JP7181782B2 - 電気化学セル - Google Patents

Description

本発明は、電気化学セルに関する。

非水電解質二次電池、電気二重層キャパシタなどの電気化学セルとして、ボタン形（以下、コイン形およびシリンダ形も含む）に形成された電気化学セルが知られている。ボタン形の電気化学セルは、各種デバイスの電源などに利用されている。ボタン形の電気化学セルの１つの形態として、例えば以下の特許文献１に記載のような偏平型非水電解質二次電池が提案されている。

特許文献１には、負極端子を兼ねる金属製の負極ケースと正極端子を兼ねる金属製の正極ケースとが絶縁ガスケットを介し嵌合された外装体が開示されている。具体的には、特許文献１において、正極ケースがカシメ加工によって絶縁ガスケットを介し負極ケースに嵌合されている。また、カシメ加工された部位で外装体の封止部が形成されている。
このように、金属製の正極ケース及び負極ケースで外装体が画成され、外装体の収容部に電極体が非水電解質とともに内包されている。

しかし、外装体の封止部をカシメ加工した場合、電池のサイズが小さくなるほど封止部を収容部に対して小さく抑えることが難しい問題がある。このため、小型のボタン形電池においては電池の体積当たりの容量を上げることが難しく、この観点から改良の余地が残されている。

このような背景の基、本願出願人は特許文献２に記載の電気化学セルを提案した。
特許文献２に記載の電気化学セルは、電極体と、第１部材および第２部材を重ね合わせて形成される外装体とを備えている。この外装体に、前記電極体を収容する収容部と、該収容部の外周において、前記第１部材および第２部材が融着された状態で前記収容部の外周に沿って折り曲げられた封止部を有している。また、第１部材と第２部材について金属と樹脂のラミネート構造を採用するか、一方を金属と樹脂のラミネート構造とし、他方を金属板から構成している。

特開２００２－２９８８０３号公報 特許第６２８４２４８号公報

特許文献２に記載の電気化学セルにより、外装体の外周縁部に封止部を設け、封止部の占める体積をセルの外周部に制限することにより、外装体の内部空間の容積を確保することができる構造を提供した。
また、この種のボタン形電気化学セルにおいては、内部に設けた電極体から引き出した導体を正極または負極に接続し、電極端子を構成する必要がある。

本願発明者は、この種のボタン形電気化学セルにおいて電極端子の構造として、ステンレス鋼からなる金属電極板を採用することを検討した。
しかしながら、ステンレス鋼板から電極端子を構成しても、電極端子が大気中に晒されると、表面が酸化され、表面に酸化皮膜が形成され易い問題を有している。電極端子に外部端子で接触を取る場合、酸化皮膜を介した導通となると、接触抵抗が増加する問題があり、過電圧の発生あるいは電池の容量低下につながるおそれがある。

本発明は、以上説明した従来の実情に鑑みなされたものであり、電極端子の自然酸化を抑制し、接触抵抗削減を図ることができる電気化学セルの提供を課題とする。

（１）前記課題を解決するため、本発明の一形態に係る電気化学セルは、底壁部を有する筒状の第１容器と底壁部を有する筒状の第２容器から構成される外装体と、前記外装体の内部に収容された正極電極および負極電極からなる電極体と、前記外装体の内部に収容された電解液を備えた電気化学セルであり、前記第１容器の底壁部の中央と前記第２容器の底壁部の中央にそれぞれ貫通孔が形成され、前記貫通孔の内部側に金属板からなる電極板が配置され、前記電極板の前記貫通孔側にＮｉ板またはＮｉ合金板あるいは表面にＮｉ層またはＮｉ合金層もしくは表面にＡｕまたはＡｕ合金層を備えた金属板からなる電極端子が取り付けられ、前記正極電極の一部と前記負極電極の一部に引出電極が形成され、一方の引出電極が前記電極体の周辺部から前記電極体の一方の面に沿って前記電極体と前記電極板に挟まれる位置まで引き出され、前記電極板に電気的に接続されるとともに、前記電極板に対し前記電極端子が抵抗溶接部またはレーザー溶接部を介し接合され、前記電極板において前記外装体内部側の面に対し前記引出電極が前記抵抗溶接部またはレーザー溶接部より広い面積の超音波溶接部を介し接合されたことを特徴とする。

本形態によれば、金属板からなる電極板に対し、酸化し難いＮｉ板またはＮｉ合金板あるいは表面にＮｉ層またはＮｉ合金層もしくは表面にＡｕ層またはＡｕ合金層を有する電極端子を接合しているので、電極端子の表面に自然酸化膜が生成し難く、電極端子に対し外部端子などから良好なコンタクトを取ることができる。このため、電極端子表面に自然酸化膜が生成している場合に比べて外部端子と低い接触抵抗で接続が可能となり、過電圧の発生なども抑制できるので、電池の容量低下を引き起こすことがない。

抵抗溶接は溶接するべき部材に電極を当接し、電極に通電し、溶接するべき部材どうしの接触界面で最も抵抗が低い部位に流れる電流を利用し、接触部どうしの界面を相互溶融させて接合する技術である。本形態の電気化学セルにおいて、電極板と電極端子を接合した抵抗溶接部は、抵抗溶接の際に最も抵抗の低い部位に流れる電流に起因して極めて狭い範囲、例えば、電極板と電極端子の界面において抵抗溶接に用いた電極１本に対し点状に１箇所で溶接される。また、接合箇所がレーザー溶接部であっても、狭い範囲に溶接部が設けられる。
これらに対し、超音波溶接は溶接するべき部材どうしの界面を広い範囲で相互振動させることが可能であり、界面分子を相互拡散させて広い接合面どうしで固相接合が可能な技術である。従って、超音波溶接部は電極板と引出電極に対し、抵抗溶接部またはレーザー溶接部に比べてより広い面積を有する溶接部分となる。

電気化学セルにおいて外装体の内部には電解液が収容されているので、超音波溶接部は電解液に晒されるが、広い面積で溶着されている超音波溶着部は電解液に晒されても剥離を生じるおそれは少ない。これに対し、抵抗溶接部は１点溶着による接合であるため、仮に抵抗溶接部に何らかの不備があって溶着部分が未完成あるいは溶着不良を生じていた場合、電解液に晒されると接合部分が剥離するおそれがある。このため、レーザー溶接部であってもこの事情は抵抗溶接部と同様である。従って、引出電極が電極板と電極体に挟まれるように引き出され、電極板に接続される部分であり、電解液に晒されるおそれのある部分に超音波溶接部を設けることが好ましい。
また、電極板と電極端子との接合部にあっては、ＮｉまたはＮｉ合金あるいはそれらを表面に備えた電極端子とした場合の融点が高いので、この部分への超音波溶接は難しく、この点において抵抗溶接部またはレーザー溶接部であれば、電極と電極端子の良好な接合が得られやすい。
このため、本形態の電気化学セルにおいて、超音波溶接部により電極板と引出電極との良好かつ電解液に触れても安定的な電気的接合状態、機械的接合状態を得ることができ、抵抗溶接部またはレーザー溶接部により電極板と電極端子の良好な接合状態を得ることができる。

（２）前記一形態の電気化学セルでは、前記電極板の中央部に前記電極端子が配置され、前記電極板の中央部に前記電極端子が配置され、前記引出電極の先端が前記電極板の周縁部から前記電極端子の平面視近傍位置まで延在され、前記電極板の周縁部から前記電極端子の平面視近傍位置まで延在された前記引出電極の先端部が前記超音波溶接部を介し前記電極板に接合された構成を採用できる。

本形態の電気化学セルにおいて、引出電極の先端部を電極板の周縁部から電極端子の平面視近傍位置まで延在させて超音波溶接部を形成することで、引出電極の先端部と電極端子の平面視重なり部分を避けながら超音波溶接部を形成できる。この構成により、超音波溶接装置の押さえ治具と電極端子との干渉を避けることができ、電極端子の抵抗溶接部またはレーザー溶接部に対し超音波溶接時の振動が悪影響を及ぼさない。また、電極板の周辺部から電極端子の平面視近傍位置まで前記引出電極の先端部を延在させることで、外装体の内側に電極体を収容する場合に引出電極先端部の折り曲げ位置を策定し易い効果がある。

（３）前記一形態の電気化学セルでは、前記引出電極がＡｌまたはＡｌ合金もしくはＣｕまたはＣｕ合金からなる構成を採用できる。
引出電極がＡｌまたはＡｌ合金からなるならば、Ａｌの融点がＦｅやＮｉの融点より低いことに起因し、超音波溶接部において電極端子の電極板に対する良好な接合状態が得られ易い。引出電極は、ＣｕまたはＣｕ合金から構成されていても良い。

（４）前記一態様の電気化学セルでは、前記第１容器と前記第２容器がいずれも底壁部と周壁部を有し、前記第１容器の周壁部と前記第２容器の周壁部が重ね合わされて融着され、前記外装体が構成された構成を採用できる。

本形態の電気化学セルにおいて、第１容器の周壁部と第２容器の周壁部を重ね合わせて融着していると、容器どうしを接合している融着部を第１容器と第２容器の外周部に配することができるので、第１容器と第２容器からなる外装体の内容積が融着部の存在によって狭められることが無い。このため、小型のボタン形電池であっても外装体の内容積を確保し易く、電池として体積あたりの容量を確保し易くなる。

（５）前記一態様の電気化学セルでは、前記第１容器と前記第２容器の一方がＡｌまたはＡｌ合金からなる金属層と樹脂層のラミネート部材からなり、他方が金属からなる構成を採用できる。

樹脂層とＡｌまたはＡｌ合金からなる金属層とのラミネート構造であれば、外装体として液密性、気密性、軽量性に優れ、電解液を収容する小型の電気化学セル用の外装体として優れる。

本形態によれば、電気化学セルにおいて、金属板からなる電極板に対し、Ｎｉ板またはＮｉ合金板あるいは表面にＮｉ層またはＮｉ合金層もしくは表面にＡｕまたはＡｕ合金層を備えた金属板からなる電極端子を接合しているので、電極端子の表面に自然酸化膜が生成し難く、電極端子に対し外部端子などから良好なコンタクトを取ることができる。
このため、電極端子表面に自然酸化膜が生成している構造に比べて外部端子などと低い接触抵抗で電気的接続が可能となり、過電圧の発生なども抑制できるので、電池としての容量低下を引き起こすことが無い効果を有する。

第１実施形態に係る電気化学セルの外観を示す斜視図である。 第１実施形態に係る電気化学セルの内部構造を示す部分断面図である。 第１実施形態に係る電気化学セルの分解斜視図である。 第１実施形態に係る電気化学セルにおいて電極体の引出電極と電極板および電極端子の接合状態の一例を示す断面図。 第１実施形態に係る電気化学セルにおいて電極体の引出電極と電極板の接合状態の一例を示す分解図。 引出電極の先端部を超音波溶接する場合の一例を示す説明図。

以下、本発明に係る第１実施形態について図面を参照して説明する。
なお、以下の説明では、円盤状に形成されたボタン形、コイン形またはシリンダ形の電気化学セルとして、非水電解質二次電池の一種であるリチウムイオン二次電池（以下、単に「電池」という。）を例に挙げて説明する。
また、以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更し表示しているため、各部材の相対的な大きさが図面に示す形態に限らないのは勿論である。

[第１実施形態]
図１は第１実施形態に係る電池の斜視図、図２は第１実施形態に係る電池の部分断面斜視図、図３は同電池の分解斜視図である。
図１、図２に示すように、本実施形態の電池（電気化学セル）１は、いわゆるボタン形の電池である。電池１は、電極体２と、電極体２に含浸される電解液（電解質溶液：図示せず）と、電極体２を収容した外装体１０とを備えている。

電極体２は、負極電極３および正極電極４を備えている。負極電極３は、つづら折り形状に折り畳まれている。正極電極４は、負極電極３と互い違いに積層するように負極電極３と交差する方向につづら折り形状に折り畳まれている。すなわち、本実施形態の電極体２は、負極電極３と正極電極４とが互い違いに積層するように折り畳まれた積層タイプの電極体である。電極体２を構成する負極電極３と正極電極４は、図２、図３の構成では円板状の電極本体を複数、帯状の連結部を介し数珠繋ぎ状に接続し、それらの一端側に個々に引出電極３ａ、４ａを形成している。図５に正極電極４を一部展開した状態を示すが、円板状の電極本体４ｄを連結部４ｅで連結し、端部に引出電極４ａを備えた構成を示している。この引出電極４ａの接続構造については後に詳述する。

図１、図２に示すように外装体１０は、電極体２が収容される収容部１２と、収容部１２の外周１２ａに沿って折り曲げられた封止部１５とを有する。封止部１５は、絞り成形によって収容部１２の外周１２ａに沿って折り曲げられている。
また、外装体１０は、有底筒状の第１容器１７と、有底筒状の第２容器１８とを備えている。第１容器１７および第２容器１８は、それぞれの中心軸が同軸となるように配置されている。以下、第１容器１７および第２容器１８の中心軸を図２に示すように中心軸Ｏと呼称し、中心軸Ｏに沿う方向を軸方向と呼称し、中心軸Ｏに直交する方向を径方向と呼称する。なお、中心軸Ｏは収容部１２の中心軸となる。

第１容器１７は、ラミネート部材により形成された第１部材である。ラミネート部材は、ＡｌまたはＡｌ合金からなる金属層（金属シート）と、第１容器１７における内側面を構成する樹脂製の融着層と、外側面を構成する樹脂製の保護層とが積層されている。
融着層は、例えば、ポリオレフィンのポリエチレンやポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂を用いて形成される。ポリオレフィンとして以下の材質を適宜選択できる。ポリオレフィンとしては、高圧法低密度ポリエチレンや低圧法高密度ポリエチレン、インフレーションポリプロピレンフィルム、無延伸ポリプロピレンフィルム、二軸延伸ポリプロピレンフィルム、直鎖状短鎖分岐ポリエチレンなどの材質を使用できる。保護層は、上述のポリオレフィンや、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ナイロンなどを用いて形成される。融着層および保護層は、それぞれ金属シートとの間に接合層を介して、熱融着または接着剤により接合される。

第１容器１７は、第１底壁部２１および第１周壁部２２を備えている。第１底壁部２１の中央部には丸孔型の第１貫通孔２３が形成されている。第１貫通孔２３は、中心軸Ｏと同軸に形成されている。
第１底壁部２１の内面には、第１シーラントリング２４を介して円板状のステンレス鋼板などの鋼板からなる負極電極板２５が熱融着されている。第１シーラントリング２４は、ポリオレフィンのポリエチレンやポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂を用いて形成された、シーラントフィルムをリング状にしたものである。

負極電極板２５の内面は、電極体２の負極電極３に接続されている。負極電極板２５の外面は、中央にＮｉあるいはＮｉ合金からなる円板状の負極電極端子２６が溶接されている。負極電極端子２６は、第１貫通孔２３を貫通して外部に露出され、電池１の負極端子として機能する。なお、負極電極板２５をＮｉあるいはＮｉ合金製とすれば、負極電極端子２６を略し、負極電極板２５を負極電極端子として用いることができる。

第２容器１８は、第１容器１７と同様に、ラミネート部材により形成された第２部材である。ラミネート部材は、ＡｌまたはＡｌ合金からなる金属層（金属シート）と、第２容器１８における内側面を構成する樹脂製の融着層と、外側面を構成する樹脂製の保護層と、が積層されている。融着層は、第１容器１７の融着層と同じ熱可塑性樹脂を用いて形成される。保護層は、第１容器１７の保護層と同じ熱可塑性樹脂を用いて形成される。

第２容器１８は、第２底壁部３１、第２周壁部３２、および折曲部３３を備えている。
第２周壁部３２は、収容部１２の外周１２ａを形成する。
第２底壁部３１には、中央に丸孔型の第２貫通孔３５が形成されている。第２貫通孔３５は、中心軸Ｏと同軸に形成されている。
第２底壁部３１の内面には、第２シーラントリング３７を介してステンレス鋼板などの鋼板からなる円板状の正極電極板３８が熱融着されている。第２シーラントリング３７は、第１シーラントリング２４と同様に、熱可塑性樹脂により形成されている。
正極電極板３８はステンレス鋼板、もしくはＡｌ板またはＡｌ合金板からなることが好ましい。

正極電極板３８の内面は、電極体２の正極電極４に接続されている。正極電極板３８の外面は、中央にＮｉあるいはＮｉ合金からなる円板状の正極電極端子３９が抵抗溶接部またはレーザー溶接部を介し溶接されている。正極電極端子３９は、第２貫通孔３５を貫通して外部に露出され、電池１の正極端子として機能する。
正極電極端子３９はＮｉ板あるいはＮｉにＣｒやＭｏ、Ｃｏなどを添加したＮｉ合金板、あるいは、ステンレス鋼板、Ｆｅ板、あるいはＣｕ板からなることが好ましい。また、接触抵抗の低減のために、上述のようなＮｉ板や各種Ｎｉ合金板にＡｕメッキを施すことができ、ステンレス鋼板、Ｆｅ板、あるいはＣｕ板にＮｉメッキを施して用いることもできる。
即ち、正極電極端子３９は、Ｎｉ板またはＮｉ合金板あるいは表面にＮｉ層またはＮｉ合金層もしくは表面にＡｕまたはＡｕ合金層を備えた金属板からなる。例えば正極端子３９は、ステンレス鋼板の外面にＮｉ層、Ｎｉ合金層、Ａｕ層またはＡｕ合金層をメッキや溶射などの手法により被覆した構造であっても良い。
通常サイズのボタン形電池である場合、前記正極電極板３８と正極電極端子板３９はいずれも厚さ５０μｍ程度であることが好ましい。

図４、図５に示すように正極電極４の上端部には、ＡｌまたはＡｌ合金からなる帯状の引出電極４ａが設けられ、この引出電極４ａが正極電極板３８の内面（図３、図４では下面）に超音波溶接部４ｃを介し電気的かつ機械的に接合されている。

正極電極４は先に説明したように連結部４ｅを介し複数の電極本体４ｄを数珠繋ぎ状に連結して構成されるが、一例として、電極本体４ｄおよび連結部４ｅと同一平面形状の正極集電体に正極活物質を塗布した構造の全体を樹脂絶縁材料からなるセパレーターで覆った構造を採用できる。セパレーターで覆った構造の概形が図５に示す形状をなしており、全体をつづら折りすることができる。負極電極３も正極電極４と同等構造であり、全体をつづら折りすることができる。

以上のように構成された負極電極３と正極電極４をそれぞれ交互につづら折り構造として重ねることで、図３または図４に示す電極体２が構成されている。
負極電極３を構成する負極集電体は、本実施形態では、例えばＣｕ、Ｎｉ及びステンレス等の金属材料から構成されている。そして、これらの金属材料からなる負極側の引出電極３ｄが負極集電体から延びている。また、正極電極４を構成する正極集電体は、本実施形態では、ＡｌまたはＡｌ合金もしくはＣｕまたはＣｕ合金から構成され、この正極集電体から延びる正極側の引出電極４ｄがＡｌまたＡｌ合金もしくはＣｕまたはＣｕ合金から形成されている。
本実施形態において用いるＡｌ合金について特に制限は無く、ＪＩＳ規定１０００～７０００に規定される各種のＡｌ合金あるいはその他の組成のＡｌ合金を適宜用いることができ、その他、電池用集電体に適用できるＡｌ合金のいずれを用いても良い。

正極電極端子３９は図４、図５に示すように正極電極板３８の中央部に配置されるとともに、正極電極端子３９と正極電極板３８は２箇所の抵抗溶接部３９ａにより接合されている。この実施形態において、２箇所の抵抗溶接部３９ａは、正極電極端子３９と正極電極板３８の中心位置を左右に等間隔で挟むように設けられている。換言すると、２箇所の抵抗溶接部３９ａは図５に示すように引出電極４ａの長さ方向に沿って延在するように形成されている。これら抵抗溶接部３９ａは正極電極端子３９と正極電極板３８の接触界面部分に形成されている。
正極電極端子３９は、外部端子の接触を受けるので、２箇所以上の抵抗溶接部３９ａによって確実に接合されていることが好ましい。仮に、抵抗溶接部３９ａが１箇所のみである場合、１箇所の抵抗溶接部３９ａが製造時の溶接不良などによって接合強度が低くなっていて、外部端子への接触に伴い正極電極端子３９に回転力が付加されると、この回転力により抵抗溶接部３９ａに剥離が生じ、正極電極端子３９が正極電極板３８から分離するおそれがある。このため、抵抗溶接部３９ａは２箇所以上、設けられていることが好ましい。また、抵抗溶接部３９ａを設ける場合、２つの抵抗溶接部３９ａを設ける位置は任意に選択することができ、図５に示すように引出電極４ａの長さ方向に２つ並設しても良いし、引出電極４ａの長さ方向に直交する方向に２つ設置しても良いし、その他の方向に２つ並設しても良い。

図４に示すように正極電極板３８の内面（図４、図５に示す下面）の周辺部から正極電極板３８の中央部近くまで引出電極４ａの先端部が延在され、引出電極４ａの先端部が超音波溶接部４ｃにより正極電極板３８に接合されている。引出電極４ａの先端は図５に示すように平面視した場合、正極電極端子３９の手前位置まで延在されている。
超音波溶接部４ｃは先の抵抗溶接部３９ａより平面視広い面積に形成され、正極電極板３８に引出電極４ａを接合している。
なお、引出電極４ａの先端を延在させる位置は図５に示す位置に限らない。
例えば、正極電極端子３９と平面視重なる位置まで延在させても良いし、平面視した場合に正極電極端子３９を超える位置まで延在させても良い。また、超音波溶接で接合する範囲も図５に示すように正極電極板３８の一端側に限らず、正極電極板３８の更に広い範囲に対し超音波溶接することもできる。例えば、図５に示すように平面視した場合、正極電極端子３９を超えて正極電極板３８の右端部側まで延在するように引出電極４ａを設け、正極電極端子３９と重ならない範囲を全て超音波溶接することもできる。この場合の超音波溶接による接合方法と接合部の構造については後に図６を用いて詳述する。

超音波溶接部４ｃは正極電極板３８の内面側、換言すると、電解液に接触する側に設けられ、広い面積で接合されているので、電解液に晒されたとしても超音波溶接部４ｃが剥離するなどの心配がない。また、引出電極４ａはＡｌまたはＡｌ合金から形成され、鋼の融点よりＡｌの融点が低いことから、超音波溶接により電極板３８への確実な接合が可能であり、より広い面積での接合が可能となる。

なお、図５に示す２点鎖線により囲まれた矩形状の範囲を超音波溶接機の受け治具の設置範囲とすることが好ましい。なお、受け治具の設置範囲と電極端子３９とが平面視干渉する場合は、受け治具の受け面に凹部等を形成し、電極端子３９と受け治具が干渉しない構造を採用することが望ましい。
図５に示す２点鎖線で囲まれた範囲であって、電極端子３９の設置位置を除く範囲を押圧できるように超音波溶接機の受け治具を設置すると、正極電極端子３９を抵抗溶接部３９ａにより先に溶接していたとして、抵抗溶接部３９ａにかける負担を無くしつつ超音波溶接ができる。
また、電極板３８の周辺部から電極端子３９の平面視近傍位置まで前記引出電極４ａの先端部を延在させることで、外装体１０の内側に電極体２を収容する場合に引出電極４ａの先端部の折り曲げ位置を策定し易い効果がある。

抵抗溶接は溶接するべき部材に電極を当接し、電極に通電し、溶接するべき部材どうしの接触界面で最も抵抗が低い部位に流れる電流を利用し、接触部どうしの界面を相互溶融させて接合する技術である。
本形態の電気化学セルにおいて、正極電極板３８と正極電極端子３９を接合した抵抗溶接部３９ａは、抵抗溶接の際に最も抵抗の低い部位に流れる電流に起因して極めて狭い範囲、例えば、正極電極板３８と正極電極端子３９の界面において抵抗溶接に用いた電極１本（あるいはプローブ1本）に対し点状に１箇所で溶接される。このため、上述の剥離の問題を生じることが考えられる。

先に説明のように、第１容器１７および第２容器１８をラミネート部材とし、第１容器１７および第２容器１８に負極電極端子２６、正極電極端子３９を設けた。電極端子２６、３９を設けることにより、封止部１５から外部に端子部を突出させる必要がない。よって、電池１を小形にできる。

第２周壁部３２は、第２底壁部３１の外周３１ａから第１容器１７の第１底壁部２１に向けて筒状に折り曲げられている。折曲部３３は、第２周壁部３２のうち、第１底壁部２１側の端部３２ａから第２周壁部３２に沿って第２底壁部３１側へ円筒状に折り曲げられている。折曲部３３は、第２周壁部３２に対して径方向外側に間隔をおいて配置されている。折曲部３３および第２周壁部３２は、断面Ｕ字状に形成されている。
第２周壁部３２は、第１周壁部２２の内側で、かつ、折曲部３３の内側に配置されている。また、折曲部３３は、第１周壁部２２の内側に配置されている。折曲部３３の融着層と第１周壁部２２の融着層とが熱融着されている。

折曲部３３の融着層と第１周壁部２２の融着層とが熱融着されることにより、封止部１５が形成される。よって、収容部１２の外周が封止部１５で封止される。これにより、第１容器１７と第２容器１８が重ね合わされて外装体１０が形成される。
折曲部３３の融着層と第１周壁部２２の融着層とを熱融着する手段として、例えばヒータやレーザーなどの熱源を用いる熱融着が挙げられる。また、折曲部３３の融着層と第１周壁部２２の融着層とは、熱融着の他に、例えば超音波溶接を用いる融着などが適用可能である。
封止部１５は、収容部１２の外側に円筒状に形成され、かつ、収容部１２の外周１２ａに沿って折り曲げられている。収容部１２の外周１２ａは、第２周壁部３２で形成される。封止部１５は、平面視において、円形に形成されている。

封止部１５を収容部１２の外周１２ａに沿って折り曲げることにより、封止部１５を収容部１２の外周１２ａに配置することができる。よって、封止部１５は、収容部１２の中心軸Ｏに対して直交する方向への張出が小さく抑えられる。これにより、特に、小形の電池１において、電池１の体積当たりの容量を高めることができる。

また、封止部１５は、絞り成形によって収容部１２の外周１２ａに沿って折り曲げられている。よって、封止部１５は、第１容器１７および第２容器１８の他の部位に比べて薄肉に形成されている。封止部１５を薄肉に形成することにより、収容部１２の中心軸Ｏに対して直交する方向への封止部１５の張出が一層小さく抑えられる。
また、第１容器１７および第２容器１８の融着層が薄肉に形成されることにより、第１容器１７および第２容器１８の金属シート間の隙間が小さく抑えられる。これにより、封止部１５から外装体１０の内部に水が浸入することを一層良好に抑えることができる。

収容部１２は、第１容器１７と第２容器１８とが重ね合わされることにより密封空間が形成される。具体的には、収容部１２は、第１底壁部２１、第２底壁部３１、および第２周壁部３２により画成されている。

以上のように構成された電池１を製造するには、第１容器１７と第２容器１８の間に図３に示すように第１シーラントフィルム２４、負極電極端子２６、負極電極板２５、電極体２、正極電極板３８、正極電極端子３９、第２シーラントフィルム３７をこの順で積層できるように収容し、第１容器１７と第２容器１８から構成される外装体１０の内部に電解液を充填し、第１容器１７と第２容器１８を重ねて互いの周壁部分を熱溶着することができる。

電池１を製造する際、負極電極端子２６を負極電極板２５に、正極電極板３８を正極電極端子３９に、予め抵抗溶接あるいはレーザー溶接により接合して一体化しておくことが好ましい。
それらの後、電極体２の正極電極板３８の内面側に超音波溶接機により正極側の引出電極４ａを溶接し、電極体２の負極電極板２５の内面側に超音波溶接機により負極側の引出電極を溶接すれば良い。
この超音波溶接を行う場合、超音波溶接機の治具を設置して押圧する位置を図５の鎖線で囲む範囲としておくならば、抵抗溶接部３９ａの接合強度に対する影響を少なくできる。例えば、超音波溶接機が抵抗溶接部３９ａに与える振動の影響を少なくして抵抗溶接部３９ａに溶接強度の面で仮に不安定な部分などを生じていた場合であっても、抵抗溶接部３９ａに対する影響は少なく、抵抗溶接部３９ａの強度低下を助長するおそれがない。このため、抵抗溶接部３９ａの剥離などの原因とならず、抵抗溶接部３９ａの剥離現象を抑制できる。この事情は抵抗溶接部がレーザー溶接部であっても同様である。
なお、この例では抵抗溶接部３９ａを超音波溶接部４ｃよりも先に形成する場合について説明したが、抵抗溶接部３９ａと超音波溶接部４ｃの形成順序はどちらが先であっても差し支えない。

以上説明の如く構成された電池１にあっては、ステンレス鋼板からなる正極電極板３８に対し、ＮｉまたはＮｉ合金からなる正極電極端子３９を接合しているので、電極端子３９の表面に自然酸化膜が生成し難く、正極電極端子３９に対し外部端子などから良好なコンタクトを取ることができる。このため、正極電極端子３９の表面に自然酸化膜が生成している場合に比べて外部端子と低い接触抵抗で接続が可能となり、過電圧の発生なども抑制できるので、容量低下を引き起こすことがない電池１を提供できる。

また、正極電極板３８に対し正極電極端子３９を抵抗溶接する場合、抵抗溶接は溶接するべき部材に電極（プローブ）を当接し、電極（プローブ）に通電し、溶接するべき部材どうしの接触界面で最も抵抗が低い部位に流れる電流を利用し、正極電極板３８と正極電極端子３９の界面を相互溶融させて接合する技術である。
本形態の電池１において、正極電極板３８と正極電極端子３９を接合した抵抗溶接部は、抵抗溶接の際に最も抵抗の低い部位に流れる電流に起因して極めて狭い範囲、例えば、正極電極板３８と正極電極端子３９の界面において抵抗溶接に用いた電極（プローブ）１本に対し点状に１箇所で溶接される。また、接合技術としてレーザー溶接部を適用した場合であっても、狭い範囲にレーザー溶接部が設けられる。

本実施形態の如く正極電極端子３９と正極電極板３８との抵抗溶接部またはレーザー溶接部が複数の点状溶接部からなると、仮に１つの点状溶接部が溶接不良等の問題を起こしていた場合であっても、正極電極端子３９の良好な接合状態を得ることができる。
１つの点状溶接部のみで正極電極端子３９と正極電極板３８とが接合され、仮に、点状溶接部が溶接不良などを起こしていると、正極電極端子３９には外部端子の当接などにより回転力が作用することがあり、正極電極端子３９の回転による剥離の問題などを生じるおそれがある。
この点において本実施形態の如く複数の点状溶接部で接合されていると、外部端子当接による回転力の負荷などにも耐久性の高い正極電極端子３９の構造を提供できる。

本形態の電池１において、第１容器１７の第１周壁部２２と第２容器１８の第２周壁部３２を重ね合わせて融着していると、容器どうしを接合している融着部を第１容器１７と第２容器１８の外周部に配することができる。このため、第１容器１７と第２容器１８からなる外装体１０の内容積が融着部の存在によって狭められることが無い。従って、小型のボタン形電池であっても外装体１０の内容積を確保し易く、電池１として体積あたりの容量を確保し易くなる。
また、小型薄型の電池１であっても、容器どうしを接合している融着部について第１容器１７と第２容器１８の外周底部から外周上部まで容器１７、１８の高さを充分に活用した最大高さ分の融着面積としているので、充分な融着面積を確保することができ密閉性の良好な電池構造を得ることができる。

図６は引出電極４ａの先端部を正極電極板３８に超音波溶接する場合の一例を示す説明図である。
超音波溶接機は、アンビルと称されるブロック状の受け治具５０と超音波ホーンと称される共振体５１で被溶接部材どうしを挟持し、両者の間に挟んだ被溶接部材どうしに超音波振動を付与しながら両者を溶接する装置である。
図６に示す引出電極４ａの先端部と正極電極板３８を超音波溶接する場合、正極電極板３８の中央には既に抵抗溶接により電極端子３９が溶接されている。
このため、図６に示す超音波溶接機の構造では受け治具５０の表面に凹部５０ａを形成し、この凹部５０ａに電極端子３９を収容し、受け治具５０に電極端子３９が接触しない構造とする。

この構造により、電極端子３９に受け治具５０と共振体５１が直に触れないようにして両者の間に引出電極４ａの先端部と正極電極板３８を挟持することができる。この状態で共振体５１から超音波を印加することで引出電極４ａの先端部と正極電極板３８の接触部分の界面に超音波溶接部５２を形成できる。
図６の構造では正極電極板３８の左側端縁から右側端縁に達するように引出電極４ａを重ね合わせ、凹部５０ａの両側に超音波溶接部５２を形成できる。
図６の構造では電極端子３９の両側に超音波溶接部５２を形成することで超音波溶接部の面積をできるだけ大きくしているので、接触抵抗低減に寄与し、溶接強度の高い構造を提供できる。

なお、凹部５０ａの形成位置は任意の位置に形成可能であるため、図６において例えば凹部５０ａを右側により広く形成し、電極端子３９の左側の領域のみ超音波溶接部を形成することもできる。
このように凹部５０ａを拡張した場合、引出電極４ａの先端部を図６に示す正極電極板３８の周縁部から、電極端子３９の近傍位置まで延在する長さに設定することにより、図５に示す超音波接合部を備えた構造を製造できる。

なお、これまで説明した実施形態では、基本的に平面視円形状の電気化学セルについて説明したが、電気化学セルの平面視形状は円形状に限らず、三角形状などの多角形状、楕円形状、レーストラック形状など、種々の形状を採用可能であり、本形態の電気化学セルにおいて特に平面視形状に制限はない。

平面視円形状ではない電気化学セルを構成する場合、電極板や加圧補助環状体の形状は電気化学セルの平面視形状に合わせた外形とする。
例えば、平面視三角形状の電気化学セルを構成する場合は電極板も平面視三角形状を採用し、平面視楕円状の電気化学セルを構成する場合は電極板も平面視楕円状とする。これらの場合も電極板の平面視形状は電極体の平面視形状の相似形とすることが好ましい。

また、先に説明した実施形態では、負極電極３と正極電極４について、いずれも円板状の電極本体を複数、帯状の連結部を介して接続し、数珠繋ぎ状に接続したものをつづら折りして交互積層した電極体２を適用した。
しかし、本発明の電気化学セルにおいて、電極体２の構造はつづら折り構造に限るものではなく、セパレーターを介し負極電極と正極電極を積層し巻回した構造の電極体を採用することもできる。この構造の電極体であっても、電極体の一側に設けた正極側の引出電極を正極電極板３８に接続し、電極体の他側に設けた負極側の引出電極を負極電極板２５に接続することで本発明の電気化学セルに適用できる。

１…電池（電気化学セル）、２…電極体、３…負極電極、４…正極電極、
４ａ…正極側引出電極、４ｃ…超音波溶接部、４ｄ…負極側引出電極、１０…外装体、
１２…収容部、１２ａ…収容部の外周、１５…封止部、１７…第１容器、
１８…第２容器、２１…第１底壁部、２２…第１周壁部、２３…第１貫通孔、
２４…第１シーラントリング、２５…負極電極板、２６…負極電極端子（貫通電極）、３１…第２底壁部、３２…第２周壁部（収容部の外周）、３５…第２貫通孔、
３７…第２シーラントリング、３８…正極電極板、３９…正極電極端子（貫通電極）、３９ａ…抵抗溶接部。

Claims (5)

1. 底壁部を有する筒状の第１容器と底壁部を有する筒状の第２容器から構成される外装体と、前記外装体の内部に収容された正極電極および負極電極からなる電極体と、前記外装体の内部に収容された電解液を備えた電気化学セルであり、
   前記第１容器の底壁部の中央と前記第２容器の底壁部の中央にそれぞれ貫通孔が形成され、前記貫通孔の内部側に金属板からなる電極板が配置され、前記電極板の前記貫通孔側にＮｉ板またはＮｉ合金板あるいは表面にＮｉ層またはＮｉ合金層もしくは表面にＡｕまたはＡｕ合金層を備えた金属板からなる電極端子が取り付けられ、
   前記正極電極の一部と前記負極電極の一部に引出電極が形成され、一方の引出電極が前記電極体の周辺部から前記電極体の一方の面に沿って前記電極体と前記電極板に挟まれる位置まで引き出され、前記電極板に電気的に接続されるとともに、
   前記電極板に対し前記電極端子が抵抗溶接部またはレーザー溶接部を介し接合され、前記電極板において前記外装体内部側の面に対し前記引出電極が前記抵抗溶接部またはレーザー溶接部より広い面積の超音波溶接部を介し接合されたことを特徴とする電気化学セル。
2. 前記電極板の中央部に前記電極端子が配置され、前記引出電極の先端が前記電極板の周縁部から前記電極端子の平面視近傍位置まで延在され、前記電極板の周縁部から前記電極端子の平面視近傍位置まで延在された前記引出電極の先端部が前記超音波溶接部を介し前記電極板に接合されたことを特徴とする請求項１ に記載の電気化学セル。
3. 前記引出電極がＡｌまたはＡｌ合金もしくはＣｕまたはＣｕ合金からなることを特徴とする請求項１ または請求項２ に記載の電気化学セル。
4. 前記第１容器と前記第２容器がいずれも底壁部と周壁部を有し、前記第１ 容器の周壁部と前記第２容器の周壁部が重ね合わされて融着され、前記外装体が構成されたことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の電気化学セル。
5. 前記第１容器と前記第２容器の一方がＡｌまたはＡｌ合金からなる金属層と樹脂層のラミネート部材からなり、他方が金属からなることを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の電気化学セル。

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