JP4811540B2 - 密閉型電池およびその製造方法，それを搭載する車両，機器 - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は，電池容器の内部に発電要素を封入して密閉した密閉型電池に関する。さらに詳細には，電池容器の一部に例えば注液用等の開口部が設けられるとともに，その開口部が注液等の後でキャップにより閉鎖されている密閉型電池およびその製造方法に関するものである。また，そのような密閉型電池を搭載する車両，機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から，例えばリチウムイオン２次電池等では，電池容器に発電要素を収納して密閉した構造のものが多用されている。電池容器には，注液等を行う必要上，開口部が設けられる。この蓋部材の開口部は，最終的には閉鎖されることになる。この種の密閉型電池の電池容器には，一方が開いている容器本体と，それを閉鎖する蓋部材とからなるものがある。この場合に前述の注液等のための開口部は，蓋部材に設けられることになる。
【０００３】
このようなものの例として，特許文献１が挙げられる。特許文献１の技術では，偏平形の密閉型電池において，蓋部材に電解液注液のための円形の開口部を設けている。そして，注液後にこの開口部に封口部材を溶接して閉鎖することとしている。この溶接は，封口部材の縁辺の全周にわたって行われる。これにより，開口部の確実な密閉を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】
特開２００６−３２４１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら前記した従来の技術には，次のような問題点があった。特許文献１の技術では，偏平形の密閉型電池において上記のように開口部を閉鎖している。偏平形の密閉型電池であるから，その蓋部材の全体形状は当然，ほぼ長方形である。したがって，開口部の縁辺から蓋部材の縁辺までの距離は，方角によって異なる。このことは，溶接時における蓋部材の実質的な熱容量が方角によって異なることを意味する。このため，溶接箇所の品質が方角によって異なってしまうのである。
【０００６】
例えば，偏平形の長辺側の方角では，開口部の縁辺から蓋部材の縁辺までの距離が短い。このため，投入した熱の一部が容易に大気に逃げてしまうので，温度が上がりにくい。すなわち実質的な熱容量が大きい。一方，偏平形の短辺側の方角では，開口部の縁辺から蓋部材の縁辺までの距離が長い。このため熱が逃げにくく，温度が上がりやすい。すなわち実質的な熱容量が小さい。
【０００７】
このような状況であるため，温度が上がりにくい箇所を基準に溶接条件を設定すると，温度が上がりやすい箇所では過熱によるスパッタ，さらには減肉による強度不足が発生する。一方，温度が上がりやすい箇所を基準に溶接条件を設定すると，温度が上がりにくい箇所では溶け込みが浅く，これまた強度不足となる。一定の溶接条件ではこれらの両者を満足させることができないのである。方角に応じて溶接条件を変えることも考えられるが，現実には簡単でない。各部品の工作精度や組み付け精度による影響を大きく受けてしまい，狙い通りの結果がなかなか得られないからである。
【０００８】
この問題の原因は，開口部の縁辺から蓋部材の縁辺までの距離だけではない。一般的にこの種の密閉型電池の蓋部材には，電解液注液口以外にも，端子や安全弁などの他の構造物も設けられる。これらの存在も実質的な熱容量に影響する。このためこれらが近くに存在している方角とそうでない方角とでは，温度の上がりやすさに違いがある。この問題はまた，偏平型電池だけの問題というわけでもない。円筒型電池の場合でも，開口部が蓋部材の中心から外れた位置にあれば同様の問題がある。また，他の構造物の存在によっても同様の問題が生じる。
【０００９】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，全周にわたり一定の溶接条件で開口部を閉鎖できる密閉型電池およびその製造方法，さらにはその密閉型電池を搭載する車両，機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の一態様における密閉型電池は，電池容器と，電池容器の内部に封入された発電要素とを有しており，電池容器に，開口部と，開口部の周囲の表（おもて）面の全周にわたる環状畝部と，環状畝部の内壁面の内側の環状凹部とが設けられており，環状凹部に嵌め込まれ開口部を覆う封止部材を有し，封止部材は，その縁辺にて全周にわたって環状畝部の内壁面に溶接により接合されているものである。
【００１１】
この密閉型電池では，開口部を閉鎖するための封止部材を電池容器に接続する際，環状畝部の内壁面の内側の環状凹部に封止部材が嵌め込まれる。そして封止部材は，その縁辺にて全周にわたって環状畝部の内壁面に溶接により接合されている。この溶接の際に溶接箇所に投入された熱の一部は，電池容器を伝って開口部から遠ざかる方向へ流れていく。ここで，電池容器に環状畝部が設けられていることにより，環状畝部の外壁面の外側では，電池容器の膜厚が薄く，熱が伝わりにくい。このため，溶接時の実質的な熱容量はほとんど，環状畝部の外壁面より内側の部分の構造だけで決まってしまい，それより外側の部分の影響をあまり受けない。したがって，環状畝部の外壁面より外側の部分の構造に関わらず，実質的な熱容量は方角によらずほぼ均一である。このため，全周にわたり過不足のない一定の溶接条件にて開口部を閉鎖でき，溶接品質の方角によるバラツキを生じない。
【００１２】
この密閉型電池においては，環状畝部の外壁面の外側が環状の溝部となっていることが好ましい。電池容器に溝部を形成することで，環状畝部の外壁面を形成できるからである。
【００１３】
この密閉型電池では，環状畝部の外壁面が，頂面側が小径で底面側が大径である傾斜面であることが好ましい。外壁面が傾斜面であることにより，環状畝部の頂面側をあまり厚くすることなく，環状畝部の底面側をある程度肉厚にすることができる。これにより，溶接品質の均一性を損なわずに，環状畝部の強度を確保できるのである。その傾斜面における頂面側と底面側との半径差は，環状畝部の内壁面の高低差の１０％以上であることが望ましい。
［００１４］
この密閉型電池における環状畝部の頂面の径方向の幅は，環状畝部の内壁面の高低差より小さいことが望ましい。環状畝部の頂面が厚すぎると，環状畝部の外壁面が溶接箇所から遠く，環状畝部の効果が不十分となるからである。また，環状畝部の外壁面の高低差が，環状畝部の内壁面の高低差の４０％以上１００％以下の範囲内にあることが望ましい。環状畝部の外壁面の高低差とは，環状畝部の外壁面の外側が環状の溝部となっている場合にはその溝の深さということである。この溝が浅すぎては環状畝部の効果が薄く，深すぎては電池容器の強度に影響するからである。
【００１５】
この密閉型電池ではまた，裏面においても開口部の周囲の全周にわたる環状溝を，環状畝部の内壁面の真裏よりも径方向に外側の位置に設けてもよい。これにより，熱伝導への抵抗による熱容量の均一化の効果が，裏面においても発揮される。
［００１６］
本発明は，電池容器の内部に発電要素を封入してなる密閉型電池の製造方法であって，電池容器として，開口部と，開口部の周囲の表面の全周にわたる環状畝部と，環状畝部の内壁面の内側の環状凹部とが設けられたものを用い，環状畝部の内壁面に，開口部を覆う封止部材を嵌め込み，封止部材の縁辺を全周にわたって環状畝部の内壁面に溶接により接合することによる方法をも対象とする。
［００１７］
本発明はまた，電力の供給を受けて車輪を回転駆動するモータと，モータに電力を供給する電源部とを有し，電源部に，前述の密閉型電池が含まれている車両をも対象とする。さらに，電力の供給を受けて動作する動作部と，動作部に電力を供給する電源部とを有し，電源部に，前述の密閉型電池が含まれている機器をも対象とする。
発明の効果
［００１８］
本発明によれば，全周にわたり一定の溶接条件で開口部を閉鎖できる密閉型電池およびその製造方法，さらにはその密閉型電池を搭載する車両，機器が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本形態に係る密閉型電池を示す斜視図である。
【図２】本形態に係る密閉型電池における蓋部材を示す平面図である。
【図３】蓋部材および封止栓の断面図である。
【図４】蓋部材および封止栓の溶接前の状態を示す断面図である。
【図５】溝がない場合の蓋部材および封止栓の断面図（比較例）である。
【図６】比較例および実施例についての耐圧試験の結果をプロットしたグラフである。
【図７】比較例および実施例における溶接痕の深さの測定結果をプロットしたグラフである。
【図８】図４中の「Ｗ１」と溶接後の耐圧強度との関係のシミュレーション結果のグラフである。
【図９】本形態の変形例（その１）に係る蓋部材および封止栓の断面図である。
【図１０】本形態の変形例（その２）に係る蓋部材および封止栓の断面図である。
【図１１】本形態の変形例（その３）に係る蓋部材および封止栓の断面図である。
【図１２】蓋部材の裏面にも環状の溝を設けた例を示す断面図である。
【図１３】本形態に係る密閉型電池の組電池を搭載する車両を示す透視斜視図である。
【図１４】本形態に係る密閉型電池を搭載するハンマードリルを示す透視斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，図１に示す密閉型電池１に本発明を適用したものである。図１の密閉型電池１は，偏平型の電池容器２の内部に発電要素３を封入したものである。電池容器２は，ケース本体４と，蓋部材５とにより構成されている。発電要素３は，正負の電極板とセパレータとを巻き重ねた電極捲回体（もしくは電極積層体でもよい）である。密閉型電池１内の発電要素３には，電解液が含浸されている。
【００２１】
ケース本体４は，長方形断面のケースである。ケース本体４それ自体は図１中上部が開いたものであるが，蓋部材５により閉じられて密閉状態となっている。蓋部材５には，正端子６，負端子７，封止栓８が取り付けられている。また，安全弁９が形成されている。蓋部材５の平面図を図２に示す。図２は，蓋部材５における密閉型電池１の外面側の面を示している。蓋部材５において正端子６，負端子７は，図２中の左右方向ほぼ両端付近に位置している。蓋部材５の図２中左右方向中央部に，封止栓８が配置されている。安全弁９は，正端子６と封止栓８との間の位置に形成されている。図２中の封止栓８の周囲には，環状畝部１６が形成されている。また，溝１０の内側には，溶接痕１１が環状に形成されている。溶接痕１１は，封止栓８の縁辺を蓋部材５に溶接したときの跡である。ケース本体４と蓋部材５と封止栓８とはいずれも金属製である。ただしケース本体４については，金属製であることが必須なわけではない。
【００２２】
蓋部材５の，図２中Ａ−Ａ位置の断面図を図３に示す。図３には，ケース本体４の一部分も示している。図３に示されるように蓋部材５には，貫通穴１２が形成されている。貫通穴１２の位置は，蓋部材５における図２中ほぼ中央の，封止栓８の下の位置である。ただし図２や図１では，封止栓８に隠れて見えない。貫通穴１２は，電解液の注液のための注液口であり（以下，注液口１２という），注液終了後に封止栓８で閉鎖されたものである。封止栓８は，ドーム状のキャップ部１３とその周囲の環状の鍔部１４とを有している。封止栓８の鍔部１４の縁辺には，全周にわたって溶接痕１１が形成されている。溶接痕１１の外側にあるのは蓋部材５の環状畝部１６であり，溝１０はその外側に位置している。
【００２３】
図３に示した蓋部材５および封止栓８の，溶接前の状態における断面図を図４に示す。図４に示されるように，溶接前の蓋部材５には，その図中上側の面，すなわち密閉型電池１における外側の面に，環状凹部１５が形成されている。前述の注液口１２は環状凹部１５の中央に位置している。環状凹部１５と溝１０との間の領域は，環状畝部１６となっている。環状凹部１５と環状畝部１６との間の壁面１７に，封止栓８の鍔部１４の外周１９がちょうど嵌るようになっている。また，環状凹部１５の深さＤ１と鍔部１４の厚さＴ１とは等しい。つまり，環状凹部１５に封止栓８をセットしたときに，環状畝部１６と鍔部１４とが同一面をなすようになっている。
【００２４】
環状畝部１６と溝１０との間の壁面１８は，垂直な壁面でもよいし，上側が小径で下側が大径の傾斜面としてもよい。図４の例は傾斜面を採用したものである。その傾斜幅（上側と下側とでの半径差）Ｗ１は，環状凹部１５の深さＤ１の１０〜１００％の範囲内が好ましい。傾斜幅Ｗ１が小さすぎる，すなわち壁面１８が切り立っていると，環状畝部１６の頂部の幅Ｗ２が小さい場合に環状畝部１６の強度を確保できないこととなる。逆に傾斜幅Ｗ１が大きすぎる，すなわち壁面１８が寝過ぎていると，溝１０がないのとあまり変わらないことになる。
【００２５】
溝１０の深さＤ２は，環状凹部１５の深さＤ１の４０〜１００％の範囲内（図４の例では１００％）である。溝１０が浅すぎると，溝１０の効果が十分期待できない。逆に溝１０が深すぎると，蓋部材５自体の強度が不足するおそれがある。環状畝部１６の頂部の幅Ｗ２は，環状凹部１５の深さＤ１以下である。幅Ｗ２が環状凹部１５の深さＤ１を超えていると，溝１０が溶接箇所から遠いこととなる。このため，溝１０の効果が不十分で，溶接品質に方角によるバラツキがでるおそれがある。
【００２６】
上記の構造の蓋部材５および封止栓８を用いる密閉型電池１の製造手順は概略，以下のように表される。
１．電極捲回体の挿入
↓
２．注液
↓
３．注液口の封止
【００２７】
上記の「１．」では，ケース本体４に電極捲回体を挿入する。そのため，あらかじめ蓋部材５の正端子６および負端子７に，発電要素３となる電極捲回体を接続しておく。ただしこの時点では，封止栓８はまだ蓋部材５にセットしない。そして，ケース本体４に電極捲回体を挿入してケース本体４の開口に蓋部材５の縁辺をセットする。そしてケース本体４と蓋部材５との合わせ目を全周にわたって溶接する。ケース本体４が金属製でない場合には，ケース本体４と蓋部材５との接合は，溶接以外の別の手段による。これにより，封止栓８がないことを除き図１に示したものと同様の外観のものが出来上がる。この状態では，環状凹部１５やその中央の注液口１２が露出している。
【００２８】
次に「２．」の注液を行う。すなわち，ケース本体４および蓋部材５からなる電池容器２の内部に，露出している注液口１２を利用して電解液を注入する。注入された電解液は電極捲回体に含浸され，電極捲回体は発電可能な状態になる。
【００２９】
そして「３．」の封止を行う。すなわち，蓋部材５の環状凹部１５に封止栓８をセットし，封止栓８の鍔部１４の縁辺と蓋部材５の環状畝部１６の壁面１７とを全周にわたり溶接する。溶接の手法はレーザ溶接や電子ビーム溶接など公知のものでよい。これにより，図２，図３に示した溶接痕１１が形成される。また，注液口１２は閉鎖され，内部の発電要素３は封止されたことになる。この状態が図１に示した状態である。こうして密閉型電池１が製造される。
【００３０】
続いて，上記のような密閉型電池１およびその製造方法における，蓋部材５に環状の溝１０が形成されていることによる効果を説明する。溝１０の存在による効果は，溶接時における蓋部材５の実質的な熱容量の方角による差異を軽減し均一化することである。
【００３１】
もし，図５に示すように溝１０がないと，溶接時における蓋部材５の実質的な熱容量が方角により大きく異なってしまうのである。なぜなら図２から明らかなように，溶接箇所（すなわち溶接痕１１の箇所）から蓋部材５の縁辺までの距離が方角により大きく異なるからである。また，蓋部材５における他の構造物の有無も方角により異なる。例えば，封止栓８の右側には安全弁９が形成されているが，左側にはそれに相当するものはない。このため，溶接箇所に投入された熱の放散の程度が方角により異なり，［発明が解決しようとする課題］の欄に記載した問題が生じるのである。
【００３２】
これに対し本形態では，環状凹部１５の周囲に環状に溝１０を設けることにより，こうした問題を緩和している。すなわち，図３から理解されるように，溝１０の箇所では蓋部材５の厚さが，溝１０の深さＤ２の分だけ，他の箇所より薄い。このため溝１０は，溶接箇所に投入された熱が蓋部材５の縁辺へ向かって伝導されることに対する抵抗として作用するのである。
【００３３】
このため，溶接により蓋部材５の環状畝部１６に投入された熱量のうち，溝１０の下部を経由して溝１０より外側に伝導される熱量は少ない。この結果，溶接時における蓋部材５の実質的な熱容量に対して，溝１０より外側の構造があまり寄与しないのである。また，環状畝部１６に投入された熱の大気への放散は，主として環状畝部１６と溝１０との間の壁面１８から行われることになる。この壁面１８の形状や溶接箇所からの距離は，方角によらず均一である。このため，溶接時における蓋部材５の実質的な熱容量が方角によらずほぼ均一なのである。
【００３４】
それゆえ，１つの溶接条件で全周にわたって溶接しても，溶接痕１１の幅や深さは全周にわたりほぼ同一となる。したがって，溶接条件を方角により変更する必要がない。１つの溶接条件で全周にわたって良好な溶接を行うことができるのである。
【００３５】
このことの確認試験を行ったので説明する。本試験では，図４中のＷ１，Ｗ２について，表１に示す４種類の被検体を作製し，試験に供した。Ｗ１，Ｗ２以外の各部の寸法はいずれも，次の値で共通とした。
Ｄ１：０．５０ｍｍ
Ｄ２：０．２５ｍｍ
【００３６】
【表１】
【００３７】
これら４種類の被検体はそれぞれ，次のようなものである。
比較例 ：溝１０を有しないもの（図５参照）
実施例１：壁面１８が垂直であり，Ｗ２がＤ１より小さいもの
実施例２：壁面１８が垂直であり，Ｗ２がＤ１より大きいもの
実施例３：壁面１８が傾斜面であり，Ｗ２がＤ１より小さいもの
【００３８】
試験では，各種類それぞれ５個ずつの被検体を作製し，それぞれ封止栓８を溶接した。溶接条件はすべて同一とした。そして，溶接後の耐圧強度を測定した。各被検体の測定結果，種類ごとのその平均値およびバラツキ（４σ）は，表２の通りであった。単位はいずれも［ＭＰａ］である。この結果をプロットしたのが図６のグラフである。
【００３９】
【表２】
【００４０】
【表３】
【００４１】
また，溶接箇所そのものの品質を評価するため，各種類の被検体のうち被検体１について，溶接により生じた溶接痕１１の深さを測定した。１個の被検体についての溶接のスポット数は，全周で１４０点であったため，この１４０箇所の深さを測定してその平均値とバラツキ（４σ）を求めた。その結果を，表３に示す。この結果をプロットしたのが図７のグラフである。
【００４２】
これらから，以下のことが分かる。
【００４３】
「比較例」のものでは，溶接バラツキおよび耐圧バラツキがともに，「実施例１」〜「実施例３」のものと比較して大きくなっている。これは，溝１０がないことにより，前述の理由で実質的な熱容量が方角によりばらついていたためと考えられる。
【００４４】
「実施例１」のものでは，溶接バラツキおよび耐圧バラツキがともに，４種類の被検体の中で最小となっている。これは溝１０の効果である。ただ，耐圧強度自体は４種類の被検体の中で最弱となった。これは，環状畝部１６が径方向に薄くしかもその外側の壁面１８が垂直に切り立った形状であるため，環状畝部１６自体が他のものと比較してやや弱かったためと考えられる。実際，耐圧試験後のものの状況は，溶接箇所の剥離ではなく，環状畝部１６の破壊であった。しかしながらこの耐圧強度のレベルは，密閉型電池１の用途によっては必ずしも不足しているわけではない。あまり大電流を流さない用途であるとか，電池を冷却する手段が充実している用途であればこれでも十分実用可能である。むしろ，溶接バラツキが小さいことのメリットの方が大きい。
【００４５】
「実施例２」のものでは，「実施例１」と比較して耐圧強度に優れている。これは，環状畝部１６が径方向に厚いことから，環状畝部１６自体の強度が「実施例１」と比較して高いためと考えられる。「比較例」の耐圧強度をも凌いでいる。反面，溶接バラツキおよび耐圧バラツキに関しては，「実施例１」と比較して大きくなっている。しかしそれでも「比較例」と比べれば溶接バラツキ，耐圧バラツキとも小さく，溝１０の効果が認められる。
【００４６】
「実施例３」のものでは，溶接バラツキおよび耐圧バラツキが，「実施例１」と「実施例２」との中間程度になっている。これは，「比較例」の溶接バラツキおよび耐圧バラツキと比べれば相当に小さく，均一性に優れているといえる。また，耐圧強度においても「実施例２」を凌いでおり，この点でも優秀である。「実施例３」の環状畝部１６の形状を「実施例１」のそれと比較してみると，頂部の幅はそのまま（Ｗ２→Ｗ２）で底部の幅を広げた（Ｗ２→Ｗ１＋Ｗ２）ものといえる。これより，溶接後における耐圧強度は，環状畝部１６の主として底部の幅によるものと考えられる。それでいて，頂部の幅が大きくないことにより，バラツキの点で「実施例２」より優れるのである。すなわち，環状畝部１６の壁面１８を傾斜面とすることにより，頂部の幅Ｗ２を広げることなく，環状畝部１６の強度を稼いでいるといえる。
【００４７】
続いて，環状畝部１６の壁面１８の傾斜幅Ｗ１と溶接後の耐圧強度との関係について，材料力学上のシミュレーションにより検討した結果を説明する。結果は図８のグラフに示されるとおりであった。このグラフにおける横軸は，傾斜幅Ｗ１の，環状凹部１５の深さＤ１に対する百分率である。なお，このシミュレーションにおいては簡単のため，溶接箇所の接合強度は無視したので，環状畝部１６自体の計算上の強度が表されているといえる。図８から，Ｄ１に対してＷ１が大きくなればなるほど耐圧強度が向上している。より詳細には，Ｗ１がＤ１の１０％以上あれば有意差があるといえる。より好ましくは，Ｗ１がＤ１の２０％以上あればなおよい。前記の「実施例３」ではＷ１はＤ１の４０％であるので，傾斜の効果が十二分にあるといえる。一方，Ｗ１があまりに大きくて壁面１８の傾斜が緩いと，溝１０がないのとあまり変わらないこととなる。このためＷ１は，Ｄ１の１００％以下とするのがよい。
【００４８】
ここで，本形態の変形例について説明する。図９に示す第１の変形例は，環状畝部１６の壁面１８を，断面図上にて凸状に膨らんだ形状の傾斜面としたものである。このようなものであっても，前述の傾斜の効果が発揮される。また，図９と逆に断面図上にて凹状に凹んだ形状の傾斜面であっても，傾斜の効果がある程度期待できる。これより，本発明にいう「頂面側が小径で底面側が大径である傾斜面」には，これらのような，断面図上にて直線状をなさない形状のものを含むものとする。なお，図９では，図３等における左半分に相当する部分のみの，溶接前の状態を描いている（図１０も同じ）。
【００４９】
図１０に示す第２の変形例は，環状凹部１５の中央，すなわち注液口１２の周囲における外面側に，環状のリブ２０を設けたものである。図１１に示す第３の変形例は，溝１０の外壁をなくし，それより外側を溝１０の底面２２と同一面としたものである。このようなものはもはや，「溝」と呼ぶことは適切でないかも知れないが，要は，環状畝部１６さえあればよいのである。
【００５０】
ここまでは，蓋部材５の外面側の面に溝１０を設けることについての説明をした。しかしながらこれに止まらず，蓋部材５の内面側の面（以下，裏面という）にも環状の溝を形成してもよい。溶接により蓋部材５に投入された熱の縁辺へ向けての伝導には裏面も寄与するからである。また，図３等では簡単に描いているが，実際の蓋部材の裏面には，発電要素３との接続部材の取り付けや強度維持等のための種々の形状（リブ等）が形成されるものである。こういった形状は当然，熱伝導に対して影響するし，注液口１２に対して全方位に均等に存在することはあり得ない。
【００５１】
このため図１２の第４の変形例に示すように，裏面にも環状の溝２１を設けることで，裏面の構造による影響を軽減できるのである。なお，図１２は，図３等と異なり，図２中のＢ−Ｂ位置の断面図である。裏面の溝２１の位置は，溶接箇所（溶接痕１１の位置）の真裏よりも径方向に外側である必要がある。また，表面の溝１０と裏面の溝２１とは，表裏同じ位置でなく，互いにずらした位置に設ける方がよい。蓋部材５の強度への影響を最小限に抑えるためである。さらには，裏面の溝２１を表面の溝１０よりも半径方向に外側に設けた方がよい。溶接箇所の付近では，蓋部材５を半径方向外向きに流れる熱のうち大部分は表面側を流れており，裏面付近を流れる熱量が少ないからである。
【００５２】
上記の各形態に係る密閉型電池１は，複数個組み合わせた組電池として，車両に搭載することができる。そのような車両の例を図１３に示す。この車両２００は，エンジン２４０，フロントモータ２２０およびリアモータ２３０を併用して車輪を駆動するハイブリッド自動車である。この車両２００は，車体２９０，エンジン２４０，これに取り付けられたフロントモータ２２０，リアモータ２３０，ケーブル２５０，インバータ２６０，及び，複数の密閉型電池１を内部に有する組電池１００を有している。組電池１００からインバータ２６０を介してフロントモータ２２０およびリアモータ２３０へ電力が供給されるようになっている。
【００５３】
なお，車両としては，その動力源の全部あるいは一部に電池による電気エネルギを使用している車両であれば良く，例えば，電気自動車，ハイブリッド自動車，プラグインハイブリッド自動車，ハイブリッド鉄道車両，フォークリフト，電気車いす，電動アシスト自転車，電動スクータが挙げられる。
【００５４】
上記の各形態に係る密閉型電池１は，種々の電気機器に搭載することができる。そのような電気機器の一例であるハンマードリルを図１４に示す。このハンマードリル３００は，前述した密閉型電池１を含むバッテリパック３１０を搭載したものであり，バッテリパック３１０，本体３２０，動作部３２３を有する電池搭載機器である。バッテリパック３１０から動作部３２３へ電力が供給されるようになっている。なお，バッテリパック３１０はハンマードリル３００の本体３２０のうち底部３２１に着脱可能に収容されている。
【００５５】
なお，電池搭載機器としては，電池を搭載しこれをエネルギー源の少なくとも１つとして利用する機器であれば良く，例えば，パーソナルコンピュータ，携帯電話，電池駆動の電動工具，無停電電源装置など，電池で駆動される各種の家電製品，オフィス機器，産業機器が挙げられる。
【００５６】
以上詳細に説明したように本形態によれば，蓋部材５における注液口１２の周囲に，全周にわたる環状溝１０を設けている。これにより，蓋部材５における，環状溝１０より外側の部分の形状や構造が，封止栓８の溶接時における実質的な熱容量にあまり影響しないようにしている。これにより，全周にわたり一定の溶接条件で注液口１２を閉鎖できる密閉型電池１およびその製造方法，さらにはその密閉型電池１を搭載する車両２００，機器３００が実現されている。
【００５７】
なお，本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い。したがって本発明は当然に，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。例えば，封止栓８は，図１０の例の場合を除き，キャップ部１３を有しない平坦なものであってもよい。また，密閉型電池の全体形状は，偏平型でも円筒型でもよい。蓋部材またはケース本体における，注液口以外の貫通穴を同様に塞ぐ場合にも本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００５８】
１ 密閉型電池
２ 電池容器
３ 発電要素
４ ケース本体
５ 蓋部材
８ 封止栓
１０ 溝
１２ 注液口
１５ 環状凹部
１６ 環状畝部
１７ 壁面（内壁面）
１８ 壁面（外壁面）
２１ 溝
【０００１】
本発明は，電池容器の内部に発電要素を封入して密閉した密閉型電池に関する。さらに詳細には，電池容器の一部に例えば注液用等の開口部が設けられるとともに，その開口部が注液等の後でキャップにより閉鎖されている密閉型電池およびその製造方法に関するものである。また，そのような密閉型電池を搭載する車両，機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から，例えばリチウムイオン２次電池等では，電池容器に発電要素を収納して密閉した構造のものが多用されている。電池容器には，注液等を行う必要上，開口部が設けられる。この蓋部材の開口部は，最終的には閉鎖されることになる。この種の密閉型電池の電池容器には，一方が開いている容器本体と，それを閉鎖する蓋部材とからなるものがある。この場合に前述の注液等のための開口部は，蓋部材に設けられることになる。
【０００３】
このようなものの例として，特許文献１が挙げられる。特許文献１の技術では，偏平形の密閉型電池において，蓋部材に電解液注液のための円形の開口部を設けている。そして，注液後にこの開口部に封口部材を溶接して閉鎖することとしている。この溶接は，封口部材の縁辺の全周にわたって行われる。これにより，開口部の確実な密閉を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】
特開２００６−３２４１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら前記した従来の技術には，次のような問題点があった。特許文献１の技術では，偏平形の密閉型電池において上記のように開口部を閉鎖している。偏平形の密閉型電池であるから，その蓋部材の全体形状は当然，ほぼ長方形である。したがって，開口部の縁辺から蓋部材の縁辺までの距離は，方角によって異なる。このことは，溶接時における蓋部材の実質的な熱容量が方角によって異なることを意味する。このため，溶接箇所の品質が方角によって異なってしまうのである。
【０００６】
例えば，偏平形の長辺側の方角では，開口部の縁辺から蓋部材の縁辺までの距離が短い。このため，投入した熱の一部が容易に大気に逃げてしまうので，温度が上がりにくい。すなわち実質的な熱容量が大きい。一方，偏平形の短辺側の方角では，開口部の縁辺から蓋部材の縁辺までの距離が長い。このため熱が逃げにくく，温度が上がりやすい。すなわち実質的な熱容量が小さい。
【０００７】
このような状況であるため，温度が上がりにくい箇所を基準に溶接条件を設定すると，温度が上がりやすい箇所では過熱によるスパッタ，さらには減肉による強度不足が発生する。一方，温度が上がりやすい箇所を基準に溶接条件を設定すると，温度が上がりにくい箇所では溶け込みが浅く，これまた強度不足となる。一定の溶接条件ではこれらの両者を満足させることができないのである。方角に応じて溶接条件を変えることも考えられるが，現実には簡単でない。各部品の工作精度や組み付け精度による影響を大きく受けてしまい，狙い通りの結果がなかなか得られないからである。
【０００８】
この問題の原因は，開口部の縁辺から蓋部材の縁辺までの距離だけではない。一般的にこの種の密閉型電池の蓋部材には，電解液注液口以外にも，端子や安全弁などの他の構造物も設けられる。これらの存在も実質的な熱容量に影響する。このためこれらが近くに存在している方角とそうでない方角とでは，温度の上がりやすさに違いがある。この問題はまた，偏平型電池だけの問題というわけでもない。円筒型電池の場合でも，開口部が蓋部材の中心から外れた位置にあれば同様の問題がある。また，他の構造物の存在によっても同様の問題が生じる。
【０００９】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，全周にわたり一定の溶接条件で開口部を閉鎖できる密閉型電池およびその製造方法，さらにはその密閉型電池を搭載する車両，機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の一態様における密閉型電池は，電池容器と，電池容器の内部に封入された発電要素とを有しており，電池容器に，開口部と，開口部の周囲の表（おもて）面の全周にわたる環状畝部と，環状畝部の内壁面の内側の環状凹部とが設けられており，環状凹部に嵌め込まれ開口部を覆う封止部材を有し，封止部材は，その縁辺にて全周にわたって環状畝部の内壁面に溶接により接合されているものである。
【００１１】
この密閉型電池では，開口部を閉鎖するための封止部材を電池容器に接続する際，環状畝部の内壁面の内側の環状凹部に封止部材が嵌め込まれる。そして封止部材は，その縁辺にて全周にわたって環状畝部の内壁面に溶接により接合されている。この溶接の際に溶接箇所に投入された熱の一部は，電池容器を伝って開口部から遠ざかる方向へ流れていく。ここで，電池容器に環状畝部が設けられていることにより，環状畝部の外壁面の外側では，電池容器の膜厚が薄く，熱が伝わりにくい。このため，溶接時の実質的な熱容量はほとんど，環状畝部の外壁面より内側の部分の構造だけで決まってしまい，それより外側の部分の影響をあまり受けない。したがって，環状畝部の外壁面より外側の部分の構造に関わらず，実質的な熱容量は方角によらずほぼ均一である。このため，全周にわたり過不足のない一定の溶接条件にて開口部を閉鎖でき，溶接品質の方角によるバラツキを生じない。
【００１２】
この密閉型電池においては，環状畝部の外壁面の外側が環状の溝部となっていることが好ましい。電池容器に溝部を形成することで，環状畝部の外壁面を形成できるからである。
【００１３】
この密閉型電池では，環状畝部の外壁面が，頂面側が小径で底面側が大径である傾斜面であることが好ましい。外壁面が傾斜面であることにより，環状畝部の頂面側をあまり厚くすることなく，環状畝部の底面側をある程度肉厚にすることができる。これにより，溶接品質の均一性を損なわずに，環状畝部の強度を確保できるのである。その傾斜面における頂面側と底面側との半径差は，環状畝部の内壁面の高低差の１０％以上であることが望ましい。
［００１４］
この密閉型電池における環状畝部の頂面の径方向の幅は，環状畝部の内壁面の高低差より小さいことが望ましい。環状畝部の頂面が厚すぎると，環状畝部の外壁面が溶接箇所から遠く，環状畝部の効果が不十分となるからである。また，環状畝部の外壁面の高低差が，環状畝部の内壁面の高低差の４０％以上１００％以下の範囲内にあることが望ましい。環状畝部の外壁面の高低差とは，環状畝部の外壁面の外側が環状の溝部となっている場合にはその溝の深さということである。この溝が浅すぎては環状畝部の効果が薄く，深すぎては電池容器の強度に影響するからである。
【００１５】
この密閉型電池ではまた，裏面においても開口部の周囲の全周にわたる環状溝を，環状畝部の内壁面の真裏よりも径方向に外側の位置に設けてもよい。これにより，熱伝導への抵抗による熱容量の均一化の効果が，裏面においても発揮される。
［００１６］
本発明は，電池容器の内部に発電要素を封入してなる密閉型電池の製造方法であって，電池容器として，開口部と，開口部の周囲の表面の全周にわたる環状畝部と，環状畝部の内壁面の内側の環状凹部とが設けられたものを用い，環状畝部の内壁面に，開口部を覆う封止部材を嵌め込み，封止部材の縁辺を全周にわたって環状畝部の内壁面に溶接により接合することによる方法をも対象とする。
［００１７］
本発明はまた，電力の供給を受けて車輪を回転駆動するモータと，モータに電力を供給する電源部とを有し，電源部に，前述の密閉型電池が含まれている車両をも対象とする。さらに，電力の供給を受けて動作する動作部と，動作部に電力を供給する電源部とを有し，電源部に，前述の密閉型電池が含まれている機器をも対象とする。
発明の効果
［００１８］
本発明によれば，全周にわたり一定の溶接条件で開口部を閉鎖できる密閉型電池およびその製造方法，さらにはその密閉型電池を搭載する車両，機器が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本形態に係る密閉型電池を示す斜視図である。
【図２】本形態に係る密閉型電池における蓋部材を示す平面図である。
【図３】蓋部材および封止栓の断面図である。
【図４】蓋部材および封止栓の溶接前の状態を示す断面図である。
【図５】溝がない場合の蓋部材および封止栓の断面図（比較例）である。
【図６】比較例および実施例についての耐圧試験の結果をプロットしたグラフである。
【図７】比較例および実施例における溶接痕の深さの測定結果をプロットしたグラフである。
【図８】図４中の「Ｗ１」と溶接後の耐圧強度との関係のシミュレーション結果のグラフである。
【図９】本形態の変形例（その１）に係る蓋部材および封止栓の断面図である。
【図１０】本形態の変形例（その２）に係る蓋部材および封止栓の断面図である。
【図１１】本形態の変形例（その３）に係る蓋部材および封止栓の断面図である。
【図１２】蓋部材の裏面にも環状の溝を設けた例を示す断面図である。
【図１３】本形態に係る密閉型電池の組電池を搭載する車両を示す透視斜視図である。
【図１４】本形態に係る密閉型電池を搭載するハンマードリルを示す透視斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，図１に示す密閉型電池１に本発明を適用したものである。図１の密閉型電池１は，偏平型の電池容器２の内部に発電要素３を封入したものである。電池容器２は，ケース本体４と，蓋部材５とにより構成されている。発電要素３は，正負の電極板とセパレータとを巻き重ねた電極捲回体（もしくは電極積層体でもよい）である。密閉型電池１内の発電要素３には，電解液が含浸されている。
【００２１】
ケース本体４は，長方形断面のケースである。ケース本体４それ自体は図１中上部が開いたものであるが，蓋部材５により閉じられて密閉状態となっている。蓋部材５には，正端子６，負端子７，封止栓８が取り付けられている。また，安全弁９が形成されている。蓋部材５の平面図を図２に示す。図２は，蓋部材５における密閉型電池１の外面側の面を示している。蓋部材５において正端子６，負端子７は，図２中の左右方向ほぼ両端付近に位置している。蓋部材５の図２中左右方向中央部に，封止栓８が配置されている。安全弁９は，正端子６と封止栓８との間の位置に形成されている。図２中の封止栓８の周囲には，環状畝部１６が形成されている。また，溝１０の内側には，溶接痕１１が環状に形成されている。溶接痕１１は，封止栓８の縁辺を蓋部材５に溶接したときの跡である。ケース本体４と蓋部材５と封止栓８とはいずれも金属製である。ただしケース本体４については，金属製であることが必須なわけではない。
【００２２】
蓋部材５の，図２中Ａ−Ａ位置の断面図を図３に示す。図３には，ケース本体４の一部分も示している。図３に示されるように蓋部材５には，貫通穴１２が形成されている。貫通穴１２の位置は，蓋部材５における図２中ほぼ中央の，封止栓８の下の位置である。ただし図２や図１では，封止栓８に隠れて見えない。貫通穴１２は，電解液の注液のための注液口であり（以下，注液口１２という），注液終了後に封止栓８で閉鎖されたものである。封止栓８は，ドーム状のキャップ部１３とその周囲の環状の鍔部１４とを有している。封止栓８の鍔部１４の縁辺には，全周にわたって溶接痕１１が形成されている。溶接痕１１の外側にあるのは蓋部材５の環状畝部１６であり，溝１０はその外側に位置している。
【００２３】
図３に示した蓋部材５および封止栓８の，溶接前の状態における断面図を図４に示す。図４に示されるように，溶接前の蓋部材５には，その図中上側の面，すなわち密閉型電池１における外側の面に，環状凹部１５が形成されている。前述の注液口１２は環状凹部１５の中央に位置している。環状凹部１５と溝１０との間の領域は，環状畝部１６となっている。環状凹部１５と環状畝部１６との間の壁面１７に，封止栓８の鍔部１４の外周１９がちょうど嵌るようになっている。また，環状凹部１５の深さＤ１と鍔部１４の厚さＴ１とは等しい。つまり，環状凹部１５に封止栓８をセットしたときに，環状畝部１６と鍔部１４とが同一面をなすようになっている。
【００２４】
環状畝部１６と溝１０との間の壁面１８は，垂直な壁面でもよいし，上側が小径で下側が大径の傾斜面としてもよい。図４の例は傾斜面を採用したものである。その傾斜幅（上側と下側とでの半径差）Ｗ１は，環状凹部１５の深さＤ１の１０〜１００％の範囲内が好ましい。傾斜幅Ｗ１が小さすぎる，すなわち壁面１８が切り立っていると，環状畝部１６の頂部の幅Ｗ２が小さい場合に環状畝部１６の強度を確保できないこととなる。逆に傾斜幅Ｗ１が大きすぎる，すなわち壁面１８が寝過ぎていると，溝１０がないのとあまり変わらないことになる。
【００２５】
溝１０の深さＤ２は，環状凹部１５の深さＤ１の４０〜１００％の範囲内（図４の例では１００％）である。溝１０が浅すぎると，溝１０の効果が十分期待できない。逆に溝１０が深すぎると，蓋部材５自体の強度が不足するおそれがある。環状畝部１６の頂部の幅Ｗ２は，環状凹部１５の深さＤ１以下である。幅Ｗ２が環状凹部１５の深さＤ１を超えていると，溝１０が溶接箇所から遠いこととなる。このため，溝１０の効果が不十分で，溶接品質に方角によるバラツキがでるおそれがある。
【００２６】
上記の構造の蓋部材５および封止栓８を用いる密閉型電池１の製造手順は概略，以下のように表される。
１．電極捲回体の挿入
↓
２．注液
↓
３．注液口の封止
【００２７】
上記の「１．」では，ケース本体４に電極捲回体を挿入する。そのため，あらかじめ蓋部材５の正端子６および負端子７に，発電要素３となる電極捲回体を接続しておく。ただしこの時点では，封止栓８はまだ蓋部材５にセットしない。そして，ケース本体４に電極捲回体を挿入してケース本体４の開口に蓋部材５の縁辺をセットする。そしてケース本体４と蓋部材５との合わせ目を全周にわたって溶接する。ケース本体４が金属製でない場合には，ケース本体４と蓋部材５との接合は，溶接以外の別の手段による。これにより，封止栓８がないことを除き図１に示したものと同様の外観のものが出来上がる。この状態では，環状凹部１５やその中央の注液口１２が露出している。
【００２８】
次に「２．」の注液を行う。すなわち，ケース本体４および蓋部材５からなる電池容器２の内部に，露出している注液口１２を利用して電解液を注入する。注入された電解液は電極捲回体に含浸され，電極捲回体は発電可能な状態になる。
【００２９】
そして「３．」の封止を行う。すなわち，蓋部材５の環状凹部１５に封止栓８をセットし，封止栓８の鍔部１４の縁辺と蓋部材５の環状畝部１６の壁面１７とを全周にわたり溶接する。溶接の手法はレーザ溶接や電子ビーム溶接など公知のものでよい。これにより，図２，図３に示した溶接痕１１が形成される。また，注液口１２は閉鎖され，内部の発電要素３は封止されたことになる。この状態が図１に示した状態である。こうして密閉型電池１が製造される。
【００３０】
続いて，上記のような密閉型電池１およびその製造方法における，蓋部材５に環状の溝１０が形成されていることによる効果を説明する。溝１０の存在による効果は，溶接時における蓋部材５の実質的な熱容量の方角による差異を軽減し均一化することである。
【００３１】
もし，図５に示すように溝１０がないと，溶接時における蓋部材５の実質的な熱容量が方角により大きく異なってしまうのである。なぜなら図２から明らかなように，溶接箇所（すなわち溶接痕１１の箇所）から蓋部材５の縁辺までの距離が方角により大きく異なるからである。また，蓋部材５における他の構造物の有無も方角により異なる。例えば，封止栓８の右側には安全弁９が形成されているが，左側にはそれに相当するものはない。このため，溶接箇所に投入された熱の放散の程度が方角により異なり，［発明が解決しようとする課題］の欄に記載した問題が生じるのである。
【００３２】
これに対し本形態では，環状凹部１５の周囲に環状に溝１０を設けることにより，こうした問題を緩和している。すなわち，図３から理解されるように，溝１０の箇所では蓋部材５の厚さが，溝１０の深さＤ２の分だけ，他の箇所より薄い。このため溝１０は，溶接箇所に投入された熱が蓋部材５の縁辺へ向かって伝導されることに対する抵抗として作用するのである。
【００３３】
このため，溶接により蓋部材５の環状畝部１６に投入された熱量のうち，溝１０の下部を経由して溝１０より外側に伝導される熱量は少ない。この結果，溶接時における蓋部材５の実質的な熱容量に対して，溝１０より外側の構造があまり寄与しないのである。また，環状畝部１６に投入された熱の大気への放散は，主として環状畝部１６と溝１０との間の壁面１８から行われることになる。この壁面１８の形状や溶接箇所からの距離は，方角によらず均一である。このため，溶接時における蓋部材５の実質的な熱容量が方角によらずほぼ均一なのである。
【００３４】
それゆえ，１つの溶接条件で全周にわたって溶接しても，溶接痕１１の幅や深さは全周にわたりほぼ同一となる。したがって，溶接条件を方角により変更する必要がない。１つの溶接条件で全周にわたって良好な溶接を行うことができるのである。
【００３５】
このことの確認試験を行ったので説明する。本試験では，図４中のＷ１，Ｗ２について，表１に示す４種類の被検体を作製し，試験に供した。Ｗ１，Ｗ２以外の各部の寸法はいずれも，次の値で共通とした。
Ｄ１：０．５０ｍｍ
Ｄ２：０．２５ｍｍ
【００３６】
【表１】
これら４種類の被検体はそれぞれ，次のようなものである。
比較例 ：溝１０を有しないもの（図５参照）
実施例１：壁面１８が垂直であり，Ｗ２がＤ１より小さいもの
実施例２：壁面１８が垂直であり，Ｗ２がＤ１より大きいもの
実施例３：壁面１８が傾斜面であり，Ｗ２がＤ１より小さいもの
【００３８】
試験では，各種類それぞれ５個ずつの被検体を作製し，それぞれ封止栓８を溶接した。溶接条件はすべて同一とした。そして，溶接後の耐圧強度を測定した。各被検体の測定結果，種類ごとのその平均値およびバラツキ（４σ）は，表２の通りであった。単位はいずれも［ＭＰａ］である。この結果をプロットしたのが図６のグラフである。
【００３９】
【表２】
【表３】
また，溶接箇所そのものの品質を評価するため，各種類の被検体のうち被検体１について，溶接により生じた溶接痕１１の深さを測定した。１個の被検体についての溶接のスポット数は，全周で１４０点であったため，この１４０箇所の深さを測定してその平均値とバラツキ（４σ）を求めた。その結果を，表３に示す。この結果をプロットしたのが図７のグラフである。
【００４２】
これらから，以下のことが分かる。
【００４３】
「比較例」のものでは，溶接バラツキおよび耐圧バラツキがともに，「実施例１」〜「実施例３」のものと比較して大きくなっている。これは，溝１０がないことにより，前述の理由で実質的な熱容量が方角によりばらついていたためと考えられる。
【００４４】
「実施例１」のものでは，溶接バラツキおよび耐圧バラツキがともに，４種類の被検体の中で最小となっている。これは溝１０の効果である。ただ，耐圧強度自体は４種類の被検体の中で最弱となった。これは，環状畝部１６が径方向に薄くしかもその外側の壁面１８が垂直に切り立った形状であるため，環状畝部１６自体が他のものと比較してやや弱かったためと考えられる。実際，耐圧試験後のものの状況は，溶接箇所の剥離ではなく，環状畝部１６の破壊であった。しかしながらこの耐圧強度のレベルは，密閉型電池１の用途によっては必ずしも不足しているわけではない。あまり大電流を流さない用途であるとか，電池を冷却する手段が充実している用途であればこれでも十分実用可能である。むしろ，溶接バラツキが小さいことのメリットの方が大きい。
【００４５】
「実施例２」のものでは，「実施例１」と比較して耐圧強度に優れている。これは，環状畝部１６が径方向に厚いことから，環状畝部１６自体の強度が「実施例１」と比較して高いためと考えられる。「比較例」の耐圧強度をも凌いでいる。反面，溶接バラツキおよび耐圧バラツキに関しては，「実施例１」と比較して大きくなっている。しかしそれでも「比較例」と比べれば溶接バラツキ，耐圧バラツキとも小さく，溝１０の効果が認められる。
【００４６】
「実施例３」のものでは，溶接バラツキおよび耐圧バラツキが，「実施例１」と「実施例２」との中間程度になっている。これは，「比較例」の溶接バラツキおよび耐圧バラツキと比べれば相当に小さく，均一性に優れているといえる。また，耐圧強度においても「実施例２」を凌いでおり，この点でも優秀である。「実施例３」の環状畝部１６の形状を「実施例１」のそれと比較してみると，頂部の幅はそのまま（Ｗ２→Ｗ２）で底部の幅を広げた（Ｗ２→Ｗ１＋Ｗ２）ものといえる。これより，溶接後における耐圧強度は，環状畝部１６の主として底部の幅によるものと考えられる。それでいて，頂部の幅が大きくないことにより，バラツキの点で「実施例２」より優れるのである。すなわち，環状畝部１６の壁面１８を傾斜面とすることにより，頂部の幅Ｗ２を広げることなく，環状畝部１６の強度を稼いでいるといえる。
【００４７】
続いて，環状畝部１６の壁面１８の傾斜幅Ｗ１と溶接後の耐圧強度との関係について，材料力学上のシミュレーションにより検討した結果を説明する。結果は図８のグラフに示されるとおりであった。このグラフにおける横軸は，傾斜幅Ｗ１の，環状凹部１５の深さＤ１に対する百分率である。なお，このシミュレーションにおいては簡単のため，溶接箇所の接合強度は無視したので，環状畝部１６自体の計算上の強度が表されているといえる。図８から，Ｄ１に対してＷ１が大きくなればなるほど耐圧強度が向上している。より詳細には，Ｗ１がＤ１の１０％以上あれば有意差があるといえる。より好ましくは，Ｗ１がＤ１の２０％以上あればなおよい。前記の「実施例３」ではＷ１はＤ１の４０％であるので，傾斜の効果が十二分にあるといえる。一方，Ｗ１があまりに大きくて壁面１８の傾斜が緩いと，溝１０がないのとあまり変わらないこととなる。このためＷ１は，Ｄ１の１００％以下とするのがよい。
【００４８】
ここで，本形態の変形例について説明する。図９に示す第１の変形例は，環状畝部１６の壁面１８を，断面図上にて凸状に膨らんだ形状の傾斜面としたものである。このようなものであっても，前述の傾斜の効果が発揮される。また，図９と逆に断面図上にて凹状に凹んだ形状の傾斜面であっても，傾斜の効果がある程度期待できる。これより，本発明にいう「頂面側が小径で底面側が大径である傾斜面」には，これらのような，断面図上にて直線状をなさない形状のものを含むものとする。なお，図９では，図３等における左半分に相当する部分のみの，溶接前の状態を描いている（図１０も同じ）。
【００４９】
図１０に示す第２の変形例は，環状凹部１５の中央，すなわち注液口１２の周囲における外面側に，環状のリブ２０を設けたものである。図１１に示す第３の変形例は，溝１０の外壁をなくし，それより外側を溝１０の底面２２と同一面としたものである。このようなものはもはや，「溝」と呼ぶことは適切でないかも知れないが，要は，環状畝部１６さえあればよいのである。
【００５０】
ここまでは，蓋部材５の外面側の面に溝１０を設けることについての説明をした。しかしながらこれに止まらず，蓋部材５の内面側の面（以下，裏面という）にも環状の溝を形成してもよい。溶接により蓋部材５に投入された熱の縁辺へ向けての伝導には裏面も寄与するからである。また，図３等では簡単に描いているが，実際の蓋部材の裏面には，発電要素３との接続部材の取り付けや強度維持等のための種々の形状（リブ等）が形成されるものである。こういった形状は当然，熱伝導に対して影響するし，注液口１２に対して全方位に均等に存在することはあり得ない。
【００５１】
このため図１２の第４の変形例に示すように，裏面にも環状の溝２１を設けることで，裏面の構造による影響を軽減できるのである。なお，図１２は，図３等と異なり，図２中のＢ−Ｂ位置の断面図である。裏面の溝２１の位置は，溶接箇所（溶接痕１１の位置）の真裏よりも径方向に外側である必要がある。また，表面の溝１０と裏面の溝２１とは，表裏同じ位置でなく，互いにずらした位置に設ける方がよい。蓋部材５の強度への影響を最小限に抑えるためである。さらには，裏面の溝２１を表面の溝１０よりも半径方向に外側に設けた方がよい。溶接箇所の付近では，蓋部材５を半径方向外向きに流れる熱のうち大部分は表面側を流れており，裏面付近を流れる熱量が少ないからである。
【００５２】
上記の各形態に係る密閉型電池１は，複数個組み合わせた組電池として，車両に搭載することができる。そのような車両の例を図１３に示す。この車両２００は，エンジン２４０，フロントモータ２２０およびリアモータ２３０を併用して車輪を駆動するハイブリッド自動車である。この車両２００は，車体２９０，エンジン２４０，これに取り付けられたフロントモータ２２０，リアモータ２３０，ケーブル２５０，インバータ２６０，及び，複数の密閉型電池１を内部に有する組電池１００を有している。組電池１００からインバータ２６０を介してフロントモータ２２０およびリアモータ２３０へ電力が供給されるようになっている。
【００５３】
なお，車両としては，その動力源の全部あるいは一部に電池による電気エネルギを使用している車両であれば良く，例えば，電気自動車，ハイブリッド自動車，プラグインハイブリッド自動車，ハイブリッド鉄道車両，フォークリフト，電気車いす，電動アシスト自転車，電動スクータが挙げられる。
【００５４】
上記の各形態に係る密閉型電池１は，種々の電気機器に搭載することができる。そのような電気機器の一例であるハンマードリルを図１４に示す。このハンマードリル３００は，前述した密閉型電池１を含むバッテリパック３１０を搭載したものであり，バッテリパック３１０，本体３２０，動作部３２３を有する電池搭載機器である。バッテリパック３１０から動作部３２３へ電力が供給されるようになっている。なお，バッテリパック３１０はハンマードリル３００の本体３２０のうち底部３２１に着脱可能に収容されている。
【００５５】
なお，電池搭載機器としては，電池を搭載しこれをエネルギー源の少なくとも１つとして利用する機器であれば良く，例えば，パーソナルコンピュータ，携帯電話，電池駆動の電動工具，無停電電源装置など，電池で駆動される各種の家電製品，オフィス機器，産業機器が挙げられる。
【００５６】
以上詳細に説明したように本形態によれば，蓋部材５における注液口１２の周囲に，全周にわたる環状溝１０を設けている。これにより，蓋部材５における，環状溝１０より外側の部分の形状や構造が，封止栓８の溶接時における実質的な熱容量にあまり影響しないようにしている。これにより，全周にわたり一定の溶接条件で注液口１２を閉鎖できる密閉型電池１およびその製造方法，さらにはその密閉型電池１を搭載する車両２００，機器３００が実現されている。
【００５７】
なお，本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い。したがって本発明は当然に，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。例えば，封止栓８は，図１０の例の場合を除き，キャップ部１３を有しない平坦なものであってもよい。また，密閉型電池の全体形状は，偏平型でも円筒型でもよい。蓋部材またはケース本体における，注液口以外の貫通穴を同様に塞ぐ場合にも本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００５８】
１ 密閉型電池
２ 電池容器
３ 発電要素
４ ケース本体
５ 蓋部材
８ 封止栓
１０ 溝
１２ 注液口
１５ 環状凹部
１６ 環状畝部
１７ 壁面（内壁面）
１８ 壁面（外壁面）
２１ 溝
Claims (10)
- 電池容器と，前記電池容器の内部に封入された発電要素とを有する密閉型電池において， 前記電池容器に，開口部と，前記開口部の周囲の表（おもて）面の全周にわたる環状畝部と，前記環状畝部の内壁面の内側の環状凹部とが設けられており，
前記環状畝部の外壁面が，頂面側が小径で底面側が大径である傾斜面であり，
前記環状凹部に嵌め込まれ前記開口部を覆う封止部材を有し，
前記封止部材は，その縁辺にて全周にわたって前記環状畝部の内壁面に溶接により接合されていることを特徴とする密閉型電池。 - 請求項１に記載の密閉型電池において，
前記環状畝部の外壁面における頂面側と底面側との半径差が，前記環状畝部の内壁面の高低差の１０％以上であることを特徴とする密閉型電池。 - 電池容器と，前記電池容器の内部に封入された発電要素とを有する密閉型電池において， 前記電池容器に，開口部と，前記開口部の周囲の表（おもて）面の全周にわたる環状畝部と，前記環状畝部の内壁面の内側の環状凹部と，前記開口部の周囲の裏面の全周にわたって前記環状畝部の内壁面の真裏よりも径方向に外側に形成された環状溝とが設けられており，
前記環状凹部に嵌め込まれ前記開口部を覆う封止部材を有し，
前記封止部材は，その縁辺にて全周にわたって前記環状畝部の内壁面に溶接により接合されていることを特徴とする密閉型電池。 - 請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の密閉型電池において，
前記環状畝部の外壁面の外側が環状の溝部となっていることを特徴とする密閉型電池。 - 請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載の密閉型電池において，
前記環状畝部の頂面の径方向の幅が，前記環状畝部の内壁面の高低差より小さいことを特徴とする密閉型電池。 - 請求項１から請求項５までのいずれか１つに記載の密閉型電池において，
前記環状畝部の外壁面の高低差が，前記環状畝部の内壁面の高低差の４０％以上１００％以下の範囲内にあることを特徴とする密閉型電池。 - 電池容器の内部に発電要素を封入してなる密閉型電池の製造方法において，
前記電池容器として，開口部と，前記開口部の周囲の表面の全周にわたる環状畝部と，前記環状畝部の内壁面の内側の環状凹部とが設けられるとともに，前記環状畝部の外壁面が，頂面側が小径で底面倒が大径である傾斜面とされているものを用い，
前記環状畝部の内璧面に，前記開口部を覆う封止部材を嵌め込み，前記封止部材の縁辺を全周にわたって前記環状畝部の内壁面に溶接により接合することを特徴とする密閉型電池の製造方法。 - 電池容器の内部に発電要素を封入してなる密閉型電池の製造方法において，
前記電池容器として，開口部と，前記開口部の周囲の表面の全周にわたる環状畝部と，前記環状畝部の内壁面の内側の環状凹部と，前記開口部の周囲の裏面の全周にわたって前記環状畝部の内壁面の真裏よりも径方向に外側に形成された環状溝とが設けられたものを用い，
前記環状畝部の内壁面に，前記開口部を覆う封止部材を嵌め込み，前記封止部材の縁辺を全周にわたって前記環状畝部の内壁面に溶接により接合することを特徴とする密閉型電池の製造方法。 - 電力の供給を受けて車輪を回転駆動するモータと，
前記モータに電力を供給する電源部とを有し，
前記電源部に，請求項１から請求項６までのいずれか１つに記載の密閉型電池が含まれていることを特徴とする車両。 - 電力の供給を受けて動作する動作部と，
前記動作部に電力を供給する電源部とを有し，
前記電源部に，請求項１から請求項６までのいずれか１つに記載の密閉型電池が含まれていることを特徴とする機器。
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