(57)【要約】【課題】接合後にアンビルとワークが貼り付いてしまってワークが取れ難くなるという問題を解決し、且つ、接合部の強度を向上させること。【解決手段】集電端子１１のみを、無突起の鍛造用工具１２および１３の間に配置するように鍛造用プレス機にセットした後に、２本の無突起の鍛造用工具１２および１３にて上下より集電端子１１を加圧圧縮し、加工硬化する。圧縮後、集電端子１１を電極箔１４とともに、超音波接合機のアンビル１５とホーン１６の間にセットし、上下方向の加圧および接合面のいずれかの方向に超音波振動を加えて接合する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電端子を無突起の工具にて両面より加圧圧縮して硬化させる工程と、加圧圧縮した集電端子と、前記電極箔とを、前記電極箔側から有突起の工具で加圧および超音波を加えて接合する工程と、を備える電極箔と集電端子とを接合する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属の接合に関し、特に電池の電極箔と集電端子の超音波接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、電池の電極箔と集電端子を超音波接合する工程において、軟金属を集電端子に用いて、電極箔と集電端子間の接合界面で接合強度を高める検討がなされている。
【０００３】
超音波接合では、ホーン（加振源）側の電極箔が配置され、アンビル（固定端）側に集電端子が配置される。このとき、電極箔と集電端子間の、振動方向における動きの差が大きいほど、摩擦熱が大きくなって接合強度が生まれやすい。ところが、アンビル側の集電端子が軟らか過ぎると、接合時の上下方向の加圧によって集電端子の接合面が必要以上に変形してしまい、ホーンおよび電極箔の振動を阻害してしまう。
【０００４】
このような接合の一例として、特許文献１には、突起を有するアンビル及びホーンにより金属及び集電端子を挟み込み、ホーンを超音波振動さることにより金属と集電端子を接合することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１８１６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、接合後にアンビルと集電端子（ワーク）が貼り付いてしまって集電端子が取れ難くなるという問題を解決しつつ、軟金属の接合において、接合強度を高めることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる発明は、集電端子を無突起の工具にて両面より加圧圧縮して硬化させる工程と、加圧圧縮した集電端子と、前記電極箔とを、前記電極箔側から有突起の工具で加圧および超音波を加えて接合する工程と、を備える電極箔と集電端子とを接合することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、有突起工具であるアンビルの突起部の摩擦・変形を抑えることができ、また集電端子が外れにくくなることも防ぎつつ、且つ接合面の過度の変形を防いで接合強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態にかかる接合方法の工程を示す図である。
【図２】実施の形態にかかる接合方法を用いた接合部の観察方向を示す写真の図である。
【図３】実施の形態にかかる接合方法と超音波接合前に加圧および硬化を行わない接合方法とを用いた接合部の断面形状の比較を示す写真の図である。
【図４】超音波接合前に加圧および硬化を行わない接合方法におけるホーンの動きを示す図である。
【図５】実施の形態にかかる接合方法と超音波接合前に加圧および硬化を行わない接合方法との接合強度の比較を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、実施の形態における接合方法の各工程を表す図である。
超音波接合より前の工程に用いるために鍛造用プレス機を設置する。そして、図１のＡに示すように、アルミ製の集電端子１１のみを、無突起の鍛造用工具１２および１３の間に配置して、鍛造用プレス機にセットする。集電端子の材料としてはアルミ以外の軟金属も用いることができる。例えば銅や銀、アルミニウム合金等の軟金属が好適である
【００１１】
典型的な例では、鍛造用プレス機にセットした状態において、鍛造用工具１２の上面は平面であり、突起を有しない。また同状態において、鍛造用工具１３の下面も平面であり、突起を有しない。セットする集電端子１１は、電池の集電端子に用いる形状にあらかじめ切断等の加工を行ったものが望ましい。例えば平板等の形状が好適である。
【００１２】
セット後に、図１のＢに示すように、２本の無突起の鍛造用工具１２および１３にて上下より集電端子１１を加圧圧縮し、加工硬化する。目安として、集電端子１１は、図１のＣに示すように端子板厚が、加圧前の板厚に対し２〜５％減少するまで圧縮する。
【００１３】
圧縮後、図１のＤに示すように、集電端子１１の硬化した平面上に電極箔１４を配置し、集電端子１１および電極箔１４を、超音波接合機のアンビル１５とホーン１６の間にセットし、上下方向の加圧および接合面のいずれかの方向に超音波振動を加えて接合する。具体的には、突起を有するアンビル１５上に集電端子１１および電極箔１４をセットし、電極箔１４側に、突起を有するホーン１６を接触させ、ホーン１６から超音波振動を加えることにより接合する。
【００１４】
実施の形態にかかる接合方法による実施例を以下に示す。
電極箔は、厚さ約１５μｍの金属薄膜を４０枚、積み重ねて構成される。また集電端子は所定の形状に加工された板厚１ｍｍの金属板である。
【００１５】
図２には、接合した集電端子の観察方向を示す図である。図２に示すように、接合後の部材を接合面に対して垂直な面でカットした。そして、カットした面に対して垂直な方向から観察した断面写真を図３に示す。
【００１６】
図３のＡは、集電端子を加圧せずに、超音波接合を行った場合の断面図である。超音波接合前にあらかじめ集電端子を加圧および硬化を行わずに、超音波接合と共に加圧した場合、集電端子が平面から凹部を有する形状に変形してしまう。その結果、電極箔同士や集電端子と電極箔との間に空隙が生じている。
【００１７】
すなわち超音波接合の前に加圧および硬化を行わない場合、図４に示すように、ホーン１６の本来の超音波振動が阻害され、接合面１７の凹部に沿って動いてしまうため、集電端子と電極箔が密接した状態を維持できず、摩擦が発生しにくい状況に陥ってしまう。
【００１８】
これに対して、本実施形態にかかる接合方法では、あらかじめ集電端子を硬化しているので集電端子の接合面が平面を維持しており、集電端子と電極箔とが密接した状態で接合面方向の超音波振動による摩擦が発生する。
【００１９】
図３のＢは、集電端子を加圧および硬化した後に、超音波接合と共に加圧した場合の断面図である。本実施形態の接合方法では、超音波接合と共に加圧した時に、集電端子が平面を保っているので、集電端子と電極箔とが接した状態を維持して振動し、摩擦が発生する。その結果、電極箔同士が密に接合し、集電端子と電極箔も空隙なく接合している。
【００２０】
このように、本実施の形態にかかる接合方法は、超音波振動により集電端子と電極箔との間に十分な摩擦を発生させることができるので、摩擦による接合の強度が向上する。
【００２１】
向上した強度について図５を用いて説明する。図５は接合方法の違いによる接合強度の比較を示す図である。超音波接合の前に加圧および硬化を行わない場合を、図５中では軟らかい端子として示しており、接合強度が１２９Ｎである。一方、超音波接合の前に加圧および硬化を行った場合を、硬い端子として示しており、接合強度が４９４Ｎである。すなわち、超音波接合の前に加圧および硬化を行うことにより接合強度が４倍近く向上している。
【００２２】
そして、接合前の加圧は無突起の工具を用いるので、接合時の有突起の工具は加圧の頻度が超音波接合時のみで済み、摩擦・変形が少なくなる。
【００２３】
以上のように、本実施の形態にかかる接合方法は、電池製造工程における電極箔と集電端子の接合に適用することができ、超音波接合工程の前に、アルミなどの軟金属を材料とする端子の被接合部のみを有突起工具とは別の無突起工具で鍛造し、材料密度を高めると共に加圧により端子を硬くした後に、有突起工具で超音波接合を行うことにより、超音波接合の前に加圧および硬化を行う工程において、有突起の工具を用いる必要がないので、超音波接合に用いる有突起工具であるアンビルの突起部の摩擦・変形を抑えることができ、また集電端子が外れにくくなることも防ぎ、且つ、接合面の過度の変形を防いで接合強度を向上させることができる。
【符号の説明】
【００２４】
１１    集電端子
１２、１３    鍛造用工具
１４    電極箔
１５    アンビル
１６    ホーン
【図１】
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【図４】
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【図５】
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【図２】
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【図３】
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