JP2017147064A - 二次電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蓋部材を電池ケースに溶接する際に、注液口の損傷や注液口へのスパッタの浸入・付着を抑制することができる二次電池の製造方法を提供すること。【解決手段】電極体１２を収納するとともに側面に注液口２５が設けられた電池ケース１８の開口部に、蓋部材１９を溶接することにより、電池ケース１８の開口部を閉塞する二次電池１０の製造方法において、注液口２５が設けられた電池ケース１８の側面端部に形成した段付き部５０に蓋部材１９を配置した状態で、レーザビームＬＢの照射方向と注液口２５の貫通方向とが交差するように、蓋部材１９の上方から接合部３５にレーザビームＬＢを照射して、電池ケース１８に蓋部材１９を溶接する。【選択図】 図３

Description

本発明は、電池ケースに電極体及び電解液を封入してなる密閉型の二次電池の製造方法に関する。より詳細には、電池ケースの側面に電解液を注液する注液口が設けられた二次電池の製造方法に関するものである。

従来より、電極体を収容した電池ケース内に電解液を注液し、注液孔を封止して密閉した密閉型電池がある。例えば、扁平角形の金属製の電池ケースを用いる二次電池として、電池ケースの側面に注液口が設けられているものがある。このような電池の製造時には、電池ケース内に電極体を収容した状態で電池ケースの開口部に対して蓋部材が嵌め込まれて溶接された後、注液口から電池ケース内に電解液が注液されるようになっている。（特許文献１参照）。そして、蓋部材の電池ケースへの溶接は、蓋部材の上方から行う場合（縦打ち）と電池ケースの側方から行う場合（横打ち）とのいずれかにより実施される。

特許第４６３５４０５号公報

しかしながら、注液口が電池ケースの側面に形成されている場合には、蓋部材の電池ケースへの溶接を上記いずれの方法で行っても次のような問題点があった。すなわち、蓋部材の上方から溶接を行う場合（縦打ち）には、溶接方向（溶接ビーム方向）に注液口が位置するため、溶接時に溶接ビームが接合部を突き抜けると、その突き抜けた溶接ビームが電池内に浸入して注液口を損傷させてしまうおそれがある。あるいは、スパッタが注液口に付着してしまうおそれがある。そして、注液口が損傷する、あるいは注液口にスパッタが付着すると、電解液の注液を妨げてしまう。

一方、電池ケースの側面から溶接を行う場合（横打ち）には、溶接面と注液口とが同一面（電池ケースの側面）に位置するため、スパッタが注液口から電池内に浸入、つまり電池内部に異物が混入してしまい、電池の信頼性が低下するおそれがある。

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、蓋部材を電池ケースに溶接する際に、注液口の損傷や注液口へのスパッタの浸入・付着を抑制することができる二次電池の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、電極体を収納するとともに側面に貫通する注液口が設けられた電池ケースの開口部に、蓋部材を溶接することにより、前記電池ケースの開口部を閉塞する二次電池の製造方法において、前記注液口が設けられた電池ケースの側面端部に形成した段付き部に前記蓋部材を配置した状態で、溶接ビームの照射方向と注液口の貫通方向とが交差するように前記蓋部材の上方から前記電池ケースと前記蓋部材の接合部に溶接ビームを照射して、前記電池ケースに前記蓋部材を溶接することを特徴とする。

この二次電池の製造方法では、注液口が設けられた電池ケースの側面端部に形成された段付き部に蓋部材を配置した状態で、電池ケースの側面を貫通して設けられた注液口の貫通方向と溶接ビームの照射方向とが交差するように、蓋部材の上方から電池ケースと蓋部材の接合部に溶接ビームを照射して、電池ケースに蓋部材を溶接する。そのため、溶接時に溶接ビームが接合部を突き抜けたとしても、段付き部の底面（電池ケース）によって溶接ビームが止められるので、溶接ビームが電池内に浸入することを防止することができる。また、注液口とは異なる面で溶接が行われるため、スパッタが注液口から電池内に浸入することも防ぐことができる。従って、蓋部材を電池ケースに溶接する際に、注液口の損傷や注液口へのスパッタの浸入・付着を抑制することができる。

本発明に係る二次電池の製造方法によれば、上記した通り、蓋部材を電池ケースに溶接する際に、注液口の損傷や注液口へのスパッタの浸入・付着を抑制することができる。

実施形態に係る二次電池の概略構成を示す斜視図である。 実施形態に係る二次電池の概略構成を示す断面図である。 注液口付近の接合部を拡大して示す断面図である。

以下、本発明の二次電池の製造方法を具体化した実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。本実施形態では、角形の金属ケースに電極体及び電解液を封入してなるリチウムイオン二次電池の製造に本発明を適用した場合について説明する。そこで、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池について、図１〜図３を参照しながら説明する。

本実施形態に係る二次電池１０は、図１及び図２に示すように、電池容器１１に電極体１２及び電解液１３が封入されてなる密閉型の電池である。電池容器１１は、金属製のものであり、扁平な角形の箱状のものである。

本実施形態の電極体１２は、帯状の正極板２１と帯状の負極板３１とが、それらの間に帯状のセパレータ４１を挟んで捲回された捲回体である。本実施形態の正極板２１は、アルミ箔の両面に正極活物質層を形成したものである。正極活物質層としては、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極活物質による正極合剤を含むものであり、例えば、リチウム含有金属酸化物に結着剤と分散溶媒等を混練したものを使用することができる。本実施形態の負極板３１は、銅箔の両面に負極活物質層を形成したものである。負極活物質層は、炭素材等を含んでいる。

二次電池１０は、電池容器１１の外部に突出して設けられた正極端子１５、負極端子１６を有している。正極端子１５は、電池容器１１の内部で電極体１２の正極板２１に接続されている。負極端子１６は、電池容器１１の内部で電極体１２の負極板３１に接続されている。なお、電解液１３としては、リチウム塩を含む非水電解液又はイオン伝導ポリマー等が使用される。

電池容器１１は、一面が開口した略直方体の電池ケース１８とその開口面を閉塞する蓋部材１９とを有している。電池ケース１８と蓋部材１９とは、蓋部材１９の全周囲において隙間なく溶接されることにより、互いに固定されている。なお、電池ケース１８と蓋部材１９の溶接方法については詳細を後述する。

電池ケース１８の側面には、図３に示すように、電池ケース１８を貫通して、注液口２５が設けられている。注液口２５は、組み立てた電池容器１１の内部へ電解液１３を注液するための孔である。なお、注液口２５は、電解液１３の注液が完了した後に封止される。

そして、電池ケース１８の端部には、段付き部５０が形成されている。この段付き部５０の高さ（長さ）は、蓋部材１９の厚さと同じになっている。段付き部５０は、他の部分よりも肉厚が薄くなっており、電池ケース１８の内側において、側面５１と底面５２を備えている。これにより、段付き部５０に蓋部材１９を配置したときに、段付きの部５０の側面５１と蓋部材１９の端面１９ａとが接触し、段付き部５０の底面５２と蓋部材１９の裏面１９ｂの一部（端部）とが接触するようになっている。なお、段付きの部５０の側面５１と蓋部材１９の端面１９ａとが接触している部分が接合部（溶接される箇所）３５となる。

蓋部材１９は、細長い板状の部材であり、その長手方向の両端部には、正極端子１５と負極端子１６をそれぞれ貫通させるための貫通穴が形成されている。また、蓋部材１９の中央付近には、長円形の安全弁２３が形成されている。安全弁２３は、貫通しているものではなく、他の箇所に比較して厚さが薄く形成されている箇所である。電池容器１１の内圧が安全弁２３の開弁圧を超えて高くなると、安全弁２３が断裂して開弁し、内圧を上昇させているガス等が外部に放出される。

次に、上記の二次電池１０の製造方法について説明する。まず、電池ケース１８と、蓋部材１９を用意する。電池ケース１８は、例えば、アルミニウム板を深絞り成型することで得ることができる。蓋部材１９は、例えば、アルミニウム板をプレス成型することで得ることができる。

また、正極板２１及び負極板３１を、一対のセパレータ４１を介して互いに重ねて捲回し、扁平状に圧縮して電極体１２を形成する。そして、電極体１２のうち、正極板２１の正極捲回部に正極端子１５を溶接し、負極板３１の負極捲回部に負極端子１６を溶接する。次いで、電極体１２に絶縁フィルム包囲体１７を被せて、これらを電池ケース１８内に挿入する。また、蓋部材１９に形成されている各貫通穴に正極端子１５及び負極端子１６をそれぞれ挿通する。次に、シール部材により正極端子１５及び負極端子１６のそれぞれと各貫通穴との間を気密にシールする。

その後、電池ケース１８の段付き部５０に蓋部材１９を配置して、電池ケース１８の開口を蓋部材１９により閉塞する。このとき、段付きの部５０の側面５１と蓋部材１９の端面１９ａとが接触し、段付き部５０の底面５２と蓋部材１９の裏面１９ｂの一部（端部）とが接触する。そして、電池ケース１８（段付き部５０）の端面１８ａと蓋部材１９の表面１９ｃとが面一となる。

続いて、電池ケース１８と蓋部材１９を溶接する。具体的には、図３に示すように、蓋部材１９で電池ケース１８の段付き部５０に配置した状態で、レーザ溶接機６０を用いて、接合部３５にレーザビームＬＢを照射する。このレーザビームＬＢの照射は、蓋部材１９の上方（接合部３５の真上）からレーザビームＬＢの照射方向（図３では上下方向）と注液口２５の貫通方向（図３では左右方向）とが交差（本実施形態では直交）するように行う。つまり、本実施形態では、レーザビームＬＢの照射方向が蓋部材１９に直交する方向であり、注液口２５の貫通方向が電池ケース１８の側面に直交する方向となっている。また、レーザビームＬＢの照射は、電池ケース１８の全周にわたって行う。これにより、電池ケース１８に対して蓋部材１９が溶接されて電池容器１１が形成される。なお、溶接としては、例えば、ＹＡＧレーザ、ファイバーレーザ、又は電子ビーム等による連続したスポット溶接又はシームレス溶接によるものとすればよい。

ここで、蓋部材１９の上方からレーザビームＬＢを照射して溶接を行うため、溶接時にレーザビームＬＢが接合部３５を突き抜けると、溶接方向（レーザビーム方向）に注液口２５が位置するので、その突き抜けたレーザビームＬＢが二次電池１０内に浸入して注液口２５を損傷させてしまう、あるいは、スパッタが注液口２５に付着してしまうおそれがある。

しかしながら、本実施形態では、溶接時にレーザビームＬＢが接合部３５を突き抜けたとしても、段付き部５０の底面５２によってレーザビームＬＢが止められる。そのため、レーザビームＬＢが二次電池１０内に浸入することを防止することができる。また、注液口２５の開口面（電池ケース１８の側面）とは異なる面で溶接が行われるため、スパッタが注液口２５から二次電池１０内に浸入することも防ぐことができ、電池の信頼性が低下することもない。このように、蓋部材１９を電池ケース１８に溶接する際に、注液口２５の損傷や注液口２５へのスパッタの浸入・付着を抑制することができる。

その後、注液口２５を通じて、電池容器１１の内部に所定量の電解液１３を注入して電極体１２内に含浸させる。このとき、注液口２５が損傷していたり、注液口２５にスパッタが浸入・付着していないため、注液口２５からスムーズに電解液１３を電池容器１１内に注液することができる。そして、電解液１３の注液が終了した後、注液口２５を封止することで、二次電池１０が完成する。

以上、詳細に説明したように本実施形態に係る二次電池１０の製造方法によれば、注液口２５が設けられた電池ケース１８の側面端部に形成された段付き部５０に蓋部材１９を配置した状態で、電池ケース１８の側面に設けられた注液口２５の貫通方向とレーザビームＬＢの照射方向とが交差するように、蓋部材１９の上方から接合部３５にレーザビームＬＢを照射して、電池ケース１８に蓋部材１９を溶接する。そのため、溶接時にレーザビームＬＢが接合部３５を突き抜けたとしても、段付き部５０の底面５２によってレーザビームが止められるので、レーザビームＬＢが二次電池１０内に浸入することを防止することができる。また、注液口２５とは異なる面で溶接が行われるため、スパッタが注液口２５から二次電池１０内に浸入することも防ぐことができる。従って、蓋部材１９を電池ケース１８に溶接する際に、注液口２５の損傷や注液口２５へのスパッタの浸入・付着を抑制することができる。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施形態では、注液口２５の貫通方向が電池ケース１８の側面に直交する場合を例示したが、注液口２５の貫通方向はこれに限られず、例えば、電池ケース１８の側面に対して傾いていてもよい。

１０ 二次電池
１１ 電池容器
１２ 電極体
１３ 電解液
１８ 電池ケース
１９ 蓋部材
２５ 注液口
３５ 接合部
５０ 段付き部
５１ 側面
５２ 底面
６０ レーザ溶接機
ＬＢ レーザビーム

Claims (1)

1. 電極体を収納するとともに側面に貫通する注液口が設けられた電池ケースの開口部に、蓋部材を溶接することにより、前記電池ケースの開口部を閉塞する二次電池の製造方法において、
   前記注液口が設けられた電池ケースの側面端部に形成した段付き部に前記蓋部材を配置した状態で、溶接ビームの照射方向と注液口の貫通方向とが交差するように前記蓋部材の上方から前記電池ケースと前記蓋部材の接合部に溶接ビームを照射して、前記電池ケースに前記蓋部材を溶接することを特徴とする二次電池の製造方法。

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