JP4995297B2 - 電池、及びこの電池の製造に用いられる超音波溶接システム - Google Patents
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Description
しかしながら、特許文献1に記載の方法では、本願の図7に示すように、タブ束1とリード2の端側の一部2bとを接合しているものの、例えば、超音波溶接装置の駆動精度が高くない場合、リード2の電極板側の端縁2aが接合されずに、タブ束1とリード2とが接合されてしまう。この場合、リード2の電極板側の端縁2aが接合されていないため、この端縁2aがタブ1に対して跳ね上がった状態になってしまう。
ここで、タブ束にリードが接合された電極積層体は、タブ束1とリード2が折り曲げられて電池缶に収容される。すると、図8に示すように、このリード2を曲げる過程等で、この端縁2aによりタブ束1の基部1aを傷つけ、その結果として電極板と電極端子との接続不良を起こすことがある、という問題点がある。
また、上記課題を解決するため本発明の超音波溶接システムは、複数の電極板が積層された電極積層体と、前記複数の電極板からそれぞれ伸びるタブを束ねたタブ束とを備えた電池における前記タブ束とリードとを接合する超音波溶接システムであって、前記タブ束と前記リードとの溶接部に対して超音波を印加して、前記溶接部を溶接するホーンを有する超音波溶接機と、前記タブ束、前記リード及び前記ホーンの相対位置を変える移動機と、前記ホーンが前記超音波を印加する領域を撮像する撮像機と、前記撮像機が撮像する前記領域において、前記タブ束、前記リードの前記電極板側の端縁および前記ホーンの超音波印加面が前記ホーンの移動方向に対して並ぶように、前記移動機により前記タブ束、前記リード及び前記ホーンの少なくとも2つを相対移動させる制御を行う制御手段と、前記ホーンの前記超音波印加面を前記リードの前記端縁を含む領域に向けて移動させ、少なくとも前記リードの前記端縁を含む領域と前記タブ束とを、前記超音波溶接機により接合させる制御を行う第二制御手段と、を備えていることを特徴とする。
この二次電池は、図1に示すように、複数の正極板11と、複数の負極板12と、正極板11と負極板12との間に配置されている絶縁性のセパレータ13と、これらを収納するセルケース(電池缶)20と、セルケース20の一面内で樹脂等を介して固定されている正極端子21及び負極端子22と、各正極板11から伸びるタブの束である正極タブ束15と正極端子21とを接続する正極リード17と、各負極板12からの伸びるタブの束である負極タブ束16と負極端子22とを接続する負極リード18(図4(a)に示す)と、を備えている。正極板11は、集電体(例えばアルミニウム)上に正極用の活物質が塗工されており、一方で負極板12も、集電体(例えば銅)上に負極用の活物質が塗工されている。正極板11および負極板12からそれぞれ伸びるタブは集電体と同一の材料により形成されており、例えば母材から集電体を打ち抜き加工によって形成する際に同時に形成される。
なお、以下の説明では、正極タブ束15と負極タブ束16を総称して「タブ束」と記載することがあり、正極リード17と負極リード18を総称して「リード」と記載することがある。
正極タブ束15の一部とは、正極タブ束15が伸びている方向(図2ではX方向)において、この正極タブ束15の中間部15aである。なお、中間部15aは正極タブ束15の中間位置(X方向における正極タブ束15の中央)に設置されることに限定されず、上述した正極リード17の折り曲げの際に正極タブ15の基部と正極リード17の端部とが干渉せず、かつ超音波溶接システムにより溶接が行える位置であればよい。
図4(b)に示すように、ここで注目すべきは、ホーン33と端縁17aおよび中間部15aの位置関係である。すなわち、ホーン33の超音波印加面33aの中央が端部17aと重なる位置にあり、超音波印加面33aの中央より半分は正極リード17の端部17aよりも+X方向に位置している。
なお、本実施形態では、超音波印加面33aの中央と端部17aとを重ねる(X方向において同じ位置となる)ようにしたが、超音波溶接システムの駆動精度を考慮しつつ少なくとも超音波印加面33aの一部が正極リード17の端部17aよりも+X方向に位置していればよい。具体的には、正極リード17をX方向に移動させる移動機構53の当該X方向における位置決め精度の誤差を±ΔXとし、超音波印加面33aのX方向における幅をX1とした場合、X1>(2×ΔX)の関係を満たすX1を超音波印加面33aのX方向における幅とすればよい。
これにより、例えば超音波溶接システムの駆動精度が低い場合においても、確実に正極リード17の端部17aを含む部分を超音波溶接できる。
なお、正極タブ束15と正極リード17との接合が完了した後は、積層体10を移動させて負極タブ束16を超音波印加領域H内に位置させ、正極タブ束15と同様の手順にて負極タブ束16と負極リード18との接合が開始される。
この結果、本実施形態では、リード17、18がそれぞれタブ束15、16と接合された積層体10をセルケース20に収容するためにリード17、18を折り曲げたとしても、リード17、18の端縁によりタブ束15、16の基部が傷付いて電極板と電極端子との接続不良を起こすこと回避することができる。
なお、本変形例においては、X方向における第一溶接部M1の幅と第二溶接部M2の幅とを同じ幅としているが、これらの幅を異ならせてもよい。例えば、第二溶接部M2の幅を第一溶接部M1の幅よりも大とすれば、各箇所での接合強度を抑えつつ、第二溶接部M2において確実に正極リード17の端縁17aを含んで超音波溶接が行えるとともに、第一溶接部M1ではホーン33からの超音波の定格出力を抑えることができる。
本変形例の超音波溶接システムは、超音波溶接装置30aと、積層体10を所定の位置に固定する積層体固定治具90と、リード17,18を所定に位置に固定するリード固定治具95と、前述の実施形態と同様のカメラ70及び統合制御装置80と、を備えている。
まず、作業員は、正極タブ束15の中間部15aが超音波溶接機31のテーブル35上であって、カメラ70の撮像範囲内に位置するよう、この積層体10を積層体固定治具90で固定する。次に、作業員は、超音波溶接機31のテーブル35上に位置している正極タブ束15の中間部15a上に、正極リード17の端縁17aが重なるよう、この正極リード17をリード固定治具95で固定する。
Claims (3)
- 複数の電極板が積層された電極積層体と、前記複数の電極板からそれぞれ伸びるタブを束ねたタブ束に一端が接合されるリードと、を備えた電池であって、
前記リードの一端と前記タブ束とは、少なくとも前記リードの前記電極板側の端縁を含んで超音波溶接されることにより接合されてなることを特徴とする電池。 - 前記リードの他端は電極端子と接合されてなり、
前記リードは、前記リードの端縁と前記電極端子との間であって、前記リードの端縁から所定の間隔を隔てた部分が前記タブ束とさらに超音波溶接されていることを特徴とする請求項1に記載の電池。 - 複数の電極板が積層された電極積層体と、前記複数の電極板からそれぞれ伸びるタブを束ねたタブ束とを備えた電池における前記タブ束とリードとを接合する超音波溶接システムであって、
前記タブ束と前記リードとの溶接部に対して超音波を印加して、前記溶接部を溶接するホーンを有する超音波溶接機と、
前記タブ束、前記リード及び前記ホーンの相対位置を変える移動機と、
前記ホーンが前記超音波を印加する領域を撮像する撮像機と、
前記撮像機が撮像する前記領域において、前記タブ束、前記リードの前記電極板側の端縁および前記ホーンの超音波印加面が前記ホーンの移動方向に対して並ぶように、前記移動機により前記タブ束、前記リード及び前記ホーンの少なくとも2つを相対移動させる制御を行う制御手段と、
前記ホーンの前記超音波印加面を前記リードの前記端縁を含む領域に向けて移動させ、少なくとも前記リードの前記端縁を含む領域と前記タブ束とを、前記超音波溶接機により接合させる制御を行う第二制御手段と、
を備えていることを特徴とする超音波溶接システム。
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