JP4060590B2 - リチウム二次電池の製造方法 - Google Patents
リチウム二次電池の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4060590B2 JP4060590B2 JP2001398620A JP2001398620A JP4060590B2 JP 4060590 B2 JP4060590 B2 JP 4060590B2 JP 2001398620 A JP2001398620 A JP 2001398620A JP 2001398620 A JP2001398620 A JP 2001398620A JP 4060590 B2 JP4060590 B2 JP 4060590B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- negative electrode
- electrode current
- current collector
- positive electrode
- metal foil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
- H01M50/538—Connection of several leads or tabs of wound or folded electrode stacks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
- H01M50/533—Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
- H01M50/536—Electrode connections inside a battery casing characterised by the method of fixing the leads to the electrodes, e.g. by welding
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
- H01M50/54—Connection of several leads or tabs of plate-like electrode stacks, e.g. electrode pole straps or bridges
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/49108—Electric battery cell making
- Y10T29/49114—Electric battery cell making including adhesively bonding
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リチウム二次電池（以下、単に「電池」ともいう）の製造方法に関し、さらに詳しくは、生産性及び省スペース性に優れたリチウム二次電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、国際的な地球環境の保護のための省資源化や省エネルギー化の要請が高まり、電気自動車やハイブリッド電気自動車（以下、単に「電気自動車等」ともいう）のモータ駆動用電源として、リチウム二次電池の開発が進められている。
【０００３】
このリチウム二次電池は、その内部に正極板と負極板とを多孔性ポリマーフィルムからなるセパレータを介して正極板と負極板とが直接に接触しないように捲回又は積層して構成された内部電極体（以下、単に「電極体」ともいう）を備えている。
【０００４】
従来、図２０に示すように、例えば、捲回型の内部電極体６１には、正極板６２と負極板６３とをセパレータ６４を介して捲回して作製され、正極板６２及び負極板６３（以下、「電極板６２、６３」ともいう）のそれぞれに、少なくとも１枚の正極用の集電タブ６５及び負極用の集電タブ６６（以下、「集電タブ６５、６６」ともいう）が配設される。そして、図１９に示すように、集電タブ６５、６６の、電極板６２、６３と接続された反対側の端部は、内部端子６９Ａ、６９Ｂ等に取り付けられる。なお、符号７６は弾性体（パッキン）を、符号７７は絶縁性ポリマーフィルムを、符号７８は放圧弁を、符号７９は金属箔を示す。
【０００５】
電極板としては、正極板にアルミニウム等、負極板に銅、ニッケル等の金属箔体等を集電基板として用い、それぞれに電極活物質を塗布して形成されており、集電タブは、このような集電基板の少なくとも一辺に配設される。
【０００６】
しかし、集電タブは、電極体を捲回するときに、ひとつずつ電極板にスポット溶接等して取り付ける必要があるために、その工程は煩雑であるという問題があった。また、集電タブの、電極板と接続された反対側の端部は、それら複数の集電タブを揃えて束ね、内部端子にリベット等を用いて打ち込み接続等して取り付ける必要があるために、その工程も同様に煩雑であり、また低抵抗に接続することは容易ではないという問題があった。さらに、複数枚の集電タブを用いて電極体と内部端子を接続するには、その分の、より大きなスペースが必要であるという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内部電極体からの電流導出部分に、各電極板と集電部材を直接的に接合して電流を導出するという構成を採用することにより、生産性及び省スペース性に優れたリチウム二次電池を製造する方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明によれば、少なくとも１枚の金属箔体から構成された正極板及び負極板が捲回又は積層された、その内部に非水電解液を含浸した内部電極体と、前記内部電極体から電流を導出するための正極集電部材及び負極集電部材とを備えたリチウム二次電池の製造方法であって、前記正極集電部材及び前記負極集電部材は、それ以外の部分に比して厚い凸状部をそれぞれ有するものであり、前記正極板を構成する正極金属箔体の端縁のうちの、前記正極集電部材の前記凸状部と接合されるべく配列された接合端縁を、前記正極集電部材の前記凸状部に接触させ、前記負極板を構成する負極金属箔体の端縁のうちの、前記負極集電部材の前記凸状部と接合されるべく配列された接合端縁を、前記負極集電部材の前記凸状部に接触させ、前記正極集電部材の前記凸状部及び前記負極集電部材の前記凸状部に、エネルギー線を照射してそれぞれの前記凸状部を溶解させて、前記正極集電部材の前記凸状部と前記正極金属箔体の前記接合端縁、及び前記負極集電部材の前記凸状部と前記負極金属箔体の前記接合端縁を、それぞれ溶着させて接合することを特徴とするリチウム二次電池の製造方法が提供される。
このとき、リチウム二次電池が、内部端子、外部端子、及び電池蓋を有する電極蓋をさらに備えたものであり、前記正極集電部材及び／又は前記負極集電部材を、電極リード部材を用いて前記内部端子に接続してもよい。
【０００９】
本発明においては、正極集電部材の前記凸状部が、その先端に接合面を有するものであり、正極集電部材の凸状部の接合面と、正極金属箔体の接合端縁の挟幅端面とを対向させた状態で、正極集電部材の凸状部と正極金属箔体の接合端縁を接合することが好ましい。本発明においては、正極金属箔体と正極集電部材が、アルミニウム又はアルミニウム合金から構成されていることが好ましく、正極集電部材の凸状部が、正極集電部材の先端部にあることが好ましい。
【００１０】
また、本発明においては、負極集電部材の凸状部が、その先端に接合面を有するものであり、負極集電部材の凸状部の接合面と、負極金属箔体の接合端縁近傍の側面部とを密着させた状態で、負極集電部材の凸状部と負極金属箔体の接合端縁を接合することが好ましい。本発明においては、負極金属箔体と負極集電部材が、銅又は銅合金から構成されていることが好ましく、負極集電部材の凸状部の接合面と、負極金属箔体の接合端縁近傍の側面部とを、接合端縁近傍を屈曲することにより密着させることが好ましい。本発明においては、負極集電部材の凸状部が、負極集電部材の先端部にあることが好ましい。
【００１３】
正極集電部材及び／又は負極集電部材の形状について、特に制限はないが、十字形、Ｙ字形、若しくはＩ字形の板状部材、又は一部に切り欠きを有する円板状部材であることが好ましい。
【００１４】
正極集電部材及び／又は負極集電部材が、凸状部とそれ以外の平坦部とを有する形状であり、凸状部の厚みと、平坦部の厚みとの差が０．１ｍｍ以上であることが好ましく、正極集電部材における平坦部の厚みが０．４ｍｍ以上であることが好ましく、正極集電部材における凸状部の厚みが０．６ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１５】
本発明においては、エネルギー線を、正極金属箔体の接合端縁の挟幅端面を含む面の法線に対して、角度θ（０°＜θ≦９０°）で正極集電部材の凸状部に照射することが好ましく、正極集電部材の凸状部に、その照射点におけるパワー密度が３ｋＷ／ｍｍ２以上であるエネルギー線を照射することが好ましい。
【００１６】
本発明においては、負極集電部材における平坦部の厚みが０．２ｍｍ以上であることが好ましく、負極集電部材における凸状部の厚みが０．４ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１７】
本発明においては、エネルギー線を、負極金属箔体の接合端縁近傍の側面部を含む面の法線に対して、角度θ（０°≦θ≦３０°）で負極集電部材の凸状部に照射することが好ましく、負極集電部材の前記凸状部に、その照射点におけるパワー密度が６ｋＷ／ｍｍ２以上であるエネルギー線を照射することが好ましい。
【００１８】
負極集電部材の凸状部の厚みをＬ ２ （ｍｍ）、負極集電部材の凸状部に照射するエネルギー線のパワー密度をＥ（ｋＷ／ｍｍ２）としたとき、下記式（１）を満足することが好ましく、負極集電部材の凸状部に照射するエネルギー線の照射点が、平面状であることが好ましく、照射点のスポット径が１ｍｍ以下であることが好ましい。
Ｌ ２ ≦Ｅ／７ …（１）
【００２０】
正極集電部材の凸状部が、正極金属箔体の接続端縁の挟幅端面に略垂直に交差するように、正極集電部材を配置することが好ましい。正極金属箔体の接続端縁の挟幅端面に略垂直に交差する線に対して、角度が略垂直となるように、正極集電部材の凸状部にエネルギー線を照射することが好ましい。
【００２１】
負極集電部材の凸状部が、負極金属箔体の接合端縁近傍の側面部に略垂直に交差するように、負極集電部材を配置することが好ましく、負極金属箔体の接合端縁近傍の側面部に略垂直に交差する線に対して、角度が略垂直となるように、負極集電部材の凸状部にエネルギー線を照射することが好ましい。
【００２２】
エネルギー線を、金属箔体に直接照射しないことが好ましい。隣り合う金属箔体どうしを、間隙を保持して配列してもよい。エネルギー線が、レーザー又は電子ビームによるものであることが好ましい。また、エネルギー線が連続波であることが好ましく、レーザーがＹＡＧレーザーであることが好ましい。正極集電部材の凸状部と正極金属箔体の前記接合端縁の接合を補助する接合材料を、正極金属箔体の接合端縁及び／又は正極集電部材の凸状部に塗布し、或いは正極金属箔体の接合端縁と正極集電部材の凸状部との間に挟持し、正極集電部材の凸状部及び接合材料にエネルギー線を照射し、それらを溶解させて、溶解した正極集電部材の凸状部及び接合材料を、正極金属箔体の接合端縁に溶着させることが好ましい。
【００２３】
また、負極集電部材の凸状部と負極金属箔体の前記接合端縁の接合を補助する接合材料を、負極金属箔体の接合端縁及び／又は正極集電部材の凸状部に塗布し、或いは負極金属箔体の接合端縁と負極集電部材の凸状部との間に挟持し、負極集電部材の凸状部及び接合材料にエネルギー線を照射し、それらを溶解させて、溶解した正極集電部材の凸状部及び接合材料を、負極金属箔体の接合端縁に溶着させることが好ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図４に示すように、本発明のリチウム二次電池の製造方法は、少なくとも１枚の金属箔体から構成された正極板及び負極板が捲回又は積層された、その内部に非水電解液を含浸した内部電極体（捲回型内部電極体６１）と、この内部電極体から電流を導出するための正極集電部材４Ａと負極集電部材４Ｂとを備えたリチウム二次電池６８の製造方法であって、正極板及び／又は負極板を構成する少なくとも１枚の金属箔体の端縁と、正極集電部材４Ａ及び／又は負極集電部材４Ｂの所定箇所とを接合することにより、内部電極体から電流を導出する構成を有し、さらに金属箔体の端縁のうち、正極集電部材４Ａ及び／又は負極集電部材４Ｂの所定箇所と接合されるべく配列された端縁（接合端縁）１５と、正極集電部材４Ａ及び／又は負極集電部材４Ｂの所定箇所とを接合してなることを特徴とするものである。
【００２６】
また、図１は、本発明のリチウム二次電池の製造方法における、正極板と正極集電部材の接合状態を模式的に示す斜視図であり、正極板を構成する少なくとも１枚の金属箔体（正極金属箔体１Ａ）の端縁と、正極集電部材４Ａの所定箇所とを接合することにより、内部電極体から電流を導出する構成を有し、さらに金属箔体の端縁のうち、正極集電部材４Ａの所定箇所と接合されるべく配列された端縁（接合端縁）１５と、正極集電部材４Ａの所定箇所とを接合している状態を示している。
【００２７】
さらに、図３は、本発明のリチウム二次電池の製造方法における、負極板と負極集電部材の接合状態を模式的に示す斜視図であり、負極板を構成する少なくとも１枚の金属箔体（負極金属箔体１Ｂ）の端縁と、負極集電部材４Ｂの所定箇所とを接合することにより、内部電極体から電流を導出する構成を有し、さらに金属箔体の端縁のうち、負極集電部材４Ｂの所定箇所と接合されるべく配列された端縁（接合端縁）１５と、負極集電部材４Ｂの所定箇所とを接合している状態を示している。
【００２８】
本発明においては、図４に示すように、リチウム二次電池が内部端子６９Ａ、６９Ｂ、外部端子７０Ａ、７０Ｂ、及び電池蓋７１Ａ、７１Ｂを有する電極蓋をさらに備えたものであり、正極集電部材４Ａ、負極集電部材４Ｂを、各々電極リード部材７２を用いて内部端子６９Ａ、６９Ｂに接続してもよい。このとき、電極リード部材７２としては、接続される集電部材４Ａ、４Ｂ及び内部端子６９Ａ、６９Ｂと、その合金を含む同種金属から構成されることが好ましい。具体的には、正極内部端子６９Ａ及び正極集電部材４Ａにアルミニウム又はアルミニウム合金を用いた場合には、正極の電極リード部材にアルミニウム又はアルミニウム合金を採用し、負極内部端子６９Ｂ及び負極集電部材４Ｂに銅又は銅合金を用いた場合には、負極の電極リード部材に銅又は銅合金を採用することが好ましい。
なお、本発明においては、電極リード部材を用いなくとも、集電部材４Ａ、４Ｂと内部端子６９Ａ、６９Ｂとを直接的に接合し、通電させても構わないものである。
また、本発明においては、本発明にかかる電流導出部分を正極及び負極に用いてもよいし、正極又は負極のどちらか一方で用いてもよいものである。
【００２９】
また、図７に示すように、集電部材５４が、電極蓋を兼用している構成であってもよい。図７では、片端が開放された円筒形の電池ケース７３を用い、その電池ケース７３の片端にくびれ加工を形成した例を示しているが、集電部材５４が電極蓋を兼用している構成であれば、電池の形状に特に制限はなく、電池ケース７３の両端がくびれ加工されていても、或いは電池ケース７３に両端が開放されたものを用いても構わない。また、図７では、正極側に放圧孔７５を有する例を示しているが、負極側に放圧孔を有する構成でも構わない。
【００３０】
図４、７に示すように、内部電極体（捲回型内部電極体６１）からの電流導出部分に、各電極板と集電部材４Ａ、４Ｂ、５４を直接的に接合して電流を導出するという構成を採用することにより、従来の電流導出手段である集電タブを用いる必要がないために、煩雑な集電タブの取り付け工程を不要とすることにより、生産性の向上を図ることが出来、また、集電タブの長さの分のスペースを省くことが出来ることより、省スペース性の向上を図ることが出来る。電流導出部分は、後述するようにして作製されるので複数の集電タブを取り付けることより簡易であり、スペース的にも集電タブより有利である。このことについては、下記にて詳しく説明する。
【００３１】
本発明においては、図１に示すように、正極板を構成する正極金属箔体１Ａの接合端縁１５と、正極集電部材４Ａの所定箇所から接合端縁１５に向かって延設された、その先端に接合面を有する接合部５とを、挟幅端面２と接合面とを対向させた状態で接合することが好ましく、正極金属箔体１Ａと、これに接合される正極集電部材４Ａを構成する金属材料は、リチウム二次電池の構成部材として良好な特性を発揮させるといった観点からアルミニウム又はアルミニウム合金であることが好ましい。また、図８に示すように、正極金属箔体１Ａの接合端縁１５と、正極集電部材４Ａの所定箇所との接合箇所（正極接合箇所）を、正極集電部材４Ａの所定箇所に形成した接合端縁１５側に突出した凸状部７にエネルギー線８を照射し、正極集電部材４Ａの凸状部７を溶解して、正極集電部材４Ａの凸状部７と正極金属箔体１Ａの接合端縁１５とを溶着させることにより形成することが好ましい。さらに、正極集電部材４Ａの所定箇所が、正極集電部材４Ａの先端部６であることが、接合面の確認のし易いことから好ましい。
【００３２】
リチウム二次電池の正極接合箇所を形成する一例として下記の方法を挙げることが出来る。すなわち、図８に示すように、正極金属箔体１Ａの端縁のうち、正極集電部材４Ａと接合されるべく配列された端縁（接合端縁）１５の所定箇所上に、接合端縁１５側に突出する凸状部７を所定箇所上に設けた正極集電部材４Ａを、凸状部７と少なくとも１以上の挟幅端面２とが接するように、又は近接するように配置し、正極集電部材４Ａの凸状部７にエネルギー線８を照射し、それを溶解させて、溶解した正極集電部材４Ａの凸状部７を正極金属箔体１Ａの接合端縁１５に溶着させて、正極金属箔体１Ａと正極集電部材４Ａとの接合体を形成する方法を挙げることが出来る。
【００３３】
また、例えば図８に示す、正極集電部材４Ａの所定箇所の、正極金属箔体１Ａの接合端縁１５側に突出する凸状部７の形状としても特に制限はなく、正極金属箔体１Ａの接合端縁１５と正極集電部材４Ａとの溶着を容易にするために、凸状部７の凸面と正極金属箔体１Ａの挟幅端面２との接触を確実に行うことが好ましく、例えば、凸状部７の凸面と正極金属箔体１Ａの挟幅端面２とが点接触するように形成されたものを好適例として挙げることが出来る。
【００３４】
集電部材の凸状部の形状の具体的な例を図１５、１６に示す。本発明のリチウム二次電池の製造方法において用いられる正極集電部材４Ａ、及び後述する負極集電部材４Ｂの凸状部７の形状は、図１５に示すような台形状であってもよく、図１６に示すような尖塔状であってもよい。
なお、図１５、１６においてＬ１は平坦部１２の厚み、Ｌ２は凸状部７の厚みを示す。
【００３５】
本発明のリチウム二次電池の製造方法においては、図１５、１６に示すように正極集電部材４Ａは凸状部７とそれ以外の平坦部１２とを有する形状であり、凸状部７の厚み（Ｌ２）と、平坦部１２の厚み（Ｌ１）との差が０．１ｍｍ以上であることが好ましく、０．６ｍｍ以上であることがさらに好ましく、０．８ｍｍ以上であることが特に好ましい。凸状部７と平坦部１２との厚みの差が０．１ｍｍ未満である場合には、凸状部７の形状的な特徴が発揮されず、凸状部７と正極金属箔体１Ａとの接触状態が不安定となるために好ましくない。また、本発明においては凸状部７と平坦部１２との厚みの差の上限値については特に限定されないが、正極集電部材の加工精度及び強度等から適宜設定されればよく、例えば３ｍｍ以下であればよい。
【００３６】
接合に際して正極金属箔に正極集電部材を押さえ付けるときに、当該正極集電部材の変形や損傷等の発生を防止するといった観点からは、正極集電部材４Ａの平坦部の厚み（Ｌ1）が０．４ｍｍ以上であることが好ましく、０．５ｍｍ以上であることがさらに好ましく、０．６ｍｍ以上であることが特に好ましい。なお、前記平坦部の厚みの上限値については特に限定されないが、溶接部分とは直接的には関係のない部分であるため正極集電部材の強度及び重量等から適宜設定されればよく、例えば２ｍｍ以下であればよい。
【００３７】
また、正極集電部材４Ａの凸状部の厚み（Ｌ2）は０．６ｍｍ以上であることが好ましく、０．７ｍｍ以上であることがさらに好ましく、０．８ｍｍ以上であることが特に好ましい。このことにより、より強固に接合することが出来る。なお、凸状部の厚みの上限値については特に限定されないが、照射されるエネルギー線のパワーの限界から適宜設定されればよい。
【００３８】
本発明のリチウム二次電池の製造方法に用いられる正極集電部材のエネルギー線照射部の形状に関して、以下に示す形状のものを好適な例として挙げることが出来る。
図８には、先端部６に凸状部７を有する正極集電部材４Ａの例を示しているが、この場合には、正極集電部材４Ａの上面側からエネルギー線８を照射することにより、正極集電部材４Ａと正極金属箔体１Ａの接合端縁１５とを溶着させて接合させることが出来る。
【００３９】
図１０には、図８の正極集電部材４Ａに比べ、凸状部３３に厚みを有する正極集電部材３１Ａの例を示しているが、この場合には、正極集電部材３１Ａの上面側からエネルギー線３４を照射することの他に、凸状部３３の側面へエネルギー線３５を照射することによっても、正極集電部材３１Ａと正極金属箔体１Ａの接合端縁１５とを溶着させて接合させることが出来る。
【００４０】
図１１には、板状の正極集電部材４１を、その端面が正極金属箔体１Ａの接合端縁１５に接するように配置する例を示しているが、この場合には、正極集電部材４１の側面側からエネルギー線４２を照射することにより、正極集電部材４１と正極金属箔体１Ａの接合端縁１５とを溶着させて接合させることが出来る。このように、リチウム二次電池は、図１１に示すような、凸状部を有しない板状の正極集電部材４１と複数の正極金属箔体１Ａとを接合させることによっても製造することが出来る。
【００４１】
図１２には、正極集電部材５１Ａの先端部ではない、所定箇所に凸状部５２を有する例を示しているが、この場合には、その凸状部５２を設けた正極集電部材５１Ａの背面にエネルギー線５３を照射して、その正極集電部材５１Ａと正極金属箔体１Ａとを接合させることが出来る。
【００４２】
一方、本発明においては、図３に示すように、負極板を構成する負極金属箔体１Ｂの接合端縁１５と、負極集電部材４Ｂの所定箇所から接合端縁１５に向かって延設された、その先端に接合面を有する接合部５とを、接合端縁１５近傍の側面部１３と接合面とを密着させて接合してなることが好ましく、負極金属箔体１Ｂと、これに接合される負極集電部材４Ｂを構成する金属材料は、リチウム二次電池の構成部材として良好な特性を発揮させるといった観点から銅又は銅合金であることが好ましい。また、図９に示すように、負極金属箔体１Ｂの接合端縁１５と、負極集電部材４Ｂの所定箇所との接合箇所（負極接合箇所）が、負極集電部材４Ｂの所定箇所に形成した接合端縁１５側に突出した凸状部７にエネルギー線８を照射し、負極集電部材４Ｂの凸状部７を溶解して、負極集電部材４Ｂの凸状部７と負極金属箔体１の接合端縁１５とを溶着させることにより形成されたものであることが好ましい。さらに、負極集電部材４Ｂの所定箇所が、負極集電部材４Ｂの先端部６であることが、接合面の確認のし易いことから好ましい。
【００４３】
本発明のリチウム二次電池の製造方法における負極金属箔体と負極集電部材との接合方法の例として下記の方法を挙げることが出来る。すなわち、図９に示すように、負極金属箔体４Ｂの端縁のうち、負極集電部材４Ｂと接合されるべく配列された端縁（接合端縁）１５の所定箇所上に、接合端縁１５側に突出する凸状部７を所定箇所上に設けた負極集電部材４Ｂを、凸状部７と少なくとも１以上の接合端縁１５近傍の側面部１３とが密着するように配置し、負極集電部材４Ｂの凸状部７にエネルギー線８を照射し、それを溶解させて、溶解した負極集電部材４Ｂの凸状部７を負極金属箔体１Ｂの接合端縁１５に溶着させて、負極金属箔体１Ｂと負極集電部材４Ｂとを接合することが出来る。
【００４４】
このとき、接合端縁１５近傍を屈曲することにより側面部１３と、接合面である凸状部７とを密着させればよい。接合端縁１５の近傍を屈曲して側面部１３と凸状部７とを密着させる方法としては、図１７に示すように、予め適当な方法により接合端縁１５の近傍を屈曲しておき（図１７（ａ））、次いで、側面部１３の上に負極集電部材４Ｂを配置する（図１７（ｂ））ことの他、図１８に示すように、接合端縁に接合されるべき負極集電部材４Ｂを適当な圧力で押さえ付けて屈曲及び密着させる方法（図１８（ｂ）、（ｃ））等を挙げることが出来る。
【００４５】
本発明のリチウム二次電池の製造方法により製造されるリチウム二次電池においては、負極金属箔体と負極集電部材との接合部分に、負極金属箔体から負極集電部材の方向へ柱状晶が形成されていることが好ましい。一般に溶接金属は、溶融金属が母材（未溶融部）の結晶粒上に同一結晶方位をもって成長（エピタキシャル成長）する。このように形成された固相は熱源の移動に伴い、溶接ビード（溶融部分）内部へ成長する。この成長は、温度勾配の最も大きい方向に成長し易く、その方向へほぼ一方向にのびた形態で成長し、このように成長した結晶は柱状晶と呼ばれる。
【００４６】
負極集電部材の溶融化した部分は、冷却されるにしたがって再結晶化するが、負極金属箔体を通じて溶融部分の熱が急速に拡散する。すなわち、負極金属箔体に密着した部分の溶融金属の温度が低下し、負極金属箔体と溶融金属の界面が核となって負極金属箔体から負極集電部材の方向へ柱状晶が形成し易くなると考えられる。さらに、本発明では負極金属箔体の接合端縁近傍の側面部が負極集電部材と隙間なく密着して接触状態が良好であるために、負極金属箔体を通じた冷却効果により、柱状晶が形成し易い状態となる。接合部分において負極金属箔体から負極集電部材の方向へ柱状晶が形成しているリチウム二次電池は、負極金属箔体と負極集電部材との接合状態が良好、すなわち、接合部分の機械的強度が強く信頼性に優れたリチウム二次電池である。
【００４７】
本発明のリチウム二次電池の製造方法において用いられる負極金属部材の所定箇所に設けられた凸状部の形状には特に制限はない。
ここで、凸状部の形状の具体的な例を図１５、１６に示す。本発明のリチウム二次電池の製造方法において用いられる負極集電部材４Ｂの凸状部７の形状は、図１５に示すような台形状であってもよく、図１６に示すような尖塔状であってもよい。
【００４８】
本発明のリチウム二次電池の製造方法においては、図１５、１６に示すように負極集電部材４Ｂは凸状部７とそれ以外の平坦部１２とを有する形状であり、凸状部７の厚み（Ｌ２）と、平坦部１２の厚み（Ｌ１）との差が０．１ｍｍ以上であることが好ましく、０．６ｍｍ以上であることがさらに好ましく、０．８ｍｍ以上であることが特に好ましい。凸状部７と平坦部１２との厚みの差が０．１ｍｍ未満である場合には、凸状部７の形状的な特徴が発揮されず、凸状部７と負極金属箔体１Ｂとの接触状態が不安定となるために好ましくない。また、負極集電部材４Ｂの凸状部７と平坦部１２との厚みの差の上限値については特に限定されないが、負極集電部材の加工精度及び強度等から適宜設定されればよく、例えば３ｍｍ以下であればよい。
【００４９】
接合に際して負極金属箔に負極集電部材を押さえ付けるときに、負極集電部材の変形や損傷等の発生を防止するといった観点からは、平坦部の厚み（Ｌ1）が０．２ｍｍ以上であることが好ましく、０．３ｍｍ以上であることがさらに好ましく、０．４ｍｍ以上であることが特に好ましい。なお、平坦部の厚みの上限値については特に限定されないが、溶接部分とは直接的には関係のない部分であるため負極集電部材の強度及び重量等から適宜設定されればよく、例えば２ｍｍ以下であればよい。
【００５０】
また、負極集電部材４Ｂの凸状部の厚み（Ｌ2）は０．４ｍｍ以上であることが好ましく、０．５ｍｍ以上であることがさらに好ましく、０．６ｍｍ以上であることが特に好ましい。このことにより、より強固に接合することが出来る。なお、凸状部の厚みの上限値については特に限定されないが、照射されるエネルギー線のパワーの限界から適宜設定されればよい。
【００５１】
本発明のリチウム二次電池の製造方法において用いられる負極集電部材のエネルギー線照射部の形状に関して、以下に示す形状のものを好適な例として挙げることが出来る。
図９には、先端部６に凸状部７を有する負極集電部材４Ｂの例を示しているが、この場合には、負極集電部材４Ｂの上面側からエネルギー線８を照射することにより、負極集電部材４Ｂと負極金属箔体１Ｂの接合端縁１５とを溶着させて接合させることが出来る。
【００５２】
図１３には、図９の負極集電部材４Ｂに比べ、凸状部３３に厚みを有する負極集電部材３１Ｂの例を示しているが、この場合には、負極集電部材３１Ｂの上面側からエネルギー線３４を照射することによって、負極集電部材３１Ｂと負極金属箔体１Ｂの接合端縁１５とを溶着させて接合させることが出来る。
【００５３】
図１４には、負極集電部材５１Ｂの先端部ではない、所定箇所に凸状部５２を有する例を示しているが、この場合には、その凸状部５２を設けた負極集電部材５１Ｂの背面にエネルギー線５３を照射して、その負極集電部材５１Ｂと負極金属箔体１Ｂとを接合させることが出来る。
【００５４】
本発明において、正極集電部材と正極金属箔体にアルミニウム又はアルミニウム合金、負極集電部材と負極金属箔体に銅又は銅合金を用いた場合には、金属箔体と集電部材とが同種金属から構成されることとなるために、金属箔体と集電部材とがよりよく溶着され、電流導出部分の機械的強度を強くすることが出来る。この場合、アルミニウム又はアルミニウム合金から構成される正極金属箔体の厚みは１５μｍ〜２５μｍであることが好ましく、銅又は銅合金から構成される負極金属箔体の厚みは７μｍ〜１５μｍであることが好ましい。なお、図４、図７に示す電池では、厚みが２０μｍであるアルミニウム箔及び厚みが１０μｍである銅箔を用いている。
【００５５】
本発明に用いられる正極集電部材及び／又は負極集電部材は、図６（ａ）、図６（ｅ）に示すように十字形の板状部材、図６（ｂ）、図６（ｆ）に示すようにＹ字形の板状部材、若しくは図６（ｃ）、図６（ｇ）に示すようにＩ字形の板状部材、又は図５、図６（ｄ）、図６（ｈ）に示すように一部に切り欠きを有する円板状部材であることが好ましい。このことにより、接合部の検査がし易く、また軽量化することが出来、電解液充填時等に電解液が全体に回り易いこととなる。
【００５６】
リチウム二次電池の正極接合箇所が形成されるに際しては、エネルギー線８を、正極金属箔体１Ａの挟幅端面２を含む面の法線３Ａに対して、角度θ（０°＜θ≦９０°）で凸状部７に照射することが好ましく、角度θ（５°≦θ≦８０°）で照射することがさらに好ましく、角度θ（１０°≦θ≦６０°）で照射することが特に好ましく、角度θ（１５°≦θ≦４５°）で照射することが最も好ましい（図８）。また、エネルギー線８を、正極集電部材４Ａの凸状部７の表面に又はその前後近傍に合焦させることが好ましく、エネルギー線８を、正極金属箔体１Ａに直接照射しないことが好ましい。
【００５７】
さらには、正極集電部材４Ａを、その凸状部７が挟幅端面２に略垂直に交差するように配置されてなり、エネルギー線８が、挟幅端面２に略垂直に交差する線をエネルギー線発生装置により走査、すなわち正極集電部材４Ａの凸状部７を走査して照射することが好ましい。このとき、上述した、エネルギー線８が、正極金属箔体１Ａの挟幅端面２を含む面の法線３Ａに対して、角度θ（０°＜θ≦９０°）で凸状部７に照射されてなるということに加え、エネルギー線８が、挟幅端面２に略垂直に交差する線に対して、角度が略垂直で凸状部７に照射されてなることが好ましい。
これらにより、図１に示すようにろう材を必要とせずに、正極金属箔体１Ａと正極集電部材４Ａの溶解体とを溶着させて、正極金属箔体１Ａと正極集電部材４Ａとを接合することが出来る。また少なくとも１枚の正極金属箔体１を一度の照射によって正極集電部材４Ａと接合することも出来る。さらに、正極金属箔体１Ａに損傷を与えずに、正極集電部材４Ａの所定箇所（凸状部７）のみを溶解させて正極金属箔体１Ａと正極集電部材４Ａとを溶着・接合することが出来るために、接合の機械的強度を強いものとすることが出来る。
【００５８】
なお、本発明でいう「接合端縁」とは、１枚の金属箔体における複数箇所の接合される端縁、或いは複数枚の金属箔体における、複数箇所に渡る、各金属箔体の接合される端縁を意味しており、また、「挟幅端面に略垂直に交差する」とは、複数の接合端縁における挟幅端面の全てについて略垂直に交差することを意味している。
【００５９】
本発明のリチウム二次電池の製造方法において、正極接合箇所が形成されるに際して、エネルギー線の照射点におけるパワー密度が３ｋＷ／ｍｍ２以上であることが好ましく、４ｋＷ／ｍｍ２以上であることがさらに好ましく、５ｋＷ／ｍｍ２以上であることが特に好ましい。３ｋＷ／ｍｍ２未満であると、接合状態が良好ではなく、機械的強度が不充分となる場合が想定されるためである。なお、前記パワー密度の上限については特に限定されないが、正極集電部材やこれに接合される正極金属箔体への損傷発生の回避等の観点から適宜決定されればよく、例えば６０ｋＷ／ｍｍ２以下であればよい。ここで、本発明にいうエネルギー線の「パワー密度」とは、エネルギー線のパワー（ｋＷ）を、正極又は負極集電部材の所定箇所において当該エネルギー線が照射される照射点のスポット面積（ｍｍ２）で除して得た値を意味する。
【００６０】
図２は、正極金属箔体１Ａに２０μｍのアルミニウム箔を用い、正極集電部材４Ａにエネルギー線により溶解させる部分（凸状部）が２ｍｍであるアルミニウム部材を用い、ＹＡＧレーザーを照射して接合した接合体の一例を示す写真のレプリカ図である。
図２に示す例では、正極金属箔体１Ａは、正極集電部材４Ａの接合面９により端縁の全体を覆うようにして溶着されていることから、正極金属箔体１Ａと正極集電部材４Ａとが強固に接合されていることが分かる。
この例では、隣り合う正極金属箔体１Ａどうしに間隙１０を保持して配列しているが、正極集電部材４Ａの所定箇所の溶解体は、正極金属箔体１Ａの端縁上でその表面張力により形状が保持されるため、間隔１０がある場合にも、間隔１０中を浸透することなく、溶解体と正極金属箔体１Ａの端縁と接している部分が接合される。なお、複数枚の正極金属箔体１Ａは、幾枚かが互いに接触或いはすべてが密着するように揃えて配列されていても接合は可能である。
【００６１】
本発明のリチウム二次電池の製造方法において、負極接合箇所を形成するに際しては、負極金属箔体１Ｂの接合端縁１５近傍の側面部１３を含む面の法線３Ｂに対して、角度θ（０°≦θ≦３０°）で凸状部７にエネルギー線８を照射することが好ましく、角度θ（０°≦θ≦１０°）で照射することがさらに好ましく、角度θ（０°≦θ≦５°）で照射することが特に好ましい（図９）。また、負極集電部材４Ｂの凸状部７の表面に又はその前後近傍にエネルギー線８を合焦させることが好ましく、負極金属箔体１Ｂに直接エネルギー線８を照射しないことが好ましい。
【００６２】
さらには、負極集電部材４Ｂを、その凸状部７が側面部１３に略垂直に交差するように配置し、側面部１３に略垂直に交差する線をエネルギー線発生装置により走査、すなわち負極集電部材４の凸状部７を走査してエネルギー線８を照射することが好ましい。このとき、上述した、負極金属箔体１の側面部１３を含む面の法線３Ｂに対して、角度θ（０°≦θ≦３０°）で凸状部７にエネルギー線８を照射するということに加え、側面部１３に略垂直に交差する線に対して、角度が略垂直で凸状部７にエネルギー線８を照射することが好ましい。
これらにより、図３に示すようにろう材を必要とせずに、負極金属箔体１Ｂと負極集電部材４Ｂの溶解体とを溶着させて、負極金属箔体１Ｂと負極集電部材４Ｂとを接合することが出来る。また少なくとも１枚の負極金属箔体１Ｂを一度の照射によって負極集電部材４Ｂと接合することも出来る。さらに、負極金属箔体１Ｂに損傷を与えずに、負極集電部材４Ｂの所定箇所（凸状部７）のみを溶解させて負極金属箔体１Ｂと負極集電部材４Ｂとを溶着・接合することが出来るために、接合の機械的強度を強いものとすることが出来る。
なお、「側面部に略垂直に交差する」とは、複数の接合端縁近傍の側面部の全てについて略垂直に交差することを意味している。
【００６３】
また、本発明のリチウム二次電池の製造方法において、負極接合箇所を形成するに際しては、負極集電部材の凸状部の厚みをＬ２（ｍｍ）、エネルギー線の照射点におけるパワー密度をＥ（ｋＷ／ｍｍ２）としたとき、下記式（１）を満足することが好ましい。下記式（１）を満足するような条件でエネルギー線を照射することにより、負極金属箔体への損傷が抑制されており、接合部分の機械的強度も強いといった特性を有するリチウム二次電池を製造することができる。
Ｌ ２ ≦Ｅ／７ …（１）
【００６５】
なお、より、負極金属箔体への損傷が抑制されており、接合部分の機械的強度も強いといった特性をリチウム二次電池に付与するといった観点からは、下記式（２）、（３）を満足することが好ましい。
Ｌ ２ ≦Ｅ／９ …（２）
Ｌ ２ ≦Ｅ／１０ …（３）
【００６８】
本発明のリチウム二次電池の製造方法においては、負極集電部材におけるエネルギー線の照射点が平面状であることが好ましい。このことにより、エネルギー線の乱反射が抑制され、特に負極金属箔体への損傷を抑制することができる。なお、エネルギー線の乱反射を抑制するといった観点からは、少なくとも照射点よりも広い範囲で平面状であればよい。
【００６９】
さらに本発明のリチウム二次電池の製造方法においては、照射点のスポット径が１ｍｍ以下であることが好ましい。このことにより、不要な箇所へのエネルギー線の照射が抑制され、特に負極金属箔体への損傷を抑制することができ、良好な接合状態にすることができる。なお、本発明のリチウム二次電池の製造方法においては、隣り合う金属箔体どうしが間隙を保持して配列されている場合に特に好適である。
【００７０】
また、本発明においては、例えば図８、９に示すかかるエネルギー線８が、エネルギー密度が高く、発熱量も小さい、レーザー又は電子ビームによるものであることが好ましく、また、エネルギー線が連続波であることが好ましい。このことにより、凸状部７の表面にエネルギーを集中させて照射することが出来るために凸状部７を効率的に溶解させることが出来、正極金属箔体１Ａ、又は負極金属箔体１Ｂの損傷を抑制することが出来る。なお、レーザーの中でも、ＹＡＧレーザーは焦点をよりよく絞ることが出来、焦点からはずれた部分に配置された正極金属箔体１Ａ、又は負極金属箔体１Ｂの位置ではエネルギー密度はより小さくなり、正極金属箔体１Ａ、又は負極金属箔体１Ｂの損傷をよりよく抑制することが出来ることから、特に好ましい。
【００７１】
また、本発明のリチウム二次電池の製造方法において、正極接合箇所を形成するに際しては、例えば図８に示すエネルギー線８を、連続照射が可能なエネルギー線発生装置を用いて照射することが好ましく、エネルギー線８を、挟幅端面２を含む面に平行な面を走査可能なエネルギー線発生装置を用いて照射することが好ましい。なお、照射するエネルギー線の走査速度は、０．１〜１００ｍ／ｍｉｎであることが好ましく、１〜３０ｍ／ｍｉｎであることがさらに好ましく、２〜１０ｍ／ｍｉｎであることが特に好ましい。また、正極集電部材４Ａの所定箇所が凸状部７を有する場合には、エネルギー線８を、凸状部７をエネルギー線発生装置により走査して照射することが好ましい。さらに、本発明においては、配列された正極金属箔体１Ａの枚数に応じ、正極集電部材４Ａを複数個用意し、複数の正極集電部材４Ａを、それらの凸状部７が挟幅端面２に略垂直に交差するようにして、連続的に配置することが好ましい。これらのことにより、複数枚の正極金属箔体１Ａを一度の照射によって接合することが出来ることとなる。
【００７２】
一方、本発明のリチウム二次電池の製造方法において、負極接合箇所を形成するに際しては、例えば図９に示すエネルギー線８を、連続照射が可能なエネルギー線発生装置を用いて照射することが好ましく、エネルギー線８を、側面部１３を含む面に平行な面を走査可能なエネルギー線発生装置を用いて照射することが好ましい。また、負極集電部材４Ｂの所定箇所が凸状部７を有する場合には、エネルギー線８を、凸状部７をエネルギー線発生装置により走査して照射することが好ましい。さらに、本発明においては、配列された負極金属箔体１Ｂの枚数に応じ、負極集電部材４Ｂを複数個用意し、複数の負極集電部材４Ｂを、それらの凸状部７が側面部１３に略垂直に交差するようにして、連続的に配置することが好ましい。これらのことにより、複数枚の負極金属箔体１Ｂを一度の照射によって接合することが出来ることとなる。
【００７３】
本発明のリチウム二次電池の製造方法において、正極接合箇所を形成するに際して、ろう材等の接合補助材料は必要としないが、もちろん使用しても構わない。その場合には、正極集電部材の凸状部と正極金属箔体の接合端縁の接合を補助する接合補助材料を、正極金属箔体の接合端縁及び／又は正極集電部材の凸状部に塗布し、或いは正極金属箔体の接合端縁と正極集電部材の凸状部との間に挟持し、正極集電部材の凸状部及び接合材料にエネルギー線を照射し、それらを溶解させて、溶解した正極集電部材の凸状部及び接合材料を、正極金属箔体の接合端縁に溶着させることが好ましい。
【００７４】
また、本発明のリチウム二次電池の製造方法において、負極接合箇所を形成するに際して、ろう材等の接合補助材料は必要としないが、もちろん使用しても構わない。その場合には、負極集電部材の凸状部と負極金属箔体の接合端縁の接合を補助する接合補助材料を、負極金属箔体の接合端縁及び／又は負極集電部材の凸状部に塗布し、或いは負極金属箔体の接合端縁と負極集電部材の凸状部との間に挟持し、負極集電部材の凸状部及び接合材料にエネルギー線を照射し、それらを溶解させて、溶解した負極集電部材の凸状部及び接合材料を、負極金属箔体の接合端縁に溶着させることが好ましい。
【００７５】
本発明のリチウム二次電池の製造方法は、具体的には、捲回型或いは積層型の内部電極体に好適に採用され、その中でも２Ａｈ以上の容量を有するリチウム二次電池を製造する場合に好適に採用される。製造される電池の用途としても特に制限はないが、電池を直列に接続して大きな出力を出すことを目的とし、多数の電池を積載するために省スペース性が要求される車載用大容量電池として、エンジン起動用に、電気自動車又はハイブリッド電気自動車のモータ駆動用に特に好適に用いることが出来る。
【００７６】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
（実施例１〜３、比較例１、２）
エネルギー線として連続波のＹＡＧレーザーを使用し、負極集電部材の接合部（凸状部）の形状、負極金属箔体と負極集電部材の接触のさせ方、及びＹＡＧレーザーの出力、走査速度等の種々の接合条件を設定して接合試験を実施し、得られた接合体の断面を顕微鏡観察した。なお、負極金属箔体と負極集電部材を構成する金属は銅（ＪＩＳ Ｃ１１００）である。結果を図２１〜２５に示す。
【００７７】
（考察）
負極集電部材と負極金属箔体との接合状態が良好である場合、負極金属箔体側から負極集電部材の方向へと形成されている柱状晶を観察することが出来た（実施例１〜３）。
一方、比較例１のように負極集電部材と負極金属箔体とが接合されていない箇所においては柱状晶を観察することは出来ず、代わりに等軸晶を観察することが出来た。
【００７８】
さらに、比較例２では柱状晶は観察されないものの、部分的に負極金属箔体と負極集電部材との接合が起こっていることが判明した。しかし、実施例に比して、接合面積が小さく、安定的な接合状態ではないことが判明した。
以上のことから、負極金属箔体と負極集電部材との接合部分において、負極金属箔体から負極集電部材の方向へ柱状晶が形成されるような条件であれば、良好な接合状態とすることが出来ることを確認した。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によって、内部電極体からの電流導出部分に、各電極板と集電部材を直接的に接合して電流を導出するという構成を採用することにより、生産性及び省スペース性に優れたリチウム二次電池を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のリチウム二次電池の製造方法における、正極金属箔体と正極集電部材の接合状態を模式的に示す斜視図である。
【図２】 正極金属箔体と正極集電部材とを接合した電流導出部分の一例を示す写真のレプリカ図である。
【図３】 本発明のリチウム二次電池の製造方法における、負極金属箔体と負極集電部材の接合状態を模式的に示す斜視図である。
【図４】 本発明のリチウム二次電池の製造方法によって製造されるリチウム二次電池の一例を示す断面図である。
【図５】 捲回型電極体と正極集電部材とを接合した電流導出部分の一例を示す写真のレプリカ図である。
【図６】 本発明のリチウム二次電池の製造方法に用いられる集電部材の例を示す模式図である。
【図７】 本発明のリチウム二次電池の製造方法によって製造されるリチウム二次電池の別の例を示す断面図である。
【図８】 本発明のリチウム二次電池の製造方法に用いられる正極集電部材のエネルギー線照射部の一例を模式的に示す斜視図である。
【図９】 本発明のリチウム二次電池の製造方法に用いられる負極集電部材のエネルギー線照射部の一例を模式的に示す斜視図である。
【図１０】 本発明のリチウム二次電池の製造方法に用いられる正極集電部材のエネルギー線照射部の別の例を模式的に示す斜視図である。
【図１１】 リチウム二次電池の製造方法に用いられる正極集電部材のエネルギー線照射部の一例を模式的に示す斜視図である。
【図１２】 本発明のリチウム二次電池の製造方法に用いられる正極集電部材のエネルギー線照射部のさらに別の例を模式的に示す斜視図である。
【図１３】 本発明のリチウム二次電池の製造方法に用いられる負極集電部材のエネルギー線照射部の別の例を模式的に示す斜視図である。
【図１４】 本発明のリチウム二次電池の製造方法に用いられる負極集電部材のエネルギー線照射部のさらに別の例を模式的に示す斜視図である。
【図１５】 本発明のリチウム二次電池の製造方法に用いられる集電部材の、凸状部の形状の一例を示す模式図である。
【図１６】 本発明のリチウム二次電池の製造方法に用いられる集電部材の、凸状部の形状の別の例を示す模式図である。
【図１７】 金属箔体を屈曲させる方法の一例を説明する模式図である。
【図１８】 金属箔体を屈曲させる方法の別の例を説明する模式図である。
【図１９】 従来のリチウム二次電池の一実施形態を示す断面図である。
【図２０】 捲回型の内部電極体の一例を示す斜視図である。
【図２１】 実施例１の接合体の断面における金属組織を示す顕微鏡写真である。
【図２２】 実施例２の接合体の断面における金属組織を示す顕微鏡写真である。
【図２３】 実施例３の接合体の断面における金属組織を示す顕微鏡写真である。
【図２４】 比較例１の接合体の断面における金属組織を示す顕微鏡写真である。
【図２５】 比較例２の接合体の断面における金属組織を示す顕微鏡写真である。
【符号の説明】
１Ａ…正極金属箔体、１Ｂ…負極金属箔体、２…挟幅端面、３Ａ…接合端縁を含む面の法線、３Ｂ…側面部を含む面の法線、４Ａ…正極集電部材、４Ｂ…負極集電部材、５…接合部、６…先端部、７…凸状部、８…エネルギー線、９…溶着部、１０…間隙、１１…接合体、１２…平坦部、１３…側面部、１５…端縁（接合端縁）、３１Ａ…正極集電部材、３１Ｂ…負極集電部材、３２…先端部、３３…凸状部、３４…エネルギー線、３５…エネルギー線、４１…正極集電部材、４２…エネルギー線、５１Ａ…正極集電部材、５１Ｂ…負極集電部材、５２…凸状部、５３…エネルギー線、５４…集電部材、６１…捲回型内部電極体、６２…正極板、６３…負極板、６４…セパレータ、６５…正極用集電タブ、６６…負極用集電タブ、６７…巻芯、６８…電池、６９Ａ…正極内部端子、６９Ｂ…負極内部端子、７０Ａ…正極外部端子、７０Ｂ…負極外部端子、７１Ａ…正極電池蓋、７１Ｂ…負極電池蓋、７２…電極リード部材、７３…電池ケース、７４…くびれ加工部、７５…放圧孔、７６…弾性体（パッキン）、７７…絶縁性ポリマーフィルム、７８…放圧弁、７９…金属箔。
【発明の属する技術分野】
本発明は、リチウム二次電池（以下、単に「電池」ともいう）の製造方法に関し、さらに詳しくは、生産性及び省スペース性に優れたリチウム二次電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、国際的な地球環境の保護のための省資源化や省エネルギー化の要請が高まり、電気自動車やハイブリッド電気自動車（以下、単に「電気自動車等」ともいう）のモータ駆動用電源として、リチウム二次電池の開発が進められている。
【０００３】
このリチウム二次電池は、その内部に正極板と負極板とを多孔性ポリマーフィルムからなるセパレータを介して正極板と負極板とが直接に接触しないように捲回又は積層して構成された内部電極体（以下、単に「電極体」ともいう）を備えている。
【０００４】
従来、図２０に示すように、例えば、捲回型の内部電極体６１には、正極板６２と負極板６３とをセパレータ６４を介して捲回して作製され、正極板６２及び負極板６３（以下、「電極板６２、６３」ともいう）のそれぞれに、少なくとも１枚の正極用の集電タブ６５及び負極用の集電タブ６６（以下、「集電タブ６５、６６」ともいう）が配設される。そして、図１９に示すように、集電タブ６５、６６の、電極板６２、６３と接続された反対側の端部は、内部端子６９Ａ、６９Ｂ等に取り付けられる。なお、符号７６は弾性体（パッキン）を、符号７７は絶縁性ポリマーフィルムを、符号７８は放圧弁を、符号７９は金属箔を示す。
【０００５】
電極板としては、正極板にアルミニウム等、負極板に銅、ニッケル等の金属箔体等を集電基板として用い、それぞれに電極活物質を塗布して形成されており、集電タブは、このような集電基板の少なくとも一辺に配設される。
【０００６】
しかし、集電タブは、電極体を捲回するときに、ひとつずつ電極板にスポット溶接等して取り付ける必要があるために、その工程は煩雑であるという問題があった。また、集電タブの、電極板と接続された反対側の端部は、それら複数の集電タブを揃えて束ね、内部端子にリベット等を用いて打ち込み接続等して取り付ける必要があるために、その工程も同様に煩雑であり、また低抵抗に接続することは容易ではないという問題があった。さらに、複数枚の集電タブを用いて電極体と内部端子を接続するには、その分の、より大きなスペースが必要であるという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内部電極体からの電流導出部分に、各電極板と集電部材を直接的に接合して電流を導出するという構成を採用することにより、生産性及び省スペース性に優れたリチウム二次電池を製造する方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明によれば、少なくとも１枚の金属箔体から構成された正極板及び負極板が捲回又は積層された、その内部に非水電解液を含浸した内部電極体と、前記内部電極体から電流を導出するための正極集電部材及び負極集電部材とを備えたリチウム二次電池の製造方法であって、前記正極集電部材及び前記負極集電部材は、それ以外の部分に比して厚い凸状部をそれぞれ有するものであり、前記正極板を構成する正極金属箔体の端縁のうちの、前記正極集電部材の前記凸状部と接合されるべく配列された接合端縁を、前記正極集電部材の前記凸状部に接触させ、前記負極板を構成する負極金属箔体の端縁のうちの、前記負極集電部材の前記凸状部と接合されるべく配列された接合端縁を、前記負極集電部材の前記凸状部に接触させ、前記正極集電部材の前記凸状部及び前記負極集電部材の前記凸状部に、エネルギー線を照射してそれぞれの前記凸状部を溶解させて、前記正極集電部材の前記凸状部と前記正極金属箔体の前記接合端縁、及び前記負極集電部材の前記凸状部と前記負極金属箔体の前記接合端縁を、それぞれ溶着させて接合することを特徴とするリチウム二次電池の製造方法が提供される。
このとき、リチウム二次電池が、内部端子、外部端子、及び電池蓋を有する電極蓋をさらに備えたものであり、前記正極集電部材及び／又は前記負極集電部材を、電極リード部材を用いて前記内部端子に接続してもよい。
【０００９】
本発明においては、正極集電部材の前記凸状部が、その先端に接合面を有するものであり、正極集電部材の凸状部の接合面と、正極金属箔体の接合端縁の挟幅端面とを対向させた状態で、正極集電部材の凸状部と正極金属箔体の接合端縁を接合することが好ましい。本発明においては、正極金属箔体と正極集電部材が、アルミニウム又はアルミニウム合金から構成されていることが好ましく、正極集電部材の凸状部が、正極集電部材の先端部にあることが好ましい。
【００１０】
また、本発明においては、負極集電部材の凸状部が、その先端に接合面を有するものであり、負極集電部材の凸状部の接合面と、負極金属箔体の接合端縁近傍の側面部とを密着させた状態で、負極集電部材の凸状部と負極金属箔体の接合端縁を接合することが好ましい。本発明においては、負極金属箔体と負極集電部材が、銅又は銅合金から構成されていることが好ましく、負極集電部材の凸状部の接合面と、負極金属箔体の接合端縁近傍の側面部とを、接合端縁近傍を屈曲することにより密着させることが好ましい。本発明においては、負極集電部材の凸状部が、負極集電部材の先端部にあることが好ましい。
【００１３】
正極集電部材及び／又は負極集電部材の形状について、特に制限はないが、十字形、Ｙ字形、若しくはＩ字形の板状部材、又は一部に切り欠きを有する円板状部材であることが好ましい。
【００１４】
正極集電部材及び／又は負極集電部材が、凸状部とそれ以外の平坦部とを有する形状であり、凸状部の厚みと、平坦部の厚みとの差が０．１ｍｍ以上であることが好ましく、正極集電部材における平坦部の厚みが０．４ｍｍ以上であることが好ましく、正極集電部材における凸状部の厚みが０．６ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１５】
本発明においては、エネルギー線を、正極金属箔体の接合端縁の挟幅端面を含む面の法線に対して、角度θ（０°＜θ≦９０°）で正極集電部材の凸状部に照射することが好ましく、正極集電部材の凸状部に、その照射点におけるパワー密度が３ｋＷ／ｍｍ２以上であるエネルギー線を照射することが好ましい。
【００１６】
本発明においては、負極集電部材における平坦部の厚みが０．２ｍｍ以上であることが好ましく、負極集電部材における凸状部の厚みが０．４ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１７】
本発明においては、エネルギー線を、負極金属箔体の接合端縁近傍の側面部を含む面の法線に対して、角度θ（０°≦θ≦３０°）で負極集電部材の凸状部に照射することが好ましく、負極集電部材の前記凸状部に、その照射点におけるパワー密度が６ｋＷ／ｍｍ２以上であるエネルギー線を照射することが好ましい。
【００１８】
負極集電部材の凸状部の厚みをＬ ２ （ｍｍ）、負極集電部材の凸状部に照射するエネルギー線のパワー密度をＥ（ｋＷ／ｍｍ２）としたとき、下記式（１）を満足することが好ましく、負極集電部材の凸状部に照射するエネルギー線の照射点が、平面状であることが好ましく、照射点のスポット径が１ｍｍ以下であることが好ましい。
Ｌ ２ ≦Ｅ／７ …（１）
【００２０】
正極集電部材の凸状部が、正極金属箔体の接続端縁の挟幅端面に略垂直に交差するように、正極集電部材を配置することが好ましい。正極金属箔体の接続端縁の挟幅端面に略垂直に交差する線に対して、角度が略垂直となるように、正極集電部材の凸状部にエネルギー線を照射することが好ましい。
【００２１】
負極集電部材の凸状部が、負極金属箔体の接合端縁近傍の側面部に略垂直に交差するように、負極集電部材を配置することが好ましく、負極金属箔体の接合端縁近傍の側面部に略垂直に交差する線に対して、角度が略垂直となるように、負極集電部材の凸状部にエネルギー線を照射することが好ましい。
【００２２】
エネルギー線を、金属箔体に直接照射しないことが好ましい。隣り合う金属箔体どうしを、間隙を保持して配列してもよい。エネルギー線が、レーザー又は電子ビームによるものであることが好ましい。また、エネルギー線が連続波であることが好ましく、レーザーがＹＡＧレーザーであることが好ましい。正極集電部材の凸状部と正極金属箔体の前記接合端縁の接合を補助する接合材料を、正極金属箔体の接合端縁及び／又は正極集電部材の凸状部に塗布し、或いは正極金属箔体の接合端縁と正極集電部材の凸状部との間に挟持し、正極集電部材の凸状部及び接合材料にエネルギー線を照射し、それらを溶解させて、溶解した正極集電部材の凸状部及び接合材料を、正極金属箔体の接合端縁に溶着させることが好ましい。
【００２３】
また、負極集電部材の凸状部と負極金属箔体の前記接合端縁の接合を補助する接合材料を、負極金属箔体の接合端縁及び／又は正極集電部材の凸状部に塗布し、或いは負極金属箔体の接合端縁と負極集電部材の凸状部との間に挟持し、負極集電部材の凸状部及び接合材料にエネルギー線を照射し、それらを溶解させて、溶解した正極集電部材の凸状部及び接合材料を、負極金属箔体の接合端縁に溶着させることが好ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図４に示すように、本発明のリチウム二次電池の製造方法は、少なくとも１枚の金属箔体から構成された正極板及び負極板が捲回又は積層された、その内部に非水電解液を含浸した内部電極体（捲回型内部電極体６１）と、この内部電極体から電流を導出するための正極集電部材４Ａと負極集電部材４Ｂとを備えたリチウム二次電池６８の製造方法であって、正極板及び／又は負極板を構成する少なくとも１枚の金属箔体の端縁と、正極集電部材４Ａ及び／又は負極集電部材４Ｂの所定箇所とを接合することにより、内部電極体から電流を導出する構成を有し、さらに金属箔体の端縁のうち、正極集電部材４Ａ及び／又は負極集電部材４Ｂの所定箇所と接合されるべく配列された端縁（接合端縁）１５と、正極集電部材４Ａ及び／又は負極集電部材４Ｂの所定箇所とを接合してなることを特徴とするものである。
【００２６】
また、図１は、本発明のリチウム二次電池の製造方法における、正極板と正極集電部材の接合状態を模式的に示す斜視図であり、正極板を構成する少なくとも１枚の金属箔体（正極金属箔体１Ａ）の端縁と、正極集電部材４Ａの所定箇所とを接合することにより、内部電極体から電流を導出する構成を有し、さらに金属箔体の端縁のうち、正極集電部材４Ａの所定箇所と接合されるべく配列された端縁（接合端縁）１５と、正極集電部材４Ａの所定箇所とを接合している状態を示している。
【００２７】
さらに、図３は、本発明のリチウム二次電池の製造方法における、負極板と負極集電部材の接合状態を模式的に示す斜視図であり、負極板を構成する少なくとも１枚の金属箔体（負極金属箔体１Ｂ）の端縁と、負極集電部材４Ｂの所定箇所とを接合することにより、内部電極体から電流を導出する構成を有し、さらに金属箔体の端縁のうち、負極集電部材４Ｂの所定箇所と接合されるべく配列された端縁（接合端縁）１５と、負極集電部材４Ｂの所定箇所とを接合している状態を示している。
【００２８】
本発明においては、図４に示すように、リチウム二次電池が内部端子６９Ａ、６９Ｂ、外部端子７０Ａ、７０Ｂ、及び電池蓋７１Ａ、７１Ｂを有する電極蓋をさらに備えたものであり、正極集電部材４Ａ、負極集電部材４Ｂを、各々電極リード部材７２を用いて内部端子６９Ａ、６９Ｂに接続してもよい。このとき、電極リード部材７２としては、接続される集電部材４Ａ、４Ｂ及び内部端子６９Ａ、６９Ｂと、その合金を含む同種金属から構成されることが好ましい。具体的には、正極内部端子６９Ａ及び正極集電部材４Ａにアルミニウム又はアルミニウム合金を用いた場合には、正極の電極リード部材にアルミニウム又はアルミニウム合金を採用し、負極内部端子６９Ｂ及び負極集電部材４Ｂに銅又は銅合金を用いた場合には、負極の電極リード部材に銅又は銅合金を採用することが好ましい。
なお、本発明においては、電極リード部材を用いなくとも、集電部材４Ａ、４Ｂと内部端子６９Ａ、６９Ｂとを直接的に接合し、通電させても構わないものである。
また、本発明においては、本発明にかかる電流導出部分を正極及び負極に用いてもよいし、正極又は負極のどちらか一方で用いてもよいものである。
【００２９】
また、図７に示すように、集電部材５４が、電極蓋を兼用している構成であってもよい。図７では、片端が開放された円筒形の電池ケース７３を用い、その電池ケース７３の片端にくびれ加工を形成した例を示しているが、集電部材５４が電極蓋を兼用している構成であれば、電池の形状に特に制限はなく、電池ケース７３の両端がくびれ加工されていても、或いは電池ケース７３に両端が開放されたものを用いても構わない。また、図７では、正極側に放圧孔７５を有する例を示しているが、負極側に放圧孔を有する構成でも構わない。
【００３０】
図４、７に示すように、内部電極体（捲回型内部電極体６１）からの電流導出部分に、各電極板と集電部材４Ａ、４Ｂ、５４を直接的に接合して電流を導出するという構成を採用することにより、従来の電流導出手段である集電タブを用いる必要がないために、煩雑な集電タブの取り付け工程を不要とすることにより、生産性の向上を図ることが出来、また、集電タブの長さの分のスペースを省くことが出来ることより、省スペース性の向上を図ることが出来る。電流導出部分は、後述するようにして作製されるので複数の集電タブを取り付けることより簡易であり、スペース的にも集電タブより有利である。このことについては、下記にて詳しく説明する。
【００３１】
本発明においては、図１に示すように、正極板を構成する正極金属箔体１Ａの接合端縁１５と、正極集電部材４Ａの所定箇所から接合端縁１５に向かって延設された、その先端に接合面を有する接合部５とを、挟幅端面２と接合面とを対向させた状態で接合することが好ましく、正極金属箔体１Ａと、これに接合される正極集電部材４Ａを構成する金属材料は、リチウム二次電池の構成部材として良好な特性を発揮させるといった観点からアルミニウム又はアルミニウム合金であることが好ましい。また、図８に示すように、正極金属箔体１Ａの接合端縁１５と、正極集電部材４Ａの所定箇所との接合箇所（正極接合箇所）を、正極集電部材４Ａの所定箇所に形成した接合端縁１５側に突出した凸状部７にエネルギー線８を照射し、正極集電部材４Ａの凸状部７を溶解して、正極集電部材４Ａの凸状部７と正極金属箔体１Ａの接合端縁１５とを溶着させることにより形成することが好ましい。さらに、正極集電部材４Ａの所定箇所が、正極集電部材４Ａの先端部６であることが、接合面の確認のし易いことから好ましい。
【００３２】
リチウム二次電池の正極接合箇所を形成する一例として下記の方法を挙げることが出来る。すなわち、図８に示すように、正極金属箔体１Ａの端縁のうち、正極集電部材４Ａと接合されるべく配列された端縁（接合端縁）１５の所定箇所上に、接合端縁１５側に突出する凸状部７を所定箇所上に設けた正極集電部材４Ａを、凸状部７と少なくとも１以上の挟幅端面２とが接するように、又は近接するように配置し、正極集電部材４Ａの凸状部７にエネルギー線８を照射し、それを溶解させて、溶解した正極集電部材４Ａの凸状部７を正極金属箔体１Ａの接合端縁１５に溶着させて、正極金属箔体１Ａと正極集電部材４Ａとの接合体を形成する方法を挙げることが出来る。
【００３３】
また、例えば図８に示す、正極集電部材４Ａの所定箇所の、正極金属箔体１Ａの接合端縁１５側に突出する凸状部７の形状としても特に制限はなく、正極金属箔体１Ａの接合端縁１５と正極集電部材４Ａとの溶着を容易にするために、凸状部７の凸面と正極金属箔体１Ａの挟幅端面２との接触を確実に行うことが好ましく、例えば、凸状部７の凸面と正極金属箔体１Ａの挟幅端面２とが点接触するように形成されたものを好適例として挙げることが出来る。
【００３４】
集電部材の凸状部の形状の具体的な例を図１５、１６に示す。本発明のリチウム二次電池の製造方法において用いられる正極集電部材４Ａ、及び後述する負極集電部材４Ｂの凸状部７の形状は、図１５に示すような台形状であってもよく、図１６に示すような尖塔状であってもよい。
なお、図１５、１６においてＬ１は平坦部１２の厚み、Ｌ２は凸状部７の厚みを示す。
【００３５】
本発明のリチウム二次電池の製造方法においては、図１５、１６に示すように正極集電部材４Ａは凸状部７とそれ以外の平坦部１２とを有する形状であり、凸状部７の厚み（Ｌ２）と、平坦部１２の厚み（Ｌ１）との差が０．１ｍｍ以上であることが好ましく、０．６ｍｍ以上であることがさらに好ましく、０．８ｍｍ以上であることが特に好ましい。凸状部７と平坦部１２との厚みの差が０．１ｍｍ未満である場合には、凸状部７の形状的な特徴が発揮されず、凸状部７と正極金属箔体１Ａとの接触状態が不安定となるために好ましくない。また、本発明においては凸状部７と平坦部１２との厚みの差の上限値については特に限定されないが、正極集電部材の加工精度及び強度等から適宜設定されればよく、例えば３ｍｍ以下であればよい。
【００３６】
接合に際して正極金属箔に正極集電部材を押さえ付けるときに、当該正極集電部材の変形や損傷等の発生を防止するといった観点からは、正極集電部材４Ａの平坦部の厚み（Ｌ1）が０．４ｍｍ以上であることが好ましく、０．５ｍｍ以上であることがさらに好ましく、０．６ｍｍ以上であることが特に好ましい。なお、前記平坦部の厚みの上限値については特に限定されないが、溶接部分とは直接的には関係のない部分であるため正極集電部材の強度及び重量等から適宜設定されればよく、例えば２ｍｍ以下であればよい。
【００３７】
また、正極集電部材４Ａの凸状部の厚み（Ｌ2）は０．６ｍｍ以上であることが好ましく、０．７ｍｍ以上であることがさらに好ましく、０．８ｍｍ以上であることが特に好ましい。このことにより、より強固に接合することが出来る。なお、凸状部の厚みの上限値については特に限定されないが、照射されるエネルギー線のパワーの限界から適宜設定されればよい。
【００３８】
本発明のリチウム二次電池の製造方法に用いられる正極集電部材のエネルギー線照射部の形状に関して、以下に示す形状のものを好適な例として挙げることが出来る。
図８には、先端部６に凸状部７を有する正極集電部材４Ａの例を示しているが、この場合には、正極集電部材４Ａの上面側からエネルギー線８を照射することにより、正極集電部材４Ａと正極金属箔体１Ａの接合端縁１５とを溶着させて接合させることが出来る。
【００３９】
図１０には、図８の正極集電部材４Ａに比べ、凸状部３３に厚みを有する正極集電部材３１Ａの例を示しているが、この場合には、正極集電部材３１Ａの上面側からエネルギー線３４を照射することの他に、凸状部３３の側面へエネルギー線３５を照射することによっても、正極集電部材３１Ａと正極金属箔体１Ａの接合端縁１５とを溶着させて接合させることが出来る。
【００４０】
図１１には、板状の正極集電部材４１を、その端面が正極金属箔体１Ａの接合端縁１５に接するように配置する例を示しているが、この場合には、正極集電部材４１の側面側からエネルギー線４２を照射することにより、正極集電部材４１と正極金属箔体１Ａの接合端縁１５とを溶着させて接合させることが出来る。このように、リチウム二次電池は、図１１に示すような、凸状部を有しない板状の正極集電部材４１と複数の正極金属箔体１Ａとを接合させることによっても製造することが出来る。
【００４１】
図１２には、正極集電部材５１Ａの先端部ではない、所定箇所に凸状部５２を有する例を示しているが、この場合には、その凸状部５２を設けた正極集電部材５１Ａの背面にエネルギー線５３を照射して、その正極集電部材５１Ａと正極金属箔体１Ａとを接合させることが出来る。
【００４２】
一方、本発明においては、図３に示すように、負極板を構成する負極金属箔体１Ｂの接合端縁１５と、負極集電部材４Ｂの所定箇所から接合端縁１５に向かって延設された、その先端に接合面を有する接合部５とを、接合端縁１５近傍の側面部１３と接合面とを密着させて接合してなることが好ましく、負極金属箔体１Ｂと、これに接合される負極集電部材４Ｂを構成する金属材料は、リチウム二次電池の構成部材として良好な特性を発揮させるといった観点から銅又は銅合金であることが好ましい。また、図９に示すように、負極金属箔体１Ｂの接合端縁１５と、負極集電部材４Ｂの所定箇所との接合箇所（負極接合箇所）が、負極集電部材４Ｂの所定箇所に形成した接合端縁１５側に突出した凸状部７にエネルギー線８を照射し、負極集電部材４Ｂの凸状部７を溶解して、負極集電部材４Ｂの凸状部７と負極金属箔体１の接合端縁１５とを溶着させることにより形成されたものであることが好ましい。さらに、負極集電部材４Ｂの所定箇所が、負極集電部材４Ｂの先端部６であることが、接合面の確認のし易いことから好ましい。
【００４３】
本発明のリチウム二次電池の製造方法における負極金属箔体と負極集電部材との接合方法の例として下記の方法を挙げることが出来る。すなわち、図９に示すように、負極金属箔体４Ｂの端縁のうち、負極集電部材４Ｂと接合されるべく配列された端縁（接合端縁）１５の所定箇所上に、接合端縁１５側に突出する凸状部７を所定箇所上に設けた負極集電部材４Ｂを、凸状部７と少なくとも１以上の接合端縁１５近傍の側面部１３とが密着するように配置し、負極集電部材４Ｂの凸状部７にエネルギー線８を照射し、それを溶解させて、溶解した負極集電部材４Ｂの凸状部７を負極金属箔体１Ｂの接合端縁１５に溶着させて、負極金属箔体１Ｂと負極集電部材４Ｂとを接合することが出来る。
【００４４】
このとき、接合端縁１５近傍を屈曲することにより側面部１３と、接合面である凸状部７とを密着させればよい。接合端縁１５の近傍を屈曲して側面部１３と凸状部７とを密着させる方法としては、図１７に示すように、予め適当な方法により接合端縁１５の近傍を屈曲しておき（図１７（ａ））、次いで、側面部１３の上に負極集電部材４Ｂを配置する（図１７（ｂ））ことの他、図１８に示すように、接合端縁に接合されるべき負極集電部材４Ｂを適当な圧力で押さえ付けて屈曲及び密着させる方法（図１８（ｂ）、（ｃ））等を挙げることが出来る。
【００４５】
本発明のリチウム二次電池の製造方法により製造されるリチウム二次電池においては、負極金属箔体と負極集電部材との接合部分に、負極金属箔体から負極集電部材の方向へ柱状晶が形成されていることが好ましい。一般に溶接金属は、溶融金属が母材（未溶融部）の結晶粒上に同一結晶方位をもって成長（エピタキシャル成長）する。このように形成された固相は熱源の移動に伴い、溶接ビード（溶融部分）内部へ成長する。この成長は、温度勾配の最も大きい方向に成長し易く、その方向へほぼ一方向にのびた形態で成長し、このように成長した結晶は柱状晶と呼ばれる。
【００４６】
負極集電部材の溶融化した部分は、冷却されるにしたがって再結晶化するが、負極金属箔体を通じて溶融部分の熱が急速に拡散する。すなわち、負極金属箔体に密着した部分の溶融金属の温度が低下し、負極金属箔体と溶融金属の界面が核となって負極金属箔体から負極集電部材の方向へ柱状晶が形成し易くなると考えられる。さらに、本発明では負極金属箔体の接合端縁近傍の側面部が負極集電部材と隙間なく密着して接触状態が良好であるために、負極金属箔体を通じた冷却効果により、柱状晶が形成し易い状態となる。接合部分において負極金属箔体から負極集電部材の方向へ柱状晶が形成しているリチウム二次電池は、負極金属箔体と負極集電部材との接合状態が良好、すなわち、接合部分の機械的強度が強く信頼性に優れたリチウム二次電池である。
【００４７】
本発明のリチウム二次電池の製造方法において用いられる負極金属部材の所定箇所に設けられた凸状部の形状には特に制限はない。
ここで、凸状部の形状の具体的な例を図１５、１６に示す。本発明のリチウム二次電池の製造方法において用いられる負極集電部材４Ｂの凸状部７の形状は、図１５に示すような台形状であってもよく、図１６に示すような尖塔状であってもよい。
【００４８】
本発明のリチウム二次電池の製造方法においては、図１５、１６に示すように負極集電部材４Ｂは凸状部７とそれ以外の平坦部１２とを有する形状であり、凸状部７の厚み（Ｌ２）と、平坦部１２の厚み（Ｌ１）との差が０．１ｍｍ以上であることが好ましく、０．６ｍｍ以上であることがさらに好ましく、０．８ｍｍ以上であることが特に好ましい。凸状部７と平坦部１２との厚みの差が０．１ｍｍ未満である場合には、凸状部７の形状的な特徴が発揮されず、凸状部７と負極金属箔体１Ｂとの接触状態が不安定となるために好ましくない。また、負極集電部材４Ｂの凸状部７と平坦部１２との厚みの差の上限値については特に限定されないが、負極集電部材の加工精度及び強度等から適宜設定されればよく、例えば３ｍｍ以下であればよい。
【００４９】
接合に際して負極金属箔に負極集電部材を押さえ付けるときに、負極集電部材の変形や損傷等の発生を防止するといった観点からは、平坦部の厚み（Ｌ1）が０．２ｍｍ以上であることが好ましく、０．３ｍｍ以上であることがさらに好ましく、０．４ｍｍ以上であることが特に好ましい。なお、平坦部の厚みの上限値については特に限定されないが、溶接部分とは直接的には関係のない部分であるため負極集電部材の強度及び重量等から適宜設定されればよく、例えば２ｍｍ以下であればよい。
【００５０】
また、負極集電部材４Ｂの凸状部の厚み（Ｌ2）は０．４ｍｍ以上であることが好ましく、０．５ｍｍ以上であることがさらに好ましく、０．６ｍｍ以上であることが特に好ましい。このことにより、より強固に接合することが出来る。なお、凸状部の厚みの上限値については特に限定されないが、照射されるエネルギー線のパワーの限界から適宜設定されればよい。
【００５１】
本発明のリチウム二次電池の製造方法において用いられる負極集電部材のエネルギー線照射部の形状に関して、以下に示す形状のものを好適な例として挙げることが出来る。
図９には、先端部６に凸状部７を有する負極集電部材４Ｂの例を示しているが、この場合には、負極集電部材４Ｂの上面側からエネルギー線８を照射することにより、負極集電部材４Ｂと負極金属箔体１Ｂの接合端縁１５とを溶着させて接合させることが出来る。
【００５２】
図１３には、図９の負極集電部材４Ｂに比べ、凸状部３３に厚みを有する負極集電部材３１Ｂの例を示しているが、この場合には、負極集電部材３１Ｂの上面側からエネルギー線３４を照射することによって、負極集電部材３１Ｂと負極金属箔体１Ｂの接合端縁１５とを溶着させて接合させることが出来る。
【００５３】
図１４には、負極集電部材５１Ｂの先端部ではない、所定箇所に凸状部５２を有する例を示しているが、この場合には、その凸状部５２を設けた負極集電部材５１Ｂの背面にエネルギー線５３を照射して、その負極集電部材５１Ｂと負極金属箔体１Ｂとを接合させることが出来る。
【００５４】
本発明において、正極集電部材と正極金属箔体にアルミニウム又はアルミニウム合金、負極集電部材と負極金属箔体に銅又は銅合金を用いた場合には、金属箔体と集電部材とが同種金属から構成されることとなるために、金属箔体と集電部材とがよりよく溶着され、電流導出部分の機械的強度を強くすることが出来る。この場合、アルミニウム又はアルミニウム合金から構成される正極金属箔体の厚みは１５μｍ〜２５μｍであることが好ましく、銅又は銅合金から構成される負極金属箔体の厚みは７μｍ〜１５μｍであることが好ましい。なお、図４、図７に示す電池では、厚みが２０μｍであるアルミニウム箔及び厚みが１０μｍである銅箔を用いている。
【００５５】
本発明に用いられる正極集電部材及び／又は負極集電部材は、図６（ａ）、図６（ｅ）に示すように十字形の板状部材、図６（ｂ）、図６（ｆ）に示すようにＹ字形の板状部材、若しくは図６（ｃ）、図６（ｇ）に示すようにＩ字形の板状部材、又は図５、図６（ｄ）、図６（ｈ）に示すように一部に切り欠きを有する円板状部材であることが好ましい。このことにより、接合部の検査がし易く、また軽量化することが出来、電解液充填時等に電解液が全体に回り易いこととなる。
【００５６】
リチウム二次電池の正極接合箇所が形成されるに際しては、エネルギー線８を、正極金属箔体１Ａの挟幅端面２を含む面の法線３Ａに対して、角度θ（０°＜θ≦９０°）で凸状部７に照射することが好ましく、角度θ（５°≦θ≦８０°）で照射することがさらに好ましく、角度θ（１０°≦θ≦６０°）で照射することが特に好ましく、角度θ（１５°≦θ≦４５°）で照射することが最も好ましい（図８）。また、エネルギー線８を、正極集電部材４Ａの凸状部７の表面に又はその前後近傍に合焦させることが好ましく、エネルギー線８を、正極金属箔体１Ａに直接照射しないことが好ましい。
【００５７】
さらには、正極集電部材４Ａを、その凸状部７が挟幅端面２に略垂直に交差するように配置されてなり、エネルギー線８が、挟幅端面２に略垂直に交差する線をエネルギー線発生装置により走査、すなわち正極集電部材４Ａの凸状部７を走査して照射することが好ましい。このとき、上述した、エネルギー線８が、正極金属箔体１Ａの挟幅端面２を含む面の法線３Ａに対して、角度θ（０°＜θ≦９０°）で凸状部７に照射されてなるということに加え、エネルギー線８が、挟幅端面２に略垂直に交差する線に対して、角度が略垂直で凸状部７に照射されてなることが好ましい。
これらにより、図１に示すようにろう材を必要とせずに、正極金属箔体１Ａと正極集電部材４Ａの溶解体とを溶着させて、正極金属箔体１Ａと正極集電部材４Ａとを接合することが出来る。また少なくとも１枚の正極金属箔体１を一度の照射によって正極集電部材４Ａと接合することも出来る。さらに、正極金属箔体１Ａに損傷を与えずに、正極集電部材４Ａの所定箇所（凸状部７）のみを溶解させて正極金属箔体１Ａと正極集電部材４Ａとを溶着・接合することが出来るために、接合の機械的強度を強いものとすることが出来る。
【００５８】
なお、本発明でいう「接合端縁」とは、１枚の金属箔体における複数箇所の接合される端縁、或いは複数枚の金属箔体における、複数箇所に渡る、各金属箔体の接合される端縁を意味しており、また、「挟幅端面に略垂直に交差する」とは、複数の接合端縁における挟幅端面の全てについて略垂直に交差することを意味している。
【００５９】
本発明のリチウム二次電池の製造方法において、正極接合箇所が形成されるに際して、エネルギー線の照射点におけるパワー密度が３ｋＷ／ｍｍ２以上であることが好ましく、４ｋＷ／ｍｍ２以上であることがさらに好ましく、５ｋＷ／ｍｍ２以上であることが特に好ましい。３ｋＷ／ｍｍ２未満であると、接合状態が良好ではなく、機械的強度が不充分となる場合が想定されるためである。なお、前記パワー密度の上限については特に限定されないが、正極集電部材やこれに接合される正極金属箔体への損傷発生の回避等の観点から適宜決定されればよく、例えば６０ｋＷ／ｍｍ２以下であればよい。ここで、本発明にいうエネルギー線の「パワー密度」とは、エネルギー線のパワー（ｋＷ）を、正極又は負極集電部材の所定箇所において当該エネルギー線が照射される照射点のスポット面積（ｍｍ２）で除して得た値を意味する。
【００６０】
図２は、正極金属箔体１Ａに２０μｍのアルミニウム箔を用い、正極集電部材４Ａにエネルギー線により溶解させる部分（凸状部）が２ｍｍであるアルミニウム部材を用い、ＹＡＧレーザーを照射して接合した接合体の一例を示す写真のレプリカ図である。
図２に示す例では、正極金属箔体１Ａは、正極集電部材４Ａの接合面９により端縁の全体を覆うようにして溶着されていることから、正極金属箔体１Ａと正極集電部材４Ａとが強固に接合されていることが分かる。
この例では、隣り合う正極金属箔体１Ａどうしに間隙１０を保持して配列しているが、正極集電部材４Ａの所定箇所の溶解体は、正極金属箔体１Ａの端縁上でその表面張力により形状が保持されるため、間隔１０がある場合にも、間隔１０中を浸透することなく、溶解体と正極金属箔体１Ａの端縁と接している部分が接合される。なお、複数枚の正極金属箔体１Ａは、幾枚かが互いに接触或いはすべてが密着するように揃えて配列されていても接合は可能である。
【００６１】
本発明のリチウム二次電池の製造方法において、負極接合箇所を形成するに際しては、負極金属箔体１Ｂの接合端縁１５近傍の側面部１３を含む面の法線３Ｂに対して、角度θ（０°≦θ≦３０°）で凸状部７にエネルギー線８を照射することが好ましく、角度θ（０°≦θ≦１０°）で照射することがさらに好ましく、角度θ（０°≦θ≦５°）で照射することが特に好ましい（図９）。また、負極集電部材４Ｂの凸状部７の表面に又はその前後近傍にエネルギー線８を合焦させることが好ましく、負極金属箔体１Ｂに直接エネルギー線８を照射しないことが好ましい。
【００６２】
さらには、負極集電部材４Ｂを、その凸状部７が側面部１３に略垂直に交差するように配置し、側面部１３に略垂直に交差する線をエネルギー線発生装置により走査、すなわち負極集電部材４の凸状部７を走査してエネルギー線８を照射することが好ましい。このとき、上述した、負極金属箔体１の側面部１３を含む面の法線３Ｂに対して、角度θ（０°≦θ≦３０°）で凸状部７にエネルギー線８を照射するということに加え、側面部１３に略垂直に交差する線に対して、角度が略垂直で凸状部７にエネルギー線８を照射することが好ましい。
これらにより、図３に示すようにろう材を必要とせずに、負極金属箔体１Ｂと負極集電部材４Ｂの溶解体とを溶着させて、負極金属箔体１Ｂと負極集電部材４Ｂとを接合することが出来る。また少なくとも１枚の負極金属箔体１Ｂを一度の照射によって負極集電部材４Ｂと接合することも出来る。さらに、負極金属箔体１Ｂに損傷を与えずに、負極集電部材４Ｂの所定箇所（凸状部７）のみを溶解させて負極金属箔体１Ｂと負極集電部材４Ｂとを溶着・接合することが出来るために、接合の機械的強度を強いものとすることが出来る。
なお、「側面部に略垂直に交差する」とは、複数の接合端縁近傍の側面部の全てについて略垂直に交差することを意味している。
【００６３】
また、本発明のリチウム二次電池の製造方法において、負極接合箇所を形成するに際しては、負極集電部材の凸状部の厚みをＬ２（ｍｍ）、エネルギー線の照射点におけるパワー密度をＥ（ｋＷ／ｍｍ２）としたとき、下記式（１）を満足することが好ましい。下記式（１）を満足するような条件でエネルギー線を照射することにより、負極金属箔体への損傷が抑制されており、接合部分の機械的強度も強いといった特性を有するリチウム二次電池を製造することができる。
Ｌ ２ ≦Ｅ／７ …（１）
【００６５】
なお、より、負極金属箔体への損傷が抑制されており、接合部分の機械的強度も強いといった特性をリチウム二次電池に付与するといった観点からは、下記式（２）、（３）を満足することが好ましい。
Ｌ ２ ≦Ｅ／９ …（２）
Ｌ ２ ≦Ｅ／１０ …（３）
【００６８】
本発明のリチウム二次電池の製造方法においては、負極集電部材におけるエネルギー線の照射点が平面状であることが好ましい。このことにより、エネルギー線の乱反射が抑制され、特に負極金属箔体への損傷を抑制することができる。なお、エネルギー線の乱反射を抑制するといった観点からは、少なくとも照射点よりも広い範囲で平面状であればよい。
【００６９】
さらに本発明のリチウム二次電池の製造方法においては、照射点のスポット径が１ｍｍ以下であることが好ましい。このことにより、不要な箇所へのエネルギー線の照射が抑制され、特に負極金属箔体への損傷を抑制することができ、良好な接合状態にすることができる。なお、本発明のリチウム二次電池の製造方法においては、隣り合う金属箔体どうしが間隙を保持して配列されている場合に特に好適である。
【００７０】
また、本発明においては、例えば図８、９に示すかかるエネルギー線８が、エネルギー密度が高く、発熱量も小さい、レーザー又は電子ビームによるものであることが好ましく、また、エネルギー線が連続波であることが好ましい。このことにより、凸状部７の表面にエネルギーを集中させて照射することが出来るために凸状部７を効率的に溶解させることが出来、正極金属箔体１Ａ、又は負極金属箔体１Ｂの損傷を抑制することが出来る。なお、レーザーの中でも、ＹＡＧレーザーは焦点をよりよく絞ることが出来、焦点からはずれた部分に配置された正極金属箔体１Ａ、又は負極金属箔体１Ｂの位置ではエネルギー密度はより小さくなり、正極金属箔体１Ａ、又は負極金属箔体１Ｂの損傷をよりよく抑制することが出来ることから、特に好ましい。
【００７１】
また、本発明のリチウム二次電池の製造方法において、正極接合箇所を形成するに際しては、例えば図８に示すエネルギー線８を、連続照射が可能なエネルギー線発生装置を用いて照射することが好ましく、エネルギー線８を、挟幅端面２を含む面に平行な面を走査可能なエネルギー線発生装置を用いて照射することが好ましい。なお、照射するエネルギー線の走査速度は、０．１〜１００ｍ／ｍｉｎであることが好ましく、１〜３０ｍ／ｍｉｎであることがさらに好ましく、２〜１０ｍ／ｍｉｎであることが特に好ましい。また、正極集電部材４Ａの所定箇所が凸状部７を有する場合には、エネルギー線８を、凸状部７をエネルギー線発生装置により走査して照射することが好ましい。さらに、本発明においては、配列された正極金属箔体１Ａの枚数に応じ、正極集電部材４Ａを複数個用意し、複数の正極集電部材４Ａを、それらの凸状部７が挟幅端面２に略垂直に交差するようにして、連続的に配置することが好ましい。これらのことにより、複数枚の正極金属箔体１Ａを一度の照射によって接合することが出来ることとなる。
【００７２】
一方、本発明のリチウム二次電池の製造方法において、負極接合箇所を形成するに際しては、例えば図９に示すエネルギー線８を、連続照射が可能なエネルギー線発生装置を用いて照射することが好ましく、エネルギー線８を、側面部１３を含む面に平行な面を走査可能なエネルギー線発生装置を用いて照射することが好ましい。また、負極集電部材４Ｂの所定箇所が凸状部７を有する場合には、エネルギー線８を、凸状部７をエネルギー線発生装置により走査して照射することが好ましい。さらに、本発明においては、配列された負極金属箔体１Ｂの枚数に応じ、負極集電部材４Ｂを複数個用意し、複数の負極集電部材４Ｂを、それらの凸状部７が側面部１３に略垂直に交差するようにして、連続的に配置することが好ましい。これらのことにより、複数枚の負極金属箔体１Ｂを一度の照射によって接合することが出来ることとなる。
【００７３】
本発明のリチウム二次電池の製造方法において、正極接合箇所を形成するに際して、ろう材等の接合補助材料は必要としないが、もちろん使用しても構わない。その場合には、正極集電部材の凸状部と正極金属箔体の接合端縁の接合を補助する接合補助材料を、正極金属箔体の接合端縁及び／又は正極集電部材の凸状部に塗布し、或いは正極金属箔体の接合端縁と正極集電部材の凸状部との間に挟持し、正極集電部材の凸状部及び接合材料にエネルギー線を照射し、それらを溶解させて、溶解した正極集電部材の凸状部及び接合材料を、正極金属箔体の接合端縁に溶着させることが好ましい。
【００７４】
また、本発明のリチウム二次電池の製造方法において、負極接合箇所を形成するに際して、ろう材等の接合補助材料は必要としないが、もちろん使用しても構わない。その場合には、負極集電部材の凸状部と負極金属箔体の接合端縁の接合を補助する接合補助材料を、負極金属箔体の接合端縁及び／又は負極集電部材の凸状部に塗布し、或いは負極金属箔体の接合端縁と負極集電部材の凸状部との間に挟持し、負極集電部材の凸状部及び接合材料にエネルギー線を照射し、それらを溶解させて、溶解した負極集電部材の凸状部及び接合材料を、負極金属箔体の接合端縁に溶着させることが好ましい。
【００７５】
本発明のリチウム二次電池の製造方法は、具体的には、捲回型或いは積層型の内部電極体に好適に採用され、その中でも２Ａｈ以上の容量を有するリチウム二次電池を製造する場合に好適に採用される。製造される電池の用途としても特に制限はないが、電池を直列に接続して大きな出力を出すことを目的とし、多数の電池を積載するために省スペース性が要求される車載用大容量電池として、エンジン起動用に、電気自動車又はハイブリッド電気自動車のモータ駆動用に特に好適に用いることが出来る。
【００７６】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
（実施例１〜３、比較例１、２）
エネルギー線として連続波のＹＡＧレーザーを使用し、負極集電部材の接合部（凸状部）の形状、負極金属箔体と負極集電部材の接触のさせ方、及びＹＡＧレーザーの出力、走査速度等の種々の接合条件を設定して接合試験を実施し、得られた接合体の断面を顕微鏡観察した。なお、負極金属箔体と負極集電部材を構成する金属は銅（ＪＩＳ Ｃ１１００）である。結果を図２１〜２５に示す。
【００７７】
（考察）
負極集電部材と負極金属箔体との接合状態が良好である場合、負極金属箔体側から負極集電部材の方向へと形成されている柱状晶を観察することが出来た（実施例１〜３）。
一方、比較例１のように負極集電部材と負極金属箔体とが接合されていない箇所においては柱状晶を観察することは出来ず、代わりに等軸晶を観察することが出来た。
【００７８】
さらに、比較例２では柱状晶は観察されないものの、部分的に負極金属箔体と負極集電部材との接合が起こっていることが判明した。しかし、実施例に比して、接合面積が小さく、安定的な接合状態ではないことが判明した。
以上のことから、負極金属箔体と負極集電部材との接合部分において、負極金属箔体から負極集電部材の方向へ柱状晶が形成されるような条件であれば、良好な接合状態とすることが出来ることを確認した。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によって、内部電極体からの電流導出部分に、各電極板と集電部材を直接的に接合して電流を導出するという構成を採用することにより、生産性及び省スペース性に優れたリチウム二次電池を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のリチウム二次電池の製造方法における、正極金属箔体と正極集電部材の接合状態を模式的に示す斜視図である。
【図２】 正極金属箔体と正極集電部材とを接合した電流導出部分の一例を示す写真のレプリカ図である。
【図３】 本発明のリチウム二次電池の製造方法における、負極金属箔体と負極集電部材の接合状態を模式的に示す斜視図である。
【図４】 本発明のリチウム二次電池の製造方法によって製造されるリチウム二次電池の一例を示す断面図である。
【図５】 捲回型電極体と正極集電部材とを接合した電流導出部分の一例を示す写真のレプリカ図である。
【図６】 本発明のリチウム二次電池の製造方法に用いられる集電部材の例を示す模式図である。
【図７】 本発明のリチウム二次電池の製造方法によって製造されるリチウム二次電池の別の例を示す断面図である。
【図８】 本発明のリチウム二次電池の製造方法に用いられる正極集電部材のエネルギー線照射部の一例を模式的に示す斜視図である。
【図９】 本発明のリチウム二次電池の製造方法に用いられる負極集電部材のエネルギー線照射部の一例を模式的に示す斜視図である。
【図１０】 本発明のリチウム二次電池の製造方法に用いられる正極集電部材のエネルギー線照射部の別の例を模式的に示す斜視図である。
【図１１】 リチウム二次電池の製造方法に用いられる正極集電部材のエネルギー線照射部の一例を模式的に示す斜視図である。
【図１２】 本発明のリチウム二次電池の製造方法に用いられる正極集電部材のエネルギー線照射部のさらに別の例を模式的に示す斜視図である。
【図１３】 本発明のリチウム二次電池の製造方法に用いられる負極集電部材のエネルギー線照射部の別の例を模式的に示す斜視図である。
【図１４】 本発明のリチウム二次電池の製造方法に用いられる負極集電部材のエネルギー線照射部のさらに別の例を模式的に示す斜視図である。
【図１５】 本発明のリチウム二次電池の製造方法に用いられる集電部材の、凸状部の形状の一例を示す模式図である。
【図１６】 本発明のリチウム二次電池の製造方法に用いられる集電部材の、凸状部の形状の別の例を示す模式図である。
【図１７】 金属箔体を屈曲させる方法の一例を説明する模式図である。
【図１８】 金属箔体を屈曲させる方法の別の例を説明する模式図である。
【図１９】 従来のリチウム二次電池の一実施形態を示す断面図である。
【図２０】 捲回型の内部電極体の一例を示す斜視図である。
【図２１】 実施例１の接合体の断面における金属組織を示す顕微鏡写真である。
【図２２】 実施例２の接合体の断面における金属組織を示す顕微鏡写真である。
【図２３】 実施例３の接合体の断面における金属組織を示す顕微鏡写真である。
【図２４】 比較例１の接合体の断面における金属組織を示す顕微鏡写真である。
【図２５】 比較例２の接合体の断面における金属組織を示す顕微鏡写真である。
【符号の説明】
１Ａ…正極金属箔体、１Ｂ…負極金属箔体、２…挟幅端面、３Ａ…接合端縁を含む面の法線、３Ｂ…側面部を含む面の法線、４Ａ…正極集電部材、４Ｂ…負極集電部材、５…接合部、６…先端部、７…凸状部、８…エネルギー線、９…溶着部、１０…間隙、１１…接合体、１２…平坦部、１３…側面部、１５…端縁（接合端縁）、３１Ａ…正極集電部材、３１Ｂ…負極集電部材、３２…先端部、３３…凸状部、３４…エネルギー線、３５…エネルギー線、４１…正極集電部材、４２…エネルギー線、５１Ａ…正極集電部材、５１Ｂ…負極集電部材、５２…凸状部、５３…エネルギー線、５４…集電部材、６１…捲回型内部電極体、６２…正極板、６３…負極板、６４…セパレータ、６５…正極用集電タブ、６６…負極用集電タブ、６７…巻芯、６８…電池、６９Ａ…正極内部端子、６９Ｂ…負極内部端子、７０Ａ…正極外部端子、７０Ｂ…負極外部端子、７１Ａ…正極電池蓋、７１Ｂ…負極電池蓋、７２…電極リード部材、７３…電池ケース、７４…くびれ加工部、７５…放圧孔、７６…弾性体（パッキン）、７７…絶縁性ポリマーフィルム、７８…放圧弁、７９…金属箔。
Claims (33)
- 少なくとも１枚の金属箔体から構成された正極板及び負極板が捲回又は積層された、その内部に非水電解液を含浸した内部電極体と、前記内部電極体から電流を導出するための正極集電部材及び負極集電部材とを備えたリチウム二次電池の製造方法であって、
前記正極集電部材及び前記負極集電部材は、それ以外の部分に比して厚い凸状部をそれぞれ有するものであり、
前記正極板を構成する正極金属箔体の端縁のうちの、前記正極集電部材の前記凸状部と接合されるべく配列された接合端縁を、前記正極集電部材の前記凸状部に接触させ、
前記負極板を構成する負極金属箔体の端縁のうちの、前記負極集電部材の前記凸状部と接合されるべく配列された接合端縁を、前記負極集電部材の前記凸状部に接触させ、
前記正極集電部材の前記凸状部及び前記負極集電部材の前記凸状部に、エネルギー線を照射してそれぞれの前記凸状部を溶解させて、
前記正極集電部材の前記凸状部と前記正極金属箔体の前記接合端縁、及び前記負極集電部材の前記凸状部と前記負極金属箔体の前記接合端縁を、それぞれ溶着させて接合することを特徴とするリチウム二次電池の製造方法。 - 前記リチウム二次電池が、内部端子、外部端子、及び電池蓋を有する電極蓋をさらに備えたものであり、
前記正極集電部材及び／又は前記負極集電部材を、電極リード部材を用いて前記内部端子に接続する請求項１に記載のリチウム二次電池の製造方法。 - 前記正極集電部材の前記凸状部が、その先端に接合面を有するものであり、
前記正極集電部材の前記凸状部の前記接合面と、前記正極金属箔体の前記接合端縁の挟幅端面とを対向させた状態で、前記正極集電部材の前記凸状部と前記正極金属箔体の前記接合端縁を接合する請求項１又は２に記載のリチウム二次電池の製造方法。 - 前記正極金属箔体と前記正極集電部材が、アルミニウム又はアルミニウム合金から構成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記正極集電部材の前記凸状部が、前記正極集電部材の先端部にある請求項１〜４のいずれか一項に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記負極集電部材の前記凸状部が、その先端に接合面を有するものであり、
前記負極集電部材の前記凸状部の前記接合面と、前記負極金属箔体の前記接合端縁近傍の側面部とを密着させた状態で、
前記負極集電部材の前記凸状部と前記負極金属箔体の前記接合端縁を接合する請求項１〜５のいずれか一項に記載のリチウム二次電池の製造方法。 - 前記負極集電部材の前記凸状部の前記接合面と、前記負極金属箔体の前記接合端縁近傍の側面部とを、前記接合端縁近傍を屈曲することにより密着させる請求項６に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記負極金属箔体と前記負極集電部材が、銅又は銅合金から構成されている請求項１〜７のいずれか一項に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記負極集電部材の前記凸状部が、前記負極集電部材の先端部にある請求項１〜８のいずれか一項に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記正極集電部材及び／又は前記負極集電部材が、十字形、Ｙ字形、若しくはＩ字形の板状部材、又は一部に切り欠きを有する円板状部材である請求項１〜９のいずれか一項に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記正極集電部材及び／又は前記負極集電部材が、前記凸状部とそれ以外の平坦部とを有する形状であり、
前記凸状部の厚み（Ｌ ２ ）と、前記平坦部の厚み（Ｌ １ ）との差が０．１ｍｍ以上である請求項１〜１０のいずれか一項に記載のリチウム二次電池の製造方法。 - 前記正極集電部材の前記平坦部の厚み（Ｌ １ ）が、０．４ｍｍ以上である請求項１１に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記正極集電部材の前記凸状部（Ｌ ２ ）の厚みが、０．６ｍｍ以上である請求項１〜１２のいずれか一項に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記エネルギー線を、前記正極金属箔体の前記接合端縁の挟幅端面を含む面の法線に対して、角度θ（０°＜θ≦９０°）で前記正極集電部材の前記凸状部に照射する請求項１〜１３のいずれか一項に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記正極集電部材の前記凸状部に、その照射点におけるパワー密度が３ｋＷ／ｍｍ ２ 以上である前記エネルギー線を照射する請求項１〜１４のいずれか一項に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記負極集電部材の前記平坦部の厚み（Ｌ １ ）が、０．２ｍｍ以上である請求項１１〜１５のいずれか一項に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記負極集電部材の前記凸状部の厚み（Ｌ ２ ）が、０．４ｍｍ以上である請求項１〜１６のいずれか一項に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記エネルギー線を、前記負極金属箔体の前記接合端縁近傍の側面部を含む面の法線に対して、角度θ（０°≦θ≦３０°）で前記負極集電部材の前記凸状部に照射する請求項６〜１７のいずれか一項に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記負極集電部材の前記凸状部に、その照射点におけるパワー密度が６ｋＷ／ｍｍ ２ 以上である前記エネルギー線を照射する請求項１〜１８のいずれか一項に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記負極集電部材の前記凸状部の厚みをＬ ２ （ｍｍ）、前記負極集電部材の前記凸状部に照射する前記エネルギー線のパワー密度をＥ（ｋＷ／ｍｍ ２ ）としたとき、下記式（１）を満足する請求項１１〜１９のいずれか一項に記載のリチウム二次電池の製造方法。
Ｌ ２ ≦Ｅ／７ …（１） - 前記負極集電部材の前記凸状部に照射する前記エネルギー線の照射点が、平面状である請求項１〜２０のいずれか一項に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記照射点のスポット径が１ｍｍ以下である請求項２１に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記正極集電部材の前記凸状部が、前記正極金属箔体の前記接続端縁の挟幅端面に略垂直に交差するように、前記正極集電部材を配置する請求項１〜２２のいずれか一項に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記正極金属箔体の前記接続端縁の挟幅端面に略垂直に交差する線に対して、角度が略垂直となるように、前記正極集電部材の前記凸状部に前記エネルギー線を照射する請求項１〜２３のいずれか一項に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記負極集電部材の前記凸状部が、前記負極金属箔体の前記接合端縁近傍の側面部に略垂直に交差するように、前記負極集電部材を配置する請求項６〜２４のいずれか一項に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記負極金属箔体の前記接合端縁近傍の側面部に略垂直に交差する線に対して、角度が略垂直となるように、前記負極集電部材の前記凸状部に前記エネルギー線を照射する請求項６〜２５のいずれか一項に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記エネルギー線を、前記金属箔体に直接照射しない請求項１〜２６のいずれか一項に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 隣り合う前記金属箔体どうしを、間隙を保持して配列する請求項１〜２７のいずれか一項に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記エネルギー線が、レーザー又は電子ビームによるものである請求項１〜２８のいずれか一項に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記エネルギー線が連続波である請求項２９に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記レーザーがＹＡＧレーザーである請求項２９又は３０に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記正極集電部材の前記凸状部と前記正極金属箔体の前記接合端縁の接合を補助する接合材料を、前記正極金属箔体の前記接合端縁及び／又は前記正極集電部材の前記凸状部に塗布し、或いは前記正極金属箔体の前記接合端縁と前記正極集電部材の前記凸状部との間に挟持し、
前記正極集電部材の前記凸状部及び前記接合材料にエネルギー線を照射し、それらを溶解させて、
溶解した前記正極集電部材の前記凸状部及び前記接合材料を、前記正極金属箔体の前記接合端縁に溶着させる請求項１〜３１のいずれか一項に記載のリチウム二次電池の製造方法。 - 前記負極集電部材の前記凸状部と前記負極金属箔体の前記接合端縁の接合を補助する接合材料を、前記負極金属箔体の前記接合端縁及び／又は前記負極集電部材の前記凸状部に塗布し、或いは前記負極金属箔体の前記接合端縁と前記負極集電部材の前記凸状部との間に挟持し、
前記負極集電部材の前記凸状部及び前記接合材料にエネルギー線を照射し、それらを溶解させて、
溶解した前記負極集電部材の前記凸状部及び前記接合材料を、前記負極金属箔体の前記接合端縁に溶着させる請求項１〜３２のいずれか一項に記載のリチウム二次電池の製造方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001398620A JP4060590B2 (ja) | 2001-05-02 | 2001-12-27 | リチウム二次電池の製造方法 |
| US10/083,323 US20020164524A1 (en) | 2001-05-02 | 2002-02-26 | Lithium secondary cell |
| CA002374313A CA2374313A1 (en) | 2001-05-02 | 2002-03-04 | Lithium secondary cell |
| EP02004936A EP1255310B1 (en) | 2001-05-02 | 2002-03-05 | Lithium secondary cell |
| DE60221181T DE60221181T2 (de) | 2001-05-02 | 2002-03-05 | Lithium-Sekundärbatterie |
| AT02004936T ATE367656T1 (de) | 2001-05-02 | 2002-03-05 | Lithium-sekundärbatterie |
| US11/139,236 US7214250B2 (en) | 2001-05-02 | 2005-05-27 | Lithium secondary cell |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001135425 | 2001-05-02 | ||
| JP2001-135425 | 2001-05-02 | ||
| JP2001398620A JP4060590B2 (ja) | 2001-05-02 | 2001-12-27 | リチウム二次電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003022842A JP2003022842A (ja) | 2003-01-24 |
| JP4060590B2 true JP4060590B2 (ja) | 2008-03-12 |
Family
ID=26614663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001398620A Expired - Lifetime JP4060590B2 (ja) | 2001-05-02 | 2001-12-27 | リチウム二次電池の製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US20020164524A1 (ja) |
| EP (1) | EP1255310B1 (ja) |
| JP (1) | JP4060590B2 (ja) |
| AT (1) | ATE367656T1 (ja) |
| CA (1) | CA2374313A1 (ja) |
| DE (1) | DE60221181T2 (ja) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4060590B2 (ja) * | 2001-05-02 | 2008-03-12 | 日本碍子株式会社 | リチウム二次電池の製造方法 |
| KR100599749B1 (ko) | 2004-06-23 | 2006-07-12 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지와 이에 사용되는 전극 조립체 |
| US20090081532A1 (en) * | 2007-09-21 | 2009-03-26 | David Aaron Kaplin | Electrochemical cell with improved internal contact |
| JP5188020B2 (ja) * | 2005-11-25 | 2013-04-24 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 溶接構造とその溶接方法、及びそれを用いた制御装置 |
| JP2007250395A (ja) * | 2006-03-16 | 2007-09-27 | Honda Motor Co Ltd | 電池の製造方法 |
| WO2007122894A1 (ja) * | 2006-03-23 | 2007-11-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 電気二重層コンデンサとその製造方法 |
| JP4835594B2 (ja) * | 2006-06-02 | 2011-12-14 | パナソニック株式会社 | 二次電池 |
| JP4966677B2 (ja) * | 2007-01-31 | 2012-07-04 | 日立ビークルエナジー株式会社 | 二次電池、及びその製造方法 |
| CN102047488A (zh) * | 2008-03-07 | 2011-05-04 | 莱登能源公司 | 具有连接片的电化学电池 |
| WO2010059957A2 (en) | 2008-11-21 | 2010-05-27 | Johnson Controls - Saft Advanced Power Solutions Llc | Current collector for an electrochemical cell |
| US20110052969A1 (en) * | 2009-09-01 | 2011-03-03 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Cell tab joining for battery modules |
| KR101165503B1 (ko) * | 2009-09-30 | 2012-07-13 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지 |
| JP5500970B2 (ja) * | 2009-12-17 | 2014-05-21 | パナソニック株式会社 | 金属箔と金属板との接合方法 |
| KR101522450B1 (ko) * | 2012-08-27 | 2015-05-21 | 주식회사 엘지화학 | 용접강도가 향상된 전극 리드 및 이를 포함하는 이차전지 |
| CN103456920B (zh) * | 2013-08-29 | 2016-05-04 | 山东驰翔新能源科技有限公司 | 一种圆柱形锂电池正负极片结构 |
| FR3011128B1 (fr) * | 2013-09-25 | 2015-10-30 | Commissariat Energie Atomique | Procede de realisation d'un faisceau electrochimique d'un accumulateur au lithium |
| JP6056819B2 (ja) * | 2014-08-29 | 2017-01-11 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池用集電端子および二次電池の製造方法 |
| GB2550617A (en) * | 2016-05-26 | 2017-11-29 | Ou Skeleton Tech Group | Integrated carbon/carbon ultracapacitor of high power density and battery composed from said capacitors |
| JP7287467B2 (ja) * | 2019-07-30 | 2023-06-06 | 株式会社村田製作所 | 二次電池、電池パック、電子機器、電動工具、電動式航空機及び電動車両 |
| WO2022085561A1 (ja) * | 2020-10-23 | 2022-04-28 | 株式会社村田製作所 | 二次電池、電子機器及び電動工具 |
| WO2023047772A1 (ja) * | 2021-09-21 | 2023-03-30 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 電池および接合方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2094491A5 (ja) * | 1970-06-23 | 1972-02-04 | Accumulateurs Fixes | |
| JPH1131497A (ja) * | 1997-05-12 | 1999-02-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 円筒型蓄電池 |
| DE69800291T2 (de) * | 1997-06-27 | 2001-04-26 | Toyoda Chuo Kenkyusho Kk | Zylinderförmiger Akkumulator |
| US5972532A (en) * | 1998-05-04 | 1999-10-26 | Saft America, Inc. | Current collection through the ends of a spirally wound electrochemical cell |
| JP2000030744A (ja) * | 1998-07-14 | 2000-01-28 | Ngk Insulators Ltd | リチウム二次電池 |
| JP4866496B2 (ja) * | 1999-04-08 | 2012-02-01 | パナソニック株式会社 | 二次電池の製造方法 |
| EP1049187A3 (en) * | 1999-04-27 | 2004-04-28 | Hitachi, Ltd. | Lithium secondary battery |
| CN1277330C (zh) * | 1999-08-10 | 2006-09-27 | 三洋电机株式会社 | 非水电解液二次蓄电池及其制造方法 |
| JP4592845B2 (ja) * | 1999-09-21 | 2010-12-08 | パナソニック株式会社 | 電池 |
| JP4060590B2 (ja) * | 2001-05-02 | 2008-03-12 | 日本碍子株式会社 | リチウム二次電池の製造方法 |
-
2001
- 2001-12-27 JP JP2001398620A patent/JP4060590B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-02-26 US US10/083,323 patent/US20020164524A1/en not_active Abandoned
- 2002-03-04 CA CA002374313A patent/CA2374313A1/en not_active Abandoned
- 2002-03-05 AT AT02004936T patent/ATE367656T1/de not_active IP Right Cessation
- 2002-03-05 EP EP02004936A patent/EP1255310B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-03-05 DE DE60221181T patent/DE60221181T2/de not_active Expired - Lifetime
-
2005
- 2005-05-27 US US11/139,236 patent/US7214250B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ATE367656T1 (de) | 2007-08-15 |
| EP1255310A3 (en) | 2004-11-24 |
| DE60221181T2 (de) | 2008-04-10 |
| US20050246887A1 (en) | 2005-11-10 |
| CA2374313A1 (en) | 2002-11-02 |
| JP2003022842A (ja) | 2003-01-24 |
| EP1255310B1 (en) | 2007-07-18 |
| US20020164524A1 (en) | 2002-11-07 |
| DE60221181D1 (de) | 2007-08-30 |
| US7214250B2 (en) | 2007-05-08 |
| EP1255310A2 (en) | 2002-11-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4060590B2 (ja) | リチウム二次電池の製造方法 | |
| US20230290927A1 (en) | Connecting contact leads to lithium-based electrodes | |
| JP5207046B2 (ja) | 密閉型電池およびその製造方法 | |
| US11139519B2 (en) | Sealed cell and method for manufacturing same | |
| US20110195288A1 (en) | Sealed battery and method for fabricating the same | |
| US10749204B2 (en) | Electric power storage device and method of manufacturing the same | |
| JP6853762B2 (ja) | 二次電池 | |
| US20210167455A1 (en) | Battery module and method for manufacturing same | |
| US11908991B2 (en) | Sealed battery and assembled battery | |
| JP2014212012A (ja) | 二次電池の製造方法および二次電池 | |
| JPH09320565A (ja) | 電 池 | |
| JPWO2017159742A1 (ja) | 蓄電デバイスおよびその製造方法 | |
| JP2019530177A (ja) | 電池セルのための膜スタックを製造する方法 | |
| JPH0982305A (ja) | 二次電池及びその製造方法 | |
| US10615447B2 (en) | Secondary cell and manufacturing method thereof | |
| JP2020004643A (ja) | 蓄電装置 | |
| JP2001052681A (ja) | ポリマー電解質電池 | |
| JP7205723B2 (ja) | 超音波接合方法 | |
| JP3828805B2 (ja) | 金属箔体と金属部材との接合体及びその製造方法 | |
| JP2004220953A (ja) | リチウム二次電池の製造方法 | |
| KR20210034963A (ko) | 원통형 이차전지의 제조방법 | |
| JP2004247192A (ja) | リチウム二次電池 | |
| CN219832960U (zh) | 电池、电池组 | |
| JP3828804B2 (ja) | 金属箔体と金属部材との接合体及びその製造方法 | |
| US20240088529A1 (en) | Bonding method, bonding structure, and battery |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040302 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070821 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070927 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20071218 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071220 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101228 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4060590 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111228 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121228 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131228 Year of fee payment: 6 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |