JP4604576B2 - 電池の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電池ケース自体を一方の極性の端子として用いる電池の製造方法に関するものである。

アルミニウム製の電池ケースに内部で発電要素の正極を接続することにより、この電池ケース自体を正極端子とする非水電解質二次電池がある。また、このような非水電解質二次電池は、外部回路との接続に用いるニッケル製のリード板を確実に抵抗溶接するために、アルミニウムとニッケルのクラッド材からなる端子板を電池ケースの外面に予め接続固定しておく場合がある（例えば、特許文献１〜３参照。）。ここで、正極端子となるアルミニウム製の電池ケースに異種金属となるリード板を直接抵抗溶接すると、十分な溶接強度が得られない。しかしながら、この電池ケースに端子板のアルミニウム層を確実に溶接することは容易であり、このようにして予め溶接しておいた端子板のニッケル層には、ニッケル製のリード板が確実に抵抗溶接できるようになるからである。

ところが、上記端子板を予め電池ケースに接続固定するためにレーザ溶接を用いる場合、従来は、図３に示すように、アルミニウム製の電池ケース１（電池容器１ａの底面）の外面に端子板２のアルミニウム層２ａを重ね合わせ、この端子板２のニッケル層２ｂの外面からレーザ光Ａを照射することによりレーザ溶接を行っていた。このため、レーザ光Ａの照射を受けた端子板２は、まずニッケル層２ｂが十分に溶融してから、アルミニウム層２ａと電池ケース１（電池容器１ａの底面）のアルミニウム材が溶融して溶着するので、この溶着部にアルミニウム以外の不純物、即ちニッケル層２ｂのニッケルや他の合金材料等が混入して脆くなり、従来の製造方法では、端子板２の溶接強度が低下するという問題が生じていた。

なお、端子板を電池ケースに接続固定するには、抵抗溶接等の他の溶接方法を用いることもできる。しかしながら、レーザ溶接は、非接触による加工であり、抵抗溶接等よりも工程の自動化が容易であるため、生産性を高めることができるという利点がある。
特開平９−３３０６９６号公報 特開２００１−３５４７５号公報 特開２００１−２６６８４０号公報

本発明は、電池ケースの内面側にレーザ光を照射して外面に端子板をレーザ溶接することにより、溶着部に不純物が混入して脆くなり溶接強度が低下するという問題を解決しようとするものである。

請求項１の発明は、電池の端子を構成するアルミニウム又はアルミニウム合金製の電池ケースの外面に、アルミニウム又はアルミニウム合金層と、アルミニウム又はアルミニウム合金とは異なる金属材と、を張り合わせた端子板をレーザ溶接する電池の製造方法において、この電池ケースの外面に前記端子板のアルミニウム又はアルミニウム合金層の面を配置し、この電池ケースの内面における端子板を配置した裏面側の位置にレーザ光を照射することによりレーザ溶接を行うことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、レーザ光の照射を受けた電池ケースの金属材料がまず溶融し、次に端子板の内側の金属材料が溶融するので、これによって電池ケースと端子板の溶着が完了し、端子板の外側の金属材料をほとんど溶融させることなくレーザ溶接することができるようになる。従って、電池ケースと端子板の内側の金属材料との溶着部に不純物が混入することがほとんどなくなるので、この端子板の溶接強度の低下を防止することができるようになる。

なお、端子板の内側の金属材料は、電池ケースの金属材料と確実に溶接できるものを用い、外側の金属材料は、外部回路との接続のためのリード端子が確実に溶接できるものを用いるようにする。

以下、本発明の最良の実施形態について図１〜図２を参照して説明する。なお、これら図１〜図２においても、図３に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。

本実施形態は、図２に示すように、角型のアルミニウム製の電池ケース１を正極端子とした非水電解質二次電池の製造方法について説明する。電池ケース１は、アルミニウム板を深絞り加工により方形容器状に成形した電池容器１ａと、この電池容器１ａの開口部を塞ぐ方形のアルミニウム板からなる蓋板１ｂとで構成されている。

上記電池ケース１は、容器状の底の外面に端子板２を接続固定している。端子板２は、アルミニウム板とニッケル板を重ね合わせて冷間圧延することにより、アルミニウム層２ａとニッケル層２ｂからなる２層構造のクラッド材とした方形の板材である。従って、この端子板２のアルミニウム層２ａとニッケル層２ｂは、極めて低抵抗で接続固着され、これらが剥がれるおそれはない。この端子板２の一方の金属材料にアルミニウム層２ａを用いるのは、アルミニウム製の電池ケース１への溶接を確実にするためにである。また、この端子板２の他方の金属材料にニッケル層２ｂを用いるのは、ニッケル製の図示しないリード板の溶接を確実にするためにである。

上記端子板２は、図１に示すように、アルミニウム層２ａを電池容器１ａの底の外面に重ね合わせて配置し、この電池容器１ａの底の内面にレーザ光Ａを照射することにより、レーザ溶接を行う。すると、まず電池容器１ａの底のアルミニウムが溶融し、次に端子板２の内側のアルミニウム層２ａが溶融するので、ここでレーザ光Ａの照射を停止すれば、これら電池容器１ａと端子板２とを溶着させることができる。また、この溶着は、電池容器１ａのアルミニウムと端子板２のアルミニウム層２ａとの同種金属同士によるものであるため、溶接も確実なものとなる。しかも、このレーザ溶接の際には、端子板２の外側のニッケル層２ｂはほとんど溶融することがないので、このニッケル層２ｂのニッケルやその他の合金材料等が溶着部に混入するようなことがなくなり、この溶着部の溶接強度が低下することもなくなる。

なお、本実施形態のように深い容器状の電池容器１ａの底の外面に端子板２を接続固定する場合、レーザ溶接装置におけるレーザ光Ａの出射部をこの電池容器１ａの内部の奥に挿入する必要がある。しかしながら、レーザ光Ａの出射部は、比較的小型であり、電池容器１ａに非接触の状態で作業を行うので大きな力を加える必要もないため、このように狭く奥深い場所での作業も容易なものとなり、工程の自動化も容易となる。また、レーザ光Ａの出射部は、照射方向を変えることも簡単に可能となるため、例えば電池容器１ａの側面の外面に端子板２を接続固定する場合にも、容易にこの側面の内面にレーザ光Ａを照射することができる。

上記端子板２が接続固定された電池容器１ａの容器状の内部には、図２に示すように、発電要素３が収納されると共に、この電池容器１ａの内面に発電要素３の正極が接続される。従って、これにより電池容器１ａ自体が正極端子となり、端子板２に図示しないリード板を抵抗溶接することにより、この正極端子を外部回路に接続することができる。なお、発電要素３は、ここでは、帯状の正極と負極をセパレータを介して長円筒形に巻回した巻回型のものを示すが、この発電要素３の構成は任意である。

上記蓋板１ｂには、図示しない負極端子を内外面に貫通させると共に、これを絶縁封止して取り付ける。そして、まずこの蓋板１ｂの内側で負極端子に発電要素３の負極を接続する。次に、この蓋板１ｂが電池容器１ａの開口部に嵌め込まれ、周囲をレーザ溶接等により封止される。従って、この蓋板１ｂも、電池容器１ａに溶接されることにより正極端子となるが、これに取り付けられた負極端子とは絶縁されることになる。このようにして電池容器１ａに蓋板１ｂが取り付けられると、これら電池容器１ａ又は蓋板１ｂに予め開口されていた図示しない注液口から電解液を注入し、予備充電を行った後にこの注液口を封口することにより非水電解質二次電池が完成する。

上記方法により製造された非水電解質二次電池は、電池ケース１の電池容器１ａと蓋板１ｂが正極端子となり、負極端子は、この蓋板１ｂに絶縁封止されて取り付けられることになる。そして、この電池容器１ａに接続固定された端子板２は、外側がニッケル層２ｂとなるので、ここにニッケル製のリード板を確実に抵抗溶接することができる。しかも、この端子板２は、内側のアルミニウム層２ａがアルミニウム製の電池容器１ａに不純物が混入することなくレーザ溶接されているので、溶接強度が低下することもなくなる。

なお、上記実施形態では、端子板２のクラッド材を冷間圧延により製造する場合を示したが、このクラッド材の製造方法は限定されない。また、この端子板２も、アルミニウムとニッケルを確実に張り合わせて、一方にアルミニウム層２ａを形成し他方にニッケル層２ｂを形成したものであれば、必ずしもクラッド材には限定されない。さらに、この端子板２は、アルミニウム層２ａとニッケル層２ｂの２層構造に限らず、間に異なる金属材料による層を備えた３層以上のものであってもよい。

また、上記実施形態では、端子板２のニッケル（ニッケル合金を含む）層２ｂにニッケル（ニッケル合金を含む）製のリード板を抵抗溶接する場合を示したが、端子板２のニッケル以外の金属層に、この金属材料に確実に溶接を行うことができる同種又は他種の金属材料からなるリード板を抵抗溶接する場合にも同様に実施可能である。さらに、リード板は、板状のリード部材であってもよく、抵抗溶接以外の溶接方法により接続固定することもできる。

また、上記実施形態では、端子板２を電池容器１ａの外面に接続固定する場合を示したが、この端子板２は、電池ケース１の外面であればよいので、蓋板１ｂの外面に接続固定することも可能である。さらに、上記実施形態では、蓋板１ｂに負極端子を取り付ける場合を示したが、この負極端子の取り付け場所や取り出し手段も限定されない。さらに、上記実施形態では、正極端子となる電池ケース１の外面に端子板２を接続固定する場合を示したが、負極端子となる電池ケース１の外面に端子板２を接続固定する場合にも同様に実施可能である。

また、上記実施形態では、角型の電池ケース１が電池容器１ａと蓋板１ｂとで構成される場合を示したが、この電池ケース１の形状や構成も任意である。さらに、上記実施形態では、非水電解質二次電池について説明したが、電池ケース自体を一方の極性の端子として用いる電池であれば、他の種類の電池にも同様に実施可能である。

本発明の一実施形態を示すものであって、電池容器の底の外面に端子板をレーザ溶接する方法を示す部分拡大縦断面図である。 本発明の一実施形態を示すものであって、非水電解質二次電池の構成を示す組み立て斜視図である。 従来例を示すものであって、電池容器の底の外面に端子板をレーザ溶接する方法を示す部分拡大縦断面図である。

符号の説明

１ 電池ケース
１ａ 電池容器
２ 端子板
２ａ アルミニウム層
２ｂ ニッケル層
Ａ レーザ光

Claims (2)

1. 電池の端子を構成するアルミニウム又はアルミニウム合金製の電池ケースの外面に、アルミニウム又はアルミニウム合金層と、アルミニウム又はアルミニウム合金とは異なる金属材と、を張り合わせた端子板をレーザ溶接する電池の製造方法において、
   この電池ケースの外面に前記端子板のアルミニウム又はアルミニウム合金層の面を配置し、この電池ケースの内面における端子板を配置した裏面側の位置にレーザ光を照射することによりレーザ溶接を行うことを特徴とする電池の製造方法。
2. 前記端子板のアルミニウム又はアルミニウム合金とは異なる金属材がニッケル又はニッケル合金であることを特徴とする請求項１に記載の電池の製造方法。

Images