(57)【要約】  電極体の製造方法は、電極集電体の表面が露出した露出部と電極リードを超音波溶接する工程を備える。超音波溶接は、電極集電体の露出部と電極リードを重ね合せ、超音波ホーンを樹脂シートを介して露出部又は電極リードに押し当てた状態で行う。樹脂シートは、シート基材と、当該基材の片面に形成された接着層とを有し、露出部又は電極リードの超音波ホーンが接触する部分に貼着されている。
2017149949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極集電体の表面が露出した露出部と電極リードを超音波溶接する工程を備えた電極体の製造方法であって、
前記超音波溶接は、前記露出部と前記電極リードを重ね合せ、超音波ホーンを樹脂シートを介して前記露出部又は前記電極リードに押し当てた状態で行い、
前記樹脂シートは、シート基材と、当該基材の片面に形成された接着層とを有し、前記露出部又は前記電極リードの前記超音波ホーンが接触する部分に貼着されている、電極体の製造方法。
【請求項２】
前記電極集電体の前記露出部である電極タブを積層してタブ積層部を形成し、
当該タブ積層部と前記電極リードを超音波溶接する、請求項１に記載の電極体の製造方法。
【請求項３】
前記樹脂シートは、１５μｍ〜３００μｍの厚みを有する、請求項１又は２に記載の電極体の製造方法。
【請求項４】
電極集電体の表面が露出した露出部に電極リードを超音波溶接する電極体の製造工程を備えた非水電解質二次電池の製造方法であって、
前記超音波溶接は、前記露出部と前記電極リードを重ね合せ、超音波ホーンを樹脂シートを介して前記露出部又は前記電極リードに押し当てた状態で行い、
前記樹脂シートは、シート基材と、当該基材の片面に形成された接着層とを有し、前記露出部又は前記電極リードの前記超音波ホーンが接触する部分に貼着されている、非水電解質二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電極体の製造方法、及び非水電解質二次電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非水電解質二次電池等に用いられる電極体の製造工程は、例えば電極集電体の表面が露出した電極タブと電極リードを超音波溶接する工程を備える。特許文献１には、電極体の軸方向一端側に突出した正極タブ及び負極タブに、正極リード及び負極リードをそれぞれ超音波溶接することが開示されている。かかる超音波溶接は、一般的に電極タブと電極リードを重ね合せ、超音波ホーンを電極タブ又は電極リードに押し当てた状態で行われる。【０００３】
また、特許文献２には、電極タブと電極リードを超音波溶接した後、溶接部を粘着テープで被覆することによって、溶接部の外側表面で生じる金属粉が脱落して電極群に侵入することを抑制できる、と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２６６２５号公報
【特許文献２】特開２０１４−４９３１１号公報
【発明の概要】
【０００５】
ところで、電極タブと電極リードを超音波溶接する際には、特許文献２にも開示されているように、超音波ホーンが接触する部分で金属が削れて金属粉が生じる場合がある。そして、当該金属粉が電極群に侵入すると、電池の内部短絡の原因となるおそれがある。なお、特許文献２の技術では、当該金属粉の電極群への侵入を十分に抑制することは困難である。
【０００６】
本開示の一態様である電極体の製造方法は、電極集電体の表面が露出した露出部と電極リードを超音波溶接する工程を備えた電極体の製造方法であって、超音波溶接は、露出部と電極リードを重ね合せ、超音波ホーンを樹脂シートを介して露出部又は電極リードに押し当てた状態で行う。樹脂シートは、シート基材と、当該基材の片面に形成された接着層とを有し、露出部又は電極リードの超音波ホーンが接触する部分に貼着されている。
【０００７】
本開示の一態様である非水電解質二次電池の製造方法は、電極集電体の表面が露出した露出部に電極リードを超音波溶接する電極体の製造工程を備えた非水電解質二次電池の製造方法であって、超音波溶接は、露出部と電極リードを重ね合せ、超音波ホーンを樹脂シートを介して露出部又は電極リードに押し当てた状態で行う。樹脂シートは、シート基材と、当該基材の片面に形成された接着層とを有し、露出部又は電極リードの超音波ホーンが接触する部分に貼着されている。
【０００８】
本開示の一態様である電極体の製造方法によれば、電極集電体の露出部と電極リードの超音波溶接により発生し得る金属粉が電極群に侵入することを高度に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態の一例である非水電解質二次電池の外観を示す斜視図である。
【図２】図２は、実施形態の一例である電極体を示す斜視図である。
【図３】図３は、実施形態の一例である電極リード溶接前の電極体（電極群）を示す斜視図である。
【図４】図４は、実施形態の一例である超音波溶接工程を示す図である。
【図５】図５は、実施形態の一例である超音波溶接工程を示す図である。
【図６】図６は、実施形態の他の一例である超音波溶接工程を示す図である。
【図７】図７は、実施形態の他の一例である超音波溶接工程を示す図である。
【図８】図８は、比較例である超音波溶接工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示の一態様である電極体の製造方法では、超音波ホーンと電極集電体の露出部（電極タブ）又は電極リードとの間に樹脂シートを介在させた状態で超音波溶接を行う。超音波ホーンの表面には、加圧力を高めるために凹凸が形成されている。上記金属粉は、溶接対象である金属に凹凸のある超音波ホーンの表面を押し当て超音波振動させたときに発生する。本開示の一態様である電極体の製造方法の場合、超音波ホーンが電極集電体の露出部又は電極リードに直接触れないため、集電体又はリードの表面が削れて金属粉が生じることを抑制できる。そして、金属粉が生じたとしても、樹脂シートの接着層が当該金属粉をトラップするため、金属粉の電極群への侵入が高度に抑制される。
【００１１】
非水電解質二次電池において、上記金属粉が電極群に侵入すると、金属粉が正極電位の影響で溶解して負極表面で析出し、電池性能の劣化、内部短絡の発生を引き起こす場合がある。このため、金属粉の電極群への侵入を抑制できる本開示に係る電極体の製造方法は、非水電解質二次電池用の電極体の製造方法として特に好適である。金属粉が発生しないように超音波の出力を小さくする、或いは超音波処理の時間を短くすることも考えられるが、この場合は溶接強度が弱くなり、接合不良を引き起こす可能性があるため好ましくない。
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態の一例について詳細に説明する。実施形態において参照する図面は模式的に記載されたものであるから、具体的な寸法比率等は以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００１３】
以下で例示する非水電解質二次電池１０は、ラミネートフィルムから構成された外装体を備えるラミネート電池である。非水電解質二次電池１０は、実施形態の一例であって、本開示に係る非水電解質二次電池は、例えば角形電池、円筒形電池など、他の形態の電池であってもよい。また、本開示に係る電極体は、非水電解質二次電池１０の電極体１４に限定されず、他の電池を構成する電極体、又はキャパシタを構成する電極体であってもよい。電極体の構造は、正極と負極をセパレータを介して巻回した巻回構造に限定されず、複数の正極と複数の負極をセパレータを介して交互に積層した積層構造であってもよい。
【００１４】
図１は、実施形態の一例である非水電解質二次電池１０の外観を示す斜視図である。図１に例示するように、非水電解質二次電池１０は、２枚のラミネートフィルム１１ａ，１１ｂから構成された外装体１１を備える。非水電解質二次電池１０は、発電要素として、電極群１７と、非水電解質とを備える。発電要素は、ラミネートフィルム１１ａ，１１ｂの間に形成された収容部１２の内部空間に収容されている。非水電解質としては、例えば非水溶媒と、非水溶媒に溶解したリチウム塩等の電解質塩を含む非水電解質が用いられる。非水電解質は、液状に限定されず、ゲル状ポリマー等を用いた固体電解質であってもよい。
【００１５】
外装体１１の形状は、特に限定されず、例えば図１に示すように平面視略矩形形状とすることができる。外装体１１にはラミネートフィルム１１ａ，１１ｂ同士を接合して封止部１３が形成され、これにより発電要素が収容された内部空間が密閉される。封止部１３は、外装体１１の端縁に沿って略同じ幅で枠状に形成されている。封止部１３に囲まれた平面視略矩形状の部分が収容部１２である。収容部１２は、ラミネートフィルム１１ａ，１１ｂの少なくとも一方に発電要素を収容可能な窪みを形成して設けることができる。本実施形態では、当該窪みがラミネートフィルム１１ａのみに形成されている。
【００１６】
電極体１４（図２参照）を構成する一対の電極リード（正極リード１５及び負極リード１６）は、収容部１２の内部空間から外部に引き出される。各電極リードは、外装体１１の同じ端辺から互いに略平行となるように引き出されている。好適な正極リード１５の構成材料は、アルミニウムを主成分とする金属である。好適な負極リード１６の構成材料は、銅又はニッケルを主成分とする金属である。各電極リードの厚みは、例えば０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度であり、好ましくは０．３ｍｍ〜０．７ｍｍ程度である。
【００１７】
図２は、実施形態の一例である電極体１４を示す斜視図である。図３は、電極体１４を構成する電極群１７（電極リード溶接前の電極体１４）を示す斜視図である。電極群１７とは、電極体１４のうち電極リード以外の部分を意味する。図２及び図３に例示するように、電極体１４は、正極２０、負極３０、及びセパレータ４０によって構成される電極群１７と、正極２０に接続された正極リード１５と、負極３０に接続された負極リード１６とを備える。
【００１８】
詳しくは後述するが、電極体１４は、電極集電体の表面が露出した露出部と電極リードを超音波溶接する工程を経て製造される。当該超音波溶接は、集電体の露出部と電極リードを重ね合せ、超音波ホーン６０を樹脂シート５０を介して露出部又は電極リードに押し当てた状態で行う。樹脂シート５０は、集電体の露出部又は電極リードの超音波ホーン６０が接触する部分に貼着される。図２に示す例では、集電体の露出部である正極タブ積層部２４及び負極タブ積層部３４の表面に樹脂シート５０が貼着されている。
【００１９】
電極群１７は、正極２０と負極３０がセパレータ４０を介して巻回された巻回構造を有する。以下、電極群１７において、巻回構造の中心軸方向及びこれに平行な方向を「軸方向」という。電極群１７は、円筒を一方向に押しつぶした扁平形状であり、「軸方向」に垂直で電極体１４の扁平面に沿った方向を「幅方向」といい、「軸方向」及び「幅方向」に垂直で扁平面に垂直な方向を「厚み方向又は積層方向」という。本実施形態では、巻回体の内側から、セパレータ４０、負極３０、セパレータ４０、及び正極２０を順に積層して電極群１７が形成されている。但し、電極群１７は負極３０より正極２０を内側にして巻回された構造であってもよい。
【００２０】
正極２０は、正極集電体２１と、当該集電体上に形成された正極活物質層２２とを有する。正極活物質層２２は、正極集電体２１の両面に形成されている。また、正極２０は、極板の一端が突出した複数の正極タブ２３を有する。正極タブ２３は、正極集電体２１の一部が電極群１７の軸方向一方側に突出して形成されている。
【００２１】
正極集電体２１は、長尺状のシート形状を有する。正極集電体２１には、導電性を有する薄膜シート、例えばアルミニウム等の正極２０の電位範囲で安定な金属の箔、アルミニウムを主成分とする合金の箔、金属層を有するフィルムなどを用いることができる。正極集電体２１の厚みは、集電性、機械的強度等の観点から、５μｍ〜４０μｍ程度が好ましく、１０μｍ〜２０μｍ程度がより好ましい。
【００２２】
正極活物質層２２は、正極活物質の他に、導電材及び結着材を含むことが好ましい。正極活物質としては、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｉ等の遷移金属元素を含有するリチウム含有遷移金属酸化物が例示できる。リチウム含有遷移金属酸化物は、例えばＬｉxＣｏＯ2、ＬｉxＮｉＯ2、ＬｉxＭｎＯ2、ＬｉxＣｏyＮｉ1-yＯ2、ＬｉxＣｏyＭ1-yＯz、ＬｉxＮｉ1-yＭyＯz、ＬｉxＭｎ2Ｏ4、ＬｉxＭｎ2-yＭyＯ4、ＬｉＭＰＯ4、Ｌｉ2ＭＰＯ4Ｆ（Ｍは少なくとも１種の金属元素）である。
【００２３】
正極タブ２３は、上述の通り、電極群１７の軸方向一方側に突出した凸部であって、正極活物質層２２を有さず正極集電体２１のみから構成されている。正極タブ２３は、正極集電体２１の表面が露出した露出部である。本実施形態では、台形形状の正極タブ２３が巻回体１周につき１個の割合で設けられている。但し、正極タブ２３の形状や個数はこれに限定されない。
【００２４】
負極３０は、負極集電体３１と、当該集電体上に形成された負極活物質層３２とを有する。負極活物質層３２は、負極集電体３１の両面に形成されている。また、負極３０は、極板の一端が突出した複数の負極タブ３３を有する。負極タブ３３は、正極タブ２３と同様に、負極集電体３１の一部が電極群１７の軸方向一方側に突出して形成されている。
【００２５】
負極集電体３１は、長尺状のシート形状を有する。負極集電体３１には、導電性を有する薄膜シート、例えば銅、ニッケル等の負極３０の電位範囲で安定な金属の箔、銅又はニッケルを主成分とする合金の箔、金属層を有するフィルムなどを用いることができる。負極集電体３１の厚みは、正極集電体２１と同様に、５μｍ〜４０μｍ程度が好ましく、１０μｍ〜２０μｍ程度がより好ましい。
【００２６】
負極活物質層３２は、例えばリチウムイオンを吸蔵・脱離可能な負極活物質の他に、結着材を含むことが好ましい。負極活物質としては、天然黒鉛、人造黒鉛、リチウム、珪素、炭素、錫、ゲルマニウム、鉛、インジウム、ガリウム、チタン酸リチウム、及びこれらの合金並びに混合物が例示できる。
【００２７】
負極タブ３３は、上述の通り、電極群１７の軸方向一方側に突出した凸部であって、負極活物質層３２を有さず負極集電体３１のみから構成されている。負極タブ３３は、負極集電体３１の表面が露出した露出部である。本実施形態では、正極タブ２３と同じ方向に負極タブ３３が突出しており、台形形状の負極タブ３３が巻回体１周につき１個の割合で設けられている。
【００２８】
電極群１７は、正極タブ２３と負極タブ３３が交互に並ぶように、セパレータ４０を介して正極２０と負極３０を重ね合せて巻回することで形成される。このとき、複数の正極タブ２３が互いに重なるように、且つ複数の負極タブ３３が互いに重なるように、正極２０及び負極３０を巻回する。電極群１７の幅方向一端部には、複数の正極タブ２３が積層されて正極タブ積層部２４が形成される。電極群１７の幅方向他端部には、複数の負極タブ３３が積層されて負極タブ積層部３４が形成される。
【００２９】
正極タブ積層部２４は、電極群１７の厚み方向に圧縮され、正極リード１５が溶接されている。正極タブ積層部２４と正極リード１５の溶接部には、樹脂シート５０が貼着されている。負極タブ積層部３４も、電極群１７の厚み方向に圧縮され、負極リード１６が溶接されている。負極タブ積層部３４と負極リード１６の溶接部には、樹脂シート５０が貼着されている。図２に示す例では、各タブ積層部の電極リードが溶接された側と反対の表面に、それぞれ樹脂シート５０が貼着されている。
【００３０】
セパレータ４０には、イオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シートが用いられる。多孔性シートの具体例としては、微多孔薄膜、織布、不織布などが挙げられる。セパレータ４０の材質としては、セルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン樹脂が好適である。
【００３１】
以下、図４及び図５を適宜参照しながら、非水電解質二次電池１０を構成する電極体１４の製造方法について詳説する。図４は、超音波溶接装置の超音波ホーン６０とアンビル６２の間に正極リード１５、正極タブ積層部２４、及び樹脂シート５０をセットした様子を示す図である。図５は、超音波ホーン６０を樹脂シート５０を介して正極タブ積層部２４に押し付け、正極タブ積層部２４と正極リード１５を超音波溶接する様子を示す図である。
【００３２】
電極体１４の製造工程では、まず正極２０、負極３０、及びセパレータ４０を準備し、巻回構造の電極群１７を作製する。正極２０等は、いずれも長尺状の帯状体であって、従来公知の方法で製造することができる。電極群１７は、例えば正極２０、負極３０、及び２枚のセパレータ４０を重ね合せ、円筒状に巻回して形成される。このとき、正極２０と負極３０は、正極タブ２３と負極タブ３３が帯状体の長手方向に交互に並ぶように位置合わせされる。
【００３３】
電極群１７は、各正極タブ２３同士が互いに重なり、且つ各負極タブ３３同士が互いに重なるように、また扁平形状を呈するように、上記各構成部材の積層体を巻回して作製される。そして、電極体１４の幅方向端部に正極タブ積層部２４及び負極タブ積層部３４がそれぞれ形成される。各タブ積層部は、例えば各電極タブが数十個重なって形成される。正極タブ２３及び負極タブ３３は、各活物質層が形成されていない露出部であるため、その厚みは各集電体の厚みと同じである。例えば、正極タブ２３の厚みが１５μｍで積層数が６０である場合、圧縮された正極タブ積層部２４の厚みは０．９ｍｍとなる。
【００３４】
次に、正極タブ積層部２４及び負極タブ積層部３４に、正極リード１５及び負極リード１６をそれぞれ接合する。具体的には、各タブ積層部の厚み方向（電極タブの積層方向）一端側の表面に、即ち各タブ積層部の最も外側に位置する電極タブの表面に各電極リードがそれぞれ接合される。正極リード１５及び負極リード１６は、各タブ積層部の同じ側の面に接合されることが好適である。
【００３５】
正極タブ積層部２４と正極リード１５との接合は、超音波振動によって金属同士を溶接する超音波溶接により行われる。負極タブ積層部３４と負極リード１６との接合も、正極タブ積層部２４と正極リード１５との接合と同様の方法で行うことができる。以下では、正極側を例に挙げて超音波溶接工程について説明する。各タブ積層部と各リードとの接合は、同時に行われてもよいし、別々に行われてもよい。
【００３６】
図４及び図５に例示するように、超音波溶接装置は、溶接対象である正極タブ積層部２４及び正極リード１５に超音波振動を与える超音波ホーン６０と、溶接対象が載せられるアンビル６２とを備える。グリップ力及び加圧力を高めるため、超音波ホーン６０の表面には凹凸６１が形成されている。超音波溶接装置では、例えば発振器から電気信号が振動子に出力され、振動子の振動エネルギーが共鳴体である超音波ホーン６０を介して溶接対象に伝達される。
【００３７】
図４及び図５で示す例では、アンビル６２上に正極リード１５と正極タブ積層部２４をこの順に重ねて載置し、正極タブ積層部２４の正極リード１５と反対側の面に超音波ホーン６０を押し付けている。即ち、正極タブ積層部２４が超音波ホーン６０側に位置するように、超音波ホーン６０とアンビル６２との間に正極リード１５及び正極タブ積層部２４を配置する。このとき、正極タブ積層部２４と超音波ホーン６０との間に、両者の接触を防止するための樹脂シート５０を配置する。
【００３８】
樹脂シート５０は、シート基材５１と、当該基材の片面に形成された接着層５２とを有する。樹脂シート５０は、集電体の表面が露出した露出部である正極タブ積層部２４の表面であって、少なくとも超音波ホーン６０が接触する部分に貼着されている。本実施形態では、超音波ホーン６０が接触する範囲よりも広範囲に樹脂シート５０が貼着されている。これにより、超音波ホーン６０が目的とする位置からずれて正極タブ積層部２４を圧縮した場合でも、超音波ホーン６０と正極タブ積層部２４の間に樹脂シート５０を介在させることができる。
【００３９】
樹脂シート５０は、接着層５２を介して正極タブ積層部２４の最も外側に位置する正極タブ２３の表面に貼着される。樹脂シート５０は、超音波溶接工程で発生し得る金属粉が電極群１７に浸入することを防止する機能を有する。樹脂シート５０は、超音波溶接時に超音波ホーン６０と正極タブ積層部２４の間に介在していればよく、超音波溶接工程の終了後に剥離されてもよい。但し、生産性等の観点から、樹脂シート５０は剥離されないことが好ましい。
【００４０】
シート基材５１及び接着層５２は、耐電解液性が良好な樹脂から構成されることが好ましい。また、シート基材５１は超音波ホーン６０が押し付けられたときに引っ張られるため、シート基材５１には、このときに破断しない程度の引っ張り強度があれば好ましい。接着層５２は、例えばシート基材５１の一方の面に接着剤を塗工して形成される。接着層５２は、樹脂シート５０を溶接箇所に接着することに加え、超音波溶接工程で金属粉が発生した場合に当該金属粉をトラップする機能を有する。このため、接着層５２はシート基材５１の一方の面の略全域に形成されていることが好適である。
【００４１】
樹脂シート５０は、例えば１５μｍ〜３００μｍの厚みを有する。樹脂シート５０の厚みは、好ましくは２５μｍ〜１５０μｍ、より好ましくは２５μｍ〜５０μｍである。樹脂シート５０の厚みが当該範囲内であれば、正極リード１５と正極タブ積層部２４の溶接を阻害することなく、金属粉の発生を抑制することが容易である。樹脂シート５０の引っ張り強度は、好ましくは５０Ｎ／１９ｍｍ〜３００Ｎ／１９ｍｍ、より好ましくは１００Ｎ／１９ｍｍ〜２５０Ｎ／１９ｍｍである。更に樹脂シート５０の伸び率は５０％以上あることがより好ましい。
【００４２】
シート基材５１を構成する樹脂としては、耐電解液性を有するものであれば特に限定されず、ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミド、ポリイミド、及びこれらの混合物などが例示できる。中でも、ポリオレフィン又はポリイミドが特に好ましい。シート基材５１は、単層構造、積層構造のいずれであってもよい。接着層５２を構成する樹脂（接着剤）としては、耐電解液性を有するものであれば特に限定されないが、好ましくは常温で粘着性を有する感圧型接着剤である。なお、樹脂シート５０には市販の粘着テープを使用することも可能である。
【００４３】
本超音波溶接工程では、正極タブ積層部２４と超音波ホーン６０との間に樹脂シート５０を配置した状態で超音波溶接を行う。即ち、超音波ホーン６０を樹脂シート５０を介して正極タブ積層部２４の表面に押し当てた状態で超音波溶接を行う。本超音波溶接工程では、超音波ホーン６０により正極タブ積層部２４が厚み方向に圧縮されて正極リード１５に押し付けられる。そして、超音波ホーン６０の超音波振動によって正極タブ積層部２４と正極リード１５が溶接される。このとき、正極タブ積層部２４を構成する正極タブ２３同士も互いに溶接される。
【００４４】
ここで、図８に例示する従来の超音波溶接工程と比較しながら、樹脂シート５０を用いた上述の超音波溶接工程について説明する。図８に示す例では、超音波ホーン６０が正極タブ積層部２４を構成する正極タブ２３に直接触れた状態で、正極タブ積層部２４と正極リード１５が超音波溶接されて電極体１００が製造される。超音波ホーン６０の正極タブ積層部２４に接触する表面には凹凸６１が形成されているため、超音波ホーン６０を正極タブ積層部２４に押し付けると正極タブ積層部２４には凹凸６１に対応する凹凸２５が形成される。溶接対象を圧縮した状態で超音波ホーン６０を振動させると、溶接対象の金属間に摩擦熱が発生して当該金属同士が溶接されるが、このとき、従来の方法では金属（正極タブ２３）が削れて金属粉１０１が発生する。特に、超音波ホーン６０の凹凸６１の凸部の先端が接触する部分、即ち正極タブ積層部２４の凹凸２５の凹部の底に位置する部分で金属が削れ易いと考えられる。
【００４５】
これに対し、図５に例示するように、超音波ホーン６０と正極タブ積層部２４の間に樹脂シート５０を介在させた状態で、正極タブ積層部２４と正極リード１５を超音波溶接することにより、金属粉の発生を抑制することができる。樹脂シート５０は、上述のように、正極タブ積層部２４を構成する正極タブ２３の表面であって、超音波ホーン６０が接触する部分に貼着される。樹脂シート５０を用いた場合も、正極タブ積層部２４には超音波ホーン６０の凹凸６１に対応する凹凸２５が形成されるが、超音波ホーン６０が正極タブ２３に直接触れないため、正極タブ２３の削れを防止できる。正極タブ２３の一部が削れて金属粉が発生したとしても、当該金属粉は樹脂シート５０の接着層５２に取り込まれるため、当該金属粉が電極群１７に浸入することが防止される。
【００４６】
以上のように、接着層５２を有する樹脂シートを用いた超音波溶接方法によれば、超音波溶接により発生し得る金属粉が電極群１７に侵入することを高度に抑制できる。なお、超音波ホーン６０側に正極リード１５を配置する場合は、正極リード１５の超音波ホーン６０が接触する部分に樹脂シート５０を貼着すればよい。樹脂シート５０は、正極タブ２３又は正極リード１５のアンビル６２と接触する部分に貼着されてもよい。
【００４７】
正極リード１５及び負極リード１６が超音波溶接された電極群１７は、電解質と共にラミネートフィルム１１ａの収容部１２に収容される。そして、ラミネートフィルム１１ｂをラミネートフィルム１１ａに重ね合せ、各リードを各フィルムの間に挟んだ状態で収容部１２の周囲をヒートシールして封止部１３を形成する。これにより、収容部１２の内部空間が密閉され、各リードの一部が収容部１２から引き出された非水電解質二次電池１０が得られる。
【００４８】
図６及び図７は、正極集電体２１Ａの表面が露出した露出部と正極リード１５Ａを超音波溶接する様子を示す図である。図６及び図７に示す例では、１層の正極集電体２１Ａと正極リード１５Ａが溶接される。このような場合としては、例えば円筒状に巻回された構造を有する電極群の集電体に、電極リードを溶接する場合が挙げられる。正極リード１５Ａは、例えば帯状に形成された正極集電体２１Ａの長手方向中央部に溶接される。
【００４９】
図６に示す例では、アンビル６２上に正極リード１５Ａと正極集電体２１Ａをこの順に重ねて配置し、樹脂シート５０を介して正極集電体２１Ａに超音波ホーン６０を押し付けた状態で超音波溶接を行う。この場合は、正極集電体２１Ａの超音波ホーン６０が接触する部分に樹脂シート５０が貼着される。樹脂シート５０は、例えば正極リード１５Ａよりも幅が大きく、リードの端に対応する位置からはみ出した状態で正極集電体２１Ａに貼着される。
【００５０】
図７に示す例では、アンビル６２上に正極集電体２１Ａと正極リード１５Ａをこの順に重ねて配置し、樹脂シート５０を介して正極リード１５Ａに超音波ホーン６０を押し付けた状態で超音波溶接を行う。この場合は、少なくとも正極リード１５Ａの超音波ホーン６０が接触する部分、即ち超音波ホーン６０と対向する面に樹脂シート５０が貼着される。樹脂シート５０は、例えば正極リード１５Ａの側面をさらに覆い、正極集電体２１Ａのうちリードの周囲に位置する部分に亘って貼着される。図６及び図７に例示するいずれの場合も、金属粉の発生が抑制され、また金属粉が発生したとしても樹脂シート５０の接着層５２によってトラップすることができる。
【００５１】
表１に、超音波処理の出力及び処理時間と、接合状態及び金属粉の発生の有無との関係を示す。超音波溶接装置としては、日本エマソン社製の超音波金属接合機４０ＭＡ（発振器２０００Ｘｅａ）を用いた。試験用タブは、厚み１５μｍのアルミ箔を３０枚積層したものとした。試験用リードには、厚み５００μｍのアルミ板（サイズ：５０ｍｍ×３０ｍｍ）を用いた。本試験の超音波溶接は、試験用タブの積層体を試験用リード上に重ね合わせ、超音波ホーンを試験用タブに押し当てた状態で行った。表１のＡは、試験用タブの超音波ホーンが接触する部分に、接着層を有するポリイミド製シート（日東電工製、Ｎｏ．３６０Ａ）を貼着した状態で試験を行った結果を示す。表１のＸは、樹脂シートを貼着せずに試験を行った結果である。試験用タブと試験用リードの接合強度は、引っ張り強度（今田製作所製ＳＶ−５５Ｃにより測定）により評価した。目標引っ張り強度は１３０Ｎ以上とした。金属粉の有無は目視により確認した。
【００５２】
【表１】
2017149949.tif 000003
【００５３】
表１に示すように、超音波出力が低く処理時間が短い場合（出力７０％、処理時間０．１５秒以下）は、金属粉は発生しないものの、目標とする接合強度が得られなかった。超音波出力が高い場合（８０％以上）であっても処理時間が短い場合（０．１２５秒以下）、及び超音波出力が７０％で処理時間が０．１７５秒、０．２秒である場合は、目標とする接合強度が得られず、且つ金属粉が発生した。
【００５４】
超音波出力を８０％以上とし、且つ処理時間を０．１５秒以上とした場合に、目標とする接合強度が得られた。この条件下において、試験用タブの超音波ホーンが接触する部分にポリイミド製の樹脂シートを貼着した場合には、金属粉は確認できなかった。樹脂シートには、基材の厚みが約２５μｍ（全体の厚みが約５０μｍ）のものと、基材の厚みが約５０μｍ（全体の厚みが約８０μｍ）のものを用いたが、いずれの場合も、目標とする接合強度が得られ、且つ金属粉は確認されなかった。一方、同じ条件下において、樹脂シートを用いない場合には、目標とする接合強度は得られるものの、金属粉の発生が確認された。接合強度は、樹脂シートの有無によって変化しなかった。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、電極体の製造方法、及び非水電解質二次電池の製造方法に利用できる。
【符号の説明】
【００５６】
１０  非水電解質二次電池
１１  外装体
１１ａ，１１ｂ  ラミネートフィルム
１２  収容部
１３  封止部
１４  電極体
１５  正極リード
１６  負極リード
１７  電極群
２０  正極
２１  正極集電体
２２  正極活物質層
２３  正極タブ
２４  正極タブ積層部
２５  凹凸
３０  負極
３１  負極集電体
３２  負極活物質層
３３  負極タブ
３４  負極タブ積層部
４０  セパレータ
５０  樹脂シート
５１  シート基材
５２  接着層
６０  超音波ホーン
６１  凹凸
６２  アンビル
【図１】
2017149949.tif 000004
【図２】
2017149949.tif 000005
【図３】
2017149949.tif 000006
【図４】
2017149949.tif 000007
【図５】
2017149949.tif 000008
【図６】
2017149949.tif 000009
【図７】
2017149949.tif 000010
【図８】
2017149949.tif 000011
【国際調査報告】
2017149949.tif 000012
2017149949.tif 000013
2017149949.tif 000014
2017149949.tif 000015