JP6282794B2 - 蓄電素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、蓄電素子及びその製造方法に関する。
特許文献１に開示された蓄電素子の一例である非水電解質二次電池は、電極体と、電極体と電気的に接続された集電体と、集電体と電気的に接続された端子（接続部材）と、電極体と集電体を収容する外装体とを備える。外装体は容器と蓋体とを備える。端子は蓋体を貫通している。
特許文献１の非水電解質二次電池が備える集電体は、蓋板を貫通する端子の下端に形成された拡径部により蓋板に対して加締固定されている。この加締固定された部分を除き、集電体は蓋体に対して固定されていない。そのため、例えば、非水電解質二次電池に振動が加えられた場合、比較的重量の重い電極体が接続された集電体の加締固定された部分に応力が集中する。この応力の集中は、加締固定を緩め、端子が蓋体を貫通する部分に容器内からガスを漏出させるような隙間が生じさせる。非水電解質二次電池等の蓄電素子において気密性確保は非常に重要であり、外装体からのガスの漏出は看過できない。
本発明は、外装体に対する集電体の固定強度を向上することを課題とする。
本発明の第１の態様は、外装体と、前記外装体の内部に配置された電極体と、前記外装体の内部に配置されて前記電極体に接続された集電体と、前記外装体を貫通すると共に前記集電体に接続された接続部材とを備え、前記集電体は、前記外装体の内面に配置されて前記接続部材が貫通する基部と、この基部から前記外装体内へ突出すると共に前記電極体が接続された接続部と、前記基部に対して前記接続部とは反対側の位置に、前記外装体に対して固定された固定部とを備え、前記固定部は、前記集電体に設けた薄厚部をレーザ溶接により前記外装体に固定したものであり、前記薄厚部は、前記基部を前記接続部材が貫通する位置に対して、前記接続部とは反対側の位置に形成された延長部に設けられており、前記延長部は、前記外装体に形成された凹部に配置されている、蓄電素子を提供する。
また、本発明の第２の態様は、外装体内に電極体と共に収容され、前記電極体に接続されると共に前記外装体を貫通する接続部材に接続される集電体を準備し、前記接続部材が前記外装体を貫通する位置に対して、前記電極体が前記集電体に接続された位置とは反対側の位置において、前記集電体に形成された延長部が前記外装体に形成された凹部に位置するように、前記集電体を前記外装体の内面側に配置し、前記延長部に設けられている薄厚部をレーザ溶接により前記外装体に固定する、蓄電素子の製造方法を提供する。
また、本発明の第２の態様は、外装体内に電極体と共に収容され、前記電極体に接続されると共に前記外装体を貫通する接続部材に接続される集電体を準備し、前記接続部材が前記外装体を貫通する位置に対して、前記電極体が前記集電体に接続された位置とは反対側の位置において、前記集電体に形成された延長部が前記外装体に形成された凹部に位置するように、前記集電体を前記外装体の内面側に配置し、前記延長部に設けられている薄厚部をレーザ溶接により前記外装体に固定する、蓄電素子の製造方法を提供する。
さらに、本発明の第３の態様は、外装体と、前記外装体の内部に配置された電極体と、前記外装体の内部に配置されて前記電極体に接続された集電体と、前記外装体を貫通すると共に前記集電体に接続された接続部材とを備え、前記集電体は、前記接続部材が前記外装体を貫通する位置に対して、前記電極体が前記集電体に接続された位置とは反対側の位置に、前記外装体に対して固定された固定部を備える、蓄電素子を提供する。
前記固定部は、前記集電体に設けたスリットをレーザ溶接により前記外装体に固定したものである。
又は、前記固定部は、前記集電体に形成された傾斜面を有する切欠部と、前記切欠部に間隔をあけて隣接され、前記切欠部に沿って傾斜面が形成されている溶接パッドと、をレーザ溶接により前記外装体に固定したものである。
前記固定部は、前記集電体に設けたスリットをレーザ溶接により前記外装体に固定したものである。
又は、前記固定部は、前記集電体に形成された傾斜面を有する切欠部と、前記切欠部に間隔をあけて隣接され、前記切欠部に沿って傾斜面が形成されている溶接パッドと、をレーザ溶接により前記外装体に固定したものである。
本発明によれば、接続部材が外装体を貫通する位置に対して、電極体が集電体に接続された位置とは反対側の位置に、外装体に固定される固定部を集電体に設けることで、外装体に対する集電体の固定強度を高めることができる。この固定強度向上により、振動等に起因して集電体に接続された接続部材に応力が集中し、接続部材の位置ずれが発生するのを防止できる。接続部材の位置ずれ防止により、接続部材と外装体との間に隙間が発生し、この隙間を介して外装体内からガスが漏出するのを効果的に防止できる。また、固定部の位置を、接続部材が前記外装体を貫通する位置に対して、電極体が前記集電体に接続された位置とは反対側に設定したことにより、溶接のための機器等と集電体との干渉を回避でき、集電体の固定部を外装体に固定する作業の作業性が良好である。
以下、添付図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。
以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「側」、「端」を含む用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限することを意図するものではない。
（第１実施形態）
図１及び図２は、本発明の第１実施形態に係る非水電解質二次電池（以下、単に電池という）１を示す。電池１は、容器２と、容器２の開口を閉鎖する蓋体３とで構成された外装体４を備える。外装体４の内部には、電極体５、正極集電体６Ａ、及び負極集電体６Ａが収容されている。また、外装体４内には蓋体３に形成された注液口３ａを介して電解液が充填されている。
図１及び図２は、本発明の第１実施形態に係る非水電解質二次電池（以下、単に電池という）１を示す。電池１は、容器２と、容器２の開口を閉鎖する蓋体３とで構成された外装体４を備える。外装体４の内部には、電極体５、正極集電体６Ａ、及び負極集電体６Ａが収容されている。また、外装体４内には蓋体３に形成された注液口３ａを介して電解液が充填されている。
容器２は上端が開口する直方体形状で、蓋体３は容器２の形状に対応した細長い長方形状である。本実施形態では、容器２と蓋体３は、アルミニウム又はアルミニウム合金等で構成されている。
電極体５は、いずれも長尺な帯状である正極シート７、負極シート８、及び微多孔性樹脂シートからなるセパレータ９を重ね合わせ、高扁平率の楕円筒状に巻回したものである。本実施形態では、正極シート７は活物質を塗布した銅箔で、負極シート８は活物質を塗布したアルミニウム箔である。正極シート７と負極シート８の活物質を塗布していない部分がそれぞれセパレータ９の幅方向の端部から突出から突出し、正極リード７ａと負極リード８ａを構成している。正極リード７ａは、正極集電体６Ａが備える一対の脚部（接続部）６ｂ，６ｂにクリップ１０を介して接続されている。負極リード８ａは、負極集電体６Ａが備える一対の脚部（接続部）６ｂ，６ｂにクリップ１０を介して接続されている。
図３から図８を併せて参照すると、蓋体３の両端付近には上方に向けて膨出する平面視で概ね長方形状の受部３ｂ，３ｃが形成されている。蓋体３の下面には、受部３ｂ，３ｃの周囲に浅いガイド凹部３ｄ，３ｅが形成されている。また、受部３ｂ，３ｃの頂壁３ｆ，３ｇには貫通孔３ｈ，３ｉがそれぞれ形成されている。
図３及び図４に最も明瞭に表れているように、受部３ｂ，３ｃの上側には、正極及び負極の外部端子（接続部材）１１Ａ，１１Ｂが上パッキン１２Ａ，１２Ｂを介して取り付けられている。また、受部３ｂ，３ｃの下側には、正極及び負極の集電体６Ａ，６Ｂが下パッキン１３Ａ，１３Ｂを介して取り付けられている。さらに、蓋体３には、個々の受部３ｂ，３ｃに隣接した位置に、上方に向けて突出する短円柱状の係止部３ｊ，３ｋが形成されている。
図３、図７、及び図８を参照すると、正極外部端子（接続部材）１１Ａは、平板部（端子部）１４と、平板部１４と一体で下向きに突出する概ね円筒状の軸部１５とを備える。本実施形態では、正極外部端子１１Ａはアルミニウム製である。図４、図７、及び図８を参照すると、負極外部端子（接続部材）１１Ｂは、平板部１４と、平板部１４とは別体であって平板部１４に上端側が固定されて下向きに突出する円筒状の軸部１５とを備える。本実施形態における負極外部端子１１Ｂは、平板部１４がアルミニウム製で軸部１５が銅製である。正極及び負極の外部端子１１Ａ，１１Ｂの平板部１４，１４には、バスバーのような導電部材（図示せず）が溶接により接続される。
図５から図８を参照すると、正極集電体６Ａは、蓋体３の下面に沿って配置される平面視で概ね長方形状の基部６ａと、この基部６ａの長手方向の一端から容器２の底部に向けて下方に延びる一対の脚部（接続部）６ｂ，６ｂとを備える。基部６ａは、受部３ｂに収容される上向きに膨出する平面視で概ね長方形状の被加締部６ｃを備える。被加締部６ｃには加締固定のための貫通孔６ｄが設けられている。また、基部６ａは、被加締部６ｃの長手方向の一端に段差部を介して接続された台座部６ｅを備える。この台座部６ｅに一対の脚部６ｂ，６ｂの基端が接続されている。さらに、基部６ａは、被加締部６ｃの長手方向の他端に段差部を介して接続された概ね平板状の延長部６ｆを備える。本実施形態における正極集電体６Ａは、アルミニウム製の板材のプレス成形で製造されている。
負極集電体６Ａは、延長部６ｆを備えていない点を除き、正極集電体６Ａと同様の構造を有する。つまり、負極集電体６Ａは、受部３ｃに収容される上向きに膨出した平面視で概ね長方形状の被加締部６ｃと、この被加締部６ｃの長手方向の一端に段差を介して接続され、一対の脚部６ｂ，６ｂの基端が接続された台座部６ｅとを備える。本実施形態における負極集電体６Ａは、銅製の板材のプレス成形で製造されている。
図３及び図５から図８を参照すると、本実施形態では樹脂製である上パッキン１２Ａ，１２Ｂは、隔壁１２ａとその周囲を囲む側壁１２ｂを備える。上パッキン１２Ａ，１２Ｂの上部には隔壁１２ａと側壁１２ｂとによって収容凹部１２ｃが画定されている。また、上パッキン１２Ａ，１２Ｂは隔壁１２ａの中央から下向きに突出する両端開口の筒状部１２ｄを備える。さらに、上パッキン１２Ａ，１２Ｂは、側壁１２ｂから突出するタブ状部１２ｅを備え、タブ状部１２ｅには貫通孔１２ｆが設けられている。
図４及び図５から図８を参照すると、本実施形態では樹脂製である下パッキン１３Ａ，１３Ｂは、蓋体３の受部３ｂ，３ｃに収容される上向きに膨出した平面視で概ね長方形状の本体１３ａを備える。本体１３ａには加締固定のための貫通孔１３ｂが設けられている。また、下パッキン１３Ａ，１３Ｂは、本体１３ａに一端側に段差を介して接続された縁状部１３ｃを備える。この縁状部１３ｃは蓋体３の下面の受部３ｂ，３ｃの周囲に配置される。下パッキン１３Ａ，１３Ｂの本体１３ａの他端側には縁状部１３ｃは設けられていない。
図３及び図４に最も明瞭に示すように、蓋体３の受部３ｂ，３ｃの上側には上パッキン１２Ａ，１２Ｂが被せられ、上パッキン１２Ａ，１２Ｂの収容凹部１２ｃには正極及び負極の外部端子１１Ａ，１１Ｂの平板部１４が収容されている。上パッキン１２Ａ，１２Ｂのタブ状部１２ｅに設けられた貫通孔１２ｆには、蓋体３の係止部３ｊ，３ｋが下側から差し込まれている。一方、蓋体３の受部３ｂ，３ｃの下側には下パッキン１３Ａ，１３Ｂの本体１３ａが収容され、その下側には正極及び負極の集電体６Ａ，６Ｂの被加締部６ｃが配置されている。下パッキン１３Ａ，１３Ｂの縁状部１３ｃは、蓋体３の下面と正極及び負極の集電体６Ａ，６Ｂの台座部６ｅとの間に介在している。上パッキン１２Ａ，１２Ｂの軸部１５は、蓋体３の受部３ｂ，３ｃの頂壁３ｆ，３ｇ貫通孔３ｈ，３ｉと下パッキン１３Ａ，１３Ｂの本体１３ａの貫通孔１３ｂを貫通している。正極及び負極の外部端子１１Ａ，１１Ｂの軸部１５は、上パッキン１２Ａ，１２Ｂの筒状部１２ｄを貫通し、さらに正極及び負極の集電体６Ａ，６Ｂの貫通孔６ｄを貫通して被加締部６ｃの下方まで延びている。正極及び負極の外部端子１１Ａ，１１Ｂの軸部１５の下端側に拡径部１５ａを形成することで、正極及び負極の集電体６Ａ，６Ｂを蓋体３に対しての被加締部６で加締固定し、併せて正極及び負極の集電体６Ａ，６Ｂと外部端子１１Ａ，１１Ｂを電気的に接続している。具体的には、正極及び負極の外部端子１１Ａ，１１Ｂの軸部１５の拡径部１５ａと平板部１４との間には、正極及び負極の集電体６Ａ，６Ｂの被加締部６ｃ、下パッキン１３Ａ，１３Ｂの本体１３ａ、受部３ｂ，３ｃの頂壁３ｆ，３ｇ、及び上パッキン１２Ａ，１２Ｂの隔壁１２ａが挟込み込まれて保持されている。
図９に最も明瞭に示すように、正極集電体６Ａの延長部６ｆは部分的に蓋体３の下面に溶接により固定されている。詳細には、延長部６ｆの先端付近には下面側に矩形状の凹部（薄厚部）６ｇが形成され、この凹部６ｇで延長部６ｆと蓋体３の下面をレーザ等で溶接することで、溶接固定部１６が形成されている。また、溶接固定部１６を設けることで、正極集電体６Ａは蓋体３を含むアルミニウム製の外装体４に対して電気的に接続されている。
凹部６ｇにおける正極集電体６Ａの延長部６ｆの厚みｔ１は、凹部６ｇの周囲の延長部６ｆの厚みｔ２の２０％以上７０％以下に設定することが好ましい。特に、厚みｔ１を厚みの２０％以上５０％以下に設定することが好ましい。凹部６ｇにおける厚みｔ１をこの範囲に設定することで、十分な接合強度を有する溶接固定部１６をレーザ等により溶接で迅速に形成することができる。
溶接固定部１６は、正極集電体６Ａの基部６ａのうち正極外部端子１１Ａの軸部１５が正極集電体６Ａの基部６ａを貫通する部分以外の部分、つまり正極集電体６Ａの基部６ａが正極外部端子１１Ａの軸部１５により加締固定されている部分以外の部分に設けられている。具体的には、正極集電体６Ａの被加締部６ｃを正極外部端子１１Ａの軸部１５が貫通する位置である貫通孔６ｄに対し、脚部６ｂ，６ｂとは反対側の位置する延長部６ｆに溶接固定部１６が設けられている。電池１に振動が加えられた場合、比較的重量の重い電極体５に脚部６ｂ，６ｂが接続された正極集電体６Ａに対して荷重が作用する。しかし、正極集電体６Ａは、被加締部６ｃが正極外部端子１１Ａの軸部１５で蓋体３に対して加締固定されているだけでなく、延長部６ｆに設けた溶接固定部１６で蓋体３に対して直接的に溶接固定されている。つまり、正極集電体６Ａは、加締固定された位置とは別の位置が溶接固定されており、それによって正極外部端子１１Ａの軸部１５で蓋体３に対して加締固定されている部分への応力の集中を緩和できる。その結果、電池１に振動が加えられた場合に、正極外部端子１１Ａの軸部１５による正極集電体６Ａの加締固定が緩み、正極外部端子１１Ａの軸部１５が蓋体３を貫通する部分に容器２内からガスが漏出させるよう隙間が生じるのを確実に防止できる。このように、溶接固定部１６を設けることで、蓋体３に対する正極集電体６Ａの固定強度を向上することができる。
溶接固定部１６は、正極集電体６Ａを正極外部端子１１Ａの軸部１５が貫通する位置、つまり軸部１５の下端に形成された拡径部１５ａにより正極集電体６Ａの被加締部６ｃが加締固定されている位置に対し、脚部６ｂ，６ｂとは反対側の位置する延長部６ｆに溶接固定部１６が設けられている。そのため、前述のように振動に起因して正極集電体６Ａに荷重する際、溶接固定部１６にのみ応力が集中することはなく、接合強度が高い正極外部端子１１Ａの軸部１５による被加締部６ｃの加締固定も確実に荷重に対する抵抗を分担する。そのため、振動に起因して正極集電体６Ａに作用する荷重により溶接固定部１６での正極集電体６Ａと蓋体３の接合が外れ、正極集電体６Ａと外装体４の電気的接続が解除されるのを確実に防止できる。
溶接固定部１６を形成するために、凹部６ｇに代えて正極集電体６Ａとの基部６ａを厚み方向に貫通するスリットを採用する場合、打ち抜き加工が必要である。これに対し、本実施形態で採用している溶接固定部１６を形成するための凹部６ｇは、プレス加工により設けることができ、簡易に形成できる。
溶接固定部１６を形成するための凹部６ｇの形状は図９に示す矩形状に限定されない。例えば、図１０Ａに示すように、延長部６ｆの先端を横断する１本の直溝状の凹部６ｇを設けてもよい。図１０Ｂに示すように、複数本の直線状の溝を連結して構成した延長部６ｆの先端を横断する折れ線状の凹部６ｇを設けてもよい。図１０Ｃに示すように、延長部６ｆを横断する円弧状の凹部６ｇを設けてもよい。
正極集電体６Ａを蓋体３に固定する手順は概ね以下の通りである。
まず、蓋体３の受部３ａの下側に下パッキン１３Ａを介して正極集電体６Ａの被加締部６ｃを配置し、受部３ａの上側に上パッキン１２Ａを被せる。また、正極外部端子１１Ａの軸部１５を上パッキン１２Ａの筒状部１２ｄに挿入し、正極外部端子１１Ａの平板部１４を上パッキン１２Ａの収容凹部１２ｃに収容する。この状態で、被加締部６ｃから突出する軸部１５の先端に拡径部１５ａを形成して正極集電体６Ａを蓋体３に対して加締固定する。
次に、正極集電体６Ａの延長部６ｆを蓋体３の下面に密接させつつ、凹部６ｇをレーザ溶接する。
前述のように周囲よりも厚さの薄い凹部６ｇをレーザ溶接するので、比較的低いレーザ出力で確実に正極集電体６Ａを蓋体３に溶接できる。レーザ出力が低いので凹部６ｇ以外の部分へ溶接時の熱の影響が及ぶのを最小限に抑制できる。特に、正極集電体６Ａが蓋体３に対して加締固定されている部分の２個のパッキン、つまり下パッキン１３Ａと上パッキン１２Ａへ伝わる熱を最小限にできる。この部分の下パッキン１３Ａ及び／又は上パッキン１２Ａに熱の影響が及ぶと、外部端子１１Ａの軸部１５に拡径部１５ａを設けることによる加締固定が緩む。この加締固定の緩みは外部端子１１Ａの軸部１５が蓋体３を貫通する部分の気密性の低下を招く。仮に、凹部６ｇのような厚みの薄い部分（図９において厚みｔ１）ではなく、通常の厚みの部分（図９において厚みｔ２）を蓋体３にレーザ溶接する場合、高いレーザ出力が必要であり、溶接される箇所から離れた箇所にも熱の影響が及ぶ。特に、加締固定部分の下パッキン１３Ａ及び／又は上パッキン１２Ａへ顕著に熱が伝わり、加締固定の緩みによる気密性低下を招いてしまう。
以上のように正極集電体６Ａに設けた厚さの薄い凹部６ａを溶接することで、簡易な構成で溶接時の熱の影響を効果的に抑制できる。後に詳述する第３実施形態のように正極集電体６Ａの延長部６ｆに設けた厚さ方向に貫通するスリット１８（図１４Ｄ参照）を溶接した場合と比較すると、本実施形態のように凹部６ａを溶接した場合の溶接強度は比較的低い。しかし、前述のように、本実施形態における凹部６ａ（溶接固定部１６）は正極集電体６Ａの被加締部６ｃを正極外部端子１１Ａの軸部１５が貫通する位置である貫通孔６ｄに対し、脚部６ｂ，６ｂとは反対側に位置している。かかる加締固定された部分と溶接固定部１６の相対的な位置関係により、電池１に振動が加えられた場合に正極集電体６Ａに作用する荷重は、被加締部６ｃが正極外部端子１１Ａの軸部１５で蓋体３に対して加締固定された部分で主として支承される。その結果、スリット１８（図１４Ｄ参照）を採用した場合よりも比較的低強度ではあるが、本実施形態のように薄厚の凹部６ａを採用した場合でも、溶接固定部１６で正極集電体６Ａの蓋体３に対する溶接の外れが生じるのを確実に防止できる。そして、蓋体３に対する溶接の外れは生じないので、正極集電体６Ａの蓋体３に対する電気的接続を確実に維持できる。
凹部６ｇは、正極集電体６Ａの被加締部６ｃを正極外部端子１１Ａの軸部１５が貫通する部分に対し、一対の脚部６ｂ，６ｂとは反対側に設けられている。つまり、レーザ溶接される凹部６ｇは、脚部６ｂ，６ｂから離れた位置に設けられている。そのため、凹部６ｇにレーザ光を照射する際に、レーザ発振器からのレーザ光を集光する集光光学系のような機器が脚部６ｂ，６ｂと干渉しない。つまり、溶接位置である凹部６ｇを脚部６ｂ，６ｂから離れた位置に設定することにより、脚部６ｂ，６ｂを図７及び図８に示す本来の姿勢で維持したままで、正極集電体６Ａを蓋体３に対してレーザ溶接できる。このように溶接位置である凹部６ｇを脚部６ｂ，６ｂとは反対側に設けることで、溶接作業の作業性が良好となる。
図９に最も明瞭に表れているように、正極集電体６Ａの延長部６ｆの凹部６ｇを設けた部分の蓋体３側の面は、実質的に平坦であり蓋体３の下面と密接する。そのため、レーザ溶接時に延長部６ｆの凹部６ｇを設けた部分に局所的な熱の集中が生じ、歪みやクラックが発生するのを、確実に防止できる。
（第２実施形態）
図１１は本発明の第２実施形態を示す。溶接固定部１６の構造を除き、本実施形態に係る電池の他の構造は第１実施形態と同様である（図１から図８参照）。
図１１は本発明の第２実施形態を示す。溶接固定部１６の構造を除き、本実施形態に係る電池の他の構造は第１実施形態と同様である（図１から図８参照）。
正極集電体６Ａの延長部６ｆの先端の縁部には、延長部６ｆの他の部分厚みｔ２に対して、２０％以上７０％以下（好ましくは２０％以上５０％以下）の厚みｔ１に設定した、薄厚部６ｊが形成されている。この薄厚部６ｊで延長部６ｆと蓋体３の下面をレーザ等で溶接することで、溶接固定部１６が形成されている。
図１１では薄厚部６ｊの幅は延長部６ｆの幅と概ね同一である。しかし、図１２に示すように、幅の狭いタブ状の薄厚部６ｋを延長部６ｆの先端の縁部に設けてもよい。
（第３実施形態）
図１３は本発明の第３実施形態を示す。溶接固定部１６の構造を除き、本実施形態に係る電池の他の構造は第１実施形態と同様である（図１から図８参照）。
図１３は本発明の第３実施形態を示す。溶接固定部１６の構造を除き、本実施形態に係る電池の他の構造は第１実施形態と同様である（図１から図８参照）。
延長部６ｆの先端の縁部には概ね三角形状の接続された切欠部６ｈが形成されている。切欠部６ｈには傾斜面６ｉが形成されている。切欠部６ｈには、間隔Ｃをあけて隣接して正極集電体６Ａと同一材料からなる概ね三角形板状の溶接パッド１７が配置されている。溶接パッド１７にも切欠部６ｈに沿って傾斜面１７ａが形成されている。
正極集電体６Ａには、延長部６ｆの先端を溶接パッド１７と共にレーザ等により溶接することで、溶接固定部１６が形成されている。傾斜面６ｉ，１７ａが、蓋体３の下面に対して成す角度αは、３０°以上、９０°未満であればよい。また、前述した間隔Ｃ（蓋体３の平面との境界位置の間隔）は、０．２〜０．３ｍｍに設定すればよい。これにより、レーザで溶接する場合、蓋体３の平面に垂直な方向からレーザ光を照射すれば、両傾斜面６ｉ，１７ａを同時に溶融させることができる。傾斜面６ｉ，１７ａは狭い間隔Ｃで隣接して配置されている上、縁側に向かうに従って徐々に薄くなっている。このため、蓋体３への溶接時に溶融しやすく、しかも広い範囲で溶融する。従って、固化後の機械的強度を十分に高めることができる。
溶接固定部１６を形成するための溶接パッド１７の形状は、図１３に示す三角形状に限定されない。例えば、図１４Ａに示すように、概ね直線帯状の溶接パッド１７を設けてもよい。図１４Ｂに示すように、長手方向の中央に突出部１７ｂを有する形状の溶接パッド１７を設けてもよい。図１４Ｃに示すように、延長部６ｆと対向する縁部が円弧状の溶接パッド１７を設けてもよい。
図１４Ｄに示すように、溶接パッド１７に代えて、正極集電体６Ａの延長部６ｆに板厚方向に貫通するスリット１８を形成し、このスリット１８の両縁部の一方を被溶接部、他方を補助溶接部として機能させることで、溶接固定部１６を形成してもよい。スリット１８の形状は、Ｖ字状、Ｕ字状、クランク状等、種々の形態を取ることができる。スリット１８の採用により、溶接パッド１７が不要となり、正極集電体６Ａに対する位置合わせも不要となるので、溶接の作業性が向上する。スリット１８の両縁部を図１３と同様の傾斜面を形成するようにすれば、より一層、優れた溶接状態を得ることができる。傾斜面は正極集電体６Ａを形成するプレス加工時に同時に形成することで、加工工数を増やすことなく形成できる。
第１から第３実施形態では、いずれも溶接固定部１６を設けることで、被加締部６ｃの貫通孔６ｄに対し脚部６ｂ，６ｂとは反対側の部分で、正極集電体６Ａの基部６ａを蓋体３に固定している。しかし、溶接以外の方法で、この部分を蓋体６ａに対して固定してもよい。また、負極集電体６Ｂを、被加締部６ｃの貫通孔６ｄに対し脚部６ｂ，６ｂとは反対側の部分で、下パッキン１３Ｂを介して蓋体３に固定してもよい。
１ 非水電解質二次電池
２ 容器
３ 蓋体
３ａ 注液口
３ｂ，３ｃ 受部
３ｄ，３ｅ ガイド凹部
３ｆ，３ｇ 頂壁
３ｈ，３ｉ 貫通孔
３ｊ，３ｋ 係止部
４ 外装体
５ 電極体
６Ａ 正極集電体
６Ｂ 負極集電体
６ａ 基部
６ｂ 脚部
６ｃ 被加締部
６ｄ 貫通孔
６ｅ 台座部
６ｆ 延長部
６ｇ 凹部（薄厚部）
６ｈ 切欠部
６ｉ 傾斜面
６ｊ，６ｋ 薄厚部
７ 正極シート
７ａ 正極リード
８ 負極シート
８ａ 負極リード
９ セパレータ
１０ クリップ
１１Ａ 正極外部端子
１１Ｂ 負極外部端子
１２Ａ，１２Ｂ 上パッキン
１２ａ 隔壁
１２ｂ 側壁
１２ｃ 収容凹部
１２ｄ 筒状部
１２ｅ タブ状部
１２ｆ 貫通孔
１３Ａ，１３Ｂ 下パッキン
１３ａ 本体
１３ｂ 貫通孔
１３ｃ 縁状部
１４ 平板部
１５ 軸部
１５ａ 拡径部
１６ 溶接固定部
１７ 溶接パッド
１７ａ 傾斜面
１７ｂ 突出部
１８ スリット
２ 容器
３ 蓋体
３ａ 注液口
３ｂ，３ｃ 受部
３ｄ，３ｅ ガイド凹部
３ｆ，３ｇ 頂壁
３ｈ，３ｉ 貫通孔
３ｊ，３ｋ 係止部
４ 外装体
５ 電極体
６Ａ 正極集電体
６Ｂ 負極集電体
６ａ 基部
６ｂ 脚部
６ｃ 被加締部
６ｄ 貫通孔
６ｅ 台座部
６ｆ 延長部
６ｇ 凹部（薄厚部）
６ｈ 切欠部
６ｉ 傾斜面
６ｊ，６ｋ 薄厚部
７ 正極シート
７ａ 正極リード
８ 負極シート
８ａ 負極リード
９ セパレータ
１０ クリップ
１１Ａ 正極外部端子
１１Ｂ 負極外部端子
１２Ａ，１２Ｂ 上パッキン
１２ａ 隔壁
１２ｂ 側壁
１２ｃ 収容凹部
１２ｄ 筒状部
１２ｅ タブ状部
１２ｆ 貫通孔
１３Ａ，１３Ｂ 下パッキン
１３ａ 本体
１３ｂ 貫通孔
１３ｃ 縁状部
１４ 平板部
１５ 軸部
１５ａ 拡径部
１６ 溶接固定部
１７ 溶接パッド
１７ａ 傾斜面
１７ｂ 突出部
１８ スリット
Claims (13)
- 外装体と、
前記外装体の内部に配置された電極体と、
前記外装体の内部に配置されて前記電極体に接続された集電体と、
前記外装体を貫通すると共に前記集電体に接続された接続部材と
を備え、
前記集電体は、前記外装体の内面に配置されて前記接続部材が貫通する基部と、この基部から前記外装体内へ突出すると共に前記電極体が接続された接続部と、前記基部に対して前記接続部とは反対側の位置に、前記外装体に対して固定された固定部とを備え、
前記固定部は、前記集電体に設けた薄厚部をレーザ溶接により前記外装体に固定したものであり、
前記薄厚部は、前記基部を前記接続部材が貫通する位置に対して、前記接続部とは反対側の位置に形成された延長部に設けられており、
前記延長部は、前記外装体に形成された凹部に配置されている、蓄電素子。 - 前記接続部材は、前記外装体外に配置された端子部と、前記端子部から前記外装体内へ突出して前記外装体と前記集電体の前記基部とを貫通し、前記外装体との間に前記集電体の前記基部を加締固定する軸部とを備え、
前記薄厚部は、前記集電体の前記基部の前記接続部材の前記軸部と前記外装体との間に加締固定された位置に対して、前記接続部とは反対側の位置の前記延長部に設けられている、請求項１に記載の蓄電素子。 - 前記接続部材の前記端子部と前記外装体との間、及び前記接続部材の前記軸部と前記外装体の前記軸部が貫通する部分との間に配置された第１のパッキンを備える、請求項２に記載の蓄電素子。
- 前記外装体と前記集電体との間に配置され、前記軸部が貫通する第２のパッキンを備える請求項３に記載の蓄電素子。
- 溶接前の前記薄厚部における前記集電体の厚みである第１の厚みは、前記薄厚部の周囲の前記集電体の厚みである第２の厚みの２０％以上７０％以下である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の蓄電素子。
- 前記第１の厚みは、前記第２の厚みの２０％以上５０％以下である、請求項５に記載の蓄電素子。
- 前記薄厚部は凹部である、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の蓄電素子。
- 前記集電体の前記凹部が形成された部分は、前記外装体側の面が平坦である請求項７に記載の蓄電素子。
- 前記集電体は正極集電体である、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の蓄電素子。
- 前記外装体は、前記電極体と前記集電体とを収容した容器と、この容器の開口を閉じる蓋体とを備え、
前記集電体は前記固定部で前記蓋体に固定されている、請求項１に記載の蓄電素子。 - 外装体内に電極体と共に収容され、前記電極体に接続されると共に前記外装体を貫通する接続部材に接続される集電体を準備し、
前記接続部材が前記外装体を貫通する位置に対して、前記電極体が前記集電体に接続された位置とは反対側の位置において、前記集電体に形成された延長部が前記外装体に形成された凹部に位置するように、前記集電体を前記外装体の内面側に配置し、
前記延長部に設けられている薄厚部をレーザ溶接により前記外装体に固定する、蓄電素子の製造方法。 - 外装体と、
前記外装体の内部に配置された電極体と、
前記外装体の内部に配置されて前記電極体に接続された集電体と、
前記外装体を貫通すると共に前記集電体に接続された接続部材と
を備え、
前記集電体は、前記接続部材が前記外装体を貫通する位置に対して、前記電極体が前記集電体に接続された位置とは反対側の位置に、前記外装体に対して固定された固定部を備え、
前記固定部は、前記集電体に設けたスリットをレーザ溶接により前記外装体に固定したものである、蓄電素子。 - 外装体と、
前記外装体の内部に配置された電極体と、
前記外装体の内部に配置されて前記電極体に接続された集電体と、
前記外装体を貫通すると共に前記集電体に接続された接続部材と
を備え、
前記集電体は、前記接続部材が前記外装体を貫通する位置に対して、前記電極体が前記集電体に接続された位置とは反対側の位置に、前記外装体に対して固定された固定部を備え、
前記固定部は、前記集電体に形成された傾斜面を有する切欠部と、前記切欠部に間隔をあけて隣接され、前記切欠部に沿って傾斜面が形成されている溶接パッドと、をレーザ溶接により前記外装体に固定したものである、蓄電素子。
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