JP5546997B2 - Welding method, battery manufacturing method, and battery - Google Patents

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Description

本発明は,溶接方法および電池の製造方法および電池に関する。さらに詳細には,電極板(正極板および負極板)と集電板との溶接に特徴のある溶接方法および電池の製造方法および電池に関するものである。   The present invention relates to a welding method, a battery manufacturing method, and a battery. More specifically, the present invention relates to a welding method, a battery manufacturing method, and a battery that are characteristic of welding of electrode plates (positive and negative plates) and current collector plates.

電池は,携帯電話やパーソナルコンピュータ等の電子機器,ハイブリッド車両や電気自動車等の車両など,多岐にわたる分野で利用されている。このような電池は,正極板と負極板と電解質とを備えるものである。また,正極板と負極板とを絶縁するために,これらの間にセパレータを設けることが一般的である。そして,正極板および負極板を交互に配置するとともに,それらの間にセパレータをはさんで積層した積層電極体を用いることが多い。体積エネルギー密度の向上を図るためである。   Batteries are used in various fields such as electronic devices such as mobile phones and personal computers, vehicles such as hybrid vehicles and electric vehicles. Such a battery includes a positive electrode plate, a negative electrode plate, and an electrolyte. Further, in order to insulate the positive electrode plate and the negative electrode plate, it is common to provide a separator between them. In many cases, a laminated electrode body in which positive plates and negative plates are alternately arranged and a separator is sandwiched between them is used. This is to improve the volume energy density.

このような積層電極体には,正極板の基板に正極集電板が接合されるとともに,負極板の基板に負極集電板が接合される。好適な集電を行うためには,この接合を確実に行うことが好ましい。接合箇所における接合が不充分であれば,その箇所における電気抵抗が高いからである。接合そのものがなされていなければ,これらの箇所はもちろん導通していない。したがって,その箇所では電流が流れない。   In such a laminated electrode body, a positive current collector is bonded to a positive electrode substrate, and a negative current collector is bonded to a negative electrode substrate. In order to perform a suitable current collection, it is preferable to perform this joining reliably. This is because if the joint at the joint location is insufficient, the electrical resistance at that location is high. If the junction itself is not made, these parts are of course not conducting. Therefore, no current flows at that point.

そのため,電極板の基板と集電板とを好適に接合するための技術が開発されてきている。例えば,特許文献1には,電極板の基板と集電板とをレーザ溶接する技術が開示されている。これにより,リードの加工や固定等の煩雑な工程を行うことなく,接合を行うことができるとしている。また,特許文献2には,電極板の基板と集電板とを真空中でビーム溶接する技術が開示されている。これにより,接合箇所以外の他の部分に熱による影響を生じさせないようにして接合を行うことができるとしている。   Therefore, a technique for suitably joining the electrode plate substrate and the current collector plate has been developed. For example, Patent Document 1 discloses a technique of laser welding a substrate of an electrode plate and a current collector plate. As a result, it is possible to perform bonding without performing complicated processes such as processing and fixing of leads. Patent Document 2 discloses a technique of beam welding a substrate of an electrode plate and a current collector plate in a vacuum. Thereby, it can be said that it can join without producing the influence by heat in other parts other than a joining location.

特開2002−042769号公報JP 2002-042769 A 特開2004−006407号公報JP 2004-006407 A

ところが,特許文献1のようにレーザを連続的に走査する場合には,スパッタが発生しやすい。スパッタが電極体の内部に入ると,内部短絡を生ずるおそれがある。また,レーザのエネルギー密度が高いため,電極板が溶融しすぎてしまうおそれがある。この場合には,セパレータに多量の熱が伝わり,セパレータ焼けが生じてしまうこととなる。   However, when the laser is continuously scanned as in Patent Document 1, sputtering is likely to occur. If spatter enters the electrode body, an internal short circuit may occur. Further, since the energy density of the laser is high, the electrode plate may be melted too much. In this case, a large amount of heat is transmitted to the separator and the separator is burnt.

一方,特許文献2のように真空中でビーム溶接する場合には,溶接を真空中で行う必要がある。この真空状態を実現するため,減圧する工程や復圧する工程などの多くの工程を要する。そして,これらの工程を行うのに時間もかかる。つまり,サイクルタイムが長いものとなってしまう。さらに,真空とするための設備を設ける必要がある。   On the other hand, when beam welding is performed in vacuum as in Patent Document 2, it is necessary to perform welding in vacuum. In order to realize this vacuum state, many processes such as a decompression process and a decompression process are required. And it takes time to perform these steps. That is, the cycle time becomes long. Furthermore, it is necessary to provide equipment for creating a vacuum.

本発明は,前述した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,電極板の基板と集電板との溶接を好適に行うことのできる溶接方法および電池の製造方法および電池を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art. That is, it is an object of the present invention to provide a welding method, a battery manufacturing method, and a battery that can suitably perform welding of the electrode plate substrate and the current collector plate.

この課題の解決を目的としてなされた本発明の一態様における溶接方法は,正極板と負極板とをセパレータを間に介在させて交互に配置した電極体を,集電体に溶接する溶接方法である。そして,正極板と負極板との少なくとも一方の集電体への溶接を,バックグラウンドレベルより有意に大きい強度の照射領域である照射径Φが,次の関係
ΦT/Φ ≧ 0.9
ΦT : 大強度の10%以上の強度である照射領域の
を満たすとともに,次の関係
4×D1 ≦ Φ ≦ 7×D1
D1 : 狙いとする溶接幅
を満たすレーザを用いて行う。かかる溶接方法では,レーザの照射径の中心付近に与える熱量はそれほど多くない。そのため,集電板の穴あきやスパッタの発生がほとんど生じない。また,セパレータ焼けも生じない。そして,集電板を積層電極体に狙いとする溶接幅で溶接することができる。
The welding method according to one aspect of the present invention for solving this problem is a welding method in which an electrode body in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are alternately arranged with a separator interposed therebetween is welded to a current collector. is there. Then, when welding the positive electrode plate and the negative electrode plate to at least one current collector, the irradiation diameter Φ, which is an irradiation region having an intensity significantly higher than the background level, has the following relationship: ΦT / Φ ≧ 0.9
.PHI.T: fulfills diameter <br/> irradiation zone is the intensity of more than 10% of the maximum intensity, the following relation 4 × D1 ≦ Φ ≦ 7 × D1
D1: Perform using a laser that satisfies the target welding width. In such a welding method, the amount of heat applied to the vicinity of the center of the laser irradiation diameter is not so much. For this reason, there is almost no generation of holes in the current collector plate or spatter. Also, the separator does not burn. The current collector plate can be welded to the laminated electrode body with a welding width aimed at.

また,本発明の別の態様における電池の製造方法は,電解液中で電極反応を起こす正極板反応部と電解液中で電極反応を起こさない正極板非反応部とを備える正極板と,電解液中で電極反応を起こす負極板反応部と電解液中で電極反応を起こさない負極板非反応部とを備える負極板と,セパレータとを,正極板および負極板を交互にしつつ正極板および負極板の間にセパレータを挟んで配置するとともに,正極板非反応部の少なくとも一部と負極板非反応部の少なくとも一部とを互いに反対方向に突出させるように積層して積層電極体とする積層電極体作工程と,積層電極体から突出している正極板非反応部に正極集電板を溶接するとともに,積層電極体から突出している負極板非反応部に負極集電板を溶接して溶接体とする集電板溶接工程と,溶接体を電池容器に挿入するとともに電解液を注入した後に電池容器を密閉する電池組立工程とを有する。そして,集電板溶接工程では,バックグラウンドレベルより有意に大きい強度の照射領域である照射径Φが,次の関係
ΦT/Φ ≧ 0.9
ΦT : 大強度の10%以上の強度である照射領域の
を満たすとともに,次の関係
4×D1 ≦ Φ ≦ 7×D1
D1 : 狙いとする溶接幅
を満たすレーザを用い,そのレーザを,積層電極体の一方の端部における正極板非反応部または負極板非反応部の箇所から他方の端部における正極板非反応部または負極板非反応部の箇所まで,積層方向に走査する。かかる電池の製造方法では,レーザの照射径の中心付近に与える熱量はそれほど多くない。そのため,集電板の穴あきやスパッタの発生がほとんど生じない。また,セパレータ焼けも生じない。そして,集電板を積層電極体に狙いとする溶接幅で溶接することができる。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for producing a battery comprising: a positive electrode plate comprising a positive electrode plate reaction part that causes an electrode reaction in an electrolyte; and a positive electrode plate non-reaction part that does not cause an electrode reaction in the electrolyte; A negative electrode plate having a negative electrode plate reaction part that causes an electrode reaction in the liquid and a negative electrode plate non-reaction part that does not cause an electrode reaction in the electrolyte, and a separator, and the positive electrode plate and the negative electrode while alternating the positive electrode plate and the negative electrode plate A laminated electrode body in which a separator is interposed between plates and at least a part of the positive electrode plate non-reacting part and at least a part of the negative electrode plate non-reacting part are laminated so as to protrude in opposite directions. a work made step, the welding the positive electrode current collector plate to the positive electrode plate unreactive portion projecting from the laminated electrode body, welding body by welding a negative electrode current collector plate to the negative electrode plate unreactive portion projecting from the laminated electrode body Current collector plate welder When, and a battery assembly process for sealing the battery container after injecting the electrolyte solution is inserted a welding body in the battery container. In the current collector plate welding process, the irradiation diameter Φ, which is an irradiation region having an intensity significantly larger than the background level, is expressed by the following relationship ΦT / Φ ≧ 0.9.
.PHI.T: fulfills diameter <br/> irradiation zone is the intensity of more than 10% of the maximum intensity, the following relation 4 × D1 ≦ Φ ≦ 7 × D1
D1: A laser satisfying a target welding width is used, and the laser is applied to the positive electrode plate non-reactive part at one end of the laminated electrode body or from the position of the negative electrode non-reactive part at the other end. Alternatively, scanning is performed in the stacking direction up to the negative electrode plate non-reacting portion. In such a battery manufacturing method, the amount of heat applied to the vicinity of the center of the laser irradiation diameter is not so much. For this reason, there is almost no generation of holes in the current collector plate or spatter. Also, the separator does not burn. The current collector plate can be welded to the laminated electrode body with a welding width aimed at.

上記に記載の電池の製造方法において,正極集電板および負極集電板の少なくとも一方として,積層方向の両端部に屈曲部が形成されたものを用い,集電板溶接工程では,積層方向へのレーザを屈曲部の内側に照射し,そのレーザの照射領域の両端部の積層方向の内側1mm以内もしくは両端部の積層方向の外側1mm以内に,レーザを走査することとしてもよい。温度の上昇しにくい屈曲部付近で,集電板と積層電極体とが未接合となる接合不良をほとんど生じないようにすることができるからである。   In the battery manufacturing method described above, at least one of the positive electrode current collector plate and the negative electrode current collector plate is used in which bent portions are formed at both ends in the stacking direction. The laser may be irradiated to the inside of the bent portion and the laser may be scanned within 1 mm inside the stacking direction of both ends of the laser irradiation region or within 1 mm outside the stacking direction of both ends. This is because, in the vicinity of the bent portion where the temperature does not rise easily, it is possible to hardly cause a bonding failure in which the current collector plate and the laminated electrode body are not bonded.

上記に記載の電池の製造方法において,正極集電板および負極集電板の少なくとも一方として,集電板溶接工程で溶接される領域の厚みがその他の領域の厚みより薄い薄肉部を有するものを用い,集電板溶接工程では,薄肉部に,正極板非反応部もしくは負極板非反応部を溶接するとなおよい。エネルギーの小さいレーザを用いても,溶接幅が不足することなく溶接を行うことができるからである。   In the battery manufacturing method described above, at least one of the positive electrode current collector plate and the negative electrode current collector plate has a thin portion where the thickness of the region welded in the current collector plate welding step is thinner than the thickness of the other region. In the current collector plate welding process, the positive plate non-reactive portion or the negative plate non-reactive portion is preferably welded to the thin portion. This is because welding can be performed without a shortage of the welding width even when a laser with low energy is used.

また,本発明のさらに別の態様における電池は,電解液中で電極反応を起こす正極板反応部と電解液中で電極反応を起こさない正極板非反応部とを備える正極板と,電解液中で電極反応を起こす負極板反応部と電解液中で電極反応を起こさない負極板非反応部とを備える負極板と,セパレータとが,正極板および負極板を交互にしつつ正極板および負極板の間にセパレータを挟んで配置するとともに,正極板非反応部の少なくとも一部と負極板非反応部の少なくとも一部とを互いに反対方向に突出させた状態で積層された積層電極体と,積層電極体から突出している正極板非反応部と溶接された正極集電板と,積層電極体から突出している負極板非反応部と溶接された負極集電板とを有する。そして,正極集電板と正極板非反応部との溶接部および負極集電板と負極板非反応部との溶接部うち少なくとも一方の溶接部では,該当する電極板の非反応部の先端部に対して該当する集電板が接合されており,該当する集電板における非反応部の反対側の面における溶接時の熱影響部の幅が,該当する集電板における非反応部側の面における溶接幅の4〜7倍である。かかる電池では,積層電極体の内部にスパッタが混入しているおそれがほとんどない。また,セパレータ焼けもほとんど生じていない。そして,必要とする溶接幅で溶接がなされている。 A battery according to still another aspect of the present invention includes a positive electrode plate having a positive electrode plate reaction part that causes an electrode reaction in an electrolytic solution and a positive electrode plate non-reacting part that does not cause an electrode reaction in the electrolytic solution; A negative electrode plate having a negative electrode plate reaction part that causes an electrode reaction and a negative electrode plate non-reacting part that does not cause an electrode reaction in an electrolyte, and a separator are disposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate while alternating the positive electrode plate and the negative electrode plate. A laminated electrode body that is disposed with a separator interposed therebetween, and is laminated with at least a part of the positive electrode plate non-reacting part and at least a part of the negative electrode plate non-reacting part protruding in opposite directions; It has a positive electrode plate non-reacting portion protruding and a welded positive electrode current collector plate, and a negative electrode plate non-reactive portion protruding from the laminated electrode body and a welded negative electrode current collector plate. Then, at least one of the welded portion of the welded portion of the welded portion and the negative electrode current collector plate and the negative electrode plate unreactive portion of the positive current collector plate and the positive plate nonreactive portion of the unreacted portion of the corresponding electrode plates tip The corresponding current collector plate is joined to the part, and the width of the heat-affected zone during welding on the opposite side of the non-reactive part of the current collector plate is the non-reactive part side of the corresponding current collector plate. It is 4 to 7 times the weld width in the surface . In such a battery, there is almost no possibility that spatter is mixed in the laminated electrode body. Moreover, almost no separator burn occurred. And welding is performed with the required welding width.

また,上記態様における電池は,正極集電板と正極板非反応部との溶接部および負極集電板と負極板非反応部との溶接部のうち少なくとも前記一方の溶接部では,溶接時の熱影響部として,積層電極体の積層方向における一方の端部から他方の端部にわたる積層方向熱影響部と,一方の端部の側で積層方向熱影響部と少なくとも接触している第1の接触熱影響部と,他方の端部の側で積層方向熱影響部と少なくとも接触している第2の接触熱影響部とが形成されているものである。かかる電池は,積層電極体の積層方向の両端に位置する箇所で,集電板と積層電極体の接合不良がほとんど生じていないものである。 The battery in the above embodiment, the at least the one welding portion of the weld between the weld and the negative electrode current collector plate and the negative electrode plate unreactive portion of the positive electrode current collector plate and the positive electrode plate unreactive unit, during welding As the heat-affected zone , the stacking-direction heat-affected zone extending from one end to the other end in the stacking direction of the stacked electrode body, and the first end that is at least in contact with the stacking-direction heat-affected zone on the one end side. And a second contact heat affected zone that is at least in contact with the stacking direction heat affected zone on the other end side. In such a battery, there is almost no defective bonding between the current collector plate and the laminated electrode body at locations located at both ends of the laminated electrode body in the lamination direction.

上記に記載の電池において,正極集電板および負極集電板の少なくとも一方に,熱影響部の少なくとも一部に薄肉部が形成されているものであるとよい。積層電極体の内部にスパッタが混入している可能性がさらに低いからである。   In the battery described above, it is preferable that at least one of the positive electrode current collector plate and the negative electrode current collector plate has a thin portion formed in at least a part of the heat affected zone. This is because the possibility that spatter is mixed in the laminated electrode body is even lower.

本発明によれば,電極板の基板と集電板との溶接を好適に行うことのできる溶接方法および電池の製造方法および電池が提供されている。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the welding method and battery manufacturing method and battery which can perform the welding of the board | substrate of an electrode plate and a current collector plate suitably are provided.

実施形態に係る電池を説明するための部分破断斜視図である。It is a partially broken perspective view for demonstrating the battery which concerns on embodiment. 実施形態に係る電池の積層電極体に集電板を溶接した溶接体の構造を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the structure of the welded body which welded the current collecting plate to the laminated electrode body of the battery which concerns on embodiment. 実施形態に係る電池の製造方法に用いるレーザの強度分布を説明するための図である。It is a figure for demonstrating intensity distribution of the laser used for the manufacturing method of the battery concerning an embodiment. 第1の実施形態に係る電池の製造方法におけるレーザの走査方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the scanning method of the laser in the manufacturing method of the battery which concerns on 1st Embodiment. 実施形態に係る電池の製造方法におけるレーザ溶接を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the laser welding in the manufacturing method of the battery which concerns on embodiment. 第1の実施形態に係る電池の製造方法におけるレーザ溶接の溶接領域を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the welding area | region of the laser welding in the manufacturing method of the battery which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る電池の製造方法におけるレーザの出力と照射径との組み合わせによるレーザ溶接の適否を説明するためのグラフ(その1)である。It is a graph (the 1) for demonstrating the suitability of the laser welding by the combination of the laser output and irradiation diameter in the manufacturing method of the battery which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る電池の製造方法におけるレーザの出力と照射径との組み合わせによるレーザ溶接の適否を説明するためのグラフ(その2)である。It is a graph (the 2) for demonstrating the suitability of the laser welding by the combination of the laser output and irradiation diameter in the manufacturing method of the battery which concerns on 1st Embodiment. 従来のキーホール型のレーザ溶接を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the conventional keyhole type laser welding. 第1の実施形態に係る電池の製造方法において凹部の形成された集電板を溶接する方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the method of welding the current collecting plate in which the recessed part was formed in the manufacturing method of the battery which concerns on 1st Embodiment. 従来の電池の製造方法により製造された溶接体における溶接不良箇所を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the welding failure location in the welding body manufactured by the manufacturing method of the conventional battery. 第2の実施形態に係る電池の製造方法におけるレーザの走査方法を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the scanning method of the laser in the manufacturing method of the battery which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る電池における集電板の溶接による熱影響部を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the heat affected zone by welding of the current collecting plate in the battery which concerns on 2nd Embodiment. 従来の電池の製造方法におけるレーザを走査する長さとレーザを照射する長さとを説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the length which scans the laser in the manufacturing method of the conventional battery, and the length which irradiates a laser. 第2の実施形態に係る別の電池の溶接領域の形状を説明するための平面図(その1)である。It is a top view (the 1) for demonstrating the shape of the welding area | region of another battery which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る別の電池の溶接領域の形状を説明するための平面図(その2)である。It is a top view for demonstrating the shape of the welding area | region of another battery which concerns on 2nd Embodiment (the 2). 第2の実施形態に係る別の電池の溶接領域の形状を説明するための平面図(その3)である。It is a top view (the 3) for demonstrating the shape of the welding area | region of another battery which concerns on 2nd Embodiment.

以下,本発明を具体化した実施の形態について,添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は,ニッケル水素電池とその製造方法について,本発明を具体化したものである。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. The present embodiment embodies the present invention regarding a nickel metal hydride battery and a method for manufacturing the same.

(第1の実施形態)
1.電池
本実施の形態に係るニッケル水素電池について説明する。図1は,本形態の電池セル10の部分破断斜視図である。図1に示すように,電池セル10は,電池容器11と,封口板12と,安全弁13と,積層電極体100とを有している。電池容器11は,その内部に積層電極体100を挿入されるものであるとともに,電解液を収容するためのケースである。封口板12は,電池セル10を封止するためのものである。安全弁13は,電池セル10の内圧が上昇しすぎた場合に開弁する弁である。積層電極体100には,後述するように,正極集電板および負極集電板が接合されている。これらは,図1の破断した箇所からは見えない位置にある。
(First embodiment)
1. Battery A nickel metal hydride battery according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a partially broken perspective view of a battery cell 10 of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the battery cell 10 includes a battery container 11, a sealing plate 12, a safety valve 13, and a laminated electrode body 100. The battery container 11 is a case in which the laminated electrode body 100 is inserted and the electrolytic solution is accommodated therein. The sealing plate 12 is for sealing the battery cell 10. The safety valve 13 is a valve that opens when the internal pressure of the battery cell 10 increases too much. As will be described later, the positive electrode current collector plate and the negative electrode current collector plate are joined to the laminated electrode body 100. These are in a position that cannot be seen from the broken portion in FIG.

図2は,電池セル10から溶接体200を抜き出して描いた断面図である。ここでいう溶接体200とは,積層電極体100に正極集電板110および負極集電板120が接合されたものである。積層電極体100は,図2に示すように,正極板Pと,負極板Nと,セパレータSとを有している。そして,正極板Pと負極板Nとの間には必ずセパレータSが間に配置されるように積層されている。正極板Pと負極板Nとを絶縁するためである。ここで,図2中の矢印Fの示す方向は,図1中の矢印Aの示す方向と同じであり,これらの部材の積層方向である。   FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the welded body 200 extracted from the battery cell 10. Here, the welded body 200 is obtained by joining the positive electrode current collector plate 110 and the negative electrode current collector plate 120 to the laminated electrode body 100. As shown in FIG. 2, the laminated electrode body 100 includes a positive electrode plate P, a negative electrode plate N, and a separator S. The separator S is always laminated between the positive electrode plate P and the negative electrode plate N so as to be disposed therebetween. This is because the positive electrode plate P and the negative electrode plate N are insulated. Here, the direction indicated by the arrow F in FIG. 2 is the same as the direction indicated by the arrow A in FIG. 1, and is the stacking direction of these members.

正極板Pは,正極基板の一部に正極活物質が充填されたものである。正極板Pは,正極充填部P1と正極非充填部P2とを備えている。正極充填部P1は,図2に示すように,セパレータSに挟まれている位置にある。正極非充填部P2は,図2に示すように,セパレータSに挟まれていない位置にある。正極充填部P1は,正極基板に正極活物質が充填されている正極板反応部である。一方,正極非充填部P2は,正極基板に正極活物質が充填されていない正極板非反応部である。正極板反応部は,その表面で電極反応が生じる部分であるとともに,実際に発電に寄与する部分である。ここで,正極基板は,例えば発泡ニッケルである。正極活物質は,例えば水酸化ニッケルである。なお,正極活物質は図2には表れていない。発泡ニッケルの表面にはわずかに形成されているにすぎないからである。   The positive electrode plate P is obtained by filling a part of the positive electrode substrate with a positive electrode active material. The positive electrode plate P includes a positive electrode filling part P1 and a positive electrode non-filling part P2. The positive electrode filling portion P1 is located between the separators S as shown in FIG. As shown in FIG. 2, the positive electrode unfilled portion P <b> 2 is in a position where it is not sandwiched between the separators S. The positive electrode filling part P1 is a positive electrode plate reaction part in which a positive electrode substrate is filled with a positive electrode active material. On the other hand, the positive electrode unfilled portion P2 is a positive plate non-reacting portion in which the positive electrode substrate is not filled with the positive electrode active material. The positive electrode plate reaction part is a part where an electrode reaction occurs on the surface thereof and a part that actually contributes to power generation. Here, the positive electrode substrate is, for example, foamed nickel. The positive electrode active material is, for example, nickel hydroxide. Note that the positive electrode active material does not appear in FIG. This is because the surface of the nickel foam is only slightly formed.

負極板Nは,負極基板に負極活物質の充填された負極充填部N1(負極板反応部)と負極非充填部N2(負極板非反応部)とを備えている。負極充填部N1は,図2に示すように,セパレータSに挟まれている位置にある。負極非充填部N2は,図2に示すように,セパレータSに挟まれていない位置にある。ここで,負極基板は,例えばニッケルのパンチングメタルである。負極活物質は,例えば水素吸蔵合金である。   The negative electrode plate N includes a negative electrode filling part N1 (negative electrode plate reaction part) and a negative electrode non-filling part N2 (negative electrode plate non-reaction part) in which a negative electrode substrate is filled with a negative electrode active material. The negative electrode filling portion N1 is located between the separators S as shown in FIG. The negative electrode non-filling portion N2 is in a position not sandwiched between the separators S as shown in FIG. Here, the negative electrode substrate is, for example, nickel punching metal. The negative electrode active material is, for example, a hydrogen storage alloy.

また,図2に示すように,正極充填部P1と負極充填部N1とは,セパレータSに接して積層されている。正極非充填部P2の一部は,積層電極体100の一方に突出している。正極非充填部P2の先端部PXは,正極集電板110に接合されている。すなわち,正極基板と正極集電板110とは導通している。負極非充填部N2の一部は,積層電極体100の他方に突出している。その突出する方向は,正極非充填部P2の突出している方向の反対側である。負極非充填部N2の先端部NXは,負極集電板120に接合されている。すなわち,負極基板と負極集電板120とは導通している。ここで,各集電板110,120の厚みは0.4〜1mm程度である。電極板P,Nの厚みは50〜200μm程度である。   Further, as shown in FIG. 2, the positive electrode filling portion P1 and the negative electrode filling portion N1 are stacked in contact with the separator S. A part of the positive electrode unfilled portion P <b> 2 protrudes to one side of the laminated electrode body 100. The tip end portion PX of the positive electrode unfilled portion P <b> 2 is joined to the positive electrode current collector plate 110. That is, the positive electrode substrate and the positive electrode current collector plate 110 are electrically connected. A part of the negative electrode non-filling portion N <b> 2 protrudes to the other side of the laminated electrode body 100. The protruding direction is opposite to the protruding direction of the positive electrode unfilled portion P2. The leading end NX of the negative electrode non-filling portion N2 is joined to the negative electrode current collector plate 120. That is, the negative electrode substrate and the negative electrode current collector plate 120 are electrically connected. Here, the thickness of each current collecting plate 110, 120 is about 0.4 to 1 mm. The thickness of the electrode plates P and N is about 50 to 200 μm.

図2に示すように,正極集電板110の両端には屈曲部111が形成されている。屈曲部111には,端面111aが形成されている。端面111aは,電極板P,Nに対して垂直である。同様に,負極集電板120の両端にも屈曲部121が形成されている。   As shown in FIG. 2, bent portions 111 are formed at both ends of the positive electrode current collector plate 110. An end surface 111 a is formed on the bent portion 111. The end surface 111a is perpendicular to the electrode plates P and N. Similarly, bent portions 121 are formed at both ends of the negative electrode current collector plate 120.

2.電極板と集電板との溶接方法
2−1.用いるレーザの強度分布
本形態の溶接方法について説明する。本形態では,レーザ溶接に用いるレーザの種類に特徴がある。したがって,まず本形態で用いるレーザの種類について説明する。本形態で用いるレーザの強度分布を図3に示す。図3において,横軸は中心からの距離である。縦軸はレーザの強度である。実線は,トップハット型のレーザの強度分布を示している。破線は,ガウシアン型のレーザの強度分布を示している。本形態では,図3に示すようなトップハット型のレーザを用いる。
2. 2. Method of welding electrode plate and current collector plate 2-1. Laser intensity distribution to be used The welding method of this embodiment will be described. This embodiment is characterized by the type of laser used for laser welding. Therefore, first, the type of laser used in this embodiment will be described. FIG. 3 shows the intensity distribution of the laser used in this embodiment. In FIG. 3, the horizontal axis is the distance from the center. The vertical axis represents the laser intensity. The solid line shows the intensity distribution of the top-hat type laser. The broken line shows the intensity distribution of the Gaussian laser. In this embodiment, a top hat type laser as shown in FIG. 3 is used.

図3には,照射径Φの共通するトップハット型のレーザ(実線)とガウシアン型のレーザ(破線)とが描かれている。ここで照射径Φは,バックグラウンドレベルより有意に大きい強度である照射領域の径のことをいう。例えば,レーザの最大強度の1%以上の出力である照射領域の径のことをいう。   In FIG. 3, a top hat type laser (solid line) and a Gaussian type laser (dashed line) having a common irradiation diameter Φ are depicted. Here, the irradiation diameter Φ refers to the diameter of the irradiation region having an intensity significantly greater than the background level. For example, it refers to the diameter of the irradiated region that is 1% or more of the maximum laser intensity.

レーザの最大強度をMとする。0.9M部分強度照射径をΦQとする。0.9M部分強度照射径とは,レーザの強度分布の最大値Mの10%以上の強度である照射領域の径のことをいう。   Let M be the maximum intensity of the laser. Let 0.9M partial intensity irradiation diameter be ΦQ. The 0.9M partial intensity irradiation diameter refers to the diameter of the irradiation region having an intensity of 10% or more of the maximum value M of the laser intensity distribution.

本形態におけるトップハット型のレーザとは,照射径Φと0.9M部分強度照射径ΦQとの比で定義することができる。すなわち,トップハット型のレーザとは,
ΦQ/Φ≧0.9
の関係式を満たすレーザのことをいう。また,ガウシアン型のレーザとは,
ΦQ/Φ<0.8
の関係式を満たすレーザのことをいう。図3には,トップハット型のレーザおよびガウシアン型のレーザの典型例が示されている。
The top hat type laser in this embodiment can be defined by the ratio between the irradiation diameter Φ and the 0.9M partial intensity irradiation diameter ΦQ. That is, the top-hat type laser is
ΦQ / Φ ≧ 0.9
A laser that satisfies the relational expression. What is a Gaussian laser?
ΦQ / Φ <0.8
A laser that satisfies the relational expression. FIG. 3 shows typical examples of a top hat type laser and a Gaussian type laser.

図3では,トップハット型のレーザの最大強度をMTとしている。すると,0.9MT部分強度照射径ΦTは,
ΦT/Φ≧0.9 ………(1)
を満たす。図3では,ガウシアン型のレーザの最大強度をMGとしている。すると,0.9MG部分強度照射径ΦGは,
ΦG/Φ<0.8 ………(2)
を満たす。
In FIG. 3, the maximum intensity of the top hat type laser is MT. Then, 0.9MT partial intensity irradiation diameter ΦT is
ΦT / Φ ≧ 0.9 (1)
Meet. In FIG. 3, the maximum intensity of the Gaussian laser is MG. Then, 0.9MG partial intensity irradiation diameter ΦG is
ΦG / Φ <0.8 (2)
Meet.

このように,部分強度照射径ΦQが照射径Φに近い値をとるほど,レーザの強度分布の最大値付近はフラットである。これが,トップハット型のレーザの特徴である。部分強度照射径ΦQが照射径Φより充分に小さい値となるほど,レーザの強度分布の最大値付近のフラットな領域は消失する。これが,ガウシアン型のレーザの特徴である。   Thus, as the partial intensity irradiation diameter ΦQ is closer to the irradiation diameter Φ, the vicinity of the maximum value of the laser intensity distribution is flat. This is a feature of the top hat type laser. The flat region near the maximum value of the laser intensity distribution disappears as the partial intensity irradiation diameter ΦQ becomes a value sufficiently smaller than the irradiation diameter Φ. This is a feature of the Gaussian laser.

図3に示すように,出力が同じで照射径Φが同じである場合には,次のような特徴がある。トップハット型のレーザの強度は,レーザの照射中心に近い領域ではガウシアン型のレーザの強度より弱く,レーザの照射中心から遠い領域ではガウシアン型のレーザの強度よりも強い。つまり,トップハット型のレーザを用いた場合には,レーザの照射領域の中心付近に与えられる熱量はガウシアン型のレーザを用いた場合より少ない。そのため,スパッタの発生が抑制される。   As shown in FIG. 3, when the output is the same and the irradiation diameter Φ is the same, there are the following features. The intensity of the top hat type laser is weaker than the intensity of the Gaussian laser in the region close to the laser irradiation center, and higher than the intensity of the Gaussian laser in the region far from the laser irradiation center. That is, when a top-hat type laser is used, the amount of heat applied to the vicinity of the center of the laser irradiation region is less than when a Gaussian type laser is used. Therefore, the occurrence of spatter is suppressed.

なお,トップハット型のレーザは,遮光体を用いることにより照射することができる(特開平10−109186号公報の段落[0024],図1,図3参照)。また,リアミラーを用いることにより照射することもできる(特開平9−70681号公報の段落[0034],図5,図9,図10参照)。   Note that the top-hat type laser can be irradiated by using a light shield (see paragraph [0024] of FIGS. 1 and 3 of JP-A-10-109186). Moreover, it can also irradiate by using a rear mirror (refer paragraph [0034] of Unexamined-Japanese-Patent No. 9-70681, FIG.5, FIG.9, FIG.10).

2−2.溶接方法
続いて,上記のトップハット型のレーザを用いた溶接方法について説明する。図4は,本形態のレーザ溶接の方法を説明する図である。レーザ溶接を行うに際して,加圧治具1000により,積層電極体100を,図4中の左右方向(矢印E)に加圧する。加圧治具1000は,積層電極体100の積層方向(図2の矢印Fの方向)の厚みを薄いものとするための治具である。このように加圧しつつ溶接することにより,電池容器11への収容を可能とするとともに,電池の体積エネルギー密度を高いものとするためである。加圧治具1000は,溶接工程に用いるだけであり,電池セル10には残らない。
2-2. Next, the welding method using the top hat type laser will be described. FIG. 4 is a diagram for explaining the laser welding method of this embodiment. When performing laser welding, the laminated electrode body 100 is pressurized in the left-right direction (arrow E) in FIG. The pressurizing jig 1000 is a jig for reducing the thickness of the laminated electrode body 100 in the laminating direction (direction of arrow F in FIG. 2). This is because welding in such a manner can be accommodated in the battery container 11 and the volume energy density of the battery can be increased. The pressure jig 1000 is only used for the welding process and does not remain in the battery cell 10.

そして,正極集電板110の屈曲部111は,加圧治具1000の上面1001で支持されている。端面111aは,上面1001と対面して加圧治具1000に接触している。このとき,正極板Pの先端部PXは,正極集電板110に接触している。   The bent portion 111 of the positive electrode current collector plate 110 is supported by the upper surface 1001 of the pressure jig 1000. The end surface 111 a faces the upper surface 1001 and is in contact with the pressing jig 1000. At this time, the tip portion PX of the positive electrode plate P is in contact with the positive electrode current collector plate 110.

続いて,レーザを正極集電板110に照射しつつ,図4の矢印Bの向きにレーザを走査する。ここでレーザの走査速度は,例えば65mm/secである。もちろん,これ以外の走査速度であってもよい。図4の矢印Bの方向は,図2に示した矢印Fの方向,すなわち積層電極体100の積層方向に平行である。これにより,正極集電板110におけるレーザ照射箇所は加熱されて溶融する。このレーザの照射箇所112を図5に示す。図5は,図2のLL断面に相当する位置を示す断面図である。ただし,図2には溶接後の溶接体200が示されているのに対し,図5には溶接の最中の様子が示されている。図5には,レーザ照射箇所112と,レーザの照射により溶融した溶融部分113とが示されている。溶融部分113は,図5に示すとおり,正極集電板110の厚み方向にわたって形成されている。   Subsequently, the laser is scanned in the direction of arrow B in FIG. 4 while irradiating the positive electrode current collector plate 110 with the laser. Here, the scanning speed of the laser is, for example, 65 mm / sec. Of course, other scanning speeds may be used. The direction of arrow B in FIG. 4 is parallel to the direction of arrow F shown in FIG. Thereby, the laser irradiation spot in the positive electrode current collector plate 110 is heated and melted. FIG. 5 shows an irradiation spot 112 of this laser. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a position corresponding to the LL cross section of FIG. However, FIG. 2 shows a welded body 200 after welding, whereas FIG. 5 shows a state during welding. FIG. 5 shows a laser irradiation spot 112 and a melted portion 113 melted by the laser irradiation. As shown in FIG. 5, the melted portion 113 is formed over the thickness direction of the positive electrode current collector plate 110.

そして溶融部分113の一部は,正極板Pの先端部PXに接触した状態で先端部PXに濡れ広がる。この段階で,正極集電板110と正極板Pの先端部PXとは導通している。その溶融部分113へのレーザの照射が終了した後に,溶融部分113は冷却されて凝固する。これにより,正極板Pの先端部PXは,正極集電板110に接合される。そのときの溶接幅Dを図5中に示す。この溶接幅Dは,正極集電板110の裏側における溶融部分113の幅である。   Then, a part of the melted portion 113 wets and spreads on the tip portion PX while being in contact with the tip portion PX of the positive electrode plate P. At this stage, the positive electrode current collector plate 110 and the tip end portion PX of the positive electrode plate P are electrically connected. After the laser irradiation to the melted portion 113 is completed, the melted portion 113 is cooled and solidified. Thereby, the front-end | tip part PX of the positive electrode plate P is joined to the positive electrode current collecting plate 110. The welding width D at that time is shown in FIG. The weld width D is the width of the melted portion 113 on the back side of the positive electrode current collector plate 110.

レーザは,図4の矢印Bの向きに走査されるので,正極集電板110は積層電極体100の積層方向,すなわち図4の左右方向にわたる複数の正極板Pに溶接される。その溶接される溶接領域Rを図6に示す。溶接領域Rは,レーザを照射されることにより,一旦は溶融して再度凝固する熱影響部(Heat Affected Zone)となる部分である。レーザは,図6の矢印Qの方向に沿って走査されることとなる。なお,図5のHAZは,正極集電板110の表側の熱影響部の幅を示している。   Since the laser is scanned in the direction of the arrow B in FIG. 4, the positive electrode current collector plate 110 is welded to a plurality of positive electrode plates P extending in the stacking direction of the stacked electrode body 100, that is, in the left-right direction in FIG. The welding region R to be welded is shown in FIG. The welding region R is a portion that becomes a heat affected zone that is once melted and solidified again by being irradiated with a laser. The laser is scanned along the direction of arrow Q in FIG. Note that HAZ in FIG. 5 indicates the width of the heat-affected zone on the front side of the positive electrode current collector plate 110.

ここで,レーザの照射径Φと,狙いとする溶接幅D1とは,次の関係を満たしている。
4×D1 ≦ Φ ≦7×D1
正極集電板110の表側の熱影響部の幅HAZを溶接幅Dの4〜7倍とするためである。
Here, the laser irradiation diameter Φ and the target welding width D1 satisfy the following relationship.
4 x D1 ≤ Φ ≤ 7 x D1
This is because the width HAZ of the heat affected zone on the front side of the positive electrode current collector plate 110 is 4 to 7 times the welding width D.

同様に,負極集電板120を積層電極体100の負極板Nの先端部NXに溶接する。これにより,正極集電板110および負極集電板120が積層電極体100に溶接された溶接体200が作される。この溶接体200は,図2に示したとおりである。 Similarly, the negative electrode current collector plate 120 is welded to the tip portion NX of the negative electrode plate N of the laminated electrode body 100. Thus, the welding body 200 positive electrode current collector plate 110 and the negative electrode terminal plate 120 is welded to the laminated electrode body 100 is made of work. The welded body 200 is as shown in FIG.

図6に示す溶接領域R,すなわち熱影響部の表面110a側の幅HAZは,レーザの照射径Φにほとんど等しい。すなわち,本形態に係る電池セルの溶接体200では,集電板110,120の溶接幅Dの4〜7倍の幅の熱影響部が,集電板110,120の表面に形成されている。かかる溶接体200を有する電池セル10は,好適な溶接がなされているといえる。つまり,溶接不良がほとんど生じていない。また,集電板110,120に穴が開いていることもなく,スパッタが積層電極体100の内部に入り込むおそれもほとんどない。また,セパレータ焼けも生じていない。   The width HAZ on the welded region R shown in FIG. 6, that is, the surface 110a side of the heat affected zone, is almost equal to the laser irradiation diameter Φ. That is, in the battery cell welded body 200 according to this embodiment, the heat affected zone having a width 4 to 7 times the welding width D of the current collector plates 110 and 120 is formed on the surface of the current collector plates 110 and 120. . It can be said that the battery cell 10 having the welded body 200 is suitably welded. In other words, almost no welding defects occurred. Further, the current collector plates 110 and 120 are not perforated, and there is almost no possibility that spatter enters the laminated electrode body 100. Also, no separator burn occurred.

2−3.レーザの照射径Φと良品条件との関係
ここで,レーザの照射径Φと良品条件との関係について説明する。図7は,異なるレーザの照射径とレーザの出力のレーザを用いて溶接した場合に,溶接幅Dの不足やセパレータ焼け等の溶接不良が生ずるか否かを示したグラフである。横軸はレーザの出力である。縦軸はレーザの照射径Φである。なお,ここで用いたレーザは,式(1)を満たすトップハット型のレーザである。
2-3. Relationship between Laser Irradiation Diameter Φ and Good Product Conditions Here, the relationship between the laser irradiation diameter Φ and good product conditions will be described. FIG. 7 is a graph showing whether or not welding defects such as insufficient welding width D or burnt separator occur when welding is performed using lasers having different laser irradiation diameters and laser outputs. The horizontal axis is the laser output. The vertical axis represents the laser irradiation diameter Φ. Note that the laser used here is a top-hat type laser that satisfies Equation (1).

図7および後述する図8に示す結果は,次の条件で溶接を行ったものである。
集電板110,120の板厚t : 0.4mm
狙いとする溶接幅D1 : 0.5mm
レーザの走査速度 : 65mm/sec
The results shown in FIG. 7 and FIG. 8 to be described later are obtained by welding under the following conditions.
Thickness t of current collecting plates 110 and 120: 0.4 mm
Target welding width D1: 0.5 mm
Laser scanning speed: 65 mm / sec

図7において,「×」印は,溶接に際して集電板の穴あきやスパッタが生じていることを示している。菱形の印は,セパレータ焼けが生じていることを示している。三角形の印は,溶接幅Dが不足していることを示している。「○」印は,上記のいずれの問題点も生じていないことを示している。すなわち,良品であることを示している。   In FIG. 7, “x” marks indicate that the current collector plate is perforated or sputtered during welding. The diamond mark indicates that the separator is burnt. The triangle mark indicates that the welding width D is insufficient. The “◯” mark indicates that none of the above problems have occurred. That is, it indicates that the product is non-defective.

図7には,4つの領域U,V,W,Xが存在する。領域Uは,照射径Φが1.5mm未満のトップハット型のレーザを用いた場合を示す領域である。領域Uでは,図7に示すように,集電板の穴あきやスパッタが発生する。領域Uではレーザの照射径が小さいので,図9に示すようにレーザが正極集電板110を貫通してしまう。つまり,正極集電板110に穴があいてしまうこととなる。領域Uではさらに,溶接幅が不足している。つまり,品質を満足する溶接を行うことができない。   In FIG. 7, there are four regions U, V, W, and X. The region U is a region showing a case where a top hat type laser having an irradiation diameter Φ of less than 1.5 mm is used. In the region U, as shown in FIG. 7, the current collector plate is perforated and sputtered. In the region U, since the laser irradiation diameter is small, the laser penetrates the positive electrode current collector plate 110 as shown in FIG. That is, the positive electrode current collector plate 110 has a hole. In the region U, the weld width is further insufficient. In other words, welding that satisfies the quality cannot be performed.

照射径Φが2mm以上(D1の4倍以上)の場合には,領域V,W,Xがある。レーザの出力の低い順から領域V,X,Wとなっている。領域Vは,図7中の三角形の印を結んだ線より左側の領域である。領域Wは,図7中の菱形の印を結んだ線より右側の領域である。領域Xは,領域Vと領域Wの中間にある。   When the irradiation diameter Φ is 2 mm or more (4 times or more of D1), there are regions V, W, and X. Regions V, X, and W are in ascending order of laser output. The region V is a region on the left side of the line connecting the triangle marks in FIG. The region W is a region on the right side of the line connecting the diamond marks in FIG. The region X is in the middle between the region V and the region W.

レーザの出力の低い領域Vでは,溶接幅が不足している。逆にレーザの出力の高い領域Wでは,セパレータ焼けが生じている。領域Xでは,良品品質を満足する溶接体200が作される。つまり,この溶接体200には,穴あきやスパッタの発生,セパレータ焼け,溶接幅不足といった問題点が生じていないのである。 In the region V where the laser output is low, the welding width is insufficient. On the contrary, in the region W where the laser output is high, the separator burns. In the region X, the welding body 200 to satisfy the good quality is made work. That is, the welded body 200 is free from problems such as perforations, spatter, burnt separator, and insufficient weld width.

このように,レーザの照射径Φを,狙いとする塗工幅D1の4倍以上としたうえで,レーザの出力を適宜選択すれば,好適なレーザ溶接を行うことができる。一方,レーザの照射径Φが狙いとする溶接幅D1の7倍を超えると,レーザのエネルギー密度は低いものとなる。そのため,溶接幅Dを確保するためにはレーザの出力を高いものとする必要がある。このときの入熱量の総量は大きい。この場合にはセパレータ焼けも発生しやすいため,好ましくない。   As described above, if the laser irradiation diameter Φ is set to be four times or more the target coating width D1, and the laser output is appropriately selected, suitable laser welding can be performed. On the other hand, when the laser irradiation diameter Φ exceeds 7 times the target welding width D1, the energy density of the laser becomes low. Therefore, in order to secure the welding width D, it is necessary to increase the laser output. The total amount of heat input at this time is large. In this case, the separator is likely to burn.

2−4.ガウシアン型レーザを用いた場合
続いて,本形態のトップハット型のレーザではなく,ガウシアン型のレーザを用いた場合について説明する。図8は,ガウシアン型のレーザを用いた結果を示すグラフである。このとき狙いとする溶接幅は,集電板110,120の板厚t以上の幅である。したがって,図7のトップハット型のレーザを用いた場合と同様に,溶接幅を0.5mmとする。図8で用いたレーザは,式(2)を満たすガウシアン型のレーザである。
2-4. Next, a case where a Gaussian laser is used instead of the top hat laser of this embodiment will be described. FIG. 8 is a graph showing the results using a Gaussian laser. The target welding width at this time is a width equal to or greater than the plate thickness t of the current collector plates 110 and 120. Therefore, the welding width is set to 0.5 mm as in the case of using the top hat type laser of FIG. The laser used in FIG. 8 is a Gaussian laser that satisfies Equation (2).

図8の場合においても,図7に示した場合と同様に,適切なレーザの照射径とレーザの出力を選ぶことにより,良品品質を満足する溶接体200が得られた。ただし,図8において,良品品質を満足するようなレーザの照射径とレーザの出力の組み合わせの領域は,図7に示した領域よりも狭い。すなわち,ガウシアン型のレーザのほうが好適に溶接を行うことができる領域が狭い。逆に,トップハット型のレーザのほうが好適に溶接を行うことができる領域が広い。このように薄いT字型突合せ溶接であって,スパッタの飛散を抑制するとともに,セパレータ焼けを回避する必要のある電池の製造工程においては,トップハット型のレーザが好ましい。   Also in the case of FIG. 8, similarly to the case shown in FIG. 7, by selecting an appropriate laser irradiation diameter and laser output, a welded body 200 that satisfies the quality of the non-defective product was obtained. However, in FIG. 8, the region of the combination of the laser irradiation diameter and the laser output that satisfies the quality of the non-defective product is narrower than the region shown in FIG. In other words, the Gaussian type laser has a narrower area where welding can be suitably performed. Conversely, the top hat type laser has a wider area in which welding can be suitably performed. In such a thin T-shaped butt welding, which suppresses spatter scattering and avoids separator burn, a top hat type laser is preferable.

以上述べたように,図7に示したように,トップハット型のレーザを用いる場合には,照射径Φが2.0〜3.5mmのレーザを選ぶとよい。ただし,これは狙いとする溶接幅D1が0.5mmの場合である。このときの照射径は,狙いとする溶接幅D1の4〜7倍である。狙いとする溶接幅D1が0.5mmでない場合には,溶接に好適な照射径Φは図7に示したものとは異なることとなる。その場合であっても,照射径が溶接幅の4〜7倍であるレーザを用いればよい。   As described above, as shown in FIG. 7, when a top hat type laser is used, a laser having an irradiation diameter Φ of 2.0 to 3.5 mm may be selected. However, this is the case where the target welding width D1 is 0.5 mm. The irradiation diameter at this time is 4 to 7 times the target welding width D1. When the target welding width D1 is not 0.5 mm, the irradiation diameter Φ suitable for welding is different from that shown in FIG. Even in that case, a laser whose irradiation diameter is 4 to 7 times the welding width may be used.

図8に示したように,ガウシアン型のレーザを用いる場合には,照射径Φが2.5〜3.5mmのレーザを選ぶとよい。ただし,これは狙いとする溶接幅D1が0.5mmの場合である。このときの照射径は,狙いとする溶接幅D1の4〜7倍である。狙いとする溶接幅D1が0.5mmでない場合には,溶接に好適な照射径Φは図7に示したものとは異なることとなる。その場合であっても,照射径が溶接幅の4〜7倍であるレーザを用いればよい。   As shown in FIG. 8, when a Gaussian laser is used, a laser having an irradiation diameter Φ of 2.5 to 3.5 mm may be selected. However, this is the case where the target welding width D1 is 0.5 mm. The irradiation diameter at this time is 4 to 7 times the target welding width D1. When the target welding width D1 is not 0.5 mm, the irradiation diameter Φ suitable for welding is different from that shown in FIG. Even in that case, a laser whose irradiation diameter is 4 to 7 times the welding width may be used.

集電板110,120として,本形態のものとは板厚の異なるものを用いたとしても,溶接幅の4〜7倍の照射径のトップハット型のレーザを用いることができる。レーザの出力を変えることにより,好適な溶接を行うことができるからである。   Even if current collector plates 110 and 120 having a plate thickness different from that of the present embodiment are used, a top hat type laser having an irradiation diameter of 4 to 7 times the welding width can be used. This is because suitable welding can be performed by changing the output of the laser.

なお,集電板110,120の板厚tは,前述のものに限らない。例えば,0.4〜1mm程度であるとよい。もちろん,それ以外の値であってもよい。狙いとする溶接幅D1は,集電板110,120の板厚t以上であることが望ましい。溶接強度を保持するとともに,電気抵抗を大きいものとしないためである。   The plate thickness t of the current collecting plates 110 and 120 is not limited to the above. For example, it may be about 0.4 to 1 mm. Of course, other values may be used. The target welding width D1 is preferably equal to or greater than the plate thickness t of the current collector plates 110 and 120. This is to maintain the welding strength and not to increase the electrical resistance.

3.電池の製造方法
本実施の形態に係る電池の製造方法は,上記の積層電極体100と正極集電板110や負極集電板120との溶接方法を実施することに特徴のあるものである。
3. Battery Manufacturing Method The battery manufacturing method according to the present embodiment is characterized in that the above-described laminated electrode body 100 and the positive electrode current collector plate 110 or the negative electrode current collector plate 120 are welded.

3−1.電極板作工程
正極板Pは,正極基板に正極活物質を充填することにより作される。ここで,正極基板のうち正極活物質を充填された箇所が正極充填部P1となる。正極基板のうち正極活物質を充填されていない箇所が正極非充填部P2となる。負極板Nは,負極基板に負極活物質を塗着することにより作される。ここで,負極基板のうち負極活物質を充填された箇所が負極充填部N1となる。負極基板のうち負極活物質を充填されていない箇所が負極非充填部N2となる。
3-1. Electrode plates work made steps positive plate P is created made by filling a positive electrode active material in the positive electrode substrate. Here, the portion of the positive electrode substrate filled with the positive electrode active material becomes the positive electrode filling portion P1. A portion of the positive electrode substrate that is not filled with the positive electrode active material is a positive electrode unfilled portion P2. Negative electrode plate N is created made by coating wears an anode active material on the negative electrode substrate. Here, the portion filled with the negative electrode active material in the negative electrode substrate becomes the negative electrode filling portion N1. A portion of the negative electrode substrate that is not filled with the negative electrode active material is a negative electrode non-filled portion N2.

3−2.積層電極体作工程
続いて,正極板P,負極板N,セパレータSを積層する。その際に,正極板Pと負極板Nとが交互になるように配置する。そして,正極板Pと負極板Nとの間に必ずセパレータSをはさんだ状態で積層する。その際に,正極板Pの正極非充填部P2が一方から突出するようにするとともに,負極板Nの負極非充填部N2がその反対側に突出するように積み重ねる。これにより,積層電極体100が作される。
3-2. Following step made laminated electrode body work, stacking the positive electrode plate P, negative electrode plate N, the separator S. At that time, the positive plates P and the negative plates N are alternately arranged. Then, the separator S is necessarily laminated between the positive electrode plate P and the negative electrode plate N. At that time, the positive electrode plate P is stacked so that the positive electrode unfilled portion P2 protrudes from one side and the negative electrode unfilled portion N2 of the negative electrode plate N protrudes to the opposite side. Thus, the laminated electrode body 100 is made of work.

3−3.集電板溶接工程
次に,正極集電板110および負極集電板120を積層電極体100に溶接する。図4に,溶接前の積層電極体100と正極集電板110を示す。ここでは,前述のとおり,狙いとする溶接幅の4〜7倍の照射径であるレーザを用いて正極集電板110を正極非充填部P2の先端部PXに溶接する。同様に,負極集電板120を負極非充填部N2の先端部NXに溶接する。これらの接合の順序はどちらでもよい。
3-3. Current collector plate welding step Next, the positive electrode current collector plate 110 and the negative electrode current collector plate 120 are welded to the laminated electrode body 100. FIG. 4 shows the laminated electrode body 100 and the positive electrode current collector plate 110 before welding. Here, as described above, the positive electrode current collector plate 110 is welded to the tip portion PX of the positive electrode unfilled portion P2 by using a laser having an irradiation diameter of 4 to 7 times the target welding width. Similarly, the negative electrode current collector plate 120 is welded to the tip portion NX of the negative electrode unfilled portion N2. The order of these joinings may be either.

3−4.電池組立工程
続いて,電池容器11に積層電極体100を挿入する。そして電池容器11の内部に電解液を注入する。これにより,積層電極体100は,電解液に浸されることとなる。続いて,封口板12を電池容器11に接合する。これにより,本形態の電池セル10が組み立てられる。この後,各種の検査工程を行うとよい。以上の工程を経ることにより,本形態の電池セル10が製造される。
3-4. Battery Assembly Process Subsequently, the laminated electrode body 100 is inserted into the battery container 11. Then, an electrolytic solution is injected into the battery container 11. Thereby, the laminated electrode body 100 is immersed in the electrolytic solution. Subsequently, the sealing plate 12 is joined to the battery container 11. Thereby, the battery cell 10 of this embodiment is assembled. After this, various inspection processes may be performed. Through the above steps, the battery cell 10 of this embodiment is manufactured.

4.変形例
本形態の変形例について図10に示す。図10に示すように,正極集電板210には,凹部211が形成されている。正極集電板210における凹部211の箇所の厚みは,その他の箇所の厚みの半分程度である。すなわち,凹部211は,薄肉部である。この凹部211の幅は,狙いとする溶接幅D1と同程度である。この凹部210は,正極板Pと溶接される側の反対側に形成されている。
4). Modification A modification of this embodiment is shown in FIG. As shown in FIG. 10, the positive electrode current collector plate 210 has a recess 211. The thickness of the concave portion 211 in the positive electrode current collector plate 210 is about half the thickness of the other portions. That is, the recessed part 211 is a thin part. The width of the recess 211 is about the same as the target welding width D1. The recess 210 is formed on the side opposite to the side to be welded with the positive electrode plate P.

なお,溶接に際しては,レーザの照射径を狙いとする溶接幅D1,すなわち凹部211の幅よりもわずかに大きい照射径のレーザを用いるとよい。凹部211の厚みが薄いため,レーザのエネルギーをより小さいものとすることができる。これにより,スパッタの発生を抑制することができる。なお,凹部211は,溶接を施す領域に部分的にプレス処理を施すことにより形成することができる。凹部211の幅D2は,照射径Φよりわずかに小さい。   In welding, it is preferable to use a laser having an irradiation diameter slightly larger than the welding width D1, which is aimed at the irradiation diameter of the laser, that is, the width of the recess 211. Since the thickness of the recess 211 is thin, the laser energy can be made smaller. Thereby, generation | occurrence | production of a sputter | spatter can be suppressed. In addition, the recessed part 211 can be formed by performing a press process partially on the area | region which welds. The width D2 of the recess 211 is slightly smaller than the irradiation diameter Φ.

5.まとめ
以上,詳細に説明したように,本実施の形態に係る電池は,正極集電板110を正極非充填部P2の先端部PXに溶接する際にトップハット型のレーザを用いて製造されたものである。負極集電板120を負極非充填部N2の先端部NXに溶接する際も同様である。そのため,溶接幅が充分な溶接を行うことができる。また,積層電極体100でセパレータ焼けがほとんど起こっていない。また,スパッタもほとんど積層電極体100に入っていない。これにより,内部短絡をほとんど生じない電池が実現されている。
5. Summary As described above in detail, the battery according to the present embodiment is manufactured using a top hat type laser when welding the positive electrode current collector plate 110 to the tip portion PX of the positive electrode unfilled portion P2. Is. The same applies when the negative electrode current collector plate 120 is welded to the tip NX of the negative electrode unfilled portion N2. Therefore, welding with a sufficient welding width can be performed. Moreover, almost no burnt of the separator occurs in the laminated electrode body 100. Further, almost no spatter is contained in the laminated electrode body 100. As a result, a battery that hardly causes an internal short circuit is realized.

また,本形態に係る電池の製造方法では,溶接にトップハット型のレーザを用いた。したがって,溶接の際にスパッタがほとんど発生しない。また,正極基板もしくは負極基板を溶融しすぎるおそれがほとんどない。よって,セパレータSを溶融させることがほとんどない。つまり,内部短絡を起こしにくい電池を製造することができる。さらに,ビーム溶接のように真空状態とする必要もない。本形態に係るトップハット型のレーザを用いたレーザ溶接のほうがガウシアン型のレーザを用いたレーザ溶接よりも好適に溶接を行うことができる領域が広い。   In the battery manufacturing method according to this embodiment, a top hat type laser is used for welding. Therefore, almost no spatter is generated during welding. Moreover, there is almost no possibility that the positive electrode substrate or the negative electrode substrate is melted too much. Therefore, the separator S is hardly melted. That is, it is possible to manufacture a battery that hardly causes an internal short circuit. Furthermore, it is not necessary to use a vacuum state as in beam welding. Laser welding using a top-hat type laser according to this embodiment has a wider area in which welding can be performed more appropriately than laser welding using a Gaussian laser.

なお,本実施の形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。例えば,ニッケル水素電池に限らない。リチウムイオン電池にも適用することができる。その場合であっても,正極板反応部および正極板非反応部を有する正極板と,負極板反応部および負極板非反応部を有する負極板とを有し,それぞれ正極集電板と負極集電板とに溶接すればよい。その他,正極非充填部P2の先端部PXを正極集電板110に溶接し,あるいは負極非充填部N2の先端部NXを負極集電板120に溶接するような電池であれば,適用することができる。   Note that this embodiment is merely an example, and does not limit the present invention. Therefore, the present invention can naturally be improved and modified in various ways without departing from the gist thereof. For example, it is not limited to a nickel metal hydride battery. The present invention can also be applied to a lithium ion battery. Even in this case, it has a positive electrode plate having a positive electrode plate reaction part and a positive electrode plate non-reaction part, and a negative electrode plate having a negative electrode plate reaction part and a negative electrode plate non-reaction part. What is necessary is just to weld to an electric plate. In addition, it is applicable to any battery in which the tip PX of the positive electrode unfilled portion P2 is welded to the positive electrode current collector plate 110 or the tip NX of the negative electrode unfilled portion N2 is welded to the negative electrode current collector plate 120 Can do.

また本形態では,溶接の際に,正極集電板110と正極板Pの先端部PXとが既に接触していることとした。しかし,これらの間にわずかな隙間があってもよい。溶接を行うことができることに変わりないからである。   Further, in this embodiment, the positive electrode current collector plate 110 and the tip portion PX of the positive electrode plate P are already in contact with each other during welding. However, there may be a slight gap between them. This is because welding can be performed.

(第2の実施形態)
第2の実施形態について説明する。本形態では,第1の実施形態と同様にトップハット型のレーザを用いる。第1の実施形態と異なる点は,レーザを走査する走査方法である。したがって,レーザの走査方法を中心に説明する。
(Second Embodiment)
A second embodiment will be described. In this embodiment, a top hat type laser is used as in the first embodiment. The difference from the first embodiment is a scanning method for scanning a laser. Therefore, the laser scanning method will be mainly described.

第1の実施形態で述べたように,図2に示した溶接体200の正極集電板110の両端には,屈曲部111が形成されている。屈曲部111の箇所の板厚は,他の箇所の板厚よりも厚い。そのため,積層電極体100の積層方向(図2の矢印F)の端部付近,すなわち屈曲部111の付近の溶接箇所では,その他の溶接箇所に比べて温度が上昇しにくい。レーザの照射箇所の熱が,屈曲部111の方へ逃げるためである。そのため,図11に示すように,屈曲部111の付近で接合不良が生じやすい。これは負極側であっても同様である。   As described in the first embodiment, bent portions 111 are formed at both ends of the positive electrode current collector plate 110 of the welded body 200 shown in FIG. The thickness of the bent portion 111 is thicker than the thickness of the other portions. Therefore, the temperature is less likely to increase in the vicinity of the end of the stacked electrode body 100 in the stacking direction (arrow F in FIG. 2), that is, in the vicinity of the bent portion 111, as compared with other welded portions. This is because the heat of the laser irradiation portion escapes toward the bent portion 111. Therefore, as shown in FIG. 11, poor bonding is likely to occur near the bent portion 111. The same applies to the negative electrode side.

屈曲部111の付近で接合不良が生じないようにするためには,屈曲部111の周囲の箇所にその他の箇所より多くの熱を与えるようにすればよい。したがって本形態では,図6の溶接領域Rで示した以外の屈曲部111の周囲の箇所にレーザを照射することを特徴とする。   In order to prevent a bonding failure from occurring in the vicinity of the bent portion 111, more heat may be applied to the portion around the bent portion 111 than the other portions. Therefore, the present embodiment is characterized in that a laser is irradiated to a portion around the bent portion 111 other than that indicated by the welding region R in FIG.

1.溶接方法
本形態のレーザ溶接におけるレーザの走査方法について説明する。レーザの走査方法を図12に示す。図12は,図4中の矢印Cの方向から見た図である。図12に示すように,溶接を施すべき領域は,地点Yから地点Zまでの領域である。地点Y,地点Zは,屈曲部111の形成されている箇所のすぐ内側に位置している。溶接幅は0.5mmである。本形態では,図12に示すように,レーザを3回照射する。
1. Welding Method A laser scanning method in laser welding of this embodiment will be described. A laser scanning method is shown in FIG. FIG. 12 is a view seen from the direction of arrow C in FIG. As shown in FIG. 12, the region to be welded is a region from point Y to point Z. The point Y and the point Z are located immediately inside the place where the bent portion 111 is formed. The welding width is 0.5 mm. In this embodiment, the laser is irradiated three times as shown in FIG.

1回目のレーザの走査では,地点Y1から地点Y2まで矢印Iの向きにレーザを走査する。矢印Iの向きは,積層電極体100の積層方向(図2の矢印Fの方向)に垂直な方向である。また,矢印Iの向きは,屈曲部111が形成されている方向に平行である。地点Y1から地点Y2までの走査領域には,溶接を施すべき領域の端部である地点Yが含まれている。   In the first laser scanning, the laser is scanned in the direction of arrow I from point Y1 to point Y2. The direction of arrow I is a direction perpendicular to the stacking direction of stacked electrode body 100 (the direction of arrow F in FIG. 2). The direction of the arrow I is parallel to the direction in which the bent portion 111 is formed. The scanning region from the point Y1 to the point Y2 includes a point Y that is an end of the region to be welded.

2回目のレーザの走査では,地点Yから地点Zまで矢印Jの向きにレーザを走査する。矢印Jの向きは,積層電極体100の積層方向(図2の矢印Fの方向)に平行な方向である。また,矢印Jの向きは,矢印Iの向きに垂直な方向である。この2回目のレーザが走査される領域が,溶接を施すべき領域である。   In the second laser scanning, the laser is scanned from point Y to point Z in the direction of arrow J. The direction of arrow J is a direction parallel to the stacking direction of stacked electrode body 100 (the direction of arrow F in FIG. 2). The direction of the arrow J is a direction perpendicular to the direction of the arrow I. The area where the second laser is scanned is an area to be welded.

3回目のレーザの走査では,地点Z1から地点Z2まで矢印Kの向きにレーザを走査する。矢印Kの向きは,積層電極体100の積層方向(図2の矢印Fの方向)に垂直な方向である。矢印Kの向きは,矢印Iの向きに平行であるとともに,矢印Jの向きに垂直である。また,矢印Kの向きは,屈曲部111が形成されている方向に平行である。地点Z1から地点Z2までの走査領域には,溶接を施すべき領域の端部である地点Zが含まれている。   In the third laser scanning, the laser is scanned in the direction of arrow K from point Z1 to point Z2. The direction of the arrow K is a direction perpendicular to the stacking direction of the stacked electrode body 100 (the direction of the arrow F in FIG. 2). The direction of the arrow K is parallel to the direction of the arrow I and is perpendicular to the direction of the arrow J. The direction of the arrow K is parallel to the direction in which the bent portion 111 is formed. The scanning region from the point Z1 to the point Z2 includes a point Z that is an end of the region to be welded.

これにより,積層電極体100の積層方向にわたって,確実な溶接を行うことができる。また,1回目の終点と2回目の始点である地点Yとの距離は,比較的短い。この距離は,1回目のレーザを照射し終わってから2回目のレーザを照射し始めるまでにレーザ照射地点を動かす距離である。したがって,1回目のレーザを照射し終わってから2回目のレーザを照射し始めるまでに要する時間は短い。例えば10ミリ秒(10msec)ぐらいである。そのため,2回目のレーザを照射するときには,その始点の温度は1回目のレーザによる加熱を受けたときの温度とそれほど変わらない。そのため,地点Yでは,溶接に充分な熱量が与えられる。そして,熱量のロスもほとんどない。   Thereby, reliable welding can be performed over the lamination direction of the laminated electrode body 100. Further, the distance between the first end point and the second start point Y is relatively short. This distance is a distance by which the laser irradiation point is moved from the end of the first laser irradiation to the start of the second laser irradiation. Therefore, the time required from the end of the first laser irradiation to the start of the second laser irradiation is short. For example, it is about 10 milliseconds (10 msec). Therefore, when the second laser is irradiated, the temperature at the starting point is not so different from the temperature when the first laser is heated. Therefore, at the point Y, a sufficient amount of heat is given for welding. And there is almost no loss of heat.

2回目の終点である地点Zと3回目の始点との距離も,比較的短い。そのため,3回目のレーザが地点Zを照射するときには,地点Zの温度は2回目のレーザによる加熱を受けたときの温度とそれほど変わらない。また,熱量のロスもほとんどない。   The distance between the second end point Z and the third start point is also relatively short. Therefore, when the third laser irradiates the point Z, the temperature at the point Z is not so different from the temperature when the second laser is heated. Also, there is almost no loss of heat.

ここで,地点Y1から地点Y2までのレーザの移動距離は1mm程度である。地点Z1から地点Z2までのレーザの移動距離も1mm程度である。レーザによる加熱が不充分となりやすい箇所を余分に加熱するために行う工程であるため,この程度の走査距離で充分である。ただし,この距離は例示であり,適宜変更しても構わない。また,1回目と3回目のレーザの走査速度を変更することにより,屈曲部111の周囲へ与える熱量を調整することもできる。   Here, the moving distance of the laser from the point Y1 to the point Y2 is about 1 mm. The moving distance of the laser from the point Z1 to the point Z2 is also about 1 mm. This scanning step is sufficient because it is a step performed to heat a portion where heating by the laser is likely to be insufficient. However, this distance is an example and may be changed as appropriate. In addition, the amount of heat applied to the periphery of the bent portion 111 can be adjusted by changing the scanning speed of the first and third lasers.

また,地点Yおよび地点Zでは,レーザが都合2回走査されることとなる。そのため,地点Yおよび地点Zでは,地点Yから地点Zまでにわたる他の領域よりも多くの熱が与えられることとなる。   Further, at the point Y and the point Z, the laser is scanned twice for convenience. Therefore, the point Y and the point Z are given more heat than other regions extending from the point Y to the point Z.

以上により,地点Yから地点Zに至るまでの溶接が行われて,積層電極体100の正極板Pの先端部PXが正極集電板110に溶接されるとともに,屈曲部111の周辺にも充分に熱が与えられる。本形態では,溶接範囲の両端である地点Y,Zにレーザが2回照射されることとなる。これにより,確実な溶接が行われることとなる。   As described above, the welding from the point Y to the point Z is performed, and the front end portion PX of the positive electrode plate P of the laminated electrode body 100 is welded to the positive electrode current collector plate 110, and also sufficiently around the bent portion 111. Is given heat. In this embodiment, the laser is irradiated twice at the points Y and Z that are both ends of the welding range. As a result, reliable welding is performed.

溶接後の正極集電板110の表側の面の状態について図13により説明する。ここで表側とは,溶接により積層電極体100と溶接されない側のことである。裏側とは,溶接により積層電極体100と溶接される側のことである。正極集電板110の表側の面には,I字形状の熱影響部が形成されている。地点Yから地点Zにかけて熱影響部HAZ2が形成されている。地点Yを含むとともに,積層電極体100の積層方向に垂直に熱影響部HAZ1が形成されている。地点Zを含むとともに,積層電極体100の積層方向に垂直に熱影響部HAZ3が形成されている。   The state of the surface on the front side of the positive electrode current collector plate 110 after welding will be described with reference to FIG. Here, the front side is a side that is not welded to the laminated electrode body 100 by welding. A back side is a side welded with the laminated electrode body 100 by welding. An I-shaped heat-affected zone is formed on the front surface of the positive electrode current collector plate 110. A heat affected zone HAZ2 is formed from the point Y to the point Z. While including the point Y, the heat affected zone HAZ <b> 1 is formed perpendicular to the stacking direction of the stacked electrode body 100. While including the point Z, the heat affected zone HAZ3 is formed perpendicular to the stacking direction of the stacked electrode body 100.

熱影響部HAZ1,熱影響部HAZ2,熱影響部HAZ3はそれぞれ,1回目に走査されたレーザ,2回目に走査されたレーザ,3回目に走査されたレーザにより形成された溶接痕である。熱影響部HAZ1,熱影響部HAZ2,熱影響部HAZ3は,互いに接触している。そのため,これらの境目は明確ではない。熱影響部HAZ2は,積層方向に形成された積層方向熱影響部である。熱影響部HAZ1は,第1の接触熱影響部である。熱影響部HAZ3は,第2の接触熱影響部である。   The heat-affected zone HAZ1, the heat-affected zone HAZ2, and the heat-affected zone HAZ3 are welding marks formed by the laser scanned at the first time, the laser scanned at the second time, and the laser scanned at the third time, respectively. The heat affected zone HAZ1, the heat affected zone HAZ2, and the heat affected zone HAZ3 are in contact with each other. Therefore, these boundaries are not clear. The heat affected zone HAZ2 is a stacking direction heat affected zone formed in the stacking direction. The heat affected zone HAZ1 is a first contact heat affected zone. The heat affected zone HAZ3 is a second contact heat affected zone.

2.従来におけるレーザの走査方法との比較
ここで,図12の矢印Iで示す1回目の走査および矢印Kで示す3回目の走査がなかった場合について説明する。その場合,図14のようになる。正極集電板110の端部114は分厚い。つまり,熱容量が大きい。したがって,端部114の付近では,温度が上昇しにくい。端部115の付近についても同様である。したがって,端部114の周辺および端部115の周辺に余計に加熱するために,端部114から端部115までにわたってレーザが走査されることとなる。
2. Comparison with Conventional Laser Scanning Method Here, a case where the first scan indicated by arrow I and the third scan indicated by arrow K in FIG. In that case, it becomes as shown in FIG. The end 114 of the positive current collector 110 is thick. In other words, the heat capacity is large. Therefore, the temperature hardly rises in the vicinity of the end portion 114. The same applies to the vicinity of the end portion 115. Therefore, in order to heat the periphery of the end portion 114 and the periphery of the end portion 115 excessively, the laser is scanned from the end portion 114 to the end portion 115.

端部114や端部115にレーザを照射する場合には,レーザ照射領域の半分は正極集電板110に,残りの半分は加圧治具1000の上面1001に照射されることとなる。その場合には,加圧治具1000を損傷させるおそれがある。また,このようにしても,図11に示すように,端部114,115のすぐ内側の箇所で溶接不良が生じるおそれがある。   When the end 114 or the end 115 is irradiated with laser, half of the laser irradiation region is irradiated to the positive electrode current collector 110 and the other half is irradiated to the upper surface 1001 of the pressing jig 1000. In that case, the pressing jig 1000 may be damaged. Even in this case, as shown in FIG. 11, there is a possibility that poor welding may occur at a location immediately inside the end portions 114 and 115.

一方,レーザの照射領域を地点Yから地点Zまでとした場合には,図11に示すように,屈曲部111の付近で接合不良が生じやすい。以上述べたように本実施の形態では,積層電極体100の積層方向(図2の矢印F)の端部付近で溶接不良が生じないようにするという問題点を解決することができる。   On the other hand, when the laser irradiation area is from point Y to point Z, as shown in FIG. As described above, the present embodiment can solve the problem of preventing welding failure from occurring in the vicinity of the end portion of the stacked electrode body 100 in the stacking direction (arrow F in FIG. 2).

3.電池の製造方法
本形態の電池の製造方法は,前述の溶接方法を用いる。溶接方法以外の電池の製造工程は,第1の実施形態で説明したとおりである。
3. Battery Manufacturing Method The battery manufacturing method of this embodiment uses the above-described welding method. The battery manufacturing process other than the welding method is as described in the first embodiment.

4.電池
本形態の電池の外形は,図1に示した電池セル10の部分破断斜視図で示したものと同様である。第1の実施形態と異なる点は,正極集電板110や負極集電板120に残る熱影響部である。本形態の電池セルには,図13で示すようなI次形状の熱影響部が形成されている。すなわち,積層電極体100の積層方向(図2の矢印Fの方向)に,地点Yから地点Zにわたって熱影響部が形成されている。また,積層電極体100の電極板(正極板Pおよび負極板N)の板面方向に平行に地点Yを通る熱影響部が形成されている。そして,積層電極体100の電極板の板面方向に平行に地点Zを通る熱影響部が形成されている。
4). Battery The external shape of the battery of this embodiment is the same as that shown in the partially broken perspective view of the battery cell 10 shown in FIG. The difference from the first embodiment is the heat affected zone remaining on the positive electrode current collector plate 110 and the negative electrode current collector plate 120. In the battery cell of this embodiment, a heat-affected zone having a primary shape as shown in FIG. 13 is formed. That is, a heat affected zone is formed from the point Y to the point Z in the stacking direction of the stacked electrode body 100 (the direction of the arrow F in FIG. 2). Further, a heat affected zone passing through the point Y is formed in parallel with the plate surface direction of the electrode plates (the positive electrode plate P and the negative electrode plate N) of the laminated electrode body 100. And the heat affected zone which passes along the point Z in parallel with the plate | board surface direction of the electrode plate of the laminated electrode body 100 is formed.

本形態の電池セルは,前述のとおり溶接不良のほとんどないものである。したがって,積層電極体100の積層方向における両端に配置された正極板Pおよび負極板Nからも好適に集電することができる。   As described above, the battery cell of this embodiment has almost no welding failure. Therefore, current can also be suitably collected from the positive electrode plate P and the negative electrode plate N arranged at both ends in the stacking direction of the stacked electrode body 100.

5.変形例
5−1.レーザの走査順序
また,レーザを走査する順番を入れ替えてもよい。例えば,1回目のレーザの走査で,矢印Jの向きに地点Yから地点Zまでレーザを走査した後に,2回目のレーザの走査で,地点Y1から地点Y2まで走査し,3回目のレーザの走査で,地点Z1から地点Z2まで走査することとしてもよい。
5. Modified example 5-1. Laser scanning order In addition, the laser scanning order may be changed. For example, after scanning the laser from the point Y to the point Z in the direction of arrow J in the first laser scanning, the second laser scanning scans from the point Y1 to the point Y2, and then the third laser scanning. Thus, scanning from the point Z1 to the point Z2 may be performed.

5−2.レーザの走査方向
本形態では,図12に示したように,1回目のレーザを矢印Iの向きに,2回目のレーザを矢印Jの向きに,3回目のレーザを矢印Kの向きに照射した。しかし,このレーザを照射する向きは逆向きであってもよい。また,地点Yから地点Zまでにレーザの走査を,1回目,もしくは3回目に行うこととしてもよい。ただし,最初に地点Yにレーザが走査されてから次に地点Yにレーザが走査されるまでの時間は短いほうがよい。熱効率がよいためである。地点Zについても同様である。
5-2. In this embodiment, as shown in FIG. 12, the first laser is irradiated in the direction of arrow I, the second laser is irradiated in the direction of arrow J, and the third laser is irradiated in the direction of arrow K. . However, the direction of irradiation with this laser may be reversed. Further, laser scanning from the point Y to the point Z may be performed for the first time or the third time. However, the time from when the laser is first scanned at the point Y to when the laser is scanned at the next point Y should be short. This is because the thermal efficiency is good. The same applies to the point Z.

5−3.レーザ溶接の熱影響部
本形態では,1回目(図12の矢印I)のレーザと3回目のレーザ(図12の矢印K)は,電極板(正極板Pおよび負極板N)の板面方向に平行に走査することとした。しかし,必ずしも,1回目のレーザと2回目のレーザを電極板(正極板Pおよび負極板N)の板面方向に平行に走査する必要はない。例えば,図15に示すように,電極板の板面方向に平行な方向からずれた方向に走査することとしてもよい。このようにしても,地点Yおよび地点Zに熱が余計に与えられることに変わりないからである。図15の場合においても,熱影響部HAZ5は,熱影響部HAZ4,HAZ6と接触している。
5-3. Heat-affected zone of laser welding In this embodiment, the first laser (arrow I in FIG. 12) and the third laser (arrow K in FIG. 12) are the plate surface directions of the electrode plates (positive plate P and negative plate N). It was decided to scan in parallel. However, it is not always necessary to scan the first laser and the second laser in parallel to the plate surface direction of the electrode plates (the positive plate P and the negative plate N). For example, as shown in FIG. 15, scanning may be performed in a direction shifted from a direction parallel to the plate surface direction of the electrode plate. Even if it does in this way, it is because it does not change that the heat is given to the point Y and the point Z excessively. In the case of FIG. 15 as well, the heat affected zone HAZ5 is in contact with the heat affected zones HAZ4 and HAZ6.

また,1回目のレーザと3回目のレーザを,必ずしも地点Yおよび地点Zを通るように走査する必要はない。図16や図17に示すように,地点Yおよび地点Zの周囲をレーザが走査されるようにすればよいからである。図16では,熱影響部HAZ7,HAZ9は,熱影響部HAZ8に交差している。つまり,熱影響部HAZ8は,熱影響部HAZ7,HAZ9に少なくとも接触している。   Further, it is not always necessary to scan the first laser and the third laser so as to pass through the point Y and the point Z. This is because, as shown in FIGS. 16 and 17, the laser may be scanned around the points Y and Z. In FIG. 16, the heat affected zones HAZ7 and HAZ9 intersect the heat affected zone HAZ8. That is, the heat affected zone HAZ8 is at least in contact with the heat affected zones HAZ7 and HAZ9.

なお,熱影響部HAZ7は,地点Yから積層方向の内側1mm以内の地点を狙ってレーザを走査することにより形成されたものである。熱影響部HAZ9は,地点Zから積層方向の内側1mm以内の地点を狙ってレーザを走査することにより形成されたものである。すなわち,地点Y,Zから積層方向の内側に,狙いとする溶接幅D1の4倍以内の範囲内にレーザを走査することにより形成されたものである。   The heat affected zone HAZ7 is formed by scanning a laser aiming at a point within 1 mm inside from the point Y in the stacking direction. The heat affected zone HAZ9 is formed by scanning a laser aiming at a point within 1 mm inside the stacking direction from the point Z. That is, it is formed by scanning the laser within the range within 4 times the target welding width D1 from the points Y and Z in the stacking direction.

図17でも,熱影響部HAZ11は,熱影響部HAZ10,熱影響部HAZ12に少なくとも接触している。熱影響部HAZ10は,地点Yから積層方向の外側1mm以内の地点を狙ってレーザを走査することにより形成されたものである。熱影響部HAZ12は,地点Zから積層方向の外側1mm以内の地点を狙ってレーザを走査することにより形成されたものである。すなわち,地点Y,Zから積層方向の外側に,狙いとする溶接幅D1の4倍以内の範囲内にレーザを走査することにより形成されたものである。   In FIG. 17, the heat affected zone HAZ11 is at least in contact with the heat affected zone HAZ10 and the heat affected zone HAZ12. The heat affected zone HAZ10 is formed by scanning a laser aiming at a point within 1 mm on the outer side in the stacking direction from the point Y. The heat affected zone HAZ12 is formed by scanning a laser aiming at a point within 1 mm outside the point Z from the point Z. In other words, it is formed by scanning the laser within the range within four times the target welding width D1 from the points Y and Z in the stacking direction.

5−4.レーザの種類
本形態では,第1の実施形態と同様に,トップハット型のレーザを用いてレーザ溶接を行うこととした。しかし,トップハット型とは異なるレーザを用いた場合であっても,屈曲部111の付近で温度が上昇しにくいことに変わりない。したがって,トップハット型とは異なるレーザを用いた場合であっても,本形態のレーザの走査方法を用いることができる。また,ビーム溶接やその他の溶接であっても同様に適用できる。
5-4. Type of Laser In this embodiment, laser welding is performed using a top hat type laser as in the first embodiment. However, even when a laser different from the top hat type is used, the temperature does not easily increase in the vicinity of the bent portion 111. Therefore, even when a laser different from the top hat type is used, the laser scanning method of this embodiment can be used. The same applies to beam welding and other welding.

5−5.集電板の凹部
第1の実施形態のところで説明したように,図10に示したように,集電板110,120に凹部が形成されているものを用いてもよい。
5-5. As described in the first embodiment, the collector plate 110, 120 may have a recess formed in the collector plate 110, 120 as described in the first embodiment.

6.まとめ
以上,詳細に説明したように,本実施の形態に係る電池は,正極集電板110を正極非充填部P2の先端部PXに溶接する際にトップハット型のレーザを用いて製造されたものである。負極集電板120を負極非充填部N2の先端部NXに溶接する際も同様である。そのため,積層電極体100でセパレータ焼けがほとんど起こっていない。また,スパッタもほとんど積層電極体100に入っていない。これにより,内部短絡をほとんど生じない電池が実現されている。
6). Summary As described above in detail, the battery according to the present embodiment is manufactured using a top hat type laser when welding the positive electrode current collector plate 110 to the tip portion PX of the positive electrode unfilled portion P2. Is. The same applies when the negative electrode current collector plate 120 is welded to the tip NX of the negative electrode unfilled portion N2. Therefore, almost no burnt of the separator occurs in the laminated electrode body 100. Further, almost no spatter is contained in the laminated electrode body 100. As a result, a battery that hardly causes an internal short circuit is realized.

また,本形態に係る電池の製造方法では,溶接にトップハット型のレーザを用いた。したがって,溶接の際にスパッタがほとんど発生しない。また,正極基板もしくは負極基板を溶融しすぎるおそれがほとんどない。よって,セパレータSを溶融させることがほとんどない。つまり,内部短絡を起こしにくい電池を製造することができる。さらに,ビーム溶接のように真空状態とする必要もない。   In the battery manufacturing method according to this embodiment, a top hat type laser is used for welding. Therefore, almost no spatter is generated during welding. Moreover, there is almost no possibility that the positive electrode substrate or the negative electrode substrate is melted too much. Therefore, the separator S is hardly melted. That is, it is possible to manufacture a battery that hardly causes an internal short circuit. Furthermore, it is not necessary to use a vacuum state as in beam welding.

なお,本実施の形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。例えば,ニッケル水素電池に限らない。リチウムイオン電池にも適用することができる。その場合であっても,正極板反応部および正極板非反応部を有する正極板と,負極板反応部および負極板非反応部を有する負極板とを有し,それぞれ正極集電板と負極集電板とに溶接すればよい。その他,正極非充填部P2の先端部PXを正極集電板110に溶接し,あるいは負極非充填部N2の先端部NXを負極集電板120に溶接するような電池であれば,適用することができる。   Note that this embodiment is merely an example, and does not limit the present invention. Therefore, the present invention can naturally be improved and modified in various ways without departing from the gist thereof. For example, it is not limited to a nickel metal hydride battery. The present invention can also be applied to a lithium ion battery. Even in this case, it has a positive electrode plate having a positive electrode plate reaction part and a positive electrode plate non-reaction part, and a negative electrode plate having a negative electrode plate reaction part and a negative electrode plate non-reaction part. What is necessary is just to weld to an electric plate. In addition, it is applicable to any battery in which the tip PX of the positive electrode unfilled portion P2 is welded to the positive electrode current collector plate 110 or the tip NX of the negative electrode unfilled portion N2 is welded to the negative electrode current collector plate 120 Can do.

10…電池セル
100…積層電極体
110,210…正極集電板
111,121…屈曲部
120…負極集電板
200…溶接体
211…凹部
P…正極板
P1…正極充填部
P2…正極非充填部
PX…先端部
N…負極板
N1…負極充填部
N2…負極非充填部
NX…先端部
S…セパレータ
D…溶接幅
D1…狙いとする溶接幅
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Battery cell 100 ... Laminated electrode body 110, 210 ... Positive electrode collector plate 111, 121 ... Bending part 120 ... Negative electrode collector plate 200 ... Welded body 211 ... Concave P ... Positive electrode plate P1 ... Positive electrode filling part P2 ... Positive electrode non-filling Part PX ... Tip N ... Negative electrode plate N1 ... Negative electrode filling part N2 ... Negative electrode unfilled part NX ... Tip S ... Separator D ... Welding width D1 ... Target welding width

Claims (7)

正極板と負極板とをセパレータを間に介在させて交互に配置した電極体を,集電体に溶接する溶接方法において,
前記正極板と前記負極板との少なくとも一方の前記集電体への溶接を,
バックグラウンドレベルより有意に大きい強度の照射領域である照射径Φが,次の関係
ΦT/Φ ≧ 0.9
ΦT : 大強度の10%以上の強度である照射領域の
を満たすとともに,次の関係
4×D1 ≦ Φ ≦ 7×D1
D1 : 狙いとする溶接幅
を満たすレーザを用いて行うことを特徴とする溶接方法。
In a welding method in which an electrode body in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are alternately arranged with a separator interposed therebetween is welded to a current collector,
Welding at least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate to the current collector,
The irradiation diameter Φ, which is an irradiation region having an intensity significantly larger than the background level, has the following relationship ΦT / Φ ≧ 0.9
.PHI.T: fulfills diameter <br/> irradiation zone is the intensity of more than 10% of the maximum intensity, the following relation 4 × D1 ≦ Φ ≦ 7 × D1
D1: A welding method characterized by performing using a laser that satisfies a target welding width.
電解液中で電極反応を起こす正極板反応部と電解液中で電極反応を起こさない正極板非反応部とを備える正極板と,電解液中で電極反応を起こす負極板反応部と電解液中で電極反応を起こさない負極板非反応部とを備える負極板と,セパレータとを,前記正極板および前記負極板を交互にしつつ前記正極板および前記負極板の間に前記セパレータを挟んで配置するとともに,前記正極板非反応部の少なくとも一部と前記負極板非反応部の少なくとも一部とを互いに反対方向に突出させるように積層して積層電極体とする積層電極体作工程と,
前記積層電極体から突出している前記正極板非反応部に正極集電板を溶接するとともに,前記積層電極体から突出している前記負極板非反応部に負極集電板を溶接して溶接体とする集電板溶接工程と,
前記溶接体を電池容器に挿入するとともに電解液を注入した後に前記電池容器を密閉する電池組立工程とを有する電池の製造方法において,
前記集電板溶接工程では,
バックグラウンドレベルより有意に大きい強度の照射領域である照射径Φが,次の関係
ΦT/Φ ≧ 0.9
ΦT : 大強度の10%以上の強度である照射領域の
を満たすとともに,次の関係
4×D1 ≦ Φ ≦ 7×D1
D1 : 狙いとする溶接幅
を満たすレーザを用い,
そのレーザを,前記積層電極体の一方の端部における前記正極板非反応部または前記負極板非反応部の箇所から他方の端部における前記正極板非反応部または前記負極板非反応部の箇所まで,前記積層方向に走査することを特徴とする電池の製造方法。
In a positive electrode plate having a positive electrode plate reaction part that causes an electrode reaction in an electrolytic solution and a positive electrode plate non-reactive part that does not cause an electrode reaction in the electrolytic solution, and in a negative electrode plate reaction part and an electrolytic solution that cause an electrode reaction in the electrolytic solution A negative electrode plate having a negative electrode plate non-reacting portion that does not cause an electrode reaction, and a separator, with the separator sandwiched between the positive electrode plate and the negative electrode plate while alternating the positive electrode plate and the negative electrode plate, the positive electrode plate unreactive portion of at least a portion between the negative electrode plate unreactive portion of at least a portion laminated with the so as to protrude in opposite directions and stacked electrode assembly stacked electrode assembly work made process,
A positive electrode current collector plate is welded to the positive electrode plate non-reacting portion protruding from the laminated electrode body, and a negative electrode current collector plate is welded to the negative electrode plate non-reactive portion protruding from the laminated electrode body. Current collector plate welding process,
In a battery manufacturing method including a battery assembly step of sealing the battery container after inserting the welded body into the battery container and injecting an electrolyte solution,
In the current collector plate welding process,
The irradiation diameter Φ, which is an irradiation region having an intensity significantly larger than the background level, has the following relationship ΦT / Φ ≧ 0.9
.PHI.T: fulfills diameter <br/> irradiation zone is the intensity of more than 10% of the maximum intensity, the following relation 4 × D1 ≦ Φ ≦ 7 × D1
D1: Use a laser that satisfies the target welding width,
The laser is applied to the positive electrode plate non-reactive part or the negative electrode plate non-reactive part at one end of the laminated electrode body from the positive electrode plate non-reactive part or the negative electrode plate non-reactive part at the other end. Until the stacking direction is scanned.
請求項2に記載の電池の製造方法において,
前記正極集電板および前記負極集電板の少なくとも一方として,前記積層方向の両端部に屈曲部が形成されたものを用い,
前記集電板溶接工程では,
前記積層方向へのレーザを前記屈曲部の内側に照射し,そのレーザの照射領域の両端部の前記積層方向の内側1mm以内もしくは前記両端部の前記積層方向の外側1mm以内に,レーザを走査することを特徴とする電池の製造方法。
In the manufacturing method of the battery according to claim 2,
As at least one of the positive electrode current collector plate and the negative electrode current collector plate, one having bent portions formed at both ends in the stacking direction,
In the current collector plate welding process,
The laser in the laminating direction is irradiated on the inside of the bent portion, and the laser is scanned within 1 mm inside the laminating direction at both ends of the laser irradiation region or within 1 mm outside the laminating direction at both ends. A battery manufacturing method characterized by the above.
請求項2または請求項3に記載の電池の製造方法において,
前記正極集電板および前記負極集電板の少なくとも一方として,前記集電板溶接工程で溶接される領域の厚みがその他の領域の厚みより薄い薄肉部を有するものを用い,
前記集電板溶接工程では,
前記薄肉部に,前記正極板非反応部もしくは前記負極板非反応部を溶接することを特徴とする電池の製造方法。
In the manufacturing method of the battery of Claim 2 or Claim 3,
Using at least one of the positive electrode current collector plate and the negative electrode current collector plate having a thin portion where the thickness of the region welded in the current collector plate welding step is thinner than the thickness of the other region,
In the current collector plate welding process,
A method of manufacturing a battery, comprising welding the positive electrode plate non-reactive portion or the negative electrode plate non-reactive portion to the thin portion.
電解液中で電極反応を起こす正極板反応部と電解液中で電極反応を起こさない正極板非反応部とを備える正極板と,電解液中で電極反応を起こす負極板反応部と電解液中で電極反応を起こさない負極板非反応部とを備える負極板と,セパレータとが,前記正極板および前記負極板を交互にしつつ前記正極板および前記負極板の間に前記セパレータを挟んで配置するとともに,前記正極板非反応部の少なくとも一部と前記負極板非反応部の少なくとも一部とを互いに反対方向に突出させた状態で積層された積層電極体と,
前記積層電極体から突出している前記正極板非反応部と溶接された正極集電板と,
前記積層電極体から突出している前記負極板非反応部と溶接された負極集電板とを有する電池において,
前記正極集電板と前記正極板非反応部との溶接部および前記負極集電板と前記負極板非反応部との溶接部うち少なくとも一方の溶接部では,
該当する電極板の非反応部の先端部に対して該当する集電板が接合されており,
該当する集電板における前記非反応部の反対側の面における溶接時の熱影響部の幅が,
該当する集電板における前記非反応部側の面における溶接幅の4〜7倍であることを特徴とする電池。
In a positive electrode plate having a positive electrode plate reaction part that causes an electrode reaction in an electrolytic solution and a positive electrode plate non-reactive part that does not cause an electrode reaction in the electrolytic solution, and in a negative electrode plate reaction part and an electrolytic solution that cause an electrode reaction in the electrolytic solution A negative electrode plate having a negative electrode plate non-reacting portion that does not cause an electrode reaction and a separator, with the positive electrode plate and the negative electrode plate being alternately arranged with the separator sandwiched between the positive electrode plate and the negative electrode plate, A laminated electrode body laminated in a state in which at least a part of the positive electrode plate non-reacting part and at least a part of the negative electrode plate non-reacting part protrude in opposite directions;
A positive electrode current collector plate welded to the positive electrode plate non-reacting portion protruding from the laminated electrode body;
In the battery having the negative electrode plate non-reactive portion protruding from the laminated electrode body and the welded negative electrode current collector plate,
Wherein at least one of the welded portion of the welded portion between the positive electrode current collector plate wherein the positive electrode plate unreactive portion and the welding portion and the negative electrode current collector plate and the negative electrode plate unreactive portion,
The corresponding current collector plate is bonded to the tip of the non-reactive part of the corresponding electrode plate,
The width of the heat-affected zone at the time of welding on the surface opposite to the non-reacting portion of the current collector plate is
The battery characterized by being 4-7 times the welding width in the said non-reaction part side surface in an applicable current collecting plate.
請求項5に記載の電池において,
前記正極集電板と前記正極板非反応部との溶接部および前記負極集電板と前記負極板非反応部との溶接部のうち少なくとも前記一方の溶接部では,前記溶接時の熱影響部として
前記積層電極体の積層方向における一方の端部から他方の端部にわたる積層方向熱影響部と,
前記一方の端部の側で前記積層方向熱影響部と少なくとも接触している第1の接触熱影響部と,
前記他方の端部の側で前記積層方向熱影響部と少なくとも接触している第2の接触熱影響部とが形成されているものであることを特徴とする電池。
The battery according to claim 5 , wherein
Wherein the at least the one welding portion of the welding portion of the positive electrode current collector plate wherein the positive electrode plate unreactive portion and the welding portion and the negative electrode current collector plate and the negative electrode plate unreactive unit, the heat affected zone during the welding As
A heat-affected zone in the stacking direction extending from one end to the other end in the stacking direction of the stacked electrode body; and
A first contact heat affected zone at least in contact with the stacking direction heat affected zone on the one end side;
A battery comprising a second contact heat-affected zone that is at least in contact with the stacking direction heat-affected zone on the other end side.
請求項5または請求項に記載の電池において,
前記正極集電板および前記負極集電板の少なくとも一方に,
前記熱影響部の少なくとも一部に薄肉部が形成されているものであることを特徴とする電池。
The battery according to claim 5 or claim 6 ,
At least one of the positive current collector and the negative current collector,
A battery, wherein a thin-walled portion is formed in at least a part of the heat-affected zone.
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