JP5975573B2 - 角形電池ケースの成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、Ｌｉイオン電池などのケースである角形電池ケースの成形方法に関するものである。

携帯電話やノート型パーソナルコンピュータ、あるいは電気自動車やハイブリッド自動車等の電源として、リチウムイオン二次電池（Ｌｉイオン電池）が広く使用されている。このＬｉイオン電池ケース（以下、単に電池ケースとも言う）を構成する板材には、その蓋を含めて金属が使用されていることが多く、ステンレス鋼等の鉄合金やアルミニウム合金が使用されている。特に、電池ケースの蓋や本体（缶）などを、アルミニウム合金板（冷延板）素材をプレス成形した成形品から構成させると、耐食性や軽量化および加工性やコスト面からも有利である。

これらの電池ケースの形状としては、実装効率が高く、放熱性能にも優れた、横断面形状が角型の電池ケースとして、側面の広幅面の幅と狭幅面の幅の比の大きい（長径に比して短径が著しく小さい）扁平形の電池ケースが広く用いられている。このような、薄型の角形電池ケースを用いた角形電池は、機器の薄型化や軽量化に適し、且つスペース効果が高いことから、重要視されている。

このような扁平度の高い、有底の角型電池ケース（電池缶）の成形方法としては、トランスファ絞り工法として、アルミニウム金属板などを成形素材とし、トランスファプレス機による深絞り加工および抜き加工を１０〜１３工程（段）繰り返すことにより、成形形状を得ることが行われてきた。しかしながら、このような成形方法では、多工程のため高価な金型を多数必要とすることや、大型のトランスファプレスによる設備費の増大、また大型プレスによる加工のため、プレス速度を大きく出来ず、生産性が低いなどの問題があった。

このため、従来から、上記のような角型電池ケースの成形に関わる課題を解決するために、種々の提案がなされている。

例えば、特許文献１では、所定形状に打ち抜いた電池缶素材として、炭素を０．１％以下含む冷延鋼板を深絞り加工して、横断面形状が略楕円形の第１の中間カップ体を成形する第１の工程と、前記第１の中間カップ体を複数段に連続的に再絞り加工して、前記第１の中間カップ体の横断面形状よりも短径／長径の比が小さい略楕円形の横断面形状を有する第２の中間カップ体を成形する第２の工程と、前記第２の中間カップ体を、絞り加工としごき加工とを連続的に一挙に行うＤＩ加工することにより、横断面形状がほぼ長方形であって、その短辺側板部の厚みが長辺側板部の厚みよりも大きな形状を有する角形電池缶を成形する第３の工程とを有している、角形電池缶の製造方法を記載されている。すなわち、この特許文献１では、横断面形状が略楕円形の第１の中間カップ体を、絞り加工としごき加工とを連続的に一挙に行うＤＩ加工によって、角型電池ケースを成形している。

また、特許文献２では、素材金属板（スラグと称している）をダイスのキャビティ内に装着し、パンチをスラグに押圧することにより有底状の中間容器に塑性変形させた後、この中間容器を加熱、洗浄して、油を塗布して乾燥させる処理を行い、この一連の処理後に、更に中間容器を塑性変形して、最終深さの容器を得ることが記載されている。

更に、特許文献３では、リチウムイオン電池用の角筒容器を、ステンレス鋼板から多段で絞り加工のみして製作する際に、最終段でスリーブを使う、スリーブ絞り加工が開示されている。この特許文献３では、最終段のプレス絞り加工中に、未完角筒容器を構成する容器本体と一体で、かつ上部開口縁直辺から外側に広がる製品外フランジ部に折曲部を成形するもので、この折曲部成形にスリーブを使うスリーブ絞り加工を行う。このスリーブの基本的機能は、成形途中の中間カップ体の上部に、折れ曲がり部としての製品外のフランジ部を形成して、このフランジ部をダイスのガイド面に押えつつ、プレス絞り加工を順調に遂行可能とするものである。このために、必要とするパンチ力に対する適宜な抗力をスリーブが発生させ、かつプレス絞り加工の進展に応じて、必要十分な素材（製品外フランジ部）の量（長さ）をダイス穴内に円滑・安定供給する作用を有するとしている。

特許第４１１９６１２号公報 特開２００８−１３２５０３号公報 特開２０１１−２５１３１１号公報

しかし、特許文献１、２などの従来技術では、中間カップ以降の成形において、中間カップを絞り加工やしごき加工して、小径化する際に、中間カップの内側において、パンチで支えられない空間（隙間）が存在する。このため、中間カップの周囲の金型から成形力が加わると、この成形力の負荷部分が座屈しやすくなり、しわを生じやすくなる。このため、部位によって不均一な加工となって成形できなくなる場合が生じる。また、例え成形できたとしても、板厚や形状精度の確保が難しい。特に、剛性が高い前記ステンレス鋼等の鉄合金や鋼に対して、軟質で、かつ弾性係数が低い特性を有するアルミニウム合金板では、板厚や形状精度の確保が非常に困難となる。

また、前記特許文献３は、その成形対象とするステンレス鋼板が硬く、しごき加工がしにくいために、多段の絞り加工のみで最終的な角形電池ケースまで成形することを意図している。この多段の絞り加工の途中で成形金型に成形品が引っかかったりすることがないように、特許文献３では、前記折曲部を有して外側に広がる製品外フランジを敢えて残している。ただ、最終的に角形電池ケースを成形するまでに、この製品外フランジを除去するトリム（トリミング）工程が必要となり、工程としての効率は、絞りとしごきの両加工を組み合わせ、前記外側に広がる製品外フランジを残さず、前記中間トリムが不要な工程に比して劣る。

更に、前記特許文献３では、前記ステンレス鋼板の絞り加工の際に、上部の開口縁直辺から外側に広がる製品外フランジ部や折曲部を成形するのに前記スリーブを用いている。ただ、このスリーブは、前記ステンレス鋼板の絞り加工には有効ではあっても、軟質で、かつ弾性係数が低い特性を有するアルミニウム合金板などの絞り加工や、絞り加工としごき加工とを組み合わせた成形に、あるいは絞り加工の途中で異形形状への成形を行う加工に、果たして有効か否かはまったく不明である。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、絞りとしごきの両加工によって精度良く、かつ効率よく、素材金属板を角形電池ケースに成形加工することができる成形方法を提供することを目的とする。

上記目的達成のために、本発明の要旨は、素材金属板を角形電池ケースに成形する方法であって、
予め所定形状に打ち抜いた前記素材金属板を第１のパンチと第１のダイスとで絞り加工して、楕円形の均一な横断面形状をその高さ方向に亘って有する第１の中間カップ体に成形する第１の工程と、
次いで、前記第１の中間カップ体を、第２のパンチと第２のダイスとで更に再絞り加工して、長方形の均一な横断面形状をその高さ方向に亘って有する第２の中間カップ体に成形する第２の工程と、
この第２の工程において、前記楕円形横断面形状の第１の中間カップ体と、これとは異形の長方形横断面形状を有する第２のパンチとの空間に、スリーブを挿入した上で、このスリーブを前記挿入位置に停止させた状態のまま、前記第２のパンチのみを前記第２のダイス内に前進させて成形を行い、前記第１の中間カップ体の楕円形横断面形状よりも短径／長径の比が更に小さく、前記第１の中間カップ体よりもその高さが高い、長方形の均一な横断面形状をその高さ方向に亘って有する前記第２の中間カップ体を成形することを含み、
前記第２の中間カップ体を、更に第３のパンチと第３のしごきダイスとでしごき加工して、前記第２の中間カップ体よりもその高さが高く、長方形の最終横断面形状をその高さ方向に亘って有するとともに、少なくとも側壁の最終板厚を前記素材金属板の板厚の５０％以下に減少させた前記角形電池ケースを成形する第３の工程とを有している、
ことである。

本発明は、金属板素材を第１の絞り加工を行って成形した、楕円形の横断面形状の第１の中間カップ体を、スリーブを用いて、更に小径の長方形の異形横断面形状を有する第２の中間カップ体へと第２の再絞り加工を行う。そして、この第２の中間カップ体を素材としてしごき加工を行い、断面形状は変化せずに、側壁の肉厚だけを減少させて、最終的な角形電池ケースとする。

このように、本発明は、金属板素材を第１の絞り加工を行って成形した、楕円形の均一な横断面形状をその高さ方向に亘って有する第１の中間カップ体を、スリーブを用いて、更に小径の長方形の均一な横断面形状をその高さ方向に亘って有する、前記第１の中間カップ体とは異形な、第２の中間カップ体へと第２の再絞り加工を行うことを特徴とする。従来技術では、第１の中間カップ体を更に小径で異形の第２の中間カップ体へ再絞り加工する際に、第１の中間カップ体の内側において、小径のパンチで支えられない空間（隙間）が存在する。

これに対して、前記スリーブを使用して、この空間を埋めることによって、第１の中間カップ体の内側においてパンチで支えられない空間が無くなる。このため、第１の中間カップ体の周囲の金型から成形力が加わっても、この成形力の負荷部分が座屈することがなくなり、しわが生じない。このため、部位によらず均一な加工となって、更に小径の第２の中間カップ体が成形でき、板厚や形状精度も確保できる。

本発明の第１の工程の一態様を示す、プレス装置の断面図である。 本発明の第２の工程の一態様を示す、プレス装置の断面図である。 図２の第２の工程のパンチと被成形体のみを示す斜視図である。 図３にスリーブを加えた態様を示す斜視図である。 図３のスリーブのみを示す斜視図である。 本発明の第３の工程の一態様を示す、プレス装置の断面図である。 図１〜図３の順に成形される、素材ブランク１、中間成形体２、３、最終の角形電池ケース４を各々示す斜視図である。

以下に図面を参照しながら、素材金属板を角形電池ケースに成形する、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

本発明では、図１の第１の工程の絞り工程、図２の第２の工程の再絞り工程、図６の第３の工程のしごき工程の順に成形が進行する。本発明では、前提として、絞りとしごきの両加工を組み合わせており、前半の絞り加工の段階では、前記特許文献３のような、外側に広がるような製品外フランジを残さずに、長方形の均一な横断面形状をその高さ方向に亘って有する第２の中間カップ体に絞り切る。このため、前記特許文献３のような製品外フランジを除去する前記中間トリムが不要となり、後半のしごき加工とあわせても、その工程の効率は、前記特許文献３のような絞りのみの工程と比較して、高くなる。

第１の工程の絞り工程：
図１の第１の工程の絞り工程において、先ず図１（a）のように、図７（a）で示すような円形あるいは楕円形などの所定形状に予め打ち抜いた素材金属板（素材ブランク）１を、プレス装置に装着する。

そして、図１（ｂ）のように、ブランクホルダ１２と第１のダイス１１により、素材金属板１の周辺部１ｂを挟持して押さえた上で、第１のパンチ（ポンチ）１０を下降あるいはダイス１１を上昇させて、これら第１のパンチ１０と第１のダイス１１との協働で素材金属板１を絞り加工する。そして、図７（ｂ）で示すような、楕円形の均一な横断面形状を有する第１の中間カップ体２を成形する。すなわち、この第１の中間カップ体２は、前記特許文献３のような、外側に広がるような製品外フランジを残さずに絞りきった上での、楕円形の横断面形状をその高さ方向に亘って有する、ストレートな外観形状を有している。
図１（ｂ）、図７（ｂ）の第１の中間カップ体２において、２aは中空部（側壁）の内壁面、２ｂは中空部上方の開口部、２ｃは底部である。

この横断面形状が楕円形の第１の中間カップ体２において、この楕円形の大きさ（面積）や短径と長径との比、あるいは高さｈ１の形状条件は、後の第３の工程での最終の角形電池ケース４の短径と長径との比や大きさなどの形状条件から決まる。すなわち、最終の角形電池ケース４の形状条件から定まる素材金属板（素材ブランク）１の大きさ（面積）の、楕円形の第１の中間カップ体２と、続く長方形の第２の中間カップ体３との、最終の角形電池ケース４の形状条件に至るまでの、大きさや短径と長径との比とを、どのように配分するかによって設計される。

この第１の工程の絞り工程では、肉厚は元の素材金属板１と同じで、減少せず、横断面形状が楕円形で、一定の高さ（深さ）を有する第１の中間カップ体２として成形される。この第１の工程の絞り工程は、１段でも複数段あるいは多段で行っても良く、通常のプレス装置が使用できる。そして、絞り成形における、成形速度も１〜１０ｍ／Ｓの範囲の、しわ押さえ荷重も０．５〜５００ｋＮの、通常のプレス装置あるいは絞り成形における条件で可能である。また、通常のプレス装置あるいは絞り成形同様、必要に応じて、種々の市販の潤滑剤乃至潤滑油が使用できる。

第２の工程の再絞り工程：
次に、図２の第２の工程の再絞り工程において、前記楕円横断面形状の第１の中間カップ体２を、第２のパンチ１３と第２のダイス１４とで、更に長方形の横断面形状を有する第２の中間カップ体３に再絞り加工する。すなわち、前記楕円横断面形状の第１の中間カップ体２を、長方形の均一な横断面形状をその高さ方向に亘って有する、前記第１の中間カップ体とは異形な、第２の中間カップ体３に再絞り加工する。

このために、先ず図２（a）のように、前記図１（ｂ）で成形され、図７（ｂ）で示したような横断面形状が楕円形の第１の中間カップ体２を、プレス装置に装着する。この際、図２（a）のように、スリーブ１５を、横断面形状が楕円形の第１の中間カップ体と、これとは異形の長方形の横断面形状を有する第２のパンチ１３との間の空間（隙間）１８に挿入する。これは、第２のパンチ１３の外周側（外表面側）に、スリーブ１５を予め装着しておき、このスリーブ１５を第２のパンチ１３とともに、第１の中間カップ体２の内壁面２aに沿って下降（あるいは第２のダイス１４を上昇）させることによって挿入できる。このスリーブ１５は、第２のパンチ１３の外径や横断面形状に対応した内径や横断面形状を有するとともに、この第２の工程の再絞り工程で成形する第１の中間カップ体２の内側において、第２のパンチで支えられない空間１８を埋める形状を有している。

その上で、図２（ｂ）のように、第２のパンチ１３を下降あるいは第２のダイス１４を上昇させて、第２のパンチ１３のみを第２のダイス１４内に前進（進入）させ、これら第２のパンチ１３と第２のダイス１４との協働で、前記円筒形のスリーブ１５を介して、更に再絞り加工する。そして、図７（c）で示す、第２の中間カップ体３を成形する。この第２の中間カップ体３は、第１の中間カップ体２の楕円形横断面形状よりも、短径／長径の比が小さく（より扁平で）、前記第１の中間カップ体（高さｈ１）よりも、その高さｈ２が高い、長方形の横断面形状をその高さ方向に亘って有する。すなわち、前記特許文献３のような、外側に広がるような製品外フランジを残さずに、絞りきった上での、楕円形のストレートな外観形状を有している。図２（ｂ）、図７（ｃ）の第２の中間カップ体３において、３aは大きくて広幅な長径側の対向する二つの側壁、３ｂは中空部上方の開口部、３ｃは小さくて狭い小径側の対向する二つの側壁、３ｄは底部である。

スリーブの使用：
このように、本発明では、この異形横断面形状への再絞り加工の際に、前記第２のパンチ１３に被嵌されたスリーブ１５を用いることを特徴とする。

図３に、図２（a）の、第２のパンチ１３と被成形体である楕円横断面形状の第１の中間カップ体２のみを斜視図で示す。この図３の通り、第２の工程の再絞り工程において、第１の中間カップ体２を再絞り加工して、より小径でより背の高い（より深い）、異形の長方形横断面形状の第２の中間カップ体３を成形する際には、当然ながら第２のパンチ１３は、第１の中間カップ体２よりも小径で異形の長方形横断面形状となる。この結果、図３や図２（a）に示す通り、この中間カップ体２の内側の底部２ｃや内周面２aにおいて、第２のパンチで支えられない空間（隙間）１８が第２のパンチ１３の周囲に必然的に広く存在するようになる。

従来の再絞り工程では、この第２のパンチ１３で支えられない空間１８の存在のために、第１の中間カップ体２の周囲の金型から成形力が加わった場合に、この成形力の負荷部分が座屈して、しわが生じやすい。このため、部位によって不均一な加工となって成形できないか、成形できたとしても板厚や形状精度が確保できない。

これに対して、横断面形状が楕円形の第１の中間カップ体２から、より小径でより背の高い（より深い）横断面形状が長方形の第２の中間カップ体３をつくる際に、スリーブ１５を用いることによって、前記空間１８を埋めることができる。

図４に、前記図３に、スリーブ１５を加えた態様を斜視図で示す。この図４から分かる通り、パンチの外周に装着（被嵌）したスリーブ１５の底部１５ｃによって、第１の中間カップ体２の内側が支持されている。この結果、第１の中間カップ体２の内側底部２ｃや内周面２aにおいて、第２のパンチ１３で支えられない空間１８が埋められ（充填されて）無くなっていることが、図３との比較でも分かる。

このため、第１の中間カップ体２の周囲のダイス(金型)１４から成形力が加わっても、第１の中間カップ体２における、この成形力の負荷部分が座屈することがなくなり、しわが生じない。このため、部位によらず均一な加工となって成形でき、板厚や形状精度も確保できる。

スリーブの使い方：
また、再絞り加工の成形中には、スリーブ１５は、その成形初期の挿入位置に停止した状態として、第２のパンチ１５だけが第２のダイス１４内に前進して成形が進むようにする。

図２の第２の工程の再絞り工程は、横断面形状が楕円形の第１の中間カップ体２から、より小径でより背の高い横断面形状が長方形の、異形の第２の中間カップ体３をつくる。このため、前記した通り、第２のパンチ１３は、第１の中間カップ体２よりも小径で異形の長方形横断面形状となり、この第２のパンチ１３の外周面と、第１の中間カップ体２の内側の空間（隙間）１８は、その内側が、第２のパンチ１３の外周面の横断面形状に規定された長方形形状となり、その外側が、第１の中間カップ体２の内側の横断面形状に規定された楕円形状となる。

このため、このような横断面形状を有する空間（隙間）１８を埋めるスリーブ１５は、当然ながら、空間（隙間）１８に近似あるいは相似する横断面形状を有する必要がある。すなわち、図４あるいは図５に示す通り、スリーブ１５の内側空間１５ｂや底部１５ｃは、第２のパンチ１３の外径や横断面形状に対応した内径や横断面形状を有するとともに、その外部側（外周側）１５aの横断面形状は、被成形体である第１の中間カップ体２の横断面形状に対応した形状を有する。

したがって、スリーブ１５の形状は、被成形体である楕円形の横断面形状の第１の中間カップ体２とは横断面形状が相似であっても、成形されて得られる長方形の横断面形状の第２の中間カップ体３とは異形である。このようなスリーブ１５を再絞り加工の成形中に、第２のパンチとともに、第２のダイス１４内に前進させた場合、却って成形性や成形の安定性が低下して、第２の中間カップ体３の形状精度が得られない可能性がある。このため、スリーブ１５は、その挿入位置に停止した状態として第２のダイス１４内に前進しないようにする。

これによって、スリーブ１５の前記横断面形状を有する空間（隙間）１８を埋めて、成形中の材料に第２のダイス１４に保持されない部分が無くなる効果のみが最大限に発揮され、有害なしわが発生せず、安定した成形が得られる。

これに対して、再絞り加工の成形中に、スリーブ１５を、その挿入位置で停止させず、その挿入位置から更に、第２のパンチ１５とともに、第２のダイス１４内に前進した場合には、スリーブ１５の底部（最下部）１５ｃとダイス１４の肩部１４ａとの間で中間成形品が挟みつけられるため、材料の前方への移動が妨げられ、安定した成形ができなくなる。

このように、スリーブ１５は、第２の工程の再絞り加工の成形初期に、空間１８を埋めて（充填して）、第１の中間カップ体２の内側に第２のパンチ１３で支えられない空間１８を無くしつつ、かつ、再絞り加工の成形中にはその挿入位置に停止した状態として、第２のダイス１４内に前進しないように用いられる必要がある。なお、これを実現するための具体的方法としては，スリーブ１５に、図２（ａ）の状態で、ごく小さい下向きの荷重を作用させれば、スリーブ１５が材料に押し上げられて、上向きに動かず、かつ下向きにも移動しないようにすることができる。

スリーブの形状：
スリーブ１５は、前記した通り、前記空間（隙間）１８に近似あるいは相似する横断面形状を有し、図４、図５に示す通り、スリーブ１５の内側空間１５ｂや底部１５ｃは、第２のパンチ１３の外径や横断面形状に対応した内径や横断面形状を有する。また、その外部側（外周側）１５aの横断面形状は、被成形体である第１の中間カップ体２の横断面形状に対応した形状を有する。

したがって、図５の通り、例えば、成形して得る第２の中間カップ体３の横断面形状に応じて、第２のパンチ１３の横断面形状が長方形であれば、この第２のパンチ１３の外周側に装着（被嵌）するために、スリーブ１５の内周側の（内部の）筒状空間１５ｂの横断面形状は長方形となる。これに対して、被成形体である第１の中間カップ体２の横断面形状は楕円形であるので、スリーブ１５の外部側（外周側）１５aの横断面形状は、前記空間１８を埋めるために、第１の中間カップ体２の横断面形状に応じて楕円形となる。このため、スリーブ１５の形状は、被成形体である楕円形の横断面形状の第１の中間カップ体２とは横断面形状が相似であっても、成形されて得られる長方形の横断面形状の第２の中間カップ体３とは異形となる。

このようなスリーブ１５の大きさは、第１の中間カップ体２の内側で、第２のパンチ１３の周囲における、第２のパンチで支えられない空間（隙間）１８の大きさや高さ、厚みに応じた大きさや、高さ、厚みなどが選択、設計される。また、その材質も、前記した機能が発揮されるように、また経済性も考慮して、成形させる金属の種類に応じて、その成形される金属と同種の金属製あるいは、より軽量な金属製、更には樹脂製などの材質が適宜選択できる。

前記特許文献３との相違点：
ここで、本発明は、スリーブを用いる点では、前記特許文献３と共通するが、その用い方は全く異なる。先ず、特許文献３では、リチウムイオン電池用の角筒容器を、ＳＵＳの板から多段で絞り加工して製作する際に、その絞り加工でスリーブを使っている。これに対して、本発明は、スリーブを用いるのは絞り加工の最終段であっても、しごき加工に供する横断面形状が長方形の第２の中間カップ体３に対して用いている。すなわち、前提とする加工方法が異なり、特許文献３のような、絞り加工中に、容器本体と一体で、かつ上部開口縁直辺から外側に広がる製品外フランジ部を敢えて残す必要は無い。

したがって、本発明のスリーブは、再絞り加工の成形初期に空間１８を埋めて、第１の中間カップ体２の内側に第２のパンチ１３で支えられない空間１８を無くすために使用しているのみである。このため、再絞り加工の成形中には、スリーブ１５は、その挿入位置に停止した状態として、ダイス１４内には前進させず、第２のパンチ１５だけを第２のダイス１４内に前進させて成形をする。

これに対して、特許文献３のスリーブは、絞り加工中にパンチとともにダイス１４内に前進し、必要とするパンチ力に対する適宜な抗力をスリーブが発生させ、かつプレス絞り加工の進展に応じて、必要十分な素材（製品外フランジ部）の量（長さ）をダイス穴内に円滑・安定供給する作用を有している。そして、これによって、成形途中の中間カップ体の上部に、折れ曲がり部としての製品外のフランジ部を円滑に形成させるものである。

第３の工程のしごき工程：
以上のような複数段あるいは多段の絞り加工の後で、図６に示す第３の工程のしごき工程によって、横断面形状が長方形の第２の中間カップ体３を、更に第３のパンチ１６と、複数段に配置した第３のしごきダイス（ダイス列）１７とで、特にその側壁３aをしごき加工して薄肉化（減肉化）し、図７（ｄ）に示す、最終の角形電池ケース４を成形する。この最終の角形電池ケース４は、前記第２の中間カップ体３の長方形横断面形状と比較して、短径／長径の比はほぼ同一で、前記第２の中間カップ体３（の高さｈ２）よりも、その高さｈ３が高いあるいは深い、長方形の最終横断面形状を有する。そして、しごき加工によって、少なくとも側壁の最終板厚を前記素材金属板の板厚の５０％以下に減少させている。図７（ｄ）の最終の角形電池ケース４において、４aは大きくて広幅な長径側の対向する二つの側壁、４ｂは中空部上方の開口部、４ｃは小さくて狭い小径側の対向する二つの側壁、４ｄは底部である。

すなわち、本発明では、図１、２に示す絞り加工を繰り返して、角型の断面形状の第２の中間カップ体３を作ったのち、図３のしごき加工では、前記したスリーブを使わず、また断面形状を変化させずに、板厚（肉厚）だけを減少させるしごき加工を行って最終の角形電池ケース４を成形する。このため、従来の絞り加工としごき加工との組み合わせ加工のような、しわなどの成形不良の発生が生じず、形状や肉厚精度にも優れた、安定した成形が可能となる。

この第３の工程のしごき工程は、通常の多段のしごき加工を行うプレス装置や条件が使用できる。また、通常のしごき加工同様、必要に応じて市販の潤滑剤乃至潤滑油が使用できる。

角形電池ケース：
図７（ｄ）に示す、最終の角形電池ケース４は、前記第２の中間カップ体３の長方形横断面形状と短径／長径の比がほぼ同一の、長方形の扁平な薄型の横断面形状を有し、前記第２の中間カップ体３（の高さｈ２）よりも、その高さｈ３（背が高いあるいは深い）高い、箱型（箱体）形状である。また、その板厚（肉厚）は、前記しごき加工された二つの両側壁４a、４ｃの最終板厚を、前記素材金属板の板厚の５０％以下に減少させた薄肉となっている。

この側壁３aの最終板厚は、長径の側壁４aや、短径の側壁４ｃの長さ（幅）や高さｈ３、短径／長径の比、角形電池ケース４の用途からの要求特性、などによって定まる。この点、通常のＬｉイオン二次電池などの仕様に従うと、角形電池ケース４の側壁４aの板厚は０．３〜２ｍｍの範囲から選択される。側壁４aの厚さが０．３ｍｍ未満では、素材金属板の強度によっては、要求される剛性や強度が不足する可能性がある。一方、側壁４aの厚さが２ｍｍを超えると、重量が重くなるとともに、薄肉部や安全弁の破断用凹溝などの精度の良い加工が難しくなる。底部４ｄの最終板厚は、角形電池ケース４の用途からの要求特性によって、側壁４aの最終板厚と同じとしてもよく、これとは異なる板厚として、より厚くあるいはより薄くしても良い。

この角形電池ケース４には、図示はしないが、Ｌｉイオン電池ケースとして、通常の、外部正極、電解液の注入口やカバー、安全弁などの他の必要部品や部位が装着される。

素材金属板：
本発明に用いる素材金属板は、絞りとしごきの両加工によって、前記素材板の板厚の５０％以下に減少させた際に、前記した側壁４aが０．３〜２ｍｍの範囲の板厚となる、板厚を有するものとする。電池ケース４の薄肉化は、内容積の増加に直結し、電池特性の高容量化を図る重要な要素となるが、電池ケース４は、この薄肉化によっても必要な耐圧性を維持でき、また絞りとしごきの両加工も可能とする必要がある。このため、素材金属板は、絞り加工としごき加工とを組み合わせた場合の薄型の角形電池ケースへの成形性に優れ、薄肉化しても、耐食性に優れ、強度や剛性が高いことが必要である。この点で、冷延板として、ステンレス鋼板やアルミニウム合金板が好ましく、軽量化の点ではアルミニウム合金板が特に好ましい。

（アルミニウム合金板）
素材金属板をアルミニウム合金板とする場合、その材料強度は、冷延板を、必要により溶体化および焼入れ処理や時効硬化処理あるいは焼鈍などの調質した後の０．２％耐力で、３０〜１８０ＭＰａの範囲とすることが好ましい。
これらを満足するアルミニウム合金としては、ＪＩＳ乃至ＡＡに規格される３０００（Ａｌ−Ｍｎ）系アルミニウム合金、中でもＡ３００３アルミニウム合金が好ましく、ＪＩＳ乃至ＡＡに規格される１０００系アルミニウム合金、中でも、レーザ溶接を用いて封口される場合には、純アルミニウム合金であるＡ１０５０合金が好ましい。これらの合金は耐食性の面からも好ましい。ただ、使用条件や成形条件によっては、これら合金の耐クリープ性（耐クリープ変形性）などをより改良した合金や、これらのより高強度な５０００系や６０００系アルミニウム合金を用いても良い。

以上、本発明は、絞りとしごきの両加工によって精度良く、かつ効率よく、素材金属板を角形電池ケースに成形加工することができる成形方法を提供できる。このため、リチウムイオン二次電池用の角形電池ケースの製造工程に好適に使用することができる。

１：素材金属板、２：第１の中間カップ体、３：第２の中間カップ体、４：角形電池ケース、１０：第１のパンチ、１１：第１のダイス、１２：ブランクホルダ、１３：第２のパンチ、１４：第２のダイス、１５：スリーブ、１６：第３のパンチ、１７：第３のしごきダイス

Claims (2)

1. 素材金属板を角形電池ケースに成形する方法であって、
   予め所定形状に打ち抜いた前記素材金属板を第１のパンチと第１のダイスとで絞り加工して、楕円形の均一な横断面形状をその高さ方向に亘って有する第１の中間カップ体に成形する第１の工程と、
   次いで、前記第１の中間カップ体を、第２のパンチと第２のダイスとで更に再絞り加工して、長方形の均一な横断面形状をその高さ方向に亘って有する第２の中間カップ体に成形する第２の工程と、
   この第２の工程において、前記楕円形横断面形状の第１の中間カップ体と、これとは異形の長方形横断面形状を有する第２のパンチとの空間に、スリーブを挿入した上で、このスリーブを前記挿入位置に停止させた状態のまま、前記第２のパンチのみを前記第２のダイス内に前進させて成形を行い、前記第１の中間カップ体の楕円形横断面形状よりも短径／長径の比が更に小さく、前記第１の中間カップ体よりもその高さが高い、長方形の均一な横断面形状をその高さ方向に亘って有する前記第２の中間カップ体を成形することを含み、
   前記第２の中間カップ体を、更に第３のパンチと第３のしごきダイスとでしごき加工して、前記第２の中間カップ体よりもその高さが高く、長方形の最終横断面形状をその高さ方向に亘って有するとともに、少なくとも側壁の最終板厚を前記素材金属板の板厚の５０％以下に減少させた前記角形電池ケースを成形する第３の工程とを有している、
   ことを特徴とする角形電池ケースの成形方法。
2. 前記金属板が１０００系または３０００系のアルミニウム合金板である請求項１に記載の角形電池ケースの成形方法。