特表 2025-504118 エネルギー蓄積用電池の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2025-02-06

(54)【発明の名称】エネルギー蓄積用電池の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/566 20210101AFI20250130BHJP

   H01M 50/559 20210101ALI20250130BHJP

   H01M 50/107 20210101ALI20250130BHJP

   H01M 50/533 20210101ALI20250130BHJP

   H01M 50/567 20210101ALI20250130BHJP

   H01M 50/184 20210101ALI20250130BHJP

   H01M 50/179 20210101ALI20250130BHJP

【ＦＩ】

H01M50/566

H01M50/559

H01M50/107

H01M50/533

H01M50/567

H01M50/184 D

H01M50/179

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024546116

(86)(22)【出願日】2022-12-21

(85)【翻訳文提出日】2024-09-30

(86)【国際出願番号】 IB2022062605

(87)【国際公開番号】W WO2023148550

(87)【国際公開日】2023-08-10

(31)【優先権主張番号】102022000001838

(32)【優先日】2022-02-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(31)【優先権主張番号】102022000001841

(32)【優先日】2022-02-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(31)【優先権主張番号】102022000001844

(32)【優先日】2022-02-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(31)【優先権主張番号】102022000001847

(32)【優先日】2022-02-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(31)【優先権主張番号】102022000010673

(32)【優先日】2022-05-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】592033493

【氏名又は名称】ジ・ディ・ソシエタ・ペル・アチオニ

【氏名又は名称原語表記】Ｇ．Ｄ Ｓ．ｐ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100184343

【弁理士】

【氏名又は名称】川崎 茂雄

(74)【代理人】

【識別番号】100197561

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 三喜男

(72)【発明者】

【氏名】フォルティーニ，マッシモ

(72)【発明者】

【氏名】ノフェリーニ，ジャコモ

【テーマコード（参考）】

5H011

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H011AA09

5H011CC06

5H011EE01

5H011GG02

5H011HH02

5H043AA19

5H043BA19

5H043CA03

5H043CA12

5H043DA13

5H043EA15

5H043EA16

5H043HA08D

5H043HA11D

5H043JA01D

5H043JA01E

5H043JA02

5H043JA02D

5H043KA08D

5H043KA08E

5H043KA09D

5H043KA09E

5H043KA22

(57)【要約】

エネルギー蓄積電池（１）を製造する方法は、少なくとも部分的に完成し、集電体（１１）が設けられた電気化学セル（２）を提供するステップと、第１の壁（８）を有する容器（３）を提供するステップと、第１の壁（８）の外面上に、電池（１）の電極（１４）を構成する外側本体（１７；２５）を配置するステップと、電気化学セル（２）を容器（３）内に挿入し、集電体（１１）を第１の壁（８）に近づけるステップと、電気的接続を確立するために集電体（１１）と外側本体（１７；２５）との間の溶接部（２４）を可能にするために、容器（３）の外側からのアクセス部（１５；２２；２６）を集電体（１１）に提供するステップと、電気的接続を確立するために、集電体（１１）と外側本体（１７；２５）とを上述したアクセス部（１５；２２；２６）を介して互いに溶接するステップと、を含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エネルギー蓄積電池（１）を製造する方法であって、
少なくとも部分的に完成し、集電体（１１）が設けられた電気化学セル（２）を提供するステップと、
第１の壁（８）を有する容器（３）を提供するステップと、
前記第１の壁（８）の外面上に、前記電池（１）の電極（１４）を構成する外側本体（１７；２５）を配置するステップと、
前記電気化学セル（２）を前記容器（３）内に挿入して、前記集電体（１１）を前記第１の壁（８）に近づけるステップと、
前記集電体（１１）と前記外側本体（１７；２５）との間の溶接部（２４）を可能にするために、前記容器（３）の外側からのアクセス部（１５；２２；２６）を前記集電体（１１）に提供するステップと、
電気的接続を確立するために前記アクセス部（１５；２２；２６）において前記集電体（１１）および前記外側本体（１７；２５）を互いに溶接するステップと、
を含む製造方法。

【請求項2】

前記アクセス部（１５；２２；２６）が、前記第１の壁（８）に作られた第１の貫通孔（１５）を含む、請求項１に記載の製造方法。

【請求項3】

前記アクセス部（１５；２２；２６）が、前記外側本体（１７；２５）が前記第１の壁（８）の外面に配置されると、前記外側本体（１７；２５）内に作られ、かつ前記第１の孔（１５）と少なくとも部分的に位置合わせされる第２の孔（２２；２６）を含み、
前記溶接部（２４）が、前記第２の孔（２２；２６）に作られる、請求項２に記載の製造方法。

【請求項4】

前記溶接部（２４）が、前記容器（３）の外側から前記第２の孔（２２；２６）を通って作られ、前記第１の壁（８）に対して前記電気化学セル（２）の反対側からもたらされる、請求項３に記載の製造方法。

【請求項5】

前記溶接部（２４）が、少なくとも部分的に前記第２の孔（２２；２６）の内部に配置される、請求項３または４に記載の製造方法。

【請求項6】

前記外側本体（１７；２５）が前記第１の壁（８）の外面上に配置されるとき、前記第２の孔（２２；２６）が前記第１の孔（１５）と同軸である、請求項３、４または５に記載の製造方法。

【請求項7】

前記外側本体（１７；２５）の前記第２の孔（２２；２６）が貫通孔である、請求項３から６のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項8】

前記外側本体（１７；２５）の前記第２の孔（２２；２６）が目隠しされ、前記集電体（１１）の突出部（２３）が挿入される凹部を形成する、請求項３から６のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項9】

前記集電体（１１）が、前記第１の壁（８）の前記第１の孔（１５）および前記外側本体（１７；２５）の前記第２の孔（２２；２６）に挿入される突出部（２３）を含み、
前記溶接部（２４）が、前記外側本体（１７；２５）と前記集電体（１１）の前記突出部（２３）との間に作られる、請求項３から８のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項10】

前記突出部（２３）を前記第２の孔（２２；２６）に挿入した後に、前記突出部（２３）の外面が、前記外側本体（１７；２５）の外面と同一平面上にある、請求項９に記載の製造方法。

【請求項11】

前記突出部（２３）の外面が、前記突出部（２３）を前記第２の孔（２２；２６）に挿入した後に、最初に前記外側本体（１７；２５）の外面から突出し、
前記外側本体（１７；２５）の前記第２の中央孔（２２）が、外側にフレアを有し
前記方法が、前記突出部（２３）の外面を前記外側本体（１７；２５）の外面と同一平面上にするように、前記突出部（２３）の外面を前記外側本体（１７；２５）に対して少なくとも部分的に押し込むステップをさらに含む、請求項９に記載の製造方法。

【請求項12】

前記第１の壁（８）の前記第１の孔（１５）と係合し、前記容器（３）の外側に配置されて前記外側本体（１７；２５）を構成するヘッド（１７）と前記容器（３）の内側に配置されたカウンタヘッド（２１）とを含むリベット（１６）が設けられる、請求項９、１０または１１に記載の製造方法。

【請求項13】

前記リベット（１６）が最初に前記ヘッド（１７）のみを有するのに対して、前記カウンタヘッド（２１）は、前記リベット（１６）を前記第１の壁（８）の内面に押し込むことによって前記リベット（１６）を前記第１の壁（８）の前記第１の孔（１５）を通して挿入した後に得られる、請求項１１に記載の製造方法。

【請求項14】

前記外側本体（１７；２５）が、前記容器（３）の外側に完全に配置された接続要素（２５）のみからなる、請求項９、１０または１１に記載の製造方法。

【請求項15】

前記集電体（１１）の前記突出部（２３）が、基部において、前記第１の壁（８）の内面に対して絶縁ガスケット（２０）を圧縮する機能を有する固定要素（２７）によって囲まれている、請求項１４に記載の製造方法。

【請求項16】

前記集電体（１１）が突出部を有さず、前記溶接部（２４）が前記外側本体（１７；２５）の前記第２の孔（２２；２６）の内側に作られる、請求項３から７のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項17】

前記集電体（１１）が、前記第１の壁（８）の前記第１の孔（１５）に挿入される突出部（２３）を含み、
前記溶接部（２４）が、前記外側本体（１７；２５）と前記集電体（１１）の前記突出部（２３）との間に作られる、請求項１に記載の製造方法。

【請求項18】

前記アクセス部（１５）を並べるために、前記アクセス部（１５；２２；２６）の内側に第１の絶縁ガスケット（１８）を配置するステップと、
前記外側本体（１７；２５）と前記第１の壁（８）の外面との間に第２の絶縁ガスケット（１９）を配置するステップと、
前記第１の壁（８）の内面と前記集電体（１１）との間に第３の絶縁ガスケット（２０）を配置するステップと、
をさらに含む、請求項１から１７のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項19】

前記溶接部（２４）が、前記容器（３）の外側から前記外側本体（１７；２５）を通って作られ、前記外側本体（１７；２５）を横切って通過し、前記第１の壁（８）に対して前記電気化学セル（２）の反対側からもたらされる、請求項１または２に記載の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エネルギー蓄積電池の製造方法に関し、より一般的には、エネルギー蓄積デバイスに関する。

【0002】

「電池を製造するために、」の意味はまた、その組み立てを指す。

【0003】

本発明は、一般性を失うことなく以下の説明が明示的に言及するリチウムイオン円筒形電池の製造に有利な用途を見出す。

【背景技術】

【0004】

市販のリチウムイオン電池は、円筒形、角柱形、および袋状の３つの異なる形状で組み立てられる。

【0005】

円筒形電池は、中央ピンの周りに一緒に巻き付けられたアノード、セパレータ、およびカソードによって形成された「ジェリーロール」または「スイスロール」タイプの単一の電気化学セルを内部に有する円筒形金属容器によって形成される。

【0006】

具体的には、円筒形容器は、巻回された電気化学セルおよび巻回された電気化学セルを含浸する電解質の挿入を可能にするために、一方の側で最初に開いている（すなわち、閉鎖された第１の端部と開放された第２の端部とを有するカップの形状を有する）。電池の形成が完了すると（すなわち、すべての構成要素が円筒形容器の内側に配置されると）、円筒形容器の開放端部が閉鎖されて密閉された閉鎖部が形成される。

【0007】

特に、円筒形容器の開口端を閉じるために、円筒形容器に接続され、円筒形容器自体の上縁を蓋に対して変形させる円形蓋（場合によっては環状ガスケットに結合される）が使用される。

【0008】

円筒形容器の内側に電気化学セルを挿入する前に、電気化学セルの２つの対向する端部において、２つの集電体がカソード（アルミニウム製の集電体が使用される）およびアノード（銅製の集電体が使用される）で結合される（円筒形電池の特定の場合には円盤形状である）。各集電体は、電気化学セルの対応する端部に押し付けられ、（絶縁セパレータを介在させて）一緒に巻き付けられて電気化学セルを構成する導電性ストリップ（アルミニウムおよび銅から作られる）の接続薄板に溶接される。

【0009】

円筒形容器の１つの第１の壁は、円筒形容器の外側に配置されて円筒形電池の正極を構成するヘッドを有するアルミニウム製のリベット（リベットとも呼ばれる）によって係合される貫通孔を中央に有する。特に、リベットは、リベットを円筒形容器から隔離する一連のプラスチックガスケットを介して円筒形容器の第１の壁の貫通孔を通して挿入され、次いでリベットのヘッドレス端部が押し込まれて（すなわち塑性変形されて）カウンタヘッド（counter-head）を形成する。

【0010】

２つの集電体が設けられた電気化学セルが円筒形容器の内側に挿入されると、カソード集電体（アルミニウム製）は、（円筒形容器の第１の壁に予め結合された）リベットのカウンタヘッドに押し付けられ、次いで、大きな伸長の安定した接続を行うために（接触面積が大きいほど、接触面積における電気抵抗が低くなる）リベットのカウンタヘッドに溶接される。

【0011】

典型的には、カソード集電体とリベットのカウンタヘッドとの間の溶接は、カソード集電体に熱を加え、したがって金属（アルミニウム）を局所的に溶融するために電気化学セルの（寸法が縮小された）中央孔を使用することによって行われる。実際、一般に、円筒形容器の第１の壁から通過するリベットのカソード集電体とカウンタヘッドとの間の領域に熱を加えることは、そうすることによって、リベットを円筒形容器から隔離するプラスチックガスケットが過剰な加熱により損傷するため、不可能である。

【発明の概要】

【0012】

本出願人は、高品質の最終製品の達成を保証しながら、高い製造速度（単位時間当たりに製造される電池として測定される）で動作することを可能にするエネルギー蓄積電池を製造する方法を提供する必要性を感じている。

【0013】

本出願人は、まず、従来の電気化学セルと相対的な中央孔との間の幾何学的割合が、特に高い生産速度で中央孔自体を通して溶接を行うことを容易にしないことを観察した。特に、例えばこの孔の底部に（すなわち、電気化学セルの中央孔の端部に位置するカソード集電体に）熱を加えることは複雑である。その結果、溶接作業は高精度を必要とし、特に遅く、したがって非常に長い実行時間を必要とし、高い製造速度（単位時間当たりに製造される円筒形電池として測定される）で動作することができない。

【0014】

本出願人はまた、溶接中に生成された任意の金属スプラッシュ（冷却することによって小さな金属屑を形成する）が、ジェリーロールの孔の内部、またはいずれの場合も電池の内部に閉じ込められたままであり、したがって電気化学セルを「汚染する」ことができ、小さな局所的短絡を引き起こし、これが経時的にその性能を損なう可能性があり、または早期に劣化させる可能性さえあることを観察した。

【0015】

本出願人は、ジェリーロールの孔を通る従来の溶接は、一度行われると検査が困難であり、その後の品質管理をラインおよび完成品の両方で困難にするか、または非常に遅くすることを最終的に観察した。

【0016】

したがって、本出願人は、溶接中に電池の容器の外側から一時的であってもアクセスすることにより、容器の内側から金属屑の存在を排除することができ、また、その経路に障害物を見つけない高速での溶接ヘッドの挿入を容易にし、したがって、最終製品の品質を維持しながら高速で動作することを可能にすることを理解している。

【0017】

本出願人はまた、いわゆる「透過（transparent）」溶接を使用することによって、溶接される導体を必ずしも外部から露出／可視化することなく、溶接される導体への外部からのアクセスも保証できることにも留意した。

【0018】

言い換えれば、溶接される導体は、外部からは見えないが、溶接に必要な熱／エネルギーを受け取るために外部から有利にアクセス可能であり、したがって容器の外部から送達することができる。

【0019】

したがって、本発明によれば、エネルギー蓄積用の電池を製造する方法が提供され、前記方法は、
少なくとも部分的に完成し、集電体（electrical collector）が設けられた電気化学セルを提供するステップと、
第１の壁を有する容器を提供するステップと、
第１の壁の外面上に、電池の電極を構成する外側本体を配置するステップと、
電気化学セルを容器に挿入して、集電体を第１の壁に近づけるステップと、
集電体と外側本体との間の溶接部（weld）を可能にするために、集電体に容器の外側からのアクセス部を提供するステップと、
電気的接続を確立するために、前記アクセス部で集電体と外側本体とを互いに溶接するステップと、
を含む。

【0020】

好ましくは、アクセス部は、第１の壁に作られた第１の貫通孔を含む。

【0021】

好ましくは、アクセス部は、外側本体に作られ、外側本体が第１の壁の外面に配置されるときに第１の孔と少なくとも部分的に位置合わせされて配置される第２の孔を含み、溶接は、第２の孔で行われる。

【0022】

好ましくは、溶接部は、容器の外側から第２の孔を通って作られ、電気化学セルに対して第１の壁の反対側からもたらされる（operating）。

【0023】

好ましくは、溶接部は、第２の孔の内側に少なくとも部分的に配置される。

【0024】

好ましくは、外側本体が第１の壁の外面に配置されるとき、第２の孔は第１の孔と同軸である。

【0025】

実施形態では、外側本体の第２の孔は貫通孔である。

【0026】

実施形態では、外側本体の第２の孔は目隠しされ（blind）であり、集電体の突出部が挿入される凹部を構成する。

【0027】

実施形態では、集電体は、第１の壁の第１の孔および外側本体の第２の孔に挿入される突出部を含み、溶接は、外側本体と集電体の突出部との間で行われる。

【0028】

実施形態では、突出部を第２の孔に挿入した後に、突出部の外面は、外側本体の外面と同一平面上にある。

【0029】

実施形態では、突出部の外面は、突出部を第２の孔に挿入した後に、最初に外側本体の外面から突出し、外側本体の第２の中央孔は、外側フレア（outer flaring）を有し、本方法は、突出部の外面を外側本体の外面と同一平面上にするように、突出部の外面を外側本体に対して少なくとも部分的に押し込む（bucking）ステップをさらに含む。

【0030】

実施形態では、第１の壁の第１の孔に係合し、容器の外側に配置され、外側本体を構成するヘッドと、容器の内側に配置されたカウンタヘッドとを含むリベットが提供される。

【0031】

実施形態では、リベットは、最初はヘッドのみを有するのに対して、カウンタヘッドは、リベットを第１の壁の内面に押し込むことによって第１の壁の第１の孔を通してリベットを挿入した後に得られる。

【0032】

好ましくは、外側本体は、容器の外側に完全に配置された接続要素のみからなる。

【0033】

好ましくは、集電体の突出部は、基部において、絶縁ガスケットを第１の壁の内面に対して圧縮する機能を有する固定要素によって囲まれている。

【0034】

実施形態では、集電体は突出部を有さず、溶接は外側本体の第２の孔の内側で行われる。

【0035】

好ましくは、本方法は、
アクセス部を並べるために、アクセス部の内側に第１の絶縁ガスケットを配置するステップと、
外側本体と第１の壁の外面との間に第２の絶縁ガスケットを配置するステップと、
第１の壁の内面と集電体との間に第３の絶縁ガスケットを配置するステップと、
をさらに含む。

【0036】

実施形態では、溶接は、容器の外側から外側本体を通って外側本体を通って行われ、外側本体を横切って（from side to side）通過し、第１の壁に対して電気化学セルの反対側からもたらされる。

【0037】

添付の特許請求の範囲は、その一体部分を形成する本発明の実施形態を説明する。

【0038】

本発明による方法によって得られた製品は、「透過して」作業された溶接を提供する実施形態では、その特性の中でこのタイプの溶接を示すことも明らかである。

【0039】

次に、本発明を添付の図面を参照して説明し、添付の図面のいくつかの非限定的な実施形態を示す。

【図面の簡単な説明】

【0040】

【図1】円筒形電池の概略側面図である。

【図2】図１の円筒形電池の第１の端部の拡大概略側面図である。

【図3】図２の円筒形電池の正極を作製するための一連の動作を概略的に示す図である。

【図4】図２の円筒形電池の正極を作製するための一連の動作を概略的に示す図である。

【図5】図２の円筒形電池の正極を作製するための一連の動作を概略的に示す図である。

【図6】図２の円筒形電池の正極を作製するための一連の動作を概略的に示す図である。

【図7】図２の円筒形電池の正極を作製するための一連の動作を概略的に示す図である。

【図8】図２の円筒形電池の正極を作製するための一連の動作を概略的に示す図である。

【図9】図２の円筒形電池の正極を作製するための一連の動作を概略的に示す図である。

【図10】図２の円筒形電池の正極を作製するためのいくつかの動作の変形例を概略的に示す図である。

【図11】図２の円筒形電池の正極を作製するためのいくつかの動作の変形例を概略的に示す図である。

【図12】図１の円筒形電池の第１の端部の概略平面図である。

【図13】図１の円筒形電池の変形例の第１の端部の拡大概略側面図である。

【図14】図１の円筒形電池のさらなる変形例の第１の端部の拡大概略側面図である。

【図15】図１４の円筒形電池の正極を作製するための一連の動作を概略的に示す図である。

【図16】図１４の円筒形電池の正極を作製するための一連の動作を概略的に示す図である。

【図17】図１４の円筒形電池の正極を作製するためのいくつかの動作の変形例を概略的に示す図である。

【図18】図１４の円筒形電池の正極を作製するためのいくつかの動作の変形例を概略的に示す図である。

【図19】図１の円筒形電池の他の変形例の第１の端部の拡大概略側面図である。

【図20】図１の円筒形電池の他の変形例の第１の端部の拡大概略側面図である。

【図21】図１の円筒形電池の他の変形例の第１の端部の拡大概略側面図である。

【図22】図１の円筒形電池の他の変形例の第１の端部の拡大概略側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0041】

図１において、符号１は、全体としてエネルギー蓄積電池を示し、図示の電池１は、単なる例として、円筒形状であり、それによって本発明の範囲を限定するものではない。

【0042】

電池１は、円筒形状をとるように重ね合わされ、したがって一緒に巻かれた複数のシートによって形成された「ジェリーロール」または「スイスロール」タイプの円筒形状の電気化学セル２と、内側に電気化学セル２を囲み、中央に配置された長手方向対称軸４を有する円筒形容器３とを含む。特に、円筒形電気化学セル２は、４つのストリップ：カソードを構成する金属系材料（典型的にはアルミニウム）の導電性ストリップ、多孔質材料（後に液体電解質に浸漬される）で作られたセパレータストリップ、アノードを構成する金属系材料（典型的には銅）で作られた導電性ストリップ、および多孔質材料（後に液体電解質に浸漬される）で作られたセパレータストリップのセットの螺旋状巻線からなる。言い換えれば、４つの重ね合わされたストリップは、円筒形の電気化学セル２を形成するようにそれ自体に螺旋状に巻き付けられた複合材料（すなわち、４つのストリップの「サンドイッチ」）を形成する。電気化学セル２は、中央に、それを横切って貫通する貫通孔５（螺旋状巻線の実現に必要）を有する。

【0043】

容器３は、円筒形状の側壁６と、側壁６に継ぎ目なく接続された第１の壁８によって（すなわち、下部によって）最初から閉じられている第１の端部７と、第１の端部７の反対側の第２の端部９と、を有し、第２の端部９は、電気化学セル２を容器３内に挿入することを可能にするために最初は開いており、その後閉じられ密閉される。特に、容器３の第２の端部９には、（円筒形電池が円形の場合）第２の端部９を閉じる蓋１０が配置されている（すなわち、容器３の上部基部を構成する）。

【0044】

電気化学セル２を容器３の内側に挿入する前に、電気化学セル２の２つの対向する端部で、２つの集電体１１および１２がカソード（アルミニウム集電体１１が使用される）およびアノード（銅集電体１２が使用される）で結合される（円筒形電池の特定の場合には円盤形状である）。各端子集電体１１または１２は、そのような電流が電気化学セル２の外側を循環することを可能にするために、電気化学セル２の内部で生成される電流を収集する集電体（アルミニウム製の集電体１１の場合はカソード、銅製の集電体１２の場合はアノード）を構成する。各端子集電体１１または１２は、電気化学セル２の対応する端部に押し付けられ、（絶縁セパレータを介在させて）一緒に巻き付けられて電気化学セル２を構成する導電性ストリップ（アルミニウムおよび銅から作られる）の接続薄板に溶接される。

【0045】

電池１は、第２の端部９に配置され、蓋１０内に作られた負電極１３と、第１の壁８に配置された（後述するように十分な電気絶縁を有する）正電極１４と、を含む。

【0046】

一般に、本発明によれば、集電体１１は、少なくとも１つのアクセス部１５、２２、２６によって容器３の外側と連通するように配置される。

【0047】

図２に示すように、アクセス部は孔１５を含む。特に、容器３の第１の壁８は、容器３の外側（すなわち、容器３の第１の壁８の外側）に配置されて電池１の正電極１４を構成するヘッド１７（すなわち、ヘッド１７は、電池１の正電極１４を構成する端子である）を有するアルミニウム製のリベット１６（リベットとも呼ばれ、図７を参照されたい）によって係合される貫通孔１５（図５によりよく示されている）（この場合は中央）を有する。

【0048】

特に、リベット１６は、容器３から（特に容器３の第１の壁８から）リベット１６を隔離する一連のプラスチック絶縁ガスケット１８、１９、および２０を介して容器３の第１の壁８の孔１５に挿入され、次いで、リベット１６のヘッドレス端部が押し込まれて（すなわち塑性変形されて）カウンタヘッド２１を形成する。言い換えれば、リベット１６は、容器３の第１の壁８の貫通孔１５と係合し、容器３の第１の壁８の外側に配置され、電池１の正電極１４を構成するヘッド１７と、容器３の第１の壁８の内側に配置され、したがってカソード集電体１１に面するカウンタヘッド２１と、を含む。

【0049】

絶縁ガスケット１８は、円筒形状を有し、容器３の第１の壁８の貫通孔１５の内側に並んでおり、リベット１６を孔１５の壁から隔離する。

【0050】

絶縁ガスケット１９は、円盤状であり、リベット１６のヘッド１７と容器３の第１の壁８との間に介在して、リベット１６を第１の壁８の外面から隔離する。

【0051】

絶縁ガスケット２０は、円盤形状を有し、リベット１６のカウンタヘッド２１と容器３の第１の壁８との間に介在して、リベット１６を第１の壁８の内面から隔離する。言い換えると、２つの絶縁ガスケット１９，２０は、容器３の第１の壁８の両側に配置されている。

【0052】

リベット１６は、図示する例では貫通孔であり、円筒形状であり、リベット１６を横切って貫通する孔２２を中央に有し、集電体１１は、集電体１１から片持ち状に立ち上がる突出部２３（図示する例では中央に配置され、円筒形状である）を有し、リベット１６の孔２２は、集電体１１の突出部２３に係合している。さらに、孔２２は、ヘッド１７が第１の壁８の外面に配置されたときに、孔１５と少なくとも部分的に整列して（好ましくは同軸に）配置される。一般に、突出部は、アクセス部１５、２２、２５に嵌合する。この場合、アクセス部は孔２２も含む。

【0053】

孔２２はまた、非貫通孔であってもよく、したがって凹部（シート、キャビティ、ハウジング）を構成する。すなわち、リベット１６は、貫通孔２２の代替として、（図１９および図２０に示すように）凹部を構成する非貫通孔２２を含むことができる。

【0054】

好ましくは、リベット１６の孔２２は、低減された隙間、すなわち最小隙間で集電体１１の突出部２３を収容する（集電体１１の突出部２３をリベット１６の孔２２にはめ込むためには、ある程度の隙間が必要であるが、その後に、突出部２３と孔２２との接合を実現しやすくするためには、この隙間は小さくする必要がある）。リベット１６と集電体１１の突出部２３との間には、リベット１６と集電体１１の突出部２３との間の安定した機械的接続、およびリベット１６と集電体１１の突出部２３との間の低抵抗の電気的接続の両方を行う、好ましくは環状の（すなわち、図１２に示すように閉じたリングを形成する）溶接部２４がある（例えば、溶接部２４はレーザによって作ることができる）。

【0055】

溶接という用語は、一般に、動作が行われる技術にかかわらず、要素の接合／結合／固定の結果を指す。例えば、接合／結合／固定は、熱および／または機械的圧力および／または振動によるものとすることができ、あるいは接合される部品の圧着またはリベット留めから生じることができる。実施形態では、溶接は、要素間の溶融（溶加材の有無にかかわらず）、例えば、レーザ溶接（以下では例としてのみ言及する）、超音波溶接であり得る。

【0056】

図３～図９を参照して、電池１の正電極１４を作製する方法を以下に説明する。

【0057】

図３に示すように、突出部２３が設けられた集電体１１は、電気化学セル２に接続され、突出部２３が設けられた集電体１１は、図４によりよく示されている。

【0058】

図５に示すように、貫通孔１５（図では中央である）は、容器３の第１の壁８を貫通して作られる。

【0059】

図６に示すように、容器３の第１の壁８は、絶縁ガスケット１８、１９、および２０と結合され、図示する例の絶縁ガスケット１８は、円筒形状を有し、容器３の第１の壁８の貫通孔１５の内側に並んでおり、図示する例の絶縁ガスケット１９は、円盤形状を有し、第１の壁８の外面上に配置され、図示する例の絶縁ガスケット２０は、円盤形状を有し、第１の壁８の内面上に配置される。

【0060】

図７に示すように、絶縁ガスケット１８、１９および２０を容器３の第１の壁８に結合させた後に、容器３の第１の壁８の孔１５を通して、容器３の外側（すなわち、容器３の第１の壁８の外側）に配置され、電池１の正電極１４を構成し、容器３の第１の壁８に対して絶縁ガスケット１９を圧縮するヘッド１７を有するリベット１６が配置される。このようにして、ヘッド１７は、容器３の第１の壁８の外面に配置される。この時点で、図８に示すように、リベット１６のヘッドレス端部は、容器３の第１の壁８に対して、特に第１の壁８の前述の外面とは反対側の内面に対して絶縁ガスケット２０を圧縮するカウンタヘッド２１を形成するために押し込まれる（すなわち塑性変形される）。

【0061】

続いて、図９に示すように、突出部２３（図示の場合には円筒形である）を（中央に）有する集電体１１を備えた電気化学セル２を容器３に挿入し、電気化学セル２の挿入の終わりに、集電体１１の突出部２３がリベット１６の孔２２に挿入され、孔２２自体と係合する。電気化学セル２の容器３への挿入が完了すると、すなわち、集電体１１の突出部２３のリベット１６の孔２２への挿入が完了すると、良好な機械的接続および良好な電気的接続の両方を確立するために、リベット１６を集電体１１の突出部２３に接続する溶接部２４が作られる。

【0062】

溶接部２４（この場合は環状である）は、容器３の外側から、したがっていかなる種類の障害物もなしに作ることができることに留意することが重要である。その結果、高い全体的な品質の達成を依然として保証しながら、溶接２４の実行を迅速に完了することができる。

【0063】

本質的に、本発明による方法では、集電体１１は（少なくとも一時的に）容器の外側と連通して（孔１５を介して）配置され、したがって溶接部２４は容器３の外側から作ることができる。

【0064】

図２～図９に示す実施形態では、集電体１１の突出部２３の外面は、最初からリベット１６のヘッド１７の外面と同一平面上にある。言い換えると、突出部２３の外面は、一旦孔２２に挿入されると（突出部２３が孔２２に挿入されると）、リベット１６のヘッド１７の外面と同一平面上にある。この実施形態では、リベット１６の孔２２および突出部２３は、互いに実質的に相補的な形状（すなわち、フレアなし）を有する（図示の場合は円筒形である）（両者の間に形状結合が生じる）。図１０および図１１に示す代替的な実施形態によれば、集電体１１の円筒形突出部２３の外面は、最初にリベット１６のヘッド１７の外面から突出し、すなわち、突出部２３が孔２２に挿入されると、上述の外面から突出する。この実施形態では、リベット１６の孔２２は外側フレア部を有する。集電体１１の円筒形突出部２３をリベット１６の孔２２に挿入した後に、突出部２３の外側部分は、集電体１１の突出部２３の外面をリベット１６のヘッド１７の外面と同一平面にするように、塑性変形によってリベット１６のヘッド１７に押し込まれる。

【0065】

図１３に示す異なる実施形態によれば、集電体１１は突出部２３を有さず、溶接部２４は、リベット１６の孔２２を介してリベット１６のカウンタヘッド２１と集電体１１との間に作られる。図１４に示す異なる実施形態によれば、リベット１６は、貫通孔２６を（好ましくは中心に）有する接続要素２５（図示の場合にはリングである）に置き換えられ、図示の場合には、接続要素２５を横切って貫通する円筒形状を有する。接続要素２５の孔２６は、集電体１１の突出部２３と係合する。特に、孔２６は、接続要素２５が第１の壁８の外面に配置されたときに、孔１５と少なくとも部分的に整列して（好ましくは同軸に）配置される。

【0066】

この場合、アクセス部は孔２６を含む。

【0067】

接続要素２５と集電体１１の突出部２３との間には、接続要素２５と集電体１１の突出部２３との間の安定した機械的接続と、接続要素２５と集電体１１の突出部２３との間の低抵抗電気的接続の両方を行う溶接部２４がある。この実施形態では、電池１の正電極１４は、リベット１６のヘッド１７に取って代わる接続要素２５からなる。

【0068】

図１４に示す実施形態では、集電体１１の突出部２３は、容器３の第１の壁８の内面に対して絶縁ガスケット２０を圧縮する（したがって、所定の位置に保持する）機能を有する固定要素２７（図示の場合、リングである）によって内部で囲まれている。

【0069】

図１５および図１６は、接続要素２５および集電体１１の突出部２３の構造をよりよく見ることを可能にする、図１４に示す実施形態のいくつかの実現ステップを示す。

【0070】

図１４～図１６に示す実施形態では、集電体１１の突出部２３の外面は、最初から接続要素２５の外面と同一平面上にあり、すなわち、孔２６に挿入されると同一平面上にある。この実施形態では、接続要素２５の孔２６は、突出部２３（すなわち、フレアのない）と実質的に相補的な形状（この場合は円筒形である）を有する（形状結合が生成される）。図１７および図２８に示す代替的な実施形態によれば、集電体１１の突出部２３の外面は、最初に接続要素２５の外面から突出する、すなわち突出部２３が孔２６に挿入されるとそこから突出する。この実施形態では、接続要素２５の孔２６は、外側にフレアを有する。集電体１１の突出部２３を接続要素２５の孔２６に挿入した後に、突出部２３の外側部分は、集電体１１の突出部２３の外面を接続要素２５の外面と同一平面上にするように、塑性変形によって接続要素２５に押し込まれる。

【0071】

図１～図１８に示す実施形態では、リベット１６の孔２２または接続要素２５の孔２６は貫通孔であり、すなわち、孔２２はリベット１６を横切って貫通し、孔２６は接続要素２５を横切って貫通し、したがって、集電体１１の突出部２３は、容器３の外側に直接見える（すなわち、リベット１６または接続要素２５の外側にある）。

【0072】

図２２に示す異なる実施形態によれば、外側接続要素２５の孔２６は存在しない。

【0073】

この状況では、溶接部２４は、「透過性（transparency）」の容器３の外側から、すなわち外側接続本体２５を通って作られ、壁８に対して電気化学セル２の反対側からもたらされる。この溶接部２４は、集電体１１の突出部２３の上部の金属を溶融させるのに必要な熱が、集電体１１の突出部２３に直接供給されるのではなく、接続要素２５（十分に薄い）を通って集電体１１の突出部２３の上部に到達するため、「透過性」において外部から作られる。

【0074】

接続要素２５の厚さは、好ましくは０．２ｍｍ～０．６ｍｍに含まれる。

【0075】

溶接部２４は、好ましくはレーザで操作される。

【0076】

図１９～図２１に示す異なる実施形態によれば、リベット１６の孔２２および接続要素２５の孔２６は、孔２２および２６を閉じ、集電体１１の突出部２３を視界から隠す（好ましくは薄い）上壁を有するので、目隠しされる。この場合、集電体１１の突出部２３は、リベット１６または接続要素２５によって完全に隠されているため、容器３の外側に直接見えない。

【0077】

言い換えれば、図１９および図２０に示すように、リベット１６の孔２２は目隠しされ（貫通孔ではなく）、したがって、集電体１１の突出部２３が配置される凹部（シート、キャビティ、ハウジング）を画定する。したがって、溶接部２４は、リベット１６のヘッド１７の一部を横切って通過して、集電体１１の突出部２３に到達しなければならない（上述したように、溶接部２４は、外側から作られる）。

【0078】

図１９に示す実施形態では、リベット１６のヘッド１７は、集電体１１の突出部２３（すなわち、溶接部２４および孔２２）でより薄く、図２０に示す実施形態では、リベット１６のヘッド１７は、どこでも均一な厚さを有する。

【0079】

好ましくは、両方の場合において、厚さは０．２ｍｍ～０．６ｍｍに含まれる。

【0080】

同様に、図２１に示すように、接続要素２５の孔２６は目隠しされ（貫通孔ではなく）、したがって集電体１１の突出部２３が配置される凹部（シート、キャビティ、ハウジング）を画定する。したがって、溶接部２４は、接続要素２５の一部を横切って通過して、集電体１１の突出部２３に到達しなければならない（上述したように、溶接部２４は、外側から作られる）。図２１に示す実施形態では、リベット１６のヘッド１７は、集電体１１の突出部２３（すなわち、溶接部２４および孔２６）においてより薄い。

【0081】

上記で強調したように、図１９～図２２に示す実施形態では、集電体１１の突出部２３の上部の金属を溶融するのに必要な熱は、集電体１１の突出部２３に直接供給されず、リベット１６または接続要素２５を通過し、それらを横切って通過して、集電体１１の突出部２３の上部に到達するため、溶接部２４は「透過性」において外側から作られる。

【0082】

添付の図面に示す実施形態では、電池１は円筒形状を有し、したがって、電池１の構成要素の少なくとも一部（例えば、電気化学セル２および容器３）は円筒形状（またはいずれの場合も円筒対称性を有する形状）を有し、図示しない他の実施形態によれば、電池１は円筒形状以外の形状（例えば、平行六面体形状）を有しているため、電池１の構成要素（例えば、電気化学セル２および容器３）の少なくとも一部は円筒形状以外の形状（例えば、平行六面体形状）を有している。すなわち、電気化学セル２および容器３は、円形の基部を有する角柱形状を有することができ（したがって、筒形状であることができ）、または長方形もしくは正方形の基部を有する角柱形状を有することができる（したがって、直方体形状であることができる）。

【0083】

容器３の外側（すなわち、容器３の第１の壁８の外側）に配置され、電池１の正電極１４を構成するヘッド１７は、（添付の図に示すように）円筒形状を有してもよいし、円筒形状以外の形状（例えば、直方体形状）を有してもよい。

【0084】

図示されていないさらなる実施形態では、溶接される集電体１１へのアクセスは、外側本体１７、２５に影響を及ぼすことなく、容器３を介してのみ行われる。この実施形態では、容器３の第１の壁８は、リベット１６を挿入するための孔１５と、集電体１１の突出部２３が挿入されるさらなる貫通孔と、を含み、溶接部２４は、ヘッド１７と集電体１１の突出部２３との間に（外部から）作られる。

【0085】

したがって、先の実施形態によるエネルギー蓄積電池は、電気化学セル２と、電気化学セル２の一端に結合された集電体１１と、第１の貫通孔１５を有する第１の壁８を有し、集電体１１が第１の壁８に近接して配置されるように電気化学セル２を内部に収容する容器３と、第１の孔１５に挿入されたリベット１６と、容器３の第１の壁８に、集電体１１の突出部２３が挿入されるさらなる貫通孔と、を含み、リベット１６のヘッド１７と集電体１１の突出部２３との間に溶接部２４が作られる。

【0086】

本明細書に記載の実施形態は、本発明の保護の範囲から逸脱することなく互いに組み合わせることができる。

【0087】

上述した製造方法および電池１には、多くの利点がある。

【0088】

第１に、上述の製造方法および電池１は、環状溶接部２４が容器３の外側に作られているため、溶接ツールの寸法および動きに空間的制約がなく、高い製造速度で動作する（すなわち、単位時間内に多数の円筒形容器３が製造される）ことを可能にする。これは、容器３の外側から溶接２４を行うことができるように、集電体１１を容器３の外側と（孔１５および／または孔２２／２６を通して）（少なくとも一時的に）連通させて配置することによって可能である。

【0089】

また、上述した製造方法および電池１によれば、最終製品の高品質化（すなわち、欠陥の減少）を保証することができる。この結果は、溶接部２４が容器３の内部（すなわち、内部から）ではなく、容器３の外部で（すなわち、外部から）行われるという事実のおかげで得られる。このようにして、溶接部２４を作製している間に偶発的に形成された金属屑は、容器３の内部に入らず、容器３の外側に留まり、したがって円筒形電気化学セル２を汚染することができない。換言すれば、環状溶接部２４を形成している間に、冷却することによって小さな金属屑を形成する溶融金属のスプラッシュが発生する可能性がある。しかしながら、溶接部２４が容器３の外側に作られるので、そのような小さな破片は容器３に入ることができない。容器３の内部に溶接部２４によって生成された金属屑が存在しないことにより、電気化学セル２の不良を実質的に低減することが可能になる。これは、これらの小さな金属屑が存在する場合、経時的に電気化学セル２の早期劣化を引き起こす可能性がある小さな局所的短絡を引き起こす可能性があるからである。

【0090】

さらに、集電体１１の厚さは、（図２～図１１に示す実施形態では）溶接部２４が集電体１１に直接影響を及ぼさず、集電体１１の突出部２３に影響を及ぼすため、集電体１１は溶接部２４を作る間に起こり得る破過に耐える必要がないため、電池１の高さを減少させるという利点に限定することができる（すなわち、集電体１１の厚さを増加させなくてもよい）。

【0091】

リベット１６が貫通孔２２を有する（あるいは、接続要素２５が貫通孔２６を有する）という事実は、電気化学セル２が容器３に入ると、電気化学セル２の前進によって圧縮された容器３の底部に存在する空気を、電気化学セル２の孔５を通して排出するのではなく（必然的にリベット１６の貫通孔２２がない場合のように）、リベット１６の貫通孔２２を通してより効果的に排出することができる点において、電気化学セル２の容器３への挿入を単純化（高速化）する。

【0092】

最後に、上述の製造方法および電池１は、複雑な機械加工または特定の（非標準的な）材料の使用を必要としないため、実施が簡単で安価である。

【符号の説明】

【0093】

１ 電池
２ 電気化学セル
３ 容器
４ 長手方向軸
５ 貫通孔
６ 側壁
７ 第１の端部
８ 第１の壁
９ 第２の端部
１０ 蓋
１１ 集電体
１２ 集電体
１３ 負電極
１４ 正電極
１５ 孔
１６ リベット
１７ ヘッド
１８ 絶縁ガスケット
１９ 絶縁ガスケット
２０ 絶縁ガスケット
２１ カウンタヘッド
２２ 孔
２３ 突出部
２４ 溶接部
２５ 接続要素
２６ 孔
２７ 固定要素

【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】

【国際調査報告】