JP2001057207A - 密閉型電池およびその製造方法 - Google Patents

密閉型電池およびその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高品質な封口が可能な密閉型電池を得る。 【解決手段】 注液口に封口用金属片を載置した状態
で、抵抗溶接によって金属片を固着した後に、金属が溶
融しない出力のレーザを接合箇所に照射し、接合箇所の
有機物を分解し、次いで金属を溶融する出力のレーザを
照射して封口用金属片を溶融接合して注液口を封口する
ことを密閉型電池の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、密閉型電池に関
し、特に気密性が良好な密閉型電池およびその製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】小型の電子機器の電源として各種の電池
が用いられている。機器の小型化に対応して、円筒型電
池に加えて、小さな空間を有効に利用することができる
角型の密閉式電池がひろく用いられている。例えば、図
５に、角型の密閉式電池の一例を示すように、発電要素
を金属製の電池缶５１に収容して、外装缶を一方の電極
である負極端子とするとともに、電池缶の一方の開口部
５２には、安全弁の作用を果たす薄肉部５３を形成した
金属板５４を溶接し、対向面には、突起状の開口部を形
成して、発電要素と結合したアルミニウム等の正極端子
５５を導出させ、ほぼ中央に貫通孔を有する樹脂製の絶
縁材ブッシュ５６を正極端子に挿入した後、突起状の開
口部の側面から加圧成形してかしめ封口し、電池缶を密
閉している。
【０００３】ところが、このような正極端子構造を有す
る角型電池は、１）正極端子の突起部の高さのために、
電池を機器に収納した場合には、体積効率が悪い。２）
正極端子が外部からの力に対して弱い。３）安定した気
密性を保持することが難しい等の問題点があった。
２）、３）については、最適な製造条件や材料の選択に
よって解決することが可能であるが、正極端子の突起に
よる構造的な問題の解決は困難であった。
【０００４】そこで、本発明者等は、小型の電子機器用
の電源として好適な、体積効率が高く、電極端子部の気
密性が高い密閉型電池を提案している。図１は、密閉型
電池の一実施例を説明する図であり、斜視図である。ス
テンレス鋼、ニッケルめっきを表面に施した軟鋼、ある
いはアルミニウム等からなる角筒状の金属容器１（以
下、電池缶とも称す）に、発電要素のジェリーロールが
収納されており、電池缶１の上端２には、金属板３に設
けた凹部３Ａに導電接続用端子４を外部絶縁板５、引き
出し端子６を介して取り付けて構成した電極ヘッダ７の
上面と電池缶の上端２とが同一平面となるように取り付
けて封口したものであり、電極ヘッダ７の一部には、電
池の内部圧力の異常な上昇時に圧力を開放するために他
の部分よりも肉厚が薄い薄肉部８、電解液を注液し、電
解液の注液後に電池を封口する注液口９が設けられてお
り、注液口９から電解液を注入した後に、電極ヘッダの
材質と同じ材質のステンレス鋼、アルミニウム等の金属
からなるピン、球を埋め込み、抵抗溶接して封口してい
る。
【０００５】密閉型電池においては、内部圧力の異常な
上昇時には、内部圧力を速やかに開放する薄肉部を設け
て内部圧力を開放することが行われているが、内部の圧
力上昇時に他の密閉箇所にひび割れを生じたり、内部圧
力開放用の薄肉部が作動するよりも低い圧力で破裂する
ことがないようにすることが必要であり、電極ヘッダと
電池缶との接合部、注液口の接合部は、充分な強度で接
合することが必要となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、密閉型電池
の封口を充分な強度で行った密閉電池を提供することを
課題とするものであり、とくに、注液口の封口を確実に
行った気密性が高い密閉型電池を提供することを課題と
するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、密閉型電池に
おいて、注液口の封口用金属片は、抵抗溶接によって金
属片を固着した後に、金属が溶融しない出力のレーザを
接合箇所に照射し、接合箇所の有機物を分解し、次いで
金属を溶融する出力のレーザを照射して封口用金属片が
溶融接合されて密閉されたものである密閉型電池であ
る。密閉型電池の製造方法において、注液口に封口用金
属片を載置した状態で、抵抗溶接によって金属片を固着
した後に、金属が溶融しない出力のレーザを接合箇所に
照射し、接合箇所の有機物を分解し、次いで金属を溶融
する出力のレーザを照射して封口用金属片を溶融接合し
て注液口を封口することによって密閉する密閉型電池の
製造方法である。封口用金属片を抵抗溶接した後の封口
用金属片の上面と、注液口の上面との段差が０．４ｍｍ
より小さい前記の密閉型電池の製造方法である。封口用
金属片には注液口に挿入されるテーパ部もしくは球面が
形成されたものである前記の密閉型電池の製造方法であ
る。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明は、電解液の注液口から電
解液を注液した後に、注液口を封口して電池を密閉する
密閉型電池の製造方法において、注液口の中央部に封口
用金属片を載置して抵抗溶接によって固着した後に、注
液口の接合部に付着した有機溶剤を除去し、次いで封口
用金属片と注液口を溶融して接合したものであり、抵抗
溶接のみの場合に比べてより確実な封孔が実現できると
ともに、接合部の有機物を除去したので、接合強度が大
きくなり充分な強度の封口を形成することができる。
【０００９】以下に、本発明を図面を参照して説明す
る。図２は、本発明の密閉型電池の製造方法を説明する
図である。図２（Ａ）は、注液工程を説明する斜視図で
あり、電池缶１内には、発電要素を挿入した後に、電極
ヘッダを電池缶と接合し、注液口９から電解液供給ノズ
ル１０によって電解液を注液する。次いで、図２（Ｂ）
に電極ヘッダの注液口の部分を部分切り欠き断面図で示
すように、注液口９から電解液を注入した後に、注液口
９に封口用金属片１１を挿入する。図２（Ｃ）に示すよ
うに、封口用金属片１１に抵抗溶接用電極１２を押し当
てて、電池缶との間に通電して封口用金属片１１を注液
口９に溶接する。
【００１０】次に、図２（Ｄ）に示すように、封口用金
属片の周囲の接合面に付着した電解液を除去するため
に、電極ヘッダの金属が溶融しない程度の強度が小さい
レーザ１３を照射する。電解液の除去には、出力の小さ
なレーザを短いパルス間隔で照射することが好ましい。
さらに、図２（Ｅ）に示すように、封口用金属片と注液
口の接合部の金属を溶融させることができる強度が大き
いレーザ１４を照射して封口用金属片の周囲の接合部を
溶融して封口を行う。以上の工程によって、封口部の強
度が大きく、大量に生産した場合にも製品間のばらつき
が小さな密閉型電池を得ることができる。
【００１１】図３には、本発明の注液口の封口に用いる
封口用金属片の形状の一例を示す。封口用金属片１１
は、図２（Ａ）に示すような、封口用金属片は下部がテ
ーパー１５を有するもの。あるいは図２（Ｂ）に示すよ
うに、封口用金属片の下部が球面１６を有するもの等を
用いることが好ましい。とくに、このような形状の封口
用金属片を用いることによって、自動組立機によって、
注液口の中央部への封口用金属片の挿入を容易に行うこ
とができる。
【００１２】また、図４は、レーザ溶接による注液口の
溶接工程を説明する図である。レーザ溶接の際には、注
液口に抵抗溶接によって取り付けた封口用金属片の周囲
をレーザで照射するが、レーザの照射前の封口用金属片
１１の電極ヘッダの上面からの高さが小さいことが好ま
しく、図４（Ａ）に示すように封口用金属片の高さが大
きくなると、封口用金属片の接合部にレーザ１７を照射
しようとしても、封口用金属片１１によって遮られて接
合部１８に充分な強度のレーザが照射されなくなる。図
４（Ｂ）に示すように、封口用金属片の高さが低い場合
には、接合部１８へ充分な強度でレーザが照射されるこ
ととなり、電極ヘッダーおよび封口用金属片の両者が溶
解して充分な接合強度を得ることができる。アルミニウ
ムを接合する場合には、レーザ照射時の注液口面から封
口用金属片の上面までの高さは、０．４ｍｍ以下とする
ことによって充分な強度で注液口を封口することができ
る。
【００１３】
【実施例】以下に実施例を示し本発明を説明する。 実施例１ 縦３０ｍｍ、横６ｍｍ、高さ４８ｍｍの角型のアルミニ
ウム製の電池の電極ヘッダに設けた大きさが直径１．１
ｍｍの注液口に、直径１．１ｍｍ、円筒部の長さ０．３
ｍｍ、テーパー部の長さ０．３ｍｍのアルミニウム製の
封口用金属片を抵抗溶接によって固着した。封口用金属
片の上面の注液口の電極ヘッド面からの高さは、０．３
５ｍｍであった。次いで、ＹＡＧレーザによって、強度
が０．４Ｊ／パルスのレーザを封口用金属片の周囲の電
極ヘッダ面に照射して、付着した電解液を除去した。次
いで、５．８Ｊ／パルスのレーザを照射して、封口用金
属片と注液口の接合部を溶融して封口した。
【００１４】作製した電池の１０個の封口強度を、電池
缶の底部に設けた５ｍｍの穴に、バースト試験機から供
給する圧力油を１秒間に１ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で供給
し、漏洩によって圧力が低下する圧力を漏洩圧力とし
た。いずれも２０ｋｇ／ｃｍ2 以上であり、封口部から
の漏洩はなく薄肉部が先に開口した。
【００１５】比較例１ レーザ溶接を行わず抵抗溶接のみで封口用金属片を接合
した点を除き、実施例１と同様にして１０個の電池を作
製して封口部の強度を測定したところ、２個の電池に４
ｋｇ／ｃｍ2 で漏れが発生した。
【００１６】
【発明の効果】本発明の密閉型電池は、注液口の封口を
充分な強度で、しかも信頼性が高いものを形成すること
ができるので、信頼性が大きな密閉型電池を得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、密閉型電池の一実施例を説明する図で
ある。
【図２】図２は、本発明の密閉型電池の製造方法を説明
する図である。
【図３】図３は、本発明の注液口の封口に用いる封口用
金属片の形状の一例を示す図である
【図４】図４は、レーザ溶接による注液口の溶接工程を
説明する図である。
【図５】図５は、角型の密閉式電池の一例を示す図であ
る。
【符号の説明】
１…金属容器、電池缶、２…電池缶の上端、３…金属
板、３Ａ…凹部、４…導電接続用端子、５…外部絶縁
板、６…引き出し端子、７…電極ヘッダ、８…薄肉部、
９…注液口、１０…電解液供給ノズル、１１…封口用金
属片、１２…抵抗溶接用電極、１３…強度が小さいレー
ザ、１４…強度が大きいレーザ、１５…テーパー、１６
…球面、１７…レーザ、１８…接合部、５１…電池缶、
５２…開口部、５３…薄肉部、５４…金属板、５５…正
極端子、５６…絶縁材ブッシュ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 密閉型電池において、注液口の封口用金
    属片は、抵抗溶接によって金属片を固着した後に、金属
    が溶融しない出力のレーザを接合箇所に照射し、接合箇
    所の有機物を分解し、次いで金属を溶融する出力のレー
    ザを照射して封口用金属片が溶融接合されて密閉された
    ものであることを特徴とする密閉型電池。
  2. 【請求項２】 密閉型電池の製造方法において、注液口
    に封口用金属片を載置した状態で、抵抗溶接によって金
    属片を固着した後に、金属が溶融しない出力のレーザを
    接合箇所に照射し、接合箇所の有機物を分解し、次いで
    金属を溶融する出力のレーザを照射して封口用金属片を
    溶融接合して注液口を封口することによって密閉するこ
    とを特徴とする密閉型電池の製造方法。
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