JPH0812774B2 - 密閉形電池の製造方法 - Google Patents
密閉形電池の製造方法Info
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- JPH0812774B2 JPH0812774B2 JP62216832A JP21683287A JPH0812774B2 JP H0812774 B2 JPH0812774 B2 JP H0812774B2 JP 62216832 A JP62216832 A JP 62216832A JP 21683287 A JP21683287 A JP 21683287A JP H0812774 B2 JPH0812774 B2 JP H0812774B2
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- battery
- lid
- battery container
- welding
- nickel plating
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
- H01M50/147—Lids or covers
- H01M50/166—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids
- H01M50/169—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids by welding, brazing or soldering
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M50/10—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
- H01M50/172—Arrangements of electric connectors penetrating the casing
- H01M50/174—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells
- H01M50/176—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells for prismatic or rectangular cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はニッケルめっきを施した鋼製の電池容器の開
口端に同じくニッケルめっきを施した鋼製の蓋体を嵌着
し、それらの接合部をレーザ溶接により密封する、密閉
形電池の製造方法に係り、特にそのニッケルめっき層の
改良に関するものである。
口端に同じくニッケルめっきを施した鋼製の蓋体を嵌着
し、それらの接合部をレーザ溶接により密封する、密閉
形電池の製造方法に係り、特にそのニッケルめっき層の
改良に関するものである。
従来の技術 電子機器の発達などにより、長期信頼性のすぐれた電
池が要望され、電池の密封方法にも改良が加えられてき
た。高度の密封性を要求されるリチウム電池あるいは、
角形の密閉形アルカリ電池などにおいて従来のクリンプ
式封口法に代えて、金属製の電池容器の開口端に同じく
金属製の蓋体を嵌着し、それらの接合部を溶接して密封
する方式が採用されつつある。その溶接法として小型の
密閉式電池の場合、狭小な接合部を精度よく溶接可能な
レーザ溶接方式が多く採用されている、これらの電池の
電池容器と蓋体の組合せ形態としては、第５図側部断面
図に示したように発電要素22を収納した電池容器21の開
口端に、周縁が平板状の蓋体23を嵌着させる方式、ある
いは特開昭56−107470号公報などに開示されたごとく、
蓋体の周縁に設けた立上り部（第１図参考）が、円筒形
あるいは薄板形の電池容器の開口端内縁に接するように
嵌着させる方式などがあり、円筒形電池の場合は一般に
後者が多用されており、電池容器および蓋体の材質とし
て前記公報では、ステンレス鋼が用いられ、嵌着された
電池容器と蓋体の接合部をレーザ溶接によって密封する
ものであった。
池が要望され、電池の密封方法にも改良が加えられてき
た。高度の密封性を要求されるリチウム電池あるいは、
角形の密閉形アルカリ電池などにおいて従来のクリンプ
式封口法に代えて、金属製の電池容器の開口端に同じく
金属製の蓋体を嵌着し、それらの接合部を溶接して密封
する方式が採用されつつある。その溶接法として小型の
密閉式電池の場合、狭小な接合部を精度よく溶接可能な
レーザ溶接方式が多く採用されている、これらの電池の
電池容器と蓋体の組合せ形態としては、第５図側部断面
図に示したように発電要素22を収納した電池容器21の開
口端に、周縁が平板状の蓋体23を嵌着させる方式、ある
いは特開昭56−107470号公報などに開示されたごとく、
蓋体の周縁に設けた立上り部（第１図参考）が、円筒形
あるいは薄板形の電池容器の開口端内縁に接するように
嵌着させる方式などがあり、円筒形電池の場合は一般に
後者が多用されており、電池容器および蓋体の材質とし
て前記公報では、ステンレス鋼が用いられ、嵌着された
電池容器と蓋体の接合部をレーザ溶接によって密封する
ものであった。
発明が解決しようとする問題点 このような従来の構成では、特開昭57−74964号公報
などに開示されているように、レーザ溶接により電池容
器を密封する場合、局部的に、瞬時的に溶接が可能であ
るために電池本体への熱的影響が極めて少なく高精度の
溶接ができるなどの利点がある反面、レーザビームは直
進性が良く、また焦点の面積が極めて小さいため、被溶
接面となる電池容器の開口端と蓋体の周縁あるいは立上
り部の端面により形成される接合部の形状，精度および
材質などの影響を受けて不完全な溶接となって十分な密
封状態を得られないことがあった。レーザ溶接におい
て、接合部の材質が鉄材のような単一金属、あるいは前
記特開昭56−107470号公報に示されたごとく、ステンレ
ス鋼などの鉄系の合金材であって、それぞれの同種の金
属部材間を溶着する場合は、材料自体による問題点は生
じなく容易に溶接できた。しかし電池容器表面の発錆防
止，電池内外部での接触抵抗を低くする、あるいは角形
電池容器など加工性の良い材料を求められる場合には、
従来よりクリンプ封口式密閉電池で用いられているよう
な、鋼材を成形し表面にニッケルめっきを施した電池容
器及び蓋体を用いる必要があったが、この構成にレーザ
溶接封口方式を適用した場合、前記したその接合部の上
面をレーザビームにより溶着し形成した溶接部に、ひず
みによると考えられる数十μｍ以下の微細なクラックが
発生しやすいという問題があった。このクラックの発生
状態は、前記特開昭57−74964号公報等にも述べられて
いるような、電池容器と蓋体の嵌合形状，精度の改良に
より若干改善されるが解消することはできず密封不十分
となり、電池使用時に電解液の漏出、ガスもれを生じや
すいという問題があった。これらの対策として本発明者
らが検討したところ、ニッケルめっきされた電池容器及
び蓋体を加熱炉に投入して均一に焼鈍した後に用いるこ
とによって、溶接状態は改善されるが、電池容器、こと
に比較的広い平面部を有する角形、偏平形、長楕円形、
多角形などの容器を用いた電池では、容器強度が低下
し、電池充・放電中の内圧上昇で、容器平面部にふくれ
などの変形を生じやすく、これを防止するためには電池
容器の板厚さを大にする必要があり、内容積減による電
池容量の低下及び重量増大などの新たな問題点が生じや
すかった。
などに開示されているように、レーザ溶接により電池容
器を密封する場合、局部的に、瞬時的に溶接が可能であ
るために電池本体への熱的影響が極めて少なく高精度の
溶接ができるなどの利点がある反面、レーザビームは直
進性が良く、また焦点の面積が極めて小さいため、被溶
接面となる電池容器の開口端と蓋体の周縁あるいは立上
り部の端面により形成される接合部の形状，精度および
材質などの影響を受けて不完全な溶接となって十分な密
封状態を得られないことがあった。レーザ溶接におい
て、接合部の材質が鉄材のような単一金属、あるいは前
記特開昭56−107470号公報に示されたごとく、ステンレ
ス鋼などの鉄系の合金材であって、それぞれの同種の金
属部材間を溶着する場合は、材料自体による問題点は生
じなく容易に溶接できた。しかし電池容器表面の発錆防
止，電池内外部での接触抵抗を低くする、あるいは角形
電池容器など加工性の良い材料を求められる場合には、
従来よりクリンプ封口式密閉電池で用いられているよう
な、鋼材を成形し表面にニッケルめっきを施した電池容
器及び蓋体を用いる必要があったが、この構成にレーザ
溶接封口方式を適用した場合、前記したその接合部の上
面をレーザビームにより溶着し形成した溶接部に、ひず
みによると考えられる数十μｍ以下の微細なクラックが
発生しやすいという問題があった。このクラックの発生
状態は、前記特開昭57−74964号公報等にも述べられて
いるような、電池容器と蓋体の嵌合形状，精度の改良に
より若干改善されるが解消することはできず密封不十分
となり、電池使用時に電解液の漏出、ガスもれを生じや
すいという問題があった。これらの対策として本発明者
らが検討したところ、ニッケルめっきされた電池容器及
び蓋体を加熱炉に投入して均一に焼鈍した後に用いるこ
とによって、溶接状態は改善されるが、電池容器、こと
に比較的広い平面部を有する角形、偏平形、長楕円形、
多角形などの容器を用いた電池では、容器強度が低下
し、電池充・放電中の内圧上昇で、容器平面部にふくれ
などの変形を生じやすく、これを防止するためには電池
容器の板厚さを大にする必要があり、内容積減による電
池容量の低下及び重量増大などの新たな問題点が生じや
すかった。
本発明はこのような問題点を解決するもので、鋼製の
電池容器をおよび蓋体に施されたニッケルめっき層を改
良することにより、溶接部に微細なクラックが発生する
のを防止することを目的とするものである。
電池容器をおよび蓋体に施されたニッケルめっき層を改
良することにより、溶接部に微細なクラックが発生する
のを防止することを目的とするものである。
問題点を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、発電要素を収納
した鋼製の電池容器および鋼製の蓋体を電気ニッケルめ
っきする工程と、これら電池容器と蓋体とを非酸化性雰
囲気で800〜950℃に加熱して焼鈍処理する工程と、電池
容器と蓋体とを嵌着する工程と、電池容器と蓋体との接
合部をレーザにより溶接し密封する工程とを有する電池
の製造方法であって、電池容器の焼鈍処理は接合部を形
成する部分にのみ施す構成である。
した鋼製の電池容器および鋼製の蓋体を電気ニッケルめ
っきする工程と、これら電池容器と蓋体とを非酸化性雰
囲気で800〜950℃に加熱して焼鈍処理する工程と、電池
容器と蓋体とを嵌着する工程と、電池容器と蓋体との接
合部をレーザにより溶接し密封する工程とを有する電池
の製造方法であって、電池容器の焼鈍処理は接合部を形
成する部分にのみ施す構成である。
また、焼鈍処理に用いる加熱方法は、高周波加熱ある
いは光ビーム、レーザビームなどのエネルギービームで
ある。
いは光ビーム、レーザビームなどのエネルギービームで
ある。
作 用 この方法により、上記焼鈍処理を行なった後でも電池
容器の機械強度を確保すると共に、レーザビームによっ
て接合部が局所的，瞬時的に溶融され冷却される際にニ
ッケルめっき層の存在によって生ずるひずみを抑制し、
クラックの発生しない溶接部が形成できることとなる。
容器の機械強度を確保すると共に、レーザビームによっ
て接合部が局所的，瞬時的に溶融され冷却される際にニ
ッケルめっき層の存在によって生ずるひずみを抑制し、
クラックの発生しない溶接部が形成できることとなる。
実施例 第１図，第２図は本発明の一実施例による角形の密閉
形電池の電池容器と蓋体の溶接部分及び一方の電池側面
の要部を示す縦断面図である。第１図，第２図におい
て、電池容器１及び周縁に立上り部3aを有する蓋体３は
冷間圧延鋼板を所定の形状に成型し、次いで後述するよ
うに、厚さ約15μｍのニッケルめっき層1a,3bを電気ニ
ッケルめっき法により形成した後、接合部４を形成する
電池容器１の開口端付近及び蓋体３の周縁の立上り部3a
付近を高周波加熱等によって部分加熱して焼鈍処理を行
なったものを用い、電池容器１にニッケル・カドミウム
電池あるいはリチウム電池系などの発電要素２を収納
し、前記の蓋体３に絶縁リング8bを介して端子ピン8aを
固着して端子部８を形成したものを、前記電池容器１の
開口端に嵌着し、形成された接合部４の上方から第１図
に示したようにYAGレーザ装置等を用いてレーザビーム
５を照射し、接合部４の上部を溶着して一体化し溶接部
６を形成して密封する。
形電池の電池容器と蓋体の溶接部分及び一方の電池側面
の要部を示す縦断面図である。第１図，第２図におい
て、電池容器１及び周縁に立上り部3aを有する蓋体３は
冷間圧延鋼板を所定の形状に成型し、次いで後述するよ
うに、厚さ約15μｍのニッケルめっき層1a,3bを電気ニ
ッケルめっき法により形成した後、接合部４を形成する
電池容器１の開口端付近及び蓋体３の周縁の立上り部3a
付近を高周波加熱等によって部分加熱して焼鈍処理を行
なったものを用い、電池容器１にニッケル・カドミウム
電池あるいはリチウム電池系などの発電要素２を収納
し、前記の蓋体３に絶縁リング8bを介して端子ピン8aを
固着して端子部８を形成したものを、前記電池容器１の
開口端に嵌着し、形成された接合部４の上方から第１図
に示したようにYAGレーザ装置等を用いてレーザビーム
５を照射し、接合部４の上部を溶着して一体化し溶接部
６を形成して密封する。
次に、上記した電池容器１及び蓋体３の表面に形成す
るニッケルめっき層1a,3b及びその焼鈍処理について詳
述する。
るニッケルめっき層1a,3b及びその焼鈍処理について詳
述する。
本発明には、例えば硫酸ニッケルを主体とする普通浴
あるいは硫酸ニッケルに塩化ニッケルを加えたワット氏
浴などの無光沢浴、またはこれらにナフタリン・ジ・ス
ルフォン酸ソーダなどの有機光沢剤を添加した光沢ある
いは半光沢めっき浴等のニッケルめっき液を用い電解析
出させる電気ニッケルめっきを適用し、第１図に見られ
るように1a,3bのニッケルめっき層を形成する。次い
で、前述したように上記ニッケルめっき層1a,3bの焼鈍
処理を行なうが、これは後述するように、焼鈍処理によ
ってその硬度を低下させることによりニッケルめっき層
付近の内部応力を低減させ、レーザ溶接時に溶接部６に
生ずる応力ひずみを軽減し、前記の微細なクラックの発
生防止を図るもので、本発明者らがニッケルめっきの種
類及びその有無により、レーザ溶接時に溶接部６付近に
生ずるひずみの影響を種々検討して得られた知見に基づ
くものであり、その内容を次に述べる。
あるいは硫酸ニッケルに塩化ニッケルを加えたワット氏
浴などの無光沢浴、またはこれらにナフタリン・ジ・ス
ルフォン酸ソーダなどの有機光沢剤を添加した光沢ある
いは半光沢めっき浴等のニッケルめっき液を用い電解析
出させる電気ニッケルめっきを適用し、第１図に見られ
るように1a,3bのニッケルめっき層を形成する。次い
で、前述したように上記ニッケルめっき層1a,3bの焼鈍
処理を行なうが、これは後述するように、焼鈍処理によ
ってその硬度を低下させることによりニッケルめっき層
付近の内部応力を低減させ、レーザ溶接時に溶接部６に
生ずる応力ひずみを軽減し、前記の微細なクラックの発
生防止を図るもので、本発明者らがニッケルめっきの種
類及びその有無により、レーザ溶接時に溶接部６付近に
生ずるひずみの影響を種々検討して得られた知見に基づ
くものであり、その内容を次に述べる。
第４図は第１図のものを拡大したレーザ溶接時の状況
を示す要部断面図であり、第１図に示したごとく、接合
部４の上方よりレーザビーム５を照射すると、電池容器
１及び蓋体３の立上り部3aのそれぞれの先端が第４図に
示したように、各めっき層1a,3bを含めて溶融され、通
常接合部に存在する若干の間隙（約0.05〜0.2mm）を埋
める形で一体に溶着（固溶体）されて溶接幅W,溶接深さ
ｄの溶接部６が形成される。前記溶接時に、レーザビー
ムにより溶融された溶接部６の近傍の容器１及び蓋体３
の立上り部3aの先端部分は、温度上昇により、第４図点
線矢印（溶融時）のごとく接合部４の間隙が狭まる方向
に熱膨張し、冷却時には同図実線矢印（冷却時）のよう
に外方に向って収縮し、接合部４に引張り応力を生じ
る。またレーザビームにより溶融された溶接部６は図示
のごとく中央部分が深く溶融されるため冷却時には外周
から冷却凝固が始まり、中央部分に向って順次冷却され
ていき、図示矢印Ｃの付近が時間的に最後に冷却され凝
固するためこの部分は引張り応力を受ける。そのため全
体として矢印Ｃの部分は、冷却される直前に引張り応力
によってクラックを生じやすい因子を持っている。前記
において、電池容器及び蓋体の構成材としてニッケルめ
っき層1a,3bを設けた鋼材を用いた場合は、ステンレス
鋼あるいは鋼材を単独で用いたときと異なり溶接時に接
合部４の付近は、鋼材とニッケルめっき層の熱膨張係
数，融点，融解熱などの物性の差によるそり，ねじれを
含む熱的変形ひずみが付加される。このひずみの大きさ
は、ニッケルめっき層の内部応力が大きいほど、まため
っき厚さが大になると大きくなる。同様に溶接部６では
溶融時にニッケル及びその添加物が鋼材中に拡散し固溶
体をつくるが、レーザ溶接における溶融〜冷却の時間は
非常に短いため溶接部の組成，結晶状態が不均一となり
内部のひずみが大きくなりやすい。本発明の対象となる
比較的小型の電池をレーザ溶接により封止する場合、第
４図の溶接部６の溶接幅Ｗは0.4〜1mm、溶接深さｄは0.
1〜0.3mm程度と小さいため、前記したニッケルめっき層
1a,3bの厚さ及びその物性の影響は大きく、従来から用
いられている溶接のための規制をされないニッケルめっ
きを施したものでは上述したひずみによる応力が過大と
なる場合が多く、その結果溶接部６に前述したクラック
が発生しやすいものと考えられる。また上記したニッケ
ルめっき層の内部のひずみ〜すなわち内部応力は、めっ
き層の硬度（本発明の対象となるニッケルめっき層の場
合、ビッカース顕微硬度計を用いて測定した値）と比例
することがわかった。
を示す要部断面図であり、第１図に示したごとく、接合
部４の上方よりレーザビーム５を照射すると、電池容器
１及び蓋体３の立上り部3aのそれぞれの先端が第４図に
示したように、各めっき層1a,3bを含めて溶融され、通
常接合部に存在する若干の間隙（約0.05〜0.2mm）を埋
める形で一体に溶着（固溶体）されて溶接幅W,溶接深さ
ｄの溶接部６が形成される。前記溶接時に、レーザビー
ムにより溶融された溶接部６の近傍の容器１及び蓋体３
の立上り部3aの先端部分は、温度上昇により、第４図点
線矢印（溶融時）のごとく接合部４の間隙が狭まる方向
に熱膨張し、冷却時には同図実線矢印（冷却時）のよう
に外方に向って収縮し、接合部４に引張り応力を生じ
る。またレーザビームにより溶融された溶接部６は図示
のごとく中央部分が深く溶融されるため冷却時には外周
から冷却凝固が始まり、中央部分に向って順次冷却され
ていき、図示矢印Ｃの付近が時間的に最後に冷却され凝
固するためこの部分は引張り応力を受ける。そのため全
体として矢印Ｃの部分は、冷却される直前に引張り応力
によってクラックを生じやすい因子を持っている。前記
において、電池容器及び蓋体の構成材としてニッケルめ
っき層1a,3bを設けた鋼材を用いた場合は、ステンレス
鋼あるいは鋼材を単独で用いたときと異なり溶接時に接
合部４の付近は、鋼材とニッケルめっき層の熱膨張係
数，融点，融解熱などの物性の差によるそり，ねじれを
含む熱的変形ひずみが付加される。このひずみの大きさ
は、ニッケルめっき層の内部応力が大きいほど、まため
っき厚さが大になると大きくなる。同様に溶接部６では
溶融時にニッケル及びその添加物が鋼材中に拡散し固溶
体をつくるが、レーザ溶接における溶融〜冷却の時間は
非常に短いため溶接部の組成，結晶状態が不均一となり
内部のひずみが大きくなりやすい。本発明の対象となる
比較的小型の電池をレーザ溶接により封止する場合、第
４図の溶接部６の溶接幅Ｗは0.4〜1mm、溶接深さｄは0.
1〜0.3mm程度と小さいため、前記したニッケルめっき層
1a,3bの厚さ及びその物性の影響は大きく、従来から用
いられている溶接のための規制をされないニッケルめっ
きを施したものでは上述したひずみによる応力が過大と
なる場合が多く、その結果溶接部６に前述したクラック
が発生しやすいものと考えられる。また上記したニッケ
ルめっき層の内部のひずみ〜すなわち内部応力は、めっ
き層の硬度（本発明の対象となるニッケルめっき層の場
合、ビッカース顕微硬度計を用いて測定した値）と比例
することがわかった。
以上のことから、密閉形電池におけるレーザビームに
よる溶接性を安定向上させるには、ニッケルめっき層付
近の内部応力をできる限り低減させる必要があり、それ
は硬度を指標として管理可能であり、低硬度とすること
によって目的を達成できることがわかった。ニッケルめ
っき層の硬度を下げるには、めっき処方によるものも考
えられるが本発明では、加熱焼鈍の適用を検討した。め
っき表面に酸化膜が生じると、溶接部にピンホールを生
じるなど溶接性が低下するので、窒素ガス気流中など非
酸化性雰囲気とし、加熱条件を変えて溶接状況と対比さ
せた。その結果、加熱温度を600℃以上とし、ビッカー
ス顕微硬度計を用いて測定したビッカース硬度が、HV28
0程度以下になれば溶接部のクラック発生率が大幅に減
少しはじめることが確認できた。加熱温度を800℃〜950
℃（電池容器１などが変形しない上限温度）とすると、
ニッケルめっき層のビッカース硬度は約HV200〜150とな
り、めっき層の厚さが若干厚くなっても、溶接部にクラ
ックを生じなく、良好な溶接ができるが、角形電池など
比較的広い平面部（第２図1cなど）を有する電池の場
合、容器強度が低下し、電池内圧の上昇あるいは極板群
の膨張などによって変形しやすくなる問題がある。本発
明はこの点に注目し、高周波加熱または光ビームあるい
はレーザビームなどのビームエネルギーを用いて、溶接
される接合部４を形成する電池容器１の開口端（第３図
1d参照）及び蓋体３の立上り部3aの周辺に限定して部分
加熱し、この部分のみを焼鈍することによって解決した
ものであり、第３図に電池容器１の部分焼鈍に用いる高
周波熱処理炉の一例を要部断面図として示す。耐熱材で
構成された熱処理槽11内の上部に複数の高周波電磁誘導
コイルHC1,HC2,…を設け、その下部に処理すべき電池容
器１を支持枠を兼ねた断熱遮へい板12に設けた窓（図示
せず）に挿入して配設し、上部のガス導入口13より、ア
ルゴン，窒素あるいはこれに若干の水素を加えた非酸化
性ガスG1を導入充満させてある。下部のガス導入口14に
は必要に応じて、低温の不燃性ガス，不燃液体などの冷
媒G2を流入させて電池容器１下部の発熱を抑えるのに用
いる。次にコイルHC1,HC2…に高周波電源Ｔを接続して
通電すると電池容器１の開口端部1d付近が電磁誘導によ
り表面部分から加熱される。高周波出力を調整して開口
端部1dの表面部分が800〜950℃になるようにし、約20秒
〜10分間程度、対象物の熱容量に応じて調整することに
より焼鈍処理を行なう。この処理によって、処理前のビ
ッカース硬度HV約200〜500,平均的にHV300〜450であっ
たものがHV150〜200程度に低減され、ニッケル層の下部
は鋼材の表面に若干拡散される。蓋体３についても高周
波誘導コイルCH1,CH2…の形状あるいは蓋体との間隔を
調整して立上り部3a付近が特に加熱されるようすればよ
い。しかし第２図に示した実施例の電池のごとく、蓋体
３の面積が比較的に小さいものでは、蓋体全体を加熱焼
鈍しても、電池容器としての強度は低下しない。このよ
うに、ニッケルめっきの硬度が低減された第２図に示し
た角形の電池容器１及び蓋体３を組み合わせた本発明の
もの（ニッケルめっきの厚さ10〜20μｍ）（Ａ）と加熱
焼鈍処理をしない組み合わせの従来のもの（ニッケルめ
っき厚さは５〜10μｍにおさえたもの）（Ｂ）を、レー
ザ溶接速度を10mm/秒および25mm/秒として溶接した結果
を第１表に示す。尚、発電要素としてニッケル・カドミ
ウム蓄電池を組み込んだ。
よる溶接性を安定向上させるには、ニッケルめっき層付
近の内部応力をできる限り低減させる必要があり、それ
は硬度を指標として管理可能であり、低硬度とすること
によって目的を達成できることがわかった。ニッケルめ
っき層の硬度を下げるには、めっき処方によるものも考
えられるが本発明では、加熱焼鈍の適用を検討した。め
っき表面に酸化膜が生じると、溶接部にピンホールを生
じるなど溶接性が低下するので、窒素ガス気流中など非
酸化性雰囲気とし、加熱条件を変えて溶接状況と対比さ
せた。その結果、加熱温度を600℃以上とし、ビッカー
ス顕微硬度計を用いて測定したビッカース硬度が、HV28
0程度以下になれば溶接部のクラック発生率が大幅に減
少しはじめることが確認できた。加熱温度を800℃〜950
℃（電池容器１などが変形しない上限温度）とすると、
ニッケルめっき層のビッカース硬度は約HV200〜150とな
り、めっき層の厚さが若干厚くなっても、溶接部にクラ
ックを生じなく、良好な溶接ができるが、角形電池など
比較的広い平面部（第２図1cなど）を有する電池の場
合、容器強度が低下し、電池内圧の上昇あるいは極板群
の膨張などによって変形しやすくなる問題がある。本発
明はこの点に注目し、高周波加熱または光ビームあるい
はレーザビームなどのビームエネルギーを用いて、溶接
される接合部４を形成する電池容器１の開口端（第３図
1d参照）及び蓋体３の立上り部3aの周辺に限定して部分
加熱し、この部分のみを焼鈍することによって解決した
ものであり、第３図に電池容器１の部分焼鈍に用いる高
周波熱処理炉の一例を要部断面図として示す。耐熱材で
構成された熱処理槽11内の上部に複数の高周波電磁誘導
コイルHC1,HC2,…を設け、その下部に処理すべき電池容
器１を支持枠を兼ねた断熱遮へい板12に設けた窓（図示
せず）に挿入して配設し、上部のガス導入口13より、ア
ルゴン，窒素あるいはこれに若干の水素を加えた非酸化
性ガスG1を導入充満させてある。下部のガス導入口14に
は必要に応じて、低温の不燃性ガス，不燃液体などの冷
媒G2を流入させて電池容器１下部の発熱を抑えるのに用
いる。次にコイルHC1,HC2…に高周波電源Ｔを接続して
通電すると電池容器１の開口端部1d付近が電磁誘導によ
り表面部分から加熱される。高周波出力を調整して開口
端部1dの表面部分が800〜950℃になるようにし、約20秒
〜10分間程度、対象物の熱容量に応じて調整することに
より焼鈍処理を行なう。この処理によって、処理前のビ
ッカース硬度HV約200〜500,平均的にHV300〜450であっ
たものがHV150〜200程度に低減され、ニッケル層の下部
は鋼材の表面に若干拡散される。蓋体３についても高周
波誘導コイルCH1,CH2…の形状あるいは蓋体との間隔を
調整して立上り部3a付近が特に加熱されるようすればよ
い。しかし第２図に示した実施例の電池のごとく、蓋体
３の面積が比較的に小さいものでは、蓋体全体を加熱焼
鈍しても、電池容器としての強度は低下しない。このよ
うに、ニッケルめっきの硬度が低減された第２図に示し
た角形の電池容器１及び蓋体３を組み合わせた本発明の
もの（ニッケルめっきの厚さ10〜20μｍ）（Ａ）と加熱
焼鈍処理をしない組み合わせの従来のもの（ニッケルめ
っき厚さは５〜10μｍにおさえたもの）（Ｂ）を、レー
ザ溶接速度を10mm/秒および25mm/秒として溶接した結果
を第１表に示す。尚、発電要素としてニッケル・カドミ
ウム蓄電池を組み込んだ。
第１表の結果から、本発明のもの（Ａ）は、レーザ溶
接速度を早くしても、溶接部６にクラックの発生は見ら
れず、充電放電時に電解液およびガスの漏出も検出され
なかった。また、充電放電使用後に電池容器１の側面平
面部1c（第２図）などの平面部の変形（ふくれ）も従来
のものと同じく見られなかった。
接速度を早くしても、溶接部６にクラックの発生は見ら
れず、充電放電時に電解液およびガスの漏出も検出され
なかった。また、充電放電使用後に電池容器１の側面平
面部1c（第２図）などの平面部の変形（ふくれ）も従来
のものと同じく見られなかった。
尚、ニッケルめっき層1a,3bの厚さは、上記したよう
に溶接部の組成、ひずみの大きさに影響を与えるが、本
発明の場合、実施例（10〜20μｍ）に見られるように比
較的厚くしても影響は少ない、しかし小型電池では先に
述べたように溶接深さが0.1〜0.3mm程度と小さいので、
ニッケルめっきの厚さは約25μｍ以下とするのが望まし
い。また本発明では無電解ニッケルめっき法は採用しな
いが、それは燐（Ｐ）を数％含むなどの合金めっきとな
り、焼鈍効果が少なかったり、めっき層の融点が鋼材よ
り著しく低くなって溶接性が低下するためである。
に溶接部の組成、ひずみの大きさに影響を与えるが、本
発明の場合、実施例（10〜20μｍ）に見られるように比
較的厚くしても影響は少ない、しかし小型電池では先に
述べたように溶接深さが0.1〜0.3mm程度と小さいので、
ニッケルめっきの厚さは約25μｍ以下とするのが望まし
い。また本発明では無電解ニッケルめっき法は採用しな
いが、それは燐（Ｐ）を数％含むなどの合金めっきとな
り、焼鈍効果が少なかったり、めっき層の融点が鋼材よ
り著しく低くなって溶接性が低下するためである。
さらに、実施例においては、部分焼鈍の加熱源として
高周波加熱を示したが、キセノンアークランプから発す
る光を集束した光ビーム加熱、CO2ガスレーザなどで得
られるレーザビームなどのエネルギービームを透明隔離
板ごしに導入するなどにより、部分加熱源とすることが
できる。また、実施例では角形の電池を示したが、比較
的広い平面部を有した薄形，偏平形，多角形の密閉形電
池にも同様に適用できる。
高周波加熱を示したが、キセノンアークランプから発す
る光を集束した光ビーム加熱、CO2ガスレーザなどで得
られるレーザビームなどのエネルギービームを透明隔離
板ごしに導入するなどにより、部分加熱源とすることが
できる。また、実施例では角形の電池を示したが、比較
的広い平面部を有した薄形，偏平形，多角形の密閉形電
池にも同様に適用できる。
発明の効果 以上のように本発明によれば、鋼製の電池容器と蓋体
に電気めっきを施した後、非酸化性雰囲気で800〜950℃
に加熱して焼鈍処理を行なうに際して、少なくとも電池
容器についてはその溶接される接合部形成部分に限定し
て、高周波加熱等により部分加熱処理をして用いること
により、角形の密閉形電池など電池容器に比較的広い平
面部を有するものでも熱処理による強度低下が無く、ニ
ッケルめっきによる応力ひずみが軽減されて、レーザ溶
接時に溶接部に微細なクラック等が発生するのを防止
し、長期間信頼性の高い密閉形電池を提供できるという
効果が得られる。
に電気めっきを施した後、非酸化性雰囲気で800〜950℃
に加熱して焼鈍処理を行なうに際して、少なくとも電池
容器についてはその溶接される接合部形成部分に限定し
て、高周波加熱等により部分加熱処理をして用いること
により、角形の密閉形電池など電池容器に比較的広い平
面部を有するものでも熱処理による強度低下が無く、ニ
ッケルめっきによる応力ひずみが軽減されて、レーザ溶
接時に溶接部に微細なクラック等が発生するのを防止
し、長期間信頼性の高い密閉形電池を提供できるという
効果が得られる。
第１図，第２図，第３図，第４図は本発明に係り、第１
図は本発明の一実施例による角形の密閉形電池のレーザ
溶接部分を示す要部断面図、第２図は同電池側面の要部
断面図、第３図は部分焼鈍に用いる高周波熱処理炉の一
例、第４図はレーザ溶接時の状況を示す溶接部分の側面
要部拡大断面図であり、第５図は従来の電池の構造を示
す要部断面図である。 １……電池容器、1a……ニッケルめっき層、1c……電池
容器の側面平面部、２……発電要素、３……蓋体、3a…
…蓋体の立上り部、3b……ニッケルめっき層、４……接
合部、５……レーザビーム、６……溶接部、８……端子
部、11……熱処理槽、12……断熱遮へい板、HC1,2……
高周波誘導コイル、G1……非酸化性ガス。
図は本発明の一実施例による角形の密閉形電池のレーザ
溶接部分を示す要部断面図、第２図は同電池側面の要部
断面図、第３図は部分焼鈍に用いる高周波熱処理炉の一
例、第４図はレーザ溶接時の状況を示す溶接部分の側面
要部拡大断面図であり、第５図は従来の電池の構造を示
す要部断面図である。 １……電池容器、1a……ニッケルめっき層、1c……電池
容器の側面平面部、２……発電要素、３……蓋体、3a…
…蓋体の立上り部、3b……ニッケルめっき層、４……接
合部、５……レーザビーム、６……溶接部、８……端子
部、11……熱処理槽、12……断熱遮へい板、HC1,2……
高周波誘導コイル、G1……非酸化性ガス。
Claims (2)
- 【請求項１】発電要素を収納した鋼製の電池容器および
鋼製の蓋体を電気ニッケルめっきする工程と、前記電池
容器と蓋体とを非酸化性雰囲気で800〜950℃に加熱して
焼鈍処理する工程と、前記電池容器と蓋体とを嵌着する
工程と、前記電池容器と蓋体との接合部をレーザにより
溶接し密封する工程とを有する電池の製造方法であっ
て、前記電池容器の前記焼鈍処理は前記接合部を形成す
る部分にのみ施すことを特徴とする密閉形電池の製造方
法。 - 【請求項２】焼鈍処理に用いる加熱方法は、高周波加熱
あるいは光ビーム、レーザビームなどのエネルギービー
ムである特許請求の範囲第１項記載の密閉形電池の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62216832A JPH0812774B2 (ja) | 1987-08-31 | 1987-08-31 | 密閉形電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62216832A JPH0812774B2 (ja) | 1987-08-31 | 1987-08-31 | 密閉形電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6460950A JPS6460950A (en) | 1989-03-08 |
| JPH0812774B2 true JPH0812774B2 (ja) | 1996-02-07 |
Family
ID=16694593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62216832A Expired - Lifetime JPH0812774B2 (ja) | 1987-08-31 | 1987-08-31 | 密閉形電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0812774B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03283353A (ja) * | 1990-03-30 | 1991-12-13 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 小形密閉容器 |
| JPH03295156A (ja) * | 1990-04-12 | 1991-12-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角形電池の製造法 |
| JP4865254B2 (ja) * | 2005-05-20 | 2012-02-01 | 三菱重工業株式会社 | 非水電解質二次電池 |
| JP2008251192A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Sanyo Electric Co Ltd | 電池の製造方法 |
| CN110802337B (zh) * | 2019-12-09 | 2021-04-09 | 西安航天发动机有限公司 | 一种夹层结构环形铜-钢钎焊件端面封焊的方法 |
-
1987
- 1987-08-31 JP JP62216832A patent/JPH0812774B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6460950A (en) | 1989-03-08 |
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