JP2016110701A - Manufacturing method of current interruption mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、一般的には、電流遮断機構の製造方法であり、より特定的には、2次電池に用いられ、電池要素を収容するケース内の圧力上昇時に電流を遮断する電流遮断機構の製造方法に関する。 The present invention generally relates to a method for manufacturing a current interrupting mechanism, and more specifically, a current interrupting mechanism that is used for a secondary battery and interrupts current when the pressure in a case housing a battery element increases. It relates to a manufacturing method.
従来の2次電池の電流遮断機構に関して、たとえば、特開2013−157200号公報には、溶接不良がある場合にもシール性を確保することを目的とした、密閉型2次電池の電流遮断装置が開示されている(特許文献1)。特許文献1に開示された電流遮断装置は、リチウムイオン2次電池の電池ケース内の圧力が設定圧力より高くなった場合に電流を遮断する装置である。電流遮断装置は、アルミニウムを素材とし、円盤形状に構成される反転板と、全周溶接により反転板に固定されるリベットとを有する。
Regarding a conventional secondary battery current interruption mechanism, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2013-157200 discloses a current interruption device for a sealed secondary battery for the purpose of ensuring sealing performance even when there is poor welding. Is disclosed (Patent Document 1). The current interruption device disclosed in
このほか、国際公開第2013/2173号公報(特許文献2)、特開平2−247094号公報(特許文献3)、特開2013−188787号公報(特許文献4)および特開2013−211178号公報(特許文献5)にも、各種の2次電池やその製造方法が開示されている。 In addition, International Publication No. 2013/2173 (Patent Document 2), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-247094 (Patent Document 3), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-188787 (Patent Document 4), and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-21178. (Patent Document 5) also discloses various secondary batteries and manufacturing methods thereof.
上述の特許文献1に開示されるように、2次電池のケース内の圧力上昇時に電流を遮断するための電流遮断機構が知られている。このような電流遮断機構の製造方法において、リベットの段差部に反転板の外周縁部を載置し、段差部および外周縁部を溶接する場合に、予め、外周縁部の周方向に間隔を隔てた複数個所でレーザ溶接し(仮溶接工程)、そのあと、外周縁部の全周においてレーザ溶接する(本溶接工程)方法を想定する。
As disclosed in
上記製造方法では、本溶接工程時に、段差部と外周縁部との間の間隙にある空気が、レーザ溶接の走査方向に向けて押し出される。しかしながら、この押し出された空気の進行先には、予め仮溶接工程により設けられた溶接部が存在するため、空気の移動がその溶接部によって阻害される。この場合、ブローホール(気孔)が発生して、溶接不良の原因となるおそれが生じる。 In the manufacturing method described above, air in the gap between the stepped portion and the outer peripheral edge is pushed out in the laser welding scanning direction during the main welding process. However, since the welded portion previously provided by the temporary welding process exists at the destination of the extruded air, the movement of the air is inhibited by the welded portion. In this case, blow holes (pores) are generated, which may cause poor welding.
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、反転板およびリベット間の溶接不良を抑制する電流遮断機構の製造方法を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide a method for manufacturing a current interrupt mechanism that suppresses poor welding between the reversing plate and the rivet.
この発明に従った電流遮断機構の製造方法は、2次電池に用いられ、電池要素を収容するケース内の圧力上昇時に電流を遮断する電流遮断機構の製造方法である。電流遮断機構の製造方法は、外周縁部を含む反転板と、反転板の板厚方向に段差を有する段差部を含むリベットとを準備し、段差部に外周縁部を載置する工程を備える。外周縁部には、その外周側に面し、段差部と当接する壁面と、反転板の板厚方向に面し、段差部と当接する底面とが形成される。壁面、または、壁面および底面には、反転板よりも高い融点を有する金属または金属酸化物からなる高融点層が設けられる。壁面に設けられる高融点層の、反転板の板厚方向における幅は、0.05mmを超え0.2mm未満の範囲である。電流遮断機構の製造方法は、外周縁部および段差部を、外周縁部の周方向に間隔を設けた複数個所でレーザ溶接することにより、反転板をリベットに仮に固定する工程と、反転板をリベットを仮に固定する工程の後、外周縁部および段差部を、外周縁部の全周においてレーザ溶接することにより、反転板をリベットに固定する工程とを備える。反転板をリベットに仮に固定する工程時のレーザ出力は、高融点層が壁面および底面のうち壁面にのみ設けられる場合、1200W以上1500W未満の範囲であり、高融点層が壁面および底面に設けられる場合、1200W以上1800W未満の範囲である。反転板をリベットに固定する工程時のレーザ出力は、1200W以上1800W未満の範囲である。 The method for manufacturing a current interrupting mechanism according to the present invention is a method for manufacturing a current interrupting mechanism that is used for a secondary battery and that interrupts current when the pressure in a case housing a battery element rises. A method of manufacturing a current interrupting mechanism includes a step of preparing a reversing plate including an outer peripheral edge and a rivet including a step having a step in the thickness direction of the reversing plate, and placing the outer peripheral edge on the step. . The outer peripheral edge portion is formed with a wall surface facing the outer peripheral side and contacting the step portion, and a bottom surface facing the step portion and facing the thickness direction of the reverse plate. A high melting point layer made of a metal or a metal oxide having a higher melting point than the reversal plate is provided on the wall surface, or the wall surface and the bottom surface. The width of the high melting point layer provided on the wall surface in the thickness direction of the reversal plate is in the range of more than 0.05 mm and less than 0.2 mm. A method of manufacturing a current interrupting mechanism includes a step of temporarily fixing an inversion plate to a rivet by laser welding the outer peripheral edge portion and the stepped portion at a plurality of positions spaced in the circumferential direction of the outer peripheral edge portion, After the step of temporarily fixing the rivet, a step of fixing the reverse plate to the rivet by laser welding the outer peripheral edge portion and the stepped portion around the entire circumference of the outer peripheral edge portion is provided. The laser output during the process of temporarily fixing the reversal plate to the rivet is in the range of 1200 W to less than 1500 W when the high melting point layer is provided only on the wall surface and the bottom surface, and the high melting point layer is provided on the wall surface and the bottom surface. In this case, the range is 1200 W or more and less than 1800 W. The laser output during the process of fixing the reversing plate to the rivet is in the range of 1200 W to less than 1800 W.
このように構成された電流遮断機構の製造方法によれば、反転板の外周縁部の壁面、または、反転板の外周縁部の壁面および底面に、反転板と比較して溶融し難い高融点層を設けるとともに、特定範囲内のレーザ出力で外周縁部および段差部をレーザ溶接する。これにより、レーザ溶接による溶け込みが反転板の厚み以上となることを防ぎ、溶接部の直下に空気の逃げ道を確保することができる。結果、ブローホールの発生を抑えて、反転板およびリベット間の溶接不良を抑制することができる。 According to the manufacturing method of the current interruption mechanism configured as described above, the wall surface of the outer peripheral edge portion of the reversing plate, or the wall surface and the bottom surface of the outer peripheral edge portion of the reversing plate has a high melting point that is difficult to melt compared to the reversing plate. While providing a layer, the outer peripheral edge part and the level | step-difference part are laser-welded with the laser output in a specific range. Thereby, the penetration by laser welding can be prevented from becoming more than the thickness of the reversal plate, and an air escape path can be ensured immediately below the welded portion. As a result, it is possible to suppress the occurrence of blowholes and suppress poor welding between the reversing plate and the rivet.
以上に説明したように、この発明に従えば、反転板およびリベット間の溶接不良を抑制する電流遮断機構の製造方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a method of manufacturing a current interrupt mechanism that suppresses poor welding between the reversing plate and the rivet.
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings referred to below, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals.
(実施の形態)
図1は、2次電池の外観を示す平面図である。図2は、図1中の2次電池を示す縦断面図である。
(Embodiment)
FIG. 1 is a plan view showing the appearance of the secondary battery. FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the secondary battery in FIG.
図1および図2を参照して、まず、2次電池100の全体構造について説明する。2次電池100は、非水電解質2次電池である。一例として、2次電池100は、複数個が直列に組み合わされて組電池とされ、ハイブリッド自動車に搭載される。その組電池は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関とともにハイブリッド自動車の動力源とされる。
With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the whole structure of the
2次電池100は、ケースとしての外装体10と、電池要素としての電極体13と、正極用の外部端子20および集電端子21と、負極用の外部端子24および集電端子25と、負極用の電流遮断機構200とを有する。
The
外装体10は、収容部11および封口板12が組み合わさって構成されている。外装体10は、有底の筒形状を有し、その内部には電極体13が収容されている。封口板12は、外装体10の開口部を塞ぐように設けられている。外部端子20,24は、封口板12に取り付けられる。電極体13は、正極芯体、負極芯体およびセパレータ(いずれも図示せず)を有する。正極芯体および負極芯体は、セパレータを介して巻回されている。電極体13の両端には、正極芯体露出部14および負極芯体露出部15がそれぞれ設けられている。
The
正極芯体露出部14は、集電端子21を介して、外部端子20に電気的に接続されている。負極芯体露出部15は、集電端子25および電流遮断機構200を介して、外部端子24に電気的に接続されている。電流遮断機構200は、外装体10の内圧が上昇した場合に、電極体13および外部端子24の間の電流の流れを遮断するための装置である。なお、負極用に設けられる電流遮断機構200に替えて、正極用の電流遮断機構が設けられてもよい。
The positive electrode core exposed
図3は、図1中のIII−III線に沿った電流遮断機構を示す断面図である。図4は、図3中の電流遮断機構の分解組み立て図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing a current interrupting mechanism along the line III-III in FIG. 4 is an exploded view of the current interrupt mechanism in FIG.
図3および図4を参照して、続いて、2次電池100が有する電流遮断機構200の構造について説明する。電流遮断機構200は、導電板19と、反転板(ダイヤフラムともいう)30と、リベット40と、ガスケット16,17,18とを有する。
With reference to FIG. 3 and FIG. 4, the structure of the
封口板12には、貫通孔12Hが形成されている。貫通孔12Hは、外装体10の内外の空間を連通させるように形成されている。ガスケット17,18は、外装体10の内部に配置され、リベット40と封口板12との間に介挿されている。導電板19は、外装体10の外部に配置され、ガスケット16を介して封口板12の直上に設けられている。集電端子21は、反転板30、リベット40および導電板19を介して、図2中の外部端子20に電気的に接続されている。
A through
リベット40は、導電性材料から形成されている。リベット40は、アルミニウムなどの金属から形成されている。リベット40は、外装体10の外部で導電板19に接続され、外装体10の内部で反転板30に接続されている。リベット40は、外部端子20と反転板30との間を電気的に接続する接続部材として設けられている。
The
リベット40は、その構成部位として、かしめ部41、小径部42、接続部43、大径部44および段差部45を有する。
The
小径部42は、円筒形状を有し、貫通孔12Hに挿通されている。かしめ部41は、外装体10の外部に向けて延びる小径部42の先端に設けられている。かしめ部41は、小径部42の先端から鍔状に広がる形状を有する。接続部43は、外装体10の内部に向けて延びる小径部42の先端に設けられている。かしめ部41および接続部43の間で、導電板19と、ガスケット16と、封口板12と、ガスケット17およびガスケット18とが、かしめ固定されている。
The
大径部44は、接続部43の外周縁から折れ曲がり、小径部42よりも大径の筒形状をなしている。接続部43は、小径部42および大径部44を接続するように設けられている。段差部45は、大径部44の先端に設けられている。段差部45は、筒形状をなす大径部44の周方向に沿って環状に設けられている。段差部45は、反転板30を受けるための段差形状を有する。
The
反転板30は、アルミニウムなどの金属から形成されている。反転板30は、全体として、円形の平板形状を有する。反転板30は、その構成部位として、天面部31、傾斜部32および外周縁部33を有する。
The
天面部31は、反転板30の平面視における中央に設けられている。天面部31は、集電端子21に接続されている。外周縁部33は、反転板30の平面視における外周縁に設けられている。好ましくは、外周縁部33の厚みは、リベット40における段差部45の深さとほぼ等しい。好ましくは、外周縁部33は、0.3mm以上の厚みを有する。傾斜部32は、天面部31から、天面部31が配置される平面に斜め方向に延在しながら外周縁部33に連なっている。
The
電流遮断機構200の製造方法においては、外周縁部33が段差部45に載置され、外周縁部33および段差部45がレーザ溶接されることにより、反転板30がリベット40に固定される。
In the method for manufacturing the current interrupt
集電端子21は、アルミニウム合金などの金属から形成されている。集電端子21は、その構成部位として、厚肉部22と、薄肉部23と、集電タブ24とを有する。薄肉部23は、厚肉部22よりも小さい厚みを有する。反転板30の天面部31は、レーザ溶接によって薄肉部23に接続されている。集電タブ24は、図2中の正極芯体露出部14に接続されている。
The
外装体10の内圧が上昇すると、反転板30が、集電端子21から離れる方向に反転変形する。このとき、集電端子21の薄肉部23および反転板30の天面部31の接続が解除されて、電極体13および外部端子20の間の電流の流れが遮断される。
When the internal pressure of the
続いて、電流遮断機構200の製造方法において、反転板30をリベット40に固定する工程について説明する。
Next, a process of fixing the reversing
図5は、この発明の実施の形態における電流遮断機構の製造方法における第1工程を示す斜視図である。図6は、反転板の外周縁部およびリベットの段差部の当接部を示す断面図である。 FIG. 5 is a perspective view showing a first step in the method of manufacturing the current interrupt mechanism in the embodiment of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the abutting portion of the outer peripheral edge portion of the reversing plate and the step portion of the rivet.
図5および図6を参照して、まず、外周縁部33を有する反転板30と、段差部45を有するリベット40とを準備し、段差部45に外周縁部33を載置する。
With reference to FIGS. 5 and 6, first, a reversing
段差部45は、反転板30の板厚方向(図6中の矢印101に示す方向)に段差を有する。段差部45には、壁面45aおよび段差面45bが形成されている。壁面45aは、段差部45の側部をなし、反転板30の平面視における中心に対して環状に延在する内周面である。段差面45bは、段差部45の底部をなし、反転板30の平面視における中心に対して環状に延在する平面である。
The
外周縁部33には、壁面33aおよび底面33bが形成されている。壁面33aは、外周縁部33の外周側に面し、段差部45(壁面45a)と当接する。底面33bは、外周縁部33の板厚方向に面し、段差部45(段差面45b)と当接する。壁面33aは、反転板30の平面視における中心に対して環状に延在する外周面であり、底面33bは、反転板30の平面視における中心に対して環状に延在する平面である。
A
壁面33aおよび壁面45aの当接面と、底面33bおよび段差面45bの当接面とにより、外周縁部33および段差部45の当接部が構成されている。
The contact surfaces of the outer
図7は、図6中の2点鎖線VIIで囲まれた範囲を拡大して示す断面図である。図7を参照して、外周縁部33の壁面33aおよび底面33bには、それぞれ、高融点層71pおよび高融点層71qが設けられている。高融点層71pおよび高融点層71qは、壁面33aおよび底面33bの表層に設けられている。
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a range surrounded by a two-dot chain line VII in FIG. Referring to FIG. 7, a high
高融点層71pは、反転板30の板厚方向(図7中の矢印101に示す方向)において底面33bから所定の範囲に渡って設けられている。高融点層71の、反転板30の板厚方向における幅hは、0.05mmを超え0.2mm未満の範囲である(0.05mm<h<0.2mm)。
The high
さらに本実施の形態では、段差部45の壁面45aおよび段差面45bに、それぞれ、高融点層71rおよび高融点層71sが設けられている(以下、高融点層71p、高融点層71q、高融点層71rおよび高融点層71sを特に区別しない場合には、高融点層71という)。
Furthermore, in the present embodiment, a high
高融点層71は、反転板30よりも高い融点を有する金属または金属酸化物から形成されている。たとえば、反転板30がアルミニウムから形成されている場合、高融点層71は、アルミニウムよりも高い融点を有する酸化アルミニウム、窒化アルミニウムまたはニッケルなどから形成されている。
The high
なお、本発明において、段差部45に設けられる高融点層71rおよび高融点層71sは、必須の構成ではない。また、外周縁部33の壁面33aおよび底面33bのうち壁面33aにのみ高融点層71が設けられる構成としてもよい。
In the present invention, the high
図8は、この発明の実施の形態における電流遮断機構の製造方法における第2工程を示す斜視図である。図9は、外周縁部および段差部の溶接部を示す断面図である。 FIG. 8 is a perspective view showing a second step in the method of manufacturing the current interrupt mechanism in the embodiment of the present invention. FIG. 9 is a cross-sectional view showing a welded portion of the outer peripheral edge portion and the step portion.
図8を参照して、次に、外周縁部33および段差部45を、外周縁部33の周方向に間隔を設けた複数個所でレーザ溶接することにより、反転板30をリベット40に仮に固定する(仮溶接工程)。より具体的には、壁面33aおよび壁面45aの当接面の直上から外周縁部33および段差部45にレーザビームを点状に照射することによって、第1溶接部50jを設ける。
Referring to FIG. 8, next, the reversing
外周縁部33の壁面33aおよび底面33bに高融点層71が設けられている場合、仮溶接工程時におけるレーザ出力を、1200W以上1800W未満の範囲とする。外周縁部33の壁面33aおよび底面33bのうち壁面33aにのみ高融点層71が設けられている場合、仮溶接工程時におけるレーザ出力を、1200W以上1500W未満の範囲とする。
When the high
本実施の形態では、外周縁部33の周方向に間隔を設けた4箇所に、仮溶接工程による第1溶接部50jを設ける。この第1溶接部50jの数量は4箇所に限定されず、反転板30の仮固定に最適な数量を適宜選択してもよい。第1溶接部50jを設ける複数個所は、等間隔であってもよいし、不等間隔であってもよい。
In the present embodiment, the first welded
図8および図9を参照して、次に、外周縁部33および段差部45を、外周縁部33の全周においてレーザ溶接することにより、反転板30をリベット40に固定する(本溶接工程)。より具体的には、壁面33aおよび壁面45aの当接面の直上から外周縁部33および段差部45にレーザビームLBを照射しながら外周縁部33の周方向に走査することによって、第2溶接部50kを設ける。第1溶接部50jおよび第2溶接部50kからなる溶接部50によって、外周縁部33および段差部45を互いに結合する。
Referring to FIGS. 8 and 9, next, the reversing
本溶接工程時におけるレーザ出力を、1200W以上1800W未満の範囲とする。
続いて、溶接部におけるブローホールの原因となる爆飛の発生のメカニズムと、本実施の形態における電流遮断機構の製造方法によってそのような爆飛の発生を抑制する作用効果とについて説明する。
The laser output during the main welding process is set to a range of 1200 W or more and less than 1800 W.
Next, the mechanism of the occurrence of explosion that causes blowholes in the welded portion and the effect of suppressing the occurrence of such explosion by the method for manufacturing the current interrupt mechanism in the present embodiment will be described.
図6および図8を参照して、上記のとおり、電流遮断機構の製造方法において、予め、外周縁部33および段差部45の当接部に点状の溶接を施す仮溶接工程を実施し、そのあと、外周縁部33および段差部45の当接部に全周溶接を施す本溶接工程を実施する溶接方法が用いられる。
With reference to FIG. 6 and FIG. 8, as described above, in the method of manufacturing a current interrupt mechanism, a temporary welding process is performed in which spot welding is performed on the contact portion of the outer
本溶接工程前の段階では、反転板30は段差部45に載置された状態にあり、反転板30および段差部45の当接部には、微小な間隙が存在する。この間隙は、反転板30および段差部45を溶接し、一体化する本溶接工程により消失するが、この際、間隙中の空気は、未溶接部位の間隙から押し出される。このため、本溶接工程時、仮溶接工程により溶接が施された箇所を除いた位置では、間隙中の空気は、順次、外部空間に押し出されるため、不具合は生じないが、仮溶接工程により溶接が施された箇所では、第1溶接部50jが空気の移動を阻害する。
In the stage before the main welding process, the reversing
より詳細に説明すると、本溶接工程時、間隙中の空気は、外周縁部33の壁面33aおよび底面33bと、段差部45の壁面45aおよび段差面45bとにより囲まれ、さらにレーザビームLBの走査方向を基準に後方となる位置には、レーザ照射による溶融池が存在する。このため、間隙中の空気は、レーザビームLBの走査方向を基準に前方となる位置で第1溶接部50jによって堰き止められた状態となり、空気溜まりが発生する。この空気溜まりでは、空気の逃げ場がなくなり、レーザビームLBの走査が進むと空気が圧縮されるとともに、溶接時の熱による急激な膨張により爆飛が生じる。
More specifically, during the main welding process, the air in the gap is surrounded by the
図10は、図8中のX−X線上に沿った、本溶接工程時における外周縁部および段差部を示す断面図である。図11は、比較のための、反転板の外周縁部およびリベットの段差部の溶接部を示す断面図である。 FIG. 10 is a cross-sectional view showing the outer peripheral edge portion and the step portion along the line XX in FIG. 8 during the main welding process. FIG. 11 is a cross-sectional view showing a welded portion of the outer peripheral edge portion of the reversing plate and the step portion of the rivet for comparison.
図9から図11を参照して、本実施の形態における電流遮断機構の製造方法においては、上記爆飛のメカニズムに鑑みて、外周縁部33の壁面33a、または、壁面33aおよび底面33bに高融点層71を設けるとともに、特定範囲内のレーザ出力で外周縁部33および段差部45をレーザ溶接する。これにより、仮溶接工程および本溶接工程において、レーザ照射による溶け込み部位の深さが、反転板30の板厚以上となることを防ぐ。たとえば、図10中の本溶接工程時における外周縁部33および段差部45を示す断面において、仮溶接工程によって設けられた第1溶接部50jの深さは、反転板30の板厚H1よりも小さくなり、レーザ照射による溶け込み部位82の深さは、反転板30の板厚H1よりも小さくなる。これにより、本溶接工程時、溶け込み部位82および第1溶接部50jの直下の非溶接部83に空気の逃げ道を確保することが可能となり、爆飛の発生を抑制することができる。
With reference to FIGS. 9 to 11, in the method of manufacturing the current interrupting mechanism in the present embodiment, in view of the explosion mechanism, the
この際、高融点層71pは、外周縁部33の壁面33aの全面に設けられておらず、高融点層71pの、反転板30の板厚方向における幅hが、0.05mmを超え0.2mm未満の範囲に設定されている。高融点層71pの幅hを0.05mmを超える範囲とすることにより、空気の逃げ道の確保に必要な非溶接部83の形成が可能となる。また、壁面33aにおける高融点層71pの未形成部位は、本溶接工程時に溶融、一体化することにより、外周縁部33および段差部45の溶接強度、反転板30およびリベット40間の導通性、リベット40内部の気密性の確保に寄与する。高融点層71pの幅hを0.2mm未満の範囲とすることにより、これら溶接強度、導電性および気密性を十分に確保することができる。
At this time, the high
図11中に示すように、外周縁部33に高融点層71が設けられない場合、反転板30の外周縁部33の板厚H1以上の深さH2を有する溶接部50が得られ(H2≧H1)、爆飛の発生が顕著となる。これに対して、本実施の形態における電流遮断機構の製造方法によれば、図9中に示すように、反転板30の外周縁部33の板厚H1よりも小さい深さH2を有する溶接部50を得ることができ(H2<H1)、爆飛の発生を効果的に抑制することができる。
As shown in FIG. 11, when the high
このように構成された、この発明の実施の形態における電流遮断機構の製造方法によれば、ブローホールの発生を抑えつつ、十分な溶接強度を備えた反転板30およびリベット40間の溶接構造を得ることができる。
According to the method of manufacturing the current interrupt mechanism in the embodiment of the present invention configured as described above, the welding structure between the reversing
(比較例)
図12は、実施例1〜6および比較例1〜10において、高融点層の形成条件および溶接条件と、作成された電流遮断機構の評価結果とを示す表である。図12を参照して、続いて、本実施の形態における電流遮断機構の製造方法の実施例について説明する。
(Comparative example)
FIG. 12 is a table showing the formation conditions and welding conditions of the high melting point layer and the evaluation results of the created current interruption mechanism in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 10. With reference to FIG. 12, an example of the method for manufacturing the current interrupt mechanism in the present embodiment will be described.
本実施例では、反転板30に、板厚0.3mmのアルミニウム(A1050)を用いた。リベット40には、板厚1.0mmのアルミニウム(A1050)を用いた。外周縁部33の外径および段差部45の内径(直径)を、18mmとし、段差部45の深さを、0.3mmとした。
In this embodiment, aluminum (A1050) having a thickness of 0.3 mm was used for the reversing
仮溶接工程では、外周縁部33および段差部45を、等間隔の6箇所でレーザ溶接(キーホール溶接)することにより、第1溶接部50jを設けた。本溶接工程における溶接条件として、加工速度を300mm/secとし、ビーム径を80μmとした。
In the temporary welding step, the first welded
各実施例および比較例における高融点層71の形成箇所を、図12中に示した。段差部45の壁面45aに高融点層71rが設けられた場合を「A」とし、外周縁部33の底面33bに高融点層71qが設けられた場合を「B」とし、段差部45の段差面45bに高融点層71sが設けられた場合を「C」とし、外周縁部33の壁面33aに高融点層71pが設けられた場合を「D」とした。
The locations where the high
各実施例および比較例において、高融点層71pおよび高融点層71rの幅を、0.05mm〜0.2mmの範囲で変化させた。高融点層71の材質として、酸化アルミニウム(アルミナ)またはニッケルを用いた。仮溶接時のレーザ出力を、1200W〜1800Wの範囲で変化させ、本溶接時のレーザ出力を、750W〜1800Wの範囲で変化させた。
In each of the examples and comparative examples, the widths of the high
上記条件により作成された20個の電流遮断機構について、以下の評価を行なった。まず、Heリーク検査による気密性の確認を行ない、気密性の不良が認められた電流遮断機構の個数を図12に示した(20個中の気密不良数)。次に、外観上のブローホールの発生状況の確認を行ない、確認されたブローホール数を図12に示した(120箇所中の発生頻度)。次に、破壊検査による溶接強度の確認を行ない、溶接強度が不良と認められた電流遮断機構の個数を図12に示した(20個中の溶接強度不良数)。 The following evaluation was performed about 20 current interruption mechanisms created under the above conditions. First, airtightness was confirmed by a He leak test, and the number of current interrupting mechanisms in which airtight defects were recognized is shown in FIG. 12 (the number of airtight defects in 20). Next, the appearance of blowholes on the appearance was confirmed, and the number of confirmed blowholes is shown in FIG. 12 (occurrence frequency in 120 locations). Next, the welding strength was confirmed by destructive inspection, and the number of current interrupting mechanisms in which the welding strength was recognized as defective was shown in FIG. 12 (the number of defective welding strengths in 20).
比較例1および比較例2を参照して、溶接部50が外周縁部33の板厚以上の深さまで達しており、多数のブローホールが確認された。また、本溶接工程時のレーザ出力を上げると、ブローホールの発生数も増加した。
With reference to Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the
比較例3および比較例4を参照して、本溶接工程時のレーザ出力を下げることにより、ブローホールの発生数が減少したものの、溶接深さの不足から十分な溶接強度が得られなかった。 With reference to Comparative Example 3 and Comparative Example 4, by reducing the laser output during the main welding process, the number of blowholes generated was reduced, but sufficient welding strength could not be obtained due to insufficient welding depth.
比較例5および比較例6を参照して、仮溶接工程時のレーザ出力が高すぎたために、高融点層71まで溶融してしまい、ブローホールの発生数が多くなった。また、外周縁部33の底面33bおよび段差部45の段差面45bに高融点層71が設けられた実施例5では、外周縁部33の底面33bおよび段差部45の段差面45bに高融点層71が設けられない比較例5と比較して、仮溶接工程時におけるレーザ出力の上限のマージンが上がった。
Referring to Comparative Example 5 and Comparative Example 6, since the laser output during the temporary welding process was too high, the high
比較例7では、本溶接工程時のレーザ出力が高すぎたために、高融点層71まで溶融してしまい、ブローホールの発生数が多くなった。比較例7および実施例6においては、ブローホールの発生箇所は、第1溶接部50jではなく、第2溶接部50kの溶接開始箇所(一部は第1溶接部50jと重なる箇所)となった。
In Comparative Example 7, since the laser output during the main welding process was too high, the high
比較例8では、高融点層71pおよび高融点層71rの幅hが大きすぎたため、溶接時の溶融深さが不足した。その結果、十分な溶接強度が得られなかった。
In Comparative Example 8, because the width h of the high
比較例9は、外周縁部33の底面33bおよび段差部45の段差面45bにのみ高融点層71が設けられている場合で、ブローホールの発生を十分に抑えることができなかった。
In Comparative Example 9, the high
比較例10では、高融点層71pおよび高融点層71rの幅hが小さすぎたため、ブローホールの発生を十分に抑えることができなかった。
In Comparative Example 10, since the width h of the high
一方、本実施の形態における電流遮断機構の製造方法に従った実施例1〜6では、ブローホールの発生を抑えつつ、十分な溶接強度を得ることができた。 On the other hand, in Examples 1-6 according to the manufacturing method of the current interruption mechanism in the present embodiment, it was possible to obtain sufficient welding strength while suppressing the occurrence of blowholes.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
この発明は、主に、2次電池に用いられる電流遮断機構の製造方法に利用される。 The present invention is mainly used in a method for manufacturing a current interruption mechanism used in a secondary battery.
10 外装体、11 収容部、12 封口板、12H 貫通孔、13 電極体、14 正極芯体露出部、15 負極芯体露出部、16,17,18 ガスケット、19 導電板、20,24 外部端子、21,25 集電端子、22 厚肉部、23 薄肉部、24 集電タブ、30 反転板、31 天面部、32 傾斜部、33 外周縁部、33a,45a 壁面、33b 底面、40 リベット、41 かしめ部、42 小径部、43 接続部、44 大径部、45 段差部、45b 段差面、50 溶接部、50j 第1溶接部、50k 第2溶接部、71,71p,71q,71r,71s 高融点層、82 溶け込み部位、83 非溶接部、100 2次電池、200 電流遮断機構。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
外周縁部を含む反転板と、前記反転板の板厚方向に段差を有する段差部を含むリベットとを準備し、前記段差部に前記外周縁部を載置する工程を備え、
前記外周縁部には、その外周側に面し、前記段差部と当接する壁面と、前記反転板の板厚方向に面し、前記段差部と当接する底面とが形成され、
前記壁面、または、前記壁面および前記底面には、前記反転板よりも高い融点を有する金属または金属酸化物からなる高融点層が設けられ、
前記壁面に設けられる前記高融点層の、前記反転板の板厚方向における幅は、0.05mmを超え0.2mm未満の範囲であり、さらに、
前記外周縁部および前記段差部を、前記外周縁部の周方向に間隔を設けた複数個所でレーザ溶接することにより、前記反転板を前記リベットに仮に固定する工程と、
前記反転板をリベットを仮に固定する工程の後、前記外周縁部および前記段差部を、前記外周縁部の全周においてレーザ溶接することにより、前記反転板を前記リベットに固定する工程とを備え、
前記反転板をリベットに仮に固定する工程時のレーザ出力は、前記高融点層が前記壁面および前記底面のうち前記壁面にのみ設けられる場合、1200W以上1500W未満の範囲であり、前記高融点層が前記壁面および前記底面に設けられる場合、1200W以上1800W未満の範囲であり、
前記反転板をリベットに固定する工程時のレーザ出力は、1200W以上1800W未満の範囲である、電流遮断機構の製造方法。 A method of manufacturing a current interrupting mechanism that is used for a secondary battery and interrupts current when the pressure in a case containing a battery element rises,
Preparing a reversing plate including an outer peripheral edge and a rivet including a stepped portion having a step in the plate thickness direction of the reversing plate, and placing the outer peripheral edge on the stepped portion;
The outer peripheral edge portion is formed with a wall surface facing the outer peripheral side and contacting the step portion, and a bottom surface facing the step portion and facing the thickness direction of the reversing plate,
The wall surface or the wall surface and the bottom surface are provided with a high melting point layer made of a metal or metal oxide having a higher melting point than the reversal plate,
The width of the high melting point layer provided on the wall surface in the thickness direction of the reversal plate is in the range of more than 0.05 mm and less than 0.2 mm,
Temporarily fixing the reversal plate to the rivet by laser welding the outer peripheral edge and the stepped portion at a plurality of locations spaced in the circumferential direction of the outer peripheral edge; and
After the step of temporarily fixing the rivet to the reverse plate, the step of fixing the reverse plate to the rivet by laser welding the outer peripheral edge portion and the stepped portion on the entire circumference of the outer peripheral edge portion. ,
The laser output during the step of temporarily fixing the reversal plate to the rivet is in a range of 1200 W to less than 1500 W when the high melting point layer is provided only on the wall surface of the wall surface and the bottom surface. When provided on the wall surface and the bottom surface, the range is 1200 W or more and less than 1800 W,
The method of manufacturing a current interrupting mechanism, wherein a laser output during the step of fixing the reversing plate to the rivet is in a range of 1200 W or more and less than 1800 W.
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