JPS63239763A - 角形密閉式電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、発電要素を収納した金属製の電池容器と蓋体
とをレーザ溶接により密封した角形密閉式電池に関する
ものである。

従来の技術 近年、ポータプル電子機器の小型、薄形化が進むととも
に、その電源として用いる密閉式電池に対しても小型で
容置密度の大きいものが要求されるようになってきた。

とくに、機器と一体に組込まれて長期間使用されること
が多い電池、例えば密閉式アルカリ蓄電池あるいはリチ
ウム電池などにおいて、従来の円筒形、ボタン形の電池
よりも収納時のスペース効率のよい小型の角形、角・薄
形電池への要望が強［バその具体化が進められている。

小型の角形密閉式電池の場合、容積効率を低下させずに
、過充電、過放電時などに発生するガス圧力に耐えるも
のとするために、金属製の電池容器に蓋板を嵌合し、そ
の接合部をレーザ溶接により密封した構造が一般に採用
されている。

前記の電池構造において、レーザ溶接に対応する九めに
電池容器と蓋体の嵌合形式として１次のようなものが試
みられている。第６図、第８図は側面要部断面を示し、
電池容器１１０口縁の内面寸法と同じサイズで、必要に
応じて蓋体の周縁下面に小さい円弧またはテーパ１３ａ
を設けた平板状の蓋体１３を口縁に挿入する方式（第６
図Ａ）、あるいは特開昭６９−１４３２６４号公報に見
られるような１周縁に段部１４ａを設けた蓋体１４を電
池容器１１０口縁に載置する方式（第６図）があるが、
小型の角形電池の場合、第６図のものは。

切削加工等で作る蓋体１４の生産性が低く、厚さが犬と
なるなどの問題があり、第６図へのものは後述するよう
に、電池容器１１を成型する際の形状、精度上の問題点
もあり、とくに薄い蓋体の場合は電池容器口縁に水平に
確実に挿入するのは難しいなどで生産性に乏しいため、
特定のものにしか用いられなかった。そのため、特公昭
４６−１４２１７号公報、特開昭５８−１０７４７０号
公報。

実開昭６０−１７４０６６号公報などに開示されたよう
に、蓋体の周縁に立上り部を設けるか、相対する２辺の
少なくとも一部分に電池内方に向けて立上り部を設けた
蓋体（封口板）を、その立上り部を挿入ガイドとして電
池容器の口縁に嵌合させ。

電池容器の先端と蓋体の周縁の接合部を溶接して密封す
るのが一般的な方式であった。

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、用いる電池容器および立上
り部を有する蓋体等の部品は、生産性の観点から一般に
鋼板などを切り絞るか、おるいはトリミング法を用いた
絞り加工法によって作られる。しかし、角形の電池容器
を上記絞り加工法によって成型したものは、第７図に示
したごとく。

角部に偏肉し直線部が薄肉となって外方に湾曲しやすく
、その結果蓋体（直線）に対しＧ１で示す間隙を生じる
。また成型性を確保するために、角部に図のように比較
的大きな円弧を設ける必要性があるが、その形状寸法精
度を確保するのは難しい。立上り部を有する蓋体の場合
は、その立上り部の高さが低いため、若干影響は少ない
が電池容器と同じ傾向の成型上の課題がおる。従って、
上記の電池容器と蓋体を嵌合させると、第８図Ａの側面
要部断面図に示したように、電池容器３１の口縁と蓋体
３３の立上９部の接合部に０．１−０．２ｒｒｍ　。

部分的に０．１５−０．３ｍ程度の間隙Ｇ２を生じ９図
のごとく蓋体が傾いて装着されやすいという問題があっ
た。また特開昭５７−７６９６４号公報等に述べられて
いるように、電池容器と蓋体の立上り部の接合面が密着
不十分となったり、接合部に間隙が生じると、直進性の
良いレーザビームはこの間隙を通過して内部の電池要素
を損傷したり、溶接不良となって充分な密封状態を得る
のは困難であった。第５図Ａの平板状の蓋体１３を用い
た場合も上記と同じ問題を生じていた。上記接合面をレ
ーザビームによって溶接封止する場合、上記説明からも
わかるように、接合面は食い違いが無く平坦であり、接
合部の間隙はできる限り小さいことが要求される。溶接
可能な間隙１例えば第８図の０２は実開昭６１−１１９
２５５号公報の場合。

直線部で０．１５ｍ以下などの規制基準を開示している
が、蓋体挿入時の安定性、溶接時の生産性（溶接速度）
を考慮すれば１間隙はおよそ０．１ｍ以下にする必要が
ある。

第６図Ａ、第８図Ａなどの従来の構成では、上記の条件
を満足できず、溶接不良が頻発しやすいという問題がお
った。その対策として実開昭５９−１９２２６１　　号
公報に示されているように電池容器の内寸を蓋体の外寸
より若干小にして、第６図Ｂのように蓋体を圧入する方
法は１円筒形電池と異なり角形の電池容器を用いる場合
、第７図で示した成型時の形状、精度の問題および容器
口縁の各辺が蓋体圧入時に蓋体となじみにくいため、部
分的に第８図Ｂのように蓋体が浮き上がりやすく、適用
は困難であった。また実公昭３９−２７９１４号公報に
図示された円筒形電池の応用として、第９図の要部断面
図に示すように、口縁付近を外方に拡げて段部４１ａを
有した角形の電池容器を絞り加工した場合、蓋４３は安
定状態で挿入できるが、電池容器４１の加工形状、精度
は改善できず、間隙Ｇ２の減少効果は凹＜、外形が大き
くなる問題点があった。

本発明者らは、上記角形の電池容器製法の改良策として
、実公昭３６−２６４３８号公報および実公昭３７−１
４９６１号公報に示された円筒形電池。

あるいは射出成型法などで成型された鉛蓄電池用の角形
樹脂電槽等のように電池容器の開口端内縁の肉厚の一部
を除去して段部を形成する方法の応用を検討した結果、
肉厚が比較的厚い円筒形容器では、ｈＮＣ旋盤等で容易
に段部を切削形成できたが、角形で肉厚が薄い第７図の
例の電池容器の場合、治具を用いて形状を修正しながら
フライス盤で切削する等により段部の形成を試みたが、
加工変形および角部の形状不ぞろいが生じやすいために
生産性が１氏く、目的を達成することができなかった。

以上のごと〈従来の技術による角形の電池容器と蓋体の
組み合わせでは、レーザ溶接に適合した精度の接合部を
有する電池構造を形成することは困難であるという問題
点があった。

本発明はこのような問題点を解決するもので、しごき加
工を併用した成型法により形成した電池容器を用いるこ
とにより、電池容器と蓋体の接合部の嵌合精度を向上さ
せ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 この問題点を解決するために本発明は、深絞り成形した
金属容器の開口、端内縁に、しごき加工法により切欠き
段部を形成するとともに、所定寸法形状に成型した角形
の電池容器の切欠き段部上に、周縁が平面状の蓋体を載
置し、蓋体の外周縁と電池容器の開口端縁との接合部を
レーザ溶接により密封したものである。

作　　　用 この構成により、電池容器の口縁に蓋体を安定した状態
で載置することができるとともに、蓋体と電池容器の開
口端縁との接合部の嵌合精度を高めることができるので
、レーザ溶接を容易ならしめて確実な電池の密封状態が
得られることとなる。

実施例 本発明の角形密閉式電池の実施例を図によって説明する
。第１図Ａは実施例の電池の上部外観を示し、第１図Ｂ
はＡ′の側面の要部断面図を示すものである。角形の電
池容器１及び蓋体３は本発明の主体となるものであり、
鋼板等を深絞り加工法によって予備成形した角形容器を
、しごき加工法により所定の寸法形状に形を整えながら
、その開口端内縁に切欠き段部１ｄを形成した。

この角形の電池容器の上記切欠き段部上に、後述するプ
レス打抜きにより成型した周縁が平面状の蓋体３を嵌合
載置し、蓋体の外周縁と電池容器の開口端縁との接合部
６をレーザビームによって溶接し溶接部８を形成して電
池を密封したものである。以下この構成による角形密閉
式アルカリ蓄電池の実施例について述べる。

第２図Ａ、Ｂ、Ｃは、本発明で用いる角形の電池容器１
の加工工程における側面の要部断面を示す模式図である
。第３図Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄは第２図の工程を経て完成した
矩形状の電池容器１０寸法形状を示す模式図である。第
３図りに示す完成した角形の電池容器１の側壁の厚さｔ
の１．２〜１．８倍の厚さを有する鋼板を素板とし、一
般に用いられる深絞り加工法により円筒形もしくは楕円
筒形などから順次成形して、第２図Ａに示すように口縁
付近付近に拡口部１ｂを有し、側壁部１ａの厚さｔｌを
前記素板の厚さの約０．９〜１倍としだ口縁が矩形状の
角形容器１′を成形する。次いで前記容器を第２図Ｂ、
Ｃに示したしごき加工型によって所定の形状寸法に成型
する。しごき加工型は、ガイド部（ネスト）２２ａ、ダ
イス部２２ｂを備えた外型２２と段部２１ａを有するポ
ンチ２１及び受型２３を主体に構成されている。プレス
機に固定された外型２２のガイド部２２ａに前記第２図
Ａの角形容器１′を載置し、上下可動のポンチ２１に矢
印方向の押圧力を加えることにより、角形容器１′はガ
イド部２２ａによって支持されながらダイス部２２ｂに
押しこまれてしごき加工を受け。

第２図Ｂに示したごとく下部から順次所定の寸法形状の
側壁部１Ｃが形成され、引き続き第２図Ｃに示したよう
にポンチ２１の段部２１ａ部分まで押しこまれることに
よって、所定の切欠き段部１ｄが形成されしごき加工を
終了する。このようにして成型された角形の電池容器１
は第３図りに示した蓋板の厚さに合致させた所定の段部
高さｈに切断され、ニッケルめっきをされて第３図Ａの
一方の側面図第３図Ｂの他方の側面図、第３図Ｃの上面
図に示した形状の切欠き段部１ｄを有する角形の電池容
器１となる。なお、切欠き段部形成に際し、角形容器１
′の拡口部１ｂはガイド部２２ａとダイス部２２ｂにお
いて二段にしごき加エされる。また、電池容器１の高さ
はしごき率に比例して変化するので、前もって算出して
決定する。さらに、第２図Ｂ、Ｃにおいて、受型２３は
加工中の電池容器１の底部に圧接しながら下方に移動し
、容器底部の変形を防止するものであり、成型された電
池容器１は受型２３に設けられた透孔２３ａを通してノ
ックアウトビン２４によって、外型２２から取出される
。

次に、第３図に示した完成した電池容器１の各部の寸法
と、第２図に示した工程の各々の型及び角形容器１′の
各部との寸法関係を述べる。ポンチ２１の先端部分は、
電池容器１の内寸法ｒ、ｔ、ｗｔと同寸法とし２段部２
１ａより上方は切欠き段部１ｄのＬｌ、Ｗｌと同寸法と
する。ダイス部２２ｂの寸法は、電池容器１の外形寸法
り、Ｗと同じにする。第２図Ａの深絞り成形した角形容
器の内寸法Ｌｉ１．Ｗｉｌ（図示せず）は、ポンチの各
部寸法より若干大きくしてポンチの挿入を容易にしてい
る。また切欠き段部１ｄの部分の内寸法Ｌ１．Ｗ１は、
第３図りに、示した切欠き幅Ｓが、電池容器の側壁部１
ｃの厚さｔの２０〜６０％程度となるように設定するの
がよい。これは電池容器１の開口端縁にレーザ溶接に必
要な厚さく溶接代）を残し正常な形状の切欠き段部１ｄ
を精度よく形成できる範囲を示している。次に蓋体３（
第１図Ｂ）は、少なくとも周縁が平面であって端子取付
孔を設けた蓋板３ａに、正極端子３ｂを絶縁リング３ａ
。

金属ワッシャー３ｄと共に締着したもので、正極端子は
必要に応じてゴム弁体などからなる防爆機能を備えたも
の（図示せず）を用いる。蓋板の周縁の形状寸法は、前
記第３図に示した電池容器１の切欠き段部１ｄ部分の形
状寸法に合致するものとし、プレス打抜きにより成型し
たものを用いるが１本発明の目的からして精密せん断加
工法の適用が好ましい。その加工型の形式として、ファ
インブランキング惠精密打抜き法）、対向ダイスせん新
法などがあり、打抜き部分の平たん度がよく。

高精度なせん断が行える。検討結果では例えば１０〜５
０瓢の外形寸法であれば、板厚が０、２Ｓ−０，５＋＋
ｍで゛はＯ＊０３ｍｍの精度、板厚力０．１）〜１　ｍ
の場合はＣＬ　０４＋ｍの精度が得られることがわかっ
た。前記の成型法により成型された第３図の角形の電池
容器１と上記ファインブランキング法によって打抜き加
工された蓋体３を用いて第１図に示した角形密閉式アル
カリ蓄電池を構成した。

電池容器１として、Ｌ　＝　２５＋ｍ　、　Ｗ＝　１２
ｍｍ　。

ｔ　＝０．５５ｍ、　Ｓ：０．２５１１１１　、　ｈ＝
＝ｏ、　５ｍ。

Ｈ（高さ）〜４８順（第３図参照）のものを用い、正極
にニッケル、負極にカドミウムからなる活物質を充填し
た複数枚の極板と、セパレータを積重した極板群に、所
定量のアルカリ電解液を注入した発電要素２を装填し、
正極リード４を正極端子３ｂの下面に接続した蓋体３を
電池容器１の切欠き段部１ｄに載置し、第４図の側面要
部断面図に示したように、蓋体３の外周縁と電池容器１
の開口端縁との接合部６の上面から、ＹＡＧレーザ装置
を用いて図示のレーザビーム７を照射して溶接部８を形
成密封し総高６０　ｔｒｍ　、　１　、７Ａｈの電池を
製作した。比較品として、第６図Ｂのものを従来を ＶＡＪＡ％第８図のもの°従来例Ｂとして本発明のもの
と同サイズとして製作し、不良発生数を比較した。

その結果を第１表に示す。

第１表 ことを示す 第１表に示したように本発明によれば、蓋体の涙金時お
よび溶接工程における不良発生率を著しく低減できるこ
とがわかる。また切欠き段部１ｄを設けたことにより、
レーザビームが、電池容器内に侵入することが無くなり
、レーザパワーを従来例の場合より約１６〜ｂ でき、溶接部以外の部分の発熱も低減することができた
。

なお、本発明に用いる角形の電池容器を成型する際に、
前記した素板に用いる金属薄板の材質。

硬度などによって、第２図Ａに示した角形容器１′の拡
口部１ｂ及び第３図Ｂ、Ｃに示したポンチ２１の段部２
１ａを省いた形状で予備しごき加工を行う整形工程を挿
入し、次いで第２図Ａのごとく絞り加工により拡口部１
ｂを設けた後、切欠き段部１ｄを含めたしごき加工を行
うなど工程の分割により、成型性の向上（鉄鋼材の場合
１回のしごき率は１０〜４０チの範囲が適当）、型の損
耗減少を図っても本発明の効果に変りは無い。

発明の効果 以上のように本発明によれば、角形の電池容器の開口端
縁と蓋体の外周縁との接合部の嵌合精度を高めることが
でき、レーザ溶接による溶接部の信頼性の向上と生産性
の向上を図ることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図および第４図は本発明の実施例
であって、第１図Ａは本発明の角形密閉式電池の上部外
観図％ＢはＡの側面の要部断面図。 第２図は第１図の電池に使用される本発明の角形の電池
容器の加工工程を示す側面の要部断面模式図であり、Ａ
は深絞シ成形した角形容器を示す図、Ｂはしごき加工途
中の状態を示す図、Ｃはしごき加工工程を終了し切欠き
段部を形成した状態を示す図、第３図は第２図の工程を
経て完成した本発明に使用する角形の電池容器を示し％
Ａは一方の側面断面図％Ｂは他方の側面断面図、Ｃは上
面図、Ｄは側面上部の切欠き段部を示す断面図、第４図
は電池の溶接部分を示す側面の要部断面図、第５図Ａ、
Ｂ、第６図、第８図Ａ、Ｂおよび第９図は従来の密閉式
電池の蓋体と電池容器の嵌合状態を示す側面の要部断面
図、第７図は従来の角形電池容器の成形形状を示す上面
図である。 １・・・・・・角形の電池容器、２・・・・・・発電要
素％３・・・・・・蓋体、３ａ・・・・・・蓋板、３ｂ
・・・・・・正極端子、６・・・・・・接合部、７・・
・・・・レーザビーム、８・・・・・・溶接部。 １′・・・・・・角形容器、１ａ・・・・・・しごき加
工前の側壁部。 １Ｃ・・・・・・しごき加工後の側壁部％１ｄ・・・・
・・切欠き段ｍ、２１・・・・・・ポンチ、２１ａ・・
・・・・ポンチの段部。 ２２・・・・・・外型、２２ａ・・・・・・ガイド部、
２２ｂ・・・・・・ダイス部、２３・・・・・・受型。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図　　　　　４−角形４ｃ尤Ｉ Ｉｃ−−Ｌ　ニ”Ｍｊｌ、＋＋リリーシ１１１〉２１−
−−．７ζン升 ２管−４褐段辞 ２２−　外！ Ｌ−＾形→を河恣巷 ２２−　外延 り２ａ−ｍ−才・・什苦予 手続補正書（方式） 昭和６３年６月ｌ１日 特許庁長官殿　　　　　　　　閤 １事件の表示 昭和６１年特許願第２９１０６２号 ２発明の名称 角形密閉式電池 ３補正をする者 事件との関係　　　　　　特　　許　　　出　　　願　
　人住　所　　大阪府門真市大字門真１００６番地名　
称　（５８２）松下電器産業株式会社代表者　　　　谷
　　井　　昭　　雄 ４代理人　〒５７１ 住　所　　大阪府門真市大字門真１００６番地松下電器
産業株式会社内 ７、補正の内容 明細書第１６頁第１３行〜第１４行の「第５図ム、Ｂ、
」を「第５図、」　と補正します。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 深絞り成形した角形容器の開口端内縁に、しごき加工法
   により切欠き段部を形成するとともに所定寸法形状に成
   型した角形の電池容器に、発電要素を収納し、前記電池
   容器の切欠き段部上に周縁が平面状の蓋体を載置し、蓋
   体の外周縁と電池容器の開口端縁との接合部をレーザ溶
   接により密封したことを特徴とする角形密閉式電池。