JP7009271B2 - Manufacturing method of closed battery and closed battery - Google Patents

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Description

本開示は、密閉電池の製造方法及び密閉電池に関する。 The present disclosure relates to a method for manufacturing a closed battery and a closed battery.

近年の二次電池は、パソコン等の電子機器に組み込んで用いるだけでなく、車両の走行用のモータに電力を供給する電力源として期待されている。非水電解質二次電池は、高いエネルギーを得られる代わりに、電池内への金属異物などの混入による内部短絡が発生すると、電池自体の発熱等の問題が発生する可能性がある。 In recent years, secondary batteries are expected not only to be used by being incorporated in electronic devices such as personal computers, but also as a power source for supplying electric power to a motor for traveling a vehicle. In a non-aqueous electrolyte secondary battery, although high energy can be obtained, if an internal short circuit occurs due to the inclusion of metallic foreign matter or the like in the battery, problems such as heat generation of the battery itself may occur.

従来、外装缶と、電極体の正極及び負極の一方に接続されたリードとは、主に抵抗溶接によって接続されている。しかしながらこの抵抗溶接は、溶接過程で電池内部でスパッタが発生し、金属異物が電池内に混入することで、電圧不良による電池の製造品質、安全性、及び信頼性が悪化する課題があった。そのため近年では、外装缶の外側からエネルギービーム、例えばレーザ光を照射して、外装缶とリードとを溶接させて、スパッタの発生を防止しているものがある(例えば特許文献1~3参照)。 Conventionally, the outer can and the lead connected to one of the positive electrode and the negative electrode of the electrode body are mainly connected by resistance welding. However, this resistance welding has a problem that spatter occurs inside the battery during the welding process and metal foreign matter is mixed in the battery, which deteriorates the manufacturing quality, safety, and reliability of the battery due to a voltage failure. Therefore, in recent years, there are some that irradiate an energy beam, for example, a laser beam from the outside of the outer can to weld the outer can and the lead to prevent the generation of spatter (see, for example, Patent Documents 1 to 3). ..

また、特許文献4には、外装缶の外部から二段階に分けてエネルギービームを照射して、外装缶とキャップ体との溶接を行う電池の製造方法が記載されている。この電池の製造方法では、パルスレーザ光として、第1のレーザ出力及び第2のレーザ出力で照射されるレーザ光を用いる。第1のレーザ出力は、重ね合わせ部材のレーザ照射側部材を加熱し重ね合わせ部材の間の有機物を排除する。第2のレーザ出力は、重ね合わせ部材のレーザ照射側部材を溶融させて複数の重ね合わせ部材を溶接する。 Further, Patent Document 4 describes a method of manufacturing a battery in which an energy beam is irradiated from the outside of an outer can in two stages to weld the outer can and the cap body. In the method for manufacturing this battery, a laser beam irradiated with a first laser output and a second laser output is used as the pulsed laser beam. The first laser output heats the laser irradiation side member of the superposition member and removes organic substances between the superposition members. The second laser output melts the laser irradiation side member of the superposition member and welds a plurality of superposition members.

特開2010-3686号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-3686 特開2015-162326号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-162326 特開2016-207412号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-207412 特開平11-245066号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-24066

外装缶の外部からエネルギービームを照射して、外装缶にリードを溶接する従来の電池の製造方法では、外装缶にエネルギービームを照射したときに、外装缶に内側から穴が形成される可能性がある。具体的には、外装缶にリードを溶接する直前の状態で、外装缶とリードの間に固体状または液状の樹脂が存在する場合がある。この樹脂は、潤滑油系樹脂、工程内での発塵樹脂、電池構成部材に付着した樹脂などに由来する。外装缶とリードの間に樹脂が存在する場合に、エネルギービームが外装缶に照射されると、その照射により発生した熱で、固体状の樹脂が昇華し、または液状の樹脂が気化する可能性がある。この樹脂の昇華、または気化によって、外装缶とリードとの間で気体の体積が一気に膨張し、エネルギービームにより溶融している外装缶の外側に向けて気体が抜ける可能性がある。これにより、外装缶に内側から外側に通じる穴が形成された状態となり、電池内部の密閉性が保てなくなる可能性がある。外装缶の外側まで穴が通じていない状態でも、外装缶の内面のうち、リードとの溶接面に凹部状の穴が形成される可能性もあり、この穴により外装缶とリードの溶接面積が減少することで、溶接強度が低下する可能性がある。 In the conventional method of manufacturing a battery in which a lead is welded to an outer can by irradiating an energy beam from the outside of the outer can, a hole may be formed in the outer can from the inside when the outer can is irradiated with the energy beam. There is. Specifically, a solid or liquid resin may be present between the outer can and the lead immediately before the lead is welded to the outer can. This resin is derived from a lubricating oil-based resin, a dust-generating resin in the process, a resin adhering to a battery component, and the like. When a resin is present between the outer can and the lead, if the energy beam is applied to the outer can, the heat generated by the irradiation may sublimate the solid resin or vaporize the liquid resin. There is. Due to the sublimation or vaporization of this resin, the volume of gas expands at once between the outer can and the reed, and the gas may escape toward the outside of the outer can melted by the energy beam. As a result, a hole leading from the inside to the outside is formed in the outer can, and the airtightness inside the battery may not be maintained. Even if the hole does not reach the outside of the outer can, a concave hole may be formed on the weld surface with the lead on the inner surface of the outer can, and this hole increases the welding area between the outer can and the lead. By reducing it, the welding strength may decrease.

特許文献4に記載された電池では、外装缶の外部から2段階の連続したエネルギービームを照射し、第1のレーザ出力により、重ね合わせ部材の間の有機物である電解液を排除している。一方、特許文献4には、電解液が外装缶に注入された後、重ね合わせ部材の間に電解液が入り込んだ場合の不都合をなくすことしか開示されていない。 In the battery described in Patent Document 4, two stages of continuous energy beams are irradiated from the outside of the outer can, and the electrolytic solution, which is an organic substance between the overlapping members, is eliminated by the first laser output. On the other hand, Patent Document 4 only discloses that after the electrolytic solution is injected into the outer can, the inconvenience when the electrolytic solution enters between the superposition members is eliminated.

本開示は、密閉電池の製造方法及び密閉電池において、外装缶にリードを溶接する際の外装缶を貫通する穴の発生を防ぎ、かつ、安定した溶接強度を得ることを目的とする。 It is an object of the present disclosure to prevent the generation of holes penetrating the outer can when welding leads to the outer can in the method for manufacturing a closed battery and the closed battery, and to obtain stable welding strength.

本開示に係る密閉電池の製造方法は、少なくとも1つの正極と少なくとも1つの負極とがセパレータを介して巻回または積層された電極体と、電極体を収容する有底筒状の外装缶とを含む密閉電池の製造方法であって、外装缶の外部からエネルギービームを照射して、正極及び負極の一方に接続されたリードを外装缶に溶接する溶接工程を備え、溶接工程は、外装缶の外側表面のうち、外装缶の内側表面を介してリードが対向する部分に、外装缶の内部に溶融痕である第1溶融部が留まるように制御された第1エネルギービームを照射する第1照射工程と、第1照射工程後に、外装缶の外側表面のうち第1溶融部が露出している部分の内側に外装缶の外側表面からリードの内部にかけて溶融痕である第2溶融部が形成されるように制御された第2エネルギービームを照射する第2照射工程と、を有する、密閉電池の製造方法である。 In the method for manufacturing a closed battery according to the present disclosure, an electrode body in which at least one positive electrode and at least one negative electrode are wound or laminated via a separator, and a bottomed tubular outer can accommodating the electrode body are provided. A method for manufacturing a sealed battery including a welding process, which comprises a welding process of irradiating an energy beam from the outside of the outer can to weld a lead connected to one of a positive electrode and a negative electrode to the outer can, and the welding process is performed on the outer can. The first irradiation that irradiates the portion of the outer surface where the leads face each other through the inner surface of the outer can with a first energy beam controlled so that the first molten portion, which is a melt mark, stays inside the outer can. After the step and the first irradiation step, a second molten portion, which is a melting mark, is formed from the outer surface of the outer can to the inside of the lead inside the portion of the outer surface of the outer can where the first molten portion is exposed. It is a method of manufacturing a sealed battery, comprising a second irradiation step of irradiating a second energy beam controlled so as to be.

本開示に係る密閉電池は、少なくとも1つの正極と少なくとも1つの負極とがセパレータを介して巻回又は積層された電極体と、電極体を収容する有底筒状の外装缶とを備える密閉電池であって、外装缶は、ニッケルめっきされた鉄により形成され、正極及び負極の一方に接続されたリードと外装缶とが、外装缶の外側表面からリードに向けて形成された溶接部で溶接されており、溶接部は、溶融痕である第1溶融部及び第2溶融部を含み、第1溶融部が、外装缶の外側表面から外装缶の厚みの50~99%の範囲に形成され、第2溶融部が、外装缶の外側表面からリードの内部にかけて形成され、外装缶の外側から溶接部を見た場合に、第1溶融部の内側にある、密閉電池である。 The sealed battery according to the present disclosure is a sealed battery including an electrode body in which at least one positive electrode and at least one negative electrode are wound or laminated via a separator, and a bottomed tubular outer can for accommodating the electrode body. The outer can is formed of nickel-plated iron, and the lead connected to one of the positive electrode and the negative electrode and the outer can are welded at a welded portion formed from the outer surface of the outer can toward the lead. The welded portion includes a first melting portion and a second melting portion which are melting marks, and the first melting portion is formed in a range of 50 to 99% of the thickness of the outer can from the outer surface of the outer can. The second melting portion is formed from the outer surface of the outer can to the inside of the lead, and is a sealed battery inside the first melting portion when the welded portion is viewed from the outside of the outer can.

本開示に係る密閉電池の製造方法及び密閉電池によれば、外装缶にリードを溶接する際の外装缶を貫通する穴の発生を防ぎ、かつ、安定した溶接強度を得ることができる。 According to the method for manufacturing a closed battery and the closed battery according to the present disclosure, it is possible to prevent the generation of holes penetrating the outer can when welding leads to the outer can, and to obtain stable welding strength.

実施形態の一例の製造方法により製造された密閉電池の底面側半部の断面図である。It is sectional drawing of the bottom side half part of the closed battery manufactured by the manufacturing method of an example of Embodiment. 図1に示す密閉電池の底面部である。This is the bottom surface of the sealed battery shown in FIG. 図1のA部拡大図である。It is an enlarged view of the part A of FIG. 図2のB部拡大図である。It is the B part enlarged view of FIG. 図3のC-C断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along the line CC of FIG. 実施形態の製造方法において第1エネルギービームを照射する図である。It is a figure which irradiates a 1st energy beam in the manufacturing method of an Embodiment. 実施形態の製造方法において第2エネルギービームを照射する図である。It is a figure which irradiates a second energy beam in the manufacturing method of an embodiment. 実施形態の別例の製造方法において第1エネルギービームを照射する図である。It is a figure which irradiates a 1st energy beam in the manufacturing method of another example of embodiment. 実施形態の別例の密閉電池の底面側半部の断面図である。It is sectional drawing of the bottom side half part of the sealed battery of another example of embodiment. 図9に示す密閉電池の底面図である。It is a bottom view of the sealed battery shown in FIG.

以下に、本開示に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本開示の理解を容易にするための例示であって、密閉電池の仕様に合わせて適宜変更することができる。また、以下において「略」なる用語は、例えば、完全に同じである場合に加えて、実質的に同じとみなせる場合を含む意味で用いられる。さらに、以下において複数の実施形態、変形例が含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。 Hereinafter, embodiments according to the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, the specific shape, material, numerical value, direction, etc. are examples for facilitating the understanding of the present disclosure, and can be appropriately changed according to the specifications of the sealed battery. Further, in the following, the term "abbreviation" is used to mean, for example, not only when they are completely the same but also when they can be regarded as substantially the same. Further, when a plurality of embodiments and modifications are included in the following, it is assumed from the beginning that those characteristic portions are appropriately combined and used.

また、以下では、密閉電池が円筒形の非水電解質二次電池である場合を説明するが、密閉電池は、円筒形電池に限定するものではなく、角形電池等であってもよい。また、密閉電池は、以下で説明するような非水電解質二次電池に限定するものではなく、ニッケル水素電池、ニッカド電池等の他の二次電池、または乾電池またはリチウム電池等の一次電池であってもよい。電池が有する電極体は、以下で説明するような巻回型に限定するものではなく、複数の正極と負極がセパレータを介して交互に積層された積層型としてもよい。 Further, although the case where the sealed battery is a cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery will be described below, the sealed battery is not limited to the cylindrical battery, and may be a square battery or the like. Further, the sealed battery is not limited to the non-aqueous electrolyte secondary battery as described below, but may be another secondary battery such as a nickel hydrogen battery or a Nikkado battery, or a primary battery such as a dry battery or a lithium battery. You may. The electrode body of the battery is not limited to the winding type as described below, and may be a laminated type in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes are alternately laminated via a separator.

図1は、実施形態の一例の製造方法により製造された密閉電池20の底面側半部の断面図である。図2は、密閉電池20の底面図である。図3は、図1のA部拡大図である。図4は、図2のB部拡大図である。図5は、図3のC-C断面図である。以下では、密閉電池20は、電池20と記載する。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a bottom half of a sealed battery 20 manufactured by the manufacturing method of an example of the embodiment. FIG. 2 is a bottom view of the sealed battery 20. FIG. 3 is an enlarged view of part A of FIG. FIG. 4 is an enlarged view of part B of FIG. FIG. 5 is a sectional view taken along the line CC of FIG. Hereinafter, the sealed battery 20 will be referred to as a battery 20.

図1、図2に例示するように、電池20は、巻回型の電極体22と、非水電解質(図示せず)と、外装缶50とを備える。巻回型の電極体22は、正極23と、負極24と、セパレータ25とを有し、正極23と負極24がセパレータ25を介して積層されるとともに、渦巻状に巻回されている。以下では、電極体22の軸方向一方側を「上」、軸方向他方側を「下」という場合がある。非水電解質は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解したリチウム塩等の電解質塩とを含む。非水電解質は、液体電解質に限定されず、ゲル状ポリマー等を用いた固体電解質であってもよい。 As illustrated in FIGS. 1 and 2, the battery 20 includes a wound electrode body 22, a non-aqueous electrolyte (not shown), and an outer can 50. The winding type electrode body 22 has a positive electrode 23, a negative electrode 24, and a separator 25, and the positive electrode 23 and the negative electrode 24 are laminated via the separator 25 and wound in a spiral shape. In the following, one side in the axial direction of the electrode body 22 may be referred to as “up”, and the other side in the axial direction may be referred to as “down”. The non-aqueous electrolyte includes a non-aqueous solvent and an electrolyte salt such as a lithium salt dissolved in the non-aqueous solvent. The non-aqueous electrolyte is not limited to the liquid electrolyte, and may be a solid electrolyte using a gel polymer or the like.

正極23は、帯状の正極集電体23aを有し、正極集電体23aに正極リード(図示せず)が接続される。正極リードは、正極集電体23aを正極端子(図示せず)に電気的に接続するための導電部材であって、電極群の上端から電極体22の軸方向αの一方側(図1の上方)に延出している。ここで、電極群とは電極体22において各リードを除く部分を意味する。正極リードは、例えば電極体22の径方向βの略中央部に設けられている。 The positive electrode 23 has a band-shaped positive electrode current collector 23a, and a positive electrode lead (not shown) is connected to the positive electrode current collector 23a. The positive electrode lead is a conductive member for electrically connecting the positive electrode current collector 23a to the positive electrode terminal (not shown), and is one side of the axial direction α of the electrode body 22 from the upper end of the electrode group (FIG. 1). It extends upward). Here, the electrode group means a portion of the electrode body 22 excluding each lead. The positive electrode lead is provided, for example, in the substantially central portion of the electrode body 22 in the radial direction β.

負極24は、帯状の負極集電体24aを有し、負極集電体24aに負極リード26が接続される。負極リード26は、負極端子となる外装缶50に負極集電体24aを電気的に接続するための導電部材であって、電極群の巻き終わり側端部の下端から軸方向αの他方側(図1の下方)に延出している。 The negative electrode 24 has a band-shaped negative electrode current collector 24a, and the negative electrode lead 26 is connected to the negative electrode current collector 24a. The negative electrode lead 26 is a conductive member for electrically connecting the negative electrode current collector 24a to the outer can 50 which is the negative electrode terminal, and is the other side in the axial direction α from the lower end of the winding end side end portion of the electrode group. It extends to the bottom of FIG. 1).

各リードの構成材料は特に限定されない。正極リードはアルミニウムを主成分とする金属によって、負極リード26はニッケルまたは銅を主成分とする金属によって、または、ニッケル及び銅の両方を含む金属によって、それぞれ構成することができる。負極リード26は、ニッケルめっきされた鉄から形成されてもよい。 The constituent material of each lead is not particularly limited. The positive electrode lead can be composed of a metal containing aluminum as a main component, the negative electrode lead 26 can be composed of a metal containing nickel or copper as a main component, or a metal containing both nickel and copper. The negative electrode lead 26 may be formed of nickel-plated iron.

負極リード26は、絶縁板30を介して電極体22の巻き芯部と対向するように略直角に曲げられて、底板部51の内面に接する。そして、この状態で、外装缶50の外部から底板部51に向けて第1レーザ光40及び第2レーザ光41を順に照射することで、外装缶50と負極リード26とを溶接部54により溶接する。溶接部54は、各レーザ光40、41が照射されて溶融、凝固した溶融痕により形成された部分をいう。溶接部54は、外装缶50の外側表面から負極リード26に向けて形成される。第1レーザ光40は第1エネルギービームに相当し、第2レーザ光41は第2エネルギービームに相当する。溶接部54及び溶接工程については後で詳しく説明する。 The negative electrode lead 26 is bent at a substantially right angle so as to face the winding core portion of the electrode body 22 via the insulating plate 30 and comes into contact with the inner surface of the bottom plate portion 51. Then, in this state, the outer can 50 and the negative electrode lead 26 are welded by the welded portion 54 by sequentially irradiating the first laser beam 40 and the second laser beam 41 from the outside of the outer can 50 toward the bottom plate portion 51. do. The welded portion 54 refers to a portion formed by melting marks that are melted and solidified by being irradiated with the laser beams 40 and 41, respectively. The welded portion 54 is formed from the outer surface of the outer can 50 toward the negative electrode lead 26. The first laser beam 40 corresponds to the first energy beam, and the second laser beam 41 corresponds to the second energy beam. The welded portion 54 and the welding process will be described in detail later.

外装缶50は、ニッケルめっきされた鉄からなる材料を有底円筒状に加工して形成された容器である。外装缶50に用いられる鉄は電池特性に悪影響を及ぼさない範囲で異種金属等を含むことができる。 The outer can 50 is a container formed by processing a nickel-plated iron material into a bottomed cylindrical shape. The iron used for the outer can 50 can contain dissimilar metals and the like as long as it does not adversely affect the battery characteristics.

外装缶50の開口部は、封口体(図示せず)によって封止される。外装缶50は、電極体22及び非水電解質を収容する。電極体22の下部には、絶縁板30が配置される。負極リード26は絶縁板30の外側を通って、外装缶50の底部側に延び、外装缶50の底板部51の内面に溶接される。外装缶50の底部である底板部51の厚みは、例えば0.2~0.5mmである。 The opening of the outer can 50 is sealed by a sealing body (not shown). The outer can 50 houses the electrode body 22 and the non-aqueous electrolyte. An insulating plate 30 is arranged below the electrode body 22. The negative electrode lead 26 extends to the bottom side of the outer can 50 through the outside of the insulating plate 30 and is welded to the inner surface of the bottom plate 51 of the outer can 50. The thickness of the bottom plate portion 51, which is the bottom portion of the outer can 50, is, for example, 0.2 to 0.5 mm.

電極体22は、正極23と負極24がセパレータ25を介して渦巻状に巻回されてなる巻回構造を有する。正極23、負極24、及びセパレータ25は、いずれも帯状に形成され、渦巻状に巻回されることで電極体22の径方向βに交互に積層された状態となる。本実施形態では、電極体22の巻中心軸Oを含む巻き芯部29は、円柱状の空間である。 The electrode body 22 has a winding structure in which the positive electrode 23 and the negative electrode 24 are spirally wound via the separator 25. The positive electrode 23, the negative electrode 24, and the separator 25 are all formed in a band shape, and are wound in a spiral shape so as to be alternately laminated in the radial direction β of the electrode body 22. In the present embodiment, the winding core portion 29 including the winding center axis O of the electrode body 22 is a columnar space.

正極23は、正極集電体23a上に形成された正極活物質層を有する。例えば正極集電体23aの両面に正極活物質層が形成されている。正極集電体23aには、例えばアルミニウムなどの金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等が用いられる。好適な正極集電体23aは、アルミニウムまたはアルミニウム合金を主成分とする金属などの正極の電位範囲で安定な金属の箔である。 The positive electrode 23 has a positive electrode active material layer formed on the positive electrode current collector 23a. For example, positive electrode active material layers are formed on both sides of the positive electrode current collector 23a. For the positive electrode current collector 23a, for example, a metal foil such as aluminum, a film on which the metal is arranged on the surface layer, or the like is used. A suitable positive electrode current collector 23a is a metal foil that is stable in the potential range of the positive electrode, such as a metal containing aluminum or an aluminum alloy as a main component.

正極活物質層は、正極活物質、導電剤、及び結着剤を含むことが好ましい。正極23は、例えば正極活物質、導電剤、結着剤、及びN-メチル-2-ピロリドン(NMP)等の溶剤を含む正極合剤スラリーを正極集電体23aの両面に塗布した後、乾燥及び圧延することにより作製される。 The positive electrode active material layer preferably contains a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder. The positive electrode 23 is dried after applying a positive electrode mixture slurry containing, for example, a positive electrode active material, a conductive agent, a binder, and a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) on both surfaces of the positive electrode current collector 23a. And produced by rolling.

正極活物質としては、Co、Mn、Ni等の遷移金属元素を含有するリチウム含有遷移金属酸化物が例示できる。リチウム含有遷移金属酸化物は、特に限定されないが、一般式Li1+xMO(式中、-0.2<x≦0.2、MはNi、Co、Mn、Alの少なくとも1種を含む)で表される複合酸化物であることが好ましい。 Examples of the positive electrode active material include lithium-containing transition metal oxides containing transition metal elements such as Co, Mn, and Ni. The lithium-containing transition metal oxide is not particularly limited, but is limited to the general formula Li 1 + x MO 2 (in the formula, −0.2 <x ≦ 0.2, M contains at least one of Ni, Co, Mn, and Al). It is preferably a composite oxide represented by.

上記導電剤の例としては、カーボンブラック(CB)、アセチレンブラック(AB)、ケッチェンブラック、黒鉛等の炭素材料などが挙げられる。上記結着剤の例としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)等のフッ素系樹脂、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリイミド(PI)、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などが挙げられる。また、これらの樹脂と、カルボキシメチルセルロース(CMC)またはその塩、ポリエチレンオキシド(PEO)等が併用されてもよい。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the conductive agent include carbon materials such as carbon black (CB), acetylene black (AB), Ketjen black, and graphite. Examples of the binder include fluororesins such as polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene fluoride (PVdF), polyacrylonitrile (PAN), polyimide (PI), acrylic resins, and polyolefin resins. Be done. Further, these resins may be used in combination with carboxymethyl cellulose (CMC) or a salt thereof, polyethylene oxide (PEO) and the like. One of these may be used alone, or two or more of them may be used in combination.

負極24は、負極集電体24a上に形成された負極活物質層を有する。例えば負極集電体24aの両面に負極活物質層が形成されている。負極集電体24aには、例えばアルミニウムや銅などの負極の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等が用いられる。 The negative electrode 24 has a negative electrode active material layer formed on the negative electrode current collector 24a. For example, negative electrode active material layers are formed on both sides of the negative electrode current collector 24a. For the negative electrode current collector 24a, for example, a foil of a metal stable in the potential range of the negative electrode such as aluminum or copper, a film on which the metal is arranged on the surface layer, or the like is used.

負極活物質層は、負極集電体24aの両面において、後述の無地部を除く全域に形成されることが好適である。負極活物質層は、負極活物質及び結着剤を含むことが好ましい。負極活物質層は、必要により導電剤を含んでいてもよい。負極24は、例えば負極活物質、結着剤、及び水等を含む負極合剤スラリーを負極集電体24aの両面に塗布した後、乾燥及び圧延することにより作製される。 It is preferable that the negative electrode active material layer is formed on both sides of the negative electrode current collector 24a in the entire area excluding the plain portion described later. The negative electrode active material layer preferably contains a negative electrode active material and a binder. The negative electrode active material layer may contain a conductive agent, if necessary. The negative electrode 24 is manufactured by applying a negative electrode mixture slurry containing, for example, a negative electrode active material, a binder, water, and the like to both surfaces of the negative electrode current collector 24a, and then drying and rolling the negative electrode 24.

負極活物質としては、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出できるものであれば特に限定されず、例えば天然黒鉛、人造黒鉛等の炭素材料、Si、Sn等のリチウムと合金化する金属、またはこれらを含む合金、複合酸化物などを用いることができる。負極活物質層に含まれる結着剤には、例えば正極23の場合と同様の樹脂が用いられる。水系溶媒で負極合剤スラリーを調製する場合は、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、CMCまたはその塩、ポリアクリル酸またはその塩、ポリビニルアルコール等を用いることができる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。 The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can reversibly occlude and release lithium ions, for example, carbon materials such as natural graphite and artificial graphite, metals alloying with lithium such as Si and Sn, or these. Alloys containing, composite oxides and the like can be used. As the binder contained in the negative electrode active material layer, for example, the same resin as in the case of the positive electrode 23 is used. When preparing a negative mixture slurry with an aqueous solvent, styrene-butadiene rubber (SBR), CMC or a salt thereof, polyacrylic acid or a salt thereof, polyvinyl alcohol and the like can be used. One of these may be used alone, or two or more of them may be used in combination.

負極24には、負極集電体24aの表面が露出した無地部が設けられる。無地部は、負極リード26が接続される部分であって、負極集電体24aの表面が負極活物質層に覆われていない部分である。無地部は、負極24の幅方向である軸方向αに沿って長く延びた正面視略矩形形状であり、負極リード26よりも幅広に形成される。 The negative electrode 24 is provided with a plain portion where the surface of the negative electrode current collector 24a is exposed. The plain portion is a portion to which the negative electrode lead 26 is connected, and the surface of the negative electrode current collector 24a is not covered with the negative electrode active material layer. The plain portion has a substantially rectangular shape in front view extending long along the axial direction α which is the width direction of the negative electrode 24, and is formed wider than the negative electrode lead 26.

負極リード26は、負極集電体24aの表面に例えば超音波溶接等により接合されている。なお、負極24の巻き終わり側端部だけでなく、巻き方向中間部、及び巻き始め側端部等に、負極リード26とは別の負極リードを設けて、電極群から底板部51側に延出させ、その延出させた負極リードを巻き芯部で負極リード26に重ねて、レーザ光の照射により外装缶50と溶接することもできる。負極リードを負極24の複数位置に設けることで、集電性が向上する。無地部は、例えば負極集電体24aの一部に負極合剤スラリーを塗布しない間欠塗布により設けられる。 The negative electrode lead 26 is joined to the surface of the negative electrode current collector 24a by, for example, ultrasonic welding. In addition to the winding end side end of the negative electrode 24, a negative electrode lead different from the negative electrode lead 26 is provided at the winding direction intermediate part, the winding start side end, and the like, and extends from the electrode group to the bottom plate portion 51 side. It is also possible to extend the negative electrode lead, superimpose the extended negative electrode lead on the negative electrode lead 26 at the winding core portion, and weld it to the outer can 50 by irradiation with a laser beam. By providing the negative electrode leads at a plurality of positions of the negative electrode 24, the current collecting property is improved. The plain portion is provided, for example, by intermittent coating in which the negative electrode mixture slurry is not applied to a part of the negative electrode current collector 24a.

正極リードは、正極集電体23aに形成された無地部に接合され、正極集電体23aから上方に突出した部分が正極端子または正極端子に接続された部分に接合される。 The positive electrode lead is bonded to a plain portion formed on the positive electrode current collector 23a, and a portion protruding upward from the positive electrode current collector 23a is bonded to a positive electrode terminal or a portion connected to the positive electrode terminal.

セパレータ25には、イオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シートが用いられる。多孔性シートの具体例としては、微多孔薄膜、織布、不織布などが挙げられる。セパレータ25の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン樹脂が好ましい。 A porous sheet having ion permeability and insulating property is used for the separator 25. Specific examples of the porous sheet include a microporous thin film, a woven fabric, and a non-woven fabric. As the material of the separator 25, an olefin resin such as polyethylene or polypropylene is preferable.

溶接部54は、上記のように溶融痕により形成される。外装缶50の底板部51の外側(図1の下側)から溶接部54を見た場合に、図4に示すように、第2溶融部58は、全周を囲まれるように第1溶融部56の内側にあり、かつ、外装缶50の外側表面に露出する。第2溶融部58は、この状態で、外装缶50と負極リード26(図3)とを溶接している。第2溶融部58は、第1溶融部56より深く形成される。 The welded portion 54 is formed by melting marks as described above. When the welded portion 54 is viewed from the outside (lower side of FIG. 1) of the bottom plate portion 51 of the outer can 50, as shown in FIG. 4, the second melting portion 58 is first melted so as to surround the entire circumference. It is inside the portion 56 and is exposed on the outer surface of the outer can 50. In this state, the second melting portion 58 welds the outer can 50 and the negative electrode lead 26 (FIG. 3). The second melting portion 58 is formed deeper than the first melting portion 56.

第1溶融部56は、外装缶50の内部に留まるように形成されている。第1溶融部56は、後述の第1照射工程で、第1レーザ光40を外装缶50の外部から底板部51に向かって照射させることにより形成される。第2溶融部58は、後述のように第1照射工程の後の第2照射工程で第2レーザ光41を外装缶50の外部から底板部51に向かって照射させることにより形成される。 The first melting portion 56 is formed so as to stay inside the outer can 50. The first melting portion 56 is formed by irradiating the first laser beam 40 from the outside of the outer can 50 toward the bottom plate portion 51 in the first irradiation step described later. The second melting portion 58 is formed by irradiating the second laser beam 41 from the outside of the outer can 50 toward the bottom plate portion 51 in the second irradiation step after the first irradiation step as described later.

図4に示すように、第1溶融部56は、外装缶50の底板部51の外側から見た場合の平面形状が直線状である。そして、第2溶融部58も、底板部51の外側から見た場合の平面形状が直線状であり、第2溶融部58の幅w2は第1溶融部56の幅w1より小さい。また、第2溶融部58は、第1溶融部56よりニッケルの含有濃度(質量%)が高い。なお、第1溶融部56及び第2溶融部58の存在は、例えば、外装缶50の外側から観察することにより確認できる。これに加えて、第1溶融部56及び第2溶融部58の存在は、例えば溶融痕の外装缶50の厚み方向における断面を光学顕微鏡等により観察することで確認することができる。 As shown in FIG. 4, the first melting portion 56 has a linear planar shape when viewed from the outside of the bottom plate portion 51 of the outer can 50. The plane shape of the second melting portion 58 when viewed from the outside of the bottom plate portion 51 is also linear, and the width w2 of the second melting portion 58 is smaller than the width w1 of the first melting portion 56. Further, the second molten portion 58 has a higher nickel content (mass%) than the first molten portion 56. The presence of the first melting portion 56 and the second melting portion 58 can be confirmed, for example, by observing from the outside of the outer can 50. In addition to this, the presence of the first melting portion 56 and the second melting portion 58 can be confirmed, for example, by observing the cross section of the outer can 50 in the thickness direction of the melting mark with an optical microscope or the like.

各レーザ光としては、ファイバーレーザのレーザ光を用いることが好適である。ファイバーレーザのスポット径は、例えば直径が0.02mm~0.05mm程度と非常に小さくすることができるため、そのファイバーレーザにより形成される溶融痕の幅も約0.1mmと非常に小さくできる。このため、レーザ光の集光点のパワー密度を非常に高くできる。第2レーザ光41は、第2レーザ光41の照射により形成された溶融痕が外装缶50を貫通するが、負極リード26を貫通しないように照射する。 As each laser beam, it is preferable to use the laser beam of a fiber laser. Since the spot diameter of the fiber laser can be made very small, for example, about 0.02 mm to 0.05 mm, the width of the melting marks formed by the fiber laser can also be made very small, about 0.1 mm. Therefore, the power density of the focusing point of the laser beam can be made very high. The second laser beam 41 irradiates the outer can 50 so that the melting marks formed by the irradiation of the second laser beam 41 do not penetrate the negative electrode lead 26.

第1溶融部56を形成する際の第1レーザ光40のスポット径は、第2レーザ光41のスポット径より大きくすることが好ましい。第1レーザ光40は、第1レーザ光40の照射により形成された溶融痕が外装缶50を貫通せず、負極リード26に達しないように照射する。このとき、例えば、直線方向に沿って一方側(例えば図1の右側)に向かって、第1レーザ光40の照射部を外装缶50の底板部51の外側表面において移動させて、第1溶融部56を形成する。第2レーザ光41によって形成される第2溶融部58は、第1レーザ光40の照射により形成された第1溶融部56の内側に形成される。 The spot diameter of the first laser beam 40 when forming the first melting portion 56 is preferably larger than the spot diameter of the second laser beam 41. The first laser beam 40 is irradiated so that the melting marks formed by the irradiation of the first laser beam 40 do not penetrate the outer can 50 and reach the negative electrode lead 26. At this time, for example, the irradiation portion of the first laser beam 40 is moved on the outer surface of the bottom plate portion 51 of the outer can 50 toward one side (for example, the right side in FIG. 1) along the linear direction, and the first melting is performed. The portion 56 is formed. The second melting portion 58 formed by the second laser beam 41 is formed inside the first melting portion 56 formed by irradiation with the first laser beam 40.

また、電池20をレーザ光の照射方向に対し直交する方向に相対的に移動させることで、レーザ光による溶接部54が底板部51の外側から見た場合に線状となりやすい。このとき、電池20は底板部51を上にした状態で配置し、その底部に向けてレーザ光を照射させることができる。電池20を横に傾けた状態で配置し、底板部51に向けてレーザ光を照射させることもできる。 Further, by moving the battery 20 relatively in a direction orthogonal to the irradiation direction of the laser beam, the welded portion 54 by the laser beam tends to be linear when viewed from the outside of the bottom plate portion 51. At this time, the battery 20 can be arranged with the bottom plate portion 51 facing up, and the laser beam can be irradiated toward the bottom portion thereof. It is also possible to arrange the battery 20 in a state of being tilted sideways and irradiate the bottom plate portion 51 with a laser beam.

次に、外装缶50の外部からエネルギービームの一例であるレーザ光を照射して、外装缶50と負極リード26とを溶接する溶接工程を含む実施形態の電池の製造方法を説明する。この製造方法において、溶接工程は、第1照射工程と、第2照射工程とを有する。第1照射工程及び第2照射工程は、外装缶50に電解質を注入する前に行う。図6は、実施形態の製造方法において、第1照射工程で第1レーザ光40を照射する図である。図7は、実施形態の製造方法において、第2照射工程で第2レーザ光41を照射する図である。 Next, a method of manufacturing a battery according to an embodiment including a welding step of irradiating a laser beam, which is an example of an energy beam, from the outside of the outer can 50 to weld the outer can 50 and the negative electrode lead 26 will be described. In this manufacturing method, the welding step includes a first irradiation step and a second irradiation step. The first irradiation step and the second irradiation step are performed before injecting the electrolyte into the outer can 50. FIG. 6 is a diagram of irradiating the first laser beam 40 in the first irradiation step in the manufacturing method of the embodiment. FIG. 7 is a diagram for irradiating the second laser beam 41 in the second irradiation step in the manufacturing method of the embodiment.

第1照射工程を行う前には、外装缶50の底板部51の内面に負極リード26を対向させた状態で、外装缶50に電極体22を収容する。そして、この状態で、第1照射工程及び第2照射工程により、外装缶50の外部から底板部51に向けて2段階でレーザ光を照射する。具体的には、図6に示すように、第1溶融部56を形成する第1レーザ光40を照射する前に、外装缶50の内側に上から押さえ棒70を挿入し、押さえ棒70により絶縁板30を介して負極リード26を上側から押圧する。これにより、外装缶50と負極リード26を密着させた状態とし、その状態で、底板部51の外側表面のうち、底板部51の内側表面を介して負極リード26が対向する部分に、第1エネルギー量を有する第1レーザ光40を照射して、第1溶融部56を形成する。このとき、溶融痕である第1溶融部56が、第1レーザ光40の照射位置において外装缶50を貫通せず、外装缶50の内部に留まり、負極リード26に達しないように、第1レーザ光40が制御される。このとき、第1レーザ光40のスポット径は、後述の第2レーザ光41のスポット径より大きくすることが好ましい。また、直線方向に沿って一方側(例えば図6の右側)に向かって、第1レーザ光40の照射部を外装缶50の底板部51の外側表面において移動させる。このとき、電池20をレーザ光の照射方向に対し直交する方向に相対的に移動させるように、レーザ光の光源を移動させる。本実施形態では、押さえ棒70により絶縁板30を介して負極リード26を押圧したが、絶縁板30の中央部に穴を設けて、その穴を貫通した押さえ棒が直接負極リード26を押圧してもよい。 Before performing the first irradiation step, the electrode body 22 is housed in the outer can 50 with the negative electrode lead 26 facing the inner surface of the bottom plate portion 51 of the outer can 50. Then, in this state, the laser beam is irradiated from the outside of the outer can 50 toward the bottom plate portion 51 in two steps by the first irradiation step and the second irradiation step. Specifically, as shown in FIG. 6, before irradiating the first laser beam 40 forming the first melting portion 56, the pressing rod 70 is inserted from above inside the outer can 50, and the pressing rod 70 is used. The negative electrode lead 26 is pressed from above via the insulating plate 30. As a result, the outer can 50 and the negative electrode lead 26 are brought into close contact with each other, and in that state, the first portion of the outer surface of the bottom plate portion 51 where the negative electrode lead 26 faces via the inner surface of the bottom plate portion 51. The first molten portion 56 is formed by irradiating the first laser beam 40 having an energy amount. At this time, the first melting portion 56, which is a melting mark, does not penetrate the outer can 50 at the irradiation position of the first laser beam 40, stays inside the outer can 50, and does not reach the negative electrode lead 26. The laser beam 40 is controlled. At this time, it is preferable that the spot diameter of the first laser beam 40 is larger than the spot diameter of the second laser beam 41 described later. Further, the irradiation portion of the first laser beam 40 is moved on the outer surface of the bottom plate portion 51 of the outer can 50 toward one side (for example, the right side in FIG. 6) along the linear direction. At this time, the light source of the laser beam is moved so as to move the battery 20 relatively in the direction orthogonal to the irradiation direction of the laser beam. In the present embodiment, the negative electrode lead 26 is pressed by the holding rod 70 via the insulating plate 30, but a hole is provided in the center of the insulating plate 30, and the holding rod penetrating the hole directly presses the negative electrode lead 26. You may.

次いで、第2照射工程では、図7に示すように、第2溶融部58を形成する第2レーザ光41を照射する前に、第1照射工程の場合と同様に、押さえ棒70により外装缶50と負極リード26を密着させた状態とする。そして、その状態で、底板部51に向けて外側から第2エネルギー量を有する第2レーザ光41を第1溶融部56が露出している部分の内側に照射して、第2溶融部58を形成する。このとき、底板部51の外側表面から負極リード26の内部にかけて溶融痕である第2溶融部が形成されるように第2レーザ光42が制御される。このとき、例えば、上記の直線方向に沿って一方側(例えば図7の右側)に向かって、第2レーザ光41の照射部を外装缶50の底板部51の外側表面において移動させて、第2溶融部58を形成する。第2溶融部58は、第1レーザ光40の照射により形成された溶融痕の内側の範囲で、外装缶50と負極リード26の一部を溶融するように形成される。第1溶融部56の一部は溶融、凝固して第2溶融部58に変化しており、第2溶融部58は、第1溶融部56のうち第2溶融部58に変化せずに残った部分に隣接するように形成される。第2照射工程においても、第1照射工程と同様に、電池20をレーザ光の照射方向に対し直交する方向に相対的に移動させるように、レーザ光の光源を移動させる。 Next, in the second irradiation step, as shown in FIG. 7, before irradiating the second laser beam 41 forming the second melting portion 58, the outer can is formed by the holding rod 70 as in the case of the first irradiation step. The 50 and the negative electrode lead 26 are in close contact with each other. Then, in that state, the second laser beam 41 having a second energy amount is irradiated from the outside toward the bottom plate portion 51 to the inside of the portion where the first melting portion 56 is exposed, and the second melting portion 58 is irradiated. Form. At this time, the second laser beam 42 is controlled so that the second melting portion, which is a melting mark, is formed from the outer surface of the bottom plate portion 51 to the inside of the negative electrode lead 26. At this time, for example, the irradiation portion of the second laser beam 41 is moved on the outer surface of the bottom plate portion 51 of the outer can 50 toward one side (for example, the right side in FIG. 7) along the above linear direction. 2 The molten portion 58 is formed. The second melting portion 58 is formed so as to melt a part of the outer can 50 and the negative electrode lead 26 within the range inside the melting mark formed by the irradiation of the first laser beam 40. A part of the first melting section 56 is melted and solidified to change to the second melting section 58, and the second melting section 58 remains unchanged in the second melting section 58 of the first melting section 56. It is formed so as to be adjacent to the portion. In the second irradiation step as well, as in the first irradiation step, the light source of the laser beam is moved so as to move the battery 20 in the direction orthogonal to the irradiation direction of the laser beam.

上記のように押さえ棒70により外装缶50と負極リード26を密着させた状態で、外装缶50の外側から第1レーザ光40を照射して、外装缶50と負極リード26を溶接するので、電池20の内部にスパッタが発生することを防止しやすい。 With the outer can 50 and the negative electrode lead 26 in close contact with each other by the holding rod 70 as described above, the first laser beam 40 is irradiated from the outside of the outer can 50 to weld the outer can 50 and the negative electrode lead 26. It is easy to prevent spattering from occurring inside the battery 20.

第2溶融部58は、底板部51の外側表面の第1溶融部56の内側に形成され、底板部51の内側(図1の上側)方向に延びる第1溶融部56と第2溶融部58との境界は、底板部51の内部に位置する。上記のように第1レーザ光40及び第2レーザ光41は、照射部が底板部51の外側表面上を同一の直線方向に沿って移動するように照射する。これによって、第1溶融部56及び第2溶融部58の底板部51の外側から見た場合の平面形状が直線状に形成される。また、底板部51の外側から見た場合に、第2溶融部58の全部は第1溶融部56により囲まれることが好ましい。なお、レーザ光の照射部は外装缶50の外側表面に対して相対的に移動させればよく、レーザ光及び外装缶50のうち、実際に動かすのは外装缶50でもよい。 The second melting portion 58 is formed inside the first melting portion 56 on the outer surface of the bottom plate portion 51, and extends toward the inside of the bottom plate portion 51 (upper side in FIG. 1), the first melting portion 56 and the second melting portion 58. The boundary with and is located inside the bottom plate portion 51. As described above, the first laser beam 40 and the second laser beam 41 irradiate the irradiated portion so as to move along the same linear direction on the outer surface of the bottom plate portion 51. As a result, the planar shape when viewed from the outside of the bottom plate portion 51 of the first melting portion 56 and the second melting portion 58 is formed linearly. Further, when viewed from the outside of the bottom plate portion 51, it is preferable that the entire second melting portion 58 is surrounded by the first melting portion 56. The laser beam irradiation portion may be moved relative to the outer surface of the outer can 50, and of the laser beam and the outer can 50, the outer can 50 may actually be moved.

上記の実施形態の電池の製造方法及び電池20によれば、外装缶50に電解質が注入される前の状態で、外装缶50に負極リード26を溶接する際の外装缶50を貫通する穴の発生を防ぎ、かつ、安定した溶接強度を得ることができる。具体的には、第1溶融部56を形成する第1レーザ光40を底板部51に照射することで外装缶50と負極リード26の間に樹脂が存在する場合に、その樹脂が昇華等で気化する。これにより、外装缶50と負極リード26の間に樹脂が存在しない状態で、第2溶融部58を形成する第2レーザ光41を第1溶融部56の内側に照射し、外装缶50と負極リード26を溶接することができる。このため、外装缶50を貫通する穴の発生を防ぐことができるとともに、外装缶50において貫通しない凹部の発生を抑制できるので、外装缶50の内面で負極リード26と対向する部分での凹部の発生を抑制でき、安定した溶接強度を得ることができる。
ことができる。
According to the battery manufacturing method and the battery 20 of the above embodiment, the hole penetrating the outer can 50 when the negative electrode lead 26 is welded to the outer can 50 before the electrolyte is injected into the outer can 50. It is possible to prevent the occurrence and obtain stable welding strength. Specifically, when the resin is present between the outer can 50 and the negative electrode lead 26 by irradiating the bottom plate portion 51 with the first laser beam 40 forming the first melting portion 56, the resin is sublimated or the like. Vaporize. As a result, the second laser beam 41 forming the second molten portion 58 is irradiated to the inside of the first molten portion 56 in a state where no resin is present between the outer can 50 and the negative electrode lead 26, and the outer can 50 and the negative electrode are irradiated. The lead 26 can be welded. Therefore, it is possible to prevent the generation of holes penetrating the outer can 50 and suppress the generation of recesses that do not penetrate in the outer can 50. Therefore, the recesses on the inner surface of the outer can 50 facing the negative electrode lead 26 are formed. Occurrence can be suppressed and stable welding strength can be obtained.
be able to.

さらに、上記の電池20は、溶接部54が図1、図2に示す第1溶融部56と第2溶融部58を含むため、溶接部54に起因する底板部51での応力腐食割れが生じにくくなる。 Further, in the above battery 20, since the welded portion 54 includes the first molten portion 56 and the second molten portion 58 shown in FIGS. 1 and 2, stress corrosion cracking occurs in the bottom plate portion 51 caused by the welded portion 54. It becomes difficult.

図8は、実施形態の別例の製造方法において第1レーザ光40を照射する図である。本例の製造方法では、第1照射工程で第1溶融部56を形成する第1レーザ光40を底板部51の外側表面に照射する際に、外装缶50と負極リード26との間に隙間S1をあけている。このときには、図6に示した製造方法の場合と異なり、第1レーザ光40を照射する際に、外装缶50の内側には、上から押さえ棒を挿入せず、負極リード26を上側から押圧することは行わない。 FIG. 8 is a diagram for irradiating the first laser beam 40 in another manufacturing method of the embodiment. In the manufacturing method of this example, when the outer surface of the bottom plate portion 51 is irradiated with the first laser beam 40 forming the first melting portion 56 in the first irradiation step, a gap is provided between the outer can 50 and the negative electrode lead 26. S1 is open. At this time, unlike the case of the manufacturing method shown in FIG. 6, when irradiating the first laser beam 40, the negative electrode lead 26 is pressed from above without inserting the holding rod from above inside the outer can 50. Do not do.

外装缶50と負極リード26の間に形成する隙間S1は、0.005mm~0.2mm程度あればよい。隙間S1が存在することにより、第1レーザ光40が照射されたことで発せられた熱が外装缶50の中に留まり、負極リード26や、外装缶50と負極リード26を密着させる押さえ棒に熱が吸収されることがない。このため、外装缶50と負極リード26の間に存在する樹脂が効率よく気化する。その後、図7に示した製造方法と同様に、第2溶融部58を形成する第2レーザ光41を底板部51に照射する際には、押さえ棒70によって外装缶50と負極リード26を密着させ、その状態で外装缶50と負極リード26を溶接する。 The gap S1 formed between the outer can 50 and the negative electrode lead 26 may be about 0.005 mm to 0.2 mm. Due to the presence of the gap S1, the heat generated by the irradiation of the first laser beam 40 stays in the outer can 50 and stays in the negative electrode lead 26 or the holding rod that brings the outer can 50 and the negative electrode lead 26 into close contact with each other. No heat is absorbed. Therefore, the resin existing between the outer can 50 and the negative electrode lead 26 is efficiently vaporized. After that, as in the manufacturing method shown in FIG. 7, when the second laser beam 41 forming the second molten portion 58 is irradiated to the bottom plate portion 51, the outer can 50 and the negative electrode lead 26 are brought into close contact with each other by the holding rod 70. Then, the outer can 50 and the negative electrode lead 26 are welded in that state.

また、第1溶融部56を形成する第1レーザ光40のレーザスポット径は、第2溶融部58を形成する第2レーザ光41のレーザスポット径より大きいほうが良い。第1レーザ光40は、外装缶50と負極リード26の間に存在する樹脂を熱によって気化させるために照射するので、第2溶融部58を形成する領域よりも広い領域で樹脂を気化し除去することが好ましい。言い換えると、第2レーザ光41は、第1レーザ光40によって外装缶50と負極リード26の間に存在する樹脂を除去された領域に照射されることで、第2溶融部58を形成し、外装缶50と負極リード26とを溶接する。これにより、外装缶50を貫通する穴の発生を防ぐことができ、かつ安定した溶接強度を得ることができる。 Further, the laser spot diameter of the first laser beam 40 forming the first melting portion 56 should be larger than the laser spot diameter of the second laser beam 41 forming the second melting portion 58. Since the first laser beam 40 is irradiated to vaporize the resin existing between the outer can 50 and the negative electrode lead 26 by heat, the resin is vaporized and removed in a region wider than the region forming the second molten portion 58. It is preferable to do so. In other words, the second laser beam 41 forms the second molten portion 58 by irradiating the region from which the resin existing between the outer can 50 and the negative electrode lead 26 has been removed by the first laser beam 40. The outer can 50 and the negative electrode lead 26 are welded. As a result, it is possible to prevent the generation of holes penetrating the outer can 50 and to obtain stable welding strength.

また、各レーザ光としてファイバーレーザを用いた場合には、第1レーザ光40及び第2レーザ光41の照射深度と、第1レーザ光40の照射面積とを精度よく制御できる。これにより、第1溶融部56及び第2溶融部58の寸法(厚み、幅、長さ)を精度よく制御できるとともに、外装缶50と負極リード26の間に存在する樹脂を効率的に気化し除去できる。なお、外装缶50の外側から溶接部54を見た場合における第1溶融部56及び第2溶融部58の平面形状は線状であればよく、直線状に限定するものではない。例えば、第1溶融部56及び第2溶融部58の平面形状は、曲線状としてもよい。 Further, when a fiber laser is used as each laser beam, the irradiation depth of the first laser beam 40 and the second laser beam 41 and the irradiation area of the first laser beam 40 can be accurately controlled. As a result, the dimensions (thickness, width, length) of the first melting portion 56 and the second melting portion 58 can be accurately controlled, and the resin existing between the outer can 50 and the negative electrode lead 26 is efficiently vaporized. Can be removed. The planar shapes of the first melting portion 56 and the second melting portion 58 when the welded portion 54 is viewed from the outside of the outer can 50 may be linear, and is not limited to a linear shape. For example, the planar shape of the first melting portion 56 and the second melting portion 58 may be curved.

次に、上記の実施形態の効果を確認するために行った実験結果を説明する。実験には、以下の実施例1、2及び比較例の電池の製造方法のそれぞれで作製された電池を用いた。 Next, the results of an experiment conducted to confirm the effect of the above embodiment will be described. In the experiment, the batteries manufactured by the methods for manufacturing the batteries of Examples 1 and 2 and Comparative Examples below were used.

[実施例1]
実施例1の構成の寸法を例示するが、本開示は以下の寸法に限定されるものではない。図4を参照して、第1溶融部56を外装缶50の外側から見た場合の短尺方向の幅w1が、第2溶融部58を外装缶50の外側から見た場合の短尺方向の幅w2より大きく、かつ、幅w2の3倍以下である。また、第1溶融部56を外装缶50の外側から見た場合の長尺方向の長さL1は、第2溶融部58を外装缶50の外側から見た場合の長尺方向の長さL2より大きく、かつ、長さL2の2倍以下である。また、図3を参照して、第1溶融部56の厚みD1は、外装缶50の厚みDcの0.5~0.99倍である。
[Example 1]
Although the dimensions of the configuration of Example 1 are exemplified, the present disclosure is not limited to the following dimensions. With reference to FIG. 4, the width w1 in the short direction when the first melting portion 56 is viewed from the outside of the outer can 50 and the width in the short direction when the second melting portion 58 is viewed from the outside of the outer can 50. It is larger than w2 and less than 3 times the width w2. Further, the length L1 in the long direction when the first melting portion 56 is viewed from the outside of the outer can 50 is the length L2 in the long direction when the second melting portion 58 is viewed from the outside of the outer can 50. It is larger and less than twice the length L2. Further, referring to FIG. 3, the thickness D1 of the first melting portion 56 is 0.5 to 0.99 times the thickness Dc of the outer can 50.

より具体的な寸法として、外装缶50はニッケルめっきした鉄からなり、外側表面のニッケルめっき層は厚みが3.5μmである。また、外装缶50のニッケルめっき層を含む総厚みは、300μmである。さらに、溶接部54の第1溶融部56及び第2溶融部58の寸法は以下の通りである。
(第1溶融部56)
(1)外装缶50の外側から見た場合の短尺方向の幅w1:170μm
(2)外装缶50の外側から見た場合の長尺方向の長さL1:1600μm
(3)厚み(外装缶50の外側表面から第1溶融部56の形成された長さ)D1:270μm
(第2溶融部58)
(1)外装缶50の外側から見た場合の短尺方向の幅w2:80μm
(2)外装缶50の外側から見た場合の長尺方向の長さL2:1000μm
(3)厚み(外装缶50の外側表面から負極リード26の内部における末端までの長さ)D2:350μm
As more specific dimensions, the outer can 50 is made of nickel-plated iron, and the nickel-plated layer on the outer surface has a thickness of 3.5 μm. The total thickness of the outer can 50 including the nickel-plated layer is 300 μm. Further, the dimensions of the first melting portion 56 and the second melting portion 58 of the welded portion 54 are as follows.
(1st melting part 56)
(1) Width w1: 170 μm in the short direction when viewed from the outside of the outer can 50
(2) Length in the long direction when viewed from the outside of the outer can 50 L1: 1600 μm
(3) Thickness (length formed by the first molten portion 56 from the outer surface of the outer can 50) D1: 270 μm
(Second melting part 58)
(1) Width w2 in the short direction when viewed from the outside of the outer can 50: 80 μm
(2) Length in the long direction when viewed from the outside of the outer can 50 L2: 1000 μm
(3) Thickness (length from the outer surface of the outer can 50 to the end inside the negative electrode lead 26) D2: 350 μm

実施例1の製造方法では、外装缶50と負極リード26の間には、実施形態の効果を確認するために、一般的な設備潤滑油を塗布した。その後、第1照射工程で、押さえ棒70(図6)によって外装缶50と負極リード26を密着させた状態で、第1溶融部56を形成する第1レーザ光40を外装缶50の外側から底板部51に照射した。その後に、第2照射工程で、押さえ棒70(図7)によって外装缶50と負極リード26を密着させた状態で、第2溶融部58を形成する第2レーザ光41を照射することにより、外装缶50と負極リード26を溶接した。 In the manufacturing method of Example 1, general equipment lubricating oil was applied between the outer can 50 and the negative electrode lead 26 in order to confirm the effect of the embodiment. After that, in the first irradiation step, the first laser beam 40 forming the first melting portion 56 is emitted from the outside of the outer can 50 with the outer can 50 and the negative electrode lead 26 in close contact with each other by the holding rod 70 (FIG. 6). The bottom plate portion 51 was irradiated. After that, in the second irradiation step, the outer can 50 and the negative electrode lead 26 are brought into close contact with each other by the holding rod 70 (FIG. 7), and the second laser beam 41 forming the second molten portion 58 is irradiated. The outer can 50 and the negative electrode lead 26 were welded.

第1レーザ光40及び第2レーザ光41の照射条件は以下の通りである。
(第1レーザ光40)
(1)エネルギー:1.44J
(2)レーザスポット径:170μm
(3)移動速度:470mm/sec
(第2レーザ光41)
(1)エネルギー:0.6J
(2)レーザスポット径:20μm
(3)移動速度:470mm/sec
The irradiation conditions of the first laser beam 40 and the second laser beam 41 are as follows.
(1st laser beam 40)
(1) Energy: 1.44J
(2) Laser spot diameter: 170 μm
(3) Movement speed: 470 mm / sec
(Second laser beam 41)
(1) Energy: 0.6J
(2) Laser spot diameter: 20 μm
(3) Movement speed: 470 mm / sec

上記の条件で実施例1において、溶接部54を形成したところ、第1レーザ光40の照射によって、外装缶50内部に溶融痕が形成された。その溶融痕は、外装缶50の外側表面における短尺方向の幅が170μmで、長尺方向の長さが1600μmで、厚み(外装缶50の外側表面から第1溶融部56の形成された長さ)が270μmであった。続いて第2レーザ光41の照射によって、第1レーザ光40の照射で外装缶50に溶融痕の内側に、短尺方向の幅が80μmで、長尺方向の長さが1000μmで、厚み(外装缶50の外側表面から第2溶融部58の形成された長さ)350μmの溶融痕が形成された。 When the welded portion 54 was formed in Example 1 under the above conditions, a melting mark was formed inside the outer can 50 by irradiation with the first laser beam 40. The melting marks have a width of 170 μm in the short direction on the outer surface of the outer can 50, a length of 1600 μm in the long direction, and a thickness (the length formed by the first melting portion 56 from the outer surface of the outer can 50). ) Was 270 μm. Subsequently, by irradiation with the second laser beam 41, the outer can 50 is irradiated with the first laser beam 40, inside the melting mark, the width in the short direction is 80 μm, the length in the long direction is 1000 μm, and the thickness (exterior). From the outer surface of the can 50, a melting mark of 350 μm (the length in which the second melting portion 58 was formed) was formed.

[実施例2]
実施例2は、図8に示した実施形態の別例の製造方法に対応する。実施例2の電池の構成及び寸法は、実施例1と同様である。実施例2の製造方法では、実施例1と同様に、外装缶50と負極リード26の間に、一般的な設備潤滑油を塗布した。その後、実施例2では、第1照射工程で、図8に示したように、押さえ棒によって外装缶と負極リードを密着させることなく、外装缶と負極リードとの間に隙間が設けられた状態で、第1溶融部56を形成する第1レーザ光40を外装缶50の外側から底板部51に照射した。
[Example 2]
Example 2 corresponds to another manufacturing method of the embodiment shown in FIG. The configuration and dimensions of the battery of the second embodiment are the same as those of the first embodiment. In the manufacturing method of Example 2, a general equipment lubricating oil was applied between the outer can 50 and the negative electrode lead 26 in the same manner as in Example 1. After that, in the second embodiment, as shown in FIG. 8, in the first irradiation step, a gap is provided between the outer can and the negative electrode lead without bringing the outer can and the negative electrode lead into close contact with each other by the holding rod. Then, the first laser beam 40 forming the first melting portion 56 was irradiated onto the bottom plate portion 51 from the outside of the outer can 50.

その後に、第2照射工程で、実施例1と同様に、押さえ棒70(図7)によって外装缶50と負極リード26を密着させた状態で、第2溶融部58を形成する第2レーザ光41を照射することにより、外装缶50と負極リード26を溶接した。第1レーザ光40及び第2レーザ光41の照射条件は、実施例1と同様である。 After that, in the second irradiation step, as in the first embodiment, the second laser beam forming the second molten portion 58 in a state where the outer can 50 and the negative electrode lead 26 are in close contact with each other by the holding rod 70 (FIG. 7). By irradiating 41, the outer can 50 and the negative electrode lead 26 were welded. The irradiation conditions of the first laser beam 40 and the second laser beam 41 are the same as those in the first embodiment.

[比較例]
また、比較例として、第1溶融部56(図6、図8)を形成する第1レーザ光40を照射せずに、第2レーザ光41を照射して第2溶融部58を形成することにより、外装缶と負極リードを溶接した電池を作製した。これにより、比較例の電池の製造方法では、外装缶の底部に第1溶融部が形成されず、負極リードと外装缶とを溶接する第2溶融部58のみが形成された。その他の電池の構成及び寸法、第2レーザ光の照射条件は、実施例1と同様である。
[Comparison example]
Further, as a comparative example, the second molten portion 58 is formed by irradiating the second laser beam 41 without irradiating the first laser beam 40 forming the first molten portion 56 (FIGS. 6 and 8). A battery in which the outer can and the negative electrode lead were welded was manufactured. As a result, in the battery manufacturing method of the comparative example, the first melting portion was not formed at the bottom of the outer can, and only the second melting portion 58 for welding the negative electrode lead and the outer can was formed. The other battery configurations and dimensions, and the irradiation conditions of the second laser beam are the same as those in the first embodiment.

[実験結果]
表1は、上記の製造方法のそれぞれで作製された実施例1、2、比較例の電池を用いて、外装缶50を貫通する穴の発生確率を確認した結果を示している。実験では、実施例1、2、比較例のそれぞれで複数の電池を作製し、穴の発生確率を確認した。
[Experimental result]
Table 1 shows the results of confirming the probability of occurrence of a hole penetrating the outer can 50 using the batteries of Examples 1, 2 and Comparative Examples produced by each of the above manufacturing methods. In the experiment, a plurality of batteries were prepared in each of Examples 1, 2 and Comparative Example, and the probability of hole generation was confirmed.

Figure 0007009271000001
Figure 0007009271000001

表1に示すように、比較例のように、第1溶融部を形成する第1レーザ光を照射せずに、第2レーザ光41を照射して第2溶融部58を形成した場合に、外装缶50を貫通する穴の発生確率は10%であった。 As shown in Table 1, when the second laser beam 41 is irradiated to form the second molten portion 58 without irradiating the first laser beam forming the first molten portion as in the comparative example. The probability of occurrence of a hole penetrating the outer can 50 was 10%.

一方、実施例1のように、第1溶融部56を形成する第1レーザ光40を照射した後に、第2レーザ光41を照射して第2溶融部58を形成した場合に、外装缶50を貫通する穴の発生確率は5%に減少することが確認できた。 On the other hand, as in the first embodiment, when the first laser beam 40 forming the first melting portion 56 is irradiated and then the second laser beam 41 is irradiated to form the second melting portion 58, the outer can 50 is formed. It was confirmed that the probability of occurrence of a hole penetrating the laser was reduced to 5%.

さらに、実施例2のように、外装缶50と負極リード26の間に隙間を設けて、互いに密着させない状態で第1溶融部56を形成する第1レーザ光40を照射した場合に、外装缶50を貫通する穴の発生確率は0%に減少することが確認できた。これにより、実施例2の場合には、実施例1のように、第1レーザ光の照射時に、外装缶50と負極リード26の間に隙間を形成せず互いに密着させた状態とした場合に比べて、外装缶50を貫通する穴の発生確率を減少できた。その理由は、実施例2では、第1レーザ光40が照射されたことで発せられた熱が外装缶50の中に留まり、負極リード26や、外装缶50と負極リード26を密着させる押さえ棒に熱が吸収されることがないためである。このため、実施例2では、外装缶50と負極リード26の間に存在する樹脂を効率よく気化させることができた。 Further, as in the second embodiment, when a gap is provided between the outer can 50 and the negative electrode lead 26 and the outer can is irradiated with the first laser beam 40 forming the first melting portion 56 in a state where the outer can 50 and the negative electrode lead 26 are not in close contact with each other. It was confirmed that the probability of occurrence of a hole penetrating 50 was reduced to 0%. As a result, in the case of the second embodiment, as in the first embodiment, when the outer can 50 and the negative electrode lead 26 are in close contact with each other without forming a gap at the time of irradiation with the first laser beam. In comparison, the probability of occurrence of a hole penetrating the outer can 50 could be reduced. The reason is that, in the second embodiment, the heat generated by the irradiation of the first laser beam 40 stays in the outer can 50, and the negative electrode lead 26 or the holding rod that brings the outer can 50 and the negative electrode lead 26 into close contact with each other. This is because heat is not absorbed. Therefore, in Example 2, the resin existing between the outer can 50 and the negative electrode lead 26 could be efficiently vaporized.

図9は、実施形態の別例の電池20aの底面側半部の断面図である。図10は、図9に示す電池20aの底面図である。 FIG. 9 is a cross-sectional view of the bottom surface side half of the battery 20a of another embodiment. FIG. 10 is a bottom view of the battery 20a shown in FIG.

図9、図10に示す別例では、外装缶50と負極リード26とを溶接する3本の線状の平行な溶接部54a、54b、54cからなる溶接群60が形成される。3本の溶接部54a、54b、54cからなる溶接群60が形成されることで、外装缶50と負極リード26との溶接強度を確保しやすい。図9、図10には、3本の平行な溶接部からなる溶接群60を図示しているが、勿論、溶接部は3本に限定するものではなく、2本、または4本以上の複数本の溶接部が形成されてもよい。局所的にこのような溶接部を形成する際には、ファイバーレーザのレーザ光を用いることが好適である。本例において、その他の構成及び作用は、図1~図7の構成と同様である。 In another example shown in FIGS. 9 and 10, a welding group 60 composed of three linear parallel welded portions 54a, 54b, 54c for welding the outer can 50 and the negative electrode lead 26 is formed. By forming the welding group 60 including the three welded portions 54a, 54b, 54c, it is easy to secure the welding strength between the outer can 50 and the negative electrode lead 26. 9 and 10 show a welding group 60 consisting of three parallel welds, but of course, the number of welds is not limited to three, and two or a plurality of welds of four or more. A welded portion of the book may be formed. When forming such a welded portion locally, it is preferable to use a laser beam of a fiber laser. In this example, other configurations and operations are the same as those of FIGS. 1 to 7.

上記の各例では、負極に接続された負極リードを外装缶に溶接する場合を説明したが、正極に接続された正極リードを外装缶に溶接する場合にも、本開示の構成を適用することができる。 In each of the above examples, the case where the negative electrode lead connected to the negative electrode is welded to the outer can is described, but the configuration of the present disclosure is also applied to the case where the positive electrode lead connected to the positive electrode is welded to the outer can. Can be done.

上記の各例では、負極の巻き終わり側端部に接続された負極リードを外装缶に溶接する場合を説明したが、負極の巻き始め側端部に接続された負極リードを外装缶に溶接する場合にも本開示の構成を適用することができる。 In each of the above examples, the case where the negative electrode lead connected to the winding end side end of the negative electrode is welded to the outer can, but the negative electrode lead connected to the winding start side end of the negative electrode is welded to the outer can. The configuration of the present disclosure may also be applied in some cases.

上記の各例では、負極に接続された1本の負極リードを外装缶に溶接する場合を説明したが、負極に接続された複数本の負極リードを外装缶に溶接する場合にも、本開示の構成を適用することができる。 In each of the above examples, the case where one negative electrode lead connected to the negative electrode is welded to the outer can is described, but the present disclosure also includes the case where a plurality of negative electrode leads connected to the negative electrode are welded to the outer can. Configuration can be applied.

20,20a 密閉電池(電池)、22 電極体、23 正極、23a 正極集電体、24 負極、24a 負極集電体、25 セパレータ、26 負極リード、29 巻き芯部、30 絶縁板、40 第1レーザ光、41 第2レーザ光、50 外装缶、51 底板部、54,54a,54b,54c 溶接部、56 第1溶融部、58 第2溶融部、60 溶接群、70 押さえ棒。 20, 20a Sealed battery (battery), 22 Electrode body, 23 Positive electrode, 23a Positive electrode current collector, 24 Negative electrode, 24a Negative electrode current collector, 25 Separator, 26 Negative electrode lead, 29 Winding core, 30 Insulation plate, 40 1st Laser light, 41 2nd laser light, 50 exterior can, 51 bottom plate, 54, 54a, 54b, 54c weld, 56 1st melt, 58 2nd melt, 60 weld group, 70 holding rod.

Claims (5)

少なくとも1つの正極と少なくとも1つの負極とがセパレータを介して巻回または積層された電極体と、前記電極体を収容する有底筒状の外装缶とを含む密閉電池の製造方法であって、
前記外装缶の外部からエネルギービームを照射して、前記正極及び前記負極の一方に接続されたリードを前記外装缶に溶接する溶接工程を備え、
前記溶接工程は、
前記外装缶の外側表面のうち、前記外装缶の内側表面を介して前記リードが対向する部分に、前記外装缶の内部に溶融痕である第1溶融部が留まるように制御された第1エネルギービームを照射する第1照射工程と、
前記第1照射工程後に、前記外装缶の外側表面のうち前記第1溶融部が露出している部分の内側に、前記外装缶の外側表面から前記リードの内部にかけて溶融痕である第2溶融部が形成されるように制御された第2エネルギービームを照射する第2照射工程と、を有する、
密閉電池の製造方法。
A method for manufacturing a sealed battery including an electrode body in which at least one positive electrode and at least one negative electrode are wound or laminated via a separator, and a bottomed cylindrical outer can for accommodating the electrode body.
A welding step of irradiating an energy beam from the outside of the outer can to weld a lead connected to one of the positive electrode and the negative electrode to the outer can is provided.
The welding process is
The first energy controlled so that the first melting portion, which is a melting mark, stays inside the outer can on the portion of the outer surface of the outer can where the leads face each other through the inner surface of the outer can. The first irradiation step of irradiating the beam and
After the first irradiation step, the second melting portion, which is a melting mark from the outer surface of the outer can to the inside of the lead, is inside the portion of the outer surface of the outer can where the first melting portion is exposed. Has a second irradiation step of irradiating a second energy beam controlled to form.
How to manufacture a sealed battery.
前記第1照射工程において、前記リードと前記外装缶の間に隙間が設けられた状態で前記第1エネルギービームを照射する、請求項1に記載の密閉電池の製造方法。 The method for manufacturing a closed battery according to claim 1, wherein in the first irradiation step, the first energy beam is irradiated with a gap provided between the lead and the outer can. 前記第1エネルギービームのビームスポット径は、前記第2エネルギービームのビームスポット径より大きい、請求項1または請求項2に記載の密閉電池の製造方法。 The method for manufacturing a closed battery according to claim 1 or 2, wherein the beam spot diameter of the first energy beam is larger than the beam spot diameter of the second energy beam. 少なくとも1つの正極と少なくとも1つの負極とがセパレータを介して巻回または積層された電極体と、前記電極体を収容する有底筒状の外装缶とを備える密閉電池であって、
前記外装缶は、ニッケルめっきされた鉄により形成され、
前記正極及び前記負極の一方に接続されたリードと前記外装缶とが、前記外装缶の外側表面から前記リードに向けて形成された溶接部で溶接されており、
前記溶接部は、溶融痕である第1溶融部及び第2溶融部を含み、
前記第1溶融部が、前記外装缶の外側表面から前記外装缶の厚みの50~99%の範囲に形成され、
前記第2溶融部が、前記外装缶の外側表面から前記リードの内部にかけて形成され、前記外装缶の外側から前記溶接部を見た場合に、前記第1溶融部の内側にある、密閉電池。
A sealed battery comprising an electrode body in which at least one positive electrode and at least one negative electrode are wound or laminated via a separator, and a bottomed cylindrical outer can for accommodating the electrode body.
The outer can is made of nickel-plated iron.
The lead connected to one of the positive electrode and the negative electrode and the outer can are welded at a welded portion formed from the outer surface of the outer can toward the lead.
The welded portion includes a first molten portion and a second molten portion which are melting marks, and includes a first melting portion and a second melting portion.
The first melting portion is formed in the range of 50 to 99% of the thickness of the outer can from the outer surface of the outer can.
A sealed battery in which the second melting portion is formed from the outer surface of the outer can to the inside of the lead, and is inside the first melting portion when the welded portion is viewed from the outside of the outer can.
前記第2溶融部のニッケル濃度(質量%)が前記第1溶融部より高い、請求項4に記載の密閉電池。 The sealed battery according to claim 4, wherein the nickel concentration (mass%) of the second molten portion is higher than that of the first molten portion.
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