電池及び電池の製造方法
【目的】 集電板と発電要素との接続信頼性を確保しながらも、従来より低コスト化できる電池及びその製造方法を提供すること。
【構成】 密閉型電池１００は、正極板１２１と負極板１２３とがセパレータ１２５を介して交互に積層された発電要素１２０と、負極板１２３のうち、負極リード部１２３ｒの端部１２３ｒｔがそれぞれ接合してなる集電封口部材１１５とを備える。そして、密閉型電池１００は、各々の負極リード部１２３ｒの端部１２３ｒｔを、これらに対応する凹溝１１９ｍを有する集電封口部材１１５の凹溝１１９ｍに挿入し、集電封口部材１１５の凹溝１１９ｍをなす部分を溶融させて、負極リード部１２３ｒの端部１２３ｒｔを集電封口部材１１５に接合してなる。
【構成】 密閉型電池１００は、正極板１２１と負極板１２３とがセパレータ１２５を介して交互に積層された発電要素１２０と、負極板１２３のうち、負極リード部１２３ｒの端部１２３ｒｔがそれぞれ接合してなる集電封口部材１１５とを備える。そして、密閉型電池１００は、各々の負極リード部１２３ｒの端部１２３ｒｔを、これらに対応する凹溝１１９ｍを有する集電封口部材１１５の凹溝１１９ｍに挿入し、集電封口部材１１５の凹溝１１９ｍをなす部分を溶融させて、負極リード部１２３ｒの端部１２３ｒｔを集電封口部材１１５に接合してなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の正極板と複数の負極板とがセパレータを介して積層された電池要素を有する電池及びその製造方法に関し、特に、一方の極性の極板のリード部がそれぞれ所定方向に延出し、その端部がそれぞれ集電板に接合した電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数の正極板と複数の負極板とがセパレータを介して積層された電池要素を有し、一方の極板（正極板または負極板）のリード部が所定方向に延出して、その端部がそれぞれ集電板（正極集電板または負極集電板）に接合された電池が知られている。例えば、特許文献１にその一例が開示されている。
特許文献１の電池では、集電板のうち極板側の面に、ロウ材の合金パウダーをバインダーでスラリー状としたものを所要量塗着し、リフローして、この極板側の面にロウ材を付けておく。そして、この集電板の極板側の面に一方の極板のリード部を圧接した状態で、外側から電子ビームを照射してロウ材を溶融させ、集電板と極板のリード部とをロウ材を介して接合することで、集電板と一方の極板とを接合している（特許文献１の図１０，図１１及びその説明箇所等参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−９３５０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の電池では、集電板と一方の極性の極板との接続信頼性は十分に高い。しかしながら、一旦ロウ材を集電板へリフローするため、ロウ材自体のコストやロウ材のリフローに伴う製造コストが高く、その結果、電池のコスト高を招いている。
【０００５】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、集電板と発電要素の極板との接続信頼性を確保しながらも、従来より低コスト化できる電池及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
その解決手段は、複数の正極板と複数の負極板とがセパレータを介して交互に積層され、一方の極性の極板のリード部がいずれも所定方向に延出してなる発電要素と、前記一方の極性の極板のうち、前記リード部の端部がそれぞれ接合してなる集電板と、を備える電池であって、前記リード部の前記端部は、自身の周りに前記集電板をなす金属によるフィレットを形成した状態で、それぞれ前記集電板に接合されてなる電池である。
【０００７】
本発明によれば、極板のリード部の端部が、自身の周りに集電板をなす金属によるフィレットを形成した状態で、それぞれ集電板に接合されている。このような電池では、フィレットにより極板（リード部）と集電板とが確実に接合しているので、これらの接続信頼性が高い。しかも、そのフィレットは、集電板をなす金属によって形成されているため、従来のようにロウ材を必要としない。このため、ロウ材自体のコストやロウ材のリフローに伴う製造コストが掛からず、安価な電池とすることができる。
【０００８】
ここで、「発電要素」は、複数の正極板と複数の負極板とがセパレータを介して交互に積層され、一方の極性の極板のリード部がいずれも所定方向に延出しているものであれば、その形態等は特に限定されない。
また、本発明では、正極板及び負極板のうち、少なくとも一方の極性の極板について本発明が適用されていればよく、負極板についてのみでも、正極板についてのみでも、或いは、正極板及び負極板の双方について本発明を適用してもよい。
「集電板」は、リード部の端部がそれぞれ接合してなるものであればよく、その形態等は特に限定されない。
【０００９】
なお、本発明の、リード部の端部が自身の周りに集電板をなす金属によるフィレットを形成した状態で集電板に接合された電池は、後述するように、凹溝を有する集電板を利用することにより形成できる。しかし、製造された電池において上記のようにフィレットが形成されていればよく、これ以外の方法によって製造されたものも本発明に含まれることは言うまでもない。
【００１０】
また、他の解決手段は、複数の正極板と複数の負極板とがセパレータを介して交互に積層され、一方の極性の極板のリード部がいずれも所定方向に延出してなる発電要素と、前記一方の極性の極板のうち、前記リード部の端部がそれぞれ接合してなる集電板と、を備える電池であって、各々の前記リード部の前記端部を、これらに対応する凹溝を有する前記集電板の前記凹溝に挿入し、前記集電板のうち前記凹溝をなす部分を溶融させて、前記リード部の前記端部と前記集電板とを接合してなる電池である。
【００１１】
本発明の電池は、リード部の端部を、これらに対応する凹溝を有する集電板の凹溝に挿入し、集電板のうち凹溝をなす部分（凹溝の内壁部分）を溶融させて、リード部の端部と集電板とを接合したものである。このような電池は、リード部の端部が、自身の周りに集電板をなす金属によるフィレットを形成した状態で、それぞれ集電板に接合されている。従って、極板と集電板と接合強度が高く、接続信頼性が高い。しかも、従来のようにロウ材を使用していないため、ロウ材自体のコストやロウ材のリフローに伴う製造コストが掛からず、安価な電池とすることができる。
【００１２】
更に、上記の電池であって、断面が略Ｖ字状をなし、この略Ｖ字状断面において、同一の深さにおける左右２本の接線がなす角の最小値が３０度以上９０度以下である前記凹溝を有する前記集電板に対し、前記リード部の前記端部を接合してなる電池とすると良い。
【００１３】
凹溝が断面略Ｖ字状をなす場合、凹溝断面の角度が狭すぎると、製造時に極板のリード部の端部を凹溝内に深く挿入しにくくなるため、極板のリード部と集電板とを接合しにくい。一方、この凹溝断面の角度が広すぎると、製造時に集電板の凹溝をなす部分を溶融させたときに、その溶融した金属が極板のリード部の端部に十分に接触せず、フィレットが形成されにくいため、この場合も、極板のリード部と集電板とを接合しにくい。従って、凹溝断面の角度が狭すぎても広すぎても、極板と集電板との接続信頼性が低下するおそれがある。
これに対し、本発明では、断面略Ｖ字状をなす凹溝断面の角度を３０度以上９０度以下としている。このような凹溝の集電板を用いることで、極板のリード部の端部をより確実に凹溝内に挿入できると共に、集電板の凹溝をなす部分を溶融させたときにより確実に端部の周りにフィレットを形成できるため、極板のリード部と集電板とを確実に接合できるようになる。従って、一方の極性の極板と集電板との接続信頼性が高い電池とすることができる。
【００１４】
なお、本発明における凹溝断面の角度とは、上記のように、同一の深さにおける左右２本の接線がなす角の最小値を言う。例えば、凹溝断面が完全なＶ字状である場合や、凹溝底部や凹溝開口部が曲線をなし凹溝中間部が直線状をなす場合は、その直線部分のなす角度が、凹溝断面の角度となる。一方、凹溝断面が全体に曲線状である場合には、その変曲点における左右２本の接線同士のなす角度が凹溝断面の角度となる。
【００１５】
更に、上記のいずれかに記載の電池であって、深さが０．１ｍｍ以上である前記凹溝を有する前記集電板に対し、前記リード部の前記端部を接合してなる電池とすると良い。
【００１６】
凹溝の深さが浅いと、極板のリード部の端部を凹溝に深く挿入できず、極板のリード部と集電板とを確実に接合させにくいため、これらの接続信頼性が低下するおそれがある。
これに対し、本発明では、凹溝の深さを０．１ｍｍ以上と深くしているので、極板のリード部の端部を十分深く凹溝内に挿入できるため、極板のリード部と集電板とをより確実に接合できるようになる。従って、一方の極性の極板と集電板との接続信頼性が高い電池とすることができる。
【００１７】
更に、上記のいずれかに記載の電池であって、前記発電要素を収容する容器本体部材、及び、この容器本体部材を封口する封口部材を有する電池容器を備え、前記封口部材は、前記集電板を兼ねた集電封口部材である電池とすると良い。
【００１８】
本発明によれば、電池容器の封口部材が集電板を兼用しているので、従来の密閉型電池に存在した一方の極性についての集電板を無くすことができる。その結果、発電要素の収容スペースを大きく確保できる。また、集電板と封口部材を兼用することで、一方の極性の極板と集電封口部材との間の電池導通路を短くし、そこでの電気抵抗を小さくできる。このため、電池の出力を向上させることができる。更に、集電板を無くした分だけ、電池を安価にできる。
【００１９】
また、他の解決手段は、複数の正極板と複数の負極板とがセパレータを介して交互に積層され、一方の極性の極板のリード部がいずれも所定方向に延出してなる発電要素と、前記一方の極性の極板のうち、前記リード部の端部がそれぞれ接合してなる集電板と、を備える電池の製造方法であって、各々の前記リード部の前記端部に対応する凹溝を有する前記集電板に対し、前記リード部の前記端部を対応する前記凹溝にそれぞれ挿入する端部挿入工程と、前記リード部の前記端部を前記凹溝に挿入した状態で、前記集電板の外側から電子ビームまたはレーザを照射し、前記集電板のうち前記凹溝をなす部分を溶融させて、前記リード部の前記端部をそれぞれ前記集電板に接合する溶接工程と、を備える電池の製造方法である。
【００２０】
本発明によれば、一方の極性の極板についてのリード部の端部を、これらに対応する凹溝を有する集電板の凹溝に挿入し、電子ビーム等を照射して集電板のうち凹溝をなす部分（凹溝の内壁部分）を溶融させ、一方の極性の極板のリード部を集電板に接合する。このような方法で電池を製造すれば、リード部の端部が、自身の周りに集電板をなす金属によるフィレットを形成した状態で、それぞれ集電板に接合される。従って、一方の極性の極板のリード部と集電板と接合強度が高く、これらの接続信頼性が高い電池を製造できる。更に、従来のようにロウ材を使用していないため、ロウ材自体のコストやロウ材のリフローに伴う製造コストが掛からず、安価に電池を製造できる。
【００２１】
更に、上記の電池の製造方法であって、前記凹溝は、プレス加工により形成されてなる電池の製造方法とすると良い。
【００２２】
本発明によれば、凹溝がプレス加工により形成された集電板を利用して電池を製造する。プレス加工により凹溝を形成した集電板は安価であるので、これを利用すれば安価な電池を製造できる。
【００２３】
上記のいずれかに記載の電池の製造方法であって、前記凹溝は、断面が略Ｖ字状をなし、この略Ｖ字状断面において、同一の深さにおける左右２本の接線がなす角の最小値が、３０度以上９０度以下である電池の製造方法とすると良い。
【００２４】
本発明によれば、断面略Ｖ字状をなす凹溝断面の角度が３０度以上９０度以下の集電板を利用して電池を製造する。凹溝断面の角度を３０度以上とすることで、端部挿入工程において極板のリード部の端部を凹溝内に確実に挿入しやすくなるため、溶接工程において極板のリード部と集電板とをより確実に接合できる。また、凹溝断面の角度を９０度以下とすることで、溶接工程において集電板の凹溝をなす部分を溶融させたときに、その溶融した金属が極板のリード部の端部に接触しやすく、端部の周りにフィレットを確実に形成できるため、極板のリード部と集電板とをより確実に接合できる。従って、一方の極性の極板と集電板との接続信頼性が高い電池を製造できる。
【００２５】
更に、上記のいずれかに記載の電池の製造方法であって、前記凹溝は、深さが０．１ｍｍ以上である電池の製造方法とすると良い。
【００２６】
本発明によれば、凹溝の深さが０．１ｍｍ以上の集電板を利用して電池を製造する。凹溝の深さを０．１ｍｍ以上と深くすることで、端部挿入工程において極板のリード部の端部を十分深く凹溝内に挿入できるため、溶接工程において極板のリード部と集電板とをより確実に接合できる。従って、一方の極性の極板と集電板との接続信頼性が高い電池を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１に本実施形態に係る密閉型電池（電池）１００を第１側面部１１１ｃ側から見た図を示す。また、図２に密閉型電池１００を集電封口部材１１５の外側面１１５ａ側から見た図を示す。また、図３に密閉側電池１００を第３側面部１１１ｅ側から見た図を示す。また、図４に密閉型電池１００を上面部１１１ａ側から見た図を示す。また、図５に密閉型電池１００の断面図を示す。
【００２８】
この密閉型電池１００は、電気自動車やハイブリッドカーの電源として用いられる、例えばニッケル水素蓄電池やリチウムイオン電池などの二次電池であり、略直方体形状の角型電池である。密閉型電池１００は、直方体形状をなす電池容器１１０と、電池容器１１０の内部に収容された発電要素１２０と、同じく電池容器１１０の内部に固設された正極集電板１３０と、電池容器１１０に固設された外部正極端子１４０等から構成され、容器内部には電解液が注入されている（図１〜図５参照）。
【００２９】
このうち、発電要素１２０（図５参照）は、正極活物質層１２１ｓを有する複数の正極板１２１と、負極活物質層１２３ｓを有する複数の負極板１２３とが、セパレータ１２５を介して交互に積層されることにより構成されている。負極板１２３のうち、負極活物質層１３２ｓが形成されていない負極リード部１２３ｒは、いずれも所定方向（図５中、左側）に延出している。一方、正極板１２１のうち、正極活物質層１２１ｓが形成されていない正極リード部１２１ｒは、いずれも負極リード部１２３ｒとは反対方向（図５中、右側）に延出している。
【００３０】
電池容器１１０は、導電材（ニッケルメッキ鋼板）からなる深い有底角筒状の容器本体部材１１１と、同じく導電材（ニッケルメッキ鋼板）からなり、容器本体部材１１１を封口する集電封口部材１１５とから構成されている。
なお、電池容器１１０のうち、集電板封口部材１１５は、集電板を兼ねているため導電材からなる必要があるが、それ以外の部分は、導電材で形成されていても絶縁材で形成されていてもよい。電池容器１１０に金属を利用する場合、電解液に対する耐性（耐アルカリ性）や強度、電気的安定性等を考慮して適宜選択すればよく、利用可能な金属としては、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金、ニッケルメッキを施した炭素鋼、ニッケルを多く含むオーステナイト系ステンレスなどが挙げられる。また、電池容器１１０に樹脂を利用する場合も、電解液に対する耐性（耐アルカリ性）や強度などを考慮して適宜選択すればよく、例えば、利用可能な樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、変性ポリフェニレンエーテルとポリスチレンの共重合体、ＡＢＳ樹脂、アクリロニトリルスチレン樹脂、ポリアミド、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、メタクリル樹脂、及び、これらのポリマーブレンドまたはポリマーアロイが挙げられる。
【００３１】
容器本体部材１１１（図１〜図５参照）は、平板状で長方形状の上面部１１１ａと、これに平行で上面部１１１ａと同形状な下面部１１１ｂと、上面部１１１ａの長辺と下面部１１１ｂの長辺とを結ぶ平板状の２つの側面部（第１側面部１１１ｃ及び第２側面部１１１ｄ）と、上面部１１１ａの短辺と下面部１１１ｂの短辺とを結ぶ平板状の側面部（第３側面部１１１ｅ）とからなる。上面部１１１ａには、その略中央に貫通穴が形成され、安全弁１１３が固設されている。また、第３側面部１１１ｅには、縦方向に所定の間隔をあけて２つの貫通穴が形成され、後述する外部正極端子１４０がそれぞれ固設されている。
【００３２】
集電封口部材１１５は、平板状をなし、負極集電板も兼ねている。なお、図６に単体状態の集電封口部材１１５を内側面１１５ｂ側から見た図を示す。また、図７に図６のＡ−Ａ断面の一部を示す。更に、図８に図７に相当する部分に負極板１２３の負極リード部１２３ｒを接合した状態を示す。
集電封口部材１１５には、その内側面１１５ｂから外側面１１５ａ側に突出する平面視矩形状の外側凸部１１７が、縦方向に所定の間隔をあけて４カ所に形成されている。また、集電封口部材１１５には、その外側面１１５ａ側から内側面１１５ｂ側に突出する平面視長円形状の内側凸部１１９が、各々の外側凸部１１７の上側と下側にそれぞれ形成されている。
なお、容器本体部材１１１と集電封口部材１１５とは、容器本体部材１１１を集電封口部材１１５で蓋をした状態で、全周にわたってレーザ溶接することにより接合されている。
【００３３】
前述した発電要素１２０のうち、負極板１２３の負極リード部１２３ｒは、いずれもこの集電封口部材１１５の内側面１１５ｂに電子ビーム溶接により直接接合されている（図５及び図８参照）。具体的には、負極リード部１２３ｒの端部１２３ｒｔが、自身の周りに集電封口部材１１５をなす金属（鋼板成分）によるフィレット１１５ｆを形成した状態で、それぞれ集電封口部材１１５に接合されている。
【００３４】
このように接合された負極板１２３と集電封口部材１１５とは、接合強度が高く、接続信頼性が高い。更に、従来のようにロウ材を使用していないため、ロウ材自体のコストやロウ材のリフローに伴う製造コストが掛からず、安価な密閉型電池１００とすることができる。
また、本実施形態のように、負極板１２３の負極リード部１２３ｒを集電封口部材１１５に直接接合することで、集電封口部材１１５が負極集電板を兼用しているので、負極集電板を無くすことができる。その結果、発電要素１２０の収容スペースを大きく確保できる。また、この兼用により発電要素１２０（負極板１２３）と集電封口部材１１５との間の電池導通路を短くし、そこでの電気抵抗を小さくできる。このため、密閉型電池１００の出力を向上させることができる。更に、負極集電板を無くした分だけ、密閉型電池１００を小型で安価にできる。
【００３５】
正極集電板１３０（図５参照）は、導電材（ニッケルメッキ鋼板）からなり、平板状をなす。正極集電板１３０には、内側面１３０ｂ側（図５中、左側）に突出する幅方向（図５中、紙面に垂直な方向）に長い平面視長円形状の内側凸部１３１が８カ所に形成されている。
【００３６】
前述した発電要素１２０のうち、正極板１２１の正極リード部１２１ｒは、いずれもこの正極集電板１３０の内側面１３０ｂに電子ビーム溶接により接合されている（図５参照）。具体的には、前述の負極リード部１２３ｒと同様（図８参照）、正極リード部１２１ｒの端部が、自身の周りに正極集電板１３０をなす金属によるフィレットを形成した状態で、それぞれ正極集電板１３０に接合されている。
このように接合された正極板１２１と正極集電板１３０も、負極板１２３と集電封口部材１１５と同様、接合強度が高く、接続信頼性が高い。更に、従来のようにロウ材を使用していないため、ロウ材自体のコストやロウ材のリフローに伴う製造コストが掛からず、安価な密閉型電池１００とすることができる。
【００３７】
外部正極端子１４０（図５参照）は、一端（図５中、左側）が閉じた中空筒状なす極柱部１４１と、極柱部１４１の他端（図５中、右側）から径方向外側に延出する鍔部１４３とからなる。極柱部１４１は、電池容器１１０（容器本体部材１１１）の貫通穴に、電池容器１１０と極柱部１４１との間に電気絶縁性を有するシール部材１４５を介挿した状態で、上記一端側が電池内部に位置し、上記他端側が電池外部に位置するように挿入されている。そして、極柱部１４１の上記一端側は、径方向外側（図５中、上下方向）に膨出して圧縮変形部１４１ｈを形成し、電池容器本体１１１の第３側面部１１１ｅの内側面との間に、上記シール部材１４５の一部を挟み込んでシール部材１４５を圧縮している。また、鍔部１４３も、電池容器本体１１１の第３側面部１１１ｅの外側面との間に、上記シール部材１４５の一部を挟み込んでシール部材１４５を圧縮している。
この外部正極端子１４０は、正極集電板１３０の外側面１３０ａ（図５中、右側）に圧縮変形部１４１ｈを当接した状態で、レーザ溶接により正極集電板１３０と接合している。
【００３８】
以上で説明した密閉型電池１００は次のようにして製造する。即ち、公知の手法により発電要素１２０を作成する。
また、集電封口部材１１５を作成する。本実施形態で利用する集電封口部材１１５は、図６に示したように、内側凸部１１９の頂面１１９ｎに、それぞれ図６中、上下方向に延びる凹溝１１９ｍが、負極板１２３と同じ数だけ形成されている。図７に示したように、凹溝１１９ｍは、断面が略Ｖ字状をなす。より詳細には、断面のうち、凹溝底部１１９ｍｐは角が丸くなるように曲線をなし、また、凹溝開口部１１９ｍｑは外側に向かって広がる曲線をなし、一方、凹溝中間部１１９ｍｒは直線をなしている。そして、凹溝中間部１１９ｍｒの直線部分において、そのなす角αが３０度以上９０度以下（本実施形態では４５度）とされている。また、凹溝１１９ｍの深さＤは０．１ｍｍ以上（本実施形態では０．３ｍｍ）とされている。このような凹溝１１９ｍはプレス加工によって形成する。
【００３９】
また一方で、正極集電板１３０を作成する。この正極集電板１３０も、集電封口部材１１５の凹溝１１９ｍと同様に、内側凸部１３１の頂面に、それぞれ図５中、上下方向に延びる凹溝（図示しない）が、正極板１２１と同じ数だけ形成されている。これらの凹溝は、集電封口部材１１５の凹溝１１９ｍと同様の形態をなす（図６及び図７参照）。即ち、断面が略Ｖ字状であり、断面のうち、凹溝底部は角が丸くなるように曲線をなし、また、凹溝開口部は外側に向かって広がる曲線をなし、一方、凹溝中間部は直線をなしている。そして、凹溝中間部の直線部分において、そのなす角が３０度以上９０度以下（本実施形態では４５度）とされている。また、凹溝の深さは０．１ｍｍ以上（本実施形態では０．３ｍｍ）とされている。このような凹溝もプレス加工によって形成する。
【００４０】
次に、発電要素１２０の負極リード部１２３ｒの端部１２３ｒｔを、集電封口部材１１５の内側凸部１１９のうち対応する凹溝１１９ｍにそれぞれ挿入する（端部挿入工程）。
その後、端部１２３ｒｔを凹溝１１９ｍに挿入した状態で、集電封口部材１１５の外側面１１５ａ側から内側凸部１１９に向けて電子ビームを照射し、集電封口部材１１５のうち凹溝１１９ｍをなす部分（凹溝１１９の内壁部分１１５ｈ）を一旦溶融させて、負極リード部１２３ｒの端部１２３ｒｔをそれぞれ集電封口部材１１５に接合する（溶接工程）。このとき、端部１２３ｒｔの周りには、封口集電板１１５をなす金属（鋼板成分）によるフィレット１１５ｆがそれぞれ形成され、負極リード部１２３ｒが集電封口部材１１５に強固に接合される。なお、電子ビームの代わりにレーザを照射して溶接工程を行うこともできる。
【００４１】
このようにして接合された負極板１２３と集電封口部材１１５とは、接合強度が高く、接続信頼性が高い。更に、従来のようにロウ材を使用していないため、ロウ材自体のコストやロウ材のリフローに伴う製造コストが掛からず、安価に密閉型電池１００を製造できる。
更に、本実施形態では、前述したように断面略Ｖ字状をなす凹溝１１９ｍの断面の角度を３０度以上９０度以下（具体的には４５度）としているので、負極リード部１２３ｒの端部１２３ｒｔをより確実に凹溝１１９ｍ内に挿入できる。更にこれにより、集電封口部材１１５の凹溝１１９ｍをなす部分を溶融させて負極リード部１２３ｒの端部１２３ｒｔと集電封口部材１１５とを確実に接合できる。また、凹溝１１９ｍの深さを０．１ｍｍ以上（具体的には０．３ｍｍ）としているので、負極リード部１２３ｒの端部１２３ｒｔを十分に深く凹溝１１９ｍ内に挿入できるため、負極リード部１２３ｒの端部１２３ｒｔと集電封口部材１１５とをより確実に接合できる。従って、負極板１２３と集電封口部材１１５との接続信頼性を向上させることができる。
【００４２】
次に、正極側についても、上記の負極側と同様に、端部挿入工程と溶接工程を行う。
即ち、まず、発電要素１２０の正極リード部１２１ｒの端部を正極集電板１３０の内側凸部１３１のうち対応する凹溝（図示しない）にそれぞれ挿入する（端部挿入工程）。
その後、正極リード部１２１ｒの端部を正極集電板１３０の凹溝に挿入した状態で、正極集電板１３０の外側面１３０ａ側から内側凸部１３１に向けて電子ビームを照射し、正極集電板１３０のうち凹溝をなす部分（凹溝の内壁部分）を一旦溶融させて、正極リード部１２１ｒの端部をそれぞれ正極集電板１３０に接合する（溶接工程）。このとき、正極リード部１２１ｒの端部の周りに正極集電板１３０をなす金属によるフィレットがそれぞれ形成され、正極リード部１２３ｒが正極集電板１３０に強固に接合される。なお、ここでも電子ビームの代わりにレーザを照射して溶接工程を行うこともできる。
【００４３】
この正極側についても、正極板１２１と正極集電板１３０とは、接合強度が高く、接続信頼性が高い。更に、従来のようにロウ材を使用していないため、ロウ材自体のコストやロウ材のリフローに伴う製造コストが掛からず、安価に密閉型電池１００を製造できる。
更に、前述したように断面略Ｖ字状をなす凹溝の断面の角度を３０度以上９０度以下（具体的には４５度）としているので、正極リード部１２１ｒの端部をより確実に凹溝内に挿入できる。更にこれにより正極集電板１３０の凹溝をなす部分を溶融させて正極リード部１２１ｒの端部と正極集電板１３０とを確実に接合できる。また、凹溝の深さを０．１ｍｍ以上（具体的には０．３ｍｍ）としているので、正極リード部１２１ｒの端部を十分に深く凹溝内に挿入できるため、正極リード部１２３ｒの端部と正極集電板１３０とをより確実に接合できる。従って、正極板１２１と正極集電板１３０との接続信頼性を向上させることができる。
【００４４】
またこれとは別に、容器本体部材１１１に外部正極端子１４０を固着する。即ち、容器本体部材１１１の貫通穴にシール部材１４５を装着すると共に、鍔部１４３と断面Ｕ字状の極柱部１４１を有する外部正極端子１４０の極柱部１４１を外側から挿入し、この極柱部１４１の筒内に流体圧をかけて、極柱部１４１の一端側を径方向外側に膨出させ、更に軸方向に圧縮変形させて圧縮変形部１４１ｈを形成しておく。
【００４５】
次に、発電要素１２０と集電封口部材１１５と正極集電板１３０とからなる接合体のうち、正極集電板１３０及び発電要素１２０を、容器本体部材１１１内に挿入し、集電封口部材１１５で容器本体部材１１１に蓋をする。そして、外部からレーザを照射して、集電封口部材１１５と容器本体部材１１１とを接合し、容器本体部材１１１を封口する。
次に、外部正極端子１４０の外側からその極柱部１４１の凹みに向けてレーザを照射し、極柱部１４１の圧縮変形部１４１ｈと正極集電板１３０とを接合する。
その後、容器本体部材１１１の形成された貫通穴（注入口）から電解液を注入し、その注入口を閉鎖するように安全弁１１３を取り付ければ、上記密閉型電池１００が完成する。
【００４６】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態では、正極板１２１と正極集電板１３０との接合、及び、負極板１２３と集電封口部材１１５との接合に本発明を適用しているが、正極板１２１または負極板１２３のいずれか一方にのみ本発明を適用してもよい。
また、上記実施形態では、封口部材１１５が負極集電板も兼ねているが、別途負極集電板を設け、その負極集電板に本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施形態に係る密閉型電池を第１側面部側から平面図である。
【図２】実施形態に係る密閉型電池を集電封口部材の外側面側から見た平面図である。
【図３】実施形態に係る密閉型電池を第３側面部側から見た平面図である。
【図４】実施形態に係る密閉型電池を上面部側から見た平面図である。
【図５】実施形態に係る密閉型電池の断面図である。
【図６】実施形態に係る密閉型電池を構成する集電封口部材を内側面側から見た平面図である。
【図７】実施形態に係る密閉型電池を構成する集電封口部材のうち、図６のＡ−Ａ断面を一部を示す断面図である。
【図８】実施形態に係る密閉型電池のうち、電池を構成した状態における図７に相当する部分の断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１００ 密閉型電池（電池）
１１０ 電池容器
１１１ 容器本体部材
１１５ 集電封口部材
１１５ｆ フィレット
１１９ （集電封口部材の）内側凸部
１１９ｍ （内側凸部の）凹溝
１２１ 正極板
１２１ｒ 正極リード部
１２３ 負極板
１２３ｒ 負極リード部
１２３ｒｔ （負極リード部の）端部
１２５ セパレータ
１３０ 正極集電板
１３１ （正極集電板の）内側凸部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の正極板と複数の負極板とがセパレータを介して積層された電池要素を有する電池及びその製造方法に関し、特に、一方の極性の極板のリード部がそれぞれ所定方向に延出し、その端部がそれぞれ集電板に接合した電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数の正極板と複数の負極板とがセパレータを介して積層された電池要素を有し、一方の極板（正極板または負極板）のリード部が所定方向に延出して、その端部がそれぞれ集電板（正極集電板または負極集電板）に接合された電池が知られている。例えば、特許文献１にその一例が開示されている。
特許文献１の電池では、集電板のうち極板側の面に、ロウ材の合金パウダーをバインダーでスラリー状としたものを所要量塗着し、リフローして、この極板側の面にロウ材を付けておく。そして、この集電板の極板側の面に一方の極板のリード部を圧接した状態で、外側から電子ビームを照射してロウ材を溶融させ、集電板と極板のリード部とをロウ材を介して接合することで、集電板と一方の極板とを接合している（特許文献１の図１０，図１１及びその説明箇所等参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−９３５０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の電池では、集電板と一方の極性の極板との接続信頼性は十分に高い。しかしながら、一旦ロウ材を集電板へリフローするため、ロウ材自体のコストやロウ材のリフローに伴う製造コストが高く、その結果、電池のコスト高を招いている。
【０００５】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、集電板と発電要素の極板との接続信頼性を確保しながらも、従来より低コスト化できる電池及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
その解決手段は、複数の正極板と複数の負極板とがセパレータを介して交互に積層され、一方の極性の極板のリード部がいずれも所定方向に延出してなる発電要素と、前記一方の極性の極板のうち、前記リード部の端部がそれぞれ接合してなる集電板と、を備える電池であって、前記リード部の前記端部は、自身の周りに前記集電板をなす金属によるフィレットを形成した状態で、それぞれ前記集電板に接合されてなる電池である。
【０００７】
本発明によれば、極板のリード部の端部が、自身の周りに集電板をなす金属によるフィレットを形成した状態で、それぞれ集電板に接合されている。このような電池では、フィレットにより極板（リード部）と集電板とが確実に接合しているので、これらの接続信頼性が高い。しかも、そのフィレットは、集電板をなす金属によって形成されているため、従来のようにロウ材を必要としない。このため、ロウ材自体のコストやロウ材のリフローに伴う製造コストが掛からず、安価な電池とすることができる。
【０００８】
ここで、「発電要素」は、複数の正極板と複数の負極板とがセパレータを介して交互に積層され、一方の極性の極板のリード部がいずれも所定方向に延出しているものであれば、その形態等は特に限定されない。
また、本発明では、正極板及び負極板のうち、少なくとも一方の極性の極板について本発明が適用されていればよく、負極板についてのみでも、正極板についてのみでも、或いは、正極板及び負極板の双方について本発明を適用してもよい。
「集電板」は、リード部の端部がそれぞれ接合してなるものであればよく、その形態等は特に限定されない。
【０００９】
なお、本発明の、リード部の端部が自身の周りに集電板をなす金属によるフィレットを形成した状態で集電板に接合された電池は、後述するように、凹溝を有する集電板を利用することにより形成できる。しかし、製造された電池において上記のようにフィレットが形成されていればよく、これ以外の方法によって製造されたものも本発明に含まれることは言うまでもない。
【００１０】
また、他の解決手段は、複数の正極板と複数の負極板とがセパレータを介して交互に積層され、一方の極性の極板のリード部がいずれも所定方向に延出してなる発電要素と、前記一方の極性の極板のうち、前記リード部の端部がそれぞれ接合してなる集電板と、を備える電池であって、各々の前記リード部の前記端部を、これらに対応する凹溝を有する前記集電板の前記凹溝に挿入し、前記集電板のうち前記凹溝をなす部分を溶融させて、前記リード部の前記端部と前記集電板とを接合してなる電池である。
【００１１】
本発明の電池は、リード部の端部を、これらに対応する凹溝を有する集電板の凹溝に挿入し、集電板のうち凹溝をなす部分（凹溝の内壁部分）を溶融させて、リード部の端部と集電板とを接合したものである。このような電池は、リード部の端部が、自身の周りに集電板をなす金属によるフィレットを形成した状態で、それぞれ集電板に接合されている。従って、極板と集電板と接合強度が高く、接続信頼性が高い。しかも、従来のようにロウ材を使用していないため、ロウ材自体のコストやロウ材のリフローに伴う製造コストが掛からず、安価な電池とすることができる。
【００１２】
更に、上記の電池であって、断面が略Ｖ字状をなし、この略Ｖ字状断面において、同一の深さにおける左右２本の接線がなす角の最小値が３０度以上９０度以下である前記凹溝を有する前記集電板に対し、前記リード部の前記端部を接合してなる電池とすると良い。
【００１３】
凹溝が断面略Ｖ字状をなす場合、凹溝断面の角度が狭すぎると、製造時に極板のリード部の端部を凹溝内に深く挿入しにくくなるため、極板のリード部と集電板とを接合しにくい。一方、この凹溝断面の角度が広すぎると、製造時に集電板の凹溝をなす部分を溶融させたときに、その溶融した金属が極板のリード部の端部に十分に接触せず、フィレットが形成されにくいため、この場合も、極板のリード部と集電板とを接合しにくい。従って、凹溝断面の角度が狭すぎても広すぎても、極板と集電板との接続信頼性が低下するおそれがある。
これに対し、本発明では、断面略Ｖ字状をなす凹溝断面の角度を３０度以上９０度以下としている。このような凹溝の集電板を用いることで、極板のリード部の端部をより確実に凹溝内に挿入できると共に、集電板の凹溝をなす部分を溶融させたときにより確実に端部の周りにフィレットを形成できるため、極板のリード部と集電板とを確実に接合できるようになる。従って、一方の極性の極板と集電板との接続信頼性が高い電池とすることができる。
【００１４】
なお、本発明における凹溝断面の角度とは、上記のように、同一の深さにおける左右２本の接線がなす角の最小値を言う。例えば、凹溝断面が完全なＶ字状である場合や、凹溝底部や凹溝開口部が曲線をなし凹溝中間部が直線状をなす場合は、その直線部分のなす角度が、凹溝断面の角度となる。一方、凹溝断面が全体に曲線状である場合には、その変曲点における左右２本の接線同士のなす角度が凹溝断面の角度となる。
【００１５】
更に、上記のいずれかに記載の電池であって、深さが０．１ｍｍ以上である前記凹溝を有する前記集電板に対し、前記リード部の前記端部を接合してなる電池とすると良い。
【００１６】
凹溝の深さが浅いと、極板のリード部の端部を凹溝に深く挿入できず、極板のリード部と集電板とを確実に接合させにくいため、これらの接続信頼性が低下するおそれがある。
これに対し、本発明では、凹溝の深さを０．１ｍｍ以上と深くしているので、極板のリード部の端部を十分深く凹溝内に挿入できるため、極板のリード部と集電板とをより確実に接合できるようになる。従って、一方の極性の極板と集電板との接続信頼性が高い電池とすることができる。
【００１７】
更に、上記のいずれかに記載の電池であって、前記発電要素を収容する容器本体部材、及び、この容器本体部材を封口する封口部材を有する電池容器を備え、前記封口部材は、前記集電板を兼ねた集電封口部材である電池とすると良い。
【００１８】
本発明によれば、電池容器の封口部材が集電板を兼用しているので、従来の密閉型電池に存在した一方の極性についての集電板を無くすことができる。その結果、発電要素の収容スペースを大きく確保できる。また、集電板と封口部材を兼用することで、一方の極性の極板と集電封口部材との間の電池導通路を短くし、そこでの電気抵抗を小さくできる。このため、電池の出力を向上させることができる。更に、集電板を無くした分だけ、電池を安価にできる。
【００１９】
また、他の解決手段は、複数の正極板と複数の負極板とがセパレータを介して交互に積層され、一方の極性の極板のリード部がいずれも所定方向に延出してなる発電要素と、前記一方の極性の極板のうち、前記リード部の端部がそれぞれ接合してなる集電板と、を備える電池の製造方法であって、各々の前記リード部の前記端部に対応する凹溝を有する前記集電板に対し、前記リード部の前記端部を対応する前記凹溝にそれぞれ挿入する端部挿入工程と、前記リード部の前記端部を前記凹溝に挿入した状態で、前記集電板の外側から電子ビームまたはレーザを照射し、前記集電板のうち前記凹溝をなす部分を溶融させて、前記リード部の前記端部をそれぞれ前記集電板に接合する溶接工程と、を備える電池の製造方法である。
【００２０】
本発明によれば、一方の極性の極板についてのリード部の端部を、これらに対応する凹溝を有する集電板の凹溝に挿入し、電子ビーム等を照射して集電板のうち凹溝をなす部分（凹溝の内壁部分）を溶融させ、一方の極性の極板のリード部を集電板に接合する。このような方法で電池を製造すれば、リード部の端部が、自身の周りに集電板をなす金属によるフィレットを形成した状態で、それぞれ集電板に接合される。従って、一方の極性の極板のリード部と集電板と接合強度が高く、これらの接続信頼性が高い電池を製造できる。更に、従来のようにロウ材を使用していないため、ロウ材自体のコストやロウ材のリフローに伴う製造コストが掛からず、安価に電池を製造できる。
【００２１】
更に、上記の電池の製造方法であって、前記凹溝は、プレス加工により形成されてなる電池の製造方法とすると良い。
【００２２】
本発明によれば、凹溝がプレス加工により形成された集電板を利用して電池を製造する。プレス加工により凹溝を形成した集電板は安価であるので、これを利用すれば安価な電池を製造できる。
【００２３】
上記のいずれかに記載の電池の製造方法であって、前記凹溝は、断面が略Ｖ字状をなし、この略Ｖ字状断面において、同一の深さにおける左右２本の接線がなす角の最小値が、３０度以上９０度以下である電池の製造方法とすると良い。
【００２４】
本発明によれば、断面略Ｖ字状をなす凹溝断面の角度が３０度以上９０度以下の集電板を利用して電池を製造する。凹溝断面の角度を３０度以上とすることで、端部挿入工程において極板のリード部の端部を凹溝内に確実に挿入しやすくなるため、溶接工程において極板のリード部と集電板とをより確実に接合できる。また、凹溝断面の角度を９０度以下とすることで、溶接工程において集電板の凹溝をなす部分を溶融させたときに、その溶融した金属が極板のリード部の端部に接触しやすく、端部の周りにフィレットを確実に形成できるため、極板のリード部と集電板とをより確実に接合できる。従って、一方の極性の極板と集電板との接続信頼性が高い電池を製造できる。
【００２５】
更に、上記のいずれかに記載の電池の製造方法であって、前記凹溝は、深さが０．１ｍｍ以上である電池の製造方法とすると良い。
【００２６】
本発明によれば、凹溝の深さが０．１ｍｍ以上の集電板を利用して電池を製造する。凹溝の深さを０．１ｍｍ以上と深くすることで、端部挿入工程において極板のリード部の端部を十分深く凹溝内に挿入できるため、溶接工程において極板のリード部と集電板とをより確実に接合できる。従って、一方の極性の極板と集電板との接続信頼性が高い電池を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１に本実施形態に係る密閉型電池（電池）１００を第１側面部１１１ｃ側から見た図を示す。また、図２に密閉型電池１００を集電封口部材１１５の外側面１１５ａ側から見た図を示す。また、図３に密閉側電池１００を第３側面部１１１ｅ側から見た図を示す。また、図４に密閉型電池１００を上面部１１１ａ側から見た図を示す。また、図５に密閉型電池１００の断面図を示す。
【００２８】
この密閉型電池１００は、電気自動車やハイブリッドカーの電源として用いられる、例えばニッケル水素蓄電池やリチウムイオン電池などの二次電池であり、略直方体形状の角型電池である。密閉型電池１００は、直方体形状をなす電池容器１１０と、電池容器１１０の内部に収容された発電要素１２０と、同じく電池容器１１０の内部に固設された正極集電板１３０と、電池容器１１０に固設された外部正極端子１４０等から構成され、容器内部には電解液が注入されている（図１〜図５参照）。
【００２９】
このうち、発電要素１２０（図５参照）は、正極活物質層１２１ｓを有する複数の正極板１２１と、負極活物質層１２３ｓを有する複数の負極板１２３とが、セパレータ１２５を介して交互に積層されることにより構成されている。負極板１２３のうち、負極活物質層１３２ｓが形成されていない負極リード部１２３ｒは、いずれも所定方向（図５中、左側）に延出している。一方、正極板１２１のうち、正極活物質層１２１ｓが形成されていない正極リード部１２１ｒは、いずれも負極リード部１２３ｒとは反対方向（図５中、右側）に延出している。
【００３０】
電池容器１１０は、導電材（ニッケルメッキ鋼板）からなる深い有底角筒状の容器本体部材１１１と、同じく導電材（ニッケルメッキ鋼板）からなり、容器本体部材１１１を封口する集電封口部材１１５とから構成されている。
なお、電池容器１１０のうち、集電板封口部材１１５は、集電板を兼ねているため導電材からなる必要があるが、それ以外の部分は、導電材で形成されていても絶縁材で形成されていてもよい。電池容器１１０に金属を利用する場合、電解液に対する耐性（耐アルカリ性）や強度、電気的安定性等を考慮して適宜選択すればよく、利用可能な金属としては、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金、ニッケルメッキを施した炭素鋼、ニッケルを多く含むオーステナイト系ステンレスなどが挙げられる。また、電池容器１１０に樹脂を利用する場合も、電解液に対する耐性（耐アルカリ性）や強度などを考慮して適宜選択すればよく、例えば、利用可能な樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、変性ポリフェニレンエーテルとポリスチレンの共重合体、ＡＢＳ樹脂、アクリロニトリルスチレン樹脂、ポリアミド、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、メタクリル樹脂、及び、これらのポリマーブレンドまたはポリマーアロイが挙げられる。
【００３１】
容器本体部材１１１（図１〜図５参照）は、平板状で長方形状の上面部１１１ａと、これに平行で上面部１１１ａと同形状な下面部１１１ｂと、上面部１１１ａの長辺と下面部１１１ｂの長辺とを結ぶ平板状の２つの側面部（第１側面部１１１ｃ及び第２側面部１１１ｄ）と、上面部１１１ａの短辺と下面部１１１ｂの短辺とを結ぶ平板状の側面部（第３側面部１１１ｅ）とからなる。上面部１１１ａには、その略中央に貫通穴が形成され、安全弁１１３が固設されている。また、第３側面部１１１ｅには、縦方向に所定の間隔をあけて２つの貫通穴が形成され、後述する外部正極端子１４０がそれぞれ固設されている。
【００３２】
集電封口部材１１５は、平板状をなし、負極集電板も兼ねている。なお、図６に単体状態の集電封口部材１１５を内側面１１５ｂ側から見た図を示す。また、図７に図６のＡ−Ａ断面の一部を示す。更に、図８に図７に相当する部分に負極板１２３の負極リード部１２３ｒを接合した状態を示す。
集電封口部材１１５には、その内側面１１５ｂから外側面１１５ａ側に突出する平面視矩形状の外側凸部１１７が、縦方向に所定の間隔をあけて４カ所に形成されている。また、集電封口部材１１５には、その外側面１１５ａ側から内側面１１５ｂ側に突出する平面視長円形状の内側凸部１１９が、各々の外側凸部１１７の上側と下側にそれぞれ形成されている。
なお、容器本体部材１１１と集電封口部材１１５とは、容器本体部材１１１を集電封口部材１１５で蓋をした状態で、全周にわたってレーザ溶接することにより接合されている。
【００３３】
前述した発電要素１２０のうち、負極板１２３の負極リード部１２３ｒは、いずれもこの集電封口部材１１５の内側面１１５ｂに電子ビーム溶接により直接接合されている（図５及び図８参照）。具体的には、負極リード部１２３ｒの端部１２３ｒｔが、自身の周りに集電封口部材１１５をなす金属（鋼板成分）によるフィレット１１５ｆを形成した状態で、それぞれ集電封口部材１１５に接合されている。
【００３４】
このように接合された負極板１２３と集電封口部材１１５とは、接合強度が高く、接続信頼性が高い。更に、従来のようにロウ材を使用していないため、ロウ材自体のコストやロウ材のリフローに伴う製造コストが掛からず、安価な密閉型電池１００とすることができる。
また、本実施形態のように、負極板１２３の負極リード部１２３ｒを集電封口部材１１５に直接接合することで、集電封口部材１１５が負極集電板を兼用しているので、負極集電板を無くすことができる。その結果、発電要素１２０の収容スペースを大きく確保できる。また、この兼用により発電要素１２０（負極板１２３）と集電封口部材１１５との間の電池導通路を短くし、そこでの電気抵抗を小さくできる。このため、密閉型電池１００の出力を向上させることができる。更に、負極集電板を無くした分だけ、密閉型電池１００を小型で安価にできる。
【００３５】
正極集電板１３０（図５参照）は、導電材（ニッケルメッキ鋼板）からなり、平板状をなす。正極集電板１３０には、内側面１３０ｂ側（図５中、左側）に突出する幅方向（図５中、紙面に垂直な方向）に長い平面視長円形状の内側凸部１３１が８カ所に形成されている。
【００３６】
前述した発電要素１２０のうち、正極板１２１の正極リード部１２１ｒは、いずれもこの正極集電板１３０の内側面１３０ｂに電子ビーム溶接により接合されている（図５参照）。具体的には、前述の負極リード部１２３ｒと同様（図８参照）、正極リード部１２１ｒの端部が、自身の周りに正極集電板１３０をなす金属によるフィレットを形成した状態で、それぞれ正極集電板１３０に接合されている。
このように接合された正極板１２１と正極集電板１３０も、負極板１２３と集電封口部材１１５と同様、接合強度が高く、接続信頼性が高い。更に、従来のようにロウ材を使用していないため、ロウ材自体のコストやロウ材のリフローに伴う製造コストが掛からず、安価な密閉型電池１００とすることができる。
【００３７】
外部正極端子１４０（図５参照）は、一端（図５中、左側）が閉じた中空筒状なす極柱部１４１と、極柱部１４１の他端（図５中、右側）から径方向外側に延出する鍔部１４３とからなる。極柱部１４１は、電池容器１１０（容器本体部材１１１）の貫通穴に、電池容器１１０と極柱部１４１との間に電気絶縁性を有するシール部材１４５を介挿した状態で、上記一端側が電池内部に位置し、上記他端側が電池外部に位置するように挿入されている。そして、極柱部１４１の上記一端側は、径方向外側（図５中、上下方向）に膨出して圧縮変形部１４１ｈを形成し、電池容器本体１１１の第３側面部１１１ｅの内側面との間に、上記シール部材１４５の一部を挟み込んでシール部材１４５を圧縮している。また、鍔部１４３も、電池容器本体１１１の第３側面部１１１ｅの外側面との間に、上記シール部材１４５の一部を挟み込んでシール部材１４５を圧縮している。
この外部正極端子１４０は、正極集電板１３０の外側面１３０ａ（図５中、右側）に圧縮変形部１４１ｈを当接した状態で、レーザ溶接により正極集電板１３０と接合している。
【００３８】
以上で説明した密閉型電池１００は次のようにして製造する。即ち、公知の手法により発電要素１２０を作成する。
また、集電封口部材１１５を作成する。本実施形態で利用する集電封口部材１１５は、図６に示したように、内側凸部１１９の頂面１１９ｎに、それぞれ図６中、上下方向に延びる凹溝１１９ｍが、負極板１２３と同じ数だけ形成されている。図７に示したように、凹溝１１９ｍは、断面が略Ｖ字状をなす。より詳細には、断面のうち、凹溝底部１１９ｍｐは角が丸くなるように曲線をなし、また、凹溝開口部１１９ｍｑは外側に向かって広がる曲線をなし、一方、凹溝中間部１１９ｍｒは直線をなしている。そして、凹溝中間部１１９ｍｒの直線部分において、そのなす角αが３０度以上９０度以下（本実施形態では４５度）とされている。また、凹溝１１９ｍの深さＤは０．１ｍｍ以上（本実施形態では０．３ｍｍ）とされている。このような凹溝１１９ｍはプレス加工によって形成する。
【００３９】
また一方で、正極集電板１３０を作成する。この正極集電板１３０も、集電封口部材１１５の凹溝１１９ｍと同様に、内側凸部１３１の頂面に、それぞれ図５中、上下方向に延びる凹溝（図示しない）が、正極板１２１と同じ数だけ形成されている。これらの凹溝は、集電封口部材１１５の凹溝１１９ｍと同様の形態をなす（図６及び図７参照）。即ち、断面が略Ｖ字状であり、断面のうち、凹溝底部は角が丸くなるように曲線をなし、また、凹溝開口部は外側に向かって広がる曲線をなし、一方、凹溝中間部は直線をなしている。そして、凹溝中間部の直線部分において、そのなす角が３０度以上９０度以下（本実施形態では４５度）とされている。また、凹溝の深さは０．１ｍｍ以上（本実施形態では０．３ｍｍ）とされている。このような凹溝もプレス加工によって形成する。
【００４０】
次に、発電要素１２０の負極リード部１２３ｒの端部１２３ｒｔを、集電封口部材１１５の内側凸部１１９のうち対応する凹溝１１９ｍにそれぞれ挿入する（端部挿入工程）。
その後、端部１２３ｒｔを凹溝１１９ｍに挿入した状態で、集電封口部材１１５の外側面１１５ａ側から内側凸部１１９に向けて電子ビームを照射し、集電封口部材１１５のうち凹溝１１９ｍをなす部分（凹溝１１９の内壁部分１１５ｈ）を一旦溶融させて、負極リード部１２３ｒの端部１２３ｒｔをそれぞれ集電封口部材１１５に接合する（溶接工程）。このとき、端部１２３ｒｔの周りには、封口集電板１１５をなす金属（鋼板成分）によるフィレット１１５ｆがそれぞれ形成され、負極リード部１２３ｒが集電封口部材１１５に強固に接合される。なお、電子ビームの代わりにレーザを照射して溶接工程を行うこともできる。
【００４１】
このようにして接合された負極板１２３と集電封口部材１１５とは、接合強度が高く、接続信頼性が高い。更に、従来のようにロウ材を使用していないため、ロウ材自体のコストやロウ材のリフローに伴う製造コストが掛からず、安価に密閉型電池１００を製造できる。
更に、本実施形態では、前述したように断面略Ｖ字状をなす凹溝１１９ｍの断面の角度を３０度以上９０度以下（具体的には４５度）としているので、負極リード部１２３ｒの端部１２３ｒｔをより確実に凹溝１１９ｍ内に挿入できる。更にこれにより、集電封口部材１１５の凹溝１１９ｍをなす部分を溶融させて負極リード部１２３ｒの端部１２３ｒｔと集電封口部材１１５とを確実に接合できる。また、凹溝１１９ｍの深さを０．１ｍｍ以上（具体的には０．３ｍｍ）としているので、負極リード部１２３ｒの端部１２３ｒｔを十分に深く凹溝１１９ｍ内に挿入できるため、負極リード部１２３ｒの端部１２３ｒｔと集電封口部材１１５とをより確実に接合できる。従って、負極板１２３と集電封口部材１１５との接続信頼性を向上させることができる。
【００４２】
次に、正極側についても、上記の負極側と同様に、端部挿入工程と溶接工程を行う。
即ち、まず、発電要素１２０の正極リード部１２１ｒの端部を正極集電板１３０の内側凸部１３１のうち対応する凹溝（図示しない）にそれぞれ挿入する（端部挿入工程）。
その後、正極リード部１２１ｒの端部を正極集電板１３０の凹溝に挿入した状態で、正極集電板１３０の外側面１３０ａ側から内側凸部１３１に向けて電子ビームを照射し、正極集電板１３０のうち凹溝をなす部分（凹溝の内壁部分）を一旦溶融させて、正極リード部１２１ｒの端部をそれぞれ正極集電板１３０に接合する（溶接工程）。このとき、正極リード部１２１ｒの端部の周りに正極集電板１３０をなす金属によるフィレットがそれぞれ形成され、正極リード部１２３ｒが正極集電板１３０に強固に接合される。なお、ここでも電子ビームの代わりにレーザを照射して溶接工程を行うこともできる。
【００４３】
この正極側についても、正極板１２１と正極集電板１３０とは、接合強度が高く、接続信頼性が高い。更に、従来のようにロウ材を使用していないため、ロウ材自体のコストやロウ材のリフローに伴う製造コストが掛からず、安価に密閉型電池１００を製造できる。
更に、前述したように断面略Ｖ字状をなす凹溝の断面の角度を３０度以上９０度以下（具体的には４５度）としているので、正極リード部１２１ｒの端部をより確実に凹溝内に挿入できる。更にこれにより正極集電板１３０の凹溝をなす部分を溶融させて正極リード部１２１ｒの端部と正極集電板１３０とを確実に接合できる。また、凹溝の深さを０．１ｍｍ以上（具体的には０．３ｍｍ）としているので、正極リード部１２１ｒの端部を十分に深く凹溝内に挿入できるため、正極リード部１２３ｒの端部と正極集電板１３０とをより確実に接合できる。従って、正極板１２１と正極集電板１３０との接続信頼性を向上させることができる。
【００４４】
またこれとは別に、容器本体部材１１１に外部正極端子１４０を固着する。即ち、容器本体部材１１１の貫通穴にシール部材１４５を装着すると共に、鍔部１４３と断面Ｕ字状の極柱部１４１を有する外部正極端子１４０の極柱部１４１を外側から挿入し、この極柱部１４１の筒内に流体圧をかけて、極柱部１４１の一端側を径方向外側に膨出させ、更に軸方向に圧縮変形させて圧縮変形部１４１ｈを形成しておく。
【００４５】
次に、発電要素１２０と集電封口部材１１５と正極集電板１３０とからなる接合体のうち、正極集電板１３０及び発電要素１２０を、容器本体部材１１１内に挿入し、集電封口部材１１５で容器本体部材１１１に蓋をする。そして、外部からレーザを照射して、集電封口部材１１５と容器本体部材１１１とを接合し、容器本体部材１１１を封口する。
次に、外部正極端子１４０の外側からその極柱部１４１の凹みに向けてレーザを照射し、極柱部１４１の圧縮変形部１４１ｈと正極集電板１３０とを接合する。
その後、容器本体部材１１１の形成された貫通穴（注入口）から電解液を注入し、その注入口を閉鎖するように安全弁１１３を取り付ければ、上記密閉型電池１００が完成する。
【００４６】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態では、正極板１２１と正極集電板１３０との接合、及び、負極板１２３と集電封口部材１１５との接合に本発明を適用しているが、正極板１２１または負極板１２３のいずれか一方にのみ本発明を適用してもよい。
また、上記実施形態では、封口部材１１５が負極集電板も兼ねているが、別途負極集電板を設け、その負極集電板に本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施形態に係る密閉型電池を第１側面部側から平面図である。
【図２】実施形態に係る密閉型電池を集電封口部材の外側面側から見た平面図である。
【図３】実施形態に係る密閉型電池を第３側面部側から見た平面図である。
【図４】実施形態に係る密閉型電池を上面部側から見た平面図である。
【図５】実施形態に係る密閉型電池の断面図である。
【図６】実施形態に係る密閉型電池を構成する集電封口部材を内側面側から見た平面図である。
【図７】実施形態に係る密閉型電池を構成する集電封口部材のうち、図６のＡ−Ａ断面を一部を示す断面図である。
【図８】実施形態に係る密閉型電池のうち、電池を構成した状態における図７に相当する部分の断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１００ 密閉型電池（電池）
１１０ 電池容器
１１１ 容器本体部材
１１５ 集電封口部材
１１５ｆ フィレット
１１９ （集電封口部材の）内側凸部
１１９ｍ （内側凸部の）凹溝
１２１ 正極板
１２１ｒ 正極リード部
１２３ 負極板
１２３ｒ 負極リード部
１２３ｒｔ （負極リード部の）端部
１２５ セパレータ
１３０ 正極集電板
１３１ （正極集電板の）内側凸部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の正極板と複数の負極板とがセパレータを介して交互に積層され、一方の極性の極板のリード部がいずれも所定方向に延出してなる発電要素と、
前記一方の極性の極板のうち、前記リード部の端部がそれぞれ接合してなる集電板と、
を備える電池であって、
前記リード部の前記端部は、自身の周りに前記集電板をなす金属によるフィレットを形成した状態で、それぞれ前記集電板に接合されてなる
電池。
【請求項２】
複数の正極板と複数の負極板とがセパレータを介して交互に積層され、一方の極性の極板のリード部がいずれも所定方向に延出してなる発電要素と、
前記一方の極性の極板のうち、前記リード部の端部がそれぞれ接合してなる集電板と、
を備える電池であって、
各々の前記リード部の前記端部を、これらに対応する凹溝を有する前記集電板の前記凹溝に挿入し、前記集電板のうち前記凹溝をなす部分を溶融させて、前記リード部の前記端部と前記集電板とを接合してなる
電池。
【請求項３】
請求項２に記載の電池であって、
断面が略Ｖ字状をなし、この略Ｖ字状断面において、同一の深さにおける左右２本の接線がなす角の最小値が３０度以上９０度以下である前記凹溝を有する前記集電板に対し、前記リード部の前記端部を接合してなる
電池。
【請求項４】
請求項２または請求項３のいずれか一項に記載の電池であって、
深さが０．１ｍｍ以上である前記凹溝を有する前記集電板に対し、前記リード部の前記端部を接合してなる
電池。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の電池であって、
前記発電要素を収容する容器本体部材、及び、この容器本体部材を封口する封口部材を有する電池容器を備え、
前記封口部材は、前記集電板を兼ねた集電封口部材である
電池。
【請求項６】
複数の正極板と複数の負極板とがセパレータを介して交互に積層され、一方の極性の極板のリード部がいずれも所定方向に延出してなる発電要素と、
前記一方の極性の極板のうち、前記リード部の端部がそれぞれ接合してなる集電板と、
を備える電池の製造方法であって、
各々の前記リード部の前記端部に対応する凹溝を有する前記集電板に対し、前記リード部の前記端部を対応する前記凹溝にそれぞれ挿入する端部挿入工程と、
前記リード部の前記端部を前記凹溝に挿入した状態で、前記集電板の外側から電子ビームまたはレーザを照射し、前記集電板のうち前記凹溝をなす部分を溶融させて、前記リード部の前記端部をそれぞれ前記集電板に接合する溶接工程と、
を備える電池の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の電池の製造方法であって、
前記凹溝は、プレス加工により形成されてなる
電池の製造方法。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の電池の製造方法であって、
前記凹溝は、断面が略Ｖ字状をなし、この略Ｖ字状断面において、同一の深さにおける左右２本の接線がなす角の最小値が、３０度以上９０度以下である
電池の製造方法。
【請求項９】
請求項６〜請求項８のいずれか一項に記載の電池の製造方法であって、
前記凹溝は、深さが０．１ｍｍ以上である
電池の製造方法。
【請求項１】
複数の正極板と複数の負極板とがセパレータを介して交互に積層され、一方の極性の極板のリード部がいずれも所定方向に延出してなる発電要素と、
前記一方の極性の極板のうち、前記リード部の端部がそれぞれ接合してなる集電板と、
を備える電池であって、
前記リード部の前記端部は、自身の周りに前記集電板をなす金属によるフィレットを形成した状態で、それぞれ前記集電板に接合されてなる
電池。
【請求項２】
複数の正極板と複数の負極板とがセパレータを介して交互に積層され、一方の極性の極板のリード部がいずれも所定方向に延出してなる発電要素と、
前記一方の極性の極板のうち、前記リード部の端部がそれぞれ接合してなる集電板と、
を備える電池であって、
各々の前記リード部の前記端部を、これらに対応する凹溝を有する前記集電板の前記凹溝に挿入し、前記集電板のうち前記凹溝をなす部分を溶融させて、前記リード部の前記端部と前記集電板とを接合してなる
電池。
【請求項３】
請求項２に記載の電池であって、
断面が略Ｖ字状をなし、この略Ｖ字状断面において、同一の深さにおける左右２本の接線がなす角の最小値が３０度以上９０度以下である前記凹溝を有する前記集電板に対し、前記リード部の前記端部を接合してなる
電池。
【請求項４】
請求項２または請求項３のいずれか一項に記載の電池であって、
深さが０．１ｍｍ以上である前記凹溝を有する前記集電板に対し、前記リード部の前記端部を接合してなる
電池。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の電池であって、
前記発電要素を収容する容器本体部材、及び、この容器本体部材を封口する封口部材を有する電池容器を備え、
前記封口部材は、前記集電板を兼ねた集電封口部材である
電池。
【請求項６】
複数の正極板と複数の負極板とがセパレータを介して交互に積層され、一方の極性の極板のリード部がいずれも所定方向に延出してなる発電要素と、
前記一方の極性の極板のうち、前記リード部の端部がそれぞれ接合してなる集電板と、
を備える電池の製造方法であって、
各々の前記リード部の前記端部に対応する凹溝を有する前記集電板に対し、前記リード部の前記端部を対応する前記凹溝にそれぞれ挿入する端部挿入工程と、
前記リード部の前記端部を前記凹溝に挿入した状態で、前記集電板の外側から電子ビームまたはレーザを照射し、前記集電板のうち前記凹溝をなす部分を溶融させて、前記リード部の前記端部をそれぞれ前記集電板に接合する溶接工程と、
を備える電池の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の電池の製造方法であって、
前記凹溝は、プレス加工により形成されてなる
電池の製造方法。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の電池の製造方法であって、
前記凹溝は、断面が略Ｖ字状をなし、この略Ｖ字状断面において、同一の深さにおける左右２本の接線がなす角の最小値が、３０度以上９０度以下である
電池の製造方法。
【請求項９】
請求項６〜請求項８のいずれか一項に記載の電池の製造方法であって、
前記凹溝は、深さが０．１ｍｍ以上である
電池の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−１７２７８０（Ｐ２００６−１７２７８０Ａ）
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３６０７４４（Ｐ２００４−３６０７４４）
【出願日】平成１６年１２月１４日（２００４．１２．１４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月１４日（２００４．１２．１４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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