WO2013105361A1 - 超音波溶接用チップ、超音波溶接機、及び電池の製造方法 - Google Patents

超音波溶接用チップ、超音波溶接機、及び電池の製造方法 Download PDF

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Abstract

　超音波溶接する際に被溶接部材に押し当てられるチップ（１０）の加工面（１１）には複数の突起が形成されている。加工面を正面から見たとき、複数の突起のうち最外周に配された少なくとも１つの突起は、その一方向の外寸法をＡとしたときＲ≧Ａ／６を満たす半径Ｒの円弧（１２１ｒ）を周囲の輪郭線（１２１）上に有するように面取りされた面取り突起（１２０）である。これにより、超音波溶接によって被溶接部材である箔に破れが発生するのを低減することができる。

Description

超音波溶接用チップ、超音波溶接機、及び電池の製造方法
　本発明は、被溶接部材（いわゆる「ワーク」）に押し当てられ、被溶接部材に超音波振動を印加することにより被溶接部材を超音波溶接するための超音波溶接用チップに関する。また、本発明は、当該チップを備えた超音波溶接機に関する。更に、本発明は、当該チップを用いて超音波溶接を行う工程を有する電池の製造方法に関する。
　リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質電池は、エネルギー密度が高いという特徴から、携帯電話やノート型パーソナルコンピューター等の携帯機器の電源として広く用いられている。携帯機器の高性能化に伴ってリチウムイオン二次電池の更なる高容量化が進められている。エネルギー密度を更に向上させるため、アルミニウム箔等の金属箔を芯材とし、その内側面に接着層として熱融着性樹脂フィルムを積層した、可撓性を有するラミネートシートで外装したラミネート形リチウムイオン二次電池が多く使用されている。
　ラミネート形リチウムイオン二次電池に内蔵される電極積層体としては、シート状の正極電極とシート状の負極電極とをセパレータを介して交互に積層したものが一般的である。
　図１９は、一般的なラミネート形リチウムイオン二次電池６０の概略構成を示した透視平面図である。図１９において、６１ｐは正極電極、６１ｎは負極電極である。正極及び負極の電極６１ｐ，６１ｎは、基材層として金属箔からなる集電体を有し、略矩形状の電極部７１ｐ，７１ｎと、この電極部７１ｐ，７１ｎの一辺から突出した耳部６２ｐ，６２ｎとを備える。電極部７１ｐ，７１ｎでは集電体の両面に活物質を含む電極合剤層が塗布形成されており、一方、耳部６２ｐ，６２ｎには電極合剤層は塗布形成されていない。正極電極６１ｐと負極電極６１ｎとが、セパレータ６６を介して交互に積層されて、電極積層体６７を構成している。複数の正極電極６１ｐの耳部６２ｐは互いに重ね合わされてリードタブ６３ｐと溶接部６４ｐで溶接されている。同様に、複数の負極電極６１ｎの耳部６２ｎは互いに重ね合わされてリードタブ６３ｎと溶接部６４ｎで溶接されている。図１９において、６８は電極積層体６７を収納する外装である。外装６８は、柔軟性を有する２枚のラミネートシート（外装材）６９からなる。２枚のラミネートシート６９は、その外周端縁に沿ったヒートシール部６９ａで熱融着され封止される。
　図２０は、負極の溶接部６４ｎ及びその近傍の概略構成を示した厚さ方向に沿った断面図である。図２０では、図面を簡単化するために、正極電極６１ｐと負極電極６１ｎとの間のセパレータ６６及びラミネートシート６９の図示を省略している。図２０において、６５ｐは正極集電体、６６ｐは正極集電体６５ｐの両面に塗布された正極合剤層であり、６５ｎは負極集電体、６６ｎは負極集電体６５ｎの両面に塗布された負極合剤層である。負極耳部６２ｎを構成する複数の負極集電体６５ｎが負極リードタブ６３ｎ上に重ね合わされて、溶接部６４ｎにてこれらが一体的に溶接されている。図示を省略するが、正極の溶接部６４ｐの構成も図２０と実質的に同じである（例えば、特許文献１参照）。
　正極集電体６５ｐとしては一般に厚さ１５μｍ程度のアルミニウム箔が使用され、正極リードタブ６３ｐとしては厚さ２００μｍ程度のアルミニウムの薄板が使用される。一方、負極集電体６５ｎとしては一般に厚さ１０μｍ程度の銅箔が使用され、負極リードタブ６３ｎとしては厚さ２００μｍ程度のニッケルメッキした銅の薄板が使用される。
　耳部６２ｐ，６２ｎを構成する集電体６５ｐ，６５ｎとリードタブ６３ｐ，６３ｎとの溶接部６４ｐ，６４ｎでの溶接は、一般に超音波溶接法が使用される。
　図２１を用いて超音波溶接法を説明する。図２１では、負極溶接部６４ｎを形成する場合を示しているが、正極溶接部６４ｐもこれと実質的に同じである。
　図２１に示すように、アンビル５０の上面５１に、リードタブ６３ｎ、耳部６２ｎを構成する複数の負極集電体６５ｎを順に重ね合わせ、更に負極集電体６５ｎ上にチップ１０を載置する。チップ１０とアンビル５０との間のリードタブ６３ｎ及び負極集電体６５ｎを圧縮するようにチップ１０を負極集電体６５ｎに荷重Ｆで押し付けながら、荷重Ｆの向きとは直交する方向に振動する超音波振動Ｓをチップ１０に印加する。チップ１０を介して印加された超音波振動によって複数の負極集電体６５ｎ及びリードタブ６３ｎの各界面が摩擦熱により加熱され溶接部６４ｎ（図１９、図２０参照）が形成される。
　超音波振動のエネルギーが被溶接部材である負極集電体６５ｎ及びリードタブ６３ｎに効率よく印加されるように、チップ１０の負極集電体６５ｎに当接する面（以下、「加工面」という）１１、及び、アンビル５０のリードタブ６３ｎに当接する面（以下、「保持面」という）５１には、それぞれ所定形状の微細な凹凸が形成されている。
　図２２Ａはチップ１０の加工面１１の形状の一例を示した平面図、図２２Ｂはその正面図である。これらの図に示されているように、加工面１１には、四角錐台形状（四角錐の頂部を、その底面と平行な面に沿って切り落とした形状）を有する複数の突起９１０が、縦横方向に格子状に配置されている。複数の突起９１０の形状及び寸法は同じである。
特開２００７－２６９４５号公報
　図２２Ａ及び図２２Ｂに示したチップ１０の加工面１１を図２１に示したように負極集電体６５ｎに押し当てて超音波溶接を行うと、超音波溶接の条件によっては、溶接部６４ｎ又はその近傍にて負極集電体６５ｎ（特に加工面１１が当接した最も上に配された負極集電体６５ｎ）が破れるという問題が生じることがある。これを、図２３を用いて説明する。
　図２３は、図２２Ａ及び図２２Ｂに示した加工面１１を有するチップ１０を用いた超音波溶接により形成された溶接部６４ｎの一例を示した拡大平面図である。図２３に示す溶接部６４ｎの面に、加工面１１が当接していた。図２３に示されているように、最も上に配された負極集電体６５ｎ（以下、「最上の負極集電体６５ｎ」という）には、加工面１１の突起９１０（図２２Ａ、図２２Ｂを参照）が押し当てられたことによる略四角錐台面形状の凹部である溶接痕９２０が形成されている。
　９３０は、超音波溶接によって最上の負極集電体６５ｎに発生した破れである。破れ９３０は、格子状に配された複数の溶接痕９２０のうち、周辺部分、特に四隅に配された溶接痕９２０の近傍に発生しやすい。
　図２１から理解できるように、耳部６２ｎは、合剤層６６ｎが形成されていないために電極部より薄い。そのような薄い耳部６２ｎを構成する複数の負極集電体６５ｎを、チップ１０とリードタブ６３ｎとの間に厚さ方向に束ねているために、負極集電体６５ｎには張力が印加されやすい。このような負極集電体６５ｎに加工面１１の突起９１０が押し当てられることにより、特に最上の負極集電体６５ｎは突起９１０の形状に沿って局所的に延ばされる。従って、最上の負極集電体６５ｎにおいて、複数の溶接痕９２０のうち最も大きな張力が印加されやすい周辺部分の溶接痕９２０の近傍の位置に、破れ９３０が発生しやすいと考えられる。
　なお、アンビル５０の保持面５１にも凹凸が形成されているが、保持面５１が当接するリードタブ６３ｎは負極集電体６５ｎより厚いので、リードタブ６３ｎに破れが発生することはほとんどない。
　チップ１０の荷重Ｆ（図２１参照）を小さくすれば、破れ９３０の発生頻度は低下するが、超音波振動のエネルギーが負極集電体６５ｎ及びリードタブ６３ｎに十分に印加されなくなるので、溶接不良が生じやすい。
　そこで、破れ９３０の発生を抑えるため、従来は、（１）負極集電体６５ｎを構成する銅箔として耐伸性が相対的に優れた圧延銅箔を用いる、（２）チップ１０と最上の負極集電体６５ｎとの間にリードタブ６３ｎと略同一厚さを有する銅のダミー薄板を挟んで「ダミー薄板／複数の負極集電体６５ｎ／リードタブ６３ｎ」を一体的に超音波溶接することで、最上の負極集電体６５ｎに溶接痕９２０が形成されにくくする、等の対策が採られていた。
　ところが、圧延銅箔を用いる方法は、圧延銅箔が電解銅箔に比べて高価であるという課題がある。また、ダミー薄板を一緒に溶接する方法は、ダミー薄板を準備する必要があるのでコスト高になるという課題や、超音波溶接作業が煩雑になるという課題、溶接部６４ｎが厚くなるという課題がある。
　上述した、超音波溶接によって集電体が破れるという問題は、集電体の厚みが相対的に薄い負極集電体で発生しやすいが、正極集電体においても超音波溶接の条件によっては同様に発生することがある。また、電池以外の分野でも、チップ１０を薄い金属箔に押し当てて超音波溶接する場合には同様に発生することがある。
　集電体の破れは、最終的に得られるリチウムイオン二次電池の電圧特性に悪影響を及ぼすことがある。従って、破れは電池の製造歩留まりを低下させ、また、電池の信頼性を低下させる。
　本発明は、被溶接部材である箔に破れが発生しにくい超音波溶接用チップ及び超音波溶接機を提供することを目的とする。また、本発明は、電極の耳部とリードタブとを超音波溶接する際に、耳部を構成する集電体の破れが発生しにくい電池の製造方法を提供することを目的とする。
　本発明の超音波溶接用チップは、複数の突起が形成された加工面を備え、前記加工面を被溶接部材に押し当てながら前記被溶接部材に超音波振動を印加して前記被溶接部材を超音波溶接するための超音波溶接用チップであって、前記加工面を正面から見たとき、前記複数の突起のうち最外周に配された少なくとも１つの突起は、その一方向の外寸法をＡとしたときＲ≧Ａ／６を満たす半径Ｒの円弧を周囲の輪郭線上に有するように面取りされた面取り突起であることを特徴とする。
　本発明の超音波溶接機は、被溶接部材に押し当てられて前記被溶接部材に超音波振動を印加するためのチップと、前記チップに対向して配置され、前記被溶接部材を支持するアンビルと、前記チップが一端に設けられ、前記超音波振動により共鳴するホーンとを備える。そして、前記チップが、上記の本発明の超音波溶接用チップである。
　本発明の電池の製造方法は、集電体を基材層として有し、前記集電体の所定領域に電極合剤層が形成された電極部と、前記電極合剤層が形成されていない耳部とをそれぞれ備えた複数の電極を積層する工程と、前記複数の電極の前記耳部と前記集電体より肉厚のリードタブとを超音波溶接する工程とを備える。そして、前記超音波溶接する工程において、上記の本発明の超音波溶接用チップの前記加工面を前記耳部に押し当てて前記耳部と前記リードタブとを超音波溶接する。
　本発明の超音波溶接用チップ及び超音波溶接機によれば、チップの加工面に形成された複数の突起のうち最外周に配された少なくとも１つの突起が面取り突起であるので、箔に応力集中が生じにくい。従って、超音波溶接による箔の破れを低減することができる。
　また、本発明の電池の製造方法によれば、上記の本発明の超音波溶接用チップを電極の耳部に押し当てて電極の耳部とリードタブとを溶接するので、超音波溶接によって耳部を構成する集電体に生じる破れを低減できる。従って、高信頼性の電池を歩留まりよく安定的に製造することができる。また、集電体として、従来は使用することが困難であった電解銅箔を使用することが可能となる。また、チップと耳部との間にダミー薄板を挟んで超音波溶接する必要もなくなる。
図１は、本発明にかかる超音波溶接機の一例の概略構成を示した図である。 図２Ａは超音波溶接機に用いられる本発明の実施形態１にかかるチップの加工面の平面図、図２Ｂはその正面図である。 図３Ａは図２Ａ及び図２Ｂに示したチップの加工面に形成された複数の突起のうち、四隅以外に配された非面取り突起の拡大平面図、図３Ｂは図３Ａの３Ｂ－３Ｂ線に沿った非面取り突起の矢視拡大断面図である。 図４Ａは図２Ａ及び図２Ｂに示したチップの加工面に形成された複数の突起のうち、四隅に配された面取り突起の拡大平面図、図４Ｂは図４Ａの４Ｂ－４Ｂ線に沿った面取り突起の矢視拡大断面図である。 図５は、図２Ａ及び図２Ｂに示したチップを用いた超音波溶接により形成された溶接部を示した拡大平面図である。 図６は、本発明の実施形態１にかかる超音波溶接機に用いられる別のチップの加工面に形成された複数の突起の配置を示した平面図である。 図７は、本発明の実施形態２にかかる超音波溶接機に用いられるチップの加工面に形成された複数の突起の配置を示した平面図である。 図８は、本発明の実施形態３にかかる超音波溶接機に用いられるチップの加工面に形成された複数の突起の配置を示した平面図である。 図９Ａは超音波溶接機に用いられる本発明の実施形態４にかかるチップの加工面の平面図、図９Ｂはその正面図である。 図１０Ａは図９Ａ及び図９Ｂに示したチップの加工面に形成された複数の突起のうち、四隅に配された面取り突起の拡大平面図、図１０Ｂは図１０Ａの１０Ｂ－１０Ｂ線に沿った面取り突起の矢視拡大断面図である。 図１１は、図９Ａ及び図９Ｂに示したチップを用いた超音波溶接により形成された溶接部を示した拡大平面図である。 図１２Ａは本発明の実施形態４にかかる超音波溶接機に用いられるチップの加工面に形成された別の面取り突起の拡大平面図、図１２Ｂは図１２Ａの１２Ｂ－１２Ｂ線に沿った面取り突起の矢視拡大断面図である。 図１３Ａは、本発明の実施形態５にかかる超音波溶接機に用いられるチップの加工面に形成される面取り突起の断面図である。図１３Ｂは、図１３Ａの部分１３Ｂの拡大断面図である。 図１４Ａは、図１３Ａ及び図１３Ｂに示した面取り突起によって形成された溶接痕の平面図である。図１４Ｂは図１４Ａの１４Ｂ－１４Ｂ線に沿った当該溶接痕の矢視断面図である。図１４Ｃは、図１４Ｂの部分１４Ｃの拡大断面図である。 図１５Ａは、本発明の実施形態５にかかる超音波溶接機に用いられるチップの加工面に形成される別の面取り突起の断面図である。図１５Ｂは、図１５Ａの部分１５Ｂの拡大断面図である。 図１６Ａは、本発明の実施形態５にかかる超音波溶接機に用いられるチップの加工面に形成される更に別の面取り突起の断面図である。図１６Ｂは、図１６Ａの部分１６Ｂの拡大断面図である。 図１７Ａは、図２Ａの１７Ａ－１７Ａ線に沿ったチップの矢視断面図である。図１７Ｂは、図２Ａの１７Ｂ－１７Ｂ線に沿ったチップの矢視断面図である。図１７Ｃは、図２Ａの部分１７Ｃの拡大平面図である。 図１８は、評価試験２における実施例及び比較例の結果を示した図である。 図１９は、一般的なラミネート形リチウムイオン二次電池の概略構成を示した透視平面図である。 図２０は、図１９に示したラミネート形リチウムイオン二次電池の負極の耳部とリートタブとの溶接部及びその近傍の概略構成を示した断面図である。 図２１は、図２０に示した溶接部を形成するための超音波溶接法を示した側面図である。 図２２Ａは超音波溶接法に用いられる従来のチップの加工面の形状の一例を示した平面図、図２２Ｂはその正面図である。 図２３は、図２２Ａ及び図２２Ｂに示した加工面を有するチップを用いた超音波溶接により形成された溶接部の一例を示した拡大平面図である。
　本発明の超音波溶接用チップは、複数の突起が形成された加工面を備える。前記チップは、前記加工面を被溶接部材に押し当てながら前記被溶接部材に超音波振動を印加して前記被溶接部材を超音波溶接するために使用される。前記加工面を正面から見たとき、前記複数の突起のうち最外周に配された少なくとも１つの突起は、その一方向の外寸法をＡとしたときＲ≧Ａ／６を満たす半径Ｒの円弧を周囲の輪郭線上に有するように面取りされた面取り突起である。
　上記の本発明の超音波溶接用チップにおいて、前記複数の突起が格子状に配置されており、前記複数の突起のうち四隅に配された４つの突起のうちの少なくとも１つが前記面取り突起であることが好ましい。これにより破れが特に発生しやすい箇所の近傍に面取り突起を配置することができるので、箔の破れを効果的に低減することができる。
　前記複数の突起が格子状に配置されており、前記複数の突起のうち四隅に配された４つの突起の全てが前記面取り突起であることが好ましい。これにより破れが特に発生しやすい四隅に面取り突起を配置することができるので、箔の破れを更に低減することができる。
　前記複数の突起のうち最外周に配された全ての突起が前記面取り突起であることが好ましい。これにより、箔の破れを更に低減することができる。
　前記複数の突起の全てが前記面取り突起であることが好ましい。これにより、箔の破れが発生する可能性を最小化することができる。
　前記加工面を正面から見たとき、前記面取り突起の前記輪郭線は四隅に半径Ｒの前記円弧を有する略正方形であってもよい。この場合、前記略正方形の互いに対向する二辺間距離が前記寸法Ａであることが好ましい。これにより、従来のチップの加工面に形成されていた四角錐台形状の突起（非面取り突起）にわずかな加工を加えることで面取り突起を形成することができる。
　あるいは、前記加工面を正面から見たとき、前記面取り突起の前記輪郭線は円形であってもよい。この場合、前記円形の直径が前記寸法Ａであってもよい。これにより、箔の破れを更に低減することができる。
　前記面取り突起の前記輪郭線に沿って、前記加工面の平坦面と前記面取り突起とを滑らかに接続する凹曲面が形成されていることが好ましい。これにより、箔の破れを更に低減することができる。
　上記の場合において、前記凹曲面の曲率半径は０．１ｍｍ以上であることが好ましい。これにより、箔の破れを更に低減することができる。
　前記加工面と前記加工面と隣り合う側面とが交差する、前記加工面の外周端に面取りが施されていることが好ましい。これにより、箔の破れを更に低減することができる。
　前記加工面の４つのコーナー部の少なくとも一つに面取りが施されていることが好ましい。４つのコーナー部の全てに面取りが施されていることがより好ましい。これにより、箔の破れを更に低減することができる。
　加工面の外周端の前記面取り及び加工面のコーナー部の面取りが、半径０．５ｍｍ以上の略円筒面形状を有することが好ましい。これにより、箔の破れを更に低減することができる。
　本発明の電池の製造方法は、集電体を基材層として有し、前記集電体の所定領域に電極合剤層が形成された電極部と、前記電極合剤層が形成されていない耳部とをそれぞれ備えた複数の電極を積層する工程と、前記複数の電極の前記耳部と前記集電体より肉厚のリードタブとを超音波溶接する工程とを備える。そして、前記超音波溶接する工程において、上記の本発明の超音波溶接用チップの前記加工面を前記耳部に押し当てて前記耳部と前記リードタブとを超音波溶接する。
　上記の本発明の電池の製造方法において、前記集電体が電解銅箔であることが好ましい。これにより、電解銅箔は圧延銅箔に比べて安価であるので、電池のコストを低減することができる。
　以下に、本発明を好適な実施形態及び実施例を示しながら詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態及び実施例に限定されないことはいうまでもない。以下の説明において参照する各図は、説明の便宜上、本発明の実施形態を構成する部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明は以下の各図に示されていない任意の部材を備え得る。また、以下の各図中の部材の寸法は、実際の部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。各図において、対応する部材には同一の符号を付しており、それらについての重複する説明を省略する。
　図１に、本発明にかかる超音波溶接機１の概略構成を示す。超音波溶接機１は、超音波帯域の所定周波数の電気的信号を出力する発信器２と、発信器２からの電気的信号を超音波帯域の機械的振動に変換する振動子（トランスデューサー）３と、振動子３が発生した機械的振動を所定の振幅の超音波振動に変換するブースター４と、ブースター４からの超音波振動によって共鳴するホーン５と、ホーン５の一端に設けられたチップ１０と、チップ１０に対向して配置されたアンビル５０とを備えている。被溶接部材は、アンビル５０の保持面５１上に載置されてアンビル５０によって支持される。アンビル５０上の被溶接部材にチップ１０の加工面１１を押し当てて、チップ１０を介して所定の超音波振動を被溶接部材に印加する。
　本発明の超音波溶接機１の構成は、後述するチップ１０の被溶接部材に押し当てられる加工面１１の形状を除いて、特に制限はない。例えば、公知の任意の超音波溶接機に本発明を適用することができる。チップ１０とホーン５とは一体化された一部品で構成されていてもよいし、別個の部品で構成されていてもよい。
　（実施形態１）
　図２Ａは超音波溶接機１に用いられる本発明の実施形態１にかかるチップ１０の加工面１１の平面図、図２Ｂはその正面図である。図２２Ａ及び図２２Ｂに示した従来のチップ１０の加工面１１と同様に、本実施形態１のチップ１０の加工面１１は平坦面であり、加工面１１には１６個の突起が２行×８列に格子状に配置されている。１６個の突起のうち、四隅に配された４個の突起１２０は形状及び寸法が同じであり、残り１２個の突起１１０は形状及び寸法が同じである。
　図３Ａは、四隅以外に配された突起１１０の拡大平面図、図３Ｂは図３Ａの３Ｂ－３Ｂ線に沿った突起１１０の拡大断面図である。突起１１０は、四角錐台形状（四角錐の頂部を、その底面と平行な面に沿って切り落とした形状）を有しており、図２２Ａ及び図２２Ｂに示した従来のチップ１０の加工面１１に形成された突起９１０と実質的に同じ形状である。即ち、図３Ａに示すように突起１１０を平面視したとき、突起１１０の周囲の輪郭線（即ち、突起１１０の底面の平面視形状）１１１は、一辺がＡである正方形である。また、突起１１０の上面１１２の周囲の輪郭線１１３も正方形である。但し、輪郭線１１１及び／又は輪郭線１１３の四隅に微小な面取りが形成されていてもよい。このような輪郭線１１１と輪郭線１１３とを繋ぐように傾斜面１１４が形成されている。
　図４Ａは、図２Ａに示した１６個の突起のうち四隅に配された突起１２０の拡大平面図、図４Ｂは図４Ａの４Ｂ－４Ｂ線に沿った突起１２０の拡大断面図である。突起１２０は、図３Ａ及び図３Ｂに示した四角錐台形状を有する突起１１０の傾斜面１１４の４つの稜線１１５（図３Ａ参照）を略円筒面状に面取りしたのと実質的に同じ形状を有している。より詳細には、図４Ａに示されているように、突起１２０の周囲の輪郭線（即ち、突起１２０の底面の平面視形状）１２１は、対向する二辺間距離がＡである正方形の四隅が、半径Ｒの円弧１２１ｒで面取りされた略正方形である。対向する二辺間距離Ａと半径ＲとはＲ≧Ａ／６を満足する。半径Ｒの値は、突起１２０の大きさ等によって適宜変更しうるが、０．２ｍｍ以上であることが好ましく、０．３ｍｍ以上であることがより好ましい。突起１２０の上面１２２の周囲の輪郭線１２３も、四隅が円弧状に面取りされた略正方形である。このような輪郭線１２１と輪郭線１２３とを繋ぐように傾斜面１２４が形成されている。従って、傾斜面１２４の４つの稜線１２５は、滑らかな凸曲面（例えば円筒面の一部）で構成されている。
　本発明では、図４Ａ、図４Ｂに示したような周囲に円弧状の面取りが施された突起１２０を「面取り突起」と呼び、図３Ａ、図３Ｂに示したような円弧状の面取りが実質的に施されていない突起１１０を「非面取り突起」と呼び、形状の違いにより両突起を区別する。
　上記のような突起１１０，１２０が形成された加工面１１を有する本実施形態のチップ１０は、例えばラミネート形リチウムイオン二次電池の電極の耳部とリードタブとを超音波溶接する際に使用することができる。即ち、超音波溶接法を示した図２１に示したチップ１０として本実施形態１のチップ１０を用いることができる。チップ１０の加工面１１は最上の負極集電体６５ｎの上面に押し当てられる。
　図５は、本実施形態１にかかるチップ１０を用いた超音波溶接１により形成された溶接部６４ｎを示した拡大平面図である。図５に示す溶接部６４ｎの面に、加工面１１が当接していた。図５に示されているように、最上の負極集電体６５ｎには、加工面１１の突起１１０，１２０が押し当てられたことにより形成された凹状の溶接痕２１０，２２０が形成されている。溶接痕２１０は、突起１１０によって形成されたものであり、図２３に示した溶接痕９２０と同様に、略四角錐台面形状の凹部である。これに対して、溶接痕２２０は、突起１２０により形成されたものである。溶接痕２１０と比較すれば理解できるように、溶接痕２２０の輪郭線２２１は、四隅に相対的に大きな半径を有する円弧状の面取りが形成された略正方形である。溶接痕２１０及び溶接痕２２０の形状の相違から容易に理解できるように、溶接痕２２０の輪郭線２２１が有する円弧状の面取りが、溶接痕２２０の近傍において負極集電体６５ｎに発生する応力集中を緩和する。従って、溶接痕２２０を形成する面取り突起１２０は、溶接痕２１０を形成する突起１１０に比べて、溶接痕の近傍において負極集電体６５ｎに発生する応力集中を緩和するのに有利な形状である。
　図２３で説明したように、従来の超音波溶接法では、最も大きな張力が印加される周辺部分、特に四隅の溶接痕９２０の近傍に破れ９３０が発生した。これに対して、本実施形態１では、格子状に配された複数の突起のうち四隅の突起を、負極集電体６５ｎに応力集中を生じさせにくい面取り突起１２０としたので、負極集電体６５ｎの破れ９３０の発生を効果的に抑制することができる。
　負極集電体６５ｎに破れ９３０が生じにくいので、負極集電体６５ｎとして安価な電解銅箔を用いることができる。従って、電池６０のコストを低減することができる。また、従来のように、チップ１０と最上の負極集電体６５ｎとの間にダミー薄板を挟んで超音波溶接する必要もない。
　上記の例では、加工面１１に突起が２行×８列に配置された例を示したが、突起の配置はこれに限定されない。図６に示すように突起がｍ行×ｎ列に格子状に配置されていてもよい（ｍ，ｎは２以上の整数）。この場合、四隅に配された４つの突起を面取り突起１２０とし、それ以外の突起を非面取り突起１１０とすることができる。この場合も、上記の例と同様の効果を得ることができる。
　なお、図２Ａ及び図６において、四隅に配された４つの突起のうちの一部のみを面取り突起１２０とし、それ以外の突起を全て非面取り突起１１０としてもよい。破れ９３０が発生しやすい箇所の近傍のみに面取り突起１２０を配置することで、破れ９３０の発生を効果的に防止することができる。
　あるいは、最外周に配された突起（図６の例では、第１行、第ｍ行、第１列、第ｎ列に配された突起）のうちの少なくとも１つを面取り突起１２０とし、それ以外の突起を全て非面取り突起１１０としてもよい。破れ９３０が発生しやすい箇所が四隅の近傍以外である場合もあり、そのような場合には破れが発生しやすい箇所の近傍のみに面取り突起１２０を配置することで、破れ９３０の発生を効果的に防止することができる。
　（実施形態２）
　本実施形態２は、チップ１０の加工面１１に形成された突起の配置に関して実施形態１と異なる。以下、実施形態１と異なる点を中心に、本実施形態２を説明する。
　図７は、本実施形態２のチップ１０の加工面１１に形成された複数の突起の配置を示した平面図である。加工面１１には、図６と同様に、突起がｍ行×ｎ列に格子状に配置されている。但し、図６と異なり、最外周に配された突起（即ち、第１行、第ｍ行、第１列、第ｎ列に配された突起）は全て面取り突起１２０であり、それ以外の突起は非面取り突起１１０である。
　本実施形態２によれば、ｍ行×ｎ列に配された突起群の周囲のいずれの箇所においても、負極集電体６５ｎに応力集中が発生しにくくなるので、破れ９３０の発生の防止効果が更に向上する。
　（実施形態３）
　本実施形態３は、チップ１０の加工面１１に形成された突起の配置に関して実施形態１，２と異なる。以下、実施形態１，２と異なる点を中心に、本実施形態３を説明する。
　図８は、本実施形態３のチップ１０の加工面１１に形成された複数の突起の配置を示した平面図である。加工面１１には、図６、図７と同様に、突起がｍ行×ｎ列に格子状に配置されている。但し、図６、図７と異なり、全ての突起（ｍ×ｎ個の突起）が面取り突起１２０であり、非面取り突起１１０は存在しない。
　本実施形態３によれば、全ての突起が面取り突起１２０であるので、ｍ行×ｎ列に配された突起群のいずれの箇所においても、負極集電体６５ｎに応力集中が発生しにくくなる。従って、破れ９３０の発生の防止効果が更に向上する。
　（実施形態４）
　本実施形態４では、実施形態１～３に示した面取り突起１２０とは異なる形状を有する面取り突起１３０を用いる。以下、実施形態１～３と異なる点を中心に、本実施形態４を説明する。
　図９Ａは超音波溶接機１に用いられる本発明の実施形態４にかかるチップ１０の加工面１１の平面図、図９Ｂはその正面図である。図２Ａ及び図２Ｂに示した実施形態１のチップ１０の加工面１１と同様に、本実施形態４のチップ１０の加工面１１には１６個の突起が２行×８列に格子状に配置されている。１６個の突起のうち、四隅に配された４個の突起１３０は形状及び寸法が同じであり、残り１２個の突起１１０は形状及び寸法が同じである。
　図１０Ａは、図９Ａに示した１６個の突起のうち四隅に配された面取り突起１３０の拡大平面図、図１０Ｂは図１０Ａの１０Ｂ－１０Ｂ線に沿った面取り突起１３０の矢視拡大断面図である。突起１３０は、ドーム状に膨らんだ滑らかな凸曲面を有している。当該凸曲面は、正確な球面であってもよいし、これをわずかに変形させた非球面であってもよい。図１０Ａに示されているように、突起１３０の周囲の輪郭線（即ち、突起１３０の底面の平面視形状）１３１は直径Ａの円形である。即ち、突起１３０の輪郭線１３１は、図４Ａに示した突起１２０の輪郭線１２１において、四隅の円弧１２１ｒの半径Ｒを寸法Ａの半分（Ｒ＝Ａ／２）に設定した場合に相当する。
　図１１は、本実施形態４にかかるチップ１０を用いた超音波溶接１により形成された溶接部６４ｎを示した拡大平面図である。図１１に示す溶接部６４ｎの面に、加工面１１が当接していた。図１１に示されているように、最上の負極集電体６５ｎには、加工面１１の突起１１０，１３０が押し当てられたことにより形成された凹状の溶接痕２１０，２３０が形成されている。溶接痕２１０は、突起１１０によって形成されたものであり、図５に示した溶接痕２１０と同じ略四角錐台面形状の凹部である。これに対して、溶接痕２３０は、突起１３０により形成された曲面状の凹部であり、その輪郭線２３１は略円形である。略円形の輪郭線２３１が、溶接痕２３０の近傍において負極集電体６５ｎに発生する応力集中を緩和する。従って、溶接痕２３０を形成する本実施形態４の面取り突起１３０は、溶接痕２３０の近傍において負極集電体６５ｎに発生する応力集中を緩和するのに有利な形状である。本実施形態４の面取り突起１３０は、その輪郭線１３１が円形であるので、実施形態１～３に示した面取り突起１２０に比べて、より大きな応力集中の緩和効果が得られる。
　図１０Ａ、図１０Ｂに示した面取り突起１３０は、ドーム状に膨らんだ滑らかな凸曲面を有していたが、本発明はこれに限定されない。面取り突起１３０に代えて、例えば図１２Ａ及び図１２Ｂに示す円錐台形状（円錐の頂部を、その底面と平行な面に沿って切り落とした形状）又はこれに近似した形状を有する面取り突起１４０を用いることもできる。図１２Ａに示されているように、突起１４０の周囲の輪郭線（即ち、突起１４０の底面の平面視形状）１４１は直径Ａの円形である。この面取り突起１４０を用いた場合も、負極集電体６５ｎに発生する応力集中を緩和することができる。
　以上のように、本実施形態４によれば、格子状に配された複数の突起のうち四隅の突起を、負極集電体６５ｎに応力集中を生じさせにくい面取り突起１３０，１４０としたので、負極集電体６５ｎの破れ９３０の発生を効果的に抑制することができる。
　上記の例では、加工面１１に配された２行×８列の突起（図９Ａ、図９Ｂ参照）のうち四隅の突起を面取り突起１３０，１４０にする例を示したが、突起の配置はこれに限定されない。例えば、実施形態１～３で説明した面取り突起１２０の各種配置例を面取り突起１３０，１４０の配置に適用することができる。
　（実施形態５）
　図１３Ａは、本実施形態５にかかる面取り突起１２０'の断面図である。図１３Ｂは、図１３Ａの部分１３Ｂの拡大断面図である。本実施形態５の面取り突起１２０’は、凹曲面１２１ｃがその輪郭線１２１に沿って連続的に形成されている点で、図４Ａ及び図４Ｂに示した略四角錐台形状を有する面取り突起１２０と異なる。凹曲面１２１ｃは、傾斜面１２４とチップ１０の加工面１１の平坦な上面とを滑らかに接続している。図示を省略するが、凹曲面１２１ｃは、滑らかな凸曲面である稜線１２５（図４Ａ参照）と加工面１１との間も同様に滑らかに接続している。凹曲面１２１ｃは、面取り突起１２０’を取り囲むように、環状に連続している。面取り突起１２０’の平面視形状は、面取り突起１２０の平面視形状（図４Ａ参照）と実質的に同じである。
　図１４Ａは、面取り突起１２０’が負極集電体６５ｎに押し当てられたことにより最上の負極集電体６５ｎの上面に形成された溶接痕２２０’の平面図である。図１４Ｂは、図１４Ａの１４Ｂ－１４Ｂ線に沿った溶接痕２２０’の矢視断面図である。図１４Ｃは、図１４Ｂの部分１４Ｃの拡大断面図である。溶接痕２２０’は略四角錐台形状の凹部である。溶接痕２２０’の底面２２２は突起１２０’の上面１２２が転写されることで形成され、底面２２２の輪郭線２２３と溶接痕２２０’の輪郭線２２１とを繋ぐ傾斜面２２４は突起２２０’の傾斜面１２４が転写されることで形成されている。溶接痕２２０’の形状は、面取り突起１２０によって形成される溶接痕２２０（図５参照）と概略同じである。但し、溶接痕２２０’は、その輪郭線２２１に沿って滑らかな凸曲面２２１ｃが形成されている点で、溶接痕２２０と異なる。凸曲面２２１ｃは、傾斜面２２４と最上の負極集電体６５ｎの上面とを滑らかに接続している。凸曲面２２１ｃは、溶接痕２２０’を取り囲むように、環状に連続している。凸曲面２２１ｃは、面取り突起１２０’の凹曲面１２１ｃが転写されることにより形成されたものである。図１４Ｃに示されているように、凸曲面２２１ｃの断面形状は略円弧形状を有している。
　本実施形態によれば、面取り突起１２０’の輪郭線１２１に沿って凹曲面１２１ｃが形成されているので、面取り突起１２０’を転写して形成される溶接痕２２０’には、その輪郭線２２１に沿って、凹曲面１２１ｃが転写された凸曲面２２１ｃを形成することができる。凸曲面２２１ｃは、輪郭線２２１及びその近傍において負極集電体６５ｎに発生する応力集中を緩和する。従って、凹曲面１２１ｃを有する面取り突起１２０’は、凹曲面１２１ｃを有しない面取り突起１２０に比べて、負極集電体６５ｎの破れ９３０の発生を更に低減することができる。
　上記の凹曲面１２１ｃと同様の凹曲面を実施形態４で説明した面取り突起１３０，１４０に適用することができる。
　図１０Ａ、図１０Ｂに示した、ドーム状に膨らんだ滑らかな凸曲面を有する面取り突起１３０に凹曲面を適用した例を図１５Ａ、図１５Ｂに示す。図１５Ａは、面取り突起１３０’の断面図、図１５Ｂは、輪郭線１３１を含む図１５Ａの部分１５Ｂの拡大断面図である。面取り突起１３０’の輪郭線１３１に沿って凹曲面１３１ｃが形成されている。凹曲面１３１ｃは、突起１３０’の滑らかな凸曲面とチップ１０の加工面１１の平坦な上面とを滑らかに接続している。凹曲面１３１ｃは、面取り突起１３０’を取り囲むように、環状に連続している。凹曲面１３１ｃが形成されている点を除いて、面取り突起１３０’は面取り突起１３０と同じである。面取り突起１３０’の平面視形状は、面取り突起１３０の平面視形状（図１０Ａ参照）と実質的に同じである。
　図１２Ａ、図１２Ｂに示した、略円錐台形状を有する面取り突起１４０に凹曲面を適用した例を図１６Ａ、図１６Ｂに示す。図１６Ａは、面取り突起１４０’の断面図、図１６Ｂは、輪郭線１４１を含む図１６Ａの部分１６Ｂの拡大断面図である。面取り突起１４０’の輪郭線１４１に沿って凹曲面１４１ｃが形成されている。凹曲面１４１ｃは、突起１４０’の円錐面とチップ１０の加工面１１の平坦な上面とを滑らかに接続している。凹曲面１４１ｃは、面取り突起１４０’を取り囲むように、環状に連続している。凹曲面１４１ｃが形成されている点を除いて、面取り突起１４０’は面取り突起１４０と同じである。面取り突起１４０’の平面視形状は、面取り突起１４０の平面視形状（図１２Ａ参照）と実質的に同じである。
　図示を省略するが、面取り突起１２０’の場合と同様に、面取り突起１３０’，１４０’を負極集電体に押し当てて超音波溶接を行うと、最上の負極集電体の上面に形成される溶接痕の輪郭線に、凹曲面１３１ｃ，１４１ｃが転写された滑らかな凸曲面を形成することができる。凸曲面は、輪郭線及びその近傍において負極集電体に発生する応力集中を緩和する。従って、凹曲面１３１ｃ，１４１ｃを有する面取り突起１３０’，１４０’は、凹曲面１３１ｃ，１４１ｃを有しない面取り突起１３０，１４０に比べて、負極集電体６５ｎの破れ９３０の発生を更に低減することができる。
　図１３Ｂ、図１５Ｂ、図１６Ｂに示されているように、面取り突起１２０’，１３０’，１４０’の輪郭線１２１，１３１，１４１を通る断面に沿った凹曲面１２１ｃ，１３１ｃ，１４１ｃの形状は略円弧形状であることが好ましい。そして、当該断面における凹曲面１２１ｃ，１３１ｃ，１４１ｃの曲率半径Ｒ121，Ｒ131，Ｒ141は、０．１ｍｍ以上、更には０．１５ｍｍ以上であることが好ましく、０．４ｍｍ以下、更には０．３ｍｍ以下であることが好ましい。ここで、曲率半径Ｒ121，Ｒ131，Ｒ141を定義する断面は、輪郭線１２１，１３１，１４１上の当該断面が交差する点における輪郭線１２１，１３１，１４１の接線に垂直である。曲率半径Ｒ121，Ｒ131，Ｒ141が上記の数値範囲より小さいと、負極集電体の破れを低減するという凹曲面１２１ｃ，１３１ｃ，１４１ｃの効果が低減する。曲率半径Ｒ121，Ｒ131，Ｒ141が上記の数値範囲より大きいと、溶接不良が生じやすくなる。
　面取り突起１２０’，１３０’，１４０’の輪郭線１２１，１３１，１４１は、図１３Ｂ、図１５Ｂ、図１６Ｂに示されているように、加工面１１の平坦面と凹曲面１２１ｃ，１３１ｃ，１４１ｃとの接続位置により定義される。このように定義される輪郭線１２１，１３１，１４１を用いて面取り突起１２０’，１３０’，１４０’の外寸法Ａが定義される。
　実施形態１～４で説明した面取り突起１２０，１３０，１４０の一部又は全てを、凹曲面１２１ｃ，１３１ｃ，１４１ｃを備えた本実施形態５の面取り突起１２０’，１３０’，１４０’に置き換えることができる。
　（実施形態６）
　図２Ａに示されているように、チップ１０の加工面１１の平面視形状は略矩形であり、加工面１１は４つの側面１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと隣り合っている。好ましくは、側面１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは加工面１１に対して略垂直である。図１７Ａは図２Ａの１７Ａ－１７Ａ線に沿ったチップ１０の矢視断面図、図１７Ｂは図２Ａの１７Ｂ－１７Ｂ線に沿ったチップ１０の矢視断面図である。図１７Ａ及び図１７Ｂでは、図面を簡単化するために、断面より後ろに見えるはずの突起１１０，１２０の図示を省略している。図１７Ｃは加工面１１のコーナー部を含む図２Ａの部分１７Ｃの拡大平面図である。
　図１７Ａ及び図１７Ｂに示されているように、加工面１１と側面１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄとが交差する、加工面１１の外周端には面取り１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄが施されている。面取り１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの形状は、略円筒面（いわゆる「Ｒ面」）、加工面１１及び側面１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄのいずれに対しても斜めに交差する傾斜平面（いわゆる「Ｃ面」）等、公知の面取り形状の中から任意に選択しうるが、加工面１１と側面１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄとを滑らかにつなぐ凸曲面であることが好ましく、Ｒ面であることがより好ましい。
　図１７Ｃに示されているように、チップ１０の加工面１１のコーナー部にも面取り１４が施されている。図１７Ｃでは加工面１１の４つのコーナー部のうちの１つのみを図示しているが、他の３つのコーナー部にも同様の面取り１４が施されている。面取り１４の形状は、略円筒面（いわゆる「Ｒ面」）、コーナー部を挟む隣り合う２側面のいずれに対しても斜めに交差する傾斜平面（いわゆる「Ｃ面」）等、公知の面取り形状の中から任意に選択しうるが、隣り合う２側面を滑らかにつなぐ凸曲面であることが好ましく、Ｒ面であることがより好ましい。
　チップ１０の加工面１１は図２１に示したように負極集電体６５ｎに押し付けられる。このとき、加工面１１が最上の負極集電体６５ｎに接触する。チップ１０の加工面１１の周囲に面取り１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１４が設けられていない場合には、加工面１１の外周端やコーナー部において負極集電体６５ｎが局所的に押さえ付けられるので、当該局所的に押さえ付けられた位置において特に最上の負極集電体６５ｎは加工面１１に対して移動することが困難である。この状態において、加工面１１に形成された突起が負極集電体６５ｎに押し込まれると、負極集電体６５ｎが大きく延ばされるので、破れ９３０（図２３参照）が発生しやすい。
　これに対して、本実施形態６のように加工面１１の周囲に面取り１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１４が設けられている場合には、加工面１１の外周端やコーナー部が負極集電体６５ｎに対して印加する局所的な押力が小さくなるので、特に最上の負極集電体６５ｎが加工面１１に対して移動するのを制限する作用が緩和される。従って、加工面１１に形成された突起が負極集電体６５ｎに押し込まれたときに、負極集電体６５ｎが加工面１１に対して位置ずれすることができるので、破れ９３０（図２３参照）の発生を更に低減することができる。
　本例では、面取り１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄとして半径Ｒ13の円筒面状の面取りが施されており、面取り１４として半径Ｒ14の円筒面状の面取りが施されている。半径Ｒ13，Ｒ14は、０．５ｍｍ以上、更には０．７ｍｍ以上であることが好ましく、２ｍｍ以下、更には１．５ｍｍ以下であることが好ましい。半径Ｒ13，Ｒ14が上記の数値範囲より小さいと、破れ９３０（図２３参照）の発生を低減する効果が得られにくくなる。半径Ｒ13，Ｒ14が上記の数値範囲より大きいと、面取り加工に要する時間が長くなる。
　加工面１１の各コーナー部の頂部には、隣り合う２側面間の面取り１４と加工面１１の外周端に形成された面取りとが交差することによって形成された面取りが形成されていることが好ましい。この頂部の面取りは、滑らかな凸曲面であることが好ましく、略球面であることがより好ましい。頂部の当該面取りは、半径が０．５ｍｍ以上、更には０．７ｍｍ以上であり、２ｍｍ以下、更には１．５ｍｍ以下である球面であることが特に好ましい。
　本実施形態５で説明した面取り１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１４の全てを又はこれらのうちの一部のみを、実施形態１～５で説明したチップ１０に適用することができる。
　本発明において、面取り突起１２０，１３０，１４０，１２０’，１３０’，１４０’の加工方法は特に制限はない。例えば、チップ１０の加工面１１に公知の方法で非面取り突起１１０を形成した後、やすりなどを用いて面取り加工を施すことにより面取り突起１２０，１３０，１４０，１２０’，１３０’，１４０’を形成することができる。
　上記の実施形態１～６では、加工面１１上に複数の突起が格子状に配置されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、複数の突起がハニカム状に配置されていてもよい。
　上記の実施形態１～６では、加工面１１を正面から見たときの突起１１０，１２０，１３０，１４０、１２０’，１３０’，１４０’の縦寸法及び横寸法はいずれもＡであったが、縦寸法及び横寸法が異なっていてもよい。突起の平面視形状は、略正方形の他、略長方形、略正六角形など任意の形状であってもよい。突起の周囲の輪郭線の外寸法Ａは、輪郭線の外寸法が最小となる方向に沿った外寸法で定義される。例えば、突起の平面視形状が略長方形である場合には、その外寸法Ａは短辺方向の寸法を意味し、突起の平面視形状が略正六角形である場合には、その外寸法Ａは対向する二辺間距離を意味する。
　上記の実施形態１～６では、本発明のチップ１０で負極溶接部６４ｎを形成する場合を説明したが、正極溶接部６４ｐを形成することもでき、その場合も上記と同様の効果を奏する。
　（実施形態７）
　実施形態１～６に示した本発明のチップ１０を備えた超音波溶接機１は、箔状物の溶接に好ましく利用することができるが、中でも電池、特に図１９に示したラミネート形リチウムイオン二次電池６０の電極の耳部とリードタブとの溶接に用いることができる。
　以下に、リチウムイオン二次電池６０の一般的構成について概説する。
　正極電極６１ｐは、例えば、正極活物質、導電助剤、及びバインダ等を含有する正極合剤からなる層（正極合剤層）６６ｐを集電体６５ｐの片面または両面に形成した構造を有する。
　正極活物質は、リチウムイオンを吸蔵・放出できる活物質からなる。このような正極活物質は、例えば、Ｌｉ1+xＭＯ2（－０．１＜ｘ＜０．１、Ｍ：Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｍｇ等）で表される層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物、ＬｉＭｎ2Ｏ4、元素の一部を他の元素で置き換えたスピネル構造のリチウムマンガン酸化物、およびＬｉＭＰＯ4（Ｍ：Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｆｅ等）で表されるオリビン型化合物等のいずれかからなることが好ましい。
　上記の層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物は、例えば、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉ1-xＣｏx-yＡｌyＯ2（０．１≦ｘ≦０．３，０．０１≦ｙ≦０．２）、および少なくともＣｏ，ＮｉおよびＭｎを含む酸化物（ＬｉＭｎ1/3Ｎｉ1/3Ｃｏ1/3Ｏ2，ＬｉＭｎ5/12Ｎｉ5/12Ｃｏ1/6Ｏ2，ＬｉＮｉ3/5Ｍｎ1/5Ｃｏ1/5Ｏ2，ＬｉＮｉ0.5Ｃｏ0.2Ｍｎ0.3）のいずれかからなることが好ましい。
　正極電極６１ｐの集電体６５ｐは、例えば、アルミニウム箔、およびアルミニウム合金箔のいずれかからなることが好ましい。集電体６５ｐの厚みは、電池の大きさおよび容量によって異なるが、例えば０．０１～０．０２ｍｍであることが好ましい。
　正極電極６１ｐは、次の方法によって作製される。上述した正極活物質と、黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラック、および繊維状炭素等の導電助剤と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のバインダとを含む正極合剤を、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）等の溶剤を用いて均一に分散させたペースト状またはスラリー状の組成物を調整する（バインダは、溶剤に溶解していてもよい）。この組成物を帯状の集電体上に間欠的に塗布して乾燥する。必要に応じてプレス処理により正極合剤層の厚みを調整してもよい。このようにして得た長尺の正極基材（電極基材）を例えばトムソン刃を用いて所定形状に切断して正極電極６１ｐが得られる。
　正極電極６１ｐにおける正極合剤層６６ｐの厚みは、片面当たり、３０～１００μｍであることが好ましい。また、正極合剤層６６ｐにおける各構成成分の含有量は、正極活物質：９０～９８質量％、導電助剤：１～５質量％、バインダ：１～５質量％であることが好ましい。
　正極リードタブ６３ｐは、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなることが好ましい。正極リードタブ６３ｐの厚みは、２０～３００μｍであることが好ましい。
　図１９では、正極リードタブ６３ｐが外装６８の外にまで導出されているが、正極リードタブ６３ｐに、これとは別部材の正極端子を接続して、当該正極端子を外装６８の外に導出してもよい。このような正極端子の材料は、電池６０を使用する機器との接続を容易にする等の観点から決定される。例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金などを用いることができる。また、正極端子の厚みは、５０～３００μｍであることが好ましい。
　正極電極６１ｐの耳部６２ｐと正極リードタブ６３ｐとの接続方法として、本発明のチップ１０を用いた超音波溶接を用いることができる。超音波溶接以外に、例えば、抵抗溶接、レーザー溶接、カシメ、導電性接着剤による接着等、各種の方法を用いることもできる。
　負極電極６１ｎは、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出できる負極活物質を含有する層（負極合剤層）６６ｎを集電体６５ｎの片面または両面に形成した構造を有する。
　負極活物質は、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、および炭素繊維等のリチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素系材料の１種または２種以上の混合物からなることが好ましい。
　あるいは、負極活物質は、Ｓｉ，Ｓｎ，Ｇｅ，Ｂｉ，Ｓｂ，Ｉｎ等の元素、Ｓｉ，Ｓｎ，Ｇｅ，Ｂｉ，Ｓｂ，Ｉｎの合金、リチウム含有窒化物、およびリチウム酸化物等のリチウム金属に近い低電圧で充放電できる化合物（ＬｉＴｉ3Ｏ12等）、リチウム金属、およびリチウム／アルミニウム合金のいずれかからなることが好ましい。
　負極電極６１ｎの集電体６５ｎとしては、銅箔が好適である。銅箔は、その製造方法の違いによって電解銅箔と圧延銅箔とに大別される。電解銅箔は、相対的に安価である。集電体６５ｎの厚みは、電池の大きさまたは容量によって異なるが、例えば、０．００５～０．０２ｍｍであることが好ましい。
　負極電極６１ｎは、次の方法によって作製される。上述した負極活物質と、バインダ（ＰＶＤＦ、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）のようなゴム系バインダとカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）との混合バインダ等）と、必要に応じて黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラック等の導電助剤等とを含む負極合剤を、ＮＭＰや水等の溶剤を用いて均一に分散させたペースト状またはスラリー状の組成物を調整する（バインダは、溶剤に溶解していてもよい）。この組成物を帯状の集電体上に間欠的に塗布して乾燥する。必要に応じてプレス処理により負極合剤層の厚み又は密度を調整してもよい。このようにして得た長尺の負極基材（電極基材）を例えばトムソン刃を用いて所定形状に切断して負極電極６１ｎが得られる。
　負極電極６１ｎにおける負極合剤層６６ｎの厚みは、片面当たり、３０～１００μｍであることが好ましい。また、負極合剤層６６ｎにおける各構成成分の含有量は、負極活物質：９０～９８質量％、バインダ：１～５質量％であることが好ましい。また、導電助剤を用いる場合には、負極合剤層６６ｎ中の導電助剤の含有量は、１～５質量％であることが好ましい。
　負極リードタブ６３ｎは、銅からなることが好ましい。必要に応じて、表面にニッケルメッキ等が施されていてもよい。負極リードタブ６３ｎの厚みは、２０～３００μｍであることが好ましい。
　図１９では、負極リードタブ６３ｎが外装６８の外にまで導出されているが、負極リードタブ６３ｎに、これとは別部材の負極端子を接続して、当該負極端子を外装６８の外に導出してもよい。このような負極端子の材料は、電池６０を使用する機器との接続を容易にする等の観点から決定される。例えば、ニッケル、ニッケルメッキをした銅、およびニッケル－銅クラッドなどを用いることができる。また、負極端子の厚みは、正極端子と同様に、５０～３００μｍであることが好ましい。
　負極電極６１ｎの耳部６２ｎと負極リードタブ６３ｎとの接続方法として、本発明のチップ１０を用いた超音波溶接を用いることができる。上述したように、本発明のチップ１０は、当該チップ１０と接する金属箔の破れの発生を低減することができるので、負極集電体６５ｎとして相対的に耐伸性に劣る電解銅箔を用いても、負極集電体６５ｎからなる耳部６２ｎに破れがない電池を製造することができる。この結果、相対的に安価な電解銅箔を用いることにより、電池のコストを低減することができる。なお、耳部６２ｎと負極リードタブ６３ｎとの接続方法として、超音波溶接以外に、例えば、抵抗溶接、レーザー溶接、カシメ、導電性接着剤による接着等、各種の方法を用いることもできる。
　セパレータ６６は、正極電極６１ｐと負極電極６１ｎとを分離するとともにリチウムイオンを透過させる多孔質フィルムを含む。セパレータ６６は、電池６０が異常発熱して高温（例えば１００～１４０℃）に達したときに溶融して孔が塞がる安全機構（シャットダウン特性）を有していることが好ましい。このような観点から、多孔質フィルムは、融点が８０～１４０℃程度の熱可塑性樹脂からなることが好ましく、具体的にはポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン系ポリマーからなることが好ましい。多孔質フィルムの厚みは、特に制限はないが、１０～５０μｍであることが好ましい。
　セパレータ６６は、上記の多孔質フィルム上に板状の無機微粒子層をコーティングにより形成したものであってもよい。これにより、異常発熱時のセパレータ６６の熱収縮を抑制して安全性を向上させることができる。
　あるいは、セパレータ６６は、上記の多孔質フィルムと耐熱性多孔質基体との積層構造を有していてもよい。耐熱性多孔質基体として、例えば耐熱温度が１５０℃以上の繊維状物を用いることができる。繊維状物は、セルロース及びその変成体、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、アラミド、ポリアミドイミドおよびポリイミドよりなる群から選択される少なくとも１種の材料で形成することができる。具体的には上記材料からなる不織布からなることが好ましい。
　多孔質基体の「耐熱性」は、軟化等による実質的な寸法変化が生じないことを意味する。具体的には、多孔質基体の室温での長さに対する収縮の割合（収縮率）が５％以下を維持することができる上限温度（耐熱温度）が、セパレータのシャットダウン温度よりも十分に高いか否かで耐熱性を評価する。シャットダウン後のラミネート形電池の安全性を高めるために、多孔質基体は、シャットダウン温度よりも２０℃以上高い耐熱温度を有することが望ましく、より具体的には、多孔質基体の耐熱温度は、１５０℃以上であることが好ましく、１８０℃以上であることがより好ましい。
　電解液として、例えば、高誘電率溶媒または有機溶媒にＬｉＰＦ6，ＬｉＢＦ4等の溶質を溶解した溶液（非水電解液）を用いることができる。高誘電率溶媒としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、およびγ－ブチロラクトン（ＢＬ）のいずれかを用いることができる。有機溶媒としては、直鎖状のジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メチルエチルカーボネート（ＥＭＣ）等の低粘度溶媒を用いることができる。
　電解液の溶媒としては、上述した高誘電率溶媒と低粘度溶媒との混合溶媒を使用することが好ましい。また、上述した溶液に、ＰＶＤＦ、ゴム系の材料、脂環エポキシ、およびオキセタン系の三次元架橋構造を有する材料等を混合して固化し、ポリマー電解液としてもよい。
　正極電極６１ｐと負極電極６１ｎとの間にセパレータ６６を介在させて、正極電極６１ｐと負極電極６１ｎとを交互に積層して電極積層体６７を作成する。
　電極積層体６７の作成方法は、特に制限はない。例えば、帯状のセパレータ６６を一定間隔で山折りと谷折りとを交互に繰り返すことでジグザグ状に折り曲げ、セパレータ６６の一方の面側から各谷折り部分に正極電極６１ｐを挟み込み、他方の面側から各谷折り部分に負極電極６１ｎを挟み込んで電極積層体６７を作成できる。あるいは、セパレータ６６で矩形の複数の袋を形成し、各セパレータ６６からなる袋内に正極電極６１ｐを挿入したものを、負極電極６１ｎと交互に積層して電極積層体６７を作成してもよい。
　かくして得られた電極積層体６７からはみ出した複数の正極電極６１ｐの正極耳部６２ｐに正極リードタブ６３ｐを接続する。同様に、電極積層体６７からはみ出した複数の負極電極６１ｎの負極耳部６２ｎに負極リードタブ６３ｎを接続する。
　このようにして得た電極積層体６７の上下に略矩形の２枚のラミネートシート６９を配置し、正極リードタブ６３ｐ及び負極リードタブ６３ｎが形成された辺を除く３辺に沿って２枚のラミネートシート６９を熱融着してラミネートシート６９を袋状に形成する。２枚のラミネートシートを用いるのではなく、１枚の長方形のラミネートシートを電極積層体６７を挟むように折り曲げて重ね合わせ、対向する２辺に沿って熱融着してラミネートシートを袋状に形成してもよい。その後、ラミネートシート６９の袋内に電解液を注入する。最後に、熱融着していない辺に沿って、正極及び負極のリードタブ６３ｐ，６３ｎとともにラミネートシート６９を熱融着して、リチウムイオン二次電池６０が得られる。
　ラミネートシート６９の構成は、特に制限はなく、例えばラミネート形リチウムイオン二次電池の外装材として使用されている公知のラミネートシートを用いることができる。例えば、アルミニウムからなる基層の片面に熱融着性樹脂層として変性ポリオレフィン層が積層された多層シートを用いることができる。
　上記の例では、正極リードタブ６３ｐ及び負極リードタブ６３ｎが、略矩形のラミネートシート６９の同じ短辺から引き出されているが、異なる辺から引き出されていてもよい。
　上記では、ラミネート形のリチウムイオン二次電池の例を説明したが、本発明のチップ１０は、ラミネート形以外のリチウムイオン二次電池の製造に利用することもできる。
　（評価試験１）
　以下のようにしてラミネート形リチウムイオン二次電池６０用の電極積層体６７（図１９参照）を作成した。
　正極用集電体６５ｐとして、厚さ１５μｍのアルミニウム箔を用いた。この集電体６５ｐの両面の所定領域に厚さ１１０μｍの正極合剤層６６ｐを塗布形成して正極電極６１ｐを得た。
　負極集電体６５ｎとして、厚さ１０μｍの電解銅箔を用いた。この集電体６５ｎの両面の所定領域に厚さ１２６μｍの負極合剤層６６ｎを塗布形成して負極電極６１ｎを得た。
　多孔質フィルムからなる厚さ２１μｍの帯状のセパレータ６６をジグザグ状に折り曲げて、セパレータ６６の一方の側から各谷折り部分に上記の正極電極６１ｐを挟み込み、他方の側から各谷折り部分に上記の負極電極６１ｎを挟み込んで、２２枚の正極電極６１ｐと２３枚の負極電極６１ｎとがセパレータ６６を介して交互に積層された電極積層体６７を得た。
　図２１に示すように、電極積層体６７の一辺から突き出した２３枚の負極電極６１ｎの耳部６２ｎを、厚さ２８５μｍ、幅２０ｍｍのリードタブ６３ｎ（２０ｍｍ幅Ｃｕ－Ｎｉ）上に重ね合わせて、両者を超音波溶接にて接合した。リードタブ６３ｎは、銅の薄板の両面にニッケルメッキが施されたものである。
　実施例では、上述した図１５Ａに示したドーム状に膨らんだ凸曲面を有する１６個の面取り突起１３０’が２行×８列に格子状に配置された加工面１１を備えたチップ１０を用いて超音波溶接を行った。加工面１１を平面視したときの突起１３０’の円形の輪郭線１３１の直径Ａ（図１０Ａ参照）は０．６ｍｍであった。突起１３０’の高さは０．３ｍｍであった。輪郭線１３１に沿って突起１３０’の周囲に環状に連続的に形成された凹曲面１３１ｃ（図１５Ｂ参照）は、曲率半径Ｒ131が０．２ｍｍの円弧形状の断面を有していた。チップ１０の加工面１１の外周端には半径Ｒ13が１ｍｍの円筒面状の面取り１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ（図１７Ａ及び図１７Ｂ参照）が施されており、加工面１１の４つのコーナー部には半径Ｒ14が１ｍｍの円筒面状の面取り１４（図１７Ｃ参照）が施されていた。このような突起１３０’が形成された加工面１１を、耳部６２ｎを構成する集電体６５ｎに押し当てて超音波溶接した。１０個の電極積層体６７についてリードタブ６３ｎとの超音波溶接を行った。
　比較例では、実施例と異なるチップ１０を用いる以外は実施例と同じ条件で、超音波溶接を行った。比較例で用いたチップ１０の加工面１１には、図３Ａ、図３Ｂに示した１６個の非面取り突起１１０が２行×８列に格子状に配置されていた。加工面１１を平面視したときの非面取り突起１１０の輪郭線１１１は一辺長さＡが１．２ｍｍの正方形であり、上面１１２の輪郭線１１３は一辺長さが０．６ｍｍの正方形であった。突起１１０の高さは０．３ｍｍであった。突起１１０の縦横方向の配置ピッチは、実施例のチップ１０の突起１３０’のそれと同じであった。突起１１０の周囲の輪郭線１１１には凹曲面１２１ｃ（図１３Ｂ参照）は形成されていなかった（即ち、曲率半径Ｒ121＜０．０５ｍｍ）。実施例のチップ１０では形成された、加工面１１の外周端の面取り１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ（図１７Ａ及び図１７Ｂ参照）及び加工面１１の４つのコーナー部の面取り１４（図１７Ｃ参照）は、比較例ではいずれも施さなかった（即ち、Ｒ13＜０．１ｍｍ、Ｒ14＜０．１ｍｍ）。上記の比較例のチップ１０を用いて、実施例と同様にして１０個の電極積層体６７についてリードタブ６３ｎとの超音波溶接を行った。
　実施例及び比較例の各１０個のサンプルについて、それぞれの超音波溶接部６４ｎをデジタルマイクロスコープで観察し、耳部６２ｎを構成する集電体６５ｎに破れがあるか否かを判定した。
　その結果、実施例では、１０個のサンプルのいずれにも集電体６５ｎに破れが認められなかった。これに対して、比較例では、１０個のサンプルの全てに最上の集電体６５ｎに破れが認められた。これより、実施例で用いたチップ１０は、集電体の破れ防止に有効であることが確認された。
　（評価試験２）
　負極合剤層６６ｎが形成されていない、評価試験１で用いたのと同じ２３枚の負極集電体６５ｎを準備した。２３枚の負極集電体６５ｎの耳部６２ｎを、評価試験１と同じリードタブ６３ｎ上に重ね合わせて、これらを超音波溶接にて接合した。超音波溶接の条件は評価試験１と同じにした。実施例及び比較例のそれぞれについて各１０個のサンプルを得た。
　各サンプルについて、チップ１０が押し当てられていた最上の負極集電体６５ｎについて引っ張り試験を行った。即ち、リードタブ６３ｎを保持した状態で、最上の負極集電体６５ｎに徐々に増大する張力を印加し、当該負極集電体６５ｎに破れが発生した時点の張力を測定した。張力（単位：Ｎ）を耳部６２ｎの１０ｍｍ幅当たりの張力に換算して負極集電体の強度（単位：Ｎ／１０ｍｍ）を求めた。
　結果を図１８に示す。図１８の上のグラフは、実施例及び比較例の各１０個のサンプルの負極集電体の強度を示す。図１８の下に、実施例及び比較例の各１０個のサンプルについての強度の平均値、最大値、最小値、標準偏差を示す。図１８より、実施例で用いたチップ１０は、集電体の引っ張り強度を低下させる程度が少ないことから、集電体の破れ防止に有効であることが確認された。
　本発明の電池の製造方法は、シート状正極電極とシート状負極電極とがセパレータを介して交互に配置される二次電池の製造に好ましく利用することができる。
　本発明の超音波溶接用チップ及び超音波溶接機は、箔状の被溶接部材にチップを押し当てて超音波溶接する工程に好ましく利用することができる。特に、二次電池の電極を構成する集電体とリードタブとを超音波溶接する工程において特に好ましく利用することができる。
１　超音波溶接機
５　ホーン
１０　チップ
１１　加工面
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ　面取り
１４　面取り
５０　アンビル
６０　ラミネート形リチウムイオン二次電池
６２ｐ，６２ｎ　耳部
６３ｐ，６３ｎ　リードタブ
６５ｐ，６５ｎ　集電体
６６ｐ，６６ｎ　電極合剤層
１２０，１３０，１４０，１２０’，１３０’，１４０’　面取り突起
１２１，１３１，１４１　輪郭線
１２１ｃ，１３１ｃ，１４１ｃ　凹曲面
１２１ｒ　円弧

Claims (15)

  1. 　複数の突起が形成された加工面を備え、前記加工面を被溶接部材に押し当てながら前記被溶接部材に超音波振動を印加して前記被溶接部材を超音波溶接するための超音波溶接用チップであって、
    　前記加工面を正面から見たとき、前記複数の突起のうち最外周に配された少なくとも１つの突起は、その一方向の外寸法をＡとしたときＲ≧Ａ／６を満たす半径Ｒの円弧を周囲の輪郭線上に有するように面取りされた面取り突起であることを特徴とする超音波溶接用チップ。
  2. 　前記複数の突起が格子状に配置されており、前記複数の突起のうち四隅に配された４つの突起のうちの少なくとも１つが前記面取り突起である請求項１に記載の超音波溶接用チップ。
  3. 　前記複数の突起が格子状に配置されており、前記複数の突起のうち四隅に配された４つの突起の全てが前記面取り突起である請求項１又は２に記載の超音波溶接用チップ。
  4. 　前記複数の突起のうち最外周に配された全ての突起が前記面取り突起である請求項１～３のいずれかに記載の超音波溶接用チップ。
  5. 　前記複数の突起の全てが前記面取り突起である請求項１～４のいずれかに記載の超音波溶接用チップ。
  6. 　前記加工面を正面から見たとき、前記面取り突起の前記輪郭線は四隅に半径Ｒの前記円弧を有する略正方形であり、前記略正方形の互いに対向する二辺間距離が前記寸法Ａである請求項１～５のいずれかに記載の超音波溶接用チップ。
  7. 　前記加工面を正面から見たとき、前記面取り突起の前記輪郭線は円形であり、前記円形の直径が前記寸法Ａである請求項１～５のいずれかに記載の超音波溶接用チップ。
  8. 　前記面取り突起の前記輪郭線に沿って、前記加工面の平坦面と前記面取り突起とを滑らかに接続する凹曲面が形成されている請求項１～７のいずれかに記載の超音波溶接用チップ。
  9. 　前記凹曲面の曲率半径は０．１ｍｍ以上である請求項８に記載の超音波溶接用チップ。
  10. 　前記加工面と前記加工面と隣り合う側面とが交差する、前記加工面の外周端に面取りが施されている請求項１～９のいずれかに記載の超音波溶接用チップ。
  11. 　前記加工面の４つのコーナー部の少なくとも一つに面取りが施されている請求項１～１０のいずれかに記載の超音波溶接用チップ。
  12. 　前記面取りが、半径０．５ｍｍ以上の略円筒面形状を有する請求項１０又は１１に記載の超音波溶接用チップ。
  13. 　被溶接部材に押し当てられて前記被溶接部材に超音波振動を印加するためのチップと、
    　前記チップに対向して配置され、前記被溶接部材を支持するアンビルと、
    　前記チップが一端に設けられ、前記超音波振動により共鳴するホーンとを備えた超音波溶接機であって、
    　前記チップが、請求項１～１２のいずれかに記載された超音波溶接用チップである超音波溶接機。
  14. 　集電体を基材層として有し、前記集電体の所定領域に電極合剤層が形成された電極部と、前記電極合剤層が形成されていない耳部とをそれぞれ備えた複数の電極を積層する工程と、
    　前記複数の電極の前記耳部と前記集電体より肉厚のリードタブとを超音波溶接する工程と
    を備えた電池の製造方法であって、
    　前記超音波溶接する工程において、請求項１～１２のいずれかに記載の超音波溶接用チップの前記加工面を前記耳部に押し当てて前記耳部と前記リードタブとを超音波溶接する電池の製造方法。
  15. 　前記集電体が電解銅箔である請求項１４に記載の電池の製造方法。
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