JP2000090904A - 電池の溶接方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】セパレータの溶け等が発生することがなく、高
品質な溶接処理を高速で遂行することを可能にする。 【解決手段】溶接装置５０は、位置決め手段５２と溶接
ユニット５４と冷風噴射手段５８とを備える。冷風噴射
手段５８は、溶接ユニット５４を構成し電池缶１２内に
挿入される上側溶接電極５６に０℃以下の冷風を強制的
に吹き付けて、前記上側溶接電極５６を急速冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集電体に接続され
た金属リードと電池缶とを溶接するための電池の溶接方
法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、リチウムイオン電池のような二
次電池を製造する際、先ず、正極板と負極板をセパレー
タを介して巻回した極板群が形成された後、この極板群
が有底円筒形状の電池缶内に挿入される。その際、極板
群の負極リード（金属リード）が電池缶の内底面に当接
する一方、正極リード（金属リード）が前記電池缶の開
口から外方に突出している。

【０００３】次いで、極板群の負極リードと電池缶の底
部とが一対の溶接電極により挟持された状態で、前記溶
接電極缶に所定の電流が供給されることによって、前記
負極リードが前記電池缶の内底面に溶接される。

【０００４】ところで、上記のように、負極リードと電
池缶の内底面とに溶接作業を継続すると、溶接電極の温
度が著しく上昇し、極板群の巻軸孔に一方の溶接電極を
挿入する際にセパレータが損傷し易くなるとともに、こ
の損傷したセパレータが前記溶接電極の先端に付着する
おそれがある。これにより、溶接電極を極板群の巻軸孔
に挿入できず、また、溶接時に所定電流を供給すること
が困難になるという問題がある。

【０００５】特に、近年、電池自体の小型化が望まれて
おり、極板群の巻軸孔の直径も小さくなって、この巻軸
孔に挿入される溶接電極自体も細径なものが使用されて
いる。しかも、電池組立工程のタクトアップに伴って溶
接電極がさらに高温となり、この溶接電極が極板群最内
周のセパレータに接触した際、このセパレータが溶ける
という問題が発生している。

【０００６】そこで、例えば、特開昭６１−１３１３６
１号公報に開示されているように、極板のタブ端子と電
池缶の缶底とをスポット溶接する手段と、スポット溶接
後の溶接用補助電極を冷却する手段と、冷却後の溶接用
補助電極を研磨する手段と、研磨後の溶接用補助電極の
長さを測定し、その長さの不良を検知する手段とを備え
た缶底スポット溶接装置が知られている。この冷却手段
では、補助電極を強制空冷により冷却するものであり、
この研磨手段では、前記補助電極の付着物を除去するた
めに、例えば、回転する砥石車を前記補助電極に押し付
ける方法が採用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、研磨ステーションにおいて、補助電極に
付着するセパレータ等の付着物を除去するために、この
研磨ステーションに回転する砥石車等が設けられてお
り、スペースが相当に拡大するという問題がある。しか
も、補助電極を強制空冷で冷却するために、この補助電
極が所望の温度まで冷却するまでに時間がかかってしま
い、結果的に溶接作業全体の高速化が容易に達成されな
いという問題が指摘されている。

【０００８】本発明はこの種の問題を解決するものであ
り、溶接電極を短時間で急冷することができ、この溶接
電極とセパレータとの接触時に前記セパレータに溶け等
が発生することがなく、効率的かつ高精度な溶接作業を
遂行することが可能な電池の溶接方法および装置を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電池の溶接
方法および装置では、一対の溶接電極で金属リードと電
池缶内底面とを加圧して抵抗溶接を行った後、前記一対
の溶接電極を互いに離間する方向に変位させるととも
に、少なくとも前記電池缶内に挿入された一方の溶接電
極に、０℃以下の冷風を強制的に吹き付けて該溶接電極
を冷却する。

【００１０】このため、溶接電極をセパレータに損傷を
生じさせない温度まで短時間で確実に冷却することがで
きる。従って、セパレータの品質を有効に維持するとと
もに、溶接電極の付着物除去作業が不要になり、溶接作
業全体の高速化が容易に達成される。しかも、付着物除
去ステーションが不要になり、装置全体が一挙にコンパ
クト化される。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態に係る
溶接方法が実施される電池１０の概略構成図である。こ
の電池１０は、有底円筒形状を有する電池缶１２と、こ
の電池缶１２内に電解液と共に封入される極板群１４と
を備える。

【００１２】極板群１４は、正極板１６と負極板１８を
セパレータ２０を介して巻回して構成されており、この
正極板１６の端部に金属リードである正極リード２２が
設けられる一方、この負極板１８の端部に金属リードで
ある負極リード２４が設けられる。極板群１４の巻回最
内周には、セパレータ２０が配置されている。

【００１３】正極リード２２は、極板群１４の巻回中心
部側から電池缶１２の開口１２ａ側に延在するととも
に、封口板２６が溶接されており、この封口板２６を含
む封口部品２８がガスケット３０を介して前記電池缶１
２の開口１２ａ側端部に固定される。負極リード２４
は、極板群１４の外周側から電池缶１２の内底面１２ｂ
側に延在してこの内底面１２ｂに溶接されている。

【００１４】電池缶１２には、開口１２ａの近傍に位置
して環状溝部３６が形成されるとともに、この電池缶１
２内では、極板群１４に対して下部絶縁板３８ａと上部
絶縁板３８ｂとが配設されている。

【００１５】電池缶１２は、キャリア４０に配置されて
所定の作業位置に移送される。このキャリア４０の中央
部には、電池缶１２を所定の深さまで収容する孔部４２
が形成されるとともに、この孔部４２の下部側には、小
径な電極挿通用孔部４４が連通している。

【００１６】図２は、本発明の実施形態に係る溶接装置
５０の概略構成説明図である。溶接装置５０は、電池缶
１２が配置されたキャリア４０を位置決め保持する位置
決め手段５２と、この電池缶１２内に挿入されている極
板群１４の負極リード２４の溶接部位と前記電池缶１２
の内底面１２ｂとを溶接するための溶接ユニット５４
と、前記溶接ユニット５４を構成し前記電池缶１２内に
挿入される一方の溶接電極である上側溶接電極５６に向
かって０℃以下の冷風を強制的に吹き付ける冷風噴射手
段５８とを備える。

【００１７】位置決め手段５２は、キャリア４０を配置
するための載置台６０を備え、この載置台６０に電極挿
通用孔部６２が形成されている。載置台６０の上方に
は、図示しないカム等のアクチュエータによって互いに
近接離間変位して前記載置台６０上のキャリア４０を保
持して位置決めを行う把持部材６４、６６が配置されて
いる。

【００１８】溶接ユニット５４は、アクチュエータとし
て、例えば、シリンダ６８を備え、このシリンダ６８が
基台７０に固定される。シリンダ６８から下方向に延在
するロッド７２に昇降ブロック７４が固定されるととも
に、この昇降ブロック７４に上側溶接電極５６が装着さ
れる。この上側溶接電極５６に対向して載置台６０の下
方に下側溶接電極７６が配置されており、前記下側溶接
電極７６は、アクチュエータ、例えば、図示しないカム
等によって上下方向に移動自在である。

【００１９】冷風噴射手段５８は、基台７８に固定され
ており、上側溶接電極５６の上昇位置に対応してノズル
部８０を備える。このノズル部８０には、管体８２が連
結されており、前記ノズル部８０の外周部に接続されて
いる空気導入管８４から導入される圧縮空気を介して、
いわゆるボルテックス（ＶＯＲＴＥＸ）効果を利用して
ノズル部８０から０℃以下の冷風を噴射するように構成
されている。

【００２０】このように構成される溶接装置５０の動作
について、本実施形態に係る溶接方法との関連で以下に
説明する。

【００２１】先ず、正極板１６と負極板１８をセパレー
タ２０を介して巻回した極板群１４が形成された後、こ
の負極板１８の負極リード２４が、下部絶縁板３８ａを
介装して前記極板群１４の中心側に折り曲げられる。こ
の極板群１４は、電池缶１２内に挿入されるとともに、
前記電池缶１２の開口１２ａ側に上部絶縁板３８ｂが配
設される。

【００２２】次いで、図２に示すように、電池缶１２が
配置されたキャリア４０が位置決め手段５２に配置され
る。具体的には、キャリア４０が載置台６０上に載置さ
れた状態で、図示しないアクチュエータを介して把持部
材６４、６６が互いに近接する方向に変位し、前記キャ
リア４０の外周面が保持される。

【００２３】そこで、溶接ユニット５４では、シリンダ
６８の作用下にロッド７２を介して昇降ブロック７４と
一体的に上側溶接電極５６が下降する一方、図示しない
カム等のアクチュエータを介して下側溶接電極７６が上
昇する。この下側溶接電極７６は、載置台６０の孔部６
２およびキャリア４０の孔部４４を通って、このキャリ
ア４０内に収容されている電池缶１２の底部に接触す
る。上側溶接電極５６は、電池缶１２内に配置されてい
る極板群１４の巻回中心孔に挿入されて負極リード２４
に接触する。

【００２４】そして、図３に示すように、上側溶接電極
５６と下側溶接電極７６とにより負極リード２４の溶接
部位と電池缶１２の内底面１２ｂとが挟持された後、所
定の加圧作用下で溶接電流が供給される。これにより、
負極リード２４の溶接部位と電池缶１２の内底面１２ｂ
とが溶接される。

【００２５】上記の溶接作業が終了した後、下側溶接電
極７６が下方向に移動する一方、上側溶接電極５６がシ
リンダ６８の作用下に上方に移動し、この上側溶接電極
５６が冷風噴射手段５８に対応する上昇位置に配置され
る。次に、図４に示すように、冷風噴射手段５８を構成
するノズル部８０から上側溶接電極５６の先端部位に向
かって、０℃以下、本実施形態では、機械サイクルタイ
ムが２ｓｅｃのとき、０℃〜−１０℃、より好適には−
５℃以下の冷風が所定時間（例えば、１秒間）だけ噴射
される。

【００２６】一方、位置決め手段５２には、溶接前の新
たな電池缶１２を収容したキャリア４０が位置決め保持
されている。そこで、上側溶接電極５６の冷却処理が終
了した後、上記と同様に、前記上側溶接電極５６と下側
溶接電極７６とで新たな電池缶１２の負極リード２４と
この電池缶１２の内底面１２ｂとの溶接作業が遂行され
る。

【００２７】この場合、本実施形態では、溶接処理後の
上側溶接電極５６が電池缶１２から離脱した際、その上
昇位置に対応して配置されている冷風噴射手段５８から
前記上側溶接電極５６の先端側に、例えば、−５℃以下
の冷風が吹き付けられる。従って、常温状態で連続溶接
を行った場合、上側溶接電極５６が約１５０℃まで徐々
に上昇してセパレータ２０を溶かすおそれがあるが、こ
の上側溶接電極５６に低温の冷却風が吹き付けられるこ
とにより、前記セパレータ２０が溶解しない温度である
約６０℃程度まで該上側溶接電極５６を瞬時に冷却する
ことができる。

【００２８】これにより、上側溶接電極５６がセパレー
タ２０に接触しても、このセパレータ２０が損傷したり
溶解したりすることがなく、前記セパレータ２０を高品
質に維持することが可能になる。しかも、上側溶接電極
５６に付着物が発生することがなく、この付着物を除去
するための装置が不要になり、溶接作業全体の高速化が
容易に図られるとともに、スペースの拡大を阻止するこ
とができる。このため、溶接装置５０全体をコンパクト
化するとともに、高品質な溶接処理を高速で遂行するこ
とが可能になるという効果が得られる。

【００２９】なお、上側溶接電極５６が冷却されること
により、この上側溶接電極５６の抵抗が変化する場合が
あるが、冷却風の吹き付けタイミングを制御することに
よって、前記上側溶接電極５６の温度を一定に維持して
電極抵抗を安定化することができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明に係る電池の溶接方法および装置
では、少なくとも電池缶内に挿入された一方の溶接電極
に０℃以下の冷風を強制的に吹き付けてこの溶接電極を
冷却するため、前記溶接電極を短時間で急冷することが
でき、セパレータとの接触によりこのセパレータが損傷
したり溶けたりすることを防止することが可能になる。
これにより、セパレータの品質を維持するとともに、溶
接電極に付着物が発生することがなく、高品質な溶接処
理を高速で遂行することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る溶接方法が実施される
電池の概略構成説明図である。

【図２】本発明の実施形態に係る溶接装置の概略構成説
明図である。

【図３】前記溶接装置により負極リードと電池缶とを溶
接する際の動作説明図である。

【図４】溶接後に上側溶接電極に冷却風を噴射する際の
動作説明図である。

【符号の説明】

１０…電池 １２…電池缶 １２ａ…開口 １２ｂ…内底面 １４…極板群 ２０…セパレータ ２４…負極リード ４０…キャリア ５０…溶接装置 ５２…位置決め手段 ５４…溶接ユニット ５６…上側溶接電極 ５８…冷風噴射手段 ７６…下側溶接電極 ８０…ノズル部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対の溶接電極で、集電体に接続された金
   属リードの溶接部位と電池缶内底面の溶接部位とを加圧
   して抵抗溶接を行う工程と、 前記抵抗溶接後に、前記一対の溶接電極を互いに離間す
   る方向に変位させるとともに、 少なくとも前記電池缶内に挿入された一方の溶接電極
   に、０℃以下の冷風を強制的に吹き付けて前記溶接電極
   を冷却する工程と、 を有することを特徴とする電池の溶接方法。
2. 【請求項２】集電体に接続された金属リードの溶接部位
   と電池缶内底面の溶接部位とを加圧して抵抗溶接を行う
   一対の溶接電極と、 前記抵抗溶接後に、少なくとも前記電池缶内に挿入され
   た一方の溶接電極に向かって０℃以下の冷風を強制的に
   吹き付けることにより、前記溶接電極を冷却する冷風噴
   射手段と、 を備えることを特徴とする電池の溶接装置。