JP2018032594A

JP2018032594A - Electrode welding equipment

Info

Publication number: JP2018032594A
Application number: JP2016165915A
Authority: JP
Inventors: 晃嵩山田; Hidaka Yamada
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2016-08-26
Filing date: 2016-08-26
Publication date: 2018-03-01
Anticipated expiration: 2036-08-26
Also published as: JP6780372B2

Abstract

【課題】スパッタの発生を抑制することができる電極溶接装置を提供する。【解決手段】電極溶接装置３０は、複数の正極８のタブ１４ｂが積層されたタブ積層体２１にレーザ溶接用のレーザＬを照射すると共に、複数の負極９のタブ１６ｂが積層されたタブ積層体２２にレーザ溶接用のレーザＬを照射するレーザ照射器３１と、レーザ照射器３１によるレーザＬの照射終端位置に向けて冷却ガスＧｃを噴射する冷却ガス噴射ノズル３３とを備える。【選択図】図４An electrode welding apparatus capable of suppressing the generation of spatter. An electrode welding apparatus 30 irradiates a laser beam L for laser welding onto a tab laminated body 21 in which a plurality of tabs 14b of a plurality of positive electrodes 8 are laminated, and a tab laminated body in which tabs 16b of a plurality of negative electrodes 9 are laminated. The body 22 includes a laser irradiator 31 that irradiates the laser L for laser welding, and a cooling gas injection nozzle 33 that injects the cooling gas Gc toward the irradiation end position of the laser L by the laser irradiator 31. [Selection diagram] Fig. 4

Description

本発明は、電極溶接装置に関する。 The present invention relates to an electrode welding apparatus.

従来の電極溶接装置としては、例えば特許文献１に記載されている技術が知られている。特許文献１に記載の電極溶接装置は、正極板及び負極板がセパレータを介して捲回されてなる電極群のいずれか一方の極板から導出されたリードを、電極群を収容する電池ケースの開口部をかしめ封口する封口板に当接させた状態で、リード側からレーザを照射することにより、リードを封口板にレーザ溶接する。 As a conventional electrode welding apparatus, for example, a technique described in Patent Document 1 is known. In the electrode welding apparatus described in Patent Document 1, a lead led out from one electrode plate of an electrode group in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are wound through a separator is used for a battery case that houses the electrode group. The lead is laser welded to the sealing plate by irradiating laser from the lead side in a state where the opening is brought into contact with the sealing plate that is caulked and sealed.

特再公表２０１０−１６１８２号Special republication 2010-16182

ところで、レーザの照射により溶接を行う場合、ワーク（加工対象）の温度分布としては、レーザの照射箇所が最も高温となり、照射箇所から離れるほど温度は下がる。一方で、レーザを走査しながら連続して照射する際、特にワークが小さい場合または溶接箇所が熱が逃げ難い形状を呈している場合等、温度が上昇しやすい条件下では、レーザの照射に伴って、ワーク全体または溶接ラインに沿った溶接箇所全体の温度も次第に上昇する。すなわち、溶接の開始位置である始端から溶接の終了位置である終端までレーザを走査した場合、エネルギービームの照射位置に隣接する箇所のみならず、照射位置から離れた箇所の温度も次第に上昇する。このため、レーザの出力を一定としていても、溶接後半、特に溶接の終端付近では、溶接の始端と比較して温度が上昇し、スパッタが発生しやすくなる。 By the way, when welding is performed by laser irradiation, the temperature distribution of the workpiece (processing object) is the highest temperature at the laser irradiation point, and the temperature decreases as the distance from the irradiation point increases. On the other hand, when continuously irradiating while scanning the laser, especially when the workpiece is small or the welded part has a shape that makes it difficult for heat to escape, under conditions where the temperature rises easily, As a result, the temperature of the entire workpiece or the entire welding location along the welding line also gradually increases. That is, when the laser is scanned from the starting end that is the welding start position to the end that is the welding end position, the temperature of not only the position adjacent to the energy beam irradiation position but also the position away from the irradiation position gradually increases. For this reason, even if the laser output is constant, in the latter half of welding, particularly in the vicinity of the end of welding, the temperature rises compared to the start of welding, and spatter is likely to occur.

本発明の目的は、スパッタの発生を抑制することができる電極溶接装置を提供することである。 The objective of this invention is providing the electrode welding apparatus which can suppress generation | occurrence | production of a sputter | spatter.

本発明の一態様は、積層状態の複数の電極のタブ同士を溶接する電極溶接装置において、複数の電極のタブが積層されたタブ積層体にレーザ溶接用のレーザを照射するレーザ照射部と、レーザ照射部によるレーザの照射終端位置に向けて冷却ガスを噴射する冷却ガス噴射部とを備えることを特徴とする。 One aspect of the present invention is an electrode welding apparatus for welding tabs of a plurality of electrodes in a stacked state, a laser irradiation unit that irradiates a laser beam for laser welding to a tab laminate in which tabs of a plurality of electrodes are stacked; And a cooling gas injection unit that injects a cooling gas toward a laser irradiation end position by the laser irradiation unit.

このような電極溶接装置においては、複数の電極のタブが積層されたタブ積層体にレーザ溶接用のレーザを照射することにより、タブ積層体に溶接部が形成される。このとき、タブ積層体におけるレーザの照射終端付近では、レーザが照射終端に至るまでにタブ積層体の温度が上昇しているため、レーザの照射により必要以上に温度が上昇しやすく、スパッタが発生しやすくなる。そこで、レーザが照射終端位置に至る前より、照射終端位置に向けて冷却ガスを噴射することにより、タブ積層体におけるレーザの照射終端付近が温度上昇することを抑える。これにより、スパッタの発生を抑制することができる。 In such an electrode welding apparatus, a welding portion is formed in the tab laminate by irradiating a laser beam for laser welding to a tab laminate in which a plurality of electrode tabs are laminated. At this time, in the vicinity of the laser irradiation end in the tab stack, the temperature of the tab stack increases before the laser reaches the irradiation end. It becomes easy to do. Therefore, by injecting the cooling gas toward the irradiation end position before the laser reaches the irradiation end position, the temperature rise in the vicinity of the laser irradiation end in the tab laminate is suppressed. Thereby, generation | occurrence | production of a sputter | spatter can be suppressed.

冷却ガス噴射部は、レーザ照射部によるレーザの照射始端位置を避けるように照射終端位置に向けて冷却ガスを噴射してもよい。タブ積層体におけるレーザの照射始端付近では、温度が上昇しにくいため、レーザの溶け込み量が少ない。そこで、レーザの照射始端位置を避けるようにレーザの照射終端位置に向けて冷却ガスを噴射することにより、レーザの照射始端位置に冷却ガスが与えられることはない。従って、タブ積層体におけるレーザの照射始端付近の温度低下が抑えられるため、タブ積層体におけるレーザの照射始端付近に対するレーザの溶け込み量が必要以上に減少することが防止される。 The cooling gas injection unit may inject the cooling gas toward the irradiation end position so as to avoid the laser irradiation start position by the laser irradiation unit. In the vicinity of the laser irradiation start end in the tab laminate, the temperature hardly rises, so the amount of laser penetration is small. Thus, by injecting the cooling gas toward the laser irradiation end position so as to avoid the laser irradiation start end position, the cooling gas is not given to the laser irradiation start end position. Therefore, since the temperature drop near the laser irradiation start end in the tab laminated body is suppressed, it is possible to prevent the laser penetration amount near the laser irradiation start end in the tab laminated body from being reduced more than necessary.

電極溶接装置は、レーザ照射部によるレーザの照射箇所にアシストガスを噴射するアシストガス噴射部を更に備えてもよい。この場合には、アシストガスによってタブ積層体におけるレーザの照射箇所の酸化が防止されるため、各電極のタブ同士の溶接強度の低下を防ぐことができる。 The electrode welding apparatus may further include an assist gas injection unit that injects an assist gas to a laser irradiation portion of the laser irradiation unit. In this case, since the assist gas prevents oxidation of the laser irradiation portion in the tab laminate, it is possible to prevent a decrease in welding strength between the tabs of each electrode.

冷却ガス及びアシストガスは、同じガスであってもよい。この場合には、複数種類のガスを用意しなくて済むため、コスト的に有利である。 The cooling gas and the assist gas may be the same gas. In this case, it is not necessary to prepare a plurality of types of gases, which is advantageous in terms of cost.

電極溶接装置は、冷却ガス噴射部による冷却ガスの噴射量がアシストガス噴射部によるアシストガスの噴射量よりも多くなるように、冷却ガス噴射部及びアシストガス噴射部を制御する制御部を更に備えてもよい。この場合には、タブ積層体におけるレーザの照射終端付近の温度上昇が十分に抑えられるため、スパッタの発生を一層抑制することができる。 The electrode welding apparatus further includes a control unit that controls the cooling gas injection unit and the assist gas injection unit such that the injection amount of the cooling gas by the cooling gas injection unit is larger than the injection amount of the assist gas by the assist gas injection unit. May be. In this case, since the temperature rise in the vicinity of the laser irradiation end in the tab laminate can be sufficiently suppressed, the occurrence of sputtering can be further suppressed.

本発明によれば、スパッタの発生を抑制することができる。 According to the present invention, generation of spatter can be suppressed.

本発明の一実施形態に係る電極溶接装置を使用して製造される蓄電装置の内部構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of the electrical storage apparatus manufactured using the electrode welding apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図１のII−II線断面図である。It is the II-II sectional view taken on the line of FIG. 図１に示された電極組立体の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the electrode assembly shown in FIG. 1. 本発明の一実施形態に係る電極溶接装置を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the electrode welding apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. レーザ照射器によりタブ積層体にレーザを照射する様子を示す正面図である。It is a front view which shows a mode that a tab laminated body is irradiated with a laser with a laser irradiation device. アシストガス噴射ノズルによりレーザの照射箇所にアシストガスを噴射すると共に、冷却ガス噴射ノズルによりレーザの照射終端位置に向けて冷却ガスを噴射する様子を示す側面図である。It is a side view which shows a mode that a assist gas is injected to the irradiation location of a laser with an assist gas injection nozzle, and a cooling gas is injected toward the irradiation end position of a laser with a cooling gas injection nozzle.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、本発明の一実施形態に係る電極溶接装置を使用して製造される蓄電装置の内部構成を示す断面図である。図２は、図１のII−II線断面図である。図１及び図２において、蓄電装置１は、積層型の電極組立体を有するリチウムイオン二次電池である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing an internal configuration of a power storage device manufactured using an electrode welding apparatus according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 1 and 2, the power storage device 1 is a lithium ion secondary battery having a stacked electrode assembly.

蓄電装置１は、例えば略直方体形状をなすケース２と、このケース２内に収容された電極組立体３とを備えている。ケース２は、例えばアルミニウム等の金属により形成されている。ケース２の内部には、図示はしないが、例えば非水系（有機溶媒系）の電解液が注液されている。ケース２上には、正極端子４及び負極端子５が互いに離間して配置されている。正極端子４は、絶縁リング６を介してケース２に固定され、負極端子５は、絶縁リング７を介してケース２に固定されている。また、図示はしないが、電極組立体３の側面及び底面は絶縁フィルムにより覆われており、絶縁フィルムによってケース２と電極組立体３との間が絶縁されている。図１では便宜上、電極組立体３の底面とケース２の内側底面との間には僅かな隙間が設けられているが、実際には電極組立体３の底面が絶縁フィルムを介してケース２の内側底面に接触している。なお、電極組立体３とケース２との間にスペーサを配置することで、電極組立体３とケース２との間に隙間を形成してもよい。 The power storage device 1 includes a case 2 having a substantially rectangular parallelepiped shape, for example, and an electrode assembly 3 accommodated in the case 2. The case 2 is made of a metal such as aluminum. Although not shown, for example, a non-aqueous (organic solvent) electrolyte is injected into the case 2. On the case 2, the positive terminal 4 and the negative terminal 5 are arranged so as to be separated from each other. The positive terminal 4 is fixed to the case 2 via an insulating ring 6, and the negative terminal 5 is fixed to the case 2 via an insulating ring 7. Although not shown, the side and bottom surfaces of the electrode assembly 3 are covered with an insulating film, and the case 2 and the electrode assembly 3 are insulated by the insulating film. In FIG. 1, for convenience, a slight gap is provided between the bottom surface of the electrode assembly 3 and the inner bottom surface of the case 2, but actually the bottom surface of the electrode assembly 3 is interposed between the case 2 and the insulating film. It is in contact with the inner bottom surface. A gap may be formed between the electrode assembly 3 and the case 2 by arranging a spacer between the electrode assembly 3 and the case 2.

電極組立体３は、複数の正極８と複数の負極９とが袋状のセパレータ１０を介して交互に積層された構造を有している。正極８及び負極９は、電極である。正極８は、袋状のセパレータ１０に包まれている。袋状のセパレータ１０に包まれた状態の正極８は、セパレータ付き正極１１として構成されている。従って、電極組立体３は、複数のセパレータ付き正極１１と複数の負極９とが交互に積層された構造を有している。なお、電極組立体３の両端に位置する電極は、負極９である。 The electrode assembly 3 has a structure in which a plurality of positive electrodes 8 and a plurality of negative electrodes 9 are alternately stacked via a bag-shaped separator 10. The positive electrode 8 and the negative electrode 9 are electrodes. The positive electrode 8 is wrapped in a bag-like separator 10. The positive electrode 8 wrapped in the bag-shaped separator 10 is configured as a positive electrode 11 with a separator. Therefore, the electrode assembly 3 has a structure in which a plurality of separator-attached positive electrodes 11 and a plurality of negative electrodes 9 are alternately stacked. The electrodes located at both ends of the electrode assembly 3 are the negative electrodes 9.

正極８は、例えばアルミニウム箔からなる金属箔１４と、この金属箔１４の両面に形成された正極活物質層１５とを有している。金属箔１４は、平面視矩形状の箔本体部１４ａと、この箔本体部１４ａと一体化されたタブ１４ｂとを有している。タブ１４ｂは、箔本体部１４ａの長手方向の一端部近傍の縁から突出している。そして、タブ１４ｂは、セパレータ１０を突き抜けている。タブ１４ｂは、導電部材１２を介して正極端子４に接続されている。なお、図２では、便宜上タブ１４ｂを省略している。 The positive electrode 8 includes a metal foil 14 made of, for example, an aluminum foil, and a positive electrode active material layer 15 formed on both surfaces of the metal foil 14. The metal foil 14 has a foil body portion 14a having a rectangular shape in plan view, and a tab 14b integrated with the foil body portion 14a. The tab 14b protrudes from an edge near one end in the longitudinal direction of the foil body 14a. The tab 14b penetrates the separator 10. The tab 14 b is connected to the positive electrode terminal 4 through the conductive member 12. In FIG. 2, the tab 14b is omitted for convenience.

正極活物質層１５は、箔本体部１４ａに形成されている。正極活物質層１５は、正極活物質とバインダとを含んで形成された多孔質の層である。正極活物質としては、例えば複合酸化物、金属リチウムまたは硫黄等が挙げられる。複合酸化物には、例えばマンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも１つとリチウムとが含まれる。 The positive electrode active material layer 15 is formed on the foil main body portion 14a. The positive electrode active material layer 15 is a porous layer formed including a positive electrode active material and a binder. Examples of the positive electrode active material include composite oxide, metallic lithium, and sulfur. The composite oxide includes, for example, at least one of manganese, nickel, cobalt, and aluminum and lithium.

負極９は、例えば銅箔からなる金属箔１６と、この金属箔１６の両面に形成された負極活物質層１７とを有している。金属箔１６は、平面視矩形状の箔本体部１６ａと、この箔本体部１６ａと一体化されたタブ１６ｂとを有している。タブ１６ｂは、箔本体部１６ａの長手方向の一端部近傍の縁から突出している。タブ１６ｂは、導電部材１３を介して負極端子５に接続されている。なお、図２では、便宜上タブ１６ｂを省略している。 The negative electrode 9 includes a metal foil 16 made of, for example, copper foil, and a negative electrode active material layer 17 formed on both surfaces of the metal foil 16. The metal foil 16 includes a foil body portion 16a having a rectangular shape in plan view, and a tab 16b integrated with the foil body portion 16a. The tab 16b protrudes from the edge in the vicinity of one end in the longitudinal direction of the foil body 16a. The tab 16 b is connected to the negative electrode terminal 5 through the conductive member 13. In FIG. 2, the tab 16b is omitted for convenience.

負極活物質層１７は、箔本体部１６ａに形成されている。負極活物質層１７は、負極活物質とバインダとを含んで形成された多孔質の層である。負極活物質としては、例えば黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．５）等の金属酸化物またはホウ素添加炭素等が挙げられる。 The negative electrode active material layer 17 is formed on the foil main body portion 16a. The negative electrode active material layer 17 is a porous layer formed including a negative electrode active material and a binder. Examples of the negative electrode active material include carbon such as graphite, highly oriented graphite, mesocarbon microbeads, hard carbon, and soft carbon, alkali metals such as lithium and sodium, metal compounds, SiOx (0.5 ≦ x ≦ 1.5 ) And the like or boron-added carbon.

セパレータ１０は、平面視矩形状を呈している。セパレータ１０の形成材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、或いはポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、メチルセルロース等からなる織布または不織布等が例示される。 The separator 10 has a rectangular shape in plan view. Examples of the material for forming the separator 10 include a porous film made of a polyolefin-based resin such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP), or a woven or non-woven fabric made of polypropylene, polyethylene terephthalate (PET), methylcellulose, or the like. .

図３は、電極組立体３の斜視図である。図３において、電極組立体３は、複数の正極８と複数の負極９とがセパレータ１０を介して交互に積層された組立体本体２０と、複数の正極８のタブ１４ｂが積層されたタブ積層体２１と、複数の負極９のタブ１６ｂが積層されたタブ積層体２２とを有している。 FIG. 3 is a perspective view of the electrode assembly 3. In FIG. 3, the electrode assembly 3 includes an assembly body 20 in which a plurality of positive electrodes 8 and a plurality of negative electrodes 9 are alternately stacked via separators 10, and a tab stack in which tabs 14b of the plurality of positive electrodes 8 are stacked. And a tab laminated body 22 in which the tabs 16b of the plurality of negative electrodes 9 are laminated.

タブ積層体２１，２２は、組立体本体２０の一側面からＸ軸方向に突出している。Ｘ軸方向は、組立体本体２０の長手方向（Ｙ軸方向）及び正極８及び負極９の積層方向（Ｚ軸方向）に垂直な方向である。タブ積層体２１，２２は、Ｙ軸方向に離間して配置されている。タブ積層体２１，２２は、図示しない加圧ユニットにより加圧されている。これにより、タブ積層体２１の各タブ１４ｂ同士が接触し、タブ積層体２２の各タブ１６ｂ同士が接触している。 The tab laminates 21 and 22 protrude from the one side surface of the assembly body 20 in the X-axis direction. The X-axis direction is a direction perpendicular to the longitudinal direction (Y-axis direction) of the assembly body 20 and the stacking direction (Z-axis direction) of the positive electrode 8 and the negative electrode 9. The tab laminates 21 and 22 are spaced apart in the Y-axis direction. The tab laminates 21 and 22 are pressurized by a pressure unit (not shown). Thereby, each tab 14b of the tab laminated body 21 is contacting, and each tab 16b of the tab laminated body 22 is contacting.

タブ積層体２１は、２つの側面２１ａ、先端面２１ｂ及び上面２１ｃを有している。先端面２１ｂ及び上面２１ｃは、各側面２１ａを繋いでいる。タブ１４ｂには、正極活物質層１５が設けられていない。また、タブ積層体２１を構成するタブ１４ｂの枚数は、電極組立体３を構成する電極の枚数の約半分である。従って、組立体本体２０の一側面の高さに合わせてタブ１４ｂを積層してなるタブ積層体２１の先端面２１ｂは、タブ積層体２１の先端に向かうに従ってタブ積層体２１の厚みが小さくなるような傾斜面となっている。タブ積層体２１は、導電部材１２上に載置されている。タブ積層体２１の上面２１ｃには、保護板２３が載置されている。従って、タブ積層体２１は、導電部材１２及び保護板２３によってＺ軸方向に挟まれている。 The tab laminate 21 has two side surfaces 21a, a tip surface 21b, and an upper surface 21c. The distal end surface 21b and the upper surface 21c connect the side surfaces 21a. The tab 14 b is not provided with the positive electrode active material layer 15. Further, the number of tabs 14 b constituting the tab laminate 21 is about half of the number of electrodes constituting the electrode assembly 3. Accordingly, the thickness of the tab laminated body 21 decreases toward the tip of the tab laminated body 21 at the front end surface 21b of the tab laminated body 21 formed by laminating the tabs 14b according to the height of one side surface of the assembly body 20. It becomes such an inclined surface. The tab laminate 21 is placed on the conductive member 12. A protection plate 23 is placed on the upper surface 21 c of the tab laminate 21. Accordingly, the tab laminate 21 is sandwiched between the conductive member 12 and the protective plate 23 in the Z-axis direction.

導電部材１２の厚みは、タブ１４ｂの厚みよりも大きい。保護板２３の厚みは、タブ１４ｂの厚みよりも大きいが、導電部材１２の厚みよりも小さい。導電部材１２のＹ軸方向の長さは、タブ積層体２１のＹ軸方向の長さよりも大きい。タブ積層体２１の先端位置は、導電部材１２の縁部に一致している。保護板２３のＹ軸方向の長さは、タブ積層体２１のＹ軸方向の長さと等しい。導電部材１２及び保護板２３の材料は、金属箔１４の材料と同じである。 The thickness of the conductive member 12 is larger than the thickness of the tab 14b. The thickness of the protection plate 23 is larger than the thickness of the tab 14 b, but smaller than the thickness of the conductive member 12. The length of the conductive member 12 in the Y-axis direction is larger than the length of the tab laminate 21 in the Y-axis direction. The tip position of the tab laminate 21 coincides with the edge of the conductive member 12. The length of the protection plate 23 in the Y-axis direction is equal to the length of the tab laminate 21 in the Y-axis direction. The material of the conductive member 12 and the protective plate 23 is the same as the material of the metal foil 14.

タブ積層体２１の両側面２１ａには、タブ積層体２１の各タブ１４ｂ同士を溶接した溶接部２４が設けられている。溶接部２４は、保護板２３から導電部材１２まで延びている。溶接部２４は、レーザ溶接により形成されている。 On both side surfaces 21 a of the tab laminate 21, welded portions 24 are provided by welding the tabs 14 b of the tab laminate 21. The welded portion 24 extends from the protective plate 23 to the conductive member 12. The welded portion 24 is formed by laser welding.

タブ積層体２２は、２つの側面２２ａ、先端面２２ｂ及び上面２２ｃを有している。先端面２２ｂ及び上面２２ｃは、各側面２２ａを繋いでいる。タブ１６ｂには、負極活物質層１７が設けられていない。また、タブ積層体２２を構成するタブ１６ｂの枚数は、電極組立体３を構成する電極の枚数の約半分である。従って、組立体本体２０の一側面の高さに合わせてタブ１６ｂを積層してなるタブ積層体２２の先端面２２ｂは、タブ積層体２２の先端に向かうに従ってタブ積層体２２の厚みが小さくなるような傾斜面となっている。タブ積層体２２は、導電部材１３上に載置されている。タブ積層体２２の上面２２ｃには、保護板２５が載置されている。従って、タブ積層体２２は、導電部材１３及び保護板２５によってＺ軸方向に挟まれている。 The tab laminate 22 has two side surfaces 22a, a tip surface 22b, and an upper surface 22c. The distal end surface 22b and the upper surface 22c connect the side surfaces 22a. The tab 16b is not provided with the negative electrode active material layer 17. Further, the number of tabs 16 b constituting the tab laminate 22 is about half of the number of electrodes constituting the electrode assembly 3. Therefore, the thickness of the tab laminated body 22 decreases as the tip end surface 22b of the tab laminated body 22 formed by laminating the tabs 16b in accordance with the height of one side surface of the assembly body 20 decreases toward the tip of the tab laminated body 22. It becomes such an inclined surface. The tab laminate 22 is placed on the conductive member 13. A protection plate 25 is placed on the upper surface 22 c of the tab laminate 22. Accordingly, the tab laminate 22 is sandwiched between the conductive member 13 and the protective plate 25 in the Z-axis direction.

導電部材１３の厚みは、タブ１６ｂの厚みよりも大きい。保護板２５の厚みは、タブ１６ｂの厚みよりも大きいが、導電部材１３の厚みよりも小さい。導電部材１３のＹ軸方向の長さは、タブ積層体２２のＹ軸方向の長さよりも大きい。タブ積層体２２の先端位置は、導電部材１３の縁部に一致している。保護板２５のＹ軸方向の長さは、タブ積層体２２のＹ軸方向の長さと等しい。導電部材１３及び保護板２５の材料は、金属箔１６の材料と同じである。 The thickness of the conductive member 13 is larger than the thickness of the tab 16b. The thickness of the protection plate 25 is larger than the thickness of the tab 16 b, but smaller than the thickness of the conductive member 13. The length of the conductive member 13 in the Y-axis direction is larger than the length of the tab laminate 22 in the Y-axis direction. The tip position of the tab laminate 22 coincides with the edge of the conductive member 13. The length of the protection plate 25 in the Y-axis direction is equal to the length of the tab laminate 22 in the Y-axis direction. The material of the conductive member 13 and the protection plate 25 is the same as the material of the metal foil 16.

タブ積層体２２の両側面２２ａには、タブ積層体２２の各タブ１６ｂ同士を溶接した溶接部２６が設けられている。溶接部２６は、保護板２５から導電部材１３まで延びている。溶接部２６は、レーザ溶接により形成されている。 On both side surfaces 22 a of the tab laminate 22, welded portions 26 are provided by welding the tabs 16 b of the tab laminate 22. The welded portion 26 extends from the protective plate 25 to the conductive member 13. The welding part 26 is formed by laser welding.

図４は、本発明の一実施形態に係る電極溶接装置を示す概略平面図である。図４において、本実施形態の電極溶接装置３０は、積層状態の複数の正極８のタブ１４ｂ同士を溶接すると共に、積層状態の複数の負極９のタブ１６ｂ同士を溶接する。なお、図４〜図６では、複数の正極８のタブ１４ｂ同士を溶接する構成のみを示しているが、複数の負極９のタブ１７ｂ同士を溶接する構成についても同様である。 FIG. 4 is a schematic plan view showing an electrode welding apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 4, the electrode welding apparatus 30 of the present embodiment welds the tabs 14 b of the plurality of positive electrodes 8 in a stacked state and welds the tabs 16 b of the plurality of negative electrodes 9 in a stacked state. 4 to 6 show only the configuration in which the tabs 14b of the plurality of positive electrodes 8 are welded together, the same applies to the configuration in which the tabs 17b of the plurality of negative electrodes 9 are welded together.

電極溶接装置３０は、４つのレーザ照射器３１（レーザ照射部）と、４つのアシストガス噴射ノズル３２（アシストガス噴射部）と、４つの冷却ガス噴射ノズル３３（冷却ガス噴射部）と、コントローラ３４（制御部）とを備えている。なお、図４では、レーザ照射器３１、アシストガス噴射ノズル３２及び冷却ガス噴射ノズル３３は、２つずつ示されている。レーザ照射器３１、アシストガス噴射ノズル３２及び冷却ガス噴射ノズル３３は、例えば３軸方向（ＸＹＺ軸方向）に移動可能な可動式であってもよいし、何らかの部品に取り付けられた固定式であってもよい。 The electrode welding apparatus 30 includes four laser irradiators 31 (laser irradiation units), four assist gas injection nozzles 32 (assist gas injection units), four cooling gas injection nozzles 33 (cooling gas injection units), and a controller. 34 (control unit). In FIG. 4, two laser irradiators 31, assist gas injection nozzles 32, and cooling gas injection nozzles 33 are shown. The laser irradiator 31, the assist gas injection nozzle 32, and the cooling gas injection nozzle 33 may be movable, for example, movable in three axis directions (XYZ axis directions), or may be fixed types attached to some parts. May be.

レーザ照射器３１は、タブ積層体２１，２２の側面２１ａ，２２ａにレーザ溶接用のレーザＬをそれぞれ照射する。これにより、タブ積層体２１，２２の側面２１ａ，２２ａに溶接部２４，２６がそれぞれ形成される。レーザ照射器３１は、図５に示されるように、タブ積層体２１，２２の上方からレーザＬをタブ積層体２１，２２の側面２１ａ，２２ａに向けてそれぞれ照射する。レーザ照射器３１からのレーザＬの照射方向は、タブ積層体２１，２２の側面２１ａ，２２ａに対して所定の角度で傾斜している。 The laser irradiator 31 irradiates the side surfaces 21a and 22a of the tab laminates 21 and 22 with a laser L for laser welding, respectively. Thereby, the welding parts 24 and 26 are formed in the side surfaces 21a and 22a of the tab laminated bodies 21 and 22, respectively. As shown in FIG. 5, the laser irradiator 31 irradiates the laser L toward the side surfaces 21 a and 22 a of the tab laminates 21 and 22 from above the tab laminates 21 and 22. The irradiation direction of the laser L from the laser irradiator 31 is inclined at a predetermined angle with respect to the side surfaces 21 a and 22 a of the tab laminates 21 and 22.

レーザ照射器３１は、図６に示されるように、タブ積層体２１，２２の側面２１ａ，２２ａに対してレーザＬをそれぞれＸ軸方向に沿って照射始端位置Ｐ１から照射終端位置Ｐ２まで走査させて照射する。具体的には、レーザ照射器３１は、タブ積層体２１，２２の側面２１ａ，２２ａに対してレーザＬをそれぞれＺ軸方向に往復変位させながらＸ軸方向に沿って走査させる。このとき、レーザＬのＺ軸方向の変位量は、タブ積層体２１，２２の厚みよりも大きい。 As shown in FIG. 6, the laser irradiator 31 causes the laser L to scan the side surfaces 21 a and 22 a of the tab laminates 21 and 22 from the irradiation start position P1 to the irradiation end position P2 along the X-axis direction. Irradiate. Specifically, the laser irradiator 31 scans the side surfaces 21a and 22a of the tab laminates 21 and 22 along the X-axis direction while reciprocally displacing the laser L in the Z-axis direction. At this time, the displacement amount of the laser L in the Z-axis direction is larger than the thickness of the tab laminates 21 and 22.

照射始端位置Ｐ１は、レーザ照射器３１によるレーザＬの照射を開始する位置である。照射始端位置Ｐ１は、保護板２３，２５のＸ軸方向の一端に対応した位置である。照射終端位置Ｐ２は、レーザ照射器３１によるレーザＬの照射を終了する位置である。照射終端位置Ｐ２は、保護板２３，２５のＸ軸方向の他端に対応した位置である。照射始端位置Ｐ１及び照射終端位置Ｐ２は、タブ積層体２１，２２の側面２１ａ，２２ａにおけるＺ軸方向の中心に位置している。照射始端位置Ｐ１及び照射終端位置Ｐ２を通る線Ｈは、Ｘ軸方向に延びている。 The irradiation start position P <b> 1 is a position at which the laser L irradiation by the laser irradiator 31 is started. The irradiation start end position P1 is a position corresponding to one end of the protective plates 23 and 25 in the X-axis direction. The irradiation end position P2 is a position where the irradiation of the laser L by the laser irradiator 31 ends. The irradiation end position P2 is a position corresponding to the other end of the protective plates 23 and 25 in the X-axis direction. The irradiation start end position P1 and the irradiation end position P2 are located at the center in the Z-axis direction on the side surfaces 21a, 22a of the tab laminates 21, 22. A line H passing through the irradiation start position P1 and the irradiation end position P2 extends in the X-axis direction.

アシストガス噴射ノズル３２は、レーザ照射器３１によるレーザＬの照射箇所にアシストガスＧａを噴射する。アシストガス噴射ノズル３２は、図６に示されるように、タブ積層体２１，２２に対応する高さ位置に配置されている。アシストガス噴射ノズル３２は、Ｘ軸方向に沿って照射始端位置Ｐ１側から照射終端位置Ｐ２側に向けてアシストガスＧａを噴射する。このとき、アシストガス噴射ノズル３２は、アシストガスＧａをタブ積層体２１，２２の側面２１ａ，２２ａの中心位置を通るように噴射する。アシストガスＧａとしては、Ｎ_２ガスが使用される。なお、アシストガスＧａを噴射する理由は、レーザＬの熱により溶融した箇所の酸化を防止するためである。 The assist gas injection nozzle 32 injects the assist gas Ga to the portion irradiated with the laser L by the laser irradiator 31. As shown in FIG. 6, the assist gas injection nozzle 32 is disposed at a height position corresponding to the tab laminates 21 and 22. The assist gas injection nozzle 32 injects the assist gas Ga from the irradiation start position P1 side toward the irradiation end position P2 side along the X-axis direction. At this time, the assist gas injection nozzle 32 injects the assist gas Ga so as to pass through the center positions of the side surfaces 21a and 22a of the tab laminates 21 and 22. N ₂ gas is used as the assist gas Ga. The reason for injecting the assist gas Ga is to prevent oxidation of the melted portion by the heat of the laser L.

冷却ガス噴射ノズル３３は、レーザ照射器３１によるレーザＬの照射終端位置Ｐ２に向けて冷却ガスＧｃを噴射する。冷却ガス噴射ノズル３３は、図６に示されるように、タブ積層体２１，２２の上方に配置されている。従って、冷却ガス噴射ノズル３３は、アシストガス噴射ノズル３２よりも高い位置に配置されている。 The cooling gas injection nozzle 33 injects the cooling gas Gc toward the irradiation end position P2 of the laser L by the laser irradiator 31. As shown in FIG. 6, the cooling gas injection nozzle 33 is disposed above the tab laminates 21 and 22. Therefore, the cooling gas injection nozzle 33 is disposed at a position higher than the assist gas injection nozzle 32.

具体的には、冷却ガス噴射ノズル３３は、レーザ照射器３１によるレーザＬの照射始端位置Ｐ１を避けるようにレーザＬの照射終端位置Ｐ２に向けて冷却ガスＧｃを噴射する。冷却ガス噴射ノズル３３からの冷却ガスＧｃの噴射方向は、照射始端位置Ｐ１及び照射終端位置Ｐ２を通る線Ｈに対して傾斜している。つまり、冷却ガス噴射ノズル３３からの冷却ガスＧｃの噴射方向は、アシストガス噴射ノズル３２からのアシストガスＧａの噴射方向に対して傾斜している。なお、本実施形態においては、冷却ガスＧｃとして、アシストガスＧａと供給源を同じとするＮ_２ガスが使用される。 Specifically, the cooling gas injection nozzle 33 injects the cooling gas Gc toward the irradiation end position P2 of the laser L so as to avoid the irradiation start position P1 of the laser L by the laser irradiator 31. The injection direction of the cooling gas Gc from the cooling gas injection nozzle 33 is inclined with respect to a line H passing through the irradiation start position P1 and the irradiation end position P2. That is, the injection direction of the cooling gas Gc from the cooling gas injection nozzle 33 is inclined with respect to the injection direction of the assist gas Ga from the assist gas injection nozzle 32. In the present embodiment, N ₂ gas having the same supply source as the assist gas Ga is used as the cooling gas Gc.

コントローラ３４は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び入出力インターフェース等により構成されている。コントローラ３４は、レーザ照射器３１を作動させるときに、アシストガス噴射ノズル３２及び冷却ガス噴射ノズル３３を同時に作動させるように、レーザ照射器３１、アシストガス噴射ノズル３２及び冷却ガス噴射ノズル３３を制御する。このとき、コントローラ３４は、冷却ガス噴射ノズル３３による冷却ガスＧｃの噴射量がアシストガス噴射ノズル３２によるアシストガスＧａの噴射量よりも多くなるように、アシストガス噴射ノズル３２及び冷却ガス噴射ノズル３３を制御する。 The controller 34 includes a CPU, a RAM, a ROM, an input / output interface, and the like. The controller 34 controls the laser irradiator 31, the assist gas injection nozzle 32, and the cooling gas injection nozzle 33 so as to simultaneously operate the assist gas injection nozzle 32 and the cooling gas injection nozzle 33 when operating the laser irradiator 31. To do. At this time, the controller 34 causes the assist gas injection nozzle 32 and the cooling gas injection nozzle 33 so that the injection amount of the cooling gas Gc from the cooling gas injection nozzle 33 is larger than the injection amount of the assist gas Ga from the assist gas injection nozzle 32. To control.

以上のように本実施形態にあっては、複数の正極８のタブ１４ｂが積層されたタブ積層体２１にレーザ溶接用のレーザＬを照射することにより、タブ積層体２１に溶接部２４が形成されると共に、複数の負極９のタブ１６ｂが積層されたタブ積層体２２にレーザ溶接用のレーザＬを照射することにより、タブ積層体２２に溶接部２６が形成される。このとき、タブ積層体２１，２２におけるレーザＬの照射終端付近では、レーザＬが照射終端に至るまでにタブ積層体２１，２２の温度が上昇しているため、レーザＬの照射により必要以上に温度が上昇しやすく、スパッタが発生しやすくなる。そこで、レーザＬが照射終端位置Ｐ２に至る前より、照射終端位置Ｐ２に向けて冷却ガスＧｃを噴射することにより、レーザＬが照射終端位置Ｐ２に至るまでに、タブ積層体２１，２２におけるレーザＬの照射終端付近が温度上昇することを抑える。これにより、スパッタの発生を抑制することができる。その結果、レーザＬによる溶接品質を向上させることが可能となる。 As described above, in the present embodiment, the welded portion 24 is formed in the tab laminate 21 by irradiating the laser beam L for laser welding to the tab laminate 21 in which the tabs 14b of the plurality of positive electrodes 8 are laminated. At the same time, the welded portion 26 is formed in the tab laminated body 22 by irradiating the tab laminated body 22 in which the tabs 16b of the plurality of negative electrodes 9 are laminated with the laser L for laser welding. At this time, in the vicinity of the irradiation end of the laser L in the tab laminates 21 and 22, the temperature of the tab laminates 21 and 22 has increased until the laser L reaches the irradiation end. The temperature is likely to rise and spatter is likely to occur. Therefore, before the laser L reaches the irradiation end position P2, by injecting the cooling gas Gc toward the irradiation end position P2, before the laser L reaches the irradiation end position P2, the laser in the tab laminates 21 and 22 is obtained. The temperature rise near the irradiation end of L is suppressed. Thereby, generation | occurrence | production of a sputter | spatter can be suppressed. As a result, the welding quality by the laser L can be improved.

一方で、タブ積層体２１，２２におけるレーザＬの照射始端付近では、温度が上昇しにくいため、レーザＬの溶け込み量が少ない。そこで、レーザＬの照射始端位置Ｐ１を避けるようにレーザＬの照射終端位置Ｐ２に向けて冷却ガスＧｃを噴射することにより、レーザＬの照射始端位置Ｐ１に冷却ガスＧｃが与えられることはない。従って、タブ積層体２１，２２におけるレーザＬの照射始端付近の温度低下が抑えられるため、タブ積層体２１，２２におけるレーザＬの照射始端付近に対するレーザＬの溶け込み量が必要以上に減少することが防止される。これにより、レーザＬによる溶接品質を更に向上させることが可能となる。 On the other hand, in the vicinity of the irradiation start end of the laser L in the tab laminates 21 and 22, the temperature hardly rises, so that the amount of laser L penetration is small. Therefore, by injecting the cooling gas Gc toward the irradiation end position P2 of the laser L so as to avoid the irradiation start position P1 of the laser L, the cooling gas Gc is not given to the irradiation start position P1 of the laser L. Therefore, since the temperature drop near the laser L irradiation start end in the tab laminates 21 and 22 is suppressed, the amount of penetration of the laser L into the vicinity of the laser L irradiation start end in the tab laminates 21 and 22 may be reduced more than necessary. Is prevented. Thereby, it becomes possible to further improve the quality of welding by the laser L.

また、本実施形態では、レーザ照射器３１によるレーザＬの照射箇所にアシストガスＧａを噴射するので、アシストガスＧａによってタブ積層体２１，２２におけるレーザＬの照射箇所の酸化が防止される。従って、各正極８のタブ１４ｂ同士及び各負極９のタブ１６ｂ同士の溶接強度の低下を防ぐことができる。これにより、レーザＬによる溶接品質を一層向上させることが可能となる。 Moreover, in this embodiment, since assist gas Ga is injected to the irradiation location of the laser L by the laser irradiation device 31, oxidation of the irradiation location of the laser L in the tab laminated bodies 21 and 22 is prevented by the assist gas Ga. Accordingly, it is possible to prevent a decrease in welding strength between the tabs 14b of the positive electrodes 8 and between the tabs 16b of the negative electrodes 9. Thereby, it becomes possible to further improve the welding quality by the laser L.

また、本実施形態では、冷却ガスＧｃ及びアシストガスＧａとして同じガスを使用するので、複数種類のガスを用意しなくて済む。従って、コスト的に有利である。 In the present embodiment, since the same gas is used as the cooling gas Gc and the assist gas Ga, it is not necessary to prepare a plurality of types of gases. Therefore, it is advantageous in terms of cost.

また、本実施形態では、冷却ガス噴射ノズル３３による冷却ガスＧｃの噴射量をアシストガス噴射ノズル３２によるアシストガスＧａの噴射量よりも多くするので、タブ積層体２１，２２におけるレーザＬの照射終端付近の温度上昇が十分に抑えられる。従って、スパッタの発生を一層抑制することができる。 In the present embodiment, since the injection amount of the cooling gas Gc from the cooling gas injection nozzle 33 is larger than the injection amount of the assist gas Ga from the assist gas injection nozzle 32, the irradiation termination of the laser L in the tab laminates 21 and 22 is achieved. The temperature rise in the vicinity can be suppressed sufficiently. Therefore, the generation of spatter can be further suppressed.

なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば上記実施形態では、アシストガス噴射ノズル３２は、Ｘ軸方向に沿って照射始端位置Ｐ１側から照射終端位置Ｐ２側に向けてアシストガスＧａを噴射しているが、特にその形態には限られず、例えばタブ積層体２１，２２に対するレーザＬの照射箇所に合わせて、アシストガス噴射ノズル３２によるアシストガスＧａの噴射位置をずらしていく様にしてもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the assist gas injection nozzle 32 injects the assist gas Ga from the irradiation start position P1 side toward the irradiation end position P2 side along the X-axis direction. For example, the injection position of the assist gas Ga by the assist gas injection nozzle 32 may be shifted in accordance with the irradiation position of the laser L with respect to the tab laminates 21 and 22.

また、上記実施形態では、アシストガスＧａ及び冷却ガスＧｃとして、同じＮ_２ガスを使用しているが、特にその形態には限られず、アシストガスＧａと冷却ガスＧｃとで異なるガスを使用してもよい。例えば、アシストガスＧａ及び冷却ガスＧｃの一方をＮ_２ガスとし、アシストガスＧａ及び冷却ガスＧｃの他方をＡｒガスとしてもよい。 In the above embodiment, the same N ₂ gas is used as the assist gas Ga and the cooling gas Gc. However, the present embodiment is not limited to this, and different gases are used for the assist gas Ga and the cooling gas Gc. Also good. For example, one of the assist gas Ga and the cooling gas Gc may be N ₂ gas, and the other of the assist gas Ga and the cooling gas Gc may be Ar gas.

さらに、上記実施形態では、冷却ガス噴射ノズル３３による冷却ガスＧｃの噴射量がアシストガス噴射ノズル３２によるアシストガスＧａの噴射量よりも多くなっているが、冷却ガスＧｃによってレーザＬの照射終端付近の温度上昇が抑えられるのであれば、冷却ガスＧｃの噴射量がアシストガスＧａの噴射量と同じでもよいし、或いは冷却ガスＧｃの噴射量がアシストガスＧａの噴射量よりも少なくてもよい。 Further, in the above embodiment, the injection amount of the cooling gas Gc from the cooling gas injection nozzle 33 is larger than the injection amount of the assist gas Ga from the assist gas injection nozzle 32, but near the irradiation end of the laser L by the cooling gas Gc. If the temperature rise is suppressed, the injection amount of the cooling gas Gc may be the same as the injection amount of the assist gas Ga, or the injection amount of the cooling gas Gc may be smaller than the injection amount of the assist gas Ga.

また、上記実施形態では、アシストガス噴射ノズル３２によってレーザＬの照射箇所にアシストガスＧａを噴射しているが、特にその形態には限られず、タブ積層体２１，２２におけるレーザＬの照射箇所の酸化の影響が少ないような場合には、アシストガス噴射ノズル３２は特に無くてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although assist gas Ga is injected to the irradiation location of the laser L by the assist gas injection nozzle 32, it is not restricted to the form in particular, The irradiation location of the laser L in the tab laminated bodies 21 and 22 is shown. When the influence of oxidation is small, the assist gas injection nozzle 32 may not be particularly provided.

さらに、上記実施形態では、蓄電装置１がリチウムイオン二次電池であるが、本発明は、特にリチウムイオン二次電池には限られず、例えばニッケル水素電池等の他の二次電池、電気二重層キャパシタまたはリチウムイオンキャパシタ等の蓄電装置における電極の溶接にも適用可能である。 Furthermore, in the said embodiment, although the electrical storage apparatus 1 is a lithium ion secondary battery, this invention is not restricted especially to a lithium ion secondary battery, For example, other secondary batteries, such as a nickel hydride battery, an electric double layer The present invention is also applicable to electrode welding in a power storage device such as a capacitor or a lithium ion capacitor.

８…正極（電極）、９…負極（電極）、１４ｂ…タブ、１６ｂ…タブ、２１…タブ積層体、２２…タブ積層体、３０…電極溶接装置、３１…レーザ照射器（レーザ照射部）、３２…アシストガス噴射ノズル（アシストガス噴射部）、３３…冷却ガス噴射ノズル（冷却ガス噴射部）、３４…コントローラ（制御部）、Ｐ１…照射始端位置、Ｐ２…照射終端位置、Ｌ…レーザ、Ｇａ…アシストガス、Ｇｃ…冷却ガス。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 ... Positive electrode (electrode), 9 ... Negative electrode (electrode), 14b ... Tab, 16b ... Tab, 21 ... Tab laminated body, 22 ... Tab laminated body, 30 ... Electrode welding apparatus, 31 ... Laser irradiator (laser irradiation part) 32 ... Assist gas injection nozzle (assist gas injection unit), 33 ... Cooling gas injection nozzle (cooling gas injection unit), 34 ... Controller (control unit), P1 ... irradiation start position, P2 ... irradiation end position, L ... laser , Ga: assist gas, Gc: cooling gas.

Claims

In an electrode welding apparatus for welding tabs of a plurality of electrodes in a stacked state,
A laser irradiation unit that irradiates a laser beam for laser welding to a tab laminate in which the tabs of the plurality of electrodes are laminated;
An electrode welding apparatus comprising: a cooling gas injection unit that injects a cooling gas toward the irradiation end position of the laser by the laser irradiation unit.

2. The electrode welding apparatus according to claim 1, wherein the cooling gas injection unit injects the cooling gas toward the irradiation end position so as to avoid an irradiation start end position of the laser by the laser irradiation unit.

The electrode welding apparatus according to claim 1, further comprising an assist gas injecting unit that injects an assist gas at a position where the laser is irradiated by the laser irradiation unit.

The electrode welding apparatus according to claim 3, wherein the cooling gas and the assist gas are the same gas.

A control unit for controlling the cooling gas injection unit and the assist gas injection unit such that an injection amount of the cooling gas by the cooling gas injection unit is larger than an injection amount of the assist gas by the assist gas injection unit; The electrode welding apparatus according to claim 3 or 4, further comprising: