JPH09330706A - 電池用電極の製造方法および電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】所望の加圧力を維持するとともに、溶接部位に
皺が発生することを確実に阻止することを可能にする。 【解決手段】負極板１８と負極リード２４との溶接部位
３２は、所定間隔離間して設けられた幅広な第１溶接部
３４と、各第１溶接部３４同士を連結して一体的に設け
られた幅狭な第２溶接部３６とを備える。第１および第
２溶接部３４、３６は、負極リード２４の長手方向およ
び短手方向に配列された複数の細かい凹凸部３８を有し
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集電体と金属リー
ドとを超音波ホーンを用いて溶接する電池用電極の製造
方法、および前記集電体がセパレータを介し巻回されて
電池缶内に挿入された電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、リチウム電池のような二次電池
を製造する際、アルミニウム箔または銅箔等の金属箔に
活物質を設けることにより、正極板および負極板（以
下、集電体という）が形成された後、この集電体に短冊
状の金属リード（ニッケル板またはアルミニウム板等）
が溶接されている。

【０００３】この場合、集電体に金属リードを溶接する
ために、超音波ホーンが広範に使用されている。すなわ
ち、アンビルの加工面上に集電体と金属リードとを重ね
合わせて載置し、この集電体とこの金属リードとの重ね
合わせ部位を、超音波ホーンの加圧面で加圧しながら超
音波振動を付与して溶接するものである。

【０００４】ところが、金属リードが集電体上で滑り易
いため、超音波ホーンの加圧力が弱いと、前記金属リー
ドが前記集電体上で位置ずれを生じた状態で溶接されて
しまうという不具合がある。そこで、特開平７−１０５
９４６号公報に開示されているように、超音波ホーンの
加圧面が、集電体の露出部分と合致する大きさの方形で
あって複数の凸部が間隔をおいて一列に配置され、かつ
その各凸部表面に細かい凹凸部を多数設けた電池用極板
の製造法が知られている。

【０００５】これにより、超音波ホーンの加圧面に一列
に配置されている凸部のみが金属リードに接触し、実際
の加圧面積が小さくなって前記金属リードに対する加圧
力が増大する。従って、金属リードが集電体上で滑るこ
とがなく、前記金属リードの位置ずれを阻止することが
できる、としている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の従来
技術では、図１０に示すように、集電体１の端部に溶接
された金属リード２の溶接部位３が、この金属リード２
の長手方向に所定間隔離間して設けられている。しかし
ながら、集電体１が数μｍ〜数十μｍと相当に薄肉であ
るため、各溶接部位３の間で前記集電体１に皺が発生し
易く、特に該集電体１を巻回する際に不要な巻き太りが
生ずるという問題が指摘されている。

【０００７】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、所望の加圧力を維持するとともに、溶接部位に皺
が発生することを確実に阻止することが可能な電池用電
極の製造方法および電池を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明は、集電体と金属リードとの重ね合わせ部
位を溶接する超音波ホーンの加圧面が、所定間隔離間す
る幅広な第１加圧部と各第１加圧部同士を連結する幅狭
な第２加圧部とを有している。このため、超音波ホーン
の実質的な加圧面積が減少して加圧力が有効に増加する
とともに、幅狭な第２加圧部の作用下に各第１加圧部間
で集電体に皺等が発生することを確実に阻止することが
できる。

【０００９】また、本発明は、集電体と金属リードとの
溶接部位が、所定間隔離間して設けられた幅広な第１溶
接部と、各第１溶接部同士を連結して一体的に設けられ
た幅狭な第２溶接部とを備えている。これにより、集電
体と金属リードとが強固に固着されるとともに、前記集
電体に皺等が発生することがなく、前記集電体の巻回時
に不要な巻き太りが惹起されることを阻止する。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施形態
に係る電池１０の概略構成図である。この電池１０は、
有底円筒形状を有する電池缶１２と、この電池缶１２内
に電解液と共に封入される極板群１４とを備える。

【００１１】極板群１４は、正極板（集電体）１６と負
極板（集電体）１８をセパレータ２０を介し巻回して構
成されており、この正極板１６の端部に金属リードであ
る正極リード２２が設けられる一方、この負極板１８の
端部に金属リードである負極リード２４が設けられる。

【００１２】正極リード２２は、極板群１４の巻回中心
部側から電池缶１２の開口１２ａ側に延在するととも
に、封口板２６が溶接されており、この封口板２６を含
む封口部品２８がガスケット３０を介して前記電池缶１
２の開口１２ａ側端部に固定される。負極リード２４
は、極板群１４の外周側から電池缶１２の内底部１２ｂ
側に延在してこの内底部１２ｂに溶接される。

【００１３】図２に示すように、負極板１８と負極リー
ド２４との溶接部位３２は、この負極板１８の幅方向
（矢印Ａ方向）に所定間隔離間して設けられた幅広な第
１溶接部３４と、各第１溶接部３４同士を連結して一体
的に設けられた幅狭な第２溶接部３６とを備える。第１
および第２溶接部３４、３６は、負極リード２４の長手
方向（矢印Ａ方向）および短手方向（矢印Ｂ方向）に指
向して配列された複数の細かい凹凸部３８を有してい
る。

【００１４】図１に示すように、電池缶１２には、開口
１２ａの近傍に位置して環状溝部４０が形成されるとと
もに、この電池缶１２内では、極板群１４に対して下部
絶縁板４２と上部絶縁板４４とが配設されている。

【００１５】このように構成される第１の実施形態に係
る電池１０を製造する溶接装置５０が、図３に概略的に
示されている。

【００１６】溶接装置５０は、負極板１８が載置される
アンビル５２と、この負極板１８と負極リード２４との
重ね合わせ部位を溶接する超音波ホーン５４とを備え
る。この超音波ホーン５４の両加圧面５６は、図４に示
すように、所定間隔離間する幅広な第１加圧部５８と、
各第１加圧部５８同士を連結する幅狭な第２加圧部６０
とを有する。

【００１７】第１および第２加圧部５８、６０により、
図２に示す第１および第２溶接部３４、３６が形成され
るものであり、この第１および第２加圧部５８、６０に
は、凹凸部３８に対応して加圧面５６の長手方向（矢印
Ａ方向）および短手方向（矢印Ｂ方向）に指向して配列
された複数の細かい凹凸部６２が設けられている。

【００１８】図５に示すように、第１加圧部５８は、幅
寸法が３ｍｍであり、この第１加圧部５８の各凹凸部６
２は、隣り合う凸部間のピッチが０. ５ｍｍに、深さが
０.２５ｍｍに、隣り合う斜面同士が９０°の角度に、
それぞれ設定されている。第２加圧部６０の各凹凸部６
２は、第１加圧部５８の各凹凸部６２と同様であり、隣
り合う凸部間のピッチが０. ５ｍｍに、深さが０. ２５
ｍｍに、隣り合う斜面同士が９０°の角度に、それぞれ
設定されている。

【００１９】次に、このように構成される溶接装置５０
を用いて、電池１０を製造する方法について説明する。

【００２０】先ず、金属箔（銅箔）上に活物質を塗着し
た負極板１８が、図３に示すように、溶接装置５０を構
成するアンビル５２上に載置された後、この負極板１８
上に金属製（ニッケル製）の短冊状負極リード２４が配
置される。次いで、負極板１８と負極リード２４との重
ね合わせ部位を、超音波ホーン５４の加圧面５６で加圧
しながら超音波振動を付与して溶接し、溶接部位３２が
形成される。

【００２１】この場合、第１の実施形態では、超音波ホ
ーン５４の加圧面５６が、所定間隔離間する幅広な第１
加圧部５８と、各第１加圧部５８同士を連結する幅狭な
第２加圧部６０とを有している。このため、超音波ホー
ン５４の実質的な加圧面積が減少し、負極板１８と負極
リード２４との重ね合わせ部位に対する加圧力が有効に
増加する。

【００２２】従って、負極リード２４が負極板１８上で
位置ずれが生じた状態で溶接されるという不具合を回避
することができる。しかも、幅狭な第２加圧部６０の加
圧作用下に、各第１加圧部５８間で負極板１８に皺等が
発生することを確実に阻止することが可能になるという
効果が得られる。

【００２３】一方、正極板１６では、上記負極板１８と
同様に正極リード２２の溶接作業が遂行される。そし
て、正極板１６と負極板１８をセパレータ２０を介して
巻回した極板群１４が形成された後、この負極板１８の
負極リード２４が、下部絶縁板４２を介装して前記極板
群１４の中心側に折り曲げられる。

【００２４】この極板群１４は、電池缶１２内に挿入さ
れるとともに、前記電池缶１２の開口１２ａ側に上部絶
縁板４４が配設される。その際、極板群１４の負極リー
ド２４が電池缶１２の内底部１２ｂに当接する一方、正
極リード２２が前記電池缶１２の開口１２ａから外方に
突出している。

【００２５】そこで、負極リード２４が電池缶１２の内
底部１２ｂにスポット溶接された後、この電池缶１２の
開口１２ａの近傍に環状溝部４０が形成される。さら
に、電池缶１２内に電解液が注液された後、正極板１６
の正極リード２２に封口部品２８が溶接される。この封
口部品２８は、電池缶１２の開口１２ａ側に環状溝部４
０を構成する内壁部に支持され、この開口１２ａ側の端
部にかしめ処理が施されることにより、電池１０が得ら
れる。

【００２６】この場合、電池１０では、負極板１８と負
極リード２４との溶接部位３２および正極板１６と正極
リード２２との溶接部位（図示せず）に皺等が発生する
ことがない。このため、正極板１６と負極板１８をセパ
レータ２０を介して巻回する際に、不要な巻き太りが惹
起されることがなく、緻密に巻回された所望の極板群１
４を容易かつ確実に形成することができる。

【００２７】図６には、第２の実施形態に係る製造方法
を実施するための溶接装置を構成する超音波ホーンの加
圧面７０が示されている。この加圧面７０は、所定間隔
離間する幅広な第１加圧部７２と、各第１加圧部７２同
士を連結する幅狭な第２加圧部７４とを有する。

【００２８】第１および第２加圧部７２、７４には、加
圧面７０の長手方向（矢印Ａ方向）および短手方向（矢
印Ｂ方向）にそれぞれ４５°ずつ傾斜して配列された複
数の細かい凹凸部７６が設けられている。各凹凸部７６
は、図７に示すように、凸部間のピッチが０. ４ｍｍ
に、深さが０. ２ｍｍに、隣り合う斜面同士が９０°の
角度に、それぞれ設定されている。

【００２９】図８および図９には、第３および第４の実
施形態に係る製造方法を実施するための溶接装置を構成
する超音波ホーンの加圧面８０、９０が示されている。
この加圧面８０、９０は、所定間隔離間する幅広な第１
加圧部８２、９２と、各第１加圧部８２、９２同士を連
結する幅狭な第２加圧部８４、９４とを有する。

【００３０】第１および第２加圧部８２、９２および８
４、９４は、第２の実施形態に係る加圧面７０の第１お
よび第２加圧部７２、７４と同様に構成されており、同
一の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説
明は省略する。

【００３１】このように、第２〜第４の実施形態では、
加圧面７０、８０および９０が、幅広な第１加圧部７
２、８２および９２と、各第１加圧部７２、８２および
９２同士を連結する幅狭な第２加圧部７４、８４および
９４とを有している。従って、第１の実施形態と同様
に、幅狭な第２加圧部７４、８４および９４の加圧作用
下に、各第１加圧部７２、８２および９２間で負極板１
８に皺等が発生することを確実に阻止することが可能に
なる。これにより、不要な巻き太りが惹起されることが
なく、緻密に巻回された所望の極板群１４を容易かつ確
実に形成することができるという利点が得られる。

【００３２】

【発明の効果】本発明に係る電池用電極の製造方法で
は、集電体と金属リードとの重ね合わせ部位を溶接する
超音波ホーンの加圧面が、所定間隔離間する幅広な第１
加圧部と各第１加圧部同士を連結する幅狭な第２加圧部
とを有している。このため、超音波ホーンの実質的な加
圧面積が減少して加圧力が有効に増加するとともに、幅
狭な第２加圧部の作用下に各第１加圧部間で集電体に皺
等が発生することを確実に阻止することができる。

【００３３】また、本発明に係る電池では、集電体と金
属リードとの溶接部位が、所定間隔離間して設けられた
幅広な第１溶接部と、各第１溶接部同士を連結して一体
的に設けられた幅狭な第２溶接部とを備えている。これ
により、集電体と金属リードとが強固に固着されるとと
もに、前記集電体に皺等が発生することがなく、前記集
電体の巻回時に不要な巻き太りが惹起されることを阻止
して電池自体の緻密化が容易に遂行される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る製造方法により
製造される電池の概略構成図である。

【図２】前記電池を構成する負極リードと負極板との溶
接部位の説明図である。

【図３】前記負極リードを溶接する溶接装置の要部構成
図である。

【図４】前記溶接装置の加圧面の説明図である。

【図５】前記加圧面の一部拡大断面図である。

【図６】本発明の第２の実施形態に係る製造方法に使用
される溶接装置の加圧面の説明図である。

【図７】図６に示す加圧面の一部拡大断面図である。

【図８】本発明の第３の実施形態に係る製造方法に使用
される溶接装置の加圧面の説明図である。

【図９】本発明の第４の実施形態に係る製造方法に使用
される溶接装置の加圧面の説明図である。

【図１０】従来技術に係る負極リードと負極板との溶接
部位の説明図である。

【符号の説明】

１０…電池 １２…電池缶 １４…極板群 １６…正極板 １８…負極板 ２２…正極リー
ド ２４…負極リード ３２…溶接部位 ３４、３６…溶接部 ３８、６２、７
６…凹凸部 ５０…溶接装置 ５４…超音波ホ
ーン ５６、７０、８０、９０…加圧面 ５８、６０、７２、７４、８２、８４、９２、９４…加
圧部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電池用電極を構成する集電体と金属リード
   とを重ね合わせてアンビル上に載置する工程と、 前記集電体と前記金属リードとの重ね合わせ部位を、超
   音波ホーンの加圧面で加圧しながら超音波振動を付与し
   て溶接する工程と、 を有し、 前記超音波ホーンの加圧面は、所定間隔離間する幅広な
   第１加圧部と各第１加圧部同士を連結する幅狭な第２加
   圧部とで前記重ね合わせ部位を一体的に加圧することを
   特徴とする電池用電極の製造方法。
2. 【請求項２】端部に金属リードを設けた集電体がセパレ
   ータを介し巻回されて電池缶内に挿入された電池であっ
   て、 前記集電体と前記金属リードとの溶接部位は、所定間隔
   離間して設けられた幅広な第１溶接部と、 各第１溶接部同士を連結して一体的に設けられた幅狭な
   第２溶接部と、 を備えることを特徴とする電池。