JP3585213B2 - 密閉型電池の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉型電池に関し、特に気密性が良好な密閉型電池およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
小型の電子機器の電源として各種の電池が用いられている。機器の小型化に対応して、円筒型電池に加えて、小さな空間を有効に利用することができる角型の密閉式電池がひろく用いられている。
例えば、図５に、角型の密閉式電池の一例を示すように、発電要素を金属製の電池缶５１に収容して、外装缶を一方の電極である負極端子とするとともに、電池缶の一方の開口部５２には、安全弁の作用を果たす薄肉部５３を形成した金属板５４を溶接し、対向面には、突起状の開口部を形成して、発電要素と結合したアルミニウム等の正極端子５５を導出させ、ほぼ中央に貫通孔を有する樹脂製の絶縁材ブッシュ５６を正極端子に挿入した後、突起状の開口部の側面から加圧成形してかしめ封口し、電池缶を密閉している。
【０００３】
ところが、このような正極端子構造を有する角型電池は、１）正極端子の突起部の高さのために、電池を機器に収納した場合には、体積効率が悪い。２）正極端子が外部からの力に対して弱い。３）安定した気密性を保持することが難しい等の問題点があった。２）、３）については、最適な製造条件や材料の選択によって解決することが可能であるが、正極端子の突起による構造的な問題の解決は困難であった。
【０００４】
そこで、本発明者等は、小型の電子機器用の電源として好適な、体積効率が高く、電極端子部の気密性が高い密閉型電池を提案している。
図１は、密閉型電池の一実施例を説明する図であり、斜視図である。
ステンレス鋼、ニッケルめっきを表面に施した軟鋼、あるいはアルミニウム等からなる角筒状の金属容器１（以下、電池缶とも称す）に、発電要素のジェリーロールが収納されており、電池缶１の上端２には、金属板３に設けた凹部３Ａに導電接続用端子４を外部絶縁板５、引き出し端子６を介して取り付けて構成した電極ヘッダ７の上面と電池缶の上端２とが同一平面となるように取り付けて封口したものであり、電極ヘッダ７の一部には、電池の内部圧力の異常な上昇時に圧力を開放するために他の部分よりも肉厚が薄い薄肉部８、電解液を注液し、電解液の注液後に電池を封口する注液口９が設けられており、注液口９から電解液を注入した後に、電極ヘッダの材質と同じ材質のステンレス鋼、アルミニウム等の金属からなるピン、球を埋め込み、抵抗溶接して封口している。
【０００５】
密閉型電池においては、内部圧力の異常な上昇時には、内部圧力を速やかに開放する薄肉部を設けて内部圧力を開放することが行われているが、内部の圧力上昇時に他の密閉箇所にひび割れを生じたり、内部圧力開放用の薄肉部が作動するよりも低い圧力で破裂することがないようにすることが必要であり、電極ヘッダと電池缶との接合部、注液口の接合部は、充分な強度で接合することが必要となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、密閉型電池の封口を充分な強度で行った密閉電池を提供することを課題とするものであり、とくに、注液口の封口を確実に行った気密性が高い密閉型電池を提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、密閉型電池の製造方法において、注液口に挿入されるテーパ部もしくは球面を下部に有する封口用金属片を抵抗溶接によって固着した後に、金属が溶融しない出力のレーザを接合箇所に照射し、接合箇所に付着した有機物を分解し、次いで金属を溶融する出力のレーザを照射して封口用金属片を溶融接合して密閉する密閉型電池の製造方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、電解液の注液口から電解液を注液した後に、注液口を封口して電池を密閉する密閉型電池の製造方法において、注液口の中央部に封口用金属片を載置して抵抗溶接によって固着した後に、注液口の接合部に付着した有機溶剤を除去し、次いで封口用金属片と注液口を溶融して接合したものであり、抵抗溶接のみの場合に比べてより確実な封孔が実現できるとともに、接合部の有機物を除去したので、接合強度が大きくなり充分な強度の封口を形成することができる。
【０００９】
以下に、本発明を図面を参照して説明する。
図２は、本発明の密閉型電池の製造方法を説明する図である。
図２（Ａ）は、注液工程を説明する斜視図であり、電池缶１内には、発電要素を挿入した後に、電極ヘッダを電池缶と接合し、注液口９から電解液供給ノズル１０によって電解液を注液する。
次いで、図２（Ｂ）に電極ヘッダの注液口の部分を部分切り欠き断面図で示すように、注液口９から電解液を注入した後に、注液口９に封口用金属片１１を挿入する。
図２（Ｃ）に示すように、封口用金属片１１に抵抗溶接用電極１２を押し当てて、電池缶との間に通電して封口用金属片１１を注液口９に溶接する。
【００１０】
次に、図２（Ｄ）に示すように、封口用金属片の周囲の接合面に付着した電解液を除去するために、電極ヘッダの金属が溶融しない程度の強度が小さいレーザ１３を照射する。電解液の除去には、出力の小さなレーザを短いパルス間隔で照射することが好ましい。
さらに、図２（Ｅ）に示すように、封口用金属片と注液口の接合部の金属を溶融させることができる強度が大きいレーザ１４を照射して封口用金属片の周囲の接合部を溶融して封口を行う。
以上の工程によって、封口部の強度が大きく、大量に生産した場合にも製品間のばらつきが小さな密閉型電池を得ることができる。
【００１１】
図３には、本発明の注液口の封口に用いる封口用金属片の形状の一例を示す。封口用金属片１１は、図２（Ａ）に示すような、封口用金属片は下部がテーパー１５を有するもの。あるいは図２（Ｂ）に示すように、封口用金属片の下部が球面１６を有するもの等を用いることが好ましい。とくに、このような形状の封口用金属片を用いることによって、自動組立機によって、注液口の中央部への封口用金属片の挿入を容易に行うことができる。
【００１２】
また、図４は、レーザ溶接による注液口の溶接工程を説明する図である。
レーザ溶接の際には、注液口に抵抗溶接によって取り付けた封口用金属片の周囲をレーザで照射するが、レーザの照射前の封口用金属片１１の電極ヘッダの上面からの高さが小さいことが好ましく、図４（Ａ）に示すように封口用金属片の高さが大きくなると、封口用金属片の接合部にレーザ１７を照射しようとしても、封口用金属片１１によって遮られて接合部１８に充分な強度のレーザが照射されなくなる。図４（Ｂ）に示すように、封口用金属片の高さが低い場合には、接合部１８へ充分な強度でレーザが照射されることとなり、電極ヘッダーおよび封口用金属片の両者が溶解して充分な接合強度を得ることができる。
アルミニウムを接合する場合には、レーザ照射時の注液口面から封口用金属片の上面までの高さは、０．４ｍｍ以下とすることによって充分な強度で注液口を封口することができる。
【００１３】
【実施例】
以下に実施例を示し本発明を説明する。
実施例１
縦３０ｍｍ、横６ｍｍ、高さ４８ｍｍの角型のアルミニウム製の電池の電極ヘッダに設けた大きさが直径１．１ｍｍの注液口に、直径１．１ｍｍ、円筒部の長さ０．３ｍｍ、テーパー部の長さ０．３ｍｍのアルミニウム製の封口用金属片を抵抗溶接によって固着した。封口用金属片の上面の注液口の電極ヘッド面からの高さは、０．３５ｍｍであった。
次いで、ＹＡＧレーザによって、強度が０．４Ｊ／パルスのレーザを封口用金属片の周囲の電極ヘッダ面に照射して、付着した電解液を除去した。
次いで、５．８Ｊ／パルスのレーザを照射して、封口用金属片と注液口の接合部を溶融して封口した。
【００１４】
作製した電池の１０個の封口強度を、電池缶の底部に設けた５ｍｍの穴に、バースト試験機から供給する圧力油を１秒間に１ｋｇ／ｃｍ２ の圧力で供給し、漏洩によって圧力が低下する圧力を漏洩圧力とした。いずれも２０ｋｇ／ｃｍ２ 以上であり、封口部からの漏洩はなく薄肉部が先に開口した。
【００１５】
比較例１
レーザ溶接を行わず抵抗溶接のみで封口用金属片を接合した点を除き、実施例１と同様にして１０個の電池を作製して封口部の強度を測定したところ、２個の電池に４ｋｇ／ｃｍ２ で漏れが発生した。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の密閉型電池は、注液口の封口を充分な強度で、しかも信頼性が高いものを形成することができるので、信頼性が大きな密閉型電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、密閉型電池の一実施例を説明する図である。
【図２】図２は、本発明の密閉型電池の製造方法を説明する図である。
【図３】図３は、本発明の注液口の封口に用いる封口用金属片の形状の一例を示す図である
【図４】図４は、レーザ溶接による注液口の溶接工程を説明する図である。
【図５】図５は、角型の密閉式電池の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…金属容器、電池缶、２…電池缶の上端、３…金属板、３Ａ…凹部、４…導電接続用端子、５…外部絶縁板、６…引き出し端子、７…電極ヘッダ、８…薄肉部、９…注液口、１０…電解液供給ノズル、１１…封口用金属片、１２…抵抗溶接用電極、１３…強度が小さいレーザ、１４…強度が大きいレーザ、１５…テーパー、１６…球面、１７…レーザ、１８…接合部、５１…電池缶、５２…開口部、５３…薄肉部、５４…金属板、５５…正極端子、５６…絶縁材ブッシュ
Claims (1)
- 密閉型電池の製造方法において、注液口に挿入されるテーパ部もしくは球面を下部に有する封口用金属片を抵抗溶接によって固着した後に、金属が溶融しない出力のレーザを接合箇所に照射し、接合箇所に付着した有機物を分解し、次いで金属を溶融する出力のレーザを照射して封口用金属片を溶融接合して密閉することを特徴とする密閉型電池の製造方法。
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