KR101930995B1 - 바닥이 있는 각형의 전지 용기의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

바닥이 있는 각형의 전지 용기(10)를 제조하는 방법은: 사각 형상의 저면(14)과, 상기 저면(14)에 연속되고 또한 서로 대향하는 제1 한 쌍의 측면(12)으로 구성되는 제1 부재(20)를, 1매의 제1 평판(20)을 절곡함으로써 형성하는 것; 및 제2 평판(30) 및 제3 평판(40)을, 상기 제2 평판(30) 및 상기 제3 평판(40)이 서로 대향하고, 제2 한 쌍의 측면을 구성하도록, 각각 상기 제1 부재(20)에 용접함으로써, 상기 바닥이 있는 각형의 전지 용기(10)를 형성하는 것을 포함한다. 상기 제2 평판(30)과 상기 제1 부재(20)의 용접은, 1방향으로부터 행해지고, 상기 제3 평판(40)과 상기 제1 부재(20)의 용접은, 1방향으로부터 행해진다.

Description

바닥이 있는 각형의 전지 용기의 제조 방법 {METHOD FOR MANUFACTURING BOTTOMED CUBOID BATTERY CONTAINER}

본 발명은, 전지 용기의 제조 방법에 관한 것이다.

리튬 이온 이차 전지 등의 비수 전해질 이차 전지는, 기존의 전지에 비해 경량이며 또한 에너지 밀도가 높기 때문에, 최근, 퍼스널 컴퓨터나 휴대 단말기 등의 이른바 포터블 전원이나 차량 구동용 전원으로서 사용되고 있다. 특히, 경량이며 고에너지 밀도가 얻어지는 리튬 이온 이차 전지는, 전기 자동차(EV), 하이브리드 자동차(HV), 플러그인 하이브리드 자동차(PHV) 등의 차량의 구동용 고출력 전원으로서 금후 점점 보급되어 가는 것이 기대되고 있다.

비수 전해질 이차 전지의 전형적인 것은, 전극체가 전지 용기에 수용된 구조를 갖는다. 전지 용기에는, 강도 및 경량화의 양립의 관점에서, 알루미늄, 스테인리스 강 등의 금속제의 용기가 사용되는 경우가 많다. 전지 용기의 제조 방법 중 하나로서, 이른바 딥 드로잉 성형이 있다. 그러나, 예를 들어 차량의 구동용 고출력 전원에 사용되는 것과 같은 특히 대형의 비수 전해질 이차 전지의 용기를 제조하는 경우에는, 딥 드로잉 성형에서는 두께의 변동이 커지기 쉽다고 하는 문제가 있다.

이러한 딥 드로잉 성형의 문제를 해결하기 위해, 일본 특허 공개 제2013-8665호에는, 용기의 전개 형상으로 되어 있는 1매의 금속제의 평판을 절곡하여, 상기 용기의 형상으로 하는 절곡 공정, 및 상기 절곡 공정에 의해 맞댐 상태, 또는 겹침 상태로 된 상기 평판의 부분을 용접에 의해 접합하는 용접 공정을 실시함으로써, 전지 용기를 제조하는 것이 제안되어 있다. 그러나, 이 방법에서는, 용기의 전개 형상으로 되어 있는 1매의 금속제의 평판을 준비하기 위해서는, 1매의 금속제의 원판으로부터 용기의 전개 형상의 평판을 잘라낼 필요가 있고, 이때, 금속제의 원판에 폐기되는 부분이 존재한다. 즉, 일본 특허 공개 제2013-8665호에 기재된 방법에는, 재료의 낭비가 발생한다고 하는 문제가 있다.

한편, 일본 특허 공개 제2002-198011호에는, 제1 스테인리스 판을 단면 L자 형상으로, 제2 스테인리스 판을 단면 コ자 형상으로 절곡한 후, 제1 스테인리스 판 및 제2 스테인리스 판을 대향시켜, 제1 스테인리스 판과 제2 스테인리스 판의 단부끼리를 레이저 용접함으로써, 전지 용기를 제조하는 것이 제안되어 있다. 이 방법에서는, 2매의 사각형의 스테인리스 평판을 사용하여 전지 용기가 제조되므로, 스테인리스 원판의 폐기되는 부분을 없앨 수 있어, 재료의 낭비에 대한 문제를 해소할 수 있다. 그러나, 제1 스테인리스 판과 제2 스테인리스 판의 단부끼리를 레이저 용접할 때, 2방향으로부터 용접이 행해지는 코너부가 존재한다. 코너부에 있어서 2방향으로부터 레이저를 조사하여 용접이 행해지면, 코너부의 강도가 약해진다고 하는 문제가 있다.

상술한 바와 같이, 평판의 절곡과 용접을 포함하는 관련 기술의 전지 용기의 제조 방법은, 금속제의 원판에 폐기되는 부분이 있기 때문에 재료에 낭비가 발생하거나, 또는 2방향으로부터 용접이 행해지기 때문에 전지 용기의 코너부의 강도가 약하다고 하는 문제를 갖는다.

본 발명은, 상술한 재료의 폐기와 전지 용기의 코너부의 강도의 문제를 해소할 수 있음과 함께, 전지 용기를 평판재로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 양태에 관한 전지 용기의 제조 방법은: 사각 형상의 저면과, 상기 저면에 연속되고 또한 서로 대향하는 제1 한 쌍의 측면으로 구성되는 제1 부재를, 1매의 제1 평판을 절곡함으로써 형성하는 것; 제2 평판 및 제3 평판을, 상기 제2 평판 및 상기 제3 평판이, 서로 대향하고, 제2 한 쌍의 측면을 구성하도록, 각각 상기 제1 부재에 용접함으로써, 상기 바닥이 있는 각형의 전지 용기를 형성하는 것을 구비한다. 상기 제2 평판과 상기 제1 부재의 용접은, 상기 제2 평판의 한쪽 면이 면하는 측으로부터 행해진다. 상기 제3 평판과 상기 제1 부재의 용접은, 상기 제3 평판의 한쪽 면이 면하는 측으로부터 행해진다.

상기 양태에 의하면, 전지 용기의 제조에 사용되는 것은, 기본적으로 사각형의 제1 평판, 제2 평판 및 제3 평판이다. 그로 인해, 이들 3매의 평판을 잘라내는 금속제의 원판에 있어서, 폐기되는 부분을 저감시킬 수 있다. 이로 인해, 재료의 낭비의 발생에 대한 문제를 해소할 수 있다. 또한, 제1 부재(즉, 소정 형상으로 절곡된 후의 제1 평판)에 제2 평판 및 제3 평판을 용접하는 경우, 용접은, 각각 1방향으로부터, 열에너지(예를 들어, 레이저광)를 조사하여 행해진다. 이로 인해, 2방향으로부터 열에너지(예를 들어, 레이저광)를 조사하여 용접이 행해지는 경우에 발생할 수 있는 코너부의 강도 저하의 문제도 해소할 수 있다.

상기 양태에 있어서, 상기 제2 평판 및 제3 평판의 두께가, 상기 제1 부재 중 적어도 상기 제1 한 쌍의 측면을 구성하는 부분의 두께보다 커도 된다.

상기 양태에 의하면, 용접 방향에 수직인 측면을 구성하는 제2 평판 및 제3 평판의 두께가 크다. 그로 인해, 제1 평판에 제2 평판 및 제3 평판을 용접할 때, 용접부가 제2 평판 및 제3 평판을 뚫고 나가는 것을 방지할 수 있다. 그로 인해, 용접 부위의 강도를 유지할 수 있다.

상기 양태는, 상기 제1 부재에, 상기 제1 한 쌍의 측면 및 상기 저면에 있어서, 상기 제2 평판 및 제3 평판을 끼움 삽입 가능한 오목부를 형성하는 것을 더 포함해도 된다.

상기 양태에 의하면, 당해 공정의 실시에 의해 형성된 오목부(예를 들어, 홈이나 절결부)가 가이드로 된다. 즉, 제2 평판 및 제3 평판을, 제1 부재의 소정의 부위에 있는 당해 오목부에 끼워 넣음으로써, 용이하게 제2 평판 및 제3 평판을 제1 평판의 단부에 배치할(위치 정렬할) 수 있다. 따라서, 전지 용기를 용이하게 제조할 수 있다.

여기서, 상기 오목부를 형성하는 것은, 상기 제1 평판 중 일부를 절결하는 것을 포함해도 된다. 상기 일부는, 상기 저면의 상기 제1 한 쌍의 측면이 대향하는 방향과 수직인 방향에 있어서의 단부에 대응한다.

상기 양태에 있어서, 상기 제1 평판은, A1050 알루미늄으로 형성되어 있고, 상기 제2 평판 및 제3 평판은, A3003 알루미늄 합금 또는 A5052 알루미늄 합금으로 형성되어 있어도 된다.

상기 양태에 의하면, 제1 평판은 굽힘성이 좋은 A1050 알루미늄으로 형성되어 있으므로, 제1 평판을 용이하게 절곡할 수 있고, 제2 평판 및 제3 평판에 대해서는, 용접성이 좋은 A3003 알루미늄 합금 또는 A5052 알루미늄 합금으로 형성되어 있으므로, 제1 평판과, 제2 평판 및 제3 평판의 용접 부위에 있어서 높은 강도를 확보할 수 있다.

상기 양태에 의해 제조되는 바닥이 있는 각형 전지 용기는, 재료의 낭비를 삭감할 수 있다고 하는 이점을 갖는다. 또한, 당해 전지 용기에 있어서, 2방향으로부터 열에너지(예를 들어, 레이저광)가 조사되어 용접이 행해지는 것에 의한, 바닥이 있는 각형 전지 용기의 코너부의 강도의 저하의 문제도 해소된다.

본 발명의 예시적인 실시예의 특징, 이점 및 기술적 및 산업적 의의는 유사 요소들을 유사 도면 부호로 나타낸 첨부 도면을 참조로 하여 후술된다.

도 1은 실시 형태 1에 관한 전지 용기의 제조 방법의 공정을 나타내는 흐름도.
도 2a는 실시 형태 1에 관한 전지 용기의 제조 방법에 있어서의 제1 부재 형성 공정을 모식적으로 도시하는 도면.
도 2b는 실시 형태 1에 관한 전지 용기의 제조 방법에 있어서의 전지 용기 형성 공정을 모식적으로 도시하는 도면.
도 2c는 실시 형태 1에 관한 전지 용기의 제조 방법에 의해 얻어지는 바닥이 있는 각형의 전지 용기를 모식적으로 도시하는 도면.
도 3a는 실시 형태 1에 관한 전지 용기의 제조 방법에 있어서, 제1 한 쌍의 측면을 짧은 측면으로 하고, 제2 한 쌍의 측면을 긴 측면으로 한 경우의 예를 모식적으로 도시하는 도면.
도 3b는 도 3a에 도시되는 예에 의해 얻어지는 전지 용기를 모식적으로 도시하는 도면.
도 4는 실시 형태 1의 변형예 1에 관한 전지 용기의 제조 방법에 의해 제조되는 전지 용기를 사용한 전지의 일례를 모식적으로 도시하는 사시도.
도 5a는 실시 형태 2에 관한 전지 용기의 제조 방법에 있어서의 전지 용기 형성 공정을 모식적으로 도시하는 도면.
도 5b는 도 5a의 원형 테두리 내의 확대도.
도 5c는 본 실시 형태에 관한 전지 용기의 제조 방법에 의해 얻어지는 바닥이 있는 각형의 전지 용기를 모식적으로 도시하는 도면.
도 6a는 실시 형태 3에 관한 전지 용기의 제조 방법에 있어서의 전지 용기 형성 공정을 모식적으로 도시하는 도면.
도 6b는 도 6a의 선 I-I에 있어서의 제3 평판의 부분 단면도.
도 6c는 단차부에 덮개체를 적재한 경우의 당해 덮개체와 제3 평판의 부분 단면도.
도 7a는 실시 형태 4에 관한 전지 용기의 제조 방법에 있어서의 제1 부재 형성 공정을 모식적으로 도시하는 도면.
도 7b는 실시 형태 4에 관한 전지 용기의 제조 방법에 있어서의 전지 용기 형성 공정을 모식적으로 도시하는 도면.
도 7c는 실시 형태 4에 관한 전지 용기의 제조 방법에 의해 얻어지는 바닥이 있는 각형의 전지 용기를 모식적으로 도시하는 도면.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태의 몇 가지를 설명한다. 이하의 도면에 있어서는, 동일한 작용을 발휘하는 부재·부위에는 동일한 부호를 부여하여 설명하고 있다. 또한, 각 도면에 있어서의 치수 관계(길이, 폭, 두께 등)는 실제의 치수 관계를 반영하는 것은 아니다.

도 1은, 실시 형태 1의 전지 용기의 제조 방법의 공정의 개략을 나타내는 흐름도이다. 본 실시 형태에 관한 제조 방법은, 제1 부재 형성 공정과 전지 용기의 형성 공정을 포함한다. 당해 제1 부재 형성 공정에서는, 제1 평판을 준비하고, 제1 평판을 절곡하는 것이 행해진다. 당해 전지 용기 형성 공정에서는, 제2 평판 및 제3 평판을 준비하고, 제1 평판과 제2 평판 및 제3 평판을 용접하는 것이 행해진다.

도 2를 이용하여 본 실시 형태에 관한 제조 방법을 상세하게 설명한다. 도 2a∼도 2c는, 본 실시 형태의 제조 방법을 모식적으로 도시하는 것이다. 본 실시 형태에서 제조되는 전지 용기(10)는, 상면에 개구(18)를 갖는 바닥이 있는 각형의 전지 용기이다. 전지 용기(10)는, 사각 형상(여기서는 직사각 형상)의 저면(14)과, 당해 저면(14)에 연속되고 또한 당해 저면(14)으로부터 수직으로 절곡된 서로 대향하는 제1 한 쌍의 측면(12)과, 당해 제1 한 쌍의 측면(12) 및 저면(14)에 대해 각각 수직인 상태로 배치된 서로 대향하는 제2 한 쌍의 측면(16)을 갖는다.

도 2a를 참조하면서 제1 평판(20)으로부터 제1 부재를 형성하는 공정에 대해 구체적으로 설명한다. 도 2a에 도시하는 바와 같이, 1매의 제1 평판(20)을 준비한다. 이 제1 평판(20)으로부터, 전지 용기(10)의 제1 한 쌍의 측면(12) 및 저면(14)이 형성된다. 따라서, 제1 평판(20)의 크기는, 전지 용기(10)의 제1 한 쌍의 측면(12) 및 저면(14)의 치수에 따라서 결정된다. 제1 평판(20)은 통상, 사각 형상(특히 직사각 형상)이다. 여기서, 제1 평판(20)은, 두께 t1을 갖는 것으로 한다. 이러한 제1 평판(20)은, 예를 들어 알루미늄제, 알루미늄 합금제, 스테인리스 강제 등의 금속제인 것이 바람직하다.

제1 평판(20)에 있어서, 전지 용기(10)의 제1 한 쌍의 측면(12)으로 되는 부분 및 저면(14)으로 되는 부분을 각각 정하고, 절곡 부분(즉, 접는 선으로 되는 부분)을 결정한다. 제1 한 쌍의 측면(12)은 통상, 서로 동일한 크기이다. 도 2a에서는, 절곡 부분(접는 선 부분)은 파선으로 나타내어져 있다. 2개의 파선 사이의 부분이, 저면(14)으로 되는 부분이다. 1개의 파선으로부터 도면의 수평 방향의 단부(즉, 개구부의 주연(긴 변부)을 구성하는 단부)까지의 부분이, 제1 한 쌍의 측면(12)으로 되는 부분이다. 이 접는 선을 따라, 도 2a의 화살표 방향으로 제1 평판(20)을 절곡한다. 절곡은, 전형적으로는, 저면(14)으로부터 제1 한 쌍의 측면(12)이 수직으로 기립하도록, 당해 제1 한 쌍의 측면(12)과 저면(14)의 각도가 90°로 되도록 행해진다. 이와 같이 하여 제1 한 쌍의 측면(12)과 저면(14)으로 구성되는 제1 부재가 형성된다.

다음으로, 제2 평판 및 제3 평판을 사용하여 바닥이 있는 각형의 전지 용기를 형성하는 공정에 대해 도 2b를 참조하면서 설명한다. 우선, 도 2b에 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 제2 평판(30) 및 제3 평판(40)을 준비한다. 이들 제2 평판(30) 및 제3 평판(40)으로부터, 전지 용기(10)의 제2 한 쌍의 측면(16)이 형성된다. 따라서, 제2 평판(30) 및 제3 평판(40)의 크기는, 전지 용기(10)의 제2 한 쌍의 측면(16)의 치수에 따라서 결정된다. 제2 평판(30) 및 제3 평판(40)은 통상, 사각 형상(특히 직사각 형상)이다. 여기서 제2 평판(30) 및 제3 평판(40)은 각각, 두께 t2(본 실시 형태에서는 상기 t1과 동일한 두께이면 됨)를 갖는 것으로 한다. 제2 평판(30) 및 제3 평판(40)은 통상, 서로 동일한 크기이다. 제2 평판(30) 및 제3 평판(40)은, 예를 들어 알루미늄제, 알루미늄 합금제, 스테인리스 강제 등의 금속제인 것이 바람직하다(본 실시 형태에서는, 제1 평판(20)의 재질과 제2 평판(30) 및 제3 평판(40)의 재질은 동일해도 된다).

이러한 한 쌍의 제2 평판(30) 및 제3 평판(40)을 각각, 제1 부재(절곡된 제1 평판)(20)의 제1 한 쌍의 측면(12)의 단부 및 저면(14)의 단부에 배치한다. 이에 의해, 저면(14)의 대향면(전지 사용 시에는, 통상 전지의 상면으로 됨. 이하, 이러한 대향면을 「상면」이라고 함)에 개구(18)를 갖는 바닥이 있는 직육면체가 얻어진다. 그리고, 도 2b에 도시하는 바와 같이, 제2 평판(30) 및 제3 평판(40)을 소정의 위치에 배치한 후, 이들 제2 평판(30) 및 제3 평판(40)을 각각, 제1 부재(20)에 용접하는 조작이 행해진다. 용접은, 예를 들어 레이저 용접 등에 의해 행해진다. 용접은, 예를 들어 제2 한 쌍의 측면(16)에 수직인 방향(즉, 외부로부터 측면(16)의 외표면을 향하는 방향)으로부터 행한다. 즉, 제2 평판(30)과 제1 부재(20)의 용접, 및 제3 평판(40)과 제1 부재(20)의 용접은, 각각 1방향(전형적으로는, 외부로부터 제2 평판(30) 및 제3 평판(40)의 외표면에 대해 수직인 방향)으로부터 레이저광을 조사함으로써 행해진다. 또한, 1방향으로부터 레이저광을 조사한다고 하는 것은, 레이저광의 조사 방향과 제2 평판(30) 및 제3 평판(40)이 이루는 각도가 항상 일정한 것에 한정되지 않는다. 즉, 1방향으로부터 조사한다고 하는 것은, 제1 부재(20)와 제2 평판(30)의 용접 시에, 레이저가 제2 평판(30)의 한쪽 면이 면하는 측으로부터만 당해 제2 평판(30)의 한쪽 면을 향해 조사되고, 제1 부재(20)와 제3 평판(40)의 용접 시에 레이저가 제3 평판(40)의 한쪽 면이 면하는 측으로부터만 당해 제3 평판(40)의 한쪽 면을 향해 조사되는 것을 포함해도 된다.

이상과 같이 하여 제1 평판(20)으로부터 제1 부재를 형성하고, 또한 당해 제1 부재(20)에 제2 평판(30) 및 제3 평판(40)을 용접함으로써, 도 2c에 도시하는 바와 같은, 상면에 개구(18)를 갖는 바닥이 있는 각형의 전지 용기(10)가 제조된다.

또한, 도 2를 이용하여 설명한 실시 형태 1에서는, 저면(14)에 대해, 제1 한 쌍의 측면(12) 및 제2 한 쌍의 측면(16)이 수직으로 되어 있다. 그러나, 제1 한 쌍의 측면(12) 및 제2 한 쌍의 측면(16)은, 저면(14)에 대해 수직이 아니어도 된다. 또한, 도 2를 이용하여 설명한 실시 형태 1에서는, 서로 대향하는 제1 한 쌍의 측면(12)이 긴 측면으로 되고, 서로 대향하는 제2 한 쌍의 측면(16)이 짧은 측면으로 되어 있다. 여기서, 긴 측면이라 함은, 직사각 형상 저면(14)의 긴 변부에 연속되는 측면이다. 또한, 짧은 측면이라 함은, 직사각 형상 저면(14)의 짧은 변부에 연속되는 측면이다. 그러나, 도 3a에 도시하는 바와 같이, 대향하는 제1 한 쌍의 측면(12)을 짧은 측면으로 하고, 대향하는 제2 한 쌍의 측면(16)을 긴 측면으로 하는 것도 가능하다. 즉, 이하와 같이 하여 전지 용기를 제조해도 된다. 1매의 제1 평판(20)을 절곡하여, 짧은 측면(12)과 저면(14)을 구성하는 제1 부재를 형성한다. 또한, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 짧은 측면(12)의 단부 및 저면(14)의 단부에 긴 측면(16)이 형성되도록, 한 쌍의 제2 평판(30) 및 제3 평판(40)을 절곡한 제1 평판(즉 제1 부재)(20)에 각각 용접한다.

상기한 바와 같이, 이러한 전지 용기(10)의 제조에 사용되는 것은, 기본적으로 사각 형상(전형적으로는, 직사각 형상)의 3매의 평판(제1 평판(20), 제2 평판(30) 및 제3 평판(40))이므로, 3매의 평판(제1 평판(20), 제2 평판(30) 및 제3 평판(40))을 잘라내는 금속제의 원판에 있어서, 폐기되는 부분을 없앨 수 있다. 또한, 제2 평판(30)과 제1 부재(절곡된 제1 평판)(20)의 용접, 및 제3 평판(40)과 제1 부재(20)의 용접을, 각각 1방향으로부터 행할 수 있으므로, 2방향으로부터 용접이 행해지는 경우에 발생할 수 있는 전지 용기의 코너부의 강도 저하의 문제도 해소할 수 있다. 또한, 절곡 개소가 2개소이므로, 전지 용기(10)의 생산성도, 더욱 많은 절곡 개소(절곡 횟수)를 필요로 하는 관련 기술(일본 특허 공개 제2013-8665호 및 일본 특허 공개 제2002-198011호에 기재된 기술)과 비교하여 향상되어 있다. 또한, 딥 드로잉 성형으로 제작되는 전지 용기의 재질보다, 강도가 높은 재질을 사용하여 전지 용기(10)를 제작할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 전지 용기의 제조 방법에 있어서는, 제1 한 쌍의 측면(12)과 제2 한 쌍의 측면(16)이, 서로 다른 평판으로 형성된다. 따라서, 제1 한 쌍의 측면(12)(여기서는 긴 측면) 및 제2 한 쌍의 측면(16)(여기서는 짧은 측면)에 각각 별개의 다양한 고안을 짜낼 수 있다고 하는 이점도 갖는다. 이하, 전지 용기의 제조 방법의 다양한 실시 형태에 대해 설명한다. 또한, 본 발명의 실시 형태에 관한 전지 용기의 제조 방법은, 이하에 설명하는 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.

(실시 형태 1의 변경예 1)

상기 실시 형태 1에서는, 제1 평판의 두께 t1과 제2 평판 및 제3 평판의 두께 t2는 모두 동일한 두께(t1＝t2)였지만, 이들 두께를 상이하게 해도 된다. 적합하게는, 제2 한 쌍의 측면의 각각을 구성하는 제2 평판 및 제3 평판의 두께 t2가, 제1 부재 중 적어도 상기 제1 한 쌍의 측면을 구성하는 부분의 두께 t1보다 크다.

예를 들어, 도 2에 도시하는 바와 같이, 제1 한 쌍의 측면(12)이 긴 측면이고, 제2 한 쌍의 측면(16)이 짧은 측면인 경우에 있어서, 제1 평판(20)의 적어도 긴 측면을 형성하는 부분의 두께 t1보다, 짧은 측면을 형성하는 제2 평판(30) 및 제3 평판(40)의 두께 t2를 크게 할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 제1 평판에, 제2 평판(30) 및 제3 평판(40)을 용접할 때, 용접 방향에 수직인 짧은 측면을 구성하는 제2 평판(30) 및 제3 평판(40)의 두께가 크기 때문에, 용접하였을 때의 뚫고 나감을 방지할 수 있어, 용접 부위의 강도를 유지할 수 있다. 또한, 전지 용기(10)를 이차 전지에 사용하였을 때, 이하의 효과를 갖는다.

도 4에, 실시 형태 1의 변경예 1에 의해 제조되는 전지 용기(10)를 사용하여 전지(비수 전해질 이차 전지(100))를 구성한 예를 도시한다. 비수 전해질 이차 전지(100)는, 예를 들어 리튬 이온 이차 전지이다. 비수 전해질 이차 전지(100)에 있어서, 편평한 형상의 권회 전극체(50)가 전지 용기(10) 내에 수용되고, 전지 용기(10)의 저면(14)에 대향하는 개구부가 덮개체(60)에 의해 밀봉되어 있다. 권회 전극체(50)는, 정극 시트, 부극 시트 및 세퍼레이터가 적층되어 권회된 구성을 갖는다. 권회 전극체(50)의 권회 축 방향(도 4의 화살표 방향)의 양단부에는, 정극 시트 노출부(52)와 부극 시트 노출부(54)가 형성되어 있다. 정극 시트 노출부(52)는 정극 내부 단자(72)와 접속되고, 정극 외부 단자(74)를 통해 볼트(76)에 전기적으로 접속되어 있다. 부극 시트 노출부(54)도 마찬가지로, 부극 내부 단자(82)와 접속되고, 부극 외부 단자(84)를 통해 볼트(86)에 전기적으로 접속되어 있다. 권회 전극체(50)는, 전형적으로는 전지 용기(10)에 대해 그 권회 축 방향이 직육면체 형상의 전지 용기(10)의 짧은 측면(16)에 직교하는 방향으로 되도록 수용된다.

비수 전해질 이차 전지(100)에 있어서, 무언가의 이상이 발생하여, 용기(10) 내부의 권회 전극체(50)에서 고온의 가스가 발생한 경우, 권회 축 방향으로 가스가 흘러, 고온의 가스는 처음으로 용기(10)를 구성하는 제2 한 쌍의 측면(짧은 측면)(16)에 충돌한다. 이로 인해, 제2 한 쌍의 측면(16)은, 고온의 가스에 의해 가열되어, 그 온도가 상승하는 경향이 있다. 이때, 제2 한 쌍의 측면(16)을 형성하는 제2 평판(30) 및 제3 평판(40)의 두께 t2를 크게 해 둠으로써, 제2 한 쌍의 측면(16)을 형성하는 제2 평판(30) 및 제3 평판(40)의 열용량을 크게 할 수 있다. 이에 의해, 고온의 가스에 의한 제2 한 쌍의 측면(16)의 온도 상승을 완만하게 하여 파손을 방지할 수 있다. 또한, 전지 용기(10)의 모든 측면, 즉, 제2 한 쌍의 측면(짧은 측면)(16) 및 제1 한 쌍의 측면(긴 측면)(12) 모두 판 두께를 크게 하는 것도 생각된다. 그러나, 제2 한 쌍의 측면(16)만 판 두께를 크게 하는 것은, 전지 용기(10)의 모든 측면, 즉, 제2 한 쌍의 측면(16) 및 제1 한 쌍의 측면(12) 모두 판 두께를 크게 하는 경우에 비해, 전지 용기를 소형화, 경량화 및 저비용화하는 것에 있어서 유리하다.

혹은, 가스 발생 등에 의한 긴 측면(12)에 있어서의 전지 용기(10)의 팽창을 방지한다고 하는 효과를 얻기 위해, 저면과 함께 제1 평판으로 형성되는, 제1 측면이 짧은 측면으로 되고, 제2 평판 및 제3 평판에 의해 형성되는 제2 한 쌍의 측면이 긴 측면으로 되어(도 3 참조), 긴 측면을 형성하는 제2 평판 및 제3 평판의 두께 t2를, 짧은 측면을 형성하는 제1 평판의 두께 t1보다 크게 해도 된다. 여기서도 긴 측면에 있어서만 판 두께를 크게 하는 것은, 전지 용기의 모든 측면의 벽면의 두께를 크게 하는 경우에 비해, 전지 용기를 소형화, 경량화 및 저비용화하는 것에 있어서 유리하다.

(실시 형태 2)

실시 형태 2에서는, 제1 부재에, 제1 한 쌍의 측면 및 저면 중 어느 하나 또는 그들 모두에 있어서, 제2 평판 및 제3 평판을 끼움 삽입 가능한 오목부를 형성하는 공정(이하, 「오목부 형성 공정」이라고도 함)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 도 5a에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서 사용하는 제1 부재(20A)에는, 오목부 형성 공정이 실시됨으로써, 긴 측면(12A) 및 저면(14A)에 있어서, 짧은 측면(16A)이 배치되는 양단부의 근방에, 당해 양단부를 따라 오목부로서의 홈(22A)이 형성되어 있다. 여기서, 2개의 홈(22A)의 폭(홈 폭)이 각각 제2 평판(30A) 및 제3 평판(40A)의 두께와 거의 동등해지도록, 홈(22A)이 형성되어 있다. 오목부 형성 공정은, 미리 제1 평판을 절곡하여 형성해 둔 제1 부재(20A)에 대해, 홈(22A)이 형성되도록 소정의 프레스 가공을 실시함으로써 행할 수 있다. 혹은, 오목부 형성 공정은, 오목부(홈)의 형상과 그 형성 위치에 따라서는(즉, 제1 평판(20A)을 절곡하는 것에 영향을 미치지 않는 형상, 위치이면), 절곡 전의 제1 평판(20A)에, 오목부(홈)를 형성함으로써 행할 수 있다.

다음으로, 도 5a에 도시하는 바와 같이, 제2 평판(30A) 및 제3 평판(40A)을 각각, 제1 부재(20A)의 제1 한 쌍의 측면(12A)의 단부 및 저면(14A)의 단부에 배치한다. 여기서 본 실시 형태에 있어서는, 제1 한 쌍의 측면(12A)의 단부 근방 및 저면(14A)의 단부 근방에는, 상기 홈(22A)이 형성되어 있다. 도 5b는, 도 5a의 둥근 테두리 내의 확대도이며, 홈(22A)의 구체적인 형상을 나타내고 있다. 홈(22A)은, 제2 평판(30A) 및 제3 평판(40A)의 외연 형상과 합치하도록 형성되어 있고, 또한 홈(22A)의 홈 폭은, 제2 평판(30A) 및 제3 평판(40A)의 두께와 거의 동등하다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 도 5a의 화살표로 나타내는 바와 같이, 이러한 홈(22A)에, 제2 평판(30A) 및 제3 평판(40A)을 끼워 넣을 수 있다. 이에 의해, 용이하게 제2 평판(30A) 및 제3 평판(40A)을 제1 부재(20A)의 단부에 배치(위치 결정)할 수 있다. 또한, 홈(22A)에 의해, 제2 평판(30A) 및 제3 평판(40A)이 보유 지지되므로, 용접을 용이하게 행할 수 있어, 전지 용기(10A)를 용이하게 제조할 수 있다.

이상과 같이 하여, 도 5c에 도시하는 상면에 개구(18A)를 갖는 바닥이 있는 각형의 전지 용기(10A)를 제조할 수 있다. 또한, 도 5에서는, 제1 한 쌍의 측면(12A)과 저면(14A)의 양쪽에 있어서, 홈(22A)이 형성되어 있는 예에 대해 설명하였지만, 홈(22A)은, 제1 한 쌍의 측면(12)과 저면(14) 중 어느 하나에만 형성되어 있어도 된다. 이 경우에서도, 홈(22A)에, 제2 평판(30A) 및 제3 평판(40A)을 끼워 넣음으로써, 용이하게 제2 평판(30A) 및 제3 평판(40A)을 제1 평판(20A)의 단부에 배치(위치 정렬)할 수 있다. 따라서, 제1 평판(20A)과, 제2 평판(30A) 및 제3 평판(40A)의 용접이 용이해져, 전지 용기(10A)를 용이하게 제조할 수 있다.

(실시 형태 3)

실시 형태 3에서는, 제2 평판 및 제3 평판에, 전지 용기가 형성되었을 때에 개구의 주연을 구성하는 단부의 근방의 전지 용기 내측으로 되는 면에, 단차부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 전지 용기를 사용하여 밀폐형의 전지를 제조하는 경우에는, 최종적으로는, 전지 용기의 상면의 개구가 덮개체에 의해 폐색되고, 이어서 덮개체는 전지 용기에 용접되어, 밀봉된다. 예를 들어, 도 6a∼도 6c에 도시하는 바와 같이, 제2 평판(30B) 및 제3 평판(40B)의 개구의 주연을 구성하는 측의 단부의 근방의 전지 용기 내측으로 되는 면에, 단차부(17)를 형성한다. 이와 같이 단차부(17)를 형성하면, 도 6c에 도시하는 바와 같이 덮개체(60B)를 단차부(17)의 상면에 적재함으로써, 덮개체(60B)를 용이하게 위치 정렬하여 용접할 수 있다. 또한, 이와 같이 단차부(17)의 상면에 덮개체(60B)를 적재하는 경우에는, 전지 용기(10B)의 덮개체(60B)의 상측 방향으로부터 레이저 용접이 가능해진다. 이러한 상측 방향으로부터의 레이저 용접에 의하면, 용접의 고속화 및 저비용화가 가능하다.

또한, 도 6b에 도시하는 바와 같이, 제2 평판(30B) 및 제3 평판(40B)의 두께를 t2로 하고, 단차부(17)보다 상방부(즉, 덮개체(60B)의 단부면에 접하는 부위)의 두께를 t3으로 하였을 때, 제2 평판(30B) 및 제3 평판(40B)의 단차부(17)보다 상방부에 있어서의 두께 t3이, 제1 부재(20B)의 제1 한 쌍의 측면에 있어서의 두께 t1과 동등한 것이 바람직하다. 이와 같이 두께를 설정하면, 덮개체(60B)와 전지 용기(10B)의 용접 부위에 있어서의 전지 용기 측(즉, 제1 한 쌍의 측면 및 제2 한 쌍의 측면 전부)의 두께가, 덮개체(60B)의 전체 주위에 걸쳐 동일해지므로, 용접을 용이하게 행할 수 있음과 함께 용접의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 단차부(17)에 있어서, 도 6c에 도시하는 바와 같이, 단차의 높이 h는 덮개체(60B)의 두께와 동일한 것이, 전지 용기(10B)의 상단부와 덮개체(60B)의 상면의 높이가 정렬되어 용접이 용이해지므로 바람직하다.

(실시 형태 1의 변경예 2)

상기 실시 형태 1에서는, 제1 평판의 재질은, 제2 평판 및 제3 평판의 재질과 동일하였다. 그러나, 본 변경예 2에서는, 제1 평판의 재질이, 제2 평판 및 제3 평판의 재질과는 상이하다. 적합하게는, 제1 평판은, A1050 알루미늄으로 형성되어 있고, 제2 평판 및 제3 평판은, A3003 알루미늄 합금 또는 A5052 알루미늄 합금으로 형성되어 있다.

예를 들어, 도 2에 도시하는 전지 용기(10)에 있어서, 긴 측면 및 저면을 구성하는 제1 평판(20)을 A1050 알루미늄으로 형성하고, 짧은 측면을 구성하는 제2 평판(30) 및 제3 평판(40)을 A3003 알루미늄 합금 또는 A5052 알루미늄 합금으로 형성한다. 이와 같이 하면, 제1 평판(20)은 굽힘성이 좋은 A1050 알루미늄으로 형성되어 있으므로, 제1 평판(20)을 용이하게 절곡할 수 있다. 또한, 제2 평판(30) 및 제3 평판(40)에 대해서는, 용접성이 좋은 A3003 알루미늄 합금 또는 A5052 알루미늄 합금으로 형성되어 있으므로, 제1 평판(20)과, 제2 평판(30) 및 제3 평판(40)의 용접 부위에 있어서 높은 강도를 확보할 수 있다.

또한, A3003 알루미늄 합금 및 A5052 알루미늄 합금은, A1050 알루미늄보다 강도가 높다. 따라서, 이러한 전지 용기를 사용하여 도 4에 도시하는 바와 같은 비수 전해질 이차 전지를 제작한 경우에는, 비수 전해질 이차 전지에 무언가의 이상이 발생하여 고온의 가스가 발생하고, 고온의 가스가 짧은 측면에 충돌한 경우에 발생할 수 있는, 짧은 측면의 파손을 방지할 수 있다.

또한, 본 변경예 2에 있어서는, 제1 평판(20)의 두께 t1은, 제2 평판(30) 및 제3 평판(40)의 두께 t2와 동일해도 된다.

(실시 형태 4)

실시 형태 4에서는, 제1 평판(제1 부재)의 저면을 구성하는 부분에, 제2 평판 및 제3 평판의 두께와 거의 동등한 깊이의 오목부로서의 절결부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 여기서 절결부의 깊이라 함은, 제1 부재(절곡된 제1 평판)의 저면(수평면)에 있어서의 단부로부터, 당해 제1 부재(제1 평판)의 내부를 향하는 방향의 길이를 말한다. 예를 들어, 도 7a에 도시하는 바와 같이, 제1 평판(20C)에 있어서, 전지 용기(10C)의 제1 한 쌍의 측면(12C)과 저면(14C)으로 되는 부분을 정하고, 절곡 부분(즉, 접는 선으로 되는 부분)을 결정한다. 도 7a에서는, 절곡 부분(접는 선으로 되는 부분)은 파선으로 나타내어져 있다. 그리고, 저면(14C)으로 되는 부분(접는 선 사이의 부분)을, 제2 평판 및 제3 평판(30C, 40C)의 두께와 동등한 깊이만큼 절결하여, 절결부(24C)를 형성한다. 다음으로, 이 접는 선을 따라, 도 7a의 화살표 방향으로 평판(20C)을 절곡한다. 절곡은, 전형적으로는, 저면(14C)으로부터 한 쌍의 제1 측면(12C)이 수직으로 기립하도록, 제1 측면(12C)과 저면(14C)의 각도가 90°로 되도록 행해진다.

계속해서, 도 7b에 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 제2 평판(30C) 및 제3 평판(40C)을 각각, 제1 부재(절곡된 제1 평판)(20C)의 제1 한 쌍의 측면(12C)의 단부 및 저면(14C)의 단부에 배치한다. 여기서, 상기한 절결부(24C)는, 제2 평판(30C) 및 제3 평판(40C)과 동일한 폭과 동일한 두께로 설계되어 있다. 따라서, 상기한 절결부(24C)에 제2 평판(30C) 및 제3 평판(40C)을 끼워 넣을 수 있다. 이에 의해, 용이하게 제2 평판(30C) 및 제3 평판(40C)을 제1 평판(20C)의 단부에 배치할 수 있고, 또한 용접을 용이하게 행할 수 있다.

이상과 같이 하여, 도 7c에 도시하는 상면에 개구(18C)를 갖는 바닥이 있는 각형의 전지 용기(10C)를 제조할 수 있다. 또한, 실시 형태 4에서는, 절결부(24C)의 분만큼 금속제의 원판에는 폐기되는 부분이 발생하게 되지만, 폐기되는 부분은, 선행 기술(일본 특허 공개 제2013-8665호에 기재된 기술)에 비해 훨씬 적다. 따라서, 재료의 폐기 부분의 양은, 선행 기술(일본 특허 공개 제2013-8665호에 기재된 기술)에 비해 크게 개선되어 있다. 한편, 제1 평판(20C)에 접는 선을 부여할 개소가 적어진다고 하는 이점을 갖는다. 또한, 절결부(24C)의 깊이가, 제2 평판 및 제3 평판의 두께보다 약간 커도, 제2 평판(30C) 및 제3 평판(40C)을 제1 평판(20C)의 단부에 용이하게 배치할 수 있다. 따라서, 금속제의 원판의 폐기되는 부분이 지나치게 커지지 않을 정도로, 절결부(24C)의 깊이를, 제2 평판(30C) 및 제3 평판(40C)의 두께보다 크게 할 수 있다.

이상, 실시 형태 1과 그 변경예 및 실시 형태 2∼4 각각에 대해 설명하였지만, 실시 형태 1의 변경예 및 실시 형태 2∼4 중 2개 이상을 적절하게 조합하여 실시하는 것도 가능하다.

본 발명의 다른 측면은, 상기한 제조 방법에 의해 얻어지는 전지 용기를 제공한다. 당해 전지 용기는, 저면에 대향하는 상면에 개구부를 갖는 바닥이 있는 각형의 전지 용기이며, 서로 대향하는 제1 한 쌍의 측면과, 당해 제1 한 쌍의 측면에 연속되는 저면을 구성하는 제1 부재에, 서로 대향하는 제2 한 쌍의 측면을 각각 구성하는 제2 평판 및 제3 평판의 각각이 1방향으로부터 용접되어 있다. 상기한 바와 같이, 당해 전지 용기는, 재료의 낭비를 저감시키면서 제조할 수 있다고 하는 이점을 갖는다. 또한, 당해 전지 용기에 있어서는, 선행 기술(일본 특허 공개 제2002-198011호에 기재된 기술)의 2방향으로부터 용접이 행해지는 것에 의한, 전지 용기의 코너부의 강도의 저하의 문제도 해소되어 있다.

상기한 제조 방법에 의해 얻어지는 전지 용기는, 비수 전해질 이차 전지의 전지 용기에 적합하고, 비수 전해질 이차 전지는, 당해 전지 용기를 사용하여 공지 방법에 따라서 제작할 수 있다. 전지 용기 내에 수용되는 전극체의 구성이나 형상은, 비수 전해질 이차 전지의 종류나 사용 목적에 따라서 설계되면 되며, 본 발명의 실시에 영향을 미치는 것은 아니다. 또한, 당해 비수 전해질 이차 전지는, 각종 용도에 이용 가능하고, 특히 대형 전지로서 이용하는 것이 유리하다. 적합한 용도로서는, 전기 자동차(EV), 하이브리드 자동차(HV), 플러그인 하이브리드 자동차(PHV) 등의 차량에 탑재되는 구동용 전원을 들 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하였지만, 이들은 예시에 불과하다. 본 발명에 관한 기술에는, 이상에 예시한 실시예를 다양하게 변형, 변경한 것이 포함된다.

Claims (5)

1. 바닥이 있는 각형의 전지 용기(10)를 제조하는 방법이며,
   사각 형상의 저면(14)과, 상기 저면(14)에 연속되고 또한 서로 대향하는 제1 한 쌍의 측면(12)으로 구성되는 제1 부재(20)를, 1매의 제1 평판(20)을 절곡함으로써 형성하는 것; 및
   제2 평판(30) 및 제3 평판(40)을, 상기 제2 평판(30) 및 상기 제3 평판(40)이 서로 대향하고, 제2 한 쌍의 측면을 구성하도록, 각각 상기 제1 부재(20)에 용접함으로써, 상기 바닥이 있는 각형의 전지 용기(10)를 형성하는 것을 포함하고,
   상기 제2 평판(30)과 상기 제1 부재(20)의 용접은, 상기 제2 평판(30)의 한쪽 면이 면하는 측으로부터 행해지고, 상기 제3 평판(40)과 상기 제1 부재(20)의 용접은, 상기 제3 평판(40)의 한쪽 면이 면하는 측으로부터 행해지는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 평판(30) 및 제3 평판(40)의 두께가, 상기 제1 부재(20) 중 적어도 상기 제1 한 쌍의 측면(12)을 구성하는 부분의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 부재(20)에, 상기 제1 한 쌍의 측면(12) 및 상기 저면(14)에 있어서, 상기 제2 평판(30) 및 제3 평판(40)을 끼움 삽입 가능한 오목부를 형성하는 것을 더 포함하는, 제조 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 오목부를 형성하는 것은, 상기 제1 평판(20) 중 일부를 절결하는 것을 포함하고,
   상기 일부는, 상기 저면(14)의 상기 제1 한 쌍의 측면(12)이 대향하는 방향과 수직인 방향에 있어서의 단부에 대응하는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 평판(20)은 A1050 알루미늄으로 형성되어 있고, 상기 제2 평판(30) 및 제3 평판(40)은 A3003 알루미늄 합금 또는 A5052 알루미늄 합금으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.

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