JP2012018861A - 密閉型電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】注液口と注液栓の溶接において、溶接品質を安定的に向上する。
【解決手段】注液栓３０の頭部３２における外表面の周縁部３２Ｐには、蓋外表面２１よりも高く外方に立ち上がる円環状の突起３３が形成され、突起３３の内側には、突起３３に沿った円環状の溝３４が形成されている。注液栓３０を注液口２８に溶接する際に、蓋周縁部２１Ｐと、突起３３、溝３４が溶接継手を構成する。溶接に際しては、その溶融範囲は溝３４の側面に及ぶ。このとき、突起３３が、蓋周縁部２１Ｐとともに溶融し、充分な容量の溶融金属が、周縁部の全周に渡って生成される。溶融金属は、その表面張力によって、周縁部に留まり、外側に盛り上がりつつ、周縁部の全周の隙間を塞ぐ。溶融金属が凝固して盛り上がった溶接金属の内周は溝３４に面しており、溶接金属の内周側が開放されることになるため、半径方向の引張応力は生じない。
【選択図】 図４
【解決手段】注液栓３０の頭部３２における外表面の周縁部３２Ｐには、蓋外表面２１よりも高く外方に立ち上がる円環状の突起３３が形成され、突起３３の内側には、突起３３に沿った円環状の溝３４が形成されている。注液栓３０を注液口２８に溶接する際に、蓋周縁部２１Ｐと、突起３３、溝３４が溶接継手を構成する。溶接に際しては、その溶融範囲は溝３４の側面に及ぶ。このとき、突起３３が、蓋周縁部２１Ｐとともに溶融し、充分な容量の溶融金属が、周縁部の全周に渡って生成される。溶融金属は、その表面張力によって、周縁部に留まり、外側に盛り上がりつつ、周縁部の全周の隙間を塞ぐ。溶融金属が凝固して盛り上がった溶接金属の内周は溝３４に面しており、溶接金属の内周側が開放されることになるため、半径方向の引張応力は生じない。
【選択図】 図４
Description
本発明は、リチウム二次電池などの密閉型電池に関する。
近年、ハイブリッド自動車や電気自動車等の動力源として大容量の充放電が可能で、体積エネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ）の高い大型の角形リチウムイオン二次電池が注目されている。
角形リチウムイオン二次電池においては、正極活物質を塗布した正極箔、負極活物質を塗布した負極箔およびそれぞれを絶縁するためのセパレータとを捲回した扁平形状の電極捲回群を缶に収納し、蓋に設けられ外部に露出した正極端子および負極端子と電極捲回群とを電気的に接続する。そして、缶内に電解液を注入し、電極捲回群を電解液に浸す。電解液は缶に設けられた注液口から注入されるが、電解液の漏洩は缶の腐食等の問題を生じさせるため、電解液注入後、注液口をレーザ溶接により封止溶接し、缶を密閉する。
このような密閉型電池では、注液口の溶接品質が重要であるため、例えば、アルミニウム製の注液口とアルミニウム製の注液栓との間に、部分的に隙間を開け、レーザ溶接時の入熱により揮発した電解液を逃がすことで、溶接不良を防止している（特許文献１）。
特許文献１の構成は小型の電池では有効であるが、大型の電池は、蓋、注液栓の寸法が大きくなり、寸法公差が大きいため、過大な隙間が生じることがある。すると、隙間封止のための溶接金属が不足して、割れ等の溶接欠陥が生じる可能性がある。
（１）本発明による密閉型電池は、電極捲回群が収納された缶と、電解液を注入する注液口を有し、前記缶の開口部を密閉する蓋と、前記注液口に嵌合され、溶接により前記注液口を封止する注液栓とを有し、前記注液栓の外表面、および前記注液口に連接する前記蓋の外表面のいずれか一方に、溶接時に溶融される突起が設けられ、溶接時の前記突起の溶融金属も利用して前記注液栓が前記注液口に溶接されていることを特徴とする。
突起は、前記注液栓の外周縁の外表面から突出して環状に形成することが好ましい。
この例では、注液栓の外表面から突設する突起の内側に、前記注液栓の外表面から凹設した環状の溝を形成すると、溶接時の溶融金属の一部が溝に露出して固化するのでさらに好ましい。
注液栓に溝を形成する代わりに、注液口の内周面の外側に沿って蓋の外表面から凹設した環状の溝を形成してもよい。この例でも、溶接時の溶融金属の一部が前記溝に露出して固化するので、良好な溶接品質が得られる。
注液栓の溝に加えて、注液口の内周面の外側に沿って蓋の外表面から凹設した環状の溝を形成すると、溶接時の溶融金属の一部が前記注液栓および蓋の溝に露出して固化するので、さらに良好な溶接品質が得られる。
（２） 前記突起は、前記注液口の内周面に連接する前記蓋の外表面から突出して環状に形成してもよい。
この例でも、前記蓋の外表面から突設する突起の外側に、前記蓋の外表面から凹設した環状の溝を形成すると、溶接時の溶融金属の一部が溝に露出して固化するので、良好な溶接品質が得られる。
蓋の溝に代えて前記注液栓の外表面から凹設した環状の溝を形成してもよい。この例でも、溶接時の溶融金属の一部が溝に露出して固化するので良好な溶接品質が得られる。
（３） 注液栓の外周縁の外表面から突出して環状に形成されている第1の環状突起と、前記注液口の内周面に近接する前記蓋の外表面から突出して環状に形成されている第２の環状突起の双方を設けてもよい。
この例では、前記注液栓の外表面から突設する前記第１の環状突起の内側に、前記注液栓の外表面から凹設した環状の第１の溝を形成してもよく、この場合、溶接時の溶融金属の一部が前記第1の溝に露出して固化するので、良好な溶接品質が得られる。
あるいは、蓋の外表面から突設する第２の環状突起の外側に、前記蓋の外表面から凹設した環状の第２の溝を形成してもよい。この場合は、溶接時の溶融金属の一部が前記第２の溝に露出して固化するので、良好な溶接品質が得られる。
前記注液栓の周縁部に、前記注液栓の外表面から凹設した環状の溝をさらに形成してもよい。この例では、溶接時の溶融金属の一部が前記注液栓および蓋の溝に露出して固化するので、良好な溶接品質が得られる。
（４）上記第１および第２の環状突起と、環状の第１および第２の溝のそれぞれを設けてもよい。この場合、溶接時の溶融金属の一部が前記第１および第２の溝に露出して固化するので、さらに良好な溶接品質が得られる。
（５）前記注液口は、段差部を形成する大径部と小径部とを有するように構成することができる。
この例では、注液栓は、段差部に載置されて前記大径部に嵌合される頭部と、前記小径部に嵌合されて軸芯を合わせる軸部とを備え、前記頭部の外周縁が前記注液口の大径部の内周縁に溶接される。この場合、蓋は、前記注液口の小径部に対応する箇所の肉厚を厚くし、注液栓の軸部を、肉厚の厚みと同等の長さに形成することが好ましい。
前記注液栓を円形、前記突起を円環状にするのが好ましい。
また、突起は、前記蓋の外表面よりも突出した位置にその頂面が位置するように前記注液栓の外表面または前記蓋の外表面から突設するのが好ましい。
突起は、前記注液栓の外周縁の外表面から突出して環状に形成することが好ましい。
この例では、注液栓の外表面から突設する突起の内側に、前記注液栓の外表面から凹設した環状の溝を形成すると、溶接時の溶融金属の一部が溝に露出して固化するのでさらに好ましい。
注液栓に溝を形成する代わりに、注液口の内周面の外側に沿って蓋の外表面から凹設した環状の溝を形成してもよい。この例でも、溶接時の溶融金属の一部が前記溝に露出して固化するので、良好な溶接品質が得られる。
注液栓の溝に加えて、注液口の内周面の外側に沿って蓋の外表面から凹設した環状の溝を形成すると、溶接時の溶融金属の一部が前記注液栓および蓋の溝に露出して固化するので、さらに良好な溶接品質が得られる。
（２） 前記突起は、前記注液口の内周面に連接する前記蓋の外表面から突出して環状に形成してもよい。
この例でも、前記蓋の外表面から突設する突起の外側に、前記蓋の外表面から凹設した環状の溝を形成すると、溶接時の溶融金属の一部が溝に露出して固化するので、良好な溶接品質が得られる。
蓋の溝に代えて前記注液栓の外表面から凹設した環状の溝を形成してもよい。この例でも、溶接時の溶融金属の一部が溝に露出して固化するので良好な溶接品質が得られる。
（３） 注液栓の外周縁の外表面から突出して環状に形成されている第1の環状突起と、前記注液口の内周面に近接する前記蓋の外表面から突出して環状に形成されている第２の環状突起の双方を設けてもよい。
この例では、前記注液栓の外表面から突設する前記第１の環状突起の内側に、前記注液栓の外表面から凹設した環状の第１の溝を形成してもよく、この場合、溶接時の溶融金属の一部が前記第1の溝に露出して固化するので、良好な溶接品質が得られる。
あるいは、蓋の外表面から突設する第２の環状突起の外側に、前記蓋の外表面から凹設した環状の第２の溝を形成してもよい。この場合は、溶接時の溶融金属の一部が前記第２の溝に露出して固化するので、良好な溶接品質が得られる。
前記注液栓の周縁部に、前記注液栓の外表面から凹設した環状の溝をさらに形成してもよい。この例では、溶接時の溶融金属の一部が前記注液栓および蓋の溝に露出して固化するので、良好な溶接品質が得られる。
（４）上記第１および第２の環状突起と、環状の第１および第２の溝のそれぞれを設けてもよい。この場合、溶接時の溶融金属の一部が前記第１および第２の溝に露出して固化するので、さらに良好な溶接品質が得られる。
（５）前記注液口は、段差部を形成する大径部と小径部とを有するように構成することができる。
この例では、注液栓は、段差部に載置されて前記大径部に嵌合される頭部と、前記小径部に嵌合されて軸芯を合わせる軸部とを備え、前記頭部の外周縁が前記注液口の大径部の内周縁に溶接される。この場合、蓋は、前記注液口の小径部に対応する箇所の肉厚を厚くし、注液栓の軸部を、肉厚の厚みと同等の長さに形成することが好ましい。
前記注液栓を円形、前記突起を円環状にするのが好ましい。
また、突起は、前記蓋の外表面よりも突出した位置にその頂面が位置するように前記注液栓の外表面または前記蓋の外表面から突設するのが好ましい。
本発明によれば、注液口と注液栓の溶接において、溶接品質を安定的に向上することができる。
次に本発明による密閉型電池をリチウムイオン二次電池に適用した実施形態を図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
［二次電池の構成］
図１および図２に示すように、密閉型電池は、一端部に開口を有する缶１７と、缶１７内に組み付けられた蓋組立体１０とを備える。蓋組立体１０は、蓋１３と、蓋１３に取り付けられた電極捲回群６とを備え、蓋１３には、正負極端子１５、１６および円形の注液口２８が設けられている。そして、注液口２８は円形の注液栓３０によって封止されている。缶１７および蓋１３の材質はアルミニウムであり、蓋１３を缶１７に溶接することにより、蓋組立体１０は缶１７に固着され、同時に、缶１７の開口が蓋１３によって塞がれる。
［二次電池の構成］
図１および図２に示すように、密閉型電池は、一端部に開口を有する缶１７と、缶１７内に組み付けられた蓋組立体１０とを備える。蓋組立体１０は、蓋１３と、蓋１３に取り付けられた電極捲回群６とを備え、蓋１３には、正負極端子１５、１６および円形の注液口２８が設けられている。そして、注液口２８は円形の注液栓３０によって封止されている。缶１７および蓋１３の材質はアルミニウムであり、蓋１３を缶１７に溶接することにより、蓋組立体１０は缶１７に固着され、同時に、缶１７の開口が蓋１３によって塞がれる。
蓋組立体１０を缶１７に溶接した後に、缶１７内には、注液口２８から電解液（図示省略）が注入され、その後、注液口２８は、注液栓３０によって密封される。注液栓３０はレーザ溶接によって、注液口２８に固着される。
［蓋組立体］
図１、図２に示すように、蓋組立体１０は、さらに、正負極集電板８、９を備え、正負極集電板８、９は、電極捲回群６における正負極箔１、３に、それぞれ接続されている。正負極集電板８、９は、正負極端子１５、１６に、それぞれ電気的に接続され、かつ、蓋１３に対して電気的に絶縁される。正負極端子１５、１６は、絶縁シール部材１４を介して、蓋１３に取り付けられ、蓋１３と電気的に絶縁されている。これによって、正負極端子１５、１６は、蓋１３に対して電気的に絶縁されつつ、電極捲回群６の正負極箔１、３に、それぞれ接続されている。
図１、図２に示すように、蓋組立体１０は、さらに、正負極集電板８、９を備え、正負極集電板８、９は、電極捲回群６における正負極箔１、３に、それぞれ接続されている。正負極集電板８、９は、正負極端子１５、１６に、それぞれ電気的に接続され、かつ、蓋１３に対して電気的に絶縁される。正負極端子１５、１６は、絶縁シール部材１４を介して、蓋１３に取り付けられ、蓋１３と電気的に絶縁されている。これによって、正負極端子１５、１６は、蓋１３に対して電気的に絶縁されつつ、電極捲回群６の正負極箔１、３に、それぞれ接続されている。
［電極捲回群］
図３に示すように、電極捲回群６は、セパレータ５を挟んで正極箔１と負極箔３とを扁平形状に捲回して構成されている。正極箔１は厚さ３０μｍのアルミニウムであり、負極箔３は厚さ１５μｍの銅である。また、セパレータ５は多孔質のポリエチレン樹脂である。正極箔１の両面には正極活物質２が塗布されており、負極箔３の両面には負極活物質４が塗布されており、正極活物質２、負極活物質４間で電気的充放電が行われる。
図３に示すように、電極捲回群６は、セパレータ５を挟んで正極箔１と負極箔３とを扁平形状に捲回して構成されている。正極箔１は厚さ３０μｍのアルミニウムであり、負極箔３は厚さ１５μｍの銅である。また、セパレータ５は多孔質のポリエチレン樹脂である。正極箔１の両面には正極活物質２が塗布されており、負極箔３の両面には負極活物質４が塗布されており、正極活物質２、負極活物質４間で電気的充放電が行われる。
［注液口の密閉］
電解液漏洩の防止のため、注液栓３０は、充分な溶接金属による高品質の溶接によって、注液口２８に固着される必要がある。溶接金属の不足に対しては、フィラーワイヤーなどの部材を追加するという対策も考えられるが、加工コストが増加する。本実施形態は、溶接継手形状の改良のみによって、所望の溶接品質を得た。
電解液漏洩の防止のため、注液栓３０は、充分な溶接金属による高品質の溶接によって、注液口２８に固着される必要がある。溶接金属の不足に対しては、フィラーワイヤーなどの部材を追加するという対策も考えられるが、加工コストが増加する。本実施形態は、溶接継手形状の改良のみによって、所望の溶接品質を得た。
図４に示すように、注液口２８は、円形の貫通孔２３と、貫通孔２３の外周に連続して、外方に開口した段差部２２とよりなる。段差部２２は、円形平面の座面２４と、円筒面の嵌合部２５とを有する。座面２４は、蓋１３の外表面２１と平行であって、外方に面している。嵌合部２５は、座面２４の周囲から、外表面２１に対して直角に、外表面２１まで立ち上がる。換言すると、注液口２８は、大径の段差部２２と、小径の貫通孔２３とを有する。
注液栓３０は、貫通孔２３に嵌入される軸部３１と、段差部２２に収容される頭部３２とを有し、頭部３２は段差部２２によって位置決め、支持される。軸部３１の先端部には面取３７が施され、注液栓３０を注液口２８に挿入する際に、軸部３１が円滑に貫通孔２３に導入される。
頭部３２には、座面２４に当接する円環状の当接面３２Ｔが形成され、注液栓３０の注液口２８への挿入状態では、当接面３２Ｔが座面２４に接することによって、注液口２８の出入り方向について、座面２４によって位置決め、支持される。さらに、頭部３２の外周面３２Ｒは嵌合部２５の内周面と所定の間隙をもって対峙する。間隙の大きさは後述する。
頭部３２における外表面３２Ｆの周縁部３２Ｐには、蓋１３の外表面２１よりも高く外方に立ち上がる円環状の突起３３が形成され、突起３３の内側には、突起３３に沿って外表面３２Ｆから窪んだ円環状の溝３４が形成されている。注液栓３０を注液口２８に溶接する際に、外表面２１の嵌合部２５に沿った周縁部２１Ｐと、突起３３、溝３４が溶接継手ＷＪを構成する。
なお、嵌合部２５に注液栓３０を嵌合したとき、頭部３２における外表面３２Ｆと蓋１３の外表面２１の高さ位置は等しくなるように、各部の寸法が設定されている。
溶接に際しては、例えば、ＹＡＧパルスレーザ溶接機を用い、１パルスのエネルギーを６Ｊ、パルス周波数を６０パルス／ｓｅｃ、平均出力を３６０Ｗ、溶接速度を１０ｍｍ／ｓｅｃとし、溶接継手ＷＪにレーザ光を照射する。このとき、レーザ光は溶接継手ＷＪを溶融し、その溶融範囲は溝３４の側面３４Ｓに及ぶ。
このとき、突起３３が、周縁部２１Ｐとともに溶融し、充分な容量の溶融金属、すなわち溶融アルミニウムが、周縁部２１Ｐ、３２Ｐの全周に渡って、生成される。溶融アルミニウムは、その表面張力によって、周縁部２１Ｐ、３２Ｐに留まり、外側に盛り上がりつつ、周縁部２１Ｐ、３２Ｐの全周の隙間を塞ぐ。これによって、周縁部２１Ｐ、３２Ｐの隙間は確実に封止される。
図５に示すように、溶融金属が凝固して盛り上がった溶接金属４０の内周は溝３４に面しており、溶接金属４０の内周側が開放されることになる。パルスのレーザ溶接、特に、アルミニウムの溶接では、凝固速度が速く、割れ感受性が高いが、溶接金属４０は溝３４によって側方に開放されているので、最終凝固部である溶接金属４０は、半径方向の引張応力は生じない。これによって、溶接金属の割れを防止でき、注液口２８は良好な溶接品質で密封される。
突起３３の幅、高さは、周縁部２１Ｐ、３２Ｐの隙間が公差上限のときに、溶接金属が盛り上がりつつ、その隙間を埋めるように、充分な溶融金属を供給し得る大きさに設定される。
例えば、嵌合部２５の内径を１２．１±０．０５ｍｍ、注液栓３０の頭部３２を外径１２．０±０．０５ｍｍとする。このとき、周縁部２１Ｐ、３２Ｐの隙間は、寸法公差に基づき、最小０ｍｍ、最大０．２ｍｍである。このように頭部３２を嵌合部２５より小径とすれば、注液口２８への挿入は容易である。このとき、突起３３を、幅０．４ｍｍ、外表面２１からの高さ０．２ｍｍとし、溝３４を、幅０．４ｍｍ、外表面２１からの深さ０．４ｍｍとして、良好な溶接品質が得られている。
なお、溝３４を設けることで、溶融金属の熱が注液栓３０に伝達される伝熱経路が絞り込まれて、放熱が抑制される。このため、溶接に際して、少ない熱量で、充分な溶込み深さを得ることができ、電解液の温度上昇防止に効果がある。
本実施例の溶接継手ＷＪでは、最大０．２ｍｍの隙間が生じたときにも、ピット等欠陥のない良好な溶接が可能である。
以上のとおり、想定される隙間の大きさに応じて突起３３の幅や高さを選定し、隙間に充填すべき溶接金属４０が不足しない容量の突起３３を形成する必要があり、大型の電池では、大きな隙間に応じた大容量の突起３３を要する。
しかし、突起３３が大きすぎると、突起３３を溶融するのに大きなレーザ出力が必要になり、缶１７内の電解液が加熱されて電池特性が低下する可能性がある。従って、突起３３の容量は、溶接金属４０が不足しない範囲で、最小限に設定すべきである。
しかし、突起３３が大きすぎると、突起３３を溶融するのに大きなレーザ出力が必要になり、缶１７内の電解液が加熱されて電池特性が低下する可能性がある。従って、突起３３の容量は、溶接金属４０が不足しない範囲で、最小限に設定すべきである。
［第２実施形態］
次に、本発明による密閉型電池の第２実施形態を、図６を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
次に、本発明による密閉型電池の第２実施形態を、図６を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
第２実施形態は、第１実施形態における注液栓３０の軸部３１を省略したものである。
図６に示すように、密閉型電池における注液口２８には、第１実施形態と同様の、貫通孔２３および嵌合部２５が設けられている。一方、注液栓３０は、第１実施形態の頭部３２と同様の厚さ、外径の円板状に形成され、その内面は、座面２４に当接する円環状の当接面３２Ｔとされる。注液栓３０には、当接面３２Ｔの周囲に面取３９が施され、注液栓３０を注液口２８に挿入する際に、注液栓３０は円滑に嵌合部２５に導入される。注液栓３０の注液口２８への挿入状態では、当接面３２Ｔが座面２４に接することによって、注液口２８の出入り方向について、位置決め、支持される。さらに、頭部３２の外周面３２Ｒは嵌合部２５の内周面と所定の間隙をもって対峙する。間隙の大きさは上述と同様である。
注液栓３０の外表面３２Ｆの周縁部３２Ｐには、第１実施形態と同様、外表面２１よりも高く外方に立ち上がる円環状の突起３３が形成され、突起３３の内側には、突起３３に沿った円環状の溝３４が形成されている。本実施形態において、溶接継手ＷＪは第１実施形態と同様である。
第２実施形態は、注液栓３０の構成を簡略化でき、第１実施形態の効果に加え、製造コストを低減し得るという効果が得られる。
［第３実施形態］
次に、本発明による密閉型電池の第３実施形態を、図７を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
次に、本発明による密閉型電池の第３実施形態を、図７を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
第３実施形態は、第１実施形態の蓋１３を注液口２８の周囲の部分において肉厚とし、同時に、注液栓３０の軸部３１を長く設定したものである。
図７に示すように、蓋１３には注液口２８が設けられ、注液口２８は、円形の貫通孔２３と、貫通孔２３の外周に連続して、外方に開口した段差部２２とよりなる。段差部２２は、円形平面の座面２４と、円筒面の嵌合部２５とを有する。座面２４は、蓋１３の外表面２１と平行であって、外方に面している。嵌合部２５は、座面２４の周囲から、座面２４に対して直角に、外表面２１まで立ち上がる。
注液栓３０は、貫通孔２３に対応した軸部３１と、段差部２２に対応した頭部３２とを有し、頭部３２は段差部２２によって位置決め、支持される。軸部３１の先端部には面取３７が施され、注液栓３０を注液口２８に挿入する際に、軸部３１が円滑に貫通孔２３に導入される。
頭部３２には、座面２４に当接する円環状の当接面３２Ｔが形成され、注液栓３０の注液口２８への挿入状態では、当接面３２Ｔが座面２４に接することによって、注液口２８の出入り方向について、座面２４によって位置決め、支持される。さらに、頭部３２の外周面３２Ｒは嵌合部２５の内周面と所定の間隙をもって対峙する。間隙の大きさは上述と同様である。
頭部３２の外表面３２Ｆの周縁部３２Ｐには、外表面２１よりも高く外方に立ち上がる円環状の突起３３が形成され、突起３３の内側には、突起３３に沿った円環状の溝３４が形成されている。本実施形態において、溶接継手ＷＪは第１実施形態と同様である。
貫通孔２３の周囲における蓋１３の内面には、ボス２２Ｂが突設され、段差部２２は第１実施形態よりも肉厚である。これにともなって、貫通孔２３は第１実施形態よりも長く、軸部３１は、貫通孔２３に対応して長く設定されている。段差部２２を肉厚とし、軸部３１も長くしたことにより、溶接部と電池内部とを離間させることができ、電解液の温度上昇を抑制して、電池特性の低下を防止するのに有効である。すなわち、本実施形態は第１実施形態の効果に加え、電解液の温度上昇を抑えるという効果を奏する。
［第４実施形態］
次に、本発明による密閉型電池の第４実施形態を、図８を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
次に、本発明による密閉型電池の第４実施形態を、図８を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
第４実施形態は、溶接継手ＷＪにおいて、第１実施形態と同様の突起３３、溝３４に加えて、周縁部２１Ｐに突起３６を設けたものである。
図８に示すように、周縁部２１Ｐには、突起３３に沿った円環状の突起３６が形成されている。突起３６は、嵌合部２５の内周面に沿い、かつ、突起３３の外周面に沿っている。すなわち、突起３３、３６は充分近接して配置され、突起３３、３６の隙間は最小限に抑えられている。突起３３、３６の頂面はほぼ等しくされている。
図８に示すように、周縁部２１Ｐには、突起３３に沿った円環状の突起３６が形成されている。突起３６は、嵌合部２５の内周面に沿い、かつ、突起３３の外周面に沿っている。すなわち、突起３３、３６は充分近接して配置され、突起３３、３６の隙間は最小限に抑えられている。突起３３、３６の頂面はほぼ等しくされている。
本実施形態において、溶接継手ＷＪは、突起３３、３６、溝３４によって構成され、溶接に際して、突起３３、３６から溶接金属（図示省略）のための溶融金属が供給される。本実施形態は、第１実施形態の効果に加え、溶融金属の容量を増加し得るという効果が得られる。
［第５実施形態］
次に、本発明による密閉型電池の第５実施形態を、図９を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
次に、本発明による密閉型電池の第５実施形態を、図９を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
第５実施形態は、溶接継手ＷＪにおいて、第１実施形態の突起３３、溝３４に代えて、周縁部２１Ｐに突起３６、溝２７を設けたものである。
図９に示すように、注液栓３０の頭部３２における外表面３２Ｆは平面とされ、突起３３、溝３４は設けられていない。一方、蓋１３における周縁部２１Ｐには、頭部３２の周縁部３２Ｐに沿った円環状の突起３６が形成され、突起３６の外側には、突起３６に沿った円環状の溝２７が形成されている。突起３６は、嵌合部２５の内周面に沿っている。溝２７は、蓋１３の外表面２１から窪んでいる。
図９に示すように、注液栓３０の頭部３２における外表面３２Ｆは平面とされ、突起３３、溝３４は設けられていない。一方、蓋１３における周縁部２１Ｐには、頭部３２の周縁部３２Ｐに沿った円環状の突起３６が形成され、突起３６の外側には、突起３６に沿った円環状の溝２７が形成されている。突起３６は、嵌合部２５の内周面に沿っている。溝２７は、蓋１３の外表面２１から窪んでいる。
本実施形態において、溶接継手ＷＪは、突起３６、溝２７によって構成される。溶接に際して、突起３６は溶接金属（図示省略）のための充分な溶融金属を供給し、周縁部２１Ｐ、３２Ｐに留まり、外側に盛り上がりつつ、周縁部２１Ｐ、３２Ｐの全周の隙間を塞ぐ。これによって、周縁部２１Ｐ、３２Ｐの隙間は確実に封止される。溶接に際しては、溶融範囲は溝２７の側面２７Ｓに及び、溶接金属（図示省略）の外周側が開放される。これによって、溶接金属における半径方向の引張応力発生を防止し、溶接金属の割れを防止できるので、注液口２８を良好な溶接品質で密封できる。本実施形態は、第１実施形態と同様の効果を奏する。
［第６実施形態］
次に、本発明による密閉型電池の第６実施形態を、図１０を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
次に、本発明による密閉型電池の第６実施形態を、図１０を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
第６実施形態は、溶接継手ＷＪにおいて、第５実施形態の突起３６、溝２７に加え、第１実施形態の突起３３を設けたものである。
図１０に示すように、注液栓３０の周縁部３２Ｐには、第１実施形態と同様の突起３３のみが設けられ、溝３４は設けられていない。一方、蓋１３における周縁部２１Ｐには、第５実施形態と同様、突起３３に沿った円環状の突起３６が形成され、突起３６の外側には、突起３６に沿った円環状の溝２７が形成されている。
図１０に示すように、注液栓３０の周縁部３２Ｐには、第１実施形態と同様の突起３３のみが設けられ、溝３４は設けられていない。一方、蓋１３における周縁部２１Ｐには、第５実施形態と同様、突起３３に沿った円環状の突起３６が形成され、突起３６の外側には、突起３６に沿った円環状の溝２７が形成されている。
本実施形態において、溶接継手ＷＪは、突起３３、３６、溝２７によって構成される。 溶接に際しては、溶融範囲は溝２７の側面２７Ｓに及び、溶接金属（図示省略）の外周側が開放される。これによって、溶接金属における半径方向の引張応力発生を防止し、溶接金属の割れを防止できるので、注液口２８を良好な溶接品質で密封できる。溶接に際して、突起３３、３６から溶接金属（図示省略）のための溶融金属が供給される。本実施形態は、第１および第５実施形態の効果に加え、溶融金属の容量を増加し得るという効果が得られる。
［第７実施形態］
次に、本発明による密閉型電池の第７実施形態を、図１１を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
次に、本発明による密閉型電池の第７実施形態を、図１１を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
第７実施形態は、溶接継手ＷＪを、第５実施形態と同様の溝２７と、第１実施形態と同様の突起３３とによって構成したものである。
図１１に示すように、注液栓３０の周縁部３２Ｐには、第１実施形態と同様の突起３３のみが設けられ、溝３４は設けられていない。一方、蓋１３における周縁部２１Ｐには、嵌合部２５からやや離間した位置に、嵌合部２５を包囲する円環状の溝２７が形成されている。
図１１に示すように、注液栓３０の周縁部３２Ｐには、第１実施形態と同様の突起３３のみが設けられ、溝３４は設けられていない。一方、蓋１３における周縁部２１Ｐには、嵌合部２５からやや離間した位置に、嵌合部２５を包囲する円環状の溝２７が形成されている。
溶接に際しては、溶融範囲は溝２７の側面２７Ｓに及び、溶接金属（図示省略）の外周側が開放される。これによって、溶接金属における半径方向の引張応力発生を防止し、溶接金属の割れを防止できるので、注液口２８を良好な溶接品質で密封できる。また、溶接に際して、突起３３から溶接金属（図示省略）のための溶融金属が供給される。本実施形態は、第１実施形態と同様の効果を奏する。
［第８実施形態］
次に、本発明による密閉型電池の第８実施形態を、図１２を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
次に、本発明による密閉型電池の第８実施形態を、図１２を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
第８実施形態は、溶接継手ＷＪを、第５実施形態と同様の突起３６と、第１実施形態と同様の溝３４とによって構成したものである。
図１２に示すように、注液栓３０の周縁部３２Ｐには、外周面３２Ｒからやや離間した位置に、外周面３２Ｒに沿った円環状の溝３４が形成されている。一方、蓋１３における周縁部２１Ｐには、嵌合部２５に沿った円環状の突起３６が形成されている。
図１２に示すように、注液栓３０の周縁部３２Ｐには、外周面３２Ｒからやや離間した位置に、外周面３２Ｒに沿った円環状の溝３４が形成されている。一方、蓋１３における周縁部２１Ｐには、嵌合部２５に沿った円環状の突起３６が形成されている。
溶接に際しては、溶融範囲は溝３４の側面３４Ｓに及び、溶接金属（図示省略）の外周側が開放される。これによって、溶接金属における半径方向の引張応力発生を防止し、溶接金属の割れを防止できるので、注液口２８を良好な溶接品質で密封できる。また、溶接に際して、突起３６から溶接金属（図示省略）のための溶融金属が供給される。本実施形態は、第１実施形態と同様の効果を奏する。
［第９実施形態］
次に、本発明による密閉型電池の第９実施形態を、図１３、図１４を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
次に、本発明による密閉型電池の第９実施形態を、図１３、図１４を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
第９実施形態は、溶接継手ＷＪを、第１実施形態と同様の突起３３、溝３４、および第５実施形態と同様の突起３６、溝２７とによって構成したものである。
溶接に際しては、溶融範囲は溝３４の側面３４Ｓおよび溝２７の側面２７Ｓに及び、溶接金属４０（図１４）の内外周が開放される。これによって、溶接金属における半径方向の引張応力は皆無となり、注液口２８をきわめて良好な溶接品質で密封できる。
溶接に際しては、溶融範囲は溝３４の側面３４Ｓおよび溝２７の側面２７Ｓに及び、溶接金属４０（図１４）の内外周が開放される。これによって、溶接金属における半径方向の引張応力は皆無となり、注液口２８をきわめて良好な溶接品質で密封できる。
また、溶接に際して、突起３３、３６の両者から、溶接金属（図示省略）のための溶融金属が供給され、供給量は潤沢である。この点においても、溶接品質が改良される。本実施形態は、第１実施形態の効果に加え、溶融金属供給量を増加し得るとともに、応力発生を皆無にし得るという効果が得られる。
［第１０実施形態］
次に、本発明による密閉型電池の第１０実施形態を、図１５を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
次に、本発明による密閉型電池の第１０実施形態を、図１５を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
第１０実施形態は、溶接継手ＷＪを、第１実施形態と同様の溝３４、および第５実施形態と同様の突起３６、溝２７とによって構成したものである。
溶接に際しては、溶融範囲は溝３４の側面３４Ｓおよび溝２７の側面２７Ｓに及び、溶接金属（図示省略）の内外周が開放される。これによって、溶接金属における半径方向の引張応力は皆無となり、注液口２８をきわめて良好な溶接品質で密封できる。また、溶接に際して、突起３６から、溶接金属（図示省略）のための溶融金属が供給される。
本実施形態は、第１実施形態の効果に加え、応力発生を皆無にし得るという効果が得られる。
溶接に際しては、溶融範囲は溝３４の側面３４Ｓおよび溝２７の側面２７Ｓに及び、溶接金属（図示省略）の内外周が開放される。これによって、溶接金属における半径方向の引張応力は皆無となり、注液口２８をきわめて良好な溶接品質で密封できる。また、溶接に際して、突起３６から、溶接金属（図示省略）のための溶融金属が供給される。
本実施形態は、第１実施形態の効果に加え、応力発生を皆無にし得るという効果が得られる。
［第１１実施形態］
次に、本発明による密閉型電池の第１１実施形態を、図１６を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
次に、本発明による密閉型電池の第１１実施形態を、図１６を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
第１１実施形態は、溶接継手ＷＪを、第１実施形態と同様の突起３３、溝３４、および第７実施形態と同様の溝２７とによって構成したものである。
溶接に際しては、溶融範囲は溝３４の側面３４Ｓおよび溝２７の側面２７Ｓに及び、溶接金属（図示省略）の内外周が開放される。これによって、溶接金属における半径方向の引張応力は皆無となり、注液口２８をきわめて良好な溶接品質で密封できる。また、溶接に際して、突起３３から、溶接金属（図示省略）のための溶融金属が供給される。
本実施形態は、第１実施形態の効果に加え、応力発生を皆無にし得るという効果が得られる。
溶接に際しては、溶融範囲は溝３４の側面３４Ｓおよび溝２７の側面２７Ｓに及び、溶接金属（図示省略）の内外周が開放される。これによって、溶接金属における半径方向の引張応力は皆無となり、注液口２８をきわめて良好な溶接品質で密封できる。また、溶接に際して、突起３３から、溶接金属（図示省略）のための溶融金属が供給される。
本実施形態は、第１実施形態の効果に加え、応力発生を皆無にし得るという効果が得られる。
［第１２実施形態］
次に、本発明による密閉型電池の第１２実施形態を、図１７を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
次に、本発明による密閉型電池の第１２実施形態を、図１７を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
第１２実施形態は、第１実施形態において溝３４を省略したものであり、溶接継手ＷＪは、突起３３および周縁部２１Ｐによって構成される。
溶接に際して、突起３３から、溶接金属４０（仮想線で示す。）のための溶融金属が供給される。溶融金属は、その表面張力によって、周縁部２１Ｐ、３２Ｐに留まり、外側に盛り上がりつつ、周縁部２１Ｐ、３２Ｐの全周の隙間を塞ぐ。これによって、周縁部２１Ｐ、３２Ｐの隙間は確実に封止される。
溶接に際して、突起３３から、溶接金属４０（仮想線で示す。）のための溶融金属が供給される。溶融金属は、その表面張力によって、周縁部２１Ｐ、３２Ｐに留まり、外側に盛り上がりつつ、周縁部２１Ｐ、３２Ｐの全周の隙間を塞ぐ。これによって、周縁部２１Ｐ、３２Ｐの隙間は確実に封止される。
［第１３実施形態］
次に、本発明による密閉型電池の第１３実施形態を、図１８を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
次に、本発明による密閉型電池の第１３実施形態を、図１８を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
第１３実施形態は、第５実施形態において溝２７を省略したものであり、溶接継手ＷＪは、突起３６および周縁部３２Ｐによって構成される。溶接に際して、突起３６から、溶接金属４０（仮想線で示す。）のための溶融金属が供給される。溶融金属は、その表面張力によって、周縁部２１Ｐ、３２Ｐに留まり、外側に凸側に盛り上がりつつ、周縁部２１Ｐ、３２Ｐの全周の隙間を塞ぐ。これによって、周縁部２１Ｐ、３２Ｐの隙間は確実に封止される。
［第１４実施形態］
次に、本発明による密閉型電池の第１４実施形態を、図１９を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
次に、本発明による密閉型電池の第１４実施形態を、図１９を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
第１４実施形態は、第４実施形態において溝３４を省略したものであり、溶接継手ＷＪは、突起３３、３６によって構成される。溶接に際して、突起３３、３６から、溶接金属４０（仮想線で示す。）のための溶融金属が供給される。溶融金属は、その表面張力によって、周縁部２１Ｐ、３２Ｐに留まり、外側に凸側に盛り上がりつつ、周縁部２１Ｐ、３２Ｐの全周の隙間を塞ぐ。これによって、周縁部２１Ｐ、３２Ｐの隙間は確実に封止される。
［変形例］
以上の実施形態では、突起３３、３６、溝３４、２７を円環状に形成したが、突起３３、３６、溝３４、２７を全周に設けることなく離散的に（間欠的に）円環状に配置してもよい。
以上の実施形態では、突起３３、３６、溝３４、２７を円環状に形成したが、突起３３、３６、溝３４、２７を全周に設けることなく離散的に（間欠的に）円環状に配置してもよい。
さらに、嵌合部２５の横断面形状は円形に限定されず、楕円、多角形等を採用可能であり、このとき、頭部３２はこれに対応した形状となる。そして、突起３３、３６、溝３４、２７は頭部３２の外周面３２Ｒに沿った形状とすべきである。
また、以上ではリチウムイオン二次電池について説明したが、電池缶を蓋で封止した後、蓋の注液口から缶内部に電解液などの液体を充填し、その後、注液栓で注液口を溶接して封止する形式の二次電池であれば、どのような種類の電池にも本発明を適用できる。したがって、電池缶の形状も角形に限定されず、楕円形状、立方体形状などでもよい。
１ 正極箔
２ 正極活物質
３ 負極箔
４ 負極活物質
５ セパレータ
６ 電極捲回群
８ 正極集電板
９ 負極集電板
１０ 蓋組立体
１３ 蓋
１４ 絶縁シール部材
１５ 正極端子
１６ 負極端子
１７ 缶
２１ 外表面
２１Ｐ 周縁部
２２ 段差部
２２Ｂ ボス
２３ 貫通孔
２４ 座面
２５ 嵌合部
２７、３４ 溝
２７Ｓ、３４Ｓ 溝側面
２８ 注液口
３０ 注液栓
３１ 軸部
３２ 頭部
３２Ｆ 外表面
３２Ｐ 周縁部
３２Ｒ 外側面
３２Ｔ 当接面
３３、３６ 突起
３７、３９ 面取
４０ 溶接金属
ＷＪ 溶接継手
２ 正極活物質
３ 負極箔
４ 負極活物質
５ セパレータ
６ 電極捲回群
８ 正極集電板
９ 負極集電板
１０ 蓋組立体
１３ 蓋
１４ 絶縁シール部材
１５ 正極端子
１６ 負極端子
１７ 缶
２１ 外表面
２１Ｐ 周縁部
２２ 段差部
２２Ｂ ボス
２３ 貫通孔
２４ 座面
２５ 嵌合部
２７、３４ 溝
２７Ｓ、３４Ｓ 溝側面
２８ 注液口
３０ 注液栓
３１ 軸部
３２ 頭部
３２Ｆ 外表面
３２Ｐ 周縁部
３２Ｒ 外側面
３２Ｔ 当接面
３３、３６ 突起
３７、３９ 面取
４０ 溶接金属
ＷＪ 溶接継手
Claims (17)
- 電極捲回群が収納された缶と、
電解液を注入する注液口を有し、前記缶の開口部を密閉する蓋と、
前記注液口に嵌合され、溶接により前記注液口を封止する注液栓とを有し、
前記注液栓の外表面、および前記注液口に連接する前記蓋の外表面のいずれか一方に、溶接時に溶融される突起が設けられ、
溶接時の前記突起の溶融金属も利用して前記注液栓が前記注液口に溶接されていることを特徴とする密閉型電池。 - 請求項１記載の密閉型電池において、
前記突起は、前記注液栓の外周縁の外表面から突出して環状に形成されていることを特徴とする密閉型電池。 - 請求項２記載の密閉型電池において、
前記注液栓の外表面から突設する突起の内側には、前記注液栓の外表面から凹設した環状の溝が形成され、溶接時の溶融金属の一部が前記溝に露出して固化していることを特徴とする密閉型電池。 - 請求項１記載の密閉型電池において、
前記突起は、前記注液口の内周面に連接する前記蓋の外表面から突出して環状に形成されていることを特徴とする密閉型電池。 - 請求項４記載の密閉型電池において、
前記蓋の外表面から突設する突起の外側には、前記蓋の外表面から凹設した環状の溝が形成され、溶接時の溶融金属の一部が前記溝に露出して固化していることを特徴とする密閉型電池。 - 請求項１記載の密閉型電池において、
前記突起は、前記注液栓の外周縁の外表面から突出して環状に形成されている第1の環状突起と、前記注液口の内周面に近接する前記蓋の外表面から突出して環状に形成されている第２の環状突起を含むことを特徴とする密閉型電池。 - 請求項６記載の密閉型電池において、
前記注液栓の外表面から突設する前記第１の環状突起の内側には、前記注液栓の外表面から凹設した環状の第１の溝が形成され、溶接時の溶融金属の一部が前記第1の溝に露出して固化していることを特徴とする密閉型電池。 - 請求項６記載の密閉型電池において、
前記蓋の外表面から突設する第２の環状突起の外側には、前記蓋の外表面から凹設した環状の第２の溝が形成され、溶接時の溶融金属の一部が前記第２の溝に露出して固化していることを特徴とする密閉型電池。 - 請求項６記載の密閉型電池において、
前記注液栓の外表面から突設する前記第１の環状突起の内側には、前記注液栓の外表面から凹設した環状の第１の溝が形成され、前記蓋の外表面から突設する第２の環状突起の外側には、前記蓋の外表面から凹設した環状の第２の溝が形成され、溶接時の溶融金属の一部が前記第１および第２の溝に露出して固化していることを特徴とする密閉型電池。 - 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の密閉型電池において、
前記注液口は、段差部を形成する大径部と小径部とを有し、
前記注液栓は、前記段差部に載置されて前記大径部に嵌合される頭部と、前記小径部に嵌合されて軸芯を合わせる軸部とを備え、前記頭部の外周縁が前記注液口の大径部の内周縁に溶接されていることを特徴とする密閉型電池。 - 請求項１０に記載の密閉型電池において、
前記蓋は、前記注液口の小径部に対応する箇所の肉厚が厚くされ、前記注液栓の軸部は、前記肉厚の厚みと同等の長さに形成されていることを特徴とする密閉型電池。 - 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の密閉型電池において、
前記注液栓は円形であり、前記突起は円環状の突起であることを特徴とする密閉型電池。 - 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の密閉型電池において、
前記突起は、前記蓋の外表面よりも突出した位置にその頂面が位置するように前記注液栓の外表面または前記蓋の外表面から突設されていることを特徴とする密閉型電池。 - 請求項２記載の密閉型電池において、
前記注液口の内周面の外側に沿って蓋の外表面から凹設した環状の溝が形成され、溶接時の溶融金属の一部が前記溝に露出して固化していることを特徴とする密閉型電池。 - 請求項３記載の密閉型電池において、
前記注液口の内周面の外側に沿って蓋の外表面から凹設した環状の溝が形成され、溶接時の溶融金属の一部が前記注液栓および蓋の溝に露出して固化していることを特徴とする密閉型電池。 - 請求項４記載の密閉型電池において、
前記注液栓の周縁部には、前記注液栓の外表面から凹設した環状の溝が形成され、溶接時の溶融金属の一部が前記溝に露出して固化していることを特徴とする密閉型電池。 - 請求項５記載の密閉型電池において、
前記注液栓の周縁部には、前記注液栓の外表面から凹設した環状の溝が形成され、溶接時の溶融金属の一部が前記注液栓および蓋の溝に露出して固化していることを特徴とする密閉型電池。
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