JP2002216739A - 電池の導電接続タブの接続構造 - Google Patents

電池の導電接続タブの接続構造

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由幸 佐々木
Yasuyuki Suzuki
康之 鈴木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池要素接続した導電接続タブと電池缶との
接続特性が良好な導電接続構造を形成する。 【解決手段】 電池要素に接合した導電接続タブを電池
缶の内壁面、もしくは蓋体の内面に接合した電池の導電
接続タブの接続構造において、複数個のプロジェクショ
ン溶接用突起を形成した導電接続タブを電池缶の内壁面
もしくは蓋体の内面に接してプロジェクション溶接を行
って接合した導電接続タブの接続構造。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電池缶と導電接続
タブとの接続構造に関するものであり、導電接続タブを
電池缶等に接合した接続強度が大きく、信頼性が高い導
電接続部の形成に関するものであり、また接合部形成時
には溶接電極の消耗が小さく、大量の電池を安定して製
造することが可能な導電接続構造の形成に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】小型の電子機器の電源として各種の電池
が用いられており、携帯電話、ノートパソコン、カムコ
ーダ等の電源として、小型で大容量の密閉型電池である
リチウムイオン二次電池等の非水電解液電池が用いられ
ている。これらの非水電解液電池としては、円筒型、角
型の構造を有したものが用いられている。小型の電子機
器の電源として用いられているリチウムイオン電池にお
いては、正極集電体および負極集電体にそれぞれ活物質
を塗布した後に、セパレータを介在させて巻回して電池
缶内に収納して密閉したものが用いられている。
【0003】特に、電池使用機器は一般には直方体状の
形状の電池収納部を有しており、このような電池収納部
に収納する電池としては、円筒形状の電池では無効な容
積が大きくなるという問題があった。さらに、電池収納
部分の厚さによって円筒型の電池の径が制限を受けるの
で、小型、あるいは薄型の機器においては、厚みの薄い
角柱状の角型の電池が用いられている。角型の非水電解
液二次電池において、ステンレス鋼、あるいは軟鋼にニ
ッケルめっきを施した鉄系の材料からなる電池缶が広く
用いられている。
【0004】ステンレス製、軟鋼製等の金属製の缶を電
池缶とした場合には、電池要素に接合したニッケル製の
負極導電タブを電池缶の内壁面に接合している。負極導
電タブとして用いられているニッケル製の電極導電タブ
は、軟鋼等とは抵抗溶接による接合性は比較的良好であ
るが、接合特性の改善が求められていた。例えば、負極
導電タブと電池缶の内壁面の接合部には、電池の落下の
際には電池要素の慣性力によって大きな力が加わり接合
個所が破断する可能性があった。そこで、導電接続タブ
を複数個所において接合して、導電接続抵抗を小さくす
ると共に、接合部の強度を高めることが行われている。
【0005】図3は、従来のニッケルめっきした軟鋼製
の電池缶の内壁面に対する導電接続タブの接合工程を説
明するフロー図であり、2点を溶接する場合について説
明をするものである。電池缶を溶接装置の所定の部分に
載置した後に、ステップ11において、溶接ユニットが
下降する。次いで、ステップ12において、固定側電極
棒が前進し電極缶の外壁面へ移動する。次いで、ステッ
プ13において、加圧側電極棒が前進し、導電接続タブ
の表面へと移動する。そして、ステップ14において、
溶接個所を両側から挟持して溶接電流を通電し、1点目
の溶接が行われる。1点目の溶接が良好に行われた場合
には、ステップ15において、2点目溶接位置へ溶接ユ
ニットが移動し、ステップ16において、固定側電極棒
が前進し電極缶の外壁面へ移動する。次いで、ステップ
17において、加圧側電極棒が前進し、導電接続タブの
表面へと移動する。そして、ステップ18において、溶
接個所を両側から挟持して溶接電流を通電し、2点目の
溶接が行われる。
【0006】次いで、ステップ19において、加圧側、
固定側の電極棒が後退し、ステップ20において溶接ユ
ニットが上昇し、溶接が完了して電池缶が取り出され
る。また、ステップ14において1点目の溶接が不良で
ある場合、あるいは2点目の溶接が不良である場合に
は、ステップ19において加圧側、固定側電極棒後退動
作を行い、溶接ユニットが上昇し溶接不良品が排除され
る。
【0007】以上のように、導電接続タブと電池缶との
間で信頼性が大きな導電接続構造を形成するためには、
電池缶の内壁面と導電接続タブとの接合が電池缶の内壁
面との間で複数の溶接個所で接合をおこなうためには、
溶接の完了までに溶接電極棒の移動、位置決め等を繰り
返し行う必要があった。
【0008】また、従来の抵抗溶接の場合には、溶接個
所との接触面積が小さな溶接電極を用いて溶接個所への
電流の集中を行っており、固定側電極棒には、直径2m
m程度のものが、また加圧側電極棒には縦横1mm程度
のものが用いられていたが、これらの接触部の面積が小
さな電極では、溶接時の熱や加圧力で先端部の潰れ等が
生じ易く、繰り返し溶接に使用したものは初期のものに
比べて溶接状態が劣化し、また早期に溶接電極を交換す
る必要があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、電池要素に
取り付けた導電接続タブを電池缶の内壁面、もしくは電
池缶の蓋体との間で複数の接合個所で確実に接合し導電
接続部の信頼性が高い電池を得ることを課題とするもの
である。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、電池要
素に接合した導電接続タブを電池缶の内壁面、もしくは
蓋体の内面に接合した電池の導電接続タブの接続構造に
おいて、複数個のプロジェクション溶接用突起を形成し
た導電接続タブのプロジェクション溶接用突起部を電池
缶の内壁面もしくは蓋体面に対向させてプロジェクショ
ン溶接を行って接合したものである導電接続タブの接続
構造によって解決することができる。また、電池要素に
接合した導電接続タブを電池缶の内壁面、もしくは蓋体
の内面に接合した電池の導電接続タブの接続構造の形成
方法において、導電接続タブに複数個のプロジェクショ
ン溶接用突起を形成し、複数のプロジェクション溶接用
突起を電池缶の内壁面、もしくは蓋体の内面に対向させ
て複数のプロジェクション溶接用突起が存在する部分の
面積よりも接触面積が大きな1対の電極で加圧した状態
で溶接電流を通電する電池の導電接続タブの接続構造の
形成方法である。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明は、電池缶の内壁面、もし
くは蓋体の内面と電池要素に接続した導電接続タブとの
接合を、導電接続タブに複数個のプロジェクション溶接
用突起を形成し、プロジェクション溶接用突起を電池缶
の内壁面に接し、プロジェクション溶接用突起の全てを
押圧可能な1個の溶接電極を用いてプロジェクション溶
接を行うことによって一度の溶接操作によって同時に複
数個所の溶接が実現でき、接合強度および電気的特性の
面でも優れたものが得られることを見出したものであ
る。
【0012】以下に、図面を参照して本発明を説明す
る。図1は、本発明の電池缶の内壁面への導電接続構造
の形成工程を説明する図である。図1(A)に示すよう
に、電池要素2に取り付けた導電接続タブ3にプレス成
型用金型を用いて複数個のプロジェクション溶接用突起
4を形成する。次いで、図1(B)に示すように、電池
缶1内に電池要素2を収納した後に、溶接装置5の所定
の個所に載置し、溶接ユニット6が下降し、次いで固定
側電極棒7と加圧側電極棒8が前進をして溶接個所を挟
持する。図1(C)に拡大図を示すように、溶接個所を
挟持した状態で通電すると、プロジェクション溶接用突
起形成部分を溶接電流が集中的に通電して充分なナゲッ
トが形成されて溶接が行われる。
【0013】図2は、本発明の溶接工程を説明するフロ
ー図である。電池要素に接合した導電接続タブにプロジ
ェクション溶接用突起を形成した後に、電池要素を収納
した電池缶を溶接装置の所定の部分に載置すると、ステ
ップ1において、溶接ユニットが下降する。次いで、ス
テップ2において、固定側電極棒が前進し電極缶の外壁
面へ移動する。次いで、ステップ3において、加圧側電
極棒が前進し、導電接続タブの表面へと移動する。そし
て、ステップ4において、溶接個所を両側から挟持して
溶接電流を通電することによって、複数個のプロジェク
ション溶接用突起を通じて通電されて溶接が行われる。
次いで、ステップ5において、加圧側、固定側の電極棒
が後退し、ステップ6において溶接ユニットが上昇し、
溶接が完了して電池缶が取り出される。
【0014】ステップ4において溶接が不良である場合
には、ステップ5において加圧側、固定側電極棒後退動
作を行い、溶接ユニットが上昇し溶接不良品が排除され
る。本発明の接合構造を形成するためのプロジェクショ
ン溶接用突起は、タブの厚さが100μmの場合を例に
挙げれば、導電接続タブの反対側の面から測定した高さ
が0.13mm〜0.34mmであることが好ましく、
0.15mm〜0.30mmとすることがより好まし
い。また直径は、導電接続タブの表面において0.5m
m〜0.10mmの直径を有しているものが好ましく、
0.7mm〜0.9mmの直径を有しているものを用い
ることがより好ましい。また、本発明の接合構造は、複
数個のプロジェクション溶接用突起が同じ高さに形成さ
れることが好ましいが、多少の高低差があっても溶接時
に固定側電極と可動側電極によって挟持して加圧する際
に両方の接触部においてナゲットが形成されて充分な接
合強度の溶接部が形成される。また、プロジェクション
溶接用突起の数は、2点以上であれば良い。
【0015】また、本発明の溶接構造の形成に使用する
電極は、固定側電極および加圧側電極の両者に、プロジ
ェクション溶接用突起の全てを押圧可能な面積を有する
溶接電極を用いることができる。具体的には、固定側電
極棒には、接触部の面積が縦2mm、横6mm〜縦4m
m、横10mmのものを用いることができ、加圧側電極
棒には、縦2mm、横4mm〜縦4mm、横6mmのも
のを用いることができる。
【0016】このように被溶接部材との接触面積が大き
な電極棒は、径の小さな電極棒を用いた場合に比べて熱
の放熱が良好なものとなるとともに、被溶接部材との接
触部での電流密度が小さくなるので、溶接電極の熱ある
いは加圧力による損傷も生じにくく、電極寿命の長寿命
化が可能となる。
【0017】また、本発明の接続構造は、ニッケル製の
導電接続タブのような負極電極用の導電接続タブを、ニ
ッケルめっき軟鋼製の缶、ステンレス製の缶等の電池
缶、あるいは電池蓋体への接続構造に適用することがで
きるが、正極電極用の導電接続タブとして用いられるア
ルミニウム製の導電接続タブを、アルミニウム製の缶、
あるいはアルミニウム製の電池蓋体の内面への接続構造
の形成に適用することができる。
【0018】
【実施例】以下に実施例を示し本発明を説明する。 実施例1 電池要素に結合したニッケル製の幅4mm、厚さ100
μmの導電接続タブに、2mmの間隔を設けて形成した
高さが0.3mmのプロジェクション溶接用突起を2個
形成した。プロジェクション溶接用突起の高さは、突起
の頂点から導電接続タブの反対側の面のタブの面までの
高さである。ニッケルめっき軟鋼製の電池缶の内壁面に
導電接続タブのプロジェクション溶接用突起を接触させ
た状態で、外壁面に大きさが縦3mm、横8mmの固定
側電極を接触し、導電接続タブには、大きさが縦3m
m、横5mmの加圧側電極を接触させて60.8Nで加
圧して、電流値3kA、通電時間6msでプロジェクシ
ョン溶接を行った。
【0019】溶接で得られた50個の試料について、溶
接部の引き剥がし試験を行ったところ、溶接強度は平均
58.6Nであり、いずれの破断部もナゲットがそのま
ま残り母材のタブが破断するティア破断を起こしてお
り、溶接部は充分な強度を有していた。また、溶接に使
用した固定側電極および加圧側電極のいずれのアルミナ
分散銅製の電極は先端部の損傷等はなかった。
【0020】
【発明の効果】電池要素に接続した導電接続タブと電池
缶の内壁面あるいは電池蓋体の内面との導電接続が確実
に行うことができ、また溶接電極の寿命も長寿命化する
することができるので、電池の効率的な製造が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の電池缶の内壁面への導電接続
構造の形成工程を説明する図である。
【図2】図2は、本発明の溶接工程を説明するフロー図
である。
【図3】図3は、従来のニッケルめっきした軟鋼製の電
池缶の内壁面に対する導電接続タブの接合工程を説明す
るフロー図である。
【符号の説明】
1…電池缶、2…電池要素、3…導電接続タブ、4…プ
ロジェクション溶接用突起、5…溶接装置、6…溶接ユ
ニット、7…固定側電極棒、8…加圧側電極棒
フロントページの続き Fターム(参考) 5H022 AA09 BB16 CC08 CC12 CC13 CC19 5H029 AJ11 BJ02 BJ14 CJ05 DJ05 DJ14

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電池要素に接合した導電接続タブを電池
    缶の内壁面、もしくは蓋体の内面に接合した電池の導電
    接続タブの接続構造において、複数個のプロジェクショ
    ン溶接用突起を形成した導電接続タブのプロジェクショ
    ン溶接用突起部を電池缶の内壁面もしくは蓋体面に対向
    させてプロジェクション溶接を行って接合したものであ
    ることを特徴とする導電接続タブの接続構造。
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