JP2024022740A - 電池とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導通信頼性に優れた電池の製造方法を提供する。【解決手段】ここで開示される電池の製造方法は、次の工程：着座部と、上記着座部の径方向の外周側に分割配置された複数の固定部と、複数の上記固定部の間にそれぞれ配置され、上記径方向の外周側に移動可能な複数の可動部と、を有するダイと、上記ダイの前記着座部に圧入されるポンチと、を備えるかしめ装置を準備する、装置準備工程と；上記ダイの上に、第１の金属板４２と金属箔積層部２１と第２の金属板６０とをこの順で重ね、上記ダイの上記着座部に上記ポンチを圧入し、複数の上記可動部をそれぞれ上記径方向の外周側に移動させることにより、第１の金属板４２と金属箔積層部２１と第２の金属板６０とを塑性変形させてインターロック部４８ｃを有するかしめ接合部４８を形成する、かしめ接合工程と；を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、電池とその製造方法に関する。

一般に電池は、電極を有する電極体と、非水電解質と、が電池ケースに収容されて構成されている。電極は、典型的には、金属箔と、金属箔の一部の表面に固着された活物質層と、活物質層が形成されずに金属箔が露出した金属箔露出部と、を有する。このような構成の電池では、金属箔露出部に集電板が取り付けられ、当該集電板を介して電極と端子とが電気的に接続される。これに関連する従来技術文献として、特許文献１～４が挙げられる。例えば特許文献１には、金属箔露出部と集電板とをレーザで溶接接合することが記載されている。また、特許文献２には、金属箔露出部を電極体の一方の端部で束ねて金属箔積層部を形成し、金属箔積層部を集電板と当て板とで挟み込んで塑性変形させることによってかしめ接合することが記載されている。

特開２００９－１２３４４０号公報 国際公開２０１９／１３１３５６号 特開２０１５－５４５６号公報 特開２０１０－７３３９８号公報

特許文献１のようにレーザで溶接接合する場合、溶融金属のたれ落ちを防止する観点や接合強度を維持する観点等から、点溶接を複数回行うことが一般的である。しかしながら、かかる方法では点溶接を複数回行う際の機械振動で金属箔の端部が破断して、異物が発生しやすい課題があった。また、特許文献２の技術では、シンプルな丸型の凹部を有するダイと、凹部に圧入される円柱状のポンチと、を備えたかしめ接合装置を用いている。そのため、本発明者の検討によれば、インターロックが浅くなり、例えば小さい引張力で容易にかしめ接合が外れてしまう等、接合強度が低い課題があった。とりわけ、移動体に搭載される電池のように外部から頻繁に振動や衝撃等が加わる電池においては、接合強度を高めて導通信頼性を向上することが求められている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、導通信頼性の向上した電池とその製造方法を提供することにある。

本発明により、次の工程：複数の金属箔が積層された金属箔積層部を有する電極体と、第１の金属板と、上記第１の金属板と対向配置される第２の金属板と、を準備する、部材準備工程と；着座部と、上記着座部の径方向の外周側に分割配置された３つ以上の固定部と、３つ以上の上記固定部の間にそれぞれ配置され、上記径方向の外周側に移動可能な３つ以上の可動部と、を有するダイと、上記ダイの上記着座部に圧入されるポンチと、を備えるかしめ装置を準備する、装置準備工程と；上記ダイの上に、上記第１の金属板と上記金属箔積層部と上記第２の金属板とをこの順で重ねた後、上記ダイの上記着座部に上記ポンチを圧入し、３つ以上の上記可動部をそれぞれ上記径方向の外周側に移動させることにより、上記第１の金属板と上記金属箔積層部と上記第２の金属板とを塑性変形させて上記可動部と同じ数のインターロック部を有するかしめ接合部を形成する、かしめ接合工程と；を含む、電池の製造方法が提供される。

本発明では、可動部を有するダイを用いることにより、径方向に塑性流動した第１の金属板を金属箔積層部に食い込ませ、インターロック量を稼ぐことができる。このため、例えば特許文献２のようにシンプルな丸型の（可動部を有しない）ダイを用いる場合と比べて、相対的に高強度なインターロック部を形成できる。したがって、外部から振動や衝撃等の応力が加わっても金属箔積層部と第１の金属板とが密接した状態を維持しやすくなる。その結果、導通接続を安定して保つことができ、導通信頼性を向上できる。また、本発明では、かしめ接合を行うことで、例えば特許文献１のようにレーザで点溶接を複数回行う場合に比べて、金属箔が破断した際に生じる異物の発生を抑制できる。

図１は、電池の分解図である。 図２は、図１の捲回電極体と内部端子との接続を模式的に示す側面図である。 図３は、図１のかしめ接合部を模式的に示す縦断面図である。 図４は、図１のかしめ接合部を模式的に示す平面図である。 図５は、ダイの写真である。 図６は、かしめ接合工程を説明する模式図である。 かしめ接合部を備えた実施例の捲回電極体の画像である。 図８（１）は、正極側のかしめ接合部の断面ＳＥＭ観察画像であり、図８（２）は、負極側のかしめ接合部の断面ＳＥＭ観察画像である。

以下、図面を参照しながら、ここで開示される技術の好適な実施形態を説明する。なお、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、本発明を特徴付けない電池の一般的な構成および製造プロセス）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。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。

＜電池１０＞
図１は、電池１０の分解図である。電池１０は、電極体２０と、ケース本体３２および蓋体３４を有する電池ケース３０と、正極内部端子４２および正極外部端子４４を有する正極端子４０と、正極補助板６０と、かしめ接合部４８と、負極内部端子５２および負極外部端子５４を有する負極端子５０と、負極補助板７０（図１には図示せず、図８（２）参照）と、かしめ接合部５８と、を備えている。図示は省略するが、電池１０は、ここではさらに電解質を備えている。電池１０は、電池ケース３０に電極体２０と電解質とが収容されて構成されている。電池１０は、扁平な角型である。電池１０は、典型的には二次電池であり、ここではリチウムイオン二次電池である。

電池１０は、かしめ接合部４８、５８を備えていることで特徴づけられ、それ以外の構成は従来と同様でよく、特に限定されない。また、電池１０は、２つのかしめ接合部４８、５８を備えているが、正極側あるいは負極側の一方のみでもよい。言い換えれば、電池１０は、かしめ接合部４８またはかしめ接合部５８を有していなくてもよい。その場合、正極補助板６０または負極補助板７０は不要である。

なお、本明細書において「電池」とは、電気エネルギーを取り出し可能な蓄電デバイス全般を指す用語であって、一次電池と二次電池とを包含する概念である。また、本明細書において「二次電池」とは、電解質を介して正極と負極の間で電荷担体が移動することによって繰り返し充放電が可能な蓄電デバイス全般をいう。電解質は、液状電解質（電解液）、ゲル状電解質、固体電解質のいずれであってもよい。二次電池は、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等のいわゆる蓄電池（化学電池）と、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ（物理電池）と、を包含する。

なお、以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することがある。また、以下の図面において、符号Ｕ、Ｄ、Ｆ、Ｒｒ、Ｌ、Ｒは、それぞれ上、下、前、後、左、右を表し、符号Ｘは電池１０の幅方向、符号Ｙは符号Ｘと直交する電池１０の奥行方向、符号Ｚは電池１０の高さ方向を、それぞれ表すものとする。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、電池１０の設置形態を何ら限定するものではない。

電極体２０は、ここでは帯状の正極と帯状の負極とが２枚の帯状のセパレータを介して積層され、長手方向に捲回されてなる捲回電極体である。ただし、電極体２０は、方形状の正極と方形状の負極とが絶縁された状態で積み重ねられてなる積層電極体であってもよい。

正極は、正極集電箔と、正極集電箔上に固着された正極合剤層と、を有する。正極集電箔は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっている。正極集電箔は、ここではアルミニウム箔である。１枚の正極集電箔の厚みは、典型的には１～１００μｍ、例えば５～３０μｍ、１０～２０μｍ程度である。正極合剤層は、電荷担体を可逆的に吸蔵及び放出可能な正極活物質（例えば、リチウム遷移金属複合酸化物）を含んでいる。幅方向Ｘにおける電極体２０の一方（図１の左側）の側縁部には、正極合剤層が形成されずに正極集電箔が露出した正極タブ部２１ｔが複数設けられている。

図２は、電極体２０の左側面図である。複数の正極タブ部２１ｔは、電極体２０の左側縁部で積層されて、正極集電箔積層部２１を構成している。電池の設計（例えば電池容量等）によっても異なるが、高容量タイプの電池１０において、正極集電箔積層部２１で積層される正極タブ部２１ｔの枚数は、典型的には２０～１００枚、例えば３０～８０枚程度である。正極集電箔積層部２１は、捲回された複数の正極タブ部２１ｔを奥行方向Ｙに押圧することによって形成されている。正極集電箔積層部２１では複数の正極タブ部２１ｔが相互に密着している。正極集電箔積層部２１は、後述する複数の（ここでは２つの）かしめ接合部４８によって正極内部端子４２（詳しくは、下端部４２ｄ）と面接触した状態で接合されている。正極集電箔積層部２１は、複数の金属箔が積層された金属箔積層部の一例である。

図３は、かしめ接合部４８の縦断面図である。高容量タイプの電池１０において、正極集電箔積層部２１の厚み（正極タブ部２１ｔの総厚み）Ａは、典型的には０．１～１．５ｍｍ、例えば０．５～１．２ｍｍ、０．６～１ｍｍ程度である。正極集電箔積層部２１の厚みＡは、正極内部端子４２の厚み（奥行方向Ｙの長さ）Ｂおよび正極補助板６０の厚み（奥行方向Ｙの長さ）Ｃよりも小さいことが好ましい。これにより、高強度のかしめ接合部４８を安定して形成できる。

負極は、負極集電箔と、負極集電箔上に固着された負極合剤層と、を有する。負極集電箔は、例えば銅、銅合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっている。負極集電箔は、ここでは銅箔である。１枚の負極集電箔の厚みは、典型的には１～１００μｍ、例えば１～２０μｍ、５～１０μｍ程度である。負極合剤層は、電荷担体を可逆的に吸蔵及び放出可能な負極活物質（例えば、黒鉛等の炭素材料）を含んでいる。幅方向Ｘにおける電極体２０の他方（図１の右側）の側縁部には、負極合剤層が形成されずに負極集電箔が露出した負極タブ部（図示せず）が複数設けられている。

図１に示すように、複数の負極タブ部は、電極体２０の右側縁部（言い換えれば、正極集電箔積層部２１と反対側の側縁部）で積層されて、負極集電箔積層部２２を構成している。電池の設計（例えば電池容量等）によっても異なるが、高容量タイプの電池１０において、負極集電箔積層部２２で積層される負極タブ部の枚数は、通常、正極集電箔積層部２１と略同じ（最大でも±２枚程度）であり、典型的には２０～１００枚、例えば３０～８０枚程度である。負極集電箔積層部２２は、正極側と同様に、捲回された複数の負極タブ部を奥行方向Ｙに押圧することによって形成されている。負極集電箔積層部２２では複数の負極タブ部が相互に密着している。負極集電箔積層部２２は、後述する複数の（ここでは２つの）かしめ接合部５８によって負極内部端子５２（詳しくは、下端部５２ｄ）と面接触した状態で接合されている。負極集電箔積層部２２は、複数の金属箔が積層された金属箔積層部の一例である。

高容量タイプの電池１０において、負極集電箔積層部２２の総厚みは、通常、正極集電箔積層部２１よりも小さく、典型的には０．２～１ｍｍ、例えば０．３～０．６ｍｍ、０．３５～０．５ｍｍ程度である。負極集電箔積層部２２の総厚みは、負極内部端子５２の厚み（奥行方向Ｙの長さ）および負極補助板７０の厚み（奥行方向Ｙの長さ）よりも小さいことが好ましい。

セパレータは、電荷担体が通過し得る微細な貫通孔が複数形成された絶縁性の樹脂シートである。電解質は、例えば、非水溶媒とリチウム塩等の支持塩とを含む非水電解液である。ただし、電解質は固体状（固体電解質）で、正極および負極と一体化されていてもよい。この場合、電極体２０は、セパレータを有していなくてもよい。

電池ケース３０は、電極体２０を収容する筐体である。図１に示すように、電池ケース３０は、ここでは扁平かつ有底の直方体形状（角形）に形成されている。ただし、他の実施形態において、電池ケース３０は、円柱等の任意の形状であってよい。電池ケース３０は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼等の軽量で熱伝導性の良い金属材料で構成されている。電池ケース３０は、上面に開口部３２ｈを有する角型のケース本体３２と、ケース本体３２の開口部３２ｈを塞ぐ板状の蓋体３４と、を備えている。蓋体３４には、正極端子４０と負極端子５０が付設されている。正極端子４０と負極端子５０は、幅方向Ｘにおいて、電池１０の左右の両端部にそれぞれ配置されている。電池１０は、正極端子４０と負極端子５０を介して充放電される。

正極端子４０は、電極体２０の正極（詳しくは正極集電箔積層部２１）と電気的に接続されている。正極端子４０は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス鋼等の金属製である。正極端子４０は、正極集電箔と同じ金属種からなっていてもよい。正極端子４０は、ここではアルミニウム製である。正極端子４０は、高さ方向Ｚに沿って延びる正極内部端子４２と、蓋体３４の上面に沿って延びる板状の正極外部端子４４と、を有する。正極内部端子４２は、第１の金属板の一例である。

正極内部端子４２は、蓋体３４を貫通して電池ケース３０の外部に露出した上端部（図示せず）と、電池ケース３０の内部に配置された平板状の下端部４２ｄと、を有する。正極内部端子４２は、例えば一枚の金属板をプレス加工等で屈曲させることにより形成されている。正極内部端子４２の上端部は、電池ケース３０の外部で正極外部端子４４と接続されている。蓋体３４と正極外部端子４４との間には、絶縁部材（図示せず）が配置され、蓋体３４と正極外部端子４４との直接接触が防止されている。下端部４２ｄは、かしめ接合部４８によって正極（詳しくは正極集電箔積層部２１）と電気的に接続されている。

正極内部端子４２の厚み（詳しくは下端部４２ｄの厚み）Ｂは、典型的には０．１～２ｍｍ、例えば０．２～１．５ｍｍ、０．３～１ｍｍ程度である。図３に示すように、正極内部端子４２の厚みＢは、正極集電箔積層部２１の厚みＡよりも大きいこと（すなわち、Ａ＜Ｂ）が好ましい。正極内部端子４２の厚みは、正極補助板６０の厚みＣよりも小さいこと（すなわち、Ｂ＜Ｃ）が好ましい。正極集電箔積層部２１の厚みＡと正極内部端子４２（詳しくは下端部４２ｄ）の厚みＢと、正極補助板６０の厚みＣとは、Ａ＜Ｂ＜Ｃを満たすことが好ましい。これにより、高強度のかしめ接合部４８を安定して形成できる。

正極補助板６０は、図２に示すように、正極内部端子４２の少なくとも下端部４２ｄと対向配置されている。正極補助板６０は平板状であり、下端部４２ｄとともに、奥行方向Ｙから正極集電箔積層部２１を挟みこんでいる。正極補助板６０は、ここでは平面視で下端部４２ｄと略同じ面積である。ただし、正極補助板６０は、下端部４２ｄよりも大きくてもよく、例えば正極内部端子４２と略同じ大きさであってもよい。正極補助板６０は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス鋼等の金属製である。正極補助板６０は、正極内部端子４２と同じ金属種からなっていてもよい。正極補助板６０は、ここではアルミニウム製である。正極補助板６０は、第２の金属板の一例である。

正極補助板６０の厚みＣは、正極内部端子４２の厚みＢと正極補助板６０の厚みＣとに応じて適宜調整するとよい。正極補助板６０の厚みＣは、典型的には０．５～５ｍｍ、例えば０．７～３ｍｍ、１～２ｍｍ程度である。図３に示すように、正極補助板６０の厚みＣは、正極集電箔積層部２１の厚みＡおよび正極内部端子４２の厚みＢよりも大きいことが好ましい。これにより、高強度のかしめ接合部４８を安定して形成できる。また、正極集電箔積層部２１の厚みＡと正極内部端子４２（詳しくは下端部４２ｄ）の厚みＢと、正極補助板６０の厚みＣと、の合計厚みは、典型的には１ｍｍ以上、例えば２～５ｍｍ、３～４ｍｍ程度であるとよい。

かしめ接合部４８は、正極内部端子４２（詳しくは下端部４２ｄ）と、正極集電箔積層部２１と、正極補助板６０とを塑性変形してなる機械的な接合部である。これにより、正極内部端子４２と、正極集電箔積層部２１と、正極補助板６０とを高強度に接合できる。かしめ接合部４８は、ここでは複数（具体的には２つ）である。図１、図２に示すように、２つのかしめ接合部４８は、高さ方向Ｚに並設されている。ただし、他の実施形態において、かしめ接合部４８の数は１つであってもよく、３つ以上であってもよい。

図３に示すように、かしめ接合部４８は、断面視において、かしめ凸部４８ａと、ネック部４８ｎと、インターロック部４８ｃと、を有している。かしめ凸部４８ａは、正極内部端子４２側（図１～３の前方）に突出している。かしめ凸部４８ａは、正極内部端子４２（詳しくは下端部４２ｄ）と、正極集電箔積層部２１と、正極補助板６０とからなっている。かしめ凸部４８ａの中央部（言い換えれば、かしめ接合部４８の中央部）４８ｍでは、後述するかしめ装置１００（詳しくは、ダイ１１０）の影響で、正極集電箔積層部２１が、かしめ凸部４８ａと反対方向（図３の後方）に隆起している。

ネック部４８ｎは、正極補助板６０からなっている。ネック部４８ｎは、かしめ接合部４８の内周縁部を構成している。ネック部４８ｎは、奥行方向Ｙに沿って延びている。一般に、ネック部４８ｎの厚み（径方向の長さ）ｄｎが大きくなるほど、高強度なかしめ接合部４８を実現できる。このため、ネック部４８ｎの厚みｄｎは、０．１ｍｍ以上が好ましく、０．１５ｍｍ以上がより好ましく、０．２ｍｍ以上がさらに好ましい。ネック部４８ｎの厚みｄｎは、典型的には正極補助板６０の半分以下の厚みであり、例えば０．５ｍｍ以下、０．４ｍｍ以下、０．３ｍｍ以下であってもよい。

インターロック部４８ｃは、かしめ凸部４８ａと同様に正極内部端子４２側に突出している。インターロック部４８ｃは、正極集電箔積層部２１と正極補助板６０とからなっている。インターロック部４８ｃは、ネック部４８ｎの外周縁に沿って設けられている。インターロック部４８ｃでは、正極集電箔積層部２１がＳ字状に屈曲し、正極集電箔積層部２１と正極補助板６０とが十分な線長で当接している。一般に、インターロック部４８ｃの厚み（径方向の長さ）ｄｃが大きくなるほど、高強度なかしめ接合部４８を実現できる。このため、インターロック部４８ｃの厚みｄｃは、０．０８ｍｍ以上が好ましく、０．１ｍｍ以上がより好ましく、０．１５ｍｍ以上がさらに好ましく、０．２ｍｍ以上が特に好ましい。インターロック部４８ｃの厚みｄｃが０．１５ｍｍ以上であると、例えば車両等、使用時に振動や衝撃等の外力が頻繁に加わり得る用途においても電池１０を好適に使用できる。さらには、インターロック部４８ｃの厚みｄｃが０．２ｍｍ以上であると、例えば純アルミニウムのように軟質の金属材料であっても、せん断強度（接着強度）が５００Ｎ／ｍｍ^２以上の高強度なかしめ接合部４８を実現できる。インターロック部４８ｃの厚みｄｃは、例えば０．５ｍｍ以下、０．４ｍｍ以下、０．３ｍｍ以下であってもよい。

図４は、かしめ接合部４８を正極内部端子４２側（図１の前方Ｆ）から見た平面図である。かしめ接合部４８の外形は、平面視で略環状（詳しくは略円形状）である。かしめ接合部４８の直径（接合径）ＤＭは、典型的には５～１０ｍｍ程度であり、６ｍｍ以上が好ましく、６．５ｍｍ以上がより好ましい。これにより、高強度かつ低抵抗なかしめ接合部４８を形成できる。したがって、溶接接合を省略することが可能となる。かしめ接合部４８は、後述するかしめ装置１００（詳しくは、ダイ１１０）の形状に対応して、平面視でかしめ凸部４８ａと、かしめ凹部４８ｂと、インターロック部４８ｃと、に区分けされている。

かしめ凸部４８ａは、平面視で略四角形状（詳しくは略正方形状）である。なお、本明細書において「略四角形状」とは、完全な四角形状（例えば矩形状や正方形状）に加えて、例えば図４に示すように２辺を接続する角部がＲ状になっている形状等をも包含する用語である。かしめ凸部４８ａは、軸心Ａｃを中心として配置されている。かしめ凸部４８ａの外縁は、かしめ凹部４８ｂとインターロック部４８ｃとで囲まれている。

かしめ凹部４８ｂおよびインターロック部４８ｃは、かしめ凸部４８ａの径方向の外周側に分割配置されている。かしめ凹部４８ｂおよびインターロック部４８ｃは、かしめ凸部４８ａから外周に向かって放射状に広がっている。かしめ凹部４８ｂおよびインターロック部４８ｃは、軸心Ａｃを中心として点対称になるように配置されている。すなわち、かしめ接合部４８は、かしめ凸部４８ａの外縁に、かしめ凹部４８ｂとインターロック部４８ｃとが交互に配置されることによって、花びら形に形成されている。これにより、様々な角度から加えられる外力に対して高強度なかしめ接合部４８を形成できる。

かしめ凹部４８ｂは、平面視で中心角が９０°の略扇形状である。かしめ凹部４８ｂは、ここでは４つであり、かしめ凸部４８ａの四隅にそれぞれ配置されている。インターロック部４８ｃは、かしめ凸部４８ａの径方向に延びる略矩形状である。インターロック部４８ｃの径方向に延びる長さ（短辺方向の長さ）Ｉは、後述するダイ１１０の可動部１１３の可動域と同じ長さである。インターロック部４８ｃは、ここでは４つであり、４つのかしめ凹部４８ｂの間にそれぞれ配置されている。４つのインターロック部４８ｃは、環状（ここでは略円環状）に配置されている。これにより、インターロックの強度を高められる。

なお、かしめ接合部４８は、ここでは４つのインターロック部４８ｃを有しているが、インターロック部４８ｃの数は、３つ以上であればよく、他の実施形態において、例えば、３つ、５つ、６つ等であってもよい。また、凸部４８ａの形状は、インターロック部４８ｃが３つの場合は略正三角形状であり、インターロック部４８ｃが５つの場合は略正五角形状であり、インターロック部４８ｃが６つの場合は略正六角形状であってよい。

かしめ接合部４８は、せん断強度（接着強度）が、概ね３００Ｎ／ｍｍ^２以上、好ましくは４００Ｎ／ｍｍ^２以上、より好ましくは５００Ｎ／ｍｍ^２以上、さらには１０００Ｎ／ｍｍ^２以上であるとよい。これにより、例えば車両等、使用時に振動や衝撃等の外力が頻繁に加わり得る用途においても電池１０を好適に使用できる。なお、本明細書において「せん断強度」とは、ＪＩＳ Ｋ６８５０：１９９９（剛性被着材の引張せん断接着強さ試験方法）に準じた引張せん断試験に基づく値をいう。

負極端子５０は、電極体２０の負極と電気的に接続されている。負極端子５０は、例えば、銅、銅合金、ニッケル、ステンレス鋼等の金属製である。負極端子５０は、負極集電箔と同じ金属種からなっていてもよい。負極端子５０は、ここでは銅製である。負極内部端子５２は、表面にＮｉ等の金属が被覆された金属被覆部を備えていてもよい。負極内部端子５２は、表面にレーザ粗化が施されていてもよい。負極端子５０は、高さ方向Ｚに沿って延びる負極内部端子５２と、蓋体３４の上面に沿って延びる板状の負極外部端子５４と、を有する。負極内部端子５２は、第１の金属板の一例である。

負極内部端子５２は、蓋体３４を貫通して電池ケース３０の外部に露出した上端部（図示せず）と、電池ケース３０の内部に配置された平板状の下端部５２ｄと、を有する。負極内部端子５２は、例えば一枚の金属板をプレス加工等で屈曲させることにより形成されている。負極内部端子５２の上端部は、電池ケース３０の外部で負極外部端子５４と接続されている。蓋体３４と負極外部端子５４との間には、絶縁部材（図示せず）が配置され、蓋体３４と負極外部端子５４との直接接触が防止されている。下端部４２ｄは、かしめ接合部４８によって負極（詳しくは負極集電箔積層部２２）と電気的に接続されている。

図示は省略するが、負極内部端子５２の厚み（詳しくは下端部５２ｄの厚み）Ｅは、典型的には０．１～２ｍｍ、例えば０．３～１．５ｍｍ、０．５～１ｍｍ程度である。正極側と同様に、負極内部端子５２の厚みＥは、負極集電箔積層部２２の厚みＤよりも大きいことが好ましく、負極補助板７０の厚みＦよりも小さいことが好ましい。負極集電箔積層部２２の厚みＤと負極内部端子５２（詳しくは下端部５２ｄ）の厚みＥと、負極補助板７０の厚みＦとは、正極側と同様に、Ｄ＜Ｅ＜Ｆを満たすことが好ましい。これにより、高強度のかしめ接合部４８を安定して形成できる。

負極補助板７０は、正極側（図２参照）と同様に、負極内部端子５２の少なくとも下端部５２ｄと対向配置されている。負極補助板７０は正極補助板６０と同様に平板状であり、下端部５２ｄとともに、奥行方向Ｙから負極集電箔積層部２２を挟みこんでいる。負極補助板７０は、ここでは平面視で下端部５２ｄと略同じ面積である。ただし、負極補助板７０は、下端部５２ｄよりも大きくてもよく、例えば負極内部端子５２と略同じ大きさであってもよい。負極補助板７０は、例えば、銅、銅合金、ニッケル、ステンレス鋼等の金属製である。負極補助板７０は、負極内部端子５２と同じ金属種からなっていてもよい。負極補助板７０は、ここでは銅製である。負極補助板７０は、第２の金属板の一例である。

図示は省略するが、負極補助板７０の厚みＦは、典型的には０．５～５ｍｍ、例えば０．７～３ｍｍ、１～２ｍｍ程度である。負極補助板７０の厚みＦは、負極集電箔積層部２２の厚みＤおよび負極内部端子５２の厚みＥよりも大きいことが好ましい。これにより、高強度のかしめ接合部５８を安定して形成できる。なお、かしめ接合部５８の構成は、正極側のかしめ接合部４８と同様であるため、説明は省略する。

＜電池１０の製造方法＞
電池１０の製造方法は、かしめ接合部４８、５８を形成する工程を含むことによって特徴づけられる。電池１０の製造方法は、例えば、（Ｓ１）部材準備工程と、（Ｓ２）装置準備工程と、（Ｓ１）部材準備工程および（Ｓ２）装置準備工程の後に、（Ｓ３）かしめ接合工程と、を含む製造方法によって製造することができる。ここに開示される製造方法は、任意の段階でさらに他の工程を含んでもよい。なお以下では、正極側のかしめ接合部４８を形成する場合を例に説明するが、負極側のかしめ接合部５８も同様に形成できる。

図５は、（Ｓ２）装置準備工程で用意するダイ１１０の写真である。図６は、（Ｓ３）かしめ接合工程を説明する模式図である。図６では、かしめ接合部４８を形成する前の（かしめ接合工程の前の）、正極内部端子４２、正極集電箔積層部２１、正極補助板６０を、形成後のものと区別して、正極内部端子４２Ｘ、正極集電箔積層部２１Ｘ、正極補助板６０Ｘとする。以下、これらの図面を適宜参照しつつ説明する。

（Ｓ１）部材準備工程は、正極集電箔積層部２１Ｘを有する電極体２０と、第１の金属板としての正極内部端子４２Ｘと、第２の金属板としての正極補助板６０Ｘと、を準備する工程である。これらの部材自体は、従来と同様に準備すればよい。

（Ｓ２）装置準備工程は、かしめ装置１００（図６参照）を準備する工程である。かしめ装置１００は、ダイ１１０と、ポンチ１２０と、ポンチ１２０をプレス方向ＰＤに移動させる移動機構（図示せず）と、を有している。ダイ１１０およびポンチ１２０は、ここでは金属製である。ダイ１１０およびポンチ１２０としては、従来公知のＴＯＸ（商標）かしめで使用されている市販のツールセット、例えばＴＯＸ（商標）－ＳＫＢを好適に使用できる。ダイ１１０としては、ＴＯＸ（商標）－ＳＫＢフランジ付きダイを好適に使用できる。

図５に示すように、ダイ１１０の外形は、略円柱状である。ダイ１１０の直径Φは、典型的には５～１０ｍｍ程度であり、６ｍｍ以上が好ましい。ダイ１１０は、着座部１１１と、固定部１１２と、可動部１１３と、付勢部材１１４と、を有する。着座部１１１は、後述するポンチ１２０がプレス方向ＰＤに移動したときに着座する部位である。着座部１１１は、軸心Ａｃを中心として配置されている。着座部１１１は、ここでは略四角形状（詳しくは略正方形状）である。着座部１１１は、固定部１１２および可動部１１３から窪んだ凹形状である。

固定部１１２および可動部１１３は、着座部１１１の径方向の外周側に分割配置されている。固定部１１２および可動部１１３は、軸心Ａｃを中心として点対称になるように配置されている。固定部１１２および可動部１１３の上面は、着座部１１１の上面よりもプレス方向ＰＤの上方に位置している。固定部１１２は、ここでは４つであり、着座部１１１の四隅にそれぞれ配置されている。４つの固定部１１２は、それぞれ中心角が９０°の略扇形状である。可動部１１３は、ここでは４つであり、４つの固定部１１２の間にそれぞれ配置されている。４つの可動部１１３は、それぞれ略矩形状である。４つの可動部１１３は、それぞれ付勢部材１１４によって着座部１１１に近づく方向に付勢されている。付勢部材１１４は、例えば圧縮バネである。可動部１１３は、加圧力Pによって着座部１１１の径方向の外周側に金属材料が塑性流動したときに、金属材料によって径方向の外周側に押圧移動されて拡開可能に構成されている。

なお、ダイ１１０は、ここでは４つの可動部１１３を有しているが、可動部１１３の数は、多角形を構成可能な３つ以上であればよく、他の実施形態において、例えば、３つ、５つ、６つ等であってもよい。

ポンチ１２０は、図６に示すように、ダイ１１０の着座部１１１の上方に配置されている。ポンチ１２０は、図示しない移動機構によって、ダイ１１０に近づく方向とダイ１１０から遠ざかる方向と（図６のプレス方向ＰＤ）に移動可能に構成されている。ポンチ１２０の外形は、ここでは円筒形状である。ポンチ１２０の直径は、ダイ１１０の着座部１１１よりも小さい。

（Ｓ３）かしめ接合工程は、正極集電箔積層部２１Ｘと正極内部端子４２Ｘと正極補助板６０Ｘとをかしめ接合する工程である。より詳しくは、第１金属部材９１Ｘと正極内部端子４２Ｘとインターロックしてインターロック部４８ｃを形成する工程である。

図６に示すように、本工程ではまず、ダイ１１０の上に、ダイ１１０に近い側から、正極内部端子４２Ｘと正極集電箔積層部２１Ｘと正極補助板６０Ｘとを載置する。このとき、正極集電箔積層部２１Ｘの厚みＡと正極内部端子４２Ｘ（詳しくは下端部４２ｄ）の厚みＢと、正極補助板６０Ｘの厚みＣとは、Ａ＜Ｂ＜Ｃを満たすことが好ましい。かしめ接合時に、ダイ１１０から遠い（すなわち、ポンチ１２０側の）正極補助板６０Ｘは、大きく塑性変形される。このため、正極補助板６０Ｘの厚み大きくすることで、正極補助板６０Ｘが絞られ過ぎることを防止して、かしめ接合部４８を安定して形成できる。

次に、ポンチ１２０を加圧して、矢印で示すプレス方向ＰＤ（ここでは、鉛直下方）に移動させて、ダイ１１０の着座部１１１にポンチ１２０を圧入する。部材の金属種や厚みによっても異なり得るため特に限定されるものではないが、圧入時の圧力は、典型的には１～３０ｋＮ、例えば５～２５ｋＮ、７～２０ｋＮとすることが好ましい。これにより、接合強度の高いかしめ接合部４８を安定して形成できる。

ポンチ１２０が着座部１１１に圧入されると、正極内部端子４２Ｘと正極集電箔積層部２１Ｘと正極補助板６０Ｘとが、ポンチ１２０で局所的に着座部１１１に押しつけられる。さらに圧力を加えていくと、ダイ１１０とポンチ１２０とに挟まれた金属材料が着座部１１１の径方向の外周側に塑性流動しようとする。これにより、ダイ１１０の可動部１１３が径方向の外周側に押圧移動されて拡開する。その結果、正極内部端子４２Ｘの金属材料が可動部１１３の拡開と共に径方向の外周側に広がり、正極集電箔積層部２１Ｘの内面に食い込んでインターロック部４８ｃが形成される。また、着座部１１１の中央部では、正極集電箔積層部２１Ｘがプレス方向ＰＤと反対方向に隆起するように塑性変形される。このようにして、正極内部端子４２Ｘと正極集電箔積層部２１Ｘと正極補助板６０Ｘとが、ダイ１１０とポンチ１２０とで形成される空間の形状に倣って塑性変形され、かしめ接合部４８が形成される。

以上のように、本実施形態では、可動部１１３を有するダイ１１０を用いることにより、インターロック量を稼ぐことができる。このため、高強度なインターロック部４８ｃを形成できる。したがって、外部から振動や衝撃等の応力が加わっても正極箔積層部２１と正極内部端子４２とが密接した状態を維持しやすくなる。その結果、導通接続を安定して保つことができ、導通信頼性を向上できる。

＜電池１０の用途＞
電池１０は各種用途に利用可能であるが、使用時に振動や衝撃等の外力が加わり得る用途、典型的には、各種の車両、例えば、乗用車、トラック等の車両に搭載されるモータ用の動力源（駆動用電源）として好適に用いることができる。車両の種類は特に限定されないが、例えば、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ；Plug-in Hybrid Electric Vehicle）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ；Hybrid Electric Vehicle）、電気自動車（ＢＥＶ；Battery Electric Vehicle）等が挙げられる。

以下、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明を係る実施例に示すものに限定することを意図したものではない。

ここでは、図７に示すように、一実施例に係る捲回電極体２０の正極側（図７の左側）と負極側（図７の右側）とにそれぞれかしめ接合部４８、５８を作製した。詳しくは、捲回電極体２０の正極側で、アルミニウム製の正極集電箔積層部に、かしめ接合部（正極側のかしめ接合部）４８を形成し、捲回電極体２０の負極側で、銅製の負極集電箔積層部に、かしめ接合部（負極側のかしめ接合部）５８を形成した。代表的な条件を、以下の表１に示す。なお、ダイおよびポンチとしては、市販のツールセット（ＴＯＸ（商標）－ＳＫＢ、ダイの直径Φ６～６．３ｍｍ）を用いた。

そして、かしめ接合部のせん断強度と抵抗をそれぞれ測定した。また、かしめ接合部の断面をＳＥＭ観察して、断面ＳＥＭ観察画像から断面寸法を算出した。結果を表２に示す。また、一実施例に係る正極側の（正極内部端子４２と正極集電箔積層部２１と正極補助板６０との）かしめ接合部４８の断面ＳＥＭ観察画像を図８（１）に示し、一実施例に係る負極側の（負極内部端子５２と負極集電箔積層部２２と負極補助板７０との）かしめ接合部５８の断面ＳＥＭ観察画像を図８（２）に示す。なお、せん断強度は、ＪＩＳ Ｋ６８５０：１９９９（剛性被着材の引張せん断接着強さ試験方法）に準じた引張せん断試験で測定した。また、表２には、参考として、本願のかしめ接合部にかえて、従来の超音波溶接で溶接接合部を形成した場合の抵抗値を併せて示している。

表２に示すように、かしめ接合部の抵抗値は、従来の超音波溶接を行った場合よりも低かった。そのため、かしめ接合部では、内部端子と集電体積層部とが十分に密着していることがわかった。また、詳細は省略するが、第１の金属板（内部端子）の厚みおよび加圧力を可変して、インターロック部の厚みｄｃを異ならせた複数のかしめ接合部を追加で作製した結果、インターロック部の厚みｄｃが０．１５ｍｍ以上であると、例えば車両等、使用時に振動や衝撃等の外力が頻繁に加わり得る用途においても電池を好適に使用できることがわかった。また、インターロック部の厚みｄｃが０．２ｍｍ以上であると、例えば純アルミニウムのように軟質の金属材料であっても、せん断強度（接着強度）が５００Ｎ／ｍｍ^２以上と、高強度なかしめ接合部を実現できることがわかった。また、例えば特許文献１のように真丸型のダイを備えたラウンドツールを用いた場合には、例えば表１に示すような条件を種々変更してみても、インターロック部の厚みｄｃが０．１５ｍｍ以上のかしめ接合部を形成することができなかった。かかる結果は、ここに開示される技術の意義を示すものである。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は一例に過ぎない。本発明は、他にも種々の形態にて実施することができる。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。請求の範囲に記載の技術には、上記に例示した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、上記した実施形態の一部を他の変形態様に置き換えることも可能であり、上記した実施形態に他の変形態様を追加することも可能である。また、その技術的特徴が必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することも可能である。

＜変形例＞
上記した実施形態では、かしめ接合部４８によって正極内部端子４２と正極集電箔積層部２１とが電気的に接続され、かしめ接合部５８によって負極内部端子５２と負極集電箔積層部２２とが電気的に接続されていた。しかし、これには限定されない。より優れた電気伝導性を実現する観点から、かしめ接合部４８には、さらに正極内部端子４２と正極集電箔積層部２１とを冶金的に接合してなる金属接合部が設けられていてもよい。また、かしめ接合部５８には、さらに負極内部端子５２と負極集電箔積層部２２とを冶金的に接合してなる金属接合部が設けられていてもよい。金属接合部は、例えば、溶接、融接、圧接、熱圧着、ろう接等の方法で形成できる。なかでも、レーザ溶接、超音波溶接、電子ビーム溶接、抵抗溶接、TIG（Tungsten Inert Gas）溶接等の溶接が好ましい。すなわち、金属接合部は溶接接合部であることが好ましい。

金属接合部は、略環状のかしめ接合部４８、５８の内側に設けられていることが好ましい。金属接合部は、かしめ接合部４８、５８に比べて、相対的に剛性が低い（脆い）接合部であり得る。そのため、金属接合部を、かしめ接合部４８、５８の内側（例えば、かしめ凸部４８ａ）、特にはかしめ接合部４８、５８の中心部に設けることで、金属接合部を安定して維持し、長期にわたって導通信頼性を高めることができる。

以上の通り、ここで開示される技術の具体的な態様として、以下の各項に記載のものが挙げられる。
項１：複数の金属箔が積層された金属箔積層部を有する電極体と、第１の金属板と、上記第１の金属板と対向配置される第２の金属板と、を準備する、部材準備工程と；着座部と、上記着座部の径方向の外周側に分割配置された３つ以上の固定部と、３つ以上の上記固定部の間にそれぞれ配置され、上記径方向の外周側に移動可能な３つ以上の可動部と、を有するダイと、上記ダイの上記着座部に圧入されるポンチと、を備えるかしめ装置を準備する、装置準備工程と；上記ダイの上に、上記第１の金属板と上記金属箔積層部と上記第２の金属板とをこの順で重ねた後、上記ダイの上記着座部に上記ポンチを圧入し、３つ以上の上記可動部をそれぞれ上記径方向の外周側に移動させることにより、上記第１の金属板と上記金属箔積層部と上記第２の金属板とを塑性変形させて上記可動部と同じ数のインターロック部を有するかしめ接合部を形成する、かしめ接合工程と；を含む、電池の製造方法。
項２：上記金属箔積層部の厚みをＡとし、上記第１の金属板の厚みをＢとし、上記第２の金属板の厚みをＣとしたときに、上記Ａと上記Ｂと上記Ｃとが、次の関係：Ａ＜Ｂ＜Ｃ；を満たす、項１に記載の製造方法。
項３：上記ダイは、平面視で略正方形状の上記着座部と、４つの上記固定部と、４つの上記可動部と、を有する、項１または項２に記載の製造方法。
項４：上記かしめ接合工程の後、上記かしめ接合部の内側に上記第１の金属板と上記金属箔積層部とを金属接合してなる金属接合部を形成する、金属接合工程をさらに備える、項１～項３のいずれか一つに記載の製造方法。
項５：第１の金属板と、上記第１の金属板と対向配置される第２の金属板と、複数の金属箔が積層された金属箔積層部を有する電極体と、上記金属箔積層部が上記第１の金属板と上記第２の金属板との間に挟み込まれ、上記第１の金属板および上記第２の金属板と共に塑性変形されてなるかしめ接合部と、を備え、上記かしめ接合部は、上記第１の金属板の側から見たときに、上記第１の金属板の側に突出したかしめ凸部と、上記かしめ凸部の径方向の外周側に分割配置され、上記径方向に延びる略四角形状の３つ以上のインターロック部と、を有する、電池。
項６：上記金属箔積層部の厚みをＡとし、上記第１の金属板の厚みをＢとし、上記第２の金属板の厚みをＣとしたときに、上記Ａと上記Ｂと上記Ｃとが、次の関係：Ａ＜Ｂ＜Ｃ；を満たす、項５に記載の電池。
項７：断面視において、上記かしめ接合部では、上記インターロック部の上記径方向の長さが、０．１５ｍｍ以上である、項５または項６に記載の電池。
項８：断面視において、上記かしめ接合部の中央部では、上記金属箔積層部が上記かしめ凸部と反対方向に隆起している、項５～項７のいずれか一つに記載の電池。
項９：上記かしめ接合部は、略正方形状の上記かしめ凸部と、４つの上記インターロック部と、を有する、項５～項８のいずれか一つに記載の電池。
項１０：上記かしめ凸部に、上記第１の金属板と上記金属箔積層部とを金属接合してなる金属接合部をさらに備える、項５～項９のいずれか一つに記載の電池。

１０ 電池
２０ 電極体
２１ 正極集電箔積層部（金属箔積層部）
２２ 負極集電箔積層部（金属箔積層部）
４０ 正極端子
４２ 正極内部端子（第１の金属板）
４８ かしめ接合部
４８ｃ インターロック部
５０ 負極端子
５２ 負極内部端子（第１の金属板）
５８ かしめ接合部
６０ 正極補助板（第２の金属板）
７０ 負極補助板（第２の金属板）
１００ かしめ装置
１１０ ダイ
１１１ 着座部
１１２ 固定部
１１３ 可動部
１２０ ポンチ

Claims (10)

1. 複数の金属箔が積層された金属箔積層部を有する電極体と、第１の金属板と、前記第１の金属板と対向配置される第２の金属板と、を準備する、部材準備工程と、
   着座部と、前記着座部の径方向の外周側に分割配置された３つ以上の固定部と、３つ以上の前記固定部の間にそれぞれ配置され、前記径方向の外周側に移動可能な３つ以上の可動部と、を有するダイと、
   前記ダイの前記着座部に圧入されるポンチと、
   を備えるかしめ装置を準備する、装置準備工程と、
   前記ダイの上に、前記第１の金属板と前記金属箔積層部と前記第２の金属板とをこの順で重ねた後、前記ダイの前記着座部に前記ポンチを圧入し、３つ以上の前記可動部をそれぞれ前記径方向の外周側に移動させることにより、前記第１の金属板と前記金属箔積層部と前記第２の金属板とを塑性変形させて前記可動部と同じ数のインターロック部を有するかしめ接合部を形成する、かしめ接合工程と、
   を含む、電池の製造方法。
2. 前記金属箔積層部の厚みをＡとし、前記第１の金属板の厚みをＢとし、前記第２の金属板の厚みをＣとしたときに、前記Ａと前記Ｂと前記Ｃとが、次の関係：Ａ＜Ｂ＜Ｃ；を満たす、
   請求項１に記載の製造方法。
3. 前記ダイは、平面視で略正方形状の前記着座部と、４つの前記固定部と、４つの前記可動部と、を有する、
   請求項１または２に記載の製造方法。
4. 前記かしめ接合工程の後、前記かしめ接合部の内側に前記第１の金属板と前記金属箔積層部とを金属接合してなる金属接合部を形成する、金属接合工程をさらに備える、
   請求項１または２に記載の製造方法。
5. 第１の金属板と、
   前記第１の金属板と対向配置される第２の金属板と、
   複数の金属箔が積層された金属箔積層部を有する電極体と、
   前記金属箔積層部が、前記第１の金属板と前記第２の金属板との間に挟み込まれ、前記第１の金属板および前記第２の金属板と共に塑性変形されてなるかしめ接合部と、
   を備え、
   前記かしめ接合部は、前記第１の金属板の側から見たときに、
   前記第１の金属板の側に突出したかしめ凸部と、
   前記かしめ凸部の径方向の外周側に分割配置され、前記径方向に延びる略四角形状の３つ以上のインターロック部と、
   を有する、電池。
6. 前記金属箔積層部の厚みをＡとし、前記第１の金属板の厚みをＢとし、前記第２の金属板の厚みをＣとしたときに、前記Ａと前記Ｂと前記Ｃとが、次の関係：Ａ＜Ｂ＜Ｃ；を満たす、
   請求項５に記載の電池。
7. 断面視において、前記かしめ接合部では、前記インターロック部の前記径方向の長さが、０．１５ｍｍ以上である、
   請求項５または６に記載の電池。
8. 断面視において、前記かしめ接合部の中央部では、前記金属箔積層部が前記かしめ凸部と反対方向に隆起している、
   請求項５または６に記載の電池。
9. 前記かしめ接合部は、略正方形状の前記かしめ凸部と、４つの前記インターロック部と、を有する、
   請求項５または６に記載の電池。
10. 前記かしめ凸部に、前記第１の金属板と前記金属箔積層部とを金属接合してなる金属接合部をさらに備える、
    請求項５または６に記載の電池。

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