(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極芯材の少なくとも片側の面の一部に正極合材層が形成された正極板と，負極芯材の少なくとも片側の面の一部に負極合材層が形成された負極板と，前記正極板と前記負極板との間に配置されるセパレータとが，前記正極芯材の残部と前記負極芯材の残部とがそれぞれ異なる方向に突出するように積層された積層電極体と，
前記積層電極体の前記正極板から突出した前記正極芯材の先端部と接合された正極集電体と，
前記積層電極体の前記負極板から突出した前記負極芯材の先端部と接合された負極集電体とを有する積層電極体型電池において，
前記正極芯材の先端部と前記正極集電体とを接続する正極接続材と，
前記負極芯材の先端部と前記負極集電体とを接続する負極接続材とを有し，
前記正極芯材の材質が，アルミニウムであり，
前記負極芯材の材質が，銅であり，
前記正極接続材の材質が，
Ａｌ−Ｓｉ系ロウ材，Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系ロウ材，Ａｌ−Ｚｎ系ロウ材，Ｚｎ−Ｓｎ系ロウ材のいずれかのロウ材であり，
前記負極接続材の材質が，
Ｎｉ系ロウ材，Ａｇ系ロウ材，Ｃｕ系ロウ材のいずれかのロウ材であり，
前記正極接続材の融点は，
前記正極芯材の融点よりも低く，
前記負極接続材の融点は，
前記負極芯材の融点よりも低いことを特徴とする積層電極体型電池。
【請求項２】
請求項１に記載の積層電極体型電池において，
前記正極接続材の融点は，
前記正極集電体の融点よりも低く，
前記負極接続材の融点は，
前記負極集電体の融点よりも低いことを特徴とする積層電極体型電池。
【請求項３】
請求項２に記載の積層電極体型電池において，
前記正極集電体の材質が，アルミニウムであり，
前記負極集電体の材質が，銅であることを特徴とする積層電極体型電池。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載の積層電極体型電池において，
前記正極板と前記負極板との間に非水電解質を備えることを特徴とする積層電極体型電池。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれかに記載の積層電極体型電池において，
前記正極芯材の先端部の厚みと，前記正極合材層が形成された範囲における前記正極芯材の厚みとの差が，
前記正極合材層が形成された範囲における前記正極芯材の厚みの１２％の範囲内にあることを特徴とする積層電極体型電池。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれかに記載の積層電極体型電池において，
前記負極芯材の先端部の厚みと，前記負極合材層が形成された範囲における前記負極芯材の厚みとの差が，
前記負極合材層が形成された範囲における前記負極芯材の厚みの３％の範囲内にあることを特徴とする積層電極体型電池。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれかに記載の積層電極体型電池において，
前記負極接続材の融点は，
前記正極芯材の融点より高いことを特徴とする積層電極体型電池。
【請求項８】
請求項７に記載の積層電極体型電池において，
前記負極接続材の融点は，
前記正極集電体の融点より高いことを特徴とする積層電極体型電池。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれかに記載の積層電極体型電池を搭載することを特徴とする車両。
【請求項１０】
請求項１から請求項８までのいずれかに記載の積層電極体型電池を搭載することを特徴とする機器。
【請求項１１】
正極芯材の少なくとも片側の面の一部に正極合材層が形成された正極板と，負極芯材の少なくとも片側の面の一部に負極合材層が形成された負極板と，前記正極板と前記負極板との間に配置されるセパレータとを，前記正極芯材の残部と前記負極芯材の残部とがそれぞれ異なる方向に突出するように積層して積層電極体とし，
前記積層電極体の前記負極板から突出した前記負極芯材の先端部を負極集電体に接合し，
前記積層電極体の前記正極板から突出した前記正極芯材の先端部を正極集電体に接合する積層電極体型電池の製造方法において，
前記正極芯材の材質が，アルミニウムであり，
前記負極芯材の材質が，銅であり，
前記正極芯材の先端部と前記正極集電体との接合に，Ａｌ−Ｓｉ系ロウ材，Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系ロウ材，Ａｌ−Ｚｎ系ロウ材，Ｚｎ−Ｓｎ系ロウ材のいずれかのロウ材であって，前記正極芯材よりも融点の低い正極用ロウ材を用い，
前記負極芯材の先端部と前記負極集電体との接合に，Ｎｉ系ロウ材，Ａｇ系ロウ材，Ｃｕ系ロウ材のいずれかのロウ材であって，前記負極芯材よりも融点の低い負極用ロウ材を用いることを特徴とする積層電極体型電池の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の積層電極体型電池の製造方法において，
前記正極用ロウ材として，
前記正極集電体の融点よりも低い融点のロウ材を用い，
前記負極用ロウ材として，
前記負極集電体の融点よりも低い融点のロウ材を用いることを特徴とする積層電極体型電池の製造方法。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２に記載の積層電極体型電池の製造方法において，
前記正極芯材の前記正極集電体への接合を，前記負極芯材の前記負極集電体への接合より後で行い，
前記負極用ロウ材として，
前記正極芯材よりも融点の高いものを用いることを特徴とする積層電極体型電池の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の積層電極体型電池の製造方法において，
前記負極用ロウ材として，
前記正極集電体よりも融点の高いものを用いることを特徴とする積層電極体型電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，積層電極体型電池とその製造方法及び車両及び機器に関する。さらに詳細には，正極集電板と正極芯材との接続部および負極集電板と負極芯材との接続部の機械的強度の高い積層電極体型電池とその製造方法及び車両及び機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は，携帯電話やパーソナルコンピュータ等の電子機器，ハイブリッド車両や電気自動車等の車両など，多岐にわたる分野で利用されている。このような二次電池は，正極板と負極板と電解質とを備えるものである。また，正極板と負極板とを絶縁するために，これらの間にセパレータを設けることが一般的である。【０００３】
これらの電池の形状として，円筒型や角型などがある。これらの電池に用いられる電極体として，正極板および負極板を渦巻状に捲回し積層した捲回型電極体や，正極板および負極板を平積みして積層した平積み型電極体がある。これらの積層型電極体から集電を行うために，以下のような方式がある。正極芯材を一方の方向に突出させるとともに，その突出部を正極集電板に接合する。また，負極芯材を他方の方向に突出させるとともに，その突出部を負極集電板に接合する。【０００４】
この接合には，溶接などが用いられる。これにより，機械的な接続が行われるとともに，電気的な接続が行われる。このように接合された接合部には，接合強度や機械的強度が求められる。接合部の一部が剥離したり接合部もしくはその周辺が破損したりすれば，その箇所を固定することができなくなるとともに，電気的接続そのものも失われるからである。電気的接続が失われると，その箇所から集電することはできなくなる。また接合部には，電気抵抗が低いことも求められる。電気抵抗が高いと，エネルギーのロスが大きいからである。【０００５】
このような状況のため，接合部の機械的強度を向上させる技術が開発されてきている。例えば特許文献１には，正極芯材または負極芯材の突出部の先端が，やや屈曲したバリとなっている捲回電極体を備える二次電池が開示されている。このバリがあることにより，溶接時に加えられる押圧力によって当該突出部の先端が折れ曲がったりすることを防止することができるとしている。よって，溶接不良は生じないとしている。【０００６】
また一方で，電気抵抗を低いものとする技術が開発されてきている。例えば特許文献２には，正極芯材の先端部分に正極電流平滑板を，負極芯材の先端部分に負極電流平滑板を溶接した円筒型蓄電池が開示されている。これらの平滑板を配置することにより二次電池の内部抵抗が低減し，大電流を流しても電圧の急低下が生じないとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２６６８９９号公報
【特許文献２】特開２００４−１３９８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし，正極芯材または負極芯材の先端部分を正極集電板または負極集電板に溶接すると，溶接後の先端部分は薄くなる。その先端部分は，溶接時の加熱により一時的に溶融するからである。このような電気伝導領域における厚みの薄い箇所の機械的強度は，当該箇所より厚みの厚いその他の箇所の機械的強度に比べて低い。さらに，電流経路における厚みの薄い箇所の電気抵抗は，その他の箇所の電気抵抗に比べて高い。したがって，失われる電気的エネルギーは大きい。このような問題は，特許文献１のように正極芯材または負極芯材の突出部を屈曲させてバリを設けても，特許文献２のように平滑板を配置しても解決できない。【０００９】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，正極集電板と正極芯材との接続部周辺および負極集電板と負極芯材との接続部周辺の接合強度および機械的強度の高い積層電極体型電池とその製造方法および車両および機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の一態様における積層電極体型電池は，正極芯材の少なくとも片側の面の一部に正極合材層が形成された正極板と，負極芯材の少なくとも片側の面の一部に負極合材層が形成された負極板と，正極板と負極板との間に配置されるセパレータとが，正極芯材の残部と負極芯材の残部とがそれぞれ異なる方向に突出するように積層された積層電極体と，積層電極体の正極板から突出した正極芯材の先端部と接合された正極集電体と，積層電極体の負極板から突出した負極芯材の先端部と接合された負極集電体とを有する積層電極体型電池において，正極芯材の先端部と正極集電体とを接続する正極接続材と，負極芯材の先端部と負極集電体とを接続する負極接続材とを有し，正極接続材の融点は，正極芯材の融点よりも低く，負極接続材の融点は，負極芯材の融点よりも低いものである。かかる積層電極体型電池は，正極芯材と正極集電体との接続箇所で剥離するおそれがほとんどない。また，当該接続箇所付近の正極芯材は十分な機械的強度を備えている。負極についても同様である。【００１１】
上記に記載の積層電極体型電池において，正極接続材の融点は，正極集電体の融点よりも低く，負極接続材の融点は，負極集電体の融点よりも低いとよい。正極接続材付近の正極集電体が十分な機械的強度を備えているからである。負極についても同様である。【００１２】
上記に記載の積層電極体型電池において，正極芯材の材質が，アルミニウムであり，負極芯材の材質が，銅であり，正極接続材の材質が，Ａｌ−Ｓｉ系ロウ材，Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系ロウ材，Ａｌ−Ｚｎ系ロウ材，Ｚｎ−Ｓｎ系ロウ材のいずれかのロウ材であり，負極接続材の材質が，Ｎｉ系ロウ材，Ａｇ系ロウ材，Ｃｕ系ロウ材のいずれかのロウ材である。このことにより，ロウ付けによって濡れ広がったロウ材により，正極集電体と正極芯材とが十分な接合強度をもって接合される利点がある。【００１３】
上記に記載の積層電極体型電池において，正極集電体の材質が，アルミニウムであり，負極集電体の材質が，銅であるとよい。ロウ付けによって濡れ広がったロウ材により，正極集電体と正極芯材とが十分な接合強度をもって接合されるからである。【００１４】
上記に記載の積層電極体型電池において，正極板と負極板との間に非水電解質を備えるとよい。【００１５】
上記に記載の積層電極体型電池において，正極芯材の先端部の厚みと，正極合材層が形成された範囲における正極芯材の厚みとの差が，正極合材層が形成された範囲における正極芯材の厚みの１２％の範囲内にあるとよい。正極芯材の先端部で正極芯材が折れにくいからである。【００１６】
上記に記載の積層電極体型電池において，負極芯材の先端部の厚みと，負極合材層が形成された範囲における負極芯材の厚みとの差が，負極合材層が形成された範囲における負極芯材の厚みの３％の範囲内にあるとよい。負極芯材の先端部で負極芯材が折れにくいからである。【００１７】
上記に記載の積層電極体型電池において，負極接続材の融点が正極芯材の融点より高いとよい。【００１８】
上記に記載の積層電極体型電池において，負極接続材の融点が正極集電体の融点より高いとよい。【００１９】
また，本発明のさらに他の態様は，上記に記載の積層電極体型電池を搭載する車両である。【００２０】
また，本発明のさらに他の態様は，上記に記載の積層電極体型電池を搭載する機器である。【００２１】
また，本発明のさらに他の態様における積層電極体型電池の製造方法は，正極芯材の少なくとも片側の面の一部に正極合材層が形成された正極板と，負極芯材の少なくとも片側の面の一部に負極合材層が形成された負極板と，正極板と負極板との間に配置されるセパレータとを，正極芯材の残部と負極芯材の残部とがそれぞれ異なる方向に突出するように積層して積層電極体とし，積層電極体の負極板から突出した負極芯材の先端部を負極集電体に接合し，積層電極体の正極板から突出した正極芯材の先端部を正極集電体に接合する積層電極体型電池の製造方法において，正極芯材の材質がアルミニウムであり，負極芯材の材質が銅であり，正極芯材の先端部と正極集電体との接合に，Ａｌ−Ｓｉ系ロウ材，Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系ロウ材，Ａｌ−Ｚｎ系ロウ材，Ｚｎ−Ｓｎ系ロウ材のいずれかのロウ材であって，正極芯材よりも融点の低い正極用ロウ材を用い，負極芯材の先端部と負極集電体との接合に，Ｎｉ系ロウ材，Ａｇ系ロウ材，Ｃｕ系ロウ材のいずれかのロウ材であって，負極芯材よりも融点の低い負極用ロウ材を用いる方法である。かかる積層電極体型電池の製造方法では，正極芯材と正極集電体との接合時に正極芯材が溶融するおそれがほとんどない。また，接合時にロウ材が十分に濡れ広がる。そのため製造された積層電極体型電池の接合部は剥離しにくい。さらに，正極芯材の機械的強度は十分高い。負極についても同様である。【００２２】
上記に記載の積層電極体型電池の製造方法において，正極用ロウ材として，正極集電体の融点よりも低い融点のロウ材を用い，負極用ロウ材として，負極集電体の融点よりも低い融点のロウ材を用いるとよい。正極集電体および負極集電体の機械的強度が高いからである。上記に記載の積層電極体型電池の製造方法においてさらに，正極芯材の正極集電体への接合を，負極芯材の負極集電体への接合より後で行い，負極用ロウ材として，正極芯材よりも融点の高いものを用いるとよい。さらに，負極用ロウ材として，正極集電体よりも融点の高いものを用いるとよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば，正極集電板と正極芯材との接続部周辺および負極集電板と負極芯材との接続部周辺の接合強度および機械的強度の高い積層電極体型電池とその製造方法および車両および機器が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態におけるバッテリの内部構造を説明するための断面図である。
【図２】本実施形態におけるバッテリの電極捲回体と正極集電板と負極集電板とを抜き出して描いた斜視図である。
【図３】本実施形態におけるバッテリの電極捲回体を説明するための斜視図である。
【図４】本実施形態におけるバッテリの電極捲回体の捲回構造を説明するための展開図である。
【図５】本実施形態におけるバッテリの正極板または負極板の構造を説明するための斜視断面図である。
【図６】本実施形態におけるバッテリの正極集電板と正極芯材または負極集電板と負極芯材の接続材を説明するための断面図（その１）である。
【図７】本実施形態におけるバッテリの正極集電板と正極芯材との接続材を説明するための模式図である。
【図８】従来のバッテリの正極集電板と正極芯材との接続材を説明するための模式図である。
【図９】本実施形態におけるバッテリの接続材の引張強度の測定方法を説明するための断面図である。
【図１０】本実施形態におけるバッテリの正極集電板と正極芯材または負極集電板と負極芯材の接続材を説明するための断面図（その２）である。
【図１１】本実施形態における車両を説明するための斜視投影図である。
【図１２】本実施形態におけるハンマードリルを説明するための斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
１００…バッテリ
１０１…電池容器
１０２…蓋
１１０…正極集電板
１２０…負極集電板
２００…電極捲回体
１１１，１２１，３１１，３２１…接続材
Ｐ…正極板
ＰＡ…正極合材層
ＰＢ…正極芯材
Ｐ１…正極塗工部
Ｐ２…正極非塗工部
Ｎ…負極板
ＮＡ…負極合材層
ＮＢ…負極芯材
Ｎ１…負極塗工部
Ｎ２…負極非塗工部
Ｍ…電極本体部
Ｓ，Ｔ…セパレータ
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下，本発明を具体化した形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，円筒型のリチウムイオン二次電池について，本発明を具体化したものである。
【００２７】
１．円筒型二次電池
本実施の形態に係るバッテリは，円筒型のリチウムイオン二次電池である。その電極体は，正極板と負極板とが交互に積み重ねられて捲回された積層電極体を備える積層電極体型電池である。図１に，本形態のバッテリ１００の断面図を示す。バッテリ１００は，図１に示すように，電池容器１０１および蓋１０２により密閉された内部に，電極捲回体２００と，正極集電板１１０と，負極集電板１２０とが内蔵されたものである。正極集電板１１０は，接続材１１１で電極捲回体２００に接合されている。負極集電板１２０は，接続材１２１で電極捲回体２００に接合されている。これらの接続材１１１および接続材１２１については，後で詳しく述べる。また，電池容器１０１の内部には電解液が注入されている。
【００２８】
電極捲回体２００は，電解液中で充放電を繰り返し，発電に直接寄与するものである。正極集電板１１０は，電極捲回体２００から電力を取り出し，または電極捲回体２００に放出するための正極集電体である。その材質は，アルミニウムである。負極集電板１２０は，電極捲回体２００から電力を取り出し，または電極捲回体２００に放出するための負極集電体である。その材質は，銅である。
【００２９】
電池容器１０１の内部に注入された電解液は，有機溶媒に電解質を溶解させたものである。有機溶媒として例えば，プロピレンカーボネート（ＰＣ）やエチレンカーボネート（ＥＣ），ジメチルカーボネート（ＤＭＣ），エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等のエステル系溶媒や，エステル系溶媒にγ−ブチラクトン（γ−ＢＬ），ジエトキシエタン（ＤＥＥ）等のエーテル系溶媒等を配合した有機溶媒が挙げられる。また，電解質である塩として，過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）やホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ４），六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）などのリチウム塩を用いることができる。
【００３０】
２．電極捲回体
図２は，本形態のバッテリ１００から電極捲回体２００と，正極集電板１１０と，負極集電板１２０とを抜き出して描いた斜視図である。図２中では，正極集電板１１０と，電極捲回体２００とが接合された領域１４０にスラッシュのハッチングを施してある。正極集電板１１０の内側の面，すなわち電極捲回体２００の側の面であって領域１４０に対応する位置に，図１で示した接続材１１１が存在している。また，負極集電板１２０にも，正極集電板１１０の接続材１１１とほぼ対面する位置に接続材１２１が存在している。
【００３１】
図３は，電極捲回体２００の斜視図である。図３に示すように，電極捲回体２００には，その中央に電極本体部Ｍと，両端に正極非塗工部Ｐ２と，負極非塗工部Ｎ２とがある。電極本体部Ｍは，セパレータを間に配置した状態で正極板及び負極板を捲回した部分である。正極非塗工部Ｐ２および負極非塗工部Ｎ２については後述する。
【００３２】
正極板は，帯状の正極芯材であるアルミ箔にリチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極活物質を含む合材を塗布したものである。正極活物質として，ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２），マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ２），コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）等のリチウム複合酸化物などが用いられる。負極板は，帯状の負極芯材である銅箔にリチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質を含む合材を塗布したものである。負極活物質として，非晶質炭素，難黒鉛化炭素，易黒鉛化炭素，黒鉛等の炭素系物質が用いられる。
【００３３】
図４は，電極捲回体２００の捲回構造を示す展開図である。電極捲回体２００は，図４に示すように，内側から正極板Ｐ，セパレータＳ，負極板Ｎ，セパレータＴの順に積み重ねた状態で捲回されたものである。ここで，セパレータＳとセパレータＴとは同じ材質のものである。上記の捲回順の理解のために符号をＳ，Ｔとして区別しただけである。
【００３４】
正極板Ｐには，正極塗工部Ｐ１と，正極非塗工部Ｐ２とがある。正極塗工部Ｐ１は，正極芯材の両面の一部に正極活物質等を塗工した箇所である。正極非塗工部Ｐ２は，正極芯材に正極活物質等を塗工していない残部である。したがって正極塗工部Ｐ１の厚みは，正極非塗工部Ｐ２の厚みよりも厚い。
【００３５】
負極板Ｎには，負極塗工部Ｎ１と，負極非塗工部Ｎ２とがある。負極塗工部Ｎ１は，負極芯材の両面の一部に負極活物質等を塗工した箇所である。負極非塗工部Ｎ２は，負極芯材に負極活物質等を塗工していない残部である。したがって負極塗工部Ｎ１の厚みは，負極非塗工部Ｎ２の厚みよりも厚い。
【００３６】
図４中の矢印Ａは，正極板Ｐ，負極板Ｎ，セパレータＳ，Ｔの幅方向（図３でいえば縦方向）を示している。矢印Ｂは，正極板Ｐ，負極板Ｎ，セパレータＳ，Ｔの長手方向（図３でいえば横方向）を示している。正極塗工部Ｐ１の幅方向の塗工幅は，負極塗工部Ｎ１の幅方向の塗工幅よりもやや狭い。電解液中のリチウムイオンの濃度が高い場合に，負極活物質にリチウムイオンを吸蔵させることによりその濃度の上昇を抑制するためである。電解液中のリチウムイオンの濃度が上昇しすぎると，リチウムがデンドライト状に析出することがある。そうすると，電池性能が低下する。
【００３７】
図５は，正極板Ｐ（もしくは負極板Ｎ）の斜視断面図である。図５中の括弧外の各符号は，正極の場合の各部を，括弧内の各符号は，負極の場合の各部を示している。図５中の矢印Ａが示す方向は，図４中の矢印Ａが示す方向と同じである。すなわち，正極板Ｐの幅方向である。図５中の矢印Ｂが示す方向は，図４中の矢印Ｂが示す方向と同じである。すなわち，正極板Ｐの長手方向である。
【００３８】
図５に示すように，正極板Ｐは，帯状の正極芯材ＰＢの両面に正極合材層ＰＡが形成されたものである。図５中左側には，正極板Ｐの正極非塗工部Ｐ２が幅方向に突出している。正極非塗工部Ｐ２は，帯状に形成されている。正極非塗工部Ｐ２は，正極活物質が塗布されていない領域である。したがって正極非塗工部Ｐ２では，正極芯材ＰＢがむき出したままの状態にある。一方，図５中右側には，正極非塗工部Ｐ２に対応するような突出部はない。正極塗工部Ｐ１では，正極芯材ＰＢの両面に一様の厚みで正極合材層ＰＡが形成されている。
【００３９】
負極板Ｎは，図５の括弧内に示したように，帯状の負極芯材ＮＢの両面に負極合材層ＮＡが形成されたものである。また，正極と同様に，負極塗工部Ｎ１および負極非塗工部Ｎ２がある。ただし，図４に示したように，捲回時には，正極非塗工部Ｐ２と負極非塗工部Ｎ２とは，反対側に突出した状態で捲回されることとなる。
【００４０】
３．電極板と電極集電板との接続部分
図６は，図１に示したバッテリ１００から電極捲回体２００の周辺を取り出して描いた断面図である。図６に示すように，電極捲回体２００は，正極板Ｐ，セパレータＳ，負極板Ｎ，セパレータＴの順で捲回された電極体である。正極集電板１１０と負極集電板１２０とは，電極捲回体２００を間に挟んで対向して配置されている。
【００４１】
図６では，正極塗工部Ｐ１および負極塗工部Ｎ１を一様にスラッシュのハッチングで表している。しかし実際には，図４で示したように，正極塗工部Ｐ１はアルミニウムの正極芯材ＰＢに正極活物質を含む合材を塗工されたものである。同様に負極塗工部Ｎ１は銅の負極芯材ＮＢに負極活物質を含む合材を塗工されたものである。このハッチングの意味するところは，図１，図９，図１０においても同様である。
【００４２】
正極非塗工部Ｐ２の正極芯材ＰＢの先端部ＰＸは，正極集電板１１０に向かって正極塗工部Ｐ１から突出した正極芯材ＰＢの先端部分である。前述したように，正極芯材ＰＢの先端部ＰＸは，接続材１１１を介して正極集電板１１０に接合されている。接続材１１１は，正極芯材ＰＢの先端部ＰＸを正極集電板１１０に接続するための正極接続材である。この接合はロウ付けにより行われる。したがって，この接続材１１１の材質は主にロウ材である。そのロウ材の種類については後に詳しく述べる。
【００４３】
この接続材１１１の融点は，正極芯材ＰＢの融点よりも低い。そのため，後述するように，正極非塗工部Ｐ２の先端部ＰＸと，正極集電板１１０とを接合する際の加熱によって，正極非塗工部Ｐ２の先端部ＰＸが溶融するおそれはない。また，接続材１１１の融点は，正極集電板１１０の融点よりも低い。したがって同様に，ロウ付け時の加熱によって，正極集電板１１０の一部が溶融するおそれはない。
【００４４】
負極非塗工部Ｎ２の負極芯材ＮＢの先端部ＮＸは，負極集電板１２０に向かって負極塗工部Ｎ１から突出した負極芯材ＮＢの先端部分である。その先端部ＮＸの向かう方向は，正極芯材ＰＢの先端部ＰＸの向かう方向とは逆方向である。前述したように，負極芯材ＮＢの先端部ＮＸは，接続材１２１を介して負極集電板１２０に接合されている。接続材１２１は，負極芯材ＮＢの先端部ＮＸを負極集電板１２０に接続するための負極接続材である。この接合はロウ付けにより行われる。したがって，この接続材１２１の材質は主にロウ材である。この負極に用いるロウ材の種類は，正極に用いるロウ材の種類とは異なっている。そのロウ材の種類については後に詳しく述べる。
【００４５】
この接続材１２１の融点は，負極芯材ＮＢの融点よりも低い。そのため，後述するように，負極非塗工部Ｎ２の先端部ＮＸと，負極集電板１２０とを接合する際の加熱によって，負極非塗工部Ｎ２の先端部ＮＸが溶融するおそれはない。また，接続材１２１の融点は，負極集電板１２０の融点よりも低い。したがって同様に，ロウ付け時の加熱によって，負極集電板１２０の一部が溶融するおそれはない。
【００４６】
正極側の接続材１１１の融点は，負極側の負極集電板１２０および負極非塗工部Ｎ２の融点と比べて，高くてもよいし低くてもよい。また，正極側の接続材１１１の融点は，接続材１２１の融点よりも高くてもよいし低くてもよい。つまり，特に関連性はない。電極捲回体２００の幅は十分であるため，正極側の部材の加熱時に負極側の部材が加熱されるおそれはほとんどないからである。同様に，負極側の接続材１２１の融点は，正極側の正極集電板１１０および正極非塗工部Ｐ２の融点と比べて，高くてもよいし低くてもよい。また，負極側の接続材１２１の融点は，接続材１１１の融点よりも高くてもよいし低くてもよい。負極側の部材の加熱時に正極側の部材が加熱されるおそれはほとんどないからである。
【００４７】
このように接合時に正極芯材ＰＢおよび負極芯材ＮＢの溶融が生じない。よって，正極芯材ＰＢの先端部ＰＸの厚みは，正極塗工部Ｐ１における正極芯材ＰＢの厚みとほとんど同じである。負極についても同様である。
【００４８】
以上述べたように，本実施の形態のバッテリ１００は，捲回電極体２００の正極芯材ＰＢと正極集電板１１０との間に接続材１１１を，負極芯材ＮＢと負極集電板１２０との間に接続材１２１を設けたものである。そして接続材１１１の融点は，正極芯材ＰＢの融点よりも低い。接続材１２１の融点は，負極芯材ＮＢの融点よりも低い。
【００４９】
接続材１１１の付近における正極芯材ＰＢの厚みは，正極塗工部Ｐ１における正極芯材ＰＢの厚みとほとんど同じである。そのため，接続材１１１およびその付近の正極芯材ＰＢの機械的強度は高い。正極の場合と同様に，接続材１２１の付近における負極芯材ＮＢの厚みは，負極塗工部Ｎ１における負極芯材ＮＢの厚みとほとんど同じである。
【００５０】
４．バッテリの製造方法
ここで，バッテリ１００の製造方法について説明する。本発明の特徴点である接続材１１１および接続材１２１での接合について詳細に説明し，それ以外の工程については簡略化して説明する。
【００５１】
まず，正極芯材ＰＢの両面に正極活物質を含む合材を塗布して乾燥させる。次に，その乾燥した正極板をプレスして切断し，正極板Ｐとする。負極についても同様に負極板Ｎを作成する。続いて，図４に示したように，内側から正極板Ｐ，セパレータＳ，負極板Ｎ，セパレータＴの順に捲回する。このようにして電極捲回体２００が製造される。
【００５２】
続いて，負極集電板１２０を電極捲回体２００に接合する。その際に，表１に示すロウ材を用いてロウ付けする。ニッケルロウとして例えば，ＢＮｉ−６（ＪＩＳ）がある。銀ロウとして例えば，ＢＡｇ−８（ＪＩＳ）がある。燐銅ロウとして例えば，ＢＣｕＰ−２（ＪＩＳ）がある。これらはあくまで例であり，ロウ材としてこれらに限るものではない。ここで用いるロウ材の融点は，いずれも負極芯材ＮＢに用いられる銅の融点１３５７℃よりも低い。ＢＮｉ−６（ＪＩＳ）の固相線温度は，８７５℃である。ＢＡｇ−８（ＪＩＳ）の固相線温度は，７８０℃である。ＢＣｕＰ−２（ＪＩＳ）の固相線温度は，７１０℃である。したがって，このロウ付けによって図６に示した負極芯材ＮＢの先端部ＮＸおよび負極集電板１２０の一部が溶融するおそれはほとんどない。
【００５３】
【表１】
0005447656.tif 000002
【００５４】
続いて，正極集電板１１０を電極捲回体２００に接合する。その際に例えば，Ａ４０４７（ＪＩＳ）のロウ材を用いてロウ付けする。Ａ４０４７（ＪＩＳ）は，Ａｌ−Ｓｉ系である。それ以外にも，表２に示すロウ材を用いてロウ付けすることができる。ここで用いられるロウ材の融点は，いずれも正極芯材ＰＢに用いられるアルミニウムの融点６６０℃よりも低い。例えば，Ａ４０４７（ＪＩＳ）では溶融温度は５７７℃程度である。したがって，このロウ付けによって図６に示した正極芯材ＰＢの先端部ＰＸおよび正極集電板１１０の一部が溶融するおそれはほとんどない。
【００５５】
【表２】
0005447656.tif 000003
【００５６】
ここで，融点以外にロウ材に求められる性質について説明する。まず，ロウ材は，電位のかかった状態で電解液による腐食がない材質のものであることが必要である。腐食があると，接続材１１１および接続材１２１の箇所で剥離が生ずるおそれがあるからである。また，金属などの導電性のある材質であることが必要である。接続材１１１および接続材１２１により各電極板と各集電板とで電気的接続をするために必須だからである。さらに，電気的な抵抗が低いものが好ましい。電気的エネルギーのロスが小さいからである。また，正極集電板１１０や負極集電板１２０との濡れ性および接合性の優れたものが好ましい。接合後の接続材１１１および接続材１２１の機械的強度が高いものとなるからである。
【００５７】
続いて，電極捲回体２００に正極集電板１１０および負極集電板１２０を接合したものを，電池容器１０１に挿入する。次に，電池容器１０１の内部に電解液を注液する。その後，コンディショニングや種々の検査工程を経て，バッテリ１００が製造される。
【００５８】
以上述べたように，本実施の形態のバッテリ１００の製造方法では，正極芯材ＰＢの先端部ＰＸまたは負極芯材ＮＢの先端部ＮＸが溶融しない。また，正極集電板１１０または負極集電板１２０の一部が溶融することもない。したがって，本実施の形態により製造されたバッテリ１００は，正極芯材ＰＢの先端部ＰＸおよび負極芯材ＮＢの先端部ＮＸの強度が高い。
【００５９】
５．従来のバッテリとの比較
Ａ）電極板の比較
ここで，本実施の形態のバッテリ１００と従来のバッテリとの比較について説明する。そのために，正極の接続材１１１周辺を例に挙げて説明する。図７は，本発明における正極集電板１１０と，正極非塗工部Ｐ２の正極芯材ＰＢを抜き出して描いた模式図である。図８は，従来における正極集電板１１１０と，正極非塗工部Ｑ２の正極板ＱＢを抜き出して描いた模式図である。
【００６０】
図７と図８とを比較すると，本発明に係る接続材１１１のほうが，従来の接続部１１１１よりも大きい。本発明では，正極集電板１１０と正極芯材ＰＢの先端部ＰＸとの間に，接合前に予めロウ材を配置しているからである。また，ロウ材の正極集電板１１０に対する濡れ性がよいため，溶融時によく濡れ広がるからである。一方，接続部１１１１では，加熱を強くしすぎると正極非塗工部Ｑ２や正極集電板１１１０の溶融領域が広がりすぎるため，十分に接合することができない。したがって，接続材１１１の機械的強度は，接続部１１１１の機械的強度よりも高い。
【００６１】
また，本形態の先端部ＰＸの厚みは，従来の先端部ＱＸの厚みよりも厚い。したがって，本形態のバッテリ１００の正極側の先端部ＰＸの機械的強度は，従来のバッテリの正極側の先端部ＱＸの機械的強度よりも高い。従来のバッテリでは，先端部ＱＸの箇所で応力が集中しやすい。そのため，先端部ＱＸで折れやすい。
【００６２】
また，本形態のバッテリ１００の正極側の先端部ＰＸの電気抵抗は，従来のバッテリの正極側の先端部ＱＸの電気抵抗よりも低い。電気伝導経路である先端部ＰＸの厚みが先端部ＱＸの厚みよりも厚いからである。さらに，本形態のバッテリ１００のほうが，従来のバッテリよりも大電流に耐えうる。これらの状況は，負極側も同様である。
【００６３】
Ｂ）実験
本形態のバッテリに係る正極芯材または負極芯材の先端部の厚みと，従来のバッテリに係る正極芯材または負極芯材の先端部の厚みとを比較するために，これらの先端部の厚みを測定した。すなわち，図７に示した本形態の先端部ＰＸの厚みと，図８に示した従来の先端部ＱＸの厚みである。
【００６４】
なお，正極芯材はアルミ箔である。接合前におけるアルミ箔の厚みは１５μｍである。その箔厚公差は±０．９μｍである。一方，負極芯材は銅箔である。接合前における銅箔の厚みは１０．３μｍである。その箔厚公差は±０．２μｍである。
【００６５】
さらに，本形態のバッテリに係る接続材１１１と，従来のバッテリに係る接続部１１１１における引張強度を測定した。その測定方法を図９に示す。まず，電極捲回体２００の側面を図９中の矢印Ｅ，Ｆの向きに力を加えることにより固定する。次に，電極捲回体２００を固定した状態で，正極集電板１１０を外部に向かう向き，すなわち図９中の矢印Ｇの向きに引っ張る。そして，電極捲回体２００と，正極集電板１１０とが分離したときの力を測定する。なお，負極についても同様である。
【００６６】
Ｂ−１．実施例１
実施例１は，負極用ロウ材として，ＢＮｉ−６（ＪＩＳ）を用いた結果である。接合後の負極芯材ＮＢの先端部ＮＸの厚みは１０μｍであった。したがって，箔厚公差の範囲内の１０μｍとして表３に示す。また，引張強度は１Ｎ／１箇所であり，十分な強度であった。
【００６７】
Ｂ−２．実施例２
実施例２は，負極用ロウ材として，ＢＡｇ−８（ＪＩＳ）を用いた結果である。接合後の負極芯材ＮＢの先端部ＮＸの厚みは１０μｍであった。したがって，箔厚公差の範囲内の１０μｍとして表３に示す。また，引張強度は１Ｎ／１箇所であり，十分な強度であった。
【００６８】
Ｂ−３．実施例３
実施例３は，負極用ロウ材として，ＢＣｕＰ−２（ＪＩＳ）を用いた結果である。接合後の負極芯材ＮＢの先端部ＮＸの厚みは１０μｍであった。したがって，箔厚公差の範囲内の１０μｍとして表３に示す。また，引張強度は１Ｎ／１箇所であり，十分な強度であった。
【００６９】
Ｂ−４．実施例４
実施例４は，正極用ロウ材として，Ａｌ−Ｓｉ系ロウ（ＪＩＳ  Ａ４０４７相当）を用いた結果である。その固相線温度は５７７℃であり，液相線温度は５９２℃である。接合後の正極芯材ＰＢの先端部ＰＸの厚みは１５μｍであった。したがって，箔厚公差の範囲内の１５μｍとして表３に示す。また，引張強度は０．７５Ｎ／１箇所であり，十分な強度であった。
【００７０】
Ｂ−５．実施例５
実施例５は，正極用ロウ材として，Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系ロウ（ＪＩＳ  Ａ４００４相当）を用いた結果である。その固相線温度は５５９℃であり，液相線温度は５９１℃である。接合後の正極芯材ＰＢの先端部ＰＸの厚みは１５μｍであった。したがって，箔厚公差の範囲内の１５μｍとして表３に示す。また，引張強度は０．７５Ｎ／１箇所であり，十分な強度であった。
【００７１】
Ｂ−６．実施例６
実施例６は，正極用ロウ材として，Ａｌ−Ｚｎ系ロウ（軟ロウ）を用いた結果である。その固相線温度は３６０℃であり，液相線温度は３６２℃である。接合後の正極芯材ＰＢの先端部ＰＸの厚みは１５μｍであった。したがって，箔厚公差の範囲内の１５μｍとして表３に示す。また，引張強度は０．７５Ｎ／１箇所であり，十分な強度であった。
【００７２】
Ｂ−７．実施例７
実施例７は，正極用ロウ材として，Ｚｎ−Ｓｎ系ロウ（軟ロウ）を用いた結果である。その固相線温度は１９５℃であり，液相線温度は２３５℃である。接合後の正極芯材ＰＢの先端部ＰＸの厚みは１５μｍであった。したがって，箔厚公差の範囲内の１５μｍとして表３に示す。また，引張強度は０．７５Ｎ／１箇所であり，十分な強度であった。
【００７３】
Ｂ−８．比較例１
比較例１は，負極用ロウ材を用いたロウ付けを行わず，その代わりに負極集電板と負極芯材とを溶接により接合した結果である。負極芯材の先端部（ＮＸに相当）の厚みは４〜６μｍであり，接合前の厚みの半分程度であった。引張強度は０．３５Ｎ／１箇所であり，基準値（０．７５Ｎ／１箇所）の半分程度であった。
【００７４】
Ｂ−９．比較例２
比較例２は，正極用ロウ材を用いたロウ付けを行わず，その代わりに正極集電板と正極芯材とを溶接により接合した結果である。正極芯材の先端部（ＰＸに相当）の厚みは８〜１０μｍであり，接合前の厚みの半分程度であった。引張強度は０．５０Ｎ／１箇所であり，基準値（０．７５Ｎ／１箇所）に満たなかった。
【００７５】
本実施の形態に係るバッテリについて表３の実施例１〜７に示す。従来のバッテリについて表３の比較例１，２に示す。引張強度は，電極集電板と電極板との接合箇所あたりの引張強度として定義した。その接合箇所に求められる引張強度として，０．７５Ｎ／１箇所以上を設定した。この値は，正極および負極に共通の値である。なお，表３中では，Ａｌ−Ｓｉ系ロウをＡｌ−Ｓｉと，Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系ロウをＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇと，Ａｌ−Ｚｎ系ロウをＡｌ−Ｚｎと，Ｚｎ−Ｓｎ系ロウをＺｎ−Ｓｎと表記している。
【００７６】
【表３】
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【００７７】
以上述べたように，芯材よりも融点の低いロウ材を用いた場合には，正極または負極の集電板との接合により，正極芯材（アルミ箔）および負極芯材（銅箔）の厚みはほとんど変化しなかった。接合後の正極芯材の厚みは，箔厚公差（±９μｍ）の範囲内にあった。すなわち，接合後の正極芯材ＰＢの厚みと正極塗工部Ｐ１における正極芯材ＰＢの厚みとの差は，正極塗工部Ｐ１における正極芯材ＰＢの厚みの１２％の範囲内にあった。接合後の負極芯材の厚みは，箔厚公差（±２μｍ）の範囲内にあった。すなわち，接合後の負極芯材ＮＢの厚みと負極塗工部Ｎ１における負極芯材ＮＢの厚みとの差は，負極塗工部Ｎ１における負極芯材ＮＢの厚みの３％の範囲内にあった。
【００７８】
６．変形例
ここで本形態の変形例について説明する。図１０に本形態の変形例を示す。図１０において，電極捲回体２００，正極集電板１１０，負極集電板１２０は，本形態のものと同様である。接合に用いるロウ材の材質も本形態のものと同様である。ただし，接合に用いるロウ材の形状が異なっている。正極非塗工部Ｐ２と正極集電板１１０との接続材３１１が，隣接する接続材３１１と橋梁部３１２で繋がっている。また，負極非塗工部Ｎ２と負極集電板１２０との接続材３２１も，隣接する接続材３２１と橋梁部３２２で繋がっている。このような形状であっても本発明の効果を奏する。
【００７９】
本実施の形態では，正極芯材ＰＢおよび正極集電板１１０の材質をアルミニウムとした。しかし，正極芯材ＰＢもしくは正極集電板１１０またはこれらの双方の材質として，アルミニウム以外の材質を用いることもできる。このように本形態とは異なる材質を用いた場合であっても，接続材１１１の融点が正極芯材ＰＢの融点よりも低ければ，本発明の効果を奏する。ロウ付け時に，正極芯材ＰＢが溶融するおそれがないからである。
【００８０】
半田付けのように主にロウ材を加熱してロウ付けを行う場合には，接続材１１１の融点が，正極芯材ＰＢの融点より低く，正極集電板の融点より高くても接合を行うことができる。この場合，ロウ付け時に正極芯材ＰＢは溶融しない。ロウ付け時にロウ材は溶融しており，溶融したロウ材と接触している正極集電板の一部はある程度は一時的に溶融するが全部が溶融するには至らない。このような場合であっても，接続材１１１と正極集電板との接合は，十分に行われる。正極芯材ＰＢが細くなるおそれはない。ただし，接続材１１１の融点と，正極集電板の融点との差は小さいほうが好ましい。
【００８１】
したがって，接続部１１１の融点が，正極芯材ＰＢの融点と正極集電板１１０の融点との双方よりも低いことが望ましい。正極芯材ＰＢが細くなることもなく，正極集電板１１０が薄くなることもないからである。これらの上記の事項は，負極についても同様である。
【００８２】
７．車両及び機器
本形態のバッテリ１００は，例えば，図１１に示すように，車両４００に搭載して使用することができる。この車両４００は，エンジン４４０，モータ４２０を併用して駆動するハイブリッド自動車である。この車両４００は，車体４９０，エンジン４４０，これに取り付けられたモータ４２０，ケーブル４５０，インバータ４３０及び複数のバッテリ１００を自身の内部に有する組電池４０１を有している。
【００８３】
なお，車両としては，その動力源の全部あるいは一部に電池による電気エネルギーを使用している車両であれば良く，例えば，電気自動車，ハイブリッド自動車，プラグインハイブリッド自動車，ハイブリッド鉄道車両，フォークリフト，電気車椅子，電動アシスト自転車，電動スクータ等が挙げられる。
【００８４】
バッテリ１００は，あるいは，図１２に示すように，電池搭載機器に使用することもできる。この図に示すのは，本形態のバッテリ１００を搭載したハンマードリル５００である。このハンマードリル５００は，バッテリ１００，本体５２０を有する電池搭載機器である。なお，バッテリ１００は，ハンマードリル５００の本体５２０のうち底部５２１に着脱可能に収容されている。
【００８５】
なお，電池搭載機器としては，電池を搭載しこれをエネルギー源の少なくとも１つとして利用する機器であれば良く，例えば，パーソナルコンピュータ，携帯電話，電池駆動の電動工具，無停電電源装置など，電池で駆動される各種の家電製品，オフィス機器，産業機器が挙げられる。また，バッテリ１００以外にも，組電池状態としていない単電池で使用できる機器をも含む。
【００８６】
８．まとめ
以上詳細に説明したように，本実施の形態に係るバッテリ１００は，捲回電極体２００の正極芯材ＰＢと正極集電板１１０との間に接続材１１１を，負極芯材ＮＢと負極集電板１２０との間に接続材１２１を設けたものである。そして接続材１１１の融点は，正極芯材ＰＢの融点よりも低い。接続材１２１の融点は，負極芯材ＮＢの融点よりも低い。
【００８７】
接続材１１１の付近における正極芯材ＰＢの厚みは，正極塗工部Ｐ１における正極芯材ＰＢの厚みとほとんど同じである。そのため，接続材１１１およびその付近の正極芯材ＰＢの機械的強度は高い。接続材１２１の付近における負極芯材ＮＢの厚みは，負極塗工部Ｎ１における負極芯材ＮＢの厚みとほとんど同じである。そのため，接続材１２１およびその付近の負極芯材ＮＢの機械的強度は高い。
【００８８】
また，本実施の形態のバッテリの製造方法では，製造工程の途中で正極芯材ＰＢの先端部ＰＸまたは負極芯材ＮＢの先端部ＮＸが溶融しない。また，正極集電板１１０または負極集電板１２０の一部が溶融することもない。したがって，本実施の形態により製造されたバッテリ１００では，正極芯材ＰＢおよび負極芯材ＮＢの強度が高い。
【００８９】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，リチウムイオン二次電池に限らない。その他の非水電解質二次電池であってもよい。さらには，その他の電池であってもよい。
【００９０】
また，電池の形状は，円筒型に限らない。角型やその他の形状であっても同様の効果を奏する。つまり，プレスされた扁平型電極体であってもよい。また，電極体は，捲回型のものに限らない。層状の電極体であっても正極板と負極板とを積層したものであれば同様の効果を奏するからである。この場合には，正極芯材と負極芯材とが突出する方向は，必ずしも反対方向でなくてもよい。正極芯材と負極芯材とが異なる方向に突出していれば，集電できることに変わりないからである。
【００９１】
また，ロウ材の種類は，表１及び表２に例示したものに限らない。つまり，正極芯材よりも融点の低いものであれば，適用することができる。また，正極板は，正極芯材の両面に正極合材層を形成したものを用いた。しかし，正極合材層の形成は片面のみであってもよい。また，正極集電体は板状のものに限らない。これらについては負極も同様である。また，本発明において行ったロウ付けは，炉を用いるものであっても，半田付けのように加熱するものであってもどちらでもよい。
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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