軸芯１５の軸に沿って上方に突き出す多数の正極タブ１６が等間隔に一体的に形成されている。

正極合剤は正極活物質と、正極導電材と、正極バインダとからなる。正極活物質として、コバルト、マンガン、ニッケル等のリチウム酸化物が挙げられる。

正極バインダとして、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）やフッ素ゴムなどが挙げられる。

正極合剤を正極金属箔１１ａに塗布する方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法、等が挙げられる。正極合剤に分散溶液を混練したスラリを、厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、プレスし、裁断する。正極合剤の塗布厚さの一例としては片側約４０μｍである。正極金属箔１１ａを裁断する際、正極タブ１６を一体的に形成する。すべての正極タブ１６の長さは、ほぼ同じである。

負極電極１２は、銅箔により形成され長尺な形状を有する負極金属箔１２ａと、この負極金属箔１２ａの両面に負極合剤が塗布された負極合剤層１２ｂとを有する。負極金属箔１２ａの長手方向に延在する下方側の側縁は、負極合剤が塗布されず銅箔が露出した負極箔露出部１２ｃとなっている。この負極箔露出部１２ｃには、軸芯１５の軸に沿って正極タブ１６とは反対方向に延出された、多数の負極タブ１７が等間隔に一体的に形成されている。

負極合剤は、負極活物質と、負極バインダと、増粘剤とからなる。負極活物質としては、黒鉛炭素が挙げられる。

負極合剤を負極金属箔１２ａに塗布する方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法等が挙げられる。

負極合剤に分散溶媒を混練したスラリを、厚さ１０μｍの圧延銅箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、裁断する。負極合剤の塗布厚さの一例としては片側約４０μｍである。負極金属箔１２ａをプレスにより裁断する際、負極タブ１７を一体的に形成する。すべての負極タブ１７の長さは、ほぼ同じである。

第１、第２のセパレータ１３、１４の幅は、負極電極１２の負極合剤層１２ｂの幅よりも大きい。負極電極１２の負極合剤層１２ｂの幅は、正極電極１１の正極合剤層１１ｂの幅よりも大きい。負極合剤層１２ｂの幅および長さを正極合剤層１１ｂの幅および長さよりも大きくして、正極合剤層１１ｂの全領域を負極合剤層１２ｂで覆う構造とされている。リチウムイオン二次電池の場合、正極活物質であるリチウムがイオン化してセパレータを浸透し、負極活物質に吸蔵される。この場合、負極側に負極活物質が形成されておらず負極金属箔１２ａが表出していると負極金属箔１２ａにリチウムが析出し、内部短絡を発生する原因となる。上記の如く、正極合剤層１１ｂの全領域を負極合剤層１２ｂで覆うことにより、このようなリチウム析出に伴う内部短絡を防止することができる。

第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４は、それぞれ、例えば、厚さ４０μｍのポリエチレン製多孔膜で形成されている。
図４は、図3１で示した断面図のＡ部を拡大した図面である。さらに本発明の特徴部を詳しく説明するため、図５を用いて説明する。図５は、図４のＢ部を拡大し、正極接続リード３３と正極接続版３５との接合拡大図とＢ矢示図である。正極接続板３５とレーザ溶接される正極集電リード３３は、隙間によるレーザ溶接不具合を防ぐ目的で、積層されたアルミニウム箔同士に隙間が生じないような超音波接合部３３ａが形成される。超音波接合部３３ａは積層したアルミニウム箔同士を、超音波振動するホーンに取り付けられたホーンツールと固定されたアンビルの間で挟みこまれ加圧された状態で効率よい超音波振動エネルギーを加えてアルミニウム箔同士を接合させることで形成される。このとき、アルミニウム箔同士に隙間が生じることなく溶着させることとホーンツールとアンビルの表面とアルミニウム箔との擦れによる異物を抑制し効率よい超音波溶接を実現するため、超音波接合部はアルミニウム箔がホーンツールとアンビルの表面凹凸にならった深い溶接痕を有することになる。

しかしながら、溶接痕は、正極接続板３５とレーザ接続３６される領域である超音波溶着部３３ａにおいて、凹凸が直線状に連なった超音波溶着大溶接痕３３ｂとなる。

正極接続板３５と接続されたレーザ溶接部３６に、通常の組立時にははかからない過度な引張応力Ｄを加えた場合、この直線状の凹凸が切り取り点線（切り取りのミシン目）のような働きをして、正極集電リード３３が破断することがある。これは凹凸間の距離が短いために発生する。

図７に、破断Ｅが発生した従来例を示す。図７に示すように超音波溶接大溶接痕３３ｂに対応する領域に破断Eが発生する。これは凹凸間の距離が短いこと、および凹凸領域での正極集電リード４４の厚みが薄くなっていること、超音波溶接痕が形成される際の応力により凹凸領域での強度が低下していることに起因するものである。

図６は本実施形態に係る正極集電リード３３の構成を示すものである。実施例１では、組立上のロバスト設計として、大きな溶接痕３３ｂの１辺に沿った超音波溶着小溶接痕３３ｄを設けているところが特徴となる。

図６に正極接続板３５と接続されたレーザ溶接部３６に、通常の組立時にははかからない過度な引張応力Ｄを加えた場合を示す。この正極集電リード３３のアルミニウム箔同士の第二の超音波溶着部である、超音波溶着小溶接痕３３ｄは超音波溶着大溶着部３３ｂと分離して形成しているので、万が一、レーザ溶接部３６に過度の引張応力がかった場合においても、先に超音波溶着小溶接痕３３ｄに引張応力がかかることで、直線状の凹凸となっている超音波溶着大溶接痕３３ｂに応力が集中することの回避が可能となる。より具体的に説明する。超音波溶着小溶接痕３３ｄは、超音波溶着大溶接痕３３ｂが連続して設けられる方向に沿って配置される。このような構成にすることによって、超音波溶着大溶接痕３３ｂが破断する方向の力を、超音波溶着小溶接痕３３ｄで受けることが可能となる。さらに、超音波溶着小溶接痕３３ｄの凹凸部の間隔は、超音波溶着大溶接痕３３ｂに設けられた凹凸部の間隔よりも大きなものとなっている。したがって、仮に超音波溶着大溶接痕３３ｂで受ければ破断が発生してしまうほどの力であっても、超音波溶着小溶接痕３３ｄでは破断せずに受けることができる。また、超音波溶着小溶接痕３３ｄと超音波溶着大溶接痕３３ｂとの間隔は、超音波溶着溶接痕３３ｂの凹凸間隔よりも広ければ効果があるが、より好ましくは超音波溶着溶接痕３３ｂの凹凸１つ分は離れていることが好ましい。

また、本発明では正極集電リード３３が、正極接続板３５とレーザ溶接される領域の外に超音波溶着小溶接音３３ｄを有している必要がある（図５の左図参照）。これはレーザ溶接部３６の端部にもっとも応力がかかるため、レーザ溶接に超音波溶着小溶接痕３３ｄが巻き込まれると、凹凸自体が無くなり応力を緩和することができなくなるためである。

このような構造にすることによって、上述した破断が発生する理由の「凹凸間の距離が短い」ことに起因する破断が抑制されるという効果がある。なお、本実施形態では超音波溶着小溶接痕３３ｄの個数を４個としたが、それ以上の数であっても同様の効果を得ることができる。一方で個数を増やした場合には溶接痕の凹凸間隔が小さくなっていくため、徐々に破断に対しては弱くなってしまう恐れがある。一方で溶接痕の凹凸の個数を減らした場合については以下で説明する。

図９及び図１０に、本発明の変形例を示す。変形例では、超音波溶着小溶接痕３３ｄの個数を図７の構造よりも少なくした点が異なる点となっている。

図９は超音波溶着小溶接痕３３ｄの凹凸の個数が２個、図１０は超音波溶着小溶接痕３３ｄの凹凸の個数が３個となっており、凹凸の並びが直線状に並んでいる。

この２つの変形例においても超音波溶着大溶接痕３３ｂに応力が集中することの回避が可能となり、超音波溶着第溶接痕３３ｂに破断が発生するのを抑制できる。

一方で図８には、超音波溶着小溶接痕３３ｄが、群ではなく１点の場合の例を示す。

本例では、超音波溶着小溶接痕３３ｄが超音波溶着大溶着部３３ｂと分離して形成されているが、レーザ溶接部３６に過度の引張応力がかった場合において、引張応力によって超音波溶着小溶接痕３３ｄが破断してしまうことがわかった。これより、超音波溶着小溶接痕３３ｄの凹凸は１点でなく、２個以上の群である必要がある。

以上より、超音波溶着大溶接痕３３ｂの１辺に沿って第二の溶接痕群を有する、実施例１は、アルミニウム箔同士の密着性は変更することなく維持し正極接続板３５とのレーザ溶接性を保っている。且つ、アルミニウム箔の破断につながる直線状の溶接部となっている、超音波溶着大溶接痕３３ｂに応力が集中することを回避することが可能で、これより、正極集電リード３３の破断を抑制することができる。

以上、簡単に本発明についてまとめる。本発明の二次電池は、電池缶（２）に収納され、電極（１１、１２）とセパレータ（１３、１４）を積層させて捲回した電極群（１０）と、電極群（１０）と接続される集電部材（２７）と、集電部材（２７）と接続され、金属箔を複数枚積層させた集電箔（３３）と、集電箔（３３）と接続される接続板（３５）とを有し、集電箔（３３）は、第一の溶接痕（３３ｂ）と第一の溶接痕（３３ｂ）よりも小さくかつ複数の凹凸からなる第二の溶接痕（３３ｄ）を有する超音波溶接部を有し、超音波溶接部は、接続板（３５）と接続される領域（３６）以外に第二の溶接痕（３３ｄ）を有する。このような構成にすることによって、超音波溶着大溶接痕３３ｂに発生する恐れのある破断を抑制することができる。

また、本発明の二次電池では、第二の溶接痕（３３ｂ）を構成する凹凸部の間隔は、第一の溶接痕（３３ｂ）を構成する凹凸部の間隔よりも大きい。このような構成にすることによって、超音波溶着大溶接痕３３ｂで受ければ破断が発生してしまうほどの力であっても超音波溶着小溶接痕３３ｄでは破断せずに受けることができるため、正極集電リード３３の破断を抑制することができる。

なお、本実施例では正極集電リード３３が折り曲げられる側に第二の溶接痕（３３ｂ）を設けた。これは正極集電リード３３が折り曲げられる側の方がより応力がかかりやすいためである。

《実施例２》
続いて実施例２について説明する。本実施例では、超音波溶着の溶接痕凹凸が連なった大きな溶接痕の両脇に沿って第二の溶接痕群を有している。

なお、既に説明した図に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。

図１１に、正極接続板３５と接続されたレーザ溶接部３６に、通常の組立時にははかからない過度な引張応力Ｄを加えた場合を示す。

この正極集電リード３３のアルミニウム箔同士の第二の超音波溶着部である、超音波溶着外周溶接痕３３ｃは超音波溶着大溶着部３３ｂと分離して形成しているので、万が一、レーザ溶接部３６に過度の引張応力がかった場合においても、先に超音波溶着小溶接痕３３ｄに引張応力がかかることで、直線状の凹凸となっている超音波溶着大溶接痕３３ｂに応力が集中することの回避が可能となる。また、本実施例では超音波溶着外周溶接痕３３ｃが超音波溶着大溶接痕３３ｂを挟む形で２列形成されているが、文字どおり超音波溶着大溶接痕３３ｄの全周に設けるようにしてもよい。この場合には超音波溶着大溶接痕３３ｄを図１１のものよりも少し小さくして、正極集電リード３３の幅方向の両端に空間を作る必要がある。なお、実施例１と同様、超音波溶着外周溶接痕３３ｃはレーザ溶接部３６の外にある必要がある（図１１の左図参照）。

以上より、超音波溶着大溶接痕３３ｂの外周に沿って第二の溶接痕群を有する、実施例２は、アルミニウム箔同士の密着性は変更することなく維持し正極接続板３５とのレーザ溶接性を保っている。且つ、実施例１と比較してアルミニウム箔の破断につながる直線状の溶接部となっている、超音波溶着大溶接痕３３ｂのいずれの側からも応力が集中することを回避することが可能で、正極集電リード３３の破断を抑制することができる。

以上、簡単に本発明についてまとめる。本発明の二次電池は、第二の溶接痕（３３ｃ）が、第一の溶接痕（３３ｂ）の２辺に沿って配置される。さらに言うと、第二の溶接痕（３３ｃ）が、第一の溶接痕の外周に沿って配置される。このような構成にすることによって、第一の実施例では一方側だけの応力を抑制するような構成となっていたが、本実施例ではいずれの方向からの応力（超音波溶着外周溶接痕３３ｃが超音波溶着大溶接痕３３ｂの両側に配置される方向は２方向からの応力）が超音波溶着大溶接痕３３ｂにかかることを抑制できるため、正極集電リード３３の破断をより抑制することができる。

《実施例３》
続いて実施例３について説明する。本実施例では、超音波溶着の溶接痕凹凸が連なった大きな溶接痕の１辺に沿った第二の溶接痕群が千鳥配置を有する例を示す。

なお、既に説明した図に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。

図１２に、正極接続板３５と接続されたレーザ溶接部３６に、通常の組立時にははかからない過度な引張応力Ｄを加えた場合を示す。

この正極集電リード３３のアルミニウム箔同士の第二の超音波溶着部である、超音波溶着千鳥配置溶接痕３３ｅは超音波溶着大溶着部３３ｂと分離して形成しているので、万が一、レーザ溶接部３６に過度の引張応力がかった場合においても、先に超音波溶着小溶接痕３３ｅに引張応力がかかることで、直線状の凹凸となっている超音波溶着大溶接痕３３ｂに応力が集中することの回避が可能となる。また、実施例１と比較して、溶接痕が直線配置されているのではなく、千鳥配置されており、直線配置されている実施例１よりも凹凸間の距離を大きくすることが可能となる。そのため、超音波溶着千鳥配置溶接痕３３ｅ側での破断を抑制することができる。

以上より、超音波溶着大溶接痕３３ｂの１辺に沿った千鳥配置状の第二の溶接痕群を有する、実施例３は、アルミニウム箔同士の密着性は変更することなく維持し正極接続板３５とのレーザ溶接性を保っている。且つ、アルミニウム箔の破断につながる直線状の溶接部となっている、超音波溶着大溶接痕３３ｂに応力が集中することを回避することが可能となる。さらに本実施例では超音波溶着千鳥配置溶接痕３３ｅ自体の破断も抑制することができる。

続いて実施例３の変形例について説明する。本実施例では、超音波溶着の溶接痕凹凸が連なった大きな溶接痕が千鳥配置となっていて、さらに大きな溶接痕の１辺に沿った第二の溶接痕群を有する例を示す。

なお、既に説明した図に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。

図１３に、正極接続板３５と接続されたレーザ溶接部３６に、通常の組立時にははかからない過度な引張応力Ｄを加えた場合を示す。

この正極集電リード３３のアルミニウム箔同士の第二の超音波溶着部である、超音波溶着千鳥配置溶接痕３３ｅは超音波溶着大千鳥配置溶着部３３ｆと分離して形成しているので、万が一、レーザ溶接部３６に過度の引張応力がかった場合においても、先に超音波溶着小溶接痕３３ｅに引張応力がかかることで、直線状の凹凸となっている超音波溶着大千鳥配置溶接痕３３ｆに応力が集中することの回避が可能となる。

以上より、超音波溶着の溶接痕凹凸が連なった大きな溶接痕も千鳥配置となっていて、大きな溶接痕の１辺に沿った第二の溶接痕群を有する、実施例４は、必要とされるアルミニウム箔同士の密着性は維持し正極接続板３５とのレーザ溶接性を保っている。且つ、アルミニウム箔の破断につながる直線状の溶接部となっている、超音波溶着大千鳥溶接痕３３ｆに応力が集中することを回避することが可能である。さらに本変形例では実施例３の効果に加えて、超音波溶着大千鳥溶接痕３３ｆ自体も隣接する凹凸部同士の距離が実施例３のものよりも長くなっている。そのため、超音波溶着大千鳥溶接痕３３ｆ自体もより破断されにくい構造となっている。

以上、簡単に本発明についてまとめる。本発明に記載の二次電池は、第二の溶接痕（３３ｅ）の凹凸部が千鳥配置される。このような構成にすることによって、超音波溶着大溶接痕３３ｂに応力がかかるのを防ぎつつ、超音波溶着千鳥配置溶接痕３３ｅ自体の破断も抑制することができる。

また、本発明の二次電池は、第一の溶接痕（３３ｆ）の凹凸部が千鳥配置される。このような構成にすることによって、超音波溶着千鳥配置溶接痕３３ｅ自体の破断も抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１ 円筒形二次電池
２ 電池缶
２ａ 溝
２ｂ 開口部
３ 電池蓋
３ａ 周縁部
３ｂ 筒部
３ｃ 開口部
４ 電池容器
５ 非水電解液
１０ 発電要素
１１ 正極電極
１１ａ 正極金属箔
１１ｂ 正極合剤層
１１ｃ 正極箔露出部
１２ 負極電極
１２ａ 負極金属箔
１２ｂ 負極合剤層
１２ｃ 負極箔露出部
１３ 第１のセパレータ
１４ 第２のセパレータ
１５ 軸芯
１５ａ 上方の中空部
１５ｂ 段部
１６ 正極タブ
１７ 負極タブ
１９ 接着テープ
２０ 発電ユニット
２１ 負極集電板
２１ａ 基部
２１ｂ 開口部
２１ｃ 外周筒部
２１ｄ 開口部
２２ 押え部材
２７ 正極集電板
２７ａ 基部
２７ｂ 下部筒部
２７ｃ 上部筒部
２７ｄ 開口部
２７ｅ 開口部
２８ 押え部材
３０ 電池蓋ユニット
３３ 正極接続リード
３３ａ 超音波溶着部
３３ｂ 超音波溶着大溶接痕
３３ｃ 超音波溶着外周溶接痕
３３ｄ 超音波溶着小溶接痕
３３ｅ 超音波溶着千鳥配置小溶接痕
３３ｆ 超音波溶着千鳥配置大溶接痕
３４ 絶縁板
３４ａ 開口部
３４ｂ 側部
３５ 正極接続版
３５ａ 突起部
３５ｂ 開口部
３６ レーザ溶接部
３７ ダイアフラム
３７ａ 切込み
３７ｂ 側壁
４３ ガスケット
４３ａ 基部
４３ｂ 外周壁部
５０ 接続リード板

Claims (5)

1. 電池缶に収納され、電極とセパレータを積層させて捲回した電極群と、
   前記電極群と接続される集電部材と、
   前記集電部材と接続され、金属箔を複数枚積層させた集電箔と、
   前記集電箔と接続される接続板とを有する二次電池において、
   前記集電箔は、第一の溶接痕と前記第一の溶接痕よりも小さくかつ複数の凹凸からなる第二の溶接痕を有する超音波溶着部を有し、
   前記超音波溶接部は、前記接続板と接続される領域以外に第二の溶接痕を有することを特徴とする二次電池。
2. 請求項１に記載の二次電池において、
   前記第二の溶接痕は、前記第一の溶接痕の少なくとも１辺に沿って配置されることを特徴とする二次電池。
3. 請求項１または２に記載の二次電池において、
   前記第二の溶接痕は、前記第一の溶接痕の外周に沿って配置されることを特徴とする二次電池。
4. 請求項１乃至３に記載の二次電池において、
   前記第二の溶接痕は千鳥配置されることを特徴とする二次電池。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の二次電池において、
   前記第一の溶接痕は千鳥配置されることを特徴とする二次電池。

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