(57)【要約】【課題】電極タブ群と電極導電部材との抵抗溶接を確実に行うことができる蓄電装置の製造方法及び蓄電装置を提供すること。【解決手段】正極タブ群３０と正極導電部材３１とが接続された二次電池の製造方法であって、正極用金属箔がアルミニウムによって形成されており、正極タブ群３０と正極導電部材３１を抵抗溶接によって接続する溶接工程を含み、この溶接工程が、正極集電タブ２４の積層方向に沿って正極タブ群３０に挿通されたアルミニウム製の溶接補助棒６０に電流を流して行われる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
層状の電極組立体を構成する複数の電極用金属箔それぞれの一端から突設された電極集電タブが積層されてなる電極タブ群と、
前記電極組立体と電気の授受を行う電極導電部材と、が抵抗溶接によって接合された蓄電装置の製造方法であって、
前記電極用金属箔がアルミニウムによって形成されており、
前記電極タブ群と前記電極導電部材を接合する溶接工程を含み、
前記溶接工程が、前記電極タブの積層方向に沿って前記電極タブ群に挿通されたアルミニウム製の溶接補助棒に電流を流して前記抵抗溶接によって行われることを特徴とする蓄電装置の製造方法。
【請求項２】
前記溶接補助棒の融点は、前記電極用金属箔の融点より高い請求項１に記載の蓄電装置の製造方法。
【請求項３】
電極組立体を構成する複数の電極用金属箔それぞれの一端から突設された電極集電タブが積層されてなる電極タブ群と、
前記電極組立体と電気の授受を行う電極導電部材と、が接合された蓄電装置であって、
請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置の製造方法によって製造されていることを特徴とする蓄電装置。
【請求項４】
前記電極用金属箔は正極用金属箔である請求項３に記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記蓄電装置は、二次電池である請求項３又は請求項４に記載の蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極タブ群と電極導電部材とが接合された蓄電装置の製造方法、及び蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電装置の一種である二次電池において、正極シートの正極用金属箔（電極用金属箔）は、アルミニウム箔により形成されている。そして、正極用金属箔から突出するように形成された正極集電タブ（電極集電タブ）が積層されて、正極タブ群（電極タブ群）が形成されている。この正極タブ群と正極導電部材とは、抵抗溶接により接続される場合がある。しかし、アルミニウム製の正極用金属箔においては、表面に酸化被膜が形成されているため、積層された正極タブのアルミニウム箔同士の間には酸化被膜が絶縁層として介在し、抵抗溶接が行いにくいという問題があった。
【０００３】
そこで、特許文献１では、積層したアルミニウム箔に予め小孔を穿設して、酸化被膜を小孔に沿って除去することで、アルミニウム箔に電流を集中的に流しやすくし、酸化被膜による影響を小さくして抵抗溶接を行うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３２６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、アルミニウム製の電極タブ群と、電極導電部材との抵抗溶接に関しては、改善の余地が残されている。
本発明は、電極タブ群と電極導電部材との抵抗溶接を確実に行うことができる蓄電装置の製造方法及び蓄電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、層状の電極組立体を構成する複数の電極用金属箔それぞれの一端から突設された電極集電タブが積層されてなる電極タブ群と、前記電極組立体と電気の授受を行う電極導電部材と、が抵抗溶接によって接合された蓄電装置の製造方法であって、前記電極用金属箔がアルミニウムによって形成されており、前記電極タブ群と前記電極導電部材を接合する溶接工程を含み、前記溶接工程が、前記電極タブの積層方向に沿って前記電極タブ群に挿通されたアルミニウム製の溶接補助棒に電流を流して前記抵抗溶接によって行われることを要旨とする。
【０００７】
これによれば、溶接工程において、電極集電タブに溶接補助棒を挿通すると、その溶接補助棒によって各電極集電タブにおいては、酸化被膜が破られて新生面が露出する。そして、この新生面に溶接補助棒が接触することで、電極集電タブと溶接補助棒とが導通可能になる。このため、抵抗溶接時に、溶接補助棒に電流を流すと、溶接補助棒から各電極集電タブに電流が効率良く流れ、電極集電タブに抵抗熱が効率良く発生し、その抵抗熱によって各電極集電タブが溶融する。また、溶接補助棒にも抵抗熱が発生し、溶接補助棒も溶融するとともに、その溶融熱によっても電極集電タブが溶融するため、抵抗溶接がより効率良く行われる。さらに、溶接補助棒が溶融して溶接部を形成し電極集電タブ同士の溶接が補助される。
【０００８】
また、前記溶接補助棒の融点は、前記電極用金属箔の融点より高くてもよい。
これによれば、溶接補助棒よりも先に電極集電タブが溶融し、その後、溶接補助棒が溶融するため、電極集電タブが溶融した部位と、溶接補助棒が溶融した部位とで溶接部を大きく形成することができる。
【０００９】
請求項３に記載の蓄電装置は、請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置の製造方法によって製造されていることを要旨とする。
これによれば、蓄電装置の電極タブ群と電極導電部材とを確実に接続することができる。
【００１０】
また、前記電極用金属箔は正極用金属箔である。
これによれば、正極タブ群と正極導電部材との抵抗溶接を確実に行うことができる。
また、蓄電装置は、二次電池である。
【００１１】
これによれば、二次電池の電極タブ群と電極導電部材とを確実に接続することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電極タブ群と電極導電部材との抵抗溶接を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態の二次電池を示す分解斜視図。
【図２】正極シート、負極シート及びセパレータを示す斜視図。
【図３】正極導電部材、正極タブ群、溶接補助棒を示す部分斜視図。
【図４】正極タブ群に溶接補助棒を挿通した状態を示す断面図。
【図５】正極タブ群の一部が溶融している状態を示す断面図。
【図６】溶接補助棒が溶融して溶接部が形成された状態を示す断面図。
【図７】溶接補助棒の別例を示す断面図。
【図８】溶接補助棒の別例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図６にしたがって説明する。
図１に示すように、蓄電装置としての二次電池１０は、ケース１１に電極組立体１２が収容されている。ケース１１は、直方体状の本体部材１３と、矩形平板状の蓋部材１４とからなる。蓋部材１４は、本体部材１３に電極組立体１２を挿入する挿入口を閉塞する。ケース１１を構成する本体部材１３と蓋部材１４は、何れも金属製（例えば、ステンレスやアルミニウム）である。また、本実施形態の二次電池１０は、その外観が角型をなす角型電池である。また、本実施形態の二次電池１０は、リチウムイオン電池である。
【００１５】
電極組立体１２には、当該電極組立体１２から電気を取り出すための正極端子１５と負極端子１６が電気的に接続されている。そして、正極端子１５及び負極端子１６は、蓋部材１４を貫通してケース１１外に突出するとともに、正極端子１５及び負極端子１６には、ケース１１から絶縁するためのリング状の絶縁リング１７ａがそれぞれ取り付けられている。
【００１６】
図２に示すように、電極組立体１２は、正極シート１８と、負極シート１９と、正極シート１８と負極シート１９の間を絶縁するセパレータ２０と、を有する。そして、電極組立体１２は、複数枚の正極シート１８と複数枚の負極シート１９との間にセパレータ２０を介在させて交互に積層して構成される。
【００１７】
正極シート１８は、アルミニウム箔によって形成された電極用金属箔としての正極用金属箔２１と、その両面に正極活物質を塗布してなる正極活物質層２２を有する。また、図２に示すように、正極活物質が塗布されていない正極用金属箔２１は、非塗工部２３を構成する。そして、正極シート１８の一端としての縁部１８ａには、正極用金属箔２１からなる電極集電タブとしての正極集電タブ２４が突出するように設けられている。正極集電タブ２４は、非塗工部２３の一部である。また、正極集電タブ２４は、正極端子１５と電気的に接続される。正極集電タブ２４は、電極組立体１２を構成する各正極シート１８において同位置に同一形状で形成されている。
【００１８】
負極シート１９は、銅箔によって形成された負極用金属箔２５と、その両面に負極活物質を塗布してなる負極活物質層２６を有する。また、負極活物質が塗布されていない負極用金属箔２５は、非塗工部２７を構成する。そして、負極シート１９の一端としての縁部１９ａには、負極用金属箔２５からなる負極集電タブ２８が突出するように設けられている。負極集電タブ２８は、非塗工部２７の一部である。また、負極集電タブ２８は、負極端子１６と電気的に接続される。負極集電タブ２８は、電極組立体１２を構成する各負極シート１９において同位置に同一形状で形成されている。また、負極集電タブ２８は、正極シート１８と負極シート１９を積層する場合に正極集電タブ２４と重ならない位置に設けられている。
【００１９】
図１に示すように、電極組立体１２には、各正極シート１８の正極集電タブ２４を、電極組立体１２の積層方向の一端側に集約させて先端側が積層方向の他端側に向けて折り曲げられてなる電極タブ群としての正極タブ群３０が形成されている。正極タブ群３０の積層方向一端の正極集電タブ２４には、電極組立体１２と電気を授受する電極導電部材としての正極導電部材３１が抵抗溶接により接続されるとともに、正極導電部材３１には正極端子１５が接続されている。正極タブ群３０には、正極集電タブ２４の積層方向全体に亘って溶接部４０が形成されて正極集電タブ２４同士が接続されている。また、電極組立体１２には、各負極シート１９の負極集電タブ２８を積層方向の一端側に集約させて先端側が積層方向の他端側に向けて折り曲げられてなる負極タブ群３３が形成されている。負極タブ群３３の積層方向一端の負極集電タブ２８には、電極組立体１２と電気を授受する負極導電部材３４が抵抗溶接により接続されるとともに、負極導電部材３４には負極端子１６が接続されている。また、負極タブ群３３には、負極集電タブ２８の積層方向全体に亘って溶接部４１が形成されて負極集電タブ２８同士が接続されている。
【００２０】
次に、二次電池１０の製造方法において、正極タブ群３０と、正極導電部材３１とを抵抗溶接によって接続するために行われる溶接工程について作用と共に説明する。
まず、抵抗溶接装置５０について説明する。
【００２１】
図４に示すように、抵抗溶接装置５０は、第１溶接電極５１及び第２溶接電極５２を有している。次に、溶接工程で用いられる溶接補助棒６０について説明する。
図３に示すように、溶接補助棒６０は、アルミニウムによって円柱状に形成されるとともに、溶接補助棒６０の軸方向一端には、該一端に向かう程尖る尖端部６０ｂが形成されている。一方、溶接補助棒６０の軸方向他端面は、平坦面状に形成されている。溶接補助棒６０の軸方向への長さは、全ての正極集電タブ２４を集約し、かつ積層方向に加圧していない状態での正極タブ群３０の積層方向への長さと同じに設定されている。また、溶接補助棒６０はアルミニウム製であるが、正極集電タブ２４より純度が高く、融点も正極集電タブ２４より高くなっている。このように、正極集電タブ２４に少量の珪素が含まれるなど純アルミより融点が低い場合は溶接補助棒６０の純度を高くすればよく、また、正極集電タブ２４が純アルミの場合は溶接補助棒６０に少量のニッケルなどを添加することで融点を上げることができる。
【００２２】
さて、溶接工程では、まず、図３に示すように、正極タブ群３０において、積層方向一端の正極集電タブ２４の外側に正極導電部材３１を配置し、正極導電部材３１と正極タブ群３０とを積層する。次に、正極タブ群３０の積層方向の他端の正極集電タブ２４から全ての正極集電タブ２４に溶接補助棒６０の尖端部６０ｂを突き刺し、正極タブ群３０に溶接補助棒６０を挿通する。
【００２３】
図４に示すように、溶接補助棒６０の尖端部６０ｂが正極導電部材３１に当接した状態では、溶接補助棒６０の他端面は、正極タブ群３０において積層方向他端の正極集電タブ２４の外面と同一面上に露出している。また、全ての正極集電タブ２４に溶接補助棒６０を挿通すると、各正極集電タブ２４においては、図４の拡大図に示すように、アルミニウム層２１ａの酸化被膜２１ｂが破られて溶接補助棒６０に向けて新生面２１ｃが露出する。そして、この新生面２１ｃが溶接補助棒６０に接触している。
【００２４】
次に、正極導電部材３１において、正極タブ群３０との接触面とは反対側の面に第２溶接電極５２を接触させるとともに、溶接補助棒６０の他端面に第１溶接電極５１を接触させることで、第１溶接電極５１から溶接補助棒６０を経由して第２溶接電極５２に至る電流経路が構成される。
【００２５】
この電流経路に通電すると、第１溶接電極５１、溶接補助棒６０、正極タブ群３０、正極導電部材３１及び第２溶接電極５２との間において抵抗熱が発生する。このとき、溶接補助棒６０を流れる電流は、新生面２１ｃから各正極集電タブ２４にも流れ、正極集電タブ２４に効率的に抵抗熱が発生する。
【００２６】
図５に示すように、この抵抗熱によって溶接補助棒６０の周囲で各正極集電タブ２４が加熱されて溶融する。正極集電タブ２４が溶融して液状になると、液状部分には電流が流れにくいことから、溶接補助棒６０に集中的に電流が流れる。そして、抵抗熱によって溶接補助棒６０が加熱されて融点にまで達すると、溶接補助棒６０が溶融していく。
【００２７】
すると、図６に示すように、溶接補助棒６０は軸方向一端の細い尖端部６０ｂが先に溶融して溶接補助棒６０の軸方向への長さが短くなっていき、それに連れて第１溶接電極５１によって正極タブ群３０が正極導電部材３１に向けて積層方向に加圧される。そして、溶接補助棒６０が溶融し切ると、正極タブ群３０が積層方向に加圧された状態で、正極集電タブ２４が溶融した部位と、溶接補助棒６０が溶融した部位とが結合して溶接部４０が形成されるとともに、溶接部４０を介して正極タブ群３０と正極導電部材３１が接続される。溶接部４０は、正極集電タブ２４のアルミニウムだけでなく、溶接補助棒６０のアルミニウムが溶融凝固して形成されている。
【００２８】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）アルミニウム製の正極集電タブ２４からなる正極タブ群３０と、正極導電部材３１とを抵抗溶接する際、アルミニウム製の溶接補助棒６０を正極タブ群３０の積層方向に挿通した。このため、各正極集電タブ２４には、溶接補助棒６０を挿通したことで、酸化被膜が破れ新生面２１ｃを露出させることができる。したがって、溶接補助棒６０と新生面２１ｃとで導通経路を形成し、正極集電タブ２４に電流を効率良く流すことができる。また、アルミニウム製の溶接補助棒６０に電流を流すと、溶接補助棒６０も溶融し、その溶融熱によっても正極集電タブ２４を溶融させることができる。その結果、正極集電タブ２４を確実に溶融させて溶接部４０を確実に形成することができる。
【００２９】
（２）溶接補助棒６０も溶融して、正極集電タブ２４と共に溶接部４０を形成する。このため、溶接部４０での電気的な抵抗が低くなり、正極タブ群３０の導電性が悪くなることがない。
【００３０】
（３）溶接補助棒６０は、全てが溶融して溶接部４０を形成するため、溶接補助棒６０が部分的に溶融して溶接部４０にバリが残ることがない。
（４）溶接補助棒６０の軸方向への長さを、加圧する前の正極タブ群３０の積層方向への長さと同じにした。このため、溶接補助棒６０が溶融して短くなっていくことで正極タブ群３０を正極導電部材３１に向けて加圧することができ、溶接補助棒６０を用いても正極タブ群３０と正極導電部材３１を溶接することができる。
【００３１】
（５）溶接補助棒６０の融点を正極集電タブ２４の融点より高くした。このため、溶接補助棒６０よりも先に正極集電タブ２４が溶融し、その後、溶接補助棒６０が溶融するため、正極集電タブ２４に形成された溶接部と、溶接補助棒６０が溶融して形成された溶接部とで、溶接部４０全体を大きくすることができる。
【００３２】
（６）二次電池１０の大容量化に伴い、正極集電タブ２４の枚数が増加しても、溶接補助棒６０を用いた抵抗溶接を行うことで、正極集電タブ２４同士を効率良く、かつ確実に溶接することができる。
【００３３】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  図７に示すように、溶接補助棒６０の軸方向他端に、溶接補助棒６０の径方向に突出するように設けられた頭部６０ａを形成してもよい。この頭部６０ａは溶接補助棒６０の直径より大径をなす。このため、溶接補助棒６０を正極タブ群３０に挿通すると、頭部６０ａは、積層方向他端の正極集電タブ２４の表面に係止する。そして、この頭部６０ａに第１溶接電極５１を接触させて抵抗溶接が行われるため、溶接補助棒６０が溶融しても、第１溶接電極５１に溶融したアルミニウムが付着することを防止できる。
【００３４】
○  図８に示すように、溶接補助棒６０の軸方向への長さを、全ての正極集電タブ２４を集約し、かつ積層方向に加圧した状態での正極タブ群３０の積層方向への長さより短く設定してもよい。
【００３５】
○  実施形態では、正極集電タブ２４及び溶接補助棒６０をアルミニウム製としたが、それぞれアルミニウム合金であってもよい。
○  実施形態では、溶接補助棒６０が全て溶融して溶接部４０を形成したが、溶接補助棒６０の一部が溶け残っていてもよい。
【００３６】
○  実施形態では、溶接補助棒６０の融点を正極集電タブ２４の融点より高くしたが、正極集電タブ２４の融点と同じ又は低くてもよい。
○  実施形態では、溶接補助棒６０を全ての正極集電タブ２４に挿通したが、溶接補助棒６０は全ての正極集電タブ２４の一部だけに挿通されていてもよい。
【００３７】
○  実施形態では、正極シート１８は両面に正極活物質層２２を有するとしたが、正極シート１８の片面のみに正極活物質層２２を有していてもよい。また、正極活物質層２２を備えない正極シート１８を備えていてもよい。
【００３８】
○  実施形態では、負極シート１９は両面に負極活物質層２６を有するとしたが、負極シート１９の片面のみに負極活物質層２６を有していてもよい。また、負極活物質層２６を備えない負極シート１９を備えていてもよい。
【００３９】
○  負極シート１９において、電極用金属箔としての負極用金属箔２５をアルミニウム箔で形成するとともに、このアルミニウム箔製の負極用金属箔２５の一端から、電極集電タブとしての負極集電タブ２８を突出するように設ける。そして、アルミニウム箔製の負極用金属箔２５の少なくとも片面に、チタン酸リチウムを含む負極活物質層２６を設けて負極シート１９とする。また、電極組立体１２において、負極集電タブ２８を積層して電極タブ群としての負極タブ群３３とするとともに、この負極タブ群３３に電極導電部材としての負極導電部材３４を抵抗溶接によって接続する。この負極タブ群３３と負極導電部材３４を接合する溶接工程を、負極集電タブ２８の積層方向に沿って負極タブ群３３に挿通されたアルミニウム製の溶接補助棒６０に電流を流して抵抗溶接によって行ってもよい。
【００４０】
○  電極組立体１２を構成する正極シート１８、及び負極シート１９の枚数は適宜変更してもよい。
○  ケース１１の形状は、円柱状や、楕円柱状に形成してもよい。
【００４１】
○  本発明は、蓄電装置としてのニッケル水素二次電池や、電気二重層キャパシタとして具体化してもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
【００４２】
（イ）前記溶接補助棒は、前記電極タブ群に挿通される部位よりも大径の頭部を備える請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置の製造方法。
【符号の説明】
【００４３】
１０…蓄電装置としての二次電池、１２…電極組立体、２１…電極用金属箔としての正極用金属箔、２４…電極集電タブとしての正極集電タブ、２５…電極用金属箔としての負極用金属箔、２８…電極集電タブとしての負極集電タブ、３０…電極タブ群としての正極タブ群、３１…電極導電部材としての正極導電部材、３３…電極タブ群としての負極タブ群、３４…電極導電部材としての負極導電部材、６０…溶接補助棒。
【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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