JP2000067822A - 電池容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パラレル式抵抗溶接法でリード材を抵抗溶接
したときに、大きな溶接強度が安定した状態で実現する
ことを可能にする電池容器を提供する。 【解決手段】 この電池容器は、リード材がパラレル式
抵抗溶接法で溶接される電池容器であって、全体はめっ
き鋼板から成り、かつ少なくともリード材が溶接される
箇所におけるめっき層１Ｂの平均厚みは３μｍ以下であ
り、めっき鋼板がＮｉめっき鋼板であることを好適とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電池容器に関し、更
に詳しくは、その表面にパラレル式抵抗溶接法でリード
材を溶接したときに、当該リード材との間で小さい溶接
電流の通電であっても高い溶接強度を安定した状態で実
現することが可能である電池容器に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種の電気・電子機器の普及に伴い、そ
の駆動源である電池の複数個をパッケージして電池パッ
クとし、その電池パックを、直接、当該機器の中に組み
込むケースが急増している。また、最近、環境に優しい
クリーンな自動車として電気自動車が注目を集めている
が、その駆動源も複数個の電池をパッケージしたもので
ある。

【０００３】このように、複数個の電池をパッケージに
して実使用する場合、電池の充電または放電のために、
各電池の間やパッケージ端子と電池の間はリード材で電
気的に接続することが必要である。すなわち、電池の外
側表面、例えば封口体の部分や電池外装缶の底部など電
池容器の一部表面にリード材を固定することが必要にな
る。

【０００４】ところで、電池容器は、所定の発電要素を
電解液と一緒に収容して負極端子の働きも兼ねる電池外
装缶と、その電池外装缶の開口部を液密に密閉して正極
端子の働きも兼ねる封口体との両者によって構成されて
いる。そして、この電池容器の材料としては、一般に、
低炭素鋼板の表面にＮｉめっきを施して成るＮｉめっき
鋼板が使用されている。ここで、Ｎｉめっきは基材であ
る鋼板の発錆を防止するとともに、電池の外観を美麗に
してその商品価値を高めるために施されている。

【０００５】このような電池とリード材とを接続するこ
とに関しては、通常、次に説明するようなパラレル式抵
抗溶接法が適用されている。まず、図２で示したよう
に、既に組み立てられた電池における電池容器１の表面
１ａ（図の場合は、電池容器の底面）に溶接すべきリー
ド材２が配置される。なお、リード材２としては、従来
から、Ｎｉ単体の小片や、電池容器１の場合と同じよう
なＮｉめっき鋼板が広く使用されている。

【０００６】リード材２の表面２ａには、先端３ａが小
径になっている２本の溶接電極３，３が所定の間隔を置
いて平行配置される。そして、これら溶接電極３，３か
らリード材２に所定の加圧力を印加してリード材２の裏
面２ｂと電池容器１の表面１ａを密着させる。この状態
で電源４から所定値の溶接電流を通電する。溶接電流は
一方の溶接電極からリード材２に入力し、その一部はリ
ード材２を通って他方の溶接電極から電源４に帰還し、
残余の溶接電流は溶接電極の先端３ａの直下に位置する
箇所を中心にしてリード材２の厚み方向に流れて電池容
器１の表面１ａに至り、ついで電池容器１を通って他方
の溶接電極の先端３ａの直下に位置する箇所を中心にし
てリード材２の厚み方向に流れて他方の溶接電極から電
源に帰還していく。

【０００７】この過程で、各溶接電極の直下付近に位置
するリード材の裏面２ｂと電池容器１の表面１ａとの接
触界面ではジュール熱が発生し、その接触界面近傍にお
ける両部材が一部溶融してナゲットを形成し、両部材が
点溶接されることにより、リード材２は電池容器１に固
定される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電池容器が
Ｎｉめっき鋼板から成り、またリード材がＮｉ単体やＮ
ｉめっき鋼板から成る場合、両者を上記したパラレル式
抵抗溶接法で溶接すると、次のような問題の起こること
が指摘されている。すなわち、電池容器とリード材との
溶接強度はあまり高くならず、しかも溶接作業ごとに得
られる溶接強度がばらつくという問題である。

【０００９】この溶接強度が高くないということは、電
池パックを電気・電子機器に組み込んで実使用したとき
に、例えばそれら機器を落した場合、その衝撃で溶接箇
所が破損して機器の機能喪失を招くことにもなる。ま
た、溶接強度がばらつくということは、通常、溶接作業
はライン工程で連続的に行われていることを考えると、
連続的に製造されてきた電池とリード材の溶接構造体に
おける溶接信頼性を低めることでもある。

【００１０】このようなことから、溶接電流や通電時間
や溶接電極による加圧力などの溶接条件の最適化を企て
高い溶接強度を安定して得るための努力がなされている
が、それでも満足すべき結果は得られていない。例え
ば、溶接電流を大きくすればそれだけ接触界面における
発熱量も大きくなり、大きなナゲットが安定して形成さ
れるようになって高い溶接強度が実現可能であるように
考えられるが、他方では溶融部分の飛散（チリ）などが
激しく発生するようになり、作業環境の悪化のみ成ら
ず、良好なナゲットの形成は困難になるという問題が発
生してくる。

【００１１】本発明は、Ｎｉめっき鋼板から成る電池容
器にパラレル式抵抗溶接法でリード材を抵抗溶接すると
きにおける上記した問題を解決して、低い溶接電流の通
電であっても高い溶接強度を安定して得ることを可能に
する電池容器の提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記した目
的を達成するために鋭意研究を重ねる過程で、溶接強度
の大小とその安定化の良否は、溶接電流、通電時間、溶
接電極による加圧力の３大条件で律せられるだけではな
く、電池容器の表面を構成するＮｉめっき層の厚みによ
っても強く影響を受けるとの着想を抱いた。この着想
は、Ｎｉめっき層が厚い場合には、図２で示したパラレ
ル式抵抗溶接時に、溶接電極３から入力された溶接電流
にとってこの厚いＮｉめっき層は通電経路として機能す
るようになり、その結果、電池容器１とリード材２との
間におけるナゲット形成に必要な電力が減少して良好な
ナゲットの形成、ひいては高い溶接強度の実現が抑制さ
れるであろうという考察を基礎にするものである。

【００１３】したがって、本発明者らは、電池容器にお
けるＮｉめっき層の厚みと溶接強度の関係を調査し、同
時に、前記したチリ発生を抑制する観点から低い溶接電
流でも高い溶接強度の実現を可能にするＮｉめっき層の
厚みに関して調査した。そして、本発明の電池容器を開
発するに至ったのである。すなわち、本発明の電池容器
は、リード材がパラレル式抵抗溶接法で溶接される電池
容器であって、全体はめっき鋼板から成り、かつ少なく
とも前記リード材が溶接される箇所におけるめっき層の
平均厚みは３μｍ以下であることを特徴とする。とく
に、本発明においては、めっき鋼板がＮｉめっき鋼板で
ある電池容器が提供される。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１に本発明の電池容器１の１例
を示す。この電池容器１は電池外装缶であって、例えば
低炭素鋼から成る鋼板１Ａの表面がめっき層１Ｂで被覆
された断面構造になっている。めっき層１Ｂは従来から
多用されているＮｉめっき層であることが好適である。

【００１５】このめっき層１Ｂの平均厚みは３μｍ以下
に設定される。この平均厚みが３μｍよりも厚くなる
と、電池容器の鋼板１Ａとリード材との間で大きいナゲ
ットが形成されにくくなり、その結果、充分な溶接強度
が得られなくなる。ところで、電池容器１が鋼板１Ａの
みから成り、めっき層１Ｂが形成されていない場合に
は、小さな溶接電流の通電でも良好なナゲットを形成す
ることができる。しかしながら、その場合には、電池容
器が発錆して電池の美観が損なわれるという問題が発生
してくるので、市販する電池ではめっき層の形成は必要
な事項である。

【００１６】このようなことも勘案すると、めっき層１
Ｂの厚みは２〜３μｍであることが好ましい。このと
き、発錆も防止できるとともに、小さい溶接電流の通電
によっても良好なナゲットが形成されて溶接強度も高く
なるからである。また、めっき層１Ｂは、その厚みをｔ
（ただし、０＜ｔ≦３μｍ）としたとき、そのばらつき
を±０.５μｍの範囲内におさめることが好ましい。こ
のばらつきが上記した範囲からはずれると、抵抗溶接時
にリード材と鋼板１Ａとの間に通電してナゲット形成に
資する溶接電流が不安定となり、大きなナゲットを安定
して形成することに難が生ずる、すなわち、溶接強度の
信頼性に難が生じてくるからである。

【００１７】このめっき層１Ｂは、電気めっき法，真空
蒸着法，スパッタ法などの常用の成膜法を鋼材１の表面
に適用して容易に形成することができる。これら成膜法
のうち、電気めっき法は、成膜コストの点や生産性の点
で好適である。電気めっき法でめっき層１Ｂを形成する
場合には、そのめっき層の構成元素を含む所定のめっき
浴を建浴し、それを用いて所定の条件下で電気めっきを
行えばよい。

【００１８】

【実施例】実施例１〜４、比較例１，２ 炭素濃度０.１〜０.１８％の低炭素鋼板（厚み０.２５m
m）に深絞り加工を行って、外径１０mm、高さ４４mmの
ＡＡＡサイズ用電池の電池外装缶を製造した。この電池
外装缶の外側表面に、下記の条件でＮｉめっきを行っ
た。

【００１９】このめっき処理時に、めっき時間を変化さ
せることにより、電池外装缶の表面には、表１で示した
ように、平均厚みが異なるＮｉめっき層を形成した。各
Ｎｉめっき層に関しては、電池外装缶の表面において、
その中央部、周縁部のめっき厚を測定し形成されている
Ｎｉめっき層の厚みのばらつきも把握した。ついで、こ
の電池外装缶の底面の略中央部にＮｉめっき鋼板（Ｎｉ
めっきの厚み２μｍ、全体の厚み０.１５mm）のリード
材を配置し、その上に、０.８mmの間隔を置いて２本の
溶接電極を平行配置して２kgfの加圧力でリード材を電
池外装缶の底面に圧接した。

【００２０】この状態を保持したまま、電源から表１で
示した溶接電流を通電して５m秒間のパラレル式抵抗溶
接を行い、電池外装缶にリード材を溶接した。この溶接
構造体を１００個製造した。ついで、図３で示したよう
に、電池外装缶１の底部表面に溶接されているリード材
２の一端２ｃをチャック５で把持し、このチャック５を
引張試験器６で引き上げて前記リード材２を引き剥がす
試験を行った。このとき、リード材２と電池外装缶１の
底部表面とがなす角度θは常に一定となるようにし、か
つ試験器６による引張強さは一定の速さで増加するよう
にして引き剥がし試験を行い、リード材２が電池外装缶
１の底部表面から完全に引き剥がされるまで試験を継続
し、下記の仕様で溶接強度を測定し、また２ナゲット出
現率を算出した。

【００２１】溶接強度：リード材２が電池外装缶の底面
から引き剥がされたときに試験器６が示した値。 ２ナゲット出現率：得られた溶接構造体において、リー
ド材２が引き剥がされたときに、２つのナゲットが電池
外装缶の方に残る個数を計測し、その個数を溶接構造体
の全試験個数で除算したときの百分率で表示。この２個
のナゲットが電池外装缶の方に出現するということは、
リード材と電池外装缶を溶接しているナゲットの強度が
当該リード材の度強よりも大きくなっているということ
を意味し、したがって、この２ナゲット出現率が高いと
いうことは、リード材と電池外装缶との間の溶接強度は
大きく、かつ安定した溶接状態にあるということを意味
する。

【００２２】以上の結果を一括して表１に示した。

【００２３】

【表１】

【００２４】表１から次のことが明らかとなる。 （１）ある溶接電流で抵抗溶接を行ったときには、Ｎｉ
めっき層の厚みが厚くなっていくにつれて溶接強度と２
ナゲット出現率は、いずれも、低下していく。逆にいえ
ば、ある厚みのＮｉめっき層を有する電池容器とリード
材の溶接において、両者間の溶接強度と２ナゲット出現
率を高めようとする場合には溶接電流を大きくすること
が必要になるということである。

【００２５】とくに、Ｎｉめっき層の厚みが３μｍより
も厚くなると、２ナゲット出現率が１００％というよう
な高く信頼性に富む溶接強度を得るためには、溶接電流
を大きくしなければならない。このことは、電池容器と
リード材との間で良好なナゲットを形成しようとする場
合には、抵抗溶接工程において通電する溶接電流を大き
くすることが必要であり、工程管理の面からいえば溶接
電流の選択幅が狭くなるということである。

【００２６】（２）実施例の場合には、小さい溶接電流
を通電しても溶接強度は大きく、また２ナゲット出現率
も高くなり、信頼性に富む抵抗溶接の実現が可能になっ
ている。 （３）このようなことを考えると、Ｎｉめっき層の厚み
は３μｍ以下に設定すべきであることがわかる。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
電池容器は表面のめっき層の平均厚みを３μｍ以下に規
制しているので、電池容器の防錆性は充分に確保され、
同時に抵抗溶接時にリード材との間で形成されるナゲッ
トも大きくかつ安定しており、その結果、大きな溶接強
度と高い２ナゲット出現率を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電池容器を示す一部切欠断面図であ
る。

【図２】パラレル式抵抗溶接法を説明するための概略図
である。

【図３】溶接強度の測定法を説明するための概略図であ
る。

【符号の説明】

１ 電池容器 １Ａ 鋼板 １Ｂ めっき層 １ａ 電池容器の底部表面 ２ リード材 ２ａ リード材２の表面 ２ｂ リード材２の裏面 ２ｃ リード材２の端部 ３ 溶接電極 ３ａ 溶接電極３の先端 ４ 電源 ５ チャック ６ 引張試験器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北爪 秀明 東京都品川区南品川３丁目４番10号 東芝 電池株式会社内 Ｆターム(参考） 5H011 AA04 AA05 AA09 BB03 CC06 DD05 DD09 DD18 EE04 KK04 5H022 AA04 AA18 AA19 BB11 BB22 CC02 CC08 CC12 CC25 EE03

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リード材がパラレル式抵抗溶接法で溶接
   される電池容器であって、全体はめっき鋼板から成り、
   かつ少なくとも前記リード材が溶接される箇所における
   めっき層の平均厚みは３μｍ以下であることを特徴とす
   る電池容器。
2. 【請求項２】 前記めっき鋼板がＮｉめっき鋼板である
   請求項１の電池容器。