JP2000251882A - 電池用のタブ溶接治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シート状電極を含むの積層体の位置ズレなど
解消するとともに、同じ極性の電極タブ同士を確実に超
音波接合できる溶接治具の提供。 【解決手段】 一辺に電極タブ6a，6bを導出させた集電
体に電極活物質層を担持させた電池用電極シートを含む
積層体７を載置するプレート５と、前記プレート５面に
設けられ、載置される積層体７の電極タブ6a，6bが導出
する辺を除く他の側辺に対接して積層体７を位置決めす
る位置決めガイド８と、前記位置決め・載置される積層
体７の上面側を押圧して固定する上面押圧体９とを有す
ることを特徴とする電池用のタブ溶接治具である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シート状の電池用
電極に対する電極タブの溶接治具に係り、さらに詳しく
は電極タブに対して位置精度の高い溶接を可能とする電
池用電極タブの溶接治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば非水溶媒型電池などの二次電池
は、携帯型電話機、ビデオカメラなどの電源として、広
く実用に供されている。また、電源用電池においては、
前記機器類の小形化や高性能化に伴って、小形、軽量
化、高電圧化、高容量化などが求められている。

【０００３】こうした要求に対応して、シート状正極、
シート状負極、これら両電極間に介挿・配置されたセパ
レーターとしても機能するシート状のポリマ−電解質系
の積層体を電極群としたシート状電池が開発されてい
る。ここで、各シート状電極は、集電体シート（もしく
はメッシュ状）に、正極活物質層もしくは負極活物質層
を担持させて成り、かつ集電体に溶接などにより接合さ
れた電極タブが、電極端子の引き出し部として使用され
る構成を採っている。

【０００４】なお、前記正極活物質層は、リチウムイオ
ンを吸蔵・放出するリチウム含有金属酸化物、たとえば
リチウムマンガン複合酸化物、リチウム含有コバルト酸
化物、二酸化マンガン、リチウム含有ニッケルコバルト
酸化物、リチウムを含む非晶質五酸化バナジウム、カル
コゲン化合物など、およびバインダー成分（樹脂）を主
成分として形成されている。一方、負極活物質層は、ビ
スフェノール樹脂、ポリアクリロニトリル、セルローズ
などの焼成物、コークスやピッチの焼成物、ニッケル粉
末、およびバインダー成分（樹脂）を主成分として形成
されている。ここで、焼成物（炭素質材）は、天然もし
くは人口グラファイト、カーボンブラック、アセチレン
ブラック、ケッチェンブラックなどが例示される。

【０００５】また、シート状正極の集電体としては、た
とえばアルミニウム箔、アルミニウムメッシュ、アルミ
ニウム製エキスバンドメタル、アルミニウム製パンチメ
タルなどが使用されている。一方、シート状負極の集電
体としては、銅箔、銅メッシュ、銅製エキスバンドメタ
ル、銅製パンチメタルなどが使用されている。

【０００６】そして、前記シート状電池は、たとえばシ
ート状正極、シート状負極および電解質を担持するセパ
レーターなどを積層体化し、電極群を形成するととも
に、電極タブに接続する電極端子を導出させ、その積層
体をカバーフィルムで気密に封止一体化して製造してい
る。このシート状電池の製造工程においては、前記した
ようにカバーフィルムによる封止一体化に先だって、図
３に実施状態を模式的に示すような溶接治具を用いて、
シート状電極の同じ極性の電極タブ同士を溶接法で接合
している。

【０００７】すなわち、図３に上面的に示すごとく、電
池用電極シートを含む積層体（電極群）１を載置するプ
レート２と、前記プレート２面に設けられ、載置される
積層体１の電極タブ3a，3bが導出された辺を除く他の側
辺に対接して、積層体１を位置決めする位置決めガイド
４とを備えた溶接治具が使用される。ここで、電池用電
極シートを含む積層体１は、正極シートと負極シートと
の間にセパレーターを介挿した系であり、この系の繰り
返しである。また、3aは正極シートの電極タブ、3bは負
極シートの電極タブである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、ポリマ
ー電池の電極群は、シート状正極およびシート状負極の
間にシート状セパレーターを挟み積層体１化される。ま
た、この積層体１化に当たっては、電極タブ3a，3bを導
出した一辺における絶縁性を確保する観点から、各シー
ト状電極間に介挿するセパレーターを突出（延出）させ
ている。ここで、セパレーターは、一般的に、機械的な
強度が劣り損傷を起こし易いため、セパレーターが延出
する辺、すなわち電極タブ3a，3bを導出した辺に対して
は、位置決めガイドを配置することができない。

【０００９】したがって、電極タブ3a，3bを導出した辺
を除いた他の辺に対する位置決めガイド４で、積層体１
を保持した態様で電極タブ3aもしくは3b同士を位置決め
配置（重ね合わせ）し、図示を省略した超音波溶接機の
ホーンとアンビルとで挟着し、超音波を加えて接合して
いる。しかし、この超音波による接合操作では、次のよ
うな不都合が認められる。

【００１０】すなわち、電池の大容量化を目的として、
シート状正極およびシート状負極を複数層化し、積層体
（電極群）１自体を多層形化する一方、電気的な接続構
成を簡略化するために、各電極タブ3aもしくは3b同士を
集合・一体化する。このような要望において、多層形化
した電極群１の各電極タブ3aもしくは3b同士を超音波溶
接で一体化するとき、より具体的には、超音波溶接機の
ホーンが下降する過程で、電極タブ3aもしくは3bが引っ
張られ、積層体１中における電極シートやセパレーター
の位置ズレが発生する。上記電極タブ3aもしくは3bの引
っ張られに伴う積層体１の位置ズレなどは、形成する電
極群１の内部短絡を発生し、製造歩留まりを損なうこと
になる。

【００１１】本発明は、上記事情に対処してなされたも
ので、シート状電極を含むの積層体の位置ズレなど解消
するとともに、同じ極性の電極タブ同士を確実に超音波
接合できる溶接治具の提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、一辺
に電極タブを導出させた集電体に電極活物質層を担持さ
せた電池用電極シートを含む積層体を載置するプレート
と、前記プレート面に設けられ、載置される積層体の電
極タブが導出する辺を除く他の側辺に対接して積層体を
位置決めする位置決めガイドと、前記位置決め・載置さ
れる積層体の上面側を押圧して固定する上面押圧体とを
有することを特徴とする電池用のタブ溶接治具である。

【００１３】請求項１の発明において、電池用電極シー
トを含む積層体を載置するプレートは、たとえばアルマ
イト処理したアルミニウム、樹脂などを素材とした板で
あり、その長さおよび幅は、積層体の寸法などに応じて
設定される。つまり、積層体を平面的に十分載置できる
とともに、位置決めガイドを設置できる領域を確保する
必要があり、また、このプレートは、一般的に、支持体
で支持されている。

【００１４】請求項１の発明において、位置決めガイド
は、積層体のセパレーターが延出する辺、すなわちシー
ト状電極を含む積層体の電極タブを導出した辺を除く他
の辺に対する位置決めガイドが配置される。つまり、積
層体が四角形の場合は、連続的もしくは分割的にコの字
型に配置され、また、これらは載置される積層体に対し
て進退・移動できるように摺動的に装着・配置し、汎用
性を持たせた構成としてもよい。

【００１５】請求項１の発明において、積層体の上面側
を押圧して固定（位置ズレを防止）する上面押圧体は、
平面的に積層体の少なくとも中央部領域、もしくは周縁
部の複数箇所を押圧するするような構成とする。たとえ
ば、積層体の上面に対応する１個の押圧面、もしくは周
縁部などの複数箇所に対応する複数の分割型押圧面に設
定し、積層体が位置ズレを起こさない程度に押圧する必
要がある。そして、この押圧を加える加圧源としては、
たとえばシリンダー方式、クランプ方式などが挙げられ
る。

【００１６】請求項１の発明では、位置決めガイドの
他、積層体をプレート面に押圧する上面押圧体を付設し
ている。つまり、位置決めガイドによって電極タブの導
出辺を除く他の辺で水平方向の位置ズレを防止する一
方、さらに、上面押圧体にって全水平方向の位置ズレ防
止が助長される。したがって、超音波溶接機のホーンが
下降し、同じ極性の電極タブ同士を圧着ないし挟着して
電極タブを引っ張る状態を採っても、積層体自体の位置
ズレも抑制・防止されるので、内部での短絡発生の恐れ
が解消する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下図１および図２ (a) (b)を参
照して実施例を説明する。

【００１８】図１は、実施例に係る電極タブの溶接治具
にシート状電極を含む積層体をセットした状態の概略を
示す上面図である。図１において、５は一辺に電極タブ
6a，6bを導出させた集電体に電極活物質層を担持させた
電池用電極シートを含む積層体７を載置するプレートで
ある。ここで、プレート５は、たとえば厚さ mm程
度、長さ75mm程度、幅62mm程度の角板であり、図示を省
略した支持体によって、ほぼ水平に保持されている。

【００１９】また、８は前記プレート５面に設けられ、
載置される積層体７の電極タブ6a，6bが導出する辺を除
く他の側辺に対接して積層体７を位置決めする位置決め
ガイドである。ここで、各位置決めガイド８は、積層体
７の側辺（側面）に対接し、この置決めガイド８よって
積層体７を位置決めする一方、位置ズレを防止する。な
お、位置決めガイド８は、固定的に配置してもよいし、
積層体７の側辺（側面）に対して、スライド方式ないし
摺動的に進退・離接する構成としてもよい。

【００２０】さらに、９は前記位置決め・載置される積
層体７の上面側を押圧して固定する上面押圧体、たとえ
ばクランプ機構である。ここで、クランプ機構９は、プ
レート５に一体的に装備させてもよいが、この実施例の
場合のように、プレート５に隣接して配置してもよい。
なお、この実施例の場合、クランプ機構９による積層体
７の押圧は、厚さ 3mm程度のベークライト（商品名）製
の平板10を介して行う構成と成っている。

【００２１】次に、上記構成の電極タブ溶接治具を使用
した超音波溶接例を説明する。

【００２２】図２ (a)， (b)は、この実施態様を模式的
に示す側面図である。先ず、電極タブ溶接治具のプレー
ト５面に、正、負のシート状電極を含む積層体７を位置
決め・載置する。このとき、積層体７から導出した電極
タブ6a同士、電極タブ6b同士は位置合わせされ、同一カ
所でそれぞれ積層形に配置された態様を採る。

【００２３】その後、図２ (a)に示すごとく、前記積層
体７の上面に平板10を配置し、クランプ機構９によって
平板10を介して積層体７の上面を押圧する。一方、前記
積層体７から導出した電極タブ6aの積層群、もしくは電
極タブ6bの積層群を、超音波溶接器のアンビル11上に位
置させる。

【００２４】次いで、図２ (b)に示すごとく、超音波溶
接器のホーン12を下降させ、電極タブ6aの積層群、もし
くは電極タブ6bを前記超音波溶接器のアンビル11面に圧
着（ないし挟着）し、超音波エネルギーを加えて、対応
する電極タブ6a(6b)の積層群を積層・一体に接合する。

【００２５】前記超音波接合の操作過程で、溶接治具に
装着したシート状電極を含む積層体７は、位置決めガイ
ド８および上面押圧体９によって、位置ズレの発生が抑
止ないし防止されているため、超音波溶接器のホーン12
下降による電極タブ6a(6b)の引っ張られの影響も低減
（もしくは回避）され、積層体７内部における短絡発生
など認められなかった。つまり、積層体７は、寸法変化
・変形など招来することなく、当初の積層・位置を高い
精度で保持し、かつ高品質な電極群化することができ
る。

【００２６】本発明は上記例示に限定されるものでな
く、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を採
ることができる。

【００２７】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、電極タブ同士
の超音波接合に当たり、シート状電極を含む積層体は、
位置決めガイドによって電極タブの導出辺を除く他の辺
で水平方向の位置ズレが防止され、また、上面押圧体に
って全水平方向の位置ズレ防止が助長される。つまり、
超音波溶接機のホーンが下降して電極タブを引っ張る状
態を採ったときでも、積層体自体の位置ズレが全面的に
抑制・防止されるので、内部での短絡発生の恐れも解消
し、高品質の電極群を歩留まりよく提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る電極タブ溶接治具にシート状電極
を含む積層体を装着した状態を示す平面図。

【図２】実施例に係る電極タブの溶接治具の使用例を示
す模式図で、 (a)はシート状電極を含む積層体を装着し
た状態を示す側面図、 (b)は超音波溶接機で電極タブ同
士を積層的に接合一体化する状態を示す側面図。

【図３】従来の電極タブ溶接治具にシート状電極を含む
積層体を装着した状態を示す平面図。

【符号の説明】

１，７……電池用電極シートを含む積層体 ２，５……プレート 3a，3b，6a，6b……電極タブ ４，８……位置決めガイド ９……上面押圧体 10……押圧用の平板 11……超音波溶接機のアンビール 12……超音波溶接機のホーン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一辺に電極タブを導出させた集電体に電
   極活物質層を担持させた電池用電極シートを含む積層体
   を載置するプレートと、 前記プレート面に設けられ、載置される積層体の電極タ
   ブが導出する辺を除く他の側辺に対接して積層体を位置
   決めする位置決めガイドと、 前記位置決め・載置される積層体の上面側を押圧して固
   定する上面押圧体と、を有することを特徴とする電池用
   のタブ溶接治具。