WO2007080896A1

WO2007080896A1 - 組電池における接続板の溶接方法

Info

Publication number: WO2007080896A1
Application number: PCT/JP2007/050177
Authority: WO
Inventors: Kazuo Kojima; Yasuyuki Tsunakawa
Original assignee: Sanoh Kogyo Kabushiki Kaisha
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2007-01-10
Publication date: 2007-07-19
Also published as: JP2007184184A; JP5005220B2

Abstract

　溶接工程を予備通電工程と本溶接工程に分け、予備通電工程では。接続板を電池に本溶接を行う直前に、抵抗溶接機の電極で該接続板を前記電池セルに押し付け、本溶接に通電する電流よりも小さい電流を本溶接の通電時間よりも短い時間通電し、本溶接工程では、前記抵抗溶接機の電極での加圧を維持したまま、本溶接に必要な所定の大きさの電流を所定の時間通電し、該電極を前記電池セルに溶接する。これにより、無効電流のばらつきによる溶接電流が影響を受けることをなくし、安定した溶接を行うことができるようにする。

Description

明細書

組電池における接続板の溶接方法

技術分野

[0001] 本発明は、組電池の電池セル同士を接続する接続板の溶接方法に係り、特に、銅を主な材質とする接続板を安定して電池セルの電極に溶接できるようにする溶接方法に関する。

背景技術

[0002] 二次電池力なる電池セルを直列または並列につな、だ組電池は、電動式自転車

、ノ、イブリツド車をはじめとして、さまざまな用途に広く利用されている。そして近年では、バッテリの高容量化、高密度化が急速に進んでいる。

[0003] この種の組電池では、電池セル同士を直列または並列に接続するために長方形の接続板が用いられており、この接続板を抵抗溶接により溶接して、る。

[0004] そこで、図 7に従来の接続板を示す。図 7(A)は接続板の平面図、図 7(B)は接続板の側面図である。

[0005] 図 7において、参照番号 1は接続板を示し、この接続板 1は、長方形の金属製薄板であって、図 7(B)に示すように、中央部 2が平行にせり上がった段形状となっている。そして、接続板 1の両側短辺の中央からは、スリット 4が長辺と平行に中央部 2に達する位置まで延びて、る。これらのスリット 4の両側には溶接ビード 5が形成されて、る。接続板 1の材料には、従来は、ニッケル薄板材、鉄の薄板にニッケルめっきを施したものや、銅板の表裏両面にニッケル薄板を接合したクラッド材等が用いられて、る。

[0006] このような接続板 1を抵抗溶接により電池セル 7に溶接する場合、図 8に示すように、溶接電極 6で接続板 1を電池セル 7に押し付けた状態で電流を流す。これにより、電気抵抗により発生するジュール熱により溶接ビード 5が溶け、接続板 1を電池セル 7 の電極に溶接することができる。

[0007] 接続板 1の材質としては、電池用の接続板としての本来の機能からいえば電気抵抗の低い銅が好ましい。しかし、銅の接続板を抵抗溶接するとなると、導電率の高さという長所が逆に障害になる。 [0008] そこで、本出願人は、図 9に示すような組電池の接続板 1を提案して、る（特許第 3 636603号公報)。この接続板 1では、スリット 4、 4を長くして、その間の接続部 8が細い形状になっている。この接続板 1では、スリット 4が長ぐまた瞬間的な無効電流で接続部 8が溶断することで、無効電流の影響が少なくなる。

発明の開示

[0009] し力しながら、接続板 1が銅製の場合、接続部 8の溶断に使われる無効電流の大きさにばらつきがあることによって、抵抗溶接電流が一定せず、溶接強度にばらつきが生じるという問題がある。また、プレス加工の精度による接続板 1の表面粗さの違いや、プレス加工での残留物の付着により、溶接ビード 5が溶融する時に過剰なジュール熱が生じ、スパークが発生するという問題がある。

[0010] そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、溶接直前の接続板の状態を均一な状態とし、また、無効電流のばらつきによって溶接電流が影響を受けることをなくし、安定した溶接を行うことができるようにした組電池における接続板の溶接方法を提供することにある。

[0011] 前記の目的を達成するために、本発明は、複数の電池セルからなる組電池において電池セル同士を接続する接続板を該電池セルに抵抗溶接により溶接する方法であって、前記接続板を電池セルに本溶接を行う直前に、抵抗溶接機の電極で該接続板を前記電池セルに押し付け、本溶接に通電する電流よりも小さヽ電流を本溶接の通電時間よりも短!、時間通電する予備通電工程と、前記抵抗溶接機の電極での加圧を維持したまま、本溶接に必要な所定の大きさの電流を所定の時間通電し、該電極を前記電池セルに溶接する本溶接工程と、カゝらなることを特徴とするものである

[0012] また、本発明は、複数の電池セル力なる組電池において電池セル同士を接続する接続板を該電池セルに抵抗溶接により溶接する方法であって、前記接続板として、接続板本体に長手方向に延びるスリットを有し、該スリットの終止する部分に溶接時の瞬間的無効電流で溶断可能な細部を有する銅を主材料とする接続板を用い、前記接続板を電池セルに本溶接を行う直前に、抵抗溶接機の電極で該接続板を前記電池セルに押し付け、本溶接に通電する電流よりも小さい電流を本溶接の通電時間よりも短い時間通電し、前記細部を溶断する予備通電工程と、前記抵抗溶接機の電極での加圧を維持したまま、本溶接に必要な所定の大きさの電流を所定の時間通電し、該電極を前記電池セルに溶接する本溶接工程と、カゝらなることを特徴とするものである。

[0013] さらに、本発明は、複数の電池セル力なる組電池において電池セル同士を接続する接続板を該電池セルに抵抗溶接により溶接する方法であって、前記接続板として、接続板本体の両側の短辺力それぞれ長手方向に中央部まで延びるスリットを有する接続板を用い、前記接続板を電池セルに本溶接を行う直前に、抵抗溶接機の電極で該接続板を前記電池セルに押し付け、本溶接に通電する電流よりも小さヽ電流値の電流を本溶接の通電時間よりも短!ヽ時間通電し、前記細部を溶断する予備通電工程と、前記抵抗溶接機の電極での加圧を維持したまま、本溶接に必要な所定の大きさの電流を所定の時間通電し、該電極を前記電池セルに溶接する本溶接工程と、力もなることを特徴とするものである。

[0014] 本発明では、前記予備通電工程での通電電流は本溶接工程での通電電流の 70 %以下で、かつ通電時間は、本溶接工程での通電時間の 50%以下であることが好ましい。

[0015] 本発明によれば、本溶接に先だって予備通電を行うことにより、溶接直前の状態を均一な状態とし、また、無効電流のばらつきによる影響を受けずに、安定した溶接を行うことができ、とりわけ銅を主材料とする接続板でも安定した溶接が可能となる。図面の簡単な説明

[0016] [図 1]図 1は、本発明による組電池における接続板の溶接方法の第 1実施形態で用いる接続板を示し、図 1(A)は平面図、図 1(B)は側面図である。

[図 2]図 2は、本発明の第 1実施形態による溶接方法での溶接電流の変化を示すダラフである。

[図 3]図 3は、本発明の第 1実施形態における予備通電工程を示し、図 3(A)は側面図、図 3(B)は平面図である。

[図 4]図 4は、本発明の第 1実施形態における本溶接工程を示し、図 4(A)は側面図、図 4(B)は平面図である。 [図 5]図 5は、本発明の第 2実施形態における予備通電工程を示し、図 5(A)は側面図、図 5(B)は平面図である。

[図 6]図 6は、本発明の第 2実施形態における本溶接工程を示し、図 6(A)は側面図、図 6(B)は平面図である。

[図 7]図 7は、従来技術による組電池の接続板を示し、図 7(A)は平面図、図 7(B)は側面図である。

[図 8]図 8は、従来の接続板の溶接工程を説明する側面図である。

[図 9]図 9は、従来技術の他の例による組電池の接続板を示す平面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0017] 以下、本発明による組電池における接続板の溶接方法の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。

[0018] 第 1実施形態

図 1は、本発明の第 1実施形態による溶接方法に使用する接続板 10を示す。この実施形態では、接続板 10の材料には銅が用いられている。接続板 10の表面には、 Niめっきが施されている力これに限定されるものではなぐ何もめつきされていない銅板自体を用いることちでさる。

[0019] 接続板 10の本体の中心線上にそって長手方向にスリット 12が形成されている。このスリット 12は、接続板 10の長辺と平行に延びて、胴部 11を 2つに隔てている。そして、このスリット 12は、接続板 10の本体の両端部まで延び、短辺に近い位置で終止するようになつている。このようにして、スリット 12は、閉じたスリット 12になっており、この接続板 10の両端部には細部 14が形成されている。この細部 14は、溶接時に接続板 10に発生する瞬間的無効電流で溶断可能な細さに形成されている。なお、図 1において、接続板 10の裏面にはスリット 12の両側に溶接ビード 5が形成されている。

[0020] 次に、以上のような接続板 10を電池セルに溶接する方法の手順について、図 2乃至図 4を参照しながら説明する。

[0021] 接続板 10を電池セル 7に抵抗溶接する場合、図 3(A)に示すように、抵抗溶接機の溶接電極 6で接続板 10を電池セル 7の電極に押し付けたままの状態で通電する。本実施形態による溶接方法では、図 2に示すように、 2段階に分けて通電を行う。 [0022] この図 2は、抵抗溶接の過程での溶接電流の変化を示すグラフである。

[0023] 図 2において、本溶接を行う直前に第 1段階の通電を行うのが予備通電工程であり、第 2段階の通電を行うのが本溶接工程である。

[0024] 予備通電工程では、本溶接での本通電電流値 Iよりも低い予備通電電流値 10で電流を流す。予備通電電流値 10は、接続板 10の材料や板厚により異なるが、最大でも本通電電流値 Iの 70%である。また、予備通電工程での通電時間 TOは、本溶接の通電時間 Tの約 50%以下であることが好ましい。なお、溶接電極 6による加圧力は、予備通電工程および本溶接工程を通じてほぼ一定に維持される。

[0025] 本実施形態によれば、本溶接を行う直前に予備通電を行！ヽ、本溶接で通電する電流 Iよりも小さ、電流値の電流 10を本溶接通電時間よりも短、通電時間 TOで通電することにより、接続板 10には瞬間的に無効電流が流れる。この無効電流は、図 3(B) に示すように、接続板 10の両端にある細部 14を流れ、この細部 14を瞬間的に溶断させる。また、無効電流が流れた瞬間に、溶接ビード 5が加熱され、瞬間的にその表面の凹凸が溶けて平滑になり、また表面に付着していた残留物が焼失する。

[0026] こうして予備通電工程が終了すると、図 4(A)において、そのまま電極 6での加圧を維持したまま本通電電流値 Iで通電する。この通電により生じる熱によって、溶接ビード 5が溶融するので（図 4(B))、接続板 10を電池セル 7に溶接することができる。この本溶接では、上述したように、予備通電を実施することで、溶接ビード 5の状態を一定の状態とするとともに、接続板 10の両端の細部 14を溶断しておくことで、本溶接で接続板 10に無効電流が発生するのを阻止できるので、銅を材料としている接続板 1 0であるにも関わらず安定した溶接が可能となる。

[0027] 実際、肉厚 0. 5mmの銅製接続板を下記の条件で電池セルに溶接したところ、溶接打点数 1000箇所で一度もスパークが発生しな力つた。これは、無効電流の影響が小さくなり本溶接を安定した条件で行えるためと考えられる。

[0028] 予備通電電流： 2. OkA、通電時間： 5. Omsec

本溶接電流：6. 9KA 通電時間： 10. Omsec

加圧力： 20. Okgf

なお、板厚が、 0. 2〜1. Omの範囲にある接続板であれば、同様に安定した溶接を行うことができる。

[0029] 第 2実施形態

次に、本発明の第 2実施形態による接続板の溶接方法について、図 5、図 6を参照して説明する。

[0030] この第 2実施形態は、図 7に示した従来形の接続板 1を用いる場合の実施形態である。

[0031] この接続板 1では、その両側短辺の中央からは、スリット 4が長辺と平行に中央部 2 に達する位置まで延びることで、開いたスリットとなっており、第 1実施形態と異なり、両端に細部 14がない形状である。スリット 4の長さは、接続板 1の長さの 30〜40%であり、図 7(B)に示されるように、スリット 4のない中央部全体がスリット 4のある部分に比ベて一段高い平坦な部分になっている。溶接ビード 5は、接続板 1の裏面でスリット 4 の両側に形成されている。接続板 1の板厚は、この実施形態では 0. 5ミリ程度である力好適な板厚の範囲は 0. 2〜1. 0ミリである。

[0032] このような接続板 1の場合、材料にはニッケル薄板材、鉄の薄板にニッケルめっきを施したものや、銅板の表裏両面にニッケル薄板を接合したクラッド材などが用いられている。

[0033] この第 2実施形態では、図 5(A)に示すように、接続板 1を電池に本溶接を行う直前に、電気抵抗溶接機の電極 6で接続板 1を電池セル 7に押し付け、予備通電を行う点は、第 1実施形態と同様である。図 2に示したように、この予備通電では、本溶接に通電する電流 Iよりも小さ、電流値の電流 10を本溶接の通電時間 Tよりも短ヽ通電時間 TOで流すことにより、瞬間的に図 5(B)に示すように無効電流が流れる。この結果、溶接ビード 5が加熱され、瞬間的にその表面の凹凸が溶けて平滑になり、また表面に付着していた残留物が焼失する。なお、予備通電電流値 10は、接続板 10の材料や板厚により異なる力最大でも本通電電流値 Iの 70%である。また、予備通電工程での通電時間 TOは、本溶接の通電時間 Tの約 50%以下であることが好まし、。

[0034] このように予備通電をして溶接ビード 5の表面を一定の状態にしてから、図 6に示すように、本溶接を実施し、抵抗溶接機の電極 6での加圧を維持したまま、本溶接に必要な所定の大きさの電流を所定の通電時間が経過するまで流し、電極 6を電池セル 7に溶接する。

[0035] 以上の第 2実施形態によれば、本溶接を行う直前に予備通電を行い、本溶接に通電する電流よりも小さ!ヽ電流値の電流を本溶接通電時間よりも短!ヽ通電時間で通電することにより、接続板 10に瞬間的に無効電流を流し、溶接ビード 5の状態を整えることができるので、本溶接を一定の状態で行えるようになり、安定した溶接が可能となる。

[0036] 以上、本発明に係る溶接方法について、好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明では、接続板 10を溶接する場合、セル電池の直列接続、並列接続、直列と並列の組み合わせのいずれにも利用できることはもちろんである。

Claims

請求の範囲

[1] 複数の電池セル力なる組電池にぉ、て電池セル同士を接続する接続板を該電池セルに抵抗溶接により溶接する方法であって、

前記接続板を電池セルに本溶接を行う直前に、抵抗溶接機の電極で該接続板を前記電池セルに押し付け、本溶接に通電する電流よりも小さ！/、電流値の電流を本溶接の通電時間よりも短い時間通電する予備通電工程と、

前記抵抗溶接機の電極での加圧を維持したまま、本溶接に必要な所定の大きさの電流を所定の時間通電し、該電極を前記電池セルに溶接する本溶接工程と、力もなることを特徴とする組電池における接続板の溶接方法。

[2] 前記予備通電工程での通電電流の電流値は本溶接工程での通電電流の 70%以下で、かつ通電時間は、本溶接工程での通電時間の 50%以下であることを特徴とする請求項 1記載の組電池における接続板の溶接方法。

[3] 複数の電池セル力なる組電池にぉ、て電池セル同士を接続する接続板を該電池セルに抵抗溶接により溶接する方法であって、

前記接続板として、接続板本体に長手方向に延びるスリットを有し、該スリットの終止する部分に溶接時の瞬間的無効電流で溶断可能な細部を有する銅を主材料とする接続板を用い、

前記接続板を電池セルに本溶接を行う直前に、抵抗溶接機の電極で該接続板を前記電池セルに押し付け、本溶接に通電する電流よりも小さ！、電流値の電流を本溶接の通電時間よりも短!ヽ時間通電し、前記細部を溶断する予備通電工程と、前記抵抗溶接機の電極での加圧を維持したまま、本溶接に必要な所定の大きさの電流を所定の時間通電し、該電極を前記電池セルに溶接する本溶接工程と、力もなることを特徴とする組電池における接続板の溶接方法。

[4] 前記予備通電工程での通電電流の電流値は本溶接工程での通電電流の 70%以下で、かつ通電時間は、本溶接工程での通電時間の 50%以下であることを特徴とする請求項 3に記載の組電池における接続板の溶接方法。

[5] 前記接続板は、両端部に溶接ビードを有し、銅板または表面をニッケルメツキで被覆した銅板力なることを特徴とする請求項 3に記載の組電池における接続板の溶接方法。

[6] 前記接続板の肉厚は、 0. 2〜1. 0ミリであることを特徴とする請求項 5に記載の組電池における接続板の溶接方法。

[7] 複数の電池セル力なる組電池にぉ、て電池セル同士を接続する接続板を該電池セルに抵抗溶接により溶接する方法であって、

前記接続板として、接続板本体の両側の短辺カゝらそれぞれ長手方向に中央部まで延びるスリットを有する接続板を用い、

[8] 前記予備通電工程での通電電流の電流値は本溶接工程での通電電流の 70%以下で、かつ通電時間は、本溶接工程での通電時間の 50%以下であることを特徴とする請求項 7に記載の組電池における接続板の溶接方法。

[9] 前記接続板は、両端部に溶接ビードを有し、ニッケル薄板材、鉄の薄板材の表面をニッケルめっき層で被覆したもの、若しくは、銅板の表裏両面にニッケル薄板を接合してなるクラッド材力なることを特徴とする請求項 7に記載の組電池における接続板の溶接方法。

[10] 前記接続板の板厚は、 0. 2〜1. 0ミリであることを特徴とする請求項 9に記載の組電池における接続板の溶接方法。