JP5772753B2 - 二次電池の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は，二次電池の製造方法に関する。より詳細には，電極積層体と集電端子とが溶接により接合されている二次電池の製造方法に関するものである。

二次電池は，外形ケース内に電極積層体を内蔵している。電極製造体は，正負の電極板を，これらの間にはセパレータを挟み込みつつ扁平形状に捲回または平積みにより積層することにより製造されたものである。電極板は，シート状の集電箔の表面に，活物質層を形成することにより製造されたものである。

そして，電極積層体と対外端子との接続のため従来から，集電端子が設けられている。すなわち，集電端子は，外形ケースを貫通するように配置され，外形ケースの内側に位置する電極積層体と，外形ケースの外側に位置する対外端子とを，電気的に接続するためのものである。また，電極積層体と集電端子とは通常，これらの接合箇所を圧接させつつ，その部分に電流を流して溶接する抵抗溶接により接合されている。そのような接合技術の例として，特許文献１，２が挙げられる。

特許文献１の技術では，扁平状の捲回電極体（電極積層体）の端部の芯体露出部（集電箔）に対して集電部材（集電端子）を接続させている。具体的には，複数枚の重ね合わせとなっている芯体露出部をその重ね合わせの方向に２分割し，分割した間に通電ブロックを挟み込んでいる。また，通電ブロックの両側の芯体露出部の両最外面にそれぞれ集電部材を配置している。そして，集電部材と芯体露出部との間，および芯体露出部と通電ブロックとの間（いずれも２箇所）を抵抗溶接により接続している。さらに，通電ブロックとして，芯体露出部との接合箇所となる部分に突起を形成したものを用いている。そして抵抗溶接時には，その突起を溶融させている。

また，特許文献２の技術では，捲回電極体の芯体露出部を，その扁平状の複数枚の重ね合わせとなっている方向に，集電体および集電体受け部品（一対の集電端子）により両面から挟み込みつつ，これらを抵抗溶接により接合している。さらに，集電体および集電体受け部品の少なくとも一方には，芯体露出部との接合箇所となる部分に突起を形成したものを用いている。そしてその突起を，抵抗溶接時には溶融させている。

特開２０１１−９２９９５号公報（［００７４］〜［００７７］等） 特開２００９−３２６４０号公報（［００５６］〜［００５８］等）

特許文献１，２はいずれも，芯体露出部を２つの集電端子により挟み込む構成としている。このため，電極積層体と集電端子との接続に係る部品点数が増加し，生産工程が煩雑になるという問題があった。

また，特許文献１，２はいずれも，芯体露出部との接合箇所となる部分に突起を形成した部材を用い，抵抗溶接時には，突起の先端に電流を集中させることにより，突起を溶融させている。しかしこの方法では，突起の先端の電流が集中した部位が過剰発熱する場合がある。また抵抗溶接時において，接合箇所となる突起には，電流とともに，圧接のための押圧力も集中することとなる。このため，過剰発熱により溶融した突起の融液の飛散が生じやすく，スパッタが発生するおそれがある。発生したスパッタが異物として電極積層体へ混入すると，二次電池においては電圧不良の原因となる。さらには，突起の融液が飛散することにより，抵抗溶接中の接触抵抗は安定しない。よって，良好な接合部を形成することができず，十分な接合強度を安定して得ることが困難であるという問題があった。

本発明は，前記した従来の技術が有する問題点の解決を目的としてなされたものである。すなわちその課題とするところは，生産性が良く，電極積層体と集電端子との接合に係る溶接における不良を低減させた二次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二次電池の製造方法は，集電箔に部分的に活物質層を形成してなる電極板を積層してなる電極積層体と，電極板における活物質層のない部分が積層した部分である集電箔積層部分に接合された集電部材とを有する二次電池の製造方法であって，集電箔積層部分と集電部材との接合を，互いの接合予定箇所を重ね合わせてその両面から抵抗溶接電極によって挟み込むことにより圧接させつつ，抵抗溶接電極間に通電させることによる抵抗溶接により行い，圧接の方向を投影方向としたときの，集電箔積層部分の表面を押圧する抵抗溶接電極の集電箔積層部分との接触面の投影面積Ｘｄと，集電部材の表面を押圧する抵抗溶接電極の集電部材との接触面の投影面積Ｙｄとの面積比Ｙｄ／Ｘｄを，１．２以上，４以下の範囲内とすることを特徴とする二次電池の製造方法である。

本発明では，抵抗溶接による集電箔積層部分と集電部材との接合を，上記のように面積比Ｙｄ／Ｘｄが１．２以上，４以下となる抵抗溶接電極により行う。これにより，集電部材に圧接された集電箔積層部分は，集電部材に食い込むとともに変形しつつ延伸する。そして，延伸した集電箔積層部分では酸化物の除去された集電箔の材料が露出するため，その部分における集電箔積層部分と集電部材との接触抵抗は低くなる。よって，過大なエネルギーを要することなく，高い接合強度を安定して得ることができる。また，集電箔積層部分と集電部材との接合に係る構成が簡素であるため，生産性なども良好である。

また上記に記載の二次電池の製造方法において，集電箔積層部分の表面を押圧する抵抗溶接電極として先端の形状が球面のものを用い，集電部材の表面を押圧する抵抗溶接電極として先端の形状が平坦なものを用いることが好ましい。圧接による集電箔積層部分の延伸や，集電箔積層部分の集電部材への食い込みなどを良好に生じさせることができるからである。

本発明によれば，生産性が良く，電極積層体と集電端子との接合に係る溶接における不良を低減させた二次電池の製造方法が提供されている。

実施形態に係る電池を示す断面図である。 図１のＢ部及びＣ部の拡大図である。 実施形態に係る端子付蓋部材を示す図である。 実施形態に係る電極体の斜視図である。 同電極体を構成する正極板を示す図である。 同電極体を構成する負極板を示す図である。 同電極体における正負の極板等の重ね合わせ状態を説明する図である。 実施形態に係る電池における電極体と負極接続部材とを，互いの接合箇所において重ね合わせた状態を示す図である。 実施形態に係る電池における電極体と負極接続部材とを，その両面から電極により挟み込んだ状態を示す図である。 第１の例に係る実施例の接合後における接合箇所の断面図である。 変形例に係る電極体の負極合材層非塗工部を示す図である。 図１１のＳ矢視図である。 変形例に係る接合方法を説明するための断面図（図１１のＴ位置における断面図）である。

次に，本発明の実施形態について，図面を参照しつつ説明する。図１は，実施形態に係る電池１００の断面図である。図２は，図１のＢ部及びＣ部の拡大図である。なお，図２中，括弧書きのない符号と括弧書きのある符号とが２段書きされているものは，Ｂ部とＣ部とで部材が異なるものである。すなわち，括弧書きのない符号はＢ部の部材のものであり，括弧書きのある符号はＣ部の部材のものである。図３は，実施形態に係る端子付蓋部材１１５の一部を分解した斜視図である。

本実施形態に係る電池１００は，図１に示すように，開口１１１ｄを有する矩形箱状の電池ケース本体１１１と，電池ケース本体１１１の内部に収容された電極体１５０とを備えるリチウムイオン二次電池である。さらに，電池１００は，電池ケース本体１１１の開口１１１ｄを閉塞する板状の電池ケース蓋１１３を備えている。電池ケース本体１１１と電池ケース蓋１１３とは，溶接により一体とされ，電池ケース１１０を構成している。

電池ケース蓋１１３は，矩形板状をなし，その長手方向（図１において左右方向）の両端部には，この電池ケース蓋１１３を貫通する円形状の貫通孔１１３ｈ，１１３ｋが形成されている。また，電池ケース蓋１１３における長手方向の中央部には，安全弁１１３ｊが設けられている。この安全弁１１３ｊは，電池ケース蓋１１３と一体的に形成されて，電池ケース蓋１１３の一部をなしている。

安全弁１１３ｊは，電池ケース蓋１１３の他の部分よりも薄く形成されると共に，その上面には溝部１１３ｊｖが形成されている（図３参照）。これにより，安全弁１１３ｊは，電池ケース１１０内部の内圧が所定圧力に達した際に作動する。即ち，内圧が所定圧力に達したときに溝部１１３ｊｖが破断して，電池ケース１１０の内部のガスを外部に放出する。

また，電池ケース蓋１１３の安全弁１１３ｊと貫通孔１１３ｋとの間には，電解液（図示なし）を電池ケース１１０内に注入するための注液口１１３ｎが形成されている（図１参照）。完成した電池１００ではこの注液口１１３ｎは，注液栓１１３ｍにより封止されている。

さらに，電池１００は，電池ケース本体１１１の内部で電極体１５０に接続すると共に，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｈ，１１３ｋを通じて外部に延出する正極端子部材１３０及び負極端子部材１４０（集電部材）を備えている。

正極端子部材１３０は，正極接続部材１３５と正極外部端子部材１３７と正極締結ボルト１３９とにより構成されている（図１，図３参照）。このうち，正極接続部材１３５は，電極体１５０に接続すると共に，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｈを通じて外部に延出している。正極外部端子部材１３７は，電池ケース蓋１１３上，つまり電池ケース１１０の外部に位置し，電池ケース１１０の外部において正極接続部材１３５と電気的に接続している。正極締結ボルト１３９は，電池ケース蓋１１３上，つまり電池ケース１１０の外部に位置し，正極外部端子部材１３７に電気的に接続されまたは接続可能とされている。正極接続部材１３５，正極外部端子部材１３７，正極締結ボルト１３９はいずれもアルミ製である。

詳細には，正極接続部材１３５は，台座部１３１と挿通部１３２と電極体接続部１３４と加締め部１３３とを有している（図１〜図３参照）。このうち，台座部１３１は，矩形板状をなし，電池ケース本体１１１の内部に位置している。挿通部１３２は，台座部１３１の上面１３１ｆから突出する円柱形状で，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｈに挿通されている。加締め部１３３は，挿通部１３２の上端に連なった部位であり，加締められて，つまり拡径するように変形されて円盤状をなし，正極外部端子部材１３７に電気的に接続している。電極体接続部１３４は，台座部１３１の下面１３１ｂから電池ケース本体１１１の底面１１１ｂ側に延びる形態で，電極体１５０の正極合材層非塗工部１５１ｂに接合されている。これにより，正極接続部材１３５と電極体１５０とが電気的かつ機械的に接続されている。

正極外部端子部材１３７は，側面視にて略Ｚ字状をなしている。この正極外部端子部材１３７は，加締め部１３３により固定される固定部１３７ｆ，正極締結ボルト１３９と接続する接続部１３７ｇ，及び，固定部１３７ｆと接続部１３７ｇとを連結する連結部１３７ｈを有している。固定部１３７ｆには，これを貫通する貫通孔１３７ｂが形成されており，この貫通孔１３７ｂ内には，正極接続部材１３５の挿通部１３２が挿通されている。また，接続部１３７ｇにも，これを貫通する貫通孔１３７ｃが形成されている。

正極締結ボルト１３９は，矩形板状の頭部１３９ｂと，円柱状の軸部１３９ｃとを有している。軸部１３９ｃのうち先端側の部位は，ネジ部１３９ｄとなっている。正極締結ボルト１３９の軸部１３９ｃは，正極外部端子部材１３７の貫通孔１３７ｃに挿通されている。

負極端子部材１４０は，負極接続部材１４５と負極外部端子部材１４７と負極締結ボルト１４９とにより構成されている（図１，図３参照）。このうち，負極接続部材１４５は，電極体１５０に接続すると共に，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｋを通じて外部に延出している。負極外部端子部材１４７は，電池ケース蓋１１３上，つまり電池ケース１１０の外部に位置し，電池ケース１１０の外部において負極接続部材１４５と電気的に接続している。負極締結ボルト１４９は，電池ケース蓋１１３上，つまり電池ケース１１０の外部に位置し，負極外部端子部材１４７に電気的に接続され，または接続可能とされている。負極接続部材１４５，負極外部端子部材１４７，負極締結ボルト１４９はいずれも銅製である。

詳細には，負極接続部材１４５は，台座部１４１と挿通部１４２と電極体接続部１４４と加締め部１４３とを有している（図１〜図３参照）。このうち，台座部１４１は，矩形板状をなし，電池ケース本体１１１の内部に位置している。挿通部１４２は，台座部１４１の上面１４１ｆから突出する円柱形状で，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｋに挿通されている。加締め部１４３は，挿通部１４２の上端に連なった部位であり，加締められて，つまり拡径するように変形されて円盤状をなし，負極外部端子部材１４７に電気的に接続している。電極体接続部１４４は，台座部１４１の下面１４１ｂから電池ケース本体１１１の底面１１１ｂ側に延びる形態で，電極体１５０の負極合材層非塗工部１５８ｂに接合されている。これにより，負極接続部材１４５と電極体１５０とが電気的かつ機械的に接続されている。

負極外部端子部材１４７は，側面視略Ｚ字状をなしている。この負極外部端子部材１４７は，加締め部１４３により固定される固定部１４７ｆ，負極締結ボルト１４９と接続する接続部１４７ｇ，及び，固定部１４７ｆと接続部１４７ｇとを連結する連結部１４７ｈを有している。固定部１４７ｆには，これを貫通する貫通孔１４７ｂが形成されており，この貫通孔１４７ｂ内には，負極接続部材１４５の挿通部１４２が挿通されている。また，接続部１４７ｇにも，これを貫通する貫通孔１４７ｃが形成されている。

負極締結ボルト１４９は，矩形板状の頭部１４９ｂと，円柱状の軸部１４９ｃとを有している。軸部１４９ｃのうち先端側の部位は，ネジ部１４９ｄとなっている。負極締結ボルト１４９の軸部１４９ｃは，負極外部端子部材１４７の貫通孔１４７ｃに挿通されている。

さらに，電池１００は，正極端子部材１３０（詳細には，正極接続部材１３５）と電池ケース蓋１１３との間に介在し，両者を電気的に絶縁する第１絶縁部材１７０を備えている。この第１絶縁部材１７０は，負極端子部材１４０（詳細には，負極接続部材１４５）と電池ケース蓋１１３との間にも介在している。

具体的には，第１絶縁部材１７０は，電気絶縁性の樹脂からなり，絶縁介在部１７１と絶縁側壁部１７３と挿入部１７５とを有している（図２，図３参照）。このうち，絶縁介在部１７１は，平板形状をなし，その中央部に，正極端子部材１３０（負極端子部材１４０）の挿通部１３２（挿通部１４２）を挿通させる円形の貫通孔１７１ｂを有している。この絶縁介在部１７１は，正極端子部材１３０（負極端子部材１４０）の台座部１３１（台座部１４１）の上面１３１ｆ（上面１４１ｆ）と電池ケース蓋１１３との間に介在している。

絶縁側壁部１７３は，絶縁介在部１７１の周縁に位置する四角環状の側壁部である。この絶縁側壁部１７３は，台座部１３１（台座部１４１）の外周側面１３１ｇ（外周側面１４１ｇ）を取り囲んでいる。挿入部１７５は，絶縁介在部１７１の上面１７１ｆから突出する円筒形状で，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｈ（貫通孔１１３ｋ）を挿通している。この挿入部１７５の筒内には，正極端子部材１３０の挿通部１３２（負極端子部材１４０の挿通部１４２）が挿通している。

さらに，電池１００は，電気絶縁性の樹脂からなり，電池ケース蓋１１３上に配置された第２絶縁部材１８０を備えている。この第２絶縁部材１８０は，正極端子部材１３０（詳細には，正極外部端子部材１３７及び正極締結ボルト１３９）と電池ケース蓋１１３との間に介在し，両者を電気的に絶縁する。なお，この第２絶縁部材１８０は，負極端子部材１４０（詳細には，負極外部端子部材１４７及び負極締結ボルト１４９）と電池ケース蓋１１３との間にも介在している。

具体的には，第２絶縁部材１８０は，正極締結ボルト１３９の頭部１３９ｂ（負極締結ボルト１４９の頭部１４９ｂ）が配置される頭部配置部１８１と，正極外部端子部材１３７の固定部１３７ｆ（負極外部端子部材１４７の固定部１４７ｆ）が配置される締結配置部１８３とを有している。締結配置部１８３には，これを貫通する貫通孔１８３ｂが形成されており，この貫通孔１８３ｂ内には，正極端子部材１３０の挿通部１３２（負極端子部材１４０の挿通部１４２）が挿通している。

本実施形態では，電池ケース蓋１１３と，電極端子部材（正極端子部材１３０及び負極端子部材１４０）と，第１絶縁部材１７０，１７０と，第２絶縁部材１８０，１８０とにより，端子付蓋部材１１５が構成されている。具体的には，正極端子部材１３０の加締め部１３３と台座部１３１との間に，正極外部端子部材１３７，第２絶縁部材１８０，電池ケース蓋１１３，及び，第１絶縁部材１７０を挟んで固定すると共に，負極端子部材１４０の加締め部１４３と台座部１４１との間に，負極外部端子部材１４７，第２絶縁部材１８０，電池ケース蓋１１３，及び，第１絶縁部材１７０を挟んで固定することで，これらが一体となった端子付蓋部材１１５を形成している。

なお，端子付蓋部材１１５において，第１絶縁部材１７０の絶縁介在部１７１は，正極端子部材１３０（負極端子部材１４０）の台座部１３１（台座部１４１）の上面１３１ｆ（上面１４１ｆ）と電池ケース蓋１１３との間に挟まれて，自身の厚み方向（図２において上下方向）に弾性的に圧縮されて配置されている。さらに，第１絶縁部材１７０の挿入部１７５は，自身の軸線方向（図２において上下方向）に弾性的に圧縮され，その先端１７５ｂが，第２絶縁部材１８０に密着している。このようにして，第１絶縁部材１７０によって，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｈ，１１３ｋが封止されている。

電極体１５０は，帯状の正極板１５５，負極板１５６，及びセパレータ１５７を扁平形状に捲回した扁平型の捲回電極体である（図４〜図７参照）。なお，図４は，正極端子部材１３０及び負極端子部材１４０が接続される前の電極体１５０を示している。正極板１５５は，図５に示すように，長手方向ＤＡに延びる帯状のもので，アルミ箔からなる集電箔である正極基材１５１と，この正極基材１５１の表面の一部に配置された正極合材層１５２とを有している。正極合材層１５２は，正極活物質１５３とアセチレンブラックからなる導電材とＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン，結着剤）とを含んでいる。

正極基材１５１のうち，正極合材層１５２が塗工されている部位を，正極合材層塗工部１５１ｃという。一方，正極合材層１５２が塗工されていない部位を，正極合材層非塗工部１５１ｂという。正極合材層非塗工部１５１ｂは，正極基材１５１（正極板１５５）の幅方向ＤＢ（図５において左右方向）の端部（図５において左端部）に位置し，正極基材１５１（正極板１５５）の一方長辺に沿って，正極基材１５１（正極板１５５）の長手方向ＤＡ，つまり図５において上下方向に帯状に延びている。

また，負極板１５６は，図６に示すように，長手方向ＤＡに延びる帯状のもので，銅箔からなる集電箔である負極基材１５８と，この負極基材１５８の表面の一部に配置された負極合材層１５９とを有している。負極合材層１５９は，負極活物質１５４とＳＢＲ（スチレン・ブタジエンゴム，結着剤）とＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース，増粘剤）とを含んでいる。

負極基材１５８のうち，負極合材層１５９が塗工されている部位を，負極合材層塗工部１５８ｃという。一方，負極基材１５８のうち，負極合材層１５９が塗工されていない部位を，負極合材層非塗工部１５８ｂという。負極合材層非塗工部１５８ｂは，負極基材１５８（負極板１５６）の幅方向ＤＢ（図６において左右方向）の端部（図６において右端部）に位置し，負極基材１５８（負極板１５６）の一方長辺に沿って，負極基材１５８（負極板１５６）の長手方向ＤＡ，つまり図６において上下方向に帯状に延びている。

図４の電極体１５０は，正極板１５５，負極板１５６，セパレータ１５７を図７に示すように，重ね合わせつつ捲回したものである。すなわち図７の重ね合わせでは，正極板１５５と負極板１５６と２枚のセパレータ１５７とが重ね合わせられるとともに，正極合材層非塗工部１５１ｂと負極合材層非塗工部１５８ｂとが逆向きに突出するようにされている。セパレータ１５７の幅は，正極合材層塗工部１５１ｃや負極合材層塗工部１５８ｃの幅とほぼ同じである。よって，捲回した状態を示す図４では，正極合材層非塗工部１５１ｂは複数枚の正極基材１５１が重ね合わせられたものであり，負極合材層非塗工部１５８ｂは複数枚の負極基材１５８が重ね合わせられたものである。

上記のように構成された電池１００において，本発明としての特徴は，電極体１５０と負極接続部材１４５との接合箇所にある。より詳細にいえば，図１に示す電極体１５０の負極合材層非塗工部１５８ｂと，負極接続部材１４５の電極体接続部１４４との接合箇所である。そこで以下，本形態における電極体１５０と負極接続部材１４５との接合方法について説明する。

図８は，電極体１５０と負極接続部材１４５との接合がなされる前の，負極合材層非塗工部１５８ｂと電極体接続部１４４とを示している。図８の状態は，負極合材層非塗工部１５８ｂと電極体接続部１４４とを，互いの接合箇所が重なり合うように配置した状態である。

また，図８には，電極２０１と電極２０２とを示している。電極２０１，２０２は，負極合材層非塗工部１５８ｂと電極体接続部１４４とを，その両面（図８中上下）から挟み付けつつ，抵抗溶接を行うための抵抗溶接電極である。図８に示すように，本形態では，電極２０１として，その先端２０１ａが丸い球面形状のものを用いている。一方，電極２０２としては，その先端２０２ａが平坦な錐台形状のものを用いている。なお，図８の状態においてはまだ，電極２０１，２０２は，負極合材層非塗工部１５８ｂや電極体接続部１４４に接触していない。

図９は，負極合材層非塗工部１５８ｂと電極体接続部１４４とを重ね合わせたものを両面から，電極２０１，２０２で挟み付けた状態を示している。すなわち，図９の状態では，電極２０１が負極合材層非塗工部１５８ｂを，電極２０２が電極体接続部１４４を押圧している。図９に示すように，負極合材層非塗工部１５８ｂの電極２０１による押圧力を受けている部分には，先端２０１ａの形状に沿って変形した変形部１５８ａが形成されている。

また，変形部１５８ａは，電極２０１の押圧力を受けて電極体接続部１４４に圧接されることにより，実際には電極体接続部１４４にわずかながら食い込んでいると考えられる。そして，変形部１５８ａが電極２０１によって電極体接続部１４４に向けて強く押圧されることにより，負極合材層非塗工部１５８ｂの変形部１５８ａ以外の部分は，電極体接続部１４４から離間してわずかに持ち上がる。これにより，変形部１５８ａは，それ以外の部分よりも，圧接方向（図９において上下方向）において電極体接続部１４４に向かって突出している。また電極２０１の先端２０１ａは，変形部１５８ａを形成することによって，負極合材層非塗工部１５８ｂの外面（図９において上面）より電極体接続部１４４に向かって食い込んだ状態となっている。

そして本形態では，図９に示す状態で，電極２０１，２０２間に通電させることにより，負極合材層非塗工部１５８ｂと電極体接続部１４４との抵抗溶接を行う。これにより，負極合材層非塗工部１５８ｂと電極体接続部１４４とが接合される。このとき，電極体接続部１４４や負極合材層非塗工部１５８ｂの銅を一旦は部分的に溶融させる抵抗溶接でもよいし，明確には溶融させない抵抗圧接でもよい。

ここで，図９に太線で示すＸは，電極２０１の負極合材層非塗工部１５８ｂとの接触面である。また，変形部１５８ａと電極体接続部１４４との圧接方向を投影方向とする接触面Ｘの投影面積を，Ｘｄとする。さらに，図９に太線で示すＹは，電極２０２の電極体接続部１４４との接触面である。また，圧接方向を投影方向とする接触面Ｙの投影面積を，Ｙｄとする。そして本形態においては，面積Ｘｄに対する面積Ｙｄの面積比Ｙｄ／Ｘｄを，１．２以上，４以下の範囲内としている。

またこれにより，変形部１５８ａの突出方向を投影方向としたときの，接合後に負極合材層非塗工部１５８ｂに形成される溶接痕の投影面積に対する電極１４４に形成される溶接痕の投影面積の面積比についても，１．２以上，４以下の範囲内である。溶接痕は，抵抗溶接時に当接していた電極の先端面積と同じくらいの大きさで形成されるからである。なお，圧接により突出している変形部１５８ａの突出方向は，圧接方向と同じである。

そして，この接合に際して，電極２０１の面積Ｘｄと電極２０２の面積Ｙｄとの面積比Ｙｄ／Ｘｄが，１．２以上，４以下の範囲内とされていることにより，電極体接続部１４４と負極合材層非塗工部１５８ｂとの接合が良好になされる。すなわち，接合不良を抑制しつつ，接合強度の高い接合がなされている。その理由について本発明者は，以下のように推測している。

まず，重ね合わせた電極体接続部１４４および負極合材層非塗工部１５８ｂを電極２０１，２０２で圧接したときに，変形部１５８ａには非常に高い面圧が掛かる筈である。このため，変形部１５８ａにおける銅箔の銅の一部は，電極体接続部１４４に食い込むとともに変形しつつ延伸する。この延伸により変形した部分における銅箔の銅の表面には，酸化物が除去されたフレッシュな面が露出している。よって，このフレッシュな面と電極体接続部１４４との接触箇所における接触抵抗は，その他の負極合材層非塗工部１５８ｂと電極体接続部１４４との接触箇所における接触抵抗よりも低いはずである。

このような状態で電極２０１，２０２間の通電がなされるので，接触抵抗の低い部分においては非常に多くの電流パスが存在することになる。このため，通電箇所の導電性が高いため，良好な接合がなされるのである。また，通電抵抗が低いことから，通電時の投入エネルギーそのものは小さくて済む。このため，通電時の過剰な発熱やスパッタの発生はむしろ抑えられる。このため，歪みの発生やスパッタ物の飛散等による接合不良も起こりにくいのである。

なお前述のように本形態では，電極２０１の先端２０１ａと電極２０２の先端２０２ａとの組み合わせを球面形状と錐台形状として説明しているが，これに限るものではない。例えば，電極２０１として，先端２０１ａの形状が平坦な錐台形状のものを用いても本発明の効果が発揮される。しかし，本発明の効果は，電極２０１として先端２０１ａの形状が球面のものを用い，電極２０２として先端２０２ａの形状が平坦なものを用いた組み合わせにおいて，最も高く発揮されると考えられる。この組み合わせにより，変形部１５８ａにおける延伸や，変形部１５８ａの電極体接続部１４４への食い込みなどが最も良好に生じると考えられるからである。

［効果の確認］
本発明者らは，以下の評価を行うことにより，本発明の効果の確認を行った。まず，上記した本形態の接合方法に係る実施例の接合強度と，本形態とは異なる接合方法に係る比較例の接合強度とを比較した実験について説明する。

本実験においては，まず，１０μｍ厚の銅箔（集電箔）を扁平形状に捲回することにより捲回体を作製した。この捲回体はすなわち，電極体１５０における負極合材層非塗工部１５８ｂに相当する（図４）。捲回体は，その厚さ方向（図４において左右方向）に銅箔が６０層，重ね合わさるように作製したものである。これにより，捲回体の全厚を０．６ｍｍとした。本実験の実施例および比較例ではいずれも，この捲回体を用いた。

次に，捲回体（負極合材層非塗工部１５８ｂに相当）に負極接続部材１４５の電極体接続部１４４を重ね合わせ（図８），これらの両面から，電極２０１，２０２により挟み込みつつ（図９）抵抗溶接を行った。そして，各実施例および比較例を，以下の表１に示すように，異なる電極２０１，２０２を用いて作製した。また，表１において，斜体字は，上記した本実施形態とは異なる条件であることを示している。

電極２０１，２０２として基本的には断面が円形のものを用いており，その直径を表１に示している。なお，実施例４の電極２０２には断面が長方形のものを用いており，その幅（Ｗ）と長さ（Ｌ）とを表１に示している。そして，表１に示すように，実施例に用いた電極２０１，２０２における面積比（Ｙｄ／Ｘｄ）はいずれも，１．２以上，４以下の範囲内である。

一方，表１に斜体字で示すように，比較例においてはいずれも，面積比（Ｙｄ／Ｘｄ）が１．２未満，もしくは４を超えている。また，比較例４については，電極体接続部１４４の捲回体との接合箇所となる部分に，突起部を形成したものを用いている（表１中，突起部「あり」）。比較例４は，抵抗溶接時には突起部を溶融させることにより，捲回体と電極体接続部１４４とを接合させたものである。

また，表１に示す電極を用いて行った抵抗溶接の条件は以下の通りとした。
溶接電源装置：ＤＤＣウェルダーＮＤＷＳ−５５００−４Ｍ型（ナグシステム株式会社製の抵抗溶接機）
設定電圧 ：１０［Ｖ］
通電時間 ：６［ミリ秒］
加圧力 ：３［ｋＮ］
電極材質 ：タングステン

さらに，表１中に「沈み量」として示しているのは，抵抗溶接時の挟み込みにおいて，電極２０１が捲回体へ食い込んだ食い込み量である。この沈み量については，各実施例および比較例について同種のサンプルを２０個作製し，それらの平均値により示している。なお，比較例４については，突起部を溶融させることによる抵抗溶接であるため，沈み量の測定を行っていない。

ここで，実施例の沈み量はいずれも，０．２０ｍｍから０．２２ｍｍの範囲内であり，同じくらいである。これに対し，面積比（Ｙｄ／Ｘｄ）が１．２未満である比較例１，２の沈み量は，実施例と比較して小さいものであった。また，面積比（Ｙｄ／Ｘｄ）が４を超えている比較例３の沈み量は，実施例と比較して大きいものであった。さらに比較例３の捲回体においては，捲回体を押圧する電極２０１として実施例１，２，３と同じものを用いたにも関わらず，押圧された部分の銅箔の一部が破れていることが確認された。これは，沈み量が大き過ぎたことによるものと考えられる。

次に，作製した各実施例および比較例について，捲回体と電極体接続部１４４との接合強度を確認した。具体的には，実施例および比較例の各２０個のサンプルについて引張り試験を行い，以下の表２に示すように，接合強度の「平均値」と，標準偏差である「ばらつき」について評価した。また引張り試験においては，捲回体を引張り試験機に固定し，電極体接続部１４４の先端をつかんで引き上げたときのピーク強度を測定してこれを接合強度とした。

表２の結果からわかるように，実施例の接合強度はいずれも，平均値が２３０Ｎ以上と高く，ばらつきが５０以下と小さかった。そこで，実施例１の接合後のサンプルの断面を観察したところ，図１０に模式的に示すように，捲回体の電極２０１により押圧を受けていた変形部１５８ａの先端部分の銅箔が，電極体接続部１４４に食い込んだ状態で接合されている状況が確認された。これより，前述したように，接合直前の圧接箇所における捲回体の銅箔においては，延伸されることにより，接触抵抗の低いフレッシュな銅の面が露出していたと考えられる。また抵抗溶接時には，その露出しつつ圧接された銅の面の箇所に多くの電流パスが存在するため，その部分において確実な接合がなされたと考えられる。

これに対し，比較例１，３の接合強度については，ばらつきは小さいものの，平均値が低かった。また，比較例２，４の接合強度については，平均値は高いものの，ばらつきが大きかった。すなわち，比較例のいずれの方法によっても，安定して高い接合強度を得ることができなかった。その理由として，以下のことが考えられる。

比較例１，２は，表１において前述したように，沈み量が実施例よりも小さい。このことから，電極２０１による捲回体の変形が不十分であることにより，接触抵抗の低い銅の面の露出が少なかったと考えられる。つまり，実施例のような好適な電流パスは存在せず，抵抗溶接時の発熱が不十分であったため，良好な接合がなされなかったと考えられる。比較例３においては，前述のように沈み量が大き過ぎることにより捲回体の一部が破損していることから，接合不良が生じていると考えられる。比較例４では，電極体接続部１４４の捲回体との接合箇所となる部分に突起部を形成し，これを抵抗溶接時には溶融させている。このため，突起部には電流とともに押圧力が集中するため，突起の融液の飛散が生じる。これにより，抵抗溶接中の接触抵抗が安定せず，接合強度が安定して得られなかったと考えられる。

以上より，捲回体を押圧する電極２０１と，電極体接続部１４４を押圧する電極２０２との面積比Ｙｄ／Ｘｄを，１．２以上，４以下の範囲内とすることにより，高い接合強度を安定して得られることがわかった。

次に，実施例に係る電池と比較例に係る電池とを作製し，これらの評価を行った。実施例および比較例の電池はいずれも，用いる材料や構成などは同じとした。ただし，電極体１５０と負極接続部材１４５との接合，つまり負極合材層非塗工部１５８ｂと電極体接続部１４４との接合を，実施例と比較例とで異なる方法により行った。すなわち，実施例においては，上記実施例１の方法により，負極合材層非塗工部１５８ｂと電極体接続部１４４とを接合した。一方，比較例の電池においては，上記比較例４の方法により接合を行った。

また，電極体１５０と正極接続部材１３５との接合，つまり正極合材層非塗工部１５１ｂと電極体接続部１３４との接合については，実施例と比較例とで同じ方法により行った。なお，正極合材層非塗工部１５１ｂと電極体接続部１３４との接合は，抵抗溶接ではなく超音波溶接により行った。

そして，実施例および比較例について，溶接時のスパッタ発生数，初期充放電後の電圧不良，の２点を，以下のようにして評価した。
溶接時のスパッタ発生数：溶接時に溶接箇所外へ飛散したスパッタ（５０〜２００μｍの大きさのもの）をカウントした値。
初期充放電後の電圧不良：完成後の電池１００に対し初期充放電を行った後の電圧値を２回測定し２回の測定値の差が基準より大きいものを不合格としたときの不合格品の発生頻度。

ここで，初期充放電およびその後の電圧測定は，各実施例および比較例につき２０個の電池について，次の手順で行った。
・ＣＣ（定電流）充電（１／５Ｃ，２時間）
↓
・休止１０分
↓
・ＣＣ放電（１／５Ｃ，３．０［Ｖ］）
↓
・休止１０分
↓
・ＣＣＣＶ（定電流低電圧）充電（１／３Ｃ，４．１［Ｖ］，０．０２Ｃカット）
↓
・休止１０分
↓
・ＣＣＣＶ放電（１／３Ｃ，３．０［Ｖ］，０．０２Ｃカット）
↓
・休止１０分
↓
・ＣＣ充電（１／５Ｃ，４．１［Ｖ］カット）
↓
・４５℃放置２４時間
↓
・第１回電圧測定（Ｖ１）
↓
・２５℃放置９６時間
↓
・第２回電圧測定（Ｖ２）

これにより測定された電圧Ｖ１と電圧Ｖ２との差について，同種の２０個の電池ついて，平均値と標準偏差とを求めた。その結果，平均値を中心として上下に標準偏差の３倍の範囲から外れているものがあった場合に，その外れているものを不合格品とした。

試験の結果を表３に示す。表３からわかるように，実施例については，「スパッタ発生数」はゼロであり，電圧試験の不合格品は２０個中ゼロ個である。これは，前述したように，接合箇所となる抵抗溶接時の通電箇所における導電性が高いことによるものである。つまり，通電時の過剰な発熱が抑制されていることにより，スパッタの発生がなかったと考えられる。さらに，スパッタが発生しなかったことにより，スパッタに起因して生じる電池の電圧不良もなかったと考えられる。

これに対し，比較例では，突起の融液の飛散により，多くのスパッタが発生した。また，比較例の電池においては，発生したスパッタが電極体１５０内に混入したことに起因すると考えられる電圧試験の不合格品が３個も発生した。よってこれらの結果より，本形態に係る実施例の電池においては，電極体１５０と負極接続部材１４５との接合に係る溶接における不良が低減されているといえる。

［変形例］
ここで，上記した実施形態の変形例について説明する。図１１は，変形例における電極体１５０の負極合材層非塗工部１５８ｂの付近を示した図である。また，図１２は，図１１に示すＳ矢視における図である。変形例において，電極体１５０の負極合材層非塗工部１５８ｂには，負極接続部材２４５が接続されている。

図１２に示すように，負極接続部材２４５は，２つの電極体接続部２４４を有する。また２つの電極体接続部２４４はいずれも，複数枚の負極基材１５８の重ね合わせとなっている負極合材層非塗工部１５８ｂをその重ね合わせの方向（図１２において左右方向）に２分割して，その間に挟み込まれている。そして２つの電極体接続部２４４はそれぞれ，２分割した負極合材層非塗工部１５８ｂの内面側に接続されている。つまり，変形例における負極合材層非塗工部１５８ｂと負極接続部材２４５とは，２箇所において接合されている。

図１３は，図１０にＴで示す位置における断面図である。また，図１３には，負極合材層非塗工部１５８ｂと電極体接続部２４４との抵抗溶接を行うための電極２０１，２０２を示している。図１３には，２箇所ある負極合材層非塗工部１５８ｂと電極体接続部２４４との接合箇所のうち，上側の接合を行う場合を示している。よってその接合箇所は図１３に示す状態の後，電極２０１，２０２に挟み込まれつつ抵抗溶接により接合される。接合方法自体は上記の実施形態と同じである。また，負極合材層非塗工部１５８ｂと電極体接続部２４４との下側の接合箇所についても同様に接合することができる。そして，このような変形例においても，構成部品数を低減させつつ，高い接合強度を安定して得ることが可能である。

以上詳細に説明したように本実施の形態によれば，電極体１５０の負極合材層非塗工部１５８ｂと，負極接続部材１４５の電極体接続部１４４とを，電極２０１，２０２によって挟み込むことにより圧接させつつ抵抗溶接により接合する。その圧接方向を投影方向としたときの，電極２０１の負極合材層非塗工部１５８ｂとの接触面Ｘの投影面積Ｘｄと，電極２０２の電極体接続部１４４との接触面Ｙの投影面積Ｙｄとの面積比は，１．２以上，４以下の範囲内である。これにより，接合箇所の接合強度が，過大な接合エネルギーを要することなく十分に得られる。すなわち，溶接不良が低減された二次電池の製造方法が実現されている。また，接合に係る構成が簡素であるため，生産性なども良好である。

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，本実施の形態では負極の接合にのみ適用し，正極の接合には適用しない例について説明した。しかしこれも必須ではない。正極の接合に適用してもよいし，正負両方の接合にともに適用してもよい。

１００ 電池
１３０，１４０ 正極端子部材および負極端子部材
１３４，１４４ 電極体接続部
１５０ 電極体（電極積層体）
１５１，１５８ 正極基材および負極基材（集電箔）
１５１ｂ，１５８ｂ 合材層非塗工部（集電箔積層部分）
１５２，１５９ 正極合材層および負極合材層（活物質層）
２０１，２０２ 電極
２０１ａ，２０２ａ 電極の先端

Claims (2)

1. 集電箔に部分的に活物質層を形成してなる電極板を積層してなる電極積層体と，前記電極板における活物質層のない部分が積層した部分である集電箔積層部分に接合された集電部材とを有する二次電池の製造方法において，
   前記集電箔積層部分と前記集電部材との接合を，互いの接合予定箇所を重ね合わせてその両面から抵抗溶接電極によって挟み込むことにより圧接させつつ，前記抵抗溶接電極間に通電させることによる抵抗溶接により行い，
   前記圧接の方向を投影方向としたときの，前記集電箔積層部分の表面を押圧する抵抗溶接電極の前記集電箔積層部分との接触面の投影面積Ｘｄと，前記集電部材の表面を押圧する抵抗溶接電極の前記集電部材との接触面の投影面積Ｙｄとの面積比Ｙｄ／Ｘｄを，１．２以上，４以下の範囲内とすることを特徴とする二次電池の製造方法。
2. 請求項１に記載の二次電池の製造方法において，
   前記集電箔積層部分の表面を押圧する抵抗溶接電極として先端の形状が球面のものを用い，前記集電部材の表面を押圧する抵抗溶接電極として先端の形状が平坦なものを用いることを特徴とする二次電池の製造方法。