JP2000340210A - 電気エネルギー蓄積デバイス - Google Patents

電気エネルギー蓄積デバイス

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JP2000340210A
JP2000340210A JP11144254A JP14425499A JP2000340210A JP 2000340210 A JP2000340210 A JP 2000340210A JP 11144254 A JP11144254 A JP 11144254A JP 14425499 A JP14425499 A JP 14425499A JP 2000340210 A JP2000340210 A JP 2000340210A
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electrode
negative electrode
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electric energy
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Kazuo Terashi
和生 寺司
Takuji Ono
卓爾 大野
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electronic Components Co Ltd
Sanyo Electric Co Ltd
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  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有底筒状を呈する金属製の負極缶１の開口部
に封口板11を固定して、内部に巻き取り電極体２を設置
した電気エネルギー蓄積デバイスにおいて、部品点数の
削減と軽量化を図る。 【解決手段】 本発明に係る電気エネルギー蓄積デバイ
スにおいて、負極缶１の底部には、巻き取り電極体２側
へ突出する複数の凸部15が一体に成型され、巻き取り電
極体２の正極21及び負極23の端部には、それぞれ複数の
集電部５が形成され、負極缶１の各凸部15が負極23の各
集電部５にレーザ溶接されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガソリン自動車の
イグナイタ用の電源や、ハイブリッド自動車や電気自動
車の回生制動エネルギーを蓄電するための蓄電器等とし
て用いられる、電気二重層コンデンサー、リチウムイオ
ン二次電池などの電気エネルギー蓄積デバイスの構造に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のリチウムイオン二次電池は、例え
ば図１０に示す様に、負極缶(１)の内部に巻き取り電極
体(２)を収容し、該負極缶(１)の開口部に封口板(11)を
固定したものであって、負極缶(１)と封口板(11)の間に
は絶縁部材(12)が介在している。又、封口板(11)には、
安全弁(14)を内蔵した正極端子(13)が取り付けられてい
る。これによって、巻き取り電極体(２)が発生する電力
を正極端子(13)と負極缶(１)から外部へ取り出すことが
出来る。
【０００３】巻き取り電極体(２)は、それぞれ帯状の正
極(21)、セパレータ(22)、及び負極(23)から構成され
る。正極(21)は、アルミニウム箔からなる芯体の表面に
正極活物質(24)を塗布して作製され、負極(23)は、銅箔
からなる芯体の表面に負極活物質(26)を塗布して作製さ
れる。正極(21)及び負極(23)はそれぞれセパレータ(22)
上に幅方向へずらして重ね合わされて、渦巻き状に巻き
取られている。これによって、巻き取り電極体(２)の軸
方向の両端部の内、一方の端部では、セパレータ(22)の
端縁よりも外方へ正極(21)の端縁が突出すると共に、他
方の端部では、セパレータ(22)の端縁よりも外方へ負極
(23)の端縁が突出している。
【０００４】又、巻き取り電極体(２)の両端部にはそれ
ぞれ集電部材(３)が設置されている。 集電部材(３)
は、巻き取り電極体(２)の端面に接合された平板部(33)
と、該平板部(33)の表面に突設されたタブ部(32)とを具
え、正極側の集電部材(３)のタブ部(32)の先端部が、封
口板(11)の内面に溶接され、負極側の集電部材(３)のタ
ブ部(32)の先端部が、負極缶(１)の底面に溶接されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１０
に示す従来のリチウムイオン二次電池においては、巻き
取り電極体(２)の両側に集電部材(３)(３)を配置してい
たため、部品点数が多くなるばかりでなく、電池の重量
が大きくなる問題があった。そこで本発明の目的は、部
品点数の削減と軽量化が可能な電気エネルギー蓄積デバ
イスを提供することである。
【０００６】
【課題を解決する為の手段】本発明に係る電気エネルギ
ー蓄積デバイスは、有底筒状を呈する金属製の電極缶の
開口部に封口板を固定して、内部に電極室を形成し、該
電極室には、正極(21)と負極(23)の間にセパレータ(22)
を介在させてなる電極体(２)が設置され、封口板には、
電池缶と電気的に絶縁された電極端子が設けられてい
る。電極缶の底部には、電極室側へ突出する１或いは複
数の凸部(15)が一体に成型され、正極(21)及び負極(23)
の何れか一方の電極の端部は、前記電極缶の凸部(15)と
溶接され、他方の電極の端部は、前記電極端子と連結さ
れている。
【０００７】上記本発明の電気エネルギー蓄積デバイス
において、前記一方の電極の端部は、電池缶の凸部(15)
に直接に溶接されて、電池缶との電気的接続が為されて
いる。前記他方の電極の端部は、例えば従来と同様の集
電部材を介して、電極端子と連結されて、電極端子との
電気的接続が為されている。従って、電極体(２)が発生
する電力を、電極缶と電極端子から外部へ取り出すこと
が出来る。
【０００８】電極体(２)の前記一方の電極の端部を電池
缶の凸部(15)に溶接する工程においては、先ず、電池缶
の内部に電極体(２)を設置して、前記一方の電極の端部
を凸部(15)に接触させる。この際、凸部(15)は、電池室
側へ突出しているので、電極の端部と凸部(15)とは確実
に接触する。この状態で、電極缶の裏面側から凸部(15)
に対してレーザビームを照射する。これによって、前記
一方の電極の端部と凸部(15)とが溶接されることにな
る。
【０００９】具体的には、正極(21)及び負極(23)はそれ
ぞれ、帯状芯体の表面に活物質を塗布して構成され、少
なくとも前記一方の電極の端部には、活物質の塗布され
ていない非塗工部が形成され、該非塗工部の端縁に、電
極体(２)の端面に露出する集電部(５)が形成され、該集
電部(５)に前記電極缶の凸部(15)が溶接されている。該
具体的構成を有する電気エネルギー蓄積デバイスにおい
ては、前記一方の電極の非塗工部の端縁に集電部(５)が
形成されており、該集電部(５)の表面が電極体(２)の端
面に露出しているので、該集電部(５)の表面と電気缶の
凸部(15)とが互いに広い面積で接触することとなって、
溶接後の集電部(５)と凸部(15)の間の電気抵抗は十分に
低いものとなる。
【００１０】更に具体的な構成において、電極体(２)の
一方の端部には、前記一方の電極の非塗工部の端縁が間
隔をあけて並び、集電部(５)は、前記非塗工部の端縁に
融着部材を係合させて融着したものである。該具体的構
成によれば、融着部材が前記一方の電極の非塗工部と係
合した状態で融着されるので、非塗工部と一体となった
集電部(５)が形成される。
【００１１】又、他の具体的な構成においては、電極体
(２)の一方の端部には、前記一方の電極の非塗工部を折
り畳んで電極端面が形成され、集電部(５)は、前記電極
端面に金属薄膜を被着形成したものである。該具体的構
成によれば、非塗工部を折り畳むことによって、該非塗
工部の表面からなる電極端面が形成され、該電極端面に
金属薄膜が被着形成されるので、非塗工部と広い面積で
接触した集電部(５)が形成される。
【００１２】
【発明の効果】本発明に係る電気エネルギー蓄積デバイ
スにおいては、少なくとも一方の電極の端部が、電池缶
の底部に一体成型された凸部に対して直接に溶接され、
該電極と電極缶の間に従来の如き集電部材は介在してい
ないので、部品点数の削減及び軽量化が可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明をリチウムイオン二
次電池に実施した形態につき、図面に沿って具体的に説
明する。本発明に係るリチウムイオン二次電池は、図１
に示す如く、有底円筒状の負極缶(１)の内部に巻き取り
電極体(２)を収容して、負極缶(１)の開口部に封口板(1
1)を固定したものであって、負極缶(１)と封口板(11)の
間には絶縁部材(12)が介在している。又、封口板(11)に
は、安全弁(14)を内蔵した正極端子(13)が取り付けられ
ている。負極缶(１)の底部には、巻き取り電極体(２)側
へ突出する複数の凸部(15)が、図４に示す如く放射状に
一体成型されている。上記リチウムイオン二次電池にお
いては、巻き取り電極体(２)が発生する電力を正極端子
(13)と負極缶(１)から外部へ取り出すことが出来る。
【００１４】巻き取り電極体(２)は、図２に示す様に、
それぞれ帯状の正極(21)、セパレータ(22)及び負極(23)
からなり、正極(21)及び負極(23)はそれぞれセパレータ
(22)上に幅方向へずらして重ね合わされ、渦巻き状に巻
き取られている。正極(21)は、アルミニウム箔からなる
芯体の表面に正極活物質(24)を塗布して構成され、電極
長手方向に伸びる一方の端縁に沿って、正極活物質の塗
布されていない非塗工部(25)が形成されている。負極(2
3)は、銅箔からなる芯体の表面に負極活物質(26)を塗布
して構成され、電極長手方向に伸びる他方の端縁に沿っ
て、負極活物質の塗布されていない非塗工部(27)が形成
されている。
【００１５】これによって、巻き取り電極体(２)の軸方
向の両端部の内、一方の端部では、渦巻き状に巻き取ら
れた正極(21)の端縁(非塗工部(25))が、セパレータ(22)
の端縁よりも外方へ突出すると共に、他方の端部では、
渦巻き状に巻き取られた負極(23)の端縁(非塗工部(27))
が、セパレータ(22)の端縁よりも外方へ突出することに
なる(図５参照)。例えば、各電極の活物質塗工部(24)(2
6)の幅Ａは数十ｍｍ、非塗工部(25)(27)の幅Ｂは数ｍ
ｍ、セパレータ(22)からの突出距離Ｓは１〜３ｍｍ程度
に形成することが出来る。
【００１６】巻き取り電極体(２)の両端部にはそれぞ
れ、複数の集電部(５)が、図３に示す如く放射状に形成
されている。各集電部(５)は、後述の融着部材を溶接し
たものであって、図１に示す如く、正極側の集電部(５)
は、巻き取り電極体(２)の正極(21)の端縁に一体に形成
され、負極側の集電部(５)は、巻き取り電極体(２)の負
極(23)の端縁に一体に形成されている。
【００１７】正極(21)側の集電部(５)の表面には、アル
ミニウム製の集電部材(４)が設置されている。該集電部
材(４)は、巻き取り電極体(２)の端面に沿って拡がる平
板部(43)と、平板部(43)の表面に突設されたタブ部(42)
とを具え、平板部(43)の裏面が集電部(５)の表面に抵抗
溶接されると共に、タブ部(42)の先端部が封口板(11)の
裏面に抵抗溶接されている。又、巻き取り電極体(２)
は、負極(23)側の各集電部(５)を負極缶(１)の各凸部(1
5)に対応させて設置されており、凸部(15)の先端が巻き
取り電極体(２)の集電部(５)にレーザ溶接されている。
【００１８】上記リチウムイオン二次電池においては、
巻き取り電極体(２)の両端部にそれぞれ、電極端縁と一
体の集電部(５)が形成されており、集電部(５)と集電部
材(４)の間、並びに集電部(５)と負極缶(１)の凸部(15)
の間の接触面積は充分に大きく、接触抵抗が十分に低減
されるので、高い集電効率が得られる。又、負極缶(１)
に一体成型した凸部(15)によって、巻き取り電極体(２)
の負極側の集電部(５)と負極缶(１)との間の確実な接触
が図られており、該集電部(５)と負極缶(１)の間には集
電部材が介在しないので、従来の如く巻き取り電極体
(２)の両側に集電部材(４)(４)を配置した構成に比べ
て、部品点数の削減及び電池の軽量化が可能である。
【００１９】次に、上記リチウムイオン二次電池の製造
方法について説明する。従来と同様にして図２に示す巻
き取り電極体(２)を作製した後、図５に示す如く、巻き
取り電極体(２)の端部に突出した渦巻き状の正極(21)の
端縁、即ち非塗工部(25)に、アルミニウム製の複数のコ
イル部材(６)を放射状に配置して噛合せしめ、各コイル
部材(６)の中央部にはアルミニウム製の棒材(61)を貫通
せしめる。同様に、渦巻き状の負極(23)の端縁、即ち非
塗工部(27)に、銅製の複数のコイル部材(６)を放射状に
配置して噛合せしめ、各コイル部材(６)の中央部には銅
製の棒材(61)を貫通せしめる。
【００２０】その後、各コイル部材(６)及び棒材(61)の
設置部に対して、ＹＡＧレーザ等を用いたレーザ溶接を
施し、コイル部材(６)及び棒材(61)を巻き取り電極体
(２)の電極端縁に溶接する。これによって、コイル部材
(６)及び棒材(61)の略全体が溶融して、図１に示す如く
電極端縁に融着される。この際、コイル部材(６)は電極
端縁と深く噛合した状態で電極端縁に融着されるので、
正極や負極を構成する芯体が薄いものであっても、芯体
が溶融によって破れる等の溶接不良は発生しない。この
結果、巻き取り電極体(２)の各端面には、各電極と一体
に繋がった複数の集電部(５)が、図３の如く放射状に形
成されることになる。
【００２１】尚、コイル部材(６)及び棒材(61)に代え
て、図６に示す如く、複数の溝(71)が一定ピッチで凹設
された櫛形部材(７)を採用することも可能であって、図
７に示す如く、巻き取り電極体(２)の端部に突出する渦
巻き状の電極端縁に対して櫛形部材(７)を噛合せしめ、
該櫛形部材(７)に対してレーザ溶接を施す。これによっ
て、図１に示す集電部(５)が形成されることになる。
【００２２】又、コイル部材(６)等を用いることなく、
図８(ａ)に示す如く、巻き取り電極体(２)の端部に突出
する負極側の非塗工部(27)を内側に折り畳んで、該非塗
工部(27)の表面によって電極端面を形成した後、図８
(ｂ)に示す如く、前記電極端面を覆って、アルミニウム
などからなる金属薄膜を放射状パターンに被着形成する
ことによって、集電部(５)を形成することも可能であ
る。前記金属薄膜の形成には、例えば真空蒸着法、プラ
ズマ溶射法、メタリコン法などの周知の成膜手法を採用
することが出来る。
【００２３】次に、巻き取り電極体(２)の正極(21)側の
集電部(５)が露出した端面に、集電部材(４)の平板部(4
3)を抵抗溶接した後、該巻き取り電極体(２)を負極缶
(１)の内部に設置する。この際、巻き取り電極体(２)の
各集電部(５)と負極缶(１)の各凸部(15)とが互いに接触
する様に位置決めを行なう。この状態で、図９(ａ)に示
す如く負極缶(１)の背面側から凸部(15)へ向けて、ＹＡ
Ｇレーザなどを用いてレーザビームを照射する。これに
よって、図９(ｂ)に示す如く巻き取り電極体(２)の集電
部と負極缶(１)の凸部(15)の間にナゲット(16)が形成さ
れて、巻き取り電極体(２)の集電部と負極缶(１)の凸部
(15)とが互いに溶接されることになる。
【００２４】その後、正極側の集電部材(４)のタブ部(4
2)を封口板(11)に抵抗溶接し、負極缶(１)の内部に電解
液を注入した後、封口板(11)を負極缶(１)にかしめ固定
する。この結果、図１に示すリチウムイオン二次電池が
完成する。
【００２５】尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に
限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の
変形が可能である。例えば、巻き取り電極体(２)の正極
側の集電部(５)を封口板(11)に連結する構造は、図１に
示す集電部材(４)を用いたものに限らず、周知の種々の
連結構造を採用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るリチウムイオン二次電池の断面図
である。
【図２】巻き取り電極体の一部展開斜視図である。
【図３】巻き取り電極体の端面に形成された複数の集電
部を示す図である。
【図４】負極缶の底部に形成された複数の凸部を示す一
部破断斜視図である。
【図５】集電部を形成する工程において、コイル部材及
び棒材を取り電極体に係合させた状態の一部破断正面図
である。
【図６】集電部を形成する他の方法で用いる櫛形部材の
斜視図である。
【図７】櫛形部材を巻き取り電極体に係合させた状態の
一部破断正面図である。
【図８】集電部を形成するための更に他の方法を示す斜
視図である。
【図９】負極缶の底部に巻き取り電極体の集電部をレー
ザ溶接する工程を示す断面図である。
【図１０】従来のリチウムイオン二次電池の断面図であ
る。
【符号の説明】
(１) 負極缶 (11) 封口板 (12) 絶縁部材 (13) 正極端子 (15) 凸部 (２) 巻き取り電極体 (21) 正極 (22) セパレータ (23) 負極 (４) 集電部材 (５) 集電部
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 2/02 Ｈ０１Ｍ 4/02 Ｂ 2/04 10/40 Ｚ 2/06 Ｈ０１Ｇ 9/00 ３０１Ｆ 2/30 9/06 Ｚ 4/02 9/08 Ｆ 10/40 9/24 Ｄ (72)発明者 大野 卓爾 大阪府大東市三洋町１番１号 三洋電子部 品株式会社内 Ｆターム(参考） 5H011 AA00 AA09 CC06 DD06 DD15 EE04 FF03 GG02 5H014 AA06 BB08 CC01 CC07 EE05 5H022 AA09 BB02 BB03 BB16 BB17 CC02 CC13 CC19 CC24 EE01 EE04 5H029 AJ00 AJ14 AM01 BJ02 BJ14 BJ27 CJ03 CJ05 CJ06 CJ07 CJ22 DJ02 DJ05 DJ07 DJ12 DJ14 EJ01 HJ12

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 有底筒状を呈する電極缶の開口部に封口
    板を固定して、内部に電極室を形成し、該電極室には、
    正極(21)と負極(23)の間にセパレータ(22)を介在させて
    なる電極体(２)が設置され、封口板には、電池缶と電気
    的に絶縁された電極端子が設けられ、正極(21)及び負極
    (23)の何れか一方の電極は前記電極缶に連結され、他方
    の電極は前記電極端子に連結されている電気エネルギー
    蓄積デバイスにおいて、電極缶の底部には、電極室側へ
    突出する１或いは複数の凸部(15)が一体に成型され、該
    凸部(15)が前記一方の電極の端部に溶接されていること
    を特徴とする電気エネルギー蓄積デバイス。
  2. 【請求項２】 正極(21)及び負極(23)はそれぞれ、帯状
    芯体の表面に活物質を塗布して構成され、少なくとも前
    記一方の電極の端部には、活物質の塗布されていない非
    塗工部が形成され、該非塗工部の端縁に、電極体(２)の
    端面に露出する集電部(５)が形成され、該集電部(５)に
    前記電極缶の凸部(15)が溶接されている請求項１に記載
    の電気エネルギー蓄積デバイス。
  3. 【請求項３】 電極体(２)の一方の端部には、前記一方
    の電極の非塗工部の端縁が間隔をあけて並び、集電部
    (５)は、前記非塗工部の端縁に係合する融着部材を融着
    させたものである請求項２に記載の電気エネルギー蓄積
    デバイス。
  4. 【請求項４】 電極体(２)の一方の端部には、前記一方
    の電極の非塗工部を折り畳んで電極端面が形成され、集
    電部(５)は、前記電極端面に金属薄膜を被着形成したも
    のである請求項２に記載の電気エネルギー蓄積デバイ
    ス。
  5. 【請求項５】 電極缶の裏面側から凸部(15)に対してレ
    ーザビームを照射することによって、前記一方の電極の
    端部に凸部(15)がレーザ溶接されている請求項１乃至請
    求項４の何れかに記載の電気エネルギー蓄積デバイス。
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