JP5195208B2 - 電池及び電池の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、抵抗溶接を用いた電池の製造方法、及び、その電池に関する。
近年、携帯電話、ノート型パソコン、ビデオカムコーダなどのポータブル電子機器やハイブリッド電気自動車等の車両の普及により、これらの駆動用電源に用いられる電池の需要は増大している。
このような電池として、例えば、特許文献１に、正極側及び負極側の各電極シート（電極板）とセパレータとを捲回してなる電極体（発電要素）の軸方向端部に配置した、電極シート（電極板）の部位（金属箔の露出部）に、集電バー（集電部材）の２つの接続面を溶接してなる電池が挙げられている。
このような電池として、例えば、特許文献１に、正極側及び負極側の各電極シート（電極板）とセパレータとを捲回してなる電極体（発電要素）の軸方向端部に配置した、電極シート（電極板）の部位（金属箔の露出部）に、集電バー（集電部材）の２つの接続面を溶接してなる電池が挙げられている。
しかしながら、特許文献１に記載の電池の製造において、電極シート（電極板）の部位（金属箔の露出部）に集電バー（集電部材）を抵抗溶接する際、露出部のうち、溶接する予定の部位（露出溶接予定部）以外の部位（露出非溶接部）と、集電部材のうち、溶接する予定の部位（集電溶接予定部）以外の部位（集電非溶接部）とが接触していることがある。このような状態で、電極板の露出部と集電部材との間に通電して抵抗溶接しようとすると、露出非溶接部と集電非溶接部とを通じた迂回電流も流れて、その部位で火花放電によるスパッタが発生する虞がある。
しかも、露出溶接予定部と集電溶接予定部との間に充分な電流が流れないため、電極板と集電部材との溶接が適切に行えない虞もある。
しかも、露出溶接予定部と集電溶接予定部との間に充分な電流が流れないため、電極板と集電部材との溶接が適切に行えない虞もある。
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであって、抵抗溶接の際、溶接を予定した部位以外の部位に電流が流れるのを防止して、適切な溶接を行う電池の製造方法を提供することを目的とする。また、そのようにしてできた電池を提供することを目的とする。
そして、その解決手段は、担持部と露出部とを含む金属箔、及び、上記金属箔の上記担持部に担持された活物質層を含む電極板を有し、上記金属箔の上記露出部が露出した発電要素と、金属からなり、上記発電要素の上記露出部との溶接により溶接部を形成してなる集電部材と、を備える電池の製造方法であって、上記集電部材のうち上記溶接部となる集電溶接予定部を、上記金属箔の上記露出部のうち上記溶接部となる露出溶接予定部に密着させると共に、上記集電部材のうち上記溶接部とならない集電非溶接部と、上記金属箔の上記露出部のうち上記溶接部とならない露出非溶接部との間隙に、絶縁性の絶縁部材を介在させて、上記集電溶接予定部と上記露出溶接予定部との間に通電し、上記集電溶接予定部と上記露出溶接予定部とを抵抗溶接して上記溶接部を形成する抵抗溶接工程を備える電池の製造方法である。
本発明の電池の製造方法では、上述の抵抗溶接工程を備えるので、絶縁部材の介在により、集電非溶接部及び露出非溶接部との接触及び迂回電流の発生を防止しつつ、集電溶接予定部と露出溶接予定部の抵抗溶接を行うことができる。従って、集電溶接予定部及び露出溶接予定部との間に十分な大きさの電流を流して、確実に溶接部を形成することができる。
また、迂回電流が生じると、この電流が迂回した部分で、電流の流路が不安定になりがちであるため、火花放電によるスパッタを生じやすい。これに対し、本発明では、迂回電流の発生を防止したことで、スパッタの発生を抑制し、スパッタが電池内に混入することも抑制できる。
なお、絶縁部材の材質としては、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ），ポリプロピレン（ＰＰ），ポリエチレン（ＰＥ），ポリカーボネート，ナイロン，ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ），アクリル，ニトリルゴム，ブチルゴム，スチレンブタジエンゴム，シリコーンゴム，フロロシリコーンゴム，エチレンプロピレンゴム，水素化ニトリルゴム，アクリルゴム，フッ素ゴム，クロロプレンゴム，スチロールゴム，ウレタンゴム，シェラック，漆，フェノール樹脂，ユリア樹脂，ポリエステル，エポキシ，シリコーン，ポリスチロール，軟質塩化ビニル，硬質塩化ビニル，酢酸セルロース，テフロン（登録商標），エボナイト，ネオプレーン，白雲母，金雲母，マイカナイト，マイカレックス，石綿板，磁器，ステアタイト，アルミナ磁器，酸化チタン磁器，ソーダガラス，ほうけい酸ガラス，石英ガラス等が挙げられる。
また、絶縁部材を介在させる手法としては、例えば、集電非溶接部或いは露出非溶接部の少なくとも一方に貼付、塗布（コーティング）等をして介在させる手法や、両者間に絶縁部材を介挿する手法が挙げられる。
上述の電池の製造方法であって、前記発電要素は、前記電極板を捲回してなる捲回型発電要素であり、前記絶縁部材は、上記捲回型発電要素に貼り付けられ、上記捲回型発電要素の巻き戻りを防止する巻き戻り防止テープ部材を兼ねてなる電池の製造方法とすると良い。
本発明の電池の製造方法では、絶縁部材が巻き戻りを防止する巻き取り防止テープ部材を兼ねるので、別途、絶縁部材を用意したり、配置したりする必要がなく、容易かつ安価に電池を製造できる。
あるいは、前述の電池の製造方法であって、前記抵抗溶接工程の後に、前記絶縁部材を除去する除去工程を備える電池の製造方法とすると良い。
本発明の電池の製造方法では、絶縁部材を除去する除去工程を有するので、その後の組み付けや、電池とした後の絶縁部材の保持等を考慮する必要がなく、適切な形態の絶縁部材を用いて適切に抵抗溶接工程を行うことができる。
また、絶縁部材として、本発明の電池の構成物（例えば、電解液，活物質，セパレータ等）と反応してしまう材質からなるものを用いうるなど、絶縁部材の材質や形状の自由度が大きくなり、より製造容易となる。
また、絶縁部材として、本発明の電池の構成物（例えば、電解液，活物質，セパレータ等）と反応してしまう材質からなるものを用いうるなど、絶縁部材の材質や形状の自由度が大きくなり、より製造容易となる。
さらに、その他の解決手段は、担持部と露出部とを含む金属箔、及び、上記金属箔の上記担持部に担持された活物質層を含む電極板を有し、上記金属箔の上記露出部が露出する発電要素と、金属からなり、上記発電要素の上記露出部との抵抗溶接により溶接部を形成してなる集電部材と、上記集電部材のうち上記溶接部以外の集電非溶接部と上記金属箔の上記露出部のうち上記溶接部以外の露出非溶接部との間隙に介在し、上記抵抗溶接の際に上記集電非溶接部と上記露出非溶接部との間を絶縁して、これらの間の迂回電流を防止した絶縁性の絶縁部材と、を備える電池である。
本発明の電池では、絶縁部材が、集電非溶接部と露出非溶接部との間隙に介在し、集電非溶接部と露出非溶接部とが接触して、これらの間での迂回通電の発生を防止するので、集電部材と露出部とを抵抗溶接で確実に溶接した電池とすることができる。また、抵抗溶接の際、集電非溶接部と露出非溶接部との間で、迂回通電よるスパッタが生じた電池ではないので、スパッタに起因する不具合が抑制されており、信頼性の高い電池とすることができる。
なお、絶縁部材としては、例えば、集電部材のうち溶接部となる集電溶接予定部を、金属箔の露出部のうち溶接部となる露出溶接予定部に密着させた状態で、集電溶接予定部と露出溶接予定部との間に通電して溶接部を形成するにあたり、集電非溶接部と露出非溶接部との間に介在し、これらの間での迂回通電を防止するものが挙げられる。
さらに、上述の電池であって、前記発電要素は、前記電極板を捲回してなる捲回型発電要素であり、前記絶縁部材は、上記捲回型発電要素に貼り付けられ、上記捲回型発電要素の巻き戻りを防止する巻き戻り防止テープ部材を兼ねてなる電池とすると良い。
本発明の電池では、絶縁部材が巻き戻りを防止する巻き取り防止テープ部材を兼ねてなるので、別途、絶縁部材を用意したり、配置したりする必要がなく、容易かつ安価な電池とすることができる。
（実施形態１）
次に、本発明の実施形態１について、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態１にかかる電池１は、図１，２に示すように、捲回型の発電要素１０、正極集電部材３０、負極集電部材４０、絶縁テープ６０のほか、電池ケース５０を有するリチウムイオン二次電池である。
次に、本発明の実施形態１について、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態１にかかる電池１は、図１，２に示すように、捲回型の発電要素１０、正極集電部材３０、負極集電部材４０、絶縁テープ６０のほか、電池ケース５０を有するリチウムイオン二次電池である。
このうち、電池ケース５０は、電池ケース本体５１、封口蓋５２、安全弁５７及び絶縁部材５８を含む。
電池ケース本体５１は、金属製で上部が開口した有底矩形箱形の容器である。また、金属からなる板状の封口蓋５２は、電池ケース本体５１の開口を閉塞している。このため、電池ケース５０内に位置する、発電要素１０、正極集電部材３０、負極集電部材４０、及び、図示しない電解液を液密に包囲している。また、封口蓋５１は、図１中、上方に安全弁５７を備えている。
電池ケース本体５１は、金属製で上部が開口した有底矩形箱形の容器である。また、金属からなる板状の封口蓋５２は、電池ケース本体５１の開口を閉塞している。このため、電池ケース５０内に位置する、発電要素１０、正極集電部材３０、負極集電部材４０、及び、図示しない電解液を液密に包囲している。また、封口蓋５１は、図１中、上方に安全弁５７を備えている。
また、発電要素１０は、正極活物質層１８とアルミニウムからなるアルミ箔１２とを含む帯状の正極板１１、及び、負極活物質層２８と銅からなる銅箔２２とを含む帯状の負極板２１を有する。この発電要素１０は、これら正極板１１及び負極板２１を、同じく帯状であるが、これより幅狭のセパレータＳＰを介して扁平形状に捲回してなる捲回型発電要素である（図２参照）。
発電要素１０をなす正極板１１は、アルミニウムからなる帯状のアルミ箔１２と、このアルミ箔１２に担持された正極活物質層１８とを有する。
このうち、正極活物質層１８は、正極活物質のニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）８７ｗｔ％、導電剤のアセチレンブラック１０ｗｔ％、及び、結着剤のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）１ｗｔ％，カルボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ）２ｗｔ％で構成してなる。
このうち、正極活物質層１８は、正極活物質のニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）８７ｗｔ％、導電剤のアセチレンブラック１０ｗｔ％、及び、結着剤のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）１ｗｔ％，カルボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ）２ｗｔ％で構成してなる。
また、アルミ箔１２は、その両側の面に正極活物質層１８を担持してなるアルミ箔担持部１３と、正極活物質層１８を担持させずにアルミ箔１２自身が外部に露出するアルミ露出部１４とを含む（図３（ａ），（ｂ）参照）。
このうち、アルミ露出部１４は、発電要素１０において、セパレータＳＰの第１長端縁ＳＰ１から外部（図１中、右方向）に向けて延出して、発電要素１０の外側に露出している。このアルミ露出部１４は、捲回により、自身の一部と他の一部とが互いに積層された状態となっており、その一部において、アルミ露出部１４同士が密着しつつ、後述する正極集電部材３０と共に超音波溶接による正極溶接部Ｍ１を形成している（図３（ａ）参照）。
このうち、アルミ露出部１４は、発電要素１０において、セパレータＳＰの第１長端縁ＳＰ１から外部（図１中、右方向）に向けて延出して、発電要素１０の外側に露出している。このアルミ露出部１４は、捲回により、自身の一部と他の一部とが互いに積層された状態となっており、その一部において、アルミ露出部１４同士が密着しつつ、後述する正極集電部材３０と共に超音波溶接による正極溶接部Ｍ１を形成している（図３（ａ）参照）。
また、負極板２１は、銅からなる帯状の銅箔２２と、この銅箔２２に担持された負極活物質層２８とを有する。このうち、負極活物質層２８は、負極活物質のグラファイト９８ｗｔ％及び結着剤２ｗｔ％で構成してなる。
また、銅箔２２は、その両側の面に負極活物質層２８を担持してなる銅箔担持部２３と、負極活物質層２８を担持させずに銅箔２２自身が外部に露出する銅露出部２４とを含む（図３（ａ），（ｂ）参照）。
このうち、銅露出部２４は、発電要素１０において、セパレータＳＰの第２長端縁ＳＰ２から外部（図１中、左方向）に向けて延出して、発電要素１０の外側に露出している。この銅露出部２４は、捲回により、自身の一部と他の一部とが互いに積層された状態となっており、その一部において、銅露出部２４同士が密着しつつ、後述する負極集電部材４０と共に、抵抗溶接による負極溶接部Ｍ２を形成している（図２，図３（ａ）参照）。
なお、銅露出部２４には、上述の負極溶接部Ｍ２のほか、この負極溶接部Ｍ２をなしていない銅露出非溶接部２６を含む。
このうち、銅露出部２４は、発電要素１０において、セパレータＳＰの第２長端縁ＳＰ２から外部（図１中、左方向）に向けて延出して、発電要素１０の外側に露出している。この銅露出部２４は、捲回により、自身の一部と他の一部とが互いに積層された状態となっており、その一部において、銅露出部２４同士が密着しつつ、後述する負極集電部材４０と共に、抵抗溶接による負極溶接部Ｍ２を形成している（図２，図３（ａ）参照）。
なお、銅露出部２４には、上述の負極溶接部Ｍ２のほか、この負極溶接部Ｍ２をなしていない銅露出非溶接部２６を含む。
次に、アルミニウムからなる正極集電部材３０について説明する。この正極誘電部材３０は、クランク状に屈曲した形状を有する（図１，２参照）。この正極集電部材３０は、一方の先端側に上述の正極溶接部Ｍ１が位置するほか、この正極溶接部Ｍ１から電池ケース５０の封口蓋５２側に延びる正極集電非溶接部３２、及び、正極溶接部Ｍ１とは逆側の先端側に位置し、電池１の正極側の外部端子をなす正極端子部３８を有する。
このうち、正極端子部３８は、封口蓋５２を貫通して、これから、図１中、上方に突出している。但し、この正極端子部３８と封口蓋５２との間には絶縁樹脂からなる絶縁部材５８が介在しており、互いを絶縁している。
また、正極溶接部Ｍ１は、正極集電部材３０の正極集電側溶接予定部３１Ｍと、アルミ露出部１４のアルミ箔側溶接予定部１５Ｍとが超音波溶接されて形成されている。
このうち、正極端子部３８は、封口蓋５２を貫通して、これから、図１中、上方に突出している。但し、この正極端子部３８と封口蓋５２との間には絶縁樹脂からなる絶縁部材５８が介在しており、互いを絶縁している。
また、正極溶接部Ｍ１は、正極集電部材３０の正極集電側溶接予定部３１Ｍと、アルミ露出部１４のアルミ箔側溶接予定部１５Ｍとが超音波溶接されて形成されている。
一方、銅からなる負極集電部材４０は、上述の正極集電部材３０と同様、クランク状に屈曲した形状を有する（図１，２参照）。この負極集電部材４０は、一方の先端側に前述の負極溶接部Ｍ２を配置し、この負極溶接部Ｍ２から電池ケース５０の封口蓋５２側に延びる負極集電非溶接部４２、及び、負極溶接部Ｍ２とは逆側の先端側に位置し、電池１の負極側の外部端子をなす負極端子部４８を有する。
このうち、負極端子部４８は、正極端子部３８と同様、封口蓋５２を貫通して、これから、図１中、上方に突出している。但し、この負極端子部４８と封口蓋５２との間には絶縁樹脂からなる絶縁部材５８が介在しており、互いを絶縁している。
また、負極溶接部Ｍ２は、負極集電部材４０の負極集電側溶接予定部４１Ｍと、銅露出部２４の銅箔側溶接予定部２５Ｍとが抵抗溶接されて形成されている。
また、負極溶接部Ｍ２は、負極集電部材４０の負極集電側溶接予定部４１Ｍと、銅露出部２４の銅箔側溶接予定部２５Ｍとが抵抗溶接されて形成されている。
一方、負極集電非溶接部４２は、図１中、手前方向、及び、図２中、右方向に負極溶接部Ｍ２からクランク状に屈曲して延びており、銅箔２２の銅露出非溶接部２６とは、図１中、手前方向に離間している（図１，図２参照）。そして、負極集電非溶接部４２と銅露出非溶接部２６との間隙には、絶縁テープ６０が介在している（図２参照）。このため、負極集電部材４０の負極集電側溶接予定部４１Ｍと、銅露出部２４の銅箔側溶接予定部２５Ｍとを、抵抗溶接により形成する際、この絶縁テープ６０により、負極集電非溶接部４２と銅露出非溶接部２６とが接触して、これらの間で迂回電流が流れるのを防止することができる。
この絶縁テープ６０は、絶縁性のポリプロピレンからなるフィルム（厚さ：５０μｍ）を基材としてなり、上述したように、負極集電非溶接部４２と銅露出非溶接部２６（重複部２６Ｒ）との間隙に介在するのみならず、図１に示すように、銅露出非溶接部２６から、図１中、右方向に延びセパレータＳＰにも接着している。なお、この絶縁テープ６０は、その接着面が、図１中、奥行き側に向いて発電要素１０に貼付されている。具体的には、この絶縁テープ６０は、捲回してなる発電要素１０の最外周に位置するセパレータＳＰの端部ＳＰ３と、この端部ＳＰ３に隣在するセパレータＳＰの外側面とに、またがって貼り付けられて端部ＳＰ３を固定し、発電要素１０の巻き戻りを防止することができる。
かくして、本実施形態１にかかる電池１では、絶縁テープ６０が、負極集電非溶接部４２と銅露出非溶接部２６との間隙に介在して、これらの間を絶縁しているので、これら負極集電非溶接部４２と銅露出非溶接部２６とが接触して、これらの間で迂回通電が発生するのを防止して、負極集電部材４０と銅露出部２４とを抵抗溶接で確実に溶接した電池１とすることができる。
また、負極集電部材４０と銅露出部２４との抵抗溶接の際、負極集電非溶接部４２と銅露出非溶接部２６との間で、迂回通電よるスパッタが生じた電池１ではないので、スパッタに起因する不具合が抑制されており、信頼性の高い電池１となっている。
また、負極集電部材４０と銅露出部２４との抵抗溶接の際、負極集電非溶接部４２と銅露出非溶接部２６との間で、迂回通電よるスパッタが生じた電池１ではないので、スパッタに起因する不具合が抑制されており、信頼性の高い電池１となっている。
また、本実施形態１にかかる電池１では、絶縁テープ６０が、捲回してなる発電要素１０の巻き戻りを防止する巻き取り防止テープ部材を兼ねてなる。このため、絶縁テープ６０の他に、別途、絶縁部材を用意したり、これを配置したりする必要がなく、容易かつ安価な電池１とすることができる。
次いで、本実施形態１にかかる電池１の製造方法について、図４〜図８を参照しつつ説明する。
まず、帯状の正極板１１及び負極板２１を、セパレータＳＰを介して捲回して、図４に示す扁平形状に形成した発電要素１０を用意する。セパレータＳＰの第１長端縁ＳＰ１側からは、アルミ箔１２のアルミ露出部１４が、図４中、右下方向に延出している。この逆に、セパレータＳＰの他方の第２長端縁ＳＰ２側からは、銅箔２２の銅露出部２４が、図４中、左上方向に延出している。このうちアルミ露出部１４は、その一部と他の一部とが隙間を持って隣り合い、図４中、左手前側から右奥側を結ぶ第１方向ＤＬに重なり合っている。銅露出部２４についても同様に、その一部と他の一部とが第１方向ＤＬに重なり合っている。
まず、帯状の正極板１１及び負極板２１を、セパレータＳＰを介して捲回して、図４に示す扁平形状に形成した発電要素１０を用意する。セパレータＳＰの第１長端縁ＳＰ１側からは、アルミ箔１２のアルミ露出部１４が、図４中、右下方向に延出している。この逆に、セパレータＳＰの他方の第２長端縁ＳＰ２側からは、銅箔２２の銅露出部２４が、図４中、左上方向に延出している。このうちアルミ露出部１４は、その一部と他の一部とが隙間を持って隣り合い、図４中、左手前側から右奥側を結ぶ第１方向ＤＬに重なり合っている。銅露出部２４についても同様に、その一部と他の一部とが第１方向ＤＬに重なり合っている。
なお、この発電要素１０に、正極板１１、負極板２１及びセパレータＳＰを捲回した後、絶縁性のポリエステルからなるフィルムを基材とした絶縁テープ６０を貼付する。具体的には、捲回後の発電要素１０の最外周に位置するセパレータＳＰの端部ＳＰ３（図４中、手前側）を、この端部ＳＰ３と隣在するセパレータＳＰの外側面に固定するように、絶縁テープ６０を、端部ＳＰ３をまたぐようにして、発電要素１０の外側面をなすセパレータＳＰ上に貼付する。
さらに、絶縁テープ６０を、端部ＳＰ３のみならず、セパレータＳＰの第２長端縁ＳＰ２をこえて、銅露出部２４にも貼付する。具体的には、銅露出部２４の銅露出非溶接部２６のうち、銅箔側溶接予定部２５Ｍよりも、図４中、上方に位置する部位に、絶縁テープ６０を貼付する（図４参照）。
さらに、絶縁テープ６０を、端部ＳＰ３のみならず、セパレータＳＰの第２長端縁ＳＰ２をこえて、銅露出部２４にも貼付する。具体的には、銅露出部２４の銅露出非溶接部２６のうち、銅箔側溶接予定部２５Ｍよりも、図４中、上方に位置する部位に、絶縁テープ６０を貼付する（図４参照）。
次いで、絶縁テープ６０を貼付した状態で、発電要素１０に正極集電部材３０を超音波溶接する。
具体的には、図４に示すように、アルミ露出部１４のアルミ箔側溶接予定部１５Ｍに、正極集電部材３０のうち、先端側に位置する矩形板状の正極集電側溶接予定部３１Ｍを当接させる。当接させた後、さらに、図示しない超音波溶接機を用いて、第１方向ＤＬに正極集電側溶接予定部３１Ｍとアルミ箔側溶接予定部１５Ｍとを挟み込みつつ、これらに超音波溶接を施す。すると、図５に示すように、正極集電側溶接予定部３１Ｍとアルミ箔側溶接予定部１５Ｍとは、固相接合による正極溶接部Ｍ１を形成し、発電要素１０の正極板１１に正極集電部材３０が接合される。
具体的には、図４に示すように、アルミ露出部１４のアルミ箔側溶接予定部１５Ｍに、正極集電部材３０のうち、先端側に位置する矩形板状の正極集電側溶接予定部３１Ｍを当接させる。当接させた後、さらに、図示しない超音波溶接機を用いて、第１方向ＤＬに正極集電側溶接予定部３１Ｍとアルミ箔側溶接予定部１５Ｍとを挟み込みつつ、これらに超音波溶接を施す。すると、図５に示すように、正極集電側溶接予定部３１Ｍとアルミ箔側溶接予定部１５Ｍとは、固相接合による正極溶接部Ｍ１を形成し、発電要素１０の正極板１１に正極集電部材３０が接合される。
次に、本実施形態１にかかる電池１の製造方法のうち抵抗溶接工程について、図６，７を参照しつつ説明する。
具体的には、図６に示すように、銅露出部２４の銅箔側溶接予定部２５Ｍに、負極集電部材４０のうち先端側に位置する矩形板状の負極集電側溶接予定部４１Ｍを当接させる。その後、さらに、それぞれ金属からなり先端が平面で円柱棒状の第１通電端子９１及び第２通電端子９２を用いて、第１方向ＤＬに負極集電側溶接予定部４１Ｍと銅箔側溶接予定部２５Ｍとを挟み込んで、負極集電側溶接予定部４１Ｍを銅箔側溶接予定部２５Ｍに密着させる（図７参照）。なお、第１通電端子９１は図示しない電源装置の一方の極に、第２通電端子９２はその電源装置の他方の極に、それぞれ接続している。
具体的には、図６に示すように、銅露出部２４の銅箔側溶接予定部２５Ｍに、負極集電部材４０のうち先端側に位置する矩形板状の負極集電側溶接予定部４１Ｍを当接させる。その後、さらに、それぞれ金属からなり先端が平面で円柱棒状の第１通電端子９１及び第２通電端子９２を用いて、第１方向ＤＬに負極集電側溶接予定部４１Ｍと銅箔側溶接予定部２５Ｍとを挟み込んで、負極集電側溶接予定部４１Ｍを銅箔側溶接予定部２５Ｍに密着させる（図７参照）。なお、第１通電端子９１は図示しない電源装置の一方の極に、第２通電端子９２はその電源装置の他方の極に、それぞれ接続している。
このとき、負極集電部材４０の負極集電非溶接部４２は、図７に示すように、第１方向ＤＬのうち、この負極集電非溶接部４２と対向する銅露出非溶接部２６との間隙に、絶縁テープ６０を介在した状態にある。この絶縁テープ６０により、負極集電非溶接部４２と銅露出非溶接部２６とが接触して、これらの間で迂回通電が生じることが防止されている。このため、第１通電端子９１及び第２通電端子９２の間に、図示しない電源装置を用いて電圧を印加すれば、負極集電側溶接予定部４１Ｍと銅箔側溶接予定部２５Ｍとの間にのみ確実に通電することができる。
正極集電側溶接予定部３１Ｍをアルミ箔側溶接予定部１５Ｍに密着させている第１通電端子９１及び第２通電端子９２を通じて抵抗溶接を施すと、これらが溶融して負極溶接部Ｍ２が形成され、発電要素１０の負極板２１に負極集電部材４０が接合される。
正極集電側溶接予定部３１Ｍをアルミ箔側溶接予定部１５Ｍに密着させている第１通電端子９１及び第２通電端子９２を通じて抵抗溶接を施すと、これらが溶融して負極溶接部Ｍ２が形成され、発電要素１０の負極板２１に負極集電部材４０が接合される。
上述した抵抗溶接工程の後は、その発電要素１０を電池ケース本体５１に収容する。さらに、正極集電部材３０の正極端子部３８、及び、負極集電部材４０の負極端子部４８を、封口蓋５２にそれぞれ貫通させて、これらの間に絶縁部材５８を用いてシールする。さらに、封口蓋５２と電池ケース本体５１を接合して電池ケース５０とする。電解液（図示しない）を電池ケース５０内に注入した後、安全弁５７を封口蓋５２に取り付ける。かくして本実施形態１にかかる電池１が完成する。
以上より、本実施形態１にかかる電池１の製造方法では、上述の抵抗溶接工程を備えるので、絶縁テープ６０の介在により、負極集電非溶接部４２及び銅露出非溶接部２６との接触及び迂回電流の発生を防止しつつ、負極集電側溶接予定部４１Ｍと銅箔側溶接予定部２５Ｍの抵抗溶接を行うことができる。従って、負極集電側溶接予定部４１Ｍ及び銅箔側溶接予定部２５Ｍとの間に十分な大きさの電流を流して、確実に負極溶接部Ｍ２を形成することができる。
また、迂回電流が生じると、この電流が迂回した部分で、電流の流路が不安定になりがちであるため、火花放電によるスパッタを生じやすい。これに対し、本実施形態１では、迂回電流の発生を防止したことで、スパッタの発生を抑制し、スパッタが電池１内に混入することも抑制でき、スパッタに起因する不具合を抑制した、信頼性の高い電池１を製造できる。
また、本実施形態１にかかる電池１の製造方法では、絶縁テープ６０が巻き戻りを防止する巻き取り防止テープ部材を兼ねるので、この絶縁テープ６０以外に、別途、絶縁部材を用意したり、これを配置したりする必要がなく、容易かつ安価に電池１を製造できる。
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２について、図７〜１３を参照しつつ説明する。
本実施形態２にかかる電池１０１の製造方法において、抵抗溶接工程の後に、絶縁部材を除去する除去工程を備える点で前述の実施形態１と異なる。
そこで、実施形態１と異なる点を中心に説明し、同様の部分の説明は省略または簡略化する。なお、同様の部分については同様の作用効果を生じる。また、同内容のものには同番号を付して説明する。
次に、本発明の実施形態２について、図７〜１３を参照しつつ説明する。
本実施形態２にかかる電池１０１の製造方法において、抵抗溶接工程の後に、絶縁部材を除去する除去工程を備える点で前述の実施形態１と異なる。
そこで、実施形態１と異なる点を中心に説明し、同様の部分の説明は省略または簡略化する。なお、同様の部分については同様の作用効果を生じる。また、同内容のものには同番号を付して説明する。
本実施形態２にかかる電池１０１は、図８、及び、図８のＤ−Ｄ部の断面図である図９に示すように、捲回型の発電要素１１０、正極集電部材３０、負極集電部材４０のほか、電池ケース５０を有するリチウムイオン二次電池である。
このうち発電要素１１０は、ポリプロピレンからなる固定用テープＴＰを用いて発電要素１１０の巻き戻りを防止する点では実施形態１と同様であるが、この固定用テープＴＰが銅露出部２４（銅露出非溶接部２６）まで延びていない点で実施形態１と異なる（図８参照）。具体的には、発電要素１１０の、図１中、左右方向中央付近に貼付された固定用テープＴＰは、捲回してなる発電要素１０の最外周に位置するセパレータＳＰの端部ＳＰ３と、この端部ＳＰ３に隣在するセパレータＳＰの外側面とにまたがって貼り付けられて端部ＳＰ３を固定している。
また、この発電要素１１０は、電池１０１の完成時点で、図２に示すように、負極集電部材４０の負極集電非溶接部４２と銅箔２２の銅露出非溶接部２６との間隙には、絶縁性を有する部材を介在していない点で、実施形態１と異なる。
このうち発電要素１１０は、ポリプロピレンからなる固定用テープＴＰを用いて発電要素１１０の巻き戻りを防止する点では実施形態１と同様であるが、この固定用テープＴＰが銅露出部２４（銅露出非溶接部２６）まで延びていない点で実施形態１と異なる（図８参照）。具体的には、発電要素１１０の、図１中、左右方向中央付近に貼付された固定用テープＴＰは、捲回してなる発電要素１０の最外周に位置するセパレータＳＰの端部ＳＰ３と、この端部ＳＰ３に隣在するセパレータＳＰの外側面とにまたがって貼り付けられて端部ＳＰ３を固定している。
また、この発電要素１１０は、電池１０１の完成時点で、図２に示すように、負極集電部材４０の負極集電非溶接部４２と銅箔２２の銅露出非溶接部２６との間隙には、絶縁性を有する部材を介在していない点で、実施形態１と異なる。
次いで、本実施形態２にかかる電池１０１の製造方法について、図７，１０〜１３を参照しつつ説明する。
まず、実施形態１と同様の、扁平形状に形成した発電要素１１０を用意する。なお、この発電要素１１０には、捲回後にポリプロピレンからなる固定用テープＴＰを貼付する。具体的には、捲回後の発電要素１１０の最外周に位置するセパレータＳＰの端部ＳＰ３（図１０中、手前側）を、この端部ＳＰ３と隣在するセパレータＳＰの外側面に固定するように、固定用テープＴＰを、端部ＳＰ３をまたぐようにして、発電要素１１０の外側面をなすセパレータＳＰ上に貼付する。
まず、実施形態１と同様の、扁平形状に形成した発電要素１１０を用意する。なお、この発電要素１１０には、捲回後にポリプロピレンからなる固定用テープＴＰを貼付する。具体的には、捲回後の発電要素１１０の最外周に位置するセパレータＳＰの端部ＳＰ３（図１０中、手前側）を、この端部ＳＰ３と隣在するセパレータＳＰの外側面に固定するように、固定用テープＴＰを、端部ＳＰ３をまたぐようにして、発電要素１１０の外側面をなすセパレータＳＰ上に貼付する。
この発電要素１１０に、実施形態１と同様にして、正極集電部材３０を超音波溶接により接合した後（図１１参照）、本実施形態２の抵抗溶接工程を行う。
具体的には、図１２に示すように、絶縁性の矩形フィルム状のポリカーボネートからなる絶縁フィルム１６０を、負極集電部材４０の負極集電非溶接部４２と銅箔２２の銅露出非溶接部２６との間隙に介在させるように配置しつつ、銅露出部２４の銅箔側溶接予定部２５Ｍに、負極集電部材４０のうち先端側に位置する矩形板状の負極集電側溶接予定部４１Ｍを当接させる。
その後、実施形態１と同様、それぞれ金属からなり先端が平面で円柱棒状の第１通電端子９１及び第２通電端子９２を用いて、第１方向ＤＬに負極集電側溶接予定部４１Ｍと銅箔側溶接予定部２５Ｍとを挟み込んで、負極集電側溶接予定部４１Ｍを銅箔側溶接予定部２５Ｍに密着させる（図７参照）。
具体的には、図１２に示すように、絶縁性の矩形フィルム状のポリカーボネートからなる絶縁フィルム１６０を、負極集電部材４０の負極集電非溶接部４２と銅箔２２の銅露出非溶接部２６との間隙に介在させるように配置しつつ、銅露出部２４の銅箔側溶接予定部２５Ｍに、負極集電部材４０のうち先端側に位置する矩形板状の負極集電側溶接予定部４１Ｍを当接させる。
その後、実施形態１と同様、それぞれ金属からなり先端が平面で円柱棒状の第１通電端子９１及び第２通電端子９２を用いて、第１方向ＤＬに負極集電側溶接予定部４１Ｍと銅箔側溶接予定部２５Ｍとを挟み込んで、負極集電側溶接予定部４１Ｍを銅箔側溶接予定部２５Ｍに密着させる（図７参照）。
このとき、負極集電部材４０の負極集電非溶接部４２は、図７に示すように、第１方向ＤＬのうち、この負極集電非溶接部４２と対向する銅露出非溶接部２６との間に、絶縁フィルム１６０を介在させた状態にある。この絶縁フィルム１６０により、負極集電非溶接部４２と銅露出非溶接部２６とが接触して、これらの間で迂回通電が生じることが防止されている。このため、第１通電端子９１及び第２通電端子９２の間に、図示しない電源装置を用いて電圧を印加すれば、負極集電側溶接予定部４１Ｍと銅箔側溶接予定部２５Ｍとの間にのみ確実に通電することができる。
正極集電側溶接予定部３１Ｍをアルミ箔側溶接予定部１５Ｍに密着させている第１通電端子９１及び第２通電端子９２を通じて抵抗溶接を施すと、これらが溶融して負極溶接部Ｍ２が形成され、発電要素１１０の負極板２１に負極集電部材４０が接合される。
正極集電側溶接予定部３１Ｍをアルミ箔側溶接予定部１５Ｍに密着させている第１通電端子９１及び第２通電端子９２を通じて抵抗溶接を施すと、これらが溶融して負極溶接部Ｍ２が形成され、発電要素１１０の負極板２１に負極集電部材４０が接合される。
次いで、図１３に示す除去工程において、負極集電非溶接部４２と銅露出非溶接部２６との間隙に介在させた絶縁フィルム１６０を、図１３中、左奥側に向けて引き抜き、これを除去する。これにより、負極集電部材４０と銅露出非溶接部２６との間隙には、絶縁フィルム１６０が残留しない。
除去工程の後は、実施形態１と同様にして、本実施形態２にかかる電池１０１を完成させる。
除去工程の後は、実施形態１と同様にして、本実施形態２にかかる電池１０１を完成させる。
以上より、本実施形態２にかかる電池１０１の製造方法では、絶縁フィルム１６０を除去する除去工程を有するので、その後の組み付けや、電池１０１とした後の絶縁フィルムの保持等を考慮する必要がなく、適切な形態の絶縁フィルムを用いて適切に抵抗溶接工程を行うことができる。
また、絶縁フィルム１６０として、本実施形態２の電池１０１の構成物（例えば、電解液，活物質，セパレータ等）と反応してしまう材質（本実施形態２のポリカーボネート）からなるものを用いうるなど、絶縁フィルム１６０の材質や形状の自由度が大きくなり、より製造容易となる。
また、絶縁フィルム１６０として、本実施形態２の電池１０１の構成物（例えば、電解液，活物質，セパレータ等）と反応してしまう材質（本実施形態２のポリカーボネート）からなるものを用いうるなど、絶縁フィルム１６０の材質や形状の自由度が大きくなり、より製造容易となる。
以上において、本発明を実施形態１，２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言うまでもない。
例えば、実施形態２では、電池を捲回形のリチウムイオン二次電池としたが、複数の正極板と複数の負極板とを、セパレータを介して交互に積層してなる積層型のリチウムイオン二次電池でも良い。
例えば、実施形態２では、電池を捲回形のリチウムイオン二次電池としたが、複数の正極板と複数の負極板とを、セパレータを介して交互に積層してなる積層型のリチウムイオン二次電池でも良い。
また、集電非溶接部と露出非溶接部との間に絶縁部材を介在させる手法として、実施形態１では、露出非溶接部に絶縁部材を貼付して介在させ、実施形態２では、集電非溶接部と露出非溶接部との間に絶縁部材を介挿させる手法とした。しかし、例えば、集電非溶接部及び露出非溶接部の少なくともいずれかに、塗布（コーティング）等をして絶縁部材を介在させても良い。また、集電非溶接部に、又は、集電非溶接部及び露出非溶接部の両者に、絶縁部材を貼付して介在させても良い。
また、実施形態１，２では、正極集電部材３０と正極板１１とを１箇所の正極溶接部Ｍ１で、また、負極集電部材４０と負極板２１とを１箇所の負極溶接部Ｍ２で、それぞれ接合してなる電池１，１０１を示した。しかし、例えば、図１４に示すように、正極集電部材３０と発電要素２１０の正極板１１との接合において、正極溶接部Ｍ１の他に、締結ボルトＢＴによる締結を、また、負極集電部材４０と負極板２１との接合において、負極溶接部Ｍ２の他に、締結ボルトＢＴによる締結を、それぞれ用いてなる形態の電池２０１としても良い。
具体的には、電池２０１は、正極集電部材３０及び発電要素２１０の正極板１１が、正極溶接部Ｍ１よりも、図１４中、下方の位置に穿孔してなり、図中、手前方向から奥行き方向に貫通してなる貫通孔を有する。その貫通孔に締結ボルトＢＴを挿通させ、その締結ボルトＢＴと共に図示しないナットを用いて、正極集電部材３０と正極版１１とを締結して接合してなる。
負極集電部材４０及び負極板２１もまた、負極溶接部Ｍ２よりも、図１４中、下方の位置に穿孔してなり、図中、手前方向から奥行き方向に貫通してなる貫通孔を有する。その貫通孔に締結ボルトＢＴを挿通させ、その締結ボルトＢＴと共に図示しないナットを用いて、負極集電部材４０と負極版２１とを締結して接合してなる。
負極集電部材４０及び負極板２１もまた、負極溶接部Ｍ２よりも、図１４中、下方の位置に穿孔してなり、図中、手前方向から奥行き方向に貫通してなる貫通孔を有する。その貫通孔に締結ボルトＢＴを挿通させ、その締結ボルトＢＴと共に図示しないナットを用いて、負極集電部材４０と負極版２１とを締結して接合してなる。
この場合には、正極集電部材３０は、正極溶接部Ｍ１のほか締結ボルトＢＴによる締結で正極板１１と接合しているので、正極溶接部Ｍ１及び締結ボルトＢＴによる締結の、いずれか一方が外れても、正極集電部材３０と正極板１１との通電を維持できる。これと同様に、負極集電部材４０も、負極溶接部Ｍ１のほか締結ボルトＢＴによる締結で負極板２１と接合しているので、負極溶接部Ｍ２及び締結ボルトＢＴによる締結の、いずれか一方が外れても、負極集電部材４０と負極板２１との通電を維持できる。かくして、電池２０１の信頼性をさらに向上できる。
１，１０１，２０１ 電池
１０，１１０，２１０ 発電要素（捲回型発電要素）
２１ 負極板（電極板）
２２ 銅箔（金属箔）
２３ 銅箔担持部（担持部）
２４ 銅露出部（露出部）
２５Ｍ 銅箔側溶接予定部（露出溶接予定部）
２６ 銅露出非溶接部（露出非溶接部）
２８ 負極活物質層（活物質層）
４０ 負極集電部材（集電部材）
４１Ｍ 負極集電側溶接予定部（集電溶接予定部）
４２ 負極集電非溶接部（集電非溶接部）
６０ 絶縁テープ（絶縁部材，巻き取り防止テープ部材）
１６０ 絶縁フィルム（絶縁部材）
Ｍ２ 負極溶接部（溶接部）
１０，１１０，２１０ 発電要素（捲回型発電要素）
２１ 負極板（電極板）
２２ 銅箔（金属箔）
２３ 銅箔担持部（担持部）
２４ 銅露出部（露出部）
２５Ｍ 銅箔側溶接予定部（露出溶接予定部）
２６ 銅露出非溶接部（露出非溶接部）
２８ 負極活物質層（活物質層）
４０ 負極集電部材（集電部材）
４１Ｍ 負極集電側溶接予定部（集電溶接予定部）
４２ 負極集電非溶接部（集電非溶接部）
６０ 絶縁テープ（絶縁部材，巻き取り防止テープ部材）
１６０ 絶縁フィルム（絶縁部材）
Ｍ２ 負極溶接部（溶接部）
Claims (5)
- 担持部と露出部とを含む金属箔、及び、上記金属箔の上記担持部に担持された活物質層を含む電極板を有し、上記金属箔の上記露出部が露出した発電要素と、
金属からなり、上記発電要素の上記露出部との溶接により溶接部を形成してなる集電部材と、を備える
電池の製造方法であって、
上記集電部材のうち上記溶接部となる集電溶接予定部を、上記金属箔の上記露出部のうち上記溶接部となる露出溶接予定部に密着させると共に、
上記集電部材のうち上記溶接部とならない集電非溶接部と、上記金属箔の上記露出部のうち上記溶接部とならない露出非溶接部との間隙に、絶縁性の絶縁部材を介在させて、
上記集電溶接予定部と上記露出溶接予定部との間に通電し、上記集電溶接予定部と上記露出溶接予定部とを抵抗溶接して上記溶接部を形成する抵抗溶接工程を備える
電池の製造方法。 - 請求項１に記載の電池の製造方法であって、
前記発電要素は、
前記電極板を捲回してなる捲回型発電要素であり、
前記絶縁部材は、
上記捲回型発電要素に貼り付けられ、上記捲回型発電要素の巻き戻りを防止する巻き戻り防止テープ部材を兼ねてなる
電池の製造方法。 - 請求項１に記載の電池の製造方法であって、
前記抵抗溶接工程の後に、前記絶縁部材を除去する除去工程を備える
電池の製造方法。 - 担持部と露出部とを含む金属箔、及び、上記金属箔の上記担持部に担持された活物質層を含む電極板を有し、上記金属箔の上記露出部が露出する発電要素と、
金属からなり、上記発電要素の上記露出部との抵抗溶接により溶接部を形成してなる集電部材と、
上記集電部材のうち上記溶接部以外の集電非溶接部と上記金属箔の上記露出部のうち上記溶接部以外の露出非溶接部との間隙に介在し、上記抵抗溶接の際に上記集電非溶接部と上記露出非溶接部との間を絶縁して、これらの間の迂回電流を防止した絶縁性の絶縁部材と、を備える
電池。 - 請求項４に記載の電池であって、
前記発電要素は、
前記電極板を捲回してなる捲回型発電要素であり、
前記絶縁部材は、
上記捲回型発電要素に貼り付けられ、上記捲回型発電要素の巻き戻りを防止する巻き戻り防止テープ部材を兼ねてなる
電池。
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