密闭型电池及其制造方法技术

本发明专利技术提供密闭型电池及其制造方法。在此公开的密闭型电池具备电极体、外部连接用的集电片、以及外装体，所述电极体具备正负极集电体，所述集电片分别与该集电体的一部分接合。所述密闭型电池的特征在于，所述正负极集电体与所述正负极集电片的接合部都在所述外装体的内部形成，所述正负极集电体中的至少一者和与该集电体连接的同极侧的所述集电片由彼此不同的金属构成，在由彼此不同的金属构成的所述集电体与所述集电片的接合界面存在的金属间化合物在透射型电子显微镜观察下的最大直径小于1μm。

【技术实现步骤摘要】
密闭型电池及其制造方法本申请基于2019年3月11日提出的日本专利申请第2019-044181号要求优先权，将该申请的全部内容作为参照引入本说明书中。
本专利技术涉及密闭型电池和该电池的制造方法。详细而言，涉及具备层压外装体的密闭型电池的集电结构。
技术介绍
锂离子二次电池与现有的二次电池相比重量轻且能量密度高，因此近年来优选作为个人电脑、便携终端等的所谓的移动电源以及车辆驱动用电源使用。锂离子二次电池，特别是作为电动汽车(EV)、混合动力汽车(HV)、插电式混合动力汽车(PHV)等车辆的驱动用高输出电源，期待日益普及。作为该锂离子二次电池的一形态，例如可举出日本特开2017-123306号公报公开的具备正负极电极片的电极体被收纳在能够密闭的外装体(例如层压外装体)中的密闭结构的电池(密闭型电池)，构成该电极片的正负极各自的集电体和与该集电体连接的外部连接用的集电片，由彼此不同的金属构成。具有这样的特征的密闭型电池，由彼此不同的金属构成的集电体和集电片通过焊接等手段而进行不同种类金属接合，在该不同种类金属彼此(例如铜和铝等)接合的部分会形成脆性的金属间化合物。但是，该金属间化合物的形成会成为使该集电体与集电片的接合部的强度降低的原因，因此不优选。另外，金属间化合物的形成会由于对不同种类金属彼此的接合部分施加高热而增大，因此将不同种类金属彼此接合的方法受到限制。例如，专利文献1中记载了从共晶组织(金属间化合物)生成等观点出发，不同种类金属结合难以使用加热熔融接合，并公开了取而代之应用超声波焊接的技术。
技术实现思路
如上所述，如果不同种类金属间的接合能够采用超声波焊接，则能够防止在使用电弧焊接、激光焊接等时产生的高温的熔融热施加于不同种类金属彼此的接合部分，从而能够减少该接触部分的金属间化合物的形成，提高不同种类金属彼此的接合部分的强度。但是，即使采用超声波焊接作为接合手段，根据接合时的超声波能量(即超声波的振动能)的施加条件，有时也会反而促进金属间化合物的生成。这样的话，在不同种类金属彼此的接合部分无法确保充分的强度，进而有可能无法维持密闭型电池的可靠性。因此，本专利技术是为了提高上述的不同种类金属彼此的接合部分的强度而提出的，目的是提供一种在正负极中任一者的集电体和与该集电体连接的集电片由彼此不同的金属构成的情况下，使该不同种类金属间的接合部的强度提高了的密闭型电池。另一个目的是提供制造该密闭型电池的方法。本专利技术人发现在将不同种类金属彼此进行超声波焊接时，通过调整施加的超声波能量的大小，在不同种类金属彼此的接合界面形成的金属间化合物的最大直径明显缩小，由此使该不同种类金属间的接合部的强度明显提高，从而完成了本专利技术。即、为实现上述目的，本专利技术提供一种密闭型电池，其具备电极体、外部连接用的正极集电片和负极集电片、以及层压外装体，所述电极体具备片状的正极集电体和片状的负极集电体，所述正极集电片和所述负极集电片分别与所述正极集电体和所述负极集电体的一部分接合，所述层压外装体收纳所述电极体。所述密闭型电池的特征在于，所述正极集电体与所述正极集电片的接合部、以及所述负极集电体与所述负极集电片的接合部，都在所述层压外装体的内部形成，所述正极集电体和所述负极集电体中的至少一者、和与该集电体连接的同极侧的所述集电片，由彼此不同的金属构成，由彼此不同的金属构成的所述集电体和所述集电片通过在后述的预定条件下进行超声波焊接而接合，在由彼此不同的金属构成的所述集电体与所述集电片的接合界面存在的金属间化合物在透射型电子显微镜(TEM)观察下的最大直径小于1μm。该结构的密闭型电池中，在由彼此不同的金属构成的集电体和同极侧的集电片的金属界面(接合界面)产生的金属间化合物，被抑制为在透射型电子显微镜观察下(TEM图像)的最大直径小于1μm的尺寸，其结果能够实现该接合部的高强度(拉伸强度等)。在此公开的密闭型电池的一优选技术方案中，所述正极集电体由铝构成，所述正极集电片由铜构成。在另一优选技术方案中，所述负极集电体由铜构成，所述负极集电片由铝构成。本技术方案的密闭型电池中，尽管正极侧和/或负极侧的所述接合部由作为彼此不同的金属的铜和铝构成，但该接合部(接合界面)的金属间化合物的形成得到抑制，其结果在接合部能够实现高的拉伸强度。另外，本专利技术提供一种制造在此公开的密闭型电池的方法。即、在此公开的制造方法是制造密闭型电池的方法，所述密闭型电池具备电极体、外部连接用的正极集电片和负极集电片、以及层压外装体，所述电极体具备片状的正极集电体和片状的负极集电体，所述正极集电片和所述负极集电片分别与所述正极集电体和所述负极集电体的一部分接合，所述层压外装体收纳所述电极体。本制造方法中，所使用的所述正极集电体和所述负极集电体中的至少一者、和与该集电体连接的同极侧的所述集电片，由彼此不同的金属构成。通过超声波焊接将由彼此不同的金属构成的集电体与集电片接合。本制造方法中，确定在该超声波焊接时对所述集电体与集电片的接合部分施加的超声波能量的水平，以使得在该集电体与集电片的接合界面产生的金属间化合物在透射型电子显微镜观察下(TEM图像)的最大直径小于1μm。该技术方案的制造方法中，通过水平较低的超声波能量的超声波焊接将彼此不同的金属接合，由此能够防止对该彼此不同的金属的接合部施加高温的熔融热。另外，通过调整施加的超声波能量，能够在由彼此不同的金属构成的集电体与集电片的接合界面中，抑制TEM观察下的最大直径为1μm以上这样的大的金属间化合物的形成。由此，在由彼此不同的金属构成的集电体和集电片的接合部(接合界面)，金属间化合物的形成得到抑制，其结果，能够在该接合部实现高的拉伸强度。在此公开的制造方法的一优选技术方案中，其特征在于，所述正极集电体由铝构成，所述正极集电片由铜构成，通过施加200J以下的超声波能量的超声波焊接将该正极集电体与正极集电片接合。在另一优选技术方案中，所述负极集电体由铜构成，所述负极集电片由铝构成，通过施加200J以下的超声波能量的超声波焊接将该负极集电体与负极集电片接合。集电体和集电片由上述金属构成，并且对它们施加200J以下的超声波能量进行超声波焊接，由此能够提高作为彼此不同的金属的铜和铝的接合部的强度(拉伸强度等)。附图说明图1是示意性地表示本实施方式涉及的密闭型电池的截面图。图2A是表示通过施加200J以下的超声波能量的超声波焊接而形成了接合部的实施例的接合界面的TEM图像。图2B是以更高倍率观察图2A所示的实施例的接合界面的TEM图像。图2C是表示通过施加400J的超声波能量的超声波焊接而形成了接合部的比较例1的接合界面的TEM图像。图2D是表示通过施加420J的超声波能量的超声波焊接而形成了接合部的比较例2的接合界面的TEM图像。图2E是表示通过施加450J的超声波能量的超声波焊接而形成了接合部的比较例3的接合界面的TEM图像。具体实施方式...

【技术保护点】
1.一种密闭型电池，具备电极体、外部连接用的正极集电片和负极集电片、以及层压外装体，/n所述电极体具备片状的正极集电体和片状的负极集电体，/n所述正极集电片和所述负极集电片分别与所述正极集电体和所述负极集电体的一部分接合，/n所述层压外装体收纳所述电极体，/n所述密闭型电池的特征在于，/n所述正极集电体与所述正极集电片的接合部、以及所述负极集电体与所述负极集电片的接合部，都在所述层压外装体的内部形成，/n所述正极集电体和所述负极集电体中的至少一者、和与该集电体连接的同极侧的所述集电片，由彼此不同的金属构成，/n在由彼此不同的金属构成的所述集电体与所述集电片的接合界面存在的金属间化合物在透射型电子显微镜观察下的最大直径小于1μm。/n

【技术特征摘要】
20190311 JP 2019-0441811.一种密闭型电池，具备电极体、外部连接用的正极集电片和负极集电片、以及层压外装体，
所述电极体具备片状的正极集电体和片状的负极集电体，
所述正极集电片和所述负极集电片分别与所述正极集电体和所述负极集电体的一部分接合，
所述层压外装体收纳所述电极体，
所述密闭型电池的特征在于，
所述正极集电体与所述正极集电片的接合部、以及所述负极集电体与所述负极集电片的接合部，都在所述层压外装体的内部形成，
所述正极集电体和所述负极集电体中的至少一者、和与该集电体连接的同极侧的所述集电片，由彼此不同的金属构成，
在由彼此不同的金属构成的所述集电体与所述集电片的接合界面存在的金属间化合物在透射型电子显微镜观察下的最大直径小于1μm。


2.根据权利要求1所述的密闭型电池，
所述正极集电体由铝构成，所述正极集电片由铜构成。


3.根据权利要求1或2所述的密闭型电池，
所述负极集电体由铜构成，所述负极集电片由铝构成。


4.一种密闭型电池的制造方法，所述密闭型电池具...

【专利技术属性】
技术研发人员：大村真也，加藤真史，松本瑞穗，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP