JP6906193B2 - 電池 - Google Patents
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Description
本発明は、電極群と電解質とを収容する容器と、容器の開口を塞ぐ封口部材とを具備する電池に関する。
電池の外部に設けられる正極端子および負極端子（以下、外部端子）は、それぞれ電池ケース内に収容されている正極および負極に電気的に接続されている。外部端子は内部端子と導通しており、内部端子と電極との電気的接続には、リードと称されるリボン状の金属箔が用いられる。通常はリードの一端が内部端子に溶接され、他端が電極に溶接される。リードが断線すると、充電または放電を行なえなくなるため、内部端子とリードとの溶着領域の接続強度を確保することは重要である。また、リードの電気抵抗が高いと、十分な放電特性が得られないため、電気抵抗を小さく抑えることが望ましい。
そこで、特許文献１は、電気抵抗を低減するとともに接続強度を確保する観点から、超音波接合部から外部端子に向かう途中において、リードの断面積を大きくすることを提案している。また、特許文献２は、複数の電極タブを積層して、厚いリード端子に溶着することを提案している。
電池ケースが、電極群と電解質とを収容する容器と、容器の開口を塞ぐ封口部材とを具備する場合、通常、電池ケースの内部側で封口部材にリードの一端が溶接される。封口部材は、リードの端部と溶接された後で、容器の開口に配置され、固定される。このとき、リードは、その長手方向において屈曲もしくは折り曲げられる。そのため、リードと封口部材との溶着領域と、溶着されていない領域との境界には、ストレスが発生し易い。また、容器の開口に封口部材が固定された後で、電極群が電池ケース内で移動すると、上記境界にストレスが発生する。溶着領域は、変形して薄肉になっているため、ストレスが発生すると、薄肉の溶着領域と、溶着されていない厚肉の領域との境界に亀裂が入りやすく、破断する可能性がある。
本発明の一局面は、上記に鑑み、第１電極と、第２電極と、第１電極と第２電極との間に介在するセパレータと、を有する電極群と、電解質と、電極群と電解質とを収容する容器と、容器の開口を塞ぐ封口部材と、第１電極と封口部材とを電気的に接続する第１リードと、を具備する電池に関する。第１リードが、封口部材との溶着領域を有し、溶着領域は、第１リードの長手方向に沿った少なくとも１つの第１***部を有し、溶着領域と、第１電極側の溶着されていない領域（非溶着領域）との境界における断面が、第１***部に対応する凸形状を有する。溶着領域が、第１リードの全幅にわたって設けられている。
本開示によれば、封口部材にリードの一端を溶接するときに、溶着領域が変形して薄肉になった場合でも、溶着領域と非溶着領域との境界に亀裂が入りにくいため、電池の信頼性が向上する。
本開示に係る電池は、第１電極と、第２電極と、第１電極と第２電極との間に介在するセパレータとを有する電極群と、電解質と、電極群と電解質とを収容する容器と、容器の開口を塞ぐ封口部材と、第１電極と封口部材とを電気的に接続する第１リードとを具備する。
容器および封口部材は、電池ケースを形成している。第１リードは、リボン状であり、その一端は、電池ケースの内部側で封口部材に溶接されている。よって、第１リードは、その端部に封口部材との溶着領域を有する。溶着領域とは、第１リードのうち、溶接を行う際に溶接用端子（例えば超音波ホーンの出力面）で覆われる領域に対応する。溶着領域は、第１リードの長手方向に沿った少なくとも１つの第１***部を有する。第１***部は、溶着領域の全体が薄肉部になるのを防いでいる。第１***部は、第１リードの長手方向に沿って連なるリブ（rib）もしくは畝（ridge）のような形状を有している。
第１***部は、溶接を行う際に、溶接用端子の形状に応じて設けられる。第１リードの端部に押し当てられる溶接用端子は、第１***部の形成に適した形状を有する。例えば、超音波溶接により溶着領域を形成する場合、超音波ホーンの出力面に、第１***部に対応する溝を設ければよい。溝は、第１リードの長手方向に平行もしくは略平行に設けられる。なお、略平行とは、第１リードの長手方向と溝との成す角度が０〜３０°、好ましくは０〜１０°の範囲であることをいう。この場合、超音波ホーンの出力面は、溝の両側に平坦領域を有する。溶接の際、出力面は、第１リードの端部を介して、封口部材に押し当てられる。その際、出力面の溝に対向する第１リードの領域には荷重が印加されず、もしくは印加される荷重が小さくなる。よって、出力面の溝に対向する第１リードの領域は、薄肉にならず、むしろ荷重が印加される平坦領域に対向する領域からリード材料が回り込み、第１***部を形成する。
第１リードの溶着領域と、第１電極側（すなわち第１リードの溶着領域を形成する端部とは反対の端部側）の非溶着領域との境界（以下、第１電極側の境界）における断面は、第１***部に対応する凸形状を有している。つまり、第１***部は、第１電極側の境界に達するように形成される。第１電極側の境界は、薄肉部と厚肉部との境界でもあり、ストレスが最も集中しやすく、第１***部が存在しない場合には、境界の断面積が小さく、引張り強度が弱くなるため、亀裂が入りやすい。一方、第１***部が存在する場合には、境界の断面積が第１***部の分だけ確保され、引張り強度が強くなり、薄肉部と厚肉部との境界へのストレスの集中が緩和される。すなわち、第１電極側の境界は、第１***部によって補強され、亀裂の発生が顕著に抑制される。更に、第１電極側の境界における断面が凸形状を有することで、電流の集電経路の断面が大きくなるため、溶着領域が薄肉部になることによる電気抵抗の増大が低減する。なお、溶着領域の第１電極側の境界における断面は、第１リードの長手方向に垂直な断面であり、電流の集電経路の断面でもある。
第１***部は、亀裂が入りやすい第１電極側の境界から溶着領域の少なくとも一部にわたって形成されていればよい。すなわち、第１***部は、第１電極側の境界から、その反対側の溶着領域の外縁にまで連なっている必要はない。亀裂を抑制する観点からは、第１リードの長手方向における第１***部の長さは、溶着領域の長さの１０％以上あればよい。ただし、十分に溶着領域の強度を高めるとともに電気抵抗を低減する観点からは、第１リードの長手方向において、第１***部の長さは、溶着領域の長さの４０％以上であることが望ましい。
第１***部の幅（複数の第１***部を有する場合は１本あたりの幅）は、小さくても相応の効果が得られるが、第１リードの幅の１０〜３０％が好適である。上記範囲であれば、薄肉部と第１***部とのバランスに優れた溶着領域を形成することができ、溶着領域の強度を確保しやすく、第１電極側の境界における亀裂を抑制する効果も大きくなる。なお、第１***部の幅は、第１***部が最大厚さを有する箇所で、第１***部の１／２の高さにおける幅を測定すればよい。
溶着領域は、少なくとも１つの第１***部を有すればよく、複数の第１***部を有してもよい。ただし、第１リードの幅が小さい場合には、第１リードの長手方向に沿った第１***部は、１つだけ形成することが望ましい。
第１***部の両側には、それぞれ第１***部に隣接する薄肉部を有することが望ましい。第１***部が１つの場合には、第１リードの長手方向に沿った溶着領域の中央を縦断するように第１***部を設けることが望ましい。これにより、第１リードが屈曲する際のストレスが左右に分散されるため、亀裂を抑制する効果が高くなる。ただし、第１***部は、必ずしも、そのように形成される必要はなく、第１リードの長手方向に沿った溶着領域の中央よりも一方側または他方側に寄った位置を縦断するように設けられてもよい。また、第１リードの幅方向における、いずれかの端部に沿って第１***部が設けられてもよい。この場合、第１***部の片側にのみ薄肉部を有することになるが、第１***部が薄肉部と厚肉部との境界を補強する効果は大きく阻害されない。なお、第１***部は、通常、薄肉部とともに封口部材に溶着しているが、薄肉部と同じ程度に溶着している必要はない。第１***部と封口部材との溶着強度は、薄肉部と封口部材との溶着強度より小さくてもよい。
第１***部の厚さは、薄肉部よりも大きければ、相応の効果を得ることができる。ただし、溶着領域の大部分は、溶接で変形する前の第１リードの厚さよりも薄くなっている。よって、第１***部の厚さは、溶接で変形する前の第１リードの厚さより大きいことが望ましい。これにより、溶着領域の第１電極側の境界部における断面積は、第１リードの非溶着領域における断面積に近くなり、引張り強度が安定し、ストレスの集中を緩和する効果が大きくなる。また、電気抵抗の増大を抑制しやすい。ここで、溶接で変形する前の第１リードの厚さは、第１リードの長手方向における中央領域の厚さに相当する。
以上より、第１リードの長手方向における中央領域の厚さＴ0と、第１***部の厚さＴ1とは、Ｔ0≦Ｔ1を満たすことが望ましく、１．２×Ｔ0≦Ｔ1を満たすことがより望ましい。なお、Ｔ0は、第１リードの溶着されていない中央領域の任意の１０箇所で厚さを測定し、その平均値として求めればよい。一方、Ｔ1は、第１***部の厚さが最大の箇所で、最大厚さを測定して求めればよい。
一方、溶着領域における薄肉部の厚さＴ2と、第１***部の厚さＴ1とは、２Ｔ2≦Ｔ1を満たすことが望ましく、２．５×Ｔ2≦Ｔ1を満たすことがより望ましい。厚さに２倍以上の差があることで、第１***部を設けることによる効果や、溶着領域の第１電極側の境界における亀裂を抑制する効果が顕著になる。なお、Ｔ2は、第１リードの薄肉部の任意の１０箇所で厚さを測定し、その平均値として求めればよい。
溶着領域は、第１リードの長手方向に沿った第１***部以外に、第１***部と例えば７０°以上かつ９０°以下の角度を成すように交わる第２***部を有してもよい。具体的には、超音波溶接により溶着領域を形成する場合、超音波ホーンの出力面に、第１***部に対応する溝を設けるとともに、その溝に交わるように第２***部に対応する溝を設ける。そして、出力面を第１リードの端部を介して封口部材に押し当てて溶接することで、第１***部および第２***部を形成することができる。
第１リードが、封口部材上に所定位置からずれた状態で載積され、溶接されると、十分な接続強度を確保できない場合がある。そのため、第１リードの溶接後に振動や衝撃が加わることで、第１リードと封口部材との溶接が外れるおそれがある。
第２***部を設けると、第１***部との交点を基準とし、第１***部の両端部及び第２***部の両端部の位置を検出することが可能となる。そのため、溶着後の第１リードの位置ずれの有無を精度よく容易に検出でき、製造不良を取り除くことができるため、完成品の信頼性を向上することができる。
なお、第２***部の厚さは、第１***部の厚さと同等であることが好ましく、具体的には、第1***部の厚さに対し、０．７以上１．２以下であることが好ましい。
第１***部を設ける効果は、第１リードの材質が、アルミニウムまたはアルミニウム合金である場合に顕著になる。アルミニウムまたはアルミニウム合金は、溶着しやすい反面、変形しやすい。よって、溶着領域における薄肉部と、溶着されていない厚肉部との厚さの差が大きくなりやすい。厚さの差が大きいほど、溶着領域と非溶着領域との境界において亀裂が生じやすくなる。一方、変形しやすいアルミニウムまたはアルミニウム合金は、第１***部を形成しやすいため、厚さの大きい第１***部を形成することが容易である。よって、薄肉部の厚さが小さくなりやすい反面、第１***部の厚さを大きくすることができる。
封口部材の材質は、第１リードと溶接可能な材質であればよい。封口部材は、例えば、ステンレス鋼、鉄、ニッケルおよびアルミニウムよりなる群から選ばれる少なくとも１種を含む。封口部材は、複数の材料層を有するクラッド材でもよい。クラッド材を用いる場合、封口部材のうち、第１リードの端部と溶着される領域が、ステンレス鋼、鉄、ニッケルおよびアルミニウムよりなる群から選ばれる少なくとも１種を含むことが望ましい。中でも、ステンレス鋼（特にＣｒ含有量が１４質量％以上、好ましくは１７質量％以上、より好ましくは２０質量％以上３１質量％以下のステンレス鋼）は、耐腐食性が高く、封口部材として好適である。一方、このようなステンレス鋼は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成された第１リードとの溶接が比較的困難である。そのため、溶着領域の強度を高めるには、溶着領域を大きく変形させる必要があり、薄肉部の厚さが小さくなりやすい。よって、第１***部を形成することの重要性が特に大きくなる。
第１リードの長手方向における中央領域の厚さＴ0は、溶着が容易であり、溶着領域の強度を高めやすい点で、例えば０．０２〜０．２ｍｍが望ましく、０．０５〜０．１２ｍｍが望ましい。一方、封口部材の厚さ（溶接される第１リードと対向する領域の厚さ）Ｔsは、封口部材の強度を確保して密閉性を高める観点から、例えば０．１〜１．５ｍｍが望ましく、０．５〜１．０ｍｍがより望ましい。また、Ｔ0およびＴsは、厚さが大きいほど第１リードと封口部材との溶接が困難になりやすい。そのため、溶着領域の強度を高めるには、溶着領域を大きく変形させる必要があり、薄肉部の厚さが小さくなりやすい。よって、第１***部を形成することの重要性が大きくなる。
第１リードの幅は、電池のサイズによって選択すればよいが、電池サイズが小さくなると、第１リードの幅も小さくなる。第１リードの幅が小さい場合、特に幅が０．５〜１．５ｍｍである場合には、第１リードの破断が発生しやすくなるため、第１***部が重要な役割を果たす。第１***部を１つ設けることで、溶着領域の第１電極側の境界における引張り破断強度は、第１***部が存在しない場合に比べて、例えば１．５倍以上に高められる。
溶着領域は、第１リードの全幅にわたって設けられていてもよい。電池サイズが小さくなると、第１リードの幅も上記のように小さくなる。その場合、溶着領域の強度を確保するには、第１リードの全幅にわたって溶着領域を設けることが望ましい。このとき、溶着領域の第１電極側の境界も、第１リードの全幅にわたって形成される。よって、破断を抑制するために第１***部を形成することが重要となる。なお、第１リードの幅が十分に大きい場合には、溶着領域を第１リードの全幅にわたって設ける必要はない。
ここで、電池サイズが小さい場合とは、例えば容器が円筒形である場合には、容器の外径が５ｍｍ以下、更には４ｍｍ以下である場合が挙げられる。
次に、必要に応じて図面を参照しながら、本発明の実施形態についてより詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る円筒形電池の一例の縦断面図である。円筒形電池１０は、開口を有する円筒形の有底の容器１１と、容器１１内に収容された巻回式の電極群１２および電解質（図示せず）と、容器１１の開口を塞ぐ封口部材１とを含む。容器１１および封口部材１は、電池ケースを形成している。封口部材１は、凸形状を有し、周縁部には鍔部５を備える。電極群１２は、負極１５と、正極１６と、負極１５と正極１６との間に介在するセパレータ１７とを備えており、電極群１２には、電解質が含浸されている。電極群１２の上端面（頂面）と、封口部材１との間には、空間が形成されている。この空間には、絶縁リング１８が配され、電極群１２と封口部材１との接触を規制している。封口部材１の周縁部には、鍔部５を覆うようにリング状の絶縁性ガスケット１３が配置されている。容器１１の開口端部を、ガスケット１３を介して内方に屈曲させ、封口部材１の周縁部にかしめることにより、容器１１の開口が密閉される。容器１１の屈曲した開口端部の外表面およびその周辺のガスケット１３の表面を覆うように、ドーナツ状の絶縁層１９が配される。
リボン状の正極リード６１の一端は、電極群１２の内周側において、正極１６に接続され、他端は、絶縁リング１８の中央に形成された孔を通した状態で、封口部材１の内部側に溶接により接続されている。つまり、正極リード６１は、第１電極である正極１６と、封口部材１とを電気的に接続する第１リードとして機能する。封口部材１の外側は、正極１６の外部端子として機能する。
図２に、第１リード（正極リード）の溶着領域を斜視図で概念的に示す。図３には、図２に示す第１リードの溶着領域を第１リードの長手方向に対して垂直な方向から見た側面図を概念的に示す。図４は、図２のIV-IV線における矢視断面図である。正極リード６１（第１リード）と封口部材１との溶着領域６２には、第１リード６１の長手方向に沿った第１***部６３が形成されている。第１***部６３の両側には、それぞれ薄肉部６６が隣接している。第１***部６３は、溶着領域６２と非溶着領域６４との境界６５における断面が凸形状になるように、境界６５に達している。よって、境界６５は第１***部６３により補強される。
一方、図１０に、第１***部を有さない従来の溶着領域１６２と封口部材１０１とを、図３と同じ方向から見た側面図を示す。図１０では、第１リード１６１を屈曲させる際に、溶着領域１６２の全体が薄肉部１６６であり、薄肉部１６６と非溶着領域１６４との境界１６５にストレスが集中し、亀裂が生じやすい。
負極１５は、電極群１２の最外周において、一方の表面のみに負極活物質層が形成されており、他方の表面では負極集電体が露出している。露出した負極集電体は、容器１１の内側壁と対向している。最外周の負極集電体には、第２リードである負極リード５１の一端部が接続され、負極リード５１の他端部は、容器１１の内側壁と、溶接点５１ａにおいて接続している。容器１１の外側は、負極１５の外部端子として機能する。
図２〜４には、第１***部６３が１つだけ形成され、第１***部６３の両側にそれぞれ薄肉部６６が隣接している場合を示したが、既に述べたように、溶着領域の態様はこれに限定されない。図５〜７に、溶着領域の第１変形例〜第３変形例を、図４と同様の方向から見た断面図で示す。図５に示す第１変形例では、第１リードの長手方向に沿った第１***部６３が、２つ形成されている。第１リードの幅が十分に広い場合には、更に、３以上の第１***部６３を設けることも可能である。図６に示す第２変形例では、溶着領域の中央よりも一方側に寄った位置に第１***部６３が設けられている。また、図７に示す第３変形例では、溶着領域の一方の端部に沿って第１***部６３が設けられている。第２および第３変形例の溶着領域の発生確率は、第１リードの端部と封口部材１との位置合わせや、溶接用端子と第１リードとの位置合わせの精度に依存する。
次に、図８に、超音波ホーンの出力面の一例を斜視図で示す。図示例の超音波ホーンを用いる場合、図２〜４に示すような１つの第１***部６３を有する溶着領域が形成される。超音波ホーン７０の出力面７０ｓには、第１リードの長手方向と平行に配される溝７１が設けられている。従って、出力面７０ｓは、溝７１に対応する凹んだ領域と、溝７１を挟む一対の平坦領域７２とを有する。出力面７０ｓを第１リードの端部（および封口部材１）に押し当てると、第１リードの端部が変形する際に、溝７１の内側にリード材料が回り込み、第１***部が形成される。図９に、溶接を行なう際の封口部材１と、第１リード６１の端部と、超音波ホーン７０との位置関係を上面図で示す。
次に、リチウムイオン二次電池の場合を例に挙げて、電池の構成要素について説明する。ただし、本実施形態に係る電池は、リチウムイオン二次電池に限定されない。
（電池ケース）
電池ケースは、容器と、容器の開口を塞ぐ封口部材とで構成される。容器の形状は、特に限定されず、角形もしくは矩形でもよく、円筒形でもよい。容器としては、例えば有底の金属缶が好ましい。容器のサイズは、用途に応じて適宜選択できる。小型の円筒形電池の場合、容器の外径（すなわち電池の外径）は、例えば１０ｍｍ以下であり、６ｍｍ以下もしくは５ｍｍ以下である。金属缶の材質は、特に限定されないが、ステンレス鋼、アルミニウム、鉄、ニッケルなどが用いられる。封口部材の形状も特に限定されず、容器の開口形状に応じた形状を有すればよい。円筒形電池の封口部材は、図示例のように単一の部品であってもよく、安全弁を具備する組み立て品（アセンブリ）であってもよい。また、角形電池の封口部材は、第１電極とだけ電気的に接続されるタイプであってもよく、第１電極と電気的に接続され、第１電極の外部端子として機能する第１部分と、第２電極と電気的に接続され、第２電極の外部端子として機能する第２部分とを具備する組み立て品であってもよい。
電池ケースは、容器と、容器の開口を塞ぐ封口部材とで構成される。容器の形状は、特に限定されず、角形もしくは矩形でもよく、円筒形でもよい。容器としては、例えば有底の金属缶が好ましい。容器のサイズは、用途に応じて適宜選択できる。小型の円筒形電池の場合、容器の外径（すなわち電池の外径）は、例えば１０ｍｍ以下であり、６ｍｍ以下もしくは５ｍｍ以下である。金属缶の材質は、特に限定されないが、ステンレス鋼、アルミニウム、鉄、ニッケルなどが用いられる。封口部材の形状も特に限定されず、容器の開口形状に応じた形状を有すればよい。円筒形電池の封口部材は、図示例のように単一の部品であってもよく、安全弁を具備する組み立て品（アセンブリ）であってもよい。また、角形電池の封口部材は、第１電極とだけ電気的に接続されるタイプであってもよく、第１電極と電気的に接続され、第１電極の外部端子として機能する第１部分と、第２電極と電気的に接続され、第２電極の外部端子として機能する第２部分とを具備する組み立て品であってもよい。
（電極群）
電極群は、正極と、負極と、正極および負極の間に介在するセパレータとを含む。電極群の形態は特に制限されず、巻回式でも積層式でもよい。正極は、正極活物質を含んでいればよく、通常、正極集電体と正極集電体の表面に付着した正極活物質層とを含む。負極は、負極活物質を含んでいればよく、通常、負極集電体と、負極集電体の表面に付着した負極活物質層とを含む。
電極群は、正極と、負極と、正極および負極の間に介在するセパレータとを含む。電極群の形態は特に制限されず、巻回式でも積層式でもよい。正極は、正極活物質を含んでいればよく、通常、正極集電体と正極集電体の表面に付着した正極活物質層とを含む。負極は、負極活物質を含んでいればよく、通常、負極集電体と、負極集電体の表面に付着した負極活物質層とを含む。
正極集電体および負極集電体としては、それぞれ、金属箔や金属多孔体が使用される。正極集電体を構成する金属材料としては、アルミニウムやアルミニウム合金が例示される。負極集電体を構成する金属材料としては、銅や銅合金などが例示される。
活物質層は、活物質を含んでおり、必要に応じて、結着剤および／または導電剤を含むことができる。正極活物質としては、リチウム含有遷移金属酸化物、例えば、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、これらの化合物においてＣｏ、ＮｉまたはＭｎの一部を他の元素で置換したリチウム含有複合酸化物などが挙げられる。負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な炭素質材料が好ましい。結着剤としては、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素樹脂が例示される。導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維などが例示される。
セパレータとしては、樹脂製の微多孔膜や不織布が挙げられる。微多孔膜や不織布を構成する樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリアミドイミドなどが例示される。
（電解質）
電解質は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解した溶質とを含む。
電解質は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解した溶質とを含む。
溶質としては、リチウム塩が使用される。リチウム塩の具体例としては、ヘキサフルオロリン酸リチウム、テトラフルオロ硼酸リチウムが挙げられる。非水溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどが挙げられる。
《実施例１》
Ｃｒ含有量２６質量％のステンレス鋼板を成形して、図１に示すような円筒形電池に用いる凸形状を有する封口部材（直径３ｍｍ、凸部の厚さ（Ｔs）１．０ｍｍ）を作製した。一方、アルミニウム箔（厚さ（Ｔ0）０．１ｍｍ）から、幅１ｍｍ、長さ１０ｍｍのリボン状の第１リードを切り出した。次に、出力面の形状が、第１リードの幅方向における長さ２ｍｍ×第１リード長手方向における長さ１ｍｍの矩形で、中央に第１リードの長手方向に沿う０．２ｍｍ幅の溝を有する超音波ホーンを用いて、封口部材の内面側に、第１リードの一端を溶接した。その結果、第１リードの全幅にわたって溶着領域が形成され、溶着領域の中央には、超音波ホーンの出力面の溝に沿って、第１リードの長手方向に沿った第１***部（長さ１ｍｍ、厚さ（Ｔ1）０．１５ｍｍ）が形成された。第１***部は、溶着領域と非溶着領域との境界にまで達していた。第１***部の両側には薄肉部（厚さ（Ｔ2）０．０６ｍｍ）が形成された。
Ｃｒ含有量２６質量％のステンレス鋼板を成形して、図１に示すような円筒形電池に用いる凸形状を有する封口部材（直径３ｍｍ、凸部の厚さ（Ｔs）１．０ｍｍ）を作製した。一方、アルミニウム箔（厚さ（Ｔ0）０．１ｍｍ）から、幅１ｍｍ、長さ１０ｍｍのリボン状の第１リードを切り出した。次に、出力面の形状が、第１リードの幅方向における長さ２ｍｍ×第１リード長手方向における長さ１ｍｍの矩形で、中央に第１リードの長手方向に沿う０．２ｍｍ幅の溝を有する超音波ホーンを用いて、封口部材の内面側に、第１リードの一端を溶接した。その結果、第１リードの全幅にわたって溶着領域が形成され、溶着領域の中央には、超音波ホーンの出力面の溝に沿って、第１リードの長手方向に沿った第１***部（長さ１ｍｍ、厚さ（Ｔ1）０．１５ｍｍ）が形成された。第１***部は、溶着領域と非溶着領域との境界にまで達していた。第１***部の両側には薄肉部（厚さ（Ｔ2）０．０６ｍｍ）が形成された。
次に、溶着領域の溶着強度を、引張り試験機を用いて測定したところ、破断に至るまでの引張り強度は４．０Ｎ／ｍｍであった。
《比較例１》
出力面の形状が、第１リードの幅方向における長さ２ｍｍ×第１リードの長手方向における長さ１ｍｍの矩形であり、中央に溝を有さない超音波ホーンを用いたこと以外、実施例１と同様に、封口部材の内面側に、第１リードの一端を溶接した。その結果、第１リードの全幅にわたって溶着領域が形成された。このとき、溶着領域の全体が薄肉部（厚さ（Ｔ2）０．０５５ｍｍ）であった。
出力面の形状が、第１リードの幅方向における長さ２ｍｍ×第１リードの長手方向における長さ１ｍｍの矩形であり、中央に溝を有さない超音波ホーンを用いたこと以外、実施例１と同様に、封口部材の内面側に、第１リードの一端を溶接した。その結果、第１リードの全幅にわたって溶着領域が形成された。このとき、溶着領域の全体が薄肉部（厚さ（Ｔ2）０．０５５ｍｍ）であった。
次に、溶着領域の溶着強度を、引張り試験機を用いて測定したところ、破断に至るまでの引張り強度は２．５Ｎ／ｍｍであった。
本発明は、特に、小型の円筒形電池に適用することが望ましい。本発明に係る電池は、各種携帯電子機器、例えば、眼鏡（３Ｄ眼鏡など）、補聴器、スタイラスペン、ウェアラブル端末などの電源として好適に用いることができる。
１，１０１ 封口部材
５ 鍔部
１０ 円筒形電池
１１ 容器
１２ 電極群
１３ ガスケット
１５ 負極
１６ 正極
１７ セパレータ
１８ 絶縁リング
１９ 絶縁層
５１ 負極リード（第２リード）
５１ａ 溶接点
６１，１６１ 正極リード（第１リード）
６２，１６２ 溶着領域
６３ 第１***部
６４，１６４ 非溶着領域
６５，１６５ 境界
６６，１６６ 薄肉部
７０ 超音波ホーン
７０ｓ 出力面
７１ 溝
７２ 平坦領域
５ 鍔部
１０ 円筒形電池
１１ 容器
１２ 電極群
１３ ガスケット
１５ 負極
１６ 正極
１７ セパレータ
１８ 絶縁リング
１９ 絶縁層
５１ 負極リード（第２リード）
５１ａ 溶接点
６１，１６１ 正極リード（第１リード）
６２，１６２ 溶着領域
６３ 第１***部
６４，１６４ 非溶着領域
６５，１６５ 境界
６６，１６６ 薄肉部
７０ 超音波ホーン
７０ｓ 出力面
７１ 溝
７２ 平坦領域
Claims (12)
- 第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に介在するセパレータと、を有する電極群と、
電解質と、
前記電極群と前記電解質とを収容する容器と、
前記容器の開口を塞ぐ封口部材と、
前記第１電極と前記封口部材とを電気的に接続する第１リードと、を具備し、
前記第１リードが、前記封口部材との溶着領域を有し、
前記溶着領域は、前記第１リードの長手方向に沿った少なくとも１つの第１***部を有し、
前記溶着領域と、前記第１電極側の溶着されていない領域との境界における断面が、前記第１***部に対応する凸形状を有し、
前記溶着領域が、前記第１リードの全幅にわたって設けられている、電池。 - 前記長手方向における前記第１***部の長さは、前記長手方向における前記溶着領域の長さの１０％以上である、請求項１に記載の電池。
- 前記第１***部の幅が、前記第１リードの幅の１０〜３０％である、請求項１または２に記載の電池。
- 前記溶着領域が、前記第１***部の両側にそれぞれ隣接する薄肉部を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池。
- 前記長手方向における前記第１リードの中央領域の厚さＴ0と、前記第１***部の厚さＴ1とが、Ｔ0≦Ｔ1を満たす、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池。
- 前記薄肉部の厚さＴ2と、前記第１***部の厚さＴ1とが、２Ｔ2≦Ｔ1を満たす、請求項４に記載の電池。
- 前記溶着領域は、前記第１***部と７０°以上かつ９０°以下の角度を成して交わる第２***部を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電池。
- 前記第１リードの材質が、アルミニウムまたはアルミニウム合金であり、
前記封口部材の材質が、ステンレス鋼、鉄、ニッケルおよびアルミニウムよりなる群から選ばれる少なくとも１種を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電池。 - 前記長手方向における前記第１リードの中央領域の厚さＴ0が、０．０２〜０．２ｍｍである、請求項１〜８のいずれか１項に記載の電池。
- 前記封口部材の厚さＴｓが、０．１〜１．５ｍｍである、請求項１〜９のいずれか１項に記載の電池。
- 前記第１リードの幅が、０．５〜１．５ｍｍである、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電池。
- 前記容器が円筒形であり、
前記容器の外径が、５ｍｍ以下である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電池。
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