JP2024041434A - 集電体の接合方法、集電体の接合構造、及び電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】極板端部に対して好適に集電体を接合する。【解決手段】二次電池は、厚み方向に重なる複数の極板端部40が配置された電極体10の軸方向端部10eに接合される集電体60を備える。そして、この集電体60の接合時には、その接合位置において各極板端部40を樹脂により一体に被覆する工程と、その樹脂が形成する被覆部81により一体化された各極板端部40の縁部70に対して集電体60の接合部61を固相接合する工程とが実行される。【選択図】図10
Description
本発明は、集電体の接合方法、集電体の接合構造、及び電池に関するものである。
一般に、例えば、リチウムイオン二次電池等、セパレータを挟んで正負の電極を積層してなる電極体を備えた電池において、その電極体は、ケース内に収容された状態で、接続部材となる集電体を介して外部端子に接続される。
即ち、電極体を形成する各電極は、それぞれ、その極板端部に電極活物質の塗工が施されていない未塗工部を有している。更に、これらの各極板端部は、電極体の端部位置において、正負の極性毎に、それぞれ、その厚み方向に並んで配置されている。そして、多くの場合、正極側及び負極側の各集電体は、それぞれ、これらの各極板端部を束ねた集箔部に対して接合される構成となっている。
しかしながら、このような集箔構造を採用した場合、その集箔の基準となる位置から離れた極板端部ほど、より大きな引張荷重が加わることになる。その結果、このような引張荷重を要因とした極板端部の破断、つまりは、所謂「箔切れ」等が生じやすくなる。そして、このような集箔により生ずる引張荷重の問題を緩和すべく、塑性変形しやすい未塗工部を幅広に設定することで、その極板上に電極活物質を塗工する面積、つまりは、電極として有効に機能する電極活物質層の形成面積が小さくなるという問題がある。
これに対し、例えば、特許文献1には、各極板端部を集箔することなく、その未塗工部としての構成を有する各極板端部の縁部に集電体の接合面を接合する構成が開示されている。そして、これに加え、各極板端部の縁部を略L字状に折曲することで、その集電体の接合面積を拡大する旨が記載されている。
しかしながら、通常、極板端部は、極めて薄い箔形状をなしている。このため、上記従来技術の接合構造では、集電体を接合する際、その厚み方向に並んで配置された各極板端部が不規則に変形する可能性がある。そして、これにより、その均一な接合状態を確保することが難しいという問題がある。
上記課題を解決する集電体の接合方法、集電体の接合構造、及び電池の各態様を記載する。
態様1は、厚み方向に並んで配置された複数の極板端部を有する電極体に集電体を接合する集電体の接合方法であって、前記集電体の接合位置において、樹脂を用いて前記各極板端部を一体に被覆する工程と、前記樹脂が形成する被覆部により一体化された前記各極板端部の縁部に対して前記集電体の接合部を固相接合する工程と、を備える。
態様1は、厚み方向に並んで配置された複数の極板端部を有する電極体に集電体を接合する集電体の接合方法であって、前記集電体の接合位置において、樹脂を用いて前記各極板端部を一体に被覆する工程と、前記樹脂が形成する被覆部により一体化された前記各極板端部の縁部に対して前記集電体の接合部を固相接合する工程と、を備える。
上記構成によれば、一体に固定されることにより補強された状態の各極板端部の縁部に対して集電体の接合部を接合することで、接合時、その厚み方向に並んで配置された各極板端部の縁部がばらけ難くなる。そして、これにより、その不規則な変形を防いで、各極板端部の縁部に対する集電体の均一な接合状態を確保することができる。加えて、その各極板端部に対する集電体の接合位置を自在に設定することができる。
更に、固相接合を用いることにより、接合時の発熱を抑制して、その熱による電極活物質の劣化等、熱変性の発生を回避することができる。また、所謂スパッタと呼ばれる飛散物の発生を抑えることができる。そして、これにより、より好適に、その各極板端部に集電体を接合することができる。
態様2は、前記樹脂を部分的に除去することにより前記被覆部から前記各極板端部の縁部を露出させる工程を備える態様1に記載の集電体の接合方法である。
上記構成によれば、各極板端部の縁部に対して、容易に、集電体を接合することができる。そして、これにより、より好適に、各極板端部に集電体を接合することができる。
上記構成によれば、各極板端部の縁部に対して、容易に、集電体を接合することができる。そして、これにより、より好適に、各極板端部に集電体を接合することができる。
態様3は、前記被覆部から露出した前記各極板端部の縁部を折曲する工程を備える態様1又は態様2に記載の集電体の接合方法である。
上記構成によれば、より容易に、その接合を行うことができる。また、併せて、その均一な接合状態を確保することができる。そして、これにより、より好適に、各極板端部に集電体を接合することができる。
上記構成によれば、より容易に、その接合を行うことができる。また、併せて、その均一な接合状態を確保することができる。そして、これにより、より好適に、各極板端部に集電体を接合することができる。
態様4は、前記固相接合に複合振動接合又は電磁圧接を用いる態様1~態様3の何れか一つに記載の集電体の接合方法である。
即ち、これらの特徴的な固相接合プロセスを採用することで、効果的に、接合時の発熱を抑制して、その熱変性や飛散物の発生を抑制することができる。更に、各極板端部の端面を含んで各極板端部の縁部を被覆部中に配置するような余剰な被覆領域が存在する場合であっても、その固相接合プロセス中に、この余剰な被覆領域が除去される。そして、これにより、より容易且つ安定的に、その各極板端部の縁部に対して集電体を接合することができる。
即ち、これらの特徴的な固相接合プロセスを採用することで、効果的に、接合時の発熱を抑制して、その熱変性や飛散物の発生を抑制することができる。更に、各極板端部の端面を含んで各極板端部の縁部を被覆部中に配置するような余剰な被覆領域が存在する場合であっても、その固相接合プロセス中に、この余剰な被覆領域が除去される。そして、これにより、より容易且つ安定的に、その各極板端部の縁部に対して集電体を接合することができる。
態様5は、前記樹脂に光硬化樹脂を用いる態様1~態様4の何れか一つに記載の集電体の接合方法である。
上記構成によれば、容易に、その安定的な被覆部を形成することができる。加えて、その形成時間が短いという利点がある。
上記構成によれば、容易に、その安定的な被覆部を形成することができる。加えて、その形成時間が短いという利点がある。
態様6は、厚み方向に並んで配置された複数の極板端部を有する電極体に集電体を接合する集電体の接合構造であって、前記集電体の接合位置において前記各極板端部を一体に被覆する樹脂を用いて構成された被覆部と、前記被覆部から露出した前記各極板端部の縁部に接合された集電体の接合部と、を備える。
上記構成によれば、好適な極板端部に対する集電体の接合状態を確保することができる。
態様7は、前記各極板端部の縁部が折曲された状態で前記接合部に接合されている態様6に記載の集電体の接合構造である。
態様7は、前記各極板端部の縁部が折曲された状態で前記接合部に接合されている態様6に記載の集電体の接合構造である。
上記構成によれば、より好適な極板端部に対する集電体の接合状態を確保することができる。
態様8は、態様6又は態様7に記載の集電体の接合構造を備えた電池である。
態様8は、態様6又は態様7に記載の集電体の接合構造を備えた電池である。
上記構成によれば、好適な極板端部に対する集電体の接合状態を確保することができる。そして、これにより、優れた電池性能と高い信頼性を確保することができる。
本発明によれば、より好適に、極板端部に集電体を接合することができる。
以下、集電体の接合方法及び接合構造に関する一実施形態を図面に従って説明する。
(二次電池)
図1に示すように、二次電池1は、正極3、負極4、及びセパレータ5を一体化した電極体10と、この電極体10を収容するケース20と、を備えている。そして、本実施形態の二次電池1は、そのケース20内の電極体10に、図示しない非水性の電解液を含浸させたリチウムイオン二次電池としての構成を有している。
(二次電池)
図1に示すように、二次電池1は、正極3、負極4、及びセパレータ5を一体化した電極体10と、この電極体10を収容するケース20と、を備えている。そして、本実施形態の二次電池1は、そのケース20内の電極体10に、図示しない非水性の電解液を含浸させたリチウムイオン二次電池としての構成を有している。
詳述すると、本実施形態の二次電池1において、正極3、負極4、及びセパレータ5は、シート状の外形を有して積層される。そして、本実施形態の電極体10は、これら正極3、負極4、及びセパレータ5の積層体を捲回することにより、その正極3と負極4との間にセパレータ5を挟み込む状態で、これらの各電極及びセパレータ5が径方向に並ぶ捲回体10Xとしての構成を有している。
また、本実施形態のケース20は、扁平略四角箱状のケース本体21と、このケース本体21の開口端21xを閉塞する蓋部材22と、を備えている。そして、本実施形態の二次電池1において、その捲回体10Xとしての電極体10は、このケース20の箱形状に対応する扁平した捲回形状を有するものとなっている。
(電極シート及び電極体)
図2に示すように、本実施形態の二次電池1において、正極3及び負極4は、それぞれ、シート状の外形を有した極板31と、この極板31上に積層された電極活物質層32とを備えた電極シート35としての構成を有している。
図2に示すように、本実施形態の二次電池1において、正極3及び負極4は、それぞれ、シート状の外形を有した極板31と、この極板31上に積層された電極活物質層32とを備えた電極シート35としての構成を有している。
具体的には、正極3用の電極シート35Pについては、アルミニウム等を素材とした正極3側の極板31P上に、正極活物質となるリチウム遷移金属酸化物を含んだ合材ペーストが塗工される。また、負極4用の電極シート35Nについては、銅等を素材とした負極4側の極板31N上に、負極活物質となる炭素系材料を含んだ合材ペーストが塗工される。尚、これらの合材ペーストには、それぞれ、結着材が含まれている。そして、本実施形態の二次電池1においては、これらの合材ペーストが乾燥することで、正負の電極シート35P,35Nに対して、それぞれ、その対応する正極活物質層32P及び負極活物質層32Nが形成される構成となっている。
更に、本実施形態の二次電池1において、これら正負の電極シート35P,35Nは、それぞれ、帯状に整形される。そして、本実施形態の電極体10は、セパレータ5を挟んで積層された正負の電極シート35P,35Nが、その帯形状の幅方向(図2中、左右方向)に延びる捲回軸L周りに捲回される構成になっている。
尚、図2中においては、その正極3を構成する電極シート35Pを内側に捲き込むかたちで、セパレータ5及び各電極シート35が捲回されている。但し、この図は、電極体10の構造を示す一例であり、その負極4を構成する電極シート35Nを内側に捲き込むかたちで、これらのセパレータ5及び各電極シート35が捲回される場合もある。そして、これにより、その電極体10の最外殻に配置される電極シート35が、正極3を構成する電極シート35Pであるか、又は負極4を構成する電極シート35Nであるかが決定される。
(外部端子及び接続部材)
また、図1~図3に示すように、ケース20の蓋部材22には、二次電池1の外部端子38として、そのケース20の外側に突出する正極端子38P及び負極端子38Nが設けられている。更に、各電極シート35には、それぞれ、その極板31上に電極活物質層32が形成されていない未塗工部39が形成されている。具体的には、本実施形態の各電極シート35は、帯状に整形された状態で電極活物質を含む合材ペーストが塗工される各極板31P,31Nの幅方向端部、つまりは正極3側の極板端部40P及び負極4側の極板端部40Nが、それぞれ未塗工部39となっている。そして、本実施形態の二次電池1は、これらの各未塗工部39を利用して、正極3を構成する電極シート35Pと正極端子38Pとが電気的に接続され、及び負極4を構成する電極シート35Nと負極端子38Nとが電気的に接続される構成となっている。
また、図1~図3に示すように、ケース20の蓋部材22には、二次電池1の外部端子38として、そのケース20の外側に突出する正極端子38P及び負極端子38Nが設けられている。更に、各電極シート35には、それぞれ、その極板31上に電極活物質層32が形成されていない未塗工部39が形成されている。具体的には、本実施形態の各電極シート35は、帯状に整形された状態で電極活物質を含む合材ペーストが塗工される各極板31P,31Nの幅方向端部、つまりは正極3側の極板端部40P及び負極4側の極板端部40Nが、それぞれ未塗工部39となっている。そして、本実施形態の二次電池1は、これらの各未塗工部39を利用して、正極3を構成する電極シート35Pと正極端子38Pとが電気的に接続され、及び負極4を構成する電極シート35Nと負極端子38Nとが電気的に接続される構成となっている。
即ち、図2に示すように、本実施形態の電極体10においては、各電極シート35及びセパレータ5が捲回された状態において、第1の軸方向端部10ea(図2中、左側の端部)に、未塗工部39としての構成を有した正極3側の極板端部40Pが配置される。そして、第2の軸方向端部10eb(図2中、右側の端部)には、同じく未塗工部39としての構成を有した負極4側の極板端部40Nが配置される。
また、図1及び図3に示すように、本実施形態の電極体10は、その捲回軸Lが長尺略矩形板状をなす蓋部材22の長手方向(図3中、左右方向)に沿う状態で、ケース20内に収容される。そして、本実施形態の二次電池1は、この状態で、その正極3側の極板端部40P及び負極4側の極板端部40Nが、それぞれ、正負の接続部材50P,50Nを介して、その対応する正極端子38P及び負極端子38Nに接続される構成となっている。
更に、本実施形態の二次電池1においては、上記のようにケース20内に電極体10が収容された状態で、そのケース20内にフッ素系の電解液51が注入される。尚、この電解液51は、有機溶媒中に支持塩となるリチウム塩を溶解させることにより調整される。そして、本実施形態の二次電池1は、これにより、そのケース20内に収容された電極体10に電解液51が含浸される構成になっている。
(集電体)
次に、上記のように構成された本実施形態の二次電池1において、その電極体10に対して接合されることにより、外部端子との間の接続部材を構成する集電体について説明する。
次に、上記のように構成された本実施形態の二次電池1において、その電極体10に対して接合されることにより、外部端子との間の接続部材を構成する集電体について説明する。
図4及び図5に示すように、本実施形態の電極体10は、捲回体10Xとしての構成を有することにより、その正負の極板端部40が、それぞれ、その軸方向端部10eにおいて、厚み方向に並んで配置される構成となっている。更に、本実施形態の二次電池1は、これら電極体10の各軸方向端部10eに対して、それぞれ接合される集電体60を備えている。即ち、上記のように、これら電極体10の各軸方向端部10eに配置された正負の極板端部40は、それぞれ、極板31上に電極活物質層32が形成されていない未塗工部39としての構成を有している(図2参照)。そして、本実施形態の二次電池1は、これにより、これらの各集電体60を正負の接続部材50として、この電極体10を構成する正極3及び負極4を、それぞれ、その対応する正負の外部端子38に対して電気的に接続する構成になっている。
具体的には、本実施形態の集電体60は、電極体10の軸方向端部10eに接合される接合部61と、この接合部61に連続する延伸部62と、を備えている。本実施形態の集電体60において、これらの接合部61及び延伸部62は、電極体10の軸方向端部10eにおいて、その各極板端部40の縁部70が延在する方向(各図中、上下方向)に沿って延びる長尺略略平板状の外形を有している。即ち、本実施形態の集電体60は、電極体10の軸方向端部10eに配置された各極板端部40の縁部70に対して、その接合部61が接合される。更に、本実施形態の集電体60は、この接合部61の長手方向一端から延びる延伸部62が、その蓋部材22に設けられた外部端子38に接続される。尚、本実施形態の集電体においては、その接合部61が延伸部62よりも幅広に形成されている。そして、本実施形態の二次電池1は、これにより、この集電体60が、その接合部61が接合された各極板端部40の極性に応じた正負何れかの接続部材50として機能する構成となっている。
(集電体の配置)
図6に示すように、本実施形態の電極体10は、捲回体10Xとしての構成を有することにより、互いに異なる極性の各極板端部40P,40Nが配置される第1及び第2の軸方向端部10ea,10ebを有している。また、この電極体10は、互いに相反する方向に臨む第1及び第2の扁平面S1,S2を備える扁平した捲回形状を有している。更に、本実施形態の電極体10は、第1の軸方向端部10eaにおいては、第1の扁平面S1側の長辺部80aに対して、その集電体60が接合される。そして、第2の軸方向端部10ebにおいては、第2の扁平面S2側の長辺部80bに対して、その集電体60が接合される構成となっている。
図6に示すように、本実施形態の電極体10は、捲回体10Xとしての構成を有することにより、互いに異なる極性の各極板端部40P,40Nが配置される第1及び第2の軸方向端部10ea,10ebを有している。また、この電極体10は、互いに相反する方向に臨む第1及び第2の扁平面S1,S2を備える扁平した捲回形状を有している。更に、本実施形態の電極体10は、第1の軸方向端部10eaにおいては、第1の扁平面S1側の長辺部80aに対して、その集電体60が接合される。そして、第2の軸方向端部10ebにおいては、第2の扁平面S2側の長辺部80bに対して、その集電体60が接合される構成となっている。
(集電体の接合構造及び接合方法)
図5~図8に示すように、本実施形態の電極体10は、この電極体10の軸方向端部10eに対する集電体60の接合位置に配置された各極板端部40を一体に被覆する被覆部81を備えている。即ち、本実施形態の電極体10において、この被覆部81は、その正負何れかの集電体60が接合される一方側の長辺部80に設けられている。そして、本実施形態の二次電池1は、この被覆部81により一体化された各極板端部40の縁部70に対して、その集電体60の接合部61が接合される構成となっている。
図5~図8に示すように、本実施形態の電極体10は、この電極体10の軸方向端部10eに対する集電体60の接合位置に配置された各極板端部40を一体に被覆する被覆部81を備えている。即ち、本実施形態の電極体10において、この被覆部81は、その正負何れかの集電体60が接合される一方側の長辺部80に設けられている。そして、本実施形態の二次電池1は、この被覆部81により一体化された各極板端部40の縁部70に対して、その集電体60の接合部61が接合される構成となっている。
詳述すると、図8に示すように、本実施形態の被覆部81は、樹脂を用いて形成されている。そして、本実施形態の二次電池1は、この被覆部81を形成する樹脂として、光硬化樹脂82を用いる構成となっている。
具体的には、図9に示すように、本実施形態の電極体10においては、先ず、集電体60の接合位置に配置された各極板端部40に対し、液状の光硬化樹脂82を塗布する(ステップ101)。尚、この光硬化樹脂82としては、例えば、アクリル系やエポキシ系の光硬化樹脂を用いることができる。次に、この各極板端部40に塗布された光硬化樹脂82に紫外光を照射する(ステップ102、UV照射)。更に、このUV照射により固体化した光硬化樹脂82が被覆部81を形成する。そして、本実施形態の電極体10は、これより形成される被覆部81によって、その集電体60の接合位置に配置された各極板端部40が一体化される構成となっている(ステップ103)。
また、図10に示すように、本実施形態の電極体10においては、この被覆部81に対して、その軸方向側、つまりは、この被覆部81に覆われた各極板端部40の端面40sが臨む方向(同図中、上側)から、その集電体60の接合部61が組み付けられる。そして、本実施形態の集電体60は、この状態から、固相接合プロセスによって、その接合部61が各極板端部40に接合される構成となっている。
具体的には、図11に示すように、この各極板端部40に対する集電体60の固相接合プロセスとしては、例えば、複合振動接合を用いることができる。即ち、複合振動接合は、超音波接合の一種であり、超音波複合振動接合と呼称されることがある。特徴としては、一般的な超音波接合とは異なり、その集電体60の接合部61を加振する接合ツール83が、円弧状に振動する。更に、この特徴的な接合ツール83の振動軌跡によって、より小さな振幅での接合が可能となる。そして、これにより、集電体60の接合部61を各極板端部40の縁部70に接合する際の発熱が抑制されることで、その熱による電極活物質の劣化等の熱変性や所謂スパッタと呼ばれる飛散物の発生を抑えることができる。
また、図12及び図13に示すように、各極板端部40に対する集電体60の固相接合プロセスとしては、例えば、電磁圧接を用いることができる。即ち、電磁圧接は、電磁力を利用して材料を圧接する方法であり、電磁シーム圧接と呼称されることがある。具体的には、大容量のコンデンサ84を備えた駆動電源85を用いることで、加速コイル86に対して瞬時に大電流を通電する。そして、これにより生ずる電磁力に基づき集電体60の接合部61を加速することで、この集電体60の接合部61を各極板端部40の縁部70に圧接する。
更に、この電磁圧接には、瞬間的に集電体60の接合部61が各極板端部40の縁部70に接合されることで、その接合時の発熱量が小さいという特徴がある。そして、これにより、上記複合振動接合と同様、熱変性や飛散物の発生を抑えることができる。
また、図8、図10及び図11に示すように、本実施形態の電極体10においては、各極板端部40の端面40sを含んで集電体60の接合位置に配置された各極板端部40の縁部70を一体的に覆う状態の被覆部81が形成される。更に、この被覆部81に設けられた余剰な被覆領域αは、その固相接合プロセスに、上記複合振動接合又は電磁圧接を用いることで、その接合工程中に除去される。詳しくは、複合振動接合においては、その加振によって、電磁圧接においては、その電磁加速によって、余剰な被覆領域αの樹脂が各極板端部40間の隙間に押し除けられる。
そして、図14に示すように、本実施形態の二次電池1は、これにより、その被覆部81から露出した各極板端部40の縁部70、詳しくは、各極板端部40の端面40sに対して、その集電体60の接合部61が接合される構成となっている。
(作用)
即ち、樹脂からなる被覆部81に覆われることにより一体化、つまりは一体に固定されることにより補強された状態の各極板端部40の縁部70に対して集電体60の接合部61を接合することで、接合時、その各極板端部40の縁部70がばらけ難くくなる。そして、これにより、各極板端部が不規則に変形することなく、安定的で均一な接合状態が確保される。加えて、接合工程に固相接合プロセスを用いることで、その接合時の発熱が抑制される。
即ち、樹脂からなる被覆部81に覆われることにより一体化、つまりは一体に固定されることにより補強された状態の各極板端部40の縁部70に対して集電体60の接合部61を接合することで、接合時、その各極板端部40の縁部70がばらけ難くくなる。そして、これにより、各極板端部が不規則に変形することなく、安定的で均一な接合状態が確保される。加えて、接合工程に固相接合プロセスを用いることで、その接合時の発熱が抑制される。
次に、本実施形態の効果について説明する。
(1)二次電池1は、厚み方向に重なる複数の極板端部40が配置された電極体10の軸方向端部10eに接合される集電体60を備える。そして、この集電体60の接合時には、その接合位置において各極板端部40を樹脂により一体に被覆する工程と、その樹脂が形成する被覆部81により一体化された各極板端部40の縁部70に対して集電体60の接合部61を固相接合する工程とが実行される。
(1)二次電池1は、厚み方向に重なる複数の極板端部40が配置された電極体10の軸方向端部10eに接合される集電体60を備える。そして、この集電体60の接合時には、その接合位置において各極板端部40を樹脂により一体に被覆する工程と、その樹脂が形成する被覆部81により一体化された各極板端部40の縁部70に対して集電体60の接合部61を固相接合する工程とが実行される。
上記構成によれば、接合時、その厚み方向に並んで配置された各極板端部40の縁部70をばらけ難くくすることができる。そして、これにより、その不規則な変形を防いで、各極板端部40の縁部70に対する集電体60の均一な接合状態を確保することができる。加えて、その各極板端部40に対する集電体60の接合位置を自在に設定することができる。
更に、固相接合を用いることにより、接合時の発熱を抑制して、その熱による電極活物質の劣化等、熱変性の発生を回避することができる。また、所謂スパッタと呼ばれる飛散物の発生を抑えることができる。そして、これにより、より好適に、その各極板端部40に集電体60を接合することができる。
(2)固相接合には、複合振動接合又は電磁圧接を用いる。
即ち、これらの特徴的な固相接合プロセスを採用することで、効果的に、接合時の発熱を抑制して、その熱変性や飛散物の発生を抑制することができる。更に、各極板端部40の端面40sを含めて、各極板端部40の縁部70を被覆部81中に配置するような余剰な被覆領域αが存在する場合であっても、その固相接合プロセス中に、この余剰な被覆領域αが除去される。そして、これにより、より容易且つ安定的に、その各極板端部40の縁部70に対して集電体60を接合することができる。
即ち、これらの特徴的な固相接合プロセスを採用することで、効果的に、接合時の発熱を抑制して、その熱変性や飛散物の発生を抑制することができる。更に、各極板端部40の端面40sを含めて、各極板端部40の縁部70を被覆部81中に配置するような余剰な被覆領域αが存在する場合であっても、その固相接合プロセス中に、この余剰な被覆領域αが除去される。そして、これにより、より容易且つ安定的に、その各極板端部40の縁部70に対して集電体60を接合することができる。
(3)各極板端部40の縁部70を被覆して一体に固定する被覆部81の形成には、光硬化樹脂82が用いられる。そして、これにより、容易に、その安定的な被覆部81を形成することができる。加えて、その形成時間が短いという利点がある。
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記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。
・上記実施形態では、各極板端部40に対する集電体60の接合に用いられる固相接合の形態として、複合振動接合及び電磁圧接を例示した。しかし、これに限らず、過度の温度上昇を招くことなく固相状態で接合することができれば、例えば、一般的な超音波接合等、その他の固相接合プロセスを用いてもよい。
・上記実施形態では、各極板端部40の端面40sを含め、その各極板端部40の縁部70を被覆部81中に配置する余剰な被覆領域αが形成されることとした。しかし、これに限らず、予め、各極板端部40の縁部70が露出した状態で、その被覆部81を形成する構成であってもよい。
例えば、図15に示すように、各極板端部40の端面40sが被覆部81Bの表面81sと面一となるように、その被覆部81Bを形成してもよい。
そして、図16に示すように、各極板端部40の端面40sが被覆部81Cの表面81sから突出した状態となるように、その被覆部81Cを形成してもよい。
そして、図16に示すように、各極板端部40の端面40sが被覆部81Cの表面81sから突出した状態となるように、その被覆部81Cを形成してもよい。
・また、図17~図19に示すように、被覆部81Dを形成した後、この被覆部81Dを形成する樹脂を部分的に除去する。図17に示す樹脂の除去工程は、例えば、UVパルスレーザー等を用いた所謂レーザーアブレーション等により行われる。更に、この除去工程後、その被覆部81D´から露出した各極板端部40の縁部70を折曲する。尚、図18に示す各極板端部40の折曲工程は、治具を用いる等により、略L字状の均一な折曲形状を形成するとよい。そして、図19に示すように、その折曲された各極板端部40の縁部70´に対して、その集電体60の接合部61を接合するとよい。
即ち、樹脂を部分的に除去して被覆部81D´から各極板端部40の縁部70を露出させることにより、これら各極板端部40の縁部70に対して、容易に、集電体60を接合することができる。更に、その被覆部81D´から露出した各極板端部40の縁部70を略L字状を折曲することで、より容易に接合を行うことができるとともに、併せて、その均一な接合状態を確保することができる。そして、これにより、より好適に、その各極板端部40に集電体60を接合することができる。
・上記実施形態では、集電体60は、電極体10の軸方向端部10eにおいて、その扁平した捲回形状の長辺部80に位置する各極板端部40の縁部70に対して接合されることとした。しかし、これに限らず、電極体10に対する集電体60の接合位置は、任意に設定してもよい。
例えば、図20に示す別例の電極体10Fのように、その捲回形状の湾曲部90に被覆部81Fを形成する。そして、この被覆部81Fにより一体化された各極板端部40の縁部70に対して、その集電体60Fを固相接合する構成としてもよい。
・上記実施形態では、被覆部81を形成する樹脂に光硬化樹脂82を用いることとした。しかし、これに限らず、各極板端部40を被覆して一体化する、つまりは各極板端部40を一体的に固定された状態にすることが可能であれば、被覆部81を形成する樹脂は、任意に変更してもよい。尚、光硬化樹脂82には、その被覆部81の形成が容易、且つその形成時間が短いという利点がある。
・また、上記別例では、樹脂の除去工程に、例えば、UVパルスレーザー等を用いることとしたが、その他、例えば、1μm以上の赤外光を用いる等の構成としてもよい。そして、所謂レーザーアブレーション以外の方法によって、その樹脂の除去工程を行う構成としてもよい。
・上記実施形態では、集電体60は、電極体10の軸方向端部10eにおいて、その各極板端部40の縁部70が延在する方向に沿って延びる長尺略略平板状の外形を有した接合部61を備えることとした。しかし、これに限らず、集電体60の形状は、任意に変更してもよい。但し、均一な接合状態を確保して、安定的に、その集電体60を各極板端部40の縁部70に接合する観点では、集電体60の接合部61が平坦な接合面61sを有していることが望ましい。
・上記実施形態では、セパレータ5を挟んで積層された正負の電極シート35P,35Nが捲回された状態で、その二次電池1の電極体10を形成する構成に具体化した。しかし、これに限らず、例えば、平面積層状の電極体10に対して集電体60を接合する構成に適用してもよい。
・また、上記実施形態では、リチウムイオン二次電池としての構成を有した二次電池1の製造方法に具体化した。しかし、これに限らず、その他の電池に適用してもよい。
・外部端子の形状については、例えば、図1や図20等、各図中に示す形状に限らず任意に変更してもよい。そして、二次電池1の外形となるケース20の形状についてもまた、必ずしも扁平四角箱状に限らず、例えば円筒形状等、任意に変更してもよい。
・外部端子の形状については、例えば、図1や図20等、各図中に示す形状に限らず任意に変更してもよい。そして、二次電池1の外形となるケース20の形状についてもまた、必ずしも扁平四角箱状に限らず、例えば円筒形状等、任意に変更してもよい。
1…二次電池
10…電極体
10e…軸方向端部
40…極板端部
60…集電体
61…接合部
70…縁部
10…電極体
10e…軸方向端部
40…極板端部
60…集電体
61…接合部
70…縁部
Claims (8)
- 厚み方向に並んで配置された複数の極板端部を有する電極体に集電体を接合する集電体の接合方法であって、
前記集電体の接合位置において、樹脂を用いて前記各極板端部を一体に被覆する工程と、
前記樹脂が形成する被覆部により一体化された前記各極板端部の縁部に対して前記集電体の接合部を固相接合する工程と、を備える集電体の接合方法。 - 前記樹脂を部分的に除去することにより前記被覆部から前記各極板端部の縁部を露出させる工程を備える請求項1に記載の集電体の接合方法。
- 前記被覆部から露出した前記各極板端部の縁部を折曲する工程を備える
請求項2に記載の集電体の接合方法。 - 前記固相接合に複合振動接合又は電磁圧接を用いる
請求項1に記載の集電体の接合方法。 - 前記樹脂に光硬化樹脂を用いる請求項1に記載の集電体の接合方法。
- 厚み方向に並んで配置された複数の極板端部を有する電極体に集電体を接合する集電体の接合構造であって、
前記集電体の接合位置において前記各極板端部を一体に被覆する樹脂を用いて構成された被覆部と、
前記被覆部から露出した前記各極板端部の縁部に接合された集電体の接合部と、
を備える集電体の接合構造。 - 前記各極板端部の縁部が折曲された状態で前記接合部に接合されている
請求項6に記載の集電体の接合構造。 - 請求項6又は請求項7に記載の集電体の接合構造を備えた電池。
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