JP5589948B2

JP5589948B2 - 電池の製造方法

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Publication number: JP5589948B2
Application number: JP2011098160A
Authority: JP
Inventors: 俊樹原; 徹中井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-04-26
Filing date: 2011-04-26
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2031-04-26
Also published as: JP2012230814A

Description

本発明は，電池の製造方法に関する。さらに詳細には，電極体の電極集電部を電極端子に溶接する際における，電極集電部に加わる応力の緩和を図った電池の製造方法に関するものである。

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。これらのうち，車両や大型電子機器類には，単電池を直列または並列につないだ組電池が搭載されることが一般的である。

このような電池のうちには，集電部の突出している電極体を有する電池がある。このような電極体では，電極体の一方の側に正極集電部の突出している正極突出部と，他方の側に負極集電部の突出している負極突出部とが設けられている。そして，正極突出部および負極突出部（以下，「電極突出部」という）はそれぞれ，正極端子および負極端子（以下，「電極端子」という）に溶接されている。

そして，この溶接は好適になされることが好ましい。電極体からの集電を確実に行うためである。そのため，例えば特許文献１には，電極突出部と電極端子との溶接箇所以外に，電極突出部同士を溶融接着した溶融接着部を形成する技術が開示されている（特許文献１の段落［００４０］―［００４２］参照）。これにより，電極突出部と電極端子との抵抗値が小さいものとなるとしている（特許文献１の段落［００５１］―［００５４］参照）。

特開２０１０−８６７８０号公報

ところで，電極体の電極突出部を電極端子に複数の溶接箇所で溶接する場合，電極突出部に箔折れや箔潰れが生ずることがある。箔折れ等が生じている箇所の強度は弱い。そして，その箇所に応力が加わると，箔が切れてしまうことがある。箔切れが生じている箇所から集電をすることはできない。これでは，電池から必要な出力を得ることができない。

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，電極体の電極突出部を電極端子に複数の溶接箇所で溶接する際における，電極突出部に加わる応力の緩和を図った電池の製造方法を提供することである。

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電池の製造方法は，一方から正極芯材の突出している正極突出部と他方から負極芯材の突出している負極突出部とを備える電極体を作成する電極体作成工程と，電極体を正極端子および負極端子（以下，「電極端子」という）に溶接して溶接体とする溶接体作成工程と，溶接体を電池容器に収容するとともに電解液を注入する電池組立工程とを有する方法である。そして，溶接体作成工程は，正極突出部および負極突出部（以下，「電極突出部」という）の少なくとも一方に絶縁部材を挿入する絶縁部材挿入工程と，絶縁部材を挿入している状態で電極突出部を電極端子に複数の溶接箇所で溶接する溶接工程とを有する。かかる電池の製造方法では，電極端子から遠い側の正極芯材もしくは負極芯材に加わる張力は弱い。そのため，箔切れや箔潰れが生じにくい。したがって，歩留まりはよい。

上記に記載の電池の製造方法において，溶接体作成工程では，絶縁部材として，電極突出部を電極端子に押圧したときの厚みＨに対して，
Ｈ／６ ≦ Ｈ１ ≦ Ｈ／３
を満たす厚みＨ１の絶縁部材を用いる。これにより，箔切れや箔潰れが生じにくいからである。

上記に記載の電池の製造方法において，溶接体作成工程では，絶縁部材として，電極突出部のうち電極端子から最も遠い位置に位置する最外芯材における第１の溶接箇所から第２の溶接箇所までにわたる長さである最外芯材長が，第１の溶接箇所から第２の溶接箇所までの溶接箇所間距離の１．０５〜１．２０倍の範囲内となるものを用いるとよい。この場合，電極端子から遠い側の正極芯材もしくは負極芯材が電極端子から遠ざかる向きに膨らんでいる。そのため，箔切れや箔潰れが生じにくいことに変わりないからである。

上記に記載の電池の製造方法において，溶接体作成工程では，複数の溶接箇所における電極端子の長手方向の長さを足し合わせた合計長さである溶接長を，電極端子が電極突出部に接触する端子長の３分の１以下の長さとして溶接を行うとよい。箔に加わる張力がより弱くなり，箔切れや箔潰れがより生じにくいからである。

上記に記載の電池の製造方法において，溶接体作成工程では，絶縁部材として，複数の絶縁部材であって合計の厚みがＨ１であるものを用い，複数の絶縁部材のそれぞれの挿入箇所を互いに異なっている箇所とするとよい。電池容器の内部に電解液を注入した後の含浸完了時間が短いものとなるからである。つまり，サイクルタイムは短い。

本発明によれば，電極体の電極突出部を電極端子に複数の溶接箇所で溶接する際における，電極突出部に加わる応力の緩和を図った電池の製造方法が提供されている。

実施形態におけるバッテリパックの概略構成を説明するための斜視図である。実施形態におけるバッテリの概略構成を説明するための断面図である。実施形態におけるバッテリの捲回電極体を説明するための斜視図である。実施形態におけるバッテリの捲回電極体の捲回構造を説明するための展開図である。実施形態におけるバッテリの正極板（負極板）の断面構造を説明するための斜視断面図である。第１の実施形態におけるバッテリの溶接体の構造を示す断面図（その１）である。第１の実施形態におけるバッテリの溶接体の構造を示す断面図（その２）である。第１の実施形態に係る電池の製造方法に用いられるスペーサを示す斜視図である。第１の実施形態に係る電池の製造方法を説明するための図（その１）である。第１の実施形態に係る電池の製造方法を説明するための図（その２）である。第１の実施形態に係る電池の製造方法を説明するための図（その３）である。第２の実施形態における電池の電極端子の形状を説明するための図である。第２の実施形態における別の電池の電極端子の形状を説明するための図（その１）である。第２の実施形態における別の電池の電極端子の形状を説明するための図（その２）である。

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，電極体の電極突出部を電極端子に溶接する際における，電極突出部に加わる応力の緩和を図った密閉型のリチウムイオン二次電池の製造方法について，本発明を具体化したものである。

（第１の実施形態）
１．電池の構造
１−１．バッテリパック
本形態のバッテリパックＢＰは，図１に示すように，バッテリ１００を直列に接続した組電池である。バッテリ１００は，角型の単電池である。バッテリパックＢＰでは，図１に示すように，バッテリ１００の正極端子と，そのバッテリ１００に隣り合うバッテリ１００の負極端子とが，バスバー１９０を介して締結されている。この締結は，ボルトとナットによりなされている。

１−２．バッテリセル
バッテリ１００の概略構成を図２の断面図に示す。図２は，図１に示したバッテリパックＢＰからバッテリ１００を取り出して描いたものである。電池容器１１０は，図２に示すように，電池容器本体１２０と，封口板１３０とを備えるものである。電池容器１１０の内部には，捲回電極体１０が配置されている。この捲回電極体１０は，実際に発電に寄与する発電要素である。封口板１３０は，電池容器本体１２０の開口部を塞ぐためのものである。そのため，電池容器本体１２０に接合されている。

電池容器１１０の内部には，電解液が注入されている。この電解液は，有機溶媒に電解質を溶解させたものである。有機溶媒として例えば，プロピレンカーボネート（ＰＣ），エチレンカーボネート（ＥＣ），ジメチルカーボネート（ＤＭＣ），ジエチルカーボネート（ＤＥＣ），エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ），１，２−ジメトキシエタン，１，２−ジエトキシエタン，テトラヒドロフラン，２−メチルテトラヒドロフラン，ジオキサン，１，３−ジオキソラン，エチレングリコールジメチルエーテル，ジエチレングリコールジメチルエーテル，アセトニトリル，プロピオニトリル，ニトロメタン，Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド，ジメチルスルホキシド，スルホラン，γ−ブチロラクトン等の非水系溶媒またはこれらを組み合わせた溶媒を用いることができる。

また，電解質である塩として，過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ_４）やホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ_４），六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６），六フッ化砒酸リチウム（ＬｉＡｓＦ_６），ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３，ＬｉＣ_４Ｆ_９ＳＯ_３，ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２，ＬｉＣ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３，ＬｉＩなどのリチウム塩を用いることができる。

図２に示すように，バッテリ１００は，正極端子５０と，負極端子６０と，絶縁部材１５０と，絶縁部材１６０とを有している。絶縁部材１５０は，正極端子５０と封口板１３０とを絶縁するための部材である。絶縁部材１６０は，負極端子６０と封口板１３０とを絶縁するための部材である。

図２に示すように，封口板１３０には注液孔１４０が設けられている。注液孔１４０は，封口板１３０を貫通する貫通孔である。後述する電解液注入工程では，この注液孔１４０から電解液を電池容器１１０の内部に注入する。また，注液孔１４０の内壁の内側には，何も充填されていない。すなわち，空洞である。注液孔１４０の内壁の内側には，一旦注液孔を封止する仮封止部材は設けられていない。後述するように，本形態における電池の製造方法では，仮封止をする必要がないからである。蓋体１７０は，封口板１３０の注液孔１４０を塞ぐための注液孔用蓋体である。したがって，蓋体１７０は，注液孔１４０の開口部分を覆っている。蓋体１７０は，封口板１３０の外側から封口板１３０にシーム溶接されている。

１−３．捲回電極体の構造
図３は，溶接前における捲回電極体１０を示す斜視図である。図３に示すように，捲回電極体１０は扁平形状をしている。捲回電極体１０の一方の端部には，正極端部３０が突出している。正極端部３０は，後述するように，正極板の正極芯材が突出している正極突出部である。捲回電極体１０の他方の端部には，負極端部４０が突出している。負極端部４０は，後述するように，負極板の負極芯材が突出している負極突出部である。このように，正極端部３０および負極端部４０は，後述する正極板，負極板，セパレータを積層した積層部から突出している。

図４は，捲回電極体１０の捲回構造を示す展開図である。捲回電極体１０は，図４に示すように，内側から正極板Ｐ，セパレータＳ，負極板Ｎ，セパレータＴの順に積み重ねた状態で捲回されたものである。すなわち，捲回電極体１０は，正極板Ｐと負極板Ｎとをこれらの間にセパレータＳ，Ｔを介在させて交互に配置したものである。

正極板Ｐは，正極芯材であるアルミ箔にリチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極活物質を含む合材を塗布したものである。正極活物質として，ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２），マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ_２），コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）等のリチウム複合酸化物などが用いられる。負極板Ｎは，負極芯材である銅箔にリチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質を含む合材を塗布したものである。負極活物質として，非晶質炭素，難黒鉛化炭素，易黒鉛化炭素，黒鉛等の炭素系物質が用いられる。

図４に示すように正極板Ｐには，正極塗工部Ｐ１と，正極非塗工部Ｐ２とがある。正極塗工部Ｐ１は，正極芯材に正極活物質等を含む正極合材層を形成した箇所である。正極非塗工部Ｐ２は，正極芯材に正極合材層を形成していない箇所である。負極板Ｎには，負極塗工部Ｎ１と，負極非塗工部Ｎ２とがある。負極塗工部Ｎ１は，負極芯材に負極活物質等を含む負極合材層を形成した箇所である。負極非塗工部Ｎ２は，負極芯材に負極合材層を形成していない箇所である。

図４中の矢印Ａは，正極板Ｐ，負極板Ｎ，セパレータＳ，Ｔの幅方向（図３でいえば横方向）を示している。図４中の矢印Ｂは，正極板Ｐ，負極板Ｎ，セパレータＳ，Ｔの長手方向（図３の捲回電極体１０の周方向）を示している。

セパレータＳ，Ｔは，ポリエチレンやポリプロピレン等の多孔性フィルムである。セパレータＳ，Ｔの厚みは，１０〜５０μｍ程度である。ここで，セパレータＳとセパレータＴとは同じ材質のものである。上記の捲回順の理解のために符号をＳ，Ｔとして区別しただけである。

図５は，正極板Ｐ（もしくは負極板Ｎ）の斜視断面図である。図５中の括弧外の各符号は，正極の場合の各部を，括弧内の各符号は，負極の場合の各部を示している。図５中の矢印Ａが示す方向は，図４中の矢印Ａが示す方向と同じである。すなわち，正極板Ｐ（もしくは負極板Ｎ）の幅方向である。図５中の矢印Ｂが示す方向は，図４中の矢印Ｂが示す方向と同じである。すなわち，正極板Ｐ（もしくは負極板Ｎ）の長手方向である。

図５に示すように，正極板Ｐは，帯状の正極芯材ＰＢの両面の一部に正極合材層ＰＡが形成されたものである。図５中左側には，正極板Ｐの正極非塗工部Ｐ２が幅方向に突出している。正極非塗工部Ｐ２は，帯状に形成されている。正極非塗工部Ｐ２は，正極芯材ＰＢの両面ともに正極活物質が塗布されていない領域である。したがって正極非塗工部Ｐ２では，正極芯材ＰＢがむき出したままの状態にある。一方，図５中右側には，正極非塗工部Ｐ２に対応するような突出部はない。正極塗工部Ｐ１では，正極芯材ＰＢの両面に一様の厚みで正極合材層ＰＡが形成されている。

正極合材層ＰＡは，正極芯材ＰＢであるアルミ箔にリチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極活物質の他に，導電材，結着材，増粘材を含む合材を塗布して形成された層である。正極活物質として，ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２），マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ_２），コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）等のリチウム複合酸化物などが用いられる。

正極用の導電材として，カーボン粉末やカーボンファイバー等のカーボン材料を用いることができる。例えば，アセチレンブラック，ファーネスブラック，ケッチェンブラック等のカーボンブラック，グラファイト粉末，などのカーボン粉末である。

正極用の結着材は，電解液に不溶性（または難溶性）であって，正極用ペーストに用いる溶媒に分散するポリマーであるとよい。例えば，ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ），ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ），テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ），テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ），エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等のフッ素系樹脂，酢酸ビニル共重合体，スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ），アクリル酸変性ＳＢＲ樹脂（ＳＢＲ系ラテックス），アラビアゴム等のゴムを用いることができる。または，これらの組み合わせを用いてもよい。結着材は，必ずしも上記のポリマーに限定されない。

正極用の増粘材として，カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ），メチルセルロース（ＭＣ），酢酸フタル酸セルロース（ＣＡＰ），ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ），ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート（ＨＰＭＣＰ）等のセルロースが用いられる。ただし，必ずしも上記したようなセルロースに限らず用いることができる。

溶媒として，水が挙げられる。その他に，Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ，以下ＮＭＰという）を用いてもよい。また，その他の低級アルコールや低級ケトンを用いることもできる。

図５の括弧内の符号で示すように，負極板Ｎは，帯状の負極芯材ＮＢの両面の一部に負極合材層ＮＡが形成されたものである。図５中左側には，負極板Ｎの負極非塗工部Ｎ２が幅方向に突出している。負極非塗工部Ｎ２は，帯状に形成されている。負極非塗工部Ｎ２は，負極芯材ＮＢの両面ともに負極活物質が塗布されていない領域である。したがって負極非塗工部Ｎ２では，負極芯材ＮＢがむき出したままの状態にある。一方，図５中右側には，負極非塗工部Ｎ２に対応するような突出部はない。負極塗工部Ｎ１では，負極芯材ＮＢの両面に一様の厚みで負極合材層ＮＡが形成されている。ただし，図４に示したように，捲回時には，正極非塗工部Ｐ２と負極非塗工部Ｎ２とは，反対側に突出した状態で捲回されることとなる。

負極合材層ＮＡは，負極芯材ＮＢである銅箔に負極活物質，結着材，増粘材を含む合材を塗布して乾燥させた層である。負極活物質は，リチウムイオンを吸蔵・放出可能な物質である。負極活物質として，少なくとも一部にグラファイト構造を含む炭素系物質が用いられる。例えば，非晶質炭素，難黒鉛化炭素（ハードカーボン），易黒鉛化炭素（ソフトカーボン），黒鉛（グラファイト），またはこれらを組み合わせた構造を有する炭素材料を用いることができる。

負極用の結着材は，電解液に不溶性（または難溶性）であって，負極用ペーストに用いる溶媒に分散するポリマーであるとよい。例えば，ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ），ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ），テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ），テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ），エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等のフッ素系樹脂，酢酸ビニル共重合体，スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ），アクリル酸変性ＳＢＲ樹脂（ＳＢＲ系ラテックス），アラビアゴム等のゴムを用いることができる。または，これらの組み合わせを用いてもよい。結着材は，必ずしも上記のポリマーに限定されない。

負極用の増粘材として，カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ），メチルセルロース（ＭＣ），酢酸フタル酸セルロース（ＣＡＰ），ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ），ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート（ＨＰＭＣＰ）等のセルロースが用いられる。ただし，必ずしも上記したようなセルロースに限らず用いることができる。

溶媒として，水が挙げられる。ＮＭＰを用いてもよい。また，その他の低級アルコールや低級ケトンを用いることもできる。

２．溶接体
２−１．溶接体の基本構成
本形態の溶接体２０を図６に示す。図６は，図２のＣＣ断面を示す断面図である。図６では，正極芯材ＰＢ（負極芯材ＮＢ）を簡略化して描いてある。以降の図でも同様である。溶接体２０は，図６に示すように，捲回電極体１０と，正極端子５０と，負極端子６０とを有している。

図２に示すように，捲回電極体１０の正極端部３０は，正極端子５０に溶接されている。その溶接されている位置は，溶接箇所７１および溶接箇所７２の２箇所である。正極端部３０は，正極合材層ＰＡと電気的に接続されている。したがって，正極端子５０は，正極端部３０を介して正極合材層ＰＡと電気的に接続されている。

一方，捲回電極体１０の負極端部４０は，負極端子６０に溶接されている。その溶接されている位置は，溶接箇所８１および溶接箇所８２の２箇所である。負極端部４０は，負極合材層ＮＡと電気的に接続されている。したがって，負極端子６０は，負極端部４０を介して負極合材層ＮＡと電気的に接続されている。

２−２．溶接体における溶接箇所周辺
ここで，溶接体２０における溶接箇所７１，７２の周辺について説明する。また，溶接体２０の正極端部３０には，図６に示すような隙間７０が空いている。この隙間７０は，溶接箇所７１と溶接箇所７２との間に位置している。この隙間７０は，後述する溶接方法により，形成されたものである。同様に，負極側の隙間８０は，溶接箇所８１と溶接箇所８２との間に位置している。

図７に，溶接箇所７１と溶接箇所７２との間の溶接箇所間距離Ｌを示す。溶接箇所間距離Ｌは，溶接箇所７１の内側の端部７１ａと溶接箇所７２の内側の端部７２ａとの間の距離である。

また，正極端部３０における，正極端子５０から最も遠い位置に位置している正極芯材ＰＢを，最外箔（最外芯材）ＰＸということとする。そして，端部７１ａから端部７２ａまでにわたる最外箔ＰＸの長さを最外箔長（最外芯材長）Ｘということとする。最外箔ＰＸは，外側に，すなわち正極端子５０から遠ざかる向きに膨らんで湾曲している。そのため，最外箔長Ｘは，溶接箇所間距離Ｌよりも長い。そして，最外箔長Ｘは，溶接箇所間距離Ｌに対して，次式の範囲内にあるとよい。
１．０５ ≦ Ｘ／Ｌ ≦ １．２０ ………（１）

このように，最外箔長Ｘは，溶接箇所間距離Ｌよりも長い。後述する溶接方法により，予め膨らむようにして，溶接されているからである。そのため，最外箔ＰＸには，それほど大きな張力がかかることはない。したがって，最外箔ＰＸが切れるおそれはほとんどない。なお，負極側においても同様である。

３．溶接方法
３−１．スペーサ
続いて，本形態の溶接方法について説明する。本形態の溶接方法は，捲回電極体１０の正極端部３０および負極端部４０をそれぞれ，正極端子５０および負極端子６０に溶接する方法である。本形態の溶接方法は，正極側でも負極側でも同様である。したがって，これらを代表して，正極側について説明する。

本形態の溶接方法では，図８に示すようなスペーサＭを用いる。スペーサＭは，捲回電極体１０を正極端子５０に溶接する前に，正極端部３０に挿入される絶縁部材である。なお，後述するように，スペーサＭは，溶接時においても正極端部３０に挿入されたままである。スペーサＭは，板状の部材である。そして，スペーサＭの角部Ｍ１は，丸面取りされているとよい。なお，スペーサＭの厚みは，Ｈ１である。

３−２．絶縁部材挿入工程
次に，図９に示すように，１枚のスペーサＭを正極端部３０に挿入する。その挿入箇所は，捲回電極体１０の捲回中心付近であるとよい。ただし，捲回中心付近からずれた箇所に挿入することとしてもよい。正極端部３０は，捲回電極体１０から突出している正極非塗工部Ｐ２である。そのため，正極端部３０には，セパレータＳ，Ｔや負極板Ｎ，正極合材層ＰＡ等の厚みに相当する隙間が空いている。したがって，スペーサＭの挿入は容易である。このスペーサＭの挿入により，隙間７０が形成される。

３−３．溶接工程
続いて，正極端部３０を正極端子５０に抵抗溶接する。このとき，スペーサＭは，隙間７０に挿入されたままである。まず，図１０に示すように，正極端部３０を正極端子５０に押圧する。そのため，正極端部３０は，捲回電極体１０の厚み方向につぶれる。ここで，押圧時における正極端部３０の押圧箇所の厚みをＨとする。

続いて，電極Ｅ１，Ｅ２で，溶接を予定されている溶接箇所７１を挟み込む。そして，電極Ｅ１，Ｅ２で溶接箇所７１を挟み込んだ状態で，電極Ｅ１，Ｅ２間に電圧を印加する。スペーサＭは絶縁部材であるため，抵抗溶接の際にスペーサＭの箇所には電流は流れない。そのため，溶接不良は生じにくい。これにより，正極端部３０の溶接箇所７１は，好適に溶接される。つまり，スペーサＭを正極端部３０に挟みつつ，抵抗溶接を行うのである。次に，図１１に示すように，溶接箇所７２も溶接する。そして，溶接終了後に，スペーサＭを正極端部３０から引き抜く。負極についても，同様に溶接を行う。これにより，図７に示した溶接体２０が製造される。

４．電池の製造方法
ここで，本実施の形態に係る電池の製造方法について説明する。本形態の電池の製造方法は，次に示すように，電極板作成工程と，電極体作成工程と，溶接体作成工程と，電池組立工程とを有する方法である。そして，本形態の電池の製造方法は，溶接体作成工程において，前述の溶接方法を用いることに特徴点を有する。
（Ａ）電極板作成工程
（Ｂ）電極体作成工程
（Ｃ）溶接体作成工程
（Ｄ）電池組立工程

４−１．（Ａ）電極板作成工程
まず，正極芯材ＰＢであるアルミニウム箔に正極用塗工液を塗工して正極用ペースト層とする。この正極用塗工液は，溶媒に上記の正極活物質等を混練したものである。次に，正極用ペースト層の形成された正極芯材ＰＢを乾燥炉の内部に搬送しつつその正極用ペースト層を乾燥させる。これにより，正極芯材ＰＢに正極合材層ＰＡが形成される。正極合材層ＰＡは，正極活物質を含む層である。なお，正極芯材ＰＢの両面に正極合材層ＰＡを形成することが好ましい。これにより，正極板Ｐが作成される。負極板Ｎについても同様である。

４−２．（Ｂ）電極体作成工程
続いて，捲回電極体１０を作成する。その際に，図４に示したように，正極板Ｐおよび負極板Ｎに，これらの間にセパレータＳ，Ｔを介在させて捲回する。これにより，円筒形状の捲回電極体が作成される。この円筒形状の捲回電極体を円筒側面方向から圧縮することにより，図３に示したような扁平形状の捲回電極体１０が作成される。

４−３．（Ｃ）溶接体作成工程
続いて，前述の溶接方法を用いて，捲回電極体１０の正極端部３０および負極端部４０をそれぞれ，正極端子５０および負極端子６０に溶接する。これにより，図６に示した溶接体２０が作成される。前述したように，溶接体２０において，箔切れや箔潰れは，ほとんど起きていない。

４−４．（Ｄ）電池組立工程
次に，溶接体２０を電池容器本体１２０に収容する。また，封口板１３０を電池容器本体１２０に接合する。この接合にレーザ溶接を用いるとよい。もちろん，その他の接合方法を用いてもよい。そして，注液孔１４０から電池容器本体１２０の内部に電解液を注入する。次に，蓋体１７０を封口板１３０に接合する。これにより，バッテリ１００が組み立てられる。

４−５．その他の工程
電池容器１１０の内部に電解液を注入した後，電解液は捲回電極体１０の正極合材層ＰＡおよび負極合材層ＮＡに徐々に含浸していく。この電解液の含浸後に，初期充電工程や高温エージング工程等を施すこととするとよい。また，その他の各種の検査工程を行ってもよい。以上の工程を経ることにより，本形態のバッテリ１００が製造される。

５．変形例
５−１．複数枚のスペーサ
ここで，本形態の変形例について説明する。本形態では，正極端部３０や負極端部４０に，スペーサＭを１枚だけ挟んだ状態で溶接を行うこととした。しかし，厚みの薄い複数枚のスペーサを，正極端部３０や負極端部４０に挟んだ状態で溶接を行うこととしてもよい。

具体的には，正極芯材ＰＢもしくは負極芯材ＮＢの所定の枚数毎にスペーサを挟むこととするのである。例えば，正極芯材ＰＢもしくは負極芯材ＮＢが３枚毎や５枚毎にスペーサを挟むことができる。複数のスペーサにおける各々の挿入箇所は，互いに異なっている箇所である。隙間７０（８０）よりも幅の狭い隙間が多数形成されることとなる。そのため，電解液は正極合材層ＰＡおよび負極合材層ＮＡに含浸しやすい。この場合における含浸速度は，本形態における含浸速度よりも速い。したがって，バッテリ１００の生産性は向上する。

５−２．電極体の形状
本形態では，扁平形状の捲回電極体１０を備えるリチウムイオン二次電池の製造方法について説明した。しかし，扁平形状の捲回電極体１０を有する電池に限らない。捲回しないで正極板と負極板とを平積みした電極体を用いる電池にも適用することができる。その他，正極板と負極板とを積層した積層電極体を備えるとともに，正極側の集電部と負極側の集電部とが，電極体から突出している電極体を有する電池であれば適用可能である。

５−３．電池の種類
また，リチウムイオン二次電池に限らない。その他の電池であっても，電極端子と発電要素とを複数個所で溶接した溶接体を有する電池であれば，同様に適用することができる。その場合の電極体の構成は，リチウムイオン二次電池の電極体の構成と異なっている。したがって，電極板作成工程は必ずしも必要ではない場合がある。もちろん，そのような電池であっても，発電要素である電極体は必要である。

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の製造方法では，捲回電極体１０を正極端子５０や負極端子６０に溶接する際に，捲回電極体１０の正極端部３０や負極端部４０にスペーサＭを挿入することとした。そのため，正極端子５０もしくは負極端子６０から遠い位置にある最外箔ＰＸ等に強い張力がかかることはない。したがって，溶接時に，箔切れや箔潰れが生じることがほとんどない電池の製造方法が実現されている。つまり，歩留まりはよい。

また，本形態のバッテリ１００は，溶接体２０を有している。溶接体２０では，最外箔ＰＸの長さＸが，溶接箇所間距離Ｌよりも長い。したがって，捲回電極体１０の最外箔ＰＸ等に強い張力が加わることはほとんどない。よって，電池の製造後においても，箔切れや箔潰れの生じにくい電池が実現されている。

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，電池であれば，二次電池に限らず，一次電池にも適用することができる。また，本形態では，電極体と電極端子との溶接箇所を２箇所とした。しかし，３箇所以上溶接を行うこととしてもよい。また，スペーサＭを捲回電極体に挿入する挿入箇所を，正極側もしくは負極側のいずれかとしてもよい。

（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，用いる電極端子の形状が第１の実施形態と異なっている。したがって，以下，異なる点のみについて説明する。

１．溶接体
１−１．電極端子の形状
本形態における正極端子２５０（負極端子２６０）の形状および溶接体２２０を図１２に示す。図１２に示すように，正極端子２５０には，凹部２５１が形成されている。凹部２５１は，溶接後に捲回電極体１０と対面する側の面に形成されている。そして，正極端子２５０における凹部２５１の反対側の面には，凸部２５２が形成されている。

１−２．溶接体における溶接箇所周辺
ここで，溶接体２０における溶接箇所７１，７２の周辺について説明する。図１２に示すように，溶接体２２０の正極端部３０には，隙間２７０が空いている。隙間２７０は，第１の実施形態における隙間７０とほぼ同様のものである。

また，正極端部３０における，正極端子５０から最も近い位置に位置している正極芯材ＰＢを，最内箔（最内芯材）ＰＹということとする。そして，端部７１ａから端部７２ａまでにわたる最内箔ＰＹの長さを最内箔長（最内芯材長）Ｙということとする。最内箔ＰＹは，正極端子５０に向かう向きに膨らんで湾曲している。そのため，最内箔長Ｙは，溶接箇所間距離Ｌよりも長い。そして，最内箔長Ｙは，溶接箇所間距離Ｌに対して，次式の範囲内にあるとよい。
１．０５ ≦ Ｙ／Ｌ ≦ １．２０ ………（２）

式（２）に示すように，最内箔長Ｙは，溶接箇所間距離Ｌよりも長い。前述した溶接方法により，予め膨らむようにして，溶接されているからである。そのため，最内箔ＰＹには，それほど大きな張力がかかることはない。したがって，最内箔ＰＹが切れるおそれはほとんどない。

なお，本形態では，式（１）をも満たしうる。したがって，最外箔ＰＸにも，それほど大きな張力がかかることはない。したがって，最外箔ＰＸが切れるおそれはほとんどない。また，負極についても同様である。

２．変形例
２−１．電極端子の形状（１）
本形態では，凹部２５１と凸部２５２とが形成された電極端子２５０，２６０を用いることとした。しかし，本形態とは異なる形状の電極端子を用いることもできる。例えば，図１３に示す電極端子３５０，３６０を用いてもよい。電極端子３５０，３６０には，凹部３５１，３６１が形成されている。この場合であっても，最内箔長Ｙは，溶接箇所間距離Ｌよりも長いことに変わりないからである。

２−２．電極端子の形状（２）
また，図１４に示す電極端子４５０，４６０を用いてもよい。電極端子４５０，４６０では，なだらかな凹部４５１，４６１が形成されている。この場合であっても，最内箔長Ｙは，溶接箇所間距離Ｌよりも長いことに変わりないからである。

３．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の製造方法では，捲回電極体１０を正極端子５０や負極端子６０に溶接する際に，捲回電極体１０の正極端部３０や負極端部４０にスペーサＭを挿入することとした。そのため，正極端子５０もしくは負極端子６０から最も遠い位置にある最外箔ＰＸに強い張力がかかることはない。さらに，最内箔ＰＹに強い張力がかかることもほとんどない。したがって，溶接時に，箔切れや箔潰れが生じることがほとんどない電池の製造方法が実現されている。つまり，歩留まりはよい。

また，本形態のバッテリ１００は，溶接体２０を有している。溶接体２０では，最外箔ＰＸの長さＸが，溶接箇所間距離Ｌよりも長い。したがって，捲回電極体１０の最外箔ＰＸに強い張力が加わることはほとんどない。そして，最内箔長Ｙは，溶接箇所間距離Ｌよりも長い。したがって，捲回電極体１０の最内箔ＰＹに強い張力が加わることはほとんどない。よって，電池の製造後においても，箔切れや箔潰れの生じにくい電池が実現されている。

Ａ．実験１
Ａ−１．実験方法
ここで，第１の実施形態で説明したように，スペーサを用いて製造したバッテリに関する実験について説明する。この実験は，捲回電極体を電極端子に溶接する際に，スペーサを挟んで溶接した電池と，スペーサを挟まずに溶接した電池との違いを比較するために行ったものである。なお，実施形態１で説明したように，捲回電極体にスペーサを１枚だけ挟んだ状態で溶接を行った。

この実験に際して変化させたパラメータは，次に示すものである。
１−１）スペーサの有無
１−２）スペーサの厚みＨ１
ここで，スペーサの厚みＨ１は，図８に示したものである。

Ａ−２．評価項目
評価項目は，次のとおりである。
２−１）箔切れの枚数
２−２）箔潰れの有無

ここで，箔切れの有無を，溶接後の溶接体の捲回電極体に，正極芯材もしくは負極芯材の箔が切れているか否かを調べた。箔切れの枚数は，正極芯材と負極芯材との合計の枚数である。正極端部３０もしくは負極端部４０の箔が折れ曲がって潰れている場合に，箔潰れが生じているとした。

Ａ−３．実験結果
実験１の結果を，表１に示す。ここでＨは，溶接前に正極端部３０（負極端部４０）を正極端子５０（負極端子６０）に押圧したときの正極端部３０（負極端部４０）の厚みである（図９等参照）。表１の実施例１，２に示すように，スペーサの厚みＨ１を，次式を満たす範囲内とすればよい。
Ｈ／６ ≦ Ｈ１ ≦ Ｈ／３ ………（３）
すなわち，スペーサの厚みＨ１を，押圧後の正極端部３０（負極端部４０）の厚みＨの６分の１から３分の１までの範囲内とするとよい。

表１の比較例１に示すように，スペーサを挟まないで溶接を行った場合には，箔切れの枚数も多く，箔潰れも生じている。また，比較例２のようにスペーサを挟んだ場合であっても，スペーサの厚みＨ１が薄すぎると，箔切れや箔潰れが生じる。最外箔等に加わる張力を緩和する効果が小さいためである。一方，比較例３のようにスペーサの厚みＨ１が厚すぎると，箔切れが生じる。溶接時に電極Ｅ１，Ｅ２で正極端部３０（負極端部４０）を挟む際に，最外箔に大きな張力が加わるからである。ただし，最外箔は膨らんだ状態にあるので，箔潰れは生じない。

Ｂ．実験２
Ｂ−１．実験方法
続いて，実験２について説明する。実験２では，第１の実施形態の変形例で説明したように，溶接を行う際に複数枚のスペーサを挟む場合について実験を行った。この実験に際して変化させたパラメータは，次に示すものである。
１−１）スペーサの有無
１−２）溶接長Ｊ（端子長Ｉとの比）
１−３）スペーサ間に挟む箔の枚数

スペーサの有無については，実験１と同様である。溶接長Ｊとは，図７に示した溶接幅Ｊ１と溶接幅Ｊ２との和である。つまり，溶接幅Ｊ１と溶接幅Ｊ２について，正極端子５０等の長手方向の長さを足し合わせた合計の長さである。なお，溶接長Ｊを端子長Ｉとの比で表している。端子長Ｉとは，電極端子５０，６０における捲回電極体１０と接触する長さのことである（図７の矢印Ｉ参照）。スペーサ間に挟む箔の枚数とは，２枚のスペーサで挟み込む箔の枚数を示している。つまり，一定の箔の枚数毎に，スペーサを挿入しているのである。

なお，複数のスペーサの厚みを合計した合計厚みＨ２は，実験１で箔切れや箔つぶれの生じないとの結果が得られたＨ／３とした。つまり，合計厚みＨ２は，式（３）を満たす。したがって後述するように，実施例３〜実施例１４では，箔切れや箔潰れは生じていない。

Ｂ−２．評価項目
評価項目は，次のとおりである。
２−１）箔切れの枚数
２−２）箔潰れの有無
２−３）含浸完了時間

箔切れ枚数および箔潰れの有無については，実験１の場合と同様の方法で評価している。含浸完了時間とは，電解液が捲回電極体の正極合材層および負極合材層に含浸する含浸が完了するまでに要する時間のことである。実際には，電解液注入後の電池の内部抵抗を測定し，その内部抵抗の値が一定値に収束するまでの時間を採用した。

Ｂ−３．実験結果
Ｂ−３−１．箔切れおよび箔潰れ
実験２の結果を，表２に示す。表２に示すように，スペーサを用いて溶接した実施例３〜実施例１４には，箔切れおよび箔潰れは生じない。これは，実験１の実験結果と矛盾しない。そして，スペーサを用いないで溶接を行った比較例４〜比較例７では，箔切れが生じている。そして，比較例５〜比較例７では，箔潰れが生じている。

Ｂ−３−２．含浸完了時間
実施例３〜実施例１４に示すように，溶接長Ｊが短いほど，含浸完了時間は短い。これは，溶接長Ｊが短いほど，電解液が入り込む隙間が大きいからと考えられる。実際に実施例３〜５では，含浸完了時間は１時間である。この時間は，表２中で最も短い。逆に，溶接長Ｊが長いほど，含浸完了時間は長い。したがって，含浸完了時間を考慮すると，溶接長Ｊは短いほうが好ましい。表２より，溶接長Ｊが端子長Ｉの３分の１以下の長さであるとよい。

また，箔１枚毎にスペーサで挟んでいる実施例６（Ｊ＝Ｉ／５）の含浸完了時間は，１．５時間である。箔６枚毎にスペーサで挟んでいる実施例８（Ｊ＝Ｉ／５）の含浸完了時間は，３時間である。ここで，実施例６のスペーサ１枚の枚数は，実施例８のスペーサ１枚の枚数の６倍である。つまり，実施例６では実施例８よりも，スペーサにより広げられた隙間の数が多い。ただし，スペーサの合計厚みＨ２は，一定（Ｈ／３）である。したがって，実施例６のスペーサ１枚の厚みは，実施例８のスペーサ１枚の厚みの６分の１である。このように実施例３〜実施例１４では，溶接長Ｊが同じ場合，スペーサ間に挟む箔の枚数が少ないほど，含浸完了時間が短い。なお，スペーサを用いない比較例４〜比較例７では，含浸完了時間は４時間である。

１０…捲回電極体
２０，２２０…溶接体
３０…正極端部
４０…負極端部
５０，２５０，３５０，４５０…正極端子
６０，２６０，３６０，４６０…負極端子
１００…バッテリ
１１０…電池容器
１２０…電池容器本体
１３０…封口板
１４０…注液孔
１５０…絶縁部材
１６０…絶縁部材
１７０…蓋体
ＢＰ…バッテリパック
Ｐ…正極板
Ｐ１…正極塗工部
Ｐ２…正極非塗工部
ＰＸ…最外箔
ＰＹ…最内箔
Ｎ…負極板
Ｎ１…負極塗工部
Ｎ２…負極非塗工部
Ｓ，Ｔ…セパレータ

Claims

一方から正極芯材の突出している正極突出部と他方から負極芯材の突出している負極突出部とを備える電極体を作成する電極体作成工程と，
前記電極体を正極端子および負極端子（以下，「電極端子」という）に溶接して溶接体とする溶接体作成工程と，
前記溶接体を電池容器に収容するとともに電解液を注入する電池組立工程とを有し，
前記溶接体作成工程は，
前記正極突出部および前記負極突出部（以下，「電極突出部」という）の少なくとも一方に絶縁部材を挿入する絶縁部材挿入工程と，
前記絶縁部材を挿入している状態で前記電極突出部を前記電極端子に複数の溶接箇所で溶接する溶接工程とを有し，
前記溶接体作成工程では，
前記絶縁部材として，
前記電極突出部を前記電極端子に押圧したときの厚みＨに対して，
Ｈ／６ ≦ Ｈ１ ≦ Ｈ／３
を満たす厚みＨ１の絶縁部材を用いることを特徴とする電池の製造方法。
請求項１に記載の電池の製造方法であって，
前記溶接体作成工程では，
前記絶縁部材として，
前記電極突出部のうち前記電極端子から最も遠い位置に位置する最外芯材における第１の溶接箇所から第２の溶接箇所までにわたる長さである最外芯材長が，
前記第１の溶接箇所から前記第２の溶接箇所までの溶接箇所間距離の１．０５〜１．２０倍の範囲内となるものを用いることを特徴とする電池の製造方法。
請求項１または請求項２に記載の電池の製造方法であって，
前記溶接体作成工程では，
前記複数の溶接箇所における前記電極端子の長手方向の長さを足し合わせた合計長さである溶接長を，
前記電極端子が前記電極突出部に接触する端子長の３分の１以下の長さとして溶接を行うことを特徴とする電池の製造方法。
請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の電池の製造方法であって，
前記溶接体作成工程では，
前記絶縁部材として，
複数の絶縁部材であって合計の厚みがＨ１であるものを用い，
前記複数の絶縁部材のそれぞれの挿入箇所を互いに異なっている箇所とすることを特徴とする電池の製造方法。