JP2013171817A - 密閉型電池及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイヤフラムと破断部材との溶接不良を抑制することができる密閉型電池の製造方法、及び、ダイヤフラムと破断部材との溶接不良が抑制された密閉型電池を提供する。
【解決手段】破断部材６３Ｘは、エネルギービーム溶接によって、ダイヤフラム６４に溶接される溶接部６３Ｆを有する。エネルギービーム溶接によってダイヤフラム６４に破断部材６３Ｘを溶接する溶接工程では、エネルギービーム（ファーバーレーザービームＬＢ）のプロファイルを溶接部６３Ｆの全体の形状（リング状）にした状態で破断部材６３Ｘにエネルギービームを照射することにより、溶接部６３Ｆの全体を一括して同時に溶接する。
【選択図】図１４

Description

本発明は、電池ケースの内圧が作動圧を超えたときに電極体に流れる電流を遮断する電流遮断機構を備えた密閉型電池、及び、その製造方法に関する。

近年、ハイブリッド自動車、電気自動車などの車両や、ノート型パソコン、ビデオカムコーダなどのポータブル電子機器の駆動用電源として、充放電可能な密閉型電池が利用されている。密閉型電池として、過充電等によって電池ケースの内圧が上昇し、電池ケースの内圧が作動圧を超えたときに、電極体に流れる電流を遮断する電流遮断機構を備える電池が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−０６６２５４号公報

特許文献１の電流遮断機構は、ダイヤフラムと破断部材（脆弱部である金属薄膜）とを有している。ダイヤフラムは、外部端子に電気的に接続され、電池ケースの内圧が上昇したときに電池ケースの外方に変形する。破断部材（金属薄膜）は、電極体に電気的に接続され、且つ、ダイヤフラムに溶接されることによって電気的に接続され、電池ケースの内圧上昇に伴って変形するダイヤフラムと共に変形し、電池ケースの内圧が作動圧を超えたときに自身が破断することによって、ダイヤフラムへの通電を遮断する。

ところで、特許文献１では、破断部材（金属薄膜）にレーザースポット溶接を行うことで、ダイヤフラムと破断部材（金属薄膜）とを溶接している。しかしながら、スポット溶接では、一点を溶接したとき、溶接熱により破断部材（金属薄膜）に歪みが発生し、この熱歪みにより、ダイヤフラムと破断部材との間に隙間が生じることがある。破断部材の溶接部（レーザービームを照射してスポット溶接する部位）とダイヤフラムとの間に隙間が生じた状態で、破断部材の当該溶接部にレーザービームを照射すると、破断部材（レーザービームを照射した箇所）に穴あきが発生し、溶接不良となることがあった。これは、破断部材の溶接部がダイヤフラムと離間することで、当該箇所において熱容量が大きく低下するためである。

また、スポット溶接により、ダイヤフラムと破断部材との間を数点溶接しただけでは、十分な溶接強度が得られない虞もあった。
また、十分な溶接強度を確保するために、ダイヤフラムと破断部材とを全周溶接する場合でも、溶接開始点から溶接終了点にわたってレーザービーム等を照射している間に、破断部材が徐々に加熱されてゆき、破断部材に歪みが発生することがあった。この熱歪みによりダイヤフラムと破断部材との間に隙間が生じた状態でレーザービーム等を照射した場合も、破断部材（レーザービーム等を照射した箇所）に穴あきが発生し、溶接不良となることがあった。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであって、ダイヤフラムと破断部材との溶接不良を抑制することができる密閉型電池の製造方法、及び、ダイヤフラムと破断部材との溶接不良が抑制された密閉型電池を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、外部端子と、電極体と、上記電極体を収容する電池ケースと、上記電池ケースの内圧が作動圧を超えたときに上記電極体に流れる電流を遮断する電流遮断機構と、を備え、上記電流遮断機構は、上記外部端子に電気的に接続され、上記電池ケースの内圧上昇に伴って変形するダイヤフラムと、上記電極体に電気的に接続され、且つ、上記ダイヤフラムに溶接されることによって電気的に接続され、上記電池ケースの内圧上昇に伴って変形する上記ダイヤフラムと共に変形し、上記電池ケースの内圧が作動圧を超えたときに自身が破断することによって、上記ダイヤフラムと上記電極体との間の通電を遮断する破断部材と、を有する密閉型電池の製造方法において、上記破断部材は、エネルギービーム溶接によって、上記ダイヤフラムに溶接される溶接部を有し、エネルギービーム溶接によって上記ダイヤフラムに上記破断部材を溶接する溶接工程では、エネルギービームのプロファイルを上記溶接部全体の形状にした状態で上記破断部材に上記エネルギービームを照射することにより、上記溶接部全体を一括して同時に溶接する密閉型電池の製造方法である。

上述の製造方法では、溶接工程において、エネルギービーム溶接によって、ダイヤフラムに破断部材を溶接する。この溶接工程では、エネルギービームのプロファイル（エネルギービームの断面形状、進んでくるエネルギービームを正面視したときの形状）を溶接部全体の形状にした状態で破断部材にエネルギービームを照射することにより、溶接部全体を一括して同時に溶接する。換言すれば、溶接工程において、破断部材に照射するエネルギービームのプロファイルを溶接部全体の形状にすることにより、溶接部全体を一括して同時に溶接する。ここで、溶接部とは、破断部材のうち、エネルギービーム溶接によってダイヤフラムに溶接される部位である。

このように、溶接部全体を一括して同時に溶接することにより、破断部材における熱歪みの発生が抑制され、ダイヤフラムと破断部材との溶接不良（穴あき）が発生するのを抑制することができる。
なお、エネルギービームとしては、例えば、レーザービームや電子ビームなどを挙げることができる。

さらに、上記の密閉型電池の製造方法であって、前記溶接工程では、回折光学素子レンズを通じて、前記エネルギービームのプロファイルを前記溶接部全体の形状にする密閉型電池の製造方法とすると良い。

上述の製造方法では、回折光学素子レンズ（ＤＯＥレンズ）を用いることで、エネルギービームのプロファイルを、（中実丸形状から）適切に、溶接部全体の形状に変更することができる。溶接部全体の形状としては、例えば、リング状やリングの一部が欠けた形状（例えば、複数の円弧が等間隔に円周上に並んだ形状）を挙げることができる。

さらに、上記いずれかの密閉型電池の製造方法であって、前記エネルギービームは、ファイバーレーザービームである密閉型電池の製造方法とすると良い。

ファイバーレーザービームにより、ダイヤフラムと破断部材とを溶接することで、両部材を適切に溶接することができる。

さらに、上記いずれかの密閉型電池の製造方法であって、前記溶接部全体の形状はリング状であり、前記溶接工程では、前記エネルギービームのプロファイルを上記リング状にした状態で、前記破断部材に上記エネルギービームを照射する密閉型電池の製造方法とすると良い。

上述の製造方法では、溶接部全体の形状をリング状としている。このため、溶接工程では、エネルギービームのプロファイルをリング状にした状態で、破断部材にエネルギービームを照射する。ダイヤフラムに破断部材をリング状に溶接することで、点付け溶接する場合等に比べて、ダイヤフラムと破断部材とを強固に溶接することができる。

本発明の他の態様は、前記いずれかの密閉型電池の製造方法によって製造されてなる密閉型電池である。

上述の密閉型電池は、前述のいずれかの製造方法により製造されている。すなわち、破断部材の溶接部全体を一括して同時にダイヤフラムに溶接している。このため、上述の密閉型電池は、ダイヤフラムと破断部材との溶接不良が抑制された密閉型電池となる。

実施形態にかかる密閉型電池の斜視図である。 同電池の縦断面図である。 同電池の正極板の斜視図である。 同電池の負極板の斜視図である。 図２のＡ部拡大図である。 図５のＢ部拡大図である。 図６の下面図である。 電流遮断機構の作用を説明する図である。 実施形態にかかる密閉型電池の製造方法を説明する図である。 同製造方法を説明する他の図である。 同製造方法の溶接工程を説明する図である。 同溶接工程を説明する他の図である。 同溶接工程を説明する他の図である。 同溶接工程を説明する他の図である。 実施形態にかかる密閉型電池の製造方法を説明する他の図である。 変形形態にかかる密閉型電池の製造方法を説明する図である。 同製造方法を説明する図である。

（実施形態）
次に、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
まず、本実施形態にかかる密閉型電池１について説明する。本実施形態の密閉型電池１は、図１及び図２に示すように、電極体１０と、この電極体１０を収容する電池ケース８０とを備える。なお、電極体１０には、電解液５０が含浸している。

電池ケース８０は、ケース本体部材８１と封口蓋８２とを有する（図１、図２参照）。ケース本体部材８１は、金属からなり、矩形箱形状をなしている。封口蓋８２は、金属からなり、矩形板状をなしている。この封口蓋８２は、ケース本体部材８１の開口を閉塞して、このケース本体部材８１に溶接されている。

電極体１０は、帯状の正極板２０と負極板３０とが、ポリエチレンからなる帯状のセパレータ（図示しない）を間に介在させて、扁平形状に捲回された捲回型の電極体である（図１参照）。正極板２０は、図３に示すように、帯状の正極集電箔２８と、この正極集電箔２８の両主面上に形成した正極活物質層２１，２１とを有する。正極活物質層２１は、正極活物質を含む層で、正極集電箔２８の長手方向ＤＡに延びる一方長辺に沿って配置されている。

正極板２０のうち、正極活物質層２１が塗工されている部位を、正極活物質層塗工部２０ｂという（図３参照）。一方、正極活物質層２１を有することなく、正極集電箔２８のみからなる部位を、正極活物質層未塗工部２０ｃという。正極活物質層未塗工部２０ｃは、正極板２０の他方長辺に沿って、正極板２０の長手方向ＤＡに帯状に延びている。この正極活物質層未塗工部２０ｃは、捲回されて渦巻き状をなし、電極体１０の軸線方向（図２において左右方向）一方端部（図２において右端部）に位置している。

負極板３０は、図４に示すように、帯状の負極集電箔３８と、この負極集電箔３８の両主面上に形成した負極活物質層３１，３１とを有する。負極活物質層３１は、負極活物質を含む層で、負極集電箔３８の長手方向ＤＡに延びる一方長辺に沿って配置されている。

負極板３０のうち、負極活物質層３１が塗工されている部位を、負極活物質層塗工部３０ｂという（図４参照）。一方、負極活物質層３１を有することなく、負極集電箔３８のみからなる部位を、負極活物質層未塗工部３０ｃという。負極活物質層未塗工部３０ｃは、負極板３０の他方長辺に沿って、負極板３０の長手方向ＤＡに帯状に延びている。この負極活物質層未塗工部３０ｃは、捲回されて渦巻き状をなし、電極体１０の軸線方向（図２において左右方向）一方端部（図２において左端部）に位置している。

電極体１０のうち正極板２０の正極活物質層未塗工部２０ｃには、正極端子構造体６０が溶接されることによって電気的に接続している（図２参照）。この正極端子構造体６０は、電池ケース８０の外部に位置する正極外部端子部材６８を有している。また、負極板３０の負極活物質層未塗工部３０ｃには、負極端子構造体７０が溶接されることによって電気的に接続している。この負極端子構造体７０は、電池ケース８０の外部に位置する負極外部端子７８を有している。

また、正極端子構造体６０は、電流遮断機構６２を含んでいる。電流遮断機構６２は、電池ケース８０の内圧が作動圧を超えた場合に、電極体１０に流れる電流を遮断する機構である。なお、電流遮断機構６２については、後に詳しく説明する。

負極端子構造体７０は、負極内部端子部材７１と、負極外部端子部材７８と、ガスケット７９とを有している（図２参照）。
負極内部端子部材７１は、銅からなり、主として電池ケース８０の内部に位置している。この負極内部端子部材７１は、電池ケース８０内で、負極板３０の負極活物質層未塗工部３０ｃに接合している一方、電池ケース８０の封口蓋８２を貫通して、負極外部端子部材７８及びガスケット７９を封口蓋８２にかしめると共に、負極外部端子部材７８に導通している。

また、負極外部端子部材７８は、銅からなり、クランク状に屈曲した形状をなし、電池ケース８０の外部に位置している。この負極外部端子部材７８は、その先端側に、バスバ等をボルト締結する貫通孔７８Ｈを有している。また、ガスケット７９は、電気絶縁性樹脂からなり、負極外部端子部材７８及び負極内部端子部材７１と電池ケース８０との間に介在し、これらを電気的に絶縁している。

一方、正極端子構造体６０は、正極内部端子構造体６１と、正極外部端子部材６８と、ガスケット６９とを有している（図２参照）。正極内部端子構造体６１は、主として電池ケース８０の内部に位置している。なお、正極内部端子構造体６１は、電流遮断機構６２を含んでいる。

正極外部端子部材６８は、アルミニウムからなり、クランク状に屈曲した形状をなし、電池ケース８０の外部に位置している。この正極外部端子部材６８は、その先端側に、バスバ等をボルト締結する貫通孔６８Ｈを有している。また、ガスケット６９は、電気絶縁性樹脂からなり、正極外部端子部材６８及び正極内部端子構造体６１と電池ケース８０との間に介在し、これらを電気的に絶縁している。

また、正極内部端子構造体６１は、図２、図５に示すように、正極集電端子部材６３と、包囲部材６６と、平板状のダイヤフラム６４と、矩形凹状の中継部材６５と、かしめ部材６７とを有する。正極集電端子部材６３、ダイヤフラム６４、中継部材６５、及びかしめ部材６７は、いずれもアルミニウム製である。また、包囲部材６６は、電気絶縁性樹脂からなり、正極集電端子部材６３の破断部材６３Ｘを包囲している。

かしめ部材６７は、封口蓋８２の貫通孔８２Ｈを貫通してかしめ変形されて、中継部材６５、正極外部端子部材６８、及びガスケット６９を、封口蓋８２に結合している（図５参照）。このかしめ部材６７を通じて、中継部材６５と正極外部端子部材６８とが電気的に接続する。さらには、中継部材６５に接続するダイヤフラム６４が、正極外部端子部材６８に電気的に接続する。なお、本実施形態では、正極外部端子部材６８が、特許請求の範囲に記載の「外部端子」に相当する。

また、正極集電端子部材６３は、図９に示すように、矩形板状の破断部材６３Ｘと、この破断部材６３Ｘから下方に延出している細長板状の集電接続部材６３Ｙとが一体に形成されてなる。このうち、集電接続部材６３Ｙは、正極板２０の正極活物質層未塗工部２０ｃに接合している（図２参照）。これにより、破断部材６３Ｘが、電極体１０（詳細には正極板２０）に電気的に接続する。また、破断部材６３Ｘには、この破断部材６３Ｘの中央部を貫通する貫通孔６３Ｇと、この貫通孔６３Ｇの両側に位置する２つの貫通孔６３Ｈ，６３Ｈが形成されている。

また、破断部材６３Ｘは、貫通孔６３Ｇの周縁の位置に、ダイヤフラム６４に溶接される溶接部６３Ｆを有している（図６、図９参照）。この溶接部６３Ｆの全体の形状は、貫通孔６３Ｇの周縁に沿ったリング状をなしている。さらに、破断部材６３Ｘには、溶接部６３Ｆの径方向外側の位置に、リング状の切り欠き部６３Ｅが形成されている（図６参照）。この切り欠き部６３Ｅは、破断部材６３Ｘにおける脆弱部（破断部）となっている。

また、包囲部材６６は、板状の絶縁樹脂部材６６Ａと、板状の絶縁樹脂部材６６Ｂとからなる（図５参照）。この包囲部材６６には、この包囲部材６６の中央部を貫通する貫通孔６６Ｇと、この貫通孔６６Ｇの両側に位置する２つの貫通孔６６Ｈ，６６Ｈが形成されている。

図１０に示すように、この包囲部材６６によって破断部材６３Ｘを包囲したとき、破断部材６３Ｘの貫通孔６３Ｈと包囲部材６６の貫通孔６６Ｈとが重なり、さらに、破断部材６３Ｘの貫通孔６３Ｇと包囲部材６６の貫通孔６６Ｇとが重なる。さらに、包囲部材６６の貫通孔６６Ｇ内に、破断部材６３Ｘの溶接部６３Ｆと切り欠き部６３Ｅが露出する（図６、図１０、図１３参照）。

また、ダイヤフラム６４は、自身の中央の位置に、正極集電端子部材６３の破断部材６３Ｘ側に突出する突出部６４Ａを有している。さらに、ダイヤフラム６４は、環状で、断面がＵ字状に屈曲した形状をなし、突出部６４Ａの径方向外側に位置する環状屈曲部６４Ｄを有している（図５、図１５参照）。ダイヤフラム６４のうち、環状屈曲部６４Ｄに囲まれた部位（突出部６４Ａを含む部位）は、環状屈曲部６４Ｄの変形により、電池ケース８０の外方（図５において上方）に変形可能となっている。

なお、ダイヤフラム６４には、破断部材６３Ｘが溶接されている。詳細には、図６に示すように、ダイヤフラム６４の突出部６４Ａに、破断部材６３Ｘの溶接部６３Ｆが溶接されている。より詳細には、図７に示すように、破断部材６３Ｘの溶接部６３Ｆはリング状（円環状）であり、破断部材６３Ｘとダイヤフラム６４とがリング状に溶接されている。これにより、破断部材６３Ｘとダイヤフラム６４とが電気的に接続される。なお、図６、図７では、破断部材６３Ｘの溶接部６３Ｆとダイヤフラム６４の突出部６４Ａとが溶接された部位を、溶接導通部Ｗとして、クロスハッチングで示している。

また、中継部材６５は、その周縁部６５Ｅにおいて、ダイヤフラム６４の周縁部６４Ｅと気密に接合している。これにより、中継部材６５とダイヤフラム６４とかしめ部材６７とによって、空間Ｃが形成される（図５参照）。なお、本実施形態では、この空間Ｃは、かしめ部材６７の貫通孔６７Ｈを通じて、電池ケース８０の外部と連通しているため、この空間Ｃの気圧は大気圧になっている。

また、本実施形態にかかる密閉型電池１では、上述した正極内部端子構造体６１のうち、正極集電端子部材６３、ダイヤフラム６４、中継部材６５、及び包囲部材６６が、電流遮断機構６２をなしている（図２参照）。この電流遮断機構６２は、電池ケース８０の内圧が作動圧を超えたときに、電極体１０に流れる電流を遮断する。

具体的には、例えば、密閉型電池１の過充電により、電池ケース８０の内圧が上昇して作動圧（例えば、７５０ｋＰａ）以上となったとき、以下のようにして電極体１０に流れる電流を遮断する。

図５に示すように、ダイヤフラム６４には、包囲部材６６の貫通孔６６Ｈ，６６Ｈと、包囲部材６６の貫通孔６６Ｇ及び破断部材６３Ｘの貫通孔６３Ｇを通じて、図５の下方から上方に向かって、電池ケース８０の内圧Ｆがかかる。そして、電池ケース８０の内圧Ｆの上昇に伴って、空間Ｃとの気圧差により、ダイヤフラム６４が、電池ケース８０の外方（図５において上方）に変形する。このとき、ダイヤフラム６４の突出部６４Ａに溶接されている破断部材６３Ｘのうち、包囲部材６６の貫通孔６６Ｇ内に露出している部位（溶接部６３Ｆ及び切り欠き部６３Ｅが含まれる部位）も、ダイヤフラム６４の突出部６４Ａと共に、電池ケース８０の外方（図５において上方）に変形する。

そして、電池ケース８０の内圧Ｆが所定の作動圧を超えると、図８に示すように、破断部材６３Ｘが切り欠き部６３Ｅの位置で破断し、ダイヤフラム６４と正極集電端子部材６３とが切り離される。これにより、ダイヤフラム６４と電極体１０との間の通電が遮断される。詳細には、（正極外部端子部材６８）→（かしめ部材６７）→（中継部材６５）→（ダイヤフラム６４）→（正極集電端子部材６３）の経路で電極体１０に流れる電流が遮断される。これにより、密閉型電池１の充電（過充電）が停止する。

次に、実施形態にかかる密閉型電池の製造方法について、図面を参照しつつ説明する。
まず、公知の手法により、正極板２０及び負極板３０をそれぞれ作製する。そして、これら正極板２０と負極板３０との間にセパレータ（図示しない）を介在させ、これらを捲回して扁平捲回型の電極体１０とする（図１参照）。

また、正極集電端子部材６３（図９参照）を用意する。そして、図１０に示すように、正極集電端子部材６３の破断部材６３Ｘを、絶縁樹脂部材からなる包囲部材６６で包囲する。具体的には、正極集電端子部材６３の破断部材６３Ｘを、板状の絶縁樹脂部材６６Ａと絶縁樹脂部材６６Ｂとで挟み、これらを接着して固定する。これにより、絶縁樹脂部材６６Ａと絶縁樹脂部材６６Ｂとが一体となって包囲部材６６を形成すると共に、この包囲部材６６によって破断部材６３Ｘが包囲される。

なお、２つの板状の絶縁樹脂部材６６Ａ，６６Ｂには、それぞれ、破断部材６３Ｘの貫通孔６３Ｇ，６３Ｈに重なる位置に貫通孔が形成されている。これらの貫通孔は、上述のように、絶縁樹脂部材６６Ａ，６６Ｂ（包囲部材６６）によって破断部材６３Ｘを包囲したとき、貫通孔６６Ｇ，６６Ｈを構成する。このため、包囲部材６６によって破断部材６３Ｘを包囲したとき、破断部材６３Ｘの貫通孔６３Ｈと包囲部材６６の貫通孔６６Ｈとが重なり、さらに、破断部材６３Ｘの貫通孔６３Ｇと包囲部材６６の貫通孔６６Ｇとが重なる。そして、包囲部材６６の貫通孔６６Ｇ内に、破断部材６３Ｘの溶接部６３Ｆと切り欠き部６３Ｅが露出する（図６、図１０、図１３参照）。

次に、溶接工程に進み、エネルギービーム溶接によって、ダイヤフラム６４に正極集電端子部材６３の破断部材６３Ｘを溶接する。なお、本実施形態では、エネルギービームとして、ファイバーレーザービームＬＢを使用している。従って、エネルギービーム溶接として、ファイバーレーザービーム溶接を行う。以下に、本実施形態の溶接工程について、詳細に説明する。

図１１は、本実施形態の溶接工程の概要を説明する図である。図１１に示すように、レーザー溶接機７のレーザーヘッド２の下方に、包囲部材６６によって包囲された破断部材６３Ｘを配置する。なお、包囲部材６６の貫通孔６６Ｇから破断部材６３Ｘの溶接部６３Ｆが、レーザーヘッド２側に露出する向きで、包囲部材６６によって包囲された破断部材６３Ｘを配置する。

さらに、包囲部材６６によって包囲された破断部材６３Ｘの下にダイヤフラム６４を配置して、破断部材６３Ｘの溶接部６３Ｆの全体にダイヤフラム６４の突出部６４Ａが接触した状態とする。この状態で、図示しないレーザー発振機で発振されたファイバーレーザービームＬＢを、レーザーヘッド２を通じて、破断部材６３Ｘの溶接部６３Ｆに照射する。

レーザーヘッド２内には、図示しないレーザー発振機側から順に、入射側レンズ３、反射板４、回折光学素子レンズ５（ＤＯＥレンズ）、及び、出射側レンズ６が配置されている（図１１参照）。従って、レーザー発振機（図示なし）で発振されたファイバーレーザービームＬＢは、入射側レンズ３→反射板４→回折光学素子レンズ５→出射側レンズ６の順に進行して、破断部材６３Ｘの溶接部６３Ｆに照射される（図１１、図１３参照）。

ところで、回折光学素子レンズ５は、ファイバーレーザービームＬＢのプロファイルを、リング状に変更する。従って、回折光学素子レンズ５に進入する前のファイバーレーザービームＬＢのプロファイルは中実円状であるが、回折光学素子レンズ５を通過することで、ファイバーレーザービームＬＢのプロファイルがリング状（円環状）になる。その後、ファイバーレーザービームＬＢが出射側レンズ６を通過しても、そのプロファイルはリング状（円環状）を保つ（図１２参照）。

なお、図１２は、回折光学素子レンズ５を通過したファイバーレーザービームＬＢのプロファイルを示す図であり、図１１のＣ−Ｃ断面図、Ｄ−Ｄ断面図に相当する。ファイバーレーザービームＬＢのプロファイルとは、ファイバーレーザービームＬＢの断面形状、すなわち、進んでくるファイバーレーザービームＬＢを正面視したときの形状である。

従って、本実施形態では、回折光学素子レンズ５を通じて、ファイバーレーザービームＬＢのプロファイルをリング状（円環状）にした状態で、破断部材６３Ｘの溶接部６３ＦにファイバーレーザービームＬＢを照射することができる。詳細には、破断部材６３Ｘの溶接部６３Ｆに照射されるファイバーレーザービームＬＢのプロファイルを、破断部材６３Ｘの溶接部６３Ｆの全体形状（リング状）にした状態で、破断部材６３Ｘの溶接部６３Ｆに照射することができる（図１３、図１４参照）。このように、本実施形態では、回折光学素子レンズ５を通じて、ファイバーレーザービームＬＢのプロファイルを、溶接部６３Ｆの全体形状にすることができる。なお、図１４は、図１３の平面図に相当する。

ところで、従来、ダイヤフラムと破断部材とをリング状に全周溶接する場合、溶接開始点から溶接終了点にわたってレーザービーム等を照射している間に、破断部材が徐々に加熱されてゆき、破断部材に歪みが発生することがあった。この熱歪みにより、ダイヤフラムと破断部材の溶接部との間に隙間が生じ、この状態で、破断部材の当該溶接部にレーザービームを照射すると、破断部材（レーザービームを照射した箇所）に穴あきが発生し、溶接不良となることがあった。これは、破断部材の溶接部がダイヤフラムと離間することで、当該箇所において熱容量が大きく低下するためである。

これに対し、本実施形態では、上述のように、ファイバーレーザービームＬＢのプロファイルを、破断部材６３Ｘの溶接部６３Ｆの全体形状（リング状）にした状態で、破断部材６３Ｘの溶接部６３Ｆに照射する（図１３、図１４参照）。従って、本実施形態では、ダイヤフラム６４（突出部６４Ａ）に対し、破断部材６３Ｘの溶接部６３Ｆの全体を、一括して同時に溶接することができる。

このように、ダイヤフラム６４（突出部６４Ａ）に対し、溶接部６３Ｆの全体を一括して同時に溶接することにより、破断部材６３Ｘにおける熱歪みの発生が抑制され、ダイヤフラム６４（突出部６４Ａ）と破断部材６３Ｘとの溶接不良（穴あき）が発生するのを抑制することができる。

なお、本実施形態では、破断部材６３Ｘの溶接部６３Ｆに対するファイバーレーザービームＬＢの照射時間を、０．０２秒間としている。また、ダイヤフラム６４の突出部６４Ａは、アルミニウム製であり、その板厚は０．３ｍｍである。また、破断部材６３Ｘは、アルミニウム製であり、その板厚は０．２ｍｍである。また、破断部材６３Ｘの溶接部６３Ｆの内径は、２ｍｍである。従って、破断部材６３Ｘの溶接部６３Ｆに照射するファイバーレーザービームＬＢの内径も、２ｍｍとしている。

また、図１５に示すように、中継部材６５、正極外部端子部材６８、及び、ガスケット６９を、封口蓋８２にカシメ固定する。具体的には、一方の先端が径方向に拡げられていないアルミニウム製のリベット６７Ｂを、中継部材６５、封口蓋８２、ガスケット６９、、正極外部端子部材６８の順で、これらの貫通孔に挿通させる。次いで、公知の手法を用いて、リベット６７Ｂの先端を径方向に拡げて、中継部材６５、正極外部端子部材６８、及び、ガスケット６９を、封口蓋８２に加締める。その後、中継部材６５の周縁部６５Ｅとダイヤフラム６４の周縁部６４Ｅとを重ね合わせて、これらを溶接する。これにより、正極端子構造体６０が完成する。

さらに、負極内部端子部材７１、負極外部端子部材７８、及び、ガスケット７９を、封口蓋８２に加締める。これにより、負極端子構造体７０が形成される（図２参照）。

次いで、正極集電端子部材６３の集電接続部材６３Ｙを、電極体１０の正極板２０の正極活物質層未塗工部２０ｃに溶接する。これにより、正極内部端子構造体６１（正極集電端子部材６３，ダイヤフラム６４，中継部材６５，かしめ部材６７）を通じて、電極体１０の正極板２０と正極外部端子部材６８とが電気的に接続する（図１、図２参照）。

さらに、負極内部端子部材７１を、電極体１０の負極板３０（負極活物質層未塗工部３０ｃ）に溶接する。これにより、負極内部端子部材７１を通じて、電極体１０の負極板３０と負極外部端子部材７８とが電気的に接続する（図１、図２参照）。
なお、この時点で、電極体１０は、正極端子構造体６０、負極端子構造体７０、及び、封口蓋８２と、一体になる。

次いで、電極体１０を電池ケース８０内に収容する。具体的には、封口蓋８２、正極端子構造体６０、及び、負極端子構造体７０と一体になった電極体１０を、ケース本体部材８１内に挿入する。そして、封口蓋８２でケース本体部材８１の開口を塞いだ状態で、レーザ溶接により、ケース本体部材８１と封口蓋８２とを全周溶接する。これにより、内部に電極体１０を収容した電池ケース８０が完成する。

続いて、電池ケース８０（封口蓋８２）の注液孔（図示なし）を通じて、電解液５０を電池ケース８０内に注入し、電池ケース８０内の電極体１０に含浸させる。その後、注液孔（図示なし）を封止することで、本実施形態にかかる密閉型電池１が完成する（図１、図２参照）。

（溶接試験）
次に、本実施形態の溶接工程の溶接信頼性を確認するため、溶接試験を行った。具体的には、溶接サンプル（正極集電端子部材６３の破断部材６３Ｘとダイヤフラム６４）を５０組用意し、前述した溶接工程により、破断部材６３Ｘとダイヤフラム６４（突出部６４Ａ）とを溶接した。そして、ダイヤフラム６４（突出部６４Ａ）と破断部材６３Ｘとの溶接不良（穴あき）の有無を調査した。

また、比較形態１として、本実施形態の溶接工程とは異なり、ＹＡＧレーザーのパルス照射により、ダイヤフラム６４と破断部材６３Ｘとをリング状に全周溶接した。この比較形態１でも、５０組の溶接サンプルについて溶接を行い、ダイヤフラム６４（突出部６４Ａ）と破断部材６３Ｘとの溶接不良（穴あき）の有無を調査した。
なお、比較形態１でも、全周溶接の内径は、実施形態と同様に２ｍｍとしている。また、比較形態１では、溶接時間（照射開始から終了までの時間）を０．５秒としている。

また、比較形態２として、本実施形態の溶接工程とは異なり、ファイバーレーザーのＣＷ照射（連続照射）により、ダイヤフラム６４と破断部材６３Ｘとをリング状に全周溶接した。この比較形態２でも、５０組の溶接サンプルについて溶接を行い、ダイヤフラム６４（突出部６４Ａ）と破断部材６３Ｘとの溶接不良（穴あき）の有無を調査した。
なお、比較形態２でも、全周溶接の内径は、実施形態と同様に２ｍｍとしている。また、比較形態２では、溶接時間（照射開始から終了までの時間）を０．０５秒としている。

ここで、実施形態及び比較形態１，２の試験結果を、表１に示す。

表１に示すように、実施形態の溶接方法では、ダイヤフラム６４（突出部６４Ａ）と破断部材６３Ｘとの溶接不良（穴あき）は発生しなかった。
これに対し、比較形態１の溶接方法では、５０個中５個の溶接不良（破断部材６３Ｘの穴あき）が発生した。また、比較形態２では、５０個中２個の溶接不良（破断部材６３Ｘの穴あき）が発生した。

比較形態１，２の溶接方法では、以下の理由により、溶接不良が発生したと考えられる。具体的には、溶接開始点から溶接終了点にわたってレーザービームを照射している間に、破断部材６３Ｘが徐々に加熱されてゆき、破断部材６３Ｘに歪みが発生する。この熱歪みは、破断部材６３Ｘの溶接部の溶接開始点から溶接終了点までの各点において、レーザービームが照射されるタイミングにズレ（タイムラグ）があるために生じるものである。

この熱歪みにより、ダイヤフラム６４と破断部材６３Ｘの溶接部６３Ｆの一部との間に隙間が生じ、この状態で、破断部材６３Ｘの当該溶接部６３Ｆにレーザービームを照射することで、破断部材６３Ｘ（レーザービームを照射した箇所）に穴あきが発生し、溶接不良となったと考えられる。これは、破断部材６３Ｘの溶接部６３Ｆの一部がダイヤフラム６４と離間することで、当該箇所において熱容量が大きく低下するためである。

これに対し、実施形態の溶接方法では、ファイバーレーザービームＬＢのプロファイルを、破断部材６３Ｘの溶接部６３Ｆの全体形状（リング状）にした状態で、破断部材６３Ｘの溶接部６３Ｆに照射することで、ダイヤフラム６４（突出部６４Ａ）に対し、破断部材６３Ｘの溶接部６３Ｆの全体を、一括して同時に溶接する（図１３、図１４参照）。このように、ダイヤフラム６４（突出部６４Ａ）に対し、溶接部６３Ｆの全体を一括して同時に（タイムラグなく）溶接することにより、破断部材６３Ｘにおける熱歪みの発生が抑制され、ダイヤフラム６４（突出部６４Ａ）と破断部材６３Ｘとの溶接不良（穴あき）が発生するのを抑制することができたと考えられる。

（変形形態）
次に、本発明の変形形態について説明する。本変形形態は、実施形態と比較して、破断部材６３Ｘの溶接部６３Ｆの形状、及び、溶接工程におけるファイバーレーザービームＬＢのプロファイルが異なり、その他については同様である。

具体的には、実施形態では、破断部材６３Ｘの溶接部６３Ｆの全体形状をリング状（円環状）とした（図７参照）。これに対し、本変形形態では、破断部材１６３Ｘの溶接部１６３Ｆの全体形状を、リングの一部が欠けた形状（詳細には、４つの円弧が隙間を空けて等間隔に円周上に並んだ形状）としている（図１７参照）。なお、図１７は、実施形態の図７に対応する図である。

さらに、本変形形態の溶接工程では、ファイバーレーザービームＬＢのプロファイルを、破断部材１６３Ｘの溶接部１６３Ｆの全体形状と同様に、リングの一部が欠けた形状（詳細には、４つの円弧が隙間を空けて等間隔に円周上に並んだ形状）とした状態で、ファイバーレーザービームＬＢを破断部材１６３Ｘの溶接部１６３Ｆに照射する（図１６参照）。

なお、図１６は、回折光学素子レンズ１０５を通過したファイバーレーザービームＬＢのプロファイルを示す図であり、図１１のＣ−Ｃ断面図、Ｄ−Ｄ断面図に相当する。本変形形態では、回折光学素子レンズ１０５を内蔵するレーザーヘッド１０２を有するレーザー溶接機１０７を用いて、溶接工程を行う（図１１参照）。本変形形態のレーザーヘッド１０２は、実施形態のレーザーヘッド２と比較して、回折光学素子レンズ５を回折光学素子レンズ１０５に変更した点のみが異なっている。なお、図１１では、変形形態において実施形態と異なる箇所を、括弧書きの符号で記載している。

回折光学素子レンズ１０５は、ファイバーレーザービームＬＢのプロファイルを、（中実円状から）「４つの円弧が隙間を空けて等間隔に円周上に並んだ形状」に変更する。従って、本変形形態では、ファイバーレーザービームＬＢのプロファイルを、破断部材１６３Ｘの溶接部１６３Ｆの全体形状と同様の「４つの円弧が隙間を空けて等間隔に円周上に並んだ形状」とした状態で、ファイバーレーザービームＬＢを破断部材１６３Ｘの溶接部１６３Ｆに照射することができる。

本変形形態でも、ファイバーレーザービームＬＢのプロファイルを、破断部材１６３Ｘの溶接部１６３Ｆの全体形状にした状態で、破断部材１６３Ｘの溶接部１６３Ｆに照射することで、ダイヤフラム６４（突出部６４Ａ）に対し、破断部材１６３Ｘの溶接部１６３Ｆの全体を、一括して同時に溶接することができる。このように、ダイヤフラム６４（突出部６４Ａ）に対し、溶接部１６３Ｆの全体を一括して同時に溶接することにより、破断部材１６３Ｘにおける熱歪みの発生が抑制され、ダイヤフラム６４（突出部６４Ａ）と破断部材１６３Ｘとの溶接不良（穴あき）が発生するのを抑制することができる。

以上において、本発明を実施形態及び変形形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。

１ 密閉型電池
２，１０２ レーザーヘッド
５，１０５ 回折光学素子レンズ（ＤＯＥレンズ）
７，１０７ レーザー溶接機
１０ 電極体
２０ 正極板
２８ 正極集電箔
３０ 負極板
５０ 電解液
６０ 正極端子構造体
６１ 正極内部端子構造体
６２ 電流遮断機構
６３，１６３ 正極集電端子部材
６３Ｆ 溶接部
６３Ｘ，１６３Ｘ 破断部材
６３Ｙ 集電接続部材
６４ ダイヤフラム
６６ 包囲部材
６８ 正極外部端子部材（外部端子）
７０ 負極端子構造体
７１ 負極内部端子部材
７８ 負極外部端子部材
８０ 電池ケース
８１ ケース本体部材
８２ 封口蓋
ＬＢ ファイバーレーザービーム（エネルギービーム）

Claims (5)

1. 外部端子と、電極体と、上記電極体を収容する電池ケースと、上記電池ケースの内圧が作動圧を超えたときに上記電極体に流れる電流を遮断する電流遮断機構と、を備え、
   上記電流遮断機構は、
   上記外部端子に電気的に接続され、上記電池ケースの内圧上昇に伴って変形するダイヤフラムと、
   上記電極体に電気的に接続され、且つ、上記ダイヤフラムに溶接されることによって電気的に接続され、上記電池ケースの内圧上昇に伴って変形する上記ダイヤフラムと共に変形し、上記電池ケースの内圧が作動圧を超えたときに自身が破断することによって、上記ダイヤフラムと上記電極体との間の通電を遮断する破断部材と、を有する
   密閉型電池の製造方法において、
   上記破断部材は、エネルギービーム溶接によって、上記ダイヤフラムに溶接される溶接部を有し、
   エネルギービーム溶接によって上記ダイヤフラムに上記破断部材を溶接する溶接工程では、エネルギービームのプロファイルを上記溶接部全体の形状にした状態で上記破断部材に上記エネルギービームを照射することにより、上記溶接部全体を一括して同時に溶接する
   密閉型電池の製造方法。
2. 請求項１に記載の密閉型電池の製造方法であって、
   前記溶接工程では、回折光学素子レンズを通じて、前記エネルギービームのプロファイルを前記溶接部全体の形状にする
   密閉型電池の製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の密閉型電池の製造方法であって、
   前記エネルギービームは、ファイバーレーザービームである
   密閉型電池の製造方法。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の密閉型電池の製造方法であって、
   前記溶接部全体の形状はリング状であり、
   前記溶接工程では、前記エネルギービームのプロファイルを上記リング状にした状態で、前記破断部材に上記エネルギービームを照射する
   密閉型電池の製造方法。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の密閉型電池の製造方法によって製造されてなる
   密閉型電池。

Images