JP6648630B2 - 電極組立体 - Google Patents

Description

本発明は、電極組立体に関する。

電極組立体のタブ積層体をクランプ部材で挟んだ状態で超音波溶接機を用いてタブ同士を溶接する方法が知られている（特許文献１参照）。

特開２００８−５９９４８号公報

上記方法では、溶接の熱によりタブが歪むことによって、溶接時にタブ間に隙間が形成されるおそれがある。その場合、当該隙間に起因するボイドが溶接部に形成されることになる。

本発明の一側面は、ボイドの形成が抑制された溶接部を有する電極組立体を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る電極組立体は、タブを含む電極を備える電極組立体であって、積層された前記タブを有するタブ積層体と、押圧部材と、を備え、前記タブ積層体及び前記押圧部材は、前記タブ積層体の積層方向において配列されており、前記タブ積層体が、積層された前記タブ同士を接続する溶接部を有し、前記押圧部材の少なくとも一部が、熱により、前記タブ積層体を押圧するように変形可能な感熱変形部である。

この電極組立体では、溶接部を形成する際に、熱により感熱変形部が変形する。その結果、感熱変形部によってタブ積層体が押圧されるので、溶接時にタブ間に隙間が生じ難い。よって、当該隙間に起因するボイドの形成が抑制された溶接部が得られる。

前記感熱変形部が、第１熱膨張係数を有する第１金属層と、前記第１熱膨張係数よりも大きい第２熱膨張係数を有する第２金属層と、を備え、前記第１金属層が、前記第２金属層と前記タブ積層体との間に配置されてもよい。

この場合、熱により、第２金属層から第１金属層に向かう方向に感熱変形部が変形する。その結果、感熱変形部によってタブ積層体が押圧される。

前記第１金属層が複数の開口部を有するメッシュ構造を備え、前記複数の開口部内に前記第２金属層の一部が配置されてもよい。

この場合、第１金属層と第２金属層との接触面積が増加するので、第１金属層と第２金属層との密着性が高くなる。

前記第１金属層が前記第２金属層よりも薄くてもよい。

この場合、第１金属層をできる限り薄くすることによって、押圧部材の質量を小さくできる。

前記感熱変形部が、形状記憶材料を含んでもよい。

熱による変形後の感熱変形部がタブ積層体を押圧するように、予め熱による変形前の感熱変形部は設計される。

前記押圧部材が、第１板状部材であり、前記電極組立体が、前記第１板状部材よりも厚い第２板状部材を更に備え、前記タブ積層体が、前記第１板状部材と前記第２板状部材との間に配置されてもよい。

この場合、第１板状部材は、第２板状部材よりも薄いので、第２板状部材に比べてタブ積層体の積層方向に変形し易い。

前記溶接部が、前記タブ積層体の積層方向に沿って延在する前記タブ積層体の端面に位置してもよい。

タブ積層体の端面では、タブ積層体の内部に比べて、溶接部を形成する際の熱によりタブ間の隙間が大きくなる傾向にある。そのような場合であっても、感熱変形部が変形することによってタブ積層体が押圧されるので、溶接時にタブ間に隙間が生じ難い。

本発明の一側面によれば、ボイドの形成が抑制された溶接部を有する電極組立体が提供され得る。

第１実施形態に係る電極組立体を備える蓄電装置の分解斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った蓄電装置の断面図である。 第１実施形態に係る電極組立体の斜視図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った電極組立体の断面図である。 第１実施形態に係る電極組立体の製造方法の一工程を示す図である。 第１実施形態に係る電極組立体の製造方法の一工程を示す図である。 第１実施形態に係る電極組立体の製造方法の一工程を示す図である。 第１実施形態に係る電極組立体の製造方法の一工程を示す図である。 第２実施形態に係る電極組立体の製造方法の一工程を示す図である。 第２実施形態に係る電極組立体の製造方法の一工程を示す図である。 第２実施形態に係る電極組立体の製造方法の一工程を示す図である。 第３実施形態に係る電極組立体の製造方法の一工程を示す図である。 第３実施形態に係る電極組立体の製造方法の一工程を示す図である。 第３実施形態に係る電極組立体の製造方法の一工程を示す図である。 第１変形例に係る保護板の分解斜視図である。 図１５の保護板の断面図である。 第２変形例に係る保護板の分解斜視図である。 第４実施形態に係る電極組立体の断面図である。 第４実施形態に係る電極組立体の製造方法の一工程を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。図面には、必要に応じてＸＹＺ直交座標系が示されている。Ｚ軸方向は例えば鉛直方向、Ｘ軸方向及びＹ方向は例えば水平方向である。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る電極組立体を備える蓄電装置の分解斜視図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った蓄電装置の断面図である。図１及び図２に示される蓄電装置１は、例えばリチウムイオン二次電池といった非水電解質二次電池又は電気二重層キャパシタである。

図１及び図２に示されるように、蓄電装置１は、例えば略直方体形状をなす中空のケース２と、ケース２内に収容された電極組立体３とを備えている。ケース２は、例えばアルミニウム等の金属によって形成されている。ケース２は、一方側において開口した本体部２ａと、本体部２ａの開口を塞ぐ蓋部２ｂとを有している。ケース２の内壁面上には、絶縁フィルム（図示せず）が設けられる。ケース２の内部には、例えば非水系（有機溶媒系）の電解液が注液されている。電極組立体３では、後述する正極１１の正極活物質層１５、負極１２の負極活物質層１８、及びセパレータ１３が多孔質をなしており、その空孔内に、電解液が含浸されている。ケース２の蓋部２ｂには、正極端子５と負極端子６とが互いに離間して配置されている。正極端子５は、絶縁リング７を介してケース２に固定され、負極端子６は、絶縁リング８を介してケース２に固定されている。

電極組立体３は、積層型の電極組立体である。電極組立体３は、複数の正極１１（電極）と、複数の負極１２（電極）と、正極１１と負極１２との間に配置された袋状のセパレータ１３とによって構成されている。セパレータ１３内には、例えば正極１１が収容されている。セパレータ１３内に正極１１が収容された状態で、複数の正極１１と複数の負極１２とがセパレータ１３を介して交互に積層されている。

正極１１は、例えばアルミニウム箔からなる金属箔１４と、金属箔１４の両面に形成された正極活物質層１５と、を有している。正極１１の金属箔１４は、矩形状の本体１４ａと、本体１４ａの一端から突出する矩形状のタブ１４ｂと、を含む。正極活物質層１５は、正極活物質とバインダとを含んで形成されている多孔質の層である。正極活物質層１５は、本体１４ａの両面において、少なくとも本体１４ａの中央部分に正極活物質が担持されて形成されている。

正極活物質としては、例えば複合酸化物、金属リチウム、硫黄等が挙げられる。複合酸化物には、例えばマンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも１つと、リチウムとが含まれる。ここでは、一例として、タブ１４ｂには、正極活物質が担持されていない。ただし、タブ１４ｂにおける本体１４ａ側の基端部分には、活物質が担持されている場合もある。

タブ１４ｂは、本体１４ａの上縁部から上方に延び、集電板１６を介して正極端子５に接続されている。集電板１６はタブ１４ｂと正極端子５との間に配置されている。集電板１６は、例えば、正極１１の金属箔１４と同一の材料から矩形平板状に構成される。積層された複数のタブ１４ｂは、集電板１６と、集電板１６よりも薄い保護板２３との間に配置される（図３参照）。保護板２３の詳細については後述する。

負極１２は、例えば銅箔からなる金属箔１７と、金属箔１７の両面に形成された負極活物質層１８と、を有している。負極１２の金属箔１７は、正極１１の金属箔１４と同様に、矩形状の本体１７ａと、本体１７ａの一端部から突出する矩形状のタブ１７ｂと、を含む。負極活物質層１８は、本体１７ａの両面において、少なくとも本体１７ａの中央部分に負極活物質が担持されて形成されている。負極活物質層１８は、負極活物質とバインダとを含んで形成されている多孔質の層である。

負極活物質としては、例えば黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．５）等の金属酸化物、ホウ素添加炭素等が挙げられる。ここでは、一例として、タブ１７ｂには、負極活物質が担持されていない。ただし、タブ１７ｂにおける本体１７ａ側の基端部分には、活物質が担持されている場合もある。

タブ１７ｂは、本体１７ａの上縁部から上方に延び、集電板１９を介して負極端子６に接続されている。集電板１９はタブ１７ｂと負極端子６との間に配置されている。集電板１９は、例えば、負極１２の金属箔１７と同一の材料から矩形平板状に構成される。積層された複数のタブ１７ｂは、集電板１９と、集電板１９よりも薄い保護板２７との間に配置される（図３参照）。保護板２７の詳細については後述する。

セパレータ１３は、正極１１を収容している。セパレータ１３は、正極１１及び負極１２の積層方向からみて矩形状である。セパレータ１３は、例えば、一対の長尺シート状のセパレータ部材を互いに溶着して袋状に形成される。セパレータ１３の材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、メチルセルロース等からなる織布又は不織布等が例示される。

図３は、第１実施形態に係る電極組立体の斜視図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った電極組立体の断面図である。図３に示される電極組立体３は、セパレータ１３を介して互いに積層された複数の正極１１及び複数の負極１２を含む。複数の正極１１のそれぞれは、ＸＹ平面に延在する本体１４ａと、本体１４ａの一端からＸ軸方向に突出するタブ１４ｂとを含む。複数の負極１２のそれぞれは、ＸＹ平面に延在する本体１７ａと、本体１７ａの一端からＸ軸方向に突出するタブ１７ｂとを含む。タブ１４ｂ，１７ｂは、互いに積層されてタブ積層体２１，２５をそれぞれ構成する。すなわち、電極組立体３は、Ｚ軸方向に積層された複数のタブ１４ｂを有するタブ積層体２１と、Ｚ軸方向に積層された複数のタブ１７ｂを有するタブ積層体２５とを備える。タブ積層体２１，２５は、Ｙ軸方向において、互いに離間して配列される。

タブ積層体２１は、タブ積層体２１の積層方向（Ｚ軸方向）に沿って延在するタブ積層体２１の端面２１ａ，２１ｂ，２１ｃを備える。端面２１ａ，２１ｂは、タブ積層体２１を挟む面であり、端面２１ｃは端面２１ａ，２１ｂを繋ぐ面である。すなわち、端面２１ａ，２１ｂは、タブ積層体２１を挟んで互いに反対側に配置されている。また、端面２１ａ，２１ｂは、ＸＺ平面に沿う面である。また、端面２１ｃは、タブ積層体２１の先端に向かうに連れてタブ積層体２１の厚みが小さくなるようにＸＹ平面に対して傾斜した面である。

タブ積層体２１は、複数のタブ１４ｂ同士を接続する溶接部Ｗを有する。溶接部Ｗは、例えばタブ積層体２１の端面２１ａ，２１ｂにそれぞれ位置する。溶接部Ｗは、端面２１ａ，２１ｂから内側に設けられる。溶接部Ｗは、端面２１ａ，２１ｂのうち一方にのみ位置してもよい。溶接部Ｗは、端面２１ａ，２１ｂに隣接する集電板１６及び保護板２３の内部まで延びている。端面２１ａ，２１ｂにおいて、溶接部ＷのＸ軸方向における長さは、保護板２３のＸ軸方向における長さと略等しいか、又は保護板２３のＸ軸方向における長さよりも短いことが好ましい。これにより、タブ積層体２１のタブ１４ｂがＸ軸方向において位置ずれした場合（例えば公差による位置ずれがある場合）であっても安定して溶接部Ｗを形成することができる。なお、溶接部ＷのＸ軸方向における長さが保護板２３のＸ軸方向における長さと略等しい場合、位置ずれにより溶接部ＷがＸ軸方向において保護板２３の外側にはみ出す可能性がある。また、溶接部ＷのＸ軸方向における長さが保護板２３のＸ軸方向における長さよりも長い場合、溶接部ＷがＸ軸方向において保護板２３の外側にはみ出す。それらの場合であっても、溶接部Ｗを形成することは可能である。

タブ積層体２１は、Ｚ軸方向において、集電板１６と保護板２３との間に配置される。すなわち、集電板１６、タブ積層体２１及び保護板２３は、Ｚ軸方向において配列される。集電板１６及び保護板２３は例えば金属板である。本実施形態において、保護板２３は第１板状部材又は押圧部材に対応し、集電板１６は第２板状部材に対応する。保護板２３は、集電板１６と接触しておらず、保護板２３と集電板１６とは、タブ積層体２１を積層方向に挟んで離間している。タブ積層体２１は保護板２３よりも厚く、集電板１６はタブ積層体２１よりも厚い。電極組立体３は集電板１６を備えなくてもよい。

保護板２３は、第１熱膨張係数を有する第１金属層２３ａと、第１熱膨張係数よりも大きい第２熱膨張係数を有する第２金属層２３ｂとを備える。第１金属層２３ａは、第２金属層２３ｂとタブ積層体２１との間に配置される。第１金属層２３ａは第２金属層２３ｂに圧着されている。すなわち、保護板２３はバイメタルである。

第２金属層２３ｂの第２熱膨張係数は、第１金属層２３ａの第１熱膨張係数の１０倍以上であってもよい。第２金属層２３ｂの材料は、タブ１４ｂの材料と同じであってもよく、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金である。第１金属層２３ａの材料は、例えばニッケルと鉄との合金である。第１金属層２３ａの材料としては、例えば３６％Ｎｉ−Ｆｅ（熱膨張係数：１．１×１０^−６／Ｋ）、３２％Ｎｉ、５％Ｃｏ−Ｆｅ（熱膨張係数：０．１×１０^−６／Ｋ）、４０％Ｎｉ−Ｆｅ（熱膨張係数：２．５×１０^−６／Ｋ）、４２％Ｎｉ−Ｆｅ（熱膨張係数：３．９×１０^−６／Ｋ）、４４％Ｎｉ−Ｆｅ（熱膨張係数：５．６×１０^−６／Ｋ）、４６％Ｎｉ−Ｆｅ（熱膨張係数：７．０×１０^−６／Ｋ）等が挙げられる。第２金属層２３ｂの材料としては、例えばＡｌ（熱膨張係数：２０×１０^−６／Ｋ）、Ｃｕ（熱膨張係数：１６．５×１０^−６／Ｋ）、Ｎｉ（熱膨張係数：１２．６×１０^−６／Ｋ）、７０％Ｃｕ−Ｚｎ（熱膨張係数：１８×１０^−６／Ｋ）、７０％Ｎｉ−Ｃｕ（熱膨張係数：１４×１０^−６／Ｋ）、２０Ｎｉ−Ｍｎ−Ｆｅ（熱膨張係数：約２０×１０^−６／Ｋ）、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ（熱膨張係数：約１８×１０^−６／Ｋ）、２０Ｎｉ−Ｍｏ−Ｆｅ（熱膨張係数：約１８×１０^−６／Ｋ）、７０Ｍｎ−Ｎｉ−Ｃｕ（熱膨張係数：約３０×１０^−６／Ｋ）等が挙げられる。一実施例においては、第１金属層２３ａの材料が３６％Ｎｉ−Ｆｅであり、第２金属層２３ｂの材料がＡｌである。

第１金属層２３ａは第２金属層２３ｂよりも薄くてもよい。例えば、第１金属層２３ａの厚みは、第２金属層２３ｂの厚みの１０分の１以下である。第１金属層２３ａの第１熱膨張係数を小さくすれば、第１金属層２３ａを薄くすることができる。

同様に、タブ積層体２５は、タブ積層体２５の積層方向（Ｚ軸方向）に沿って延在するタブ積層体２５の端面２５ａ，２５ｂ，２５ｃを備える。端面２５ａ，２５ｂは、タブ積層体２５を挟む面であり、端面２５ｃは端面２５ａ，２５ｂを繋ぐ面である。すなわち、端面２５ａ，２５ｂは、タブ積層体２５を挟んで互いに反対側に配置されている。また、端面２５ａ，２５ｂは、ＸＺ平面に沿う面である。また、端面２５ｃは、タブ積層体２５の先端に向かうに連れてタブ積層体２５の厚みが小さくなるようにＸＹ平面に対して傾斜した面である。

タブ積層体２５は、複数のタブ１７ｂ同士を接続する溶接部Ｗを有する。溶接部Ｗは、例えばタブ積層体２５の端面２５ａ，２５ｂにそれぞれ位置する。溶接部Ｗは、端面２５ａ，２５ｂから内側に設けられる。溶接部Ｗは、端面２５ａ，２５ｂのうち一方にのみ位置してもよい。溶接部Ｗは、端面２５ａ，２５ｂに隣接する集電板１９及び保護板２７の内部まで延びている。端面２５ａ，２５ｂにおいて、溶接部ＷのＸ軸方向における長さは、保護板２７のＸ軸方向における長さと略等しいか、又は保護板２７のＸ軸方向における長さよりも短いことが好ましい。これにより、タブ積層体２５のタブ１７ｂがＸ軸方向において位置ずれした場合（例えば公差による位置ずれがある場合）であっても安定して溶接部Ｗを形成することができる。なお、溶接部ＷのＸ軸方向における長さが保護板２７のＸ軸方向における長さと略等しい場合、位置ずれにより溶接部ＷがＸ軸方向において保護板２７の外側にはみ出す可能性がある。また、溶接部ＷのＸ軸方向における長さが保護板２７のＸ軸方向における長さよりも長い場合、溶接部ＷがＸ軸方向において保護板２７の外側にはみ出す。それらの場合であっても、溶接部Ｗを形成することは可能である。

タブ積層体２５は、Ｚ軸方向において、集電板１９と保護板２７との間に配置される。すなわち、集電板１９、タブ積層体２５及び保護板２７は、Ｚ軸方向において配列される。集電板１９及び保護板２７は例えば金属板である。本実施形態において、保護板２７は第１板状部材又は押圧部材に対応し、集電板１９は第２板状部材に対応する。保護板２７は、集電板１９と接触しておらず、保護板２７と集電板１９とは、タブ積層体２５を積層方向に挟んで離間している。タブ積層体２５は保護板２７よりも厚く、集電板１９はタブ積層体２５よりも厚い。電極組立体３は集電板１９を備えなくてもよい。

保護板２７は、第１熱膨張係数を有する第１金属層２７ａと、第１熱膨張係数よりも大きい第２熱膨張係数を有する第２金属層２７ｂとを備える。第１金属層２７ａは、第２金属層２７ｂとタブ積層体２５との間に配置される。第１金属層２７ａは第２金属層２７ｂに圧着されている。すなわち、保護板２７はバイメタルである。

第２金属層２７ｂの第２熱膨張係数は、第１金属層２７ａの第１熱膨張係数の１０倍以上であってもよい。第２金属層２７ｂの材料は、タブ１７ｂの材料と同じであり、例えば銅又は銅合金である。第１金属層２７ａの材料としては、第１金属層２３ａと同様の材料が用いられる。第２金属層２７ｂの材料としては、第２金属層２３ｂと同様の材料が用いられる。一実施例においては、第１金属層２７ａの材料が３６％Ｎｉ−Ｆｅであり、第２金属層２７ｂの材料がＣｕである。

第１金属層２７ａは第２金属層２７ｂよりも薄くてもよい。例えば、第１金属層２７ａの厚みは、第２金属層２７ｂの厚みの１０分の１以下である。第１金属層２７ａの第１熱膨張係数を小さくすれば、第１金属層２７ａを薄くすることができる。

上述の電極組立体３では、保護板２３が、熱により、タブ積層体２１を押圧するように変形可能である。すなわち、保護板２３が感熱変形部である。よって、溶接部Ｗを形成する際に、溶接の熱により、Ｚ軸方向において保護板２３からタブ積層体２１に向かって保護板２３が変形する。その結果、保護板２３によってタブ積層体２１が押圧されるので、溶接時にタブ１４ｂ間に隙間が生じ難い。よって、当該隙間に起因するボイドの形成が抑制された溶接部Ｗがタブ積層体２１において得られる。同様に、保護板２７は、熱により、タブ積層体２５を押圧するように変形可能である。すなわち、保護板２７が感熱変形部である。よって、溶接部Ｗを形成する際に、溶接の熱により、Ｚ軸方向において保護板２７からタブ積層体２５に向かって保護板２７が変形する。その結果、保護板２７によってタブ積層体２５が押圧されるので、溶接時にタブ１７ｂ間に隙間が生じ難い。よって、当該隙間に起因するボイドの形成が抑制された溶接部Ｗがタブ積層体２５において得られる。

第１金属層２３ａが第２金属層２３ｂよりも薄いと、保護板２３の質量を小さくできる。同様に、第１金属層２７ａが第２金属層２７ｂよりも薄いと、保護板２７の質量を小さくできる。

図５〜図８は、第１実施形態に係る電極組立体の製造方法の一工程を示す図である。図３に示される電極組立体３は、例えば以下の方法により製造される。

（タブ積層体の準備工程）
まず、図５に示されるように、複数のタブ積層体２１，２５を準備する。図５（Ａ）はＸ軸方向から見たタブ積層体２１，２５を示す図であり、図５（Ｂ）はＹ軸方向から見たタブ積層体２５を示す図である。例えば、まず、集電板１６，１９上にそれぞれタブ１４ｂ，１７ｂを積層することによりタブ積層体２１，２５を形成する。その後、タブ積層体２１，２５上にそれぞれ保護板２３，２７を載置する。

（溶接部の形成工程）
次に、図６に示されるように、タブ積層体２５の端面２５ａにエネルギービームＢを照射する。図６（Ａ）はＸ軸方向から見たタブ積層体２１，２５を示す図であり、図６（Ｂ）はＹ軸方向から見たタブ積層体２５を示す図である。タブ積層体２１は、例えば治具４２により保護板２３を介して押圧されるが、押圧されなくてもよい。同様に、タブ積層体２５は、例えば治具４４により保護板２７を介して押圧されるが、押圧されなくてもよい。

エネルギービームＢは、照射装置３０からタブ積層体２５の端面２５ａに向けて照射される。照射装置３０は、例えばレンズ及びガルバノミラーを含むスキャナヘッドである。スキャナヘッドにはファイバを介してビーム発生装置が接続される。照射装置３０は、例えばプリズム等の屈折式の光学系から構成されてもよい。エネルギービームＢは、溶接を行うことができる高エネルギービームである。エネルギービームＢは、例えばレーザービーム又は電子ビームである。エネルギービームＢの照射は、ノズル３２から供給される不活性ガスＧの雰囲気中で行われる。

エネルギービームＢは、例えば治具４４により集電板１９及び保護板２７を介してタブ積層体２５をＺ軸方向に押圧した状態でタブ積層体２５の端面２５ａに照射される。

集電板１６，１９、タブ積層体２１，２５及び保護板２３，２７を含むワークは、例えばベルトコンベア等の搬送ステージ４０上に載置され、エネルギービームＢの照射位置までＹ軸方向に搬送される。

エネルギービームＢは、タブ積層体２５の端面２５ａにおいて、Ｚ軸方向に交差する方向（Ｘ軸方向）に沿って走査される。エネルギービームＢをＺ軸方向に変位させながらＸ軸方向に沿って走査してもよい。例えば、エネルギービームＢをＺ軸方向に往復変位（ウォブリング）させながらＸ軸方向に沿って走査する。エネルギービームＢの照射スポットのＺ軸方向における変位量は、タブ積層体２５の厚みよりも大きい。エネルギービームＢの照射スポットは、タブ積層体２５の端面２５ａにおいて、Ｘ軸方向に沿った軸線Ｈ１上の位置Ｐ１から位置Ｐ２まで移動する。例えば、位置Ｐ１，Ｐ２は、Ｚ軸方向においてタブ積層体２５の端面２５ａの中心に位置する。エネルギービームＢは、例えば、タブ積層体２５の端面２５ａにおいてＸ軸方向に沿って中心点を移動させ、当該中心点を中心にＸＺ平面においてエネルギービームＢの照射スポットを回転させながら走査される。あるいは、エネルギービームＢを、Ｚ軸方向に変位（ウォブリング）させながらＸ軸方向に沿って走査してもよい。回転の直径又はＺ軸方向の変位量がタブ積層体２５の厚みよりも大きいと、タブ積層体２５の端面２５ａ、集電板１９及び保護板２７を全体的に溶接できるため好ましい。

上述のようにエネルギービームＢを照射することによって、図７及び図８に示されるように、タブ積層体２５の端面２５ａに溶接部Ｗが形成される。図７及び図８はＹ軸方向から見たタブ積層体２５を示す図である。図７は溶接途中のタブ積層体２５を示し、図８は溶接後のタブ積層体２５を示す。図７に示されるように、溶接部Ｗを形成する際に、エネルギービームＢの熱により、Ｚ軸方向において保護板２７からタブ積層体２５に向かって保護板２７が変形する。その結果、保護板２７によってタブ積層体２５が押圧されるので、溶接時にタブ１７ｂ間に隙間が生じ難い。よって、当該隙間に起因するボイドの形成が抑制された溶接部Ｗが得られる。図８に示されるように、タブ積層体２５の端面２５ａにおいて、溶接部ＷはＸ軸方向に広がっている。

次に、タブ積層体２５の端面２５ａと同様に、タブ積層体２１の端面２１ａにエネルギービームＢを照射することにより、タブ積層体２１の端面２１ａに溶接部Ｗを形成する（図４参照）。次に、タブ積層体２５の端面２５ｂにも同様にエネルギービームＢを照射することにより、タブ積層体２５の端面２５ｂに溶接部Ｗを形成する（図４参照）。次に、タブ積層体２１の端面２１ｂにも同様にエネルギービームＢを照射することにより、タブ積層体２１の端面２１ｂに溶接部Ｗを形成する（図４参照）。

エネルギービームＢの照射の際、タブ積層体２１，２５を含むワークは、搬送ステージ４０によって、エネルギービームＢの照射位置までＹ軸方向に搬送される。

上記工程を経ることによって、電極組立体３が製造される。その後、タブ積層体２１，２５を折り曲げた電極組立体３をケース２内に収容し、蓄電装置１を製造することができる。

（第２実施形態）
図９〜図１１は、第２実施形態に係る電極組立体の製造方法の一工程を示す図である。図９〜図１１はＸ軸方向から見たタブ積層体２１，２５を示す図である。図９〜図１１では、図示されないが、エネルギービームＢが、照射装置３０からＸ軸方向にタブ積層体２５の端面２５ａに向けて照射される。第２実施形態の電極組立体３は、タブ積層体２１，２５の端面２１ｃ，２５ｃにそれぞれ位置する溶接部Ｗを更に備えること以外は第１実施形態の電極組立体３と同様の構成を備える。

タブ積層体２５の端面２５ｃは、タブ積層体２５の先端に位置しており、ＹＺ平面に沿う面である。端面２５ｃは、タブ積層体２５の先端を切断することによって形成されてもよいし、異なる長さのタブ１７ｂを用いてタブ１７ｂを積層することによって形成されてもよい。

図９に示されるように、エネルギービームＢは、端面２５ｃにおいて、Ｚ軸方向に変位（ウォブリング）させながらＹ軸方向に沿って走査される。エネルギービームＢの照射スポットは、端面２５ｃにおいて、Ｙ軸方向に沿った軸線Ｈ１上の位置Ｐ３から位置Ｐ４まで移動する。例えば、位置Ｐ３，Ｐ４は、Ｚ軸方向において端面２５ｃの中心に位置する。エネルギービームＢは、例えば、端面２５ｃにおいてＹ軸方向に沿って中心点を移動させ、当該中心点を中心にＹＺ平面においてエネルギービームＢの照射スポットを回転させながら走査される。

図１０及び図１１に示されるように、エネルギービームＢの照射により、タブ積層体２５の端面２５ｃに溶接部Ｗが形成される。図１０は溶接途中のタブ積層体２５を示し、図１１は溶接後のタブ積層体２５を示す。溶接部Ｗは、タブ積層体２５の端面２５ｃにおいて、Ｙ軸方向に広がっている。

同様に、エネルギービームＢをタブ積層体２１の端面２１ｃに照射することによって、タブ積層体２１の端面２１ｃにも溶接部Ｗが形成される。エネルギービームＢは、タブ積層体２１の端面２１ｃにおいて、Ｙ軸方向に沿って走査される。

第２実施形態では、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。また、第２実施形態では、タブ積層体２５の端面２５ａ，２５ｂに加えて端面２５ｃにも溶接部Ｗが形成されるので、タブ１７ｂ間の電気抵抗値を低減することができる。同様に、タブ積層体２１の端面２１ａ，２１ｂに加えて端面２１ｃにも溶接部Ｗが形成されるので、タブ１４ｂ間の電気抵抗値を低減することができる。タブ積層体２１，２５の端面２１ａ，２１ｂ，２５ａ，２５ｂに溶接部Ｗが形成されず、タブ積層体２１，２５の端面２１ｃ，２５ｃにのみ溶接部Ｗが形成されてもよい。

（第３実施形態）
図１２〜図１４は、第３実施形態に係る電極組立体の製造方法の一工程を示す図である。図１２〜図１４はＸ軸方向から見たタブ積層体２５を示す図である。第３実施形態の電極組立体３は、積層型ではなく巻回型の電極組立体であること以外は第１実施形態の電極組立体３と同様の構成を備える。

巻回型の電極組立体３では、正極１１、負極１２及びセパレータ１３がＸ軸方向の軸を中心に巻回されている。巻回型の電極組立体３は、積層型の電極組立体３と同様に、タブ積層体２１，２５を備える。タブ積層体２１，２５はＸ軸方向において互いに反対側に配置される。タブ積層体２５では、タブ１７ｂが、Ｘ軸方向の軸を中心に巻回された後、Ｚ軸方向に圧縮されている。そのため、タブ積層体２５は、Ｚ軸方向に積層されたタブ１７ｂを有する。具体的には、タブ１７ｂにおける複数の部分がＺ軸方向に積層される。溶接部Ｗは、積層されたタブ１７ｂ同士を接続する。具体的には、溶接部Ｗによって、タブ１７ｂにおける複数の部分同士が接続される。巻回型の電極組立体３において、タブ積層体２５は端面２５ａ，２５ｂを備えておらず、先端に位置する端面２５ｃのみを備えている。同様に、タブ積層体２１は端面２１ａ，２１ｂを備えておらず、先端に位置する端面２１ｃのみを備えている。

図１２に示されるように、エネルギービームＢは、端面２５ｃにおいて、Ｚ軸方向に変位（ウォブリング）させながらＹ軸方向に沿って走査される。エネルギービームＢの照射スポットは、端面２５ｃにおいて、Ｙ軸方向に沿った軸線Ｈ１上の位置Ｐ３から位置Ｐ４まで移動する。例えば、位置Ｐ３，Ｐ４は、Ｚ軸方向において端面２５ｃの中心に位置する。エネルギービームＢは、例えば、端面２５ｃにおいてＹ軸方向に沿って中心点を移動させ、当該中心点を中心にＹＺ平面においてエネルギービームＢの照射スポットを回転させながら走査される。

図１３及び図１４に示されるように、エネルギービームＢの照射により、タブ積層体２５の端面２５ｃに溶接部Ｗが形成される。図１３は溶接途中のタブ積層体２５を示し、図１４は溶接後のタブ積層体２５を示す。溶接部Ｗは、タブ積層体２５の端面２５ｃにおいて、Ｙ軸方向に広がっている。

同様に、エネルギービームＢをタブ積層体２１の端面２１ｃに照射することによって、タブ積層体２１の端面２１ｃにも溶接部Ｗが形成される。エネルギービームＢは、タブ積層体２１の端面２１ｃにおいて、Ｙ軸方向に沿って走査される。

第３実施形態では、第２実施形態と同様の作用効果が得られる。

（第１変形例の保護板）
図１５は、第１変形例に係る保護板の分解斜視図である。図１６は、図１５の保護板の断面図である。図１５及び図１６に示される保護板１２７は、第１〜第３実施形態の保護板２７に代えて使用され得る。保護板１２７は、第１熱膨張係数を有する第１金属層１２７ａと、第１熱膨張係数よりも大きい第２熱膨張係数を有する第２金属層２７ｂとを備える。第１金属層１２７ａは、第２金属層２７ｂとタブ積層体２５との間に配置される。第１金属層１２７ａは、複数の開口部１２８を有するメッシュ構造を備える。第１金属層１２７ａは、例えばエキスパンドメタルである。複数の開口部１２８内には第２金属層２７ｂの一部が配置される。第２金属層２７ｂの一部は、開口部１２８内を充填してもよい。図示されないが、複数の開口部１２８は多角形状ではなく円形状でもよい。第１金属層１２７ａが例えばパンチングメタルでも同様の作用効果が得られる。

第１変形例の保護板１２７では、第１金属層１２７ａと第２金属層２７ｂとの接触面積が増加するので、アンカー効果により、第１金属層１２７ａと第２金属層２７ｂとの密着性が高くなる。そのため、第１金属層１２７ａ及び第２金属層２７ｂがタブ積層体２５の積層方向に変形する際に、第１金属層１２７ａと第２金属層２７ｂとが剥離しにくい。

保護板１２７と同様の構成を有する保護板を第１〜第３実施形態の保護板２３に代えて使用してもよい。

（第２変形例の保護板）
図１７は、第２変形例に係る保護板の分解斜視図である。図１７（Ａ）は、熱による変形前の保護板２２７を示し、図１７（Ｂ）は、熱による変形後の保護板２２７ａを示す。図１７（Ａ）に示される保護板２２７は、第１〜第３実施形態の保護板２７に代えて使用され得る。保護板２２７は、例えば形状記憶合金等の形状記憶材料を含む。

形状記憶合金としては、例えば、形状記憶特性を有するＣｕ−Ａｌ合金又はＣｕ−Ａｌ−Ｍｎ合金等が挙げられる。Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ合金としては、例えば、Ａｌ２０〜３０ａｔ％、Ｍｎ２０〜３０ａｔ％、Ｃｕ４０〜６０ａｔ％からなる合金等が挙げられる。

熱による変形後の保護板２２７ａがタブ積層体２５を押圧するように、熱による変形前の保護板２２７は設計される。変形前の保護板２２７は例えば平坦な表面を有するが、変形後の保護板２２７ａは例えば湾曲した表面を有する。保護板２２７が形状記憶材料を含む場合、形状記憶材料の変形温度（回復温度Ａｆ点）を超えると、保護板２２７は急激に変形する。図示されないが、タブ積層体２５は、治具４４により保護板２２７を介して押圧されるが、押圧されなくてもよい。

保護板２２７の材料が、タブ１４ｂの材料と同じであると、保護板２２７とタブ１４ｂとを溶接し易いことに加えて、電位差の生じる電解液中において腐食が進行し難い。

保護板２２７と同様の構成を有する保護板を第１〜第３実施形態の保護板２３に代えて使用してもよい。図示されないが、タブ積層体２１は、例えば治具４２により保護板２２７と同様の構成を有する保護板を介して押圧されるが、押圧されなくてもよい。

（第４実施形態）
図１８は、第４実施形態に係る電極組立体の断面図である。図１８に示されるように、第４実施形態の電極組立体は、保護板２３及び集電板１６に代えて保護板３２３及び集電板１１６をそれぞれ備え、保護板２７及び集電板１９に代えて保護板３２７及び集電板１１９をそれぞれ備えること以外は第１実施形態の電極組立体３と同様の構成を備える。

保護板３２３及び保護板３２７は、熱により変形しない。保護板３２３は、例えば第１実施形態における第２金属層２３ｂと同じ材料の金属板である。保護板３２７は、例えば第１実施形態における第２金属層２７ｂと同じ材料の金属板である。保護板３２３及び保護板３２７に代えて第１実施形態の保護板２３及び保護板２７を用いてもよい。

集電板１１６は、第１熱膨張係数を有する第１金属層１１６ａと、第１熱膨張係数よりも大きい第２熱膨張係数を有する第２金属層１１６ｂとを備える。第１金属層１１６ａは、第２金属層１１６ｂとタブ積層体２１との間に配置される。第１金属層１１６ａは第２金属層１１６ｂに圧着されている。すなわち、集電板１１６は、保護板２３と同様のバイメタルである。

同様に、集電板１１９は、第１熱膨張係数を有する第１金属層１１９ａと、第１熱膨張係数よりも大きい第２熱膨張係数を有する第２金属層１１９ｂとを備える。第１金属層１１９ａは、第２金属層１１９ｂとタブ積層体２５との間に配置される。第１金属層１１９ａは第２金属層１１９ｂに圧着されている。すなわち、集電板１１９は、保護板２７と同様のバイメタルである。

第４実施形態の電極組立体では、集電板１１６が、熱により、タブ積層体２１を押圧するように変形可能である。よって、溶接部Ｗを形成する際に、溶接の熱により、Ｚ軸方向において集電板１１６からタブ積層体２１に向かって集電板１１６が変形する。その結果、集電板１１６によってタブ積層体２１が押圧されるので、溶接時にタブ１４ｂ間に隙間が生じ難い。よって、当該隙間に起因するボイドの形成が抑制された溶接部Ｗがタブ積層体２１において得られる。同様に、集電板１１９は、溶接の熱により、タブ積層体２５を押圧するように変形可能である。よって、溶接部Ｗを形成する際に、熱により、Ｚ軸方向において集電板１１９からタブ積層体２５に向かって集電板１１９が変形する（図１９参照）。その結果、集電板１１９によってタブ積層体２５が押圧されるので、溶接時にタブ１７ｂ間に隙間が生じ難い。よって、当該隙間に起因するボイドの形成が抑制された溶接部Ｗがタブ積層体２５において得られる。

また、集電板１１６において、第１金属層１１６ａが複数の開口部を有するメッシュ構造を備え、複数の開口部内に第２金属層１１６ｂの一部が配置されてもよい。すなわち、集電板１１６が第１変形例の保護板１２７と同様の構成を備えてもよい。同様に、集電板１１９において、第１金属層１１９ａが複数の開口部を有するメッシュ構造を備え、複数の開口部内に第２金属層１１９ｂの一部が配置されてもよい。すなわち、集電板１１９が第１変形例の保護板１２７と同様の構成を備えてもよい。

さらに、集電板１１６に代えて、例えば形状記憶合金等の形状記憶材料を含む集電板を使用してもよい。すなわち、集電板１１６が第２変形例の保護板２２７と同様の構成を備えてもよい。同様に、集電板１１９に代えて、例えば形状記憶合金等の形状記憶材料を含む集電板を使用してもよい。すなわち、集電板１１９が第２変形例の保護板２２７と同様の構成を備えてもよい。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本発明は上記実施形態及び変形例に限定されない。上記実施形態及び変形例の構成要素は、任意に組み合わせることができる。

例えば、保護板２３，２７，１２７，２２７及び集電板１１６，１１９等の押圧部材とタブ積層体２１，２５との間に別の部材が介在してもよい。また、押圧部材の一部が、熱により、タブ積層体２１，２５を押圧するように変形可能な感熱変形部であってもよい。例えば、押圧部材のうちタブ積層体２１，２５側の部分が感熱変形部（保護板２３，２７，１２７，２２７及び集電板１１６，１１９等）であってもよい。また、押圧部材のうち溶接部Ｗに隣接する部分（タブ積層体の端面に位置する部分）が感熱変形部であってもよい。これらの場合、押圧部材の残部は熱により変形しない部分である。

また、溶接部Ｗは、タブ積層体２１の端面２１ａ，２１ｂ，２１ｃに位置せず、タブ積層体２１の内部に位置してもよい。同様に、溶接部Ｗは、タブ積層体２５の端面２５ａ，２５ｂ，２５ｃに位置せず、タブ積層体２５の内部に位置してもよい。この場合、溶接部Ｗは例えば抵抗溶接、超音波溶接等により形成され得る。タブ積層体２１の端面２１ａ，２１ｂ，２１ｃでは、タブ積層体２１の内部に比べて、溶接部Ｗを形成する際の熱によりタブ１４ｂ間の隙間が大きくなる傾向にある。そのような場合であっても、保護板２３が変形することによってタブ積層体２１が押圧されるので、溶接時にタブ１４ｂ間に隙間が生じ難い。

第２又は第３実施形態において、保護板２３及び集電板１６に代えて保護板３２３及び集電板１１６をそれぞれ使用し、保護板２７及び集電板１９に代えて保護板３２７及び集電板１１９をそれぞれ使用してもよい。これにより、第４実施形態と同様の作用効果が得られる。

３…電極組立体、１１…正極（電極）、１２…負極（電極）、１４ｂ，１７ｂ…タブ、１６，１９…集電板（第２板状部材）、２１，２５…タブ積層体、２１ａ，２１ｂ，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…端面、２３，２７，１２７，２２７…保護板（押圧部材、第１板状部材）、２３ａ，２７ａ，１２７ａ…第１金属層、２３ｂ，２７ｂ…第２金属層、１１６，１１９…集電板（押圧部材）、１１６ａ，１１９ａ…第１金属層、１１６ｂ，１１９ｂ…第２金属層、１２８…開口部、Ｗ…溶接部。

Claims (7)

1. タブを含む電極を備える電極組立体であって、
   積層された前記タブを有するタブ積層体と、
   押圧部材と、
   を備え、
   前記タブ積層体及び前記押圧部材は、前記タブ積層体の積層方向において配列されており、
   前記タブ積層体が、積層された前記タブ同士を接続する溶接部を有し、
   前記押圧部材の少なくとも一部が、熱により、前記タブ積層体を押圧するように変形可能な感熱変形部である、電極組立体。
2. 前記感熱変形部が、第１熱膨張係数を有する第１金属層と、前記第１熱膨張係数よりも大きい第２熱膨張係数を有する第２金属層と、を備え、
   前記第１金属層が、前記第２金属層と前記タブ積層体との間に配置される、請求項１に記載の電極組立体。
3. 前記第１金属層が複数の開口部を有するメッシュ構造を備え、前記複数の開口部内に前記第２金属層の一部が配置される、請求項２に記載の電極組立体。
4. 前記第１金属層が前記第２金属層よりも薄い、請求項２又は３に記載の電極組立体。
5. 前記感熱変形部が、形状記憶材料を含む、請求項１に記載の電極組立体。
6. 前記押圧部材が、第１板状部材であり、
   前記電極組立体が、前記第１板状部材よりも厚い第２板状部材を更に備え、
   前記タブ積層体が、前記第１板状部材と前記第２板状部材との間に配置される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電極組立体。
7. 前記溶接部が、前記タブ積層体の積層方向に沿って延在する前記タブ積層体の端面に位置する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電極組立体。

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