KR101760419B1 - 이차 전지 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

이 이차 전지에 의하면, 개구를 가지는 전지 케이스(2)의 개구에 전지 덮개(1)를 삽입하고, 전지 케이스(2)와 전지 덮개(1)의 맞댐부에, 레이저광을 조사하여 맞대기 용접하여 전지 케이스(2)에 전지 덮개(1)가 고정된 이차 전지이며, 전지 덮개(1)에 형성된 전지 덮개측 용접 마크의 전지 덮개(1)의 표면으로부터 전지 덮개측 용접 마크의 하단까지의 거리를 전지 덮개측 용접 깊이로 하고, 전지 케이스(2)에 형성된 전지 케이스측 용접 마크의 전지 덮개(1)의 표면으로부터 전지 케이스측 용접 마크의 하단까지의 거리를 전지 케이스측 용접 깊이로 한 경우에, 전지 덮개측 용접 깊이는, 전지 케이스측 용접 깊이보다 깊다.

Description

이차 전지 및 그 제조 방법{SECONDARY BATTERY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은, 이차 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
예를 들면, 리튬 이온 이차 전지, 나트륨 전지, 전기 이중층 커패시터 및 리튬 이온 커패시터 등의 축전 소자는, 발전을 행하는 발전 요소를 바닥이 있는 전지 케이스에 수용하고, 전지 케이스의 개구에 전지 덮개를 삽입하고, 전지 케이스와 전지 덮개의 맞댐부에, 레이저광을 조사하고 맞대기 용접하여 전지 케이스에 전지 덮개가 고정된다.
일본국 공개특허 특개2011-092944호 공보, 일본국 공개특허 특개2007-157519호 공보, 일본국 공개특허 특개2008-126315호 공보, 일본국 공개특허 특개2006-324160호 공보, 일본국 공개특허 특개평11-90657호 공보 및 일본국 공개특허 특개2002-292486호 공보에는, 전지 케이스로의 전지 덮개의 고정에 레이저광을 이용한 용접 구조가 개시되어 있다.
최근, 이차 전지에 있어서 고용량화가 요구되고 있다. 전지 덮개에는 단자를 설치할 필요가 있기 때문에 강성이 필요하게 되어 어느 정도의 판 두께가 필요하다. 그러나, 전지 케이스는, 용량을 높이기 위해, 그 판 두께가 얇아지는 경향이 있다. 그 결과, 전지 덮개와 전지 케이스의 맞대기 용접에 있어서는, 전지 덮개와 전지 케이스의 사이의 열용량의 차이가 커지며, 상대적으로, 전지 덮개는 열용량이 커서 녹기 어렵고, 전지 케이스는 열용량이 작아서 녹기 쉽다.
용접을 위해 레이저광을 조사한 경우, 전지 덮개 및 전지 케이스는 열에 의해 팽창하고, 응축시에는 수축되지만, 용융 후에 열용량이 큰 전지 덮개가 먼저 차가워져 응축된다. 이때, 전지 덮개의 두께가 크기 때문에, 전지 덮개는 전지 케이스에 비해 수축량은 커지고, 전지 덮개의 수축된 체적을, 두께가 얇은 전지 케이스측에서 추종하는(보완하는) 것이 곤란하게 된다. 그 결과, 열용량이 작은 전지 케이스측에 크랙이 발생하고, 전지 덮개와 전지 케이스의 용접 강도의 저하가 우려된다.
일본국 공개특허 특개2011-092944호 공보에 개시되는 기술에 있어서는, 열용량이 큰 부재(전지 덮개)에 제 1 레이저광을 조사하고, 열용량이 작은 부재(전지 케이스)에 제 1 레이저광보다 강도가 작은 제 2 레이저광을 조사하여, 제 1 부재와 제 2 부재의 각각에 키 홀을 형성하는 접합 방법이 개시되어 있다. 그 때문에, 용융 후에 보다 열용량이 큰 부재(전지 덮개)가 먼저 차가워져 응축되고, 열용량이 작은 부재(전지 케이스)측에 크랙이 발생할 우려가 있다.
일본국 공개특허 특개2007-157519호 공보에는, 전지 덮개의 측면에 설치한 홈에 의해 용융 경계를 길게 하여 파단 강도를 향상시키는 기술이 개시되어 있다. 일본국 공개특허 특개2008-126315호 공보에는, 피가공물을 2개의 레이저광에 의해 용접하고, 제 1 레이저광의 침투 깊이가, 제 2 레이저광의 침투 깊이보다 얕게 하는 기술이 개시되어 있다. 일본국 공개특허 특개2006-324160호 공보에는, 전지 덮개의 두께보다 맞댐부의 두께가 얇고, 용접 비트가 맞댐면보다 하방으로 연장되어 형성되는 기술이 개시되어 있다. 일본국 공개특허 특개평11-90657호 공보에는, 전지 덮개의 침투 영역은, 전지 덮개의 장변(長邊)부보다 각(角)부의 쪽이 얕게 형성되는 기술이 개시되어 있다. 일본국 공개특허 특개2002-292486호 공보에는, 열용융성이 뒤떨어지는 전지 덮개에 대한 레이저광의 반사율을, 전지 케이스보다 낮게 함으로써, 전지 덮개의 열용융성을 향상시켜, 양호한 침투 상태를 얻는 기술이 개시되어 있다.
이 발명은, 전지 덮개와 전지 케이스의 열용량의 차가 커지고, 전지 덮개는 열용량이 커서 녹기 어렵고, 전지 케이스는 열용량이 작아서 녹기 쉽다는 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 전지 덮개와 전지 케이스의 맞대기 용접에 있어서, 용접 강도를 확보함과 함께, 전지 덮개에 비해 상대적으로 열용량이 작은 전지 케이스측으로의 크랙의 발생을 억제하는 것이 가능한, 이차 전지 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
이 이차 전지에 있어서는, 개구를 가지는 전지 케이스의 상기 개구에 전지 덮개를 삽입하고, 상기 전지 케이스와 상기 전지 덮개의 맞댐부에, 레이저광을 조사하여 맞대기 용접하여 상기 전지 케이스에 상기 전지 덮개가 고정된 이차 전지이며, 상기 전지 덮개에 형성된 전지 덮개측 용접 마크의 상기 전지 덮개의 표면으로부터 상기 전지 덮개측 용접 마크의 하단까지의 거리를 전지 덮개측 용접 깊이로 하고, 상기 전지 케이스에 형성된 전지 케이스측 용접 마크의 상기 전지 덮개의 표면으로부터 상기 전지 케이스측 용접 마크의 하단까지의 거리를 전지 케이스측 용접 깊이로 한 경우에, 상기 전지 덮개측 용접 깊이는, 상기 전지 케이스측 용접 깊이보다 깊다.
이 이차 전지에 의하면, 전지 케이스측 용접 마크 및 전지 덮개측 용접 마크에 있어서, 전지 덮개측 용접 깊이를 전지 케이스측 용접 깊이보다 깊게 함으로써, 용접에 의한 용융의 경계를 경사지게 하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 전지 덮개와 전지 케이스의 용접 경계의 길이를 비교적 길게 형성하는 것이 가능하게 되고, 전지 덮개와 전지 케이스의 접합 길이가 짧은 경우에 비해, 그 강도를 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또, 이 이차 전지의 제조 방법에 있어서는, 개구를 가지는 전지 케이스에 전지 덮개를 삽입하고, 상기 전지 케이스와 상기 전지 덮개의 감합부에 레이저광을 조사하여 맞대기 용접을 행함으로써, 상기 전지 케이스에 상기 전지 덮개를 고정하는, 이차 전지의 제조 방법이며, 상기 전지 덮개에 제 1 레이저광을 조사하고, 상기 전지 케이스에 제 2 레이저광을 조사하는 공정을 포함하고, 상기 제 1 레이저광의 강도는 상기 제 2 레이저광의 강도보다 크다.
이 이차 전지의 제조 방법에 의하면, 레이저광을 조사하여 맞대기 용접에 의해 전지 케이스에 전지 덮개가 고정된 이차 전지에 있어서, 전지 덮개측 용접 깊이는, 전지 케이스측 용접 깊이보다 깊게 형성되어 있다. 이것에 의해, 전지 덮개측이 전지 케이스측보다 많이 용접됨으로써, 전지 덮개의 쪽이 전지 케이스보다 고온의 상태가 된다. 그 결과, 상대적으로 저온의 전지 케이스측으로부터 응고가 개시되어, 전지 케이스측으로의 크랙의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다.
이 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 국면 및 이점은, 첨부한 도면과 관련하여 이해되는 이 발명에 관한 다음의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은, 실시형태에 있어서의 이차 전지의 전체 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는, 도 1 중의 Ⅱ-Ⅱ선 화살표 단면에 있어서의, 전지 덮개와 전지 케이스의 맞대기 용접 상태를 나타낸 단면도이다.
도 3은, 실시형태에 있어서의 이차 전지의 전지 덮개와 전지 케이스의 맞대기 용접 방법(제조 방법)을 나타낸 도면이다.
도 4는, 이차 전지의 전지 덮개와 전지 케이스의 맞대기 용접에 이용하는 용접 장치의 개략 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는, 이차 전지의 전지 덮개와 전지 케이스의 맞대기 용접시에 있어서의 전지 덮개와 전지 케이스의 내부 온도 분포(CAE 해석)를 나타낸 도면이다.
도 6은, 실시예 1부터 실시예 8 및 비교예 1부터 비교예 16의 레이저 출력비 및 용융 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은, 실시예 1부터 실시예 3, 비교예 1 및 비교예 2의 경계면 침투 깊이, 인장 강도 및 평가를 나타낸 도면이다.
도 8은, 비교예에 있어서의 전지 덮개와 전지 케이스의 맞대기 용접 상태를 나타낸 단면도이다.
본 발명에 의거한 일례에 있어서의 실시형태에 대하여, 이하, 도면을 참조하면서 설명한다. 이하에 설명하는 실시형태에 있어서, 개수, 양 등으로 언급할 경우, 특별히 기재가 있는 경우를 제외하고, 본 발명의 범위는 반드시 그 개수, 양 등으로 한정되지 않는다. 동일한 부품, 상당 부품에 대해서는, 동일한 참조 번호를 붙이고, 중복하는 설명은 반복하지 않는 경우가 있다. 실시형태에 있어서의 구성을 적절히 조합하여 이용하는 것은 당초부터 예정되어 있는 것이다. 또, 도면에 있어서는, 실제의 치수 비율로는 기재하고 있지 않으며, 구조의 이해를 용이하게 하기 위하여, 일부 비율을 다르게 하여 기재하고 있다.
[이차 전지(10)의 전체 구성]
도 1을 참조하여, 본 실시형태에 있어서의 이차 전지(10)의 전체 구성에 대하여 설명한다. 도 1은, 본 실시형태에 있어서의 이차 전지(10)의 전체 구성을 나타낸 사시도이다. 이 이차 전지(10)는, 비수 전해 이차 전지이고, 복수 개가 직렬로 조합되어 조(組)전지가 되어, 하이브리드 자동차 등에 적절히 탑재되어 있다. 그 조전지는, 가솔린 엔진이나 디젤 엔진 등의 내연 기관과 함께 하이브리드 자동차의 동력원으로 되어 있다. 단, 이하에 나타내는 이차 전지(10)의 구조는, 비수 전해 이차 전지에 한정되는 것은 아니다.
이차 전지(10)는, 전지 요소(도시 생략), 전지 요소를 수용하는 전지 케이스(2), 전지 덮개(1), 정극 단자(3P) 및 부극 단자(3N)를 가진다. 정극 단자(3P) 및 부극 단자(3N)는, 이차 전지(10)의 외부 단자(3)로서, 전지 케이스(2)의 외부에 설치되어 있다.
전지 케이스(2)는, 바닥이 있는 일방향으로 개구(2a)를 가지는 대략 직방체의 케이스 형상을 가지고, 그 내부에는, 전지 요소가 수용되어 있다. 전지 덮개(1)는, 직사각형의 평면을 가지는 평판 형상을 가지고, 전지 케이스(2)에 설치된 개구(2a)를 막도록 감합되어 있다. 전지 케이스(2) 및 전지 덮개(1)는, 알루미늄 등의 금속 재료가 이용되고 있다.
[맞대기 용접 상태]
다음에, 도 2를 참조하여, 전지 덮개(1)와 전지 케이스(2)의 맞대기 용접 상태에 대하여 설명한다. 또한, 도 2는, 도 1 중의 Ⅱ-Ⅱ선 화살표 단면에 있어서의, 전지 덮개와 전지 케이스의 맞대기 용접 상태를 나타낸 단면도이다.
전지 케이스(2)에 설치된 개구(2a)를 막도록 전지 덮개(1)가 감합되어 있다. 전지 덮개(1)와 전지 케이스(2)의 사이에는, 미세한 간극(g1)이 설치된다. 본 실시형태에서는, 간극(g1)은, 약 50㎛ 정도이다. 전지 덮개(1)에는, 알루미늄이 이용되고, 판 두께(t1)는, 약 1.4mm 정도이다. 전지 케이스(2)에는, 알루미늄이 이용되고, 판 두께(t2)는, 약 0.4mm 정도이다.
전지 덮개(1)와 전지 케이스(2)의 사이에는, 맞대기 용접에 의해 형성된 용접 마크(WR)가 전지 덮개(1)와 전지 케이스(2)의 사이에 걸치도록 형성되어 있다. 용접 마크(WR)는, 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터 전지 덮개(1)의 두께 방향으로 연장되고, 전지 덮개(1)측의 전지 덮개측 용접 마크(WR1)와 전지 케이스(2)측의 전지 케이스측 용접 마크(WR2)를 가지고, 전지 덮개측 용접 마크(WR1)와 전지 케이스측 용접 마크(WR2)가 일체가 되어 용접 마크(WR)를 형성하고 있다. 용접 마크(WR)는, 맞대기 용접시의 열에 의해 전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 알루미늄 재료가 일단 용융되어 응축함으로써 재결정화된 영역이며, 전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 비용융 영역과 용접 마크(WR)의 사이에는 경계(WL)를 확인할 수 있다.
전지 덮개(1)의 표면(S)의 표면은, 용접 후에 후술하는 도 8에 나타낸 바와 같이 용접에 의해 불룩한 상태가 되는 경우도 상정되지만, 전지 덮개(1)의 표면(S)은, 용접의 전후에 있어서 위치가 변화하지 않는, 전지 덮개(1)의 표면을 의미한다.
용접 마크(WR)에 있어서, 전지 덮개(1)에 형성된 전지 덮개측 용접 마크(WR1)의 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터 전지 덮개측 용접 마크(WR1)의 하단(I)까지의 거리를 전지 덮개측 용접 깊이(D1)로 하고, 전지 케이스(2)에 형성된 전지 케이스측 용접 마크(WR2)의 전지 덮개(1)의 표면으로부터 전지 케이스측 용접 마크(WR2)의 하단(Ⅱ)까지의 거리를 전지 케이스측 용접 깊이(D2)로 한 경우에는, 전지 덮개측 용접 깊이(D1)는, 전지 케이스측 용접 깊이(D2)보다 깊게 형성되어 있다.
또, 전지 덮개측 용접 마크(WR1)와 전지 케이스측 용접 마크(WR2)의 사이에는, 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터의 하단(Ⅲ)까지의 거리가 전지 덮개측 용접 깊이(D1) 및 전지 케이스측 용접 깊이(D2)보다 얕은 깊이(D3)의 침투 영역(WR3)이 형성되어 있다. 침투 영역(WR3)은, 대체로 전지 덮개(1)와 전지 케이스(2)의 경계 영역에 위치한다. 그 결과, 용접 마크(WR)에 있어서, 경계(WL)는, 대략 W자 형상이 된다. 상기에 있어서 하단(I, Ⅱ, Ⅲ)은, 경계(WL)의 접선의 기울기가 0°가 되는 점을 의미한다.
또한, 용접 마크(WR)에 있어서, 전지 덮개측 용접 깊이(D1)가, 전지 케이스측 용접 깊이(D2)보다 깊게 형성되어 있으면, 침투 영역(WR3)의 깊이(D3)가, 전지 케이스측 용접 마크(WR2)의 전지 케이스측 용접 깊이(D2)와 동일해도 된다.
[전지 덮개(1)와 전지 케이스(2)의 맞대기 용접 방법]
다음에, 상기 구성을 구비하는 이차 전지(10)의 제조 방법으로서, 도 3 및 도 4를 참조하여, 개구(2a)를 가지는 전지 케이스(2)에 전지 덮개(1)를 삽입하고, 전지 덮개(1)와 전지 케이스(2)의 감합부에 레이저광을 조사하여 맞대기 용접을 행함으로써, 전지 덮개(1)를 전지 케이스(2)에 고정하는 방법에 대하여 설명한다. 또한, 도 3은, 본 실시형태에 있어서의 이차 전지(10)의 전지 덮개(1)와 전지 케이스(2)의 맞대기 용접 방법(제조 방법)을 나타낸 도면, 도 4는, 이차 전지(10)의 전지 덮개(1)와 전지 케이스(2)의 맞대기 용접에 이용하는 용접 장치의 개략 구성을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하여, 전지 덮개(1)에 제 1 레이저광(LB1)이 조사되고, 전지 케이스(2)에 제 2 레이저광(LB2)이 조사된다. 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)의 조사 위치는, 전지 덮개(1)와 전지 케이스(2)의 경계(BL)로부터 각각 동일한 위치(L1)에 조사된다. 본 실시형태에서는, L1은 약 0.15mm의 위치이다.
본 실시형태에 있어서는, 제 1 레이저광(LB1)은 제 2 레이저광(LB2)보다 강도가 크고, 제 1 레이저광(LB1)의 조사 레이저광 직경(d1)은, 전지 덮개(1)의 두께(t1)의 10%에서 20%의 광 직경이며, 제 2 레이저광(LB2)의 조사 레이저광 직경(d2)은, 전지 케이스(2)의 두께(t2)의 10%에서 20%의 광 직경이다. 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)의 구체적인 광강도, 조사 레이저광 직경에 대해서는, 후술하는 실시예 중에 있어서 설명한다.
도 4에 구체적인 용접 장치를 나타낸다. 용접 대상으로서의 이차 전지(10)가 테이블(100) 상에 고정된다. 테이블(100)은, 수평인 X 방향 및 Y 방향으로 이동 가능하다. 이차 전지(10)의 상방에는, 테이블(100)에 대하여 수직 하측 방향으로 레이저광을 조사하는 레이저 발진기(300)가 설치되어 있다. 레이저 발진기(300)에서는, 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)이 조사된다.
테이블(100)의 이동 제어 및 레이저 발진기(300)에 의한 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)의 조사 제어는, 본 실시형태에서는, 제어 장치로서 퍼스널 컴퓨터(200)가 이용된다. 또한, 제어 장치로서, 전용의 컨트롤러를 이용해도 된다.
[전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 온도 분포]
다음에, 도 5를 참조하여, 상기 용접 장치를 이용한 전지 덮개(1)와 전지 케이스(2)의 맞대기 용접에 있어서의, 전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 온도 분포에 대하여 설명한다. 도 5는, 이차 전지(10)의 전지 덮개(1)와 전지 케이스(2)의 맞대기 용접시에 있어서의 전지 덮개(1)와 전지 케이스(2)의 내부 온도 분포(CAE(Computer Aided Engineering) 해석)를 나타낸 도면이다. 도 5 중에 있어서는, 0℃부터 990℃의 온도 상태를 10단계로 해칭을 바꿔 표현하고 있다.
본 실시형태에 있어서는, 상기한 바와 같이, 전지 덮개(1)에 조사하는 제 1 레이저광(LB1)은 전지 케이스(2)에 조사하는 제 2 레이저광(LB2)보다 강도가 크고, 제 1 레이저광(LB1)의 조사 레이저광 직경(d1)은, 전지 덮개(1)의 두께(t1)의 10%에서 20%의 광직경이며, 제 2 레이저광(LB2)의 조사 레이저광 직경(d2)은, 전지 케이스(2)의 두께(t2)의 10%에서 20%의 광직경으로 하고 있다. 이것에 의해, 전지 덮개(1)가 전지 케이스(2)에 비해 고온 상태가 되고, 또, 전지 덮개(1)의 두께 방향에 있어서, 전지 덮개(1)의 쪽이 전지 케이스(2)에 비해 깊은 위치까지 고온 위치가 도달하고 있다.
이와 같은 온도 분포를 형성함으로써, 전지 덮개(1)측이 전지 케이스(2)측보다 크게 용융되어, 상대적으로 전지 덮개(1)측의 쪽이 고온 상태가 되고, 전지 케이스(2)측이 저온 상태가 된다. 그 결과, 열량은, 전지 덮개(1)의 쪽이 전지 케이스(2)보다 크고, 또, 전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 열전도율은 공기의 열전도율보다 훨씬 높기 때문에, 방열 방향은 하방이 되고, 또한, 전지 덮개(1)의 내측을 향하는 방향이 된다. 그 결과, 전지 덮개(1)보다 전지 케이스(2)의 쪽이 먼저 응고를 개시한다.
여기에서, 금속은 냉각되어 경화하면 체적이 수축되지만, 수축량이 큰 전지 덮개(1)보다 수축량이 작은 전지 케이스(2)가 먼저 응고를 개시하기 때문에, 전지 덮개(1)와 전지 케이스(2)의 경계 부근에 크랙 등을 발생시키지 않는 용융 및 응고를 행하는 용접이 가능하게 된다.
또, 전지 덮개(1)의 쪽이 전지 케이스(2)에 비해 깊은 위치까지 고온 위치가 도달하고 있기 때문에 전지 덮개(1)의 용융량이 증가하고, 전지 덮개(1)와 전지 케이스(2)의 경계에 존재하는 간극의 양(길이)을 감소시킬 수 있어, 안정된 전지 덮개(1)와 전지 케이스(2)의 용융 접합 상황을 얻는 것이 가능하게 된다.
또한, 용융 후의 상태로서, 전지 덮개(1)와 전지 케이스(2)의 경계의 강도가 낮아지고, 부하가 걸린 경우에는, 이 경계로부터 파단한다고 생각해 볼 수 있다. 본 실시형태에 있어서는, 도 5 중의 굵은 파선(L11)으로 나타낸 바와 같이, 전지 덮개(1)와 전지 케이스(2)의 경계의 길이를 비교적 길게 형성하는 것을 가능하게 하고 있다. 이것에 의해, 전지 덮개(1)와 전지 케이스(2)의 접합 길이가 짧은 경우에 비해, 그 강도를 향상시키는 것이 가능하게 된다.
구체적으로는, 전지 덮개측 용접 깊이(D1)는, 전지 케이스측 용접 깊이(D2)보다 깊게 형성되어 있기 때문에, 도 5에 나타낸 바와 같이, 용접에 의한 용융의 경계가 되는 굵은 파선(L11)은, 경사가 급준(急峻)하게(수직에 가깝게) 되어 있다. 한편, 예를 들면, 굵은 파선(L11)이, 수평에 가까운 경우에는, 굵은 파선(L11)의 길이(경계의 길이)는 짧아지고, 굵은 파선(L11)이 긴 경우에 비해, 접합 강도는 약해진다.
따라서, 본 실시형태에 나타낸 바와 같이, 전지 덮개측 용접 깊이(D1)를 전지 케이스측 용접 깊이(D2)보다 깊게 형성함으로써, 전지 덮개(1)와 전지 케이스(2)의 경계의 길이를 길게 형성하는 것이 가능하게 되고, 전지 덮개(1)와 전지 케이스(2)의 접합 강도를 향상시키는 것을 가능하게 하고 있다.
[실시예]
다음에, 도 6부터 도 8을 참조하여, 본 실시형태에 있어서의 이차 전지 및 그 제조 방법의 실시예에 대하여 설명한다. 도 6은, 실시예 1부터 실시예 8 및 비교예 1부터 비교예 16의 레이저 출력비 및 용융 상태를 나타낸 도면, 도 7은, 실시예 1부터 실시예 3, 비교예 1 및 비교예 2의 경계면 침투 깊이, 인장 강도 및 평가를 나타낸 도면, 도 8은, 비교예에 있어서의 전지 덮개와 전지 케이스의 맞대기 용접 상태를 나타낸 단면도이다.
각 실시예 및 각 비교예에 있어서는, 전지 케이스측 용접 깊이(D2)와 전지 덮개측 용접 깊이(D1)의 비율인, [전지 케이스측 용접 깊이(D2)/전지 덮개측 용접 깊이(D1)]×100%의 값의 적정 범위를 검증하였다. 평가 방법으로서는, n＝10으로 하고, (a)용접부의 단면 관찰에 의해, 경계면의 침투 깊이(전지 덮개측 용접 깊이 및 전지 케이스측 용접 깊이)를 계측하였다. 또한, 크랙이 생기더라도, 치수에는 포함시키지 않기로 하였다. 또, (b)전지 덮개(1)를 연직 방향 상방으로 힘을 가하는 인장 시험을 행하였다.
각 실시예 및 각 비교예에 있어서는, 전지 덮개(1)로서, A1050(t1＝1.4mm)을 이용하고, 전지 케이스(2)로서, A3003(t2＝0.4mm)을 이용하였다. 전지 덮개(1)에는, 제 1 레이저광(LB1)(도 6 중의 덮개측)을 조사하고, 전지 케이스(2)에 제 2 레이저광(LB2)(도 6 중의 케이스측)을 조사하였다. 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)의 조사 위치는, 전지 덮개(1)와 전지 케이스(2)의 경계(BL)로부터 각각 동일한 0.15mm의 위치로 하였다(도 3 참조). 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)의 출력 합계는, 135W이다. 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)의 출력 비율은, 도 6에 나타낸다. 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)에 의한 용접 가공 속도는, 24m/min이다.
(실시예 1)
실시예 1에 있어서의 제 1 레이저광(LB1)의 출력은 831W, 제 2 레이저광(LB2)의 출력은 519W로 설정하였다. 따라서, 레이저광의 출력비는, 1.6:1이다. 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)과 함께, 조사 레이저광 직경은, 0.04mm이고, 전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 판 두께에 대한 비율은, 10%이다.
상기 조건에 있어서의, 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터의 전지 덮개측 용접 깊이(D1)는 0.73mm, 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터의 전지 케이스측 용접 깊이(D2)는 0.47mm였다. 따라서, [전지 케이스측 용접 깊이(D2)/전지 덮개측 용접 깊이(D1)]×100%의 값은, 65%이다.
(실시예 2)
실시예 2에 있어서의 제 1 레이저광(LB1)의 출력은 799W, 제 2 레이저광(LB2)의 출력은 551W로 설정하였다. 따라서, 레이저광의 출력비는, 1.45:1이다. 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)과 함께, 조사 레이저광 직경은, 0.04mm이고, 전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 판 두께에 대한 비율은, 10%이다.
상기 조건에 있어서의, 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터의 전지 덮개측 용접 깊이(D1)는 0.69mm, 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터의 전지 케이스측 용접 깊이(D2)는 0.51mm였다. 따라서, [전지 케이스측 용접 깊이(D2)/전지 덮개측 용접 깊이(D1)]×100%의 값은, 75%이다.
(실시예 3)
실시예 3에 있어서의 제 1 레이저광(LB1)의 출력은 763W, 제 2 레이저광(LB2)의 출력은 587W로 설정하였다. 따라서, 레이저광의 출력비는, 1.3:1이다. 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)과 함께, 조사 레이저광 직경은, 0.04mm이고, 전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 판 두께에 대한 비율은, 10%이다.
상기 조건에 있어서의, 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터의 전지 덮개측 용접 깊이(D1)는 0.65mm, 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터의 전지 케이스측 용접 깊이(D2)는 0.55mm였다. 따라서, [전지 케이스측 용접 깊이(D2)/전지 덮개측 용접 깊이(D1)]×100%의 값은, 85%이다.
(실시예 4)
실시예 4에 있어서의 제 1 레이저광(LB1)의 출력은 868W, 제 2 레이저광(LB2)의 출력은 482W로 설정하였다. 따라서, 레이저광의 출력비는, 1.8:1이다. 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)과 함께, 조사 레이저광 직경은, 0.08mm이고, 전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 판 두께에 대한 비율은, 20%이다.
상기 조건에 있어서의, 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터의 전지 덮개측 용접 깊이(D1)는 0.72mm, 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터의 전지 케이스측 용접 깊이(D2)는 0.42mm였다. 따라서, [전지 케이스측 용접 깊이(D2)/전지 덮개측 용접 깊이(D1)]×100%의 값은, 58%이다.
(실시예 5)
실시예 5에 있어서의 제 1 레이저광(LB1)의 출력은 831W, 제 2 레이저광(LB2)의 출력은 519W로 설정하였다. 따라서, 레이저광의 출력비는, 1.6:1이다. 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)과 함께, 조사 레이저광 직경은, 0.08mm이고, 전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 판 두께에 대한 비율은, 20%이다.
상기 조건에 있어서의, 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터의 전지 덮개측 용접 깊이(D1)는 0.71mm, 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터의 전지 케이스측 용접 깊이(D2)는 0.45mm였다. 따라서, [전지 케이스측 용접 깊이(D2)/전지 덮개측 용접 깊이(D1)]×100%의 값은, 63%이다.
(실시예 6)
실시예 6에 있어서의 제 1 레이저광(LB1)의 출력은 799W, 제 2 레이저광(LB2)의 출력은 551W로 설정하였다. 따라서, 레이저광의 출력비는, 1.45:1이다. 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)과 함께, 조사 레이저광 직경은, 0.08mm이고, 전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 판 두께에 대한 비율은, 20%이다.
상기 조건에 있어서의, 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터의 전지 덮개측 용접 깊이(D1)는 0.61mm, 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터의 전지 케이스측 용접 깊이(D2)는 0.49mm였다. 따라서, [전지 케이스측 용접 깊이(D2)/전지 덮개측 용접 깊이(D1)]×100%의 값은, 80%이다.
(실시예 7)
실시예 7에 있어서의 제 1 레이저광(LB1)의 출력은 763W, 제 2 레이저광(LB2)의 출력은 587W로 설정하였다. 따라서, 레이저광의 출력비는, 1.3:1이다. 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)과 함께, 조사 레이저광 직경은, 0.08mm이고, 전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 판 두께에 대한 비율은, 20%이다.
상기 조건에 있어서의, 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터의 전지 덮개측 용접 깊이(D1)는 0.63mm, 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터의 전지 케이스측 용접 깊이(D2)는 0.53mm였다. 따라서, [전지 케이스측 용접 깊이(D2)/전지 덮개측 용접 깊이(D1)]×100%의 값은, 84%이다.
(실시예 8)
실시예 8에 있어서의 제 1 레이저광(LB1)의 출력은 707W, 제 2 레이저광(LB2)의 출력은 643W로 설정하였다. 따라서, 레이저광의 출력비는, 1.1:1이다. 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)과 함께, 조사 레이저광 직경은, 0.08mm이고, 전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 판 두께에 대한 비율은, 20%이다.
상기 조건에 있어서의, 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터의 전지 덮개측 용접 깊이(D1)는 0.61mm, 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터의 전지 케이스측 용접 깊이(D2)는 0.55mm였다. 따라서, [전지 케이스측 용접 깊이(D2)/전지 덮개측 용접 깊이(D1)]×100%의 값은, 90%이다.
(비교예 1)
비교예 1에 있어서의 제 1 레이저광(LB1)의 출력은 691W, 제 2 레이저광(LB2)의 출력은 659W로 설정하였다. 따라서, 레이저광의 출력비는, 1.05:1이다. 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)과 함께, 조사 레이저광 직경은, 0.04mm이고, 전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 판 두께에 대한 비율은, 10%이다.
상기 조건에 있어서의, 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터의 전지 덮개측 용접 깊이(D1)는 0.60mm, 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터의 전지 케이스측 용접 깊이(D2)는 0.60mm였다. 따라서, [전지 케이스측 용접 깊이(D2)/전지 덮개측 용접 깊이(D1)]×100%의 값은, 100%이다.
(비교예 2)
비교예 2에 있어서의 제 1 레이저광(LB1)의 출력은 675W, 제 2 레이저광(LB2)의 출력은 675W로 설정하였다. 따라서, 레이저광의 출력비는, 1:1이다. 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)과 함께, 조사 레이저광 직경은, 0.04mm이고, 전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 판 두께에 대한 비율은, 10%이다.
상기 조건에 있어서의, 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터의 전지 덮개측 용접 깊이(D1)는 0.55mm, 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터의 전지 케이스측 용접 깊이(D2)는 0.65mm였다. 따라서, [전지 케이스측 용접 깊이(D2)/전지 덮개측 용접 깊이(D1)]×100%의 값은, 110%이다. 이와 같이, 전지 케이스측 용접 깊이(D2)의 쪽이 전지 덮개측 용접 깊이(D1)보다 깊게 형성되는 상태는, 도 8에 나타낸 바와 같은 단면 형상이 된다.
(비교예 3)
비교예 3에 있어서의 제 1 레이저광(LB1)의 출력은 868W, 제 2 레이저광(LB2)의 출력은 482W로 설정하였다. 따라서, 레이저광의 출력비는, 1.8:1이다. 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)과 함께, 조사 레이저광 직경은, 0.02mm이고, 전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 판 두께에 대한 비율은, 5%이다. 상기 조건에 있어서는, 용접에 의한 접합은 생기지 않았다.
(비교예 4)
비교예 4에 있어서의 제 1 레이저광(LB1)의 출력은 831W, 제 2 레이저광(LB2)의 출력은 519W로 설정하였다. 따라서, 레이저광의 출력비는, 1.6:1이다. 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)과 함께, 조사 레이저광 직경은, 0.02mm이고, 전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 판 두께에 대한 비율은, 5%이다. 상기 조건에 있어서는, 용접에 의한 접합은 생기지 않았다.
(비교예 5)
비교예 5에 있어서의 제 1 레이저광(LB1)의 출력은 799W, 제 2 레이저광(LB2)의 출력은 551W로 설정하였다. 따라서, 레이저광의 출력비는, 1.45:1이다. 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)과 함께, 조사 레이저광 직경은, 0.02mm이고, 전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 판 두께에 대한 비율은, 5%이다. 상기 조건에 있어서는, 용접에 의한 접합은 생기지 않았다.
(비교예 6)
비교예 6에 있어서의 제 1 레이저광(LB1)의 출력은 763W, 제 2 레이저광(LB2)의 출력은 587W로 설정하였다. 따라서, 레이저광의 출력비는, 1.3:1이다. 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)과 함께, 조사 레이저광 직경은, 0.02mm이고, 전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 판 두께에 대한 비율은, 5%이다. 상기 조건에 있어서는, 용접에 의한 접합은 생기지 않았다.
(비교예 7)
비교예 7에 있어서의 제 1 레이저광(LB1)의 출력은 707W, 제 2 레이저광(LB2)의 출력은 643W로 설정하였다. 따라서, 레이저광의 출력비는, 1.1:1이다. 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)과 함께, 조사 레이저광 직경은, 0.02mm이고, 전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 판 두께에 대한 비율은, 5%이다. 상기 조건에 있어서는, 용접에 의한 접합은 생기지 않았다.
(비교예 8)
비교예 8에 있어서의 제 1 레이저광(LB1)의 출력은 691W, 제 2 레이저광(LB2)의 출력은 659W로 설정하였다. 따라서, 레이저광의 출력비는, 1.05:1이다. 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)과 함께, 조사 레이저광 직경은, 0.02mm이고, 전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 판 두께에 대한 비율은, 5%이다. 상기 조건에 있어서는, 용접에 의한 접합은 생기지 않았다.
(비교예 9)
비교예 9에 있어서의 제 1 레이저광(LB1)의 출력은 675W, 제 2 레이저광(LB2)의 출력은 675W로 설정하였다. 따라서, 레이저광의 출력비는, 1:1이다. 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)과 함께, 조사 레이저광 직경은, 0.02mm이고, 전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 판 두께에 대한 비율은, 5%이다. 상기 조건에 있어서는, 용접에 의한 접합은 생기지 않았다.
(비교예 10)
비교예 10에 있어서의 제 1 레이저광(LB1)의 출력은 868W, 제 2 레이저광(LB2)의 출력은 482W로 설정하였다. 따라서, 레이저광의 출력비는, 1.8:1이다. 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)과 함께, 조사 레이저광 직경은, 0.12mm이고, 전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 판 두께에 대한 비율은, 25%이다.
상기 조건에 있어서의, 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터의 전지 덮개측 용접 깊이(D1)는 0.75mm였지만, 전지 케이스(2)측에 있어서, 용접 깊이 방향의 피크는 생기지 않았다.
(비교예 11)
비교예 11에 있어서의 제 1 레이저광(LB1)의 출력은 831W, 제 2 레이저광(LB2)의 출력은 519W로 설정하였다. 따라서, 레이저광의 출력비는, 1.6:1이다. 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)과 함께, 조사 레이저광 직경은, 0.12mm이고, 전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 판 두께에 대한 비율은, 25%이다.
상기 조건에 있어서의, 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터의 전지 덮개측 용접 깊이(D1)는 0.73mm였지만, 전지 케이스(2)측에 있어서, 용접 깊이 방향의 피크는 생기지 않았다.
(비교예 12)
비교예 12에 있어서의 제 1 레이저광(LB1)의 출력은 799W, 제 2 레이저광(LB2)의 출력은 551W로 설정하였다. 따라서, 레이저광의 출력비는, 1.45:1이다. 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)과 함께, 조사 레이저광 직경은, 0.12mm이고, 전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 판 두께에 대한 비율은, 25%이다.
상기 조건에 있어서의, 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터의 전지 덮개측 용접 깊이(D1)는 0.69mm였지만, 전지 케이스(2)측에 있어서, 용접 깊이 방향의 피크는 생기지 않았다.
(비교예 13)
비교예 13에 있어서의 제 1 레이저광(LB1)의 출력은 763W, 제 2 레이저광(LB2)의 출력은 587W로 설정하였다. 따라서, 레이저광의 출력비는, 1.3:1이다. 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)과 함께, 조사 레이저광 직경은, 0.12mm이고, 전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 판 두께에 대한 비율은, 25%이다.
상기 조건에 있어서의, 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터의 전지 덮개측 용접 깊이(D1)는 0.65mm였지만, 전지 케이스(2)측에 있어서, 용접 깊이 방향의 피크는 생기지 않았다.
(비교예 14)
비교예 14에 있어서의 제 1 레이저광(LB1)의 출력은 707W, 제 2 레이저광(LB2)의 출력은 643W로 설정하였다. 따라서, 레이저광의 출력비는, 1.1:1이다. 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)과 함께, 조사 레이저광 직경은, 0.12mm이고, 전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 판 두께에 대한 비율은, 25%이다.
상기 조건에 있어서의, 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터의 전지 덮개측 용접 깊이(D1)는 0.63mm였지만, 전지 케이스(2)측에 있어서, 용접 깊이 방향의 피크는 생기지 않았다.
(비교예 15)
비교예 15에 있어서의 제 1 레이저광(LB1)의 출력은 691W, 제 2 레이저광(LB2)의 출력은 659W로 설정하였다. 따라서, 레이저광의 출력비는, 1.05:1이다. 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)과 함께, 조사 레이저광 직경은, 0.12mm이고, 전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 판 두께에 대한 비율은, 25%이다.
상기 조건에 있어서의, 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터의 전지 덮개측 용접 깊이(D1)는 0.60mm였지만, 전지 케이스(2)측에 있어서, 용접 깊이 방향의 피크는 생기지 않았다.
(비교예 16)
비교예 16에 있어서의 제 1 레이저광(LB1)의 출력은 675W, 제 2 레이저광(LB2)의 출력은 675W로 설정하였다. 따라서, 레이저광의 출력비는, 1:1이다. 제 1 레이저광(LB1) 및 제 2 레이저광(LB2)과 함께, 조사 레이저광 직경은, 0.12mm이고, 전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 판 두께에 대한 비율은, 25%이다.
상기 조건에 있어서의, 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터의 전지 덮개측 용접 깊이(D1)는 0.55mm였지만, 전지 케이스(2)측에 있어서, 용접 깊이 방향의 피크는 생기지 않았다.
상기 비교예 3부터 비교예 9의 결과로부터, 조사 레이저광 직경에 있어서, 전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 판 두께에 대한 비율이 작으면(5%), 용융 영역도 좁아져, 전지 덮개(1)와 전지 케이스(2)의 간극(g1)을 메울 수 없다. 또한, 상기 비교예 10부터 비교예 16의 결과로부터, 조사 레이저광 직경에 있어서, 전지 덮개(1) 및 전지 케이스(2)의 판 두께에 대한 비율이 크면(25%), 용융 영역도 두꺼워짐으로써, 전지 케이스(2)측에 있어서, 용접 깊이 방향의 피크는 생기지 않으며, 도 2에 나타낸 바와 같은 용융 형상을 얻을 수 없다.
따라서, 제 1 레이저광의 조사 레이저광 직경은, 전지 덮개(1)의 두께(t1)의 10%에서 20%의 광직경이며, 제 2 레이저광의 조사 레이저광 직경은, 전지 케이스(2)의 두께(t2)의 10%에서 20%의 광직경인 것이 바람직하다고 할 수 있다.
다음에, 도 7을 참조하여, 실시예 1부터 실시예 3, 비교예 1 및 비교예 2에 있어서의, 침투 깊이(D3)(도 2 참조), 전지 덮개(1)의 인장 강도(N/mm) 및 평가에 대하여 설명한다. 또한, 침투 깊이(D3)의 값 및 전지 덮개(1)의 인장 강도(N/mm)의 값에 대해서는, n＝10에 있어서의 최소값과 최대치를 괄호 내에 나타내고, 평균값을 대표값으로서 나타내고 있다.
실시예 1에 있어서는, 침투 깊이(D3)는, 0.58mm이고, 인장 강도는, 58(N/mm)이었다. 전지 케이스측 용접 깊이(D2)(케이스 피크)가, 전지 덮개측 용접 깊이(D1)(덮개 피크)에 비하여 65%이면, 전지 덮개(1)와 전지 케이스(2)의 간극(g1)을 메우는 용융은 충분해져, 침투 깊이(D3)가 안정된다. 그 결과, 인장 시험에서는, 용융부와 전지 케이스(2)의 경계(도 5 중의 굵은 파선(L11))로부터 파단하게 된다.
실시예 2에 있어서는, 침투 깊이(D3)는, 0.62mm이고, 인장 강도는, 61(N/mm)이었다. 전지 케이스측 용접 깊이(D2)(케이스 피크)가, 전지 덮개측 용접 깊이(D1)(덮개 피크)에 비하여 75%이면, 침투에 있어서 크랙이 발생하지 않고, 인장 시험에서는, 실시예 1보다 높은 인장 강도가 얻어졌다. 파단은, 실시예 1과 동일하게, 용융부와 전지 케이스(2)의 경계(도 5 중의 굵은 파선(L11))로부터 파단하게 된다.
실시예 3에 있어서는, 침투 깊이(D3)는, 0.65mm이고, 인장 강도는, 62(N/mm)이었다. 전지 케이스측 용접 깊이(D2)(케이스 피크)가, 전지 덮개측 용접 깊이(D1)(덮개 피크)에 비하여 85%이면, 침투에 있어서 크랙이 발생하지 않고, 인장 시험에서는, 실시예 2보다 더 높은 인장 강도가 얻어졌다. 파단은, 실시예 1 및 2와 동일하게, 용융부와 전지 케이스(2)의 경계(도 5 중의 굵은 파선(L11))로부터 파단하게 된다.
상기 실시예 1부터 실시예 3의 평가 결과에 의거하면, 전지 케이스측 용접 깊이(D2)와 전지 덮개측 용접 깊이(D1)의 비율인, [전지 케이스측 용접 깊이(D2)/전지 덮개측 용접 깊이(D1)]×100%의 값은, 65%에서 85%면 된다. 또, 제 1 레이저광의 강도는, 제 2 레이저광의 강도에 비하여, 1.3배에서 1.6배면 된다.
비교예 1에 있어서는, 침투 깊이(D3)는, 0.64mm이고, 인장 강도는, 30(N/mm)이었다. 전지 덮개(1)와 전지 케이스(2)의 용융량이 동일 정도인 경우, 열용량의 크기로부터, 전지 덮개(1)측에서 먼저 응고가 개시되어, 전지 케이스(2)에 크랙이 발생하고, 인장 강도가 저하하였다.
비교예 2에 있어서는, 침투 깊이(D3)는, 0.60mm이고, 인장 강도는, 18(N/mm)이었다. 전지 덮개(1)로의 입열(入熱)이 작고 열용량이 크기 때문에, 전지 덮개(1)가 조기에 응고되어 전지 케이스(2)에 크랙이 발생하고, 인장 강도가 저하하였다.
이상, 본 실시형태에 있어서의 이차 전지 및 그 제조 방법에 의하면, 레이저광을 조사하여 맞대기 용접에 의해 전지 케이스(2)에 전지 덮개(1)가 고정된 이차 전지에 있어서, 전지 덮개측 용접 깊이(D1)는, 전지 케이스측 용접 깊이(D2)보다 깊게 형성되어 있다. 이것에 의해, 전지 덮개(1)측이 전지 케이스(2)측보다 크게 용접됨으로써, 전지 덮개(1)의 쪽이 전지 케이스(2)보다 고온의 상태가 된다. 그 결과, 상대적으로 저온의 전지 케이스(2)측으로부터 응고가 개시되어, 전지 케이스(2)측으로의 크랙의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 실시형태에 대하여 설명하였으나, 이번에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어져야 한다. 본 발명의 범위는 청구의 범위에 의해 나타내어지며, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

Claims (6)

  1. 개구를 가지는 전지 케이스(2)의 상기 개구에 전지 덮개(1)를 삽입하고, 상기 전지 케이스(2)와 상기 전지 덮개(1)의 맞댐부에, 상기 전지 덮개(1)에 제 1 레이저광을 조사하고, 상기 전지 케이스(2)에 제 2 레이저광을 조사하여 맞대기 용접하여 상기 전지 케이스(2)에 상기 전지 덮개(1)가 고정된 이차 전지에 있어서,
    상기 전지 덮개(1)에 형성된 전지 덮개측 용접 마크(WR1)의 상기 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터 상기 전지 덮개측 용접 마크(WR1)의 하단(I)까지의 거리를 전지 덮개측 용접 깊이(D1)로 하고,
    상기 전지 케이스(2)에 형성된 전지 케이스측 용접 마크(WR2)의 상기 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터 상기 전지 케이스측 용접 마크(WR2)의 하단까지의 거리를 전지 케이스측 용접 깊이(D2)로 한 경우에,
    상기 전지 덮개측 용접 깊이(D1)는, 상기 전지 케이스측 용접 깊이(D2)보다 깊고,
    상기 제 1 레이저광의 조사 레이저광 직경(d1)은, 상기 전지 덮개(1)의 두께의 10%에서 20%의 광 직경이며,
    상기 제 2 레이저광의 조사 레이저광 직경(d2)은, 상기 전지 케이스(2)의 두께의 10%에서 20%의 광 직경인 이차 전지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전지 케이스측 용접 깊이(D2)와 상기 전지 덮개측 용접 깊이(D1)의 비율인, [상기 전지 케이스측 용접 깊이(D2)/상기 전지 덮개측 용접 깊이(D1)]×100%의 값이, 65%에서 85%인 이차 전지.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 전지 덮개측 용접 마크(WR1)와 상기 전지 케이스측 용접 마크(WR2)의 사이에는,
    상기 전지 덮개(1)의 표면(S)으로부터의 하단(III)까지의 거리가 상기 전지 덮개측 용접 깊이(D1) 및 상기 전지 케이스측 용접 깊이(D2)보다 얕은 깊이(D3)의 침투 영역(WR3)을 가지는 이차 전지.
  4. 개구를 가지는 전지 케이스(2)에 전지 덮개(1)를 삽입하고, 상기 전지 케이스(2)와 상기 전지 덮개(1)의 감합부에 레이저광을 조사하여 맞대기 용접을 행함으로써, 상기 전지 케이스(2)에 상기 전지 덮개(1)를 고정하는 이차 전지의 제조 방법에 있어서,
    상기 전지 덮개(1)에 제 1 레이저광을 조사하고, 상기 전지 케이스(2)에 제 2 레이저광을 조사하는 공정을 포함하고,
    상기 제 1 레이저광의 강도는 상기 제 2 레이저광의 강도보다 크며,
    상기 제 1 레이저광의 조사 레이저광 직경(d1)은, 상기 전지 덮개(1)의 두께의 10%에서 20%의 광 직경이며,
    상기 제 2 레이저광의 조사 레이저광 직경(d2)은, 상기 전지 케이스(2)의 두께의 10%에서 20%의 광 직경인 이차 전지의 제조 방법.
  5. 삭제
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1 레이저광의 강도는, 상기 제 2 레이저광의 강도에 비하여, 1.3배에서 1.6배인 이차 전지의 제조 방법.
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