JP2014053072A - 角形二次電池及びその製造方法 - Google Patents

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高幸 服部
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毅典 木村
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康弘 山内
Toshiyuki Noma
俊之 能間
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Abstract

【課題】充放電に伴う電極体の膨張・収縮による抵抗溶接部へのストレスが少なく、溶接部の低抵抗化を実現でき、しかも、抵抗溶接部分の品質が安定化した角形二次電池を提供すること。
【解決手段】本発明の角形二次電池は、積層又は偏平状に巻回された電極体１１の芯体露出部１４が２分割され、この間に導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃが複数組、直線状に配列され、かつ、第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃの端面の一方がそれぞれ２分割された芯体露出部１４の内面側に位置し、他方が互いに離間した状態で対向するように配置され、一対の集電部材１６が２分割された芯体露出部１４の最外側の両面にそれぞれ当接されて抵抗溶接された構成を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、積層ないし巻回された正極芯体露出部及び負極芯体露出部を有する角形二次電池及びその製造方法に関する。詳しくは、本発明は、正極芯体露出部及び負極芯体露出部の少なくとも一方側が２分割され、その間に導電性部材が配置されて芯体露出部と集電部材との間及び芯体露出部と導電性部材との間がそれぞれ抵抗溶接された、充放電に伴う電極体の膨張収縮による抵抗溶接部へのストレスが少なく、しかも、溶接部の低抵抗化を実現でき、溶接部分の品質が安定化した角形二次電池及びその製造方法に関する。
近年、環境保護運動が高まり、二酸化炭素ガス等の温暖化の原因となる排ガスの排出規制が強化されている。そのため、自動車業界では、ガソリン、ディーゼル油、天然ガス等の化石燃料を使用する自動車に換えて、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の開発が活発に行われている。このようなＥＶ、ＨＥＶ用電池としては、ニッケル−水素二次電池やリチウムイオン二次電池が使用されているが、近年は軽量で、かつ高容量の電池が得られるということから、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池が多く用いられるようになってきている。
ＥＶ、ＨＥＶ用途においては、環境対応だけでなく、自動車としての基本性能、すなわち、加速性能や登坂性能等の走行能力の高度化も必要とされる。このような要求を満たすためには、単に電池容量を大きくすることのみならず、高出力の二次電池が必要である。一般に、ＥＶ、ＨＥＶ用の二次電池は、発電要素を角形外装缶内に収容した角形二次電池が多く使用されているが、高出力の放電を行うと電池に大電流が流れるため、電池の内部抵抗を極力低減させる必要がある。そのため、電池の発電要素における電極極板の芯体露出部と集電部材との間の溶接不良を防止して内部抵抗を低下させることについても種々の改良が行われてきている。電池の発電要素における電極極板の芯体露出部と集電部材とを電気的に接合して集電する方法としては、機械的なカシメ法、溶接法等があるが、高出力が要求される電池の集電方法としては、低抵抗化を実現し易く、しかも経時変化が生じ難いことから、溶接法が適している。
しかしながら、ＥＶ、ＨＥＶ用のリチウムイオン二次電池等の角形二次電池の電極体は、正極極板と負極極板とがセパレータを介して積層ないし巻回された構成を備えている。そして、正極極板及び負極極板の芯体露出部は、それぞれ互いに異なる側に位置するように配置され、正極極板の芯体露出部は積層されて正極集電部材に溶接され、負極極板の芯体露出部も積層されて負極集電部材に溶接されている。これらの正極芯体露出部及び負極芯体露出部の積層枚数は、ＥＶ、ＨＥＶ用のリチウムイオン二次電池等の角形二次電池の容量が大きい場合には、非常に多くなる。そのため、ＥＶ、ＨＥＶ用のリチウムイオン二次電池等の角形二次電池の電極体では、電極極板の芯体露出部と集電部材の接合部に関して更なる改善が望まれる。
一方、下記特許文献１には、正極極板及び負極極板がセパレータを介して偏平状に巻回された電極体において、セパレータからはみ出ているそれぞれの電極の芯体露出部の積層幅を小さくするために、それぞれの電極の芯体露出部を２箇所ずつに分けて集電部材に溶接した蓄電素子の発明が開示されている。ここで下記特許文献１に開示されている蓄電素子の構成を図１２及び図１３を用いて説明する。なお、図１２Ａは下記特許文献１に開示されている蓄電素子としての電気二重層キャパシタの断面図あり、図１２Ｂは図１２ＡのXIIＢ−XIIＢ線に沿った断面図であり、図１２Ｃは図１２ＡのXIIＣ−XIIＣ線に沿った断面図である。また、図１３は図１２における電極の芯体露出部と集電部材との間の溶接工程を示す図である。
この蓄電素子５０は、図１２Ａ〜図１２Ｃに示したように、正極極板及び負極極板がセパレータ（何れも図示省略）を介して積層されて偏平状に巻回された巻回電極体５１を備えており、この巻回電極体５１は角形のアルミニウム製の外装缶５２内に配置されている。また、この蓄電素子５０の正極用集電部材５３ａ及び負極用集電部材５３ｂは、それぞれ一方側の端部にコ字状の翼部５４ａないし５４ｂが形成されて、それぞれ正極極板の芯体露出部５５ａないし負極極板の芯体露出部５５ｂに接続され、他方側の端部はそれぞれ正極端子５６ａないし負極端子５６ｂに接続されている。そして、正極極板の芯体露出部５５ａは束ねられて２分割され、それぞれ一方のコ字状の翼部５４ａの外面側の２箇所に溶接されており、また、負極極板の芯体露出部５５ｂも２分割されてそれぞれ他方のコ字状の翼部５４ｂの外面側の２箇所に溶接されている。
この溶接は、たとえば正極極板側であれば、図１３に示したように、２分割された正極極板の芯体露出部５５ａのうちの一方をコ字状の翼部５４ａの外面に配置し、この芯体露出部５５ａの外表面に超音波溶接装置（図示省略）のホーン５７を当接し、コ字状の翼部５４ａの内面側にアンビル５８を配置することにより、超音波溶接が行われている。なお、２分割された正極極板の芯体露出部５５ａの他方に対しても同様の方法で超音波溶接が行われており、また、負極極板側においても同様である。
特開２００３−２４９４２３号公報 実開昭５８−１１３２６８号公報 特開２０００− ４０５０１号公報
上記特許文献１に開示されている発明によれば、正極芯体露出部及び負極芯体露出部の露出幅を小さくできるため、蓄電装置の容積効率が良好となるという効果を奏する。しかしながら、この発明では、正極極板ないし負極極板に正極用集電部材ないし負極用集電部材を溶接するためにはそれぞれ複数回の溶接が必要であり、さらに、巻回電極体の中央部には溶接するための正極用集電部材ないし負極用集電部材のコ字状の翼部を配置するための開口空間を必要とすること、超音波溶接時にコ字状の翼部の内部にアンビルを配置する必要があること等、製造設備が複雑化するという問題点が存在している。
また、上記特許文献１には、電極極板を接続する工程は超音波溶接法を用いることが特に好ましいと記載されているが、実施例での巻回数は１６回（２分割した片側では８回）であり、積層厚みは３２０μｍとなっている。それに対し、ＥＶ、ＨＥＶ用のリチウムイオン二次電池等の容量が大きい密閉電池では、正極芯体露出部及び負極芯体露出部の積層枚数は上記特許文献１に開示されている発明の場合よりも非常に多くなっていると共に、積層厚みも遙かに厚くなっている。
そのため、ＥＶ、ＨＥＶ用のリチウムイオン二次電池等の容量が大きい角形二次電池では、積層された正極芯体露出部及び負極芯体露出部と集電部材との間の溶接方法として超音波溶接法を採用して安定した状態に溶接するためには、積層された正極芯体露出部及び負極芯体露出部をそれぞれ集電部材に密着させるための大きな加圧と、超音波振動を積層された正極芯体露出部及び負極芯体露出部の他端側まで到達させるための大きなエネルギーが必要となる。上記特許文献１に開示されている発明では、コ字状の集電部材の内部に配置されたアンビルで加圧及び超音波エネルギーを受ける必要があるため、アンビルに相応の剛性が必要となり、しかも、コ字状の集電部材の内部に供給できる大きさのアンビルで大きな加圧を受けつつさらに安定した溶接条件を見出すことは技術的に非常に困難である。
なお、上記特許文献２には、図１４に示したように、集電部材６１の基部６２の両側に電極体６３の芯体６４を２つに分割して集束した電極芯体群６４ａ及び６４ｂを当接させ、これらの電極芯体群６４ａ及び６４ｂの外側に配置した一対の当て板６５ａ及び６５ｂと共に一体にシリーズスポット溶接した極板芯体集結装置６０が示されている。また、上記特許文献３には、図１５Ａ及び図１５Ｂに示すように、正極極板及び負極極板がそれぞれセパレータを介して、正極芯体露出部７１及び負極芯体露出部７２がそれぞれ反対側に配置されるように、巻回された偏平状の巻回電極体７３を備え、たとえば正極芯体露出部７１の巻回された中央空間７１ａに嵌合される縁部分が曲面状とされた長方形状の接続部７４ａと、巻回軸方向と直交する偏平軸長方向に突出する端子部７４ｂと、両者を連結する短い連結部７４ｃとを備える正極端子７４を用い、この正極端子７４の端子部７４ｂを正極芯体露出部７１の巻回された中央空間７１ａに嵌合させ（図１５Ａ参照）た後、正極芯体露出部７１の両側からシリーズスポット溶接することにより電気的に接続するようにした偏平巻回電極電池７０が示されている。
ＥＶ、ＨＥＶ用のリチウムイオン二次電池等の容量が大きい角形二次電池の場合には、正極芯体露出部及び負極芯体露出部の積層枚数は非常に多くなる上、正極芯体及び正極集電部材としてはアルミニウム又はアルミニウム合金が、負極芯体及び負極集電部材としては銅又は銅合金等が用いられる。これらのアルミニウム又はアルミニウム合金や銅又は銅合金は、電気抵抗が小さく、しかも熱伝導率も良好な材料であるため、正極芯体露出部と正極端子との間及び負極芯体露出部と負極端子との間を、それぞれ確実に抵抗溶接して溶接強度を強くするとともに、溶接部の内部抵抗を小さくするには多大な溶接エネルギーを必要とする。
加えて、ＥＶ、ＨＥＶ用のリチウムイオン二次電池等の容量が大きい角形二次電池の場合には、内部抵抗を小さくするために集電部材と芯体露出部との間を複数箇所で抵抗溶接することが好ましいが、１箇所ずつ抵抗溶接を行う場合には、先に抵抗溶接された箇所に電流が流れて無効電流が多くなってしまうので、その無効電流分を見込んだ大量の溶接エネルギーが必要となる。このような抵抗溶接時の無効電流を抑制するためには、複数箇所を同時に抵抗溶接すれば一応達成することができるが、この場合においても大量の溶接エネルギーが必要となる。さらに、図１４及び図１５に記載されているような抵抗溶接構造を採用すると、２分割された芯体露出部が一つの板状の集電部材の両面にそれぞれ抵抗溶接された状態となる。角形二次電池は、充放電により電極体が膨張・収縮を繰り返すので、芯体露出部もそれに同調して動く。このように芯体露出部に動きが生じると、芯体露出部と集電部材との間の抵抗溶接部にストレスがかかり、抵抗溶接部が剥がれてしまう虞がある。
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであり、積層ないし巻回された正極芯体露出部及び負極芯体露出部の少なくとも一方側の芯体露出部は２分割され、その間に導電性部材が配置されて芯体露出部と集電部材との間及び芯体露出部と導電性部材との間がそれぞれ抵抗溶接され、この抵抗溶接部に充放電に伴う電極体の膨張・収縮によるストレスがかかり難く、しかも、溶接部分の低抵抗化及び品質の安定化が実現できる角形二次電池及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の角形二次電池は、
積層ないし巻回された正極芯体露出部及び負極芯体露出部を有する電極体と、前記正極芯体露出部に電気的に接合されている正極集電部材と、前記負極芯体露出部に電気的に接合されている負極集電部材と、角形外装体とを備えている角形二次電池において
前記電極体の前記正極芯体露出部及び前記負極芯体露出部の少なくとも一方は、２分割されてその間に導電性の第１部材及び第２部材が、前記積層された芯体露出部の積層方向において直線状に配列するように、かつ、前記第１部材及び前記第２部材の端面の一方がそれぞれ前記２分割された芯体露出部の内面側に位置し、他方が結合されずに互いに対向するように配置され、
前記２分割された側の芯体露出部の最外側の両面には一対の集電部材が配置されており、
前記一対の集電部材の一方と前記２分割された芯体露出部の一方と前記第１部材との間、及び、前記一対の集電部材の他方と前記２分割された芯体露出部の他方と前記第２部材との間がそれぞれ抵抗溶接されていることを特徴とする。
本発明の角形二次電池によれば、充放電に伴う電極体の膨張・収縮によって２分割された芯体露出部に動きが生じても、第１部材及び第２部材は互いに直接結合されていないので２分割された芯体露出部の動きに同調して動き、２分割された芯体露出部と第１部材及び第２部材との間の抵抗溶接部にストレスがかかり難くなる。そのため、本発明の角形二次電池によれば、充放電を繰り返しても、集電体と２分割された芯体露出部と第１部材及び第２部材との間のそれぞれの抵抗溶接部の品質の劣化が少ない、高品質な角形二次電池を製造することができるようになる。
また、導電性の第１部材及び第２部材としては、円柱状、角柱状、楕円柱状等の変形し難い形状のものを採用することができ、それらの形成材料としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の正極芯体ないし負極芯体と同様の材料、さらには、タングステン、モリブデン等の発熱を促進する高融点金属からなるものを使用することができる。また、本発明における「集電部材」とは、電極端子に直接接続されているものだけでなく、電極端子との間に導電性部材が介在されているものや、電極端子に直接接続されていない「集電受け部材」を含む意味で用いられている。
また、本発明の角形二次電池においては、前記導電性の第１部材及び第２部材は複数組設けられていることが好ましい。
導電性の第１部材及び第２部材が複数組設けられていると、２分割された側の芯体露出部は、第１部材及び第２部材と集電部材との間で複数箇所において抵抗溶接されていることになる。そのため、本発明の角形二次電池によれば、抵抗溶接部の品質の劣化が少ないだけでなく、内部抵抗が小さく、大電流充放電が可能な角形二次電池が得られる。
本発明の角形二次電池においては、導電性の第１部材と第２部材の対向する面が離間していることが好ましい。特に、第１部材及び第２部材を複数組用いる場合、各組における第１部材と第２部材の対向する面がそれぞれ離間していることが好ましい。
また、本発明の角形二次電池においては、前記導電性の第１部材及び第２部材は、それぞれ外周に溝が形成されていてもよい。
本発明の角形二次電池によれば、本発明の角形二次電池の製造時に導電性の第１部材及び第２部材を保持部材を用いることによって安定した状態で２分割された芯体露出部の間に配置することができるので、抵抗溶接部の品質が安定化した角形二次電池が得られる。
また、本発明の角形二次電池においては、前記導電性の第１部材及び第２部材は、絶縁性中間部材に形成された孔内にそれぞれ摺動可能に配置された状態で前記２分割された芯体露出部間に配置されていてもよく、さらには、前記導電性の第１部材及び第２部材は、それぞれ絶縁性中間部材に形成された片持ち梁に固定された状態で前記２分割された芯体露出部間に配置されていてもよい。
本発明の角形二次電池においては、充放電に伴う電極体の膨張・収縮によって２分割された芯体露出部に動きが生じても、第１部材及び第２部材は互いに絶縁性中間部材に形成された孔内で、あるいは、絶縁性中間部材に形成された片持ち梁によって、２分割された芯体露出部の動きに同調して動くので、２分割された芯体露出部と第１部材及び第２部材との間の抵抗溶接部にストレスがかかり難くなる。しかも、本発明の角形二次電池の製造時に導電性の第１部材及び第２部材を絶縁性中間部材によって安定した状態で２分割された芯体露出部の間に配置することができる。そのため、本発明の角形二次電池によれば、充放電を繰り返しても、集電体と２分割された芯体露出部と第１部材及び第２部材との間のそれぞれの抵抗溶接部の品質の劣化が少ない、高品質な角形二次電池を製造することができるようになる。
なお、本発明の絶縁性中間部材としては、たとえばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイドなどの樹脂材料を使用し得る。また、絶縁性中間部材の幅は、抵抗溶接箇所の近傍で溶接を行った後に芯体露出部と対向する絶縁性中間部材の面が芯体露出部と接するような状態となっていることが好ましく、他の部分では、例えば抵抗溶接時のガス抜きが良好となるようにするために、外周部に溝を形成しても、内部に空洞を形成してもよい。
さらに、上記目的を達成するため、本発明の角形二次電池は、
積層ないし巻回された正極芯体露出部及び負極芯体露出部を有する電極体と、前記正極芯体露出部に電気的に接合されている正極集電部材と、前記負極芯体露出部に電気的に接合されている負極集電部材と、角形外装体とを備えている角形二次電池において、
前記電極体の前記正極芯体露出部及び前記負極芯体露出部の少なくとも一方は、２分割されてその間に、導電性の第１部材及び第２部材が、前記第１部材及び第２部材のそれぞれ表面の一方側に複数の突起が形成されて前記複数の突起がそれぞれ前記２分割された芯体露出部の内面側に位置し、前記第１部材及び前記第２部材が互いに離間した状態に配置され、
前記２分割された芯体露出部の最外側に、前記複数の突起に対応する位置毎に独立した状態に、複数の前記集電部材が当接されており、
前記複数の集電部材と前記２分割された芯体露出部と前記第１部材の複数の突起のそれぞれとの間、及び、前記複数の集電部材と前記２分割された芯体露出部と前記第２部材の複数の突起のそれぞれとの間がそれぞれ抵抗溶接されている。
本発明の角形二次電池によれば、充放電に伴う電極体の膨張・収縮によって２分割された芯体露出部に動きが生じても、第１部材及び第２部材は互いに離間しているので２分割された芯体露出部の動きに同調して動き、２分割された芯体露出部と第１部材及び第２部材との間の抵抗溶接部にストレスがかかり難くなるので、充放電を繰り返しても２分割された芯体露出部と第１部材及び第２部材との間の抵抗溶接部の品質の劣化が少ない、高品質な角形二次電池が得られる。
また、本発明の角形二次電池においては、前記導電性の第１部材及び第２部材は、それぞれ摺動可能に絶縁性中間部材に形成された溝内に配置されているものとしてもよい。
本発明の角形二次電池によれば、製造時に導電性の第１部材及び第２部材を絶縁性中間部材によって安定した状態で２分割された芯体露出部の間に配置することができるので、抵抗溶接部の品質が安定化した角形二次電池が得られる。
さらに、上記目的を達成するため、本発明の角形二次電池の製造方法は、
積層ないし巻回された正極芯体露出部及び負極芯体露出部を有する電極体と、前記正極芯体露出部に電気的に接合されている正極集電部材と、前記負極芯体露出部に電気的に接合されている負極集電部材と、角形外装体とを備えている角形二次電池の製造方法において、
前記電極体の前記正極芯体露出部及び前記負極芯体露出部の少なくとも一方を２分割する第１の工程と、
前記２分割された側の芯体露出部間に、導電性の第１部材及び第２部材を、前記第１部材及び前記第２部材が前記積層された芯体露出部の積層方向において直線状に配列するように、かつ、前記第１部材及び前記第２部材の端面の一方がそれぞれ前記２分割された芯体露出部の内面側に位置し、他方が互いに対向するように配置すると共に、前記２分割された側の一対の集電部材を前記２分割された芯体露出部の最外側の両面にそれぞれ当接する第２の工程と、
前記一対の集電部材の表面にそれぞれ一対の抵抗溶接用電極を当接させ、前記一対の抵抗溶接用電極に押圧力を印加して前記第１部材及び前記第２部材間を短絡させながら、前記一対の集電部材の一方と前記２分割された芯体露出部の一方と前記第１部材との間、及び、前記一対の集電部材の他方と前記２分割された芯体露出部の他方と前記第２部材との間を抵抗溶接すると共に、前記第1部材と前記第２部材が抵抗溶接されていない状態とする第３の工程と、
前記一対の抵抗溶接用電極を取り除く第４の工程と、
を有することを特徴とする。
本発明の角形二次電池の製造方法では、一対の抵抗溶接用電極が当接された箇所の第１部材及び第２部材は、第３の工程において、一対の抵抗溶接用電極に押圧力を印加した際に短絡されて抵抗溶接が行われる。短絡した導電性の第１部材及び第２部材との間の抵抗は両者の接触面積が大きいために小さく、しかも、第１部材及び第２部材の熱容量が大きいため、第１部材と第２部材との間の融着は、２分割された芯体露出部と第１部材との間の融着及び２分割された芯体露出部と第２部材との間の融着よりも、生じ難い。したがって、一対の集電部材の一方と２分割された芯体露出部の一方と第１部材との間、及び、一対の集電部材の他方と２分割された芯体露出部の他方と第２部材との間が溶接され、かつ第１部材と第２部材との間は溶接されない状態とすることができる。
これにより作製された角形二次電池においては、充放電に伴う電極体の膨張・収縮によって２分割された芯体露出部に動きが生じても、第１部材及び第２部材は互いに直接結合されていないので２分割された芯体露出部の動きに同調して動き、２分割された芯体露出部と第１部材及び第２部材との間の抵抗溶接部にストレスがかかり難くなる。そのため、本発明の角形二次電池の製造方法によれば、充放電を繰り返しても、集電体と２分割された芯体露出部と第１部材及び第２部材との間のそれぞれの抵抗溶接部の品質の劣化が少ない、高品質な角形二次電池を製造することができるようになる。
なお、第２の工程においては、２分割された側の芯体露出部間に導電性の第１部材及び第２部材を配置する工程と２分割された芯体露出部の最外側の両面に一対の集電部材を当接する工程とのどちらを先に行うかは任意である。
本発明の角形二次電池の製造方法においては、前記導電性の第１部材及び第２部材を複数組用い、前記第３の工程及び前記第４の工程を前記導電性の第１部材及び第２部材の各組毎に順次繰り返すことが好ましい。
また、各組毎に行う第４の工程において抵抗溶接用電極を取り除いた後、第１部材と第２部材の対向する面が離間した状態とすることが好ましい。
本発明の角形二次電池の製造方法においては、抵抗溶接終了後の第４の工程において、一対の抵抗溶接用電極を取り除いた後、短絡していた第１部材及び第２部材は互いに離間した状態とする。そのため、抵抗溶接を各組の第１部材及び第２部材毎に順次行う場合であっても、他の組の導電性の第１部材及び第２部材に電流が流れることがないので、２分割された側の芯体を迂回して流れる電流のみが無効電流となる。この無効電流は、芯体の厚さが薄くて抵抗が大きいので、抵抗溶接電流と比すると非常に小さくなる。
したがって、本発明の非水電解質二次電池の製造方法によれば、複数組の導電性の第１部材及び第２部材間のそれぞれにおいても、集電部材と２分割された芯体露出部の一方と第１部材との間、及び、第２部材と２分割された芯体露出部の他方と集電部材との間においても、良好な抵抗溶接が行われるため、溶接部の低抵抗化を実現でき、大電流充放電が可能で、溶接部分の品質が安定化した角形二次電池を製造することができるようになる。
また、本発明の角形二次電池の製造方法においては、前記第２の工程において、前記２分割された側の芯体露出部間に、前記導電性の第１部材及び第２部材をそれぞれ絶縁性の保持治具によって保持させながら配置し、前記第４の工程において前記絶縁性の保持治具を取り除くようにすることが好ましい。
本発明の角形二次電池の製造方法によれば、抵抗溶接時に、２分割された芯体露出部間での導電性の第１部材及び第２部材の配置状態が安定化するため、上記本発明の効果がより良好に奏されるようになる。なお、絶縁性の保持治具は、第４の工程において取り除かれるので、角形二次電池の製造時に邪魔になることがない。
また、本発明の角形二次電池の製造方法においては、前記第２の工程において、前記２分割された側の芯体露出部間に、前記導電性の第１部材及び第２部材をそれぞれ絶縁性の保持治具によって保持させながら、かつ、前記導電性の第１部材及び第２部材の間に導電性中間部材を介在させながら配置し、前記第３の工程において、前記一対の抵抗溶接用電極に押圧力を印加して前記導電性中間部材を介して前記第１部材及び前記第２部材間を短絡させながら抵抗溶接を行い、前記第４の工程において前記絶縁性の保持具及び前記導電性中間部材を取り除くことを特徴とすることが好ましい。
導電性の第１部材及び第２部材をそれぞれ絶縁性の保持治具によって保持させながら、両者間に導電性中間部材を介在させておくと、２分割された芯体露出部間での導電性の第１部材及び第２部材の配置状態が安定化するとともに、抵抗溶接時に一対の抵抗溶接用電極に押圧力を印加しても二分割された芯体露出部の変形が少なくなる。そのため、本発明の角形二次電池の製造方法によれば、より良好な抵抗溶接が行われるようになり、溶接部分の品質が安定化した角形二次電池を製造することができるようになる。
また、本発明の角形二次電池の製造方法においては、前記第２の工程において、前記導電性の第１部材及び第２部材としてそれぞれ外周に溝が形成されたものを用い、前記溝に前記絶縁性の保持治具を嵌合させることによって前記絶縁性の保持治具に前記第１部材及び第２部材を保持することが好ましい。
導電性の第１部材及び第２部材としてそれぞれ外周に溝が形成されたものを用い、この溝に絶縁性の保持治具を嵌合させると、導電性の第１部材及び第２部材が絶縁性の保持治具に強固に保持されるようになり、２分割された芯体露出部間での導電性の第１部材及び第２部材の配置状態が安定化する。そのため、本発明の角形二次電池の製造方法によれば、良好な抵抗溶接が行われるようになり、溶接部分の品質が安定化した角形二次電池を製造することができるようになる。
また、本発明の角形二次電池の製造方法においては、前記第２の工程において、前記２分割された側の芯体露出部間に、前記導電性の第１部材及び第２部材を、それぞれ前記２分割された側の芯体露出部の内面に対向する側が露出した状態で摺動可能に、かつ前記導電性の第１部材及び第２部材が互いに対向するように、絶縁性中間部材に形成された孔内に配置した状態で、配置したものを用いることが好ましい。
導電性の第１部材及び第２部材をそれぞれ前記２分割された側の芯体露出部の内面に対向する側が露出した状態で摺動可能に、かつ前記導電性の第１部材及び第２部材が互いに対向するように、絶縁性中間部材に形成された孔内に配置すると、導電性の第１部材及び第２部材を安定した状態で２分割された側の芯体露出部間に配置することができる。また、導電性の第１部材及び第２部材は、互いに摺動可能に対向しているので、抵抗溶接時に一対の抵抗溶接用電極に押圧力を印加すると第１部材及び第２部材間が短絡して抵抗溶接が行われるが、抵抗溶接後に一対の抵抗溶接用電極を取り除くと、２分割された芯体露出部の弾性力によって自然に第１部材及び第２部材間が離間する。そのため、本発明の角形二次電池の製造方法によれば、充放電を繰り返しても、より集電体と２分割された芯体露出部と第１部材及び第２部材との間のそれぞれの抵抗溶接部の品質の劣化が少ない、高品質な角形二次電池を製造することができるようになる。
また、本発明の角形二次電池の製造方法においては、前記第２の工程において、前記２分割された側の芯体露出部間に、前記導電性の第１部材及び第２部材を、前記導電性の第１部材及び第２部材が互いに対向するように、絶縁性中間部材に形成された片持ち梁に固定した状態で配置したものを用いるようにしてもよい。
２分割された側の芯体露出部間に、導電性の第１部材及び第２部材を導電性の第１部材及び第２部材がそれぞれ絶縁性中間部材に形成された片持ち梁に固定して配置すると、導電性の第１部材及び第２部材を安定した状態で２分割された側の芯体露出部間に配置することができる。しかも、抵抗溶接時に一対の抵抗溶接用電極に押圧力を印加すると第１部材及び第２部材間が短絡して抵抗溶接が行われるが、抵抗溶接後に一対の抵抗溶接用電極を取り除くと、絶縁性中間部材に形成された片持ち梁の弾性力によって自然に第１部材及び第２部材間が離間する。そのため、本発明の角形二次電池の製造方法によれば、充放電を繰り返しても、より集電体と２分割された芯体露出部と第１部材及び第２部材との間のそれぞれの抵抗溶接部の品質の劣化が少ない、高品質な角形二次電池を製造することができるようになる。
本発明の角形二次電池の製造方法においては、前記導電性の第１部材及び第２部材として、それぞれ前記２分割された側の芯体露出部の内面と対向する側に突起が形成されているものを用いることが好ましい。
導電性の第１部材及び第２部材として、それぞれ２分割された側の芯体露出部の内面と対向する側に突起が形成されたものを用いると、この突起がいわゆるプロジェクションとして作用するため、第１部材及び第２部材と芯体露出部との間で良好な抵抗溶接が行われるようになる。そのため、本発明の角形二次電池の製造方法によれば、より良好な抵抗溶接が行われるようになり、溶接部分の品質が安定化した角形二次電池を製造することができるようになる。
なお、導電性の第１部材及び第２部材に形成する突起の形成材料としては、正極芯体ないし負極芯体と同様の材料、タングステン、モリブデン等の発熱を促進する高融点金属からなるものを使用することができ、また、突起にニッケルメッキを施したもの、突起とその根本付近までをタングステンもしくはモリブデン等の発熱を促進する金属材料に変更し、導電性の第１部材及び第２部材の一方側の端部にロー付け等によって接合したもの等も使用し得る。
さらに、上記目的を達成するため、本発明の角形二次電池の製造方法は、
積層ないし巻回された正極芯体露出部及び負極芯体露出部を有する電極体と、前記正極芯体露出部に電気的に接合されている正極集電部材と、前記負極芯体露出部に電気的に接合されている負極集電部材と、角形外装体とを備えている角形二次電池の製造方法において、
前記電極体の前記正極芯体露出部及び前記負極芯体露出部の少なくとも一方を２分割する第１の工程と、
前記２分割された側の芯体露出部間に、導電性の第１部材及び第２部材を、前記第１部材及び第２部材のそれぞれ表面の一方側に複数の突起が形成されて前記複数の突起がそれぞれ前記２分割された芯体露出部の内面側に位置し、前記第１部材及び前記第２部材が互いに離間した状態に配置すると共に、前記２分割された芯体露出部の最外側に、前記複数の突起に対応する位置毎に独立した状態に、複数の前記集電部材を当接する第２の工程と、
前記２分割された芯体露出部の最外面側毎に、複数の前記集電部材の内の２つの表面に一対の抵抗溶接用電極を当接させ、前記一対の抵抗溶接用電極に押圧力を印加しながら、前記第１部材と前記２分割された芯体露出部との間及び前記第２部材と前記２分割された芯体露出部との間を抵抗溶接する第３の工程と、
前記一対の抵抗溶接用電極を取り除く第４の工程と、
を有することを特徴とする。
本発明の角形二次電池の製造方法では、第２の工程において、２分割された側の芯体露出部間に、導電性の第１部材及び第２部材を、第１部材及び第２部材のそれぞれ表面の一方側に複数の突起が形成されてこれらの複数の突起がそれぞれ２分割された芯体露出部の内面側に位置し、第１部材及び第２部材が互いに離間した状態に配置している。このような方法を採用すると、２分割された側の芯体露出部の一方の内面側には第１部材の複数の突起が当接するようになり、同じく他方の内面側に第２部材の複数の突起が当接するようになり、しかも、第１部材と第２部材とは互いに離間した状態となっている。なお、第２の工程においては、２分割された側の芯体露出部間に導電性の第１部材と第２部材を配置する工程及び２分割された芯体露出部の最外側の両面にそれぞれ集電部材を当接する工程とのどちらを先に行うかは任意である。
そして、第２の工程で、２分割された芯体露出部の最外側に、第１部材の複数の突起に対応する位置毎に独立した状態に複数の集電部材を当接し、同じく第２部材の複数の突起に対応する位置毎に独立した状態に複数の集電部材を当接し、さらに、第４の工程で、例えば第１部材に対応する側の任意の２つ集電部材（以下、「第１集電部材」及び「第２集電部材」と称する。）の表面に一対の抵抗溶接用電極を当接させ、これらの抵抗溶接用電極に押圧力を印加しながら抵抗溶接している。このような方法を採用すると、抵抗溶接用電流は、抵抗溶接用電極の一方→第１集電部材→２分割された芯体露出部の一方→第１部材の一方の突起→第１部材→第１部材の別の突起→２分割された芯体露出部の一方→第２集電部材→一対の抵抗溶接用電極の他方へと流れる。
しかも、第１部材と第２部材とは直接接触していないため、第２部材には溶接電流がほとんど流れず、無効電流は芯体露出部を迂回して流れる電流のみとなるが、芯体の厚さは薄くて内部抵抗が大きいために無効電流値は小さくなる。そのため、第１集電部材と２分割された芯体露出部の一方と第１部材の一方の突起との間、及び、第１部材の別の突起と２分割された芯体露出部の一方と第２集電部材との間に、それぞれ良好な抵抗溶接が行われる。また、第２部材側の抵抗溶接に際しては、第１部材と第２部材とは直接接触していないため、第１部材側の抵抗溶接の場合と同様に、良好な抵抗溶接を行うことができる。
また、このような角形二次電池の製造方法によって作製された角形二次電池も、充放電に伴う電極体の膨張・収縮によって２分割された芯体露出部に動きが生じても、第１部材及び第２部材は互いに離間しているので２分割された芯体露出部の動きに同調して動き、２分割された芯体露出部と第１部材及び第２部材との間の抵抗溶接部にストレスがかかり難くなる。そのため、本発明の角形二次電池の製造方法によれば、充放電を繰り返しても２分割された芯体露出部と第１部材及び第２部材との間の抵抗溶接部の品質の劣化が少ない、高品質な角形二次電池を製造することができるようになる。
また、本発明の角形二次電池の製造方法においては、前記第２の工程において、前記２分割された側の芯体露出部間に、前記導電性の第１部材及び第２部材をそれぞれ絶縁性の保持治具によって保持させながら配置し、前記第４の工程において前記絶縁性の保持治具を取り除くようにしてもよい。
導電性の第１部材及び第２部材をそれぞれ絶縁性の保持治具によって保持させながら２分割された側の芯体露出部間に配置すると、２分割された側の芯体露出部間における第１部材及び第２部材の配置が安定化する。
また、本発明の角形二次電池の製造方法においては、前記第２の工程において、前記２分割された側の芯体露出部間に、前記導電性の第１部材及び第２部材を絶縁性中間部材に形成された溝内に摺動可能に保持させて配置するするようにしてもよい。
導電性の第１部材及び第２部材をそれぞれ、絶縁性中間部材に形成された溝内に互いに離間した状態として配置すると、導電性の第１部材及び第２部材が安定した状態で２分割された側の芯体露出部間に配置することができる。しかも、作製された角形二次電池においては、充放電に伴う電極体の膨張・収縮によって２分割された芯体露出部に動きが生じても、第１部材及び第２部材は絶縁性中間部材に形成された溝内に摺動可能に保持されているので、２分割された芯体露出部の動きに同調して動くので、２分割された芯体露出部と第１部材及び第２部材との間の抵抗溶接部にストレスがかかり難くなる。そのため、本発明の角形二次電池の製造方法によれば、充放電を繰り返しても、集電体と２分割された芯体露出部と第１部材及び第２部材との間のそれぞれの抵抗溶接部の品質の劣化が少ない、高品質な角形二次電池を製造することができるようになる。
図１Ａは実施形態１の角形非水電解質二次電池の断面図であり、図１Ｂは図１ＡのＩＢ−ＩＢ線に沿った断面図であり、図１Ｃは図１ＡのＩＣ−ＩＣ線に沿った断面図である。 図２Ａは実施形態１の正極用中間部材の平面図であり、図２Ｂは図２Ａの右側面図であり、図２Ｃは図２ＢのIIＣ−IIＣ線に沿った断面図である。 実施形態１における抵抗溶接状態を示す側部断面図である。 実施形態２の溶接後の正極用中間部材部分の配置状態を示す側面断面図である。 図５Ａは実施形態３の正極用中間部材の平面図であり、図５Ｂは図５Ａの右側面図であり、図５Ｃは図５ＢのＶＣ−ＶＣ線に沿った断面図である。 図６Ａ〜図６Ｃは、実施形態４の導電性の第１部材及び第２部材の抵抗溶接方法を順を追って説明する工程図である。 実施形態４で使用する導電性の第１部材及び第２部材の拡大平面図であり、図７Ｂは同じく右側面図であり、図７Ｃは図７ＢのVIIＣ−VIIＣ線に沿った断面図である。 図８Ａ〜図８Ｃは、実施形態５の導電性の第１部材及び第２部材の抵抗溶接方法を順を追って説明する工程図である。 図９は実施形態６で使用する導電性の第１部材及び第２部材の拡大平面図であり、図９Ｂは同じく右側面図であり、図９Ｃは図９ＢのIXＣ−IXＣ線に沿った断面図である。 実施形態７における抵抗溶接状態を示す側部断面図である。 図１１Ａは実施形態７で使用する導電性の第１部材及び第２部材の拡大平面図であり、図１１Ｂは同じく右側面図であり、図１１Ｃは図１１ＢのXIＣ−XIＣ線に沿った断面図である。 図１２Ａは従来の蓄電素子としての電気二重層キャパシタの断面図あり、図１２Ｂは図１２ＡのXIIＢ−XIIＢ線に沿った断面図であり、図１２Ｃは図１２ＡのXIIＣ−XIIＣ線に沿った断面図である。 図１２における電極の芯体露出部と集電部材との間の溶接工程を示す図である。 従来のシリーズスポット溶接した極板芯体集結装置の断面図である。 図１５Ａは別の従来の正極端子と正極芯体露出部との溶接前の状態を示す分解斜視図であり、図１５Ｂは溶接後の斜視図である。
以下に本発明を実施するための形態を例示し、詳細に説明する。ただし、以下に示す各実施形態は、本発明の技術思想を理解するために例示するものであって、本発明をこの実施形態に特定することを意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々の変更を行ったものにも均しく適用し得るものである。なお、この明細書における説明のために用いられた各図面においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に適宜縮尺を異ならせて表示しており、必ずしも実際の寸法に比例して表示されているものではない。また、本発明で使用し得る発電要素は、正極極板と負極極板とをセパレータを介して積層又は巻回することにより、一方の端部に複数枚の正極芯体露出部が形成され、他方の端部に複数枚の負極芯体露出部が形成された偏平状のものに適用できるが、以下においては、偏平状の巻回電極体に代表させて説明する。
［実施形態１］
最初に、実施形態１の角形二次電池の例として角形非水電解質二次電池を図１〜図３を用いて説明する。なお、図１Ａは実施形態１にかかる角形非水電解質二次電池の断面図であり、図１Ｂは図１ＡのＩＢ−ＩＢ線に沿った断面図であり、図１Ｃは図１ＡのＩＣ−ＩＣ線に沿った断面図である。図２Ａは実施形態１の正極用中間部材の平面図であり、図２Ｂは図２Ａの右側面図であり、図２Ｃは図２ＢのIIＣ−IIＣ線に沿った断面図である。図３は実施形態１における抵抗溶接状態を示す側部断面図である。
この角形非水電解質二次電池１０は、正極極板と負極極板とがセパレータ（何れも図示省略）を介して巻回された偏平状の巻回電極体１１を有している。正極極板は、アルミニウム箔からなる正極芯体の両面に正極活物質合剤を塗布し、乾燥及び圧延した後、アルミニウム箔が帯状に露出するようにスリットすることにより作製されている。また、負極極板は、銅箔からなる負極芯体の両面に負極活物質合剤を塗布し、乾燥及び圧延した後、銅箔が帯状に露出するようにスリットすることによって作製されている。
そして、上述のようにして得られた正極極板及び負極極板を、正極極板のアルミニウム箔露出部と負極極板の銅箔露出部とがそれぞれ対向する電極の活物質層と重ならないようにずらして、ポリエチレン製微多孔質セパレータを介して巻回することで、巻回軸方向の一方の端には複数枚重なった正極芯体露出部１４を備え、他方の端には複数枚重なった負極芯体露出部１５を備えた偏平状の巻回電極体１１が作製されている。
複数枚の正極芯体露出部１４は積層されて正極用集電部材１６を介して正極端子１７に接続され、同じく複数枚の負極芯体露出部１５は積層されて負極用集電部材１８を介して負極端子１９に接続されている。なお、ここでは、正極用集電部材１６及び負極芯体露出部１５がそれぞれ直接正極端子１７及び負極端子１９に接続されている例を示したが、この正極用集電部材１６及び負極芯体露出部１５はそれぞれ別途導電部材を経て正極端子１７及び負極端子１９に接続されているようにしてもよい。また、正極端子１７、負極端子１９はそれぞれ絶縁部材２０、２１を介して封口板１３に固定されている。この実施形態１の角形非水電解質二次電池１０は、上述のようにして作製された偏平状の巻回電極体１１の封口板１３側を除く周囲に絶縁性の樹脂シート２３を介在させて角形の電池外装缶１２内に挿入した後、封口板１３を電池外装缶１２の開口部にレーザ溶接し、その後、電解液注液孔２２から非水電解液を注液し、この電解液注液孔２２を密閉することにより作製されている。
偏平状の巻回電極体１１は、図１Ｂ〜図１Ｃに示すように、正極極板側では、積層された複数枚の正極芯体露出部１４が２分割されて、その間に正極用中間部材２４Ａが配置されている。正極用中間部材２４Ａは、図２Ａ〜図２Ｃに示すように、樹脂材料からなる絶縁性中間部材２４Ｄに形成された孔内に、導電性材料からなる第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃが複数組、ここでは２組がそれぞれ摺動可能に配置されている。各組の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃは、それぞれ積層された正極芯体露出部１４の積層方向において直線状に配列され、第１部材２４Ｂの正極芯体露出部１４に対向する面とは反対側の面及び第２部材２４Ｃの正極芯体露出部１４に対向する面とは反対側の面は、絶縁性中間部材２４Ｄに形成された孔内で互いに離間して空隙２４Ｅが形成された状態で対向している。なお、各図面においては、第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃ間の距離は、ある程度離間しているように描かれているが、これは本発明の原理の理解を容易にするために便宜的に記載したものであって、実際には第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃが互いに電気的に短絡しないだけの微小距離となっている。
同じく負極極板側では、積層された複数枚の負極芯体露出部１５が２分割され、その間に導電性材料からなる第１部材及び第２部材（何れも図示省略）を複数組、ここでは正極側と同様に２組がそれぞれ樹脂材料からなる絶縁性中間部材に形成された孔内で摺動可能に負極用中間部材２５Ａが配置されている。ここでも、第１部材及び第２部材は、それぞれ積層された負極芯体露出部１５の積層方向において直線状に配列されて、第１部材の負極芯体露出部１５に対向する面とは反対側の面及び第２部材の負極芯体露出部１５に対向する面とは反対側の面は、互いに電気的に短絡しないだけの微小距離離間した状態で対向している。
また、正極用中間部材２４Ａの両側に位置する正極芯体露出部１４の最外側の両側の表面にはそれぞれ正極用集電部材１６が配置されており、負極用中間部材２５Ａの両側に位置する負極芯体露出部１５の最外側の両側の表面にはそれぞれ負極用集電部材１８が配置されている。これらの正極用中間部材２４Ａ及び負極用中間部材２５Ａの具体的構成及び作用については後述する。
なお、正極用中間部材２４Ａを構成する第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃは正極芯体と同じ材料であるアルミニウム製であり、負極用中間部材２５Ａを構成する第１部材及び第２部材は負極芯体と同じ材料である銅製であるが、それぞれの形状は同じであっても異なっていてもよい。また、正極用中間部材２４Ａを構成する樹脂材料からなる絶縁性中間部材２４Ｄ及び負極用中間部材２５Ａの絶縁性中間部材として使用し得る材料としては、たとえばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などが挙げられる。
また、実施形態１の角形非水電解質二次電池１０においては、図１Ａ、図１Ｂ及び図２に示したように、正極用中間部材２４Ａ及び負極用中間部材２５Ａとして、それぞれ樹脂材料からなる絶縁性中間部材２４Ｄに２組の導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃを用いた例を示したが、これらの第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃからなる組は、要求される電池の出力等に応じて１組でもよく、あるいは３組以上としてもよい。２組以上用いる構成であれば、１個の樹脂材料からなる絶縁性中間部材２４Ｄに形成された孔内に２組以上の導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃが摺動可能に配置されているので、それぞれの組の導電性の第１部材及び第２部材を２分割された側の芯体露出部の間に安定な状態で位置決め配置できるようになる。
これらの正極用集電部材１６と２分割された正極芯体露出部１４の最外面との間、正極用中間部材２４Ａを構成する第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃと２分割された正極芯体露出部１４の内面との間は共に抵抗溶接されており、同じく、負極用集電部材１８と２分割された負極芯体露出部１５の最外面との間、負極用中間部材２５Ａを構成する第１部材及び第２部材と２分割された負極芯体露出部１５の内面との間も共に抵抗溶接されている。
以下、偏平状の巻回電極体１１の具体的製造方法、並びに、正極芯体露出部１４、正極用集電部材１６、導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃを有する正極用中間部材２４Ａを用いた抵抗溶接方法、及び、負極芯体露出部１５、負極用集電部材１８、導電性の第１部材及び第２部材を有する負極用中間部材２５Ａを用いた抵抗溶接方法を図２及び図３を用いて詳細に説明する。しかしながら、実施形態１においては、正極用中間部材２４Ａの形状及び負極用中間部材２５Ａの形状は実質的に同一とすることができ、しかも、それぞれの抵抗溶接方法も実質的に同様であるので、以下においては正極極板側のものに代表させて説明することとする。
まず、正極極板及び負極極板を、正極極板のアルミニウム箔露出部と負極極板の銅箔露出部とがそれぞれ対向する電極の活物質層と重ならないようにずらして、ポリエチレン製多孔質セパレータを介して巻回して得られた偏平状の巻回電極体１１の正極芯体露出部１４を、巻回中央部分から両側に２分割し、電極体厚みの１／４を中心として正極芯体露出部１４を集結させた。ここで、集結させたアルミニウム箔の厚さは片側約６６０μｍであり、総積層数は８８枚（片側４４枚）である。また、正極用集電部材１６は厚さ０．８ｍｍのアルミニウム板を打ち抜き、曲げ加工等にて製作した。なお、この正極用集電部材１６はアルミニウム板から鋳造等にて製作してもよい。
そして、正極芯体露出部１４の最外周側の両面に正極用集電部材１６、内周側に第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃを有する正極用中間部材２４Ａを、第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃの両側の円錐台状の突起２４ｂ、２４ｃがそれぞれ正極芯体露出部１４と当接するように、２分割された正極芯体露出部１４の間に挿入する。
ここで、実施形態１に用いる正極用中間部材２４Ａの具体的構成を図２Ａ〜図２Ｃを用いて説明する。この正極用中間部材２４Ａは、それぞれ同一形状の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃを備えている。第１部材２４Ｂと第２部材２４Ｃとの間は、当初は微小距離Ｌだけ隔てられて、樹脂材料からなる絶縁性中間部材２４Ｄに形成された孔内に摺動可能に配置されている。この微小距離Ｌは、第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃの両端側（図２Ａ〜図２Ｃの左右両端側）から押圧力を印加すると、第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃとが接触するが、押圧力を取り除くと第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃとの接触が実質的に解除される範囲で選択されている。
第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃは、例えば円柱状をしており、両端部にそれぞれ円錐台状の突起２４ｂ及び２４ｃが形成されている。なお、円錐台状の突起２４ｂ及び２４ｃ内には、それぞれ開口が形成されていてもよい。円錐台状の突起２４ｂ及び２４ｃの高さは、抵抗溶接部材に一般的に形成されている突起（プロジェクション）と同程度、すなわち、数ｍｍ程度であればよい。
また、正極用中間部材２４Ａを構成する第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃの径及び長さは、偏平状の巻回電極体１１や電池外装缶１２（図１参照）によっても変化するが、３ｍｍ〜数１０ｍｍ程度であればよい。なお、ここでは正極用中間部材２４Ａを構成する第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃの形状は円柱状のものとして説明したが、角柱状、楕円柱状等、金属製のブロック状のものであれば任意の形状のものを使用することができる。
実施形態１の正極用中間部材２４Ａは、第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃが２組、樹脂材料からなる絶縁性中間部材２４Ｄに形成された孔内にそれぞれ一体に保持されている。この場合、それぞれの組の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃは互いに並行になるように保持されていおり、第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃが積層された正極芯体露出部１４の積層方向において直線状に配列するように、かつ、第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃの端面の一方、すなわち、円錐台状の突起２４ｂ及び２４ｃが形成されている側がそれぞれ２分割された正極芯体露出部１４の内面側に位置し、第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃの端面の他方が互いに微小距離Ｌだけ離間した状態で対向すように配置されている。この正極用中間部材２４Ａを構成する樹脂材料からなる絶縁性中間部材２４Ｄの形状は角柱状、円柱状等任意の形状をとることができるが、２分割した正極芯体露出部１４間で安定的に位置決めして固定されるようにするために、ここでは横長の角柱状とされている。
そして、正極用中間部材２４Ａの長さｗは、角形非水電解質二次電池のサイズによっても変化するが、２０ｍｍ〜数十ｍｍとすることができ、その幅ｈは、正極用中間部材２４Ａの近傍において、抵抗溶接を行った後に正極芯体露出部１４と対向する樹脂材料からなる絶縁性中間部材２４Ｄの側面が正極芯体露出部１４と接するような状態となるように設定することが好ましいが、他の部分では、例えば抵抗溶接時のガス抜きが良好となるようにするために、外周部に溝を形成しても、内部に空洞を形成してもよい。
次いで、図３に示したように、上下に配置された一対の抵抗溶接用電極棒３１及び３２間に正極用集電部材１６及び２分割された正極芯体露出部１４間に正極用中間部材２４Ａが配置された偏平状の巻回電極体１１を配置し、一対の抵抗溶接用電極棒３１及び３２をそれぞれ正極芯体露出部１４の最外周側の両面に配置された正極用集電部材１６に当接させる。なお、正極用集電部材１６を正極芯体露出部１４の最外周側の両面に配置する時期は、２分割された正極芯体露出部１４間に正極用中間部材２４Ａを配置する前であっても後であってもよい。
そして、一対の抵抗溶接用電極棒３１及び３２間に適度の押圧力を印加すると、図３の左側の矢印III部分に示されているように、第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃは互いに接触して電気的に短絡された状態となる。この状態で予め定められた条件で抵抗溶接を行うと、抵抗溶接用電流は、例えば抵抗溶接用電極棒３１から、下側の正極用集電部材１６、２分割された正極芯体露出部１４、第１部材２４Ｂ、第２部材２４Ｃ、２分割された芯体露出部１４、上側の正極集電部材１６、抵抗溶接用電極棒３２へと流れる。これにより、下側の正極用集電部材１６と２分割された正極芯体露出部１４の最外面側との間、２分割された正極芯体露出部１４の内面側と第１部材２４Ｂとの間、第２部材２４Ｃと正極芯体露出部１４の内面側との間、正極芯体露出部１４の最外面側と上側の正極用集電部材１６との間に抵抗溶接部分が形成される。
このとき、短絡した導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃとの間の抵抗は両者の接触面積が大きいために小さく、しかも、第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃの熱容量が大きいため、第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃとの間の融着は、２分割された芯体露出部１４と第１部材２４Ｂとの間の融着及び２分割された芯体露出部１４と第２部材２４Ｃとの間の融着よりも、生じ難い。そのため、抵抗溶接後に一対の抵抗溶接用電極棒３１及び３２を取り除くと、押圧されていた２分割された正極芯体露出部１４は、弾性によって抵抗溶接前の形状に近い状態に戻るが、２分割された正極芯体露出部１４にはそれぞれ導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃが溶接された状態となっているので、第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃは互いに逆方向に移動して離間する。そのため、抵抗溶接後には、各組の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃは直接接触してはいない状態となる。
すなわち、抵抗溶接時には、他の組の導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃに電流が流れることがないので、２分割された側の正極芯体を迂回して流れる電流のみが無効電流となる。この無効電流は、正極芯体の厚さが薄いため、抵抗が大きく、抵抗溶接電流と比すると非常に小さい。そのため、２組の導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃ間のそれぞれにおいても、正極集電部材１６と２分割された正極芯体露出部１４の一方との間、２分割された正極芯体露出部１４の一方と第１部材２４Ｂとの間、第２部材２４Ｃと２分割された正極芯体露出部１４の他方との間及び２分割された芯体露出部１４の他方と正極集電部材１６との間においても、良好な抵抗溶接が行われる。
しかも、この抵抗溶接時には、正極用中間部材２４Ａは２分割された正極芯体露出部１４の間に安定的に位置決めされた状態で配置されているので、正確にかつ安定した状態で抵抗溶接することが可能となり、溶接強度がばらつくことが抑制され、溶接部の低抵抗化を実現でき、大電流充放電が可能な角形二次電池を製造することができるようになる。
しかも、得られる角形非水電解質二次電池１０においては、充放電に伴う偏平状の巻回電極体１１の膨張・収縮によって２分割された正極芯体露出部１４に動きが生じても、第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃは互いに離間しているので、分割された正極芯体露出部１４の動きに同調して動く。そのため、実施形態１で作製された角形非水電解質二次電池１０においては、充放電を繰り返しても、２分割された正極芯体露出部１４と第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃとの間の抵抗溶接部にストレスがかかり難くなり、２分割された正極芯体露出部１４と第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃとの間の抵抗溶接部の品質の劣化が少ない、高品質な角形非水電解質二次電池１０が得られるようになる。ここで、正極芯体露出部１４の両最外周側に接続された正極用集電部材１６は、一枚のアルミニウム製の板材を曲げ加工した一体物であるが、正極芯体露出部１４の両最外周側に位置する部分が撓むことができるため第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃがそれぞれ個別に動くことを妨げない。
なお、上記実施形態１では、正極用中間部材２４Ａを形成する導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃとしてそれぞれ突起２４ｂ及び２４ｃが形成されているものを用いた例を示したが、これらの突起２４ｂ及び２４ｃを設けることは必ずしも必要な構成要件ではなく、突起は形成しなくてもい。また、突起を設ける場合には、突起２４ｂ及び２４ｃの形状として円錐台状のものを用いた例を示したが、三角錐台状のものや四角錐台状のものやさらに多角錐台状のものも使用することができ、さらには突起の先端部に開口（窪み）が形成されているものを用いてもよい。突起２４ｂ及び２４ｃに開口が形成されていない場合、突起２４ｂ及び２４ｃの作用は従来の抵抗溶接時のプロジェクションと同様になるが、突起２４ｂ及び２４ｃの先端側に開口を設けると、抵抗溶接時にこの開口の周囲に電流が集中するので、発熱状態が良好となり、より良好に抵抗溶接を行うことができるようになる。
［実施形態２］
なお、上記実施形態１では、２分割された正極芯体露出部１４の最外周側の両面に正極用集電部材１６を当接させる例（図３参照）を示した。しかしながら、本発明においては、２分割された正極芯体露出部１４の最外周側の両面に正極端子１７に接続された正極用集電部材１６を当接させることは必ずしも必要な条件ではなく、少なくとも２分割された正極芯体露出部１４の最外側の一方の面に正極用集電部材１６を当接させて抵抗溶接すればよい。
このような少なくとも２分割された正極芯体露出部１４の最外側の一方の面に正極端子１７に接続された正極用集電部材１６を当接させた実施形態２の溶接後の正極用中間部材２４Ａ部分の配置状態を、図４を用いて説明する。なお、図４は実施形態２の溶接後の正極用中間部材部分の配置状態を示す側面断面図である。なお、実施形態２では、偏平状の巻回電極体１１及び正極用中間部材２４Ａとして実施形態１で使用したものと同様の構成のものを用いるものとし、また、実施形態１のものと同様の構成部分については同一の参照符号を付与してその詳細な説明は省略する。
実施形態２では、図４に示すように、２分割された正極芯体露出部１４の最外側の一方の面に正極端子１７に接続された正極用集電部材１６を当接するように配置すると共に、２分割された正極芯体露出部１４の最外側の他方の面に集電受け部材１６ａを当接するように配置し、正極用集電部材１６と集電受け部材１６ａとの間に一対の抵抗溶接用電極棒を当接して抵抗溶接を行ったものである。この場合、実施形態２では、集電受け部材１６ａは、直接正極端子１７とは電気的に接続されておらず、抵抗溶接時に一対の抵抗溶接用電極棒の一方側を受け止める役割を果たす。
本発明における「集電部材」とはこのような「集電受け部材」をも含む意味で用いられている。なお、抵抗溶接は、集電部材を２分割された芯体露出部の最外側の両方の面に配置した方が物理的に安定した状態で行うことができる。
［実施形態３］
上記実施形態１では、正極用中間部材２４Ａを形成する導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃとして、それぞれの組毎に、樹脂材料からなる絶縁性中間部材２４Ｄに形成された孔内に摺動可能に配置したものを用いたが、実施形態３では、樹脂材料製の絶縁性中間部材２４Ｄに片持ち梁を形成し、この片持ち梁に導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃを固定した。この実施形態３の正極用中間部材２４Ａを図５を用いて説明する。
実施形態３で用いた正極用中間部材２４Ａを形成する樹脂材料製の絶縁性中間部材２４Ｄには、長さ方向の両端部にそれぞれ２箇所ずつ、片持ち梁２４ｆが形成されている。この片持ち梁２４ｆには、正極用中間部材２４Ａを形成する導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃが、それぞれの組毎に、積層された正極芯体露出部１４の積層方向において直線状に配列するように、かつ、第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃの端面の一方、すなわち、円錐台状の突起２４ｂ及び２４ｃが形成されている側がそれぞれ２分割された正極芯体露出部１４の内面側に位置し、第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃの端面の他方が互いに微小距離Ｌだけ離間した状態で対向すように、固定されている。
この実施形態３の正極用中間部材２４Ａを２分割された正極芯体露出部１４間に配置し、実施形態１の場合と同様に抵抗溶接を行うと、抵抗溶接時には片持ち梁２４ｆに固定された導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃが短絡するが、抵抗溶接用電極棒を取り除くと導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃが互いに離間するので、実施形態１の場合と同様の作用・効果を奏することができる。
［実施形態４］
実施形態１〜３では、導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃがそれぞれ樹脂材料製の絶縁性中間部材２４Ｄに保持された正極用中間部材２４Ａを用いた例を示したが、実施形態４では、樹脂材料製の絶縁性中間部材２４Ｄを用いることなく、導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃをそれぞれ絶縁性の保持治具によって保持させながら２分割された正極芯体露出部１４間に配置し、抵抗溶接後に絶縁性の保持治具を取り除くようにしたものである。この実施形態４の導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃの抵抗溶接方法を図６及び図７を用いて説明する。なお、図６Ａ〜図６Ｃは、実施形態４の導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃの抵抗溶接方法を順を追って説明する工程図である。また、図７Ａは実施形態４で使用する導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃの拡大平面図であり、図７Ｂは同じく右側面図であり、図７Ｃは図７ＢのVIIＣ−VIIＣ線に沿った断面図である。
すなわち、実施形態４では、図６Ａに示したように、一対の絶縁性材料によって形成された保持治具２７ａ及び２７ｂにそれぞれ各組の導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃを取付及び取り外し可能に固定したものを用いる。この一対の保持治具２７ａ及び２７ｂは、手に持って操作してもよく、或いは別途ロボットアーム等、自動制御された機器に取り付けて操作してもよい。このように、導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃを保持した一対の保持治具２７ａ及び２７ｂを、図６Ｂに示すように、２分割された正極芯体露出部１４の最外側の両面にそれぞれ正極集電部材１６を配置した後、２分割された正極芯体露出部１４内に挿入し、正極集電部材１６の表面に一対の抵抗溶接用電極棒３１、３２を当接し、一対の抵抗溶接用電極棒３１、３２間に押圧力を印加しながら抵抗溶接を行う。
そうすると、導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃが短絡するので、この状態で予め定められた条件で抵抗溶接を行うと、抵抗溶接用電流は、例えば抵抗溶接用電極棒３１から、下側の正極用集電部材１６、２分割された正極芯体露出部１４、第１部材２４Ｂ、第２部材２４Ｃ、２分割された芯体露出部１４、上側の正極集電部材１６、抵抗溶接用電極棒３２へと流れる。これにより、下側の正極用集電部材１６と２分割された正極芯体露出部１４の最外面側との間、２分割された正極芯体露出部１４の内面側と第１部材２４Ｂとの間、第２部材２４Ｃと正極芯体露出部１４の内面側との間、正極芯体露出部１４の最外面側と上側の正極用集電部材１６との間に抵抗溶接部分が形成される。
このとき、短絡した導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃとの間の抵抗は両者の接触面積が大きいために小さく、しかも、第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃの熱容量が大きいため、第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃとの間の融着は、２分割された芯体露出部１４と第１部材２４Ｂとの間の融着及び２分割された芯体露出部１４と第２部材２４Ｃとの間の融着よりも、生じ難い。そのため、抵抗溶接後に一対の抵抗溶接用電極棒３１及び３２を取り除くとともに、保持治具２７ａ及び２７ｂを取り去ると、押圧されていた２分割された正極芯体露出部１４は、弾性によって抵抗溶接前の形状に近い状態に戻るが、２分割された正極芯体露出部１４にはそれぞれ導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃが溶接された状態となっているので、図６Ｃに示したように、第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃは互いに離間した状態となる。そのため、抵抗溶接後には、各組の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃは直接接触していない状態となる。
その後、別の一対の保持治具２７ａ及び２７ｂに導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃを固定したものを用い、上述の操作と同様にして抵抗溶接を行うと、最初に抵抗溶接された箇所では第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃは互いに離間した状態となっているので抵抗溶接用電流は流れないため、２分割された側の正極芯体を迂回して流れる電流のみが無効電流となる。この無効電流は、正極芯体の厚さが薄いため、抵抗が大きく、抵抗溶接電流と比すると非常に小さい。そのため、その後の抵抗溶接においても、正極集電部材１６と２分割された正極芯体露出部１４の一方との間、２分割された正極芯体露出部１４の一方と第１部材２４Ｂとの間、第２部材２４Ｃと２分割された芯体露出部１４の他方との間及び２分割された芯体露出部１４の他方と正極集電部材１６との間において、良好な抵抗溶接が行われる。
また、実施形態４では、抵抗溶接後には、一対の保持治具２７ａ及び２７ｂは取り去られているので、角形二次電池の組み立てに際して邪魔になることがない。また、導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃは、保持治具２７ａ及び２７ｂによって２分割された正極芯体露出部１４の間に安定的に位置決めされた状態で配置されているので、実質的に実施形態１の場合と同様の作用・効果を奏することができるようになる。
なお、導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃは、図７Ａ〜図７Ｃに示したように、外周囲に溝２４ｄ及び２４ｅを形成し、この溝２４ｄ及び２４ｅにそれぞれ一対の保持治具２７ａ及び２７ｂの先端部を係合させることによって固定することが好ましい。このような溝を形成すると、導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃを一対の保持治具２７ａ及び２７ｂに安定した状態に取付することができるため、より正確にかつ安定した状態で抵抗溶接することが可能となり、溶接強度がばらつくことが抑制される。
［実施形態５］
実施形態５では、導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃをそれぞれ絶縁性の保持治具２７ａ及び２７ｂによって保持させると共に、導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃの間に導電性中間部材２７ｃを配置した状態で、２分割された正極芯体露出部１４間に配置し、抵抗溶接後に絶縁性の保持治具を取り除くようにしたものである。この実施形態５の導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃの抵抗溶接方法を図８を用いて説明する。なお、図８Ａ〜図８Ｃは、実施形態５の導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃの抵抗溶接方法を順を追って説明する工程図である。また、実施形態５では、偏平状の巻回電極体１１及び正極用中間部材２４Ａとして実施形態１で使用したものと同様の構成のものを用いるものとし、また、実施形態１のものと同様の構成部分については同一の参照符号を付与してその詳細な説明は省略する。
すなわち、実施形態５では、図８Ａに示したように、一対の絶縁性材料によって形成された保持治具２７ａ及び２７ｂにそれぞれ各組の導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃを取付及び取り外し可能に固定し、さらに、第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃ間に例えば第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃと同じ材料で形成された導電性中間部材２７ｃを配置したものを用いる。この一対の保持治具２７ａ、２７ｂ及び導電性中間部材２７ｃは、手に持って操作してもよく、或いは別途ロボットアーム等、自動制御された機器に取り付けて操作してもよい。このように、導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃを保持した一対の保持治具２７ａ、２７ｂ及び導電性中間部材２７ｃを、図８Ｂに示すように、２分割された正極芯体露出部１４内に挿入した後、２分割された正極芯体露出部１４の最外側の両面にそれぞれ正極集電部材１６を配置し、これらの正極集電部材１６の表面に一対の抵抗溶接用電極棒３１、３２を当接し、一対の抵抗溶接用電極棒３１、３２間に押圧力を印加しながら抵抗溶接を行う。
そうすると、導電性の第１部材２４Ｂ、第２部材２４Ｃ及び導電性中間部材２７ｃが短絡するので、この状態で予め定められた条件で抵抗溶接を行うと、抵抗溶接用電流は、例えば抵抗溶接用電極棒３１から、下側の正極用集電部材１６、２分割された正極芯体露出部１４、第１部材２４Ｂ、導電性中間部材２７ｃ、第２部材２４Ｃ、２分割された芯体露出部１４、上側の正極集電部材１６、抵抗溶接用電極棒３２へと流れる。これにより、下側の正極用集電部材１６と２分割された正極芯体露出部１４の最外面側との間、２分割された正極芯体露出部１４の内面側と第１部材２４Ｂとの間、第２部材２４Ｃと正極芯体露出部１４の内面側との間、正極芯体露出部１４の最外面側と上側の正極用集電部材１６との間に抵抗溶接部分が形成される。
このとき、互いに短絡した導電性の第１部材２４Ｂ、導電性中間部材２７ｃ及び第２部材２４Ｃのそれぞれの間の抵抗はこれらの間の接触面積が大きいために小さく、しかも、第１部材２４Ｂ、導電性中間部材２７ｃ及び第２部材２４Ｃの熱容量が大きいため、第１部材２４Ｂ、導電性中間部材２７ｃ及び第２部材２４Ｃの間の融着は、２分割された芯体露出部１４と第１部材２４Ｂとの間の融着及び２分割された芯体露出部１４と第２部材２４Ｃとの間の融着よりも、生じ難い。そのため、抵抗溶接後に一対の抵抗溶接用電極棒３１及び３２を取り除くとともに、保持治具２７ａ、２７ｂ及び導電性中間部材２７ｃを取り去ると、押圧されていた２分割された正極芯体露出部１４は、弾性によって抵抗溶接前の形状に近い状態に戻るが、２分割された正極芯体露出部１４にはそれぞれ導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃが溶接された状態となっているので、図８Ｃに示したように、第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃは互いに離間した状態となる。そのため、抵抗溶接後には、各組の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃは直接接触していない状態となる。
その後、別の一対の保持治具２７ａ及び２７ｂに導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃを固定すると共に、導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃの間に導電性中間部材２７ｃを配置したものを用い、上述の操作と同様にして抵抗溶接を行うと、最初に抵抗溶接された箇所では第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃは互いに離間した状態となっているので抵抗溶接用電流は流れないため、２分割された側の正極芯体を迂回して流れる電流のみが無効電流となる。この無効電流は、正極芯体の厚さが薄いため、抵抗が大きく、抵抗溶接電流と比すると非常に小さい。そのため、その後の抵抗溶接においても、正極集電部材１６と２分割された正極芯体露出部１４の一方との間、２分割された正極芯体露出部１４の一方と第１部材２４Ｂとの間、第２部材２４Ｃと２分割された芯体露出部１４の他方との間及び２分割された芯体露出部１４の他方と正極集電部材１６との間において、良好な抵抗溶接が行われる。
しかも、実施形態５では、抵抗溶接後には、一対の保持治具２７ａ、２７ｂ及び導電性中間部材２７ｃは取り去られているので、角形二次電池の組み立てに際して邪魔になることがなく、また、導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃは、保持治具２７ａ、２７ｂ及び導電性中間部材２７ｃによって２分割された正極芯体露出部１４の間に安定的に位置決めされた状態で配置されているので、実質的に実施形態１の場合と同様の作用・効果を奏することができるようになる。なお、実施形態５で使用する導電性の第１部材２４Ｂ及び第２部材２４Ｃも、図７Ａ〜図７Ｃに示した実施形態４のものと同様に、外周囲に溝が形成されているものを用いることができる。
［実施形態６］
次に、実施形態６の角形二次電池の製造方法を図９及び図１０を用いて説明する、なお、図９は実施形態６で使用する導電性の第１部材及び第２部材の拡大平面図であり、図９Ｂは同じく右側面図であり、図９Ｃは図９ＢのIXＣ−IXＣ線に沿った断面図である。図１０は実施形態６における抵抗溶接状態を示す側部断面図である。
上記実施形態６では、正極用中間部材２４Ｇとして、角柱状の樹脂材料からなる絶縁性中間部材２４Ｊの２分割した正極芯体露出部１４の内面側に対向する部分に形成された溝内に、それぞれ一対の導電性の第１部材２４Ｈ及び第２部材２４Ｉを摺動可能に配置したものを使用した。この第１部材２４Ｈの正極芯体露出部１４の内面に対向する側には一対の円錐台状の突起２４ｇ及び２４ｈが形成されており、また、第２部材２４Ｉの正極芯体露出部１４の内面に対向する側にも一対の円錐台状の突起２４ｉ及び２４ｊが形成されている。そして、導電性の第１部材２４Ｈ及び第２部材２４Ｉは、絶縁性中間部材２４Ｊによって電気的に絶縁されている。
このような形状の正極用中間部材２４Ｇを、図１０に示すように、第１部材２４Ｈの一対の突起２４ｇ及び２４ｈがそれぞれ２分割した正極芯体露出部１４の内面側に位置するように、また、第２部材２４Ｉの一対の突起２４ｉ及び２４ｊもそれぞれ２分割した正極芯体露出部１４の内面側に位置するように、２分割した正極芯体露出部１４の間に配置する。そして、正極端子１７に電気的に接続されている正極用集電部材１６を、２分割した正極芯体露出部１４の最外側の両面において、第１部材２４Ｈの一方（図１０における左側）の円錐台状の突起２４ｇ及び第２部材２４Ｉの一方の円錐台状の突起２４ｉに対向する位置に配置する。
さらに、一対の正極集電受け部材１６ａをそれぞれ２分割した正極芯体露出部１４の最外側の両面において、第１部材２４Ｈの他方（図１０における右側）の円錐台状の突起２４ｈ及び第２部材２４Ｉの他方の円錐台状の突起２４ｊに対向する位置に配置する。この際、正極用集電部材１６と正極用集電受け部材１６ａは、直接接続されておらず、２分割された正極芯体露出部１４を介して互いに電気的に接続された状態となるようにする。
この状態で、図１０に示したように、例えば第２部材２４Ｉ側の正極用集電部材１６と正極用集電受け部材１６ａ間に一対の抵抗溶接用電極棒３１及び３２を当接し、一対の抵抗溶接用電極棒３１及び３２を第２部材２４Ｉ側に向かって押圧力を印加しながら、抵抗溶接を行う。そうすると、抵抗溶接用電流は、例えば抵抗溶接用電極棒３１→正極用集電部材１６→２分割された正極芯体露出部１４→円錐台状の突起２４ｉ→第２部材２４Ｉ→円錐台状の突起２４ｊ→２分割された正極芯体露出部１４→正極用集電受け部材１６ａ→抵抗溶接用電極棒３２を経て流れる。
この抵抗溶接時には、第１部材２４Ｈと第２部材２４Ｉは直接電気的に接続されていないので、第２部材２４Ｉには溶接電流は流れず、無効電流は正極芯体露出部１４を迂回して流れる電流のみとなるが、正極芯体の厚さは薄くて内部抵抗が大きいために無効電流値は小さくなる。これにより、正極用集電部材１６と２分割された正極芯体露出部１４との間、２分割された正極芯体露出部１４と円錐台状の突起２４ｉとの間、円錐台状の突起２４ｊと２分割された正極芯体露出部１４との間及び２分割された正極芯体露出部１４と正極用集電受け部材１６ａとの間にそれぞれ抵抗溶接部が形成される。
また、第１部材２４Ｈ側の抵抗溶接に際しては、第１部材２４Ｈと第２部材２４Ｉとは直接電気的に接続されていないので、第２部材２４Ｉ側の抵抗溶接の場合と同様に、良好な抵抗溶接を行うことができる。しかも、実施形態６で作製された角形二次電池においては、充放電に伴う偏平状の巻回電極体１１の膨張・収縮によって２分割された正極芯体露出部１４に動きが生じても、第１部材２４Ｈ及び第２部材２４Ｉは絶縁性中間部材２４Ｊに形成された溝内で互いに摺動可能に配置されているので、分割された正極芯体露出部１４の動きに同調して動くことができるから、実質的に実施形態１の場合と同様の作用・効果を奏することができるようになる。
［実施形態７］
実施形態６では、導電性の第１部材２４Ｈ及び第２部材２４Ｉがそれぞれ樹脂材料製の絶縁性中間部材２４Ｊに保持された正極用中間部材２４Ｇを用いた例を示したが、実施形態７では、樹脂材料製の絶縁性中間部材２４Ｊを用いることなく、導電性の第１部材２４Ｈ及び第２部材２４Ｉを、図６に示した実施形態４の場合と同様に、それぞれ絶縁性の保持治具（図示省略）によって保持させながら２分割された正極芯体露出部１４間に配置し、抵抗溶接後に絶縁性の保持治具を取り除くようにしたものである。この実施形態７の導電性の第１部材２４Ｈ及び第２部材２４Ｊの具体的構成を図１１を用いて説明する。
なお、図１１Ａは実施形態７で使用する導電性の第１部材及び第２部材の拡大平面図であり、図１１Ｂは同じく右側面図であり、図１１Ｃは図１１ＢのXIＣ−XIＣ線に沿った断面図である。
すなわち、実施形態７では、図１１Ａに示したように、導電性の第１部材２４Ｈ及び第２部材２４Ｉとして、実施形態６の正極用中間部材２４Ｇから樹脂材料製の絶縁性中間部材２４Ｊを取り去った形状を有しており、さらに、第１部材２４Ｈの両側の円錐台状の突起２４ｇ及び２４ｈ間に溝２４ｋを、第２部材２４Ｉの両側の円錐台状の突起２４ｉ及び２４ｊ間に溝２４ｍを、それぞれ形成した構成を備えている。この溝２４ｋ及び２４ｍは、実施形態４の場合と同様に、絶縁性の保持治具によって保持する位置となる。
抵抗溶接に際しては、一対の保持治具によって第１部材２４Ｈ及び第２部材２４Ｉを取り外し可能に保持して２分割された正極芯体露出部１４の間に載置し、図１０に示した実施形態６の場合と同様にして、例えば第２部材側の抵抗溶接を行う。これにより、実施形態６の場合と同様に、正極用集電部材１６と２分割された正極芯体露出部１４との間、２分割された正極芯体露出部１４と円錐台状の突起２４ｉとの間、円錐台状の突起２４ｊと２分割された正極芯体露出部１４との間及び２分割された正極芯体露出部１４と正極用集電受け部材１６ａとの間にそれぞれ抵抗溶接部が形成される。
その後、同様にして第１部材側の抵抗溶接を行うと、第１部材側においても、正極用集電部材１６と２分割された正極芯体露出部１４との間、２分割された正極芯体露出部１４と円錐台状の突起２４ｇとの間、円錐台状の突起２４ｈと２分割された正極芯体露出部１４との間及び２分割された正極芯体露出部１４と正極用集電受け部材１６ａとの間にそれぞれ抵抗溶接部が形成される。その後、一対の保持治具を取り除くことにより、実施形態７の抵抗溶接工程が終了する。
この実施形態７でも、抵抗溶接後には、一対の保持治具は取り去られているので、角形二次電池の組み立てに際して邪魔になることがなく、また、導電性の第１部材２４Ｈ及び第２部材２４Ｉは、保持治具によって２分割された正極芯体露出部１４の間に安定的に位置決めされた状態で配置されていると共に、互いに離間しているから、実質的に実施形態１の場合と同様の作用・効果を奏することができるようになる。
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明においては、角形二次電池の製造に際して、正極用第１及び第２部材及び負極用第１及び第２部材として、それぞれ突起の形状が異なるものを用いることもできる。
なお、上記各実施形態及び図面においては、説明を簡潔にするため、実施形態１、２、４及び５においては、２組の第１部材及び第２部材を用いた例を示したが、電池のサイズや要求出力等に応じて１組、あるいは３組以上とすることができる。また、実施形態３においては２組の第１部材及び第２部材を有する正極中間部材を１個用いた例を示し、さらに、実施形態６及び７においては、一対の第１部材及び第２部材を有する正極中間部材を用いた例を示したが、この場合においても、電池のサイズや要求出力等に応じてそれぞれの正極中間部材を複数組用いることができる。また、上記各実施形態では、２分割された側の芯体露出部として正極芯体露出部側の場合について説明したが、負極芯体露出部側の場合も同様に適用することができ、さらには、正極芯体露出部側及び負極芯体露出部の両方に対して同時に適用することも可能である。
１０…角形非水電解質二次電池 １１…偏平状の巻回電極体 １２…電池外装缶 １３…封口板 １４…正極芯体露出部 １５…負極芯体露出部 １６…正極用集電部材 １６ａ…正極用集電受け部材 １７…正極端子 １８…負極用集電部材 １９…負極端子 ２０、２１…絶縁部材 ２２…電解液注液孔 ２３…樹脂シート ２４Ａ、２４Ｇ…正極用中間部材 ２４Ｂ、２４Ｈ…第１部材 ２４Ｃ、２４Ｉ…第２部材 ２４Ｄ、２４Ｊ…絶縁性中間部材 ２４Ｅ…空隙 ２４ｂ、２４ｃ、２４ｇ〜２４ｊ…円錐台状の突起 ２４ｄ、２４ｅ、２４ｋ、２４ｍ…溝 ２４ｆ…片持ち梁 ２５Ａ…負極用中間部材 ２７ａ、２７ｂ…保持治具 ２７ｃ…導電性中間部材 ３１、３２…抵抗溶接用電極棒

Claims (19)

  1. 積層ないし巻回された正極芯体露出部及び負極芯体露出部を有する電極体と、前記正極芯体露出部に電気的に接合されている正極集電部材と、前記負極芯体露出部に電気的に接合されている負極集電部材と、角形外装体とを備えている角形二次電池において、
    前記電極体の前記正極芯体露出部及び前記負極芯体露出部の少なくとも一方は、２分割されてその間に導電性の第１部材及び第２部材が、前記積層された芯体露出部の積層方向において直線状に配列するように、かつ、前記第１部材及び前記第２部材の端面の一方がそれぞれ前記２分割された芯体露出部の内面側に位置し、他方が結合されずに互いに対向するように配置され、
    前記２分割された側の芯体露出部の最外側の両面には一対の集電部材が配置されており、
    前記一対の集電部材の一方と前記２分割された芯体露出部の一方と前記第１部材との間、及び、前記一対の集電部材の他方と前記２分割された芯体露出部の他方と前記第２部材との間がそれぞれ抵抗溶接されていることを特徴とする角形二次電池。
  2. 前記導電性の第１部材及び第２部材は複数組設けられていることを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
  3. 前記導電性の第１部材と第２部材の対向する面は離間していることを特徴とする請求項１又は２に記載の角形二次電池。
  4. 前記導電性の第１部材及び第２部材は、それぞれ外周に溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の角形二次電池。
  5. 前記導電性の第１部材及び第２部材は、絶縁性中間部材に形成された孔内にそれぞれ摺動可能に配置された状態で前記２分割された芯体露出部間に配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の角形二次電池。
  6. 前記導電性の第１部材及び第２部材は、それぞれ絶縁性中間部材に形成された片持ち梁に固定された状態で前記２分割された芯体露出部間に配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の角形二次電池。
  7. 積層ないし巻回された正極芯体露出部及び負極芯体露出部を有する電極体と、前記正極芯体露出部に電気的に接合されている正極集電部材と、前記負極芯体露出部に電気的に接合されている負極集電部材と、角形外装体とを備えている角形二次電池において、
    前記電極体の前記正極芯体露出部及び前記負極芯体露出部の少なくとも一方は、２分割されてその間に、導電性の第１部材及び第２部材が、前記第１部材及び第２部材のそれぞれ表面の一方側に複数の突起が形成されて前記複数の突起がそれぞれ前記２分割された芯体露出部の内面側に位置し、前記第１部材及び前記第２部材が互いに離間した状態に配置され、
    前記２分割された芯体露出部の最外側に、前記複数の突起に対応する位置毎に独立した状態に、複数の前記集電部材が当接されており、
    前記複数の集電部材と前記２分割された芯体露出部と前記第１部材の複数の突起のそれぞれとの間、及び、前記複数の集電部材と前記２分割された芯体露出部と前記第２部材の複数の突起のそれぞれとの間がそれぞれ抵抗溶接されていることを特徴とする角形二次電池。
  8. 前記導電性の第１部材及び第２部材は、それぞれ摺動可能に絶縁性中間部材に形成された溝内に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の角形二次電池。
  9. 積層ないし巻回された正極芯体露出部及び負極芯体露出部を有する電極体と、前記正極芯体露出部に電気的に接合されている正極集電部材と、前記負極芯体露出部に電気的に接合されている負極集電部材と、角形外装体とを備えている角形二次電池の製造方法において、
    前記電極体の前記正極芯体露出部及び前記負極芯体露出部の少なくとも一方を２分割する第１の工程と、
    前記２分割された側の芯体露出部間に、導電性の第１部材及び第２部材を、前記第１部材及び前記第２部材が前記積層された芯体露出部の積層方向において直線状に配列するように、かつ、前記第１部材及び前記第２部材の端面の一方がそれぞれ前記２分割された芯体露出部の内面側に位置し、他方が互いに対向するように配置すると共に、前記２分割された側の一対の集電部材を前記２分割された芯体露出部の最外側の両面にそれぞれ当接する第２の工程と、
    前記一対の集電部材の表面にそれぞれ一対の抵抗溶接用電極を当接させ、前記一対の抵抗溶接用電極に押圧力を印加して前記第１部材及び前記第２部材間を短絡させながら、前記一対の集電部材の一方と前記２分割された芯体露出部の一方と前記第１部材との間、及び、前記一対の集電部材の他方と前記２分割された芯体露出部の他方と前記第２部材との間を抵抗溶接すると共に、前記第1部材と前記第２部材が抵抗溶接されていない状態とする第３の工程と、
    前記一対の抵抗溶接用電極を取り除く第４の工程と、
    を有することを特徴とする角形二次電池の製造方法。
  10. 前記導電性の第１部材及び第２部材を複数組用い、前記第３の工程及び前記第４の工程を前記導電性の第１部材及び第２部材の各組毎に順次繰り返し、各組毎に行う第４の工程において抵抗溶接用電極を取り除いた後第１部材と第２部材の対向する面が離間した状態とすることを特徴とする請求項９に記載の角形二次電池の製造方法。
  11. 前記第２の工程において、前記２分割された側の芯体露出部間に、前記導電性の第１部材及び第２部材をそれぞれ絶縁性の保持治具によって保持させながら配置し、
    前記第４の工程において前記絶縁性の保持治具を取り除くことを特徴とする請求項９又は１０に記載の角形二次電池の製造方法。
  12. 前記第２の工程において、前記２分割された側の芯体露出部間に、前記導電性の第１部材及び第２部材をそれぞれ絶縁性の保持治具によって保持させながら、かつ、前記導電性の第１部材及び第２部材の間に導電性中間部材を介在させながら配置し、
    前記第３の工程において、前記一対の抵抗溶接用電極に押圧力を印加して前記導電性中間部材を介して前記第１部材及び前記第２部材間を短絡させながら抵抗溶接を行い、
    前記第４の工程において前記絶縁性の保持具及び前記導電性中間部材を取り除くことを特徴とすることを特徴とする請求項９又は１０に記載の角形二次電池の製造方法。
  13. 前記第２の工程において、前記導電性の第１部材及び第２部材としてそれぞれ外周に溝が形成されたものを用い、前記溝に前記絶縁性の保持治具を嵌合させることによって前記絶縁性の保持治具に前記第１部材及び第２部材を保持したことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の角形二次電池の製造方法。
  14. 前記第２の工程において、前記２分割された側の芯体露出部間に、前記導電性の第１部材及び第２部材を、それぞれ前記２分割された側の芯体露出部の内面に対向する側が露出した状態で摺動可能に、かつ前記導電性の第１部材及び第２部材が互いに対向するように、絶縁性中間部材に形成された孔内に配置した状態で、配置したことを特徴とする請求項９又は１０に記載の角形二次電池の製造方法。
  15. 前記第２の工程において、前記２分割された側の芯体露出部間に、前記導電性の第１部材及び第２部材を、前記導電性の第１部材及び第２部材が互いに対向するように、絶縁性中間部材に形成された片持ち梁に固定した状態で配置したことを特徴とする請求項９又は１０に記載の角形二次電池の製造方法。
  16. 前記導電性の第１部材及び第２部材として、それぞれ前記２分割された側の芯体露出部の内面と対向する側に突起が形成されているものを用いることを特徴とする請求項９〜１５の何れかに記載の角形二次電池の製造方法。
  17. 積層ないし巻回された正極芯体露出部及び負極芯体露出部を有する電極体と、前記正極芯体露出部に電気的に接合されている正極集電部材と、前記負極芯体露出部に電気的に接合されている負極集電部材と、角形外装体とを備えている角形二次電池の製造方法において、
    前記電極体の前記正極芯体露出部及び前記負極芯体露出部の少なくとも一方を２分割する第１の工程と、
    前記２分割された側の芯体露出部間に、導電性の第１部材及び第２部材を、前記第１部材及び第２部材のそれぞれ表面の一方側に複数の突起が形成されて前記複数の突起がそれぞれ前記２分割された芯体露出部の内面側に位置し、前記第１部材及び前記第２部材が互いに離間した状態に配置すると共に、前記２分割された芯体露出部の最外側に、前記複数の突起に対応する位置毎に独立した状態に、複数の前記集電部材を当接する第２の工程と、
    前記２分割された芯体露出部の最外面側毎に、複数の前記集電部材の内の２つの表面に一対の抵抗溶接用電極を当接させ、前記一対の抵抗溶接用電極に押圧力を印加しながら、前記第１部材と前記２分割された芯体露出部との間及び前記第２部材と前記２分割された芯体露出部との間を抵抗溶接する第３の工程と、
    前記一対の抵抗溶接用電極を取り除く第４の工程と、
    を有することを特徴とする角形二次電池の製造方法。
  18. 前記第２の工程において、前記２分割された側の芯体露出部間に、前記導電性の第１部材及び第２部材をそれぞれ絶縁性の保持治具によって保持させながら配置し、
    前記第４の工程において前記絶縁性の保持治具を取り除くことを特徴とする請求項１７に記載の角形二次電池の製造方法。
  19. 前記第２の工程において、前記２分割された側の芯体露出部間に、前記導電性の第１部材及び第２部材を絶縁性中間部材に形成された溝内に摺動可能に保持させた状態で配置することを特徴とする請求項１７に記載の角形二次電池の製造方法。
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