JP6573110B2 - 電池の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電池の製造方法に関する。

特開２０１２−２８２４６号公報には、電池の製造方法について、電池の内部端子と外部端子とを溶接する方法が開示されている。ここで開示される方法では、内部端子は、電池ケースから突出した軸を有しており、当該軸に外部端子が装着される。次に、内部端子の軸の先端には、窪みを有しており、当該窪みを押し広げつつ押圧して、外部端子に対して円盤状にかしめる。この際、かしめられた部位（かしめ部）の周縁部に、薄肉平坦部が形成される。そして、当該薄肉平坦部にレーザ光を照射してスポット溶接する（図５から図１１参照）。また、特開２００９−２８３２５６号公報にも同様に内部端子と外部端子が溶接された構造が開示されている。

特開２０１２−２８２４６号公報 特開２００９−２８３２５６号公報

レーザ光を照射するスポット溶接では、スパッタの飛散が問題となりうる。上述した特許文献１および２には、スパッタの飛散をどのように防止するかという点について提案されていない。かかる問題を解消させるべく、本発明者は、さらに筒状のガード部材で溶接部（かしめ部）を囲み、レーザを照射することを試みた。この場合、スパッタの飛散は防止できるものの、溶接部分の品質がばらつきやすく、細かな工程管理が必要になるという新たな問題が生じた。

ここで提案される方法は、電池ケースと、電池ケース内に配置される内部端子と、電池ケース外に配置される外部端子とを備えた電池に適用することができる。ここで、電池ケースは、取付孔を有している。外部端子は、取付孔に重ねられる装着孔を有している。内部端子は、取付孔および装着孔を通じて外部端子から突出した部位に溶接部を有している。提案される電池の製造方法は、側面に通気孔を有する筒状のガード部材によって、溶接部を囲む工程と、ガード部材の一端の開口または通気孔のうち一方からガスを供給し、他方からガスが流出するようにガード部材内にガスを流通させつつ、溶接部にレーザ光を照射してレーザ溶接を行なう工程とを含んでいる。この製造方法によれば、内部端子と外部端子の溶接部分の品質が安定し、溶接品質が向上する。

図１は、内部端子と外部端子とが取付けられた部位を模式的に示す電池ケースの部分断面図である。 図２は、ここで提案される電池の製造方法を模式的に示す電池ケースの部分断面図である。 図３は、ここで提案される電池の製造方法について他の形態を模式的に示す電池ケースの部分断面図である。

以下、ここで提案される電池の製造方法について一実施形態を説明する。各図において同じ作用または機能を奏する部位には、適宜に同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、内部端子と外部端子とが取付けられた部位を模式的に示す電池ケースの部分断面図である。図１では、スパッタガードを取付けてレーザ溶接を行なう方法が図示されている。

電池１０は、図１に示すように、電池ケース１１と、電池ケース１１内に配置される内部端子１２と、電池ケース１１外に配置される外部端子１３とを備えている。図１に示された形態では、内部端子１２と外部端子１３は、電池ケース１１の蓋１１ａに取付けられている。図１には、内部端子１２と外部端子１３が取付けられる蓋１１ａの断面が示されている。内部端子１２と外部端子１３とは、図１に示すように、蓋１１ａを挟んだ状態でかしめられ、かつ、溶接される。以下に、内部端子１２と外部端子１３の構造を説明する。

内部端子１２と外部端子１３とが取付けられた部位では、電池ケース１１は、取付孔１１ａ１を有している。電池ケース１１の内面にはガスケット１４が装着されている。ガスケット１４は、取付孔１１ａ１の内周面および取付孔１１ａ１の周りを覆うように、蓋１１ａの内周面に装着されている。ガスケット１４は、電池ケース１１の内部から取付孔１１ａ１を通じてガスが漏れるのを防止する部材である。またガスケット１４は絶縁性を有しており、電池ケース１１と内部端子１２とを絶縁している。

内部端子１２は、ガスケット１４の内側面に装着されている。内部端子１２は、取付孔１１ａ１を通じて電池ケース１１の外に突出する突出部１２ａを有している。なお、図１の二点鎖線は、変形前の内部端子１２の突出部１２ａの当初の断面形状を示している。内部端子１２の突出部１２ａは、図１に二点鎖線で示されているように、軸方向に延びており、先端部に窪み１２ａ１を有している。この実施形態では、内部端子１２は、取付孔１１ａ１および取付孔１１ａ１の周りに装着されたガスケット１４に装着されており、突出部１２ａは、ガスケット１４を通じて取付孔１１ａ１に装着されている。

電池ケース１１の外側面には、取付孔１１ａ１の周りに絶縁材１５が装着されている。絶縁材１５には、内部端子１２の突出部１２ａが挿通される挿通孔１５ａを有している。絶縁材１５は、図１に示すように、内部端子１２の突出部１２ａに挿通孔１５ａを挿通し、電池ケース１１の蓋１１ａの上に配置されている。外部端子１３は、内部端子１２の突出部１２ａに装着される装着孔１３ａを有している。外部端子１３は、内部端子１２の突出部１２ａに装着孔１３ａを挿通し、絶縁材１５の上に配置されている。上述のように、内部端子１２の突出部１２ａには、図１中の二点鎖線で示されているように当初窪み１２ａ１がある。当該窪み１２ａ１は、図１に示すように、外部端子１３が装着された後、工具にて押し広げられて外部端子１３にかしめられる。内部端子１２には、外部端子１３にかしめられた部位に溶接部１２ｂが設けられ、外部端子１３には当該溶接部１２ｂが当たる部位に被溶接部１３ｂが設けられている。

このように、電池ケース１１（ここでは蓋１１ａ）は、取付孔１１ａ１を有している。外部端子１３は、取付孔１１ａ１に重ねられる装着孔１３ａを有している。内部端子１２は、取付孔１１ａ１および装着孔１３ａを通じて外部端子１３から突出した部位に溶接部１２ｂを有している。

本発明者は、図１に示すように、溶接時にスパッタが飛散するのを防止するために、内部端子１２と外部端子１３とがかしめられたかしめ部を筒状のガード部材２０（スパッタガードとも称される）で囲い、レーザ溶接を行なうことを試みた。しかし、単純に筒状のガード部材２０によってかしめ部を囲み、レーザ溶接を行なった場合には溶接品質がばらつきやすい。不良事象として、例えば、溶接部１２ｂに焦げが生じたり、溶接不良が生じたりする。溶接部１２ｂに生じる焦げは、溶接に利用されるガスが焦げ付いたものと推察される。溶接不良は、例えば、溶接時に溶接に利用されるガスが不足されることに起因するものと推察される。ここで、溶接に利用されるガスは、シールドガスやアシストガスなどと称されるガスである。

このように、溶接の品質がばらつく原因について、本発明者は、レーザ溶接中に溶接部に供給されるガスが不足する状況が生じるためと考えている。つまり、レーザ溶接では、溶接に利用されるガスが供給されつつ、レーザ光が溶接部１２ｂに照射される。図１に示すような筒状のガード部材２０で、内部端子１２の溶接部１２ｂが囲まれている場合、ガスはガード部材２０の上部の開口２２から供給される。溶接部１２ｂにレーザ光が照射されると、溶接部１２ｂ付近においてガスが消費される。このとき消費されたガスが、ガード部材２０の内部で留まり、新たなガスが溶接部１２ｂに供給されにくい状況が生じうる。また、電池ケース１１の内部端子１２と外部端子１３との溶接では、かかるガード部材２０の内径が８ｍｍ程度と１ｃｍにも満たない程度に狭い場合があり、消費されたガスと、新たに供給されたガスとがガード部材２０内で入れ替わりにくい。このため、内部端子１２と外部端子１３とを溶接する用途では、ガード部材２０によって溶接部１２ｂを囲むと、溶接に作用するフレッシュなガスが不足しやすく、溶接品質がばらつきやすくなると、本発明者は推察している。

このような推察を基に、本発明者は、内部端子１２と外部端子１３の溶接工程を含む電池の製造方法について新規な方法を提案する。

図２は、ここで提案される電池の製造方法を模式的に示す電池ケースの部分断面図である。
ここで提案される電池の製造方法は、以下の工程Ａと工程Ｂとを含んでいる。
工程Ａは、側面に通気孔２１を有する筒状のガード部材２０Ａによって、溶接部１２ｂを囲む工程である。
工程Ｂは、ガード部材２０Ａの一端の開口２２または通気孔２１のうち一方からガスを供給し、他方からガスが流出するようにガード部材２０Ａ内にガスを流通させつつ、溶接部１２ｂにレーザ光を照射してレーザ溶接を行なう工程である。
ここで供給されるガスは、シールドガスやアシストガスなど、溶接に利用されるガスである。つまり、ガード部材２０Ａの一端の開口２２または通気孔２１のうち一方から他方へガスを一方向へ流しつつ、レーザ光を溶接部１２ｂに照射する。これにより、新たに供給されるガスによって、溶接で消費されたガスを掃気することができる。また、溶接時に新たに供給されるフレッシュなガスが溶接部１２ｂに供給されるようになる。このため、溶接品質が安定する。

例えば、図２に示す形態では、ガード部材２０Ａの開口２２の上方に、ガス供給装置のノズル４１と、レーザ光を照射する照射部４２，４３とが配置されている。そして、ノズル４１から、開口２２を通じてガード部材２０Ａ内にガスが供給される。開口２２を通じてガード部材２０Ａ内にガスが供給され続けると、ガスは、溶接部１２ｂ近傍に十分に充満し、ガード部材２０Ａ内は陽圧になる。換言すると、ガード部材２０Ａ内の気圧がガード部材２０Ａの外よりも高くなる。ガード部材２０Ａ内が陽圧になると、通気孔２１からガード部材２０Ａの外へガスが流出する。このように、開口２２から供給され、ガード部材２０Ａ内を通じて通気孔２１から流出されるガスの流れが生じる。この状態で溶接部１２ｂにレーザ光を照射してレーザ溶接が行なわれる。かかるレーザ溶接によって消費されたガスは、通気孔２１から流出していく。このため消費されたガスが溶接部１２ｂに留まり、焦げて溶接部１２ｂに付着するというような事象が防止されうる。また、溶接部１２ｂにおいて、新たに供給されるフレッシュなガスが溶接に作用しやすくなる。このため、溶接品質が良好な状態で安定する。

かかる形態において、通気孔２１は、ガード部材２０Ａの側面に対して外径方向に向かうにつれて徐々に拡がっているとよい。これにより、レーザ溶接によって消費されたガスがガード部材２０Ａ内からガード部材２０Ａの外へスムーズに排出されやすくなる。そして、新たに供給されるフレッシュなガスが溶接に作用しやすくなる。また、通気孔２１を設ける位置は、溶接部１２ｂから飛散するスパッタが届かない程度の高さに設けるのがよい。例えば、溶接部１２ｂを囲むように配置されたガード部材２０Ａの側面において、内部端子１２と外部端子１３とが溶接される位置ｈ１よりも３ｍｍ以上高い位置ｈ２に通気孔２１の開口の下端が設けられているとよい。これによって、溶接により生じるスパッタが通気孔２１に飛散するのを防止でき、スムーズなガスの流通が維持される。なお、図２に示すように、この場合、通気孔２１は、ガード部材２０Ａの側面に複数（例えば、２箇所）形成されていてもよい。またこの場合、通気孔２１は、ガード部材２０Ａの側面に、周方向に均等に配置されているとよい。これによって、ガード部材２０Ａからスムーズにガスが流出しうる。

また、図３は、ここで提案される電池の製造方法について他の形態を模式的に示す電池ケースの部分断面図である。

図３では、ガード部材２０Ｂの側面に形成された通気孔２１にガスを供給する配管２３が接続されている。配管２３には、ガスを供給する供給装置２４が接続されている。この形態では、配管２３を通じて通気孔２１からガード部材２０Ｂ内にガスを吹き出させる。これにより、ガード部材２０Ｂ内にガスが充満し、余剰のガスが、ガード部材２０Ｂの上部の開口２２から排出される。

この場合でも、通気孔２１から供給されたガスは、ガード部材２０Ｂ内に充満し、上部の開口２２から流出するように一方向に流れる。このように、側面に通気孔２１を有する筒状のガード部材２０Ｂによって、溶接部１２ｂを囲む（工程Ａ）。そして、通気孔２１からガスを供給し、上部の開口２２からガスが流出するようにガード部材２０Ｂ内にガスを流通させつつ、溶接部１２ｂにレーザ光を照射してレーザ溶接を行なう（工程Ｂ）。これによって、溶接時に溶接部１２ｂの近傍において新たに供給されたフレッシュなガスが作用しうる状態が維持される。このため、溶接部１２ｂにおいて、新たに供給されるフレッシュなガスが溶接に作用しやすくなり、溶接品質が良好な状態で安定する。

また、この実施形態では、溶接部１２ｂの近傍に新たにガスが吹き付けられるので、消費されたガスは溶接部１２ｂから押し出される。このため消費されたガスが焦げて溶接部１２ｂに付着するような事象が防止されうる。また、ガスを吹き出させる通気孔２１は、溶接部１２ｂから飛散するスパッタが届かない程度の高さに設けるのがよい。例えば、溶接部１２ｂを囲むように配置されたガード部材２０Ｂの側面において、内部端子１２と外部端子１３とが溶接される位置ｈ１よりも３ｍｍ以上高い位置ｈ２に通気孔２１の開口の下端が設けられているとよい。これによって、溶接時に生じるスパッタが通気孔２１に飛散するのを防止でき、スムーズなガスの流通が維持される。

以上、ここで提案される電池の製造方法の一実施形態を説明したが、ここで提案される電池の製造方法は、上述した実施形態に限定されない。例えば、電池の構造、蓋１１ａや内部端子１２や外部端子１３やガスケット１４や絶縁材１５などの形状や構造は、またガスケット１４や絶縁材１５の有無などは、特に言及されない限りにおいて限定されない。また、図面は模式的に示しており、必ずしも実際の寸法や形状を反映させたものではない。

１０ 電池
１１ 電池ケース
１１ａ 蓋
１１ａ１ 取付孔
１２ 内部端子
１２ａ 突出部
１２ｂ 溶接部
１３ 外部端子
１３ａ 装着孔
１３ｂ 被溶接部
１４ ガスケット
１５ 絶縁材
１５ａ 挿通孔
２０，２０Ａ，２０Ｂ ガード部材
２１ 通気孔
２２ 開口
２３ 配管
２４ 供給装置
４１ ノズル
４２，４３ 照射部

Claims (6)

1. 電池ケースと、
   前記電池ケース内に配置される内部端子と、
   前記電池ケース外に配置される外部端子と
   を備え、
   前記電池ケースは、取付孔を有し、
   前記外部端子は、前記取付孔に重ねられる装着孔を有し、
   前記内部端子は、前記取付孔および前記装着孔を通じて前記外部端子から突出した部位に溶接部を有する電池の製造方法であって、
   筒状のガード部材によって、前記溶接部を囲む工程と、
   前記ガード部材の一端の開口からガスを供給し、通気孔からガスが流出するように前記ガード部材内にガスを流通させつつ、前記溶接部にレーザ光を照射してレーザ溶接を行なう工程と
   を含み、
   ここで、
   前記ガード部材は、側面に前記通気孔を有し、内部端子と外部端子とが溶接される位置よりも３ｍｍ以上高い位置に前記通気孔の開口の下端が設けられており、
   前記通気孔は、ガード部材の側面に対して外径方向に向かうにつれて徐々に拡がっている、電池の製造方法。
2. 前記通気孔は、前記ガード部材の側面に複数形成されている、請求項１に記載された電池の製造方法。
3. 電池ケースと、
   前記電池ケース内に配置される内部端子と、
   前記電池ケース外に配置される外部端子と
   を備え、
   前記電池ケースは、取付孔を有し、
   前記外部端子は、前記取付孔に重ねられる装着孔を有し、
   前記内部端子は、前記取付孔および前記装着孔を通じて前記外部端子から突出した部位に溶接部を有する電池の製造方法であって、
   筒状のガード部材によって、前記溶接部を囲む工程と、
   前記ガード部材の一端の開口からガスを供給し、通気孔からガスが流出するように前記ガード部材内にガスを流通させつつ、前記溶接部にレーザ光を照射してレーザ溶接を行なう工程と
   を含み、
   ここで、
   前記ガード部材は、側面に前記通気孔を有し、内部端子と外部端子とが溶接される位置よりも３ｍｍ以上高い位置に前記通気孔の開口の下端が設けられており、
   前記通気孔は、前記ガード部材の側面に複数形成されている、
   電池の製造方法。
4. 前記通気孔は、前記ガード部材の側面に均等配置されている、請求項２または３に記載された電池の製造方法。
5. 電池ケースと、
   前記電池ケース内に配置される内部端子と、
   前記電池ケース外に配置される外部端子と
   を備え、
   前記電池ケースは、取付孔を有し、
   前記外部端子は、前記取付孔に重ねられる装着孔を有し、
   前記内部端子は、前記取付孔および前記装着孔を通じて前記外部端子から突出した部位
   に溶接部を有する電池の製造方法であって、
   前記溶接部の近傍に開口した通気孔を側面に有する筒状のガード部材によって、前記溶接部を囲む工程と、
   前記ガード部材の前記通気孔からガスを供給し、前記ガード部材の上端の開口からガスが流出するように前記ガード部材内にガスを流通させつつ、前記溶接部にレーザ光を照射してレーザ溶接を行なう工程と
   を含む、電池の製造方法。
6. 前記通気孔の開口の下端は、前記筒状のガード部材の内側面において、内部端子と外部端子とが溶接される位置よりも３ｍｍ以上高い位置に前記通気孔の開口の下端が設けられている、請求項５に記載された電池の製造方法。

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