(57)【特許請求の範囲】
【請求項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集電部材と、角形外装缶とを備え、前記電極体は前記正極芯体露出部及び前記負極芯体露出部がそれぞれ前記角形外装缶の両側端部に位置するように挿入されている角形密閉二次電池において、
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少なくとも１つのブロック形状又は柱状体形状の連結導電部材を保持した樹脂材料製の中間部材が配置され、
前記２分割された芯体露出部側の前記集電部材は、前記２分割された芯体露出部の最外側の少なくとも一方の面に配置され、
前記２分割された芯体露出部と前記中間部材の前記少なくとも１つの連結導電部材と共に抵抗溶接法によって電気的に接合されており、
前記中間部材の樹脂材料部分は、前記２分割された芯体露出部の延在方向において、前記２分割された芯体露出部の端部及び前記集電部材の端部よりも前記角形外装缶側に突出していることを特徴とする角形密閉二次電池。
【請求項２】
前記中間部材の樹脂材料部分は、前記角形外装缶に対向する部分に平坦部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の角形密閉二次電池。
【請求項３】
前記中間部材の樹脂材料部分は、前記角形外装缶に対向する側の角部に面取り部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の角形密閉二次電池。
【請求項４】
前記中間部材の樹脂材料部分は、前記２分割された芯体露出部への挿入側の角部に面取り部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の角形密閉二次電池。
【請求項５】
前記中間部材の樹脂材料部分は、ガス抜き用の孔及び切り欠きの少なくとも一方を備えていることを特徴とする請求項１に記載の角形密閉二次電池。
【請求項６】
前記連結導電部材は、前記ブロック形状又は柱状体形状の互いに対向する２つの面の角部に面取り部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の角形密閉二次電池。
【請求項７】
前記面取り部が形成されている面は平面とされていることを特徴とする請求項６に記載の角形密閉二次電池。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層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密閉二次電池において、少なくとも一方側の芯体露出部は２分割され、その間に連結導電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連結導電部材との間が抵抗溶接された、溶接部の低抵抗化を実現でき、しかも、溶接部分の品質が安定化した角形密閉二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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密閉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。
【０００４】
発電要素における電極極板の芯体と集電部材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。また、リチウムイオン二次電池においては、低抵抗化を実現するために、正極極板の芯体材料及び集電部材の材料としてはアルミニウム又はアルミニウム合金が使用され、負極極板の芯体材料及び集電部材の材料としては銅又は銅合金が使用されている。しかし、アルミニウム、アルミニウム合金、銅及び銅合金は、その特性として、電気抵抗が小さく、熱伝導率が大きいため、溶接するためには非常に大きなエネルギーが必要となる。
【０００５】
このような発電要素の電極極板の芯体と集電部材との間の溶接方法としては、従来から以下の方法が知られている。
（１）レーザ溶接法
（２）超音波溶接法
（３）抵抗溶接法
【０００６】
レーザ溶接法においては、被溶接材料であるアルミニウム、アルミニウム合金、銅及び銅合金は、金属溶接用に広く使用されているＹＡＧ（イットリウム−アルミニウム−ガーネット）レーザ光に対する反射率が約９０％と高いため、高エネルギーのレーザ光が必要である。また、アルミニウム、アルミニウム合金、銅ないし銅合金をレーザ溶接すると、表面状態の影響により溶接性が大きく変わること、及び、他材質のレーザ溶接の場合と同様に、スパッタの発生が不可避であるという問題点が存在する。
【０００７】
超音波溶接においても、被溶接材料であるアルミニウム、アルミニウム合金、銅ないし銅合金の熱伝導率が大きいことから、大きなエネルギーが必要となり、また、溶接時の超音波振動によって正極活物質及び負極活物質の脱落が生じ易いという課題がある。
【０００８】
更に、抵抗溶接においては、被溶接材料であるアルミニウム、アルミニウム合金、銅ないし銅合金の電気抵抗が小さいこと及び熱伝導率が大きいことから、短時間に大電流の投入が必要であること、抵抗溶接時に抵抗溶接用電極棒と集電部材との融接が発生する虞があること、溶接部以外での融解やスパークの発生が生じることがあるという課題が存在している。
【０００９】
上述のように３種類の溶接方法には一長一短があるが、生産性及び経済性を考慮すると、従来から金属間の溶接法として広く使用されている抵抗溶接法を採用することが望ましい。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密閉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、正極極板又は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密閉二次電池の容量が大きい場合には、非常に多くなる。
【００１０】
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９及び図１０を用いて説明する。なお、図９Ａ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９Ｂは図９ＡのIXＢ−IXＢ線に沿った断面図であり、図９Ｃは図９ＡのIXＣ−IXＣ線に沿った断面図である。また、図１０は図９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。
【００１１】
この蓄電素子５０は、図９Ａ〜図９Ｃ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。
【００１２】
この溶接は、たとえば正極極板側であれば、図１０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。
【００１３】
一方、２分割した正極極板、もしくは負極極板を抵抗溶接する場合は、分割したシート片側ずつを溶接する方法、もしくは、分割したシートを同時に溶接するシリーズスポット溶接が検討されているが、溶接回数の削減を考慮するとシリーズスポット溶接が好ましい。従来のシリーズスポット溶接技術では、図１１に示したように、溶接用の一対の抵抗溶接用電極棒７１及び７２と同軸上で被溶接部材７３及び７４を２点溶接する場合には、コ字状の溶接用部品７５を中間に介在させて、コ字状の溶接用部品７５の上下を溶接する方法が主に用いられていた。この方法は、コ字状の溶接用部品７５は、板状の金属板から容易に製作できること、抵抗溶接を容易かつ安定化させるためのプロジェクションの作製が容易なことから広く一般的に用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００３−２４９４２３号公報
【特許文献２】実開昭５８−１１３２６８号公報
【特許文献３】特開２０００−  ４０５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
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、更に、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。
【００１６】
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。
【００１７】
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密閉二次電池では、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更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。
【００１８】
また、図１１に示した従来法では、一度の溶接で正極芯体露出部及び負極芯体露出部のそれぞれについてシリーズ溶接することができるが、溶接用の電極棒７１及び７２による加圧によるコ字状の溶接用部品７５の歪みをなくすために、コ字状の溶接用部品の内部に加圧受け７６や通電用として金属ブロックの供給を行うなどの対策が必要となり、溶接設備の複雑化の課題があった。
【００１９】
なお、上記特許文献２には、図１２に示したように、集電部材８１の基部８２の両側に電極体８３の芯体８４を２つに分割して集束した電極芯体群８４ａ及び８４ｂを当接させ、これらの電極芯体群８４ａ及び８４ｂの外側に配置した一対の当て板８５ａ及び８５ｂ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８０が示されている。
【００２０】
また、上記特許文献３には、図１３Ａ及び図１３Ｂ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９１及び負極芯体露出部９２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９３を備え、たとえば正極芯体露出部９１の巻回された中央空間９１ａ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９４ａ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９４ｂと、両者を連結する短い連結部９４ｃとを備える正極端子９４を用い、この正極端子９４の端子部９４ｂを正極芯体露出部９１の巻回された中央空間９１ａに嵌合させ（図１３Ａ参照）た後、正極芯体露出部９１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９０が示されている。
【００２１】
しかしながら、上記特許文献２及び３に開示されているシリーズスポット溶接法では、正極極板ないし負極極板の芯体露出部は、２分割されて直接正極端子ないし負極端子の両側からシリーズスポット溶接されているが、正極端子ないし負極端子の溶接面は平坦面となっているため、正極端子ないし負極端子と正極極板ないし負極極板の芯体露出部との間の溶接強度を高くするとともに溶接部の内部抵抗のばらつきを小さくすることは困難であった。加えて、正極端子ないし負極端子は充実体である必要があることから、正極端子ないし負極端子の質量が大きくなるという課題も存在している。
【００２２】
また、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密閉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体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体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の溶接強度を高くするとともに、溶接部の内部抵抗を小さくすることはより困難となる。
【００２３】
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、その間に連結導電部材が安定的に位置決め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連結導電部材との間が抵抗溶接された、溶接部の低抵抗化を実現でき、しかも、溶接強度のバラツキが抑制された角形密閉二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記目的を達成するため、本発明の角形密閉二次電池は、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集電部材と、角形外装缶とを備え、前記電極体は前記正極芯体露出部及び前記負極芯体露出部がそれぞれ前記角形外装缶の両側端部に位置するように挿入されている角形密閉二次電池において、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少なくとも１つのブロック形状又は柱状体形状の連結導電部材を保持した樹脂材料製の中間部材が配置され、前記２分割された芯体露出部側の前記集電部材は、前記２分割された芯体露出部の最外側の少なくとも一方の面に配置され、前記２分割された芯体露出部と前記中間部材の前記少なくとも１つの連結導電部材と共に抵抗溶接法によって電気的に接合されており、前記中間部材の樹脂材料部分は、前記２分割された芯体露出部の延在方向において、前記２分割された芯体露出部の端部及び前記集電部材の端部よりも前記角形外装缶側に突出していることを特徴とする。
【００２５】
本発明の角形密閉二次電池においては、正極芯体露出部及び負極芯体露出部の少なくとも一方の２分割された方には、２分割されたその間に少なくとも１つの連結導電部材を保持した樹脂材料製の中間部材が配置されている。そして、２分割された芯体露出部側の集電部材は、２分割された芯体露出部の最外側の少なくとも一方の面に配置され、２分割された芯体露出部と中間部材の少なくとも１つの連結導電部材と共に抵抗溶接法によって電気的に接合されている。
【００２６】
そのため、本発明の角形密閉二次電池によれば、シリーズ抵抗溶接法によって、２分割された側の芯体露出部と連結導電部材及び集電部材との間を一度に接合することができる。加えて、連結導電部材を複数個設けた場合には、連結導電部材は樹脂材料製の中間部材に保持されているから、複数の連結導電部材間の寸法精度が向上し、しかも、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ため、抵抗溶接部の品質が向上して低抵抗化を実現できる。そのため、本発明の角形密閉二次電池によれば、出力が向上し、しかも、出力のバラツキが低減した角形密閉二次電池が得られる。
【００２７】
また、本発明の角形密閉二次電池においては、中間部材の樹脂材料部分は、２分割された芯体露出部の延在方向において、２分割された芯体露出部の端部及び集電部材の端部よりも角形外装缶側に突出している。本発明の角形密閉二次電池では、電極体は正極芯体露出部及び負極芯体露出部がそれぞれ角形外装缶の両側端部に位置するように挿入されているから、角形外装缶の内面の両側端部には、突出している中間部材の樹脂材料部が位置しているので、２分割された芯体露出部の端部及び集電部材の端部が角形外装缶の内面の両側端部と接触する虞がなくなる。そのため、本発明の角形密閉二次電池によれば、正極芯体露出部ないし負極芯体露出部が角形外装缶と短絡する虞が抑制された信頼性の高い角形密閉二次電池となる。また、連結導電部材がブロック形状又は柱状体形状とされているので、抵抗溶接時に押圧力を印加しても変形し難くなり、溶接部分の物性が安定化し、しかも、溶接部分の品質が良好となる。なお、連結導電部材の形状としては、円柱状、角柱状、楕円柱状、円筒状、角筒状、楕円筒状等の、変形し難い形状のものを採用し得る。
【００２８】
なお、一般に、角形密閉二次電池においては、平板状の樹脂シートを折り曲げて電極体を包んだ状態で角形外装缶内に挿入されるが、本発明の角形密閉二次電池によれば、電極体の角形外装缶の内面の両側端部には突出している中間部材の樹脂材料部が位置しているので、たとえ樹脂シートにズレがあっても、確実に正極芯体露出部ないし負極芯体露出部が角形外装缶と接触することが抑制される。加えて、本発明の角形密閉電池に外力が加わって角形外装缶が変形することがあっても、中間部材の樹脂材料部は剛体であるために変形し難いので、単に樹脂シートのみで覆った場合よりも正極芯体露出部ないし負極芯体露出部が角形外装缶と接触する可能性が少なくなり、信頼性の高い角形密閉二次電池が得られる。
【００２９】
加えて、中間部材の樹脂材料部は、２分割された正極芯体露出部ないし負極芯体露出部内に挿入したときにそれぞれの芯体露出部の端部及び集電部材の端部よりも突出する大きさを備えているから、中間部材を２分割された芯体露出部内に挿入する際には、突出する樹脂材料部分を把持して容易に２分割された芯体露出部内に挿入することができるので、中間部材を把持し易く、また、組付けが容易となるという付加的な効果も生じる。
【００３０】
なお、本発明の角形密閉二次電池においては、樹脂材料製の中間部材に設けられる連結導電部材は少なくとも一つあればよいが、この場合は樹脂材料製の中間部材が連結導電部材の溶接点を支点として回動し易くなるため、樹脂材料製の中間部材の配置の安定化及び大電流充放電を可能とするために、樹脂材料製の中間部材に設けられる連結導電部材は複数個とすることが好ましい。また、本発明の角形密閉二次電池においては、樹脂材料製の中間部材を正極芯体露出部及び負極芯体露出部の少なくとも一方に配置すればよいが、両方共に設けることが好ましい。
【００３１】
なお、本発明の２分割された芯体露出部側の集電部材は、２分割された芯体露出部の最外側の少なくとも一方の面に配置されていればよいが、２分割された芯体露出部の最外側の両方の面に配置されていることが好ましい。ただし、２分割された芯体露出部の最外側の他方の面には電極端子に直接接続されていない集電受け部材を配置しても、実質的に集電部材を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場合と同様の作用効果を奏することができる。そのため、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。
【００３２】
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。また、２分割された芯体露出部の最外側の他方の面には、何も配置せず、直接一対の抵抗溶接用電極の一方を当接させて抵抗溶接することも可能である。しかしながら、この場合は、抵抗溶接用電極と２分割された芯体露出部の最外側の他方の面との間に融着が生じる可能性があるので、２分割された芯体露出部の最外側の両方の面にそれぞれ電極端子に接続された集電部材を配置するか、一方側の面に電極端子に接続された集電部材を配置すると共に他方側の面に集電受け部材としての集電部材を配置する方が好ましい。
【００３３】
また、本発明の角形密閉二次電池の中間部材に使用し得る樹脂材料としては、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。
【００３４】
また、本発明の角形密閉二次電池においては、前記中間部材の樹脂材料部分は、前記角形外装缶に対向する部分に平坦部が形成されていることが好ましい。この場合においては、前記中間部材の樹脂材料部分は、角形外装缶に対向する側の角部に面取り部が形成されていることが好ましい
【００３５】
中間部材の樹脂材料部分の角形外装缶に対向する部分に平坦部が形成されていると、電極体を角形外装缶内に挿入する際に、中間部材の樹脂材料部分の平坦部を角形外装缶の両側端部の少なくとも一方に当接させて滑らすようにして挿入することができるので、組付けが容易となる。しかも、中間部材の樹脂材料部分の角形外装缶に対向する側の角部に面取り部が形成されていると、より角形外装缶内に挿入し易くなり、しかも、平板状の樹脂シートを折り曲げて電極体を包んだ状態で角形外装缶内に挿入する場合であっても、中間部材の樹脂材料部分の角部で樹脂シートを切り裂いてしまうことが抑制される。
【００３６】
また、本発明の角形密閉二次電池においては、前記中間部材の樹脂材料部分は、前記２分割された芯体露出部への挿入側の角部に面取り部が形成されていることが好ましい。
【００３７】
本発明の角形密閉二次電池によれば、中間部材の樹脂材料部分のうち、２分割された芯体露出部への挿入側の角部に面取り部が形成されているので、中間部材を積層された芯体露出部の間に挿入する際に、面取り部が形成されている中間部材が柔軟な芯体露出部と接触しても芯体露出部に損傷を与えることが少なくなり、容易に連結導電部材を芯体露出部と当接させることができるようになるので、溶接性が向上する。
【００３８】
また、本発明の角形密閉二次電池においては、前記中間部材はガス抜き用の孔及び切り欠きの少なくとも一方を備えていることが好ましい。
【００３９】
中間部材がガス抜き用の孔や切り欠きを備えていると、電池に異常が生じた際、電極体内部に発生したガスを容易に電極体の外部に排出することができ、角形密閉電池に普通に備えられている感圧式電流遮断機構やガス排出弁などが安定的に動作するので、安全性を確保することができる。加えて，中間部材の体積が減少するので、角形密閉電池を軽くすることができるようになる。
【００４２】
また、本発明の角形密閉二次電池においては、前記ブロック形状又は柱状体形状の互いに対向する２つの面の角部に面取り部が形成されていることが好ましい。
【００４３】
本発明の角形密閉二次電池によれば、ブロック形状又は柱状体形状の互いに対向する２つの面の角部に面取り部が形成されていると、中間部材を積層された芯体露出部の間に挿入する際に、連結導電部材が柔軟な芯体露出部と接触して芯体露出部に損傷を与えることが少なくなり、容易に連結導電部材を芯体露出部と当接させることができるようになるので、溶接性が向上する。しかも、連結導電部材の対向する二つの面のそれぞれの面積が小さくなるために、連結導電部材の対向する二つの面はプロジェクションとして作用するので、電流が集中して発熱し易くなり、溶接部分の物性が安定化し、しかも、溶接部分の品質が良好となる。
【００４４】
また、本発明の角形密閉二次電池においては、前記連結導電部材の前記面取り部が形成されている面は平面とされていることが好ましい。
【００４５】
連結導電部材の面取り部が形成されている面は曲面及び平面の両態様をとることができる。しかしながら、面取り部が形成されている面を平面とすると、中間部材を積層された芯体露出部の間に挿入した際に、角部を面取り部が形成されている面と中間部材における連結導電部材が露出した面との間が芯体露出部に対して必ず鈍角となる。そのため、本発明の角形密閉二次電池によれば、中間部材を積層された芯体露出部の間に挿入して抵抗溶接する際、芯体露出部と連結導電部材とが接触し易くなるので、溶接性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１Ａは実施形態１の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り、図１Ｄは図１ＣのＩＤ部分の拡大図である。
【図２】図２Ａは実施形態１の正極用連結導電部材の平面図であり、図２Ｂは図２ＡのIIＢ−IIＢ線に沿った断面図であり、図２Ｃは正極用連結導電部材の正面図であり、図２Ｄは正極用中間部材の正面図であり、図２Ｅは図２Ｄの側面図であり、図２Ｆは正極用中間部材の面取り位置を変更した変形例の平面図であり、図２Ｇは図２Ｆの正極用中間部材を電極体に取り付けた状態の平面図である。
【図３】実施形態１にかかる溶接状態を示す側面図である。
【図４】図４Ａは突起の正極芯体露出部と接触している部分が円環状の場合の抵抗溶接電流が流れる経路を示す図であり、図４Ｂは図４Ａの発熱が強い部分を示す図であり、図４Ｃは突起の正極芯体露出部と接触している部分が円状の場合の抵抗溶接電流が流れる経路を示す図であり、図４Ｄは図４Ｃの発熱が強い部分を示す図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｃはそれぞれ実施形態２〜４にかかる正極用連結導電部材の形状を示す模式図であり、図５Ｄは実施形態４の正極用中間部材を２分割した正極集電体露出部に取り付けた状態の模式側面図である。
【図６】図６Ａは実施形態５の溶接後の正極用連結導電部材部分の配置状態を示す側面図であり、図６Ｂは実施形態６の溶接後の正極用連結導電部材部分の配置状態を示す側面図である。
【図７】図７Ａ〜図７Ｃはそれぞれ実施形態７〜９の正極用中間部材の形状を示す正面図である。
【図８】図８Ａは実施形態１０の正極用連結導電部材の正面図であり、図８Ｂは図８Ａの縦断面図であり、図８Ｃは環状絶縁シール材の平面図であり、図８Ｄは実施形態１０の正極用中間部材の縦断面図である。
【図９】図９Ａ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９Ｂは図９ＡのIXＢ−IXＢ線に沿った断面図であり、図９Ｃは図９ＡのIXＣ−IXＣ線に沿った断面図である。
【図１０】図９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。
【図１１】従来のシリーズスポット溶接法を説明する図である。
【図１２】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１３】図１３Ａ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１３Ｂは溶接後の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
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。
【００４８】
［実施形態１］
最初に、実施形態１の角形密閉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の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り、図１Ｄは図１ＣのＩＤ部分の拡大図である。図２Ａは実施形態１の正極用連結導電部材の平面図であり、図２Ｂは図２ＡのIIＢ−IIＢ線に沿った断面図であり、図２Ｃは正極用連結導電部材の正面図であり、図２Ｄは正極用中間部材の正面図であり、図２Ｅは図２Ｄの側面図であり、図２Ｆは正極用中間部材の面取り位置を変更した変形例の正面図であり、図２Ｇは図２Ｆの正極用中間部材を電極体に取り付けた状態の平面図である。図３は実施形態１にかかる溶接状態を示す側面図である。
【００４９】
この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。
【００５０】
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。
【００５１】
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、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の角形の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。
【００５２】
偏平状の巻回電極体１１は、図１Ｂ及び図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連結導電部材２４Ａを少なくとも１個、ここでは２個保持した樹脂材料からなる正極用中間部材２４が挟まれており、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分割されてその間に負極用連結導電部材２５Ａを２個保持した樹脂材料からなる負極用中間部材２５が挟まれている。また、正極用連結導電部材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、負極用連結導電部材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。このような正極中間部材２４、負極中間部材２５、正極用連結導電部材２４Ａ及び負極用連結導電部材２５Ａの具体的構成及び作用については後述する。
【００５３】
なお、正極用連結導電部材２４Ａは正極芯体と同じ材料であるアルミニウム製であり、負極用連結導電部材２５Ａは負極芯体と同じ材料である銅製であるが、正極用連結導電部材２４Ａ及び負極用連結導電部材２５Ａ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２４及び負極用中間部材２５に使用し得る樹脂材料としては、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。
【００５４】
また、実施形態１の非水電解質二次電池１０においては、図１Ａ、図１Ｂ及び図２Ｄに示したように、正極用中間部材２４及び負極用中間部材２５はそれぞれ正極用連結導電部材２４Ａないし負極用連結導電部材２５Ａを２つずつ保持させたものを用いた例を示したが、正極用連結導電部材２４Ａないし負極用連結導電部材２５Ａの数は要求される電池の出力等に応じて１個としてもよく、更には３個以上設けてもよい。特に、１個の中間部材に複数個の連結導電部材を設けると、それぞれの連結導電部材は共に樹脂材料製の中間部材に保持されているから、複数の連結導電部材間の寸法精度が向上し、しかも、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。
【００５５】
これらの正極用集電部材１６と正極芯体露出部１４との間及び正極芯体露出部１４と正極用連結導電部材２４Ａとの間（それぞれ４箇所、図１Ｂ参照）は共に抵抗溶接されており、また、負極用集電部材１８と負極芯体露出部１５との間及び負極芯体露出部１５と負極用連結導電部材２５Ａとの間（それぞれ４箇所）も共に抵抗溶接によって接続されている。
【００５６】
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、正極用連結導電部材２４Ａを有する正極用中間部材２４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、負極用連結導電部材２５Ａを有する負極用中間部材２５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、正極用連結導電部材２４Ａと正極用中間部材２４の形状及び負極用連結導電部材２５Ａと負極用中間部材２５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。
【００５７】
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。
【００５８】
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、内周側に正極用連結導電部材２４Ａを有する正極用中間部材２４を、正極用連結導電部材２４Ａの両側の円錐台状の突起２４ｂ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。
【００５９】
ここで、実施形態１の正極用中間部材２４に保持された正極用連結導電部材２４Ａの形状を図２を用いて説明する。この正極用連結導電部材２４Ａは、円柱状の本体２４ａの対向する二つの面２４ｅのそれぞれにたとえば円錐台状の突起２４ｂが形成されている。そして、この円錐台状の突起２４ｂの中央部には、先端側から円柱状の本体２４ａの内部まで開口２４ｃが形成されており、また、円柱状の本体２４ａの対向する二つの面２４ｅと側面との間に角部２４ｆが形成されている。
【００６０】
この円錐台状の突起２４ｂの高さＨ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、開口２４ｃの深さＤは、ここでは円錐台状の突起２４ｂの高さＨよりも大きくされ、開口２４ｃは突起２４ｂが設けられた円柱状の本体２４ａの面２４ｅから突起２４ｂの高さＨの深さよりも浅い位置まで形成されている（開口２４ｃの深さＤは２Ｈよりも小さい）ことが好ましく、突起２４ｂが設けられた円柱状の本体２４ａの表面から突起２４ｂの高さＨの１／２の深さよりも浅い位置まで形成されている（開口２４ｃの深さＤは３／２Ｈよりも小さい）ことがより好ましい。
【００６１】
また、円柱状の本体２４ａ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、ここでは正極用連結導電部材２４Ａの本体２４ａ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。また、正極用連結導電部材２４Ａ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、タングステン、モリブデン等からなるものを使用することができ、更に、これらの金属からなるもののうち、突起２４ｂにニッケルメッキを施したもの、突起２４ｂ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、銅、銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる正極用連結導電部材２４Ａの本体２４ａにロー付け等によって接合したもの等も使用し得る。
【００６２】
実施形態１の正極用連結導電部材２４Ａは、２個が樹脂材料からなる正極用中間部材２４によって一体に保持されている。この場合、それぞれの正極用連結導電部材２４Ａは互いに並行になるように保持されている。この正極用中間部材２４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分割した正極集電体露出部１４内で安定的に位置決めして固定されるようにするために、横長の角柱状とされている。
【００６３】
そして、角柱状の正極用中間部材２４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は正極用連結導電部材２４Ａの高さと同じ程度となるようにすればよいが、少なくとも溶接部となる正極用連結導電部材２４Ａの両端が露出していればよい。なお、正極用連結導電部材２４Ａの両端は、正極用中間部材２４の表面から突出していることが望ましいが、必ずしも突出していなくてもよい。
【００６４】
そして、図１Ｄに示したように、正極中間部材２４の樹脂材料部２４ｐは、２分割された正極芯体露出部１４の延在方向において、２分割された正極芯体露出部１４の端部１４ｔ及び正極用集電部材１６の端部１６ｔよりも角形外装缶１２側に突出部２４ｔが形成されるようなされている。このような構成を採用すると、角形外装缶１２の内面の側端部に位置する偏平状の巻回電極体１１の少なくとも一方側の端部には、正極中間部材２４の樹脂材料部２４ｐの突出部２４ｔが位置しているので、２分割された正極芯体露出部１４の端部１４ｔ及び正極用集電部材１６の端部１６ｔが共に角形外装缶１２の内面側と接触する虞がなくなる。
【００６５】
しかも、正極中間部材２４の樹脂材料部２４ｐの端部の突出部２４ｔは、２分割された正極芯体露出部１４内に挿入したときに正極芯体露出部１４の端部１４ｔ及び正極集電部材１６の端部１６ｔよりも突出するから、この突出部２４ｔを把持することによって、正極中間部材２４を２分割された正極芯体露出部１４内に容易に挿入することができるようになる。
【００６６】
また、通常は、偏平状の巻回電極体１１は平板状の樹脂シート２３を折り曲げて包んだ状態で角形外装缶１２内に挿入されるが、正極中間部材２４の樹脂材料部２４ｐの突出部２４ｔの存在により、たとえ樹脂シート２３にズレがあっても、確実に正極芯体露出部１４の端部１４ｔ及び正極集電部材１６の端部１６ｔが角形外装缶１２と接触することが抑制される。また、たとえ角形密閉電池１０に外力が加わって角形外装缶１２が変形することがあっても、正極中間部材２４の樹脂材料部２４ｐは、樹脂シート２３とは異なり、剛体であるために変形し難いので、単に樹脂シート２３のみで覆った場合よりも正極芯体露出部１４の端部１４ｔ及び正極集電部材１６の端部１６ｔが角形外装缶１２と接触する可能性が小さくなる。
【００６７】
更に、正極中間部材２４の樹脂材料部２４ｐの突出部２４ｔは、角形外装缶１２に対向する部分に平坦部２４ｕが形成されており、この平坦部２４ｕの長さ方向の角部には面取り部２４ｕ'が形成されている。このような構成を備えていると、偏平状の電極体１１を角形外装缶１２内に挿入する際に、正極中間部材２４の樹脂材料部２４ｐの突出部２４ｔに形成されている平坦部２４ｕを角形外装缶１２の側端部の少なくとも一方に当接させて滑らすようにして挿入することができるので、組付けが容易となる。しかも、正極中間部材２４の樹脂材料部２４ｐの突出部２４ｔの平坦部２４ｕの長さ方向の角部には面取り部２４ｕ'が形成されているので、より角形外装缶内１２内に挿入し易くなり、しかも、平板状の樹脂シート２３を折り曲げて偏平状の電極体１１を包んだ状態で角形外装缶１２内に挿入する場合であっても、正極中間部材２４の樹脂材料部２４ｐの突出部２４ｔの角部で樹脂シート２３を切り裂いてしまうことが抑制される。
【００６８】
また、実施形態１で用いられた正極中間部材２４の樹脂材料部２４ｐは、正極中間部材２４の樹脂材料部２４ｐの２分割された正極芯体露出部１４への挿入側の角部にも面取り部２４ｖが形成されている。このような構成を備えていると、正極中間部材２４を積層されて２分割された正極芯体露出部１４の間に挿入する際に、正極中間部材２４の面取り部２４ｖが正極芯体露出部１４と接触しても正極芯体露出部１４に損傷を与えることが少なくなり、２分割された正極芯体露出部１４の間に挿入して、正極連結導電部材２４Ａを分割された正極芯体露出部１４の内面側に当接させることができるようになる。
【００６９】
なお、上記実施形態１では、正極中間部材２４の樹脂材料部２４ｐの突出部２４ｔの平坦部２４ｕの長さ方向の角部に面取り部２４ｕ'を形成した例を示したが、この変形例として、正極中間部材２４の樹脂材料部２４ｐの突出部２４ｔの平坦部２４ｕの幅方向の角部であって、角形外装缶１２の底部と対向する側に面取り部２４ｕ"を形成してもよい。このような構成とすると、正極中間部材２４を２分割された正極芯体露出部１４内に挿入した場合には、図２Ｇに示した状態となるので、抵抗溶接後に正極中間部材２４が取り付けられた電極体１１を角形外装缶１２内に挿入する際には、平板状の樹脂シート２３を折り曲げて偏平状の電極体１１を包んだ状態で角形外装缶１２内に挿入する場合であっても、よりスムーズに角形外装缶内１２内に挿入することができるようになる。
【００７０】
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及び正極用連結導電部材２４Ａを保持した正極用中間部材２４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。そして、一対の抵抗溶接用電極棒３１及び３２間に適度の圧力を印加し、予め定めた一定の条件で抵抗溶接を実施する。
【００７１】
この抵抗溶接においては、正極用中間部材２４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、一対の抵抗溶接用電極棒３１及び３２を一組のみ用いて複数個の正極用連結導電部材２４Ａ部分を１個ずつ抵抗溶接しても、あるいは、一対の抵抗溶接用電極棒３１及び３２を複数組用いて複数個の正極用連結導電部材２４Ａ部分を２個以上まとめて抵抗溶接してもよい。この実施形態１の正極用中間部材２４を用いると、連結導電部材２４Ａと電極棒３１及び３２間の寸法精度が向上しているので、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る。
【００７２】
なお、実施形態１の正極用連結導電部材２４Ａは、突起２４ｂに開口２４ｃが形成されているため、突起２４ｂの先端部に電流が集中し易く、更に突起２４ｂの先端が正極芯体露出部１４に食い込み易くなるため、開口２４ｃが形成されていない場合よりも溶接性が向上する。そして、突起２４ｂの先端部が半つぶし状態になり、突起２４ｂが正極芯体露出部１４と接触している部分が円環状から円状に変化するように圧力を加えて抵抗溶接を行うと、より安定的に溶接を行うことができる。
【００７３】
従って、正極用連結導電部材２４Ａの突起２４ｂの形状は、たとえば図４Ｄに示すように、突起２４ｂの先端部が半つぶし状態になり、突起２４ｂが正極芯体露出部１４と接触している部分が円環状から円状に変化しているようにすることが望ましい。この場合、突起２４ｂの内部には空洞２４ｄが形成されている。これは、突起２４ｂの正極芯体露出部１４との接触部を円状にすることにより正極用連結導電部材２４Ａ中心からの発熱を促して、更に安定した溶接が可能となる。
【００７４】
なお、突起２４ｂが正極芯体露出部１４と接触している部分が、半つぶし状態となるか円環状となるかは、主に溶接時の加圧力に依存することがわかっており、溶接加圧力が弱い場合は突起先端が環状となり、溶接加圧力が強い場合は突起先端が半つぶれ状となる傾向にある。また、その他には、突起２４ｂの高さが高く且つ開口２４ｃの深さが深いほど半つぶし状態となり易く、開口の深さが浅い場合は、突起２４ｃの先端が環状のまま芯体露出部に食い込む状態となり易いものと考えられる。
【００７５】
また、この抵抗溶接時には、一対の抵抗溶接用電極棒３１及び３２と正極用連結導電部材２４Ａの中心軸が一致していることが望ましく、正極用連結導電部材２４Ａは加圧等により位置ずれをしないように保持されていることが望ましい。また、抵抗溶接機としては周知のトランジスタ等を用いた半導体式溶接電源を使用し得る。
【００７６】
ここで、上記の突起２４ｂが正極芯体露出部１４と接触している部分が円環状の場合と円状の場合で、発熱状態に差異が生じる理由について、図４を用いて説明する。なお、図４Ａは突起２４ｂが正極芯体露出部１４と接触している部分が円環状の場合の抵抗溶接電流が流れる経路を示す図であり、図４Ｂは図４Ａの発熱が強い部分を示す図であり、図４Ｃは突起２４ｂが正極芯体露出部１４と接触している部分が円環状の場合の抵抗溶接電流が流れる経路を示す図であり、図４Ｄは図４Ｃの発熱が強い部分を示す図である。
【００７７】
電流は最も抵抗値の少ない箇所を流れるため、抵抗溶接用電極棒３１及び３２の内部ではその中心が最も電流が流れる部分となる。突起２４ｂが正極芯体露出部１４と接触している部分が円環状の場合、図４Ａに示しように、溶接電流Ｉは、たとえば上側の抵抗溶接用電極棒３１から上側の正極用集電部材１６及び正極芯体露出部１４を経て、正極用連結導電部材２４Ａの上側の突起２４ｂの円環状の先端部から円環状に分流されて正極用連結導電部材２４Ａの本体２４ａ内へ流れ、更に、正極用連結導電部材２４Ａの下側の突起２４ｂの円環状の先端部を通って電流が集中され、下側の正極芯体露出部１４及び正極用集電部材１６を経て、下側の抵抗溶接用電極棒３２に流れる。そのため、突起２４ｂが正極芯体露出部１４と接触している部分が円環状の場合、突起２４ｂの中心には電流が流れないので、図４Ｂに示したように、円環状に溶接の起点が発生することになり、溶接の起点が多数になる。
【００７８】
それに対し、突起２４ｂが正極芯体露出部１４と接触している部分が半つぶし状態となって円状となっている場合、突起２４の内部には空洞２４ｄが形成されているから、図４Ｃに示すように、溶接電流Ｉは、たとえば上側の抵抗溶接用電極棒３１から上側の正極用集電部材１６及び正極芯体露出部１４を経て、正極用連結導電部材２４Ａの上側の突起２４ｂの円状の先端部の中心から円環状に分流されて正極用連結導電部材２４Ａの本体２４ａ内へ流れ、更に、正極用連結導電部材２４Ａの下側の突起２４ｂの円状の先端部の中心を通って電流が集中され、下側の正極芯体露出部１４及び正極用集電部材１６を経て、下側の抵抗溶接用電極棒３２に流れる。
【００７９】
この例では、溶接電流Ｉは、突起２４ｂ部分において空洞２４ｄ部分を避けて円環状に電流が分流されるが、円状の先端部の中心の内部に空洞２４ｄが存在しているため、金属の溶融に伴う吸熱が少なくなるので、突起２４ｂの円状の先端部の中心の付近が最も発熱し易くなる。そのため、突起２４ｂが正極芯体露出部１４と接触している部分が円状の場合、突起２４ｂの円状の先端部の中心に電流が集中するため、溶接電流Ｉによって強く発熱する部分の形状は、図４Ｄに示したように球状となるので、より安定した溶接状態となり、しかも、溶接強度も強くなる。
【００８０】
なお、上記実施形態１では、正極用連結導電部材２４Ａとして柱状の本体２４ａを有し、突起２４ｂとして開口２４ｃが形成されている円錐台状のものを用いた例を示した。しかしながら、本発明においては、突起２４ｂは開口が形成されていないものであっても、角錐台状のもの、すなわち、三角錐台状のものや四角錐台状のものや更に多角錐台状のものも使用することができる。
【００８１】
突起２４ｂに開口が形成されていない場合、突起２４ｂの作用は従来の抵抗溶接時のプロジェクションと同様となるが、この場合でも良好に正極用集電部材１６、積層された複数枚の正極芯体露出部１４及び正極用連結導電部材２４Ａとの間の抵抗溶接を行うことができる。この場合、突起２４ｂに形成する開口２４ｃの深さが浅くなると、抵抗溶接時に生じる作用効果は徐々に突起２４ｂに開口を形成しない状態に近づいていく。
【００８２】
また、正極用連結導電部材２４Ａとして、円柱状の本体２４ａを有するものを使用した例を示したが、正極用連結導電部材２４Ａの本体２４ａとしては角柱状、楕円柱状等の金属製のブロック状のものであればよく、更には開口２４ｃ（図２参照）が本体２４ａを貫通しているものも使用し得る。特に、開口２４ｃが本体２４ａを貫通している場合は、正極用連結導電部材２４Ａの本体２４ａは筒状のものとなるが、この場合は、本体２４ａの両端部を成形してあるいはそのまま突起として兼用させることができる。このように正極用連結導電部材２４Ａの本体２４ａを筒状とした場合、電気抵抗を小さくするためには筒状部分の厚さをある程度厚くした方がよい。
【００８３】
なお、上記実施形態１では、積層された複数枚の正極芯体露出部１４を２分割し、正極用集電部材１６及び正極用連結導電部材２４Ａを用いて抵抗溶接する場合について述べたが、正極用連結導電部材２４Ａを正極用集電部材に兼用してこの正極用連結導電部材２４Ａを正極端子１７に接続してもよい。この場合、上記実施形態１で使用されている正極用集電部材に換えて、正極用連結導電部材２４Ａと同じ材料で形成された薄板材からなる溶接受け部材を用いればよい。
【００８４】
［実施形態２〜４］
実施形態１の正極用中間部材２４に保持される正極用連結導電部材２４Ａとしては、図２に示したように、円柱状の本体２４ａの対向する二つの面２４ｅのそれぞれにたとえば円錐台状の突起２４ｂが形成されているものを示した。このように、本体２４ａが円柱状であると、円柱状の本体２４ａの対向する二つの面２４ｅと側面との間に角部２４ｆが形成される。そのため、図３に示すように、正極用連結導電部材２４Ａを保持した正極用中間部材２４を積層された正極芯体露出部１４を２分割してその内側に配置し、正極用連結導電部材２４Ａの両側の円錐台状の突起２４ｂがそれぞれ積層された正極芯体露出部１４と当接するようにする際、角部２４ｆが正極用中間部材２４の表面から露出していると、この露出している角部２４ｆが積層された正極芯体露出部１４と接触し易いため、正極芯体露出部１４が変形され易くなる。
【００８５】
そこで、実施形態２の正極用連結導電部材２４Ｂとしては、実施形態１の円柱状の本体２４ａの対向する二つの面２４ｅと側面との間の角部２４ｆに面取り部が形成されている面２４ｇを形成した。この実施形態２の正極用連結導電部材２４Ｂを図５Ａを用いて説明する。なお、図５Ａは実施形態２の正極用連結導電部材２４Ｂの正面図である。
【００８６】
このように面取り部が形成されている面２４ｇを形成した実施形態２の正極用連結導電部材２４Ｂによれば、積層された正極芯体露出部１４を２分割してその内側に正極用中間部材２４を正極用連結導電部材２４Ｂの両側の円錐台状の突起２４ｂがそれぞれ正極芯体露出部１４と当接するように配置する際、たとえ面取り部が形成されている面２４ｇが正極用中間部材２４の表面よりも突出していても、積層された正極芯体露出部１４に損傷を与えることが少なくなり、容易に積層された正極芯体露出部１４の溶接位置にまで挿入させることができるようになり、溶接性が向上する。
【００８７】
なお、実施形態２の正極用連結導電部材２４Ｂにおける面取り部が形成されている面２４ｇは、曲面及び平面のどちらをも採用することができるが、面取り部が形成されている面２４ｇを平面状とすると、面取り部が形成されている面２４ｇと突起２４ｂが形成された面との間が積層された正極芯体露出部１４に対して必ず鈍角となるので、正極用連結導電部材２４Ｂを積層された正極芯体露出部１４と接触させる際に正極芯体露出部１４と突起２４ｂとが接触し易くなるので、より溶接性が向上する。
【００８８】
また、実施形態３の正極用連結導電部材２４Ｃにおいては、図５Ｂに示したように、正極用連結導電部材２４Ｃのように、面取り部が形成されている面２４ｇが突起２４ｂの形成部分にまで延在されており、実施形態２の正極用連結導電部材２４Ｂの本体２４ａにおけるそれぞれ互いに平行な２つの平面からなる面２４ｅが存在しない形状を示した。この実施形態３の正極用連結導電部材２４Ｃも一応の良好な抵抗溶接効果を奏する。
【００８９】
しかしながら、実施形態２の正極用連結導電部材２４Ｂのように、突起２４ｂが設けられている２つの面２４ｅがそれぞれ露出している状態、すなわち、正極用連結導電部材２４Ｂの本体２４ａにそれぞれ互いに平行な２つの平面からなる面２４ｅが形成されている状態とすると、抵抗溶接時に抵抗溶接用電極で加圧された際に正極用連結導電部材２４Ｂが変形し難くなり、また、抵抗溶接時に溶融変形した突起２４ｂの一部あるいは溶融した正極芯体露出部１４の一部がこの面２４ｅに留まって正極用連結導電部材２４Ｂの側面方向に流れ出ることが抑制され、しかも、面２４ｅが正極芯体露出部１４と接する面となることで正極用連結導電部材２４Ｂの位置が安定化されて、より信頼性の高い抵抗溶接部が得られるようになるため、より好ましい。
【００９０】
なお、実施形態４の正極用連結導電部材２４Ｄは、実施形態２の正極用導電部材２４Ｂにおいて、突起２４ｂの中央部に、突起２４ｂの高さＨよりも浅い深さＤの開口２４ｃを設けたものである。
【００９１】
また、実施形態２〜４の正極用連結導電部材２４Ｂ〜２４Ｄのように、面取り部が形成されている面２４ｇを形成すると、正極用中間部材２４を２分割された正極芯体露出部１４間に挿入し易くなることを示すため、実施形態４の正極用連結導電部材２４Ｄを用いた場合について、抵抗溶接を行った際の模式側面図を図５Ｄに示す。図５Ｄの記載によれば、正極用中間部材２４の表面から正極用連結導電部材２４Ｄが突出していても、幾何学的に正極芯体露出部１４が変形し難いことが理解できる。また、図５Ｄには、正極用中間部材２４の正極芯体露出部１４間に挿入される側の角部が面取りされた例も示されている。この図５に示した正極用中間部材２４の形状からしても、正極用中間部材２４を２分割された正極芯体露出部１４間に挿入する場合においても、幾何学的に正極芯体露出部１４が変形し難いことが理解できよう。
【００９２】
［実施形態５及び６］
なお、上記実施形態１及び４では、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分割して集結させ、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、正極用連結導電部材２４Ａないし２４Ｄを有する正極用中間部材２４を２分割された正極芯体露出部１４の間に挿入し、正極用集電部材１６の両面に一対の抵抗溶接用電極３１、３２当接して抵抗溶接した例（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。
【００９３】
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５及び６の溶接後の正極用連結導電部材２４部分の配置状態を、図６を用いて説明する。なお図６Ａは実施形態５の溶接後の正極用連結導電部材２４部分の配置状態を示す側面図であり、図６Ｂは実施形態６の溶接後の正極用連結導電部材２４部分の配置状態を示す側面図である。なお、実施形態５及び６では、正極用中間部材２４として実施形態１で使用したものと同様の正極用連結導電部材２４Ａを備えているものを用いて説明する。
【００９４】
実施形態５では、図６Ａ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は正極端子１７に接続された正極用集電部材１６が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は集電受け部材１６ａが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を当接して抵抗溶接を行ったものである。この場合、この実施形態５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の一方側を受け止める役割を果たす。この実施形態５のような構成でも、正極用中間部材２４の正極用連結導電部材２４Ａが備えているプロジェクション効果のため、実質的に実施形態１の場合と同様の作用効果を奏する。すなわち、集電受け部材１６ａは、抵抗溶接に関しては実質的に正極用集電部材１６と同様の作用効果を奏するものでる。そのため、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。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。
【００９５】
また、実施形態６では、図６Ｂに示すように、２分割された正極芯体露出部１４の最外側の一方の面には正極用集電部材１６が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は、何も設けず、正極用集電部材１６と２分割された正極芯体露出部１４の他方側との間に一対の抵抗溶接用電極を当接して抵抗溶接を行ったものである。すなわち、この実施形態６では、抵抗溶接時に一対の抵抗溶接用電極の一方側を２分割された正極芯体露出部１４の最外側の他方の面に直接接触させて抵抗溶接を行っている。この実施形態６のような構成でも、正極用中間部材２４の正極用連結導電部材２４Ａが備えているプロジェクション効果のため、一応良好な抵抗溶接を行うことができるが、抵抗溶接用電極と正極芯体露出部１４の最外側の他方の面との間に融着が生じる可能性があるので、実施形態１ないし５のように、正極芯体露出部１４の最外側の他方の面には、正極用集電部材１６ないし集電受け部材１６ａを配置することが望ましい。
【００９６】
［実施形態７〜９］
上記実施形態１では、合成樹脂製の正極用中間部材２４として直方体形状のものを用いた例を示したが、本発明では連結導電部材２４Ａを安定して保持できれば実施し得るため、合成樹脂製の正極用中間部材２４の形状としては直方体に限定されるものではない。たとえば、図７Ａに示した実施形態７の正極用中間部材２４１のように、正極用連結導電部材２４Ａ間に切り欠き部分２４Ｘを形成したり、図７Ｂに示したように実施形態８の正極用正極用中間部材２４２のように長さ方向に貫通孔２４Ｙを形成したり、図７Ｃに示した実施形態９の正極用中間部材２４３のように、正極用連結導電部材２４Ａ間に開口２４Ｚを形成したりしてもよい。このような構成を採用すると、これらの切り欠き部分２４Ｘ、貫通孔２４Ｙ、開口２４Ｚなどがガス抜き通路として作用するため、電池に異常が生じた際、電極体内部に発生したガスを容易に電極体の外部に排出することができ、角形密閉電池に普通に備えられている感圧式電流遮断機構やガス排出弁などが安定的に動作するので、安全性を確保することができ、信頼性の高い角形密閉二次電池を製造することができるようになる。
【００９７】
［実施形態１０］
実施形態１０の正極用連結導電部材２４Ｅを図８を用いて説明する。なお、図８Ａは実施形態１０の正極用連結導電部材の正面図であり、図８Ｂは図８Ａの縦断面図であり、図８Ｃは環状絶縁シール材の平面図であり、図８Ｄは実施形態１０の正極用中間部材の縦断面図である。
【００９８】
実施形態１０の正極用連結導電部材２４Ｅは、図８Ａに示した実施形態２の正極用連結導電部材２４Ｂの円錐台状の突起２４ｂの周囲に、環状の絶縁性熱溶着性樹脂で形成された絶縁シール材２６を配置したものである。この絶縁シール材２６の高さは円錐台状の突起２４ｂの高さＨよりも低くされている。
【００９９】
この実施形態１０の正極用連結導電部材２４Ｅを積層された正極芯体露出部１４を２分割してその内側に配置し、正極用連結導電部材２４Ｅの両側の円錐台状の突起２４ｂがそれぞれ積層された正極芯体露出部１４と当接するように配置すると、正極用連結導電部材２４Ｅには面取り部が形成されている面２４ｇが形成されているため、積層された正極芯体露出部１４を２分割してその内側に正極用連結導電部材２４Ｅの両側の円錐台状の突起２４ｂがそれぞれ正極芯体露出部１４と当接するように配置する際、積層された正極芯体露出部１４に損傷を与えることが少なくなり、容易に積層された正極芯体露出部１４の溶接位置にまで挿入させることができるようになり、溶接性が向上する。
【０１００】
また、実施形態１０の正極用連結導電部材２４Ｅにおいては、両側の円錐台状の突起２４ｂの周囲に環状の絶縁性熱溶着性樹脂で形成された絶縁シール材２６が配置されている。抵抗溶接に際しては、積層された正極芯体露出部１４は抵抗溶接用電極によって正極用連結導電部材２４Ｅ側に向かって押圧されるので、正極用連結導電部材２４Ｅの突起２４ｂは、積層された正極芯体露出部１４に食い込む状態となるため、積層された正極芯体露出部１４と接するようになる。このように正極用連結導電部材２４Ｅの突起２４ｂの周囲に環状に絶縁シール材２６が配置されていると、抵抗溶接時にスパッタされた高温のチリが発生しても、この高温のチリは絶縁シール材２６によって遮られ、絶縁シール材２６の内部ないし突起２４ｂと絶縁シール材２６との間に捕獲することができる。
【０１０１】
しかも、実施形態１０の正極用連結導電部材２４Ｅにおいては、絶縁シール材２６を絶縁性熱溶着性樹脂で形成したため、抵抗溶接時に発生するスパッタされた高温のチリは、固体の絶縁性熱溶着性樹脂を部分的に溶融することによって熱を奪われ、急速に冷却されて温度が下がるので、容易に固体の絶縁性熱溶着性樹脂からなる絶縁シール材２６中に捕獲される。なお、抵抗溶接時には、電流を流す時間は短く、しかも、電流が流れる範囲は狭いので、絶縁性熱溶着性樹脂からなる絶縁シール材２６の全てが同時に溶融することは少ない。そのため、抵抗溶接時に発生したスパッタされたチリは絶縁シール材２６から飛散して偏平形電極体の内部へ入り込むことが少なくなるので、より内部短絡の発生が少なく、信頼性の高い密閉電池が得られるようになる。
【０１０２】
なお、上記絶縁性熱溶着性樹脂としては、溶着温度が７０〜１５０℃程度であり、溶解温度は２００℃以上のものが望ましく、更には電解液等に対する耐薬品性を備えていることが望ましい。たとえば、ゴム系シール材、酸変性ポリプロピレン、ポリオレフィン系熱溶着性樹脂等を使用し得る。更に、絶縁シール材は、糊材付き絶縁テープとして、ポリイミドテープ、ポリプロピレンテープ、ポリフェニレンサルファイドテープ等を使用することができ、また、全体が絶縁性熱溶着製樹脂からなるものであっても、あるいは、絶縁性熱溶着製樹脂層を有する複層構造のものであってもよい。
【０１０３】
なお、上記実施形態１〜１０では、正極側について述べたが、負極側においても、負極芯体露出部１５、負極用集電部材１８、負極用中間部材２５、負極用通電連結導電部材２５Ａ、負極用集電受け部材（図示省略）の材料の物性が相違する他は、同様の構成を採用することにより、実質的に同様の作用・効果を奏する。また、本発明は、必ずしも正極側及び負極側の両者に採用しなければならないものではなく、正極側及び負極側のいずれか一方にのみ適用してもよい。
【０１０４】
また、本発明においては、密閉電池の製造に際しては、正極用連結導電部材及び負極用連結導電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。たとえばリチウムイオン二次電池では、正極芯体としてはアルミニウム又はアルミニウム合金が使用され、負極芯体としては銅又は銅合金が使用されているように、一般的な密閉電池の正極芯体及び負極芯体はそれぞれ異なる金属材料が使用されている。アルミニウム又はアルミニウム合金に比べて銅又は銅合金は電気抵抗が小さいため、負極芯体露出部側の抵抗溶接は、正極芯体露出部側の抵抗溶接よりも困難であって、積層された負極芯体露出部内に溶融し難い部分が生じやすい。
【０１０５】
このような場合には、負極芯体露出部間に使用する負極用連結導電部材の突起の形状としては、溶接電流を集中させて抵抗溶接を行い易くするため、突起に開口が形成されているものを使用すればよく、また、正極芯体露出部間に使用する正極用連結導電部材の突起の形状としては、抵抗溶接が容易に進行するため、正極用連結導電部材がより変形し難くなるようにするために突起に開口が形成されていないものを使用すればよい。
【０１０６】
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、一つの電極芯体露出部に対して２つの連結用導電部材を有する一つの中間部材を用いて抵抗溶接している例で示したが、当然のことながら連結用導電部材の数は１個もしくは３個以上とすることもでき、電池のサイズや要求出力等に応じて適宜調整すればよい。
【符号の説明】
【０１０７】
１０…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  ２４、２４１〜２４３…正極用中間部材  ２４Ａ〜２４Ｅ…正極用連結導電部材  ２４ａ…（正極用連結導電部材の）本体  ２４ｂ…（正極用連結導電部材の）突起  ２４ｃ…（正極用連結導電部材の）開口  ２４ｄ…（正極用連結導電部材の）空洞  ２４ｅ…（正極用連結導電部材の）面  ２４ｆ…（正極用連結導電部材の）角部  ２４ｇ…（正極用連結導電部材の）面取り部  ２４ｐ…（正極用中間部材の）樹脂材料部  ２４ｕ…（正極用中間部材の）平坦部  ２４ｕ'、２４ｖ…（正極用中間部材の）面取り部  …２５…負極用中間部材  ２５Ａ…負極用連結導電部材  ２５ｐ…（負極用中間部材の）樹脂材料部  ２６…絶縁シール材  ３１、３２…抵抗溶接用電極棒  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0005558955.tif 000010
【図１０】
0005558955.tif 000011
【図１１】
0005558955.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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