JP2014127411A - 密閉型電池及び密閉型電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 導電部材と可動部材との溶接不良を防いだ密閉型電池を提供する。エネルギビームを用いて、電流遮断機構を構成する導電部材と可動部材とを適切に溶接した密閉型電池の製造方法を提供する。
【解決手段】 密閉型電池１は、電池ケース８０の内圧Ｆが作動圧Ｇを超えた場合に、電極体１０を流れる電流を遮断する電流遮断機構６２を備え、電流遮断機構は、内圧の上昇に伴って移動する移動部６４Ａを含む可動部材６４と、電極体に導通する導電部材６３とを有し、導電部材６３は、移動部に向けて突出する突出部６３Ａを含み、突出部と移動部との間に、エネルギビームＬＢを用いた溶接による溶接部ＰＴが介在し、導電部材は、突出部の突出部周囲部６３Ｂに、内圧が作動圧を超えたときに、溶接部を囲む環状に自身が破断する環状溝６３ＢＧを有し、突出部は、溶接部を介して移動部を弾性的に押圧してなる。
【選択図】 図３
【解決手段】 密閉型電池１は、電池ケース８０の内圧Ｆが作動圧Ｇを超えた場合に、電極体１０を流れる電流を遮断する電流遮断機構６２を備え、電流遮断機構は、内圧の上昇に伴って移動する移動部６４Ａを含む可動部材６４と、電極体に導通する導電部材６３とを有し、導電部材６３は、移動部に向けて突出する突出部６３Ａを含み、突出部と移動部との間に、エネルギビームＬＢを用いた溶接による溶接部ＰＴが介在し、導電部材は、突出部の突出部周囲部６３Ｂに、内圧が作動圧を超えたときに、溶接部を囲む環状に自身が破断する環状溝６３ＢＧを有し、突出部は、溶接部を介して移動部を弾性的に押圧してなる。
【選択図】 図３
Description
本発明は、電池ケースの内圧が作動圧を越えた場合に作動して、電極体に流れる電流の遮断を行う電流遮断機構を備えた密閉型電池（以下、単に電池ともいう）、及び、密閉型電池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に、充放電可能な電池が利用されている。
このような電池として、例えば、特許文献１には、圧力型の電流遮断機構を備え、この電流遮断機構を構成する反転板と集電体とをレーザ溶接法により溶接した電池が開示されている。なお、この特許文献１の電池では、反転板の平板状の部位と集電体の平板状の部位とを接触させて溶接している（特許文献１の図３及び図５を参照）。
このような電池として、例えば、特許文献１には、圧力型の電流遮断機構を備え、この電流遮断機構を構成する反転板と集電体とをレーザ溶接法により溶接した電池が開示されている。なお、この特許文献１の電池では、反転板の平板状の部位と集電体の平板状の部位とを接触させて溶接している（特許文献１の図３及び図５を参照）。
しかしながら、電池を製造する際、電流遮断機構をなす複数の部材の寸法公差等により、集電体（後述する導電部材）に対する反転板（後述する可動部材）の位置が反転板の厚み方向（互いに当接する当接面に垂直な方向）にずれる場合がある。例えば、反転板の厚み方向の位置ずれにより、集電体と反転板との当接が不十分であった場合には両者の間に空隙が生じ、エネルギービームを用いてこれらを溶接し難く、接合強度が低下する虞がある。
逆に、位置ずれにより反転板が集電体に強く当接すると、変形して集電体と反転板とが平面同士で当接し難くなり、これらの間に隙間が生じてしまう。この場合にも、エネルギビームを用いて適切に溶接し難く溶接強度が低下する虞がある。特に、例えば、電流遮断機構の小型化や電池軽量化のため、反転板または集電体の板厚を薄くした場合には、さらに変形が生じやすくなり、当接面の確保がより困難となってしまう。
逆に、位置ずれにより反転板が集電体に強く当接すると、変形して集電体と反転板とが平面同士で当接し難くなり、これらの間に隙間が生じてしまう。この場合にも、エネルギビームを用いて適切に溶接し難く溶接強度が低下する虞がある。特に、例えば、電流遮断機構の小型化や電池軽量化のため、反転板または集電体の板厚を薄くした場合には、さらに変形が生じやすくなり、当接面の確保がより困難となってしまう。
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであって、導電部材と可動部材との溶接不良を防いだ密閉型電池を提供する。また、エネルギビームを用いて、電流遮断機構を構成する導電部材と可動部材とを適切に溶接した密閉型電池の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様は、電極板を有する電極体と、上記電極体を包囲する電池ケースと、上記電池ケースの内圧が作動圧を超えた場合に、上記電極体を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、上記電池ケース内の内圧の上昇に伴って移動する移動部を含む可動部材と、上記電極体の上記電極板に導通する導電部材と、を有し、上記導電部材は、上記移動部に向けて突出する突出部を含み、上記突出部と上記移動部との間に、エネルギビームを用いた溶接による溶接部が介在し、上記導電部材は、上記突出部の周囲の突出部周囲部に、上記内圧が上記作動圧を超えたときに、上記溶接部を囲む環状に自身が破断する環状溝を有し、上記突出部は、上記溶接部を介して上記移動部を弾性的に押圧してなる密閉型電池である。
上述の密閉型電池は、突出部が溶接部を介して移動部を弾性的に押圧してなる。この電池では、溶接前に、電流遮断機構をなす部材の寸法公差等によって、突出部と移動部との当接方向に可動部材の位置ずれが生じていても、突出部を移動部に確実に当接させた状態でエネルギビームを用いて溶接できている。従って、電流遮断機構を構成する導電部材と可動部材とを確実に溶接した信頼性の高い電池になっている。
また、上述の可動部材の位置ずれが生じても、移動部を導電部材のうち突出部以外の部位に当接させ難い。このため、この当接による導電部材の変形を防いで、環状溝にかかる応力を低減させることができ、電流遮断機構の誤動作を抑制した電池とすることができる。
なお、エネルギビームとしては、例えば、レーザビームや電子ビームが挙げられる。
また、上述の可動部材の位置ずれが生じても、移動部を導電部材のうち突出部以外の部位に当接させ難い。このため、この当接による導電部材の変形を防いで、環状溝にかかる応力を低減させることができ、電流遮断機構の誤動作を抑制した電池とすることができる。
なお、エネルギビームとしては、例えば、レーザビームや電子ビームが挙げられる。
さらに、上述の密閉型電池であって、前記環状溝は、円環状であり、前記突出部は、上記環状溝と同心の円環状である密閉型電池とすると良い。
上述の電池では、環状溝は円環状であり、突出部は環状溝と同心の円環状であるため、環状溝と突出部との間を全周にわたり等距離にすることができる。このため、電池ケース内の内圧が上昇し、突出部が移動部と離間して、環状溝の一部で破断が生じた場合には、そこから環状溝を全周にわたって確実に破断させることができる。かくして、電池ケースの内圧が作動圧を超えた場合に、電極体に流れる電流を確実に遮断できる電池とすることができる。
さらに、上述の密閉型電池であって、前記導電部材は、円環状の前記突出部内に、この突出部が周縁に位置する円形の貫通孔を含む密閉型電池とすると良い。
上述の電池では、円環状の突出部内に貫通孔が形成されているため、貫通孔を通じて、溶接部の溶接状態を目視等、光学的に容易に確認することができる。
また、この電池の導電部材は、突出部内に貫通孔を設けていない場合に比して、突出部と移動部との当接方向に突出部を弾性的に大きく移動させ得る。このため、製造の際、突出部を移動部により確実に当接させて溶接した電池とすることができる。
また、この電池の導電部材は、突出部内に貫通孔を設けていない場合に比して、突出部と移動部との当接方向に突出部を弾性的に大きく移動させ得る。このため、製造の際、突出部を移動部により確実に当接させて溶接した電池とすることができる。
さらに、本発明の他の一態様は、電極板を有する電極体と、上記電極体を包囲する電池ケースと、上記電池ケースの内圧が作動圧を超えた場合に、上記電極体を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、上記電池ケース内の内圧の上昇に伴って移動する移動部を含む可動部材と、上記電極体の上記電極板に導通する導電部材と、を有し、上記導電部材は、上記移動部に向けて突出する突出部を含み、上記突出部と上記移動部との間に、エネルギビームを用いた溶接による溶接部が介在し、上記導電部材は、上記突出部の周囲の突出部周囲部に、上記内圧が上記作動圧を超えたときに、上記溶接部を囲む環状に自身が破断する環状溝を有する密閉型電池の製造方法であって、上記突出部を上記移動部に弾性的に当接させる当接工程と、上記エネルギビームを上記突出部に照射して、上記移動部と上記突出部とを溶接する溶接工程と、を備える密閉型電池の製造方法である。
上述の密閉型電池の製造方法では、上述した当接工程と溶接工程とを備える。このため、電流遮断機構をなす部材の寸法公差等によって、突出部と移動部との当接方向に位置ずれしたとしても、このずれを吸収して導電部材の突出部を移動部に当接させることができる。従って、エネルギビームを用いて、導電部材と可動部材とを適切に溶接した密閉型電池を製造できる。
しかも、突出部を突出部周囲部から突出した形態としているため、導電部材のうち、移動部に当接する部位をこの突出部に限定することができ、導電部材の突出部を可動部材の移動部に確実に当接させることができる。
しかも、突出部を突出部周囲部から突出した形態としているため、導電部材のうち、移動部に当接する部位をこの突出部に限定することができ、導電部材の突出部を可動部材の移動部に確実に当接させることができる。
さらに、上述の密閉型電池の製造方法であって、前記環状溝は、円環状であり、前記突出部は、上記環状溝と同心の円環状である密閉型電池の製造方法とすると良い。
上述の電池の製造方法では、環状溝は円環状であり、突出部は、環状溝と同心の円環状であるため、環状溝と突出部との間を全周にわたり等距離にすることができる。このため、電池ケース内の内圧が上昇し、突出部が移動部と離間して、環状溝の一部で破断が生じた場合には、そこから環状溝を全周にわたって確実に破断させることができる。かくして、電池ケースの内圧が作動圧を超えた場合に、電極体に流れる電流を確実に遮断できる電池を製造することができる。
さらに、上述の密閉型電池の製造方法であって、前記導電部材は、円環状の前記突出部内に、この突出部が周縁に位置する円形の貫通孔を含む密閉型電池の製造方法とすると良い。
上述の電池の製造方法では、円環状の突出部内に貫通孔が形成されているため、突出部内に貫通孔を設けていない場合に比して、突出部と移動部との当接方向に突出部を弾性的に大きく移動させ得る。従って、当接工程で、突出部を移動部により確実に当接させることができる。
また、溶接工程で移動部と突出部とを溶接した際、貫通孔を通じて、溶接部の状態を目視等、光学的に容易に確認することができる。
また、溶接工程で移動部と突出部とを溶接した際、貫通孔を通じて、溶接部の状態を目視等、光学的に容易に確認することができる。
（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電池１について説明する。この電池１は、正極板２０及び負極板３０を有する電極体１０と、この電極体１０を包囲する電池ケース８０と、電流遮断機構６２を含む正極端子構造体６０とを備える密閉型のリチウムイオン二次電池である（図１参照）。この電池１は、そのほか、電極体１０に含浸した電解液（図示しない）と、負極端子構造体７０とを備える。
このうち正極端子構造体６０の電流遮断機構６２は、電池ケース８０の内圧Ｆが作動圧Ｇを越えた場合に電極体１０を流れる電流を遮断する。
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電池１について説明する。この電池１は、正極板２０及び負極板３０を有する電極体１０と、この電極体１０を包囲する電池ケース８０と、電流遮断機構６２を含む正極端子構造体６０とを備える密閉型のリチウムイオン二次電池である（図１参照）。この電池１は、そのほか、電極体１０に含浸した電解液（図示しない）と、負極端子構造体７０とを備える。
このうち正極端子構造体６０の電流遮断機構６２は、電池ケース８０の内圧Ｆが作動圧Ｇを越えた場合に電極体１０を流れる電流を遮断する。
電池１の電池ケース８０は、開口を含むケース本体部材８１及び封口蓋８２を有する。このうち封口蓋８２は、矩形板状であり、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。
一方、電極体１０は、帯状の正極板２０及び負極板３０が、ポリエチレンからなる帯状のセパレータ（図示しない）を介して扁平形状に捲回されてなる（図１参照）。なお、この電極体１０の正極板２０は正極端子構造体６０の、後述する正極内部端子構造体６１（正極導電部材６３）と、負極板３０は負極端子構造体７０の、後述する負極内部端子部材７１とそれぞれ接合している（図２参照）。
電極体１０の正極板２０は、帯状の正極箔２８のうち、一方辺に沿う正極リード部２８ｆを残して、その両面に正極活物質層（図示しない）を担持してなる。また、負極板３０は、帯状の負極箔３８のうち、一方辺に沿う負極リード部３８ｆを残して、その両面に負極活物質層（図示しない）を担持してなる。
電極体１０の正極板２０は、帯状の正極箔２８のうち、一方辺に沿う正極リード部２８ｆを残して、その両面に正極活物質層（図示しない）を担持してなる。また、負極板３０は、帯状の負極箔３８のうち、一方辺に沿う負極リード部３８ｆを残して、その両面に負極活物質層（図示しない）を担持してなる。
また、負極端子構造体７０は、銅からなり主として電池ケース８０の内部に位置する負極内部端子部材７１、同じく銅からなり電池ケース８０の外部に位置する負極外部端子部材７８、及び、絶縁性樹脂のガスケット７９を有する（図２参照）。
このうち、クランク状に屈曲した負極外部端子部材７８は、先端側にバスバ等をボルト締結する貫通孔７８Ｈを有する。また、ガスケット７９は、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、これらを絶縁している。
また、負極内部端子部材７１は、電池ケース８０内で、負極板３０の負極リード部３８ｆに接合し、導通している一方、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。
このうち、クランク状に屈曲した負極外部端子部材７８は、先端側にバスバ等をボルト締結する貫通孔７８Ｈを有する。また、ガスケット７９は、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、これらを絶縁している。
また、負極内部端子部材７１は、電池ケース８０内で、負極板３０の負極リード部３８ｆに接合し、導通している一方、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。
一方、正極端子構造体６０は、主として電池ケース８０の内部に位置し、電流遮断機構６２を含む正極内部端子構造体６１、アルミニウムからなり電池ケース８０の外部に位置する正極外部端子部材６８、及び、絶縁性樹脂のガスケット（外部ガスケット６９Ａ，内部ガスケット６９Ｂ）を有する（図２参照）。
このうち、クランク状に屈曲した正極外部端子部材６８は、先端側にバスバ等をボルト締結する貫通孔６８Ｈを有する。また、外部ガスケット６９Ａは、電池ケース８０の外部に位置し、正極外部端子部材６８と電池ケース８０との間に介在してこれらを絶縁している。一方、内部ガスケット６９Ｂは、電池ケース８０の内部に位置し、正極内部端子構造体６１と電池ケース８０との間に介在してこれらを絶縁している。
このうち、クランク状に屈曲した正極外部端子部材６８は、先端側にバスバ等をボルト締結する貫通孔６８Ｈを有する。また、外部ガスケット６９Ａは、電池ケース８０の外部に位置し、正極外部端子部材６８と電池ケース８０との間に介在してこれらを絶縁している。一方、内部ガスケット６９Ｂは、電池ケース８０の内部に位置し、正極内部端子構造体６１と電池ケース８０との間に介在してこれらを絶縁している。
正極内部端子構造体６１は、図２，３に示すように、いずれもアルミニウムからなる、正極導電部材６３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。また、樹脂からなり、正極導電部材６３の次述する本体部６３Ｘ、ダイヤフラム６４、中継部材６５及び内部ガスケット６９Ｂを包囲する包囲部材６６を有する。
このうち、かしめ部材６７は、封口蓋８２の貫通孔８２Ｈを貫通して、中継部材６５、正極外部端子部材６８及びガスケット６９Ａ，６９Ｂを封口蓋８２にかしめる（図３参照）。しかも、中継部材６５と正極外部端子部材６８とを導通している。
また、包囲部材６６は、図５（ａ）に示すように、コ字状の壁部６６Ａと、この壁部６６Ａに三方を囲まれた矩形板状の底板部６６Ｂと、壁部６６Ａから底板部６６Ｂに平行に延出する概略コ字板状のガイド部６６Ｃとを有する。このうち、壁部６６Ａは、矩形状の複数の壁部貫通孔６６ＡＨ，６６ＡＨを有する。この壁部貫通孔６６ＡＨには、図３に示すように、内部ガスケット６９Ｂの外表面から突出する突出部６９ＢＴが嵌合する。
また、底板部６６Ｂは、この中央に位置する第１貫通孔６６ＢＨと、この第１貫通孔６６ＢＨの外側にそれぞれ位置し、正極導電部材６３の第２貫通孔６３Ｊ（後述）と共に孔をなす２つの第２貫通孔６６ＢＪ，６６ＢＪとを有している。本実施形態にかかる電池１では、第１貫通孔６６ＢＨの内部に、ダイヤフラム６４の移動部６４Ａ（後述）を配置している（図３参照）。また、第２貫通孔６６ＢＪを通じて、ダイヤフラム６４に図３中、上方に向かう電池ケース８０の内圧をかけることができる。
また、底板部６６Ｂは、この中央に位置する第１貫通孔６６ＢＨと、この第１貫通孔６６ＢＨの外側にそれぞれ位置し、正極導電部材６３の第２貫通孔６３Ｊ（後述）と共に孔をなす２つの第２貫通孔６６ＢＪ，６６ＢＪとを有している。本実施形態にかかる電池１では、第１貫通孔６６ＢＨの内部に、ダイヤフラム６４の移動部６４Ａ（後述）を配置している（図３参照）。また、第２貫通孔６６ＢＪを通じて、ダイヤフラム６４に図３中、上方に向かう電池ケース８０の内圧をかけることができる。
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（後述）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とは空間Ｃを形成している（図３参照）。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。
ダイヤフラム６４は、正極導電部材６３の本体部６３Ｘ（次述）側に突出し、溶接部ＰＴを介して、正極導電部材６３の突出部６３Ａ（次述）が接合する移動部６４Ａと、この移動部６４Ａの周囲に位置する平板状の平板部６４Ｂとを有する（図３，４参照）。なお、このダイヤフラム６４において、移動部６４Ａは、平板部６４Ｂの変形により、図３，４中、上方向に移動することができる。
また、本実施形態では、ダイヤフラム６４の移動部６４Ａのうち突出部６３Ａ側に向く主面６４ＡＦが、図３中に一点鎖線で示す、包囲部材６６の底板部６６Ｂの外表面６６ＢＦを含む平面ＬＸ内に位置するように各部材の寸法を設計している。なお、図３は、設計上当接方向ＤＴ（後述）に移動部６４Ａの位置ずれがない場合を示し、当接方向ＤＴに見た移動部６４Ａの主面６４ＡＦが平面ＬＸ内に位置した形態を示している。
また、本実施形態では、ダイヤフラム６４の移動部６４Ａのうち突出部６３Ａ側に向く主面６４ＡＦが、図３中に一点鎖線で示す、包囲部材６６の底板部６６Ｂの外表面６６ＢＦを含む平面ＬＸ内に位置するように各部材の寸法を設計している。なお、図３は、設計上当接方向ＤＴ（後述）に移動部６４Ａの位置ずれがない場合を示し、当接方向ＤＴに見た移動部６４Ａの主面６４ＡＦが平面ＬＸ内に位置した形態を示している。
正極導電部材６３は、図６（ａ）に示すような、矩形板状の本体部６３Ｘと、この本体部６３Ｘから図６（ａ）中、下方に延出している帯板状の集電部６３Ｙとからなる。このうち、集電部６３Ｙは、正極板２０の正極リード部２８ｆに接合し、導通している（図２参照）。
一方、本体部６３Ｘは、この中央に位置する円形の第１貫通孔６３Ｈと、この第１貫通孔６３Ｈの周縁に形成され、本体部６３Ｘからダイヤフラム６４の移動部６４Ａ側（図６（ａ），７中、上方）に突出する円環状の突出部６３Ａと、この突出部６３Ａの周囲に位置し、図２，３，６（ｂ），７に示す、包囲部材６６から露出する露出部６３Ｂとを有している。また、この本体部６３Ｘのうち露出部６３Ｂよりも外側には、本体部６３Ｘ自身を貫通する２つの第２貫通孔６３Ｊ，６３Ｊが穿孔されている。また、本体部６３Ｘのうち、第２貫通孔６３Ｊと露出部６３Ｂとの間の部位を平板部６３Ｆとする。
このうち、露出部６３Ｂは、図６（ａ），７中、下方にＶ字状に切り欠かれた円環状の環状溝６３ＢＧを有している。また、この露出部６３Ｂは、平板部６３Ｆに比べ、図７中、下方に窪んで、平板部６３Ｆよりも板厚が薄い。さらに、ダイヤフラム６４よりも板厚が薄いため、ダイヤフラム６４（移動部６４Ａ）よりも板厚方向に弾性変形し易い。
突出部６３Ａは、環状溝６３ＢＧと同心の円環状であり（図６（ａ）参照）、図３に示すように、後述するレーザビームＬＢを用いた溶接による溶接部ＰＴを介して、前述したダイヤフラム６４の移動部６４Ａに溶接されている。
このうち、露出部６３Ｂは、図６（ａ），７中、下方にＶ字状に切り欠かれた円環状の環状溝６３ＢＧを有している。また、この露出部６３Ｂは、平板部６３Ｆに比べ、図７中、下方に窪んで、平板部６３Ｆよりも板厚が薄い。さらに、ダイヤフラム６４よりも板厚が薄いため、ダイヤフラム６４（移動部６４Ａ）よりも板厚方向に弾性変形し易い。
突出部６３Ａは、環状溝６３ＢＧと同心の円環状であり（図６（ａ）参照）、図３に示すように、後述するレーザビームＬＢを用いた溶接による溶接部ＰＴを介して、前述したダイヤフラム６４の移動部６４Ａに溶接されている。
なお、電池１において、突出部６３Ａは、溶接部ＰＴを介して、ダイヤフラム６４の移動部６４Ａを弾性的に押圧している。具体的には、図３に示すように、突出部６３Ａの周囲の露出部６３Ｂが図３中、下方に湾曲した状態で、突出部６３Ａが移動部６４Ａに溶接されている。なお、ダイヤフラム６４を接続する前（自由状態）の正極導電部材６３の露出部６３Ｂは、図７に示すように、図中、左右に延びる平板形状であり、図３中、下方に弾性変形（湾曲）させられた分の反力で、突出部６３Ａが移動部６４Ａを、図３中、上方に弾性的に押圧している。
また、本実施形態にかかる電池１では、上述した正極内部端子構造体６１のうち、正極導電部材６３、ダイヤフラム６４、中継部材６５及び包囲部材６６が、電池ケース８０の内圧Ｆが上昇した場合に、電極体１０を流れる電流の遮断を行う電流遮断機構６２をなしている。
具体的には、例えば、電池１の過充電により、電池ケース８０の内圧Ｆが上昇して作動圧Ｇを超えた場合（Ｆ＞Ｇ）、図４に示すように、包囲部材６６の第２貫通孔６６ＢＪと正極導電部材６３における本体部６３Ｘの第２貫通孔６３Ｊを通じて、ダイヤフラム６４には、図４中、下方から電池１の内圧Ｆがかかる（一方、図４中、上方からは大気圧がかかっている）。この内圧Ｆが上昇すると、空間Ｃとの気圧差により、ダイヤフラム６４の移動部６４Ａが、図４中、上方へ持ち上がる。これに伴い、溶接部ＰＴを介して正極導電部材６３の突出部６３Ａが図４中、上方に引っ張られる。そして、内圧Ｆが作動圧Ｇを超えると（Ｆ＞Ｇ）、突出部６３Ａが図中、上方にさらに引っ張られて、正極導電部材６３の露出部６３Ｂに設けた環状溝６３ＢＧが破断する。この破断により、（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）−（正極導電部材６３）の経路で電極体１０に流れていた電流が遮断されて、電池１の充電（過充電）が停止される。
具体的には、例えば、電池１の過充電により、電池ケース８０の内圧Ｆが上昇して作動圧Ｇを超えた場合（Ｆ＞Ｇ）、図４に示すように、包囲部材６６の第２貫通孔６６ＢＪと正極導電部材６３における本体部６３Ｘの第２貫通孔６３Ｊを通じて、ダイヤフラム６４には、図４中、下方から電池１の内圧Ｆがかかる（一方、図４中、上方からは大気圧がかかっている）。この内圧Ｆが上昇すると、空間Ｃとの気圧差により、ダイヤフラム６４の移動部６４Ａが、図４中、上方へ持ち上がる。これに伴い、溶接部ＰＴを介して正極導電部材６３の突出部６３Ａが図４中、上方に引っ張られる。そして、内圧Ｆが作動圧Ｇを超えると（Ｆ＞Ｇ）、突出部６３Ａが図中、上方にさらに引っ張られて、正極導電部材６３の露出部６３Ｂに設けた環状溝６３ＢＧが破断する。この破断により、（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）−（正極導電部材６３）の経路で電極体１０に流れていた電流が遮断されて、電池１の充電（過充電）が停止される。
本実施形態にかかる電池１では、環状溝６３ＢＧは円環状であり、突出部６３Ａは環状溝６３ＢＧと同心の円環状であるため、環状溝６３ＢＧと突出部６３Ａとの間を全周にわたり等距離にすることができる。このため、電池ケース８０内の内圧Ｆが上昇し、突出部６３Ａと移動部６４Ａとが離間して、環状溝６３ＢＧの一部で破断が生じた場合には、そこから環状溝６３ＢＧを全周にわたって確実に破断させることができる。かくして、電池ケース８０の内圧Ｆが作動圧Ｇを超えた場合に、電極体１０に流れる電流を確実に遮断できる電池１とすることができる。
また、この電池１では、円環状の突出部６３Ａ内に第１貫通孔６３Ｈが形成されているため、この第１貫通孔６３Ｈを通じて、溶接部ＰＴの溶接状態を目視等、光学的に容易に確認することができる。
次に、実施形態にかかる電池１の製造方法について、図面を参照しつつ説明する。
まず、電極体１０をなす正極板２０及び負極板３０を公知の手法でそれぞれ作製した。
次いで、正極板２０と負極板３０との間にセパレータ（図示しない）を介在させて、これらを円筒状に捲回した。なお、電極体１０において、捲回軸に平行な方向の一方側に正極板２０の正極リード部２８ｆ、また、その逆側（他方側）に負極板３０の負極リード部３８ｆがそれぞれ位置するよう、正極板２０及び負極板３０を配置して捲回した。
捲回後、円筒面を両側から押し潰して、横断面が扁平な扁平捲回型の電極体１０を作製した。
まず、電極体１０をなす正極板２０及び負極板３０を公知の手法でそれぞれ作製した。
次いで、正極板２０と負極板３０との間にセパレータ（図示しない）を介在させて、これらを円筒状に捲回した。なお、電極体１０において、捲回軸に平行な方向の一方側に正極板２０の正極リード部２８ｆ、また、その逆側（他方側）に負極板３０の負極リード部３８ｆがそれぞれ位置するよう、正極板２０及び負極板３０を配置して捲回した。
捲回後、円筒面を両側から押し潰して、横断面が扁平な扁平捲回型の電極体１０を作製した。
一方、図６（ａ）に示す正極導電部材６３の本体部６３Ｘを、包囲部材６６に固定する。具体的には、正極導電部材６３の本体部６３Ｘを包囲部材６６の底板部６６Ｂとガイド部６６Ｃとの間に配置し、接着して包囲部材６６に正極導電部材６３を固定する（図６（ｂ）参照）。このとき、包囲部材６６の第１貫通孔６６ＢＨを通じて、包囲部材６６から正極導電部材６３の突出部６３Ａ及び露出部６３Ｂを露出させる（図６（ｂ），７参照）。また、正極導電部材６３の第２貫通孔６３Ｊ、及び、これに対応する包囲部材６６の第２貫通孔６６ＢＪを連通させた（図６（ｂ），７参照）。
なお、包囲部材６６に固定した正極導電部材６３のＢ−Ｂ端面図である図７に示すように、正極導電部材６３の突出部６３Ａは、一点鎖線で示す平面ＬＸよりも図７中、上方に突出している。この突出部６３Ａが平面ＬＸから突出する突出寸法は、後述する当接工程において、ダイヤフラム６４の移動部６４Ａに想定される当接方向ＤＴの位置ずれの最大値よりも大きくしている。
また、この突出部６３Ａの周囲の露出部６３Ｂは、自由状態では、図７中、左右方向に延びる平板形状である（図７参照）。
なお、包囲部材６６に固定した正極導電部材６３のＢ−Ｂ端面図である図７に示すように、正極導電部材６３の突出部６３Ａは、一点鎖線で示す平面ＬＸよりも図７中、上方に突出している。この突出部６３Ａが平面ＬＸから突出する突出寸法は、後述する当接工程において、ダイヤフラム６４の移動部６４Ａに想定される当接方向ＤＴの位置ずれの最大値よりも大きくしている。
また、この突出部６３Ａの周囲の露出部６３Ｂは、自由状態では、図７中、左右方向に延びる平板形状である（図７参照）。
また、図８に示すように、外部ガスケット６９Ａを配置した封口蓋８２に、中継部材６５、正極外部端子部材６８及び内部ガスケット６９Ｂをかしめる。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、内部ガスケット６９Ｂ、外部ガスケット６９Ａ（封口蓋８２）及び正極外部端子部材６８の順で挿通させた。そして、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、これら中継部材６５、正極外部端子部材６８及びガスケット６９Ａ，６９Ｂを封口蓋８２にかしめた。
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、これら周縁部６５Ｅ，６４Ｅ同士を溶接した。
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、これら周縁部６５Ｅ，６４Ｅ同士を溶接した。
次いで、正極導電部材６３の突出部６３Ａをダイヤフラム６４の移動部６４Ａに弾性的に当接させる（当接工程）。具体的には、ダイヤフラム６４の移動部６４Ａの主面６４ＡＦで、包囲部材６６の底板部６６Ｂから露出する、正極導電部材６３の突出部６３Ａと露出部６３Ｂとを覆う形態に、正極導電部材６３の本体部６３Ｘと、ダイヤフラム６４とを図９中、上下方向に接近させて、突出部６３Ａを移動部６４Ａの主面６４ＡＦに当接させる。なお、この図９中、上下方向を突出部６３Ａと移動部６４Ａとの当接方向ＤＴとする。
突出部６３Ａと移動部６４Ａとを当接させた後、さらに、正極導電部材６３の本体部６３Ｘと、ダイヤフラム６４とを当接方向ＤＴに近づけて、包囲部材６６の底板部６６Ｂとダイヤフラム６４の平板部６４Ｂ及び周縁部６４Ｅとを当接させる（図１０参照）。
なお、本実施形態では、ダイヤフラム６４の平板部６４Ｂ及び周縁部６４Ｅとを当接させると共に、内部ガスケット６９Ｂの突出部６９ＢＴを包囲部材６６における壁部６６Ａの壁部貫通孔６６ＡＨに嵌合させる。これにより、底板部６６Ｂと平板部６４Ｂ及び周縁部６４Ｅとを当接させて、内部ガスケット６９Ｂに包囲部材６６を接合させる。
なお、本実施形態では、ダイヤフラム６４の平板部６４Ｂ及び周縁部６４Ｅとを当接させると共に、内部ガスケット６９Ｂの突出部６９ＢＴを包囲部材６６における壁部６６Ａの壁部貫通孔６６ＡＨに嵌合させる。これにより、底板部６６Ｂと平板部６４Ｂ及び周縁部６４Ｅとを当接させて、内部ガスケット６９Ｂに包囲部材６６を接合させる。
なお、露出部６３Ｂの方がダイヤフラム６４の移動部６４Ａよりも板厚が薄いため、ダイヤフラム６４の移動部６４Ａを当接方向ＤＴ、正極導電部材６３側に進入させると共に、これに当接する突出部６３Ａを押し下げて、露出部６３Ｂを図１０中、下方に湾曲させる（図１０参照）。これにより、突出部６３Ａは、露出部６３Ｂに生じる弾性変形（湾曲）の反力を受けて、ダイヤフラム６４の移動部６４Ａに弾性的に当接する。
ところで、電流遮断機構６２をなす複数の部材の寸法公差等により、正極導電部材６３に対するダイヤフラム６４の位置が当接方向ＤＴにずれる場合がある。具体的に、例えば、ダイヤフラム６４の移動部６４Ａの主面６４ＡＦが、前述した平面ＬＸに対し、当接方向ＤＴにずれて配置されることがある。
しかし、本実施形態では、露出部６３Ｂの弾性変形により当接方向ＤＴのずれを吸収して、正極導電部材６３の突出部６３Ａを、ダイヤフラム６４の移動部６４Ａに確実に当接させている。
しかし、本実施形態では、露出部６３Ｂの弾性変形により当接方向ＤＴのずれを吸収して、正極導電部材６３の突出部６３Ａを、ダイヤフラム６４の移動部６４Ａに確実に当接させている。
例えば、図１１に示すように、包囲部材６６の底板部６６Ｂが厚いために、ダイヤフラム６４の移動部６４Ａの主面６４ＡＦが、平面ＬＸよりも当接方向ＤＴの上方にずれた場合でも、突出部６３Ａを移動部６４Ａの主面６４ＡＦに確実に当接させ、ダイヤフラム６４の移動部６４Ａに突出部６３Ａを弾性的に当接させることができる。
また例えばこの逆に、図１２に示すように、包囲部材６６の底板部６６Ｂが薄いために、ダイヤフラム６４の移動部６４Ａの主面６４ＡＦが、平面ＬＸよりも当接方向ＤＴの下方にずれた場合でも、突出部６３Ａを移動部６４Ａの主面６４ＡＦに確実に当接させ、ダイヤフラム６４の移動部６４Ａに突出部６３Ａを弾性的に当接できる。
また例えばこの逆に、図１２に示すように、包囲部材６６の底板部６６Ｂが薄いために、ダイヤフラム６４の移動部６４Ａの主面６４ＡＦが、平面ＬＸよりも当接方向ＤＴの下方にずれた場合でも、突出部６３Ａを移動部６４Ａの主面６４ＡＦに確実に当接させ、ダイヤフラム６４の移動部６４Ａに突出部６３Ａを弾性的に当接できる。
上述の当接工程の後、溶接工程では、突出部６３Ａをダイヤフラム６４の移動部６４Ａに弾性的に当接させた状態で、レーザビームＬＢを第１貫通孔６３Ｈを通じて照射して、突出部６３Ａと移動部６４Ａとを溶接する（図１３参照）。かくして、溶接部ＰＴを介して、突出部６３Ａと移動部６４Ａとを確実に接合する。
次いで、正極導電部材６３の集電部６３Ｙを、電極体１０の正極板２０の正極リード部２８ｆに溶接した（図２参照）。
一方、公知の手法で電極体１０の負極板３０（負極リード部３８ｆ）に負極内部端子部材７１を溶接した後、公知の手法で前述した負極端子構造体７０を作製した（図２参照）。
その後、電極体１０をケース本体部材８１に収容し、封口蓋８２でケース本体部材８１を封口する。さらに、封口蓋８２の注液孔（図示しない）から電解液（図示しない）を注液し、その注液孔を封止して、電池１が完成する（図１参照）。
一方、公知の手法で電極体１０の負極板３０（負極リード部３８ｆ）に負極内部端子部材７１を溶接した後、公知の手法で前述した負極端子構造体７０を作製した（図２参照）。
その後、電極体１０をケース本体部材８１に収容し、封口蓋８２でケース本体部材８１を封口する。さらに、封口蓋８２の注液孔（図示しない）から電解液（図示しない）を注液し、その注液孔を封止して、電池１が完成する（図１参照）。
以上で述べた、本実施形態にかかる電池１の製造方法では、前述した当接工程と溶接工程とを備える。このため、電流遮断機構６２をなす部材の寸法公差等によって、突出部６３Ａや移動部６４Ａが当接方向ＤＴに位置ずれしたとしても、このずれを吸収して正極導電部材６３の突出部６３Ａを移動部６４Ａに当接させることができる。従って、エネルギビームであるレーザビームＬＢを用いて、正極導電部材６３とダイヤフラム６４とを適切に溶接した電池１を製造できる。
しかも、露出部６３Ｂから突出した突出部６３Ａを有するため、正極導電部材６３のうち、移動部６４Ａに当接する部位をこの突出部６３Ａに限定して確実に当接させることができる。
しかも、露出部６３Ｂから突出した突出部６３Ａを有するため、正極導電部材６３のうち、移動部６４Ａに当接する部位をこの突出部６３Ａに限定して確実に当接させることができる。
また、正極導電部材６３の環状溝６３ＢＧは円環状とし、突出部６３Ａは、環状溝６３ＢＧと同心の円環状としたため、環状溝６３ＢＧと突出部６３Ａとの間を全周にわたり等距離にすることができる。このため、電池ケース８０内の内圧Ｆが上昇し、突出部６３Ａが移動部６４Ａと離間して、環状溝６３ＢＧの一部で破断が生じた場合には、そこから環状溝６３ＢＧを全周にわたって確実に破断させることができる。かくして、電池ケース８０の内圧Ｆが作動圧Ｇを超えた場合に、電極体１０に流れる電流を確実に遮断できる電池１を製造することができる。
また、本実施形態にかかる電池１の製造方法では、円環状の突出部６３Ａ内に第１貫通孔６３Ｈが形成されているため、突出部６３Ａ内に貫通孔を設けていない場合に比して、突出部６３Ａと移動部６４Ａとの当接方向ＤＴに突出部６３Ａを弾性的に大きく移動させ得る。従って、当接工程で、突出部６３Ａを移動部６４Ａにより確実に当接させることができる。
また、溶接工程で移動部６４Ａと突出部６３Ａとを溶接した際、第１貫通孔６３Ｈを通じて、溶接部ＰＴの状態を目視等、光学的に容易に確認することができる。
また、溶接工程で移動部６４Ａと突出部６３Ａとを溶接した際、第１貫通孔６３Ｈを通じて、溶接部ＰＴの状態を目視等、光学的に容易に確認することができる。
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態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。
例えば、実施形態では、円環状の突出部６３Ａ内に第１貫通孔６３Ｈが形成されている形態の電池１を示した。しかし、円環状の突出部１６３Ａ内に貫通孔を設けていない正極導電部材１６３を有する形態の電池としても良い（図１４参照）。また、円環状の突出部６３Ａを有する正極導電部材６３を例示したが、そのほかに、例えば、露出部６３Ｂの中央に突出部２６３Ａを有する正極導電部材２６３（図１５参照）や、散点状に複数の突出部３６３Ａ，３６３Ａを有する正極導電部材３６３（図１６参照）を用い、これらの突出部を移動部に溶接しても良い。
また、実施形態では、自身の周囲の平板部６３Ｆに比べ、図７中、下方に窪んだ形態の露出部６３Ｂを示したが、この露出部６３Ｂとは逆方向に窪んだ形態の露出部としても良い。
例えば、実施形態では、円環状の突出部６３Ａ内に第１貫通孔６３Ｈが形成されている形態の電池１を示した。しかし、円環状の突出部１６３Ａ内に貫通孔を設けていない正極導電部材１６３を有する形態の電池としても良い（図１４参照）。また、円環状の突出部６３Ａを有する正極導電部材６３を例示したが、そのほかに、例えば、露出部６３Ｂの中央に突出部２６３Ａを有する正極導電部材２６３（図１５参照）や、散点状に複数の突出部３６３Ａ，３６３Ａを有する正極導電部材３６３（図１６参照）を用い、これらの突出部を移動部に溶接しても良い。
また、実施形態では、自身の周囲の平板部６３Ｆに比べ、図７中、下方に窪んだ形態の露出部６３Ｂを示したが、この露出部６３Ｂとは逆方向に窪んだ形態の露出部としても良い。
１ 電池（密閉型電池）
１０ 電極体
２０ 正極板（電極板）
６２ 電流遮断機構
６３，１６３，２６３，３６３ 正極導電部材（導電部材）
６３Ａ，１６３Ａ，２６３Ａ，３６３Ａ 突出部
６３Ｂ 露出部（突出部周囲部）
６３ＢＧ 環状溝
６３Ｈ 第１貫通孔（貫通孔）
６４ ダイヤフラム（可動部材）
６４Ａ 移動部
８０ 電池ケース
Ｆ 内圧
Ｇ 作動圧
ＬＢ レーザビーム（エネルギビーム）
ＰＴ 溶接部
１０ 電極体
２０ 正極板（電極板）
６２ 電流遮断機構
６３，１６３，２６３，３６３ 正極導電部材（導電部材）
６３Ａ，１６３Ａ，２６３Ａ，３６３Ａ 突出部
６３Ｂ 露出部（突出部周囲部）
６３ＢＧ 環状溝
６３Ｈ 第１貫通孔（貫通孔）
６４ ダイヤフラム（可動部材）
６４Ａ 移動部
８０ 電池ケース
Ｆ 内圧
Ｇ 作動圧
ＬＢ レーザビーム（エネルギビーム）
ＰＴ 溶接部
Claims (6)
- 電極板を有する電極体と、上記電極体を包囲する電池ケースと、上記電池ケースの内圧が作動圧を超えた場合に、上記電極体を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、
上記電池ケース内の内圧の上昇に伴って移動する移動部を含む可動部材と、
上記電極体の上記電極板に導通する導電部材と、を有し、
上記導電部材は、上記移動部に向けて突出する突出部を含み、
上記突出部と上記移動部との間に、エネルギビームを用いた溶接による溶接部が介在し、
上記導電部材は、上記突出部の周囲の突出部周囲部に、上記内圧が上記作動圧を超えたときに、上記溶接部を囲む環状に自身が破断する環状溝を有し、
上記突出部は、上記溶接部を介して上記移動部を弾性的に押圧してなる
密閉型電池。 - 請求項１に記載の密閉型電池であって、
前記環状溝は、円環状であり、
前記突出部は、上記環状溝と同心の円環状である
密閉型電池。 - 請求項２に記載の密閉型電池であって、
前記導電部材は、円環状の前記突出部内に、この突出部が周縁に位置する円形の貫通孔を含む
密閉型電池。 - 電極板を有する電極体と、上記電極体を包囲する電池ケースと、上記電池ケースの内圧が作動圧を超えた場合に、上記電極体を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、
上記電池ケース内の内圧の上昇に伴って移動する移動部を含む可動部材と、
上記電極体の上記電極板に導通する導電部材と、を有し、
上記導電部材は、上記移動部に向けて突出する突出部を含み、
上記突出部と上記移動部との間に、エネルギビームを用いた溶接による溶接部が介在し、
上記導電部材は、上記突出部の周囲の突出部周囲部に、上記内圧が上記作動圧を超えたときに、上記溶接部を囲む環状に自身が破断する環状溝を有する
密閉型電池の製造方法であって、
上記突出部を上記移動部に弾性的に当接させる当接工程と、
上記エネルギビームを上記突出部に照射して、上記移動部と上記突出部とを溶接する溶接工程と、を備える
密閉型電池の製造方法。 - 請求項４に記載の密閉型電池の製造方法であって、
前記環状溝は、円環状であり、
前記突出部は、上記環状溝と同心の円環状である
密閉型電池の製造方法。 - 請求項５に記載の密閉型電池の製造方法であって、
前記導電部材は、円環状の前記突出部内に、この突出部が周縁に位置する円形の貫通孔を含む
密閉型電池の製造方法。
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