JP2008084559A - 電池及び電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電池1は、発電要素とこれを収容する収容凹部を有し、第1側部231およびその対面に位置する第2側部を含むケース部材20、及びこの収容凹部を閉塞する封口部材30から構成されている。封口部材30は、そのケース内側部において、第1側部231の中央縁部において当接しており、内側への反り変形を防止する共に、その左右に位置する端部においては、ケース部材と封口部材とは離間している。かつ、対面に位置する第2側部においても同様に、中央縁部において当接し、内側への反り変形を防止すると共に、その左右端部においては離間している。ケース部材20と封口部材30とは、レーザ溶接により溶接部50で固着されている。
【選択図】図6
Description
しかしながら、側部とケース内側部の間に、前述のように、隙間を許容する場合には、このような反り変形がケース部材の側部に生じていると、この側部がなす開口縁も内側に向けて反った形となるため、封口部材のケース内側部とこのように反った側部との間隔が、開口縁に沿う方向に見て一定にならない。また、開口縁に沿って両者を溶接にあたり、溶接位置が側部の厚さ方向に変動する。このため、封口強度の低い部分が生じる虞がある。
一方、ケース部材や封口部材の外形寸法の公差をそれぞれ小さくすると、ケース内側部をケース部材内に位置させるときに、ケース内側部と側部とが擦れ合って、金属粉などの異物がケース部材内に入り、電池の性能の低下や短絡等の不具合が発生する虞があった。
しかるに、本発明の電池では、ケース内側部が、第1中央縁部に当接して、第1縁部の収容凹部側への反り変形(内反り)を防止してなるので、第1側部の第1縁部と封口部材のケース当接部との溶接にあたり、第1側部に内反り変形が存在することによって封口強度の低い部分が生じることを防止できる。また、このケース内側部は、第2中央縁部にも当接して、第2縁部の収容凹部側への反り変形(内反り)を防止してなるので、第2側部の第2縁部と封口部材のケース当接部との溶接にあたり、第2側部に内反り変形の存在することにより封口強度の低い部分が生じることを防止できる。
一方、ケース内側部は、第1−1端部及び第1−2端部とは離間している。また、第2−1端部及び第2−2端部とも離間してなるので、ケース内側部をケース部材内に配置する際に、ケース内側部とケース部材のこれら第1−1端部等が擦れ合って、金属粉を生じる不具合も防止されている。
また、溶接の手法としては、レーザ溶接、電子ビーム溶接などを採用できる。またこれらの溶接においてビームを当てる方向、つまり、溶接の深さ方向は、ケース部材の側部の厚さ方向とするのがよい。
しかしながら、本発明の電池では、第1中央溶接部における第1中央溶接深さは、第1−1端部溶接部の第1−1端部溶接深さ及び第1−2端部溶接部の第2−1端部溶接深さよりも大きくされている。また、第2縁部の第2中央溶接部における第2中央溶接深さは、第2−1端部溶接部の第2−1端部溶接深さ及び第2−2端部溶接部の第2−2端部溶接深さよりも大きくされている。
したがって、第1中央溶接部における封口強度を第1−1端部溶接部及び第1−2端部溶接部よりも大きくできる。同様に、第2中央溶接部における封口強度を第2−1端部溶接部及び第2−2端部溶接部よりも大きくできる。かくして、ケース部材の第1側部あるいは第2側部と封口部材のケース当接部との溶接部における破損による電池の破損をさらに抑制することができる。
なお、第1,第2中央溶接深さを大きくしても、第1,第2中央縁部と第1,第2内側部側面とが当接しているので、溶接の火花がケース部材内に落ちることがない。
一方、ケース内側部は、第1−1端部及び第1−2端部とは離間させて配置する。また、第2−1端部及び第2−2端部とも離間させて配置するので、ケース内側部をケース部材内に配置する際に、ケース内側部と第1−1端部等とが擦れ合って、金属粉を生じる不具合も防止できる。
しかるに、本発明の電池の製造方法では、第1縁部溶接工程において、第1側部を収容凹部に向けて押圧して、封口部材のケース内側部を、第1側部の第1縁部の第1中央縁部に圧接させた状態として溶接する。また、第2縁部溶接工程において、第2側部を収容凹部に向けて押圧して、封口部材のケース内側部を、第2側部の第2縁部の第2中央縁部に圧接させた状態として溶接する。
これにより、外反りが生じているケース部材を用いたとしても、この外反りをも修正し第1,第2側部の形を整えてから溶接できるので、外反り変形に伴う溶接位置の変化による封口強度の低下をも防止できる。
すなわち、溶接工程は、封口部材配置工程の後に、封口部材をケース部材に仮止めすることなく、ケース部材の側部と封口部材のケース当接部とを、全周にわたって溶接する溶接工程とするのが好ましい。
このようにすることにより、ケース内側部を挿入する際に、このケース内側部が第1,第2中央縁部に擦れて、金属粉などが発生する不具合を確実に防止できる。
このケース部材20は、上述した収容凹部21の開口の縁として、長く延びた矩形状で、四隅をR形状とした細長形態の開口縁22を有している。この開口縁22には、直線状の直線縁220が4つ含まれている。これらの直線縁220のうち、第1側部231により構成され、長さが最も長い直線縁を第1最長直線縁221とし、第2側部232により構成され、これと同じ長さで、これと平行に延びる直線縁を第2最長直線縁222とする。
同様に、図4に示すように、第2側部232のうち、第2最長直線縁222に沿う部位を第2縁部2320とする。さらにこの第2縁部2320のうち、第2最長直線縁222に沿う方向(図4中、左右方向)の両端部を第2−1端部2321及び第2−2端部2322とする。また、この第2縁部2320のうち、第2−1端部2321と第2−2端部2322との間の部位を第2中央縁部2323とする。
一方、発電要素10の負電極と接続した外部負極端子82は、銅からなる。この外部負極端子82は、封口部材30の負極端子挿通孔34H(図5参照)にモールドされた負極シール部材84により、液密で、かつ、封口部材30とは電気的に絶縁された状態で、封口部材30の負極端子挿通孔34Hを通じて外部に突出している。
電池1では、図7(b)に示すように、ケース部材20の第1側部231のうち、第1縁部2310の第1中央縁部2313が、封口部材30のケース内側部32(幅広部32W)の第1内側部側面32aに、当接した状態となっている。このようにすることで、もしケース部材20の第1側部231が自由状態において内反り変形していたとしても、第1側部231が収容凹部21側に向けて反り変形(内反り)するのを防止しつつ、第1中央縁部2313とケース当接部31とは、溶接部50のうち第1中央溶接部51で固着されている。この第1中央溶接部51の第1中央溶接深さ51Hは、第1側部231の厚さ方向(図7(b)中、左右方向)について、第1側部231の厚さを超えて、ケース内側部32に達する深さとされている。
また、ケース内側部32(幅狭部32N1,32N2)と、第1縁部2310の第1−1端部2311及び第1−2端部2312とは、それぞれ離間している(図7(a)及び図8(a)参照)。そして、ケース当接部31と第1−1端部2311とは、溶接部50のうち第1−1端部溶接部5111で、また、ケース当接部31と第1−2端部2312とは、溶接部50のうち第1−2端部溶接部5112で、それぞれ固着されている。
なお、図7(b)と図7(a)及び図8(a)とを比較すれば判るように、第1中央溶接部51における第1側部231の厚さ方向についての第1中央溶接深さ51Hは、同方向における第1−1端部溶接部5111の第1−1端部溶接深さ511H、及び、第1−2端部溶接部5112の第1−2端部溶接深さ512Hよりも深くなっている。
また、ケース内側部32(幅狭部32N1,32N2)と、第2縁部2320の第2−1端部2321及び第2−2端部2322とは、それぞれ離間している(図7(a)及び図8(a)参照)。そして、ケース当接部31と第2−1端部2321とは、溶接部50のうち第2−1端部溶接部5121で、また、ケース当接部31と第2−2端部2322とは、溶接部50のうち第2−2端部溶接部5122で、それぞれ固着されている。
なお、第2中央溶接部52における第2側部232の厚さ方向についての第2中央溶接深さ52Hは、同方向における第2−1端部溶接部5121の第2−1端部溶接深さ521H、及び、第2−2端部溶接部5122の第1−2端部溶接深さ512Hよりも深くなっている。
ケース部材20と封口部材30とは、このようにしてケース部材20の側部23と封口部材30のケース当接部31との間を全周にわたる溶接部50で溶接されている。
これに対し、本実施形態に係る電池1では、封口部材30のケース内側部32(幅広部32W)に、第1中央縁部2313が当接して、第1縁部2310の収容凹部21側への反り変形(内反り)を防止してなる。このため、第1側部231の第1縁部2310と封口部材30のケース当接部31との溶接にあたり、第1側部231に内反り変形が存在することによって、溶接位置が変化し、封口強度の低い部分が生じることを防止できる。また、このケース内側部32(幅広部32W)には、第2中央縁部2323も当接して、第2縁部2310の収容凹部21側への反り変形(内反り)を防止してなる。このため、第2側部232の第2縁部2320と封口部材30のケース当接部31との溶接にあたり、第2側部232に内反り変形が存在することによって、溶接位置の変化し、封口強度の低い部分が生じることを防止できる。
なお、第1,第2側部231,232は容易に弾性変形させることができるので、後述するように、第1,第2中央縁部2313,2323を、外側に膨出するように弾性変形させた上で、ケース内側部32をケース部材20の収容凹部21内に挿入すれば、両者が擦れ合うことはなく、上述の不具合は回避できる。
しかしながら、この電池1では、第1中央縁部2313の第1中央溶接部51における第1中央溶接深さ51Hは、第1−1端部溶接部5111の第1−1端部溶接深さ511H及び第1−2端部溶接部5112の第2−1端部溶接深さ512Hよりも深くされている。また、第2中央縁部2323の第2中央溶接部52における第2中央溶接深さ52Hは、第2−1端部溶接部5221の第2−1端部溶接深さ521H及び第2−2端部溶接部5222の第2−2端部溶接深さ522Hよりも深くされている。
ただし、この電池1において、後に詳述する封口部材配置工程及び溶接工程以外は、公知の手法によれば良いので、これらの工程を中心に説明し、その他は省略または簡略に説明する。
そこで、まず吸引装置100を簡単に説明した後、この装置を用いた封口部材配置工程について説明する。
この封口部材配置工程では、封口部材30のケース内側部32をケース部材20の側部23内に配置するにあたり、ケース内側部32を、第1側部231の第1縁部2310のうち、第1中央縁部2313に当接させる。これにより、第1縁部2310を収容凹部21側への反り変形(内反り)がない形態とする。一方、ケース内側部32と、第1縁部2310の第1−1端部2311との間、及び、第1縁部2310の第1−2端部2312との間は、それぞれ離間させる。
同様に、ケース内側部32を、第2側部232の第2縁部2320のうち、第2中央縁部2323に当接させて、第2縁部2320を収容凹部21側への反り変形(内反り)がない形態とする。一方、ケース内側部32と、第2縁部2320の第2−1端部2321との間、及び、第2縁部2320の第2−2端部2322との間は、それぞれ離間させる。
この封口部材配置工程では、封口部材30のケース内側部32をケース部材20の側部23内に配置するに際し、前述した吸引装置100を用いる。具体的には、図9に示すように、吸引装置100における第1吸引部101と第2吸引部102との間にケース部材20を配置して、このケース部材20の第1側部231に第1吸引部101を、第2側部232に第2吸引部102を、それぞれ吸着させる。そして、第1,第2吸引部101,102が互いに離間する方向、つまり収容凹部21側とは反対の方向に、第1,第2吸引部101,102を移動させる。これにより、第1側部231及び第2側部232が収容凹部21側とは反対の外側にそれぞれ引っ張られて弾性変形(外反り)し、第1最長直線縁221及び第2最長直線縁222がそれぞれ外側に凸の形状に変形する。次いで、図10及び図11に示すように、第1側部231及び第2側部232を弾性変形させたまま、発電要素10と共に封口部材30のケース内側部32をケース部材20の収容凹部21内に挿入して、ケース内側部32をケース部材20の側部23内に配置させる。
一方、ケース内側部32は、第1−1端部2311及び第1−2端部2312とは離間させて配置している。また、第2−1端部2321及び第2−2端部2322とも離間させて配置するので、ケース内側部32をケース部材20の側部23内に配置する際に、ケース内側部32と、第1−1端部2311、第1−2端部2312、第2−1端部2321及び第2−2端部2322とが擦れ合って、金属粉を生じる不具合を防止できる。
したがって、ケース部材20が自由状態となっている場合には、第1,第2側部231、232に内反りが生じているケース部材20を用いたとしても、この内反りを修正して、適切に溶接できるから、内反り変形に伴う溶接位置の変化による封口強度の低下を防止できる。
溶接工程では、図12に示すように、以下に説明する押圧装置110を用いて、ケース部材20の側部23と封口部材30のケース当接部31とを位置合わせすると共に、ケース部材20の第1,第2側部231,232を収容凹部21に向けて押圧する。なお、押圧装置110の説明では、図12における左上右下方向をX方向とし、左下右上方向をY方向とし、上下方向をZ方向とする。
第1押圧部111は、その第1−2押圧面111aにケース部材20の第2側部232と、第1−3押圧面113aにケース部材20の第3側部233と、それぞれ当接できるようにされている。第2押圧部112は、X軸方向に移動可能とされ、その第2押圧面112aがケース部材20の第1側部231に当接できるようにされている。第3押圧部113は、Y軸方向に移動可能とされ、その第3押圧面113aがケース部材20の第4側部234に当接できるようにされている。この第4押圧部114は、外部正極端子81及び外部に露出した正極シール部材83を内部に包含可能な第1貫通孔1141Hと、外部負極端子82及び外部に露出した負極シール部材84を内部に包含可能な第2貫通孔1142Hとを有する形態とされている。この第4押圧部114は、Z軸方向に移動可能とされ、その第4押圧面114aに封口部材30の外表面30aと当接し、所定の押圧力で封口部材30をケース部材20に向けて押圧できるようにされている。
かくして、この押圧装置110により、第1押圧部111と第3押圧部112とで第3,4側部233,234間を押圧できる。また、第1押圧部111と第2押圧部112とで、第1側部231及び第2側部232を、収容凹部21側に向けて押圧することができる。
しかしこのようにすることにより、外反りが生じているケース部材20を用いたとしても、この外反りをも修正し、第1,第2側部231,232の形を整えてから溶接できるので、外反り変形に伴う溶接位置の変化による封口強度の低下をも防止できる。
すなわち、溶接工程は、封口部材配置工程の後に、封口部材30をケース部材20に仮止めすることなく、ケース部材20の側部23と封口部材30のケース当接部31とを、全周にわたって溶接する溶接工程とするのが好ましい。
かくして、図1及び図2に示す二次電池1が完成する。
例えば、実施形態では、封口部材30のケース内側部32のうち、幅広部32Wの第1,第2内側部側面32a,32bが第1,第2中央縁部2313,2323全体にわたって当接させた形態としたが、第1,第2縁部の収容凹部側への反り変形を防止できる範囲で、第1,第2中央縁部の一部(一箇所または複数箇所)と当接する形態としても良い。
10 発電要素
20 ケース部材
21 収容凹部
22 開口縁
220 直線縁
221 第1最長直線縁
222 第2最長直線縁
23 側部
231 第1側部
2310 第1縁部
2311 第1−1端部
2312 第1−2端部
2313 第1中央縁部
232 第2側部
2320 第2縁部
2321 第2−1端部
2322 第2−2端部
2323 第2中央縁部
30 封口部材
31 ケース当接部
32 ケース内側部
32a 第1内側部側面
32b 第2内側部側面
50 溶接部
51 第1中央溶接部
51H 第1中央溶接深さ
5111 第1−1端部溶接部
511H 第1−1端部溶接深さ
5112 第1−2端部溶接部
512H 第1−2端部溶接深さ
52 第2中央溶接部
52H 第2中央溶接深さ
5221 第2−1端部溶接部
521H 第2−1端部溶接深さ
5222 第2−2端部溶接部
522H 第2−2端部溶接深さ
Claims (6)
- 発電要素と、
収容凹部内に上記発電要素を収容してなる、有底筒状のケース部材であって、
上記収容凹部の開口縁をなす側部を有する
ケース部材と、
上記ケース部材の上記収容凹部を閉塞してなる封口部材であって、
上記ケース部材の上記開口縁の全周にわたって、外側から当接してなる環状のケース当接部、及び、
上記ケース当接部よりも封口部材の拡がり方向内側に位置し、上記当接部よりも上記ケース部材の上記収容凹部に向けて突出し、上記側部の内側に位置するケース内側部を有する
封口部材と、を備え、
上記開口縁は、直線状の直線縁を複数含んでなり、
複数の上記直線縁は、
長さが最も長い、第1最長直線縁と、
上記第1最長直線縁と同じ長さで、この第1最長直線縁と平行な第2最長直線縁と、を含んでなり、
上記側部は、
上記第1最長直線縁をなす第1側部と、
上記第2最長直線縁をなす第2側部と、を含み、
上記ケース部材の上記側部と上記封口部材の上記ケース当接部とを、全周にわたって溶接してなる
電池であって、
上記第1側部のうち、上記第1最長直線縁に沿う部位を第1縁部とし、
上記第1縁部のうち、
上記第1最長直線縁に沿う方向の両端部を、第1−1端部及び第1−2端部とし、
上記第1−1端部と第1−2端部との間の部位を、第1中央縁部とし、
上記第2側部のうち、上記第2最長直線縁に沿う部位を第2縁部とし、
上記第2縁部のうち、
上記第2最長直線縁に沿う方向の両端部を、第2−1端部及び第2−2端部とし、
上記第2−1端部と第2−2端部との間の部位を、第2中央縁部としたとき、
上記封口部材は、そのケース内側部が、
上記第1側部の上記第1縁部のうち、
上記第1中央縁部に当接して、上記第1縁部の上記収容凹部側への反り変形を防止してなると共に、
上記第1−1端部及び第1−2端部とは離間してなり、かつ、
上記第2側部の上記第2縁部のうち、
上記第2中央縁部に当接して、上記第2縁部の上記収容凹部側への反り変形を防止してなると共に、
上記第2−1端部及び第2−2端部とは離間してなる
形態を有する
電池。 - 請求項1に記載の電池であって、
前記封口部材の前記ケース内側部は、
前記第1中央縁部に対向する第1内側部側面と、
前記第2中央縁部に対向する第2内側部側面と、
を有し、
上記第1中央縁部は、前記第1最長直線縁に沿う方向の全体に亘り、上記第1内側部側面と当接してなり、
上記第2中央縁部は、前記第2最長直線縁に沿う方向の全体に亘り、上記第2内側部側面と当接してなる
電池。 - 請求項2に記載の電池であって、
前記ケース部材の前記側部と前記封口部材の前記ケース当接部とを溶接した溶接部のうち、
前記第1縁部の前記第1中央縁部を溶接した第1中央溶接部における、上記第1側部の厚さ方向についての溶接深さである第1中央溶接深さが、
前記第1−1端部を溶接した第1−1端部溶接部における溶接深さである第1−1端部溶接深さ、及び、
前記第1−2端部を溶接した第1−2端部溶接部における溶接深さである第1−2端部溶接深さよりも、大きくされてなり、かつ、
前記第2縁部の前記第2中央縁部を溶接した第2中央溶接部における、上記第2側部の厚さ方向についての溶接深さである第2中央溶接深さが、
前記第2−1端部を溶接した第2−1端部溶接部における溶接深さである第2−1端部溶接深さ、及び、
前記第2−2端部を溶接した第2−2端部溶接部における溶接深さである第2−2端部溶接深さよりも、大きくされてなる
電池。 - 発電要素と、
収容凹部内に上記発電要素を収容してなる、有底筒状のケース部材であって、
上記収容凹部の開口縁をなす側部を有する
ケース部材と、
上記ケース部材の上記収容凹部を閉塞してなる封口部材であって、
上記ケース部材の開口縁の全周にわたって、外側から当接してなる環状のケース当接部、及び、
上記ケース当接部よりも封口部材の拡がり方向内側に位置し、上記当接部よりも上記ケース部材の上記収容凹部に向けて突出し、上記側部の内側に位置するケース内側部を有する
封口部材と、を備え、
上記開口縁は、直線状の直線縁を複数含んでなり、
複数の上記直線縁は、
長さが最も長い、第1最長直線縁と、
上記第1最長直線縁と同じ長さで、この第1最長直線縁と平行な第2最長直線縁と、を含んでなり、
上記側部は、
上記第1最長直線縁をなす第1側部と、
上記第2最長直線縁をなす第2側部と、を含み、
上記ケース部材の上記側部と上記封口部材の上記ケース当接部とを、全周にわたって溶接してなる
電池の製造方法であって、
上記第1側部のうち、上記第1最長直線縁に沿う部位を第1縁部とし、
上記第1縁部のうち、
上記第1最長直線縁に沿う方向の両端部を、第1−1端部及び第1−2端部とし、
上記第1−1端部と第1−2端部との間の部位を、第1中央縁部とし、
上記第2側部のうち、上記第2最長直線縁に沿う部位を第2縁部とし、
上記第2縁部のうち、
上記第2最長直線縁に沿う方向の両端部を、第2−1端部及び第2−2端部とし、
上記第2−1端部と第2−2端部との間の部位を、第2中央縁部としたとき、
上記封口部材のうち、
上記ケース当接部を、上記ケース部材の開口縁の全周にわたって、外側から当接させると共に、
上記ケース内側部を、上記側部の内側に位置させる
封口部材配置工程であって、
上記封口部材の上記ケース内側部を、
上記第1側部の上記第1縁部のうち、
上記第1中央縁部に当接させて、上記第1縁部を上記収容凹部側への反り変形の無い形態とすると共に、
上記第1−1端部及び第1−2端部とは離間させ、かつ、
上記第2側部の上記第2縁部のうち、
上記第2中央縁部に当接させて、上記第2縁部を上記収容凹部側への反り変形の無い形態とすると共に、
上記第2−1端部及び第2−2端部とは離間させて
配置する
封口部材配置工程を含む
電池の製造方法。 - 請求項4に記載の電池の製造方法であって、
前記封口部材配置工程の後に、前記ケース部材の前記側部と前記封口部材の前記ケース当接部とを、全周にわたって溶接する溶接工程を有し、
上記溶接工程は、
前記第1側部を前記収容凹部に向けて押圧して、上記封口部材の前記ケース内側部を、前記第1側部の前記第1縁部の前記第1中央縁部に圧接させた状態で、上記第1側部の上記第1縁部と上記封口部材の上記ケース当接部とを、上記第1縁部全体に亘って溶接する第1縁部溶接工程と、
前記第2側部を上記収容凹部側に向けて押圧して、上記封口部材の上記ケース内側部を、前記第2側部の前記第2縁部の前記第2中央縁部に圧接させた状態で、上記第2側部の上記第2縁部と上記封口部材の上記ケース当接部とを、上記第2縁部全体に亘って溶接する第2縁部溶接工程と、を含む
電池の製造方法。 - 請求項4または請求項5に記載の電池の製造方法であって、
前記封口部材配置工程は、
前記第1側部及び第2側部を、外側に向けて弾性変形させ、前記第1最長直線縁及び第2最長直線縁をそれぞれ外側に凸の形状に変形させた後に、
前記ケース内側部を、上記側部の内側に位置させる
電池の製造方法。
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