特許 5917407 角形二次電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5917407

(24)【登録日】2016年4月15日

(45)【発行日】2016年5月11日

(54)【発明の名称】角形二次電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/26 20060101AFI20160422BHJP

   H01M 10/04 20060101ALI20160422BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/26 A

   H01M10/04 W

   H01M10/04 Z

【請求項の数】8

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2012-540981(P2012-540981)

(86)(22)【出願日】2011年10月28日

(86)【国際出願番号】JP2011074978

(87)【国際公開番号】WO2012057335

(87)【国際公開日】20120503

【審査請求日】2014年9月16日

(31)【優先権主張番号】特願2010-244607(P2010-244607)

(32)【優先日】2010年10月29日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001889

【氏名又は名称】三洋電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000039

【氏名又は名称】特許業務法人アイ・ピー・ウィン

(72)【発明者】

【氏名】服部 高幸

(72)【発明者】

【氏名】木村 毅典

(72)【発明者】

【氏名】山内 康弘

(72)【発明者】

【氏名】能間 俊之

【審査官】 佐藤 知絵

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２３８６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０８６６８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２４９４２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０１９０１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／２６

Ｈ０１Ｍ １０／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

積層ないし巻回された負極芯体露出部及び正極芯体露出部を有する電極体と、前記負極芯体露出部及び前記正極芯体露出部にそれぞれ電気的に接続された負極集電体及び正極集電体と、前記負極集電体及び前記正極集電体にそれぞれ電気的に接続された負極端子及び正極端子とを備えている角形二次電池において、
前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部の一方の面に前記負極集電体及び前記正極集電体の少なくとも一方が配置され、他方の面に負極集電受け部材ないし正極集電受け部材が配置され、
前記負極集電体及び前記正極集電体の少なくとも一方には、前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部に対向する領域において、前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部と対向していない側の面が部分的に凹んだ凹部が形成され、前記凹部の厚さは他の部分の厚さに比して薄く形成されており、
前記負極集電体及び前記正極集電体の少なくとも一方は、前記凹部において前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部に抵抗溶接されていることを特徴とする角形二次電池。

【請求項2】

積層ないし巻回された負極芯体露出部及び正極芯体露出部を有する電極体と、前記負極芯体露出部及び前記正極芯体露出部にそれぞれ電気的に接続された負極集電体及び正極集電体と、前記負極集電体及び前記正極集電体にそれぞれ電気的に接続された負極端子及び正極端子とを備えている角形二次電池において、
前記負極集電体及び前記正極集電体の少なくとも一方は、一体に形成されると共に前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部の一方の面及び他方の面にそれぞれ配置され、
前記負極集電体及び前記正極集電体の少なくとも一方には、前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部の一方の面に配置された領域において、前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部と対向していない側の面が部分的に凹んだ第１の凹部が形成され、前記第１の凹部の厚みが他の部分の厚さに比して薄く、
前記負極集電体及び前記正極集電体の少なくとも一方には、前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部の他方の面に配置された領域において、前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部と対向していない側の面が部分的に凹んだ第２の凹部が形成され、前記第２の凹部の厚みが他の部分の厚さに比して薄く、
前記負極集電体及び前記正極集電体の少なくとも一方は、前記第１の凹部において前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部の一方の面に抵抗溶接され、前記第２の凹部において前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部の他方の面に抵抗溶接されていることを特徴とする角形二次電池。

【請求項3】

前記負極芯体露出部及び前記正極芯体露出部の少なくとも一方は２分割されてその間に少なくとも１つの導電部材を有する中間部材が配置され、
前記２分割された芯体露出部側の前記集電体は、それぞれ前記２分割された芯体露出部の最外側の両面に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の角形二次電池。

【請求項4】

積層ないし巻回された負極芯体露出部及び正極芯体露出部を有する電極体と、前記負極芯体露出部及び前記正極芯体露出部にそれぞれ電気的に接続された負極集電体及び正極集電体と、前記負極集電体及び前記正極集電体にそれぞれ電気的に接続された負極端子及び正極端子とを備え、
前記負極集電体及び前記正極集電体の少なくとも一方は、一体に形成されると共に前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部の一方の面及び他方の面にそれぞれ配置され、
前記負極集電体及び前記正極集電体の少なくとも一方には、
前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部の一方の面に配置された領域において、前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部と対向する面と反対側の面に部分的に凹んだ第１の凹みを設けることにより他の部分の厚さに比べて厚さが小さい第１の薄肉部が設けられ、
前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部の他方の面に配置された領域において、前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部と対向する面と反対側の面に部分的に凹んだ第２の凹みを設けることにより他の部分の厚さに比べて厚さが小さい第２の薄肉部が設けられ、
前記負極集電体及び前記正極集電体の少なくとも一方は、前記第１の薄肉部において前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部の一方の面に抵抗溶接され、前記第２の薄肉部において前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部の他方の面に抵抗溶接された角形二次電池の製造方法であって、
積層ないし巻回された負極芯体露出部及び正極芯体露出部を有する電極体を作製する工程と、
前記負極集電体及び前記正極集電体の少なくとも一方を、
前記第１の薄肉部が形成された領域が前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部の一方の面に対向し、且つ前記第１の凹みが設けられた面の反対側の面が前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部の一方の面に対向し、
前記第２の薄肉部が形成された領域が前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部の他方の面に対向し、且つ前記第２の凹みが設けられた面の反対側の面が前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部の他方の面に対向するように配置する工程と、
前記第１の薄肉部及び第２の薄肉部のそれぞれに抵抗溶接用電極を当接し、前記第１の薄肉部及び前記第２の薄肉部において、前記負極集電体及び前記正極集電体の少なくとも一方と前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部を抵抗溶接する工程を有する角形二次電池の製造方法。

【請求項5】

平面視における前記第１の薄肉部の面積は、前記抵抗溶接用電極における前記負極集電体及び前記正極集電体の少なくとも一方と接触する先端面の面積よりも大きい請求項４に記載の角形二次電池の製造方法。

【請求項6】

積層ないし巻回された負極芯体露出部及び正極芯体露出部を有する電極体と、前記負極芯体露出部及び前記正極芯体露出部にそれぞれ電気的に接続された負極集電体及び正極集電体と、前記負極集電体及び前記正極集電体にそれぞれ電気的に接続された負極端子及び
正極端子とを備えている角形二次電池の製造方法であって、
積層ないし巻回された負極芯体露出部及び正極芯体露出部を有する電極体を作製する工程と、
一方の面に部分的に凹みを設けることにより他の部分の厚さに比べて厚さが小さい薄肉部が設けられた前記負極集電体及び前記正極集電体の少なくとも一方を、前記凹みが設けられた領域が前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部の一方の面に対向し、且つ前記凹みが設けられた面の反対側の面が前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部と対向するように前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部における一方の面に配置する工程と、
前記薄肉部に抵抗溶接用電極を当接し、前記薄肉部において前記負極集電体及び前記正極集電体の少なくとも一方と前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部を抵抗溶接する工程を有する角形二次電池の製造方法。

【請求項7】

平面視における前記薄肉部の面積は、前記抵抗溶接用電極における前記負極集電体及び前記正極集電体の少なくとも一方と接触する先端面の面積よりも大きい請求項６に記載の角形二次電池の製造方法。

【請求項8】

前記薄肉部を平面視したとき、前記薄肉部は、前記負極集電体及び前記正極集電体の少なくとも一方における幅方向の端部まで延びている請求項６又は７に記載の角形二次電池の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、積層された正極芯体露出部ないし負極芯体露出部に抵抗溶接された集電体を備える角形二次電池において、積層された正極芯体露出部ないし負極芯体露出部の内部に形成される溶接痕（ナゲット）を集電体側に大きく、安定的に形成されるようにして、集電体と正極芯体露出部ないし負極芯体露出部との間の内部抵抗が小さくなり、しかも、溶接強度が強くなるようにした角形二次電池に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、環境保護運動が高まり、二酸化炭素ガス等の温暖化の原因となる排ガスの排出規制が強化されている。そのため、自動車業界では、ガソリン、ディーゼル油、天然ガス等の化石燃料を使用する自動車に換えて、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の開発が活発に行われている。このようなＥＶ、ＨＥＶ用電池としては、ニッケル−水素二次電池やリチウムイオン二次電池が使用されているが、近年は軽量で、かつ高容量の電池が得られるということから、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池が多く用いられるようになってきている。

【0003】

ＥＶ、ＨＥＶ用途においては、環境対応だけでなく、自動車としての基本性能、すなわち、加速性能や登坂性能等の走行能力の高度化も必要とされる。このような要求を満たすためには、単に電池容量を大きくすることのみならず、高出力の電池が必要である。一般に、ＥＶ、ＨＥＶ用の二次電池は、発電要素を角形外装缶内に収容した角形二次電池が多く使用されているが、高出力の放電を行うと電池に大電流が流れるため、電池の内部抵抗を極力低減させる必要がある。そのため、電池の発電要素における電極極板の芯体露出部と集電体との間の溶接不良を防止して内部抵抗を低下させることについても種々の改良が行われてきている。

【0004】

発電要素における電極極板の芯体露出部と集電体を電気的に接合して集電する方法としては、機械的なカシメ法、溶接法等があるが、高出力が要求される電池の集電方法としては、低抵抗化を実現し易く、しかも経時変化が生じ難いことから、溶接法が適している。このような角形二次電池の電極極板の芯体露出部と集電体との間の抵抗溶接は、以下のようにして行われている。

【0005】

例えば、図９に示したように、正極極板と負極極板とをセパレータを介して互いに絶縁された状態で多数巻回された偏平状巻回電極体５０において、例えば束ねられた銅又は銅合金製の負極芯体露出部５１の一方側の面に銅又は銅合金製の負極集電体５２を配置し、同じく他方側の面には銅又は銅合金製の負極集電受け部材５３を配置し、負極集電体５２及び負極集電受け部材５３とにそれぞれ抵抗溶接用電極５４及び５５を当接させて抵抗溶接が行われる。その結果、一対の抵抗溶接用電極５４及び５５の間に位置する負極芯体露出部５１の一部が溶融して、適宜ナゲット５６が形成され、負極芯体露出部５１、負極集電体５２及び負極集電受け部材５３との間に良好な電気的導通が達成される。

【0006】

なお、正極芯体露出部、正極集電体及び正極集電受け部材（何れも図示省略）についても、それぞれの形成材料がアルミニウム又はアルミニウム合金からなること以外は負極芯体露出部５１、負極集電体５２及び負極集電受け部材５３と実質的に同様の構成を備えている。また、この明細書においては、負極集電体ないし正極集電体は、負極芯体露出部ないし正極芯体露出部に直接抵抗溶接され、負極芯体露出部ないし正極芯体露出部を負極端子ないし正極端子に電気的に接続するために用いられる部材を示し、負極集電受け部材ないし正極集電受け部材は、負極芯体露出部ないし正極芯体露出部に直接抵抗溶接され、負極集電体ないし正極集電体と組み合わせて使用される部材を意味する。

【0007】

また、下記特許文献１にも、正極極板と負極極板とをセパレータを介して互いに絶縁された状態で多数巻回された偏平状巻回電極体において、正極極板ないし負極極板の芯体露出部に正極集電体ないし負極集電体を抵抗溶接法によって溶接した角形二次電池が示されている。この下記特許文献１に示されている角形二次電池を図１０を用いて説明する。なお、図１０Ａは下記特許文献１に開示されている角形二次電池における端子部の縦断面図であり、図１０Ｂは同じく抵抗溶接時の縦断面図である。

【0008】

下記特許文献１に示されている角形二次電池６０は、図１０Ａに示すように、正極極板及び負極極板がそれぞれセパレータを介して互いに絶縁された状態で巻回された正極芯体露出部（図示省略）及び負極芯体露出部６１を有する巻回電極体６２が角形電池外装缶６３内に配置されている。そして、例えば負極芯体露出部６１は一部が束ねられ、この束ねられた負極芯体露出部６１の一方の表面に負極集電体６４が抵抗溶接され、この負極集電体６４は、角形電池外装缶６３の開口部を密閉するように取り付けられた封口体６５に対して絶縁された状態に取り付けられた負極端子６６に電気的に接続されている。

【0009】

また、負極集電体６４の抵抗溶接部６４ａは他の部分よりも薄肉化されている。そして、図１０Ｂに示すように、負極集電体６４の抵抗溶接部６４ａは、一方の面が負極芯体露出部６１の束ねられた部分の一方側の表面に当接され、この抵抗溶接部６４ａの他方の面の表面に一対の抵抗溶接用電極６７のうちの一方が当接され、また、負極芯体露出部６１の他方側の面には一対の抵抗溶接用電極６７のうちの他方が当接され、この一対の抵抗溶接用電極６７間に抵抗溶接用電流を流すことによって抵抗溶接が行われる。なお、負極集電体６４の抵抗溶接部６４ａ側には、負極集電体６４の溶接部６４ａ以外の部分が負極芯体露出部６１と短絡しないようにするために絶縁テープ６８が添付されている。下記特許文献１に示されている非水電解質二次電池によれば、束ねられた負極芯体露出部６１内にナゲット６９が形成され、負極芯体露出部６１と負極集電体６４との間に良好な電気的接続が達成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２０１０−０７３４０８号公報

【特許文献2】実開昭６１−０１６８６３号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

ところで、ＥＶ、ＨＥＶ用の角形二次電池としての非水電解質二次電池の電極体は、正極極板と負極極板とがセパレータを介して積層ないし巻回された構成を備えている。そして、正極極板及び負極極板の芯体露出部は、それぞれ互いに異なる側に位置するように配置され、正極極板の芯体露出部は積層されて正極集電体に溶接され、負極極板の芯体露出部も積層されて負極集電体に溶接されている。これらの負極芯体露出部及び正極芯体露出部の積層枚数は、ＥＶ、ＨＥＶ用の角形二次電池としての非水電解質二次電池の容量が大きい場合には、非常に多くなる。そのため、抵抗溶接法によって負極芯体露出部ないし正極芯体露出部と正極集電体ないし負極集電体との間に安定的に良好なナゲットを形成するには、今だに改善の余地が存在している。

【0012】

負極集電体ないし正極集電体は、機械的強度を保ちかつ低抵抗とするためにある程度の厚さが必要である。しかしながら、負極集電体ないし正極集電体の厚さが厚いと、抵抗溶接する際に溶接部が発熱し難いため、負極芯体露出部ないし正極芯体露出部と負極集電体ないし正極集電体との間にナゲットが安定的に形成され難く、たとえナゲットが形成されたとしても、小さいナゲットしか形成されないので、負極芯体露出部ないし正極芯体露出部と負極集電体ないし正極集電体との間に通電経路を確実に確保できないという課題があった。

【0013】

また、負極集電体ないし正極集電体の全体を薄くすると、低いエネルギーでも負極集電体ないし正極集電体が溶融し易くなるためにナゲットが形成され易くなるが、それぞれの端子と集電体とのカシメ部において、集電体の変形によるカシメ不足による封止性の低下や封口体と電極体の連結強度の不足により電極体が動きやすくなって耐振性が低下するという課題も存在する。

【0014】

さらに、上記特許文献１に示されているように、負極集電体ないし正極集電体が負極芯体露出部ないし正極芯体露出部に当接する領域の全体の厚さをその他の部分の厚さよりも薄くすると、低いエネルギーでも抵抗溶接部が溶融し易くなるためにナゲットが形成され易くなるが、負極集電体ないし正極集電体が負極芯体露出部ないし正極芯体露出部に当接する領域の断面積がその他の部分の断面積よりも小さくなるので、抵抗の増加（出力の低下）が生じ、しかも、振動等によって厚さに段差が生じている部分で切断し易くなるという課題が存在している。

【0015】

発明者等は、上述のような従来技術の問題点を解決すべく種々実験を重ねてきた結果、集電体がそれぞれの芯体露出部に対向する領域において、集電体の芯体露出部と対向していない側の面に部分的に凹部を形成すると共にこの凹部の厚さを他の部分の厚さに比して薄く形成し、この凹部において抵抗溶接することにより安定的に集電体の近傍の芯体露出部中に大きなナゲットを形成することができることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。

【0016】

すなわち、本発明は、厚さが厚い集電体を用いていながら、集電体、多数の芯体露出部及び集電受け部材等が確実に抵抗溶接された角形二次電池を提供することを目的とする。

【0017】

なお、上記特許文献２には、図１１に示したように、リード端子つき偏平形電池７０において、リード端子７１が一方の電極端子７２に当接する領域において、リード端子７１の電極端子７２と当接していない側の面に部分的に凹部７３を形成すると共に、この凹部７３の厚さを他の部分の厚さに比して薄く形成し、この凹部７３において抵抗溶接した例が示されているが、多数の負極芯体露出部ないし正極芯体露出部にリード端子を抵抗溶接することに関しては何も示されていない。なお、図１１Ａは上記特許文献２に示されているリード端子つき偏平形電池の斜視図であり、図１１Ｂはリード端子の第１具体例の斜視図であり、図１１Ｃは同じく第２具体例の斜視図である。

【課題を解決するための手段】

【0018】

上記目的を達成するため、本願発明の角形二次電池は、積層ないし巻回された負極芯体露出部及び正極芯体露出部を有する電極体と、前記負極芯体露出部及び前記正極芯体露出部にそれぞれ電気的に接続された負極集電体及び正極集電体と、前記負極集電体及び前記正極集電体にそれぞれ電気的に接続された負極端子及び正極端子とを備えている角形二次電池において、
前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部の一方の面に前記負極集電体及び前記正極集電体の少なくとも一方が配置され、他方の面に負極集電受け部材ないし正極集電受け部材が配置され、
前記負極集電体及び前記正極集電体の少なくとも一方には、前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部に対向する領域において、前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部と対向していない側の面が部分的に凹んだ凹部が形成され、前記凹部の厚さは他の部分の厚さに比して薄く形成されており、
前記負極集電体及び前記正極集電体の少なくとも一方は、前記凹部において前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部に抵抗溶接されていることを特徴とする。

【0019】

なお、本発明における角形二次電池は、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池だけでなく、ニッケル−水素二次電池等の水性電解質二次電池も含む意味で用いられている。

【0020】

本発明の角形二次電池においては、負極集電体及び正極集電体の少なくとも一方は、負極芯体露出部ないし正極芯体露出部に対向する領域において、負極芯体露出部ないし正極芯体露出部と対向していない側の面に部分的に凹部が形成されて、この凹部の厚さは他の部分の厚さに比して薄く形成されており、しかも、この凹部において抵抗溶接されている。そのため、負極集電体及び正極集電体の厚さが厚くても、抵抗溶接に際して集電体の凹部が発熱し易くなるので、積層された負極芯体露出部ないし正極芯体露出部の内部において負極集電体ないし正極集電体側に安定的に大きなナゲットが生じるため、負極芯体露出部ないし正極芯体露出部と負極集電体ないし正極集電体との間の溶接強度が増加すると共に、通電経路を確実に確保することができるので、抵抗溶接部の信頼性が向上する。

【0021】

しかも、負極集電体ないし正極集電体の厚さを厚くすることができるため、負極端子ないし正極端子と負極集電体ないし正極集電体との固定部において、負極集電体ないし正極集電体の厚さを薄くした場合に生じ易いそれぞれの集電体の変形による封止性の低下が生じ難くなる。しかも、負極端子ないし正極端子に負極集電体ないし正極集電体が強固に固定されるため、外部からの振動等によって電極体が動き難くなると共に負極集電体ないし正極集電体の変形が生じ難くなり、耐振性が良好となる。

【0022】

加えて、抵抗溶接部となる凹部は負極集電体ないし正極集電体に部分的に形成されているものであり、負極集電体ないし正極集電体が負極芯体露出部ないし正極芯体露出部と対向している部分とその他の部分とでは厚さの変化がないようにできるため、外部から振動等が加わっても負極集電体ないし正極集電体が切断され難くなる。

【0023】

また、本発明の角形二次電池においては、集電体に凹部を設ける際に凹加工部分の厚みを調製することで、金属板材を打ち抜いて得られたものを集電体としてそのまま使用する場合と比べて、集電体の溶接箇所における厚みのバラツキを小さくすることが可能となるために抵抗溶接の際に安定して溶接が行えるようになり、抵抗溶接部の信頼性がより向上した角形二次電池が得られる。なお、本発明における集電体及び集電受け部材は、負極芯体露出部及び正極芯体露出部の何れか一方又は両方に設けられていればよいものである。また、本発明の角形二次電池における凹部の形状は、特に限定されるものではなく、四角形、多角形、円形等、任意の形状を採用することができ、また、凹部の側壁面は傾斜面とされていてもよい。さらに、芯体露出部と集電体ないし集電受け部材の間には、抵抗溶接部を除いて、絶縁フィルムが配置されていてもよく、また、集電体ないし集電受け部材の芯体露出部と対向する側にプロジェクションが形成されていてもかまわない。

【0024】

また、本発明の角形二次電池においては、前記凹部の厚さは、前記負極集電受け部材ないし前記正極集電受け部材の厚さよりも薄いことが好ましい。

【0025】

負極集電体ないし正極集電体に形成される凹部の厚さを負極集電受け部材ないし前記正極集電受け部材の厚さよりも薄くすると、抵抗溶接によって負極芯体露出部ないし正極芯体露出部に形成されるナゲットは、負極集電体ないし正極集電体側に大きく形成される。そのため、本発明の角形二次電池によれば、負極集電体ないし正極集電体と負極芯体露出部ないし正極芯体露出部との間の溶接強度が増加すると共に、電気抵抗が小さくなるため、大電流放電時にもより出力の低下は少なくなる。

【0026】

また、本発明の角形二次電池においては、前記負極芯体露出部及び前記正極芯体露出部の少なくとも一方は２分割されてその間に少なくとも１つの導電部材を有する中間部材が配置され、前記２分割された芯体露出部側の前記集電体及び前記集電受け部材は、それぞれ前記２分割された芯体露出部の最外側の面に配置されているものとすることができる。

【0027】

その場合、積層された負極芯体露出部及び正極芯体露出部の少なくとも一方を２分割し、この２分割された芯体露出部の最外側の両表面にそれぞれ集電体及び集電受け部材を配置し、２分割された芯体露出部間に少なくとも１つの導電部材を有する中間部材が配置されているので、２分割された芯体露出部のそれぞれの積層枚数が少なくなるので、それぞれの側で芯体露出部の内部で良好に抵抗溶接が行われるようになる。しかも、このような中間部材を設けると、抵抗溶接時には、集電体又は集電受け部材→芯体露出部→導電部材→芯体露出部→集電体又は集電受け部材へと流れるので、一度の抵抗溶接で負極芯体露出部ないし正極芯体露出部と集電体及び集電受け部材とを同時に抵抗溶接することができるようになる。しかも、集電体側に大きなナゲットが形成されるので、負極集電体ないし正極集電体と負極芯体露出部ないし正極芯体露出部との間の溶接強度が増加すると共に、電気抵抗が小さくなり、大電流放電時の出力の低下は少なくなる。

【0028】

また、本発明の角形二次電池においては、前記集電受け部材は、前記２分割された芯体露出部に対向する領域において、前記２分割された芯体露出部と対向していない側の面の一部に凹部が形成され、前記凹部の厚さは他の部分の厚さに比して薄く形成されており、前記凹部において抵抗溶接されているものとしてもよい。

【0029】

その場合、中間部材は２分割された芯体露出部間に配置されており、しかも、２分割された芯体露出部の最外側の両表面にそれぞれ配置された集電体及び集電受け部材には、２分割された芯体露出部に対向する領域において、２分割された芯体露出部と対向していない側の面に凹部が形成されてこれらの凹部の厚さは他の部分の厚さに比して薄く形成されており、これらの凹部において抵抗溶接されている。抵抗溶接時に、導電部材よりも集電体の凹部及び集電受け部材の凹部の方がより発熱し易くなるので、２分割された芯体露出部内において、集電体側及び集電受け部材側に安定的に大きなナゲットが形成されるようになる。このため、負極芯体露出部ないし正極芯体露出部と負極集電体ないし正極集電体との間、及び負極芯体露出部ないし正極芯体露出部と負極集電受け部材ないし正極集電受け部材との間の溶接強度が増加すると共に、通電経路を確実に確保することができるので、抵抗溶接部の信頼性が向上する。

【0030】

また、本発明の角形二次電池においては、前記中間部材の導電部材は、前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部に接する側に突起が形成されていてもよい。

【0031】

導電部材の負極芯体露出部ないし正極芯体露出部に接する側に突起が形成されていると、抵抗溶接時にこの突起部分に電流が集中するために発熱し易くなる。そのため、集電体と中間部材との間に位置する２分割された一方の芯体露出部内及び集電受け部材と中間部材との間に位置する２分割された他方の芯体露出部内にもそれぞれ大きなナゲットが形成されるので、抵抗溶接部の強度がより強くなると共に、大電流放電時にもより出力の低下の少ない角形二次電池が得られる。

【0032】

更に、上記目的を達成するため、本願発明の角形二次電池は、積層ないし巻回された負
極芯体露出部及び正極芯体露出部を有する電極体と、前記負極積層ないし巻回された負極芯体露出部及び正極芯体露出部を有する電極体と、前記負極芯体露出部及び前記正極芯体露出部にそれぞれ電気的に接続された負極集電体及び正極集電体と、前記負極集電体及び前記正極集電体にそれぞれ電気的に接続された負極端子及び正極端子とを備えている角形二次電池において、 前記負極集電体及び前記正極集電体の少なくとも一方は、一体に形成されると共に前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部の一方の面及び他方の面にそれぞれ配置され、
前記負極集電体及び前記正極集電体の少なくとも一方には、前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部の一方の面に配置された領域において、前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部と対向していない側の面が部分的に凹んだ第１の凹部が形成され、前記第１の凹部の厚みが他の部分の厚さに比して薄く、
前記負極集電体及び前記正極集電体の少なくとも一方には、前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部の他方の面に配置された領域において、前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部と対向していない側の面が部分的に凹んだ第２の凹部が形成され、前記第２の凹部の厚みが他の部分の厚さに比して薄く、
前記負極集電体及び前記正極集電体の少なくとも一方は、前記第１の凹部において前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部の一方の面に抵抗溶接され、前記第２の凹部において前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部の他方の面に抵抗溶接されていることを特徴とする。

【0033】

本発明の角形二次電池においては、前記負極集電体及び前記正極集電体の少なくとも一方は、一体に形成されると共に前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部の両面に配置されており、かつ、前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部に対向する領域において、前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部と対向していない側の面の両方に凹部が形成されて前記凹部の厚さが他の部分の厚さに比して薄く形成されており、前記凹部において抵抗溶接されている。そのため、負極集電体及び正極集電体の厚さが厚くても、抵抗溶接に際して集電体の凹部が発熱し易くなるので、負極芯体露出部ないし正極芯体露出部の内部において負極集電体ないし正極集電体側に安定的に大きなナゲットが生じるため、負極芯体露出部ないし正極芯体露出部と負極集電体ないし正極集電体との間の溶接強度が増加すると共に、通電経路を確実に確保することができ、抵抗溶接部の信頼性が向上する。

【0034】

しかも、負極集電体ないし正極集電体の厚さを厚くすることができるため、負極端子ないし正極端子と負極集電体ないし正極集電体との固定部の強度が大きくなるので、負極集電体ないし正極集電体の厚さを薄くした場合に生じ易い負極集電体ないし正極集電体の変形による封止性の低下が生じ難くなる。しかも、負極端子ないし正極端子に負極集電体ないし正極集電体が強固に固定されるため、外部からの振動等によって負極集電体ないし正極集電体の変形が生じ難くなり、耐振性が良好となる。

【0035】

しかも、抵抗溶接部となる凹部は負極集電体ないし正極集電体に部分的に形成されているものであり、負極集電体ないし正極集電体が負極芯体露出部ないし正極芯体露出部と対向している部分とその他の部分とでは厚さの変化がないようにできるため、外部から振動等が加わっても負極集電体ないし正極集電体が切断され難くなる。この場合においても、芯体露出部と集電体の間には、抵抗溶接部を除いて、絶縁フィルムが配置されていてもよく、また、集電体の芯体露出部と対向する側にプロジェクションが形成されていてもかまわない。

【0036】

また、本発明の角形二次電池においては、前記負極芯体露出部及び前記正極芯体露出部の少なくとも一方は２分割されてその間に少なくとも１つの導電部材を有する中間部材が配置され、前記２分割された芯体露出部側の前記集電体は、それぞれ前記２分割された芯体露出部の最外側の両面に配置されているものとしてもよい。

【0037】

その場合、積層された負極芯体露出部及び正極芯体露出部の少なくとも一方を２分割し、この２分割された芯体露出部の最外側の両表面にそれぞれ集電体を配置し、２分割された芯体露出部間に少なくとも１つの導電部材を有する中間部材が配置されているので、２分割された芯体露出部のそれぞれの積層枚数が少なくなるので、それぞれの側で芯体露出部の内部で良好に抵抗溶接が行われるようになる。しかも、このような中間部材を設けると、抵抗溶接時には、一方の集電体→芯体露出部→導電部材→芯体露出部→他方の集電体へと流れるので、一度の抵抗溶接で負極芯体露出部ないし正極芯体露出部と集電体及び集電受け部材とを同時に抵抗溶接することができるようになる。

【0038】

また、本発明の角形二次電池によれば、中間部材は２分割された芯体露出部間に配置されており、しかも、２分割された芯体露出部の最外側の両表面にそれぞれ配置された集電体には、２分割された芯体露出部に対向する領域において、２分割された芯体露出部と対向していない側の面に凹部が形成されてこれらの凹部の厚さは他の部分の厚さに比して薄く形成されており、これらの凹部において抵抗溶接されている。抵抗溶接時に、導電部材よりも集電体の凹部の方がより発熱し易くなるので、２分割された芯体露出部内において、両側の集電体側に安定的に大きなナゲットが形成されるようになる。このため、負極芯体露出部ないし正極芯体露出部と負極集電体ないし正極集電体との間の溶接強度が増加すると共に、通電経路を確実に確保することができるので、抵抗溶接部の信頼性が向上する。

【0039】

また、本発明の角形二次電池においては、前記中間部材の導電部材は、前記負極芯体露出部ないし前記正極芯体露出部に接する側に突起が形成されていてもよい。

【0040】

導電部材の負極芯体露出部ないし正極芯体露出部に接する側に突起が形成されていると、抵抗溶接時にこの突起部分に電流が集中するために発熱し易くなる。そのため、両側の集電体と中間部材の導電部材との間にそれぞれ位置する２分割された芯体露出部内にそれぞれ大きなナゲットが形成されるので、抵抗溶接部の強度がより強くなると共に、大電流放電時にもより出力の低下の少ない角形二次電池が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1】図１Ａは実施例及び比較例に共通する角形非水電解質二次電池の内部構造を示す正面図であり、図１Ｂは図１ＡのＩＢ−ＩＢ線に沿った断面図である。

【図2】抵抗溶接方法を説明する図１ＡにおけるII−II線に沿った部分の断面図である。

【図3】図３Ａは実施例１の負極集電体の折り曲げ前の平面図であり、図３Ｂは同じく側面図であり、図３Ｃは負極集電受け部材の平面図であり、図３Ｄは同じく側面図である。

【図4】図４Ａは実施例１のナゲットの形成状態を示す断面図であり、図４Ｂ及び図４Ｃは比較例１のナゲットの形成状態を示す断面図である。

【図5】図５Ａは実施例２及び比較例２にかかる角形非水電解質二次電池の断面図であり、図５Ｂは図５ＡのＶＢ−ＶＢ線に沿った断面図であり、図５Ｃは図５ＡのＶＣ−ＶＣ線に沿った断面図である。

【図6】図６Ａは実施例２の負極集電体の折り曲げ前の平面図であり、図６Ｂは同じく側面図であり、図６Ｃは負極用導電部材の平面図である。

【図7】図７Ａは実施例２のナゲットの形成状態を示す断面図であり、図７Ｂ及び図７Ｃは比較例２のナゲットの形成状態を示す断面図である。

【図8】図８Ａは実施例３のナゲットの形成状態を示す断面図であり、図８Ｂ及び図８Ｃは比較例３のナゲットの形成状態を示す断面図である。

【図9】従来の角形二次電池における集電体の抵抗溶接方法を説明する断面図である。

【図10】図１０Ａは従来の角形二次電池における端子部の縦断面図であり、図１０Ｂは同じく抵抗溶接時の縦断面図である。

【図11】図１１Ａは従来のリード端子つき偏平形電池の斜視図であり、図１１Ｂはリード端子の第１具体例の斜視図であり、図１１Ｃはリー同じく第２具体例の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0042】

以下、実施例、比較例と共に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。ただし、以下に示す各実施例は、本発明の技術思想を具体化するための角形二次電池としての角形非水電解質二次電池を例示するものであって、本発明をこの角形非水電解質二次電池に特定することを意図するものではなく、本発明は、例えばニッケル−水素二次電池、ニッケル−カドミウム二次電池等の水性電解質を使用した角形二次電池等、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適応し得るものである。

【0043】

また、本発明で使用し得る電極体は、正極極板と負極極板とをセパレータを介して巻回又は積層することにより、両端部にそれぞれ積層された正極芯体露出部及び負極芯体露出部が形成された偏平状のものであるが、以下においては、巻回電極体に代表させて説明する。さらに、各実施例及び各比較例に共通する偏平状の巻回電極体においては、負極用及び正極用の集電体、集電受け部材及び中間部材の導電部材は、それぞれ形成材料が相違するにしても構造は実質的に同一とすることができ、しかも、それぞれの抵抗溶接方法も実質的に同様であるので、以下においては負極極板側のものに代表させて説明することとする。

【0044】

［実施例１及び比較例１］
まず、実施例１及び比較例１に共通する角形非水電解質二次電池１０Ａの具体的構成を図１〜図４を用いて説明する。なお、図１Ａは実施例１及び比較例１に共通する角形非水電解質二次電池の内部構造を示す正面図であり、図１Ｂは図１ＡのＩＢ−ＩＢ線に沿った断面図である。図２は抵抗溶接方法を説明する図１ＡにおけるII−II線に沿った部分の断面図である。図３Ａは実施例１の負極集電体の折り曲げ前の平面図であり、図３Ｂは同じく側面図であり、図３Ｃは負極集電受け部材の平面図であり、図３Ｄは同じく側面図である。図４Ａは実施例１のナゲットの形成状態を示す断面図であり、図４Ｂ及び図４Ｃは比較例１のナゲットの形成状態を示す断面図である。

【0045】

この角形非水電解質二次電池１０Ａは、正極極板と負極極板とがセパレータ（いずれも図示省略）を介して巻回された偏平状の巻回電極体１１を、角形の電池外装缶１２の内部に収容し、封口体１３によって電池外装缶１２を密閉したものである。

【0046】

この偏平状の巻回電極体１１は、巻回軸方向の両端部に正極合剤、負極合剤を塗布しない正極芯体露出部１４、負極芯体露出部１５を備えている。正極芯体露出部１４は正極集電体１６を介して正極端子１７に接続され、負極芯体露出部１５は負極集電体１８を介して負極端子２０に接続されている。正極端子１７、負極端子２０はそれぞれ絶縁部材２１、２２を介して封口体１３に固定されている。

【0047】

この角形非水電解質二次電池１０Ａは、偏平状の巻回電極体１１を電池外装缶１２内に挿入した後、封口体１３を電池外装缶１２の開口部にレーザ溶接し、その後電解液注液孔（図示せず）から非水電解液を注液して、この電解液注液孔を封孔することにより作製される。なお、電解液としては、例えばエチレンカーボネートとジエチルカーボネートを体積比で３：７となるように混合した溶媒に対し、ＬｉＰＦ_６を１モル／Ｌとなるように溶解した非水電解液を使用することができる。

【0048】

次に、実施例１及び比較例１に共通する偏平状の巻回電極体１１の具体的製造方法について説明する。

【0049】

［正極極板の作製］
正極極板は次のようにして作製した。まず、正極活物質としてのコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）粉末９４質量％と、導電剤としてのアセチレンブラックあるいはグラファイト等の炭素系粉末３質量％と、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶｄＦ）よりなる結着剤３質量％とを混合し、得られた混合物にＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）からなる有機溶剤を加えて混練して正極活物質合剤スラリーを調製した。次いで、アルミニウム箔（例えば、厚さが２０μｍのもの）からなる正極芯体を用意し、上述のようにして作製した正極活物質合剤スラリーを正極芯体の両面に、均一に塗布して正極活物質合剤層を塗布した。この際、正極活物質合剤層の一方側には、正極活物質合剤スラリーの塗布されていない所定幅（ここでは１２ｍｍとした）の非塗布部（正極芯体露出部）が正極芯体の端縁に沿って形成されるように塗布した。この後、正極活物質合剤層を形成した正極芯体を乾燥機中を通過させて、スラリー作製時に必要であったＮＭＰを除去して乾燥させた。乾燥後に、ロールプレス機により厚みが０．０６ｍｍとなるまで圧延して正極極板を作製した。このようにして作製した正極極板を幅が１００ｍｍとなる短冊状に切り出し、幅が１０ｍｍの帯状のアルミニウムからなる正極芯体露出部を設けた正極極板を得た。

【0050】

［負極極板の作製］
負極極板は次のようにして作製した。まず、負極活物質としての天然黒鉛粉末９８質量％と、結着剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）及びスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）をそれぞれ１質量％ずつ混合し、水を加えて混練して負極活物質合剤スラリーを調製した。次いで、銅箔（例えば、厚みが１２μｍのもの）からなる負極芯体を用意し、上述のようにして作製した負極活物質合剤スラリーを負極芯体の両面に均一に塗布して、負極活物質合剤層を形成した。この場合、負極活物質合剤層の一方の側には、負極活物質合剤スラリーの塗布されていない所定幅（ここでは１０ｍｍとした）の非塗布部（負極芯体露出部）が負極芯体の端縁に沿って形成されるように塗布した。この後、負極活物質合剤層を形成した負極芯体を乾燥機中を通過させて乾燥させた。乾燥後に、ロールプレス機により厚みが０．０５ｍｍとなるまで圧延して負極極板を作製した。このようにして作製した負極極板を幅が１１０ｍｍとなる短冊状に切り出し、幅が８ｍｍの帯状の負極芯体露出部を設けた負極極板を得た。

【0051】

［巻回電極体の作製］
上述のようにして得られた正極極板の正極芯体露出部と負極極板の負極芯体露出部とがそれぞれ対向する電極の活物質合剤層と重ならないようにずらして、ポリエチレン製の多孔質セパレータ（厚みが０．０２２ｍｍで、幅が１００ｍｍのもの）を間に介在させて巻回し、両側にそれぞれ複数のアルミニウム箔からなる正極芯体露出部１４と、複数の銅箔からなる負極芯体露出部１５が形成された実施例１及び比較例１で使用する偏平状の巻回電極体１１を作製した。なお、この巻回電極体１１の総積層数は８８枚である。

【0052】

［集電体の抵抗溶接］
このようにして作製された偏平状の巻回電極体１１の正極芯体露出部１４にアルミニウム製の正極集電体１６及び正極集電受け部材（図示省略）を抵抗溶接によって取り付け、同じく負極芯体露出部１５に銅製の負極集電体１８及び負極集電受け部材１９を抵抗溶接によって取り付ける。

【0053】

負極芯体露出部１５に銅製の負極集電体１８及び負極集電受け部材１９を抵抗溶接によって取り付ける場合、図２に示したように、下側の固定されている抵抗溶接用電極棒２３上に負極集電受け部材１９を載置し、更に負極芯体露出部１５が間に介在されるように負極集電体１８を載置する。次いで、上側の抵抗溶接用電極棒２３を、負極集電体１８上に配置し、予め実験的に定めた所定の加圧力で負極集電体１８側に押しつけると共に所定の抵抗溶接電流を流すことにより抵抗溶接を行う。

【0054】

なお、図２及び図３には、実施例１に対応する負極集電体１８に凹部３０を設けたものを使用した例が示されているが、比較例１に対応する負極集電体１８にはこの凹部３０は形成されていない。また、実施例１及び比較例１における負極集電体１８及び負極集電受け部材１９は、図３に示したように、厚さ０．８ｍｍの銅板を、負極端子２０との接続部を除いて、幅７ｍｍに打ち抜き、曲げ加工にて作製した。なお、負極集電体１８及び負極集電受け部材１９には、それぞれ抵抗溶接部分にリブ３１、３２が形成されている。

【0055】

このようにして負極芯体露出部１５に銅製の負極集電体１８及び負極集電受け部材１９を抵抗溶接によって取り付けた後、別途、正極集電体露出部１４に正極集電体１６及び正極集電受け部材を取付け、上述のようにして角形二次電池としての角形非水電解質二次電池１０Ａが組み立てられる。

【0056】

ここで、負極集電体１８の負極芯体露出部と対向しない側に本発明の凹部３０を形成した場合（実施例１）及び形成しない場合（比較例１）について、それぞれ５個ずつ抵抗溶接を行ない、引っ張り試験及び溶接部の分解を行って溶接部の強度及びナゲットの生成状態を確認した。なお、実施例１及び比較例１で用いた負極集電体１８の平面図及び側面図はそれぞれ図３Ａ及び図３Ｂに示すとおりであり、負極集電受け部材１９の形状は図３Ｃに示すとおりであり、厚さはいずれも０．８ｍｍである。また、実施例１における凹部３０の薄肉部の厚さは０．６ｍｍであり、比較例１の負極集電体１８には凹部３０は形成されていない。

【0057】

［引っ張り試験］
引っ張り試験は次のようにして行った。まず、溶接部近傍の負極集電体１８及び負極集電受け部材１９のリブ３１及び３２を掴み、負極集電体１８を負極芯体露出部１５に対して１８０°の方向に抵抗溶接部が外れる（破断する）まで引っ張った。その後、負極集電体１８の凹部３０の薄肉部に孔ができるかどうかを目視で確認した。抵抗溶接が十分な場合、負極集電体１８と負極芯体露出部１５との間に良好なナゲット３３が形成されるため、引っ張り試験を行うと、強度の弱い負極集電体１８の凹部３０の薄肉部に孔が開く。しかし、溶接が不十分な場合には、負極集電体１８と負極芯体露出部１５との間に良好なナゲットが形成されず、圧接された状態に近くなるため、負極集電体１８と負極芯体露出部１５の界面ないし負極芯体露出部１５内で剥れてしまうので、負極集電体１８に孔が開かない。

【0058】

この引っ張り試験の結果によれば、実施例１の電池では全て負極集電体１８の凹部３０の薄肉部に孔ができたが、比較例１の電池では全て負極集電体１８に孔ができず、負極集電体１８と負極芯体露出部１５の界面ないし負極芯体露出部１５内で剥れてしまった。

【0059】

［ナゲットの生成状態の確認］
実施例１の場合、ナゲットの形成状態は５例とも、図４Ａに示したとおり、負極集電体１８側に大きなナゲット３３が形成されていた、それに対し、比較例１の場合は、図４Ｂないし図４Ｃに示したとおりとなり、負極芯体露出部１５の内部（図４Ｂ参照）ないし負極集電受け部材１９側に大きなナゲット３３が形成されていた。

【0060】

このことは、実施例１の負極集電体１８のように、凹部３０を形成すると共に、この凹部３０の部分において抵抗溶接すると、凹部３０の部分の厚さが他の部分よりも薄いために抵抗溶接時に良好に凹部３０部分が発熱して溶融するため、凹部３０側に大きなナゲットが形成されるものと思われる。それに対し、比較例１の場合は、負極集電体１８及び負極集電受け部材１９は、共に厚さが厚いため、抵抗溶接時に両者共に良好に発熱しないために、負極芯体露出部１５の内部にナゲット３３が形成（図４Ｂ参照）、ないし、負極集電受け部材１９の熱容量が負極集電体１８よりも小さいために、負極集電受け部材１９側に大きなナゲット３３が形成（図４Ｃ参照）したものと思われる。

【0061】

［実施例２、比較例２］
次に実施例２、比較例２に共通する角形非水電解質二次電池１０Ｂの具体的構成を図５〜図７を用いて説明する。なお、図５Ａは実施例２及び比較例２にかかる角形非水電解質二次電池の断面図であり、図５Ｂは図５ＡのＶＢ−ＶＢ線に沿った断面図であり、図５Ｃは図５ＡのＶＣ−ＶＣ線に沿った断面図である。図６Ａは実施例２の負極集電体の折り曲げ前の平面図であり、図６Ｂは同じく側面図であり、図６Ｃは負極用導電部材の平面図である。図７Ａは実施例２のナゲットの形成状態を示す断面図であり、図７Ｂ及び図７Ｃは比較例２のナゲットの形成状態を示す断面図である。なお、図５〜図７においては、実施例１及び比較例１に共通する角形非水電解質二次電池１０Ａと同一の構成部分には同一の参照符号を付与して説明する。

【0062】

実施例２及び比較例２に共通する偏平状の巻回電極体１１は、図５Ｂ及び図５Ｃに示すように、正極極板側では積層された複数枚の正極芯体露出部１４が２分割されてその間に正極用導電部材２４Ａを２個保持した樹脂材料からなる正極用中間部材２４が挟まれており、同じく負極極板側では積層された複数枚の負極芯体露出部１５が２分割されてその間に負極用導電部材２５Ａを２個保持した樹脂材料からなる負極用中間部材２５が挟まれている。また、正極用導電部材２４Ａの両側に位置する正極芯体露出部１４の最外側の両側の表面にはそれぞれ正極集電体１６が配置されており、負極用中間部材２５の両側に位置する負極芯体露出部１５の最外側の両側の表面にはそれぞれ負極集電体１８が配置されている。

【0063】

なお、実施例２及び比較例２に共通する角形非水電解質二次電池１０Ｂにおいては、正極用導電部材２４Ａは正極芯体と同じ材料であるアルミニウム製のものを用い、負極用導電部材２５Ａは負極芯体と同じ材料である銅製のものを用いた。正極用導電部材２４Ａ及び負極用導電部材２５Ａの形状は、同じであっても異なっていてもよい。また、正極用中間部材２４及び負極用中間部材２５に使用した樹脂材料としては、ポリプロピレン（ＰＰ）製のものを用いた。

【0064】

これらの負極集電体１８と負極芯体露出部１５との間及び負極芯体露出部１５と負極用導電部材２５Ａとの間（それぞれ４箇所、図５Ｂ参照）は共に抵抗溶接されており、また、正極集電体１６と正極芯体露出部１４との間及び正極芯体露出部１４と正極用導電部材２４Ａとの間（それぞれ４箇所）も共に抵抗溶接によって接続されている。

【0065】

以下、実施例２及び比較例２に共通する偏平状の巻回電極体１１の具体的製造方法、各芯体露出部、各集電体、各導電部材を有する各中間部材を用いた抵抗溶接方法を、負極極板側のものに代表させて説明することとする。

【0066】

まず、実施例１及び比較例１の場合と同様にして作成した正極極板及び負極極板を、正極極板のアルミニウム箔露出部と負極極板の銅箔露出部とがそれぞれ対向する電極の活物質層と重ならないようにずらして、ポリエチレン製多孔質セパレータを介して巻回した。得られた偏平状の巻回電極体１１の負極芯体露出部１５を、巻回中央部分から両側に２分割し、それぞれ電極体の外面から電極体厚さの１／４の位置を中心として負極芯体露出部１５を集結させた。ここで、集結させた銅箔の厚さは片側約５３０μｍであり、総積層数は８８枚（片側４４枚）である。また、負極集電体１８は、図６Ａに示したように、厚さ０．８ｍｍの銅板を、負極端子２０との接続部を除いて、幅７ｍｍに打ち抜き、曲げ加工にて作製した。なお、負極集電体１８には、それぞれ抵抗溶接部分にリブ３１、３２が形成されている。

【0067】

また、実施例２の負極集電体１８には、負極芯体露出部１５と対向していない側の抵抗溶接部分（４箇所）に凹部３０が形成されており、この凹部の厚さは０．６ｍｍとされている。なお、比較例２の負極集電体１８には、凹部３０は形成されていない。そして、負極芯体露出部１５の最外周側の両面に負極集電体１８、内周側に負極用導電部材２５Ａを有する負極用中間部材２５を、負極用導電部材２５Ａの両端がそれぞれ負極芯体露出部１５と当接するように、２分割された負極芯体露出部１５の間に挿入する。

【0068】

ここで、実施例２及び比較例２に共通する負極用中間部材２５に保持された負極用導電部材２５Ａの形状を図６Ｃを用いて説明する。この負極用導電部材２５Ａは、両端にそれぞれに円錐台状の突起２５Ｂが形成された円柱状の形状をしている。この突起２５Ｂの先端には凹部が形成されている。この円錐台状の突起２５Ｂの高さは、抵抗溶接部材に一般的に形成されている突起（プロジェクション）と同程度の１ｍｍとしたが、この突起２５Ｂは必ずしも必要な構成ではない。また、負極用導電部材２５Ａの径及び長さは、偏平状の巻回電極体１１や電池外装缶１２（図５参照）のサイズによっても変化するが、ここでは円柱状部分の径φ＝５ｍｍ、長さ９ｍｍのものを用いた。

【0069】

実施例２及び比較例２に共通する負極用導電部材２５Ａは、２個が樹脂材料によって一体に保持され負極用中間部材２５とされている。この場合、それぞれの負極用導電部材２５Ａは互いに並行になるように保持されている。この負極用中間部材２５の形状は角柱状、円柱状等任意の形状をとることができるが、ここでは２分割した負極芯体露出部１５内で安定的に位置決めして固定されるようにするために、横長の角柱状としたものを用いた。角柱状の負極用中間部材２５としては、ここでは３０ｍｍの長さのものを用い、その幅は、７ｍｍの長さのものを用いた。

【0070】

次いで、図２に示した実施例１及び比較例１の抵抗溶接方法と同様にして、最外側の一対の負極集電体１８に一対の抵抗溶接用電極棒を当接し、両側の負極集電体１８の負極芯体露出部１５に対向しない側に本発明の凹部３０を形成した場合（実施例２）及び形成しない場合（比較例３）について、それぞれ５個ずつ抵抗溶接を行ない、引っ張り試験及び溶接部の分解を行って溶接部の強度及びナゲットの生成状態を確認した。なお、この抵抗溶接においては、負極用中間部材２５は２分割された負極芯体露出部１５の間に安定的に位置決めされた状態で配置されているので、一対の抵抗溶接用電極棒を一組のみ用いて、最初に角形非水電解質二次電池１０Ｂの封口体１３（図５Ａ参照）側の負極用導電部材２５Ａ部分を抵抗溶接し、その後に他方の負極用導電部材２５Ａ部分を抵抗溶接した。

【0071】

［引っ張り試験］
引っ張り試験は、実施例１及び比較例１の場合と同様にして行った。まず、溶接部近傍の両側の負極集電体１８のリブ３１及び３２を掴み、負極集電体１８を負極芯体露出部１５に対して１８０°の方向に、抵抗溶接部が外れる（破断する）まで引っ張った。その後、負極集電体１８の凹部３０の薄肉部に孔ができるかどうかを目視で確認した。この引っ張り試験の結果によれば、実施例２の電池では全て負極集電体１８の凹部３０の薄肉部に孔ができたが、比較例２の電池では全て負極集電体１８に孔ができず、負極集電体１８と負極芯体露出部１５との界面ないし負極芯体露出部１５内で剥れてしまった。

【0072】

［ナゲットの生成状態の確認］
実施例２の場合、ナゲットの形成状態は５例とも、図７Ａに示したとおり、両側の負極集電体１８側に大きなナゲット３３が形成されていた。それに対し、比較例２の場合は、図７Ｂに示したとおり、負極芯体露出部１５の負極用導電部材２５Ａ側に大きなナゲット３３が形成されていた。

【0073】

このことは、実施例２の負極集電体１８のように、凹部３０を形成すると共に、この凹部３０の部分において抵抗溶接すると、凹部３０の薄肉部の厚さが他の部分よりも薄いために抵抗溶接時に良好に凹部３０の薄肉部が発熱して溶融するため、凹部３０側に大きなナゲットが形成されるものと思われる。それに対し、比較例２の場合は、負極集電体１８の厚さが厚く、しかも、負極用導電部材２５Ａの両端にはプロジェクションとして作用する突起２５Ｂが形成されているため、突起２５Ｂ側で大きく発熱するために、負極用導電部材２５Ａ側に大きなナゲット３３が形成されるものと思われる。なお、比較例２において、負極用導電部材２５Ａの両端に突起２５Ｂを形成しない場合、抵抗溶接時に負極集電体１８及び負極用導電部材２５Ａ共に良好に発熱しないために、図７Ｃに示したように、負極芯体露出部１５の内部にナゲット３３が形成されるものが多くなる。

【0074】

［実施例３、比較例３］
次に、実施例３及び比較例３に共通する角形非水電解質二次電池のナゲットの形成状態を図８を用いて説明する。なお、図８Ａは実施例３のナゲットの形成状態を示す断面図であり、図８Ｂ及び図８Ｃは比較例３のナゲットの形成状態を示す断面図である。

【0075】

実施例３及び比較例３に共通する角形非水電解質二次電池は、実施例２及び比較例２に共通する角形非水電解質二次電池１０Ｂでは負極芯体露出部１５の最外部の両側に配置されたものが共に負極集電体１８であるのに対し、一方が負極集電体１８であり、他方が負極集電受け部材１９である点で相違するのみであるので、その具体的な図示は省略する。なお、実施例３では、負極集電体１８に凹部３０を形成するだけでなく、負極集電受け部材１９にも凹部３０ａを形成した以外は実施例１で用いた負極集電体１８及び負極集電受け部材１９と同様の構成のものを用いた。なお、比較例３では、負極集電体１８及び集電受け部材１９共に凹部３０は形成されていない。

【0076】

実施例３及び比較例３に共通する角形非水電解質二次電池は、図２に示した実施例１及び比較例１の抵抗溶接方法と同様にして、最外側の負極集電体１８及び負極集電受け部材１９に一対の抵抗溶接用電極棒を当接し、負極集電体１８及び負極集電受け部材１９に本発明の凹部３０及び３０ａを形成した場合（実施例３）及び形成しない場合（比較例３）について、それぞれ５個ずつ抵抗溶接を行ない、引っ張り試験及び溶接部の分解を行って溶接強度及びナゲットの生成状態を確認した。なお、この抵抗溶接においては、負極用中間部材２５は２分割された負極芯体露出部１５の間に安定的に位置決めされた状態で配置されているので、一対の抵抗溶接用電極棒を一組のみ用いて、最初に角形非水電解質二次電池１０Ｂの封口体１３（図５Ａ参照）側の負極用導電部材２５Ａ部分を抵抗溶接し、その後に他方の負極用導電部材２５Ａ部分を抵抗溶接した。

【0077】

［引っ張り試験］
実施例３及び比較例３の角形非水電解質二次電池に対し、実施例１及び比較例１の場合と同様にして引っ張り試験を行った。まず、溶接部近傍の負極集電体１８のリブ３１及び負極集電受け部材１９のリブ３２を掴み、負極集電体１８を負極芯体露出部１５に対して１８０°の方向に、抵抗溶接部が外れる（破断する）まで引っ張った。その後、負極集電体１８ないし負極集電受け部材１９の凹部３０、３０ａの薄肉部に孔ができるかどうかを目視で確認した。この引っ張り試験の結果によれば、実施例３の電池では全て負極集電体１８及び集電受け部材１９の凹部３０、３０ａの薄肉部に孔ができたが、比較例３の電池では全て負極集電体１８及び集電受け部材１９に孔ができず、負極集電体１８ないし負極集電受け部材１９と負極芯体露出部１５との界面ないし負極芯体露出部１５内で剥れてしまった。

【0078】

［ナゲットの生成状態の確認］
実施例３の場合、ナゲットの形成状態は５例とも、図８Ａに示したとおり、負極集電体１８及び負極集電受け部材１９側に大きなナゲット３３が形成されていた。それに対し、比較例２の場合は、図８Ｂに示したとおり、負極芯体露出部１５の負極用導電部材２５Ａ側に大きなナゲット３３が形成されていた。

【0079】

このことは、実施例３の負極集電体１８及び負極集電受け部材１９のように、それぞれ負極芯体露出部１５に対向しない側に凹部３０、３０ａを形成すると共に、この凹部３０、３０ａの部分において抵抗溶接すると、凹部３０、３０ａの薄肉部の厚さが他の部分よりも薄いために抵抗溶接時に良好に凹部３０、３０ａの薄肉部が発熱して溶融するため、凹部３０、３０ａ側に大きなナゲットが形成されるものと思われる。それに対し、比較例３の場合は、負極集電体１８及び負極集電受け部材１９の厚さが厚く、しかも、負極用導電部材２５Ａの両端にはプロジェクションとして作用する突起２５Ｂが形成されているため、突起２５Ｂ側で大きく発熱するために、負極用導電部材２５Ａ側に大きなナゲット３３が形成されるものと思われる。なお、比較例３において、負極用導電部材２５Ａの両端に突起２５Ｂを形成しない場合、抵抗溶接時に負極集電体１８及び負極用導電部材２５Ａ共に良好に発熱しないために、図８Ｃに示したように、負極芯体露出部１５の内部にナゲット３３が形成されるものが多くなる。

【0080】

なお、実施例３では集電受け部材１９にも凹部３０ａを設けた例を示したが、集電受け部材１９の負極芯体露出部１５に対向しない側にに凹部が形成されていなくても、集電体側に大きなナゲットが形成されるため、負極集電体ないし正極集電体と負極芯体露出部ないし正極芯体露出部との間の溶接強度が増加すると共に、電気抵抗が小さくなり、大電流放電時の出力の低下は少なくなる。

【0081】

なお、上記実施例１〜３及び比較例１〜３では、負極側について述べたが、正極側においても、正極芯体露出部１４、正極集電体１６、正極用中間部材２４、正極用導電部材２４Ａ、正極用集電受け部材（図示省略）の材料が相違する他は、同様の構成を採用することにより、実質的に同様の作用・効果を奏する。また、本発明は、必ずしも負極側及び正極側の両方に採用しなければならないものではなく、負極側及び正極側のいずれか一方にのみ適用してもよい。さらに、芯体露出部と集電体ないし集電受け部材の間には、抵抗溶接部を除いて、絶縁フィルムが配置されていてもよく、また、集電体ないし集電受け部材の芯体露出部と対向する側にプロジェクションが形成されていてもかまわない。

【符号の説明】

【0082】

１０Ａ、１０Ｂ…角形非水電解質二次電池 １１…巻回電極体 １２…電池外装缶 １３…封口体 １４…正極芯体露出部 １５…負極芯体露出部 １６…正極集電体 １７…正極端子 １８…負極集電体 １９…負極集電受け部材 ２０…負極端子 ２１、２２…絶縁部材 ２３…抵抗溶接用電極棒 ２４…正極用中間部材 ２４Ａ…正極用導電部材 ２５…負極用中間部材 ２５Ａ…負極用導電部材 ２５Ｂ…突起 ３０、３０ａ…凹部 ３１、３２…リブ ３３…ナゲット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】