WO2023152916A1 - 電池及び電池の製造方法 - Google Patents

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WO2023152916A1
WO2023152916A1 PCT/JP2022/005478 JP2022005478W WO2023152916A1 WO 2023152916 A1 WO2023152916 A1 WO 2023152916A1 JP 2022005478 W JP2022005478 W JP 2022005478W WO 2023152916 A1 WO2023152916 A1 WO 2023152916A1
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current collector
positive electrode
rigid portion
battery
electrode current
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PCT/JP2022/005478
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English (en)
French (fr)
Inventor
博昭 江川
Original Assignee
ビークルエナジージャパン株式会社
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    • 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
    • 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
    • H01M50/534Electrode connections inside a battery casing characterised by the material 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
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/538Connection of several leads or tabs of wound or folded electrode stacks
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a battery and a method for manufacturing a battery.
  • a current collecting member included in a battery and a current collector of an electrode (so-called current collector foil) are electrically connected by being joined to each other (for example, see Patent Document 1). reference).
  • the current collecting members and the current collectors of the electrodes may have variations in physical properties such as rigidity before they are joined. For this reason, even if the current collector and the current collector of the electrode are joined under the same bonding conditions in the mass production of batteries, if the physical properties of the current collector and the current collector of the electrode are relatively large, , there is a possibility that the current collecting member and the current collector of the electrode are not sufficiently joined.
  • a battery of the present invention includes a charge/discharge body including an electrode having a current collector and an active material, and a current collector joined to the current collector. At least one of the current collecting member and the current collector includes a first rigid portion having a predetermined rigidity and a second rigid portion adjacent to the first rigid portion and having higher rigidity than the first rigid portion. I have. The second rigid portion provided on at least one of the current collecting member and the current collector and the other of the current collecting member and the current collector are joined to each other.
  • the method for manufacturing a battery of the present invention is the method for manufacturing the battery described above.
  • the second rigid portion provided on at least one of the current collecting member and the current collector and the other of the current collecting member and the current collector are laminated to each other. It has a manufacturing process for bonding.
  • the reliability of the battery can be improved by sufficiently bonding the current collecting member and the current collector of the electrode.
  • the battery manufacturing method of the present invention it is possible to suppress poor bonding between the collector member and the collector of the electrode, thereby improving the reliability and productivity of the battery.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the battery 1 of the first embodiment;
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing the battery 1;
  • 2 is an exploded perspective view showing constituent members of the battery 1 on the positive electrode 11 side.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a charge/discharge body 10 of the battery 1.
  • FIG. 2 is a side view showing a joint portion between a positive current collector foil 11S of a positive electrode 11 and a positive current collector plate 21 in the battery 1.
  • FIG. FIG. 4 is a side view showing a manufacturing process of forming a second rigid portion 21q on a positive electrode current collecting plate 21 by pressing the positive electrode current collecting plate 21 in the manufacturing method of the battery 1;
  • FIG. 7 is a side view showing a manufacturing process in which the positive electrode current collector foil 11S of the positive electrode 11 and the second rigid portion 21q of the positive electrode current collector plate 21 are ultrasonically bonded following the manufacturing process shown in FIG. 6 ;
  • FIG. 11 is a side view showing a joint portion between a positive electrode current collector foil 111S of a positive electrode 111 and a positive electrode current collector plate 121 in a battery 2 of the second embodiment;
  • FIG. 11 is a side view showing a joint portion between a positive electrode current collector foil 111S of a positive electrode 111 and a positive electrode current collector plate 21 in a battery 3 of a third embodiment;
  • FIG. 11 is a side view showing a joint portion between a positive electrode current collector foil 11S of a positive electrode 11 and a positive electrode current collector plate 21 via an adhesive 70 in a battery 4 according to a fourth embodiment;
  • a left-handed XYZ orthogonal coordinate system having X, Y, and Z axes as coordinate axes is used.
  • the arrows on each of the X-axis, Y-axis, and Z-axis indicate the positive direction of the coordinate axes.
  • the X-axis is the coordinate axis in the longitudinal direction of the rectangular parallelepiped battery.
  • the Y-axis is the coordinate axis in the lateral direction of the battery.
  • the Z-axis is the coordinate axis in the height direction of the battery.
  • the positional relationship represented by the XYZ orthogonal coordinate system is merely a relative positional relationship.
  • the battery 1 includes a charge/discharge body 10 for charging and discharging electricity, a current collecting member 20 connected to the charge/discharge body 10, and an external terminal 30 connected to the current collecting member 20. contains.
  • the battery 1 includes an exterior body 40 in which the components of the battery 1 are accommodated or attached, an insulator 50 that insulates the components of the battery 1 from the exterior body 40, and the components of the battery 1 and the exterior body 40 are sealed. It includes a sealed encapsulant 60 .
  • the charge/discharge body 10 charges and discharges electricity.
  • the charge/discharge body 10 shown in FIGS. 2, 4 and 5 includes a positive electrode 11 (electrode), a negative electrode 12 (electrode), a separator 13, and an electrolyte.
  • the charge/discharge body 10 is formed by winding a component member in which a positive electrode 11, a separator 13, a negative electrode 12, and a separator 13 are laminated in this order and wound into a rectangular parallelepiped shape. .
  • a separator 13 is arranged as the outermost layer of the wound charge/discharge body 10 .
  • the positive electrode 11 (electrode) includes a long positive electrode collector foil 11S (collector) and a positive electrode active material layer 11T joined to the positive electrode collector foil 11S.
  • the positive electrode 11 is wound together with the negative electrode 12 and the separator 13 to form a rectangular parallelepiped with four convexly curved corners.
  • a pair of ends (thickness portions) exposed to the outside are positioned at both ends in the longitudinal direction X of the battery 1 .
  • a positive current collecting portion 11a is provided at one end of the positive current collecting foil 11S.
  • the positive current collecting portion 11 a is joined to the positive current collecting plate 21 . As shown in FIGS.
  • the positive electrode current collecting portion 11a is compressed in the lateral direction Y of the battery 1 in a wound and bundled state to remove a gap.
  • the positive current collecting portion 11a is compressed, but need not be plastically deformed.
  • the positive electrode collector portion 11 a extends along the height direction Z of the battery 1 .
  • the positive electrode current collector 11a has a thickness of, for example, 0.1 mm to 1.4 mm along the lateral direction Y of the battery 1 in an unbound state.
  • the positive current collecting portion 11a of the positive electrode 11 is made of, for example, aluminum or an aluminum alloy.
  • the positive electrode active material layer 11T contains a positive electrode active material (active material) composed of a lithium-containing composite oxide, a binder, a conductive aid, and the like. Lithium (Li) and metal elements such as nickel (Ni), cobalt (Co), manganese (Mn), and lithium (Li) are used for lithium-containing composite oxides.
  • the negative electrode 12 (electrode) includes an elongated negative electrode current collector foil 12S (current collector) and a negative electrode active material layer 12T joined to the negative electrode current collector foil 12S.
  • One end of the negative electrode current collector foil 12S is provided with a negative electrode current collector 12a.
  • the negative electrode current collecting portion 12a of the negative electrode current collecting foil 12S faces the positive electrode current collecting portion 11a of the positive electrode current collecting foil 11S along the longitudinal direction X.
  • the negative electrode current collecting portion 12 a is joined to the negative electrode current collecting plate 22 .
  • the negative electrode current collecting portion 12a is compressed in the lateral direction Y of the battery 1 in the wound state to remove the gap.
  • the negative electrode current collector 12a is compressed, but need not be plastically deformed.
  • the negative electrode current collector 12 a extends along the height direction Z of the battery 1 .
  • the thickness of the negative electrode current collecting portion 12a along the lateral direction Y of the battery 1 is, for example, 0.05 mm to 0.7 mm in an unbound state.
  • the negative electrode collector 12a of the negative electrode 12 is made of, for example, copper or a copper alloy.
  • the negative electrode active material layer 12T contains a negative electrode active material (active material) made of a carbon-based material, a binder, a conductive aid, and the like. Graphite, for example, is used as the carbon-based material.
  • the separator 13 insulates the positive electrode 11 and the negative electrode 12, as shown in FIG.
  • the separator 13 is impregnated with an electrolyte.
  • the separator 13 is formed in an elongated shape.
  • the separator 13 is made of a porous material.
  • Polyethylene (pE: polqEthqlene) or polypropylene (pp: polqpropqlene) is used for the separator 13 .
  • a heat-resistant insulating member may be used instead of the separator 13 . Ceramics, for example, is used for the heat-resistant insulating member. Such a configuration is a so-called separatorless configuration.
  • the electrolyte corresponds to the so-called electrolytic solution.
  • the electrolyte is impregnated in separator 13 .
  • the electrolyte contains an organic solvent, a supporting salt, and additives.
  • carbonic acid ester is used as the organic solvent.
  • Lithium salt is used as the supporting salt, for example.
  • the collector member 20 is electrically connected to the charge/discharge body 10 .
  • the collector member 20 is joined to the collector foil of the electrode.
  • the collector 20 shown in FIGS. 2, 3 and 5 includes a positive collector 21 (collector) and a negative collector 22 (collector).
  • the positive electrode current collector plate 21 (collector member) electrically connects the positive electrode current collector foil 11S of the positive electrode 11 and the positive electrode terminal 31 .
  • the positive collector plate 21 includes a base portion 21a, an insertion hole 21b, and a collector portion 21c.
  • the base portion 21 a is formed in a plate shape and joined to the positive electrode terminal 31 .
  • the insertion hole 21b penetrates the base portion 21a.
  • An insertion portion 31b of the positive electrode terminal 31 is inserted into the insertion hole 21b.
  • Current collecting portion 21c is formed in a longer shape than base portion 21a and extends from base portion 21a toward charge/discharge body 10 .
  • Current collecting portion 21 c is bent along the outer shape of positive electrode current collecting portion 11 a of positive electrode 11 .
  • the positive collector plate 21 is made of, for example, aluminum or an aluminum alloy.
  • the positive electrode collector plate 21 includes a collector portion 21c and a first rigid portion 21p and a second rigid portion 21q.
  • the current collecting portion 21c has a thickness along the lateral direction Y of the battery 1 of, for example, 0.5 mm to 3 mm.
  • the first rigid portion 21p has a predetermined rigidity.
  • the second rigid portion 21q is adjacent to the first rigid portion 21p along the height direction Z of the battery 1, and has higher rigidity than the first rigid portion 21p.
  • the second thickness t2 of the second rigid portion 21q is thinner than the first thickness t1 of the first rigid portion 21p.
  • the second rigid portion 21q is formed by plastically deforming a portion adjacent to the first rigid portion 21p of the positive current collecting plate 21 by, for example, cold working.
  • the thickness of the second rigid portion 21q is equivalent to the thickness of the first rigid portion 21p before cold working. That is, the second rigid portion 21q is rolled from the first thickness t1 to the second thickness t2 by cold working.
  • stiffness represents the hardness of an object.
  • Rigidity is defined, for example, by hardness measured by a Vickers hardness test or the like, stress-strain curve measured by a tensile test or the like, or the like.
  • the Vickers hardness test is stipulated in JIS Z 2244, for example.
  • a stress-strain curve represents the hardness of an object based on Young's modulus. The lower the Young's modulus, the higher the hardness of the object.
  • the second rigid portion 21q of the positive electrode current collector plate 21 is joined to the positive electrode current collector foil 11S of the positive electrode 11, as shown in FIG.
  • a joint portion 21r included in the second rigid portion 21q is joined to the positive current collector foil 11S.
  • the joint portion 21r is joined to the positive current collector foil 11S by ultrasonic waves.
  • the second thickness t2 of the second rigid portion 21q is thicker than the third thickness t3 of at least one positive current collector foil 11S.
  • the third thickness t3 is the thickness of at least one positive electrode current collector foil 11S among the bundled plural positive electrode current collector foils 11S.
  • the negative electrode current collector plate 22 (collector member) electrically connects the negative electrode current collector foil 12S of the negative electrode 12 and the negative electrode terminal 32 .
  • the shape of the negative electrode current collector plate 22 corresponds to the shape of the positive electrode current collector plate 21 reversed with the height direction Z as a boundary, with the center in the longitudinal direction X of the battery 1 as a reference.
  • the negative collector plate 22 includes a base portion, an insertion hole, and a collector portion, similarly to the positive collector plate 21 .
  • the base is formed in a plate shape and joined to the negative electrode terminal 32 .
  • the insertion hole penetrates through the base. An insertion portion of the negative electrode terminal 32 is inserted into the insertion hole.
  • the current collector is formed longer than the base and extends from the base toward charge/discharge body 10 .
  • the current collecting portion is bent along the outer shape of the negative electrode current collecting portion 12 a of the negative electrode 12 .
  • the negative electrode current collector plate 22 is made of, for example, copper or a copper alloy.
  • the negative electrode collector plate 22 includes a first rigid portion 22p and a second rigid portion 22q in the collector portion 22c.
  • the first rigid portion 22p has a predetermined rigidity.
  • the second rigid portion 22q is adjacent to the first rigid portion 22p along the height direction Z of the battery 1, and has higher rigidity than the first rigid portion 22p.
  • the second thickness of the second rigid portion 22q is thinner than the first thickness of the first rigid portion 22p.
  • the second rigid portion 22q is formed by plastically deforming a portion of the negative electrode current collecting plate 22 adjacent to the first rigid portion 22p by, for example, cold working.
  • the thickness of the second rigid portion 22q is equal to the thickness of the first rigid portion 22p before cold working. That is, the second rigid portion 22q is rolled from the first thickness to the second thickness by cold working.
  • the second rigid portion 22q of the negative electrode current collector plate 22 is joined to the negative electrode current collector foil 12S of the negative electrode 12.
  • a joint portion 22r included in the second rigid portion 22q is joined to the negative electrode current collector foil 12S.
  • the joint portion 22r is joined to the negative electrode current collector foil 12S by ultrasonic waves.
  • the second thickness of the second rigid portion 22q is greater than the third thickness of at least one or more negative electrode current collector foils 12S.
  • the third thickness is the thickness of at least one or more of the bundled negative electrode current collector foils 12S.
  • the external terminal 30 is connected to the collector member 20 .
  • the external terminals 30 shown in FIGS. 1-3 include a positive terminal 31 and a negative terminal 32 .
  • the positive terminal 31 is connected to the positive collector plate 21 .
  • the positive electrode terminal 31 includes a rectangular parallelepiped base portion 31a, a cylindrical insertion portion 31b protruding downward from the base portion 31a, and a cylindrical joint portion protruding downward from the periphery of the base portion 31a. 31c included.
  • the base portion 31a of the positive electrode terminal 31 is in contact with the base portion 54a of the positive electrode side second insulating plate 54.
  • the insertion portion 31b is inserted into the insertion hole 54b of the positive electrode-side second insulating plate 54, the positive electrode-side insertion hole 42a of the lid 42, the insertion hole 52b of the positive electrode-side first insulating plate 52, and the insertion hole 21b of the positive current collector plate 21.
  • the joint portion 31 c protrudes downward from the insertion hole 21 b of the positive electrode current collector plate 21 , is expanded radially outward, and is joined to the positive electrode current collector plate 21 .
  • the joint portion 31c is crimped to the periphery of the insertion hole 21b of the positive electrode current collecting plate 21 . Furthermore, the joint portion 31 c is welded to the periphery of the insertion hole 21 b of the positive electrode current collector plate 21 .
  • the positive electrode terminal 31 is made of, for example, aluminum or an aluminum alloy.
  • the negative terminal 32 is connected to the negative current collecting plate 22 .
  • the shape of the negative electrode terminal 32 corresponds to the shape of the positive electrode terminal 31 reversed with the height direction Z as a boundary, with the center in the longitudinal direction X of the battery 1 as a reference.
  • the negative terminal 32 includes a rectangular plate-shaped base, a cylindrical insertion section protruding downward from the base, and a cylindrical joint protruding downward from the periphery of the base. .
  • the base of the negative terminal 32 is in contact with the base of the second negative insulating plate 55 .
  • the insertion portion is inserted into the insertion hole of the negative electrode side second insulating plate 55 , the negative electrode side insertion hole of the lid 42 , the negative electrode side first insulating plate insertion hole, and the negative electrode current collector plate 22 .
  • the joint portion protrudes downward from the insertion hole of the negative electrode current collector plate 22 , is expanded radially outward, and is joined to the negative electrode current collector plate 22 . That is, the joint portion is caulked around the periphery of the insertion hole of the negative electrode current collector plate 22 . Furthermore, the joint portion is welded to the periphery of the insertion hole of the negative electrode current collector plate 22 .
  • the negative electrode terminal 32 is made of, for example, copper or a copper alloy.
  • the components of the battery 1 are accommodated or attached to the exterior body 40 .
  • the exterior body 40 shown in FIGS. 1 to 3 includes a container 41 , a lid 42 and a sealing plug 43 .
  • the container 41 accommodates the charge/discharge body 10 and the like covered with an insulating cover 51, as shown in FIG.
  • the container 41 is configured by a rectangular parallelepiped metal can.
  • the container 41 includes an opening 41a that opens in the height direction Z, and a housing portion 41b that is continuous with the opening 41a.
  • the container 41 is made of, for example, aluminum or an aluminum alloy.
  • the lid 42 seals the opening 41a of the container 41, as shown in FIGS.
  • the lid 42 is formed of a long plate-shaped metal plate.
  • the lid 42 is formed with a positive electrode side insertion hole 42a formed by a circular through hole on one end side in the longitudinal direction X.
  • the insertion portion 31b of the positive electrode terminal 31 is inserted into the positive electrode side insertion hole 42a.
  • the lid 42 is formed with a negative electrode side insertion hole configured by a circular through hole on the other end side in the longitudinal direction X.
  • An insertion portion of the negative electrode terminal 32 is inserted into the negative electrode side insertion hole.
  • the lid 42 has an injection hole formed by a circular through hole between the positive electrode side insertion hole 42a and the negative electrode side insertion hole.
  • the electrolyte is injected from the lid 42 toward the container 41 through the injection hole.
  • a sealing plug 43 is inserted into the injection hole.
  • the lid 42 is provided with a split valve 42c in the center in the longitudinal direction X, as shown in FIG.
  • the lid 42 is made of aluminum or an aluminum alloy, for example.
  • the sealing plug 43 seals the injection hole of the lid 42, as shown in FIGS.
  • a sealing plug 43 is welded to the lid 42 .
  • the sealing plug 43 is made of, for example, aluminum or an aluminum alloy.
  • the insulator 50 insulates the constituent members of the battery 1 and the exterior body 40 .
  • the insulator 50 shown in FIGS. 1 to 3 includes an insulating cover 51, a positive electrode-side first insulating plate 52, a negative electrode-side first insulating plate, a positive electrode-side second insulating plate 54, and a negative electrode-side second insulating plate 55. .
  • the insulating cover 51 covers the charge/discharge body 10 and insulates the charge/discharge body 10 from the container 41, as shown in FIG.
  • the insulating cover 51 is formed of a polyhedral sheet.
  • the insulating cover 51 is folded into a box shape to form a pentahedral shape.
  • the insulating cover 51 is open at a portion facing the lid 42 .
  • the insulating cover 51 is made of polypropylene (polqpropqlene), for example.
  • the positive electrode side first insulating plate 52 insulates the positive electrode collector plate 21 and the lid 42 as shown in FIG.
  • the positive electrode-side first insulating plate 52 includes a rectangular plate-like base portion 52a, an insertion hole 52b penetrating the base portion 52a, and a convex portion 52c that surrounds the side edge of the base portion 52a and protrudes in a direction away from the lid . contains.
  • the positive electrode side first insulating plate 52 the positive current collecting plate 21 is accommodated in a space defined by the base portion 52a and the convex portion 52c.
  • the insertion portion 31b of the positive electrode terminal 31 is inserted into the insertion hole 52b.
  • the positive electrode side first insulating plate 52 is made of, for example, an insulating resin.
  • the negative electrode side first insulating plate insulates the negative electrode collector plate 22 and the lid 42 .
  • the shape of the negative electrode-side first insulating plate corresponds to the shape of the positive electrode-side first insulating plate 52 inverted with respect to the height direction Z, with the center in the longitudinal direction X of the battery 1 as a reference.
  • the negative electrode side first insulating plate Similar to the positive electrode side first insulating plate 52 , the negative electrode side first insulating plate has a rectangular plate-like base, an insertion hole penetrating the base, and an annular side edge of the base surrounded in a direction away from the lid 42 . It contains protruding protrusions.
  • the negative electrode current collector plate 22 is housed in a space defined by the base and the projections of the negative electrode side first insulating plate. An insertion portion of the negative electrode terminal 32 is inserted into the insertion hole.
  • the negative electrode side first insulating plate is made of, for example, an insulating resin.
  • the positive electrode side second insulating plate 54 insulates the positive electrode terminal 31 and the lid 42 as shown in FIG.
  • the positive electrode side second insulating plate 54 has a rectangular plate-shaped base portion 54a, an insertion hole 54b passing through the base portion 54a, and a convex portion 54c that surrounds the side edge of the base portion 54a annularly and protrudes in a direction away from the lid 42. contains.
  • the positive electrode terminal 31 is accommodated in a space defined by the base portion 54a and the convex portion 54c.
  • the insertion portion 31b of the positive electrode terminal 31 is inserted into the insertion hole 54b.
  • the positive electrode side second insulating plate 54 is made of, for example, an insulating resin.
  • the negative electrode side second insulating plate 55 insulates the negative electrode terminal 32 and the lid 42 .
  • the shape of the negative electrode-side second insulating plate 55 corresponds to the shape of the positive electrode-side second insulating plate 54 that is reversed with respect to the height direction Z with respect to the center of the battery 1 in the longitudinal direction X. .
  • the negative electrode side second insulating plate 55 has a rectangular plate-shaped base, an insertion hole penetrating the base, and an annular side edge of the base enclosing the lid 42 in a direction away from the lid 42 . contains a protruding protrusion.
  • the negative electrode terminal 32 is accommodated in a space defined by the base portion and the convex portion. An insertion portion of the negative electrode terminal 32 is inserted into the insertion hole.
  • the negative electrode side second insulating plate 55 is made of, for example, an insulating resin.
  • the sealing body 60 seals the constituent members of the battery 1 and the exterior body 40 .
  • the sealing body 60 shown in FIG. 3 includes a positive electrode side gasket 61 and a negative electrode side gasket.
  • the positive electrode side gasket 61 insulates the positive electrode side second insulating plate 54 and the lid 42 as shown in FIG.
  • the positive electrode side gasket 61 is formed in a cylindrical shape.
  • the positive electrode side gasket 61 includes a first insertion portion 61a having a relatively large outer diameter, a second insertion portion 61b continuous with the first insertion portion 61a and having a relatively small outer diameter, and a first insertion portion 61a and a second insertion portion 61b. It includes an insertion hole 61c passing through the portion 61b.
  • the first insertion portion 61 a of the positive electrode side gasket 61 is inserted into the insertion hole 54 b of the positive electrode side second insulating plate 54 .
  • the second insertion portion 61 b of the positive electrode side gasket 61 is inserted into the positive electrode side insertion hole 42 a of the lid 42 .
  • the insertion portion 31b of the positive electrode terminal 31 is inserted into the insertion hole 61c.
  • the positive electrode side gasket 61 is made of, for example, insulating and elastic rubber.
  • the negative electrode side gasket insulates the negative electrode side second insulating plate 55 and the lid 42 .
  • the shape of the negative electrode-side gasket corresponds to the shape of the positive electrode-side gasket 61 reversed with the height direction Z as a boundary, with the center in the longitudinal direction X of the battery 1 as a reference.
  • the negative electrode side gasket includes a first insertion portion having a relatively large outer diameter, a second insertion portion continuous with the first insertion portion and having a relatively small outer diameter, and the first insertion portion. It includes an insertion hole passing through the second insertion portion. The first insertion portion of the negative gasket is inserted into the insertion hole of the second negative insulating plate 55 .
  • the second insertion portion of the negative electrode side gasket is inserted into the negative electrode side insertion hole of the lid 42 .
  • An insertion portion of the negative electrode terminal 32 is inserted into the insertion hole.
  • the negative electrode side gasket is made of, for example, insulating and elastic rubber.
  • FIG. 6 shows a manufacturing process for forming the second rigid portion 21q of the positive electrode current collecting plate 21 by pressing the positive electrode current collecting plate 21.
  • the second rigid portion 21q is formed by pressing a region adjacent to the first rigid portion 21p of the positive current collecting plate 21 .
  • the rigidity of the second rigid portion 21q formed by pressing becomes higher than the rigidity of the first rigid portion 21p due to work hardening.
  • the pressing machine 102 is brought close to the table 101 on which the positive electrode current collecting plate 21 is placed, and the region adjacent to the first rigid portion 21p of the positive electrode current collecting plate 21 is partially pressed by the pressing machine 102. to roll.
  • a second rigid portion 21 q is formed on the positive current collector plate 21 by a pressing force P ⁇ b>1 input from the press machine 102 to the positive current collector plate 21 . That is, the second rigid portion 21q is formed in a region adjacent to the first rigid portion 21p of the positive current collector plate 21 by cold working. In this manufacturing process, the thickness reduction ratio S of the region of the second rigid portion 21q is set to 0% ⁇ S ⁇ 10% by pressing the positive electrode current collecting plate 21. As shown in FIG. As shown in FIG. 5, the second thickness t2 of the second rigid portion 21q is less than the first thickness t1 of the first rigid portion 21p by up to 10%.
  • FIG. 7 shows a manufacturing process in which the positive electrode current collector foil 11S of the positive electrode 11 and the second rigid portion 21q of the positive electrode current collector plate 21 are joined by ultrasonic waves following the manufacturing process of cold working shown in FIG. ing.
  • the horn 103 and the anvil 104 sandwich the positive current collector foil 11S and the second rigid portion 21q.
  • the positive electrode current collector foil 11S and the second rigid portion 21q are ultrasonically bonded by the ultrasonic wave P2 input from the horn 103 to the positive electrode current collector foil 11S.
  • the effect of the battery 1 and the manufacturing method of the battery 1 will be described with respect to the positive electrode 11 side.
  • the effect on the negative electrode 12 side is the same as the effect on the positive electrode 11 side. Therefore, description of the side of the negative electrode 12 is omitted.
  • the positive electrode current collector plate 21 includes, as shown in FIG. A rigid portion 21q is provided.
  • the second rigid portion 21q of the positive electrode current collector plate 21 and the positive electrode current collector foil 11S of the positive electrode 11 are joined to each other.
  • the manufacturing method of the battery 1 includes a manufacturing step of joining the second rigid portion 21q of the positive electrode current collecting plate 21 and the positive electrode current collecting foil 11S of the positive electrode 11 to each other.
  • the rigidity of the positive electrode current collector plate 21 is partially increased to form the second rigid portion 21q before the positive electrode current collector plate 21 and the positive electrode current collector foil 11S are joined together. It is possible to suppress variations in the physical properties of the 2-rigid portion 21q. By suppressing variations in the physical properties of the positive current collector plate 21, it is possible to relatively increase the ratio of the positive current collector plate 21 and the positive current collector foil 11S that meet predetermined bonding conditions in mass production.
  • the bonding conditions are conditions under which the positive current collector plate 21 and the positive current collector foil 11S can be sufficiently bonded.
  • the yield of the charge/discharge body 10 including the positive electrode current collector plate 21 and the positive electrode 11 can be improved. Specifically, after the second rigid portion 21q of the positive electrode current collector plate 21 and the positive electrode current collector foil 11S are joined together, the second rigid portion 21q of the positive electrode current collector plate 21 and the positive electrode current collector foil 11S are peeled off. Conduction failure (circuit open) can be suppressed.
  • the bonding between the second rigid portion 21q of the positive electrode current collector plate 21 and the positive electrode current collector foil 11S becomes insufficient. It is possible to suppress an increase in electrical resistance caused by Insufficient bonding means that the second rigid portion 21q of the positive current collector plate 21 and the positive current collector foil 11S are partially separated.
  • the reliability of the battery 1 can be improved by the sufficiently bonded positive electrode current collector plate 21 and the positive electrode current collector foil 11S of the positive electrode 11. Moreover, according to the manufacturing method of the battery 1, the reliability and productivity of the battery 1 can be improved by suppressing the defective connection between the positive electrode current collector plate 21 and the positive electrode current collector foil 11S of the positive electrode 11. FIG. Furthermore, according to such a configuration, variations in the physical properties of the positive electrode current collector plate 21 can be suppressed, so that inexpensive materials with large variations in physical properties can be used.
  • a joint portion 21r included in the second rigid portion 21q of the positive electrode current collector plate 21 and the positive electrode current collector foil 11S are joined to each other.
  • the joint portion 21r is included in the second rigid portion 21q and constitutes most of the second rigid portion 21q.
  • the joint portion 21r can constitute the entire second rigid portion 21q.
  • the portion excluding the outer edge of the second rigid portion 21q is preferably configured as the joint portion 21r.
  • the portion other than the outer edge of the second rigid portion 21q should be prevented from leaking the laser light around the welded portion. It is desirable to configure it as the joint portion 21r. Further, when the positive electrode current collector plate 21 and the positive electrode current collector foil 11S of the positive electrode 11 are crimped and joined to each other, the portion excluding the outer edge of the second rigid portion 21q is replaced by the joint portion 21r, considering the prevention of excessive distortion of the joint portion.
  • the positive current collector plate 21 and the positive current collector foil 11S are joined by ultrasonic waves.
  • the positive current collector plate 21 and the positive current collector foil 11S are joined by ultrasonic waves.
  • the positive electrode current collector plate 21 and the positive electrode current collector foil 11S are more likely to elongate in the direction intersecting with the stacking direction, as compared with heat welding and laser welding.
  • the rigidity of the second rigid portion 21q is relatively high, the positive electrode current collecting plate 21 can suppress expansion in the direction intersecting with the stacking direction.
  • the positive electrode current collector plate 21 has a second thickness t2 of the second rigid portion 21q that is greater than a first thickness t1 of the first rigid portion 21p in the lateral direction Y of the battery. thin.
  • the second rigid portion 21q is formed by pressing a part of the positive electrode current collecting plate 21 .
  • the rigidity of the second rigid portion 21q becomes higher than that of the first rigid portion 21p by cold working by pressing.
  • 2 rigid portion 21q can be configured. Therefore, while the second rigid portion 21q is easily formed, the rigidity of the second rigid portion 21q can be improved more than the rigidity of the first rigid portion 21p.
  • the second rigid portion 21q of the positive electrode current collecting plate 21 is formed by plastically deforming the positive electrode current collecting plate 21, as shown in FIG. That is, the second rigid portion 21q can be formed by cold working. With such a configuration, the second rigid portion 21q can be easily formed.
  • the plastic deformation of the second rigid portion 21q is performed, for example, by general-purpose press molding. Since the cold working by press molding can easily reduce variations in working, the rigidity of the second rigid portion 21q can be improved with high accuracy.
  • the second thickness t2 of the second rigid portion 21q of the positive electrode current collector plate 21 is thicker than the third thickness t3 of the positive electrode current collector foil 11S joined to the second rigid portion 21q, as shown in FIG.
  • the third thickness t3 is the thickness of at least one of the bundled positive electrode current collector foils 11S.
  • the second rigid portion 21q that is plastically deformed to increase the rigidity is formed in the positive electrode current collector plate 21 that is thicker than the positive electrode current collector foil 11S. Since the positive electrode current collector plate 21 is thicker than the positive electrode current collector foil 11S, it is possible to sufficiently suppress the occurrence of wrinkles and distortions more than the positive electrode current collector foil 11S. Therefore, press molding of the positive electrode current collector plate 21 is easier than press molding of the positive electrode current collector foil 11S. Therefore, the positive current collector plate 21 can form the second rigid portion 21q more easily than the positive current collector foil 11S.
  • the first rigid portion and the second rigid portion may be provided on at least one of the positive electrode 11 and the negative electrode 12 among the electrodes. Only the positive electrode 11 may be provided with the second rigid portion 21q.
  • aluminum has a higher rate of rigidity improvement due to work hardening. Therefore, the positive electrode current collector plate 21 containing aluminum is more effective in improving rigidity due to work hardening than the negative electrode current collector foil 12S of the negative electrode 12 containing copper. Therefore, by providing the second rigid portion 21q only on the side of the positive electrode 11 where work hardening has a relatively large effect of improving rigidity, it is possible to suppress separation between the positive electrode current collector plate 21 and the positive electrode current collector foil 11S.
  • the rigidity is determined by Vickers hardness or Young's modulus.
  • stiffness can be defined by a universal modulus such as Vickers hardness or Young's modulus. Therefore, the rigidity of the second rigid portion 21q of the positive electrode current collecting plate 21 can be determined with high accuracy.
  • the reduction rate S of the thickness of the second rigid portion 21q is set to 0% ⁇ S ⁇ 10%.
  • the rigidity of the second rigid portion 21q of the positive electrode current collecting plate 21 can be sufficiently increased.
  • the hardness (rigidity) defined by the Vickers hardness is relatively reduced to It can be increased by about 25%.
  • aluminum can reduce the Young's modulus by about 5% when the thickness is reduced by 3%.
  • aluminum can provide a relative increase in Vickers hardness of about 35% when the thickness is reduced by 5%.
  • aluminum can provide a relative increase in Vickers hardness of about 50% when the thickness is reduced by 10%.
  • the positive electrode 111 side will be described.
  • the configuration and effect on the negative electrode side are the same as the configuration and effect on the positive electrode 111 side. Therefore, description of the negative electrode side is omitted.
  • the battery 2 of the second embodiment differs from the battery 1 of the first embodiment in that the positive current collector foil 111S of the positive electrode 111 is provided with the first rigid portion 111p and the second rigid portion 111q.
  • the positive electrode 111 has the same configuration as the positive electrode 11, except that the positive electrode collector foil 111S is provided with the second rigid portion 111q and the joint portion 111r.
  • the positive electrode current collector plate 121 has the same configuration as the positive electrode current collector plate 21 except that the second rigid portion is not provided.
  • the same components as those of the battery 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the positive current collector foil 111S includes a first rigid portion 111p and a second rigid portion 111q.
  • the first rigid portion 111p has a predetermined rigidity.
  • the second rigid portion 111q is adjacent to the first rigid portion 111p along the height direction Z of the battery 2, and has higher rigidity than the first rigid portion 111p.
  • second thickness t5 of second rigid portion 111q is thinner than first thickness t4 of first rigid portion 111p.
  • the second rigid portion 111q is formed by plastically deforming a portion adjacent to the positive current collecting plate 121 by, for example, cold working.
  • the thickness of the second rigid portion 111q is equivalent to the thickness of the first rigid portion 111p before cold working. That is, the second rigid portion 111q is rolled from the first thickness t4 to the second thickness t5 by cold working.
  • the second rigid portion 111q of the positive electrode current collector foil 111S is joined to the current collector portion 121c of the positive electrode current collector plate 121.
  • a joint portion 111r included in the second rigid portion 111q is joined to the collector portion 121c of the positive collector plate 121 .
  • the joint portion 111r is joined to the positive collector plate 121 by ultrasonic waves.
  • the bundled positive electrode current collector 111a is compressed in the lateral direction Y of the battery 1 in a state in which the positive electrode 111, the separator 13, and the negative electrode 12 are wound, and the gap is removed. ing.
  • the second rigid portion 111q can be formed in the positive electrode current collector foil 111S by pressing the positive electrode current collector portion 111a so as to partially plastically deform it. A portion that does not plastically deform the positive current collecting portion 111a corresponds to the first rigid portion 111p.
  • the protrusion is formed in two steps.
  • the second rigid portion 111q is formed by compressing and plastically deforming the positive current collecting portion 111a by the relatively protruding portion of the convex portion.
  • the relatively non-protruding portion of the convex portion only compresses the positive current collecting portion 111a to form the first rigid portion 111p.
  • the positive electrode collector portion 111a is processed from the wound and bundled state shown in FIG.
  • a second rigid portion 111q is formed on the positive current collecting portion 111a by the relatively projecting portion of the convex portion of the mold.
  • a first rigid portion 111p is formed on the positive current collecting portion 111a by a relatively non-protruding portion of the convex portion of the mold.
  • the wound and bundled positive electrode current collecting portion 111a may be compressed. good.
  • the joint portion 111r of the positive current collector foil 111S and the positive current collector plate 121 are joined by ultrasonic waves.
  • the manufacturing method of the battery 2 other than the above is the same as the manufacturing method of the battery 1 of the first embodiment.
  • the positive collector foil 111S is provided with the second rigid portion 111q.
  • the reliability of the battery 2 can be improved by the sufficiently bonded positive electrode current collector plate 121 and the second rigid portion 111q of the positive electrode current collector foil 111S.
  • the reliability and productivity of the battery 2 can be improved by suppressing the bonding failure between the positive electrode current collecting plate 121 and the positive electrode 111.
  • FIG. Furthermore, according to such a configuration, variations in the physical properties of the positive electrode current collector foil 111S can be suppressed, so that inexpensive materials with large variations in physical properties can be used.
  • the positive electrode 111 side will be described.
  • the configuration and effect on the negative electrode side are the same as the configuration and effect on the positive electrode 111 side. Therefore, description of the negative electrode side is omitted.
  • the positive current collecting plate 21 of the first embodiment and the positive current collecting foil 111S of the positive electrode 111 of the second embodiment are joined.
  • the same components as those of the battery 1 of the first embodiment or the battery 2 of the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the joint portion 111r included in the second rigid portion 111q of the positive electrode current collector foil 111S and the second rigid portion 21q of the positive electrode current collector plate 21 are laminated and joined as shown in FIG.
  • the manufacturing method of the battery 3 other than the above is the same as the manufacturing method of the battery 1 of the first embodiment and the battery 2 of the second embodiment.
  • the positive collector plate 21 is provided with the second rigid portion 21q.
  • the positive collector foil 111S is provided with the second rigid portion 111q.
  • the reliability of the battery 3 can be improved by the sufficiently bonded second rigid portion 111q of the positive electrode current collector plate 21 and the second rigid portion 111q of the positive electrode current collector foil 111S.
  • poor bonding between the positive current collecting plate 21 and the positive electrode 111 can be suppressed, and the reliability and productivity of the battery 3 can be improved.
  • variations in the physical properties of the positive electrode current collector plate 21 and the positive electrode current collector foil 111S can be suppressed, so that inexpensive materials with large variations in physical properties can be used.
  • the positive electrode current collector foil 11S and the positive electrode current collector plate 21 are bonded via a conductive adhesive 70 (adhesive member).
  • a conductive adhesive 70 adheresive member
  • the joint portion 21r of the positive electrode current collector plate 21 and the positive electrode current collector foil 11S are laminated and joined via an adhesive 70, as shown in FIG.
  • the adhesive 70 is electrically conductive.
  • the adhesive 70 is configured by, for example, containing conductive particles in a thermosetting resin.
  • a thermosetting resin for example, epoxy, acrylic, or the like is used as the resin.
  • the particles for example, gold, silver, copper, aluminum, nickel, carbon, or the like is used.
  • the positive current collector foil 11S of the positive electrode 11 and the joint portion 21r of the positive current collector plate 21 are joined together with the adhesive 70 interposed therebetween. Specifically, after laminating the positive electrode current collector foil 11S and the positive electrode current collector plate 21 with the adhesive 70 interposed therebetween, at least one of the positive electrode current collector foil 11S and the positive electrode current collector plate 21 is heated to remove the adhesive 70. Heat harden.
  • the manufacturing method of the battery 4 other than the above is the same as the manufacturing method of the battery 1 of the first embodiment.
  • the method for manufacturing the battery 4 of the fourth embodiment may be applied to the method for manufacturing the battery 2 of the second embodiment and the method for manufacturing the battery 3 of the third embodiment.
  • the positive collector plate 21 is provided with the second rigid portion 21q. Further, in the battery 4, the second rigid portion 21q of the positive electrode current collector plate 21 and the positive electrode current collector foil 11S are bonded via an adhesive 70 having conductivity. That is, the positive electrode current collector plate 21 and the positive electrode current collector foil 11S are indirectly bonded via the adhesive 70 without being limited to the configuration in which the positive electrode current collector plate 21 and the positive electrode current collector foil 11S are directly bonded.
  • the adhesive 70 of the battery 4 of the fourth embodiment may be applied to the battery 2 of the second embodiment or the battery 3 of the third embodiment.
  • the battery of the present invention is not limited to the configurations described in the embodiments, and can be appropriately configured based on the contents described in the claims.
  • the bonding of the current collecting member and the current collector in the present invention is not limited to ultrasonic bonding.
  • the current collecting member and the current collector in the present invention can be joined by laser welding, caulking joining, or heat welding joining.
  • the battery of the present invention is not limited to lithium ion batteries.
  • the battery of the present invention can be applied to, for example, nickel-metal hydride batteries and lead-acid batteries.
  • the battery of the present invention is not limited to secondary batteries.
  • the battery of the present invention can be applied to primary batteries.
  • the battery of the present invention is not limited to the configuration in which the charge/discharge body is sealed with a container and a lid.
  • the battery of the present invention can be applied to a configuration in which a charge/discharge body is sealed with a laminate film.

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Abstract

十分に接合された集電部材と電極の集電体を含む電池を提供する。電池1は、集電体(例えば正極集電箔11S)と活物質とを備えた例えば正極11を含む充放電体10と、正極集電箔11Sと接合された集電部材(例えば正極集電板21)と、を有している。正極集電板21は、所定の剛性を有する第1剛性部21pと、第1剛性部21pと隣り合い第1剛性部21pよりも剛性が高い第2剛性部21qを備えている。正極集電板21に備えられた第2剛性部21qと、正極11の正極集電箔11Sが、互いに接合されている。

Description

電池及び電池の製造方法
 本発明は、電池及び電池の製造方法に関する。
 従来から、電池に含まれる集電部材(いわゆる集電板)と電極の集電体(いわゆる集電箔)は、互いに接合されることによって、電気的に導通されている(例えば特許文献1を参照)。
国際公開第2020/158255号
 集電部材や電極の集電体は、接合される前の状態において、剛性等の物性にばらつきが発生していることがある。このため、電池の量産において集電部材と電極の集電体を同一の接合条件に基づいて接合しても、集電部材や電極の集電体の物性のばらつきが相対的に大きい場合には、十分に接合されない集電部材と電極の集電体が発生する虞がある。
 すなわち、電池の量産において接合された複数の集電部材と電極の集電体のうち、一部の集電部材と電極の集電体は、剥がれたり、接合が不十分になったりする虞がある。このような集電部材と電極の集電体を用いた電池は、信頼性を保つことが難しい。
 本発明の電池は、集電体と活物質とを備えた電極を含む充放電体と、前記集電体と接合された集電部材と、を有している。前記集電部材及び前記集電体の少なくとも一方は、所定の剛性を有する第1剛性部と、前記第1剛性部と隣り合い前記第1剛性部よりも剛性が高い第2剛性部と、を備えている。前記集電部材及び前記集電体の少なくとも一方に備えられた前記第2剛性部と、前記集電部材及び前記集電体の他方とが、互いに接合されている。
 本発明の電池の製造方法は、前記電池の製造方法である。本発明の電池の製造方法は、前記集電部材及び前記集電体の少なくとも一方に備えられた前記第2剛性部と、前記集電部材及び前記集電体の他方とを、互いに積層して接合する製造工程を有している。
 本発明の電池によれば、十分に接合された集電部材と電極の集電体によって、電池の信頼性を向上できる。本発明の電池の製造方法によれば、集電部材と電極の集電体の接合不良を抑制して、電池の信頼性と生産性を向上できる。
第1実施形態の電池1を示す斜視図。 電池1を示す分解斜視図。 電池1の正極11の側の構成部材を示す分解斜視図。 電池1の充放電体10を示す斜視図。 電池1における、正極11の正極集電箔11Sと正極集電板21の接合部分を示す側面図。 電池1の製造方法において、正極集電板21をプレス加工することによって、正極集電板21に第2剛性部21qを形成している製造工程を示す側面図。 図6に示す製造工程に引き続き、正極11の正極集電箔11Sと正極集電板21の第2剛性部21qを超音波接合している製造工程を示す側面図。 第2実施形態の電池2における、正極111の正極集電箔111Sと正極集電板121の接合部分を示す側面図。 第3実施形態の電池3における、正極111の正極集電箔111Sと正極集電板21の接合部分を示す側面図。 第4実施形態の電池4における、接着剤70を介した、正極11の正極集電箔11Sと正極集電板21の接合部分を示す側面図。
 本発明の各々の実施形態について、図面を参照しながら説明する。各々の実施形態の理解を容易にするために、図面において、構成部材の大きさや比率を誇張している場合がある。各々の実施形態では、同一の構成に対して同一符号を付与して重複する説明を省略する。各々の実施形態では、X軸、Y軸、及びZ軸を座標軸とする左手系のXYZ直交座標系を用いる。X軸、Y軸、及びZ軸の各軸の矢印は、座標軸の正方向を示す。X軸は、長方体状の電池の長手方向の座標軸である。Y軸は、電池の短手方向の座標軸である。Z軸は、電池の高さ方向の座標軸である。但し、XYZ直交座標系で表される位置関係は、相対的な位置関係に過ぎない。
[第1実施形態]
(第1実施形態の電池1の構成)
 電池1の構成について、図1から図5を参照して説明する。
 電池1は、図1から図5に示すように、電気を充放電する充放電体10、充放電体10と接続された集電部材20、及び集電部材20と接続された外部端子30を含んでいる。又、電池1は、電池1の構成部材が収容又は取り付けられた外装体40、電池1の構成部材と外装体40を絶縁した絶縁体50、及び電池1の構成部材と外装体40を封止した封止体60を含んでいる。
 充放電体10は、電気を充放電する。図2、図4及び図5に示す充放電体10は、正極11(電極)、負極12(電極)、セパレータ13、及び電解質を含んでいる。充放電体10は、図2及び図4に示すように、正極11とセパレータ13と負極12とセパレータ13の順で積層された構成部材が、長方体形状に捲回されて構成されている。捲回されて構成された充放電体10は、最外層にセパレータ13が配置されている。
 正極11(電極)は、図4に示すように、長尺状の正極集電箔11S(集電体)、及び正極集電箔11Sに接合された正極活物質層11Tを含んでいる。正極11は、負極12及びセパレータ13と共に捲回されて、4隅が凸状に湾曲した長方体形状に構成されている。正極11、負極12及びセパレータ13において、外部に露出した一対の端部(厚み部分)は、電池1の長手方向Xの両端に位置している。正極集電箔11Sの一方の端部には、正極集電部11aが備えられている。正極集電部11aは、正極集電板21と接合されている。正極集電部11aは、図2及び図5に示すように、捲回されて束ねられた状態において、電池1の短手方向Yに圧縮されて隙間が除去されている。正極集電部11aは、圧縮されているが、塑性変形されている必要はない。正極集電部11aは、電池1の高さ方向Zに沿って延びている。正極集電部11aは、束ねられていない状態において、電池1の短手方向Yに沿った厚みが、例えば、0.1mmから1.4mmである。
 正極11の正極集電部11aは、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金によって形成されている。正極活物質層11Tには、リチウム含有複合酸化物によって構成された正極活物質(活物質)、バインダー、及び導電助剤等が含まれている。リチウム含有複合酸化物には、例えば、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)のような金属元素と、リチウム(Li)が用いられている。
 負極12(電極)は、図4に示すように、長尺状の負極集電箔12S(集電体)、及び負極集電箔12Sに接合された負極活物質層12Tを含んでいる。負極集電箔12Sの一方の端部には、負極集電部12aが備えられている。負極集電箔12Sの負極集電部12aは、正極集電箔11Sの正極集電部11aと、長手方向Xに沿って対向している。負極集電部12aは、負極集電板22と接合されている。負極集電部12aは、捲回された状態において電池1の短手方向Yに圧縮されて、隙間が除去されている。負極集電部12aは、圧縮されているが、塑性変形されている必要はない。負極集電部12aは、電池1の高さ方向Zに沿って延びている。負極集電部12aは、束ねられていない状態において、電池1の短手方向Yに沿った厚みが、例えば、0.05mmから0.7mmである。
 負極12の負極集電部12aは、例えば、銅又は銅合金によって形成されている。負極活物質層12Tには、炭素系の材料によって構成された負極活物質(活物質)、バインダー、及び導電助剤等が含まれている。炭素系の材料には、例えば、黒鉛が用いられている。
 セパレータ13は、図4に示すように、正極11と負極12を絶縁する。セパレータ13には、電解質が含侵されている。セパレータ13は、長尺状に形成されている。セパレータ13は、多孔質の材料によって構成されている。セパレータ13には、ポリエチレン(pE:polqEthqlene)やポリプロピレン(pp:polqpropqlene)が用いられている。セパレータ13に代えて、耐熱絶縁部材を用いてもよい。耐熱絶縁部材には、例えば、セラミックスを用いる。このような構成は、いわゆるセパレータレスの構成である。
 電解質は、いわゆる電解液に相当する。電解質は、セパレータ13に含侵されている。電解質は、有機溶媒、支持塩、及び添加剤を含んでいる。有機溶媒には、例えば、炭酸エステル等が用いられている。支持塩には、例えば、リチウム塩が用いられている。
 集電部材20は、充放電体10と導通されている。集電部材20は、電極の集電箔と接合されている。図2、図3及び図5に示す集電部材20は、正極集電板21(集電部材)及び負極集電板22(集電部材)を含んでいる。
 正極集電板21(集電部材)は、正極11の正極集電箔11Sと正極端子31を導通させる。正極集電板21は、図3に示すように、基部21a、挿入孔21b、及び集電部21cを含んでいる。基部21aは、板状に形成され、正極端子31と接合されている。挿入孔21bは、基部21aを貫通している。挿入孔21bには、正極端子31の挿入部31bが挿入されている。集電部21cは、基部21aよりも長尺形状に形成され、基部21aから充放電体10に向かって延びている。集電部21cは、正極11の正極集電部11aの外形形状に沿って屈折している。正極集電板21は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金によって形成されている。
 正極集電板21は、図2、図3及び図5に示すように、集電部21cに、第1剛性部21p及び第2剛性部21qを含んでいる。集電部21cは、電池1の短手方向Yに沿った厚みが、例えば、0.5mmから3mmである。第1剛性部21pは、所定の剛性を有している。第2剛性部21qは、第1剛性部21pと電池1の高さ方向Zに沿って隣り合い、第1剛性部21pよりも剛性が高い。図5に示すように、電池1の短手方向Yに沿った方向において、第2剛性部21qの第2の厚みt2は、第1剛性部21pの第1の厚みt1と比較して薄い。第2剛性部21qは、例えば冷間加工によって、正極集電板21の第1剛性部21pと隣接する部分が塑性変形されて形成されている。第2剛性部21qの厚みは、冷間加工の前の状態において、第1剛性部21pの厚みと同等である。すなわち、第2剛性部21qは、冷間加工に伴って、第1の厚みt1から第2の厚みt2に圧延されている。
 ここで、剛性とは、物体の硬さを表している。剛性は、例えば、ビッカース硬さ試験等で測定される硬さや、引張試験等で測定される応力ひずみ曲線等によって定義する。ビッカース硬さ試験は、例えば、JIS Z 2244に規定されている。応力ひずみ曲線は、ヤング率に基づいて、物体の硬さを表している。ヤング率が小さいほど、物体の硬度が高い。
 正極集電板21の第2剛性部21qは、図5に示すように、正極11の正極集電箔11Sと接合されている。第2剛性部21qに含まれた接合部21rが、正極集電箔11Sと接合されている。接合部21rは、正極集電箔11Sと超音波によって接合されている。第2剛性部21qの第2の厚みt2は、図5に示すように、少なくとも1枚以上の正極集電箔11Sの第3の厚みt3よりも厚い。第3の厚みt3は、束ねられた複数枚の正極集電箔11Sのうち、少なくとも1枚以上の正極集電箔11Sの厚みである。
 負極集電板22(集電部材)は、負極12の負極集電箔12Sと負極端子32を導通させる。負極集電板22の形状は、電池1の長手方向Xの中心を基準にして、正極集電板21の形状を、高さ方向Zを境にして反転させたものに相当する。負極集電板22は、正極集電板21と同様に、基部、挿入孔、及び集電部を含んでいる。基部は、板状に形成され、負極端子32と接合されている。挿入孔は、基部を貫通している。挿入孔には、負極端子32の挿入部が挿入されている。集電部は、基部よりも長尺形状に形成され、基部から充放電体10に向かって延びている。集電部は、負極12の負極集電部12aの外形形状に沿って屈折している。負極集電板22は、例えば、銅又は銅合金によって形成されている。
 負極集電板22は、図2に示すように、集電部22cに第1剛性部22p及び第2剛性部22qを備えている。第1剛性部22pは、所定の剛性を有している。第2剛性部22qは、第1剛性部22pと電池1の高さ方向Zに沿って隣り合い、第1剛性部22pよりも剛性が高い。第1剛性部22pの第1の厚みと比較して、第2剛性部22qの第2の厚みが薄い。第2剛性部22qは、例えば冷間加工によって、負極集電板22の第1剛性部22pと隣接する部分が塑性変形されて形成されている。第2剛性部22qの厚みは、冷間加工の前の状態において、第1剛性部22pの厚みと同等である。すなわち、第2剛性部22qは、冷間加工に伴って、第1の厚みから第2の厚みに圧延されている。
 負極集電板22の第2剛性部22qは、負極12の負極集電箔12Sと接合されている。第2剛性部22qに含まれた接合部22rが、負極集電箔12Sと接合されている。接合部22rは、負極集電箔12Sと超音波によって接合されている。第2剛性部22qの第2の厚みは、少なくとも1枚以上の負極集電箔12Sの第3の厚みよりも厚い。第3の厚みは、束ねられた複数枚の負極集電箔12Sのうち、少なくとも1枚以上の負極集電箔12Sの厚みである。
 外部端子30は、集電部材20と接続されている。図1から図3に示す外部端子30は、正極端子31及び負極端子32を含んでいる。
 正極端子31は、正極集電板21と接続されている。正極端子31は、図3に示すように、長方体板状の基部31a、基部31aから下方に突出した円柱形状の挿入部31b、及び基部31aの周縁から下方に突出した円筒状の接合部31cを含んでいる。
 正極端子31の基部31aは、正極側第2絶縁板54の基部54aに接している。挿入部31bは、正極側第2絶縁板54の挿入孔54b、蓋42の正極側挿入孔42a、正極側第1絶縁板52の挿入孔52b、正極集電板21の挿入孔21bに挿入されている。接合部31cは、正極集電板21の挿入孔21bから下方に突出し、かつ、径方向外方に押し広げられて、正極集電板21と接合されている。すなわち、接合部31cは、正極集電板21の挿入孔21bの周縁に加締め加工されている。更に、接合部31cは、正極集電板21の挿入孔21bの周縁に溶接されている。正極端子31は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金によって形成されている。
 負極端子32は、負極集電板22と接続されている。負極端子32の形状は、電池1の長手方向Xの中心を基準にして、正極端子31の形状を、高さ方向Zを境にして反転させたものに相当する。負極端子32は、正極端子31と同様に、長方体板状の基部、基部から下方に突出した円柱形状の挿入部、及び基部の周縁から下方に突出した円筒状の接合部を含んでいる。
 負極端子32の基部は、負極側第2絶縁板55の基部に接している。挿入部は、負極側第2絶縁板55の挿入孔、蓋42の負極側挿入孔、負極側第1絶縁板の挿入孔、負極集電板22の挿入孔に挿入されている。接合部は、負極集電板22の挿入孔から下方に突出し、かつ、径方向外方に押し広げられて、負極集電板22と接合されている。すなわち、接合部は、負極集電板22の挿入孔の周縁に加締め加工されている。更に、接合部は、負極集電板22の挿入孔の周縁に溶接されている。負極端子32は、例えば、銅又は銅合金によって形成されている。
 外装体40は、電池1の構成部材が収容又は取り付けられている。図1から図3に示す外装体40は、容器41、蓋42及び封止栓43を含んでいる。
 容器41は、図2に示すように、絶縁カバー51に被覆された充放電体10等を収容している。容器41は、長方体形状の金属缶によって構成されている。容器41は、高さ方向Zに開口した開口41aと、開口41aと連なる収容部41bを含んでいる。容器41は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金によって形成されている。
 蓋42は、図1及び図2に示すように、容器41の開口41aを封止している。蓋42は、長板形状の金属板によって形成されている。蓋42には、図3に示すように、長手方向Xの一端側に、円形状の貫通孔によって構成された正極側挿入孔42aが形成されている。正極側挿入孔42aには、正極端子31の挿入部31bが挿入されている。蓋42には、長手方向Xの他端側に、円形状の貫通孔によって構成された負極側挿入孔が形成されている。負極側挿入孔には、負極端子32の挿入部が挿入されている。蓋42は、正極側挿入孔42aと負極側挿入孔の間に、円形状の貫通孔によって構成された注液孔が形成されている。注液孔を介して、電解質が、蓋42から容器41に向かって注入される。注液孔には、封止栓43が挿入されている。蓋42は、図1に示すように、長手方向Xの中央に、開裂弁42cが備えられている。蓋42は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金によって形成されている。
 封止栓43は、図1及び図2に示すように、蓋42の注液孔を封止している。封止栓43は、蓋42と溶接されている。封止栓43は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金によって形成されている。
 絶縁体50は、電池1の構成部材と外装体40を絶縁している。図1から図3に示す絶縁体50は、絶縁カバー51、正極側第1絶縁板52、負極側第1絶縁板、正極側第2絶縁板54及び負極側第2絶縁板55を含んでいる。
 絶縁カバー51は、図2に示すように、充放電体10を被覆して、充放電体10と容器41を絶縁している。絶縁カバー51は、多面体形状のシートによって形成されている。絶縁カバー51は、箱形状に折り畳まれて、五面体形状に構成されている。絶縁カバー51は、蓋42と対向する部分が開口している。絶縁カバー51は、例えば、ポリプロピレン(polqpropqlene)によって形成されている。
 正極側第1絶縁板52は、図3に示すように、正極集電板21と、蓋42を絶縁している。正極側第1絶縁板52は、長方体板状の基部52aと、基部52aを貫通した挿入孔52bと、基部52aの側縁を環状に囲い蓋42から離れる方向に突出した凸部52cを含んでいる。正極側第1絶縁板52には、基部52aと凸部52cによって構成された空間に、正極集電板21が収容されている。挿入孔52bには、正極端子31の挿入部31bが挿入されている。正極側第1絶縁板52は、例えば、絶縁樹脂によって形成されている。
 負極側第1絶縁板は、負極集電板22と、蓋42を絶縁している。負極側第1絶縁板の形状は、電池1の長手方向Xの中心を基準にして、正極側第1絶縁板52の形状を、高さ方向Zを境にして反転させたものに相当する。負極側第1絶縁板は、正極側第1絶縁板52と同様に、長方体板状の基部と、基部を貫通した挿入孔と、基部の側縁を環状に囲い蓋42から離れる方向に突出した凸部を含んでいる。負極側第1絶縁板には、基部と凸部によって構成された空間に、負極集電板22が収容されている。挿入孔には、負極端子32の挿入部が挿入されている。負極側第1絶縁板は、例えば、絶縁樹脂によって形成されている。
 正極側第2絶縁板54は、図3に示すように、正極端子31と、蓋42を絶縁している。正極側第2絶縁板54は、長方体板状の基部54aと、基部54aを貫通した挿入孔54bと、基部54aの側縁を環状に囲い蓋42から離れる方向に突出した凸部54cを含んでいる。正極側第2絶縁板54には、基部54aと凸部54cによって構成された空間に、正極端子31が収容されている。挿入孔54bには、正極端子31の挿入部31bが挿入されている。正極側第2絶縁板54は、例えば、絶縁樹脂によって形成されている。
 負極側第2絶縁板55は、負極端子32と、蓋42を絶縁している。負極側第2絶縁板55の形状は、電池1の長手方向Xの中心を基準にして、正極側第2絶縁板54の形状を、高さ方向Zを境にして反転させたものに相当する。負極側第2絶縁板55は、正極側第2絶縁板54と同様に、長方体板状の基部と、基部を貫通した挿入孔と、基部の側縁を環状に囲い蓋42から離れる方向に突出した凸部を含んでいる。負極側第2絶縁板55には、基部と凸部によって構成された空間に、負極端子32が収容されている。挿入孔には、負極端子32の挿入部が挿入されている。負極側第2絶縁板55は、例えば、絶縁樹脂によって形成されている。
 封止体60は、電池1の構成部材と、外装体40を封止している。図3に示す封止体60は、正極側ガスケット61及び負極側ガスケットを含んでいる。
 正極側ガスケット61は、図3に示すように、正極側第2絶縁板54と、蓋42を絶縁している。正極側ガスケット61は、円筒形状に形成されている。正極側ガスケット61は、相対的に外径が大きい第1挿入部61a、第1挿入部61aと連続し相対的に外径が小さい第2挿入部61b、及び第1挿入部61aと第2挿入部61bを貫通した挿入孔61cを含んでいる。正極側ガスケット61の第1挿入部61aは、正極側第2絶縁板54の挿入孔54bに挿入されている。正極側ガスケット61の第2挿入部61bは、蓋42の正極側挿入孔42aに挿入されている。挿入孔61cには、正極端子31の挿入部31bが挿入されている。正極側ガスケット61は、例えば、絶縁性と弾性を備えたゴムによって形成されている。
 負極側ガスケットは、負極側第2絶縁板55と、蓋42を絶縁している。負極側ガスケットの形状は、電池1の長手方向Xの中心を基準にして、正極側ガスケット61の形状を、高さ方向Zを境にして反転させたものに相当する。負極側ガスケットは、正極側ガスケット61と同様に、相対的に外径が大きい第1挿入部、第1挿入部と連続し相対的に外径が小さい第2挿入部、及び第1挿入部と第2挿入部を貫通した挿入孔を含んでいる。負極側ガスケットの第1挿入部は、負極側第2絶縁板55の挿入孔に挿入されている。負極側ガスケットの第2挿入部は、蓋42の負極側挿入孔に挿入されている。挿入孔には、負極端子32の挿入部が挿入されている。負極側ガスケットは、例えば、絶縁性と弾性を備えたゴムによって形成されている。
(第1実施形態の電池1の製造方法)
 電池1の製造方法について、図6及び図7を参照して説明する。電池1の製造方法のうち、第1実施形態の電池1に特有の製造方法について、説明する。
(製造工程におけるプレス加工)
 図6に、正極集電板21をプレス加工することによって正極集電板21の第2剛性部21qを形成している製造工程を示している。この製造工程では、例えば、正極集電板21の第1剛性部21pに隣接した領域を押圧することによって、第2剛性部21qを形成する。押圧されて形成された第2剛性部21qの剛性は、加工硬化によって、第1剛性部21pの剛性よりも高くなる。この製造工程では、正極集電板21を載置した台101に対して、プレス機102を接近させ、プレス機102によって正極集電板21の第1剛性部21pに隣接した領域を部分的に圧延する。プレス機102から正極集電板21に入力した押圧力P1によって、正極集電板21に第2剛性部21qを形成する。すなわち、第2剛性部21qは、冷間加工によって、正極集電板21の第1剛性部21pに隣接した領域に形成される。この製造工程では、正極集電板21を押圧することによって、第2剛性部21qの領域の厚みの縮小率Sを0%<S≦10%にする。図5に示すように、第2剛性部21qの第2の厚みt2は、第1剛性部21pの第1の厚みt1よりも最大10%薄くなる。
(製造工程における超音波接合)
 図7は、図6に示した冷間加工の製造工程に引き続き、正極11の正極集電箔11Sと正極集電板21の第2剛性部21qを超音波によって接合している製造工程を示している。この製造工程では、ホーン103とアンビル104によって、正極集電箔11Sと第2剛性部21qを挟み込む。ホーン103から正極集電箔11Sに入力した超音波P2によって、正極集電箔11Sと第2剛性部21qを超音波接合する。
(第1実施形態の電池1及び電池1の製造方法の効果)
 電池1及び電池1の製造方法の効果について説明する。
 電池1及び電池1の製造方法の効果は、正極11の側に関して説明する。第1実施形態において、負極12の側に関する効果は、正極11の側に関する効果と同様である。このため、負極12の側に関する説明を省略する。
 電池1において、正極集電板21は、図5に示すように、所定の剛性を有する第1剛性部21pと、第1剛性部21pと隣り合い第1剛性部21pよりも剛性が高い第2剛性部21qを備えている。正極集電板21の第2剛性部21qと、正極11の正極集電箔11Sが、互いに接合されている。電池1の製造方法には、図7に示すように、正極集電板21の第2剛性部21qと、正極11の正極集電箔11Sを、互いに接合する製造工程が含まれている。
 このような構成によれば、正極集電板21と正極集電箔11Sを接合する前に、正極集電板21の剛性を部分的に高めることによって第2剛性部21qを形成し、その第2剛性部21qの物性ばらつきを抑制できる。正極集電板21の物性ばらつきを抑制することによって、量産における所定の接合条件に適合する正極集電板21と正極集電箔11Sの割合を相対的に増加させることができる。接合条件とは、正極集電板21と正極集電箔11Sを十分に接合させることができる条件である。このため、所定の仕様に基づいて最適化された接合条件に適合できず、正極集電板21と正極集電箔11Sが十分に接合されず剥離してしまうことを減少させることができる。このため、正極集電板21と、正極11を含む充放電体10の歩留まりを向上できる。具体的には、正極集電板21の第2剛性部21qと正極集電箔11Sを接合した後に、正極集電板21の第2剛性部21qと正極集電箔11Sが剥がれることに起因した導通不良(回路オープン)を抑制できる。又、正極集電板21の第2剛性部21qと正極集電箔11Sを接合した後に、正極集電板21の第2剛性部21qと正極集電箔11Sとの接合が不十分になることに起因した電気抵抗の増大を抑制できる。接合が不十分とは、正極集電板21の第2剛性部21qと正極集電箔11Sが部分的に剥がれることを意味している。
 したがって、電池1によれば、十分に接合された正極集電板21と正極11の正極集電箔11Sによって、電池1の信頼性を向上できる。又、電池1の製造方法によれば、正極集電板21と正極11の正極集電箔11Sの接合不良を抑制して、電池1の信頼性と生産性を向上できる。更に、このような構成によれば、正極集電板21の物性ばらつきを抑制できるため、物性ばらつきが大きいが廉価な材料を使用することができる。
 正極集電板21の第2剛性部21qに含まれた接合部21rと、正極集電箔11Sが、互いに接合されている。接合部21rは、図5に示すように、第2剛性部21qに含まれ、第2剛性部21qの大部分を構成している。接合部21rは、原理的には、第2剛性部21qの全部を構成することができる。しかし、正極集電板21と正極11の正極集電箔11Sを超音波接合する場合、接合部分への超音波エネルギーの安定的な伝搬を考慮すれば、第2剛性部21qの外縁を除く部分を接合部21rとして構成することが望ましい。又、正極集電板21と正極11の正極集電箔11Sをレーザ溶接する場合、溶接部分の周囲へのレーザ光の漏洩の防止を考慮すれば、第2剛性部21qの外縁を除く部分を接合部21rとして構成することが望ましい。又、正極集電板21と正極11の正極集電箔11Sを加締め接合する場合、接合部分の過度なひずみの防止を考慮すれば、第2剛性部21qの外縁を除く部分を接合部21rとして構成することが望ましい。超音波接合、レーザ溶接、加締め接合において、上記を考慮した製造を行った場合、正極集電板21と正極11の正極集電箔11Sを接合した後に、第1剛性部21p、第2剛性部21q、及び第2剛性部21qに含まれた接合部21rが存在することになる。
 正極集電板21と正極集電箔11Sが、超音波によって接合されている。製造工程では、図7に示すように、正極集電板21と正極集電箔11Sを超音波によって接合する。超音波接合は、熱溶着接合やレーザ溶接と比較して、正極集電板21と正極集電箔11Sが、積層方向と交差する方向に伸長し易い。ここで、正極集電板21は、第2剛性部21qの剛性が相対的に高いことから、積層方向と交差する方向への伸長を抑制できる。超音波接合の際に、正極集電板21と正極集電箔11Sが積層方向と交差する方向に伸長することを抑制することによって、正極集電板21と正極集電箔11Sに入力された超音波のエネルギーが、正極集電板21と正極集電箔11Sに吸収され易い。この結果、正極集電板21と正極集電箔11Sが接合され易い。したがって、超音波接合を用いたとしても、正極集電板21の第2剛性部21qと正極集電箔11Sを十分に接合できる。超音波接合において、正極集電板21と、正極11を含む充放電体10の歩留まりを向上できる。
 正極集電板21は、図5に示すように、電池の短手方向Yにおいて、第1剛性部21pの第1の厚みt1と比較して、第2剛性部21qの第2の厚みt2が薄い。製造工程では、図6に示すように、正極集電板21の一部を押圧することによって、第2剛性部21qを形成する。第2剛性部21qの剛性は、押圧による冷間加工によって、第1剛性部21pの剛性よりも高くなる。このような構成によれば、正極集電板21において、第1剛性部21pと第2剛性部21qの厚みが等しい状態から、第2剛性部21qのみを押圧して薄く加工することによって、第2剛性部21qを構成できる。したがって、第2剛性部21qを容易に形成しつつ、第2剛性部21qの剛性を第1剛性部21pの剛性よりも向上できる。
 正極集電板21の第2剛性部21qは、図6に示すように、正極集電板21が塑性変形されて形成されている。すなわち、第2剛性部21qは、冷間加工によって形成できる。このような構成によれば、第2剛性部21qを容易に形成できる。第2剛性部21qの塑性変形は、例えば、汎用的なプレス成形によって行う。プレス成形による冷間加工は、加工のばらつきを小さくすることが容易であることから、第2剛性部21qの剛性を精度良く向上できる。
 正極集電板21の第2剛性部21qの第2の厚みt2は、図5に示すように、第2剛性部21qと接合された正極集電箔11Sの第3の厚みt3よりも厚い。第3の厚みt3は、束ねられた複数枚の正極集電箔11Sのうち、少なくとも1枚の正極集電箔11Sの厚みである。このような構成によれば、塑性変形させて剛性を高める第2剛性部21qを、正極集電箔11Sよりも厚い正極集電板21に形成する。正極集電板21は、正極集電箔11Sよりも厚いことから、正極集電箔11Sよりも皺や歪みの発生を十分に抑制できる。このため、正極集電板21のプレス成形は、正極集電箔11Sのプレス成形よりも容易である。したがって、正極集電板21は、正極集電箔11Sよりも、第2剛性部21qを容易に形成できる。
 第1剛性部及び第2剛性部は、電極のうち、正極11又は負極12の少なくとも一方に備えればよい。第2剛性部21qは、正極11のみに備える構成としてもよい。アルミニウムは、銅と比較して、加工硬化による剛性向上の割合が大きい。このため、アルミニウムを含む正極集電板21は、銅を含む負極12の負極集電箔12Sと比較して、加工硬化による剛性向上の効果が高い。このため、相対的に加工硬化による剛性向上の効果が大きい正極11の側のみに、第2剛性部21qを設けることによって、正極集電板21と正極集電箔11Sの剥がれを抑制できる。
 製造工程では、例えば、剛性をビッカース硬度又はヤング率によって定める。このような構成によれば、ビッカース硬度又はヤング率のような普遍的な係数によって、剛性を定めることができる。したがって、正極集電板21の第2剛性部21qの剛性を精度良く定めることができる。
 製造工程では、図6に示すように、正極集電板21の第2剛性部21qを押圧することによって、第2剛性部21qの厚みの縮小率Sを0%<S≦10%にする。このような構成によれば、正極集電板21の第2剛性部21qの剛性を十分に高めることができる。具体的には、例えば、正極集電板21に含まれるアルミニウムは、厚みを3%減少させるように圧延による冷間加工を行った場合、ビッカース硬度によって規定される硬度(剛性)を相対的に約25%増加させることができる。ここで、アルミニウムは、厚みを3%減少させた場合、ヤング率を約5%減少させることができる。同様に、アルミニウムは、厚みを5%減少させた場合、ビッカース硬度を相対的に約35%増加させることができる。同様に、アルミニウムは、厚みを10%減少させた場合、ビッカース硬度を相対的に約50%増加させることができる。
[第2実施形態]
 第2実施形態では、正極111の側に関して説明する。第2実施形態において、負極の側に関する構成及び効果は、正極111の側に関する構成及び効果と同様である。このため、負極の側に関する説明を省略する。
(第2実施形態の電池2の構成)
 第2実施形態の電池2の構成について、図8を参照して説明する。
 第2実施形態の電池2は、第1実施形態の電池1と異なり、第1剛性部111pと第2剛性部111qが、正極111の正極集電箔111Sに備えられている。正極111は、正極集電箔111Sに第2剛性部111q及び接合部111rを備えた点を除いて、正極11と同様の構成である。正極集電板121は、第2剛性部が備えられていない点を除いて、正極集電板21と同様の構成である。第2実施形態の電池2では、第1実施形態の電池1と同じ構成には同じ符号を付けて、説明を省略する。
 正極集電箔111Sは、図8に示すように、第1剛性部111p及び第2剛性部111qを含んでいる。第1剛性部111pは、所定の剛性を有している。第2剛性部111qは、第1剛性部111pと電池2の高さ方向Zに沿って隣り合い、第1剛性部111pよりも剛性が高い。電池2の短手方向Yに沿った方向において、第2剛性部111qの第2の厚みt5は、第1剛性部111pの第1の厚みt4と比較して薄い。第2剛性部111qは、例えば冷間加工によって、正極集電板121と隣接する部分が塑性変形されて形成されている。第2剛性部111qの厚みは、冷間加工の前の状態において、第1剛性部111pの厚みと同等である。すなわち、第2剛性部111qは、冷間加工に伴って、第1の厚みt4から第2の厚みt5に圧延されている。
 正極集電箔111Sの第2剛性部111qは、正極集電板121の集電部121cと接合されている。第2剛性部111qに含まれた接合部111rが、正極集電板121の集電部121cと接合されている。接合部111rは、正極集電板121と超音波によって接合されている。
(第2実施形態の電池2の製造方法)
 電池2の通常の製造方法において、正極111とセパレータ13と負極12が捲回された状態で、束ねられた正極集電部111aが電池1の短手方向Yに圧縮されて、隙間が除去されている。このときに、正極集電部111aを部分的に塑性変形するように押圧すれば、正極集電箔111Sに第2剛性部111qを形成することができる。正極集電部111aを塑性変形させない部分が、第1剛性部111pに相当する。
 具体的には、図4に示す束ねられた状態の正極集電部111aを電池1の短手方向Yに沿って挟み込んで圧縮する金型の凸部を2段にする。金型において、相対的に突出している部分と、相対的に突出していない部分を電池1の高さ方向Zに沿って設けることによって、凸部を2段にする。凸部の相対的に突出している部分によって、正極集電部111aを圧縮及び塑性変形させて、第2剛性部111qを形成する。同時に、凸部の相対的に突出していない部分によって、正極集電部111aを圧縮のみして、第1剛性部111pを形成する。具体的には、正極集電部111aは、図4に示す捲回されて束ねられた状態から、図2に示す電池1の短手方向Yに圧縮された状態に加工される。このときに、正極集電部111aには、金型の凸部の相対的に突出している部分によって、第2剛性部111qが形成される。同時に、正極集電部111aには、金型の凸部の相対的に突出していない部分によって、第1剛性部111pが形成される。
 又、直線状に伸びた状態の正極集電部111aを部分的に塑性変形させて第2剛性部111qを形成した後、捲回され束ねられた状態の正極集電部111aを圧縮してもよい。
 この製造工程では、正極集電箔111Sの接合部111rと、正極集電板121を超音波によって接合する。
 上記以外の電池2の製造方法は、第1実施形態の電池1の製造方法と同様である。
(第2実施形態の電池2及び電池2の製造方法の効果)
 電池2及び電池2の製造方法の効果について説明する。
 電池2においては、正極集電箔111Sに第2剛性部111qが備えられている。電池2によれば、十分に接合された正極集電板121と正極集電箔111Sの第2剛性部111qによって、電池2の信頼性を向上できる。又、電池2の製造方法によれば、正極集電板121と正極111の接合不良を抑制して、電池2の信頼性と生産性を向上できる。更に、このような構成によれば、正極集電箔111Sの物性ばらつきを抑制できるため、物性ばらつきが大きいが廉価な材料を使用することができる。
[第3実施形態]
 第3実施形態では、正極111の側に関して説明する。第3実施形態において、負極の側に関する構成及び効果は、正極111の側に関する構成及び効果と同様である。このため、負極の側に関する説明を省略する。
(第3実施形態の電池3の構成)
 第3実施形態の電池3の構成について、図9を参照して説明する。
 第3実施形態の電池3では、第1実施形態における正極集電板21と、第2実施形態における正極111の正極集電箔111Sを接合している。第3実施形態の電池3では、第1実施形態の電池1又は第2実施形態の電池2と同じ構成には同じ符号を付けて、説明を省略する。
 正極集電箔111Sの第2剛性部111qに含まれる接合部111rと、正極集電板21の第2剛性部21qが、図9に示すように、積層されて接合されている。
(第3実施形態の電池3の製造方法)
 電池3の製造方法では、例えば、正極集電箔111Sの接合部111rと、正極集電板21の第2剛性部21qを接合する。
 上記以外の電池3の製造方法は、第1実施形態の電池1及び第2実施形態の電池2の製造方法と同様である。
(第3実施形態の電池3及び電池3の製造方法の効果)
 電池3及び電池3の製造方法の効果について説明する。
 電池3においては、正極集電板21に第2剛性部21qが備えられている。又、電池3においては、正極集電箔111Sに第2剛性部111qが備えられている。電池3によれば、十分に接合された正極集電板21の第2剛性部111qと正極集電箔111Sの第2剛性部111qによって、電池3の信頼性を向上できる。又、電池3の製造方法によれば、正極集電板21と正極111の接合不良を抑制して、電池3の信頼性と生産性を向上できる。更に、このような構成によれば、正極集電板21及び正極集電箔111Sの物性ばらつきを抑制できるため、物性ばらつきが大きいが廉価な材料を使用することができる。
[第4実施形態]
 第4実施形態では、正極11の側に関して説明する。第4実施形態において、負極の側に関する構成及び効果は、正極11の側に関する構成及び効果と同様である。このため、負極の側に関する説明を省略する。
(第4実施形態の電池4の構成)
 第4実施形態の電池4の構成について、図10を参照して説明する。
 第4実施形態の電池4は、第1実施形態の電池1と異なり、正極集電箔11Sと正極集電板21が、導電性を備えた接着剤70(接着部材)を介して接合されている。第4実施形態の電池4では、第1実施形態の電池1と同じ構成には同じ符号を付けて、説明を省略する。
 正極集電板21の接合部21rと正極集電箔11Sは、図10に示すように、接着剤70を介して、積層されて接合されている。接着剤70は、導電性を備えている。接着剤70は、例えば、熱硬化性を備えた樹脂に対して、導電性を備えた粒子が含有されて構成されている。樹脂には、例えば、エポキシ又はアクリル等が用いられている。粒子には、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、又はカーボン等が用いられている。
(第4実施形態の電池4の製造方法)
 電池4の製造方法では、例えば、正極11の正極集電箔11Sと、正極集電板21の接合部21rを、接着剤70を介して接合する。具体的には、接着剤70を介して正極集電箔11Sと正極集電板21を積層した後、正極集電箔11S又は正極集電板21の少なくとも一方を加熱して、接着剤70を熱硬化させる。
 上記以外の電池4の製造方法は、第1実施形態の電池1の製造方法と同様である。第4実施形態の電池4の製造方法は、第2実施形態の電池2の製造方法や、第3実施形態の電池3の製造方法に適用してもよい。
(第4実施形態の電池4及び電池4の製造方法の効果)
 電池4及び電池4の製造方法の効果について説明する。
 電池4においては、正極集電板21に第2剛性部21qが備えられている。又、電池4においては、正極集電板21の第2剛性部21qと正極集電箔11Sが、導電性を備えた接着剤70を介して接合されている。すなわち、正極集電板21と正極集電箔11Sを直接的に接合する構成に限定されることなく、接着剤70を介して正極集電板21と正極集電箔11Sを間接的に接合することもできる。第4実施形態の電池4の接着剤70は、第2実施形態の電池2や、第3実施形態の電池3に適用してもよい。
[他の実施形態]
 本発明の電池は、実施形態に記載された構成に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された内容に基づいて適宜構成できる。
 本発明における集電部材と集電体の接合は、超音波接合に限定されない。本発明における集電部材と集電体の接合は、レーザ溶接、加締め接合、熱溶着接合によって行うことができる。
 本発明の電池は、リチウムイオン電池に限定されない。本発明の電池は、例えば、ニッケル水素電池や鉛電池に適用できる。本発明の電池は、2次電池に限定されない。本発明の電池は、1次電池に適用できる。本発明の電池は、充放電体を容器と蓋によって封止する構成に限定されない。本発明の電池は、充放電体をラミネートフィルムによって封止する構成に適用できる。各々の実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細又は簡略的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備える必要はなく、又は、図示しない構成を備えていてもよい。又、ある実施形態の構成の一部は、削除したり、他の実施形態の構成で置き換えたり、他の実施形態の構成を組み合わせたりしてもよい。
1,2,3,4 電池、10 充放電体、11 正極(電極)、11S 正極集電箔(集電体)、12 負極(電極)、12S 負極集電箔(集電体)、21 正極集電板(集電部材)、21p 第1剛性部、21q 第2剛性部、21r 接合部、22 負極集電板(集電部材)22p 第1剛性部、22q 第2剛性部、22r 接合部、70 接着剤(接着部材)、111 正極(電極)、111S 正極集電箔(集電体)、111p 第1剛性部、111q 第2剛性部、111r 接合部、121 正極集電板(集電部材)、S 縮小率、t1,t4 第1の厚み(第1剛性部の厚み)、t2.t5 第2の厚み(第2剛性部の厚み)、t3 第3の厚み(第2剛性部と接合された集電箔又は集電板の厚み)。

Claims (14)

  1.  集電体と活物質とを備えた電極を含む充放電体と、
     前記集電体と接合された集電部材と、
    を有し、
     前記集電部材及び前記集電体の少なくとも一方は、所定の剛性を有する第1剛性部と、前記第1剛性部と隣り合い前記第1剛性部よりも剛性が高い第2剛性部と、
    を備え、
     前記集電部材及び前記集電体の少なくとも一方に備えられた前記第2剛性部と、前記集電部材及び前記集電体の他方とが、互いに接合されている、
    電池。
  2.  前記集電部材及び前記集電体の少なくとも一方に備えられた前記第2剛性部に含まれた接合部と、前記集電部材及び前記集電体の他方とが、互いに接合されている、
    請求項1に記載の電池。
  3.  前記集電部材と、前記集電体とが、超音波によって接合されている、
    請求項1又は2に記載の電池。
  4.  前記集電部材又は前記集電体において、前記第1剛性部の第1の厚みと比較して、前記第2剛性部の第2の厚みが薄い、
    請求項1から3のいずれか1項に記載の電池。
  5.  前記第2剛性部は、前記集電部材及び前記集電体の少なくとも一方が塑性変形されて形成されている、
    請求項4に記載の電池。
  6.  前記集電部材及び前記集電体の少なくとも一方に備えられた前記第2剛性部の第2の厚みは、前記第2剛性部と接合された前記集電部材及び前記集電体の他方の第3の厚みよりも厚い、
    請求項1から5のいずれか1項に記載の電池。
  7.  前記第1剛性部及び前記第2剛性部は、前記電極のうち、正極又は負極の少なくとも一方の側に備えられ、
     前記正極の側の前記集電部材又は前記集電体には、アルミニウムが含まれ、
     前記負極の側の前記集電部材又は前記集電体には、銅が含まれている、
    請求項1から6のいずれか1項に記載の電池。
  8.  前記第1剛性部及び前記第2剛性部は、前記正極の側のみに備えられている、
    請求項7に記載の電池。
  9.  前記集電部材と前記集電体とが、導電性を備えた接着部材を介して接合されている、
    請求項1から8のいずれか1項に記載の電池。
  10.  集電体と活物質とを備えた電極を含む充放電体と、
     前記集電体と接合された集電部材と、
    を有し、
     前記集電部材及び前記集電体の少なくとも一方は、所定の剛性を有する第1剛性部と、前記第1剛性部と隣り合い前記第1剛性部よりも剛性が高い第2剛性部と、
    を備えた電池の製造方法であって、
     前記集電部材及び前記集電体の少なくとも一方に備えられた前記第2剛性部と、前記集電部材及び前記集電体の他方とを、互いに積層して接合する製造工程を有する、
    電池の製造方法。
  11.  前記製造工程では、前記集電部材と前記集電体とを超音波によって接合する、
    請求項10に記載の電池の製造方法。
  12.  前記製造工程では、前記第2剛性部を押圧することによって、前記第2剛性部の剛性を前記第1剛性部の剛性よりも高くする、
    請求項10又は11に記載の電池の製造方法。
  13.  前記製造工程では、前記剛性をビッカース硬度又はヤング率によって定める、
    請求項12に記載の電池の製造方法。
  14.  前記製造工程では、前記第2剛性部を押圧することによって、前記第2剛性部の厚みの縮小率Sを0%<S≦10%にする、
    請求項10から13のいずれか1項に記載の電池の製造方法。
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