JP7104885B2 - 電池の製造方法 - Google Patents

Description

ここでの開示は、電池の製造方法に関する。

特開２００９－２７７５９３号公報には、外装缶の開口に封口体を嵌合させて嵌合体を形成する工程と、嵌合体を前記封口体側から押圧した状態で、封口体の一部を前記外装缶に溶接する仮止め溶接工程と、封口体の外周を外装缶に溶接する本溶接工程とを備えた電池の製造方法が開示されている。

特開２０１５－１０７５１５号公報には、ケース本体の長手方向の両側面及び幅方向の両側面を、ケース本体の内側方向に向けて外側からそれぞれ治具によって押す。これによりケース本体と蓋との隙間が長手方向及び幅方向においてなるべく小さくなるように規制することが開示されている。

特開２０１３－２２３８７０号公報では、ケース本体の長手方向に沿った側面を押圧するための押圧部材を複数の押圧片に分割された構造とすることが開示されている。

特開２０１７－１９１６８３号公報では、ケース本体の開口に対して上方に沿った蓋をケース本体の開口に押さえ付けて押し広げる押さえ工程と、押さえ工程において押し広げられた蓋板と、ケース本体とを溶接することが開示されている。

特開２００９－２７７５９３号公報 特開２０１５－１０７５１５号公報 特開２０１３－２２３８７０号公報 特開２０１７－１９１６８３号公報

ところで、特許文献１では、仮止め溶接と本溶接が必要であり、溶接の工数が多くなり、サイクルタイムが長くなる。また、蓋が長手方向において予め反っている場合には、蓋をケース本体の開口に装着し、上方から押さえてケース本体の開口に合せる。その後、ケース本体の長手方向の両側面及び幅方向の両側面を、ケース本体の内方に向けて外側からそれぞれ治具によって押しても、押さえ部材を外すと蓋が上方に反り戻ることがある。このため仮溶接がされていない場合には、蓋の位置が安定しない。

ここで提案される電池の製造方法は、長手方向に沿って反った長方形の蓋を用意する工程と、蓋が装着される長方形の開口を有するケース本体を用意する工程と、蓋の中央部が外側に反るように蓋をケース本体の開口に装着する工程と、蓋の外側面の中央部を押さえ部材によって押し下げて蓋の長手方向に沿った縁をケース本体の開口の内側面に合わせる工程と、ケース本体の長手方向に沿った両側面の中央部に押圧力が集中するように、長手方向に沿った両側面を挟持部材によって挟持し、蓋の長手方向に沿った縁を挟む工程と、押さえ部材を蓋の外側面から離し、蓋の縁とケース本体の開口の縁とを溶接する工程とを含んでいる。

この電池の製造方法によれば、溶接する工程において、押さえ部材を蓋の外側面から離す前に仮溶接する必要がなく、蓋の縁とケース本体の開口の縁とを溶接することができ、サイクルタイムを短縮させることができる。

図１は、ケース本体２１の開口２１ａに蓋２２が装着された状態を示す斜視図である。 図２は、蓋合せ工程で蓋２２が押し下げられた状態を示す斜視図である。 図３は、蓋合せ工程で蓋２２が押し下げられた状態を示す断面図である。 図４は、挟持工程で、挟持部材３２，３３によって、蓋２２が、ケース本体２１の長手方向に沿った両側面２１ｂ，２１ｃに挟まれた状態を示す斜視図である。 図５は、挟持工程におけるケース本体２１の横断断面図である。 図６は、溶接工程を示す斜視図である。 図７は、上述した実施形態における挟持部材３２，３３を示す斜視図である。 図８は、他の一実施形態に係る挟持部材３２Ａ，３３Ａを示す斜視図である。 図９は、他の一実施形態に係る挟持部材３２Ｂ，３３Ｂを示す斜視図である。

以下、ここで開示される電池の製造方法の一実施形態を説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。本発明は、特に言及されない限りにおいて、ここで説明される実施形態に限定されない。

ここで提案される電池の製造方法は、蓋を用意する工程と、ケース本体を用意する工程と、装着工程と、蓋合せ工程と、蓋挟持工程と、溶接工程とを含んでいる。ここで、図１は、ケース本体２１の開口２１ａに蓋２２が装着された状態を示す斜視図である。

蓋を用意する工程では、図１に示されているように、長方形の蓋２２が用意される。ここで用意される蓋２２は、長手方向に沿って反っている。この実施形態では、ケース本体を用意する工程では、蓋２２が装着される長方形の開口２１ａを有するケース本体２１が用意される。

ここで用意されるケース本体２１および蓋２２の形状は、特に言及されない限りにおいて限定されない。ケース本体２１は、例えば、平な略直方体形状であるいわゆる角型のアルミケースであり得る。ケース本体２１には、図示は省略されるが、平な形状に成形された電極体を収容しうる収容空間を有している。開口２１ａは、収容空間に電極体を挿入するための開口である。蓋２２は、端子２３，２４および電極体（図示省略）が取り付けられた蓋アッセンブリとして用意されうる。また、蓋２２には、蓋２２とケース本体２１とが溶接されて密閉された後で、電池ケース内が所定以上の圧力になったときに破断する安全弁２５や、電池ケースに電解液を注入するための注液孔２６などが設けられていてもよい。

電極体は、いわゆる電池要素である。なお、電極体の具体的な形態は、特に限定されない限りにおいて、ここで例示される形態に限定されない。ここで例示される電極体は、詳細な図示は省略されているが、例えば、セパレータシートを介在させて、正極シートと負極シートとを重ねた、いわゆる積層型の電極体でもよい。また、電極体の他の形態として、正極シートと、第１のセパレータシートと、負極シートと、第２のセパレータシートとを、それぞれ長尺の帯状の部材とする。電極体は、長尺の帯状の第１のセパレータシートまたは第２のセパレータシートを介在させて、正極シートと負極シートとを重ねて捲回した、いわゆる捲回電極体でもよい。

この実施形態では、ケース本体２１は、平な略直方体形状である。このケース本体２１では、略直方体形状の長手方向に沿った一側面が開口している。なお、この実施形態では、用意されるケース本体２１の長手方向に沿った側面２１ｂ，２１ｃは、長手方向の中央部２１ｂ１，２１ｃ１（図２参照）において、それぞれ外側に少し膨らんでいる。これにより、蓋２２が開口２１ａにスムーズに装着される。なお、この実施形態に限定されず、用意されるケース本体２１の長手方向に沿った側面２１ｂ，２１ｃは、長手方向の中央部２１ｂ１，２１ｃ１（図２参照）において、それぞれ外側に少し膨らんでいなくてもよい。

また、この実施形態では、ケース本体２１の開口２１ａには、内側面側の縁に段差２１ｆ（図３参照）が設けられている。段差２１ｆは、ケース本体２１の短手に沿った開口２１ａの内側にのみに設けられている。なお、この実施形態では、段差２１ｆは、ケース本体２１の短手に沿った側面２１ｄ，２１ｅの縁の内側にのみに設けられているが、これに限定されない。段差２１ｆは、ケース本体２１の開口２１ａの全周になくてもよく、一部にあるとよい。また、段差２１ｆは、ケース本体２１の開口２１ａの全周にあってもよい。

装着工程は、図１に示されているように、蓋２２の中央部２２ａが外側に反るように蓋２２をケース本体２１の開口２１ａに装着する。この実施形態では、蓋２２は、ケース本体２１の開口２１ａに設けられた段差２１ｆに支持されている。かかる段差２１ｆは、棚部とも称される。

図２は、蓋合せ工程で蓋２２が押し下げられた状態を示す斜視図である。図３は、蓋合せ工程で蓋２２が押し下げられた状態を示す断面図である。蓋合せ工程では、図２および図３に示されているように、蓋２２の外側面の中央部２２ａが押さえ部材３１によって押し下げられて蓋２２の長手方向に沿った縁２２ｂ，２２ｃがケース本体２１の開口２１ａの内側面に合わせられる。蓋２２の中央部２２ａを押し下げる高さは、ケース本体２１の内側に段差２１ｆが設けられた位置を基準に蓋２２が、ケース本体２１の両側面２１ｂ，２１ｃを押圧する位置が設定されているとよい。

図４は、挟持工程で、挟持部材３２，３３によって、蓋２２が、ケース本体２１の長手方向に沿った両側面２１ｂ，２１ｃに挟まれた状態を示す斜視図である。図５は、挟持工程におけるケース本体２１の横断断面図である。

挟持工程では、図４に示されているように、挟持部材３２，３３によって長手方向に沿った両側面２１ｂ，２１ｃが挟持される。この実施形態では、蓋２２の外側面の中央部が押さえ部材３１によって押し下げられた状態で、ケース本体２１の両側面２１ｂ，２１ｃが挟持部材３２，３３によって挟持される。つまり、蓋２２の長手方向に沿った縁２２ｂ，２２ｃがケース本体２１の開口２１ａの内側面に合わせられた状態で、ケース本体２１の両側面２１ｂ，２１ｃが挟持部材３２，３３によって挟持される。この際、ケース本体２１の長手方向に沿った両側面２１ｂ，２１ｃの長手方向の中央部２１ｂ１，２１ｃ１に押圧力が集中するように、長手方向に沿った両側面２１ｂ，２１ｃが挟持部材３２，３３によって挟持されるとよい。これにより、挟持部材３２，３３によって、蓋２２の長手方向に沿った縁２２ｂ，２２ｃが、ケース本体２１の長手方向に沿った両側面２１ｂ，２１ｃに挟まれた状態になる。

この実施形態では、挟持部材３２，３３は、ケース本体２１の長手方向に沿った両側面２１ｂ，２１ｃに応じた所要の長さを有するブロック状の部材である。挟持部材３２，３３は、図示は省略するが、プレス機などに組み込まれているとよく、ケース本体２１の長手方向に沿った両側面２１ｂ，２１ｃに押し当てられるように構成されているとよい。そのうち、ケース本体２１の両側面２１ｂ，２１ｃの長手方向の中央部２１ｂ１，２１ｃ１に対向する面が少し盛り上がった段差３２ａ，３３ａ（図７参照）になっている。かかる挟持部材３２，３３が、ケース本体２１の長手方向に沿った両側面２１ｂ，２１ｃに押し当てられることによって、ケース本体２１の両側面２１ｂ，２１ｃの長手方向の中央部２１ｂ１，２１ｃ１に押圧力が集中する。これにより、挟持部材３２，３３およびケース本体２１の両側面２１ｂ，２１ｃによって、蓋２２の長手方向に沿った縁２２ｂ，２２ｃが挟み込まれる。

ここで、図５に示されているように、挟持部材３２，３３が、ケース本体２１の両側面２１ｂ，２１ｃを押圧する位置は、蓋２２の縁２２ｂ，２２ｃに少なくとも一部において重なっているとよい。例えば、蓋２２の厚さが１．５ｍｍである場合には、挟持部材３２，３３がケース本体２１の両側面２１ｂ，２１ｃを押圧する位置が、蓋２２の縁２２ｂ，２２ｃに厚さ方向において０．３ｍｍ以上重なっているとよい。また、ケース本体２１の内側に段差２１ｆ（図３参照）が設けられた位置を基準に、挟持部材３２，３３が、ケース本体２１の両側面２１ｂ，２１ｃを押圧する位置が設定されているとよい。

このように、挟持部材３２，３３がケース本体２１の両側面２１ｂ，２１ｃを押圧する位置が、蓋２２の縁２２ｂ，２２ｃに厚さ方向において重なっている幅Ｋ１は、蓋２２の厚さＫ２の大凡２０％以上であるとよく、例えば、２５％以上であるとよい。蓋２２の厚さＫ２は、蓋２２の厚さが一様でない場合には、両側面２１ｂ，２１ｃが当てられる蓋２２の縁２２ｂ，２２ｃの厚さで規定されうる。なお、挟持工程では、ケース本体２１の両側面２１ｂ，２１ｃを長手方向に均一に挟持することが可能である。これに対して、上述のようにケース本体２１の両側面２１ｂ，２１ｃの長手方向の中央部２１ｂ１，２１ｃ１に押圧力が集中させることによって、アルミ製のケース本体２１および蓋２２に対しては、例えば、１０Ｎ程度の押圧力で蓋２２を反り返りなく保持でき、押圧力が低く抑えられる。このため、挟持工程において、出力の小さいプレス機を用いることができ、設備コストを低く抑えることができる。

図６は、溶接工程を示す斜視図である。
溶接工程では、押さえ部材３１が蓋２２の外側面から離され、蓋２２の縁とケース本体２１の開口２１ａの縁とが溶接される。つまり、挟持部材３２，３３によって、ケース本体２１の長手方向に沿った両側面２１ｂ，２１ｃに蓋２２が挟まれた状態で、押さえ部材３１が蓋２２の外側面から離される。この状態で、蓋２２の縁とケース本体２１の開口２１ａの縁とが重なった部位にレーザＬが照射され、蓋２２の縁とケース本体２１の開口２１ａの縁とがレーザ溶接されるとよい。かかる溶接工程では、蓋２２の縁とケース本体２１の開口２１ａの縁とが全周に亘って溶接される。

このように、ここで提案される電池の製造方法では、溶接工程では、押さえ部材３１が蓋２２の外側面から離された時に、仮溶接がされていなくてもケース本体２１の開口に装着された状態で蓋２２が安定している。このため、仮溶接せずに本溶接することができる。このため、サイクルタイムを短くできる。

なお、溶接工程では、押さえ部材３１が蓋２２の外側面から離され、挟持部材３２，３３によって、ケース本体２１の長手方向に沿った両側面２１ｂ，２１ｃに蓋２２が挟まれた状態で、レーザ溶接の設備が置かれた溶接加工位置に移動させ、蓋２２の縁とケース本体２１の開口２１ａの縁とを溶接してもよい。

以下、挟持部材３２，３３の変形例を説明する。
図７は、上述した実施形態における挟持部材３２，３３を示す斜視図である。
上述した実施形態では、挟持部材３２，３３は、図７に示されているように、挟持部材３２，３３は、ケース本体２１の長手方向に沿った両側面２１ｂ，２１ｃ（図６参照）に応じた所要の長さを有するブロック状の部位を有する。そのうち、ケース本体２１の両側面２１ｂ，２１ｃの長手方向の中央部２１ｂ１，２１ｃ１（図６参照）に対向する面が少し盛り上がった段差になっている。挟持部材３２，３３の構造はかかる形態に限定されない。

図８は、他の一実施形態に係る挟持部材３２Ａ，３３Ａを示す斜視図である。
例えば、図８に示されているように、挟持部材３２Ａ，３３Ａは、長手方向に沿って中央と両端とに配置された、３つのブロック片３２１，３２２，３２３，３３１，３３２，３３３でそれぞれ構成されている。そして、挟持部材３２Ａ，３３Ａの中央のブロック片３２２，３３２が、両端のブロック片３２１，３２３、３３１，３３３に対して独立して動くように構成されていてもよい。この場合、挟持工程において、挟持部材３２Ａ，３３Ａが、ケース本体２１の両側面２１ｂ，２１ｃ（図４参照）を押圧する際に、両端のブロック片３２１，３２３、３３１，３３３よりも中央のブロック片３２２，３３２の押圧力を高くしてもよい。また、中央のブロック片３２２，３３２が、両端のブロック片３２１，３２３、３３１，３３３よりも先にケース本体２１の両側面２１ｂ，２１ｃに当たるように制御されてもよい。これにより、ケース本体２１の両側面２１ｂ，２１ｃの長手方向の中央部により高い押圧力を生じさせ、蓋２２が安定して挟持される。また、この場合、挟持部材３２Ａ，３３Ａは、図７に示されているように、ブロックに段差を設ける必要がなく、中央と、両端の押圧力をそれぞれ制御することができる。

図９は、他の一実施形態に係る挟持部材３２Ｂ，３３Ｂを示す斜視図である。
挟持部材３２Ｂ，３３Ｂは、それぞれ対向する２つのブロック片３２６，３２７，３３６，３３７で構成されていてもよい。この場合、挟持部材３２Ｂ，３３Ｂは、ケース本体２１の両側面２１ｂ，２１ｃ（図６参照）の長手方向の中央を押圧するブロック片３２６，３３６が、ケース本体２１の両側面２１ｂ，２１ｃの長手方向の両端を押圧するブロック片３２７，３３７に組み込まれていてもよい。ケース本体２１の両側面２１ｂ，２１ｃの長手方向の両端を押圧するブロック片３２７，３３７の、長手方向の中間部が凹んでおり、当該窪みに長手方向の中央を押圧するブロック片３２６，３３６が組み込まれているとよい。長手方向の中央を押圧するブロック片３２６，３３６と、長手方向の両端を押圧するブロック片３２７，３３７との間には、ばね（図示省略）が圧縮された状態で仕込まれているとよい。挟持部材３２Ｂ，３３Ｂは、１つのプレス機に組み込まれているとよく、ばねの作用によって、ケース本体２１の両側面２１ｂ，２１ｃの長手方向の中央を押圧するブロック片３２６，３３６が、長手方向の両端を押圧するブロック片３２７，３３７よりも高い押圧力を作用させる。

以上、挟持部材３２，３３について変形例を例示したが、挟持部材３２，３３の構造はかかる構造に限定されない。

以上、ここで開示される電池の製造方法について、種々説明した。特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられた電池の製造方法の実施形態などは、本発明を限定しない。また、ここで開示される電池の製造方法は、種々変更でき、特段の問題が生じない限りにおいて、各構成要素やここで言及された各処理は適宜に省略され、または、適宜に組み合わされうる。

２１ ケース本体
２１ａ ケース本体２１の開口
２１ｂ，２１ｃ ケース本体２１の長手方向に沿った側面
２１ｂ１，２１ｃ１ 側面２１ｂ，２１ｃの中央部
２１ｄ，２１ｅ ケース本体２１の短手方向に沿った側面
２１ｆ 段差
２２ 蓋
２２ａ 蓋２２の長手方向の中央部
２２ｂ，２２ｃ 蓋２２の縁
２３，２４ 端子
２５ 安全弁
２６ 注液孔
３１ 押さえ部材
３２，３３ 挟持部材
３２Ａ，３３Ａ 挟持部材
３２Ｂ，３３Ｂ 挟持部材
３２ａ，３３ａ 段差
Ｌ レーザ

Claims (1)

1. 長手方向に沿って反った長方形の蓋を用意する工程と、
   前記蓋が装着される長方形の開口を有するケース本体を用意する工程と、
   前記蓋の中央部が外側に反るように前記蓋を前記ケース本体の開口に装着する工程と、
   前記蓋の外側面の中央部を押さえ部材によって押し下げて蓋の長手方向に沿った縁を前記ケース本体の開口の内側面に合わせる工程と、
   前記ケース本体の長手方向に沿った両側面の中央部に押圧力が集中するように、前記長手方向に沿った両側面を挟持部材によって挟持し、前記蓋の長手方向に沿った縁を挟む工程と、
   前記押さえ部材を前記蓋の外側面から離し、前記蓋の縁と前記ケース本体の前記開口の縁とを溶接する工程と
   を含む、電池の製造方法。

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