JP2018006215A - 溶接装置および溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電極タブとバスバとを好適に溶接することのできる溶接装置および溶接方法を提供する。【解決手段】溶接装置２００は、電池１１１の電極タブ１１５とバスバ１２１とをレーザ溶接する溶接装置であって、ブロック２１１と、ポンプ２２０と、駆動部２３０と、レーザ光照射部２４０と、を有している。ブロックは、開口２１１ｆを有するガス流路２１５が設けられ、バスバと電極タブとの溶接部位Ｗに開口を向かい合わせた状態に配置される。ポンプは、ガス流路に給気またはガス流路の排気を行う。駆動部は、バスバまたは電極タブとブロックとを相対的に押し当てて、バスバと電極タブとを接触させる。レーザ光照射部は、バスバと電極タブとを接合するレーザ光を照射する。【選択図】図５

Description

本発明は、溶接装置および溶接方法に関する。

組電池は、電極タブを備える単電池を複数枚積層することによって構成している。積層された単電池の電極タブ同士は、バスバによって電気的に接続される。

例えば下記特許文献１では、複数の電極タブと複数のバスバとをレーザ溶接する溶接方法が開示されている。

特表２０１２−５１５４１８号公報

一般的に、レーザ溶接を行うと、溶接部が溶出して金属蒸気であるヒュームが発生する。このため、例えば、上記特許文献１のように複数の電極タブと複数のバスバとを順次溶接する場合、一の電極タブと一のバスバとを溶接したときに生じたヒュームが溶接部位周辺に滞留する。そして、滞留したヒュームに阻害されて、その次の電極タブとバスバとを溶接する際に溶接不良が生じる場合がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、電極タブとバスバとを好適に溶接することのできる溶接装置および溶接方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明に係る溶接装置は、電池の電極タブとバスバとをレーザ溶接する溶接装置である。本発明に係る溶接装置は、ブロックと、ポンプと、駆動部と、レーザ光照射部と、を有している。前記ブロックは、開口を有するガス流路が設けられ、前記バスバと前記電極タブとの溶接部位に前記開口を向かい合わせた状態に配置される。前記ポンプは、前記ガス流路に給気または前記ガス流路の排気を行う。前記駆動部は、前記バスバまたは前記電極タブと前記ブロックとを相対的に押し当てて、前記バスバと前記電極タブとを接触させる。前記レーザ光照射部は、前記バスバと前記電極タブとを接合するレーザ光を照射する。

また、上記目的を達成する本発明に係る溶接方法は、電池の電極タブとバスバとをレーザ溶接する溶接方法である。開口を有するガス流路が設けられたブロックを、前記バスバと前記電極タブとの溶接部位に前記開口を向かい合わせた状態に配置する。前記バスバまたは前記電極タブと前記ブロックとを相対的に押し当てて、前記バスバと前記電極タブとを接触させる。前記ガス流路に給気または前記ガス流路の排気を行っている状態においてレーザ光を照射し、前記バスバと前記電極タブとをレーザ溶接する。

上記構成を備える本発明に係る溶接装置および溶接方法によれば、電極タブとバスバとを好適に溶接することができる。

実施形態に係る組電池を示す斜視図である。 実施形態に係る組電池を示す分解斜視図である。 実施形態に係る組電池を構成する一対のバスバと複数の電極タブとの接続の説明に供する図である。 図３Ａの矢印３Ｂ方向からみた矢視図である。 実施形態に係る組電池を構成する単電池を示す斜視図である。 実施形態に係る溶接装置を示す概略図である。 図５の矢印６方向からみた矢視図である。 実施形態に係る溶接装置を構成する溶接治具を示す斜視図である。 実施形態に係る溶接方法を示すフローチャートである。 実施形態の変形例１に係る溶接治具を示す概略図である。 実施形態の変形例２に係る溶接治具を示す概略図である。 実施形態の変形例３に係る溶接治具を示す概略図である。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、以下の記載は特許請求の範囲に記載される技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

まず、実施形態に係る組電池１００を図１〜図４を参照しつつ説明する。

図１は、組電池１００を示す斜視図である。図２は、組電池１００を示す分解斜視図である。図３Ａは、組電池１００を構成する一対のバスバ１２１と複数の電極タブ１１５との接続状態の説明に供する斜視図である。図３Ｂは、図３Ａの矢印３Ｂからみた矢視図である。図４は、組電池１００を構成する単電池１１１を示す斜視図である。

なお、図中、単電池１１１の積層方向を矢印Ｚで示している。また、積層方向Ｚと交差し、かつ、単電池１１１の長手方向に沿う方向を矢印Ｘで示している。また、積層方向Ｚと交差し、かつ、単電池１１１の短手方向に沿う方向を矢印Ｙで示している。

本実施形態に係る組電池１００は、電気自動車の動力部に使用される組電池として構成している。ただし、組電池１００の適用対象は、自動車の動力部に特に限定されない。

組電池１００は、図１および図２を参照して概説すると、扁平型の単電池１１１を厚み方向に複数枚積層した積層体１１０と、複数のバスバ１２１を備えるバスバユニット１２０と、を有している。組電池１００は、さらに、バスバユニット１２０を覆う保護カバー１３０と、積層体１１０を収容する筐体１４０と、を有している。以下、組電池１００について詳述する。

積層体１１０は、図２および図４に示すように、単電池１１１および単電池１１１を支持するスペーサ１１２を複数枚積層して構成している。

各単電池１１１は、例えば、リチウムイオン二次電池によって構成することができる。各単電池１１１は、図３Ａ、図３Ｂおよび図４に示すように、発電要素１１３と、発電要素１１３を封入する外装部材１１４と、発電要素１１３に電気的に接続されると共に、外装部材１１４から外部に導出された電極タブ１１５と、を備えている。

発電要素１１３は、外部から電力の供給を受けて充電した上で、外部の電気デバイスに対して放電しつつ電力を供給する機能を備えている。発電要素１１３は、正極と負極をセパレータで挟持したもの（図示せず）を複数枚積層することによって構成している。

外装部材１１４は、例えば、金属箔の両側を絶縁性のシートによって覆ったラミネートフィルムによって構成することができる。本実施形態では、外装部材１１４は、電極タブ１１５を導出させた状態において、一対のラミネートフィルムの周縁部を封止することによって構成している。なお、外装部材１１４は、一枚のラミネートフィルムを折り曲げて、その間に発電要素１１３を挟み込むことによって構成してもよい。

電極タブ１１５は、図４に示すように、発電要素１１３の正極に接続された正極タブ１１５ａと、発電要素１１３の負極に接続された負極タブ１１５ｋと、を備えている。本実施形態では、正極タブ１１５ａおよび負極タブ１１５ｋは、外装部材１１４の周縁の同じ辺から導出されている。なお、正極タブ１１５ａと負極タブ１１５ｋは、外装部材１１４の周縁の異なる辺から導出されていてもよい。

正極タブ１１５ａの基端部（発電要素１１３に接続されている側）は、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、積層方向Ｚと交差する方向（矢印Ｘ方向）に沿って延在している。正極タブ１１５ａの先端部は、積層方向Ｚの下方に向かって折れ曲がっている。負極タブ１１５ｋの基端部（発電要素１１３に接続されている側）も、同様に、積層方向Ｚと交差する方向（矢印Ｘ方向）に沿って延在している。負極タブ１１５ｋの先端部も、同様に、積層方向Ｚの下方に向かって折れ曲がっている。このように、正極タブ１１５ａおよび負極タブ１１５ｋは、矢印Ｙ方向から平面視したときに、Ｌ字状の外形形状を備えている。

正極タブ１１５ａは、例えば、発電要素１１３の正極の構成部材の特性に合わせて、アルミニウムによって構成することができる。負極タブ１１５ｋは、例えば、発電要素１１３の負極の構成部材の特性に合わせて、銅によって構成することができる。

なお、本実施形態では、積層体１１０は、正極タブ１１５ａおよび負極タブ１１５ｋの矢印Ｙ方向における導出位置が異なる２種類の単電池１１１を有している。具体的には、図３Ａに示すように、積層体１１０は、正極タブ１１５ａが図３Ａの左側に配置された単電池１１１と、負極タブ１１５ｋが図３Ａの左側に配置された単電池１１１と、を有している。そして、積層体１１０は、単電池１１１が３枚積層されるごとに、正極タブ１１５ａおよび負極タブ１１５ｋの矢印Ｙ方向における位置が変わるように、構成している。

スペーサ１１２は、図４に示すように、単電池１１１において電極タブ１１５が導出する側に取り付けられる第１スペーサ１１２ａと、単電池１１１を挟んで第１スペーサ１１２ａと対向して取り付けられる第２スペーサ１１２ｂと、を備えている。

第１スペーサ１１２ａおよび第２スペーサ１１２ｂは、外装部材１１４の短辺に沿って
延在している。

第１スペーサ１１２ａおよび第２スペーサ１１２ｂの構成材料は、絶縁性およびある程度の強度を備える材料であることが好ましい。そのような材料としては、例えば、強化プラスチックを用いることができる。

バスバユニット１２０は、図２に示すように、積層された単電池１１１の電極タブ１１５同士を電気的に接続する複数のバスバ１２１と、外部装置に電気的に接続可能なターミナル１２２と、バスバ１２１およびターミナル１２２を保持するホルダ１２３と、を備えている。

バスバ１２１は、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、積層方向Ｚに並んだ３枚の正極タブ１１５ａに電気的に接続される正極バスバ１２１ａと、積層方向Ｚに並んだ３枚の負極タブ１１５ｋに電気的に接続される負極バスバ１２１ｋと、を備えている。バスバユニット１２０は、図２に示すように、単電池１１１の積層枚数に応じて、複数の正極バスバ１２１ａおよび複数の負極バスバ１２１ｂを備えている。

各正極バスバ１２１ａは、図３Ｂに示すように、３枚の正極タブ１１５ａの先端部が接合される第１接合部１２４ａと、第１接合部１２４ａの端部に連なると共に、隣接する負極バスバ１２１ｋが接合される第２接合部１２５ａと、を有している。第１接合部１２４ａは、略平板状の外形形状を備えている。第２接合部１２５ａは、第１接合部１２４ａの端部から正極タブ１１５ａが設けられている側と反対側に向かって突出している。

各負極バスバ１２１ｋも、同様に、３枚の負極タブ１１５ｋの先端部が接合される第１接合部１２４ｋと、第１接合部１２４ｋの端部に連なると共に、隣接する正極バスバ１２１ａが接合される第２接合部１２５ｋと、を有している。第１接合部１２４ｋは、略平板状の外形形状を備えている。第２接合部１２５ｋは、第１接合部１２４ｋの端部から負極タブ１１５ｋが設けられている側と反対側に向かって突出している。

各バスバ１２１と各電極タブ１１５は、レーザ溶接によって接合されている。また、隣り合う正極バスバ１２１ａと負極バスバ１２１ｋとは、例えば、超音波接合によって接合することができる。このように、本実施形態では、隣り合う正極バスバ１２１ａと負極バスバ１２１ｋとを接続することにより、並列接続した３枚の単電池１１１と、並列接続した３枚の単電池１１１と、を直列に接続している。

正極バスバ１２１ａは、正極タブ１１５ａの構成材料に合わせて、アルミニウムによって構成している。負極バスバ１２１ｋは、負極タブ１１５ｋの構成材料に合わせて、銅によって構成している。

ターミナル１２２は、図２に示すように、並列および直列に接続した単電池群の正極側の終端に接続される正極ターミナル１２２ａと、並列および直列に接続した単電池群の負極側の終端に接続される負極ターミナル１２２ｋと、を備えている。

ホルダ１２３は、複数のバスバ１２１のそれぞれが対応する電極タブ１１５に対面するように、複数のバスバ１２１をマトリクス状に一体的に保持している。

ホルダ１２３の構成材料は、絶縁性を備えることが好ましい。そのような材料としては、例えば、プラスチックを用いることができる。

保護カバー１３０は、バスバユニット１２０を被覆することによって、バスバ１２１同士が短絡したり、バスバ１２１が外部の部材に接触して短絡したり漏電したりすることを防止する機能を備えている。

保護カバー１３０は、バスバユニット１２０を覆い、かつ、バスバユニット１２０に嵌合する形状を備えている。保護カバー１３０には、正極ターミナル１２２ａおよび負極ターミナル１２２ｋが外部に臨むように、孔部１３０ａ、１３０ｂが設けられている。

保護カバー１３０の構成材料は、絶縁性を備えていることが好ましい。そのような材料としては、例えば、プラスチックを用いることができる。

筐体１４０は、積層体１１０を積層方向Ｚに沿って加圧した状態において、積層体１１０を収容する機能を備えている。

筐体１４０は、積層方向Ｚにおいて積層体１１０を挟むように配置される上部加圧板１４１および下部加圧板１４２と、上部加圧板１４１と下部加圧板１４２との間に設けられる一対の側板１４３と、を備えている。上部加圧板１４１、下部加圧板１４２、一対の側板１４３を接合することにより、内方に積層体１１０を収容可能な空間が形成される。

次に、図５〜図７を参照して、本実施形態に係る溶接装置２００について説明する。

図５は、溶接装置２００を示す概略図である。図６は、図５の矢印６方向からみた矢視図である。図７は、溶接装置２００を構成する溶接治具２１０を示す斜視図である。なお、図５において、一点鎖線はガスの流れを示し、点線で囲んだ部分は溶接部位Ｗを示している。また、図６において、スペーサ１１２の一部は省略して示している。

溶接装置２００は、組電池１００を構成する複数のバスバ１２１と複数の電極タブ１１５とをレーザ溶接する溶接装置として構成している。

溶接装置２００は、図５を参照して概説すると、ガス流路２１５が設けられたブロック２１１を備える溶接治具２１０と、ガス流路２１５に給気を行うポンプ２２０と、を有している。溶接装置２００は、さらに、バスバ１２１とブロック２１１とを相対的に押し当てて、バスバ１２１と電極タブ１１５とを接触させる駆動部２３０と、バスバ１２１と電極タブ１１５とを接合するレーザ光を照射するレーザ光照射部２４０と、を有している。以下、溶接装置２００について詳述する。

溶接治具２１０は、図６に示すように、１枚のバスバ１２１（正極バスバ１２１ａまたは負極バスバ１２１ｋ）と当接するブロック２１１と、ブロック２１１を支持する第１支持部２１２および第２支持部２１３と、を基本ユニット２１０Ｕとして備えている。溶接治具２１０は、積層方向Ｚに配列されたバスバ１２１の枚数に応じて、基本ユニット２１０Ｕを複数連ねることによって構成している。すなわち、溶接治具２１０は、図２の積層方向Ｚに配列された一列のバスバ群に、一度に押し当てることができるように構成している。隣接する基本ユニット２１０Ｕ同士は、図６に示すように、連結部２１４を介して連結している。

各ブロック２１１は、略平板状の外形形状を備えている。各ブロック２１１は、図７に示すように、一枚のバスバ１２１と当接する当接面２１１ａと、ブロック２１１の両脇に位置する溶接部位Ｗと向かい合う一対の対向面２１１ｂと、を備えている。ブロック２１１には、当接面２１１ａを厚み方向に窪ませた窪み２１１ｃが形成されている。

窪み２１１ｃは、一対の対向面２１１ｂにおいて開口するガス流路２１５を形成している。具体的には、窪み２１１ｃは、一対の対向面２１１ｂのうちの一方の面から他方の面に向かって延在する３本の第１窪み２１１ｄと、３本の第１窪み２１１ｄ同士を連通する第２窪み２１１ｅと、を備えている。

第１窪み２１１ｄおよび第２窪み２１１ｅは、半円柱状の内面形状を備えている。ただし、第１窪み２１１ｄおよび第２窪み２１１ｅの内面形状は、ガス流路２１５が形成可能である限り特に限定されず、例えば四角柱であってもよいし、三角柱であってもよい。

各第１窪み２１１ｄは、一対の対向面２１１ｂの両面において開口２１１ｆを備えている。後述するように、駆動部２３０を用いてガス流路２１５に供給されたガスは、開口２１１ｆから吹き出し、溶接部位Ｗにおいて生じたヒュームを吹き飛ばす。特に、本実施形態では、バスバ１２１との当接面２１１ａから窪んだ窪み２１１ｃからガスが吹き出すため、ガスが溶接部位Ｗに当たりやすい。このため、比較的効率的にヒュームを吹き飛ばすことができる。また、窪み２１１ｃが形成されていることにより、ブロック２１１とバスバ１２１との接触面積を小さく保つことができる。このため、溶接時にブロック２１１がバスバ１２１から吸熱する吸熱量を低減することができる。その結果、バスバ１２１を適切な温度に保つことができ、バスバ１２１と電極タブ１１５とをより良好に溶接することができる。

本実施形態では、図５に示すように、各開口２１１ｆは、ブロック２１１をバスバ１２１に接触させて矢印Ｙ方向から見たときに、各溶接部位Ｗと重なる位置に設けられている。このため、開口２１１ｆから吹出したガスを、好適に溶接部位Ｗに当てることができる。ただし、開口２１１ｆを設ける位置は、溶接部位Ｗに向かい合い、開口２１１ｆから吹出したガスの少なくとも一部が、溶接部位Ｗにおいて生じたヒュームを吹き飛ばし可能な位置に設けられている限り特に限定されない。例えば、各開口２１１ｆは、矢印Ｙ方向から見たときに、各溶接部位Ｗと部分的に重ならない位置に設けられていてもよい。

第２窪み２１１ｅは、積層方向Ｚに沿って延在している。ただし、本実施形態では、第２窪み２１１ｅは、積層方向Ｚにブロック２１１を貫通しない。これにより、ポンプ２２０から供給されたガスが、溶接部位Ｗと面しない面から吹出すのを防ぐことができる。なお、第２窪み２１１ｅは、積層方向Ｚにブロック２１１を貫通してもよい。

第１支持部２１２および第２支持部２１３は、ブロック２１１を挟んで、積層方向Ｚにおいて対向するように設けられている。

第１支持部２１２および第２支持部２１３のそれぞれは、図６に示すように、ブロック２１１の端部からバスバ１２１が配置されている側と反対側に向かって延在している。

第１支持部２１２には、ガス流路２１５に連通し、かつ、ポンプ２２０に接続される給気口２１５ａが設けられている。第２支持部２１３には、ガス流路２１５に連通し、かつ、外方に開放された排気口２１５ｂが設けられている。このように、ガス流路２１５を挟んで給気口２１５ａおよび排気口２１５ｂを設けることにより、ポンプ２２０から供給されるガスは、給気口２１５ａから排気口２１５ｂに向かって流れる。このため、給気口２１５ａと排気口２１５ｂとの間に配置されている開口２１１ｆにガスが行き渡る。その結果、溶接部位Ｗにおいて生じたヒュームを好適に吹き飛ばすことができる。なお、第１支持部２１２に排気口を設け、第２支持部２１３に給気口を設けてもよい。また、第１支持部２１２および第２支持部２１３のいずれにも排気口を設けなくてもよい。

連結部２１４は、第１支持部２１２の先端部（ブロック２１１が設けられているのと反対側の端部）と、第２支持部２１３の先端部とを連結している。連結された第１支持部２１２、第２支持部２１３および連結部２１４は、内方に、正極バスバ１２１ａの第２接合部１２５ａと負極バスバ１２１ｋの第２接合部１２５ｋを収容可能な空間２１４ａを形成している。

ブロック２１１、第１支持部２１２、第２支持部２１３および連結部２１４の構成材料は、特に限定されないが、例えば、プラスチックや金属等を用いることができる。

ポンプ２２０は、給気口２１５ａに接続されて、ガス流路２１５にガスを給気する機能を備えている。

ポンプ２２０は、例えば、コンプレッサによって構成することができる。ポンプ２２０によって給気されるガスは特に限定されないが、例えば、溶接時にバスバ１２１の酸化を抑制可能な不活性ガスを用いることができる。不活性ガスが開口２１１ｆから吹出すことによって、溶接部位Ｗ周辺に生じたヒュームを吹き飛ばし、さらに、バスバ１２１の酸化も防ぐことができる。なお、ポンプ２２０によって給気されるガスとして、例えば、空気を用いてもよい。

駆動部２３０は、ブロック２１１をバスバ１２１に相対的に押し当ててバスバ１２１と電極タブ１１５を接触させる位置と、ブロック２１１がバスバ１２１から離間した位置と、の間においてブロック２１１を相対的に移動可能な駆動力を発生する。溶接時にバスバ１２１と電極タブ１１５とを接触させることによって、良好な溶接品質を得ることができる。

駆動部２３０は、例えば、産業用ロボットによって構成することができる。本実施形態では、積層体１１０が固定された状態において、駆動部２３０は、第１支持部２１２および第２支持部２１３を保持し、バスバ１２１に対してブロック２１１を接近離反移動させる。

また、駆動部２３０は、矢印Ｙ方向に沿ってブロック２１１を移動させる機能を備えていてもよい。これによって、例えば、図２の矢印Ｙ方向の左側に配置されている一列のバスバ群と電極タブ群とを溶接した後、ブロック２１１を矢印Ｙ方向の右側に移動させて、矢印Ｙ方向の右側に配置されている一列のバスバ群と電極群とを溶接することができる。

レーザ光照射部２４０は、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザによって構成している。ただし、レーザ光照射部２４０は、バスバ１２１と電極タブ１１５とを溶接可能なレーザ光を照射可能である限り特に限定されない。

レーザ光照射部２４０からのレーザ光は、例えば、光ファイバーやミラーによって光路を調整し、集光レンズによって集光した状態において、バスバ１２１に対して照射する。レーザ光照射部２４０からのレーザ光は、例えば、ハーフミラーによって分岐させて、ブロック２１１の両側に位置する溶接部位Ｗに対し、同時に照射する構成としてもよい。

次に、図８を参照して、溶接装置２００を用いた溶接方法について説明する。

本実施形態に係る溶接方法は、概説すると、まず、開口２１１ｆを有するガス流路２１５が設けられたブロック２１１を、バスバ１２１と電極タブ１１５との溶接部位Ｗに開口２１１ｆを向かい合わせた状態に配置する（Ｓ１１）。次に、バスバ１２１とブロック２１１とを相対的に押し当てて、バスバ１２１と電極タブ１１５とを接触させる（Ｓ１２）。次に、ガス流路２１５に給気を行っている状態においてレーザ光を照射し、バスバ１２１と電極タブ１１５とをレーザ溶接する（Ｓ１３）。以下、溶接方法について詳述する。

本実施形態では、バスバ１２１と電極タブ１１５との溶接に先立って、積層体１１０は、筐体１４０に収容されている。積層体１１０を収容した筐体１４０は、載置台の上に載置され、固定されている（図示せず）。また、バスバ１２１は、ホルダ１２３に保持されている。バスバ１２１を保持したホルダ１２３は、積層体１１０の電極タブ１１５が導出している側に配置されている。

ステップＳ１１では、まず、ブロック２１１がバスバ１２１に当接したときに、開口２１１ｆが溶接部位Ｗに向かい合うように配置した状態で、溶接治具２１０を駆動部２３０に取り付ける。そして、駆動部２３０を駆動し、ブロック２１１をバスバ１２１に向かって接近移動させ、ブロック２１１をバスバ１２１に当接させる。これによって、ブロック２１１は、溶接部位Ｗに開口２１１ｆを向かい合わせた状態に配置される。また、これによって、溶接治具２１０は、図２のＺ方向に配列された一列のバスバ群に一度に当接される。

ステップＳ１２では、駆動部２３０を駆動し、ブロック２１１をバスバ１２１に向かってさらに接近移動させ、ブロック２１１をバスバ１２１に押付ける。これによって、バスバ１２１と、電極タブ１１５とを接触させる。

ステップＳ１３では、ポンプ２２０を駆動し、ガス流路２１５にガスを供給する。供給されたガスは、ガス流路２１５の開口２１１ｆから溶接部位Ｗに向かって吹出す。この状態において、レーザ光照射部２４０からレーザ光を各溶接部位Ｗに向かって順次照射する。この際、溶接部位Ｗからヒュームが生じる。生じたヒュームは開口２１１ｆから吹出すガスによって吹き飛ばされる。このため、狭い間隔で離間的に位置する複数の溶接部位Ｗを順次溶接する際に、前の溶接において生じたヒュームが滞留して次の溶接の品質が低下するのを好適に防止することができる。また、ガス流路２１５は、バスバ１２１に押し当てられるブロック２１１に設けられているため、溶接部位Ｗに比較的近い位置からガスの吹き出しを行うことができる。このため、ヒュームをより効率的に除去することができる。

次に、駆動部２３０を駆動し、溶接治具２１０を図２の矢印Ｙ方向に移動させ、再びステップＳ１１〜Ｓ１３を実行し、積層方向Ｚに配列された他のバスバ群と電極タブ群とをレーザ溶接する。

以上、本実施形態に係る溶接装置２００は、単電池１１１の電極タブ１１５とバスバ１２１とをレーザ溶接する溶接装置であって、ブロック２１１と、ポンプ２２０と、駆動部２３０と、レーザ光照射部２４０と、を有している。ブロック２１１は、開口２１１ｆを有するガス流路２１５が設けられ、バスバ１２１と電極タブ１１５との溶接部位Ｗに開口２１１ｆを向かい合わせた状態に配置される。ポンプ２２０は、ガス流路２１５に給気する。駆動部２３０は、バスバ１２１とブロック２１１とを相対的に押し当てて、バスバ１２１と電極タブ１１５とを接触させる。レーザ光照射部２４０は、バスバ１２１と電極タブ１１５とを接合するレーザ光を照射する。

このため、ガス流路２１５に給気して溶接部位Ｗ周辺のヒュームを吹き飛ばすことによって、溶接部位Ｗに生じたヒュームを除去することができる。その結果、電極タブ１１５とバスバ１２１とを好適に溶接することができる。

また、ブロック２１１は、バスバ１２１に当接する当接面２１１ａを備え、ガス流路２１５は、当接面２１１ａを窪ませた窪み２１１ｃによって形成されている。バスバ１２１と接触する面から窪んだ窪み２１１ｃからガスが吹出すため、溶接部位Ｗにガスが当たりやすい。このため、効率的にヒュームを吹き飛ばすことができる。また、ブロック２１１とバスバ１２１との接触面積を小さく保つことができるため、溶接時にブロック２１１がバスバ１２１から吸熱する吸熱量を低減することができる。このため、バスバ１２１を適切な温度に保つことができ、バスバ１２１と電極タブ１１５とをより良好に溶接することができる。

また、溶接装置２００は、ブロック２１１を支持する支持部２１２、２１３をさらに有する。支持部２１２、２１３には、ポンプ２２０に接続されると共にガス流路２１５に給気を行う給気口２１５ａと、ガス流路２１５に連通すると共にガス流路２１５の排気を行う排気口２１５ｂと、が設けられている。このため、支持部２１２、２１３に設けた給気口２１５ａから排気口２１５ｂに向かってガスが流れ、給気口２１５ａと排気口２１５ｂの間に設けられた開口２１１ｆにガスが行き渡る。その結果、溶接部位Ｗにおいて生じたヒュームを好適に吹き飛ばすことができる。

また、第１支持部２１２および第２支持部２１３は、ブロック２１１を挟んで設けられ、第１支持部２１２には、給気口２１５ａが設けられており、第２支持部２１３には、排気口２１５ｂが設けられている。このため、ガスが、給気口２１５ａから排気口２１５ｂに向かってより一層流れやすくするようにすることができる。

また、溶接治具２１０は、開口２１１ｆを有するガス流路２１５が設けられ、バスバ１２１と電極タブ１１５との溶接部位Ｗに開口２１１ｆを向かい合わせた状態に配置されるブロック２１１を有している。このため、溶接治具２１０のガス流路２１５にガスを給気可能なポンプ２２０を接続すれば、溶接部位Ｗから生じたヒュームを吹き飛ばすことができる。その結果、電極タブ１１５とバスバ１２１とを好適に溶接することができる。

また、上記実施形態に係る溶接方法は、単電池１１１の電極タブ１１５とバスバ１２１とをレーザ溶接する溶接方法である。開口２１１ｆを有するガス流路２１５が設けられたブロック２１１を、バスバ１２１と電極タブ１１５との溶接部位Ｗに開口２１１ｆを向かい合わせた状態に配置する。バスバ１２１とブロック２１１とを相対的に押し当てて、バスバ１２１と電極タブ１１５とを接触させる。ガス流路２１５に給気を行っている状態においてレーザ光を照射し、バスバ１２１と電極タブ１１５とをレーザ溶接する。

このため、ガス流路２１５に給気して、溶接部位Ｗから生じたヒュームを吹き飛ばすことができる。その結果、電極タブ１１５とバスバ１２１とを好適に溶接することができる。

（変形例１）
次に、図９を参照して、上記実施形態の変形例１に係る溶接治具３１０について説明する。図９は、上記実施形態の変形例１に係る溶接治具３１０を示す概略図である。

変形例１に係る溶接治具３１０は、ガス流路３１５が、第１管状部材３１６ａおよび第２管状部材３１６ｂによって形成されている点において上記実施形態に係る溶接治具２１０と相違する。以下、溶接治具３１０について詳述する。なお、上記実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

ブロック２１１には、ブロック２１１に内包され、かつ、一対の対向面２１１ｂの一方面から他方面に向かって延在する３本の第１管状部材３１６ａと、３本の第１管状部材３１６ａ同士を連通する第２管状部材３１６ｂと、が設けられている。

第１管状部材３１６ａおよび第２管状部材３１６ｂによって、ガス流路３１５が形成されている。各第１管状部材３１６ａは、一対の対向面２１１ｂの両面において開口３１１ｆを備えている。第２管状部材３１６ｂは、積層方向Ｚに沿って延在している。ブロック２１１は、第１管状部材３１６ａおよび第２管状部材３１６ｂを内包するため、ガス流路３１５を形成しつつも、ブロック２１１の強度を良好に維持することができる。

また、第１支持部２１２には、第１支持部２１２に内包され、かつ、給気口２１５ａとガス流路３１５を連通する第３管状部材３１６ｃが設けられている。また、第２支持部２１３には、第２支持部２１３に内包され、かつ、排気口２１５ｂとガス流路３１５を連通する第４管状部材３１６ｄが設けられている。このため、第１支持部２１２および第２支持部２１３の強度を良好に維持することができる。

以上、上記変形例１に係る溶接治具３１０によれば、ガス流路３１５は、ブロック２１１に内包された第１管状部材３１６ａおよび第２管状部材３１６ｂによって形成されている。このため、ブロック２１１にガス流路３１５を形成しつつも、ブロック２１１の強度を良好に保つことができる。

（変形例２）
次に、図１０を参照して、上記実施形態の変形例２に係る溶接治具４１０について説明する。図１０は、上記実施形態の変形例２に係る溶接治具４１０を示す概略図である。

変形例２に係る溶接治具４１０は、ガス流路４１５が、多孔質材料の連続する隙間（空隙）によって形成されている点において上記実施形態に係る溶接治具２１０と相違する。以下、溶接治具４１０について詳述する。なお、上記実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

ブロック４１１は、バスバ１２１と当接する多孔質部４１２と、多孔質部４１２においてバスバ１２１と当接する面の反対側の面を覆う蓋部４１３と、を備えている。

多孔質部４１２は、多孔質材料によって構成している。多孔質材料は、連続する隙間を備える限り特に限定されないが、例えば、連続気泡構造を備えるウレタンフォーム等を用いることができる。

多孔質材料の連続する隙間によって、ガス流路４１５を形成している。ポンプ２２０から供給されるガスは、多孔質部４１２に設けられた多数の隙間から吹出す。多数の隙間は、様々な位置設けられており、様々な方向に向いている。このため、様々な位置および多方向から溶接部位Ｗにガスを吹き付けることができる。その結果、溶接部位Ｗから生じるヒュームをより一層好適に吹き飛ばすことができる。また、バスバ１２１とブロック４１１との接触面積を比較的小さくすることによって、ブロック４１１の吸熱量を低減することができる。このため、バスバ１２１を適切な温度に保つことができ、バスバ１２１と電極タブ１１５とをより良好に溶接することができる。

蓋部４１３は、多孔質部４１２よりもガスを透過しにくい材料によって構成していることが好ましい。これにより、ガス流路４１５に供給されたガスが、ブロック４１１においてバスバ１２１が設けられている側と反対側の面から吹出すのを抑制することができる。

以上、上記変形例２に係る溶接治具４１０によれば、ブロック４１１の構成材料は、多数の連続した隙間を備える多孔質材料を含み、ガス流路４１５は、多数の連続した隙間によって形成されている。このため、より一層好適に溶接部位Ｗから生じたヒュームを吹き飛ばすことができる。したがって、バスバ１２１と電極タブ１１５とを好適に溶接することができる。また、ブロック４１１とバスバ１２１との接触面積を小さく保つことができるため、溶接時にブロック４１１がバスバ１２１から吸熱する吸熱量を低減することができる。このため、バスバ１２１を適切な温度に保つことができ、バスバ１２１と電極タブ１１５とをより良好に溶接することができる。

（変形例３）
次に、図１１を参照して、上記実施形態の変形例３に係る溶接治具５１０について説明する。図１１は、上記実施形態の変形例３に係る溶接治具５１０を示す概略図である。

上記実施形態では、電極タブ１５１は、バスバ１２１の両面のうち単電池１１１に向かい合う面に接合される。これに対し、変形例３では、電極タブ１５１は、先端部がバスバ１２１を挿通した状態で積層方向Ｚの下方に折り曲げられており、バスバ１２１の両面のうち単電池１１１に向かい合う面の反対側の面に接合される。以下、溶接治具５１０について詳述する。なお、上記実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

溶接治具５１０は、複数のバスバ１２１と、先端部がバスバ１２１を挿通した状態で積層方向Ｚの下方に折り曲げられている複数の電極タブ１１５と、のレーザ溶接に用いられる溶接治具として構成している。

溶接治具５１０は、３枚の電極タブ１１５と当接するブロック５１１を備えている。ブロック５１１には、上記実施形態と同様に、開口２１１ｆを備えるガス流路２１５が形成されている。

駆動部２３０は、ブロック５１１を複数の電極タブ１１５に相対的に押し当てて電極タブ１１５とバスバと接触させる位置と、ブロック２１１が複数の電極タブ１１５から離間した位置と、の間においてブロック５１１を相対的に移動させる駆動力を発生する。

以上、実施形態および変形例を通じて本発明に係る溶接装置および溶接方法を説明したが、本発明は説明した各構成のみに限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載に基づいて適宜変更することが可能である。

例えば、上記実施形態では、駆動部は、支持部を保持して、バスバに対してブロックを接近離反移動させる形態を説明した。しかし、例えば、駆動部は、ブロックを保持して、バスバに対してブロックを接近離反移動させてもよい。また、駆動部は、溶接治具が固定された状態で、電極タブおよびバスバをブロックに対して接近離反移動させてもよい。

また、上記実施形態では、溶接治具は、複数のブロックを備えており、積層方向に配列された一列のバスバ群に、一度に押し当てられる形態を説明した。しかし、溶接治具が備えるブロックは１つであってもよい。この場合は、駆動部によって、溶接治具を積層方向に順次移動させればよい。

また、本発明に係る溶接装置および溶接方法を用いて溶接される電極タブおよびバスバの枚数は特に限定されない。例えば、本発明に係る溶接装置および溶接方法は、１枚のバスバと１枚の電極タブとをレーザ溶接する場合にも適用可能である。この場合も、溶接中にヒュームの除去がなされるため、溶接品質を向上することができる。また、本発明に係る溶接装置および溶接方法は、互いに接合された正極バスバおよび負極バスバのそれぞれに、１枚の電極タブをレーザ溶接する場合にも適用可能である。

また、上記実施形態では、電極タブが、積層方向に折り曲げられている形態を説明したが、電極タブの外形形状は、バスバと接触する面を備えている限り特に限定されない。例えば、折り曲げられていない平坦な電極タブを複数枚積層し、その上にバスバを重ねて、レーザ接合してもよい。

また、上記実施形態では、バスバが、積層方向Ｚと交差する方向に突出する第２接合部を備える形態を説明したが、バスバの外形形状は、電極タブと接触する面を備えている限り特に限定されない。例えば、正極バスバおよび負極バスバは、第２接合部に相当する部分を備えず、平板状の外形形状を備えており、互いに重ね合わせた状態で接合されていてもよい。

また、ガス流路は、上記実施形態および変形例において説明した窪み、管状部材、多孔質材料を適宜組合せることによって形成することができる。

また、ポンプは、ガス流路の排気を行うように構成してもよい。この場合、ポンプは例えば、真空ポンプ等のガス流路内のヒュームを含むガスを吸引可能な装置によって構成することができる。これによって、溶接部位と向かい合うガス流路の開口からガス流路内へヒュームが取り込まれ、溶接部位からヒュームが取り除かれる。このため、電極タブとバスバとを好適に溶接することができる。

また、本発明に係る溶接装置は、支持部を備えず、ポンプをブロックのガス流路に直接接続するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、給気口が第１支持部に設けられ、排気口が第２支持部に設けられている場合を説明した。しかしながら、例えば、第１支持部に給気口および排気口の両方を設け、当該給気口および排気口に連通するようにガス流路をＵの字状に形成することも可能である。

１００ 組電池、
１１１ 単電池、
１１５ 電極タブ、
１２１ バスバ、
２００ 溶接装置、
２１０、３１０、４１０、５１０ 溶接治具、
２１１、４１１、５１１ ブロック、
２１１ｆ 開口、
２１２、２１３ 支持部、
２１５、３１５、４１５ ガス流路、
２１５ａ 給気口、
２１５ｂ 排気口、
２２０ ポンプ、
２３０ 駆動部、
２４０ レーザ光照射部、
Ｗ 溶接部位。

Claims (8)

1. 電池の電極タブとバスバとをレーザ溶接する溶接装置であって、
   開口を有するガス流路が設けられ、前記バスバと前記電極タブとの溶接部位に前記開口を向かい合わせた状態に配置されるブロックと、
   前記ガス流路内に給気または前記ガス流路の排気を行うポンプと、
   前記バスバまたは前記電極タブと前記ブロックとを相対的に押し当てて、前記バスバと前記電極タブとを接触させる駆動部と、
   前記バスバと前記電極タブとを接合するレーザ光を照射するレーザ光照射部と、を有する溶接装置。
2. 前記ブロックは、前記バスバまたは前記電極タブに当接する当接面を備え、
   前記ガス流路は、前記当接面を窪ませた窪みによって形成されている、請求項１に記載の溶接装置。
3. 前記ガス流路は、前記ブロックに内包された管状部材によって形成されている、請求項１または請求項２に記載の溶接装置。
4. 前記ブロックの構成材料は、多数の連続した隙間を備える多孔質材料を含み、
   前記ガス流路は、前記多数の連続した隙間によって形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶接装置。
5. 前記ブロックを支持する支持部をさらに有し、
   前記支持部には、前記ポンプに接続されると共に前記ガス流路に給気を行う給気口と、前記ガス流路に連通すると共に前記ガス流路の排気を行う排気口と、が設けられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の溶接装置。
6. 前記支持部は、前記ブロックを挟んで設けられる第１支持部および第２支持部を備え、
   前記第１支持部には、前記給気口が設けられており、
   前記第２支持部には、前記排気口が設けられている、請求項５に記載の溶接装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の溶接装置に用いられる溶接治具であって、
   開口を有するガス流路が設けられ、前記バスバと前記電極タブとの溶接部位に前記開口を向かい合わせた状態に配置されるブロックを有する、溶接治具。
8. 電池の電極タブとバスバとをレーザ溶接する溶接方法であって、
   開口を有するガス流路が設けられたブロックを、前記バスバと前記電極タブとの溶接部位に前記開口を向かい合わせた状態に配置し、
   前記バスバまたは前記電極タブと前記ブロックとを相対的に押し当てて、前記バスバと前記電極タブとを接触させ、
   前記ガス流路に給気または前記ガス流路の排気を行っている状態においてレーザ光を照射し、前記バスバと前記電極タブとをレーザ溶接する、溶接方法。