JP2019207767A - 蓄電装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接不良の発生を抑制できるとともに、溶接工程に要する時間を短縮できる蓄電装置の製造方法を提供する。【解決手段】二次電池の製造には、保護部材４０が用いられる。タブ群１５を構成するタブ２６が積層された方向をタブ２６の積層方向としたとき、保護部材４０は、タブ２６の積層方向に貫通する孔４１を複数有する。二次電池の製造方法は、端子構造の一部である導電部材１７と保護部材４０との間にタブ群１５を配置する配置工程と、保護部材４０をタブ群１５に向けて押圧しつつ溶接部４５を形成する溶接工程とを含む。溶接工程において、レーザ照射装置７０により、保護部材４０側からタブ群１５に向けてレーザを照射するとともに、レーザ照射装置７０を複数の孔４１を跨ぐように移動させる。【選択図】図４

Description

本発明は、タブ群と導電部材との溶接部を有する蓄電装置の製造方法に関する。

従来から、ＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＶ（Plug in Hybrid Vehicle）などの車両には、電動機などへの供給電力を蓄える蓄電装置としてリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などが搭載されている。特許文献１に開示の二次電池は、複数の電極が積層され、かつ電極の一縁部から突出したタブが積層されたタブ群を有する電極組立体と、電極組立体と外部装置とを接続する端子構造と、タブ群に重ねて配置された平板状の保護部材とを備える。保護部材の厚みは、タブよりも厚い。保護部材の材料は、例えば、タブと同種の金属である。タブ群は、端子構造の一部である導電部材と保護部材との間に位置する。タブ群を構成する複数のタブのうち、積層方向の一端に位置するタブは導電部材と対向し、積層方向の他端に位置するタブは保護部材と対向する。二次電池は、タブ群と導電部材と保護部材とが溶接された溶接部を備える。

このような二次電池の製造方法は、タブ群と導電部材と保護部材とを溶接する溶接工程を含む。溶接工程は、例えば、レーザ照射装置により、積層方向の他端側からタブ群に向けてレーザを照射することで行われる。溶接工程では、レーザを照射する前準備として、治具によって保護部材をタブ群に向けて押圧し、タブ群を構成するタブ同士を密着させた状態とする。レーザは、治具が保護部材を介してタブ群を押圧した状態で照射される。保護部材が無いと、積層方向の他端に位置するタブは熱収縮によって他のタブから浮き上がり、浮き上がったタブと他のタブとの間に隙間ができることで、タブ同士の溶接不良が発生することがある。保護部材は、積層方向の他端に位置するタブの浮き上がりを規制する。これにより、タブ群を構成するタブ同士が密接した状態で溶接工程が行われるため、タブ同士の溶接不良の発生が抑制される。

特開２０１６−２１９２７４号公報

しかしながら、保護部材を用いた溶接工程では、保護部材を用いない溶接工程と比較して、保護部材を溶融させる分、溶接工程に要する時間が長くなる。溶接工程に要する時間が長くなると、二次電池の生産効率が低下するため、好ましくない。保護部材の厚みを薄くすれば溶接工程に要する時間を短縮できるが、保護部材の厚みを薄くしすぎると、保護部材がタブ群を導電部材に向けて押圧する力が不足する。すると、タブ群と導電部材とが溶接されず、タブ群と導電部材との溶接不良が発生することがある。

本発明は、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、溶接不良の発生を抑制できるとともに、溶接工程に要する時間を短縮できる蓄電装置の製造方法を提供することにある。

上記問題点を解決するための蓄電装置の製造方法は、複数の電極が積層され、かつ前記電極の一縁部から突出したタブが積層されたタブ群を有する電極組立体と、前記電極組立体と外部装置とを接続する端子構造と、前記タブ群と前記端子構造とが重ねられた状態でレーザ溶接された溶接部と、を備えた蓄電装置の製造方法であって、前記タブ群を構成する前記タブが積層された方向をタブの積層方向としたとき、前記タブの積層方向に貫通する孔を複数有する保護部材が用いられ、前記端子構造と前記保護部材との間に前記タブ群を配置する配置工程と、前記保護部材を前記タブ群に向けて押圧しつつ前記溶接部を形成する溶接工程と、を含み、前記溶接工程において、レーザ照射装置により、前記保護部材側から前記タブ群に向けてレーザを照射するとともに、前記レーザ照射装置を前記複数の孔を跨ぐように移動させることを要旨とする。

これによれば、保護部材において孔が形成された部分では、レーザ照射装置から照射されたレーザは、孔を通過してタブ群まで到達する。タブ群は、保護部材の孔から露出した部分から溶融し始めるため、保護部材を溶融させることなく溶接部を形成できる。よって、孔の無い保護部材を用いて溶接工程を行う場合と比較して、溶接工程に要する時間を短縮できる。

また、保護部材を用いずに溶接を行う場合、従来では、タブ群における溶接部が形成される部分よりも外側の部分を治具等により押圧しつつレーザを照射していた。このとき、タブ群において、治具が押圧する部分は、レーザが照射される部分の近傍であるのが好ましい。しかしながら、溶接部は、ライン状又は面状に形成されるため、部位によっては、治具とレーザ照射装置とが干渉する等の要因により、治具が押圧する部分をレーザが照射される部分に近付けられないことがある。この場合、溶接部が形成される部分全体に亘ってタブの浮き上がりが規制されるようにタブ群を押圧するのが困難であった。保護部材を用いた場合、孔が形成されていない部分は孔と隣接しているため、孔が形成されていない部分全体によって、タブ群におけるレーザが照射される部分の近傍を押圧することができる。よって、保護部材を用いることにより、タブ群における溶接部が形成される部分全体に亘って、タブの浮き上がりを規制できる。その結果、タブ同士の溶接不良を抑制できる。また、保護部材において孔が形成されていない部分を溶融させる必要が無いため、タブ群を押圧するための十分な強度を保護部材に持たせるために、保護部材の厚みを厚くできる。よって、保護部材により、タブ群を導電部材に向けて十分押圧できる。その結果、タブ群と導電部材との溶接不良を抑制できる。

また、上記蓄電装置の製造方法について、前記端子構造は、前記溶接部が形成される板状の導電部材と、前記導電部材に接続され、前記蓄電装置の内外を接続する引出端子とを備え、前記保護部材は、三次元構造をなすのが好ましい。

これによれば、タブの積層方向に対する保護部材の剛性は、保護部材が三次元構造をなしていない場合よりも高い。よって、保護部材をタブ群に向けて押圧した際の保護部材の変形を抑制できる。

また、上記蓄電装置の製造方法について、前記溶接工程後に、前記保護部材を除去する除去工程を含むのが好ましい。
これによれば、保護部材を繰り返し使用することができる。

また、上記蓄電装置の製造方法について、前記溶接工程において、前記保護部材は、前記タブ群及び前記端子構造とともに溶接され、前記タブ群に溶接された前記保護部材と、前記タブ群を有する前記電極組立体のタブ側端面との間に絶縁部材を挿入する取付工程を有し、前記取付工程において、前記絶縁部材が前記保護部材に接触した際に、前記保護部材は前記タブの積層方向に弾性変形するのが好ましい。

これによれば、取付工程において、絶縁部材が保護部材に接触することがあるが、保護部材は、タブの積層方向に弾性変形する。よって、絶縁部材の挿入が妨げられない。
また、上記蓄電装置の製造方法について、前記保護部材には、エキスパンドメタルが用いられるのが好ましい。

これによれば、例えば、山と谷が繰り返されるフィンに複数の貫通孔を形成した板状部材を保護部材とする場合と比較して、保護部材のコストを下げることができる。

本発明によれば、溶接不良の発生を抑制できるとともに、溶接工程に要する時間を短縮できる。

実施形態の二次電池の分解斜視図。 二次電池の断面図。 （ａ）は配置工程を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図。 溶接工程におけるタブ群及び導電部材の溶融状態を示す断面図。 溶接部の断面金属組織を顕微鏡観察した図。 二次電池の別例を示す断面図。

以下、蓄電装置の製造方法を二次電池の製造方法に具体化した一実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。
図１に示すように、蓄電装置としての二次電池１０は、ケース１１と、ケース１１に収容された電極組立体１２とを備える。ケース１１は、直方体状のケース本体１３と、ケース本体１３の開口部１３ａを閉塞する矩形平板状の蓋１４とを有する。蓋１４において、ケース１１の内側に臨む面を内面１４ａとし、ケース１１の外側に臨む面を外面１４ｂとする。ケース１１を構成するケース本体１３と蓋１４は、何れも金属製（例えば、ステンレスやアルミニウム）である。また、本実施形態の二次電池１０は、その外観が角型をなす角型電池である。また、本実施形態の二次電池１０は、リチウムイオン電池である。

図２に示すように、電極組立体１２は、複数の正極電極２１と負極電極２２とセパレータ２３とを備える。電極組立体１２は、正極電極２１と負極電極２２との間にセパレータ２３を介在させ、かつ相互に絶縁させた状態で積層した層状構造を有する。正極電極２１と負極電極２２とが積層された方向を積層方向とする。

正極電極２１は、矩形シート状の正極金属箔２４と、正極金属箔２４の両面に存在する正極活物質層２５とを有する。本実施形態の正極金属箔２４の材料は、アルミニウム（融点：約６６０度）である。正極電極２１は、一対の長辺に沿う縁部のうちの一方の縁部にタブ側縁部２１ａを備える。正極電極２１は、タブ側縁部２１ａの一部から突出した矩形状の正極のタブ２６を有する。正極のタブ２６は、正極活物質層２５が存在せず、正極金属箔２４そのもので構成されている。負極電極２２は、矩形シート状の負極金属箔２７と、負極金属箔２７の両面に存在する負極活物質層２８とを有する。本実施形態の負極金属箔２７の材料は、銅（融点：約１０８５度）である。負極電極２２は、一対の長辺に沿う縁部のうちの一方の縁部にタブ側縁部２２ａを備える。負極電極２２は、タブ側縁部２２ａの一部から突出した矩形状の負極のタブ２６を有する。負極のタブ２６は、負極活物質層２８が存在せず、負極金属箔２７そのもので構成されている。セパレータ２３は、矩形シート状の絶縁性材料からなる。セパレータ２３は、正極電極２１と負極電極２２とを絶縁する。

電極組立体１２は、各正極電極２１の正極のタブ２６が積層方向の一端側に寄せ集められ積層された正極のタブ群１５と、各負極電極２２の負極のタブ２６が積層方向の一端側に寄せ集められ積層された負極のタブ群１５とを備える。正極のタブ群１５と負極のタブ群１５とは、タブ側縁部２１ａ，２２ａに沿う方向において間隔を置いて並べて配置されている。電極組立体１２は、正極のタブ群１５及び負極のタブ群１５が存在する端面にタブ側端面１２ａを有する。

図１に示すように、正極のタブ群１５には、電極組立体１２と後述の正極の端子構造１６の一部である矩形板状の導電部材１７が接合されている。また、負極のタブ群１５には、電極組立体１２と後述の負極の端子構造１６の一部である矩形板状の導電部材１７が接合されている。各導電部材１７は、蓋１４の内面１４ａに沿うようにして、蓋１４の内面１４ａと電極組立体１２のタブ側端面１２ａとの間に配置されている。

各導電部材１７の長手は、蓋１４の長手方向へ延びるクランク状であり、各導電部材１７の短手は、積層方向へ延びる。各導電部材１７の長手方向の端部において、蓋１４の長手方向の中央寄りの端部を一端部とし、蓋１４の短縁部側に位置する端部を他端部とする。正極の導電部材１７は、長手方向の一端部に正極のタブ群１５と接合された電極接合部１７ａを備え、長手方向の他端部に正極の端子構造１６の一部である引出端子３１と接合された端子接合部１７ｂを備える。同様に、負極の導電部材１７は、長手方向の一端部に負極のタブ群１５と接合された電極接合部１７ａを備え、長手方向の他端部に負極の端子構造１６の一部である引出端子３１と接合された端子接合部１７ｂを備える。各導電部材１７の電極接合部１７ａと蓋１４の内面１４ａとの間には、隙間が存在する。

正極の端子構造１６は、蓋１４の長手方向の一端側に配置され、負極の端子構造１６は、蓋１４の長手方向の他端側に配置される。正極及び負極の端子構造１６はそれぞれ、導電部材１７に接続された引出端子３１を備える。各引出端子３１は、板状の基部３１ａと、基部３１ａから突出する軸部３１ｂとを有する。引出端子３１は、電極組立体１２と電気を授受する。正極の引出端子３１の基部３１ａは、正極の導電部材１７の端子接合部１７ｂと電気的に接続され、負極の引出端子３１の基部３１ａは、負極の導電部材１７の端子接合部１７ｂと電気的に接続されている。各引出端子３１の軸部３１ｂの先端部は、蓋１４を貫通してケース１１の外部に突出するとともに、かしめられている。引出端子３１の軸部３１ｂは、二次電池１０の内外を接続する。正極及び負極の端子構造１６はそれぞれ、ケース１１の外部で引出端子３１の軸部３１ｂと電気的に接続された端子接合部材３２と、端子接合部材３２と電気的に接続された外部接続端子３３とを備える。外部接続端子３３には、二次電池１０同士を電気的に接続する図示しない外部装置としてのバスバーが固定可能である。各端子構造１６は、電極組立体１２とバスバーとを電気的に接続している。

図１及び図２に示すように、二次電池１０は、端子接合部材３２を蓋１４から絶縁する外側絶縁部材３４を蓋１４の外面１４ｂに備える。二次電池１０は、引出端子３１の基部３１ａを蓋１４から絶縁する内側絶縁部材３５をケース１１の内部に備える。電極組立体１２と、蓋１４と、正極及び負極の端子構造１６と、外側絶縁部材３４と、内側絶縁部材３５とは、蓋端子組立体Ｗとして一体化されている。

二次電池１０は、電極組立体１２を覆う絶縁シート３６を備える。絶縁シート３６は、電極組立体１２のタブ側端面１２ａを除く５面を覆っている。絶縁シート３６は、電極組立体１２のタブ側端面１２ａを除く５面と、ケース本体１３の内面とを絶縁する。

図２に示すように、二次電池１０は、正極のタブ群１５と正極の導電部材１７とがレーザ溶接された正極の溶接部と、負極のタブ群１５と負極の導電部材１７とがレーザ溶接された負極の溶接部４５とを備える。本実施形態の各溶接部４５は、面状である。各溶接部４５の長手方向は、導電部材１７の長手方向に沿い、各溶接部４５の短手方向は、導電部材１７の短手方向に沿っている。

二次電池１０は、電極組立体１２のタブ側端面１２ａと蓋１４の内面１４ａとの間に配置された絶縁カバー５０を備える。絶縁カバー５０は、蓋端子組立体Ｗに対し、積層方向の他端側から取り付けられる。

絶縁カバー５０は、矩形板状のケース側絶縁部５１を備える。ケース側絶縁部５１は、正極及び負極のタブ群１５を積層方向の他端側から覆い、正極及び負極のタブ群１５の先端部とケース本体１３の内面とを絶縁する。よって、ケース側絶縁部５１は、積層方向の他端側において、正極及び負極のタブ群１５とケース本体１３との間に介在する。

絶縁カバー５０は、蓋１４の長手方向に延びるケース側絶縁部５１の一対の長縁部のうち、蓋１４寄りの長縁部から積層方向の一端側に向けて延出した矩形板状の蓋側絶縁部５２を備える。蓋側絶縁部５２の長手は蓋１４の長手方向へ延び、蓋側絶縁部５２の短手は積層方向へ延びる。蓋側絶縁部５２は、正極の導電部材１７の電極接合部１７ａと蓋１４の内面１４ａとの間、及び負極の導電部材１７の電極接合部１７ａと蓋１４の内面１４ａとの間に介在し、正極及び負極の導電部材１７と蓋１４とを絶縁する。蓋側絶縁部５２は、正極及び負極の導電部材１７の電極接合部１７ａに支持されている。蓋側絶縁部５２は、長手方向の両端に積層方向に沿う短縁部５２ａを備える。一方の短縁部５２ａは、負極の端子構造１６寄りに位置し、他方の短縁部５２ａは、正極の端子構造１６寄りに位置する。

図１に示すように、絶縁カバー５０は、ケース側絶縁部５１の一対の長縁部のうち、電極組立体１２寄りの長縁部の一端部から積層方向の一端側に向けて延出した板状の負極側絶縁部５３を備える。負極側絶縁部５３は、蓋側絶縁部５２の厚さ方向から見て、蓋側絶縁部５２の一部と重なる絶縁部材としての矩形状のタブ側絶縁部５３ａと、蓋側絶縁部５２の一方の短縁部５２ａからはみ出す矩形状の端子側絶縁部５３ｂとを有する。積層方向に沿うタブ側絶縁部５３ａの寸法は、積層方向に沿う端子側絶縁部５３ｂの寸法よりも短い。

図２に示すように、負極のタブ群１５は、負極の導電部材１７とケース側絶縁部５１と負極側絶縁部５３のタブ側絶縁部５３ａとによって囲まれた空間に位置する。負極側絶縁部５３のタブ側絶縁部５３ａは、負極のタブ群１５と、電極組立体１２のタブ側端面１２ａとの間に介在し、負極のタブ群１５を電極組立体１２側から覆う。タブ側絶縁部５３ａは、負極のタブ群１５と電極組立体１２とを絶縁する。端子側絶縁部５３ｂは、負極の導電部材１７の端子接合部１７ｂと電極組立体１２のタブ側端面１２ａとの間に介在し、負極の導電部材１７の端子接合部１７ｂを電極組立体１２側から覆う。端子側絶縁部５３ｂは、負極の導電部材１７と電極組立体１２とを絶縁する。

図１に示すように、絶縁カバー５０は、ケース側絶縁部５１の一対の長縁部のうち、電極組立体１２寄りの長縁部の他端部から積層方向の一端側に向けて延出した板状の正極側絶縁部５４を備える。正極側絶縁部５４は、蓋側絶縁部５２の厚さ方向から見て、蓋側絶縁部５２の一部と重なる絶縁部材としての矩形状のタブ側絶縁部５４ａと、蓋側絶縁部５２の他方の短縁部５２ａからはみ出す矩形状の端子側絶縁部５４ｂとを有する。積層方向に沿うタブ側絶縁部５４ａの寸法は、積層方向に沿う端子側絶縁部５４ｂの寸法よりも短い。

図示しないが、正極のタブ群１５は、正極の導電部材１７とケース側絶縁部５１と正極側絶縁部５４のタブ側絶縁部５４ａとによって囲まれた空間に位置する。正極側絶縁部５４のタブ側絶縁部５４ａは、正極のタブ群１５と、電極組立体１２のタブ側端面１２ａとの間に介在し、正極のタブ群１５を電極組立体１２側から覆う。タブ側絶縁部５４ａは、正極のタブ群１５と電極組立体１２とを絶縁する。端子側絶縁部５４ｂは、正極の導電部材１７の端子接合部１７ｂと電極組立体１２のタブ側端面１２ａとの間に介在し、正極の導電部材１７の端子接合部１７ｂを電極組立体１２側から覆う。端子側絶縁部５４ｂは、正極の導電部材１７と電極組立体１２とを絶縁する。

次に、二次電池１０の製造方法について説明する。二次電池１０の製造方法は、蓋端子組立体Ｗを製造する組付工程と、蓋端子組立体Ｗに絶縁カバー５０を取り付ける取付工程と、絶縁カバー５０が取り付けられた蓋端子組立体Ｗをケース１１に収容する収容工程とを備える。

組付工程では、まず、端子構造１６と、外側絶縁部材３４と、内側絶縁部材３５とを蓋１４と一体化する接合工程を行う。接合工程では、端子構造１６の一部である引出端子３１の基部３１ａと、導電部材１７の端子接合部１７ｂと、を接合する。次に、導電部材１７上に内側絶縁部材３５を配置した後、内側絶縁部材３５上に蓋１４を配置する。次に、蓋１４上に外側絶縁部材３４を配置し、外側絶縁部材３４上に端子接合部材３２を配置する。引出端子３１の軸部３１ｂは、内側絶縁部材３５、蓋１４、外側絶縁部材３４、及び端子接合部材３２を貫通する。次に、各引出端子３１の軸部３１ｂの先端部をかしめて蓋１４に固定する。

次に、電極組立体１２が備える複数のタブ２６を集箔してタブ群１５を形成する集箔工程を行う。集箔工程では、図示しない作業台に載置された導電部材１７上に、電極組立体１２の全てのタブ２６を配置する。次に、図示しない集箔装置によって、タブ２６を挟んで導電部材１７の反対側から全てのタブ２６を押圧して集箔し、タブ群１５を形成する。導電部材１７は、タブ群１５を構成する複数のタブ２６のうち、積層方向の一端に位置するタブ２６と対向する。

次に、図３（ａ）に示すように、タブ群１５上に薄板状の保護部材４０を配置する配置工程を行う。なお、上述の接合工程において、端子構造１６、外側絶縁部材３４、及び内側絶縁部材３５は、蓋１４と一体化されているが、図３（ａ）では、蓋１４、及び導電部材１７以外の蓋１４に一体化された部材の図示を省略している。

図３（ｂ）に示すように、保護部材４０は、厚さ方向に貫通する孔４１を複数有する矩形板状の薄板である。本実施形態では、正極のタブ群１５上に配置される保護部材４０の材料は銅（融点：約１０８５度）であり、負極のタブ群１５上に配置される保護部材４０の材料はタングステン（融点：約３３８７度）である。また、本実施形態の保護部材４０は、三次元構造をなし、具体的にはエキスパンドメタルである。エキスパンドメタルは、平板状の金属板に複数のスリットを千鳥状に形成するとともに、スリットを利用して金属板を展伸することによって製造される。保護部材４０は、短手方向に延びるとともに厚さ方向に山と谷を繰り返す波状部４２が、長手方向に複数配列された形状である。なお、ここに記載する三次元構造とは、母材となる板材を変形させて加工し、母材よりも厚みが増した構造を指す。波状部４２により、保護部材４０は厚さ方向に弾性変形可能である。長手方向に隣り合う波状部４２同士において、一方の波状部４２の山と他方の波状部４２の谷とが接続されているとともに、一方の波状部４２の谷と他方の波状部４２の山とは離間している。波状部４２同士の隙間が保護部材４０の孔４１である。本実施形態では、保護部材４０の開口率は約５０％である。

配置工程では、保護部材４０は、短手方向がタブ側端面１２ａからのタブ群１５の突出方向と一致し、厚さ方向がタブ２６の積層方向と一致するようにタブ群１５上に配置される。すなわち、保護部材４０の孔４１が貫通する方向、及び保護部材４０が弾性変形可能な方向は、タブ２６の積層方向と一致する。これにより、タブ群１５は、導電部材１７と保護部材４０との間に位置する。タブ群１５を構成する複数のタブ２６のうち、積層方向の他端に位置するタブ２６は、保護部材４０と対向するとともに、保護部材４０の波状部４２によって遮蔽される部分と、保護部材４０の孔４１から露出する部分とを含む。また、積層方向の他端に位置するタブ２６の一部は、保護部材４０の波状部４２の谷によって、保護部材４０と断続的に接触する。

次に、保護部材４０をタブ群１５に向けて押圧しつつ、タブ群１５と導電部材１７とをレーザ溶接する溶接工程を行う。保護部材４０の上方に配置された図示しない押圧装置により、保護部材４０の端部はタブ群１５に向けて押圧される。すると、保護部材４０には、タブ群１５より反力が作用する。しかし、保護部材４０は、三次元構造をなすため、タブ２６の積層方向に対し、十分な剛性を有する。さらに、本実施形態の保護部材４０は、エキスパンドメタルであり、タブ群１５と断続的に接触する保護部材４０の波状部４２の谷は、それぞれ弾性変形可能である。よって、タブ群１５において溶接部４５が形成される部分について、保護部材４０全体の波状部４２の谷は、タブ群１５に接触し、タブ群１５を導電部材１７に向けて押圧できる。これにより、タブ群１５を構成する積層方向に隣り合うタブ２６同士、及びタブ群１５と導電部材１７とは密接する。

そして、タブ２６同士、及びタブ群１５と導電部材１７とを密接させた状態で、タブ群１５と導電部材１７とを溶接する。溶接は、保護部材４０の上方に配置されたレーザ照射装置７０によって行われる。レーザ照射装置７０は、保護部材４０の短手方向に往復移動しつつ、保護部材４０の長手方向の一端から他端に向けて移動する。レーザ照射装置７０は、移動しながら保護部材４０に向けて連続波のレーザを照射する。

レーザ照射装置７０が保護部材４０の上方を移動しながらレーザを照射することにより、レーザは、保護部材４０の孔４１を跨いで連続的に照射される。このため、保護部材４０において孔４１が存在しない部分では、タブ群１５は保護部材４０に遮蔽されるため、レーザはタブ群１５まで到達し難い。一方、保護部材４０において孔４１が存在する部分では、レーザは、保護部材４０の孔４１を通過した後、タブ群１５まで到達する。よって、タブ群１５には、レーザが照射される部分と照射されない部分とが交互に現れる。タブ群１５に照射されたレーザのスポット径は、保護部材４０の孔４１を通過することにより、照射直後の径よりも小さくなっている。

図４に示すように、タブ群１５においてレーザが照射された部分とその周辺では、タブ群１５の溶融が急激に進むとともに、金属蒸気の反跳力により溶融した金属が押し広げられることでキーホールＨが形成される。レーザは、形成されたキーホールＨ内に侵入するとともにキーホールＨ内で多重反射する。これにより、キーホールＨの深さが更に深くなる。そして、キーホールＨの最深部が導電部材１７まで到達すると、タブ群１５と導電部材１７とが溶接されて溶接部４５が形成される。その後、溶接部４５が凝固する際に、溶融した金属の表面張力によりキーホールＨは埋められる。なお、溶接時にはスパッタＳが発生するが、発生したスパッタＳの一部は、保護部材４０に付着する。

図４及び図５に示すように、キーホールＨが形成された部分での溶接部４５の溶け込み深さは、キーホールＨ周辺での溶接部４５の溶け込み深さよりも深い。上述したように、保護部材４０の複数の孔４１を跨ぐようにレーザ照射装置７０を移動させてレーザを照射するため、保護部材４０の長手方向に沿って溶接部４５を深さ方向に切断した断面には、溶接部４５の溶け込み深さが深い部分と、溶接部４５の溶け込み深さが浅い部分とが交互に現れる。その結果、図５に示すように、溶接部４５は、溶融後に凝固した部分がレーザ照射装置７０の移動方向、すなわち保護部材４０の長手方向に幾重にも重なった金属組織を呈する。

なお、上述したように、保護部材４０の材料の融点は、タブ群１５の材料の融点よりも高い。このため、溶接工程では、キーホールＨの最深部が導電部材１７に達するようにレーザの照射条件を設定しても、保護部材４０はほとんど溶融しない。言い換えれば、レーザの照射条件は、レーザが照射された箇所の温度がタブ２６及び導電部材１７の融点を超え、かつ保護部材４０の融点を超えないように設定される。なお、レーザの照射条件とは、レーザの出力、スポット径、導電部材１７の厚さ方向における焦点の位置、レーザ照射装置７０の移動速度などを指す。また、保護部材４０とタブ群１５とは、波状部４２の谷で接触しているため、接触面積が小さい。よって、溶接工程を行っても、保護部材４０はタブ群１５に溶接されない。溶接工程後、保護部材４０を除去する除去工程を行う。これにより、蓋端子組立体Ｗが完成する。なお、除去された保護部材４０は、付着したスパッタＳ等が除去された後、他の二次電池１０を製造する際に溶接工程に用いられる。

取付工程では、蓋端子組立体Ｗに対し、積層方向の他端側から一端側に向けて絶縁カバー５０を取り付ける。絶縁カバー５０のケース側絶縁部５１は、タブ群１５の先端部を積層方向の他端側から覆う。蓋側絶縁部５２は、蓋１４の内面１４ａと、正極及び負極の導電部材１７の電極接合部１７ａとの間に配置される。負極側絶縁部５３のタブ側絶縁部５３ａは、負極のタブ群１５と電極組立体１２のタブ側端面１２ａとの間に配置され、端子側絶縁部５３ｂは、負極の導電部材１７の端子接合部１７ｂと、電極組立体１２のタブ側端面１２ａとの間に配置される。正極側絶縁部５４のタブ側絶縁部５４ａは、正極のタブ群１５と電極組立体１２のタブ側端面１２ａとの間に配置され、端子側絶縁部５４ｂは、正極の導電部材１７の端子接合部１７ｂと、電極組立体１２のタブ側端面１２ａとの間に配置される。

収容工程では、絶縁カバー５０が取り付けられた蓋端子組立体Ｗをケース１１に収容する。電極組立体１２及び絶縁カバー５０がケース本体１３に収容されると、絶縁カバー５０のケース側絶縁部５１は、タブ群１５の先端部とケース本体１３の内面との間に位置する。そして、ケース本体１３と蓋１４とが溶接により接合され、二次電池１０が完成する。

本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）溶接工程では、孔４１を複数有する保護部材４０が用いられる。これにより、レーザ照射装置７０から照射されたレーザは、孔４１を通過してタブ群１５まで到達する。タブ群１５は、保護部材４０の孔４１から露出した部分から溶融し始めるため、保護部材４０を溶融させることなく溶接部４５を形成できる。よって、孔の無い保護部材を用いる場合と比較して、溶接工程に要する時間を短縮できる。

また、保護部材４０を用いずに溶接を行う場合、従来では、タブ群１５における溶接部４５が形成される部分よりも外側の部分を治具等により押圧しつつレーザを照射していた。このとき、タブ群１５において、治具が押圧する部分は、レーザが照射される部分の近傍であるのが好ましい。しかしながら、溶接部４５は、面状に形成されるため、部位によっては、治具とレーザ照射装置とが干渉する等の要因により、治具が押圧する部分をレーザが照射される部分に近付けられないことがある。この場合、溶接部が形成される部分全体に亘ってタブの浮き上がりが規制されるようにタブ群を押圧するのが困難であった。

保護部材４０を用いた場合、孔４１が形成されていない部分は孔４１と隣接しているため、孔４１が形成されていない部分全体によって、タブ群１５におけるレーザが照射される部分の近傍を押圧することができる。よって、保護部材４０を用いることにより、タブ群１５における溶接部４５が形成される部分全体に亘って、タブ２６の浮き上がりを規制できる。その結果、タブ２６同士の溶接不良を抑制できる。また、保護部材４０において孔４１が形成されていない部分を溶融させる必要が無いため、タブ群１５を押圧するための十分な強度を保護部材４０に持たせるために、保護部材４０の厚みを厚くできる。よって、保護部材４０により、タブ群１５を導電部材１７に向けて十分押圧できる。その結果、タブ群１５と導電部材１７との溶接不良を抑制できる。

（２）保護部材４０は、三次元構造をなす。タブ２６の積層方向に対する保護部材４０の剛性は、三次元構造となるように加工される前の板材を保護部材４０とする場合よりも、三次元構造となるように加工された後の板材を保護部材４０とした場合の方が高い。よって、保護部材４０をタブ群１５に向けて押圧した際の保護部材４０の変形を抑制できる。

（３）レーザ照射装置７０は、保護部材４０の複数の孔４１を跨ぐように保護部材４０の長手方向に移動しつつ、連続波のレーザを照射する。このため、タブ群１５には、パルス溶接した場合と同様に、レーザが照射される部分と照射されない部分とが交互に現れる。よって、保護部材４０の孔４１の配置を変更するだけで、パルス溶接におけるパルス電流とベース電流の周期（周波数）の調整に相当する操作が可能になる。特に、溶接工程に要する時間を短縮するために高速で溶接を行う場合、レーザ照射装置７０の移動速度を速めるとともに、パルス電流とベース電流の周期を短くする必要がある。しかしながら、パルス電流とベース電流の周期を短くしようとすると、パルス溶接では、レーザ照射装置が周期に追従することが困難になる。これに対し、本実施形態では、レーザ照射装置７０の移動方向において、保護部材４０の孔４１同士の間隔を短くするだけで、パルス電流とベース電流の周期を短くすることができる。

（４）タブ群１５と導電部材１７とはキーホール溶接によって溶接される。キーホール溶接では、キーホールＨ内でレーザが多重反射を繰り返すため、レーザのエネルギーがタブ群１５及び導電部材１７に効率良く吸収される。よって、熱伝導型溶接と比較して、溶接部４５の溶け込み深さを確保するのに必要なレーザのエネルギーを低減できる。その結果、タブ群１５を構成する複数のタブ２６のうち、積層方向の一端側に位置するタブ２６が溶断することを抑制できる。

（５）溶接工程において発生したスパッタＳが飛散し、電極組立体１２等に付着すると、スパッタＳが二次電池１０における異物となるため好ましくない。これに対し、本実施形態では、保護部材４０が溶接部４５の上方に配置されている。このため、発生したスパッタＳの一部が保護部材４０に付着することで、スパッタＳの飛散を抑制できる。その結果、二次電池１０における異物の発生を抑制できる。

（６）溶接工程において、金属蒸気は、タブ群１５の表面から噴出しようとする。これに対し、本実施形態では、保護部材４０が溶接部４５の上方に配置されているため、保護部材４０により、金属蒸気の噴出は規制される。溶融した金属は、噴出が規制された金属蒸気の分だけ、導電部材１７側に更に押し広げられる。このため、溶接部４５の溶け込み深さをより深くすることができる。よって、溶接部４５の溶け込み深さを確保するのに必要なレーザのエネルギーを低減できる。その結果、タブ群１５を構成する複数のタブ２６のうち、積層方向の一端側に位置するタブ２６が溶断することを抑制できる。

（７）二次電池１０の製造方法は、溶接工程後に、保護部材４０を除去する除去工程を含む。このため、保護部材４０を繰り返し使用することができる。
（８）保護部材４０は、複数のスリットを形成した金属板を展伸することによって製造されるエキスパンドメタルである。このため、例えば、複数の貫通孔が形成された波状の板状部材を保護部材とする場合と比較して、保護部材４０のコストを下げることができる。また、エキスパンドメタルの山と谷がレーザの照射方向に対して傾斜しているため、レーザ光は保護部材４０で反射するとともに保護部材４０にレーザ光が吸収されることが抑制される。よって、保護部材４０は溶融され難く、保護部材４０を繰り返し使用することができる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○正極電極２１において、正極活物質層２５は正極金属箔２４の片面に存在してもよい。同様に、負極電極２２において、負極活物質層２８は負極金属箔２７の片面に存在してもよい。

○ 端子構造１６は、引出端子３１と、端子接合部材３２と、外部接続端子３３と、導電部材１７とを全て備える構造でなくてもよい。端子構造１６は、例えば、引出端子３１、端子接合部材３２、及び外部接続端子３３を、蓋１４を貫通する棒状の端子に変更してもよい。端子の一端は、導電部材１７と接合されるとともに、端子の他端は、ケース１１の外部に突出する。この場合、端子の外周面と蓋１４の貫通孔の内周面との間に絶縁性のリング部材を配置し、端子と蓋１４とを絶縁する。なお、棒状の端子が十分な断面積を有する場合には、導電部材１７を省略し、タブ群１５を端子の端面に直接溶接してもよい。

○ 保護部材４０の材料は、適宜変更してもよい。例えば、正極のタブ群１５上に配置される保護部材４０の材料は、ニッケル（融点：約１４５５度）でもよいし、不変鋼（融点：約１４２６度）でもよい。ニッケルは、エキスパンド加工に伴って著しく硬化するため、保護部材４０をタブ群１５に向けて押圧した際の保護部材４０の変形を抑制できる。不変鋼は、所定の組成割合を有するＦｅ−Ｎｉ系合金（特開昭５９−１７３２４１号公報、及び特開２０１０−２６００７２号公報参照）であり、線膨張係数が１×１０^−６／℃と小さいため、レーザ溶接時の保護部材４０の膨張を抑えられる。よって、タブ群１５に対して保護部材４０を精度良く位置決めできる。

○ 保護部材４０は、三次元構造をなしていなくてもよい。つまり、三次元構造となるような加工が施されていない平板を保護部材４０としてもよい。
○ 三次元構造をなす保護部材４０は、必ずしもエキスパンドメタルでなくてもよい。三次元構造をなす保護部材４０は、例えば、タブ２６の積層方向に貫通する複数の貫通孔を形成した波状の板状部材でもよいし、平面状の網状部材を凹凸にプレスした板状部材でもよい。

○ 保護部材４０の開口率は、適宜変更してよい。保護部材４０の開口率が高いほど、溶接部４５が形成される範囲が大きくなる。一方、保護部材４０の開口率が低いほど、スパッタＳの飛散を規制できる。

○ 図６に示すように、溶接部４５は、タブ群１５と導電部材１７と保護部材４０とが溶接されて形成されてもよい。この場合、溶接工程において、保護部材４０をタブ群１５及び導電部材１７と溶接するとともに、除去工程を省略する。また、取付工程において蓋端子組立体Ｗに絶縁カバー５０を取り付ける際に、タブ側絶縁部５３ａ，５４ａは、保護部材４０と電極組立体１２のタブ側端面１２ａとの間に挿入される。このとき、タブ側絶縁部５３ａ，５４ａは、保護部材４０に接触することがあるが、保護部材４０はタブ２６の積層方向に弾性変形するため、絶縁カバー５０の取り付けは妨げられない。

○ 押圧装置が保護部材４０を押圧する位置は、保護部材４０の端部に限定されず、レーザが照射されない位置であれば適宜変更してよい。
○ レーザ照射装置７０は、保護部材４０の複数の孔４１を跨ぐように移動するのであれば、保護部材４０の短手方向に往復移動しなくてもよい。この場合、溶接部４５は、ライン状に形成される。

○ 二次電池１０は、リチウムイオン二次電池でもよいし、他の二次電池であってもよい。要は、正極用の活物質と負極用の活物質との間をイオンが移動するとともに電荷の授受を行うものであればよい。

○ 蓄電装置は、例えばキャパシタなど、二次電池以外の蓄電装置にも適用可能である。

１０…蓄電装置としての二次電池、１２…電極組立体、１２ａ…タブ側端面、１５…タブ群、１６…端子構造、１７…導電部材、２１…電極としての正極電極、２２…電極としての負極電極、２６…タブ、３１…引出端子、４０…保護部材、４１…孔、４５…溶接部、５３ａ，５４ａ…絶縁部材としてのタブ側絶縁部、７０…レーザ照射装置。

Claims (5)

1. 複数の電極が積層され、かつ前記電極の一縁部から突出したタブが積層されたタブ群を有する電極組立体と、
   前記電極組立体と外部装置とを接続する端子構造と、
   前記タブ群と前記端子構造とが重ねられた状態でレーザ溶接された溶接部と、
   を備えた蓄電装置の製造方法であって、
   前記タブ群を構成する前記タブが積層された方向をタブの積層方向としたとき、前記タブの積層方向に貫通する孔を複数有する保護部材が用いられ、
   前記端子構造と前記保護部材との間に前記タブ群を配置する配置工程と、
   前記保護部材を前記タブ群に向けて押圧しつつ前記溶接部を形成する溶接工程と、
   を含み、
   前記溶接工程において、レーザ照射装置により、前記保護部材側から前記タブ群に向けてレーザを照射するとともに、前記レーザ照射装置を前記複数の孔を跨ぐように移動させることを特徴とする蓄電装置の製造方法。
2. 前記端子構造は、前記溶接部が形成される板状の導電部材と、前記導電部材に接続され、前記蓄電装置の内外を接続する引出端子とを備え、
   前記保護部材は、三次元構造をなす請求項１に記載の蓄電装置の製造方法。
3. 前記溶接工程後に、前記保護部材を除去する除去工程を含む請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置の製造方法。
4. 前記溶接工程において、前記保護部材は、前記タブ群及び前記端子構造とともに溶接され、
   前記タブ群に溶接された前記保護部材と、前記タブ群を有する前記電極組立体のタブ側端面との間に絶縁部材を挿入する取付工程を有し、
   前記取付工程において、前記絶縁部材が前記保護部材に接触した際に、前記保護部材は前記タブの積層方向に弾性変形する請求項２に記載の蓄電装置の製造方法。
5. 前記保護部材には、エキスパンドメタルが用いられる請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の蓄電装置の製造方法。