JP2021111557A - 電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蓋の前処理工程を容易にすること【解決手段】開口１２１に装着された蓋１１０を平坦にする工程には、蓋１１０の中央部がケース本体１２０の外側に向けて反っている場合と、蓋１１０の中央部がケース本体１２０の内側に向けて反っている場合がある。（１）蓋１１０の中央部がケース本体１２０の外側に向けて反っている場合には、蓋１１０の中央部を押して、蓋１１０を平坦とする。（２）蓋１１０の中央部がケース本体１２０の内側に向けて反っている場合には、当該蓋１１０の両側の端子１１１，１１２を押し広げて、蓋１１０を平坦とする。【選択図】図４

Description

本発明は、電池の製造方法に関する。

特開２０１７−１９１６８３号公報には、蓄電素子の製造方法に関する発明が開示されている。ここで開示された蓄電素子は、容器本体及び蓋板を有する容器を備えている。蓄電素子の製造方法では、蓋板には、所定方向に向けて凸のアーチ状の蓋板が用意される。蓋板は、容器本体の開口に対して、所定方向から押さえられることで、蓋板が押し広げられる。そして、押し広げられた蓋板と、容器本体とが溶接される。

特開２００９−２７７５９３号公報には、密閉型電池の製造方法が開示されている。同公報では、外装缶の開口に封口体を嵌合させて嵌合体が形成されている。次に、嵌合体を封口体側から押圧した状態で、封口体の一部が外装缶に溶接される（仮止め溶接）。そして、封口体の外周が外装缶に溶接される（本溶接）。

特開２０１７−１９１６８３号公報 特開２００９−２７７５９３号公報

ところで、上述した方法では、電池ケースは、電極体が収容されるケース本体の開口に蓋が装着され、ケース本体の開口と蓋が溶接される。この際、蓋は、ケース本体の開口に対して外側に膨らむように反っている必要があった。

ここで開示される電池の製造方法は、以下の工程を含む。
（ａ）長方形の開口を有するケース本体を用意する工程
（ｂ）ケース本体の開口に合う形状を有し、長手方向に反った長方形の蓋を用意する工程
（ｃ）ケース本体の開口に蓋を装着する工程
（ｄ）開口に装着された蓋を平坦にする工程
（ｅ）ケース本体の長手方向に沿った両側面の中央部を挟持し、蓋の長手方向に沿った縁を挟む工程
（ｆ）蓋の周縁部をケース本体に溶接する工程

ここで、蓋は、長手方向の中央部を挟む両側の離れた位置にそれぞれ端子が取付けられている。開口に装着された蓋を平坦にする工程には、蓋の中央部がケース本体の外側に向けて反っている場合と、蓋の中央部がケース本体の内側に向けて反っている場合がある。
（１）蓋の中央部がケース本体の外側に向けて反っている場合には、蓋の中央部を押して、蓋を平坦とする。
（２）蓋の中央部がケース本体の内側に向けて反っている場合には、当該蓋の両側の端子を押し広げて、蓋を平坦とする。

かかる電池の製造方法によれば、蓋の中央部がケース本体の外側に向けて反っている場合のみならず、蓋の中央部がケース本体の内側に向けて反っている場合でも、開口に装着された蓋を平坦にできる。このため、蓋の前処理工程で、ケース本体の開口に対して、必ず外側に向けて反るように蓋を加工する必要が無くなる。

図１は、ここで開示される電池の製造方法の一実施形態に係る製造工程を示す模式図である。 図２は、ここで開示される電池の製造方法の一実施形態に係る製造工程を示す模式図である。 図３は、ここで開示される電池の製造方法の一実施形態に係る製造工程を示す模式図である。 図４は、ここで開示される電池の製造方法の一実施形態に係る製造工程を示す模式図である。 図５は、ここで開示される電池の製造方法の一実施形態に係る製造工程を示す模式図である。 図６は、ここで開示される電池の製造方法の一実施形態に係る製造工程を示す模式図である。

以下、ここで開示される電池の製造方法の一実施形態を説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。本発明は、特に言及されない限りにおいて、ここで説明される実施形態に限定されない。

図１〜図６は、それぞれここで開示される電池の製造方法の製造工程を示す模式図である。電池の製造方法では、図１および図２に示されているように、蓋１１０と、ケース本体１２０とがそれぞれ用意される。蓋１１０とケース本体１２０は、密閉型電池の電池ケースを構成する。図１では、ケース本体１２０の開口１２１に装着された際に、長手方向の中央部が外側に盛り上がるように外側に向けて反る形態が示されている。図２では、ケース本体１２０の開口１２１に装着された際に、長手方向の中央部が内側に入り込むように内側に向けて反る形態が示されている。

ケース本体１２０は、蓋１１０が装着される長方形の開口１２１を有している。かかる開口１２１は、ケース本体１２０に電極体を収容するための開口１２１である。開口１２１は、ケース本体１２０の一側面に形成されている。また、ケース本体１２０は、薄肉の金属製の有底の容器である。ケース本体１２０の開口１２１の長手方向に反った側面は、中央部がそれぞれ外側に膨らむように反っている。ケース本体１２０の開口１２１の縁には、図示は省略するが、開口１２１に装着される蓋１１０の縁を支持するための段差が設けられている。段差は、例えば、長方形の開口１２１の短辺側の内側面に設けられているとよい。

ここで用意される蓋１１０は、長方形の蓋である。蓋１１０は、ケース本体１２０の開口１２１に合う形状を有し、長手方向に反っている。ここで、蓋１１０は、ケース本体１２０の開口１２１の内側に対応した形状を有している。より詳しくは、蓋１１０は、ケース本体１２０の開口１２１が長方形となるように整えたときに、ケース本体１２０の開口１２１の内側に対応した形状を有している。蓋１１０は、長方形となるように整えられたケース本体１２０の開口１２１を略同じ形状か少し小さい形状である。蓋１１０は、図１または図２に示されているように、ケース本体１２０の開口１２１を塞ぐように、開口１２１に装着される。

ここで用意される蓋１１０は、長手方向の中央部を挟む両側の離れた位置にそれぞれ端子１１１，１１２が取付けられている。蓋１１０には、絶縁体としてのインシュレータ１１１ａ，１１２ａが取付けられている。端子１１１，１１２は、蓋１１０に取付けられたインシュレータ１１１ａ，１１２ａに取付けられている。インシュレータ１１１ａ，１１２ａは、絶縁体であり、端子１１１，１１２と、蓋１１０とを絶縁している。インシュレータ１１１ａ，１１２ａは、蓋１１０の外側面に重ねられている。インシュレータ１１１ａ，１１２ａは、縁１１０ａ，１１０ｂの外側面から出っ張っている。

端子１１１，１１２は、図示は省略するが、蓋１１０の外側に設けられた外部端子と、蓋１１０の内側に設けられた内部端子とを有している。内部端子は、蓋１１０を貫通し、外部端子に接続されている。内部端子と蓋１１０との間には、ガスケットが装着されている。ガスケットは、内部端子と蓋１１０とを絶縁している。また、ガスケットは、内部端子が蓋１１０を貫通した部分の気密性を確保している。図示は省略するが、電極体は、端子１１１，１１２の内部端子に取付けられた状態で、ケース本体１２０に収容される。電極体は、絶縁フィルムで囲われた状態でケース本体１２０内に収められる。

図１に示された例では、蓋１１０は、長手方向の中央部に安全弁１１３と注液孔１１４を有している。なお、蓋１１０の長手方向の中央部は、安全弁１１３と注液孔１１４を有していなくてもよい。

ここで用意される蓋１１０は、図１に示されているように、ケース本体１２０の開口１２１に装着された際に、長手方向の中央部が外側に盛り上がるように外側に向けて反っていてもよい。また、ここで用意される蓋１１０は、図２に示されているように、ケース本体１２０の開口１２１に装着された際に、長手方向の中央部が内側に入り込むように内側に向けて反っていてもよい。蓋１１０は、長手方向に反っているので、ケース本体１２０の開口１２１の内縁に容易に収めることができる。つまり、ケース本体１２０の開口１２１に対して蓋１１０の長さが短くなり、ケース本体１２０の開口１２１に収めやすくなる。蓋１１０の反りは、ケース本体１２０の開口１２１に収めやすさが確保される程度であるとよい。この実施形態では、ケース本体１２０の開口１２１には、蓋１１０の縁を支持する段差がある。蓋１１０はケース本体１２０の開口１２１に装着された状態で維持される。

なお、図１〜４では、ケース本体１２０の開口１２１が上方を向くように図示されているが、実際にはケース本体１２０の開口１２１は、下方に向けられている。また、下方に向けられたケース本体１２０の開口１２１に対して、蓋１１０に取付けられた電極体（図示省略）は、下方から装着される。この際、開口１２１が下に向けられているので、空気中の塵などがケース本体１２０に入りにくい。

次に、開口１２１に装着された蓋１１０を平坦にする。これにより、蓋１１０の長手方向に沿った縁１１０ａ，１１０ｂが、真っ直ぐになる。かかる工程に送られてくる蓋１１０とケース本体１２０のアッセンブリには、蓋１１０の中央部がケース本体１２０の外側に向けて反っている場合と、蓋１１０の中央部がケース本体１２０の内側に向けて反っている場合とがある。

図３では、蓋１１０の中央部がケース本体１２０の外側に向けて反っている場合について、蓋１１０を平坦にする工程が図示されている。この場合、図３に示されているように、蓋１１０の中央部がケース本体１２０の内側に向けて押される。この際、蓋１１０の長手方向の両端の縁が、ケース本体１２０の開口１２１の内側面に設けられた段差で支持されている。このため、蓋１１０の中央部がケース本体１２０の内側に向けて押されると、外側に反った蓋１１０が平坦になる。これによって、開口１２１に装着された蓋１１０の長手方向に沿った縁１１０ａ，１１０ｂが予め定められた位置で真っ直ぐになる。

図４では、蓋１１０の中央部がケース本体１２０の内側に向けて反っている場合について、蓋１１０を平坦にする工程が図示されている。この場合、蓋１１０の両側の端子１１１，１１２を押し広げられる。これにより、蓋１１０が伸ばされ、内側に反った蓋１１０が平坦になる。これによって、開口１２１に装着された蓋１１０の長手方向に沿った縁１１０ａ，１１０ｂが予め定められた位置で真っ直ぐになる。

この実施形態では、端子１１１，１１２を直接押し広げるのではなく、端子１１１，１１２の一部をなすインシュレータ１１１ａ，１１２ａを外側に押し広げるとよい。図示は省略するが、例えば、インシュレータ１１１ａ，１１２ａと、蓋１１０には互いに動かないように固定する固定部が設けられている。例えば、インシュレータ１１１ａ，１１２ａの下面に突起が設けられ、蓋１１０に突起が嵌まる窪みが形成されているとよい。インシュレータ１１１ａ，１１２ａを蓋１１０に取付ける際に、インシュレータ１１１ａ，１１２ａの突起が蓋１１０の窪みに嵌まっているとよい。反対に、蓋１１０に突起があり、インシュレータ１１１ａ，１１２ａに蓋１１０の突起が嵌まる窪みがあってもよい。このように、蓋１１０に固定されたインシュレータ１１１ａ，１１２ａを、蓋１１０の長手方向の内側から外側に押すと、内側に反った蓋１１０が平坦になる。

開口１２１に装着された蓋１１０を平坦にする工程では、図３および図４に示されているように、治具３００が用いられる。ここで用意される治具３００は、図１〜４に示されているように、ベース３１０と、第１押さえ部３０１，３０２と、第２押さえ部３０３，３０４と、押し広げ部３０５，３０６とを備えている。治具３００は、図示は省略するがアクチュエータを備えており、制御装置４００で操作される。

ベース３１０は、第１押さえ部３０１，３０２と、第２押さえ部３０３，３０４と、押し広げ部３０５，３０６が設けられる治具３００の基材である。ベース３１０によって治具３００の基準となる位置が定められる。第１押さえ部３０１，３０２は、蓋１１０の長手方向の両端を押さえるように、ベース３１０の離れた位置に位置決めされている。第２押さえ部３０３，３０４は、蓋１１０の長手方向の中央部を押さえる部材である。第２押さえ部３０３，３０４は、この実施形態では、蓋１１０の長手方向の中央部に設けられた安全弁１１３の両側を押さえるように位置決めされてベース３１０に設けられている。押し広げ部３０５，３０６は、蓋１１０に設けられた端子１１１，１１２を押し広げる部材である。この実施形態では、押し広げ部３０５，３０６は、ベース３１０に対して、蓋１１０の長手方向に動かすことができるように設けられている。例えば、ベース３１０の長手方向に沿って押し広げ部３０５，３０６を動かすガイド（図示省略）と、ガイドに沿って押し広げ部３０５，３０６を動かすアクチュエータ３０５ａ，３０６ａとを備えているとよい。押し広げ部３０５，３０６の可動域は、蓋１１０の長手方向において、蓋１１０に設けられたインシュレータ１１１ａ，１１２ａの対向する側面を、内側から外側に向けて押すことができるように設定されているとよい。

蓋１１０とケース本体１２０のアッセンブリは、治具３００のベース３１０に対して予め定められた位置に配置される。実際の工程では、ケース本体１２０の開口１２１は、下方に向けられている。第１押さえ部３０１，３０２と、第２押さえ部３０３，３０４と、押し広げ部３０５，３０６とは、下方から上方の蓋１１０に向けられる。この際、図１および図２に示されているように、第１押さえ部３０１，３０２は、蓋１１０の長手方向の両端部に向けられ、かつ、第２押さえ部３０３，３０４は、蓋１１０の長手方向の中央部に向けられる。押し広げ部３０５，３０６は、その可動域においてベース３１０の中央部に寄せられた状態とし、蓋１１０のインシュレータ１１１ａ，１１２ａよりも内側に配置される。

開口１２１に装着された蓋１１０を平坦にする工程では、図３および図４に示されているように、第１押さえ部３０１，３０２が、蓋１１０の長手方向の両端部に当たるように、蓋１１０に向けてベース３１０が相対的に押し出される。この際、図１に示されているように、蓋１１０の中央部がケース本体１２０の外側に向けて沿っている場合には、図３に示されているように、第２押さえ部３０３，３０４が、蓋１１０の長手方向の中央部に押し当たる。これにより、ケース本体１２０の外側に向けて反った蓋１１０が平坦になる。図２に示されているように、蓋１１０の中央部がケース本体１２０の内側に向けて反っている場合には、図４に示されているように、押し広げ部３０５，３０６を蓋１１０の長手方向の外側に動かす。このとき、押し広げ部３０５，３０６によって、蓋１１０のインシュレータ１１１ａ，１１２ａが内側から外側に向けて押され、蓋１１０の両側の端子１１１，１１２を押し広げられる。これにより、ケース本体１２０の内側に向けて反った蓋１１０が平坦になる。かかる工程は、空気中の塵が、ケース本体１２０内に入るのを防止するとの観点において、開口１２１を下に向けた状態で行なわれるとよい。

次に、図５に示されているように、ケース本体１２０の長手方向に沿った両側面１２３，１２４の中央部をケース本体１２０の外側から挟持し、蓋１１０の長手方向に沿った縁１１０ａ，１１０ｂを挟む。図５では、ケース本体１２０の開口１２１に取付けられた蓋１１０が上方を向いているが、実際には、ケース本体１２０の開口１２１に取付けられた蓋１１０が下方に向けられた状態で行なわれる。かかる工程では、ケース本体１２０の長手方向に沿った両側面１２３，１２４の中央部をケース本体１２０の外側から挟持する挟持部材３２１，３２２が用いられる。挟持部材３２１，３２２は、アクチュエータ（図示省略）で動作する。挟持部材３２１，３２２は、ケース本体１２０の中央部をケース本体１２０の外側から挟持するものでもよい。

一対の挟持部材３２１，３２２は、図５に示されているように、蓋１１０とケース本体１２０とのアッセンブリに対して、ケース本体１２０の長手方向に沿った両側面１２３，１２４の外側に配置される。挟持部材３２１，３２２は、ケース本体１２０の長手方向に沿った両側面１２３，１２４の中央部をケース本体１２０の外側から挟むように動作する。これにより、蓋１１０とケース本体１２０とのアッセンブリは、蓋１１０の長手方向に沿った縁１１０ａ，１１０ｂがケース本体１２０の開口１２１の内側面に合わせられた状態になる。

なお、図５では、図示が省略されているが、図３および図４に示されているように、治具３００によって、蓋１１０が平坦になった状態で、ケース本体１２０の長手方向に沿った両側面１２３，１２４の中央部が、挟持部材３２１，３２２によって、ケース本体１２０の外側から挟まれるとよい。これによって、蓋１１０の縁１１０ａ，１１０ｂが、ケース本体１２０の開口１２１の内側面の所定の位置に合わせられた状態で保持される。

次に、図６に示されているように、蓋１１０の周縁部をケース本体１２０に溶接する。この際、挟持部材３２１，３２２によって蓋１１０の縁１１０ａ，１１０ｂが、ケース本体１２０の開口１２１の内側面の所定の位置に合わせられた状態で保持されている。この際、治具３００（図３および図４参照）は蓋１１０から外されてもよい。蓋１１０の周縁部をケース本体１２０に溶接する工程では、挟持部材３２１，３２２によって、蓋１１０とケース本体１２０のアッセンブリが保持された状態で、当該アッセンブリを回転させ蓋１１０を上方に向ける。そして、上方から蓋１１０にレーザー３４０を当てる。レーザー３４０の照射ポイントは、蓋１１０の周縁部と、ケース本体１２０の内縁との境界部をなぞるように走査される。これによって、蓋１１０の周縁部が、全周に亘って、ケース本体１２０に溶接される。

以上のとおり、ここで開示される電池の製造方法は、以下の工程を含む。
（ａ）長方形の開口１２１を有するケース本体１２０を用意する工程
（ｂ）ケース本体１２０の開口１２１に合う形状を有し、長手方向に反った長方形の蓋１１０を用意する工程
（ｃ）ケース本体１２０の開口１２１に蓋１１０を装着する工程
（ｄ）開口１２１に装着された蓋１１０を平坦にする工程
（ｅ）ケース本体１２０の長手方向に沿った両側面１２３，１２４の中央部を挟持し、蓋１１０の長手方向に沿った縁１１０ａ，１１０ｂを挟む工程
（ｆ）蓋１１０の周縁部をケース本体１２０に溶接する工程

蓋１１０は、長手方向の中央部を挟む両側の離れた位置にそれぞれ端子１１１，１１２が取付けられている。開口１２１に装着された蓋１１０を平坦にする工程には、蓋１１０の中央部がケース本体１２０の外側に向けて反っている場合と、蓋１１０の中央部がケース本体１２０の内側に向けて反っている場合がある。
（１）蓋１１０の中央部がケース本体１２０の外側に向けて反っている場合には、蓋１１０の中央部を押して、蓋１１０を平坦とする。
（２）蓋１１０の中央部がケース本体１２０の内側に向けて反っている場合には、当該蓋１１０の両側の端子１１１，１１２を押し広げて、蓋１１０を平坦とする。

かかる電池の製造方法によれば、蓋１１０の中央部がケース本体１２０の外側に向けて反っている場合のみならず、蓋１１０の中央部がケース本体１２０の内側に向けて反っている場合でも、蓋１１０を平坦にできる。そして、蓋１１０の長手方向に沿った縁１１０ａ，１１０ｂをケース本体１２０の開口１２１の内側面の予め定められた位置に合わせることができる。このため、蓋１１０の前処理工程で、ケース本体１２０の開口１２１に対して、必ず外側に向けて反るように蓋１１０を加工する必要が無くなる。

また、電池の製造方法では、図３および図４に示されているように、蓋１１０を開口１２１に押し付ける突起と、蓋１１０に設けられた端子と端子を長手方向に沿って外側に押し広げる機構とを備えた治具３００を備えているとよい。ここで、蓋１１０を開口１２１に押し付ける突起は、第１押さえ部３０１，３０２および第２押さえ部３０３，３０４のように、蓋１１０の長手方向の両端と、中央部を押す部位であるとよい。また、正極端子と負極端子を長手方向に沿って外側に押し広げる機構は、押し広げ部３０５，３０６のように、内側から外側に動く部材であるとよい。押し広げ部３０５，３０６は、上述した構造に限定されない。端子１１１，１１２の内側に配置された基部から、端子１１１，１１２を外側に押す突起が突出する構造でもよい。

以上、ここで開示される電池の製造方法について、種々説明した。特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられた電池の製造方法の実施形態などは、本発明を限定しない。

１１０ 蓋
１１０ａ，１１０ｂ 蓋１１０の長手方向に沿った縁
１１１，１１２ 端子
１１１ａ，１１２ａ インシュレータ
１１３ 安全弁
１１４ 注液孔
１２０ ケース本体
１２１ 開口
１２３，１２４ ケース本体１２０の長手方向に沿った両側面
３００ 治具
３０１，３０２ 第１押さえ部
３０３，３０４ 第２押さえ部
３０５，３０６ 押し広げ部
３０５ａ，３０６ａ アクチュエータ
３１０ ベース
３２１，３２２ 挟持部材
３４０ レーザー
４００ 制御装置

Claims (1)

1. 長方形の開口を有するケース本体を用意する工程と、
   前記ケース本体の前記開口に合う形状を有し、長手方向に反った長方形の蓋を用意する工程と、
   前記ケース本体の前記開口に前記蓋を装着する工程と、
   前記開口に装着された前記蓋を平坦にする工程と、
   前記ケース本体の長手方向に沿った両側面の中央部を前記ケース本体の外側から挟持し、前記蓋の長手方向に沿った縁を挟む工程と、
   前記蓋の周縁部を前記ケース本体に溶接する工程と
   を含み、
   ここで、
   前記蓋は、長手方向の中央部を挟む両側の離れた位置にそれぞれ端子が取付けられており、
   前記蓋を平坦にする工程は、
   前記蓋の中央部が前記ケース本体の外側に向けて反っている場合に、当該蓋の中央部を押して、前記蓋を平坦とし、かつ、
   前記蓋の中央部が前記ケース本体の内側に向けて反っている場合に、当該蓋の両側の端子を押し広げて、前記蓋を平坦とする、
   電池の製造方法。

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