JPH1125936A - 角形密閉式蓄電池およびその製造方法 - Google Patents

角形密閉式蓄電池およびその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池ケースおよび蓋板にアルミニウムを用い
た角形密閉式蓄電池において、溶接の不安定さや密閉性
の低さを解消し、密閉性の高い角形密閉式蓄電池を提供
する。 【解決手段】 電池ケースおよび該電池ケースの開口部
を封口する蓋板にアルミニウムを用いてなる角形密閉式
蓄電池において、上記蓋板または電池ケースに形設され
た電解液注入用の注入孔から電池内に電解液を注入した
後、上記注入孔に封止栓を挿入し、レーザー溶接により
上記封止栓を蓋板または電池ケースと一体化して上記注
入孔を気密封止する。上記溶接条件としては、出力５０
Ｗ〜３００Ｗ、レーザービーム径０．３ｍｍ〜１ｍｍ、
移動速度１ｍｍ／秒〜１５ｍｍ／秒が好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、角形密閉式蓄電池
およびその製造方法に関し、さらに詳しくは、電池ケー
スおよび該電池ケースの開口部を封口する蓋板にアルミ
ニウムを用いてなる角形密閉式蓄電池およびその製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、角形密閉式蓄電池は、携帯電話や
パーソナルコンピュータなどのポータブル機器の電源と
して使用されることが多くなってきており、機器の小
型、軽量化に伴い、それに装着させる電池も軽量化が要
請され、それに応えるため、最近の角形密閉式電池で
は、電池ケースおよび該電池ケースの開口部を封口する
蓋板にアルミニウムを用いて軽量化することが行われて
いる。
【０００３】そして、上記のように電池ケースや蓋板に
アルミニウムを用いた角形密閉式蓄電池では、これま
で、電池内への電解液の注入を蓋板に取り付けた中空リ
ベットの透孔から行い、電解液の注入後、上記中空リベ
ットの透孔にゴム栓を挿入し、ゴム栓の弾性を利用して
上記透孔を封止する方法が採用されていた。
【０００４】しかしながら、この方法では、中空リベッ
トとゴム栓との間から電解液が洩れやすく、密閉性に問
題があった。
【０００５】そこで、特開平８−４５４８８号公報に
は、蓋板または電池ケースに形設された電解液注入用の
注入孔から電解液を注入した後、アルミニウム製の封止
栓を上記注入孔に挿入し、超音波を照射することによっ
て上記封止栓を蓋板または電池ケースと一体化して注入
孔を封止する方法が提案されている。
【０００６】しかしながら、この方法は、超音波振動に
よる摩擦熱で封止栓と蓋板または電池ケースを溶融して
一体化するため、振動方向により溶融量がばらつき、ヒ
ビが生じて密閉できない部分が生じるという問題があっ
た。さらに、この超音波溶接による方法では、振動が電
池ケース全体に加わるため中空リベットと蓋板との間の
密閉性を保っている絶縁パッキングのカシメ部分が緩ん
で密閉性が低下したり、電極体を部分的に破壊するなど
の問題もあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来技術における溶接の不安定さや密閉性の低さなど
を解決し、電池ケースおよび蓋板にアルミニウムを用い
た角形密閉式蓄電池において、密閉性を向上させ、密閉
性の高い角形密閉式蓄電池を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、電池ケースお
よび蓋板にアルミニウムを用いてなる角形密閉式蓄電池
において、蓋板または電池ケースに形設された電解液注
入用の注入孔から電池内に電解液を注入した後、上記注
入孔に封止栓を挿入し、レーザー溶接により上記封止栓
を蓋板または電池ケースと一体化して上記注入孔を気密
封止することにより、上記課題を解決したものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】上記注入孔の封止にあたり使用す
る封止栓としては、蓋板や電池ケースがアルミニウム製
であることから、アルミニウム製の封止栓が最も適して
いるが、それ以外にも、たとえば、アルミニウム合金
製、ステンレス鋼製、ニッケル製などの封止栓も使用す
ることができる。
【００１０】レーザー溶接により封止栓と蓋板または電
池ケースとを一体化するにあたって、その溶接条件は特
に限定されることはないが、たとえば、出力５０Ｗ〜３
００Ｗ、特に１２０Ｗ〜２００Ｗで、レーザービーム径
０．３ｍｍ〜１ｍｍ、特に０．４ｍｍ〜０．７ｍｍで、
移動速度１ｍｍ／秒〜１５ｍｍ／秒、特に３ｍｍ／秒〜
８ｍｍ／秒で封止栓と蓋板または電池ケースとの接合部
にレーザービームを照射して、上記接合部を溶融し、封
止栓を蓋板または電池ケースに一体化して電解液注入用
の注入孔を気密封止するようにすることが好ましい。
【００１１】
【実施例】つぎに、本発明の実施例を図面を参照しつつ
説明する。ただし、本発明は、それらの実施例のみに限
られるものではない。
【００１２】実施例１ 図１はこの実施例１の角形密閉式蓄電池を概略的に示す
もので、図１の（ａ）はその平面図で、（ｂ）はその断
面図である。
【００１３】図１において、１は正極端子を兼ねる電池
ケースであり、２は上記電池ケース１の開口部を封口す
る蓋板で、３は電解液注入用の注入孔を封止するための
封止栓であり、これらの電池ケース１、蓋板２、封止栓
３は、いずれもアルミニウム製である。上記電池ケース
１は平面形状が６ｍｍ×３０ｍｍの長方形状で、高さが
４８ｍｍで、材質は上記のようにアルミニウム製で、そ
の厚みは０．５ｍｍである。蓋板２は厚さ１ｍｍのアル
ミニウム板を用いて上記電池ケース１の開口部に嵌め込
むのに適したサイズに作製されている。この蓋板２に形
設された電解液注入用の注入孔は直径１ｍｍの円形であ
る。
【００１４】そして、上記注入孔を封止するための封止
栓３は上端部の直径が１ｍｍ、下端部の直径が０．８ｍ
ｍで下端部近傍がテーパー状になって円柱からなり、蓋
板２との溶接に適するようにアルミニウムで作製されて
いる。
【００１５】上記電池ケース１には電極体４が収容さ
れ、蓋板２にはステンレス鋼製でリベット形の負極端子
５がポリプロピレン製の絶縁パッキング６を介して取り
付けられ、上記負極端子５の下部には蓋板２との間にポ
リプロピレン製の絶縁体８を介在させてステンレス鋼製
の座板７が嵌め込まれ、この座板７には電極体４の負極
から引き出されたニッケル製のタブ９の上端部が溶接に
より固定されている。また、電池ケース１の底部には電
極体４の挿入に先立ってポリプロピレン製の絶縁体１０
が配置され、正極端子としての機能を兼ねる電池ケース
１と電極体４の負極との間を絶縁している。
【００１６】この実施例１に示す電池では、電池ケース
１が正極端子を兼ねているが、必ずしもそれに固定され
ることはなく、電池ケース１が負極端子としての機能を
兼ね、現在負極端子５として示されているものが正極端
子となる場合もある。
【００１７】上記負極端子５は、当初リベット形をして
いて、その軸部を絶縁パッキング６の透孔に通し、絶縁
体１０を介して軸部に座板７を嵌め込んでから、その先
端部を押し潰すことによって固定することにより、蓋板
２に取り付けられている。
【００１８】上記電池ケース１と蓋板２は、電池ケース
１の開口部に蓋板２を嵌め込み、電池ケース１の開口端
部と蓋板２の外周部との接合部をレーザー溶接し、電解
液を蓋板２に形設された電解液注入用の注入孔から電池
内に注入した後、上記注入孔にアルミニウム製の封止栓
３を挿入し、封止栓３と蓋板２との接合部にレーザービ
ームを出力１６０Ｗ、レーザービーム径０．５ｍｍ、移
動速度５ｍｍ／秒で照射してレーザー溶接し、封止栓３
を蓋板２に一体化して注入孔を気密封止している。この
図１では、電解液を電池内に注入するのに使用した注入
孔に封止栓３を挿入し、レーザー溶接により注入孔を封
止しているので、この図１では注入孔は図示されていな
いが、蓋板２において封止栓３の挿入されている部分が
上記封止栓３の挿入前に注入孔であった部分である。
【００１９】この実施例１の電池における電極体４は、
ＬｉＣｏＯ2 を活物質とするシート状の正極と黒鉛を活
物質とするシート状の負極とをセパレータを介して渦巻
状に巻回して作製した渦巻状のものからなり、前記のよ
うに、その渦巻状の電極体４の負極からタブ９が引き出
され、電極体４の負極から負極端子５までの電気的接続
は上記タブ９と座板７を介してなされ、電池ケース１は
電極体４の正極と電気的に接続されている。
【００２０】図２は封止栓を蓋板にレーザー溶接により
溶接する際の溶接部分を拡大して示すものであり、
（ａ）はその封止栓の平面図で、（ｂ）は上記溶接部分
の断面図である。まず、蓋板２に形設された注入孔から
電解液を電池内に注入した後、封止栓３を上記注入孔に
挿入し、封止栓３と蓋板２との接合部にレーザービーム
１１を出力１６０Ｗ、レーザービーム径０．５ｍｍ、移
動速度５ｍｍ／秒で１周以上にわたって照射し、上記接
合部を溶融させて封止栓３を蓋板２と一体化して注入孔
を気密封止する。この際、レーザービーム１１の径を大
きくすれば、封止栓全体が溶融できる強さで、１ショッ
トの溶接もできる。この図２において、十字状に斜線を
密に施した部分はレーザー溶接により封止栓３と蓋板２
とが溶融して一体化した部分である。
【００２１】封止栓３の形状は、図２に示す円柱形が一
般的で最も安価であるが、取り扱いやすく頭を付けた形
状のものも、実用的であり、生産性が向上する。図３に
頭付き封止栓３の例を示す。この図３に示すものでは、
その頭部３ａの周縁部が蓋板２にのっかっているので、
安定性がよく、溶接時の作業性がよくなり、生産性が向
上する。さらに、図４に蓋板２に座グリ１２をして、頭
付き封止栓３を埋め込んだ例を示す。この場合は、単に
頭付き封止栓を用いた時に比べ、溶接をより安定して容
易に行うことができ、また、溶接後の表面が平らになる
利点もある。これらの図３や図４において、十字状に斜
線を密に施した部分はレーザー溶接により封止栓３の頭
部３ａと蓋板２とが溶融して一体化した部分である。
【００２２】この実施例１では、電解液注入用の注入孔
を蓋板２に形設した場合について説明したが、注入孔は
電池ケース１に形設（たとえば、電池ケース１の側面に
形設する）してもよく、その場合においても、電解液を
該注入孔から電池内に注入した後、封止栓３を注入孔に
挿入し、封止栓３と電池ケース１との接合部をレーザー
溶接することによって、上記蓋板に注入孔を形設した場
合と同様に気密封止することができる。
【００２３】比較例１ 実施例１と同様の電池の蓋板に、直径１ｍｍの注入孔を
設け、該注入孔から電解液を注入した後、該注入孔に直
径１．２ｍｍの球状の封止栓を置き、その上部に超音波
ホーンを当てがって、振動数２０ｋＨｚ、振幅３０μ
ｍ、荷重６０ｋｇｆの条件下で超音波振動を付加し、封
止栓を蓋板に溶接した。
【００２４】この状態を図５により説明する。図５の
（ａ）に示すように、蓋板２には電解液注入用の注入孔
として直径１ｍｍの注入孔１３を形設し、該注入孔１３
から電解液を電池内に注入した後、該注入孔１３の上部
に直径１．２ｍｍの球状の封止栓３を配置し、該封止栓
３の上部に超音波ホーン１４を当てがい、振動数２０ｋ
Ｈｚ、振幅３０μｍ、荷重６０ｋｇｆの条件下で超音波
振動を付加し、封止栓３を蓋板２に溶接して、図５の
（ｂ）に示すような状態にした。なお、図５の（ａ）に
おいて、上から下向きの矢印は荷重方向を示し、横方向
への矢印は超音波の振動方向を示している。
【００２５】上記封止栓の溶接は、実施例１、比較例１
とも、２００個ずつの試料について行い、溶接部に５ｋ
ｇｆ／ｃｍ2 の空気圧力を加え、空気の漏れがあるか否
かを調べ、空気の漏れがある場合を不良品として不良発
生率を調べた。ただし、この空気漏れ試験にあたり、実
際の電池（実装電池）で封止栓の溶接をしたものを使用
すると、電池ケース１内の電極体４などに悪影響を及ぼ
し、電池が使用できなくなるおそれがあるので、同様の
溶接条件下でモデル的に試料を作製し、それを上記空気
漏れ試験に供した。
【００２６】上記空気漏れ試験の結果を表１に示す。た
だし、表１には試験に供した試料の全体個数と不良が発
生した個数との関係が理解しやすいように、分母に試験
に供した試料の全体個数を記載し、分子に不良発生個数
を記載する方法で不良発生率を示した。
【００２７】
【表１】
【００２８】表１に示すように、実施例１では、不良発
生がまったく認められなかったが、従来法に従い、超音
波により溶接した比較例１では、２００個の試料中、１
４個に不良が発生した。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、アル
ミニウム製の蓋板に形設された電解液注入用の注入孔か
ら電池内に電解液を注入した後、上記注入孔に封止栓を
挿入し、レーザー溶接にすることによって、注入孔を気
密封止し、密閉性の高い角形密閉式蓄電池を提供するこ
とができた。また、電解液注入用の注入孔をアルミニウ
ム製の電池ケースに形設する場合も、該注入孔に封止栓
を挿入し、レーザー溶接することによって上記と同様に
注入孔を気密封止し、密閉性の高い角形密閉式蓄電池を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の角形密閉式蓄電池の一例を示すもの
で、（ａ）はその平面図で、（ｂ）はその断面図であ
る。
【図２】図１における蓋板と封止栓との溶接部分を拡大
して示すもので、（ａ）はその封止栓の平面図で、
（ｂ）は上記溶接部分の断面図である。
【図３】封止栓として図２に示すものとは異なる形状の
ものを用いた場合の蓋板と封止栓との溶接部分を拡大し
て示すもので、（ａ）はその封止栓の平面図で、（ｂ）
は上記溶接部分の断面図である。
【図４】封止栓として図２や図３に示すものとは異なる
形状のものを用いた場合の蓋板と封止栓との溶接部分を
拡大して示すもので、（ａ）はその封止栓の平面図で、
（ｂ）は上記溶接部分の断面図である。
【図５】従来技術における注入孔の封止方法を説明する
ための図で、（ａ）はその封止前の状態を示し、（ｂ）
はその封止後の状態を示す。
【符号の説明】
１ 電池ケース ２ 蓋板 ３ 封止栓 ４ 電極体 ５ 負極端子 ６ 絶縁パッキング ７ 座板 ８ 絶縁体 ９ タブ １０ 絶縁体 １１ レーザービーム １２ 座グリ １３ 注入孔 １４ 超音波ホーン

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電池ケースおよび該電池ケースの開口部
    を封口する蓋板にアルミニウムを用いてなる角形密閉式
    蓄電池において、上記蓋板または電池ケースに形設され
    た電解液注入用の注入孔に封止栓を挿入し、レーザー溶
    接により上記封止栓を蓋板または電池ケースと一体化し
    て上記注入孔を気密封止したことを特徴とする角形密閉
    式蓄電池。
  2. 【請求項２】 電池ケースおよび該電池ケースの開口部
    を封口する蓋板にアルミニウムを用いてなる角形密閉式
    蓄電池の製造にあたり、上記蓋板または電池ケースに形
    設された電解液注入用の注入孔から電池内に電解液を注
    入した後、上記注入孔に封止栓を挿入し、レーザー溶接
    により上記封止栓を蓋板または電池ケースと一体化して
    上記注入孔を気密封止することを特徴とする角形密閉式
    蓄電池の製造方法。
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