JP4315231B2 - 電池の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電池の製造方法に関する。
第１電極シートのうち第１電極合材層を有する第１電極形成部と第２電極シートとを、セパレータを介して積層して、軸線の周りに円筒状に捲回してなる発電部、及び、発電部と隣り合い、第１金属箔からなる第１金属部のみが捲回された第１金属捲回部（電極合材層未形成部）を含む電極体を備える電池として、様々なものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されている筒型電池は、第１電極シートの電荷を集電する第１集電端子部材であって、電極合材層未形成部（第１金属捲回部）の径方向内側に配置されて、第１金属捲回部と溶接されてなる部位（第１端子溶接部）を含む集電端子（第１集電端子部材）を備えている。
特開２０００−２３１９１３号公報
ところで、特許文献１には、円筒状の第１金属捲回部のうち一対の第１金属溶接部を、それぞれ径方向内側に向けて押圧し、一対の第１金属溶接部をその径方向内側に配置した第１端子溶接部に圧接させた状態で、第１金属溶接部と第１端子溶接部とを溶接する手法が開示されている。この手法では、第１金属溶接部を径方向内側に向けて押圧して第１端子溶接部に圧接させたときに、第１金属捲回部の第１金属直交部で第１金属箔の座屈が生じ、座屈した金属箔が隣接する金属箔と接触してしまうことがある。なお、第１金属捲回部では、第１金属箔の間に第２電極板及びセパレータが存在していないので、第１金属捲回部をなす第１金属箔は、押圧される前は径方向に互いに離間している。
第１金属直交部をなす第１金属箔に座屈が生じていると、抵抗溶接の際、座屈により接触した部位においてスパッタが発生し、第１金属箔の一部（異物）が飛散して、この異物が電極体に付着してしまうことがあった。これにより、電池内部に異物が混入してしまい、電池の信頼性が低下する虞があった。また、座屈により接触した部位における溶接電流の分流の影響で、第１金属捲回部と第１端子溶接部との間の溶接不良が生じる虞もあった。この影響で、電池の信頼性が低下する虞もあった。
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、電池内部への異物の混入が抑制され、且つ、第１金属捲回部と第１端子溶接部とが適切に溶接された信頼性の高い電池の製造方法を提供することを目的とする。
その解決手段は、帯状の第１金属箔の表面に第１電極合材層を配置してなる第１電極シートであって、上記第１金属箔が延びる長手方向の一方辺に沿って延び、上記第１金属箔及び上記第１電極合材層を有する第１電極形成部と、上記第１電極形成部と隣り合い、上記長手方向の一方辺に沿って延び、上記第１電極合材層を有することなく、上記第１金属箔からなる第１金属部と、を有する第１電極シートと、帯状の第２電極シートと、帯状のセパレータと、を備える電極体であって、上記第１電極シートの上記第１電極形成部と上記第２電極シートとを、上記セパレータを介して積層して、軸線の周りに円筒状に捲回してなる発電部と、上記発電部と隣り合い、上記第１金属部が捲回された第１金属捲回部と、を含む電極体と、上記第１電極シートの電荷を集電する第１集電端子部材であって、上記第１金属捲回部の径方向内側に配置され、上記第１金属捲回部と溶接されてなる第１端子溶接部を含む第１集電端子部材と、を備える電池の製造方法であって、上記発電部と、上記第１金属部が円筒状に捲回された第１金属捲回部とを備える電極体のうち、上記第１金属捲回部を変形させる変形工程であって、上記第１金属捲回部のうち、上記第１集電端子部材の上記第１端子溶接部に溶接される部位であって、上記第１金属捲回部の第１径方向に対向して位置する一対の部位を、一対の第１金属溶接部とし、上記第１径方向と直交する第２径方向に対向して位置する一対の部位を、一対の第１金属直交部としたとき、上記一対の第１金属直交部に対し上記第２径方向外側に力を作用させて、上記第１金属捲回部の第２径方向の内径を拡大させつつ、上記一対の第１金属直交部をなす上記第１金属箔を、それぞれ上記第２径方向外側に移動させる変形工程と、上記第１金属捲回部が変形した後の第１金属捲回部の径方向内側に、上記第１集電端子部材の上記第１端子溶接部が配置された状態で、上記一対の第１金属溶接部を上記第１径方向内側に向けて押圧し、上記一対の第１金属溶接部を上記第１端子溶接部に圧接させた状態で、上記第１金属溶接部と上記第１端子溶接部とを抵抗溶接する抵抗溶接工程と、を備え、上記第１端子溶接部は、自身を上記第１金属捲回部の径方向内側に配置させた状態で、自身を上記軸線に直交する方向に切断したとき、上記第２径方向の最大寸法が変形前の上記第１金属捲回部の内径よりも大きく、上記第１径方向の最大寸法が変形前の上記第１金属捲回部の内径よりも小さな切断面を含む形状をなし、上記変形工程は、上記第１端子溶接部を上記第１金属捲回部の径方向内側に挿入する電池の製造方法である。
本発明の製造方法では、抵抗溶接工程において、一対の第１金属溶接部を第１端子溶接部に圧接させる前に、予め、変形工程において、一対の第１金属直交部に対し第２径方向外側に力を作用させて、一対の第１金属直交部をなす第１金属箔を、それぞれ第２径方向外側に移動させておく。これにより、後の抵抗溶接工程において、一対の第１金属溶接部を第１径方向内側に向けて押圧し、一対の第１金属溶接部を第１端子溶接部に圧接させたとき、一対の第１金属直交部をなす第１金属箔は、揃って第２径方向外側に移動し易くなる。
また、このような変形手法によれば、変形時に第１金属捲回部に座屈が生じる虞もない。しかも、一対の第１金属直交部をなす第１金属箔を、それぞれ第２径方向外側に移動させることで、一対の第１金属溶接部が第１径方向内側に移動するので、第１金属溶接部と第１端子溶接部とを接近させることができる。
従って、抵抗溶接工程において、一対の第１金属溶接部を第１径方向内側に向けて押圧し、一対の第１金属溶接部を第１端子溶接部に圧接させたとき、第１金属捲回部をなす第１金属箔の座屈を抑制することができる。これにより、スパッタの発生に伴う電極体への異物の付着を抑制できるので、電池内部への異物の混入を抑制することができる。さらには、溶接電流の分流の影響による第１金属溶接部と第１端子溶接部との間の溶接不良を抑制することもできる。従って、本発明の製造方法によれば、信頼性の高い電池を得ることができる。
なお、変形工程としては、円筒状の第１金属捲回部を、第１径方向の内径が第２径方向の内径よりも短い楕円状に変形する工程を例示できる。
さらに、第１端子溶接部は、自身を前記第１金属捲回部の径方向内側に配置させた状態で、自身を前記軸線に直交する方向に切断したとき、前記第２径方向の最大寸法が変形前の前記第１金属捲回部の内径よりも大きく、上記第１径方向の最大寸法が変形前の上記第１金属捲回部の内径よりも小さな切断面を含む形状をなし、前記変形工程は、上記第１端子溶接部を上記第１金属捲回部の径方向内側に挿入する。
従って、本発明の製造方法では、第１溶接端子部を第１金属捲回部の径方向内側に挿入することで、一対の第１金属直交部に対し第２径方向外側に力を作用させて、第１金属捲回部の第２径方向の内径を拡大させつつ、一対の第１金属直交部をなす第１金属箔を、それぞれ第２径方向外側に移動させることができる。このため、別途、変形用治具などを用いて第１金属捲回部を変形する場合に比べて、容易且つ迅速に変形できるので好ましい。
さらに、上記の電池の製造方法であって、前記第１端子溶接部は、自身を前記第１金属捲回部の径方向内側に配置させた状態で、前記軸線を含む位置で自身を前記第２径方向に切断したときの切断面の前記第２径方向の寸法が、最も前記発電部側の位置において、変形前の前記第１金属捲回部の内径以下で、上記発電部から上記軸線方向に遠ざかるにしたがって増大し、上記発電部から上記軸線方向に最も離れた位置において、変形前の上記第１金属捲回部の内径よりも大きくされてなる、電池の製造方法とすると良い。
このような形状の第１端子溶接部を有する第１集電端子部材を用いることで、第１端子溶接部を、第１金属捲回部の径方向内側にスムーズに挿入することができる。しかも、第１端子溶接部を第１金属捲回部内に挿入してゆくにしたがって、第１金属捲回部に作用する力を徐々に大きくさせてゆくので、急激に大きな力を加える場合に比べて、第１金属捲回部をなす第１金属箔が破損し難くなる。
上記いずれかの電池の製造方法であって、前記変形工程の後で前記抵抗溶接工程の前に、変形された前記第１金属捲回部の径方向内側に前記第１端子溶接部が配置された状態で、前記一対の第１金属溶接部を前記第１径方向内側に向けて押圧して、上記第１金属溶接部をなす前記第１金属箔について、上記第１径方向にかかる互いの間隙を小さくしつつ上記第１径方向内側に集める集箔工程を備える電池の製造方法とすると良い。
抵抗溶接を行う前に、予め、第１金属溶接部をなす第１金属箔を、第１径方向にかかる互いの間隙を小さくしつつ第１径方向内側に集めておくことで、抵抗溶接をより適切に行うことができる。特に、後の抵抗溶接工程において、第１金属溶接部を第１径方向内側に向けて押圧したときに、第１金属捲回部が変形し難くなるので、第１金属箔の座屈をより一層抑制できる点で好ましい。
しかも、集箔工程を行う前に、変形工程において、第１金属直交部をなす第１金属箔を第２径方向外側に移動させている。これにより、集箔工程において、第１金属溶接部を第１径方向内側に向けて押圧したとき、第１金属直交部をなす第１金属箔は、揃って第２径方向外側に移動し易くなる。このため、集箔工程においても第１金属箔の座屈を抑制することができる。
さらに、上記の電池の製造方法であって、前記第１端子溶接部は、自身を前記第１金属捲回部の径方向内側に配置させた状態で、自身を前記軸線に直交する方向に切断したとき、前記第１金属捲回部の前記第１金属溶接部と溶接される部位が、他の部位に比べて前記第１径方向内側に凹んだ凹部となる形状をなし、前記集箔工程は、上記第１金属溶接部を上記第１径方向内側に向けて押圧して、上記第１金属溶接部を上記第１端子溶接部の上記凹部に圧接させる電池の製造方法とすると良い。
集箔工程において、第１金属溶接部を第１径方向内側に向けて押圧して、第１金属溶接部をなす第１金属箔について、第１径方向にかかる互いの間隙を小さくしつつ第１径方向内側に集めても、スプリングバックにより、第１金属溶接部をなす第１金属箔は、弾性的に第１径方向外側に移動してしまう。
しかしながら、本発明の製造方法では、第１集電端子部材として、第１端子溶接部が、自身を第１金属捲回部の径方向内側に配置させた状態で、自身を軸線に直交する方向に切断したとき、第１金属捲回部の第１金属溶接部と溶接される部位が、他の部位に比べて前記第１径方向内側に凹んだ凹部となる形状をなす第１集電端子部材を用いている。そして、第１金属溶接部を第１径方向内側に向けて押圧して、第１金属溶接部を第１端子溶接部の凹部に圧接させる。これにより、第１金属箔が第１径方向外側にスプリングバックした後でも、第１金属溶接部をなす第１金属箔を、適切に第１径方向内側に集めておくことができる。
また、帯状の第１金属箔の表面に第１電極合材層を配置してなる第１電極シートであって、上記第１金属箔が延びる長手方向の一方辺に沿って延び、上記第１金属箔及び上記第１電極合材層を有する第１電極形成部と、上記第１電極形成部と隣り合い、上記長手方向の一方辺に沿って延び、上記第１電極合材層を有することなく、上記第１金属箔からなる第１金属部と、を有する第１電極シートと、帯状の第２電極シートと、帯状のセパレータと、を備える電極体であって、上記第１電極シートの上記第１電極形成部と上記第２電極シートとを、上記セパレータを介して積層して、軸線の周りに円筒状に捲回してなる発電部と、上記発電部と隣り合い、上記第１金属部が捲回された第１金属捲回部と、を含む電極体と、上記第１電極シートの電荷を集電する第１集電端子部材であって、上記第１金属捲回部の径方向内側に配置され、上記第１金属捲回部と抵抗溶接されてなる第１端子溶接部を含む第１集電端子部材と、を備える電池であって、上記第１金属捲回部のうち、上記第１集電端子部材の上記第１端子溶接部に溶接される部位であって、上記第１金属捲回部の第１径方向に対向して位置する一対の部位を、一対の第１金属溶接部とし、上記第１径方向と直交する第２径方向に対向して位置する一対の部位を、一対の第１金属直交部としたとき、上記第１金属捲回部を上記第１金属溶接部を含む位置で上記軸線に直交する方向に切断した切断面において、上記第１径方向にかかる上記第１金属捲回部の外径は、上記第２径方向にかかる上記第１金属捲回部の外径よりも小さく、上記第１金属直交部をなす上記第１金属箔は、いずれも、上記第２径方向の外側に膨らんだ弧状をなしてなる電池が好ましい。
この電池は、第１金属捲回部の径方向内側に配置された第１端子溶接部と第１金属捲回部の第１金属溶接部とが、抵抗溶接されている。しかも、第１金属捲回部を第１金属溶接部を含む位置で軸線に直交する方向に切断した切断面において、一対の第１金属溶接部が対向する第１径方向にかかる第１金属捲回部の外径は、第１径方向に直交する第２径方向にかかる第１金属捲回部の外径よりも小さくされている。
このような電池は、第１金属捲回部の径方向内側に第１端子溶接部を配置した状態で、一対の第１金属溶接部をそれぞれ径方向内側に向けて押圧して、一対の第１金属溶接部を第１端子溶接部に圧接させた状態で、第１金属溶接部と第１端子溶接部とを抵抗溶接して製造する。しかしながら、従来、第１金属溶接部を径方向内側に向けて押圧して第１端子溶接部に圧接させたときに、第１金属捲回部の第１金属直交部で第１金属箔の座屈が生じ、隣り合う金属箔と接触してしまうことがあった。第１金属直交部の第１金属箔に座屈が生じていると、抵抗溶接の際、座屈により接触した部位においてスパッタが発生し、第１金属箔の一部（異物）が飛散して、この異物が電極体に付着してしまうことがあった。また、座屈により接触した部位における溶接電流の分流の影響で、第１金属捲回部と第１端子溶接部との間の溶接不良が生じる虞もあった。これにより、電池の信頼性が低下する虞があった。
これに対し、前述の電池では、第１金属直交部をなす第１金属箔が、いずれも、第２径方向の外側に膨らんだ弧状をなしている。すなわち、第１金属直交部において、第１金属箔の座屈が生じていない。従って、第１金属溶接部と第１端子溶接部とを抵抗溶接したとき、スパッタの発生に伴う電極体への異物の付着や、溶接電流の分流の影響による第１金属溶接部と第１端子溶接部との間の溶接不良が抑制されているといえる。このようなことから、前述の電池は、電池内部への異物の混入が抑制され、且つ、第１金属捲回部と第１端子溶接部とが適切に溶接された信頼性の高い電池となる。
（実施形態）
次に、本発明の実施形態にかかる電池１の製造方法について、以下に説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、帯状の第１金属箔１１の表面に第１電極合材層１２を配置した第１電極シート１０を用意する。この第１電極シート１０は、第１金属箔１１が延びる長手方向（図１において左右方向）の一方辺１０ｂに沿って延び、第１金属箔１１及び第１電極合材層１２を有する第１電極形成部１４と、この第１電極形成部１４と隣り合い、長手方向の一方辺１０ｂに沿って延び、第１電極合材層１２を有することなく、第１金属箔１１からなる第１金属部１３とを有している。
なお、第１金属箔１１としては、例えば、銅箔を用いることができる。また、第１電極合材層１２は、第１電極活物質やバインダなどにより構成されている。このうち、第１電極活物質としては、例えば、ニッケル酸リチウムを用いることができる。
さらに、図１（ｂ）に示すように、帯状の第２金属箔２１の表面に第２電極合材層２２を配置した第２電極シート２０を用意する。この第２電極シート２０は、第２金属箔２１が延びる長手方向（図１において左右方向）の一方辺２０ｂに沿って延び、第２金属箔２１及び第２電極合材層２２を有する第２電極形成部２４と、この第２電極形成部２４と隣り合い、長手方向の一方辺２０ｂに沿って延び、第２電極合材層２２を有することなく、第２金属箔２１からなる第２金属部２３とを有している。
なお、第２金属箔２１としては、例えば、アルミニウム箔を用いることができる。また、第２電極合材層２２は、第２電極活物質やバインダなどにより構成されている。このうち、第２電極活物質としては、例えば、天然黒鉛を用いることができる。
次に、図２に示すように、第１電極シート１０、セパレータ３０、第２電極シート２０、及びセパレータ３０を、この順に積層する。具体的には、第１電極シート１０の第１金属部１３と第２電極シート２０の第２金属部２３が、幅方向（図２において上下方向）で互いに背向する向きで、第１金属部１３がセパレータ３０及び第２電極シート２０と重なり合わないように、且つ、第２金属部２３がセパレータ３０及び第１電極シート１０と重なり合わないように積層する。その後、円筒状の捲回芯４５の周りに、積層した第１電極シート１０、セパレータ３０、第２電極シート２０、及びセパレータ３０を、円筒状に捲回する。
上述のように捲回した後、捲回芯４５を抜き取る。これにより、図３に示すように、第１電極シート１０の第１電極形成部１４と第２電極シート２０の第２電極形成部２４とをセパレータ３０を介して積層して、軸線Ｐの周りに円筒状に捲回してなる発電部４２と、この発電部４２と軸線方向の一方側（図３において右側）に隣り合い、第１金属部１３が捲回された第１金属捲回部４４と、発電部４２と軸線方向の他方側（図３において左側）に隣り合い、第２金属部２３が捲回された第２金属捲回部４６とを含む電極体４０が形成される。
また、図４に示すように、第１電極シート１０の電荷を集電する第１集電端子部材５０を用意する。この第１集電端子部材５０は、第１金属捲回部４４の径方向内側に配置されて第１金属捲回部４４と溶接される第１端子溶接部５３と、雄ネジが形成されたネジ部５５と、第１端子溶接部５３とネジ部５５との間に位置する鍔部５７とを有している。なお、第１集電端子部材５０は、第１金属箔１１と同じ材質とするのが好ましい。例えば、第１金属箔１１を銅箔とした場合は、第１集電端子部材５０も銅製とするのが好ましい。
次に、変形工程に進み、図５に示すように、第１集電端子部材５０の第１端子溶接部５３を、第１金属捲回部４４の径方向内側に挿入して、第１金属捲回部４４を変形させる。
ここで、第１端子溶接部５３を第１金属捲回部４４の径方向内側に配置させた状態（図５参照）で、第１金属捲回部４４を軸線Ｐに直交する方向に切断したときの切断面（図５のＢ−Ｂ断面図に相当する）を図６に示す。図６に示すように、第１金属捲回部４４は、第１端子溶接部５３に溶接される一対の第１金属溶接部４４ｂ，４４ｃを有している。第１金属溶接部４４ｂと第１金属溶接部４４ｃは、第１金属捲回部４４の第１径方向Ｘに対向している。さらに、第１金属捲回部４４は、第１径方向Ｘと直交する第２径方向Ｙに対向して位置する一対の第１金属直交部４４ｄ，４４ｅを有している。
また、図５のＣ−Ｃ断面図を図７に示す。なお、図６及び図７には、第１端子溶接部５３を自身の径方向内側に配置する前（変形前）の第１金属捲回部４４の内周Ｃ１を、破線で示している。
第１端子溶接部５３は、図６に示すように、自身を第１金属捲回部４４の径方向内側に配置させた状態で、自身を軸線Ｐに直交する方向に切断したとき、第２径方向Ｙの最大寸法Ｑが変形前の第１金属捲回部４４の内径Ｄ１よりも大きく、第１径方向Ｘの最大寸法Ｒが変形前の第１金属捲回部４４の内径Ｄ１よりも小さな切断面５３ｂを含む形状をなしている。さらに、第１端子溶接部５３は、図７に示すように、自身を第１金属捲回部４４の径方向内側に配置させた状態で、自身を軸線Ｐに直交する方向に切断したとき、第２径方向Ｙの最大寸法Ｈが変形前の第１金属捲回部４４の内径Ｄ１よりも大きく、第１径方向Ｘの最大寸法Ｋが変形前の第１金属捲回部４４の内径Ｄ１よりも小さな切断面５３ｃを含む形状をなしている。
従って、上述のような形状の第１溶接端子部５３を、第１金属捲回部４４の径方向内側に挿入することで、第１金属直交部４４ｄに対し第２径方向外側（図６において上側）に力を作用させると共に、第１金属直交部４４ｅに対し第２径方向外側（図６において下側）に力を作用させて、第１金属捲回部４４の第２径方向Ｙの内径を拡大させることができる。これにより、第１金属直交部４４ｄをなす第１金属箔１１を、第２径方向外側（図６において上側）に移動させると共に、第１金属捲回部４４ｅをなす第１金属箔１１を、第２径方向外側（図６において下側）に移動させることができる。
このように変形させておくことで、後述する集箔工程及び抵抗溶接工程において、一対の第１金属溶接部４４ｂ，４４ｃを第１径方向内側に向けて押圧し、一対の第１金属溶接部４４ｂ，４４ｃを第１端子溶接部５３に圧接させたとき、一対の第１金属直交部４４ｄ，４４ｅをなす第１金属箔１１は、揃って第２径方向外側に移動し易くなる。
また、本実施形態の変形手法によれば、変形時に第１金属捲回部４４に座屈が生じる虞もない。しかも、一対の第１金属直交部４４ｄ，４４ｅをなす第１金属箔１１を、それぞれ第２径方向外側に移動させることで、一対の第１金属溶接部４４ｂ，４４ｃが第１径方向内側に移動するので、第１金属溶接部４４と第１端子溶接部５３とを接近させることができる。
従って、後述する集箔工程及び抵抗溶接工程において、一対の第１金属溶接部４４ｂ，４４ｃを第１径方向内側に向けて押圧し、一対の第１金属溶接部４４ｂ，４４ｃを第１端子溶接部５３に圧接させたとき、第１金属捲回部４４をなす第１金属箔１１の座屈を抑制することができる。なお、本実施形態の変形工程では、円筒状の第１金属捲回部４４を、第１径方向Ｘの内径が第２径方向Ｙの内径よりも短い楕円状に変形させることができる（図６、図７参照）。
ここで、第１端子溶接部５３を第１金属捲回部４４の径方向内側に配置させた状態で、軸線Ｐを含む位置で第１端子溶接部５３を第２径方向に切断した切断面５３ｄを、図８に示す。図８に示すように、切断面５３ｄの第２径方向Ｙの寸法のうち、最も発電部４２側の位置５３ｅにおける寸法Ｆが、変形前の第１金属捲回部４４の内径Ｄ１以下となっている。さらに、切断面５３ｄの第２径方向Ｙの寸法は、発電部４２から軸線方向に遠ざかる（図８において、軸線Ｐに沿って右方向に移動する）にしたがって増大している。そして、発電部４２から軸線方向に最も離れた位置５３ｆにおける寸法Ｈが、変形前の第１金属捲回部４４の内径Ｄ１よりも大きくされている。
このような形状の第１端子溶接部５３を有する第１集電端子部材５０を用いることで、第１端子溶接部５３を、第１金属捲回部４４の径方向内側にスムーズに挿入することができる。しかも、第１端子溶接部５３を第１金属捲回部４４内に挿入してゆくにしたがって、第１金属捲回部４４に作用する力を徐々に大きくさせてゆくので、急激に大きな力を加える場合に比べて、第１金属捲回部４４をなす第１金属箔１１が破損し難くなる。
次に、集箔工程に進み、変形された第１金属捲回部４４の径方向内側に第１端子溶接部５３を配置した状態で、第１金属溶接部４４を第１径方向内側に向けて押圧する。
具体的には、図９に示すように、第１金属捲回部４４に対し、第１金属溶接部４４ｃの第１径方向外側（図９において上方）に配置された集箔装置３の押圧部４ｂを、第１径方向内側（図９において下方）に移動させる。これと同期させて、第１金属溶接部４４ｂの第１径方向外側（図９において下方）に配置された集箔装置３の押圧部４ｃを、第１径方向内側（図９において上方）に移動させる。
これにより、図１０に示すように、一対の第１金属溶接部４４ｂ，４４ｃを第１径方向内側に向けて押圧して、第１金属溶接部４４ｂ，４４ｃをなす第１金属箔１１について、第１径方向Ｘにかかる互いの間隙を小さくしつつ第１径方向内側に集めることができる。
このように、後述する抵抗溶接を行う前に、予め、第１金属溶接部４４をなす第１金属箔１１を、第１径方向Ｘにかかる互いの間隙を小さくしつつ第１径方向内側に集めておくことで、抵抗溶接を適切に行うことが可能となる。特に、後の抵抗溶接工程において、第１金属溶接部４４ｂ，４４ｃを第１径方向内側に向けて押圧したときに、第１金属捲回部４４が変形し難くなるので、第１金属箔１１の座屈をより一層抑制できる点で好ましい。
しかも、集箔工程を行う前に、変形工程において、第１金属直交部４４ｄ，４４ｅをなす第１金属箔１１を第２径方向外側に移動させている。これにより、集箔工程において、第１金属溶接部４４ｂ，４４ｃを第１径方向内側に向けて押圧したとき、第１金属直交部４４ｄ，４４ｅをなす第１金属箔１１は、揃って第２径方向外側に移動し易くなる。このため、集箔工程においても第１金属箔１１の座屈を抑制することができる。
ところで、集箔工程において、第１金属溶接部４４ｂ，４４ｃを第１径方向内側に向けて押圧して、第１金属溶接部４４ｂ，４４ｃをなす第１金属箔１１について、第１径方向Ｘにかかる互いの間隙を小さくしつつ第１径方向内側に集めた後、スプリングバックにより、第１金属溶接部４４ｂ，４４ｃをなす第１金属箔１１が、弾性的に第１径方向外側に移動して、第１径方向Ｘにかかる互いの間隙が拡がってしまう。
しかしながら、本実施形態では、図９に示すように、第１端子溶接部５３が、自身を第１金属捲回部４４の径方向内側に配置させた状態で、自身を軸線Ｐに直交する方向に切断したとき、第１金属捲回部４４の第１金属溶接部４４ｂ，４４ｃと溶接される部位が、他の部位に比べて第１径方向内側に凹んだ凹部５３ｇとなる形状をなしている。そして、図１０に示すように、第１金属溶接部４４ｂ，４４ｃを第１径方向内側に向けて押圧して、第１金属溶接部４４ｂ，４４ｃを第１端子溶接部５３の凹部５３ｇに圧接させている。これにより、第１金属箔１１が第１径方向外側にスプリングバックした後でも、第１金属溶接部４４ｂ，４４ｃをなす第１金属箔１１を、適切に第１径方向内側に集めておくことができる。
しかも、本実施形態の集箔工程では、第１金属溶接部４４ｂ，４４ｃのみならず、第１金属捲回部４４のうち第１端子溶接部５３の凹部５３ｇと第１径方向Ｘに対向する凹部対向金属部４４ｇ（図５において破線のハッチングを付した部位），４４ｈの全体を、第１端子溶接部５３の凹部５３ｇに圧接する。具体的には、集箔装置３の押圧部４ｂ，４ｃで、凹部対向金属部４４ｇ，４４ｈを第１端子溶接部５３の凹部５３ｇに圧接しつつ、押圧部４ｂ，４ｃを軸線Ｐに沿う方向（図１０において紙面に直交する方向）に移動させる。このようにすることで、第１金属溶接部４４ｂ，４４ｃをなす第１金属箔１１を、より適切に第１径方向内側に集めることができると共に、凹部対向金属部４４ｇ，４４ｈをなす第１金属箔１１を第１径方向内側に集めることができる。これにより、後の抵抗溶接工程において、第１金属溶接部４４ｂ，４４ｃを第１径方向内側に向けて押圧したときに、第１金属捲回部４４がより一層変形し難くなるので、第１金属箔１１の座屈をより一層抑制することができる。
次に、抵抗溶接工程に進み、第１金属捲回部４４と第１端子溶接部５３とを抵抗溶接する。具体的には、図１１に示すように、抵抗溶接機６の第１電極７と第２電極８とで、第１金属溶接部４４ｂ，４４ｃを第１径方向内側に向けて押圧して、第１金属溶接部４４ｂ，４４ｃを第１端子溶接部５３の凹部５３ｇに圧接する。この状態で、第１電極７と第２電極８との間に電流を流すことで、第１金属溶接部４４ｂ，４４ｃと第１端子溶接部５３とを抵抗溶接する。
前述のように、本実施形態では、変形工程及び集箔工程において、第１金属捲回部４４をなす第１金属箔１１の座屈が抑制されている。さらに、抵抗溶接工程において、第１金属溶接部４４ｂ，４４ｃを第１端子溶接部５３の凹部５３ｇに圧接したときにも、第１金属捲回部４４をなす第１金属箔１１の座屈を抑制することができる。このため、抵抗溶接時にスパッタの発生を抑制することができるので、スパッタの発生に伴う電極体４０への異物の付着を抑制できる。従って、この電極体４０を用いることで、電池内部への異物の混入を抑制することができる。さらには、溶接電流の分流の影響による第１金属溶接部４４ｂ，４４ｃと第１端子溶接部５３との間の溶接不良を抑制することもできる。
その後、図１２に示すように、円盤状の蓋部材６１を用意し、その貫通孔６１ｂ内に第１集電端子部材５０のネジ部５５を挿通させるようにして、蓋部材６１を第１集電端子部材５０の鍔部５７上に配置する。この状態で、ナット６５を第１集電端子部材５０のネジ部５５に螺合させて、第１集電端子部材５０の鍔部５７に蓋部材６１を固定する。その後、電池缶６２の内部に電解液を注入する。
次いで、電極体４０を有底円筒状の電池缶６２の内部に挿入すると共に、蓋部材６１を電池缶６２の開口端面６２ｃ上に配置して、電池缶６２の開口を閉塞する。なお、電池缶６２の開口端面６２ｃと蓋部材６１との間に、図示しない電気絶縁部材を配置することで、蓋部材６１と電池缶６２との間を電気的に絶縁している。また、蓋部材６１で電池缶６２の開口を閉塞すると、第２金属捲回部４６に溶接された第２集電端子部材（図示省略）が、電池缶６２の底部６２ｂに接触する。これにより、電池缶６２が第２電極となる。
その後、蓋部材６１と電池缶６２とを溶接することで、本実施形態にかかる電池１が完成する。
本実施形態の電池１について、第１金属捲回部４４を第１金属溶接部４４ｃを含む位置で軸線Ｐに直交する方向に切断した切断面を、図１３（図１２のＬ−Ｌ断面図に相当する）に示す。図１３に示すように、第１金属捲回部４４の径方向内側に配置された第１端子溶接部５３と第１金属捲回部４４の第１金属溶接部４４ｂ，４４ｃとが、抵抗溶接されている。しかも、第１金属溶接部４４ｂと第１金属溶接部４４ｃとが対向する第１径方向Ｘにかかる第１金属捲回部４４の外径Ｎは、第１径方向Ｘに直交する第２径方向Ｙにかかる第１金属捲回部４４の外径Ｍよりも小さくされている。従来、このような電池では、第１金属捲回部の第１金属直交部（第１径方向と直交する第２径方向に対向して位置する部位）で第１金属箔の座屈が生じていた。
これに対し、本実施形態の電池１では、図１３に示すように、第１金属直交部４４ｄ，４４ｅをなす第１金属箔１１が、いずれも、第２径方向Ｙの外側に膨らんだ弧状をなしている。すなわち、第１金属直交部４４ｄ，４４ｅにおいて、第１金属箔１１の座屈が生じていない。従って、第１金属溶接部４４ｂ，４４ｃと第１端子溶接部５３とを抵抗溶接したとき、スパッタの発生に伴う電極体４０への異物の付着や、溶接電流の分流の影響による第１金属溶接部４４ｂ，４４ｃと第１端子溶接部５３との間の溶接不良が抑制されているといえる。このことから、本実施形態の電池１は、電池内部への異物の混入が抑制され、且つ、第１金属捲回部４４と第１端子溶接部５３とが適切に溶接された信頼性の高い電池となる。
（実施例１と比較例１）
本実施例１では、実施形態において述べたように、変形工程、集箔工程、及び抵抗溶接工程を順に行うことで、第１金属捲回部４４と第１端子溶接部５３とを溶接して、第１集電端子部材５０と電極体４０とが溶接されたサンプルを１００個（サンプル１〜１００とする）製造した。その後、実施形態において述べたようにして、電池１を製造した。
但し、本実施例１では、第１金属捲回部４４の捲回数を５０としている。また、抵抗溶接工程において、溶接電流値を７０００Ａ、溶接電流通電時間を１１６ｍｓ、第１電極７と第２電極との間の圧接圧力を１００ｋｇｆ（９８０Ｎ）としている。
また、比較例１では、実施例１と同様の捲回数５０の第１金属捲回部について、変形工程を行うことなく、実施例１とは異なる集箔工程を行った後、実施例１と同様にして抵抗溶接工程を行った。これにより、第１集電端子部材と電極体とが溶接されたサンプルを１００個（サンプル１０１〜２００とする）製造した。
具体的には、本比較例１では、図１４に示すように、円筒状に捲回した第１金属捲回部１４４の軸線に直交する方向に切断した切断面が略四角形（その最大寸法は第１金属捲回部１４４の内径以下）となる、略四角柱状の第１端子溶接部１５３を有する第１集電端子部材１５０を用いている。従って、第１端子溶接部１５３を第１金属捲回部１４４の径方向内側に挿入しても、第１金属捲回部１４４は変形しない。
さらに、比較例１の集箔工程では、図１４に示すように、第１端子溶接部１５３を第１金属捲回部１４４の径方向内側に配置した状態で、集箔装置１０３の平板形状をなす押圧部１０４ｂ，１０４ｃを第１径方向内側に移動させる。これにより、図１５に示すように、一対の第１金属溶接部１４４ｂ，１４４ｃを第１径方向内側に向けて押圧して、第１金属溶接部１４４ｂ，１４４ｃをなす第１金属箔について、第１径方向Ｘにかかる互いの間隙を小さくしつつ第１径方向内側に集める。その後、実施例１と同様にして、抵抗溶接工程を行って、サンプル１０１〜２００を得た。
比較例１にかかるサンプル１０１〜２００について、第１金属溶接部１４４ｂ，１４４ｃと第１端子溶接部１５３との溶接状態を検査したところ、いずれも適切に溶接されていた。しかしながら、電極体１４０について、溶接スパッタ由来の異物の付着を検査したところ、５つのサンプルにおいて、異物の付着が見つかった。
これに対し、実施例１にかかるサンプル１〜１００について、第１金属溶接部４４ｂ，４４ｃと第１端子溶接部５３との溶接状態を検査したところ、いずれも適切に溶接されていた。さらに、電極体４０について、溶接スパッタ由来の異物の付着を検査したところ、いずれのサンプルにおいても、異物の付着はなかった。
以上の結果より、本実施例１にかかる製造方法によれば、電池内部への異物の混入が抑制され、且つ、第１金属捲回部と第１端子溶接部とが適切に溶接された信頼性の高い電池を得ることができるといえる。さらに、本実施例１の電池１は、電池内部への異物の混入が抑制され、且つ、第１金属捲回部と第１端子溶接部とが適切に溶接された信頼性の高い電池といえる。
以上において、本発明を実施形態及び実施例１に即して説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
（ａ）は、実施形態にかかる第１電極シート１０を示す図であり、（ｂ）は、実施形態にかかる第２電極シート２０を示す図である。 第１電極シート１０、第２電極シート２０、及び、セパレータ３０を積層して、円筒状に捲回する工程を説明する図である。 第１電極シート１０、第２電極シート２０、及び、セパレータ３０を積層して、円筒状に捲回した電極体４０の側面図である。 実施形態にかかる第１集電端子部材５０の平面図である。 第１金属捲回部４４の径方向内側に第１端子溶接部５３を挿入して配置し、第１金属捲回部４４を変形させた状態を示す図である。 変形後の第１金属捲回部４４の切断面を示す図であり、図５のＢ−Ｂ断面図に相当する。 変形後の第１金属捲回部４４の切断面を示す図であり、図５のＣ−Ｃ断面図に相当する。 第１端子溶接部５３を第１金属捲回部４４の径方向内側に配置させた状態で、軸線Ｐを含む位置で第１端子溶接部５３を第２径方向Ｙに切断した断面図である。 実施形態にかかる集箔工程を説明する図である。 実施形態にかかる集箔工程を説明する図である。 抵抗溶接を行うときの様子を示す図である。 実施形態にかかる電池１を示す図である。 電池１の第１金属捲回部４４の切断面を示す図であり、図１２のＬ−Ｌ断面図に相当する。 比較例１にかかる集箔工程を説明する図である。 比較例１にかかる集箔工程を説明する図である。
１ 電池
１０ 第１電極シート
１１ 第１金属箔
１２ 第１電極合材層
１３ 第１金属部
１４ 第１電極形成部
２０ 第２電極シート
３０ セパレータ
４０ 電極体
４２ 発電部
４４ 第１金属捲回部
４４ｂ，４４ｃ 第１金属溶接部
４４ｄ，４４ｅ 第１金属直交部
５０ 第１集電端子部材
５３ 第１端子溶接部
５３ｇ 凹部
Ｐ 軸線
Ｘ 第１径方向
Ｙ 第２径方向

Claims (4)

  1. 帯状の第１金属箔の表面に第１電極合材層を配置してなる第１電極シートであって、
    上記第１金属箔が延びる長手方向の一方辺に沿って延び、上記第１金属箔及び上記第１電極合材層を有する第１電極形成部と、
    上記第１電極形成部と隣り合い、上記長手方向の一方辺に沿って延び、上記第１電極合材層を有することなく、上記第１金属箔からなる第１金属部と、を有する
    第１電極シートと、
    帯状の第２電極シートと、
    帯状のセパレータと、を備える
    電極体であって、
    上記第１電極シートの上記第１電極形成部と上記第２電極シートとを、上記セパレータを介して積層して、軸線の周りに円筒状に捲回してなる発電部と、
    上記発電部と隣り合い、上記第１金属部が捲回された第１金属捲回部と、を含む
    電極体と、
    上記第１電極シートの電荷を集電する第１集電端子部材であって、
    上記第１金属捲回部の径方向内側に配置され、上記第１金属捲回部と溶接されてなる第１端子溶接部を含む
    第１集電端子部材と、を備える
    電池の製造方法であって、
    上記発電部と、上記第１金属部が円筒状に捲回された第１金属捲回部とを備える電極体のうち、上記第１金属捲回部を変形させる変形工程であって、
    上記第１金属捲回部のうち、上記第１集電端子部材の上記第１端子溶接部に溶接される部位であって、上記第１金属捲回部の第１径方向に対向して位置する一対の部位を、一対の第１金属溶接部とし、
    上記第１金属捲回部のうち、上記第１径方向と直交する第２径方向に対向して位置する一対の部位を、一対の第１金属直交部としたとき、
    上記一対の第１金属直交部に対し上記第２径方向外側に力を作用させて、上記第１金属捲回部の第２径方向の内径を拡大させつつ、上記一対の第１金属直交部をなす上記第１金属箔を、それぞれ上記第２径方向外側に移動させる変形工程と、
    上記第１金属捲回部が変形した後の第１金属捲回部の径方向内側に、上記第１集電端子部材の上記第１端子溶接部が配置された状態で、上記一対の第１金属溶接部を上記第１径方向内側に向けて押圧し、上記一対の第１金属溶接部を上記第１端子溶接部に圧接させた状態で、上記第１金属溶接部と上記第１端子溶接部とを抵抗溶接する抵抗溶接工程と、を備え、
    上記第１端子溶接部は、
    自身を上記第１金属捲回部の径方向内側に配置させた状態で、自身を上記軸線に直交する方向に切断したとき、上記第２径方向の最大寸法が変形前の上記第１金属捲回部の内径よりも大きく、上記第１径方向の最大寸法が変形前の上記第１金属捲回部の内径よりも小さな切断面を含む形状をなし、
    上記変形工程は、上記第１端子溶接部を上記第１金属捲回部の径方向内側に挿入する
    電池の製造方法。
  2. 請求項１に記載の電池の製造方法であって、
    前記第１端子溶接部は、
    自身を前記第１金属捲回部の径方向内側に配置させた状態で、前記軸線を含む位置で自身を前記第２径方向に切断したときの切断面の前記第２径方向の寸法が、
    最も前記発電部側の位置において、変形前の前記第１金属捲回部の内径以下で、
    上記発電部から上記軸線方向に遠ざかるにしたがって増大し、
    上記発電部から上記軸線方向に最も離れた位置において、変形前の上記第１金属捲回部の内径よりも大きくされてなる
    電池の製造方法。
  3. 請求項１または請求項２に記載の電池の製造方法であって、
    前記変形工程の後で前記抵抗溶接工程の前に、
    変形された前記第１金属捲回部の径方向内側に前記第１端子溶接部が配置された状態で、前記一対の第１金属溶接部を前記第１径方向内側に向けて押圧して、上記第１金属溶接部をなす前記第１金属箔について、上記第１径方向にかかる互いの間隙を小さくしつつ上記第１径方向内側に集める集箔工程を備える
    電池の製造方法。
  4. 請求項３に記載の電池の製造方法であって、
    前記第１端子溶接部は、
    自身を前記第１金属捲回部の径方向内側に配置させた状態で、自身を前記軸線に直交する方向に切断したとき、前記第１金属捲回部の前記第１金属溶接部と溶接される部位が、他の部位に比べて前記第１径方向内側に凹んだ凹部となる形状をなし、
    前記集箔工程は、
    上記第１金属溶接部を上記第１径方向内側に向けて押圧して、上記第１金属溶接部を上記第１端子溶接部の上記凹部に圧接させる
    電池の製造方法。
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