WO1999017386A1 - Method of manufacturing a rectangular battery - Google Patents

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WO1999017386A1
WO1999017386A1 PCT/JP1998/004354 JP9804354W WO9917386A1 WO 1999017386 A1 WO1999017386 A1 WO 1999017386A1 JP 9804354 W JP9804354 W JP 9804354W WO 9917386 A1 WO9917386 A1 WO 9917386A1
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sealing plate
case
rectangular case
laser beam
welding
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PCT/JP1998/004354
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French (fr)
Inventor
Kazunori Haraguchi
Hiroshi Yoshizawa
Takuya Nakashima
Takashi Takeuchi
Kikuo Senoo
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/166—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids
    • H01M50/169—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids by welding, brazing or soldering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a prismatic battery, and more particularly to a method of manufacturing a prismatic battery in which a sealing plate is welded to an open end of a rectangular case accommodating a power generating element and hermetically sealed.
  • secondary batteries used as power supplies for portable electronic devices are required to have a high energy density, and at the same time, are required to have a space-efficient shape to reduce weight and size.
  • Lithium-ion rechargeable batteries that use a square aluminum case as a battery that meets these requirements are in the spotlight.
  • this lithium-ion secondary battery is required to have a stable hermeticity over a long period of time even from the structural point of view, a sealing plate forming the electrode part is joined to the open end of the bottomed rectangular case by laser welding. To seal the open end.
  • This laser welding is characterized in that it has less thermal influence on the electrolytic solution and electric insulation part housed in the case than other welding methods, and has excellent work efficiency.
  • the open end of the square case is hermetically sealed by the sealing plate.
  • the contact area between the sealing plate and the rectangular case from the upper end opening side of the rectangular case is irradiated with a laser beam. If welding is performed too much, there is a risk that molten metal will enter the inside of the battery when the amount of penetration increases.
  • There is a limit to the processing accuracy of the plate material processed as a rectangular case and a sealing plate and even if the penetration amount during welding is set to an optimum amount that does not reach the inside of the battery, it is a thin plate material, so the processing accuracy is low. If the metal melt melts and scatters inside the battery when the melt reaches the inside of the battery due to the variation, it causes an internal short circuit.
  • An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a prismatic battery capable of performing a welding joint between a rectangular case and a sealing plate by uniform welding without giving. Disclosure of the invention
  • a manufacturing method is directed to a square case having a bottomed square cylindrical shape formed in an upper end opening shape in which four sides of a square are straight and each corner is a curve having a predetermined radius.
  • a sealing plate is brought into contact with the upper end opening of the rectangular case, and the contact line where the rectangular case and the sealing plate come into contact with each other is inclined upward from the side of the rectangular case. Is incident laser one beam irradiated in a direction, and wherein the welding between the rectangular case and the sealing plate to the laser one beam Ri by the contact line by the scanning child 3
  • the direction of laser welding penetration is sealed by setting the irradiation direction of the laser beam to the contact line where the upper end opening of the rectangular case and the sealing plate abut to each other at an obliquely upward angle. Since it is oriented in the direction of the plate, even if the penetration exceeds the thickness of the rectangular case, the penetration is prevented from reaching the inside of the battery.
  • the penetration by laser welding is controlled to be constant, but it is difficult to keep the penetration for thin sheet material constant, and the penetration exceeds the thickness due to variations in the thickness of the rectangular case. Even if there is, due to the setting of the laser beam direction, penetration exceeding the material thickness of the rectangular case reaches the sealing plate, and the molten spatter scatters inside the battery, preventing the occurrence of defects due to internal short circuit .
  • the manufacturing method according to the second invention of the present application is characterized in that the power generating element is provided in a square case having a bottomed cylindrical shape in which four sides of a square are straight and each corner has a cross-sectional shape having a curve of a predetermined radius.
  • a sealing plate is brought into contact with the upper end opening of the rectangular case, and the upper end of the rectangular case is sealed by the sealing plate by laser welding the contact portion.
  • the sealing plate is formed by providing a concave portion to be fitted into the upper end opening of the rectangular case, and the rectangular case and the sealing plate are brought into contact with the rectangular case in a state where the concave portion is fitted to the upper opening.
  • a laser beam is incident on the contact line where the case and the peripheral edge of the sealing plate come into contact with each other from the side of the rectangular case, and the laser beam scans the contact line so that the rectangular case and the sealing plate are scanned. Weld between And wherein the door.
  • the rectangular case and the sealing plate contact at the outer peripheral portion.
  • the inside of the contact line that contacts This prevents the spatter from entering the battery when welding by scanning the contact line with a laser beam from the side of the rectangular case. Also, penetration by laser welding is prevented. Even in the case where the thickness of the rectangular case is exceeded, the penetration exceeding the thickness reaches the concave portion, so that the molten metal due to the penetration is prevented from entering the battery ⁇ .
  • FIG. 1 is a perspective view of a prismatic battery according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view of an open end of a prismatic case
  • FIG. Fig. 3 (b) is a side view showing the incident direction of the laser beam on the contact line.
  • Fig. 4 is a plan view showing the scanning direction of the laser beam.
  • FIG. 5 is a perspective view showing an external shape of a prismatic battery according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a structure of a sealing plate having a fitting portion formed therein.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the generation of a focal length difference of a laser beam with respect to a corner
  • FIG. 8 is a plan view showing a change in a beam direction for preventing an adverse effect due to laser beam reflection.
  • FIG. 1 shows the external shape of a prismatic battery according to a first embodiment of the present invention.
  • the prismatic case is formed by welding a sealing plate 2 to the open end of a prismatic case 1 containing a power generating element. 1 is hermetically sealed to produce a prismatic battery.
  • the prismatic case 1 is formed in a square bottomed cylindrical shape, and has a flat open end. As shown in FIG. 2, the surface shape is such that the long sides a and b and the short sides c and d are straight lines, and each corner e is formed into a curve having a predetermined radius.
  • the sealing plate 2 is formed in an outer shape having the same dimensions as the outer dimensions of the opening end of the square case:
  • the sealing plate 2 is placed on the opening end of the square case 1 and straight lines on each side a to d
  • the open end of the square case 1 is hermetically sealed by a sealing plate 2 by laser welding the contact line connecting the two with the curve of the corner e.
  • the method of welding between the open end and the sealing plate 2 is described below:
  • Fig. 3 (a) shows a state in which the rectangular case 1 is arranged at a predetermined position with the open end thereof facing upward in a vertical direction, and the sealing plate 2 is placed over the open end as viewed from above.
  • the contact line 4 between the rectangular case 1 and the sealing plate 2 is irradiated with laser beams 3a to 3d, and each laser beam 3a to 3d Is scanned in parallel with the long sides a, b, short sides c and ci, and the contact line 4 is laser-welded, and the open end of the rectangular case 1 is hermetically sealed with the sealing plate 2.
  • the scanning direction of each laser beam 3a to 3d is a straight line along each side a to d, the movement can be easily controlled and a precise welding operation can be performed.
  • the irradiation direction of the laser-beam 3 to the contact line 4 is such that the contact line 4 is scanned with the angle ⁇ being upward with respect to the horizontal plane.
  • the irradiation direction of the laser beam 3 be configured so that by entering a right angle relative to the abutment line 4.
  • the irradiation angle when each of the laser beams 3 a to 3 d is viewed in a plane is set in a direction orthogonal to each side a, b, c, and d. It can also be set to tilt at an angle ⁇ ⁇ from.
  • the thermal effects of laser welding reach the inside of the battery.
  • the direction of laser welding according to the present embodiment is such that since the welding is performed from the side with respect to the upper end of the rectangular case 1 containing the power generating element, the thermal effect of laser welding rarely affects the inside of the battery. This is effective in the case where the inclination of the irradiation angle causes penetration into the battery due to the thickness error of the square case 1:
  • Fig. 4 illustrates the state of laser welding on the contact line 4 in a cross-sectional state. As shown in Fig. 4 (a), the laser beam 3 is applied to the contact line 4 from the horizontal direction.
  • the penetration may reach the inside of the battery as indicated by the broken line in FIG. Since the power generation element is housed inside the battery, if the penetration reaches the inside of the battery, the spatter melted in the rectangular case 1 and the sealing plate 2 will be scattered inside the battery, causing an internal short circuit. This may cause battery failure. Therefore, as shown in Fig. 4 (b), if the irradiation direction of the laser beam 3 is inclined upward and the laser beam 3 is incident on the contact line 4, the direction of the penetration will be toward the sealing plate 2 side. Therefore, even when the penetration becomes deeper, it does not reach the inside of the battery as indicated by the broken line, and scattering of the spatter into the battery due to the variation in the material thickness is prevented.
  • two opposing sides for example, short sides c and d including each corner e
  • two sides including each remaining corner e can be simultaneously or sequentially welded:
  • the rectangular case 1 is hermetically sealed by laser welding a sealing plate 5 having a fitting portion to be fitted to the open end of the rectangular case 1 to the open end. It is configured as:
  • the sealing plate 5 is provided with a fitting portion (recess) 5 a that is formed by recessing a portion excluding the peripheral portion and that fits into the open end of the rectangular case 1.
  • the fitting portion 5a of the sealing plate 5 is fitted into the opening end of the rectangular case 1 as shown in a partial cross section in FIG. Then, as shown in the figure, when the laser beam 3 is irradiated from the side of the rectangular case 1 to the contact line 4 where the rectangular case 1 and the sealing plate 5 are in contact with each other, welding is performed due to a processing error. If there is a gap in the contact line 4 or if the penetration exceeds the plate thickness of the rectangular case 1, the inside of the battery of the contact line 4 is blocked by the fitting portion 5a. Molten spatter does not scatter inside the battery
  • the laser welding is performed by laser beam 3a to 3d in parallel with the straight line of each side a, b, c, d as shown in FIG. Scan 4 and weld.
  • the inner side of the battery of the contact line 4 is closed by the fitting portion 5a, so that the irradiation direction of the laser beam 3 is changed as in the first embodiment.
  • Do n’t tilt it up Can also be incident from the side of the rectangular case 1 in a direction perpendicular to the contact line 4.
  • the sealing plate 5 it is needless to say that it is more effective if the laser beams 3a to 3d are incident obliquely upward.
  • each side is more effective.
  • the focal position of laser beam 3 is far away at each corner e formed in a curve, and laser welding at corner e
  • the scanning start position is on the curve of the corner e and scans the long side a.
  • 3 occurs at the focal position of one laser beam 3a. This state is the same at the scanning end position.
  • the maximum distance difference / 3 occurs at the focal position of the laser beam 3c from the position scanning the short side c. .
  • the decrease in welding strength at the corner e due to this distance difference] 3 is eliminated by the following welding method.
  • the first method is to change the laser output at the position where the laser beam 3a to 3d scans the corner e, corresponding to the difference in distance from each side a to d.
  • a decrease in welding capacity at the corner e where the focal position is far away can be compensated for by an increase in laser power, so that uniform welding is performed over the entire circumference of the contact line 4.
  • the second method is to change the laser pulse firing time interval in accordance with the distance difference between each side a to d at the position where the laser beams 3a to 3d run on the corner e. is there. That is, control is performed such that the firing time interval of one laser pulse is shortened as the distance difference increases, and the firing time interval of one laser pulse is shortened in the direction in which the distance difference increases. Due to the change in the firing time interval of one laser pulse, the distance difference is compensated for by the irradiation amount per unit time of the laser beam 3, so that uniform welding can be achieved over the entire circumference of the contact line 4. Will be done.
  • the second embodiment as shown in FIG.
  • the horizontal irradiation angle of each of the laser beams 3a to 3d is set at an angle ⁇ ⁇ from a direction orthogonal to each side a, b, c, d.
  • the laser beam 3 applied to the abutment line 4 does not return to the laser beam outlet when the laser beam 3 is reflected, and damage to the laser beam outlet due to reflected light is prevented.
  • the inclination of the irradiation angle in the scanning line direction can make the incident angle of the laser beam 3 with respect to the corner e deep, so that the reflection of the laser beam 3 is small, and the laser welding is performed. Industrial efficiency
  • the penetration by welding is in the direction from the side of the battery to the sealing plate side, so that the penetration exceeds the thickness of the rectangular case because of the thin plate material.
  • the shatter caused by welding does not reach the inside of the battery, and the occurrence of an internal short circuit caused by spatter can be eliminated:
  • the sealing plate is brought into contact with the upper end opening of the rectangular case with the insertion part fitted in the upper end opening of the rectangular case, and the contact line is made by a laser beam radiated from the side of the rectangular case.
  • the inside of the battery of the contact line is closed by the fitting part of the sealing plate.

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Description

明 細 書 角形電池の製造方法 技術分野
本発明は、 角形電池の製造方法に関し、 特に発電要素を収容した角 形ケースの開口端に封口板を溶接して密閉封止する溶接方法を改良した 角形電池の製造方法に関するものである。 背景技術
例えば、 携帯用電子機器の電源と して用いられる二次電池は、 高エネ ルギー密度であるこ とが要求されると同時に、 軽量化や小型化のために スペース使用効率のよい形状が要求されている。 これらの要求を満たす 電池と して角形のアルミニウムケースを用いたリ チウムイオン二次電池 が脚光をあびている。
このリ チウムイオン二次電池は、 その構造上からも長期にわたって安 定した密閉性が要求されるため、 有底角形ケースの開口端に電極部を形 成する封口板をレーザー溶接によ り接合して開口端を封口する。 このレ —ザ一溶接は、 他の溶接方法に比してケース内部に収容された電解液や 電気絶縁部分に対する熱的影響が少なく 、 作業効率に優れた特徴を有し ている
この角形ケースと封口板との間をレーザ—溶接して角形電池を製造す る従来方法は、 特開平 8 — 3 1 5 7 8 8号、 特開平 8 — 3 1 5 7 8 9号 特開平 8 — 3 1 5 7 9 0号の各公報に開示されたものが知られている。 ここに開示された製造方法では、 開口端を上向きにして配置した角形ケ ースの開口端に封口板を嵌入させ、 角形ケース と封口板との当接部位に 鉛直方向から レーザービームを照射し、 レーザービームで当接部位を走 5
2 查して溶接するこ とによ り 、 角形ケースの開口端は封口板によ り密閉封 止される。
しかしながら、 軽量化、 薄型化のために薄板材料によ り形成された角 形ケース及び封口板に対し、 角形ケースの上端開口側から封口板と角形 ケース と の当接部位をレーザ一ビームによ り溶接する と、 溶け込み量が 大き く なつたと き電池内部に金属溶融物が侵入する危険性がある。 角形 ケース及び封口板と して加工される板材の加工精度には限度があり 、 溶 接時の溶け込み量を電池内部に達しない最適量に設定していても、 薄板 材料であるため加工精度のばらつきによ り電池内部にまで達する溶け込 みが生じた場合に電池内部に金属溶融物が飛散すると、 内部短絡の原因 となる。 また、 レーザー溶接は電解液や電気的絶縁物等に対する熱的影 響を与えにく い溶接方法であるが、 加熱方向が電池内部に向いているた め、 角形ケースや封口板の加工精度あるいは溶接精度の限界から熱的影 響を排除することは困難である- 本発明は上記従来技術の課題に鑑みて創案されたもので、 その目的と する と ころは、 電池内部に熱的影響を与えることなく均一な溶接によ り 角形ケースと封口板との間の溶接接合を行い得るよ うにした角形電池の 製造方法を提供するこ とにある。 発明の開示
上記目的を達成するための本願の第 1発明に係る製造方法は、 四角形 の 4辺が直線で各角部が所定半径の曲線となる上端開口形状に形成され た有底角筒形状の角形ケース内に発電要素を収容し、 この角形ケースの 上端開口に封口板を当接させ、 当接部位をレーザー溶接することによ り 封口板によって角形ケースの上端開口を封止する角形電池の製造方法に おいて、 前記角形ケースの上端開口に、 封口板を当接させ、 角形ケース と封口板とが当接する当接ライ ンに対して、 角形ケースの側方から斜上 方向に照射される レーザ一ビームを入射させ、 このレーザ一ビームによ り 当接ライ ンを走査するこ とによって角形ケース と封口板との間を溶接 することを特徴とする 3
上記製造方法によれば、 角形ケースの上端開口 と封口板とが当接する 当接ラインに対する レーザ一ビームの照射方向を斜上に向いた角度方向 にすることによって、 レーザー溶接の溶け込みの方向は封口板方向に向 く よ うになるため、 溶け込みが角形ケースの材厚を越えた場合にも溶け 込みが電池内部に達するこ とが防止される。 レーザー溶接による溶け込 み量は一定に制御されるが、 薄板材料に対する溶け込み量を一定に維持 するこ とは困難であり 、 角形ケースの材厚のばらつきによ り溶け込みが 材厚を越えるこ とがあっても、 この レーザービーム方向の設定によ り角 形ケースの材厚を越えた溶け込みは封口板に至り 、 溶融したスパッタが 電池内部に飛散して内部短絡による不良の発生が防止される。
また、 本願の第 2発明に係る製造方法は、 四角形の 4辺が直線で各角 部が所定半径の曲線となる断面形状に形成された有底角筒形状の角形ケ ース内に発電要素を収容し、 この角形ケースの上端開口に封口板を当接 させ、 当接部位をレーザー溶接するこ とによ り封口板によって角形ケ一 スの上端開口を封止する角形電池の製造方法において、 前記封口板を、 前記角形ケースの上端開口内に嵌入する凹部を設けて形成し、 角形ケー スの上端開口に前記凹部を嵌入させた状態で角形ケースと封口板とを当 接させ、 角形ケース と封口板の周縁部とが当接する当接ラインに対して 角形ケースの側方方向から レーザービームを入射させ、 この レーザービ —ムによ り 当接ラインを走査することによって角形ケースと封口板との 間を溶接することを特徴とする。
上記製造方法によれば、 封口板に形成された凹部を角形ケースの上端 開口内に嵌入させて封口板を角形ケースの上端開口に当接させるので、 外周部で角形ケースと封口板とが当接する当接ライ ンの内側は前記凹部 で塞がれることになり 、 当接ラインを角形ケースの側方方向からレーザ ―ビームで走査して溶接すると きのスパッタが電池内部に侵入すること が防止される： また、 レーザー溶接による溶け込みが角形ケースの材厚 を越えたよ う な場合にも、 材厚を越えた溶け込みは凹部に至るので、 溶 け込みによる金属溶融物が電池內部に侵入するこ とが防止される。 図面の簡単な説明
図 1 は、 本発明の第 1 の実施形態に係る角形電池の斜視図であり、 図 2 は、 角形ケースの開口端の平面図であり 、 図 3 ( a ) は当接ライン に対する各辺毎のレーザービームの走査方向を示す平面図であり、 図 3 ( b ) は当接ライ ンに対する レーザービームの入射方向を示す側面図で ある一 - 図 4は、 レーザ一ビームの入射方向を傾斜させた作用効果を説明する 説明図であり 、 図 5は、 本発明の第 2の実施形態に係る角形電池の外観 形状を示す斜視図であり 、 図 6は、 嵌入部を形成した封口板の構造を示 す一部断面図である。
図 7 は、 角部に対する レーザ一ビームの焦点距離差の発生を説明する 説明図であり 、 図 8は、 レーザービームの反射による弊害を防止するビ —ム方向の変化を示す平面図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 添付図面を参照して本発明の一実施形態について説明し、 本発 明の理解に供する。
図 1 は、 本発明の第 1 の実施形態に係る角形電池の外観形状を示して おり 、 発電要素を収容した角形ケース 1 の開口端に封口板 2を溶接接合 することによ り 、 角形ケース 1 内を密閉封止して角形電池が製造される < 前記角形ケース 1 は、 4角形状の有底筒状に形成され、 その開口端の平 面形状は、 図 2に示すよ う に、 長辺 a 、 b、 及び短辺 c 、 dが直線で、 各角部 e が所定半径の曲線に形成されている。
封口板 2は、 この角形ケースの開口端の外形寸法と同一寸法の外形形 状に形成されている： この角形ケース 1 の開口端上に封口板 2を載置し 各辺 a 〜 dの直線の間を角部 e の曲線でつないだ当接ライ ンを レ一ザ一 溶接する こ と によ り 、 角形ケース 1 の開口端は封口板 2によって密閉封 止される： この角形ケース 1 の開口端と封口板 2 との間の溶接方法につ いて以下に説明する：
図 3 ( a ) は、 角形ケース 1 をその開口端が上向き となる鉛直方向に して所定位置に配置し、 開口端を覆って封口板 2 を载置した状態を上方 から見た状態を示しており 、 図 3 ( b ) に示すよ うに角形ケース 1 と封 口板 2 との当接ライ ン 4にレーザービーム 3 a 〜 3 d を照射し、 各レ一 ザ一 ビーム 3 a 〜 3 d を長辺 a 、 b 、 短辺 c 、 ci に平行に走査して当接 ライ ン 4 を レーザー溶接し、 角形ケース 1 の開口端を封口板 2で密閉封 止する。 このよ う に各レーザ一ビーム 3 a 〜 3 d による走査方向は各辺 a 〜 d に沿つた一直線なので、 その移動制御は容易であり 、 精密な溶接 動作を行わせるこ と ができ る また、 前記当接ライ ン 4に対する レーザ — ビーム 3 の照射方向は、 図 3 ( b ) に示すよ う に、 水平面に対して角 度 αの上向き方向と して当接ライン 4 を走査するよ う に設定されている t なお図 3 ( a ) に示すよ うに平面視したとき、 レーザービーム 3の照射 方向は前記当接ライン 4に対し直角に入るよ う に設定されている。 しか し、 図 8 を用いて後述しているよ う に、 レーザービーム 3 a 〜 3 dそれ ぞれの平面視したときの照射角度を、 各辺 a 、 b 、 c 、 dに直交する方 向から角度 Θ に傾けるよ うに設定すること もできる。
このよ う に当接ライ ン 4に対する レーザ一 ビーム 3 a 〜 3 dそれぞれ の水平方向からの照射角度を角度ひ で上向きに入射させることによ り 、 レーザー溶接による熱的影響が電池内部に及ばないよ うにすることがで きる- 本実施形態による レーザ一溶接の方向は、 発電要素を収容した角 形ケース 1 の上端に対して側方から溶接するのでレーザー溶接による熱 的影響が電池内部に及ぶことは少ないが、 この照射角度の傾きによ り 、 角形ケース 1 の材厚誤差によ り溶け込みが電池内部に至ったよ うな場合 に有効となる：
角形ケース 1及び封口板 2は軽量化や薄型化のために薄いアルミ ニゥ ム板を加工して形成されているため、 それらの間の溶接に際しても精度 が要求される：. しかしながら、 それらの加工精度には限界があり 、 特に 角形ケース 1 は絞り加工して有底筒状に形成されるため、 その材厚にば らつきが生じやすく なる- そのため、 レーザ一ビーム 3 a 〜 3 dそれぞ れの照射による当接ライン 4の溶け込み量を一定に設定しておいても、 材厚のばらつきによ り溶け込みが電池内部にまで達するこ とがある。 図 4は当接ライ ン 4に対する レーザ一溶接の状態を断面状態で説明するも ので、 図 4 ( a ) に示すよ う に、 当接ライン 4に対して水平方向からレ —ザ一ビーム 3 を入射させた場合、 前記のよ うに材厚のばらつきによ り 溶け込みが図示破線のよ う に電池内部にまで達する場合が生じる。 電池 内部には発電要素が収容されているので、 溶け込みが電池内部にまで達 する と 、 角形ケース 1 及び封口板 2が溶融したスパッ タが電池内部に飛 散するこ とになり 、 内部短絡による電池不良を発生させる原因となる。 そこで、 図 4 ( b ) に示すよ う に、 レーザービーム 3の照射方向を斜上 方向にして当接ライ ン 4に入射させるよ うにする と、 溶け込みの進行方 向は封口板 2側に向いているので、 溶け込みが深く なつたと きにも、 破 線で示すよ う に電池内部に至らず、 材厚のばらつきによるスパッタの電 池内部への飛散は防止される。
レーザー溶接の手順は、 長辺 a 、 b、 短辺 c 、 dに平行な直線で 4本 の レーザ—ビーム 3 a 、 3 b 、 3 c 、 3 d で走査すれば、 各角部 e を含 む各辺 a 、 b 、 c 、 d に対する溶接動作が同時進行するので、 載置した 封口板 2 を角形ケース 1 上に仮止めしない状態でも封口板 2 の位置ずれ は生じず効率的に溶接加ェを行う ことができる。 また、 対向する 2辺、 例えば各角部 e を含む短辺 c 、 d を同時に溶接し、 次に残された各角部 e を含む 2辺を同時にまたは順次溶接する こ と もできる： また、 角形ケ ース 1 に封口板 2 を載置した状態が位置ずれしないよ うに仮止めしてお けば、 任意の角部 e を含む 1 辺から順次溶接していく よ うにすること も できる：
次に、 本発明の第 2の実施形態に係る角形電池の製造方法について 説明する。
図 5に示す第 2 の実施形態に係る角形電池は、 角形ケース 1 の開口端に 嵌合する嵌入部が形成された封口板 5 を開口端にレーザー溶接して角形 ケース 1 を密閉封止するよ うに構成されている：
前記封口板 5には、 図 5 に示すよ うに、 周辺部を除いた部分を凹設し て、 角形ケース 1 の開口端に嵌合する嵌入部 （凹部） 5 a が形成されて いる。 前記封口板 5 の嵌入部 5 a は、 図 6 に一部断面と して示すよ うに 角形ケース 1 の開口端内に嵌合している。 そして、 図示するよ うに角形 ケース 1 と封口板 5 と が当接する当接ライ ン 4 に対して角形ケース 1 の 側方から レーザービーム 3 を照射して溶接する と き、 加工誤差によ り 当 接ライン 4 に隙間が生じているよ うな場合や、 溶け込み量が角形ケース 1 の板厚を越えたよ う な場合にも、 当接ライ ン 4 の電池内部側が嵌入部 5 a で塞がれているので、 溶融したスパッタが電池内部に飛散すること がない
レーザ一溶接は、 第 1 の実施形態と同様に図 3 ( a ) に示すように、 各辺 a 、 b 、 c 、 d の直線と平行にレーザービーム 3 a 〜 3 d で当接ラ イ ン 4を走査して溶接する。 本実施形態においては、 図 6に示すよ うに 当接ライン 4の電池内部側は嵌入部 5 a で塞がれているので、 第 1 の実 施形態のよ う にレーザービーム 3の照射方向を上向きに傾斜させなく て も、 角形ケース 1 の側方から当接ライン 4に直行する方向から入射させ るこ とができる。 この封口板 5の構成においても斜上方向にレーザービ ーム 3 a〜 3 d を入射させれば、 よ り効果的であるこ とは言うまでもな 以上説明した第 1及び第 2 の実施形態において、 各辺 a、 b、 c、 d に対して平行にレーザービーム 3で走査すると き、 曲線に形成された各 角部 e ではレーザ一ビーム 3 の焦点位置が遠く なり 、 角部 e における レ 一ザ一溶接の能力が低下するこ とになる： 即ち、 図 7 に示すよ うに、 レ —ザ一ビーム 3 a について見れば、 走査開始位置は角部 e の曲線上にあ り 、 長辺 a を走査する位置とは レーザ一ビーム 3 a の焦点位置に最大で 距離差 |3 が生じる。 この状態は走査終了位置でも同様で、 図 7に示すレ —ザ一ビーム 3 c で見れば、 短辺 c を走査する位置とはレーザービーム 3 c の焦点位置に最大で距離差 /3が生じる。 この距離差 ]3 による角部 e の溶接強度の低下は、 次に示す溶接方法によって解消される。
第 1 の方法は、 レ一ザ一ビーム 3 a〜 3 dが角部 e を走査する位置に おいて、 各辺 a〜 d との距離差に対応させてレーザー出力を変化させる ものである， 即ち、 焦点位置が遠く なる角部 e における溶接能力の低下 を レーザ—出力の増加で補う こ とができるので、 当接ライ ン 4の全周に わたって均一な溶接がなされるこ とになる c
第 2 の方法は、 レーザービーム 3 a〜 3 dが角部 e を走查する位置に おいて、 レーザーパルスの発射時間間隔を各辺 a〜 d との距離差に対応 させて変化させるものである。 即ち、 距離差が大き く なるに従ってレー ザ一パルスの発射時間間隔を短く し、 距離差が大き く なる方向ではレー ザ一パルスの発射時間間隔を短く なるよ うに制御する。 このよるレーザ 一パルスの発射時間間隔の変化によ り 、 距離差は レ一ザ一ビーム 3 の単 位時間当たり の照射量で補われるので、 当接ライ ン 4 の全周にわたって 均一な溶接がなされる ことになる。 また、 第 2 の実施形態において、 図 8に示すよ うに、 レーザービ一ム 3 a 〜 3 dそれぞれの水平方向の照射角度を、 各辺 a 、 b 、 c 、 dに直 交する方向から角度 Θ に傾ける ことによ り 、 当接ライン 4に照射された レーザービーム 3が反射したと きの反射光がレーザービーム発射口に戻 るこ とがなく 、 反射光による レーザービーム発射口の損傷が防止される ( また、 この照射角度の走査ライ ン方向への傾きによ り 、 角部 e に対する レーザービーム 3 の入射角度を深く することができるので、 レーザービ —ム 3 の反射が少なく 、 レーザ一溶接の効率を高めることができる。 産業上の利用可能性
以上の説明の通り本発明の溶接方法によれば、 溶接による溶け込みは 電池の側方から封口板側に向かう方向と なるので、 薄板材料であるこ と から溶け込みが角形ケースの板厚を越えたよ う な場合にも、 溶接による スハッタが電池内部に及ぶことがなく スパッタが原因となる内部短絡の 発生を解消することができる：
また、 角形ケースの上端開口内に嵌入部を嵌入させた状態で封口板を 角形ケースの上端開口に当接させ、 角形ケースの側方から照射される レ 一ザ一ビームによ り 当接ライ ンを走査する溶接方法では、 当接ライ ンの 電池内部側は、 封口板の嵌入部によって塞がれているので、 加工誤差に よ り 当接ライ ンに隙間が生じている場合や溶け込み量が角形ケースの板 厚を越えたよ うな場合にも、 溶融したスハッタが電池内部に飛散するこ とが防止され、 スパッタの電池内部への侵入による内部短絡を発生させ ることはない。 従って、 本発明は、 内部短絡による電池不良を発生させ ず、 かつ長期にわたって安定した密閉性を有するというニーズへの技術 的な対応と して有用である：

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 四角形の 4辺 （ a 、 b 、 c 、 d ) が直線で各角部 （ e ) が所定半径 の曲線となる上端開口形状に形成された有底角筒形状の角形ケース
1 ) 内に発電要素を収容し、 この角形ケース （ 1 ) の上端開口に封口 板 （ 2 ) をレーザー溶接するこ とによ り 、 封口板 （ 2 ) によって角形ケ ース （ 1 ) の上端開口を封止する角形電池の製造方法において、
前記角形ケース （ 1 ) の上端開口に、 封口板 （ 2 ) を当接させ、 角形 ケース （ 1 ) と封口板 （ 2 ) とが当接する当接ライン （ 4 ) に対して、 角形ケース （ 1 ) の側方から斜上方向に照射される レーザービーム （ 3 a 〜 3 d ) を入射させ、 こ の レーザービーム （ 3 a 〜 3 d ) によ り 当接 ライン （ 4 ) を走査することによって角形ケース （ 1 ) と封口板 （ 2 ) との間を溶接する ことを特徴とする角形電池の製造方法：
2 . 四角形の 4辺 （ a 、 b 、 c 、 d ) が直線で各角部 （ e ) が所定半径 曲線となる開口端形状に形成された有底角筒形状の角形ケース （ 1 ) 内に発電要素を収容し、 こ の角形ケース （ 1 ) の上端開口に封口板
(' δ ) をレーザー溶接する こ とによ り 、 封口板 （ 5 ) によって角形ケ一 ス （ 】 ） の上端開口を封止する角形電池の製造方法において、
前記封口板 （ 5 ) を、 前記角形ケー ス （ 1 ) の上端開口内に嵌入する 凹部 （ 5 a ) を設けて形成し、 角形ケース （ 1 ) の上端開口に前記凹部 ( 5 a ) を嵌入させた状態で角形ケース （ 1 ) と封口板 （ 5 ) とを当接 させ、 角形ケース （ 1 ) と封口板 （ 5 ) の周縁部とが当接する当接ライ ン （ 4 ) に対して、 角形ケース （ 1 ) の側方方向から レーザービーム ( 3 ) を入射させ、 こ の レーザ一ビーム （ 3 ) によ り 当接ライン （ 4 ) を走査する こ とによって角形ケース （ 1 ) と封口板 （ 5 ) との間を溶接 するこ とを特徴とする角形電池の製造方法：
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