JP6292207B2 - 電池及び電池の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電池及び電池の製造方法に関する。
電極体を電池ケース内に収容した電池において、電池ケース内で電極体に接続した集電部材を電池ケース外まで延出させ、集電部材の延出部と、電池ケース外に配置され、延出部を貫通孔に挿通した外側部材とを、集電部材のカシメ部のかしめ変形により固定した電池が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
この特許文献１に記載の電池では、外側部材と、この外側部材の貫通孔の周囲を環状に覆う集電部材のカシメ部とを溶接して、両者を電気的に導通している。具体的には、外側部材と、カシメ部の周縁部分とを、散点状に(具体的には、周方向に４点)、レーザ光によって溶接している例が示されている（特許文献１の図３，図５，図６参照）。
特開２０１４−１１０７３号公報
しかしながら、レーザ溶接によりスポット状のビード部（溶接部）を形成すると、このビード部のうち、カシメ部の径方向内側寄りの部位に、亀裂が生じる場合があることが判ってきた。ビード部に亀裂が生じていると、ビード部を介した外側部材と集電部材のカシメ部との間の導通抵抗が高くなり、ひいては、電池抵抗が高くなって好ましくない。
このような亀裂は、以下のようにして発生すると考えられた。集電部材(カシメ部)には変形させやすい純アルミニウムを用いる一方、外側部材には耐力の高いＡｌ−Ｍｇ系またはＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系のアルミニウム合金を用いる。純アルミニウムはＡｌ−Ｍｇ系またはＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系のアルミニウム合金に比して熱膨張率が大きい。一方、ビード部は、純アルミニウムとアルミニウム合金とが混ざった合金となり、その熱膨張率は、純アルミニウムとアルミニウム合金との間の値となる。つまり、カシメ部（純アルミニウム）に比して、ビード部（合金）は、熱膨張率が低くなる。このため、固化したビード部が降温と共に熱収縮するのに伴い、カシメ部とこのカシメ部の外周縁部に形成されたビード部との間に、熱膨張差による熱応力が発生する。特に、ビード部をカシメ部の周縁部分に形成するので、ビード部とカシメ部のうちビード部よりも径方向内側の部位との間に熱応力が発生する。このため、ビード部のうち、カシメ部の径方向内側寄りの部位に、亀裂が生じ易いと考えられる。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、電池ケースを貫通して外部に出る集電部材のカシメ部で、外側部材を電池ケースに固定した電池において、外側部材と集電部材のカシメ部との導通を図るビード部が、亀裂を有するものとなるのを防止し、ビード部による外側部材と集電部材のカシメ部との間の良好な導通を確保できる電池、及びその製造方法を提供する。
上記課題を解決するための本発明の一態様は、電池ケースと、上記電池ケースの外部に配置され、Ａｌ−Ｍｇ系またはＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系のアルミニウム合金からなる外側部材と、上記電池ケース内から延び、上記電池ケースに設けられたケース貫通孔及び上記外側部材を貫通する部材貫通孔を通じて上記電池ケースの外部に出る延出部、及び、上記延出部から上記部材貫通孔の外側に向けて拡がり、上記外側部材のうち上記部材貫通孔の周囲を環状に覆い、上記延出部及び上記外側部材を上記電池ケースに固定してなるカシメ部を有し、純アルミニウムからなる集電部材と、を備える電池であって、上記カシメ部と上記外側部材とに由来する第１合金からなり、上記カシメ部の外周縁部と上記外側部材とを導通するビード部と、上記ビード部と上記カシメ部とに由来する第２合金からなり、上記ビード部よりも上記カシメ部の径方向内側に位置する補助ビード部と、を備える電池である。
この電池では、ビード部のうちカシメ部の径方向内側に、このビード部に重なるように補助ビード部を設けている。即ち、ビード部のうち、亀裂が生じやすいカシメ部の径方向内側の部位を、ビード部に代えて補助ビード部としている。この補助ビード部は、ビード部とカシメ部に由来する、第１合金と純アルミニウムとの第２合金からなる。従って、第２合金からなる補助ビード部とその周囲のカシメ部との間の熱膨張差は、第１合金からなるビード部とその周囲のカシメ部との間の熱膨張差よりも小さくなる。このため、ビード部とは異なり、補助ビード部には、熱膨張差による亀裂が生じにくい。かくして、この電池では、ビード部に亀裂を有するものとなるのを防止して、ビード部による外側部材と集電部材のカシメ部との間の良好な導通を確保できる。
なお、さらに、補助ビード部とカシメ部とに由来する第３合金からなり、補助ビード部よりもカシメ部の径方向内側に位置する第２補助ビード部を設けた電池としても良い。
また、ビード部及び補助ビード部の形状は、それぞれ、スポット状の形態が挙げられる。このほか、複数のスポット状のビード部がカシメ部の周方向に一部重なりつつ連なる連続ビード部や、複数のスポット状の補助ビード部がカシメ部の周方向に一部重なりつつ連なる連続補助ビード部の形態としても良い。また、レーザ光を照射しつつレーザスポットをカシメ部の周方向に移動させて、線状（帯状）かつ連続的に溶融させた線状（帯状）のビード部や補助ビード部を形成しても良い。
ビード部及び補助ビード部は、カシメ部の周方向に散点状に（例えば、特許文献１と同様に、カシメ部の周方向に９０度ずつ角度位置を異ならせて）複数配置しても良い。また、上述の連続ビード部や連続補助ビード部を、１つずつ形成しても良いが、カシメ部の周方向に散点状に複数配置しても良い。
集電部材としては、電池ケース内でこの電池ケース内に収容した電極体に導通する電極体導通部を有し、この電極体導通部から延出部が延びる形態とした集電部材が挙げられる。このほか、電極体に導通する電極体導通部材を別途有し、電池ケース内でこの電極体導通部材に溶接等で接続する形態とした集電部材も挙げられる。また、電池ケース内において、電池内の内圧上昇時に集電部材を流れる電流を遮断するＣＩＤ（電流遮断素子）などの部材に接続する形態とした集電部材も挙げられる。
集電部材をなす純アルミニウムとしては、ＪＩＳ規格１０００番台のアルミニウム材が挙げられる。具体的には、例えば、Ａ１１００，Ａ１０５０，Ａ１０６０などの純アルミニウムが挙げられる。また、外側部材をなすＡｌ−Ｍｇ系またはＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系のアルミニウム合金としては、ＪＩＳ規格５０００番台あるいは６０００番台のアルミニウム材が挙げられる。具体的には、例えば、Ａ５０５６，Ａ５０５２，Ａ５４５４，Ａ６０６１，Ａ６０６３などのアルミニウム合金が挙げられる。
上述の電池であって、前記ビード部は、複数のスポット状のビード部が前記カシメ部の周方向に一部重なりつつ連なる連続ビード部をなしており、前記補助ビード部は、複数のスポット状の補助ビード部が上記カシメ部の周方向に一部重なりつつ連なる連続補助ビード部をなしており、前記外側部材は、外部端子が当接して導通する導通部を含み、上記連続ビード部は、上記カシメ部の前記外周縁部のうち、上記外側部材の上記導通部に最も近い部位に位置してなる電池とすると良い。
この電池では、連続ビード部のほかに、連続補助ビード部を設けている。これにより、連続ビード部をなす、スポット状の各ビード部に亀裂が生じるのを防止できる。
また、ビード部（連続ビード部）は、集電部材と外側部材とを導通している。
上述のように、連続ビード部を、カシメ部の外周縁部のうち、外側部材の導通部に最も近い部位に位置させると、外部端子から、外側部材を介して、カシメ部（集電部材）に至る経路のうち、導通部からビード部まで最も短い経路を通って、カシメ部に至ることができ、外部端子から集電部材までの導通抵抗を最も低くした電池となる。
さらに、上述の電池であって、前記集電部材及び前記外側部材と、前記電池ケースとの間を絶縁する、絶縁性樹脂からなる絶縁部材を有する電池とすると良い。
集電部材及び外側部材と電池ケースとの間に絶縁性樹脂からなる絶縁部材を備える場合、レーザ光照射による入熱で、各部材のうち照射された部位の近傍が昇温し、これに接触する絶縁部材（絶縁性樹脂）が、熱による変形や変質等を生じ絶縁性が低下する虞がある。
これに対し、上述の電池では、連続ビード部をなすビード部、及び連続補助ビード部をなす補助ビード部をそれぞれスポット状としている。このため、レーザ光の照射が間欠的に行われ、照射と次の照射との間に時間が空くので、その間に、熱が外側部材の他の部分や集電部材の他の部分へ伝えられ、絶縁部材への熱の伝わりを少なくすることができる。これにより、上述の電池では、連続ビード部及び連続補助ビード部を有しながらも、絶縁性樹脂からなる絶縁部材の熱による変形や変質が防止された、信頼性の高い電池とすることが可能である。
上記課題を解決するための本発明の他の態様は、電池ケースと、上記電池ケースの外部に配置され、Ａｌ−Ｍｇ系またはＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系のアルミニウム合金からなる外側部材と、電池ケース内から延び、上記電池ケースに設けられたケース貫通孔及び上記外側部材を貫通する部材貫通孔を通じて上記電池ケースの外部に出る延出部、及び、上記延出部から上記部材貫通孔の外側に向けて拡がり、上記外側部材のうち上記部材貫通孔の周囲を環状に覆い、上記延出部及び上記外側部材を上記電池ケースに固定してなるカシメ部を有し、純アルミニウムからなる集電部材と、上記カシメ部と上記外側部材とに由来する第１合金からなり、上記カシメ部の外周縁部と上記外側部材とを導通するビード部と、上記ビード部と上記カシメ部とに由来する第２合金からなり、上記ビード部よりも上記カシメ部の径方向内側に位置する補助ビード部と、を備える電池の製造方法であって、上記カシメ部の上記外周縁部の一部とこの外周縁部の一部が覆う上記外側部材の一部に向けて、第１レーザ光を照射して、上記ビード部を形成するビード部形成工程と、上記カシメ部のうち、上記ビード部形成工程で形成した上記ビード部の上記径方向内側に第２レーザ光を照射して、上記補助ビード部を形成する補助ビード部形成工程と、を備える電池の製造方法である。
この電池の製造方法では、ビード部形成工程でビード部を形成した後、補助ビード部形成工程において、補助ビード部を形成するので、ビード部が亀裂を有するものとなるのを確実に防止できる。これにより、ビード部による外側部材と集電部材のカシメ部との間の良好な導通を確保した電池を製造できる。
さらに、上述電池の製造方法であって、前記ビード部は、複数のスポット状のビード部が前記カシメ部の周方向に一部重なりつつ連なる連続ビード部をなしており、前記補助ビード部は、複数のスポット状の補助ビード部が前記カシメ部の周方向に一部重なりつつ連なる連続補助ビード部をなしており、前記ビード部形成工程は、被照射位置を固定して前記第１レーザ光を照射して、スポット状の上記ビード部を形成する工程であり、前記補助ビード部形成工程は、被照射位置を固定して前記第２レーザ光を照射して、スポット状の上記補助ビード部を形成する工程であり、上記ビード部形成工程と上記補助ビード部形成工程とを交互に行って、上記連続ビード部及び上記連続補助ビード部を形成する電池の製造方法とすると良い。
この電池の製造方法では、ビード部を形成した後に補助ビード部を形成するのを繰り返して、連続ビード部及び連続補助ビード部を形成する。即ち、ビード部の形成の次に補助ビード部を形成して、ビード部における亀裂の発生を防止した後に、次のビード部を形成する。従って、ビード部に発生した亀裂が、隣り合うビード部の亀裂発生に影響を及ぼすことが無く、亀裂を有さない複数のビード部が連なる連続ビード部を確実に形成することができる。
更に、上述の電池の製造方法であって、前記外側部材は、外部端子が当接して導通する導通部を含み、前記ビード部形成工程で、前記連続ビード部を、前記カシメ部の前記外周縁部のうち、上記外側部材の上記導通部に最も近い部位に形成する電池の製造方法とすると良い。
この電池の製造方法では、外部端子から、外側部材を介して、カシメ部（集電部材）に至る経路のうち、外部端子の当接する外側部材の導通部からビード部まで、この外側部材のうち最も短い経路を通って、カシメ部に至ることができ、外部端子から集電部材までの導通抵抗を、最も低くした電池を製造できる。
実施形態に係る電池の斜視図である。 実施形態に係る電池の縦断面図である。 実施形態に係り、端子部材付きケース蓋の分解斜視図である。 実施形態に係る電池のうち、正極端子部材近傍の構造を示す部分断面図である。 実施形態に係る電池のうち、正極端子部材近傍の形態を示す部分平面図である。 実施形態に係り、集電部材のカシメ部及び外側部材に形成したビード部及び補助ビード部の形態を示す部分拡大断面図である。 実施形態に係り、集電部材のカシメ部及び外側部材に形成したビード部及び補助ビード部の形態を示す部分拡大平面図である。 実施形態に係り、レーザ光を用いたビード部及び補助ビード部の形成を説明する説明図である。 比較形態に係り、集電部材のカシメ部及び外側部材に形成したビード部の形態を示す部分拡大断面図である。 比較形態に係り、集電部材のカシメ部及び外側部材に形成したビード部の形態を示す部分拡大平面図である。
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（以下、単に「電池」ともいう）１の斜視図及び縦断面図を示す。また、図３には、ケース蓋部材１３に端子部材５０，６０を組み付けた端子部材付きケース蓋の分解斜視図を示す。また、図４には、電池１のうち、正極端子部材５０近傍の構造を示す部分断面図を示す。さらに、図５には、電池１のうち、正極端子部材５０近傍の構造を示す部分平面図を示す。なお、以下では、電池１の電池厚み方向ＢＨ、電池横方向ＣＨ及び電池縦方向ＤＨを、図１及び図２に示す方向と定めて説明する。
この電池１は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両などに搭載される角型で密閉型のリチウムイオン二次電池である。この電池１は、電池ケース１０と、この内部に収容された電極体２０と、電池ケース１０に固設された正極端子部材５０及び負極端子部材６０等から構成される。また、電池ケース１０内には、電解液（非水電解液）９０が収容されており、その一部は電極体２０内に含浸されている。
このうち電池ケース１０は、直方体箱状で金属（本実施形態１ではアルミニウム）からなる。この電池ケース１０は、上側のみが開口した有底角筒状のケース本体部材１１と、このケース本体部材１１の開口１１ｈに溶接されてこれを閉塞する矩形板状のケース蓋部材１３とから構成されている。ケース蓋部材１３には、電池ケース１０の内圧が所定圧力に達した際に破断開弁する安全弁１４が設けられている。また、このケース蓋部材１３には、電池ケース１０の内外を連通する注液孔１３ｈが形成され、注液孔封止材１５で気密に封止されている。
また、アルミニウムからなる正極集電部材５１、正極外側部材５７及び正極接続ボルト５９から構成される正極端子部材５０のうち、正極集電部材５１及び正極外側部材５７が、絶縁樹脂からなる内側絶縁部材７０及び外側絶縁部材８０を介して、ケース蓋部材１３に、絶縁されつつ固設されている。この正極端子部材５０（正極集電部材５１）の一端は、電池ケース１０内において、後述する電極体２０のうち正極板２１の正極露出部２１ｍに接続して電気的に導通している。正極端子部材５０（正極集電部材５１）は、ケース蓋部材１３を貫通して電池外部まで延びており、正極端子部材５０（正極外側部材５７）の他端は、電池１の正極端子を構成している。
さらに、銅からなる負極集電部材６１、負極外側部材６７及び負極接続ボルト６９から構成される負極端子部材６０のうち、負極集電部材６１及び負極外側部材６７が、絶縁樹脂からなる内側絶縁部材７０及び外側絶縁部材８０を介して、ケース蓋部材１３に、絶縁されつつ固設されている。この負極端子部材６０（負極集電部材６１）の一端は、電池ケース１０内において、電極体２０のうち負極板３１の負極露出部３１ｍに接続して電気的に導通している。負極端子部材６０（負極集電部材６１）は、ケース蓋部材１３を貫通して電池外部まで延びており、負極端子部材６０（負極外側部材６７）の他端は、電池１の負極端子を構成している。
次に、電極体２０について説明する（図２参照）。この電極体２０は、扁平状をなし、その軸線が電池横方向ＣＨと平行となるように横倒しにした状態で、電池ケース１０内に収容されている。電極体２０と電池ケース１０との間には、絶縁フィルムからなり、一端側（図２中、上方）に開口を有する袋状のフィルム包囲体１７が配置され、電極体２０と電池ケース１０との間を絶縁している。電極体２０は、帯状の正極板２１と帯状の負極板３１とを、帯状の一対のセパレータ４１，４１を介して互いに重ね、軸線周りに捲回して扁平状に圧縮したものである。
この電極体２０のうち、軸線の一方側（図２中、右方）には、正極板２１の正極集電箔２２が露出する正極露出部２１ｍが設けられ、軸線の他方側（図２中、左方）には、負極板３１の負極集電箔３２が露出する負極露出部３１ｍが設けられている。前述した正極集電部材５１の集電部５２は、正極露出部２１ｍに溶接されている。また、前述した負極集電部材６１の集電部６２は、負極露出部３１ｍに溶接されている。
正極端子部材５０のうち正極集電部材５１は、図１〜図３に示すように、電池ケース１０の内部に配置される集電部５２と、この集電部５２から延び、電池ケース１０の外部に出る延出部５４とを有する。集電部５２は、正極露出部２１ｍに溶接されているほか、矩形板状で後述する内側絶縁部材７０を介してケース蓋部材１３に係合する係合部５３を含んでいる。延出部５４は、集電部５２のうち係合部５３の中央から延びる中実の円柱状である。なお、この延出部５４の先端部分は、円筒状とされており、後述するようにかしめ変形されるカシメ予定部５５ａとなっている。この正極集電部材５１は、純アルミニウム（Ａ１０５０）からなる。カシメ予定部５５ａを変形させやすい上、導電率が高い（体積固有抵抗が低い）からである。
一方、図３に示すように、正極端子部材５０のうち正極外側部材５７は、クランク状に屈曲した板材からなり、後述するカシメ部５５の座となる平板状のカシメ座部５７ｂと、段状に屈曲する段差部５７ｅと、次述する正極接続ボルト５９が係合すると共に、バスバーＢＵＳなどの外部端子が接触する平板状の外部端子当接部５７ｆとからなる。カシメ座部５７ｂには正極集電部材５１の延出部５４を挿通する延出部挿通孔５７ｃが、外部端子当接部５７ｆには、正極接続ボルト５９の雄ねじ部５９ｃを挿通するボルト挿通孔５７ｇが穿孔されている。正極外側部材５７は、Ａｌ−Ｍｇ系またはＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系のアルミニウム合金（Ａ５０５２）からなる。後述するように、バスバー（外部端子）を締結した場合に、正極集電部材５１に比して、容易に変形しない耐力が要求されるからである。
また、正極端子部材５０のうち正極接続ボルト５９は、図３に示すように、矩形板状の頭部５９ｂと、この頭部５９ｂの中央部分から延び雄ねじが形成された雄ねじ部５９ｃと、雄ねじ部５９ｃの先端部分に位置する円柱状の軸部５９ｄとからなる。正極接続ボルト５９も、Ａｌ−Ｍｇ系またはＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系のアルミニウム合金（ＪＩＳ規格５０００番台あるいは６０００番台のアルミニウム合金材、例えば、Ａ５０５２）からなる。雄ねじ部５９ｃを設けており、後述するバスバー（外部端子）を締結した場合に、容易に変形しない耐力が要求されるからである。
内側絶縁部材７０は、電気絶縁性を有し弾性変形可能な樹脂からなり、正極集電部材５１の係合部５３を電池縦方向ＤＨの上方（図３中、上方）から覆って、係合部５３とケース蓋部材１３との間を絶縁するカバー部７１と、このカバー部７１の中央から円筒状に突出し、内側の延出部挿通孔７３ｂに挿通した正極集電部材５１の延出部５４を取り囲む筒状突部７３とからなる。延出部５４及びこれを取り囲む筒状突部７３は、ケース蓋部材１３のケース貫通孔１３ｋ内に挿通され、筒状突部７３は延出部５４とケース蓋部材１３のケース貫通孔１３ｋとの間を絶縁している。
また、外側絶縁部材８０も、電気絶縁性を有し弾性変形可能な樹脂からなり、ケース蓋部材１３の上面１３ｐに当接している。外側絶縁部材８０は、正極外側部材５７のカシメ座部５７ｂ及び正極接続ボルト５９の頭部５９ｂと、ケース蓋部材１３の上面１３ｐとの間に介在して、これらを絶縁している。外側絶縁部材８０には、正極外側部材５７のカシメ座部５７ｂを受け入れる凹状の座部収容部８１と、正極接続ボルト５９の頭部５９ｂを受け入れる凹状の頭部収容部８３とを有する。座部収容部８１の略中央には、正極集電部材５１の延出部５４を挿通する延出部挿通孔８１ｂが穿孔されている。
図３に示すように、電池１では、正極集電部材５１の係合部５３、内側絶縁部材７０、ケース蓋部材１３、外側絶縁部材８０、及び正極外側部材５７の順に重なり、正極集電部材５１の延出部５４は、内側絶縁部材７０の延出部挿通孔７３ｂ、ケース蓋部材１３のケース貫通孔１３ｋ、外側絶縁部材８０の延出部挿通孔８１ｂ、及び正極外側部材５７の延出部挿通孔５７ｃを挿通している。正極集電部材５１の延出部５４の先端部分のカシメ予定部５５ａは、カシメにより外側に拡げるように傘状に変形させてカシメ部５５とされている。かくして、カシメ部５５は、このかしめ変形により延出部５４から延出部挿通孔５７ｃの外側に向けて拡がり、正極外側部材５７のうち延出部挿通孔５７ｃの周囲の貫通孔周囲部５７ｄを環状に覆い、延出部５４及び正極外側部材５７を電池ケース１０に固定している。なお、正極接続ボルト５９は、その頭部５９ｂが外側絶縁部材８０の頭部収容部８３に収容され、雄ねじ部５９ｃが正極外側部材５７のボルト挿通孔５７ｇに挿通されているので、取り外し不能となっている。
なお、負極についても、同様の形態の負極端子部材６０（負極集電部材６１，負極外側部材６７，負極接続ボルト６９）が、内側絶縁部材７０及び外側絶縁部材８０により、絶縁を保ちつつ、負極集電部材６１のカシメ部６５の形成により、ケース蓋部材１３に固設されている。
さらに本実施形態の電池１では、正極集電部材５１のカシメ部５５と正極外側部材５７のカシメ座部５７ｂとをレーザ光を用いて溶接し、両者間を電気的に導通させて、両者間の導通抵抗を低下させている（図４〜図７参照）。具体的には、図５，図７に示すように、カシメ部５５の外周縁部５５ｐに、カシメ部５５の外周縁部５５ｐと正極外側部材５７とを溶接して導通した連続ビード部５６ｂを形成している。この連続ビード部５６ｂは、複数（本実施形態では４つ）のスポット状のビード部５６ｃが、カシメ部５５及び延出部５４の中心軸ＡＸＥ周りの周方向ＲＨに、一部重なりつつ連なったものである。
本実施形態では、ビード部５６ｃは、レーザ光（第１レーザ光Ｌ１）を照射中に照射位置を移動させず１点に照射し、平面視、円形のスポット状に形成してある（図７参照）。このビード部５６ｃ（連続ビード部５６ｂ）は、カシメ部５５と正極外側部材５７とに由来する第１合金からなる。即ち、ビード部５６ｃ（連続ビード部５６ｂ）は、正極集電部材５１をなす純アルミニウムと正極外側部材５７をなすＡｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金とが混合した第１合金からなっており、純アルミニウムとＡｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金の中間の熱膨張率を示す。
なお、連続ビード部５６ｂは、カシメ部５５の外周縁部５５ｐのうち、図５において、時計の９時の位置に形成されている。正極外側部材５７の外部端子当接部５７ｆは、図４において二点鎖線及び破線で示すように、正極接続ボルト５９の雄ねじ部５９ｃに螺合した２つのナットＮＴを用いて、他の電池の端子との間を接続するバスバーＢＵＳ（外部端子）と圧接して電気的に導通する。このため、カシメ部５５と正極外側部材５７とを導通させる連続ビード部５６ｂを、正極外側部材５７の外部端子当接部５７ｆに最も近い部位に形成している。これにより、正極外側部材５７の外部端子当接部５７ｆから、連続ビード部５６ｂまでの電流経路を、最も短くでき、正極外側部材５７に発生する抵抗を最も低くできるからである。
さらに、カシメ部５５の径方向ＥＨのうち、カシメ部５５の中心軸ＡＸＥに向かう方向を径方向内側ＥＨ１とすると、本実施形態の電池１では、連続ビード部５６ｂに一部が重なるようにして、この連続ビード部５６ｂよりもカシメ部５５の径方向内側ＥＨ１に、連続ビード部５６ｂとカシメ部５５とを溶融後固化させた連続補助ビード部５６ｄを形成している。この連続補助ビード部５６ｄは、複数（本実施形態では４つ）のスポット状の補助ビード部５６ｅが、カシメ部５５の周方向ＲＨに一部重なりつつ連なったものである。また、各々（４つ）の補助ビード部５６ｅは、それぞれ、ビード部５６ｃよりも径方向内側ＥＨ１に位置し、しかも、ビード部５６ｃに重なって形成されている。なお本実施形態では、補助ビード部５６ｅは、レーザ光（第２レーザ光Ｌ２）を照射中に照射位置を移動させず１点に照射し、平面視、円形のスポット状に形成している（図８参照）。このため、補助ビード部５６ｅ（連続補助ビード部５６ｄ）は、カシメ部５５とビード部５６ｃとに由来する第２合金からなる。即ち、補助ビード部５６ｅ（連続補助ビード部５６ｄ）は、正極集電部材５１をなす純アルミニウムとビード部５６ｃをなす第１合金（純アルミニウムとＡｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金）とが混合した第２合金からなっており、純アルミニウムと第１合金の中間の熱膨張率を示す。
ところで、本実施形態とは異なり、図９及び図１０に示す比較形態のように、補助ビード部５６ｅ（連続補助ビード部５６ｄ）を設けず、正極集電部材５１のカシメ部５５と正極外側部材５７のカシメ座部５７ｂとを溶接する連続ビード部ＣＢＤ（４つのビード部ＢＤ）のみ設けた場合には、ビード部ＢＤのうち、径方向内側ＥＨ１寄り（図９中、右側）の部位に、亀裂ＣＲが高い確率で生じる。前述したように、正極集電部材５１(カシメ部５５)には純アルミニウムを用いる一方、正極外側部材５７にはＡｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金を用いている。純アルミニウムはＡｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金に比して熱膨張率が大きいので、純アルミニウムとアルミニウム合金とが混ざった第１合金からなるビード部ＢＤの熱膨張率は、純アルミニウムとアルミニウム合金の中間の値となる。つまり、カシメ部５５（純アルミニウム）に比して、ビード部ＢＤ（第１合金）は熱膨張率が低い。このため、レーザ溶接により形成されたビード部ＢＤが冷えるに連れて、このビード部ＢＤとカシメ部５５との間に、熱膨張差による熱応力が発生する。特に、ビード部ＢＤをカシメ部５５の外周縁部５５ｐに形成したので、ビード部ＢＤと、カシメ部５５のうち、このビード部ＢＤよりもカシメ部５５の径方向内側ＥＨ１寄りの部位との間で熱応力が大きくなる。このため、ビード部ＢＤのうち、カシメ部５５の径方向内側ＥＨ１寄りの部位に、亀裂ＣＲが生じ易いと考えられる。
これに対し本実施形態の電池１では、前述のように、正極集電部材５１のカシメ部５５と正極外側部材５７のカシメ座部５７ｂとを溶接するビード部５６ｃ（連続ビード部５６ｂ）を設けるのみならず、各ビード部５６ｃ（連続ビード部５６ｂ）の径方向内側ＥＨ１に、それぞれビード部５６ｃに一部重なる形態で、このビード部５６ｃとカシメ部５５とを溶融後固化した補助ビード部５６ｅ（連続補助ビード部５６ｄ）を設けている（図６，図７参照）。即ち、亀裂ＣＲが生じやすいビード部ＢＤ（５６ｃ）のうち、カシメ部５５の径方向内側ＥＨ１の部位を、このビード部ＢＤ（５６ｃ）に代えて、補助ビード部５６ｅとしている。この補助ビード部５６ｅは、前述の第２合金からなる。従って、第２合金からなる補助ビード部５６ｅとその周囲のカシメ部５５との間の熱膨張差は、第１合金からなるビード部ＢＤ（５６ｃ）とその周囲のカシメ部５５との間の熱膨張差よりも小さくなり、ビード部ＢＤとは異なり、補助ビード部５６ｅには、熱膨張差による亀裂が生じにくい。かくして、この電池１では、ビード部ＢＤに亀裂を有するものとなるのを防止して、ビード部５６ｃによる正極外側部材５７と正極集電部材５１のカシメ部５５との間の良好な導通を確保できる。
なお、負極側においても、負極集電部材６１のカシメ部６５と負極外側部材６７のカシメ座部６７ｂとをレーザ光を用いて溶接し、両者間を電気的に導通させて、両者間の導通抵抗を低下させる。具体的には、連続ビード部６６ｂをなす４つのビード部６６ｃを、カシメ部６５の外周縁部６５ｐのうち、負極外側部材６７の外部端子当接部６７ｆに最も近い部位に形成している。
正極集電部材５１及び正極外側部材５７と電池ケース１０（ケース蓋部材１３）との間に絶縁性樹脂からなる絶縁部材７０，８０を備える場合、レーザ光照射による入熱で、各部材のうち照射された部位の近傍が昇温し、これに接触する絶縁部材７０，８０をなす絶縁性樹脂が、熱による変形や変質等を生じ、絶縁性が低下する虞がある。
これに対し、上述の電池１では、連続ビード部５６ｂをなすビード部５６ｃ、及び連続補助ビード部５６ｄをなす補助ビード部５６ｅをそれぞれスポット状としている。このため、レーザ光Ｌ１，Ｌ２の照射が間欠的に行われ、照射と次の照射との間に時間が空くので、その間に、熱が正極外側部材５７の他の部分や正極集電部材５１の他の部分へ伝えられ、絶縁部材７０，８０への熱の伝わりを少なくすることができる。これにより、上述の電池１では、連続ビード部５６ｂ及び連続補助ビード部５６ｄを有しながらも、絶縁性樹脂からなる絶縁部材７０，８０の熱による変形や変質が防止された、信頼性の高い電池１とすることが可能である。
本実施形態の電池１は、以下のようにして製造する。まず、ケース蓋部材１３、正極端子部材５０（５１，５７，５９）、負極端子部材６０（６１，６７，６９）、内側絶縁部材７０、外側絶縁部材８０を用意する。図３に示すように、正極集電部材５１の係合部５３を内側絶縁部材７０のカバー部７１で覆い、内側絶縁部材７０の延出部挿通孔７３ｂ、ケース蓋部材１３のケース貫通孔１３ｋ、外側絶縁部材８０の延出部挿通孔８１ｂ、及び正極外側部材５７の延出部挿通孔５７ｃに、正極集電部材５１の延出部５４を挿通する。また、正極接続ボルト５９の頭部５９ｂを外側絶縁部材８０の頭部収容部８３に収容し、雄ねじ部５９ｃを正極外側部材５７のボルト挿通孔５７ｇに挿通した状態とする。ここで、延出部５４の先端に位置し、正極外側部材５７から突出しているカシメ予定部５５ａを、外側に拡げるように傘状にかしめ変形させてカシメ部５５を形成し、正極集電部材５１の係合部５３とカシメ部５５との間に、内側絶縁部材７０、ケース蓋部材１３、外側絶縁部材８０、及び正極外側部材５７を保持する。これにより、正極端子部材５０の正極集電部材５１及び正極外側部材５７が、ケース蓋部材１３に固設される。なお、正極接続ボルト５９は、頭部５９ｂが外部端子当接部５７ｆに係合して、取り外し不能となる。
なお、負極についても、同様に図示しないカシメ予定部をかしめ変形させてカシメ部６５を形成することにより、負極集電部材６１の係合部６３とカシメ部６５との間で、内側絶縁部材７０、ケース蓋部材１３、外側絶縁部材８０、及び負極外側部材６７を保持する。これにより、負極端子部材６０の負極集電部材６１及び負極外側部材６７が、ケース蓋部材１３に固設される。
次に、図８に示すように、スポット状の第１レーザ光Ｌ１を、所定の時間に亘り移動させることなく、カシメ部５５の外周縁部５５ｐのうち周方向ＲＨの一部、及び正極外側部材５７のうち、この外周縁部５５ｐの一部の下方に位置する部位に照射して、カシメ部５５の外周縁部５５ｐと正極外側部材５７とを溶接してビード部５６ｃを形成する（ビード部形成工程）。
次いで、スポット状の第２レーザ光Ｌ２を、所定の時間に亘り移動させることなく、カシメ部５５のうち、先に形成したビード部５６ｃの径方向内側ＥＨ１に照射して、ビード部５６ｃのうち径方向内側ＥＨ１寄りの部位とカシメ部５５とを溶融後固化させた補助ビード部５６ｅを形成する（補助ビード部形成工程）。
なお、本実施形態では、第２レーザ光Ｌ２の出力パワーを、第１レーザ光Ｌ１の出力パワーよりも小さくしている。また、第２レーザ光Ｌ２の照射時間を、第１レーザ光Ｌ１の照射時間よりも短くしている。つまり、補助ビード部５６ｅの形成に際しては、ビード部５６ｃの形成に比して、レーザ光として入力されるエネルギーを小さくしている。補助ビード部５６ｅでは、カシメ部５５の下方の正極外側部材５７までも溶融させないためである。
その後、このビード部形成工程と補助ビード部形成工程とを４回繰り返して、連続ビード部５６ｂ及び連続補助ビード部５６ｄを形成する。なお、２回目以降のビード部５６ｃを形成する際には、新たに形成するビード部５６ｃが、前回形成したビード部５６ｃの一部と重なるように、第１レーザ光Ｌ１を照射する。また、２回目以降の補助ビード部５６ｅを形成する際には、新たに形成する補助ビード部５６ｅが、直前に形成したビード部５６ｃの一部と重なるようにするほか、前回形成した補助ビード部５６ｅの一部とも重なるように、第２レーザ光Ｌ２を照射する。かくして、端子部材付きケース蓋１８を形成する。なお、前述したように、連続ビード部５６ｂは、カシメ部５５の外周縁部５５ｐのうち、図５において、時計の９時の位置に形成する。
そのほかは、公知の手法で電池１を製造する。即ち、端子部材付きケース蓋１８の正極集電部材５１の集電部５２を、別途公知の手法で形成しておいた電極体２０の正極露出部２１ｍに溶接する。また、負極端子部材６０の集電部６２を、電極体２０の負極露出部３１ｍに溶接する。次いで、電極体２０にフィルム包囲体１７を被せて、これらをケース本体部材１１内に挿入し、ケース本体部材１１の開口１１ｈをケース蓋部材１３で塞ぐ。そして、ケース本体部材１１とケース蓋部材１３とを、全周にわたりレーザ溶接する。その後、注液孔１３ｈから電解液９０を注液し、注液孔封止材１５で注液孔１３ｈを気密に封止する。次いで、この電池１について、初充電及び各種検査を行う。かくして、電池１が完成する。
この電池１の製造方法では、ビード部形成工程でビード部５６ｃを形成した後、補助ビード部形成工程において補助ビード部５６ｅを形成するので、ビード部５６ｃが亀裂ＣＲを有するものとなるのを確実に防止できる。これにより、ビード部５６ｃ（連続ビード部５６ｂ）によって、正極外側部材５７と正極集電部材５１のカシメ部５５との間の良好な導通を確保した電池１を製造できる。
さらにこの電池１の製造方法では、上述のようにビード部５６ｃを形成した後に補助ビード部５６ｅを形成するのを繰り返して、連続ビード部５６ｂ及び連続補助ビード部５６ｄを形成する。即ち、ビード部５６ｃの形成の次に補助ビード部５６ｅを形成して、ビード部５６ｃにおける亀裂ＣＲの発生を防止した後に、次のビード部５６ｃを形成する。従って、ビード部５６ｃに発生した亀裂ＣＲが、隣り合うビード部５６ｃの亀裂ＣＲ発生に影響を及ぼすことが無く、亀裂ＣＲを有さない複数のビード部５６ｃが連なる連続ビード部５６ｂを確実に形成することができる。
加えて、上述の電池１の製造方法では、４回にわたるビード部形成工程で、連続ビード部５６ｂを、カシメ部５５の外周縁部５５ｐのうち、正極外側部材５７の外部端子当接部５７ｆに最も近い部位に形成する。これにより、正極外側部材５７の外部端子当接部５７ｆから、連続ビード部５６ｂまでの電流経路を、最も短くでき、正極外側部材５７に発生する抵抗を最も低くした電池１を製造できる。
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。
例えば、上述した実施形態では、複数のビード部５６ｃが連なった連続ビード部５６ｂ、及び複数の補助ビード部５６ｅが連なった連続補助ビード部５６ｄを有する電池１を示した。しかし、一対のビード部５６ｃと補助ビード部５６ｅとを、カシメ部５５の周方向ＲＨに散点状（例えば、周方向ＲＨに９０度ずつ離して４箇所）に配置する形態としても良い。
また、上述した実施形態では、連続ビード部５６ｂ及び連続補助ビード部５６ｄを１つずつ（一群ずつ）設けた電池１を示した。しかし、複数組の連続ビード部５６ｂ及び連続補助ビード部５６ｄを、カシメ部５５の周方向ＲＨに散点状（例えば、周方向ＲＨに９０度ずつ離して４箇所）に配置する形態としても良い。
１ 電池（リチウムイオン二次電池）
１０ 電池ケース
１３ｋ ケース貫通孔
５０ 正極端子部材
５１ 正極集電部材（集電部材）
５４ 延出部
５５ａ カシメ予定部
５５ カシメ部
５５ｐ （カシメ部の）外周縁部
ＡＸＥ （カシメ部の）中心軸
ＲＨ （カシメ部の）周方向
ＥＨ （カシメ部の）径方向
ＥＨ１ （カシメ部の）径方向内側
５６ｂ 連続ビード部
５６ｃ ビード部
５６ｄ 連続補助ビード部
５６ｅ 補助ビード部
５７ 正極外側部材（外側部材）
５７ｂ カシメ座部
５７ｃ 延出部挿通孔（部材貫通孔）
５７ｄ 貫通孔周囲部（部材貫通孔の周囲）
５７ｆ 外部端子当接部（導通部）
７０ 内側絶縁部材
８０ 外側絶縁部材
９０ 電解液（非水電解液）
Ｌ１ 第１レーザ光
Ｌ２ 第２レーザ光

Claims (6)

  1. 電池ケースと、
    上記電池ケースの外部に配置され、Ａｌ−Ｍｇ系またはＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系のアルミニウム合金からなる外側部材と、
    電池ケース内から延び、上記電池ケースに設けられたケース貫通孔及び上記外側部材を貫通する部材貫通孔を通じて上記電池ケースの外部に出る延出部、及び、
    上記延出部から上記部材貫通孔の外側に向けて拡がり、上記外側部材のうち上記部材貫通孔の周囲を環状に覆い、上記延出部及び上記外側部材を上記電池ケースに固定してなるカシメ部を有し、
    純アルミニウムからなる集電部材と、を備える
    電池であって、
    上記カシメ部と上記外側部材とに由来する第１合金からなり、上記カシメ部の外周縁部と上記外側部材とを導通するビード部と、
    上記ビード部と上記カシメ部とに由来する第２合金からなり、上記ビード部よりも上記カシメ部の径方向内側に位置する補助ビード部と、を備える
    電池。
  2. 請求項１に記載の電池であって、
    前記ビード部は、
    複数のスポット状のビード部が前記カシメ部の周方向に一部重なりつつ連なる連続ビード部をなしており、
    前記補助ビード部は、
    複数のスポット状の補助ビード部が上記カシメ部の周方向に一部重なりつつ連なる連続補助ビード部をなしており、
    前記外側部材は、外部端子が当接して導通する導通部を含み、
    上記連続ビード部は、
    上記カシメ部の前記外周縁部のうち、上記外側部材の上記導通部に最も近い部位に位置してなる
    電池。
  3. 請求項２に記載の電池であって、
    前記集電部材及び前記外側部材と、前記電池ケースとの間を絶縁する、絶縁性樹脂からなる絶縁部材を有する
    電池。
  4. 電池ケースと、
    上記電池ケースの外部に配置され、Ａｌ−Ｍｇ系またはＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系のアルミニウム合金からなる外側部材と、
    電池ケース内から延び、上記電池ケースに設けられたケース貫通孔及び上記外側部材を貫通する部材貫通孔を通じて上記電池ケースの外部に出る延出部、及び、
    上記延出部から上記部材貫通孔の外側に向けて拡がり、上記外側部材のうち上記部材貫通孔の周囲を環状に覆い、上記延出部及び上記外側部材を上記電池ケースに固定してなるカシメ部を有し、
    純アルミニウムからなる集電部材と、
    上記カシメ部と上記外側部材とに由来する第１合金からなり、上記カシメ部の外周縁部と上記外側部材とを導通するビード部と、
    上記ビード部と上記カシメ部とに由来する第２合金からなり、上記ビード部よりも上記カシメ部の径方向内側に位置する補助ビード部と、を備える
    電池の製造方法であって、
    上記カシメ部の上記外周縁部の一部とこの外周縁部の一部が覆う上記外側部材の一部に向けて、第１レーザ光を照射して、上記ビード部を形成するビード部形成工程と、
    上記カシメ部のうち、上記ビード部形成工程で形成した上記ビード部の上記径方向内側に第２レーザ光を照射して、上記補助ビード部を形成する補助ビード部形成工程と、を備える
    電池の製造方法。
  5. 請求項４に記載の電池の製造方法であって、
    前記ビード部は、
    複数のスポット状のビード部が前記カシメ部の周方向に一部重なりつつ連なる連続ビード部をなしており、
    前記補助ビード部は、
    複数のスポット状の補助ビード部が前記カシメ部の周方向に一部重なりつつ連なる連続補助ビード部をなしており、
    前記ビード部形成工程は、
    被照射位置を固定して前記第１レーザ光を照射して、スポット状の上記ビード部を形成する工程であり、
    前記補助ビード部形成工程は、
    被照射位置を固定して前記第２レーザ光を照射して、スポット状の上記補助ビード部を形成する工程であり、
    上記ビード部形成工程と上記補助ビード部形成工程とを交互に行って、上記連続ビード部及び上記連続補助ビード部を形成する
    電池の製造方法。
  6. 請求項５に記載の電池の製造方法であって、
    前記外側部材は、外部端子が当接して導通する導通部を含み、
    前記ビード部形成工程で、
    前記連続ビード部を、前記カシメ部の前記外周縁部のうち、上記外側部材の上記導通部に最も近い部位に形成する
    電池の製造方法。
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