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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung einer Sekundärbatterie.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Lithium-Ionen-Sekundärbatterien und dergleichen umfassen einen Elektrodenkörper und ein Batteriegehäuse, welches den Elektrodenkörper aufnimmt. Wie beispielsweise in der
JP 2001-351 582 A und dergleichen offenbart ist, umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer Sekundärbatterie einen Schritt des Anbringens eines Abdeckkörpers an einem Gehäusekörper mit einer Öffnung, und das Laserschweißen eines Abschnitts, an dem der Abdeckkörper und der Gehäusekörper aneinander anliegen.
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Beim Laserschweißen des Abdeckkörpers und des Aufnahmegehäuses wird eine Dampffahne von der Stelle ausgehend erzeugt, auf die das Laserlicht aufgebracht wird. Die Dampffahnen bestehen aus Hochtemperatur-Metalldampf und Plasma. Daher können solche Dampffahnen, in Abhängigkeit von der Weise, wie das Schweißen durchgeführt wird, eine thermische Wirkung auf ein in dem Abdeckkörper vorgesehenes Harzelement ausüben.
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Dementsprechend wurden bereits verschiedene Arten von Verfahren zur Herstellung einer Sekundärbatterie vorgeschlagen, um einen Einfluss der während des Laserschweißens erzeugten Dampffahne auf das Harzelement in dem Abdeckkörper zu unterdrücken.
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Die
JP 2014-010 887 A offenbart beispielsweise ein Verfahren zum Durchführen von Laserschweißen unter Einführen eines Schutzgases in einen konkav geformten Raum, der um ein in einer Batteriegehäuseabdeckung vorgesehenes Isolierelement ausgebildet ist.
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Ferner offenbart die
JP 2015-111 573 A ein Verfahren zum Anlegen eines hochenergetischen Laserlichts an einen Abschnitt an der längeren Seite eines Abdeckelements, der zumindest einem Isolierelement zugewandt ist, und Anlegen eines niedrigenergetischen Laserlichts an andere Abschnitte als den vorstehend genannten Abschnitt. An dem Abschnitt, auf den das hochenergetische Laserlicht aufgebracht wird, bilden sich Schweißnähte an den Außenflächen des Abdeckelements und ebenso an der offenen Stirnfläche und der Außenfläche eines Batteriegehäuse-Hauptkörpers.
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Aus der
JP 2015-125 886 A geht ein Verfahren zur Herstellung einer Sekundärbatterie hervor, bei welchem ein erstes Laserlicht auf einen Öffnungsrand eines Gehäusekörpers und ein zweites Laserlicht auf einen äußeren Umfangsrand eines Abdeckkörpers aufgebracht wird, um den äußeren Umfangsrand des Abdeckkörpers und den Öffnungsrand des Gehäusekörpers zu verschweißen.
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Die
JP H07-272 701 A offenbart ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung einer Sekundärbatterie, bei welchem ein erstes Laserlicht auf einen Öffnungsrand eines Gehäusekörpers und ein zweites Laserlicht auf einen äußeren Umfangsrand eines Abdeckkörpers aufgebracht wird.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß dem in dem
japanischen Patent mit der Offenlegungsnummer 2014-10887 offenbarten Verfahren verläuft der in dem Batteriegehäuse ausgebildete konkave Abschnitt jedoch länglich entlang des Außenumfangs des Isolierelements. Dementsprechend ist es wahrscheinlicher, dass das Schutzgas in einen stromabwärtigen Bereich des konkaven Abschnitts diffundiert, was ein akkurates Steuern der Bewegung der Dampffahne erschwert.
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Bei dem in der
JP 2015-111 573 A offenbarten Verfahren wird ein hochenergetischen Laserlicht auf einen dem Isolierelement zugewandten Abschnitt aufgebracht. Wenn das hochenergetische Laserlicht aufgebracht wird, wird eine große Anzahl an Dampffahnen erzeugt, so dass die auf das Isolierelement ausgeübte thermische Wirkung in manchen Fällen erhöht sein kann.
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Die Erfindung wurde angesichts der vorstehend beschriebenen Probleme gemacht. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Sekundärbatterie zu schaffen, das einen Einfluss der während des Laserschweißens eines Abdeckkörpers und eine Gehäusekörpers erzeugten Dampffahnen auf ein Harzelement und dergleichen, das an einer oberen Fläche des Abdeckkörpers vorgesehen ist, zu unterdrücken.
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Ein Verfahren zur Herstellung einer Sekundärbatterie gemäß der Erfindung umfasst: Herstellen eines Gehäusekörpers, an dem eine Öffnung vorgesehen ist; Anordnen eines Abdeckkörpers an der Öffnung; und Aufbringen eines Laserlichts auf einen Öffnungsrand des Gehäusekörpers und einen äußeren Umfangsrand des Abdeckkörpers, um den äußeren Umfangsrand des Abdeckkörpers und den Öffnungsrand des Gehäusekörpers zu verschweißen.
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Der Gehäusekörper umfasst einen Bodenplattenabschnitt und einen Umfangswandabschnitt, der mit einem äußeren Umfangsrand des Bodenplattenabschnitts verbunden ist, und der Umfangswandabschnitt aufrecht steht. Der Umfangswandabschnitt umfasst eine äußere Umfangsfläche, eine obere Fläche, die ringförmig verläuft, um die Öffnung zu schaffen, und eine Verbindungsfläche, die die äußere Umfangsfläche und die obere Fläche verbindet. Die Verbindungsfläche ist derart ausgebildet, dass sie von der oberen Fläche abwärts zu der äußeren Umfangsfläche verläuft. Das Laserlicht umfasst ein erstes Peak-Licht, das auf eine erste Bestrahlungsposition an einem Abdeckkörper aufgebracht wird, ein zweites Peak-Licht, das auf eine zweite Bestrahlungsposition aufgebracht wird, die sich zwischen der ersten Bestrahlungsposition und einer Verbindungsfläche befindet, und ein drittes Peak-Licht, das auf die Verbindungsfläche aufgebracht wird. Das erste Peak-Licht hat eine höhere Intensität als das zweite Peak-Licht und das dritte Peak-Licht. Das dritte Peak-Licht hat eine höhere Intensität als das zweite Peak-Licht.
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Gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung einer Sekundärbatterie ist die von dem Schweißabschnitt während des Schweißens abgegebene Dampffahne nach außen geneigt. Dementsprechend kann verhindert werden, dass ein an der oberen Fläche des Abdeckkörpers vorgesehener Isolator wesentlich von der Dampffahne beeinflusst wird.
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Die Verbindungsfläche ist eine geneigte Fläche. Die Verbindungsfläche ist in einem Winkel von 15 Grad oder mehr und 45 Grad oder weniger bezüglich einer virtuellen flachen Ebene entlang einer von der oberen Fläche des Gehäusekörpers zu einem Äußeren des Gehäusekörpers verlaufenden virtuellen Linie geneigt.
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Durch Einstellen der Neigungswinkels der geneigten Fläche wie vorstehend beschrieben, kann verhindert werden, dass thermische Wirkungen auf Elemente wie einen an der oberen Fläche des Abdeckkörpers vorgesehenen Isolator ausgeübt werden, und zudem kann ein einwandfreier Schweißabschnitt gebildet werden.
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Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der Erfindung treten durch die folgende detaillierte Beschreibung der Erfindung in Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung deutlicher zutage.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Sekundärbatterie 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt;
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2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen positiven Anschluss 10 zeigt;
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3 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie III-III in 1;
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4 ist eine Querschnittsansicht, die die Konfiguration eines Schweißabschnitts 7 und den umliegenden Bereich zeigt;
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5 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf der Herstellung der Sekundärbatterie 1 zeigt;
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6 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Prozess des Herstellens eines Gehäusekörpers 50 zeigt;
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7 ist eine Querschnittsansicht, die einen Teil einer äußeren Umfangsfläche 54 zeigt;
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8 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Prozess des Herstellens eines Abdeckkörpers 61 in einem Herstellungsprozess P1 zeigt;
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9 ist ein schematisches Diagramm, das einen Prozess des Verbindens eines Elektrodenkörpers 2 und des Abdeckkörpers 61 in dem Herstellungsprozess P1 schematisch zeigt;
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10 ist ein schematisches Diagramm, das einen Anordnungsprozess P2 schematisch zeigt;
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11 ist ein schematisches Diagramm, das einen Schweißprozess P3 zeigt;
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12 ist eine Querschnittsansicht, die die Art zeigt, auf welche das Laserlicht L von oberhalb des Abdeckkörpers 61 auf einen äußeren Umfangsrand 65 des Abdeckkörpers 61 und einen Öffnungsrand 58 des Gehäusekörpers 50 aufgebracht wird, nachdem ein Abdeckkörper 61 an dem Gehäusekörper 50 angebracht wurde;
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13 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie XIII-XIII in 11;
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14 ist ein schematisches Temperaturverteilungsdiagramm, das die Temperaturverteilung während des Aufbringens des Laserlichts L wie in 12 gezeigt schematisch zeigt;
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15 ist eine Querschnittsansicht, die eine Modifikation eines Gehäusekörpers 50A zeigt;
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16 ist ein schematisches Diagramm, das ein Muster 1 des Bestrahlungsmusters des Laserlichts L zeigt;
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17 ist ein schematisches Diagramm, das ein Muster 2 des Bestrahlungsmusters des Laserlichts L zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bezugnehmend auf 1 wird nachstehend eine Sekundärbatterie 1 und ein Verfahren zur Herstellung der Sekundärbatterie 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Sekundärbatterie 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Wie in 1 gezeigt ist, umfasst die Sekundärbatterie 1 einen Elektrodenkörper 2 und ein Batteriegehäuse 3, das den Elektrodenkörper 2 aufnimmt. Der Elektrodenkörper 2 wird durch Wickelns eines Stapels gebildet, der durch sequentielles Überlagern eines positiven Elektrodenblatts, auf welches ein positives Elektrodenaktivmaterial aufgebracht ist, eines Separators, eines negativen Elektrodenblechs, auf welches ein negatives Elektrodenaktivmaterial ausgebracht ist und dergleichen, und eines Separators erhalten wird.
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Der Elektrodenkörper 2 umfasst einen positiven Elektrodenabschnitt 8, der an einem Ende des Elektrodenkörpers 2 ausgebildet ist, und einen negativen Elektrodenabschnitt 9, der an dem anderen Ende des Elektrodenkörpers 2 ausgebildet ist. Die Sekundärbatterie 1 umfasst einen positiven Elektrodenkollektor 20, der mit dem positiven Elektrodenabschnitt 8 verbunden ist, und einen negativen Elektrodenkollektor 21, der mit dem negativen Elektrodenabschnitt 9 verbunden ist.
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Das Batteriegehäuse 3 umfasst: einen Bodenplattenabschnitt 6; einen Umfangswandabschnitt 5, der von dem äußeren Umfangsrand des Bodenplattenabschnitts 6 nach oben verläuft; einen Oberplattenabschnitt 4, der an der oberen Endabschnittsseite des Umfangswandabschnitts 5 angeordnet ist; und einen Schweißabschnitt 7, der den Oberplattenabschnitt 4 und den Umfangswandabschnitt 5 verbindet.
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Das Batteriegehäuse 3 umfasst einen positiven Anschluss 10, der an der oberen Fläche des Oberplattenabschnitts 4 vorgesehen ist, einen negativen Anschluss 11, der in einem Abstand von dem positiven Anschluss 10 angeordnet ist, und ein Dichtungselement 13, das einen in dem Oberplattenabschnitt 4 ausgebildeten Einlass 12 abdichtet.
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2 ist eine perspektivische Ansicht, die den positiven Anschluss 10 zeigt. Wie in 2 gezeigt ist, umfasst der positive Anschluss 10 einen Isolator 22, der an der oberen Fläche des Oberplattenabschnitts 4 vorgesehen ist, ein Metallstück 23, das an der oberen Fläche des Isolators 22 angeordnet ist, einen Anschluss 24, der an einem Ende des Metallstücks 23 vorgesehen ist, und einen Verbindungsabschnitt 25, der an dem anderen Ende des Metallstücks 23 vorgesehen ist. Der positive Elektrodenkollektor 20 ist mit diesem Verbindungsabschnitt 25 verbunden. Der Isolator 22 ist aus Harz oder dergleichen gebildet.
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3 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie III-III in 1. Wie in 3 gezeigt ist, umfasst der Oberplattenabschnitt 4 eine obere Fläche 30 und eine äußere Umfangsfläche 31, die mit der oberen Fläche 30 verbunden ist. Die äußere Umfangsfläche 31 umfasst eine Grenzfläche 32, die entlang der Form des Schweißabschnitts 7 gekrümmt ist, und eine zugewandte Fläche 33, die mit dem unteren Ende der Grenzfläche 32 verbunden ist, und dem Umfangswandabschnitt 5 zugewandt ist. Der Umfangswandabschnitt 5 umfasst eine innere Umfangsfläche 34, eine obere Fläche 35, die entlang der Form des Schweißabschnitts 7 verläuft, und eine äußere Umfangsfläche 36, die mit dem äußeren Umfangsrand der oberen Fläche 35 verbunden ist.
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4 ist eine Querschnittsansicht, die die Konfiguration des Schweißabschnitts 7 und den umliegenden Bereich zeigt. Die vorgenannten 3 und 4 zeigen jeweils eine Querschnittsansicht in senkrechter Richtung bezüglich der Richtung, in die der Schweißabschnitt 7 verläuft. Wie in dieser 4 gezeigt ist, umfasst der Schweißabschnitt 7 einen inneren Umfangsrand 40, der auf Seiten der oberen Fläche 30 des Oberplattenabschnitts 4 befindlich ist, und einen äußeren Umfangsrand 41, der auf Seiten der äußeren Umfangsfläche 36 des Umfangswandabschnitts 5 befindlich ist. Der innere Umfangsrand 40 ist in einer Breitenrichtung X näher an der zugewandten Fläche 33 befindlich als der äußere Umfangsrad 41. Zudem ist der innere Umfangsrand 40 in einer Aufwärts-und-Abwärts-Richtung Y höher befindlich als der äußere Umfangsrand 41.
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Der Schweißabschnitt 7 umfasst: eine obere Fläche 42, die derart ausgebildet ist, dass sie nach oben gewölbt ist, und den inneren Umfangsrand 40 und den äußeren Umfangsrand 41 verbindet; und eine untere Fläche 43, die derart ausgebildet ist, dass sie nach unten vorsteht und den inneren Umfangsrand 40 und den äußeren Umfangsrand 41 verbindet.
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Die obere Fläche 42 umfasst einen Scheitelpunktabschnitt 45, der an der höchsten Stelle in der Aufwärts-und-Abwärts-Richtung Y befindlich ist, eine gekrümmte Fläche 46, die derart ausgebildet ist, dass sie von dem inneren Umfangsrand 40 nach oben zu dem Scheitelpunktabschnitt 45 verläuft, und eine gekrümmte Fläche 47, die derart ausgebildet ist, dass sie von dem äußeren Umfangsrand 41 nach oben zu dem Scheitelpunktabschnitt 45 verläuft.
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Der Scheitelpunktabschnitt 45 ist in Breitenrichtung X näher an der zugewandten Fläche 33 befindlich als der innere Umfangsrand 40 und der äußere Umfangsrand 41. Der Scheitelpunktabschnitt 45 ist außerdem an der zugewandten Fläche 33 befindlich oder in der Nähe der zugewandten Fläche 33.
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Die untere Fläche 43 umfasst einen Scheitelpunktabschnitt 44, der an der untersten Stelle in Aufwärts-und-Abwärts-Richtung Y befindlich ist, eine geneigte Fläche 48, die von dem inneren Umfangsrand 40 zu dem Scheitelpunktabschnitt 44 verläuft, und eine geneigte Fläche 49, die von dem äußeren Umfangsrand 41 zu dem Scheitelpunktabschnitt 44 verläuft. Die geneigte Fläche 48 ist derart ausgebildet, dass sie von dem inneren Umfangsrand 40 nach unten zu dem Scheitelpunktabschnitt 44 verläuft. Die geneigte Fläche 49 ist derart ausgebildet, dass sie von dem äußeren Umfangsrand 41 nach unten zu dem Scheitelpunktabschnitt 44 verläuft.
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In diesem Fall liegt der äußere Umfangsrand 40 in Breitenrichtung X näher an dem Scheitelpunktabschnitt 44 als der äußere Umfangsrand 41, und liegt in Aufwärts-und-Abwärts-Richtung Y weiter entfernt von dem Scheitelpunktabschnitt 44 als der äußere Umfangsrand 41. Dementsprechend ist der Unterschied zwischen dem Abstand von dem inneren Umfangsrand 40 zu dem Scheitelpunktabschnitt 44 und dem Abstand von dem äußeren Umfangsrand 41 zu dem Scheitelpunktabschnitt 44 gering. Zudem ist der Scheitelpunktabschnitt 45 oberhalb des Scheitelpunktabschnitts 44 befindlich oder oberhalb des Bereichs in der Nähe des Scheitelpunktabschnitts 44 befindlich.
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Ein Abschnitt des Schweißabschnitts 7, der wie vorstehend beschrieben ausgebildet ist, und in Aufwärts-und-Abwärts-Richtung Y am dicksten ist, ist an der zugewandten Fläche 33 und in deren Nähe befindlich.
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Dementsprechend kann das Auftreten einer Rissbildung oder dergleichen in dem Schweißabschnitt 7 verhindert werden, selbst wenn die Schweißfestigkeit des Schweißabschnitts 7, des Oberplattenabschnitts 4 und des Umfangswandabschnitt 5 so hoch ist, dass äußere Kraft auf den Oberplattenabschnitt 4 oder den Umfangswandabschnitt 5 ausgeübt wird.
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Ferner wird eine Flächenverringerung der oberen Fläche 30 verhindert, da der innere Umfangsrand 40 in Breitenrichtung X näher an der zugewandten Fläche 33 befindlich ist als der äußere Umfangsrand 41, wodurch der Raum, in dem verschiedene Arten von Elementen an der oberen Fläche des Oberplattenabschnitts 4 angeordnet sind, weitgehend sichergestellt wird.
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Zudem ist der innere Umfangsrand 40 in Breitenrichtung X nah an der zugewandten Fläche 33 befindlich und höher befindlich als der äußere Umfangsrand 41. Dementsprechend wird der Bereich der geneigten Fläche 48 sichergestellt. Somit kann ein Ablösen des Oberplattenabschnitts 4 von dem Schweißabschnitt 7 verhindert werden, selbst wenn äußere Kraft auf den Oberplattenabschnitt 4 und dergleichen einwirkt.
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Ferner ist die gekrümmte Fläche 47 der oberen Fläche 42 derart ausgebildet, dass sie auf solche Weise von dem äußeren Umfangsrand 41 nach oben zu dem inneren Umfangsrand 40 verläuft, dass der Schweißabschnitt 7 sich nicht von der äußeren Umfangsfläche 36 nach außen wölbt. Dementsprechend kann eine Verschlechterung der Maßhaltigkeit der Batterieeinheit verhindert werden, wenn eine Batterieeinheit in einer solchen Weise konfiguriert ist, dass eine Mehrzahl von Sekundärbatterien 1 derart angeordnet sind, dass sie einander kontaktieren.
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Nachstehend wird das Verfahren zur Herstellung der wie vorstehend beschrieben konfigurierten Sekundärbatterie 1 beschrieben. 5 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf der Herstellung der Sekundärbatterie 1 zeigt. Wie in dieser 5 gezeigt ist, umfasst der Prozess der Herstellung der Sekundärbatterie 1 einen Herstellungsprozess P1, einen Anordnungsprozess P2, einen Schweißprozess P3, einen Einführungsprozess P4, und einen Abdichtungsprozess P5.
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Der Herstellungsprozess P1 umfasst einen Prozess des Herstellens des Gehäusekörpers 50, einen Prozess des Herstellens eines Abdeckkörpers, und einen Prozess des Verbinden, eines Elektrodenkörpers mit dem Abdeckkörper. 6 ist eine perspektivische Ansicht, die den Prozess des Herstellens des Gehäusekörpers 50 zeigt. Der Gehäusekörper 50 wird wie in dieser 6 gezeigt hergestellt. Der Gehäusekörper 50 umfasst einen Bodenplattenabschnitt 51 und einen Umfangswandabschnitt 52, der derart ausgebildet ist, dass er von dem äußeren Umfangsrand des Bodenplattenabschnitts 51 ausgehend aufrecht steht. Der Gehäusekörper 50 ist hohl ausgebildet und mit einer Öffnung 53 versehen.
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7 ist eine Querschnittsansicht, die einen Teil des Umfangswandabschnitts 52 zeigt. Wie in 7 gezeigt ist, umfasst der Umfangswandabschnitt 52 eine äußere Umfangsfläche 54, eine obere Fläche 55, die höher befindlich ist als die äußere Umfangsfläche 54, eine geneigte Fläche 56, die die obere Fläche 55 und die äußere Umfangsfläche 54 verbindet, und eine innere Umfangsfläche 57, die mit dem inneren Umfangsrand der oberen Fläche 55 verbunden ist. Die obere Fläche 55 verläuft ringförmig, um die Öffnung 53 zu bilden. Zudem bilden die obere Fläche 55 und die innere Umfangsfläche 57 einen Öffnungsrand 58 an der Öffnung 53.
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Die obere Fläche 55 ist in einer planaren Form ausgebildet. Unter Annahme, dass die flache Ebene entlang einer virtuellen Linie, die linear von der oberen Fläche 55 zum Äußeren des Gehäusekörpers 50 verläuft, als eine virtuelle Ebene 60 definiert ist, und dass der Schnittwinkel zwischen der virtuellen Ebene 60 und der geneigten Fläche 56 als ein Schnittwinkel θ definiert ist, beträgt der Schnittwinkel θ 15 Grad oder mehr oder 45 Grad oder weniger.
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Der Umfangswandabschnitt 52 hat beispielsweise eine Breite W1 von etwa 0,4 mm. Die obere Fläche 55 eine Breite W2 von 0,1 mm oder mehr (Breite W1 – 0,1 mm). Wenn die Breite W1 0,4 mm ist, dann ist die Breite W2 der oberen Fläche 0,1 mm oder mehr und 0,3 mm oder weniger. Der Gehäusekörper 50 besteht beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung.
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8 ist eine perspektivische Ansicht, die den Prozess des Herstellens eines Abdeckkörpers 61 bei einem Herstellungsprozess P1 zeigt. Wie in 8 gezeigt ist, umfasst der Abdeckkörpers 61 eine Metallplatte 62, und einen positiven Anschluss 10 sowie einen negativen Anschluss 11, die an der oberen Fläche der Metallplatte 62 vorgesehen sind. Die Metallplatte 62 hat einen Einlass 12. Bei dem Herstellungsprozess P1 ist das Dichtungselement 13 nicht an dem Einlass 12 vorgesehen.
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Der Abdeckkörper 61 umfasst eine obere Fläche 63 und eine äußere Umfangsfläche 64, die mit der oberen Fläche 63 verbunden ist. Die äußere Umfangsfläche 64 und die obere Fläche 63 bilden einen äußeren Umfangsrand 65, der ringförmig verläuft.
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9 ist ein schematisches Diagramm, das den Prozess des Verbindens des Elektrodenkörpers 2 und des Abdeckkörpers 61 bei dem Herstellungsprozess P1 schematisch zeigt. Wie in 9 gezeigt ist, sind der negative Elektrodenabschnitt 9 und der negative Anschluss 11 des Elektrodenkörpers 2 durch den negativen Elektrodenkollektor 21 verbunden, während der positive Elektrodenabschnitt 8 und der positive Anschluss 10 des Elektrodenkörpers 2 durch den positiven Elektrodenkollektor 20 verbunden sind.
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10 ist ein schematisches Diagramm, das einen Anordnungsprozess P2 schematisch zeigt. Wie in 10 gezeigt ist, ist der Abdeckkörper 61 mit dem damit verbundenen Elektrodenkörper 2 innerhalb der Öffnung 53 des Gehäusekörpers 50 angeordnet. In diesem Fall, sind der äußere Umfangsrand 65 des Abdeckkörpers 61 und der Öffnungsrand 58 des Gehäusekörpers 50 so angeordnet, dass sie einander zugewandt sind.
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11 ist ein schematisches Diagramm, das den Schweißprozess P3 schematisch zeigt. Wie in den 10 und 11 gezeigt ist, wird in dem Zustand, in dem der Abdeckkörper 61 in die Öffnung des Gehäusekörpers 50 eingebracht wird, ein von einer Laserstrahlschweißvorrichtung 70 emittiertes Laserlicht L auf den äußeren Umfangsrand 65 des Abdeckkörpers 61 und den Öffnungsrand 58 des Gehäusekörpers 50 aufgebracht.
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Die Laserstrahlschweißvorrichtung 70 ist eine Schweißvorrichtung des Galvanoscanner-Typs. Diese Laserstrahlschweißvorrichtung 70 umfasst einen Laseroszillator 71, ein optisches Beugungselement 72 (DOE), einen Rotationsmotor 73, einen Galvanoscanner 74, und eine fθ-Linse 75. Der Galvanoscanner 74 umfasst einen Reflexionsspiegel 76 und einen Reflexionsspiegel 77.
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Der Laseroszillator 71 erzeugt ein Laserlicht, das durch eine optische Faser in das optische Beugungselement 72 eintritt, und anschließend in den Galvanoscanner 74 eintritt.
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Das in den Galvanoscanner 74 eingetretene Laserlicht wird von dem Reflexionsspiegel 76 und dem Reflexionsspiegel 77 reflektiert, und das reflektierte Laserlicht tritt anschließend in die fθ-Linse 75 ein. Das von der fθ-Linse 75 emittierte Laserlicht wird in einer vorgeschriebenen Fokussierposition konzentriert.
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Bei einer solchen Laserstrahlschweißvorrichtung 70 kann die Bestrahlungsposition des Laserlichts L durch Einstellen des Reflexionsspiegels 76 und des Reflexionsspiegels 77 eingestellt werden. Ferner kann die Fokussierposition des Laserlichts L durch Einstellen der fθ-Linse 75 eingestellt werden.
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12 ist eine Querschnittsansicht, die die Art zeigt, auf welche das Laserlicht L von oberhalb des Abdeckkörpers 61 auf einen äußeren Umfangsrand 65 des Abdeckkörpers 61 und einen Öffnungsrand 58 des Gehäusekörpers 50 aufgebracht wird, nachdem ein Abdeckkörper 61 an dem Gehäusekörper 50 angebracht wurde. Um eine Oxidation des geschmolzenen Metalls zu verhindern, wird während des Schweißens über eine Düse 90 ein Schutzgas zugeführt und durch ein Vakuum 91 ausgetragen. Wie zu einem späteren Zeitpunkt beschrieben wird, wird das Schutzgas 95 mit einer sehr langsamen Geschwindigkeit zugeführt, die kaum Einfluss auf die Aufstiegsrichtung der Dampffahne ausübt.
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13 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie XIII-XIII in 12. Wie in den 12 und 13 gezeigt ist, umfasst das Laserlicht L das Umgebungslicht PS, und ein Peak-Licht PL1, ein Peak-Licht PL2 sowie ein Peak-Licht PL3, die innerhalb des Umgebungslichts PS befindlich sind.
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In 13 hat das Umgebungslicht PS beispielsweise eine kreisförmige Querschnittsform und hat einen Durchmesser D1 von etwa 0,45 mm. Jedes von Peak-Licht PL1, Peak-Licht PL2, und Peak-Licht PL3 hat ebenfalls eine kreisförmige Querschnittsform und hat einen Durchmesser von etwa 40 μm.
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Das Peak-Licht PL2 ist in der Mitte des Umgebungslichts PS befindlich. Das Peak-Licht PL1, das Peak-Licht PL2, und das Peak-Licht PL3 sind in Radialrichtung des Umgebungslichts PS angeordnet. Zudem sind das Peak-Licht PL1, das Peak-Licht PL2, und das Peak-Licht PL3 sequentiell in regelmäßigen Abständen angeordnet.
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Darüber hinaus beträgt der Abstand zwischen dem Peak-Licht PL1 und dem Peak-Licht PL2 und der Abstand zwischen dem Peak-Licht PL2 und dem Peak-Licht PL3 beispielsweise 0,2 mm.
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In diesem Fall ist der Ausgang des Laserlichts L (Gesamtleistung des Umgebungslichts PS, des Peak-Lichts PL1, des Peak-Lichts PL2, und des Peak-Lichts PL3) beispielsweise 1200 W oder mehr und 1800 W oder weniger.
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Jedes von Peak-Licht PL1, Peak-Licht PL2, und Peak-Licht PL3 hat eine weitaus höhere Laserintensität als das Umgebungslicht PS. Das Peak-Licht PL1 hat eine höhere Laserintensität als das Peak-Licht PL2 und das Peak-Licht PL3. Das Peak-Licht PL3 hat eine höhere Laserintensität als das Peak-Licht PL2.
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Unter Annahme, dass die Laserintensität des Peak-Lichts PL3 1,0 ist, wäre die Laserintensität des Peak-Lichts PL1 beispielsweise 1,2, und die Laserintensität des Peak-Lichts PL2 wäre 0,8. Es ist zu beachten, dass die vorstehend genannten Werte der Intensitätsverhältnisse nur beispielhaft und nicht auf diese beschränkt sind.
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Darüber hinaus, liegt die Leistungsdichte jedes von Peak-Licht PL1, Peak-Licht PL2, und Peak-Licht Pl3 beispielsweise bei etwa 1E + 07 (W/cm2).
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In 12 wird das Laserlicht L auf den äußeren Umfangsrand 65 des Abdeckkörpers 61 und den Öffnungsrand 58 aufgebracht. Das Umgebungslichts PS ist insbesondere derart eingestellt, dass es sich von der oberen Fläche 63 durch den äußeren Umfangsrand 65 und den Öffnungsrand 58 zu der geneigten Fläche 56 bewegt.
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Die Bestrahlungsposition des Peak-Lichts PL1 ist an der oberen Fläche 63 des Abdeckkörpers 61 befindlich. Die Bestrahlungsposition des Peak-Lichts PL2 ist an der oberen Fläche 55 befindlich. Die Bestrahlungsposition des Peak-Lichts PL3 ist an der geneigten Fläche 56 befindlich.
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Während das Laserlicht L wie vorstehend beschrieben aufgebracht wird, bewirkt die Laserstrahlschweißvorrichtung 70, dass sich die Bestrahlungsposition des Laserlichts L in die Richtung bewegt, in der der äußere Umfangsrand 65 und der Öffnungsrand 58 verlaufen. Die Scangeschwindigkeit des Laserlichts L liegt beispielsweise bei etwa 9 m/min oder mehr und 24 m/min oder weniger.
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Darüber hinaus verläuft die in 12 gezeigte Querschnittsansicht entlang der zu der Richtung, in der der äußere Umfangsrand 65 und der Öffnungsrand 58 verlaufen, senkrechten Richtung. Wie dem Querschnitt in dieser Richtung zu entnehmen ist, ist die Bestrahlungsrichtung jedes von Peak-Licht PL1, Peak-Licht PL2, und Peak-Licht PL3 senkrecht zu oder im Wesentlichen senkrecht zu der oberen Fläche 63.
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Das Laserlicht L wird wie vorstehend beschrieben aufgebracht, wodurch bewirkt wird, dass das Metall, aus dem ein Abdeckkörper 61 gebildet wird, und das Metall, aus dem ein Gehäusekörper 50 gebildet wird, schmilzt, so dass der Abdeckköper 61 und der Gehäusekörper 50 verschweißt werden.
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14 ist ein schematisches Temperaturverteilungsdiagramm, das die Temperaturverteilung während des Aufbringens des Laserlichts L, wie in 12 gezeigt ist, schematisch zeigt.
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Wie in 14 gezeigt ist, verdampft das an der Bestrahlungsposition befindliche Metall, wenn das Peak-Licht PL1 aufgebracht wird, und das in dem Bereich der Bestrahlungsposition befindliche Metall schmilzt ebenfalls. Das verdampfte gasförmige Metall wird im Allgemeinen als eine Dampffahne bezeichnet. Durch die Reaktionskraft, die erzeugt wird, wenn diese Dampffahne in Aufwärtsrichtung aufsteigt, wird ein Schmelzbad eingesenkt, wodurch eine Dampfkapillare (Keyhole) 80 gebildet wird. Das Peak-Licht PL2 dient ebenso dazu, eine Dampfkapillare 81 in der oberen Fläche 55 zu bilden, und das Peak-Licht PL3 dient dazu, eine Dampfkapillare 82 in der geneigten Fläche 56 zu bilden. Die Temperaturen an den Abschnitten, in denen die Dampfkapillaren 80, 81, und 82 befindlich sind, sind extrem hoch. In dieser 14 zeigen die Bereiche R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, und R8 isotherme Bereiche, in denen die Temperatur sequentiell von Bereich R1 bis Bereich R8 allmählich abnimmt.
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In 14 wird eine große Menge an Dampffahnen über die Dampfkapillaren 80, 81, und 82 nach außen ausgetragen, während die ausgetragenen Dampffahnen auch die Schmelzbäder bilden, die um jede der Dampfkapillaren 80, 81, und 82 nach außen gebildet werden.
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In diesem Fall, werden die über die Dampfkapillaren 80 und 81 ausgetragenen Dampffahnen und die über die Abschnitte der Schmelzbäder ausgetragenen Dampffahnen, die sich in der oberen Fläche 63 und der oberen Fläche 55 befinden, in etwa vertikaler Richtung nach oben ausgetragen.
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Andererseits wird die über die Dampfkapillare 82 ausgetragene Dampffahne durch die Öffnung der Dampfkapillare 82 in senkrechter oder in etwa senkrechter Richtung zu der geneigten Fläche 56 ausgetragen.
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Es wird allgemein davon ausgegangen, dass die Dampffahne in die zu der Verlaufsrichtung der Dampfkapillare entgegengesetzte Richtung ausgetragen wird. Infolge des Ausführens verschiedener Experimente haben die Erfinder der Erfindung herausgefunden, dass die über die Dampfkapillare in der geneigten Fläche ausgetragene Dampffahne in vertikaler Richtung oder in etwa vertikaler Richtung zu der flachen Ebene ausgetragen wird, in der die Öffnung dieser Dampfkapillare ausgebildet ist.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform hat das Peak-Licht PL3 eine höhere Laserintensität als das Peak-Licht PL2. Demzufolge ist die Menge der durch die Öffnung der Dampfkapillare 82, die durch das Peak-Licht PL3 gebildet wird, ausgetragenen Dampffahne größer als die Menge der über die Dampfkapillare 81 ausgetragenen Dampffahne. Zudem ist die Geschwindigkeit, mit der die Dampffahne über die Dampfkapillare 82 ausgetragen wird, höher als die Geschwindigkeit, mit der die Dampffahne über die Dampfkapillare 81 ausgetragen wird.
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Ferner wird die von dem in der geneigten Fläche 56 gebildeten Schmelzbad ausgetragene Dampffahne ebenso in vertikaler oder im Wesentlichen vertikaler Richtung zu der geneigten Fläche 56 ausgetragen. Die geneigte Fläche 56 ist von der oberen Fläche 55 abwärts zu der äußeren Umfangsfläche 54 geneigt. Dementsprechend bewegt sich die über die geneigte Fläche 56 ausgetragene Dampffahne beim Aufsteigen dieser Dampffahne ebenfalls in horizontaler Richtung in Richtung weg von dem Gehäusekörper 50.
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Wenn sich die von der geneigten Fläche 56 abgegebene Dampffahne auf diese Weise bewegt, werden die von der oberen Fläche 63 und der oberen Fläche 55 abgegebenen Dampffahnen ebenso von der Dampffahne, die von der geneigten Fläche 56 abgegeben wird, mitgezogen.
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Infolge des Beobachtens der an der Bestrahlungsposition des Laserlichts L und deren Umgebungsbereich abgegebenen Dampffahne 85, wurde festgestellt, dass die Dampffahne 85 in geneigter Richtung zu der Richtung, die senkrecht zu der oberen Fläche 63 und der oberen Fläche 55 ist, abgegeben wird. Eine Austrittsrichtung 86 der Dampffahne 85 entspricht insbesondere einer Richtung, die in horizontaler Richtung entfernt von dem Gehäusekörper 50 und dem Abdeckkörper 61 ist, während sich diese Dampffahne 85 von der oberen Fläche 55 aufwärts in vertikaler Richtung bewegt.
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Da die Dampffahne 85 in Richtung weg von dem Isolator 22 geneigt ist kann daher, wie in 12 gezeigt ist, verhindert werden, dass die Dampffahne 85 während Aufbringens des Laserlichts L eine thermische Wirkung auf den Isolator 22 ausübt.
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In diesem Fall ist der Schnittwinkel θ, wie in 7 gezeigt ist, auf 15 Grad oder mehr und 45 Grad oder weniger eingestellt.
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Wenn der Schnittwinkel θ geringer ist als 15 Grad, ist auch der in 14 oder dergleichen gezeigte Neigungswinkel der Austrittsrichtung 86 geringer. Daher kann sich die Dampffahne 85 näher zu dem Isolator 22 bewegen, wenn die Dampffahne 85 zittert.
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Wenn der Schnittwinkel θ größer ist als 45 Grad, wird der Auftreffwinkel des Laserlichts L auf die geneigte Fläche 56 größer wenn das Laserlicht L von oben aufgebracht wird. Dementsprechend wird ein größerer Teil des Laserlichts L von der geneigten Fläche 56 reflektiert. Demzufolge verringert sich die Energie, die in die geneigte Fläche 56 eindringt, so dass es weniger wahrscheinlich ist, dass sich das zum Schweißen benötigte Schmelzbad bilden, was zu Schweißdefekten führen kann.
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Zudem wird die Schmelzmenge bei Gehäusekörper 50 in 7 unzureichend, wenn die Breite W2 geringer ist als 0,1 mm. Insbesondere wenn die obere Fläche 55 des Gehäusekörpers 50 aufgrund der ungleichen Abmessungen oder dergleichen des Gehäusekörpers 50 oder des Abdeckkörpers 61 niedriger befindlich ist als die obere Fläche 63 des Abdeckkörpers 61, kann die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Gehäusekörper 50 und dem Abdeckkörpers 61 oder die Luftdichtheit in dem Gehäuse gegebenenfalls nicht sichergestellt werden.
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Ferner verringert sich, wenn die Breite W2 größer ist als (Breite W1 – 0,1 mm), der Bereich der geneigten Fläche 56, so dass die in 12 gezeigte Dampffahne 85 weniger geneigt ist. Wenn diese Dampffahne 85 zittert, kann es demzufolge sein, dass diese Dampffahne 85 eine thermische Wirkung auf den Isolator 22 ausübt.
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Ferner ist die Leistungsdichte jedes des Peak-Lichts PL1, des Peak-Lichts PL2, und des Peak-Lichts PL3 relativ hoch eingestellt, beispielsweise gleich wie oder höher als 1E + 07 (W/cm2). Dementsprechend kann ein Zittern der Dampffahne 85 verhindert werden.
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In 14 schmilzt in Region R1 bis Region R6 das Metall, dass den Abdeckkörper 61 und den Gehäusekörper 50 bilden, und erstarrt anschließend, wodurch der Schweißabschnitt 7 gebildet wird.
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In diesem Fall ist das Peak-Licht PL2 in der Mitte des Laserlichts L befindlich, wobei Peak-Licht PL1 eine höhere Laserintensität hat als Peak-Licht PL2 und Peak-Licht PL3. Dementsprechend verhält sich die Temperaturverteilung in dem Abdeckkörper 61 und dem Gehäusekörper 50 ungleich zu Peak-Licht PL1.
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Insbesondere sind die untersten Abschnitte der Bereiche R3, R4, R5, und R6 näher an der Bestrahlungsposition des Peak-Lichts PL1 befindlich als an der Bestrahlungsposition des Peak-Lichts PL2. Die untersten Enden der Bereiche R3, R4, $5, und R6 sind in der Nähe der zugewandten Fläche 33 befindlich.
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Dementsprechend soll der Scheitelpunktabschnitt 44 des Schweißabschnitts 7, der durch Verfestigen des Schmelzbades gebildet wird, wie in 4 gezeigt ist, an der zugewandten Fläche 33 oder in deren Nähe befindlich sein.
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Ferner ist der Abstand zwischen der Bestrahlungsposition des Peak-Lichts PL1 und der zugewandten Fläche 33 in horizontaler Richtung kürzer als der Abstand zwischen der Bestrahlungsposition des Peak-Lichts PL2 und der zugewandten Fläche 33. Darüber hinaus ist der Abstand zwischen der Bestrahlungsposition des Peak-Lichts PL1 und der zugewandten Fläche 33 in horizontaler Richtung kürzer als der Abstand zwischen der Bestrahlungsposition des Peak-Lichts PL3 und der zugewandten Fläche 33.
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Dementsprechend ist der Abstand zwischen dem Ende des Schmelzbades auf Seiten des Abdeckkörpers 61 und der zugewandten Fläche 33 kürzer als der Abstand zwischen dem Ende des Schmelzbades auf Seiten des Gehäusekörpers 50 und der zugewandten Fläche 33. Demzufolge wird der innere Umfangsrand 40, wie in 4 gezeigt ist, an näherer Position zu der zugewandten Fläche 33 als zu dem äußeren Umfangsrand 41 gebildet.
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Der Abdeckkörper 61 hat eine höhere Wärmekapazität als der Gehäusekörper 50, während das Peak-Licht PL1 eine höhere Laserintensität hat als das Peak-Licht PL2 und das Peak-Licht PL3. Dementsprechend kann ein auch an der oberen Fläche 63 ein ausreichendes Schmelzbad gebildet werden. Wenn die Laserintensität des Peak-Lichts PL1 gering ist, ist das an der oberen Fläche 63 gebildete Schmelzbad gering, was in einer verringerten Breite des Schweißabschnitts 7 resultiert. Das Schmelzbad beginnt dann, sich zu verfestigen, wenn das Laserlicht L es durchdringt.
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Da der Abdeckkörper 61 eine höhere Wärmekapazität hat als der Gehäusekörper 50, diffundiert die Wärme des in der oberen Fläche 63 erzeugten Schmelzbades in diesem Fall zu einem frühen Zeitpunkt in den Abdeckkörper 61. Dementsprechend beginnt die Verfestigung des in dem Abdeckkörper 61 gebildeten Schmelzbades vor der Verfestigung des in dem Gehäusekörper 50 gebildeten Schmelzbades.
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Wenn sich das Schmelzbad verfestigt, verzieht des das darum befindliche geschmolzene Metall. Dementsprechend wird das an der geneigten Fläche 56 gebildete geschmolzene Metall zu dem Abdeckkörper 61 gezogen. Somit kann, wie 4 gezeigt ist, verhindert werden, dass die gekrümmte Fläche 47 des Schweißabschnitts 7 sich von der äußeren Umfangfläche 36 nach außen wölbt.
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Wenn das Laserlicht L aufgebracht wird, ist die Laserintensität des Peak-Lichts PL1 hoch, so dass eine große Menge geschmolzenen Metalls an der Position, an der das Peak-Licht PL1 ausgebracht wird, erzeugt wird. Wenn ein Schmelzbad mit einer großen Menge geschmolzenen Metalls sich verfestigt, verzieht dieses Schmelzbad eine große Menge des darum befindlichen geschmolzenen Metalls.
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Dementsprechend wird der Scheitelpunktabschnitt 45 des Schweißabschnitts 7, wie in 4 gezeigt ist, an einer Position in der Nähe des inneren Umfangsrands 40 relativ zu der Mitte des Schweißabschnitts 7 in Breitenrichtung gebildet.
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Wie vorstehend beschrieben ist, wird bei dem in 14 und dergleichen gezeigten Beispiel das Peak-Licht PL3 auf die geneigte Fläche 56 aufgebracht, jedoch muss die Fläche, auf die das Peak-Licht PL3 aufgebracht wird, nicht wie die geneigte Fläche 56 geneigt sein. 15 ist eine Querschnittsansicht, die eine Modifikation eines Gehäusekörpers 50A zeigt. Wie in 15 gezeigt ist, umfasst ein Gehäusekörper 50A eine obere Fläche 55, eine äußere Umfangsfläche 54, und eine gekrümmte Fläche 92, die die obere Fläche 55 und die äußere Umfangsfläche 54 verbindet. Zudem ist ein Beugungspunkt 93 an dem Grenzabschnitt zwischen der oberen Fläche 55 und der gekrümmten Fläche 92 befindlich, während ein Beugungspunkt 94 an dem Grenzabschnitt zwischen der äußeren Umfangsfläche 54 und der gekrümmten Fläche 92 befindlich ist.
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Anschließend wird die gekrümmte Fläche 92 derart ausgebildet, dass sie von dem Beugungspunkt 93 nach unten zu dem Beugungspunkt 94 verläuft und zudem weg von dem Abdeckkörper 61 verläuft. Das Peak-Licht PL3 kann auf eine solche gekrümmte Fläche 92 des Gehäusekörpers 50A aufgebracht werden.
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Wie vorstehend beschrieben ist, wird nach Beendigung des Schweißprozesses P3 der in 6 gezeigte Einführungsprozess P4 durchgeführt. Insbesondere wird eine Elektrolytlösung über den Einlass 12 in 1 eingeführt.
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Anschließend wird der in 7 gezeigte Abdichtungsprozess P5 durchgeführt. Insbesondere wird dabei das Dichtungselement 13 an dem Einlass 12 gebildet. Auf diese Weise kann die in 1 gezeigte Sekundärbatterie 1 hergestellt werden.
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Obwohl das Verfahrung zur Herstellung einer Lithium-Ionen-Batterie und die Lithium-Ionen-Batterie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform beschrieben worden sind, ist die Erfindung beispielsweise ebenso auf eine Lithium-Polymer-Batterie und dergleichen anwendbar.
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Das heißt, die Erfindung ist auf eine Sekundärbatterie mit einem Elektrodenkörper und einem Batteriegehäuse, in dem der Elektrodenkörper aufgenommen ist, anwendbar, und ist bevorzugt auf eine abgedichtete Batterie anwendbar.
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Beispiele
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Die nachfolgende Tabelle zeigt die Ergebnisse, die durch Durchführen von Experimenten unter verschiedenartiger Änderung der Schweißbedingungen erhalten wurden. In der nachfolgenden Tabelle 1 gibt „θ” einen in 7 gezeigten Schnittwinkel θ an, und „Muster 1” der „Laserintensität” gibt ein in 16 gezeigtes Strahlmuster an. In 16 hat das Umgebungslicht PS einen Durchmesser D1 von 0,45 mm, und die Abstände L1 und L2 sind jeweils 0,2 mm. „Muster 2” gibt ein in 17 gezeigtes Strahlmuster an. Bei diesem Strahlmuster umfasst das Laserlicht L das Umgebungslicht PS und das Peak-Licht PL4, das in der Mitte dieses Umgebungslichts PS befindlich ist.
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Das Umgebungslicht PS hat einen Durchmesser D1 von 0,45 mm, und das Peak-Licht PL3 hat einen Durchmesser von 80 μm. Bei Muster 2 beträgt das Leistungsverhältnis zwischen dem Umgebungslicht PS und dem Peak-Licht PL4 1:1.
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In der Tabelle 1 gibt „Leistungsverhältnis” das Leistungsverhältnis zwischen dem Peak-Licht PL1, dem Peak-Licht PL2, und dem Peak-Licht PL3 an. Die „Laserausgabe” gibt eine Laserausgabe des Laserlichts L an.
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Die „Bearbeitungsgeschwindigkeit” in Tabelle 1 gibt die Bewegungsgeschwindigkeit der Bestrahlungsposition des Laserlichts L an, und wird in der Einheit (m/min) angegeben.
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In jedem der Beispiele 1 bis 6 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 16, wurden zehn Batteriegehäuse 3 unter den jeweiligen Schweißbedingungen gebildet.
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In Tabelle 1 zeigt der „Anteil an Defekten 1” einen Anteil der Batteriegehäuse 3 mit einem Schweißabschnitt 7 mit einer unzureichenden Schweißbreite an. Der „Anteil an Defekten 2” zeigt einen Anteil der Batteriegehäuse 3 mit einem Isolator 22 an, der Verbrennungen und Versengungen aufweist, wie durch Beobachtung des Isolators 22 nach dem Schweißen herausgefunden worden ist.
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In der Spalte „Bestimmung” in Tabelle 1 wird ein Kreis eingesetzt, wenn der „Anteil der Defekte 1” „0/10” ist und der „Anteil der Defekte 2” „0/10” ist. Wenn die Bedingungen für einen Kreis nicht erfüllt werden, wird ein Kreuz eingesetzt. Tabelle 1
| Beispiele | θ | Laserintensität | Berarbeitungs-geschwindigkeit | Laser-ausgabe (W) | Anteil der Defekte 1 | Anteil der Defekte 2 | Bestimmung |
| Muster | Leistungsverhältnis |
| Beispiel 1 | 30° | Muster 1 | 1.2:0.8:1 | 9 | 1200 | 0/10 | 0/10 | o |
| Beispiel 2 | 30° | Muster 1 | 1.2:0.8:1 | 24 | 1800 | 0/10 | 0/10 | o |
| Vergleichs-beispiel 1 | 0° | Muster 2 | | 9 | 1200 | 0/10 | 5/10 | x |
| Vergleichs-beispiel 2 | 0° | Muster 2 | | 24 | 1800 | 1/10 | 2/10 | x |
| Vergleichs-beispiel 3 | 0° | Muster 1 | 1.2:0.8:1 | 9 | 1200 | 0/10 | 4/10 | x |
| Vergleichs-beispiel 4 | 0° | Muster 1 | 1.2:0.8:1 | 24 | 1800 | 0/10 | 3/10 | x |
| Vergleichs-beispiel 5 | 30° | Muster 2 | | 9 | 1200 | 0/10 | 3/10 | x |
| Vergleichs-beispiel 6 | 30° | Muster 2 | | 24 | 1800 | 2/10 | 2/10 | x |
| Beispiel 3 | 15° | Muster 1 | 1.2:0.8:1 | 9 | 1200 | 0/10 | 0/10 | o |
| Beispiel 4 | 15° | Muster 1 | 1.2:0.8:1 | 24 | 1800 | 0/10 | 0/10 | o |
| Beispiel 5 | 45° | Muster 1 | 1.2:0.8:1 | 9 | 1200 | 0/10 | 0/10 | o |
| Beispiel 6 | 45° | Muster 1 | 1.2:0.8:1 | 24 | 1800 | 0/10 | 0/10 | o |
| Vergleichs-beispiel 7 | 50° | Muster 1 | 1.2:0.8:1 | 9 | 1200 | 0/10 | 2/10 | x |
| Vergleichs-beispiel 8 | 50° | Muster 1 | 1.2:0.8:1 | 24 | 1800 | 0/10 | 1/10 | x |
| Vergleichs-beispiel 9 | 30° | Muster 1 | 0.8:1.2:1 | 9 | 1200 | 3/10 | 3/10 | x |
| Vergleichs-beispiel 10 | 30° | Muster 1 | 0.8:1.2:1 | 24 | 1800 | 5/10 | 5/10 | x |
| Vergleichs-beispiel 11 | 30° | Muster 1 | 1:1.2:0.8 | 9 | 1200 | 2/10 | 2/10 | x |
| Vergleichs-beispiel 12 | 30° | Muster 1 | 1:1.2:0.8 | 24 | 1800 | 3/10 | 3/10 | x |
| Vergleichs-beispiel 13 | 30° | Muster 1 | 1:0.8:1.2 | 9 | 1200 | 1/10 | 1/10 | x |
| Vergleichs-beispiel 14 | 30° | Muster 1 | 1:0.8:1.2 | 24 | 1800 | 1/10 | 1/10 | x |
| Vergleichs-beispiel 15 | 30° | Muster 1 | 0.8:1:1.2 | 9 | 1200 | 4/10 | 4/10 | x |
| Vergleichs-beispiel 16 | 30° | Muster 1 | 0.8:1:1.2 | 24 | 1800 | 7/10 | 7/10 | x |
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Wie aus den Beispielen 1, 2, 3, 4, 5, und 6, und den Vergleichsbeispielen 3 und 4 ersichtlich ist, zeigte sich, dass eine Dampffahne, wenn der Schnittwinkel θ geringer wird als 15 Grad, eine thermische Wirkung auf den Isolator 22 ausübt.
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Wie aus den Beispielen 1 bis 6 und den Vergleichsbeispielen 7 und 8 ersichtlich ist, zeigte sich, dass der Isolator 22 einer thermischen Wirkung unterliegt, wenn der Schnittwinkel θ größer ist als 45 Grad.
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Wie aus den Beispielen 1 und 2, und den Vergleichsbeispielen 9 bis 16 ersichtlich ist, zeigte sich, dass wenn das Leistungsverhältnis zwischen dem Peak-Licht PL1, dem Peak-Licht PL2 und dem Peak-Licht PL3 nicht das Verhältnis „Peak-Licht PL1 > Peak-Licht PL3 > Peak-Licht PL2” herstellt, der Isolator 22 einer thermischen Wirkung unterliegt und Schweißdefekte auftreten, selbst wenn der Schnittwinkel θ 30 Grad beträgt, und das Bestrahlungsmuster des Laserlichts L das „Muster 1” ist.
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Wie ebenfalls aus den Vergleichsbeispielen 1 und 2 ersichtlich ist, zeigte sich, dass wenn der Schnittwinkel θ 0 Grad ist und wenn das Bestrahlungsmuster des Laserlichts L das ”Muster 2” ist, Schweißdefekte auftreten und der Isolator 22 einer thermischen Wirkung unterliegt.
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Obwohl die Ausführungsformen der Erfindung wie vorstehend beschrieben worden sind, ist zu verstehen, dass die hierin beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft sind und in keiner Weise beschränkend sind. Der Schutzumfang der Erfindung wird durch den Inhalt der Ansprüche definiert, und zielt darauf ab, jegliche Modifikationen innerhalb des Geltungsbereichs und äquivalente Bedeutungen zu dem Inhalt der Ansprüche zu umfassen.
