JP4075339B2

JP4075339B2 - 電池及びその製造方法

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Publication number: JP4075339B2
Application number: JP2001221643A
Authority: JP
Inventors: 昭夫岩瀬; 友康竹内; 鉄次伊藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-07-23
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2021-07-23
Also published as: JP2003036834A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生産性に優れた電池及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ノート型コンピューター、小型携帯器、あるいは自動車のクリーンなエネルギー源として高性能二次電池の開発が盛んである。ここで用いられる二次電池には小型、軽量でありながら大容量・高出力であり、高い歩留り率を有する優れた生産性が求められている。
【０００３】
現在、正極および負極の巻回軸方向に沿って互いに対向方向へ電極体及びセパレ−タから突出した電極活物質層が塗布されていない集電体からなる突出部を有する電極は、電極の製造時に多数のタブの接続を要しないので生産性を低下させることなく製造でき、且つ電極からの集電時に電気抵抗が少なくできるので高出力を発揮できることが知られている。
【０００４】
電極体から突出する突出部から電池端子へと集電する方法としては集電電極に突出部を溶接することが好ましいが、集電体はその厚みが極めて薄く、そのままでは溶接が困難であるので、突出部を重ねて厚みを増加（厚密化）させた後の、その重ねた部分（厚密化部）に集電電極をさらに重ねて溶接していた。
【０００５】
しかしながら、この方法では集電電極と突出部との接合面積をある程度確保するために、電極体からの突出部分である突出部（電池反応に寄与しない部分である）の大きさはある程度以下には小さくできず、電池のエネルギー体積密度は低下する。そこで、特開平１０−２６１４４１号公報では、接合を確実とするために、頂点にスリットを設けた狭窄部をもつ集電電極の狭窄部に対して重ねた突出部を差し込み、その狭窄部のスリットから突出部と集電電極とをレーザ溶接によって接合する方法を開示する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１０−２６１４４１号公報に開示された方法は、生産性が高いとは言い難かった。すなわち、集電体の突出部を集電電極の狭窄部に差し込む際に、一般的な集電体は金属箔からなるので、突出部の変形が大きくなり、狭窄部に対して所定の枚数の集電体の突出部が差し込まれず、したがって差し込まれない突出部は集電電極に対して溶接されないことになり、溶接性が改善されないし、また差し込み工程が面倒である。
【０００７】
したがって本発明は、突出部と集電電極とを接合する場合に、生産性高く集電電極を突出部の突出方向から溶接接合できる電池およびその製造方法を提供することを解決すべき課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する目的で本発明者らは鋭意研究を行った結果、正負極板とセパレータとを有し、該正負極板のうち少なくとも一方の極板に、該極板の端縁部を他方の極板の端縁部から突出した突出部を有し、該正負極板が該セパレータを介して巻回或いは積層されて形成された扁平形状の電極体を備えた電池であって、前記電極体の端面の少なくとも一部で且つ前記巻回されて形成された扁平形状の短径方向或いは前記積層されて形成された扁平形状の該積層方向と同一方向である扁平形状の短幅方向に沿って並んだ複数の前記突出部の突出先端を被覆する大きさの集電電極を備え、該集電電極は、前記電極体の前記短径方向或いは前記短幅方向に沿って配置された溝部を有し、該集電電極を、該溝部の周縁部を介して前記電極体の前記突出部に接合したことを特徴とする電池及びその製造方法を発明した。
【０００９】
つまり、電極体を偏平形状とするとともに、集電電極を、端面の少なくとも一部で且つ前記巻回されて形成された扁平形状の短径方向或いは前記積層されて形成された扁平形状の該積層方向と同一方向である扁平形状の短幅方向に沿って並んだ複数の前記突出部の突出先端を被覆する大きさに設定して集電電極と電極体の突出部の突出先端との接合領域を小さく設定し、加えて集電電極に対して、扁平形状の電極体の短径方向或いは短幅方向に沿って溝部を配置し、該溝部の周縁部で集電電極を電極体の突出先端に接合したので、従来のように集電電極の狭窄部のスリットに突出部を差し込む必要がなく、したがって集電電極を突出部に確実に接合できる。また、電極体の扁平形状と集電電極の溝部の方向とが相俟って、短い接合距離であってもその溝部の方向は電極体の扁平形状の短径方向或いは短幅方向を架橋する方向（扁平形状を横切る方向）に相当するので、電極体に対する集電電極の接合強度が向上する。
（ａ）本発明の電池について
（ａ−１）上記構成に加えて、前記集電電極には前記電極体の前記電極体の突出部が突出する側の端面において、前記短径方向或いは前記短幅方向に直交する方向に沿って波筋が延びる波形の形状を有しており、前記集電電極は該波形部分にて前記電極の前記突出部に接合されていることを特徴とする。
（ａ−２）また、（ａ−１）の構成に替えて、前記集電電極には、前記溝部に対して交差する方向に配置された他の溝部を有しており、該他の溝部と前記溝部とで囲まれた範囲内にて前記集電電極が前記電極体の突出部に接合されていることを特徴とする。
（ａ−３）更に、（ａ−１）の構成に替えて、前記集電電極には、前記突出部の突出先端の全体を覆う形状を備えていることを特徴とする。
（ｂ）本発明の電池の製造方法について
（ｂ−１）上記構成に加えて、前記溶接工程は、前記突出部を冷却しながら前記集電電極を加熱する工程であることを特徴とする。
（ｂ−２）そして、（ｂ−１）の構成に替えて、前記溶接工程での加熱方法は、不活性ガスを吹き付けながら前記突出部とは反対側から行うアーク放電であることを特徴とする。
（ｂ−３）また、（ｂ−１）の構成に替えて、前記集電電極のうち前記突出部の突出先端に当接した部分が加熱溶融して該突出先端を覆うように溶融凝固させることを特徴とする。
（ｂ−４）更に、（ｂ−１）の構成に替えて、前記溶接工程は、不活性雰囲気下で行う工程であることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の電池及びその製造方法について、詳細に説明する。
【００１１】
〔電池の構成〕
本発明の電池は、正負極板とセパレータとを積層若しくは巻回した電極体を有する。正負極板の構成は特に限定しないが、集電体の表面に、電極活物質を塗布した極板が好ましく、さらに、後述する極板の突出部に電極活物質が塗布されていない部分をもつ極板が好ましい。本発明が適用できる電池としては、リチウム二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池のような一般的な電池の他、電気二重層キャパシタをも含む。電極体を形成する正極板、負極板およびセパレータは、電池の種類に応じた正極、負極およびセパレータに用いられる部材を用いることができる。
【００１２】
電極体は、帯状の正負極板と正負極板に狭持された帯状のセパレータとを巻回した巻回型と、正負極板と正負極板に狭持されたセパレータとの複数組を積層した積層型とがある。巻回型の電極体は、体積効率を向上するために、扁平形状とする。そして、電極体は、正負極板のうち少なくとも一方の極板の端縁部を他方の極板の端縁部から突出した突出部をもつ。この突出部に集電電極が溶接されている。集電電極には電池端子が電気的に接続されている。なお、突出部として極板の端縁部がすべて突出する必要はなく、極板の一部が突出した突出部としてもよい。
【００１３】
集電電極は、電極体の突出部の突出先端に接合されることで、電極体の電極において発生した電力を取り出す部材である。集電電極が、突出部の突出先端に接合されることで、突出部の長さを短縮することができる。この結果、電極体の軸方向の長さを短くでき、この電極体を有する電池を小型化できる。
【００１４】
集電電極は、電極体と接合される際に、電極体の巻回されて形成された扁平形状の短径方向或いは積層されて形成された扁平形状の該積層方向と同一方向である扁平形状の短幅方向に沿って配置される溝部をもつ。溝部は電極体の短径方向又は短幅方向に沿って配置されるので、溝部は電極体の突出部の突出先端と交差する溝部の周縁部をもつ。集電電極は、溝部の周縁部を介して電極体の突出部の突出先端と接合される。溝部の形状としては、矩形（短冊形）、円形等特にどのような形状であっても良い。
【００１５】
具体的な接合方法としては、集電電極の溝部の周縁部を電極体の突出先端の方向と垂直に接触した状態で加熱溶融させることで、集電電極と複数の突出部とをまとめて接合できるので好ましい。加熱溶融の方法としては一般的な溶接が例示できる。溶接で接合する場合には、溝部の周縁部を突出先端の存否にかかわらず融解させて接合する方法の他、周縁部の突出先端と接触している部分のみを融解させて行う方法も採用できる。
【００１６】
集電電極と突出先端との接合は１つの溝部で行うばかりでなく、溝部を複数配置して複数の溝部により接合してもよい。溝部を複数とすると、接合部位が増えて接合強度の向上、電池の内部抵抗の低下等が達成できる。溝部が複数存在すると、極板同士および極板と集電電極との接合が強固に行われる。すなわち、溝部が複数存在することで、極板同士および集電電極と極板との接合箇所が増加し、接合箇所に過剰な応力が集中することが防止できると共に、溝部における接合箇所が複数存在することで、電極体から大電流を取り出すときに、溝部一つ当たりの流れる電流を低減させることができ、電池の内部抵抗低下及び溝部の大電流による過熱損傷防止が図ることができる。
【００１７】
接合の態様及び溝部の大きさ（長さ）は特に限定しないが、できるだけ多数の突出先端と集電電極が接合できるように、また、集電電極と突出先端との接合は電極体の短径方向或いは短幅方向に長く接合することが好ましく、溝部は電極体の短径方向或いは短幅方向に長いことが好ましい。電極体の短径方向或いは短幅方向に沿って集電電極を接合すると、集電電極と突出先端との接合部位が分散でき、正負極板に流れる電流を均一化できる。
【００１８】
さらに、電極体の短径方向或いは短幅方向に沿ったすべての突出先端と集電電極とを接合することがより効果的である。なお、前述のように溝部を複数とする場合には、複数の溝部全体として電極体の短径方向或いは短幅方向の突出先端のすべてと接合してもよい。たとえば、複数の溝部を互いに対向するように形成することができる。
【００１９】
さらに、集電電極と突出先端との接合が溶接により行われる場合には、集電電極に、溝部に対して交差する方向に配置される他の溝部をもち、他の溝部と溝部とで囲まれた範囲内の周縁部を融解させて突出先端と接合することが好ましい。他の溝部により集電電極が区画されることで溶接による熱の伝導が遮断され、熱の有効利用が図れるからである。
【００２０】
集電電極の形状は特に限定されないが、板状体であることが好ましい。集電電極の大きさは、特に限定しない。電極体の端面の少なくとも一部を覆うことができる大きさであればよい。たとえば、電極体端面の半分程度の大きさ、端面の突出先端のほぼ全体覆う大きさとできる。そのなかでも、突出先端のほぼ全体覆う大きさ・形状とすることが好ましい。できるだけ集電電極の面積を大きくすることで突出先端と接合する溶接部を設けることができる面積が増加でき、接合の安定性の向上、電池の内部抵抗の低下ができるからである。
【００２１】
さらに、集電電極の形状は波形であることが好ましい。集電電極を波形とすることで、集電電極が電極体の突出部の突出先端と当接するときに、集電電極の波形部分に突出先端が収束するからである。したがって、集電電極の波筋は、電極体の突出部が突出する側の端面において、短径方向或いは短幅方向に直交する方向に沿って形成されることが好ましい。電極体の形状が、扁平形状であるので、突出部の並び方向は直線状となる部分があるので波筋もそれに合わせて直線状としている。集電電極に設けられる波筋の数は限定しないが、２つ程度が加工性の観点からは好ましい。また、波形の頂上（谷）部分は尖っていても丸みを帯びていてもよい。
【００２２】
電極体の集電電極に接合される部分の突出部は、短径方向或いは短幅方向に重ね合わされて厚密化部を有することが好ましい。厚密化部の短径方向或いは短幅方向に重ね合わされた状態は、突出部が重ね合わされた状態であることを示し、一体化された状態、あるいは積層した状態で圧縮された状態であってもよい。すなわち、複数枚の突出部を厚密化部とすることで、集電電極と比較した厚みの差が低減されるので、集電電極と突出部との溶接性が向上して接合強度が向上する。
【００２３】
突出部は、複数箇所の厚密化部を有することが好ましい。複数箇所の厚密化部とは、突出部の短径方向或いは短幅方向に、突出部が重ね合わされた厚密化部が複数箇所形成されたことを示す。突出部が複数箇所の厚密化部を有することで、突出部の長さを短くすることができる。複数の厚密化部を設けたときには、集電電極を波形形状とし、複数１組、より好ましくは２つ１組で波形部に接合されていることが好ましい。より少ない接合部位でより確実な接合ができるからである。
【００２４】
集電電極は、それぞれ接合される突出部と同一の材質で形成されることが好ましい。集電電極と突出部とが同一の材質で形成されることで、電池として使用するときに電触が生じることを抑えることができる。すなわち、集電電極と突出部とが異種材料であると、電位差により電触が生じるためである。また、同種材料間の方が溶接が容易だからである。
【００２５】
電池のその他の構成としては特に限定しないが、電池端子、電極体を収納する電池ケース、電解液、安全装置等の一般的な構成要素をもつ。
本実施形態の電池は以上の構成を有すると共に以下の（ａ−１）〜（ａ−３）の構成要素うちの少なくとも１つの構成を必須の要件として有するものである。なお、以下に説明する（ａ−１）〜（ａ−３）の構成要素は任意の構成要素として先述したものと同じものが記載されている。
（ａ−１）前記集電電極には前記電極体の前記電極体の突出部が突出する側の端面において、前記短径方向或いは前記短幅方向に直交する方向に沿って波筋が延びる波形の形状を有しており、前記集電電極は該波形部分にて前記電極の前記突出部に接合されている。
（ａ−２）前記集電電極には、前記溝部に対して交差する方向に配置された他の溝部を有しており、該他の溝部と前記溝部とで囲まれた範囲内にて前記集電電極が前記電極体の突出部に接合されている。
（ａ−３）前記集電電極には、前記突出部の突出先端の全体を覆う形状を備えている。
【００２６】
〔電池の製造方法〕
本発明の電池の製造方法は、前述した電池を製造する方法である。したがって、その構成は前述の電池と同様であるので、ここでのさらなる説明は省略する。
【００２７】
本発明の電池の製造方法は、当接工程と溶接工程とをもつ。
【００２８】
当接工程は前述した電極体の突出部の突出先端に集電電極を当接させる工程である。当接工程では、集電電極を電極体の突出先端に単に接触させるのみでよいから、突出部の変形は生起し難いので生産性が高い。
【００２９】
集電電極の形状を波形とする場合には、波形の波筋を長径方向に沿わせて集電電極を当接させ、突出先端を集電電極の波形部分に収束させることが好ましい。さらに、突出先端を集電電極に当接させるときには、予め、複数の突出部をまとめて厚密化することが生産性向上の観点から好ましい。たとえば、突出部の所定数毎の間に櫛状の治具を挿入して分割し、その所定数の突出部を治具等で把持しながら集電電極に突出先端を当接させることができる。
【００３０】
溶接工程では、集電電極の溝部の周縁部であって少なくとも突出部と接触している部分の一部が溶融するまで、集電電極側から加熱を行う。周縁部が溶融する結果、その伝熱で突出先端が溶融し、集電電極の溝部の周縁部と突出部とが溶接される。その場合に、電極体は熱容量が大きいので突出部は突出先端から溶融する。したがって、集電電極の加熱時間を制御することで突出先端のみ溶融・溶接することが可能となる。
【００３１】
より詳しくは、溶接工程により集電電極が溶融して溶融物が突出部の突出先端に供給されると、溶融物はそれぞれの突出部の界面に浸入するとともに、その熱により各突出先端を溶融させ、お互いの溶融物が混合する。その後、この溶融物が冷却されると、溶融物が凝固し、両者が一体に形成された溶接部を形成し、集電電極と電極体とが接合される。ここで、周縁部の溶融物の突出部への供給は、突出部の界面による毛細管現象や、突出先端の上方に集電電極を配置して重力を用いて移動させることで行うことができる。さらに、接合の確実性の観点から、加熱は、集電電極の周縁部のうち突出部の突出先端に当接した部分が加熱溶融して突出先端を覆うように溶融するまで行われ、その後凝固させることが好ましい。
【００３２】
さらに、溶接工程では突出部を冷却することが好ましい。突出部の突出先端以外が溶融しないように制御することがさらに容易となると同時に、電極体への熱による悪影響、たとえば、セパレータの熱変形等、を抑制できるからである。突出部を冷却する方法としては、熱容量の大きい放熱部材を突出部に接触させることで行うことができる。この放熱部材は、前述の突出部を厚密化する治具と共用することも可能である。つまり、治具により突出部を狭持して突出先端をまとめて厚密化部を形成した後に、そのまま溶接工程まで治具を残存させて放熱部材と兼用することができる。
【００３３】
集電電極を加熱する雰囲気としては、集電電極及び突出先端の一部を溶融させたときに酸化等の劣化を防止する目的で、不活性雰囲気下で行うことが好ましい。たとえば、集電電極と突出先端とが当接された部位にアルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを吹き付けながら集電電極を加熱する。ここで、不活性ガスを吹き付けながら加熱を行う場合に、集電電極の溝部の存在により、不活性ガスの流れが良好になる。
【００３４】
集電電極を加熱する方法としては特に限定しないが、集電電極を加熱するに当たり集電電極を溶融させて電極体の突出先端までも溶融できることを要する。たとえば、必要に応じて、加熱条件を変化させることで、アーク放電（溶接）、レーザ加熱（溶接）が適用できる。これらの中では、制御性の良さ等の観点からアーク溶接、特にＴＩＧ溶接を利用して集電電極を加熱することが好ましい。アーク溶接を行う場合の電極の極性としては正極性、逆極性及び交流を問わないが、交流とすることで集電電極表面に対するクリーニング特性向上及び交流印加により集電電極の溶融物が振動することによる突出先端に存する酸化被膜の除去効果の観点から好ましい。たとえば、リチウム二次電池の正極ではアルミニウムを正極板の集電体及び集電電極に用い、アルミニウム間の溶接を行う必要があるが、交流電流によるアーク放電で集電電極と突出先端との接合部分に存在する酸化被膜が溶融物表面にまで、浮揚させることができ、その後、クリーニング作用により除去される。
【００３５】
また、酸化被膜は表面にまで浮揚しないまでも溶融物内で充分移動することができ、短時間で加熱を行う場合に酸化被膜が界面に残留する場合と比較して、溶接した部分の抵抗は極めて低いものとなる。集電電極の加熱方法としてレーザ加熱を用いる場合にも、レンズ等によりレーザ光を分散してパワーを制御することで加熱時間を延長でき酸化被膜を溶接部中に分散できて好ましい。
【００３６】
集電電極を加熱する部位としては、集電電極の溝部の周縁部である。さらに、集電電極の溝部の周縁部であって、溝部の縁から僅かに内側に入った部分を加熱することが好ましい。そして、集電電極を加熱する方向としては、電極体の短径方向或いは短幅方向（突出部の突出先端の方向を横切る方向に溶融させる方向）である。
【００３７】
以上説明したように、集電電極と突出部とを突出部の突出先端の方向から確実に接続できることから、突出部が端縁部から突出する長さを抑制することができる。つまり、電池反応に関与しない突出部の長さが抑制できるので、最終的な電池の体積エネルギー効率が高くなる。
本実施形態の電池の製造方法は以上の構成を有すると共に以下の（ｂ−１）〜（ｂ−４）の構成要素うちの少なくとも１つの構成を必須の要件として有するものである。なお、以下に説明する（ｂ−１）〜（ｂ−４）の構成要素は任意の構成要素として先述したものと同じものが記載されている。
（ｂ−１）前記溶接工程は、前記突出部を冷却しながら前記集電電極を加熱する工程である。
（ｂ−２）前記溶接工程での加熱方法は、不活性ガスを吹き付けながら前記突出部とは反対側から行うアーク放電である。
（ｂ−３）前記集電電極のうち前記突出部の突出先端に当接した部分が加熱溶融して該突出先端を覆うように溶融凝固させる。
（ｂ−４）前記溶接工程は、不活性雰囲気下で行う工程である。
【００３８】
【実施例】
本発明の実施例として、扁平形状巻回型電極体を有する電池を作成し、以下、実施例を用いて本発明を説明する。なお、実施例の説明に図面を用いることがあるが、外形的に異なる部材であっても、本発明においてほぼ同一の部材であるときには図面内において同一の符号が付してある。
【００３９】
（実施例）
〔電池の構成〕
図１に本実施例の電池の一部であって、扁平巻回型の電極体１とその電極体１の巻回軸方向の両端に溶接された集電電極２とを示す。電極体１は帯状の集電体（図略）の表面に電極活物質層（図略）を形成した帯状の正負極板（図略）と正負極板に狭持された帯状のセパレータ（図略）とを扁平型に巻回してなる。電極活物質層には、それぞれ正負極の活物質が含まれる。正極の活物質層としては、リチウム−マンガン複合酸化物を、負極の活物質としては、カーボンブラックを用いた。集電体は正極及び負極でそれぞれアルミニウム及び銅製の薄膜を使用した。
【００４０】
正負極板はそれぞれ電極体１の巻回軸に対して反対側で、相対する極板から突出する電極活物質層が形成されていない突出部１０をもつ。突出部は、扁平巻回型電極体の短径方向に４つに圧縮されて厚密化部が形成される。
【００４１】
集電電極２は２カ所に溝部２１をもつ波形形状の金属板である。その材質は、正極側の集電電極がアルミニウム製、負極側の集電電極が銅製である。それぞれの溝部２１を合わせると、組み合わされる電極体１の巻回軸端面の突出部１０の短径方向の全幅にわたる。そして集電電極２の一端部は直角に折り曲げられ、その折り曲げられた部分には電池端子２２が設けられる。集電電極２は、突出部１０の突出先端に溝部２１の周縁部２１２を加熱溶融することで溶接されている。
【００４２】
本実施例の電池は、この集電電極２が溶接された電極体１を電解液と共に電池ケース（図略）内に収納し、その後電池ケースを密閉して完成した。
【００４３】
〔電極体（突出部）と集電電極との接合〕
実施例の電池において、電極体１と集電電極２との接合は、集電電極２を電極体１の端面に配置した状態で、集電電極２の一部を溶融させ溶融物を突出部１０に供給し、その後、溶融物を冷却固化することで行われる。
【００４４】
集電電極２を電極体１に溶接する工程を説明する。図２に溶接工程を行っている電極体１及び集電電極２についてその一部を拡大して示す。集電電極２は、２本の波筋をもつ波形形状であり、その一部に矩形の溝部２１をもつ。電極体１から突出する突出部１０は４つの厚密化部にまとめられている。電極体１の上部に集電電極２を当接すると、電極体１の４つの厚密化部にまとめられた突出部１０はそれぞれ２つずつ集電電極２に設けられた波形の波筋部分に収束される（当接工程）。
【００４５】
その後、集電電極２の溝部２１の周縁部２１２から僅かに内側に位置する部分をアーク放電により加熱した。アーク放電は、不活性ガス（Ａｒ）を吹き付けながら、交流を印加して行った。これは溶加棒を用いない以外は一般的にＴＩＧ溶接と称される方法と同様である。この加熱によって集電電極２の溝部２１の周縁部２１２は、図３に示す単に突出部１０の突出先端が集電電極２の周縁部２１２と当接した状態から、集電電極２の周縁部２１２が溶融した状態に移行する。周縁部２１２が溶融すると、図４に示すように、その溶融物２１２ｍが突出部１０を包み込む。このときに突出部１０は電極体１の充分な熱容量により常に溶融点以下の温度に保たれているが、突出先端から徐々に溶融した部分Ｍが生じる。本溶接工程では突出先端から溶融するので、突出部１０の形態は保持される。
【００４６】
その後、溶融物を冷却し、凝固させることで、周縁部２１２と突出部１０の突出先端とが一体になった溶接部２１２が形成され、正極端子２２を有する集電電極２が電極体１の端面に電気的に接合された（溶接工程）。なお、負極端子２２を有する集電電極２においても、上述と同様な方法により周縁部２１２を積層した突出部１０の突出先端に電気的に接合した。
【００４７】
本実施例では、電極体１に含まれるセパレータへの熱影響を抑制するために突出部１０に放熱部材５を接触させている。放熱部材５により、集電電極２から突出部１０に伝導される熱は放熱部材５へ放熱されて電極体１の内部には悪影響を与えない。
【００４８】
実施例の電池は、この扁平形状巻回型の電極体１を電解液とともに電池ケースに封入して形成された。
【００４９】
実施例の電池は、扁平巻回型の電極体の突出部の突出先端上において集電電極を電気的に接合するため、突出部の側面で集電電極を接合した従来の場合に比べて、突出部の突出長さを短くすることができるので、扁平巻回型の電極体が小型化されている。さらに、扁平巻回型電極体の小型化は、電池を小型化できることを示す。
【００５０】
（変形例１、２）
変形例の電池は、図５に示されたように、集電電極２の形状が実施例では２つの波筋をもつ波形であったのに対して、４つの波筋をもつ波形であること、変形例２の電池は、図６に示されたように、集電電極２の形状が実施例では２つの波筋をもつ波形であったのに対して、４つの波筋をもつ頂上部分が尖った波形である以外はそれぞれ実施例の電池と同様の構成・製造方法である。
【００５１】
（変形例３）
変形例３の電池は、図７に示すように、集電電極２の形状が実施例では波形であったのに対して、電極体１の突出先端に接する部分が平板状である以外は実施例の電池と同様の構成・製造方法である。集電電極は溝部２１を２つもつ。溝部２１があることで溶接工程のける不活性ガスの透過性が向上する。変形例３の電池は、集電電極２の形状が簡便であるので成型のコストが低減できる。それ以外はそれぞれ実施例の電池と同様の構成・製造方法である。
【００５２】
（変形例４〜６）
変形例４の電池の集電電極２の形状は、図８に示すように、２つの山形であって一部に矩形の溝部をもつものである。設けられる山の数は変更可能である（たとえば図９に示す変形例５では４つである。）。
【００５３】
変形例６では溝部２１を設ける数を４つとした例を示す（図１０）。それ以外はそれぞれ実施例の電池と同様の構成・製造方法である。
【００５４】
（変形例７）
変形例７の電池の集電電極２は、図１１に示すように、加熱溶融される溝部の周縁部の近傍のみをプレス加工して山形２３とする。最小限の加工で少なくとも溶接される部分での突出部１０の突出先端がまとめられる。それ以外はそれぞれ実施例の電池と同様の構成・製造方法である。
【００５５】
（変形例８、９）
変形例８の電池の集電電極２は、図１２に示すように、溶接工程において突出先端の短径方向に沿った方向に溝部２１を２つ設けている。溶接工程における集電電極２への加熱溶融は、集電電極２の長径方向の溝部２１の周縁部に行われる。それ以外は実施例の電池と同様の構成・製造方法である。
【００５６】
また、変形例９の電池の集電電極２は、図１３に示すように、変形例５の集電電極に対して、さらに、溶接工程において集電電極を溶融させる溝部２４に隣接して長径方向に沿って設けられた他の溝部２４をもつ。不活性ガスの透過性の確保と共に、熱伝導の効率化が達成できる。それ以外は実施例の電池と同様の構成・製造方法である。
【００５７】
（付記）
以下に生産性の高い電極体と集電電極との溶接方法を説明する。
【００５８】
図１４に示すように、扁平巻回型電極体１の巻回軸端部から突出部１０に向けて櫛状の厚密化治具４を挿入する。厚密化治具４は、断面が下方に尖った尖形である５本のブレードを水平に並べて一体化したものである。５本のブレードの先端も尖った形状である。そして厚密化治具４の最外部のブレードの下方の幅が電極体１の幅よりも僅かに大きい。
【００５９】
厚密化治具４は、各々のブレードの下方が尖っているので、突出部１０を４つに分断する。突出部１０を４つに分断したまま、突出部１０の突出先端に沿って厚密化治具４をずらしていくことで、突出部１０は大きく４つの厚密化部を形成する（図１５、１６）。厚密化部材４を突出部の突出先端の方向から挿入する以外には特に煩雑な操作は必要ではなく簡便に厚密化部を形成できる。
【００６０】
その後、放熱性を向上するために、図１７に示すように、厚密化治具４の長径方向から、放熱部材５で狭持する。その後、図１８にしめすように、厚密化治具４で狭持された突出部１０の突出先端上に集電電極２を当接させる。
【００６１】
突出先端に集電電極２を当接させた状態で、ＴＩＧ溶接機（図略）で集電電極２の溝部２１の周縁部を加熱することで、集電電極２の溝部２１の周縁部を溶融し、集電電極２と突出先端とを溶接する。このときに、集電電極２から突出部１０に伝わった熱は厚密化治具４を経て、放熱部材５に伝熱されるので電極体１への悪影響はない。溶接工程を２つの溝部２１の４つの周縁部２１２のそれぞれについて行う（図１９）。
【００６２】
【発明の効果】
本発明の電池は、電極体の突出部の突出先端に当接した状態で集電電極を溶接しているため、余分な工程が必要でなく、生産性が高い電池及び電池の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の電池の電極体と集電電極とを示した斜視図である。
【図２】実施例の電池の電極体に集電電極を溶接する溶接工程を示した図である。
【図３】実施例の当接工程後、溶接工程前の電池の電極体の突出部と集電電極との当接する部分の断面図である。
【図４】実施例の溶接工程中であって、集電電極と、電池の電極体の突出部と集電電極との当接する部分とが溶融しているときの断面図である。
【図５】変形例１の電池の電極体の突出先端に集電電極を当接する様子を示した図である。
【図６】変形例２の電池の電極体の突出先端に集電電極を当接する様子を示した図である。
【図７】変形例４の電池の集電電極を示した図である。
【図８】変形例５の電池の集電電極を示した図である。
【図９】変形例６の電池の集電電極を示した図である。
【図１０】変形例８の電池の集電電極を示した図である。
【図１１】変形例９の電池の集電電極を示した図である。
【図１２】変形例１０の電池の集電電極を示した図である。
【図１３】変形例１１の電池の集電電極を示した図である。
【図１４】厚密化治具による電極体の突出部と集電電極とを接合する様子を示した図である。
【図１５】厚密化治具による電極体の突出部と集電電極とを接合する様子を示した図である。
【図１６】厚密化治具による電極体の突出部と集電電極とを接合する様子を示した図である。
【図１７】厚密化治具による電極体の突出部と集電電極とを接合する様子を示した図である。
【図１８】厚密化治具による電極体の突出部と集電電極とを接合する様子を示した図である。
【図１９】厚密化治具による電極体の突出部と集電電極とを接合する様子を示した図である。
【符号の説明】
１…電極体１０…突出部
２…集電電極２１…溝部２４…他の溝部２１２…周縁部、溶接部２２…正極端子、負極端子
３…ＴＩＧ溶接機
４…厚密化治具
５…放熱部材

Claims

正負極板とセパレータとを有し、該正負極板のうち少なくとも一方の極板に、該極板の端縁部を他方の極板の端縁部から突出した突出部を有し、該正負極板が該セパレータを介して巻回或いは積層されて形成された扁平形状の電極体を備えた電池であって、
前記電極体の端面の少なくとも一部で且つ前記巻回されて形成された扁平形状の短径方向或いは前記積層されて形成された扁平形状の該積層方向と同一方向である扁平形状の短幅方向に沿って並んだ複数の前記突出部の突出先端を被覆する大きさの集電電極を備え、
該集電電極は、前記電極体の前記短径方向或いは前記短幅方向に沿って配置された溝部を有し、
該集電電極を、該溝部の周縁部を介して前記電極体の前記突出部に接合し、
前記集電電極には前記電極体の前記電極体の突出部が突出する側の端面において、前記短径方向或いは前記短幅方向に直交する方向に沿って波筋が延びる波形の形状を有しており、前記集電電極は該波形部分にて前記電極の前記突出部に接合されていることを特徴とする電池。
正負極板とセパレータとを有し、該正負極板のうち少なくとも一方の極板に、該極板の端縁部を他方の極板の端縁部から突出した突出部を有し、該正負極板が該セパレータを介して巻回或いは積層されて形成された扁平形状の電極体を備えた電池であって、
前記電極体の端面の少なくとも一部で且つ前記巻回されて形成された扁平形状の短径方向或いは前記積層されて形成された扁平形状の該積層方向と同一方向である扁平形状の短幅方向に沿って並んだ複数の前記突出部の突出先端を被覆する大きさの集電電極を備え、
該集電電極は、前記電極体の前記短径方向或いは前記短幅方向に沿って配置された溝部と前記溝部に対して交差する方向に配置された他の溝部とを有し、
該集電電極を、該溝部の周縁部を介して前記電極体の前記突出部に接合しており、
前記他の溝部と前記溝部とで囲まれた範囲内にて前記集電電極が前記電極体の突出部に接合されていることを特徴とする電池。
正負極板とセパレータとを有し、該正負極板のうち少なくとも一方の極板に、該極板の端縁部を他方の極板の端縁部から突出した突出部を有し、該正負極板が該セパレータを介して巻回或いは積層されて形成された扁平形状の電極体を備えた電池であって、
前記電極体の端面の少なくとも一部で且つ前記巻回されて形成された扁平形状の短径方向或いは前記積層されて形成された扁平形状の該積層方向と同一方向である扁平形状の短幅方向に沿って並んだ複数の前記突出部の突出先端を被覆する大きさの集電電極を備え、
該集電電極は、前記電極体の前記短径方向或いは前記短幅方向に沿って配置された溝部を有し、
該集電電極を、該溝部の周縁部を介して前記電極体の前記突出部に接合し、
前記集電電極は、前記突出部の突出先端の全体を覆う形状を備えていることを特徴とする電池。
前記集電電極の形状は板状である請求項１〜３のいずれかに記載の電池。
前記溝部は複数存在し、全体として前記電極体の端面における前記短径方向或いは前記短幅方向における前記突出部のすべてに接合される請求項１〜４のいずれかに記載の電池。
前記電極体には、前記突出部を前記短径方向或いは前記短幅方向に複数重ね合わせて形成された厚密化部を複数備えており、前記複数の厚密化部に前記集電電極が接合されている請求項１〜５のいずれかに記載の電池。
前記複数の厚密化部が２つを一組にして前記集電電極の前記波形部分に接合されている請求項６に記載の電池。
正負極板とセパレータとを有し、該正負極板のうち少なくとも一方の極板に、該極板の端縁部を他方の極板の端縁部から突出した突出部を有し、該正負極板が該セパレータを介して巻回或いは積層されて形成された扁平形状の電極体を備えた電池の製造方法であって、
前記電極体の端面の少なくとも一部で且つ前記巻回されて形成された扁平形状の短径方向或いは前記積層されて形成された扁平形状の該積層方向と同一方向である扁平形状の短幅方向に沿って並んだ複数の前記突出部の突出先端を被覆する大きさを有し、かつ前記電極体の短径方向或いは前記短幅方向に沿って配置された溝部を有する集電電極を、前記電極体の前記突出部の突出先端に当接させる当接工程と、
前記集電電極のうち前記突出部と接触している前記溝部の周縁部が溶融するまで該集電電極を加熱し該集電電極を前記突出先端に溶接する溶接工程と、
を有し、
前記溶接工程は、前記突出部を冷却しながら前記集電電極を加熱する工程であることを特徴とする電池の製造方法。
正負極板とセパレータとを有し、該正負極板のうち少なくとも一方の極板に、該極板の端縁部を他方の極板の端縁部から突出した突出部を有し、該正負極板が該セパレータを介して巻回或いは積層されて形成された扁平形状の電極体を備えた電池の製造方法であって、
前記電極体の端面の少なくとも一部で且つ前記巻回されて形成された扁平形状の短径方向或いは前記積層されて形成された扁平形状の該積層方向と同一方向である扁平形状の短幅方向に沿って並んだ複数の前記突出部の突出先端を被覆する大きさを有し、かつ前記電極体の短径方向或いは前記短幅方向に沿って配置された溝部を有する集電電極を、前記電極体の前記突出部の突出先端に当接させる当接工程と、
前記集電電極のうち前記突出部と接触している前記溝部の周縁部が溶融するまで該集電電極を加熱し該集電電極を前記突出先端に溶接する溶接工程と、
を有し、
前記溶接工程での加熱方法は、不活性ガスを吹き付けながら前記突出部とは反対側から行うアーク放電であることを特徴とする電池の製造方法。
正負極板とセパレータとを有し、該正負極板のうち少なくとも一方の極板に、該極板の端縁部を他方の極板の端縁部から突出した突出部を有し、該正負極板が該セパレータを介して巻回或いは積層されて形成された扁平形状の電極体を備えた電池の製造方法であって、
前記電極体の端面の少なくとも一部で且つ前記巻回されて形成された扁平形状の短径方向或いは前記積層されて形成された扁平形状の該積層方向と同一方向である扁平形状の短幅方向に沿って並んだ複数の前記突出部の突出先端を被覆する大きさを有し、かつ前記電極体の短径方向或いは前記短幅方向に沿って配置された溝部を有する集電電極を、前記電極体の前記突出部の突出先端に当接させる当接工程と、
前記集電電極のうち前記突出部と接触している前記溝部の周縁部が溶融するまで該集電電極を加熱し該集電電極を前記突出先端に溶接する溶接工程と、
を有し、
前記集電電極のうち前記突出部の突出先端に当接した部分が加熱溶融して該突出先端を覆うように溶融凝固させることを特徴とする電池の製造方法。
正負極板とセパレータとを有し、該正負極板のうち少なくとも一方の極板に、該極板の端縁部を他方の極板の端縁部から突出した突出部を有し、該正負極板が該セパレータを介して巻回或いは積層されて形成された扁平形状の電極体を備えた電池の製造方法であって、
前記電極体の端面の少なくとも一部で且つ前記巻回されて形成された扁平形状の短径方向或いは前記積層されて形成された扁平形状の該積層方向と同一方向である扁平形状の短幅方向に沿って並んだ複数の前記突出部の突出先端を被覆する大きさを有し、かつ前記電極体の短径方向或いは前記短幅方向に沿って配置された溝部を有する集電電極を、前記電極体の前記突出部の突出先端に当接させる当接工程と、
前記集電電極のうち前記突出部と接触している前記溝部の周縁部が溶融するまで該集電電極を加熱し該集電電極を前記突出先端に溶接する溶接工程と、
を有し、
前記溶接工程は、不活性雰囲気下で行う工程であることを特徴とする電池の製造方法。