特許 7103853 積層型極板群、二次電池、及び二次電池の製造方法

(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】

(24)【登録日】2022-07-11

(45)【発行日】2022-07-20

(54)【発明の名称】積層型極板群、二次電池、及び二次電池の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/54 20210101AFI20220712BHJP

   H01M 50/536 20210101ALI20220712BHJP

   H01M 10/04 20060101ALI20220712BHJP

   H01M 10/0585 20100101ALN20220712BHJP

【ＦＩ】

H01M50/54

H01M50/536

H01M10/04 Z

H01M10/0585

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018105912

(22)【出願日】2018-06-01

(65)【公開番号】P2019212412

(43)【公開日】2019-12-12

【審査請求日】2020-12-16

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】399107063

【氏名又は名称】プライムアースＥＶエナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107249

【弁理士】

【氏名又は名称】中嶋 恭久

(72)【発明者】

【氏名】小倉 正也

【審査官】井原 純

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－３２６３３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０８２３０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５３１４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１２９２８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１９６８９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１０９１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２２５１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００６９９２９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／５０－５０／５９８

Ｈ０１Ｍ １０／０４

Ｈ０１Ｍ １０／０５８５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

正極板と負極板とをセパレータを挟んで積層した極板群を有する二次電池の製造方法であって、
前記極板群の端末部であって、前記積層した方向に対して前記正極板のみが配置されている前記端末部、又は前記負極板の端縁部のみが配置されている前記端末部の各端縁部を前記積層した方向に集める端縁部集合工程と、
集めた複数の前記端末部を接合して集箔部を形成する集箔部形成工程と、
前記集箔部に集電部を当接させる当接工程と、
前記集箔部と前記集電部との当接する部分を溶接する溶接工程と、
前記集箔部に前記集電部が溶接された前記極板群を前記二次電池のケースに収容する収容工程とを備え、
前記集箔部形成工程では、前記積層した方向に対向する２つの前記端縁部を相互に界面接合させ、
前記当接工程では、前記集箔部を前記集電部の長手方向に延設されたスリットに挟み込ませることで前記集箔部に前記集電部を当接させ、
前記溶接工程では、前記集電部の前記スリットに沿って前記集箔部の少なくとも一部に前記集電部を溶接する二次電池の製造方法。

【請求項2】

前記集箔部形成工程では、前記端末部の長手方向に対して前記ケースの上側に近い端部である基端部と、前記ケースの下側に近い端部である先端から所定の長さだけ前記基端部に近い位置との間の少なくとも一部に前記集箔部を形成する
請求項１に記載の二次電池の製造方法。

【請求項3】

前記収容工程に先立ち、前記端末部の突出する部分が、前記突出する方向における所定の位置であって、前記積層した方向に対して全ての前記端末部が積層する前記所定の位置に切り揃える切断工程を備える
請求項１又は２に記載の二次電池の製造方法。

【請求項4】

前記当接工程に先立ち、複数の前記極板群を積層させる極板群積層工程を備え、
前記当接工程では、複数の前記極板群の各集箔部を前記集電部の長手方向に延設された複数のスリットのそれぞれに挟み込ませることで前記集箔部に前記集電部を当接させている
請求項１～３のいずれか一項に記載の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、二次電池の積層型極板群、及び当該極板群を有する二次電池、及び二次電池の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

非水電解質二次電池の一つであるリチウムイオン二次電池は、高いエネルギー密度を有し、高容量であることから、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド自動車（ＨＶ）等の駆動用電源として用いられている。リチウムイオン二次電池は、電極芯体の両面に電極合剤層を設けた正極板及び負極板をセパレータを介して捲回あるいは積層した極板群を有する。電極芯体には、二次電池電極用のアルミニウム合金箔や銅箔が用いられている。電極板の端縁部は、電極芯体からなるリード部に外部電極端子に接続される集電板が接続されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

例えば、特許文献１に記載の二次電池は、帯状の正負極板の少なくとも一方の極板の端縁部を他方の極板の端縁部より突出させ、セパレータを介して捲回あるいは積層された発電素子（極板群）の突出した端縁部と集電体とをレーザ溶接する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平１０－１０６５３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

正極板と負極板とがセパレータを挟んで捲回された極板群は、正極板と負極板とが比較的強い拘束力で固定されることから正極板と負極板との相対位置にずれが生じるおそれは小さい。

【0006】

一方、正極板と負極板とがセパレータを挟んで積層された極板群は、正極板、負極板、及びセパレータの拘束力がほとんど無い状態で積み上げられているにすぎない。そのため、正極板や負極板が集電体に溶接されるまでの間は、製造時の振動等の外力によって極板間の位置が積層されたときの位置からずれてしまうおそれがある。

【0007】

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造時において極板間の位置ずれの発生を抑制することのできる積層型極板群、及び当該極板群を有する二次電池、及び二次電池の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決する積層型極板群は、正極板と負極板とをセパレータを挟んで積層した極板群である積層型極板群であって、前記極板群の端末部であって、前記積層した方向に対して前記正極板の端縁部のみが配置されている、又は前記負極板の端縁部のみが配置されている前記端末部と、前記端末部に設けられていて前記端末部に沿う方向に延びる集電部が接続される集箔部であって、前記端末部に配置されている前記端縁部を前記積層した方向に集合させているとともに、それら集合した前記端縁部が接合されている前記集箔部とを備える。

【0009】

上記課題を解決する二次電池は、正極板と負極板とをセパレータを挟んで積層した極板群を有する二次電池であって、前記極板群は、前記記載の積層型極板群からなり、前記極板群の集箔部と外部端子に接続される集電部との少なくとも一部は溶接されている。

【0010】

上記課題を解決する二次電池の製造方法は、正極板と負極板とをセパレータを挟んで積層した極板群を有する二次電池の製造方法であって、前記極板群の端末部であって、前記積層した方向に対して前記正極板のみが配置されている前記端末部、又は前記負極板の端縁部のみが配置されている前記端末部の各端縁部を前記積層した方向に集める端縁部集合工程と、集めた複数の前記端末部を接合して集箔部を形成する集箔部形成工程と、前記集箔部に集電部を当接させる当接工程と、前記集箔部と前記集電部との当接する部分を溶接する溶接工程と、前記集箔部に前記集電部が溶接された前記極板群を前記二次電池のケースに収容する収容工程とを備える。

【0011】

正極板、セパレータ、負極板、セパレータの順で何層にも積み重ねられた積層型極板群の極板の位置ずれは電池特性を劣化させるおそれがある。こうした位置ずれの一因として、製造時において振動等の外力が積層後に加わることが挙げられる。この点、このような構成又は方法によれば、積層された極板群は、集電部が固定されるよりも以前に、端縁部が接合されて集箔部を形成することから、正極板又は負極板が相互に連結されるようになって、製造時において極板群を構成する極板間の位置ずれの発生を抑制することができる。

【0012】

また、各極板の端縁部は剛性の低い金属薄膜であるため意図しない変形を生じやすいが、集箔部とすることで剛性が高められて意図しない変形が抑制される。また、剛性が高められることによって、集箔部と集電部との接続を行いやすくなる。

【0013】

また、集電部は全ての端縁部に接続されることが好ましいところ、予め全ての端縁部が集箔部として接合されていることから、集電部を端縁部に接続させることが容易であるとともに、各極板と集電部との間の導電性が確実に確保されるようになる。

【0014】

好ましい構成として、前記端末部は、長手方向に対して外部端子と近い端部である基端部と、前記外部端子と離れた端部である先端とを有し、前記集箔部は、前記基端部と、前記先端から所定の長さだけ前記基端部に近い位置との間の少なくとも一部に設けられている。

【0015】

好ましい方法として、前記集箔部形成工程では、前記端末部の長手方向に対して前記ケースの上側に近い端部である基端部と、前記ケースの下側に近い端部である先端から所定の長さだけ前記基端部に近い位置との間の少なくとも一部に前記集箔部を形成する。

【0016】

このような構成又は方法によれば、極板群の端末部の基端部と先端から所定の長さだけ基端部に近い位置との間の少なくとも一部が集箔部によって閉じられているが、逆に、集箔部の設けられていない部分は開放されている。端末部の先端側が開放されることで、開放された先端側から極板群に電解液が供給されやすくなる。特に、先端側が電解液の滞留する下側となるように設けることで、集箔部を有する極板群に対する電解液の浸透性を高い状態に維持することができる。

【0017】

好ましい構成として、前記集箔部は、前記積層した方向に対向する２つの前記端縁部が相互に界面接合されている。
このような構成によれば、端縁部の形状が変更されることなく接合されるため、金属箔の破断が抑制される。つまり、溶融により周囲を集めた球状を形成して箔形状を維持することができなくなったり、箔の厚みにむらが生じて破断しやすくなったりするおそれが軽減されて、積層型極板群の信頼性が向上される。

【0018】

好ましい構成として、前記極板群は、一方の前記端末部の前記端縁部がアルミニウム合金箔からなり、他方の前記端末部の前記端縁部が銅箔からなる。
このような構成によれば、リチウムイオン二次電池において、製造時に極板群を構成する極板間の位置ずれの発生を抑制することができる。

【0019】

好ましい構成として、前記集箔部は、前記端末部の突出する部分が、前記突出する方向における所定の位置で切り揃えられており、前記所定の位置は、前記積層した方向に対して全ての前記端末部が積層する位置である。

【0020】

好ましい方法として、前記収容工程に先立ち、前記端末部の突出する部分が、前記突出する方向における所定の位置であって、前記積層した方向に対して全ての前記端末部が積層する前記所定の位置に切り揃える切断工程を備える。

【0021】

このような構成又は方法によれば、集箔部の突出長を必要最小限の長さにすることで二次電池の小型化や二次電池の高容量化を図ることができる。
好ましい構成として、前記集箔部は、前記積層した方向から前記集電部に設けられたスリットの間に挟まれる。

【0022】

好ましい構成として、前記集電部は、前記集箔部を前記積層した方向に挟み込むスリットを有し、前記スリットに挟み込まれた前記集箔部の少なくとも一部は、前記集電部に溶接されている。

【0023】

好ましい方法として、前記集箔部形成工程では、前記積層した方向に対向する２つの前記端縁部を相互に界面接合させ、前記当接工程では、前記集箔部を前記集電部の長手方向に延設されたスリットに挟み込ませることで前記集箔部に前記集電部を当接させ、前記溶接工程では、前記集電部の前記スリットに沿って前記集箔部の少なくとも一部に前記集電部を溶接する。

【0024】

このような構成又は方法によれば、集電部のスリットに集箔部を挟み込むことができるようになるため、集電部と集箔部との導電性を確保できるようになる。また、集箔部は、各端末部が集合することで単体の端末部に比べて高い剛性を有する。このため、集箔部を集電部に挟み込むことが可能であるとともに、集電部の集箔部への取付が容易になる。また、集箔部は熱容量が大きくなるため、溶接するために加えるエネルギーのコントロールが容易になる。よって、例えば、レーザ溶接においてレーザが集箔部を貫通するおそれを抑制することができる。

【0025】

上記課題を解決する二次電池は、正極板と負極板とをセパレータを挟んで積層した複数の極板群を有する二次電池であって、前記極板群が、前記記載の積層型極板群からなり、複数の前記極板群の集箔部と外部端子に接続される集電部との少なくとも一部がそれぞれ溶接されている。

【0026】

好ましい方法として、前記当接工程に先立ち、複数の前記極板群を積層させる極板群積層工程を備え、前記当接工程では、複数の前記極板群の各集箔部を前記集電部の長手方向に延設された複数のスリットのそれぞれに挟み込ませることで前記集箔部に前記集電部を当接させている。

【0027】

このような構成又は方法によれば、集電部に複数の極板群の集箔部が溶接される。よって、複数の極板群を有する二次電池を構成することが容易である。

【発明の効果】

【0028】

本発明によれば、製造時において極板間の位置ずれの発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】二次電池の第１の実施形態について、その構造を示す概略図。

【図2】同実施形態の極板群の断面構造を示す模式図。

【図3】同実施形態の極板群及び集電板の構造を示す模式図。

【図4】同実施形態においてリード部を示す上面図。

【図5】同実施形態においてリード部を示す上面図。

【図6】同実施形態において二次電池を組み立てる手順を示すフローチャート。

【図7】二次電池の第２の実施形態について、その極板群の構造を示す模式図。

【図8】同実施形態において集電板の構造を示す正面図。

【図9】同実施形態において二次電池を組み立てる手順を示すフローチャート。

【図10】二次電池のその他の実施形態について、その構造を示す概略図。

【発明を実施するための形態】

【0030】

（第１の実施形態）
図１～図６に従って、積層型極板群、二次電池及び二次電池の製造方法の第１の実施形態を説明する。なお、本実施形態では、二次電池はリチウムイオン二次電池である。

【0031】

本実施形態の二次電池は、バスバーで複数が接続されることにより組電池を構成する。組電池は、電気自動車もしくはハイブリッド自動車に搭載され、電動モータ等に電力を供給する。二次電池は、外形が直方体形状の密閉式電池である。

【0032】

図１に示すように、二次電池１０は、上側に開口部を有する直方体形状の電池ケース１１と、電池ケース１１を封止する蓋体１２と、電池ケース１１の内部に収容される電極体としての極板群２０と、電池ケース１１内に注入された液体状の非水電解質２７とを備える。電池ケース１１及び蓋体１２はアルミニウム合金等の金属で構成されている。二次電池１０は、電池ケース１１に蓋体１２を取り付けることで密閉された電槽が構成される。また二次電池１０は、蓋体１２に、電力の充放電に用いられる２つの外部端子１３を備えている。

【0033】

極板群２０は、正極板２１と負極板２２とが交互にそれらの間にセパレータ２３を挟んで積層方向（図１において紙面に垂直な方向）に積層されることで形成されている。本実施形態では、極板群２０は、正極板２１、負極板２２及びセパレータ２３がそれぞれ平面状に維持されたまま積層されることで積層型極板群を構成する。極板群２０は、長手方向の一端側（図１において左側）に正極板２１がはみ出た端末部としての正極のリード部２１４と、同長手方向の他端側（図１において右側）に負極板２２がはみ出た端末部としての負極のリード部２２４とを有する。正極のリード部２１４は、極板群２０の長手方向において正極板２１のみが配置されている部分において、正極板２１の端縁部としての先端部分２１１Ｃ（図２参照）が積層方向に集合されている。また、正極のリード部２１４は、集合された部分である集箔部３０には外部端子１３に接続される集電部としての集電板１４が極板群２０の短手方向に沿って溶接されている。負極のリード部２２４は、極板群２０の長手方向において負極板２２のみが配置されている部分において、負極板２２の端縁部としての先端部分２２１Ｃ（図２参照）が積層方向に集合されている。また、負極のリード部２２４は、集合された部分である集箔部３０には外部端子１３に接続される集電板１４が極板群２０の短手方向に沿って溶接されている。

【0034】

セパレータ２３は、正極板２１及び負極板２２の間に非水電解質２７を保持するためのポリプロピレン製等の不織布である。また、セパレータ２３としては、多孔性ポリエチレン膜、多孔性ポリオレフィン膜、及び多孔性ポリ塩化ビニル膜等の多孔性ポリマー膜、又は、リチウムイオンもしくはイオン導電性ポリマー電解質膜を、単独、又は組み合わせて使用することもできる。

【0035】

（非水電解質）
非水電解質２７は、非水溶媒に支持塩が含有された組成物である。ここで、非水溶媒としては、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等からなる群から選択された一種または二種以上の材料を用いることができる。また、支持塩としては、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＣ_４Ｆ_９ＳＯ_３、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２、ＬｉＣ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３、ＬｉＩ等から選択される一種または二種以上のリチウム化合物（リチウム塩）を用いることができる。

【0036】

（正極板）
図２を参照して、正極板２１は、電極芯体である二次電池正極用アルミニウム合金箔としての正極基材２１１の第１面２１１Ａ及び第２面２１１Ｂにそれぞれ正極合剤２１２，２１３が塗布されている。正極板２１の正極基材２１１は、導電性の良好な金属からなる導電性材料としてのアルミニウム合金からなる薄膜（箔）である。なお、正極板２１の正極合剤２１２，２１３が未塗布である部分を先端部分２１１Ｃとする。

【0037】

正極合剤２１２，２１３は正極活物質を有する。正極活物質は、遷移金属元素（すなわち、Ｎｉ、Ｃｏ、及びＭｎの少なくとも１種）の他に、付加的に、１種または複数種の元素を含有し得る。付加的な元素としては、周期表の１族（ナトリウム等のアルカリ金属）、２族（マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属）、４族（チタン、ジルコニウム等の遷移金属）、６族（クロム、タングステン等の遷移金属）、８族（鉄等の遷移金属）に属するいずれかの元素を含むことができる。また、付加的な元素としては、周期表の１３族（半金属元素であるホウ素、もしくはアルミニウムのような金属）、及び１７族（フッ素のようなハロゲン）に属するいずれかの元素を含むことができる。好ましくは、正極活物質は、「ＬｉＮｉＣｏＭｎＯ_２系正極活物質」である。「ＬｉＮｉＣｏＭｎＯ_２系正極活物質」は、ＬｉとＮｉとＣｏとＭｎとを含む複合酸化物を意味し、Ｌｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、及びＭｎとは異なる金属元素を更に含んでもよい。

【0038】

また、正極合剤２１２，２１３は導電材を含んでいてもよい。導電材としては、例えばアセチレンブラック（ＡＢ）、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、黒鉛（グラファイト）を用いることができる。

【0039】

正極板２１は、例えば、正極活物質と、導電材と、溶媒と、結着剤（バインダー）とを混練し、混練後に正極合剤２１２を含んで生成される電極用スラリーを正極基材２１１に塗布して乾燥することで作製される。ここで、溶媒としては、例えばＮＭＰ（Ｎ－メチル－２－ピロリドン）溶液を用いることができる。また、バインダーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、スチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等を用いることができる。なお、本実施形態では、電極用スラリーは、固形物の割合が４０％以上、かつ、７０％以下の範囲に調整されている。

【0040】

（負極板）
次に負極板２２は、電極芯体である集電箔としての負極基材２２１の第１面２２１Ａ及び第２面２２１Ｂにそれぞれ負極合剤２２２，２２３が塗布されている。負極板２２の負極基材２２１は、従来の二次電池の構成要素と同様の構成要素を用いることができる。例えば、基材の材料として、導電性の良好な金属からなる導電性材料が好ましく用いられる。例えば、負極基材２２１として、銅やニッケルあるいはそれらの合金からなる薄膜（箔）を用いることができる。なお、負極板２２の負極合剤２２２，２２３が未塗布である部分を先端部分２２１Ｃとする。

【0041】

負極合剤２２２，２２３は、負極活物質を有する。負極活物質は、リチウムを吸蔵・放出可能な材料であり、例えば、黒鉛（グラファイト）等からなる粉末状の炭素材料を用いることができる。そして、負極板２２は、負極活物質と、溶媒と、バインダーとを正極板２１と同様に混練し、混練後に負極合剤２２２を含んで生成される電極用スラリーを負極基材２２１に塗布して乾燥することで作製される。本実施形態では、バインダーはナトリウム塩を有するカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を含んでいる。

【0042】

（集電板）
図３に示すように、蓋体１２は、外表面側に正極の外部端子１３と負極の外部端子１３とが設けられ、内表面側に正極の集電板１４と負極の集電板１４とが設けられている。なお、正極の集電板１４と負極の集電板１４とは同様の構造を有することから、ここでは正極の集電板１４について詳細に説明し、負極の集電板１４についての説明は割愛する。

【0043】

正極の集電板１４は、導電体からなる板状部材であり、蓋体１２の内表面に固定される固定部１４Ｄ（図１参照）と、固定部１４Ｄ（図１参照）に対して直交する方向に延出されている延接部１４０とを備えている。固定部１４Ｄ（図１参照）は、蓋体１２を貫通する導電体により蓋体１２に機械的に固定されるとともに、外部端子１３に電気的、かつ、機械的に接続固定されている。

【0044】

延接部１４０は、蓋体１２に固定された固定部１４Ｄから、電池ケース１１の底面に向かって延設されている。延接部１４０は、電池ケース１１の底面に到達する手前の位置にその先端１４Ａを配置させる長さを有している。換言すると、延接部１４０は、その先端１４Ａが電池ケース１１の底面から上方へ所定の距離だけ離れた位置に配置される。

【0045】

延接部１４０は、その表面を極板群２０の長手方向に直交する方向に向けている。これにより、延接部１４０を極板群２０に接続する際、極板群２０の長手方向に要する長さが延接部１４０の厚さ程度でもよくなる。これにより、二次電池１０の小型化、もしくは、二次電池１０の高容量化が可能になる。

【0046】

延接部１４０は、先端１４Ａから固定部１４Ｄに向かう方向である長手方向にスリット１４１が延設されている。また、スリット１４１は、集電板１４を集電板１４の厚さ方向に貫通している。延接部１４０は、スリット１４１の両側にスリット１４１によって区分された第１延設片１４２と第２延設片１４３とを有している。

【0047】

延接部１４０は、先端１４Ａにスリット１４１を開口させ、固定部側の基端部１４Ｃにスリット１４１の終点を有している。すなわち、スリット１４１は、固定部１４Ｄ側から見ると、基端部１４Ｃで分岐して先端１４Ａに向かって略平行に配置される第１延設片１４２と第２延設片１４３との間に設けられている。第１延設片１４２及び第２延設片１４３は、先端１４Ａにおいてテーパー状であり、スリット１４１の幅を広げるように先端１４Ａを拡開させている。延接部１４０は、長手方向において、先端１４Ａに続いて挟み込み部１４Ｂを有している。挟み込み部１４Ｂは、スリット１４１の幅が狭くなっており、スリット１４１に挟み込んだ正極のリード部２１４の集箔部３０を第１延設片１４２と第２延設片１４３との間に与圧することで、拘束可能になっている。また、延接部１４０は、挟み込み部１４Ｂの固定部側に基端部１４Ｃを有している。基端部１４Ｃは、挟み込み部１４Ｂよりもスリット１４１の幅が広くなっており、正極のリード部２１４が第１延設片１４２と第２延設片１４３との間に与圧されることなく、非拘束状態で配置される。

【0048】

（集箔部）
図２～図４を参照して、正極のリード部２１４、負極のリード部２２４、及び、正極のリード部２１４及び負極のリード部２２４からそれぞれ形成される集箔部３０について説明する。なお、正極のリード部２１４及び負極のリード部２２４は同様の構造であることから、正極のリード部２１４について詳細に説明するとともに、負極のリード部２２４についての説明は割愛する。

【0049】

図２に示すように、正極のリード部２１４は、正極基材２１１の先端部分２１１Ｃであって、位置Ｐ１とセパレータ２３の端部の位置Ｐ３との間で構成されている。詳述すると、極板群２０は、極板群２０の長手方向中央から略位置Ｐ３までの間は正極板２１、負極板２２及びセパレータ２３が積層され、位置Ｐ３から位置Ｐ２までの間は正極板２１とセパレータ２３とが積層され、位置Ｐ２から位置Ｐ１までの間は正極板２１のみが積層される。また、正極板２１の正極合剤２１２，２１３は、極板群２０の長手方向中央から略位置Ｐ３までの間に設けられている。よって、位置Ｐ３付近から位置Ｐ１までの間である正極板２１の先端部分２１１Ｃは、正極基材２１１のみで構成される。

【0050】

図３に示すように、正極のリード部２１４は、極板群２０の短手方向を長手方向としているとともに、極板群２０の長手方向に沿って極板群２０から突出する方向を短手方向としている。

【0051】

正極のリード部２１４は、その長手方向において、上側に上端部２１４ａを有し、下側に下端部２１４ｂを有し、上端部２１４ａと下端部２１４ｂとの間に中央部２１４ｃを備えている。

【0052】

図４は、極板群２０の上面を示すが、図示の便宜上、正極板２１の正極基材２１１のみを図示し、負極板２２及びセパレータ２３の図示を割愛する。つまり、極板群２０は、長手方向中央から位置Ｐ３までは正極板２１と負極板２２とセパレータ２３とが積層され、位置Ｐ３から位置Ｐ２までは正極板２１とセパレータ２３とが積層され、位置Ｐ２から位置Ｐ１まで正極基材２１１のみが積層される。リード部２１４は、少なくとも、負極板２２及びセパレータ２３には対向しない。リード部２１４は、負極板２２が配置されなくなる位置Ｐ３と位置Ｐ１との間で正極基材２１１を積層方向に折り曲げることが可能である。

【0053】

位置Ｐ３と位置Ｐ１との間において、積層された正極基材２１１は、積層方向に間隔を空けて整列配置されている。このとき、正極板２１の先端部分である正極基材２１１の端辺の位置Ｐ１が積層方向に同じ位置に整列されるように正極板２１は積層されている。

【0054】

図５に示すように、リード部２１４では、複数の正極基材２１１の先端部分２１１Ｃをそれぞれ隣接する正極基材２１１の先端部分２１１Ｃに当接させるように積層方向に折り曲げて集合させる。例えば、正極基材２１１の先端部分２１１Ｃの位置Ｐ１を極板群２０の積層方向に対する中央ＣＨに集合させるように正極基材２１１を折り曲げる。このとき、極板群２０の中央ＣＨから積層方向に離れた正極基材２１１は湾曲部分Ｋ３が長くなり、極板群２０の中央ＣＨにある正極基材２１１は湾曲部分Ｋ３が短くなる。よって、中央ＣＨに集合したとき、各正極基材２１１の先端部分２１１Ｃの位置Ｐ１は、積層方向に対して中央ＣＨが極板群２０の長手方向に突出するとともに、中央ＣＨから距離が離れるに従って階段状に短くなる階段状部分Ｋ１を形成する。

【0055】

各先端部分２１１Ｃが中央に集合されて湾曲部分Ｋ３が設けられることで、リード部２１４が直線状である場合に比較して、リード部２１４の機械的な強度（剛性）が高められるようになることから、リード部２１４への集電板１４の取り付け等が容易になる。

【0056】

また、各先端部分２１１Ｃの集合した階段状部分Ｋ１と湾曲部分Ｋ３との間に全ての先端部分２１１Ｃが積層されて、各先端部分２１１Ｃの相互接触により生じる拘束力によって剛性が高められる積層部分Ｋ２が形成される。積層部分Ｋ２は、接合されて拘束されることで、リード部２１４の剛性をより高めるようにしてもよい。本実施形態では、積層部分Ｋ２と、その先端部３１とから集箔部３０が構成される。

【0057】

集箔部３０は、リード部２１４において、集電板１４が接続される集合部分３２と、切り揃えられ後の先端部３１とを備えている。
図３に示すように、集箔部３０は、上端部２１４ａと下端部２１４ｂとの間の全てが接合されている。なお、集箔部３０は、リード部２１４の上端部２１４ａと下端部２１４ｂとの間の少なくとも一部に設けられていればよい。つまり集箔部３０の接合は、上端部２１４ａと下端部２１４ｂとの間で連続的であってもよいし、所定の間隔毎であってもよい。接合は、薄膜である正極基材２１１を溶融させてしまうと破断のおそれがあるので、超音波接合による界面接合が好ましい。

【0058】

（切断）
ところで、階段状部分Ｋ１は、全ての先端部分２１１Ｃが積層されていない部分であるとともに、電池性能に影響を与えない部分である。そこで、最も短くなる階段状部分Ｋ１である位置Ｐ４かそれよりも内側の位置で切断する。切断は、トムソン型、超音波カッター、金型などで行う。これにより、集箔部３０は、集合部分３２と、位置Ｐ４において積層方向に切り揃えられたリード部２１４から形成される先端部３１とを備える。階段状部分Ｋ１を切断することで、極板群２０の長手方向を短くすることができるので、二次電池１０の小型化、もしくは、二次電池１０の高容量化が可能になる。

【0059】

（二次電池の製造方法）
図６を参照して、二次電池の製造方法についての手順をフローチャートに基づいて説明する。

【0060】

二次電池の製造方法が開始されると、正極板２１、負極板２２及びセパレータ２３がそれぞれ平面状を維持されたまま積層される積層工程が実行される（ステップＳ１０）。例えば、積層工程では、袋状のセパレータ２３に収容された正極板２１と、負極板２２とが交互に積層される。

【0061】

次に、正極板２１の先端部分２１１Ｃや負極板２２の先端部分２２１Ｃを集合させる端末部集合工程が実行される（ステップＳ１１）。
また、集合された正極板２１の先端部分２１１Ｃや負極板２２の先端部分２２１Ｃを界面接合による接合を行い集箔部３０を形成する集箔部形成工程が実行される（ステップＳ１２）。

【0062】

集箔部３０が形成されると、正極のリード部２１４や負極のリード部２２４の階段状部分Ｋ１を切断する端部切断工程が実行される（ステップＳ１３）。これにより、集箔部３０から不要な部分が除かれて、集電板１４が接続される集合部分３２と、切り揃えられ後の先端部３１とが備えられる。

【0063】

集箔部３０から不要な部分が除かれたら、集箔部３０に集電板１４が取り付けられる集電板当接工程が実行される（ステップＳ１４）。図３を参照して説明すると、集電板１４に形成されたスリット１４１に極板群２０の集箔部３０がスライドによって挟み込まれる。まず、蓋体１２が集電板１４の先端１４Ａを極板群２０の上端部２１４ａに向けて配置される。次に、蓋体１２と極板群２０とが接近するように蓋体１２を相対移動させて、集電板１４の先端１４Ａにリード部２１４の上端部２１４ａに形成されている集箔部３０を差し込む。さらに、極板群２０と蓋体１２とを相対的に近づけることで、集電板１４の先端１４Ａを集箔部３０の中央部２１４ｃに移動させるとともに、続いて、下端部２１４ｂの近くまで移動させる。これに伴い、挟み込み部１４Ｂは、集箔部３０を上端部２１４ａから中央部２１４ｃまで移動する。挟み込み部１４Ｂは、スリット１４１の幅が狭くなっていることから、スリット１４１に挟み込んだ集箔部３０を第１延設片１４２と第２延設片１４３との間に挟み込んで与圧するとともに、拘束する。また、スリット１４１の基端部１４Ｃが上端部２１４ａに配置される。基端部１４Ｃは、挟み込み部１４Ｂよりもスリット１４１の幅が広くなっており、集箔部３０を与圧せず、非拘束状態とすることから、集箔部３０の上端部２１４ａに応力等を付与することが抑制される。

【0064】

集箔部３０に集電板１４が取り付けられると、集箔部３０の集合部分３２に集電板１４のスリット１４１の挟み込み部１４Ｂを溶接する溶接工程が実行される（ステップＳ１５）。溶接工程では、集箔部３０に集電板１４がレーザ溶接により溶接される。集電板１４のスリット１４１に集箔部３０を挟み込むことで、集電板１４と集箔部３０との導電性が確保される。また、集箔部３０は、各先端部分２１１Ｃが集合することで先端部分２１１Ｃ単体に比べて高い剛性を有するため、集箔部３０を集電板１４に挟み込むことが可能であるとともに、集箔部３０への集電板１４の取り付けが容易になる。この効果を奏するためには、集箔部３０が上端部２１４ａを含んで構成されていることが特に好ましい。また、集箔部３０は熱容量が大きくなるため、溶接のために加えるエネルギーのコントロールが容易になる。例えば、集箔部３０と集電板１４との少なくとも一部がレーザ溶接等によって溶接されるが、集箔部３０がレーザの貫通を抑制する役割を果たすため、レーザが極板群２０の内部にまで到達することを抑制することができる。この効果を奏するためには、溶接工程において、レーザが照射される箇所に集箔部３０が設けられていることが好ましい。

【0065】

蓋体１２に固定された集電板１４の極板群２０への取り付けが完了すると、蓋体１２の取り付けられた極板群２０を開口部から電池ケース１１に収容する収容工程が実行される（ステップＳ１６）。

【0066】

そして、電池ケース１１の開口部に蓋体１２が合わせられるとともに、蓋体１２が電池ケース１１に溶接されて電池ケース１１を封止するケース封止工程が実行される（ステップＳ１７）。

【0067】

電池ケース１１が封止されると、電池ケース１１内部に非水電解質２７を注液する注液工程が実行される（ステップＳ１８）。注液は、蓋体１２の注液口から行われる。そして、非水電解質２７が極板群２０のセパレータ２３に浸透することで二次電池の製造が終了する。

【0068】

以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載するような効果が得られるようになる。
（１）積層された極板群２０は、集電板１４が固定されるよりも以前に、先端部分２１１Ｃ，２２１Ｃが接合されて集箔部３０を形成することから、正極板２１又は負極板２２が相互に連結されるようになって、製造時において極板群２０を構成する極板間の位置ずれの発生を抑制することができる。

【0069】

また、各極板の先端部分２１１Ｃ，２２１Ｃは剛性の低い金属薄膜であるため意図しない変形を生じやすいが、集箔部３０とすることで剛性が高められて意図しない変形が抑制される。また、剛性が高められることによって、集箔部３０と集電板１４との接続を行いやすくなる。

【0070】

また、集電板１４は全ての先端部分２１１Ｃ，２２１Ｃに接続されることが好ましいところ、予め全ての先端部分２１１Ｃ，２２１Ｃが集箔部３０として接合されていることから、集電板１４を先端部分２１１Ｃ，２２１Ｃに接続させることが容易であるとともに、各極板と集電板１４との間の導電性が確実に確保されるようになる。

【0071】

（２）界面接合により先端部分２１１Ｃ，２２１Ｃの形状が変更されることなく接合されるため、金属箔の破断が抑制される。つまり、溶融により周囲を集めた球状を形成して箔形状を維持することができなくなったり、箔の厚みにむらが生じて破断しやすくなったりするおそれが軽減されて、積層型極板群の信頼性が向上される。

【0072】

（３）リチウムイオン二次電池において、製造時に極板群２０を構成する極板間の位置ずれの発生を抑制することができる。
（４）集箔部３０の突出長を必要最小限の長さにすることで二次電池１０の小型化や二次電池１０の高容量化を図ることができる。

【0073】

（５）集電板１４のスリット１４１に集箔部３０を挟み込むことができるようになるため、集電板１４と集箔部３０との導電性を確保できるようになる。また、集箔部３０は、各先端部分２１１Ｃ，２２１Ｃが集合することで単体の先端部分２１１Ｃ，２２１Ｃに比べて高い剛性を有する。このため、集箔部３０を集電板１４に挟み込むことが可能であるとともに、集電板１４の集箔部３０への取付が容易になる。また、集箔部３０は熱容量が大きくなるため、溶接するために加えるエネルギーのコントロールが容易になる。よって、例えば、レーザ溶接においてレーザが集箔部３０を貫通するおそれを抑制することができる。

【0074】

（第２の実施形態）
図７～図９に従って、積層型極板群、二次電池、及び二次電池の製造方法の第２の実施形態を説明する。なお、本実施形態では、複数の極板群の各集箔部を１つの集電板に接続する点が、１つの極板群２０を１つの集電板１４に接続する第１の実施形態と相違する。

【0075】

図７に示すように、４つの極板群４０が積層されている。
各極板群４０は、極板群４０の長手方向において正極板２１のリード部分に正極側の集箔部６０を備え、極板群４０の長手方向において負極板２２のリード部分に負極側の集箔部６０を備えている。各集箔部６０は、紙面が上端部側であり、紙面の裏側が下端部側であり、上端部側から下端部側の方向に延設されているものとする。

【0076】

本実施形態では、４つの極板群４０は、略同様の構造をしており、極板群４０の積層方向に対して各集箔部６０は位置が揃っているとともに、所定の間隔を空けて平行に配置されている。

【0077】

各集箔部６０は、正極板２１の先端部分、又は負極板２２の先端部分を集合させた集合部分６２と、階段状部分Ｋ１を切り揃えた先端部６１と、集合部分６２を形成するために先端部分が折り曲げられた湾曲部分６３とを備えている。

【0078】

図８を参照して、集電板１４について説明する。なお、正極の集電板１４と負極の集電板１４とは同様の構造を有することから、ここでは区別せず、集電板１４として説明する。

【0079】

集電板１４は、上下方向に形成されている４つのスリット１４１を備える。４つのスリット１４１は、いずれも集箔部６０を配置させるものであり、同様の構造を有している。スリット１４１は、図８において左端に第１延設片１４２を備え、同右端に第２延設片１４３を備える。また、第１延設片１４２と第２延設片１４３との間には、第３～５延設片１４４～１４６を備えている。第３～５延設片１４４～１４６は、同様の形状をしているので、第３延設片１４４について詳述する。

【0080】

第３延設片１４４は、図８において右側に第２延設片１４３と同様の形状を有し、同左側に第１延設片１４２と同様の形状を有している。また、第３延設片１４４は、上下方向に直交する左右方向の幅が極板群４０の集箔部６０を挟み込むことが可能な幅に形成されている。同様に、第４，第５延設片１４５，１４６はそれぞれ、図８において右側に第２延設片１４３と同様の形状を有し、同左側に第１延設片１４２と同様の形状を有している。

【0081】

よって、集電板１４の各スリット１４１はいずれも、右側が第２延設片１４３と同様の形状を有し、左側が第１延設片１４２と同様の形状を有しており、先端１４Ａと、挟み込み部１４Ｂと、基端部１４Ｃとを備えている。

【0082】

そして、積層された４つの極板群４０に対して、蓋体１２に固定された集電板１４が取り付けられる。
図９を参照して、二次電池の製造方法についての手順をフローチャートに基づいて説明する。

【0083】

二次電池の製造方法が開始されると、複数の極板群を作製する極板群準備工程が実行される（図９のステップＳ２０）。極板群準備工程では、第１の実施形態に記載された、積層工程（図６のステップＳ１０）、端末部集合工程（図６のステップＳ１１）、集箔部形成工程（図６のステップＳ１２）、及び、端部切断工程（図６のステップＳ１３）を通じて各極板群４０を作製する。

【0084】

次に、作製された４つの極板群４０を積層させる極板群積層工程が実行される（図９のステップＳ２１）。極板群積層工程では、作製された４つの極板群４０を、集箔部６０が積層方向に対して同じ位置、かつ、所定の間隔を空けて平行になるように積層させる。また、４つの極板群４０は、積層されるとき、極板群４０の間にセパレータ２３が少なくとも１枚以上配置されるように構成される。例えば、極板群４０の間には、セパレータ２３が１枚挟まるように積層してもよいし、２枚挟まるように積層してもよい。極板群４０の間にセパレータ２３が２枚挟まったとしても、電池性能に影響を与えるおそれは小さい。

【0085】

４つの極板群４０が積層されると、極板群４０の集箔部６０に集電板１４を取り付ける集電板当接工程が実行される（図９のステップＳ２２）。集電板１４に形成された４つのスリット１４１に４つの極板群４０の各集箔部６０がそれぞれ集電板１４がスライドされることによって挟み込まれる。

【0086】

４つの集箔部６０に各集電板１４が取り付けられると、各集箔部６０の集合部分６２に集電板１４のスリット１４１の挟み込み部１４Ｂをそれぞれ溶接する溶接工程が実行される（図９のステップＳ２３）。溶接工程では、各集電板１４が挟み込んでいる集箔部６０にレーザ溶接によって溶接される。なお、集電板１４には、４つの集箔部６０が同時にレーザ溶接されてもよいし、４つの集箔部６０が１つずつレーザ溶接されてもよい。

【0087】

蓋体１２に固定された集電板１４に４つの極板群４０の取り付けが完了すると、４つの極板群４０を二次電池１０として組み上げる組み上げ工程が実行される（図９のステップＳ２４）。組み上げ工程では、第１の実施形態に記載された、収容工程（図６のステップＳ１６）、ケース封止工程（図６のステップＳ１７）、及び、注液工程（図６のステップＳ１８）を通じて二次電池１０が組み上げられる。そして、非水電解質２７が複数の極板群４０のセパレータ２３に浸透することで二次電池の製造が終了する。

【0088】

以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態に記載した効果（１）～（５）に加え、以下に記載するような効果が得られるようになる。
（６）集電板１４に複数の極板群４０の集箔部６０が溶接される。よって、複数の極板群４０を有する二次電池を構成することが容易である。

【0089】

（７）複数の極板群４０を設けることにより、これらが１つの極板群であった場合に比べて湾曲部分Ｋ３を短くすることができるため、切断される階段状部分Ｋ１を短くしたり、未塗工部である正極板２１や負極板２２の先端部分の長さを短くしたりすることができるようになる。

【0090】

（８）極板群４０の数を増減させることにより電池容量の相違する二次電池を作製することができるようになる。
（その他の実施形態）
なお上記各実施形態は、以下の態様で実施することもできる。

【0091】

・上記第２の実施形態では、４つの極板群４０が積層されている場合について例示したが、これに限らず、積層される極板群は、２つ、３つ、又は５つ以上であってもよい。
・上記各実施形態では、集箔部３０は、切り揃えられた先端部３１を有する場合について例示したが、これに限らず、集箔部は先端部が切り揃えられていなくてもよい。

【0092】

・上記各実施形態では、リード部２１４の集箔部３０，６０は、上端部２１４ａと下端部２１４ｂとの間が接合されている場合について例示した。しかしこれに限らず、リード部の集箔部は、上端部と下端部との間の少なくとも一部に設けられていればよいことから、例えば、上端部から集電板の先端が到達する位置までの間が接合されたものであってもよい。換言すると、リード部は、下端部から集電板の先端が到達するまでの間に集箔部が設けられていなくてもよい。

【0093】

例えば、図１０に示すように集電板１４がリード部２１４の下端部まで到達しない場合、集箔部３０を集電板１４の先端１４Ａが到達する位置付近までとし、先端１４Ａが到達する位置付近から下端部までには集箔部３０を設けなくてもよい。

【0094】

つまり、集箔部３０の設けられている部分は、図５に示すように、リード部２１４の正極基材２１１の端部が封鎖されている一方、集箔部３０の設けられていない部分は、図４に示すように、リード部２１４の正極基材２１１の端部が開放されている。リード部２１４の突出する先端側が開放されていることで、この開放された先端側から極板群２０に非水電解質２７を浸透させやすくすることができる。特に、非水電解質２７の滞留する電池ケース１１の下側に配置されるリード部２１４に集箔部３０を設けないことで、集箔部３０を設けた極板群２０であれ、非水電解質２７の浸透性を高く維持することができる。

【0095】

また、集電板１４の先端１４Ａをリード部２１４の上端部２１４ａに差し込むので、上端部２１４ａに集箔部３０が形成されていることが好ましい。
なお、リード部２１４において集箔部３０が設けられる部分は、集電板の取り付けに適切な部分であればよい。

【0096】

例えば、集電板の平面を集箔部３０の端面に押し付けて溶接する、いわゆる「端面集電」であれば、集箔部３０の剛性が高められることから、集箔部３０に集電板を適切な押圧力で押し付けて溶接することができる。このとき、仮に、リード部２１４が接合されていない複数の薄膜で構成される場合、剛性の低い薄膜に変形が生じたり、端部が短かったりして集電板に適切に溶接されないおそれがある。よって、集箔部３０は、集電板がレーザ等で溶接される部分に設けられればよく、例えば、上端部２１４ａに設けられないことがあってもよい。

【0097】

・上記各実施形態では、集電板１４と集箔部３０，６０とをレーザ溶接する場合について例示したが、これに限らず、集電板と集箔部とを電子ビーム溶接してもよいし、抵抗溶接してもよい。

【0098】

・上記各実施形態では、リード部２１４が中央ＣＨに集められる場合について例示したが、これに限らず、集電板を取り付け可能な集箔部を形成することができるのであれば、リード部が中央から外れた位置に集められてもよい。

【0099】

・上記各実施形態では、リード部２１４が中央ＣＨの１箇所に集められる場合について例示したが、これに限らず、集電板を取り付け可能な集箔部を形成することができるのであれば、リード部が複数の箇所に集められて集箔部が複数箇所に形成されてもよい。

【0100】

・上記各実施形態では、極板群２０，４０の両側にそれぞれ集箔部３０，６０が設けられる場合について例示した。しかしこれに限らず、極板群のいずれか一方に集箔部が設けられてもよい。これによっても、極板群の積層ずれを多少なりとも抑制することができる。

【0101】

・上記各実施形態では、集電部としての集電板１４は板状部材である場合について例示したが、これに限らず、集電部は、集箔部に接続可能であれば、柱状など板状以外の形状であってもよい。

【0102】

・上記各実施形態では、二次電池１０はリチウムイオン二次電池である場合について例示したが、これに限らず、その他の非水電解質二次電池、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム電池等のアルカリ二次電池、その他の二次電池であってもよい。

【0103】

・二次電池１０は、電気自動車もしくはハイブリッド自動車への搭載に限られるものではなく、ガソリン自動車やディーゼル自動車等の車両、鉄道、船舶、及び航空機等の移動体に搭載されてもよいし、ロボットや情報処理装置等の電源として用いられてもよい。

【符号の説明】

【0104】

１０…二次電池、１１…電池ケース、１２…蓋体、１３…外部端子、１４…集電板、１４Ａ…先端、１４Ｂ…挟み込み部、１４Ｃ…基端部、１４Ｄ…固定部、２０…極板群、２１…正極板、２２…負極板、２３…セパレータ、２７…非水電解質、３０…集箔部、３１…先端部、３２…集合部分、４０…極板群、６０…集箔部、６１…先端部、６２…集合部分、６３…湾曲部分、１４０…延接部、１４１…スリット、１４２…第１延設片、１４３…第２延設片、１４４…第３延設片、１４５…第４延設片、１４６…第５延設片、２１１…正極基材、２１１Ａ…第１面、２１１Ｂ…第２面、２１１Ｃ…先端部分、２１２，２１３…正極合剤、２１４，２２４…リード部、２１４ａ…上端部、２１４ｂ…下端部、２１４ｃ…中央部、２２１…負極基材、２２１Ａ…第１面、２２１Ｂ…第２面、２２１Ｃ…先端部分、２２２，２２３…負極合剤。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】