JPH10261441A - 非水電解質二次電池 - Google Patents
非水電解質二次電池Info
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- JPH10261441A JPH10261441A JP9086109A JP8610997A JPH10261441A JP H10261441 A JPH10261441 A JP H10261441A JP 9086109 A JP9086109 A JP 9086109A JP 8610997 A JP8610997 A JP 8610997A JP H10261441 A JPH10261441 A JP H10261441A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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Abstract
(57)【要約】
【課題】非水電解質二次電池の、発電素子と電池外部端
子の接合において、内部抵抗のバラツキが少なく、高信
頼な接合を安価に製作する。 【解決手段】極板の活物質が塗布されていない端縁部を
断面が略逆Ｖ字状とし、頂点にスリットを設けた集電体
の狭窄部に端縁部を差込み、スリットから端縁部の先端
を突き出させて、レーザー溶接を行う。
子の接合において、内部抵抗のバラツキが少なく、高信
頼な接合を安価に製作する。 【解決手段】極板の活物質が塗布されていない端縁部を
断面が略逆Ｖ字状とし、頂点にスリットを設けた集電体
の狭窄部に端縁部を差込み、スリットから端縁部の先端
を突き出させて、レーザー溶接を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子機器の駆動用電
源もしくは電気自動車用電池として、高率放電性能が要
求される非水電解質二次電池に関するものである。
源もしくは電気自動車用電池として、高率放電性能が要
求される非水電解質二次電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】駆動機器、携帯電子機器、電気自動車等
の高率放電性能が要求される非水電解質二次電池は、電
解質の抵抗が水溶液系と比較して著しく大きいために、
極板面積を大きくして対向面積を増やす必要がある。こ
のため、極板の基体には５〜５０μｍ程度の金属箔を使
用し、正・負極活物質を塗布している。発電素子は、薄
い帯状の正極および負極をセパレータを介して巻回、ま
たは積層して組み立てられている。
の高率放電性能が要求される非水電解質二次電池は、電
解質の抵抗が水溶液系と比較して著しく大きいために、
極板面積を大きくして対向面積を増やす必要がある。こ
のため、極板の基体には５〜５０μｍ程度の金属箔を使
用し、正・負極活物質を塗布している。発電素子は、薄
い帯状の正極および負極をセパレータを介して巻回、ま
たは積層して組み立てられている。
【０００３】従来、発電素子の集電は図１に示すよう
に、活物質を塗布していない極板の基体１が露出した部
分（未塗布部４）に端子２を取り出していた。しかし電
気自動車用電池等では高率放電性能が要求されるため、
内部抵抗の低減や電流分布の均一化が必要となった。そ
こで、図２に示すように極板のいづれか一方の端縁部の
長さ方向に連続した未塗布部４に多数の端子２を溶接
し、集電をおこなう方法（多端子集電方式）を用いられ
ていた。しかし、この方法では、端子の溶接個所が多く
なり、かつ、各端子の取付け位置の精度が必要であっ
た。１００〜４００Ｗｈ級の電池の、多端子集電方式で
の端子数は１０〜５０本が必要とされている。
に、活物質を塗布していない極板の基体１が露出した部
分（未塗布部４）に端子２を取り出していた。しかし電
気自動車用電池等では高率放電性能が要求されるため、
内部抵抗の低減や電流分布の均一化が必要となった。そ
こで、図２に示すように極板のいづれか一方の端縁部の
長さ方向に連続した未塗布部４に多数の端子２を溶接
し、集電をおこなう方法（多端子集電方式）を用いられ
ていた。しかし、この方法では、端子の溶接個所が多く
なり、かつ、各端子の取付け位置の精度が必要であっ
た。１００〜４００Ｗｈ級の電池の、多端子集電方式で
の端子数は１０〜５０本が必要とされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】これらの対策として、
図３に示すように正負極板の少なくとも一方の極板の電
極ペーストが塗布されていない側の端縁部を他方の極板
の端縁部より突き出させ、セパレータを介して巻回ある
いは積層してなる発電素子の突出した端縁部を所要数ご
とに収束させ、基体同一材質からなる例えば図４に示す
ような断面が略逆Ｖ字状が所要数連続した別部品の集電
体のＶ字状の狭窄部に収束させた端縁部を差込み、集電
体側の薄肉部をレーザー溶接する方法が採用されてい
る。
図３に示すように正負極板の少なくとも一方の極板の電
極ペーストが塗布されていない側の端縁部を他方の極板
の端縁部より突き出させ、セパレータを介して巻回ある
いは積層してなる発電素子の突出した端縁部を所要数ご
とに収束させ、基体同一材質からなる例えば図４に示す
ような断面が略逆Ｖ字状が所要数連続した別部品の集電
体のＶ字状の狭窄部に収束させた端縁部を差込み、集電
体側の薄肉部をレーザー溶接する方法が採用されてい
る。
【０００５】しかしこの方法で製作された電池は、電池
の内部抵抗のばらつきが大きいという欠点があった。そ
こで発明者らは、内部抵抗の高い電池を解体し詳細に調
査した結果、発電素子の端縁部と集電体との溶接に不具
合個所があり、接触不良が生じていた。
の内部抵抗のばらつきが大きいという欠点があった。そ
こで発明者らは、内部抵抗の高い電池を解体し詳細に調
査した結果、発電素子の端縁部と集電体との溶接に不具
合個所があり、接触不良が生じていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】第一の発明は、正負極板
の少なくとも一方の極板の端縁部を他方の極板の端縁部
より突出させ、セパレータを介して巻回あるいは積層し
てなる発電素子を有し、少なくとも該発電素子の突出し
た極板の端縁部と集電体とを接合して集電する非水電解
質二次電池において、集電体にスリットを形成し該スリ
ットに前記突出した極板の端縁部を差込、該スリット部
で極板の端縁部と集電体とが接合されていることを特徴
とするものであり、第二の発明は、前記集電体のスリッ
ト部の端面に対して、差し込まれた極板の端縁部の先端
が±２〓の範囲内に位置することを特徴とするものであ
り、第三の発明は、集電体のスリット部と差込まれた極
板の端縁部との間の隙間が０．２〓以下であることを特
徴とするものであり、第四の発明は、集電体が、板材に
より成形されたものであり、その板厚みが０．１〓〜２
〓であることを特徴とするものであり、第五の発明は、
集電体が切削加工により成形されたものであることを特
徴とするものであり、第六の発明は、極板の端縁部と集
電体とはレーザー溶接されていることを特徴とするもの
であり、第七の発明は、レーザー溶接の光軸を、溶接面
に対して垂直から５度〜４５度傾けて溶接することを特
徴とするものであり、第八の発明は、レーザー溶接のパ
ルス出力波形を段階的に減衰させることによって溶接す
ることを特徴とするものである。
の少なくとも一方の極板の端縁部を他方の極板の端縁部
より突出させ、セパレータを介して巻回あるいは積層し
てなる発電素子を有し、少なくとも該発電素子の突出し
た極板の端縁部と集電体とを接合して集電する非水電解
質二次電池において、集電体にスリットを形成し該スリ
ットに前記突出した極板の端縁部を差込、該スリット部
で極板の端縁部と集電体とが接合されていることを特徴
とするものであり、第二の発明は、前記集電体のスリッ
ト部の端面に対して、差し込まれた極板の端縁部の先端
が±２〓の範囲内に位置することを特徴とするものであ
り、第三の発明は、集電体のスリット部と差込まれた極
板の端縁部との間の隙間が０．２〓以下であることを特
徴とするものであり、第四の発明は、集電体が、板材に
より成形されたものであり、その板厚みが０．１〓〜２
〓であることを特徴とするものであり、第五の発明は、
集電体が切削加工により成形されたものであることを特
徴とするものであり、第六の発明は、極板の端縁部と集
電体とはレーザー溶接されていることを特徴とするもの
であり、第七の発明は、レーザー溶接の光軸を、溶接面
に対して垂直から５度〜４５度傾けて溶接することを特
徴とするものであり、第八の発明は、レーザー溶接のパ
ルス出力波形を段階的に減衰させることによって溶接す
ることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を実施例に基づい
て図面を参照しながら説明する。
て図面を参照しながら説明する。
【０００８】
実施例１ 正極活物質として炭酸リチウム０．５モルと炭酸コバル
ト１モルとを混合して、９００℃で空気中にて焼成して
ＬｉＣｏＯ2 を得た。このＬｉＣｏＯ2 を９１重量％と
導電剤としてグラファイトを６重量％と結着剤としてポ
リフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）３重量％を混合し正極
合剤とした。この正極合剤にＮメチル２ピロリドンを溶
剤として添加し、混合分散してスラリー状にした。極板
の基体として厚さ２０μｍの帯状アルミニウム箔を用
い、この基体に正極合剤スラリーを均一に塗布し、乾燥
させた後にロールプレス機を用いて厚さを２００μｍに
調整して長さ９５６０〓幅１７１〓の帯状の正極板を作
製した。この極板の長辺の一方の端縁部には、１０ｍｍ
の幅の未塗布部を設けた。
ト１モルとを混合して、９００℃で空気中にて焼成して
ＬｉＣｏＯ2 を得た。このＬｉＣｏＯ2 を９１重量％と
導電剤としてグラファイトを６重量％と結着剤としてポ
リフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）３重量％を混合し正極
合剤とした。この正極合剤にＮメチル２ピロリドンを溶
剤として添加し、混合分散してスラリー状にした。極板
の基体として厚さ２０μｍの帯状アルミニウム箔を用
い、この基体に正極合剤スラリーを均一に塗布し、乾燥
させた後にロールプレス機を用いて厚さを２００μｍに
調整して長さ９５６０〓幅１７１〓の帯状の正極板を作
製した。この極板の長辺の一方の端縁部には、１０ｍｍ
の幅の未塗布部を設けた。
【０００９】負極には、リチウムのドープ・脱ドープが
可能な炭素材料（グラファイト）粉末を用いた。グラフ
ァイト粉末を９０重量％、結着剤としてのＰＶＤＦを１
０重量％を混合して負極合剤とした。この負極合剤にＮ
メチル２ピロリドンを溶剤として添加し、混練してスラ
リー状にした。極板の基体として厚さ２０μｍの帯状銅
箔を用い、この基体１に負極合剤スラリーを均一に塗布
し、乾燥させた後にロールプレス機を用いて厚さを２３
０μｍに調整して長さ９９００〓幅１７２〓の帯状の負
極を作製した。この極板の一方の端縁部にも正極と同様
に、１０ｍｍの幅の未塗布部を設けた。
可能な炭素材料（グラファイト）粉末を用いた。グラフ
ァイト粉末を９０重量％、結着剤としてのＰＶＤＦを１
０重量％を混合して負極合剤とした。この負極合剤にＮ
メチル２ピロリドンを溶剤として添加し、混練してスラ
リー状にした。極板の基体として厚さ２０μｍの帯状銅
箔を用い、この基体１に負極合剤スラリーを均一に塗布
し、乾燥させた後にロールプレス機を用いて厚さを２３
０μｍに調整して長さ９９００〓幅１７２〓の帯状の負
極を作製した。この極板の一方の端縁部にも正極と同様
に、１０ｍｍの幅の未塗布部を設けた。
【００１０】このようにして作製した正負極板を図５に
示されるように、ポリエチレン製の微多孔膜よりなるセ
パレータ７を介しポリエチレンテレフタレート製のパイ
プからなる巻芯８を中心として極板の端縁部（未塗布部
４）を他方の極板の端縁部より突出させるように渦巻き
状に巻回して円筒形の発電素子を得た。図において、５
は正極板、６は負極板である。
示されるように、ポリエチレン製の微多孔膜よりなるセ
パレータ７を介しポリエチレンテレフタレート製のパイ
プからなる巻芯８を中心として極板の端縁部（未塗布部
４）を他方の極板の端縁部より突出させるように渦巻き
状に巻回して円筒形の発電素子を得た。図において、５
は正極板、６は負極板である。
【００１１】次に、円筒形の発電素子の外周部をテープ
で固定し、押し圧を加えて長円形の断面を有する図６に
示すような発電素子に成形した。図において９は固定用
テープである。この発電素子の上下端縁部の直線部を治
具を用いて、図７に示すように極板の端縁部を所用数ご
とに分割して収束するように成形した。この部位に図８
に示す極板の基体と同じ材質で厚さが５ｍｍ（スリット
部の隙間は０．２ｍｍ）の集電体１０を図９に示すよう
にスリット部の端面に対して、集電体の端縁部が約０．
５ｍｍ突出するように調整して図１０に示すように装着
し、集電体のスリット部から突出した電極の端縁部に沿
って、集電体のスリット部と電極の端縁部とをレーザー
溶接した。このとき、該レーザー溶接の光軸を、溶接面
に対して垂直から１５度傾けた。
で固定し、押し圧を加えて長円形の断面を有する図６に
示すような発電素子に成形した。図において９は固定用
テープである。この発電素子の上下端縁部の直線部を治
具を用いて、図７に示すように極板の端縁部を所用数ご
とに分割して収束するように成形した。この部位に図８
に示す極板の基体と同じ材質で厚さが５ｍｍ（スリット
部の隙間は０．２ｍｍ）の集電体１０を図９に示すよう
にスリット部の端面に対して、集電体の端縁部が約０．
５ｍｍ突出するように調整して図１０に示すように装着
し、集電体のスリット部から突出した電極の端縁部に沿
って、集電体のスリット部と電極の端縁部とをレーザー
溶接した。このとき、該レーザー溶接の光軸を、溶接面
に対して垂直から１５度傾けた。
【００１２】レーザー溶接には、スラブ型ＹＡＧパルス
レーザーを用いておこなった。レーザー溶接は正極の基
体（アルミニウム箔）と集電体（アルミニウム）では出
力：２５０Ｗ，パルス周波数：２０ｐｐｓ，パルス幅：
４．０ｍｓで、負極の基体（銅箔）と集電体（銅）では
出力：５００Ｗ，パルス周波数：１５ｐｐｓ，パルス
幅：６．０ｍｓの条件でおこなった。１パルスのレーザ
ー出力波形（電流変化）を、それぞれ図１１及び図１２
に示した。
レーザーを用いておこなった。レーザー溶接は正極の基
体（アルミニウム箔）と集電体（アルミニウム）では出
力：２５０Ｗ，パルス周波数：２０ｐｐｓ，パルス幅：
４．０ｍｓで、負極の基体（銅箔）と集電体（銅）では
出力：５００Ｗ，パルス周波数：１５ｐｐｓ，パルス
幅：６．０ｍｓの条件でおこなった。１パルスのレーザ
ー出力波形（電流変化）を、それぞれ図１１及び図１２
に示した。
【００１３】この発電素子を長円形の電池容器（縦５０
ｍｍ×横１３０ｍｍ×高さ２１０ｍｍ）に挿入し封口し
た。このとき、正極集電体及び負極集電体は電池容器に
設けられた正極端子及び負極端子にそれぞれ接続した。
次に、この電池容器内に、エチレンカーボネート及びジ
メチルカーボネートの１：１（体積比）の混合溶液に１
ｍｏｌ／ｌ（リットル）の六フッ化燐酸リチウム（Ｌｉ
ＰＦ6 ）を溶解した電解液を減圧注入した。この電池の
容量は１００Ａｈであった。
ｍｍ×横１３０ｍｍ×高さ２１０ｍｍ）に挿入し封口し
た。このとき、正極集電体及び負極集電体は電池容器に
設けられた正極端子及び負極端子にそれぞれ接続した。
次に、この電池容器内に、エチレンカーボネート及びジ
メチルカーボネートの１：１（体積比）の混合溶液に１
ｍｏｌ／ｌ（リットル）の六フッ化燐酸リチウム（Ｌｉ
ＰＦ6 ）を溶解した電解液を減圧注入した。この電池の
容量は１００Ａｈであった。
【００１４】実施例２ 実施例１と同様に極板の端縁部を分割・収束した後、集
電体１０を装着するかわりに、図８に示す波形状の集電
体１１を用いた。
電体１０を装着するかわりに、図８に示す波形状の集電
体１１を用いた。
【００１５】集電体１１は、極板の基体と同じ材質で厚
さが１．５ｍｍの板材をプレス加工したものである（ス
リット部の隙間は１．０ｍｍ）。集電体１１を図１３に
示すようにスリット部のエッジに対して、集電体の端縁
部が約０．５ｍｍ突出するように調整して図１４のよう
に装着した。スリット部と集電体端部との隙間が０．１
ｍｍ以下になるように加工後、集電体１１のスリット部
から突出した極板の端縁部に沿って、集電体のスリット
部と極板の端縁部とをレーザー溶接した（該レーザー溶
接の光軸を、溶接面に対して垂直から１５度傾けた）。
この発電素子を実施例１で用いたものと同じ長円形の電
池容器に挿入し封口した。正極及び負極の端子２は電池
容器に設けられた正極端子及び負極端子にそれぞれ接続
した。次に、実施例１と同様に電池容器内に電解液を注
入した。この電池の容量も１００Ａｈであった。
さが１．５ｍｍの板材をプレス加工したものである（ス
リット部の隙間は１．０ｍｍ）。集電体１１を図１３に
示すようにスリット部のエッジに対して、集電体の端縁
部が約０．５ｍｍ突出するように調整して図１４のよう
に装着した。スリット部と集電体端部との隙間が０．１
ｍｍ以下になるように加工後、集電体１１のスリット部
から突出した極板の端縁部に沿って、集電体のスリット
部と極板の端縁部とをレーザー溶接した（該レーザー溶
接の光軸を、溶接面に対して垂直から１５度傾けた）。
この発電素子を実施例１で用いたものと同じ長円形の電
池容器に挿入し封口した。正極及び負極の端子２は電池
容器に設けられた正極端子及び負極端子にそれぞれ接続
した。次に、実施例１と同様に電池容器内に電解液を注
入した。この電池の容量も１００Ａｈであった。
【００１６】比較例（従来例） 比較例として、従来の方法による電池を次のようにして
作製した。実施例１や２と同様に極板の端縁部を分割・
収束した後、図４に示す形状の集電体１２を図１５に示
すように装着した。集電体１２は、極板の基体と同じ材
質で厚さが５ｍｍ（溶接部（薄肉部）は５００μｍ）で
あり、切削加工により作製した。集電体１２を図１６に
示すように装着し、集電体１２の溶接部（薄肉部）に沿
ってレーザー溶接を用いて極板の端縁部と集電体１２と
を溶接した（該レーザー溶接の光軸は、溶接面に対して
垂直とした）。この発電素子を実施例１や２で用いたも
のと同じ長円形の電池容器に挿入し封口した。正極及び
負極の端子２は電池容器に設けられた正極端子及び負極
端子にそれぞれ接続した。次に、実施例１や２と同様に
電池容器内に電解液を注入した。比較例の電池の容量も
１００Ａｈであった。
作製した。実施例１や２と同様に極板の端縁部を分割・
収束した後、図４に示す形状の集電体１２を図１５に示
すように装着した。集電体１２は、極板の基体と同じ材
質で厚さが５ｍｍ（溶接部（薄肉部）は５００μｍ）で
あり、切削加工により作製した。集電体１２を図１６に
示すように装着し、集電体１２の溶接部（薄肉部）に沿
ってレーザー溶接を用いて極板の端縁部と集電体１２と
を溶接した（該レーザー溶接の光軸は、溶接面に対して
垂直とした）。この発電素子を実施例１や２で用いたも
のと同じ長円形の電池容器に挿入し封口した。正極及び
負極の端子２は電池容器に設けられた正極端子及び負極
端子にそれぞれ接続した。次に、実施例１や２と同様に
電池容器内に電解液を注入した。比較例の電池の容量も
１００Ａｈであった。
【００１７】上記実施例１、実施例２、と比較例（従来
例）の電池をそれぞれ１００個作製し、電池の内部抵抗
を交流１ｋＨｚ法で測定した。図１６は実施例１、図１
７は実施例２、図１８は比較例（従来例）の内部抵抗測
定結果である。
例）の電池をそれぞれ１００個作製し、電池の内部抵抗
を交流１ｋＨｚ法で測定した。図１６は実施例１、図１
７は実施例２、図１８は比較例（従来例）の内部抵抗測
定結果である。
【００１８】図１６、図１７、図１８を比較すれば明ら
かなごとく、本発明による集電構造を有する非水電解質
二次電池は内部抵抗のばらつきを低減することができ、
電池の信頼性を向上させることが明らかである。
かなごとく、本発明による集電構造を有する非水電解質
二次電池は内部抵抗のばらつきを低減することができ、
電池の信頼性を向上させることが明らかである。
【００１９】なお、実施例では、発電素子を長円状に巻
回したものを用いたが、発電素子の形状はこれに限定さ
れず、円筒状であってもよい。また、集電体１０の形状
も実施例のものに限定されるものではなく、電極の端縁
部に適した形状を用いることができる。たとえば、発電
素子の形状が円筒形状の場合はその曲率にあわせた図１
９（ａ），（ｂ）のような形状を用いることができる。
電極を積層する場合には本実施例１や２と同様の形状の
ものを用いることができる。
回したものを用いたが、発電素子の形状はこれに限定さ
れず、円筒状であってもよい。また、集電体１０の形状
も実施例のものに限定されるものではなく、電極の端縁
部に適した形状を用いることができる。たとえば、発電
素子の形状が円筒形状の場合はその曲率にあわせた図１
９（ａ），（ｂ）のような形状を用いることができる。
電極を積層する場合には本実施例１や２と同様の形状の
ものを用いることができる。
【００２０】本実施例では、集電体のスリット部の端面
に対して、極板の端縁部が０．５ｍｍ突出する場合を説
明したが特に限定されない。上記範囲が±２ｍｍ以内の
範囲であれば実施例と同様な結果が得られる。しかし、
上記範囲が±２ｍｍを越えると、集電体のスリット部と
極板の端縁部との距離が離れるために、溶接が不十分と
なり、電池内部抵抗のばらつきが大きくなる。
に対して、極板の端縁部が０．５ｍｍ突出する場合を説
明したが特に限定されない。上記範囲が±２ｍｍ以内の
範囲であれば実施例と同様な結果が得られる。しかし、
上記範囲が±２ｍｍを越えると、集電体のスリット部と
極板の端縁部との距離が離れるために、溶接が不十分と
なり、電池内部抵抗のばらつきが大きくなる。
【００２１】また、本実施例では、集電体のスリット部
と極板の端縁部との隙間を０．１ｍｍ以下とする場合を
説明したが特に限定されない。上記隙間が０．２ｍｍ以
内の範囲であれば実施例と同様な結果が得られる。しか
し、上記範囲が０．２ｍｍを越えると、レーザー光線が
集電体のスリット部と極板の端縁部との隙間を通って正
・負極の活物質塗布部やセパレーターに到達しやすくな
る。レーザー光線がセパレーターに到達すると、セパレ
ーターが熱溶解して、正負極が短絡する。
と極板の端縁部との隙間を０．１ｍｍ以下とする場合を
説明したが特に限定されない。上記隙間が０．２ｍｍ以
内の範囲であれば実施例と同様な結果が得られる。しか
し、上記範囲が０．２ｍｍを越えると、レーザー光線が
集電体のスリット部と極板の端縁部との隙間を通って正
・負極の活物質塗布部やセパレーターに到達しやすくな
る。レーザー光線がセパレーターに到達すると、セパレ
ーターが熱溶解して、正負極が短絡する。
【００２２】さらに、本実施例では、レーザー光線の光
軸を溶接面に対して垂直から１５度傾けた場合を説明し
たが特に限定されない。傾斜角度が５度から４５度の範
囲にあれば実施例と同様の効果が得られる。しかし、傾
斜角度が５度未満の場合レーザー光線が集電体のスリッ
ト部と極板の端縁部との隙間を通ってセパレーターに到
達しやすくなり上述と同様の不具合が発生する。この場
合、集電体のスリット部と電極の端縁部との隙間を限り
なくゼロにすることにより上記問題を解決することがで
きるが、量産上制約が多くなり製品のコストアップにつ
ながる。傾斜角度を５度以上にすれば、集電体のスリッ
ト部と極板の端縁部との隙間が０．２ｍｍ以下であれ
ば、上記問題は解決される。一方、傾斜角度が４５度を
越えると、溶接面でレーザー光線が反射されやすくな
り、十分な溶接が困難となる。
軸を溶接面に対して垂直から１５度傾けた場合を説明し
たが特に限定されない。傾斜角度が５度から４５度の範
囲にあれば実施例と同様の効果が得られる。しかし、傾
斜角度が５度未満の場合レーザー光線が集電体のスリッ
ト部と極板の端縁部との隙間を通ってセパレーターに到
達しやすくなり上述と同様の不具合が発生する。この場
合、集電体のスリット部と電極の端縁部との隙間を限り
なくゼロにすることにより上記問題を解決することがで
きるが、量産上制約が多くなり製品のコストアップにつ
ながる。傾斜角度を５度以上にすれば、集電体のスリッ
ト部と極板の端縁部との隙間が０．２ｍｍ以下であれ
ば、上記問題は解決される。一方、傾斜角度が４５度を
越えると、溶接面でレーザー光線が反射されやすくな
り、十分な溶接が困難となる。
【００２３】実施例２では、集電体を厚み１．５ｍｍの
板材をプレス加工により作製する場合を説明したが、特
に限定されない。厚みが０．１ｍｍ〜２ｍｍの範囲にあ
れば実施例と同様の効果が得られる。板材をプレス加工
により作製した集電体は、実施例１で述べた切削加工し
た集電体と比較して、部品コストが大幅に削減できると
いう効果がある。なぜならば、板材にスリット部の穴開
け加工後、板材を波形に成形するだけで製作が容易とな
るためであり、本発明において最適な集電体形状である
といえる。さらに、製作に用いる板材の厚みが０．１ｍ
ｍ以下の場合集電体の形状を保持する強度が小さいため
に、量産機にかかりにくいという問題が生じ、板材の厚
みが２ｍｍを越えると、集電体の強度が大きくなりすぎ
るために、集電体のスリット部と極板の端縁部との隙間
を０．２ｍｍ以下に調整しにくくなるという問題が生じ
る。
板材をプレス加工により作製する場合を説明したが、特
に限定されない。厚みが０．１ｍｍ〜２ｍｍの範囲にあ
れば実施例と同様の効果が得られる。板材をプレス加工
により作製した集電体は、実施例１で述べた切削加工し
た集電体と比較して、部品コストが大幅に削減できると
いう効果がある。なぜならば、板材にスリット部の穴開
け加工後、板材を波形に成形するだけで製作が容易とな
るためであり、本発明において最適な集電体形状である
といえる。さらに、製作に用いる板材の厚みが０．１ｍ
ｍ以下の場合集電体の形状を保持する強度が小さいため
に、量産機にかかりにくいという問題が生じ、板材の厚
みが２ｍｍを越えると、集電体の強度が大きくなりすぎ
るために、集電体のスリット部と極板の端縁部との隙間
を０．２ｍｍ以下に調整しにくくなるという問題が生じ
る。
【００２４】また、極板の基体の材質として、アルミニ
ウム及び銅を用いたが、アルミニウムの他にアルミニウ
ム−マンガン合金，アルミニウム−マグネシウム合金等
が、銅の他に銅−亜鉛合金，銅−ニッケル合金，銅−ア
ルミニウム合金等も用いることが可能である。ただし、
これらの合金よりも純アルミニウム及び純銅の方が溶接
は容易であった。
ウム及び銅を用いたが、アルミニウムの他にアルミニウ
ム−マンガン合金，アルミニウム−マグネシウム合金等
が、銅の他に銅−亜鉛合金，銅−ニッケル合金，銅−ア
ルミニウム合金等も用いることが可能である。ただし、
これらの合金よりも純アルミニウム及び純銅の方が溶接
は容易であった。
【００２５】集電体の材質は、基本的には基体と同じも
のを用いることが好ましいが、加工性等の理由により基
体と異なる合金等と組み合わせることも可能である。
のを用いることが好ましいが、加工性等の理由により基
体と異なる合金等と組み合わせることも可能である。
【００２６】アルミニウム製の基体と集電体をレーザー
溶接する条件は、出力：２００〜３５０Ｗ、パルス周波
数：５〜３５ｐｐｓである。好ましくは出力：２５０〜
３００Ｗ、パルス周波数：１０〜３０ｐｐｓである。銅
製の基体１と集電体をレーザー溶接する条件は、出力：
３００〜５５０Ｗ、パルス周波数：５〜２５ｐｐｓであ
る。好ましくは出力：４００〜５００Ｗ、パルス周波
数：１０〜２０ｐｐｓである。また、パルスの出力波形
も実施例のものに限定されるものではなく、基体及び集
電体の材質や厚さを考慮し、段階的に出力を減衰するよ
うな波形で溶接が可能な条件であればよい。出力を段階
的に減衰させることで溶接部のクラックの発生が抑制で
き、電気抵抗の増大及び溶接強度の低下を防止すること
ができる。パルス周波数を落とす（パルス幅を広げる）
ことによって、タクトは低下するが厚い集電体（溶接
部）の溶接も可能である。極板の基体には任意の厚さの
ものを使用することができるが、極板の強度や電池のエ
ネルギー密度、さらにレーザー溶接可能な厚さを考慮し
検討した結果、５〜５０μｍの範囲において好適な結果
が得られた。
溶接する条件は、出力：２００〜３５０Ｗ、パルス周波
数：５〜３５ｐｐｓである。好ましくは出力：２５０〜
３００Ｗ、パルス周波数：１０〜３０ｐｐｓである。銅
製の基体１と集電体をレーザー溶接する条件は、出力：
３００〜５５０Ｗ、パルス周波数：５〜２５ｐｐｓであ
る。好ましくは出力：４００〜５００Ｗ、パルス周波
数：１０〜２０ｐｐｓである。また、パルスの出力波形
も実施例のものに限定されるものではなく、基体及び集
電体の材質や厚さを考慮し、段階的に出力を減衰するよ
うな波形で溶接が可能な条件であればよい。出力を段階
的に減衰させることで溶接部のクラックの発生が抑制で
き、電気抵抗の増大及び溶接強度の低下を防止すること
ができる。パルス周波数を落とす（パルス幅を広げる）
ことによって、タクトは低下するが厚い集電体（溶接
部）の溶接も可能である。極板の基体には任意の厚さの
ものを使用することができるが、極板の強度や電池のエ
ネルギー密度、さらにレーザー溶接可能な厚さを考慮し
検討した結果、５〜５０μｍの範囲において好適な結果
が得られた。
【００２７】また、実施例では活物質の未塗布部の幅を
１０ｍｍとしたが、レーザー溶接時の熱によってセパレ
ータ及び活物質の合剤が影響を受けない範囲であれば特
に限定はされない。未塗布部の幅を大きくするほど熱の
影響を受けにくくなるが、電池のエネルギー密度は低下
する。よって、実用性を考慮すると１ｍｍ〜５ｃｍ，好
ましくは３ｍｍ〜３ｃｍである。
１０ｍｍとしたが、レーザー溶接時の熱によってセパレ
ータ及び活物質の合剤が影響を受けない範囲であれば特
に限定はされない。未塗布部の幅を大きくするほど熱の
影響を受けにくくなるが、電池のエネルギー密度は低下
する。よって、実用性を考慮すると１ｍｍ〜５ｃｍ，好
ましくは３ｍｍ〜３ｃｍである。
【００２８】さらに、正極活物質として実施例の他に、
リチウムニッケル複合酸化物，スピネル型リチウムマン
ガン酸化物，五酸化バナジウム，二硫化チタン等を用い
ることができる。また、負極には実施例のグラファイト
粉末の他、低結晶性の炭素材料，アモルファスの炭素材
料，金属酸化物等を用いることができる。
リチウムニッケル複合酸化物，スピネル型リチウムマン
ガン酸化物，五酸化バナジウム，二硫化チタン等を用い
ることができる。また、負極には実施例のグラファイト
粉末の他、低結晶性の炭素材料，アモルファスの炭素材
料，金属酸化物等を用いることができる。
【００２９】また、本発明は、リチウム二次電池に限ら
ず同様な構成すなわち金属箔に活物質を塗布し、その金
属箔から集電する非水電解質二次電池にも適用すること
ができる。
ず同様な構成すなわち金属箔に活物質を塗布し、その金
属箔から集電する非水電解質二次電池にも適用すること
ができる。
【００３０】
【発明の効果】本発明は、以上のごとく生産性を低下さ
せることなく、高信頼に極板に集電体を接合することが
出来、電池の内部抵抗のバラツキが低減できる効果があ
る。
せることなく、高信頼に極板に集電体を接合することが
出来、電池の内部抵抗のバラツキが低減できる効果があ
る。
【図１】従来の極板を示す平面図である。
【図２】従来の多端子集電方式を用いた極板を示す平面
図である。
図である。
【図３】比較例（従来例）の集電体を装着した発電素子
の要部拡大縦断面図である。
の要部拡大縦断面図である。
【図４】比較例（従来例）の集電体の斜視図である。
【図６】本発明の発電素子の斜視図である。（電極の端
縁部を治具を用いてくせをつけた後の発電素子）
縁部を治具を用いてくせをつけた後の発電素子）
【図７】本発明の発電素子の要部拡大縦断面図である。
（電極の端縁部を治具を用いてくせをつけた後の発電素
子）
（電極の端縁部を治具を用いてくせをつけた後の発電素
子）
【図８】本発明の実施例１および２の集電体の斜視図で
ある。
ある。
【図９】本発明の実施例１における集電体を装着した発
電素子の溶接条件を示す要部拡大縦断面図である。
電素子の溶接条件を示す要部拡大縦断面図である。
【図１０】本発明の実施例１における集電体を装着した
発電素子の斜視図である。
発電素子の斜視図である。
【図１１】本発明の実施例におけるアルミ製の基体と集
電体とをレーザー溶接したときの出力波形を示す図であ
る。
電体とをレーザー溶接したときの出力波形を示す図であ
る。
【図１２】本発明の実施例における銅製の基体と集電体
とをレーザー溶接したときの出力波形を示す図である。
とをレーザー溶接したときの出力波形を示す図である。
【図１３】本発明の実施例２における集電体を装着した
発電素子の溶接条件を示す要部拡大縦断面図である。
発電素子の溶接条件を示す要部拡大縦断面図である。
【図１４】本発明の実施例２における集電体を装着した
発電素子の斜視図である。
発電素子の斜視図である。
【図１５】比較例（従来例）における集電体を装着した
発電素子の斜視図である。
発電素子の斜視図である。
【図１６】本発明の実施例１における電池の内部抵抗測
定結果である。
定結果である。
【図１７】本発明の実施例２における電池の内部抵抗測
定結果である。
定結果である。
【図１８】比較例（従来例）における電池の内部抵抗測
定結果である。
定結果である。
【図１９】本発明の他の実施例における円筒形電池用集
電体の斜視図である。
電体の斜視図である。
１． 基体 ２． 端子 ３． 合材層 ４． 未塗布部 ５． 正極 ６． 負極 ７． セパレータ ８． 巻芯 ９． テープ １０． 集電体 １１． 集電体 １２． 集電体
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年５月１５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の極板を示す図である。
【図２】従来の多端子集電方式を用いた極板を示す平面
図である。
図である。
【図３】比較例（従来例）の集電体を装着した発電素子
の要部拡大縦断面図である。
の要部拡大縦断面図である。
【図４】比較例（従来例）の集電体の斜視図である。
【図５】本発明の渦巻き状に券回した円筒形の発電素子
の図である。
の図である。
【図６】本発明の発電素子の斜視図である。（電極の端
縁部を治具を用いてくせをつけた後の発電素子）
縁部を治具を用いてくせをつけた後の発電素子）
【図７】本発明の発電素子の要部拡大縦断面図である。
（電極の端縁部を治具を用いてくせをつけた後の発電素
子）
（電極の端縁部を治具を用いてくせをつけた後の発電素
子）
【図８】本発明の実施例１および２の集電体の斜視図で
ある。
ある。
【図９】本発明の実施例１における集電体を装着した発
電素子の溶接条件を示す要部拡大縦断面図である。
電素子の溶接条件を示す要部拡大縦断面図である。
【図１０】本発明の実施例１における集電体を装着した
発電素子の斜視図である。
発電素子の斜視図である。
【図１１】本発明の実施例におけるアルミ製の基体と集
電体とをレーザー溶接したときの出力波形を示す図であ
る。
電体とをレーザー溶接したときの出力波形を示す図であ
る。
【図１２】本発明の実施例における銅製の基体と集電体
とをレーザー溶接したときの出力波形を示す図である。
とをレーザー溶接したときの出力波形を示す図である。
【図１３】本発明の実施例２における集電体を装着した
発電素子の溶接条件を示す要部拡大縦断面図である。
発電素子の溶接条件を示す要部拡大縦断面図である。
【図１４】本発明の実施例２における集電体を装着した
発電素子の斜視図である。
発電素子の斜視図である。
【図１５】比較例（従来例）における集電体を装着した
発電素子の斜視図である。
発電素子の斜視図である。
【図１６】本発明の実施例１における電池の内部抵抗測
定結果である。
定結果である。
【図１７】本発明の実施例２における電池の内部抵抗測
定結果である。
定結果である。
【図１８】比較例（従来例）における電池の内部抵抗測
定結果である。
定結果である。
【図１９】本発明の他の実施例における円筒形電池用集
電体の斜視図である。
電体の斜視図である。
【符号の説明】 １．基体 ２．端子 ３．合材層 ４．未塗布部 ５．正極 ６．負極 ７．セパレータ ８．巻芯 ９．テープ １０．集電体 １１．集電体 １２．集電体
Claims (8)
- 【請求項１】正負極板の少なくとも一方の極板の端縁部
を他方の極板の端縁部より突出させ、セパレータを介し
て巻回あるいは積層してなる発電素子を有し、少なくと
も該発電素子の突出した極板の端縁部と集電体とを接合
して集電する非水電解質二次電池において、集電体にス
リットを形成し該スリットに前記突出した極板の端縁部
を差込、該スリット部で極板の端縁部と集電体とが接合
されていることを特徴とする非水電解質二次電池。 - 【請求項２】前記集電体のスリット部の端面に対して、
極板の端縁部の先端が±２ｍｍの範囲内に位置すること
を特徴とする請求項１記載の非水電解質二次電池。 - 【請求項３】前記集電体に形成されたスリット部と極板
の端縁部との間の隙間が０．２ｍｍ以下であることを特
徴とする請求項１および２記載の非水電解質二次電池。 - 【請求項４】前記集電体が、板材により成形されたもの
であり、その板厚みが０．１ｍｍ〜２ｍｍであることを
特徴とする請求項１、２、および３記載の非水電解質二
次電池。 - 【請求項５】前記集電体が、切削加工により成形された
ものであることを特徴とする請求項１、２および３記載
の非水電解質二次電池。 - 【請求項６】極板の端縁部と集電体とはレーザー溶接さ
れていることを特徴とする請求項１、２、３、４、およ
び５記載の非水電解液二次電池。 - 【請求項７】前記レーザー溶接の光軸を、溶接面に対し
て垂直から５度〜４５度傾けることによって溶接するこ
とを特徴とする請求項１、２、３、４、５、および６記
載の非水電解質二次電池。 - 【請求項８】前記レーザー溶接のパルス出力波形を段階
的に減衰させることによって溶接することを特徴とする
請求項１、２、３、４、５、６および７記載の非水電解
質二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08610997A JP3804702B2 (ja) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | 非水電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08610997A JP3804702B2 (ja) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | 非水電解質二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10261441A true JPH10261441A (ja) | 1998-09-29 |
| JP3804702B2 JP3804702B2 (ja) | 2006-08-02 |
Family
ID=13877547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08610997A Expired - Lifetime JP3804702B2 (ja) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | 非水電解質二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3804702B2 (ja) |
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