JP2005183188A - Battery case and manufacturing method of same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リチウム電池といった二次電池などにおいて、電池構成材を収納するのに最適な電池ケース、及びこの電池ケースの製造方法に関するものである。特に、異形であっても、高強度で寸法精度に優れる電池ケース、及びこの電池ケースの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a battery case that is optimal for storing battery components in a secondary battery such as a lithium battery, and a method for manufacturing the battery case. In particular, the present invention relates to a battery case having high strength and excellent dimensional accuracy even if it is irregular, and a method for manufacturing the battery case.
近年、ノート型パーソナルコンピュータや携帯電話などの携帯機器の電源としてリチウム電池などの二次電池が使用されている。このような二次電池は、アルミニウム板やアルミニウム合金板で製造された電池ケースに電極などの電池構成材を収納させた構成である。 In recent years, secondary batteries such as lithium batteries have been used as power sources for portable devices such as notebook personal computers and mobile phones. Such a secondary battery has a configuration in which a battery component such as an electrode is accommodated in a battery case made of an aluminum plate or an aluminum alloy plate.
上記電池ケースは、一般に、有底の直方体状の本体と、本体の開口部を覆う蓋部とを具えており、本体内部に電池構成材を収納した後、本体の開口部に蓋部を配置して、レーザ溶接などにて両者を接合することで電池が形成される。上記電池ケースの本体は、アルミニウム板やアルミニウム合板にインパクト成形や深絞り加工を施すことで製造される(例えば、特許文献1参照)。 The battery case generally includes a bottomed rectangular parallelepiped main body and a lid that covers the opening of the main body, and after the battery components are stored inside the main body, the lid is disposed in the opening of the main body. And a battery is formed by joining both by laser welding etc. The main body of the battery case is manufactured by subjecting an aluminum plate or aluminum plywood to impact molding or deep drawing (see, for example, Patent Document 1).
近年、上記機器に使用される二次電池は多様化しており、直方体状だけでなく、種々の形状のもの、例えば、断面が長方形の角部を円弧状に丸めた形状といった直線と曲線とを組み合わせた異形のものが求められている。しかし、インパクト成形や深絞り加工などの塑性加工では、上記のような断面形状が直線状部と曲線状部とから構成される形状の電池ケースを精度よく形成することが困難であった。 In recent years, secondary batteries used in the above devices have been diversified, and have not only a rectangular parallelepiped shape but also various shapes, for example, straight lines and curves such as a shape in which a corner having a rectangular cross section is rounded into an arc shape. A variant of the combination is required. However, in plastic working such as impact molding and deep drawing, it has been difficult to accurately form a battery case having a cross-sectional shape as described above composed of a straight portion and a curved portion.
そこで、本発明の主目的は、断面が直線状部と曲線状部とから構成される電池ケースを精度よく製造することができる電池ケースの製造方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、高強度で寸法精度に優れる電池ケースを提供することにある。 Therefore, a main object of the present invention is to provide a battery case manufacturing method capable of accurately manufacturing a battery case whose cross section is composed of a linear part and a curved part. Another object of the present invention is to provide a battery case having high strength and excellent dimensional accuracy.
本発明は、引き抜き加工を行うと共に、母材の形状を工夫することで、上記目的を達成する。 The present invention achieves the above object by performing a drawing process and devising the shape of the base material.
即ち、本発明電池ケースの製造方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材を準備する工程と、前記母材を引き抜き、断面が直線状部と曲線状部とから構成される筒状の電池ケースを作製する工程とを具える。そして、母材として、直線状部となる部分の厚みが曲線状部となる部分の厚みよりも厚いものを利用する。 That is, the battery case manufacturing method of the present invention includes a step of preparing a base material made of aluminum or an aluminum alloy, and a cylindrical battery case in which the base material is drawn out and a cross section is composed of a linear portion and a curved portion. The process of producing. And as a base material, the thickness of the part used as a linear part is thicker than the thickness of the part used as a curved part.
本発明者らは、異形の電池ケースを作製するに当たり、電池ケース(本体)を有底形状でなく、両端を開口させた筒状に形成することを検討した。そして、このような筒状の電池ケースの形成方法として、本発明者らは、まず、押し出しにて形成することを検討してみた。しかし、押し出しにて形成された電池ケースは、強度が低い上に寸法精度が低く、商品価値の低いものであった。そこで、押し出し材を更に引き抜くことを検討してみた。ここで、円筒状のパイプに代表される筒状体は、押し出しにて形成された円筒状の母材管を引き抜いて製造される。また、母材管は、通常、均一の厚みで形成される。そこで、本発明者らは、円筒状で均一な厚みの母材を押し出しにて形成し、この母材を引き抜いてみた。すると、複数パスの引き抜きを行うことで、所望の形状の電池ケースが得られることがわかった。また、得られた電池ケースは、引張強度が110N/mm2以上と強度に優れることもわかった。表1に調べた結果を示す。これらのことから、異形の電池ケースの作製には、押し出し材を引き抜くことが効果的であることがわかった。 The inventors of the present invention have studied to form a battery case (main body) in a cylindrical shape with both ends open, instead of having a bottomed shape, in producing a deformed battery case. And as a formation method of such a cylindrical battery case, the present inventors first considered forming by extrusion. However, the battery case formed by extrusion has low strength, low dimensional accuracy, and low commercial value. Then, it tried examining pulling out the extrusion material further. Here, a cylindrical body represented by a cylindrical pipe is manufactured by pulling out a cylindrical base material tube formed by extrusion. The base material tube is usually formed with a uniform thickness. Therefore, the inventors of the present invention formed a cylindrical base material having a uniform thickness by extrusion and pulled out the base material. Then, it was found that a battery case having a desired shape can be obtained by pulling out a plurality of passes. The obtained battery case was also found to have excellent tensile strength of 110 N / mm 2 or more. Table 1 shows the results of the investigation. From these facts, it was proved that it is effective to pull out the extruded material for the production of the irregular shaped battery case.
しかし、直線状部と曲線状部とからなる形状の電池ケースの場合、曲線状部近傍にしわが寄っており、部分的に歪みが生じると共に美観が損なわれていた。また、直線状部の厚みに比較して曲線状部の厚みが厚く、全体に亘って均一な厚みを得ることが困難であった。そこで、全体に亘って厚みが均一であり、局所的な歪みが少ない、或いは全くない電池ケースを得るべく、種々検討した結果、引き抜き前の母材において、直線状部となる部分の厚みを曲線状部となる部分の厚みよりも厚くすることが効果的である、という知見を得た。この知見に基づき、本発明を規定する。 However, in the case of a battery case formed of a linear portion and a curved portion, the wrinkles are close to the vicinity of the curved portion, resulting in partial distortion and loss of aesthetics. Further, the thickness of the curved portion is larger than the thickness of the linear portion, and it is difficult to obtain a uniform thickness throughout. Therefore, as a result of various investigations to obtain a battery case having a uniform thickness throughout and having little or no local distortion, the thickness of the portion that becomes a linear portion in the base material before drawing is curved. The knowledge that it is effective to make it thicker than the thickness of the part used as a shape part was acquired. Based on this finding, the present invention is defined.
以下、本発明をより詳しく説明する。
本発明では、アルミニウム又はアルミニウム合金にて電池ケースを形成する。アルミニウム又はアルミニウム合金は、軽量であり、電池ケースの軽量化に寄与する。アルミニウムとしては、純アルミニウム(Al含有量:99.9質量%以上、残部が不可避的不純物)が挙げられる。アルミニウム合金としては、例えば、アルミニウムにマグネシウム、シリコン、銅などを含むものが挙げられる。具体的には、JIS規定 A 1050、A 1070、A 5052、A 5056、A 6061、A 6063などが挙げられる。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
In the present invention, the battery case is formed of aluminum or an aluminum alloy. Aluminum or aluminum alloy is lightweight and contributes to weight reduction of the battery case. Examples of aluminum include pure aluminum (Al content: 99.9% by mass or more, the balance being an inevitable impurity). Examples of the aluminum alloy include aluminum containing magnesium, silicon, copper and the like. Specific examples include JIS regulations A 1050, A 1070, A 5052, A 5056, A 6061, A 6063, and the like.
本発明では、上記アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材をまず作製し、この母材を引き抜くことで、断面が直線状部と曲線状部とから構成される筒状の電池ケースを得る。上記母材は、例えば、押し出しにて形成することが挙げられる。特に、本発明では、直線状部となる部分の厚みが曲線状部となる部分の厚みよりも厚くなるように母材を形成する。従って、母材と、引き抜かれた電池ケースとは、必ずしも相似形とならない。例えば、断面が長方形の角部を円弧状に丸めた形状の電池ケースを得る場合、母材は、断面が楕円状とすることが挙げられる。このとき、母材は、短軸方向の厚みを長軸方向の厚みよりも厚くするとよい。具体的には、短軸方向の厚みと長軸方向の厚みとの差が0.1〜0.5mmとすることが好ましい。より好ましくは、上記差を0.2〜0.4mmとすることである。このように厚みの異なる母材を用いることで、引き抜きにより得られた電池ケースは、全体に亘って均一な厚み、具体的には、直線状部の厚さと曲線状部の厚さとの差を±0.05mm以内とすることができる。また、本発明電池ケースは、引き抜き加工により薄肉とすることができ、具体的には、0.5〜1.5mm、特に、0.5〜1.0mmといった厚みにすることが可能である。 In the present invention, a base material made of the above aluminum or aluminum alloy is first produced, and this base material is pulled out to obtain a cylindrical battery case whose cross section is composed of a linear part and a curved part. For example, the base material may be formed by extrusion. In particular, in the present invention, the base material is formed so that the thickness of the portion that becomes the linear portion is larger than the thickness of the portion that becomes the curved portion. Therefore, the base material and the drawn battery case are not necessarily similar. For example, when obtaining a battery case having a shape in which a corner having a rectangular cross section is rounded into an arc shape, the base material may have an elliptical cross section. At this time, the base material is preferably thicker in the minor axis direction than in the major axis direction. Specifically, the difference between the thickness in the minor axis direction and the thickness in the major axis direction is preferably 0.1 to 0.5 mm. More preferably, the difference is 0.2 to 0.4 mm. By using base materials with different thicknesses in this way, the battery case obtained by drawing out has a uniform thickness throughout, specifically, the difference between the thickness of the linear portion and the thickness of the curved portion. It can be within ± 0.05mm. Further, the battery case of the present invention can be thinned by drawing, and specifically, it can be 0.5 to 1.5 mm, particularly 0.5 to 1.0 mm.
本発明において引き抜きは、筒状体の形成に利用されている種々の手法を適用することができる。例えば、ダイスとプラグとを用いるプラグ引きが挙げられる。プラグ引きは、ダイスの内部に母材を挿通させると共に、母材の内部にプラグを配置して引き抜く手法である。また、本発明では、塑性加工性に富むアルミニウムやアルミニウム合金を利用するため、引き抜きは室温にて行うことができる。その他、引き抜きは、引き抜きの際の摩擦熱で焼き付きが生じるのを抑制するべく、潤滑剤を用いて行うことが好ましい。 In the present invention, various methods used for forming a cylindrical body can be applied to the drawing. For example, plug drawing using a die and a plug can be mentioned. Plug pulling is a technique in which a base material is inserted into a die and a plug is placed inside the base material to be pulled out. Moreover, in this invention, since aluminum and aluminum alloy which are rich in plastic workability are utilized, drawing can be performed at room temperature. In addition, the drawing is preferably performed using a lubricant in order to suppress the occurrence of seizure due to frictional heat during drawing.
本発明は、押し出しなどにより形成した母材を引き抜くことで加工硬化するため、強度に優れる電池ケースを得ることができる。具体的には、引張強度が90N/mm2以上の電池ケースを得ることができる。引き抜き加工の回数(パス数)が多いほど、即ち、トータル加工度(断面減少率)が大きくなるほど加工硬化によって強度を高めることができる。しかし、本発明者らが検討した結果、特定の加工度であれば、1回の引き抜きで高強度の電池ケースが得られることがわかった。具体的には、30%以上50%以下の加工度とすることが好ましいことがわかった。このような加工度で引き抜くことで、1パスで電池ケースを形成することができ、生産性に優れる。加工度が30%未満では、母材の寸法精度を高めなければならず、50%超といった高加工度では、引き抜くことが困難である。特に好ましい加工度は、35%以上40%以下である。 Since the present invention is work-hardened by pulling out a base material formed by extrusion or the like, a battery case having excellent strength can be obtained. Specifically, a battery case having a tensile strength of 90 N / mm 2 or more can be obtained. The strength can be increased by work hardening as the number of drawing processes (number of passes) increases, that is, as the total degree of processing (cross-sectional reduction rate) increases. However, as a result of investigations by the present inventors, it has been found that a high strength battery case can be obtained by one pulling out at a specific processing degree. Specifically, it has been found that the degree of processing is preferably 30% or more and 50% or less. By pulling out with such a processing degree, a battery case can be formed in one pass, and the productivity is excellent. If the workability is less than 30%, the dimensional accuracy of the base material must be increased, and if the workability is higher than 50%, it is difficult to pull out. A particularly preferable degree of processing is 35% or more and 40% or less.
また、本発明は、押し出しなどにより形成した母材を引き抜くことで、寸法精度に優れる(規定の寸法からのずれが小さい)電池ケースを得ることができる。本発明者らが調べたところ、押し出し材の場合、寸法精度が低いのに対し、引き抜いた電池ケースは、非常に寸法精度の高いものであった。具体的には、厚み1.3mmの押し出し材の場合、寸法精度が±0.25mm超であったが、厚み1.0mmの引き抜き材の場合、寸法精度を±0.05mm以下とすることができた。従って、本発明電池ケースは、商品価値の高いものである。 Further, according to the present invention, a battery case having excellent dimensional accuracy (small deviation from a specified dimension) can be obtained by pulling out a base material formed by extrusion or the like. When the present inventors investigated, in the case of the extrusion material, although the dimensional accuracy was low, the battery case extracted was very high in dimensional accuracy. Specifically, in the case of the extruded material having a thickness of 1.3 mm, the dimensional accuracy was more than ± 0.25 mm, but in the case of the drawn material having a thickness of 1.0 mm, the dimensional accuracy could be made ± 0.05 mm or less. Therefore, the battery case of the present invention has a high commercial value.
なお、本発明電池ケースは、両端部が開口した筒状体であるため、両開口部に適合する一対の蓋部を別途作製し、一方の開口部に一方の蓋部をレーザ溶接などにて固着して有底のケースとし、この中に電池構成材を収納した後、もう一方の開口部に他方の蓋部を同様にレーザ溶接して密閉容器とするとよい。 In addition, since the battery case of the present invention is a cylindrical body that is open at both ends, a pair of lids that are compatible with both openings are separately prepared, and one lid is attached to one of the openings by laser welding or the like. After fixing and making a case with a bottom, the battery constituent material is housed therein, and then the other lid is similarly laser welded to the other opening to form a sealed container.
以上説明したように本発明によれば、特に、断面が直線状部と曲線状部とで構成される異形の電池ケースにおいて、高強度で寸法精度に優れる。また、本発明電池ケースは、引き抜きにより形成するため、溶接などの継ぎ目がなく、局所的な歪みもほとんどないため、美しい外観とすることができる。更に、本発明製造方法によれば、上記強度と寸法精度とに優れる電池ケースを生産性よく製造することができる。 As described above, according to the present invention, in particular, in a deformed battery case whose cross section is composed of a linear portion and a curved portion, the strength and the dimensional accuracy are excellent. In addition, since the battery case of the present invention is formed by drawing, there is no seam such as welding, and there is almost no local distortion, so that a beautiful appearance can be obtained. Furthermore, according to the manufacturing method of the present invention, a battery case having excellent strength and dimensional accuracy can be manufactured with high productivity.
以下、本発明の実施の形態を具体的に説明する。
図1(A)は、本発明電池ケースの正面図、(B)は側面図である。本発明電池ケース1は、断面形状が直線状部10と曲線状部11とからなる筒状体であり、引き抜きにより得られたものである。そして、直線状部10の厚さt2と曲線状部11の厚さt1との差t2-t1が±0.05mm以内にあり、全体に亘って均一な厚みの筒状体である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described.
FIG. 1 (A) is a front view of the battery case of the present invention, and (B) is a side view. The battery case 1 of the present invention is a cylindrical body having a cross-sectional shape composed of a
本例に示す電池ケース1は、アルミニウム合金(JIS規定 A 1050)にて形成したものであり、断面が長方形の角部を円弧状(本例ではR6)に丸めた形状である。本例において電池ケース1の規定サイズは、厚みt:0.8mm、開口部長さl1:80mm、幅W:12mm、長さl2:141.5mmとした(断面積137mm2)。 The battery case 1 shown in this example is formed of an aluminum alloy (JIS standard A 1050), and has a shape in which a corner having a rectangular cross section is rounded into an arc shape (R6 in this example). In this example, the specified size of the battery case 1 was as follows: thickness t: 0.8 mm, opening length l 1 : 80 mm, width W: 12 mm, length l 2 : 141.5 mm (cross-sectional area 137 mm 2 ).
上記電池ケース1は、押し出しにて形成した母材を引き抜いて製造される。図2は、押し出しによる母材の正面図を示す。本例で用いた母材2は、図2に示すように断面が楕円状の筒状体であり、特徴とするところは、直線状部10となる部分である短軸方向の厚みt3が曲線状部11となる部分である長軸方向の厚みt4よりも厚いことにある。本例では、t3:1.25mm、t4:1mm、t3-t4=0.25mmとした(断面積197mm2)。なお、母材2の厚みは、短軸方向から長軸方向に向かって薄くなっている。このような母材2を押し出しにより形成する。
The battery case 1 is manufactured by pulling out a base material formed by extrusion. FIG. 2 shows a front view of the base material by extrusion. The
図3は、引き抜き加工を説明する模式説明図である。上記母材2をプラグ引き抜きにより引き抜き、断面が直線状部10と曲線状部11とからなる電池ケース1を得る。具体的には、図3の右側に示す断面が楕円状の母材2をダイス30に挿入していくと共に、母材2の内側にプラグ31を挿入していき、ダイス30の出口側(図3では左側)から断面が長方形の角部を円弧状に丸めた形状の長尺筒状体が得られる。本例では、30%の加工度で1パスの引き抜きにて上記長尺筒状体を作製した。得られた長尺筒状体を所定の長さ(本例では141.5mm)に切断して、洗浄することで電池ケース1が得られる。
FIG. 3 is a schematic explanatory view for explaining a drawing process. The
得られた電池ケース1の引張強度を測定したところ、95N/mm2以上であり、電池ケースとして十分な強度を具えていた。また、寸法精度の誤差が±0.05mm以下、具体的には、+0.02mm、-0.05mmであり、押し出し材と比較して非常に寸法精度に優れていた。 When the tensile strength of the obtained battery case 1 was measured, it was 95 N / mm 2 or more, and it had sufficient strength as a battery case. In addition, the error of dimensional accuracy was ± 0.05mm or less, specifically + 0.02mm and -0.05mm, which was very excellent in dimensional accuracy compared to the extruded material.
本発明電池ケースは、リチウム電池などの二次電池の電池ケースに最適である。 The battery case of the present invention is most suitable for a battery case of a secondary battery such as a lithium battery.
1 電池ケース 10 直線状部 11 曲線状部 2 母材 30 ダイス
31 プラグ
1
31 plug
Claims (6)
前記母材を引き抜き、断面が直線状部と曲線状部とから構成される筒状の電池ケースを作製する工程とを具え、
前記母材は、
前記直線状部となる部分の厚みが前記曲線状部となる部分の厚みよりも厚いことを特徴とする電池ケースの製造方法。 Preparing a base material made of aluminum or an aluminum alloy;
Withdrawing the base material, and producing a cylindrical battery case whose cross section is composed of a linear part and a curved part,
The base material is
The method for manufacturing a battery case, wherein the thickness of the portion that becomes the linear portion is thicker than the thickness of the portion that becomes the curved portion.
短軸方向の厚みが長軸方向の厚みよりも厚いことを特徴とする請求項1に記載の電池ケースの製造方法。 The base material has an elliptical cross section,
2. The battery case manufacturing method according to claim 1, wherein the thickness in the minor axis direction is larger than the thickness in the major axis direction.
前記直線状部の厚さと前記曲線状部の厚さとの差が±0.05mm以内であることを特徴とする請求項4に記載の電池ケース。 The cross section is a cylindrical shape composed of a linear part and a curved part,
5. The battery case according to claim 4, wherein a difference between the thickness of the linear portion and the thickness of the curved portion is within ± 0.05 mm.
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KR100770076B1 (en) * | 2005-12-23 | 2007-10-24 | 삼성에스디아이 주식회사 | Lithium rechargeable battery |
JP2015531986A (en) * | 2013-09-27 | 2015-11-05 | エルジー・ケム・リミテッド | Method for manufacturing prismatic battery case |
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2003
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