▶ 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の特許一覧
(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】2024-08-21
(45)【発行日】2024-08-29
(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 50/536 20210101AFI20240822BHJP
H01M 50/103 20210101ALI20240822BHJP
H01M 50/15 20210101ALI20240822BHJP
H01M 50/533 20210101ALI20240822BHJP
H01M 50/538 20210101ALI20240822BHJP
【ＦＩ】
H01M50/536
H01M50/103
H01M50/15
H01M50/533
H01M50/538
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2022139943
(22)【出願日】2022-09-02
(65)【公開番号】P2024035470
(43)【公開日】2024-03-14
【審査請求日】2023-09-13
(73)【特許権者】
【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】西嶋 宏昌
(72)【発明者】
【氏名】山中 友和
(72)【発明者】
【氏名】松政 義高
【審査官】小森 重樹
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－１６６１８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／０４３７３９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００６－３２６６２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５０－１３３９４６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ ５０／５０－５０／５９８
Ｈ０１Ｍ ５０／１０－５０／１９８
(57)【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複数のバーリング加工部が前記電極タブに形成され、
前記複数のバーリング加工部の各々には、
加工形状により規定される頂点と、
前記集電体とは反対側の前記電極タブの表面に位置する外形線と、
前記頂点を通り前記積層方向に平行に延在する中心線と、
前記外形線の周方向において前記中心線と前記外形線との距離が最短距離となる前記外形線上の点と前記頂点とを結ぶ傾斜直線とが規定され、
前記複数のバーリング加工部の各々は、前記頂点と前記外形線上の点とを通りつつ前記積層方向に平行な縦断面において、前記中心線と前記傾斜直線との成す角度が１５°以上３０°以下であり、かつ、前記電極タブの総厚みの７０％以上の深さで構成され、
前記電極タブは、
前記積層方向において前記複数のバーリング加工部の各々と並び、前記集電体に向かって膨らむ第１領域と、
前記積層方向に直交する方向において前記第１領域の周囲に位置し、前記積層方向に直交する方向において略平面を構成する第２領域とを有し、
前記第２領域において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る、電池セル。
【請求項2】
前記複数のバーリング加工部の各々は、前記積層方向において前記電極タブを貫通している、請求項１に記載の電池セル。
【請求項3】
前記複数のバーリング加工部の各々は、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4】
前記複数のバーリング加工部の各々は、正四角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5】
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、
前記電極タブに前記金属箔の積層方向に沿いつつ前記集電体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くなるように、前記積層方向に直交する方向に互いに間隔をあけて複数箇所にバーリング加工を施す工程とを備え、
前記電極タブに前記バーリング加工を施す工程において、前記電極タブに形成される複数のバーリング加工部の各々には、
加工形状により規定される頂点と、
前記集電体とは反対側の前記電極タブの表面に位置する外形線と、
前記頂点を通り前記積層方向に平行に延在する中心線と、
前記外形線の周方向において前記中心線と前記外形線との距離が最短距離となる前記外形線上の点と前記頂点とを結ぶ傾斜直線とが規定され、
前記複数のバーリング加工部の各々は、前記頂点と前記外形線上の点とを通りつつ前記積層方向に平行な縦断面において、前記中心線と前記傾斜直線との成す角度が１５°以上３０°以下であり、かつ、前記電極タブの総厚みの７０％以上の深さで構成され、
前記電極タブには、前記積層方向において前記複数のバーリング加工部の各々と並び、前記集電体に向かって膨らむ第１領域、および前記積層方向に直交する方向において前記第１領域の周囲に位置し、前記積層方向に直交する方向において略平面を構成する第２領域が形成され、
前記第２領域において前記電極タブと前記集電体とをレーザ溶接する工程と、
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さらに備える、電池セルの製造方法。
【請求項6】
前記バーリング加工は、前記積層方向において前記電極タブを貫通するまで施される、請求項５に記載の電池セルの製造方法。
【請求項7】
前記バーリング加工は、円錐形状に施される、請求項５または請求項６に記載の電池セルの製造方法。
【請求項8】
前記バーリング加工は、正四角錐形状に施される、請求項５または請求項６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】
【文献】特開２０１９－２０７７６７号公報
【文献】特許第６７８４２３２号公報
【文献】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】
本技術に基づく電池セルは、ケースと、電極体と、集電体とを備える。ケースは、開口を有する本体および本体を封止する封口板を含む。電極体は、ケースに収容され、電極タブを有する。集電体は、電極タブに接合される。電極タブは金属箔の積層構造を有している。金属箔の積層方向に沿いつつ、集電体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複数のバーリング加工部が電極タブに形成されている。複数のバーリング加工部の各々には、頂点と、外形線と、中心線と、傾斜直線とが規定される。頂点は、加工形状により規定される。外形線は、集電体とは反対側の電極タブの表面に位置する。中心線は、頂点を通り積層方向に平行に延在する。傾斜直線は、外形線の周方向において中心線と外形線との距離が最短距離となる外形線上の点と頂点とを結ぶ。複数のバーリング加工部の各々は、頂点と外形線上の点とを通りつつ積層方向に平行な縦断面において、中心線と傾斜直線との成す角度が１５°以上３０°以下であり、かつ、電極タブの総厚みの７０％以上の深さで構成されている。電極タブは、第１領域と、第２領域とを有する。第１領域は、積層方向において複数のバーリング加工部の各々と並び、集電体に向かって膨らんでいる。第２領域は、積層方向に直交する方向において第１領域の周囲に位置し、積層方向に直交する方向において略平面を構成する。第２領域において電極タブと集電体とを接合するレーザ溶接部が形成される。
【0009】
本技術に基づく電池セルの製造方法は、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、電極タブ上に集電体を配置する工程と、電極タブに金属箔の積層方向に沿いつつ集電体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くなるように、積層方向に直交する方向に互いに間隔をあけて複数箇所にバーリング加工を施す工程とを備える。電極タブにバーリング加工を施す工程において、電極タブに形成される複数のバーリング加工部の各々には、頂点と、外形線と、中心線と、傾斜直線とが規定される。頂点は、加工形状により規定される。外形線は、集電体とは反対側の電極タブの表面に位置する。中心線は、頂点を通り積層方向に平行に延在する。傾斜直線は、外形線の周方向において中心線と外形線との距離が最短距離となる外形線上の点と頂点とを結ぶ。複数のバーリング加工部の各々は、頂点と外形線上の点とを通りつつ積層方向に平行な縦断面において、中心線と傾斜直線との成す角度が１５°以上３０°以下であり、かつ、電極タブの総厚みの７０％以上の深さで構成される。電極タブには、積層方向において複数のバーリング加工部の各々と並び、集電体に向かって膨らむ第１領域、および積層方向に直交する方向において第１領域の周囲に位置し、積層方向に直交する方向において略平面を構成する第２領域が形成される。本技術に基づく電池セルの製造方法は、第２領域において電極タブと集電体とをレーザ溶接する工程と、電極体および集電体をケース本体に収容する工程と、電極体および集電体を収容したケース本体を封口板により封止する工程とをさらに備える。
【発明の効果】
【0010】
本技術によれば、電池セルの電極タブと集電体との接合部において、バーリング加工部の加工形状における中心線と傾斜直線との成す角度が１５°以上３０°以下としてバーリング加工部が形成されることによって、バーリング加工の加工性を維持しつつ、電極タブの金属箔が密着した第２領域を形成することができる。金属箔が密着した第２領域においてレーザ溶接を行なうことによって、電極タブのボイドまたはスパッタの溶接不良を抑制することができる。その結果、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。
【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6】電極タブにおけるバーリング加工部の構成を示す断面図である。
【図7】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8】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9】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10】電極体に集電体を配置する状態を示す斜視図である。
【図11】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12】電極タブにバーリング加工部が形成された後の状態を示す断面図である。
【図13】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14】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15】第１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16】第２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17】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18】本技術の実施の形態３に係る電極タブにおけるバーリング加工部周辺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。
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。下面１２２は、Ｚ方向に沿って上面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。負極集電体１４２は、負極端子１１２に接続されている。
【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合金箔である。負極を構成する基材は、たとえば銅合金箔である。
【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である正極タブ１３２は、正極、負極およびセパレータの積層体が巻き回され、正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、正極タブ１３２は、金属箔の積層構造を有する。正極タブ１３２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。負極タブ１３３においても、正極タブ１３２と同様に負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、以下の説明では正極タブ１３２と正極集電体１４１との接合部１Ａについて述べるが、負極タブ１３３と負極集電体１４２との接合部１Ｂについても、接合部１Ａと同様の構造を適用し得る。
【0038】
【0039】
【0040】
複数のバーリング加工部１０は、正極タブ１３２と正極集電体１４１とを重ねた状態で正極タブ１３２に形成される。複数のバーリング加工部１０は、正極タブ１３２を構成する金属箔の積層方向に沿って形成される。
【0041】
複数のバーリング加工部１０は、正極集電体１４１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。すなわち、複数のバーリング加工部１０は、テーパ形状を有している。本実施の形態における複数のバーリング加工部１０の各々は、積層方向から見て、円錐形状を有している。
【0042】
レーザ溶接部２０は、正極タブ１３２と正極集電体１４１とを接合する。レーザ溶接部２０は、図４中横方向に沿って形成される。図４におけるレーザ溶接部２０の延在方向（図中横方向）は、Ｘ方向に平行であってもよいし、Ｙ方向に平行であってもよいし、Ｘ方向およびＹ方向に対して斜めに交差する方向であってもよい。
【0043】
図６は、電極タブにおけるバーリング加工部の構成を示す断面図である。図７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８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。
【0044】
図６～図８に示すように、複数のバーリング加工部１０の各々には、頂点１１と、外形線１２と、中心線１３と、外形線上の点１４と、傾斜直線１５とが規定される。なお、頂点１１、外形線１２および外形線上の点１４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。また、中心線１３および傾斜直線１５は、仮想的に規定される。
【0045】
頂点１１は、加工形状により規定される。本実施の形態においては、頂点１１は、円錐形状に形成されたバーリング加工部１０の先端部分である。バーリング加工部１０が正極タブ１３２を貫通していないため、頂点１１は正極タブ１３２のバーリング加工部１０の先端部分に形成される。
【0046】
外形線１２は、正極集電体１４１とは反対側の正極タブ１３２の表面１３４に位置する。図４および図６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、正極タブ１３２の表面１３４におけるバーリング加工部１０の加工痕の縁に相当する。図７および図８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正極タブ１３２の金属箔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１３４との境界が湾曲する。この場合、図８に示すように、外形線１２は、表面１３４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。なお、本実施の形態においては、傾斜直線１５および円錐形状の延長線１７は、同一線上に位置する。
【0047】
図６および図７に示すように、中心線１３は、頂点１１を通り金属箔の積層方向に平行に延在する。外形線上の点１４は、外形線１２の周方向において中心線１３と外形線１２との距離が最短距離となる点である。傾斜直線１５は、外形線上の点１４と頂点１１とを結ぶことにより規定される。
【0048】
図６に示すように、複数のバーリング加工部１０の各々は、積層方向における正極タブ１３２の総厚みの７０％以上の深さＤで構成されている。深さＤは、積層方向における表面１３４から頂点１１までの距離である。
【0049】
本実施の形態における複数のバーリング加工部１０の各々は、正極タブ１３２が５０層の金属箔で構成される総厚みの９０％以上の深さＤで構成されていることが望ましい。これにより、正極タブ１３２の金属箔同士を十分に密着させることができる。なお、バーリング加工は、正極タブ１３２を貫通するように形成されてもよい。
【0050】
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、正極集電体１４１および負極集電体１４２に近い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。
【0051】
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。
【0052】
複数のバーリング加工部１０の各々は、頂点１１と外形線上の点１４とを通りつつ積層方向に平行な縦断面において、中心線１３と傾斜直線１５との成す角度Ａ１が１５°以上３０°以下である。本実施の形態においては、角度Ａ１は、たとえば２０°である。
【0053】
角度Ａ１は、正極タブ１３２の金属箔の密着状態、並びにバーリング加工の加工性および安定性により定まる。具体的には、角度Ａ１が小さい程、後述するバーリングピンの先端が鋭利になって金属箔を貫通しやすくなるため、加工性は向上する。しかし、バーリングピンの先端が鋭利になる程、バーリングピンの先端は摩耗の影響を受けやすくなり、バーリング加工の加工性が不安定になる。このため、バーリング加工の加工性および安定性を両立するように、角度Ａ１は１５°を下限とする。
【0054】
一方、角度Ａ１が大きい程、バーリングピンが金属箔に対して平坦に接触するため、バーリング加工による金属箔のカエリ（バリ）の発生が不安定になりやすい。このため、金属箔の密着状態が不安定になる。したがって、金属箔の密着状態が安定化するように、角度Ａ１は３０°を上限とする。
【0055】
角度Ａ１の測定方法としては、たとえば接合部１Ａを金属箔の積層方向の断面が見えるように切断し、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。
【0056】
図６および図７に示すように、正極タブ１３２は、第１領域３０と、第２領域３１とを有する。第１領域３０は、複数のバーリング加工部１０の各々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。
【0057】
図７に示すように、本実施の形態においては、第１領域３０は、積層方向において複数のバーリング加工部１０の各々と並び、正極集電体１４１に向かって膨らんでいる。第１領域３０は、高さＨ１を有して膨らんでいる。本実施の形態における第１領域３０の高さＨ１は、たとえば０．０３ｍｍである。
【0058】
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の周囲に位置し、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。第２領域３１において正極タブ１３２と正極集電体１４１とを接合するレーザ溶接部２０が形成される。
【0059】
レーザ溶接部２０は、バーリング加工部１０と重ならないことが好ましい。すなわち、バーリング加工部１０にはレーザビームを照射しないことが好ましい。ただし、レーザの出力を調整（比較的小さく）することにより、バーリング加工部１０にレーザ溶接部２０が一部重なる場合でも、レーザ溶接部２０を形成し得る。
【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９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１０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１１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１２は、電極タブにバーリング加工部が形成された後の状態を示す断面図である。図１３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１４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１４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。なお、図１１および図１２においては、正極タブ１３２にバーリング加工を施す場合を示すが、負極タブ１３３についても同様の加工を適用し得る。
【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９および図１０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９、図１１および図１２に示すように、電極タブ１３１に金属箔の積層方向に沿いつつ集電体１４０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くなるように、積層方向に直交する方向に互いに間隔をあけて複数箇所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は加工後に正極タブ１３２から引き抜きやすい。
【0063】
次に、図６、図９および図１３に示すように、第２領域３１において電極タブ１３１と集電体１４０とをレーザ溶接する（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。
【0064】
次に、図９および図１４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。
【0065】
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１５は、第１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。
【0066】
図１５に示すように、第１比較例に係る電池セルにおいては、電極タブ９３１は複数の押さえ治具４０によって集電体９４０に向かって積層方向に押圧される。電極タブ９３１が複数の押さえ治具４０によって押圧された状態でレーザ溶接部９０が形成される。
【0067】
レーザ溶接部９０が形成される際、電極タブ９３１は、複数の押さえ治具４０の押圧によって、複数の押さえ治具４０の直下において金属箔同士の隙間が小さくなる。一方、複数の押さえ治具４０同士の間においては、複数の押さえ治具４０の直下における電極タブ９３１の金属箔同士の隙間が小さくなった分の皺が伸びて、電極タブ９３１の間に隙間が生ずる。隙間があいた状態の電極タブ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、第１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状態になっている。
【0068】
一方、本技術の実施の形態１に係る電池セル１００における正極タブ１３２および正極集電体１４１の接合においては、バーリング加工により金属箔が密着した第２領域３１においてレーザ溶接することができるため、接合不良が抑制される。
【0069】
図１６は、第２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。
【0070】
図１６に示すように、第２比較例に係る電池セルにおいては、集電体９４０が押さえ治具４０によって電極タブ９３１に向かって積層方向に押圧された状態でレーザ溶接部９０が形成される。レーザ２１は、集電体９４０側から照射される。この場合、集電体９４０および電極タブ９３１を貫通させてレーザ溶接するため、電極タブ９３１の全ての金属箔を貫通させるレーザ２１の出力の設定を精密に行なう必要があり、レーザ溶接が不安定になりやすい。このため、溶接条件によって、電極タブ９３１が貫通して溶接されない、またはスパッタ９１が発生する。
【0071】
一方、本実施の形態においては、レーザ溶接を電極タブ１３１側から施していることによって、電極タブ１３１と集電体１４０とを接合するために、集電体１４０を貫通してレーザ溶接する必要がない。これにより、レーザ２１の出力の制御範囲を集電体１４０の積層方向の厚みの範囲内で設定することができるため、安定した溶接条件を設定することができる。また、集電体１４０を貫通させてレーザ溶接する必要がないためスパッタが抑制される。
【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、バーリング加工部１０の加工形状における中心線１３と傾斜直線１５との成す角度Ａ１が１５°以上３０°以下としてバーリング加工部１０が形成されることによって、バーリング加工の加工性を維持しつつ、電極タブ１３１の金属箔が密着した第２領域３１を形成することができる。金属箔が密着した第２領域３１においてレーザ溶接を行なうことによって、電極タブ１３１のボイドまたはスパッタの溶接不良を抑制することができる。その結果、電極タブ１３１と集電体１４０とを接合するための良好なレーザ溶接部２０を形成することができる。
【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、バーリング加工部１０を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。
【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を形成することによって、レーザ溶接時に金属箔の積層方向から電極タブ１３１を押圧することなく、簡素な構成でレーザ溶接部２０を形成することができる。
【0075】
(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、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。
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、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。
【0076】
図１７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１７に示すように、本技術の実施の形態２に係る電極タブ１３１Ｃと集電体とは、接合部１Ｃにおいて接合される。接合部１Ｃにおけるバーリング加工部１０Ｃは、電極タブ１３１Ｃの金属箔の積層方向から見て、円錐形状を有している。
【0077】
複数のバーリング加工部１０Ｃの各々は、頂点１１Ｃと外形線上の点１４Ｃとを通りつつ積層方向に平行な縦断面において、中心線１３Ｃと傾斜直線１５Ｃとの成す角度Ａ２が、たとえば３０°である。
【0078】
第１領域３０Ｃは、積層方向において複数のバーリング加工部１０Ｃの各々と並び、集電体に向かって膨らんでいる。第１領域３０Ｃは、高さＨ２を有して膨らんでいる。第１領域３０Ｃの高さＨ２は、たとえば０．０９ｍｍである。第２領域３１Ｃにおいて電極タブ１３１Ｃと集電体とを接合するレーザ溶接部が形成される。
【0079】
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も、実施の形態１と同様に、バーリング加工部１０Ｃの加工形状における中心線１３Ｃと傾斜直線１５Ｃとの成す角度Ａ２が１５°以上３０°以下としてバーリング加工部１０Ｃが形成されることによって、バーリング加工の加工性を維持しつつ、電極タブ１３１Ｃの金属箔が密着した第２領域３１Ｃを形成することができる。金属箔が密着した第２領域３１Ｃにおいてレーザ溶接を行なうことによって、電極タブ１３１Ｃのボイドまたはスパッタの溶接不良を抑制することができる。その結果、電極タブ１３１Ｃ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。
【0080】
(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。
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。
【0081】
【0082】
図１８および図１９に示すように、本技術の実施の形態３に係る電極タブ１３１Ｄと集電体とは、接合部１Ｄにおいて接合される。接合部１Ｄにおける複数のバーリング加工部１０Ｄの各々は、積層方向から見て、正四角錐形状を有している。また、複数のバーリング加工部１０Ｄの各々は、積層方向において電極タブ１３１Ｄを貫通している。
【0083】
バーリング加工部１０Ｄの頂点１１Ｄは、加工形状により仮想的に規定される。具体的には、バーリング加工部１０Ｄの錐台部分から集電体側に仮想線を引き、仮想線の交点を頂点１１Ｄと規定する。外形線１２Ｄは、集電体とは反対側の電極タブ１３１Ｄの表面１３４Ｄに位置する。この場合に、頂点１１Ｄおよび外形線上の点１４Ｄを通る傾斜直線１５Ｄと中心線１３Ｄとの成す角度Ａ３が規定される。
【0084】
複数のバーリング加工部１０Ｄの各々は、頂点１１Ｄと外形線上の点１４Ｄとを通りつつ積層方向に平行な縦断面において、中心線１３Ｄと傾斜直線１５Ｄとの成す角度Ａ３が、１５°以上３０°以下である。本実施の形態に係る角度Ａ３は、たとえば３０°である。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と比較した場合、バーリング加工部１０Ｄは電極タブの加工体積が大きく、金属箔が密着した状態をより小さい角度で得やすいため、角度Ａ３は、２５°以下であることがより望ましい。
【0085】
第１領域３０Ｄは、積層方向において複数のバーリング加工部１０Ｄの各々と並び、集電体に向かって膨らんでいる。第１領域３０Ｄは、高さＨ３を有して膨らんでいる。第１領域３０Ｄの高さＨ３は、たとえば０．１０ｍｍである。第２領域３１Ｄにおいて電極タブ１３１Ｄと集電体とを接合するレーザ溶接部が形成される。
【0086】
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も、実施の形態１と同様に、バーリング加工部１０Ｄの加工形状における中心線１３Ｄと傾斜直線１５Ｄとの成す角度Ａ３が１５°以上３０°以下としてバーリング加工部１０Ｄが形成されることによって、バーリング加工の加工性を維持しつつ、電極タブ１３１Ｄの金属箔が密着した第２領域３１Ｄを形成することができる。金属箔が密着した第２領域３１Ｄにおいてレーザ溶接を行なうことによって、電極タブ１３１Ｄのボイドまたはスパッタの溶接不良を抑制することができる。その結果、電極タブ１３１Ｄ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。
【0087】
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、電極タブ１３１Ｄを貫通するようにバーリング加工部１０Ｄを設けることによって、電極タブ１３１Ｄの金属箔同士を密着させやすくすることができる。これにより、溶接不良を減らして良好なレーザ溶接部を形成することができる。
【0088】
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。
【0089】
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】
【0090】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 接合部、２ バーリングピン、１０，１０Ｃ，１０Ｄ バーリング加工部、１１，１１Ｃ，１１Ｄ 頂点、１２，１２Ｄ 外形線、１３，１３Ｃ，１３Ｄ 中心線、１４，１４Ｃ，１４Ｄ 外形線上の点、１５，１５Ｃ，１５Ｄ 傾斜直線、１６ 平面直線、１７ 延長線、２０，９０ レーザ溶接部、２１ レーザ、３０，３０Ｃ，３０Ｄ 第１領域、３１，３１Ｃ，３１Ｄ 第２領域、４０ 押さえ治具、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（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、１３１，１３１Ｃ，１３１Ｄ，９３１ 電極タブ、１３２ 正極タブ、１３３ 負極タブ、１３４，１３４Ｄ 表面、１４０，９４０ 集電体、１４１ 正極集電体、１４２ 負極集電体、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】
【図17】
【図18】
【図19】
