(57)【要約】【課題】  より容易に製造が可能な二次電池、及び二次電池の製造方法を提供する。【解決手段】  一実施形態に係る二次電池は、電極群と、端子と、リードと、集電タブとを具備する。電極群は、セパレータを介して重ねられた正極及び負極が偏平形状に捲回された電極群である。リードは、前記端子に接続された集電部と、前記集電部から突出するように設けられた溶接部と、を有する。集電タブは、前記電極群から延出し、前記集電部及び前記溶接部に当接された状態で前記溶接部と共に溶融されることにより前記リードと溶接される。【選択図】      図１
2017004888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータを介して重ねられた正極及び負極が偏平形状に捲回された電極群と、
端子と、
前記端子に接続された集電部と、前記集電部から突出するように設けられた溶接部と、を有するリードと、
前記電極群から延出し、前記集電部及び前記溶接部に当接された状態で前記溶接部と共に溶融されることにより前記リードと溶接された集電タブと、
を具備する二次電池。
【請求項２】
前記溶接部は、前記集電部上の前記電極群と逆側に位置する面から前記電極群の捲回軸方向に突出するように設けられている請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記集電部は、二又形状で形成され、
前記溶接部は、前記集電部の二又形状の間のスリットに沿って設けられる、
請求項２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記集電タブは、前記スリットに挿入された状態で加圧機構により加圧されて前記集電部及び前記溶接部に当接される請求項３に記載の二次電池。
【請求項５】
前記集電部と平行な辺を有する基礎部材と、前記基礎部材上の前記電極群と逆側に位置する面から前記電極群の捲回軸方向に突出するように前記集電部と平行な辺に設けられた突出部と、を有し、前記集電部の二又形状の間に挟み込まれる接続板をさらに具備し、
前記集電タブが、前記基礎部材と前記集電部とにより挟み込まれて加圧機構により加圧されて前記集電部及び前記溶接部並びに前記基礎部材及び前記突出部に当接された状態で前記溶接部及び前記突出部と共に溶融されることにより前記リード及び前記接続板と溶接された請求項３に記載の二次電池。
【請求項６】
前記集電部の辺と平行な辺を有する基礎部材と、前記基礎部材上の前記電極群と逆側に位置する面から前記電極群の捲回軸方向に突出するように前記集電部と平行な辺に設けられた突出部と、を有し、前記集電タブを介して前記集電部に対して前記加圧機構により加圧されるように設けられた接続板をさらに具備し、
前記溶接部は、前記集電部の辺に沿って設けられ、
前記集電タブが、前記基礎部材と前記集電部とにより挟み込まれて加圧機構により加圧されて前記集電部及び前記溶接部並びに前記基礎部材及び前記突出部に当接された状態で前記溶接部及び前記突出部と共に溶融されることにより前記リード及び前記接続板と溶接された請求項２に記載の二次電池。
【請求項７】
セパレータを介して重ねられた正極及び負極が偏平形状に捲回された電極群と、端子と、前記端子に接続された集電部を有するリードと、前記電極群から延出した集電タブと、を具備する二次電池の製造方法であって、
前記集電部から突出するように溶接部を形成し、
加圧機構により前記集電タブを前記集電部及び前記溶接部に当接させ、
前記溶接部に当接された前記集電タブ及び前記溶接部を溶融させて前記リードと前記集電タブとを溶接する、
二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、二次電池、及び二次電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二次電池としてリチウムイオン電池などが一般的に普及している。二次電池は、応用分野によって高エネルギー密度と高い耐久性とが要求されている。例えば、リチウムイオン電池は、セパレータを介した正極と負極との積層体が巻回された電極組立体を備える。リチウムイオン二次電池は、電極組立体が有機電解液で満たされた電池缶（外装缶）内に封入された構成を備える。
【０００３】
二次電池は、電極組立体の正極及び負極がリードを介して正極端子及び負極端子にそれぞれ接続されて構成されている。電極組立体の正極及び負極は、溶接によりリードに接続される。例えば、電極組立体の正極及び負極は、ティグ溶接（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ  Ｉｎｅｒｔ  Ｇａｓ  Ａｒｃ  Ｗｅｌｄｉｎｇ）によりリードに接続される。しかし、電極組立体の正極及び負極は、金属箔である為に溶接時に飛散してしまい、リードに正しく接続されない可能性があるという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１０８９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の課題を解決するために、より容易に製造が可能な二次電池、及び二次電池の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態に係る二次電池は、電極群と、端子と、リードと、集電タブとを具備する。電極群は、セパレータを介して重ねられた正極及び負極が偏平形状に捲回された電極群である。リードは、前記端子に接続された集電部と、前記集電部から突出するように設けられた溶接部と、を有する。集電タブは、前記電極群から延出し、前記集電部及び前記溶接部に当接された状態で前記溶接部と共に溶融されることにより前記リードと溶接される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、一実施形態に係る二次電池の例について説明する為の図である。
【図２】図２は、一実施形態に係る二次電池の一部の構成の例について説明する為の図である。
【図３】図３は、一実施形態に係る二次電池の一部の構成の例について説明する為の図である。
【図４】図４は、一実施形態に係る二次電池の一部の断面の構成の例について説明する為の図である。
【図５】図５は、一実施形態に係る二次電池の一部の断面の構成の例について説明する為の図である。
【図６】図６は、一実施形態に係る二次電池の一部の断面の構成の他の例について説明する為の図である。
【図７】図７は、一実施形態に係る二次電池の他の例について説明する為の図である。
【図８】図８は、一実施形態に係る二次電池の一部の断面の構成の他の例について説明する為の図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら説明する。  
図１は、一実施形態に係る二次電池１の例を示す。  
本例の二次電池１は、電極−キャップ組立体２１、及び外装缶１９を備える。また、電極−キャップ組立体２１は、電極組立体１０、及びキャップ組立体２０を備える。電極−キャップ組立体２１は、電極組立体１０とキャップ組立体２とが組み合わされて形成される。
【０００９】
電極組立体１０は、電極群１１、正極集電タブ１２、及び負極集電タブ１３を備える。また、電解質が電極群１１に保持されている。なお、電解質は、例えば、非水電解質である。
【００１０】
キャップ組立体２０は、正極端子１４、負極端子１５、ガスケット２３、キャップ２４、正極リード２８、及び負極リード２９などを備える。
【００１１】
また、二次電池１は、電極−キャップ組立体２１の導電性の部材が外装缶１９の内部に接触しないように設けられた電極ガード３２を備える。
【００１２】
外装缶１９は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金等から形成することができる。アルミニウム合金としては、マンガン、鉄、銅、ケイ素、亜鉛等の元素を含む合金が好ましい。外装缶１９の板厚は、１ｍｍ以下にすることができ、０．２〜０．７ｍｍであることがより好ましい。
【００１３】
電極組立体１０は、正極と負極がその間にセパレータを介して積層された積層体が偏平形状に捲回されたものである。正極は、例えば金属箔からなる帯状の正極集電体と、正極集電体の長辺に平行な一端部からなる正極集電タブ１２と、少なくとも正極集電タブ１２の部分を除いて正極集電体に形成された正極材料層（正極活物質含有層）とを含む。一方、負極は、例えば金属箔からなる帯状の負極集電体と、負極集電体の長辺に平行な一端部からなる負極集電タブ１３と、少なくとも負極集電タブ１３の部分を除いて負極集電体に形成された負極材料層（負極活物質含有層）とを含む。電極群１１は、電極組立体１０の正極集電タブ１２及び負極集電タブ１３を除いた部分を示す。
【００１４】
このような正極、セパレータ、及び負極は、正極集電タブ１２が電極組立体１０の捲回軸方向にセパレータから突出し、かつ負極集電タブ１３がこれとは反対方向にセパレータから突出するよう、正極及び負極の位置をずらして捲回されている。このような捲回により、電極組立体１０は、一方の端面から渦巻状に捲回された正極集電タブ１２が突出し、かつ他方の端面から渦巻状に捲回された負極集電タブ１３が突出する状態になる。
【００１５】
正負極の集電タブは、正負極の集電体と同じ材料から形成しても、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、及びケイ素（Ｓｉ）よりなる群から選択される少なくとも１種類の元素を含むアルミニウム合金から形成しても良い。
【００１６】
キャップ組立体２０は、電極組立体１０を外装缶１９に収納する為のものである。キャップ組立体２０は、キャップ２４に、正極端子１４、負極端子１５、正極リード２８、及び負極リード２９がかしめにより固着されて一体に形成された構造を備える。
【００１７】
キャップ２４は、外装缶１９の上面を覆うプレートである。キャップ２４は、正極端子１４を通過させる穴と、負極端子１５を通過させる穴と、を備える。キャップ２４は、穴に設置される絶縁部材であるガスケット２３を介して正極端子１４及び負極端子１５を固定する。キャップ２４は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金等から形成することができる。アルミニウム合金としては、マンガン、鉄、銅、ケイ素、亜鉛等の元素を含む合金が好ましい。
【００１８】
正極端子１４及び負極端子１５は、電極組立体１０とキャップ組立体２０とが組み立てられて電極−キャップ組立体２１として形成された場合に二次電池１の端子として機能する。正極端子１４は、正極リード２８を介して電極組立体１０の正極集電タブ１２に電気的に接続される。また、負極端子１５は、負極リード２９を介して電極組立体１０の負極集電タブ１３に電気的に接続される。
【００１９】
負極活物質に炭素系材料が使用されたリチウムイオン二次電池の場合、正極端子１４は、一般的に、アルミニウムあるいはアルミニウム合金が使用される。また、負極端子１５は、銅、ニッケル、ニッケルメッキされた鉄などの金属が使用される。また、負極活物質にチタン酸リチウムが使用された場合は、上記の金属に加えて負極端子１５にアルミニウムあるいはアルミニウム合金が使用されていてもよい。正極端子１４及び負極端子１５にアルミニウムあるいはアルミニウム合金が使用された場合、正極集電タブ１２、負極集電タブ１３、正極リード２８、及び負極リード２９は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金から形成されていることが望ましい。例えば、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、及びＳｉよりなる群から選択される少なくとも１種類の元素を含むアルミニウム合金が使用される。
【００２０】
正極リード２８及び負極リード２９は、それぞれ、導電性の金属により形成されている。正極リード２８は、電極組立体１０とキャップ組立体２０とが組み立てられる場合に正極集電タブ１２に電気的に接続される。また、負極リード２９は、電極組立体１０とキャップ組立体２０とが組み立てられる場合に負極集電タブ１３に電気的に接続される。
【００２１】
またさらに、正極リード２８は、正極端子１４に電気的に接続されている。負極リード２９は、負極端子１５に電気的に接続されている。即ち、正極リード２８は、正極集電タブ１２と正極端子１４とを電気的に接続する。また、負極リード２９は、負極集電タブ１３と負極端子１５とを電気的に接続する。
【００２２】
なお、正極リード２８は、正極集電タブ１２を挟み込んだ状態で正極集電タブ１２とティグ溶接されることにより、正極集電タブ１２に電気的に接続される。また、負極リード２９は、負極集電タブ１３を挟み込んだ状態で負極集電タブ１３とティグ溶接されることにより、負極集電タブ１３に電気的に接続される。
【００２３】
電極ガード３２は、外装缶１９、電極組立体１０、正極端子１４、負極端子１５、キャップ２４、正極リード２８、及び負極リード２９などに比べて電気抵抗が高い絶縁性の材料により形成された絶縁部材である。二次電池１は、正極側に設けられた電極ガード３２と、負極側に設けられた電極ガード３２と、を備える。正極側に設けられた電極ガード３２は、正極リード２８、及び正極集電タブ１２などを覆う形状で形成されている。正極側に設けられた電極ガード３２は、正極リード２８、及び正極集電タブ１２などが外装缶１９に接触することを防ぐことができる。負極側に設けられた電極ガード３２は、負極リード２９、及び負極集電タブ１３などを覆う形状で形成されている。負極側に設けられた電極ガード３２は、負極リード２９、及び負極集電タブ１３などが外装缶１９に接触することを防ぐことができる。
【００２４】
電極−キャップ組立体２１は、電極組立体１０の正極集電タブ１２、負極集電タブ１３、正極端子１４、負極端子１５、キャップ２４、正極リード２８、及び負極リード２９などが上記のように組み合わされて形成される。二次電池１は、電極−キャップ組立体２１及び電極ガード３２などが外装缶１９内に収容されて使用可能な状態になる。
【００２５】
以下、正極、負極、セパレータ、及び非水電解質について説明する。
【００２６】
正極は、例えば、正極活物質を含むスラリーをアルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔からなる集電体に塗着することにより作製される。正極活物質としては、特に限定されるものではないが、リチウムを吸蔵放出できる酸化物や硫化物、ポリマーなどが使用できる。好ましい活物質としては、高い正極電位が得られるリチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウム燐酸鉄等が挙げられる。
【００２７】
また、負極は、負極活物質を含むスラリーをアルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔からなる集電体に塗着することにより作製される。負極活物質としては、特に限定されるものではないが、リチウムを吸蔵放出できる金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、合金等が使用でき、好ましくは、リチウムイオンの吸蔵放出電位が金属リチウム電位に対して０．４Ｖ以上貴となる物質である。このようなリチウムイオン吸蔵放出電位を有する負極活物質は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金とリチウムとの合金反応を抑えられることから、負極集電体および負極関連構成部材へのアルミニウムもしくはアルミニウム合金の使用を可能とする。たとえば、チタン酸化物、チタン酸リチウムのようなリチウムチタン複合酸化物、タングステン酸化物、アモルファススズ酸化物、スズ珪素酸化物、酸化珪素などがあり、中でもリチウムチタン複合酸化物が好ましい。セパレータとしては、微多孔性の膜、織布、不織布、これらのうち同一材又は異種材の積層物等を用いることができる。
【００２８】
セパレータを形成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合ポリマー、エチレン−ブテン共重合ポリマー等を挙げることができる。
電解液は、非水溶媒に電解質（例えば、リチウム塩）を溶解させることにより調製された非水電解液が用いられる。非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、γ−ブチロラクトン（γ−ＢＬ）、スルホラン、アセトニトリル、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン等を挙げることができる。非水溶媒は、単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。電解質としては、例えば、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）、六フッ過リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ４）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ６）、トリフルオロメタスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ３ＳＯ３）等のリチウム塩を挙げることができる。電解質は単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。電解質の非水溶媒に対する溶解量は、０．２ｍｏｌ／Ｌ〜３ｍｏｌ／Ｌとすることが望ましい。
【００２９】
図２は、ティグ溶接が行われる前の正極リード２８の例を示す。  
正極リード２８は、二又形状で形成された集電部２８ａと、二又形状の間に形成されたスリット２８ｂと、スリット２８ｂの両側に形成された溶接部２８ｃとを備える。負極リード２９も正極リード２８と同様に、二又形状で形成された集電部２９ａと、二又形状の間に形成されたスリット２９ｂと、スリット２９ｂの両側に形成された溶接部２９ｃとを備える。
【００３０】
正極リード２８の集電部２８ａは、キャップ２４に正極端子１４がかしめられることにより固着される。負極リード２９の集電部２９ａは、キャップ２４に負極端子１５がかしめられることにより固着される。
【００３１】
正極リード２８のスリット２８ｂは、電極組立体１０とキャップ組立体２０とが組み立てられる場合に正極集電タブ１２が束ねられる方向に沿って平行に形成されている。即ち、スリット２８ｂは、束ねられた正極集電タブ１２を容易に挟み込むことができるような形状で形成されている。なお、スリット２８ｂは、束ねられた正極集電タブ１２の厚さ以上の幅で設けられている。
【００３２】
負極リード２９のスリット２９ｂは、電極組立体１０とキャップ組立体２０とが組み立てられる場合に負極集電タブ１３が束ねられる方向に沿って平行に形成されている。即ち、スリット２９ｂは、束ねられた負極集電タブ１３を容易に挟み込むことができるような形状で形成されている。なお、スリット２９ｂは、束ねられた負極集電タブ１３の厚さ以上の幅で設けられている。
【００３３】
図３は、スリット２８ｂに正極集電タブ１２が挟み込まれた場合の正極リード２８の例を示す。なお、負極リード２９側については図示されていないが、正極リード２８側と同様の構成を備える為、図示を省略する。
【００３４】
溶接部２８ｃは、スリット２８ｂに挟み込まれた正極集電タブ１２と集電部２８ａとを溶接する為の被溶接金属として用いられる。溶接部２８ｃは、例えば集電部２８ａと一体に形成されている。溶接部２８ｃは、正極集電タブ１２がスリット２８ｂに挟み込まれた場合に集電部２８ａ上の電極群１１と逆側に位置する面から電極群１１の捲回軸方向に突出するように設けられている。
【００３５】
また、溶接部２９ｃは、スリット２９ｂに挟み込まれた負極集電タブ１３と集電部２９ａとを溶接する為の被溶接金属として用いられる。溶接部２９ｃは、例えば集電部２９ａと一体に形成されている。溶接部２９ｃは、負極集電タブ１３がスリット２９ｂに挟み込まれた場合に集電部２９ａ上の電極群１１と逆側に位置する面から電極群１１の捲回軸方向に突出するように設けられている。
【００３６】
図４は、図３に示されたＡＡ線で切断された電極組立体１０及びキャップ組立体２０の一部の断面図の例を示す。
【００３７】
溶接部２８ｃは、集電部２８ａから高さｙだけ突出するように設けられている。また、溶接部２８ｃは、スリット２８ｂに沿ってスリット２８ｂの両側にそれぞれ幅ｘで形成される。
【００３８】
また、図示されていないが、溶接部２９ｃは、溶接部２８ｃと同様に集電部２９ａから高さｙだけ突出するように設けられている。また、溶接部２９ｃは、スリット２９ｂに沿ってスリット２９ｂの両側にそれぞれ幅ｘで形成される。
【００３９】
電極群１１の正極集電タブ１２は、図に示されるようにスリット２８ｂに挟み込まれてティグ溶接により固着される。また、電極群１１の負極集電タブ１３は、スリット２９ｂに挟み込まれてティグ溶接により固着される。
【００４０】
ティグ溶接が行われる場合、例えばクランプなどの加圧機構４０により集電部２８ａの両外側（図４の矢印Ｂの方向）から圧力が加えられる。これにより、正極リード２８の二又形状の集電部２８ａが変形してスリット２８ｂが正極集電タブ１２により埋められる。また、負極リード２９側でも、加圧機構４０により集電部２９ａの両外側から圧力が加えられる。これにより、負極リード２９の二又形状の集電部２９ａが変形してスリット２９ｂが負極集電タブ１３により埋められる。この結果、正極集電タブ１２及び負極集電タブは、溶接部２８ｃ及び２９ｃにそれぞれ当接された状態になる。
【００４１】
この状態で、正極集電タブ１２の端部及び溶接部２８ｃに対してタングステン電極からアーク放電が行われることにより正極集電タブ１２及び溶接部２８ｃが溶融されて溶接される。また、負極集電タブ１３の端部及び溶接部２９ｃに対してタングステン電極からアーク放電が行われることにより負極集電タブ１３及び溶接部２９ｃが溶融されて溶接される。
【００４２】
ティグ溶接は、例えばアルゴンガス、またはヘリウムガスなどの不活性ガスをシールドガスとしてタングステン電極と被溶接物との間に噴流させた状態でタングステン電極から被溶接物に対してアーク放電を行わせて被溶接物を溶融させる溶接方法である。ティグ溶接では、被溶接物と一定の距離保ってタングステン電極が保持される。この状態でタングステン電極に対して電圧が印加されてタングステン電極と被溶接物との間に電位差が生じることにより、タングステン電極と被溶接物との間の気体の場に放電が生じる。この放電に伴って発生する熱により被溶接物が溶融される。
【００４３】
なお、スリット２８ｂ及び溶接部２８ｃは、正極集電タブ１２が束ねられる方向、即ち、正極リード２８の長手方向に沿って形成されている。この為、タングステン電極は、放電を継続している状態で正極リード２８の長手方向に沿ってシフトされる。これにより、正極リード２８の長手方向に沿って形成されたスリット２８ｂにより挟み込まれた正極集電タブ１２の端部と溶接部２８ｃとが溶接される。この結果、図５に示されるように、正極集電タブ１２と溶接部２８ｃとが溶融されて凝固した溶接ビード２８ｄが形成される。
【００４４】
また、スリット２９ｂ及び溶接部２９ｃは、負極集電タブ１３が束ねられる方向、即ち、負極リード２９の長手方向に沿って形成されている。この為、タングステン電極は、放電を継続している状態で負極リード２９の長手方向に沿ってシフトされる。これにより、負極リード２９の長手方向に沿って形成されたスリット２９ｂにより挟み込まれた負極集電タブ１３の端部と溶接部２９ｃとが溶接される。この結果、負極リード２９側でも、負極集電タブ１３と溶接部２９ｃとが溶融されて凝固した溶接ビード２９ｄが形成される。
【００４５】
なお、タングステン電極は、例えば、ベース電流６０Ａ、最大電流８０Ａ、周波数１０Ｈｚの交流電流で駆動される。またさらに、タングステン電極は、例えばスリット２８ｂの一方の端部からスリット２８ｂの他方の端部まで速度０．２５ｍ／分の速さでシフトされる。
【００４６】
また、上記のような条件でティグ溶接が行われ、且つ溶接部２８ｃ及び２９ｃの高さｙが「１．０ｍｍ」だけ突出するように設けられていると仮定する。例えば溶接部２８ｃ及び２９ｃの幅ｘが「０．５ｍｍ」である場合、溶接ビード２８ｄ及び２９ｄが形成される。また、溶接部２８ｃ及び２９ｃの幅ｘが「１．０ｍｍ」である場合、溶接ビード２８ｄ及び２９ｄが形成される。またさらに、例えば溶接部２８ｃ及び２９ｃの幅ｘが「０．３ｍｍ」である場合、溶融された正極集電タブ１２及び溶接部２８ｃ並びに負極集電タブ１３及び溶接部２９ｃが飛散し、溶接ビード２８ｄ及び２９ｄが形成されない。
【００４７】
なお、スリット２８ｂに挟み込まれる正極集電タブ１２の端部は、集電部２８ａ以上の高さに位置するように配置されることが望ましい。即ち、正極集電タブ１２の端部は、溶接部２８ｃの間、または溶接部２８ｃから突出するように挟み込まれることが望ましい。また、スリット２９ｂに挟み込まれる負極集電タブ１３の端部は、集電部２９ａ以上の高さに位置するように配置されることが望ましい。即ち、負極集電タブ１３の端部は、溶接部２９ｃの間、または溶接部２９ｃから突出するように挟み込まれることが望ましい。
【００４８】
上記のような構成によると、正極リード２８及び負極リード２９は、正極集電タブ１２及び負極集電タブ１３をティグ溶接する為に必要な溶加材（溶接部２８ｃ及び２９ｃ）と、正極集電タブ１２及び負極集電タブ１３に溶接された場合に正極集電タブ１２及び負極集電タブ１３と正極端子１４及び負極端子１５とを接続する導電路（集電部２８ａ及び２９ａ）と、を備える。溶接部２８ｃ及び２９ｃは、集電部２８ａ及び２９ａより電極群１１の捲回軸方向に突出するように設けられている。これにより、溶接時に正極集電タブ１２は、溶接部２８ｃ及び集電部２８ａにより挟み込まれ、負極集電タブ１３は、溶接部２９ｃ及び集電部２９ａにより挟み込まれる。
【００４９】
このような構成で、正極集電タブ１２の端部及び溶接部２８ｃ、並びに負極集電タブ１３の端部及び溶接部２９ｃに対してタングステン電極からアーク放電が行われた場合、正極集電タブ１２及び負極集電タブ１３と共に溶接部２８ｃ及び溶接部２９ｃが溶融されてそれぞれ溶接される。即ち、このような正極リード２８及び負極リード２９は、正極集電タブ１２及び負極集電タブ１３が溶融された場合に飛散することを防ぐことができる。この結果、より容易に製造が可能な二次電池、及び二次電池の製造方法を提供することができる。
【００５０】
図６は、図３に示されたＡＡ線で切断した電極組立体１０及びキャップ組立体２０の一部の断面図の他の例を示す。
【００５１】
本例では、図４の例と比較して、正極集電タブ１２及び負極集電タブ１３がバックアップリード１６によりそれぞれ束ねられている点が異なる。
【００５２】
組立を容易にする為に、正極集電タブ１２及び負極集電タブ１３は、それぞれ所定の範囲内の枚数ずつバックアップリード１６により束ねられることが一般的である。バックアップリード１６は、純アルミニウム系のアルミ合金（例えばＡ１０５０）により形成される導電性の部材である。このように正極集電タブ１２及び負極集電タブ１３がバックアップリード１６により束ねられることによって、正極集電タブ１２及び負極集電タブ１３をスリット２８ｂ及び２９ｂにそれぞれ挿入することが容易になる。
【００５３】
この場合、例えばクランプなどの加圧機構４０により集電部２８ａの両外側（図６の矢印Ｂの方向）から圧力が加えられる。これにより、正極リード２８の二又形状の集電部２８ａが変形してスリット２８ｂが正極集電タブ１２及び正極集電タブ１２を束ねたバックアップリード１６により埋められる。また、負極リード２９側でも、加圧機構４０により集電部２９ａの両外側から圧力が加えられる。これにより、負極リード２９の二又形状の集電部２９ａが変形してスリット２９ｂが負極集電タブ１３及び負極集電タブ１３を束ねたバックアップリード１６により埋められる。
【００５４】
なおこの場合も、スリット２８ｂに挟み込まれる正極集電タブ１２を束ねたバックアップリード１６の端部は、集電部２８ａ以上の高さに位置するように配置されることが望ましい。即ち、正極集電タブ１２を束ねたバックアップリード１６の端部は、溶接部２８ｃの間、または溶接部２８ｃから突出するように挟み込まれることが望ましい。
【００５５】
また、スリット２９ｂに挟み込まれる負極集電タブ１３を束ねたバックアップリード１６の端部は、集電部２９ａ以上の高さに位置するように配置されることが望ましい。即ち、負極集電タブ１３を束ねたバックアップリード１６の端部は、溶接部２９ｃの間、または溶接部２９ｃから突出するように挟み込まれることが望ましい。
【００５６】
このような構成で、正極集電タブ１２を束ねたバックアップリード１６の端部及び溶接部２８ｃに対してタングステン電極からアーク放電が行われた場合、正極集電タブ１２及びバックアップリード１６と共に溶接部２８ｃが溶融されて正極集電タブ１２と正極リード２８とが溶接される。また、負極集電タブ１３を束ねたバックアップリード１６の端部及び溶接部２９ｃに対してタングステン電極からアーク放電が行われた場合、負極集電タブ１３及びバックアップリード１６と共に溶接部２９ｃが溶融されて負極集電タブ１３と負極リード２９とが溶接される。
【００５７】
このような構成であっても、このような正極リード２８及び負極リード２９は、正極集電タブ１２及び負極集電タブ１３が溶融された場合に飛散することを防ぐことができる。この結果、より容易に製造が可能な二次電池、及び二次電池の製造方法を提供することができる。
【００５８】
また、正極集電タブ１２及び負極集電タブ１３は、バックアップリード１６により複数の束に束ねられてもよい。
【００５９】
図７は、正極集電タブ１２がバックアップリード１６により３つの束に束ねられた場合の正極リード２８の例を示す。なお、負極リード２９側については図示されていないが、正極リード２８側と同様の構成を備える為、図示を省略する。
【００６０】
また、図８は、図７に示されたＣＣ線で切断された電極組立体１０及びキャップ組立体２０の一部の断面図の例を示す。
【００６１】
図７及び図８の例によると、正極リード２８のスリット２８ｂにバックアップリード１６により束ねられた正極集電タブ１２の複数の束と、複数の接続板３０と、が挿入されて隙間が埋められる状態になる。また、負極リード２９側では、スリット２９ｂにバックアップリード１６により束ねられた負極集電タブ１３の複数の束と、複数の接続板３１とが挿入されて隙間が埋められる状態になる。
【００６２】
この例でも、正極リード２８は、スリット２８ｂに沿ってスリット２８ｂの両側にそれぞれ幅ｘで形成された溶接部２８ｃを備える。また、溶接部２８ｃは、集電部２８ａから高さｙだけ突出するように設けられている。また、負極リード２９は、スリット２９ｂに沿ってスリット２９ｂの両側にそれぞれ幅ｘで形成された溶接部２９ｃを備える。また、溶接部２９ｃは、集電部２９ａから高さｙだけ突出するように設けられている。
【００６３】
各接続板３０は、正極リード２８のスリット２８ｂに挟み込まれる導電部材である。接続板３０は、正極リード２８と同様の材質により形成されている。接続板３０は、正極リード２８と正極集電タブ１２と共に溶接された場合、正極集電タブ１２と正極リード２８とを電気的に接続する為の導電部材として機能する。
【００６４】
各接続板３１は、負極リード２９のスリット２９ｂに挟み込まれる導電部材である。接続板３１は、負極リード２９と同様の材質により形成されている。接続板３１は、負極リード２９と負極集電タブ１３と共に溶接された場合、負極集電タブ１３と負極リード２９とを電気的に接続する為の導電部材として機能する。
【００６５】
接続板３０は、直方体で形成された基礎部材３０ａと、基礎部材３０ａの１つの面の２つの長辺に沿って設けられた突出部３０ｂとを有する。突出部３０ｂは、基礎部材３０ａに対してそれぞれｙだけ突出するように形成されている。さらに、突出部３０ｂは、それぞれ幅ｘで形成されている。
【００６６】
また、接続板３１は、直方体で形成された基礎部材３１ａと、基礎部材３１ａの１つの面の２つの長辺に沿って設けられた突出部３１ｂとを有する。突出部３１ｂは、基礎部材３１ａに対してそれぞれｙだけ突出するように形成されている。さらに、突出部３１ｂは、それぞれ幅ｘで形成されている。
【００６７】
なお、基礎部材３０ａ及び３１ａの形状は、正極リード２８または負極リード２９の溶接部２８ｃまたは２９ｃが設けられている辺と平行な辺を持つ形状であれば如何なる形状であってもよい。この場合、突出部３０ｂ及び３１ｂは、正極リード２８または負極リード２９の溶接部２８ｃまたは２９ｃが設けられている辺と平行な辺に設けられる。
【００６８】
この場合、例えばクランプなどの加圧機構４０により集電部２８ａの両外側（図８の矢印Ｂの方向）から圧力が加えられる。これにより、正極リード２８の二又形状の集電部２８ａの間が正極集電タブ１２、正極集電タブ１２を束ねたバックアップリード１６、及び接続板３０により埋められる。また、負極リード２９側でも、加圧機構４０により集電部２９ａの両外側から圧力が加えられる。これにより、負極リード２９の二又形状の集電部２９ａの間が負極集電タブ１３、負極集電タブ１３を束ねたバックアップリード１６、及び接続板３１により埋められる。
【００６９】
図８に示されたように、正極集電タブ１２を束ねた複数のバックアップリード１６のうちの二つは、正極リード２８と接続板３０とにより挟み込まれる。なお、この場合、正極集電タブ１２を束ねたバックアップリード１６の端部は、集電部２８ａ及び基礎部材３０ａ以上の高さに位置するように配置されることが望ましい。即ち、正極集電タブ１２を束ねたバックアップリード１６の端部は、溶接部２８ｃと突出部３０ｂとの間、または溶接部２８ｃと突出部３０ｂとから突出するように挟み込まれることが望ましい。
【００７０】
また、正極集電タブ１２を束ねた複数のバックアップリード１６のうちの残りの一つは、二つの接続板３０により挟み込まれる。なお、この場合、正極集電タブ１２を束ねたバックアップリード１６の端部は、基礎部材３０ａ以上の高さに位置するように配置されることが望ましい。即ち、正極集電タブ１２を束ねたバックアップリード１６の端部は、二つの突出部３０ｂの間、または二つの突出部３０ｂから突出するように挟み込まれることが望ましい。
【００７１】
また、負極集電タブ１３を束ねた複数のバックアップリード１６のうちの二つは、負極リード２９と接続板３１とにより挟み込まれる。なお、この場合、負極集電タブ１３を束ねたバックアップリード１６の端部は、集電部２９ａ及び基礎部材３１ａ以上の高さに位置するように配置されることが望ましい。即ち、負極集電タブ１３を束ねたバックアップリード１６の端部は、溶接部２９ｃと突出部３１ｂとの間、または溶接部２９ｃと突出部３１ｂとから突出するように挟み込まれることが望ましい。
【００７２】
また、負極集電タブ１３を束ねた複数のバックアップリード１６のうちの残りの一つは、二つの接続板３１により挟み込まれる。なお、この場合、負極集電タブ１３を束ねたバックアップリード１６の端部は、基礎部材３１ａ以上の高さに位置するように配置されることが望ましい。即ち、負極集電タブ１３を束ねたバックアップリード１６の端部は、二つの突出部３１ｂの間、または二つの突出部３１ｂから突出するように挟み込まれることが望ましい。
【００７３】
このような構成で、正極集電タブ１２を束ねた複数のバックアップリード１６の端部と、溶接部２８ｃと、突出部３０ｂと、に対してタングステン電極からアーク放電が行われた場合、正極集電タブ１２及びバックアップリード１６と共に溶接部２８ｃ及び突出部３０ｂがそれぞれ溶融されて正極集電タブ１２と正極リード２８と接続板３０とが溶接される。
【００７４】
また、負極集電タブ１３を束ねた複数のバックアップリード１６の端部と、溶接部２９ｃと、突出部３１ｂと、に対してタングステン電極からアーク放電が行われた場合、負極集電タブ１３及びバックアップリード１６と共に溶接部２９ｃ及び突出部３１ｂが溶融されて負極集電タブ１３と負極リード２９と接続板３１とが溶接される。
【００７５】
このような構成であっても、このような正極リード２８及び負極リード２９は、正極集電タブ１２及び負極集電タブ１３が溶融された場合に飛散することを防ぐことができる。この結果、より容易に製造が可能な二次電池、及び二次電池の製造方法を提供することができる。
【００７６】
なお、正極集電タブ１２及び負極集電タブ１３は、バックアップリード１６によりいくつの束に束ねられる構成であってもよい。
【００７７】
なお、上記の実施形態では、正極リード２８及び負極リード２９は、二又形状の集電部２８ａ及び２９ａの間にそれぞれ形成されたスリット２８ｂ及び２９ｂに正極集電タブ１２及び接続板３０並びに負極集電タブ１３及び接続板３１をそれぞれ挟み込む構成であると説明したが、この構成に限定されない。正極リード２８及び負極リード２９の形状は、如何なるものであってもよい。
【００７８】
例えば、正極リード及び負極リードは、直方体で形成された集電部と、この集電部の一つの面の２つの長辺に沿って設けられた溶接部とをそれぞれ有する。溶接部は、集電部に対してそれぞれｙだけ突出するように形成されている。さらに、溶接部は、それぞれ幅ｘで形成されている。
【００７９】
溶接部は、正極集電タブ１２または負極集電タブ１３と溶接される場合に集電部上の電極群１１と逆側に位置する面から電極群１１の捲回軸方向に突出するように設けられている。
【００８０】
正極集電タブ１２は、２つ以上の束にバックアップリード１６により束ねられる。バックアップリード１６により束ねられた正極集電タブ１２は、それぞれ正極リード２８と接続板とによりバックアップリード１６ごと例えばクランプなどの加圧機構４０により挟み込まれる。この場合、正極リードは、二つの接続板により挟み込まれる。さらに、接続板と正極リードとの間には、バックアップリード１６により束ねられた正極集電タブ１２が挟み込まれる。
【００８１】
また、負極集電タブ１３は、２つ以上の束にバックアップリード１６により束ねられる。バックアップリード１６により束ねられた負極集電タブ１３は、それぞれ負極リード２９と接続板とによりバックアップリード１６ごと例えばクランプなどの加圧機構４０により挟み込まれる。この場合、負極リードは、二つの接続板により挟み込まれる。さらに、接続板と負極リードとの間には、バックアップリード１６により束ねられた負極集電タブ１３が挟み込まれる。
【００８２】
この例でも、各接続板は、正極リードまたは負極リードと同様の材質により形成されている。接続板は、直方体で形成された基礎部材と、基礎部材の１つの面の１つの長辺に沿って設けられた突出部とを有する。突出部は、基礎部材に対してｙだけ突出するように形成されている。さらに、突出部は、幅ｘで形成されている。
【００８３】
正極集電タブ１２を束ねた複数のバックアップリード１６の端部は、正極リードと接続板とにより挟み込まれる場合、正極リードの溶接部と接続板の突出部とにより挟み込まれる。なお、正極集電タブ１２を束ねた複数のバックアップリード１６の端部は、正極リードの溶接部と接続板の突出部とから突出するように挟み込まれてもよい。
【００８４】
負極集電タブ１３を束ねた複数のバックアップリード１６の端部は、負極リードと接続板とにより挟み込まれる場合、負極リードの溶接部と接続板の突出部とにより挟み込まれる。なお、負極集電タブ１３を束ねた複数のバックアップリード１６の端部は、負極リードの溶接部と接続板の突出部とから突出するように挟み込まれてもよい。
【００８５】
このような構成で、正極集電タブ１２を束ねた複数のバックアップリード１６の端部と、正極リードの溶接部と、接続板の突出部と、に対してタングステン電極からアーク放電が行われた場合、正極集電タブ１２及びバックアップリード１６と共に溶接部及び突出部がそれぞれ溶融されて正極集電タブ１２と正極リードと接続板とが溶接される。
【００８６】
また、負極集電タブ１３を束ねた複数のバックアップリード１６の端部と、負極リードの溶接部と、接続板の突出部と、に対してタングステン電極からアーク放電が行われた場合、負極集電タブ１３及びバックアップリード１６と共に溶接部及び突出部が溶融されて負極集電タブ１３と負極リードと接続板とが溶接される。
【００８７】
このような構成であっても、このような正極リード及び負極リードは、正極集電タブ１２及び負極集電タブ１３が溶融された場合に飛散することを防ぐことができる。この結果、より容易に製造が可能な二次電池、及び二次電池の製造方法を提供することができる。
【００８８】
ティグ溶接により溶接を行う場合、他の溶接方法に比べて溶融された集電タブが飛散しやすい。しかし、上記した形状のリードによると、集電タブとリードの一部とが同じタイミングで溶融される為、溶融された溶融金属の質量を増やすことができる。この結果、ティグ溶接を行う場合であっても、溶融された集電タブの飛散を防ぐことができる。
【００８９】
なお、上記の実施形態では、ティグ溶接により集電タブとリードとを溶接する例について説明したが、この構成に限定されない。他の溶接方法を用いる場合であっても、溶融された集電タブの飛散を抑えることができるが、ティグ溶接により溶接を行う場合、この効果がより顕著に表れる為、ティグ溶接を例に挙げて説明した。
【００９０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９１】
１…二次電池、２…キャップ組立体、１０…電極組立体、１１…電極群、１２…正極集電タブ、１３…負極集電タブ、１４…正極端子、１５…負極端子、１６…バックアップリード、１９…外装缶、２０…キャップ組立体、２１…電極−キャップ組立体、２３…ガスケット、２４…キャップ、２８…正極リード、２８ａ…集電部、２８ｂ…スリット、２８ｃ…溶接部、２８ｄ…溶接ビード、２９…負極リード、２９ａ…集電部、２９ｂ…スリット、２９ｃ…溶接部、２９ｄ…溶接ビード、３０…接続板、３０ａ…基礎部材、３０ｂ…突出部、３１…接続板、３１ａ…基礎部材、３１ｂ…突出部、３２…電極ガード、４０…加圧機構。
【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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