(57)【要約】【課題】極板群を構成する際に正極リード端子や負極リード端子の両側辺の端部が極板の捲回により曲がってめくれる場合や浮き上がる場合が有り、特に充放電サイクル中においては極板の膨張・収縮が繰り返されるため極板群の緊迫がさらに高まり、この正・負極リード端子のめくれや浮き上がりにより極板やセパレータに損傷を与える可能性があった。本発明は上記従来の課題を解決するものであり、極板群を捲回して構成する際の正極リード端子や負極リード端子のめくれや浮き上がりを抑制し、特に充放電サイクル中において極板やセパレータを損傷しない充放電サイクル特性の信頼性に優れた電池を提供する。【解決手段】正・負極板５，６の少なくとも一方の極板の金属箔の露出部に金属箔の長手方向とほぼ垂直にリード端子５ａ，６ａを溶接し、このリード端子５ａ，６ａの両側辺の端部のいずれにも溶接部３を設け、且つ、少なくとも片側辺の端部に未溶接部４を設けた。【選択図】図１
2008027831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活物質層と、その活物質層の少なくとも一部に露出部を設けた帯状の金属箔からなる正極板と負極板とをセパレータを介して捲回してなる極板群を電解質とともに電池ケースに収納した電池であって、
前記正・負極板の少なくとも一方の極板の金属箔の露出部に金属箔の長手方向とほぼ垂直にリード端子を溶接し、このリード端子の両側辺の端部のいずれにも溶接部を設け、且つ、少なくとも片側辺の端部に未溶接部を設けた電池。
【請求項２】
前記金属箔の露出部に溶接した前記リード端子の他側辺の端部の全てに溶接部を設け、片側辺の端部に溶接部と未溶接部を設けた請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記リード端子の片側辺の端部の少なくとも上端部に溶接部を設けた請求項２に記載の電池。
【請求項４】
前記リード端子の片側辺の端部の少なくとも中間部に溶接部を設けた請求項２に記載の電池。
【請求項５】
前記リード端子の片側辺の端部の少なくとも下端部に溶接部を設けた請求項２に記載の電池。
【請求項６】
前記リード端子の片側辺の端部の少なくとも上端部と下端部に溶接部を設けた請求項２に記載の電池。
【請求項７】
前記リード端子の片側辺の端部の少なくとも上端部と中間部と下端部に溶接部を設けた請求項２に記載の電池。
【請求項８】
前記リード端子の溶接部を格子状に設けた請求項１に記載の電池。
【請求項９】
前記リード端子の溶接部を斜め格子状に設けた請求項８に記載の電池。
【請求項１０】
前記リード端子の溶接部を千鳥状に設けた請求項１に記載の電池。
【請求項１１】
前記リード端子の溶接部をつづら折れ状に設けた請求項１に記載の電池。
【請求項１２】
前記リード端子の溶接部を斑点状に設けた請求項１に記載の電池。
【請求項１３】
前記リード端子の両側辺の端部にまたがる筋状の溶接部を数本設けた請求項１に記載の電池。
【請求項１４】
前記リード端子に少なくとも１本の縦方向に繋がる溶接部を設け、この縦方向の溶接部と交叉する両側辺の端部まで延びた溶接部を数本設けた請求項１に記載の電池。
【請求項１５】
前記リード端子に少なくとも１本の縦方向に繋がる溶接部を設け、この縦方向の溶接部と斜めに交叉する両側辺の端部まで延びた溶接部を数本設けた請求項１に記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池に関し、特に充放電サイクルを繰り返した後でも極板とリード端子との溶接部の信頼性の高い非水電解液二次電池、とりわけリチウムイオン二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、民生用電子機器のポータブル化、コードレス化が急激に進んでおり、これら電子機器の駆動用電源を担う小型、軽量で高エネルギー密度を有する電池への要望が高まっている。非水電解液二次電池、とりわけリチウムイオン二次電池は、高電圧、高エネルギー密度を有する電池であることから、ノートパソコン、携帯電話、ＡＶ機器などを中心に使用されている。特にノート型パソコン等ではパソコンの内部が比較的発熱するため、リチウムイオン二次電池は高温下で長時間使用されることとなり、良好な高温保存特性や放電特性と併せて充放電サイクル特性の信頼性が求められる。
【０００３】
図２１は従来の円筒型リチウムイオン二次電池の構成例を示した一部切り欠き斜視図である。
【０００４】
図２１に示したように、円筒型リチウムイオン二次電池は、帯状のアルミニウム箔などの金属箔上に正極活物質層を設けた正極板２５と、銅箔などの金属箔上に負極活物質層を設けた負極板２６とをセパレータ２７を介し捲回して極板群２４を構成する。この正・負極活物質層の一部に露出部を設け、各々の露出部の金属箔に正極リード端子２５ａ、負極リード端子２６ａが溶接されている。これらの極板群２４を下部絶縁板２９とともに電池ケース２１に収納し、正極リード端子２５ａの上方にＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子３０、防爆弁３１、正極外部端子３２を備えた封口板２２を溶接する。下部絶縁板２９は極板群２４の下面と下方へ突出した負極リード端子２６ａに挟装し、この負極リード端子２６ａは電池ケース２１の内底面に溶接する。極板群２４の上面には上部絶縁リング２８を載置して、電池ケース２１の上部側面に溝部を形成して極板群２４を電池ケース２１内に保持する。
【０００５】
次いで、所定量の非水電解液を電池ケース２１内に注入し、正極リード端子２５ａを折り曲げて前記の溝部上にガスケット３３を介して封口板２２を載置し、電池ケース２１の上端の開口部を内方にかしめ封口して円筒型リチウムイオン二次電池を作製する。
【０００６】
前記の正極リード端子２５ａおよび負極リード端子２６ａと各々の極板の金属箔との溶接方法は、抵抗溶接や超音波溶接等が用いられるが、中でも超音波溶接は溶接の信頼性が高い上、溶接時の発塵もないため電池内部に不純物が混入することがなく、極板の溶接に非常に適している。
【０００７】
これらの溶接は正極リード端子２５ａおよび負極リード端子２６ａと各々の極板の金属箔との溶接強度を保持する必要があるため、リード端子の両側辺の端部まで溶接部を設ける方法が一般的である。
【０００８】
しかしながらこのようなリード端子の両側辺の端部まで溶接部を設ける方法は、このリード端子の両側辺の端部近傍の金属箔にも溶接電極が押圧され、また超音波溶接ではリード端子と金属箔との超音波振動による摩擦等により、リード端子の両側辺の端部に沿うように連続して繋がった状態で金属箔にダメージを与え、金属箔の強度が低下する懸念があった。このように連続して繋がった状態で金属箔の強度が低下すると、特に充放電サイクル中においては極板の膨張・収縮が繰り返されるため、極板群２４の緊迫が高まり金属箔
が破断する可能性があった。
【０００９】
このような問題点を解決する手段として、リード端子と金属箔の溶接部分は、細かな溶接部が集合した小溶接部の複数個が間隔をおいて縦一列に並べたものであって、リード端子の両側辺部が溶接されていないもの（例えば、特許文献１参照）や、複数個の幅広な溶接部を所定間隔に設け、これら幅広な溶接部同士を連結する幅狭な溶接部を設けたものであって、特許文献１と同様にリード端子の両側辺部が溶接されていないもの（例えば、特許文献２参照）が開示されている。
【特許文献１】特開平７−１０５９４６号公報
【特許文献２】特開平９−３３０７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、このような複数個の小溶接部を縦一列に並べた溶接部分や複数個の幅広な溶接部を幅狭な溶接部により連結して一体的に設けた溶接部分であって、正極リード端子２５ａや負極リード端子２６ａの両側辺の端部が溶接されていない溶接では、
正極板２５と負極板２６とをセパレータ２７を介し捲回して極板群２４を構成する際に、正極リード端子２５ａや負極リード端子２６ａの両側辺の端部が極板の捲回により曲がってめくれる場合や浮き上がる場合が有った。
【００１１】
特に充放電サイクル中においては極板の膨張・収縮が繰り返されるため、極板群２４の緊迫がさらに高まり、この正極リード端子２５ａや負極リード端子２６ａのめくれや浮き上がりにより極板やセパレータ２７に損傷を与える可能性があった。
【００１２】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、極板群を捲回して構成する際の正極リード端子や負極リード端子のめくれや浮き上がりを抑制し、特に充放電サイクル中において、極板やセパレータを損傷しない充放電サイクル特性の信頼性に優れた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】
【００１３】
上記の課題を解決するために本発明は、活物質層と、その活物質層の少なくとも一部に露出部を設けた帯状の金属箔からなる正極板と負極板とをセパレータを介して捲回してなる極板群を電解質とともに電池ケースに収納した電池であって、前記正・負極板の少なくとも一方の極板の金属箔の露出部に金属箔の長手方向とほぼ垂直にリード端子を溶接し、このリード端子の両側辺の端部のいずれにも溶接部を設け、且つ、少なくとも片側辺の端部に未溶接部を設けたことを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、リード端子の両側辺の端部の少なくとも一部に未溶接部が形成されるため、従来のようなリード端子の両側辺の端部に沿うように連続して繋がった状態で溶接部が形成されない。その結果、リード端子の両側辺の端部近傍に連続して繋がった状態で金属箔にダメージを与えることがなく、このダメージによる金属箔の破断を抑制できるため、リード端子の両側辺の端部まで溶接部を設けることができる。
【００１５】
また、リード端子の両側辺の端部まで溶接部を設けることができるため、正極板と負極板とをセパレータを介し捲回して極板群を構成する際のリード端子の両側辺の端部のめくれや浮き上がりを抑制でき、特に充放電サイクルにより極板群の緊迫が高くなった場合においても極板やセパレータを損傷しないという効果が得られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、極板の金属箔の長手方向とほぼ垂直にリード端子を溶接し、このリー
ド端子の両側辺の端部には、いずれにも溶接部を設け、且つ、少なくとも片側辺の端部には未溶接部を設けることにより、従来のようなリード端子の両側辺の端部に沿うように連続して繋がった状態で溶接部が形成されないため、リード端子の両側辺の端部近傍に連続して繋がった状態で金属箔にダメージを与えることがなく、このダメージによる金属箔の破断を抑制できるため、リード端子の両側辺の端部まで溶接部を設けることができる。
【００１７】
また、リード端子の両側辺の端部まで溶接部を設けることができるため、正極板と負極板とをセパレータを介し捲回して極板群を構成する際に、金属箔と溶接したリード端子の両側辺の端部が極板の捲回により曲がってめくれることや浮き上がることを抑制できる。
【００１８】
特に充放電サイクル中に極板の膨張・収縮が繰り返されて極板群の緊迫が高くなった場合においても、このリード端子の両側辺の端部のめくれや浮き上がりにより極板やセパレータに損傷を与えることがない信頼性に優れた電池が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明においては、活物質層と、その活物質層の少なくとも一部に露出部を設けた帯状の金属箔からなる正極板と負極板とをセパレータを介して捲回してなる極板群を電解質とともに電池ケースに収納した電池であって、前記正・負極板の少なくとも一方の極板の金属箔の露出部に金属箔の長手方向とほぼ垂直にリード端子を溶接し、このリード端子の両側辺の端部のいずれにも溶接部を設け、且つ、少なくとも片側辺の端部に未溶接部を設けた構成とするものである。
【００２０】
この構成によれば、正極板と負極板とをセパレータを介し捲回して極板群を構成する際に、金属箔と溶接したリード端子の両側辺の端部が極板の捲回により曲がってめくれることや浮き上がることを抑制でき、また、両側辺の端部全てに溶接部分を設ける必要がないため、溶接によりリード端子の両側辺の端部に近接する金属箔にダメージを与えるという問題点も解決できる。その結果、特に充放電サイクル中において極板の膨張・収縮が繰り返され、極板群の緊迫が高まった場合においても極板やセパレータを損傷しないという作用が達成できる。
【００２１】
また、前記金属箔の露出部に溶接した前記リード端子の他側辺の端部の全てに溶接部を設け、片側辺の端部に溶接部と未溶接部を設けても良い。
【００２２】
この構成によれば、リード端子の他側辺の端部の全てに溶接部を設けているため、この他側辺の端部のめくれや浮き上がりをほぼ完全に抑制でき、片側辺の端部には未溶接部も設けているためリード端子に近接する金属箔へのダメージが低減できる効果と溶接電極を比較的容易に作製できる効果が得られる。
【００２３】
また、前記リード端子の片側辺の端部の少なくとも上端部に溶接部を設けても良い。
【００２４】
この構成によれば、さらに溶接電極を比較的容易に作製できる効果が得られる。
【００２５】
また、前記リード端子の片側辺の端部の少なくとも中間部に溶接部を設けても良い。
【００２６】
この構成によれば、溶接電極を比較的容易に作製できる効果に加え、溶接部を片側辺の端部の上端部に設けた場合と比べてリード端子のめくれや浮き上がりを抑制できる効果が得られる。
【００２７】
また、前記リード端子の片側辺の端部の少なくとも下端部に溶接部を設けても良い。
【００２８】
この構成によれば、リード端子のめくれや浮き上がりが生じやすい下端部を効果的に溶接して、リード端子のめくれや浮き上がりを抑制できる効果が得られる。
【００２９】
また、前記リード端子の片側辺の端部の少なくとも上端部と下端部に溶接部を設けても良い。
【００３０】
この構成によれば、溶接電極を比較的容易に作製できる効果に加え、リード端子の片側辺の端部の上端部と下端部の２箇所に溶接部があるため、より安定してリード端子のめくれや浮き上がりを抑制できる効果が得られる。
【００３１】
また、前記リード端子の片側辺の端部の少なくとも上端部と中間部と下端部に溶接部を設けても良い。
【００３２】
この構成によれば、リード端子の片側辺の端部の上端部と中間部と下端部の少なくとも３箇所に溶接部があるため、リード端子のめくれや浮き上がりをさらに強く抑制できる効果が得られる。
【００３３】
また、前記リード端子の溶接部を格子状に設けても良い。
【００３４】
この構成によれば、リード端子の溶接部と未溶接部が交互に均衡して分布するため、その結果、リード端子の厚み方向の起伏が均一になり、正極板と負極板とをセパレータを介し捲回して極板群を構成する際に極板がずれる問題点を低減できる効果も得られる。
【００３５】
また、前記リード端子の溶接部を斜め格子状に設けても良い。
【００３６】
この構成によれば、前記と同様の効果が得られ、また、格子状の溶接部の位置が多少ずれた場合においてもリード端子のめくれや浮き上がりに影響が少ないため、この溶接部を設ける際のリード端子と溶接電極の位置合わせが容易になる効果が得られる。
【００３７】
また、前記リード端子の溶接部を千鳥状に設けても良い。
【００３８】
この構成によれば、リード端子の両側辺の端部に溶接部が交互に存在するため、リード端子のめくれや浮き上がりを抑制できる効果とリード端子に近接する金属箔へのダメージを低減できる効果をバランス良く達成できる。
【００３９】
また、前記リード端子の溶接部をつづら折れ状に設けても良い。
【００４０】
この構成によれば、比較的容易な溶接電極の加工により、前記のリード端子のめくれや浮き上がりを抑制できる効果とリード端子に近接する金属箔へのダメージを低減できる効果をバランス良く達成できる。
【００４１】
また、前記リード端子の溶接部を斑点状に設けても良い。
【００４２】
この構成によれば、斑点状の溶接部が複数箇所に存在するため、例えば一部の斑点状溶接部の溶接性が低下した場合でも他の斑点状溶接部によりリード端子のめくれや浮き上がりを抑制できる。このような効果が得られるため、溶接条件に高い精度を必要とせず、溶接電流および溶接電極の加圧力や加圧面の水平度などの溶接条件がばらついた場合でも前記同様の効果が得られるという工程上の効果が得られる。
【００４３】
また、前記リード端子の両側辺の端部にまたがる筋状の溶接部を数本設けても良い。
【００４４】
この構成によれば、極板群を構成する際の極板がずれる問題点を低減できる効果と溶接電極を比較的容易に作製できる双方の効果が得られる。
【００４５】
また、前記リード端子に、少なくとも１本の縦方向に繋がる溶接部を設け、この縦方向の溶接部と交叉する両側辺の端部まで延びた溶接部を数本設けても良い。
【００４６】
この構成によれば、縦方向とこれに交叉する溶接部の組み合わせにより溶接時のリード端子の位置が安定するため、金属箔に溶接したリード端子が溶接時或いは溶接直後の溶接電極がリード端子から離れる際にリード端子が斜めに傾く問題点を低減できる効果も得られる。
【００４７】
また、前記リード端子に、少なくとも１本の縦方向に繋がる溶接部を設け、この縦方向の溶接部と斜めに交叉する両側辺の端部まで延びた溶接部を数本設けても良い。
【００４８】
この構成によれば、交叉する両側辺の端部まで延びた溶接部を斜めに設けることにより、両側辺の端部まで延びた数本の溶接部の数を減らしても金属箔とリード端子を強固に溶接できる効果も得られる。
【００４９】
なお、これら本発明によれば金属箔と重なるリード端子の全面に溶接部を設ける必要がないためリード端子の両側辺の端部近傍の金属箔へのダメージが低減される効果が得られる。
【００５０】
以下、本発明の電池について、図面を参照して説明する。図１は本発明の円筒型リチウムイオン二次電池の構成例を示した一部切り欠き斜視図である。
【００５１】
図１に示したように、円筒型リチウムイオン二次電池は、金属箔上に正極活物質層を設けた正極板５と、金属箔上に負極活物質層を設けた負極板６とをセパレータ７を介し捲回して極板群１４を構成する。この正・負極活物質層の一部に露出部を設け、この露出部の金属箔に正極リード端子５ａ・負極リード端子６ａを溶接する。
【００５２】
本発明の前記金属箔とリード端子の溶接形態は、前記正極板５・負極板６の少なくとも一方の極板の金属箔の露出部に金属箔の長手方向とほぼ垂直にリード端子５ａ，６ａを溶接し、このリード端子５ａ，６ａの両側辺の端部のいずれにも溶接部３を設け、且つ、少なくとも片側辺の端部に未溶接部４を設ける。
【００５３】
リード端子５ａ，６ａの両側辺の端部まで溶接できる理由は、リード端子５ａ，６ａの両側辺の端部に沿うように連続して繋がった状態で溶接部３が形成されないため、リード端子５ａ，６ａの両側辺の端部近傍に連続して繋がった状態で金属箔にダメージを与えることがないためである。
【００５４】
本発明はこのように連続して繋がった状態での金属箔のダメージを解消できる構成であるため、リード端子５ａ，６ａの両側辺の端部まで溶接部３を設けても、特に充放電サイクル中の極板群１４の緊迫が高くなった場合に金属箔が破断することがない。
【００５５】
なお、図１は負極リード端子６ａの片側辺の端部に未溶接部４を３箇所設け、一方の片側辺の端部は全てに溶接部３を設けた本発明の一例である。
【００５６】
溶接方法としては、金属箔をアンビル（受け台）に載置してリード端子５ａ，６ａとの接合面に静圧を加えた状態で超音波振動を印加する超音波溶接に特に有用である。例えば
、リチウムイオン二次電池の正極の金属箔にアルミニウム箔を用い、正極リード端子５ａにもアルミニウムを用いた場合の溶接に特に有用である。
【００５７】
次いで、各リード端子５ａ，６ａを溶接した極板群１４を下部絶縁板９とともに電池ケース１に収納し、正極リード端子５ａの上方に封口板２を溶接する。封口板２はＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子１０、防爆弁１１の安全機構と正極外部端子１２を備えている。下部絶縁板９は極板群１４の下面と下方へ突出した負極リード端子６ａに挟装し、この負極リード端子６ａは電池ケース１の内底面に溶接する。極板群１４の上面には上部絶縁リング８を載置し、電池ケース１の上部側面に溝部を形成して極板群１４を電池ケース１内に保持する。次いで、所定量の非水電解液を電池ケース１内に注入し、正極リード端子５ａを折り曲げて前記の溝部上にガスケット１３を介して封口板２を載置し、電池ケース１の上端の開口部を内方にかしめ封口して円筒型リチウムイオン二次電池を作製する。
【００５８】
負極リード端子６ａには、本発明の溶接部３と未溶接部４を設けた。図１に示した負極リード端子６ａの溶接部３と未溶接部４は、片側辺の端部に溶接部３と未溶接部４を設け、他側辺の端部全てに溶接部３を設けた一例である。なお、図１には負極リード端子６ａの溶接部３と未溶接部４の一例を示したが、正極リード端子５ａについても同様の効果が得られる。
【００５９】
負極リード端子６ａの材質としては、電池内部で安定に存在する金属であれば良いが、電子伝導性や加工性、実用的強度などの観点からニッケルが好ましい。負極リード端子６ａの厚みは０．０６〜０．１８ｍｍのものが加工性や実用的強度などの観点から好ましい。
【００６０】
負極板６の金属箔としては、加工が容易であること、実用的強度があること、負極活物質層との密着性に優れることや電子伝導性などの観点から銅箔が好ましく、銅合金からなる金属箔を用いても良い。
【００６１】
この銅や銅合金からなる金属箔は特に限定されるものではなく、例えば圧延箔、電解箔などが挙げられる。その形状は孔開き箔、エキスパンド材、ラス材等であっても構わない。
【００６２】
負極板６は、このような銅箔または銅合金からなる金属箔の片面または両面に負極活物質と結着剤、必要に応じて導電剤を溶剤に混練分散させたペーストを塗着、乾燥、圧延して作製する。圧延後の負極板６の厚みは１１０〜２１０μｍの厚みで柔軟性があることが好ましい。
【００６３】
負極活物質としては、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、脱離し得る黒鉛型結晶構造を有するグラファイトを含む材料、例えば天然黒鉛や球状・繊維状の人造黒鉛、難黒鉛化性炭素（ハードカーボン）、易黒鉛化性炭素（ソフトカーボン）等の炭素材料が好ましく、特に、格子面（００２）の面間隔（ｄ002）が０．３３５０〜０．３４００ｎｍである黒鉛型結晶構造を有する炭素材料を使用することがより好ましい。
【００６４】
結着剤としては、分散媒に混練分散できるものであれば特に限定されるものではないが、例えばフッ素系結着材やアクリルゴム、変性アクリルゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリル系重合体、ビニル系重合体等を単独、或いは二種類以上の混合物または共重合体として用いることができる。フッ素系結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンと六フッ化プロピレンの共重合体やポリテトラフルオロエチレン樹脂のディスパージョンが好ましい。
【００６５】
導電剤としてはアセチレンブラック、グラファイト、炭素繊維等を単独、或いは二種類以上の混合物が好ましく、また、必要に応じて増粘剤を加えても良い。増粘剤としてはエチレン−ビニルアルコール共重合体、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロースなどが好ましい。
【００６６】
分散媒としては、結着剤が溶解可能な溶剤が適切で、有機系結着剤の場合は、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルスルホルアミド、テトラメチル尿素、アセトン、メチルエチルケトン等の有機溶剤を単独またはこれらを混合した混合溶剤が好ましく、水系結着剤の場合は水または温水が好ましい。
【００６７】
また、上記ペーストの混練分散時に、各種分散剤、界面活性剤、安定剤等を必要に応じて添加することも可能である。
【００６８】
正極リード端子５ａの材質としては、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼などが耐食性に優れるため好ましいが、非水電解液を用いるリチウムイオン二次電池では非水電解液中での耐食性に優れるアルミニウムが好ましい。アルミニウムは電子伝導性や加工性にも優れる。正極リード端子５ａの厚みは０．０８〜０．２４ｍｍのものが加工性や実用的強度などの観点から好ましい。
【００６９】
正極板５の金属箔としては、加工が容易であること、実用的強度があること、正極活物質層との密着性や電子伝導性に優れることに加え、薄くて耐食性に非常に優れるアルミニウム箔が好ましい。
【００７０】
正極板５は、アルミニウム箔の片面または両面に正極活物質と結着剤および導電剤を溶剤に混練・分散させたペーストを塗着、乾燥、圧延して作製する。圧延後の正極板５の厚みは１００〜２００μｍの厚みで負極板６と同様に柔軟性に優れることが好ましい。
【００７１】
正極活物質としては、例えばリチウムイオンをゲストとして受け入れるリチウム含有遷移金属化合物が使用できる。例えばコバルト、マンガン、ニッケル、クロム、鉄およびバナジウムから選ばれる少なくとも一種類の金属とリチウムとの複合金属酸化物、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＭｎＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＣｏxＮｉ(1-x)Ｏ2（０＜ｘ＜１）、ＬｉＣｒＯ2、αＬｉＦｅＯ2、ＬｉＶＯ2等が好ましい。
【００７２】
結着剤、分散媒および必要に応じて加えることができる導電剤、増粘剤は負極板６と同様のものを使用することができる。
【００７３】
塗着・乾燥は、特に限定されるものではなく、上記のように混練分散させたスラリー状合剤を、例えばスリットダイコーター、リバースロールコーター、リップコーター、ブレードコーター、ナイフコーター、グラビアコーター、ディップコーター等を用いて容易に塗着することができ、自然乾燥に近い乾燥が好ましいが生産性を考慮すると７０℃〜２００℃の温度範囲で１０分間〜５時間乾燥させることが好ましい。
【００７４】
圧延は、ロールプレス機によって所定の厚みになるまで、線圧１０００〜２０００ｋｇ／ｃｍで数回の圧延を行うか、線圧を変えて圧延することが好ましい。
【００７５】
セパレータ７としては、厚さ１５〜３０μｍのポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などの微多孔性ポリオレフィン系樹脂の単層やポリエチレン樹脂の両面にポリプロピレン樹脂を積層したものが好ましい。
【００７６】
電池ケース１としては、上端が開口している円筒型や角型ケースがあり、その材質は耐圧強度の観点からマンガン、銅等の金属を微量含有するアルミニウム合金や安価なニッケルメッキを施した鋼鈑が好ましい。
【００７７】
このようにして作製した正極板５と負極板６とをセパレータ７を介して絶縁されている状態で捲回した極板群１４を乾燥した後、電池ケース１に収納するか、極板群１４を電池ケース１に収納した後、乾燥する。
【００７８】
この乾燥条件としては、低湿度、高温の雰囲気であることが好ましいが、温度が高すぎるとセパレータ７に熱収縮が生じたり、微多孔が潰れたりして電池特性に悪影響を及ぼすので、具体的には露点が−３０〜−８０℃であり、温度が８０〜１２０℃であることが好ましい。
【００７９】
非水電解液は、非水溶媒に電解質を溶解することにより調整する。前記非水溶媒としては、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジクロロエタン、１，３−ジメトキシプロパン、４−メチル−２−ペンタノン、１，４−ジオキサン、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、バレロニトリル、ベンゾニトリル、スルホラン、３−メチル−スルホラン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル等を用いることができ、これらの非水溶媒は、単独或いは二種類以上の混合溶媒として使用することができる。
【００８０】
非水電解液に含まれる電解質としては、例えば電子吸引性の強いリチウム塩を使用し、例えばＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2、ＬｉＮ（ＳＯ2Ｃ2Ｆ5）2、ＬｉＣ（ＳＯ2ＣＦ3）3等が挙げられる。これらの電解質は、一種類で使用しても良く、二種類以上組み合わせて使用しても良い。これらの電解質は、前記非水溶媒に対して０．５〜１．５Ｍの濃度で溶解させることが好ましい。
【００８１】
必要に応じて電解液に加える添加剤としては、電池形状に係らずリチウムイオン二次電池が過充電状態になったときに作用するもので、例えばターフェニル、シクロヘキシルベンゼン、ジフェニルエーテル等が挙げられる。これらの添加剤は、一種類で使用しても良く、二種類以上組み合わせて使用しても良い。またこれらの添加剤は、前記非水溶電解液に対して０．０５〜１０重量％加えることが好ましい。
【００８２】
非水電解液を注液した後、電池ケース１の開口部と封口板２をかしめ封口或いはレーザー封口することによって円筒型リチウムイオン二次電池を作製する。
【実施例】
【００８３】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について説明する。なお、ここで示す図は本発明の一例であって、本発明の請求項に表す構成を有していれば同様の効果を得ることができる。
【００８４】
（実施例１）
正極板５は、正極活物質としてコバルト酸リチウムを１００重量部、導電剤としてアセチレンブラックを２重量部、結着剤としてポリフッ化ビニリデン樹脂を固形分で３重量部を加え、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを溶剤として混練分散させてペーストを作製した。このペーストを、厚さ１５μｍの帯状のアルミニウム箔に連続的に間欠塗着を行い乾燥し
、線圧１０００Ｋｇ／ｃｍで３回圧延を行った。
【００８５】
そして、正極活物質が塗着されていないアルミニウム箔の露出部にアルミニウム製の正極リード端子５ａを超音波溶接した。この溶接部分は図２に示したように、正極リード端子５ａの片側辺の端部の上端部と中間部と下端部に溶接部３を設け、未溶接部４を２箇所に設けた。一方、正極リード端子５ａの他側辺の端部は全てに溶接部３を設けた。
【００８６】
この正極リード端子５ａを覆うようにポリプロピレン樹脂製の絶縁テープを貼り付けて、幅寸法５７ｍｍ、長さ６２０ｍｍ、厚さ０．１８０ｍｍの正極板５を作製した。
【００８７】
負極板６は、負極活物質としてリチウムを吸蔵、放出可能な鱗片状黒鉛を１００重量部、結着剤としてスチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）の水溶性ディスパージョンを固形分として１重量部、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースを１重量部、溶剤として水を加え、混練分散させてペースト状合剤を作製した。このペーストを、厚さ１０μｍの帯状の銅箔に連続的に間欠塗着を行い、１１０℃で３０分間乾燥し、線圧１１０Ｋｇ／ｃｍで３回圧延を行った。
【００８８】
そして、負極活物質が塗着されていない銅箔の露出部にニッケル製の負極リード端子６ａを抵抗溶接した。この溶接部分は、負極リード端子６ａの片側辺の端部の上端部と中間部と下端部に溶接部３を設け、未溶接部４を３箇所に設けた。一方、負極リード端子６ａの他側辺の端部は全てに溶接部３を設けた。
【００８９】
正極リード端子５ａと同様に、ポリプロピレン樹脂製の絶縁テープを負極リード端子６ａに貼り付けて、幅寸法５９ｍｍ、長さ６４５ｍｍ、厚さ０．１７４ｍｍの負極板６を作製した。
【００９０】
このように作製した正極板５と負極板６とを厚さ２０μｍのポリエチレン樹脂製の微多孔性セパレータ７を介して絶縁された状態で捲回して極板群１４を得た。
【００９１】
この極板群１４を、ニッケルメッキを施した肉厚０．２０ｍｍの鋼鈑で、直径１７．８ｍｍ、総高６４．８ｍｍの形状にプレス成型により作製した有底の電池ケース１内に下部絶縁板９とともに収納した。
【００９２】
下部絶縁板９は極板群１４の下面と下方に突出した負極リード端子６ａに挟持されるように配し、負極リード端子６ａは電池ケース１の内底面と抵抗溶接した。
【００９３】
極板群１４の上面には上部絶縁リング８を載置し、電池ケース１の上部側面に溝部を形成して極板群１４を電池ケース１内に保持した。
【００９４】
極板群１４の上方に突出した正極リード端子５ａに封口板２をレーザー溶接した後、エチレンカーボネート（ＥＣ）とエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）を２：１で混合した混合溶媒にＬｉＰＦ6を１．０Ｍの濃度で溶解させ、シクロヘキシルベンゼン０．５重量％添加した非水電解液を注液した。
【００９５】
正極リード端子５ａを屈曲させて前記の溝部上に封口板２を載置し、電池ケース１の上端の開口部を内方にかしめ封口して円筒型リチウムイオン二次電池を作製した。この円筒型リチウムイオン二次電池は、直径１８．１ｍｍ、高さ６５．０ｍｍ、公称容量２６００ｍＡｈである。
【００９６】
（実施例２）
図３に示したように、正極リード端子５ａの片側辺の端部の上端部に溶接部３を設け、他側辺の端部は全てに溶接部３を設けた以外は実施例１と同じように作製した円筒型リチウムイオン二次電池を実施例２とした。
【００９７】
（実施例３）
図４に示したように、正極リード端子５ａの片側辺の端部の中間部に溶接部３を設け、他側辺の端部は全てに溶接部３を設けた以外は実施例１と同じように作製した円筒型リチウムイオン二次電池を実施例３とした。
【００９８】
（実施例４）
図５に示したように、正極リード端子５ａの片側辺の端部の下端部に溶接部３を設け、他側辺の端部は全てに溶接部３を設けた以外は実施例１と同じように作製した円筒型リチウムイオン二次電池を実施例４とした。
【００９９】
（実施例５）
図６に示したように、正極リード端子５ａの片側辺の端部の上端部と下端部に溶接部３を設け、他側辺の端部は全てに溶接部３を設けた以外は実施例１と同じように作製した円筒型リチウムイオン二次電池を実施例５とした。
【０１００】
（実施例６）
図７に示したように、正極リード端子５ａに格子状の溶接部を設けた以外は実施例１と同じように作製した円筒型リチウムイオン二次電池を実施例６とした。
【０１０１】
（実施例７）
図８に示したように、正極リード端子５ａに斜め格子状の溶接部を設けた以外は実施例１と同じように作製した円筒型リチウムイオン二次電池を実施例７とした。
【０１０２】
（実施例８）
図９に示したように、正極リード端子５ａに千鳥状の溶接部を設けた以外は実施例１と同じように作製した円筒型リチウムイオン二次電池を実施例８とした。
【０１０３】
（実施例９）
図１０に示したように、正極リード端子５ａにつづら折れ状の溶接部を設けた以外は実施例１と同じように作製した円筒型リチウムイオン二次電池を実施例９とした。
【０１０４】
（実施例１０）
図１１に示したように、正極リード端子５ａに曲線的なつづら折れ状の溶接部を設けた以外は実施例１と同じように作製した円筒型リチウムイオン二次電池を実施例１０とした。
【０１０５】
（実施例１１）
図１２に示したように、正極リード端子５ａに斑点状の溶接部を設けた以外は実施例１と同じように作製した円筒型リチウムイオン二次電池を実施例１１とした。
【０１０６】
（実施例１２）
図１３に示したように、正極リード端子５ａに半円弧状の溶接部を設けた以外は実施例１と同じように作製した円筒型リチウムイオン二次電池を実施例１２とした。
【０１０７】
（実施例１３）
図１４に示したように、正極リード端子５ａに三角形状の溶接部を設けた以外は実施例
１と同じように作製した円筒型リチウムイオン二次電池を実施例１３とした。
【０１０８】
（実施例１４）
図１５に示したように、正極リード端子５ａの両側辺の端部にまたがる筋状の溶接部を数本設けた以外は実施例１と同じように作製した円筒型リチウムイオン二次電池を実施例１４とした。
【０１０９】
（実施例１５）
図１６に示したように、正極リード端子５ａの両側辺の端部にまたがる筋状の溶接部を斜めに数本設けた以外は実施例１と同じように作製した円筒型リチウムイオン二次電池を実施例１５とした。
【０１１０】
（実施例１６）
図１７に示したように、正極リード端子５ａに１本の縦方向に繋がる溶接部を設け、この縦方向の溶接部と交叉する両側辺の端部まで延びた溶接部を数本設けた以外は実施例１と同じように作製した円筒型リチウムイオン二次電池を実施例１６とした。
【０１１１】
（実施例１７）
図１８に示したように、正極リード端子５ａに１本の縦方向に繋がる溶接部を設け、この縦方向の溶接部と斜めに交叉する両側辺の端部まで延びた溶接部を数本設けた以外は実施例１と同じように作製した円筒型リチウムイオン二次電池を実施例１７とした。
【０１１２】
（比較例１）
図１９に示したように、正極リード端子５ａに未溶接部を設けないこと以外は実施例１と同じように作製した円筒型リチウムイオン二次電池を比較例１とした。
【０１１３】
（比較例２）
図２０に示したように、正極リード端子５ａの縦方向のほぼ半分に未溶接部を設けた以外は実施例１と同じように作製した円筒型リチウムイオン二次電池を比較例２とした。
【０１１４】
以上のように作製した実施例１〜１７および比較例１，比較例２の円筒型リチウムイオン二次電池を各５０個用い、環境温度２０℃で充放電サイクルを７００回行った。充電条件は最大電流１７００ｍＡ、充電終止電圧が４．２０Ｖでの定電圧充電を２時間とした。放電条件は電流値２２５０ｍＡ、放電終止電圧３．０Ｖの定電流で行い、７００サイクル経過後の円筒型リチウムイオン二次電池を分解して正極リード端子５ａの両側辺の端部近傍の金属箔の破断の有無を目視確認し、その発生率を評価した。
【０１１５】
（表１）に結果を示す。
【０１１６】
【表１】
2008027831.tif 000003
この（表１）に示したように、正極リード端子５ａの両側辺の端部のいずれにも溶接部を設け、且つ、少なくとも片側辺の端部に未溶接部を設けた実施例１〜１７は、７００サイクル後の正極リード端子５ａの両側辺の端部近傍の金属箔の破断は皆無であった。
【０１１７】
一方、比較例１は５０個中１０個の破断が確認され、比較例２は５０個中３個の破断が確認された。
【０１１８】
実施例１〜１７については、正極リード端子５ａの両側辺の端部に未溶接部を設けたため、７００サイクルの極板の膨張収縮を繰り返した後でも正極板５の金属箔に連続して繋がった状態でのダメージを与えず、且つ、正極リード端子５ａの片側辺が捲れて金属箔にダメージを与えることもないため破断しなかったと考えられる。
【０１１９】
比較例１については、正極リード端子２５ａの両側辺の端部の全てが溶接部であり、未溶接部を設けていないため、極板の膨張収縮が繰り返されるなかで正極板２５の金属箔に連続して繋がった状態でダメージを与えてしまい、金属箔に破断が生じたと考えられる。
【０１２０】
比較例２については、５０個中３個の破断が生じたが、分解して目視確認したところ正極リード端子２５ａの縦方向に未溶接部を設けた片側辺の端部が捲れて折れ曲がった状態になっていた。これは極板を捲回して構成する際に正極リード端子２５ａの未溶接部が捲れたため、この捲れた部分の金属箔にダメージを与えたためと考えられる。
【０１２１】
なお、本実施例は正極リード端子５ａを用いたが負極リード端子６ａにおいても図１に示したような未溶接部４を設ければ同様の効果が得られた。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
本発明の電池は、特に充放電サイクル中において極板の膨張・収縮が繰り返されるリチウムイオン二次電池に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明の円筒型リチウムイオン二次電池の構成例を示した一部切り欠き斜視図
【図２】本発明の金属箔とリード端子の溶接形態を示した概略図
【図３】本発明の金属箔とリード端子のその他の溶接形態を示した概略図
【図４】本発明の金属箔とリード端子のその他の溶接形態を示した概略図
【図５】本発明の金属箔とリード端子のその他の溶接形態を示した概略図
【図６】本発明の金属箔とリード端子のその他の溶接形態を示した概略図
【図７】本発明の金属箔とリード端子のその他の溶接形態を示した概略図
【図８】本発明の金属箔とリード端子のその他の溶接形態を示した概略図
【図９】本発明の金属箔とリード端子のその他の溶接形態を示した概略図
【図１０】本発明の金属箔とリード端子のその他の溶接形態を示した概略図
【図１１】本発明の金属箔とリード端子のその他の溶接形態を示した概略図
【図１２】本発明の金属箔とリード端子のその他の溶接形態を示した概略図
【図１３】本発明の金属箔とリード端子のその他の溶接形態を示した概略図
【図１４】本発明の金属箔とリード端子のその他の溶接形態を示した概略図
【図１５】本発明の金属箔とリード端子のその他の溶接形態を示した概略図
【図１６】本発明の金属箔とリード端子のその他の溶接形態を示した概略図
【図１７】本発明の金属箔とリード端子のその他の溶接形態を示した概略図
【図１８】本発明の金属箔とリード端子のその他の溶接形態を示した概略図
【図１９】従来の金属箔とリード端子の溶接部の形状を示した概略図
【図２０】従来の金属箔とリード端子のその他の溶接部の形状を示した概略図
【図２１】従来の円筒型リチウムイオン二次電池の構成例を示した一部切り欠き斜視図
【符号の説明】
【０１２４】
１    電池ケース
２    封口板
３    溶接部
４    未溶接部
５    正極板
５ａ  正極リード端子
６    負極板
６ａ  負極リード端子
７    セパレータ
８    上部絶縁リング
９    下部絶縁板
１０    ＰＴＣ素子
１１    防爆弁
１２    正極外部端子
１３    ガスケット
１４    極板群
【図１】
2008027831.tif 000004
【図２】
2008027831.tif 000005
【図３】
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【図４】
2008027831.tif 000007
【図５】
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【図６】
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【図７】
2008027831.tif 000010
【図８】
2008027831.tif 000011
【図９】
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【図１０】
2008027831.tif 000013
【図１１】
2008027831.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2008027831.tif 000018
【図１６】
2008027831.tif 000019
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2008027831.tif 000022
【図２０】
2008027831.tif 000023
【図２１】
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