JPH08250079A - 角形電池の密閉容器の溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】溶け込み量のばらつき低減により溶接不良の低
減が可能な角形電池の密閉容器の溶接方法を提供する。 【構成】直線状の辺部３１と所定曲率半径の角部３２と
からなるとともに金属ケース１の一端に形成される角形
の開口に金属板からなる蓋板２を嵌入し、略角輪状の嵌
合部３を順次レーザー溶接して角形電池の密閉容器を形
成する。本発明では特に、嵌合部３の直線状の辺部３１
から溶接を開始し、順次溶接部位を移動しつつ嵌合部３
の辺部３１でこの溶接を終了するので、溶接不良を低減
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、角形電池の密閉容器の
溶接方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】特公平６ー５４６６０号公報に開示され
る密閉型の角形電池は、金属からなる角形ケースの一端
に形成された開口に金属板からなる蓋板を嵌入し、嵌合
部にレーザー溶接して角形電池の密閉容器を形成してお
り、特に、レーザー照射開始の所定時間前から角形ケー
スを載置したテーブルの移動を開始し、かつ、レーザー
照射終了部位を過ぎても所定時間テーブルの移動を持続
して、溶接領域各部を均一の溶接速度で溶接することを
提案している。

【０００３】なお、このような角形電池は円筒形電池に
比べてスペース使用効率が優れており、また、レーザー
溶接は他の溶接方式に比較して電解液や電気絶縁部分な
どに対する熱的影響が少なく作業効率が優れるという利
点を有している。通常、上記した角形ケースは金属平板
の成形にて形成されるので、角部（コーナー部ともい
う）はある曲率半径をもち、それに応じて蓋板の角部も
それに応じた曲率半径をもち、嵌合部は直線状の辺部と
所定曲率半径の角部とからなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た公報のレーザー溶接法では、嵌合部の角部から溶接を
開始し、かつ、嵌合部の角部で溶接を終了しているの
で、下記の問題が生じた。すなわち、嵌合部の角部はレ
ーザービームのスポット中心の移動経路が曲線状になる
ため、嵌合部の角部からスポット中心が位置ずれし易
い。また、このスポット中心から外周側及び内周側に拡
がる溶け込み領域は、その外周側よりその内周側におい
てエネルギ密度が増大し、そのため、溶け込み領域の最
深点はスポット中心より内周側にずれてしまう。

【０００５】このような溶け込み領域の最深点が嵌合部
の角部から外周側又は内周側にずれると、嵌合部での溶
接部の有効深さが減少し、溶接不良（以下、溶接欠陥と
もいう）が生じ、電解液漏れや耐圧不足を招く可能性が
生じた。また、溶接開始点及び溶接終了点は、溶接途中
に比べて熱バランスが悪く、溶け込み量の過少又は過大
を招き易く、溶け込み量を適正に制御することが難しい
が、このような溶け込み量の制御が難しい溶接開始点や
溶接終了点を溶け込み量の最深点の深さや位置の制御が
難しい嵌合部の角部に設定すると、両方の困難の相乗作
用により溶け込み量やその最深点の位置のばらつきが一
層増大し、溶接不良を生じる可能性が一層増大してしま
う。具体的に説明すれば、溶接終了点や溶接開始点はそ
の位置より一方側では照射が行われないが、溶接途中で
はその位置の両側で照射が行われるので、これらの結
果、定速、定時間間隔で照射する場合溶接終了点や溶接
開始点の溶け込み量は少なくなりがちである。これを防
止するため、すなわち嵌合部の各部における溶け込み量
を均一化するために、溶接終了点や溶接開始点の照射エ
ネルギを増大することも考えられるが、どの程度増大す
るかなど溶け込み量の一定化制御は容易ではない。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、溶け込み量のばらつき低減により溶接不良の低減
が可能な角形電池の密閉容器の溶接方法を提供すること
を、その目的としている。

【０００７】

【問題を解決するための手段】本発明の第１の構成は、
直線状の辺部と所定曲率半径の角部とからなるとともに
金属ケースの一端に形成される角形の開口に金属板から
なる蓋板を嵌入し、略角輪状の嵌合部を順次レーザー溶
接して角形電池の密閉容器を形成する角形電池の密閉容
器の溶接方法において、前記嵌合部の前記辺部から溶接
を開始し、かつ、前記前記嵌合部の前記辺部で前記溶接
を終了することを特徴とする角形電池の密閉容器の溶接
方法である。

【０００８】本発明の第２の構成は、上記第１の構成に
おいて更に、前記溶接を終了する位置は前記溶接を開始
する位置を乗り越えて前記溶接を開始する位置から所定
距離離れて設定されることを特徴としている。

【０００９】

【作用及び発明の効果】本発明によれば、直線状の辺部
と所定曲率半径の角部とからなるとともに金属ケースの
一端に形成される角形の開口に金属板からなる蓋板を嵌
入し、嵌合部をレーザー溶接して角形電池の密閉容器を
形成する。本構成では更に、嵌合部の直線状の辺部から
溶接を開始し、順次溶接部位を移動しつつ嵌合部の辺部
でこの溶接を終了するので、以下の効果を奏することが
できる。

【００１０】溶け込み量の変動やその最深点の位置ずれ
が少ない嵌合部の辺部で、溶け込み量のばらつきが大き
くその制御が難しい溶接開始及び溶接終了を実行するの
で、溶接開始及び溶接終了時の溶け込み量のばらつきや
その最深点の位置ずれを低減することができる。これに
より、溶接過大に起因するへこみや内部へのスパッタ、
溶接過少や溶け込み領域の最深点の位置ずれ伴う耐圧低
下や電解液漏れを防止することができる。

【００１１】本発明の第２の構成では、上記第１の構成
において更に、溶接を終了する位置が溶接を開始する位
置を乗り越えて溶接を開始する位置から所定距離離れて
設定されるので、溶接開始位置近傍の溶け込み量及び溶
け込み領域の最深点の深さの不足を解消することができ
る。

【００１２】

【実施例】

（実施例１）本発明の角形電池の密閉容器の溶接方法の
一実施例を図１及び図２を参照して説明する。本実施例
の溶接方法が適用される角形電池を図１に示す。この電
池の密閉容器は角形ケース（本発明でいう金属ケース）
１と、この角形ケース１の上端の開口に嵌入され、レー
ザー溶接されてこの開口を密閉する蓋板２とからなる。
なお、蓋板２の中央部には蓋板２から電気絶縁されて固
定された正極ターミナル（図示せず）が配設されてい
る。

【００１３】角形ケース１は、角箱形状を有し、ニッケ
ルめっき鋼板を成形してなる。角形ケース１内には、リ
チウムコバルト酸化物からなる正極活物質、セパレー
タ、カーボンからなる負極活物質及び非水系電解質が収
容されている。蓋板２は、上記開口に僅かなクリアラン
スを有して嵌入可能な耐食性の金属平板からなり、角形
ケース１の開口に嵌め込まれた後、蓋板２の外周縁を角
形ケース１の開口の内周（開口端縁）に突き合わせた状
態を保ちつつ、嵌合部３を全周にわたって出力３１０
（Ｗ）のパルス式ＹＡＧレーザー溶接機で溶接して角形
ケース１を密閉容器としている。したがって、嵌合部３
は角形ケース１の開口端縁（開口部の内周端）と蓋板２
の外周縁とで構成されている。嵌合部３は、４本の直線
からなる辺部３１と所定曲率半径の角部３２とからなる
角輪形状を有している。辺部３１は一対の長辺部３１ａ
と一対の短辺部３１ｂとからなる。

【００１４】以下、溶接工程を更に図２を参照して説明
する。まず角形ケース１は、横が１６ｍｍ、縦が７．５
ｍｍ、高さが８３．５ｍｍとされ、厚さが０．３ｍｍの
ニッケルめっき鋼板を成形してなる。蓋板２は、横が１
５．４ｍｍ、縦が６．９ｍｍ、厚さが０．６ｍｍのニッ
ケルめっき鋼板を成形してなる。レーザービームは図示
しない６軸ロボットで走査されるものとする。

【００１５】溶接開始点Ｓは嵌合部３の短辺部３１ｂを
基準としてＸ方向に３．０ｍｍ変位した位置であってか
つ嵌合部３の長辺部３１ａ上に設定され、溶接終了点Ｅ
は、この溶接開始点Ｓから嵌合部３に沿ってＸ方向に１
ｍｍ離れた位置に設定される。レーザービームを走査す
るロボットアームは図２に点線で示すようにこの溶接開
始点Ｓの手前から一直線に予備走査され、定速度に達し
た後、溶接開始点Ｓから一定時間間隔でレーザーパルス
の照射を開始する。そして嵌合部３に沿って一周し、溶
接開始点Ｓを越えて溶接終了点Ｅに達した後、照射を終
了し、その後、ロボットアームの移動を停止する。これ
により、嵌合部３のレーザー溶接が完了して密閉がなさ
れる。

【００１６】本実施例品と、嵌合部３の角部３２に溶接
開始点Ｓ及び溶接終了点Ｅを設定する従来品とをそれぞ
れ５０個づつ形成し、３０サイクルの充放電試験後電解
液漏れを調べた所、本実施例品では漏れ不良品は２％で
あったが、従来品では漏れ不良品が１１％発生した。な
お、上記充放電試験は、完全放電端子電圧２．７５Ｖか
ら満充電端子電圧４．２Ｖまで充電し、その後再び完全
放電端子電圧２．７５Ｖまで放電して１サイクルとする
ものとする。

【００１７】なお、角形ケースの材質は、ステンレス鋼
板等を用いても良い。 （実施例２）他の実施例を図３を参照して説明する。こ
の実施例は、嵌合部３の長辺部３１ａ上に溶接開始点Ｓ
及び溶接終了点Ｅを設定することは実施例１と同じであ
るが、溶接開始前のレーザービーム走査用のロボットア
ームの予備走査軌跡を１／４円形状としたものである。
このように円弧状に予備走査（加速）すると、簡単なロ
ボットアームの制御により溶接開始点又はその直前にて
一定の走査速度とすることができ、直線加速よりも制御
が簡単となる。

【００１８】なお、この１／４円の終了点から溶接を開
始する場合、この１／４円の終了点近傍の円弧走査時か
ら予めレーザーパルス照射を開始することが好ましい。
このようにすれば、上記溶接開始点直前領域へのレーザ
ー照射により開始点を予熱でき、熱による局部膨張に基
づく機械的ストレスを低減することができる。なお、こ
の１／４円の終了点から所定距離だけ直線走査した後、
溶接を開始する場合には、この直線走査時にレーザー照
射して予備加熱を行えばよい。 （実施例３）他の実施例を図４を参照して説明する。

【００１９】この実施例は、嵌合部３の長辺部３１ａ上
に溶接開始点Ｓ及び溶接終了点Ｅを設定することは実施
例１と同じであるが、溶接終了後のレーザービーム走査
用のロボットアームの後走査軌跡を１／４円形状とした
ものである。このようにすれば、レーザー照射終了まで
一定の走査速度を保持できるとともに、それ以後の減速
制御を簡単とすることができる。

【００２０】なお、この１／４円の開始点で溶接を終了
する場合、この１／４円の開始点近傍の円弧走査時にも
レーザーパルス照射を行うことが好ましい。このように
すれば、上記溶接終了点直後領域へのレーザー照射によ
り終了点近傍における熱による局部膨張に基づく機械的
ストレスを低減することができる。なお、この溶接終了
点から所定距離だけ直線走査した後、１／４円の走査を
開始する場合には、この直線走査時にレーザー照射して
加熱を行えばよい。

【００２１】なお、上記１／４円の半径は２〜１０ｍｍ
程度が好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザ溶接機を用いた本発明による角形電池ケ
ース溶接を示す模式斜視図である。

【図２】実施例１における溶接経路図である。

【図３】実施例２における溶接経路図である。

【図４】実施例３における溶接経路図である。

【符号の説明】

１は角形ケース（金属ケース）、２は蓋板、３は嵌合
部、３１は嵌合部３の辺部、３２は嵌合部３の角部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直線状の辺部と所定曲率半径の角部とから
   なるとともに金属ケースの一端に形成される角形の開口
   に金属板からなる蓋板を嵌入し、略角輪状の嵌合部を順
   次レーザー溶接して角形電池の密閉容器を形成する角形
   電池の密閉容器の溶接方法において、 前記嵌合部の前記辺部から溶接を開始し、かつ、前記嵌
   合部の前記辺部で前記溶接を終了することを特徴とする
   角形電池の密閉容器の溶接方法。
2. 【請求項２】前記溶接を終了する位置は前記溶接を開始
   する位置を乗り越えて前記溶接を開始する位置から所定
   距離離れて設定される請求項１記載の角形電池の密閉容
   器の溶接方法。