JP2002175787A

JP2002175787A - 電池及びこの電池の製造方法

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Publication number: JP2002175787A
Application number: JP2000374863A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Yoshida; 吉田　　浩明; Takefumi Inoue; 剛文井上; Naozumi Miyanaga; 直澄宮永; Fumitaka Imamura; 文隆今村
Original assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Current assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date: 2000-12-08
Filing date: 2000-12-08
Publication date: 2002-06-21
Anticipated expiration: 2020-12-08
Also published as: JP5167565B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】電池容器の外周側面を冷却板に密接させて冷
却効率を高めることができる電池及びこの電池の製造方
法を提供する。【解決手段】電池容器２の上端開口部の外周側面２ｂ
を、切削或いは研削或いはプレス等の加工によって、段
状、テーパー状に内側に陥没させて陥没部２ｃを形成
し、この上端開口部に蓋板３を嵌め込んで溶接する。こ
の時、溶接部上球面状溶融部が形成され、開口端部が内
側に陥没しており、電池容器の外側側面よりもオーバー
ハングすることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池容器の開口端
部に蓋板を溶接することにより、内部の発電要素を密閉
する電池及びこの電池の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の長円筒型のリチウムイオン二次電
池の構造を図１０に基づいて説明する。このリチウムイ
オン二次電池１は、アルミニウム合金やステンレス鋼を
長円筒形の有底容器状に加工した電池容器２の上端開口
部に、アルミニウム合金やステンレス鋼を長円形の板状
に加工した蓋板３を嵌め込んで溶接により接合すること
により、内部の発電要素４を密閉するようにしている。
発電要素４は、正極と負極をセパレータを介して長円筒
形に巻回したものであり、これらの正極と負極に接続さ
れた正負の端子５，５が上端面の上方に取り付けられて
いる。そして、これらの端子５，５は、蓋板３の下方か
ら板面を貫通して上方に突出すると共に、貫通部分をハ
ーメチックシールで絶縁封止するようにして、予め蓋板
３に取り付けられる。

【０００３】上記電池容器２は、まず発電要素４を上端
開口部から挿入し、端子５，５に取り付けられた蓋板３
をこの上端開口部に嵌め込む。そして、これら電池容器
２の上端開口部と蓋板３との間を、アルミニウム合金の
場合にはレーザー溶接で溶接し、ステンレス鋼の場合に
はＴＩＧ溶接で溶接することにより接合させて内部を密
閉する。なお、電解液は、蓋板３に設けられた注液口か
ら注入し、この注液口はその後に封口する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
リチウムイオン二次電池１は、図１１の左図に示すよう
に、電池容器２の上端開口部に蓋板３を嵌め込んで溶接
を行うと、この図１１の右図に示すように、溶接部のビ
ード２ａが電池容器２の外周側面２ｂよりも外側にオー
バーハングするという問題が生じる。

【０００５】単体で使用される小型のリチウムイオン二
次電池１の場合には、このようなビード２ａのオーバー
ハングは、わずかな突起であるために支障を生じないこ
ともあるが、大型のリチウムイオン二次電池１の場合に
は、ビード２ａの突出量も大きくなり、使用時のスペー
ス効率が悪くなるという問題を生じる。特に、図１０に
示すように、複数の大型のリチウムイオン二次電池１を
平坦な冷却板６を介して並べて配置するような組電池の
場合には、ビード２ａのオーバーハングによって冷却板
６とリチウムイオン二次電池１の電池容器２の外周側面
２ｂとの間に隙間が生じ、これらの接触面積が小さくな
るために冷却効率が悪くなり、電池内部で発生した熱を
十分に放熱させることができず、電池寿命が短くなると
いう問題を生じていた。

【０００６】本発明は、かかる事情に対処するためにな
されたものであり、電池容器の外周側面の開口端部を内
側に陥没させることにより、この電池容器の外周側面を
冷却板等に密接させることができる電池及びこの電池の
製造方法を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、発電
要素を収納する電池容器の開口端部に蓋板を配置して、
これら電池容器の開口端部と蓋板との間を溶接により接
合した電池において、電池容器の外周側面の開口端部の
少なくとも一部分が内側に陥没すると共に、端部に球面
状溶融部が形成されたことを特徴とする。

【０００８】請求項１の発明によれば、電池容器の外周
側面の開口端部と蓋板との間を溶接した際に、溶接部の
ビードが膨らんで球面状溶融部が形成されるが、このよ
うな球面状溶融部の膨らみがあっても、なおかつこの開
口端部が内側に陥没しているので、電池容器の外周側面
よりもオーバーハングすることがない。このため、電池
容器の外周側面を他の電池の電池容器の外周側面と密着
させて並べたり、収納スペースの内側面等に密着させる
ことができるので、スペース効率が低下するようなこと
がなくなる。しかも、冷却板を介して複数の電池を並べ
て配置するような組電池の場合にも、各電池の電池容器
の外周側面を冷却板に密着させることができ、冷却効率
が低下するのを防止することができるようになる。な
お、球面状溶融部が外周側面よりもオーバーハングする
と不都合が生じるのは、他の電池容器や収納スペース等
に密着する部分だけであるため、必ずしも電池容器の外
周側面の全周にわたって陥没させる必要はなく、この全
周の一部分であってもよい。例えば、長円筒形の電池容
器の外周側面の平坦な部分を冷却板に密着させて並べる
場合、この外周側面の湾曲部分では、球面状溶融部がオ
ーバーハングしていてもかまわない。

【０００９】請求項２の発明は、電池容器の開口端部の
外周側面の少なくとも一部分を内側に陥没させて陥没部
を形成し、この電池容器の内部に発電要素を収納すると
共に開口端部に蓋板を配置し、これら電池容器の開口端
部と蓋板との間を端部全体を溶融させて接合させること
を特徴とする。

【００１０】請求項２の発明によれば、電池容器の開口
端部の外周側面を切削若しくは研削加工又はその他の加
工によって内側に陥没させて陥没部を形成するので、こ
の電池容器の開口端部に蓋板を嵌め込んだり載置して溶
接を行い、これによって陥没部のビードがある程度膨ら
んでも、このビードが陥没の落差を超えて電池容器の外
周側面よりもオーバーハングするようなことがなくな
る。このため、電池を収納する際にスペース効率を低下
させるおそれがなくなり、冷却板を用いる組電池の場合
にも、冷却効率が低下するのを防止できるようになる。
なお、陥没部のビードは、この陥没部の陥没の落差と一
致するところまで膨らんでも、オーバーハングすること
にはならないので、丁度陥没の落差と一致するまで膨ら
んだ場合には、溶接後の外周側面の開口端部は、内側に
は陥没していない状態となる。また、この陥没部は、必
ずしも電池容器の外周側面を全周にわたって陥没させて
形成する必要はなく、この全周の一部分に形成するだけ
であってもよい。

【００１１】請求項３の発明は、前記陥没部が、電池容
器の開口端部の外周側面の少なくとも一部分を加工によ
って段状に内側に陥没させて形成するものであることを
特徴とする。

【００１２】請求項３の発明によれば、電池容器の開口
端部の外周側面を切削若しくは研削加工又はその他の加
工によって段状に内側に陥没させるので、この電池容器
の開口端部に蓋板を嵌め込んだり載置して溶接を行い、
これによって陥没部のビードが膨らんでも、このビード
が少なくとも陥没部の形成された部分では段差を超えて
電池容器の外周側面よりもオーバーハングするようなこ
とが確実になくなる。このため、電池を収納する際にス
ペース効率を低下させるおそれがなくなり、冷却板を用
いる組電池の場合にも、冷却効率が低下するのを防止で
きるようになる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００１４】図１〜図９は本発明の一実施形態を示すも
のであって、図１は陥没部を形成した電池容器の上端開
口部に蓋板を嵌め込んだ接合部の溶接前と溶接後を示す
部分拡大縦断面図、図４は複数のリチウムイオン二次電
池を冷却板を介して並べた組電池の側面図、図５はテー
パ面状の陥没部を形成した電池容器の上端開口部に蓋板
を嵌め込んだ接合部の溶接前と溶接後を示す部分拡大縦
断面図、図６は電池容器に発電要素を収納した状態を示
す部分拡大縦断面図、図７は電池容器の上端開口部をプ
レス加工で圧迫した状態を示す部分拡大縦断面図、図８
は電池容器の上端開口部と蓋板との間を溶接した状態を
示す部分拡大縦断面図、図９は陥没部を形成した電池容
器の上端開口部に蓋板を載置した接合部の溶接前と溶接
後を示す部分拡大縦断面図である。なお、図１０〜図１
０に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同
じ番号を付記する。

【００１５】本実施形態も、図１０に示した従来例と同
様の長円筒型のリチウムイオン二次電池１について説明
する。このリチウムイオン二次電池１の蓋板３の構成
は、従来例と同じであり、アルミニウム合金やステンレ
ス鋼の板材を長円形にすると共に、この板面を上下に貫
通する貫通孔を２箇所設け、長円形の周縁部とこれら貫
通孔の周縁部を上向きに折り曲げて加工したものであ
る。発電要素４も、従来例と同じ構成であり、長円筒形
の上端面の上方に図示しない集電接続体を介して正負の
端子５，５が取り付けられている。そして、これらの端
子５，５を蓋板３の下方からそれぞれ貫通孔に嵌入させ
て、間隙をハーメチックシールで絶縁封止することによ
り、蓋板３を取り付ける。

【００１６】上記電池容器２は、従来例と同様に、アル
ミニウム合金やステンレス鋼の板材を長円筒形の有底容
器状に加工したものである。そして、本実施形態では、
図１の左図に示すように、この電池容器２の上端開口部
の外周側面２ｂを切削加工によって段状に削り取ること
により、この部分を陥没させて陥没部２ｃを形成してい
る。この陥没部２ｃは、電池容器２の外周側面２ｂを外
周側から板厚の１／４〜１／２程度まで削り取ることに
より形成された段状に陥没した外周面である。このよう
な陥没部２ｃは、切削加工の他に、研削加工によって形
成することもでき、内周側面が窄まらないように金型で
支持して外周側面２ｂを圧迫するプレス加工によって形
成することも可能である。また、電池容器２の上端開口
部の外周側面２ｂに化学的又は物理的なエッチング加工
等を施すことによって形成することも可能である。特
に、切削加工や研削加工以外の加工方法では、切削や研
削によって削り取られた切り屑や微粉が電池容器２内に
入り込まないという利点もある。

【００１７】上記電池容器２には、発電要素４を上端開
口部から挿入される。また、この発電要素４が電池容器
２の内部に収納されるに伴って、端子５，５に取り付け
られた蓋板３を電池容器２の上端開口部に嵌め込む。す
ると、この電池容器２の上端開口部の内周側面に蓋板３
の周縁部を上向きに折り曲げた部分の外周端面が内接し
て嵌り込む。この蓋板３は、電池容器２の上端開口部と
上端面が面一になるまで嵌め込む。そして、この電池容
器２の上端開口部の内周側面と蓋板３の外周端面とが接
する嵌合部を上方から溶接することにより接合する。こ
の溶接は、電池容器２と蓋板３がアルミニウム合金の場
合にはレーザー溶接で行い、ステンレス鋼の場合にはＴ
ＩＧ溶接で行う。

【００１８】上記溶接を行うと、電池容器２の上端開口
部と蓋板３の周縁部とが溶融して融合するので、図１の
右図のように、この溶接部分のビード２ａが球面状溶融
部となって膨らみが生じる。しかしながら、このビード
２ａは、外周側面２ｂよりも陥没した陥没部２ｃが膨ら
むことになるので、外周側面２ｂを超えてオーバーハン
グするようなことはない。特に、この陥没部２ｃは、段
状に陥没しているので、この段差を十分に取っておけ
ば、図２に示すように、ビード２ａの球面状溶融部の膨
らみが下方に及んでドーム状になっても、外周側面２ｂ
を超えてオーバーハングするのを確実に防止することが
できる。なお、このビード２ａの球面状溶融部の膨らみ
は、図３に示すように、陥没部２ｃの段差に一致するま
では許容され、この場合には溶接後の外周側面２ｂに
は、陥没部２ｃの陥没がなくなることになる。ただし、
このように陥没部２ｃの陥没がなくなるということは、
溶接作業のわずかな条件の違いによって、ビード２ａの
球面状溶融部の膨らみが外周側面２ｂを超えてオーバー
ハングすることになるので、実際には、陥没部２ｃに余
裕のある段差を設けておくことが好ましい。

【００１９】上記構成により、本実施形態のリチウムイ
オン二次電池１は、電池容器２の上端開口部の外周側面
２ｂが加工されて内側に陥没した陥没部２ｃが形成され
ているので、この電池容器２の上端開口部と蓋板３との
嵌合部を溶接することによりビード２ａが膨らんでも、
このビード２ａの外周側への膨らみが電池容器２の外周
側面２ｂを超えてオーバーハングするようなことがなく
なる。従って、リチウムイオン二次電池１を複数個並べ
て配置した際に、これらの電池容器２の外周側面２ｂを
密着させて並べることができ、組電池のスペース効率を
高めることができるようになる。また、単体のリチウム
イオン二次電池１を収納部に収める場合や、組電池を構
成する各リチウムイオン二次電池１を空冷のために間隔
を開けて配置する収納枠に収める場合にも、この電池容
器２の外周側面２ｂを収納部や収納枠の内側面等に密着
させることができるので、スペース効率を高めることが
できるようになる。さらに、図４に示すように、冷却板
６を介して複数のリチウムイオン二次電池１を並べて配
置するような組電池の場合にも、長円筒形の外周側面２
ｂの平坦な部分を冷却板６に密着させることができるの
で、冷却効率が低下するのを防止することができるよう
になる。

【００２０】なお、上記実施形態では、電池容器２の上
端開口部の外周側面２ｂに段状の陥没部２ｃを形成する
場合について説明したが、図５に示すように、上方にな
るほど徐々に陥没したテーパ面状に陥没部２ｃを形成す
ることもできる。例えば電池容器２の上端開口部のバリ
取りを手作業で行う際に、グラインダなどで外周側面２
ｂを全周にわたって研削することにより、このようなテ
ーパ面状の陥没部２ｃを形成することができる。また、
上記実施形態では、陥没部２ｃを電池容器２の上端開口
部の外周側面２ｂの全周にわたって形成する場合につい
て説明したが、例えば図４に示したように、長円筒形の
電池容器２の外周側面２ｂにおける平坦な部分を冷却板
６に密着させて配置する場合には、この電池容器２の上
端開口部の外周側面２ｂにおける平坦な部分にのみ陥没
部２ｃを形成するようにしてもよい。この電池容器２の
外周側面２ｂの湾曲部は、冷却板６に密着しないので、
ビード２ａが外周側面２ｂを超えてオーバーハングして
もスペース効率や冷却効率には影響しないからである。

【００２１】また、上記実施形態では、切削加工等によ
って電池容器２の上端開口部の外周側面２ｂのみを内側
に陥没させる場合について説明したが、図６〜図８に示
すように、電池容器２の上端開口部の全体を内側に絞り
込むようにすることもできる。この場合、まず、図６に
示すように、電池容器２に発電要素４を収納し、次に、
図７に示すように、この電池容器２の上端開口部をプレ
ス加工によって外周側から圧迫することによって、この
上端開口部を内側に絞り込む。従って、この場合には、
電池容器２の上端開口部の外周側面２ｂが内側に陥没す
るだけでなく、内周側面も内側に窄まることになり、こ
のために、プレス加工の前に発電要素４を電池容器２内
に収納しておく必要がある。また、蓋板３は、このプレ
ス加工の前に電池容器２の上端開口部の内側に配置して
おいてもよいし、プレス加工の後にこの上端開口部に嵌
め込むようにしてもよい。ただし、発電要素４を電池容
器２に収納した後に蓋板３を嵌め込む場合には、この蓋
板３を貫通する端子５，５を、ハーメチックシールでは
なく、シール材を介したナットの締め付け等によって封
止するのが一般的である。このようにして蓋板３が嵌め
込まれると、この蓋板３と電池容器２の上端開口部との
間を溶接により接合させる。すると、この場合にも、電
池容器２の上端開口部と蓋板３との溶接部のビード２ａ
は、外周側への膨らみが電池容器２の外周側面２ｂを超
えてオーバーハングするようなことがなくなる。

【００２２】また、上記実施形態では、電池容器２の上
端開口部と蓋板３との間をアルミニウム合金の場合には
レーザー溶接で溶接し、ステンレス鋼の場合にはＴＩＧ
溶接で溶接する場合について説明したが、溶接方法は、
これに限らず、材質に応じて任意の溶接方法を用いるこ
とができる。さらに、電池容器２と蓋板３の材質も、ア
ルミニウム合金やステンレス鋼に限らず、任意の金属材
料を用いることができる。

【００２３】また、上記実施形態では、電池容器２の上
端開口部の内周側面に蓋板３が嵌まり込む場合について
説明したが、この蓋板３の一部のみが嵌り込む場合や、
図９に示すように、この蓋板３が電池容器２の上端開口
部に載置される場合にも、同様に本発明を実施可能であ
る。この場合、図９の左図に示すように、電池容器２の
上端開口部の外周側面２ｂに陥没部２ｃを形成してお
き、蓋板３をこの上端開口部の上に載置して溶接を行
う。すると、図９の右図に示すように、電池容器２の上
端開口部と蓋板３との溶接部に生じるビード２ａの外周
側への膨らみが電池容器２の外周側面２ｂを超えてオー
バーハングするようなことがなくなる。

【００２４】また、上記実施形態では、長円筒型のリチ
ウムイオン二次電池１について説明したが、電池の種類
はこれに限定されない。さらに、電池の形状も長円筒型
に限らず、円筒型や角型等の任意の形状の電池に実施可
能である。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電池及びこの電池の製造方法によれば、電池容器の外
周側面から溶接部のビードの膨らみが突出するようなこ
とがなくなるので、電池を収納する際のスペース効率を
向上させ、冷却板を用いる組電池の場合にも、この電池
容器の外周側面を冷却板に密着させて冷却効率を向上さ
せることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、陥没
部を形成した電池容器の上端開口部に蓋板を嵌め込んだ
接合部の溶接前と溶接後を示す部分拡大縦断面図であ
る。

【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、電池
容器の上端開口部と蓋板との接合部の溶接後の球面状溶
融部がドーム状になる場合を示す部分拡大縦断面図であ
る。

【図３】本発明の一実施形態を示すものであって、電池
容器の上端開口部と蓋板との接合部の溶接後の球面状溶
融部がドーム状になって陥没しなくなる場合を示す部分
拡大縦断面図である。

【図４】本発明の一実施形態を示すものであって、複数
のリチウムイオン二次電池を冷却板を介して並べた組電
池の側面図である。

【図５】本発明の一実施形態を示すものであって、テー
パ面状の陥没部を形成した電池容器の上端開口部に蓋板
を嵌め込んだ接合部の溶接前と溶接後を示す部分拡大縦
断面図である。

【図６】本発明の一実施形態を示すものであって、電池
容器に発電要素を収納した状態を示す部分拡大縦断面図
である。

【図７】本発明の一実施形態を示すものであって、電池
容器の上端開口部をプレス加工で圧迫した状態を示す部
分拡大縦断面図である。

【図８】本発明の一実施形態を示すものであって、電池
容器の上端開口部と蓋板との間を溶接した状態を示す部
分拡大縦断面図である。

【図９】本発明の一実施形態を示すものであって、陥没
部を形成した電池容器の上端開口部に蓋板を載置した接
合部の溶接前と溶接後を示す部分拡大縦断面図である。

【図１０】従来例を示すものであって、リチウムイオン
二次電池の構造を示す斜視図である。

【図１１】従来例を示すものであって、電池容器の上端
開口部と蓋板との接合部の溶接前と溶接後を示す部分拡
大縦断面図である。

【図１２】従来例を示すものであって、複数のリチウム
イオン二次電池を冷却板を介して並べた組電池の側面図
である。

【符号の説明】

１リチウムイオン二次電池２電池容器２ａビード２ｂ外周側面２ｃ陥没部３蓋板４発電要素６冷却板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮永直澄京都府京都市南区吉祥院西ノ庄猪之馬場町１番地日本電池株式会社内 (72)発明者今村文隆京都府京都市南区吉祥院西ノ庄猪之馬場町１番地日本電池株式会社内Ｆターム(参考） 5H011 AA02 BB03 CC06 DD03 DD06 DD07 DD13 DD26 5H029 AJ07 AM00 AM02 AM07 BJ02 BJ14 CJ03 CJ04 CJ05 CJ30 DJ02 DJ12 EJ01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発電要素を収納する電池容器の開口端部
に蓋板を配置して、これら電池容器の開口端部と蓋板と
の間を溶接により接合した電池において、電池容器の外周側面の開口端部の少なくとも一部分が内
側に陥没すると共に、端部に球面状溶融部が形成された
ことを特徴とする電池。
【請求項２】電池容器の開口端部の外周側面の少なく
とも一部分を内側に陥没させて陥没部を形成し、この電
池容器の内部に発電要素を収納すると共に開口端部に蓋
板を配置し、これら電池容器の開口端部と蓋板との間を
端部全体を溶融させて接合させることを特徴とする電池
の製造方法。
【請求項３】前記陥没部が、電池容器の開口端部の外
周側面の少なくとも一部分を加工によって段状に内側に
陥没させて形成するものであることを特徴とする請求項
１に記載の電池の製造方法。