(57)【要約】【課題】高出力系用途に対する、３次元方向からの衝撃、振動に対して信頼性の高い非水電解液電池の製造法を提供することを目的とする。【解決手段】正極板と負極板とをセパレータを介して積層した極板群を、非水電解液と共にケース内に収容した非水電解液電池において、極板群から引き出した集電リードと封口板とを接合し、接合の箇所は、集電リードの幅方向に少なくとも２箇所、かつ集電リードの長手方向に少なくとも２箇所有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と負極板とをセパレータを介して積層した極板群を、非水電解液と共にケース内に収容した非水電解液電池において、
前記極板群から引き出した集電リードと封口板とを接合し、
前記接合箇所は、前記集電リードの幅方向に少なくとも２箇所、かつ前記集電リードの長手方向に少なくとも２箇所有している非水電解液電池。
【請求項２】
正極板と負極板とをセパレータを介して積層した極板群を、非水電解液と共にケース内に収容した非水電解液電池において、
前記極板群から引き出した集電リードと封口板とを接合し、
前記接合箇所は、前記集電リードの幅方向に少なくとも２箇所、かつ前記集電リードの長手方向に少なくとも２箇所有しており、
かつ前記接合箇所がつながっている非水電解液電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水電解液電池、特にその集電用リードと封口板との接合に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＡＶ機器あるいはパソコンなどの電子機器のポータブル化、コードレス化が急速に進んでいる。これら電子機器の駆動用電源に、高容量の、アルカリ蓄電池に代表される水系電解液電池や、リチウム二次電池に代表される非水電解液電池が使われている。その中でも非水電解液電池は、エネルギー密度が高く、サイクル特性などの電気特性に優れた電池である。それら電池はポータブル電子機器等に広く普及している。
【０００３】
従来の非水電解液電池の集電用リードと封口板との接合方法として、集電用リードに２点以上連続させてレーザー溶接することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２９９０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来の非水電解液電池において、特許文献１には、集電用リードの幅方向に対して一方向のみに２点以上連続してレーザー溶接で接合することが開示されている。このような接合方法では、集電用リードの幅方向に対して一方向のみ、つまり１次元方向のみの接合のため次のような課題があった。
【０００５】
電動工具用や電動自動車用の電源に用いられる高出力系の非水電解液電池では、電池出力を確保するために、同一容量の従来のポータブル機器用電池と比べて、電池１個の重量が重くなっている。そのため、電池１個の重量が７０ｇ以上を超える電池では、集電用リードと封口板との溶接部分にかかる負荷は、従来のポータブル機器用電池に比べ増加している。さらに、電動工具用や電動自動車用の電源に用いられる高出力系電池は、実使用においてポータブル機器用電池よりも強い振動や衝撃があらゆる方向から加えられる機会が多い。そのような過酷な使用条件の中で、集電用リードと封口板との溶接部分における集電を確保し続けなければならない。この溶接部分が、特に振動や衝撃に対して弱い部分であるため、溶接部分の信頼性の確保が非常に重要である。
【０００６】
そこで、本発明はこのような従来の課題を解決するもので、特に振動、衝撃に対しての信頼性に優れた非水電解液電池を提供す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】
前記従来の課題を解決するために、本発明の非水電解液電池は、正極板と負極板とをセパレータを介して積層した極板群を、非水電解液と共にケース内に収容し、極板群から引き出した集電リードと封口板とを接合し、接合の箇所は、集電リードの幅方向に少なくとも２箇所、かつ前記集電リードの長手方向に少なくとも２箇所有していることを特徴とする。
【０００８】
集電リードの幅方向に２箇所以上かつ集電リードの長手方向に２箇所以上の接合箇所とは、具体的には図１に示したように、集電リードの幅方向に６箇所連続的に溶接し、かつ集電リードの長手方向に２段溶接したような場合である。このような溶接において、２段溶接に対して平行方向に衝撃が加わった場合（集電リードの長手方向）、まず１段目の溶接点（例えば、図１の下段目の６箇所連続溶接した溶接点３）が衝撃を吸収し、１段目が破断した後に、２段目の溶接点（例えば、図１の上段目の６箇所連続溶接した溶接点４）
が衝撃を受けることになる。そのため溶接点における対衝撃寿命は約２倍となる。次に、溶接点に対して垂直方向に衝撃が加わった場合（集電リードの幅方向）、１段目の溶接点と２段目の溶接点とが同時に衝撃を受けることとなる。そのため、衝撃を１／２に分散することができ、信頼性を向上できるようになる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、過酷な実使用における電動工具用や電動自動車用の電源に用いられる高出力系の非水電解液電池において、あらゆる方向からの衝撃や振動に対する信頼性を向上させた非水電解液電池を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の第１の実施形態における非水電解液電池は、
正極板と負極板とをセパレータを介して積層した極板群を、非水電解液と共にケース内に収容した電池であって、
極板群から引き出した集電リードと封口板とを接合し、記接合の箇所は、集電リードの幅方向に少なくとも２箇所、かつ集電リードの長手方向に少なくとも２箇所有していることを特徴とする。
【００１１】
集電リードの幅方向に２箇所以上かつ集電リードの長手方向に２箇所以上の接合箇所とは、具体的には図１に示したように、集電リードの幅方向に６箇所連続的に接合し、かつ集電リードの長手方向に接合箇所を２段設けた場合である。このような接合において、２段接合に対して平行方向に衝撃が加わった場合（集電リードの長手方向）、まず１段目の接合点（例えば、図１の上段目の６箇所連続接合した部分）が衝撃を吸収し、１段目が破断した後に、２段目の接合点（例えば、図１の下段目の６箇所連続接合した部分）が衝撃を受けることになる。そのため、接合点における対衝撃寿命は約２倍になると考えられる。次に、接合点に対して垂直方向に衝撃が加わった場合（集電リードの幅方向）、１段目の接合点と２段目の接合点とが同時に衝撃を受けることとなる。そのため、衝撃を１／２に分散することができ、信頼性を向上できるようになる。
【００１２】
電動工具用や電動自動車用などの電源に用いられる高出力系の非水電解液電池では、電池出力を確保するために、同一容量の従来のポータブル機器用電池と比べて、電池１個の重量が重いのが一般的である。そのため、電池１個の重量が７０ｇ以上を超える電池では、集電用リードと封口板との接合部分にかかる負荷は、従来のポータブル機器用電池に比べ増加している。さらに、電動工具用や電動自動車用などの過酷な使用条件において、高出力系の非水電解液電池はポータブル機器用電池よりも強い振動や衝撃が加えられる機会が多い。そのような過酷な使用条件の中で、集電用リードと封口板との溶接部分における集電を確保し続けなければならない。この溶接部分が、振動や衝撃に対して特に弱い部分であるため、溶接部分の信頼性の確保が非常に重要である。
【００１３】
具体的に図を用いて説明する。図１のように接合すると、図２に示す垂直方向（集電リードの長手方向）の衝撃５が加わった時、１段目の溶接点３が最初に衝撃を吸収し、接合点３が限界を超え破断すると、次に２段目の接合点４が衝撃を受けることとなる。そのため、垂直方向（集電リードの長手方向）の衝撃に対する信頼性を向上させることができる。また、図２に示す平行方向（集電リードの幅方向）の衝撃６が加わった時、１段目の溶接点３と２段目の接合点４が１点ずつ衝撃を受けることなる。図３に示した従来の１段目のみの接合、もしくは図４に示した２点のみの接合に比べ、衝撃を受ける面積が２倍になるため、平行方向への衝撃に対する信頼性を向上させることができる。
【００１４】
封口板と集電用リードの接合方法としては、例えばレーザー溶接、抵抗溶接、超音波溶着の方法があるが、短時間に多点の溶接を実施するためには、レーザー溶接が好ましい方
法である。
【００１５】
本発明の第２の実施形態における非水電解液電池は、
正極板と負極板とをセパレータを介して積層した極板群を、非水電解液と共にケース内に収容した非水電解液電池において、
前記極板群から引き出した集電リードと封口板とを接合し、
前記接合箇所は、前記集電リードの幅方向に少なくとも２箇所、かつ前記集電リードの長手方向に少なくとも２箇所有しており、
かつ前記接合箇所がつながっていることを特徴とする。
【００１６】
こうすることにより前述した本発明の効果がより顕著になる。集電リードの幅方向に２箇所以上かつ集電リードの長手方向に２箇所以上で、かつ接合箇所がつながっているというのは、具体的には図５に示したように、集電リードの幅方向に６箇所連続的に接合し、かつ集電リードの長手方向に接合箇所を２段設け、かつ集電リードの長手方向に２段設けた接合箇所をつなげるように接合したような場合である。このような溶接において、２段接合に対して平行方向に衝撃が加わった場合（集電リードの長手方向）、まず１段目の接合点（例えば、図５の下段目の６箇所連続接合した溶接点３）が衝撃を吸収する。１段目が破断した後に、１段目と２段目とをつなげた接合点（例えば、２箇所連続接合したバイパス接合点７）が衝撃を吸収する。１段目と２段目とをつなげた接合点が破断した後に、２段目の接合点（例えば、図５の上段目の６箇所連続接合した接合点４）が衝撃を受けることになる。そのため溶接点における対衝撃寿命は、第１の実施の形態に比べ長くなる。次に、接合点に対して垂直方向に衝撃が加わった場合（集電リードの幅方向）、１段目の接合点と２段目の接合点とが同時に衝撃を受けることとなる。そのため、衝撃を１／２に分散することができ、１段目と２段目とをつなげた接合点がある分だけ第１の実施形態より信頼性を向上させることができる。
【００１７】
具体的に図を用いて説明する。図５に示すように接合すると、図５のバイパス接合点７が、平行方向への衝撃８を受ける点を増加させるため、衝撃を分散でき、かつ２段目の溶接点４がバイパス接合点７でつながっていることにより、垂直方向への衝撃９が１段目の溶接点３を破壊した後、２段目の接合点４に衝撃が及ぶまで、バイパス接合点７が衝撃を受けるため、２段目の溶接点４まで衝撃が及びにくくなる。以上のことから第１の実施形態より良好な接合である。
【００１８】
次に、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、以下の実施例は本発明に限定するものではない。
【実施例】
【００１９】
本発明の非水電解液電池として円筒形電池を以下のように作製する。レーザー溶接に用いたレーザー本体はＮＥＣ（株）製ＭＰ−８０１レーザーを使用する。集電用リードとして、幅１０ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍ、硬度、Ｏ材、および材質１Ｎ３０よりなるアルミニウム（以下、ＡＬと略す）製リードを使用する。封口板は、厚さ１ｍｍ、材質１Ｎ３０のＡＬよりなる封口板を使用する。また、円筒形電池は、直径２６ｍｍ、総高６５ｍｍ、重量９０ｇの円筒形電池を作製する。
【００２０】
（実施例１）
図１に示すように、集電用リードと封口板とレーザー溶接を２段行い、１段当りの溶接点数を６点とした。このようして作製した電池を電池Ａとした。
【００２１】
（比較例１）
図３に示すように、特許文献１のように１段のみ６点溶接した。このようにして作製し
た電池を電池Ｂとした。
【００２２】
（比較例２）
図４に示すように、２点溶接した。このようにして作製した電池を電池Ｃとした。
【００２３】
（実施例２）
図５に示すように、集電用リードと封口板とをレーザー溶接で２段行い、バイパス接合点を１段目の接合点と２段目の接合点の中央部分に２点溶接することにより作製した電池を電池Ｄとした。
【００２４】
（実施例３）
図６に示すように、集電用リードと封口板とをレーザー溶接で環状に溶接した。このようにして作製した電池を電池Ｅとした。
【００２５】
（実施例４）
図７に示すように、集電用リードと封口板とを略Ｚ字状に溶接した。このようにして作製した電池を電池Ｆとした。
【００２６】
以上のように作製した電池Ａ〜Ｄを各２セルずつ用い、次に説明する落下試験を行った。
＜落下試験＞
落下高さ３０ｃｍから、電池の落下方向として、正立、倒立、側面の順に３方向の落下を１回とし、１０回ごとに内部抵抗値（抵抗測定装置（ＨＩＯＫＩ社製、品番Ｎｏ３５６０））を測定した。そして、内部抵抗値がレンジオーバー、つまり測定不能になるまで落下を繰り返した。電池の内部抵抗値が測定不能になった時点の落下回数をカウントした。ここで、内部抵抗値が測定不能になったところで電池を分解し、封口板と集電用リードとの溶接部分の破断によるものかを確認した。また、電池の評価は各サンプルｎ＝２ずつ実施した。
【００２７】
電池の内部抵抗値が測定不能になった時点の落下回数と集電用リードとの封口板との溶接部分の分解確認による結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
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表１の結果から、電池Ａが垂直方向の衝撃を２段で受けるため、１段目が破断しても、もう１段で再度衝撃を受けなおすため、落下回数が大幅に増加している。また、溶接部の破断により、内部抵抗値測定が不能となっていることから、落下回数の増加は、溶接部の耐衝撃性向上を示す。このことから、本発明を用いることにより、耐衝撃性が格段に向上していることが確認された。以上のことから、接合箇所は、集電リードの幅方向に少なくとも２箇所、かつ集電リードの長手方向に少なくとも２箇所有しているとよいと言える。
【００２９】
また、バイパス接合点を設けることにより、２段目の接合点への衝撃負荷が加わるまでの余裕度が増加し、さらに、バイパス接合点が平行方向からの衝撃を分散させるため、耐落下性を向上させることができる。さらに、バイパス接合点の形状を環状や略Ｚ字状にすることにより、バイパス接合点の接合点数を増加させることになるため、さらに耐落下性を向上させることができ、さらに好ましい。
【００３０】
なお、実施例において、円筒形電池について説明したが、角形など電池形状が異なってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の非水電解液電池は、３次元方向からの衝撃や振動に対する信頼性が向上できるため、衝撃や振動の大きい高出力系の電源等に有用である。特に、高出力系の非水電解液電池の用途、例えば、電動ドライバー等のパワーツールの主電源、およびＥＶ自動車等の産業用主電源の用途に適している。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例１にかかる集電用リードと封口板との接合概略図
【図２】落下、衝撃の加わる方向を示した模式図
【図３】従来の集電用リードと封口板との接合概略図
【図４】従来の集電用リードと封口板との接合概略図
【図５】本発明の実施例２にかかる集電用リードと封口板との接合概略図
【図６】本発明の実施例３にかかる集電用リードと封口板との接合概略図
【図７】本発明の実施例４にかかる集電用リードと封口板との接合概略図
【符号の説明】
【００３３】
１  集電用リード
２  封口板
３  １段目の接合点
４  ２段目の接合点
５  垂直方向への衝撃
６  平行方向への衝撃
７  バイパス接合点
８  平行方向への衝撃
９  垂直方向への衝撃
【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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【図６】
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【図７】
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