JP2015162270A - Method of manufacturing cylindrical secondary battery - Google Patents
Method of manufacturing cylindrical secondary battery Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015162270A JP2015162270A JP2014034944A JP2014034944A JP2015162270A JP 2015162270 A JP2015162270 A JP 2015162270A JP 2014034944 A JP2014034944 A JP 2014034944A JP 2014034944 A JP2014034944 A JP 2014034944A JP 2015162270 A JP2015162270 A JP 2015162270A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- connection lead
- negative electrode
- positive electrode
- secondary battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
Abstract
Description
この発明は、車載用途等に使用される円筒形二次電池の製造方法に関し、より詳細には、発電要素に接続される接続リードと電池缶とを溶接する円筒形二次電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a cylindrical secondary battery used for in-vehicle applications, and more particularly, to a method for manufacturing a cylindrical secondary battery in which a connection lead connected to a power generation element and a battery can are welded. .
円筒形二次電池の製造方法として、下記に示す接続リードを電池缶に溶接する工程を有するものがある。正極電極と負極電極とをセパレータを介して軸芯の周囲に捲回して発電要素を作製する。発電要素に電極集電部材を介して接続リードを電気的に接続し、この接続リードを電池缶の缶底にレーザ溶接により接合する。レーザ溶接は、接続リードを電池缶の缶底の内面に押圧し、この状態で、電池缶の缶底の外部からレーザを照射して、接続リードと電池缶とを接合する。
従来の方法では、接続リードと電池缶の缶底とを接合する溶融部が、接続リードの表面に表出しないように、換言すれば、電池缶の缶底の外面から接続リードの厚さの中間まで溶融させて溶接していた(例えば、特許文献1参照)。
As a method for manufacturing a cylindrical secondary battery, there is one having a step of welding a connection lead shown below to a battery can. A power generation element is manufactured by winding the positive electrode and the negative electrode around a shaft core via a separator. A connection lead is electrically connected to the power generation element via an electrode current collecting member, and this connection lead is joined to the bottom of the battery can by laser welding. In laser welding, the connection lead is pressed against the inner surface of the bottom of the battery can, and in this state, the connection lead and the battery can are joined by irradiating laser from the outside of the bottom of the battery can.
In the conventional method, the melted portion that joins the connection lead and the bottom of the battery can is not exposed on the surface of the connection lead. In other words, the thickness of the connection lead is increased from the outer surface of the bottom of the battery can. It was melted to the middle and welded (see, for example, Patent Document 1).
上記先行文献1に記載された方法では、溶融部が電池缶の缶底の外面から接続リードの厚さの中間までであるので、溶融部の断面積が小さい。円筒形二次電池において、溶融部の断面積が小さいと発熱を伴ったり、振動により溶融部で破断したりすることが懸念される。
In the method described in the above-mentioned
本発明の円筒形二次電池の製造方法は、正極電極と負極電極とがセパレータを介して軸芯の周囲に捲回された発電要素の正極電極および負極電極の一方が電極集電部材に接続され、電極集電部材に接続リードが電気的に接続された捲回群アセンブリを準備し、捲回群アセンブリを電池缶の開口部から電池缶に収容し、少なくとも非導電性材料で形成された先端部を有する押え治具を軸芯内に挿通し、押え治具の先端部の先端面を接続リードの表面に接触させて接続リードを電池缶の缶底の内面に押圧し、接続リードと缶底の内面とが接触した状態で、缶底の外部からレーザビームを照射して、接続リードと電池缶の缶底とを接合する溶融部が、接続リードの表面に表出するように接続リードと電池缶の缶底とを接合するものである。 In the method for producing a cylindrical secondary battery of the present invention, one of the positive electrode and the negative electrode of the power generation element in which the positive electrode and the negative electrode are wound around the shaft core via the separator is connected to the electrode current collector. A wound group assembly in which a connection lead is electrically connected to the electrode current collector, and the wound group assembly is accommodated in the battery can through the opening of the battery can and is formed of at least a non-conductive material. Insert a holding jig with a tip into the shaft core, bring the tip of the holding jig into contact with the surface of the connection lead, and press the connection lead against the inner surface of the bottom of the battery can. With the inner surface of the can bottom in contact, a laser beam is irradiated from the outside of the can bottom, and the melted part that joins the connection lead and the battery can bottom is connected to the surface of the connection lead. The lead and the bottom of the battery can are joined.
本発明の円筒形二次電池の製造方法によれば、接続リードと電池缶の缶底とを接合する溶融部が、接続リードの表面に表出するように溶融されるので、溶融部の断面積を大きくすることができる。従って、溶融部における発熱を抑制し、振動等による破断に対する防止能力を向上することができる。 According to the method for manufacturing a cylindrical secondary battery of the present invention, the melting part that joins the connection lead and the bottom of the battery can is melted so as to be exposed on the surface of the connection lead. The area can be increased. Therefore, heat generation in the melted part can be suppressed, and the ability to prevent breakage due to vibration or the like can be improved.
−実施形態1−
(円筒形二次電池1の全体構成)
以下、本発明による円筒形二次電池の製造方法の一実施の形態を、図面を参照して説明する。
図1は、円筒形二次電池1の拡大断面図である。以下の説明では、円筒形二次電池1をリチウムイオン円筒形二次電池として説明する。
円筒形二次電池1は、缶底2cを有し、上部が開口された円筒形の電池缶2および電池缶2の上部を封口するハット型の電池蓋3で構成される電池容器4を有する。電池容器4の内部には、以下に説明する発電用の各構成部材が収容され、非水電解液6が注入されている。
(Overall configuration of cylindrical secondary battery 1)
Hereinafter, an embodiment of a method for producing a cylindrical secondary battery according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a cylindrical
A cylindrical
円筒型の電池缶2は、鉄系材料により形成され、上端側には開口部2bが設けられ、開口部2b側に、電池缶2の内側に突き出した溝2aが形成されている。電池缶2の外面2kには、腐食を防止するため、ニッケル等のめっきが施されている。しかし、電池缶2の内面2mには、めっきは施されておらず、鉄系材料が電池缶2の内部に露出している。
電池缶2の内部には、発電要素10が収容されている。発電要素10は、軸方向に沿う中空部15cを有する細長い円筒形の軸芯15と、軸芯15の周囲に捲回された正極電極11(図3参照)および負極電極12(図3参照)とを備える。正極集電リング27は、円盤状の基部27aと、この基部27aの内周部において軸芯15側に向かって突出し、軸芯15の内面に圧入される下部筒部27bと、外周縁において電池蓋3側に突き出す上部筒部27cとを有する。正極集電リング27はこの下部筒部27bにより軸芯15の上端部に固定、支持されている。
The cylindrical battery can 2 is made of an iron-based material, and an opening 2b is provided on the upper end side, and a
A
正極電極11の正極タブ16は、正極集電リング27の上部筒部27cに溶接されている。正極集電リング27は例えばアルミニウム系金属により形成され、上部筒部27cの外周には、正極電極11の正極タブ16および押え部材28が溶接されている。多数の正極タブ16は、正極集電リング27の上部筒部27cの外周に密着させておき、正極タブ16の外周に押え部材28をリング状に巻き付けて仮固定し、この状態で超音波溶接により接合される。
The
軸芯15の下端部の外周には、外径が径小とされた段部15bが形成され、この段部15bに負極集電リング(電極集電部材)21が圧入されて固定されている。負極集電リング21は、例えば、銅系金属により形成され、円盤状の基部21aに軸芯15の段部15bに圧入される開口部21bが形成され、外周縁に、電池缶2の底部側に向かって突き出す外周筒部21cが形成されている。負極集電リング21の基部21aには、軸芯15の中空軸に注液された非水電解液6を発電要素10に浸透させるための開口部21d(図2参照)が形成されている。
A
負極電極の負極タブ17は、負極集電リング21の外周筒部21cに接合される。
負極集電リング21の外周筒部21cの外周には、負極電極12の負極タブ17および押え部材22が溶接されている。多数の負極タブ17を、負極集電リング21の外周筒部21cの外周に密着させておき、負極タブ17の外周に押え部材22をリング状に巻き付けて仮固定し、この状態で溶接される。負極集電リング21の基部21aには、接続リード50が、抵抗溶接、或いはレーザ溶接等により接合されている。接続リード50の材質は、ニッケルあるいはニッケル合金である。
The
The
多数の正極タブ16は、正極集電リング27に溶接され、多数の負極タブ17が負極集電リング21に溶接されることにより、正極集電リング27、負極集電リング21および発電要素10が一体的にユニット化された捲回群アセンブリ20が構成される。電池缶2の内部には、非水電解液6が所定量注入されている。非水電解液6の一例として、リチウム塩がカーボネート系溶媒に溶解した溶液が上げられる。この溶液は、鉄系材料と反応することは無く、電池缶2を腐食しない。
The multiple
図2は円筒形二次電池の分解斜視図である。
円筒形状の軸芯15の中空部15cの上方には、円筒状の正極集電リング27が圧入されている。正極集電リング27は、例えば、アルミニウム系金属により形成されている。正極集電リング27の基部27aには、電池内部で発生するガスを放出するための開口部27dが形成されている。正極集電リング27に形成された開口部27eは、接続リード50を電池缶2に溶接するための押え治具80(図5参照)を挿通するためのものである。詳細は後述するが、押え治具80を正極集電リング27に形成された開口部27eから軸芯15の中空部15cに差し込み、押え治具80の先端部で接続リード50を電池缶2の缶底2cの内面に押し付けてレーザを照射する。これにより捲回群アセンブリ20は電池缶2の缶底2cに固定される。
FIG. 2 is an exploded perspective view of the cylindrical secondary battery.
A cylindrical positive
負極集電リング21に接続されている電池缶2の缶底2cは一方の出力端子として作用し、発電要素10に蓄電された電力を電池缶2から取り出すことができる。正極集電リング27の基部27aの上面には、複数のアルミニウム箔が積層されて構成されたフレキシブルな接続部材33が、その一端部を溶接されて接合されている。
The
正極集電リング27の上部筒部27c上には、電池蓋ユニット30が配置されている。電池蓋ユニット30は、リング形状をした絶縁板34、絶縁板34に設けられた開口部34aに嵌入された接続板35、接続板35に溶接されたダイアフラム37およびダイアフラム37に、かしめと溶接により固定された電池蓋3により構成される。
絶縁板34は、円形の開口部34aを有する絶縁性樹脂材料からなるリング形状を有し、正極集電リング27の上部筒部27c上に載置されている。
A
The insulating
絶縁板34は、開口部34aおよび下方に突出する側部34bを有している。絶縁板34の開口部34a内には接続板35が嵌合されている。接続板35の下面には、接続部材33の他端部が溶接されて接合されている。
The insulating
接続板35は、アルミニウム系金属で形成され、中央部を除くほぼ全体が均一でかつ、中央側が少々低い位置に撓んだ、ほぼ皿形状を有している。接続板35の中心には、薄肉でドーム形状に形成された突起部35aが形成されており、突起部35aの周囲には、複数の開口部35bが形成されている。開口部35bは、電池内部に発生するガスを放出する機能を有している。接続板35の突起部35aはダイアフラム37の中央部の底面に抵抗溶接または摩擦攪拌接合により接合されている。ダイアフラム37はアルミニウム系金属で形成され、ダイアフラム37の中心部を中心とする円形の切込み37aを有する。切込み37aはプレスにより上面側をV字形状に押し潰して、残部を薄肉にしたものである。ダイアフラム37は、電池の安全性確保のために設けられており、電池の内圧が上昇すると、切込み37aにおいて開裂し、内部のガスを放出する機能を有する。
The
ダイアフラム37は周縁部において電池蓋3の周縁部を固定している。ダイアフラム37は図2に図示されるように、当初、周縁部に電池蓋3側に向かって垂直に起立する側壁37bを有している。この側壁37b内に電池蓋3を収容し、かしめ加工により、側壁37bを電池蓋3の上面側に屈曲して固定する。
The
電池蓋3は、炭素鋼等の鉄で形成され、表裏両面にニッケルめっきが施されており、ダイアフラム37に接触する円盤状の周縁部3aと、この周縁部3aから上方に突出す筒部3bを有するハット型を有する。筒部3bには開口部3cが形成されている。この開口部3cは、電池内部に発生するガス圧によりダイアフラム37が開裂した際、ガスを電池外部に放出するためのものである。電池蓋3は一方の電力出力端として作用し、電池蓋3から蓄電された電力を取り出すことができる。
The
電池缶2の開口部2bと電池蓋3との間にガスケット43が介装されている。ガスケット43は絶縁部材により形成されており、ダイアフラム37と電池蓋3とのかしめ部を覆っている。ガスケット43は、ゴムで形成されており、限定する意図ではないが、1つの好ましい材料の例として、フッ素系樹脂を挙げることができる。
ガスケット43は、リング状の基部43aの周側縁に、上部方向に向けてほぼ垂直に起立して形成された外周壁部43bを有する形状を有している。
A
The
プレス等により、電池缶2と共にガスケット43の外周壁部43bを屈曲して基部43aと外周壁部43bにより、ダイアフラム37と電池蓋3を軸方向に圧接するようにかしめ加工される。これにより、電池蓋3、ダイアフラム37、絶縁板34および接続板35が一体に形成された電池蓋ユニット30がガスケット43を介して電池缶2に固定される。これとと共に、絶縁板34が捲回群アセンブリ20の正極集電リング27に当接し、捲回群アセンブリ20を電池缶2の缶底2c側に押し付ける。
The outer
図3は、発電要素10の構造の詳細を示すための、その一部を切断した状態の斜視図である。
発電要素10は、軸芯15の周囲に、正極電極11、負極電極12、および第1、第2のセパレータ13、14が捲回された構造を有する。軸芯15は、例えば、PP(ポリプロピレン)のような絶縁材により形成され、中空部15cを有する円筒形状を有する。軸芯15には、第1のセパレータ13、負極電極12、第2のセパレータ14および正極電極11が、順に積層され、捲回されている。最内周の負極電極12の内側には第1のセパレータ13および第2のセパレータ14が数周(図3では、1周)捲回されている。第1のセパレータ13および第2のセパレータ14は、絶縁性の多孔質体で形成されている。
FIG. 3 is a perspective view of a state in which a part of the
The
最内周(軸芯15側)では、負極電極12の捲き始めが正極電極11の捲き始めよりも周方向に延出している。また、最外周(電池缶2側)では負極電極12が正極電極11よりも外周側に捲回されており、負極電極12の捲き終わりが正極電極11の捲き終わりよりも周方向に延出されている。最外周の負極電極12の外周に第2のセパレータ14が捲回されている。最外周の第2のセパレータ14終端が接着テープ19で止められる。尚、最外周で第1のセパレータ13および第2のセパレータ14が数回、捲回された後、接着テープ19で止められることもある。
In the innermost circumference (
正極電極11は、アルミニウム箔により形成され長尺な形状を有し、正極金属箔11aと、この正極金属箔11aの両面に正極合剤が塗布された正極合剤層11bを有する。正極金属箔11aの長手方向に延在する上方側の側縁は、正極合剤が塗布されず正極金属箔11aが露出した正極箔露出部11cとなっている。この正極箔露出部11cには、軸芯15の軸に沿って上方に突き出す多数の正極タブ16が等間隔に一体的に形成されている。
The
正極合剤は正極活物質と、正極導電材と、正極バインダとからなる。正極活物質として、コバルト、マンガン、ニッケル等のリチウム酸化物が挙げられる。
正極バインダとして、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)やフッ素ゴムなどが挙げられる。
The positive electrode mixture includes a positive electrode active material, a positive electrode conductive material, and a positive electrode binder. Examples of the positive electrode active material include lithium oxides such as cobalt, manganese, and nickel.
Examples of the positive electrode binder include polyvinylidene fluoride (PVDF) and fluororubber.
正極合剤を正極金属箔11aに塗布する方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法、等が挙げられる。正極合剤に分散溶液を混練したスラリを、厚さ20μmのアルミニウム箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、プレスし、裁断する。正極合剤の塗布厚さの一例としては片側約40μmである。正極金属箔11aを裁断する際、正極タブ16を一体的に形成する。すべての正極タブ16の長さは、ほぼ同じである。
Examples of the method for applying the positive electrode mixture to the positive
負極電極12は、銅箔により形成され長尺な形状を有する負極金属箔12aと、この負極金属箔12aの両面に負極合剤が塗布された負極合剤層12bとを有する。負極金属箔12aの長手方向に延在する下方側の側縁は、負極合剤が塗布されず銅箔が露出した負極箔露出部12cとなっている。この負極箔露出部12cには、軸芯15の軸に沿って正極タブ16とは反対方向に延出された、多数の負極タブ17が等間隔に一体的に形成されている。
The
負極合剤は、負極活物質と、負極バインダと、増粘剤とからなる。負極活物質としては、黒鉛炭素が挙げられる。 The negative electrode mixture includes a negative electrode active material, a negative electrode binder, and a thickener. An example of the negative electrode active material is graphite carbon.
負極合剤を負極金属箔12aに塗布する方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法等が挙げられる。
負極合剤に分散溶媒を混練したスラリを、厚さ10μmの圧延銅箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、裁断する。負極合剤の塗布厚さの一例としては片側約40μmである。負極金属箔12aをプレスにより裁断する際、負極タブ17を一体的に形成する。すべての負極タブ17の長さは、ほぼ同じである。
Examples of the method for applying the negative electrode mixture to the negative
A slurry obtained by kneading a dispersion solvent in a negative electrode mixture is uniformly applied to both sides of a rolled copper foil having a thickness of 10 μm, dried, and then cut. An example of the coating thickness of the negative electrode mixture is about 40 μm on one side. When the negative
第1、第2のセパレータ13、14の幅(軸方向の長さ)は、負極電極12の負極合剤層12bの幅(軸方向の長さ)よりも大きい。負極電極12の負極合剤層12bの幅は、正極電極11の正極合剤層11bの幅(軸方向の長さ)よりも大きい。負極合剤層12bの幅および長さを正極合剤層11bの幅および長さよりも大きくして、正極合剤層11bの全領域を負極合剤層12bで覆う構造とされている。リチウムイオン二次電池の場合、正極活物質であるリチウムがイオン化してセパレータを浸透し、負極活物質に吸蔵される。この場合、負極側に負極活物質が形成されておらず負極金属箔12aが表出していると負極金属箔12aにリチウムが析出し、内部短絡を発生する原因となる。上記の如く、正極合剤層11bの全領域を負極合剤層12bで覆うことにより、このようなリチウム析出に伴う内部短絡を防止することができる。
The width (length in the axial direction) of the first and
第1のセパレータ13および第2のセパレータ14は、それぞれ、例えば、厚さ40μmのポリエチレン製多孔膜で形成されている。
The
(円筒形二次電池の組立方法)
図4を参照して、円筒形二次電池1の組立方法の概要を説明する。
ステップS1では、図3に図示される発電要素10を組立てる。
ステップS2において、捲回群アセンブリ20を組立てる。この工程では、発電要素10の軸芯15の上端側に正極集電リング27を取り付け、正極集電リング27に正極電極11の正極タブ16を溶接し、また、軸芯15の下端側に負極集電リング21を取り付け、負極集電リング21に負極電極12の負極タブ17を溶接する。
(Assembly method of cylindrical secondary battery)
With reference to FIG. 4, the outline | summary of the assembly method of the cylindrical
In step S1, the
In step S2, the
ステップS3では、捲回群アセンブリ20を電池缶2内に収容する。
ステップS4では、捲回群アセンブリ20の接続リード50を電池缶2の缶底2cの内面にレーザ溶接により接合する。この方法の詳細は、後述する。
In step S <b> 3, the
In step S4, the
ステップS5において、非水電解液6を電池缶2内に注入し、発電要素10の正負極電極11、12を非水電解液6で浸潤する。
In step S <b> 5, the
ステップS6の前に、予め、電池蓋ユニット30を作製しておく(ステップS11参照)。
電池蓋ユニット30を作製するには、先ず、電池蓋3の周縁部にダイアフラム37をかしめ、さらに、溶接により、電池蓋3とダイアフラム37とを一体化する。次に、接続板35を絶縁板34の開口部34aに嵌合して取り付けておく。そして、接続板35の突起部35aを、電池蓋3が固定されたダイアフラム37の底面に抵抗溶接または摩擦攪拌接合により接合する。これにより、電池蓋3、ダイアフラム37、絶縁板34、接続板35が一体化された電池蓋ユニット30が形成される。
Prior to step S6, the
In order to manufacture the
ステップS6では、接続部材33の一端を正極集電リング27に溶接により接合し、次いで、接続部材33の他端を、接続板35が一体化されたダイアフラム37に溶接により接合する。
In step S6, one end of the
ステップS7において、電池缶2の開口部2b内に絶縁板34、接続板35が接合されたダイアフラム37、電池蓋3およびガスケット43を配置し、かしめにより、電池蓋ユニット30を構成し、電池缶2の開口部2bを封口する。これにより、外部から密封された円筒形二次電池1が作製される。
In step S7, the
(接続リードと電池缶の溶接方法)
図5に図示された接続リード50と電池缶2との溶接方法を示すフロー図を参照して、図4のステップS3〜S4の詳細を説明する。
ステップS2で捲回群アセンブリ20の組立てを行い、ステップS3で捲回群アセンブリ20を電池缶2内に収容する。
ステップS3は、捲回群アセンブリ20の接続リード50を電池缶2の缶底2c側に向けて電池缶2の開口部2bから挿入する。従って、捲回群アセンブリ20を電池缶2内に収容した状態では、接続リード50の下面が電池缶2の缶底2cの内面に接触している。
(Welding method for connecting lead and battery can)
Details of steps S3 to S4 in FIG. 4 will be described with reference to a flow chart showing a welding method between the
In step S2, the
In step S <b> 3, the
ステップS31では、捲回群アセンブリ20が収容された電池缶2を、図6に図示されるように、固定治具70に取り付ける。固定治具70は、電池缶2を収容する円筒形の筒壁71と筒壁71に垂直に設けられた設置部72とを有する。設置部72の上面に電池缶2の缶底2cを載置する。
In step S31, the battery can 2 in which the
ステップS32では、軸芯15の中空部15c内に、断面円形の棒状の押え治具80を挿入し、押え治具80の先端面80aで接続リード50の表面50aを押圧して、接続リード50を電池缶2の缶底2cの内面に圧接する。
この状態を図6に図示する。
押え治具80は、ストレート部81と、先端面80aに向かって、漸次、径小となる先端部82とを有しており(図7参照)、先端面80aは、ストレート部81より断面積が小さい平坦な面となっている。押え治具80は、例えば、アルミナ、ジリコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素等のセラミックス材料により形成されている。
In step S <b> 32, a rod-shaped holding
This state is illustrated in FIG.
The holding
ステップS33では、図7に図示されるように、電池缶2の缶底2cの外方からレーザビームLを照射する。溶接装置60は、レーザ発振器61と、制御装置62と、集光系レンズ63とを備えている。制御装置62から得られる制御信号に基づいて、レーザ発振器61内でパルス状のレーザビームLが生成され、所定のタイミングで、所定の強さで集光系レンズ63に向けて出射される。レーザビームLは、集光系レンズ63により溶接部となる領域に集光され、レーザビームLが照射された領域の電池缶2の缶底2cおよび接続リード50が溶融する。
In step S33, the laser beam L is irradiated from the outside of the
レーザビームLとしては、YAGレーザ、CO2レーザ等の一般的なレーザビームLを用いることができる。溶接装置60は、複数の集光系レンズ63を備え、レンズの位置を調整することでレーザビームLの外周を所定形状に成形する。制御装置62は、レーザ発振器61内で生成されるレーザビームLの照射の強さおよび照射のタイミング等の制御を行う。
As the laser beam L, a general laser beam L such as a YAG laser or a CO 2 laser can be used. The
レーザビームLの照射により、上述したように、電池缶2の缶底2cおよび接続リード50の照射領域が溶融され、接合される。レーザビームLの照射は、図7(a)に図示されるように、接続リード50の電池缶2の内部側に面する表面50aに溶融部Mが表出するまで行う。溶融部Mの断面形状は、レーザビームLが照射される側である電池缶2の缶底2cの外面側が最も大きく、接続リード50の表面50a側に向かって、漸次、小さくなる。接続リード50の表面50aに表出した溶融部Mが所定の面積に達した時点で、レーザビームLの照射を止め、溶融部Mを固化して、接続リード50と電池缶2の缶底2cとが固着するまで待機する。つまり、押え治具80により接続リード50を電池缶2の缶底2cに押圧する状態を維持する。この待機時間は、例えば、2〜3ms程度である。
By irradiation with the laser beam L, as described above, the bottom 2c of the battery can 2 and the irradiation region of the
押え治具80は、セラミックスにより形成されているため、溶融部Mに固着することは無い。また、図7(a)に図示されるように、接続リード50の表面50aに表出する溶融部Mの面積が押え治具80の先端面80aの面積より小さい場合、押え治具80は、その先端面80aが、接続リード50における溶融部Mの周囲の非溶融領域により支持される。このため、押え治具80の先端部が溶融部M内に押し込まれることは無い。
このように、接続リード50と電池缶2の缶底2cとを接合するステップS4が完了したら、押え治具80を挿脱して、ステップS5〜S7を行うと、図1に図示される円筒形二次電池1が得られる。
Since the holding
As described above, when step S4 for joining the
上記一実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
(1)接続リード50を電池缶2の缶底2cに押圧した状態で、缶底2cの外側からレーザビームLを照射し、レーザビームLの照射により溶融する溶融部Mが、電池缶2の内部側の表面50aに表出するように溶融させている。このため、溶融部Mが、接続リード50の厚さの中間位置まで溶融される従来の方法に比して、溶融部Mの断面積を大きくすることができる。これにより、溶融部Mにおける発熱を抑制し、振動等による破断に対する防止能力を向上することができる。
According to the one embodiment, the following effects are obtained.
(1) In the state where the
(2)接続リード50を電池缶2の缶底2cに押圧する押え治具80をセラミックス系材料により作製した。このため、溶融部Mが、接続リード50の電池缶2の内部側の表面50aに表出しても、押え治具80が溶融部Mに固着することが無く、溶接による接合を効率的に行うことができる。
(2) The holding
(3)電池缶2を鉄系材料で形成し、非水溶分解液を、鉄系材料を腐食することがない、リチウム塩がカーボネート系溶媒に溶解した溶液とした。このため、溶融部Mが、接続リード50の電池缶2の内部側の表面50aに表出しても、溶接後に電池缶2が腐食することがなく、信頼性を向上することができる。
(3) The battery can 2 was formed of an iron-based material, and the non-aqueous decomposition solution was a solution in which a lithium salt was dissolved in a carbonate-based solvent without corroding the iron-based material. For this reason, even if the fusion | melting part M appears on the
−実施形態2−
図8は、本発明の実施形態2であり、図8(a)は、図8(b)の領域VIIIaの拡大図であり、接続リード50と電池缶2とを溶接する方法を説明するための模式図である。
実施形態2が実施形態1と相違する点は、押え治具80の先端面80aの面積を、接続リード50の電池缶2の内部側の表面50aに表出する溶融部Mの面積よりも小さくした点である。
図8(a)に図示されるように、接続リード50の電池缶2の内部側の表面50aに表出する溶融部Mは、押え治具80の先端面80aの外周の外側に延在されている。
実施形態2における接続リード50の表面50aに表出する溶融部Mの面積を実施形態1の場合と同じとすれば、実施形態2における押え治具80の先端面80aの面積は、実施形態1の押え治具80の先端面80aの面積よりも小さいことになる。
このようにすれば、押え治具80が挿通される軸芯15の中空部15cの軸方向に垂直な面の断面積、つまり、軸芯15の軸方向に垂直な面の断面積を小さくすることが可能となる。軸芯15の断面積が小さくなれば、軸芯15の周囲に巻回される正負極電極11、12の巻き数を大きくすることができ、正負極電極11、12の長さを大きくすることができる。すなわち、円筒形二次電池1の容量を大きくすることができる。
FIG. 8 is a second embodiment of the present invention, and FIG. 8A is an enlarged view of a region VIIIa in FIG. 8B, for explaining a method of welding the
The difference between the second embodiment and the first embodiment is that the area of the
As shown in FIG. 8A, the melting portion M that appears on the
If the area of the melted part M exposed on the
In this way, the cross-sectional area of the surface perpendicular to the axial direction of the
なお、実施形態2では、押え治具80の先端面80aの面積が、接続リード50の電池缶2の内部に表出する溶融部Mの面積より小さいので、レーザビームLを照射して電池缶2の缶底2cおよび接続リード50が溶融した状態で、押え治具80の先端部が溶融部M内に押し込まれる。これを避けるには、押え治具80が、下方に移動するのを規制するためのストッパのような規制手段を設け、押え治具80の先端部が、所定の深さ以上、溶融部M内に押し込まれることがないようにすればよい。
In the second embodiment, since the area of the
実施形態2における他の構成は、実施形態1と同様であり。対応する構成に同一の符号を付して、説明を省略する。
実施形態2においても、実施形態1の効果(1)〜(3)を得ることができる。
Other configurations in the second embodiment are the same as those in the first embodiment. Corresponding components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
Also in the second embodiment, the effects (1) to (3) of the first embodiment can be obtained.
なお、上記実施形態において、押え治具80をセラミックスにより形成するとしたが、テフロン(登録商標)等、セラミックス以外の非導電性材料で形成するようにすることもできる。
In the above-described embodiment, the pressing
押え治具80は、全体を非導電性材料で形成する必要はなく、先端面80aを含む先端側のみを非導電性材料で形成し、それ以外は、導電性材料で形成するようにしてもよい。
The holding
電池缶2を鉄系材料により形成するとしたが、本発明は、電池缶2をアルミニウム系合金等、他の材料により形成した場合においても適用が可能である。 Although the battery can 2 is formed of an iron-based material, the present invention is applicable even when the battery can 2 is formed of another material such as an aluminum-based alloy.
接続リード50を負極電極12に接続されるとして例示したが、電池缶2を正極側とする円筒形二次電池1もあり、本発明は、正極電極11に接続された接続リード50を電池缶2にレーザ溶接する場合にも適用することが可能である。
Although the
また、本発明は、リチウムイオン二次電池に限られるものではなく、ニッケル水素電池またはニッケル・カドミウム電池、鉛蓄電池のように水溶性電解液を用いる円筒形二次電池1にも適用が可能である。
Further, the present invention is not limited to the lithium ion secondary battery, and can also be applied to the cylindrical
また、電池缶2の開口部2bを電池蓋ユニット30により封口するものとして例示したが単一の電池蓋により封口するようにしてもよい。その他、本発明の円筒形二次電池の製造方法は、発明の趣旨の範囲内において、種々、変形して適用することが可能であり、要は、接続リードと缶底の内面とが接触した状態で、缶底の外部からレーザビームを照射して、接続リードと電池缶の缶底とを接合する溶融部が、接続リードの表面に表出するように接続リードと電池缶の缶底とを接合するようにするものであればよい。
Further, although the
1 円筒形二次電池
2 電池缶
2c 缶底
2k 外面
2m 内面
3 電池蓋
4 電池容器
6 非水電解液
10 発電要素
11 正極電極
12 負極電極
15 軸芯
15c 中空部
20 捲回群アセンブリ
21 負極集電リング(電極集電部材)
30 電池蓋ユニット
50 接続リード
50a 表面
60 溶接装置
70 固定治具
80 押え治具
80a 先端面
82 先端部
L レーザビーム
M 溶融部
DESCRIPTION OF
30
Claims (4)
前記捲回群アセンブリを電池缶の開口部から前記電池缶に収容し、
少なくとも非導電性材料で形成された先端部を有する押え治具を前記軸芯内に挿通し、前記押え治具の前記先端部の先端面を前記接続リードの表面に接触させて前記接続リードを前記電池缶の缶底の内面に押圧し、
前記接続リードと前記缶底の内面とが接触した状態で、前記缶底の外部からレーザビームを照射して、前記接続リードと前記電池缶の缶底とを接合する溶融部が、前記接続リードの前記表面に表出するように前記接続リードと前記電池缶の缶底とを接合する、円筒形二次電池の製造方法。 One of the positive electrode and the negative electrode of a power generation element in which a positive electrode and a negative electrode are wound around a shaft core via a separator is connected to an electrode current collector, and a connection lead is connected to the electrode current collector Prepare electrically connected winding group assembly;
Accommodating the wound group assembly into the battery can from an opening of the battery can;
A holding jig having a tip formed of at least a non-conductive material is inserted into the shaft core, and the tip of the tip of the holding jig is brought into contact with the surface of the connection lead to connect the connection lead. Press against the inner surface of the bottom of the battery can,
In the state where the connection lead and the inner surface of the can bottom are in contact with each other, a melting part that irradiates a laser beam from the outside of the can bottom and joins the connection lead and the can bottom of the battery can is the connection lead. A method of manufacturing a cylindrical secondary battery, wherein the connection lead and the bottom of the battery can are joined so as to be exposed on the surface of the battery.
少なくとも前記押え治具の前記先端部は、セラミックスにより形成されている、円筒形二次電池の製造方法。 In the manufacturing method of the cylindrical secondary battery according to claim 1,
A method for manufacturing a cylindrical secondary battery, wherein at least the tip of the pressing jig is made of ceramics.
前記接続リードと前記電池缶の缶底とを接合した後、前記電池缶内に非水電解液を注入する工程を備え、前記電池缶は鉄系材料により形成され、前記電池缶の内面にはめっきが施されることなく前記電池缶を形成する鉄系材料が前記電池缶の内部に露出しており、前記非水電解液はリチウム塩がカーボネート系溶媒に溶解した溶液である、円筒形二次電池の製造方法。 In the manufacturing method of the cylindrical secondary battery according to claim 1,
After joining the connection lead and the bottom of the battery can, the battery can includes a step of injecting a non-aqueous electrolyte into the battery can. The battery can is formed of an iron-based material, and the inner surface of the battery can An iron-based material forming the battery can without being plated is exposed inside the battery can, and the non-aqueous electrolyte is a solution in which a lithium salt is dissolved in a carbonate-based solvent. A method for manufacturing a secondary battery.
前記押え治具の前記先端部の前記先端面の面積は、前記接続リードの前記表面に表出した前記溶融部の面積より小さい、円筒形二次電池の製造方法。
In the manufacturing method of the cylindrical secondary battery of any one of Claims 1 thru | or 3,
The method of manufacturing a cylindrical secondary battery, wherein an area of the tip surface of the tip part of the holding jig is smaller than an area of the melted part exposed on the surface of the connection lead.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014034944A JP2015162270A (en) | 2014-02-26 | 2014-02-26 | Method of manufacturing cylindrical secondary battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014034944A JP2015162270A (en) | 2014-02-26 | 2014-02-26 | Method of manufacturing cylindrical secondary battery |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015162270A true JP2015162270A (en) | 2015-09-07 |
Family
ID=54185268
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014034944A Pending JP2015162270A (en) | 2014-02-26 | 2014-02-26 | Method of manufacturing cylindrical secondary battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015162270A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110497082A (en) * | 2019-10-12 | 2019-11-26 | 崔少华 | A kind of cylindrical lithium ion battery cathode ear and battery case laser welding connect technique |
WO2020196094A1 (en) * | 2019-03-28 | 2020-10-01 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Battery and manufacturing method for battery |
-
2014
- 2014-02-26 JP JP2014034944A patent/JP2015162270A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020196094A1 (en) * | 2019-03-28 | 2020-10-01 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Battery and manufacturing method for battery |
CN113302769A (en) * | 2019-03-28 | 2021-08-24 | 松下知识产权经营株式会社 | Battery and method for manufacturing battery |
CN110497082A (en) * | 2019-10-12 | 2019-11-26 | 崔少华 | A kind of cylindrical lithium ion battery cathode ear and battery case laser welding connect technique |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6093874B2 (en) | Prismatic secondary battery | |
JP4297367B2 (en) | Secondary battery and manufacturing method thereof | |
JP5590391B2 (en) | Secondary battery | |
JP5081932B2 (en) | Sealed battery and manufacturing method thereof | |
US8852771B2 (en) | Battery | |
JP6390624B2 (en) | Power storage device | |
KR102117562B1 (en) | Battery and battery manufacturing method | |
US11011812B2 (en) | Secondary battery | |
JP2015170395A (en) | cylindrical secondary battery | |
JP2005216825A (en) | Square battery and its manufacturing method | |
JP2016225014A (en) | Cylindrical secondary battery | |
JP2006252890A (en) | Cylinder-shaped secondary battery and manufacturing method of the same | |
JP7001957B2 (en) | Battery manufacturing method and battery | |
JP2005149909A (en) | Sealed battery | |
JP5439317B2 (en) | Secondary battery | |
JP2015162270A (en) | Method of manufacturing cylindrical secondary battery | |
JP4780954B2 (en) | Secondary battery | |
JP2018106860A (en) | Manufacturing method of secondary battery | |
JP2016110772A (en) | Cylindrical secondary battery | |
JP2016091670A (en) | Cylindrical secondary battery | |
JP2005259511A (en) | Battery | |
JP2015046301A (en) | Secondary battery | |
JP2018185955A (en) | Sealed battery | |
JP2017059345A (en) | Cylindrical secondary battery | |
JP2018056091A (en) | Cylindrical secondary cell |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20170126 |