(57)【要約】  本発明は、端子との間の接触抵抗を小さくしながら、集電タブと端子との間の接触不良を防ぐことができる二次電池の集電構造を提供する。  端子（９）の集電体（９ｂ）、極板群（３）から延びる複数枚の集電タブ（５）が積層されてなるタブ積層群（７）と、集電体（９ｂ）との間にタブ積層群（７）を挟むカバー部材（１３）とを、摩擦撹拌接合により接合する。集電体（９ｂ）及びカバー部材（１３）の少なくとも一方に、タブ積層群（７）の少なくとも一部を収納して、摩擦撹拌接合時にタブ積層群（７）中の複数枚の集電タブ（５）がスライドすることを阻止する構造を備えるタブ収納部（１５）を形成する。
2014003185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電体を有する端子と、
複数枚の極板がセパレータを介して積層されてなる極板群から延びる複数枚の集電タブが積層されてなるタブ積層群と、
前記集電体との間に前記タブ積層群を挟む金属製のカバー部材とを備え、
前記集電体と前記タブ積層群と前記カバー部材とが摩擦撹拌接合により接合されてなる二次電池の集電構造であって、
前記集電体及び前記カバー部材の少なくとも一方には、前記タブ積層群の少なくとも一部を収納して、前記摩擦撹拌接合時における前記タブ積層群中の前記複数枚の集電タブがスライドすることを阻止する構造を備えたタブ収納部が設けられており、
前記カバー部材側から前記摩擦撹拌接合を実施する際に、前記カバー部材が前記集電体に対してスライドすることを阻止するスライド阻止構造が、前記集電体に設けられており、
前記タブ収納部が、前記集電体の前記カバー部材と対向する面に形成された第１の凹部からなり、
前記スライド阻止構造が、前記集電体の前記カバー部材と対向する面に形成された第２の凹部からなり、
前記第１の凹部の深さ寸法は、前記タブ積層群の厚み寸法よりも小さくなっており、
前記第１の凹部と前記第２の凹部とが交差した状態で形成されており、
前記第２の凹部に沿って前記第１の凹部を完全に横切るように前記摩擦撹拌接合により溶接部が形成されており、
前記極板群は、同極性の複数枚の極板から延びる複数枚の前記集電タブからなる２つの前記タブ積層群を備えており、
前記２つのタブ積層群がそれぞれ別個に前記集電体に接合されていることを特徴とする二次電池の集電構造。
【請求項２】
集電体を有する端子と、
複数枚の極板がセパレータを介して積層されてなる極板群から延びる複数枚の集電タブが積層されてなるタブ積層群と、
前記集電体との間に前記タブ積層群を挟む金属製のカバー部材とを備え、
前記集電体と前記タブ積層群と前記カバー部材とが摩擦撹拌接合により接合されてなる二次電池の集電構造であって、
前記集電体及び前記カバー部材の少なくとも一方には、前記タブ積層群の少なくとも一部を収納して、前記摩擦撹拌接合時における前記タブ積層群中の前記複数枚の集電タブがスライドすることを阻止する構造を備えたタブ収納部が設けられていることを特徴とする二次電池の集電構造。
【請求項３】
前記カバー部材側から前記摩擦撹拌接合を実施する際に、前記カバー部材が前記集電体に対してスライドすることを阻止するスライド阻止構造が、前記集電体に設けられている請求項２に記載の二次電池の集電構造。
【請求項４】
前記タブ収納部が、前記集電体の前記カバー部材と対向する面に形成された第１の凹部からなり、
前記スライド阻止構造が、前記集電体の前記カバー部材と対向する面に形成された第２の凹部からなる請求項３に記載の二次電池の集電構造。
【請求項５】
前記第１の凹部の深さ寸法は、前記タブ積層群の厚み寸法よりも小さい請求項４に記載の二次電池の集電構造。
【請求項６】
前記第１の凹部と前記第２の凹部とが交差した状態で形成されており、
前記第２の凹部に沿って前記第１の凹部を完全に横切るように前記摩擦撹拌接合により溶接部が形成されている請求項４に記載の二次電池の集電構造。
【請求項７】
前記極板群は、同極性の複数枚の極板から延びる複数枚の前記集電タブからなる２つの前記タブ積層群を備えており、
前記２つのタブ積層群がそれぞれ別個に前記集電体に接合されている請求項２，３，４，５または６に記載の二次電池の集電構造。
【請求項８】
それぞれ集電タブを備えた複数枚の極板が、セパレータを介して積層されてなる極板群と、
前記極板群中の複数枚の正極板から延びる複数枚の前記集電タブが積層されてなる１以上のタブ積層群が接続される集電体を備えた正極端子と、
前記極板群中の複数枚の負極板から延びる複数枚の前記集電タブが積層されてなる１以上のタブ積層群が接続される集電体を備えた負極端子と、
前記集電体との間に前記タブ積層群を挟む金属製のカバー部材と、
前記正極端子の正極端子部と前記負極端子の負極端子部を露出させるようにして電池構成素子を収納する電池ケースとを備え、
前記集電体と前記タブ積層群と前記カバー部材とが摩擦撹拌接合により接合されてなる非水電解液二次電池であって、
前記集電体及び前記カバー部材の少なくとも一方には、前記タブ積層群の少なくとも一部を収納して、前記摩擦撹拌接合時における前記タブ積層群中の前記複数枚の集電タブがスライドすることを阻止する構造を備えたタブ収納部が設けられていることを特徴とする非水電解液二次電池。
【請求項９】
前記正極端子部と前記負極端子部とが、前記電池ケースの対向する一対の壁部からそれぞれ露出している請求項８に記載の非水電解液二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極板群から延びる複数枚の集電タブが端子の集電体に接合された二次電池の集電構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池を代表とする非水電解質二次電池は、エネルギーの高密度化に適しているため、携帯電話、パソコン等の小型電子機器のみならず、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＥＶ）、フォークリフト、ショベルカー等の移動体電源から、ＵＰＳ（無停電電源装置）、太陽光発電や風力発電の電力貯蔵等の大型蓄電池まで用途が拡大している。このような産業用途の拡大に伴って、リチウムイオン電池等の二次電池には、大容量化、大電流化が求められている。リチウムイオン電池等の二次電池は、端子の集電体に極板群から延びる複数枚の集電タブが電気的に接続された構造を備えている。このような構造の二次電池を大容量化または大電流化するためには、積層する集電タブの枚数を増やさなければない。しかし、集電タブの積層枚数を増やすと、集電タブ間や集電タブと端子との間の接続部分で発熱し易くなる。従来の二次電池では、このような集電タブの積層枚数の増加による発熱を防ぐため、集電タブと端子と間の接続部分の電気抵抗ができるだけ小さくなるように、集電タブが端子に直接接合された集電構造が採用されている。【０００３】
集電タブを端子の集電板に直接接合する技術として、例えば、特許文献１には、端子の集電板に形成された凹部と、当て板に形成されて集電板の凹部と嵌合する凸部との間に、集電タブを配置して、これをネジで固定する技術が開示されている。また、特許文献２には、端子の集電板と当て板との間に複数枚の集電タブを挟み、これをレーザーで溶接する技術が開示されている。さらに、特許文献３には、集電板と当て板との間に集電タブを挟み、これを摩擦撹拌接合する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−８７６１２号公報
【特許文献２】特開２００１−１１８５６１号公報
【特許文献３】特許第４５８６３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のようなネジ固定により集電タブを端子に接合する構造では、集電タブと端子間に大きな接触抵抗が生じるため、接続部分の電気抵抗が大きくなり、大電流が流れた際の電圧降下が大きくなる問題がある。【０００６】
また、特許文献２のようなレーザー溶接により集電タブを端子に接続する構造では、溶接時に発生したスパッタが、セパレータを溶かしたり、電極群内に残留したりして、短絡の原因になる。その上、レーザー溶接を用いる場合は、レーザービーム径が通常φ１ｍｍ以下と小さいため、大電流を流すために十分な接合面積を得ることができない。【０００７】
さらに、特許文献３のような摩擦攪拌接合を行った場合は、ネジ固定等の機械的な接合に比べて接触抵抗を小さくすることができ、またレーザー溶接による接合に比べて接合幅や接合面積を広くかつ深くすることができるため、大電流化には適しているものの、摩擦攪拌接合では回転する工具を積層された集電タブに押し付けるため、集電タブのように薄い箔を重ねて接合させる場合は箔がちぎれたり、接合部周辺にバリが発生することに加えて、接合時に集電タブがずれて接触不良を生じる問題がある。【０００８】
本発明の目的は、端子の集電体と集電タブとの間の接触抵抗を小さくしながら、端子と集電タブとの間の接触不良を防ぐことができる二次電池の集電構造を提供することにある。【０００９】
本発明の他の目的は、端子の集電体と集電タブとの摩擦攪拌接合が容易な二次電池の集電構造を提供することにある。【００１０】
本発明のさらに他の目的は、大容量化、大電流化に適した二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明が改良の対象とする二次電池の集電構造は、集電体を有する端子と、複数枚の極板がセパレータを介して積層されてなる極板群から延びる複数枚の集電タブが積層されてなるタブ積層群と、集電体との間にタブ積層群を挟む金属製のカバー部材とを備えている。集電体とタブ積層群とカバー部材とは、摩擦撹拌接合（ＦＳＷ）により接合されている。ここで、摩擦攪拌接合とは、先端に突起のある工具を回転させながら、重ねた少なくとも二つの接合部材に押し付けて接合部材中に突起を貫入させることにより生じた摩擦熱で少なくとも二つの接合部材を部分的に軟化させて、工具の回転力で軟化した接合部周辺を塑性流動させて練り混ぜることにより接合すべき少なくとも二つの接合部材同士を一体化させる方法である。【００１２】
本発明の二次電池の集電構造では、集電体及びカバー部材の少なくとも一方に、タブ収納部が設けられている。タブ収納部は、タブ積層群の少なくとも一部を収納して、摩擦撹拌接合時におけるタブ積層群中の複数枚の集電タブがスライドすることを阻止する構造を備えている。このようなタブ収納部を集電体およびカバー部材のいずれかに設けると、タブ積層群中の複数枚の集電タブが工具から加わる回転力によりスライドすることなく、タブ収納部に収納された状態でタブ積層群と集電体との間及びタブ積層群とカバー部材との間で摩擦攪拌接合を行うことができる。その結果、摩擦攪拌接合により接合されるタブ積層群中の隣り合う集電タブ間及びタブ積層群と集電体との間並びにタブ積層群とカバー部材との間の接合を確実なものとすることができ、接合部の接触抵抗が小さくなる。そのため、本発明によれば、集電タブの積層枚数を増やしても、隣り合う集電タブ間及びタブ積層群と集電体との間並びにタブ積層群とカバー部材との間の電気抵抗を小さくして、タブ積層群と集電体との間及びタブ積層群とカバー部材との間の接触不良の発生を防止することができる。接触部における接触抵抗が小さくなると、接触部における発熱量が低下するため、放電電流を大きくすることができ、二次電池の大容量化および大電流化が可能になる。さらに、タブ積層群をタブ収納部に収納することにより、摩擦攪拌接合する際におけるタブ積層群の位置決めが容易になるため、摩擦攪拌接合を用いて複数枚の集電タブを出力端子に接合する作業が容易になる。【００１３】
端子の集電体には、カバー部材側から摩擦撹拌接合を実施する際に、カバー部材が集電体に対してスライドすることを阻止するスライド阻止構造を設けるのが好ましい。このようなスライド阻止構造を設けることにより、端子の集電体およびタブ収納部に収納されたタブ積層群に対するカバー部材の位置ずれを防止することができる。そのため、タブ積層群と集電体との接触不良を小さくしながら（集電タブと集電体との間の電気抵抗を小さくしながら）、摩擦攪拌接合時における複数枚の集電タブの位置ズレを防ぐ（集電タブと集電体との間の接触不良を防ぐ）という効果が確実に得られる。また、スライド阻止構造を設けると、端子の集電体およびタブ収納部に収納されたタブ積層群に対してカバー部材の位置決めが容易になるため、摩擦攪拌接合作業が容易になる。【００１４】
タブ収納部の構造は、タブ積層群の少なくとも一部を収納して、摩擦撹拌接合時におけるタブ積層群中の複数枚の集電タブがスライドすることを阻止する構造であればどのような構造を採用しても良い。また、スライド阻止構造も、カバー部材が集電体に対してスライドすることを阻止する構造であればどのような構造を採用しても良い。例えば、タブ収納部を、タブ積層群中の複数枚の集電タブがスライドすることを阻止する複数の凸部で構成することができる。また、スライド阻止構造も、カバー部材が集電体に対してスライドすることを阻止する複数の凸部で構成することができる。しかし、タブ収納部およびスライド阻止構造の一方または両方を凸部で構成すると、凸部の存在により集電構造の寸法が大きくなって、電池ケースの容積が大きくなるおそれがある。このような問題を考慮して、タブ収納部およびスライド阻止構造は、いずれも凹部で構成するのが好ましい。この場合は、タブ収納部を、端子の集電体のカバー部材と対向する面に形成された第１の凹部で構成し、スライド阻止構造を、集電体のカバー部材と対向する面に形成された第２の凹部で構成することができる。このような凹部は、端子（または集電体）の厚み分を利用して構成されるため、凸部を形成する場合に比べて集電構造の寸法が大きくならず、電池ケースの容積を大きくする必要がない。また、タブ収納部およびスライド阻止構造をこのような凹部で構成すると、第１の凹部内部の両側面によってタブ積層群中の複数枚の集電タブの移動が阻止され、かつ、第２の凹部内部の両側面によってカバー部材の移動が阻止されるため、摩擦攪拌接合時の集電タブの位置ズレとカバー部材の位置ズレを確実に防ぐことができる。【００１５】
なお、タブ収納部を構成する第１の凹部の深さ寸法がタブ積層群の厚み寸法よりも大きくなると、タブ積層群がタブ収納部に収納された状態でタブ積層群とカバー部材と間に隙間が生じる。また、タブ収納部を構成する第１の凹部の深さ寸法とタブ積層群の厚み寸法とが同じであると、タブ収納部に収納された状態のタブ積層群とカバー部材とが十分に接触しないため、摩擦攪拌接合を実施しても集電体とタブ積層群とカバー部材との間に接合不良が生じるおそれがある。そこで、第１の凹部の深さ寸法は、タブ積層群の厚み寸法よりも小さくするのが好ましい。第１の凹部の深さ寸法をこのような寸法に設定すると、タブ積層群を積層方向に圧縮した状態で摩擦撹拌接合を実施することができるので、タブ積層群内の複数枚の集電タブ同士を確実に接合することができ、接合不良の発生を確実に防ぐことができる。【００１６】
タブ収納部を構成する第１の凹部と、スライド阻止構造を構成する第２の凹部とは、交差した状態で形成し、かつ、摩擦撹拌接合による溶接部を、第２の凹部に沿って第１の凹部を完全に横切るように形成するのが好ましい。このように溶接部を形成すると、タブ積層群を構成する複数枚の集電タブを幅方向に完全に横切るように接合部を形成することができ、集電体とタブ積層群の間およびタブ積層群を構成する複数枚の集電タブ間にも隙間が形成されることがないため、接触部における接触抵抗を小さくすることができる。【００１７】
複数枚の集電タブを１つのタブ積層群として集電体に１カ所で接合する場合、極板の枚数が多くなるほど、極板から延びる集電タブの長さを長くして、集電タブを引き回す必要がある。そこで、同極性の複数の極板から延びる複数枚の集電タブを２つに分けて２つのタブ積層群を形成し、これら２つのタブ積層群をそれぞれ別個に集電体に接合するようにすれば、集電タブの長さをあまり長くすることなく、集電体に接合することができる。また、１つのタブ積層群を構成する集電枚数の数が少ない場合（タブ積層群を変形する際の曲げ応力がタブ積層群中の一部の集電タブに集中し易い場合）でも、タブ積層群中の一部の集電タブに応力が集中するのを防ぐことができるため、集電タブの断線や短絡を防止することができる。【００１８】
本発明を、特に、リチウムイオン電池等の非水電解液二次電池に適用する場合、非水電解液二次電池は、それぞれ集電タブを備えた複数枚の極板が、セパレータを介して積層されてなる極板群と、極板群中の複数枚の正極板から延びる複数枚の集電タブが積層されてなる１以上のタブ積層群が接続される集電体を備えた正極端子と、極板群中の複数枚の負極板から延びる複数枚の集電タブが積層されてなる１以上のタブ積層群が接続される集電体を備えた負極端子と、集電体との間にタブ積層群を挟む金属製のカバー部材と、正極端子の正極端子部と負極端子の負極端子部を露出させるようにして電池構成素子を収納する電池ケースとを備えている。そして集電体とタブ積層群とカバー部材とが摩擦撹拌接合により接合される。【００１９】
本発明の二次電池では、上述の集電構造が採用される。すなわち、タブ積層群の少なくとも一部を収納して、摩擦撹拌接合時におけるタブ積層群中の複数枚の集電タブがスライドすることを阻止する構造を備えたタブ収納部が、集電体及びカバー部材の少なくとも一方に設けられている。このような集電構造を備える二次電池では、上述した集電構造の効果がそのまま得られる。すなわち、集電タブの積層枚数を増やしても、集電タブと集電体との間の電気抵抗を小さくしながら、集電タブと集電体との間の接触不良を少なくすることができる。そのため、集電タブと出力端子との間に流れる電流を大きくすることができるので、二次電池の大容量化および大電流化が可能になる。【００２０】
なお、二次電池の正極端子および負極端子の位置は、任意である。例えば、角型の二次電池を構成する場合は、正極端子部および負極端子部を、電池ケースの対向する一対の壁部のうちいずれか一方の壁部からそれぞれ露出するように正極端子および負極端子の位置を定めればよい。また、円筒型の二次電池を構成する場合は、正極端子部と負極端子部を、電池ケースの対向する一対の壁部からそれぞれ露出するように正極端子および負極端子の位置を定めればよい。このような構成により、に電池ケースの対向する一対の壁部のいずれかの側で、負極集電タブと正極集電タブとが交差しないため、短絡し難い二次電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の集電構造を用いた二次電池を説明するための斜視図である。
【図２】本発明の集電構造の基本構成（主要部）を示す斜視図である。
【図３】本発明の集電構造の第１実施例を示す概略図である。
【図４】図３の集電構造（第１実施例）における集電体と集電タブとカバー部材との接合部を示す図である。
【図５】図３の集電構造（第１実施例）を製造する方法を示す概略工程図であって、（Ａ）は集電体にタブ積層群を収納した後、カバー部材を配置する前の状態を示す図であり、（Ｂ）は摩擦攪拌接合を実施している状態を示す図である。
【図６】本発明の集電構造の第２実施例を示す概略図である。
【図７】図６の集電構造（第２実施例）における集電体と集電タブとカバー部材とのの接合部を示す図である。
【図８】図６の集電構造（第２実施例）を製造する方法を示す概略工程図であって、（Ａ）は集電体にタブ積層群を収納した後、カバー部材を配置する前の状態を示す図であり、（Ｂ）は摩擦攪拌接合を実施している状態を示す図である。
【図９】本発明の集電構造の第３実施例を示す概略図である。
【図１０】図９の集電構造（第３実施例）における集電体と集電タブとカバー部材との接合部を示す図である。
【図１１】本発明の集電構造の第４実施例を示す概略図である。
【図１２】本発明の集電構造の第５実施例を示すであって、集電体と集電タブとカバー部材との接合部を示す図である。
【図１３】図１２の集電構造（第５実施例）において集電タブの接合部を樹脂で被覆した態様を示す図である。
【図１４】本発明の集電構造の第６実施例を示す概略図である。
【図１５】図１４の集電構造（第６実施例）における集電体と集電タブとカバー部材との接合部を示す図である。
【図１６】図１４の集電構造（第６実施例）を製造する方法を示す概略工程図であって、（Ａ）は集電体にタブ積層群を収納した後、カバー部材を配置する前の状態を示す図であり、（Ｂ）は摩擦攪拌接合を実施している状態を示す図である。
【図１７】本発明の集電構造の第７実施例を示す概略図である。
【図１８】図１７の集電構造（第７実施例）における集電体と集電タブとカバー部材との接合部を示す図である。
【図１９】図１７の集電構造（第７実施例）における集電体（集電タブが接合する部分）の構造を示す図である。
【図２０】（Ａ）は図１９の２０Ａ−２０Ａ線断面図であり、（Ｂ）は図１９の２０Ｂ−２０Ｂ線断面図であり、（Ｃ）は図１９の２０Ｃ−２０Ｃ線断面図であり、（Ｄ）は図１９の２０Ｄ−２０Ｄ線断面図である。
【図２１】図１７の集電構造（第７実施例）を製造する方法を示す概略工程図であって、（Ａ）は集電体にタブ積層群を収納した後、カバー部材を配置する前の状態を示す図であり、（Ｂ）は摩擦攪拌接合を実施している状態を示す図である。
【図２２】図２０（Ｄ）において、収納部にタブ積層群を収納した状態を示す図である。
【図２３】本発明の集電構造の第９実施例を示す概略図である。
【図２４】本発明の集電構造の第１０実施例を示す概略図である。
【図２５】図２４の集電構造（第１０実施例）を製造する方法を示す概略工程図であって、（Ａ）は集電体にタブ積層群を収納した後、カバー部材を配置する前の状態を示す図であり、（Ｂ）は摩擦攪拌接合を実施している状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の集電構造を用いた本発明の二次電池の実施の形態の一例の斜視図であり、図２は、本発明の集電構造の基本構成（主要部）を示す斜視図である。図１に示す二次電池は、電池ケース１内に、電池構成素子として、複数枚の極板（負極板３ａ，正極板３ｂ）が図示しないセパレータを介して積層されてなる極板群３が収納されている。電池ケース１には、この電池構成素子（極板群３等）が収納された状態で、蓋体２がレーザー溶接されている。蓋体２には、電解液を注入する注液孔を封止した注液孔栓４が設けられている。また、蓋体２には、過充電など非定常時に電池ケース１の内圧を開放するための安全弁６が設けられている。
【００２３】
電池ケース１は、矩形の極板をセパレータを介して積層した積層体を収納できるように一面が開口した角形を呈している。このような角形の電池ケースからなる積層型電池は、帯状の極板やセパレータを円柱状に巻回した円筒形の電池ケースと比較して、捲回用の軸芯等が有しないため、体積エネルギー密度を高くすることができる。本例では、電池ケース１が、アルミニウム合金をインパクトプレス成形して形成されている。なお、電池ケース１の材質がアルミ系金属の場合には、電池ケースをダイキャスト成形で作製してもよい。また、電池ケース１の材質は、ステンレス鋼であってもよい。電池ケース１の材質は、機械的強度を高くする観点から、例えばアルミニウム系やステンレス鋼などの金属材料が好ましい。一方、耐久性の観点から、金属材料に限らず、電解液に侵食されない樹脂（例えば、フッ素系、ポリエチレン、ポリプロピレン、エポキシ系、ＰＯＭ、ＰＥＥＫ、ＢＴレジンなどの樹脂）を用いてもよい。樹脂系の電池ケースは、金属系の電池ケースに比べ、材質の密度が小さいため軽くなる利点がある。ただし、樹脂系材料を用いる場合は、樹脂が強度的に弱いこと、また、樹脂は熱伝導性が小さいために放熱性に劣ることなどの欠点がある。したがって、これらの点を考慮して、電池ケース１は、金属製材料を主体とし、その表面を上述の樹脂で被覆してもよい。
【００２４】
極板群３は、銅からなる短冊形状の負極集電板の表面に負極活物質層を形成した極板（負極板３ａ）と、電解質を保持するセパレータと、アルミニウムからなる短冊形状の正極集電板の表面に正極活物質層を形成した極板（正極板３ｂ）とを交互に積層した構成となっている。極板群３の厚み等の寸法や積層枚数は、必要な電池容量によって決まる。
【００２５】
極板群３の各極板（負極板３ａ，正極板３ｂ）は、それぞれ負極集電板から延びる集電タブ５と正極集電板から延びる集電タブ５とをそれぞれ備えている。同極性の複数枚の極板（負極板３ａ）の複数枚の集電タブ５は、積層されて１以上のタブ積層群７を構成する。ここで、タブ積層群７を構成する集電タブ５のうち、負極活物質が塗布された極板（負極板３ａ）に形成された集電タブは負極集電タブを構成し、正極活物質が塗布された極板（正極板３ｂ）に形成された集電タブは正極集電タブを構成する。したがって、集電タブというときは、負極集電タブ及び正極集電タブの総称を意味する。タブ積層群７を構成する集電タブ５の枚数は、容量によって決まり、数十Ａｈから数百Ａｈの容量の電池では、集電タブの枚数が数十枚から数百枚に及ぶ。本例では、正極板の集電タブの枚数を２３２枚とし、負極板の集電タブの枚数を２３６枚として、１００Ａｈのリチウムイオン二次電池を構成している。
【００２６】
なお、正極集電板の表面に正極活物質層を形成した極板（正極板３ｂ）は、次のように作製する。リチウム含有酸化物（正極活物質）として、マンガン酸リチウム粉末、導電材として炭素粉末、及びバインダとしてポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦと略す）を混合し、これに分散溶媒となるＮ−メチルピロリドン（以下、ＮＭＰと略す）を適量加えて十分に混練し分散させてスラリーを作成する。このスラリーを転写によって正極板となる厚さ２０μｍの帯状のアルミニウム箔の両面に塗布して乾燥し、正極活物質を塗布したアルミニウム箔を数１００ｍの長さの帯状のロール状極板として巻き取る。次に、このロール状極板から帯状の極板を引き出し、タブ形成切断機によりタブが形成されたタブ付きロール状極板としてロール状に巻き取る。つぎに、加熱したロールを有するロールプレス機により、所定のプレス圧で圧縮しロール状に巻き取ることにより、ロール状の極板を得る。ついで、このロール状の極板から、帯状の極板を引き出して切断装置で所定の幅に切断され、正極活物質層を形成した矩形の極板（正極板３ｂ）を得る。
【００２７】
一方、負極集電板の表面に負極活物質層を形成した極板（負極板３ａ）を作製するには、まず炭素材（負極活物質）と結着剤としてＰＶＤＦを混合し、ＮＭＰを適量加えて十分に混練し分散させてスラリーを作成する。このスラリーを転写により金属集電体となる厚さ１０μｍの銅箔の両面に塗布して乾燥し、ロール状極板として巻き取る。次のタブ形成工程以降は、正極の作製工程と同様である。この所定の幅に切断されたタブ付きの正極板及び負極板とセパレータとを積み重ねると、極板群３が形成される。
【００２８】
極板群３のうち、上述の負極板が積層された極板群３は負極端子９に接続され、上述の正極板が積層された極板群３は正極端子１１に接続されている。負極端子９及び正極端子１１は、蓋体２を貫通するネジ付きの端子部の先端にナット８を螺合させて、それぞれ蓋体２に固定されている。負極端子９及び正極端子１１は、二次電池のケースの同一の面（本実施の形態では蓋体２）から突出している。これにより、電池ケース１内の負極端子９及び正極端子１１への配線が一つの面に向かって収まるため、配線用空間が少なくて済むという利点がある。負極端子９は、蓋体２の外側に露出して外部出力用の端子部を構成する露出部９ａと、電池ケース１の内部に収納されて集電体を構成する端子基部９ｂとを備えている。端子基部（集電体）９ｂには、極板群３中の複数枚の極板（負極板３ａ）から延びるタブ積層群７が接続されている。一方、正極端子１１は、蓋体２の外側に露出して外部出力用の端子部を構成する露出部１１ａと、電池ケース１の内部に収納されて正極の集電体を構成する図示しない端子基部とを備えている。正極の端子基部（集電体）には、極板群３中の複数枚の極板（正極板３ｂ）から延びるタブ積層群７が接続されている。なお、本例では、集電体を構成する端子基部（負極の端子基部９ｂおよび図示しない正極の端子基部）の平面輪郭形状を矩形としたが、これらの端子基部は円筒形状または円柱形状でも、一部が曲面からなる形状にしても良い。
【００２９】
図２は、負極側の集電構造の基本構成を示している。図２に示すように、集電構造の主要部は、負極端子９と複数枚の集電タブ５から構成されるタブ積層群７と金属製のカバー部材１３とから構成されている。この集電構造では、タブ積層群７が負極端子９の端子基部９ｂとカバー部材１３との間に挟まれた状態で、摩擦撹拌接合（ＦＳＷ）により接合されている。その結果、端子基部９ｂとタブ積層群７とカバー部材１３とが、摩擦攪拌接合により接合されている。なお、負極端子９の材質には、負極板の材質と同様に銅系の材料を用いた（なお、正極端子１１の材質には、正極板の材質と同様にアルミ系の材料を用いた）。またカバー部材１３の材質は、負極端子９側では負極板と同様に銅系の材料を用いた（正極端子１１側では正極板と同様にアルミ系の材料を用いた）。すなわち、負極端子９に接合する場合のカバー部材１３は銅系の材料により形成し、正極端子１１に接合する場合のカバー部材１３はアルミ系の材料により形成した。また、カバー部材１３の厚さは、負極用及び正極用共に１ｍｍとした。ただし、カバー部材１３の厚さは、接合する集電タブ５の枚数によって適した厚さを選定すれば良く、通常、０．５ｍｍ〜２ｍｍに定めればよい。
【００３０】
次に、本発明の集電構造について詳細に説明する。図３は、集電構造の第１実施例を示す概略図であり、図４は、図３の集電構造（第１実施例）における集電体と集電タブとカバー部材との接合部を示す図であり、図５は、図３の集電構造（第１実施例）を製造する方法を示す概略工程図であり、特に図５（Ａ）は集電体にタブ積層群を収納した後、カバー部材を配置する前の状態を示す図であり、図５（Ｂ）は摩擦攪拌接合を実施している状態を示す図である。これらの図では、集電構造の構成部材として、極板群３（複数枚の極板３ａ）の一部、タブ積層群７（複数枚の集電タブ５）の一部、端子９（露出部９ａと集電体９ｂを備える負極端子９）及びカバー部材１３のみを示し、それ以外の部材（電池ケース１、蓋体２等）の図示は省略している。
【００３１】
図３に示す集電構造は、図１の負極端子９側の集電構造を示している。この第１実施例では、集電体９ｂに、タブ収納部１５が設けられている。タブ収納部１５は、タブ積層群７の最も外側に位置する集電タブ５と接触する平面状の接触部１５ａと、接触部１５ａと直交する方向に延びる接触面を備えた凸部１５ｂとから構成されている。凸部１５ｂは、１ｍｍの幅寸法で構成され、端子９の集電体９ｂの表面の大部分が接触部１５ａになるように集電体９ｂの端部に設けられている。図５（Ａ）に示すように、タブ積層群７の集電体９ｂと対向する対向面７ａが接触部１５ａと接触し、かつタブ積層群７の端部７ｂが凸部１５ｂの一つの側面からなる接触面と接触するように、タブ積層群７の一部をタブ収納部１５に収納する。そして、図５（Ｂ）に示すように、一部がタブ収納部１５に収納されたタブ積層群７を集電体９ｂとの間に挟むようにカバー部材１３を配置する。端子９と集電タブ５とカバー部材１３の位置関係ができるだけズレないように、端子９に対して集電タブ５とカバー部材１３とは、摩擦攪拌接合装置（図示せず）において治具（図示せず）で固定されている。この状態で、カバー部材１３側から摩擦攪拌接合用の円柱状工具１６を回転させながら工具１６の先端部をカバー部材１３に押し当てて、カバー部材１３、タブ積層群７を構成する複数枚の集電タブ５及び集電体９ｂを部分的に軟化させて塑性流動させた状態で、工具１６を直線的に移動させて摩擦攪拌接合を実施する。円柱状工具１６の先端部の挿入深さは、端子９の集電体９ｂまで達する深さとした。円柱状工具１６は、先端径が８ｍｍのものを選定した。摩擦攪拌接合では、集電体９ｂとタブ積層群７とカバー部材１３とが接触した状態で、タブ積層群７が延びる方向と直行する方向（タブ積層群７の幅方向）にタブ積層群７を完全に横切るように円柱状工具１６を直線状に移動させて溶接部１７（集電体９ｂとタブ積層群７とカバー部材１３との接合部）を形成した。なお、本実施例では図４に示すように溶接部（接合部）１７の長さＬは、タブ積層群７（集電タブ５）の幅寸法よりも長くしたが、必要な電流密度によっては溶接部１７の長さをタブ積層群７（集電タブ５）の幅寸法よりも短くすることができる。このような摩擦攪拌接合を実施すると、集電体９ｂとタブ積層群７とカバー部材１３とを完全に接合する溶接部１７が形成される。このとき、摩擦攪拌接合による押圧力に対して、タブ積層群７中の複数枚の集電タブ５がスライドするのを、凸部１５ｂが阻止する。端子９の集電体９ｂにこのようなタブ収納部１５を設けると、タブ積層群７がタブ収納部１５に収納された状態でタブ積層群７と集電体９ｂとの摩擦攪拌接合を行うことができる。その結果、摩擦攪拌接合を行うことによる効果（タブ積層群と集電体との接触抵抗及びタブ積層群とカバー部材との接触抵抗が小さくなる効果）と同時に、摩擦攪拌接合を行っても凸部１５ｂによって集電タブ５がスライドするのを防ぐ効果も得られる。そのため、第１実施例のように、集電タブ５の積層枚数を増やしても、集電タブ５と集電体９ｂとの間の電気抵抗を小さくしながら、集電タブ５と集電体９ｂとの間の接触不良を少なくすることができる。したがって、第１実施例の集電構造を採用することにより、タブ積層群７中の集電タブ５同士の接合面積と、タブ積層群７と集電体９ｂとの接合面積が増加するため、溶接部の抵抗が小さくなって、二次電池の大容量化および大電流化が可能になる。また、タブ積層群７をタブ収納部１５に収納することによって、摩擦攪拌接合する際に集電タブ５の位置決めが容易になるため、摩擦攪拌接合を用いて集電タブ５を端子９に接合する作業が容易になる。
【００３２】
なお図４に破線で示すように上記実施例の凸部１５ｂに加えて、凸部１５ｂの両側に位置する接触部１５ａの対向する一対の辺に沿って一対の凸部を設けてよい。このような構造を採用すると、タブ積層群７のスライド防止効果を最大限高めることができる。
【００３３】
図６は、集電構造の第２実施例を示す概略図であり、図７は、図６の集電構造（第２実施例）における集電体と集電タブとカバー部材との接合部を示す図であり、図８は、図６の集電構造（第２実施例）を製造する方法を示す概略工程図である［図６（Ａ）は集電体にタブ積層群を収納した後、カバー部材を配置する前の状態を示す図であり、図６（Ｂ）は摩擦攪拌接合を実施している状態を示す図である］。なお、図６乃至図８において、図３乃至図５と共通する部分については、図３乃至図５において付した符号の数に１００の数を加えた数の符号を付して説明を省略する。また、図６乃至図８でも、集電構造の構成部材として、極板群１０３（複数枚の極板１０３ａ）の一部、タブ積層群１０７（複数枚の集電タブ１０５）の一部、端子１０９（露出部１０９ａと集電体１０９ｂを備える負極端子１０９）及びカバー部材１１３のみを示し、それ以外の部材（電池ケース、蓋体等）の図示を省略している。
【００３４】
図６に示す集電構造（第２実施例）も、図３等の集電構造（第１実施例）と同様に負極端子側の集電構造を示している。この第２実施例では、タブ積層群１０７が、極板群１０３が同極性の複数の極板（負極板１０３ａ）から延びる複数の集電タブ１０５がそれぞれ積層された２つのタブ積層群１０７に分割されている。具体的には、図６に示すように、極板群１０３が半分に分割され、分割した各極板群１０３から正極の集電タブが１１６枚、負極の集電タブが１１８枚、それぞれ延びている。これらの集電タブ１０５を極板群毎に束ねることにより２つのタブ積層群１０７が構成されている。集電体１０９ｂに設けられたタブ収納部１１５は、タブ積層群１０７が接触する２つの接触部１１５ａと、２つの接触部１１５ａと直交する方向に突出する凸部１１５ｂとから構成されている。凸部１１５ｂは、２つの接触部１１５ａを隔てるように端子９の集電体９ｂのほぼ中央部に設けられている。この第２実施例では、図８（Ａ）に示すように、２つのタブ積層群１０７の集電体１０９ｂと対向する対向面１０７ａがそれぞれ２つの接触部１１５ａと接触し、かつ各タブ積層群１０７の端部１０７ｂが凸部１１５ｂの側面にそれぞれ接触するように、各タブ積層群１０７の一部をタブ収納部１１５に収納する。そして、図８（Ｂ）に示すように、一部がタブ収納部１１５に収納されたタブ積層群１０７を集電体１０９ｂとの間に挟むようにカバー部材１１３を配置して、カバー部材１１３側から摩擦攪拌接合（ＦＳＷ）用の工具１１６を回転させながら押し付けて摩擦攪拌接合すると、集電体１０９ｂとタブ積層群１０７とカバー部材１１３とを接合する溶接部１１７が形成される。このとき、摩擦攪拌接合による押圧力に対して、凸部１１５ｂが、タブ積層群１０７中の複数枚の集電タブ１０５がスライドするのを阻止する。このように、２つのタブ積層群１０７がそれぞれ別個に集電体１０９ｂに接合するように構成すると、集電体１０９ｂと集電タブ１０５との接合部を２カ所に分散させることができる。その結果、各極板１０３ａから延びる集電タブ１０５の長さをあまり長くすることなく、集電体に接合することができる。また、１つのタブ積層群を構成する集電枚数の数が少ない場合でも、タブ積層群１０７を変形する際の曲げ応力がタブ積層群１０７中の一部の集電タブ１０５に集中するのを防ぐことができるため、集電タブ１０５の断線や短絡を防止することができる。
【００３５】
図９は、本発明の集電構造の第３実施例を示す概略図であり、図１０は、図９の集電構造（第３実施例）における集電体と集電タブとカバー部材との接合部を示す図である。なお、図９及び図１０において、図３及び図４と共通する部分については、図３及び図４において付した符号の数に２００の数を加えた数の符号を付して説明を省略する。この第３実施例では、各電極群において正極の集電タブの枚数を５８枚とし、負極の集電タブの枚数を５９枚とした。これらの正極及び負極の集電タブの枚数は、それぞれ、第２実施例の半分に相当する。また、摩擦攪拌接合では、円柱状工具（図示せず）の径を４ｍｍとした。カバー部材２１３の幅寸法は、集電タブ２０５が導出されるカバー部材２１３の辺が端子２０９の側面より内側に配置される寸法に調整されている。それ以外は、第２実施例と同じ条件で第３実施例を製造した。このようにすると、図６（第２実施例）の端子１０９をそのまま用いて、第２実施例よりもコンパクトな電池を作製することができる。
【００３６】
図１１は、本発明の集電構造の第４実施例を示す概略図である。この図において、図３と共通する部分については、図３で付した符号の数に３００の数を加えた数の符号を付して説明を省略する。第１乃至第３実施例（図３、図６及び図９）では、いずれも、端子基部９ｂ，１０９ｂ及び２０９ｂの露出部９ａ，１０９ａ及び２０９ａ側とは反対の側にタブ収納部１５，１１５及び２１５が設けられているのに対して、第４実施例（図１１）では、タブ収納部３１５が端子基部３０９ｂの露出部３０９ａ側に設けられている。このような構造では、端子基部３０９ｂの露出部３０９ａ側の表面がタブ収納部３１５の接触部３１５ａを構成し、露出部３０９ａがタブ収納部３１５の凸部３１５ｂを構成する。そのため第４実施例では、端子９に加工を施すことなくタブ収納部３１５を構成することができる。
【００３７】
図１２は、本発明の集電構造の第５実施例における集電体と集電タブとカバー部材との接合部を示す図である。この図において、図４と共通する部分については、図４で付した符号の数に４００の数を加えた数の符号を付して説明を省略する。第５実施例の集電構造は、第１実施例と同様に１００Ａｈの電池に用いる集電構造である。第１実施例では、摩擦攪拌接合の際に、円柱状工具１６をタブ積層群７の幅方向（カバー部材１３の長手方向）に直線状に移動させて接合したのに対して、図１２の第５実施例では、円柱状工具（図示せず）をカバー部材４１３の所定位置に挿入し、端子４０９の深さに達した後、挿入した位置と同じ位置で引き上げている。この動作を同一のカバー部材４１３内で位置を変えて３回実施し、図１２に示す接合部４１７（３つの接合部４１７ａ，４１７ｂ，４１７ｃ）を形成した。このような摩擦攪拌接合を行うと、第１実施例に比べて、接合時に発生するバリを少なくすることができた。
【００３８】
なお、図１２の第５実施例では、図１３に示すように、接合部４１７（３つの接合部４１７ａ，４１７ｂ，４１７ｃ）の表面が樹脂４１９で覆われている。このように接合部４１７の表面を樹脂４１９で覆うことにより、接合時に生じるバリも樹脂４１９で覆われるため、電池の組み立て時に作業者がケガをし難くすることができる。このような構造は、第５実施例に限らず、本発明の他の実施例でも用いることができる。
【００３９】
図１４は、集電構造の第６実施例を示す概略図であり、図１５は、図１４の集電構造（第６実施例）における集電体と集電タブとカバー部材との接合部を示す図であり、図１６は、図１４の集電構造（第６実施例）を製造する方法を示す概略工程図である［図１６（Ａ）は集電体にタブ積層群を収納した後、カバー部材を配置する前の状態を示す図であり、図１６（Ｂ）は摩擦攪拌接合を実施している状態を示す図である］。なお、図１４乃至図１６において、図３乃至図５と共通する部分については、図３乃至図５において付した符号の数に５００の数を加えた数の符号を付して説明を省略する。図６に示す集電構造（第２実施例）では、１つの端子１０９（集電体１０９ｂ）に接続する２つのタブ積層群１０７に対応して２つのカバー部材１１３が接合されているのに対して、図１４に示す集電構造（第６実施例）は、１つの端子５０９（集電体５０９ｂ）に接続する２つのタブ積層群５０７に対応して１つのカバー部材５１３が接合されている。この例では、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示すように、タブ収納部５１５に収納された各タブ積層群５０７の端部５０７ｂとタブ収納部５１５の凸部５１５ｂとを１枚のカバー部材５１３で覆い、各タブ積層群５０７の端部５０７ｂが集電体５０９ｂに接合するように摩擦攪拌接合を行った。このように２つのタブ積層群５０７を１つのカバー部材５１３で接合すると、第２実施例（２枚のカバー部材１１３を用いて、２カ所の接合箇所を設ける構成）に比べて、部品点数を少なくすることができる上に、摩擦攪拌接合の接合箇所を１カ所にすることができるため、摩擦攪拌接合工程にかかる時間を短縮することができる。また、同一極の各極板群５０３が同一の接合部５１７で接合されているため、接合部の電気抵抗のバラツキによる各極板群に流れる電流の偏りを少なくすることができる。
【００４０】
図１７は、本発明の集電構造の第７実施例を示す概略図であり、図１８は、図１７の集電構造（第７実施例）における集電体と集電タブとカバー部材との接合部を示す図であり、図１９は、図１８において集電タブとカバー部材が接合されていない状態の集電体を示す図であり、図２０（Ａ）乃至（Ｄ）は、端子６０９の各部位を切断して示した端子６０９の断面図であり、図２１は、図１７の集電構造（第７実施例）を製造する方法を示す概略工程図である［図２１（Ａ）は集電体にタブ積層群を収納した後、カバー部材を配置する前の状態を示す図であり、図２１（Ｂ）は摩擦攪拌接合を実施している状態を示す図である］。なお、図１７乃至図２１において、図３乃至図５と共通する部分については、図３乃至図５において付した符号の数に６００の数を加えた数の符号を付して説明を省略する。この第７実施例では、図１８、図１９及び図２０（Ａ）に示すように、タブ収納部６１５が凹部６２１（第１の凹部）で構成されている。この例では、タブ積層群６０７を収納するタブ収納部６１５に加え、カバー部材６１３を収納するスライド阻止構造６２３がさらに設けられている［図１９及び図２０（Ｂ）乃至（Ｄ）参照］。スライド阻止構造６２３は、凹部６２５（第２の凹部）で構成されている。スライド阻止構造６２３を構成する凹部６２５（第２の凹部）の深さ寸法は、タブ収納部６１５を構成する凹部６２１（第１の凹部）の深さ寸法よりも、タブ積層群６０７の厚み寸法を考慮して深くなっている［図２０（Ｄ）参照］。スライド阻止構造６２３は、カバー部材６１３側から摩擦撹拌接合を実施する際に、カバー部材６１３が集電体６０９ｂに対してスライドすることを阻止する機能を有する。すなわち、スライド阻止構造６２３によって、端子６０９の集電体６０９ｂおよびタブ収納部６１５に収納されたタブ積層群６０７に対するカバー部材６１３の位置ずれを防止することができる（集電タブ６０５と集電体６０９ｂとの間の接触不良を防ぐことができる）。また、端子６０９の集電体６０９ｂおよびタブ収納部６１５に収納されたタブ積層群６０７に対してカバー部材６１３の位置決めが容易になるため、摩擦攪拌接合の際にカバー部材６１３を用いてタブ積層群６０７を集電体６０９ｂに接合する作業が容易になる。
【００４１】
また、第７実施例のように、タブ収納部６１５を凹部６２１（第１の凹部）で構成し、スライド阻止構造６２３を凹部６２５（第２の凹部）で構成すれば、端子６０９（または集電体６０９ｂ）の寸法を大きくすることなく、タブ収納部６１５及びスライド阻止構造６２３を構成することができるため、電池ケースの容積を大きくする必要がない。また、タブ収納部６１５を構成する凹部６２１（第１の凹部）によってタブ積層群６０７中の集電タブ６０５の動きが阻止され、かつ、スライド阻止構造６２３を構成する凹部６２５（第２の凹部）によってカバー部材６１３の動きが阻止されるため、摩擦攪拌接合時に円柱状工具６１６によりタブ積層群６０７及びカバー部材６１３が回転力を受けても、集電体６０９ｂに対する集電タブ６０５の位置ズレとカバー部材６１３の位置ズレを確実に防ぐことができる［図２１（Ａ）及び（Ｂ）参照］。
【００４２】
また、第７実施例では、図１８乃至図２１に示すように、タブ収納部６１５を構成する凹部６２１（第１の凹部）と、スライド阻止構造６２３を構成する凹部６２５（第２の凹部）とを設けることにより、摩擦攪拌接合時にタブ積層群６０７とカバー部材６１３と間に隙間が生じることがなく、しかも、摩擦攪拌接合を行う際にタブ積層群６０７の大部分がタブ収納部６１５に収納された状態でタブ積層群６０７をカバー部材６１３に確実に接触させることができるので、集電体６０９ｂとタブ積層群６０７との間の接合不良を防ぐことができる。
【００４３】
第７実施例では、さらに、図１８乃至図２１に示すように、タブ収納部６１５を構成する凹部６２１（第１の凹部）と、スライド阻止構造６２３を構成する凹部６２５（第２の凹部）とは、交差した状態で形成され、かつ、摩擦撹拌接合による接合部（溶接部）６１７が凹部６２５（第２の凹部）に沿って凹部６２１（第１の凹部）を完全に横切るように形成されている。このような構成にすると、タブ積層群６０７（複数枚の集電タブ６０５）の幅方向にタブ積層群６０７と集電体６０９ｂとが完全に接合する接合部（溶接部）６１７を形成することができる。また、このような接合部６１７を形成することによって、集電体６０９ｂとタブ積層群６０７の間およびタブ積層群６０７を構成する複数枚の集電タブ６０５間に隙間が形成されることないので、集電体６０９ｂとタブ積層群６０７との間の接触抵抗を低くすることができる。
【００４４】
なお、図２２は、図２０（Ｄ）の断面図を拡大して、タブ収納部６１５（凹部６２１）にタブ積層群６０７を収納した状態を示す図である。この図に示すように、タブ収納部６１５を構成する凹部６２１（第１の凹部）の深さ寸法ｄは、タブ積層群６０７の厚み寸法ｔよりも小さくなっている。言い換えると、タブ積層群６０７の厚み寸法ｔは、凹部６２１（第１の凹部）の深さ寸法ｄよりも大きくなっている。これにより、スライド阻止構造６２３を構成する凹部６２５（第２の凹部）にカバー部材６１３を配置した際に、タブ積層群６０７とカバー部材６１３と間に隙間が生じることがなく、しかも、摩擦攪拌接合を行う際にタブ積層群６０７の大部分がタブ収納部６１５に収納された状態で摩擦攪拌接合を行うことができるので、集電体６０９ｂとタブ積層群６０７との間の接合不良を確実に防ぐことができる。
【００４５】
図２３は、本発明の集電構造の第９実施例を示す概略図である。図１に示すように、角型の二次電池を構成する場合は、負極端子部および正極端子部が電池ケースの対向する一対の壁部のうちいずれか一方の壁部からそれぞれ露出するように、負極端子および正極端子の位置が定められている。これに対して、図２３に示すように、図示しない電池ケースの対向する一対の壁部からそれぞれ露出するように負極端子７０９（露出部７０９ａ及び端子基部７０９ｂ）および正極端子７１１（露出部７１１ａ及び端子基部７１１ｂ）の位置が定められている。負極端子７０９および正極端子７１１をこのように配置すると、電池ケースの底面側または蓋体側で、負極集電タブと正極集電タブとが交差しないため、短絡し難い二次電池を提供することができる。また、このような集電構造は、負極端子７０９及び正極端子７１１が電池ケースの対向する一対の壁部からそれぞれ露出するため、円筒型の二次電池に採用することができる。
【００４６】
図２４は、本発明の集電構造の第１０実施例を示す概略図である。図２５は、図２４の集電構造（第１０実施例）を製造する方法の工程の一部を示す概略工程図である［図２５（Ａ）は集電体のタブ収納部にタブ積層群を収納した後、カバー部材を配置する前の状態を示す図であり、図２５（Ｂ）は摩擦攪拌接合を実施している状態を示す図である］。この例では、負極端子部８０９ａおよび正極端子部８１１ａが、電池ケース８０１の対向する一対の壁部のうち上側の壁部（蓋部８０２）からそれぞれ露出するように負極端子８０９および正極端子８１１の位置が定められている。負極端子８０９及び正極端子８１１の端子基部８０９ｂ及び８１１ｂは、電池ケース８０１及び蓋部８０２の内側に配置されて、負極端子部８０９ａおよび正極端子部８１１ａから電池ケース８０１の対向する一対の側壁８０１ａ，８０１ｂの方向にそれぞれ延びる第１の集電体半部８０９ｂ及び８１１ｂを構成する。第１の集電体半部８０９ｂ及び８１１ｂ（端子基部８０９ｂ及び８１１ｂ）には、第２の集電体半部８０９ｄ及び８１１ｄが接続されている。第２の集電体半部８０９ｄ及び８１１ｄは、一端が第１の集電体半部８０９ｂ及び８１１ｂの端部８０９ｃ及び８１１ｃに接続されており、この端部８０９ｃ及び８１１ｃから電池ケース８０１の一対の側壁８０１ａおよび８０１ｂに沿い且つ電池ケース８０１の対向する一対の壁部のうち下側の壁部（底部８０１ｃ）に向かって延びている。第２の集電体半部８０９ｄ及び８１１ｄには、貫通孔８０９ｅ及び８１１ｅが設けられている（図２５参照）。本例では、極板群８０３が電池ケース８０１の蓋部８０２及び底部８０１ｃが対向する方向に極板方向を向ける姿勢で電池ケース８０１に収納されている。極板群３中の複数枚の極板（負極板８０３ａ及び正極板８０３ｂ）から延びる２つのタブ積層群８０７は、第２の集電体半部８０９ｄ及び８１１ｄに形成された貫通孔８０９ｅ及び８１１ｅを通過した状態で先端が２つに分けられてなる分割タブ積層群８０７Ａ及び８０７Ｂを備えている。この２つの分割タブ積層群８０７Ａ及び８０７Ｂは、第２の集電体半部８０９ｄ及び８１１ｄの極板群８０３と対向する面とは反対の側の接合面８０９ｆ及び８１１ｆに沿って曲げられている［図２５（Ａ）］。そして、分割タブ積層群８０７Ａ及び８０７Ｂは、カバー部材８１３と第２の集電体半部８０９ｄ及び８１１ｄとの間に挟まれた状態で、上述と同様に摩擦攪拌接合により、第２の集電体半部８０９ｄ及び８１１ｄの接合面８０９ｆ及び８１１ｆとカバー部材８１３とに接合されている［図２５（Ｂ）］。本例では、貫通孔８０９ｅ及び８１１ｅと接合面８０９ｆ及び８１１ｆとによりタブ収納部８１５が構成されている。このような構造では、摩擦攪拌接合時に工具からの回転力がタブ積層群８０７に加わっても、貫通孔８０９ｅ及び８１１ｅと接合面８０９ｆ及び８１１ｆとの間の角部にタブ積層群８０７が支持されるため、タブ積層群８０７中の複数枚の集電タブ８０５が工具から加わる回転力によりスライドすることなく、タブ収納部８１５に収納された状態でタブ積層群８０７と集電体（第２の集電体半部８０９ｄ及び８１１ｄ）との間及びタブ積層群８０７とカバー部材８１３との間を摩擦攪拌接合により接合することができる。また、このような構造によれば、負極集電タブと正極集電タブとが交差しない構造（短絡し難い集電構造）を角型の二次電池にも採用することが可能になる。
【００４７】
以上、本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明はこれらの実施の形態および実施例に限定されるものではない。すなわち、上述の実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的位置等は、特に記載がない限り、本発明の技術的思想に基づく変更が可能であるのは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明によれば、集電体及びカバー部材の少なくとも一方に、タブ積層群の少なくとも一部を収納して、摩擦撹拌接合時におけるタブ積層群中の複数枚の集電タブがスライドすることを阻止する構造を備えるタブ収納部が設けられているため、タブ積層群がタブ収納部に収納された状態でタブ積層群と集電体との摩擦攪拌接合を行うことができる。その結果、摩擦攪拌接合を行うことによりタブ積層群と集電体との接触抵抗が小さくなるのと同時に、摩擦攪拌接合の際に集電タブがスライドするのを防ぐことができるので、集電タブの積層枚数を増やしても、集電タブと集電体との間の電気抵抗を小さくしながら、集電タブと集電体との間の接触不良を少なくすることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１  電池ケース
３  極板群
３ａ，３ｂ  極板
５  集電タブ
７  タブ積層群
９  端子（負極端子）
１１  端子（正極端子）
１３  カバー部材
１５  タブ収納部
１７  溶接部（接合部）
６２１  凹部（第１の凹部）
６２３  スライド阻止構造
６２５  凹部（第２の凹部）
【図１】
2014003185.tif 000003
【図２】
2014003185.tif 000004
【図３】
2014003185.tif 000005
【図４】
2014003185.tif 000006
【図５】
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【図６】
2014003185.tif 000008
【図７】
2014003185.tif 000009
【図８】
2014003185.tif 000010
【図９】
2014003185.tif 000011
【図１０】
2014003185.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2014003185.tif 000015
【図１４】
2014003185.tif 000016
【図１５】
2014003185.tif 000017
【図１６】
2014003185.tif 000018
【図１７】
2014003185.tif 000019
【図１８】
2014003185.tif 000020
【図１９】
2014003185.tif 000021
【図２０】
2014003185.tif 000022
【図２１】
2014003185.tif 000023
【図２２】
2014003185.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年6月19日(2015.6.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
【図１】本発明の集電構造を用いた二次電池を説明するための斜視図である。
【図２】本発明の集電構造の基本構成（主要部）を示す斜視図である。
【図３】本発明の集電構造の第１実施例を示す概略図である。
【図４】図３の集電構造（第１実施例）における集電体と集電タブとカバー部材との接合部を示す図である。
【図５】図３の集電構造（第１実施例）を製造する方法を示す概略工程図であって、（Ａ）は集電体にタブ積層群を収納した後、カバー部材を配置する前の状態を示す図であり、（Ｂ）は摩擦攪拌接合を実施している状態を示す図である。
【図６】本発明の集電構造の第２実施例を示す概略図である。
【図７】図６の集電構造（第２実施例）における集電体と集電タブとカバー部材との接合部を示す図である。
【図８】図６の集電構造（第２実施例）を製造する方法を示す概略工程図であって、（Ａ）は集電体にタブ積層群を収納した後、カバー部材を配置する前の状態を示す図であり、（Ｂ）は摩擦攪拌接合を実施している状態を示す図である。
【図９】本発明の集電構造の第３実施例を示す概略図である。
【図１０】図９の集電構造（第３実施例）における集電体と集電タブとカバー部材との接合部を示す図である。
【図１１】本発明の集電構造の第４実施例を示す概略図である。
【図１２】本発明の集電構造の第５実施例を示すであって、集電体と集電タブとカバー部材との接合部を示す図である。
【図１３】図１２の集電構造（第５実施例）において集電タブの接合部を樹脂で被覆した態様を示す図である。
【図１４】本発明の集電構造の第６実施例を示す概略図である。
【図１５】図１４の集電構造（第６実施例）における集電体と集電タブとカバー部材との接合部を示す図である。
【図１６】図１４の集電構造（第６実施例）を製造する方法を示す概略工程図であって、（Ａ）は集電体にタブ積層群を収納した後、カバー部材を配置する前の状態を示す図であり、（Ｂ）は摩擦攪拌接合を実施している状態を示す図である。
【図１７】本発明の集電構造の第７実施例を示す概略図である。
【図１８】図１７の集電構造（第７実施例）における集電体と集電タブとカバー部材との接合部を示す図である。
【図１９】図１７の集電構造（第７実施例）における集電体（集電タブが接合する部分）の構造を示す図である。
【図２０】（Ａ）は図１９の２０Ａ−２０Ａ線断面図であり、（Ｂ）は図１９の２０Ｂ−２０Ｂ線断面図であり、（Ｃ）は図１９の２０Ｃ−２０Ｃ線断面図であり、（Ｄ）は図１９の２０Ｄ−２０Ｄ線断面図である。
【図２１】図１７の集電構造（第７実施例）を製造する方法を示す概略工程図であって、（Ａ）は集電体にタブ積層群を収納した後、カバー部材を配置する前の状態を示す図であり、（Ｂ）は摩擦攪拌接合を実施している状態を示す図である。
【図２２】図２０（Ｄ）において、収納部にタブ積層群を収納した状態を示す図である。
【図２３】本発明の集電構造の第９実施例を示す概略図である。
【図２４】本発明の集電構造の第１０実施例を示す概略図である。
【図２５】図２４の集電構造（第１０実施例）を製造する方法を示す概略工程図であって、（Ａ）は集電体にタブ積層群を収納した後、カバー部材を配置する前の状態を示す図であり、（Ｂ）は摩擦攪拌接合を実施している状態を示す図である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
図１７は、本発明の集電構造の第７実施例を示す概略図であり、図１８は、図１７の集電構造（第７実施例）における集電体と集電タブとカバー部材との接合部を示す図であり、図１９は、図１８において集電タブとカバー部材が接合されていない状態の集電体を示す図であり、図２０（Ａ）乃至（Ｄ）は、端子６０９の各部位を切断して示した端子６０９の断面図であり、図２１は、図１７の集電構造（第７実施例）を製造する方法を示す概略工程図である［図２１（Ａ）は集電体にタブ積層群を収納した後、カバー部材を配置する前の状態を示す図であり、図２１（Ｂ）は摩擦攪拌接合を実施している状態を示す図である］。なお、図１７乃至図２１において、図３乃至図５と共通する部分については、図３乃至図５において付した符号の数に６００の数を加えた数の符号を付して説明を省略する。この第７実施例では、図１８、図１９及び図２０（Ａ）に示すように、タブ収納部６１５が凹部６２１（第１の凹部）で構成されている。この例では、タブ積層群６０７を収納するタブ収納部６１５に加え、カバー部材６１３を収納するスライド阻止構造６２３がさらに設けられている［図１９及び図２０（Ｂ）乃至（Ｄ）参照］。スライド阻止構造６２３は、凹部６２５（第２の凹部）で構成されている。タブ収納部６１５を構成する凹部６２１（第１の凹部）の深さ寸法は、スライド阻止構造６２３を構成する凹部６２５（第２の凹部）の深さ寸法よりも、タブ積層群６０７の厚み寸法を考慮して深くなっている［図２０（Ｄ）参照］。スライド阻止構造６２３は、カバー部材６１３側から摩擦撹拌接合を実施する際に、カバー部材６１３が集電体６０９ｂに対してスライドすることを阻止する機能を有する。すなわち、スライド阻止構造６２３によって、端子６０９の集電体６０９ｂおよびタブ収納部６１５に収納されたタブ積層群６０７に対するカバー部材６１３の位置ずれを防止することができる（集電タブ６０５と集電体６０９ｂとの間の接触不良を防ぐことができる）。また、端子６０９の集電体６０９ｂおよびタブ収納部６１５に収納されたタブ積層群６０７に対してカバー部材６１３の位置決めが容易になるため、摩擦攪拌接合の際にカバー部材６１３を用いてタブ積層群６０７を集電体６０９ｂに接合する作業が容易になる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電体を有する端子と、
複数枚の極板がセパレータを介して積層されてなる極板群から延びる複数枚の集電タブが積層されてなるタブ積層群と、
前記集電体との間に前記タブ積層群を挟む金属製のカバー部材とを備え、
前記集電体と前記タブ積層群と前記カバー部材とが摩擦撹拌接合により接合されてなる二次電池の集電構造であって、
前記集電体及び前記カバー部材の少なくとも一方には、前記タブ積層群の少なくとも一部を収納して、前記摩擦撹拌接合時における前記タブ積層群中の前記複数枚の集電タブがスライドすることを阻止する構造を備えたタブ収納部が設けられており、
前記カバー部材側から前記摩擦撹拌接合を実施する際に、前記カバー部材が前記集電体に対してスライドすることを阻止するスライド阻止構造が、前記集電体に設けられており、
前記タブ収納部が、前記集電体の前記カバー部材と対向する面に形成された第１の凹部からなり、
前記スライド阻止構造が、前記集電体の前記カバー部材と対向する面に形成された第２の凹部からなり、
前記第１の凹部の深さ寸法は、前記タブ積層群の厚み寸法よりも小さくなっており、
前記第１の凹部と前記第２の凹部とが交差した状態で形成されており、
前記第２の凹部に沿って前記第１の凹部を完全に横切るように前記摩擦撹拌接合により溶接部が形成されており、
前記極板群は、同極性の複数枚の極板から延びる複数枚の前記集電タブからなる２つの前記タブ積層群を備えており、
前記２つのタブ積層群がそれぞれ別個に前記集電体に接合されていることを特徴とする二次電池の集電構造。
【請求項２】
集電体を有する端子と、
複数枚の極板がセパレータを介して積層されてなる極板群から延びる複数枚の集電タブが積層されてなるタブ積層群と、
前記集電体との間に前記タブ積層群を挟む金属製のカバー部材とを備え、
前記集電体と前記タブ積層群と前記カバー部材とが摩擦撹拌接合により接合されてなる二次電池の集電構造であって、
前記集電体及び前記カバー部材の少なくとも一方には、前記タブ積層群の少なくとも一部を収納して、前記摩擦撹拌接合時における前記タブ積層群中の前記複数枚の集電タブがスライドすることを阻止する構造を備えたタブ収納部が設けられており、
前記カバー部材側から前記摩擦撹拌接合を実施する際に、前記カバー部材が前記集電体に対してスライドすることを阻止するスライド阻止構造が、前記集電体に設けられており、
前記タブ収納部が、前記集電体の前記カバー部材と対向する面に形成された第１の凹部からなり、
前記スライド阻止構造が、前記集電体の前記カバー部材と対向する面に形成された第２の凹部からなる
前記第１の凹部と前記第２の凹部とが交差した状態で形成されており、
前記第２の凹部に沿って前記第１の凹部を完全に横切るように前記摩擦撹拌接合により溶接部が形成されていることを特徴とする二次電池の集電構造。
【請求項３】
前記第１の凹部の深さ寸法は、前記タブ積層群の厚み寸法よりも小さい請求項２に記載の二次電池の集電構造。
【請求項４】
前記極板群は、同極性の複数枚の極板から延びる複数枚の前記集電タブからなる２つの前記タブ積層群を備えており、
前記２つのタブ積層群がそれぞれ別個に前記集電体に接合されている請求項２に記載の二次電池の集電構造。
【請求項５】
それぞれ集電タブを備えた複数枚の極板が、セパレータを介して積層されてなる極板群と、
前記極板群中の複数枚の正極板から延びる複数枚の前記集電タブが積層されてなる１以上のタブ積層群が接続される集電体を備えた正極端子と、
前記極板群中の複数枚の負極板から延びる複数枚の前記集電タブが積層されてなる１以上のタブ積層群が接続される集電体を備えた負極端子と、
前記集電体との間に前記タブ積層群を挟む金属製のカバー部材と、
前記正極端子の正極端子部と前記負極端子の負極端子部を露出させるようにして電池構成素子を収納する電池ケースとを備え、
前記集電体と前記タブ積層群と前記カバー部材とが摩擦撹拌接合により接合されてなる非水電解液二次電池であって、
前記集電体及び前記カバー部材の少なくとも一方には、前記タブ積層群の少なくとも一部を収納して、前記摩擦撹拌接合時における前記タブ積層群中の前記複数枚の集電タブがスライドすることを阻止する構造を備えたタブ収納部が設けられており、
前記カバー部材側から前記摩擦撹拌接合を実施する際に、前記カバー部材が前記集電体に対してスライドすることを阻止するスライド阻止構造が、前記集電体に設けられており、
前記タブ収納部が、前記集電体の前記カバー部材と対向する面に形成された第１の凹部からなり、
前記スライド阻止構造が、前記集電体の前記カバー部材と対向する面に形成された第２の凹部からなる
前記第１の凹部と前記第２の凹部とが交差した状態で形成されており、
前記第２の凹部に沿って前記第１の凹部を完全に横切るように前記摩擦撹拌接合により溶接部が形成されていることを特徴とする非水電解液二次電池。
【請求項６】
前記正極端子部と前記負極端子部とが、前記電池ケースの対向する一対の壁部からそれぞれ露出している請求項５に記載の非水電解液二次電池。
【国際調査報告】
2014003185.tif 000028
2014003185.tif 000029