JP2016085875A - 蓄電素子、電源モジュール及び蓄電素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 収納容器に電極体を安定して固定する。【解決手段】 電極体１１と、電極体１１に電気的に接続する集電体１２とを備え、集電体１２と電極体１１の接合面であるナゲットＮ１ａの位置が、集電体１２の脚部１２ｂの、電極体１１との対向面Ｆの中心線Ｃから電極体１１の端としての端面１１ｃ寄りに偏心している、非水電解質二次電池１。【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば電池、キャパシタ等の蓄電素子及びその製造方法、並びに電源モジュールに関する。

電池は、携帯電話、ＩＴ機器などの電子機器の電源として広く普及している。さらに近年においては、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池は、高エネルギー密度であることから、電気自動車などの産業用大型電気機器への応用も進められている。

非水電解質二次電池は、一般に金属製の収納容器の内部に、微多孔膜のセパレータで離隔された正負の極板を重ね合わせてなる電極体と、収納容器の外部に設けられた電極端子と電極体とを電気的に接続する集電体と、非水電解液とが封入された構成を有する。

このような非水電解質二次電池において、電極体と集電体とを接合する技術としては、超音波溶接が広く用いられるところ、電池の高出力化、生産性の向上等に対応すべく、従来、汎用される抵抗溶接による接合が提案されている（例えば特許文献１、（０００５）〜（００１０）等を参照）。

特許５１００２８１号公報

しかしながら、集電体と電極体との接合に抵抗溶接を用いることには、以下のような課題があった。すなわち、集電体と電極体を強固に接合するには接合部（以下、ナゲットと称する）の面積（接合面における断面積）を大きくする必要があるが、抵抗溶接は溶融するチリ、残渣等（以下、スパッタと称する）の飛散を伴い、ナゲットの面積の拡大は飛散するスパッタの量を増大させ、電極体の品質に影響を与えることとなっていた。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、スパッタの影響を低減して電極体と集電体の良好な接合を実現することが可能な蓄電素子及びそれを用いた電源モジュール、並びに蓄電素子の製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面は、
電極体と、
前記電極体に溶接により接合される集電体とを備え、
前記集電体と前記電極体との接合部の位置が、前記集電体の、前記電極体との対向面にて前記集電体の中心軸から前記電極体の端寄りに偏心している、蓄電素子である。

本発明の第２の側面は、
前記接合部は、前記集電体の、前記電極体との前記対向面の長辺に沿った方向に延在している形状を有する、
本発明の第１の側面の蓄電素子である。

本発明の第３の側面は、
前記接合部は複数であって、前記電極体との前記対向面に沿って配列されている、
本発明の第１又は第２の側面の蓄電素子である。

本発明の第４の側面は、
配列された複数の前記接合部は、中央から両端にかけて前記電極体の端寄りに偏心して配置されている、
本発明の第３の側面の蓄電素子である。

本発明の第５の側面は、
電極体と、
前記電極体に溶接により接合される集電体とを備え、
前記集電体の、前記電極体との接合部には突起が形成されており、
前記突起の先端は、前記集電体の前記電極体との対向面の中心軸から前記電極体の端寄りに偏心している、蓄電素子である。

本発明の第６の側面は、
前記突起の底面の中心は、前記集電体の、前記電極体との対向面の中心軸上に位置している、
本発明の第５の側面の蓄電素子である。

本発明の第７の側面は、
前記突起は、前記集電体の、前記電極体との前記対向面に沿った突条を形成している、
本発明の第５又は第６の側面の蓄電素子である。

本発明の第８の側面は、
前記電極体の前記集電体と反対側にて前記電極体に接合される保護部材を備えている、
本発明の第１から第７のいずれかの側面の蓄電素子である。

本発明の第９の側面は、
本発明の第１から第８のいずれかの側面の蓄電素子を少なくとも１つ含む複数の蓄電素子を備えた、
電源モジュールである。

本発明の第１０の側面は、
電極体に、溶接により集電体を接合する工程を備えた蓄電素子の製造方法であって、
前記接合の工程を、前記集電体と前記電極体の接合面の位置を、前記集電体の、前記電極体との対向面にて前記集電体の中心軸から前記電極体の端寄りに偏心させることにより行う、
蓄電素子の製造方法である。

以上のような本発明は、スパッタの影響を低減して電極体と集電体の良好な接合を実現することが可能になるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係る二次電池の構成を示す分解斜視図 本発明の実施の形態１に係る二次電池の構成を示す側面図 本発明の実施の形態１に係る二次電池の要部を示す正面図 本発明の実施の形態１に係る二次電池における電極体と集電体の接合方法を説明するための図 本発明の実施の形態１に係る二次電池における電極体と集電体の接合状態を説明するための断面図 本発明の実施の形態１に係る二次電池における電極体と集電体の接合状態を説明するための平面図 本発明の実施の形態１に係る二次電池の他の構成例を説明するための図 本発明の実施の形態１に係る二次電池の他の構成例を説明するための図 本発明の実施の形態２に係る二次電池における電極体と集電体の接合を説明するための図 本発明の実施の形態２に係る二次電池の構成例を説明するための図 本発明の実施の形態２に係る二次電池の他の構成例を説明するための図 本発明の実施の形態に係る二次電池の他の構成例を示す図

以下、非水電解質二次電池を例にして本発明を説明する。まず、実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池１の構成を、一部を分解した状態で模式的に示す斜視図であり、図２は非水電解質二次電池１の内部を示す側面図である。

図１及び２に示すように、非水電解質二次電池１は、アルミニウム製の開口箱状の容器本体１０と、容器本体１０の開口１０ｘを封止する、容器本体と同一材料製の板状の蓋部２０とから構成される外形が六面体状の収納容器を外装として備える。

なお、収納容器の各辺は、図１に示す直交座標をなすＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸にそれぞれ平行に位置している。次に、非水電解質二次電池１の内部構成を説明するため、容器本体１０は、図１中においては破線により輪郭のみ示した。同様の理由により、容器本体１０及び蓋部２０は、図２中においては図中のＺ−Ｘ平面に平行な面で切断した要部断面図として示した。

容器本体１０の内部空間１０ｚには、電極体１１が配置されている。電極体１１は、帯状の極板である正極板と負極板とを、セパレータを介して、図中Ｙ軸に平行な軸を巻回軸として長円筒形に巻回した構成を有する。なお、正負の極板を巻き終えた後もセパレータのみ巻回することにより、最外周はセパレータで覆われた構成になっている。正負の各極板は金属箔を基材として、その表面に活物質を含む合剤層が形成されている。

負極板は、例えば帯状の銅箔の表面に負極活物質を含む合剤層を形成させて構成される。正極板は、例えば帯状のアルミニウム箔の表面に正極活物質を含む合剤層を形成させて構成される。正極板及び負極板は巻回された状態において、巻回軸方向の両端の異なる方向に位置を所定量ずらして配置されており、電極体１１の両端において、それぞれ所定の幅でセパレータ１１２ｃから突出している。更に、各電極の突出している部分は合剤層が形成されておらず、基材である金属箔が露出している。

言い換えると、電極体１１は、巻回軸方向の一方の端部では正極板の金属箔が単体で重なりあった状態で露出し、他方の端部では負極板の金属箔が単体で重なりあった状態で露出し、それぞれ極板積層部１１１として両端に位置している。以下、極板積層部１１１の、図中Ｙ軸方向から見た部分を電極体１１の端面１１ｃとして定める。

なお、図１においては、極板積層部１１１として負極側の金属箔が露出した側の構成のみ符号を付して説明するが、正極側の極板積層部１１１も金属の材質を除いて同様の構成を有する。又、説明のため、電極体１１は蓋部２０と分離し、容器本体１０から半ば抜き出された状態として示した。

極板積層部１１１は集電体１２に接続される。集電体１２は、正極板及び負極板の基材金属と同じ金属材料から作成され、蓋部２０の裏面２０ｙに固定された、外形矩形の平板状の基台部１２ａと、基台部１２ａの図中Ｙ軸方向に沿った長辺側の側面から屈曲し、図中Ｚ軸方向に沿って容器本体１０の内底１０ｙに向かって延出した一対の平板状の脚部１２ｂとを有する。基台部１２ａには、後述する外側パッキン２１ａ及び電極端子２２の接続棒２２ｂが挿入される貫通孔１２ａ１が開口されている。なお、接続棒２２ｂについては図３に示している。一対の脚部１２ｂは電極体１１の極板積層部１１１を挟み込むように配置され、後述する抵抗溶接により電極体１１と接合される。

より詳しくは、金属箔が重なり合った部分である極板積層部１１１は、電極体１１の巻回中心から電極体１１の厚み方向（Ｘ方向）に半分ずつ分けられて、分けられた一方が一対の脚部１２ｂの一方に接合され、分けられた他方が一対の脚部１２ｂの他方に接合されている。

電極体１１の厚み方向に分けられた極板積層部１１１を間に挟んで脚部１２ｂと対向する位置には、集電体１２と同種の金属製板状部品であるカバー１３が配置され、抵抗溶接により電極体１１と接合される。極板積層部１１１を構成する金属箔は、厚みが極薄いために損傷しやすく、カバー１３は極板積層部１１１の表面を保護する機能を持っている。

一方、図３に示すように、蓋部２０の表面２０ｘ側には、外部接続用の電極端子２２が設けられている。電極端子２２は、表面が露出する外形矩形の中継板２２ａと、中継板２２ａの裏面から図中Ｚ軸方向に沿って容器本体１０の内底１０ｙに向かって延出した円筒状の接続棒２２ｂとを有する金属製の部材である。

電極端子２２の接続棒２２ｂは、集電体１２の基台部１２ａとかしめや圧着等の周知の技術的手段により結合されることにより、集電体１２と電気的、機械的に接続される。なお、本実施の形態１においては一例としてかしめにより固定されるものとし、接続棒２２ｂの先端はかしめ端２２ｘを形成して基台部１２ａに圧接している。これにより、電極体１１から収納容器の外部に電気が取り出される。

なお、電極端子２２において中継板２２ａと接続棒２２ｂとは、図中には一体化した態様にて示したが、正極側においては一体成形された部品として作成され、負極側においては各々が独立した部材としての中継板２２ａ及び接続棒２２ｂが圧入等の手段により組み合わされた部品として作成されるものとしてもよい。

電極端子２２と集電体１２の基台部１２ａは、絶縁体である合成樹脂材料製の外側パッキン２１ａ及び内側パッキン２１ｂによって収納容器と絶縁されている。外側パッキン２１ａは蓋部２０の表面２０ｘ上に配置され、蓋部２０と電極端子２２とを絶縁している。内側パッキン２１ｂは蓋部２０の裏面２０ｙに配置され、蓋部２０と集電体１２の基台部１２ａとを絶縁している。

蓋部２０には、容器本体１０とレーザ溶接等により封止された後に電解液を注入するための注入口が設けられており、電解液注入後、封止栓２３により封止される。

次に、図３の要部拡大図を更に参照して、非水電解質二次電池１における集電体１２、外側パッキン２１ａ及び内側パッキン２１ｂ、並びに電極端子２２近傍の構成を説明する。

外側パッキン２１ａは蓋部２０及び電極端子２２の中継板２２ａに挟まれるとともに、電極端子２２の外形に対応して、一部は電極端子２２の接続棒２２ｂの周囲を囲む筒状の形状を有する。内側パッキン２１ｂは、基台部１２ａの貫通孔１２ａ１と同軸であって、蓋部２０及び集電体１２の基台部１２ａに挟まれるとともに、外側パッキン２１ａの筒状の部分ごと電極端子２２の接続棒２２ｂを貫通させる貫通孔を有する。

これにより、外側パッキン２１ａ及び内側パッキン２１ｂは一体的に組み合わされた状態で集電体１２と電極端子２２とにより締結されて、導電路を収納容器から絶縁するとともに、導電路と収納容器との間の空間、隙間を閉塞して、収納容器内部からの電解液の漏出を防いでいる。なお、図３中において、蓋部２０、外側パッキン２１ａ及び内側パッキン２１ｂは断面図として示し、電極端子２２は透視したものとして示した。

次に、集電体１２の一対の脚部１２ｂは、図１に示すように、外形長円筒形状の電極体１１の極板積層部１１１の両側面を挟むように配置される。極板積層部１１１において、脚部１２ｂに挟まれ当接する表面は、一対の脚部１２ｂと平行をなす、一対の平坦面として形成されている。

さらに一対の脚部１２ｂは、図３に示すように、極板積層部１１１との対向面Ｆにて抵抗溶接によりナゲットＮ１を形成するよう溶接されることにより、電極体１１に接合されている。カバー１３と極板積層部１１１との接合も脚部１２ｂの場合と同様に行われ、カバー１３は、極板積層部１１１の、図中死角となる内側の平坦面に沿って配置され、図３の対向面Ｆに対応する対向面上にて、極板積層部１１１と抵抗溶接される。

このとき、実作業としては、脚部１２ｂと極板積層部１１１とカバー１３との接合は同時作業として行われる。なお、図３において対向面Ｆ及びナゲットＮ１は死角となるため、模式的に輪郭を点線により示した。これは以下の説明においても同様である。

以上の構成において、非水電解質二次電池１は本発明の蓄電素子に相当し、電極体１１は本発明の電極体に相当する。集電体１２は本発明の集電体に相当する。カバー１３は本発明の保護部材に相当する。ナゲットＮ１は本発明の接合部に相当する。対向面Ｆは本発明の対向面に相当する。

このような構成を有する本実施の形態１による非水電解質二次電池１は、集電体１２と電極体１１の極板積層部１１１との抵抗溶接による接合に際して、ナゲットＮ１が、脚部１２ｂの対向面Ｆの幅方向中心から電極体１１の端面１１ｃ側に偏心した位置に形成されるようにしたことを特徴とする。

図４は、図２の領域ＲのＡ−Ａ直線による模式的断面図であり、本実施の形態１の非水電解質二次電池１における集電体１２と電極体１１の極板積層部１１１との接合工程を説明する図である。以下、図４を更に参照して説明を行うとともに、これにより本発明の蓄電素子の製造方法の一実施の形態について説明を行う。

図４に示すように、長円筒形状の電極体１１は、正負各極の合剤層が形成されず正極板又は負極板の基材である金属箔が積層されてなる極板積層部１１１と、電池反応を生ずる電極体本体部１１２とから構成される。電極体本体部１１２は、正極側の基材に正極合剤層１１２ａ１が形成された正極本体部１１２ａ及び負極側の基材に負極合剤層１１２ｂ１が形成された負極本体部１１２ｂが、間にセパレータ１１２ｃを介した状態で積層されている。

なお、図中においては極板積層部１１１は各極板間に隙間を有するものとして示したが、これは説明の便宜のための模式的表示であり、実際の状態を正確に反映するものではない。

極板積層部１１１の最外周面に集電体１２の脚部１２ｂが配置され、極板積層部１１１の最内周面にカバー１３が配置される。カバー１３の図中Ｙ軸方向における寸法は脚部１２ｂと同一であり、カバー１３と脚部１２ｂとにより極板積層部１１１が挟持される。なお、カバー１３の巻回軸方向（Ｙ方向）の配置位置は脚部１２ｂと同じ位置にしている。

次に、脚部１２ｂに対して図中矢印の方向に沿って溶接電極１００ａを当接させ、カバー１３に対して図中矢印の方向に沿って溶接電極１００ｂを当接させ、脚部１２ｂとカバー１３が極板積層部１１１を押圧した状態で溶接電極間に電流を通ずることにより抵抗溶接を行う。

本実施の形態１においては、図４に示すように、溶接電極１００ａ及び１００ｂを、脚部１２ｂ及びカバー１３のそれぞれの幅方向（Ｙ方向）の中心から電極体１１の端面１１ｃ寄りにシフトした位置Ｃｎ上に沿って当接させることにより、脚部１２ｂが、極板積層部１１１との対向面Ｆの幅方向の中心線Ｃよりも電極体１１の端面１１ｃ寄りに偏心した位置Ｃｎにて抵抗溶接されるようにしている。同様に、カバー１３が、極板積層部１１１との対向面の中心線Ｃよりも電極体１１の端面１１ｃ寄りに偏心した位置Ｃｎにて抵抗溶接されるようにしている。

これにより、図５に示すように、抵抗溶接後に形成されるナゲットＮ１は対向面Ｆ上において、中心線Ｃより端面１１ｃ寄りの位置Ｃｎ上、つまり電極体１１の端面１１ｃ寄りに形成されることとなる。なお、以上の説明において、中心線Ｃは本発明の中心軸に相当する。

これにより以下の効果を奏する。すなわち、図６に示すように、従来、電極体１１と集電体１２の脚部１２ｂとの接合は、対向面Ｆの中心線Ｃ上にて行われ、図６中のナゲットＮ０のように、対向面Ｆ上にて原点Ｏから等方的に広がる略円形状のナゲットを形成するように溶接されていた。

しかしながら、電極体１１と集電体１２との接合強度を向上させるには、対向面Ｆ上におけるナゲットの面積を拡大する必要があるのに対し、抵抗溶接のように溶接時にスパッタの発生を伴う溶接において、ナゲットの電極体１１側への幅、すなわち図中Ｙ軸方向における寸法の拡大はスパッタの飛散量の増大に繋がり、電極体１１の内部短絡等の品質を低下させる恐れがあった。

本実施の形態１においては、図６に示すナゲットＮ１が形成されるように、対向面Ｆの中心線Ｃから端面１１ｃ寄りにて溶接を行なうことにより、スパッタの飛散の向きを制御して、電極体１１への影響を低減している。

すなわちスパッタは、ナゲットの形成に応じて当該ナゲットの周縁から等方的に生ずるが、このうち、図６中の白矢印ｄ１にて示す、電極体１１の中央部である電極体本体部１１２側へ飛散するものについては、電極体本体部１１２までの経路であるナゲットの位置から対向面Ｆの縁までの距離が、スパッタの飛散距離に対して拡大されている。さらにスパッタの飛散経路が対向面Ｆ内に含まれることから、スパッタの一部は対向面Ｆ内の空間に捕集されることとなるため、電極体本体部１１２へ達するものの割合が低減される。

電極体本体部１１２の端部は、図４及び５に示すように、極板積層部１１１の層間と連通しており、スパッタが電極体本体部１１２の層間に侵入しやすい構成となっている。したがって、上記のように各方向へ飛散するスパッタについて、特に電極体本体部１１２への飛散を抑制することにより、電極体１１の品質低下を効果的に防ぐことができる。

一方、図中白矢印ｄ２にて示す、電極体本体部１１２と逆向きになる端面１１ｃ側へ飛散するスパッタについては、電極体１１から脱落するものが多く、電池の製造において実質的な影響を与えない。更に、対向面Fと直交する上下方向、すなわち図中Ｚ軸方向に沿った白矢印ｄ３及びｄ４に沿って飛散するスパッタについては、いずれも対向面Ｆ内であって、極板積層部１１１内の移動であるため、電極体本体部１１２への影響は軽微となる。

この結果、ナゲットＮ１の面積の拡大に伴うスパッタの電極体１１への影響を低減して抵抗溶接を行うことができ、電極体１１と集電体１２の脚部１２ｂの良好な接合が可能となる。

なお、上記の説明においては、集電体の脚部１２ｂと電極体１１との接合を中心に述べたが、カバー１３と極板積層部１１１との接合においても、対向面上におけるナゲットの位置が中心軸から偏心するよう抵抗溶接されることにより、スパッタの飛散方向が制御される。したがって、ナゲットの拡大に伴うスパッタの電極体本体部１１２への影響が低減され、電極体１１とカバー１３との良好な接合が可能となっている。

更に、本実施の形態１は、ナゲットＮ１を、対向面Ｆの外形に沿って図中Ｚ軸方向に沿った略長円形状としたことを特徴とする。これにより、スパッタの電極体本体部１１２側への飛散を抑制しつつ、ナゲットの面積を拡大することができ、電極体１１と集電体１２の脚部１２ｂの更に強固な接合が可能となる。

なお、上記の説明においては、ナゲットＮ１の平面形状、すなわち対向面Ｆ上における外形は対向面Ｆの外形に沿った略長円形状であるとしたが、対向面Ｆの延伸方向に沿って扁平な形状であれば同様の効果を奏する。したがってナゲットＮ１の平面形状は矩形等の形状であってよく、対向面Ｆが矩形であればその長辺に沿った方向に延在した形状とすることが望ましい。この場合において、ナゲットＮ１の平面形状は、溶接電極を連続的に走査すること、又は溶接電極の平面形状を変更すること等の手法により調整することができる。

更に、図７に示すように、ナゲットＮ２のような弧状の平面形状を有する構成としてしてもよい。この場合、ナゲットＮ２は対向面Ｆの延伸方向（図中Ｚ軸方向）に沿って扁平な形状を有し、且つ両端が端面１１ｃ寄りに湾曲していることにより、対向面Ｆの幅方向（図中Ｙ軸方向）に広がりを有し、スパッタの飛散距離に対するナゲットＮ２から電極体本体部１１２までの距離を更に拡大している。

これにより、電極体１１と集電体１２の接合部分の強度の更なる向上と、スパッタの電極体本体部１１２側への飛散の更なる効率的な抑制が可能となっている。

更に、図７においてナゲットＮ２の平面形状は弧状、すなわち湾曲した態様として示したが、くの字状等の屈曲した態様であるとしてもよい。要するに、脚部１２ｂが延びる方向（Ｚ軸方向）におけるナゲットの中心からＺ軸方向両端に離れるにしたがって電極体１１の端面１１ｃ寄りに変形する形状であれば、上記と同様の効果を奏する。

また、上記の説明においては、ナゲットＮ１は対向面Ｆの外形に沿った略長円形状の平面形状であるとしたが、従来のナゲットＮ０同様円形状の平面形状であるとしてもよい。この場合において、対向面Ｆの延伸方向に沿って複数のナゲットを配列することがより好ましく、これにより、ナゲットＮ１と同様、ナゲットの面積の総計を増大することができ、電極体１１と集電体１２の脚部１２ｂの更に強固な接合が可能となる。

更に、図８に示すように、対向面Ｆの延伸方向に沿って配列される複数のナゲットＮ３ａ〜Ｎ３ｇが形成されるよう抵抗溶接を行う場合において、配列の中央に位置するナゲットＮ３ａを最も対向面Ｆの中心線Ｃに近接され、中央から配列の両端へと連なるナゲットＮ３ｂ及びＮ３ｃ、ナゲットＮ３ｄ及びＮ３ｅ、並びにナゲットＮ３ｆ及びＮ３ｇの各組について、中心線Ｃからの距離を徐々に大きくしつつ端面１１ｃ寄りに偏心して配置するようにしてもよい。

この場合、複数のナゲットＮ３ａ〜Ｎ３ｇは全体として、くの字状に配列されることとなり、且つ各ナゲットの面積の総計が増大することで図７のナゲットＮ２と同様の効果を奏する。さらにナゲットＮ２の場合よりも簡易な溶接の工程により接合を行うことができ、ひいては低コストで電池を作成することが可能となる。

なお、図７、図８等の構成は集電体１２の脚部１２ｂを例にとって説明したが、カバー１３側も同様になっている。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る非水電解質二次電池は、集電体１２を除いて実施の形態１と同様の構成を有する。したがって説明には適宜図１及び２を参照し、同一又は相当する構成については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。

図９は本実施の形態２の非水電解質二次電池１における集電体１２と電極体１１の極板積層部１１１との接合工程を説明する図である。図９に示すように、図２の領域Ｒに対応する長円筒形状の電極体１１の極板積層部１１１に接合される集電体１２の脚部１２ｂには、表面が凸に湾曲した突起１２ｂ１が形成されており、同様に、カバー１３の表面にも突起１３ａが形成される。

突起１２ｂ１及び１３ａは抵抗溶接において電流が集中する部位となり、集電体１２、カバー１３及び極板積層部１１１の各部の電気抵抗が低い場合又は熱伝導率が高い場合であっても、強固な接合を実現することができる。

本実施の形態２においては、更に、突起１２ｂ１の底面の中心を、電極体１１の極板積層部１１１との対向面Ｆの、幅方向の中心線Ｃに一致させる一方で、先端１２ｓを、端面１１ｃ寄りに偏心させた位置Ｃｓ上に設けて、上記の底面の中心から偏心させたことを特徴とする。これにより、突起１２ｂ１の形状は、位置Ｃｓで示される線を間に挟んで図中右側が左側より急峻に変形した曲面を形成する。

カバー１３の突起１３ａの配置は、突起１２ｂ１の配置と同様、中心線Ｃに一致させるとともに、突起１３ａの先端１３ｓは、突起１２ｂ１の先端１２ｓに対向するよう、突起１２ｂ１を通過する位置Ｃｓ上に設けた。

このような脚部１２ｂ及びカバー１３により抵抗溶接を行うと、これにより形成されるナゲットＮ４は先端１２ｓを中心に形成される。その結果、ナゲットＮ４は対向面Ｆの中心線Ｃより端面１１ｃ寄りに偏心して形成されることとなる。カバー１３と極板積層部１１１の裏面１１ｂ２との抵抗溶接も同様の位置にて行われる。なお、図９中においてナゲットＮ４は、説明の便宜のため、仮想的に脚部１２ｂ及びカバー１３と接合していない状態で模式的に示した。

このような本実施の形態２によれば、実施の形態１と同様、ナゲットＮ４が電極体１１の端面１１ｃ寄りに偏心した位置に形成されるよう抵抗溶接が行われることとなる。したがって、溶接時に生ずるスパッタの飛散方向を制御して、スパッタの電極体本体部１１２側への飛散を抑制し、スパッタの影響を低減して、電極体１１と集電体１２の脚部１２ｂの良好な接合が可能となる。

更に、本実施の形態においては、突起１２ｂ１及び１３ａの底面の中心の位置を、対向面Ｆの中心線Ｃ上に定めたことにより、従来の抵抗溶接と同様、溶接電極１００ａ及び１００ｂを、対向面Ｆの中心線Ｃ上に一致するよう位置決めして溶接を行うことができる。これにより、溶接電極の位置決めが容易となり、製造工程を複雑化することなく本発明を実施することが可能となる。

なお、突起１２ｂ１の対向面Ｆ上における平面形状については任意の形状、個数をとることができる。一例として、図１０に示すものは、対向面Ｆの延伸方向に沿って配列される複数の突起１２ｂ１を、脚部１２ｂ上に設けた例である。対向面Ｆ上において、突起１２ｂ１は円形の底面を有し、底面の中心１２ｏは、対向面Ｆの中心線Ｃ上に位置し、突起１２ｂ１の先端１２ｓは、対向面Ｆの、電極体１１の端面１１ｃ寄りに偏心した位置Ｃｓ上に設けられている。図中死角となるカバー１３に設けた突起１３ａも同様の構成を有する。

この構成においては、突起１２ｂ１により形成されるナゲットの配置が対向面Ｆにおいて端面１１ｃ寄りとなり、且つ各ナゲットの面積の総計が増大することで、スパッタの電極体本体部１１２側への飛散を抑制するとともに、電極体１１と集電体１２の接合の強度を高めることが可能となっている。図１０では突起１２ｂ１の底面の形状を示し、ナゲットの図示は省略した。

更に、図１１に示す構成例は、対向面Ｆの延伸方向に沿って延伸する突起１２ｂ１を、脚部１２ｂ上に設けた例である。対向面Ｆ上における突起１２ｂ１の底面形状は長円形状であって、長手方向の中心線は対向面Ｆの中心線Ｃ上に位置する一方、図１１に突起として示される突条１２ｔは中心線Ｃに平行に延伸して形成され、電極体１１の端面１１ｃ寄りに偏心した位置Ｃｓ上に設けられている。図中死角となるカバー１３に設けた突起１３ａも同様の構成を有する。

この構成も、突起１２ｂ１により形成されるナゲットは面積を拡大しつつ、配置が対向面Ｆにおいて端面１１ｃ寄りとなることにより、スパッタの電極体本体部１１２側への飛散を抑制するとともに、電極体１１と集電体１２の接合の強度を高めることが可能となっている。更に、ナゲットが単体で隙間無く構成されることにより、図９に示す構成よりも更に接合の強度を高めることができる。図１１では突起１２ｂ１の底面の形状を示し、ナゲットの図示は省略した。

なお、上記の説明においては、突起１２ｂ１の形状は、断面形状として頂点を有する形状であるとしたが、図１２（ａ）に示すように、先端１２ｓを平坦面として形成し、極板積層部１１１と面接触する構成としてもよい。突起１２ｂ１の形状が底面から先端１２ｓへ向かって減少するように変形していれば抵抗溶接における電流集中の効果を保つことができ、且つ、先端が対向面Ｆの中心線Ｃよりも電極体１１の端面１１ｃ寄りに位置していれば、本発明の効果を奏する。更に、先端１２ｓが面接触することにより、溶接電極１００ａの当接時における極板積層部１１１と脚部１２ｂとの位置ずれを抑制することが可能となる。

更に、上記の説明においては、突起１２ｂ１の形状は、表面が凸に湾曲した曲面であるとしたが、図１２（ｂ）に示すように、表面が凹に湾曲した曲面であるとしてもよい。これにより、溶接中において、特に先端１２ｓ近傍における断面積の増大を抑制して先端１２ｓ近傍における電流の集中を持続し、ナゲットが精度良く位置決めされ、且つ効率的な溶接を行うことが可能となる。

なお、上記の説明においては、集電体１２の脚部１２ｂ側の突起１２ｂ１とカバー１３の突起１３ａは、底面の形状及び先端１２ｓ又は１３ｓの高さ（図中Ｘ軸方向の寸法）が同一であるとしたが、突起の形状、寸法は脚部１２ｂとカバー１３とで異ならせる構成としてもよい。

以上説明した通り、本発明の各実施の形態の非水電解質二次電池によれば、スパッタの影響を低減して、ナゲットの面積を拡大して、電極体と集電体の良好な接合が可能となる。

しかしながら、本発明は上記の各実施の形態に限定されるものではない。

実施の形態２においては、カバー１３と脚部１２ｂの双方に突起１２ｂ１及び１３ａをそれぞれ形成する構成としたが、突起を脚部１２ｂ又はカバー１３のいずれか一方にのみ形成する構成としてもよい。

更に、電極体１１と集電体１２との接合においては、カバー１３を省略して本発明を実施するものとしてもよい。極板積層部１１１に損傷等の不都合が生じなければ、カバー１３を省略することができる。

更に、本発明は上記の各実施の形態を組み合わせた態様として実現してもよい。具体的には、図１２（ｃ）に示すように、突起１２ｂ１の底面の中心を、対向面Ｆの中心線Ｃより電極体１１の端面１１ｃ寄りの位置Ｃｐに偏心させ、突起１２ｂ１の先端１２ｓの位置を更に端面１１ｃ側に近接させる。これによりスパッタの電極体本体部１１２側への飛散を更に効率的に抑制して、電極体１１と集電体１２との良好な接合が可能となる。なお、図１２（ａ）〜１２（ｃ）においては、電極体本体部１１２の内部構成は省略して示した。

更に、上記の説明においては、電極体１１は両端が筒状の極板積層部１１１として形成され長円筒形状の外形を有し、集電体１２は脚部１２ｂが筒形状の表面となる極板積層部１１１側から電極体１１に接合されるものとしたが、本発明の電極体及び集電体、並びにこれらの接合はその具体的構成によって限定されるものではない。したがって、電極体は複数の正極板及び負極板を、間にセパレータを介して重ねて成る積層型の構成であってもよいし、集電体は電極体の極板積層部を表裏から挟持する等、任意の態様で接合されるものであってよい。更に、電極体１１と集電体１２との接合部としてのナゲットが形成される脚部１２ｂの対向面は、電極体１１の平坦面に対向している面であるとしたが、電極体１１の長円筒形状における湾曲部分に対向する面としてもよい。

更に、集電体は蓋部２０に固定される基台部１２ａ及び電極体１１に接合される脚部１２ｂから構成されるものとしたが、本発明の集電体は電極体と溶接により接合するものであれば、任意の構成であってよい。

更に、上記の説明においては、電極体１１と集電体１２との接合は抵抗溶接によるものとしたがとしたが、スパッタの発生を伴う溶接であれば、本発明はレーザ溶接、アーク溶接その他周知の溶接手法において実施してもよい。

更に、上記の説明においては、本発明の蓄電素子は、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池であるとしたが、電気化学反応により充放電可能な電池であれば、ニッケル水素電池その他各種の二次電池を用いてもよい。又、一次電池であってもよい。更に、電気二重層キャパシタその他各種のキャパシタであってもよい。要するに、本発明の蓄電素子は電極体と電解液を収納容器内に封入してなる電気を蓄積可能な素子であれば、起電力を発生させるための具体的な方式によって限定されるものではない。

更に、上記の説明においては、単体の非水電解質二次電池を例に取ったが、本発明は、複数の蓄電素子において少なくとも一つの蓄電素子に本発明の蓄電素子を含んでなる、電源モジュールとして実現してもよい。

要するに、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記実施の形態に種々の変更を加えたものとして実施してもよい。

以上のような本発明は、スパッタの影響を低減して電極体と集電体との良好な接合を行うことが可能になる効果を有し、例えば二次電池のような蓄電素子において有用である。

１ 非水電解質二次電池
１０ 容器本体
１０ｘ 開口
１０ｙ 内底
１０ｚ 内部空間
１１ 電極体
１１ｃ 端面
１２ 集電体
１２ａ 基台部
１２ｂ 脚部
１２ｏ 中心
１３ カバー
２０ 蓋部
２１ａ 外側パッキン
２１ｂ 内側パッキン
２２ 電極端子
２２ａ 中継板
２２ｂ 接続棒
２２ｘ かしめ端
２３ 封止栓
１００ａ，１００ｂ 溶接電極
１１１ 極板積層部
１１２ 電極体本体部
１１２ａ 正極本体部
１１２ｂ 負極本体部
１１２ａ１ 正極合剤層
１１２ｂ１ 負極合剤層
１１２ｃ セパレータ
Ｎ１ ナゲット

Claims (10)

1. 電極体と、
   前記電極体に溶接により接合される集電体とを備え、
   前記集電体と前記電極体との接合部の位置が、前記集電体の、前記電極体との対向面にて前記集電体の中心軸から前記電極体の端寄りに偏心している、蓄電素子。
2. 前記接合部は、前記集電体の、前記電極体との前記対向面の長辺に沿った方向に延在している形状を有する、
   請求項１に記載の蓄電素子。
3. 前記接合部は複数であって、前記電極体との前記対向面に沿って配列されている、
   請求項１又は２に記載の蓄電素子。
4. 配列された複数の前記接合部は、中央から両端にかけて前記電極体の端寄りに偏心して配置されている、
   請求項３に記載の蓄電素子。
5. 電極体と、
   前記電極体に溶接により接合される集電体とを備え、
   前記集電体の、前記電極体との接合部には突起が形成されており、
   前記突起の先端は、前記集電体の前記電極体との対向面の中心軸から前記電極体の端寄りに偏心している、蓄電素子。
6. 前記突起の底面の中心は、前記集電体の、前記電極体との対向面の中心軸上に位置している、
   請求項５に記載の蓄電素子。
7. 前記突起は、前記集電体の、前記電極体との前記対向面に沿った突条を形成している、
   請求項５又は６に記載の蓄電素子。
8. 前記電極体の前記集電体と反対側にて前記電極体に接合される保護部材を備えている、
   請求項１から７のいずれかに記載の蓄電素子。
9. 請求項１から８のいずれかに記載の蓄電素子を少なくとも１つ含む複数の蓄電素子を備えた、
   電源モジュール。
10. 電極体に、溶接により集電体を接合する工程を備えた蓄電素子の製造方法であって、
    前記接合の工程を、前記集電体と前記電極体の接合面の位置を、前記集電体の、前記電極体との対向面にて前記集電体の中心軸から前記電極体の端寄りに偏心させることにより行う、
    蓄電素子の製造方法。

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