(57)【要約】【課題】本発明では、溶接信頼性の高い二次電池を提供することを課題とする。【解決手段】本発明に係る二次電池は、金属箔に合剤層が設けられた電極が捲回された発電要素を有し、金属箔は、一方の面と他方の面で結晶粒の大きさが異なり、電極は、発電要素の外周側に金属箔の結晶が大きい面が向いて配置されることを特徴とする。【選択図】図５
2016184482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔に合剤層が設けられた電極が捲回された発電要素を有する二次電池において、
前記金属箔は、一方の面と他方の面で結晶粒の大きさが異なり、
前記電極は、前記発電要素の外周側に前記金属箔の結晶が大きい面が向いて配置されることを特徴とする二次電池。
【請求項２】
請求項１に記載の二次電池において、
前記金属箔の反りは、前記発電要素の内周側よりも外周側の方が大きいことを特徴とする二次電池。
【請求項３】
請求項２に記載の二次電池において、
前記金属箔は電着により作成された銅箔であることを特徴とする二次電池。
【請求項４】
請求項３に記載の二次電池において、
前記銅箔の厚さは２０μｍ以下であることを特徴とする二次電池。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の二次電池において、
前記合剤層から突出した銅箔の長さは２０ｍｍ以上であることを特徴とする二次電池。
【請求項６】
金属箔に合剤層が設けられた電極が捲回された発電要素を有する二次電池の製造方法において、
前記金属箔は、一方の面と他方の面で結晶粒の大きさが異なり、前記金属箔の結晶粒の大きい面が前記発電要素の外周側を向くように捲回される工程を有することを特徴とする二次電池の作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド型の電気自動車や純粋な電気自動車等の動力源として大容量の二次電池が開発されており、その中でもエネルギー密度（Ｗｈ／ｋｇ）の高いリチウムイオン二次電池が注目されている。リチウムイオン二次電池は正極電極、負極電極およびそれぞれを絶縁するためのセパレータを重ね合わせて捲回することで形成された発電要素を、角形や円筒形の電池缶に収納することで構成されている。
【０００３】
円筒形二次電池では、発電要素の一方の電極は、集電部材を介して、電池蓋に設けられた外部端子に電気的に接続される。集電部材と負極電極の金属箔とを溶接するには、集電部材を発電要素側に押し込む必要がある。
【０００４】
特許文献１には、集電部材を発電要素に押し込みやすくするために、電極を変形させた後に集電部材を発電要素に押し込む点が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２０３５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の方法では、拡開部材を金属箔に挿入して金属箔を変形させている。しかし、当該方法では金属箔が拡開部材に巻き込まれて折れ曲がり、集電部材との溶接不良を発生させる恐れがある。
【０００７】
本発明では上記課題に鑑み、溶接信頼性の高い二次電池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】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明に記載の二次電池は、金属箔に合剤層が設けられた電極が捲回された発電要素を有し、金属箔は、一方の面と他方の面で結晶粒の大きさが異なり、電極は、発電要素の外周側に前記金属箔の結晶が大きい面が向いて配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記発明を用いることにより、工程を増やすことなく治具を発電要素に挿入しやすくなり、溶接不良の低減効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】円筒形二次電池の断面図
【図２】円筒形二次電池の分解斜視図
【図３】発電要素の分解断面斜視図
【図４】電解銅箔の断面図
【図５】（ａ）〜（ｃ）は凸部癖付け前のそれぞれの発電要素の斜視図
【図６】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれの発電要素の凸部癖付け工程を示す斜視図
【図７】（ａ）及び（ｂ）は本発明に係る発電要素の作成工程図
【図８】図７（ａ）のＢ部の拡大図
【図９】電極塗工から凸部溶接までの工程フロー図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態を図面を用いて説明する。本実施形態では、円筒形二次電池及びその製造方法について説明する。
【００１２】
以下、本発明による蓄電素子の実施の形態について、図面を参照して説明する。  
図１は、円筒形二次電池の一実施形態を示す拡大断面図である。
【００１３】
円筒形二次電池１は、底部を有し、上部が開口された円筒形の電池缶２および電池缶２の上部を封口するハット型の電池蓋３で構成される電池容器４を有する。電池容器４の内部には、以下に説明する発電用の各構成部材が収容され、非水電解液５が注入されている。
【００１４】
円筒形の電池缶２には、上端側に設けられた開口部２ｂ側に電池缶２の内側に突き出した溝２ａが形成されている。
【００１５】
電池缶２の内部には、発電要素１０が配置されている。発電要素１０は、軸方向に沿う中空部を有する細長い円筒形の軸芯１５と、軸芯１５の周囲に捲回された正極電極および負極電極とを備える。円筒形状の軸芯１５の中空部は、軸方向（図面の上下方向）で軸方向に垂直な面の断面形状が異なる。中空部の上方での断面形状は平行部と曲線部で形成されるトラック形状をしている。中空部の下方での断面形状は上方の平行部の幅よりも小さい径の円形である。この上方の中空部１５ａに円筒状の正極集電リング２７が圧入されている。正極集電リング板２７は、円盤状の基部２７ａと、この基部２７ａの内周部において軸芯１５側に向かって突出し、軸芯１５の内面に圧入される下部筒部２７ｂと、外周縁において電池蓋３側に突き出す上部筒部２７ｃとを有する。正極集電リング２７はこの下部筒部２７ｂにより軸芯１５の上端部に固定、支持されている。
【００１６】
正極電極の正極凸部１６は、正極集電リング２７の上部筒部２７ｃに溶接されている。正極集電リング２７は例えばアルミニウム系金属により形成され、上部筒部２７ｃの外周には、正極電極の正極凸部１６および押え部材２８が溶接されている。多数の正極凸部１６は、正極集電リング２７の上部筒部２７ｃの外周に密着させておき、正極凸部１６の外周に押え部材２８をリング状に巻き付けて仮固定し、この状態で超音波溶接により接合される。
【００１７】
軸芯１５の下端部の外周には、外径が径小とされた段部１５ｂが形成され、この段部１５ｂに負極集電リング２１が圧入されて固定されている。負極集電リング２１は、例えば、銅系金属により形成され、円盤状の基部２１ａに軸芯１５の段部１５ｂに圧入される開口部２１ｂが形成され、外周縁に、電池缶２の底部側に向かって突き出す外周筒部２１ｃが形成されている。負極集電リング２１の基部２１ａには、軸芯１５の中空軸に注液された非水電解液５を発電要素１０に浸透させるための開口部２１ｄ（図２参照）が形成されている。
【００１８】
負極電極の負極凸部１７は、負極集電リング２１の外周筒部２１ｃに接合される。負極集電リング２１の外周筒部２１ｃの外周には、負極電極の負極凸部１７および押え部材２２が溶接されている。多数の負極凸部１７を、負極集電板２１の外周筒部２１ｃの外周に密着させておき、負極凸部１７の外周に押え部材２２をリング状に巻き付けて仮固定し、この状態で溶接される。負極集電リング２１の基部２１ａには、接続リード板５０が、抵抗溶接、或いはレーザ溶接等により接合されている。
【００１９】
多数の正極凸部１６は、正極集電リング２７に溶接され、多数の負極凸部１７が負極集電リング２１に溶接されることにより、正極集電リング２７、負極集電リング２１および発電要素１０が一体的にユニット化された発電ユニット２０が構成される。電池缶２の内部には、非水電解液５が所定量注入されている。非水電解液５の一例として、リチウム塩がカーボネート系溶媒に溶解した溶液が上げられる。
【００２０】
図２は円筒形二次電池の分解斜視図である。
【００２１】
円筒形状の軸芯１５の中空部の上方には、円筒状の正極集電リング２７が圧入されている。正極集電リング２７は、例えば、アルミニウム系金属により形成されている。正極集電リング２７の基部２７ａには、電池内部で発生するガスを放出するための開口部２７ｄが形成されている。正極集電リング２７に形成された開口部２７ｅは、接続リード板５０を電池缶２に溶接するための電極棒（図示せず）を挿通するためのものである。電極棒を正極集電リング２７に形成された開口部２７ｅから軸芯１５の中空部に差し込み、その先端部で接続リード板５０を電池缶２の底部２ｃの内面に押し付けて抵抗溶接を行う。これにより発電ユニット２０は電池缶２の底部２ｃに固定される。また、負極集電リング２１に接続されている電池缶２の底面は一方の出力端子として作用し、発電要素１０に蓄電された電力を電池缶２から取り出すことができる。正極集電リング２７の基部２７ａの上面には、複数のアルミニウム箔が積層されて構成されたフレキシブルな接続部材３３が、その一端部を溶接されて接合されている。
【００２２】
正極集電リング２７の上部筒部２７ｃ上には、電池蓋ユニット３０が配置されている。電池蓋ユニット３０は、リング形状をした絶縁板３４、絶縁板３４に設けられた開口部３４ａに嵌入された接続板３５、接続板３５に溶接されたダイアフラム３７およびダイアフラム３７に、かしめと溶接により固定された電池蓋３により構成される。
【００２３】
絶縁板３４は、円形の開口部３４ａを有する絶縁性樹脂材料からなるリング形状を有し、正極集電リング２７の上部筒部２７ｃ上に載置されている。
【００２４】
絶縁板３４は、開口部３４ａおよび下方に突出する側部３４ｂを有している。絶縁板３４の開口部３４ａ内には接続板３５が嵌合されている。接続板３５の下面には、接続部材３３の他端部が溶接されて接合されている。
【００２５】
接続板３５は、アルミニウム系金属で形成され、中央部を除くほぼ全体が均一でかつ、中央側が少々低い位置に撓んだ、ほぼ皿形状を有している。接続板３５の中心には、薄肉でドーム形状に形成された突起部３５ａが形成されており、突起部３５ａの周囲には、複数の開口部３５ｂが形成されている。開口部３５ｂは、電池内部に発生するガスを放出する機能を有している。接続板３５の突起部３５ａはダイアフラム３７の中央部の底面に抵抗溶接または摩擦攪拌接合により接合されている。ダイアフラム３７はアルミニウム系金属で形成され、ダイアフラム３７の中心部を中心とする円形の切込み３７ａを有する。切込み３７ａはプレスにより上面側をＶ字形状に押し潰して、残部を薄肉にしたものである。ダイアフラム３７は、電池の安全性確保のために設けられており、電池の内圧が上昇すると、切込み３７ａにおいて開裂し、内部のガスを放出する機能を有する。
【００２６】
ダイアフラム３７は周縁部において電池蓋３の周縁部を固定している。ダイアフラム３７は図２に図示されるように、当初、周縁部に電池蓋３側に向かって垂直に起立する側壁３７ｂを有している。この側壁３７ｂ内に電池蓋３を収容し、かしめ加工により、側壁３７ｂを電池蓋３の上面側に屈曲して固定する。
【００２７】
電池蓋３は、炭素鋼等の鉄で形成され、表裏両面にニッケルめっきが施されており、ダイアフラム３７に接触する円盤状の周縁部３ａと、この周縁部３ａから上方に突出する筒部３ｂを有するハット型を有する。筒部３ｂには開口部３ｃが形成されている。この開口部３ｃは、電池内部に発生するガス圧によりダイアフラム３７が開裂した際、ガスを電池外部に放出するためのものである。電池蓋３は一方の電力出力端として作用し、電池蓋３から蓄電された電力を取り出すことができる。
【００２８】
ダイアフラム３７と電池蓋３とのかしめ部を覆う絶縁部材からなるガスケット４３が設けられている。ガスケット４３は、ゴムで形成されており、限定する意図ではないが、１つの好ましい材料の例として、フッ素系樹脂をあげることができる。
【００２９】
ガスケット４３は、リング状の基部４３ａの周側縁に、上部方向に向けてほぼ垂直に起立して形成された外周壁部４３ｂを有する形状を有している。
【００３０】
そして、プレス等により、電池缶２と共にガスケット４３の外周壁部４３ｂを屈曲して基部４３ａと外周壁部４３ｂにより、ダイアフラム３７と電池蓋３を軸方向に圧接するようにかしめ加工される。これにより、電池蓋３、ダイアフラム３７、絶縁板３４および接続板３５が一体に形成された電池蓋ユニット３０がガスケット４３を介して電池缶２に固定されると共に、絶縁板３４が発電ユニット２０の正極集電リング２７に当接し、発電ユニット２０を電池缶２の缶底側に押しつけている。
【００３１】
図３は、発電要素１０の構造の詳細を示すための分解断面斜視図である。
【００３２】
発電要素１０は、軸芯１５の周囲に、正極電極１１、負極電極１２、および第１、第２のセパレータ１３、１４が捲回された構造を有する。
【００３３】
軸芯１５は、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）のような絶縁材により形成され、中空円筒形状を有する。軸芯１５には、第１のセパレータ１３、負極電極１２、第２のセパレータ１４および正極電極１１が、順に積層され、捲回されている。最内周の負極電極１２の内側には第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４が数周（図３では、１周）捲回されている。第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４は、絶縁性の多孔質体で形成されている。
【００３４】
最内周（軸芯側）では、負極電極１２の捲き始めが正極電極１１の捲き始めよりも周方向に延出している。また、最外周（電池缶側）では負極電極１２が正極電極１１よりも外周側に捲回されており、負極電極１２の捲き終わりが正極電極１１の捲き終わりよりも周方向に延出されている。最外周の負極電極１２の外周に第２のセパレータ１４が捲回されている。最外周の第２のセパレータ１４終端が接着テープ１９で止められる。尚、最外周で第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４が数回、捲回された後、接着テープ１９で止められることもある。
【００３５】
正極電極１１は、アルミニウム箔により形成され長尺な形状を有し、正極金属箔１１ａと、この正極金属箔１１ａの両面に正極合剤が塗布された正極合剤層１１ｂを有する。正極金属箔１１ａの長手方向に延在する上方側の側縁は、正極合剤が塗布されず正極金属箔１１ａが露出した正極箔露出部１１ｃとなっている。この正極箔露出部１１ｃには、軸芯１５の軸に沿って上方に突き出す多数の正極凸部１６が等間隔に一体的に形成されている。
【００３６】
正極合剤は正極活物質と、正極導電材と、正極バインダとからなる。正極活物質として、コバルト、マンガン、ニッケル等のリチウム酸化物が挙げられる。
【００３７】
正極バインダとして、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）やフッ素ゴムなどが挙げられる。
【００３８】
正極合剤を正極金属箔１１ａに塗布する方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法、等が挙げられる。正極合剤に分散溶液を混練したスラリを、厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、プレスし、裁断する。正極合剤の塗布厚さの一例としては片側約４０μｍである。正極金属箔１１ａを裁断する際、正極凸部１６を一体的に形成する。すべての正極凸部１６の長さは、ほぼ同じである。
【００３９】
負極電極１２は、電解銅箔により形成され長尺な形状を有する負極金属箔１２ａと、この負極金属箔１２ａの両面に負極合剤が塗布された負極合剤層１２ｂとを有する。負極金属箔１２ａの長手方向に延在する下方側の側縁は、負極合剤が塗布されず銅箔が露出した負極箔露出部１２ｃとなっている。この負極箔露出部１２ｃには、軸芯１５の軸に沿って正極凸部１６とは反対方向に延出された、多数の負極凸部１７が等間隔に一体的に形成されている。
【００４０】
負極合剤は、負極活物質と、負極バインダと、増粘剤とからなる。負極活物質としては、黒鉛炭素が挙げられる。
【００４１】
負極合剤を負極金属箔１２ａに塗布する方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法等が挙げられる。
【００４２】
負極合剤に分散溶媒を混練したスラリを、厚さ１０μｍの電解銅箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、裁断する。負極合剤の塗布厚さの一例としては片側約４０μｍである。負極金属箔１２ａをプレスにより裁断する際、負極凸部１７を一体的に形成する。
【００４３】
なお、本発明では電解銅箔の厚さを１０μｍとしたが、電解銅箔の厚さが厚すぎると後述する反り量が十分確保できない可能性がある。そのため、電解銅箔の厚さは反り量を十分確保できる２０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下とすることが好ましい。
【００４４】
一方で電解銅箔の反りを十分に生かすためには、負極凸部１７の長さも重要である。負極凸部１７が少しでも負極合剤層１２ｂの端部から突出していれば、負極凸部１７は反るが、より十分反り量を確保するためには負極凸部１７の長さを２０ｍｍ以上確保することが好ましい。
【００４５】
第１、第２のセパレータ１３、１４の幅は、負極電極１２の負極合剤層１２ｂの幅よりも大きい。負極電極１２の負極合剤層１２ｂの幅は、正極電極１１の正極合剤層１１ｂの幅よりも大きい。負極合剤層１２ｂの幅および長さを正極合剤層１１ｂの幅および長さよりも大きくして、正極合剤層１１ｂの全領域を負極合剤層１２ｂで覆う構造とされている。リチウムイオン二次電池の場合、正極活物質であるリチウムがイオン化してセパレータを浸透し、負極活物質に吸蔵される。この場合、負極側に負極活物質が形成されておらず負極金属箔１２ａが表出していると負極金属箔１２ａにリチウムが析出し、内部短絡を発生する原因となる。上記の如く、正極合剤層１１ｂの全領域を負極合剤層１２ｂで覆うことにより、このようなリチウム析出に伴う内部短絡を防止することができる。
【００４６】
第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４は、それぞれ、例えば、厚さ４０μｍのポリエチレン製多孔膜で形成されている。
【００４７】
続いて、本発明の特徴となる金属箔について説明する。負極電極１２は、電解銅箔により形成され長尺な形状を有する負極金属箔１２ａと、この負極金属箔１２ａの両面に負極合剤が塗布された負極合剤層１２ｂとを有する。図４は負極金属箔１２ａの断面図である。本発明で用いられる電解銅箔は電着によって製造されるため、電解ドラムに結晶が析出する面と、析出した面から結晶が成長する面とで結晶粒が異なる。結晶が析出する面は結晶粒が小さい面１２ｄとなり、結晶が成長する面は結晶粒が大きい面１２ｅとなり、それぞれの結晶粒は析出成長した際に生じる内部応力が異なる。このため内部応力の影響によって結晶粒が大きい面１２ｅ側に反るようになる。
【００４８】
本発明では、図３に示すように発電要素１０の外周側に結晶粒が大きい面１２ｅが向くように負極金属箔１２ａが配置される。このように負極金属箔１２ａを配置することによって、負極凸部１７が発電要素１０の外周側に広がるようになり、電池作成時にコマ５１、５２にひっかかり、負極凸部１７が巻き込まれて折れ曲がることが無くなる。そのため、負極集電板２１と負極凸部１７との溶接信頼性が向上する。
【００４９】
図５は凸部癖付け前の発電要素１０の斜視図である。図５（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ電解銅箔ではない負極金属箔１２ａ（圧延銅箔）を使用した発電要素１０ａ、結晶粒が小さい側の面１２ｄを外側に向けた発電要素１０ｂ、そして結晶粒が大きい側の面１２ｅを外側に向けた発電要素１０ｃを示すものである。負極凸部１７の結晶粒の状態によって図５（ａ）の負極凸部１７が湾曲していない発電要素１０ａ、図５（ｂ）の負極凸部１７が内側に湾曲し窄まっている発電要素１０ｂ、図５（ｃ）の負極凸部１７が外側に湾曲し広がった発電要素１０ｃの３つの形態になる。
【００５０】
図６及び図７は負極集電板２１を挿入するために、負極凸部１７を広げる工程を説明する図である。発電要素１０は後述する負極集電板２１を挿入する為の環状の突出部１７ｂを形成するためにテーパー角の大きいコマ５２を負極凸部１７の中央の開口部１７ａに押し込んで形成する必要がある。しかしながら、図６（ａ）に示すような負極凸部１７が湾曲していない発電要素１０ａでは、テーパー角の大きいコマ５２を押し込む際に、負極凸部１７の先端がコマ５２に引っ掛かり、負極凸部１７がコマ５２に引っ掛かったまま開口部１７ａに押し込まれることによって負極凸部１７が開口部１７ａ内側に巻き込まれてしまう。そのような状況になると、巻き込まれた負極凸部１７は折れ曲がり、負極集電板２１の外周に正しく配置されずに溶接され、溶接不良を起こす恐れがある。
【００５１】
一方で図６（ｂ）に示すような負極凸部１７が内側に湾曲して窄まっている発電要素１０ｂにおいては、開口部１７ａ側に負極凸部１７が巻き込まれる可能性がより高くなってしまう。そのため、図６（ｂ）のような形態では、テーパー角の大きい５２を用いるのではなく、負極凸部１７を開口部１７ａの内側に巻き込まずに外周側に押し広げるため、テーパー角の小さいコマ５１を用いて、負極凸部１７の根元に予備の癖付けを行う必要がある。つまり、一旦テーパー角の小さいコマ５１を負極凸部１７の中央の開口部１７ａに押し込んだ後に、テーパー角の大きいコマ５２を負極凸部１７の中央の開口部１７ａに押し込み、負極凸部１７の根元を癖付けする必要があるため、癖付工程が２段階になってしまう。そのため、負極凸部１７が湾曲していない発電要素１０ａ及び負極凸部１７が内側に湾曲し窄まっている発電要素１０ｂの形態では、工程を簡素化して電池を作成しようとすると、負極集電板２１と負極凸部１７との溶接不良を発生させる可能性が高くなる。
【００５２】
他方で図５（ｃ）に示すように、発電要素１０を作成する際に負極金属箔１２ａの結晶が大きい面１２ｅを発電要素１０の外側に向けて配置した発電要素１０ｃでは、負極凸部１７が外側に湾曲し広がった発電要素１０ｃを意図的に作成される。そのため、図７（ａ）に示すように、負極凸部１７が外側に湾曲し広がった発電要素１０ｃは、負極凸部１７の中央の開口部１７ａが外側に湾曲し広がっていることから、負極凸部１７がテーパー角の大きいコマ５２のテーパー部分に引っ掛かることが無くなる。従って、負極凸部１７が発電要素１０の内側に巻き込まれて折れることがないため、負極集電板２１と負極凸部１７が溶接不良を起こす可能性も低くなる、また、テーパー角の小さいコマ５１を押し込む予備の癖付け工程をせずに、テーパー角の大きいコマ５２を押し込むことができるため、予備の癖付け工程を削減できる。
【００５３】
図７（ｂ）は負極凸部１７の癖付け後、負極集電板２１と負極凸部１７との溶接まで間の様子を示す図である。発電要素１０の負極凸部１７には、テーパー角の大きいコマ５２によって負極集電板２１が挿入可能な大きさの環状の突出部１７ｂが形成される。負極集電板２１は環状の突出部１７ｂに挿入され負極集電板２１の外周筒部２１ｃに負極凸部１７を密着させ、負極凸部１７の外周に押え部材２２をリング状に巻き付けて仮固定し、この状態で溶接される。
【００５４】
図８は図７（ａ）Ａ−Ａ断面のうちのＢ部の拡大図である。負極凸部１７は発電要素１０の外側に結晶が大きい面１２ｅが配置されている。負極凸部１７は発電要素１０の内周部ではＲ部がきついことより湾曲が抑制され、先端部分のみが発電要素１０の外側に湾曲される。一方で、発電要素１０の外周部ではＲ部が緩いことから湾曲が抑制されず、負極凸部１７が発電要素１０の外側に湾曲されることになる。コマ５２を挿入しやすくするためには、負極凸部１７が発電要素１０の外側に向かって反っていることが必要である。しかし、最外周の負極凸部１７が反りすぎていると、コマ５２を挿入する工程で必要になる治具と干渉して、発電要素１０の生産性が低下する場合がある。そのため、本発明のように内周側の負極凸部１７の湾曲が抑制されることによって、最外周の負極凸部１７の湾曲への影響を少なく出来、負極凸部１７が治具と干渉することを抑制できる。
【００５５】
本発明に係る電池の電極塗工から凸部溶接までの工程フローを説明する。
【００５６】
まず、ステップＳ１では、電着により作製される電解銅箔を使用した負極金属箔１２ａの両面に負極合剤を塗布することにより、負極電極１２を作製する。
【００５７】
そして、ステップＳ２で、負極金属箔１２ａをプレスにより裁断することによって負極凸部１７を形成する。このとき負極金属箔１２ａが内部に有する応力の差により、負極凸部１７を結晶が大きい面１２ｅ側に湾曲させることができる。
【００５８】
続いて、ステップＳ３で発電要素１０を軸芯１５の周囲に、正極電極１１、負極電極１２、および第１、第２のセパレータ１３、１４が捲回して作製する。このとき負極電極１２は負極金属箔１２ａの結晶が成長する面１２ｅを発電要素１０の外側を向くように配置して捲回される。このように発電要素１０を作成することによって、負極凸部１７を発電要素１０の外周側に向かって湾曲し、開口部１７ａが押し広がった状態を作ることが出来る。
【００５９】
ステップＳ４では、発電要素１０の負極凸部１７にテーパー角の大きいコマ５２を押し込むことによって環状の突出部１７ｂを形成する。
【００６０】
その後ステップＳ５に進み、負極集電板２１を環状の突出部１７ｂに挿入する。
【００６１】
最後にステップＳ６で、環状の突出部１７ｂに挿入した負極集電板２１の外周筒部２１ｃに負極凸部１７を密着させ、負極凸部１７の外周に押え部材２２をリング状に巻き付けて仮固定してから溶接を行う。
【００６２】
これらの６つの工程を行うことで負極凸部１７の結晶粒が大きい面１２ｅを発電要素１０の外向きに配置した発電要素１０を作製でき、負極凸部１７が発電要素１０の外側に湾曲する応力を有する円筒形二次電池を作製することができる。
【００６３】
なお、本実施形態では電解銅箔を用いたものを代表例として説明したが、正極金属箔であっても表裏で結晶粒に違いがあるものを用いた場合には、上記で説明したものと同様の効果がある。
【００６４】
また、本実施形態では負極金属箔１２ａに電解銅箔を用いたものを代表例として説明したが、電解銅箔以外の銅箔であっても表裏で結晶粒の大きさが異なるものを用いた場合には、上記で説明したものと同様の効果がある。
【００６５】
また、本発明では負極金属箔１２ａに負極凸部１７が設けられた円筒形二次電池を代表例として説明したが、角形二次電池の発電要素に適用しても良い。角形二次電池の発電要素に適用した場合には発電要素の両端に設けられた湾曲部に力がかかるため、円筒形二次電池の金属箔の反り量は低下してしまうが、発電要素の外周側に金属箔が反るようにすることによって、集電板と金属箔とを溶接する際に発電要素の開口部に溶接治具を挿入しやすくなる。そのため、溶接治具が金属箔を巻き込み集電板と金属箔との溶接不良を起こす可能性が低くなり、溶接信頼性が向上する。
【００６６】
以上、本発明について簡単にまとめる。本発明に記載の二次電池は、金属箔（１２ａ）に合剤層（１２ｂ）が設けられた電極（１２）が捲回された発電要素（１０）を有し、金属箔（１２ａ）は、一方の面（１２ｃ）と他方の面（１２ｅ）で結晶粒の大きさが異なり、電極（１２）は、発電要素１０の外周側に金属箔の結晶が大きい面（１２ｅ）が向いて配置される。このような構造にすることによって、発電要素１０の外周側に電極凸部が広がるため、金属箔を折り曲げることなく治具を挿入できる。そのため、金属箔と集電部材との溶接信頼性が向上する。
【００６７】
また、本発明に記載の二次電池は、金属箔（１２ａ）の反りが発電要素１０の内周側よりも外周側の方が大きい構造となっている。このような構造にすることによって、電極凸部が発電要素１０の外側に広がりすぎることが無くなるため、電極凸部と治具が干渉しあうことが無くなり、生産性が向上する。
【００６８】
また、本発明に記載の二次電池は、金属箔の厚さが２０μｍ以下である。このような構造にすることによって、十分に金属箔を反らせることが出来るため、治具と金属箔との干渉を抑制できる。従って、金属箔が折れ曲がることなく集電板と溶接することができ溶接信頼性が向上する。
【００６９】
また、本発明に記載の二次電池は、合剤層から突出した銅箔の長さが２０ｍｍ以上である。このような構造にすることによって、十分に金属箔を反らせることが出来、ひいては溶接信頼性が向上する。
【００７０】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。さらに、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１      円筒形二次電池
２      電池缶
２ａ    溝
２ｂ    開口部
３      電池蓋
３ａ    周縁部
３ｂ    筒部
３ｃ    開口部
４      電池容器
５      非水電解液
１０    発電要素
１０ａ  負極凸部１７が反っていない発電要素
１０ｂ  負極凸部１７が内側に窄まっている発電要素
１０ｃ  負極凸部１７が外側に広がった発電要素
１１    正極電極
１１ａ  正極金属箔
１１ｂ  正極合剤層
１１ｃ  正極箔露出部
１２    負極電極
１２ａ  負極金属箔
１２ｂ  負極合剤層
１２ｃ  負極箔露出部
１２ｄ  結晶が小さい面
１２ｅ  結晶が大きい面
１３    第１のセパレータ
１４    第２のセパレータ
１５    軸芯
１５ａ  上方の中空部
１５ｂ  段部
１６    正極凸部
１７    負極凸部
１７ａ  負極凸部１７の中央の開口部
１７ｂ  環状の突出部
１９    接着テープ
２０    発電ユニット
２１    負極集電板
２１ａ  基部
２１ｂ  開口部
２１ｃ  外周筒部
２１ｄ  開口部
２２    押え部材
２７    正極集電板
２７ａ  基部
２７ｂ  下部筒部
２７ｃ  上部筒部
２７ｄ  開口部
２７ｅ  開口部
２８    押え部材
３０    電池蓋ユニット
３３    接続部材
３４    絶縁板
３４ａ  開口部
３４ｂ  側部
３５    接続板
３５ａ  突起部
３５ｂ  開口部
３７    ダイアフラム
３７ａ  切込み
３７ｂ  側壁
４３    ガスケット
４３ａ  基部
４３ｂ  外周壁部
５０    接続リード板
５１    テーパー角の小さいコマ
５２    テーパー角の大きいコマ
【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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【図８】
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【図９】
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