JP2016110859A - Current cutoff device and secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、二次電池に用いられる電流遮断装置、および、二次電池の構造に関する。 The present invention relates to a current interrupting device used for a secondary battery and a structure of the secondary battery.
一般的な二次電池は、電流遮断装置を備えている。電流遮断装置は、電池要素に電気的に接続された集電端子、この集電端子に接合された反転板、およびこの反転板に電気的に接続された外部端子などから構成される。反転板が内圧を受け、反転板が集電端子から遠ざかる方向に反転変形することにより、電池要素と外部端子との間の導通が遮断される。 A typical secondary battery includes a current interrupt device. The current interrupting device includes a current collecting terminal electrically connected to the battery element, an inversion plate joined to the current collecting terminal, an external terminal electrically connected to the inversion plate, and the like. The reversing plate receives the internal pressure, and the reversing plate is reversely deformed in a direction away from the current collecting terminal, whereby the conduction between the battery element and the external terminal is interrupted.
特開2014−086176号公報(特許文献1)、および、特開2013−093208号公報(特許文献2)には、リベットに形成された段差部に反転板を配置し、この反転板の縁部の全周部とリベットの段差部とを、突き合わせて溶接する技術が開示されている。 In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-086176 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-093208 (Patent Document 2), an inversion plate is disposed at a step portion formed on a rivet, and an edge portion of the inversion plate is disclosed. A technique is disclosed in which the entire circumference of the rivet and the step portion of the rivet are butted against each other.
反転板の周縁部の全周部とリベットの段差部とは溶接による接合が行なわれるが、挿入時のクリアランス、リベットの段差部の内径寸法誤差、および、反転板の外径寸法誤差により、反転板の周縁部とリベットの段差部との間には僅かではあるが隙間(クリアランス)が形成される。 The entire circumference of the peripheral part of the reversing plate and the step part of the rivet are joined by welding, but it is reversed due to the clearance during insertion, the inner diameter error of the step part of the rivet, and the outer diameter error of the reversing plate. A slight gap (clearance) is formed between the peripheral portion of the plate and the step portion of the rivet.
通常、溶接は、リベットの段差部と反転板の周縁部との間に対してレーザーを照射する。上記隙間(クリアランス)を充填するために十分な溶融堆積を確保する場合、リベットおよび反転板を大きく溶接させることとなる。しかし、リベットおよび反転板の溶接での溶融量を増加させると、冷却後の収縮が大きくなり、反転板の高さが変化する。その結果、反転板の動作圧が変化する。 Usually, welding irradiates a laser between the step part of a rivet and the peripheral part of an inversion board. In order to secure sufficient melt deposition to fill the gap (clearance), the rivet and the reverse plate are greatly welded. However, when the amount of melting in the welding of the rivet and the reverse plate is increased, the shrinkage after cooling increases, and the height of the reverse plate changes. As a result, the operating pressure of the reversing plate changes.
一方、上記隙間(クリアランス)を生じさせないために、リベットの段差部に反転板を圧入させることが考えられる。しかし、反転板に圧力が加わり、反転板が変形するおそれがある。反転板に変形が生じると、反転板の動作圧が変化する。そこで、反転板の縁部とリベットの段差部との間に最小限の隙間(クリアランス)を形成させた状態で溶接を行なう方法が考えられる。 On the other hand, in order to prevent the above-mentioned gap (clearance) from being generated, it is conceivable to press-fit the reverse plate into the step portion of the rivet. However, there is a possibility that pressure is applied to the reversing plate and the reversing plate is deformed. When deformation occurs in the reverse plate, the operating pressure of the reverse plate changes. Therefore, a method of performing welding in a state where a minimum gap (clearance) is formed between the edge portion of the reversing plate and the step portion of the rivet can be considered.
しかし、上記したように、溶接を行なう場合も、反転板の動作圧に悪影響を与える可能性があることから、この影響を考慮して、溶接位置を内周側に移動させて、リベットの段差部の底部と反転板とを重ね合わせ溶接することが考えられる。 However, as described above, even when welding is performed, there is a possibility that the operating pressure of the reversing plate may be adversely affected. It is conceivable that the bottom of the part and the reversing plate are overlapped and welded.
このように溶接位置を内周側に移動させた場合には、反転板の変形の起点となる箇所(リベットの段差部の底部により反転板が支持されなくなる位置)に局所的に熱応力が生じて反転板が軟化し、反転板の動作圧が変化する。 When the welding position is moved to the inner peripheral side in this way, a thermal stress is locally generated at a position that is a starting point of deformation of the reversing plate (a position where the reversing plate is not supported by the bottom of the step portion of the rivet). As a result, the reverse plate softens and the operating pressure of the reverse plate changes.
また、レーザーの反転板を貫通させるためのエネルギーが高くなるため、レーザー溶接の熱量(出力)が大きくなり、電流遮断装置の気密性を高めるために用いられるガスケットへの伝熱による悪影響が懸念される。 In addition, since the energy for penetrating the laser reversal plate increases, the amount of heat (output) of laser welding increases, and there is a concern about the adverse effects of heat transfer to the gasket used to improve the airtightness of the current interrupting device. The
さらに、反転板の別の箇所で、リベットと反転板とを固定しようと考えた場合には、反転板の反転動作に与える影響は大きくなると考えられることから、電流遮断装置の作動圧のばらつきを大きくしてしまうことが考えられる。 Furthermore, if it is considered that the rivet and the reversing plate are fixed at another part of the reversing plate, the effect on the reversing operation of the reversing plate is considered to increase. It is possible to enlarge it.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電流遮断装置の反転板の周縁部とリベットの段差部との溶接において、レーザーの出力を大きくすることなく、かつ、反転板の反転動作に与える影響を小さくすることを可能とする、電流遮断装置および二次電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in the welding of the peripheral portion of the reversing plate of the current interrupting device and the step portion of the rivet, the reversing operation of the reversing plate is performed without increasing the laser output. An object of the present invention is to provide a current interrupting device and a secondary battery that can reduce the influence on the battery.
この電流遮断装置および二次電池においては、電池要素を収容する外装体の内圧が上昇した場合に、上記電池要素と上記外装体の外部に設けられた外部端子との間の電流の流れを遮断する電流遮断装置であって、上記外装体の内圧が上昇した場合に反転することにより、上記電池要素と上記外部端子との間の導通を遮断する円形状の反転板と、上記外部端子に電気的に接続され、上記反転板の周縁部が載置される環状の段差部を有するリベットと、上記段差部と上記周縁部との突合せ部において、全周に対して溶接用のレーザービームを照射しながら全周溶接が行われた溶融痕とを備える。 In the current interrupting device and the secondary battery, when the internal pressure of the exterior body containing the battery element rises, the current flow between the battery element and the external terminal provided outside the exterior body is interrupted. A current reversing device that reverses when the internal pressure of the exterior body rises, thereby reversing the electrical connection between the battery element and the external terminal. Are connected to each other, and a welding laser beam is irradiated to the entire circumference at a rivet having an annular step portion on which the peripheral portion of the reversing plate is placed, and a butt portion between the step portion and the peripheral portion. And a melted mark that has been welded all around.
上記反転板の中心点を含む断面視において、上記反転板の上記周縁部には、上記反転板の外周端面から底面に延び、上記中心点側に向かうに従って上記段差部の底面に近づく反転板側テーパ面が設けられ、上記リベットの上記段差部には、上記反転板の上記外周端面に対向する立壁から上記段差部の上記底面に向かって、上記反転板側テーパ面と略平行に延びるリベット側テーパ面が設けられ、上記レーザービームが、上記反転板側テーパ面および上記リベット側テーパ面に対して交差する方向に照射されることにより、上記反転板および上記段差部に形成された上記溶融痕が、上記反転板側テーパ面から上記リベット側テーパ面に向かって延びて形成されている。 In a cross-sectional view including the center point of the reversing plate, the peripheral portion of the reversing plate extends from the outer peripheral end surface of the reversing plate to the bottom surface, and approaches the bottom surface of the stepped portion toward the center point side. A taper surface is provided, and the step portion of the rivet has a rivet side extending substantially parallel to the reversing plate side taper surface from a standing wall facing the outer peripheral end surface of the reversing plate toward the bottom surface of the step portion. A taper surface is provided, and the laser beam is irradiated in a direction intersecting the reverse plate side taper surface and the rivet side taper surface, whereby the melt mark formed on the reverse plate and the step portion. Is formed to extend from the reverse plate side tapered surface toward the rivet side tapered surface.
上記したように、上記電流遮断装置および二次電池によれば、反転板および段差部に形成された溶融痕は、反転板側テーパ面からリベット側テーパ面に向かって延びるように形成されている。これは、レーザービームを、反転板側テーパ面およびリベット側テーパ面に対して交差する方向に照射されることにより形成されるが、反転板の周縁部に反転板側テーパ面を設けることにより、反転板側テーパ面に対する法線方向での板厚さは、反転板の板厚さよりも薄くなる。 As described above, according to the current interrupt device and the secondary battery, the melt marks formed on the reversing plate and the stepped portion are formed to extend from the reversing plate side tapered surface toward the rivet side tapered surface. . This is formed by irradiating the laser beam in a direction intersecting the reverse plate side taper surface and the rivet side taper surface, but by providing the reverse plate side taper surface at the peripheral edge of the reverse plate, The plate thickness in the normal direction with respect to the reverse plate side taper surface is thinner than the plate thickness of the reverse plate.
また、リベットの段差部には、反転板の外周端面に対向する立壁から段差部の底面に向かって、反転板側テーパ面と略平行に延びるリベット側テーパ面が設けられている。これにより、反転板側テーパ面とリベット側テーパ面とはその全長において一定の隙間を隔てて対向する状態となる。 The step portion of the rivet is provided with a rivet side taper surface extending substantially parallel to the reversal plate side taper surface from the standing wall facing the outer peripheral end surface of the reversal plate toward the bottom surface of the step portion. Thereby, the inversion board side taper surface and the rivet side taper surface will be in the state which opposes a fixed clearance gap in the full length.
その結果、反転板側テーパ面およびリベット側テーパ面をレーザービームを用いて溶接による接合する場合に、反転板側テーパ面に交差する方向においては、反転板の本来の厚さよりも厚さが薄くなることから、反転板の反転板側テーパ面を貫通させるレーザービームの出力を従来よりも小さくし、反転板およびリベットの溶融量を小さくすることが可能となる。これにより、レーザービームの照射時における熱の影響による反転板への悪影響を小さくすることができる。 As a result, when the reverse plate side taper surface and the rivet side taper surface are joined by welding using a laser beam, the thickness is smaller than the original thickness of the reverse plate in the direction intersecting the reverse plate side taper surface. Therefore, the output of the laser beam penetrating the reverse plate side taper surface of the reverse plate can be made smaller than before, and the melting amount of the reverse plate and the rivet can be reduced. Thereby, the bad influence to the inversion board by the influence of the heat | fever at the time of laser beam irradiation can be made small.
また、反転板側テーパ面およびリベット側テーパ面は傾斜していることから、レーザービームを用いた溶接時には、反転板およびリベットの溶融箇所は、リベット側テーパ面に沿って下方に向かって流動し易くなる。その結果、溶融した箇所が反転板側テーパ面とリベット側テーパ面との隙間を埋めるとともに、下方に位置する隙間をも埋める役割を果たすことから、溶融した部材が有効的に用いられ、反転板とリベットとの接合をより良好にすることができる。 In addition, since the reverse plate side taper surface and the rivet side taper surface are inclined, the melted portion of the reverse plate and the rivet flows downward along the rivet side taper surface during welding using a laser beam. It becomes easy. As a result, the melted portion fills the gap between the reverse plate side taper surface and the rivet side taper surface and also fills the gap located below, so that the melted member is used effectively, and the reverse plate And the rivet can be joined better.
この電流遮断装置および二次電池によれば、電流遮断装置の反転板の周縁部とリベットの段差部との溶接において、レーザーの出力を大きくすることなく、かつ、反転板の反転動作に与える影響を小さくすることを可能とする、電流遮断装置および二次電池の提供を可能とする。 According to the current interrupting device and the secondary battery, in welding the peripheral portion of the reversing plate of the current interrupting device and the step portion of the rivet, the influence on the reversing operation of the reversing plate without increasing the laser output. It is possible to provide a current interrupt device and a secondary battery that can reduce the size of the battery.
実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。個数および量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数およびその量などに限定されない。同一の部品および相当部品には、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. When referring to the number, amount, etc., the scope of the present invention is not necessarily limited to the number, amount, etc., unless otherwise specified. The same parts and corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description may not be repeated.
図1〜図4を参照して、本実施の形態における二次電池100について説明する。図1は、二次電池100を示す平面図、図2は、二次電池100を示す断面図、図3は、図1中のIII−III線に沿った矢視断面図、図4は、図3に対応する分解斜視図である。
With reference to FIGS. 1-4, the
図1および図2を参照して、二次電池100は、外装体10、電極体13、正極用の外部端子20および集電端子21、ならびに負極用の外部端子24および集電端子25を備える。外装体10は、有底筒状の収容部11および封口板12を含む。外装体10は、内部に電極体13(電池要素)を収容する。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)を有し、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。
Referring to FIGS. 1 and 2,
正極芯体露出部14は、集電端子21および後述する電流遮断装置1を介して外部端子20に電気的に接続される。負極芯体露出部15は、集電端子25および電流遮断装置1を介して外部端子24に電気的に接続される。正極用の電流遮断装置1および負極用の電流遮断装置1は同一の構成を有しているため、以下では正極用の電流遮断装置1に着目してその詳細を説明する。
The positive electrode core exposed
図3および図4を参照して、電流遮断装置の構造および製造方法について説明する。なお、説明の便宜上、図4中には、集電端子21、反転板30(ダイヤフラムともいう)およびリベット40のみを図示している。封口板12および外部端子20(図1,図2参照)の近傍には、集電端子21に加えて、ガスケット16,17,18、導電板19、反転板30、および、リベット40が設けられる。
With reference to FIG. 3 and FIG. 4, the structure and manufacturing method of a current interrupting device will be described. For convenience of explanation, only the current collecting
封口板12には、貫通孔12Hが形成される。ガスケット17,18は、封口板12の内側(外装体10の内部側)に配置される。ガスケット16および導電板19は、封口板12の外側(外装体10の外部側)に配置される。リベット40は、貫通孔12Hに挿通された状態でかしめられ、導電板19およびガスケット16を封口板12に固定する。図3に示す状態では、集電端子21は、反転板30、リベット40および導電板19を通して外部端子20に電気的に接続される。
A through
リベット40は、かしめ部41、小径部42、接続部43、大径部44、および段差部45を含む。かしめ部41は、小径部42のうちの接続部43とは反対側に形成される。かしめ部41は、小径部42を貫通孔12Hに挿通したのち、小径部42の端部側をかしめることによって形成される。段差部45は、大径部44よりも外側に形成された部位であり、全体として環状の形状を有する。段差部45は、底面45bと、底面45bから立ち上がる立壁45aとを含む。なお、段差部45の詳細形状について追って説明する。接続部43、大径部44、および段差部45の内側の空間は、後述する反転板30が反転することを許容する。
The
反転板30は、天面部31(反転部)、傾斜部32、および周縁部33を含み、アルミニウム合金などから形成される。板厚さは、約0.1mm〜0.3mm程度である。天面部31は、円形状の形状を有する。傾斜部32は、天面部31の周囲を取り囲む環状の形状を有する。反転板30の周縁部33は、傾斜部32よりも外側に形成され、環状の形状を有する。製造過程において、反転板30の周縁部33とリベット40の段差部45とが互いに溶接されることによって、反転板30はリベット40に固定される。周縁部33の端面形状については、リベット40の段差部45とともに追って詳細に説明する。
The
集電端子21は、平板部21L,21R、厚肉部22、薄肉部23、貫通孔23Hおよび環状溝23Gを含み、アルミニウム合金などから形成される。平板部21L,21Rは、正極芯体露出部14に溶接される。当該溶接により、集電端子21は電極体13に電気的に接続される。反転板30の天面部31は、レーザー溶接によって薄肉部23に接合される。貫通孔23Hおよび環状溝23Gは、いずれも薄肉部23に設けられる。
The
次に、図5および図6を参照して、反転板30のリベット40への固定について説明する。図5は、反転板30およびリベット40の分解斜視断面図、図6は、反転板30のリベット40への溶接状態を示す斜視図である。
Next, fixation of the reversing
リベット40には、反転板30の周縁部33が載置される環状の段差部45が設けられている。段差部45における立壁45aの高さは、おおよそ反転板30の周縁部33の高さと同じである。また、段差部45における立壁45aの半径方向の幅も、反転板30の周縁部33の半径方向の幅と略同一である。
The
製造工程においては、図6示すように、リベット40の段差部45に反転板30の周縁部33が載置されることで、全周にわたって段差部45と周縁部33との間に突合せ部が形成される。次に、選択された複数個所の領域に対して仮固定溶接(溶融痕50)が行なわれる。
In the manufacturing process, as shown in FIG. 6, the
次に、リベット40の段差部45と反転板30の周縁部33との突合せ部において、その全周に対して溶接用のレーザービーム(LB1)を照射しながら走査して全周溶接を行なう。これにより、段差部45と周縁部33との突合せ部の全周に溶融痕60が形成される。
Next, in the butt portion between the
次に、図7を参照して、本実施の形態における、反転板30の周縁部33と、リベット40の段差部45の形状について説明する。図7は、溶接前における反転板30の周縁部33およびリベット40の段差部45の部分拡大断面図であり、反転板30の中心点CP(図6参照)を含む断面視である。
Next, the shape of the
反転板30の周縁部33には、反転板30の外周端面33aから底面33bに延び、中心点CP側に向かうに従って段差部45の底面45bに近づく反転板側テーパ面33tが設けられている。反転板30の反転板側テーパ面33tと反転板30の底面33bとの交差する角度(θ1)は、90°を超え、180°未満の範囲の角度に設けられるが、好ましい角度(θ1)については、後述の実施例中において説明する。
On the
一方、リベット40の段差部45には、反転板30の外周端面33aに対向する立壁45aから段差部45の底面45bに向かって、反転板側テーパ面33tと隙間Sを隔てて略平行に延びるリベット側テーパ面45tが設けられている。隙間Sの大きさは、約0.1mm程度が好ましい。リベット側テーパ面45tと段差部45の底面45bとの交差する角度(θ2)は、90°を超え、180°未満の範囲の角度に設けられるが、好ましい角度(θ2)については、反転板30の場合と同様に、後述の実施例中において説明する。
On the other hand, the
次に、図8を参照して、レーザービームLBの照射による溶融痕WRについて説明する。図8は、溶接後における反転板の周縁部のおよびリベットの部分拡大断面図である。反転板30の照射されるレーザービームLBの照射方向(シーム溶接)は、反転板側テーパ面33tおよびリベット側テーパ面45tに対して交差する方向に照射されることにより、反転板30および段差部34に形成された円錐面形状の溶融痕WRが、反転板側テーパ面33tからリベット側テーパ面45tに向かって延びて形成されている(図中矢印LD方向)。
Next, with reference to FIG. 8, the melt mark WR by irradiation with the laser beam LB will be described. FIG. 8 is a partially enlarged cross-sectional view of the periphery of the reversing plate and the rivet after welding. The irradiation direction (seam welding) of the laser beam LB with which the reversing
再び、図7を参照して、レーザービームLBの照射角度(φ1)については、レーザービームLBの反転板側テーパ面33tへの入射角度が、90°以上110°以下であるとよい。また、好ましくは、90°以上105°以下であるとよい。この角度は、反転板30の周縁部33の表面33hに対する照射角度(φ2)としては、70°から90°の範囲となり、好ましくは、70以上185°以下となる。
Referring to FIG. 7 again, regarding the irradiation angle (φ1) of the laser beam LB, the incident angle of the laser beam LB on the reverse plate-side tapered
ここで、図9および図10を参照して、関連技術における溶接時の課題について説明する。図10は、反転板30の外周端面33aおよび段差部45の立壁45aには、いずれもテーパが設けられていない。この場合には、外周端面33aと立壁45aとの間に生じる隙間を埋めるために、外周端面33aと立壁45aとの間にレーザービームLBが照射される。
Here, with reference to FIG. 9 and FIG. 10, the subject at the time of welding in related technology is demonstrated. In FIG. 10, neither the outer
レーザービームLBの熱による影響を考慮して、レーザービームLBの出力を小さくすると、溶融部は段差部45の底面45bには到達せずに、外周端面33aと立壁45aとの間の溶融に留まることとなる。その結果、溶融状態としては非常に不安定な状態となる。
When the output of the laser beam LB is reduced in consideration of the influence of the heat of the laser beam LB, the melted portion does not reach the
一方、溶融状態を段差部45の底面45bに到達させるために、レーザービームLBの出力を高くした場合には、反転板30への熱的影響、および、電流遮断装置1を構成するガスケット16,17,18への熱的な影響を無視することができなくなる。
On the other hand, when the output of the laser beam LB is increased in order to reach the
一方、図10に示すように、反転板30にのみ反転板側テーパ面33tを設け、レーザービームLBの照射角度を傾斜させることも考えられる。この場合には、反転板側テーパ面33tと段差部45の立壁45aとの間に大きな空間が形成されてために、反転板30の周縁部33を大きく溶融させる必要があり、そのために、レーザービームLBの出力を高くする必要が生じる。
On the other hand, as shown in FIG. 10, it is also conceivable that only the reversing
再び、図8を参照して、本実施の形態においては、反転板30の周縁部33に反転板側テーパ面33tを設けることにより、反転板側テーパ面33tに対する法線方向での板厚さは、反転板30の板厚さよりも薄くなる。また、リベット40の段差部45には、反転板30の外周端面33aに対向する立壁45aから段差部45の底面に向かって、反転板側テーパ面33tと略平行に延びるリベット側テーパ面45tが設けられている。これにより、反転板側テーパ面33tとリベット側テーパ面45tとはその全長において一定の隙間Sを隔てて対向する状態となる。
Referring to FIG. 8 again, in the present embodiment, the thickness in the normal direction with respect to the reverse plate
その結果、反転板側テーパ面33tおよびリベット側テーパ面45tをレーザービームLBを用いて溶接による接合する場合に、反転板側テーパ面33tに交差する方向においては、その厚さ(t1)が反転板30の本来の厚さ(t)よりも薄くなることから、反転板30の反転板側テーパ面33tを貫通させるレーザービームLBの出力を従来よりも小さくし、反転板30およびリベット40の溶融量を小さくすることが可能となる。これにより、レーザービームLBの照射時における熱の影響による反転板30への悪影響を小さくすることができる。
As a result, when the reversing plate
また、反転板側テーパ面33tおよびリベット側テーパ面45tは傾斜していることから、レーザービームLBを用いた溶接時には、反転板30およびリベット40の溶融箇所は、リベット側テーパ面45tに沿って下方に向かって流動し易くなる(図中の矢印LF方向)。その結果、溶融した箇所が反転板側テーパ面33tとリベット側テーパ面45tとの隙間を埋めるとともに、下方に位置する隙間をも埋める役割を果たすことから、溶融した部材が有効的に用いられ、反転板30とリベット40との接合をより良好にすることができる。
Further, since the reversing plate
また、反転板30とリベット40との接合をより良好にすることが可能となるために、リベット40に反転板30を圧入する構成を採用する必要もなくなる。
In addition, since it is possible to improve the bonding between the reversing
(実施例)
以下、図11を参照して、実施例1から5、および、比較例1から5における、レーザビーム照射角度、出力(W)、および、反転板作動圧ばらつき(σ)について説明する。本実施例では、反転板30には、板厚さ0.3mmのアルミ板(A1050)を用いた。リベット40の材質にも、反転板30と同じアルミ板(A1050)を用いた。レーザービームLBとしては、シーム溶接を行なった。
(Example)
Hereinafter, the laser beam irradiation angle, the output (W), and the reverse plate operating pressure variation (σ) in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 will be described with reference to FIG. In this embodiment, an aluminum plate (A1050) having a thickness of 0.3 mm was used as the reversing
比較例1は、図9に示す構成で実施した。反転板30の外周端面33aと段差部45の立壁45aとの隙間(S=0.1mm)に、レーザービームLBを照射してシーム溶接を実施した。図11に示すように、レーザービームLBの出力は800Wで行なった。その結果、反転板作動圧ばらつき(σ)は、0.051であった。ここで、反転板作動圧ばらつき(σ)は、15枚の反転板30に対して作動圧を測定した結果に基づくものである。安定した溶接を実施するためには、800Wの出力が必要であった。溶接後の最小肉厚は、0.2mm〜0.3mm程度確保され強度的には問題は生じないが、溶融部での熱収縮が影響して、反転板作動圧ばらつき(σ)の値は、以下に示す実施例の数値に比べて大きな数値となった。
The comparative example 1 was implemented with the structure shown in FIG. Seam welding was performed by irradiating the laser beam LB to the gap (S = 0.1 mm) between the outer
比較例2は、図10に示す構成で溶接を実施した。反転板30にのみ反転板側テーパ面33tを設け、レーザービームLBは、鉛直上から照射した。反転板側テーパ面33tとしては、L=0.3mm、H=0.2mmの大きさとした。溶接条件としては、比較例1と同様に、800Wの出力が必要であり、反転板作動圧ばらつき(σ)の値は、0.059であった。
In Comparative Example 2, welding was performed with the configuration shown in FIG. Only the
比較例3は、図7に示す構成で溶接を実施した。但し、レーザービームLBは、鉛直上から照射した。反転板側テーパ面33tおよびリベット側テーパ面45tとしては、いずれもL=0.3mm、H=0.2mmの大きさとした。反転板30の周縁部33、および、リベット40の段差部45にテーパ形状を採用した場合でも、溶接条件としては、比較例1と同様に、800Wの出力が必要であり、反転板作動圧ばらつき(σ)の値は、比較例1と同等の0.062であった。
In Comparative Example 3, welding was performed with the configuration shown in FIG. However, the laser beam LB was irradiated from above. The reversing plate
比較例4は、図9に示す構成で実施した。レーザービームLBの照射角度については、反転板30の周縁部33の表面33hに対する照射角度(φ2)が、25°となるようにした(図7参照)。レーザービームLBの照射角度に傾斜を設けただけでは、溶接条件としては、比較例1と同様に、800Wの出力が必要であり、反転板作動圧ばらつき(σ)の値は、比較例1と同等の0.058であった。
Comparative Example 4 was performed with the configuration shown in FIG. Regarding the irradiation angle of the laser beam LB, the irradiation angle (φ2) with respect to the
実施例1は、図7に示す構成で溶接を実施した。レーザービームLBの照射角度(φ1)については、レーザービームLBの反転板側テーパ面33tへの入射角度が、90°となるようにした。反転板側テーパ面33tおよびリベット側テーパ面45tとしては、いずれもL=0.3mm、H=0.2mmの大きさとした(テーパ角度34°)。
In Example 1, welding was performed with the configuration shown in FIG. With respect to the irradiation angle (φ1) of the laser beam LB, the incident angle of the laser beam LB on the reversing plate side tapered
その結果、溶接条件としては、500Wの出力で溶接が実現され、反転板作動圧ばらつき(σ)の値も、0.030と良好であった(図11参照)。レーザービームLBの照射角度を指定することで、溶融体積を小さくすることができ、溶融部の冷却後の収縮が小さくなった効果として、反転板作動圧ばらつき(σ)の値を小さくすることが確認できた。照射角度がテーパに対する入射角が大きくなると、溶融すべき板厚さが増加するため出力が増加することになるが、比較例2と比べると受十分な効果が得られることが確認できた。 As a result, as welding conditions, welding was realized with an output of 500 W, and the value of the reverse plate operating pressure variation (σ) was 0.030 (see FIG. 11). By specifying the irradiation angle of the laser beam LB, the melting volume can be reduced, and the effect of reducing the shrinkage after cooling of the melted portion is to reduce the value of the reverse plate operating pressure variation (σ). It could be confirmed. When the incident angle with respect to the taper is increased, the plate thickness to be melted increases, so that the output increases. However, it was confirmed that a sufficient effect was obtained as compared with Comparative Example 2.
実施例2も、実施例1と同様に図7に示す構成で溶接を実施した。レーザービームLBの照射角度(φ1)については、レーザービームLBの反転板側テーパ面33tへの入射角度が、105°となるようにした。反転板側テーパ面33tおよびリベット側テーパ面45tとしては、いずれもL=0.3mm、H=0.2mmの大きさとした(テーパ角度34°)。
In Example 2, similarly to Example 1, welding was performed with the configuration shown in FIG. With respect to the irradiation angle (φ1) of the laser beam LB, the incident angle of the laser beam LB on the reverse plate-side tapered
その結果、溶接条件としては、500Wの出力で溶接が実現され、反転板作動圧ばらつき(σ)の値も、0.032と良好であった(図11参照)。実施例1と同様に、十分な効果が得られることが確認できた。 As a result, as the welding conditions, welding was realized with an output of 500 W, and the value of the variation in the reverse plate operating pressure (σ) was 0.032 (see FIG. 11). Similar to Example 1, it was confirmed that sufficient effects were obtained.
実施例3も、実施例1と同様に図7に示す構成で溶接を実施した。レーザービームLBの照射角度(φ1)については、レーザービームLBの反転板側テーパ面33tへの入射角度が、110°となるようにした。反転板側テーパ面33tおよびリベット側テーパ面45tとしては、いずれもL=0.3mm、H=0.2mmの大きさとした(テーパ角度34°)。
In Example 3, similarly to Example 1, welding was performed with the configuration shown in FIG. With respect to the irradiation angle (φ1) of the laser beam LB, the incident angle of the laser beam LB on the reverse plate-side tapered
その結果、溶接条件としては、600Wの出力で溶接が実現され、反転板作動圧ばらつき(σ)の値も、0.049と良好であった(図11参照)。実施例1と同様に、十分な効果が得られることが確認できた。なお、実施例1にくらべ反転板作動圧ばらつき(σ)の値が大きくなったのは、照射角度がテーパに対する入射角が大きくなると、溶融すべき板厚さが増加するため出力が増加することに起因するが、問題の無い範囲であることが確認できた。 As a result, as the welding conditions, welding was realized with an output of 600 W, and the value of the reverse plate working pressure variation (σ) was 0.049 (see FIG. 11). Similar to Example 1, it was confirmed that sufficient effects were obtained. The value of the reverse plate working pressure variation (σ) is larger than that of the first embodiment because the output increases because the thickness of the plate to be melted increases as the incident angle with respect to the taper increases. Although it was caused by the above, it was confirmed that it was in a range having no problem.
実施例4も、実施例1と同様に図7に示す構成で溶接を実施した。レーザービームLBの照射角度(φ1)については、レーザービームLBの反転板側テーパ面33tへの入射角度が、105°となるようにした。反転板側テーパ面33tおよびリベット側テーパ面45tとしては、いずれもL=0.3mm、H=0.15mmの大きさとした(テーパ角度27°)。
In Example 4, similarly to Example 1, welding was performed with the configuration shown in FIG. With respect to the irradiation angle (φ1) of the laser beam LB, the incident angle of the laser beam LB on the reverse plate-side tapered
その結果、溶接条件としては、600Wの出力で溶接が実現され、反転板作動圧ばらつき(σ)の値も、0.041と良好であった(図11参照)。実施例1と同様に、十分な効果が得られることが確認できた。なお、実施例1にくらべ反転板作動圧ばらつき(σ)の値が大きくなったのは、テーパ角度を小さくしたことにより、溶融すべき板厚さが増加したため出力が増加することに起因するが、問題の無い範囲であることが確認できた。 As a result, as welding conditions, welding was realized with an output of 600 W, and the value of the reverse plate operating pressure variation (σ) was 0.041 (see FIG. 11). Similar to Example 1, it was confirmed that sufficient effects were obtained. Note that the value of the reverse plate working pressure variation (σ) was larger than that in Example 1 because the output increased because the thickness of the plate to be melted was increased by reducing the taper angle. , It was confirmed that there was no problem.
実施例5も、実施例1と同様に図7に示す構成で溶接を実施した。レーザービームLBの照射角度(φ1)については、レーザービームLBの反転板側テーパ面33tへの入射角度が、105°となるようにした。反転板側テーパ面33tおよびリベット側テーパ面45tとしては、いずれもL=0.4mm、H=0.2mmの大きさとした(テーパ角度27°)。
In Example 5, similarly to Example 1, welding was performed with the configuration shown in FIG. With respect to the irradiation angle (φ1) of the laser beam LB, the incident angle of the laser beam LB on the reverse plate-side tapered
その結果、溶接条件としては、500Wの出力で溶接が実現され、反転板作動圧ばらつき(σ)の値も、0.035と良好であった(図11参照)。実施例1と同様に、十分な効果が得られることが確認できた。なお、実施例1にくらべ反転板作動圧ばらつき(σ)の値が小さくなったのは、実施例4と同じ角度でありながらテーパ部の肉厚が薄くなることから、低出力で溶接ができ、反転板作動圧ばらつき(σ)の低減を図ることができた。 As a result, as the welding conditions, welding was realized with an output of 500 W, and the value of the variation in the reverse plate operating pressure (σ) was 0.035, which was favorable (see FIG. 11). Similar to Example 1, it was confirmed that sufficient effects were obtained. It should be noted that the value of the reverse plate working pressure variation (σ) was smaller than that in Example 1 because the thickness of the taper portion was reduced while being at the same angle as in Example 4, so that welding could be performed at a low output. Thus, it was possible to reduce the variation of the reverse plate operating pressure (σ).
以上、本発明に基づいた実施の形態および実施例について説明したが、今回開示された内容はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は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。 As mentioned above, although embodiment and the Example based on this invention were described, the content disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. The technical scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 電流遮断装置、10 外装体、11 収容部、12 封口板、12H 貫通孔、13 電極体(電池要素)、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、21L,21R 平板部、22 厚肉部、23 薄肉部、23H 貫通孔、23G 環状溝、30 反転板(ダイヤフラム)、31 天面部(反転部)、32 傾斜部、33 周縁部、33a 外周端面、33t 反転板側テーパ面、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、45a 立壁、45b 底面、45t リベット側テーパ面、60 溶融痕、100 二次電池。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記外装体の内圧が上昇した場合に反転することにより、前記電池要素と前記外部端子との間の導通を遮断する円形状の反転板と、
前記外部端子に電気的に接続され、前記反転板の周縁部が載置される環状の段差部を有するリベットと、
前記段差部と前記周縁部との突合せ部において、全周に対して溶接用のレーザービームを照射しながら全周溶接が行われた溶融痕と、
を備え、
前記反転板の中心点を含む断面視において、
前記反転板の前記周縁部には、前記反転板の外周端面から底面に延び、前記中心点側に向かうに従って前記段差部の底面に近づく反転板側テーパ面が設けられ、
前記リベットの前記段差部には、前記反転板の前記外周端面に対向する立壁から前記段差部の前記底面に向かって、前記反転板側テーパ面と略平行に延びるリベット側テーパ面が設けられ、
前記レーザービームが、前記反転板側テーパ面および前記リベット側テーパ面に対して交差する方向に照射されることにより、前記反転板および前記段差部に形成された前記溶融痕が、前記反転板側テーパ面から前記リベット側テーパ面に向かって延びて形成されている、電流遮断装置。 A current interrupting device for interrupting a current flow between the battery element and an external terminal provided outside the exterior body when the internal pressure of the exterior body containing the battery element rises;
A circular reversal plate that blocks conduction between the battery element and the external terminal by reversing when the internal pressure of the exterior body rises,
A rivet having an annular step portion that is electrically connected to the external terminal and on which a peripheral portion of the reversing plate is placed;
At the butt portion between the stepped portion and the peripheral edge portion, a fusion mark in which all-around welding was performed while irradiating a laser beam for welding to the entire circumference;
With
In cross-sectional view including the center point of the reversing plate,
The peripheral portion of the reversing plate is provided with a reversing plate-side tapered surface that extends from the outer peripheral end surface of the reversing plate to the bottom surface and approaches the bottom surface of the stepped portion toward the center point side,
The step portion of the rivet is provided with a rivet side taper surface extending substantially parallel to the reversal plate side taper surface from the standing wall facing the outer peripheral end surface of the reversal plate toward the bottom surface of the step portion.
By irradiating the laser beam in a direction intersecting with the reverse plate side taper surface and the rivet side taper surface, the melting marks formed on the reverse plate and the stepped portion become the reverse plate side. A current interrupting device formed to extend from a tapered surface toward the rivet-side tapered surface.
前記レーザービームの前記反転板側テーパ面への入射角度は、90°以上110°以下である、請求項1に記載の電流遮断装置。 The angle at which the reverse plate-side tapered surface of the reverse plate intersects the bottom surface of the reverse plate is more than 90 ° and less than 180 °,
2. The current interrupting device according to claim 1, wherein an incident angle of the laser beam to the reverse plate side tapered surface is 90 ° or more and 110 ° or less.
前記電池要素を収容する外装体と、
前記外装体の内圧が上昇した場合に、前記電池要素と、前記外装体の外部に設けられた外部端子との間の電流の流れを遮断する、請求項1から3のいずれか1項に記載の電流遮断装置と、
を備える、二次電池であって、
前記外装体は、
開口部を有し前記電池要素を収容する有底筒状の収容部と、
前記開口部を塞ぐ封口板と、を含み、
前記電流遮断装置は、前記封口板に取り付けられている、二次電池。 A battery element;
An exterior body that houses the battery element;
The flow of the electric current between the said battery element and the external terminal provided in the exterior of the said exterior body is interrupted | blocked when the internal pressure of the said exterior body rises, The any one of Claim 1 to 3 Current interrupting device,
A secondary battery comprising:
The exterior body is
A bottomed cylindrical housing portion having an opening and housing the battery element;
A sealing plate for closing the opening,
The current interrupting device is a secondary battery attached to the sealing plate.
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