(57)【要約】 【課題】  多数回の使用に対し偏磨耗せず安定した溶接強度を確保する超音波溶接装置およびそれを用いたリチウムイオン二次電池の製造方法を提供する。【解決手段】  超音波ホーン４と弾性体シート５を介して基台に保持されたアンビル１間に被溶接物を挟持し超音波溶接する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波ホーンとアンビル間に被溶接物を挟持し超音波溶接する超音波溶接装置において、前記アンビルが弾性体シートを介して基台に保持されたことを特徴とする超音波溶接装置。
【請求項２】
前記被溶接物がリチウムイオン二次電池の集電体箔とリードであることを特徴とする請求項１に記載の超音波溶接装置。
【請求項３】
前記弾性体シートがゴムまたは樹脂からなり、厚さが０．０１〜５０ｍｍ、硬度がデュロメータＡ１０〜１００であることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波溶接装置。
【請求項４】
リチウムイオン二次電池の集電体箔とリードとを超音波ホーンとアンビル間に挟持し超音波溶接するリチウムイオン二次電池の製造方法であって、前記アンビルが弾性体シートを介して基台に保持され、前記超音波ホーンと前記アンビルで前記リチウムイオン二次電池の集電体箔とリードとを挟圧し、前記アンビルが前記弾性体シート上で位置調整され、前記リチウムイオン二次電池の集電体箔とリードとを前記超音波ホーンの面とアンビルの面が均一に挟圧し超音波溶接することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波溶接装置を用いたリチウムイオン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、リチウムイオン二次電池の集電体箔とリードとの超音波溶接に使用される超音波溶接装置およびこの超音波溶接装置を用いたリチウムイオン二次電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リチウムイオン二次電池における集電体箔とリードとの接合においては、超音波溶接が用いられてきた。
【０００３】
図３は集電体箔とリードとの接合に用いる従来の超音波溶接装置の概要を説明する斜視図であり、図４は従来の超音波溶接装置のヘッド部を説明する図で、図４（ａ）は図３のＡ方向から見た断面図であり、図４（ｂ）は図３のＢ方向から見た断面図である。なお、図４には図３では示していない基台も示している。
【０００４】
図３、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、リチウムイオン二次電池の集電体箔２とリード３との超音波溶接においては、アンビル１の加工面１ａ上で集電体箔２と金属製のリード３とを重ね、その上から超音波ホーン４を押し当てて、超音波ホーン４を振動させることで集電体箔２と金属製のリード３を接合させている（特許文献１参照）。この時のアンビル１は、超音波溶接時に集電体箔２を押えるため、ボルト７により基台６に固定されていた。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１５５０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来の超音波接合方法では、超音波ホーンの加工面４ａとアンビルの加工面１ａの平行関係が磨耗等により少しでもずれた場合、被溶接物に均一に圧力が伝わらないため安定した溶接強度を確保し続けることが困難であった。また、平行関係がずれた状態で溶接した場合には超音波ホーンの加工面４ａが被溶接物に片当たりして偏磨耗になり、超音波ホーンの研磨を頻繁に実施する必要があった。
【０００７】
例えば、集電体箔２が８μｍの銅箔、リード３が７０μｍのニッケル板では、超音波ホーンの加工面４ａとアンビルの加工面１ａの平行関係の位置調整に要する時間が多大で、平行が少しでもずれた場合は、集電体箔が破れたりする不具合や、数万回の溶接で溶接強度の劣化する不具合がみられた。また、この場合は、超音波ホーンの偏磨耗が発生するため、超音波ホーンの加工面の研磨または新規購入を実施していた。すなわち、本発明の課題は、多数回の使用に対し偏磨耗せず安定した溶接強度を確保する超音波溶接装置およびそれを用いたリチウムイオン二次電池の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の超音波溶接装置は超音波ホーンとアンビル間に被溶接物を挟持し超音波溶接する超音波溶接装置において、前記アンビルが弾性体シートを介して基台に保持されたことを特徴とする。また、前記被溶接物がリチウムイオン二次電池の集電体箔とリードであってもよい。さらに前記弾性体シートがゴムまたは樹脂からなり、厚さが０．０１〜５０ｍｍ、硬度がデュロメータＡ１０〜１００であることが好ましい。また、本発明のリチウムイオン二次電池の製造方法は、リチウムイオン二次電池の集電体箔とリードとを超音波ホーンとアンビル間に挟持し超音波溶接するリチウムイオン二次電池の製造方法であって、前記アンビルが弾性体シートを介して基台に保持され、前記超音波ホーンと前記アンビルで前記リチウムイオン二次電池の集電体箔とリードとを挟圧し、前記アンビルが前記弾性体シート上で位置調整され、前記リチウムイオン二次電池の集電体箔とリードとを前記超音波ホーンの面とアンビルの面が均一に挟圧し超音波溶接することを特徴とする。
【０００９】
本発明は、アンビルのサンドブラストされた加工面に集電体箔、金属製のリードを重ね、超音波ホーンを押し当てて溶接するとき、アンビルの下に弾性体シートを敷くため、超音波ホーンを押し付けたときにアンビルの加工面が超音波ホーンの加工面と平行関係になり、加工面全体に均一な圧力が伝えられることによるものである。
【００１０】
本来アンビルは、集電体箔を押え、超音波ホーンの振動で動かないようにしているが、アンビルの下にシートを敷いたとしても、アンビルは弾性体シートを介して基台に保持されているため集電体箔の固定に影響は無い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被溶接物が異種金属で厚みが薄い場合においても、アンビルの加工面と超音波ホーンの加工面との平行関係の調整が容易になり、超音波ホーンの偏磨耗の発生が抑えられ、安定した溶接強度を確保し続けることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の超音波溶接装置の概要を説明する斜視図であり、図２は従来の超音波溶接装置のヘッド部を説明する図で、図２（ａ）は図１のＡ方向から見た断面図であり、図２（ｂ）は図１のＢ方向から見た断面図である。なお、図２には図１では示していない基台も示している。
【００１３】
リチウムイオン二次電池の集電体箔とリードの超音波溶接接合は、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すようにアンビル１のサンドブラスト処理が実施された加工面１ａ上で集電体箔２と金属製のリード３がアンビル１の加工面１ａの範囲内に入るように設置され、その上から超音波ホーン４の加工面４ａを押し当てて、超音波ホーン４を振動させることにより、集電体箔２と金属製のリード３を接合させる。集電体箔２としては、銅箔（厚さ：５〜２０μｍ）またはアルミ箔（厚さ：５〜３０μｍ）を用い、リード３としては、ニッケル材（厚さ：５０〜１００μｍ）またはアルミ材（厚さ：５０〜１００μｍ）を用いる。超音波ホーン４は、リード３の幅３〜４ｍｍの範囲に入るようにして押し当て、押し当てた状態で超音波を発生させ振動することで、集電体箔２と金属製のリード３を接合させる。
【００１４】
本発明の超音波溶接装置ではアンビル１の下に弾性体シート５を敷き基台６に収納された構造を示している。アンビル１の下に敷く弾性体シート５は、ゴムまたは樹脂製で、厚さ０．０１〜５０ｍｍが好ましい。０．０１ｍｍ未満では、ホーンを押し当てた時にアンビルが平行にならない。５０ｍｍを超えると、ホーンの振動が弾性体シートに吸収される不具合が生じる可能性がある。また弾性体シートの硬度はＪＩＳ  Ｋ  ６２５３  で規定されるデュロメータ硬さ試験タイプＡ硬度でＡ１０〜１００が好ましい。１０より低いと、アンビルが安定しない。１００より高いと、ホーンを押し当てた時にアンビルが平行にならない不具合が生じる可能性がある。アンビル１は固定せずに超音波ホーンの加工面４ａの下降に合わせて動くように超音波溶接装置の基台には固定しない。但し、アンビル１の落下を防止するためにスペーサ８等を用いて基台に保持する必要がある。超音波ホーンの加工面４ａの下降時にはアンビルの加工面１ａに被溶接物を介して押し当てられることにより、アンビル１は弾性体シート５に押し当てられる。その際に弾性体シート５へのアンビル１の押し込みにより超音波ホーンの加工面４ａとアンビルの加工面１ａの平行関係が位置調整される。
【００１５】
本発明により、従来例と比較して、アンビルの加工面と超音波ホーンの加工面が平行になり易く、安定した溶接強度を確保でき、超音波ホーンの偏磨耗の発生もないことから、超音波ホーンの耐久性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】発明の超音波溶接装置を示す斜視図。
【図２】本発明の超音波溶接装置を示す図、図２（ａ）は図１のＡ方向から見た断面図、図２（ｂ）は図１のＢ方向から見た断面図。
【図３】従来の超音波溶接装置を示す斜視図。
【図４】従来の超音波溶接装置を示す図、図４（ａ）は図３のＡ方向から見た断面図、図４（ｂ）は図３のＢ方向から見た断面図。
【符号の説明】
【００１７】
１    アンビル
１ａ    （アンビルの）加工面
２    集電体箔
３    リード
４    超音波ホーン
４ａ    （超音波ホーンの）加工面
５    弾性体シート
６    基台
７    ボルト
８    スペーサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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