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CN102893428A - 叠层电极体型电池及其制造方法以及车辆和设备 - Google Patents

叠层电极体型电池及其制造方法以及车辆和设备 Download PDF

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CN102893428A CN2010800658919A CN201080065891A CN102893428A CN 102893428 A CN102893428 A CN 102893428A CN 2010800658919 A CN2010800658919 A CN 2010800658919A CN 201080065891 A CN201080065891 A CN 201080065891A CN 102893428 A CN102893428 A CN 102893428A
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Abstract

本发明的目的是提供正极集电板与正极芯材的连接部周边和负极集电板与负极芯材的连接部周边的接合强度以及机械强度高的叠层电极体型电池及其制造方法以及车辆和设备。在本发明中，正极芯材（PB）的前端部（PX）与正极集电板（110）通过连接材料（111）接合。连接材料（111）的熔点比正极芯材（PB）的熔点低。另外，优选连接材料（111）的熔点比正极集电板（110）的熔点低。另一方面，负极芯材（NB）的前端部（NX）与负极集电板（120）通过连接材料（121）接合。连接材料（121）的熔点比负极芯材（NB）的熔点低。另外，优选连接材料（121）的熔点比负极集电板（120）的熔点低。

Description

叠层电极体型电池及其制造方法以及车辆和设备
技术领域
本发明涉及叠层电极体型电池及其制造方法以及车辆和设备。进一步详细地说，涉及正极集电板与正极芯材的连接部以及负极集电板与负极芯材的连接部的机械强度高的叠层电极体型电池及其制造方法以及车辆和设备。
背景技术
二次电池在便携电话、个人计算机等的电子设备、混合动力车辆和电动汽车等的车辆等涉及多方面的领域被利用。这样的二次电池，具有正极板、负极板和电解质。另外，为了使正极板与负极板绝缘，一般在它们之间设置隔板。
作为这些电池的形状，有圆筒型、角型等。作为这些电池所使用的电极体，有：将正极板和负极板卷绕层叠成涡旋状的卷绕型电极体、将正极板和负极板平堆地层叠的平堆型电极体。为了从这些叠层型电极体进行集电，具有如以下那样的方式。使正极芯材在一个方向上突出，并且将其突出部接合于正极集电板。另外，使负极芯材在另一个方向上突出，并且将其突出部接合于负极集电板。
在该接合中，可使用焊接等。由此，在进行机械连接的同时进行电连接。对于这样接合的接合部，要求接合强度、机械强度。这是因为如果接合部的一部分剥离或者接合部或其周边破损，则不能固定该部位，并且电连接自身也丧失。若失去电连接，则不能从该部位集电。另外，对接合部也要求电阻低。这是因为若电阻高，则能量损失大。
由于这样的状况，开发了提高接合部的机械强度的技术。例如专利文献1中公开了：具有正极芯材或负极芯材的突出部的前端变为稍微弯曲的毛边的卷绕电极体的二次电池。通过具有该毛边，可以防止：由于焊接时所施加的推压力而使该突出部的前端折曲。因此，不会产生焊接不良。
另一方面，开发了使电阻较低的技术。例如专利文献2中公开了：在正极芯材的前端部分焊接正极电流平滑板、并在负极芯材的前端部分焊接负极电流平滑板的圆筒型蓄电池。通过配置这些平滑板，二次电池的内阻降低，即使流通大电流也不会产生电压的急剧降低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2001-266899号公报
专利文献2：特开2004-139898号公报
发明内容
但是，将正极芯材或负极芯材的前端部分焊接于正极集电板或负极集电板时，焊接后的前端部分变薄。这是由于该前端部分由于焊接时的加热而暂时熔融。这样的电传导区域的厚度薄的部位的机械强度，与厚度比该部位厚的其他部位的机械强度相比较低。而且，电流路径中的厚度薄的部位的电阻，与其他部位的电阻相比较高。因此，损失的电能量大。这样的问题，即使如专利文献1那样使正极芯材或负极芯材的突出部弯曲来设置毛边、如专利文献2那样配置平滑板也不能够解决。
本发明是为了解决上述的现有技术存在的问题而完成的。即，其课题是提供：正极集电板与正极芯材的连接部周边和负极集电板与负极芯材的连接部周边的接合强度以及机械强度高的叠层电极体型电池及其制造方法以及车辆和设备。
以解决该课题为目的而完成的本发明的一方式的叠层电极体型电池，具有：叠层电极体，其是在正极芯材的至少一侧的表面的一部分形成有正极混合剂层的正极板、在负极芯材的至少一侧的表面的一部分形成有负极混合剂层的负极板、和配置于正极板与负极板之间的隔板，以正极芯材的剩余部和负极芯材的剩余部各自在不同的方向上突出的方式层叠而成的叠层电极体；正极集电体，其与从叠层电极体的正极板突出的正极芯材的前端部接合；和负极集电体，其与从叠层电极体的负极板突出的负极芯材的前端部接合，所述电池具有：正极连接材料，其将正极芯材的前端部和正极集电体连接；和负极连接材料，其将负极芯材的前端部和负极集电体连接，正极连接材料的熔点比正极芯材的熔点低，负极连接材料的熔点比负极芯材的熔点低。该叠层电极体型电池，基本不担心在正极芯材与正极集电体的连接处剥离。另外，该连接处附近的正极芯材具有充分的机械强度。对于负极也是同样。
在上面所记载的叠层电极体型电池中，优选：正极连接材料的熔点比正极集电体的熔点低，负极连接材料的熔点比负极集电体的熔点低。这是由于正极连接材料附近的正极集电体具有充分的机械强度。对于负极也是同样。
在上面所记载的叠层电极体型电池中，优选：正极芯材的材质为铝，负极芯材的材质为铜，正极连接材料的材质为Al-Si系钎料、Al-Si-Mg系钎料、Al-Zn系钎料、Zn-Sn系钎料的任一种钎料，负极连接材料的材质为Ni系钎料、Ag系钎料、Cu系钎料的任一种钎料。利用通过钎焊而润湿扩展的钎料，正极集电体与正极芯材具有充分的接合强度地接合。
在上面所记载的叠层电极体型电池中，优选：正极芯材和正极集电体的材质为铝，负极芯材和负极集电体的材质为铜，正极连接材料的材质为Al-Si系钎料、Al-Si-Mg系钎料、Al-Zn系钎料、Zn-Sn系钎料的任一种钎料，负极连接材料的材质为Ni系钎料、Ag系钎料、Cu系钎料的任一种钎料。利用通过钎焊而润湿扩展的钎料，正极集电体与正极芯材具有充分的接合强度地接合。
在上面所记载的叠层电极体型电池中，优选在正极板与负极板之间具有非水电解质。
在上面所记载的叠层电极体型电池中，优选：正极芯材的前端部的厚度与在形成有正极混合剂层的范围中的正极芯材的厚度之差，处于在形成有正极混合剂层的范围中的正极芯材的厚度的12%的范围内。这是为了在正极芯材的前端部正极芯材难以折断。
在上面所记载的叠层电极体型电池中，优选：负极芯材的前端部的厚度与在形成有负极混合剂层的范围中的负极芯材的厚度之差，处于在形成有负极混合剂层的范围中的负极芯材的厚度的3%的范围内。这是为了在负极芯材的前端部负极芯材难以折断。
另外，本发明的另一方式的叠层电极体型电池，具有：叠层电极体，其是在正极芯材的至少一侧的表面的一部分形成有正极混合剂层的正极板、在负极芯材的至少一侧的表面的一部分形成有负极混合剂层的负极板、和配置于正极板与负极板之间的隔板，以正极芯材的剩余部和负极芯材的剩余部各自在不同的方向上突出的方式层叠而成的叠层电极体；正极集电体，其与从叠层电极体的正极板突出的正极芯材的前端部接合；和负极集电体，其与从叠层电极体的负极板突出的负极芯材的前端部接合，其中，正极芯材的前端部的厚度与在形成有正极混合剂层的范围中的正极芯材的厚度之差，处于在形成有正极混合剂层的范围中的正极芯材的厚度的12%的范围内。该叠层电极体型电池，在正极芯材的前端部正极芯材难以折断。
另外，本发明的又一方式的叠层电极体型电池，具有：叠层电极体，其是在正极芯材的至少一侧的表面的一部分形成有正极混合剂层的正极板、在负极芯材的至少一侧的表面的一部分形成有负极混合剂层的负极板、和配置于正极板与负极板之间的隔板，以正极芯材的剩余部和负极芯材的剩余部各自在不同的方向上突出的方式层叠而成的叠层电极体；正极集电体，其与从叠层电极体的正极板突出的正极芯材的前端部接合；和负极集电体，其与从叠层电极体的负极板突出的负极芯材的前端部接合，其中，负极芯材的前端部的厚度与在形成有负极混合剂层的范围中的负极芯材的厚度之差，处于在形成有负极混合剂层的范围中的负极芯材的厚度的3%的范围内。该叠层电极体型电池，在负极芯材的前端部负极芯材难以折断。
另外，本发明的又一方式是搭载有上面所述的叠层电极体型电池的车辆。
另外，进而本发明的又一方式是搭载有上面所述的叠层电极体型电池的设备。
另外，本发明的又一方式中的叠层电极体型电池的制造方法，其将在正极芯材的至少一侧的表面的一部分形成有正极混合剂层的正极板、在负极芯材的至少一侧的表面的一部分形成有负极混合剂层的负极板、和配置于正极板与负极板之间的隔板，以正极芯材的剩余部和负极芯材的剩余部各自在不同的方向上突出的方式层叠从而制成叠层电极体，将从叠层电极体的正极板突出的正极芯材的前端部与正极集电体接合，将从叠层电极体的负极板突出的负极芯材的前端部与负极集电体接合，其中，在正极芯材的前端部与正极集电体的接合中，使用熔点比正极芯材低的正极用钎料，在负极芯材的前端部与负极集电体的接合中，使用熔点比负极芯材低的负极用钎料。在该叠层电极体型电池的制造方法中，在正极芯材与正极集电体的接合时基本不担心正极芯材熔融。另外，在接合时钎料充分地润湿扩展。因此所制造的叠层电极体型电池的接合部难以剥离。而且，正极芯材的机械强度充分高。对于负极也是同样。
在上面所述的叠层电极体型电池的制造方法中，优选：作为正极用钎料，使用熔点比正极集电体的熔点低的钎料，作为负极用钎料，使用熔点比负极集电体的熔点低的钎料。这是为了正极集电体和负极集电体的机械强度较高。
根据本发明，可提供正极集电板与正极芯材的连接部周边和负极集电板与负极芯材的连接部周边的接合强度以及机械强度高的叠层电极体型电池及其制造方法以及车辆和设备。
附图说明
图1是用于说明本实施方式的电池的内部结构的截面图。
图2是将本实施方式的电池的电极卷绕体、正极集电板和负极集电板拔出来描绘的立体图。
图3是用于说明本实施方式的电池的电极卷绕体的立体图。
图4是用于说明本实施方式的电池的电极卷绕体的卷绕结构的展开图。
图5是用于说明本实施方式的电池的正极板或负极板的结构的立体截面图。
图6是用于说明本实施方式的电池的正极集电板与正极芯材或负极集电板与负极芯材的连接材料的截面图（其一）。
图7是用于说明本实施方式的电池的正极集电板与正极芯材的连接材料的模式图。
图8是用于说明以往的电池的正极集电板与正极芯材的连接材料的模式图。
图9是用于说明本实施方式的电池的连接材料的抗拉强度的测定方法的截面图。
图10是用于说明本实施方式的电池的正极集电板与正极芯材或负极集电板与负极芯材的连接材料的截面图（其二）。
图11是用于说明本实施方式的车辆的立体投影图。
图12是用于说明本实施方式的冲击钻的立体图。
附图标记说明
100…电池
101…电池容器
102…盖
110…正极集电板
120…负极集电板
200…电极卷绕体
111、121、311、321…连接材料
P…正极板
PA…正极混合剂层
PB…正极芯材
P1…正极涂布部
P2…正极非涂布部
N…负极板
NA…负极混合剂层
NB…负极芯材
N1…负极涂布部
N2…负极非涂布部
M…电极主体部
S、T…隔板
具体实施方式
以下，对于将本发明具体化了的方式，一边参照附图一边详细说明。本方式是针对圆筒型的锂离子二次电池，将本发明具体化的方式。
1.圆筒型二次电池
本实施方式的电池是圆筒型的锂离子二次电池。是具有叠层电极体的叠层电极体型电池，该电极体是将正极板与负极板交替地层叠并卷绕而成的。图1表示本方式的电池100的截面图。电池100，如图1所示，在通过电池容器101以及盖102来密闭的内部，内置有电极卷绕体200、正极集电板110、和负极集电板120。正极集电板110，通过连接材料111接合于电极卷绕体200。负极集电板120，通过连接材料121接合于电极卷绕体200。对于这些连接材料111以及连接材料121，在后面详细说明。另外，在电池容器101的内部注入有电解液。
电极卷绕体200，是在电解液中反复充放电，直接有助于发电的电极体。正极集电板110，是用于从电极卷绕体200取出电力、或向电极卷绕体200释放的正极集电体。其材质为铝。负极集电板120，是用于从电极卷绕体200取出电力、或向电极卷绕体200释放的负极集电体。其材质为铜。
注入到电池容器101的内部的电解液，是将电解质溶解于有机溶剂中而成的。作为有机溶剂，可举出例如碳酸亚丙酯（PC）、碳酸亚乙酯（EC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸乙基甲基酯（EMC）等的酯系溶剂、在酯系溶剂中配合了γ-丁内酯（γ-BL）、二乙氧基乙烷（DEE）等的醚系溶剂等的有机溶剂。另外，作为电解质的盐，可使用高氯酸锂（LiClO4）、四氟化硼酸锂（LiBF4）、六氟磷酸锂（LiPF6）等的锂盐。
2.电极卷绕体
图2为从本方式的电池100抽出电极卷绕体200、正极集电板110和负极集电板120来绘画的立体图。在图2中，在正极集电板110与电极卷绕体200接合的区域140施加有斜阴影线。在正极集电板110的内侧的表面即靠电极卷绕体200的一侧的表面的、对应于区域140的位置，存在图1所示的连接材料111。另外，在负极集电板120上，也在与正极集电板110的连接材料111大致面对的位置存在连接材料121。
图3为电极卷绕体200的立体图。如图3所示，在电极卷绕体200中，在其中央有电极主体部M，两端有正极非涂布部P2和负极非涂布部N2。电极主体部M是以将隔板配置于其间的状态卷绕了正极板和负极板的部分。对于正极非涂布部P2和负极非涂布部N2在后面叙述。
正极板是在作为带状的正极芯材的铝箔上涂布了含有可吸藏和释放锂离子的正极活性物质的混合剂的极板。作为正极活性物质，可使用镍酸锂（LiNiO2）、锰酸锂（LiMnO2）、钴酸锂（LiCoO2）等的锂复合氧化物等。负极板是在作为带状的负极芯材的铜箔上涂布了含有可吸藏和释放锂离子的负极活性物质的混合剂的极板。作为负极活性物质，可使用非晶碳、难石墨化碳、易石墨化碳、石墨等的碳系物质。
图4为表示电极卷绕体200的卷绕结构的展开图。电极卷绕体200，如图4所示，是以从内侧起按正极板P、隔板S、负极板N、隔板T的顺序层叠的状态卷绕而成的。在此，隔板S与隔板T为相同材质的隔板。仅是为了理解上述的卷绕顺序而使符号为S、T来区别。
在正极板P上，有正极涂布部P1和正极非涂布部P2。正极涂布部P1是在正极芯材的两面的一部分涂布了正极活性物质等的地方。正极非涂布部P2是在正极芯材上未涂布正极活性物质等的剩余部。因此正极涂布部P1的厚度比正极非涂布部P2的厚度厚。
在负极板N上，有负极涂布部N1和负极非涂布部N2。负极涂布部N1是在负极芯材的两面的一部分涂布了负极活性物质等的地方。负极非涂布部N2是在负极芯材上未涂布负极活性物质等的剩余部。因此负极涂布部N1的厚度比负极非涂布部N2的厚度厚。
图4中的箭头A表示正极板P、负极板N、隔板S、T的横向（在图3中为纵向）。箭头B表示正极板P、负极板N、隔板S、T的纵向（在图3中为横向）。正极涂布部P1的横向的涂布宽度，与负极涂布部N1的横向的涂布宽度相比稍窄。这是为了：在电解液中的锂离子的浓度高的情况下，通过使负极活性物质吸藏锂离子来抑制其浓度的上升。电解液中的锂离子的浓度过于上升时，有时锂以树枝结晶状析出。若这样，则电池性能降低。
图5为正极板P（或者负极板N）的立体截面图。图5中的括弧外的各符号表示正极的情况下的各部分，括弧内的各符号表示负极的情况下的各部分。图5中的箭头A表示的方向，与图4中的箭头A表示的方向相同。即为正极板P的横向。图5中的箭头B表示的方向，与图4中的箭头B表示的方向相同。即为正极板P的纵向。
如图5所示，正极板P，是在带状的正极芯材PB的两面形成有正极混合剂层PA的极板。在图5中的左侧，正极板P的正极非涂布部P2在横向上突出。正极非涂布部P2形成为带状。正极非涂布部P2是未涂布正极活性物质的区域。因此在正极非涂布部P2，正极芯材PB处于露出的状态。另一方面，在图5中的右侧，没有对应于正极非涂布部P2那样的突出部。在正极涂布部P1，在正极芯材PB的两面以一样的厚度形成有正极混合剂层PA。
负极板N，如图5的括弧内所示的那样，在带状的负极芯材NB的两面形成有负极混合剂层NA。另外，与正极同样地，具有负极涂布部N1和负极非涂布部N2。但是，如图4所示，在卷绕时，以正极非涂布部P2和负极非涂布部N2在相反侧突出的状态卷绕。
3.电极板与电极集电板的连接部分
图6是从图1所示的电池100取出电极卷绕体200的周边来描绘的截面图。如图6所示，电极卷绕体200是以正极板P、隔板S、负极板N、隔板T的顺序卷绕而成的电极体。正极集电板110与负极集电板120，在中间夹着电极卷绕体20而对向地配置。
在图6中，同样地采用斜阴影线表示正极涂布部P1和负极涂布部N1。但是，实际上，如图4所示，正极涂布部P1是在铝的正极芯材PB上涂布了含有正极活性物质的混合剂的部分。同样地，负极涂布部N1是在铜的负极芯材NB使涂布了含有负极活性物质的混合剂的部分。该阴影线意指之处，在图1、图9、图10中都是同样的。
正极非涂布部P2的正极芯材PB的前端部PX，是向着正极集电板110从正极涂布部P1突出的正极芯材PB的前端部分。如前所述，正极芯材PB的前端部PX，通过连接材料111接合于正极集电板110。连接材料111，是用于将正极芯材PB的前端部PX连接于正极集电板110的正极连接材料。该接合通过钎焊进行。因此，该连接材料111的材质主要为钎料。对于该钎料的种类在后面详述。
该连接材料111的熔点，比正极芯材PB的熔点低。因此，如后所述，不用担心由于将正极非涂布部P2的前端部PX和正极集电板110接合时的加热而使正极非涂布部P2的前端部PX熔融。另外，连接材料111的熔点比正极集电板110的熔点低。因此，同样地，不用担心由于钎焊时的加热而使正极集电板110的一部分熔融。
负极非涂布部N2的负极芯材NB的前端部NX，是向着负极集电板120从负极涂布部N1突出的负极芯材NB的前端部分。该前端部NX朝向的方向，是与正极芯材PB的前端部PX朝向的方向相反的方向。如前所述，负极芯材NB的前端部NX，通过连接材料121接合于负极集电板120。连接材料121，是用于将负极芯材NB的前端部NX连接于负极集电板120的负极连接材料。该接合通过钎焊进行。因此，该连接材料121的材质主要为钎料。该负极所使用的钎料的种类，与正极所使用的钎料的种类不同。对于该钎料的种类在后面详述。
该连接材料121的熔点，比负极芯材NB的熔点低。因此，如后所述，不用担心由于将负极非涂布部N2的前端部NX和负极集电板120接合时的加热而使负极非涂布部N2的前端部NX熔融。另外，连接材料121的熔点比负极集电板120的熔点低。因此，同样地，不用担心由于钎焊时的加热而使负极集电板120的一部分熔融。
正极侧的连接材料111的熔点，与负极侧的负极集电板120和负极非涂布部N2的熔点相比，可以高也可以低。另外，正极侧的连接材料111的熔点，与连接材料121的熔点相比可以高也可以低。即，没有特别的关联性。这是因为电极卷绕体200的宽度充分，因此在正极侧的构件加热时，基本不用担心负极侧的构件被加热。同样地，负极侧的连接材料121的熔点，与正极侧的正极集电板110和正极非涂布部P2的熔点相比，可以高也可以低。另外，负极侧的连接材料121的熔点，与连接材料111的熔点相比可以高也可以低。这是因为在负极侧的构件加热时基本不用担心正极侧的构件被加热。
这样，在接合时不会产生正极芯材PB和负极芯材NB的熔融。因此，正极芯材PB的前端部PX的厚度，与正极涂布部P1的正极芯材PB的厚度基本相同。对于负极也是同样。
如以上所述，本实施方式的电池100，是在卷绕电极体200的正极芯材PB与正极集电板110之间设置了连接材料111，并在负极芯材NB与负极集电板120之间设置了连接材料121的电池。另外，连接材料111的熔点，比正极芯材PB的熔点低。连接材料121的熔点，比负极芯材NB的熔点低。
连接材料111附近的正极芯材PB的厚度，与正极涂布部P1的正极芯材PB的厚度基本相同。因此，连接材料111及其附近的正极芯材PB的机械强度高。与正极的情况同样地，连接材料121的附近的负极芯材NB的厚度，与负极涂布部N1的负极芯材NB的厚度基本相同。
4.电池的制造方法
在这里，对于电池100的制造方法进行说明。对于作为本发明的特征的采用连接材料111和连接材料121进行的接合进行详细说明，对于那以外的工序简化地说明。
首先，在正极芯材PB的两面涂布含有正极活性物质的混合剂并使其干燥。接着，将该干燥了的正极板冲压切断，制成正极板。对于负极，也同样地制成负极板N。接着，如图4所示，按从内侧起的正极板P、隔板S、负极板N、隔板T的顺序卷绕。这样操作来制造电极卷绕体200。
接着，将负极集电板120接合于电极卷绕体200。此时，使用表1所示的钎料进行钎焊。作为镍钎料，例如有BNi-6（JIS）。作为银钎料，例如有BAg-8（JIS）。作为磷铜钎料，例如有BCuP-2（JIS）。这些只是例子，作为钎料并不限于这些材料。在这里使用的钎料的熔点，都比负极芯材NB所使用的铜的熔点1357℃低。BNi-6（JIS）的固相线温度为875℃。BAg-8（JIS）的固相线温度为780℃。BCuP-2（JIS）的固相线温度为710℃。因此，基本不用担心由于该钎焊而使图6所示的负极芯材NB的前端部NX和负极集电板120的一部分熔融。
表1
Figure BDA00002205709000121
接着，将正极集电板110接合于电极卷绕体200。此时，例如使用A4047（JIS）钎料进行钎焊。A4047（JIS）为Al-Si系。除此以外，也可使用表2所示的钎料进行钎焊。在这里所使用的钎料的熔点，都比正极芯材PB所使用的铝的熔点660℃低。例如，A4047（JIS）的熔融温度为577℃左右。因此，基本不用担心由于该钎焊而使图6所示的正极芯材PB的前端部PX和正极集电板110的一部分熔融。
表2
Figure BDA00002205709000131
在这里，除了熔点以外对钎料所要求的性质进行说明。首先，钎料需为在施加电位的状态下没有由电解液导致的腐蚀的材质的材料。这是因为当有腐蚀时，担心在连接材料111和连接材料121的部位产生剥离。另外，需要是金属等的具有导电性的材质。因为利用连接材料111和连接材料121在各电极板和各集电板上进行电连接因此是必需的。进而，优选电阻低的材质。这是为了电能量的损耗小。另外，优选是与正极集电板110、负极集电板120的润湿性以及接合性优异的材质。这是为了接合后的连接材料111和连接材料121的机械强度较高。
接着，使正极集电板110和负极集电板120接合于电极卷绕体200后，插入到电池容器101中。接着，向电池容器101的内部注入电解液。其后，经由调整、各种的检查工序，制造出电池100。
如以上所述，在本实施方式的电池100的制造方法中，正极芯材PB的前端部PX或负极芯材NB的前端部NX未熔融。另外，正极集电板110或负极集电板120的一部分也不会熔融。因此，根据本实施方式制造的电池100，正极芯材PB的前端部PX和负极芯材NB的前端部NX的强度高。
5.与以往的电池的比较
A）电极板的比较
在这里，对于本实施方式的电池100与以往的电池的比较进行说明。因此，将正极的连接材料111的周边列举为例进行说明。图7是将本发明的正极集电板110和正极非涂布部P2的正极芯材PB抽出来描绘的模式图。图8是将以往的正极集电板1110和正极非涂布部Q2的正极板QB抽出来描绘的模式图。
将图7与图8进行比较，本发明的连接材料111，比以往的连接部1111大。这是因为，在本发明中，在正极集电板110与正极芯材PB的前端部PX之间，在接合前预先配置了钎料。另外，由于钎料对于正极集电板110的润湿性好，因此熔融时良好地润湿扩展。另一方面，在连接部1111中，当过强地进行加热时，正极非涂布部Q2和／或正极集电板1110的熔融区域过于扩展，因此不能充分地接合。因此，连接材料111的机械强度，比连接部1111的机械强度高。
另外，本方式的前端部PX的厚度，比以往的前端部QX的厚度厚。因此，本方式的电池100的正极侧的前端部PX的机械强度，比以往的电池的正极侧的前端部QX的机械强度高。以往的电池，在前端部QX的地方应力容易集中。因此，在前端部QX容易折断。
另外，本方式的电池100的正极侧的前端部PX的电阻，比以往的电池的正极侧的前端部QX的电阻低。这是因为，作为电传导路径的前端部PX的厚度比前端部QX的厚度厚。而且，本方式的电池100，与以往的电池相比能承受大电流。这些状况，负极侧也是同样的。
B）实验
为了将本方式的电池的正极芯材或负极芯材的前端部的厚度与以往的电池的正极芯材或负极芯材的前端部的厚度进行比较，测定它们的前端部的厚度。即为图7所示的本方式的前端部PX的厚度和图8所示的以往的前端部QX的厚度。
另外，正极芯材为铝箔。接合前的铝箔的厚度为15μm。其箔厚公差为±0.9μm。另一方面，负极芯材为铜箔。接合前的铜箔的厚度为10.3μm。其箔厚公差为±0.2μm。
进而，测定了本方式的电池的连接材料111和以往的电池的连接部1111的抗拉强度。将该测定方法示于图9。首先，通过在图9中的箭头E、F的方向施加力来固定电极卷绕体200的侧面。接着，在固定了电极卷绕体200的状态下，将正极集电板110在朝向外部的方向，即图9中的箭头G的方向上拉伸。接着，测定将电极卷绕体200和正极集电板110分离时的力。再者，对于负极也是同样。
B-1.实施例1
实施例1是作为负极用钎料使用了BNi-6（JIS）的结果。接合后的负极芯材NB的前端部NX的厚度为10μm。因此，作为箔厚公差的范围内的10μm示于表3。另外，抗拉强度为1N/1处，为充分的强度。
B-2.实施例2
实施例2是作为负极用钎料使用了BAg-8（JIS）的结果。接合后的负极芯材NB的前端部NX的厚度为10μm。因此，作为箔厚公差的范围内的10μm示于表3。另外，抗拉强度为1N/1处，为充分的强度。
B-3.实施例3
实施例3是作为负极用钎料使用了BCuP-2（JIS）的结果。接合后的负极芯材NB的前端部NX的厚度为10μm。因此，作为箔厚公差的范围内的10μm示于表3。另外，抗拉强度为1N/1处，为充分的强度。
B-4.实施例4
实施例4是作为正极用钎料使用了Al-Si系钎料（相当于JIS A4047）的结果。其固相线温度为577℃，液相线温度为592℃。接合后的正极芯材PB的前端部PX的厚度为15μm。因此，作为箔厚公差的范围内的15μm示于表3。另外，抗拉强度为0.75N/1处，为充分的强度。
B-5.实施例5
实施例5是作为正极用钎料使用了Al-Si-Mg系钎料（相当于JISA4004）的结果。其固相线温度为559℃，液相线温度为591℃。接合后的正极芯材PB的前端部PX的厚度为15μm。因此，作为箔厚公差的范围内的15μm示于表3。另外，抗拉强度为0.75N/1处，为充分的强度。
B-6.实施例6
实施例6是作为正极用钎料使用了Al-Zn系钎料（软钎料）的结果。其固相线温度为360℃，液相线温度为362℃。接合后的正极芯材PB的前端部PX的厚度为15μm。因此，作为箔厚公差的范围内的15μm示于表3。另外，抗拉强度为0.75N/1处，为充分的强度。
B-7.实施例7
实施例7是作为正极用钎料使用了Zn-Sn系钎料（软钎料）的结果。其固相线温度为195℃，液相线温度为235℃。接合后的正极芯材PB的前端部PX的厚度为15μm。因此，作为箔厚公差的范围内的15μm示于表3。另外，抗拉强度为0.75N/1处，为充分的强度。
B-8.比较例1
比较例1是不进行使用负极用钎料的钎焊，代替之，通过焊接来接合了负极集电板和负极芯材的结果。负极芯材的前端部（相当于NX）的厚度为4～6μm，是接合前的厚度的一半左右。抗拉强度为0.35N/1处，是基准值（0.75N/1处）的一半左右。
B-9.比较例2
比较例2是不进行使用正极用钎料的钎焊，代替之，通过焊接来接合了正极集电板和正极芯材的结果。正极芯材的前端部（相当于PX）的厚度为8～10μm，为接合前的厚度的一半左右。抗拉强度为0.50N/1处，不到基准值（0.75N/1处）。
对于本实施方式的电池，示于表3的实施例1～7。对于以往的电池，示于表3的比较例1、2。抗拉强度是作为电极集电板与电极板的一个接合处的抗拉强度定义。作为对该接合处所要求的抗拉强度，设定为0.75N/1处以上。该值，对于正极和负极为共同的值。另外，在表3中，将Al-Si系钎料标记为Al-Si、Al-Si-Mg系钎料标记为Al-Si-Mg、Al-Zn系钎料标记为Al-Zn、Zn-Sn系钎料标记为Zn-Sn。
表3
Figure BDA00002205709000171
如上述的那样，使用熔点比芯材低的钎料的场合，通过与正极或负极的集电板的接合，正极芯材（铝箔）和负极芯材（铜箔）的厚度基本没有变化。接合后的正极芯材的厚度在箔厚公差（±9μm）的范围内。即，接合后的正极芯材PB的厚度与正极涂布部P1的正极芯材PB的厚度之差，处在正极涂布部P1的正极芯材PB的厚度的12%的范围内。接合后的负极芯材的厚度在箔厚公差（±2μm）的范围内。即，接合后的负极芯材NB的厚度与负极涂布部N1的负极芯材NB的厚度之差，处在负极涂布部N1的负极芯材NB的厚度的3%的范围内。
6.变形例
在这里，对于本方式的变形例进行说明。图10表示本方式的变形例。在图10中，电极卷绕体200、正极集电板110、负极集电板120与本方式的同样。接合中使用的钎料的材质也与本方式的同样。但是，接合中使用的钎料的形状不同。正极非涂布部P2与正极集电板110的连接材料311，通过相邻的连接材料311和桥梁部312而连接。另外，负极非涂布部N2与负极集电板120的连接材料321，也通过相邻的连接材料321和桥梁部322而连接。即使是这样的形状也可获得本发明的效果。
在本实施方式中，正极芯材PB和正极集电板110的材质设为铝。但是，作为正极芯材PB或者正极集电板110或这两者的材质，也可以使用铝以外的材质。即使是这样地使用了与本方式不同的材质的场合，只要连接材料111的熔点比正极芯材PB的熔点低，就可获得本发明的效果。这是因为在钎焊时不用担心正极芯材PB熔融。
如软钎焊那样主要加热钎料进行钎焊的场合，即使连接材料111的熔点比正极芯材PB的熔点低、比正极集电板的熔点高也可进行接合。该情况下，在钎焊时正极芯材PB不熔融。在钎焊时钎料熔融，与熔融的钎料接触的正极集电板的一部分某种程度上暂时熔融但不至于全部熔融。即使是这样的场合，连接材料111与正极集电板的接合也可充分进行。不用担心正极芯材PB变细。但是，优选连接材料111的熔点与正极集电板的熔点之差小。
因此，优选连接部111的熔点比正极芯材PB的熔点和正极集电板110的熔点这两者都低。这是为了正极芯材PB不会变细，正极集电板110也不会变薄。上述这些事项，对于负极也是同样。
7.车辆和设备
本方式的电池100，例如，如图11所示，可搭载于车辆400上来使用。该车辆400是并用发动机440、电动机420来驱动的混合动力汽车。该车辆400具有：车体490、发动机440、安装于其上的电动机420、电缆450、变换器430以及在自身的内部具有多个电池100的电池组401。
另外，作为车辆，只要是其动力源的全部或者一部分使用了电池的电能的车辆即可，可举出例如电动汽车、混合动力汽车、插电式混合动力汽车、混合动力铁道车辆、叉车、电车椅子、电动助力自行车、电动摩托车等。
电池100，或者如图12所示也可用于电池搭载设备中。该图所示的是搭载了本方式的电池100的冲击钻500。该冲击钻500是具有电池100、主体520的电池搭载设备。再者，电池100可装卸地收容于冲击钻500的主体520内的底部521。
另外，作为电池搭载设备，只要是搭载电池并将其作为能量源的至少1个进行利用的设备即可，可举出例如个人计算机、便携电话、电池驱动的电动工具、无停电电源装置等的用电池驱动的各种家电制品、办公设备、产业设备。另外，也包含除了电池100以外能够采用不作为电池组状态的单电池来使用的设备。
8.总结
如以上详细说明的那样，本实施方式的电池100，在卷绕电极体200的正极芯材PB与正极集电板110之间设置了连接材料111，并在负极芯材NB与负极集电板120之间设置了连接材料121。另外，连接材料111的熔点比正极芯材PB的熔点低。连接材料121的熔点比负极芯材NB的熔点低。
连接材料111附近的正极芯材PB的厚度，与正极涂布部P1的正极芯材PB的厚度基本相同。因此，连接材料111及其附近的正极芯材PB的机械强度高。连接材料121附近的负极芯材NB的厚度，与负极涂布部N1的负极芯材NB的厚度基本相同。因此，连接材料121及其附近的负极芯材NB的机械强度高。
另外，在本实施方式的电池的制造方法中，在制造工序的中途，正极芯材PB的前端部PX或负极芯材NB的前端部NX不熔融。另外，也没有正极集电板110或负极集电板120的一部分熔融的情况。因此，根据本实施方式制造的电池100，正极芯材PB和负极芯材NB的强度高。
另外，本实施方式不过是简单的例示，并不对本发明进行任何限定。因此，本发明在不脱离其要旨的范围内当然可以进行各种改良、变形。例如，并不限于锂离子二次电池。也可以是其他的非水电解质二次电池。进而，也可以是其他的电池。
另外，电池的形状并不限于圆筒型。即使是角型、其他的形状也可获得同样的效果。也就是说，也可以是压制出的扁平型电极体。另外，电极体并不限于卷绕型的电极体。即使是层状的电极体，只要是层叠了正极板和负极板则可获得同样的效果。该情况下，正极芯材和负极芯材突出的方向，也可以未必是相反的方向。只要正极芯材和负极芯材在不同的方向上突出，则能够集电的情况是不会改变的。
另外，钎料的种类，并不限于表1和表2例示的种类。也就是说，只要是熔点比正极芯材低的钎料就可以应用。另外，正极板使用了在正极芯材的两面形成了正极混合剂层的正极板。但是，正极混合剂层的形成也可以仅在单面形成。另外，正极集电体并不限于板状。对于这些事项，负极也是同样。另外，在本发明中进行的钎焊，不论是使用炉的钎焊还是如软钎焊那样进行加热的钎焊，哪一种钎焊都是可以的。

Claims (13)

1.一种叠层电极体型电池，具有：
叠层电极体，其是在正极芯材的至少一侧的表面的一部分形成有正极混合剂层的正极板、在负极芯材的至少一侧的表面的一部分形成有负极混合剂层的负极板、和配置于所述正极板与所述负极板之间的隔板，以所述正极芯材的剩余部和所述负极芯材的剩余部各自在不同的方向上突出的方式层叠而成的叠层电极体；
正极集电体，其与从所述叠层电极体的所述正极板突出的所述正极芯材的前端部接合；和
负极集电体，其与从所述叠层电极体的所述负极板突出的所述负极芯材的前端部接合，
该电池的特征在于，具有：
正极连接材料，其将所述正极芯材的前端部和所述正极集电体连接；和
负极连接材料，其将所述负极芯材的前端部和所述负极集电体连接，
所述正极连接材料的熔点比所述正极芯材的熔点低，
所述负极连接材料的熔点比所述负极芯材的熔点低。
2.根据权利要求1所述的叠层电极体型电池，其特征在于，
所述正极连接材料的熔点比所述正极集电体的熔点低，
所述负极连接材料的熔点比所述负极集电体的熔点低。
3.根据权利要求1所述的叠层电极体型电池，其特征在于，
所述正极芯材的材质为铝，
所述负极芯材的材质为铜，
所述正极连接材料的材质为Al-Si系钎料、Al-Si-Mg系钎料、Al-Zn系钎料、Zn-Sn系钎料的任一种钎料，
所述负极连接材料的材质为Ni系钎料、Ag系钎料、Cu系钎料的任一种钎料。
4.根据权利要求2所述的叠层电极体型电池，其特征在于，
所述正极芯材和所述正极集电体的材质为铝，
所述负极芯材和所述负极集电体的材质为铜，
所述正极连接材料的材质为Al-Si系钎料、Al-Si-Mg系钎料、Al-Zn系钎料、Zn-Sn系钎料的任一种钎料，
所述负极连接材料的材质为Ni系钎料、Ag系钎料、Cu系钎料的任一种钎料。
5.根据权利要求1~4的任一项所述的叠层电极体型电池，其特征在于，
在所述正极板与所述负极板之间具有非水电解质。
6.根据权利要求1~5的任一项所述的叠层电极体型电池，其特征在于，
所述正极芯材的前端部的厚度与在形成有所述正极混合剂层的范围中的所述正极芯材的厚度之差，处于在形成有所述正极混合剂层的范围中的所述正极芯材的厚度的12％的范围内。
7.根据权利要求1~6的任一项所述的叠层电极体型电池，其特征在于，
所述负极芯材的前端部的厚度与在形成有所述负极混合剂层的范围中的所述负极芯材的厚度之差，处于在形成有所述负极混合剂层的范围中的所述负极芯材的厚度的3％的范围内。
8.一种叠层电极体型电池，具有：
叠层电极体，其是在正极芯材的至少一侧的表面的一部分形成有正极混合剂层的正极板、在负极芯材的至少一侧的表面的一部分形成有负极混合剂层的负极板、和配置于所述正极板与所述负极板之间的隔板，以所述正极芯材的剩余部和所述负极芯材的剩余部各自在不同的方向上突出的方式层叠而成的叠层电极体；
正极集电体，其与从所述叠层电极体的所述正极板突出的所述正极芯材的前端部接合；和
负极集电体，其与从所述叠层电极体的所述负极板突出的所述负极芯材的前端部接合，
所述电池的特征在于，
所述正极芯材的前端部的厚度与在形成有所述正极混合剂层的范围中的所述正极芯材的厚度之差，处于在形成有所述正极混合剂层的范围中的所述正极芯材的厚度的12％的范围内。
9.一种叠层电极体型电池，具有：
叠层电极体，其是在正极芯材的至少一侧的表面的一部分形成有正极混合剂层的正极板、在负极芯材的至少一侧的表面的一部分形成有负极混合剂层的负极板、和配置于所述正极板与所述负极板之间的隔板，以所述正极芯材的剩余部和所述负极芯材的剩余部各自在不同的方向上突出的方式层叠而成的叠层电极体；
正极集电体，其与从所述叠层电极体的所述正极板突出的所述正极芯材的前端部接合；和
负极集电体，其与从所述叠层电极体的所述负极板突出的所述负极芯材的前端部接合，
所述电池的特征在于，
所述负极芯材的前端部的厚度与在形成有所述负极混合剂层的范围中的所述负极芯材的厚度之差，处于在形成有所述负极混合剂层的范围中的所述负极芯材的厚度的3％的范围内。
10.一种车辆，其特征在于，搭载有权利要求1~9的任一项所述的叠层电极体型电池。
11.一种设备，其特征在于，搭载有权利要求1~9的任一项所述的叠层电极体型电池。
12.一种叠层电极体型电池的制造方法，
将在正极芯材的至少一侧的表面的一部分形成有正极混合剂层的正极板、在负极芯材的至少一侧的表面的一部分形成有负极混合剂层的负极板、和配置于所述正极板与所述负极板之间的隔板，以所述正极芯材的剩余部和所述负极芯材的剩余部各自在不同的方向上突出的方式层叠从而制成叠层电极体，
将从所述叠层电极体的所述正极板突出的所述正极芯材的前端部与正极集电体接合，
将从所述叠层电极体的所述负极板突出的所述负极芯材的前端部与负极集电体接合，
该制造方法的特征在于，
在所述正极芯材的前端部与所述正极集电体的接合中，使用熔点比所述正极芯材低的正极用钎料，
在所述负极芯材的前端部与所述负极集电体的接合中，使用熔点比所述负极芯材低的负极用钎料。
13.根据权利要求12所述的叠层电极体型电池的制造方法，其特征在于，
作为所述正极用钎料，使用熔点比所述正极集电体的熔点低的钎料，
作为所述负极用钎料，使用熔点比所述负极集电体的熔点低的钎料。
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