KR101664647B1 - 전지 및 그 제조 방법 - Google Patents

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요이치 나루세
사토시 스즈키
히로유키 나카야마
도시야 오카다
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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

전지(1)는, 전지 케이스(2) 내에 전극체(9)를 수용하고, 전지 케이스(2)는, 개구부(3k)를 갖는 바닥이 있는 통 형상의 케이스 본체(3)와, 개구부(3k) 내에 삽입되어 이것을 밀봉하는 판상의 덮개 부재(4)를 갖고, 덮개 부재(4)의 두께 방향(TH) 외측으로부터 조사된 에너지 빔(LS)에 의해, 개구부(3k)와 덮개 주연부(4f)를 기밀하게 용접하여 이루어진다. 특정 부위(11)에 있어서, 케이스 본체(3)의 개구부(3k)의 내주면(3ia)과, 덮개 부재(4)의 덮개 주연부(4f)의 주연면(4ua)이 서로 밀착한 상태에서 용접되고, 특정 부위에 있어서의 비드(10a)의 형상이, 그 주위 방향(SH) 단면에 있어서, 중심각 θ=160∼200도의 부채형을 이루고, 부채형의 중심(10ac)이, 내주면(3ia) 및 주연면(4ua) 상에 위치하는 형태로 되어 이루어진다.

Description

전지 및 그 제조 방법{BATTERY AND METHOD FOR PRODUCING SAME}
본 발명은, 전지 및 그 제조 방법, 특히 전지 케이스를 이루는 케이스 본체와 덮개 부재를 용접하여 이루어지는 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
리튬 이온 이차 전지 등의 전지는, 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등의 차량이나, 노트북 컴퓨터 등 가정용 전기 기기나 임펙트 드라이버 등의 공업 기기 등 다방면에 사용되고 있다. 이러한 전지의 형태로서는, 예를 들어, 금속 케이스에 전극체를 수용한 전지, 구체적으로는, 바닥이 있는 각통 형상의 케이스 본체와 그 개구부에 삽입한 덮개 부재를 레이저 용접에 의해 밀봉한 각형 전지가 알려져 있다(특허문헌 1의 각 도면 참조).
일본 특허 공개 제2001-155698호 공보
그러나, 이와 같이 하여, 케이스 본체와 덮개 부재를 레이저 용접하면, 용접에 있어서 용융된 금속이 응고된 비드(용접 비드) 내에, 폐쇄 기공(보이드)이 잔류하는 경우가 있다. 비드 내에 폐쇄 기공이 잔류하고 있으면, 전지 케이스의 내압이 상승한 경우 등, 전지 케이스에 응력이 걸린 경우에, 이 폐쇄 기공이 균열의 기점으로 되거나, 케이스 본체와 덮개 부재와의 간극과 폐쇄 기공을 연결하도록 균열이 형성되고, 또한 폐쇄 기공을 통해 균열이 진행되는 등, 폐쇄 기공이 비드 내의 약점으로 되기 쉽다.
또한, 폐쇄 기공(보이드)은, 케이스 본체나 덮개 부재를 이루는 금속(알루미늄 등) 내에 포함되어 있던 수소나, 용접시에 들어간 공기 또는 실드 가스에 포함되어 있던 수분의 레이저 조사에 수반하는 고온에서의 해리에 기인하는 수소 등이, 용융된 금속 내에서 점차 모여 생긴다고 생각된다. 즉, 용융된 금속에 있어서의 수소의 용해도는, 고체의 금속에 있어서의 용해도보다도 대폭으로 낮기 때문에, 금속이 용해되면, 수소를 금속 중에 보유지지할 수 없어, 기포로 되기 쉽다. 또한 용융 금속 내에 미세 기포로 되어 포함되어 있던 수소 등은, 비드가 냉각되어 서서히 고화하면, 아직 용융되고 있는 부분으로 이동하여, 최종적으로는, 마지막에 고화한 부위 부근에 모이고, 폐쇄 기공으로 되어 비드 내에 나타난다고 생각된다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 전지 케이스에 대해, 케이스 본체의 개구부 내에 덮개 부재를 삽입하고, 이들을 덮개 부재의 전체 둘레에 걸쳐 에너지 빔으로 기밀하게 용접한 전지에 대해, 폐쇄 기공을 포함하기 어려워, 양호한 용접 강도를 갖는 비드를 형성한 전지 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 형태는, 금속제의 전지 케이스 내에 전극체를 수용하여 이루어지고, 상기 전지 케이스는, 개구부를 갖는 바닥이 있는 통 형상의 케이스 본체와, 상기 개구부 내에 삽입되어 상기 개구부를 밀봉하는 판상의 덮개 부재를 갖고, 상기 덮개 부재의 두께 방향 외측으로부터 조사된 에너지 빔에 의해, 상기 덮개 부재의 전체 둘레에 걸쳐, 상기 케이스 본체의 상기 개구부와 상기 덮개 부재의 주연인 덮개 주연부를 기밀하게 용접하여 이루어지는 전지이며, 상기 덮개 부재의 주위 방향의 적어도 일부를 이루는 특정 부위에 있어서, 상기 케이스 본체의 상기 개구부 중 상기 두께 방향을 따르는 내주면과, 상기 덮개 부재의 상기 덮개 주연부 중 상기 두께 방향을 따르는 주연면이 서로 밀착한 상태에서 용접되고, 상기 특정 부위에 있어서의 비드의 형상이, 상기 비드의 상기 주위 방향에 직교하는 단면에 있어서, 중심각 160∼200도의 부채형을 이루고, 상기 부채형의 중심이, 상기 내주면 및 상기 주연면 상에 위치하는 형태로 되어 이루어지는 전지이다.
상술한 전지에서는, 특정 부위에 있어서, 비드의 단면 형상이, 중심각 θ=160∼200도, 즉, 개략 반원형의 부채형으로 되고, 또한 그 중심(부채형의 사북 부분)이 미용융이며, 서로 밀착하고 있는 내주면 및 주연면 상에 위치하는 형태로 되어 있다. 이로 인해, 용접에 있어서, 이하와 같이 된다고 생각된다. 즉, 에너지 빔을 상대적으로 이동시켜, 케이스 본체와 덮개 부재와의 용접을 행하면, 수열에 의해, 케이스 본체의 개구부 및 덮개 부재의 주연부 중, 아직 용접되고 있지 않는 부분에도 열이 전해져 온도가 상승한다. 이로 인해, 에너지 빔 조사에 의해 형성된 용융된 비드가 냉각되어 서서히 고화하는데 있어서, 용융된 비드로부터 케이스 본체 또는 덮개 부재에의 열전도에 의한 열의 이동은 비교적 적고, 용융된 비드의 표면으로부터 이것에 접촉하는 공기나 실드 가스에의 열전도 또는 적외선에 의한 열방사에 의한 열의 방산의 쪽이 많아진다고 생각된다. 또한, 비드(용융 금속)는, 단면이 개략 반원 형상의 부채형으로 되어 있다. 이로 인해, 비드는 그 외표면측으로부터 거의 균일하게 냉각되어, 단면 원호 형상의 외표면으로부터 부채형의 중심을 향해 고화가 진행된다. 이와 함께, 용융 금속 중에 포함되어 있던 수소 등의 미세 기포도, 부채형의 중심을 향해 이동한다. 그리고, 마지막에는, 부채형의 중심 부근에 미세 기포가 모인다.
그런데, 상술한 전지에서는, 부채형의 중심은, 케이스 본체의 개구부의 내주면 및 덮개 부재의 덮개 주연부의 주연면 상에 위치하고 있다. 이 케이스 본체의 개구부의 내주면과 덮개 부재의 덮개 주연부의 주연면은 밀착하면서도, 양자 간은 근소한 두께의 판상의 공간을 이루어 전지 케이스의 내부 공간에 연결되어 있다. 이로 인해, 미세 기포에 포함되어 있던 수소 등은, 이 판상의 공간 및 이것을 통한 전지 케이스의 내부 공간으로 방출된다. 이에 의해, 부채형의 비드 내에 수소 등에 의한 폐쇄 기공이 형성되기 어렵다.
또한, 미세 기포에 포함되어 있던 수소 등의, 판상의 공간으로의 방출이 충분하지 않았다고 해도, 비드가 이루는 부채형의 중심이, 내주면 및 주연면 상에 위치하는 형태로 되어 있으므로, 미세 기공이 중심 부근에 모여 큰 기공을 형성한 단계에서, 이 기공은, 상술한 판상의 공간에 연통한 형태로 된다. 즉, 미세 기공이 모여 형성된 큰 기공은, 판상의 공간으로 통하고, 또한 이것을 통해 전지 케이스 내에 연통하는 개방 기공으로 된다. 이 개방 기공은, 비드 내에 형성된 상술한 폐쇄 기공과는 달리, 균열의 기점으로 되기 어렵다. 오히려, 이러한 개방 기공을 갖는 비드는, 균열의 기점으로 되기 쉬운 판상의 공간의 선단에, 개방 기공에 의한 개략 둥근 절결이 형성되어 있는 것으로 되게 되어, 밀착하고 있는 내주면과 주연면 사이를 이격하도록 하는 응력이 걸린 경우에, 응력을 분산하여, 판상의 공간의 선단 부분으로부터의 균열의 발생을 방지하는 효과를 얻을 수 있다. 즉 개방 기공에 의해 반대로 균열이 발생하기 어려워진다. 이렇게 하여, 이 전지에서는, 특정 부위에 있어서, 비드 내에 균열의 기점 등으로 되기 쉬운 폐쇄 기공을 포함하기 어려워, 양호한 용접 강도를 갖는 전지로 할 수 있다.
또한, 용접에 사용하는 에너지 빔으로서는, 레이저 빔 외에, 전자 빔을 들 수 있다. 레이저 빔으로서는, 파이버 레이저 등의 CW 레이저나, YAG 레이저 등의 펄스 레이저를 사용할 수 있다. 또한, 용입 깊이의 주위 방향에 대한 균일성 등을 고려하면, 파이버 레이저 등의 CW 레이저를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 전지는, 상기 특정 부위에 있어서, 상기 비드는, 상기 케이스 본체의 외측면보다도 외측으로 돌출되고, 또한, 상기 덮개 부재의 외측면보다도 외측으로 돌출되는 형태로 되어있다.
이 전지에서는, 특정 부위에 있어서, 비드가 상술한 부채형으로 되어 있고, 또한, 케이스 본체의 외측면보다도 외측으로 돌출되고, 또한, 덮개 부재의 외측면보다도 외측으로 돌출되는 형태로 되어 있다. 이로 인해, 밀착하고 있는 내주면과 주연면 사이를 이격하도록 하는 응력이 걸린 경우에, 비드에 있어서 응력을 더욱 분산하기 쉬워, 용접 강도가 양호하다.
상술한 어느 하나에 기재된 전지이며, 상기 전지 케이스는, 직육면체 형상을 이루고, 상기 케이스 본체는, 한 쌍의 개구 장변부, 한 쌍의 개구 단변부 및 상기 개구 장변부와 상기 개구 단변부 사이를 각각 연결하여 호 형상으로 구부러지는 4개의 개구 R부로 이루어지는 직사각 형상의 상기 개구부를 갖는, 바닥이 있는 각통 형상이며, 상기 덮개 부재는, 한 쌍의 상기 개구 장변부에 각각 대향하는 한 쌍의 덮개 장변부, 한 쌍의 상기 개구 단변부에 각각 대향하는 한 쌍의 덮개 단변부 및 4개의 상기 개구 R부에 각각 대향하는 4개의 덮개 R부로 이루어지는 상기 덮개 주연부를 갖는 직사각형 판상이며, 상기 특정 부위는, 상기 덮개 부재의 주위 방향 중, 한 쌍의 상기 덮개 장변부가 위치하는 부위인 전지로 하면 된다.
상술한 전지는, 소위 각형 전지이며, 덮개 부재의 주위 방향 중 한 쌍의 덮개 장변부가 위치하는 부위를 특정 부위로 하고 있다. 즉, 각형 전지의 개구부의 대부분을 차지하는 한 쌍의 개구 장변부와, 덮개 부재 중 한 쌍의 덮개 장변부와의 용접 부위에 대해, 양호한 용접 강도를 갖는 전지로 되어 있다.
또한 다른 형태는, 금속제의 전지 케이스 내에 전극체를 수용하여 이루어지고, 상기 전지 케이스는, 개구부를 갖는 바닥이 있는 통 형상의 케이스 본체와, 상기 개구부 내에 삽입되어 상기 개구부를 밀봉하는 판상의 덮개 부재를 갖고, 상기 덮개 부재의 두께 방향 외측으로부터 조사된 에너지 빔에 의해, 상기 덮개 부재의 전체 둘레에 걸쳐, 상기 케이스 본체의 상기 개구부와 상기 덮개 부재의 주연인 덮개 주연부를 기밀하게 용접하여 이루어지는 전지의 제조 방법이며, 상기 케이스 본체의 상기 개구부 내에, 상기 덮개 부재를 삽입하는 삽입 공정과, 상기 덮개 부재의 두께 방향 외측으로부터 에너지 빔을 조사하여, 상기 케이스 본체의 상기 개구부와 상기 덮개 부재의 주연인 덮개 주연부를 기밀하게 용접하는 용접 공정을 구비하고, 상기 용접 공정은, 상기 덮개 부재의 주위 방향의 적어도 일부를 이루는 특정 부위에 있어서, 상기 케이스 본체의 상기 개구부 중 상기 두께 방향을 따르는 내주면과, 상기 덮개 부재의 상기 덮개 주연부 중 상기 두께 방향을 따르는 주연면을 서로 밀착한 상태로 하고, 상기 특정 부위에 있어서의 비드의 형상이, 상기 비드의 상기 주위 방향에 직교하는 단면에 있어서, 중심각 160∼200도의 부채형을 이루고, 상기 부채형의 중심이, 상기 내주면 및 상기 주연면 상에 위치하는 형태로 용접하는 전지의 제조 방법이다.
상술한 전지의 제조 방법에서는, 삽입 공정 후의 용접 공정에 있어서, 특정 부위에서의 비드의 단면 형상이, 거의 반원형의 부채형으로 되고, 또한 그 중심(부채형의 사북 부분)이 미용융이며, 서로 밀착하고 있는 내주면 및 주연면 상에 위치하는 형태로 되도록 용접한다. 이에 의해, 상술한 바와 같이, 부채형의 비드 내에 수소 등에 의한 폐쇄 기공이 형성되기 어렵다. 또한, 기포가 형성되는 경우에도, 상술한 판상의 공간을 통해, 전지 케이스 내에 연통하는 개방 기공으로 된다. 이 개방 기공은, 균열의 기점으로 되기 어렵고, 오히려, 밀착하고 있는 내주면과 주연면 사이를 이격하도록 하는 응력이 걸린 경우에, 응력을 분산하여, 판상의 공간의 선단 부분으로부터의 균열의 발생을 방지하는 효과를 얻을 수 있다. 즉 개방 기공에 의해 반대로 균열이 발생하기 어려워진다. 이렇게 하여, 이 전지의 제조 방법에 따르면, 특정 부위에 있어서, 비드 내에 균열의 기점 등으로 되기 쉬운 폐쇄 기공을 포함하기 어려워, 양호한 용접 강도를 갖는 전지를 제조할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 용접 공정에서 사용하는 에너지 빔으로서는, 레이저 빔 외에, 전자 빔을 들 수 있다. 레이저 빔으로서는, 파이버 레이저 등의 CW 레이저나 YAG 레이저 등의 펄스 레이저를 사용할 수 있다. 또한, 용입 깊이의 주위 방향에 대한 균일성 등을 고려하면, 파이버 레이저 등의 CW 레이저를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 용접 부분의 넓은 범위에 걸쳐 빔을 조사하여, 넓은 범위에 걸쳐 개구부 등을 용융할 수 있도록 조사하는 빔에 대해, 스폿 직경을 크게 하거나, 빔을 조이는 렌즈의 초점 거리를 짧게 하는 것이 바람직하다. 또한, 레이저 빔을 조사하면서, 레이저 빔의 이동 방향(주위 방향)에 직교하는 방향으로 레이저 빔을 진동시키는, 소위 위빙을 행하여, 용접 부분의 넓은 범위에 걸쳐 빔을 조사해도 된다.
또한 상술한 전지의 제조 방법이며, 상기 용접 공정은, 상기 특정 부위에 있어서, 상기 비드를, 상기 케이스 본체의 외측면보다도 외측으로 돌출되고, 또한, 상기 덮개 부재의 외측면보다도 외측으로 돌출되는 형태로 형성하는 전지의 제조 방법으로 하면 된다.
이 전지의 제조 방법에서는, 특정 부위에 있어서, 비드가 상술한 부채형으로 되어 있고, 또한, 케이스 본체의 외측면보다도 외측으로 돌출되고, 또한, 덮개 부재의 외측면보다도 외측으로 돌출되는 형태로 되어 있다. 이로 인해, 밀착하고 있는 내주면과 주연면 사이를 이격하도록 하는 응력이 걸린 경우에, 비드에 있어서 응력을 더욱 분산하기 쉬워, 용접 강도를 양호하게 할 수 있다.
또한, 상술한 어느 하나에 기재된 전지의 제조 방법이며, 상기 전지 케이스는, 직육면체 형상을 이루고, 상기 케이스 본체는, 한 쌍의 개구 장변부, 한 쌍의 개구 단변부 및 상기 개구 장변부와 상기 개구 단변부 사이를 각각 연결하여 호 형상으로 구부러지는 4개의 개구 R부로 이루어지는 직사각 형상의 상기 개구부를 갖는, 바닥이 있는 각통 형상이며, 상기 덮개 부재는, 한 쌍의 상기 개구 장변부에 각각 대향하는 한 쌍의 덮개 장변부, 한 쌍의 상기 개구 단변부에 각각 대향하는 한 쌍의 덮개 단변부 및 4개의 상기 개구 R부에 각각 대향하는 4개의 덮개 R부로 이루어지는 상기 덮개 주연부를 갖는 직사각형 판상이며, 상기 용접 공정은, 상기 특정 부위인, 상기 덮개 부재의 주위 방향 중 한 쌍의 상기 덮개 장변부가 위치하는 부위에 대해, 한 쌍의 상기 개구 장변부끼리 사이를 압축하여, 상기 개구 장변부의 상기 내주면과 상기 덮개 장변부의 상기 주연면을 각각 서로 밀착시킨 상태에서, 용접을 행하는 전지의 제조 방법으로 하면 된다.
상술한 전지는, 소위 각형 전지이다. 그리고, 덮개 부재의 주위 방향 중 한 쌍의 덮개 장변부가 위치하는 부위를 특정 부위로 하고 있다. 이로 인해, 각형 전지의 개구부의 대부분을 차지하는 한 쌍의 개구 장변부와, 덮개 부재 중 한 쌍의 덮개 장변부와의 용접 부위에 대해, 양호한 용접 강도를 갖는 전지를 적절하게 제조할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 관한 리튬 이온 이차 전지의 사시도이다.
도 2는 실시 형태에 관한 것으로, 케이스 본체의 개구부 근방의 형태를 나타내는 부분 확대 사시도이다.
도 3은 실시 형태에 관한 것으로, 덮개 부재 등의 형태를 나타내는 부분 확대 사시도이다.
도 4는 실시 형태에 관한 것으로, 용접 전의 케이스 본체의 개구 장변부와 덮개 장변부와의 관계를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 5는 실시 형태에 관한 것으로, 케이스 본체의 개구 장변부와 덮개 장변부를 용접한 상태를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 6은 비교 형태에 관한 것으로, 케이스 본체의 개구 장변부와 덮개 장변부를 용접한 상태를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 7은 실시 형태 및 비교 형태의 전지 케이스에 대해, 반복 내압을 변동시킨 경우의 내구 시험 결과를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1에, 본 실시 형태에 관한 리튬 이온 이차 전지(1)[이하, 단순히 전지(1)라고도 함]를 나타낸다. 이 전지(1)는, 하이브리드 자동차나 전기 자동차 등의 차량이나, 해머 드릴 등의 전지 사용 기기에 탑재되는 각형의 밀폐형 전지이다. 이 전지(1)는, 직육면체 형상의 전지 케이스(2)와, 이 전지 케이스(2) 내에 수용된 편평 형상 권회형의 전극체(9)와, 전지 케이스(2)에 지지된 정극 단자(5) 및 부극 단자(6) 등으로 구성되어 있다(도 1 및 도 2 참조). 또한, 전지 케이스(2) 내에는, 비수계의 전해액(도시하지 않음)이 보유지지되어 있다.
이 중 전극체(9)는, 전지 케이스(2) 내에 옆으로 쓰러뜨린 상태로 수용되어 있다(도 1 참조). 이 전극체(9)는, 띠 형상의 정극판과 띠 형상의 부극판을 2매의 띠 형상의 세퍼레이터를 개재하여 서로 겹쳐, 축선 주위로 권회하고, 편평 형상으로 압축한 것이며, 전지 케이스(2) 내에서, 정극 단자(5) 및 부극 단자(6)와 접속하고 있다.
다음으로, 전지 케이스(2)에 대해 설명한다. 이 전지 케이스(2)는, 금속(구체적으로는 알루미늄)으로 이루어지고, 도 1 중, 상측에만 직사각 형상의 개구부(3k)를 갖는 바닥이 있는 각통 형상의 케이스 본체(3)와, 이 케이스 본체(3)의 개구부(3k) 내에 삽입되고, 용접되어, 개구부(3k)를 밀봉하는 직사각형 판상의 덮개 부재(4)로 이루어진다(도 1∼도 3 참조).
이 중 케이스 본체(3)의 직사각 형상의 개구부(3k)는, 직사각 형상 중 긴 변을 이루는 한 쌍의 개구 장변부(3a, 3a)와, 짧은 변을 이루는 한 쌍의 개구 단변부(3b, 3b)와, 이들 개구 장변부(3a)와 개구 단변부(3b) 사이를 각각 연결하여, 1/4 원호 형상으로 구부러지는 4개의 개구 R부(3r, 3r)로 이루어진다(도 2 참조).
한편, 덮개 부재(4) 중, 그 길이 방향(도 1 및 도 3 중, 좌하-우상 방향)의 중앙 부근에는, 비복귀형의 안전 밸브(4v)가, 그 근방에는, 전해액을 주입할 때에 사용하는 주액 구멍(4h)이 형성되고, 밀봉되어 있다. 또한, 덮개 부재(4) 중, 그 길이 방향의 양 단부 근방에는, 전지 케이스(2)의 내부로부터 외부로 연장되는 정극 단자(5) 및 부극 단자(6)가 각각 절연 부재(7, 8)에 의해, 덮개 부재(4)[전지 케이스(2)]에 절연되면서 고정 설치되어 있다. 이 덮개 부재(4) 중 주연에 위치하는 덮개 주연부(4f)는, 직사각 형상 중 긴 변을 이루는 한 쌍의 덮개 장변부(4a, 4a)와, 짧은 변을 이루는 한 쌍의 덮개 단변부(4b, 4b)와, 이들 덮개 장변부(4a)와 덮개 단변부(4b) 사이를 각각 연결하여 1/4 원호 형상으로 구부러지는 4개의 덮개 R부(4r, 4r)로 이루어진다(도 3 참조). 이 중 덮개 장변부(4a, 4a)는, 각각 케이스 본체(3)의 개구 장변부(3a, 3a)와 대향하고 있다. 또한, 덮개 단변부(4b, 4b)는, 각각 케이스 본체(3)의 개구 단변부(3b, 3b)와 대향하고 있다. 또한, 덮개 R부(4r, 4r)는, 각각 케이스 본체(3)의 개구 R부(3r, 3r)와 대향하고 있다. 또한, 덮개 부재(4)의 덮개 장변부(4a)는, 케이스 본체(3)의 개구 장변부(3a)와 밀착한 상태, 구체적으로는, 케이스 본체(3)의 개구부(3k)의 내주면(3i) 중, 두께 방향 TH를 따르는 개구 장변부(3a)의 내주면(3ia)과, 덮개 부재(4)의 덮개 주연부(4f)의 주연면(4u) 중, 두께 방향 TH를 따르는 덮개 장변부(4a)의 주연면(4ua)이 밀착한 상태에서, 후술하는 바와 같이 용접되어 있다(도 5 참조).
케이스 본체(3)는, 덮개 부재(4)의 용접에 의해 밀봉되어 있다. 구체적으로는, 케이스 본체(3)의 개구부(3k)와 덮개 부재(4)의 덮개 주연부(4f)가, 덮개 부재(4)의 두께 방향 TH의 외측으로부터[덮개 부재(4)의 상방으로부터] 조사된 에너지 빔(구체적으로는 레이저 빔) LS에 의해, 덮개 부재(4)의 주위 방향 SH의 전체 둘레에 걸쳐 용접되어 있다. 즉, 개구부(3k)와 덮개 주연부(4f)는, 개구부(3k)의 일부 및 덮개 주연부(4f)의 일부가 일단 용융된 후에 고화한 비드(10)를 개재하여, 전체 둘레에 걸쳐 기밀하게 접합되어 있다.
본 실시 형태의 전지(1)에서는, 이 비드(10) 중 특정 부위(11), 구체적으로는, 덮개 부재(4)의 주위 방향 SH 중 덮개 장변부(4a)에 대응하는 부분의 비드(10a)에 대해, 그 주위 방향 SH에 직교하는 방향(본 실시 형태에서는, 긴 변에 직교하는 방향)의 단면 형상을 조사하면, 도 5에 나타내는 형태로 되어 있다. 즉, 이 특정 부위(11)에 있어서의 비드(10a)는, 개략, 그 외주면(10ag)이 원호 형상이며, 그 중심(10ac)을 사북으로 하는 부채형을 이루고 있고, 그 중심각 θ는, θ=180도, 즉 거의 반원 형상으로 되어 있다. 또한, 이 비드(10a)는, 그 중심(10ac)이, 서로 밀착한 개구 장변부(3a)의 내주면(3ia) 및 덮개 장변부(4a)의 주연면(4ua) 상에 위치하고 있다.
또한, 이 특정 부위(11)에 있어서, 이 비드(10a)는, 케이스 본체(3)의 외측면(3g) 중 개구 장변부(3a)의 외측면(3ga)보다도 외측(도 5에 있어서 좌측 방향)으로 팽출된 형태로 되고. 또한, 덮개 부재(4)의 외측면(도 5 중, 상면)(4g)보다도, 외측(도 5에 있어서 상방)으로 팽출된 형태로 되어 있다.
또한, 비드(10a) 내에 기공이 형성되는 경우가 있다. 다만, 본 실시 형태의 전지(1)에서는, 비드(10a) 내에 형성되는 기공은, 도 5에 있어서 파선으로 나타내는 바와 같이, 부채형의 중심(10ac) 부근에 형성되고, 개구 장변부(3a)의 내주면(3ia)과 덮개 장변부(4a)의 주연면(4ua) 사이에 근소하게 형성된 판상의 공간 PS로 이어지는 개방 기공 BK로 되어 있다.
계속해서, 이 전지(1)의 제조 방법에 대해 설명한다. 먼저, 덮개 부재(4)에, 정극 단자(5) 및 부극 단자(6)를, 절연 부재(7, 8)를 개재하여 고정 설치한다(도 1, 도 2 참조). 다음으로, 별도 형성한 전극체(9)에, 정극 단자(5) 및 부극 단자(6)를 각각 접속(용접)한다. 또한, 케이스 본체(3)를 준비한다. 그리고, 삽입 공정에 있어서, 케이스 본체(3) 내에 전극체(9)를 수용함과 함께, 케이스 본체(3)의 개구부(3k) 내에 덮개 부재(4)를 삽입한다.
다음으로, 용접 공정에 있어서, 우선 용접에 앞서, 케이스 본체(3) 중 한 쌍의 개구 장변부(3a, 3a)를 각각 내측(도 1에 있어서, 좌상-우하 방향)을 향해 압박하여, 이들 개구 장변부(3a, 3a)를 덮개 부재(4)의 한 쌍의 덮개 장변부(4a, 4a)에 각각 접촉, 밀착시킨다(도 4 참조). 구체적으로는, 케이스 본체(3)의 개구부(3k)의 내주면(3i) 중, 개구 장변부(3a)의 내주면(3ia)과, 덮개 부재(4)의 덮개 주연부(4f)의 주연면(4u) 중, 덮개 장변부(4a)의 주연면(4ua)을, 서로 밀착시킨다. 다만, 개구 장변부(3a)의 내주면(3ia)과 덮개 장변부(4a)의 주연면(4ua)을 압박해도, 양자의 표면에는 각각 요철이 있기 때문에, 양자를 완전히 간극이 없는 상태로 밀착시킬 수는 없다. 이로 인해, 상술한 바와 같이, 개구 장변부(3a)의 내주면(3ia)과 덮개 장변부(4a)의 주연면(4ua) 사이에는, 근소한 두께의 판상의 공간 PS가 형성되어 있다. 그리고, 이 공간 PS는, 전지 케이스(2)의 내부 공간[케이스 본체(3) 및 덮개 부재(4)로 둘러싸이는 공간] KS에 연통하고 있다.
그 후, 케이스 본체(3) 및 덮개 부재(4)를 이 상태로 유지하면서, 덮개 부재(4)의 두께 방향 외측으로부터[덮개 부재(4)의 상방으로부터], 덮개 부재(4)에 직교하는 방향(도 4 중, 하방)으로 진행하는, 레이저 빔 LS를 조사한다. 구체적으로는, 케이스 본체(3)의 개구부(3k)의 내주면(3i)과 덮개 부재(4)의 덮개 주연부(4f)의 주연면(4u)과의 경계[도 4에서는, 개구 장변부(3a)의 내주면(3ia)과 덮개 장변부(4a)의 주연면(4ua)과의 경계] 부근에 조사한다. 이에 의해, 케이스 본체(3)의 개구부(3k)와 덮개 부재(4)의 덮개 주연부(4f)를, 전체 둘레에 걸쳐 용접한다(도 4 참조).
또한, 이 레이저 빔 LS의 조사에는, 광 파이버를 매질로 사용한 파이버 레이저를 사용하여, 연속적으로 레이저광을 방사하는 CW 레이저(Continuous wave laser)로서 사용하였다. 또한, 본 실시 형태에서는, 레이저 빔 LS를 덮개 부재(4)의 주위 방향 SH를 따라, 전지 케이스(2)[케이스 본체(3), 덮개 부재(4)]에 대해 상대적으로 이동하면서 조사하고 있는 동안, 레이저 빔 LS의 조사 방향을, 이동 방향에 직교하는 요동 방향 SW(도 4의 화살표 참조)로 요동하는, 소위 위빙 용접을 행하였다. 이에 의해, 레이저 빔 LS를 조사를 요동시키지 않는 경우에 비해, 용접 범위를 크게 하여 용접하였다. 덧붙여, 레이저 빔 LS를 조사할 때에는, 비드(10)(용융 부분)의 산화 방지 및 냉각을 위해, 질소 가스 등의 실드 가스(도시하지 않음)를 레이저 빔 LS의 조사 부위에 분사하면서 행하였다.
이에 의해, 개구부(3k)의 일부 및 덮개 주연부(4f)의 일부가 용융된 후에 고화하여, 평면에서 볼 때 ㅁ자 형상의 비드(10)가 형성되고, 이 비드(10)를 통해, 개구부(3k)와 덮개 주연부(4f)를 전체 둘레에 걸쳐 기밀하게 접합한다(도 1 참조). 또한, 상술한 특정 부위(11)인 덮개 부재(4)의 주위 방향 SH 중 덮개 장변부(4a)에 대응하는 부분에서는, 상술한 부채형의 단면 형상을 갖는 비드(10a)가 형성되었다(도 5 참조). 다만, 상술한 바와 같이, 특정 부위(11)에 있어서의 비드(10a) 내에, 개방 기공 BK가 형성되는 경우가 있다.
그 후, 전해액(도시하지 않음)을 주액 구멍(4h)으로부터 전지 케이스(2) 내에 주액하여, 주액 구멍(4h)을 기밀하게 밀봉한다. 그 후, 이 전지(1)에 대해, 초충전이나 에이징, 각종 검사를 행한다. 이렇게 하여, 전지(1)가 완성된다.
전지(1)의 제조에 있어서, 상술한 바와 같이 하여 용접을 행함으로써, 이하와 같은 현상이 발생한다고 생각된다. 즉, 레이저 빔 LS를 이동시켜, 케이스 본체(3)와 덮개 부재(4)와의 용접을 행하면, 레이저 빔 LS의 조사에 의한 수열에 의해, 케이스 본체(3)의 개구부(3k) 및 덮개 부재(4)의 덮개 주연부(4f) 중, 아직 용접되고 있지 않는 부분에도 열이 전해져 온도가 상승한다. 이로 인해, 레이저 빔 LS의 조사에 의해 형성된, 용융된 비드[10(10a)]가 냉각되어 서서히 고화하는데 있어서, 용융된 비드(10)로부터 케이스 본체 또는 덮개 부재에의 열전도에 의한 열의 이동은, 비교적 적다고 생각된다. 이에 비해, 용융된 비드(10)의 표면으로부터, 이것에 접하는 공기나 실드 가스에의 열전도 또는 적외선에 의한 열방사에 의한 열의 방산의 쪽이 많아진다고 생각된다.
또한, 특정 부위(11)[덮개 부재(4)의 주위 방향 SH 중, 한 쌍의 덮개 장변부(4a)가 위치하는 부위)에서는, 상술한 바와 같이, 비드(용융 금속)(10a)가 개략 반원 형상의 부채형으로 되어 있다(도 5 참조). 이로 인해, 비드(10a)의 외주면(10ag)측으로부터 거의 균일하게 냉각되어, 단면 원호 형상의 외주면(10ag)으로부터 부채형의 중심(10ac)을 향해 고화가 진행된다. 또한 이와 함께, 알루미늄 중의 수소나 용접시에 들어간 공기에 포함되어 있던 수분을 기원으로 하여, 용융된 알루미늄[비드(10a)] 중에 포함되어 있던 수소 등의 미세 기포도, 부채형의 중심(10ac)을 향해 이동한다. 그리고, 마지막에는, 부채형의 중심(10ac) 부근에 미세 기포가 모인다.
그런데, 본 실시 형태의 전지(1)에서는, 특정 부위(11)에 있어서, 부채형의 중심(10ac)은, 개구 장변부(3a)의 내주면(3ia) 및 덮개 장변부(4a)의 주연면(4ua) 상에 위치하고 있다. 한편, 이 부분은, 상술한 바와 같이, 개구 장변부(3a)의 내주면(3ia)과 덮개 장변부(4a)의 주연면(4ua)이 밀착하면서도, 양자 간은 근소한 판상의 공간 PS를 이루고 있고, 이 공간 PS는 전지 케이스(2)의 내부 공간 KS에 연결되어 있다. 이로 인해, 미세 기포에 포함되어 있던 수소 등은, 이 판상의 공간 PS 및 이것을 통한 내부 공간 KS로 방출되므로, 부채형의 비드(10a) 내에 수소 등에 의한 폐쇄 기공이 형성되기 어렵다.
또한, 미세 기포에 포함되어 있던 수소 등의, 판상의 공간 PS로의 방출이 충분하지 않았다고 해도, 전지(1)에서는, 비드(10a)가 이루는 부채형의 중심(10ac)이, 개구 장변부(3a)의 내주면(3ia) 및 덮개 장변부(4a)의 주연면(4ua) 상에 위치하는 형태로 되어 있으므로, 미세 기포가 중심(10ac) 부근에 모여 큰 기공을 형성한 단계에서, 상술한 판상의 공간 PS에 연통한 형태로 된다. 즉, 미세 기포가 모여서 형성된 큰 기공은, 판상의 공간 PS에 통하고, 또한 이것을 통해 전지 케이스(2)의 내부 공간 KS에 연통하는 개방 기공 BK로 된다.
계속해서, 비교 형태의 전지(20)의 제조 방법에 대해, 도 6을 참조하여 설명한다. 이 비교 형태의 전지(20)의 제조에 있어서는, 레이저 빔 LS의 조사에 있어서, 위빙(요동)을 행하지 않고, 좁은 범위에 레이저 빔 LS의 에너지를 집중시켜, 레이저 빔 LS를 덮개 부재(4)의 주위 방향 SH를 따라 이동시켜 용접한 점만이 실시 형태와 상이하다. 그리고, 이에 의해, 이 비교 형태에 관한 전지(20)에서는, 특정 부위(11)에 있어서의 비드(21a)의 단면 형상이, 도 6에 나타내는 형태로 되었다. 즉, 실시 형태의 전지(1)의 비드(10a)(도 5 참조)에 비해, 레이저 빔 LS가 닿은 부위가 깊게 용융되어 있는 한편, 다른 부위는 용융 부위가 비교적 얕다. 또한, 비드의 단면 형상도, 실시 형태의 비드(10a)는, 개략 반원의 부채형으로 된 것에 비해, 비교 형태의 비드(21a)에서는, 도시한 바와 같이, 비뚤어진 형상으로 되어 있다.
또한, 이 비드(21a)는, 케이스 본체(3)의 외측면(3g) 중 케이스 장변부(3a)의 외측면(3ga)보다도, 외측(도 5에 있어서 좌측 방향)으로 팽출된 형태로 되어 있지만, 덮개 부재(4)의 외측면(도 5 중, 상면)(4g)보다는, 외측(도 5에 있어서 상방)으로 팽출되지 않는 형태로 되어 있다.
또한, 이 비교 형태의 비드(21a) 내에는, 도 6에 파선으로 나타내는 폐쇄 기공 BH가 형성되는 경우가 있었다. 비드(21a)에, 이러한 폐쇄 기공 BH가 존재하고 있으면, 전지 케이스(2)의 내압이 상승한 경우 등, 전지 케이스(2)에 응력이 걸린 경우에, 이 폐쇄 기공 BH가 균열의 기점으로 되거나, 케이스 본체(3)의 개구 장변부(3a)의 내주면(3ia)과 덮개 부재(4)의 덮개 장변부(4a)의 주연면(4ua) 사이에 형성되는 공간 PS의 선단과 폐쇄 기공 BH를 연결하도록 균열이 형성되고, 또한 폐쇄 기공 BH를 통해 균열이 진행되는 등, 폐쇄 기공 BH가 비드(21a) 내의 약점으로 되기 쉽다.
따라서, 본 실시 형태의 전지(1)의 전지 케이스(2)와, 비교 형태의 전지(20)의 전지 케이스(2)에 대해, 그 용접 부분의 내구성에 대해, 이하의 시험을 행하였다. 즉, 상술한 실시 형태 또는 비교 형태에 관한 용접을 행한 전지 케이스(2)에 파이프를 접속하여, 케이스 내에 공기를 압입 또는 케이스 내로부터 흡출하여, 전지 케이스(2)의 내압을 반복하여 변동시킨다. 그리고, 전지 케이스(2)[용접한 비드(10, 21)]에 균열이 발생할 때까지의 사이클 수를 계수하였다. 또한, 전지 케이스(2)는, 도 1에 나타내는 직육면체 형상으로 되어 있기 때문에, 케이스의 내압 변동에 의해, ㅁ자 형상으로 형성된 비드(10, 21) 중 특정 부위(11)인, 덮개 부재(4)의 주위 방향 SH 중 덮개 장변부(4a)가 위치하는 부위에, 응력이 집중되기 쉽다. 그 중에서도, 덮개 장변부(4a)의 중앙 부근에, 특히 응력이 집중되기 쉽다. 이로 인해, 어느 쪽의 전지 케이스(2)도, 특정 부위(11)에 있어서의 비드(10a, 21a), 특히, 비드(10a, 21a) 중 덮개 장변부(4a)의 중앙 부근의 부위에, 균열이 발생하였다.
그 결과를, 도 7에 나타낸다. 또한, 이 도 7에 있어서, ●표시는, 실시 형태에 관한 전지 케이스(2)의 내구 시험 결과를, ◆표시는, 비교 형태에 관한 전지 케이스의 내구 시험 결과를 나타낸다. 시료 수는, 각각 5개이다.
또한, 실시 형태의 전지 케이스(2)에 대해서는, 내압 변동폭 ΔP를, 0.10㎫, 0.15㎫, 0.20㎫로 하였다. 한편, 비교 형태의 전지 케이스(2)에 대해서는, 내압 변동폭 ΔP를, 0.10㎫, 0.20㎫로 하였다. 이 결과로부터 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 실시 형태 및 비교 형태 중 어느 전지 케이스(2)에 대해서도, 내압 변동폭 ΔP를 크게 하면, 비드(10a, 21a)에 균열이 발생할 때까지의 사이클 수가, 급격하게 감소하는 것을 알 수 있다. 다만, 비교 형태의 전지 케이스(◆표시)에 비해, 실시 형태의 전지 케이스(●표시)는, 4배 또는 이 이상의 사이클 수를 견딜 수 있는 내구성을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다. 이 결과로부터, 실시 형태에 관한 전지(1)에 있어서는, 전지 케이스(2)[케이스 본체(3)와 덮개 부재(4)]와의 용접에서, 특히 특정 부위(11)에 있어서, 내구성이 양호한 용접이 이루어져 있는 것을 알 수 있다.
이러한 차이가 발생하는 이유로서는, 이하가 생각된다. 비교 형태의 전지(20)에 있어서의 비드(21a)에서는, 미세 기포 중의 수소 등이 방출되기 어려워, 비드(21a) 내에 큰 폐쇄 기공 BH가 발생하기 쉽다. 그리고 폐쇄 기공 BH가 비드(21a) 내에 존재하고 있으면, 내압의 변화 등에 의해 전지 케이스에 응력이 걸리면, 이 폐쇄 기공 BH를 기점으로 한, 또는, 이것을 향하는 균열이 발생하기 쉬워지기 때문이다.
이에 비해, 실시 형태의 전지(1)에 있어서의 비드(10a)에는, 상술한 바와 같이, 미세 기포 내의 수소가 공간 PS로 방출되기 쉬워, 폐쇄 기공이 발생하기 어렵다. 또한, 기공이 발생했다고 해도, 상술한 공간 PS에 연통하는 개방 기공 BK로 된다고 해석된다. 이러한 형태의 개방 기공 BK는, 비드(21a) 내에 형성된 폐쇄 기공 BH(도 6 참조)와는 달리, 균열의 기점으로 되기 어렵다. 오히려, 이러한 개방 기공 BK를 갖는 비드(10a)에서는, 균열의 기점으로 되기 쉬운 판상의 공간 PS의 선단에, 개방 기공 BK에 의한 개략 둥근 절결이 형성되어 있는 것으로 되게 된다. 이로 인해, 상술한 내압 변동 시험과 같이, 전지 케이스의 내압이 변화(예를 들어 증가)하고, 밀착하고 있는 내주면(3ia)과 주연면(4ua) 사이를 이격하도록 하는 응력이 걸린 경우에도, 응력을 분산하여, 판상의 공간 PS의 선단 부분으로부터의 균열이 발생하는 것을 방지하는 효과를 얻을 수 있다. 즉, 실시 형태의 전지(1)에서는, 개방 기공 BK의 존재에 의해, 반대로 균열이 발생하기 어려워지는 경우조차 생각된다.
이와 같이, 본 실시 형태의 전지(1) 및 그 제조 방법에 의하면, 이 전지(1)에서는, 특정 부위(11)[덮개 부재(4)의 주위 방향 SH 중, 덮개 장변부(4a)가 위치하는 부위]에 있어서, 비드(10a) 내에 균열의 기점 등으로 되기 쉬운 폐쇄 기공 BH를 포함하기 어려워, 양호한 용접 강도를 갖는 전지(1)로 할 수 있다. 또한, 상술한 전지(1)의 제조 방법에 의하면, 특정 부위(11)에 있어서, 비드(10a) 내에 균열의 기점 등으로 되기 쉬운 폐쇄 기공 BH를 포함하기 어려워, 양호한 용접 강도를 갖는 전지(1)를 제조할 수 있다.
특히 본 실시 형태의 전지(1)에서는, 특정 부위(11)에 있어서, 비드(10a)가 상술한 부채형으로 되어 있고(도 5 참조), 또한, 이 비드(10a)가, 케이스 본체(3)의 외측면(3g)[개구 장변부(3a)의 외측면(3ga)]보다도 외측으로 돌출되고, 또한, 덮개 부재(4)의 외측면(4g)보다도 외측으로 돌출되는 형태로 되어 있다. 이로 인해, 밀착하고 있는 내주면(3ia)과 주연면(4ua) 사이를 이격하도록 하는 응력이 걸린 경우에, 비드(10a)에 있어서 응력을 더욱 분산하기 쉬워, 용접 강도가 양호해진다. 또한, 본 실시 형태의 전지(1)의 제조 방법에서는, 비드(10a)에 있어서 응력을 더욱 분산하기 쉽고, 용접 강도가 양호한 전지(1)를 제조할 수 있다.
덧붙여, 본 실시 형태의 전지(1)는, 소위 각형 전지이며, 덮개 부재(4)의 주위 방향 SH 중 한 쌍의 덮개 장변부(4a)가 위치하는 부위를 특정 부위(11)로 하고 있다. 즉, 각형 전지(1)의 개구부(3k)의 대부분을 차지하는 한 쌍의 개구 장변부(3a)와, 덮개 부재(4) 중 한 쌍의 덮개 장변부(4a)와의 용접 부위에 대해, 양호한 용접 강도를 갖는 전지(1)로 되어 있다. 또한, 이러한 전지(1)를 제조할 수 있다.
이상에 있어서, 본 발명을 실시 형태에 입각하여 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 적절하게 변경하여 적용할 수 있는 것은 물론이다. 예를 들어, 실시 형태에 있어서는, 레이저 빔 LS를 요동시키면서 용접하는 위빙 용접을 행하여, 용접 부분의 넓은 범위에 걸쳐 빔을 조사하여, 넓은 범위에 걸쳐 개구부 등을 용융할 수 있도록 하였다. 그러나, 이것을 대신하여, 용접 부분의 넓은 범위에 걸쳐 빔을 조사할 수 있도록, 레이저 빔 LS의 스폿 직경을 크게 하거나, 빔을 조이는 렌즈의 초점 거리를 짧게 할 수도 있다. 또한, 실시 형태에서는, 레이저 빔 LS를 사용한 예를 나타내었지만, 전자 빔을 사용하여 용접할 수도 있다.
1, 20 : 리튬 이온 이차 전지(각형 전지)
2 : 전지 케이스
3 : 케이스 본체
3k : 개구부
3a : 개구 장변부
3b : 개구 단변부
3r : 개구 R부
3i : (개구부의) 내주면
3ia : (개구 장변부의) 내주면
3g : (케이스 본체의) 외측면
3ga : (개구 장변부의) 외측면
4 : 덮개 부재
4f : 덮개 주연부
4a : 덮개 장변부(특정 부위)
4b : 덮개 단변부
4r : 덮개 R부
4u : (덮개 주연부의) 주연면
4ua : (덮개 장변부의) 주연면
4g : (덮개 주연부의) 외측면
9 : 전극체
10, 21 : 비드
10a, 21a : (특정 부위에 있어서의) 비드
10ag : (특정 부위에 있어서의 비드의) 외주면
10ac : (특정 부위에 있어서의 비드 중) 부채형의 중심
θ : (부채형의) 중심각
11 : 특정 부위
BK : 개방 기공
BH : 폐쇄 기공
LS : 에너지 빔(레이저 빔)
TH : (덮개 부재의) 두께 방향
SH : (덮개 부재의) 주위 방향

Claims (6)

  1. 금속제의 전지 케이스 내에 전극체를 수용하여 이루어지고,
    상기 전지 케이스는,
    개구부를 갖는 바닥이 있는 통 형상의 케이스 본체와,
    상기 개구부 내에 삽입되어 상기 개구부를 밀봉하는 판상의 덮개 부재를 갖고,
    상기 덮개 부재의 두께 방향 외측으로부터 조사된 에너지 빔에 의해, 상기 덮개 부재의 전체 둘레에 걸쳐 형성된 비드에 의해, 상기 케이스 본체의 상기 개구부와 상기 덮개 부재의 주연인 덮개 주연부를 기밀하게 용접하여 이루어지는 전지이며,
    상기 덮개 부재의 주위 방향의 적어도 일부를 이루는 특정 부위에 있어서,
    상기 케이스 본체의 상기 개구부 중 상기 두께 방향을 따르는 내주면과,
    상기 덮개 부재의 상기 덮개 주연부 중 상기 두께 방향을 따르는 주연면이 서로 밀착한 상태에서 용접되고,
    상기 특정 부위에 있어서의 상기 비드의 형상이,
    상기 비드의 상기 주위 방향에 직교하는 단면에 있어서, 중심각 160∼200도의 부채형을 이루고,
    상기 부채형의 중심이, 상기 내주면 및 상기 주연면 상에 위치하는 형태로 되어 이루어지고,
    상기 특정 부위에 있어서, 상기 비드는,
    상기 케이스 본체의 외측면보다도 외측으로 돌출되고, 또한,
    상기 덮개 부재의 외측면보다도 외측으로 돌출되는 형태로 되어 이루어지는, 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전지 케이스는, 직육면체 형상을 이루고,
    상기 케이스 본체는, 한 쌍의 개구 장변부, 한 쌍의 개구 단변부 및 상기 개구 장변부와 상기 개구 단변부 사이를 각각 연결하여 호 형상으로 구부러지는 4개의 개구 R부로 이루어지는 직사각 형상의 상기 개구부를 갖는, 바닥이 있는 각통 형상이며,
    상기 덮개 부재는, 한 쌍의 상기 개구 장변부에 각각 대향하는 한 쌍의 덮개 장변부, 한 쌍의 상기 개구 단변부에 각각 대향하는 한 쌍의 덮개 단변부 및 4개의 상기 개구 R부에 각각 대향하는 4개의 덮개 R부로 이루어지는 상기 덮개 주연부를 갖는 직사각형 판상이며,
    상기 특정 부위는,
    상기 덮개 부재의 주위 방향 중, 한 쌍의 상기 덮개 장변부가 위치하는 부위인, 전지.
  3. 금속제의 전지 케이스 내에 전극체를 수용하여 이루어지고,
    상기 전지 케이스는,
    개구부를 갖는 바닥이 있는 통 형상의 케이스 본체와,
    상기 개구부 내에 삽입되어 상기 개구부를 밀봉하는 판상의 덮개 부재를 갖고,
    상기 덮개 부재의 두께 방향 외측으로부터 조사된 에너지 빔에 의해, 상기 덮개 부재의 전체 둘레에 걸쳐 형성된 비드에 의해, 상기 케이스 본체의 상기 개구부와 상기 덮개 부재의 주연인 덮개 주연부를 기밀하게 용접하여 이루어지는, 전지의 제조 방법이며,
    상기 케이스 본체의 상기 개구부 내에, 상기 덮개 부재를 삽입하는 삽입 공정과,
    상기 덮개 부재의 두께 방향 외측으로부터 에너지 빔을 조사하여, 상기 케이스 본체의 상기 개구부와 상기 덮개 부재의 주연인 덮개 주연부를 기밀하게 용접하는 용접 공정을 구비하고,
    상기 용접 공정은,
    상기 덮개 부재의 주위 방향의 적어도 일부를 이루는 특정 부위에 있어서,
    상기 케이스 본체의 상기 개구부 중 상기 두께 방향을 따르는 내주면과, 상기 덮개 부재의 상기 덮개 주연부 중 상기 두께 방향을 따르는 주연면을, 서로 밀착한 상태로 하고,
    상기 특정 부위에 있어서의 상기 비드의 형상이, 상기 비드의 상기 주위 방향에 직교하는 단면에 있어서, 중심각 160∼200도의 부채형을 이루고, 상기 부채형의 중심이, 상기 내주면 및 상기 주연면 상에 위치하고,
    상기 특정 부위에 있어서, 상기 비드를,
    상기 케이스 본체의 외측면보다도 외측으로 돌출되고, 또한,
    상기 덮개 부재의 외측면보다도 외측으로 돌출되는 형태로 용접하는, 전지의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전지 케이스는, 직육면체 형상을 이루고,
    상기 케이스 본체는, 한 쌍의 개구 장변부, 한 쌍의 개구 단변부 및 상기 개구 장변부와 상기 개구 단변부 사이를 각각 연결하여 호 형상으로 구부러지는 4개의 개구 R부로 이루어지는 직사각 형상의 상기 개구부를 갖는, 바닥이 있는 각통 형상이며,
    상기 덮개 부재는, 한 쌍의 상기 개구 장변부에 각각 대향하는 한 쌍의 덮개 장변부, 한 쌍의 상기 개구 단변부에 각각 대향하는 한 쌍의 덮개 단변부 및 4개의 상기 개구 R부에 각각 대향하는 4개의 덮개 R부로 이루어지는 상기 덮개 주연부를 갖는 직사각형 판상이며,
    상기 용접 공정은,
    상기 특정 부위인, 상기 덮개 부재의 주위 방향 중 한 쌍의 상기 덮개 장변부가 위치하는 부위에 대해, 한 쌍의 상기 개구 장변부끼리 사이를 압축하여, 상기 개구 장변부의 상기 내주면과 상기 덮개 장변부의 상기 주연면을 각각 서로 밀착시킨 상태에서, 용접을 행하는, 전지의 제조 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6071010B2 (ja) * 2014-01-30 2017-02-01 トヨタ自動車株式会社 溶接方法
WO2015159514A1 (ja) * 2014-04-15 2015-10-22 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 レーザ溶接方法
JP6213784B2 (ja) * 2015-06-12 2017-10-18 トヨタ自動車株式会社 密閉型電池
US11130196B2 (en) * 2017-03-30 2021-09-28 Nio Usa, Inc. Single-position sequential laser welding system
JP6863050B2 (ja) * 2017-04-28 2021-04-21 トヨタ自動車株式会社 レーザ溶接方法及びレーザ溶接装置
CN107335914B (zh) * 2017-05-19 2019-05-10 大族激光科技产业集团股份有限公司 动力电池及其密封钉的焊接方法
US20200072266A1 (en) * 2017-05-22 2020-03-05 Eagle Industry Co., Ltd. Metal joining structure and metal welding method
US10547043B2 (en) * 2017-07-18 2020-01-28 Ford Global Technologies, Llc Weld patterns for battery assembly joints
KR20200094936A (ko) * 2019-01-31 2020-08-10 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
JP7449139B2 (ja) * 2020-03-26 2024-03-13 日本碍子株式会社 二次電池及び二次電池の製造方法
JP7266567B2 (ja) 2020-11-09 2023-04-28 プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 角型電池
CN113346167B (zh) * 2021-06-04 2024-02-02 中创新航科技股份有限公司 电池盖板的焊接方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004235082A (ja) * 2003-01-31 2004-08-19 Sanyo Electric Co Ltd 角形密閉式電池及びその製造方法
JP2011204396A (ja) * 2010-03-24 2011-10-13 Sanyo Electric Co Ltd 密閉型電池とその製造方法
JP2012079476A (ja) 2010-09-30 2012-04-19 Sanyo Electric Co Ltd 角形密閉型電池の製造方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0810586B2 (ja) * 1986-12-08 1996-01-31 松下電器産業株式会社 密閉形電池
JPH01115052A (ja) * 1987-10-29 1989-05-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 角形密閉式電池
JPH01286249A (ja) * 1988-05-12 1989-11-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 角形密閉式電池
JP2001155698A (ja) 1999-11-29 2001-06-08 Nec Mobile Energy Kk 密閉型電池
JP4803023B2 (ja) * 2006-12-26 2011-10-26 トヨタ自動車株式会社 電池及び電池の製造方法、並びに電池を搭載した車両
WO2010070726A1 (ja) * 2008-12-16 2010-06-24 トヨタ自動車株式会社 密閉型電池
JP2012104414A (ja) * 2010-11-11 2012-05-31 Toyota Motor Corp 密閉型電池及び密閉型電池の製造方法
JP5742792B2 (ja) * 2012-06-27 2015-07-01 トヨタ自動車株式会社 電池

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004235082A (ja) * 2003-01-31 2004-08-19 Sanyo Electric Co Ltd 角形密閉式電池及びその製造方法
JP2011204396A (ja) * 2010-03-24 2011-10-13 Sanyo Electric Co Ltd 密閉型電池とその製造方法
JP2012079476A (ja) 2010-09-30 2012-04-19 Sanyo Electric Co Ltd 角形密閉型電池の製造方法

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CA2876551A1 (en) 2014-01-03
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