(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池素子の端部に設けられた電極コレクタに複数枚のリード片からなる電極リードを接合した後、前記電極リードを折り曲げて電池ケース内に収容するに際し、
前記折り曲げによって外側に配置されるリード片に、その折り曲げによって生じる内側と外側の周長差に応じた弛み部を予め形成しておく
ことを特徴とする電池の製造方法。
【請求項２】
前記電極コレクタに前記電極リードを接合するのに先立ち、前記複数枚のリード片を重ね合わせて一体に接合しておく
ことを特徴とする請求項１記載の電池の製造方法。
【請求項３】
前記複数枚のリード片を、そのリード長手方向の途中でリード全幅にわたって接合する
ことを特徴とする請求項２記載の電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば非水電解液系の電池の製造方法に関し、さらに詳しくは、複数枚のリード片からなる電極リードを有する電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子技術の進歩により電子機器の高性能化が進み、それに伴い電子機器に使用される電池の高エネルギー密度化の要求が高まっている。一般用途の二次電池としては、鉛電池やニッケルカドニウム電池等の水溶液系電池が主流となっているが、この水溶液系電池では前述した高エネルギー密度化の要求を満足できるものとなっていない。そこで最近では、高エネルギー密度化の要望に沿う二次電池として、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解液二次電池が開発されている。この非水電解液二次電池を用いたビデオカメラや携帯電話機などの電子機器では、大幅な小型・軽量化が図られている。
【０００３】
現状の非水電解液二次電池は、密閉された電池ケース内に正極、負極及び電解液が収容されて構成されている。正極と負極とはセパレータを介して渦巻き状に巻き付けられ、これによって電池素子が形成されている。この電池素子は電池ケースのなかに挿入され、そこに適量の電解液が注入されている。また、電池ケース内では、正極に電気的に接続された正極コレクタに正極リードの一端が溶接され、かつ正極リードの他端に安全弁が溶接されたかたちで収容されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、二次電池を製造する上では、例えば大電流を流すときにリードの抵抗値を下げるため、正極リードを複数枚のリード片で構成し、これを完全に折り曲げた状態で（折り畳んだ状態で）電池ケース内に収容する場合がある。
【０００５】
そうした場合、現状の製造工程では、図３（ａ），（ｂ）に示すように平らな２枚のリード片５０Ａ，５０Ｂをそれぞれ重ね合わせて正極コレクタに溶接することにより、一つの正極リード５０を構成するようにしている。また、２枚のリード片５０Ａ，５０Ｂからなる正極リード５０に安全弁を溶接した後、電池ケースの開口部を電池蓋で封口する際に正極リード５０を折り曲げて電池ケース内に収容するようにしている。
【０００６】
ところが、正極リード５０を折り曲げるにあたっては、折り曲げの基準位置（図中一点鎖線）を境にして図３（ｃ）の状態から図３（ｄ）のように正極リード５０を折り曲げたときに、折り曲げ部の内側と外側の周長差によって２枚のリード片５０Ａ，５０Ｂ、特に内側のリード片５０Ａに形状的な歪みや皺が発生してしまう。そのため、正極リード５０を折り曲げた後のリード厚さ寸法Ｔａが大きくなり、その分だけ電池の高さが高くなっている。また、電池の高さを低く抑えるために正極リード５０を無理に押し込むようにすると、電池素子に機械的なダメージを与えてしまう。
【０００７】
また、正極コレクタに正極リード５０を溶接するときに、各々のリード片５０Ａ，５０Ｂを別々（バラバラ）の状態で取り扱っているため、リード供給動作を複数回にわたって行う必要がある。さらに、リード片５０Ａ，５０Ｂの位置ずれを修正するための位置合わせを行う必要もある。
【０００８】
加えて、電池ケースに電解液を注入したときに、正極リード５０の端部が電解液に浸されるため、毛細管現象によりリード片５０Ａ，５０Ｂ間の僅かな隙間部分を通して電解液が這い上がり、これによってリード片５０Ａ，５０Ｂ間が電解液で濡れてしまうという不具合もある。こうしてリード片５０Ａ，５０Ｂ間が電解液で濡れたままの状態で安全弁を溶接すると、溶接状態が安定しないだけでなく、激しいスパッタリング現象が発生して安全性を確保できなくなる。そのため現状では、安全弁を溶接する前に、リード片５０Ａ，５０Ｂに付着した電解液を拭き取るようにしている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電池の製造方法においては、電池素子の端部に設けられた電極コレクタに複数枚のリード片からなる電極リードを接合した後、その電極リードを折り曲げて電池ケース内に収容するに際し、折り曲げによって外側に配置されるリード片に、その折り曲げによって生じる内側と外側の周長差に応じた弛み部を予め形成するようにしている。
【００１０】
上記電池の製造方法によれば、折り曲げによって外側に配置されるリード片に対して、周長差に応じた弛み部を予め形成しておくことにより、実際に電極リードを折り曲げときには、内側と外側のリード片の周長差が弛み部で吸収されるようになる。これにより、各々のリード片に形状的な歪みや皺を生じさせることなく、電極リードをスムーズに折り曲げることが可能となる。また、弛み部の形成によってリード片間に隙間が確保されるため、その隙間部分で、毛細管現象による電解液の這い上がりを阻止することが可能となる。さらに、電極コレクタに電極リードを接合するのに先立って、複数枚のリード片を重ね合わせて一体に接合しておけば、電極コレクタへのリード供給動作が１回で済むようになるとともに、電極コレクタへの溶接に際して各々のリード片の相対位置がずれることもなくなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１２】
図１は非水電解液系の二次電池（ここでは代表的なリチウムイオン二次電池）の基本的な製造フローを説明する図である。
【００１３】
先ず、図１（ａ）に示すように、ワインダ（巻き付け器）にて円筒状の電池素子１を作製した後、電子素子１の一方端に正極コレクタ２、他方端に負極コレクタ３を溶接する。電池素子１は、シート状をなす正極と負極とをセパレータを介して渦巻き状に巻き込んで形成される。
【００１４】
正極材料には、十分な量のリチウム（Ｌｉ）を含んだ正極活性物質が好適に用いられる。正極活性物質としては、例えば一般式Ｌｉx ＭＯ2 （但し、ＭはＣｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｖ，Ｔｉの少なくとも１種を表し、ｘは正の数であるとする）で表されるリチウムと他の金属からなる複合金属酸化物等が用いられる。
【００１５】
一方、負極材料には、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な炭素系材料が好適に用いられる。炭素系材料としては、コークス類、グラファイト類、ガラス状炭素類、炭素繊維、活性炭素等が用いられる。また、セパレータには、例えばポリプロピレンからなる微多孔性のフィルムが用いられる。
【００１６】
正極コレクタ２及び負極コレクタ３は、上述のように巻き込まれた正極と負極から電気を集めるもので、それぞれ円板状に形成されている。正極コレクタ２はアルミニウムによって構成され、負極コレクタ３は銅によって構成されている。
【００１７】
次に、図１（ｂ）に示すように、正極コレクタ２に例えばアルミニウム（Ａｌ）からなる板状の正極リード４を溶接した後、図１（ｃ）に示すように、電池ケース５に電池素子１を挿入する。電池ケース５としては、表面にニッケルメッキ等が施された金属筒が用いられる。次いで、正極コレクタ２と電池ケース５を溶接により固着した後、電池ケース５のなかに電解液を注入する。電解液としては、リチウム塩を支持電解質塩とし、これを有機溶媒に溶解させた非水電解液が用いられる。有機溶媒としては、環状炭素エステル類と鎖状炭酸エステル類の混合溶媒が好適に用いられる。さらに、電池ケース５に電解液を注入した後は、次工程にて正極リード４に安全弁６をレーザ溶接する。安全弁６は予め電池蓋７と組合わさった状態で溶接される。
【００１８】
続いて、図１（ｄ）に示すように、電池ケース５の開口部に電池蓋７を嵌め合わせて、その嵌め合わせ部をかしめることにより、電池ケース５の開口部を電池蓋７にて封口する。これにより、電池９の組み立てが完了し、以降は、洗浄工程や検査工程を経て完成品となる。
【００１９】
ここで、本発明の実施形態に係る電池の製造方法においては、上述した一連の製造フローのなかで、例えば正極側に２枚のリード片からなる正極リード４を用い、この正極リード４を正極コレクタ２に接合（溶接）した後、電池蓋７の嵌め合わせのときに正極リード４を折り曲げて電池ケース５内に収容するに際し、図２（ａ），（ｂ）に示すような構造の正極リード４を用いることとしている。
【００２０】
即ち、図示のように帯板状をなす２枚のリード片４Ａ，４Ｂを互いに重ね合わせるにあたって、これら２枚のリード片４Ａ，４Ｂからなる正極リード４を折り曲げたときに、例えば一方のリード片４Ａが内側で、他方のリード片４Ｂが外側に配置されるものとすると、外側に配置されるリード片４Ｂに対して、折り曲げの基準位置となる基準線上（図中一点鎖線上）に略Ｕ字形の弛み部４Ｃを形成してある。リード片４Ｂへの弛み部４Ｃの形成は、プレス成形等によって容易に行うことができる。
【００２１】
リード片４Ｂにおける弛み部４Ｃの形成寸法は、正極リード４の折り曲げによって生じる内側と外側の周長差に応じて適宜設定する。即ち、内側と外側の周長差がΔＬであるとすると、そのΔＬと同等かそれより若干長めの寸法をもって弛み部４Ｃを形成する。周長差ΔＬについては、例えば２枚のリード片４Ａ，４Ｂの厚さ寸法がそれぞれ“ｔ”ｍｍであったとすると、“ΔＬ＝πｔ”ｍｍで求めることができる。この弛み部４Ｃの形成により、図示の如く２枚のリード片４Ａ，４Ｂを重ね合わせた際には、図２（ｃ）にも示すように弛み部４Ｃの形成部分（折り曲げの基準位置）で、２枚のリード片４Ａ，４Ｂの間に隙間Ｇが確保された状態となる。
【００２２】
さらに、上述の如く重ね合わせた２枚のリード片４Ａ，４Ｂを、上記折り曲げの基準位置以外の部分４Ｄ、即ちリード長手方向（図の左右方向）において折り曲げの基準位置（図中一点鎖線位置）と上記安全弁６の溶接部位４Ｅとの間（略中間位置）で超音波溶接により一体に接合してある。この接合は、上述の如くリード長手方向の途中でリード全幅にわたって行うようにしている。
【００２３】
このように正極リード４を折り曲げた際に外側に配置されるリード片４Ｂに周長差に応じた弛み部４Ｃを予め形成しておくことにより、上記製造フローのなかで正極リード４を実際に折り曲げたときには、内側と外側のリード片４Ａ，４Ｂの周長差が弛み部４Ｃで吸収され、これによって電極リード４（特に内側のリード片４Ａ）の折り曲げがスムーズになされる。そのため、図２（ｄ）に示すように内側のリード片４Ａの曲げ部分に歪みや皺等を生じさせることなく、電極リード４（２枚のリード片４Ａ，４Ｂ）を綺麗に折り曲げることができる。
【００２４】
これにより、電池ケース５を開口部を電池蓋７で封口するときに、電極リード４を強く押し込まなくても、２枚のリード片４Ａ，４Ｂを緊密に折り曲げることができるため、折り曲げ後のリード厚さ寸法Ｔｂを従来（Ｔａ）よりも小さくすることができる（Ｔｂ＜Ｔａ）。その結果、電池素子１に機械的なダメージを与えることなく、電池１の高さを従来よりも低く抑えることが可能となる。
【００２５】
また、上記２枚のリード片４Ａ，４Ｂを一体に接合してから、正極コレクタ２に溶接するようにしているため、溶接時における正極リード４の取り扱い（ハンドリング等）が容易になるとともに、正極コレクタ２へのリード供給動作が１回で済むようになる。また、２枚のリード片４Ａ，４Ｂの相対位置がずれることがないため、正極コレクタ２に対してはリード片４Ａ，４Ｂ相互の位置合わせの必要がなく、正極リード４の位置合わせを行うだけで済むようになる。これにより、正極コレクタ２への正極リード４の溶接を簡単にしかも精度良く行うことが可能となる。
【００２６】
また、上記製造フローにおいて、電池ケース５内に電解液を注入した際には、正極リード４の一部（正極コレクタ２との接合部とその近傍）が電解液に浸されるものの、この段階（正極リード４を折り曲げる前の段階）では２枚のリード片４Ａ，４Ｂの間に弛み部４Ｃによる隙間Ｇが確保されているため、その隙間Ｇの部分で毛細管現象による電解液の這い上がりを阻止することができる。隙間Ｇの寸法については、１ｍｍ以上確保されていることが望ましい。
【００２７】
さらに、２枚のリード４Ａ，４Ｂをそのリード長手方向の途中でリード全幅にわたり超音波溶接等にて接合しているため、その接合部分（超音波溶接部）４Ｄでは２枚のリード片４Ａ，４Ｂが隙間無く密着した状態となる。これにより、毛細管現象による電解液の拡散移動経路を確実に遮断することができる。その結果、安全弁６を正極リード４に溶接するにあたっては、その前の工程（電解液の注入工程）で正極リード４の被溶接部が電解液で濡れることがなくなる。したがって、いちいち電解液の拭き取り作業を行わなくても、安全にしかもスプラッシュの発生を招くことなく、安全弁６を正極リード４に溶接することが可能となる。
【００２８】
因みに、正極リードを構成するリード片の枚数を２枚、リード片１枚あたりの厚さ寸法を０．１５ｍｍとして、外側のリード片に上記弛み部を設けた場合と設けなかった場合で、それぞれ折り曲げ後のリード厚さ寸法を比較してみたところ、弛み部を設けなかったものでは折り曲げ後のリード厚さ寸法が１．２ｍｍであったのに対し、弛み部を設けたものでは折り曲げ後のリード厚さ寸法が０．６ｍｍとなった。
【００２９】
なお、上記実施形態においては、２枚のリード片４Ａ，４Ｂからなる正極リード４を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限らず、３枚以上のリード片からなる正極リードを用いる場合にも同様に適用可能である。また、３枚以上のリード片からなる正極リードを用いる場合においては、最内のリード片を除いて、その外側のリード片の各々につき、内外の周長差に応じた弛み部を適宜形成するようにすれば良い。
【００３０】
また、上記実施形態では、製造対象となる電池の種類として、非水電解液系の二次電池（リチウムイオン二次電池）を例示したが、本発明はこれに限らず、例えば水溶液系の二次電池（鉛二次電池、ニッケルカドニウム二次電池）など、他の種類の電池を製造する際にも同様に適用可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、折り曲げによって外側に配置されるリード片に対して、周長差に応じた弛み部を予め形成しておくことにより、各々のリード片に形状的な歪みや皺を生じさせることなく、電極リードをスムーズに折り曲げることができる。これにより、電極リードの折り曲げ後の厚さ寸法を小さくすることができるため、電池素子に機械的なダメージを与えることなく、電池高さを低く抑えることが可能となる。また、弛み部の形成によってリード片間に隙間が確保されるため、この隙間部分で、毛細管現象による電解液の這い上がりを阻止することができる。さらに、電極コレクタに電極リードを接合するのに先立って、複数枚のリード片を重ね合わせて一体に接合しておくことにより、電極コレクタへの電極リードの溶接を簡単にしかも精度良く行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】二次電池の基本的な製造フローを説明する図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電池の製造方法を説明する図である。
【図３】従来技術と課題を説明する図である。
【符号の説明】
３…正極コレクタ、４…正極リード、４Ａ，４Ｂ…リード片、４Ｃ…弛み部、４Ｄ…接合部分
【図１】
0004406973.tif 000002
【図２】
0004406973.tif 000003
【図３】
0004406973.tif 000004