(57)【要約】【課題】取り回し性を向上させるとともに、電気抵抗を低減させる継手構造、接合方法、二次電池、および、二次電池の製造方法を提供する。【解決手段】複数枚の箔が積層された箔の集合体３と、箔の集合体３を固定する接続部材４と、接続部材４との間で箔の集合体３を積層方向の隙間を密着させるように配置される押さえ部材５と、を備え、箔の集合体３の上面３２と、接続部材４および押さえ部材５とが、一体となるように接合部６が形成される。【選択図】図４
2013251055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の箔が積層された箔の集合体と、
前記箔の集合体を固定する接続部材と、
前記接続部材との間で前記箔の集合体を積層方向の隙間を密着させるように配置される押さえ部材と、を備え、
前記箔の集合体の端面と、前記接続部材および押さえ部材とが、一体となるように接合される
ことを特徴とする継手構造。
【請求項２】
前記接合は、摩擦攪拌接合により金属的に接合される
ことを特徴とする請求項１に記載の継手構造。
【請求項３】
複数枚の箔が積層された箔の集合体の積層方向の隙間を密着させるように接続部材と押さえ部材とを配置するステップと、
前記箔の集合体の端面と、前記接続部材および押さえ部材とが、一体となるように接合するステップと、を備える
ことを特徴とする接合方法。
【請求項４】
前記接合は、摩擦攪拌接合により金属的に接合される
ことを特徴とする請求項３に記載の接合方法。
【請求項５】
金属集電体が積層された積層体と、
前記金属集電体から延出した集電タブと、
前記集電タブを固定する外部端子と、
前記外部端子との間で前記集電タブを積層方向の隙間を密着させるように配置される押さえ部材と、
前記外部端子に対して、前記積層体が配置される側と異なる側に配置され、前記集電タブ、前記外部端子および前記押さえ部材を接合する接合部と、を備える
ことを特徴とする二次電池。
【請求項６】
前記接合部は、
前記集電タブの積層方向に対して側面方向から接合される
ことを特徴とする請求項５に記載の二次電池。
【請求項７】
前記集電タブの長さは、
前記積層体の積層方向の厚さの１／２と、前記外部端子の側面高さを足し合わせた長さと略等しい
ことを特徴とする請求項５に記載の二次電池。
【請求項８】
前記集電タブは、蛇行状に折り畳まれることがなく収納される
ことを特徴とする請求項５に記載の二次電池。
【請求項９】
前記接合部は、摩擦攪拌接合により金属的に接合される
ことを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項１０】
金属集電体から延出した集電タブの積層方向の隙間を密着させるように外部端子とカバーブロックとを配置するステップと、
前記外部端子に対して、前記金属集電体が積層された積層体が配置される側と異なる側で、前記集電タブの端面と、前記外部端子およびカバーブロックとが、一体となるように接合するステップと、を備える
ことを特徴とする二次電池の製造方法。
【請求項１１】
前記接合は、摩擦攪拌接合により金属的に接合される
ことを特徴とする請求項１０に記載の二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、継手構造、接合方法、二次電池、および、二次電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池として、ニッケル水素充電池やリチウムイオン二次電池が知られている。ニッケル水素充電池やリチウムイオン二次電池の主要な構成は、表面に負極活物質層を形成した金属集電体（負極）と、表面に正極活物質層を形成した他の金属集電体（正極）とである。なお、ニッケル水素充電池においては、正極にニッケル酸化物、負極に水素吸蔵合金を用いている。また、リチウムイオン二次電池においては、正極にリチウム金属酸化物、負極に黒鉛などのカーボン材料を用いている。
【０００３】
表面に活物質層を形成した金属集電体（極板）の一辺には、二次電池の外部端子と電気的に接続するための集電タブが形成されている。例えば、円筒形構造の電池においては、集電タブが帯状の極板に規則的な間隔で形成されて巻かれている。また、積層型の電池においては、短冊状の極板の一辺に集電タブが形成されている。
この集電タブを所定枚数束ねて、束ねられた集電タブと二次電池の外部端子とが、直接あるいは電気配線部材を介して、電気的に接続されている。
【０００４】
特許文献１には、電極端子と、並んで配置された複数の電極板と、前記電極端子と前記複数の電極板とにその両端が接合され、当該電極端子と複数の電極板とを電気的に接続する積層された複数の接続板材と、を具備し、前記積層された複数の接続板材は、前記電極端子と前記複数の電極板との間において蛇行状に折畳まれてなる二次電池が開示されている。なお、接続板材と電極板の集電タブとの接合は、超音波接合等により行われることが開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、一側に複数の短冊状集電リードを設けた帯状電極を渦巻状に巻回すると共に前記複数の短冊状集電リードを金属平板リングの一面と金属円盤の他面とにより挟み重ね合わせて溶接したことを特徴とする集電構造が開示されている。なお、溶接は、レーザ光による溶接（レーザ溶接）により行われることが開示されている。
【０００６】
また、外部端子と集電タブを接続する方法、あるいは、外部端子と集電タブとを電気配線部材を介して接続する方法としては、ボルト締めやかしめに代表される機械的締結が挙げられる。このような機械的締結に関して、特許文献３には、複数の正極と複数の負極とがセパレータを介して交互に積層された積層電極体を有すると共に、上記正極からは金属箔から成る正極集電タブが、上記負極からは金属箔から成る負極集電タブが各々延出され、且つ、上記正極集電タブは重ねられた状態で、正極端子の一部を成す板状の内部端子と板状の正極側押さえ板とで挟持されることにより、上記正極と上記正極端子とが正極集電タブを介して電気的に接続される一方、上記負極集電タブは重ねられた状態で、負極端子の一部を成す板状の内部端子と板状の負極側押さえ板とで挟持されることにより、上記負極と上記負極端子とが負極集電タブを介して電気的に接続される構造の積層式電池であって、上記正極端子の内部端子と正極側押さえ板との対向面のうち一方の対向面には、上記正極集電タブの幅方向に延びる凸部が設けられる一方、他方の対向面には上記凸部が遊嵌状態で配置される凹部が延設され、これら凹凸部の間に正極集電タブが配置される構造、及び／又は、上記負極端子の内部端子と負極側押さえ板との対向面のうち一方の対向面には、上記負極集電タブの幅方向に延びる凸部が設けられる一方、他方の対向面には上記凸部が遊嵌状態で配置される凹部が延設され、これら凹凸部の間に負極集電タブが配置される構造を備えることを特徴とする積層式電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０９９４９１号
【特許文献２】特開２００１−１１８５６１号公報
【特許文献３】特開２００９−８７６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、二次電池では、極板の厚さは数μｍ〜数ｍｍと薄く、極板から延出した集電タブ自体も数μｍ〜数ｍｍと薄くなっている。このため、集電タブの積層枚数が数枚〜数十枚の場合には、集電タブと外部端子との接続が比較的容易であったとしても、集電タブの積層枚数が数百枚と多くなる場合には、集電タブと外部端子との接続が困難になるとともに、電池缶に組み付ける際の作業性も悪化する。
【０００９】
特許文献１の二次電池では、集電タブと電気配線部材との接続が複数枚毎に分割して接続されており、外部端子側で電気配線部材が集合体として束ねて接続されている。このため、作業工程が多くなり、それぞれの作業時に集電タブを損傷するおそれがある。
また、積層体（負極および正極）を有底の電池缶に挿入し、前記積層体の上方に配置された負極側及び正極側の外部端子と、前記二つの外部端子が固定された蓋体によって密閉された電池では、積層体の集電タブと外部端子との間で電気配線部材が複数回折り返されて収納されているが、この際にも集電タブや電気配線部材が破損しないよう慎重に作業を行う必要がある。
【００１０】
また、二次電池の大容量および大電流化に伴い、電気配線部材や集電タブによる発熱を低減するため、電気配線部材や集電タブの電気抵抗を低減させることが求められている。電気抵抗を低減させるためには、集電タブと外部端子とが直接接続される構成が望ましい。また、集電タブの長さは、短く構成されることが望ましい。
【００１１】
集電タブと外部端子との接続として、ボルト締結やかしめを採用する場合、通常、集電タブの積層方向と同一方向からボルトを差込んで外部端子と接続されるが、締付ける際に集電タブが破れたり、特許文献３のように当て板を介して接続される場合には、当て板と集電タブ及び外部端子との接触が不十分であったりといった不具合が生じる懸念がある。また、機械的な締結方法では外部端子と集電タブの間に大きな接触抵抗が生じ、接続部分の電気抵抗を小さくすることが難しく、大電流を流した時に電圧降下が大きくなり、４０Ａ程度以上の大電流を流す電池には適していない。
【００１２】
即ち、４０Ａ程度以上の大電流を流す電池を製作する場合には、電気抵抗を低減させるために、機械的な締結方法よりも、直接金属的に接合する接合方法が望ましい。
【００１３】
抵抗スポット溶接は、金属材料を両側から加圧しながら電気を流し、その抵抗熱で金属材料を溶かして接合する方法である。
しかし、溶融部であるナゲットが幅広で浅い扁平形状になるため、集電タブの枚数が多く、接合部が厚くなると、厚さ方向に対して溶込みが不足してしまい十分な接合強度が得られなくなる。
【００１４】
レーザ溶接は、レーザ光のエネルギを利用して金属材料を溶かして接合する方法である。
しかし、集電タブを直接外部端子に接続する構造では、溶接時の投入エネルギが過剰であったり、接合部材の放熱性の違いなどによりスパッタが発生しやすく、飛び散ったスパッタがセパレータを溶かしたり、異物として電極群内部に残留して短絡の原因になったりする恐れがある。
【００１５】
また、特許文献２のように、集電板と当て板との間に集電タブを挟んでレーザ溶接する場合、前述のようにスパッタが発生し易く短絡などの懸念がある。特に、集電タブのように箔を複数枚積層させる場合には、タブ間で隙間が生じないようにしっかりと密着させる必要がある。また、レーザ溶接ではビーム径がφ１ｍｍ以下と小さくエネルギ密度が非常に高いことから、抵抗スポット溶接に比べて深い溶込みが得られるが、溶接幅が狭くなり、大電流を流すのに必要な接合面積を確保するのが困難である。
【００１６】
摩擦攪拌接合は、先端に突起のある円筒状の工具を回転させながら接合部材に押し付けることで摩擦熱が生じ、この熱で接合部材を軟化させるとともに工具の回転力で接合部周辺を塑性流動させることで接合部材を一体化させる方法である。
摩擦攪拌接合は、接合幅や接合面積がレーザ溶接等に比べて広く、かつ深い接合が得られるため大電流を流す構造に適している。しかし、回転する工具を押し付けるため、集電タブのような薄い箔を重ねて接合する場合には箔が引き千切られたり、工具の回転によってはみ出したバリが接合部表面周辺に残るおそれがある。
【００１７】
そこで、本発明は、取り回し性を向上させるとともに、電気抵抗を低減させる継手構造、接合方法、二次電池、および、二次電池の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
このような課題を解決するために、本発明は、複数枚の箔が積層された箔の集合体と、前記箔の集合体を固定する接続部材と、前記接続部材との間で前記箔の集合体を積層方向の隙間を密着させるように配置される押さえ部材と、を備え、前記箔の集合体の端面と、前記接続部材および押さえ部材とが、一体となるように接合されることを特徴とする継手構造である。
【００１９】
また、本発明は、複数枚の箔が積層された箔の集合体の積層方向の隙間を密着させるように接続部材と押さえ部材とを配置するステップと、前記箔の集合体の端面と、前記接続部材および押さえ部材とが、一体となるように接合するステップと、を備えることを特徴とする接合方法である。
【００２０】
また、本発明は、金属集電体が積層された積層体と、前記金属集電体から延出した集電タブと、前記集電タブを固定する外部端子と、前記外部端子との間で前記集電タブを積層方向の隙間を密着させるように配置される押さえ部材と、前記外部端子に対して、前記積層体が配置される側と異なる側に配置され、前記集電タブ、前記外部端子および前記押さえ部材を接合する接合部と、を備えることを特徴とする二次電池である。
【００２１】
また、本発明は、金属集電体から延出した集電タブの積層方向の隙間を密着させるように外部端子とカバーブロックとを配置するステップと、前記外部端子に対して、前記金属集電体が積層された積層体が配置される側と異なる側で、前記集電タブの端面と、前記外部端子およびカバーブロックとが、一体となるように接合するステップと、を備えることを特徴とする二次電池の製造方法である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、取り回し性を向上させるとともに、電気抵抗を低減させる継手構造、接合方法、二次電池、および、二次電池の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態に係る二次電池の外装の一部を切断した部分切断斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る二次電池のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】接合後の集電タブ、外部端子およびカバーブロックの周辺を拡大して示した部分拡大模式図である。
【図４】接合前および接合中の集電タブ、外部端子およびカバーブロックの周辺を拡大して示した部分拡大模式図である。
【図５】第２実施形態に係る二次電池の集電タブ、外部端子およびカバーブロックの周辺を拡大して示した部分拡大斜視図である。
【図６】第３実施形態に係る二次電池の集電タブ、外部端子およびカバーブロックの周辺を拡大して示した部分拡大模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【００２５】
≪第１実施形態≫
第１実施形態に係る二次電池１について図１および図２を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係る二次電池１の外装の一部を切断した部分切断斜視図である。図２は、第１実施形態に係る二次電池のＡ−Ａ線（図１参照）断面図である。なお、以下の説明において、第１実施形態に係る二次電池１は、図１に示すように、電極構造が積層型のリチウムイオン二次電池であるものとして説明する。
【００２６】
＜二次電池１の構成＞
二次電池１は、積層体２と、集電タブ３と、外部端子４と、カバーブロック５（後述する図２参照）と、電池缶１０と、蓋板１１と、注液孔栓１２と、安全弁１３と、を備えている。
【００２７】
積層体２は、表面に負極活物質層を形成した金属集電体（負極）と、電解質を保持するセパレータと、表面に正極活物質層を形成した他の金属集電体（正極）とを有し、複数の負極側の金属集電体と正極側の金属集電体がセパレータを介して短冊形状に交互に積層した構成となっている。
【００２８】
なお、負極活物質層の負極活物質としては、例えば、黒鉛などのカーボン材料を用いることができ、正極活物質層の正極活物質としては、例えば、リチウム金属酸化物（LiCoO2 、LiMn2O4 、LiNiO2 など）を用いることができる。また、負極側の金属集電体としては、例えば、銅を用いることができ、正極側の金属集電体としては、例えば、アルミニウムを用いることができる。また、積層体２の寸法や積層枚数は、必要な電池容量によって適宜決定される。
【００２９】
集電タブ３は、積層体２の金属集電体の端部から一部が延出した部材であり、例えば、積層体２の金属集電体と一体に形成されるようになっている。なお、各金属集電体から集電タブが延出しているが、図１および図２においては、簡便に表すため、積層枚数を簡略化して、一部の集電タブについてのみ図示している。
【００３０】
なお、以下の説明において、負極側の金属集電体に形成された集電タブを負極集電タブと称するものとし、正極側の金属集電体に形成された集電タブを正極集電タブと称するものとし、負極集電タブおよび正極集電タブを区別しない場合は総称して集電タブと称するものとする。
【００３１】
集電タブ３は、外部端子４に接合される。即ち、複数の負極集電タブは束ねられて負極側の外部端子４に接合され、複数の正極集電タブは束ねられて正極側の外部端子４に接合される。なお、集電タブの枚数は、二次電池１の電池容量によって決定される。例えば、電池容量が数十Ａｈから数百Ａｈの二次電池１では、集電タブの枚数は数十枚から数百枚に及ぶ。
【００３２】
外部端子４は、負極集電タブと接合される負極側の外部端子と、正極集電タブと接合される正極側の外部端子とを有し、集電タブ３を介して積層体２の金属集電体と接合されるようになっている。なお、図２に示すように、集電タブ３と外部端子４との接合においては、集電タブ３と外部端子４ともにカバーブロック５も接合され、接合部６が形成されている。即ち、集電タブ３は、外部端子４およびカバーブロック５に挟持され、この状態で接合部６が形成されることにより、これらが一体となって接合されるようになっている。なお、集電タブ３、外部端子４およびカバーブロック５の接合については、図３および図４を用いて後述する。
【００３３】
また、正極側および負極側の外部端子４は、共に二次電池１の同一の面、即ち、蓋板１１の面から突出するように配置されている。これにより、外部端子４への配線が一つの面内で収まるため、配線用空間を少なくすることができるようになっている。
【００３４】
なお、外部端子４とカバーブロック５の材料は、対応する集電タブ３と同じ材料系とした。即ち、負極側の金属集電体（銅）から延出した負極集電タブと接合する負極側の外部端子４と負極側のカバーブロック５の材質は、銅系材料（銅または銅合金）とした。また、正極側の金属集電体（アルミニウム）から延出した正極集電タブと接合する正極側の外部端子４と正極側のカバーブロック５の材質は、アルミニウム系材料（アルミニウムまたはアルミニウム合金）とした。
【００３５】
電池缶１０と蓋板１１で二次電池１の外装が形成されるようになっている。電池缶１０には、積層体２および電解液が内包されるようになっている。蓋板１１には、外部端子４がナットなどの締結部（図示せず）で固定されている。また、蓋板１１には、電解液を注入する注液孔を封止する注液孔栓１２や、過充電など非定常時に電池缶１０の内圧を開放するための安全弁１３が配置されている。
【００３６】
なお、電池缶１０は、矩形の積層体２を内包するため角形となっている。短冊形状の金属集電体やセパレータを積層して角形の電池缶１０に入れる積層型の二次電池１は、帯状の金属集電体やセパレータを円柱状に巻いて円筒形の電池缶に入れる巻回型の二次電池と比較して、巻き取るための軸芯等がないため、体積あたりのエネルギ密度を高くすることができるという利点がある。
【００３７】
電池缶１０は、例えば、アルミニウム合金をインパクトプレス成形で形成することができる。また、電池缶１０の材質がアルミニウム系合金の場合、ダイキャスト成形で作製してもよい。また、電池缶１０の材質は、ステンレス鋼であってもよい。また、電池缶１０の材質は金属材料に限らず、電解液に侵食されない樹脂を用いてもよく、金属材料を主体とし表面に前記樹脂が被覆されていてもよい。
【００３８】
＜集電タブ３、外部端子４およびカバーブロック５の接合＞
次に、集電タブ３、外部端子４およびカバーブロック５の接合について、説明する。
【００３９】
まず、図２に示すように、積層体２は、電池缶１０の中で２つの群に大別されている。そして、一方の群の積層体２の負極集電タブが負極側の外部端子４の一端と接合され、他方の群の積層体２の負極集電タブが負極側の外部端子４の他端と接合されるようになっている。同様に、一方の群の積層体２の正極集電タブが正極側の外部端子４の一端と接合され、他方の群の積層体２の正極集電タブが正極側の外部端子４の他端と接合されるようになっている。
【００４０】
また、積層体２の金属集電体から延出した集電タブ３は、積層体２の積層方向に沿うように略９０°屈折し、外部端子４の側面４１（図４参照）に沿うように先ほどの屈折方向とは逆向きに略９０°屈折するようになっている。このように構成されることにより、特許文献１の二次電池のような接続板材が蛇行状に折り畳まれることがない（換言すれば、ある屈折方向に対して略１８０°屈折することがない）構成となっている。
【００４１】
これにより、集電タブ３を特許文献１のように蛇行状に折り畳むことがなくなり、集電タブ３の取り回し性を向上させ、二次電池１の組み立て性を向上させることができる。また、集電タブ３が電池缶１０の内部で占有する空間を小さくすることができるので、二次電池１を小型化して、体積あたりのエネルギ密度を高くすることができるという利点がある。
【００４２】
また、例えば、図２に示すように、各集電タブ３のうち、長さが最も長くなる集電タブ３の長さＬを、積層体２の積層方向の厚さＷの半分と外部端子４（カバーブロック５）の高さＨを足し合わせた長さ（Ｗ／２＋Ｈ）と、ほぼ等しくすることができる。
【００４３】
このように、特許文献１の二次電池と比較して、集電タブ３の長さ（積層体２の金属集電体から接合部６までの長さ）を短くして、集電タブ３の電気抵抗による発熱を低減させることができる。
また、集電タブ３を短くすることにより、集電タブ３の熱抵抗を低減させることができる。これにより、集電タブ３を介して積層体２の熱を外部端子４に伝熱させて、外部端子４をヒートシンクとして機能させることにより、積層体２の過度な温度上昇を防止することができ、積層体２の熱的損傷を防止することができる。
【００４４】
次に、集電タブ３、外部端子４およびカバーブロック５の接合部６について、図３を用いて説明する。図３は、接合後の集電タブ３、外部端子４およびカバーブロック５の周辺を拡大して示した部分拡大模式図である。
【００４５】
図３に示すように、集電タブ３と外部端子４の電気的な接続は、摩擦攪拌接合により接合部６が形成されることで達成される。
このように摩擦攪拌接合により接合部６が形成されることにより、例えば特許文献３のような機械的な締結と比較して、集電タブ３と外部端子４の接合（締結）における電気抵抗を低減させ、接合部６の電気抵抗による発熱を低減させることができる。なお、接合部６の発熱は、外部端子４をヒートシンクとして機能させることにより、積層体２の過度な温度上昇を防止することができ、積層体２の熱的損傷を防止することができる。
また、接合部６の熱抵抗も低減させることができるので、積層体２の熱を外部端子４に伝熱させて、外部端子４をヒートシンクとして機能させることにより、積層体２の過度な温度上昇を防止することができ、積層体２の熱的損傷を防止することができる。
【００４６】
＜集電タブ３、外部端子４およびカバーブロック５の接合方法＞
次に、図４を用いて、集電タブ３と外部端子４の接合方法について説明する。図４は、接合前および接合中の集電タブ３、外部端子４およびカバーブロック５の周辺を拡大して示した部分拡大模式図である。
【００４７】
図４の右側に示すように、束ねられた集電タブ３は、外部端子４の側面４１とカバーブロック５の側面５１との間に配置され、カバーブロック５が外部端子４の方向に押し付けられる。これにより、束ねられた集電タブ３の積層方向に対して、押し付け力が発生するため、集電タブ３が隙間なく密着した状態で外部端子４の側面４１に固定される。
【００４８】
そして、固定された集電タブ３、外部端子４およびカバーブロック５の上側（集電タブ３の上面３２、外部端子４の上面４２、カバーブロック５の上面５２の側）から高速回転する回転工具２０の回転工具先端部２１を挿入し（図４の左側参照）、回転工具２０を集電タブ３の上面３２に沿って直線的（図４の紙面に垂直な方向）に移動させて接合部６を形成した。
【００４９】
ここで、摩擦攪拌接合により形成される接合部６の大きさ（幅，深さ）は、回転工具先端部２１の形状によって決まるが、回転工具２０の回転工具先端部２１の径ｄは、集電タブ３の厚さＤよりも大きくなる径（即ち、ｄ＞Ｄ）にした。これにより、集電タブ３、外部端子４およびカバーブロック５を接合する接合部６が形成される。
また、回転工具２０の回転工具先端部２１の長さｌは、集電タブ３と外部端子４の接合における電気抵抗が小さくなるように設定すればよく、例えば、集電タブ３の厚さＤよりも大きくなる径（即ち、ｌ＞Ｄ）とした。
【００５０】
このように、本実施形態に係る接合方法において、カバーブロック５を押し付ける方向と回転工具２０の挿入方向とが異なるように配置されている。
【００５１】
仮に、カバーブロック５を押し付ける方向と回転工具２０の挿入方向とが同一の方向に配置されて接合する場合（例えば、カバーブロック５から集電タブ３の平面３１の法線方向に回転工具２０の回転工具先端部２１を挿入する場合）、カバーブロック５に対して、回転工具２０を挿入し移動させる部分のスペースを確保しながらカバーブロック５を集電タブ３および外部端子４へ固定する必要があり、カバーブロック５の全面を押し付けることができない。このため、集電タブ３を隙間なく密着させるのは容易ではない。
【００５２】
これに対し、本実施形態に係る接合方法によれば、カバーブロック５を押し付ける方向と回転工具２０の挿入方向とが異なるように配置されているため、カバーブロック５の全面を均等に押し付けることができ、集電タブ３を容易に隙間なく密着した状態とすることができる。
【００５３】
また、本実施形態に係る接合方法によれば、集電タブ３、外部端子４およびカバーブロック５の上側（集電タブ３の上面３２、外部端子４の上面４２、カバーブロック５の上面５２の側）から回転工具２０を挿入して摩擦攪拌接合を行うため、積層体２と接合部６は外部端子４およびカバーブロック５で隔てて配置されるようになっている。これにより、摩擦攪拌接合中に発生したバリ等が何らかの原因で剥がれ落ちて飛散した場合であっても、バリ等が積層体２に混入するのを容易に防止することができる。
【００５４】
また、特許文献１のように、外部端子４の底面側（換言すれば、積層体２と外部端子４との間）で接合作業を行う必要が無いため、接合作業時に積層体２に触れて損傷させることを防止することができる。また、外部端子４の底面側で接合作業を行う必要が無いため、底面側に作業領域を確保する必要がなく、特許文献１のような折り畳み構造を不要とすることができる。
【００５５】
このように、第１実施形態に係る二次電池１によれば、集電タブ３の取り回し性を向上させるとともに、電気抵抗を低減させて二次電池の大容量化・大電流化に対応することができる。また、集電タブ３が電池缶１０の内部で占有する空間を小さくすることができるので、二次電池１を小型化して、体積あたりのエネルギ密度を高くすることができるという利点がある。
【００５６】
≪第２実施形態≫
次に、第２実施形態に係る二次電池１について図５を用いて説明する。図５は、第２実施形態に係る二次電池１の集電タブ３、外部端子４Ａおよびカバーブロック５Ａの周辺を拡大して示した部分拡大斜視図である。ここで、第１実施形態に係る二次電池１と第２実施形態に係る二次電池１とは、外部端子４Ａおよびカバーブロック５Ａの構造が異なっている。その他の点は、第１実施形態と同様であり、説明を省略する。
【００５７】
外部端子４Ａは、側面４１に切り欠き部４３が形成され、切り欠き部４３の切り欠き側面４４にはカバーブロック５Ａの押し込み方向に延びる凹部４５が形成されている。
カバーブロック５Ａには、凸部５３が形成されている。
【００５８】
そして、集電タブ３、外部端子４Ａおよびカバーブロック５Ａの接合の際には、束ねられた集電タブ３を外部端子４Ａとカバーブロック５Ａの間に配置して、カバーブロック５Ａが外部端子４Ａの方向に押し付けることにより、カバーブロック５Ａの凸部５３が外部端子４Ａの凹部４５と嵌合し、カバーブロック５Ａの本体が外部端子４Ａの切り欠き部４３に挿入されるようになっている。
【００５９】
これにより、カバーブロック５Ａを外部端子４Ａの方向に押し付ける際の作業性を向上させることができる。また、回転工具２０を挿入する際には、カバーブロック５Ａの移動が凹部４５および凸部５３により係止されるので、摩擦攪拌接合の作業性も向上させることができる。
【００６０】
≪第３実施形態≫
次に、第３実施形態に係る二次電池１について図６を用いて説明する。図６は、第３実施形態に係る二次電池１の集電タブ３、外部端子４Ｂおよびカバーブロック５Ｂの周辺を拡大して示した部分拡大模式図である。ここで、第１実施形態に係る二次電池１と第３実施形態に係る二次電池１とは、外部端子４Ｂおよびカバーブロック５Ｂの構造が異なっている。その他の点は、第１実施形態と同様であり、説明を省略する。
【００６１】
図６（ａ）に示すように、外部端子４Ｂには、集電タブ３を外部端子４Ｂの底面４６から挿入し、外部端子４Ｂの上面４２の側まで通過させるための貫通溝４７が形成されている。貫通溝４７は、底面４６から上面４２へ向かって、貫通溝４７の開口幅が広がるように傾斜面４８が形成されている。また、傾斜面４８の途中には凹部４９が形成されている。
カバーブロック５Ｂは、側面５１とは反対側の面が傾斜した傾斜面５４として形成され、傾斜面５４の途中には凸部５５が形成されている。
【００６２】
そして、集電タブ３、外部端子４Ｂおよびカバーブロック５Ｂの接合の際には、まず、束ねられた集電タブ３を外部端子４Ｂの底面４６の側から貫通溝４７に挿入する。この際、集電タブ３の上面３２は、外部端子４Ｂの上面４２と同じ高さになるようにする。
【００６３】
次に、カバーブロック５Ｂを、外部端子４Ｂの上面４２の側から、貫通溝４７に押し込むように挿入していく。ここで、カバーブロック５Ｂの傾斜面５４が貫通溝４７の傾斜面４８に沿って挿入されるため、カバーブロック５Ｂは、集電タブ３の隙間を密着させながら、凸部５５と凹部４９が嵌め合わせるまで押し込まれる（図６（ｂ）参照）。この際、カバーブロック５Ｂの上面５２は、外部端子４Ｂの上面４２および集電タブ３の上面３２よりも高くなるように配置される。
【００６４】
次に、回転工具２０を回転させながら、回転工具先端部２１をカバーブロック５Ｂの上面５２押し付けて挿入していく。回転工具先端部２１を最初にカバーブロック５Ｂの上面５２に押し付けることで、回転工具２０の挿入工程が、集電タブ３の隙間を密着させる押し付け力を兼ねることになり、別途、押し付け力を付与する機構を省略することができ、接合部周辺での作業性が向上する。
【００６５】
さらに、外部端子４Ｂの上面４２および集電タブ３の上面３２に回転工具２０の底面が接触するまで回転工具２０を挿入していき、２秒間保持した後、挿入方向と逆方向に移動させて回転工具２０を接合部から引き抜いた。この点接合を同一接合部で２回づつ実施した。
これにより、回転工具２０を連続的に（直線的に）移動させた場合と比較して、摩擦攪拌接合時の外部端子４Ｂおよび集電タブ３の温度上昇を低くすることができる。
【００６６】
＜変形例＞
なお、本実施形態に係る二次電池は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
【００６７】
本実施形態に係る二次電池は、電極構造が積層型の二次電池であるものとして説明したが、これに限られるものではなく、例えば、電極構造が巻回型の二次電池であってもよい。
また、外装構造が、缶（電池缶）であるものとして説明したが、これに限られるものではなく、例えば、ラミネートフィルム外装であってもよい。
また、二次電池の形状は、角形電池であるものとして説明したが、これに限られるものではなく、例えば、円筒形や扁平形といった電池形状であってもよい。
【００６８】
また、本実施形態に係る二次電池は、リチウムイオン二次電池であるものとして説明したが、これに限られるものではなく、例えば、ニッケル水素充電池であってもよく、その他の構成の二次電池であってもよい。また、積層体２の金属集電体や活物質層も二次電池の構成にあわせて適宜変更してもよい。
【００６９】
第１実施形態および第２実施形態では回転工具２０を連続的に（直線的に）移動させて摩擦攪拌接合の接合部６を形成し、第３実施形態では点接合するものとして説明したが、第１実施形態および第２実施形態において点接合してもよく、第３実施形態において回転工具２０を連続的に（直線的に）移動させて摩擦攪拌接合の接合部を形成してもよい。
【００７０】
また、本実施形態は二次電池の集電タブ３、外部端子４（４Ａ，４Ｂ）およびカバーブロック５（５Ａ，５Ｂ）の接合を例に説明したが、これに限られるものではなく、より一般的に、箔の集合体と、箔の集合体を固定するための接続部材と、押さえ部材とを接合する継手構造にも適用することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１              二次電池
２              積層体
３              集電タブ（箔の集合体）
４，４Ａ，４Ｂ  外部端子（接続部材）
５，５Ａ，５Ｂ  カバーブロック（押さえ部材）
６              接合部
１０            電池缶
１１            蓋板
１２            注液孔栓
１３            安全弁
２０            回転工具
２１            回転工具先端部
３１            平面
３２            上面（箔の集合体の端面）
４１            側面
４２            上面
４３            切り欠き部
４４            切り欠き側面
４５            凹部
４６            底面
４７            貫通溝
４８            傾斜面
４９            凹部
５１            側面
５２            上面
５３            凸部
５４            傾斜面
５５            凸部
【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】
2013251055.tif 000007
【図６】
2013251055.tif 000008