JP6135602B2 - 二次電池およびその製造方法 - Google Patents
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Description
図1を参照して、本実施の形態における二次電池10の全体構成について説明する。図1は、本実施の形態における二次電池10の全体構成を示す斜視図である。この二次電池10は、非水電解二次電池であり、複数個が直列に組み合わされて組電池とされ、ハイブリッド自動車等に好適に搭載されている。その組電池は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関とともにハイブリッド自動車の動力源とされている。ただし、以下に示す二次電池10の構造は、非水電解二次電池に限定されものではない。
次に、図2を参照して、電池蓋1と電池ケース2との突合せ溶接状態について説明する。なお、図2は、図1中のII−II線矢視断面における、電池蓋と電池ケースとの突合せ溶接状態を示す断面図である。
次に、上記構成を備える二次電池10の製造方法として、図3および図4を参照して、開口2aを有する電池ケース2に電池蓋1を挿入し、電池蓋1と電池ケース2との嵌合部にレーザ光を照射して突合せ溶接を行なうことにより、電池蓋1を電池ケース2に固定する方法について説明する。なお、図3は、本実施の形態における二次電池10の電池蓋1と電池ケース2との突合せ溶接方法(製造方法)を示す図、図4は、二次電池10の電池蓋1と電池ケース2との突合せ溶接に用いる溶接装置の概略構成を示す図である。
次に、図5を参照して、上記溶接装置を用いた電池蓋1と電池ケース2との突合せ溶接における、電池蓋1および電池ケース2の温度分布について説明する。図5は、二次電池10の電池蓋1と電池ケース2との突合せ溶接時における電池蓋1と電池ケース2との内部温度分布(CAE(Computer Aided Engineering)解析)を示す図である。図5中においては、0℃から990℃の温度状態を10段階にハンチングを変えて表現している。
次に、図6から図8を参照して、本実施の形態における二次電池およびその製造方法の実施例について説明する。図6は、実施例1から実施例8、および、比較例1から比較例16のレーザ出力比、および、溶融状態を示す図、図7は、実施例1から実施例3、比較例1、および比較例2の境界面溶け込み深さ、引張強度、および、評価を示す図、図8は、比較例における電池蓋と電池ケースとの突合せ溶接状態を示す断面図である。
実施例1における第1レーザ光LB1の出力は831W、第2レーザ光LB2の出力は519Wに設定した。よって、レーザ光の出力比は、1.6:1である。第1レーザ光LB1および第2レーザ光LB2ともに、照射レーザ光直径は、0.04mmであり、電池蓋1および電池ケース2の板厚さに対する比率は、10%である。
実施例2における第1レーザ光LB1の出力は799W、第2レーザ光LB2の出力は551Wに設定した。よって、レーザ光の出力比は、1.45:1である。第1レーザ光LB1および第2レーザ光LB2ともに、照射レーザ光直径は、0.04mmであり、電池蓋1および電池ケース2の板厚さに対する比率は、10%である。
実施例3における第1レーザ光LB1の出力は763W、第2レーザ光LB2の出力は587Wに設定した。よって、レーザ光の出力比は、1.3:1である。第1レーザ光LB1および第2レーザ光LB2ともに、照射レーザ光直径は、0.04mmであり、電池蓋1および電池ケース2の板厚さに対する比率は、10%である。
実施例4における第1レーザ光LB1の出力は868W、第2レーザ光LB2の出力は482Wに設定した。よって、レーザ光の出力比は、1.8:1である。第1レーザ光LB1および第2レーザ光LB2ともに、照射レーザ光直径は、0.08mmであり、電池蓋1および電池ケース2の板厚さに対する比率は、20%である。
実施例5における第1レーザ光LB1の出力は831W、第2レーザ光LB2の出力は519Wに設定した。よって、レーザ光の出力比は、1.6:1である。第1レーザ光LB1および第2レーザ光LB2ともに、照射レーザ光直径は、0.08mmであり、電池蓋1および電池ケース2の板厚さに対する比率は、20%である。
実施例6における第1レーザ光LB1の出力は799W、第2レーザ光LB2の出力は551Wに設定した。よって、レーザ光の出力比は、1.45:1である。第1レーザ光LB1および第2レーザ光LB2ともに、照射レーザ光直径は、0.08mmであり、電池蓋1および電池ケース2の板厚さに対する比率は、20%である。
実施例7における第1レーザ光LB1の出力は763W、第2レーザ光LB2の出力は587Wに設定した。よって、レーザ光の出力比は、1.3:1である。第1レーザ光LB1および第2レーザ光LB2ともに、照射レーザ光直径は、0.08mmであり、電池蓋1および電池ケース2の板厚さに対する比率は、20%である。
実施例8における第1レーザ光LB1の出力は707W、第2レーザ光LB2の出力は643Wに設定した。よって、レーザ光の出力比は、1.1:1である。第1レーザ光LB1および第2レーザ光LB2ともに、照射レーザ光直径は、0.08mmであり、電池蓋1および電池ケース2の板厚さに対する比率は、20%である。
比較例1における第1レーザ光LB1の出力は691W、第2レーザ光LB2の出力は659Wに設定した。よって、レーザ光の出力比は、1.05:1である。第1レーザ光LB1および第2レーザ光LB2ともに、照射レーザ光直径は、0.04mmであり、電池蓋1および電池ケース2の板厚さに対する比率は、10%である。
比較例2における第1レーザ光LB1の出力は675W、第2レーザ光LB2の出力は675Wに設定した。よって、レーザ光の出力比は、1:1である。第1レーザ光LB1および第2レーザ光LB2ともに、照射レーザ光直径は、0.04mmであり、電池蓋1および電池ケース2の板厚さに対する比率は、10%である。
比較例3における第1レーザ光LB1の出力は868W、第2レーザ光LB2の出力は482Wに設定した。よって、レーザ光の出力比は、1.8:1である。第1レーザ光LB1および第2レーザ光LB2ともに、照射レーザ光直径は、0.02mmであり、電池蓋1および電池ケース2の板厚さに対する比率は、5%である。上記条件においては、溶接による接合は生じなかった。
比較例4における第1レーザ光LB1の出力は831W、第2レーザ光LB2の出力は519Wに設定した。よって、レーザ光の出力比は、1.6:1である。第1レーザ光LB1および第2レーザ光LB2ともに、照射レーザ光直径は、0.02mmであり、電池蓋1および電池ケース2の板厚さに対する比率は、5%である。上記条件においては、溶接による接合は生じなかった。
比較例5における第1レーザ光LB1の出力は799W、第2レーザ光LB2の出力は551Wに設定した。よって、レーザ光の出力比は、1.45:1である。第1レーザ光LB1および第2レーザ光LB2ともに、照射レーザ光直径は、0.02mmであり、電池蓋1および電池ケース2の板厚さに対する比率は、5%である。上記条件においては、溶接による接合は生じなかった。
比較例6における第1レーザ光LB1の出力は763W、第2レーザ光LB2の出力は587Wに設定した。よって、レーザ光の出力比は、1.3:1である。第1レーザ光LB1および第2レーザ光LB2ともに、照射レーザ光直径は、0.02mmであり、電池蓋1および電池ケース2の板厚さに対する比率は、5%である。上記条件においては、溶接による接合は生じなかった。
比較例7における第1レーザ光LB1の出力は707W、第2レーザ光LB2の出力は643Wに設定した。よって、レーザ光の出力比は、1.1:1である。第1レーザ光LB1および第2レーザ光LB2ともに、照射レーザ光直径は、0.02mmであり、電池蓋1および電池ケース2の板厚さに対する比率は、5%である。上記条件においては、溶接による接合は生じなかった。
比較例8における第1レーザ光LB1の出力は691W、第2レーザ光LB2の出力は659Wに設定した。よって、レーザ光の出力比は、1.05:1である。第1レーザ光LB1および第2レーザ光LB2ともに、照射レーザ光直径は、0.02mmであり、電池蓋1および電池ケース2の板厚さに対する比率は、5%である。上記条件においては、溶接による接合は生じなかった。
比較例9における第1レーザ光LB1の出力は675W、第2レーザ光LB2の出力は675Wに設定した。よって、レーザ光の出力比は、1:1である。第1レーザ光LB1および第2レーザ光LB2ともに、照射レーザ光直径は、0.02mmであり、電池蓋1および電池ケース2の板厚さに対する比率は、5%である。上記条件においては、溶接による接合は生じなかった。
比較例10における第1レーザ光LB1の出力は868W、第2レーザ光LB2の出力は482Wに設定した。よって、レーザ光の出力比は、1.8:1である。第1レーザ光LB1および第2レーザ光LB2ともに、照射レーザ光直径は、0.12mmであり、電池蓋1および電池ケース2の板厚さに対する比率は、25%である。
比較例11における第1レーザ光LB1の出力は831W、第2レーザ光LB2の出力は519Wに設定した。よって、レーザ光の出力比は、1.6:1である。第1レーザ光LB1および第2レーザ光LB2ともに、照射レーザ光直径は、0.12mmであり、電池蓋1および電池ケース2の板厚さに対する比率は、25%である。
比較例12における第1レーザ光LB1の出力は799W、第2レーザ光LB2の出力は551Wに設定した。よって、レーザ光の出力比は、1.45:1である。第1レーザ光LB1および第2レーザ光LB2ともに、照射レーザ光直径は、0.12mmであり、電池蓋1および電池ケース2の板厚さに対する比率は、25%である。
比較例13における第1レーザ光LB1の出力は763W、第2レーザ光LB2の出力は587Wに設定した。よって、レーザ光の出力比は、1.3:1である。第1レーザ光LB1および第2レーザ光LB2ともに、照射レーザ光直径は、0.12mmであり、電池蓋1および電池ケース2の板厚さに対する比率は、25%である。
比較例14における第1レーザ光LB1の出力は707W、第2レーザ光LB2の出力は643Wに設定した。よって、レーザ光の出力比は、1.1:1である。第1レーザ光LB1および第2レーザ光LB2ともに、照射レーザ光直径は、0.12mmであり、電池蓋1および電池ケース2の板厚さに対する比率は、25%である。
比較例15における第1レーザ光LB1の出力は691W、第2レーザ光LB2の出力は659Wに設定した。よって、レーザ光の出力比は、1.05:1である。第1レーザ光LB1および第2レーザ光LB2ともに、照射レーザ光直径は、0.12mmであり、電池蓋1および電池ケース2の板厚さに対する比率は、25%である。
比較例16における第1レーザ光LB1の出力は675W、第2レーザ光LB2の出力は675Wに設定した。よって、レーザ光の出力比は、1:1である。第1レーザ光LB1および第2レーザ光LB2ともに、照射レーザ光直径は、0.12mmであり、電池蓋1および電池ケース2の板厚さに対する比率は、25%である。
Claims (5)
- 開口を有する電池ケースの前記開口に電池蓋を挿入し、前記電池ケースと前記電池蓋との突合せ部に、レーザ光を照射して突合せ溶接して前記電池ケースに前記電池蓋が固定された二次電池であって、
前記電池ケースは、前記電池蓋に比べて相対的に熱容量が小さく、
前記電池蓋に形成された電池蓋側溶接痕の前記電池蓋の表面から前記電池蓋側溶接痕の下端までの距離を電池蓋側溶接深さとし、
前記電池ケースに形成された電池ケース側溶接痕の前記電池蓋の表面から前記電池ケース側溶接痕の下端までの距離を電池ケース側溶接深さとした場合に、
前記電池蓋側溶接深さは、前記電池ケース側溶接深さよりも深く、
前記電池ケース側溶接深さと前記電池蓋側溶接深さとの比率である、[前記電池ケース側溶接深さ/前記電池蓋側溶接深さ]×100%の値が、65%から85%である、二次電池。 - 前記電池蓋側溶接痕と前記電池ケース側溶接痕との間には、
前記電池蓋の表面から下端までの距離が前記電池蓋側溶接深さおよび前記電池ケース側溶接深さよりも浅い深さの溶け込み領域を有する、請求項1に記載の二次電池。 - 開口を有する電池ケースに電池蓋を挿入し、前記電池ケースと前記電池蓋との嵌合部にレーザ光を照射して突合せ溶接を行なうことにより、前記電池ケースに前記電池蓋を固定する、二次電池の製造方法であって、
前記電池ケースは、前記電池蓋に比べて相対的に熱容量が小さく、
前記電池蓋に第1レーザ光を照射し、前記電池ケースに第2レーザ光を照射する工程と、を含み、
前記第1レーザ光の強度は前記第2レーザ光の強度よりも大きい、二次電池の製造方法。 - 前記第1レーザ光の照射レーザ光直径は、前記電池蓋の厚さの10%から20%の光直径であり、
前記第2レーザ光の照射レーザ光直径は、前記電池ケースの厚さの10%から20%の光直径である、請求項3に記載の二次電池の製造方法。 - 前記第1レーザ光の強度は、前記第2レーザ光の強度に対して、1.3倍から1.6倍である、請求項3または請求項4に記載の二次電池の製造方法。
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