鋰離子電池用負極的製造方法以及鋰離子電池的製作方法

2023-09-18 18:02:10

專利名稱：鋰離子電池用負極的製造方法以及鋰離子電池的製作方法
技術領域：
本發明涉及鋰離子電池用負極的製造方法以及鋰離子電池。更詳細地，本發明 涉及含有合金系活性物質的鋰離子電池用負極中的、負極集電體與負極引線的接合方法 的改進。
背景技術：
鋰離子電池具有高容量以及高能量密度，容易小型化以及輕量化，因此被廣 泛用於電子設備等的電源。電子設備有可攜式電話、可攜式信息終端(Personal Digital Assistant, PDA)、筆記本型個人計算機、攝像機、可攜式遊戲機等。代表性的鋰離子電 池具備含有鋰鈷複合氧化物的正極、含有石墨的負極和聚烯烴制隔膜。正極以及負極分別由集電體、活性物質層和引線構成。活性物質層形成於集電 體表面。引線被焊接在未形成活性物質層的集電體露出部。引線的焊接利用了電阻焊接 或超聲波焊接。集電體露出部是通過在集電體表面空出間隔地形成活性物質層、或在集 電體表面上形成活性物質層之後除去活性物質層的一部分而形成的。最近，隨著電子設備的多功能化的進展，其電力消費量也在增大。另一方面， 希望能夠延長通過一次充電而連續使用的時間。因此，需要鋰離子電池的更高容量化， 積極進行了比石墨更高容量的合金系活性物質的開發。代表性的合金系活性物質有矽、 矽氧化物等矽系活性物質。含有合金系活性物質的負極一般具備負極集電體、在負極集電體表面通過氣相 法形成的合金系活性物質的薄膜(以下有時稱為「薄膜狀負極活性物質層」)。對於在形成有薄膜狀負極活性物質層的負極集電體上接合負極引線的方法，有 各種提案。日本特開2007-214086號公報(以下稱為專利文獻1)中公開了下述負極通過 對負極板與負極引線的層疊體照射雷射從而形成將上述層疊體在厚度方向上貫通的連通 孔。如果對上述層疊體照射雷射，則存在於連通孔的內部表面的負極集電體與負極引線 熔化並接觸，由此使得負極集電體與負極引線連接。然而，在負極集電體與負極引線的連接部分中含有合金系活性物質的粒子。合 金系活性物質的粒子通過雷射照射而從薄膜狀負極活性物質層中流出。由於合金系活性 物質的熔點高，因此只是照射雷射的話，不易熔化。因此，上述連接部分的接合強度 低。另外，合金系活性物質的電阻大，因此由於在上述連接部分中存在合金系活性物質 的粒子，上述連接部分的導通性容易下降。日本特開2007-115421號公報(以下稱為專利文獻2)中公開了下述負極在 含有合金系活性物質的薄膜狀負極活性物質層的表面通過電阻焊接而接合由銅、銅合金 或銅的包層材形成的負極引線。電阻焊接中，有時負極集電體或負極引線會發生局部熔 化，但由於電流在薄膜狀負極活性物質層中幾乎不流通，因此薄膜狀負極活性物質層不 熔化。因此，負極集電體與負極引線不能充分接合。

發明內容
為了在負極集電體的表面通過氣相法形成合金系活性物質的薄膜並同時設置集 電體露出部，例如可以考慮在負極集電體表面的規定位置上形成掩模層、在薄膜形成後 除去掩模層的方法。除去掩模層的部分成為集電體露出部。在這種情況下，需要掩模層 的形成、掩模層的除去等繁瑣且多餘的操作。局部地除去合金系活性物質的薄膜而形成集電體露出部是非常困難的。特別 是，矽系活性物質的薄膜為玻璃質，具有高機械強度，牢固地固附在負極集電體表面。 如果從負極集電體上除去該玻璃質薄膜，則負極集電體受損，其集電性能以及電極性能 有可能下降。也就是說，在包含含有合金系活性物質的薄膜狀負極活性物質層的負極中，將 負極集電體與負極引線高效且切實地接合是非常繁雜且困難的。本發明的目的在於提供一種製造鋰離子電池用負極的方法、以及具備通過上述 方法製造的鋰離子電池用負極的鋰離子電池，所述鋰離子電池用負極具備含有合金系活 性物質的薄膜狀負極活性物質層，且負極集電體與負極引線切實地接合。本發明的鋰離子電池用負極的製造方法的特徵在於，具備(1)準備負極板以及 與負極板連接的負極引線的工序，其中，所述負極板具備集電體、和形成於集電體的表 面且含有合金系活性物質的薄膜狀負極活性物質層；(2)在由第1板與第2板構成的一組 焊接夾具的第1板與第2板之間，以薄膜狀負極活性物質層的表面與負極引線的表面重 合、且包含由負極板的端面與負極引線的端面形成的焊接端面的焊接區域露出的方式夾 持負極板與負極引線的工序，(3)通過向焊接區域進行弧光放電使焊接區域熔化從而將所 述集電體與所述負極引線電弧焊接的工序；其中，焊接夾具在第1板與第2板的接合面中 的焊接區域的周圍具有限制由弧光放電引起的焊接區域的體積擴展的形狀。另外，本發明的鋰離子電池的特徵在於具備具備正極集電體、形成於上述正 極集電體的表面的正極活性物質層和與上述正極集電體連接的正極引線的正極；通過上 述的鋰離子電池用負極的製造方法而製造的鋰離子電池用負極；以介於正極與鋰離子電 池用負極之間的方式配置的隔膜；和鋰離子傳導性非水電解質。根據本發明的鋰離子電池用負極的製造方法，能夠有效且利於工業化地製造具 備負極集電體、含有合金系活性物質的薄膜狀負極活性物質層和負極引線、且負極集電 體與負極引線切實地接合的鋰離子電池用負極。另外，通過本發明的製造方法製造的 負極不僅負極集電體與負極引線以高強度接合，而且負極集電體與負極引線的導通性良 好。進而，本發明的鋰離子電池通過具備由本發明的製造方法製造的負極，具有高容量 以及高輸出，循環特性、輸出特性等電池性能優良。本發明的新特徵記載在後附的權利要求書中，關於本發明的構成和內容這兩方 面，與本申請的其他目的和特徵一起，參照附圖，通過下面的詳細說明可以更好地理解。


圖1是說明本發明的第1實施方式的鋰離子電池用負極的製造方法的縱截面圖。
圖2是說明本發明的第2實施方式的鋰離子電池用負極的製造方法的縱截面圖。圖3是示意地表示本發明的第3實施方式的鋰離子電池的結構的縱截面圖。圖4是示意地表示電子束式蒸鍍裝置的結構的側面透視圖。圖5是示意地表示用於測定負極引線相對於負極集電體的抗拉強度的試樣的制 作方法的立體圖。圖6是示意地表示負極引線相對於負極集電體的抗拉強度的測定方法的立體 圖。
具體實施例方式本發明者們在為了解決上述課題的研究過程中，著眼於專利文獻2中公開的介 由含有合金系活性物質的薄膜狀負極活性物質層而將負極集電體與負極引線接合的結 構。於是發現了通過電弧焊接將具備負極集電體和薄膜狀負極活性物質層的負極板與具 有特定材質的負極引線接合的新方法。發現根據該方法，不僅負極集電體與負極引線熔 化、而且薄膜狀負極活性物質層中所含的合金系活性物質也熔化從而形成合金層，由此 能夠使負極集電體與負極引線導通性良好且牢固地接合。在上述方法中，以薄膜狀負極活性物質層的表面與負極引線的表面重合、且由 負極板的端面和負極引線的端面形成的焊接端面露出的方式使得負極板與負極引線被焊 接夾具夾持。然後，通過對焊接端面進行弧光放電，弧光放電的能量所波及的焊接區域 發生熔化而生成熔化部分。通過使該熔化部分固化，可以在負極集電體與負極引線之間 形成合金層。然而，在上述的方法中，由於熔化部分的體積在局部變得過大，使得合金層的 尺寸變得大於必要以上的程度。其結果是，在製作卷繞型電極組時，容易引起下述不良 情況卷繞型電極組的尺寸以及形狀變得超出規格、或者卷繞型電極組中的正極或負極 與隔膜的密合性降低、合金層使隔膜受到損傷而發生內部短路。另外，在形成多個合金 層的情況下，合金層的形狀和/或尺寸變得不一致，上述的不良情況有可能變得更加顯著。熔化部分的體積在局部變得過大的理由不十分明確，但推測如下。在上述的方 法中，焊接區域接觸焊接夾具的表面。因此，通過弧光放電而賦予的能量的一部分被焊 接夾具奪走。由此，推測弧光放電的能量變得不均勻地遍及焊接區域，容易發生熔化部 分的不均勻的體積擴大。本發明者們為了抑制合金層的尺寸大於必要以上的程度、整理合金層的形狀而 進一步進行反覆研究。其結果是發現了，通過焊接夾具以包含由負極板的端面和負極引 線的端面形成的焊接端面的焊接區域的至少一部分露出的方式夾持負極板和負極引線是 重要的。於是發現了為了以上述方式夾持負極板和負極引線，使用具有特定結構的焊接 夾具。本發明者們基於上述見解而完成了本發明。圖1是說明本發明的第1實施方式即鋰離子電池用負極的製造方法的縱截面圖。 第1實施方式的鋰離子電池用負極的製造方法(以下稱為「第1實施方式的製造方法」) 具備工序(1)、工序(2)、工序(3)。以下，對各工序進行詳細說明。[工序(1)]
在工序(1)中準備負極板1以及負極引線13。負極板1具備負極集電體10、形成於負極集電體10的厚度方向的兩面上的薄 膜狀負極活性物質層11。本實施方式中，薄膜狀負極活性物質層11形成於負極集電體 10的厚度方向的兩面，但也可以形成在單面上。對於負極集電體10，可以使用鋰離子電池用導電性基板，其中優選為無孔的導 電性基板。無孔的導電性基板的形態有箔、薄片、薄膜等。導電性基板的材質有不鏽 鋼、鈦、鎳、銅、銅合金等。導電性基板的厚度為1 500 μ m，優選為1 50 μ m、進 一步優選為10 30 μ m。薄膜狀負極活性物質層11含有合金系活性物質，在不損害其特性的範圍內，還 可以含有合金系活性物質以外的公知的負極活性物質、添加劑等。優選形態的薄膜狀負 極活性物質層U是含有合金系活性物質、且膜厚為3 50 μ m的非晶質或低結晶性的薄膜。合金系活性物質在負極電位下在充電時通過與鋰合金化而嵌入鋰、且在放電時 脫嵌鋰。作為合金系活性物質，沒有特別的限制，可以使用公知的物質，但優選為矽系 活性物質以及錫系活性物質，進一步優選為矽系活性物質。作為矽系活性物質，可以列舉出矽、矽化合物、它們的部分置換體、它們的固 溶體等。作為矽化合物，可以列舉出矽氧化物、矽碳化物、矽氮化物、矽合金等。其中 優選矽氧化物。作為矽氧化物，可以列舉出由式SiOa(0.05 < a < 1.95)表示的酸化矽等。作 為矽碳化物，可以列舉出由式SiCb(0<b< 1)表示的碳化矽等。作為矽氮化物，可以 列舉出由式SiN。(0 < C < 4/3)表示的氮化矽等。矽合金是矽與異種元素A的合金。作為異種元素A，可以使用選自Fe、Co、 Sb、Bi、Pb、Ni、Cu、Zn、Ge、In、Sn和Ti中的至少1種元素。部分置換體是將矽或 矽化合物中所含的矽的一部分用異種元素B置換而成的化合物。作為異種元素B，可以 使用選自 B、Mg、Ni、Ti、Mo、Co、Ca、Cr、Cu、Fe、Mn、Nb、Ta、V、W、Zn、 C、N和Sn中的至少1種元素。錫系活性物質有錫、錫氧化物、錫氮化物、錫合金、錫化合物、它們的固溶體 等，優選為錫氧化物。錫氧化物有3110(1(0<(1<2)、SnO2等酸化錫。錫合金有Ni-Sn 合金、Mg-Sn合金、Fe-Sn合金、Cu_Sn合金、Ti-Sn合金等。錫化合物有SnSi03、 Ni2Sn4、Mg2Sn 等。合金系活性物質可以單獨使用1種或將2種以上組合使用。薄膜狀負極活性物質層11通過氣相法而形成在負極集電體10的表面。作為氣 相法，可以列舉出真空蒸鍍法、濺射法、離子鍍法、雷射燒蝕法、化學氣相沉積(CVD ； Chemical Vapor Deposition)法、等離子化學氣相沉積法、噴鍍法等。其中優選為真空蒸鍍法。例如，在電子束式真空蒸鍍裝置中，在矽靶的垂直方向上方配置負極集電體 10。對矽靶照射電子束使產生矽蒸氣，使該矽蒸氣在負極集電體10的表面析出。由此， 含矽的薄膜狀負極活性物質層11形成在負極集電體10的表面。此時，如果向電子束式 真空蒸鍍裝置內供給氧或氮，則形成包含矽氧化物或矽氮化物的薄膜狀負極活性物質層11。本實施方式中，薄膜狀負極活性物質層11可以形成為整體膜，但也不限於此， 可以通過氣相法形成格子等圖案形狀，也可以形成為多個柱狀體的集合體。多個柱狀體分別含有合金系活性物質，以從負極集電體表面向外方延伸且相互 隔離的方式形成。柱狀體的高度優選為3μιη 30μιη。在這種情況下，在負極集電體 的表面規則或不規則地形成多個凸部，優選在1個凸部的表面形成1個柱狀體。關於從凸 部的垂直方向上方的正投影圖中的形狀，有菱形、圓形、橢圓形、三角形 八角形等。 作為凸部的規則配置，可以列舉出棋盤格配置、格子配置、交錯式格子配置、最密填充 配置等。凸部形成於負極集電體的單面或兩面上。負極引線13含有選自鎳、鎳合金、銅以及銅合金中的至少1種金屬或合金。作 為鎳合金，可以列舉出鎳-矽合金、鎳-錫合金、鎳-鈷合金、鎳-鐵合金、鎳-錳合 金等。作為銅合金，可以列舉出銅-鎳合金、銅-鐵合金、銅-銀合金、銅-磷合金、 銅-鋁合金、銅-矽合金、銅-錫合金、銅-鋯合金、銅-鈹合金等。它們中，從提高負極集電體10與負極引線13的接合強度的觀點出發，優選為 鎳、銅、銅-鎳合金，進一步優選為銅。另外，也可以使用銅與鎳的包層材。負極引線 13可以通過將上述的金屬或合金成形為一般的引線形狀而製造。[工序(2)]工序(2)中，使用包含第1板20和第2板21的一組焊接夾具14，在第1板20 與第2板21之間夾持負極板1和負極引線13。焊接夾具14通過將銅等金屬材料成形為 規定的形狀而製作。通過焊接夾具14進行的對負極板1以及負極引線13的夾持通過下 述方式實施薄膜狀負極活性物質層11的表面與負極引線13的表面重合，且包含由負極 板1的端面Ia和負極引線13的端面13a形成的焊接端面16的焊接區域露出。這裡，所謂薄膜狀負極活性物質層11的表面是指薄膜狀負極活性物質層11的厚 度方向的一個表面。負極引線13的表面是指負極引線13的厚度方向的一個表面。沒有 必要是薄膜狀負極活性物質層11的表面的整面與負極引線13的表面的整面重合，只要是 各自表面的至少一部分重合、接觸就可以。本實施方式中，負極板1的端面Ia是負極板1的長度方向的一個端面，負極引 線13的端面13a是負極引線13的寬度方向的一個端面，但也不限於此。負極板1的端 面Ia也可以是負極板1的長度方向或寬度方向的任一個端面。負極引線13的端面13a也 可以是負極引線13的長度方向或寬度方向的任一個端面。將負極板1的端面Ia以及負極引線13的端面13a設定為長度方向或寬度方向 的哪一個端面可以根據電極組的形態(卷繞型、扁平型、層疊型等)、鋰離子電池的形態 (方型、圓筒型、扁平型、層壓薄膜包型、硬幣型等)以及設計(尺寸、容量、用途等) 等條件而適宜選擇。另外，當通過焊接夾具14來夾持負極板1和負極引線13時，優選以負極板1的 端面Ia與負極引線13的端面13a成為連續的同一平面、形成平坦的焊接端面16的方式 配置負極板1以及負極引線13。所謂包含焊接端面16的焊接區域，是在從相對於焊接端 面16垂直的方向19以後述的條件進行弧光放電時，負極板1以及負極引線13中的、弧 光放電的能量所波及的區域。
焊接夾具14在第1板20的與第2板21的接合面20b以及第2板21的與第1板 20的接合面21b中的、焊接區域的周圍的至少一部分具有限制由弧光放電引起的焊接區 域的體積擴展的形狀。本實施方式的焊接夾具14當在第1板20與第2板21之間夾持負 極板1和負極引線13的狀態下具有由第1板20的第1凹部20x與第2板21的第2凹部 21x形成的凹陷17。於是，凹陷17的內部空間成為限制焊接區域的體積擴展的形狀。第1凹部20x從第1板20的端面20a開始沿接合面20b形成。本實施方式中， 第1凹部20x的截面形狀為錐形狀(更具體而言是直角三角形)的缺口。第1凹部20x 的截面是指第1板20的厚度方向的截面。第2凹部21x從第2板21的端面21a開始沿 接合面21b而形成，介由負極板1以及負極引線13與第1凹部20x相對置。本實施方式 中，第2凹部21x的截面形狀為錐形狀(更具體而言是直角三角形)的缺口。第2凹部 21x的截面是指第2板21的厚度方向的截面。當第1凹部20x以及第2凹部21x為具有錐形狀的截面形狀的缺口時，對缺口的 尺寸沒有特別的限制，可以根據負極集電體10、薄膜狀負極活性物質層11以及負極引線 13的厚度、它們中所含有的金屬元素以及半金屬元素的種類或組成等而適當選擇。例如，當負極集電體10的厚度為1 50 μ m、薄膜狀負極活性物質層11的厚 度為1 30 μ m、以及負極引線13的厚度為10 500 μ m時，在第1凹部20x以及第2 凹部21x的截面中，優選沿第1板20的端面20a或第2板21的端面21a的方向的長度為 0.1 0.6mm，沿第1板20的接合面20b或第2板21的接合面21b的方向的長度為0.2 0.6mm。另外，優選第1凹部20x以及第2凹部21x形成為相同的尺寸。上述由第1凹部20x與第2凹部21x構成的凹陷17的直徑隨著遠離第1板20的 端面20a以及第2板21的端面21a而減少。因此，凹陷17的內部空間的截面形狀形成 為梯形。另外，本實施方式中的凹陷17的內部空間的截面形狀不限於梯形，例如也可以 是三角形等。另外，凹陷17的內部空間的形狀也可以是圓錐形狀、三角錐形狀等。這樣，通過使焊接夾具14具有凹陷17，可以限制由弧光放電引起的焊接區域的 體積擴展，可以抑制由於焊接區域熔化並再次固化而形成的合金層的尺寸變得過大。另 外，可以抑制合金層的尺寸以及形狀從而不會成為在製作卷繞型電極組時發生不適情況 的尺寸以及形狀。進而，在形成多個合金層時，由於合金層的尺寸以及形狀大體一致， 因此卷繞型電極組的尺寸控制在規格內，可以顯著抑制正極或負極與隔膜的密合性降 低、以合金層的尺寸和形狀為原因的內部短路的發生等。進而，通過使焊接夾具14具有凹陷17，焊接區域幾乎完全熔化。焊接區域中存 在負極集電體10、薄膜狀負極活性物質層11以及負極引線13，它們中含有金屬元素以及 半金屬元素(矽等)。通過使焊接區域幾乎完全熔化，上述金屬元素以及半金屬元素大 致均勻地混合併分散，至少一部分發生合金化。其結果是，處於熔化狀態的焊接區域再 次固化而形成的合金層的組織變得均勻，合金層的機械強度以及導電性進一步提高。由 此，即使合金層的尺寸變小，由合金層帶來的負極集電體10與負極引線13的接合性以及 導通性與使合金層的尺寸大於必要以上的程度的情況相比也是毫不遜色的水平。另外，在焊接區域不均勻地熔化的情況下，由於局部的粘度差等，容易產生必 要以上地突出的部分等，焊接區域再度固化而形成的合金層的尺寸以及形狀容易產生偏 差。另外，容易形成具有必要以上地突出的部分的合金層。其結果是，在製作電池時，為了抑制由上述的突出部分引起的內部短路的發生等，需要在電池內設置多餘的空間。 由此妨礙了電池的高密度化設計以及高容量化設計。可以得到上述效果的理由不十分明確，但推測如下。本實施方式中，焊接區域的至少一部分與焊接夾具20、21之間存在作為第1凹 部20x以及第2凹部21x的空間。也就是說，焊接區域與焊接夾具20、21形成相互不接 觸的部分。由此，賦予焊接區域的弧光放電的能量難以被第1板20以及第2板21奪走。 其結果是，弧光放電的能量大致均勻地遍及焊接區域，焊接區域均勻地熔化。然後，發生由熔化引起的焊接區域的體積擴大，熔化的焊接區域接觸到面對著 第1凹部20x以及第2凹部21x的第1板20的表面以及第2板21的表面。在這種情況 下，焊接區域所具有的能量的至少一部分被第1板20以及第2板21奪走，但由於焊接區 域已經均勻地熔化，因此難以發生局部的形狀變化。也就是說，由焊接區域的熔化引起 的體積擴大、特別是局部的擴大被限制。因此，熔化狀態的焊接區域再次固化而形成的 合金層成為反映了凹陷17的內部空間的形狀的形狀，不會形成局部突出的部分等。由 此，可以推測形成了機械強度以及導電性高、形狀齊整的合金層。[工序(3)]工序(3)中，通過向包含焊接端面16的焊接區域進行弧光放電，使焊接區域熔 化，將負極集電體10與負極引線13電弧焊接。具體來說，相對於由負極板1的端面Ia和負極引線13的端面13a形成的焊接端 面16，在垂直的方向上配置未圖示的電弧焊接用電極。然後，從電弧焊接用電極的焊接 炬向箭頭19的方向照射能量。從焊接炬照射的能量照射到焊接端面16。由此，包含焊 接端面16的焊接區域均勻地熔化，然後固化而形成合金層。也可以使電弧焊接用電極以規定的間隔在負極板1的寬度方向上移動，進行電 弧焊接。由此，可以得到圖3所示的鋰離子電池25中具備的負極28。負極28具備多個 合金層17。另外，也可以一邊使電弧焊接用電極在負極板1的寬度方向上移動、一邊連 續地進行電弧焊接。由此，在負極板1的長度方向的一端部的大致全域中形成向負極板 1的寬度方向延伸的合金層17。如果實施電弧焊接，則可以在負極集電體10和負極引線 13的任意的部位上容易地形成合金層17。電弧焊接法中，優選等離子焊接法以及TIG (Tungsten Inert Gas)焊接法。如果
考慮到合金層17內的元素的均勻分散性等，則特別優選等離子焊接法。據推測，合金層 17內元素如果均勻地分散，則由合金層17帶來的負極集電體10與負極引線13的接合性 以及導通性可以提高。等離子焊接以及TIG焊接可以分別利用市售的等離子焊接機以及 TIG焊接機實施。等離子焊接可以適當地選擇例如焊接電流值、焊接速度(焊接炬的移動速度)、 焊接時間、等離子氣體以及遮蔽氣體的種類及其流量等條件來實施。通過選擇這些條 件，可以控制由生成的合金層17帶來的負極集電體10與負極引線13的接合性以及導通 性。焊接電流值例如從IA 100A的範圍中選擇。焊接炬的掃引速度例如從Imm/ 秒 IOOmm/秒的範圍中選擇。等離子氣體可以使用氬氣體等。等離子氣體流量可以從 例如IOml/分 10升/分的範圍中選擇。遮蔽氣體可以使用氬、氫等。遮蔽氣體流量例如從IOml/分 10升/分的範圍中選擇。另外，根據電弧焊接的焊接條件，在合金層17的內部，薄膜狀負極活性物質層 11的一部分有時不熔化而原狀殘留。但是，只要通過電弧焊接而形成合金層17，則合金 層17內部殘留的薄膜狀負極活性物質層11不會使由合金層17帶來的負極集電體10與負 極引線13的接合性以及導通性低於實用範圍。另一方面，在代替電弧焊接而實施電阻焊接時，在負極集電體10以及負極引線 13中流通電流，但由於薄膜狀負極活性物質層11含有合金系活性物質，在薄膜狀負極活 性物質層11中不流通電流。因此，在負極集電體10與薄膜狀負極活性物質層11的界面 處，有時負極集電體10的一部分發生局部熔化。另外，在薄膜狀負極活性物質層11與 負極引線13的接觸部位中，有時負極引線13的一部分發生局部熔化。然而，從負極集 電體10介由薄膜狀負極活性物質層11至負極引線13的區域不發生熔化。即使實施超聲 波焊接，也與實施電阻焊接的情況相同。也就是說，在電阻焊接以及超聲波焊接中，負極集電體10和/或負極引線13僅 發生局部熔化，薄膜狀負極活性物質層11不發生熔化。因此，不能將負極集電體10與 負極引線13接合。即使在外表上看上去是接合的，但在電池的組裝時等容易發生斷線。在第1實施方式的製造方法中，當薄膜狀負極活性物質層11含有矽系活性物質 時，優選在工序(1)與工序(2)之間設置使鋰嵌入薄膜狀負極活性物質層11中的工序(以 下稱為「鋰嵌入工序」)。由此，可以進一步提高由工序⑶得到的合金層17內部的合 金的均勻分散性。另外，如果設置鋰嵌入工序，則與不設置鋰嵌入工序的情況相比，不僅無損於 合金層17的形狀均勻性，而且可以在不成為製作卷繞型電極組時的障礙的程度上使合金 層17的尺寸變大。由此，合金層17與負極集電體10以及負極引線13的接觸面積變大。 其結果是，由合金層17帶來的負極集電體10與負極引線13的接合性以及導通性得以進
一步提尚。鋰向薄膜狀負極活性物質層11的嵌入例如通過真空蒸鍍法、電化學方法、在薄 膜狀負極活性物質層11表面貼附鋰箔等來實施。例如，根據真空蒸鍍法，如果在真空蒸 鍍裝置的靶上安裝金屬鋰，進行真空蒸鍍，則鋰被嵌入薄膜狀負極活性物質層11。鋰的 嵌入量沒有特別限制，優選嵌入為薄膜狀負極活性物質層11的不可逆容量份量的鋰。圖2是說明本發明的第2實施方式的鋰離子電池用負極的製造方法的縱截面圖。 第2實施方式的鋰離子電池用負極的製造方法(以下稱為「第2實施方式的製造方法」) 與圖1所示的第1實施方式的製造方法類似。因此，對於圖2中與圖1對應的部位，賦 予與圖1相同的參照符號，省略其說明。第2實施方式的製造方法中，除了在工序(2)中代替焊接夾具14而使用焊接夾 具15以外，能夠與第1實施方式的製造方法同樣地實施。焊接夾具15包含第1板22和第2板23。焊接夾具15在第1板22與第2板23 的接合面22b以及第2板23與第1板22的接合面23b中的、焊接區域的周圍的至少一部 分上具有限制由弧光放電引起的焊接區域的體積擴展的形狀。焊接夾具15通過將銅等金 屬材料成形為規定的形狀而製作。本實施方式的焊接夾具15當在第1板22與第2板23之間夾持負極板1和負極引線13的狀態下具有由第1板22的第1凹部22x與第2板23的第2凹部23x形成的凹 陷18。於是，凹陷18的內部空間的形狀成為限制焊接區域的體積擴展的形狀。第1凹部2&從第1板22的端面22a開始沿接合面22b形成。本實施方式中， 第1凹部22x的截面形狀為長方形的缺口。第1凹部22x的截面是第1板22的厚度方向 的截面。第2凹部23x從第2板23的端面23a開始沿接合面23b形成，介由負極板1以 及負極引線13與第1凹部2&相對置。本實施方式中，第2凹部23x的截面形狀為長方 形的缺口。第2凹部23x的截面是第2板23的厚度方向的截面。當第1凹部22x以及第2凹部23x是具有長方形的截面形狀的缺口時，對缺口的 尺寸沒有特別的限制，可以根據負極集電體10、薄膜狀負極活性物質層11以及負極引線 13的厚度、它們中所含有的金屬元素以及半金屬元素的種類或組成等而適當選擇。例如，當負極集電體10的厚度為1 50 μ m、薄膜狀負極活性物質層11的厚 度為1 30 μ m、以及負極引線13的厚度為10 500 μ m時，在第1凹部22x或第2凹 部23x的截面中，優選沿第1板22的端面22a或第2板23的端面23a的方向的長度為 0.1 0.6mm，沿第1板22的接合面22b或第2板23的接合面23b的方向的長度為0.2 0.6mm。另外，優選第1凹部22x以及第2凹部23x形成為相同的尺寸。上述的由第1凹部2&和第2凹部23x構成的凹陷18的直徑大致一定。因此， 本實施方式中，凹陷18的內部空間的形狀成為長方體，凹陷18的內部空間的截面形狀成 為長方形。然而，凹陷18的內部空間的形狀也可以是立方體形狀、圓柱形狀等。通過使用這樣的焊接夾具15，可以得到與使用焊接夾具14時相同的效果。根據第1實施方式以及第2實施方式的製造方法，能夠高效且工業上有利地製造 具備含有合金系活性物質的薄膜狀負極活性物質層的負極。在第1實施方式以及第2實 施方式的製造方法中，由於在工序(3)中發生合金化，因此能夠降低負極集電體與負極 引線的接合溫度。在這個方面上，第1實施方式以及第2實施方式的製造方法在工業上 也是有利的。另外，第1實施方式以及第2實施方式的製造方法中，第1凹部20x和第2凹部 21x的形狀、以及第1凹部2&和第2凹部23x的形狀分別相同，但也不限於此，也可以 是不同的形狀。圖3是示意地表示本發明的第3實施方式的鋰離子電池25的結構的縱截面圖。 鋰離子電池25除了包含根據本發明的第1實施方式或第2實施方式的製造方法得到的負 極28以外，與以往的鋰離子電池具有相同的結構。本實施方式的鋰離子電池25通過包含負極28，具有高容量以及高輸出，輸出特 性、循環特性等電池性能優良。另外，在負極28中，通過合金層17將負極板1(負極集 電體10)與負極引線13牢固地且導通性良好地接合。由此，負極28的集電性能、輸出 特性等經過長期而維持高水平。因此，本實施方式的鋰離子電池25的耐用壽命長。鋰離子電池25包含卷繞型電極組26、分別安裝在卷繞型電極組26的長度方 向的兩端上的上部絕緣板30以及下部絕緣板31、收納卷繞型電極組26等的電池殼32、 對電池殼32進行封口的封口板34、被封口板34支撐的正極端子33、和未圖示的非水電 解質。 在卷繞型電極組26的長度方向的兩端部安裝上部絕緣板30以及下部絕緣板31，將其收納在電池殼32中。此時，正極27的正極引線36以及負極28的負極引線13分別 連接在規定的部位。向電池殼32內注入非水電解質。接著，在電池殼32的開口部分安 裝支撐正極端子33的封口板34，將電池殼32的開口端部朝著封口板34斂縫安裝。由 此，電池殼32被封口，得到鋰離子電池25。卷繞型電極組26具備帶狀的正極27、帶狀的負極28、和帶狀的隔膜29。卷 繞型電極組26例如可以通過在正極27與負極28之間夾隔隔膜29、將其長度方向的一端 部作為卷繞軸卷繞而得到。本實施方式中，使用了卷繞型電極組26，但也不限於此，也 可以使用將卷繞型電極組26加壓而成形的扁平狀電極組、在正極27與負極28之間夾隔 隔膜29並層疊而成的層疊型電極組等。正極27具備正極板35和正極引線36。正極板35具備正極集電體和正極活性物質層。對於正極集電體，可以使用由不鏽鋼、鈦、鋁、鋁合金等金屬材料形成的多孔 性或無孔的導電性基板。作為多孔性導電性基板，有篩眼體、網狀體、衝孔片、板條體、多孔質體、發 泡體、無紡布等。對於無孔的導電性基板，有箔、薄膜等。對導電性基板的厚度沒有特 別限制，優選為1 500 μ m、進一步優選為10 30 μ m。正極活性物質層在本實施方式中設置在正極集電體的厚度方向的兩個表面，但 也不限於此，也可以設置在正極集電體的厚度方向的一個表面上。正極活性物質層包含 正極活性物質，也可以進一步包含導電劑、粘合劑等。作為正極活性物質，優選為含鋰複合金屬氧化物、橄欖石型磷酸鋰等。含鋰複合金屬氧化物是含有鋰和過渡金屬元素的金屬氧化物或將上述金屬氧化 物中的過渡金屬元素的一部分用異種元素置換而成的金屬氧化物。對於過渡金屬元素， 有Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Cr等，優選為Mn、Co、Ni等。對於異種元素， 有Na、Mg、Zn、Al、Pb、Sb、B等，優選為Mg、Al等。過渡金屬元素以及異種元素 分別可以單獨使用1種或將2種以上組合使用。作為含鋰複合氧化物，可以列舉出LiyCoO2、LiyNiO2、LiyMnO2、 LiyComNi1_m02> LiyComA1^mOn> LiyNii-^O^ LiyMn204、LiyMn2_mAn04 (上述各式中，A 表示選自 Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Cr、Na、Mg、Zn、Al、Pb、Sb 以及 B 中
的至少1種元素。O LiPF6> LiAlCl4> LiSbF6、LiSCN、 LiCF3S03、LiCF3C02、LiAsF6、LiB10Cl10> 低級脂肪族羧酸鋰、LiCl、LiBr、LiK LiBCl4、硼酸鹽類、醯亞胺鹽類等。溶質優選以0.5 2摩爾/L的濃度溶解於非水溶劑 中。作為非水溶劑，可以列舉出環狀碳酸酯、鏈狀碳酸酯、環狀羧酸酯等。作為環 狀碳酸酯，例如可列舉出碳酸亞丙酯、碳酸亞乙酯等。作為鏈狀碳酸酯，例如可列舉出 碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯等。作為環狀羧酸酯，可列舉出Y-丁內酯、 Y-戊內酯等。非水溶劑可以單獨使用1種，也可以組合兩種以上使用。作為添加劑，可以列舉出碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯基亞乙酯、碳酸二乙烯基亞 乙酯等提高充放電效率的添加劑、環己基苯、聯苯、二苯醚等使電池惰性化的添加劑 等。添加劑可以單獨使用1種或將2種以上組合使用。上部絕緣板30、下部絕緣板31以及封口板34通過將電絕緣性材料、優選為樹脂 材料或橡膠材料成形為規定的形狀而製作。電池殼32在長度方向的一個端部具有開口， 為有底圓筒狀部件。電池殼32以及正極端子33通過將鐵、不鏽鋼等金屬材料成形為規定的形狀而製作。另外，也可以使用由金屬材料形成的封口板，介由墊圈將封口板安裝 在電池殼的開口上，將電池殼的開口端部朝著封口板斂縫安裝，對電池殼進行封口。在 這種情況下，正極引線的另一端與封口板連接。本實施方式的鋰離子電池25為包含卷繞型電極組26的圓筒形電池，但也不限 於此，可以採用各種形態。作為其具體例子，可以列舉出方形電池、扁平電池、硬幣電 池、層壓薄膜包電池等。根據本發明的負極的製造方法得到的負極可以優選地作為鋰離子電池的負極來 使用。另外，本發明的鋰離子電池可以用於與以往的鋰離子電池相同的用途，特別是作 為電子設備、電氣設備、工作設備、輸送設備、電力儲藏設備等的主電源或輔助電源是 有用的。作為電子設備，有個人電腦、便攜電話、行動裝置、可攜式信息終端、可攜式 遊戲設備等。作為電氣設備，有吸塵器、攝像機等。作為工作設備，有電動工具、機器 人等。作為輸送設備，有電動汽車、混合動力電動汽車、可外接充電式HEV、燃料電池 汽車等。電力儲藏設備有無停電電源等。實施例以下列舉實施例以及比較例來具體說明本發明。(實施例1)(1)正極活性物質的製作在硫酸鎳水溶液中以成為Ni Co = 8.5 1.5(摩爾比)的方式加入硫酸鈷，調 制了金屬離子濃度為2mol/升的水溶液。向該水溶液在攪拌下慢慢滴加2mol/升的氫氧 化鈉水溶液進行中和，由此通過共沉澱法生成了具有由Nia85Cocu5(OH)2表示的組成的三 元系的沉澱物。對該沉澱物通過過濾而分離，進行水洗，在80°C下乾燥，得到了複合氫 氧化物。將得到的複合氫氧化物在大氣中於900°C下加熱10小時進行熱處理，得到了具 有由Nia85Coai5O2表示的組成的複合氧化物。其中，以Ni以及Co的原子數之和與Li的 原子數相等的方式加入氫氧化鋰1水和物，在大氣中於800°C下加熱10小時進行熱處理， 由此得到了具有由LiNia85Coai5O2所示組成的含鋰鎳複合金屬氧化物。這樣，得到了二次 粒子的體積平均粒徑為10 μ m的正極活性物質。(2)正極的製作將上述得到的正極活性物質的粉末93g、乙炔黑(導電劑)3g、聚偏氟乙烯粉末 (粘合劑)4g以及N-甲基-2-吡咯烷酮50ml充分混合，調製為正極合劑漿料。將該正 極合劑漿料塗布在厚度15 μ m的鋁箔(正極集電體)的兩面，對得到的塗膜進行乾燥並 壓延，形成每單面厚為50 μ m的正極活性物質層，製作了 56mmX 205mm的正極板。將 該正極板的兩面的正極活性物質層的一部分(56mmX5mm)切除，形成正極集電體露出 部，通過超聲波焊接焊接鋁製正極引線，製作了正極。(3)負極板的製作圖4是示意地表示電子束式真空蒸鍍裝置40的結構的側面透視圖。真空室41 是耐壓性容器，在其內部收納有搬送機構42、氣體供給機構48、等離子化機構49、矽靶 50a、50b、遮擋板51以及未圖示的電子束髮生裝置。搬送機構42包含開卷輥43、鼓44、卷取輥45以及導引輥46、47。帶狀負極集電體10被盤繞在開卷輥43上。帶狀負極集電體10經由導引輥46、鼓44以及導引輥47 被搬送，作為負極板1而被卷取輥45卷取。當帶狀負極集電體10在鼓44的表面搬送時，向帶狀負極集電體10的表面供給 矽的蒸氣。矽的蒸氣被鼓44內部的未圖示的冷卻機構冷卻而在帶狀負極集電體10的表 面析出，形成作為整體膜的薄膜狀負極活性物質層11。矽的蒸氣通過從電子束髮生裝置 向矽靶50a、50b照射電子束而生成。氣體供給機構48向真空室41內供給原料氣體。當原料氣體為氧時，矽的蒸氣 與氧的混合物供給帶狀負極集電體10的表面，形成含有矽氧化物的薄膜狀負極活性物質 層11。當氣體供給機構48不供給原料氣體時，形成含矽的薄膜狀負極活性物質層11。 等離子化機構49對原料氣體進行等離子化。根據負極集電體10表面的薄膜狀負極活性 物質層11的形成狀況調整遮擋板51在水平方向的位置。利用蒸鍍裝置40在下述條件下在帶狀負極集電體10的兩個表面上形成厚5 μ m 的薄膜狀負極活性物質層(矽薄膜)，製作了負極板。真空室內的壓力8.0 X IO-5Torr帶狀負極集電體進行了表面粗糙化處理的電解銅箔(古河電工株式會社制)帶狀負極集電體的通過卷取輥的卷取速度2cm/分鐘原料氣體不供給。矽靶純度99.9999%的矽單晶(信越化學工業株式會社制)電子束的加速電壓_8kV電子束的發射300mA將得到的負極板剪斷為58mmX210mm。將該負極板以鉭制舟皿與薄膜狀負極 活性物質層相對置的方式固定在電阻加熱蒸鍍裝置(株式會社ULVAC制)內。在鉭制舟 皿中裝填鋰金屬。向電阻加熱蒸鍍裝置內導入氬氣氛，對鉭制舟皿通入50A的電流，向 薄膜狀負極活性物質層蒸鍍鋰。蒸鍍時間為10分鐘。由此，向兩面的薄膜狀負極活性 物質層中補填了相當於初次充放電時蓄積的不可逆容量份量的鋰。(4)負極引線的接合在上述得到的負極板上以下述方式通過等離子焊接而接合了將銅箔(商品名 HCL-02Z、日立電線株式會社制)剪斷而製作的寬5mm、長70mm、厚26μιη的負極引 線，製作了負極。首先，以負極板的長度方向的一端面與負極引線的寬度方向的一端面成為連續 的1個平面、並形成平坦的焊接端面的方式將負極板與負極引線重合。使垂直於焊接端 面的方向與垂直方向一致，以焊接端面面對垂直方向上方的方式配置。將它們用圖1所 示的一組焊接夾具夾持，進而用單軸機械手(robot)(株式會社IAI制)固定。焊接夾具包含第1板和第2板，第1板及第2板的尺寸為 100mmX40mmX IOmm,均為銅製。另外，在第1板上形成的第1凹部以及在第2板上 形成的第2凹部即缺口的截面形狀為錐形狀(直角三角形)，缺口的截面尺寸是沿第1 板或第2板的端面的方向的長度為0.1mm，沿第1板或第2板的接合面的方向的長度為 0.4mm ο接下來，將等離子焊接機(商品名PW-50NR、小池氧工業株式會社制)設置在焊接端面的垂直方向上方。從該等離子焊接機的焊炬相對於焊接端面垂直地照射能 量。使焊炬在負極板的寬度方向以等間隔移動。在使焊炬停止的部位中，對焊接端面以 下述條件照射能量，形成合金層，製作了負極。電極棒徑1.0mm電極噴嘴徑1.6mm焊炬距離2.0mm焊炬掃引速度30mm/s等離子氣體氬等離子氣體流量lOO(sccm)遮蔽氣體氫、氬遮蔽氣體流量(氫)500 (sccm)遮蔽氣體流量(氬)1 (slm)焊接電流8.0A等離子焊接後，將得到的負極板自然放冷，對焊接端面用掃描型電子顯微鏡 (商品名3D Real Surface View、株式會社Keyence制)進行觀察。其結果是，確認了負 極集電體與負極引線之間形成了多個合金層。另外，在負極板的厚度方向中的合金層的 截面中，最大厚度為0.3mm，與等離子焊接前的負極板與負極引線的合計厚度0.17mm相 比，厚度的增加部分為0.13mm。合金層的截面形狀為近似大致長方形的形狀，不存在局 部的突出部分。在掃描型電子顯微鏡(3D Real Surface View)中安裝能量分散型X線分析裝置(商 品名Genesis XM2，EDAX公司制)，調查合金層的截面的銅以及矽的元素圖。其結果 是，合金層截面的大致全區域中存在有銅以及矽。另外，通過能量分散型X線分析裝置 (Genesis XM2)測定了合金層的規定部分中的銅與矽的元素摩爾比率，結果是銅為90摩 爾％、矽為10摩爾％。從這些結果可判明，矽擴散在銅中，形成了合金。利用微小部X線衍射裝置(商品名RINT2500、理學電機株式會社制)對合金 層的截面進行了定性分析。其結果是，從合金層中鑑定出了銅的峰以及Cu5Si的峰。因 此，判明了在合金層中含有Cu5Si合金。進而，利用俄歇爾電子分光裝置(商品名MODEL670、ULVAC PHI公司制)
對合金層的截面調查了鋰的元素圖。在合金層的截面的周邊部中，存在與合金層的截面 相比尺寸非常小的薄膜狀負極活性物質層的截面以及矽層的截面。薄膜狀負極活性物質 層為未熔化而殘留的部分。矽層為1次熔化、未合金化而再次凝固的部分。雖然在這些 截面中存在鋰，但在銅及銅合金的截面中不存在鋰。從以上的分析結果可知，合金層中存在包含銅和Cu5Si的銅-矽合金，在合金層 截面的周邊部存在矽和鋰。(5)電池的製作在上述得到的正極與負極之間夾隔聚乙烯微多孔膜(隔膜，商品名Hipore、厚 度20 μ m、旭化成Ε-materials株式會社制)並卷繞，製作了卷繞型電極組。將正極引線 的另一端焊接在封口板(不鏽鋼製正極端子)上，將負極引線的另一端連接在有底圓筒形 的鐵製電池殼的底部內表面。在卷繞型電極組的長度方向的一端部以及另一端部分別安裝聚乙烯制的上部絕緣板以及下部絕緣板，收納於電池殼內。接著，將在以體積比1 1的比例含有碳酸亞乙酯和碳酸甲乙酯的混合溶劑中以 1.0mol/L的濃度溶解LiPF6而成的非水電解液注入電池殼。進而，在電池殼的開口處介 由聚乙烯制的墊圈安裝封口板，將電池殼的開口端部向內側斂縫而對電池殼進行封口， 製作了圓筒型鋰離子電池。(比較例1)作為焊接夾具，使用包含作為接合面為平坦、且未形成第1凹部以及第2凹部 (缺口)的銅板(IOOmmX40mmX 10mm)的第1板及第2板的一組焊接夾具，以下述方 式製作負極，除此以外，與實施例1同樣地製作了圓筒型鋰離子電池。[負極的製作]將與實施例1同樣地製作且進行了鋰蒸鍍的負極板、和與實施例1同樣地得到的 負極引線重合而配置，夾持在上述的焊接夾具的第1板與第2板之間。此時，負極板的 長度方向的一端面與負極引線的寬度方向的一端面形成為1個連續的平面即焊接端面， 焊接端面面向垂直方向上方。另外，焊接端面比第1板以及第2板的面向垂直方向上方 的端面向垂直方向上方突出0.5mm。相對於該焊接端面，與實施例1同樣地進行等離子 焊接，製作了負極。等離子焊接後，將得到的負極板自然放冷，對焊接端面用掃描型電子顯微鏡 (商品名3D Real Surface View)進行觀察。其結果是，等離子焊接後的負極板的厚度方 向中的合金層的截面中，最大厚度為0.9mm，與等離子焊接前的負極板與負極引線的合 計厚度0.17mm相比，厚度的增加部分為0.73mm。合金層的截面形狀整體為近似大致半 圓的形狀，與負極板的表面相比較大地突出。(比較例2)除了將負極引線與負極集電體的接合方法從等離子焊接變更為電阻焊接而製作 負極以外，與實施例1同樣地製作了圓筒型鋰離子電池。另外，負極的製作以如下方式 實施。[負極的製作]首先，將與實施例1同樣地得到的負極板與銅箔制的負極引線(寬4mm、長 70mm、厚100 μ m)以負極板的長度方向的端面與負極引線的寬度方向的端面成為1個連 續的平面的方式鄰接配置。將這些負極板以及負極引線用前端徑為2mm的電極棒夾持， 利用電阻焊接機+ 」)7株式會社制)將電流值設定為1.3kA進行點焊，製作了 負極。(評價)對由實施例1以及比較例1 2得到的負極，實施了下述評價試驗。[負極集電體與負極引線的接合強度]對由實施例1以及比較例1 2得到的負極，將負極集電體與負極引線的接合強 度作為負極引線相對於負極集電體的抗拉強度進行了測定。圖5是表示用於測定負極引 線13相對於負極集電體10的抗拉強度的試樣65的製作方法的立體圖。圖6是表示負極 引線13相對於負極集電體10的抗拉強度的測定方法的立體圖。如圖5(a)所示，首先，以負極引線13的長度與負極板1的寬度相同的方式切斷負極引線13。其次，以負極板1的長度成為從接合有負極引線13的端部開始為30mm的 方式切斷負極板1。此時，測定接合寬度d。接合寬度d是負極板1的寬度方向的合金 層17的長度。如圖5(a)所示，在多個合金層17空出規定的間隔而形成的情況下，接合寬度d 為從形成於負極板1的寬度方向的一端的合金層17到形成於另一端的合金層17為止的長 度。在這種情況下，形成於一端以及另一端的合金層17的長度也包含在接合寬度d中。 在由實施例1以及比較例1 2得到的負極中，接合寬度d為30mm。接下來，如圖5(b) 所示，以將負極引線13從負極板1上剝離的方式，向箭頭66的方向折返，製作了抗拉強 度測定用的試樣65。使用上述得到的試樣65，通過圖6所示的測定方法測定了抗拉強度。在萬能試 驗機(株式會社島津製作所制)70的下部固定夾具71中夾持負極板1的未形成合金層17 的側的端部並固定，在上部固定夾具72中夾持負極引線13的未形成合金層17的側的端 部(折返側的端部)並固定。在室溫25°C下，以5mm/分的速度將上部固定夾具72向箭頭73的方向移動， 拉伸負極引線13。然後，測定負極板1與負極引線13的接合部分(合金層17)斷裂時的 抗拉強度(N)。從得到的抗拉強度的測定值與接合寬度d的測定值求出相對於每Imm接 合寬度的抗拉強度(N/mm)。結果示於表1。[負極集電體與負極引線的導通性]對由實施例1以及比較例1 2得到的負極，以下述方式測定了負極集電體與負 極引線的接合電阻。將負極引線附近的薄膜狀負極活性物質層用砂紙剝離。然後，利用 毫歐計(商品名milliohm Hitester 3540、日置電機株式會社制)測定了露出的負極集電 體與負極引線的接合電阻。結果示於表1。[表1]
抗拉強度抗拉強度導通性(N)(N/mm)(mQ)實施例1551.80.9比較例1581.90.9比較例20.5一不可測定從表1的實施例1的結果可知，通過由合金層帶來的負極集電體與負極引線的接 合，在負極集電體與負極引線之間可以得到良好的接合性以及導通性。在比較例1中， 在負極集電體與負極引線之間也可以得到良好的接合性以及導通性。然而，比較例1的 合金層與實施例1的合金層相比，形狀變大，在製作卷繞型電極組時，為了將卷繞型電 極組的形狀和尺寸調整到規格內，需要多餘的勞動。進而，在使用比較例1的合金層製作電池時，有必要在電池內設置用於抑制內 部短路等不良情況發生的空間。這在實施儘可能排除電池內的多餘空間的高密度設計以 及高容量設計方面是不利的。
另一方面，在實施了電阻焊接的比較例2中，很明顯不能得到具有導通性的接 合。由此判明了，在電阻焊接中，不能將負極引線接合在負極集電體上。[循環特性]將實施例1以及比較例1 2的鋰離子電池分別收納於20°C的恆溫槽，以下述的 恆電流恆電壓方式對電池進行充電。將各電池以IC速率(1C是指能在1小時內用完全部電池容量的電流值)的恆電 流充電至電池電壓為4.2V。當電池電壓到達4.2V後，對各電池以4.2V的恆電壓充電至 電流值為0.05C。接著，在休止20分鐘後，將充電後的電池以IC速率的高速率的恆電 流放電至電池電壓為2.5V。這樣的充放電重複進行100循環。求出第100個循環的總放電容量相對於第1個循環的總放電容量的百分比值，作 為容量維持率(％)。結果示於表2。[表2]
權利要求
1.一種鋰離子電池用負極的製造方法，其具備下述工序(1)準備負極板以及與所述負極板連接的負極引線的工序，其中，所述負極板具備集 電體、和形成於所述集電體的表面且含有合金系活性物質的薄膜狀負極活性物質層，(2)在由第1板與第2板形成的一組焊接夾具的所述第1板與所述第2板之間，以所 述薄膜狀負極活性物質層的表面與所述負極引線的表面重合、且包含由所述負極板的端 面與所述負極引線的端面形成的焊接端面的焊接區域露出的方式夾持所述負極板與所述 負極引線的工序，(3)通過向所述焊接區域進行弧光放電使所述焊接區域熔化從而將所述集電體與所述 負極引線電弧焊接的工序；所述焊接夾具在所述第1板與所述第2板的接合面中的、所述焊接區域的周圍具有限 制由弧光放電引起的所述焊接區域的體積擴展的形狀。
2.根據權利要求1所述的鋰離子電池用負極的製造方法，其中，所述焊接夾具在將所 述負極板和所述負極引線夾持在所述第1板與所述第2板之間的狀態下具有凹陷，所述凹 陷包含從所述第1板的端面開始沿所述接合面而形成的第1凹部、和從所述第2板的端面 開始沿所述接合面而形成且與所述第1凹部相對置的第2凹部；所述凹陷形成為限制所述焊接區域的體積擴展的形狀。
3.根據權利要求2所述的鋰離子電池用負極的製造方法，其中，所述凹陷的截面形狀 為三角形或梯形。
4.根據權利要求3所述的鋰離子電池用負極的製造方法，其中，所述第1凹部在所述 第1板的厚度方向的截面為錐形狀，所述第2凹部在所述第2板的厚度方向的截面為錐形 狀，且所述凹陷的直徑隨著離開所述第1板的端面及所述第2板的端面而減少。
5.根據權利要求2所述的鋰離子電池用負極的製造方法，其中，所述凹陷的截面形狀 為四邊形。
6.根據權利要求5所述的鋰離子電池用負極的製造方法，其中，所述第1凹部在所述 第1板的厚度方向的截面為四邊形狀，所述第2凹部在所述第2板的厚度方向的截面為四 邊形狀。
7.根據權利要求1所述的鋰離子電池用負極的製造方法， 自鎳、鎳合金、銅和銅合金中的至少一種金屬或合金。
8.根據權利要求1所述的鋰離子電池用負極的製造方法， 為矽系活性物質。
9.根據權利要求1所述的鋰離子電池用負極的製造方法， 子焊接或TIG焊接。
10.—種鋰離子電池，其具備具備正極集電體、形成於所述正極集電體的表面的正極活性物質層和與所述正極集電體連接的正極引線的正極、通過權利要求1所述的鋰離子電池用負極的製造方法而製造的鋰離子電池用負極、以介於所述正極與所述鋰離子電池用負極之間的方式配置的隔膜、和鋰離子傳導性非水電解質。其中，所述負極引線含有選 其中，所述合金系活性物質 其中，所述電弧焊接為等離
全文摘要
本發明提供一種鋰離子電池用負極的製造方法以及鋰離子電池。所述鋰離子電池負極的製造方法包括下述工序(1)準備負極板以及與所述負極板連接的負極引線的工序，其中，所述負極板具備集電體、和形成於集電體的表面的薄膜狀負極活性物質層，薄膜狀負極活性物質層含有合金系活性物質；(2)在由第1板與第2板構成的一組焊接夾具的第1板與第2板之間，以薄膜狀負極活性物質層的表面與負極引線的表面重合、且包含由負極板的端面與負極引線的端面形成的焊接端面的焊接區域露出的方式夾持負極板與負極引線的工序，(3)通過向焊接區域進行弧光放電使焊接區域熔化從而將所述集電體與所述負極引線電弧焊接的工序；焊接夾具在第1板與第2板的接合面中的、焊接區域的周圍具有限制由弧光放電引起的焊接區域的體積擴展的形狀。
文檔編號H01M4/139GK102013474SQ20101051498
公開日2011年4月13日 申請日期2010年10月18日 優先權日2009年11月6日
發明者古結康隆, 片山仁 申請人:松下電器產業株式會社