JP2007265846A - 円筒形電池およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】集電体を安定して芯体露出部に溶接できるような溶接構造を採用して、内部抵抗が低減した円筒形電池を提供する。
【解決手段】本発明の円筒形電池は、渦巻状電極群１０の正極芯体露出部１１ｃに正極集電体１４が溶接され、負極芯体露出部に負極集電体が溶接された電極体を外装缶内に備えている。集電体１４は中心開口１４ｂと中心開口１４ｂから放射状に形成された略Ｕ字状溝部１４ｃとを備え、芯体露出部１１ｃは互に平行な一対のスリットに沿って渦巻の中心方向に向けて折曲されて形成された複数の折曲溝部１１ｄを備え、この折曲溝部１１ｄ上に略Ｕ字状溝部１４ｃが配置されていて、略Ｕ字状溝部１４ｃの外底面と折曲溝部１１ｄとの接触面が溶接されているとともに、折曲溝部１１ｄが形成されたことにより芯体露出部１１ｃに残存した立設部１１ｅと略Ｕ字状溝部１４ｃの側壁との接触面が溶接されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、リチウム二次電池やアルカリ蓄電池などの円筒形電池に係り、特に、渦巻状電極群の一方端部に形成された正極芯体露出部に正極集電体が溶接され、渦巻状電極群の他方端部に形成された負極芯体露出部に負極集電体が溶接された電極体を円筒形外装缶内に備えた円筒形電池およびその製造方法に関する。

近年、携帯電話、ノートパソコン、小型ビデオカメラ等の携帯用電子・通信機器等に用いられる電源、あるいはハイブリッド車（ＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）等の電源として、エネルギー密度（Ｗｈ／Ｋｇ）の高いリチウム二次電池などの円筒形電池が注目されている。

この種の円筒形のリチウム二次電池は、以下のようにして作製されるのが一般的である。即ち、まず、正極芯体（通常は、アルミニウム箔）に正極活物質を含有する正極合剤を塗布して帯状正極板を作製するとともに、負極芯体（通常は、銅箔）に負極活物質を含有する負極合剤を塗布して帯状負極板を作製する。この後、得られた帯状正極板と帯状負極板を帯状セパレータを介して相対向させて積層し、これらを渦巻状に巻回して渦巻状電極群とする。この後、渦巻状電極群の正極板端部の芯体露出部（正極合剤の未塗布部）と正極集電タブとを溶接するとともに、負極板端部の芯体露出部（負極合剤の未塗布部）と負極集電タブとを溶接して電極体とする。このようにして作製された電極体を円筒形外装缶内に収容し、非水電解液を注液した後、封口体で密閉して円筒形電池としている。

ここで、渦巻状電極群の正極板端部の芯体露出部と正極集電タブ（あるいは負極板端部の芯体露出部と負極集電タブ）とを溶接する場合、側端面に互に平行な一対のスリットを形成し、そのスリットに仕切られた部分の極板端部を折り曲げて、渦巻状電極群の側端面よりも内方位置に電極面を形成し、この電極面に集電タブを溶接することが特許文献１にて提案されている。上述した特許文献１に示された渦巻状電極群２０においては、図７に示すように、一方の端部に正極板から延出した正極芯体露出部２１ａが形成されているとともに、他方の端部に負極板から延出した負極芯体露出部２２ａが形成されている。

そして、正極芯体露出部２１ａの上面に、４つの長方形状の板状体からなる正極集電タブ２２，２３，２４，２５が溶接されているとともに、負極芯体露出部の下面にも正極集電タブとほぼ同様な負極集電タブ（図示せず）が溶接されている。なお、負極集電タブの溶接は正極集電タブの溶接と同様であるので、以下では、正極集電タブの溶接についてのみ説明する。ここで、正極芯体露出部２１ａの上面に４つの正極集電タブ２２，２３，２４，２５を溶接する際には、正極芯体露出部２１ａの上面に４つの正極集電タブ２２，２３，２４，２５を配置し、これらの正極集電タブ２２，２３，２４，２５の上にレーザ光を照射して正極芯体露出部２１ａに各正極集電タブ２２，２３，２４，２５を溶接するようにしている。
特開２０００−４０５０２号公報

ところが、上述した特許文献１に示されるように、４つの集電タブを芯体露出部の上に配置し、これらの集電タブにレーザを照射して溶接する方法にあっては、部品点数が多いことから、その溶接方法が複雑でハンドリングも面倒であるとともに、作業性も悪いことから生産効率が低下するという問題を生じた。
また、各集電タブの底面と芯体露出部との接触面のみをレーザにより溶接するものであるため、各集電タブと芯体露出部との接触抵抗が比較的大きくなって、内部抵抗が比較的大きく、大電流の用途に用いられた場合に、電圧降下が大きくなって、作動電圧が低下するという問題も生じた。
そこで、本発明は上記問題点を解消するためになされたものであって、集電体を安定して芯体露出部に溶接できるような溶接構造を採用して、内部抵抗が低減した円筒形電池を提供するとともに、製造が容易で生産効率も向上した円筒形電池の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の円筒形電池は、渦巻状電極群の一方端部に形成された正極芯体露出部に正極集電体が溶接され、渦巻状電極群の他方端部に形成された負極芯体露出部に負極集電体が溶接された電極体を円筒形外装缶内に備えている。そして、上記目的を達成するため、集電体は中心開口と当該中心開口から放射状に形成された複数の略Ｕ字状溝部とを備え、芯体露出部は当該芯体露出部に形成された互に平行な一対のスリットに沿って渦巻の中心方向に向けて折曲されて形成された複数の折曲溝部を備えている。そして、この折曲溝部上に集電体に形成された略Ｕ字状溝部が配置されていて、当該略Ｕ字状溝部の外底面と折曲溝部との接触面が溶接されているとともに、折曲溝部が形成されたことにより当該芯体露出部に残存した立設部と略Ｕ字状溝部の側壁との接触面が溶接されている。

このように折曲溝部上に集電体に形成された略Ｕ字状溝部が配置されていて、当該略Ｕ字状溝部の外底面と折曲溝部との接触面が溶接されているとともに、折曲溝部が形成されたことにより当該芯体露出部に残存した立設部と略Ｕ字状溝部の側壁との接触面が溶接されていると、集電体に形成された略Ｕ字状溝部と芯体露出部との各接触面に安定した溶接部を形成することができるようになる。これにより、内部抵抗の低減化が可能な溶接構造が得られるようになる。この場合、製造の容易さを考慮すると、集電体に形成された略Ｕ字状溝部は中心開口から互に直角となる４方向に形成され、折曲溝部は渦巻の中心から互に直角となる４方向に形成されているのが望ましい。

なお、上述のような集電構造となる円筒形電池を製造するには、芯体露出部に渦巻の中心から放射状に互に平行な一対のスリットの複数組を形成するスリット形成工程と、互に平行な一対のスリットに沿って渦巻の中心方向に向けて芯体露出部を折り曲げることにより折曲溝部を形成する折曲溝部形成工程と、折曲溝部の上に集電体に形成された略Ｕ字状溝部を配置した後、当該略Ｕ字状溝部の底面上にエネルギー線を照射して、当該略Ｕ字状溝部の底面と前記折曲溝部との接触面を溶接する第１溶接工程と、略Ｕ字状溝部の側壁にエネルギー線を照射して、当該略Ｕ字状溝部の側壁と当該芯体露出部に残存した立設部との接触面を溶接する第２溶接工程とを備えるようにすればよい。なお、エネルギー線としては、電子線やレーザ光を用いることができるが、製造の容易さの観点からすると、レーザ光を用いるのが望ましい。

本発明の円筒形電池においては、集電体を安定して芯体露出部に溶接できるような溶接構造となるようになされているので、内部抵抗が低減した円筒形電池を得ることが可能となるとともに、製造が容易で生産効率も向上した円筒形電池を製造することが可能となる。

ついで、本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて以下に説明するが、本発明はこの実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。なお、図１は渦巻電極群を巻回して作製する状態を模式的に示す斜視図である。図２は作製された渦巻電極群の上面から見た状態を模式的に示す上面図であり、図２（ａ）は作製直後の渦巻電極群を示しており、図２（ｂ）は渦巻電極群の電極板から延出した芯体露出部に一対の平行なスリット（切り込み）を形成した状態を示しており、図２（ｃ）は一対の平行なスリットで仕切られた芯体露出部を折り曲げて折曲溝部を形成した状態を示している。図３は本発明の渦巻電極群に正極集電体を溶接する状態を模式的に示す図である。

図４は、折曲溝部が形成された渦巻電極群に正極集電体の略Ｕ字溝の底面と側面が溶接された状態を模式的に示す図であり、図４（ａ）は、折曲溝部での渦巻電極群の巻回方向と平行な方向の断面を示す断面図であり、図４（ｂ）は折曲溝部での渦巻電極群の巻回方向と垂直な方向の断面を示す断面図である。図５は、折曲溝部が形成された渦巻電極群に正極集電体の略Ｕ字溝の底面が溶接された状態を模式的に示す図であり、図５（ａ）は、折曲溝部での渦巻電極群の巻回方向と平行な方向の断面を示す断面図であり、図５（ｂ）は折曲溝部での渦巻電極群の巻回方向と垂直な方向の断面を示す断面図である。図６は折曲溝部が形成されない渦巻電極群に正極集電体の略Ｕ字溝の底面が溶接された状態を模式的に示す図であり、図６（ａ）は、Ｕ字溝での渦巻電極群の巻回方向と平行な方向の断面を示す断面図であり、図６（ｂ）はＵ字溝での渦巻電極群の巻回方向と垂直な方向の断面を示す断面図である。

１．正極板
正極活物質としてのコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ₂）粉末９４質量％と、導電剤としてのアセチレンブラックあるいはグラファイトなどの炭素系粉末３質量％とを混合して正極合剤を調製した。この正極合剤と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）からなる結着剤３質量％とをＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）からなる有機溶剤に溶解した結着剤溶液とを混練して、正極活物質スラリーを調製した。なお、正極活物質としては上述したＬｉＣｏＯ₂以外に、Ｌｉ_xＭＯ₂（但し、ＭはＣｏ，Ｎｉ，Ｍｎの少なくとも１種で、０．４５≦ｘ≦１．２０）で表されるリチウム遷移金属複合酸化物、例えば、ＬｉＮｉＯ₂，ＬｉＮｉ_yＣｏ_1-yＯ₂（但し、０．０１≦ｙ≦０．９９），Ｌｉ_0.5ＭｎＯ₂，ＬｉＭｎＯ₂などの１種単独、もしくは複数種を混合して用いるようにしてもよい。

ついで、アルミニウム箔（例えば、厚みが２０μｍのもの）からなる正極芯体１１ａを用意し、上述のように作製した正極活物質スラリーを正極芯体１１ａの片面に均一に塗布して、正極合剤層１１ｂを形成した。この場合、正極合剤層１１ｂの上側には正極活物質スラリーの塗布されていない所定幅（ここで、１０ｍｍとした）の非塗布部（正極芯体露出部）１１ｃが正極芯体１１ａの端縁に沿って形成されるように塗布した。この後、乾燥機中を通過させて、スラリー作製時に必要であった有機溶剤（ＮＭＰ）を除去して乾燥させた。乾燥後、ロールプレス機により厚みが０．０６ｍｍになるまで圧延して正極板を作製した。このようにして作製した正極板を幅が９６ｍｍとなる短冊状に切り出し、幅が１０ｍｍの帯状の正極芯体露出部１１ｃを設けた正極板１１を得た。

２．負極板
負極活物質としての天然黒鉛粉末９８質量％と、結着剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）およびスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）をそれぞれ１質量％ずつ混合し、水を加えて混練して負極活物質スラリーを調製した。なお、負極活物質としては上述した天然黒鉛以外に、リチウムイオンを吸蔵・脱離し得るカーボン系材料、例えば、人造黒鉛、カーボンブラック、コークス、ガラス状炭素、炭素繊維、またはこれらの焼成体等を用いてもよいし、金属リチウム、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−鉛合金、リチウム−錫合金等のリチウム合金、ＳｎＯ₂、ＳｎＯ、ＴｉＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₃等の電位が正極活物質に比べて卑な金属酸化物を用いてもよい。

ついで、銅箔（例えば、厚みが１２μｍのもの）からなる負極芯体１２ａを用意し、上述のように作製した負極活物質スラリーを負極芯体１２ａの片面に均一に塗布して、負極合剤層１２ｂを形成した。この場合、負極合剤層１２ｂの下側には負極活物質スラリーの塗布されていない所定幅（ここで、８ｍｍとした）の非塗布部（負極芯体露出部）１２ｃが形成されるように塗布した。この後、乾燥機中を通過させて乾燥させた。乾燥後、ロールプレス機により厚みが０．０５ｍｍになるまで圧延して負極板を作製した。このようにして作製した負極板を幅が９８ｍｍとなる短冊状に切り出し、幅が８ｍｍの帯状の負極芯体露出部１２ｃを設けた負極板１２を得た。

３．渦巻状電極群
ついで、ポリエチレン製微多孔膜（厚みが０．０２２ｍｍで、幅が１００ｍｍのもの）からなる帯状セパレータ１３，１３を用意し、上述のようにして作製した正極板１１と負極板１２とをそれぞれセパレータ１３，１３上に配置して幅方向へずらすとともに、これらの幅方向の中心線が一致するように重ね合わせた。これにより、正極芯体露出部１１ｃおよび負極芯体露出部１２ｃはセパレータ１３の両端縁からそれぞれ外側へ突出することとなる。この後、巻取機によりこれらを渦巻状に巻回した後、最外周をテープ止めして渦巻状電極群１０を作製した。なお、このようにして作製された渦巻状電極群１０においては、一方の端部では正極板１１の正極芯体露出部１１ｃがセパレータ１３の一方の端縁よりも外方へ突出し、他方の端部では負極板１２の負極芯体露出部１２ｃがセパレータ１３の他方の端縁よりも外方へ突出している。

上述のように作製した渦巻状電極群１０の正極芯体露出部１１ｃの上面にカッター（図示せず）を押し当てて、図２（ｂ）に示すように、正極芯体露出部１１ｃに一定の深さ（正極芯体露出部１１ｃの先端部からセパレータ１３の端部までで、例えば、２ｍｍ）で互に平行な一対のスリットＸ１，Ｘ２およびＹ１，Ｙ２を形成した。この場合、一対のスリットＸ１，Ｘ２あるいはＹ１，Ｙ２を、それらの幅が後述する正極集電体１４に形成された断面形状が略Ｕ字状溝部１４ｃの幅（外形寸法）と略同寸法になるように形成した。なお、ここでは、正極芯体露出部１１ｃについてのみ説明するが、負極芯体露出部１２ｃにおいても正極芯体露出部１１ｃの場合と同様である。

ついで、上述のようにして形成された一対のスリットＸ１，Ｘ２あるいはＹ１，Ｙ２で仕切られた正極芯体露出部１１ｃを渦巻状電極群１０の外周側から中心部に向けて折り曲げた。これにより、渦巻状電極群１０の正極芯体露出部１１ｃ側に折曲溝部１１ｄが形成されることとなる。この場合、渦巻状電極群１０の正極芯体露出部１１ｃ側に折曲溝部１１ｄが形成されることにより、折曲溝部１１ｄの上部両側には、正極芯体露出部１１ｃの立設部１１ｅが形成されることとなる。なお、渦巻状電極群１０の負極芯体露出部１２ｃ側にも折曲溝部（図示せず）が形成され、この折曲溝部の下部両側には、負極芯体露出部１２ｃの立設部（図示せず）が形成されることとなる。
ここで、折曲溝部１１ｄが形成された渦巻状電極群１０を渦巻状電極群ａとし、折曲溝部１１ｄを形成しない渦巻状電極群１０を渦巻状電極群ｂとした。

４．渦巻状電極体
ついで、正極集電体１４を用意した。ここで、正極集電体１４は、図３に示すように、円形の平板状本体部１４ａと、この本体部１４ａから延出したリード部１４ｅとを備え、これらが一体的に形成されている。また、平板状本体部１４ａには、その中心部に中心開口１４ｂと、この中心開口１４ｂから放射状に伸びる複数本の断面形状が略Ｕ字状溝部１４ｃと、中心開口１４ｂの周囲に複数の注液孔１４ｄとを備え、これらが一体的に形成されている。なお、図３においては、正極集電体１４のみを図示しているが、負極集電体も正極集電体１４とほぼ同様な構成となるので、その説明は省略する。

ついで、渦巻状電極群ａの上に正極集電体１４を配置し、正極芯体露出部１１ｃ側に形成された折曲溝部１１ｄに、正極集電体１４に形成された略Ｕ字状溝部１４ｃを合わせて、折曲溝部１１ｄに略Ｕ字状溝部１４ｃを嵌合させた。

ついで、図４（ａ）に示すように、略Ｕ字状溝部１４ｃの底面の中心部に沿ってレーザ光Ｌａを照射した。この後、略Ｕ字状溝部１４ｃの一方の側壁の高さ方向の中心部に沿ってレーザ光Ｌｂを照射し、さらに、他方の側壁の高さ方向の中心部に沿ってレーザ光Ｌｃを照射した。これにより、略Ｕ字状溝部１４ｃの底面と折曲溝部１１ｄとの接触面に第１溶接部１５ａが形成され、略Ｕ字状溝部１４ｃの一方の側壁と正極芯体露出部１１ｃの立設部１１ｅとの接触面に第２溶接部１５ｂが形成され、略Ｕ字状溝部１４ｃの他方の側壁と正極芯体露出部１１ｃの立設部１１ｅとの接触面に第３溶接部１５ｃが形成されることとなる。

一方、渦巻状電極群ａの下に配置された負極集電体の略Ｕ字状溝部を負極芯体露出部１２ｃ側に形成された折曲溝部に嵌合させた後、上述と同様に、レーザ光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃを照射して、負極集電体の略Ｕ字状溝部の底面と折曲溝部との接触面、略Ｕ字状溝部の一方の側壁と負極芯体露出部１２ｃの立設部との接触面、および略Ｕ字状溝部の他方の側壁と負極芯体露出部１２ｃの立設部との接触面にそれぞれ溶接部を形成し、電極体Ａ１を作製した。

また、渦巻状電極群ａの上に正極集電体１４を配置し、正極芯体露出部１１ｃ側に形成された折曲溝部１１ｄに、正極集電体１４に形成された略Ｕ字状溝部１４ｃを合わせて、折曲溝部１１ｄに略Ｕ字状溝部１４ｃを嵌合させた。ついで、図５（ａ）に示すように、略Ｕ字状溝部１４ｃの底面の中心部に沿ってレーザ光Ｌａを照射した。これにより、略Ｕ字状溝部１４ｃの底面と折曲溝部１１ｄとの接触面に溶接部１６ａが形成されることとなる。
一方、渦巻状電極群ａの下に配置された負極集電体の略Ｕ字状溝部を負極芯体露出部１２ｃ側に形成された折曲溝部に嵌合させた後、上述と同様に、レーザ光Ｌａを照射して、負極集電体の略Ｕ字状溝部の底面と折曲溝部との接触面に溶接部を形成し、電極体Ｂ１を作製した。

さらに、渦巻状電極群ｂの上に正極集電体１４を配置し、正極芯体露出部１１ｃに正極集電体１４の本体部１４ａを押し付けることにより、正極集電体１４の略Ｕ字状溝部１４ｃを正極芯体露出部１１ｃに食い込ませた。ついで、ついで、図６（ａ）に示すように、略Ｕ字状溝部１４ｃの底面の中心部に沿ってレーザ光Ｌａを照射した。これにより、略Ｕ字状溝部１４ｃの底面と正極芯体露出部１１ｃとの接触面に溶接部１７ａが形成されることとなる。
一方、渦巻状電極群ｂの下に配置された負極集電体の本体部を押し付けることにより、負極集電体の溝を負極芯体露出部１２ｃに食い込ませた後、上述と同様に、レーザ光Ｌａを照射して、負極集電体の略Ｕ字状溝部の底面と負極芯体露出部１２ｃとの接触面に溶接部を形成し、電極体Ｃ１を作製した。

５．非水電解液二次電池
ついで、上述のように作製した電極体Ａ１，Ｂ１，Ｃ１を円筒状の金属製外装缶に挿入する。この後、負極集電体の本体部から延出した負極リードを外装缶の底部内面にスポット溶接した後、正極集電体１４の本体部１４ａから延出した正極リード１４ｅを封口体（なお、この封口体の内部には圧力弁が設けられているとともに周囲に絶縁ガスケットが配設されている：図示せず）の底部にレーザ溶接する。ついで、外装缶内にエチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）を３：７の容積比で混合した混合溶媒に、電解質としてＬｉＰＦ₆を１モル／リットルの割合で溶解させた非水電解液を注液した後、封口体を外装缶の開口部の下部周囲に形成された絞り部に配置し、外装缶の開口部を封口体側にかしめて密封することにより、円筒形非水電解液二次電池（Ａ，Ｂ，Ｃ）が作製される。

ここで、電極体Ａ１を用いたものを電池Ａとし、電極体Ｂ１を用いたものを電池Ｂとし、電極体Ｃ１を用いたものを電池Ｃとした。なお、電解質としては、上述した六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）以外に、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ₄）、ホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ₄）、六フッ化珪酸リチウム（ＬｉＡｓＦ₆）、トリフルオロメチルスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃）、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム（ＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂）などのリチウム塩を用いるようにしてもよい。また、有機溶媒に対する溶解量としては、１モル／リットルに限らず、０．５〜２．０モル／リットルとするのが好ましい。

上述のようにして作製した各電池Ａ，Ｂ，Ｃを用いて、これらの各電池Ａ，Ｂ，Ｃを周波数１ｋＨｚでの交流インピーダンスを測定することにより、各電池Ａ，Ｂ，Ｃの内部抵抗（ｍΩ）を求めると、下記の表１に示すような結果となった。

上記表１の結果から明らかなように、電池Ｃは内部抵抗が０．８１ｍΩと大きいことが分かる。これは、電池Ｃにおいては、正極芯体露出部１１ｃに正極集電体１４の本体部１４ａを押し付けることにより、正極集電体１４に形成された略Ｕ字状溝部１４ｃを正極芯体露出部１１ｃに食い込ませるようにしている。このため、正極芯体露出部１１ｃと正極集電体１４に形成された略Ｕ字状溝部１４ｃの底面との接触が十分ではなく、これらの接触面に十分な溶接部１７ａが形成されなかったと考えられる。
また、略Ｕ字状溝部１４ｃを正極芯体露出部１１ｃに食い込ませるようにすると、図６（ｂ）に示すように、正極芯体露出部１１ｃ間に隙間Ｚ（図６（ｂ）の丸印内参照）が生じ、この状態でレーザ光Ｌａを照射すると、レーザ光Ｌａが溝１４ｃの底壁を貫通して隙間Ｚ内に浸入するようになる。これにより、溶接ちりが電極体内に飛散して短絡が発生するという不具合が生じるようになる。

一方、電池Ｂは内部抵抗は０．７７ｍΩとなって、電池Ｃよりも内部抵抗が改善されていることが分かる。これは、電池Ｂにおいては、略Ｕ字状溝部１４ｃの底面と折曲溝部１１ｄとの接触面に溶接部１６ａが形成されているので、正極芯体露出部１１ｃと略Ｕ字状溝部１４ｃの底面との接触が良好となる。これにより、折曲溝部１１ｄ内での正極芯体露出部１１ｃと溝１４ｃの底面との溶接部１６ａが安定して、内部抵抗が低下したと考えられる。この場合、正極芯体露出部１１ｃにその端部が折り曲げられて折曲溝部１１ｄが形成されているので、レーザ光Ｌａが溝１４ｃを貫通して電極体内に浸入することはない。

これらに対して、電池Ａは内部抵抗は０．７５ｍΩとなって、電池Ｃ、電池Ｂよりもさらに内部抵抗が改善されていることが分かる。これは、電池Ａにおいては、略Ｕ字状溝部１４ｃの底面と折曲溝部１１ｄとの接触面に第１溶接部１５ａが形成され、略Ｕ字状溝部１４ｃの一方の側壁と正極芯体露出部１１ｃの立設部１１ｅとの接触面に第２溶接部１５ｂが形成され、略Ｕ字状溝部１４ｃの他方の側壁と正極芯体露出部１１ｃの立設部１１ｅとの接触面に第３溶接部１５ｃが形成されているので、正極芯体露出部１１ｃと略Ｕ字状溝部１４ｃの底面および側面での接触が良好となる。これにより、第１溶接部１５ａ、第２溶接部１５ｂおよび第３溶接部１５ｃが安定して形成されるようになって、内部抵抗がさらに低下したと考えられる。

上述したように、本発明の円筒形電池においては、集電体を安定して芯体露出部に溶接できるような溶接構造となるようになされているので、内部抵抗が低減した円筒形電池を得ることが可能となるとともに、製造が容易で生産効率も向上した円筒形電池を製造することが可能となる。

なお、上述した実施の形態においては、レーザ光を照射して渦巻電極群の両端部に正極集電体と負極集電体を溶接する例について説明したが、レーザ光に代えて、本発明のように電子線や他のエネルギー線を照射して溶接するようにしてもよいことは明らかである。また、上述した実施の形態においては、本発明を非水電解液二次電池に適用する例について説明したが、本発明の円筒形電池は、非水電解液二次電池に限らず、一方の端部に正極芯体露出部が形成され、他方の端部に負極芯体露出部が形成された渦巻電極群が円筒形外装缶内に収容された電池であれば、ニッケル−水素蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池などのアルカリ蓄電池やその他の蓄電池に適用できることは明らかである。

渦巻電極群を巻回して作製する状態を模式的に示す斜視図である。 作製された渦巻電極群の上面から見た状態を模式的に示す上面図であり、図２（ａ）は作製直後の渦巻電極群を示しており、図２（ｂ）は渦巻電極群の電極板から延出した芯体露出部に一対の平行なスリット（切り込み）を形成した状態を示しており、図２（ｃ）は一対の平行なスリットで仕切られた芯体露出部を折り曲げて折曲溝部を形成した状態を示している。 本発明の渦巻電極群に正極集電体を溶接する状態を模式的に示す図である。 折曲溝部が形成された渦巻電極群に正極集電体の略Ｕ字溝の底面と側面が溶接された状態を模式的に示す図であり、図４（ａ）は、折曲溝部での渦巻電極群の巻回方向と平行な方向の断面を示す断面図であり、図４（ｂ）は折曲溝部での渦巻電極群の巻回方向と垂直な方向の断面を示す断面図である。 折曲溝部が形成された渦巻電極群に正極集電体の略Ｕ字溝の底面が溶接された状態を模式的に示す図であり、図５（ａ）は、折曲溝部での渦巻電極群の巻回方向と平行な方向の断面を示す断面図であり、図５（ｂ）は折曲溝部での渦巻電極群の巻回方向と垂直な方向の断面を示す断面図である。 折曲溝部が形成されない渦巻電極群に正極集電体の略Ｕ字溝の底面が溶接された状態を模式的に示す図であり、図６（ａ）は、Ｕ字溝での渦巻電極群の巻回方向と平行な方向の断面を示す断面図であり、図６（ｂ）はＵ字溝での渦巻電極群の巻回方向と垂直な方向の断面を示す断面図である。 従来例の渦巻電極群に正極集電タブが溶接された状態を模式的に示す斜視図である。

符号の説明

１０…渦巻状電極群、１１…正極板、１１ａ…正極芯体、１１ｂ…正極合剤層、１１ｃ…正極芯体露出部、１１ｄ…折曲溝部、１１ｅ…立設部、１２…負極板、１２ａ…負極芯体、１２ｂ…負極合剤層、１２ｃ…負極芯体露出部、１３…セパレータ、１４…正極集電体、１４ａ…本体部、１４ｂ…中心開口、１４ｃ…略Ｕ字状溝部、１４ｄ…注液孔、１４ｅ…正極リード、１５ａ…第１溶接部、１５ｂ…第２溶接部、１５ｃ…第３溶接部、１６ａ…溶接部、１７ｂ…溶接部、Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ…レーザ光、Ｘ１，Ｘ２…スリット、Ｙ１，Ｙ２…スリット、Ｚ…隙間

Claims (5)

1. 渦巻状電極群の一方端部に形成された正極芯体露出部に正極集電体が溶接され、前記渦巻状電極群の他方端部に形成された負極芯体露出部に負極集電体が溶接された電極体を円筒形外装缶内に備えた円筒形電池であって、
   前記集電体は中心開口と当該中心開口から放射状に形成された複数の略Ｕ字状溝部とを備え、
   前記芯体露出部は当該芯体露出部に形成された互に平行な一対のスリットに沿って渦巻の中心方向に向けて折曲されて形成された複数の折曲溝部を備え、
   前記折曲溝部上に前記集電体に形成された略Ｕ字状溝部が配置されていて、当該略Ｕ字状溝部の外底面と前記折曲溝部との接触面が溶接されているとともに、前記折曲溝部が形成されたことにより当該芯体露出部に残存した立設部と前記略Ｕ字状溝部の側壁との接触面が溶接されていることを特徴とする円筒形電池。
2. 前記略Ｕ字状溝部は前記中心開口から互に直角となる４方向に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の円筒形電池。
3. 前記折曲溝部は渦巻の中心から互に直角となる４方向に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の円筒形電池。
4. 渦巻状電極群の一方端部に形成された正極芯体露出部に正極集電体を溶接するとともに、前記渦巻状電極群の他方端部に形成された負極芯体露出部に負極集電体を溶接した電極体を円筒形外装缶内に収容して形成する円筒形電池の製造方法であって、
   前記芯体露出部に渦巻の中心から放射状に互に平行な一対のスリットの複数組を形成するスリット形成工程と、
   前記互に平行な一対のスリットに沿って渦巻の中心方向に向けて前記芯体露出部を折り曲げることにより折曲溝部を形成する折曲溝部形成工程と、
   前記折曲溝部の上に集電体に形成された略Ｕ字状溝部を配置した後、当該略Ｕ字状溝部の底面上にエネルギー線を照射して、当該略Ｕ字状溝部の底面と前記折曲溝部との接触面を溶接する第１溶接工程と、
   前記略Ｕ字状溝部の側壁にエネルギー線を照射して、当該略Ｕ字状溝部の側壁と当該芯体露出部に残存した立設部との接触面を溶接する第２溶接工程とを備えたことを特徴とする円筒形電池の製造方法。
5. 前記エネルギー線はレーザ光であることを特徴とする請求項４に記載の円筒形電池の製造方法。
   

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