JPH10144268A - 密閉型電池の密閉構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 密閉型電池（特に角形電池）の製造におい
て、ケース本体と蓋とを溶接によって接合するに際し、
簡単な部品加工で両者の互いの位置決めができ、しか
も、蓋への溶接加工が他にあっても、これらの溶接を同
一の方向から行うことが可能なケースの密閉構造を提供
すること。 【解決手段】 ケース本体１の開口部の内周縁を、蓋２
を受けるための穴側のテーパ１２とし、蓋２の外周を、
前記テーパ１２にはめ込まれるための軸側のテーパ２２
とし、蓋をケース本体の開口部にはめ込んだ状態で蓋の
上面の方向から溶接する構造とする。蓋に注入口３と栓
４の溶接がある場合には、この構造はより有用となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、密閉型電池におけ
るケース（電池缶）の密閉構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】密閉型電池は、ケース内に発電要素を封
入したものであって、例えば、乾電池がよく知られた態
様として挙げられる。ここでいう発電要素は、発電、充
放電を行なうための電池の電気化学的な要素である。

【０００３】密閉型電池における一般的なケースの構成
は、主に、発電要素を収納するケース本体と、その開口
部を気密に塞ぐ蓋とからなる。さらに蓋には、電解液を
ケース内に注入するための注入口や、片方または両方の
電極部などが設けられる。

【０００４】ケース本体の開口部に蓋を接合する方法と
しては、カシメや、図４に示す溶接などが挙げられ、こ
れらの接合方法によってケース内は気密に密閉される。
円筒形の電池の場合には、ケース本体と蓋とをカシメに
よって気密に接合することが容易である。一方、角形電
池の場合には、ケース本体の開口部の形状は四角形であ
り、その四隅は小さいアールで曲げられているために、
この部分に密閉性の高いカシメ状態を形成することは困
難である。従って、ケース本体と蓋とは溶接によって接
合される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ケース本体と蓋とを溶
接によって接合する場合、図４（ａ）、（ｂ）に示すよ
うに、蓋の外周や、ケース本体の開口部の内側周縁に段
差が設けられ、蓋をケース本体の開口部にはめ込んで位
置決めして溶接が行われる。

【０００６】図４（ａ）は、蓋２Ａの外周に段差２１Ａ
を設けてフランジ部を形成し、ケース本体１Ａの開口部
にはめ込んで溶接する態様である。ａは密閉されたケー
スの内部である。図中のＷ１は溶接用器具の先端部であ
って、溶接は側方から行なわれることになる。このよう
な態様の場合、蓋の厚さｔをケースの内圧に耐えられる
十分な厚さとすることは容易であるが、蓋に電解液用の
注入口３Ａなどが設けられる場合には、溶接用器具Ｗ２
で示すように、注入口の栓４Ａの溶接は蓋の上面の方向
から行われるため、Ｗ１とＷ２の溶接を２方向から行な
わねばならず、作業性が悪くなる。

【０００７】また、図４（ｂ）は、ケース本体１Ａの開
口部の内側壁面に段差１１Ａを設け、蓋全体を段差１１
Ａまではめ込んで溶接する態様である。溶接用器具Ｗ１
で示すように、溶接は蓋の上面の方向から行なわれるこ
とになる。このような態様の場合、図４（ａ）と同様、
注入口３Ａに対する栓４Ａの溶接（溶接用器具Ｗ２で示
す溶接）は蓋の上面の方向から行われるため、Ｗ１とＷ
２による溶接は同一方向となり、作業性の点では好まし
い。しかし、蓋の厚さｔを十分に確保し、かつ蓋の上面
２２Ａが開口部端面１２Ａと同一になるまで蓋をケース
本体内に落とし込むためには、開口部端面１２Ａから段
差１１Ａまでの距離もｔだけ確保しなければならず、加
工に手間がかかる。

【０００８】また、図４（ａ）の蓋への加工、図４
（ｂ）のケース本体への加工の両方を行い、蓋にもケー
ス本体にも段差を設けて接合する場合には、両方の部品
への加工のために手間がかかる。

【０００９】本発明の課題は、密閉型電池（なかでも特
に角形電池）の製造において、ケース本体と蓋とを溶接
によって接合するに際し、簡単な部品加工で両者の互い
の位置決めができ、しかも、蓋への溶接加工が他にあっ
ても、これらの溶接を同一の方向から行うことが可能な
ケースの密閉構造を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による、密閉型電
池の密閉構造は、次の特徴を有するものである。 （１）密閉型電池においてケース本体と蓋との間に形成
された密閉構造であって、ケース本体の開口部の内周縁
が、蓋を受けるよう外開きの穴側のテーパとして形成さ
れ、蓋の外周が、前記開口部のテーパにはめ込まれる軸
側のテーパとして形成され、両テーパは、蓋をケース本
体の開口部にはめ込んだときに蓋とケース本体との接合
のための溶接が、蓋の上面に向かう方向から行い得るも
のであって、蓋がケース本体の開口部にはめ込まれた状
態で、蓋とケース本体との接合部が蓋の上面に向かう方
向から溶接され気密に接合されたものであることを特徴
とする密閉型電池の密閉構造。

【００１１】（２）密閉型電池が角形電池である上記
（１）記載の密閉型電池の密閉構造。

【００１２】（３）蓋が、開口部との接合のための溶接
部以外の、他の溶接を施すべき部分を上面に有するもの
である上記（１）記載の密閉型電池の密閉構造。

【００１３】（４）蓋の上面の他の溶接を施すべき部分
が、蓋に設けられた電解液用の注入口とその栓との接合
部分である上記（３）記載の密閉型電池の密閉構造。

【００１４】

【作用】密閉型電池のケースの構造において、蓋をケー
ス本体の開口部にテーパではめ込み、かつ、そのテーパ
を、はめ込んだときに蓋の上面（即ち、電池の一端面で
あって、電池の内側に対して蓋の外側の面）側から該蓋
の上面に向かって接合部の溶接を行えるようなテーパと
することによって、次の利点が得られる。 ．図４（ｂ）で問題としたようなケース本体の開口部
内に対する深い段差の加工に比べて、穴側のテーパ加工
は容易であり、低コストとなる。 ．上記によって、ケース本体側の加工コストを問題
にせず、蓋の厚さを十分に確保できる。 ．蓋とケース本体との溶接が、蓋の上面に向かう方向
から行うものとなるので、蓋に他の溶接加工が施される
場合には、これらの溶接は同一方向からの作業となり、
作業性が向上する。 ここでいうテーパは、円錐形の状態だけではなく、角錐
形の状態などを意味するものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明による密閉型電池の密閉構造の一例を示
す模式図である。同図において、Ａは密閉型電池であっ
て、ケース本体１と蓋２との密閉構造によって内部ａに
電池要素（図示せず）が気密に封入されている。同図の
例では、ケース本体１は、直方体の容器であって、図中
の上面が方形の開口部となっている。開口部くちもとの
内周縁には、蓋を受けるように外に向かって開いた穴側
のテーパ１２が形成されている。また、蓋の外周は、前
記テーパ１２にはめ込まれるための軸側のテーパ２２と
なっている。蓋のテーパは、蓋全体が開口部内に入り込
めるよう、蓋の厚みの全長にわたるテーパとなってお
り、厚み方向のストレート部分は無い。これらのテーパ
によって、蓋をケース本体の開口部にはめ込んだとき、
蓋とケース本体との境界線は、蓋の上面に対向する方向
から見えるようになる（ケース本体の開口部の外周縁が
境界線である場合を含む）。そして、蓋がケース本体の
開口部にはめ込まれた状態で、蓋の上面の方向から両者
が溶接され気密に接合されて、密閉構造が形成されてい
る。図中、Ｗ１、Ｗ２は溶接用器具であり、黒で示した
部分５、６は、溶接で溶融した部分を示すものである。

【００１６】本発明が対象とする電池は、ケース本体を
蓋で封止するタイプの密閉型電池であればよい。電池の
形状は、円筒（丸）形、ボタン形、角形など、あらゆる
形状であってよいが、ケース本体と蓋とをカシメによっ
て気密に接合することが困難な角形電池に対して、ま
た、ケースの密封性が重要なリチウム２次電池に対して
本発明は特に有用となる。

【００１７】ケース本体の開口部内のテーパと、蓋のテ
ーパは、互いに合致し得るよう等しい仕様のテーパとす
ることが好ましい。また逆に、蓋を開口部にはめ込むに
際して、蓋の圧入によって開口部を変形させて互いのテ
ーパ部分を密着させるのであれば、部品加工時における
テーパは互いに等しいものでなくてもよい。

【００１８】また、両テーパは、蓋をケース本体の開口
部にはめ込んだときに蓋とケース本体との接合のための
溶接が、蓋の上面に向かう方向から行い得るように形成
されることが重要である。蓋のテーパは、蓋の厚み方向
全長にわたってのテーパや、蓋の厚みのうちの上面側を
ストレート部分とし下面側をテーパとするものであって
もよいが、テーパが蓋の厚み方向全長にわたって形成さ
れる方が上方からの溶接がより容易となる。

【００１９】軸側のテーパの角度を、図２（ａ）に示す
ように蓋２のテーパ２２の面と蓋の下面とがなす角度θ
２で表し、穴側のテーパの角度を、図２（ｂ）に示すよ
うにケース本体１の開口部のテーパ１２の面と開口部端
面とがなす角度θ１で表すものとしたとき、これらテー
パの角度は共に鋭角であればよいが、特に４５°〜８５
°が好ましい。これらの角度θ１、θ２が４５°よりも
小さくなると蓋の外周縁が鋭利になり過ぎ、溶接を行っ
たときに蓋の方が溶けやすくなるので、蓋とケース本体
の双方の材料の溶融が均等とならず、好ましい溶接状態
が得られない。このような点からは、θ１、θ２は９０
°により近い方が好ましいが、テーパの勾配を利用し蓋
を開口部にはめ込んで位置決めするという効果を得る点
からは８５°程度が上限である。

【００２０】蓋と開口部との接合に用いる溶接法は、融
接法、圧接法、ろう付法のいずれであってもよいが、微
細な箇所の溶接加工であるため、融接法に含まれるＹＡ
Ｇレーザ溶接方式によるシーム溶接が好ましい溶接法と
して挙げられる。

【００２１】蓋とケース本体の開口部との接合のための
溶接以外に、蓋が他の溶接すべき部分を上面に有するも
のである場合には、本発明はより有用となる。即ち、こ
のような場合には、上記作用の説明で述べたように、蓋
と開口部との溶接の方向と、蓋の上面の溶接すべき部分
への溶接が、同じ方向からの溶接となって作業性が向上
するからである。

【００２２】蓋の上面の溶接を施すべき部分としては、
破裂弁と蓋との接合などが挙げられるが、図１に示すよ
うに、蓋に設けられた電解液注入用の注入口３とその栓
４との接合が特に重要な溶接加工部分として挙げられ
る。

【００２３】蓋に注入口と栓との溶接がある場合、蓋と
ケース本体の場合と同様、蓋に対して栓をテーパを用い
てはめ込んでもよいが、蓋と栓との場合には図１に示す
ように、栓４の外周にフランジ部分４ａを設け、栓４を
注入口３内にフランジ部分で止まるまではめ込む構造が
好ましい。この構造とすることによって、図４に示す
ような平板の栓に比べて、容易に位置決めができて精度
が向上し、溶接時の火花がフランジ部分から注入口３
内に侵入し難くなり、栓の板厚が、注入口内に入り込
む分だけ厚くなるので、容器内部へ熱が伝わりにくくな
る。

【００２４】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を具体的に示
す。本実施例では、角形のリチウム２次電池を実際に製
造し、その密閉構造に本発明を適用した例を挙げる。図
３は、その角形のリチウム２次電池の組み立て完成品を
蓋の方向から見たときの部分図である。ケース本体１の
開口部が穴側のテーパとして加工され、これに外周が軸
側のテーパとなっている蓋２がはめ込まれて溶接され、
内部が密閉されている。蓋には電解液の注入口３が設け
られており、該注入口３は、栓４が溶接されて封止され
ている。図中のハッチング部分が溶接部分である。Ｐは
電極（本例では正極）である。図３におけるＸ−Ｘ断面
は、図１に示す構造と同様である。

【００２５】電池の主要外形は、蓋側の面の外形が８ｍ
ｍ×３４ｍｍ、高さが４８ｍｍである。また、図１に示
すように、ケース本体の肉厚（コーナー部分を除く）ｔ
1 は０．３ｍｍ〜１．５ｍｍ、蓋の肉厚ｔ2 は０．５ｍ
ｍ〜２ｍｍである。ケース本体と蓋の材料は、ステンレ
ス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金などが挙げられ
るが、本実施例ではステンレス鋼とした。

【００２６】本実施例では、蓋のテーパと、ケース本体
の開口部のテーパは、図２（ａ）、（ｂ）に示す角度θ
１、θ２をともに７５°とした。

【００２７】注入口の孔径はφ３ｍｍとした。栓は、図
１に示すようにフランジ部分を設け、フランジ部分まで
を注入口内にはめ込むものとした。フランジ部分の外形
はφ６ｍｍとした。

【００２８】ケース本体内へ内部発電要素を配設し、ケ
ース本体の開口部に蓋を装着した後、図１に溶接用器具
Ｗ１で示すように、ケース本体と蓋との接合部分全周に
対して、蓋の上面に対向する方向からＹＡＧレーザー溶
接方式によるシーム溶接を行った。さらに、ケース本体
を同じ姿勢に保持した状態で、ケース本体内へ電解液を
注入口から注入し、上記Ｗ１と同じ溶接用器具Ｗ２によ
ってＷ１の場合と同様に、蓋２と栓４との接合部分全周
に対して蓋の上面に対向する方向から溶接を行い、図
１、図３に示す密閉型のリチウム２次電池を得た。

【００２９】本実施例によって、ケース本体や蓋に対す
る部品加工のコストを低減し得ること、および、ケース
本体と蓋との溶接や注入口と栓との溶接が共に同じ方向
から容易に行えることが、実際に確認できた。また、蓋
に設けられた注入口と栓については、容易な位置決め、
精度の向上、火花の侵入防止、栓の板厚が厚くなること
による熱伝導性の改善などの長所が実際に確認できた。

【００３０】

【発明の効果】本発明によって、密閉型電池の製造にお
いて、ケース本体と蓋とを溶接によって接合するに際
し、部品加工のコストを低減でき、両者の互いの位置決
めが容易にできるようになった。しかも、注入口に栓を
接合し封止するなど、蓋に対する溶接加工が他にあって
も、これらの溶接を全て同一の方向から行うことが可能
となり、加工コストが低減できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による密閉型電池の密閉構造の一例を示
す模式図である。

【図２】本発明において蓋とケースに設けられるテーパ
の角度を示す図である。

【図３】本発明の実施例において製造した角形のリチウ
ム２次電池の組み立て完成品を蓋の方向から見たときの
部分図である。

【図４】従来の密閉構造において、ケース本体の開口部
に蓋を溶接で接合する場合の構造を示す模式図である。

【符号の説明】

Ａ 密閉型電池 １ ケース本体 ２ 蓋 ３ 注入口 ４ 栓 １２ 穴側のテーパ ２２ 軸側のテーパ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉型電池においてケース本体と蓋との
   間に形成された密閉構造であって、ケース本体の開口部
   の内周縁が、蓋を受けるよう外開きの穴側のテーパとし
   て形成され、蓋の外周が、前記開口部のテーパにはめ込
   まれる軸側のテーパとして形成され、両テーパは、蓋を
   ケース本体の開口部にはめ込んだときに蓋とケース本体
   との接合のための溶接を蓋の上面に向かう方向から行い
   得るテーパであって、蓋がケース本体の開口部にはめ込
   まれた状態で、蓋とケース本体との接合部が蓋の上面に
   向かう方向から溶接され気密に接合されたものであるこ
   とを特徴とする密閉型電池の密閉構造。
2. 【請求項２】 密閉型電池が角形電池である請求項１記
   載の密閉型電池の密閉構造。
3. 【請求項３】 蓋が、開口部との接合のための溶接部以
   外の、他の溶接を施すべき部分を上面に有するものであ
   る請求項１記載の密閉型電池の密閉構造。
4. 【請求項４】 蓋の上面の他の溶接を施すべき部分が、
   蓋に設けられた電解液用の注入口とその栓との接合部分
   である請求項３記載の密閉型電池の密閉構造。