KR102427682B1 - 이차 전지의 제조 방법 및 이차 전지 - Google Patents

이차 전지의 제조 방법 및 이차 전지 Download PDF

Info

Publication number
KR102427682B1
KR102427682B1 KR1020200047959A KR20200047959A KR102427682B1 KR 102427682 B1 KR102427682 B1 KR 102427682B1 KR 1020200047959 A KR1020200047959 A KR 1020200047959A KR 20200047959 A KR20200047959 A KR 20200047959A KR 102427682 B1 KR102427682 B1 KR 102427682B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
terminal
secondary battery
electrode
width
horn
Prior art date
Application number
KR1020200047959A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200124170A (ko
Inventor
사토미 야마모토
Original Assignee
도요타 지도샤(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도요타 지도샤(주) filed Critical 도요타 지도샤(주)
Publication of KR20200124170A publication Critical patent/KR20200124170A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102427682B1 publication Critical patent/KR102427682B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/10Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404Machines for assembling batteries
    • H01M10/0409Machines for assembling batteries for cells with wound electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431Cells with wound or folded electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/533Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/547Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/548Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on opposite sides of the cell
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/552Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H01M50/557Plate-shaped terminals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/564Terminals characterised by their manufacturing process
    • H01M50/566Terminals characterised by their manufacturing process by welding, soldering or brazing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36Electric or electronic devices
    • B23K2101/38Conductors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

여기에 개시되는 기술에 의하면, 전극 단자의 들뜸 변형에 의한 외장체의 파손을 방지할 수 있는 기술이 제공된다. 여기에 개시되는 제조 방법은, 단자 접속부(14)의 하면(14a)에 제 1 단자(22)를 접촉시키는 것과 함께, 단자 접속부(14)의 상면(14b)에 제 2 단자(24)를 접촉시키는 공정; 호른(H)과 앤빌(A)의 사이에 단자 접속부(14)와 제 1 단자(22)와 제 2 단자(24)를 끼우게 하여 초음파 용접을 실시하는 공정; 전극체(10)를 외장체의 내부에 수용하는 공정을 포함한다. 그리고, 이러한 제조 방법은, 호른(H)의 폭치수 WH가 제 2 단자(22)의 폭치수 W2보다도 길며, 또한, 앤빌(A)의 폭치수 WA가 제 2 단자(22)의 폭치수 W2보다도 긴 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 전극 단자(20)의 들뜸 변형을 방지하여, 변형된 전극 단자에 의한 외장체의 파손을 방지할 수 있다.

Description

이차 전지의 제조 방법 및 이차 전지{MANUFACTURING METHOD OF SECONDARY BATTERY AND SECONDARY BATTERY}
본 발명은, 이차 전지의 제조 방법 및 당해 제조 방법에 의해 제조된 이차 전지에 관한 것이다.
최근, 리튬 이온 이차 전지, 니켈 수소 전지 그 외의 이차 전지는, 차량 탑재용 전원, 또는 퍼스널 컴퓨터 및 휴대 단말의 전원으로서 중요성이 높아지고 있다. 특히, 리튬 이온 이차 전지는, 경량이며 고에너지 밀도가 얻어지기 때문에, 차량 탑재용의 고출력 전원으로서 바람직하게 이용되고 있다. 이 종류의 이차 전지의 구조의 일례로서, 라미네이트 필름제의 외장체의 내부에 전극체가 수용된 구조를 들 수 있다. 이러한 구조의 이차 전지에서는, 복수층의 집전박이 겹쳐진 단자 접속부가 전극체의 양측연부(兩側緣部)에 형성되어 있으며, 당해 단자 접속부에 전극 단자가 접속된다. 이러한 전극 단자의 일부는, 외장체의 외부에 노출하고 있으며, 외부 기기(차량 등)와 전기적으로 접속된다.
상기 서술의 구조의 이차 전지의 제조 방법의 일례를 도 6에 나타낸다. 이 제조 방법에서는, 제 1 단자(122)와 제 2 단자(124)에 의해 구성된 전극 단자(120)를 사용한다. 그리고, 제 1 단자(122)와 제 2 단자(124)의 사이에, 전극체(110)의 단자 접속부(114)가 끼워진다. 그리고, 호른(H)과 앤빌(A)의 사이에, 단자 접속부(114)와 제 1 단자(122)와 제 2 단자(124)를 끼우게 하여, 호른(H)으로부터 초음파를 인가하면서 가압한다. 이에 의해, 전극체(110)와 전극 단자(120)가 접속된다. 이처럼 초음파 용접을 이용한 접속 방법의 일례가 특허문헌 1~3에 개시되어 있다.
그런데, 초음파 용접을 이용하여 전극체와 전극 단자를 접속하면, 용접 후의 전극 단자(특히 제 2 단자)가 변형되어 외장체(라미네이트 필름)를 파손시키는 경우가 있다. 구체적으로는 도 7에 나타내는 바와 같이, 초음파 용접 시의 압력에 의해, 제 2 단자(124)의 단부(端部)(124a,124b)가 단자 접속부(114)의 상면(114b)으로부터 들뜨도록 변형되는 경우가 있다. 이러한 들뜸 변형이 발생하면, 제 2 단자(124)의 단부(124a,124b)가 외장체와 접촉하여 외장체를 파손시킬 우려가 있다.
이 전극 단자의 들뜸 변형에 의한 외장체의 파손을 방지하는 기술의 일례가 특허문헌 4에 개시되어 있다. 특허문헌 4에 기재된 제조 방법에서는, 미(未)도포부의 집합부(단자 접속부)와 전극 단자를 초음파 용접하는 공정 후에, 단자 접속부와 전극 단자의 접합부를 프레스하는 공정을 실시하고 있다. 이에 의해, 들뜸 변형이 발생한 전극 단자를 평탄한 상태로 교정할 수 있다.
일본국 공개특허 특개 제2018-45975호 일본국 공개특허 특개 제2013-65552호 일본국 공개특허 특개 제2009-26705호 국제공개 제2016/208238호
그러나, 특허문헌 4에 기재된 방법은 다양한 문제를 가지고 있기 때문에, 전극 단자의 들뜸 변형에 의한 외장체의 파손을 보다 적절하게 방지할 수 있는 기술이 요구되고 있다. 구체적으로는, 금속 부재인 전극 단자에 한번 들뜸 변형이 발생하면, 그 후의 프레스 공정에서 변형을 교정하여도, 교정 전의 상태로 되돌아가려고 하는 스프링백이 발생할 수 있다. 외장체의 내부에 전극체를 수용한 후에 이 스프링백이 발생하면, 전극 단자의 접촉에 의해 외장체가 파손될 가능성이 있다. 또한, 특허문헌 4에 기재된 방법에서는, 용접 공정 후에 프레스 공정을 실시할 필요가 있기 때문에, 공정수의 증가에 의한 생산 효율의 저하나 설비 비용의 증가 등의 원인도 된다.
본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 주목적은, 종래의 다양한 문제점을 발생하게 하지 않고, 전극 단자의 들뜸 변형에 의한 외장체의 파손을 방지할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
여기에 개시되는 이차 전지의 제조 방법은, 복수층의 집전박이 겹쳐진 단자 접속부를 가지는 전극체와, 전극체를 수용하는 라미네이트 필름제의 외장체와, 단자 접속부에 접속되는 전극 단자를 구비한 이차 전지를 제조하는 방법이다. 이러한 이차 전지의 전극 단자는, 일단이 단자 접속부의 하면에 접속되고, 타단이 외장체의 외부에 노출하도록 폭방향을 따라 연장되는 판상(板狀)의 제 1 단자와, 단자 접속부의 상면에 접속되는 판상의 제 2 단자를 구비하고 있다. 그리고, 여기에 개시되는 제조 방법은, 이하의 공정 (1)~(3) : (1) 단자 접속부의 하면에 제 1 단자를 접촉시키는 것과 함께, 단자 접속부의 상면에 제 2 단자를 접촉시키는 공정; (2) 복수의 돌기를 가지는 앤빌이 제 1 단자의 하면에 접하고, 또한, 복수의 돌기를 가지는 호른이 제 2 단자의 상면에 접하도록, 호른과 앤빌의 사이에 단자 접속부와 제 1 단자와 제 2 단자를 끼우게 하여 초음파 용접을 실시하는 공정; (3) 제 1 단자와 제 2 단자가 용접된 전극체를 외장체의 내부에 수용하는 공정;을 포함한다. 그리고, 여기에 개시되는 제조 방법에서는, 호른의 폭치수 WH가 제 2 단자의 폭치수 W2보다도 길며, 또한, 앤빌의 폭치수 WA가 제 2 단자의 폭치수 W2보다도 긴 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 초음파 용접 후의 전극 단자(제 1 단자 및 제 2 단자)에 들뜸 변형이 발생하는 것 자체를 방지할 수 있다. 이 때문에, 여기에 개시되는 제조 방법에 의해 제조된 이차 전지에서는, 전극 단자에 스프링백이 발생할 일이 없으며, 전극 단자의 접촉에 의한 외장체의 파손을 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 여기에 개시되는 제조 방법에서는, 변형된 전극 단자를 교정하는 공정(예를 들면 프레스 공정)을 실시할 필요가 없어지기 때문에, 생산 효율의 향상이나 설비 비용의 저감에 공헌할 수도 있다.
또한, 여기에 개시되는 제조 방법의 바람직한 일 양태에서는, 호른의 폭방향의 양단부에 형성된 돌기의 사면(斜面)과, 제 2 단자의 상면의 양단을 접촉시킨다. 이에 의해, 제조 후의 제 2 단자의 상면의 양단에 챔퍼링 가공이 실시되기 때문에, 제 2 단자의 상면의 양단에 의해 주위의 부재가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 여기에 개시되는 제조 방법의 바람직한 일 양태에서는, 호른의 폭방향의 양단부에 형성된 돌기의 경사각 θ1이, 폭방향의 중앙부에 형성된 돌기의 경사각 θ2보다도 작다. 이에 의해, 초음파 용접 시에 제 2 단자와 호른의 사이에서 위치 어긋남이 발생하였다고 하여도, 당해 위치 어긋남에 의한 용접 불량의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 여기에 개시되는 제조 방법의 바람직한 일 양태에서는, 호른의 폭방향의 양단부에 형성된 돌기의 높이 치수 H1이, 폭방향의 중앙부에 형성된 돌기의 높이 치수 H2보다도 짧다. 이에 의해, 제 2 단자의 양단부에 걸리는 압력을 약화시킬 수 있기 때문에, 단자 접속부를 구성하는 집전박이 제 2 단자의 양단부의 근방에서 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 여기에 개시되는 제조 방법의 바람직한 일 양태에서는, 앤빌의 폭치수 WA가 호른의 폭치수 WH보다도 길다. 이에 의해, 제 2 단자와 단자 접속부를 개재하여, 호른으로부터 제 1 단자에 가해지는 압력을 적절하게 받을 수 있기 때문에, 제 1 단자에 들뜸 변형이 발생하는 것을 적합하게 방지할 수 있다.
또한, 여기에 개시되는 제조 방법의 바람직한 일 양태에서는, 제 2 단자의 두께 T2가 제 1 단자의 두께 T1보다도 얇다. 이에 의해, 호른으로부터 인가된 초음파(진동)를 단자 접속부에 적절하게 전달하여, 단자 접속부를 구성하는 집전박끼리를 적합하게 접합할 수 있다. 또한, 제 2 단자의 두께 T2를 얇게 하면, 제 2 단자가 변형되기 쉬워진다. 그러나, 여기에 개시되는 제조 방법에 의하면, 제 2 단자의 두께 T2를 얇게 한 경우에도, 제 2 단자의 들뜸 변형을 확실하게 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 측면으로서 이차 전지가 제공된다. 여기에 개시되는 이차 전지는, 복수층의 집전박이 겹쳐진 단자 접속부를 가지는 전극체와, 전극체를 수용하는 라미네이트 필름제의 외장체와, 단자 접속부에 접속되는 전극 단자를 구비하고 있다. 이러한 이차 전지의 전극 단자는, 단자 접속부의 하면에 접합되며, 일부가 외장체의 외부에 노출하는 제 1 단자와, 단자 접속부의 상면에 접합되는 제 2 단자를 구비하고 있다. 그리고, 제 1 단자의 하면의 안길이 방향에 있어서의 적어도 일부의 영역에, 복수의 요철로 이루어지는 제 1 용접 자국이 형성되어 있으며, 당해 제 1 용접 자국의 폭치수 W3이 제 2 단자의 폭치수 W2보다도 길다. 또한, 제 2 단자의 상면의 안길이 방향에 있어서의 적어도 일부의 영역에 있어서, 복수의 요철로 이루어지는 제 2 용접 자국이, 당해 제 2 단자의 폭방향의 일단으로부터 타단에 걸쳐서 형성되어 있다. 그리고, 여기에 개시되는 이차 전지에서는, 제 2 단자의 폭방향의 중앙부의 높이 치수 HC와, 제 2 단자의 폭방향의 단부의 높이 치수 HE가 HC≥HE의 관계를 만족시킨다.
상기 구성의 이차 전지는, 여기에 개시되는 제조 방법에 의해 제조된 이차 전지이다. 이 이차 전지의 제 1 단자의 하면에는, 초음파 용접에서 사용한 앤빌의 상면의 형상이 전사된 제 1 용접 자국이 형성된다. 즉, 여기에 개시되는 이차 전지에서는, 제 1 용접 자국의 폭치수 W3이 제 2 단자의 폭치수 W2보다도 길게 된다. 또한, 제 2 단자의 상면에는, 호른의 하면의 형상이 전사된 제 2 용접 자국이 형성된다. 즉, 여기에 개시되는 이차 전지에서는, 제 2 단자의 상면의 폭방향의 일단으로부터 타단에 걸쳐서 제 2 용접 자국이 형성되어 있다. 그리고, 여기에 개시되는 제조 방법을 이용함으로써, 제 2 단자의 들뜸 변형을 확실하게 방지할 수 있기 때문에, 폭방향의 단부의 높이 치수 HE가 중앙부의 높이 치수 HC를 넘지 않는(즉, 제 2 단자의 폭방향의 중앙부의 높이 치수 HC와, 당해 제 2 단자의 폭방향의 단부의 높이 치수 HE가 HC≥HE의 관계를 만족시키는) 평탄한 제 2 단자가 단자 접속부에 접속된다. 또한, 본 명세서에 있어서 「제 2 단자의 폭방향의 단부의 높이 치수 HE」는, 제 2 단자의 폭방향의 양단부 중, 용접 시의 변형량이 큰 쪽(높이 치수가 큰 쪽)의 단부의 높이 치수를 가리킨다.
또한, 여기에 개시되는 이차 전지의 바람직한 일 양태에서는, 제 2 용접 자국의 양단부에 오목부가 형성되어 있다. 이처럼, 제 2 용접 자국의 양단부(제 2 단자의 상면의 양단)에 오목부(챔퍼링)를 형성함으로써, 제 2 단자의 상면의 양단에 의해 주위의 부재가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 여기에 개시되는 이차 전지의 바람직한 일 양태에서는, 제 2 용접 자국의 양단부에 형성된 오목부의 경사각 θ3이, 폭방향의 중앙부에 형성된 오목부의 경사각 θ4보다도 작다. 상기 서술한 바와 같이, 초음파 용접에 있어서, 호른의 양단부의 돌기의 경사각 θ1을, 중앙부의 돌기의 경사각 θ2보다도 작게 함으로써, 초음파 용접 중에 위치 어긋남이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 이러한 호른을 사용하였을 경우, 상기 서술한 바와 같은 경사각 θ34를 가지는 오목부를 포함하는 제 2 용접 자국이 형성된다.
또한, 여기에 개시되는 이차 전지의 바람직한 일 양태에서는, 제 2 용접 자국의 양단부에 형성된 오목부의 깊이 D1이, 폭방향의 중앙부에 형성된 오목부의 깊이 D2보다도 얕다. 상기 서술한 바와 같이, 초음파 용접에 있어서, 호른의 양단부의 돌기의 높이 치수 H1을, 중앙부의 돌기의 높이 치수 H2보다도 짧게 함으로써, 제 2 단자의 양단부의 근방에서 단자 접속부가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 호른을 사용하였을 경우, 상기 서술한 바와 같은 깊이 D1,D2의 오목부를 가지는 제 2 용접 자국이 형성된다.
도 1은, 리튬 이온 이차 전지의 전체 구조를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시형태와 관련되는 이차 전지의 제조 방법을 설명하는 단면도이다.
도 3은, 도 2 중의 호른의 하부를 확대하는 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시형태와 관련되는 이차 전지에 있어서의 전극 단자와 전극체의 접속 부분을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는, 도 4 중의 제 2 단자 및 단자 접속부를 확대하는 단면도이다.
도 6은, 종래의 이차 전지의 제조 방법을 설명하는 단면도이다.
도 7은, 종래의 이차 전지에 있어서의 전극 단자와 전극체의 접속 부분을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 이차 전지의 제조 방법(이하, 단지 「제조 방법」이라고도 한다)의 일례로서 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법을 설명한다. 또한, 여기에서 개시되는 제조 방법에 의해 제조되는 이차 전지는, 리튬 이온 이차 전지에 한정되지 않으며, 예를 들면, 니켈 수소 전지 등이어도 된다. 또한, 본 명세서에 있어서 특별히 언급하고 있는 사항 이외의 사항에 있어서 본 발명의 실시에 필요한 사항(예를 들면, 전극체의 재료나 구성 등의 이차 전지의 구축과 관련되는 일반적 기술 등)은, 당해 분야에 있어서의 종래 기술에 의거하는 당업자의 설계 사항으로서 파악될 수 있다.
또한, 이하의 도면에 있어서는, 같은 작용을 가지는 부재·부위에는 같은 부호를 붙여서 설명하고 있다. 또한, 각 도에 있어서의 치수 관계(길이, 폭, 두께 등)는 실제의 치수 관계를 반영하는 것은 아니다. 그리고, 본 명세서의 각 도에 있어서의 부호 X는 「폭방향」을 나타내고, 부호 Y는 「안길이 방향」을 나타내고, 부호 Z는 「높이 방향」을 나타낸다. 또한, 이들의 방향은 설명의 편의상 정한 방향이며, 이차 전지의 설치 양태를 한정하는 것을 의도한 것은 아니다.
1. 이차 전지의 전체 구조
본 실시형태와 관련되는 제조 방법을 설명하기 전에, 우선, 당해 제조 방법에 의해 제조되는 이차 전지의 전체적인 구조를 설명한다. 도 1은, 리튬 이온 이차 전지의 전체 구조를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태와 관련되는 제조 방법에 의해 제조되는 이차 전지(1)는, 단자 접속부(14)를 가지는 전극체(10)와, 당해 전극체(10)를 수용하는 외장체(30)와, 단자 접속부(14)에 접속되는 전극 단자(20)를 구비하고 있다.
(1) 외장체
외장체(30)는, 라미네이트 필름에 의해 구성되어 있다. 이 라미네이트 필름에는, 이 종류의 이차 전지의 외장체에 사용될 수 있는 것을 특별히 제한 없이 사용할 수 있다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 라미네이트 필름의 사이에 전극체(10)를 배치하고, 라미네이트 필름의 외주연부를 용착(溶着)하여 용착부(32)를 형성함으로써, 전극체(10)를 수용하는 외장체(30)가 형성된다.
(2) 전극체
자세한 도시는 생략하지만, 전극체(10)는, 정극과 부극으로 이루어지는 전극 시트를 구비하고 있다. 이러한 전극 시트는, 박상(箔狀)의 금속 부재인 집전박과, 당해 집전박의 표면에 도공된 전극합재층을 구비하고 있다. 또한, 집전박이나 전극합재층의 재료는, 이 종류의 이차 전지에 사용될 수 있는 것을 특별히 제한 없이 사용할 수 있으며, 여기에 개시되는 기술을 한정하는 것이 아니기 때문에 상세한 설명을 생략한다. 그리고, 정극 및 부극의 각각의 전극 시트에서는, 폭방향의 일방의 측연부에, 전극합재층이 도공되어 있지 않아, 집전박이 노출한 미(未)도공부가 형성되어 있다. 그리고, 정극의 미도공부가 일방의 측연부로부터 비어져 나오고, 또한, 부극의 미도공부가 타방의 측연부로부터 비어져 나오도록 각각의 전극 시트를 겹침으로써 전극체(10)가 형성된다. 이 전극체(10)의 폭방향 X의 중앙부에는, 각각의 전극 시트의 전극합재층이 겹쳐진 코어부(12)가 형성되어 있다. 그리고, 폭방향 X의 일방의 측연부에는, 정극의 미도공부(집전박)가 복수층 겹쳐진 단자 접속부(14)가 형성되고, 타방의 측연부에는, 부극의 미도공부(집전박)가 복수층 겹쳐진 단자 접속부(14)가 형성된다.
또한, 전극체(10)는, 단자 접속부(14)가 형성되어 있으면 되고, 상세한 구조는 특별하게 한정되지 않는다. 예를 들면, 전극체(10)는, 장척인 전극 시트를 감아 겹친 권회 전극체여도 되고, 직사각형의 전극 시트를 복수매 적층시킨 적층형 전극체여도 된다. 또한, 본 실시형태와 관련되는 제조 방법에 의해 제조되는 이차 전지(1)는, 비수전해액 이차 전지여도 되고, 전고체전지여도 된다. 예를 들면, 비수전해액 이차 전지의 경우에는, 전극 시트의 사이에 절연성의 세퍼레이터가 삽입된 전극체가 이용되는 것과 함께, 외장체(30)의 내부에 비수전해액이 수용된다. 한편, 전고체전지의 경우에는, 전극 시트의 사이에 고체전해질층이 삽입된 전극체가 이용된다. 또한, 이들의 전극 시트 이외의 부재에 관해서도, 이 종류의 이차 전지에 사용될 수 있는 것을 특별히 제한 없이 사용할 수 있다.
(3) 전극 단자
전극 단자(20)는, 전극체(10)의 단자 접속부(14)에 접속되어 있다. 상세하게는 후술하지만, 이 전극 단자(20)는, 단자 접속부(14)의 하면(14a)에 접속되는 제 1 단자(22)와, 단자 접속부(14)의 상면(14b)에 접속되는 제 2 단자(24)를 구비하고 있다(도 4 참조). 제 1 단자(22)는, 폭방향 X를 따라 연장되는 도전성의 판상 부재이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 제 1 단자(22)의 일단(22c)은, 전극체(10)의 단자 접속부(14)에 접속되어 있으며, 타단(22b)은, 외장체(30)의 외부에 노출하고 있다. 한편, 제 2 단자(24)는, 단자 접속부(14)의 상면(14b)의 일부를 덮는 판상 부재이며, 외장체의 내부에 수용되어 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태와 관련되는 제조 방법에 의해 제조되는 이차 전지(1)에서는, 폭방향 X의 양단부의 각각에 전극 단자(20)가 마련되어 있다. 이 전극 단자(20)의 일방이 정극측의 단자 접속부(14)에 접속된 정극 단자이며, 타방이 부극측의 단자 접속부(14)에 접속된 부극 단자이다. 또한, 정극 단자와 부극 단자의 각각이 마련되는 위치는 도 1에 나타내는 구조로 한정되지 않는다. 예를 들면, 폭방향의 일방의 단부에, 정극 단자와 부극 단자의 양방이 마련된 이차 전지여도, 여기에 개시되는 기술을 적용할 수 있다.
2. 이차 전지의 제조 방법
다음으로, 본 실시형태와 관련되는 제조 방법을 설명한다. 도 2는 본 실시형태와 관련되는 이차 전지의 제조 방법을 설명하는 단면도이다. 본 실시형태와 관련되는 제조 방법은, (1) 장착 공정과, (2) 용접 공정과, (3) 수용 공정을 포함한다. 이하, 각 공정에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시형태와 관련되는 제조 방법에서 이용되는 부재(전극체(10), 전극 단자(20))는, 미리 제조된 것을 준비하여도 되고, 상기 장착 공정 전 공정에서 제조한 것을 사용하여도 된다. 또한, 전극체(10) 및 전극 단자(20)는 종래 공지의 방법에 따라서, 제조할 수 있다.
(1) 장착 공정
본 실시형태와 관련되는 제조 방법에서는, 우선, 전극체(10)에 전극 단자(20)를 장착하는 장착 공정을 실시한다. 구체적으로는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 전극체(10)의 단자 접속부(14)의 하면(14a)에 제 1 단자(22)의 일단(22c)의 상면(22c1)을 접촉시키는 것과 함께, 단자 접속부(14)의 상면(14b)에 제 2 단자(24)를 접촉시킨다. 이에 의해, 제 1 단자(22)와 제 2 단자(24)의 사이에 단자 접속부(14)가 끼워진다.
이 때, 본 실시형태에서 이용되는 제 2 단자(24)의 두께 T2는, 제 1 단자(22)의 두께 T1보다도 얇은 쪽이 바람직하다. 이에 의해, 후술의 용접 공정에서 호른(H)으로부터 인가되는 초음파를 단자 접속부(14)에 효율적으로 전달할 수 있기 때문에, 단자 접속부(14)를 구성하는 복수층의 집전박끼리를 양호하게 용접할 수 있다. 한편, 제 2 단자(24)의 두께 T2가 얇아지면, 제 2 단자(24)의 변형이 발생하기 쉬워지는 경향이 있다. 그러나, 본 실시형태와 관련되는 제조 방법에 의하면, 제 2 단자(24)의 두께 T2를 얇게 한 경우에도 제 2 단자(24)의 들뜸 변형을 확실하게 방지할 수 있기 때문에, 제 2 단자(24)를 얇게 하는 것에 의한 효과만을 향수할 수 있다.
또한, 단자 접속부(14)의 집전박끼리를 보다 양호하게 용접한다고 하는 관점에서, 제 2 단자(24)의 두께 T2는, 0.7㎜ 이하가 바람직하고, 0.5㎜ 이하가 보다 바람직하고, 0.3㎜ 이하가 더 바람직하다. 또한, 제 2 단자(24)와 단자 접속부(14)의 접속 강도를 확보한다고 하는 관점에서, 제 2 단자(24)의 두께 T2의 하한은, 0.01㎜ 이상이 바람직하고, 0.05㎜ 이상이 보다 바람직하고, 0.1㎜ 이상이 더 바람직하다.
한편, 제 1 단자(22)의 두께 T1은, 제 1 단자(22)의 들뜸 변형을 확실하게 방지한다고 하는 관점에서, 0.5㎜ 이상이 바람직하고, 0.7㎜ 이상이 보다 바람직하고, 1㎜ 이상이 더 바람직하다. 또한, 제 1 단자(22)의 두께 T1의 상한은, 특별하게 한정되지 않으며, 3㎜ 이하여도 되고, 2㎜ 이하여도 되고, 1.5㎜ 이하여도 된다.
(2) 용접 공정
용접 공정에서는, 호른(H)과 앤빌(A)을 구비한 초음파 용접 장치를 사용하여, 전극체(10)의 단자 접속부(14)에 전극 단자(20)를 용접한다. 구체적으로는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 복수의 돌기(A1)를 가지는 앤빌(A)을 제 1 단자(22)의 하면(22a)에 접촉시키는 것과 함께, 복수의 돌기(H1)를 가지는 호른(H)을 제 2 단자(24)의 상면(24a)에 접촉시킨다. 이에 의해, 호른(H)과 앤빌(A)의 사이에, 단자 접속부(14)와 제 1 단자(22)와 제 2 단자(24)가 끼워진다. 그리고, 호른(H)을 추가로 하강시켜서 각 부재에 압력을 가하면서, 호른(H)으로부터 초음파를 인가하여 각 부재를 진동시킨다. 이에 의해, 제 1 단자(22)와 제 2 단자(24)가 단자 접속부(14)에 용접되는 것과 함께, 단자 접속부(14)를 구성하는 집전박끼리가 용접된다.
여기에서, 본 실시형태와 관련되는 제조 방법에서는, 호른(H)의 폭치수 WH가 제 2 단자(24)의 폭치수 W2보다도 길게 되도록, 각각의 부재의 폭치수가 조정되어 있다. 이에 의해, 제 2 단자(24)의 폭방향 X의 일단으로부터 타단까지의 전역이 호른(H)에 의해 가압되기 때문에, 제 2 단자(24)의 단부에 들뜸 변형이 발생하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 호른(H)의 폭치수 WH는, 제 2 단자(24)의 폭치수 W2보다도 길면 특별하게 한정되지 않는다. 즉, 호른(H)의 폭치수 WH와 제 2 단자(24)의 폭치수 W2의 비율(WH/W2)이 1을 넘고 있으면, 제 2 단자(24)의 들뜸 변형을 방지할 수 있다. 그러나, 용접 중에 호른(H)과 제 2 단자(24)의 사이에서 위치 어긋남이 발생하였다고 하여도 확실한 용접을 실시한다고 하는 관점에서, 상기 WH/W2는, 1.05 이상이 바람직하고, 1.1 이상이 보다 바람직하고, 1.15 이상이 더 바람직하고, 1.2 이상이 특히 바람직하다. 또한, 상기 WH/W2의 상한은 특별하게 한정되지 않으며, 예를 들면 1.5 이하여도 된다.
추가로, 본 실시형태와 관련되는 제조 방법에 의하면, 단자 접속부(14) 하측의 제 1 단자(22)의 들뜸 변형에 의한 외장체의 파손도 방지할 수 있다. 구체적으로는, 본 실시형태에서는, 하면측으로부터 제 1 단자(22)를 지지하는 앤빌(A)의 폭치수 WA가 상측의 제 2 단자(24)의 폭치수 W2보다도 길게 되어 있다. 이에 의해, 제 2 단자(24)를 개재하여 제 1 단자(22)에 가해지는 압력을 분산시킬 수 있기 때문에, 외장체를 파손시키는 것 같은 큰 들뜸 변형이 제 1 단자(22)의 일단(22c)에 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제 1 단자(22)의 일단(22c)의 들뜸 변형을 보다 적합하게 방지한다고 하는 관점에서, 앤빌(A)의 폭치수 WA는, 호른(H)의 폭치수 WH보다도 긴 것이 바람직하다. 또한, 제 1 단자(22)의 일단(22c)의 변형을 추가로 바람직하게 방지한다고 하는 관점에서, 앤빌(A)의 폭치수 WA와 제 2 단자(24)의 폭치수 W2의 비율(WA/W2)은, 1.25 이상이 바람직하고, 1.3 이상이 보다 바람직하고, 1.4 이상이 더 바람직하고, 1.5 이상이 특히 바람직하다. 한편, WA/W2의 상한은, 특별히 제한되지 않으며, 20 이하여도 되고, 10 이하여도 되고, 5 이하여도 되고, 2.5 이하여도 된다. 또한, 제 1 단자(22)의 일단(22c)의 변형을 확실하게 방지한다고 하는 관점에서, 앤빌(A)이 제 1 단자(22)의 일단(22c)을 덮도록, 앤빌(A)의 폭치수 WA나 배치 위치가 조정되어 있으면 특히 바람직하다.
또한, 본 공정에 있어서의 초음파 용접의 조건은, 전극체와 전극 단자의 접속에 있어서 이용되는 종래 공지의 조건을 특별히 제한 없이 적용할 수 있다. 예를 들면, 호른(H)으로부터 인가되는 초음파의 주파수는, 20㎑~40㎑의 범위로 설정할 수 있으며, 출력은, 400W~4000W의 범위로 설정할 수 있다. 또한, 호른(H)으로부터의 압력은, 10kgf/㎠~1000kgf/㎠의 범위로 설정할 수 있다. 용접 시간은, 0.1초~2초로 할 수 있다.
(3) 수용 공정
다음으로, 수용 공정에서는, 제 1 단자(22)와 제 2 단자(24)가 접속된 전극체(10)를 외장체(30)의 내부에 수용한다. 예를 들면, 도 1에 나타내는 바와 같이, 제 2 단자(24)의 타단(22b)이 노출하도록, 2매의 라미네이트 필름으로 전극체(10)를 끼우고, 당해 라미네이트 필름의 외주연부를 용착함으로써, 외장체(30)의 내부에 전극체(10)가 수용된 이차 전지(1)를 제조할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태와 관련되는 제조 방법에 의하면, 초음파 용접에 있어서 전극 단자(20)(제 1 단자(22) 및 제 2 단자(24))에 들뜸 변형이 발생하는 것 자체를 방지할 수 있다. 이 때문에, 변형된 전극 단자를 프레스 공정 등에서 교정하는 경우와 달리, 외장체(30) 내부에 수용한 후에 전극 단자(20)에 변형(스프링백)이 발생하여 외장체(30)가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 실시형태와 관련되는 제조 방법에 의하면, 프레스 공정 등의 변형을 교정하는 공정을 실시할 필요가 없어지기 때문에, 생산 효율의 향상이나 설비 비용의 저감에도 공헌할 수 있다.
(4) 호른의 형상
또한, 초음파 용접 장치의 호른(H)은, 초음파 용접을 적합하게 실시할 수 있도록 구조가 적절히 변경되어 있으면 바람직하다. 예를 들면, 호른(H)의 하면에는, 용접 중의 진동에 의해 위치 어긋남이 발생하는 것을 방지하기 위하여 돌기(H1)가 복수 형성되어 있다. 이러한 호른(H)의 돌기(H1)의 형상을 변경함으로써 보다 적합하게 초음파 용접을 실시할 수 있다. 이하, 이러한 호른(H)의 돌기(H1)의 형상에 대하여 설명한다. 도 3은, 도 2 중의 호른(H)의 하부를 확대하는 단면도이다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 호른(H)의 하면은, 돌기(H1)와 홈부(H2)가 번갈아 형성된 요철 구조를 가지고 있다. 이 때, 호른(H)의 하면의 폭방향 X의 양단에는, 홈부(H2)가 아닌, 돌기(H1)가 형성되어 있는 쪽이 바람직하다. 이처럼 양단에 돌기(H1)가 형성된 호른(H)을 이용하면, 용접 후의 제 2 단자의 상면의 양단에, 호른(H)의 양단부의 돌기(H12)에 대응한 오목부(24b1)가 형성된다(도 5 참조). 이에 의해, 제 2 단자(24)의 상면의 양단에 챔퍼링 가공을 실시하여, 제 2 단자(24)의 주위의 부재(전극체(10)나 외장체(30) 등)의 파손을 억제할 수 있다.
또한, 상기 양태와 같이, 호른(H)의 양단부에 돌기(H12)를 형성하는 경우, 양단부의 돌기(H12)와 중앙부의 돌기(H14)의 사이에서 돌기(H1)의 형상을 다르게 한 쪽이 바람직하다.
예를 들면, 도 3에 나타내는 바와 같이, 양단부의 돌기(H12)의 경사각 θ1은, 중앙부의 돌기(H14)의 경사각 θ2보다도 작은 쪽이 바람직하다. 이처럼, 양단부의 돌기(H12)의 경사를 완만하게 함으로써, 용접 시에 위치 어긋남이 발생하였다고 하여도, 당해 위치 어긋남에 의한 용접 불량의 발생을 방지할 수 있다. 보다 구체적으로는, 중앙부의 돌기(H14)의 경사각 θ2는, 통상, 45°~80°(바람직하게는 50°~70°, 예를 들면 60°)로 설정된다. 이에 대하여, 양단부의 돌기(H12)의 경사각 θ1은, 20°~40°가 바람직하고, 25°~35°가 보다 바람직하다.
또한, 양단부의 돌기(H12)의 높이 치수 H1은, 중앙부의 돌기(H14)의 높이 치수 H2보다도 짧은 쪽이 바람직하다. 이에 의해, 제 2 단자(24)의 양단부의 근방에 있어서 단자 접속부(14)가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로는, 용접 공정에서는, 제 2 단자(24)를 진동시키면서 단자 접속부(14)에 누르기 때문에, 단자 접속부(14)를 구성하는 집전박이 제 2 단자(24)의 양단부의 근방에서 파손되는 경우가 있다. 이에 비하여, 상기한 바와 같이, 양단부의 돌기(H12)의 높이 치수 H1을 짧게 하여, 호른(H)으로부터 제 2 단자(24)의 양단부에 가해지는 압력을 약화시킴으로써, 상기 제 2 단자(24)의 양단부 근방에 있어서의 단자 접속부(14)(집전박)의 파손을 억제할 수 있다. 또한, 단자 접속부(14)의 파손을 적합하게 방지한다고 하는 관점에서, 양단부의 돌기(H12)의 높이 치수 H1과 중앙부의 돌기(H14)의 높이 치수 H2의 비율(H1/H2)은, 0.1 이상이 바람직하고, 0.3 이상이 보다 바람직하고, 0.4 이상이 더 바람직하다. 한편, 호른(H)과 제 2 단자(24)의 위치 어긋남이 발생하였다고 하여도, 당해 위치 어긋남에 의한 용접 불량의 발생을 방지할 수 있다고 하는 관점에서는, 상기 H1/H2의 상한을 0.9 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.8 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.7 이하로 하는 것이 더 바람직하다.
3. 제조 후의 이차 전지
다음으로, 본 실시형태와 관련되는 제조 방법에 의해 제조된 이차 전지에 대하여 설명한다. 도 4는, 본 실시형태와 관련되는 이차 전지에 있어서의 전극 단자와 전극체의 접속 부분을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태와 관련되는 제조 방법에 의해 제조된 이차 전지는, 전극 단자(20)와 전극체(10)의 접속 부분에 있어서 다양한 구조적 특징을 가진다.
우선, 이 이차 전지에서는, 제 1 단자(22)의 하면(22a)에, 복수의 요철을 가지는 제 1 용접 자국(22d)이 형성되어 있다. 이 제 1 용접 자국(22d)은, 상기 서술의 용접 공정에서 사용한 앤빌(A)(도 2 참조)의 돌기(A1)가 전사된 것이다. 상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태와 관련되는 제조 방법에서는, 앤빌(A)의 폭치수 WA가 제 2 단자(24)의 폭치수 W2보다도 길게 되도록 치수 관계가 조절되어 있다. 이 때문에, 도 4에 나타내는 바와 같이, 제조 후의 이차 전지에서는, 제 1 단자(22)의 하면(22a)에 형성되는 제 1 용접 자국(22d)의 폭치수 W3이 제 2 단자(24)의 폭치수 W2보다도 길게 된다.
다음으로, 본 실시형태와 관련되는 이차 전지에서는, 제 2 단자(24)의 상면에, 복수의 요철을 가지는 제 2 용접 자국(24b)이 형성되어 있다. 이 제 2 용접 자국(24b)은, 용접 공정에서 사용한 호른(H)(도 2 참조)의 돌기(H1)가 전사된 것이다. 본 실시형태와 관련되는 제조 방법에서는, 호른(H)의 폭치수 WH가 제 2 단자(24)의 폭치수 W2보다도 길게 되도록 치수 관계가 조절되어 있다. 이 때문에, 도 4에 나타내는 바와 같이, 제조 후의 이차 전지에서는, 제 2 단자(24)의 폭방향 X의 일단으로부터 타단에 걸쳐서(제 2 단자(24)의 폭방향 X의 전역에) 제 2 용접 자국(24b)이 형성되어 있다.
또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태와 관련되는 이차 전지(1)에서는, 전극 단자(20)의 안길이 방향 Y의 전역에 용접 자국(제 1 용접 자국(22d) 및 제 2 용접 자국(24b))이 형성되어 있다. 이에 의해, 전극 단자(20)와 전극체(10)의 접속 부분의 강도나 도전성을 충분하게 확보할 수 있다. 단, 전극 단자(20)와 전극체(10)를 적절하게 접속할 수 있으면, 안길이 방향 Y에 있어서의 용접 자국의 형성 영역은 특별하게 한정되지 않는다. 즉, 제 1 용접 자국(22d) 및 제 2 용접 자국(24b)은, 안길이 방향 Y에 있어서의 적어도 일부의 영역에 형성되어 있으면 된다.
그리고, 도 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태와 관련되는 제조 방법에 의하면, 제 2 단자(24)의 들뜸 변형이 확실하게 방지된다. 이 때문에, 제조 후의 이차 전지에서는, 변형이 없는 평탄한 제 2 단자(24)가 단자 접속부(14)에 접속된다. 구체적으로는, 종래의 제조 방법(도 6 참조)을 이용하면, 도 7에 나타내는 바와 같이, 제 2 단자(124)의 단부(124a,124b)에, 큰 들뜸 변형이 발생한다. 이 경우, 제 2 단자(124)의 중앙부의 높이 치수 HC보다도 제 2 단자(124)의 단부(124a,124b)의 높이 치수 HE쪽이 커진다(HC<HE). 이에 비하여, 본 실시형태에 의해 제조된 이차 전지에서는, 제 2 단자(24)의 들뜸 변형이 확실하게 방지되어 있기 때문에, 폭방향의 단부의 높이 치수 HE가 중앙부의 높이 치수 HC를 넘지 않는(즉, 제 2 단자(24)의 폭방향의 중앙부의 높이 치수 HC와, 당해 제 2 단자(24)의 폭방향의 단부의 높이 치수 HE가 HC≥HE의 관계를 만족시키는) 평탄한 제 2 단자(24)가 단자 접속부(14)에 접속된다(도 5 참조). 이 때문에, 제 2 단자(24)의 단부에 의해 외장체가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 서술한 바와 같이, 용접 공정에서 사용되는 호른(H)은, 초음파 용접이 적합하게 실시될 수 있는 구조가 채용되어 있으면 바람직하다(도 3 참조). 이 경우, 제 2 단자(24)의 상면에는, 당해 호른(H)의 형상에 따른 제 2 용접 자국(24b)이 형성된다. 도 5는, 도 4 중의 제 2 단자 및 단자 접속부를 확대하는 단면도이다.
예를 들면, 도 3과 같이 폭방향 X의 양단에 돌기(H12)가 형성된 호른(H)을 이용하면, 제조 후의 제 2 단자(24)의 양단부에 오목부(24b1)가 형성된다. 이처럼, 제 2 단자(24)의 상면의 양단에 챔퍼링 가공을 행함으로써, 제 2 단자(24)의 주위의 부재가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 도 3과 같이 양단부의 돌기(H12)의 경사각 θ1을, 중앙부의 돌기(H14)의 경사각 θ2보다도 작게 하면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 제 2 용접 자국(24b)의 양단부의 오목부(24b1)의 경사각 θ3이, 중앙부의 오목부(24b2)의 경사각 θ4보다도 작게 된다. 또한, 도 3과 같이 양단부의 돌기(H12)의 높이 치수 H1을 중앙부의 돌기(H14)의 높이 치수 H2보다도 짧게 하면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 제 2 용접 자국(24b)의 양단부의 오목부(24b1)의 깊이 D1이, 중앙부의 오목부(24b2)의 깊이 D2보다도 얕아진다.
이상, 본 발명의 구체예를 상세하게 설명하였지만, 이들은 예시에 지나지 않으며, 청구범위를 한정하는 것은 아니다. 청구범위에 기재된 기술에는, 이상에서 예시한 구체예를 다양하게 변형, 변경한 것이 포함된다.
1 이차 전지
10,110 전극체
14,114 단자 접속부
20,120 전극 단자
22,122 제 1 단자
22d 제 1 용접 자국
24,124 제 2 단자
24b 제 2 용접 자국
30 외장체
32 용착부
A 앤빌
D1 양단부의 오목부의 깊이
D2 중앙부의 오목부의 깊이
H 호른
H1 돌기
H12 양단부의 돌기
H14 중앙부의 돌기
H1 양단부의 돌기의 높이 치수
H2 중앙부의 돌기의 높이 치수
HC 제 2 단자의 중앙부의 높이 치수
HE 제 2 단자의 단부의 높이 치수
T1 제 1 단자의 두께
T2 제 2 단자의 두께
W2 제 2 단자의 폭치수
W3 제 1 용접 자국의 폭치수
WA 앤빌의 폭치수
WH 호른의 폭치수

Claims (10)

  1. 복수층의 집전박이 겹쳐진 단자 접속부를 가지는 전극체와, 상기 전극체를 수용하는 라미네이트 필름제의 외장체와, 상기 단자 접속부에 접속되는 전극 단자를 구비한 이차 전지를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 전극 단자는,
    일단이 상기 단자 접속부의 하면에 접속되고, 타단이 상기 외장체의 외부에 노출하도록 폭방향을 따라 연장되는 판상의 제 1 단자와,
    상기 단자 접속부의 상면에 접속되는 판상의 제 2 단자를 구비하고 있으며,
    이하의 공정 (1)~(3) :
    (1) 상기 단자 접속부의 하면에 상기 제 1 단자를 접촉시키는 것과 함께, 상기 단자 접속부의 상면에 상기 제 2 단자를 접촉시키는 공정;
    (2) 복수의 돌기를 가지는 앤빌이 상기 제 1 단자의 하면에 접하고, 또한, 복수의 돌기를 가지는 호른이 상기 제 2 단자의 상면에 접하도록, 상기 호른과 상기 앤빌의 사이에 상기 단자 접속부와 상기 제 1 단자와 상기 제 2 단자를 끼우게 하여 초음파 용접을 실시하는 공정;
    (3) 상기 제 1 단자와 상기 제 2 단자가 용접된 전극체를 상기 외장체의 내부에 수용하는 공정;을 포함하며,
    상기 호른의 폭치수 WH가 상기 제 2 단자의 폭치수 W2보다도 길며, 또한, 상기 앤빌의 폭치수 WA가 상기 제 2 단자의 폭치수 W2보다도 긴 것을 특징으로 하는, 이차 전지의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 호른의 폭방향의 양단부에 형성된 돌기의 사면과, 상기 제 2 단자의 상면의 양단을 접촉시키는 것을 특징으로 하는, 이차 전지의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 호른의 폭방향의 양단부에 형성된 돌기의 경사각 θ1이, 폭방향의 중앙부에 형성된 돌기의 경사각 θ2보다도 작은 것을 특징으로 하는, 이차 전지의 제조 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 호른의 폭방향의 양단부에 형성된 돌기의 높이 치수 H1이, 폭방향의 중앙부에 형성된 돌기의 높이 치수 H2보다도 짧은 것을 특징으로 하는, 이차 전지의 제조 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 앤빌의 폭치수 WA가 상기 호른의 폭치수 WH보다도 긴 것을 특징으로 하는, 이차 전지의 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 단자의 두께 T2가 상기 제 1 단자의 두께 T1보다도 얇은 것을 특징으로 하는, 이차 전지의 제조 방법.
  7. 복수층의 집전박이 겹쳐진 단자 접속부를 가지는 전극체와, 상기 전극체를 수용하는 라미네이트 필름제의 외장체와, 상기 단자 접속부에 접속되는 전극 단자를 구비한 이차 전지에 있어서,
    상기 전극 단자는, 상기 단자 접속부의 하면에 접합되며, 일부가 상기 외장체의 외부에 노출하는 제 1 단자와, 상기 단자 접속부의 상면에 접합되는 제 2 단자를 구비하고 있으며,
    상기 제 1 단자의 하면의 안길이 방향에 있어서의 적어도 일부의 영역에, 복수의 요철로 이루어지는 제 1 용접 자국이 형성되어 있으며, 당해 제 1 용접 자국의 폭치수 W3이 상기 제 2 단자의 폭치수 W2보다도 길며,
    상기 제 2 단자의 상면의 안길이 방향에 있어서의 적어도 일부의 영역에 있어서, 복수의 요철로 이루어지는 제 2 용접 자국이, 당해 제 2 단자의 폭방향의 일단으로부터 타단에 걸쳐서 형성되어 있으며,
    상기 제 2 단자의 폭방향의 중앙부에 있어서의 높이 치수 HC와, 당해 제 2 단자의 폭방향의 단부에 있어서의 높이 치수 HE가 HC≥HE의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는, 이차 전지.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 용접 자국의 양단부에 오목부가 형성되어 있는, 이차 전지.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 용접 자국의 양단부에 형성된 오목부의 경사각 θ3이, 폭방향의 중앙부에 형성된 오목부의 경사각 θ4보다도 작은 것을 특징으로 하는, 이차 전지.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 용접 자국의 양단부에 형성된 오목부의 깊이 D1이, 폭방향의 중앙부에 형성된 오목부의 깊이 D2보다도 얕은 것을 특징으로 하는, 이차 전지.
KR1020200047959A 2019-04-23 2020-04-21 이차 전지의 제조 방법 및 이차 전지 KR102427682B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2019-081817 2019-04-23
JP2019081817A JP7194335B2 (ja) 2019-04-23 2019-04-23 二次電池の製造方法および二次電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200124170A KR20200124170A (ko) 2020-11-02
KR102427682B1 true KR102427682B1 (ko) 2022-08-01

Family

ID=72913690

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200047959A KR102427682B1 (ko) 2019-04-23 2020-04-21 이차 전지의 제조 방법 및 이차 전지

Country Status (4)

Country Link
US (2) US11724333B2 (ko)
JP (1) JP7194335B2 (ko)
KR (1) KR102427682B1 (ko)
CN (1) CN111834602A (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7245811B2 (ja) * 2020-11-06 2023-03-24 プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 電池およびその製造方法
JP7285817B2 (ja) * 2020-12-11 2023-06-02 プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 密閉型電池および密閉型電池の製造方法
KR20220114887A (ko) * 2021-02-09 2022-08-17 주식회사 엘지에너지솔루션 전지셀 제조 장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018195393A (ja) * 2017-05-15 2018-12-06 日産自動車株式会社 フィルム外装電池の製造方法およびフィルム外装電池
WO2019069659A1 (ja) * 2017-10-02 2019-04-11 日立オートモティブシステムズ株式会社 二次電池

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6340252A (ja) * 1986-08-04 1988-02-20 Sanyo Electric Co Ltd 電池用電極の製法
JPH04123757A (ja) * 1990-09-14 1992-04-23 Yuasa Corp ニッケル電極の製造法
JPH09330706A (ja) 1996-06-10 1997-12-22 Fuji Photo Film Co Ltd 電池用電極の製造方法および電池
JP3507428B2 (ja) * 2000-11-02 2004-03-15 松下電器産業株式会社 電池リード接合方法
JP4792945B2 (ja) * 2005-01-28 2011-10-12 日産自動車株式会社 超音波接合装置および接合構造体
JP4491747B2 (ja) 2007-07-23 2010-06-30 トヨタ自動車株式会社 電池
JP5377257B2 (ja) * 2009-12-02 2013-12-25 日立ビークルエナジー株式会社 二次電池および金属薄板の超音波溶接方法
CN102969478B (zh) 2011-08-31 2016-06-29 株式会社杰士汤浅国际 蓄电元件
JP5884752B2 (ja) * 2013-03-14 2016-03-15 三菱電機株式会社 超音波接合装置及び半導体装置の製造方法
JP2015199095A (ja) * 2014-04-08 2015-11-12 株式会社デンソー 超音波溶接装置、及び電池の製造方法
JP6493782B2 (ja) * 2014-12-04 2019-04-03 株式会社Gsユアサ 超音波接合装置、及び超音波接合装置を用いた蓄電素子の製造方法
CN107851768B (zh) * 2015-06-25 2021-06-25 远景Aesc能源元器件有限公司 电化学器件的制造方法
JP6280606B1 (ja) 2016-09-16 2018-02-14 株式会社ジェイ・イー・ティ 電池の製造方法および電池の製造装置
JP6892496B2 (ja) * 2017-02-28 2021-06-23 ビークルエナジージャパン株式会社 二次電池
JP6912228B2 (ja) * 2017-03-17 2021-08-04 セイコーインスツル株式会社 電子デバイス及び電子デバイスの製造方法
CN112534637B (zh) * 2018-09-26 2023-11-03 松下控股株式会社 二次电池

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018195393A (ja) * 2017-05-15 2018-12-06 日産自動車株式会社 フィルム外装電池の製造方法およびフィルム外装電池
WO2019069659A1 (ja) * 2017-10-02 2019-04-11 日立オートモティブシステムズ株式会社 二次電池

Also Published As

Publication number Publication date
CN111834602A (zh) 2020-10-27
US20200343518A1 (en) 2020-10-29
US11724333B2 (en) 2023-08-15
JP2020181635A (ja) 2020-11-05
US20230347443A1 (en) 2023-11-02
JP7194335B2 (ja) 2022-12-22
KR20200124170A (ko) 2020-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102427682B1 (ko) 이차 전지의 제조 방법 및 이차 전지
EP3800718A1 (en) Secondary battery, device, and manufacturing method for secondary battery
US8025202B2 (en) Method for manufacturing sealed battery
US10050299B2 (en) Manufacturing method of electric storage apparatus, auxiliary plate for ultrasonic welding, and electric storage apparatus
JP2007234466A (ja) 積層型リチウムイオン電池およびその製造方法
JP2004071301A (ja) 蓄電素子用ケースの製造方法
EP4057438A1 (en) Electrode tab bending apparatus and method
US9505082B2 (en) Manufacturing method of electric storage apparatus and electric storage apparatus
EP3972044A1 (en) Secondary battery and terminal for secondary battery and manufacturing method thereof
JPH10270068A (ja) 角型電池およびその製造方法
KR20170009297A (ko) 이차전지의 제조방법
JP2009181897A (ja) 積層式電池及びその製造方法
EP3866254B1 (en) Secondary battery having improved current-collecting structure
JP2000251882A (ja) 電池用のタブ溶接治具
CN111554960B (zh) 蓄电元件的制造方法、蓄电元件、接合方法以及接合体
JP5589220B2 (ja) 角形電池およびその製造方法
EP4243191A2 (en) Terminal component
JPH07130393A (ja) 非水電解液二次電池及びその製造方法
JP4120353B2 (ja) 二次電池及び該製造方法
JP4846984B2 (ja) 角筒状電池とその製造方法
KR102407634B1 (ko) 이차 전지
JP2019186196A (ja) 電池の製造方法および電池
JP4542947B2 (ja) 電気二重層キャパシタの製造方法
US20220149357A1 (en) Battery and method of manufacturing same
JP2024035470A (ja) 電池セルおよびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant