JP2015109140A - 密閉型電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外装缶の開口部と蓋板の外周縁部とを溶接することによって電池ケースを得る密閉型電池の製造方法において、前記開口部と前記蓋板の外周縁部との溶接強度をより向上可能な構成を得る。【解決手段】密閉型電池（１）の製造方法は、外装缶（１０）を形成するとともに、開口部（１６）の外周側に、開口端に向かって徐々に開口部（１６）の厚みが小さくなるテーパ部（１６ａ）を形成する外装缶形成工程と、外装缶（１０）の開口部（１６）を覆う蓋板（２０）を形成するとともに、該蓋板（２０）の表面に溝部（２０ｂ）を形成する蓋板形成工程と、蓋板（２０）を外装缶（１０）に組み付ける組立工程と、外装缶（１０）の開口部（１６）に蓋板（２０）を配置した状態で、開口部（１６）と蓋板（２０）における溝部（２０ｂ）よりも外周側とを、レーザー光によって接合する接合工程とを有する。【選択図】図４

Description

本発明は、外装缶と蓋板との溶接によって電池ケースが形成される密閉型電池の製造方法に関する。

従来より、電池ケースの側面を構成し且つ少なくとも一つの開口部を有する外装缶と、前記電池ケースの端面を構成するように前記外装缶の開口部を覆う蓋板とを有する電池ケースを備えた密閉型電池が知られている。このような密閉型電池では、例えば特許文献１に開示されるように、電池缶（外装缶）の開口部に対して電池蓋（蓋板）の外周縁部を溶接することにより、電池ケースが構成される。

電池缶（外装缶）の開口部と電池蓋（蓋板）の外周縁部との溶接は、特許文献１、２に開示されているように、一般的にはレーザー溶接によって行われる。電池缶（外装缶）の開口部及び電池蓋（蓋板）の外周縁部にレーザー光を照射すると、該開口部及び電池蓋（蓋板）の外周縁部は、レーザー光の熱によって溶融した後、冷却されることにより接合される。

また、特許文献２に開示されるように、密閉型電池の外装缶の開口部と電池蓋とをレーザー光を用いて溶接する場合、該開口部と電池蓋との合わせ部分にレーザー光が照射される。なお、特許文献２には、外装缶の外周側に角部分がなく滑らかに湾曲した外表面を有する溶接部が開示されている。

特開２００３−３１１８６号公報 特開２００７−１５７５１９号公報

ところで、上述の特許文献２のようにレーザー光を外装缶の開口部と蓋板との合わせ部分に照射する場合、該外装缶の開口部における側壁の厚み（以下、開口部の厚みという）が大きいと、外装缶の開口部の内周側の一部のみが前記レーザー光によって溶融する。

また、外装缶の開口部の厚みが大きい場合に、特許文献２のように外装缶の外周側に角部分がなく滑らかに湾曲した外表面を有する溶接部を形成するためには、前記合わせ部分から外装缶の外周側にオフセットした位置にレーザー光を照射する必要がある。このようにレーザー光を照射する位置を前記合わせ部分から外装缶の外周側にオフセットすると、前記合わせ部分での溶融領域が小さくなり、溶接強度が低下する可能性がある。

さらに、レーザー光を前記合わせ部分に照射した場合、該レーザー光によって生じた熱は蓋板に拡散するため、該蓋板の外周側を十分に溶融できない可能性がある。

よって、外装缶の開口部の厚みが大きくなると、十分な溶接強度が得られない可能性がある。

本発明は、外装缶の開口部と蓋板の外周縁部とを溶接することによって電池ケースを得る密閉型電池の製造方法において、前記開口部と前記蓋板の外周縁部との溶接強度を向上可能な構成を得ることを目的とする。

本発明の一実施形態に係る密閉型電池の製造方法は、内部に電極体及び電解液が封入された柱状の電池ケースを備えた密閉型電池の製造方法である。この製造方法は、前記電池ケースの側面を構成し且つ少なくとも一つの開口部を有する外装缶を形成するとともに、該開口部の外周側に、開口端に向かって徐々に前記開口部の厚みが小さくなるテーパ部を形成する外装缶形成工程と、前記電池ケースの端面を構成するように前記外装缶の開口部を覆う蓋板を形成するとともに、該蓋板の表面に凹部を形成する蓋板形成工程と、前記蓋板を前記外装缶の開口部に組み付ける組立工程と、前記外装缶の開口部に対して前記蓋板を配置した状態で、前記開口部と前記蓋板における前記凹部よりも外周側とを、レーザー光によって溶融させることにより接合する接合工程とを有する（第１の方法）。

以上の方法により、外装缶の開口部と蓋板の外周側との溶接部の強度を向上することができる。すなわち、外装缶の開口部の外周側に、開口端に向かって徐々に前記開口部の厚みが小さくなるテーパ部を設けることにより、外装缶の開口部の厚みが大きい場合でも、該外装缶の開口端での厚みを小さくして、溶接時に溶融しやすくすることができる。しかも、蓋板の表面に凹部を設けて該蓋板の凹部よりも外周側を外装缶の開口部と溶接することにより、溶接時に生じた熱が蓋板の凹部よりも内周側に伝わりにくくなる。よって、蓋板の凹部よりも外周側に熱がこもりやすくなるため、該蓋板の外周側を容易に溶融させることができる。

したがって、以上の製造方法により、溶接時に外装缶の開口部及び蓋板の凹部よりも外周側を容易に溶融させることができるため、外装缶の開口部と蓋板の外周側との溶接強度を向上することができる。

しかも、上述のように、外装缶の開口部の外周側にテーパ部を設けることにより、該開口部が溶接時に容易に溶融して、該開口部の最外周側に角部分がなく滑らかな外表面を有する溶接部となる。したがって、密閉型電池を落下させた際に開口部で応力が集中する部分がなくなる。よって、密閉型電池の耐衝撃性を向上することができる。

また、蓋板の表面に凹部を設けて該蓋板の凹部よりも外周側を外装缶の開口部と溶接することにより、溶接時に溶融した部分が蓋板の内周側に引っ張られるのを防止できる。すなわち、蓋板には、溶接部よりも内周側に凹部が設けられているため、当該溶接部が溶融した状態から硬化する際に、蓋板の内周側から引っ張り力を受けるのを防止できる。これにより、溶接時に溶融した部分が硬化する際に、外装缶の開口部と蓋板の外周縁部との合わせ部分でクラックが生じるのを防止できる。

前記第１の方法において、前記外装缶形成工程及び前記蓋板形成工程では、前記外装缶及び前記蓋板を縦断面で見て、前記外装缶の開口部における前記テーパ部以外の部分の厚みと前記蓋板における前記凹部よりも外周側の幅寸法との和が、前記レーザー光のスポット径に対して０．５倍から１．２倍になるように、前記外装缶及び前記蓋板を形成する（第２の方法）。

外装缶の開口部におけるテーパ部以外の部分の厚みと蓋板における凹部よりも外周側の幅寸法との和を、上述の範囲で規定することにより、レーザー光によって外装缶の開口部及び蓋板の外周縁部を効率良く溶融させることができる。すなわち、外装缶の開口部のテーパ部及び蓋板の凹部を、レーザー光によって外装缶の開口部及び蓋板の外周縁部を効率良く溶融可能な位置に設けることで、外装缶の開口部と蓋板との溶接部の強度向上を図れる。

なお、スポット径とは、レーザー光を対象物に対して垂直に照射した際に該対象物に照射されたレーザー光の直径を意味する。

前記第１または第２の方法において、前記蓋板形成工程では、前記蓋板および前記外装缶を縦断面で見て、前記蓋板における前記凹部よりも外周側の幅寸法が前記外装缶の開口部における前記テーパ部以外の部分の幅寸法と同等になるように、前記蓋板の表面に前記凹部を形成する（第３の方法）。

これにより、外装缶の開口部におけるテーパ部以外の部分と、蓋板における凹部よりも外周側とを、同等の幅寸法にすることができる。すなわち、外装缶の開口部と蓋板との溶接部において、外装缶の開口部のうち溶接される部分と、蓋板の溶接される部分とが、同等の幅寸法になる。これにより、溶接時に溶融する範囲も外装缶の開口部と蓋板とで同等になるため、両者がいずれか一方に引っ張られるのを防止できる。したがって、溶接時に溶融した部分を冷却させる際に、外装缶の開口部と蓋板との合わせ部分でクラックが生じるのを防止できる。

前記第１から第３の方法のうちいずれか一つの方法において、前記蓋板形成工程では、前記蓋板に、平面視で前記蓋板の中央部分に端子を配置可能な貫通孔を形成するとともに、該貫通孔と前記蓋板の外周縁部との間に前記凹部を形成する。前記組立工程では、前記蓋板の貫通孔内に前記端子及び絶縁体を配置した状態で、前記蓋板を前記外装缶の開口部を覆うように組み付ける（第４の方法）。

一般的に、密閉型電池の蓋板には、電池ケース内に配置された電極体と電気的に接続された端子が貫通している。この端子は、電極体の正極及び負極のうち一方の電極に電気的に接続されている。一方、電池ケースは、電極体の正極及び負極のうち他方の電極に電気的に接続されている。電池ケースは、蓋板と溶接によって接合されている。そのため、蓋板は、前記他方の電極に電気的に接続された電池ケースと同電位になる。すなわち、密閉型電池において、端子と電池ケース及び蓋板とはそれぞれ異なる極性の電極に電気的に接続されている。上述のように端子は蓋板を貫通しているため、端子と蓋板との間で短絡が生じないように、密閉型電池は、端子と蓋板との間に配置された絶縁体を有する。

上述のような構成において、端子が配置される蓋板の貫通孔と該蓋板の外周縁部との間に凹部を形成することにより、外装缶の開口部と溶接される蓋板の外周縁部から内周側に向かって溶接時の熱が伝わるのを抑制できる。すなわち、蓋板に上述の凹部を設けることにより、該凹部よりも内周側に溶接時に生じた熱が直接伝わるのを防止できる。これにより、蓋板と端子との間に絶縁体が配置された構成の場合、溶接時に生じた熱によって該絶縁体が損傷を受けるのを防止できる。

前記第４の方法において、前記蓋板形成工程では、前記凹部を、前記蓋板において前記絶縁体との距離よりも前記蓋板の外周縁部との距離が短い位置に設ける（第５の方法）。これにより、溶接時に生じた熱が蓋板に拡散するのを効率良く抑制することができる。よって、溶接時に、蓋板の外周縁部を効率良く溶融させることができる。したがって、溶接部の溶接強度を向上することができる。しかも、凹部によって、溶接時に生じた熱が蓋板を介して絶縁体に伝わるのを効果的に抑制できる。

前記第１から第５の方法のうちいずれか一つの方法において、前記蓋板形成工程では、前記蓋板の表面に、前記凹部として溝部を形成する（第６の方法）。これにより、溶接時に生じた熱が蓋板に拡散するのをより効果的に抑制できる。したがって、溶接部の溶接強度をより確実に向上できるとともに、絶縁体が熱によって損傷を受けるのをより確実に防止できる。

本発明の一実施形態に係る密閉型電池の製造方法によれば、外装缶の開口部の外周側に、開口端に向かって徐々に厚みが小さくなるテーパ部を設けるとともに、蓋板の表面に凹部を設ける。そして、外装缶の開口部と蓋板の凹部よりも外周側とを溶融させることによって接合する。これにより、外装缶の開口部と蓋板の外周縁部との溶接強度を向上することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る密閉型電池の概略構成を示す斜視図である。 図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図３は、電池ケースの溶接部を拡大して示す拡大断面図である。 図４は、電池ケースの外装缶の開口部と蓋板の外周縁部との合わせ部分に対してレーザー光を照射する様子を模式的に示す図３相当図である。 図５は、電池ケースの外装缶の開口部と蓋板の外周縁部との合わせ部分をレーザー光によって一部溶融させた様子を示す図３相当図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。なお、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

（全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係る密閉型電池１の概略構成を示す斜視図である。この密閉型電池１は、有底筒状の外装缶１０と、該外装缶１０の開口部１６（図２参照）を覆う蓋板２０と、該外装缶１０内に収納される電極体３０とを備える。

図１及び図２に示すように、外装缶１０に蓋板２０を取り付けることによって、内部に空間を有する柱状の電池ケース２が構成される。すなわち、密閉型電池１は、電池ケース２を有する。また、後述するように、密閉型電池１は、蓋板２０を貫通する負極端子２２と、該負極端子２２と電池ケース２との間に配置された絶縁パッキング２１（絶縁体）とを有する。なお、電池ケース２内には、電極体３０以外に、非水電解液（以下、単に電解液という）も封入されている。

電極体３０は、それぞれシート状に形成された正極３１、負極３２及びセパレータ３３を、例えば、正極３１、セパレータ３３、負極３２、セパレータ３３の順に重ね合わせた状態で渦巻状に巻回することによって形成された巻回電極体である（図２参照）。特に図示しないが、電極体３０は、正極３１、負極３２及びセパレータ３３を重ね合わせた状態で巻回した後、押しつぶして扁平状に形成される。

ここで、図２には、電極体３０の外周側の数層分しか図示されていない。しかしながら、この図２では電極体３０の内周側部分の図示を省略しているだけであり、当然のことながら、電極体３０の内周側にも正極３１、負極３２及びセパレータ３３が存在する。また、図２では、蓋板２０と電極体３０との間に配置される絶縁体等の記載も省略している。

正極３１は、正極活物質を含有する正極活物質層を、アルミニウム等の金属箔製の正極集電体の両面にそれぞれ設けたものである。詳しくは、正極３１は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能なリチウム含有酸化物である正極活物質、導電助剤及びバインダなどを含む正極合剤を、アルミニウム箔などからなる正極集電体上に塗布して乾燥させることによって形成される。正極活物質であるリチウム含有酸化物としては、例えば、ＬｉＣｏＯ_２などのリチウムコバルト酸化物やＬｉＭｎ_２Ｏ_４などのリチウムマンガン酸化物、ＬｉＮｉＯ_２などのリチウムニッケル酸化物等のリチウム複合酸化物を用いるのが好ましい。なお、正極活物質として、１種類の物質のみを用いてもよいし、２種類以上の物質を用いてもよい。また、正極活物質は、上述の物質に限られない。

負極３２は、負極活物質を含有する負極活物質層を、銅等の金属箔製の負極集電体の両面にそれぞれ設けたものである。詳しくは、負極３２は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質、導電助剤及びバインダなどを含む負極合剤を、銅箔などからなる負極集電体上に塗布して乾燥させることによって形成される。負極活物質としては、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素材料（黒鉛類、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類など）を用いるのが好ましい。負極活物質は、上述の物質に限られない。

図２に示すように、電極体３０の正極３１には正極リード３４が接続されている一方、負極３２には負極リード３５が接続されている。これにより、正極リード３４及び負極リード３５が、電極体３０の外に引き出されている。図示しないが、正極リード３４の先端側は、蓋板２０に接続されている。一方、負極リード３５の先端側は、後述するように、リード板２７を介して負極端子２２に接続されている（図２参照）。

外装缶１０は、アルミニウム合金製の有底筒状部材であり、後述する蓋板２０とともに電池ケース２を構成する。外装缶１０は、図１に示すように、長方形の短辺側が円弧状に形成された底面１１を有する有底筒状の部材である。詳しくは、外装缶１０は、底面１１と、滑らかな曲面を有する扁平筒状の側壁１２とを備える。この側壁１２は、対向する一対の平面部１３（側面）と、該平面部１３同士を接続する一対の半円筒部１４とを有する。外装缶１０は、底面１１の短辺方向に対応する厚み方向の寸法が、底面１１の長辺方向に対応する幅方向の寸法よりも小さくなるように、扁平形状に形成されている。また、この外装缶１０は、後述するように正極リード３４に接続される蓋板２０と接合されているため、密閉型電池１の正極端子も兼ねている。

図２に示すように、外装缶１０の内側の底部には、該外装缶１０を介して電極体３０の正極３１と負極３２との間で短絡が発生するのを防止するためのポリエチレンシートからなる底部絶縁体１５が配置されている。上述の電極体３０は、該底部絶縁体１５上に一方の端部が位置付けられるように配置されている。

図４に示すように、蓋板２０と接合される前の外装缶１０の開口部１６の外周側には、開口端に向かうほど厚みが小さくなるテーパ部１６ａが形成されている。このテーパ部１６ａは、後述するように外装缶１０の開口部１６が蓋板２０と溶接された際に、溶融して後述の溶接部１７の一部となる。すなわち、テーパ部１６ａは、図１から図３に示すように電池ケース２が形成された時点では、外装缶１０に残存していない。

なお、上述のとおり、テーパ部１６ａは、蓋板２０と接合される前の外装缶１０の開口部１６の外周側に設けられている。そのため、図４に示すように、蓋板２０と接合される前の外装缶１０の開口部１６の内周側には、テーパ部１６ａが設けられていない残部１６ｂが形成されている。この残部１６ｂも、外装缶１０の開口部１６と蓋板２０とが接合された際には溶融するため、図１から図３に示すように、外装缶１０の開口部１６には残存していない。

上述のようなテーパ部１６ａを外装缶１０の開口部１６の外周側に設けることにより、蓋板２０との接合部分における外装缶１０の厚みを小さくすることができる。これにより、詳しくは後述するが、図２及び図３に示すような溶接部１７の形状を実現することができる。

（蓋板）
図２に示すように、蓋板２０は、外装缶１０の開口部１６を覆うように配置されている。また、蓋板２０は、その外周縁部２０ｃで外装缶１０の開口部１６にレーザー溶接によって接合されている。この蓋板２０は、外装缶１０と同様、アルミニウム合金製の部材からなり、該外装缶１０の開口部１６の内側に嵌合可能なように平面視で短辺側が円弧状に形成されている。また、蓋板２０は、その板厚が外装缶１０の側壁１２の厚みよりも大きい。

蓋板２０には、その長手方向の中央部分に貫通孔２０ａが形成されている。この貫通孔２０ａ内には、ポリプロピレン製の絶縁パッキング２１（絶縁体）及びステンレス鋼製の負極端子２２が挿通している。具体的には、概略柱状の負極端子２２が挿通された概略円筒状の絶縁パッキング２１が該貫通孔２０ａの周縁部に嵌合されている。

負極端子２２は、円柱状の軸部２２ａの両端に一対の平面部２２ｂがそれぞれ一体形成された構成を有する。負極端子２２は、絶縁パッキング２１に対し、一対の平面部２２ｂが露出する一方、軸部２２ａが絶縁パッキング２１内に位置付けられるように配置されている。この負極端子２２には、ステンレス鋼製のリード板２７が電気的に接続されている。これにより、負極端子２２は、リード板２７及び負極リード３５を介して、電極体３０の負極３２に電気的に接続されている。なお、リード板２７と蓋板２０との間には、上部絶縁体２６が配置されている。

蓋板２０と外装缶１０の開口部１６とは、レーザー溶接によって接合されている。蓋板２０の外周縁部２０ｃと外装缶１０の開口部１６とは、該蓋板２０の全周に亘って接合されている。すなわち、蓋板２０の外周縁部２０ｃ及び外装缶１０の開口部１６に跨って、溶接部１７が形成されている。この溶接部１７は、図２及び図３に示すように、電池ケース２の最外周側に形成されるとともに、電池ケース２を縦断面で見て、蓋板２０の厚み方向に凸状に湾曲するように形成されている。このような溶接部１７を形成することにより、外装缶１０の開口部１６の最外周側は角部分がなく滑らかに湾曲した外表面となる。これにより、密閉型電池１を床面等に落下させて該密閉型電池１が衝撃を受けた際に、密閉型電池１の開口部１６で応力が集中する部分がなくなる。よって、密閉型電池１の耐衝撃性を向上することができる。

溶接部１７を上述のような形状にした場合の効果について、以下で説明する。

密閉型電池の溶接部の形状による効果の違いを調べるために、異なる形状の溶接部を有する密閉型電池を製作して、密閉型電池の落下衝撃試験を行った。

具体的には、密閉型電池１の縦断面視で、溶接部の表面が平面状の試験片と、外装缶１０の開口部１６の最外周側が滑らかな曲面になるように溶接部の表面を上述のように蓋板２０の厚み方向に湾曲させた試験片とを、それぞれ、３個ずつ（それぞれの溶接部形状においてＮｏ．１からＮｏ．３）製作した。そして、製作した試験片を１．５ｍの高さからコンクリートの床面上に繰り返し落下させて、溶接部が破損するまでの落下回数をカウントした。なお、目視で溶接部にクラックの発生が確認できた場合に、溶接部の破損と判定した。

密閉型電池の落下衝撃試験の結果を表１に示す。表１に示すように、溶接部の表面が平面状の場合には、数回の落下で、溶接部が破損した。これに対し、外装缶の最外周側が滑らかな曲面になるように溶接部の外表面を湾曲させている場合には、落下を２０回、繰り返しても、溶接部の損傷はなかった。よって、表１の結果から、上述のように外装缶の開口部１６の最外周側が滑らかな曲面になるように溶接部１７の外表面を湾曲させることで、溶接部１７の溶接強度を向上可能であることが分かる。

また、図１に示すように、蓋板２０の上面（表面）には、該蓋板２０の外周に沿うように上面視で楕円形状に溝部２０ｂ（凹部）が形成されている。すなわち、本実施形態では、溝部２０ｂは、蓋板２０の全周に形成されている。また、溝部２０ｂは、蓋板２０の外周側、すなわち、負極端子２２及び絶縁パッキング２１よりも蓋板２０の外周側に形成されている。詳しくは、溝部２０ｂは、蓋板２０の外周縁部２０ｃ（図２及び図３参照）よりも内周側で、且つ、絶縁パッキング２１との距離よりも溶接部１７との距離が短い位置に設けられている。これにより、蓋板２０の外周縁部２０ｃと外装缶１０の開口部１６とを溶接する際に生じた熱が蓋板２０に拡散するのを、溝部２０ｂによって効果的に抑制することができる。本実施形態では、溝部２０ｂは、例えば、図２及び図３に示すような断面矩形状に形成されている。

上述の溶接部１７は、蓋板２０の溝部２０ｂよりも外周側と外装缶１０の開口部１６とに跨って形成されている。すなわち、蓋板２０の外周縁部２０ｃと外装缶１０の開口部１６との合わせ部分（接触部分）に、レーザー光を照射して溶融させることにより、溶融した部分が上述の溶接部１７となる。

上述のように蓋板２０における溝部２０ｂよりも外周側と外装缶１０の開口部１６とをレーザー溶接することにより、溶接時に生じた熱が、蓋板２０の溝部２０ｂよりも内周側に拡散するのを抑制できる。これにより、溶接時に生じた熱が蓋板２０の溝部２０ｂよりも外周側にこもるため、蓋板２０の外周縁部２０ｃ及び外装缶１０の開口部１６を十分に溶融させることができる。したがって、溶接部１７の溶接強度の向上を図れる。

ここで、図４に示すように、溝部２０ｂは、電池ケース２を縦断面で見て、外装缶１０の開口部１６に形成された残部１６ｂの厚みＸに対し、溝部２０ｂと蓋板２０の外周縁との間隔Ｙが同程度になるように、蓋板２０の表面に形成されている。すなわち、溝部２０ｂは、外装缶１０と蓋板２０との合わせ部分からの距離Ｙが、外装缶１０のテーパ部１６ａと前記合わせ部分との間隔Ｘと同等になるように、蓋板２０の上面に形成されている。

このような位置に溝部２０ｂを設けることにより、外装缶１０の開口部１６と蓋板２０との合わせ部分にレーザー光を照射した際に、外装缶１０の残部１６ｂと蓋板２０の溝部２０ｂよりも外周側とに対して、それぞれ、レーザー光によって同程度の熱量を与えることができる。これにより、外装缶１０の残部１６ｂと蓋板２０の溝部２０ｂよりも外周側とが同程度の時間で溶融する。

このように、外装缶１０の残部１６ｂと蓋板２０の溝部２０ｂよりも外周側とをレーザー光によって同程度の時間で溶融可能な構成にすることで、溶融部分が冷却されて硬化する際に、該溶融部分が外装缶１０及び溝部２０ｂのいずれか一方に引っ張られるのを防止できる。すなわち、レーザー光を照射した際、外装缶１０及び蓋板２０で溶融した部分は、溶融していない部分によって引っ張られる。これに対し、本実施形態の構成のように、外装缶１０の開口部１６にテーパ部１６ａを設けるとともに蓋板２０に溝部２０ｂを設けることにより、レーザー光の照射によって溶融した部分が溶融していない部分によって引っ張られるのを防止できる。したがって、溶融した部分が冷却されて硬化する際に、外装缶１０と蓋板２０との合わせ部分にクラックが生じるのを防止できる。これにより、溶接部１７の溶接強度を向上することができる。

また、外装缶１０の開口部１６の外周側にテーパ部１６ａを設けることにより、外装缶１０の開口部１６の厚みが大きい場合でも、レーザー光によって形成される溶接部１７は、開口部１６の最外周側に角部分がなく滑らかに湾曲した外表面となる。すなわち、外装缶１０の開口部１６の外周側にテーパ部１６ａを設けることにより、該外装缶１０の開口部１６の厚みが大きい場合でも、該開口部１６が溶融しやすくなる。このように開口部１６を十分に溶融可能な構成にすることにより、レーザー光によって外装缶１０及び蓋板２０を溶接する際に、テーパ部１６ａが溶融して図３に示すような滑らかな外表面を有する溶接部１７を形成することができる。

上述のように、蓋板２０において溝部２０ｂよりも外周側を外装缶１０の開口部１６と溶接することにより、レーザー光を照射した際に、熱が蓋板２０の溝部２０ｂよりも内周側に伝達されるのを防止できる。すなわち、溝部２０ｂを設けることにより、図３に実線矢印で示すように、蓋板２０に溝部２０ｂが設けられていない場合に比べて、レーザー光によって溶接時に生じた熱が蓋板２０の内周側に伝達される経路が長くなる。よって、その分、溶接で生じた熱が蓋板２０の溝部２０ｂよりも内周側に伝達されにくくなる。

また、上述の溝部２０ｂを設けることにより、蓋板２０の表面の放熱面積を増大させることができ、溶接部１７で生じた熱を蓋板２０の外部に効率良く排出することができる。

なお、蓋板２０に設ける溝部２０ｂは、該蓋板２０の全周に設けなくてもよい。また、蓋板２０の上面に、穴部などの凹部を設けてもよい。さらに、外装缶１０の開口部１６に設けるテーパ部１６ａは、該開口部１６の全周に設けなくてもよい。テーパ部１６ａとは、平面であってもよいし、凸面や凹面などの曲面であってもよい。また、テーパ部１６ａには、Ｒ部も含む。

（密閉型電池の製造方法）
次に、上述のような構成を有する密閉型電池１の製造方法について説明する。

まず、有底筒状の外装缶１０及び板状の蓋板２０を形成する。外装缶１０を形成する際には、外装缶１０の開口部１６の外周側に、開口端に向かうほど開口部１６の厚みが小さくなるようなテーパ部１６ａを形成する。このテーパ部１６ａは、開口部１６の内周側にテーパ部分が形成されない残部１６ｂが設けられるように、開口部１６の外周側に形成される。なお、外装缶１０は、例えば深絞り加工によって形成される。

蓋板２０を形成する際には、蓋板２０を外装缶１０の開口部１６を覆うような形状に形成するとともに、蓋板２０の上面に外周に沿って溝部２０ｂを形成する。

外装缶１０及び蓋板２０は、外装缶１０の開口部１６の残部１６ｂの厚みＸと蓋板２０の溝部２０ｂよりも外周側の幅寸法Ｙとの和Ｔが、レーザー溶接に用いられるレーザー光のスポット径Ｄに対して０．５倍から１．２倍になるように形成される。和Ｔがこの範囲内であれば、レーザー光によって、外装缶１０の開口部１６及び蓋板２０の外周縁部２０ｃを効率良く溶融させることができる。したがって、溶接部１７の溶接強度の向上を図ることができる。なお、前記和Ｔの下限値は、前記スポット径Ｄに対して０．２５倍が好ましい。

上述の外装缶１０及び蓋板２０とは別に、それぞれ従来と同様の構成を有する電極体３０、負極端子２２及び絶縁パッキング２１等の各部品を製作する。

上述のように形成された外装缶１０内に、電極体３０などの各部品を配置した後、電解液を注入し、外装缶１０の開口部１６を蓋板２０によって覆う（図４参照）。蓋板２０には、貫通孔２０ａ内に負極端子２２及び絶縁パッキング２１が配置されている。

外装缶１０の開口部１６に蓋板２０を配置した状態で、開口部１６と蓋板２０の外周縁部２０ｃとにレーザー光を照射して溶接する（図５参照）。レーザー溶接は、レーザー溶接機を用いて、例えば５００Ｗから４０００Ｗの出力のレーザー光を１０００μｓの時間内で出力を変動させながら被溶接物（外装缶１０及び蓋板２０）に対して照射することにより行う。具体的には、一例として、照射時間が０μｓから１００μｓの間は出力５００Ｗのレーザー光を被溶接物に照射し、照射時間が１００μｓから２００μｓの間は出力４０００Ｗのレーザー光を被溶接物に照射する。レーザー溶接は、被溶接物に対するレーザー光の照射位置（スポット）が部分的に重なるように、蓋板２０の外周に沿って照射位置を徐々に移動させて行う。なお、図５において、符号１８は、レーザー光によって溶融した溶融部である。

なお、レーザー光のスポット径は、例えばφ０．４ｍｍである。

上述のようにレーザー光によって外装缶１０の開口部１６と蓋板２０の外周縁部２０ｃとを溶接することにより、外装缶１０の開口部１６の最外周側に角部分がない滑らかに湾曲した外表面を有する溶接部１７が形成される。

ここで、外装缶１０を形成するとともに、該外装缶１０の開口部１６の外周側に、開口端に向かって徐々に開口部１６の厚みが小さくなるテーパ部１６ａを形成する工程が外装缶形成工程に、蓋板２０を形成するとともに、該蓋板２０の表面に溝部２０ｂを形成する工程が蓋板形成工程に、それぞれ対応する。また、蓋板２０を外装缶１０に組み付ける工程が組立工程に、外装缶１０の開口部１６に対して蓋板２０を配置した状態で、開口部１６と蓋板２０における溝部２０ｂよりも外周側とを、レーザー光によって溶融させることにより接合する工程が接合工程に、それぞれ対応する。

（実施形態の効果）
本実施形態では、外装缶１０の開口部１６の外周側にテーパ部１６ａを設けるとともに、蓋板２０の表面に溝部２０ｂを設ける。そして、外装缶１０の開口部１６においてテーパ部１６ａが形成されていない残部１６ｂと、蓋板２０の溝部２０ｂよりも外周側とを、レーザー光によって溶接する。これにより、外装缶１０の開口部１６の厚みが大きい場合でも、外装缶１０の開口部１６及び蓋板２０の外周縁部２０ｃを十分に溶融させることができる。

すなわち、外装缶１０の開口部１６の外周側にテーパ部１６ａを設けることにより、該開口部１６の厚みを部分的に小さくすることができ、該開口部１６をレーザー光によって容易に溶融させることができる。これにより、溶接部１７の強度向上を図れる。

また、溶接時には、蓋板２０の表面に形成された溝部２０ｂによって、溶接時に生じた熱が該溝部２０ｂよりも内周側に拡散するのを防止できる。これにより、レーザー光によって外装缶１０の開口部１６及び蓋板２０の外周縁部２０ｃを十分に溶融させることができ、溶接強度を向上することができる。

さらに、開口部１６の残部１６ｂの厚みＸと蓋板２０の溝部２０ｂよりも外周側の幅寸法Ｙとが同等になるように、該蓋板２０に溝部２０ｂを設けることにより、外装缶１０の開口部１６と蓋板２０の外周縁部２０ｃとで溶融の速度を同程度にすることができる。これにより、溶接時に溶融した部分が、外装缶１０及び蓋板２０の一方に引っ張られるのを防止できる。したがって、溶融した部分が冷却されて硬化する際に、外装缶１０の開口部１６と蓋板２０の外周縁部２０ｃとの合わせ部分にクラックが生じるのを防止できる。

また、蓋板２０に溝部２０ｂを設けることにより、蓋板２０と外装缶１０の開口部１６とを溶接する際に生じる熱が、蓋板２０を介して絶縁パッキング２１に伝わるのを抑制することができる。したがって、絶縁パッキング２１が溶接時に生じた熱によって損傷を受けるのを防止できる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

前記実施形態では、外装缶１０の開口部１６の残部１６ｂの厚みＸと蓋板２０の溝部２０ｂよりも外周側の幅寸法Ｙとの和Ｔが、レーザー光のスポット径Ｄに対して０．５倍から１．２倍になるように、外装缶１０及び蓋板２０を形成している。しかしながら、前記和Ｔが上述の範囲外となるように外装缶１０及び蓋板２０を形成してもよい。

前記実施形態では、蓋板２０に設ける溝部２０ｂの断面を矩形状としている。しかしながら、溝部２０ｂの断面は、どのような断面形状であってもよい。

前記実施形態では、密閉型電池１の電池ケース２を、長方形の短辺側が円弧状に形成された底面を有する柱状としている。しかしながら、電池ケースの形状は、六面体など他の形状であってもよい。

前記実施形態では、密閉型電池１をリチウムイオン電池として構成している。しかしながら、密閉型電池１はリチウムイオン電池以外の電池であってもよい。

本発明は、外装缶の開口部に蓋板が溶接によって接合された電池ケースを有する密閉型電池の製造方法に利用可能である。

１ 密閉型電池
２ 電池ケース
１０ 外装缶
１３ 平面部（側面）
１６ 開口部
１６ａ テーパ部
１６ｂ 残部（テーパ部以外の部分）
１７ 溶接部
２０ 蓋板
２０ａ 貫通孔
２０ｂ 溝部（凹部）
２０ｃ 外周縁部
２１ 絶縁パッキング（絶縁体）
２２ 負極端子（端子）
３０ 電極体

Claims (6)

1. 内部に電極体及び電解液が封入された柱状の電池ケースを備えた密閉型電池の製造方法であって、
   前記電池ケースの側面を構成し且つ少なくとも一つの開口部を有する外装缶を形成するとともに、該開口部の外周側に、開口端に向かって徐々に前記開口部の厚みが小さくなるテーパ部を形成する外装缶形成工程と、
   前記電池ケースの端面を構成するように前記外装缶の開口部を覆う蓋板を形成するとともに、該蓋板の表面に凹部を形成する蓋板形成工程と、
   前記蓋板を前記外装缶の開口部に組み付ける組立工程と、
   前記外装缶の開口部に対して前記蓋板を配置した状態で、前記開口部と前記蓋板における前記凹部よりも外周側とを、レーザー光によって溶融させることにより接合する接合工程とを有する、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において、
   前記外装缶形成工程及び前記蓋板形成工程では、前記外装缶及び前記蓋板を縦断面で見て、前記外装缶の開口部における前記テーパ部以外の部分の厚みと前記蓋板における前記凹部よりも外周側の幅寸法との和が、前記レーザー光のスポット径に対して０．５倍から１．２倍になるように、前記外装缶及び前記蓋板を形成する、密閉型電池の製造方法。
3. 請求項１または２に記載の密閉型電池の製造方法において、
   前記蓋板形成工程では、前記蓋板および前記外装缶を縦断面で見て、前記蓋板における前記凹部よりも外周側の幅寸法が前記外装缶の開口部における前記テーパ部以外の部分の厚みと同等になるように、前記蓋板の表面に前記凹部を形成する、密閉型電池の製造方法。
4. 請求項１から３のいずれか一つに記載の密閉型電池の製造方法において、
   前記蓋板形成工程では、前記蓋板に、平面視で前記蓋板の中央部分に端子を配置可能な貫通孔を形成するとともに、該貫通孔と前記蓋板の外周縁部との間に前記凹部を形成し、
   前記組立工程では、前記蓋板の貫通孔内に前記端子及び絶縁体を配置した状態で、前記蓋板を前記外装缶の開口部を覆うように組み付ける、密閉型電池の製造方法。
5. 請求項４に記載の密閉型電池の製造方法において、
   前記蓋板形成工程では、前記凹部を、前記蓋板において前記絶縁体との距離よりも前記蓋板の外周縁部との距離が短い位置に設ける、密閉型電池の製造方法。
6. 請求項１から５のいずれか一つに記載の密閉型電池の製造方法において、
   前記蓋板形成工程では、前記蓋板の表面に、前記凹部として溝部を形成する、密閉型電池の製造方法。