JP5869435B2

JP5869435B2 - 角型電池及び角型電池の製造方法

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Publication number: JP5869435B2
Application number: JP2012144562A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　哲; 哲鈴木; 敏也岡田
Original assignee: Toyota Motor Corp; Kyoho Machine Works Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; Kyoho Machine Works Ltd
Priority date: 2012-06-27
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2016-02-24
Anticipated expiration: 2032-06-27
Also published as: JP2014010910A; WO2014001878A1; US10741801B2; US20150140413A1

Description

本発明は、直方体状をなす金属製の電池ケース内に電極体を収容してなる角型電池、及び、この角型電池の製造方法に関する。

従来より、直方体状をなす金属製の電池ケース内に電極体を収容した角型電池が知られている。この電池ケースは、矩形状の開口部を有する有底角筒状の本体部材と、この本体部材の開口部を封口する矩形板状の蓋部材とから構成されている。これら本体部材及び蓋部材は、蓋部材の上方から照射されたレーザビーム等により、本体部材の開口部と蓋部材の周縁部とが全周にわたり溶接されて、気密に接合している。例えば特許文献１に、このような角型電池が開示されている（特許文献１の図１〜図３等を参照）。

特開２０１０−２０５４４１号公報

電池の製造の際に本体部材の開口部内に蓋部材を挿入したとき、本体部材の開口部と蓋部材の周縁部とが衝突したり強く接触すると、金属粉などの異物が生じて、この異物が本体部材内に落ちて、短絡等の原因になるおそれがある。特に、本体部材の開口部のうち、開口長辺部と開口短辺部との間をそれぞれ結んで弧状に曲がる４つの開口Ｒ部と、蓋部材の周縁部のうち、これらの開口Ｒ部にそれぞれ対向する４つの蓋Ｒ部とは、挿入時に衝突などし易く、金属粉などの異物が生じ易い。

このため、この異物の発生を防止するために、図９及び図１０に示すように、蓋部材９１３の寸法は、本体部材９１１の開口部９１１ｈの寸法よりも若干小さく設計することが行われる。特に、蓋部材９１３の周縁部９１３ｆの蓋Ｒ部９１３ｒの寸法は、本体部材９１１の開口部９１１ｈの開口Ｒ部９１１ｒの寸法よりも小さくして、開口Ｒ部９１１ｒと蓋Ｒ部９１３ｒとが離間して配置される形態とすることがある。

しかしながら、開口部９１１の肉厚ｔ６が一様に等しく開口Ｒ部９１１ｒの肉厚ｔ６が薄いと、溶接のためのレーザビーム等を上方から照射したときに、図１１に示すように、開口Ｒ部９１１ｒが大きく溶け込んで（図１１中、下方に溶け込んで）、溶け込みの深さが深くなり過ぎるため、開口Ｒ部９１１ｒと蓋Ｒ部９１３ｒとの接合が難しくなる場合がある。即ち、開口Ｒ部９１１ｒの一部及び蓋Ｒ部９１３ｒの一部が溶融した後に固化した溶融固化部９１２のうち、開口Ｒ部９１１ｒと蓋Ｒ部９１３とを間を繋ぐブリッジ部分の厚みｔｂ（図１１中に矢印で示す）が薄くなりがちで、開口Ｒ部９１１ｒと蓋Ｒ部９１３ｒとの間の封止信頼性が低い。特に、開口Ｒ部９１１ｒと蓋Ｒ部９１３ｒとが大きく離間している場合には、これらの接合が難しく、これらの間の封止信頼性が低くなる。

一方、開口Ｒ部９１１ｒが大きく溶け込むのを防ぐために、出力を小さくしてレーザビーム等を上方から照射すると、図１２に示すように、開口Ｒ部９１１ｒ及び蓋Ｒ部９１３ｒのうち、レーザビーム等で溶融する部分の体積が小さくなり、開口Ｒ部９１１ｒと蓋Ｒ部９１３ｒとを溶融固化部９１２を介して接合できないことが生じ得る。従って、この場合も開口Ｒ部と蓋Ｒ部との間の封止信頼性が低くなる。特に、開口Ｒ部９１１ｒと蓋Ｒ部９１３ｒとが大きく離間している場合には、これらの間の封止信頼性が低くなる。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、電池ケースを構成する本体部材と蓋部材との間の封止信頼性を、開口Ｒ部と蓋Ｒ部との間においても高くできる角型電池、及び、この角型電池の製造方法を提供するものである。

上記課題を解決するための本発明の一態様は、直方体状をなす金属製の電池ケース内に電極体を収容してなる角型電池であって、前記電池ケースは、一対の開口長辺部、一対の開口短辺部、及び、前記開口長辺部と前記開口短辺部との間をそれぞれ結んで弧状に曲がる４つの開口Ｒ部からなる矩形状の開口部を有する、有底角筒状の本体部材と、前記開口部内に挿入されて前記開口部を封口してなり、一対の前記開口長辺部にそれぞれ対向する一対の蓋長辺部、一対の前記開口短辺部にそれぞれ対向する一対の蓋短辺部、及び、４つの前記開口Ｒ部にそれぞれ対向する４つの蓋Ｒ部からなる蓋周縁部を有する、矩形板状の蓋部材と、を有し、前記蓋Ｒ部の曲率半径を、それぞれ前記開口Ｒ部の曲率半径よりも大きくしてなり、前記開口部は、４つの前記開口Ｒ部の肉厚が、それぞれ一対の前記開口長辺部の肉厚よりも厚くされてなり、前記開口部の内周に前記蓋部材を支持する段差部を有し、前記蓋部材の前記蓋周縁部は、全周にわたり前記段差部に重なっており、前記本体部材の前記開口部と前記蓋部材の前記蓋周縁部とは、前記開口部内に前記蓋部材を挿入する際の前記開口部の寸法よりも、前記蓋周縁部の寸法が小さくされてなり、前記開口部と前記蓋周縁部とが全周にわたり気密に接合された溶融固化部を有する角型電池である。

この角型電池の電池ケースは、その本体部材の開口部のうち開口Ｒ部の肉厚が、それぞれ開口長辺部の肉厚よりも厚くされている。肉厚が厚くされた開口Ｒ部は熱容量が大きいため、溶接のために蓋部材の厚み方向外側からエネルギビームが照射されたときの溶け込みの深さが深くなり過ぎるのを防止できる。一方で、開口Ｒ部の肉厚が厚いことで、開口Ｒ部及び蓋Ｒ部のうち、エネルギビームで溶融する部分の体積を十分に確保でき、溶融固化部を大きく形成できる。これにより、開口Ｒ部と蓋Ｒ部との間の封止信頼性を高くできる。従って、この角型電池では、電池ケースの本体部材と蓋部材との封止信頼性を高くできる。
更に、この角型電池では、蓋Ｒ部の曲率半径を開口Ｒ部の曲率半径よりもそれぞれ大きくしているので、開口Ｒ部と蓋Ｒ部との間に確実に隙間を設けることができ、電池の製造の際に本体部材の開口部内に蓋部材を挿入したとき、開口Ｒ部と蓋Ｒ部とが衝突などして金属粉などの異物が生じるのをより確実に防止できる。
但し、開口Ｒ部及び蓋Ｒ部の中央部分で隙間が大きくなり易いが、この角型電池では、開口Ｒ部の肉厚を厚くしているので、開口Ｒ部と蓋Ｒ部とを確実に溶接できる。従って、開口Ｒ部と蓋Ｒ部とが大きく離間しているにも拘わらず、これらの間の封止信頼性も高くできる。

なお、溶接に用いる「エネルギビーム」としては、レーザビーム、電子ビームなどが挙げられる。また、レーザとしては、ファイバレーザなどのＣＷレーザや、ＹＡＧレーザなどのパルスレーザなどが挙げられる。

また、他の態様は、直方体状をなす金属製の電池ケース内に電極体を収容してなり、前記電池ケースは、一対の開口長辺部、一対の開口短辺部、及び、前記開口長辺部と前記開口短辺部との間をそれぞれ結んで弧状に曲がる４つの開口Ｒ部からなる矩形状の開口部を有する、有底角筒状の本体部材と、前記開口部内に挿入されて前記開口部を封口してなり、一対の前記開口長辺部にそれぞれ対向する一対の蓋長辺部、一対の前記開口短辺部にそれぞれ対向する一対の蓋短辺部、及び、４つの前記開口Ｒ部にそれぞれ対向する４つの蓋Ｒ部からなる蓋周縁部を有する、矩形板状の蓋部材と、を有し、前記蓋Ｒ部の曲率半径を、それぞれ前記開口Ｒ部の曲率半径よりも大きくしてなり、前記開口部は、４つの前記開口Ｒ部の肉厚が、それぞれ一対の前記開口長辺部の肉厚よりも厚くされてなり、前記開口部の内周に前記蓋部材を支持する段差部を有し、前記蓋部材の前記蓋周縁部は、全周にわたり前記段差部に重なっており、前記本体部材の前記開口部と前記蓋部材の前記蓋周縁部とは、前記開口部内に前記蓋部材を挿入する際の前記開口部の寸法よりも、前記蓋周縁部の寸法が小さくされてなり、かつ、前記蓋部材の厚み方向外側から照射されたエネルギビームにより、全周にわたり気密に溶接されてなる角型電池の製造方法であって、前記本体部材の前記開口部内に、この開口部の寸法よりも前記蓋周縁部の寸法が小さい前記蓋部材を挿入し、前記蓋周縁部を全周にわたり前記段差部に重ねる挿入工程と、前記蓋部材の前記厚み方向外側から前記エネルギビームを照射して、前記開口部と前記蓋周縁部とを全周にわたり溶接する溶接工程と、を備える角型電池の製造方法である。

この角型電池の製造方法では、開口部のうち開口Ｒ部の肉厚がそれぞれ開口長辺部の肉厚よりも厚くされた本体部材を用いて、この本体部材の開口部内に蓋部材を挿入した後（挿入工程）、蓋部材の厚み方向外側からエネルギビームを照射して、開口部と蓋周縁部とを全周にわたり溶接する（溶接工程）。開口部の開口Ｒ部は、肉厚が厚く熱容量が大きいため、溶接工程でエネルギビームが照射されたときの溶け込みの深さが深くなり過ぎるのを防止できる。一方で、開口Ｒ部の肉厚が厚いために、開口Ｒ部及び蓋Ｒ部のうち、エネルギビームで溶融する部分の体積を十分に確保でき、溶融固化部を大きく形成できる。これにより、開口Ｒ部と蓋Ｒ部との間の封止信頼性を高くできる。従って、電池ケースの本体部材と蓋部材との封止信頼性を高くした電池を製造できる。
更に、蓋Ｒ部の曲率半径を開口Ｒ部の曲率半径よりもそれぞれ大きくしているので、開口Ｒ部と蓋Ｒ部との間に確実に隙間を設けることができ、挿入工程で本体部材の開口部内に蓋部材を挿入する際に、開口Ｒ部と蓋Ｒ部とが衝突などして金属粉などの異物が生じるのをより確実に防止できる。
但し、開口Ｒ部及び蓋Ｒ部の中央部分で隙間が大きくなり易いが、開口Ｒ部の肉厚を厚くしているので、開口Ｒ部と蓋Ｒ部とを確実に溶接できる。従って、開口Ｒ部と蓋Ｒ部とが大きく離間しているにも拘わらず、これらの間の封止信頼性も高くした電池を製造できる。

更に、上記の角型電池の製造方法であって、前記溶接工程は、互いに離間して配置された前記開口Ｒ部と前記蓋Ｒ部とを、これらの一部を溶融させた後に固化させた溶融固化部を介して気密に接合する工程である角型電池の製造方法とすると良い。

この角型電池の製造方法では、挿入工程において開口Ｒ部と蓋Ｒ部とをそれぞれ互いに離間して配置するので、開口Ｒ部と蓋Ｒ部とが衝突などして金属粉などの異物が生じるのを防止できる。
一方、開口Ｒ部と蓋Ｒ部とが互いに離間して配置されると、前述のように、開口Ｒ部と蓋Ｒ部との溶接が難しく、これらの間の封止信頼性が低くなり易い。しかし、この角型電池の製造方法では、開口Ｒ部の肉厚をそれぞれ厚くしている。このため、開口Ｒ部の溶接時の溶け込み深さを抑制できる一方、開口Ｒ部の一部及び蓋Ｒ部の一部からなる溶融固化部を大きく形成できるので、開口Ｒ部と蓋Ｒ部とを確実に溶接できる。従って、開口Ｒ部と蓋Ｒ部とが互いに離間しているにも拘わらず、これらの間の封止信頼性も高くした電池を製造できる。

更に、上記のいずれかに記載の角型電池の製造方法であって、前記溶接工程は、一対の前記開口長辺部をそれぞれ内側に押圧して、一対の前記開口長辺部と一対の前記蓋長辺部とをそれぞれ互いに密着させた状態で、溶接を行う工程である角型電池の製造方法とすると良い。

この角型電池の製造方法では、溶接工程において、開口長辺部をそれぞれ内側に（開口長辺部同士が互いに近づく方向に）押圧し、開口長辺部と蓋長辺部とをそれぞれ互いに密着させて、溶接を行う。これにより、開口長辺部と蓋長辺部とをより確実に溶接でき、これらの間の封止信頼性をより高くできる。
一方、このように溶接工程を行う場合には、押圧していない自由状態で開口長辺部と蓋長辺部との間に隙間を設けることができる。これにより、挿入工程において開口長辺部と蓋長辺部とが衝突などして金属粉などの異物が生じるのをより確実に防止できる。

実施形態に係るリチウムイオン二次電池の斜視図である。実施形態に係るリチウムイオン二次電池の縦断面図である。実施形態に係り、蓋部材、正極端子及び負極端子等の分解斜視図である。実施形態に係り、開口Ｒ部及び蓋Ｒ部の近傍を上方から見た部分拡大平面図である。実施形態に係り、図４におけるＡ−Ａ断面を示す部分拡大断面図である。実施形態に係り、本体部材の開口部とこの開口部内に挿入した蓋部材との関係を示す説明図である。実施形態に係り、図６におけるＢ−Ｂ断面を示す説明図である。実施形態に係り、溶接に先立ち、開口長辺部を内側に押圧して開口長辺部と蓋長辺部とを互いに密着させた状態を示す説明図である。参考形態に係り、溶接前における開口Ｒ部及び蓋Ｒ部の近傍を上方から見た部分拡大平面図である。参考形態に係り、図９におけるＥ−Ｅ断面を示す説明図である。参考形態に係り、レーザ出力を高くして溶接したときの開口Ｒ部及び蓋Ｒ部の近傍における溶接状態を示す説明図である。参考形態に係り、レーザ出力を低くして溶接したときの開口Ｒ部及び蓋Ｒ部の近傍における溶接状態を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１及び図２に、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池１００（以下、単に電池１００とも言う）を示す。また、図３に、蓋部材１１３、正極端子１５０及び負極端子１６０等を示す。更に、図４及び図５に、電池ケース１１０のうち本体部材１１１の開口Ｒ部１１１ｒ及び蓋部材１１３の蓋Ｒ部１１３ｒの近傍を示す。なお、以下では、電池１００の厚み方向ＢＨ、幅方向ＣＨ、高さ方向ＤＨを、図１及び図２に示す方向と定めて説明する。また、図１〜図３における上方を電池１００の上側、下方を電池１００の下側として説明する。

この電池１００は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両や、ハンマードリル等の電池使用機器に搭載される角型の密閉型電池である。この電池１００は、直方体状の電池ケース１１０と、この電池ケース１１０内に収容された扁平状捲回型の電極体１２０と、電池ケース１１０に支持された正極端子１５０及び負極端子１６０等から構成されている（図１及び図２参照）。また、電池ケース１１０内には、非水系の電解液１１７が保持されている。

このうち電極体１２０は、その軸線（捲回軸）が電池１００の幅方向ＣＨと平行となるように横倒しにした状態で、電池ケース１１０内に収容されている（図２参照）。この電極体１２０は、帯状の正極板１２１と帯状の負極板１３１とを帯状の２枚のセパレータ１４１，１４１を介して互いに重ねて、軸線周りに捲回し、扁平状に圧縮したものである。正極板１２１の幅方向の一部は、セパレータ１４１，１４１から軸線方向の一方側（図２中、左方）に渦巻き状をなして突出しており、前述の正極端子（正極端子部材）１５０と接続している。また、負極板１３１の幅方向の一部は、セパレータ１４１，１４１から軸線方向の他方側（図２中、右方）に渦巻き状をなして突出しており、前述の負極端子（負極端子部材）１６０と接続している。

次に、電池ケース１１０について説明する。この電池ケース１１０は、金属（具体的にはアルミニウム）により形成されている。この電池ケース１１０は、上側のみに矩形状の開口部１１１ｈを有する有底角筒状の本体部材１１１と、この本体部材１１１の開口部１１１ｈ内に挿入されて開口部１１１ｈを封口する矩形板状の蓋部材１１３とから構成されている（図１及び図２参照）。

このうち本体部材１１１の矩形状の開口部１１１ｈは、一対の開口長辺部１１１ａ，１１１ａと、一対の開口短辺部１１１ｂ，１１１ｂと、これら開口長辺部１１１ａと開口短辺部１１１ｂとの間をそれぞれ結んで弧状に曲がる４つの開口Ｒ部１１１ｒ，１１１ｒとからなる（図４及び図５参照）。開口長辺部１１１ａ，１１１ａの肉厚ｔ１は、ぞれぞれ０．４０ｍｍである。また、開口短辺部１１１ｂ，１１１ｂの肉厚ｔ２も、それぞれ０．４０ｍｍである。これらに対し、開口Ｒ部１１１ｒ，１１１ｒの肉厚ｔ３は、それぞれ０．４５ｍｍであり、開口長辺部１１１ａ，１１１ａの肉厚ｔ１及び開口短辺部１１１ｂ，１１１ｂの肉厚ｔ２よりも厚くされている（ｔ３＞ｔ１、かつ、ｔ３＞ｔ２）。なお、開口Ｒ部１１１ｒの肉厚ｔ３は、開口Ｒ部１１１ｒの中央における肉厚を指す。

蓋部材１１３のうち、その長手方向（電池１００の幅方向ＣＨ）の中央付近には、非復帰型の安全弁１１３ｖが設けられている（図１〜図３参照）。また、この安全弁１１３ｖの近傍には、電解液１１７を電池ケース１１０内に注入する際に用いられる注液孔１１３ｈが設けられており、封止部材１１５で気密に封止されている。また、蓋部材１１３のうち、その長手方向の両端近傍には、電池ケース１１０の内部から外部に延出する形態の正極端子（正極端子部材）１５０及び負極端子（負極端子部材）１６０がそれぞれ固設されている。

具体的には、これらの正極端子１５０及び負極端子１６０は、それぞれ、電池ケース１１０内で電極体１２０に接続する一方、蓋部材１１３を貫通して電池ケース１１０の外部に延出する第１端子部材１５１，１６１と、蓋部材１１３上に配置されて第１端子部材１５１，１６１に加締め固定されたクランク状の第２端子部材１５２，１６２とから構成されている。正極端子１５０及び負極端子１６０は、これらにバスバや圧着端子など電池外の接続端子を締結するための金属製の締結部材１５５，１６５と共に、蓋部材１１３の内側（ケース内側）に配置された樹脂製の第１絶縁部材１５７，１６７、及び、蓋部材１１３の外側（ケース外側）に配置された樹脂製の第２絶縁部材１５８，１６８を介して、蓋部材１１３に固定されている。

この蓋部材１１３は、その肉厚ｔ４が１．００ｍｍであり、前述の本体部材１１１の肉厚ｔ１，ｔ２，ｔ３のいずれよりも厚くされている（ｔ４＞ｔ１、ｔ４＞ｔ２，かつ、ｔ４＞ｔ３）（図５参照）。また、この蓋部材１１３の蓋周縁部１１３ｆは、一対の蓋長辺部１１３ａ，１１３ａと、一対の蓋短辺部１１３ｂ，１１３ｂと、これら蓋長辺部１１３ａと蓋短辺部１１３ｂとの間をそれぞれ結んで弧状に曲がる４つの蓋Ｒ部１１３ｒ，１１３ｒとからなる（図４及び図５参照）。このうち蓋長辺部１１３ａ，１１３ａは、それぞれ本体部材１１１の開口長辺部１１１ａ，１１１ａと対向している。また、蓋短辺部１１３ｂ，１１３ｂは、それぞれ本体部材１１１の開口短辺部１１１ｂ，１１１ｂと対向している。また、蓋Ｒ部１１３ｒ，１１３ｒは、それぞれ本体部材１１１の開口Ｒ部１１１ｒ，１１１ｒと対向している。

開口長辺部１１１ａ，１１１ａと蓋長辺部１１３ａ，１１３ａとは、それぞれ、隙間を形成することなく互いに当接している。これに対し、開口短辺部１１１ｂ，１１１ｂと蓋短辺部１１３ｂ，１１３ｂとは、それぞれ、ごく小さな隙間ＫＧ２を介して互いに離間している。また、開口Ｒ部１１１ｒ，１１１ｒと蓋Ｒ部１１３ｒ，１１３ｒとは、それぞれ、上記の隙間ＫＧ２よりも大きな隙間ＫＧ３を介して互いに離間している。蓋Ｒ部１１３ｒ，１１３ｒの曲率半径ｒ２（図６参照）は、それぞれ開口Ｒ部１１１ｒ，１１１ｒの曲率半径ｒ１よりも大きくされている。このため、開口Ｒ部１１１ｒと蓋Ｒ部１１３ｒとの間に確実に隙間ＫＧ３を設けることができる。

本体部材１１１と蓋部材１１３とは、溶接により互いに接合されている。具体的には、本体部材１１１の開口部１１１ｈと蓋部材１１３の蓋周縁部１１３ｆとが、後述するように、蓋部材１１３の厚み方向外側から（蓋部材１１３の上方から）照射されたエネルギビームＬＳ（具体的にはレーザビーム）により、全周にわたり気密に溶接されている。即ち、開口部１１１ｈと蓋周縁部１１３ｆとは、開口部１１１ｈの一部及び蓋周縁部１１３ｆの一部が一旦溶融した後に固化した平面視口字状の溶融固化部１１２を介して、気密に接合されている。

以上で説明したように、この電池１００の電池ケース１１０は、その本体部材１１１の開口部１１１ｈのうち開口Ｒ部１１１ｒ，１１１ｒの肉厚ｔ３が、それぞれ開口長辺部１１１ａ，１１１ａの肉厚ｔ１よりも厚くされている（ｔ３＞ｔ１）。肉厚ｔ３が厚くされた開口Ｒ部１１１ｒは熱容量が大きいため、後述するように、蓋部材１１３の厚み方向外側からレーザビームＬＳが照射されたときの溶け込みの深さが深くなり過ぎるのを防止できる。一方で、開口Ｒ部１１１ｒの肉厚ｔ３が厚いことで、開口Ｒ部１１１ｒ及び蓋Ｒ部１１３ｒのうち、レーザビームＬＳで溶融する部分の体積を十分に確保でき、溶融固化部１１２を大きく形成できる。これにより、開口Ｒ部１１１ｒと蓋Ｒ部１１３ｒとの間の封止信頼性を高くできる。従って、この電池１００では、電池ケース１１０の本体部材１１１と蓋部材１１３との封止信頼性を高くできる。

更に、この電池１００では、開口Ｒ部１１１ｒ，１１１ｒと蓋Ｒ部１１３ｒ，１１３ｒとがそれぞれ互いに離間して配置される。特に、蓋Ｒ部１１３ｒ，１１３ｒの曲率半径ｒ２をそれぞれ開口Ｒ部１１１ｒ，１１１ｒの曲率半径ｒ１よりも大きくしているので、開口Ｒ部１１１ｒと蓋Ｒ部１１３ｒとの間に確実に隙間ＫＧ３が形成される。このため、電池１００の製造の際に本体部材１１１の開口部１１１ｈ内に蓋部材１１３を挿入したとき、開口Ｒ部１１１ｒと蓋Ｒ部１１３ｒとが衝突したり強く接触して、金属粉などの異物が生じるのをより確実に防止できる。

一方、開口Ｒ部１１１ｒと蓋Ｒ部１１３ｒとが互いに離間して配置されると、これらの溶接が難しく、これらの間の封止信頼性が低くなり易い。しかし、この角型電池１００では、開口Ｒ部１１１ｒの肉厚ｔ３を厚くしている。このため、開口Ｒ部１１１ｒの溶接時の溶け込み深さを抑制できる一方、開口Ｒ部１１１ｒの一部及び蓋Ｒ部１１３ｒの一部からなる溶融固化部１１２を大きく形成できるので、開口Ｒ部１１１ｒと蓋Ｒ部１１３ｒとを確実に溶接できる。従って、開口Ｒ部１１１ｒと蓋Ｒ部１１３ｒとが互いに離間しているにも拘わらず、これらの間の封止信頼性も高くできる。

次いで、上記電池１００の製造方法について説明する。まず、蓋部材１１３と、第１端子部材１５１，１６１と、第２端子部材１５２，１６２と、締結部材１５５，１６５と、第１絶縁部材１５７，１６７と、第２絶縁部材１５８，１６８とをそれぞれ用意する。そして、これらを用いて、蓋部材１１３に正極端子１５０及び負極端子１６０をそれぞれ固設する（図３参照）。

次に、別途形成した電極体１２０に、正極端子１５０及び負極端子１６０をそれぞれ接続（溶接）する。また、本体部材１１１を用意する。そして、挿入工程において、本体部材１１１内に電極体１２０を収容すると共に、本体部材１１１の開口部１１１ｈ内に蓋部材１１３を挿入する（図６及び図７参照）。

その際、本体部材１１１の開口部１１１ｈと蓋部材１１３の蓋周縁部１１３ｆとの間には、全周にわたり隙間ができる。具体的には、開口長辺部１１１ａ，１１１ａと蓋長辺部１１３ａ，１１３ａとは、それぞれ隙間ＫＧ１を介して互いに離間して配置される。また、開口短辺部１１１ｂ，１１１ｂと蓋短辺部１１３ｂ，１１３ｂとは、それぞれ隙間ＫＧ２を介して互いに離間して配置される。また、開口Ｒ部１１１ｒ，１１１ｒと蓋Ｒ部１１３ｒ，１１３ｒとは、それぞれ隙間ＫＧ３を介して互いに離間して配置される。

ところで、蓋部材１１３は本体部材１１１の開口部１１１ｈ内に偏って配置される場合もある。例えば、開口部１１１ｈの一方の開口長辺部１１１ａとこれに対向する蓋部材１１３の蓋長辺部１１３ａとが隙間なく当接するように配置されたり、開口部１１１の一方の開口短辺部１１１ｂとこれに対向する蓋部材１１３の蓋短辺部１１３ｂとが隙間なく当接するように配置される場合である。しかし、前述のように、蓋Ｒ部１１３ｒの曲率半径ｒ２は、開口Ｒ部１１１ｒの曲率半径ｒ１よりも大きくされているので、このように蓋部材１１３が偏って配置された場合でも、開口Ｒ部１１１ｒ，１１１ｒと蓋Ｒ部１１３ｒ，１１３ｒとの間には、それぞれ確実に隙間ＫＧ３が形成される。従って、この挿入工程において開口Ｒ部１１１ｒと蓋Ｒ部１１３ｒとが衝突したり強く接触することを確実に防止できる。

次に、溶接工程において、まず溶接に先立ち、本体部材１１１のうち一対の開口長辺部１１１ａ，１１１ａをそれぞれ内側に押圧して、これら開口長辺部１１１ａ，１１１ａと蓋部材１１３の一対の蓋長辺部１１３ａ，１１３ａとをそれぞれ互いに密着させる（図８参照）。その後、この状態を維持しつつ、蓋部材１１３の厚み方向外側から（蓋部材１１３の上方から）、より具体的には、蓋部材１１３に直交する方向に、エネルギビーム（具体的にはレーザビーム）ＬＳを照射して、本体部材１１１の開口部１１１ｈと蓋部材１１３の蓋周縁部１１３ｆとを全周にわたり溶接する。なお、このレーザビームＬＳの照射には、光ファイバを媒質に用いたファイバレーザを、連続的にレーザー光を出すＣＷレーザ（Continuous wave laser）として用いた。これにより、開口部１１１ｈの一部及び蓋周縁部１１３ｆの一部が溶融した後に固化して平面視口字状の溶融固化部１１２が形成され、この溶融固化部１１２を介して、開口部１１１ｈと蓋周縁部１１３ｆとが全周にわたり気密に接合する。

次に、電解液１１７を注液孔１１３ｈから電池ケース１１０内に注液し、封止部材１１５で注液孔１１３ｈを気密に封止する。その後、この電池１００について、初充電やエージング、各種検査を行う。かくして、電池１００が完成する。

以上で説明したように、この電池１００の製造方法では、開口部１１１ｈのうち開口Ｒ部１１１ｒ，１１１ｒの肉厚ｔ３がそれぞれ開口長辺部１１１ａ，１１１ａの肉厚ｔ１よりも厚くされた本体部材１１１を用いて、この本体部材１１１の開口部１１１ｈ内に蓋部材１１３を挿入した後（挿入工程）、蓋部材１１３の厚み方向外側からレーザビームＬＳを照射して、開口部１１１ｈと蓋周縁部１１３ｆとを全周にわたり気密に溶接する（溶接工程）。開口部１１１ｈの開口Ｒ部１１１ｒは、肉厚ｔ３が厚く熱容量が大きいため、溶接工程でレーザビームＬＳが照射されたときの溶け込みの深さが深くなり過ぎるのを防止できる。一方、開口Ｒ部１１１ｒの肉厚ｔ３が厚いことで、開口Ｒ部１１１ｒ及び蓋Ｒ部１１３ｒのうち、レーザビームＬＳで溶融する部分の体積を十分に確保でき、溶融固化部１１２を大きく形成できる。これにより、開口Ｒ部１１１ｒと蓋Ｒ部１１３ｒとの間の封止信頼性を高くできる。従って、電池ケース１１０の本体部材１１１と蓋部材１１３との封止信頼性を高くした電池１００を製造できる。

更に、この電池１００の製造方法では、挿入工程において開口Ｒ部１１１ｒ，１１１ｒと蓋Ｒ部１１３ｒ，１１３ｒとをそれぞれ互いに離間して配置する。特に、蓋Ｒ部１１３ｒ，１１３ｒの曲率半径ｒ２をそれぞれ開口Ｒ部１１１ｒ，１１１ｒの曲率半径ｒ１よりも大きくしているので、開口Ｒ部１１１ｒと蓋Ｒ部１１３ｒとの間に確実に隙間ＫＧ３を設けることができる。このため、挿入時に開口Ｒ部１１１ｒと蓋Ｒ部１１３ｒとが衝突などして金属粉などの異物が生じるのをより確実に防止できる。

一方、開口Ｒ部１１１ｒと蓋Ｒ部１１３ｒとが互いに離間して配置されると、これらの溶接がより難しく、これらの間の封止信頼性が低くなり易い。しかし、開口Ｒ部１１１ｒの肉厚ｔ３を厚くしている。このため、開口Ｒ部１１１ｒの溶接時の溶け込み深さを抑制できる一方、開口Ｒ部１１１ｒの一部及び蓋Ｒ部１１３ｒの一部からなる溶融固化部１１２を大きく形成できるので、開口Ｒ部１１１ｒと蓋Ｒ部１１３ｒとを確実に溶接できる。従って、開口Ｒ部１１１ｒと蓋Ｒ部１１３ｒとが互いに離間しているにも拘わらず、これらの間の封止信頼性も高くした電池１００を製造できる。

また、この電池１００の製造方法では、溶接工程において、開口長辺部１１１ａ，１１１ａをそれぞれ内側に押圧し、開口長辺部１１１ａ，１１１ａと蓋長辺部１１３ａ，１１３ａとをそれぞれ互いに密着させて、溶接を行う。これにより、開口長辺部１１１ａと蓋長辺部１１３ａとをより確実に溶接でき、これらの間の封止信頼性をより高くできる。
一方、このように溶接工程を行う場合には、押圧していない自由状態で開口長辺部１１１ａと蓋長辺部１１３ａとの間に隙間ＫＧ１を設けることができる。これにより、挿入工程において開口長辺部１１１ａと蓋長辺部１１３ａとが衝突などして金属粉などの異物が生じるのをより確実に防止できる。

以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。

１００リチウムイオン二次電池（角型電池）
１１０電池ケース
１１１本体部材
１１１ｈ開口部
１１１ａ開口長辺部
１１１ｂ開口短辺部
１１１ｒ開口Ｒ部
１１２溶融固化部
１１３蓋部材
１１３ｆ蓋周縁部
１１３ａ蓋長辺部
１１３ｂ蓋短辺部
１１３ｒ蓋Ｒ部
１２０電極体
１５０正極端子（正極端子部材）
１６０負極端子（負極端子部材）
ｔ１（開口長辺部の）肉厚
ｔ２（開口短辺部の）肉厚
ｔ３（開口Ｒ部の）肉厚
ｔ４（蓋部材の）肉厚
ｒ１（開口Ｒ部の）曲率半径
ｒ２（蓋Ｒ部の）曲率半径
ＫＧ１，ＫＧ２，ＫＧ３隙間
ＬＳエネルギビーム（レーザビーム）

Claims

直方体状をなす金属製の電池ケース内に電極体を収容してなる角型電池であって、
前記電池ケースは、
一対の開口長辺部、一対の開口短辺部、及び、前記開口長辺部と前記開口短辺部との間をそれぞれ結んで弧状に曲がる４つの開口Ｒ部からなる矩形状の開口部を有する、有底角筒状の本体部材と、
前記開口部内に挿入されて前記開口部を封口してなり、一対の前記開口長辺部にそれぞれ対向する一対の蓋長辺部、一対の前記開口短辺部にそれぞれ対向する一対の蓋短辺部、及び、４つの前記開口Ｒ部にそれぞれ対向する４つの蓋Ｒ部からなる蓋周縁部を有する、矩形板状の蓋部材と、を有し、
前記蓋Ｒ部の曲率半径を、それぞれ前記開口Ｒ部の曲率半径よりも大きくしてなり、
前記開口部は、
４つの前記開口Ｒ部の肉厚が、それぞれ一対の前記開口長辺部の肉厚よりも厚くされてなり、
前記開口部の内周に前記蓋部材を支持する段差部を有し、
前記蓋部材の前記蓋周縁部は、全周にわたり前記段差部に重なっており、
前記本体部材の前記開口部と前記蓋部材の前記蓋周縁部とは、
前記開口部内に前記蓋部材を挿入する際の前記開口部の寸法よりも、前記蓋周縁部の寸法が小さくされてなり、
前記開口部と前記蓋周縁部とが全周にわたり気密に接合された溶融固化部を有する
角型電池。
直方体状をなす金属製の電池ケース内に電極体を収容してなり、
前記電池ケースは、
一対の開口長辺部、一対の開口短辺部、及び、前記開口長辺部と前記開口短辺部との間をそれぞれ結んで弧状に曲がる４つの開口Ｒ部からなる矩形状の開口部を有する、有底角筒状の本体部材と、
前記開口部内に挿入されて前記開口部を封口してなり、一対の前記開口長辺部にそれぞれ対向する一対の蓋長辺部、一対の前記開口短辺部にそれぞれ対向する一対の蓋短辺部、及び、４つの前記開口Ｒ部にそれぞれ対向する４つの蓋Ｒ部からなる蓋周縁部を有する、矩形板状の蓋部材と、を有し、
前記蓋Ｒ部の曲率半径を、それぞれ前記開口Ｒ部の曲率半径よりも大きくしてなり、
前記開口部は、
４つの前記開口Ｒ部の肉厚が、それぞれ一対の前記開口長辺部の肉厚よりも厚くされてなり、
前記開口部の内周に前記蓋部材を支持する段差部を有し、
前記蓋部材の前記蓋周縁部は、全周にわたり前記段差部に重なっており、
前記本体部材の前記開口部と前記蓋部材の前記蓋周縁部とは、
前記開口部内に前記蓋部材を挿入する際の前記開口部の寸法よりも、前記蓋周縁部の寸法が小さくされてなり、かつ、
前記蓋部材の厚み方向外側から照射されたエネルギビームにより、全周にわたり気密に溶接されてなる
角型電池の製造方法であって、
前記本体部材の前記開口部内に、この開口部の寸法よりも前記蓋周縁部の寸法が小さい前記蓋部材を挿入し、前記蓋周縁部を全周にわたり前記段差部に重ねる挿入工程と、
前記蓋部材の前記厚み方向外側から前記エネルギビームを照射して、前記開口部と前記蓋周縁部とを全周にわたり溶接する溶接工程と、を備える
角型電池の製造方法。
請求項２に記載の角型電池の製造方法であって、
前記溶接工程は、
互いに離間して配置された前記開口Ｒ部と前記蓋Ｒ部とを、これらの一部を溶融させた後に固化させた溶融固化部を介して気密に接合する工程である
角型電池の製造方法。
請求項２または請求項３に記載の角型電池の製造方法であって、
前記溶接工程は、
一対の前記開口長辺部をそれぞれ内側に押圧して、一対の前記開口長辺部と一対の前記蓋長辺部とをそれぞれ互いに密着させた状態で、溶接を行う工程である
角型電池の製造方法。