(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気の充電および放電が可能な二次電池セルと、
その二次電池セルに接続され、充電の際または放電の際に前記電気を導通させる板体状の電極と、
前記電極よりも高い融点または同じ融点でも前記電極よりも厚い板厚の第１の金属板および第２の金属板とを有し、
前記第１の金属板は、前記電極の一方の面に溶接され、
前記第２の金属板は、長手方向の一端が前記電極の他方の面に溶接され、かつ他端が前記一端よりも幅広に形成されている
電池。
【請求項２】
電気の充電および放電が可能な二次電池セルと、
その二次電池セルに接続され、充電の際または放電の際に前記電気を導通させる板体状の電極と、
前記電極よりも高い融点または同じ融点でも前記電極よりも厚い板厚の板体からなり、長手方向の一端が略コの字型に曲げられると共に、他端が前記一端よりも幅広に形成された金属板とを有し、
前記金属板の略コの字型の２つの平板の間に前記電極が挟み込まれて、その平板の両方と前記電極とが溶接されている
電池。
【請求項３】
電気の充電および放電が可能な二次電池セルと、
その二次電池セルに接続され、充電の際または放電の際に前記電気を導通させる板体状の電極と、
前記電極よりも高い融点または同じ融点でも前記電極よりも厚い板厚の板体からなり、略コの字型に折り曲げられた部位を有する金属板と、
前記金属板がはんだ付けにより接続された配線基板とを有し、
前記金属板は、前記略コの字型の２つの平板の間に前記電極を挟み込み、その平板の両方に前記電極が溶接されている
電池。
【請求項４】
前記電極が、アルミニウムまたはアルミニウム系合金からなるものであり、
前記金属板が、ニッケルまたはニッケル系合金、鉄または鉄系合金からなるものである
請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の電池。
【請求項５】
前記電極と前記金属板とが電気抵抗溶接されている
請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の電池。
【請求項６】
前記金属板が、配線基板上に配置されたものである
請求項１または２記載の電池。
【請求項７】
前記金属板が、さらに前記電極とは別の接続用端子に接続されている
請求項１または２記載の電池。
【請求項８】
前記接続用端子が配線基板上に設けられており、前記接続用端子と前記金属板とがはんだ付けによって接続されている
請求項７記載の電池。
【請求項９】
前記配線基板が、前記電池の保護回路用のプリント配線基板である
請求項８記載の電池。
【請求項１０】
前記配線基板は、前記金属板と前記電極とを溶接するための貫通孔を有する
請求項３記載の電池。
【請求項１１】
二次電池に接続されており、その二次電池の充電の際または放電の際に電気を導通させる板体状の電極に、その電極よりも高い融点または同じ融点でもその電極よりも厚い板厚の、第１の金属板および長手方向の一端よりも他端が幅広に形成された第２の金属板を電気抵抗溶接する工程を含み、
前記溶接工程において、前記電極の一方の面に前記第１の金属板を溶接し、前記電極の他方の面に前記第２の金属板の一端を溶接する
電池の製造方法。
【請求項１２】
二次電池に接続されており、その二次電池の充電の際または放電の際に電気を導通させる板体状の電極に、その電極よりも高い融点または同じ融点でもその電極よりも厚い板厚の板体からなる金属板を溶接する工程を含み、
前記金属板を長手方向の一端が略コの字型に曲げられると共に、他端が前記一端よりも幅広に形成されたものとし、
前記溶接工程において、前記金属板の略コの字型の２つの平板の間に前記電極を挟み込んで、その平板の両方と前記電極とを電気抵抗溶接する
電池の製造方法。
【請求項１３】
二次電池に接続されており、その二次電池の充電の際または放電の際に電気を導通させる板体状の電極に、その電極よりも高い融点または同じ融点でもその電極よりも厚い板厚を有すると共に、略コの字型に折り曲げられた部位を有する金属板を溶接する工程と、
配線基板に、前記金属板をはんだ付けする工程とを含み、
前記溶接工程において、前記金属板の略コの字型の２つの平板の間に前記電極を挟み込んで、その平板の両方と前記電極とを電気抵抗溶接する
電池の製造方法。
【請求項１４】
前記電極を、アルミニウムまたはアルミニウム系合金からなるものとし、
前記金属板を、ニッケルまたはニッケル系合金、鉄または鉄系合金からなるものとした
請求項１１乃至１３のうちいずれか１項に記載の電池の製造方法。
【請求項１５】
前記金属板を、さらに前記電極とは別の接続用端子に接続する工程を含む
請求項１１または１２記載の電池の製造方法。
【請求項１６】
前記接続用端子を配線基板上に設けておき、前記接続用端子と前記金属板とをはんだ付けによって接続する
請求項１５記載の電池の製造方法。
【請求項１７】
前記配線基板を、前記電池の保護回路用のプリント配線基板とした
請求項１６記載の電池の製造方法。
【請求項１８】
前記第２の金属板を配線基板上に設け、前記金属板と前記電極とを電気抵抗溶接する際に前記第２の金属板の表面に当接される電極棒を挿通させる貫通孔を前記配線基板に穿設しておき、前記電極をその両面から前記第１の金属板および前記第２の金属板で挟むようにして、一方の金属板に当接させた電極棒から前記電極を介して他方の金属板の金属板に当接させた電極棒へと電流を導通させて前記電気抵抗溶接を行う
請求項１１記載の電池の製造方法。
【請求項１９】
前記金属板を配線基板上に設け、その金属板と前記電極とを電気抵抗溶接する際に前記金属板の表面に当接される電極棒を挿通させる貫通孔を前記配線基板に穿設しておき、前記金属板の略コの字型の２つの平板の間に前記電極を挟み込んで、一方の平板に当接させた電極棒から前記電極を介して他方の平板に当接させた電極棒へと電流を導通させて前記電気抵抗溶接を行う
請求項１２記載の電池の製造方法。
【請求項２０】
前記配線基板に、前記金属板と前記電極とを電気抵抗溶接する際に前記金属板の表面に当接される電極棒を挿通させる貫通孔を穿設しておき、一方の平板に当接させた電極棒から前記電極を介して他方の平板に当接させた電極棒へと電流を導通させて前記電気抵抗溶接を行う
請求項１３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】
本発明は電極に金属板が溶接された構造を有する電池およびその溶接工程を含んだ製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話や携帯用電子機器に組み込まれる充・放電可能な電源として、近年ではリチウムイオン二次電池が用いられるようになってきている。リチウムイオン二次電池には種々の外形形状のものがあるが、一般にノートブック型あるいは手帳型の携帯用電子機器や携帯電話に用いられるものは、偏平な形状のものが多い。そのような偏平な形状のリチウムイオン二次電池では、二次電池セル本体と外部との間に電流を導通させるために、正極側と負極側にそれぞれ板体状の電極が配置されている。
【０００３】
正極側の電極は、一般に、二次電池セル本体との接続部位での構造上の制約や二次電池全体としての厚みを抑えて薄くすると共に、良好な導電性を確保するために、板厚が０．０７〜０．１［ｍｍ］程度の薄いアルミニウムまたはアルミニウム系合金をプレスカットするなどして形成されたもので、その先端部には、さらに外部と接続される金属板（いわゆるタブ）が溶接される場合が多い。その金属板としては、外部との接続を電気的および機械的（材料力学的）に確実なものとするために、ニッケル系合金のような、電気抵抗が低くかつ機械的強度や耐候性に優れた材質のものが、好適に用いられる。またその板厚は、例えば０．１［ｍｍ］以上のものとする場合が多い。
【０００４】
その金属板と電極とは、一般に、電気抵抗溶接または超音波溶接によって溶接されるが、二次電池の使用中などに金属板が電極から外れたり脱落したりすることなどのないように、確実に溶接することが強く要請されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような電極と金属板とを電気抵抗溶接する場合、溶接不良が発生するという問題がある。
【０００６】
すなわち、正極側の電極はアルミニウムまたはアルミニウム系合金で形成されているので、その融点は６６０〜７００℃である。一方、金属板は機械的強度が高く融点も比較的高い材料で形成されており、例えばニッケル系合金の場合では、融点は１４００〜１４５５℃である。従って、電極と金属板との融点の差は約８００℃にもなる。
【０００７】
このため、１枚の電極と１枚の金属板とを重ね合わせて、それらを従来の一般的な電気抵抗溶接方法によって溶接する際に、ニッケル系合金などからなる金属板の融点以上に溶接温度が達するように溶接条件を設定すると、電極のアルミニウムまたはアルミニウム系合金が正常なナゲットの大きさを超えて板厚を貫通するほどの広範囲に亘って完全に溶解する。そのため、溶解した金属が流失したり飛散するなどしてその部分に穴が空いてしまい、確実な溶接が成されないという溶接不良が発生する。
【０００８】
また、そのような電極が広範囲に亘って完全に溶解することを回避するために、溶接温度を金属板のニッケル系合金などの融点未満に調節すると、電極には穴が空いたり溶解した金属が流失するなどの溶接不良は発生しなくなるが、金属板の表面のニッケル系合金が溶融しないので、ニッケル系合金とアルミニウム系合金とによる正常なナゲットが形成されず、溶接後の断面に単なるアルミニウム系合金の溶融の痕跡が残るだけで、確実な溶接が成されないという溶接不良が発生する。その結果、例えば引き剥がし試験を行ってみると、規定の引っ張り耐久応力よりも極めて低い力で、電極と金属板とが簡単に剥がれてしまう。
【０００９】
そこで、金属板と電極との接合面を中心として正常なナゲットが形成されるような溶接温度の分布が生じるように、電気抵抗溶接の諸条件を設定することが望まれる。ところが、そのような条件設定は、金属板のニッケル系合金などの金属と電極のアルミニウム系合金などの金属との融点の差が余りにも大きいため、極めて微妙なものとならざるを得ない。また、溶接を継続するにつれて電極棒の先端が劣化して変形して行くので、実際の量産工程では、上記のような望ましい微妙な溶接条件の設定を継続的に維持することが極めて困難であり、従って、溶接不良の発生率を低減することが極めて困難であった。
【００１０】
また、超音波溶接では、電極と金属板との境界面に極めて薄い合金層が生じるだけであり、両者の表面の粗さが増大することによって、それらが表面だけで弱く接合されている状態となっている場合が多く、溶接面に要求されている電気的および機械的に確実な溶接状態を達成することが困難である。また、アルミニウムやアルミニウム系合金からなる金属板は、一般に、その表面に自然酸化被膜、すなわち酸化アルミニウム膜（アルミナ，Ａｌ2 Ｏ3 ）が生じているので、これが障害となって、超音波溶接による弱い溶接作用がさらに弱いものとなってしまう傾向にある。しかも、そのように電極と金属板とが弱く溶接されていると、その部分で電気抵抗が高くなり、二次電池セルから電極および金属板を介して外部に取り出せる電圧が低下したり電流が制約されるなどの不都合が生じる。
【００１１】
そのような超音波溶接による溶接状態をさらに強固なものにするためには、例えば、さらに強いエネルギー密度の超音波を用いて長い時間に亘って溶接を行うことなどが必要となるが、そのような強い超音波で長い時間の溶接を行うと、上記の電気抵抗溶接の場合と同様に、板厚が薄くて融点の低いアルミニウム系合金からなる電極が溶接に必要な大きさを超えて過大な範囲に亘って溶解されてしまい、超音波溶接自体の利点を生かすことができない。例えば、過度に強い超音波溶接を行うと、アルミニウム系合金からなる電極の一部が切断されてしまう。
【００１２】
また、溶接以外に金属板と電極とを電気的および機械的に固着する方法として、はんだ付け法を用いることも考えられるが、アルミニウム系合金からなる電極の表面には前述のような自然酸化被膜（アルミナ）が生じているので、これがはんだの濡れ性や食い付きの障害となって、はんだ付けが困難なものとなる。これを克服するためには、強力なフラックスなどを電極の表面にあらかじめ塗布してその表面の自然酸化被膜を処理しておいた上ではんだ付けを行うといった対処法が有効であると考えられる。しかし、そのような強力なフラックスの成分がはんだ付けの後にも電極や金属板に残留することは避けられないので、その残留成分によって、二次電池の使用期間中に電極が徐々に腐食されて行き、やがては破損したり脱落するなど、電極と金属板との接続部分の耐久性を著しく劣化させる場合があるという不都合がある。また、金属板と電極とをはんだ付けすることは、電極が加熱されることにより、電池内部も高温になり、電池が劣化するため、好ましくない。
【００１３】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、ポリマーリチウムイオン二次電池などにおけるアルミニウムまたはアルミニウム系合金などからなる電極とニッケル系合金などからなる金属板とを電気抵抗溶接法によって溶接する工程で、溶接部分の金属が流失して穴が空いたりその部分が周囲に飛散するなどの溶接不良が発生するという問題を解消して、電極と金属板とを確実に溶接することができる電気抵抗溶接工程を含んだ電池の製造方法を提供すること、およびそのような製造方法によって金属板と電極とが確実に溶接された信頼性や耐久性の高い電池を提供することにある。
【００１４】
本発明による第１の電池は、電気の充電および放電が可能な二次電池セルと、その二次電池セルに接続され、充電の際または放電の際に電気を導通させる板体状の電極と、その電極よりも高い融点または同じ融点でもその電極よりも厚い板厚の第１の金属板および下部金属板とを有し、第１の金属板は、電極の一方の面に溶接され、第２の金属板は、長手方向の一端が電極の他方の面に溶接され、かつ他端が一端よりも幅広に形成されているものである。
【００１５】
本発明による第２の電池は、電気の充電および放電が可能な二次電池セルと、その二次電池セルに接続され、充電の際または放電の際に電気を導通させる板体状の電極と、その電極よりも高い融点または同じ融点でもその電極よりも厚い板厚の板体からなり、長手方向の一端が略コの字型に曲げられると共に、他端が一端よりも幅広に形成された金属板とを有し、その金属板の略コの字型の２つの平板の間に前記電極が挟み込まれて、その平板の両方と電極とが溶接されているものである。
また、本発明による第３の電池は、電気の充電および放電が可能な二次電池セルと、その二次電池セルに接続され、充電の際または放電の際に電気を導通させる板体状の電極と、その電極よりも高い融点または同じ融点でもその電極よりも厚い板厚の板体からなり、略コの字型に折り曲げられた部位を有する金属板と、金属板がはんだ付けにより接続された配線基板とを有し、金属板は、略コの字型の２つの平板の間に電極を挟み込み、その平板の両方に電極が溶接されているものである。
【００１６】
本発明による第１の電池の製造方法は、二次電池に接続されており、その二次電池の充電の際または放電の際に電気を導通させる板体状の電極に、その電極よりも高い融点または同じ融点でもその電極よりも厚い板厚の第１の金属板および長手方向の一端よりも他端が幅広に形成された第２の金属板を電気抵抗溶接する工程を含み、溶接工程において、電極の一方の面に第１の金属板を溶接し、電極の他方の面に第２の金属板の一端を溶接するものである。
【００１７】
本発明による第２の電池の製造方法は、二次電池に接続されており、その二次電池の充電の際または放電の際に電気を導通させる板体状の電極に、その電極よりも高い融点または同じ融点でもその電極よりも厚い板厚の板体からなる金属板を溶接する工程を含み、金属板を長手方向の一端が略コの字型に曲げられると共に、他端が一端よりも幅広に形成されたものとし、溶接工程において、金属板の略コの字型の２つの平板の間に前記電極を挟み込んで、その平板の両方と前記電極とを電気抵抗溶接するというものである。
また、本発明による第３の電池の製造方法は、二次電池に接続されており、その二次電池の充電の際または放電の際に電気を導通させる板体状の電極に、その電極よりも高い融点または同じ融点でもその電極よりも厚い板厚を有すると共に、略コの字型に折り曲げられた部位を有する金属板を溶接する工程と、配線基板に、金属板をはんだ付けする工程とを含み、溶接工程において、金属板の略コの字型の２つの平板の間に電極を挟み込んで、その平板の両方と電極とを電気抵抗溶接するというものである。
【００１８】
本発明による電池およびその製造方法では、アルミニウムまたはアルミニウム系合金のような比較的低融点の金属材料からなる電極を、その電極よりも融点の高い金属板で挟み込み、電気抵抗溶接によってその金属板の電極に対面する表面が溶融して電極の表面と共に合金を形成することが可能な高温にまで溶接温度を高めて溶接を行う。このとき、金属板よりも低融点の金属材料からなる電極が、その板厚方向に貫通するほどに溶解されても、その部分の電極は金属板で上下を挟み込まれているので、電極の溶解した金属が外部へと流失したり飛散したりすることがない。しかも、１枚の電極の上下両方に金属板を溶接しており、上下のいずれか一方のみに溶接されていた従来の場合よりも機械的強度や電気的接続の面積が大きい。
【００１９】
本発明による他の電池およびその製造方法では、さらに、金属板が一繋がり（一枚板）状の板体を略コの字型に曲げて形成されたものであり、そのコの字型の２つの平板の間に電極が挟み込まれる。従って、電気抵抗溶接の際に電極の上下にそれぞれ１枚ずつ金属板を個別に位置合わせして当てがうといった工程が不要である。
【００２０】
【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て詳細に説明する。なお、本発明の実施の形態に係るリチウムイオン二次電池は、その電気抵抗溶接の工程を含んだ製造方法によって具現化されるものであるから、以下、それらを各実施の形態ごとにそれぞれ併せて説明する。
【００２１】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るリチウムイオン二次電池の概要構成を表したものである。
【００２２】
このリチウムイオン二次電池は、二次電池セル１と、正極側電極３と、負極側電極５と、正極側の上部金属板７ａおよび下部金属板９ａと、負極側の上部金属板７ｂおよび下部金属板９ｂとから、その主要部が構成されている。なお、それら主要部は実際にはアルミラミネートフィルムなどの外装材で被覆されているが、ここでは内部の構造を明確に示すために、外装材の図示は省略している。また、ここでは便宜上、図中の上下方向を基準として、上側の金属板を上部金属板７ａ，７ｂ、下側の金属板を下部金属板９ａ，９ｂと呼ぶものとするが、電極を中心にしてその両面にそれぞれ金属板が溶接されているという構成であれば、その上下関係は逆転しても構わないものであることは言うまでもない。
【００２３】
二次電池セル１は、例えば高分子固体電解質を用いたいわゆるポリマーリチウムイオン型のセルである。このようなポリマーリチウムイオン型の二次電池セル１では、その内部構造との兼ね合いから、正極側電極３はアルミニウムまたはアルミニウム系合金からなるものとすることが一般的である。正極側電極３をアルミニウムやアルミニウム系合金とは異なる材料では、それが二次電池セル１の内部の正極集電体とは別の電位を有したり、電解質に溶出するなどの不都合が生じる場合が多いので、正極側電極３としては、アルミニウムまたはアルミニウム系合金が最も好適に用いられる。また、負極側電極５は、例えばニッケルまたはニッケル系合金からなるものが好適に用いられる。
【００２４】
正極側の上部金属板７ａおよび下部金属板９ａ、負極側の上部金属板７ｂおよび下部金属板９ｂは、いずれもニッケルまたはニッケル系合金からなる１枚の金属板で、正極側電極３や負極側電極５の板厚よりも厚く、機械的強度が高く導電性が良好なものとなっている。正極側および負極側の下部金属板９ａ，９ｂは、長手方向の一端がそれぞれ正極側電極３や負極側電極５の先端部に溶接されており、他端が外部接続用端子として用いられるように幅広の形状に形成されている。正極側および負極側の上部金属板７ａ，７ｂは、電気抵抗溶接の際に正極側電極３や負極側電極５が溶融されることが想定される領域を含んで、それよりも広い部分を覆うように、それら正極側電極３や負極側電極５の先端部の上面に溶接されている。
【００２５】
このように、正極側電極３をその上下からそれぞれ挟み込むように正極側の上部金属板７ａと下部金属板９ａとが各々、正極側電極３に溶接されており、また負極側電極５をその上下からそれぞれ挟み込むように負極側の上部金属板７ｂと下部金属板９ｂとが各々、負極側電極５に溶接されている。そのため、後述するように、それらの電気抵抗溶接の際に溶接不良が発生することを解消することができ、また、製造されたリチウムイオン二次電池における上部金属板７ａ，７ｂや下部金属板９ａ，９ｂと正極側電極３や負極側電極５との溶接の、機械的強度や導電性を増強することができ、延いては、製品としてのリチウムイオン二次電池の信頼性や耐久性のさらなる向上を達成することができる。
【００２６】
図２は、上記のような概要構成のリチウムイオン二次電池における電極と金属板との溶接を行う工程に用いられる電気抵抗溶接機と、それによって行われる溶接動作の一例を表したものである。
【００２７】
この電気抵抗溶接機２００は、電気溶接制御装置２０１と、電極棒２０２ａ，２０２ｂとから、その主要部が構成されている。電気溶接制御装置２０１は、大容量コンデンサに蓄積した電気を電界効果型トランジスタで放電する直流トランジスタ方式、または、いわゆる直流インバータを用いて出力電圧および出力電流のデューティや周波数等を制御する直流インバータ方式、または、所定の周波数に設定された交流電源を用いるＡＣ電源方式などの電流発生装置（図示省略）を内蔵しており、その電流発生装置から出力される電力が、電極棒２０２ａ，２０２ｂを介して溶接スポットに供給される。
【００２８】
直流トランジスタ方式の場合には、電気抵抗溶接時の出力電圧が例えば０．５〜３［Ｖ］、溶接時間が５〜３００［ｍｓ］であり、比較的小さな電力を他の方式よりも長いデューティに亘って溶接対象に印加することで電気抵抗溶接を行うものである。また、直流インバータ方式の場合には、直流トランジスタ方式と比較して長い時間に亘って出力電圧および出力電流を高精度に制御することができるので、電気抵抗溶接時の出力電流を一定値に保つことが可能である。従って、直流インバータ方式によれば、他の方式よりも溶接スポットの温度を目標値に対して精確に追従させることができ、その結果、溶接状態を安定したものとすることができる。この直流インバータ方式では、電気抵抗溶接時の出力電圧が例えば０．５〜２［Ｖ］、溶接時間が５〜２００［ｍｓ］である。
【００２９】
電極棒２０２ａ，２０２ｂは、先端形状が円柱状、直方体状、半球状、円錐状、台形状などのものがあるが、例えば一般的に用いられるような円柱状または半球状のものを適用することができる。
【００３０】
この電気抵抗溶接機では、正極側電極３の上面には上部金属板７ａを配置すると共に下面には下部金属板９ａを配置し、それらを溶接対象物として、その上下両面からそれぞれ電極棒２０２ａ，２０２ｂを所定の押圧力で押し当てながら、所定のタイミングおよび電圧で所定の大きさの電流を流して電気抵抗溶接を行う。このとき、電極棒２０２ａ，２０２ｂを押し当てる位置が上下で一直線に揃うように調節することが望ましい。このようなスポット溶接を、１組の正極側電極３と上部金属板７ａおよび下部金属板９ａからなる溶接対象につき１か所（１スポット）ずつに行うようにしてもよく、あるいは２か所以上に行うようにしてもよい。２か所にスポット溶接することにより、溶接をさらに強固なものとすることができ、正極側電極３と上部金属板７ａおよび下部金属板９ａとの機械的なぐらつき等を防ぐことが可能となると共に、それらの電気的な接続状態をさらに良好なものとすることができる。
【００３１】
上下の電極棒２０２ａ，２０２ｂに所定の電圧を印加すると、例えば上側の電極棒２０２ａから上部金属板７ａ、正極側電極３、下部金属板９ａをこの順で通って下側の電極棒２０２ｂへと、それらの板厚方向に電流が流れる。すると、上部金属板７ａ、正極側電極３、下部金属板９ａは、電流が流れた部分を中心として発熱し、やがてその部分が溶融して、正極側電極３のアルミニウム系合金と、それに接する上部金属板７ａや下部金属板９ａのニッケル系合金とが共に溶融して混交し、それらの新たな合金が形成されて強固な溶接が実現される。このとき、正極側電極３のアルミニウム系合金の融点は約６６０℃、上部金属板７ａや下部金属板９ａのニッケル系合金の融点は約１４５５℃であるから、約８００℃の融点の差がある。融点の高いニッケル系合金を溶融させてアルミニウム系合金（アルミニウム単体を含む。以下同様）と共に新たな合金層を形成することができるように、それに適した電力が電極棒から供給されるので、その電極棒２０２ａ，２０２ｂが当接されている部分の温度は１５００℃以上の高温になる。
【００３２】
このような高温では、アルミニウム系合金は完全に溶解して液相を呈する。このため、電極棒２０２ａ，２０２ｂをアルミニウム系合金からなる正極側電極３に直接的に当接する従来の一般的な電気抵抗溶接では、その電極棒２０２ａ，２０２ｂによって完全に溶解されたアルミニウム系合金が流失したり飛散するなどして、その部分に穴が空いたり、弱い外力で剥がれるような脆い溶接状態となるなどの、溶接不良が発生していた。
【００３３】
しかし、本実施の形態の電気抵抗溶接法によれば、正極側電極３の上面と下面との両方に、それぞれ板厚が厚く融点の高いニッケル系合金からなる上部金属板７ａと下部金属板９ａとを配置して、それらで正極側電極３を挟み込むようにしているので、正極側電極３のアルミニウム系合金が板厚方向に完全に溶解して液相となっても、それが外部に流失したり飛散することなどを、上部金属板７ａと下部金属板９ａとで抑え込む（塞き止める）ことができる。
【００３４】
また、正極側電極３のアルミニウム系合金の沸点は約２４８０℃であるが、そのような高温になると、完全に溶解したアルミニウム系合金が沸騰して激しく飛散する場合がある。しかし、本実施の形態の電気抵抗溶接法によれば、電極棒が直接当接されるのは上部金属板７ａや下部金属板９ａであり、電極棒２０２ａと上部金属板７ａとの接合面、上部金属板７ａと正極側電極３との接合面、正極側電極３と下部金属板９ａとの接合面、および下部金属板９ａと電極棒２０２ｂとの接合面における電気抵抗分に溶接電流が流れて発生する発熱は、間接的に正極側電極３に流入することになる。また、電極棒２０２ａ、電極棒２０２ｂは、直接には正極側電極３に当接されていないので、溶接時に蓄熱が生じて電極棒２０２ａ、電極棒２０２ｂに正極側電極３の溶けたアルミニウム系合金が付着してその部分が損失することなどを、防ぐことができる。従って、正極側電極３のアルミニウム系合金が飛散するほどの高温に加熱されることを緩和して、完全に溶解した正極側電極３のアルミニウム系合金が飛散することなどを回避することができる。さらに、電極棒直下の溶接部の圧力は高いため、沸点も高くなり、アルミニウム系合金を沸騰しにくくすることができる。ここで、溶接部における発熱量Ｑは、全ての接合面の抵抗Ｒと溶接電流Ｉによって、Ｑ＝Ｉ2 ×Ｒという式によって表すことができる。
【００３５】
ここで、一般にアルミニウム系合金の表面には極めて薄い自然酸化被膜（アルミナ）が生じている。その融点は２０５０℃であるから、電気抵抗溶接の際の設定温度を例えば上記のような１５００℃にした場合、自然酸化被膜のアルミナは溶融されずに、液相のアルミニウム系合金中に取り込まれて混在することとなるが、アルミニウム系合金とニッケル系合金との新たな合金層の形成に対しては何ら支障がなく、信頼性の高い確実な溶接を達成することができる。
【００３６】
また、図２に示したようなダイレクトスポット溶接方式の電気抵抗溶接機４００を用いて、溶接対象物の上下から電極棒４０２ａ，４０２ｂを押し当てて、その溶接対象物の板厚方向に貫通するように電流を流すことにより、上部金属板７ａに流れる電流と下部金属板９ａに流れる電流とがほぼ同じになり、それら上下の溶接条件をほぼ同じに揃えて最適化することができる。
【００３７】
なお、上部金属板７ａと下部金属板９ａとを、異なる金属材料からなるものとすることなども可能である。例えば、上部金属板７ａを鉄系合金とし、下部金属板９ａをニッケル系合金とする、あるいはその逆に、上部金属板７ａをニッケル系合金とし、下部金属板９ａを鉄系合金とすることなども可能である。
【００３８】
上記の溶接工程の説明では、正極側電極３と上部金属板７ａおよび下部金属板９ａとの溶接を行う場合についてを詳細に述べたが、負極側電極５と上部金属板７ｂおよび下部金属板９ｂとの溶接についても、上記と同様の手法で行うことが可能であることは言うまでもない。
【００３９】
［第２の実施の形態］
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るリチウムイオン二次電池の概要構成を表したものである。なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様の構成については同一符号を付して、その説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。これは第３の実施の形態以後の実施の形態についても同様である。
【００４０】
このリチウムイオン二次電池は、二次電池セル１と、正極側電極３と、負極側電極５と、正極側の金属板１１と、負極側の金属板１３とから、その主要部が構成されている。これらの構成要素のうち、二次電池セル１、正極側電極３、負極側電極５、については第１の実施の形態のものと同様である。
【００４１】
正極側の金属板１１および負極側の金属板１３は、それぞれ、ニッケルまたはニッケル系合金からなる１枚の金属板を外形カッティングおよび曲げ加工して形成されたもので、正極側電極３や負極側電極５の板厚よりも厚く、機械的強度が高く導電性も良好なものとなっている。
【００４２】
これら正極側および負極側の金属板１１，１３は、長手方向の一端がほぼコの字型に折り曲げられており、そのコの字型に折り曲げられて対向している２つの平板の間隙に正極側電極３の先端部が挟み込まれるようにして溶接されており、他端は外部接続用端子として用いられるように幅広の形状に形成されている。
【００４３】
正極側の金属板１１は、それぞれ、電気抵抗溶接の際に溶融されることが想定される領域を含んでそれよりも広い部分の電極を覆うように、正極側電極３の先端部のをコの字型に挟み込むように溶接されているので、後述するように、正極側の金属板１１と正極側電極３とを電気抵抗溶接する際に、溶接不良が発生することを解消することができる。また、製造された二次電池における，正極側の金属板１１と正極側電極３とを組み合わせた構造の機械的強度や導電性を増強することができ、延いては製品としての信頼性や耐久性のさらなる向上を達成することができる。なお、これは正極側だけでなく、負極側の金属板１３と負極側電極５との溶接についても同様である。
【００４４】
上記のような概要構成のリチウムイオン二次電池における正極側電極３と金属板１１との溶接、および負極側電極５と金属板１３との溶接は、図２に示したものと同様の電気抵抗溶接機２００を用いて行うことができる。さらに詳細には、図３に示したように、金属板１１の一端のコの字型に形成された部分に正極側電極３の先端部を挟み込んだ状態にしておき、そのコの字型の金属板１１，１３の上下両面からそれぞれ電極棒２０２ａ，２０２ｂを所定の押圧力で押し当てながら所定のタイミングおよび電圧で所定の大きさの電流を流して電気抵抗溶接を行う。このような電気抵抗溶接法によるスポット溶接は、一組の電極および金属板あたり１か所ずつに行うようにしてもよく、あるいは２か所以上に行うようにしてもよい。
【００４５】
この第２の実施の形態の電気抵抗溶接法によれば、板厚が厚く融点の高いニッケル系合金の板体をコの字型に曲げ加工された金属板１１で正極側電極３を挟み込んでいるので、正極側電極３のアルミニウム系合金が板厚方向に完全に溶解して液相となっても、それが外部に流失したり飛散することを、その金属板１１のコの字型に形成された上下対向する２つの平板で押さえ込むことができる。また、溶解したアルミニウム系合金が正極側電極３の側面方向に流失しようとする動きを、金属板１１のコの字型の側面の閉塞側の部分でさらに確実に塞き止めることができる。なお、コの字型の解放側の部分では、溶解したアルミニウム系合金が沸騰しない状態であれば、その液相としての表面張力と閉塞側の部分での引き戻し圧力とで、溶解したアルミニウム系合金が金属板１の平面方向に流失することをさらに確実に防ぐことができる。
【００４６】
また、正極側電極３のアルミニウム系合金の沸点は約２４８０℃であるが、そのような高温になると、完全に溶解したアルミニウム系合金が沸騰する。蓄熱して高温になる電極棒２０２ａ，２０２ｂが直接当接されるのは金属板１１のコの字型に加工された上下の平板であるから、電極棒２０２ａの直下の電極棒２０２ａと金属板１１との接合面、および金属板１１と正極側電極３との接合面における電気抵抗分に溶接電流が流れ発生する発熱は、金属板１１を介して間接的に正極側電極３に流入することになる。また、電極棒２０２ａ、電極棒２０２ｂは、直接には正極側電極３に当接されていない。このようにして、正極側電極３のアルミニウム系合金が沸騰するほど高温に加熱されることを緩和し、完全に溶解した正極側電極３のアルミニウム系合金が流失したり飛散することなどを回避することができる。
【００４７】
また、金属板１１，１３は一枚のニッケル系合金の薄板を折り曲げてコの字型に形成したものであるから、正極側電極３や負極側電極５をその上下から挟み込む２つの平板は、第１の実施の形態の上部金属板７ａ，７ｂおよび下部金属板９ａ，９ｂのような上下で個々に分離した板体ではない。従って、そのような金属板のコの字型の間隙に正極側電極３を装着するだけで溶接の準備が完了するので、そのような溶接準備工程（溶接の前工程）をさらに簡易なものとすることができるという利点がある。
【００４８】
また、図３に示したような溶接対象物の上下から電極棒２０２ａ，２０２ｂを押し当てて、その溶接対象物の板厚方向に貫通するように電流を流すことができるので、金属板１１，１３の上部に流れる電流とその下部に流れる電流とがほぼ同じになり、それら上下の溶接条件を揃えて最適化することができると共に、無効電流を少なくすることができる。
【００４９】
また、図５に一例を示したように、正・負２本の電極棒４０２ａ，４０２ｂが並列して配置された、いわゆるシリーズスポット溶接方式の電気抵抗溶接機４００を用いて溶接を行う場合には、２本の電極棒４０２ａ，４０２ｂが、いずれも溶接対象物の上面側に当接されることになるので、溶接時の電流はコの字型の金属板１１，１３の上側の平板や、正極側電極３や負極側電極５の上側表面を通る傾向にある。このため、金属板１１，１３のコの字型の下側の平板や、正極側電極３や負極側電極５の下側表面などには十分な電流が流れず、そのような下側では確実な溶接ができなくなる場合がある。しかし、金属板１１，１３のコの字型の上側の平板と下側の平板とは一枚の板として繋がっているものであるから、少なくとも金属板１１，１３の上側の平板と正極側電極３や負極側電極５の上側の表面とを確実に溶接することにより、仮に下側での溶接が不十分であっても、金属板１１，１３と正極側電極３や負極側電極５との完全な溶接不良の発生を低減させることができる。
【００５０】
なお、シリーズスポット溶接方式の電気抵抗溶接機４００を用いて溶接を行う場合には、一般に、溶接対象の下に台座４０５を配置する。その台座としては、例えば銅、銅系合金、白金、白金系合金、ニッケル、ニッケル系合金、チタン、チタン系合金、クロム、クロム系合金、ジルコニウム、ジルコニウム系合金、ベリリウム、ベリリウム系合金などからなるものが好適である。あるいはその他にも、例えば銅、カドミウム、クロム、チタン、ベリリウムの合金や、アルミナ分散強化銅、クロム銅、銅系合金の厚板の表面に白金の薄板を貼り合わせたものなども用いることが可能である。
【００５１】
［第３の実施の形態］
図６は、本発明の第３の実施の形態に係るリチウムイオン二次電池の概要構成を表したものである。
【００５２】
このリチウムイオン二次電池は、二次電池セル１と、先端部にスリット状の切り込みが設けられた正極側電極３と、同様に先端部にスリット状の切り込みが設けられた負極側電極５と、上側の平板にスリット状の切り込みが設けられており、先端部がほぼコの字型に曲げ加工された正極側の金属板１５と、同様に上側の平板にスリット状の切り込みが設けられており、先端部がほぼコの字型に曲げ加工された負極側の金属板１７とから、その主要部が構成されている。
【００５３】
このリチウムイオン二次電池における正極側電極３と金属板１５とを電気抵抗溶接法によって溶接する工程や負極側電極５と金属板１７とを電気抵抗溶接法によって溶接する工程では、図５に示したようなシリーズスポット溶接方式の電気抵抗溶接機４００を用いて確実な溶接を行うことができる。すなわち、図７に示したように、スリットによって隔てられた２つの領域の一方には電極棒４０２ａを、他方には４０２ｂを、それぞれ当接させて、電気抵抗溶接のための電流を供給することにより、そのときの電流は、金属板１５の上側の平板を短絡しようとしても、その中心に設けられたスリットによって、その流れが阻まれるので、一方（正極）の電極棒４０２ａから、金属板１５の上側の平板の一方の領域、正極側電極３の一方の領域、金属板１５の下側の平板の電極棒４０２ａ下方の部分、台座４０５、金属板１５のの下側の平板の電極棒４０２ｂ下方の部分、正極側電極３のスリットを隔てた他方の領域、金属板１５の上側の平板のスリットを隔てた他方の領域、そして他方（負極）の電極棒４０２ｂへと、この順で流れて、その電流経路における電気抵抗によって、正極側電極３と金属板１５との溶接に必要な熱を確実に生じさせる。このようにして、シリーズスポット溶接方式の電気抵抗溶接機を用いる場合でも、正極側電極３と金属板１５との溶接を確実かつ簡易に行うことができる。
【００５４】
ここで、このようなスリットを金属板１５や正極側電極３に設けて、シリーズスポット溶接方式の電気抵抗溶接機を用いた溶接を行う手法は、第１の実施の形態で説明したような２枚の金属板７ａ，７ｂで正極側電極３を挟み込んだ状態にしてそれらの溶接を行う場合についても適用可能である。すなわち、図８に示したように、上部金属板７ａをさらに細かい２つの板体７１ａ，７２ａに分けると共に正極側電極３および負極側電極５もその先端部にスリットを設けて、溶接が行われる部分を２つの領域３１ａ，３１ｂに分割した形状の場合にも、図９に示したように、２つに分割された上部金属板７１ａ，７１ｂの一つ一つの板体に、それぞれ１本ずつ電極棒４０２ａ，４０２ｂを当接させて、電気抵抗溶接のための電流を供給することにより、電流は、例えば一方（正極）の電極棒４０２ａから、上部金属板の一方の板体７１ａ、正極側電極３の一方の領域３１ａ、金属板９ａにおける電極棒４０２ａ下方の部分、台座４０５、金属板９ａにおける電極棒４０２ｂ下方の部分、正極側電極３のスリットを隔てた他方の領域３２ａ、上部金属板の他方の板体７２ａ、そして他方（負極）の電極棒４０２ｂへと、この順で流れて、その一連の電流経路における電気抵抗によって、上部金属板７１ａ，７２ａと正極側電極３との溶接および正極側電極３と下部金属板９ａとの溶接に必要な熱を確実に生じさせることにより、シリーズスポット溶接方式の電気抵抗溶接機を用いて上部金属板７１ａ，７２ａと正極側電極３と下部金属板９ａとを溶接する場合などでも、その溶接を確実かつ簡易に行うことができる。
【００５５】
なお、図７および図９に基づく上記の説明では、正極側電極３と金属板１５との溶接など、正極側の電気抵抗溶接についてを詳しく述べたが、負極側電極５についても同様の方法による溶接が可能であることは言うまでもない。
【００５６】
［第４の実施の形態］
図１０は、本発明の第４の実施の形態に係るリチウムイオン二次電池の概要構成を表したものである。
【００５７】
このリチウムイオン二次電池は、第２の実施の形態で説明したような先端部がコの字型に折り曲げ加工された金属板１１，１３が、正極側電極３および負極側電極５に各々溶接されており、それらの金属板１１，１３を保護回路のプリント配線板１００にはんだ付けしたものである。
【００５８】
図１１に模式的に示すように、プリント配線板１００は所定の配線回路パターン１０１が形成されており、それに電子部品１０３を実装して、過大電圧による充電または過大電流による充・放電や、過小電圧放電等から二次電池セル１を保護するために機能する、いわゆる保護回路を構成するものである。
【００５９】
さらに詳細には、このプリント配線板１００の表面には、正極側金属板接続用ランド１０５と負極側金属板接続用ランド１０７とが設けられていると共に、正極側外部端子用ランド１０９と負極側外部端子接続用ランド１１１とが設けられており、それらは所定のプリント回路パターン１０１等を介して電子部品１０３に接続されている。正極側外部端子接続用ランド１０９には正極側外部端子１１３がはんだ付けされており、負極側外部端子接続用ランド１１１には負極側外部端子１１５がはんだ付けされている。正極側金属板接続用ランド１０５には正極側の金属板１１がはんだ付けされており、負極側金属板接続用ランド１０７には負極側の金属板１３がはんだ付けされている。それら金属板１１，１３のはんだ付けは、それらと正極側電極３や負極側電極５との電気抵抗溶接工程の前または後に行われる。
【００６０】
正極側外部端子１１３および負極側外部端子１１５が、このリチウムイオン二次電池のパッケージ（外装材）から外部へと伸びて露出しており、その露出している部分が、このリチウムイオン二次電池と外部との接続を取るための実質的な電極として用いられる。
【００６１】
このように、保護回路のプリント配線板１００に金属板１１，１３をはんだ付けすることにより、リチウムイオン二次電池のパッケージ内に保護回路を備えるようにすることができる。
【００６２】
ここで、第１の実施の形態で説明したような上部金属板７ａおよび下部金属板９ａを正極側電極３に溶接した構造のリチウムイオン二次電池においても、上記と同様にして、例えば図１２に示したように下部金属板９ａ，９ｂを保護回路のプリント配線板１００にはんだ付けすることにより、リチウムイオン二次電池のパッケージ内に保護回路を備えるようにすることが可能である。
【００６３】
［第５の実施の形態］
図１３は、本発明の第５の実施の形態に係るリチウムイオン二次電池の概要構成を表したものである。
【００６４】
このリチウムイオン二次電池は、第２の実施の形態で説明したような先端部がコの字型に折り曲げ加工された金属板１１，１３を、正極側電極３および負極側電極５に各々備えており、それらの金属板１１，１３を保護回路のプリント配線板１００にあらかじめはんだ付けしておき、そのそれぞれに正極側電極３と負極側電極５とをそれぞれ挟み込み、その上下から電極棒２０２ａ，２０２ｂを当接させて、電気抵抗溶接法により正極側電極３と金属板１１との溶接や負極側電極５と金属板１３との溶接を行う工程を経て製造されたものである。
【００６５】
プリント配線板１００の正極側金属板接続用ランド１０５および負極側金属板接続用ランド１０７には、図１５に示したように、それぞれ１つずつ貫通孔（スルーホール）１４１，１４３が穿設されている。
【００６６】
正極側の金属板１１は、プリント配線板１００の表面に設けられた正極側金属板接続用ランド１０５に、リフロー法によってはんだ付けすることなどが可能である。例えば、銅箔またはその上にはんだめっきが付着された５［ｍｍ］角の正極側金属板接続用ランド１０５の表面に、いわゆるクリームはんだを塗布しておき、その上に正極側の金属板１１を配置して、リフロー炉で約２３０℃に加熱して、正極側金属板接続用ランド１０５の表面に正極側の金属板１１をはんだ付けすることなどが可能である。また、負極側の金属板１３についても、同様の手法で負極側金属板接続用ランド１０７の表面にはんだ付けすることができる。
【００６７】
このようにしてプリント配線板１００の表面にあらかじめ実装された正極側の金属板１１と正極側電極３との電気抵抗溶接を行うに際しては、図１４に示したように、プリント配線板１００にあらかじめドリリングによって穿設された貫通孔１４１を通して金属板１１の下側の平板に下側の電極棒２０２ｂを当接させると共に、上側の電極棒２０２ａを金属板１１の上側の平板に当接させる。そしてそれら２つの電極棒２０２ａ，２０２ｂの間に所定の電圧を印加して、電流を例えば上側の電極棒２０２ａから金属板１１の上側の平板、正極側電極３、金属板１１の下側の平板、下側の電極棒２０２ｂへと、この順で流すことにより、金属板１１と正極側電極３との確実な溶接を達成することができる。また、電気抵抗溶接回数を１回にすれば、正極側電極３と金属板１１との溶接部を２点から１点に減らすことができる。よって、溶接に必要な金属板１１の面積をより小さくすることができ、コの字型の金属板１１をより小型化することができるので、リチウムイオン二次電池全体の外形寸法のさらなる小型化も可能となる。なお、負極側の金属板１３と負極側電極５との電気抵抗溶接についても、上記と同様の手法で行うことが可能である。
【００６８】
ここで、上記のような構造および電気抵抗溶接の手法は、第１の実施の形態で説明したような上部金属板７ａ，７ｂおよび下部金属板９ａを正極側電極３に溶接した構造のリチウムイオン二次電池においても適用可能である。例えば、図１６に示したように、下部金属板９ａを保護回路のプリント配線板１００の正極側金属板接続用ランド１０５にはんだ付けしておき、プリント配線板１００にあらかじめドリリングによって穿設された貫通孔１４１を通して下部金属板９ａに下側の電極棒２０２ｂを当接させると共に、上側の電極棒２０２ａを上部金属板７ａに当接させて、上下の電極棒２０２ａ，２０２ｂに所定の電流を流すことにより、上部金属板７ａと正極側電極３との溶接および下部金属板９ａと正極側電極３との溶接を確実に行って、図１７に示したような概要構成のリチウムイオン二次電池を製造することができる。
【００６９】
なお、上記の貫通孔が設けられたプリント配線板１００の正極側金属板接続用ランド１０５の表面に、例えば１５〜５００［μｍ］の厚さの比較的厚いニッケル層（図示省略）を、めっき法などによって形成することにより、そのニッケル層を下部金属板９ａの代りに用いて、下部金属板９ａを省略することができ、延いては構成のさらなる簡易化を達成することも可能となる。この場合、ニッケル層を形成した後またはその前に、例えば無電解めっき法やはんだめっき法などにより、貫通孔１４１にはんだあるいは銅などの導電性の良好な金属材料等を埋め込んで、いわゆるブラインドホールの状態にすることが望ましい。この貫通孔１４１に埋め込まれた金属材料によって、プリント配線板１００の表面のニッケル層の穴を塞いで、溶解した正極側電極３のアルミニウム系合金が流出することを防ぐことができると共に、その貫通孔１４１に埋め込まれた金属材料を介して、プリント配線板１００の下面と表面（上面）のニッケル層との間に電流を導通させることができる。
【００７０】
このように、ニッケル層を下部金属板９ａあるいは９ｂの代りに用いると共に、貫通孔１４１あるいは１４３に金属材料を埋め込むようにしても、図２や図５に示したような電気抵抗溶接機による確実な電気抵抗溶接を行うことが可能である。
【００７１】
［第６の実施の形態］
図１８は、本発明の第６の実施の形態に係るリチウムイオン二次電池の概要構成を表したものである。
【００７２】
このリチウムイオン二次電池では、アルミニウム系合金からなる正極側電極３は、第２の実施の形態で説明したものと同様に、コの字型の金属板１１に挟み込まれるように溶接されている。
【００７３】
一方、ニッケル系合金からなる負極側電極５１は、その先端部がほぼコの字型に折り返された形状に曲げ加工されており、その負極側電極５１のコの字型の先端部に、アルミニウム系合金からなる負極側の金属板５３が挟み込まれるようにして溶接されている。このような構造で負極側の金属板５３と負極側電極５１とを電気抵抗溶接することなども可能である。この場合の電気抵抗溶接は、上記の各実施の形態で説明したものと同様の手法を応用して行うことができる。すなわち、融点の低いアルミニウム系合金からなる負極側の金属板５３を、その上下から、コの字型に形成された融点の高い負極側電極５１の先端部で挟み込むようにして、それらを電気抵抗溶接法によって溶接することにより、負極側の金属板５３のアルミニウム系合金がその板厚方向に完全に溶解しても、それが外部へと流失することや飛散することなどを、融点の高い負極側電極５１で抑え込むことができる。ここで、負極側の金属板５１としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム系合金、銅、銅系合金、銀、銀系合金などからなる板体、あるいは、負極側電極５と同じニッケル系合金からなる板体でも、負極側電極５よりも板厚の厚いものなどが、適用可能である。
【００７４】
なお、溶接棒２０２（２０２ａ，２０２ｂ）は、硬度・導電率・熱伝導性が高いことが必要であり、例えば、クロム銅またはアルミナ分散強化銅などの銅合金により構成されている。溶接棒２０２の先端形状は、例えば、図１９（Ａ）に示したような半球形状、同（Ｂ）に示したような円錐形状、同（Ｃ）に示したような円柱形状、同（Ｄ）に示したような円錐の先端を平らに切断した台形形状、同（Ｅ）に示したような半球の先端を平らに切断した半球と平面とを組み合わせた形状、または同（Ｆ）に示したような四角錐形状（ピラミッド形状）などの多角錐形状とされることが好ましい。
【００７５】
中でも、半球形状は溶接棒２０２の最も好ましい先端形状である。この形状によれば、溶接棒２０２を溶接対象物に押し当てたとき、溶接棒２０２の先端の中心部に高い圧力が加えられ、溶接電流が集中して流れるので、そのごく小さな範囲において温度が上昇し、溶接対象物が溶解されて合金層が形成され易い。また、合金層が形成される場所が必ず溶接棒２０２の中心に固定されるので、溶接電流が流れる２箇所の溶接部の距離が固定され、溶接条件が安定して好ましい。更に、溶接棒２０２を溶接対象物に押し当てた時の圧力は溶接棒２０２の中心から周囲に向かって弱くなるので、溶接棒２０２の中心部において溶接対象物が溶解しても、その周辺では完全に溶解せず、溶接対象物に穴が形成されにくい。ここで溶接電流は、圧力に比例して溶接棒２０２の中心から周囲に向かって弱くなる。
【００７６】
有効な半球状の先端形状は、例えば、円柱の直径が０．５ｍｍ〜１０ｍｍであり、先端の半球の半径が０．５ｍｍ〜５ｍｍのものである。最適な半球状の先端形状は、溶接棒２０２の先端から１０ｍｍ上部の円柱の直径が３ｍｍであり、溶接棒２０２の先端から１ｍｍ上部の円柱の直径が１．５ｍｍであり、先端の半球の半径が１．５ｍｍのものである。
【００７７】
円錐形状は、半球形状とほぼ同様に作用し、比較的良好な先端形状である。円錐の先端角度は１４０度〜１７５度の鈍角が好ましく、円柱の直径は０．５ｍｍ〜５ｍｍが好ましい。最適な円錐の先端形状は、溶接棒２０２の先端から１０ｍｍ上部の円柱の直径が３ｍｍであり、溶接棒２０２の先端から１ｍｍ上部の円柱の直径が１．５ｍｍであり、先端の円錐の角度が１７０度のものである。先端の角度を９０度以下の鋭角とすると、中心部に高い圧力が印加され、溶接対象物に穴が開いてしまったり、あるいは溶接電流が流れる面積が小さくなってしまう可能性があるので、好ましくない。なお、多角錐形状も円錐形状と同様である。
【００７８】
円柱形状は例えばニッケル板同士を溶接する際の最も一般的な形状であるが、溶接のための電流値がばらついてしまうので、溶接強度もばらついてしまう傾向があり、ある割合の溶接不良が発生してしまう可能性がある。例えば、電気抵抗溶接時に溶接棒２０２を溶接対象物に押し当てたとき、溶接棒２０２先端の円形中のさらに小さなある部分に高い圧力が加えられ、そこに溶接電流が流れるので、溶接棒２０２先端の酸化状態および劣化状態、台座２０の状態、あるいは溶接対象物の表面状態に応じて、溶接毎に溶接部の場所が偶発的に移動してしまう。よって、２つの溶接部の間の距離を一定に保つことができず、２本の溶接棒２０２間の抵抗値および電流値が変化してしまい、溶接部の温度が変化し、溶接強度が変化してしまい好ましくない。更に、溶接時の電圧あるいは電流を高くした場合、溶接対象物が完全に溶解されてしまい穴が開いてしまう可能性もある。但し、先端部の面積は半球形状よりも広いので、大きな面積で合金層が形成される可能性がある。また、溶接に繰り返し用いた後の研磨作業が極めて簡単であり、作業コストも安価であるという利点がある。
【００７９】
円錐の先端を平らに切断した台形形状、あるいは半円の先端を平らに切断した形状も、半球形状とほぼ同様に作用し、比較的良好な先端形状である。また、高い圧力が加えられる面積を比較すると半球形状よりも広く、大きな面積で合金層が形成される可能性がある。但し、溶接時の電圧あるいは電流をかなり高くした場合、溶接対象物が完全に溶解されてしまい穴が開いてしまう可能性があり、好ましくない場合もある。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし１４のいずれかに記載の二次電池または請求項１５ないし２７のいずれかに記載の二次電池の製造方法によれば、アルミニウムまたはアルミニウム系合金のような比較的低融点の金属材料からなる電極の上下を、その電極よりも融点の高い金属板で挟み込み、電気抵抗溶接あるいはその他の溶接法によって、その金属板の電極に対面する表面が溶融して電極の表面と共に合金を形成することが可能な高温にまで溶接温度を高めて溶接を行うようにしたので、電極と金属板との溶接を行う工程で溶接不良が発生するという問題を解消して、電極と金属板とが機械的および電気的に確実に溶接された二次電池を具現化することができるという効果を奏する。延いては、製造歩留まりを向上させることができ、製造コストのさらなる低廉化を達成することなども可能となる。また、そのように電極と金属板とを溶接不良が生じることなく機械的および電気的に確実なものとすることにより、二次電池の耐久性や信頼性を高いものとすることができる。また、１枚の電極に対してその上下両面に金属板を溶接するようにしたので、金属板が電極の上下面のいずれか一方のみに溶接されていた従来の場合よりも、機械的強度や電気的接続の面積を増大することができ、延いては、二次電池の耐久性や信頼性をさらに高いものとすることができる。
【００８１】
また、特に請求項８ないし１４のいずれかに記載の二次電池または請求項２１ないし２７のいずれかに記載の二次電池の製造方法によれば、さらに、金属板が一繋がりの板体をほぼコの字型に曲げて形成されたものであり、そのコの字型の２つの平板の間に電極が挟み込まれるようにしたので、電気抵抗溶接の際に電極の上下にそれぞれ１枚ずつ金属板を個別に位置合わせして当てがうといった工程が不要となり、延いては電極と金属板との溶接を確実なものとしつつ、二次電池の構造またはその溶接工程を含んだ製造方法のさらなる簡易化を達成することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るリチウムイオン二次電池の概要構成を表した図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における電極と金属板との溶接を行う工程に用いられるインライン（ダイレクト）スポット溶接方式の電気抵抗溶接機と、それによって行われる溶接動作の一例を表した図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態における電極と金属板との溶接を行う工程に用いられるインラインスポット溶接方式の電気抵抗溶接機と、それによって行われる溶接動作の一例を表した図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るリチウムイオン二次電池の概要構成を表した図である。
【図５】電極と金属板との溶接を行う工程に用いられるシリーズスポット溶接方式の電気抵抗溶接機と、それによって行われる溶接動作の一例を表した図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るリチウムイオン二次電池の概要構成を表した図である。
【図７】図５に示した二次電池における電極と金属板とを溶接する状態を表した図である。
【図８】上部金属板をさらに細かい２つの板体に分けると共に、正極側電極もその先端部にスリットを設けて、溶接が行われる部分を２つの領域に分割した場合のリチウムイオン二次電池の概要構成を表した図である。
【図９】図７に示した概要構成のリチウムイオン二次電池における正極側電極と上部金属板および下部金属板とを溶接する状態を表した図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係るリチウムイオン二次電池の概要構成を表した図である。
【図１１】プリント配線板の概要構成を表した図である。
【図１２】上部金属板および下部金属板を正極側電極に溶接した構造のリチウムイオン二次電池に保護回路のプリント配線板を組み込んだ場合の概要構成を表した図である。
【図１３】本発明の第５の実施の形態に係るリチウムイオン二次電池の概要構成を表した図である。
【図１４】プリント配線板の表面にあらかじめ実装された正極側の金属板と正極側電極とを電気抵抗溶接法によって溶接する状態を表した図である。
【図１５】正極側金属板接続用ランドおよび負極側金属板接続用ランドにそれぞれ１つずつ貫通孔が穿設されたプリント配線板を表した図である。
【図１６】プリント配線板の表面にあらかじめ実装された正極側の下部金属板と正極側電極と上部金属板とを電気抵抗溶接法によって溶接する状態を表した図である。
【図１７】図１５に示した手法による電気抵抗溶接の工程を経て得られるリチウムイオン二次電池の概要構成を表した図である。
【図１８】本発明の第６の実施の形態に係るリチウムイオン二次電池の概要構成を表した図である。
【図１９】電気抵抗溶接に適用可能な溶接棒のバリエーションを表した図である。
【符号の説明】
１…二次電池セル、３…正極側電極、５…負極側電極、７ａ，７ｂ…上部金属板、９ａ，９ｂ…下部金属板、１１，１３…金属板、１００…プリント配線板。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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