JP2003282030A - 角形電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】溶接品質の安定化をはかり、角形電池の歩留ま
りの向上を図る。 【解決手段】外装缶と封口板との当接領域を、エネルギ
ービームを用いて長方形パターン状に描画するエネルギ
ー照射工程により溶接する方法であって、前記エネルギ
ー照射工程のエネルギービーム照射開始点および終了点
が前記長方形のパターンの短辺上またはその近傍に位置
するように実行されることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、角形電池の製造方
法にかかり、特に、角形電池の外装容器と封口体との溶
接方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に、ニッケル−水素化物蓄電池、ニ
ッケル−カドミウム蓄電池などのアルカリ蓄電池は、正
極および負極の間にセパレータを介在させ、これらを渦
巻状に巻回もしくは積層した後、正極あるいは負極の端
部に集電体を接続して電極体を形成し、この電極体を外
装容器としての金属製電池ケースに収納して集電体から
伸長する集電リードを封口体に溶接した後、封口体を電
池ケースの開口部に装着することにより密閉される。 【０００３】一般に、ニッケルーカドミウム蓄電池、ニ
ッケルー水素蓄電池などのアルカリ蓄電池は、集電体か
ら導出した集電リードと封口体とを溶接接続し、封口体
を外装容器（電池ケース）の開口部に配置し、溶接によ
り封口するかあるいは、外装容器をかしめ封口すること
によって封口処理がなされるようになっている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】特に、このようなアル
カリ蓄電池のうち、金属からなる角形ケースの一端に形
成された開口部に金属板からなる封口体を嵌入し、当接
部にレーザ溶接して密閉容器を形成した角形電池は、円
筒型電池に比べてスペース使用効率が優れており、ま
た、レーザ溶接は他の溶接方式に比較して電解液や電気
絶縁部分などに対する熱的影響が少なく作業効率に優れ
ているという利点を有している。 【０００５】このような角形電池の封口体をレーザ溶接
するに際し、レーザ溶接開始、終了位置をコーナー部と
した場合、コーナー部の形状が不安定であることからず
れが発生し易い。また、内外比により内側にレーザ深度
が深く品質が不安定である。 【０００６】そこで図５に示すように、レーザ照射の始
点Ｓ・終点Ｅを長辺の途中部分上にすることで溶接品質
の安定化をはかるようにしている（特許第３０９９６７
０号）。 【０００７】しかしながら、封口部品は通常中心部に樹
脂製のガスケットなどを配設していることが多く、絶縁
性、密閉性確保に大きな役割を担っているが、レーザ走
査の開始点あるいは終了点が長辺部に存在する場合、ま
たは長辺部にレーザ重複部が存在する場合、このような
ガスケットなどの樹脂部品が加熱され、熱劣化により、
樹脂部品にクラックが発生したり、ピンホールが発生し
たりして、絶縁性、密閉性の低下が認められることがあ
った。特にレーザ照射の始点・終点は、レーザ照射によ
って得られる溶接エネルギーが不安定であり、レーザ深
度が深い場合は、始点・終点でリークを引き起こすこと
があった。本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、
溶接品質の安定化をはかり、角形電池の歩留まりの向上
を図ることを目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、外装缶と封口板との当接領域を、エネ
ルギービームを用いて長方形パターン状に描画するエネ
ルギー照射工程により溶接する方法であって、前記エネ
ルギー照射工程のエネルギービーム照射開始点および終
了点が前記長方形のパターンの短辺上またはその近傍に
位置するように実行されることを特徴とする。かかる構
成によれば、描画開始点または描画終了点が、樹脂部品
からもっとも遠い領域すなわち、長方形パターンからな
る外装缶と封口板との当接領域の短辺上とし、樹脂部品
への熱的影響がもっとも少ない領域となるようにするこ
とにより、描画開始および終了時に認められるレーザス
ポット強度のばらつきが、強度が強くなる方向にずれた
としても、樹脂部品への熱影響は最小限に抑制される。
また、レーザ照射が当接領域上で終了する場合、照射強
度のばらつきにより、クラックやピンホールが発生する
ことがあるため、所定のレーザ強度を保持したままで照
射領域上からレーザ走査を内方にずらす、すなわち、封
口板上で照射を終了することでクラック、ピンホールの
発生をより確実に抑制することが可能となる。また、照
射終了点を接合領域の外側にずらすようにしても良い。 【０００９】望ましくは、前記エネルギー照射工程は描
画開始点または終了点が、前記当接領域よりも内方に位
置するように描画する工程である。描画開始点または終
了点を、当接領域よりも内方に位置するように描画する
ことにより、エネルギービーム深度の不安定部を当接部
から回避することが可能となる。 【００１０】望ましくは、前記エネルギー照射工程は、
描画開始点または終了点の一方が、前記当接領域よりも
内方に位置するように描画するとともに、他の一方が前
記当接領域よりも外方に位置するように描画する工程で
ある。かかる構成によれば、描画開始点または終了点
の、エネルギービーム深度の不安定部が重ならないよう
に形成することが可能となる。 【００１１】このように、本発明の方法によれば、軸方
向のずれが照射深度のずれに重ならないように形成する
ことにより、品質の安定な溶接領域を形成することが可
能となる。従って、確実な溶接が可能となり、信頼性の
高い蓄電池を提供する事が可能となる。 【００１２】 【発明の実施の形態】以下、本発明をニッケル−水素蓄
電池に適用した場合について図面を参照しつつ詳細に説
明する。 （第1の実施の形態）なお、図１は本発明の第1の実施の
形態のビーム溶接方法を示す説明図、図２は本発明の方
法で形成したニッケル−水素蓄電池の要部を示す斜視
図、図３（a）および（b）はその平面図および断面図で
ある。本発明の方法は、外装容器１０の開口部に、ニッ
ケルめっきのなされた鉄板からなり、コーナー部がラウ
ンド形状をなす長方形の封口板３０を、レーザ溶接する
もので、レーザビーム描画を前記長方形の短辺上の1点
を描画開始点Ｓとし、図1に矢印で示すように封口板３
０と外装容器１０の開口部との当接領域に沿ってレーザ
溶接を行い、描画終了点Ｅを当該短辺上の1点となるよ
うにしたことを特徴とするものである。 【００１３】図２は、このニッケル−水素蓄電池の斜視
図、図３は、電極体２０を外装容器１０に挿入して前記
導電タブ１１ａを介して封口体３０と溶接した状態を示
す断面図である。 【００１４】かかる方法によれば、レーザ照射の描画開
始点および終了点を長方形の短辺上に位置するように
し、当接領域すなわちレーザ溶接すべき領域に確実にレ
ーザ照射を行うようにしたことを特徴とするもので、レ
ーザ深度の不安定部が、ガスケットなどの樹脂部品から
離間した位置になるようにすることができ、容易に確実
な溶接面を形成することが可能となり、クラックやピン
ホールの発生もなく確実で信頼性の高い封止接続が可能
となる。 【００１５】（第２の実施の形態）前記第１の実施の形
態では、描画開始点Ｓ、描画終了点Ｅ共に短辺の中央部
となるようにしたが、本発明の第２の実施の形態では、
同様にして形成した外装容器、電極体および封口体を用
いて、図４に示すような描画プロファイルでレーザビー
ム照射を行うことを特徴とするものである。本実施の形
態では、図４に示すように、描画開始点Ｓは、前記第1
の実施の形態と同様に短辺上とし、接合領域に沿ってビ
ーム走査し、描画終了点Ｅは短辺の途中で接合領域の内
側にずらすようにした。 【００１６】かかる方法によれば、レーザ照射の描画開
始点Ｓを短辺上に位置するようにし、レーザビームが安
定化したところで溶接すべき領域に進むようにする一方
で、描画終了点Ｅは短辺の途中から内方にずらした位置
となるようにし、描画軌跡が重なる領域を最小限に抑え
るとともに、当接領域すなわちレーザ溶接すべき領域に
確実にレーザ照射を行うようにしたことを特徴とするも
のである。これにより、レーザ深度の不安定部を短辺上
とし、ガスケットから離間した位置となるようにしてい
るため、ガスケットへの熱的影響を回避することがで
き、容易に確実で信頼性の高い封止接続が可能となる。 【００１７】（第３の実施の形態）前記第２の実施の形
態では、描画開始点を長方形の短辺上とし、描画終了点
Ｅを短辺上から内方にずらすようにしたが、本発明の第
３の実施の形態では、同様にして形成した外装容器、電
極体および封口体を用いて、図４に破線で示すように描
画終了点Ｅを短辺上から外方にずらすようにしたことを
特徴とするものである。本実施の形態では、図４に示す
ように、描画開始点Ｓは、短辺の途中とし、接合領域に
沿ってビーム走査し、描画終了点Ｅは 短辺の途中で当
接領域よりも外側となるようにした。 【００１８】かかる方法によれば、レーザ照射の描画終
了点Ｅを短辺上で当接領域の外側に位置するようにし、
レーザビームが不安定となる部分は溶接領域にならない
ようにし、当接領域すなわちレーザ溶接すべき領域に確
実にレーザ照射を行うようにしたことを特徴とするもの
である。これにより、レーザ深度の不安定部を当接領域
から回避することができ、容易に確実な溶接面を形成す
ることができ、確実で信頼性の高い封止接続が可能とな
る。 【００１９】＜実施例＞次にこの溶接方法を用いて形成
されるニッケル−水素蓄電池について説明する。 【００２０】１．封口体の作製 本実施形態のニッケル−水素蓄電池の封口体３０は、図
２および３に示すように、底面に円形状の下方突出部を
形成してなる蓋体１６ａと、正極キャップ（正極外部端
子）１６ｅと、これら蓋体１６ａおよび正極キャップ１
６ｅ間に介在されるＥＰＤＭ（エチレンプロプレンジエ
ンゴム：弾性体）からなる弁体１６ｆを備えており、蓋
体１６ａの中央にはガス抜き孔が形成されている。１６
ｂ、ｃは集電リード、１６ｄはガスケットである。１６
ｇは排気孔である。 【００２１】２．電極体の作製 本実施形態のニッケル−水素蓄電池は、図２および３に
示すように、ニッケル正極板１１と水素吸蔵合金負極板
１２とを備えている。ニッケル正極板１１は、パンチン
グメタルからなる極板芯体の表面にニッケル焼結多孔体
を形成した後、化学含浸法により水酸化ニッケルを主体
とする活物質をニッケル焼結多孔体内に充填して作製さ
れている。一方、水素吸蔵合金負極板１２は、パンチン
グメタルからなる極板芯体の表面に水素吸蔵合金からな
るペースト状負極活物質を充填し、乾燥させた後、所定
の厚みになるまで圧延して作製されている。 【００２２】これらのニッケル正極板１１と水素吸蔵合
金負極板１２との間にセパレータ１３を介在させて積層
し、電極群を作製した。この電極群の上端面には、ニッ
ケル正極板１１の端部から延出する導電タブ１１ａが露
出し、封口体に形成された正極端子接続部１４に溶接す
る。また、下端面には水素吸蔵合金負極板１２の極板芯
体であるパンチングメタルの端部１２ａが露出し、外装
容器の内底面に接触させた。 【００２３】３．ニッケル−水素蓄電池の作製 そして、この封口体３０を用いてニッケル−水素蓄電池
を組み立てるに際しては、まず、上述の電極体２０を、
板厚０．４ｍｍの鉄にニッケルメッキを施した有底筒状
の外装容器（底面の外面は負極外部端子となる）１０内
に収納する。ついで、外装容器１０内に３０質量％の水
酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液からなる電解液を注入し
た後、この外装容器１０の開口部の上部に、封口体３０
を配置した。 【００２４】４．封口（レーザ照射） （実施例１）上述のように封口体を配置した後、図１に
示したような描画軌跡を描くように、レーザ照射を行
う。すなわち、図１に示すように、外装容器の開口部の
内壁と封口体の外周との当接領域を構成する長方形の短
辺上の途中の点を描画開始点Ｓとして描画を開始し、外
装容器１０の内壁と封口体１０の外周との当接領域を、
電力５００Ｗのレーザビームを速度１５００ｍｍ／ｍｉ
ｎで照射し、１周して同じ短辺上の点Ｅを描画終了点と
して描画を終了する。その結果内部欠陥のない溶接強度
に優れた溶接部を形成することができ、良好で確実な封
止を行うことができた。 【００２５】これにより、厚み５．６ｍｍ、幅１６．４
ｍｍ、高さ３５ｍｍ、公称容量６５０ｍＡｈの角形ニッ
ケル−水素蓄電池を作製した。このようにして作製され
た実施例１のニッケル−水素蓄電池を電池Ａとした。 【００２６】（実施例２）また同様にして形成した外装
容器、電極体および封口体を用いて、第２の実施の形態
で説明したように、図４に示す描画プロファイルでレー
ザビーム照射を行った。ここでは、描画開始点Ｓは同様
に短辺上の途中の点とし、描画終了点Ｅは短辺の途中か
ら内側に入った点とした。このようにして作製された実
施例２のニッケル−水素蓄電池を電池Ｂとした。 【００２７】（実施例３）また同様にして形成した外装
容器、電極体および封口体を用いて、第３の実施の形態
で説明したように、図４に破線示す描画プロファイルで
レーザビーム照射を行った。ここでは、描画開始点Ｓは
短辺の途中とし、描画終了点Ｅは同様に短辺上の外側領
域とした。このようにして作製された実施例３のニッケ
ル−水素蓄電池を電池Ｃとした。 【００２８】（比較例）また同様にして形成した外装容
器、電極体および封口体を用いて、図５に示すような描
画プロファイルでレーザビーム照射を行った。ここで
は、描画開始点Ｓは短辺上とし、描画終了点Ｅも長辺上
とした。このようにして作製されたニッケル−水素蓄電
池を比較例Ｄとした。 【００２９】５．液漏れ試験 上述のように作製した各電池Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤをそれぞ
れ３００００個用い、室温（約２５℃）の温度雰囲気
で、６５ｍＡ（０．１Ｉｔ）の充電電流で１６時間充電
後、１３０ｍＡ（０．２Ｉｔ）の放電電流で終止電圧が
１．０Ｖになるまで放電させるというサイクルを２回繰
り返した。この電池を６０℃の雰囲気下に２４時間放置
する。放置後、電池を取り出し、目視により漏液発生率
を測定した。その結果を表１に示す。 【表１】 【００３０】このように、表１から明らかなようにレー
ザの描画開始点および終了点が短辺上にある本発明実施
例の場合、リーク率は大幅に低減していることがわか
る。この結果、レーザの描画終了点が当接領域上を外れ
ている電池Ｂでは外れていない電池Ａよりもすぐれてい
ることがわかる。 【００３１】またレーザの描画開始点および終了点が短
辺上にあってかつ当接領域上を外れている場合、リーク
発生率はさらに低減されていることがわかる。次に、こ
の評価についてさらに詳細に検討し、熱影響に起因する
ものとピンホールクラックによるものと、その他とに区
分した。その結果を表２に示した。 【００３２】 【表２】【００３３】表２から明らかなように、本発明の第1の
実施例を用い、短辺の途中に開始点および終了点がくる
ようにすることにより、熱影響によるリークが抑制され
る。また本発明の第2の実施例を用い、終了点を短辺上
から内側にずらすことにより、ピンホール・クラックに
よるリーク発生率の低下を図ることが可能となる。 【００３４】なお、前記各実施の形態ではレーザビーム
を用いたが、本発明の方法は、レーザビームに限定され
ることなく、電子ビームなど種々のエネルギービームを
用いた溶接工程にも適用可能である。 【００３５】さらにまた、上述した実施の形態および変
形例においては、本発明をニッケル−水素蓄電池に適用
する例について説明したが、本発明はニッケル−水素蓄
電池に限らず、ニッケル−カドミウム蓄電池、リチウム
イオン電池など等の他の角形電池にも適用可能であるこ
とは明らかである。 【００３６】 【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、レーザ照射量の安定化をはかることができ、安定で
確実なエネルギービーム溶接を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明の第１の実施の形態のレーザ溶接方法
を示す図である。 【図２】 本発明の実施の形態のニッケルーカドミウム
電池の斜視図である。 【図３】 本発明の実施の形態のニッケルーカドミウム
電池を断面図である。 【図４】 本発明の第２の実施の形態のレーザ溶接方法
を示す図である。 【図５】 従来例のレーザ溶接方法を示す図である。 【符号の説明】 １０ 外装容器 ２０…電極体、１１…正極板、１２…
負極板、１３…セパレータ、３０…封口体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米谷 悟 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 浅沼 英之 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 江西 英二 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 近藤 敏之 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 4E066 AB01 CA16 4E068 BA00 DA00 DA06 5H011 AA03 AA12 BB03 CC06 FF03 GG00 GG09 HH00 JJ23

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】外装缶と封口板との当接領域を、エネルギ
   ービームを用いて長方形パターン状に描画するエネルギ
   ー照射工程により溶接する方法であって、前記エネルギ
   ー照射工程のエネルギービーム照射開始点および終了点
   が前記長方形のパターンの短辺上またはその近傍に位置
   するように実行されることを特徴とする角形電池の製造
   方法。