JP2020181635A - 二次電池の製造方法および二次電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】電極端子の浮き上がり変形による外装体の破損を防止できる技術を提供する。【解決手段】ここに開示される製造方法は、端子接続部１４の下面１４ａに第１端子２２を接触させると共に、端子接続部１４の上面１４ｂに第２端子２４を接触させる工程；ホーンＨとアンビルＡとの間に端子接続部１４と第１端子２２と第２端子２４を挟み込ませて超音波溶接を実施する工程；電極体１０を外装体の内部に収容する工程とを包含する。そして、かかる製造方法は、ホーンＨの幅寸法ＷＨが第２端子２２の幅寸法Ｗ２よりも長く、かつ、アンビルＡの幅寸法ＷＡが第２端子２２の幅寸法Ｗ２よりも長いことを特徴とする。これにより、電極端子２０の浮き上がり変形を防止し、変形した電極端子による外装体の破損を防止できる。【選択図】図２

Description

本発明は、二次電池の製造方法および当該製造方法によって製造された二次電池に関する。
近年、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池その他の二次電池は、車両搭載用電源、或いはパソコンおよび携帯端末の電源として重要性が高まっている。特に、リチウムイオン二次電池は、軽量で高エネルギー密度が得られるため、車両搭載用の高出力電源として好ましく用いられている。この種の二次電池の構造の一例として、ラミネートフィルム製の外装体の内部に電極体が収容された構造が挙げられる。かかる構造の二次電池では、複数層の集電箔が重ねられた端子接続部が電極体の両側縁部に形成されており、当該端子接続部に電極端子が接続される。かかる電極端子の一部は、外装体の外部に露出しており、外部機器（車両等）と電気的に接続される。
上述の構造の二次電池の製造方法の一例を図６に示す。この製造方法では、第１端子１２２と第２端子１２４によって構成された電極端子１２０を使用する。そして、第１端子１２２と第２端子１２４との間に、電極体１１０の端子接続部１１４が挟み込まれる。そして、ホーンＨとアンビルＡとの間に、端子接続部１１４と第１端子１２２と第２端子１２４とを挟み込ませ、ホーンＨから超音波を印加しながら加圧する。これによって、電極体１１０と電極端子１２０とが接続される。このように超音波溶接を用いた接続方法の一例が特許文献１〜３に開示されている。
ところで、超音波溶接を用いて電極体と電極端子とを接続すると、溶接後の電極端子（特に第２端子）が変形して外装体（ラミネートフィルム）を破損させることがある。具体的には図７に示すように、超音波溶接時の圧力によって、第２端子１２４の端部１２４ａ、１２４ｂが端子接続部１１４の上面１１４ｂから浮き上がるように変形することがある。このような浮き上がり変形が生じると、第２端子１２４の端部１２４ａ、１２４ｂが外装体と接触して外装体を破損させるおそれがある。
この電極端子の浮き上がり変形による外装体の破損を防止する技術の一例が特許文献４に開示されている。特許文献４に記載の製造方法では、未塗布部の集合部（端子接続部）と電極端子とを超音波溶接する工程の後に、端子接続部と電極端子との接合部をプレスする工程を実施している。これによって、浮き上がり変形が生じた電極端子を平坦な状態に矯正できる。
特開２０１８−４５９７５号公報 特開２０１３−６５５５２号公報 特開２００９−２６７０５号公報 国際公開第２０１６／２０８２３８号
しかしながら、特許文献４に記載の方法は種々の問題を有しているため、電極端子の浮き上がり変形による外装体の破損をより適切に防止できる技術が求められている。具体的には、金属部材である電極端子に一度浮き上がり変形が生じると、その後のプレス工程で変形を矯正しても、矯正前の状態に戻ろうとするスプリングバックが生じ得る。外装体の内部に電極体を収容した後にこのスプリングバックが生じると、電極端子の接触によって外装体が破損する可能性がある。また、特許文献４に記載の方法では、溶接工程の後にプレス工程を実施する必要があるため、工程数の増加による生産効率の低下や設備コストの増加などの原因にもなる。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、従来の種々の問題点を生じさせずに、電極端子の浮き上がり変形による外装体の破損を防止できる技術を提供することを目的とする。
ここに開示される二次電池の製造方法は、複数層の集電箔が重ねられた端子接続部を有する電極体と、電極体を収容するラミネートフィルム製の外装体と、端子接続部に接続される電極端子とを備えた二次電池を製造する方法である。かかる二次電池の電極端子は、一端が端子接続部の下面に接続され、他端が外装体の外部に露出するように幅方向に沿って延びる板状の第１端子と、端子接続部の上面に接続される板状の第２端子とを備えている。そして、ここに開示される製造方法は、以下の工程（１）〜（３）：（１）端子接続部の下面に第１端子を接触させると共に、端子接続部の上面に第２端子を接触させる工程；（２）複数の突起を有するアンビルが第１端子の下面に接し、かつ、複数の突起を有するホーンが第２端子の上面に接するように、ホーンとアンビルとの間に端子接続部と第１端子と第２端子を挟み込ませて超音波溶接を実施する工程；（３）第１端子と第２端子とが溶接された電極体を外装体の内部に収容する工程；を包含する。そして、ここに開示される製造方法では、ホーンの幅寸法ＷＨが第２端子の幅寸法Ｗ２よりも長く、かつ、アンビルの幅寸法ＷＡが第２端子の幅寸法Ｗ２よりも長いことを特徴とする。
これによって、超音波溶接後の電極端子（第１端子および第２端子）に浮き上がり変形が生じること自体を防止できる。このため、ここに開示される製造方法によって製造された二次電池では、電極端子にスプリングバックが生じることがなく、電極端子の接触による外装体の破損を確実に防止できる。また、ここに開示される製造方法では、変形した電極端子を矯正する工程（例えばプレス工程）を実施する必要がなくなるため、生産効率の向上や設備コストの低減に貢献することもできる。
また、ここに開示される製造方法の好適な一態様では、ホーンの幅方向の両端部に形成された突起の斜面と、第２端子の上面の両端とを接触させる。これにより、製造後の第２端子の上面の両端に面取り加工が施されるため、第２端子の上面の両端によって周囲の部材が破損することを防止できる。
また、ここに開示される製造方法の好適な一態様では、ホーンの幅方向の両端部に形成された突起の傾斜角θ１が、幅方向の中央部に形成された突起の傾斜角θ２よりも小さい。これにより、超音波溶接時に第２端子とホーンとの間で位置ずれが生じたとしても、当該位置ずれによる溶接不良の発生を防止できる。
また、ここに開示される製造方法の好適な一態様では、ホーンの幅方向の両端部に形成された突起の高さ寸法Ｈ１が、幅方向の中央部に形成された突起の高さ寸法Ｈ２よりも短い。これにより、第２端子の両端部に掛かる圧力を弱めることができるため、端子接続部を構成する集電箔が第２端子の両端部の近傍で破損することを防止できる。
また、ここに開示される製造方法の好適な一態様では、アンビルの幅寸法ＷＡがホーンの幅寸法ＷＨよりも長い。これによって、第２端子と端子接続部を介して、ホーンから第１端子に加えられる圧力を適切に受けられるため、第１端子に浮き上がり変形が生じることを好適に防止できる。
また、ここに開示される製造方法の好適な一態様では、第２端子の厚みＴ２が第１端子の厚みＴ１よりも薄い。これにより、ホーンから印加された超音波（振動）を端子接続部に適切に伝達し、端子接続部を構成する集電箔同士を好適に接合できる。なお、第２端子の厚みＴ２を薄くすると、第２端子が変形しやすくなる。しかし、ここに開示される製造方法によると、第２端子の厚みＴ２を薄くした場合でも、第２端子の浮き上がり変形を確実に防止できる。
本発明の他の側面として二次電池が提供される。ここに開示される二次電池は、複数層の集電箔が重ねられた端子接続部を有する電極体と、電極体を収容するラミネートフィルム製の外装体と、端子接続部に接続される電極端子とを備えている。かかる二次電池の電極端子は、端子接続部の下面に接合され、一部が外装体の外部に露出する第１端子と、端子接続部の上面に接合される第２端子とを備えている。そして、第１端子の下面の奥行方向における少なくとも一部の領域に、複数の凹凸からなる第１溶接痕が形成されており、該第１溶接痕の幅寸法Ｗ３が第２端子の幅寸法Ｗ２よりも長い。また、第２端子の上面の奥行方向における少なくとも一部の領域において、複数の凹凸からなる第２溶接痕が、該第２端子の幅方向の一端から他端に亘って形成されている。そして、ここに開示される二次電池では、第２端子の幅方向の中央部の高さ寸法ＨＣと、第２端子の幅方向の端部の高さ寸法ＨＥとがＨＣ≧ＨＥの関係を満たす。
上記構成の二次電池は、ここに開示される製造方法によって製造された二次電池である。この二次電池の第１端子の下面には、超音波溶接で使用したアンビルの上面の形状が転写された第１溶接痕が形成される。すなわち、ここに開示される二次電池では、第１溶接痕の幅寸法Ｗ３が第２端子の幅寸法Ｗ２よりも長くなる。また、第２端子の上面には、ホーンの下面の形状が転写された第２溶接痕が形成される。すなわち、ここに開示される二次電池では、第２端子の上面の幅方向の一端から他端に亘って第２溶接痕が形成されている。そして、ここに開示される製造方法を用いることによって、第２端子の浮き上がり変形を確実に防止できるため、幅方向の端部の高さ寸法ＨＥが中央部の高さ寸法ＨＣを超えない（すなわち、第２端子の幅方向の中央部の高さ寸法ＨＣと、該第２端子の幅方向の端部の高さ寸法ＨＥとがＨＣ≧ＨＥの関係を満たす）平坦な第２端子が端子接続部に接続される。なお、本明細書において「第２端子の幅方向の端部の高さ寸法ＨＥ」は、第２端子の幅方向の両端部のうち、溶接時の変形量が大きい方（高さ寸法が大きい方）の端部の高さ寸法を指す。
また、ここに開示される二次電池の好適な一態様では、第２溶接痕の両端部に凹部が形成されている。このように、第２溶接痕の両端部（第２端子の上面の両端）に凹部（面取り）を形成することによって、第２端子の上面の両端によって周囲の部材が破損することを防止できる。
また、ここに開示される二次電池の好適な一態様では、第２溶接痕の両端部に形成された凹部の傾斜角θ３が、幅方向の中央部に形成された凹部の傾斜角θ４よりも小さい。上述したように、超音波溶接において、ホーンの両端部の突起の傾斜角θ１を、中央部の突起の傾斜角θ２よりも小さくすることによって、超音波溶接中に位置ずれが生じることを抑制できる。このようなホーンを使用した場合、上述のような傾斜角θ３、θ４を有する凹部を含む第２溶接痕が形成される。
また、ここに開示される二次電池の好適な一態様では、第２溶接痕の両端部に形成された凹部の深さＤ１が、幅方向の中央部に形成された凹部の深さＤ２よりも浅い。上述したように、超音波溶接において、ホーンの両端部の突起の高さ寸法Ｈ１を、中央部の突起の高さ寸法Ｈ２よりも短くすることによって、第２端子の両端部の近傍で端子接続部が破損することを防止できる。このようなホーンを使用した場合、上述のような深さＤ１、Ｄ２の凹部を有する第２溶接痕が形成される。
リチウムイオン二次電池の全体構造を模式的に示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る二次電池の製造方法を説明する断面図である。 図２中のホーンの下部を拡大する断面図である。 本発明の一実施形態に係る二次電池における電極端子と電極体との接続部分を模式的に示す断面図である。 図４中の第２端子および端子接続部を拡大する断面図である。 従来の二次電池の製造方法を説明する断面図である。 従来の二次電池における電極端子と電極体との接続部分を模式的に示す断面図である。
以下、本発明の二次電池の製造方法（以下、単に「製造方法」ともいう）の一例としてリチウムイオン二次電池の製造方法を説明する。なお、ここで開示される製造方法によって製造される二次電池は、リチウムイオン二次電池に限定されず、例えば、ニッケル水素電池などであってもよい。また、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄（例えば、電極体の材料や構成などの二次電池の構築に係る一般的技術等）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。
なお、以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。また、各図における寸法関係（長さ、幅、厚み等）は実際の寸法関係を反映するものではない。そして、本明細書の各図における符号Ｘは「幅方向」を示し、符号Ｙは「奥行き方向」を示し、符号Ｚは「高さ方向」を示す。なお、これらの方向は説明の便宜上定めた方向であり、二次電池の設置態様を限定することを意図したものではない。
１．二次電池の全体構造
本実施形態に係る製造方法を説明する前に、先ず、当該製造方法によって製造される二次電池の全体的な構造を説明する。図１は、リチウムイオン二次電池の全体構造を模式的に示す平面図である。図１に示すように、本実施形態に係る製造方法によって製造される二次電池１は、端子接続部１４を有する電極体１０と、当該電極体１０を収容する外装体３０と、端子接続部１４に接続される電極端子２０とを備えている。
（１）外装体
外装体３０は、ラミネートフィルムによって構成されている。このラミネートフィルムには、この種の二次電池の外装体に使用され得るものを特に制限なく使用できる。図１に示すように、一対のラミネートフィルムの間に電極体１０を配置し、ラミネートフィルムの外周縁部を溶着して溶着部３２を形成することによって、電極体１０を収容する外装体３０が形成される。
（２）電極体
詳しい図示は省略するが、電極体１０は、正極と負極とからなる電極シートを備えている。かかる電極シートは、箔状の金属部材である集電箔と、当該集電箔の表面に塗工された電極合材層とを備えている。なお、集電箔や電極合材層の材料は、この種の二次電池に使用され得るものを特に制限なく使用でき、ここに開示される技術を限定するものではないため詳細な説明を省略する。そして、正極および負極の各々の電極シートでは、幅方向の一方の側縁部に、電極合材層が塗工されておらず、集電箔が露出した未塗工部が形成されている。そして、正極の未塗工部が一方の側縁部からはみ出し、かつ、負極の未塗工部が他方の側縁部からはみ出すように各々の電極シートを重ねることによって電極体１０が形成される。この電極体１０の幅方向Ｘの中央部には、各々の電極シートの電極合材層が重ねられたコア部１２が形成されている。そして、幅方向Ｘの一方の側縁部には、正極の未塗工部（集電箔）が複数層重ねられた端子接続部１４が形成され、他方の側縁部には、負極の未塗工部（集電箔）が複数層重ねられた端子接続部１４が形成される。
なお、電極体１０は、端子接続部１４が形成されていればよく、詳細な構造は特に限定されない。例えば、電極体１０は、長尺な電極シートを巻き重ねた捲回電極体であってもよく、矩形の電極シートを複数枚積層させた積層型電極体であってもよい。また、本実施形態に係る製造方法によって製造される二次電池１は、非水電解液二次電池であってもよいし、全固体電池であってもよい。例えば、非水電解液二次電池の場合には、電極シートの間に絶縁性のセパレータが挿入された電極体が用いられると共に、外装体３０の内部に非水電解液が収容される。一方、全固体電池の場合には、電極シートの間に固体電解質層が挿入された電極体が用いられる。なお、これらの電極シート以外の部材についても、この種の二次電池に使用され得るものを特に制限なく使用できる。
（３）電極端子
電極端子２０は、電極体１０の端子接続部１４に接続されている。詳しくは後述するが、この電極端子２０は、端子接続部１４の下面１４ａに接続される第１端子２２と、端子接続部１４の上面１４ｂに接続される第２端子２４とを備えている（図４参照）。第１端子２２は、幅方向Ｘに沿って延びる導電性の板状部材である。図１に示すように、第１端子２２の一端２２ｃは、電極体１０の端子接続部１４に接続されており、他端２２ｂは、外装体３０の外部に露出している。一方、第２端子２４は、端子接続部１４の上面１４ｂの一部を覆う板状部材であり、外装体の内部に収容されている。
図１に示すように、本実施形態に係る製造方法によって製造される二次電池１では、幅方向Ｘの両端部の各々に電極端子２０が設けられている。この電極端子２０の一方が正極側の端子接続部１４に接続された正極端子であり、他方が負極側の端子接続部１４に接続された負極端子である。なお、正極端子と負極端子の各々が設けられる位置は図１に示す構造に限定されない。例えば、幅方向の一方の端部に、正極端子と負極端子の両方が設けられた二次電池であっても、ここに開示される技術を適用することができる。
２．二次電池の製造方法
次に、本実施形態に係る製造方法を説明する。図２は本実施形態に係る二次電池の製造方法を説明する断面図である。本実施形態に係る製造方法は、（１）取付工程と、（２）溶接工程と、（３）収容工程を包含する。以下、各工程について説明する。なお、本実施形態に係る製造方法にて用いられる部材（電極体１０、電極端子２０）は、予め作製されたものを準備してもよいし、上記取付工程の前工程で作製したものを使用してもよい。なお、電極体１０および電極端子２０は従来公知の方法に従って作製することができる。
（１）取付工程
本実施形態に係る製造方法では、まず、電極体１０に電極端子２０を取り付ける取付工程を実施する。具体的には、図２に示すように、電極体１０の端子接続部１４の下面１４ａに第１端子２２の一端２２ｃの上面２２ｃ１を接触させると共に、端子接続部１４の上面１４ｂに第２端子２４を接触させる。これにより、第１端子２２と第２端子２４との間に端子接続部１４が挟み込まれる。
このとき、本実施形態にて用いられる第２端子２４の厚みＴ２は、第１端子２２の厚みＴ１よりも薄い方が好ましい。これにより、後述の溶接工程にてホーンＨから印加される超音波を端子接続部１４に効率良く伝えることができるため、端子接続部１４を構成する複数層の集電箔同士を良好に溶接できる。一方、第２端子２４の厚みＴ２が薄くなると、第２端子２４の変形が生じやすくなる傾向がある。しかし、本実施形態に係る製造方法によると、第２端子２４の厚みＴ２を薄くした場合でも第２端子２４の浮き上がり変形を確実に防止できるため、第２端子２４を薄くすることによる効果のみを享受できる。
なお、端子接続部１４の集電箔同士をより良好に溶接するという観点から、第２端子２４の厚みＴ２は、０．７ｍｍ以下が好ましく、０．５ｍｍ以下がより好ましく、０．３ｍｍ以下がさらに好ましい。また、第２端子２４と端子接続部１４との接続強度を確保するという観点から、第２端子２４の厚みＴ２の下限は、０．０１ｍｍ以上が好ましく、０．０５ｍｍ以上がより好ましく、０．１ｍｍ以上がさらに好ましい。
一方、第１端子２２の厚みＴ１は、第１端子２２の浮き上がり変形を確実に防止するという観点から、０．５ｍｍ以上が好ましく、０．７ｍｍ以上がより好ましく、１ｍｍ以上がさらに好ましい。なお、第１端子２２の厚みＴ１の上限は、特に限定されず、３ｍｍ以下であってもよく、２ｍｍ以下であってもよく、１．５ｍｍ以下であってもよい。
（２）溶接工程
溶接工程では、ホーンＨとアンビルＡとを備えた超音波溶接装置を使用し、電極体１０の端子接続部１４に電極端子２０を溶接する。具体的には、図２に示すように、複数の突起Ａ１を有するアンビルＡを第１端子２２の下面２２ａに接触させると共に、複数の突起Ｈ１を有するホーンＨを第２端子２４の上面２４ａに接触させる。これによって、ホーンＨとアンビルＡとの間に、端子接続部１４と第１端子２２と第２端子２４とが挟み込まれる。そして、ホーンＨをさらに下降させて各部材に圧力を加えながら、ホーンＨから超音波を印加して各部材を振動させる。これによって、第１端子２２と第２端子２４が端子接続部１４に溶接されると共に、端子接続部１４を構成する集電箔同士が溶接される。
ここで、本実施形態に係る製造方法では、ホーンＨの幅寸法ＷＨが第２端子２４の幅寸法Ｗ２よりも長くなるように、各々の部材の幅寸法が調整されている。これによって、第２端子２４の幅方向Ｘの一端から他端までの全域がホーンＨによって押圧されるため、第２端子２４の端部に浮き上がり変形が生じることを確実に防止できる。
なお、ホーンＨの幅寸法ＷＨは、第２端子２４の幅寸法Ｗ２よりも長ければ特に限定されない。すなわち、ホーンＨの幅寸法ＷＨと第２端子２４の幅寸法Ｗ２との割合（ＷＨ／Ｗ２）が１を超えていれば、第２端子２４の浮き上がり変形を防止できる。しかし、溶接中にホーンＨと第２端子２４との間で位置ずれが生じたとしても確実な溶接を実施するという観点から、上記ＷＨ／Ｗ２は、１．０５以上が好ましく、１．１以上がより好ましく、１．１５以上がさらに好ましく、１．２以上が特に好ましい。なお、上記ＷＨ／Ｗ２の上限は特に限定されず、例えば１．５以下であってもよい。
さらに、本実施形態に係る製造方法によると、端子接続部１４下側の第１端子２２の浮き上がり変形による外装体の破損も防止できる。具体的には、本実施形態では、下面側から第１端子２２を支持するアンビルＡの幅寸法ＷＡが上側の第２端子２４の幅寸法Ｗ２よりも長くなっている。これによって、第２端子２４を介して第１端子２２に加えられる圧力を分散させることができるため、外装体を破損させるような大きい浮き上がり変形が第１端子２２の一端２２ｃに生じることを防止できる。
なお、第１端子２２の一端２２ｃの浮き上がり変形をより好適に防止するという観点から、アンビルＡの幅寸法ＷＡは、ホーンＨの幅寸法ＷＨよりも長いことが好ましい。また、第１端子２２の一端２２ｃの変形をさらに好適に防止するという観点から、アンビルＡの幅寸法ＷＡと第２端子２４の幅寸法Ｗ２との割合（ＷＡ／Ｗ２）は、１．２５以上が好ましく、１．３以上がより好ましく、１．４以上がさらに好ましく、１．５以上が特に好ましい。一方、ＷＡ／Ｗ２の上限は、特に制限されず、２０以下であってもよく、１０以下であってもよく、５以下であってもよく、２．５以下であってもよい。また、第１端子２２の一端２２ｃの変形を確実に防止するという観点から、アンビルＡが第１端子２２の一端２２ｃを覆うように、アンビルＡの幅寸法ＷＡや配置位置が調整されていると特に好ましい。
なお、本工程における超音波溶接の条件は、電極体と電極端子との接続において用いられる従来公知の条件を特に制限なく適用できる。例えば、ホーンＨから印加される超音波の周波数は、２０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの範囲に設定でき、出力は、４００Ｗ〜４０００Ｗの範囲に設定できる。また、ホーンＨからの圧力は、１０ｋｇｆ／ｃｍ２〜１０００ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲に設定できる。溶接時間は、０．１秒〜２秒とすることができる。
（３）収容工程
次に、収容工程では、第１端子２２と第２端子２４が接続された電極体１０を外装体３０の内部に収容する。例えば、図１に示すように、第２端子２４の他端２２ｂが露出するように、２枚のラミネートフィルムで電極体１０を挟み込み、当該ラミネートフィルムの外周縁部を溶着することによって、外装体３０の内部に電極体１０が収容された二次電池１を作製できる。
以上のように、本実施形態に係る製造方法によると、超音波溶接において電極端子２０（第１端子２２および第２端子２４）に浮き上がり変形が生じること自体を防止できる。このため、変形した電極端子をプレス工程等で矯正する場合と異なり、外装体３０内部に収容した後に電極端子２０に変形（スプリングバック）が生じて外装体３０が破損することを防止できる。また、本実施形態に係る製造方法によると、プレス工程等の変形を矯正する工程を実施する必要がなくなるため、生産効率の向上や設備コストの低減にも貢献できる。
（４）ホーンの形状
なお、超音波溶接装置のホーンＨは、超音波溶接を好適に実施できるように構造が適宜変更されていると好ましい。例えば、ホーンＨの下面には、溶接中の振動によって位置ずれが生じることを防止するために突起Ｈ１が複数形成されている。かかるホーンＨの突起Ｈ１の形状を変更することによってより好適に超音波溶接を実施できる。以下、かかるホーンＨの突起Ｈ１の形状について説明する。図３は、図２中のホーンＨの下部を拡大する断面図である。
図３に示すように、ホーンＨの下面は、突起Ｈ１と溝部Ｈ２が交互に形成された凹凸構造を有している。このとき、ホーンＨの下面の幅方向Ｘの両端には、溝部Ｈ２ではなく、突起Ｈ１が形成されている方が好ましい。このように両端に突起Ｈ１が形成されたホーンＨを用いると、溶接後の第２端子の上面の両端に、ホーンＨの両端部の突起Ｈ１２に対応した凹部２４ｂ１が形成される（図５参照）。これによって、第２端子２４の上面の両端に面取り加工を施し、第２端子２４の周囲の部材（電極体１０や外装体３０等）の破損を抑制できる。
また、上記態様のように、ホーンＨの両端部に突起Ｈ１２を形成する場合、両端部の突起Ｈ１２と中央部の突起Ｈ１４との間で突起Ｈ１の形状を異ならせた方が好ましい。
例えば、図３に示すように、両端部の突起Ｈ１２の傾斜角θ１は、中央部の突起Ｈ１４の傾斜角θ２よりも小さい方が好ましい。このように、両端部の突起Ｈ１２の傾斜をなだらかにすることによって、溶接時に位置ずれが生じたとしても、当該位置ずれによる溶接不良の発生を防止できる。より具体的には、中央部の突起Ｈ１４の傾斜角θ２は、通常、４５°〜８０°（好ましくは５０°〜７０°、例えば６０°）に設定される。これに対して、両端部の突起Ｈ１２の傾斜角θ１は、２０°〜４０°が好ましく、２５°〜３５°がより好ましい。
また、両端部の突起Ｈ１２の高さ寸法Ｈ１は、中央部の突起Ｈ１４の高さ寸法Ｈ２よりも短い方が好ましい。これにより、第２端子２４の両端部の近傍において端子接続部１４が破損することを防止できる。具体的には、溶接工程では、第２端子２４を振動させながら端子接続部１４に押し付けるため、端子接続部１４を構成する集電箔が第２端子２４の両端部の近傍で破損することがある。これに対し、上記のように、両端部の突起Ｈ１２の高さ寸法Ｈ１を短くし、ホーンＨから第２端子２４の両端部に加えられる圧力を弱めることによって、上記第２端子２４の両端部近傍における端子接続部１４（集電箔）の破損を抑制できる。なお、端子接続部１４の破損を好適に防止するという観点から、両端部の突起Ｈ１２の高さ寸法Ｈ１と中央部の突起Ｈ１４の高さ寸法Ｈ２との割合（Ｈ１／Ｈ２）は、０．１以上が好ましく、０．３以上がより好ましく、０．４以上がさらに好ましい。一方、ホーンＨと第２端子２４との位置ずれが生じたとしても、当該位置ずれによる溶接不良の発生を防止できるという観点からは、上記Ｈ１／Ｈ２の上限を０．９以下にすることが好ましく、０．８以下にすることがより好ましく、０．７以下にすることがさらに好ましい。
３．製造後の二次電池
次に、本実施形態に係る製造方法によって製造された二次電池について説明する。図４は、本実施形態に係る二次電池における電極端子と電極体との接続部分を模式的に示す断面図である。図４に示すように、本実施形態に係る製造方法によって製造された二次電池は、電極端子２０と電極体１０との接続部分において種々の構造的特徴を有する。
まず、この二次電池では、第１端子２２の下面２２ａに、複数の凹凸を有する第１溶接痕２２ｄが形成されている。この第１溶接痕２２ｄは、上述の溶接工程で使用したアンビルＡ（図２参照）の突起Ａ１が転写されたものである。上述したように、本実施形態に係る製造方法では、アンビルＡの幅寸法ＷＡが第２端子２４の幅寸法Ｗ２よりも長くなるように寸法関係が調節されている。このため、図４に示すように、製造後の二次電池では、第１端子２２の下面２２ａに形成される第１溶接痕２２ｄの幅寸法Ｗ３が第２端子２４の幅寸法Ｗ２よりも長くなる。
次に、本実施形態に係る二次電池では、第２端子２４の上面に、複数の凹凸を有する第２溶接痕２４ｂが形成されている。この第２溶接痕２４ｂは、溶接工程で使用したホーンＨ（図２参照）の突起Ｈ１が転写されたものである。本実施形態に係る製造方法では、ホーンＨの幅寸法ＷＨが第２端子２４の幅寸法Ｗ２よりも長くなるように寸法関係が調節されている。このため、図４に示すように、製造後の二次電池では、第２端子２４の幅方向Ｘの一端から他端に亘って（第２端子２４の幅方向Ｘの全域に）第２溶接痕２４ｂが形成されている。
なお、図１に示すように、本実施形態に係る二次電池１では、電極端子２０の奥行方向Ｙの全域に溶接痕（第１溶接痕２２ｄおよび第２溶接痕２４ｂ）が形成されている。これにより、電極端子２０と電極体１０との接続部分の強度や導電性を十分に確保できる。但し、電極端子２０と電極体１０とを適切に接続することができれば、奥行方向Ｙにおける溶接痕の形成領域は特に限定されない。すなわち、第１溶接痕２２ｄおよび第２溶接痕２４ｂは、奥行方向Ｙにおける少なくとも一部の領域に形成されていればよい。
そして、図４に示すように、本実施形態に係る製造方法によると、第２端子２４の浮き上がり変形が確実に防止される。このため、製造後の二次電池では、変形のない平坦な第２端子２４が端子接続部１４に接続される。具体的には、従来の製造方法（図６参照）を用いると、図７に示すように、第２端子１２４の端部１２４ａ、１２４ｂに、大きな浮き上がり変形が生じる。この場合、第２端子１２４の中央部の高さ寸法ＨＣよりも第２端子１２４の端部１２４ａ、１２４ｂの高さ寸法ＨＥの方が大きくなる（ＨＣ＜ＨＥ）。これに対して、本実施形態によって製造された二次電池では、第２端子２４の浮き上がり変形が確実に防止されているため、幅方向の端部の高さ寸法ＨＥが中央部の高さ寸法ＨＣを超えない（すなわち、第２端子２４の幅方向の中央部の高さ寸法ＨＣと、該第２端子２４の幅方向の端部の高さ寸法ＨＥとがＨＣ≧ＨＥの関係を満たす）平坦な第２端子２４が端子接続部１４に接続される（図５参照）。このため、第２端子２４の端部によって外装体が破損することを防止できる。
なお、上述したように、溶接工程にて使用されるホーンＨは、超音波溶接が好適に実施できるような構造が採用されていると好ましい（図３参照）。この場合、第２端子２４の上面には、当該ホーンＨの形状に応じた第２溶接痕２４ｂが形成される。図５は、図４中の第２端子および端子接続部を拡大する断面図である。
例えば、図３のように幅方向Ｘの両端に突起Ｈ１が形成されたホーンＨを用いると、製造後の第２端子２４の両端部に凹部２４ｂ１が形成される。このように、第２端子２４の上面の両端に面取り加工を施すことによって、第２端子２４の周囲の部材が破損することを防止できる。また、図３のように両端部の突起Ｈ１２の傾斜角θ１を、中央部の突起Ｈ１４の傾斜角θ２よりも小さくすると、図５に示すように、第２溶接痕２４ｂの両端部の凹部２４ｂ１の傾斜角θ３が、中央部の凹部２４ｂ２の傾斜角θ４よりも小さくなる。また、図３のように両端部の突起Ｈ１２の高さ寸法Ｈ１を中央部の突起Ｈ１４の高さ寸法Ｈ２よりも短くすると、図５に示すように、第２溶接痕２４ｂの両端部の凹部２４ｂ１の深さＤ１が、中央部の凹部２４ｂ２の深さＤ２よりも浅くなる。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
１ 二次電池
１０、１１０ 電極体
１４、１１４ 端子接続部
２０、１２０ 電極端子
２２、１２２ 第１端子
２２ｄ 第１溶接痕
２４、１２４ 第２端子
２４ｂ 第２溶接痕
３０ 外装体
３２ 溶着部
Ａ アンビル
Ｄ１ 両端部の凹部の深さ
Ｄ２ 中央部の凹部の深さ
Ｈ ホーン
Ｈ１ 突起
Ｈ１２ 両端部の突起
Ｈ１４ 中央部の突起
Ｈ１ 両端部の突起の高さ寸法
Ｈ２ 中央部の突起の高さ寸法
ＨＣ 第２端子の中央部の高さ寸法
ＨＥ 第２端子の端部の高さ寸法
Ｔ１ 第１端子の厚み
Ｔ２ 第２端子の厚み
Ｗ２ 第２端子の幅寸法
Ｗ３ 第１溶接痕の幅寸法
ＷＡ アンビルの幅寸法
ＷＨ ホーンの幅寸法

Claims (10)

  1. 複数層の集電箔が重ねられた端子接続部を有する電極体と、前記電極体を収容するラミネートフィルム製の外装体と、前記端子接続部に接続される電極端子とを備えた二次電池を製造する方法であって、
    前記電極端子は、
    一端が前記端子接続部の下面に接続され、他端が前記外装体の外部に露出するように幅方向に沿って延びる板状の第１端子と、
    前記端子接続部の上面に接続される板状の第２端子と
    を備えており、
    以下の工程（１）〜（３）：
    （１）前記端子接続部の下面に前記第１端子を接触させると共に、前記端子接続部の上面に前記第２端子を接触させる工程；
    （２）複数の突起を有するアンビルが前記第１端子の下面に接し、かつ、複数の突起を有するホーンが前記第２端子の上面に接するように、前記ホーンと前記アンビルとの間に前記端子接続部と前記第１端子と前記第２端子を挟み込ませて超音波溶接を実施する工程；
    （３）前記第１端子と前記第２端子とが溶接された電極体を前記外装体の内部に収容する工程；
    を包含し、
    前記ホーンの幅寸法ＷＨが前記第２端子の幅寸法Ｗ２よりも長く、かつ、前記アンビルの幅寸法ＷＡが前記第２端子の幅寸法Ｗ２よりも長いことを特徴とする、二次電池の製造方法。
  2. 前記ホーンの幅方向の両端部に形成された突起の斜面と、前記第２端子の上面の両端とを接触させることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池の製造方法。
  3. 前記ホーンの幅方向の両端部に形成された突起の傾斜角θ１が、幅方向の中央部に形成された突起の傾斜角θ２よりも小さいことを特徴とする、請求項２に記載の二次電池の製造方法。
  4. 前記ホーンの幅方向の両端部に形成された突起の高さ寸法Ｈ１が、幅方向の中央部に形成された突起の高さ寸法Ｈ２よりも短いことを特徴とする、請求項２または３に記載の二次電池の製造方法。
  5. 前記アンビルの幅寸法ＷＡが前記ホーンの幅寸法ＷＨよりも長いことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の二次電池の製造方法。
  6. 前記第２端子の厚みＴ２が前記第１端子の厚みＴ１よりも薄いことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の二次電池の製造方法。
  7. 複数層の集電箔が重ねられた端子接続部を有する電極体と、前記電極体を収容するラミネートフィルム製の外装体と、前記端子接続部に接続される電極端子とを備えた二次電池であって、
    前記電極端子は、前記端子接続部の下面に接合され、一部が前記外装体の外部に露出する第１端子と、前記端子接続部の上面に接合される第２端子とを備えており、
    前記第１端子の下面の奥行方向における少なくとも一部の領域に、複数の凹凸からなる第１溶接痕が形成されており、該第１溶接痕の幅寸法Ｗ３が前記第２端子の幅寸法Ｗ２よりも長く、
    前記第２端子の上面の奥行方向における少なくとも一部の領域において、複数の凹凸からなる第２溶接痕が、該第２端子の幅方向の一端から他端に亘って形成されており、
    前記第２端子の幅方向の中央部における高さ寸法ＨＣと、該第２端子の幅方向の端部における高さ寸法ＨＥとがＨＣ≧ＨＥの関係を満たすことを特徴とする、二次電池。
  8. 前記第２溶接痕の両端部に凹部が形成されている、請求項７に記載の二次電池。
  9. 前記第２溶接痕の両端部に形成された凹部の傾斜角θ３が、幅方向の中央部に形成された凹部の傾斜角θ４よりも小さいことを特徴とする、請求項８に記載の二次電池。
  10. 前記第２溶接痕の両端部に形成された凹部の深さＤ１が、幅方向の中央部に形成された凹部の深さＤ２よりも浅いことを特徴とする、請求項８または９に記載の二次電池。
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