(57)【要約】【課題】本発明は銅又は銅合金からなる負極タブを負極端子に確実に溶接することを目的とする。【解決手段】本発明の一態様に係る非水電解質二次電池の製造方法は、負極板に接続された銅及び銅合金のいずれかからなる負極タブの一方の表面を負極端子に当接し、負極タブの他方の表面を銅より電気抵抗の大きい金属を主成分とする金属板に当接した状態で、負極タブ、負極端子、及び金属板を互いに溶接することを特徴としている。その金属板はニッケル及び鉄の一方を主成分とすることが好ましい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と負極板がセパレータを介して巻回又は積層された電極体と、非水電解質と、前記電極体と前記非水電解質を収容する有底筒状の外装缶と、前記外装缶の開口部を封止する封口板とを含み、前記負極板に接続された負極タブと前記封口板に絶縁された状態で固定された負極端子とを有する非水電解質二次電池の製造方法であって、
前記負極タブは銅及び銅合金のいずれか一方からなり、
前記負極タブの一方の表面を前記負極端子に当接し、前記負極タブの他方の表面を銅より電気抵抗の大きい金属を主成分とする金属板に当接した状態で、前記負極タブ、前記負極端子、及び前記金属板を互いに溶接することを特徴とする非水電解質二次電池の製造方法。
【請求項２】
前記金属板にレーザ光を照射して前記負極タブ、前記負極端子、及び前記金属板を溶接する請求項１に記載の非水電解質二次電池の製造方法。
【請求項３】
前記金属板に第一溶接棒を当接し、前記負極端子の電池内側面に第二溶接棒を当接することにより、前記負極タブ、前記負極端子、及び前記金属板を抵抗溶接する請求項１に記載の非水電解質二次電池の製造方法。
【請求項４】
前記金属板の主成分はニッケル及び鉄のいずれか一方である請求項１から３のいずれかに記載の非水電解質二次電池の製造方法。
【請求項５】
前記金属板は前記負極タブと前記負極端子の当接面の範囲内に配置される、請求項１から４のいずれかに記載の非水電解質二次電池の製造方法。
【請求項６】
前記負極端子の主成分はニッケル及び鉄のいずれか一方である請求項１から５のいずれかに記載の非水電解質二次電池の製造方法。
【請求項７】
銅及び銅合金のいずれか一方からなる負極タブが外装体を介して電池外部に導出している非水電解質二次電池と、保護回路基板を備える電池パックの製造方法であって、
前記負極タブの一方の面を前記保護回路基板の負極集電部に当接し、前記負極タブの他方の面を銅より電気抵抗の大きい金属を主成分とする金属板を当接した状態で、前記負極タブ、前記負極集電部、及び前記金属板を互いに溶接することを特徴とする電池パックの製造方法。
【請求項８】
前記金属板にレーザ光を照射して前記負極タブ、前記負極集電部、及び前記金属板を溶接する請求項７に記載の電池パックの製造方法。
【請求項９】
前記金属板に第一溶接棒を当接し、前記負極集電部に第二溶接棒を当接することにより、前記負極タブ、前記負極集電部、及び前記金属板を抵抗溶接する請求項７に記載の電池パックの製造方法。
【請求項１０】
前記金属板の主成分はニッケル及び鉄のいずれか一方である請求項７から９のいずれかに記載の電池パックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は銅又は銅合金からなる負極タブを用いた非水電解質二次電池及び電池パックの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォンやタブレットといった薄型の電子機器の高機能化に伴い、それらの駆動電源として用いられる非水電解質二次電池にも薄型化とともにさらなる高容量化が求められている。また、非水電解質二次電池は電動工具や電動アシスト自転車といった用途にも普及しており、高出力化が求められている。
【０００３】
非水電解質二次電池に用いられる極板は、芯体としての金属箔上に活物質を含む合剤スラリーを塗布して作製され、極板の一部に合剤スラリーが塗布されていない芯体露出部が設けられる。その芯体露出部に集電タブが接続され、集電タブが極板と外部端子との間の電流経路を形成する。芯体には非水電解質中で正極又は負極の電位に曝されても安定に存在することのできる金属箔が用いられる。そのため、正極芯体にはアルミニウム箔が好ましく用いられ、負極芯体には銅箔が好ましく用いられる。
【０００４】
角形の非水電解質二次電池では外装体としてアルミニウム製の有底筒状の外装缶が用いられ、その封口板にはアルミニウム板が用いられる。封口板は外装缶の開口部にレーザ溶接で取り付けられる。正極板に接続された正極タブが封口板に接合されるため、封口板及び外装缶を正極端子として用いることができる。一方、負極端子は封口板に設けた貫通孔にその周囲から絶縁した状態で取り付けられており、負極板に接続された負極タブが負極端子に接合される。
【０００５】
非水電解質二次電池の内部抵抗を低減するために、集電タブには電気抵抗の低い材料を用いることが好ましい。特許文献１は、表面層としてニッケル又は鉄を主成分として用い、中間層として銅又は銅合金を用いた三層構造の電池用集電タブを開示している。特許文献２は、表面層としてニッケルを用い、中間層として銅を用いた三層構造の集電タブを電池パック用の配線材として用いることを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２９７３００号公報
【特許文献２】特開２００４−１９２８９１号公報
【特許文献３】特開平１１−２８３６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
銅を主成分とする銅タブは、負極端子などの金属部材との溶接が困難であるとの課題がある。特許文献１又は２に開示されているように、銅層の表面をニッケル層で積層したクラッド材を集電タブとして用いることで、溶接の問題は解決される。しかし、そのようなの三層クラッド材は銅タブに比べると電気抵抗が高い。そのため、銅タブを使用するため、銅タブの負極端子などの金属部材との溶接性を改善することが望まれる。
【０００８】
特許文献３は、円筒形電池の正極タブと封口体の弁キャップとを抵抗溶接する方法を開示している。特許文献３は、アルミニウムからなる金属部材同士を抵抗溶接する場合、アルミニウムの電気抵抗が低いために抵抗溶接に必要な発熱を生じさせることが困難である
との課題の解決手段を提示している。具体的には、正極タブと弁キャップを重ね合わせて、溶接棒と正極タブの間にアルミニウムよりも電気抵抗の大きい導電材料からなる溶接用部材を介在させた状態で抵抗溶接を行う方法が開示されている。
【０００９】
特許文献３に開示された溶接方法によれば、アルミニウム同士を抵抗溶接で確実に溶接することが可能になる。しかし、その溶接方法は融点の低いアルミニウム同士を抵抗溶接することを目的としており、銅、鉄、及びニッケルのような融点の高い金属間の溶接を目的とするものではない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明の一態様に係る非水電解質二次電池の製造方法は、負極板に接続された銅及び銅合金のいずれかからなる負極タブの一方の表面を負極端子に当接し、負極タブの他方の表面を銅より電気抵抗の大きい金属を主成分とする金属板に当接した状態で、負極端子、負極タブ、及び金属板を互いに溶接することを特徴としている。そのような製造方法によって製造される非水電解質二次電池は、正極板と負極板がセパレータを介して巻回又は積層された電極体と、非水電解質と、電極体と非水電解質を収容する有底筒状の外装缶と、外装缶の開口部を封止する封口板を含む。
【００１１】
さらに、上記の非水電解質二次電池の製造方法は、非水電解質二次電池の外装体から導出する銅及び銅合金のいずれか一方からなる負極タブが保護回路基板の負極集電部に溶接された電池パックの製造方法にも適用することができる。すなわち、本発明の一態様に係る電池パックの製造方法は、非水電解質二次電池の外装体から導出した負極タブの一方の表面を保護回路基板の負極集電部に当接し、負極タブの他方の表面に銅より電気抵抗の大きい金属を主成分とする金属板を当接した状態で、負極集電部、負極タブ、及び金属板を互いに溶接することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一態様によれば、銅又は銅合金からなる負極タブを負極端子や、保護回路基板の負極集電部に確実に溶接して、十分な溶接強度を確保することができる。その結果、負極タブに電気抵抗の低い銅又は銅合金を用いることが可能になるため、非水電解質二次電池や電池パックの内部抵抗を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】角形の非水電解質二次電池の斜視図である。
【図２】正極タブ及び負極タブと外部端子との接続方法を示す概要図である。
【図３】負極タブと負極端子のレーザ溶接を示す模式図である。
【図４】負極タブと負極端子の抵抗溶接を示す模式図である。
【図５】電池と保護回路基板の接続方法を示す電池パックの概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態について説明するが、本発明は下記の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る角形の非水電解質二次電池１０である。有底筒状の角形の外装缶１９に電極体１７と非水電解液が収容されており、外装缶１９の開口部は封口板１１で封止されている。図２に示すように、負極板に接続された負極タブ１５と正極板に接続された正極タブ１６が電極体１７の同一端面から導出している。負極タブ１５は封口板１１の貫通孔に絶縁部材１３を介して圧入固定された負極端子１２に溶接されており、正極タブ１６は封口板１１の内側表面に溶接されている。したがって、封口板１１及び外装缶１９が正極端子として機能することができる。
【００１６】
負極板は、負極芯体と負極芯体上に形成された負極合剤層を有する。負極合剤層は、例えば負極活物質、結着剤、及び増粘剤を分散媒中で混練して作製した負極合剤スラリーを負極芯体上に塗布し、乾燥して形成することができる。負極板には負極タブ１５を接続するための負極芯体露出部が設けられている。負極芯体露出部は、負極合剤スラリーを負極芯体上に間欠塗布することで容易に形成することができる。
【００１７】
負極タブ１５には銅又は銅合金が用いられる。銅合金は、銅を主成分とすることが好ましく、銅の含有量は９０質量％以上であることがより好ましい。銅又は銅合金からなる負極タブを用いることで、負極タブ１５の電気抵抗が低減して非水電解質二次電池の負荷特性が向上する。
【００１８】
負極芯体には、非水電解液中で負極電位に曝されても安定に存在できる金属箔を用いることが好ましく、負極タブ１５と同様に銅又は銅合金の金属箔を用いることが好ましい。負極タブ１５の負極芯体への接続方法は特に制限されないが、超音波溶接、抵抗溶接、及びレーザ溶接が例示される。
【００１９】
負極活物質には、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出することができる材料から適宜選択して用いることができる。例えば、人造黒鉛及び天然黒鉛などの炭素材料、並びにケイ素及び酸化ケイ素などのケイ素材料を用いることができる。これらは単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２０】
正極板は、正極芯体と正極芯体上に形成された正極合剤層を有する。正極合剤層は、例えば正極活物質、結着剤、及び導電剤を分散媒中で混練して作製した正極合剤スラリーを正極芯体上に塗布し、乾燥して形成することができる。正極板には正極タブ１６を接続するための正極芯体露出部が設けられている。正極芯体露出部は、正極合剤スラリーを正極芯体上に間欠塗布することで容易に形成することができる。
【００２１】
正極芯体には、非水電解液中で正極電位に曝されても安定に存在できる金属箔を用いることが好ましく、金属箔の構成材料にはアルミニウム又はアルミニウム合金を用いることが好ましい。正極芯体に接続される正極タブ１６にはアルミニウム又はアルミニウム合金を用いることが好ましい。正極タブ１６の正極芯体への接続方法は特に制限されないが、超音波溶接、抵抗溶接、及びレーザ溶接が例示される。
【００２２】
正極活物質には、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出することができる材料から適宜選択して用いることができる。例えば、ＬｉＭＯ2（ＭはＣｏ、Ｎｉ、及びＭｎの少なくとも１種）で表されるリチウム遷移金属複合酸化物、ＬｉＭｎ2Ｏ4、及び、ＬｉＦｅＰＯ4などを用いることができる。これらは単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。また、これらの正極活物質はジルコニウム、マグネシウム、アルミニウム、及びチタンの少なくとも１種を添加して、又は遷移金属元素と置換して用いることもできる。
【００２３】
電極体１７は、負極板と正極板をセパレータを介して偏平状に巻回して作製することができる。負極タブ１５及び正極タブ１６は電極体の同一端面から導出しており、それぞれ負極端子１２、及び正極端子としての封口板１１に溶接される。封口板１１にはアルミニウムが用いられており、正極タブ１６はレーザ溶接で封口板１１に溶接することができる。負極端子１２には、鉄、ニッケル、及びステンレスを用いることができる。鉄を用いる場合は、その表面がニッケルでめっきされていることが好ましい。
【００２４】
セパレータとしては、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレ
フィンを主成分とする微多孔膜を用いることができる。微多孔膜は１層単独で又は２層以上を積層して用いることができる。２層以上の積層セパレータにおいては、融点が低いポリエチレン（ＰＥ）を主成分とする層を中間層に、耐酸化性に優れたポリプロピレン（ＰＰ）を表面層とすることが好ましい。さらに、セパレータには酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）及び酸化ケイ素（ＳｉＯ２）のような無機粒子を添加することができる。このような無機粒子はセパレータ中に担持させることができ、セパレータ表面に結着剤とともに塗布することもできる。
【００２５】
電極体１７は正極板と負極板をそれらの間にセパレータを介在させて円状に又は偏平状に巻回して作製することができる。円状に巻回して得られた電極体はプレスして偏平状に成形される。また、正極板と負極板をそれらの間にセパレータを介在させて積層して作製した電極体を用いることもできる。
【００２６】
本実施形態では、角形の外装缶１９が用いられているが、円筒形の外装缶を用いることもできる。外装缶の構成材料として、アルミニウム、鉄、ニッケル、及びステンレスが例示される。外装缶が正極電位に曝される場合はアルミニウム又はアルミニウム合金を用いることが好ましい。本実施形態のように、外装缶が正極電位に曝される場合は、アルミニウム又はアルミニウム合金を用いることが好ましい。
【００２７】
ここで、負極タブ１５と負極端子１２の溶接方法について説明する。負極タブ１５と負極端子１２の溶接方法として、レーザ溶接及び抵抗溶接が例示される。
【００２８】
最初に、レーザ溶接を用いた場合について説明する。図３に示すように、負極タブ１５の一方の表面を負極端子１２に当接し、負極タブ１５の他方の表面を銅より電気抵抗の大きい金属を主成分とする金属板１８に当接した状態で、金属板１８の表面にレーザ光を照射してレーザ溶接が行われる。その金属板１８中でレーザ光による照射熱が発生し、その照射熱が負極タブ１５及び負極端子１２へと伝わる過程で負極タブ１５が負極端子１２に溶接される。
【００２９】
銅よりも電気抵抗の大きな金属を主成分とする金属板１８の熱伝導度及びレーザ光の反射率は、銅又は銅合金からなる負極タブに比べて低い。そのため、金属板１８にレーザ光を照射した場合、レーザ光を負極タブ１５に照射する場合に比べて、レーザの出力に対して照射熱が高効率で発生する。また、負極タブ１５の表面が発熱した金属板１８に当接しているため、金属板１８から負極タブ１５に伝わった照射熱が放熱されにくい。そのため、負極タブ１５と負極端子１２が確実に溶接される。
【００３０】
レーザ溶接に用いられるレーザとして、ＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザ、エキシマレーザ、及びファイバレーザなどが例示される。これらの中でも、ファイバレーザはレーザ光の集光性に優れているため、銅又は銅合金からなる負極タブ１５と負極端子１２の溶接に好適である。
【００３１】
次に、抵抗溶接を用いた場合について説明する。図４に示すように、負極タブ１５の一方の表面を負極端子１２に当接し、負極タブ１５の他方の表面を銅より電気抵抗の大きい金属を主成分とする金属板１８に当接した状態で、第１電極棒４１及び第２電極棒４２の間に所定の電流を流して抵抗溶接が行われる。第１電極棒４１と第２電極棒４２の間に電流を流すことで、金属板１８、負極タブ１５、及び負極端子１２のそれぞれにジュール熱が発生する。負極タブ１５と負極端子１２のみを抵抗溶接する場合に比べて、金属板１８で発生したジュール熱が負極タブ１５及び負極端子１２に伝わる分だけ金属板１８を用いて抵抗溶接をする場合は負極タブ１５と負極端子１２の溶接が容易になる。
【００３２】
抵抗溶接の際、金属板１８、負極タブ１５、及び負極端子１２中を電流が流れるが、その電流が広い範囲で流れるとジュール熱が効果的に発生しない。そこで抵抗溶接を行う場合は、負極タブ１５と負極端子１２の当接面の接触面積を低減するため、それらのうち少なくとも一方の表面に突起を設けることが好ましい。また、金属板１８は負極タブ１５と負極端子１２の積層方向から見て、負極タブ１５と負極端子１２の当接面の範囲内に配置されていることが好ましい。このようにして、抵抗溶接に寄与しない無効電流を低減することができる。
【００３３】
レーザ溶接及び抵抗溶接の例を用いて説明したように、負極タブ１５の一方の表面を負極端子１２に当接し、負極タブ１５の他方の表面を銅より電気抵抗の大きい金属を主成分とする金属板１８に当接した状態で、金属板１８、負極タブ１５、及び負極端子１２を互いに溶接することにより、金属板１８で発生した熱を負極タブ１５と負極端子１２の溶接に寄与させることができる。これにより、銅又は銅合金からなる負極タブ１５を負極端子１２に確実に溶接することが可能になる。金属板１８は負極タブ１５に溶接されるが、外装缶１９の開口部を封口板１１で封止する前に金属板１８を負極タブ１５から取り外してもよい。
【００３４】
金属板の形状は負極タブに当接させるため、その表面はフラットであることが好ましい。しかし、本発明の効果が失われない範囲でその一部に開口や凹凸を設けるなど、金属板の形状は改変することができる。金属板の厚みは、金属板の溶接時の発熱量や損傷の防止の観点から０．０１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であることが好ましい。レーザ溶接の場合は、金属板の厚みは０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下であることがより好ましい。抵抗溶接の場合は、金属板の厚みは０．０１ｍｍ以上０．１ｍｍ以下であることがより好ましい。金属板は、負極タブの折り曲げ加工を阻害しない範囲で負極タブ上に配置することが好ましい。
【００３５】
レーザ溶接の場合、レーザ光の出力値を調整することで金属板の発熱量や、負極タブと負極端子の溶接強度を制御できるため、金属板の材質や寸法、及び負極タブの寸法の自由度が高い。さらに、負極タブと負極端子の溶接の際の電極体や電極体上に配置する絶縁板への熱影響を低減することができる。したがって、本開示に係る非水電解質二次電池の製造方法においては、負極タブと負極端子の溶接にレーザ溶接を用いることが好ましい。
【００３６】
負極タブ１５及び正極タブ１６が接続された封口板１１は、外装缶１９の開口部にレーザ溶接により溶接される。封口板１１には注液孔１４が設けられており、その注液孔１４を介して非水電解液が外装缶１９の内部へ注入される。非水電解液を注入した後、注液孔１４を封口板１１と同じ金属材料で塞いで電池内部が密閉される。
【００３７】
非水電解液に用いることができる非水溶媒として、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、環状カルボン酸エステル及び鎖状カルボン酸エステルを用いることができ、これらは２種以上を混合して用いることが好ましい。環状炭酸エステルとしては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）及びブチレンカーボネート（ＢＣ）が例示される。また、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）のように、水素の一部をフッ素で置換した環状炭酸エステルを用いることもできる。鎖状炭酸エステルとしては、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）及びメチルプロピルカーボネート（ＭＰＣ）などが例示される。環状カルボン酸エステルとしてはγ−ブチロラクトン（γ−ＢＬ）及びγ−バレロラクトン（γ−ＶＬ）が例示され、鎖状カルボン酸エステルとしてはピバリン酸メチル、ピバリン酸エチル、メチルイソブチレート及びメチルプロピオネートが例示される。
【００３８】
非水電解液の電解質塩に用いることができるリチウム塩として、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ
４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＣ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）３、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣｌＯ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０及びＬｉ２Ｂ１２Ｃｌ１２が例示される。これらの中でもＬｉＰＦ６が特に好ましく、非水電解液中の濃度は０．５〜２．０ｍｏｌ／Ｌであることが好ましい。ＬｉＰＦ６にＬｉＢＦ４など他のリチウム塩を混合することもできる。
【００３９】
上記の実施形態では、電池内部における負極タブと負極端子の溶接方法について説明した。非水電解質二次電池には負極タブや正極タブが外装体を介して電池外部に導出されている構造を有するものがある。そのような構造を有する非水電解質二次電池においては、負極タブ及び正極タブがそれぞれ負極端子及び正極端子として機能する。そのため、負極タブと負極端子の溶接は不要である。しかし、負極タブ及び正極タブをそれぞれ負極端子及び正極端子として用いる場合、負極タブ及び正極タブをそれぞれ保護回路基板の負極集電部及び正極集電部に溶接して電池パックを構成する場合がある。負極タブに銅又は銅合金が用いられている場合、上記の実施形態で説明した溶接方法を負極タブと保護回路基板の負極集電部の溶接に適用することができる。
【００４０】
電極体に接続されている負極タブや正極タブを電池外部に導出する非水電解質二次電池の一例として、図５に示すパウチ型の非水電解質二次電池５１が挙げられる。パウチ型の非水電解質二次電池５１の外装体５２にはポリプロピレンやナイロンなどの樹脂シートとアルミニウムシートを積層したラミネートシートが用いられている。２枚のラミネートシートを重ね合わせるか、又は１枚のラミネートシートを二つ折りにして重ね合わせることにより電極体及び非水電解液を収容するパウチ状の外装体５２が形成される。負極タブ１５及び正極タブ１６は、ラミネートシートの重ね合わせ部の間から電池外部に導出する。負極タブ１５及び正極タブ１６はそれぞれ保護回路基板５４の負極集電部５５及び正極集電部５６に溶接される。このようにパウチ型の非水電解質二次電池５１と保護回路基板５４が一体化されて電池パック５０が構成される。パウチ型の非水電解質二次電池５１に接続された保護回路基板５４は、負極タブ１５及び正極タブ１６を折り曲げてテラス５３上に配置される。これにより、電池パック５０の占有体積を低減することができる。
【００４１】
負極集電部５５には、ニッケル、鉄、又はステンレスを用いることが好ましい。鉄を用いる場合は、その表面にニッケルめっきをすることが好ましい。負極タブ１５と負極集電部５５の溶接方法については図３及び図４のそれぞれにおいて負極端子１２を負極集電部５５に読み替えることで理解される。
【００４２】
正極集電部５６にはアルミニウム又はアルミニウム合金を用いることが好ましい。正極タブ１６と正極集電部５６の溶接方法として、レーザ溶接及び超音波溶接が例示される。
【実施例】
【００４３】
（実施例１）
銅製の負極タブを接続した負極板を用いて偏平状の電極体を作製し、電極体を有底筒状のアルミニウム製の外装缶へ収容した。負極タブの厚みは０．１ｍｍ、幅は３ｍｍとした。外装缶を封止するアルミニウム製の封口板には絶縁部材を介してニッケルめっきされた鉄からなる負極端子が圧入固定されている。外装缶に収容した電極体から導出する負極タブを負極端子に当接し、さらに図３に示すように負極タブにニッケル製の金属板を当接し、金属板にレーザ光を照射して、金属板、負極タブ、及び負極端子を互いに溶接した。金属板の平面形状は一辺が２．５ｍｍの正方形とし、その厚みは０．１ｍｍとした。レーザ溶接は、６．５Ｊのエネルギーのレーザ光を金属板上に２点照射して行った。負極タブと負極端子の溶接面積は０．６ｍｍ２であった。正極タブは封口体の内側表面にレーザ溶接で溶接した。負極タブ及び正極タブが溶接された封口板を外装缶の開口部にレーザ溶接で
溶接した後、封口板の注液孔から非水電解液を注入した。最後に、注液孔をアルミニウム板で封止して、厚みが５．５ｍｍ、幅が５１ｍｍ、高さが７２ｍｍの実施例１に係る角形の非水電解質二次電池を作製した。
【００４４】
（実施例２）
負極タブと負極端子を抵抗溶接で溶接したこと以外は実施例１と同様な方法で実施例２に係る角形の非水電解質二次電池を作製した。負極タブと負極端子の抵抗溶接は、図４に示すように、負極タブを負極端子に当接し、さらに負極タブにニッケル製の金属板を当接した状態で第１電極棒と第２電極棒の間に１．６ｋＡの電流を流して行った。抵抗溶接の際、第１電極棒及び第２電極棒にはそれぞれ３Ｋｇの荷重を印加した。
【００４５】
（比較例１）
銅製の負極タブに代えて銅−ニッケル（Ｃｕ−Ｎｉ）クラッド材からなる負極タブを用いとこと、及び、ニッケル製の金属板を用いずに負極タブと負極端子をレーザ溶接で溶接したこと以外は実施例１と同様にして比較例１に係る角形の非水電解質二次電池を作製した。
【００４６】
（負極タブ−負極端子間の溶接強度の確認）
実施例１、２及び比較例１の各電池について、封口板を固定した状態で負極タブと負極端子の溶接部、又は負極タブが破断するまで負極タブの引張試験を行った。いずれの電池においても、溶接部ではなく負極タブが破断していたことから、負極タブと負極端子の間に形成された溶接部は十分な溶接強度を有していることが確認された。なお、実施例１においてニッケル製の金属板を用いることなく負極タブにレーザ光を照射した場合、負極タブと負極端子との溶接は不可能であったことが確認されている。このことから、銅製の負極タブを負極端子に溶接する場合に本開示は有利な効果を発揮することがわかる。銅製の負極タブに代えて、銅合金製の負極タブを用いた場合でも同様の効果が発揮されることが期待される。
【００４７】
（振動試験）
実施例１、２及び比較例１の各電池を２枚のアクリル板（厚み５ｍｍ、幅６０ｍｍ、高さ８０ｍｍ）で挟んで固定し、振動試験用の模擬電池パックを作製した。その模擬電池パックをアクリル板からなる箱（一辺が１５０ｍｍの立方体）の中に入れて振動数が８Ｈｚ、振幅が５０ｍｍの振動を６０分間印加して振動試験を行った。試験後、模擬電池パックを解体して負極タブの破断の有無を確認した。振動試験には、実施例１、２及び比較例の各１０個の電池を用いた。その結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
2019032985.tif 000003
【００４９】
振動試験の結果、比較例の電池の一部に負極タブの破断が見られたものの、実施例１及び２の全ての電池には負極タブの破断は見られなかった。Ｃｕ−Ｎｉクラッド材は異種金属を貼り合わせられているため、クラッド材からなる負極タブに振動のような応力が加え
られると、それぞれの層の伸びの差に起因して亀裂が生じやすいものと考えられる。一方、実施例１及び２の負極タブは、表面にニッケル製の金属板が溶接されているものの、金属板は負極タブの全面に溶接されているわけではない。そのため、負極タブに振動のような応力が加えられても、金属板が受ける応力は小さいため、クラッド材を用いた場合のように負極タブへの亀裂が防止される。
【００５０】
また、実施例１及び２の負極タブの厚みは比較例の負極タブの厚みと同じである。そのため、比較例に比べて実施例１及び２では、電池の内部抵抗が低減されるため負荷特性の向上及び外部短絡時の発熱量の低下といった電池特性面において有利な効果が発揮される。
【００５１】
実施例１及び２においては、負極タブにニッケル製の金属板が溶接されている。そのため、各実施例の負極タブは見かけ上、比較例のＣｕ−Ｎｉクラッド材からなる負極タブに類似している。しかし、上記の通り、本開示によればＣｕ−Ｎｉクラッド材からなる負極タブを用いた場合より信頼性や電池特性に優れた非水電解質二次電池を提供することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明によれば、銅又は銅合金からなる負極タブを負極端子に、又は保護回路基板の負極集電部に確実に溶接して、十分な溶接強度を確保することができる。このように負極タブに電気抵抗の低い銅又は銅合金を用いることが可能になるため、非水電解質二次電池や電池パックの内部抵抗を低減することができる。そのため、本発明の産業上の利用可能性は大きい。
【符号の説明】
【００５３】
１０    角形の非水電解質二次電池
１１    封口板
１２    負極端子
１３    絶縁部材
１４    注液孔
１５    負極タブ
１６    正極タブ
１７    電極体
１８    金属板
１９    外装缶
４１    第１電極棒
４２    第２電極棒
５０    電池パック
５１    パウチ型の非水電解質二次電池
５２    外装体
５３    テラス
５４    保護回路基板
５５    負極集電部
５６    正極集電部
【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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