JP2016170873A

JP2016170873A - 電流遮断装置

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Publication number: JP2016170873A
Application number: JP2015048053A
Authority: JP
Inventors: 浩哉梅山; Hiroya Umeyama; 幸延宮村; Yukinobu Miyamura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-03-11
Filing date: 2015-03-11
Publication date: 2016-09-23
Anticipated expiration: 2035-03-11
Also published as: JP6447266B2

Abstract

【課題】反転板とリベットとの接合強度を低下させることなくブローホールの発生を抑制することを可能とする電流遮断装置を提供する。
【解決手段】この電流遮断装置９０は、環状の段差部４５の周方向において複数設けられ、床面４５ａ側とは反対方向に膨らむ凸部４６と、複数の凸部４６に隣接して複数設けられ、床面４５ａ側に凹む凹部４７と、を有し、凸部４６の体積は、凹部４７が形成する空間体積の３３％以上５０％以下であり、反転板３０の周縁部３３とリベット４０の壁部４５ｂとのレーザー光を用いた全周溶接においては、凸部４６および凹部４７の箇所は、反転板３０の周縁部３３とリベット４０の壁部４５ｂとの間に位置する空気は、凹部４７から逃げ出るとともに、凸部４６の一部が溶融し凹部４７に流れ込んで凝固している。
【選択図】図９

Description

この発明は、二次電池に用いられる電流遮断装置の構造に関する。

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。

特開２０１３−１５７２００号公報（特許文献１）には、リベットと反転板とを全周溶接して接合構造を得る電流遮断装置の溶接方法が開示されている。特開２０１３−１８８７８７号公報（特許文献２）には、溶接箇所でのブローホールの発生を抑制するために、溶接作用位置と連通する接触部分の端部の一部が、溶接作用位置の気圧よりも低い気圧の低圧空間と接する状態で溶接する溶接方法が開示されている。特開２０１３−２１１１７８号公報（特許文献３）には、溶融痕内に空孔が生じることを抑制することを目的とした、嵌合部をレーザ溶接する電池の製造方法が開示されている。

特開２０１３−１５７２００号公報特開２０１３−１８８７８７号公報特開２０１３−２１１１７８号公報

二次電池に用いられる電流遮断装置における反転板とリベットとの接合工程は、リベットの開口端の段差部に反転板を配置し、反転板の外周部の全周をレーザー溶接する。当接部の微小隙間に存在する空気は溶接中の熱にて膨張するが、段差部を深く溶融させた場合、膨張した空気の逃げ場がなく、空気の急激な膨張によりブローホールが発生し、機密性の低下を招く。一方、段差部を浅く溶融させた場合、溶接深さにバラつきが生じ易くなり、ピンホールによる機密性の低下、及び、溶接強度の低下を招く。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、反転板とリベットとの接合強度を低下させることなくブローホールの発生を抑制することを可能とする電流遮断装置を提供することを目的とする。

この電流遮断装置においては、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を備え、上記段差部は、上記反転板の上記周縁部が載置される床面と、上記床面から起立し、上記反転板の周端部が対向する壁部とを含み、上記壁部は、環状の上記段差部の周方向において複数設けられ、上記床面側とは反対方向に膨らむ凸部と、複数の上記凸部に隣接して複数設けられ、上記床面側に凹む凹部とを有し、上記凸部の体積は、上記凹部が形成する空間体積の３３％以上５０％以下であり、上記凹部の周方向の幅は、１．５ｍｍ以下であり、上記反転板の上記周縁部と上記リベットの上記壁部とのレーザー光を用いた全周溶接においては、上記凸部および上記凹部の箇所は、上記反転板の上記周縁部と上記リベットの上記壁部との間に位置する空気は、上記凹部から逃げ出るとともに凸部の一部が溶融し凹部に流れ込んで凝固している。

このように、段差部に、床面側とは反対方向に膨らむ凸部と複数の凸部に隣接して複数設けられ、床面側に凹む凹部とを設けることにより、反転板の周縁部とリベットの壁部とのレーザー光を用いた全周溶接においては、凸部および凹部の箇所では、反転板の周縁部とリベットの壁部との間に位置する空気は、上記凹部から逃げ出ることができる。これにより、ブローホールの発生を抑制することを可能とする。さらに、凹部を設けた場合であっても、溶接時には凸部の一部が溶融し凹部に流れ込んだ溶融状態が形成されるため、反転板とリベットとの接合強度を低下させることはない。

この電流遮断装置によれば、反転板とリベットとの接合強度を低下させることなくブローホールの発生を抑制することを可能とする。

実施の形態における二次電池を示す平面図である。実施の形態における二次電池を示す断面図である。図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った電流遮断装置の矢視断面図である。図３に対応する電流遮断装置の分解斜視図である。実施の形態における反転板およびリベットの分解斜視断面図である。実施の形態における反転板およびリベットの溶接個所を示す斜視図である。図６中ＶＩＩで囲まれた領域の溶接工程を示す第１部分拡大図である。図７に示す溶接工程の側面拡大図である。図６中ＶＩＩで囲まれた領域の溶接工程を示す第２部分拡大図である。実施の形態における電流遮断装置の縦断面図である。実施例１から４、比較例１から８の評価結果を示す図である。

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。また、図面においては、実際の寸法の比率に従って図示しておらず、構造の理解を容易にするために、構造が明確となるように比率を変化させて図示している。

図１から図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線に沿った電流遮断装置９０の矢視断面図、図４は、図３に対応する電流遮断装置９０の分解斜視図である。

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。

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９０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９０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９０および負極用の電流遮断装置９０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９０に着目してその詳細を説明する。

図３および図４を参照して、電流遮断装置９０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、ゴムまたは樹脂製のガスケット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。

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１７，１８は、封口板１２とリベット４０との間に位置している。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。

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している。段差部４５は、前記反転板３０の周縁部３３が載置される床面４５ａと、床面４５ａから起立し、後述する反転板３０の周端部３３ｔが対向する壁部４５ｂとを含んでいる。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。

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。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。周縁部３３の外周面には、周端部３３ｔが形成されている。

溶接工程において、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。つまり、周端部３３ｔと壁部４５ｂとが突き合わされることにより、反転板３０の周縁部３３とリベット４０の段差部４５との間に、レーザー光が照射され、両者の間に溶融池が形成される。この構造により、反転板３０とリベット４０との間において、電気的接続と気密性とが確保される。

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。封口板１２と集電端子２１との間に、樹脂製のホルダ２８が位置している。

（リベット４０の段差部４５の詳細構造／溶接工程）
次に、図５から図１０を参照して、リベット４０の段差部４５の詳細構造および溶接工程について説明する。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およびリベット４０の溶接個所を示す斜視図、図７は、図６中ＶＩＩで囲まれた領域の溶接工程を示す第１部分拡大図、図８は、図７に示す溶接工程の側面拡大図、図９は、図６中ＶＩＩで囲まれた領域の溶接工程を示す第２部分拡大図、図１０は、電流遮断装置９０の縦断面図である。

まず、図５および図６を参照して、リベット４０の段差部４５は、上記したように、反転板３０の周縁部３３が載置される床面４５ａと、床面４５ａから起立し、反転板３０の周端部３３ｔが対向する壁部４５ｂとを含んでいる。

壁部４５ｂは、環状の段差部４５の周方向において複数設けられ、床面４５ａ側とは反対方向に膨らむ凸部４６と、複数の凸部４６に隣接して複数設けられ、床面４５ａ側に凹む凹部４７とを有している。本実施の形態では、段差部４５の周方向において、６０°ピッチで合計６か所にそれぞれ凸部４６および凹部４７が設けられている。なお、凸部４６および凹部４７の数量は、６カ所に限定されず、反転板３０の大きさに応じて適宜最適な数量が選択される。

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、全周にわたって周縁部３３と壁部４５ｂとが突合せられる。周縁部３３と壁部４５ｂとの突合せ部を全周にわたって溶接する前に、選択された複数個所の領域に対して仮固定溶接が行なわれる。本実施の形態では、段差部４５に設けられた凹部４７において仮固定溶接が行なわれ仮固定溶接痕５０が形成される。

その後、図７を参照して、周縁部３３と壁部４５ｂ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光（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、周縁部３３と壁部４５ｂとの突合せ部の全周に溶接痕６０が形成される。

周縁部３３と壁部４５ｂとの突合せ部の溶接の際には、周縁部３３と壁部４５ｂとの間に位置する空気は、レーザー光（ＬＢ１）の走査方向に前進側に順次追いやられることとなる。本実施の形態では、レーザー光（ＬＢ１）の走査方向に前進側に順次追いやられた空気は、図８に示すように、段差部４５に設けられた凹部４７において外部に抜け出ることができる。その結果、従来問題となっていたブローホールの発生を抑制することができる。

再び、図７を参照して、レーザー光（ＬＢ１）によって、壁部４５ｂの凸部４６の一部４６ｉは溶融し、凹部４７に流れ込む（図中矢印Ｆ方向）。その結果、図９に示すように、レーザー光（ＬＢ１）が、凹部４７を通過した後は、凹部４７の床面４７ｂ１、および、側面４７ｂ２、４７ｂ３と周縁部３３との間において、凹部４７を埋めるように溶融痕４６ｊが形成されることとなる。

その結果、壁部４５ｂに凹部４７を設けた場合であっても、反転板３０とリベット４０との間において、全周にわたって気密性を確保することを可能としている。

さらに、図１０に示すように、溶接後には、壁部４５ｂに凸部４６の一部が残存することとなる。このように凸部４６の一部が残存することにより、外装体１０の内圧が上昇し、反転板３０に圧力が加わった場合（図中矢印）でも、凹部４７が設けられた領域の壁部４５ｂの強度を残存する凸部４６の一部により補うことができる。その結果、反転板３０は正常に動作し、電流遮断装置９０の動作の安定性を図ることを可能とする。

なお、溶接の開始位置は、仮固定溶接痕５０が設けられている箇所から開始することが好ましい。仮固定溶接痕５０が設けられていない箇所から開始することも可能であるが全周を溶接し溶接開始に戻った場合には、ブローホールの発生が問題となる可能性がある。しかし、仮固定溶接痕５０が設けられている箇所から開始することで、全周を溶接し溶接開始に戻った場合には、凹部４７が設けられていることから、ブローホールの発生が問題となることはない。

また、図７を参照して、凹部４７の周方向の幅ＳＷ１は、１ｍｍから１．５ｍｍ程度であるとよい。この範囲を下回ると、仮固定溶接の溶接範囲を最小化する必要が生じ、十分な仮固定溶接の強度を得ることが困難になると考えられる。溶接強度を確保するために、仮固定溶接の範囲を広くすると、全周溶接時に追いやられる空気を、十分に外部に排出することができず、ブローホールの発生を抑制することができない。凹部４７の周方向の幅ＳＷ１が、１．５ｍｍを超えると凸部４６が一部溶融することにより凹部４７に流れ込む量が不足して、機密性の課題が生じることなる。

（凸部４６の周方向長さＬｗ１）
凸部４６の周方向長さＬｗ１は、凹部４７の周方向の幅ＳＷ１と同じにすることが好ましい。凸部４６の周方向長さＬｗ１を凹部４７の周方向の幅ＳＷ１よりも大きくしても、全周溶接は、凸部４６から凹部４７に向かって進行するため、凸部４６の周方向長さＬｗ１が凹部４７の周方向の幅ＳＷ１と同程度であれば、凸部４６の一部の溶融は凹部４７に流れ込むが、凸部４６の周方向長さＬｗ１が凹部４７の周方向の幅ＳＷ１よりも大きくなると、凹部４７と反対側の凸部４６の端部が溶融状態にもかかわらず、凹部４７に隣接する凸部４６の端部は未溶融状態となるため、凸部４６の溶融部分の凹部４７への流れ込みを阻害する可能性が生じ得るからである。

（凸部４６の高さＲｈ１）
凸部４６の高さＲｈ１の高さは、０．１５ｍｍ以下であるとよい。凸部４６の高さＲｈ１の高さがこの範囲を上回ると、レーザー光の焦点からのズレが大きくなり、凸部４６が溶融せずに溶接強度不足となり、電流遮断装置９０の気密性を低下させるおそれがあるかである。

（実施例）
以下、本実施の形態に基づいた各実施例および各比較例について以下説明する。図１１には、各実施例および各比較例の条件および評価結果を示す。各実施例および各比較例の共通事項として、反転板３０には、アルミニウム（Ａ１０５０）、厚み０．３ｍｍを用いた。リベット４０には、アルミニウム（Ａ１０５０）、厚み１ｍｍ、壁部４５ｂの高さ０．３ｍｍを用いた。設計上、突合せ部である壁部４５ｂの内径および周端部３３ｔの外径は、直径１８ｍｍであり、円周長さは、５６．５ｍｍである。

初めに、６０°ピッチで仮固定溶接痕５０を６カ所に形成した。凹部４７が設けられている箇所については、凹部４７の中心にキーホール溶接により仮固定溶接痕５０を形成した。その後、突合せ部の全周をレーザー光を用いて溶接を行なった。溶接の条件としては、加工速度は、３００ｍｍ／ｓｅｃ、ビーム径は直径８０μ（ＤＯＥ使用）、加工出力は、１２００Ｗから１８００Ｗである。

各実施例および各比較例において（図７参照）、凹部４７の周方向の幅ＳＷ１は、０．５ｍｍから３．０ｍｍとした。凹部４７の深さＳｈ１は、０ｍｍ（凹部なし）から０．３ｍｍとした。凹部４７の奥行Ｒｄ１は、すべて１ｍｍである。凸部４６の高さＲｈ１は、０．０５ｍｍから０．５ｍｍとした。

各実施例および各比較例では、それぞれ２０個の電流遮断装置９０に対して、凹部４７での溶接厚みを測定した（１個の電流遮断装置９０につき６箇所×２０個＝１２０箇所）。１２０箇所の平均値を、溶接厚みとして、図１１中に記載した。０．２ｍｍ以上あれば、強度的に問題ないと判断した。併せて、外観上のブローホールの発生状況を確認した。１２０箇所中のブローホールの数を図１１中に記載した。

（比較例１）
比較例１においては、凹部４７および凸部４６は形成していない。全周溶接の溶接出力（Ｗ）は、１２００Ｗ、溶接厚みは、０．２５１ｍｍである。その結果、１２０箇所中のブローホール数は、１３であった。凹部４７および凸部４６を形成しない場合には、ブローホールの発生が確認された。

（比較例２）
比較例２においては、凹部４７および凸部４６は形成していない。全周溶接の溶接出力（Ｗ）は、１８００Ｗ、溶接厚みは、０．２８９ｍｍである。その結果、１２０箇所中のブローホール数は、１８であった。比較例１に対比して、溶接出力を上げるとブローホールの発生が増加することが確認された。

（比較例３）
比較例３においては、６０°ピッチで凹部４７および凸部４６を形成した。凹部４７の幅Ｓｗ１は、０．５ｍｍ、凹部４７の深さＳｈ１は、０．３ｍｍ、凹部４７の体積は０．１５ｍｍ^２である。凸部４６の高さＲｈ１は、０．１５ｍｍ、凸部４６の幅は、Ｌｗ１は、０．５ｍｍ、凸部４６の体積は、０．０７５ｍｍ^２である。凸部４６と凹部４７との体積比（凸部４６の体積／凹部４７の体積）は、５０％である。全周溶接の溶接出力（Ｗ）は、１２００Ｗ、溶接厚みは、０．２１０ｍｍである。その結果、１２０箇所中のブローホール数は、６であった。凹部４７の幅Ｓｗ１が狭いため仮固定溶接痕によって凹部４７が塞がれ、その結果、ブローホールが発生することが確認された。

（比較例４）
比較例４においては、６０°ピッチで凹部４７および凸部４６を形成した。凹部４７の幅Ｓｗ１は、３．０ｍｍ、凹部４７の深さＳｈ１は、０．３ｍｍ、凹部４７の体積は０．９ｍｍ^２である。凸部４６の高さＲｈ１は、０．１５ｍｍ、凸部４６の幅は、Ｌｗ１は、３ｍｍ、凸部４６の体積は、０．４５ｍｍ^２である。凸部４６と凹部４７との体積比（凸部４６の体積／凹部４７の体積）は、５０％である。全周溶接の溶接出力（Ｗ）は、１２００Ｗ、溶接厚みは、０．１４２ｍｍである。その結果、１２０箇所中のブローホール数は、０であった。凹部４７の幅Ｓｗ１が大きいため、凸部の溶融部分の凹部４７への流れ込み不足が発生した。その結果、溶接厚みが不足し、溶接強度不足が確認された。

（比較例５）
比較例５においては、６０°ピッチで凹部４７および凸部４６を形成した。凹部４７の幅Ｓｗ１は、１．０ｍｍ、凹部４７の深さＳｈ１は、０．３ｍｍ、凹部４７の体積は０．３ｍｍ^２である。凸部４６の高さＲｈ１は、０．０５ｍｍ、凸部４６の幅は、Ｌｗ１は、１ｍｍ、凸部４６の体積は、０．０５ｍｍ^２である。凸部４６と凹部４７との体積比（凸部４６の体積／凹部４７の体積）は、１７％である。全周溶接の溶接出力（Ｗ）は、１２００Ｗ、溶接厚みは、０．１６４ｍｍである。その結果、１２０箇所中のブローホール数は、０であった。凸部４６の高さＲｈ１が低いために、凸部の溶融部分の凹部４７への流れ込み不足が発生した。その結果、溶接厚みが不足し、溶接強度不足が確認された。

（比較例６）
比較例６においては、６０°ピッチで凹部４７および凸部４６を形成した。凹部４７の幅Ｓｗ１は、１．０ｍｍ、凹部４７の深さＳｈ１は、０．３ｍｍ、凹部４７の体積は０．３ｍｍ^２である。凸部４６の高さＲｈ１は、０．５ｍｍ、凸部４６の幅は、Ｌｗ１は、１ｍｍ、凸部４６の体積は、０．５ｍｍ^２である。凸部４６と凹部４７との体積比（凸部４６の体積／凹部４７の体積）は、１７０％である。全周溶接の溶接出力（Ｗ）は、１２００Ｗ、溶接厚みは、０．１５３ｍｍである。その結果、１２０箇所中のブローホール数は、０であった。凸部４６の高さＲｈ１が高いために、レーザー光の焦点が合わず凸部４６を十分に溶融することができなかった。その結果、溶接厚みが不足し、溶接強度不足が確認された。

（比較例７）
比較例７においては、６０°ピッチで凹部４７および凸部４６を形成した。凹部４７の幅Ｓｗ１は、１．０ｍｍ、凹部４７の深さＳｈ１は、０．１ｍｍ、凹部４７の体積は０．１ｍｍ^２である。凸部４６の高さＲｈ１は、０．１５ｍｍ、凸部４６の幅は、Ｌｗ１は、１ｍｍ、凸部４６の体積は、０．１５ｍｍ^２である。凸部４６と凹部４７との体積比（凸部４６の体積／凹部４７の体積）は、１５０％である。全周溶接の溶接出力（Ｗ）は、１２００Ｗ、溶接厚みは、０．２３７ｍｍである。その結果、１２０箇所中のブローホール数は、９であった。凹部４７の深さＳｈ１が浅いため空気が逃げる通路が十分に確保されず、その結果、ブローホールが発生することが確認された。

（比較例８）
比較例８においては、６０°ピッチで凹部４７および凸部４６を形成した。凹部４７の幅Ｓｗ１は、１．０ｍｍ、凹部４７の深さＳｈ１は、０．２ｍｍ、凹部４７の体積は０．２ｍｍ^２である。凸部４６の高さＲｈ１は、０．１５ｍｍ、凸部４６の幅は、Ｌｗ１は、１ｍｍ、凸部４６の体積は、０．１５ｍｍ^２である。凸部４６と凹部４７との体積比（凸部４６の体積／凹部４７の体積）は、７５％である。全周溶接の溶接出力（Ｗ）は、１２００Ｗ、溶接厚みは、０．２１１ｍｍである。その結果、１２０箇所中のブローホール数は、２であった。凹部４７の深さＳｈ１は、比較例７よりは深くなったが、それでも空気が逃げる通路が十分に確保されず、その結果、ブローホールが発生することが確認された。

（実施例１）
実施例１においては、６０°ピッチで凹部４７および凸部４６を形成した。凹部４７の幅Ｓｗ１は、１．０ｍｍ、凹部４７の深さＳｈ１は、０．３ｍｍ、凹部４７の体積は０．３ｍｍ^２である。凸部４６の高さＲｈ１は、０．１５ｍｍ、凸部４６の幅は、Ｌｗ１は、１ｍｍ、凸部４６の体積は、０．１５ｍｍ^２である。凸部４６と凹部４７との体積比（凸部４６の体積／凹部４７の体積）は、５０％である。全周溶接の溶接出力（Ｗ）は、１２００Ｗ、溶接厚みは、０．２２２ｍｍである。その結果、１２０箇所中のブローホール数は、０であった。

（実施例２）
実施例２においては、６０°ピッチで凹部４７および凸部４６を形成した。凹部４７の幅Ｓｗ１は、１．０ｍｍ、凹部４７の深さＳｈ１は、０．３ｍｍ、凹部４７の体積は０．３ｍｍ^２である。凸部４６の高さＲｈ１は、０．１５ｍｍ、凸部４６の幅は、Ｌｗ１は、１ｍｍ、凸部４６の体積は、０．１５ｍｍ^２である。凸部４６と凹部４７との体積比（凸部４６の体積／凹部４７の体積）は、５０％である。全周溶接の溶接出力（Ｗ）は、１８００Ｗ、溶接厚みは、０．２４１ｍｍである。その結果、１２０箇所中のブローホール数は、０であった。

（実施例３）
実施例３においては、６０°ピッチで凹部４７および凸部４６を形成した。凹部４７の幅Ｓｗ１は、１．５ｍｍ、凹部４７の深さＳｈ１は、０．３ｍｍ、凹部４７の体積は０．４５ｍｍ^２である。凸部４６の高さＲｈ１は、０．１ｍｍ、凸部４６の幅は、Ｌｗ１は、１．５ｍｍ、凸部４６の体積は、０．１５ｍｍ^２である。凸部４６と凹部４７との体積比（凸部４６の体積／凹部４７の体積）は、３３％である。全周溶接の溶接出力（Ｗ）は、１２００Ｗ、溶接厚みは、０．２０９ｍｍである。その結果、１２０箇所中のブローホール数は、０であった。

（実施例４）
実施例４においては、６０°ピッチで凹部４７および凸部４６を形成した。凹部４７の幅Ｓｗ１は、１．５ｍｍ、凹部４７の深さＳｈ１は、０．３ｍｍ、凹部４７の体積は０．４５ｍｍ^２である。凸部４６の高さＲｈ１は、０．１５ｍｍ、凸部４６の幅は、Ｌｗ１は、１．５ｍｍ、凸部４６の体積は、０．２２５ｍｍ^２である。凸部４６と凹部４７との体積比（凸部４６の体積／凹部４７の体積）は、５０％である。全周溶接の溶接出力（Ｗ）は、１２００Ｗ、溶接厚みは、０．２２８ｍｍである。その結果、１２０箇所中のブローホール数は、０であった。

実施例１から実施例４においては、凸部４６と凹部４７との体積比（凸部４６の体積／凹部４７の体積：）は、下限が３３％、上限が５０％である。つまり、凸部４６の体積は、凹部４７が形成する空間体積の３３％以上５０％以下である。この場合には、溶接の出力を上げても、空気が排出される結果、１２０箇所中のブローホール数は、０であった。また、溶接厚みも０．２ｍｍ以上確保されており、溶接強度においても問題は生じていなかった。

ここで、反転板３０とリベット４０との溶接において、予め反転板３０とリベット４０との突き当り部に点状の溶接箇所を複数個所に施す仮固定溶接痕を形成し、その後、レーザー光溶接にて全周溶接を実施している。仮固定溶接痕を形成する工程は、リベット４０の段差部４５の床面４５ａを超える位置まで溶融部が入り込むことで、全周溶接時に反転板３０の変形、溶接位置の変化を生じさせない溶接強度を確保している。したがって、この仮固定溶接痕の形成は、反転板３０の作動圧のバラつき低減、気密性の確保の面で重要な機能を果たしている。

一方、全周溶接の段階では、反転板３０は、段差部４５の床面４５ａに載置された状態であり、段差部４５と反転板３０の周端部３３ｔとの間には隙間が存在する。この隙間は、両者を溶接一体化することで消失するが、隙間中の空気は、未溶接部位の隙間からレーザー光の走査方向に押し出されることとなる。このため、全周溶接においては、仮固定溶接痕の形成部位を除き、間隙中の空気は順次押し出されるため不具合を生じないが、仮固定溶接痕の形成部位では、空気の押し出されが阻害されていた。その結果、レーザー光の走査が進行すると溶接時の熱により急激に空気が膨張し、小さな爆発が生じ、ブローホールを生じさせていた。

これにより、溶融金属が飛散し、電流遮断装置を構成する樹脂部品への付着による機密性の低下、反転板３０等への付着による作動圧への悪影響、溶接部にブローホールが発生することより、機密性不良を生じさせていた。

しかし、本実施の形態における電流遮断装置においては、仮固定溶接痕の形成部位のリベット４０の段差部４５に凸部４６および凹部４７を設けることにより、レーザー光の走査の進行により追いやられる空気を凹部４７から外部に向けて逃げ出るとともに、凸部４６の一部が溶融し凹部４７に流れ込んで、気密性を確保した凝固状態となっている。

具体的には、反転板３０とリベット４０との溶接強度の確保の視点では、凸部４６の体積を大きくし（凹部４７の体積と同等以上）、凹部４７に凸部４６の溶融部を流れ込ませる構成が最適とも考えられる。しかし、凸部４６の体積を拡大した場合、溶接に要するエネルギーを高める必要があり、新たな課題を生じさせる。そこで、本実施の形態では、凹部４７における溶接強度は敢えて凹部４７を形成していない段差部４５の部分に比べて低下することを許容し、気密性の確保および反転板３０の作動圧力に対して必要十分な凝固部分を形成するように、溶接条件（ブローホールの発生状態）、および、凸部４６の体積を設定した。

これにより、（ｉ）全周にわたり均一な気密性を確保しつつ、凹部４７以外の部分全体で必要な溶接強度が得られた。（ｉｉ）特に、二次電池１００の異常時に外装体１０内に発生する圧力は、反転板３０の上面を伝わりつつ（図１０参照）半径方向の外方に広がろうとする力との釣り合いで成立するが、反転時の応力を鑑みて、凹部４７の溶接強度を確保することにより、電流遮断装置の作動圧のバラつきを抑えることも可能としている。

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。

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、２８ホルダ、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表面、３３ｔ周端部、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床面、４５ｂ壁部、４６凸部、４７凹部、５０仮固定溶接痕、６０溶接痕、９０電流遮断装置、１００二次電池。

Claims

電池要素を収容する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電流遮断装置であって、
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、を備え、
前記段差部は、
前記反転板の前記周縁部が載置される床面と、
前記床面から起立し、前記反転板の周端部が対向する壁部と、を含み、
前記壁部は、
環状の前記段差部の周方向において複数設けられ、前記床面側とは反対方向に膨らむ凸部と、
複数の前記凸部に隣接して複数設けられ、前記床面側に凹む凹部と、
を有し、
前記凸部の体積は、前記凹部が形成する空間体積の３３％以上５０％以下であり、
前記凹部の周方向の幅は、１．５ｍｍ以下であり、
前記反転板の前記周縁部と前記リベットの前記壁部とのレーザー光を用いた全周溶接においては、前記凸部および前記凹部の箇所は、前記反転板の前記周縁部と前記リベットの前記壁部との間に位置する空気は、前記凹部から逃げ出るとともに、前記凸部の一部が溶融し前記凹部に流れ込んで凝固した、電流遮断装置。