JP6007502B2

JP6007502B2 - 蓄電素子の製造方法

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Publication number: JP6007502B2
Application number: JP2012028054A
Authority: JP
Inventors: 伸介吉竹; 村上　聡; 聡村上; 岸本　知徳; 知徳岸本
Original assignee: GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 2012-02-13
Filing date: 2012-02-13
Publication date: 2016-10-12
Anticipated expiration: 2032-02-13
Also published as: JP2013165010A

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池として好適な蓄電素子に係り、詳しくは、発電要素に装備される集電体を有する蓄電素子に関するものである。

この種の蓄電素子としては、特許文献１において示される非水電解質二次電池が知られている。これは、帯状の正極（５）と帯状の負極（６）とを一対のセパレータ（７），（７）を介しての絶縁状態で渦巻状に巻回するとともに押し潰すように屈曲形成して、上下向きの渦巻軸心方向視で角丸直方形を呈する発電要素が開示されている（特許文献１の図８等参照）。この場合の集電体（１０）は、各極の未塗布部（４）が複数（５箇所）に分配された各積層束（電極の端縁部）を受け入れる複数の溝を持つ金属部材で構成されている。各積層束と集電体（１０）とはレーザ溶接を用いて溶接されている（特許文献１の図９等参照）と記載されている。

一方、特許文献２に示されるように、渦巻中心が左右向き（横向き）姿勢となる発電要素（２）と、その左右両端に配備される正負の集電体（３），（４）とを有する構造の非水電解質二次電池も開発されて来ている。この蓄電素子では、発電要素における左右方向に配置される複数の極板（極箔など）の活物質層未形成部（８ａ），（９ａ）と、集電体（３），（４）とが、正負の金属板（１１），（１２）を用いての超音波溶接により導通接合される。超音波溶接は、箔などの薄い金属の接合に好適であるとともに、クリーンで仕上がりがきれいという特徴があり、蓄電素子における接合手段の主流になりつつある。

上述のような蓄電素子の使われ方としては、近年、自動車などの走行車両に搭載されることも多くなってきている。走行車両に搭載される場合には、走行振動や原動機振動に耐えて良好に機能すること、とりわけ、複数の極板と集電体とが剥がれや亀裂などの不都合なく導通接合され続けることが重要である。特許文献２で開示されるように、極板と集電体とを超音波溶接で接合する手段では、上記のような特徴がある反面、溶接状態が融接ではなく固相接合になるため、接合強度にばらつきが生じるおそれがある。

それに対して、特許文献１が開示するように、極板と集電体とをレーザ溶接によって接合させる手段では、レーザの照射箇所が溶融した形態となり、かつ、溶接状態が融接となるため、導通接合をより強力に維持できる利点がある。

特開平１０−１０６５３６号公報特開２０１１−０７１１０９号公報

ところが、レーザ溶接を行う場合には、他の問題があることが分ってきた。図９（ａ）に示すイメージ図のように、発電要素１の極板８における複数の活物質層未形成部８Ａを集電体３と金属板ｋとで挟んで、レーザ溶接により接合させる場合、接合部１０にレーザビームｒを照射し、瞬時の溶け込みによってレーザ溶接部ｙを形成する。
この際、レーザ光の強力なエネルギーによるためか、レーザ溶接部ｙ（クロスハッチングの部分）で生じたコンタミｃが積層されている活物質層未形成部８Ａどうし（極板どうし）の間の僅かな隙間で飛散、又は接触する活物質層未形成部８Ａどうしをこじ開けながら飛散し、発電要素内部や電池ケース内部に及ぶおそれがある。コンタミｃが発電要素内部に及ぶと、正負極の活物質が劣化したり正負極間で短絡が生じたりするといった不測の事態を招くおそれがある。
また、レーザ溶接に代わる溶接手段として、電子ビーム溶接が挙げられるが、この方法においても電子ビーム照射時に生じたコンタミｃが発電要素内部や電池ケース内部に及ぶおそれがある。

このように、超音波溶接とレーザ溶接及び電子ビーム溶接とにはそれぞれ一長一短があるため、複数の極板と集電体とを振動にも耐えるように、よりしっかりと接合させて耐久性や信頼性のある蓄電素子とするには、さらなる改善の余地が残されているものであった。

本発明の目的は、複数の極板と集電体とをよりしっかりと一体的に導通接合させる溶接手段を開発することにより、振動を受ける走行車両などの厳しい使用状況においても、複数の極板と集電体との接合部に亀裂や剥がれなどの不具合が生ぜず、耐久性の向上する蓄電素子を提供する点にある。

請求項１に係る発明は、正及び負の各極板７，８とそれら両者７，８間に設けられる絶縁用のセパレータ９とを備える発電要素１と、正負の各集電体２，３とを備える蓄電素子において、
前記極板７，８の少なくとも一方には活物質層形成部７Ｂ，８Ｂと活物質層未形成部７Ａ，８Ａとが形成されており、
前記活物質層未形成部７Ａ，８Ａと前記集電体２，３とが重ねられて接合される接合部１０は、超音波溶接により接合される第一溶接部１３とレーザ溶接又は電子ビーム溶接により接合される第二溶接部ｙとを有するとともに、前記第一溶接部１３は前記活物質層形成部７Ｂ，８Ｂと前記第二溶接部ｙとの間に形成されていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の蓄電素子において、前記第一溶接部１３は、前記第二溶接部ｙを囲繞する状態のものに形成されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の蓄電素子において、前記第一溶接部１３が、互いに並列で、かつ、直線状に複数設けられていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載の蓄電素子において、前記第二溶接部ｙは、隣り合う前記第一溶接部１３，１３の間に形成されていることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の蓄電素子において、前記第二溶接部ｙは、前記活物質層形成部７Ｂ，８Ｂと前記活物質層未形成部７Ａ，８Ａとの境界線に沿って延びる状態に形成されていることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項５に記載の蓄電素子において、前記第一溶接部１３は、超音波溶接に伴う超音波振動の方向に沿って延びるとともに、前記第二溶接部ｙの延び方向に沿う状態で形成されていることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、正及び負の各極板７，８とそれら両者間７，８に設けられる絶縁用のセパレータ９とを備える発電要素１と、正負の各集電体２，３とを備える蓄電素子の製造方法において、
前記極板７，８の少なくとも一方に、活物質層形成部７Ｂ，８Ｂと活物質層未形成部７Ａ，８Ａとが備わる極板を用い、
前記活物質層未形成部７Ａ，８Ａと前記集電体２，３とを重ねて超音波溶接とレーザ溶接又は電子ビーム溶接とによって接合するにあたり、前記レーザ溶接又は電子ビーム溶接により接合される第二溶接部ｙと前記活物質層形成部７Ｂ，８Ｂとの間となる箇所に、前記レーザ溶接又は電子ビーム溶接に先立たせて前記超音波溶接を行うことを特徴とする。

請求項８に係る発明は、請求項７に記載の蓄電素子の製造方法において、前記超音波溶接を、平坦部２７とアンビル側に突出する突起部２８とを備える溶接チップｔを用い、かつ、前記突起部２８が前記平坦部２７と前記活物質層未形成部７Ｂ，８Ｂとの間に位置する状態で行うとともに、前記活物質層未形成部７Ｂ，８Ｂにおける前記平坦部２７に対応する平面部２５に前記レーザ溶接又は電子ビーム溶接を行うことを特徴とする。

請求項９に係る発明は、請求項８に記載の蓄電素子の製造方法において、前記超音波溶接を、前記平坦部２７の周囲に前記突起部２８がエンドレス状に形成されている溶接チップｔを用いて行うことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、活物質層形成部と第二溶接部との間に形成される第一波溶接部が、レーザ溶接又は電子ビーム溶接により生じるコンタミが活物質層形成部へ飛散することを阻止する防護壁として機能するようになり、コンタミ飛散による問題（正負極の活物質が劣化したり正負極間で短絡が生じたりするといった不測の事態を招くおそれ）が解消される。
その結果、複数の極板と集電体とをよりしっかりと一体的に導通接合させる溶接手段を開発することにより、振動を受ける走行車両などの厳しい使用状況においても、複数の極板と集電体との接合部に亀裂や剥がれなどの不具合が生ぜず、耐久性の向上する蓄電素子を提供することができる。

請求項２の発明によれば、接合部の外周全域に亘るエンドレス状の第一溶接部の内側に第二溶接部が形成される構成であるから、前述した防護壁が第二溶接部を取囲むエンドレスの状態となり、レーザ溶接又は電子ビーム溶接によるコンタミが生じたとしても、第二溶接部から周囲には及ばないように阻止される。つまり、前記効果が強化されるより好ましい蓄電素子を提供することができる。

請求項３の発明によれば、第一溶接部が、直線状で複数の条凹みとそれらの間の平面部とで成り、かつ、条凹みの長手方向に沿う第二溶接部が形成されるので、両側の条凹みによってコンタミ飛散が阻止される防護壁効果を得ながら、連続した第二溶接部を設けることができる。そして、条凹みが三つ以上として平面部が二列以上形成されるようにすれば、第二溶接部も２倍、３倍となってさらに溶接強度、即ち接合強度を向上させることが可能になる。また、請求項４のように、隣り合う第一溶接部の間に第二溶接部を形成すれば、第一溶接部と第二溶接部とが重なり合わないので、レーザ溶接又は電子ビームを行う場所の高低差が小さくなり、焦点距離を合せ易くなるという効果も得られる。

請求項５の発明によれば、活物質層形成部と活物質層未形成部との境界線に沿ってレーザ溶接部が延びる状態で形成されるから、活物質層未形成部を徒に大きくすることのない高効率な状態で、第二溶接部を確実に行わせることができる。また、請求項６のように、第一溶接部を、超音波溶接に伴う超音波振動の方向に沿って、かつ、第二溶接部の延び方向に沿って延びる状態で形成すれば、溶接作業がし易く、かつ、前述の防護壁機能が良好に得られて好都合である。

請求項７の発明によれば、請求項１の発明による効果と同等の効果が得られる蓄電素子の製造方法を提供することができる。そして、請求項８の発明によれば、レーザビーム又は電子ビームの焦点距離は平坦な平面部に合わせれば良く、起伏凹凸面にレーザ溶接又は電子ビーム溶接する場合に比べて、溶接を行う場所の高低差が小さくなり、焦点距離を合せ易くなるという効果がある。また、請求項９の発明によれば、請求項２の発明による前記効果と同等の効果が得られる蓄電素子の製造方法を提供することができる。

本発明の蓄電素子を示す一部切欠きの正面図図１の蓄電素子の要部構造を示す一部切欠きの側面図集電体と電極板との接合構造などを示す一部切欠きの正面図発電要素の構造を示す斜視図図３のａ−ａ線断面図を用いての溶接方法を示し、（ａ）は超音波溶接のイメージ図、（ｂ）はレーザ溶接のイメージ図図３のｂ−ｂ線断面図を用いての溶接方法を示し、（ａ）は超音波溶接のイメージ図、（ｂ）はレーザ溶接のイメージ図（ａ）は超音波溶接による接合部の状況を示すイメージ断面図、（ｂ）は超音波溶接後のレーザ溶接による接合部の状況を示すイメージ断面図（ａ）は本発明の製造方法に用いるチップの見上げ斜視図、（ｂ）は従来のチップを示す見上げ斜視図（ａ）従来のレーザ溶接時の接合部を示すイメージ断面図、（ｂ）は接合部に従来の超音波溶接の後に単に従来のレーザ溶接を行う際の問題を示すイメージ断面図別実施形態１による要部の斜視図を示し、（ａ）接合部、（ｂ）チップ別実施形態２による要部の斜視図を示し、（ａ）接合部、（ｂ）チップ

以下に、本発明による蓄電素子の実施の形態を、非水電解質二次電池として代表的なリチウムイオン二次電池に適用した場合について図面を参照しながら説明する。以下、一対の集電体２，３やその構造に関しては、基本的に一方（負極側）の説明のみとし、他方（正極側）には対応する符号を付して、その説明が為されたものとする。

〔実施形態１〕
図１，図２に、実施例１によるリチウムイオン二次電池Ａが示されている。このリチウムイオン二次電池Ａは、発電要素１と、一対の集電体２，３と、電解液（図示省略）とを、アルミ合金やステンレス合金などの硬質板製電池ケース４に収容して成る扁平な縦向き角型のものに構成されている。電池ケース４の天板４Ａには、各集電体２，３に導通接続される正負の外部端子５，６が設けられている。電池ケース４は、無蓋箱状の本体ケース部４Ｂと、天板４Ａとをレーザー溶接などによって溶接一体化されて構成されている。なお、図示は省略するが、発電要素１及び一対の集電体２，３と電池ケース４との間には、これら発電要素１及び各集電体２，３を収容する合成樹脂製袋状体などの絶縁材が配備されている。

発電要素１は、図２、図５，図４に示すように、正及び負の各極板（極箔）７，８とそれら両者７，８間に設けられる絶縁材で二枚のセパレータ９，９とを渦巻状に巻回して渦巻軸心Ｐ方向視で角丸長方形を呈するものに形成されている。正極板７は、帯状のアルミニウム箔製の基材上に正極活物質層が形成されて成り、長手方向（左右方向）の一端部に正極活物質層のない正極の活物質層未形成部７Ａが形成されている。負極板８は、帯状の銅箔製の基材上に負極活物質層が形成されて成り、長手方向（左右方向）の一端部に負極活物質層のない負極の活物質層未形成部８Ａが形成されている。４枚積層体構造の発電要素１においては、正極板７と負極板８とが軸心Ｐ方向で互いに異なる方向にずらされた状態で交互に積層されている。

正負の極板７，８の渦巻軸心Ｐ方向で互いに反対となる各端には、活物質の未塗布部としてアルミ箔や銅箔を露出させた活物質層未形成部７Ａ，８Ａが形成されている。各活物質層未形成部７Ａ，８Ａにおける渦巻軸心Ｐの径方向で内外に配列される直線部分７ａ，８ａ（図１では縦向きに現れる）は、それらの多数を束ねて積層された状態で集電体２，３の対極板状部２Ａ，３Ａに導通接合されている。なお、図面理解上、図２，４においては、正負の各極板７，８とセパレータ９との間隔を拡大（図２）及びかなり拡大（図４）して描いてある。

実施例１の蓄電素子Ａにおける発電要素１は、その渦巻軸心Ｐ方向に直交する一方向である前後方向（矢印イ方向）に薄く、かつ、渦巻軸心Ｐ方向及び前後方向の双方に直交する他方向である上下方向（矢印ロ方向）に長い扁平な角丸直方形を呈するものに形成されている。そして、複数の活物質層未形成部７Ａ，８Ａとして上下方向（矢印ロ方向）に沿う直線部分７ａ，８ａが選択されている、という構成のものである。

正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵及び放出する公知の材料が可能であり、例えば、ＬｉＣｏＯ_２や前記Ｃｏの一部がＮｉ，Ｍｎその他の遷移金属或いはホウ素で置換されたα−ＮａＦｅＯ_２構造を有するリチウム含有遷移金属酸化物、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４に代表されるスピネル型結晶構造を有する化合物、ＬｉＦｅＰＯ_４、ＬｉＦｅＳＯ_４、或は前記Ｆｅの一部がＣｏ、Ｍｎ等で置換されたポリアニオン型化合物等を用いることが可能である。

アルミ又はアルミ合金製の正極集電体２と、銅又は銅合金製の負極集電体３とは互いに同じ構造を有しており、片方の集電体３で説明する。即ち、図２，図３に示すように、集電体３は、天板４Ａに係止される水平上部１１と、その端から折り曲げられて垂下される縦集電部１２とから成る正面視で略Ｌ字形状を為す部品である。水平上部１１は、その内側端部に形成される孔（符記省略）を挿通する金属材製のリベット２２を介して外部端子６に導通接続されており、縦集電部１２は、その上下中間部に並列形成される一対の対極板状部３Ａ，３Ａを介して負の極板８に導通接続されている。対極板状部３Ａ，３Ａの上下の各部分は主板状部３Ｂと呼ぶものとする。

対極板状部３Ａ，３Ａは、発電要素１の厚み方向（矢印イ方向）に適宜の間隔をあけて、かつ、縦集電部１２から垂直で内向き（渦巻軸心Ｐ方向）に突設する状態で一対形成されている。渦巻軸心Ｐに沿う板状の各対極板状部２Ａ，３Ａは、その両側（上下側）には適宜の角度が付いて折れ曲るような補強板部２ａ，３ａが形成されている。また、縦集電部１２は、各対極板状部３Ａの両側に、補強板部２ａ，３ａを一体的に有する三角板状部２３が、孔部２４を介して前後方向（矢印イ方向）で並ぶ形状に形成されている。

正負の外部端子５，６は互いに同じ構造であり、一方の外部端子６について説明する。水平上部１１は断面下向きコ字状を呈する合成樹脂製の第１絶縁部材１４を介して天板４Ａの下面４ｕに面当接されている。合成樹脂製の第２絶縁部材１５で外囲される状態のリベット２２は、その筒状下部２２ａが天板４Ａの丸孔（符記省略）及び第１絶縁部材１４の丸孔（符記省略）に落とし込み挿通され、その下端部の潰しによる加締め（カシメ）により、水平上部１１に導通接続される。つまり、水平上部１１は、絶縁ガスケットでもある第２絶縁部材１５と第１絶縁部材１４により天板４Ａとは絶縁された状態で、筒状下部２２ａにより天板４Ａに加締め装備（係止）されている。なお、正極のリベット２１はアルミ製であり、負極のリベット２２は銅製である。

リベット２２の四角本体部２２ｂの上側には円柱上部２２ｃが形成されており、その上端部の潰しによる加締め（カシメ）により、円柱上部２２ｃに通されている金属板製の導通板１６が導通接続状態で係止されている。導通板１６に形成されている丸孔（符記省略）には、電極ボルト１８が係止されている。電極ボルト１８の四角基部１８ａは、有底無蓋状で合成樹脂製の第３絶縁部材１７に収容されている。つまり、電極ボルト１８は、円柱上部２２ｃに加締め装備される導通板１６に支持されている。

次に、本発明の要旨である極板と集電体との接合部について説明する。主に片方の集電体３を用いて接合部１０（集電構造）について述べる。図１〜図３，図５，６に示すように、板状の金属材製のクリップ２０と対極板状部３Ａとの間に多数の活物質層未形成部８Ａ群が積層されて介装される状態で、超音波溶接とその後に行われるレーザ溶接とによる溶接手段により導通接合されている。なお、正極のクリップ１９はアルミ製であり、負極のクリップ２０は銅製である。

接合部１０は、図３，図５〜図７に示すように、チップで加圧されるクリップ２０の超音波溶接部１３が、溶接用のチップｔの突起部２８に因り形成されるとともに、チップｔの平坦部２７に対応する平面部２５にレーザ溶接部ｙが形成される。この場合、超音波溶接部１３が矩形のエンドレス状に形成されており、平面部２５がエンドレス状の超音波溶接部１３に囲繞される状態で形成されている。そして、その長方形状の平面部２５にレーザ溶接部ｙが形成されている。ここで、第一溶接部は超音波溶接であり、第二溶接部はレーザ溶接部である。次に、超音波溶接及びレーザ溶接の詳細について説明する。

まず、超音波溶接において使用されるチップｔは、図８（ａ）に示すように、下方に（アンビル側に）突出する突起部２８と、平坦部２７とを有する溶接面（底面）２９を備えている。突起部２８は、全体としては矩形環状を呈するように、底面２９の外周に沿って隙間無く一列でエンドレス状に連続形成される多数の四角錐突起２８ａで構成されている。そして、そのエンドレス状の突起部２８で囲まれた部分が平坦部２７である。

さて、前記接合部１０の形成方法（製造方法）は、図５（ａ），図６（ａ）に示すように、対極板状部３Ａに、多数の活物質層未形成部８Ａ及び負極用のクリップ２０をこの記載順に載せた状態で、まず、超音波溶接を行う。超音波溶接は、対極板状部３Ａの下側にアンビル３７を位置させた状態でチップｔを強制下降し、接合部１０、即ち、クリップ２０、多数の活物質層未形成部８Ａ、及び対極板状部３Ａを加圧（圧縮）した状態で、ホーン（図示省略）によってチップｔを超音波振動させることにより行われる。この例では、超音波振動はクリップ２０の長手方向（矢印ロ方向）に往復移動する状態で行われる。

前記の超音波溶接により、クリップ２０には、突起部２８による矩形環状の超音波溶接部１３と、その内側の平面部２５とが形成される。チップｔによって加圧される接合部１０は、その周囲部分に比べてより圧縮されて全体厚みが減じられている。即ち、多数の活物質層未形成部８Ａは、クリップ２０の超音波溶接部１３外の周囲部分２０ａに対応する箇所よりも、平面部２５に対応する部分の方が圧縮され、より下方突出される超音波溶接部１３に対応する部分はより強く圧縮される。

超音波溶接が終了すると、次は、平面部２５に対するレーザ溶接を行う。レーザ溶接は、図５（ｂ），図６（ｂ）に示すように、エンドレス状の超音波溶接部１３で囲まれた平面部２５に対して行い、その平面部２５に矢印ロ方向（製品としての上下方向）に沿うレーザ溶接部ｙが形成される。即ち、例として、図６（ｂ）に示すように、矢印ロ方向の一方から他方に向かう矢印ホ方向に、平面部２５にレーザビームｒを照射しながら移動させることにより、クリップ２０、多数の活物質層未形成部８Ａ、及び対極板状部３Ａに亘る直線的な溶け込み領域であるレーザ溶接部ｙを形成する。つまり、接合部１０において、より圧縮されて超音波溶接されている箇所、又はより圧縮されて超音波溶接が及んでいない箇所である平面部２５にレーザ溶接することにより、より確実で溶接強度に富む導通接合状態を得ることができる。加えて、レーザ溶接によるコンタミ飛散の不具合も生じないものとなる。その理由を次に詳しく説明する。

従来では、超音波溶接か、又はレーザ溶接を行うものであり、それによる不都合は前述したとおり（段落番号０００４〜０００７を参照）である。本発明は、超音波溶接とレーザ溶接との双方を行うことにより、より確実な溶け込み一体化による強度十分な接合部とする手段（方法）を含む。そして、溶接強度に勝るレーザ溶接を超音波溶接の後に行えば、超音波溶接部１３が防護壁として機能することにより、レーザ溶接で生じるコンタミが発電要素内部に飛散しない効果が得られる。また、レーザ溶接部ｙが超音波溶接部１３に囲繞される〔図３，図８（ａ）参照〕ことにより、コンタミが電池ケース４内部にも飛散しないので、コンタミが電解液中に分散し、発電要素と集電体が接合されている領域以外の箇所から発電要素内部に侵入することも抑制されるという効果を奏することも可能である。

さて、超音波溶接に用いられるチップｔｊは、図８（ｂ）に示すように、四角錐突起２８ａなどの凹凸や起伏による突起部２８が底面２９の全面に形成される構造のものが一般的である。この一般的なチップｔｊを用いた超音波溶接を行うと、図９（ｂ）に示すように、金属板ｋの超音波溶接部１３は、全てに断面三角形などの凹凸３８，３９が付いた起伏凸凹面に形成される。その起伏凸凹面の超音波溶接部１３に重ねてレーザ溶接を行うとする場合、平坦面がなくレーザビームｒの焦点距離（照準位置）が合せ難いが、起伏凹凸面の高さ位置の中間値や中央値に合せることが望ましい。

これに対して、接合部１０は、図５，図６に示すように、チップｔの突起部２８が突き刺さる部分から伝播する状態で形成される超音波溶接部１３と、環状の超音波溶接部１３の内側に形成される平面部２５に施されるレーザ溶接部ｙとを有して構成されている。超音波溶接部１３の一部は、活物質層形成部７Ｂ，８Ｂとレーザ溶接部ｙとの間に形成されている。超音波溶接においては、平坦部２７とアンビル３７側に突出する突起部２８とを備えるチップｔを用いるとともに、レーザ溶接を、チップｔの平坦部２７に対応した平面部２５に行うようにしたものである。

超音波溶接では、クリップ（溶接対象）２０に食い込んだ突起部２８から超音波振動作用が伝播されてゆくので、多数の活物質層未形成部８Ａについては超音波溶接部１３を形成する凹み突起部１３ａから超音波振動が伝播して溶接されていく挙動を示す。従って、図８（ａ）に示すチップｔを用いた場合の超音波溶接部１３は、図７（ａ）に示すように、多数の活物質層未形成部８Ａにおいて左右の凹み突起部１３ａ，１３ａから略放射状に拡がるような状態の超音波溶接部１３，１３（矩形環状の超音波溶接部１３）が形成される。そして、次に行うレーザ溶接は、図７（ｂ）に示すように、クリップ２０の平面部２５の左右中央にてその平面部２５に照準を合せたレーザビームｒを照射することにより、その下方にレーザ溶接部ｙが形成される。この場合、レーザビームｒの焦点距離は平坦な平面部２５に合わせれば良く、超音波溶接部１３とレーザ溶接部ｙとは重なり合わない。従って、前述した起伏凹凸面にレーザ溶接するに比べて、レーザ溶接を行う場所の高低差が小さくなり、焦点距離を合せ易くなるという付加効果がある。

このレーザ溶接部ｙが形成される際に活物質層未形成部８Ａでコンタミｃが生じることがあっても、超音波溶接部１３によってその飛散が阻止され、超音波溶接部１３より外側には及ばないようになる〔図７（ｂ）を参照〕。つまり、前後方向視（矢印イ方向視）で長方形環状をなす超音波溶接部１３が、飛散コンタミｃに対するエンドレスの防護壁（矩形城壁）のような役割をすることになる。従って、先に行われる超音波溶接により、接合部が超音波溶接されるとともに後に行われるレーザ溶接時のコンタミ飛散を防止するので、正負極間での短絡が防止される。その結果、コンタミ飛散による不都合やレーザ溶接不能といった問題が生じないようにしながら、デュアル溶接による溶接強度十分に導通接合される接合部１０を構築することができ、走行車両などの振動を受けながらの厳しい使用状況においても、複数の極板８と集電体３との接合部１０に亀裂や剥がれなどの不具合が生ぜず、耐久性の向上する蓄電素子が実現できる。

ところで、図７（ｂ）においては、左右両側の超音波溶接部１３，１３間の非超音波溶接部（加圧されただけ）にレーザ溶接が行われている構造を示しているが、超音波溶接部１３にレーザ溶接を行う構成（方法）でも良い。その場合、レーザ溶接による活物質層未形成部８Ａの層におけるコンタミｃの飛散自体が実質的に起きないようになる。例えば、チップｔの底面２９における左右の四角錐突起２８ａを複数列にするなどにより、図７に示す平面部２５より幅の狭い平面部にレーザ溶接するのであるが、左右の凹み１３，１３の間に対応する部分の全てが超音波溶接部１３に形成されている場合などである。

〔別実施形態１〕
接合部１０としては、図１０（ｂ）に示すように、超音波溶接部１３が、上下方向（矢印ロ方向）に沿って直線状に延びる縦条凹み２６の複数を互いに並列に設けることで形成されるとともに、隣り合う縦条凹み２６どうしの間の縦平面条３０（平面部２５の一例）には、縦条凹み２６の長手方向に沿うレーザ溶接部ｙが形成されている構造のものでも良い。つまり、第一溶接部１３が、互いに並列で、かつ、直線状に複数設けられている（第一溶接部１３の複数が、互いに並列で、かつ、直線状のものとして設けられている）構成である。
この例では、４列の縦条凹み２６及び３列の縦平面条３０が形成されており、各縦条凹み２６及び各縦平面条３０は超音波振動方向（矢印ロ方向）に沿って延びるように形成されている。この場合は、縦平面条３０の左右（左右方向＝矢印ハ方向）には超音波溶接部（図示省略）が形成されるが、上下には形成されていない。しかしながら、レーザ溶接部の少なくとも活物質層形成部側に防護壁〔超音波溶接部１３：図７（ａ）参照〕があれば、コンタミ飛散による前述の不都合を回避できる。故に、別実施形態１の構成は本発明の範疇である。

この別実施形態１の接合部１０を構成するためのチップｔは、図１０（ａ）に示すように、底面２９の長手方向に沿う複数の縦凸条３１（突起部２８の一例）と縦平坦条３２（平坦部２７の一例）とを備えるものに構成されている。即ち、この別実施形態１によるチップｔの接合部への加圧により、縦凸条３１による縦条凹み２６及び縦平坦条３２による縦平面条３０がクリップ２０に形成される。なお、別実施形態１による接合部１０は、簡単のため、クリップ２０のみ示す。

〔別実施形態２〕
接合部１０としては、図１１（ｂ）に示すように、超音波溶接部１３が、左右方向（矢印ハ方向）に沿って直線状に延びる横条凹み３３の複数を互いに並列に設けることで形成されるとともに、隣り合う横条凹み３３どうしの間の複数の横平面条３４（平面部２５の一例）には、横条凹み３３に直交する方向である上下方向（矢印ロ方向）に沿うレーザ溶接部ｙが形成されている構造のものでも良い。この例では、各横条凹み３３及び各横平面条３４は超音波振動方向に直交する方向（矢印ハ方向）に延びるように形成される。

この別実施形態２の接合部１０を構成するためのチップｔは、図１１（ａ）に示すように、底面２９の長手方向に直交する方向に沿う複数の横凸条３５（突起部２８の一例）と横平坦条３６（平坦部２７の一例）とを備えるものに構成されている。即ち、この別実施形態２によるチップｔの接合部への加圧により、横凸条３５による横条凹み３３及び横平坦条３６による横平面条３４がクリップ２０に形成される。なお、この例では、レーザ溶接における照準は横平面条３４に合せるものとしてある。

この場合は、横平面条３４の上下（上下方向＝矢印ロ方向）において左右方向（矢印ハ方向）に延びる超音波溶接部（図示省略）が形成され、横平面条３４の左右端において上下方向の超音波溶接部（図示省略）を形成する構成（方法）は採られていない。しかしながら、図１０に示される場合に比べて、チップｔの横凸条３５の幅と横平坦条３６の幅との寸法比を逆（横凸条３５の幅が広く、横平坦条３６の幅が狭い）にしてあるので、実質的に隙間無く超音波溶接部（図示省略）が形成されるものとなる。故に、上下方向（矢印ロ方向）で溶接強度の強い箇所と弱い箇所とが交互に繰り返されて（間欠的に）形成されるレーザ溶接部ｙの作成時に、発電要素側や周囲にコンタミが飛散することは回避されるようになる。

〔その他の別実施形態〕
例えば、１列の超音波溶接部１３とそのサイドに形成される平面部２５とを有する接合部１０であっても、レーザ溶接が施される平面部２５と活物質層形成部７Ｂ，８Ｂとの間に超音波溶接部１３を形成させてコンタミの発電要素１への飛散防止効果を生じさせることは可能である。
また、実施形態１においては、矢印ロ方向に沿ってレーザ溶接する例を示したが、矢印ロ方向に垂直な方向（矢印ハ方向）に沿って、一箇所又は複数箇所にレーザ溶接部ｙを設けてもよい。
また、別実施形態１においては、図１０（ｂ）に示すように、各縦平面条３０にレーザ溶接部ｙを設けたが、縦条凹み２６及び縦平面条３０に垂直な方向（矢印ハ方向）に沿ってレーザ溶接部ｙを設けてもよい。その場合においても、レーザ溶接部ｙと活物質層形成部７Ｂ、８Ｂとの間に超音波溶接部１３を備えることが必要となる。
なお、本実施形態及び別実施形態では、超音波溶接とレーザ溶接とを用いた場合について説明したが、レーザ溶接の代わりに電子ビーム溶接を用いることも可能である。

１発電要素
２正の集電体
２Ａ対極板状部
３負の集電体
３Ａ対極板状部
７正の極板
７Ａ活物質層未形成部
８負の極板
８Ａ活物質層未形成部
９セパレータ
１０接合部
１３第一溶接部（超音波溶接部）
１９，２０金属材
２５平面部
２６条凹み
２７平坦面
２８突起部
ｙ第二溶接部（レーザ溶接部）
ｔチップ

Claims

正及び負の各極板とそれら両者間に設けられる絶縁用のセパレータとを備える発電要素と、正負の各集電体とを備える蓄電素子の製造方法であって、
前記極板の少なくとも一方に、活物質層形成部と活物質層未形成部とが備わる極板を用い、
前記活物質層未形成部と前記集電体とを重ねて超音波溶接とレーザ溶接又は電子ビーム溶接とによって接合するにあたり、前記レーザ溶接又は電子ビーム溶接により接合される溶接部と前記活物質層形成部との間となる箇所に、前記レーザ溶接又は電子ビーム溶接に先立たせて前記超音波溶接を行い、
前記超音波溶接を、平坦部とアンビル側に突出する突起部とを備える溶接チップを用い、かつ、前記突起部が前記平坦部と前記活物質層形成部との間に位置する状態で行うとともに、前記活物質層未形成部における前記平坦部に対応する平面部に前記レーザ溶接又は電子ビーム溶接を行う蓄電素子の製造方法。
前記超音波溶接を、前記平坦部の周囲に前記突起部がエンドレス状に形成されている溶接チップを用いて行う請求項１に記載の蓄電素子の製造方法。