WO2014002560A1 - 電池およびその製造方法 - Google Patents

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WO2014002560A1
WO2014002560A1 PCT/JP2013/059521 JP2013059521W WO2014002560A1 WO 2014002560 A1 WO2014002560 A1 WO 2014002560A1 JP 2013059521 W JP2013059521 W JP 2013059521W WO 2014002560 A1 WO2014002560 A1 WO 2014002560A1
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battery case
lid member
battery
welding
case body
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PCT/JP2013/059521
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中山　博之
鈴木　哲
貴司 原山
洋一 成瀬
薫 梶田
敏也 岡田
崇正 梶原
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トヨタ自動車株式会社
プライムアースＥｖエナジー株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a battery in which a power generation element is enclosed in a flat battery case and a method for manufacturing the same. More specifically, an external terminal member that is connected to the power generation element and functions as an external terminal is provided through the lid member of the battery case, and an insulating member that insulates the external terminal member from the lid member is a lid member.
  • the present invention relates to a battery disposed on the outer surface side of the battery and a manufacturing method thereof.
  • Examples of conventional batteries include those described in Patent Document 1.
  • the battery shown in FIG. 2 of the same document has a flat overall shape by fitting a “sealing plate 31” into an opening of an “exterior can 10” that is open on one side.
  • a “spiral electrode body 20” is accommodated inside the outer can 10.
  • the sealing plate 31 is fixed to the outer can 10 by welding the boundary between the opening end surface of the outer can 10 and the sealing plate 31. This welding is performed by irradiating the “laser beam 50” from above on the welding location.
  • Patent Document 1 JP 2000-268781
  • Patent Document 1 has the following problems. As shown in FIG. 2 of Patent Document 1, the sealing plate 31 is provided with a “pole terminal 32” and a “gasket 33” surrounding it. And since the external shape of a battery is flat shape, there exists a location with little space
  • an insulator corresponding to the gasket 33 may be provided so as to protrude outward from the outer surface of the lid member corresponding to the sealing plate 31. Particularly in such a case, the insulator may be burned by being beaten by a plume (metal vapor or plasma) coming out of the melting point during welding. This leads to deterioration of the insulating material and causes failure of insulation and sealing.
  • an object of the present invention is to provide a battery and a method for manufacturing the same in which the member on the lid member is not burned by the plume during welding.
  • a battery according to an aspect of the present invention has a flat battery case body with a built-in power generation element and one of which is open, a shape having a long side portion and a short side portion, and a lid that closes the opening portion of the battery case body
  • a battery member having an external terminal member that is connected to the power generation element in the battery case body and is partially exposed to the outside and provided through the lid member, at least on the outer surface side of the lid member And an insulating member for insulating the external terminal member from the lid member.
  • the distance between the edge of the insulating member and the long side of the lid member is smaller than the distance between the edge of the insulating member and the short side of the lid member, and the lid member is fitted into the opening of the battery case body.
  • the weld mark extending over the outer surface of the lid member and the opening end surface of the battery case body is formed over the entire circumference of the lid member, so that the lid member is fixed to the battery case body and the interior of the battery case body is
  • the section that is sealed from the outside and faces at least the insulating member on the long side of the lid member has weld marks not only on the outer surface of the lid member and the opening end surface of the battery case body but also on the outer surface of the battery case body. This is a wide welding mark section formed so as to extend.
  • a battery manufacturing method includes a flat battery case body having a built-in power generation element and one open, and a shape having a long side portion and a short side portion.
  • the lid member is fitted into the opening of the battery case body without covering the opening end face of the battery case body, and the boundary between the outer surface of the lid member and the opening end face of the battery case body is covered with the lid member.
  • the lid member is fixed to the battery case main body and the inside of the battery case main body is sealed from the outside world.
  • the welding trace is not only on the outer surface of the lid member and the opening end surface of the battery case body, but also on the outer surface of the battery case body.
  • the first level energy is formed to extend, and the second level energy equal to or lower than the first level is used in sections other than the section where welding with the first level energy is performed.
  • the section other than the wide welding mark section includes a section on the short side of the lid member.
  • the welding trace extends over the outer surface of the lid member and the opening end surface of the battery case main body and extends only locally on the outer surface of the battery case main body.
  • the welding marks in the sections other than the wide welding mark section do not reach the outer surface of the battery case main body, or even if they extend, only locally.
  • the second level which is the level of welding energy in the section other than the wide welding mark section, is equal to or lower than the first level, and is preferably lower than the first level.
  • the central direction of the approximate sector shape applied to the arc-shaped portion of the cross-sectional shape of the weld trace is greater in the wide weld trace section than in the sections other than the wide weld trace section. It is preferable to incline outward.
  • the penetration width to the battery case body side at the boundary between the outer surface of the lid member and the battery case body at the portion not melted at the time of welding is set on the lid member side. It is preferable that the value obtained by dividing by the penetration depth to be larger in the wide welding trace section than in the section other than the wide welding trace section.
  • the boundary between the outer surface of the lid member and the battery case body in the portion not melted during welding extends from the line extending from the surface of the weld case to the battery case body side.
  • the value obtained by dividing the surface length by the surface length on the lid member side is preferably larger in the wide welding trace section than in the sections other than the wide welding trace section.
  • the external terminal member and the insulating member are provided at positions near both ends in the long side direction of the lid member, respectively, and the wide weld mark section is insulative with respect to the long side direction of the lid member. It is desirable to form over the section facing the member, the section facing the other insulating member, and the section between these sections. That is, in the battery manufacturing method of this aspect, the welding at the first level energy is performed with respect to the long side direction of the lid member, the section facing one insulating member, the section facing the other insulating member, and those sections. It is desirable to carry out over the section between these sections. This is more advantageous in terms of bonding strength between the lid member and the battery case body.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which shows the battery which concerns on embodiment. It is an enlarged view of the B section and C section of FIG. It is a figure which shows the cover member with a terminal which concerns on embodiment. It is a perspective view of the electrode body which concerns on embodiment. It is a figure which shows the positive electrode plate which comprises the same electrode body. It is a figure which shows the negative electrode plate which comprises the same electrode body. It is a figure explaining the overlapping state of the positive / negative electrode plate etc. in the same electrode body. It is the top view which looked at the battery concerning an embodiment from the upper part. It is a part of top view which looked at the battery concerning an embodiment from the upper part at the time before welding. FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view at a time point during and after welding of the X portion in FIG. 9.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view at a time point during and after welding of a Y portion in FIG. 9. It is sectional drawing in the time in the middle of welding of the Y location in a comparative example.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view for further explaining the melted portion shown in FIG. 11.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view for further explaining the melted portion shown in FIG. 11.
  • It is sectional drawing which shows the condition of the welding location before welding in a comparative example.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a battery 100 according to the embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a portion B and a portion C in FIG.
  • a member in which a symbol without parentheses and a symbol with parentheses are written in two stages are different in the B part and the C part. That is, the reference numerals without parentheses are for the B part member, and the reference numerals with parentheses are for the C part member.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a part of the lid member with terminal 115 according to the embodiment.
  • the battery 100 includes a lithium ion secondary battery that includes a rectangular box-shaped battery case body 111 having an opening 111 d and an electrode body 150 accommodated in the battery case body 111. It is a battery. Further, the battery 100 includes a plate-shaped battery case lid 113 that closes the opening 111 d of the battery case body 111. The battery case main body 111 and the battery case lid 113 are integrated by welding to constitute the battery case 110.
  • the battery case lid 113 has a rectangular plate shape, and circular through holes 113h and 113k penetrating the battery case lid 113 are formed at positions near both ends in the long side direction (left and right direction in FIG. 1). Has been.
  • a safety valve 113j is provided at the longitudinal center of the battery case cover 113. The safety valve 113j is formed integrally with the battery case lid 113 and forms a part of the battery case lid 113.
  • the safety valve 113j is formed thinner than the other part of the battery case cover 113, and a groove 113jv is formed on the upper surface thereof (see FIG. 3). As a result, the safety valve 113j operates when the internal pressure inside the battery case 110 reaches a predetermined pressure. That is, when the internal pressure reaches a predetermined pressure, the groove 113jv breaks, and the gas inside the battery case 110 is released to the outside.
  • a liquid injection port 113n for injecting an electrolyte (not shown) into the battery case 110 is formed between the safety valve 113j and the through hole 113k of the battery case lid 113 (see FIG. 1).
  • the liquid injection port 113n is sealed with a liquid injection plug 113m.
  • the battery 100 is connected to the electrode body 150 inside the battery case main body 111 and has a positive terminal member 130 and a negative terminal member 140 (outside terminal member) that extend to the outside through the through holes 113h and 113k of the battery case lid 113. ).
  • the positive terminal member 130 includes a positive connection member 135, a positive external terminal member 137, and a positive fastening bolt 139 (see FIGS. 1 and 3).
  • the positive electrode connecting member 135 is connected to the electrode body 150 and extends to the outside through the through hole 113 h of the battery case lid 113.
  • the positive external terminal member 137 is located on the battery case lid 113, that is, outside the battery case 110, and is electrically connected to the positive electrode connection member 135 outside the battery case 110.
  • the positive fastening bolt 139 is located on the battery case lid 113, that is, outside the battery case 110, and is electrically connected to or connectable to the positive external terminal member 137.
  • the positive electrode connecting member 135, the positive electrode external terminal member 137, and the positive electrode fastening bolt 139 are all made of aluminum.
  • the positive electrode connection member 135 includes a pedestal part 131, an insertion part 132, an electrode body connection part 134, and a caulking part 133 (see FIGS. 1 to 3).
  • the pedestal 131 has a rectangular plate shape and is located inside the battery case main body 111.
  • the insertion part 132 has a cylindrical shape protruding from the upper surface 131 f of the pedestal part 131 and is inserted into the through hole 113 h of the battery case lid 113.
  • the caulking portion 133 is a portion connected to the upper end of the insertion portion 132, is caulked, that is, deformed so as to expand in diameter, has a disk shape, and is electrically connected to the positive external terminal member 137. .
  • the electrode body connecting portion 134 is joined to the positive electrode mixture layer non-coated portion 151b of the electrode body 150 in a form extending from the lower surface 131b of the pedestal portion 131 to the bottom surface 111b side of the battery case body 111. Thereby, the positive electrode connection member 135 and the electrode body 150 are electrically and mechanically connected.
  • the positive external terminal member 137 has a substantially Z shape in a side view.
  • the positive external terminal member 137 includes a fixing portion 137f fixed by the crimping portion 133, a connecting portion 137g connected to the positive fastening bolt 139, and a connecting portion 137h connecting the fixing portion 137f and the connecting portion 137g. ing.
  • a through hole 137b is formed in the fixing portion 137f, and the insertion portion 132 of the positive electrode connection member 135 is inserted into the through hole 137b.
  • the connecting portion 137g is also formed with a through hole 137c penetrating therethrough.
  • the positive electrode fastening bolt 139 has a rectangular plate-shaped head portion 139b and a columnar shaft portion 139c. A portion on the tip side of the shaft portion 139c is a screw portion 139d. The shaft portion 139c of the positive electrode fastening bolt 139 is inserted into the through hole 137c of the positive electrode external terminal member 137.
  • the negative electrode terminal member 140 includes a negative electrode connection member 145, a negative electrode external terminal member 147, and a negative electrode fastening bolt 149 (see FIGS. 1 and 3).
  • the negative electrode connection member 145 is connected to the electrode body 150 and extends to the outside through the through hole 113 k of the battery case lid 113.
  • the negative external terminal member 147 is located on the battery case lid 113, that is, outside the battery case 110, and is electrically connected to the negative electrode connection member 145 outside the battery case 110.
  • the negative electrode fastening bolt 149 is located on the battery case lid 113, that is, outside the battery case 110, and is electrically connected to or connectable to the negative electrode external terminal member 147.
  • the negative electrode connection member 145, the negative electrode external terminal member 147, and the negative electrode fastening bolt 149 are all made of copper.
  • the negative electrode connection member 145 includes a pedestal portion 141, an insertion portion 142, an electrode body connection portion 144, and a caulking portion 143 (see FIGS. 1 to 3).
  • the pedestal portion 141 has a rectangular plate shape and is located inside the battery case body 111.
  • the insertion portion 142 has a cylindrical shape protruding from the upper surface 141 f of the pedestal portion 141 and is inserted into the through hole 113 k of the battery case lid 113.
  • the caulking portion 143 is a portion connected to the upper end of the insertion portion 142, and is caulked, that is, deformed so as to expand in diameter, has a disk shape, and is electrically connected to the negative external terminal member 147. .
  • the electrode body connecting portion 144 is joined to the negative electrode mixture layer non-coated portion 158b of the electrode body 150 in a form extending from the lower surface 141b of the pedestal portion 141 toward the bottom surface 111b of the battery case body 111. Thereby, the negative electrode connection member 145 and the electrode body 150 are electrically and mechanically connected.
  • the negative external terminal member 147 has a substantially Z shape in side view.
  • the negative external terminal member 147 includes a fixing portion 147f fixed by the crimping portion 143, a connecting portion 147g connected to the negative fastening bolt 149, and a connecting portion 147h connecting the fixing portion 147f and the connecting portion 147g. ing.
  • a through hole 147b is formed in the fixing portion 147f, and the insertion portion 142 of the negative electrode connection member 145 is inserted into the through hole 147b.
  • the connecting portion 147g is also formed with a through hole 147c penetrating therethrough.
  • the negative electrode fastening bolt 149 has a rectangular plate-shaped head portion 149b and a columnar shaft portion 149c. A portion on the tip side of the shaft portion 149c is a screw portion 149d. The shaft portion 149 c of the negative electrode fastening bolt 149 is inserted into the through hole 147 c of the negative electrode external terminal member 147.
  • the battery 100 includes a first insulating member 170 that is interposed between the positive electrode terminal member 130 (specifically, the positive electrode connecting member 135) and the battery case lid 113 and electrically insulates both.
  • the first insulating member 170 is also interposed between the negative electrode terminal member 140 (specifically, the negative electrode connecting member 145) and the battery case lid 113.
  • the first insulating member 170 is made of an electrically insulating resin and has an insulating interposition part 171, an insulating side wall part 173, and an insertion part 175 (see FIGS. 2 and 3).
  • the insulation interposition part 171 has a flat plate shape, and has a circular through hole 175a through which the insertion part 132 (insertion part 142) of the positive electrode terminal member 130 (negative electrode terminal member 140) is inserted. Yes.
  • the insulating interposition part 171 is interposed between the upper surface 131 f (upper surface 141 f) of the pedestal part 131 (pedestal part 141) of the positive electrode terminal member 130 (negative electrode terminal member 140) and the battery case lid 113.
  • the insulating side wall part 173 is a square annular side wall part located at the periphery of the insulating interposition part 171.
  • the insulating side wall portion 173 surrounds the outer peripheral side surface 131g (outer peripheral side surface 141g) of the pedestal portion 131 (pedestal portion 141).
  • the insertion portion 175 has a cylindrical shape protruding from the upper surface 171f of the insulating interposition portion 171 and is inserted through the through hole 113h (through hole 113k) of the battery case lid 113.
  • the insertion portion 132 of the positive electrode terminal member 130 (the insertion portion 142 of the negative electrode terminal member 140) is inserted into the cylinder of the insertion portion 175.
  • the battery 100 includes a second insulating member 180 made of an electrically insulating resin and disposed on the battery case lid 113.
  • the second insulating member 180 is interposed between the positive terminal member 130 (specifically, the positive external terminal member 137 and the positive fastening bolt 139) and the battery case lid 113, and electrically insulates both.
  • the second insulating member 180 is also interposed between the negative terminal member 140 (specifically, the negative external terminal member 147 and the negative fastening bolt 149) and the battery case lid 113.
  • the second insulating member 180 includes a head arrangement portion 181 where the head portion 139b of the positive electrode fastening bolt 139 (the head portion 149b of the negative electrode fastening bolt 149) is arranged, and a fixing portion 137f of the positive electrode external terminal member 137. And a fastening arrangement portion 183 in which the (fixing portion 147f of the negative electrode external terminal member 147) is arranged.
  • the fastening arrangement portion 183 is formed with a through hole 183b penetrating therethrough, and the insertion portion 132 of the positive electrode terminal member 130 (the insertion portion 142 of the negative electrode terminal member 140) is inserted into the through hole 183b. Yes.
  • the battery case lid 113, the electrode terminal members (the positive terminal member 130 and the negative terminal member 140), the first insulating members 170 and 170, and the second insulating members 180 and 180 are used as a lid member with a terminal.
  • 115 is configured. Specifically, the positive external terminal member 137, the second insulating member 180, the battery case lid 113, and the first insulating member 170 are sandwiched between the crimped portion 133 and the pedestal portion 131 of the positive electrode terminal member 130.
  • the negative electrode external terminal member 147, the second insulating member 180, the battery case lid 113, and the first insulating member 170 are sandwiched between the crimped portion 143 and the base portion 141 of the negative electrode terminal member 140.
  • the terminal-attached lid member 115 in which these are integrated is formed.
  • the insulation interposition part 171 of the first insulating member 170 includes the upper surface 131f (upper surface 141f) of the pedestal portion 131 (pedestal portion 141) of the positive electrode terminal member 130 (negative electrode terminal member 140) and the battery case. It is sandwiched between the lid 113 and is elastically compressed and arranged in its own thickness direction (vertical direction in FIG. 2). Further, the insertion portion 175 of the first insulating member 170 is elastically compressed in its own axial direction (vertical direction in FIG. 2), and its tip 175 b is in close contact with the second insulating member 180. In this manner, the through holes 113h and 113k of the battery case lid 113 are sealed by the first insulating member 170.
  • the electrode body 150 is a flat wound electrode body obtained by winding a belt-like positive electrode plate 155, a negative electrode plate 156, and a separator 157 into a flat shape (see FIGS. 4 to 7).
  • the positive electrode plate 155 has a belt-like shape extending in the longitudinal direction DA, and is disposed on a part of the surface of the positive electrode substrate 151 that is a current collector foil made of aluminum foil and the positive electrode substrate 151.
  • a positive electrode mixture layer 152 includes a positive electrode active material 153, a conductive material made of acetylene black, and PVDF (polyvinylidene fluoride, binder).
  • a portion where the positive electrode mixture layer 152 is coated is referred to as a positive electrode mixture layer coating portion 151c.
  • a portion where the positive electrode mixture layer 152 is not coated is referred to as a positive electrode mixture layer non-coated portion 151b.
  • the positive electrode mixture layer non-coated portion 151b is located at the end (left end in FIG. 5) of the positive electrode base 151 (positive plate 155) in the width direction DB (left and right in FIG. 5). Along the one long side of the positive electrode plate 155), it extends in the longitudinal direction DA of the positive electrode base material 151 (positive electrode plate 155), that is, in the vertical direction in FIG.
  • the negative electrode plate 156 is a belt-shaped member extending in the longitudinal direction DA, and a negative electrode base material 158 that is a current collector foil made of copper foil, and a part of the surface of the negative electrode base material 158. And a negative electrode mixture layer 159 arranged.
  • the negative electrode mixture layer 159 includes a negative electrode active material 154, SBR (styrene-butadiene rubber, binder), and CMC (carboxymethyl cellulose, thickener).
  • the portion of the negative electrode base material 158 where the negative electrode mixture layer 159 is coated is referred to as a negative electrode mixture layer coating portion 158c.
  • a portion of the negative electrode base material 158 where the negative electrode mixture layer 159 is not coated is referred to as a negative electrode mixture layer non-coated portion 158b.
  • the negative electrode mixture layer non-coated portion 158b is located at the end (right end in FIG. 6) of the negative electrode base 158 (negative electrode plate 156) in the width direction DB (left and right in FIG. 6).
  • the negative electrode substrate 158 (negative electrode plate 156) extends in the longitudinal direction DA, that is, in the vertical direction in FIG.
  • FIG. 4 is obtained by winding a positive electrode plate 155, a negative electrode plate 156, and a separator 157 while overlapping each other as shown in FIG. That is, in the superposition of FIG. 7, the positive electrode plate 155, the negative electrode plate 156, and the two separators 157 are superposed, and the positive electrode mixture layer non-coated portion 151b and the negative electrode mixture layer non-coated portion 158b are reversed. It is designed to protrude in the direction.
  • the width of the separator 157 is substantially the same as the width of the positive electrode mixture layer coating portion 151c and the negative electrode mixture layer coating portion 158c. Therefore, in FIG.
  • the positive electrode mixture layer non-coated portion 151b is a stack of a plurality of positive electrode base materials 151
  • the negative electrode mixture layer non-coated portion 158b is a plurality of sheets.
  • the negative electrode base material 158 is superposed.
  • a feature of the present invention resides in a welded portion between the battery case main body 111 and the battery case lid 113. As shown in the plan view of FIG. 8, in the battery 100, the boundary between the battery case main body 111 and the battery case lid 113 is welded over the entire circumference to form a welding mark 160.
  • FIG. 9 is a plan view of the battery case cover 113 (terminal cover member 115) fitted into the battery case body 111 and before welding. Although not shown, the negative electrode side near the right end is the same.
  • the width of the welding mark (the portion melted during welding) 160 is different between the long side 113 a and the short side 113 b of the battery case lid 113. .
  • the welding mark 160 is wide at the long side 113a, whereas the welding mark 160 is narrow at the short side 113b.
  • FIG. 10 shows a cross-sectional view of the X portion in FIG. 9, and
  • FIG. 11 shows a cross-sectional view of the Y portion. From these sectional views, it can be seen that the battery case lid 113 is thicker than the battery case body 111.
  • the welding trace 160 straddles the upper surface 113e of the battery case lid 113 and the opening end surface 111e of the battery case main body 111, but on the outer side surface 111s of the battery case main body 111. It does not reach.
  • FIG. 11 on the long side it extends from the upper surface 113 e of the battery case lid 113 to the outer surface 111 s of the battery case main body 111. This difference between the short side and the long side appears as the width of the weld mark 160 in FIG.
  • FIG. 10 When welding the short side portion as shown in FIG. 10, melting during welding is applied only to the upper surface 113 e of the battery case lid 113 and the opening end surface 111 e of the battery case main body 111, and to the outer surface 111 s of the battery case main body 111. Therefore, the welding energy is set to a relatively small value.
  • the battery case lid 113 and the battery case main body 111 are melted almost uniformly. For this reason, the approximate sector T of the melted portion is almost vertical.
  • the plume P is ejected in the direction of the arrow Q that is the central direction of the approximate sector T, that is, vertically upward.
  • the approximate sector T is a sector configured by a portion of the surface shape of the weld mark 160 in the cross section that can be approximated by an arc and radii with respect to both ends of the arc.
  • the welding energy is increased as compared with the case where the short side portion is welded. Then, compared with FIG. 10, the melting range becomes wider. Further, the penetration depth Ma is also larger than the penetration depth Mb in FIG. However, the melting range does not spread evenly on the battery case lid 113 side and the battery case body 111 side. The melting range widens more on the battery case body 111 side and does not spread much on the battery case lid 113 side.
  • the plume P is ejected from the edge (long side) of the battery case lid 113 almost vertically even though the gap Ga is small. Will be. That is, the plume P exists in the immediate vicinity of the second insulating member 180, and the second insulating member 180 may be burned. In particular, if the plume P sways due to a surrounding air current or the like, the plume P easily hits the second insulating member 180 as shown in FIG. On the other hand, in this embodiment, the above-mentioned adverse effects are prevented by welding the long side portion with large energy.
  • the welding method may be any method as long as it can be welded to the welded part in a non-contact manner such as laser welding.
  • the penetration width Wa to the battery case main body 111 side when viewed from above and the battery case The penetration width Wb to the lid 113 side can be considered.
  • the penetration width Wa is larger than the penetration width Wb. That is, “Wa / Wb” is larger than 1.
  • “Wa / Wb” is almost 1 in consideration of this in the short-side weld mark 160 of FIG. Therefore, it can be said that the value of “Wa / Wb” is larger in the long-side weld mark 160 than in the short-side weld mark 160.
  • the value of Wa itself is larger at the long side than at the short side.
  • the surface length La on the battery case body 111 side and the surface length Lb on the battery case lid 113 side of the welding mark 160 can be considered with respect to the extension line S on the cross-sectional view. .
  • the surface length La is larger than the surface length Lb.
  • the value of “La / Lb” is larger in the welding mark 160 in the long side portion than in the welding mark 160 in the short side portion.
  • the value of La itself is larger at the long side than at the short side.
  • the battery case lid 113 (lid member 115 with terminal) is fitted into the battery case main body 111 and before the welding is performed before the opening end surface 111e of the battery case main body 111 is opened. Is not covered by the battery case lid 113. In such a case, the plume P at the time of welding is ejected to the upper surface side of the battery case lid 113, that is, to the side where the second insulating member 180 is present.
  • the case where the opening end surface 111e is covered by the battery case lid 113 before welding is not an object of the present invention. This is because it is impossible that the plume P at the time of welding reaches the second insulating member 180 in such a case.
  • the opening end surface 111e is exposed without being covered by the battery case cover 113, and thus can be applied to the present invention. Further, even if a shape (for example, the groove 113f in FIG. 18) other than those described above is further formed on the upper surface 113e of the battery case lid 113, application of the present invention is not hindered. 13 to 18, the second insulating member 180 and the like in FIG. 11 and the like are omitted.
  • the wide welding mark 160 shown in FIG. 11 needs to be provided at least in a region facing the second insulating member 180 in the vicinity of both ends of the battery case lid 113. That is, it is the section Z1, Z3 in FIG.
  • the wide welding marks 160 of the sections Z1 and Z3 may be formed, or the narrow welding marks 160 of FIG. 10 may be formed as in the short side.
  • the wide welding mark 160 of FIG. 11 may be formed over the entire circumference of the battery case lid 113. Further, in the actual product, even in the section where the narrow welding mark 160 of FIG. 10 is formed by welding with low energy, the welding mark 160 locally reaches the outer surface 111s of the battery case body 111 in some places. Is possible.
  • planar shape of the battery case lid 113 has been described as a rectangular plate, the corner may be round as shown in FIG. In short, it is only necessary to recognize the long side portion and the short side portion. Further, the short side portion may have a shape without a straight portion as shown in FIGS. 19 and 20.
  • the battery 100 has a flat shape, and the open end surface 111e of the battery case main body 111 is not covered with the battery case lid 113 before the welding.
  • the welding energy is changed between the short side portion and the long side portion of the case lid 113, and the welding energy at the long side portion is increased from the short side portion.
  • the battery case body 111 side is more melted and the plume P is inclined outward and ejected. In this way, the battery 100 and its manufacturing method are realized in which the plume P during welding prevents the second insulating member 180 and the like on the battery case lid 113 from being damaged.
  • Electrode body 160 Weld mark 180 Second insulating member (insulating member) Ga, Gb Spacing La, Lb Surface length Q, R of welding trace Central direction T Approximate sector Wa, Wb Penetration width Z1, Z3 Section Z2 facing section of insulation member Z1, section Z3

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Abstract

蓋部材(113)の外面側に対外端子部材と絶縁部材(180)とを有し，絶縁部材(180)と蓋部材(113)との間隔が，蓋部材(113)の短辺よりも長辺において小さく，蓋部材(113)の外面(113e)と電池ケース本体(111)の開口端面とに跨る溶接痕(160)が蓋部材(113)の全周にわたって形成されている電池。ここで溶接痕(160)は，蓋部材(113)の長辺上のうち絶縁部材(180)に対面する区間では，蓋部材(113)の外面(113e)および電池ケース本体(111)の開口端面のみならず電池ケース本体(111)の外側面(111s)にも及んでおり，それ以外の区間では，蓋部材(113)の外面(113e)と電池ケース本体(111)の開口端面とにわたるとともに電池ケース本体(111)の外側面(111s)には及んでいない。これにより，溶接時におけるプルームによる蓋部材上の部材の焼けが生じないようにした電池およびその製造方法が提供される。

Description

電池およびその製造方法
　本発明は，発電要素を扁平形状の電池ケースに封入してなる電池およびその製造方法に関する。さらに詳細には，発電要素に接続されるとともに対外端子として機能する対外端子部材が電池ケースの蓋部材を貫通して設けられるとともに，その対外端子部材と蓋部材とを絶縁する絶縁部材が蓋部材の外面側に配置されている電池およびその製造方法に関するものである。
　従来の電池の一例として，特許文献１に記載されているものが挙げられる。同文献の図２に記載の電池は，一方が開口している「外装缶１０」の開口部に「封口板３１」をはめ込んで扁平な全体形状としたものである。外装缶１０の内部には「渦巻電極体２０」が収納されている。この電池では，外装缶１０の開口端面と封口板３１との境目のところが溶接されることにより，外装缶１０に封口板３１が固定されている。この溶接は，当該溶接箇所に上方から「レーザ光５０」を照射することによりなされる。
　特許文献1：特開2000-268781号公報
　しかしながら前記した特許文献１の技術には，次のような問題点があった。特許文献１の図２にも現れているように，封口板３１には，「極端子３２」やそれを囲む「ガスケット３３」が設けられる。そして，電池の外形が扁平形状であることから，溶接箇所とガスケット３３との間にあまり間隔のない箇所が存在する。そのため溶接時に，溶接の熱の影響でガスケット３３がダメージを受けてしまう場合がある。特に，電池の品種によっては，ガスケット３３に相当する絶縁物が封口板３１に相当する蓋部材の外面より外側にはみ出して設けられている場合がある。このような場合に特に，当該絶縁物が溶接時に溶融箇所から出るプルーム（金属蒸気やプラズマ）に炙られて焼けてしまうことがある。これは絶縁物の劣化を招き，絶縁性や密閉性の不全の原因となる。
　本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，溶接時におけるプルームによる蓋部材上の部材の焼けが生じないようにした電池およびその製造方法を提供することにある。
　本発明の一態様に係る電池は，発電要素を内蔵するとともに一方が開口した扁平形状の電池ケース本体と，長辺部と短辺部とを有する形状であり電池ケース本体の開口部を塞ぐ蓋部材とを有する電池であって，電池ケース本体内で発電要素に接続するとともに部分的に外部に露出する，蓋部材を貫通して設けられた対外端子部材と，少なくとも蓋部材の外面側に配置され，対外端子部材を蓋部材から絶縁する絶縁部材とを有している。本態様の電池はさらに，絶縁部材の縁辺と蓋部材の長辺との間隔が，絶縁部材の縁辺と蓋部材の短辺との間隔より小さく，蓋部材は，電池ケース本体の開口部にはめ込まれており，蓋部材の外面と電池ケース本体の開口端面とに跨る溶接痕が蓋部材の全周にわたって形成されることで，蓋部材が電池ケース本体に固定されるとともに電池ケース本体の内部が外界から密閉されており，蓋部材の長辺上のうち少なくとも絶縁部材に対面する区間は，溶接痕が，蓋部材の外面および電池ケース本体の開口端面のみならず電池ケース本体の外側面にも及んで形成されている幅広溶接痕区間とされているものである。
　本発明の別の一態様に係る電池の製造方法は，発電要素を内蔵するとともに一方が開口した扁平形状の電池ケース本体と，長辺部と短辺部とを有する形状であり電池ケース本体の開口部を塞ぐ蓋部材とを有する電池を製造する方法であり，その対象とする電池は，電池ケース本体内で発電要素に接続するとともに部分的に外部に露出する，蓋部材を貫通して設けられた対外端子部材と，少なくとも蓋部材の外面側に配置され，対外端子部材を蓋部材から絶縁する絶縁部材とを有し，絶縁部材の縁辺と蓋部材の長辺との間隔が，絶縁部材の縁辺と蓋部材の短辺との間隔より小さいものである。本態様の製造方法では，蓋部材を，電池ケース本体の開口端面を覆うことなく電池ケース本体の開口部にはめ込んだ状態とし，蓋部材の外面と電池ケース本体の開口端面との境目を蓋部材の全周にわたって溶接することで，蓋部材を電池ケース本体に固定するとともに電池ケース本体の内部を外界から密閉する。その溶接の際のエネルギーを，蓋部材の長辺上のうち少なくとも絶縁部材に対面する区間では，溶接痕が蓋部材の外面および電池ケース本体の開口端面のみならず電池ケース本体の外側面にも及んで形成される第１レベルのエネルギーとし，第１レベルのエネルギーでの溶接がなされる区間以外の区間では，第１レベル以下の第２レベルのエネルギーとする。
　こうすることで，蓋部材の長辺のうち絶縁部材に対面する区間を溶接するときには，第１レベルのエネルギー（大エネルギー）での溶接により，プルームが外向きに傾いて噴出される。このため，溶接時のプルームによる絶縁部材等の劣化が防止されている。この高いエネルギーでの溶接により，幅広溶接痕区間が形成される。
　ここで幅広溶接痕区間以外の区間には，蓋部材の短辺上の区間が含まれる。幅広溶接痕区間以外の区間では，溶接痕が，蓋部材の外面と電池ケース本体の開口端面とにわたるとともに電池ケース本体の外側面には高々局所的にしか及んでいない。つまり幅広溶接痕区間以外の区間での溶接痕は，電池ケース本体の外側面には及んでいないか，及んでいたとしても局所的に及ぶにとどまる。幅広溶接痕区間以外の区間での溶接のエネルギーのレベルである第２レベルは，第１レベル以下であり，好ましくは第１レベルより低いレベルである。
　上記本態様の電池では，溶接痕の断面形状のうち表面が円弧状である部分に当てはめられる近似扇形の中心方向が，幅広溶接痕区間では，幅広溶接痕区間以外の区間と比較して，より外側向きに傾いていることが好ましい。本態様の電池ではまた，溶接痕を外部から見たときにおける，溶接時に溶融しなかった部分での蓋部材の外面と電池ケース本体との境目に対する電池ケース本体側への溶け込み幅を蓋部材側への溶け込み幅で割った値が，幅広溶接痕区間では，幅広溶接痕区間以外の区間と比較して大きいことが好ましい。あるいは本態様の電池では溶接痕の断面における表面長のうち，溶接時に溶融しなかった部分における蓋部材の外面と電池ケース本体との境目を溶接痕の表面に延長した線より電池ケース本体側の表面長を蓋部材側の表面長で割った値が，幅広溶接痕区間では，幅広溶接痕区間以外の区間と比較して大きいことが好ましい。
　本態様の電池では，対外端子部材および絶縁部材が，蓋部材の長辺方向の両端寄りの位置にそれぞれ設けられており，幅広溶接痕区間が，蓋部材の長辺方向に対し，一方の絶縁部材に対面する区間ともう一方の絶縁部材に対面する区間とそれらの区間の間の区間とにわたって形成されていることが望ましい。すなわち本態様の電池の製造方法では，前記第１レベルのエネルギーでの溶接を，蓋部材の長辺方向に対し，一方の絶縁部材に対面する区間ともう一方の絶縁部材に対面する区間とそれらの区間の間の区間とにわたって行うことが望ましい。こうすると，蓋部材と電池ケース本体との接合強度という点でより有利である。
　本構成によれば，溶接時におけるプルームによる蓋部材上の部材の焼けが生じないようにした電池およびその製造方法が提供されている。
実施形態に係る電池を示す断面図である。 図１のＢ部及びＣ部の拡大図である。 実施形態に係る端子付蓋部材を示す図である。 実施形態に係る電極体の斜視図である。 同電極体を構成する正極板を示す図である。 同電極体を構成する負極板を示す図である。 同電極体における正負の極板等の重ね合わせ状態を説明する図である。 実施形態に係る電池を上方から見た平面図である。 実施形態に係る電池を溶接前の時点で上方から見た平面図の一部である。 図９中のＸ箇所の溶接中および溶接後の時点での断面図である。 図９中のＹ箇所の溶接中および溶接後の時点での断面図である。 比較例におけるＹ箇所の溶接中の時点での断面図である。 図１１に示した溶融箇所をさらに説明するための断面図である。 図１１に示した溶融箇所をさらに説明するための断面図である。 実施形態における溶接前の溶接箇所の状況を示す断面図である。 比較例における溶接前の溶接箇所の状況を示す断面図である。 本発明の変形例における溶接前の溶接箇所の状況を示す断面図である。 本発明の変形例における溶接前の溶接箇所の状況を示す断面図である。 本発明の変形例における電池ケース蓋の全体形状を示す平面図である。 本発明の変形例における電池ケース蓋の全体形状を示す平面図である。
　次に，本発明の実施形態について，図面を参照しつつ説明する。図１は，実施形態に係る電池１００の断面図である。図２は，図１のＢ部及びＣ部の拡大図である。なお，図２中，括弧書きのない符号と括弧書きのある符号とが２段書きされているものは，Ｂ部とＣ部とで部材が異なるものである。すなわち，括弧書きのない符号はＢ部の部材のものであり，括弧書きのある符号はＣ部の部材のものである。図３は，実施形態に係る端子付蓋部材１１５の一部を分解した斜視図である。
　本実施形態に係る電池１００は，図１に示すように，開口１１１ｄを有する矩形箱状の電池ケース本体１１１と，電池ケース本体１１１の内部に収容された電極体１５０とを備えるリチウムイオン二次電池である。さらに，電池１００は，電池ケース本体１１１の開口１１１ｄを閉塞する板状の電池ケース蓋１１３を備えている。電池ケース本体１１１と電池ケース蓋１１３とは，溶接により一体とされ，電池ケース１１０を構成している。
　電池ケース蓋１１３は，矩形板状をなし，その長辺方向（図１において左右方向）の両端部寄りの位置には，この電池ケース蓋１１３を貫通する円形状の貫通孔１１３ｈ，１１３ｋが形成されている。また，電池ケース蓋１１３における長手方向の中央部には，安全弁１１３ｊが設けられている。この安全弁１１３ｊは，電池ケース蓋１１３と一体的に形成されて，電池ケース蓋１１３の一部をなしている。
　安全弁１１３ｊは，電池ケース蓋１１３の他の部分よりも薄く形成されると共に，その上面には溝部１１３ｊｖが形成されている（図３参照）。これにより，安全弁１１３ｊは，電池ケース１１０内部の内圧が所定圧力に達した際に作動する。即ち，内圧が所定圧力に達したときに溝部１１３ｊｖが破断して，電池ケース１１０の内部のガスを外部に放出する。
　また，電池ケース蓋１１３の安全弁１１３ｊと貫通孔１１３ｋとの間には，電解液（図示なし）を電池ケース１１０内に注入するための注液口１１３ｎが形成されている（図１参照）。完成した電池１００ではこの注液口１１３ｎは，注液栓１１３ｍにより封止されている。
　さらに，電池１００は，電池ケース本体１１１の内部で電極体１５０に接続すると共に，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｈ，１１３ｋを通じて外部に延出する正極端子部材１３０及び負極端子部材１４０（対外端子部材）を備えている。
　正極端子部材１３０は，正極接続部材１３５と正極外部端子部材１３７と正極締結ボルト１３９とにより構成されている（図１，図３参照）。このうち，正極接続部材１３５は，電極体１５０に接続すると共に，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｈを通じて外部に延出している。正極外部端子部材１３７は，電池ケース蓋１１３上，つまり電池ケース１１０の外部に位置し，電池ケース１１０の外部において正極接続部材１３５と電気的に接続している。正極締結ボルト１３９は，電池ケース蓋１１３上，つまり電池ケース１１０の外部に位置し，正極外部端子部材１３７に電気的に接続されまたは接続可能とされている。正極接続部材１３５，正極外部端子部材１３７，正極締結ボルト１３９はいずれもアルミ製である。
　詳細には，正極接続部材１３５は，台座部１３１と挿通部１３２と電極体接続部１３４と加締め部１３３とを有している（図１～図３参照）。このうち，台座部１３１は，矩形板状をなし，電池ケース本体１１１の内部に位置している。挿通部１３２は，台座部１３１の上面１３１ｆから突出する円柱形状で，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｈに挿通されている。加締め部１３３は，挿通部１３２の上端に連なった部位であり，加締められて，つまり拡径するように変形されて円盤状をなし，正極外部端子部材１３７に電気的に接続している。電極体接続部１３４は，台座部１３１の下面１３１ｂから電池ケース本体１１１の底面１１１ｂ側に延びる形態で，電極体１５０の正極合材層非塗工部１５１ｂに接合されている。これにより，正極接続部材１３５と電極体１５０とが電気的かつ機械的に接続されている。
　正極外部端子部材１３７は，側面視にて略Ｚ字状をなしている。この正極外部端子部材１３７は，加締め部１３３により固定される固定部１３７ｆ，正極締結ボルト１３９と接続する接続部１３７ｇ，及び，固定部１３７ｆと接続部１３７ｇとを連結する連結部１３７ｈを有している。固定部１３７ｆには，これを貫通する貫通孔１３７ｂが形成されており，この貫通孔１３７ｂ内には，正極接続部材１３５の挿通部１３２が挿通されている。また，接続部１３７ｇにも，これを貫通する貫通孔１３７ｃが形成されている。
　正極締結ボルト１３９は，矩形板状の頭部１３９ｂと，円柱状の軸部１３９ｃとを有している。軸部１３９ｃのうち先端側の部位は，ネジ部１３９ｄとなっている。正極締結ボルト１３９の軸部１３９ｃは，正極外部端子部材１３７の貫通孔１３７ｃに挿通されている。
　負極端子部材１４０は，負極接続部材１４５と負極外部端子部材１４７と負極締結ボルト１４９とにより構成されている（図１，図３参照）。このうち，負極接続部材１４５は，電極体１５０に接続すると共に，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｋを通じて外部に延出している。負極外部端子部材１４７は，電池ケース蓋１１３上，つまり電池ケース１１０の外部に位置し，電池ケース１１０の外部において負極接続部材１４５と電気的に接続している。負極締結ボルト１４９は，電池ケース蓋１１３上，つまり電池ケース１１０の外部に位置し，負極外部端子部材１４７に電気的に接続され，または接続可能とされている。負極接続部材１４５，負極外部端子部材１４７，負極締結ボルト１４９はいずれも銅製である。
　詳細には，負極接続部材１４５は，台座部１４１と挿通部１４２と電極体接続部１４４と加締め部１４３とを有している（図１～図３参照）。このうち，台座部１４１は，矩形板状をなし，電池ケース本体１１１の内部に位置している。挿通部１４２は，台座部１４１の上面１４１ｆから突出する円柱形状で，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｋに挿通されている。加締め部１４３は，挿通部１４２の上端に連なった部位であり，加締められて，つまり拡径するように変形されて円盤状をなし，負極外部端子部材１４７に電気的に接続している。電極体接続部１４４は，台座部１４１の下面１４１ｂから電池ケース本体１１１の底面１１１ｂ側に延びる形態で，電極体１５０の負極合材層非塗工部１５８ｂに接合されている。これにより，負極接続部材１４５と電極体１５０とが電気的かつ機械的に接続されている。
　負極外部端子部材１４７は，側面視略Ｚ字状をなしている。この負極外部端子部材１４７は，加締め部１４３により固定される固定部１４７ｆ，負極締結ボルト１４９と接続する接続部１４７ｇ，及び，固定部１４７ｆと接続部１４７ｇとを連結する連結部１４７ｈを有している。固定部１４７ｆには，これを貫通する貫通孔１４７ｂが形成されており，この貫通孔１４７ｂ内には，負極接続部材１４５の挿通部１４２が挿通されている。また，接続部１４７ｇにも，これを貫通する貫通孔１４７ｃが形成されている。
　負極締結ボルト１４９は，矩形板状の頭部１４９ｂと，円柱状の軸部１４９ｃとを有している。軸部１４９ｃのうち先端側の部位は，ネジ部１４９ｄとなっている。負極締結ボルト１４９の軸部１４９ｃは，負極外部端子部材１４７の貫通孔１４７ｃに挿通されている。
　さらに，電池１００は，正極端子部材１３０（詳細には，正極接続部材１３５）と電池ケース蓋１１３との間に介在し，両者を電気的に絶縁する第１絶縁部材１７０を備えている。この第１絶縁部材１７０は，負極端子部材１４０（詳細には，負極接続部材１４５）と電池ケース蓋１１３との間にも介在している。
　具体的には，第１絶縁部材１７０は，電気絶縁性の樹脂からなり，絶縁介在部１７１と絶縁側壁部１７３と挿入部１７５とを有している（図２，図３参照）。このうち，絶縁介在部１７１は，平板形状をなし，その中央部に，正極端子部材１３０（負極端子部材１４０）の挿通部１３２（挿通部１４２）を挿通させる円形の貫通孔１７５ａを有している。この絶縁介在部１７１は，正極端子部材１３０（負極端子部材１４０）の台座部１３１（台座部１４１）の上面１３１ｆ（上面１４１ｆ）と電池ケース蓋１１３との間に介在している。
　絶縁側壁部１７３は，絶縁介在部１７１の周縁に位置する四角環状の側壁部である。この絶縁側壁部１７３は，台座部１３１（台座部１４１）の外周側面１３１ｇ（外周側面１４１ｇ）を取り囲んでいる。挿入部１７５は，絶縁介在部１７１の上面１７１ｆから突出する円筒形状で，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｈ（貫通孔１１３ｋ）を挿通している。この挿入部１７５の筒内には，正極端子部材１３０の挿通部１３２（負極端子部材１４０の挿通部１４２）が挿通している。
　さらに，電池１００は，電気絶縁性の樹脂からなり，電池ケース蓋１１３上に配置された第２絶縁部材１８０を備えている。この第２絶縁部材１８０は，正極端子部材１３０（詳細には，正極外部端子部材１３７及び正極締結ボルト１３９）と電池ケース蓋１１３との間に介在し，両者を電気的に絶縁する。なお，この第２絶縁部材１８０は，負極端子部材１４０（詳細には，負極外部端子部材１４７及び負極締結ボルト１４９）と電池ケース蓋１１３との間にも介在している。
　具体的には，第２絶縁部材１８０は，正極締結ボルト１３９の頭部１３９ｂ（負極締結ボルト１４９の頭部１４９ｂ）が配置される頭部配置部１８１と，正極外部端子部材１３７の固定部１３７ｆ（負極外部端子部材１４７の固定部１４７ｆ）が配置される締結配置部１８３とを有している。締結配置部１８３には，これを貫通する貫通孔１８３ｂが形成されており，この貫通孔１８３ｂ内には，正極端子部材１３０の挿通部１３２（負極端子部材１４０の挿通部１４２）が挿通している。
　本実施形態では，電池ケース蓋１１３と，電極端子部材（正極端子部材１３０及び負極端子部材１４０）と，第１絶縁部材１７０，１７０と，第２絶縁部材１８０，１８０とにより，端子付蓋部材１１５が構成されている。具体的には，正極端子部材１３０の加締め部１３３と台座部１３１との間に，正極外部端子部材１３７，第２絶縁部材１８０，電池ケース蓋１１３，及び，第１絶縁部材１７０を挟んで固定すると共に，負極端子部材１４０の加締め部１４３と台座部１４１との間に，負極外部端子部材１４７，第２絶縁部材１８０，電池ケース蓋１１３，及び，第１絶縁部材１７０を挟んで固定することで，これらが一体となった端子付蓋部材１１５を形成している。
　なお，端子付蓋部材１１５において，第１絶縁部材１７０の絶縁介在部１７１は，正極端子部材１３０（負極端子部材１４０）の台座部１３１（台座部１４１）の上面１３１ｆ（上面１４１ｆ）と電池ケース蓋１１３との間に挟まれて，自身の厚み方向（図２において上下方向）に弾性的に圧縮されて配置されている。さらに，第１絶縁部材１７０の挿入部１７５は，自身の軸線方向（図２において上下方向）に弾性的に圧縮され，その先端１７５ｂが，第２絶縁部材１８０に密着している。このようにして，第１絶縁部材１７０によって，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｈ，１１３ｋが封止されている。
　電極体１５０は，帯状の正極板１５５，負極板１５６，及びセパレータ１５７を扁平形状に捲回した扁平型の捲回電極体である（図４～図７参照）。正極板１５５は，図５に示すように，長手方向ＤＡに延びる帯状のもので，アルミ箔からなる集電箔である正極基材１５１と，この正極基材１５１の表面の一部に配置された正極合材層１５２とを有している。正極合材層１５２は，正極活物質１５３とアセチレンブラックからなる導電材とＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン，結着剤）とを含んでいる。
　正極基材１５１のうち，正極合材層１５２が塗工されている部位を，正極合材層塗工部１５１ｃという。一方，正極合材層１５２が塗工されていない部位を，正極合材層非塗工部１５１ｂという。正極合材層非塗工部１５１ｂは，正極基材１５１（正極板１５５）の幅方向ＤＢ（図５において左右方向）の端部（図５において左端部）に位置し，正極基材１５１（正極板１５５）の一方長辺に沿って，正極基材１５１（正極板１５５）の長手方向ＤＡ，つまり図５において上下方向に帯状に延びている。
　また，負極板１５６は，図６に示すように，長手方向ＤＡに延びる帯状のもので，銅箔からなる集電箔である負極基材１５８と，この負極基材１５８の表面の一部に配置された負極合材層１５９とを有している。負極合材層１５９は，負極活物質１５４とＳＢＲ（スチレン・ブタジエンゴム，結着剤）とＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース，増粘剤）とを含んでいる。
　負極基材１５８のうち，負極合材層１５９が塗工されている部位を，負極合材層塗工部１５８ｃという。一方，負極基材１５８のうち，負極合材層１５９が塗工されていない部位を，負極合材層非塗工部１５８ｂという。負極合材層非塗工部１５８ｂは，負極基材１５８（負極板１５６）の幅方向ＤＢ（図６において左右方向）の端部（図６において右端部）に位置し，負極基材１５８（負極板１５６）の一方長辺に沿って，負極基材１５８（負極板１５６）の長手方向ＤＡ，つまり図６において上下方向に帯状に延びている。
　図４の電極体１５０は，正極板１５５と負極板１５６とセパレータ１５７とを図７に示すように，重ね合わせつつ捲回したものである。すなわち図７の重ね合わせでは，正極板１５５と負極板１５６と２枚のセパレータ１５７とが重ね合わせられるとともに，正極合材層非塗工部１５１ｂと負極合材層非塗工部１５８ｂとが逆向きに突出するようにされている。セパレータ１５７の幅は，正極合材層塗工部１５１ｃや負極合材層塗工部１５８ｃの幅とほぼ同じである。よって，捲回した状態を示す図４では，正極合材層非塗工部１５１ｂは複数枚の正極基材１５１が重ね合わせられたものであり，負極合材層非塗工部１５８ｂは複数枚の負極基材１５８が重ね合わせられたものである。
　上記のように構成された電池１００において，本発明としての特徴は，電池ケース本体１１１と電池ケース蓋１１３との溶接部分にある。図８の平面図に示すように電池１００では，電池ケース本体１１１と電池ケース蓋１１３との境目が全周にわたって溶接され，溶接痕１６０が形成されている。
　この溶接痕１６０の詳細について説明する前に，端子部分の第２絶縁部材１８０と電池ケース蓋１１３の縁辺との間隔について説明する。図９の部分平面図に示すように電池１００では，第２絶縁部材１８０と電池ケース蓋１１３の縁辺との間隔は，長辺方向と短辺方向とで異なっている。すなわち，第２絶縁部材１８０と電池ケース蓋１１３の長辺１１３ａとの間隔Ｇａは，第２絶縁部材１８０と電池ケース蓋１１３の短辺１１３ｂとの間隔Ｇｂより小さい。これは，電池１００の全体形状が扁平状であり，電池ケース蓋１１３が矩形状であることによる。なお図９は，電池ケース蓋１１３（端子付蓋部材１１５）を電池ケース本体１１１にはめ込んだ後，溶接を実施する前の状態での平面図である。また，図示は省略しているが右端付近の負極側も同じである。
　図８の溶接後の平面図に戻ってみると，電池ケース蓋１１３の長辺１１３ａのところと短辺１１３ｂのところとで，溶接痕（溶接時に溶融した箇所）１６０の幅が違うことが分かる。長辺１１３ａのところでは溶接痕１６０が幅広であるのに対し，短辺１１３ｂのところでは溶接痕１６０が幅狭なのである。このことを，断面図を用いてさらに説明する。図１０に図９中のＸ箇所の断面図を，図１１にＹ箇所の断面図を，それぞれ示す。これらの断面図より，電池ケース本体１１１より電池ケース蓋１１３の方が板厚が大きいことが分かる。
　まず短辺側の図１０を見ると，溶接痕１６０が，電池ケース蓋１１３の上面１１３ｅと，電池ケース本体１１１の開口端面１１１ｅとに跨っているが，電池ケース本体１１１の外側面１１１ｓには及んでいない。これに対し長辺側の図１１では，電池ケース蓋１１３の上面１１３ｅから電池ケース本体１１１の外側面１１１ｓにまで及んでいる。短辺側と長辺側とでのこの違いが，図８では溶接痕１６０の幅の広狭として現れているのである。
　図１０と図１１との違いについてさらに説明する。図１０のように短辺部を溶接するときには，溶接時の溶融が，電池ケース蓋１１３の上面１１３ｅと，電池ケース本体１１１の開口端面１１１ｅとにのみ及び，電池ケース本体１１１の外側面１１１ｓには及ばないように，溶接エネルギーを比較的小さめに設定する。図１０ではこのとき，電池ケース蓋１１３と電池ケース本体１１１とがほぼ均等に溶融する。このため，溶融部分の近似扇形Ｔはほぼ垂直となる。このため，近似扇形Ｔの中心方向である矢印Ｑの方向，すなわち垂直上方に，プルームＰが噴出する。それでも，間隔Ｇｂが大きいので，第２絶縁部材１８０がプルームＰにより焼けてしまうことはない。なお近似扇形Ｔとは，断面中における溶接痕１６０の表面形状のうち円弧で近似できる部分と，その円弧の両端に対する半径とで構成される扇形のことである。
　一方，図１１のように長辺部を溶接するときには，短辺部を溶接するときと比べて溶接エネルギーを大きくする。すると，図１０と比較して溶融範囲は広くなる。また溶け込み深さＭａも，図１０中の溶け込み深さＭｂより大きくなる。ただし，電池ケース蓋１１３側と電池ケース本体１１１側とに均等に溶融範囲が広がるわけではない。溶融範囲は，電池ケース本体１１１側により大きく広がり，電池ケース蓋１１３側にはあまり広がらないのである。
　その理由は電池ケース本体１１１と電池ケース蓋１１３との板厚の違いにある。板厚の違いによる熱容量の違いにより，電池ケース蓋１１３側では電池ケース本体１１１側よりも熱の逃げが多い。このため，電池ケース蓋１１３側の方が昇温が激しいので，溶融範囲が電池ケース本体１１１側により大きく広がるのである。このため図１１では，溶融部分の近似扇形Ｔおよびその中心方向Ｒが外向きに傾いた状態となる。このためプルームＰも外向きに傾いて放出される。したがって，間隔Ｇａが小さくても，第２絶縁部材１８０がプルームＰにより焼けてしまうことがないのである。
　もし，長辺部の溶接を図１０の説明と同じように低い溶接エネルギーで行うと，間隔Ｇａが小さいにもかかわらず，電池ケース蓋１１３の縁辺（長辺）からプルームＰがほぼ垂直に噴出することとなる。つまり，第２絶縁部材１８０のすぐ近くにプルームＰが存在することになり，第２絶縁部材１８０が焼けてしまうおそれがある。特に，周辺の気流等によりプルームＰが揺れるようなことがあると，容易に図１２に示すようにプルームＰが第２絶縁部材１８０に当たってしまう。これに対し本形態では長辺部を大エネルギーで溶接することで，上記弊害を防止しているのである。なお溶接自体の手法は，レーザ溶接等，溶接箇所に対して非接触で溶接できる手法であれば何でもよい。
　図１１に示した長辺部の溶接痕１６０については，さらに次のようなことが言える。図１３に示すように，未溶融部分における電池ケース本体１１１と電池ケース蓋１１３との境目の延長線Ｓに対して，上方から見たときの電池ケース本体１１１側への溶け込み幅Ｗａと電池ケース蓋１１３側への溶け込み幅Ｗｂとを考えることができる。このとき，溶け込み幅Ｗａは溶け込み幅Ｗｂより大きいのである。つまり，「Ｗａ／Ｗｂ」は１より大きい。図１０の短辺部の溶接痕１６０でこのようなことを考えれば「Ｗａ／Ｗｂ」はほぼ１になる。したがって，長辺部の溶接痕１６０では，短辺部の溶接痕１６０と比較して，「Ｗａ／Ｗｂ」の値が大きいと言える。また，Ｗａ自体の値も，短辺部よりも長辺部にて大きい。
　また図１４に示すように，断面図上で延長線Ｓに対して，溶接痕１６０の電池ケース本体１１１側での表面長Ｌａと電池ケース蓋１１３側での表面長Ｌｂとを考えることができる。これについても，表面長Ｌａは表面長Ｌｂより大きい。そして，「Ｌａ／Ｌｂ」の値が，長辺部の溶接痕１６０では，短辺部の溶接痕１６０と比較して大きいと言える。また，Ｌａ自体の値も，短辺部よりも長辺部にて大きい。
　なお本発明は，図１５に示すように，電池ケース蓋１１３（端子付蓋部材１１５）を電池ケース本体１１１にはめ込んだ後，溶接を実施する前の時点で，電池ケース本体１１１の開口端面１１１ｅが電池ケース蓋１１３に覆われないものを適用対象とする。このようなものでは，溶接時のプルームＰが電池ケース蓋１１３の上面側，つまり第２絶縁部材１８０のある側へ噴出するからである。
　一方，図１６のように，溶接前の時点で開口端面１１１ｅが電池ケース蓋１１３に覆われてしまうものは，本発明の適用対象ではない。このようなものでは，溶接時のプルームＰの影響が第２絶縁部材１８０に及んでしまうことがもともとあり得ないからである。逆に，図１７のようなものでも，開口端面１１１ｅが電池ケース蓋１１３に覆われずに露出している以上，本発明の適用対象となりうる。また，電池ケース蓋１１３の上面１１３ｅに上記に説明した以外の形状（例えば図１８中の溝１１３ｆ）がさらに形成されていたとしても，本発明の適用は妨げられない。なお図１３～図１８では，図１１等における第２絶縁部材１８０等を省略して描いている。
　また本発明では，図１１に示した幅広の溶接痕１６０は，少なくとも，電池ケース蓋１１３の両端付近の第２絶縁部材１８０に対面する領域に設けられている必要がある。すなわち図８中の区間Ｚ１，Ｚ３である。その間の区間Ｚ２については，区間Ｚ１，Ｚ３の幅広の溶接痕１６０が形成されていてもよいし，短辺側と同じく図１０の幅狭の溶接痕１６０が形成されていてもよい。ただし，区間Ｚ２についても幅広の溶接痕１６０を形成した方が，接合強度という点では有利である。さらにいえば，電池ケース蓋１１３の全周にわたって図１１の幅広の溶接痕１６０を形成してもかまわない。また，現実の製品では，低エネルギーでの溶接により図１０の幅狭の溶接痕１６０を形成する区間においても，ところどころ局所的に溶接痕１６０が電池ケース本体１１１の外側面１１１ｓに及んでしまうことはありうる。
　さらに，電池ケース蓋１１３の平面形状について先に矩形板状と述べたが，図８に示したようにコーナーが丸いものであってもよい。要は長辺部と短辺部とを認識できればよい。さらに短辺部については，図１９や図２０に示すように直線部分の存在しない形状であってもかまわない。
　以上詳細に説明したように本実施の形態によれば，扁平形状の電池１００であって，溶接前の段階では電池ケース本体１１１の開口端面１１１ｅが電池ケース蓋１１３に覆われないものにおいて，電池ケース蓋１１３の短辺部と長辺部とで溶接エネルギーを変え，長辺部での溶接エネルギーを短辺部より上げている。これにより，第２絶縁部材１８０に対面する長辺部の溶接の際に，電池ケース本体１１１側がより多く溶け込み，プルームＰが外向きに傾いて噴出するようにしている。こうして，溶接時のプルームＰにより電池ケース蓋１１３上の第２絶縁部材１８０等がダメージを受けてしまうことを防止した電池１００およびその製造方法が実現されている。
　なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
１１１　　　　　電池ケース本体
１１１ｅ　　　　電池ケース本体の開口端面
１１３　　　　　電池ケース蓋（蓋部材）
１１３ｅ　　　　電池ケース蓋の上面
１３０，１４０　端子部材（対外端子部材）
１５０　　　　　電極体
１６０　　　　　溶接痕
１８０　　　　　第２絶縁部材（絶縁部材）
Ｇａ，Ｇｂ　　　間隔
Ｌａ，Ｌｂ　　　溶接痕の表面長
Ｑ，Ｒ　　　　　近似扇形の中心方向
Ｔ　　　　　　　近似扇形
Ｗａ，Ｗｂ　　　溶接痕の溶け込み幅
Ｚ１，Ｚ３　　　絶縁部材に対面する区間
Ｚ２　　　　　　区間Ｚ１，Ｚ３の間の区間

Claims (7)

  1. 　発電要素を内蔵するとともに一方が開口した扁平形状の電池ケース本体と，長辺部と短辺部とを有する形状であり前記電池ケース本体の開口部を塞ぐ蓋部材とを有する電池において，
    　前記電池ケース本体内で前記発電要素に接続するとともに部分的に外部に露出する，前記蓋部材を貫通して設けられた対外端子部材と，
    　少なくとも前記蓋部材の外面側に配置され，前記対外端子部材を前記蓋部材から絶縁する絶縁部材とを有し，
    　前記絶縁部材の縁辺と前記蓋部材の長辺との間隔が，前記絶縁部材の縁辺と前記蓋部材の短辺との間隔より小さく，
    　前記蓋部材は，前記電池ケース本体の開口部にはめ込まれており，
    　前記蓋部材の外面と前記電池ケース本体の開口端面とに跨る溶接痕が前記蓋部材の全周にわたって形成されることで，前記蓋部材が前記電池ケース本体に固定されるとともに前記電池ケース本体の内部が外界から密閉されており，
    　前記蓋部材の長辺上のうち少なくとも前記絶縁部材に対面する区間は，前記溶接痕が，前記蓋部材の外面および前記電池ケース本体の開口端面のみならず前記電池ケース本体の外側面にも及んで形成されている幅広溶接痕区間とされていることを特徴とする電池。
  2. 　請求項１に記載の電池において，
    　前記溶接痕の断面形状のうち表面が円弧状である部分に当てはめられる近似扇形の中心方向が，前記幅広溶接痕区間では，前記幅広溶接痕区間以外の区間と比較して，より外側向きに傾いていることを特徴とする電池。
  3. 　請求項１に記載の電池において，
    　前記溶接痕を外部から見たときにおける，溶接時に溶融しなかった部分での前記蓋部材の外面と前記電池ケース本体との境目に対する前記電池ケース本体側への溶け込み幅を前記蓋部材側への溶け込み幅で割った値が，前記幅広溶接痕区間では，前記幅広溶接痕区間以外の区間と比較して大きいことを特徴とする電池。
  4. 　請求項１に記載の電池において，
    　前記溶接痕の断面における表面長のうち，溶接時に溶融しなかった部分における前記蓋部材の外面と前記電池ケース本体との境目を前記溶接痕の表面に延長した線より前記電池ケース本体側の表面長を前記蓋部材側の表面長で割った値が，前記幅広溶接痕区間では，前記幅広溶接痕区間以外の区間と比較して大きいことを特徴とする電池。
  5. 　請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載の電池において，
    　前記対外端子部材および前記絶縁部材が，前記蓋部材の長辺方向の両端寄りの位置にそれぞれ設けられており，
    　前記幅広溶接痕区間が，前記蓋部材の長辺方向に対し，一方の前記絶縁部材に対面する区間ともう一方の前記絶縁部材に対面する区間とそれらの区間の間の区間とにわたって形成されていることを特徴とする電池。
  6. 　発電要素を内蔵するとともに一方が開口した扁平形状の電池ケース本体と，長辺部と短辺部とを有する形状であり前記電池ケース本体の開口部を塞ぐ蓋部材とを有する電池の製造方法において，
    　対象とする電池は，
    　　前記電池ケース本体内で前記発電要素に接続するとともに部分的に外部に露出する，前記蓋部材を貫通して設けられた対外端子部材と，
    　　少なくとも前記蓋部材の外面側に配置され，前記対外端子部材を前記蓋部材から絶縁する絶縁部材とを有し，
    　　前記絶縁部材の縁辺と前記蓋部材の長辺との間隔が，前記絶縁部材の縁辺と前記蓋部材の短辺との間隔より小さいものであり，
    　前記蓋部材を，前記電池ケース本体の開口端面を覆うことなく前記電池ケース本体の開口部にはめ込んだ状態とし，
    　前記蓋部材の外面と前記電池ケース本体の開口端面との境目を前記蓋部材の全周にわたって溶接することで，前記蓋部材を前記電池ケース本体に固定するとともに前記電池ケース本体の内部を外界から密閉し，
    　前記溶接の際のエネルギーを，
    　　前記蓋部材の長辺上のうち少なくとも前記絶縁部材に対面する区間では，溶接痕が前記蓋部材の外面および前記電池ケース本体の開口端面のみならず前記電池ケース本体の外側面にも及んで形成される第１レベルのエネルギーとし，
    　　前記第１レベルのエネルギーでの溶接がなされる区間以外の区間では，前記第１レベル以下の第２レベルのエネルギーとすることを特徴とする電池の製造方法。
  7. 　請求項６に記載の電池の製造方法において，
    　対象とする電池は，前記対外端子部材および前記絶縁部材が，前記蓋部材の長辺方向の両端寄りの位置にそれぞれ設けられているものであり，
    　前記第１レベルのエネルギーでの溶接を，前記蓋部材の長辺方向に対し，一方の前記絶縁部材に対面する区間ともう一方の前記絶縁部材に対面する区間とそれらの区間の間の区間とにわたって行うことを特徴とする電池の製造方法。
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