JP2006324160A - 電池筐体の密閉構造及びその構造を有する電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 有底の電池缶内に電極群を収納し電池蓋外周面を前記電池缶の上部に嵌合し該嵌合部の全周をレーザ光照射により突合せ溶接して密閉構造とする非水電解質二次電池において、電池蓋の突合せ面下側に面取りを施して突合せ面の幅を電池蓋の厚さよりも縮小し、溶接ビードの先端が該突合せ面下端よりも下に延びていることを特徴とする電池筐体の密閉構造とした。
【選択図】 図1
Description
図7は電池蓋2と電池缶1とのレーザ溶接部の断面を示す。レーザ光線は上方から電池蓋2と電池缶1との突き合わせ面(嵌合面)に照射されるが、電池蓋2の厚さある程度厚い場合、図に見られるようにビード3が合い面の下端まで達しないことが多い。このような場合、合い面の下端部がノッチとなり、ビード3の下端部を起点としてクラックが進行して溶接部が破断することがある。部分的クラックの場合には破断に至らなくても、外部から電池内に水分が浸入し、電池の容量保持率の低下を齎す。
X・(Y/2)≧0.15・π・T2 (1)
図2は、電池蓋2の厚さ2mmで、電池缶1への突合せ面下側には面取りを施した場合のビード厚さ、即ち電池蓋表面からビード先端までの距離Bを種々変えて耐圧性能を試験した結果を示す。図2(A)は溶接部断面を、(B)は試験結果を示している。図2(B)において、B=1.6、即ちB/T=0.8で耐圧力は1.0MPaであり、Bが増大するほど耐圧力は増大するが、B=2.4で2.0MPaと最大になり、以降Bの増大と共に耐圧力は減少し、B=3.0、即ちB/T=1.5で耐圧力は1MPaとなっている。これは、Bが大きくなるとビード上端面が陥没するため耐圧力が減少するのである。非水電解質二次電池としては1MPaの耐圧性を有することが望ましいので、0.8≦B/T≦1.5であることが望ましい。
図3は電池蓋の板厚Tが1.5mmの場合に、面取り寸法X、Yを変えてビードの落下状況を調べた結果を示し、(A)は各部寸法を記号で示し、(B)は試験結果を示す。図3(B)において、×印はビードが落下したことを示し、○印はビードは落下せず良好であったことを示す。この結果より、ビードが落下せずに良好な形状を保つには、面取りの断面積、つまり液溜まりの断面積がビードの断面積の15%以上必要であることが分かった。ビード断面は略半円形であり、ビード下端は略電池蓋2の下端面位置まで延びるので、面取りの寸法X、YはX・(Y/2)≧0.15・π・T2を満足するように決めればよいと言える。また、tanθ=Y/Xとした場合のθの値は20°〜60°の範囲にするのがよい。
図4は電池の密閉構造におけるレーザ溶接部の特に母材表面と溶接ビード表面の接合部の断面を示す図であり、(A)は良好なビード形状を、(B)、(C)は不良なビード形状を示している。これらの図において1は電池缶、2は電池蓋、3は溶接ビードである。図4の(A)においては、電池蓋2の下面2aと該下面と溶接ビード3との接合部におけるビード表面との角度A1は鈍角であり、電池缶1の内側面1aと該内側面と溶接ビード3との接合部におけるビード表面との角度B1も鈍角であり、良好な溶接接合状態を示す。図4の(B)ではA2は鈍角であるがB2は鋭角であり、この鋭角接合部からクラックが発生し易い。図4の(C)ではA3、B3ともに鋭角であり、これらの鋭角接合部からクラックが発生し易い。図4は電池蓋2の突合せ面下側に面取りを施してない場合を示しているが、面取りを施した場合についても同様である。その場合は、図4における電池蓋下面2aが面取り面、即ち傾斜面となる。そのような場合は図1に見ることができる。前記面取りを施した場合は、突合せ部から延び出す溶接ビードは面取り面に沿って広がる傾向があり、垂直に落下することがなくなるので、溶解したビードの表面張力により、鋭角部が生じ難くなる。
2 電池蓋
2a 面取り
3 溶接ビード
10 注液口
13 正極端子
14 負極端子
15 安全弁
16 正極電極板
17 負極電極板
18 セパレータ
19 電極群
Claims (6)
- 有底の電池缶内に電極群を収納し電池蓋外周面を前記電池缶の上部に嵌合し該嵌合部の全周をレーザ光照射により突合せ溶接して密閉構造とする非水電解質二次電池において、電池蓋の突合せ面下側に面取りを施して突合せ面の幅を電池蓋の厚さよりも縮小し、溶接ビードの先端が該突合せ面下端よりも下に延びていることを特徴とする電池筐体の密閉構造。
- 前記電池蓋の厚さをT、該蓋表面から溶接ビード先端までの距離をBとしたとき、電池蓋上面から溶接ビード下端までの距離Bが0.8・T≦B≦1.5・Tの範囲であることを特徴とする請求項1記載の電池筐体の密閉構造。
- 前記電池蓋の厚さをT、電池蓋の突合せ面下側の面取りの該下面に沿う方向の幅をX、突合せ面に沿う方向の幅をYとしたとき、前記面取りは下式を満足する面取りであることを特徴とする請求項2記載の電池筐体の密閉構造。
X・(Y/2)≧0.15・π・T2 (1) - 有底の電池缶内に電極群を収納し電池蓋外周面を前記電池缶の上部に嵌合し該嵌合部の全周をレーザ光照射により突合せ溶接して密閉構造とする非水電解質二次電池において、溶接ビードの先端が該突合せ面下端よりも下に延びていることを特徴とする電池筐体の密閉構造。
- 前記突合せ面下端よりも延び出した溶接ビードの表面が該突合せ面における電池蓋の下端面となす角度及び電池缶の内側側面となす角度が共に鈍角であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電池筐体の密閉構造。
- 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の密閉構造を有する非水電解質二次電池。
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