KR20070043876A - 이금속 박판의 용접 방법, 이금속 박판 접합체, 전기디바이스 및 전기 디바이스 집합체 - Google Patents

이금속 박판의 용접 방법, 이금속 박판 접합체, 전기디바이스 및 전기 디바이스 집합체 Download PDF

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Abstract

양호한 전기적 특성을 유지한 상태로 접합된 이금속 박판 접합체를 제공한다. 박판 접합체(10)는, 서로 융점이 다르며, 또한, 어느 것이나 가요성을 갖는 금속 박판으로 이루어지는 정극 단자(1) 및 부극 단자(2)가 용접 접합된 것이다. 정극 단자(1)와 부극 단자(2)와의 중합부(9)에는, 예를 들면 레이저 용접에 의해 형성된 복수의 스폿형상의 용접부(3)가 마련되어 있다. 용접부(3)는, 상대적으로 융점이 낮은 정극 단자(1)측으로부터 레이저 빔을 조사함에 의해 형성된 것이고, 그 단면 형상은 정극 단자(1)측으로부터 부극 단자(2)측을 향하여 끝이 가늘어지도록 형성되어 있다.

Description

이금속 박판의 용접 방법, 이금속 박판 접합체, 전기 디바이스 및 전기 디바이스 집합체{METHOD FOR WELDING THIN PLATES OF DIFFERENT METAL, JOINED BODY OF THIN PLATES OF DIFFERENT METAL, ELECTRIC DEVICE, AND ELECTRIC DEVICE ASSEMBLY}
본 발명은, 레이저 빔이나 전자 빔을 조사하고 그때에 발생하는 열을 이용하여 다른 재질의 금속 박판끼리를 접합하는 용접 방법, 그것에 의해 접합된 이금속(異金屬) 박판 접합체, 해당 이금속 박판 접합체를 인출 단자로 하는 전기 디바이스, 및 전기 디바이스 집합체에 관한 것이다.
종래, 레이저 빔을 조사함에 의해 금속판끼리를 접합하는 레이저 용접이 알려져 있다. 도 1은, 레이저 용접에 관해 설명하기 위한 도면으로, 도 1의 A는 사시도이고, 도 1의 B는 용접부를 그 길이 방향에 따라 도시하는 단면도이다. 또한, 이와 같은 레이저 용접은 예를 들면 일본 특개300086/97호 공보에도 개시되어 있다.
레이저 용접은, 도 1의 A에 도시하는 바와 같이, 2장의 금속판(101, 102)을 부분적으로 맞겹치고, 그 중합부에 대해 상방으로부터 레이저 빔을 조사함에 의해 행하여진다. 즉, 조사된 레이저 빔에 의해 상측의 금속판(101)이 가열되고, 국소적으로 용융함과 함께, 하측의 금속판(102)도 국소적으로 용융하고, 그들의 용융 금 속이 서로 섞여서 냉각 고화함에 의해 용접부(103)가 형성된다. 또한, 레이저 빔을 조사하면서 피용접물(금속판(101, 102))을 상대이동시킴에 의해, 용접부(103)는, 도시하는 바와 같이 소정의 방향으로 연속한 상태로 형성된다.
용접부(103)는, 그 단면 형상이 비교적 애스펙트비가 높은 것으로 되어 있다. 또한, 2장의 금속판(101, 102)이 서로 다른 재질인 경우에는, 도 1의 B에 예시하는 바와 같이, 용접부(103)는 2종의 용융 금속끼리가 서로 섞임에 의해 합금화한 합금부(103a)를 포함하는 것으로 된다. 또한, 이와 같이, 레이저 용접은 조사한 레이저 빔의 가열 작용에 의해 피용접물을 가열하여 용접을 행하는 것이지만, 이와 같이 에너지 빔을 조사하여 피용접물을 가열, 용융시키는 것으로서, 그 밖에도, 전자 빔의 가열 작용을 이용하는 전자 빔 용접법도 알려져 있다.
상기한 바와 같은 레이저 용접의 기술을 조전지(組電池; assembled battery)의 제조에 적용한 예는 예를 들면 일본 특개2003-338275호 공보에 개시되어 있고, 이하, 이에 관해 도 2를 참조하여 설명한다.
조전지(151)는, 예를 들면, 전기자동차나 하이브리드 전기자동차(이하, 단지 「전기자동차 등」이라고 한다)의 모터 구동용의 전원으로서 사용되는 것이다. 조전지(151)는, 복수의 라미네이트 전지 셀(103)이 서로 겹쳐져서 소정의 전압을 얻을 수 있도록 구성되어 있다. 하나의 라미네이트 전지 셀(103)은, 외포체(外包體)(104)에 의해 밀폐 밀봉된 발전체(發電體)(105)를 갖고 있고, 열 실(seal)된 외포체(104)의 주연부(周緣部)로부터는, 내부의 발전체(105)와 전기적으로 접속된 정극 단자(108a)(예를 들면 알루미늄) 및 부극 단자(108b)(예를 들면 구리 또는 니 켈)가 인출되어 있다. 도시하는 형태에서는, 각각의 라미네이트 전지 셀(103)의 정극 단자(108a)와 부극 단자(108b)가 예를 들면 레이저 용접에 의해 전기적으로 접속되고, 이에 의해 라미네이트 전지 셀(103)끼리가 직렬 접속되어 있다.
발명이 해결하고자 하는 과제
그러나, 상술한 바와 같은 레이저 용접 또는 전자 빔 용접을 이용하여, 다른 금속끼리를 용접하는 경우, 그 용접부에는 도 1의 B에 예시하는 바와 같은 합금부가 생성되게 된다. 특히, 전지의 단자와 같은 얇은 금속판끼리를 용접하는 경우에는, 용접부의 대부분이 합금부로 되는 경우가 많다. 통상, 합금화한 부분에서는 전기적 저항이 증가하기 때문에, 그에 수반하여 접속부에서의 전기적 특성이 저하되어 버릴 가능성이 있다.
그래서, 본 발명의 목적은, 전지의 단자 등에 사용되는 이금속 박판끼리를 양호한 전기적 특성을 유지한 상태로 접합 가능한 이금속 박판의 용접 방법을 제공하는 데 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 양호한 전기적 특성을 유지한 상태로 접합된 이금속 박판 접합체, 및 해당 이금속 박판 접합체를 인출 단자로 하는 전기 디바이스 및 전기 디바이스 집합체를 제공하는 데 있다.
과제를 해결하기 위한 수단
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 이금속 박판의 용접 방법은, 서로 융점이 다르며, 또한, 어느 것이나 가요성을 갖는 제 1 및 제 2의 금속 박판끼리를 부분적으로 맞겹치고, 그 중합부에 에너지 빔을 조사함으로써 용접부를 형성하여 상기 금속 박판끼리를 접합하는 이금속 박판의 용접 방법으로서, 상대적으로 융점이 낮은 상기 제 1의 금속 박판측으로부터 에너지 빔을 조사하고, 상기 용접부로서, 복수의 스폿형상의 용접부를 형성하는 공정을 갖는 것이다.
또한, 상기 복수의 스폿형상의 용접부를 형성하는 공정은, 상기 복수의 스폿형상의 용접부를 1방향으로 나열하여 열형상(열상(列狀)으로 형성하는 것을 포함하는 것이라도 좋고, 에너지 빔으로서는, 레이저 빔 또는 전자 빔을 이용하여도 좋다.
상기 본 발명의 용접 방법에 의해 제조하는 것이 가능한 본 발명의 이금속 박판 접합체는, 서로 융점이 다르며, 또한, 어느 것이나 가요성을 갖는 제 1 및 제 2의 금속 박판끼리가 부분적으로 맞겹쳐지고, 그 중합부에 복수의 스폿형상의 용접부가 형성된 이금속 박판 접합체로서, 상기 스폿형상의 용접부는, 그 단면 형상이, 상대적으로 융점이 낮은 상기 제 1의 금속 박판측으로부터, 상기 제 2의 금속 박판측을 향하여 끝이 가늘어지는 형상으로 형성되어 있는 것이다.
또한, 상기 제 1의 금속 박판(저융점 부재)은 알루미늄계 재료라도 좋고 제 2의 금속 박판(고융점 부재)은 동계 재료라도 좋다.
본 발명의 이금속 박판 접합체에서는, 금속 박판끼리가, 복수의 스폿형상의 용접부에 의해 접합되어 있기 때문에, 종래와 같은 연속한 용접부에 의해 접합하는 구성과 비교하여, 용접부 자체의 총량(總量), 즉 합금화한 재료의 총량이 적어지고, 합금화 재료에 의한 전기 저항의 증가가 억제된다. 또한, 금속 박판끼리의 밀착면중, 용접부끼리의 사이의 영역은, 금속 박판끼리가 직접적으로, 게다가 안정되게 밀착한 상태로 되기 때문에, 전기 저항의 증가는 보다 억제된다. 또한, 스폿형상의 용접부의 단면 형상이 끝이 가늘어져 있음에 의해, 금속 박판끼리의 밀착면에서의 용접부의 지름은 비교적 가늘어지고, 이로써, 상기 용접부끼리의 사이의 영역을 크게 취할 수 있는 것이다.
상기 본 발명의 용접 방법에 의하면, 상기 본 발명의 이금속 박판 접합체를 양호하게 제조할 수 있다. 또한, 스폿형상의 용접부를 복수 형성하는 본 용접 방법은, 종래 구성과 같은 연속한 용접부를 형성하는 것과 비교하여, 용접부를 형성하기 위해 필요한 에너지를 적게 하는 것이 가능하다. 특히, 저융점 부재측으로부터 레이저 빔을 조사하기 때문에, 고융점 부재측으로부터 조사하는 경우에 비하여 보다 적은 에너지로 용접부를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 전기 디바이스는, 서로 융점이 다르며, 또한, 어느 것이나 가요성을 갖는 금속 박판으로 이루어지는 제 1의 단자 및 제 2의 단자가 전기 디바이스 요소로부터 인출된 전기 디바이스로서, 상기 제 1의 단자에는, 상기 제 2의 단자와 실질적으로 동일 재료의 금속 박판으로 이루어지는 단자편(端子片)이 부분적으로 맞겹쳐지고, 그 중합부에는 복수의 스폿형상의 용접부가 형성되어 있고, 상기 스폿형상의 용접부는, 그 단면 형상이, 상기 제 1의 단자 또는 상기 단자편중 상대적으로 융점이 낮은 한쪽의 부재측으로부터 다른쪽의 부재측을 향하여 끝이 가늘어지는 형상으로 형성되어 있다.
또한, 본 발명의 전기 디바이스 집합체는, 상기한 바와 같은 전기 디바이스가 2개 이상 집합하고, 상기 전기 디바이스끼리가 전기적으로 접속된 전기 디바이스 집합체로서, 상기 전기 디바이스끼리는, 한쪽의 상기 전기 디바이스의 상기 단자편이 다른쪽의 상기 전기 디바이스의 상기 제 2의 단자에 접합됨에 의해 전기적으로 접속되어 있는 것이다. 또한, 본 발명의 다른 전기 디바이스 집합체는, 서로 융점이 다르며, 또한, 어느 것이나 가요성을 갖는 금속 박판으로 이루어지는 제 1의 단자 및 제 2의 단자가 전기 디바이스 요소로부터 인출된 전기 디바이스가 2개 이상 집합하고, 상기 전기 디바이스끼리가 전기적으로 접속된 전기 디바이스 집합체로서, 상기 전기 디바이스의 상기 제 1의 단자와 다른 상기 전기 디바이스의 제 2의 단자가 부분적으로 맞겹쳐지고, 그 중합부에 복수의 스폿형상의 용접부가 형성되고, 상기 스폿형상의 용접부는, 그 단면 형상이, 상대적으로 융점이 낮은 상기 제 1의 단자 측으로부터, 상기 제 2의 단자 측을 향하여 끝이 가늘어지는 형상으로 형성되어 있는 것이다.
발명의 효과
상술한 바와 같이, 본 발명의 이금속 박판의 용접 방법에 의하면, 단면 형상이 한쪽의 박판으로부터 다른쪽의 박판을 향하여 끝이 가늘어지는 스폿형상의 용접부를 복수 형성하는 것이기 때문에, 합금화한 재료로 이루어지는 용접부의 총량이 감소함과 함께, 용접부끼리의 사이에 금속 박판끼리가 직접적으로 밀착하는 영역이 확보되고, 결과적으로, 금속 박판끼리를 전기적 특성을 양호하게 유지한 상태로 접합할 수 있다. 따라서, 그와 같은 용접 방법으로 제조할 수 있는 본 발명의 이금속 박판 접합체는 전기적 특성이 양호하게 유지된 것으로 되고, 또한, 이것을 전기 디바이스의 인출 단자로서 이용하면, 단자끼리의 접속부에서의 전기적 특성이 양호하게 유지된 전기 디바이스 집합체를 제공할 수 있다.
도 1의 A는 레이저 용접에 관해 설명하기 위한 사시도.
도 1의 B는 도 1의 A의 용접부를 그 길이 방향에 따라 도시하는 단면도.
도 2는 종래의 조전지의 한 예를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 조전지의 한 실시 형태를 도시하는 사시도.
도 4는 도 3의 박판 접합체의 구성을 도시하는 확대도로서, 도 4의 A는 박판 접합체를 일부 절단하여 도시하는 사시도.
도 4의 B는 도 4의 A의 박판 접합체를 Y방향으로 절단한 단면도.
도 5의 A는 단자끼리의 밀착면에서의 용접부의 형상을 도시하는 도면으로, 본 실시 형태의 구성을 도시한다.
도 5의 B는 단자끼리의 밀착면에서의 용접부의 형상을 도시하는 도면으로, 비교예인 종래의 구성을 도시한다.
도 6은 단자끼리의 사이에 간극이 생긴 상태를 도시하는 도면.
도 7은 용접부 표면에 형성된 패임부를 설명하기 위한 단면도.
도 8은 용접부의 배치의 변형예를 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 라미네이트 전지 셀의 한 실시 형태를 도시하는 사시도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
1 : 정극 단자 1A : 정극 단자편
2 : 부극 단자 3 : 용접부
3a : 용해부 3b : 패임부
4 : 외포체 7 : 용접부 사이 영역
9 : 중합부 10, 10a : 박판 접합체
20, 21 : 라미네이트 전지 셀 50, 51 : 조전지
이하, 본 발명의 실시의 형태에 관해 도면을 참조하여 설명한다. 도 3은, 본 발명의 조전지의 한 실시 형태를 도시하는 사시도이다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 조전지(50)는, 복수의 라미네이트 전지 셀(20)(전기 디바이스)을 직렬 접속하여 구성된 전기 디바이스 집합체이다. 도면에서는 라미네이트 전지 셀(20)이 일렬로 나열한 상태로 나타나고 있지만, 필요에 따라 라미네이트 전지 셀(20)끼리가 맞겹쳐져 있어도 좋다.
하나의 라미네이트 전지 셀(20)은, 라미네이트 필름으로 이루어지는 외포체(4)에 의해 밀폐 밀봉된 도시하지 않은 발전체(전기 디바이스 요소)를 갖고 있고, 외포체(4)의 주연부로부터는, 각각 내부의 발전체와 전기적으로 접속된 정극 단자(1) 및 부극 단자(2)가 인출되어 있다. 또한, 도시되어 있는 박판 접합체(10)는, 정극 단자(1)와 부극 단자(2)가 용접에 의해 접합되고, 서로 전기적으로 접속된 것이다. 본 실시 형태에서는, 라미네이트 전지 셀(20)끼리는 이 박판 접합체(10)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 정극 단자(1) 및 부극 단자(2)는 어느 것이나, 도면의 X방향으로 늘어나도록 하여 라미네이트 전지 셀(20)의 양측으로부터 인출되어 있다.
정극 단자(1)의 재질은 알루미늄이고, 부극 단자(2)의 재질은 구리이다. 어느 단자(1, 2)도 그 두께는 예를 들면 수백㎛ 정도이다. 단자(1, 2)는, 예를 들면 라미네이트 전지 셀(20)끼리를 겹쳐서 수용하는 경우라도 단자가 꺾어지거나 갈라지거나 하는 일 없이, 굴곡하여 라미네이트 전지 셀(20)끼리를 확실하게 전기적 접속할 수 있도록 어느 정도의 가요성을 갖고 있다.
또한, 정극 단자(1)의 재질은, 알루미늄, 알루미늄 합금, 또는 그것들에 알루마이트 처리 또는 수지 코팅을 시행한 것 등의 알루미늄계 재료이면 특히 한정되는 것이 아니고, 또한, 부극 단자(1)의 재질도, 구리, 구리합금, 또는 그것들에 금속도금(예를 들면 니켈 도금)을 시행한 것 등의 구리계 재료이면 특히 한정되는 것이 아니다.
다음에, 도 4를 참조하여 박판 접합체(10)에 관해 보다 상세히 설명한다. 도 4는, 도 3의 박판 접합체의 구성을 도시하는 확대 도면으로서, 도 4의 A는 박판 접합체를 일부 절단하여 도시하는 사시도이고, 도 4의 B는 박판 접합체를 도면의 Y방향으로 절단한 단면도이다.
정극 단자(1) 및 부극 단자(2)는, 중합부(9)에서 서로 밀착하도록 맞겹쳐져 있고, 정극 단자(1)가 상측으로 되어 있다. 이와 같이, 밀착한 상태로 되어 있음에 의해, 이 밀착면을 통하여 전류가 흐르게 되어 있다. 또한, 중합부(9)에서는, 레이저 용접에 의해 형성된 복수의 스폿형상의 용접부(3)가 소정의 배치 피치로 도면의 Y방향으로 나열하도록 마련되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 복수의 용접부(3)가 1열이 되도록 형성되어 있지만, 필요에 따라 2열 이상 형성되어 있어도 좋다.
하나의 용접부(3)는, 그 단면 형상이, 상측의 정극 단자(1)로부터 하측의 부극 단자(2)를 향하여 끝이 가늘어지는 쐐기형의 형상으로 되어 있다. 또한, 도면에서는 용접부(3)의 선단측이 용해부(molten parts; 3a)로서 나타나 있고, 용접부(3)중, 적어도 용해부(3a) 및 그 부근의 영역은 합금화되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 용접부(3)의 선단이 부극 단자(2)의 하면까지 달하지 않을 정도로 되어 있지만, 이것으로 한정하지 않고, 선단이 부극 단자(2)의 하면까지 달하고 있는 것이라도 좋다. 또한, 용접부(3)의 수나 배치 피치는, 박판 접합체(10)에 필요하게 되는 소정의 접합 강도에 따라 여러가지 변경 가능하다.
도 4의 B에 도시하는 바와 같이, 용접부(3)는 서로 간격을 두고 형성되어 있기 때문에, 단자끼리의 밀착면으로서 용접부(3)끼리의 사이에 위치하는 용접부 사이 영역(7)에서는, 정극 단자(1)와 부극 단자(2)가 직접적으로 밀착한 상태로 되어 있다.
이상과 같이 구성된 본 실시 형태의 박판 접합체(10)에 의하면, 스폿형상의 용접부(3)를 점재(點在)시켜서 단자끼리를 접합하는 구성으로 함에 의해, 다음과 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.
우선, 도 5를 참조하여, 본 실시 형태의 구성과 도 1에 도시하는 바와 같은 종래의 구성을 비교한다. 여기서, 도 5는, 단자끼리의 밀착면에서의 용접부의 형상을 도시하는 도면으로서, 도 5의 A는 본 실시 형태의 구성을 도시하고, 도 5의 B는 비교예인 종래의 구성을 도시하고 있다.
본 실시 형태의 구성에서는, 중합부(9)에서 용접부(3) 자체의 총 면적(총량) 이, 도 5의 B의 구성의 용접부(103)와 비교하여 적게 되어 있기 때문에, 합금화한 용접부(3)에 의한 전기적 저항의 증가가 억제되고, 중합부(9)에서의 전기적 특성이 양호한 것으로 된다. 또한, 용접부(3)끼리의 사이에, 정극 단자(1)와 부극 단자(2)가 직접적으로 밀착한 용접부 사이 영역(7)이 형성되어 있고, 전기적 저항이 증가하지 않는 이 영역에 전류를 흐르게 할 수 있기 때문에, 도 5의 B의 구성과 비교하여 전기적 특성이 양호하게 유지된다. 이 용접부 사이 영역(7)은, 그 상하 방향의 양측에서, 단자끼리가 용접부(3)에 의해 접합되어 있기 때문에, 정극 단자(1)와 부극 단자(2)가 충분히 밀착한 상태로 되어 있고, 따라서, 단자끼리의 사이에 간극이 생기기 어려워 전류가 양호하게 흐르게 되어 있다.
또한, 도 6에 도시하는 바와 같이, 가령, 예측하지 못한 외력이 가해진 단자(1, 2) 자체에 휘어짐이 생기거나 함에 의해, 정극 단자(1)와 부극 단자(2) 사이에 간극이 생겼다고 하여도, 본 실시 형태의 구성에서는 용접부(3)끼리의 사이의 용접부 사이 영역(7)이 안정적으로 밀착하고 있기 때문에, 도 5의 B의 구성과 비교하여 보다 전기적 특성이 저하되기 어려운 것으로 되어 있다. 이로부터, 본 실시 형태와 같이 복수의 스폿형상의 용접부(3)에 의해 단자끼리를 접합하는 것은, 특히, 단자(1, 2)가 가요성을 갖는 경우에 유효하다. 따라서, 본 발명은 예를 들면 판두께가 200㎛ 정도의, 가요성을 갖는 단자끼리를 접합하는데 알맞다.
또한, 도 6에 도시하는 바와 같은 상태로 된 때에 단자끼리의 밀착성이 유지되는 영역을, 도 5에서 점선으로 둘러싼 영역으로서 모식적으로 도시하고 있다. 또한, 상기한 바와 같은 문제는, 단자(1, 2)가 도면의 X방향(도 3 참조)으로 늘어나 있도록 구성된 경우에 일어나기 쉽고, 상기 문제를 효과적으로 방지하기 위해서는, 용접부(3)의 배치 방향을 X방향으로 거의 직교하는 방향(도면의 Y방향)으로 하는 것이 바람직하다. 가령, 복수의 용접부(3)를 도면의 X방향으로 나열하여 배치한 경우, 도 6에 도시하는 바와 같은 상태로 된 때에, 단측(端側)에 위치하는 하나의 용접부(3)에 하중이 집중하여 그 용접부(3)가 파단하여 버릴 가능성도 있다. 따라서, 접합의 기계적 강도를 효과적으로 향상시키는 점에 있어서도, 역시 복수의 용접부(3)를 도면의 Y방향으로 나열하여 배치하는 것이 바람직하다.
또한, 스폿형상의 용접부(3)를 점재시킨 본 실시 형태의 구성에서는, 다음과 같은 이유 때문에, 도 5의 B의 구성(또는 도 1에 도시한 구성)에 비하여, 접합의 기계적 강도를 효율적으로 향상시킬 수 있다. 통상, 레이저 용접이나 전자 빔 용접에 의해 형성된 용접부는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 표면측에 패임부(3b)가 생기기 쉽다. 따라서, 도 1과 같은 직선형상의 용접부(103)에서는, 당연하지만 패임부도 연속한 것으로 된다. 이와 같은 연속한 패임부는, 그 부분에서 응력 집중을 발생시키고, 기계적 강도의 저하를 초래하는 일이 있다. 이에 대해, 본 실시 형태에서는 스폿형상의 용접부(3)가 점재한 구성으로 되어 있어서, 패임부끼리는 연속하지 않기 때문에, 응력 집중에 기인한 기계적 강도의 저하를 초래하기 어렵고. 이것은, 용접부(3)의 수가 적어도 기계적 강도를 효율적으로 향상시키는 것이 가능한 것을 의미한다.
다음에, 상술한 바와 같은 본 실시 형태의 박판 접합체(10)를 제조하는 방법에 관해, 다시 도 4를 참조하면서 설명한다.
우선, 도 4에 도시하는 바와 같이, 정극 단자(1)가 상측이 되도록, 정극 단자(1)와 부극 단자(2)를 맞겹친다. 여기서, 전술한 바와 같이, 정극 단자(1)의 재질은 알루미늄(융점 660℃ 정도)이고, 부극 단자(2)의 재질은 구리(융점 1080℃ 정도)이다. 이와 같이, 상대적으로 융점이 낮은 정극 단자(1)를 상측에 배치하는 것은, 상술한 바와 같은 단면 형상의 용접부(3)가 형성되기 쉬운 점에서 바람직하다.
뒤이어, 중합부(9)에 대해, 정극 단자(1)의 상방으로부터 레이저 빔을 조사한다. 또한, 이때의 레이저 빔의 조사량(조사 시간 및 조사 강도)은, 형성되는 용접부(3)의 선단이 부극 단자(2)의 하면까지 달하지 않을 정도가 되도록 적절히 조절되어 있다. 레이저 빔을 조사함에 의해, 상측의 정극 단자(1)가 국소적으로 용융함과 함께, 하측의 부극 단자(2)도 국소적으로 용융하고, 그들의 용융 금속이 서로 섞여서 냉각 고화함으로써, 하나의 용접부(3)가 형성된다. 용접부(3)의 적어도 선단측(용해부(3a)측)의 재질은, 양 금속이 서로 섞인 합금으로 되어 있다.
융점이 낮은 정극 단자(1)는 비교적 적은 열량으로 용융이 시작되기 때문에, 레이저 빔을 정극 단자(1)측으로부터 조사한 것은 용접에 필요한 에너지를 적게 할 수 있는 점에서 바람직하다. 또한, 융점이 높은 부극 단자(2)가 하측에 배치되어 있음에 의해, 용접부(3)중, 특히 부극 단자(2)에 먹어들어가는 부분(용해부(3a))의 지름이 비교적 가늘게 되어, 용접부(3) 전체의 단면 형상이 부극 단자(2)측을 향하여 끝이 가늘어지게 된다. 이와 같이 용접부(3)의 단면 형상이 끝이 가늘어져 있는 것은, 단자끼리의 밀착면에 있어서의 용접부 사이 영역(7)을 넓게 취할 수 있는 점에서 바람직하다.
그 후, 서로 맞겹친 정극 단자(1) 및 부극 단자(2)를 도면의 Y방향으로 소정 피치만큼 상대이동시켜서, 재차 레이저 빔을 조사하여 다음의 용접부(3)를 형성한다. 이후, 마찬가지 공정을 반복함으로써 복수의 용접부(3)가 형성되고, 본 실시 형태의 박판 접합체(10)가 제조된다.
이상 설명한 바와 같은 박판 접합체(10)의 제조 방법, 환언하면 단자끼리를 접합하는 용접 방법에 의하면, 앞서 설명한 바와 같은 단면 형상의 용접부(3)가 양호하게 형성된다. 또한, 스폿형상의 용접부(3)를 복수 형성하는 것이기 때문에, 도 1을 참조하여 설명한 바와 같은 레이저 빔을 연속하고 조사하는 방법과 비교하여 용접부(3)를 형성하기 위해 필요한 에너지를 적게 할 수 있다. 또한, 특히, 저융점의 부재(정극 단자(1))를 상측으로 하여, 저융점 부재측으로부터 레이저 빔을 조사하고 있기 때문에, 고융점 부재측으로부터 조사하는 경우에 비하여 보다 적은 에너지로 용접부(3)가 형성되고, 게다가 형성된 용접부(3)의 형상도, 그 선단측이 끝이 가늘어지는 양호한 것으로 된다.
또한, 상기 용접 방법에서의 레이저 빔으로서는 예를 들면 YAG 레이저를 이용하여도 좋다. 또한, 레이저 용접 외에도 전자 빔을 이용한 전자 빔 용접을 이용하여도 좋다.
또한, 용접부(3)의 배치는 도 4에 도시한 바와 같은 것으로 한하지 않고, 도 8에 도시하는 바와 같이, 도면의 X방향으로 소정의 간격을 두고 배치된 2열의 배치열이, 도면의 Y방향으로, 서로 약 반피치씩 어긋나도록 지그재그형상으로 배치된 것이라도 좋다. 이와 같은 구성인 경우, 인접하는 용접부(3)끼리의 사이의 밀착면 (용접부 사이 영역(7), 도 4 참조)이 넓게 되어, 전기적 특성의 향상에 유리함과 함께, 기계적 강도가 향상하는 점에서도 유리하다.
또한, 도 3에 도시한 조전지(50)는 한쪽의 라미네이트 전지 셀(20)의 정극 단자(1)와 다른쪽의 라미네이트 전지 셀(20)의 부극 단자(2)가 직접 접합되고 그 접합체가 박판단(薄板端) 접합체(10)를 구성하는 것이었지만, 본 발명은 그것으로 한하지 않고 도 9에 도시한 것과 같은 것이라도 좋다. 도 9는, 본 발명의 라미네이트 전지 셀의 한 실시 형태를 도시하는 사시도이고, 도면에서는, 라미네이트 전지 셀끼리가 접합된 조전지의 상태로 도시되어 있다.
각 라미네이트 전지 셀(21)(전기 디바이스)은, 부극 단자(2)측에 박판 접합체(10a)를 갖는 구성으로 되어 있는 점을 제외하고는, 도 3의 라미네이트 전지 셀(20)과 마찬가지로 구성되어 있다. 환언하면, 라미네이트 전지 셀(21)은, 도 3의 라미네이트 전지 셀(20)의 부극 단자(2)에 , 정극 단자(1)와 동일한 재질로 이루어지는 정극 단자편(1a)이 전술한 바와 같은 용접 방법에 의해 접합된 것이다. 또한, 정극 단자(1)의 재질과 정극 단자편(1a)의 재질은, 후술하는 전해부식(電蝕)의 문제가 일어나지 않는 범위 내, 즉 실질적으로 동일한 동종의 재료가 선택되어 있으면 엄밀하게 같은 재료일 필요는 없다.
그런데, 박판 접합체(10a)와 같이, 서로 다른 금속으로 이루어지는 정극 단자편(1a)과 부극 단자(2)를 접합한 구성에서는, 이금속끼리가 접촉하고 있기 때문에, 예를 들면 결로(結露)에 의해 양 부재 사이에 물이 침입하면 전해부식 현상이 일어나 단자 부재가 부식되어 버린다는 문제가 발생하는 일이 있다. 또한, 이와 같 은 문제를 방지하기 위해, 본 출원인은 앞의 출원(일본 특원38141/03호)에서, 정극 단자편(1a)과 부극 단자(2)의 중합부를 예를 들면 수지 재료 등에 의해 기밀 밀봉하는 것을 제안하고 있다.
이와 같이 기밀 밀봉을 행하는 경우, 라미네이트 전지 셀(21)끼리를 접속하는 공정 전에, 라미네이트 전지 셀(21) 단체의 상태에서 미리 박판 접합체(10a)를 형성하고, 그 중합부를 기밀 밀봉하는 것이 작업성을 향상시키는 점에서 바람직하다. 그리고, 그 후, 한쪽의 라미네이트 전지 셀(21)의 박판 접합체(10a)의 정극 단자편(1a)과 , 다른쪽의 라미네이트 전지 셀(21)의 정극 단자(1)를 접합하여, 라미네이트 전지 셀(21)끼리를 전기적으로 접속하면 좋다. 이와 같이, 동종의 재질로 이루어지는 단자끼리를 접합하는 경우에는 상기 전해부식의 문제는 발생하기 어렵기 때문에, 라미네이트 전지 셀(21)끼리를 접합한 후에 기밀 밀봉하는 공정이 불필요하게 된다. 즉, 도 9의 라미네이트 전지 셀(21)에 의하면, 라미네이트 전지 셀(21) 단체의 상태에서 박판 접합체(10a)가 형성되어 있기 때문에, 전해부식 방지를 위한 기밀 밀봉의 공정을 작업성 좋게 행할 수 있고, 또한, 조전지(51)로 할 때에도 동종의 단자(정극 단자편(1a) 및 정극 단자(1))끼리를 접속하는 것만으로 좋기 때문에 작업성이 좋다는 작용 효과를 얻을 수 있다. 또한, 정극 단자편(1a)과 정극 단자(1)의 접합에는, 레이저 용접을 비롯한 종래 공지의 여러가지의 접합 방법이 이용 가능하다.
이상, 라미네이트 전지 셀 및 그것이 집합한 조전지를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은, 전지 외에도, 커패시터 등의 전기 디바이스 요소로부터 인출된 단 자끼리를 접합하는 데에도 알맞게 이용할 수 있다. 예를 들면, 전기 디바이스 요소는, 전기 2중층 캐패시터 또는 전해 콘덴서 등이라도 좋다. 본 발명은, 이금속으로 이루어지는 박판형상의 2개의 단자를 갖는 전기 디바이스에 알맞게 적용 가능하고, 따라서, 전기 디바이스는 라미네이트 전지 셀로 한하지 않고 다른 여러가지의 것이라도 좋고 예를 들면 발전체가 캔형상의 부재에 수용된 전지라도 좋고, 박판형상의 단자가 인출된 콘덴서 등이라도 좋다.
또한, 상술한 설명에서, 그 상세한 구성에 관해서는 설명하지 않았지만, 라미네이트 전지 셀(20) 내에 수용되는 발전체는, 도시하지 않지만, 세퍼레이터를 사이에 두고 정극측 활전극과 부극측 활전극이 적층된 적층형의 것이라도 좋고, 또는, 어느 것이나 띠 모양의 정극측 활전극과 부극측 활전극을 세퍼레이터를 사이에 두고 적층하고, 이것을 권회(卷回)한 후에 편형 형상으로 압축함으로써 박형으로 한 권회형의 것이라도 좋다. 발전체의 종류로서는 리튬 이온 2차 전지라도 좋고 예를 들면, 리튬·망간 복합 산화물이나 코발트산 리튬 등의 정극 활물질을 알루미늄박 등의 양면에 도포한 정극판과, 리튬을 도프·탈도프 가능한 탄소 재료를 구리박 등의 양면에 도포한 부극판을, 세퍼레이터를 사이에 두고 대향시키고, 그것에 리튬염을 포함하는 전해액을 함침시켜서 구성된 것이라도 좋다. 발전체는, 그 밖에도, 니켈 수소 전지, 니켈 카드늄 전지, 리튬 메탈 1차/2차 전지, 리튬 폴리머 전지 등이라도 좋다.

Claims (11)

  1. 서로 융점이 다르며, 또한, 어느 것이나 가요성을 갖는 제 1 및 제 2의 금속 박판끼리를 부분적으로 맞겹치고, 그 중합부에 에너지 빔 조사함으로써 용접부를 형성하여 상기 금속 박판끼리를 접합하는 이금속 박판의 용접 방법으로서,
    상대적으로 융점의 낮은 상기 제 1의 금속 박판측으로부터 에너지 빔을 조사하고, 상기 용접부로서, 복수의 스폿형상의 용접부를 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 이금속 박판의 용접 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 스폿형상의 용접부를 형성하는 공정은, 상기 복수의 스폿형상의 용접부를 1방향으로 나열하여 열형상으로 형성하는 것을 포함는 것을 특징으로 하는 이금속 박판의 용접 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 에너지 빔은, 레이저 빔 또는 전자 빔인 것을 특징으로 하는 이금속 박판의 용접 방법.
  4. 서로 융점이 다르며, 또한, 어느 것이나 가요성을 갖는 제 1 및 제 2의 금속 박판끼리가 부분적으로 맞겹쳐지고, 그 중합부에 복수의 스폿형상의 용접부가 형성 된 이금속 박판 접합체로서,
    상기 스폿형상의 용접부는, 그 단면 형상이, 상대적으로 융점이 낮은 상기 제 1의 금속 박판측으로부터, 상기 제 2의 금속 박판측을 향하여 끝이 가늘어지는 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이금속 박판 접합체.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 복수의 스폿형상의 용접부는, 1방향으로 나열하여 열형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이금속 박판 접합체.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 1의 금속 박판중 상기 중합부를 제외한 나머지 부분, 및, 상기 제 2의 금속 박판중 상기 중합부를 제외한 나머지 부분의 각각이, 상기 1방향에 개략 직교하는 방향으로 늘어나고 있는 것을 특징으로 하는 이금속 박판 접합체.
  7. 제 4항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1의 금속 박판은 알루미늄계 재료이고, 상기 제 2의 금속 박판은 구리계 재료인 것을 특징으로 하는 이금속 박판 접합체.
  8. 서로 융점이 다르며, 또한, 어느 것이나 가요성을 갖는 금속 박판으로 이루어지는 제 1의 단자 및 제 2의 단자가 전기 디바이스 요소로부터 인출된 전기 디바 이스로서,
    상기 제 1의 단자에는, 상기 제 2의 단자와 실질적으로 동일 재료의 금속 박판으로 이루어지는 단자편이 부분적으로 맞겹쳐지고, 그 중합부에는 복수의 스폿형상의 용접부가 형성되어 있고,
    상기 스폿형상의 용접부는, 그 단면 형상이, 상기 제 1의 단자 또는 상기 단자편중 상대적으로 융점이 낮은 한쪽의 부재측으로부터 다른쪽의 부재측을 향하여 끝이 가늘어지는 형상으로 형성되고 있는 것을 특징으로 하는 전기 디바이스.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 디바이스 요소는 라미네이트 필름으로 이루어지는 외포체에 의해 밀폐 밀봉된 전지용의 발전체인, 라미네이트 전지 셀로서 구성된 것을 특징으로 하는 전기 디바이스.
  10. 제 8항에 기재된 전기 디바이스가 2개 이상 집합하고, 상기 전기 디바이스끼리가 전기적으로 접속된 전기 디바이스 집합체로서,
    상기 전기 디바이스끼리는, 한쪽의 상기 전기 디바이스의 상기 단자편이 다른쪽의 상기 전기 디바이스의 상기 제 2의 단자에 접합됨에 의해 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 디바이스 집합체.
  11. 서로 융점이 다르며, 또한, 어느 것이나 가요성을 갖는 금속 박판으로 이루 어지는 제 1의 단자 및 제 2의 단자가 전기 디바이스 요소로부터 인출된 전기 디바이스가 2개 이상 집합하고, 상기 전기 디바이스끼리가 전기적으로 접속된 전기 디바이스 집합체로서,
    상기 전기 디바이스의 상기 제 1의 단자와 다른 상기 전기 디바이스의 제 2의 단자가 부분적으로 맞겹쳐지고, 그 중합부에 복수의 스폿형상의 용접부가 형성되고,
    상기 스폿형상의 용접부는, 그 단면 형상이, 상대적으로 융점이 낮은 상기 제 1의 단자측으로부터, 상기 제 2의 단자 측을 향하여 끝이 가늘어지는 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 디바이스 집합체.
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