特許 7546629 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-29

(45)【発行日】2024-09-06

(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 20210101AFI20240830BHJP

   H01M 10/04 20060101ALI20240830BHJP

   H01M 50/533 20210101ALI20240830BHJP

   H01M 50/538 20210101ALI20240830BHJP

【ＦＩ】

H01M50/536

H01M10/04 Z

H01M50/533

H01M50/538

H01M10/04 W

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2022133282

(22)【出願日】2022-08-24

(65)【公開番号】P2024030406

(43)【公開日】2024-03-07

【審査請求日】2023-08-28

(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】山中 友和

【審査官】松嶋 秀忠

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０５６６７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０００５９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２１９２７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０８６７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１２９１１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１５９５１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０４９０６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２０２５３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－００５７６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０５７３２３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／５０－５９８

Ｈ０１Ｍ １０／０４－３９

(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ったバーリング加工部が前記電極タブに形成され、
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、
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、
前記レーザ溶接部は、前記積層方向から見て前記バーリング加工部の外形線から外側に０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の領域に形成され、かつ、少なくとも前記バーリング加工部を両側から挟むように形成される、電池セル。

【請求項2】

前記レーザ溶接部は、前記積層方向から見て、前記バーリング加工部の略全周を取り囲むように形成されている、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、円形状を有している、請求項１または請求項２に記載の電池セル。

【請求項4】

前記レーザ溶接部は、前記積層方向から見て、渦巻き形状を有している、請求項１または請求項２に記載の電池セル。

【請求項5】

前記レーザ溶接部は、前記積層方向から見て、多角形状を有している、請求項１または請求項２に記載の電池セル。

【請求項6】

前記レーザ溶接部は、前記積層方向から見て、前記バーリング加工部を中心として放射状に複数設けられている、請求項１または請求項２に記載の電池セル。

【請求項7】

前記レーザ溶接部は、前記積層方向から見て、円弧状に複数設けられている、請求項１または請求項２に記載の電池セル。

【請求項8】

前記レーザ溶接部は、前記積層方向から見て、前記バーリング加工部を挟むように、互いに平行かつ直線状に複数設けられている、請求項１または請求項２に記載の電池セル。

【請求項9】

前記バーリング加工部は、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または請求項２に記載の電池セル。

【請求項10】

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沿いつつ、前記電極タブの総厚みの７０％以上の深さで構成されるバーリング加工部を形成するバーリング加工を前記電極タブに施す工程と、
前記積層方向から見て前記バーリング加工部の外形線から外側に０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の領域において、少なくとも前記バーリング加工部を両側から挟むようにレーザ溶接を施して前記電極タブと前記集電体とを接合する工程と、
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備える、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、前記バーリング加工部の略全周を取り囲むように施される、請求項１０に記載の電池セルの製造方法。

【請求項12】

前記レーザ溶接は、前記積層方向から見て、円形状に施される、請求項１０または請求項１１に記載の電池セルの製造方法。

【請求項13】

前記レーザ溶接は、前記積層方向から見て、渦巻き形状に施される、請求項１０または請求項１１に記載の電池セルの製造方法。

【請求項14】

前記レーザ溶接は、前記積層方向から見て、多角形状に施される、請求項１０または請求項１１に記載の電池セルの製造方法。

【請求項15】

前記レーザ溶接は、前記積層方向から見て、前記バーリング加工部を中心として放射状に複数施される、請求項１０または請求項１１に記載の電池セルの製造方法。

【請求項16】

前記レーザ溶接は、前記積層方向から見て、円弧状に複数施される、請求項１０または請求項１１に記載の電池セルの製造方法。

【請求項17】

前記レーザ溶接は、前記積層方向から見て、前記バーリング加工部を挟むように、互いに平行かつ直線状に複数施される、請求項１０または請求項１１に記載の電池セルの製造方法。

【請求項18】

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１０または請求項１１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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－２０７７６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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。また、電池セルの小型化などを目的として、電極タブと集電体との接合領域を縮小化することが求められる。

【0005】

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、良好なレーザ溶接部を形成しつつ、電極タブと集電体との接合領域を縮小化することができる、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】

【0006】

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ったバーリング加工部が前記電極タブに形成され、
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、
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、
前記レーザ溶接部は、前記積層方向から見て前記バーリング加工部の外形線から外側に０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の領域に形成され、かつ、少なくとも前記バーリング加工部を両側から挟むように形成される、電池セル。
［２］
前記レーザ溶接部は、前記積層方向から見て、前記バーリング加工部の略全周を取り囲むように形成されている、［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、円形状を有している、［１］または［２］に記載の電池セル。
［４］
前記レーザ溶接部は、前記積層方向から見て、渦巻き形状を有している、［１］または［２］に記載の電池セル。
［５］
前記レーザ溶接部は、前記積層方向から見て、多角形状を有している、［１］または［２］に記載の電池セル。
［６］
前記レーザ溶接部は、前記積層方向から見て、前記バーリング加工部を中心として放射状に複数設けられている、［１］または［２］に記載の電池セル。
［７］
前記レーザ溶接部は、前記積層方向から見て、円弧状に複数設けられている、［１］または［２］に記載の電池セル。
［８］
前記レーザ溶接部は、前記積層方向から見て、前記バーリング加工部を挟むように、互いに平行かつ直線状に複数設けられている、［１］または［２］に記載の電池セル。
［９］
前記バーリング加工部は、前記積層方向において前記電極タブを貫通している、［１］から［８］のいずれか１つに記載の電池セル。

【0007】

本技術は、以下の電池セルの製造方法を提供する。
［１０］
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沿いつつ、前記電極タブの総厚みの７０％以上の深さで構成されるバーリング加工部を形成するバーリング加工を前記電極タブに施す工程と、
前記積層方向から見て前記バーリング加工部の外形線から外側に０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の領域において、少なくとも前記バーリング加工部を両側から挟むようにレーザ溶接を施して前記電極タブと前記集電体とを接合する工程と、
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備える、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、前記バーリング加工部の略全周を取り囲むように施される、［１０］に記載の電池セルの製造方法。
［１２］
前記レーザ溶接は、前記積層方向から見て、円形状に施される、［１０］または［１１］に記載の電池セルの製造方法。
［１３］
前記レーザ溶接は、前記積層方向から見て、渦巻き形状に施される、［１０］または［１１］に記載の電池セルの製造方法。
［１４］
前記レーザ溶接は、前記積層方向から見て、多角形状に施される、［１０］または［１１］に記載の電池セルの製造方法。
［１５］
前記レーザ溶接は、前記積層方向から見て、前記バーリング加工部を中心として放射状に複数施される、［１０］または［１１］に記載の電池セルの製造方法。
［１６］
前記レーザ溶接は、前記積層方向から見て、円弧状に複数施される、［１０］または［１１］に記載の電池セルの製造方法。
［１７］
前記レーザ溶接は、前記積層方向から見て、前記バーリング加工部を挟むように、互いに平行かつ直線状に複数施される、［１０］または［１１］に記載の電池セルの製造方法。
［１８］
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、［１０］から［１７］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】

【0008】

本技術によれば、バーリング加工部の外形線から０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の領域において少なくともバーリング加工部を両側から挟むようにレーザ溶接部を設けることによって、電極タブと集電体とを良好に接合するレーザ溶接部を確保することができる。これにより、良好なレーザ溶接部を形成させるためのバーリング加工部の加工数量を多数必要としない。その結果、電極タブと集電体との良好なレーザ溶接部を形成しつつ、複数のバーリング加工部の間にレーザ溶接部を形成する場合と比較して、バーリング加工部およびレーザ溶接部により構成される電極タブと集電体との接合領域を縮小化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本技術の一実施の形態に係る電池セルの構成を示す斜視図である。

【図2】本技術の一実施の形態に係る電池セルの構成を示す分解斜視図である。

【図3】本技術の一実施の形態に係る電極体の構成を示す斜視図である。

【図4】本技術の一実施の形態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】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】本技術の一実施の形態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】本技術の一実施の形態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】比較例に係る電極タブと集電体との接合範囲を示す模式図である。

【図16】第１変形例に係る電池セルの接合部を示す模式図である。

【図17】第２変形例に係る電池セルの接合部を示す模式図である。

【図18】第３変形例に係る電池セルの接合部を示す模式図である。

【図19】第４変形例に係る電池セルの接合部を示す模式図である。

【図20】第５変形例に係る電池セルの接合部を示す模式図である。

【図21】第６変形例に係る電池セルの接合部を示す模式図である。

【図22】第７変形例に係る電池セルの接合部を示す模式図である。

【図23】第８変形例に係る電池セルの接合部を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

図１は、本技術の一実施の形態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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

図２は、本技術の一実施の形態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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

図３は、本技術の一実施の形態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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

図４は、本技術の一実施の形態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、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、本技術の一実施の形態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。

【0037】

図４～図８に示すように、接合部１Ａには、バーリング加工部１０と、レーザ溶接部２０とを含む。

【0038】

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および正極集電体１４１に形成される。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。本実施の形態におけるバーリング加工部１０は、積層方向から見て、正四角錐形状を有している。

【0039】

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、バーリング加工部１０は、テーパ形状を有している。

【0040】

図６に示すように、バーリング加工部１０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。５０層の金属箔で構成されている場合、正極タブ１３２の総厚みの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、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。本実施の形態においては、バーリング加工部１０は、積層方向において正極タブ１３２を貫通している。深さＤは、正極タブ１３２の積層方向の厚みとなる。なお、バーリング加工部１０は、正極タブ１３２を貫通していなくてもよい。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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６および図７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が電極タブ１３１を貫通しているため、バーリング加工部１０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１１と規定する。

【0045】

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。

【0046】

図４および図５に示すように、正極タブ１３２は、撓み部３３を有する。撓み部３３は、電極タブ１３１の集電体１４０側に金属箔が撓んだ部分である。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。

【0047】

図７に示すように、本実施の形態においては、撓み部３３は、積層方向においてバーリング加工部１０と並び、正極集電体１４１に向かって膨らんでいる。撓み部３３は、電極タブ１３１の周囲の略平面を構成する位置から高さＨ１を有して膨らんでいる。本実施の形態における撓み部３３の高さＨ１は、たとえば０．１０ｍｍである。

【0048】

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。

【0049】

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、積層方向から見てバーリング加工部１０の外形線１２から外側に０．５ｍｍ(Ｌ１)以上５ｍｍ(Ｌ２)以下の領域に形成されている。

【0050】

外形線１２から外側に０．５ｍｍ(Ｌ１)の位置は、撓み部３３の最外周位置である。このため、外形線１２から外側に０．５ｍｍ(Ｌ１)以上の位置にレーザ溶接部２０を形成すれば、電極タブ１３１における金属箔が撓む位置を回避して、金属箔が密着した領域を溶接することができる。これにより、レーザ溶接におけるボイドまたはスパッタなどの溶接不良を抑制することができる。

【0051】

また、外形線１２から外側に５ｍｍ(Ｌ２)の位置は、金属箔が密集した位置、かつ、良好なレーザ溶接部２０を小さい接合領域で得ることができる位置である。このため、外形線１２から外側に５ｍｍ(Ｌ２)以下の位置にレーザ溶接部２０を形成すれば、電極タブ１３１と集電体１４０とを良好にレーザ溶接することができ、かつ、小さい接合領域で接合することができる。

【0052】

レーザ溶接部２０は、少なくともバーリング加工部１０を両側から挟むように形成されている。具体的には、レーザ溶接部２０は、積層方向から見て、円形状を有しつつ、バーリング加工部１０の略全周を取り囲むように形成されている。レーザ溶接部２０を形成する際のレーザの軌跡は、レーザ径が考慮されて、たとえば外形線１２から外側に１ｍｍの位置で円形状に構成される。

【0053】

図４および図５に示すように、正極タブ１３２と正極集電体１４１とは、接合部１Ａ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。

【0054】

以下、本技術の一実施の形態に係る電池セルの製造方法について説明する。図９は、本技術の一実施の形態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。

【0055】

本技術の一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）。

【0056】

次に、金属箔の積層方向に沿いつつ、電極タブ１３１の総厚みの７０％以上の深さで構成されるバーリング加工部１０を形成するバーリング加工を電極タブ１３１に施す。（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、四角錐形状に施される。バーリング加工は、積層方向において電極タブ１３１を貫通するまで施される。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。

【0057】

次に、図４、図５、図９および図１３に示すように、積層方向から見てバーリング加工部１０の外形線１２から外側に０．５ｍｍ(Ｌ１)以上５ｍｍ(Ｌ２)以下の領域において、少なくともバーリング加工部１０を両側から挟むようにレーザ溶接を施して電極タブ１３１と集電体１４０とを接合する（Ｓ２３工程）。

【0058】

レーザ溶接は、積層方向から見て、バーリング加工部１０の略全周を取り囲むように施される。具体的には、レーザ溶接は、積層方向から見て、円形状に施される。なお、レーザ溶接部２０を形成する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。

【0059】

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。

【0060】

ここで、比較例および本実施の形態に係る電池セルの電極タブと集電体との接合範囲について説明する。図１５は、比較例に係る電極タブと集電体との接合領域を示す模式図である。

【0061】

図１５に示すように、比較例に係る電池セルの接合部９Ａにおいては、レーザ溶接部９１が複数のバーリング加工部９０の各々の間に形成される。レーザ溶接部９１は、図中の横方向に直線状に形成される。レーザ溶接部９１は、密着した金属箔の部分に形成される。バーリング加工部９０およびレーザ溶接部９１によって区画された接合領域５において、電極タブと集電体とが接合される。

【0062】

一方、図４に示すように、本技術の一実施の形態に係る電池セルにおける電極タブおよび集電体の接合においては、バーリング加工部１０の周囲を円形状に囲むようにレーザ溶接部２０が形成されている。バーリング加工部１０およびレーザ溶接部２０によって区画された接合領域４において、電極タブ１３１と集電体１４０とが接合される。

【0063】

本実施の形態においては、バーリング加工部１０を少なくとも両側から挟むようにしてレーザ溶接部２０を形成することによって、１つのバーリング加工部１０によりレーザ溶接部２０の領域を確保することができる。このため、バーリング加工部１０の加工数量を１つにすることができる。その結果、本実施の形態に係る接合領域４は、比較例に係る接合領域５と比較して縮小化することができる。これにより、電池セル１００の小型化をすることができる。

【0064】

なお、１つの電極タブ１３１に設けられるバーリング加工部１０の加工数量は、１つが望ましいが、これに限定されない。１つの電極タブ１３１に設けられるバーリング加工部１０の加工数量は、電池セル１００の仕様に応じて必要強度を確保するために、複数設けられていてもよい。

【0065】

本技術の一実施の形態に係る電池セル１００およびその製造方法においては、バーリング加工部１０の外形線１２から０．５ｍｍ(Ｌ１)以上５ｍｍ(Ｌ２)以下の領域において少なくともバーリング加工部１０を両側から挟むようにレーザ溶接部２０を設けることによって、電極タブ１３１と集電体１４０とを良好に接合するレーザ溶接部２０を確保することができる。これにより、良好なレーザ溶接部２０を形成させるためのバーリング加工部１０の加工数量を多数必要としない。その結果、電極タブ１３１と集電体１４０との良好なレーザ溶接部２０を形成しつつ、複数のバーリング加工部の間にレーザ溶接部を形成する場合と比較して、バーリング加工部１０およびレーザ溶接部２０により構成される電極タブ１３１と集電体１４０との接合領域を縮小化することができる。

【0066】

本技術の一実施の形態に係る電池セル１００およびその製造方法においては、バーリング加工部１０の略全周を取り囲むようにレーザ溶接部２０を設けることによって、バーリング加工部１０の周囲におけるレーザ溶接部２０を確保し易くすることができる。

【0067】

本技術の一実施の形態に係る電池セル１００およびその製造方法においては、円形状でレーザ溶接部２０を形成することによって、バーリング加工部１０の周囲を短い距離で囲むことができるため、接合領域４を縮小化することができる。

【0068】

本技術の一実施の形態に係る電池セル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。

【0069】

本技術の一実施の形態に係る電池セル１００およびその製造方法においては、電極タブ１３１の金属箔全てを貫通させてバーリング加工することによって、金属箔同士を密着させやすくすることができる。

【0070】

以下、本技術の一実施の形態の変形例に係る電池セルおよびその製造方法について説明する。本変形例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一実施の形態に係る電池セル１００およびその製造方法と異なるため、本技術の一実施の形態に係る電池セル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。なお、第２変形例～第８変形例については、発明の理解を容易にするため、レーザ溶接部は、レーザ溶接の軌跡のみを示す。

【0071】

図１６は、第１変形例に係る電池セルの接合部を示す模式図である。図１６に示すように、第１変形例に係る接合部１Ｃにおけるバーリング加工部１０Ｃは、円錐形状である。バーリング加工部１０Ｃが円錐形状でも、一実施の形態におけるレーザ溶接部２０の構成を適用することができる。

【0072】

図１７は、第２変形例に係る電池セルの接合部を示す模式図である。図１７に示すように、第２変形例に係る接合部１Ｄにおけるレーザ溶接は、積層方向から見て、渦巻き形状に施される。これにより、レーザ溶接部２０Ｄは、積層方向から見て、渦巻き形状を有する。

【0073】

第２変形例に係る電池セルおよびその製造方法においては、レーザ溶接部２０Ｄを渦巻き形状にすることによって、レーザ溶接部２０Ｄの溶接領域を増加させることができる。これにより、電極タブと集電体とを強固に接合することができる。

【0074】

図１８は、第３変形例に係る電池セルの接合部を示す模式図である。図１９は、第４変形例に係る電池セルの接合部を示す模式図である。図２０は、第５変形例に係る電池セルの接合部を示す模式図である。第３変形例、第４変形例および第５変形例に係るレーザ溶接は、積層方向から見て、多角形状に施される。これにより、レーザ溶接部は、多角形状を有している。

【0075】

具体的には、図１８に示すように、第３変形例に係る接合部１Ｅにおけるレーザ溶接は、積層方向から見て、三角形状に施される。これにより、レーザ溶接部２０Ｅは、積層方向から見て、三角形状を有する。図１９に示すように、第４変形例に係る接合部１Ｆにおけるレーザ溶接は、積層方向から見て、矩形形状に施される。これにより、レーザ溶接部２０Ｆは、積層方向から見て、矩形形状を有する。図２０に示すように、第５変形例に係る接合部１Ｇにおけるレーザ溶接は、八角形状に施される。これにより、レーザ溶接部２０Ｇは、積層方向から見て、八角形状を有している。

【0076】

第３変形例、第４変形例および第５変形例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１０の形状に合わせて短い距離でレーザ溶接部２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇを形成することができる。

【0077】

図２１は、第６変形例に係る電池セルの接合部を示す模式図である。図２１に示すように、第６変形例に係る接合部１Ｈにおけるレーザ溶接は、積層方向から見て、バーリング加工部１０を中心として放射状に複数施される。これにより、レーザ溶接部２０Ｈは、バーリング加工部１０を中心として放射状に複数設けられている。

【0078】

第６変形例に係る電池セルおよびその製造方法においては、放射状にレーザ溶接部２０Ｈを形成することによって、レーザ溶接部２０Ｈの領域を小さくしつつバーリング加工部１０の略全周を囲うことができる。

【0079】

図２２は、第７変形例に係る電池セルの接合部を示す模式図である。図２２に示すように、第７変形例に係る接合部１Ｊにおけるレーザ溶接は、積層方向から見て、円弧状に複数施される。これにより、レーザ溶接部２０Ｊは、積層方向から見て、円弧状に複数設けられている。

【0080】

第７変形例に係る電池セルおよびその製造方法においては、円弧状に複数のレーザ溶接部２０Ｊを形成することによって、レーザ溶接部２０Ｊの領域を小さくしつつバーリング加工部１０を囲うことができる。

【0081】

図２３は、第８変形例に係る電池セルの接合部を示す模式図である。図２３に示すように、第８変形例に係る接合部１Ｋにおけるレーザ溶接は、積層方向から見て、バーリング加工部１０を挟むように、互いに平行かつ直線状に複数施される。これにより、レーザ溶接部２０Ｋは、積層方向から見て、バーリング加工部１０を挟むように、互いに平行かつ直線状に複数設けられている。

【0082】

第８変形例に係る電池セルおよびその製造方法においては、互いに平行に直線状にレーザ溶接部２０Ｋを形成することによって、レーザ溶接部２０Ｋの領域をできるだけ小さくしつつバーリング加工部１０を囲うことができる。

【0083】

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】

【0084】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｊ，１Ｋ，９Ａ 接合部、２ バーリングピン、４，５ 接合領域、１０，１０Ｃ，９０ バーリング加工部、１１ 頂点、１２ 外形線、１６ 平面直線、１７ 延長線、２０，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇ，２０Ｈ，２０Ｊ，２０Ｋ，９１ レーザ溶接部、３３ 撓み部、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 電極タブ、１３２ 正極タブ、１３３ 負極タブ、１３４ 表面、１４０ 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】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】