KR20140130242A - 각형 전지 및 각형 전지의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

각형 전지(100)의 전지 케이스(110)는 본체 부재(111)의 개구부(111h)와 덮개 부재(113)가 용접되어 있다. 개구부(111h) 중 개구 R부(111r)는 주위 방향(SH)에 대해 개구 R부(111r) 전체에 걸쳐서 내측을 향해 돌출되어, 덮개 부재(113)를 지지하는 지지 돌출부(111e)를 갖는다. 한편, 개구 단변부(111b)는 주위 방향(SH)에 대해 개구 단변부(111b) 전체에 걸쳐서, 지지 돌출부(111e)보다도 본체 부재(111)의 깊이 방향(FH)으로 저위에서, 내측을 향해 돌출되는 저위 돌출부(111d)를 갖는다.

Description

각형 전지 및 각형 전지의 제조 방법 {SQUARE BATTERY AND SQUARE BATTERY MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 직육면체 형상을 이루는 금속제의 전지 케이스 내에 전극체를 수용하여 이루어지는 각형 전지 및 이 각형 전지의 제조 방법에 관한 것이다.
리튬 이온 이차 전지 등의 전지는 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등의 차량이나, 노트북 컴퓨터 등 가정용 전기 기기, 임펙트 드라이버 등의 공업 기기 등 다방면에 사용되고 있다. 이와 같은 전지의 형태로서는, 예를 들어 그 외형 형상을 직육면체 형상으로 한 금속제의 전지 케이스 내에 전극체를 수용한 각형 전지, 구체적으로는, 바닥이 있는 각통 형상의 본체 부재와 그 개구부에 삽입한 덮개 부재를 용접에 의해 밀봉한 각형 전지가 알려져 있다(특허문헌 1의 각 도면 참조). 그리고, 이 특허문헌 1에서는, 덮개(덮개 부재)의 외장 용기(본체 부재) 내로의 낙하를 방지하기 위해, 외장 용기에 4개소의 개구 코너부에 돌기를 형성한 것이 개시되어 있다.
일본 특허 출원 공개 평11-219688호 공보
확실히, 이 특허문헌 1에 개시된 외장 용기와 같이, 4개소의 개구 코너부에 돌기를 형성함으로써, 덮개의 낙하는 방지할 수 있다. 그러나, 외장 용기(본체 부재)의 개구부와 덮개(덮개 부재) 사이에 간극이 존재하는 경우에는, 레이저 용접 시에, 레이저광이 외장 용기 내부에 입사하여, 전극체를 손상시키는 경우가 있다.
한편, 외장 용기(본체 부재)의 개구부에 소정 범위에 걸쳐서 덮개(덮개 부재)를 지지하는 단차부를 형성하는 것도 생각된다. 그러나, 외장 용기의 깊이 방향에 대해, 단차부의 위치를 소정 범위에 걸쳐서 동일한 위치에 형성하는 것은 어렵고, 용기 저부로부터의 높이에 편차가 발생하면, 덮개의 지지 높이가 변동되거나, 덮개가 기울어져서 지지될 우려가 있다. 한편, 특허문헌의 도 5에 기재한 바와 같이, 덮개의 주위에 걸림 지지편을 설치하는 것도 생각된다. 그러나, 이 경우에는, 레이저 용접 시에 레이저광을 측방으로부터 조사하게 되어, 용접하기 어렵다[특허문헌 1의 단락 (0004), (0005) 참조].
본 발명은 이러한 현상을 감안하여 이루어진 것이며, 각형 전지의 전지 케이스에 대해, 본체 부재의 개구부와 이것에 삽입된 덮개 부재의 소정 범위를 에너지 빔으로 용접할 때에, 본체 부재의 개구부 내에서 덮개 부재를 지지하고, 또한 본체 부재의 개구부와 덮개 부재의 간극으로부터 입사하는 에너지 빔에 의한 문제를 억제한 각형 전지 및 이 각형 전지의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 형태는 직육면체 형상을 이루는 금속제의 전지 케이스 내에 전극체를 수용하여 이루어지는 각형 전지이며, 상기 전지 케이스는 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 개구부를 갖는, 바닥이 있는 각통 형상의 본체 부재와, 상기 개구부 내에 삽입되어 상기 개구부를 밀봉하여 이루어지고, 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 덮개 주연부를 갖는 직사각형 판상의 덮개 부재를 갖고, 상기 본체 부재의 상기 개구부 중, 4개의 상기 개구 R부는 상기 개구부의 주위 방향에 대해 상기 개구 R부 전체에 걸쳐서, 내측을 향해 돌출되어, 삽입된 상기 덮개 부재를 지지하는 지지 돌출부를 각각 갖고, 한 쌍의 상기 개구 단변부는, 상기 개구부의 상기 주위 방향에 대해 상기 개구 단변부 전체에 걸쳐서, 상기 지지 돌출부보다도 상기 본체 부재의 깊이 방향으로 저위에서, 내측을 향해 돌출되는 저위 돌출부를 각각 갖고, 4개의 상기 개구 R부와 상기 덮개 R부는, 이들 사이 각각에 간극을 갖고, 상기 덮개 부재의 두께 방향 외측으로부터 조사된 에너지 빔에 의해 각각 용접되어 이루어지고, 한 쌍의 상기 개구 단변부와 상기 덮개 단변부는, 이들 사이 중 적어도 어느 하나에 간극을 갖고, 상기 에너지 빔에 의해 각각 용접되어 이루어지는 각형 전지이다.
이 각형 전지의 전지 케이스에서는, 본체 부재의 개구부 내에 삽입된 덮개 부재는 개구 R부의 지지 돌출부가 각각 덮개 R부로 결합함으로써 개구부 내에 지지된다. 또한, 개구 단변부는 각각 저위 돌출부를 갖고 있지만, 이 저위 돌출부는 지지 돌출부보다도 저위에 있다. 이로 인해, 저위 돌출부가 덮개 부재의 덮개 단변부에 접촉하여, 개구 R부에서의 덮개 부재의 지지에 간섭하고, 덮개 부재의, 본체 부재의 깊이 방향(본체 부재의 저부에 직교하는 방향. 이하, 간단히 「깊이 방향」이라고도 함)에 대한 위치를 변동시키는 일이 없다. 따라서, 덮개 부재의 깊이 방향의 위치를 적절하게 정하여, 용접을 행할 수 있다.
또한, 개구 R부의 지지 돌출부는 개구부의 주위 방향(이하, 간단히 「주위 방향」이라고도 함)에 대해 개구 R부 전체에 걸쳐서 내측으로 돌출되어 있다. 이로 인해, 이 개구 R부와 덮개 R부를 용접하기 위해, 덮개 부재의 두께 방향 외측으로부터 에너지 빔을 조사했을 때에, 개구 R부와 덮개 R부의 간극을 통해 에너지 빔이 침입해도, 이 에너지 빔은 지지 돌출부에 닿는다. 따라서, 에너지 빔이 직접, 본체 부재 내에 입사하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 개구 R부와 덮개 R부의 용접 시에, 에너지 빔이 본체 부재 내에 입사하여, 전극체에 손상을 끼치는 등의 문제가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 개구 단변부의 저위 돌출부도, 개구 단변부의 주위 방향 전체에 걸쳐서 내측으로 돌출되어 있다. 이로 인해, 이 개구 단변부와 덮개 단변부를 용접하기 위해, 덮개 부재의 두께 방향 외측으로부터 에너지 빔을 조사했을 때에, 개구 단변부와 덮개 단변부의 간극을 통해 에너지 빔이 침입해도, 이 에너지 빔은 저위 돌출부에 닿는다. 따라서, 여기서도 에너지 빔이 직접, 본체 부재 내에 입사하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 개구 단변부와 덮개 단변부의 용접 시에도, 에너지 빔이 본체 부재 내에 입사하여, 전극체에 손상을 끼치는 등의 문제가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 이렇게 하여, 이 각형 전지에서는 개구 R부와 덮개 R부 사이나, 개구 단변부와 덮개 단변부 사이에 간극을 갖고 있으면서도, 에너지 빔의 입사에 의한 전극체의 손상 등의 문제를 억제할 수 있다.
또한, 개구 R부에 형성하는 지지 돌출부는 덮개 부재의 덮개 R부가 결합하여, 덮개 부재를 지지할 수 있는 형태 및 치수로 한다. 따라서, 지지 돌출부는 깊이 방향에 대해, 개구부에만, 혹은 개구부 및 그 근방에만 형성해도 되지만, 본체 부재의 저부까지 지지 돌출부가 연장된 형태로 할 수도 있다. 또한, 지지 돌출부 중, 덮개 부재의 덮개 R부를 지지하는 부위는 깊이 방향에 직교하는 평면(개구 R부의 내주면에 직교하는 평면)으로 하는 것이 바람직하다. 지지 돌출부에 지지되는 덮개 부재의 덮개 R부가, 깊이 방향에 직교하는 방향에 대해 위치가 어긋났다고 해도, 덮개 부재의 깊이 방향의 위치에 변동이 발생하기 어렵기 때문이다.
한편, 개구 단변부에 형성하는 저위 돌출부는 지지 돌출부(구체적으로는, 그 중 덮개 부재의 덮개 R부를 지지하는 부위)보다도 깊이 방향으로 저위에서, 내측을 향해 돌출되는 형태로 한다. 이 저위 돌출부도, 깊이 방향에 대해, 개구부에만, 혹은 개구부 및 그 근방에만 형성해도 되지만, 본체 부재의 저부까지 저위 돌출부가 연장된 형태로 할 수도 있다. 또한, 저위 돌출부는 그 중 깊이 방향과는 역방향(외측 방향)을 향하는 면을, 깊이 방향에 직교하는 평면(개구 단변부의 내주면에 직교하는 평면)으로 한 형태나, 내측일수록 저위가 되는 경사면으로 한 형태로 할 수도 있다. 단, 경사면으로 하는 경우에는, 그 경사 각도를 45도 이하로 하는 것이 바람직하다. 경사면에서 반사한 에너지 빔이, 본체 부재 내에 들어가기 어려워지기 때문이다.
또한, 용접에 사용하는 「에너지 빔」으로서는, 레이저 빔, 전자 빔 등을 들 수 있다. 레이저로서는, 파이버 레이저 등의 CW 레이저나, YAG 레이저 등의 펄스 레이저를 사용할 수 있다.
또한, 상기의 각형 전지이며, 상기 지지 돌출부는 상기 개구 R부와 상기 덮개 R부의 상기 간극보다도 돌출 치수가 크게 되어 이루어지고, 상기 저위 돌출부는 상기 개구 단변부와 상기 덮개 단변부의 상기 간극보다도 돌출 치수가 크게 되어 이루어지는 각형 전지로 하면 된다.
이 각형 전지에서는, 지지 돌출부의 돌출 치수를 개구 R부와 덮개 R부의 간극보다도 크고, 또한 저위 돌출부의 돌출 치수를 개구 단변부와 덮개 단변부의 간극보다도 크게 하고 있다. 이에 의해, 용접 시에, 덮개 부재의 두께 방향 외측으로부터 조사된 에너지 빔은 반드시 지지 돌출부나 저위 돌출부에 닿는다. 따라서, 에너지 빔이 직접, 본체 부재 내에 입사하여, 전극체에 손상을 끼치는 등의 문제를 효과적으로 방지할 수 있어, 신뢰성이 높은 전지가 된다.
또한, 상기 중 어느 한 항에 기재된 각형 전지이며, 상기 지지 돌출부는 상기 주위 방향에 대해 상기 개구 R부 전체에 걸쳐서, 상기 깊이 방향에 직교하여, 상기 덮개 부재를 지지하는 지지 평면을 포함하고, 상기 저위 돌출부는 상기 주위 방향에 대해 상기 개구 단변부 전체에 걸쳐서, 상기 지지 평면과 동일한 위치로부터 내측으로 비스듬히 돌출되고, 상기 깊이 방향의 위치가 내측일수록 상기 깊이 방향으로 저위가 되는 저위 경사면을 포함하고, 상기 저위 경사면이 상기 지지 평면과 이루는 각도 α를 45도 이하로 하여 이루어지는 각형 전지로 하면 된다.
이 각형 전지에서는, 저위 돌출부는 개구 단변부의 주위 방향 전체에 걸쳐서 저위 경사면을 갖고, 이 저위 경사면은 지지 돌출부의 지지 평면보다도 저위가 되므로, 덮개 부재에 접촉하지 않는다. 이로 인해, 저위 돌출부에 의해 덮개 부재의 깊이 방향의 위치가 변동되는 것을 방지할 수 있다. 한편, 2개의 지지 돌출부와 그 사이의 저위 돌출부는 저위 경사면이 2개의 지지 평면으로 끼인 형태로 되므로, 저위 경사면을 형성하면서도, 이 2개의 지지 평면과 위치나 형태의 차이를 적게 할 수 있다. 이로 인해, 드로잉 가공, 프레스 가공 등에서 2개의 지지 평면 사이에 저위 경사면을 용이하게 형성할 수 있어, 저렴한 본체 부재, 나아가서는 저렴한 전지로 할 수 있다. 또한, 저위 경사면의 경사 각도(지지 평면과의 이루는 각도) α를 45도 이하로 하고 있으므로, 용접 시, 저위 경사면에서 반사한 에너지 빔이, 본체 부재 내에 들어가기 어려워, 전극체의 손상 등을 적절하게 방지한 전지로 할 수 있다.
또한, 저위 경사면의 경사 각도 α는, 상술한 바와 같이, 45도 이하로 하면 되고, 바람직하게는 30도 이하로 하면 된다. 용접 시, 저위 경사면에서 반사한 에너지 빔이, 본체 부재 내에, 보다 들어가기 어려워지기 때문이다.
또한, 상기 중 어느 한 항에 기재된 각형 전지이며, 상기 본체 부재의 상기 개구부와 상기 덮개 부재의 상기 덮개 주연부라 함은, 한 쌍의 상기 개구 장변부와 상기 덮개 장변부가 각각 서로 밀착한 상태에서, 상기 덮개 부재의 전체 둘레에 걸쳐서 기밀하게 용접되어 이루어지는 각형 전지로 하면 된다.
한 쌍의 개구 장변부는 내측을 향해 돌출되는 부위를 갖고 있지 않다. 그러나, 이 각형 전지에서는 한 쌍의 개구 장변부와 덮개 장변부가 각각 서로 밀착한 상태에서, 덮개 부재의 전체 둘레에 걸쳐서 기밀하게 용접되어 있다. 따라서, 이들의 용접 시에 에너지 빔이 본체 부재 내에 입사하는 것을 방지할 수 있어, 더욱 신뢰성이 높은 전지가 된다.
또한, 다른 형태는 직육면체 형상을 이루는 금속제의 전지 케이스 내에 전극체를 수용하여 이루어지고, 상기 전지 케이스는 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 개구부를 갖는, 바닥이 있는 각통 형상의 본체 부재와, 상기 개구부 내에 삽입되어 상기 개구부를 밀봉하여 이루어지고, 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 덮개 주연부를 갖는 직사각형 판상의 덮개 부재를 갖고, 상기 본체 부재의 상기 개구부 중, 4개의 상기 개구 R부는 상기 개구부의 주위 방향에 대해 상기 개구 R부 전체에 걸쳐서, 내측을 향해 돌출되어, 삽입된 상기 덮개 부재를 지지하는 지지 돌출부를 각각 갖고, 한 쌍의 상기 개구 단변부는 상기 개구부의 상기 주위 방향에 대해 상기 개구 단변부 전체에 걸쳐서, 상기 지지 돌출부보다도 상기 본체 부재의 깊이 방향으로 저위에서, 내측을 향해 돌출되는 저위 돌출부를 각각 갖고, 4개의 상기 개구 R부와 상기 덮개 R부는 이들 사이 각각에 간극을 갖고, 상기 덮개 부재의 두께 방향 외측으로부터 조사된 에너지 빔에 의해 각각 용접되어 이루어지고, 한 쌍의 상기 개구 단변부와 상기 덮개 단변부는 이들 사이 중 적어도 어느 하나에 간극을 갖고, 상기 에너지 빔에 의해 각각 용접되어 이루어지는 각형 전지의 제조 방법이며, 상기 본체 부재의 상기 개구부 내에 상기 덮개 부재를 삽입하여, 상기 덮개 부재의 상기 덮개 R부를 상기 본체 부재의 상기 개구 R부의 상기 지지 돌출부에 지지시키는 삽입 지지 공정과, 4개의 상기 개구 R부와 상기 덮개 R부 사이에 각각 상기 간극이 생긴 상태, 또한 한 쌍의 상기 개구 단변부와 상기 덮개 단변부 사이 중 적어도 어느 하나에 상기 간극이 생긴 상태에서, 상기 에너지 빔을 조사하여, 4개의 상기 개구 R부와 상기 덮개 R부를 각각 용접하고, 한 쌍의 상기 개구 단변부와 상기 덮개 단변부를 각각 용접하는 용접 공정을 구비하는 각형 전지의 제조 방법이다.
이 각형 전지의 제조 방법에서는 삽입 지지 공정에 있어서, 본체 부재의 개구부 내에 덮개 부재를 삽입하면, 개구 R부의 지지 돌출부가 각각 덮개 R부로 걸림 결합하여, 덮개 부재가 개구부 내에 지지된다. 또한, 개구 단변부는 각각 저위 돌출부를 갖고 있지만, 이 저위 돌출부는 지지 돌출부보다도 저위에 있다. 이로 인해, 저위 돌출부가 덮개 부재의 덮개 단변부에 접촉하고, 개구 R부에서의 덮개 부재의 지지에 간섭하여, 덮개 부재의 깊이 방향의 위치를 변동시키는 일이 없다. 따라서, 덮개 부재의 깊이 방향의 위치를 적절하게 정하여, 용접 공정을 행할 수 있다.
또한, 개구 R부의 지지 돌출부는 개구 R부의 주위 방향 전체에 걸쳐서 내측으로 돌출되어 있다. 이로 인해, 용접 공정에 있어서, 이 개구 R부와 덮개 R부를 용접하기 위해, 개구 R부와 덮개 R부 사이에 간극이 생긴 상태에서, 덮개 부재의 두께 방향 외측으로부터 에너지 빔을 조사했을 때에, 이 에너지 빔은 지지 돌출부에 닿는다. 따라서, 에너지 빔이 직접, 본체 부재 내에 입사하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 개구 R부와 덮개 R부의 용접 시에, 에너지 빔이 본체 부재 내에 입사하여, 전극체에 손상을 끼치는 등의 문제가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 개구 단변부의 저위 돌출부도, 개구 단변부의 주위 방향 전체에 걸쳐서 내측으로 돌출되어 있다. 이로 인해, 용접 공정에 있어서, 이 개구 단변부와 덮개 단변부를 용접하기 위해, 개구 단변부와 덮개 단변부 사이 중 적어도 어느 하나에 간극이 생긴 상태에서, 덮개 부재의 두께 방향 외측으로부터 에너지 빔을 조사했을 때에, 이 에너지 빔은 저위 돌출부에 닿는다. 따라서, 여기서도 에너지 빔이 직접, 본체 부재 내에 입사하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 개구 단변부와 덮개 단변부의 용접 시에도, 에너지 빔이 본체 부재 내에 입사하여, 전극체에 손상을 끼치는 등의 문제가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 이렇게 하여, 개구 R부와 덮개 R부 사이나, 개구 단변부와 덮개 단변부 사이에 간극을 갖고 있으면서도, 에너지 빔의 입사에 의한 전극체의 손상 등의 문제를 억제한 각형 전지를 제조할 수 있다.
또한, 상기의 각형 전지의 제조 방법이며, 상기 지지 돌출부는 상기 개구 R부와 상기 덮개 R부의 상기 간극보다도, 돌출 치수가 크게 되어 이루어지고, 상기 저위 돌출부는 상기 개구 단변부와 상기 덮개 단변부의 상기 간극보다도, 돌출 치수가 크게 되어 이루어지는 각형 전지의 제조 방법으로 하면 된다.
이 각형 전지의 제조 방법에서는, 지지 돌출부의 돌출 치수를 개구 R부와 덮개 R부의 간극보다도 크고, 또한 저위 돌출부의 돌출 치수를 개구 단변부와 덮개 단변부의 간극보다도 크게 하고 있다. 이에 의해, 용접 공정에 있어서, 덮개 부재의 두께 방향 외측으로부터 조사된 에너지 빔은 반드시 지지 돌출부나 저위 돌출부에 닿는다. 따라서, 에너지 빔이 직접, 본체 부재 내에 입사하여, 전극체에 손상을 끼치는 것을 효과적으로 방지할 수 있어, 신뢰성이 높은 각형 전지를 제조할 수 있다.
또한, 상기 중 어느 한 항에 기재된 각형 전지의 제조 방법이며, 상기 지지 돌출부는 상기 주위 방향에 대해 상기 개구 R부 전체에 걸쳐서, 상기 깊이 방향에 직교하여, 상기 덮개 부재를 지지하는 지지 평면을 포함하고, 상기 저위 돌출부는 상기 주위 방향에 대해 상기 개구 단변부 전체에 걸쳐서, 상기 지지 평면과 동일한 위치로부터 내측으로 비스듬히 돌출되고, 상기 깊이 방향의 위치가 내측일수록 상기 깊이 방향으로 저위가 되는 저위 경사면을 포함하고, 상기 저위 경사면이 상기 지지 평면과 이루는 각도 α를 45도 이하로 하여 이루어지는 각형 전지의 제조 방법으로 하면 된다.
이 제조 방법에 관한 각형 전지에서는, 저위 돌출부는 개구 단변부의 주위 방향 전체에 걸쳐서 저위 경사면을 갖고, 이 저위 경사면은 지지 돌출부의 지지 평면보다도 저위가 되므로, 덮개 부재에 접촉하지 않는다. 이로 인해, 저위 돌출부에 의해 덮개 부재의 깊이 방향의 위치가 변동되는 것을 방지할 수 있다. 한편, 2개의 지지 돌출부와 그 사이의 저위 돌출부는 저위 경사면이 2개의 지지 평면으로 끼인 형태로 되므로, 저위 경사면을 형성하면서도, 이 2개의 지지 평면과 위치나 형태의 차이를 적게 할 수 있다. 이로 인해, 드로잉 가공, 프레스 가공 등에서 2개의 지지 평면 사이에 저위 경사면을 용이하게 형성할 수 있어, 저렴한 본체 부재, 나아가서는 저렴한 각형 전지를 제조할 수 있다. 또한, 저위 경사면의 경사 각도(지지 평면과의 이루는 각도) α를 45도 이하로 하고 있으므로, 용접 공정에 있어서, 저위 경사면에서 반사한 에너지 빔이, 본체 부재 내에 들어가기 어려워, 전극체의 손상 등을 적절하게 방지한 각형 전지를 제조할 수 있다.
또한, 상기 중 어느 한 항에 기재된 각형 전지의 제조 방법이며, 상기 용접 공정은 한 쌍의 상기 개구 장변부끼리의 사이를 압축하여, 상기 개구 장변부와 상기 덮개 장변부를 각각 서로 밀착시킨 상태에서, 상기 개구부와 상기 덮개 주연부를 전체 둘레에 걸쳐서 기밀하게 용접하는 공정인 각형 전지의 제조 방법으로 하면 된다.
삽입 지지 공정에 있어서 본체 부재의 개구부 내에 덮개 부재를 삽입할 때에, 덮개 부재의 주연부가 개구부에 충돌하거나 강하게 접촉하면, 금속분 등의 이물질이 발생하여, 본체 부재 내에 떨어져, 단락 등의 원인이 될 우려가 있다. 따라서, 개구부에 있어서의 한 쌍의 개구 장변부끼리 사이의 간격이, 덮개 부재에 있어서의 한 쌍의 덮개 장변부끼리 사이의 간격보다도 커지도록, 본체 부재를 성형해 두는 등, 본체 부재를 자유 상태(가압이나 구속 등이 없는 상태)로 한 경우에는, 개구 장변부와 덮개 장변부 사이에 간극이 생기는 치수 관계로 하는 경우가 있다. 그런데, 이와 같은 상태에서, 개구부와 덮개 주연부를 용접하면, 개구 장변부와 덮개 장변부 사이의 간극으로부터, 에너지 빔이 직접, 본체 부재 내에 입사하여, 전극체에 손상을 끼치는 등의 문제가 발생할 우려가 있다. 이에 대해, 상술한 제조 방법에서는 개구 장변부와 덮개 장변부를 서로 밀착시킨 상태에서, 개구부와 덮개 주연부를 전체 둘레에 걸쳐서 기밀하게 용접한다. 따라서, 에너지 빔이 직접, 본체 부재 내에 입사하는 일이 없어, 전극체에 손상을 끼치는 등의 문제가 발생할 우려를 더욱 저감할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 관한 리튬 이온 이차 전지의 사시도이다.
도 2는 실시 형태에 관한 리튬 이온 이차 전지의 종단면도이다.
도 3은 실시 형태에 관한 것으로, 덮개 부재, 정극 단자 및 부극 단자 등의 분해 사시도이다.
도 4는 실시 형태에 관한 것으로, 전지 케이스를 구성하는 본체 부재의 부분 사시도이다.
도 5는 실시 형태에 관한 것으로, 용접된 상태의 개구부 및 덮개 주연부를 상방으로부터 본 부분 확대 평면도이다.
도 6은 실시 형태에 관한 것으로, 개구 장변부 및 덮개 장변부의 근방의 도 5에 있어서의 A-A 단면을 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 7은 실시 형태에 관한 것으로, 개구 단변부 및 덮개 단변부의 근방의 도 5에 있어서의 B-B 단면을 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 8은 실시 형태에 관한 것으로, 개구 R부 및 덮개 R부의 근방의 도 5에 있어서의 C-C 단면을 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 9는 실시 형태에 관한 것으로, 본체 부재의 개구부와 이 개구부 내에 삽입된 덮개 부재의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 10은 실시 형태에 관한 것으로, 개구 장변부 및 덮개 장변부의 근방의 도 9에 있어서의 D-D 단면을 도시하는 설명도이다.
도 11은 실시 형태에 관한 것으로, 개구 단변부 및 덮개 단변부의 근방의 도 9에 있어서의 E-E 단면을 도시하는 설명도이다.
도 12는 실시 형태에 관한 것으로, 개구 R부 및 덮개 R부의 근방의 도 9에 있어서의 F-F 단면을 도시하는 설명도이다.
도 13은 실시 형태에 관한 것으로, 용접에 앞서, 한 쌍의 개구 장변부끼리 사이를 압축하여, 개구 장변부와 덮개 장변부를 서로 밀착시킨 상태를 도시하는 설명도이다.
도 14는 실시 형태에 관한 것으로, 개구 장변부 및 덮개 장변부의 근방의 도 13에 있어서의 G-G 단면을 도시하는 설명도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1 및 도 2에 본 실시 형태에 관한 리튬 이온 이차 전지(100)[이하, 간단히 전지(100)라고도 함]를 도시한다. 또한, 도 3에 덮개 부재(113), 정극 단자(150) 및 부극 단자(160) 등을 도시한다. 또한, 도 4에 전지 케이스(110)의 본체 부재(111)를 도시한다. 또한, 도 5 내지 도 8에 전지 케이스(110) 중 본체 부재(111)의 개구부(111h) 및 덮개 부재(113)의 덮개 주연부(113f)의 근방을 도시한다. 또한, 이하에서는 전지(100)의 두께 방향 BH, 폭 방향 CH, 높이 방향 DH를, 도 1 및 도 2에 도시하는 방향으로 정하여 설명한다. 또한, 도 1 및 도 2에 있어서의 상방을 전지(100)의 상측, 하방을 전지(100)의 하측으로 하여 설명한다.
이 전지(100)는 하이브리드 자동차나 전기 자동차 등의 차량이나, 해머 드릴 등의 전지 사용 기기에 탑재되는 각형의 밀폐형 전지이다. 이 전지(100)는 직육면체 형상의 전지 케이스(110)와, 이 전지 케이스(110) 내에 수용된 편평 형상 권회형의 전극체(120)와, 전지 케이스(110)에 지지된 정극 단자(150) 및 부극 단자(160) 등으로 구성되어 있다(도 1 및 도 2 참조). 또한, 전지 케이스(110) 내에는 비수계의 전해액(117)이 유지되어 있다.
이 중 전극체(120)는 그 축선(권회축)이 전지(100)의 폭 방향 CH와 평행이 되도록 옆으로 쓰러뜨린 상태에서, 전지 케이스(110) 내에 수용되어 있다(도 2 참조). 이 전극체(120)는 띠 형상의 정극판(121)과 띠 형상의 부극판(131)을 띠 형상의 2매의 세퍼레이터(141, 141)를 개재하여 서로 겹쳐서, 축선 주위로 권회하고, 편평 형상으로 압축한 것이다. 정극판(121)의 폭 방향의 일부는 세퍼레이터(141, 141)로부터 축선 방향의 일측(도 2 중, 좌측 방향)으로 소용돌이 형상을 이루고 돌출되어 있고, 전술한 정극 단자(정극 단자 부재)(150)와 접속되어 있다. 또한, 부극판(131)의 폭 방향의 일부는 세퍼레이터(141, 141)로부터 축선 방향의 타측(도 2중, 우측 방향)으로 소용돌이 형상을 이루고 돌출되어 있고, 전술한 부극 단자(부극 단자 부재)(160)와 접속되어 있다.
다음에, 전지 케이스(110)에 대해 설명한다. 이 전지 케이스(110)는 금속(구체적으로는 알루미늄)에 의해 형성되어 있다. 이 전지 케이스(110)는 상측에만 직사각 형상의 개구부(111h)를 갖는, 바닥이 있는 각통 형상의 본체 부재(111)와, 이 본체 부재(111)의 개구부(111h) 내에 삽입되어 개구부(111h)를 밀봉하는 직사각형 판상의 덮개 부재(113)로 구성되어 있다(도 1 내지 도 4 참조).
이 중 본체 부재(111)의 직사각 형상의 개구부(111h)는 한 쌍의 개구 장변부(111a, 111a)와, 한 쌍의 개구 단변부(111b, 111b)와, 이들 개구 장변부(111a)와 개구 단변부(111b) 사이를 각각 연결하여 호 형상으로 구부러지는 4개의 개구 R부(111r, 111r)로 이루어진다(도 4 내지 도 8 참조).
각각의 개구 R부(111r)는 개구부(111h)의 주위 방향 SH에 대해 개구 R부(111r) 전체에 걸쳐서, 내측을 향해 돌출되어, 삽입된 덮개 부재(113) 중 후술하는 덮개 주연부(113f)의 덮개 R부(113r)를 하방으로부터 지지하는 지지 돌출부(111e)를 갖는다. 이 지지 돌출부(111e)는 덮개 부재(113)의 덮개 R부(113r)를 하방으로부터 지지하는 지지 평면(111n)을 가짐과 함께, 지지 돌출부(111e)가 본체 부재(111)의 저부(111g)까지 연장된 형태를 갖는다. 지지 평면(111n)은 개구 R부(111r)의 주위 방향 SH 전체에 걸쳐서, 본체 부재(111)의 깊이 방향 FH에 직교하는 평면[개구 R부(111r)의 내주면에 직교하는 평면]이다. 이와 같은 지지 평면(111n)으로 덮개 부재(113)의 덮개 R부(113r)를 지지함으로써, 덮개 R부(113r)가 깊이 방향 FH에 직교하는 방향으로 위치가 어긋나도, 덮개 부재(113)의 깊이 방향 FH의 위치에 변동이 발생하기 어렵다.
한편, 각각의 개구 단변부(111b)는 개구부(111h)의 주위 방향 SH에 대해 개구 단변부(111b) 전체에 걸쳐서, 지지 돌출부(111e)보다도 깊이 방향 FH로 저위에서(하방에 위치하고), 내측을 향해 돌출되는 저위 돌출부(111d)를 갖는다. 이 저위 돌출부(111d)는 덮개 부재(113)와는 접촉하지 않는 저위 경사면(111m)을 가짐과 함께, 저위 돌출부(111d)가 본체 부재(111)의 저부(111g)까지 연장된 형태를 갖는다. 저위 경사면(111m)은 개구 단변부(111b)의 주위 방향 SH 전체에 걸쳐서, 깊이 방향 FH의 위치가, 지지 평면(111n)과 동일한 위치로부터 내측으로 비스듬히 돌출되고, 내측일수록 깊이 방향 FH로 저위가 되는(내측일수록 하방으로 내려감) 평면이다. 이 저위 경사면(111m)의 경사 각도[지지 평면(111n)과의 이루는 각도] α는 45도 이하(본 실시 형태에서는 α＝45도)이다.
덮개 부재(113) 중, 그 길이 방향[전지(100)의 폭 방향 CH]의 중앙 부근에는 비복귀형의 안전 밸브(113V)가 설치되어 있다(도 1 내지 도 3 참조). 또한, 이 안전 밸브(113V)의 근방에는 전해액(117)을 전지 케이스(110) 내에 주입할 때에 사용되는 주액 구멍(113h)이 형성되어 있고, 밀봉 부재(115)로 기밀하게 밀봉되어 있다. 또한, 덮개 부재(113) 중, 그 길이 방향의 양 단부 근방에는 전지 케이스(110)의 내부로부터 외부로 연장되는 형태의 정극 단자(정극 단자 부재)(150) 및 부극 단자(부극 단자 부재)(160)가 각각 고정 설치되어 있다.
구체적으로는, 이들 정극 단자(150) 및 부극 단자(160)는 각각 전지 케이스(110) 내에서 전극체(120)에 접속하는 한편, 덮개 부재(113)를 관통하여 전지 케이스(110)의 외부로 연장되는 제1 단자 부재(151, 161)와, 덮개 부재(113) 상에 배치되어 제1 단자 부재(151, 161)에 코킹 고정된 크랭크 형상의 제2 단자 부재(152, 162)로 구성되어 있다. 정극 단자(150) 및 부극 단자(160)는 이들에 버스 바나 압착 단자 등 전지 외의 접속 단자를 체결하기 위한 금속제의 체결 부재(155, 165)와 함께, 덮개 부재(113)의 내측(케이스 내측)에 배치된 수지제의 제1 절연 부재(157, 167) 및 덮개 부재(113)의 외측(케이스 외측)에 배치된 수지제의 제2 절연 부재(158, 168)를 통해, 덮개 부재(113)에 고정되어 있다.
이 덮개 부재(113)의 덮개 주연부(113f)는 한 쌍의 덮개 장변부(113a, 113a)와, 한 쌍의 덮개 단변부(113b, 113b)와, 이들 덮개 장변부(113a)와 덮개 단변부(113b) 사이를 각각 연결하여 호 형상으로 구부러지는 4개의 덮개 R부(113r, 113r)로 이루어진다(도 5 내지 도 8 참조). 이 중 덮개 장변부(113a, 113a)는 각각 본체 부재(111)의 개구 장변부(111a, 111a)와 대향하고 있다. 또한, 덮개 단변부(113b, 113b)는 각각 본체 부재(111)의 개구 단변부(111b, 111b)와 대향하고 있다. 또한, 덮개 R부(113r, 113r)는 각각 본체 부재(111)의 개구 R부(111r, 111r)와 대향하고 있다.
개구 장변부(111a, 111a)와 덮개 장변부(113a, 113a)는 각각 간극을 형성하지 않고 서로 밀착되어 있다. 이에 대해, 개구 단변부(111b, 111b)와 덮개 단변부(113b, 113b)는 각각 극히 작은 간극 KG2를 통해 서로 이격되어 있다. 또한, 개구 R부(111r, 111r)와 덮개 R부(113r, 113r)는 각각 상기의 간극 KG2보다도 큰 간극 KG3을 통해 서로 이격되어 있다. 또한, 덮개 R부(113r, 113r)의 곡률 반경 r2(도 9 참조)는 각각 개구 R부(111r, 111r)의 곡률 반경 r1보다도 크게 되어 있다. 이로 인해, 개구 R부(111r)와 덮개 R부(113r) 사이에 확실하게 간극 KG3을 형성할 수 있다.
전술한 개구 R부(111r)의 지지 돌출부(111e)는 그 돌출 치수 Ae가 개구 R부(111r)와 덮개 R부(113r)의 간극 KG3보다도 크게 되어 있다. 또한, 개구 단변부(111b)의 저위 돌출부(111d)는 그 돌출 치수 Ad가 개구 단변부(111b)와 덮개 단변부(113b)의 간극 KG2보다도 크게 되어 있다.
본체 부재(111)와 덮개 부재(113)는 용접에 의해 서로 접합되어 있다. 구체적으로는, 본체 부재(111)의 개구부(111h)와 덮개 부재(113)의 덮개 주연부(113f)가, 후술하는 바와 같이, 덮개 부재(113)의 두께 방향 외측으로부터[덮개 부재(113)의 상방으로부터] 조사된 에너지 빔 LS(구체적으로는 레이저 빔)에 의해, 전체 둘레에 걸쳐서 용접되어 있다. 즉, 개구부(111h)와 덮개 주연부(113f)는 개구부(111h)의 일부 및 덮개 주연부(113f)의 일부가 일단 용융된 후에 고화한 평면에서 볼 때 ㅁ자 형상의 용융 고화부(112)를 통해, 기밀하게 접합되어 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 이 전지(100)의 전지 케이스(110)에서는 본체 부재(111)의 개구부(111h) 내에 삽입된 덮개 부재(113)는 개구 R부(111r, 111r)의 지지 돌출부(111e, 111e)가 덮개 R부(113r, 113r)로 각각 결합함으로써, 개구부(111h) 내에 지지된다. 또한, 개구 단변부(111b, 111b)는 각각 저위 돌출부(111d, 111d)를 갖고 있지만, 이 저위 돌출부(111d)는 지지 돌출부(111e)보다도 저위에 있다. 이로 인해, 저위 돌출부(111d)가 덮개 부재(113)의 덮개 단변부(113b)에 접촉하고, 개구 R부(111r)에서의 덮개 부재(113)의 지지에 간섭하여, 덮개 부재(113)의 깊이 방향 FH의 위치를 변동시키는 일이 없다. 따라서, 덮개 부재(113)의 깊이 방향 FH의 위치를 적절하게 정하여, 용접을 행할 수 있다.
또한, 개구 R부(111r)의 지지 돌출부(111e)는 개구 R부(111r)의 주위 방향 SH 전체에 걸쳐서 내측으로 돌출되어 있다. 이로 인해, 이 개구 R부(111r)와 덮개 R부(113r)를 용접하기 위해, 덮개 부재(113)의 두께 방향 외측으로부터 에너지 빔 LS를 조사했을 때에, 개구 R부(111r)와 덮개 R부(113r)의 간극 KG3을 통해 에너지 빔 LS가 침입해도, 이 에너지 빔 LS는 지지 돌출부(111e)에 닿는다. 따라서, 에너지 빔 LS가 직접, 본체 부재(111) 내에 입사하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 개구 R부(111r)와 덮개 R부(113r)의 용접 시에, 에너지 빔 LS가 본체 부재(111) 내에 입사하여, 전극체(120)에 손상을 끼치는 등의 문제가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 개구 단변부(111b)의 저위 돌출부(111d)도, 개구 단변부(111b)의 주위 방향 SH 전체에 걸쳐서 내측으로 돌출되어 있다. 이로 인해, 이 개구 단변부(111b)와 덮개 단변부(113b)를 용접하기 위해, 덮개 부재(113)의 두께 방향 외측으로부터 에너지 빔 LS를 조사했을 때에, 개구 단변부(111b)와 덮개 단변부(113b)의 간극 KG2를 통해 에너지 빔 LS가 침입해도, 이 에너지 빔 LS는 저위 돌출부(111d)에 닿는다. 따라서, 여기서도 에너지 빔 LS가 직접, 본체 부재(111) 내에 입사하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 개구 단변부(111b)와 덮개 단변부(113b)의 용접 시에도, 에너지 빔 LS가 본체 부재(111) 내에 입사하여, 전극체(120)에 손상을 끼치는 등의 문제가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
한편, 개구 장변부(111a)는 내측을 향해 돌출되는 부위를 갖고 있지 않다. 그러나, 이 전지(100)에서는 개구 장변부(111a)와 덮개 장변부(113a)가 서로 밀착한 상태에서, 덮개 부재(113)의 전체 둘레에 걸쳐서 기밀하게 용접되어 있다. 따라서, 이들 용접 시에 에너지 빔 LS가 본체 부재(111) 내에 입사하는 것을 방지할 수 있다. 이렇게 하여, 이 전지(100)에서는 개구 R부(111r)와 덮개 R부(113r) 사이나 개구 단변부(111b)와 덮개 단변부(113b) 사이에 간극 KG3, KG2를 갖고 있으면서도, 에너지 빔 LS의 입사에 의한 전극체(120)의 손상 등의 문제를 억제할 수 있다.
또한, 이 전지(100)에서는 지지 돌출부(111e)의 돌출 치수 Ae를 개구 R부(111r)와 덮개 R부(113r)의 간극 KG3보다도 크고, 또한 저위 돌출부(111d)의 돌출 치수 Ad를 개구 단변부(111b)와 덮개 단변부(113b)의 간극 KG2보다도 크게 하고 있다. 이에 의해, 용접 시에, 덮개 부재(113)의 두께 방향 외측으로부터 조사된 에너지 빔 LS는 반드시 지지 돌출부(111e)나 저위 돌출부(111d)에 닿기 때문에, 에너지 빔 LS가 직접, 본체 부재(111) 내에 입사하여, 전극체(120)에 손상을 끼치는 등의 문제를 효과적으로 방지할 수 있어, 신뢰성이 높은 전지가 된다.
또한, 이 전지(100)에서는, 저위 돌출부(111d)는 개구 단변부(111b)의 주위 방향 SH 전체에 걸쳐서 저위 경사면(111m)을 갖고, 이 저위 경사면(111m)은 지지 돌출부(111e)의 지지 평면(111n)보다도 저위가 되므로, 덮개 부재(113)에 접촉하지 않는다. 이로 인해, 저위 돌출부(111d)가 덮개 부재(113)의 깊이 방향 FH의 위치를 변동시키는 일이 없다. 한편, 2개의 지지 돌출부(111e, 111e)와 그 사이의 저위 돌출부(111d)는 저위 경사면(111m)이 2개의 지지 평면(111n, 111n)으로 끼인 형태로 되므로, 저위 경사면(111m)을 형성하면서도, 2개의 지지 평면(111n, 111n)과 위치나 형태의 차이를 적게 할 수 있다. 이로 인해, 드로잉 가공, 프레스 가공 등에서 2개의 지지 평면(111n, 111n) 사이에 저위 경사면(111m)을 용이하게 형성할 수 있어, 저렴한 본체 부재(111), 나아가서는 저렴한 전지(100)로 할 수 있다. 또한, 저위 경사면(111m)의 경사 각도 α를 45도 이하로 하고 있으므로, 용접 시, 저위 경사면(111m)에서 반사한 에너지 빔 LS가, 본체 부재(111) 내에 들어가기 어려워, 전극체(120)의 손상 등을 적절하게 방지한 전지로 할 수 있다.
계속해서, 상기 전지(100)의 제조 방법에 대해 설명한다. 우선, 덮개 부재(113)와, 제1 단자 부재(151, 161)와, 제2 단자 부재(152, 162)와, 체결 부재(155, 165)와, 제1 절연 부재(157, 167)와, 제2 절연 부재(158, 168)를 각각 준비한다. 그리고, 이들을 사용하여, 덮개 부재(113)에 정극 단자(150) 및 부극 단자(160)를 각각 고정 설치한다(도 3 참조).
다음에, 별도 형성한 전극체(120)에, 정극 단자(150) 및 부극 단자(160)를 각각 접속(용접)한다. 또한, 본체 부재(111)를 준비한다. 다음에, 삽입 지지 공정에 있어서, 본체 부재(111) 내에 전극체(120)를 수용함과 함께, 본체 부재(111)의 개구부(111h) 내에 덮개 부재(113)를 삽입한다(도 9 내지 도 12 참조). 그리고, 덮개 부재(113)의 덮개 R부(113r, 113r)를 본체 부재(111)의 개구 R부(111r, 111r)의 지지 돌출부(111e, 111e)에 각각 지지시킨다.
그때, 본체 부재(111)의 개구부(111h)와 덮개 부재(113)의 덮개 주연부(113f) 사이에는 전체 둘레에 걸쳐서 간극이 생긴다. 구체적으로는, 개구 장변부(111a, 111a)와 덮개 장변부(113a, 113a)는 각각 간극 KG1을 통해 서로 이격되어 배치된다. 또한, 개구 단변부(111b, 111b)와 덮개 단변부(113b, 113b)는 각각 간극 KG2를 통해 서로 이격되어 배치된다. 또한, 개구 R부(111r, 111r)와 덮개 R부(113r, 113r)는 각각 간극 KG3을 통해 서로 이격되어 배치된다. 이와 같이 간극 KG1, KG2, KG3이 생기는 형태로 함으로써, 이 삽입 지지 공정에 있어서, 개구부(111h)와 덮개 주연부(113f)가 충돌하거나 강하게 접촉하여, 금속분 등의 이물질이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 개구 R부(111r)의 지지 돌출부(111e)의 돌출 치수 Ae는 개구 R부(111r)와 덮개 R부(113r)의 간극 KG3보다도 크다. 또한, 개구 단변부(111b)의 저위 돌출부(111d)의 돌출 치수 Ad는 개구 단변부(111b)와 덮개 단변부(113b) 사이의 간극 KG2보다도 크다. 따라서, 후술하는 용접 공정에서 에너지 빔 LS가 간극 KG3, KG2를 통해 직접, 본체 부재(111) 내에 입사하는 것을 방지할 수 있다.
다음에, 용접 공정에 있어서, 우선 용접에 앞서, 본체 부재(111) 중 한 쌍의 개구 장변부(111a, 111a)를 각각 내측으로 가압하여[개구 장변부(111a, 111a)끼리 사이를 압축하여], 이들 개구 장변부(111a, 111a)와 덮개 부재(113)의 한 쌍의 덮개 장변부(113a, 113a)를 각각 서로 밀착시킨다(도 13 및 도 14 참조). 그 후, 이 상태를 유지하면서, 덮개 부재(113)의 두께 방향 외측으로부터[덮개 부재(113)의 상방으로부터], 보다 구체적으로는, 덮개 부재(113)에 직교하는 방향으로, 에너지 빔(구체적으로는 레이저 빔) LS를 조사하여, 본체 부재(111)의 개구부(111h)와 덮개 부재(113)의 덮개 주연부(113f)를 전체 둘레에 걸쳐서 용접한다.
또한, 이 레이저 빔 LS의 조사에는 광 파이버를 매질에 사용한 파이버 레이저를, 연속적으로 레이저광을 내는 CW 레이저(Continuous wave laser)로서 사용하였다. 이에 의해, 개구부(111h)의 일부 및 덮개 주연부(113f)의 일부가 용융된 후에 고화하여 평면에서 볼 때 ㅁ자 형상의 용융 고화부(112)가 형성되고, 이 용융 고화부(112)를 통해, 개구부(111h)와 덮개 주연부(113f)가 전체 둘레에 걸쳐서 기밀하게 접합한다.
다음에, 전해액(117)을 주액 구멍(113h)으로부터 전지 케이스(110) 내에 주액하고, 밀봉 부재(115)로 주액 구멍(113h)을 기밀하게 밀봉한다. 그 후, 이 전지(100)에 대해, 초충전이나 에이징, 각종 검사를 행한다. 이렇게 하여, 전지(100)가 완성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 이 전지(100)의 제조 방법에서는, 삽입 지지 공정에 있어서, 본체 부재(111)의 개구부(111h) 내에 덮개 부재(113)를 삽입하면, 개구 R부(111r, 111r)의 지지 돌출부(111e, 111e)가 각각 덮개 R부(113r, 113r)로 걸림 결합하고, 덮개 부재(113)가 개구부(111h) 내에 지지된다. 또한, 개구 단변부(111b, 111b)는 각각 저위 돌출부(111d, 111d)를 갖고 있지만, 이 저위 돌출부(111d)는 지지 돌출부(111e)보다도 저위에 있다. 이로 인해, 저위 돌출부(111d)가 덮개 부재(113)의 덮개 단변부(113b)에 접촉하고, 개구 R부(111r)에서의 덮개 부재(113)의 지지에 간섭하여, 덮개 부재(113)의 깊이 방향 FH의 위치를 변동시키는 일이 없다. 따라서, 덮개 부재(113)의 깊이 방향 FH의 위치를 적절하게 정하여, 용접 공정을 행할 수 있다.
또한, 개구 R부(111r)의 지지 돌출부(111e)는 개구 R부(111r)의 주위 방향 SH 전체에 걸쳐서 내측으로 돌출되어 있다. 이로 인해, 용접 공정에 있어서, 이 개구 R부(111r)와 덮개 R부(113r)를 용접하기 위해, 개구 R부(111r)와 덮개 R부(113r) 사이에 간극 KG3이 생긴 상태에서, 덮개 부재(113)의 두께 방향 외측으로부터 에너지 빔 LS를 조사했을 때에, 이 에너지 빔 LS는 지지 돌출부(111e)에 닿는다. 따라서, 에너지 빔 LS가 직접, 본체 부재(111) 내에 입사하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 개구 R부(111r)와 덮개 R부(113r)의 용접 시에, 에너지 빔 LS가 본체 부재(111) 내에 입사하여, 전극체(120)에 손상을 끼치는 등의 문제가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 개구 단변부(111b)의 저위 돌출부(111d)도, 개구 단변부(111b)의 주위 방향 SH 전체에 걸쳐서 내측으로 돌출되어 있다. 이로 인해, 용접 공정에 있어서, 이 개구 단변부(111b)와 덮개 단변부(113b)를 용접하기 위해, 개구 단변부(111b)와 덮개 단변부(113b) 사이에 간극 KG2가 생긴 상태에서, 덮개 부재(113)의 두께 방향 외측으로부터 에너지 빔 LS를 조사했을 때에, 이 에너지 빔 LS는 저위 돌출부(111d)에 닿는다. 따라서, 여기서도 에너지 빔 LS가 직접, 본체 부재(111) 내에 입사하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 개구 단변부(111b)와 덮개 단변부(113b)의 용접 시에도, 에너지 빔 LS가 본체 부재(111) 내에 입사하여, 전극체(120)에 손상을 끼치는 등의 문제가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 이렇게 하여, 개구 R부(111r)와 덮개 R부(113r) 사이나 개구 단변부(111b)와 덮개 단변부(113b) 사이에 간극 KG3, KG2를 갖고 있으면서도, 에너지 빔 LS의 입사에 의한 전극체(120)의 손상 등의 문제를 억제한 각형 전지(100)를 제조할 수 있다.
또한, 이 전지(100)의 제조 방법에서는 지지 돌출부(111e)의 돌출 치수 Ae를 개구 R부(111r)와 덮개 R부(113r)의 간극 KG3보다도 크고, 또한 저위 돌출부(111d)의 돌출 치수 Ad를 개구 단변부(111b)와 덮개 단변부(113b)의 간극 KG2보다도 크게 하고 있다. 이에 의해, 용접 공정에 있어서, 덮개 부재(113)의 두께 방향 외측으로부터 조사된 에너지 빔 LS는 반드시 지지 돌출부(111e)나 저위 돌출부(111d)에 닿기 때문에, 에너지 빔 LS가 직접, 본체 부재(111) 내에 입사하여, 전극체(120)에 손상을 끼치는 것을 효과적으로 방지할 수 있어, 신뢰성이 높은 각형 전지(100)를 제조할 수 있다.
또한, 이 제조 방법에 관한 전지(100)에서는, 저위 돌출부(111d)는 개구 단변부(111b)의 주위 방향 SH 전체에 걸쳐서 저위 경사면(111m)을 갖고, 이 저위 경사면(111m)은 지지 돌출부(111e)의 지지 평면(111n)보다도 저위가 되므로, 덮개 부재(113)에 접촉하지 않는다. 이로 인해, 저위 돌출부(111d)가 덮개 부재(113)의 깊이 방향 FH의 위치를 변동시키는 일이 없다. 한편, 2개의 지지 돌출부(111e, 111e)와 그 사이의 저위 돌출부(111d)는 저위 경사면(111m)이 2개의 지지 평면(111n, 111n)으로 끼인 형태로 되므로, 저위 경사면(111m)을 형성하면서도, 2개의 지지 평면(111n, 111n)과 위치나 형태의 차이를 적게 할 수 있다. 이로 인해, 드로잉 가공, 프레스 가공 등에서 2개의 지지 평면(111n, 111n) 사이에 저위 경사면(111m)을 용이하게 형성할 수 있어, 저렴한 본체 부재(111), 나아가서는 저렴한 각형 전지(100)를 제조할 수 있다. 또한, 저위 경사면(111m)의 경사 각도 α를 45도 이하로 하고 있으므로, 용접 시, 저위 경사면(111m)에서 반사한 에너지 빔 LS가, 본체 부재(111) 내에 들어가기 어려워, 전극체(120)의 손상 등을 적절하게 방지한 각형 전지(100)를 제조할 수 있다.
삽입 지지 공정에 있어서 본체 부재(111)의 개구부(111h) 내에 덮개 부재(113)를 삽입하는 데 있어서, 덮개 부재(113)의 덮개 주연부(113f)가 개구부(111h)에 충돌하거나 강하게 접촉하면, 금속분 등의 이물질이 발생하여, 본체 부재(111) 내에 떨어져, 단락 등의 원인이 될 우려가 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는 본체 부재(111)를 가압이나 구속 등이 없는 자유 상태로 한 경우에 있어서, 개구 장변부(111a)와 덮개 장변부(113a) 사이에 간극 KG1이 생기는 형태로 하고 있다. 그런데, 이 상태에서 개구부(111h)와 덮개 주연부(113f)를 용접하면, 개구 장변부(111a)와 덮개 장변부(113a)의 간극 KG1로부터, 에너지 빔 LS가 직접, 본체 부재(111) 내에 입사하여, 전극체(120)에 손상을 끼치는 등의 문제가 발생할 우려가 있다. 이에 대해, 본 실시 형태에서는 개구 장변부(111a)와 덮개 장변부(113a)를 서로 밀착시킨 상태에서, 개구부(111h)와 덮개 주연부(113f)를 전체 둘레에 걸쳐서 기밀하게 용접한다. 따라서, 에너지 빔 LS가 직접, 본체 부재(111) 내에 입사하는 일이 없어, 전극체(120)에 손상을 끼치는 등의 문제가 발생할 우려를 더욱 저감할 수 있다.
이상에 있어서, 본 발명을 실시 형태에 입각하여 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 적절히 변경하여 적용할 수 있는 것은 물론이다.
100 : 리튬 이온 이차 전지(각형 전지)
110 : 전지 케이스
111 : 본체 부재
111h : 개구부
111a : 개구 장변부
111b : 개구 단변부
111r : 개구 R부
111d : 저위 돌출부
111m : 저위 경사면
111e : 지지 돌출부
111n : 지지 평면
112 : 용융 고화부
113 : 덮개 부재
113f : 덮개 주연부
113a : 덮개 장변부
113b : 덮개 단변부
113r : 덮개 R부
120 : 전극체
150 : 정극 단자(정극 단자 부재)
160 : 부극 단자(부극 단자 부재)
Ae : (지지 돌출부의) 돌출 치수
Ad : (저위 돌출부의) 돌출 치수
KG1, KG2, KG3 : 간극
LS : 에너지 빔(레이저 빔)
FH : (본체 부재의) 깊이 방향
SH : (개구부의) 주위 방향

Claims (8)

  1. 직육면체 형상을 이루는 금속제의 전지 케이스 내에 전극체를 수용하여 이루어지는 각형 전지이며,
    상기 전지 케이스는,
    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 개구부를 갖는, 바닥이 있는 각통 형상의 본체 부재와,
    상기 개구부 내에 삽입되어 상기 개구부를 밀봉하여 이루어지고, 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 덮개 주연부를 갖는 직사각형 판상의 덮개 부재를 갖고,
    상기 본체 부재의 상기 개구부 중,
    4개의 상기 개구 R부는,
    상기 개구부의 주위 방향에 대해 상기 개구 R부 전체에 걸쳐서, 내측을 향해 돌출되어, 삽입된 상기 덮개 부재를 지지하는 지지 돌출부를 각각 갖고,
    한 쌍의 상기 개구 단변부는,
    상기 개구부의 상기 주위 방향에 대해 상기 개구 단변부 전체에 걸쳐서, 상기 지지 돌출부보다도 상기 본체 부재의 깊이 방향으로 저위에서, 내측을 향해 돌출되는 저위 돌출부를 각각 갖고,
    4개의 상기 개구 R부와 상기 덮개 R부는,
    이들 사이 각각에 간극을 갖고,
    상기 덮개 부재의 두께 방향 외측으로부터 조사된 에너지 빔에 의해 각각 용접되어 이루어지고,
    한 쌍의 상기 개구 단변부와 상기 덮개 단변부는,
    이들 사이 중 적어도 어느 하나에 간극을 갖고,
    상기 에너지 빔에 의해 각각 용접되어 이루어지는, 각형 전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 지지 돌출부는 상기 개구 R부와 상기 덮개 R부의 상기 간극보다도 돌출 치수가 크게 되어 이루어지고,
    상기 저위 돌출부는 상기 개구 단변부와 상기 덮개 단변부의 상기 간극보다도 돌출 치수가 크게 되어 이루어지는, 각형 전지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지 돌출부는 상기 주위 방향에 대해 상기 개구 R부 전체에 걸쳐서, 상기 깊이 방향에 직교하여, 상기 덮개 부재를 지지하는 지지 평면을 포함하고,
    상기 저위 돌출부는 상기 주위 방향에 대해 상기 개구 단변부 전체에 걸쳐서, 상기 지지 평면과 동일한 위치로부터 내측으로 비스듬히 돌출되고, 상기 깊이 방향의 위치가 내측일수록 상기 깊이 방향으로 저위가 되는 저위 경사면을 포함하고,
    상기 저위 경사면이 상기 지지 평면과 이루는 각도 α를 45도 이하로 하여 이루어지는, 각형 전지.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 본체 부재의 상기 개구부와 상기 덮개 부재의 상기 덮개 주연부는,
    한 쌍의 상기 개구 장변부와 상기 덮개 장변부가 각각 서로 밀착한 상태에서, 상기 덮개 부재의 전체 둘레에 걸쳐서 기밀하게 용접되어 이루어지는, 각형 전지.
  5. 직육면체 형상을 이루는 금속제의 전지 케이스 내에 전극체를 수용하여 이루어지고,
    상기 전지 케이스는,
    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 개구부를 갖는, 바닥이 있는 각통 형상의 본체 부재와,
    상기 개구부 내에 삽입되어 상기 개구부를 밀봉하여 이루어지고, 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 덮개 주연부를 갖는 직사각형 판상의 덮개 부재를 갖고,
    상기 본체 부재의 상기 개구부 중,
    4개의 상기 개구 R부는,
    상기 개구부의 주위 방향에 대해 상기 개구 R부 전체에 걸쳐서, 내측을 향해 돌출되어, 삽입된 상기 덮개 부재를 지지하는 지지 돌출부를 각각 갖고,
    한 쌍의 상기 개구 단변부는,
    상기 개구부의 상기 주위 방향에 대해 상기 개구 단변부 전체에 걸쳐서, 상기 지지 돌출부보다도 상기 본체 부재의 깊이 방향으로 저위에서, 내측을 향해 돌출되는 저위 돌출부를 각각 갖고,
    4개의 상기 개구 R부와 상기 덮개 R부는,
    이들 사이 각각에 간극을 갖고,
    상기 덮개 부재의 두께 방향 외측으로부터 조사된 에너지 빔에 의해 각각 용접되어 이루어지고,
    한 쌍의 상기 개구 단변부와 상기 덮개 단변부는,
    이들 사이 중 적어도 어느 하나에 간극을 갖고,
    상기 에너지 빔에 의해 각각 용접되어 이루어지는 각형 전지의 제조 방법이며,
    상기 본체 부재의 상기 개구부 내에 상기 덮개 부재를 삽입하여, 상기 덮개 부재의 상기 덮개 R부를 상기 본체 부재의 상기 개구 R부의 상기 지지 돌출부에 지지시키는 삽입 지지 공정과,
    4개의 상기 개구 R부와 상기 덮개 R부 사이에 각각 상기 간극이 생긴 상태, 또한 한 쌍의 상기 개구 단변부와 상기 덮개 단변부 사이 중 적어도 어느 하나에 상기 간극이 생긴 상태에서, 상기 에너지 빔을 조사하여, 4개의 상기 개구 R부와 상기 덮개 R부를 각각 용접하고, 한 쌍의 상기 개구 단변부와 상기 덮개 단변부를 각각 용접하는 용접 공정을 구비하는, 각형 전지의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 지지 돌출부는 상기 개구 R부와 상기 덮개 R부의 상기 간극보다도 돌출 치수가 크게 되어 이루어지고,
    상기 저위 돌출부는 상기 개구 단변부와 상기 덮개 단변부의 상기 간극보다도 돌출 치수가 크게 되어 이루어지는, 각형 전지의 제조 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 지지 돌출부는 상기 주위 방향에 대해 상기 개구 R부 전체에 걸쳐서, 상기 깊이 방향에 직교하여, 상기 덮개 부재를 지지하는 지지 평면을 포함하고,
    상기 저위 돌출부는 상기 주위 방향에 대해 상기 개구 단변부 전체에 걸쳐서, 상기 지지 평면과 동일한 위치로부터 내측으로 비스듬히 돌출되고, 상기 깊이 방향의 위치가 내측일수록 상기 깊이 방향으로 저위가 되는 저위 경사면을 포함하고,
    상기 저위 경사면이 상기 지지 평면과 이루는 각도 α를 45도 이하로 하여 이루어지는, 각형 전지의 제조 방법.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용접 공정은,
    한 쌍의 상기 개구 장변부끼리 사이를 압축하여, 상기 개구 장변부와 상기 덮개 장변부를 각각 서로 밀착시킨 상태에서, 상기 개구부와 상기 덮개 주연부를 전체 둘레에 걸쳐서 기밀하게 용접하는 공정인, 각형 전지의 제조 방법.
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