(57)【要約】【課題】信頼性の高い二次電池を提供する。【解決手段】  正極板と負極板を含む電極体と、開口を有し電極体を収容する外装体と、外装体の開口を封口する封口板と、封口板に取り付けられた負極端子と、負極板に設けられた負極タブ部と、負極タブ部と負極端子を電気的に接続する負極集電体９を備えた二次電池の製造方法であって、負極端子のフランジ部１０ａと負極集電体９をエネルギー線の照射により溶接する溶接工程を有し、溶接工程を行う前の状態で、負極集電体９は、他の部分よりも表面粗さが大きい粗面部７０を有し、溶接工程において、粗面部７０にエネルギー線を照射することにより負極端子のフランジ部１０ａと負極集電体９を溶接接続する。【選択図】図９
2019075298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と負極板を含む電極体と、
開口を有し、前記電極体を収容する外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記封口板に樹脂部材を介して取り付けられた端子と、
前記正極板又は前記負極板に設けられたタブ部と、
前記タブ部と前記端子とを電気的に接続する集電体を備えた二次電池の製造方法であって、
前記端子と前記集電体をエネルギー線の照射により溶接する溶接工程を有し、
前記溶接工程を行う前の状態で、前記集電体は、他の部分よりも表面粗さが大きい粗面部を有し、
前記溶接工程において、前記粗面部にエネルギー線を照射することにより前記端子と前記集電体を溶接接続する二次電池の製造方法。
【請求項２】
前記電極体は、第１の電極体要素と第２の電極体要素を含み、
前記第１の電極体要素は複数の前記タブ部からなる第１タブ群を有し、
前記第２の電極体要素は複数の前記タブ部からなる第２タブ群を有し、
前記集電体に前記第１タブ群と前記第２タブ群を接続するタブ部接続工程と、
前記第１の電極体要素と前記第２の電極体要素を一つに纏める纏め工程を有し、
前記タブ部接続工程の後に前記溶接工程を行い、
前記溶接工程の後に前記纏め工程を行う請求項１に記載の二次電池の製造方法。
【請求項３】
前記溶接工程よりも前に、前記樹脂部材を介して前記端子を前記封口板に取り付ける取り付け工程を有する請求項１又は２に記載の二次電池の製造方法。
【請求項４】
前記端子は、前記集電体と同種の第１金属からなる第１領域と、前記集電体とは異種の第２金属からなる第２領域とを有し、
前記第２金属の熱伝導率は前記第１金属の熱伝導率よりも小さく、
前記樹脂部材の少なくとも一部が前記第２領域と前記封口板の間に配置され、
前記溶接工程において、前記第１領域に前記集電体が溶接される請求項１〜３のいずれかに記載の二次電池の製造方法。
【請求項５】
前記集電体は、他の部分よりも厚みの薄い薄肉部を有し、
前記薄肉部の表面に前記粗面部が形成されており、
前記溶接工程において、前記粗面部にエネルギー線を照射し、前記薄肉部を前記端子に溶接する請求項１〜４のいずれかに記載の二次電池の製造方法。
【請求項６】
前記溶接工程において、前記端子に設けられた突起を前記集電体に設けられた開口又は切り欠きの内部に配置し、前記突起と前記開口又は切り欠きの縁部を溶接する請求項１〜４のいずれかに記載の二次電池の製造方法。
【請求項７】
前記集電体において、前記開口又は切り欠きの周囲に前記粗面部が設けられた請求項６に記載の二次電池の製造方法。
【請求項８】
前記突起を前記開口又は切り欠きの内部に配置した後、前記集電体に前記粗面部を形成する粗面部形成工程を有し、
前記粗面部形成工程の後、前記溶接工程を行う請求項６又は７に記載の二次電池の製造方法。
【請求項９】
前記突起を前記開口又は切り欠きの内部に配置する前の状態で、前記集電体に前記粗面部が形成されている請求項６又は７に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１０】
前記粗面部は、前記集電体にエネルギー線を照射することにより形成される請求項１〜９のいずれかに記載の二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は二次電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ、ＰＨＥＶ）等の駆動用電源において、アルカリ二次電池や非水電解質二次電池等の角形二次電池が使用されている。
【０００３】
これらの角形二次電池では、開口を有する有底筒状の角形外装体と、その開口を封口する封口板により電池ケースが構成される。電池ケース内には、正極板、負極板及びセパレータからなる電極体が電解液と共に収納される。封口板には正極端子及び負極端子が取り付けられる。正極端子は正極集電体を介して正極板に電気的に接続され、負極端子は負極集電体を介して負極板に電気的に接続される。
【０００４】
正極板は、金属製の正極芯体と、正極芯体表面に形成された正極活物質合剤層を含む。正極芯体の一部には正極活物質合剤層が形成されない正極芯体露出部が設けられる。そして、この正極芯体露出部に正極集電体が接続される。また、負極板は金属製の負極芯体と、負極芯体表面に形成された負極活物質合剤層を含む。負極芯体の一部には負極活物質合剤層が形成されない負極芯体露出部が設けられる。そして、この負極芯体露出部に負極集電体が接続される。
【０００５】
例えば特許文献１においては、一方の端部に正極芯体露出部及び負極芯体露出部が設けられた電極体を用いた角形二次電池が提案されている。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１８２９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
車載用二次電池、特にＥＶやＰＨＥＶ等に用いられる二次電池に関しては、より体積エネルギー密度が高い二次電池の開発が求められる。予め正極板又は負極板に電気的に接続された集電体を、封口板に取り付けられた端子にエネルギー線の照射により溶接接続することにより、封口板と電極体の間のスペースを小さくし易くなるため、より体積エネルギー密度が高い角形二次電池を作製し易くなる。このような場合、端子と集電体の接続部の信頼性の向上が望まれる。
【０００８】
本発明は、より信頼性の高い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】
【０００９】
本開示の一様態の二次電池の製造方法は、
正極板と負極板を含む電極体と、
開口を有し、前記電極体を収容する外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記封口板に樹脂部材を介して取り付けられた端子と、
前記正極板又は前記負極板に設けられたタブ部と、
前記タブ部と前記端子とを電気的に接続する集電体を備えた二次電池の製造方法であって、
前記端子と前記集電体をエネルギー線の照射により溶接する溶接工程を有し、
前記溶接工程を行う前の状態で、前記集電体は、他の部分よりも表面粗さが大きい粗面部を有し、
前記溶接工程において、前記粗面部にエネルギー線を照射することにより前記端子と前記集電体を溶接接続する。
【００１０】
本開示の一様態の二次電池の製造方法では、集電体に粗面部を設け、この粗面部にエネルギー線を照射することにより、集電体と端子を溶接接続する。粗面部は、集電体における他の部分よりも表面粗さが大きいため、他の部分よりもエネルギー線が反射し難い。このため、粗面部にエネルギー線を照射したとき、集電体の温度が上昇し易く、集電体が溶融し易くなる。よって、より効率的に集電体と端子を溶接接続することが可能となり、より信頼性の高い溶接部が形成される。また、スパッタやバリ等の発生を効果的に抑制できる。このため、スパッタや脱落したバリにより内部短絡が生じることをより確実に防止された信頼性の高い二次電池となる。
【００１１】
前記電極体は、第１の電極体要素と第２の電極体要素を含み、
前記第１の電極体要素は複数の前記タブ部からなる第１タブ群を有し、
前記第２の電極体要素は複数の前記タブ部からなる第２タブ群を有し、
前記集電体に前記第１タブ群と前記第２タブ群を接続するタブ部接続工程と、
前記第１の電極体要素と前記第２の電極体要素を一つに纏める纏め工程を有し、
前記タブ部接続工程の後に前記溶接工程を行い、
前記溶接工程の後に前記纏め工程を行うことが好ましい。
このような構成によると、封口板と電極体の間のスペースをより小さくすることができ、より体積エネルギー密度の高い二次電池となる。
【００１２】
前記溶接工程よりも前に、前記樹脂部材を介して前記端子を前記封口板に取り付ける取り付け工程を有することが好ましい。
このような方法によると、より簡単に二次電池を製造できる。また、本開示の一様態の二次電池の製造方法では、集電体と端子を意図する位置において効率よく溶接接続できるため、端子全体の温度が上昇することを抑制できる。よって、端子と封口板の間に配置される樹脂部材が劣化することを効果的に抑制できる。このため、樹脂部材による封口板と端子の間のシール性の低下等を効果的に抑制できる。
【００１３】
前記端子は、前記集電体と同種の第１金属からなる第１領域と、前記集電体とは異種の第２金属からなる第２領域とを有し、
前記第２金属の熱伝導率は前記第１金属の熱伝導率よりも小さく、
前記樹脂部材の少なくとも一部が前記第２領域と前記封口板の間に配置され、
前記溶接工程において、前記第１領域に前記集電体が溶接される構成とすることができる。
これにより、端子と集電体を溶接する際に生じる熱による樹脂部材の劣化をより効果的に抑制できる。よって、樹脂部材による封口板と端子の間のシール性の低下等を効果的に抑制できる。
【００１４】
前記集電体は、他の部分よりも厚みの薄い薄肉部を有し、
前記薄肉部の表面に前記粗面部が形成されており、
前記溶接工程において、前記粗面部にエネルギー線を照射し、前記薄肉部を前記端子に溶接することができる。
これにより、端子と集電体の溶接部の信頼性を向上させることができる。また、端子と集電体を溶接する際のスパッタの発生をより効率的に抑制できる。
【００１５】
前記溶接工程において、前記端子に設けられた突起を前記集電体に設けられた開口又は切り欠きの内部に配置し、前記突起と前記開口又は切り欠きの縁部を溶接することができる。
これにより、端子と集電体の溶接部の信頼性を向上させることができる。また、端子と集電体を溶接する際のスパッタの発生をより効率的に抑制できる。
【００１６】
前記集電体において、前記開口又は切り欠きの周囲に前記粗面部が設けられた構成とすることができる。
【００１７】
前記突起を前記開口又は切り欠きの内部に配置した後、前記集電体に前記粗面部を形成する粗面部形成工程を有し、
前記粗面部形成工程の後、前記溶接工程を行うことができる。
このような方法によると、所定の位置に確実に粗面部を形成することができるため、より信頼性の溶接部を形成できる。
【００１８】
前記突起を前記開口又は切り欠きの内部に配置する前の状態で、前記集電体に前記粗面部が形成されている構成とすることができる。
このような方法によると、粗面部を設ける際に微小な金属粉が生じたとしても、集電体から容易に金属粉を除去することができる。そして、集電体から金属粉を除去した後、二次電池を組み立てることができるため、電池ケース内に金属粉が混入することを効果的に抑制できる。
【００１９】
前記粗面部は、前記集電体にエネルギー線を照射することにより形成された構成とすることができる。
このような方法によると、所定の位置に所定の表面粗さを有する粗面部を確実に形成することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本開示によれば、より信頼性の高い二次電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態１に係る角形二次電池の斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】実施形態１に係る正極板の平面図である。
【図４】実施形態１に係る負極板の平面図である。
【図５】実施形態１に係る電極体要素の平面図である。
【図６】各部品を取り付けた後の封口板の下面図である。
【図７】正極集電体に正極タブ部を接続し、負極集電体に負極タブ部を接続した状態を示す図である。
【図８】正極集電体を正極端子に接続し、負極集電体を負極端子に接続した状態を示す図である。
【図９】負極集電体及び負極端子の封口板の短手方向に沿った断面図である。（ａ）は負極集電体と負極端子を溶接する前の図であり、（ｂ）は負極集電体と負極端子を溶接した後の図である。
【図１０】図１のＸ−Ｘ線の断面図であり、の負極端子近傍の断面図である。
【図１１】実施形態２に係る二次電池の負極集電体及び負極端子の封口板の短手方向に沿った断面図である。（ａ）は負極集電体と負極端子を溶接する前の図であり、（ｂ）は負極集電体と負極端子を溶接した後の図である。
【図１２】実施形態３に係る二次電池の負極集電体及び負極端子の封口板の短手方向に沿った断面図である。（ａ）は負極集電体と負極端子を溶接する前の図であり、（ｂ）は負極集電体と負極端子を溶接した後の図である。
【図１３】実施形態４に係る二次電池の正極集電体を正極端子に接続し、負極集電体を負極端子に接続した状態を示す図である。
【図１４】実施形態４に係る二次電池の負極集電体近傍の拡大図である。（ａ）は負極集電体と負極端子を溶接する前の図であり、（ｂ）は負極集電体と負極端子を溶接した後の図である。
【図１５】図１５Ａは実施形態５に係る二次電池の負極端子近傍の封口板の長手方向に沿った断面図である。図１５Ｂは実施形態５に係る二次電池の正極端子近傍の封口板の長手方向に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
実施形態１に係る角形二次電池２０の構成を以下に説明する。なお、本開示は、以下の実施形態１に限定されない。
【００２３】
図１は角形二次電池２０の斜視図である。図２は図１のＩＩ−ＩＩ線の断面図である。図１及び図２に示すように角形二次電池２０は、開口を有する有底角筒状の角形外装体１と、角形外装体１の開口を封口する封口板２からなる電池ケース１００を備える。角形外装体１及び封口板２は、それぞれ金属製であることが好ましく、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金製とすることが好ましい。角形外装体１内には、正極板と負極板を含む電極体３が電解液と共に収容されている。電極体３と角形外装体１の間には樹脂製の絶縁シート１６が配置されている。
【００２４】
電極体３の封口板２側の端部には、正極タブ部４０及び負極タブ部５０が設けられている。正極タブ部４０は正極集電体６を介して正極端子７に電気的に接続されている。負極タブ部５０は負極集電体９を介して負極端子１０に電気的に接続されている。
【００２５】
正極集電体６は封口板２に沿って配置され、正極集電体６における電極体３側の面に正極タブ部４０が接続されており、正極タブ部４０が湾曲した状態となっている。このため、封口板２と電極体３の間のスペースを小さくすることができ、より体積エネルギー密度の高い二次電池となっている。また、負極集電体９は封口板２に沿って配置され、負極集電体９における電極体３側の面に負極タブ部５０が接続されており、負極タブ部５０が湾曲した状態となっている。このため、封口板２と電極体３の間のスペースを小さくすることができ、より体積エネルギー密度の高い二次電池となっている。
【００２６】
封口板２と正極端子７の間には樹脂製の内部側絶縁部材１２が配置されている。封口板２の電池外面側には樹脂製の外部側絶縁部材１３を介して金属製の正極外部導電部材８が配置されている。正極端子７は、封口板２の正極端子取り付け孔２ａ及び正極外部導電部材８の貫通孔を貫通して、正極外部導電部材８に対してカシメられている。なお、正極端子７及び正極外部導電部材８は、金属製であることが好ましく、アルミニウム製又はアルミニウム合金製であることがより好ましい。
【００２７】
正極端子７は、封口板２の正極端子取り付け孔２ａの内径よりも大きな外径を有するフランジ部７ａと、正極端子取り付け孔２ａを貫通する挿入部７ｂと、挿入部７ｂの先端側に位置し拡径されたカシメ部７ｃを有する。フランジ部７ａには正極集電体６が接続されている。フランジ部７ａの平面視の形状は特に限定されず、円形状、方形状、多角形状等とすることもできる。
【００２８】
封口板２と負極端子１０の間には樹脂製の内部側絶縁部材１４が配置されている。封口板２の電池外面側には樹脂製の外部側絶縁部材１５を介して金属製の負極外部導電部材１１が配置されている。負極端子１０は、封口板２の負極端子取り付け孔２ｂ及び負極外部
導電部材１１の貫通孔を貫通して、負極外部導電部材１１に対してカシメられている。なお、負極端子１０及び負極外部導電部材１１は金属製であることが好ましい。負極端子１０は、電池ケース１００の内部側に銅又は銅合金からなる部分を有し、電池ケース１００の外部側にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる部分を有することが更に好ましい。また、負極外部導電部材１１はアルミニウム又はアルミニウム合金からなることが好ましい。なお、銅又は銅合金からなる部分の表面にニッケル層を設けることができる。また、銅又は銅合金からなる部分とアルミニウム又はアルミニウム合金からなる部分の間にニッケル層を設けることもできる。
【００２９】
負極端子１０は、封口板２の負極端子取り付け孔２ｂの内径よりも大きな外径を有するフランジ部１０ａと、負極端子取り付け孔２ｂを貫通する挿入部１０ｂと、挿入部１０ｂの先端側に位置し拡径されたカシメ部１０ｃを有する。フランジ部１０ａには負極集電体９が接続されている。フランジ部１０ａの平面視の形状は特に限定されず、円形状、方形状、多角形状等とすることもできる。
【００３０】
封口板２には電解液注液孔１７が設けられており、電解液注液孔１７から電池ケース１００内に電解液を注液した後、電解液注液孔１７は封止栓１８により封止される。
【００３１】
封口板２には電池ケース１００内の圧力が所定値以上となった際に破断し、電池ケース１００内のガスを電池ケース１００外に排出するガス排出弁１９が設けられている。
【００３２】
次に角形二次電池２０の製造方法について説明する。
[正極板の作製]
正極活物質としてのリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、導電剤としての炭素材料、及び分散媒としてのＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を含む正極スラリーを作製する。この正極スラリーを、正極芯体としての厚さ１５μｍの矩形状のアルミニウム箔の両面に塗布する。そして、これを乾燥させることにより、正極スラリー中のＮ−メチル−２−ピロリドンを取り除き、正極芯体上に正極活物質合剤層を形成する。その後、正極活物質合剤層を所定厚みになるように圧縮処理を行う。このようにして得られた正極板を所定の形状に切断する。
【００３３】
図３は、上述の方法で作製した正極板４の平面図である。図３に示すように、正極板４は、矩形状の正極芯体４ａの両面に正極活物質合剤層４ｂが形成された本体部を有する。正極板４には正極タブ部４０が設けられている。本体部の端辺から正極芯体４ａが突出しており、この突出した正極芯体４ａが正極タブ部４０を構成する。また、正極タブ部４０において正極活物質合剤層４ｂと隣接する部分には、正極活物質合剤層４ｂよりも電気抵抗の大きい正極保護層４ｃを設けることができる。この正極保護層は、アルミナ、シリカ、ジルコニア等のセラミック粒子、及びバインダーを含むことが好ましい。また、正極保護層は、炭素材料等の導電性粒子を含むことが更に好ましい。
【００３４】
[負極板の作製]
負極活物質としての黒鉛、結着剤としてのスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、及び水を含む負極スラリーを作製する。この負極スラリーを、負極芯体としての厚さ８μｍの矩形状の銅箔の両面に塗布する。そして、これを乾燥させることにより、負極スラリー中の水を取り除き、負芯体上に負極活物質合剤層を形成する。その後、負極活物質合剤層を所定厚みになるように圧縮処理を行う。このようにして得られた負極板を所定の形状に切断する。
【００３５】
図４は、上述の方法で作製した負極板５の平面図である。図４に示すように、負極板５は、矩形状の負極芯体５ａの両面に負極活物質合剤層５ｂが形成された本体部を有する。
負極板５には負極タブ部５０が設けられている。本体部の端辺から負極芯体５ａが突出しており、この突出した負極芯体５ａが負極タブ部５０を構成する。
【００３６】
[電極体要素の作製]
５０枚の正極板４及び５１枚の負極板５を上述の方法で作製し、これらをポリオレフィン製の方形状のセパレータを介して積層し積層型の電極体要素（第１の電極体要素３ａ、第２の電極体要素３ｂ）を作製する。図５に示すように、電極体要素（第１の電極体要素３ａ、第２の電極体要素３ｂ）は一方の端部に、複数枚の正極タブ部４０が積層された正極タブ群（第１の正極タブ群４０ａ、第２の正極タブ群４０ｂ）と、複数枚の負極タブ部５０が積層された負極タブ群（第１の負極タブ群５０ａ、第２の負極タブ群５０ｂ）を有する。電極体要素の両外面にはセパレータが配置され、テープ等により各極板及びセパレータが積層された状態に固定することができる。あるいは、セパレータに接着層を設け、セパレータと正極板４、セパレータと負極板５がそれぞれ接着されるようにしてもよい。
【００３７】
なお、セパレータの平面視の大きさは負極板５と同じ、あるいは負極板５よりも大きくすることが好ましい。２枚のセパレータの間に正極板４又は負極板５を配置し、セパレータの周縁近傍を部分的に熱溶着した状態とした後、正極板４と負極板５を積層してもよい。なお、電極体要素（３ａ、３ｂ）を作製するに当たり、長尺状のセパレータを用い、長尺状のセパレータを九十九折状にしながら正極板４及び負極板５を積層することもできる。また、長尺状のセパレータを用い、長尺状のセパレータを巻回しながら正極板４及び負極板５を積層することもできる。また、電極体要素は積層型に限定されない。長尺状の正極板と長尺状の負極板を長尺状のセパレータを介して巻回し、巻回型の電極体要素とすることができる。
【００３８】
[封口体の組立て]
図２及び図６を用いて、封口板２への正極端子７及び正極集電体６の取り付け方法を説明する。封口板２の電池内面側に内部側絶縁部材１２を配置し、封口板２の電池外面側に外部側絶縁部材１３及び正極外部導電部材８を配置する。正極端子７の挿入部７ｂを、内部側絶縁部材１２の貫通孔、封口板２の正極端子取り付け孔２ａ、外部側絶縁部材１３の貫通孔及び正極外部導電部材８の貫通孔に挿入する。そして、正極端子７の挿入部７ｂの先端側をカシメてカシメ部７ｃを形成する。これにより、正極端子７、内部側絶縁部材１２、外部側絶縁部材１３及び正極外部導電部材８が封口板２に固定される。なお、負極端子８、内部側絶縁部材１４、外部側絶縁部材１５及び負極外部導電部材１１についても、同様の方法で封口板２に固定される。
【００３９】
[集電体とタブ部の接続]
図７は、正極集電体６に正極タブ部４０を接続し、負極集電体９に負極タブ部５０を接続した状態を示す図である。
上述の方法で２つの電極体要素を作製し、それぞれ第１の電極体要素３ａ、第２の電極体要素３ｂとする。なお、第１の電極体要素３ａと第２の電極体要素３ｂは全く同じ構成であってもよいし、異なる構成であってもよい。第１の電極体要素３ａは、複数の正極タブ部４０からなる第１の正極タブ群４０ａと、複数の負極タブ部５０からなる第１の負極タブ群５０ａを有する。第２の電極体要素３ｂは、複数の正極タブ部４０からなる第２の正極タブ群４０ｂと、複数の負極タブ部５０からなる第２の負極タブ群５０ｂを有する。
【００４０】
第１の電極体要素３ａと第２の電極体要素３ｂの間に、正極集電体６と負極集電体９を配置する。そして、第１の電極体要素３ａに設けられた第１の正極タブ群４０ａと第２の電極体要素３ｂに設けられた第２の正極タブ群４０ｂを、正極集電体６に溶接接続する。これにより溶接部３０が形成される。また、第１の電極体要素３ａに設けられた第１の負極タブ群５０ａと第２の電極体要素３ｂに設けられた第２の負極タブ群５０ｂを負極集電
体９に溶接接続する。これにより溶接部３１が形成される。溶接方法は、超音波溶接、抵抗溶接、又はレーザ等のエネルギー線の照射による溶接が好ましい。特に超音波溶接が好ましい。
【００４１】
[端子と集電体の接続]
図８は、正極端子７のフランジ部７ａに正極集電体６を接続し、負極端子１０のフランジ部１０ａに負極集電体９を接続した状態を示す図である。正極端子７のフランジ部７ａ上に正極集電体６を配置し、レーザ等のエネルギー線を照射することにより正極端子７と正極集電体６を溶接接続する。これにより溶接部３２が形成される。また、負極端子１０のフランジ部１０ａ上に負極集電体９を配置し、レーザ等のエネルギー線を照射することにより負極端端子１０と負極集電体９を溶接接続する。これにより溶接部３３が形成される。なお、この段階では、第１の電極体要素３ａと第２の電極体要素３ｂは一つに纏められておらず、それぞれ離間して配置されている。
【００４２】
[負極端子と負極集電体の接続の詳細]
図９（ａ）に示すように、負極集電体９において、負極端子１０のフランジ部１０ａと対向する面とは反対側の面には、粗面部７０が形成されている。粗面部７０は、負極集電体９における他の部分、例えば、負極集電体９においてフランジ部１０ａと対向する部分よりも表面粗さが大きい。そして、負極集電体９に設けられた粗面部７０にエネルギー線Ｅを照射する。これにより、図９（ｂ）に示すように、溶接部３３が形成されて、負極集電体９と負極端子１０が溶接接続される。
【００４３】
なお、粗面部７０の表面粗さは、例えば、表面粗さの算術平均高さＳａが０．２μｍ以上であることが好ましく、０．５μｍ以上であることがより好ましい。
【００４４】
粗面部７０は、他の部分に比べて表面粗さが大きい部分となっているため、エネルギー線が反射し難い。このため、粗面部７０にエネルギー線を照射したとき、負極集電体９の溶接予定部の温度が上昇し易く、負極集電体９と負極端子１０が溶融し易くなる。よって、より効率的に負極集電体９と負極端子１０を溶接接続することが可能となり、より信頼性の高い溶接部が形成される。また、スパッタやバリ等の発生を効果的に抑制できる。このため、スパッタや脱落したバリにより内部短絡が生じることがより確実に防止された信頼性の高い二次電池となる。なお、負極集電体９と、負極端子１０において負極集電体９が溶接接続される部分が、銅又は銅合金製の場合、融点が高くまたエネルギー線を反射し易いため、粗面部を設けて粗面部にエネルギー線を照射して溶接を行うことが特に効果的である。
【００４５】
粗面部７０にエネルギー線を照射して、負極集電体９と負極端子１０を溶接接続することで、負極端子１０全体の温度が上昇することを抑制できる。よって、負極端子１０と封口板２の間に配置され、電池ケース１００をシールする樹脂部材としての内部側絶縁部材１４ないし外部側絶縁部材１５が、熱により劣化しシール性が低下することを効果的に防止できる。なお、内部側絶縁部材１４及び外部側絶縁部材１５の少なくとも一方が電池ケース１００をシールする役割を果たしていればよい。
【００４６】
なお、図１０に示すように、負極端子１０は、銅又は銅合金からなる第１領域１０ｘと、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる第２領域１０ｙを有する。そして、第１領域１０ｘよりも熱伝導性の低い第２領域と封口板２の間に、電池ケース１００をシールする樹脂部材としての外部側絶縁部材１５が配置される。このため、負極端子１０と負極集電体９を溶接する際に生じた熱がシールの役割を果たす外部側絶縁部材１５に伝わり難くなっている。よって、シール性の低下をより確実に防止できる。なお、封口板２の負極端子取り付け孔２ｂの電極体３側の端部よりも電極体３側に、負極端子１０の外面における
第１領域１０ｘと第２領域１０ｙの境界部が位置することが好ましい。
なお、第１領域１０ｘと第２領域１０ｙの間に、ニッケル等の他の金属からなる領域が設けられていてもよい。負極外部導電部材１１には凹部１１ａが設けられている。負極端子１０のカシメ部１０ｃは、凹部１１ａ内に配置されている。
【００４７】
負極集電体９に粗面部７０を形成する方法としては、負極集電体９にエネルギー線を照射する方法が特に好ましい。これにより、所定の範囲に確実に粗面部７０を形成することができる。例えば、レーザーマーカーにより粗面部７０を設けることができる。レーザとしては、波長５３２ｎｍのグリーンレーザを用いることができる。
なお、エネルギー線の照射以外の方法で粗面部７０を設ける方法としては、研磨剤、紙やすり、ブラスト処理、若しくは化学エッチングを用いることが考えられる。
【００４８】
なお、負極集電体９に粗面部７０を設けるタイミングは特に限定されない。
【００４９】
溶接部３２及び溶接部３３の平面視における形状は特に限定されない。線状の溶接部を複数列設けることもできる。あるいは、環状、円形の溶接部としてもよい。あるいは、十字形状としてもよい。溶接部３２及び溶接部３３の平面視における大きさは５ｍｍ２以上とすることが好ましい。
【００５０】
＜電極体作製＞
図７における第１の電極体要素３ａの上面と第２の電極体要素３ｂの上面とが直接又は他の部材を介して接するように第１の正極タブ群４０ａ、第２の正極タブ群４０ｂ、第１の負極タブ群５０ａ及び第２の負極タブ群５０ｂを湾曲させる。これにより、第１の電極体要素３ａと第２の電極体要素３ｂを纏めて、一つの電極体３とする。
【００５１】
なお、正極端子７と正極集電体６を接続し、負極端子１０と負極集電体９を接続した後であって、第１の電極体要素３ａと第２の電極体要素３ｂを一つに纏める前に、樹脂製の絶縁板４５を封口板２の電極体３側の面に配置することが好ましい。また、絶縁板４５は、負極端子１０と負極集電体９の溶接部３３と対向するように配置することが好ましい。絶縁板４５を、封口板２、内部側絶縁部材１２、内部側絶縁部材１４、正極集電体６、負極集電体９、正極端子７及び負極端子１０の少なくとも１つに接続することが好ましい。接続方法は、接着、嵌合等が好ましい。
【００５２】
＜角形二次電池の組み立て＞
封口板２に取り付けられた電極体３を絶縁シート１６で覆い、角形外装体１に挿入する。そして、封口板２と角形外装体１をレーザ溶接等により接合し、角形外装体１の開口を封口する。その後、電解質溶媒及び電解質塩を含有する非水電解液を封口板２に設けられた電解液注液孔１７から電池ケース１００内に注液する。そして、電解液注液孔１７を封止栓１８で封止する。
【００５３】
［実施形態２］
実施形態２に係る角形二次電池は、負極集電体と負極端子のフランジ部の形状が異なる以外は上述の実施形態１に係る角形二次電池２０と同様の構成を有する。実施形態２において説明を行わない部分については、実施形態１に係る角形二次電池２０と同様の構成とすることができる。
【００５４】
図１１（ａ）は、負極集電体１０９と負極端子１１０のフランジ部１１０ａの接続部近傍の拡大断面図であり、溶接前の状態を示す。図１１（ｂ）は、負極集電体１０９と負極端子１１０のフランジ部１１０ａの接続部近傍の拡大断面図であり、溶接後の状態を示す。
【００５５】
図１１（ａ）に示すように、負極集電体１０９に設けられた集電体開口１０９ａ内に、負極端子１１０のフランジ部１１０ａに設けられた突起１１０ｘが配置される。負極集電体１０９において集電体開口１０９ａの周囲には粗面部１７０が形成されている。そして、粗面部１７０にエネルギー線Ｅが照射されることにより、図１１（ｂ）に示すように溶接部１９０が形成される。これにより、負極集電体１０９と負極端子１１０が溶接接続される。
【００５６】
なお、実施形態２においては、フランジ部１１０ａに設けられた突起１１０ｘの高さが、負極集電体１０９に設けられた集電体開口１０９ａの高さ（深さ）よりも小さい。このため、突起１１０ｘの先端面が、集電体開口１０９ａ内に位置する。このような構成とすることにより、突起１１０ｘの高さ、ないし集電体開口１０９ａの高さ（深さ）にバラツキが生じても、突起１１０ｘの高さと集電体開口１０９ａの高さ（深さ）の大小関係が入れ替わることを効果的に防止できる。よって、より安定的に溶接接続が行える。そして、溶接部の信頼性をより高いものとすることができる。なお、突起１１０ｘの高さと集電体開口１０９ａの高さ（深さ）の差は、１ｍｍ以下とすることが好ましく、０．５ｍｍ以下とすることがより好ましく、０．２ｍｍ以下とすることが更に好ましい。また、０．０５ｍｍ以上とすることがより好ましい。但し、これに限定されない。なお、フランジ部１１０ａに設けられた突起１１０ｘの高さと、負極集電体１０９に設けられた集電体開口１０９ａの高さ（深さ）を同じにすることもできる。
【００５７】
負極集電体１０９に対して垂直な方向から見たとき、溶接部１９０の形状は環状形状、あるいは環状形状から一部が切り欠かれた形状とすることが好ましい。なお、スポット形状の溶接部１９０を複数設けてもよい。
【００５８】
突起１１０ｘの平面視における形状は特に限定されず、円形状、略多角形状、略長方形状方形状（角部がＲ化された形状も含む）等とすることができる。なお、楕円形状、長円形状、略長方形状（角部がＲ化された形状も含む）等の長軸方向と短軸方向が決定できる形状とすることが好ましい。
【００５９】
［実施形態３］
実施形態３に係る角形二次電池は、エネルギー線の照射による溶接部１９０の形成位置以外は実施形態２に係る角形二次電池と同様である。
【００６０】
図１２（ａ）に示すように、集電体開口１０９ａの縁部から距離を置いた位置にエネルギー線Ｅを照射する。これにより、図１２（ｂ）に示すように、集電体開口１０９ａの縁部から距離を置いた位置に溶接部１９０が形成される。
【００６１】
集電体開口１０９ａの縁部から距離を置いた位置に溶接することで、集電体開口１０９ａの縁部と突起１１０ｘとの間に生じる隙間に影響されることなく溶接部を安定的に形成できる。よって、負極端子１１０と負極集電体１０９の溶接部の信頼性がより高くなる。なお、負極集電体１０９に対して垂直な方向から見たとき、溶接部１９０の形状は環状形状、あるいは環状形状から一部が切り欠かれた形状とすることが好ましい。なお、スポット形状の溶接部１９０を複数設けてもよい。
【００６２】
［実施形態４］
実施形態４に係る角形二次電池は、正極集電体、正極側の内部側絶縁部材、負極集電体、及び負極側の内部側絶縁部材の形状が上述の実施形態１に係る角形二次電池２０と異なる。また、実施形態４に係る角形二次電池は、第１の電極体要素及び第２の電極体要素におけるタブ群の位置が上述の実施形態１に係る角形二次電池２０と異なる。なお、実施形
態４において説明を行わない部分については、実施形態１に係る角形二次電池２０と同様の構成とすることができる。
【００６３】
図１３に示すように、第１の電極体要素２０３ａの第１の正極タブ群２４０ａと第２の電極体要素２０３ｂの第２正極タブ群２４０ｂは、正極集電体２０６に溶接接続され、溶接部２３０が形成される。第１の電極体要素２０３ａの第１の負極タブ群２５０ａと第２の電極体要素２０３ｂの第２負極タブ群２５０ｂは、負極集電体２０９に溶接接続され、溶接部２３１が形成される。そして、その後、実施形態１と同様に、正極集電体２０６が正極端子７のフランジ部７ａ上に配置されエネルギー線の照射により溶接接続される。これにより溶接部２３２が形成される。また、負集電体２０９が負極端子１０のフランジ部１０ａ上に配置されエネルギー線の照射により溶接接続される。これにより溶接部２３３が形成される。
【００６４】
実施形態４に係る角形二次電池では、封口板２の長手方向において、溶接部２３０と溶接部２３２がずれた位置に形成されている。また、封口板２の長手方向において、溶接部２３１と溶接部２３３がずれた位置に形成されている。このため、正極端子７と正極集電体２０６を溶接する際、あるいは負極端子１０と負極集電体２０９を溶接する際、スパッタが生じたとしても、スパッタが正極タブ群ないし負極タブ群に付着することを効果的に防止できる。よって、電池ケース１００内に凝固したスパッタ（金属粒子）が混入することを効果的に防止できる。
【００６５】
図１４（ａ）は負極集電体２０９と負極端子１０を溶接する前の図である。負極集電体２０９において、負極端子１０と対向する面とは反対側の面に粗面部２７０が設けられている。そして、粗面部２７０にエネルギー線を照射することにより、図１４（ｂ）に示すように溶接部２３３が形成される。
【００６６】
［短絡機構を設けた二次電池］
本開示の二次電池において、過充電等により電池ケース内の圧力が所定値以上となった際に作動する短絡機構を設けることができる。なお、説明を行わない部分については、実施形態１〜４の角形二次電池と同様の構成とすることができる。
【００６７】
図１５Ａは、短絡機構を設けた二次電池の負極端子１０の近傍の封口板２の長手方向に沿った断面図である。図１５Ｂは、短絡機構を設けた二次電池の正極端子７の近傍の封口板２の長手方向に沿った断面図である。
【００６８】
図１５Ａに示すように封口板３０２には金属製の変形部３０３が設けられている。変形部３０３は、封口板３０２に設けられた貫通孔を塞ぐようにして封口板３０２に接続されている。変形部３０３は、中央部が電極体側に突出する形状であることが好ましい。電極体３に設けられた負極タブ部５０は、負極集電体９の電極体３側の面に接続されている。負極集電体９は、負極端子１０のフランジ部１０ａの電極体３側の面に接続されている。負極端子１０の挿入部１０ｂは、内部側絶縁部材１４の貫通孔、封口板３０２の負極端子取り付け孔、外部側絶縁部材３１５の貫通孔及び負極外部導電部材３１１の貫通孔に挿入され、挿入部１０ｂの先端側が負極外部導電部材３１１上にカシメられている。挿入部１０ｂの先端側にはカシメ部１０ｃが形成されている。負極端子１０に電気的に接続された負極外部導電部材３１１は、変形部３０３と対向する位置まで延びている。
【００６９】
また、図１５Ｂに示すように、正極端子７に電気的に接続された正極外部導電部材８と封口板３０２の間には絶縁部材が配置されておらず、正極外部導電部材８は封口板３０２と電気的に接続されている。なお、正極外部導電部材８と封口板３０２の間に金属製の他の部材を配置してもよい。
【００７０】
電池ケース内の圧力が所定値以上となったとき、変形部３０３が変形し、負極外部導電部材３１１と電気的に接続される。これにより、正極板と負極板が、電気的に接続されて、電極体３の外部で電気的に短絡した状態となる。これにより、電極体３内に充電電流が更に流れ込むことを防止できる。
【００７１】
なお、正極集電体６や正極外部導電部材８等にヒューズ部を設けておき、短絡機構が作動した際に流れる短絡電流によりヒューズ部が溶断するようにすることが好ましい。これにより、過充電の進行をより確実に防止できる。
【００７２】
角形二次電池が過充電状態となり、発生したガスにより電池ケース内の圧力が所定値以上となったとき、変形部３０３が反転するように変形し、負極外部導電部材３１１と接触する。これにより、正極端子７と負極端子１０とが、封口板３０２、変形部３０３及び負極外部導電部材３１１を介して電気的に接続される。これにより、電極体３内に充電電流が流れ込むことを抑制し、過充電の進行を防止する。更に、正極集電体６にヒューズ部を設けておくと、短絡機構の作動により流れる短絡電流によりヒューズ部が溶断し、より確実に過充電の進行を防止することができる。
【００７３】
なお、図１５Ａに示すように、封口板３０２に対して垂直な方向から見たとき、負極集電体９と変形部３０３が重ならない状態とすることができる。このような構成であると、負極集電体９がガスの流路を塞ぎ変形部３０３の変形を阻害することを確実に防止できる。
【００７４】
なお、変形部３０３と電極体３の間に負極集電体９を配置する場合は、負極集電体９に貫通孔や切り欠きを設けることが好ましい。変形部３０３と電極体３の間に内部側絶縁部材１４を配置する場合は、内部側絶縁部材１４に貫通孔や切り欠きを設けることが好ましい。なお、実施形態４の二次電池に、短絡機構を設けることも可能である。この場合、変形部３０３と電極体３の間に、内部側絶縁部材２１４と負極集電体２０９が配置される。
【００７５】
＜その他＞
上述の実施形態１においては、電極体３が二つの電極体要素からなる例を示したが、これに限定されない。電極体３が一つの積層型電極体であってもよい。また、電極体３が、長尺状の正極板と長尺状の負極板をセパレータを介して巻回した一つの巻回型電極体であってもよい。あるいは、電極体３が３つ以上の電極体要素を含んでもよい。また、電極体要素は巻回型であってもよいし、積層型であってもよい。
【００７６】
エネルギー線としては、レーザ、電子ビーム、イオンビーム等を用いることができる。
【符号の説明】
【００７７】
２０・・・角形二次電池
１００・・・電池ケース
１・・・角形外装体  
２・・・封口板
２ａ・・・正極端子取り付け孔  
２ｂ・・・負極端子取り付け孔
３・・・電極体
３ａ・・・第１の電極体要素
３ｂ・・・第２の電極体要素
４・・・正極板
４ａ・・・正極芯体
４ｂ・・・正極活物質合剤層
４ｃ・・・正極保護層
４０・・・正極タブ部
４０ａ・・・第１の正極タブ群
４０ｂ・・・第２の正極タブ群
５・・・負極板
５ａ・・・負極芯体
５ｂ・・・負極活物質合剤層
５０・・・負極タブ部
５０ａ・・・第１の負極タブ群
５０ｂ・・・第２の負極タブ群
６・・・正極集電体
７・・・正極端子
７ａ・・・フランジ部
７ｂ・・・挿入部
７ｃ・・・カシメ部
８・・・正極外部導電部材
９・・・負極集電体
１０・・・負極端子
１０ａ・・・フランジ部
１０ｂ・・・挿入部
１０ｃ・・・カシメ部
１０ｘ・・・第１領域
１０ｙ・・・第２領域
１１・・・負極外部導電部材
１１ａ・・・凹部
１２・・・内部側絶縁部材
１３・・・外部側絶縁部材
１４・・・内部側絶縁部材
１５・・・外部側絶縁部材（樹脂部材）
１６・・・絶縁シート
１７・・・電解液注液孔
１８・・・封止栓
１９・・・ガス排出弁
３０、３１、３２、３３・・・溶接部
４５・・・絶縁板
７０・・・粗面部
１０９・・・負極集電体
１０９ａ・・・集電体開口
１１０・・・負極端子
１１０ａ・・・フランジ部
１１０ｘ・・・突起
１７０・・・粗面部
１９０・・・溶接部
２０６・・・正極集電体
２０９・・・負極集電体
２１２・・・内部側絶縁部材
２１４・・・内部側絶縁部材
２０３ａ・・・第１の電極体要素
２０３ｂ・・・第２の電極体要素
２４０ａ・・・第１の正極タブ群
２４０ｂ・・・第２の正極タブ群
２５０ａ・・・第１の負極タブ群
２５０ｂ・・・第２の負極タブ群
２３０、２３１、２３２、２３３・・・溶接部
２７０・・・粗面部
３０２・・・封口板
３０３・・・変形部
３１１・・・負極外部導電部材
３１５・・・外部側絶縁部材
【図１】
2019075298.tif 000003
【図２】
2019075298.tif 000004
【図３】
2019075298.tif 000005
【図４】
2019075298.tif 000006
【図５】
2019075298.tif 000007
【図６】
2019075298.tif 000008
【図７】
2019075298.tif 000009
【図８】
2019075298.tif 000010
【図９】
2019075298.tif 000011
【図１０】
2019075298.tif 000012
【図１１】
2019075298.tif 000013
【図１２】
2019075298.tif 000014
【図１３】
2019075298.tif 000015
【図１４】
2019075298.tif 000016
【図１５】
2019075298.tif 000017