特開 2024-53888 電池セルおよびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024053888

(43)【公開日】2024-04-16

(54)【発明の名称】電池セルおよびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/533 20210101AFI20240409BHJP

   H01M 50/103 20210101ALI20240409BHJP

   H01M 50/15 20210101ALI20240409BHJP

   H01M 50/536 20210101ALI20240409BHJP

   H01M 50/538 20210101ALI20240409BHJP

【ＦＩ】

H01M50/533

H01M50/103

H01M50/15

H01M50/536

H01M50/538

【審査請求】有

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022160376

(22)【出願日】2022-10-04

(71)【出願人】

【識別番号】520184767

【氏名又は名称】プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松政 義高

(72)【発明者】

【氏名】西嶋 宏昌

【テーマコード（参考）】

5H011

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H011AA09

5H011KK01

5H043AA19

5H043BA16

5H043BA17

5H043BA19

5H043CA04

5H043CA12

5H043EA02

5H043HA01E

5H043HA17E

5H043HA31E

5H043LA02E

(57)【要約】

【課題】電極タブと集電体とを接合するための良好なレーザ溶接部を形成する。
【解決手段】電極体１３０は、ケース１２０に収容され、電極タブ１３１を有する。集電体１４０は、電極タブ１３１に接合される。電極タブ１３１は金属箔の積層構造を有する。金属箔の積層方向に沿いつつ、集電体１４０から電極タブ１３１に向かうにしたがって積層方向に直交する方向の幅が狭いバーリング加工部１０が電極タブ１３１および集電体１４０のうちの少なくとも集電体１４０に形成される。積層方向に並ぶ電極タブ１３１および集電体１４０のうちの電極タブ１３１側に電極タブ１３１と集電体１４０とを接合するレーザ溶接部２０が形成されている。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

開口を有する本体および前記本体を封止する封口板を含むケースと、
前記ケースに収容され、電極タブを有する電極体と、
前記電極タブに接合される集電体とを備え、
前記電極タブは金属箔の積層構造を有し、
前記金属箔の積層方向に沿いつつ、前記集電体から前記電極タブに向かうにしたがって前記積層方向に直交する方向の幅が狭いバーリング加工部が前記電極タブおよび前記集電体のうちの少なくとも前記集電体に形成され、
前記積層方向に並ぶ前記電極タブおよび前記集電体のうちの前記電極タブ側に前記電極タブと前記集電体とを接合するレーザ溶接部が形成されている、電池セル。

【請求項2】

前記バーリング加工部は、前記集電体における前記電極タブとは反対側の表面に外形線が規定され、
前記レーザ溶接部は、前記積層方向から見て、少なくとも前記外形線より内側の全域に形成されている、請求項１に記載の電池セル。

【請求項3】

前記レーザ溶接部は、前記積層方向から見て、前記外形線より内側の全域および前記外形線の外側５ｍｍ以下の範囲に形成されている、請求項２に記載の電池セル。

【請求項4】

前記電極タブにおける前記バーリング加工部は、前記電極タブの総厚みの７０％以上の深さで構成されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電池セル。

【請求項5】

前記電極タブは、前記バーリング加工部の頂点を中心に前記集電体とは反対側に突出した第１領域と、前記第１領域の周りに位置して略平面を構成する第２領域とを有し、
前記レーザ溶接部は、少なくとも前記第２領域に位置している、請求項１または請求項２に記載の電池セル。

【請求項6】

前記バーリング加工部は、略円錐形状を有している、請求項１または請求項２に記載の電池セル。

【請求項7】

前記バーリング加工部は、略正四角錐状を有している、請求項１または請求項２に記載の電池セル。

【請求項8】

前記電極タブおよび前記集電体は、前記電極体における負極の一部を構成している、請求項１または請求項２に記載の電池セル。

【請求項9】

金属箔の積層構造を有する電極タブを含む電極体を作製する工程と、
前記電極タブ上に集電体を配置する工程と、
前記金属箔の積層方向に並ぶ前記電極タブおよび前記集電体のうちの前記集電体側から前記電極タブと前記集電体とにバーリング加工を施す工程と、
前記積層方向に並ぶ前記電極タブおよび前記集電体のうちの前記電極タブ側から前記電極タブと前記集電体とにレーザ溶接を施す工程と、
前記電極体および前記集電体をケース本体に収容する工程と、
前記電極体および前記集電体を収容した前記ケース本体を封口板により封止する工程とを備える、電池セルの製造方法。

【請求項10】

前記バーリング加工は、前記集電体における前記電極タブとは反対側の表面に外形線が規定され、
前記レーザ溶接は、前記積層方向から見て、少なくとも前記外形線より内側の全域に施される、請求項９に記載の電池セルの製造方法。

【請求項11】

前記レーザ溶接は、前記積層方向から見て、前記外形線より内側の全域および前記外形線の外側５ｍｍ以下の範囲に施される、請求項１０に記載の電池セルの製造方法。

【請求項12】

前記電極タブにおける前記バーリング加工は、前記電極タブの総厚みの７０％以上の深さで施される、請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の電池セルの製造方法。

【請求項13】

前記電極タブには、前記バーリング加工の頂点を中心に前記集電体とは反対側に突出した第１領域、および前記第１領域の周りに位置して略平面を構成する第２領域が形成され、
前記レーザ溶接は、少なくとも前記第２領域に施される、請求項９または請求項１０に記載の電池セルの製造方法。

【請求項14】

前記バーリング加工は、略円錐形状に施される、請求項９または請求項１０に記載の電池セルの製造方法。

【請求項15】

前記バーリング加工は、略正四角錐形状に施される、請求項９または請求項１０に記載の電池セルの製造方法。

【請求項16】

前記電極タブおよび前記集電体は、前記電極体における負極の一部を構成している、請求項９または請求項１０に記載の電池セルの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本技術は、電池セルおよびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０１９－２０７７６７号公報（特許文献１）には、電極体のタブ群と導電部材との溶接部において、タブの積層方向に貫通する孔を複数有する保護部材が用いられ、複数の孔を跨ぐようにレーザ照射装置を移動させることが開示されている。

【0003】

特許第６７８４２３２号公報（特許文献２）には、二次電池の電極タブを構成する積層金属箔を一対の金属板に溶接する構造において、一対の金属板に挟持された積層金属箔を、溶接予定箇所において局所的に積層方向に押圧してかしめることが開示されている。

【0004】

特開２０１３－１６６１８２号公報（特許文献３）には、積層した金属箔の溶接部位に、縦断面形状が略Ｖ字状のカッターによって、積層方向に沿って貫通する切り目を入れ、金属箔どうしを切り目端部で積層方向に密着させることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１９－２０７７６７号公報

【特許文献2】特許第６７８４２３２号公報

【特許文献3】特開２０１３－１６６１８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

レーザ溶接部を形成して電極タブと集電体とを接合する場合、レーザ溶接部においてボイドまたはスパッタの溶接不良が発生する可能性がある。このため、電極タブと集電体とを接合するための良好なレーザ溶接部を形成することができる余地がある。

【0007】

本技術は、上記の課題を解決するためになされたものであって、電極タブと集電体とを接合するための良好なレーザ溶接部を形成することができる、電池セルおよびその製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本技術は、以下の電池セルを提供する。
［１］
開口を有する本体および前記本体を封止する封口板を含むケースと、
前記ケースに収容され、電極タブを有する電極体と、
前記電極タブに接合される集電体とを備え、
前記電極タブは金属箔の積層構造を有し、
前記金属箔の積層方向に沿いつつ、前記集電体から前記電極タブに向かうにしたがって前記積層方向に直交する方向の幅が狭いバーリング加工部が前記電極タブおよび前記集電体のうちの少なくとも前記集電体に形成され、
前記積層方向に並ぶ前記電極タブおよび前記集電体のうちの前記電極タブ側に前記電極タブと前記集電体とを接合するレーザ溶接部が形成されている、電池セル。
［２］
前記バーリング加工部は、前記集電体における前記電極タブとは反対側の表面に外形線が規定され、
前記レーザ溶接部は、前記積層方向から見て、少なくとも前記外形線より内側の全域に形成されている、［１］に記載の電池セル。
［３］
前記レーザ溶接部は、前記積層方向から見て、前記外形線より内側の全域および前記外形線の外側５ｍｍ以下の範囲に形成されている、［２］に記載の電池セル。
［４］
前記電極タブにおける前記バーリング加工部は、前記電極タブの総厚みの７０％以上の深さで構成されている、［１］から［３］のいずれか１つに記載の電池セル。
［５］
前記電極タブは、前記バーリング加工部の頂点を中心に前記集電体とは反対側に突出した第１領域と、前記第１領域の周りに位置して略平面を構成する第２領域とを有し、
前記レーザ溶接部は、少なくとも前記第２領域に位置している、［１］から［４］のいずれか１つに記載の電池セル。
［６］
前記バーリング加工部は、略円錐形状を有している、［１］から［５］のいずれか１つに記載の電池セル。
［７］
前記バーリング加工部は、略正四角錐状を有している、［１］から［５］のいずれか１つに記載の電池セル。
［８］
前記電極タブおよび前記集電体は、前記電極体における負極の一部を構成している、［１］から［７］のいずれか１つに記載の電池セル。

【0009】

本技術は、以下の電池セルの製造方法を提供する。
［９］
金属箔の積層構造を有する電極タブを含む電極体を作製する工程と、
前記電極タブ上に集電体を配置する工程と、
前記金属箔の積層方向に並ぶ前記電極タブおよび前記集電体のうちの前記集電体側から前記電極タブと前記集電体とにバーリング加工を施す工程と、
前記積層方向に並ぶ前記電極タブおよび前記集電体のうちの前記電極タブ側から前記電極タブと前記集電体とにレーザ溶接を施す工程と、
前記電極体および前記集電体をケース本体に収容する工程と、
前記電極体および前記集電体を収容した前記ケース本体を封口板により封止する工程とを備える、電池セルの製造方法。
［１０］
前記バーリング加工は、前記集電体における前記電極タブとは反対側の表面に外形線が規定され、
前記レーザ溶接は、前記積層方向から見て、少なくとも前記外形線より内側の全域に施される、［９］に記載の電池セルの製造方法。
［１１］
前記レーザ溶接は、前記積層方向から見て、前記外形線より内側の全域および前記外形線の外側５ｍｍ以下の範囲に施される、［１０］に記載の電池セルの製造方法。
［１２］
前記電極タブにおける前記バーリング加工は、前記電極タブの総厚みの７０％以上の深さで施される、［９］から［１１］のいずれか１つに記載の電池セルの製造方法。
［１３］
前記電極タブには、前記バーリング加工の頂点を中心に前記集電体とは反対側に突出した第１領域、および前記第１領域の周りに位置して略平面を構成する第２領域が形成され、
前記レーザ溶接は、少なくとも前記第２領域に施される、［９］から［１２］のいずれか１つに記載の電池セルの製造方法。
［１４］
前記バーリング加工は、略円錐形状に施される、［９］から［１３］のいずれか１つに記載の電池セルの製造方法。
［１５］
前記バーリング加工は、略正四角錐形状に施される、［９］から［１３］のいずれか１つに記載の電池セルの製造方法。
［１６］
前記電極タブおよび前記集電体は、前記電極体における負極の一部を構成している、［９］から［１５］のいずれか１つに記載の電池セルの製造方法。

【発明の効果】

【0010】

本技術によれば、バーリング加工を集電体側から電極タブに向かって行なうことによって、電極タブにおける集電体とは反対側の表面にバーリング加工の影響を受けて変形し易い部分を配置することができる。これにより、電極タブの金属箔の変形を視認して、変形に伴う金属箔の密着状態を確認することができるため、積層した金属箔が密着した領域を狙って電極タブ側からレーザ溶接することができる。その結果、レーザ溶接部におけるボイドまたはスパッタの発生を抑制して、良好なレーザ溶接部を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本技術の実施の形態１に係る電池セルの構成を示す斜視図である。

【図2】本技術の実施の形態１に係る電池セルの構成を示す分解斜視図である。

【図3】本技術の実施の形態１に係る電極体の構成を示す斜視図である。

【図4】本技術の実施の形態１に係る電池セルの接合部を示す模式図である。

【図5】図４の接合部をＶ－Ｖ線矢印方向から見た断面図である。

【図6】本技術の実施の形態１に係る電極タブにおけるバーリング加工部周辺を示す断面図である。

【図7】電極タブにおけるバーリング加工部の外形線周辺を示す模式図である。

【図8】本技術の実施の形態１に係る電池セルの製造方法を示すフロー図である。

【図9】電極体に集電体を配置する状態を示す斜視図である。

【図10】電極タブにバーリング加工部が形成される状態を示す断面図である。

【図11】電極タブにレーザが照射されている状態を示す斜視図である。

【図12】集電体と封口板とが接続された状態を示す斜視図である。

【図13】ケース本体に電極体が挿入される状態を示す斜視図である。

【図14】比較例に係る電池セルにおける電極タブと集電体との接合部を示す模式図である。

【図15】本技術の実施の形態２に係る電極タブにおけるバーリング加工部周辺を示す断面図である。

【図16】本技術の実施の形態３に係る電池セルの接合部を示す上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に、本技術の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。

【0013】

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本技術の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本技術にとって必ずしも必須のものではない。また、本技術は、本実施の形態において言及する作用効果を必ずしもすべて奏するものに限定されない。

【0014】

なお、本明細書において、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「有する（ｈａｖｅ）」の記載は、オープンエンド形式である。すなわち、ある構成を含む場合に、当該構成以外の他の構成を含んでもよいし、含まなくてもよい。

【0015】

また、本明細書において幾何学的な文言および位置・方向関係を表す文言、たとえば「平行」、「直交」、「斜め４５°」、「同軸」、「沿って」などの文言が用いられる場合、それらの文言は、製造誤差ないし若干の変動を許容する。本明細書において「上側」、「下側」などの相対的な位置関係を表す文言が用いられる場合、それらの文言は、１つの状態における相対的な位置関係を示すものとして用いられるものであり、各機構の設置方向（たとえば機構全体を上下反転させる等）により、相対的な位置関係は反転ないし任意の角度に回動し得る。

【0016】

本明細書において、「電池」は、リチウムイオン電池に限定されず、ニッケル水素電池およびナトリウムイオン電池などの他の電池を含み得る。本明細書において、「電極」は正極および負極を総称し得る。

【0017】

本明細書において、「電池セル」は必ずしも角形のものに限定されず、円筒型など、他の形状のセルも含み得る。

【0018】

また、「電池セル」は、ハイブリッド車（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ：Plug-in Hybrid Electric Vehicle）、および電気自動車（ＢＥＶ：Battery Electric Vehicle）などに搭載可能である。ただし、「電池セル」の用途は、車載用に限定されるものではない。

【0019】

なお、図面においては、電池セルの正極端子および負極端子が並ぶ方向をＸ方向、複数の電池セルが積層される方向をＹ方向、電池セルの高さ方向をＺ方向とする。

【0020】

（実施の形態１）
図１は、本技術の実施の形態１に係る電池セルの構成を示す斜視図である。図１に示すように、電池セル１００は、角形形状を有する。電池セル１００は、電極端子１１０と、ケース１２０（外装缶）とを有する。すなわち、電池セル１００は角形二次電池セルである。

【0021】

電極端子１１０は、ケース１２０上に形成されている。電極端子１１０は、Ｘ方向に沿って並ぶ正極端子１１１および負極端子１１２を有する。正極端子１１１および負極端子１１２は、Ｘ方向において、互いに離れて設けられている。

【0022】

ケース１２０は、直方体形状を有し、電池セル１００の外観をなす。ケース１２０は、開口を有するケース本体１２０Ａと、ケース本体１２０Ａの開口を封止する封口板１２０Ｂとを含む。封口板１２０Ｂは、溶接によりケース本体１２０Ａに接合される。

【0023】

ケース１２０は、上面１２１と、下面１２２と、第１側面１２３と、第２側面１２４と、２つの第３側面１２５とを有する。

【0024】

上面１２１は、Ｚ方向に直交する平面である。上面１２１には、電極端子１１０が配置されている。本実施の形態における上面１２１は、封口板１２０Ｂに相当する。下面１２２は、Ｚ方向において上面１２１に対向している。

【0025】

第１側面１２３および第２側面１２４の各々は、Ｙ方向に直交する平面からなる。第１側面１２３および第２側面１２４の各々は、ケース１２０が有する複数の側面のうちで最も大きい面積を有する。第１側面１２３および第２側面１２４の各々は、Ｙ方向から見て、Ｘ方向が長手方向となり、Ｚ方向が短手方向となる矩形形状を有する。２つの第３側面１２５は、Ｘ方向に並んで互いに対向している。２つの第３側面１２５は、第１側面１２３および第２側面１２４をＸ方向の端部において接続している。

【0026】

複数の電池セル１００を直列接続する場合、複数の電池セル１００は、Ｙ方向に隣り合う電池セル１００，１００の間において、第１側面１２３どうし、第２側面１２４どうしが向かい合わせとなるように積層されている。これにより、複数の電池セル１００が積層されるＹ方向において、正極端子１１１と負極端子１１２とが交互に並ぶ。

【0027】

図２は、本技術の実施の形態１に係る電池セルの構成を示す分解斜視図である。図２に示すように、電池セル１００において、ケース１２０の内部には、電極体１３０と、集電体１４０と、電極体ホルダ１５０と、電解液（不図示）とが収容される。

【0028】

電極端子１１０は、樹脂製の絶縁部材（不図示）を介して封口板１２０Ｂに固定されている。電極体１３０には、封口板１２０Ｂ側に電極タブ１３１である正極タブ１３２および負極タブ１３３が形成されている。集電体１４０は、正極タブ１３２および負極タブ１３３に接合される。

【0029】

集電体１４０は、正極集電体１４１と、負極集電体１４２とを含む。正極集電体１４１は、正極端子１１１に接続されている。正極集電体１４１は、たとえばアルミニウムまたはアルミニウム合金により構成されている。負極集電体１４２は、負極端子１１２に接続されている。負極集電体１４２は、たとえば銅または銅合金により構成されている。集電体１４０の厚みは、たとえば０．８ｍｍである。

【0030】

電極端子１１０および電極体１３０は、集電体１４０を介して電気的に接続される。具体的には、正極タブ１３２は、接合部１Ａにおいて正極集電体１４１と接合される。これにより、正極端子１１１および正極タブ１３２が正極集電体１４１を介して電気的に接続される。負極タブ１３３は、接合部１Ｂにおいて負極集電体１４２と接合される。これにより、負極端子１１２および負極タブ１３３が負極集電体１４２を介して電気的に接続される。

【0031】

電極体ホルダ１５０は、絶縁性を有するシートである。電極体ホルダ１５０は、電極体１３０の周囲を覆う。電極体ホルダ１５０は、ケース本体１２０Ａと電極体１３０との間に位置してケース１２０および電極体１３０を絶縁しつつ、電極体１３０を保持する。

【0032】

図３は、本技術の実施の形態１に係る電極体の構成を示す斜視図である。図３に示すように、本実施の形態における電極体１３０は巻回型である。なお、本実施の形態においては、１つの電極体１３０がケース１２０に収容されているが、複数の電極体がケース１２０に収容される構成であってもよい。また、電極体１３０は、巻回型に限定されるものではなく、積層型（スタック型）であってもよい。

【0033】

電極体１３０は、正極、負極およびセパレータを含む。正極を構成する基材は、たとえばアルミニウム箔またはアルミニウム合金箔である。負極を構成する基材は、たとえば銅箔または銅合金箔である。

【0034】

正極、負極およびセパレータは、いずれも帯状のシートである。正極と負極との間にセパレータが挟まれる。正極、負極およびセパレータの積層体が巻き回されることにより電極体１３０が形成される。電極体１３０は、巻回後に扁平状に成形されていてもよい。

【0035】

電極タブ１３１である負極タブ１３３は、正極、負極およびセパレータの積層体が巻き回され、負極の帯状シートのうちのＺ方向の上方に延在した部分が積層するように配置されることにより形成される。これにより、負極タブ１３３は、金属箔の積層構造を有する。負極タブ１３３は、たとえば５０層の金属箔が積層されることにより構成される。１枚の金属箔の厚みは、たとえば８μｍである。正極タブ１３２においても、負極タブ１３３と同様に正極の帯状シートの一部により形成される。

【0036】

なお、正極タブ１３２および負極タブ１３３は、Ｚ方向において電極体１３０の封口板１２０Ｂ側に配置されているが、正極タブ１３２および負極タブ１３３の配置はこれに限定されない。正極タブおよび負極タブは、電極体のＸ方向の両側に分かれて形成されていてもよい。この場合、電極体の巻き回される軸はＸ方向に沿う。

【0037】

次に、電極タブ１３１と集電体１４０との接合部の構造について説明する。なお、以下の説明では負極タブ１３３と負極集電体１４２との接合部１Ｂについて述べるが、正極タブ１３２と正極集電体１４１との接合部１Ａについても、接合部１Ｂと同様の構造を適用し得る。

【0038】

図４は、本技術の実施の形態１に係る電池セルの接合部を示す模式図である。図５は、図４の接合部をＶ－Ｖ線矢印方向から見た断面図である。図６は、本技術の実施の形態１に係る電極タブにおけるバーリング加工部周辺を示す断面図である。図７は、電極タブにおけるバーリング加工部の外形線周辺を示す模式図である。

【0039】

図４～図７に示すように、接合部１Ｂは、バーリング加工部１０と、レーザ溶接部２０とを含む。

【0040】

バーリング加工部１０は、電極タブ１３１および集電体１４０のうちの少なくとも集電体１４０に形成される。本実施の形態におけるバーリング加工部１０は、負極タブ１３３と負極集電体１４２とを重ねた状態で負極集電体１４２に形成される。なお、レーザ溶接部２０が形成される前の状態においては、バーリング加工部１０は、負極タブ１３３および負極集電体１４２の両方に形成される。バーリング加工部１０は、負極タブ１３３を構成する金属箔の積層方向に沿って形成される。

【0041】

バーリング加工部１０は、負極集電体１４２から負極タブ１３３に向かうにしたがって金属箔の積層方向に直交する方向の幅が狭い。すなわち、バーリング加工部１０は、テーパ形状を有している。本実施の形態におけるバーリング加工部１０は、略円錐形状を有している。本実施の形態におけるバーリング加工部１０の先端角度は、たとえば４０°である。

【0042】

バーリング加工時に発生するカエリ（バリ）により、金属箔どうしが密着状態になりやすく、金属箔の積層構造を１つに束ねることができる。この点、金属箔の積層構造を圧縮して金属箔を潰す圧縮加工では、金属箔を束ねることが難しく、金属箔どうしの間に隙間ができる可能性がある。金属箔どうしの隙間を確実に避けるためには、相当大きな圧縮荷重が必要とされる。これに対し、本実施の形態に係る電池セル１００においては、圧縮加工に代えてバーリング加工（穴あけ加工）を採用しているため、圧縮加工と比較して相対的に小さな荷重で金属箔どうしの密着構造を得ることができる。

【0043】

さらに、バーリング加工により、金属箔の酸化皮膜を除去した上で１つに束ねることが可能である。金属箔を１つに束ねることにより、レーザ溶接時の熱歪（金属箔の伸び、たわみ）の影響を抑えることができる。仮溶接により金属箔を束ねる場合、金属箔に熱歪が生じるのに対し、バーリング加工において熱歪は生じない。

【0044】

バーリング加工部１０には、頂点１１と、外形線１２とが規定される。なお、頂点１１および外形線１２は、実在する場合もあり得るし、仮想的に規定される場合もあり得る。

【0045】

頂点１１は、加工形状により規定される。頂点１１は、バーリング加工部１０の先端部分である。図５および図６に示すように、本実施の形態においては、バーリング加工部１０が形成された後に、レーザ溶接部２０が積層方向においてバーリング加工部１０と重なるように形成されるため、頂点１１は仮想的に規定される。頂点１１は、バーリング加工部１０の錐台部分から先端側に仮想線を引き、仮想線の交点を頂点１１と規定する。

【0046】

なお、図６に示すように、レーザ溶接部２０が形成される際、レーザ溶接によって溶融した負極タブ１３３または負極集電体１４２がバーリング加工部１０の内部空間に入り込むことによって、レーザ溶接部２０が負極集電体１４２側に落ち込む場合がある。これにより、電極タブ１３１における集電体１４０とは反対側のタブ表面１３４のうち、レーザ溶接部２０と積層方向に並ぶ溶接部上のタブ表面１３４ａに対して、頂点１１が溶接部上のタブ表面１３４ａを上方に超えて規定される場合がある。

【0047】

図５～図７に示すように、外形線１２は、負極集電体１４２における負極タブ１３３とは反対側の表面１４３に位置する。図４および図５に示すように、バーリング加工部１０を模式的に示した場合、外形線１２は、負極集電体１４２の表面１４３におけるバーリング加工部１０の加工痕の縁に相当する。

【0048】

図６および図７に示すように、本実施の形態のバーリング加工部１０は、バーリング加工時に負極集電体１４２がバーリング加工部１０の先端部分に向かって変形するため、バーリング加工部１０の円錐形状と表面１４３との境界が湾曲する。この場合、図７に示すように、外形線１２は、表面１４３に沿う平面直線１６とバーリング加工部１０の円錐形状の延長線１７との交点を周方向に連続的に結ぶことによって仮想的に規定される。

【0049】

図５に示すように、負極タブ１３３におけるバーリング加工部１０は、金属箔の積層方向における負極タブ１３３の総厚みＴ１の７０％以上の深さＤで構成されている。バーリング加工部１０の深さＤとは、金属箔の積層方向における負極タブ１３３の負極集電体１４２側の端面から頂点１１までの距離である。負極タブ１３３の総厚みＴ１とは、バーリング加工部１０およびレーザ溶接部２０の加工後であって、これらの加工の影響のない金属箔が密着して積層された位置における積層方向の厚みである。

【0050】

負極集電体１４２の負極タブ１３３側の表面形状がバーリング加工またはレーザ溶接の程度によって不明瞭になり、金属箔の積層方向における負極タブ１３３の負極集電体１４２側の端面の位置を判別しにくい場合がある。この場合において、バーリング加工部１０の総深さＤｔが、金属箔の積層方向における負極集電体１４２の表面１４３から頂点１１までの距離により規定される。このとき、バーリング加工部１０の深さＤは、バーリング加工部１０の総深さＤｔから負極集電体１４２におけるバーリング加工の影響のない部分の厚みＴ２を引くことにより算出されてもよい。

【0051】

負極タブ１３３が５０層の金属箔で構成されている場合、バーリング加工部１０の深さＤは、負極タブ１３３の総厚みＴ１の９０％以上の深さで構成されていることが望ましい。これにより、負極タブ１３３の金属箔同士を十分に密着させることができる。

【0052】

バーリング加工部１０の深さＤの測定方法としては、たとえば接合部１Ｂを金属箔の積層方向に直交しつつ頂点１１を通る断面で切断し、金属顕微鏡などにより断面観察を行なうことによって測定することができる。

【0053】

レーザ溶接部２０は、負極タブ１３３と負極集電体１４２とを接合する。レーザ溶接部２０は、金属箔の積層方向に並ぶ負極タブ１３３および負極集電体１４２のうちの負極タブ１３３側に負極タブ１３３と負極集電体１４２とを接合するように形成されている。

【0054】

図４および図５に示すように、レーザ溶接部２０は、金属箔の積層方向から見て、少なくとも外形線１２より内側の全域に形成されている。本実施の形態におけるレーザ溶接部２０は、金属箔の積層方向から見て、外形線１２より内側の全域および外形線１２の外側５ｍｍ（Ｌ１）以下の範囲に形成されている。このように、負極タブ１３３と負極集電体１４２とは、接合部１Ｂにおけるバーリング加工部１０とレーザ溶接部２０とにより構成される接合領域４の範囲内で接合される。

【0055】

なお、レーザ溶接部２０の形状は金属箔の積層方向から見て円形状であるが、これに限定されず、楕円形状または四角形状などの形状を有していてもよい。また、バーリング加工部１０の円錐形状には、円錐形状と円柱形状とが積層方向に並んで組み合わされた形状を含む。

【0056】

図６に示すように、負極タブ１３３は、第１領域３０と、第２領域３１とを有する。第１領域３０は、バーリング加工部１０の加工によって形成される。第１領域３０は、バーリング加工による撓みが金属箔に発生することによって、積層された金属箔同士の間に隙間を有する領域である。第１領域３０は、バーリング加工部１０の頂点１１を中心に負極集電体１４２とは反対側に突出している。

【0057】

第２領域３１は、積層方向に直交する方向において第１領域３０の周りに位置し、積層方向に直交する方向において略平面を構成している。第２領域３１は、積層された金属箔同士の間に隙間がない、または隙間が極小化されることによって、金属箔同士が密着した領域である。

【0058】

レーザ溶接部２０は、少なくとも第２領域３１に位置している。本実施の形態においては、レーザ溶接部２０は、第１領域３０の一部と第２領域３１とに位置している。第１領域３０は、第１領域３０周辺の第２領域３１がレーザ溶接されることにより、第２領域３１の熱が第１領域３０に伝播して第１領域３０が溶融することによって、消失する場合がある。

【0059】

上述したように、負極タブ１３３および負極集電体１４２がバーリング加工部１０およびレーザ溶接部２０によって接合されることにより、負極タブ１３３および負極集電体１４２が電極体１３０における負極の一部を構成している。負極に存在する銅は、スパッタなどの異物として電池セル１００内に存在すると電池セル１００の電圧不良の原因となる。したがって、負極において銅のスパッタの発生が抑制されると電池セル１００の電圧不良が抑制される。

【0060】

以下、本技術の実施の形態１に係る電池セルの製造方法について説明する。図８は、本技術の実施の形態１に係る電池セルの製造方法を示すフロー図である。図９は、電極体に集電体を配置する状態を示す斜視図である。図１０は、電極タブにバーリング加工部が形成される状態を示す断面図である。図１１は、電極タブにレーザが照射されている状態を示す斜視図である。図１２は、集電体と封口板とが接続された状態を示す斜視図である。図１３は、ケース本体に電極体が挿入される状態を示す斜視図である。なお、図１０および図１１においては、負極タブ１３３にバーリング加工またはレーザ溶接を施す場合を示すが、正極タブ１３２についても同様の加工を適用し得る。また、図１３においては、発明の理解を容易にするため、ケース１２０を透視して示す。

【0061】

本実施の形態に係る電池セル１００の製造方法としては、まず、図８および図９に示すように、金属箔の積層構造を有する電極タブ１３１を含む電極体１３０を作製する（Ｓ１０工程）。次に、電極タブ１３１上に集電体１４０を配置する（Ｓ２１工程）。

【0062】

次に、図８および図１０に示すように、金属箔の積層方向に並ぶ負極タブ１３３および負極集電体１４２のうちの負極集電体１４２側から負極タブ１３３と負極集電体１４２とにバーリング加工を施す（Ｓ２２工程）。バーリング加工は、バーリングピン２により、積層方向から見て、円錐形状に施される。バーリングピン２の先端が尖っているため、バーリングピン２は加工後に負極タブ１３３から引き抜きやすい。

【0063】

図１０に示すように、負極タブ１３３は、撓み部３３を有する。撓み部３３は、負極タブ１３３の負極集電体１４２とは反対側に金属箔が撓んで波打った部分である。撓み部３３は、バーリング加工部１０の加工によって、バーリング加工部１０を中心として金属箔が積層方向に直交する方向に押し広げられることにより形成される。撓み部３３は、積層された金属箔同士の間に隙間を有する。

【0064】

積層方向に直交する方向における撓み部３３の周囲に位置する領域は、略平面を構成している。撓み部３３の周囲に位置する領域は、積層された金属箔同士の間に隙間がない、または隙間が極小化されることによって、金属箔同士が密着した領域である。

【0065】

次に、図８、図１０および図１１に示すように、金属箔の積層方向に並ぶ電極タブ１３１および集電体１４０のうちの電極タブ１３１側から電極タブ１３１と集電体１４０とにレーザ溶接を施す（Ｓ２３工程）。なお、レーザ溶接部２０を形成するレーザ２１のレーザビーム径およびその照射回数は、適宜変更することができる。次に、図１２に示すように、集電体１４０と封口板１２０Ｂとが接続される。

【0066】

次に、図８および図１３に示すように、電極体１３０および集電体１４０をケース本体１２０Ａに収容する（Ｓ３１工程）。最後に、電極体１３０および集電体１４０を収容したケース本体１２０Ａを封口板１２０Ｂにより封止する（Ｓ３２工程）。上述の製造工程によって、図１に示す電池セル１００が製造される。

【0067】

ここで、比較例に係る電池セルの電極タブと集電体との接合について説明する。図１４は、比較例に係る電池セルにおける電極タブと集電体との接合部を示す模式図である。なお、図１４においては、レーザ溶接部が形成される途中の状態を示している。

【0068】

図１４に示すように、比較例に係る電池セルの接合部９においては、電極タブ９３１の撓み部９３にレーザ溶接が施される。撓み部９３を基点としてレーザ溶接部９０が形成される。

【0069】

レーザ溶接部９０が形成される際、撓み部９３周辺における電極タブ９３１は、金属箔同士の間に隙間が生ずる。隙間が生じた状態の電極タブ９３１にレーザ２１が照射されると、空気などを巻き込みながら溶接されやすくなるため、スパッタ９１またはボイド９２が生ずる。このため、比較例における電極タブ９３１と集電体９４０との接合においては、接合不良が発生しやすい。

【0070】

一方、図１０に示すように、本技術の実施の形態１に係る電池セル１００における電極タブ１３１および集電体１４０の接合においては、バーリング加工により発生する撓み部３３以外の部分においてレーザ溶接することによって、空気などを巻き込みながら溶接されることが抑制される。このため、スパッタまたはボイドの発生を抑制することによって、電極タブ１３１と集電体１４０との接合不良が抑制される。

【0071】

本技術の実施の形態１に係る電池セル１００およびその製造方法においては、バーリング加工を集電体１４０側から電極タブ１３１に向かって行なうことによって、電極タブ１３１における集電体１４０とは反対側のタブ表面１３４にバーリング加工の影響を受けて変形し易い部分を配置することができる。これにより、金属箔の変形を視認して、変形に伴う金属箔の密着状態を確認することができるため、積層した金属箔が密着した領域を狙って電極タブ１３１側からレーザ溶接することができる。その結果、レーザ溶接部２０におけるボイドまたはスパッタの発生を抑制して、良好なレーザ溶接部２０を形成することができる。

【0072】

本技術の実施の形態１に係る電池セル１００およびその製造方法においては、金属箔の積層方向から見て、レーザ溶接部２０が少なくともバーリング加工部１０の外形線１２より内側の全域に形成されることによって、最低限のレーザ溶接領域を確保しつつ、電極タブ１３１と集電体１４０との接合範囲を小さくすることができる。その結果、電池セル１００を小型化することができる。

【0073】

本技術の実施の形態１に係る電池セル１００およびその製造方法においては、金属箔の積層方向から見て、レーザ溶接部２０がバーリング加工部１０の外形線１２より内側の全域および外形線１２の外側５ｍｍ（Ｌ１）以下の範囲に形成されていることによって、レーザ溶接部２０が外形線１２より内側の全域のみに形成される場合と比較して、レーザ溶接部２０の範囲を広くすることができるため、電極タブ１３１と集電体１４０とを強固に接合することができる。

【0074】

本技術の実施の形態１に係る電池セル１００およびその製造方法においては、バーリング加工部１０の深さＤを電極タブ１３１の総厚みＴ１の７０％以上の深さで構成することによって、電極タブ１３１の金属箔を変形しやすくすることができる。これにより、バーリング加工後に電極タブ１３１の金属箔が密着した領域を視認しやすくすることができる。

【0075】

本技術の実施の形態１に係る電池セル１００およびその製造方法においては、バーリング加工を集電体１４０側から電極タブ１３１に向かって行なうことによって、タブ表面１３４における積層された金属箔同士の間に隙間を有する第１領域３０を視認することができる。これにより、電極タブ１３１において金属箔の密着した第２領域３１を溶接できるため、電極タブ１３１と集電体１４０との溶接不良を低減することができる。

【0076】

本技術の実施の形態１に係る電池セル１００およびその製造方法においては、バーリング加工部１０を略円錐形状にすることによって、外形線１２に外接する正方形状の外形線を有する略正四角錐形状のバーリング加工部の場合と比較して、バーリング加工部１０の加工範囲を小さくすることができるため、電極タブ１３１の金属箔の変形を少なくして電極タブ１３１に対するバーリング加工の影響を少なくすることができる。

【0077】

本技術の実施の形態１に係る電池セル１００およびその製造方法においては、バーリング加工を集電体１４０側から電極タブ１３１に向かって行ない、かつ電極タブ１３１側からレーザ溶接する構成を負極に適用することによって、負極における銅のスパッタなどの異物の発生を抑制することができる。その結果、電池セル１００の電圧不良を抑制することができる。

【0078】

（実施の形態２）
以下、本技術の実施の形態２に係る電池セルおよびその製造方法について説明する。本技術の実施の形態２に係る電池セルおよびその製造方法は、接合部の構成が本技術の実施の形態１に係る電池セル１００およびその製造方法と異なるため、本技術の実施の形態１に係る電池セル１００およびその製造方法と同様である構成については説明を繰り返さない。

【0079】

図１５は、本技術の実施の形態２に係る電極タブにおけるバーリング加工部周辺を示す断面図である。図１５に示すように、実施の形態２に係る接合部１Ｃにおけるレーザ溶接部２０Ｃは、電極タブ１３１の金属箔の積層方向から見て、バーリング加工部１０Ｃの外形線１２Ｃの外側以上かつ外形線１２Ｃより外側５ｍｍ（Ｌ２）以下の範囲で形成される。レーザ溶接部２０Ｃは、撓み部３３Ｃを避けて形成される。

【0080】

本技術の実施の形態２に係る電池セルおよびその製造方法においては、バーリング加工を集電体１４０側から電極タブ１３１に向かって行なうことによって、電極タブ１３１における集電体１４０とは反対側の表面にバーリング加工の影響を受けて変形し易い部分（撓み部３３Ｃ）を配置することができる。これにより、金属箔の変形を視認して、変形に伴う金属箔の密着状態を確認することができるため、積層した金属箔が密着した領域を狙って電極タブ１３１側からレーザ溶接することができる。その結果、撓み部３３Ｃをレーザ溶接の入熱により溶融させることなく、レーザ溶接部２０Ｃにおけるボイドまたはスパッタの発生を抑制して、良好なレーザ溶接部２０Ｃを形成することができる。

【0081】

（実施の形態３）
以下、本技術の実施の形態３に係る電池セルおよびその製造方法について説明する。本技術の実施の形態３に係る電池セルおよびその製造方法は、バーリング加工部の構成が本技術の実施の形態１に係る電池セル１００およびその製造方法と異なるため、本技術の実施の形態１に係る電池セル１００およびその製造方法と同様である構成については説明を繰り返さない。

【0082】

図１６は、本技術の実施の形態３に係る電池セルの接合部を示す上面図である。図１６に示すように、本技術の実施の形態３に係る電池セルが備える電極タブ１３１Ｄと集電体１４０Ｄとは、接合部１Ｄにおいて接合される。接合部１Ｄにおけるバーリング加工部１０Ｄは、略正四角錐状を有している。

【0083】

レーザ溶接部２０Ｄは、電極タブ１３１Ｄの金属箔の積層方向から見て、外形線１２Ｄより内側の全域および外形線１２Ｄの外側５ｍｍ（Ｌ３）以下の範囲に形成されている。電極タブ１３１Ｄと集電体１４０とは、接合部１Ｄにおけるバーリング加工部１０Ｄとレーザ溶接部２０Ｄとにより構成される接合領域４の範囲内で接合される。

【0084】

本技術の実施の形態３に係る電池セルおよびその製造方法においては、バーリング加工部１０Ｄを正四角錐形状にすることによって、バーリング加工部１０Ｄにおける外形線１２Ｄの内接円で構成される円錐形状のバーリング加工部の場合と比較して、バーリング加工部１０Ｄの加工範囲を広くすることができるため、電極タブ１３１Ｄにおける金属箔の密着した範囲を広くすることができる。その結果、電極タブ１３１Ｄにおけるレーザの照射範囲を確保しやすくすることができる。

【0085】

なお、上述した各実施の形態におけるバーリング加工部は、正極タブまたは負極タブのいずれか１つに対して１つのみ設けられているが、この構成に限定されない。バーリング加工部は、正極タブまたは負極タブのいずれか１つに対して複数設けられていてもよい。

【0086】

以上、本技術の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本技術の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0087】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，９ 接合部、２ バーリングピン、４ 接合領域、１０，１０Ｃ，１０Ｄ バーリング加工部、１１ 頂点、１２，１２Ｃ，１２Ｄ 外形線、１６ 平面直線、１７ 延長線、２０，２０Ｃ，２０Ｄ，９０ レーザ溶接部、２１ レーザ、３０ 第１領域、３１ 第２領域、３３，３３Ｃ，９３ 撓み部、９１ スパッタ、９２ ボイド、１００ 電池セル、１１０ 電極端子、１１１ 正極端子、１１２ 負極端子、１２０ ケース、１２０Ａ ケース本体、１２０Ｂ 封口板、１２１ 上面、１２２ 下面、１２３ 第１側面、１２４ 第２側面、１２５ 第３側面、１３０ 電極体、１３１，１３１Ｄ，９３１ 電極タブ、１３２ 正極タブ、１３３ 負極タブ、１３４ タブ表面、１３４ａ 溶接部上のタブ表面、１４０，１４０Ｄ，９４０ 集電体、１４１ 正極集電体、１４２ 負極集電体、１４３ 表面、１５０ 電極体ホルダ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】