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CN102124592A - 二次电池的制造方法及二次电池 - Google Patents

二次电池的制造方法及二次电池 Download PDF

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CN102124592A
CN102124592A CN200980131817XA CN200980131817A CN102124592A CN 102124592 A CN102124592 A CN 102124592A CN 200980131817X A CN200980131817X A CN 200980131817XA CN 200980131817 A CN200980131817 A CN 200980131817A CN 102124592 A CN102124592 A CN 102124592A
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CN
China
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plate
collector plate
protuberance
secondary cell
collector
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CN200980131817XA
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柳沼裕典
野野下孝
神月清美
加藤诚一
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种二次电池的制造方法，其包括：准备将正极板(1)及负极板(2)以正极板(1)及负极板(2)中的至少一个极板的端部(1a、2a)从多孔质绝缘层突出的状态隔着多孔质绝缘层配置而成的电极组(4)的工序；准备在一个主表面上形成有多个具有顶点的突出部(11)的集电板(10)的工序；使从多孔质绝缘层突出的极板的端部(1a、2a)与集电板(10)的另一主表面抵接的工序；以及通过向突出部(11)的顶点进行电弧放电从而使突出部(11)熔融，并通过突出部(11)的熔融而成的熔融部件(12)将极板端部(1a、2a)与集电板(10)焊接的工序。

Description

二次电池的制造方法及二次电池
技术领域
本发明涉及具有所谓的“无极耳(tabless)结构”的电极组的二次电池的制造方法及用于该制造方法的集电板、以及具有无极耳结构的电极组的二次电池。
背景技术
随着便携用电子设备的小型化，作为其电源，正在广泛利用锂离子二次电池和镍氢蓄电池，近年来，这些电池作为电动工具和混合动力汽车等需要耐振动性和大电流的动力源也备受瞩目。因此，为了能够应对各种形态的使用机器，不论圆筒形或扁平形等电池的形状，小型轻量且高输出功率的二次电池的需求正在提高。
将正极板及负极板的宽度方向的端部分别接合在集电板上而得到的无极耳结构的电极组由于能减小电阻，因此适合于大电流放电，但是必须将正极板及负极板的端部分别切实地接合在集电板上。
图16是表示专利文献1中记载的无极耳结构的电极组的构成的图，(a)是集电板60的截面图，(b)是将正极板(或负极板)61的端部接合在集电板60上的状态的截面图。
如图16(a)所示，在集电板60的表面形成有多个槽部60a。并且，如图16(b)所示，通过将正极板(或负极板)61的端部插入到该槽部60a中、并将各槽部60a的周边熔融，从而使得正极板(或负极板)61的端部接合在集电板60上。这种情况下，正极板(或负极板)61的端部在与集电板60的接合部62以埋入到作为集电板60的材料的金属中的状态被焊接，因此能够切实地将正极板(或负极板)61的端部接合在集电板60上。
然而，在上述方法中，必须与正极板(或负极板)61的排列相应地在集电板60上形成槽部60a。此外，需要用于将正极板(或负极板)61的端部插入到槽部60a中的定位技术。其结果是，存在制造工序变复杂、制造成本增加的问题。
专利文献2中记载了通过不需要那样的定位且简单的方法将正极板(或负极板)的端部与集电板接合的方法。
图17是表示专利文献2中记载的二次电池的构成的截面图。如图17所示，从隔膜73向互为相反方向突出的正极板71及负极板72的端部71a、72a与集电板70、74接合。这里，通过将正极板71及负极板72的端部71a、72a向集电板70、74按压，从而形成平坦部，使该平坦部与集电板70、74抵接而进行焊接，因此不需要定位。
然而，在上述方法中，如果将构成正极板71及负极板72的集电体薄箔化(例如，膜厚为20μm以下)，则薄箔自身的机械强度降低，因此即使按压正极板71及负极板72的端部71a、72a，也难以形成均匀折弯的平坦部。
专利文献3、4中记载了如下技术：即使将构成正极板或负极板的集电体薄箔化，也能够将正极板或负极板的端部与集电板接合。
图18是表示专利文献3中记载的集电板的构成的立体图。如图18所示，在平板形状的集电板80的表面形成有彼此向相反方向突出的第1凸部80a及第2凸部80b。并且，通过在正极板(或负极板)81的端部与第2凸部80b抵接的状态下对第1凸部80a照射能量，而将第1凸部80a、集电板80本体部的一部分及第2凸部80b熔融，从而能将正极板(或负极板)81的端部与集电板80接合。这种情况下，仅通过使正极板(或负极板)80的端部与集电板80的第2凸部80b抵接，并利用集电板80自身熔融而成的熔融部件就能够与集电板80接合，因此，即使构成正极板(或负极板)81的集电体被薄箔化而机械强度减弱，也能够在不对集电体施加负载的情况下将正极板(或负极板)81的端部与集电板80接合。
图19是表示专利文献4中记载的集电板的构成的立体图。如图19所示，在集电板90上形成有波形90a，此外，还形成有沿厚度方向贯通的槽部90b。通过使正极板(或负极板)91的端部向波形90a汇聚并将槽部90b的周边熔融，从而能够将正极板(或负极板)91的端部与集电板90接合。这种情况下，仅通过使正极板(或负极板)91的端部向波形90a汇聚，并利用集电板90自身熔融而成的熔融部件就能够与集电板90接合，因此即使构成正极板(或负极板)91的集电体被薄箔化而机械强度减弱，也能够在不对集电体施加负载的情况下将正极板(或负极板)91的端部与集电板90接合。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-172780号公报
专利文献2：日本特开2000-294222号公报
专利文献3：日本特开2004-172038号公报
专利文献4：日本特开2003-36834号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在专利文献3及4中记载的现有技术中，难以以良好的精度使集电板的应该熔融的部位(专利文献3中为第1凸部80a，专利文献4中为槽部90b的周边)熔融。因此，如果应该熔融的部位偏离的话，可能会给位于集电板下方的电极组或隔膜造成热损伤。
本发明是鉴于上述课题而进行的，其主要目的在于提供一种具备正极板及负极板的端部稳定地接合在集电板上而成的电极组的二次电池。
用于解决课题的手段
本发明的一个方面的二次电池的制造方法包括：工序(a)，该工序准备以正极板及负极板中的至少一个极板的端部从多孔质绝缘层突出的状态将正极板及负极板隔着多孔质绝缘层配置而成的电极组；工序(b)，该工序准备在一个主表面上形成有多个具有顶点的突出部的集电板；工序(c)，该工序使从多孔质绝缘层突出的极板的端部与集电板的另一主表面抵接；以及工序(d)，该工序通过向突出部的顶点进行电弧放电从而使突出部熔融，并通过突出部的熔融而成的熔融部件将极板端部与集电板焊接。
通过这种方法，在通过电弧放电将极板的端部焊接在集电板上时，通过将突出部的顶点作为天线而发挥作用，从而能够向着突出部的顶点发生电弧放电。其结果是，能够将由电弧放电产生的焊接电流的流通回路(route)切实地确保在应该熔融的突出部，因此能够以良好的精度仅使突出部熔融。由此，能够在不给位于集电板下方的电极组和隔膜造成热损伤的情况下，将正极板及负极板的端部稳定地接合在集电板上。
在某种优选的实施方式中，在工序(b)中，进而在集电板的另一主表面上形成一对突起部，形成于集电板的一个主表面上的突出部位于一对突起部之间，在工序(c)中，使极板的端部汇聚在一对突起部间而与集电板的另一主表面抵接，在工序(d)中，汇聚在一对突起部间的极板的端部与集电板通过突出部的熔融而成的熔融部件而被焊接。
通过这种方法，通过在汇聚在一对突起部间的极板的端部使位于一对突起部间的突出部熔融，从而能够将正极板及负极板的端部切实地接合在集电板上。
发明的效果
根据本发明，在通过电弧放电将极板的端部焊接在集电板上时，通过使突出部的顶点作为天线而发挥作用，从而向着突出部的顶点发生电弧放电。其结果是，能够将由电弧放电产生的焊接电流的流通回路切实地确保在应该熔融的突出部，因此能够以良好的精度仅使突出部熔融。由此，能够提供具备电极组或隔膜没有受到热损伤、且正极板及负极板的端部稳定地接合在集电板上而成的电极组的二次电池。
附图说明
图1是示意性表示本发明的一个实施方式中的电极组的构成的图，(a)是正极板的俯视图，(b)是负极板的俯视图，(c)是电极组的立体图。
图2是示意性表示本发明的一个实施方式中的集电板的构成的图，(a)是集电板的立体图，(b)是沿(a)所示的IIb-IIb线的截面图。
图3(a)～(c)是示意性表示将电极组与集电板接合的工序的截面图。
图4是示意性表示本发明的一个实施方式中的二次电池的构成的截面图。
图5是表示本发明的一个实施方式中的集电板的其他构成的立体图。
图6(a)～(c)是表示本发明的一个实施方式中的形成于集电板上的突出部的其他构成的截面图。
图7是表示使正极板的端部向形成有突出部的部位附近汇聚的方法的截面图。
图8是表示本发明的一个实施方式中的集电板的构成的俯视图。
图9(a)～(b)是表示本发明的一个实施方式中的集电板的制造方法的截面图。
图10是表示通过铸造加工而形成有突出部及一对突起部的集电板的构成的截面图。
图11是表示使正极板1的端部向形成有突出部的部位附近汇聚的其他方法的截面图。
图12是表示本发明的一个实施方式中的层叠而成的电极组和集电板的构成的立体图。
图13是表示本发明的一个实施方式中的卷绕而成的扁平状的电极组和集电板的构成的立体图。
图14(a)～(c)是表示形成于集电板上的突出部的排列的俯视图。
图15是表示层叠而成的电极组与集电板的接合工序的立体图。
图16是表示现有的无极耳结构的电极组的构成的图，(a)是集电板的截面图，(b)是正极板(或负极板)的端部接合在集电板上的状态的截面图。
图17是表示现有的二次电池的构成的截面图。
图18是表示现有的集电板的构成的立体图。
图19是表示现有的集电板的构成的立体图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，本发明并不限定于以下的实施方式。此外，在不脱离可以发挥本发明效果的范围的范围内，可进行适当变更。进而，也可以与其他实施方式组合。
图1～3是表示本发明的一个实施方式中的二次电池的制造方法的图。图1是示意性表示电极组4的构成的图，(a)是正极板1的俯视图，(b)是负极板2的俯视图，(c)是电极组4的立体图。图2是示意性表示集电板10的构成的图，(a)是集电板10的立体图，(b)是沿(a)所示的IIb-IIb线的截面图。图3(a)～(c)是示意性表示将电极组4与集电板10接合的工序的截面图。另外，在以下的说明中，没有特别限定极性时，以正极为例进行说明。
首先，如图1(c)所示，准备以正极板1及负极板2的端部1a、2a分别从多孔质绝缘层(未图示)突出的状态将正极板1及负极板2隔着多孔质绝缘层配置而成的电极组4。另外，正极板1的端部1a如图1(a)所示为未形成有正极合剂层1b的未涂敷部，负极板2的端部2a如图1(b)所示为未形成有负极合剂层2b的未涂敷部。
接着，如图2(a)、(b)所示，准备在表面(一个主表面)形成有多个具有顶点的突出部11的集电板10。这里，突出部11只要具有顶点，则其形状没有特别限定。例如，作为优选的例子，可列举出圆锥形状和角锥形状等。此外，如图2(b)所示，具有顶点的突出部11也可以在其内侧具有空洞部。进而，如图2(a)所示，多个具有顶点的突出部11优选以放射状形成于集电板10的一个主表面上。另外，如果在集电板10的中央设置孔10a，则将与集电板10接合的电极组收纳到电池壳内后，可以从该孔10a容易地注入电解液。
接着，如图3(a)所示，将从多孔质绝缘层(未图示)突出的正极板1的端部1a与集电板10的另一主表面抵接。另外，优选采用后述的方法使正极板1的端部1a向形成有突出部11的部位的附近汇聚。
接着，如图3(b)所示，通过向着突出部11的顶点进行电弧放电，从而使突出部11熔融。具体而言，通过使电极棒13接近周围被设定为不活泼性气体气氛14的突出部11，并对电极棒13与集电板10之间施加高电压，从而向着突出部11的顶点发生电弧放电。发生电弧放电后，通过控制焊接电流15，能够使突出部11熔融。电弧放电向着位于电极棒13的附近的突起状的前端部发生。因此，即使电极棒13的位置从突出部11稍微偏离，通过使突出部11的顶点作为电弧放电的天线而发挥作用，也能够切实地向着突出部11发生电弧放电。
具有顶点的突出部11熔融而成的熔融部件12在突出部11的中心流动，覆盖正极板1的端部1a，从而能够如图3(c)所示将正极板1的端部1a与集电板10在接合部19中进行焊接。
这样，通过在集电板10的一个主表面上形成具有顶点的突出部11，从而能够将由电弧放电产生的焊接电流的流通回路切实地确保在应该熔融的突出部，因此能够以良好的精度仅使突出部熔融。由此，能够在不给位于集电板的下方的电极组和隔膜造成热损伤的情况下，将正极板及负极板的端部稳定地接合在集电板上。
这里，作为利用电弧放电的焊接(电弧焊接)，可列举出TIG焊(Tungsteninert gas welding，钨极惰性气体保护焊)、MIG焊(metal inert gas welding，熔化极惰性气体保护焊)、MAG焊(metal active gas welding，熔化极活性气体保护焊)、二氧化碳电弧焊接等。
图4是示意性表示本实施方式中的二次电池的构成的截面图。通过上述的方法将正极板1的端部1a及负极板2的端部2a分别焊接在正极集电板10及负极集电板20上而成的电极组4与电解液一起被收纳在电池壳5内。正极集电板10通过正极引线6与封口板7连接，负极集电板20与电池壳5的底面连接。电池壳5的开口部通过周边具备垫圈8的封口板7而被封口。
在为图4所示的圆筒形二次电池的情况下，集电板10通常可以使用图2(a)所示的圆形集电板，但也可以如图5所示，在形成有具有顶点的突出部11的区域以外的集电板10上设置切口部10b。由此，在将与集电板10接合的电极组收纳到电池壳内后，可以从切口部10b容易地注入电解液。
形成于集电板10上的具有顶点的突出部11可以通过压制加工或锻造等与集电板10一体形成，除此以外，也可以通过如图6(a)～(c)所示的方法来形成。图6(a)所示的突出部11是用刀具等对集电板10的表面切起而形成的。图6(b)所示的突出部11是通过挤压加工而形成的。图6(c)所示的突出部11是将熔点低于集电板10的材料的金属材料嵌合到形成于集电板10上的贯通孔中而形成的。例如，在正极集电板10的材料为铝、铝合金、镀镍钢板、镍、镍合金的情况下，作为突出部11的材料，可以使用铝合金钎料、银钎料、镍钎料等。此外，在作为负极集电板20的材料为铜、铜合金、镀镍钢板、镍、镍合金的情况下，作为突出部11的材料，可以使用磷青铜钎料、铜钎料、镍钎料等。
图7是表示使正极板1的端部1a向形成有突出部11的部位附近汇聚的方法的截面图。如图7所示，在集电板10的背面(另一主表面)形成有一对突起部21，形成于集电板10的表面(一个主表面)的突出部11位于一对突起部21之间。在使正极板1的端部1a与这样构成的集电板10抵接时，正极板1的端部1a被一对突起部21的侧壁引导而汇聚于一对突起部21间。然后，在通过向着突出部11的顶点进行电弧放电而使突出部11熔融时，由于具有顶点的突出部11位于一对突起部21之间，因此汇聚于一对突起部21间的正极板1的端部1a与集电板10通过突出部11熔融而成的熔融部件而被焊接。由此，能够将汇聚于一对突起部21间的正极板1的端部1a切实地与集电板10接合。
图8是表示这种集电板10的构成的俯视图。一对突起部21(向纸面的下方突出)以放射状形成于集电板10的背面上。此外，突出部11(向纸面的上方突出)位于一对突起部21之间并以放射状形成于集电板10的表面上。
这里，具有顶点的突出部11优选位于一对突起部21的中间，但未必限定于此。此外，也可以在一对突起部21间形成2个以上具有顶点的突出部11。此外，突出部11与一对突起部21的大小和形状未必需要相同，只要根据所要求的接合方式适当设定即可。此外，一对突起部21的间隔没有特别限制，例如，只要是能够约束3～15根左右的正极板1的端部1a的间隔即可。此外，本发明中所谓的“顶点”是指前端部成为在电弧放电时可作为天线而发挥作用的程度的尖锐结构，未必要求尖，也包括前端带圆形的结构。
图9(a)～(b)是表示图7所示的集电板10的制造方法的一个例子的截面图。如图9(a)所示，在平板状的集电板10的背面配置用于形成突出部11的冲头22，在集电板10的表面配置用于形成一对突起部21的一对冲头23。然后，将冲头22及一对冲头23分别向图中箭头的方向按压而对集电板10进行折弯加工，从而能够如图9(b)所示那样与集电板10一体地形成突出部11及一对突起部21。
此外，集电板10也可以通过铸造加工来制造。图10是表示通过铸造加工形成有突出部11及一对突起部21的集电板10的构成的截面图。这种情况下，如图10所示，与通过折弯加工而形成的情况不同，突出部11的内侧及一对突起部21的内侧分别未形成空洞部。
图11是表示使正极板1的端部1a向形成有突出部11的部位的附近汇聚的其他方法的截面图。在集电板10的背面(与形成有突出部11的面成相反侧的面)形成有用于汇聚正极板1的端部1a的槽16。关于该槽16，例如可以通过压制加工按压刀具而形成用于汇聚正极板1的端部1a的槽16，或者通过车床加工利用切削而形成用于汇聚正极板1的端部1a的槽16。可以通过使正极板1的端部1a嵌入该槽16中从而进行汇聚。
图12是表示正极板1及负极板2隔着多孔质绝缘层3层叠而成的电极组4和集电板30的构成的立体图。这样层叠而成的电极组4被收纳于方形的电池壳中，构成方形的二次电池。如图12所示，集电板30形成与电池壳的外形形状大致相同的矩形，在集电板30的表面沿着正极板1及负极板2层叠的方向形成有多个突出部11。
图13是表示正极板1及负极板2隔着多孔质绝缘层3卷绕而成的扁平状的电极组4和集电板50的构成的立体图。这样卷绕而成的扁平状的电极组4被收纳于方形的电池壳中，构成方形的二次电池。如图13所示，集电板50形成椭圆形状，在集电板50的表面沿着长方向或/和短方向形成有多个突出部11。
图14是表示形成于集电板上的突出部11的排列的俯视图，(a)是表示与卷绕的圆筒状电极组4(参照图1(c))接合的集电板10上形成的突出部11的排列，(b)是表示与层叠的电极组4(参照图12)接合的集电板30上形成的突出部11的排列，(c)是表示与卷绕为扁平状的电极组4接合的集电板50上形成的突出部11的排列。
如图14(a)所示，在与圆筒状的电极组4接合的集电板10中，优选以放射状形成突出部11。这种情况下，由于正极板1及负极板2以螺旋状卷绕，因此正极板1的端部1a与全部突出部11大致正交。因此，通过使突出部11熔融，能够将正极板1的端部1a切实地接合在集电板10上。
如图14(b)所示，在与层叠的电极组4接合的集电板30中，优选沿着正极板1及负极板2的层叠方向形成突出部11。这种情况下，由于正极板1的端部1a与全部突出部11大致正交，因此通过使突出部11熔融，能够将正极板1的端部1a切实地接合在集电板10上。
如图14(c)所示，在与卷绕成扁平状的电极组4接合的集电板50中，优选沿着长轴方向及短轴方向形成突出部11。这种情况下，由于正极板1的端部1a与全部突出部11大致正交，因此通过使突出部11熔融，能够将正极板1的端部1a切实地接合在集电板10上。
本发明可以适用于二次电池，可以适用于后述的实施例中记载的锂离子二次电池，也可以适用于镍氢蓄电池等。以下，说明将本发明应用于锂离子二次电池的实施例。
(实施例1)
(1)正极板的制作
首先，准备85重量份的钴酸锂粉末作为正极活性物质，准备10重量份的碳粉末作为导电材料，准备5重量份的聚偏氟乙烯(PVdF)作为粘合材料。然后，将准备好的正极活性物质、导电材料及粘合材料混合，从而制作正极合剂涂料。
接着，将正极合剂涂料涂布到厚度为15μm、宽度为56mm的铝箔的正极集电体的两面，使正极合剂涂料干燥。然后，将涂布有正极合剂涂料的正极合剂层1b压延，制成厚度为150μm的正极板1。此时，正极合剂层1b的宽度为50mm，正极合剂的未涂敷部1a的宽度为6mm。
(2)负极板的制作
首先，准备95重量份的人造石墨粉末作为负极活性物质，准备5重量份的PVdF作为粘合材料。然后，将负极活性物质及粘合材料混合，从而制作负极合剂涂料。
接着，将负极合剂涂料涂布到厚度为10μm、宽度为57mm的铜箔的负极集电体的两面，使负极合剂涂料干燥。然后，将涂布有负极合剂涂料的负极合剂层2b压延，制成厚度为160μm的负极板2。此时，负极合剂层2b的宽度为52mm，负极合剂的未涂敷部2a的宽度为5mm。
(3)电极组的制作
在正极合剂层1b与负极合剂层2b之间夹持由宽度为53mm、厚度为25μm的聚丙烯树脂制的微多孔膜形成的隔膜3。然后，将正极板1、负极板2及隔膜3卷绕成螺旋状来制作电极组4。
(4)集电板的制作
对厚度为0.8mm的铝板进行压制加工。由此，将铝板成为圆盘状，同时在铝板的径向彼此空出3mm的间隔形成高度为0.5mm、中心角为60°的截面略呈V字状的突出部11。
接着，通过压制对该铝板进行冲裁，在圆盘的中央形成直径7mm的孔10a而进行制作。另外，铝板的直径为30mm。由此制作了正极集电板10。
使用同样的方法，制作了厚度为0.6mm的铜制的负极集电板20。
(5)集电结构的制作
使正极集电板10及负极集电板20分别与电极组4的端面抵接，通过TIG焊接将正极板1的端部(未涂敷部)1a焊接在正极集电板10上，将负极板2的端部(未涂敷部)2a焊接在负极集电板20上。由此制作了集电结构。
此时，作为TIG焊接的条件，在使正极集电板10接合时，将电流值设定为150A，将焊接时间设定为50ms。在使负极集电板20接合时，将电流值设定为100A，将焊接时间设定为50ms。
(6)圆筒形锂离子二次电池的制作
将如上所述制作的集电结构插入到仅单侧开口的圆筒形的电池壳5中。然后，将负极集电板20电阻焊接到电池壳5中后，在中间配置绝缘板，通过铝制的正极引线6将正极集电板10与封口板7激光焊接在电池壳5中。
接着，将碳酸亚乙酯和碳酸甲乙酯以体积比1∶1混合来调制非水溶剂，在该非水溶剂中溶解六氟磷酸锂(LiPF6)的溶质，制作了非水电解质。
接着，将电池壳5加热并干燥后，向电池壳5中注入非水电解质。然后，隔着垫圈8将封口板7敛缝而密封在电池壳5上，从而制作了直径为26mm、高度为65mm的圆筒形锂离子二次电池(样品1)。该样品1的电池容量为2600mAh。
(实施例2)
(1)正极板的制作
首先，准备85重量份的钴酸锂粉末作为正极活性物质，准备10重量份的碳粉末作为导电材料，准备5重量份的聚偏氟乙烯(PVdF)作为粘合材料。然后，将准备好的正极活性物质、导电材料和粘合材料混合，制作了正极合剂涂料。
接着，将正极合剂涂料涂布到厚度为15μm、宽度为83mm的铝箔的正极集电体的两面。在正极合剂涂料干燥后，将正极合剂层1b压延，从而制作了厚度为83μm的正极板1。此时，正极合剂层1b的宽度为77mm，正极合剂的未涂敷部1a的宽度为6mm。
(2)负极板的制作
首先，准备95重量份的人造石墨粉末作为负极活性物质，准备5重量份的PVdF作为粘合材料。然后，将准备好的负极活性物质及粘合材料混合，制作了负极合剂涂料。
接着，将负极合剂涂料涂布到厚度为10μm、宽度为85mm的铜箔的负极集电体的两面，在负极合剂涂料干燥后，将负极合剂层2b压延，从而制作了厚度为100μm的负极板2。此时，负极合剂层的宽度为80mm，负极合剂的未涂敷部2a的宽度为5mm。
(3)电极组的制作
准备宽度为81mm、厚度为25μm的聚丙烯树脂制微多孔膜，作为隔膜3。然后，将该隔膜3配置于正极板1和负极板2之间。然后，将正极板1、负极板2及隔膜3层叠，从而制作了电极组4。
(4)集电板的制作
对厚度为0.8mm、宽度为8mm、长度为55mm的铝板进行压制加工，由此，在铝板的面上形成了高度为0.5mm、中心角的角度为60°的断面略呈V字状的突出部11。这样制作了正极集电板10。
通过同样的方法，制作了由厚度为0.6mm的铜板形成的负极集电板20。
(5)集电结构的制作
分别使正极集电板10及负极集电板20与电极组4的端面抵接，通过TIG焊接，将正极板1的端部(未涂敷部)1a焊接在正极集电板10上，将负极板2的端部(未涂敷部)2a焊接在负极集电板20上。由此制作了集电结构。
此时，作为TIG焊接的条件，使正极集电板10接合时，将电流值设定为150A，将焊接时间设定为50ms，使负极集电板20接合时，将电流值设定为100A，将焊接时间设定为50ms。
(6)方形锂离子二次电池的制作
准备两侧开口的方形的电池壳。然后，如图15所示，以正极集电板10及负极集电板20分别从开口突出的状态，将制作的集电结构配置于电池壳5内。
接着，将负极集电板20电阻焊接在作为电池壳5的底板9的平板上，并收纳到电池壳5内。然后，将底板9激光焊接在电池壳5中，并将电池壳5的底部密封。同样地，将正极集电板10激光焊接在封口板7上，将正极引线6折叠而收纳到电池壳5内。
然后，将封口板7激光焊接在电池壳5上，在电池壳5的上方开口安装封口板7。此时，封口板7中形成有注液孔，但是不将该注液孔密封。
作为非水溶剂，将碳酸亚乙酯和碳酸甲乙酯以体积比1∶1混合。然后，在非水溶剂中溶解六氟磷酸锂(LiPF6)，从而制作了非水电解质。
接着，将电池壳5加热并干燥后，从注液孔向电池壳5内注入非水电解质后，将注液孔密封。由此，制作了厚度为10mm、宽度为58mm、高度为100mm的方形锂离子二次电池(样品2)。此时的样品2的电池容量为2600mAh。
(比较例1)
在比较例1中，制作了图17中记载的锂离子二次电池。
具体而言，首先，将与实施例1相同形态的正极板71及负极板72隔着隔膜73卷绕从而制作了电极组。然后，将正极板71的端部(未涂敷部)71a及负极板72的端部72a(未涂敷部)分别向卷绕轴芯方向按压，从而形成平坦面。
然后，将形成于正极板71的端部71a的平坦面与由铝形成的厚度为0.5mm、直径为24mm的正极集电板70抵接，通过TIG焊接将平坦面与正极集电板70焊接。同样地，将形成于负极板72的端部72a的平坦面与由铜形成的厚度为0.3mm、直径为24mm的负极集电板74抵接，通过TIG焊接将平坦面与负极集电板74焊接。
此时，TIG焊接的条件为：对于正极集电板70及负极集电板74，电流均为100A，时间均为100ms。使用通过以上的方法制作的集电结构，通过与实施例1同样的方法，制作了圆筒形锂离子二次电池(样品3)。
(比较例2)
在比较例2中，制作了图19中记载的锂离子二次电池。
首先，对厚度为0.5mm、宽度为8mm、长度为55mm的铝板进行压制加工，彼此空出2mm的间隔地在铝板的面上平行地形成高度为1mm、角度为120°的断面略呈V字状的山部90a。
接着，将宽度方向的一部分切除而制作了设置有槽部90b的正极集电板90。通过同样的方法，制作了由厚度0.3mm的铜板形成的负极集电板。
使用通过以上的方法制作的正极集电板90及负极集电板，通过与实施例2同样的方法制作了方形的锂离子二次电池(样品4)。
接着，各准备50个如上所述制作的样品1～4的锂离子二次电池，进行如下所述的评价。
(A)极板端部与集电板的接合部的外观检查
从制作的锂离子二次电池的电池壳中取出电极组，通过肉眼观察接合部。观察的结果如表1所示。
[表1]
Figure BDA0000046940400000141
如表1所示，在样品1及样品2中，未观察到接合部中的孔及集电体(极板)的破损。另一方面，在样品3中，每个锂离子二次电池的数个接合部中观察到孔。认为这起因于形成于正极板端部及负极板端部的平坦面与集电板的接触不稳定。此外，在样品4中，在所有锂离子二次电池中观察到了集电板的破损。此外，也存在熔融的金属未到达电极组的端面的情况。
(B)极板的折弯状态的观察
从与先前同样地制作的锂离子二次电池的电池壳中取出电极组，通过肉眼观察电极板。观察的结果如表1所示。
如表1所示，在样品1及样品2中，基本未观察到合剂层中发生变形程度的折弯。此外，在样品1及样品2的任意一者中，均完全未观察到合剂层从集电体的剥离或合剂层的损伤。
另一方面，在样品3中，观察到很多合剂层的剥离。认为这是在将电极板的端部向集电板按压而形成平坦面时发生的。此外，在样品4中，未观察到集电板的折弯。
(C)抗拉强度的测定
从各样品中各抽出5个，根据JIS Z2241测定接合部的抗拉强度。具体而言，在将电极组保持在拉伸试验机的一侧、将集电板保持在拉伸试验机的另一侧的状态下，以一定的速度在拉伸试验机的轴向(电极组与集电端子板互相分离的方向)上将两者拉伸，将接合部破坏时的负载作为抗拉强度。该测定结果如表1所示。
如表1所示，在样品1及样品2中，抗拉强度为50N以上。另一方面，在样品3中，5个中的4个的抗拉强度为10N以下，接合部破坏。此外，在样品4中，5个中的3个的抗拉强度为10N以下，接合部破坏。
(D)内部电阻的测定
对各样品测定内部电阻。具体而言，首先，对于各样品，将以1250mA的恒定电流充电至4.2V后、以1250mA的恒定电流放电至3.0V的充放电循环重复3次。接着，施加1kHz的交流，测定二次电池的内部电阻。其测定结果如表1所示。
如表1所示，在样品1及样品2中，内部电阻的平均值为5mΩ，其偏差为10％左右。另一方面，在样品3中，内部电阻的平均值为13mΩ，其偏差为30％。此外，在样品4中，内部电阻的平均值为18mΩ，其偏差为30％以上。
此外，由各样品的内部电阻测定值(R)计算出平均输出电流(I)。在将电池充电至4.2V的电压值后放电至1.5V的电压值的情况下，R(电阻)×I(电流)＝V(电压)，因此，输出电流(I)通过V/R＝2.7V/内部电阻而求出。其计算结果如表1所示。
如表1所示可知，样品1及样品2能够进行大电流放电。
另外，通过一个实施方式对本发明进行了说明，但这样的记载并非限定事项，当然可以进行各种改变。例如，在上述一个实施方式中，说明了方形锂离子二次电池的电极组为层叠结构且收纳于两侧开口的方形的电池壳中的例子，但也可以使用以扁平状卷绕的电极组或以曲折状层叠的电极组。进而，在电池壳中，也可以将电极组收纳到仅单侧具有开口的有底扁平状的电池壳中来制作锂离子二次电池。
产业上的可利用性
根据本发明，对于具有适合于大电流放电的集电结构的二次电池是有用的，例如可以适用于需要高输出功率的电动工具和电动汽车等的驱动用电源、大容量的备用电源、蓄电用电源等。
附图标记
1正极板
1a正极板的端部(未涂敷部)
1b正极合剂层
2负极板
2a负极板的端部(未涂敷部)
2b负极合剂层
3隔膜(多孔质绝缘层)
4电极组
5电池壳
6正极引线
7封口板
8垫圈
9底板
10正极集电板
10a孔
10b切口部
11突出部
12熔融部件
13电极棒
15焊接电流
16槽
19接合部
20负极集电板
21突起部
22、23冲头
30、50集电板

Claims (14)

1.一种二次电池的制造方法，其是具备将正极板及负极板隔着多孔质绝缘层配置而成的电极组的二次电池的制造方法，其包括：
工序(a)，该工序准备以所述正极板及负极板中的至少一个极板的端部从所述多孔质绝缘层突出的状态将所述正极板及负极板隔着所述多孔质绝缘层配置而成的电极组；
工序(b)，该工序准备在一个主表面上形成有多个具有顶点的突出部的集电板；
工序(c)，该工序使从所述多孔质绝缘层突出的所述极板的端部与所述集电板的另一主表面抵接；
工序(d)，该工序通过向着所述突出部的顶点进行电弧放电从而使所述突出部熔融，并利用该突出部熔融而成的熔融部件将所述极板端部与所述集电板焊接。
2.根据权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，在所述工序(b)中准备的所述集电板在该集电板的另一主表面上还形成有一对突起部，形成于所述集电板的一个主表面上的所述突出部位于所述一对突起部之间，
在所述工序(c)中，使所述极板的端部汇聚在所述一对突起部间而与所述集电板的另一主表面抵接，
在所述工序(d)中，汇聚在所述一对突起部间的所述极板的端部与所述集电板通过所述突出部熔融而成的熔融部件而被焊接。
3.根据权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，在所述工序(b)中准备的所述集电板中，所述突出部为圆锥形状或角锥形状。
4.根据权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，在所述工序(b)中准备的所述集电板中，所述多个突出部以放射状形成于所述集电板的一个主表面上。
5.根据权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，在所述工序(b)中准备的所述集电板中，所述突出部是通过对由平板形成的所述集电板进行压制加工从而与该集电板一体形成的。
6.根据权利要求2所述的二次电池的制造方法，其中，在所述工序(b)中准备的所述集电板中，所述突出部及所述一对突起部是通过对由平板形成的所述集电板进行压制加工从而与该集电板一体形成的。
7.根据权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，在所述工序(b)中准备的所述集电板中，所述突出部在其内侧具有空洞部。
8.根据权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，在所述工序(b)中准备的所述集电板中，所述突出部由熔点低于所述集电板的材料的金属材料形成。
9.根据权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，在所述工序(a)中准备的所述电极组中，正极板及负极板中的至少一个极板的端部是未形成有合剂层的未涂敷部。
10.一种集电板，其是用于权利要求1～9中任一项所述的二次电池的制造方法中的集电板，
在所述集电板的一个主表面上形成有多个具有顶点的突出部。
11.根据权利要求10所述的集电板，其中，在所述集电板的另一主表面还形成有一对突起部，
所述突出部形成于所述一对突起部之间。
12.根据权利要求10所述的集电板，其中，所述突出部形为圆锥形状或角锥形状。
13.一种二次电池，其是通过权利要求1～9中任一项所述的方法制造得到的二次电池，
正极板及负极板中的至少一个极板的端部从多孔质绝缘层突出，该突出的极板的端部以与集电板的另一主表面抵接的状态被焊接在该集电板上，
所述极板的端部通过熔融部件而被焊接在所述集电板上，所述熔融部件是形成于所述集电板的一个主表面上的具有顶点的突出部通过向着该顶点实施的电弧放电而熔融成的熔融部件。
14.根据权利要求13所述的二次电池，其中，在所述集电板的另一主表面还形成有一对突起部，
所述极板的端部以汇聚在所述一对突起部间的状态通过形成于所述一对突起部间的所述突出部熔融而成的熔融部件而被焊接在所述集电板上。
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