JP2007328940A - 電池の製造方法及び弁部材 - Google Patents
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Abstract
【課題】ケース部材の内圧が所定値を超えたときに、開裂してガスを外部に放出する弁部材を備える電池において、ケース部材の一部に弁部材が適切に溶接された、信頼性の高い電池の製造方法、及び、溶接によりこの電池のケース部材の一部に固着させる弁部材を提供する。
【解決手段】電池は、直方体形状の電池容器及びこれを閉塞する封口蓋140からなる電池ケース、電池ケース内に収容された発電要素、及び、電池ケース内の圧力が所定値を超えたとき、弁機能部151からガスを外部に放出する安全弁150等から構成されている。安全弁150は、弁機能部151の周囲に弁周囲部153を有し、弁周囲部153は、弁機能部151よりも肉厚周囲部154及び肉厚周囲部よりも厚みが薄い環状の溶接予定部156を含む。安全弁150は、溶接予定部156を溶融させた溶接部位170で封口蓋140に固着されている。
【選択図】図6
【解決手段】電池は、直方体形状の電池容器及びこれを閉塞する封口蓋140からなる電池ケース、電池ケース内に収容された発電要素、及び、電池ケース内の圧力が所定値を超えたとき、弁機能部151からガスを外部に放出する安全弁150等から構成されている。安全弁150は、弁機能部151の周囲に弁周囲部153を有し、弁周囲部153は、弁機能部151よりも肉厚周囲部154及び肉厚周囲部よりも厚みが薄い環状の溶接予定部156を含む。安全弁150は、溶接予定部156を溶融させた溶接部位170で封口蓋140に固着されている。
【選択図】図6
Description
本発明は、電池の製造方法及び、電池のケース部材の一部に溶接で固着され、ケース部材の内圧が所定値を超えたときに、開裂してガスを外部に放出する弁部材に関する。
近年、ポータブル機器や携帯機器などの電源として、また、電気自動車やハイブリッド自動車などの電源として、様々な二次電池が提案されている。このような二次電池では、例えば、短絡や過充電等により電池に大きな電流値の電流が流れ、電池容器の内部の温度が上昇すると、電解液がガス化する等により電池容器の内圧が大きく上昇することがある。二次電池の中には、このような場合に備え、ガスを電池容器の外部に放出して電池容器の破損を防止できるように、安全弁を設けたものがある。この安全弁は、電池容器を閉塞する封口蓋の弁孔に取り付けられ、溶接で封口蓋に接合されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)
特許文献1に開示された二次電池容器は、その一部である上面板(ケース部材)に穿孔された貫通孔(弁孔)、及び、この貫通孔の周囲に厚さ方向に突出する環状の突出部を有している。この上面板には、二次電池容器の内部が所定値以上の圧力となることにより破壊して容器内外を連通する安全弁の弁体(弁部材)が設けられている。この弁体は、板状で、突出部の上部に載置され、貫通孔を覆っている。そして、この弁体は、自身の外周部と突出部の外周部との間に形成した溶接部で溶接され、上面板と接合して貫通孔を閉塞するようになっている。
また、特許文献2に開示された二次電池は、発電要素と、これを密閉収納する金属製の電池ケース(ケース部材)とを有している。この電池ケースは、容器部及びこれを閉塞する蓋部とからなる。この蓋部には、電池ケース内の圧力が上昇し、設定された圧力値になると金属薄板(弁機能部)が破壊する安全弁(弁部材)が設けられている。この安全弁は、中心部に穿孔された弁孔を有する環状の金属板と、弁孔を閉塞するように、この金属板の片側面の全面にクラッド圧着された金属薄板とからなる。この安全弁は、蓋部に形成した貫通孔内に埋め込んだり、段付きの貫通孔に嵌合させ、安全弁のうちの金属板の外周部を全周レーザ溶接等で蓋部に溶接している。
しかしながら、特許文献1に係る二次電池容器では、弁体全体の厚みが薄いため、取り扱い難く、突出部と溶接するまでに変形を起こし易い。弁体が変形すると、弁体の外周部と突出部の外周部とを適切に溶接できず、二次電池容器内からのガスのリークや、設定値より小さいガスの内圧で溶接箇所が破断する等の溶接不良が起きる虞があった。
また、特許文献2に係る二次電池では、安全弁を、蓋部に設けたこれにぴったりの大きさの孔に埋め込んだ上で外周をレーザ溶接する。しかるに、蓋部の孔の寸法や安全弁の外形寸法には個々にバラツキが生じることがある。このため、安全弁の外形寸法が孔の寸法より大きくなった場合には、安全弁を孔に嵌め込むことができず、安全弁が蓋部にのりあげる状態となる。また、穴の内周部の寸法に対して安全弁の外形寸法が、安全弁と孔とが嵌合できない程度に小さい場合には、安全弁の外周と孔の内周との間に隙間ができる。いずれの場合にも、安全弁の外周と蓋部とを適切に溶接することが困難になる問題があった。
また、溶接中に飛散したスパッタが金属薄板に付着して、金属薄板の開弁圧が所定値から変化してしまう虞もあった。
また、溶接中に飛散したスパッタが金属薄板に付着して、金属薄板の開弁圧が所定値から変化してしまう虞もあった。
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、ケース部材の内圧が所定値を超えたときに、開裂してガスを外部に放出する弁部材を備える電池において、ケース部材の一部に弁部材が適切に溶接された、信頼性の高い電池の製造方法、及び、溶接によりこの電池のケース部材の一部に固着させる弁部材を提供することを目的とする。
その解決手段は、発電要素と、上記発電要素を内部に収容してなり、自身の内外を貫通する弁孔を有するケース部材と、上記ケース部材の上記弁孔を気密に封止してなる弁部材であって、上記ケース部材の内圧が所定値を超えたときに、開裂して外部にガスを放出する板状の弁機能部、及び、上記弁機能部の周囲に位置する環状の弁周囲部を有する弁部材と、を備え、上記弁部材を、上記弁周囲部のうち環状の溶接部位で、上記ケース部材のうち上記弁孔の周縁を含む環状の弁孔周縁部に固着してなる電池の製造方法であって、上記弁部材の上記弁周囲部は、上記ケース部材に固着する前の状態において、上記弁機能部よりも厚みが厚い環状の肉厚周囲部、及び、上記肉厚周囲部よりも厚みが薄い環状の溶接予定部を含んでなり、上記ケース部材の上記弁孔周縁部に、上記弁部材の上記弁周囲部を当接させ、上記溶接予定部の少なくとも一部を溶融させて上記溶接部位として、上記弁部材を上記ケース部材に溶接する溶接工程を備える電池の製造方法である。
本発明の電池の製造方法では、弁部材の弁周囲部は、ケース部材に固着する前の状態において、弁機能部よりも厚みが厚い環状の肉厚周囲部、及び、肉厚周囲部よりも厚みが薄い環状の溶接予定部を含んでいる。そして、溶接工程では、ケース部材の弁孔周縁部に、弁部材の弁周囲部を当接させ、溶接予定部の少なくとも一部を溶融させて溶接部位として、弁部材をケース部材に溶接する。
本発明における弁部材は、弁周囲部内に、弁機能部よりも厚みが厚い肉厚周囲部を有しているので、弁機能部と同じ厚みの弁周囲部を有する場合に比べ変形し難い。
一方、溶接工程では、弁周囲部内のうち肉厚周囲部よりも厚みが薄い溶接予定部の少なくとも一部を溶融させて弁部材とケース部材とを溶接する。このため、肉厚周囲部と同じ厚みの肉厚な溶接予定部を形成した場合と比べて、より少ないエネルギで弁部材とケース部材とを溶接できる。これにより、溶接中にスパッタが弁部材やケース部材に向けて飛散し難くなり、したがって、弁機能部にスパッタが付着したことにより、弁機能部の開弁圧が所定値から変化してしまうことをも抑制できる。
かくして、本発明によれば、ケース部材の一部に弁部材が適切に溶接された、信頼性の高い電池を製造することができる。
また、溶接時に、より少ないエネルギの投与で弁部材とケース部材とが溶融できるようになるので、エネルギが節約でき、電池の製造に掛るコストを低減することができる。
本発明における弁部材は、弁周囲部内に、弁機能部よりも厚みが厚い肉厚周囲部を有しているので、弁機能部と同じ厚みの弁周囲部を有する場合に比べ変形し難い。
一方、溶接工程では、弁周囲部内のうち肉厚周囲部よりも厚みが薄い溶接予定部の少なくとも一部を溶融させて弁部材とケース部材とを溶接する。このため、肉厚周囲部と同じ厚みの肉厚な溶接予定部を形成した場合と比べて、より少ないエネルギで弁部材とケース部材とを溶接できる。これにより、溶接中にスパッタが弁部材やケース部材に向けて飛散し難くなり、したがって、弁機能部にスパッタが付着したことにより、弁機能部の開弁圧が所定値から変化してしまうことをも抑制できる。
かくして、本発明によれば、ケース部材の一部に弁部材が適切に溶接された、信頼性の高い電池を製造することができる。
また、溶接時に、より少ないエネルギの投与で弁部材とケース部材とが溶融できるようになるので、エネルギが節約でき、電池の製造に掛るコストを低減することができる。
なお、ケース部材としては、発電要素を内部に収容してなり、自身の内外を貫通する弁孔を有するケース部材であればよく、例えば、発電要素を内部に収容するケース本体部材と、このケース本体部材を閉塞する封口部材とからなるケース部材が挙げられる。このケース部材の場合、弁孔は、ケース本体部材及び封口部材のいずれかに有れば良い。
また、溶接予定部が、少なくともその一部が溶融されて溶接部位とされていれば良い。したがって、例えば、厚みの薄い溶接予定部の一部を溶融させた場合のほか、溶接予定部全体を溶融させた場合、さらには、弁周囲部のうち溶接予定部のみならず、他の部位まで溶融させた場合も含まれる。
また、溶接予定部が、少なくともその一部が溶融されて溶接部位とされていれば良い。したがって、例えば、厚みの薄い溶接予定部の一部を溶融させた場合のほか、溶接予定部全体を溶融させた場合、さらには、弁周囲部のうち溶接予定部のみならず、他の部位まで溶融させた場合も含まれる。
さらに、上述の電池の製造方法であって、前記ケース部材の前記弁孔周縁部は、前記弁部材を固着する前の状態において、平坦な弁当接予定面を有してなり、前記弁部材は、上記ケース部材に固着する前の状態において、前記弁周囲部が、平坦なケース当接予定面を有し、前記溶接予定部は、上記弁当接予定面に向けて上記弁周囲部の厚み方向に凹設された凹溝の底部であり、前記溶接工程では、上記ケース部材の上記弁孔周縁部の上記弁当接予定面に、上記弁部材の上記弁周囲部の上記ケース当接予定面を当接させ、上記溶接予定部の少なくとも一部を溶融させて、上記弁部材を上記ケース部材に溶接する電池の製造方法とすると良い。
本発明の電池の製造方法では、弁部材の溶接予定部を、弁部材を固着する前の状態において、弁当接予定面に向けて弁周囲部の厚み方向に凹設された凹溝の底部である。そして、溶接工程において、ケース部材の弁孔周縁部の平坦な弁当接予定面に、弁部材の弁周囲部の平坦なケース当接予定面を当接させ、溶接予定部の少なくとも一部を溶融させて、弁部材をケース部材に溶接する。
弁部材の弁周囲部のケース当接予定面とケース部材の弁当接予定面とが当接しているので、弁部材の溶接予定部の少なくとも一部を溶融させることで、弁部材のみならず、ケース部材の弁孔周縁部の一部まで確実に溶融させることができ、弁部材とケース部材とを、適切にかつ気密に溶接されて固着できる。
また、肉厚周囲部よりも厚みが薄い環状の溶接予定部を設けているので、この溶接予定部の少なくとも一部を溶融させて弁部材とケース部材とを溶接すれば良く、ケース部材に設けた弁孔や段付き孔の寸法と、弁部材の外形寸法がぴったり嵌合する関係でなくても良い。具体的には、弁孔周縁部に弁部材の弁周囲部を当接させる関係になっていれば良く、ケース部材及ぶ弁部材に寸法のバラツキがあっても適切に溶接できる。
弁部材の弁周囲部のケース当接予定面とケース部材の弁当接予定面とが当接しているので、弁部材の溶接予定部の少なくとも一部を溶融させることで、弁部材のみならず、ケース部材の弁孔周縁部の一部まで確実に溶融させることができ、弁部材とケース部材とを、適切にかつ気密に溶接されて固着できる。
また、肉厚周囲部よりも厚みが薄い環状の溶接予定部を設けているので、この溶接予定部の少なくとも一部を溶融させて弁部材とケース部材とを溶接すれば良く、ケース部材に設けた弁孔や段付き孔の寸法と、弁部材の外形寸法がぴったり嵌合する関係でなくても良い。具体的には、弁孔周縁部に弁部材の弁周囲部を当接させる関係になっていれば良く、ケース部材及ぶ弁部材に寸法のバラツキがあっても適切に溶接できる。
さらに、請求項1に記載の電池の製造方法であって、前記ケース部材に固着する前の状態において、前記弁部材の前記弁周囲部は、ケース対向面を含み、前記溶接予定部は、上記ケース対向面から上記弁周囲部の厚み方向に凹設された環状の凹溝の底部であり、前記ケース部材の前記弁孔周縁部は、前記弁部材を固着する前の状態において、弁対向面に、この弁対向面から突出し上記凹溝に嵌合する環状の突条を有してなり、前記溶接工程では、上記ケース部材の上記弁孔周縁部の上記弁対向面と、上記弁部材の上記弁周囲部の上記ケース対向面とを対向させると共に、上記突条を上記凹溝に嵌合させ、上記溶接予定部の少なくとも一部を溶融させて、上記弁部材を上記ケース部材に溶接する電池の製造方法とすると良い。
本発明の電池の製造方法において、弁部材の溶接予定部は、ケース部材に固着する前の状態において、ケース対向面から弁周囲部の厚み方向に凹設された環状の凹溝の底部である。また、ケース部材の弁孔周縁部は、弁部材を固着する前の状態において、弁対向面に、この弁対向面から突出し凹溝に嵌合する環状の突条を有する。そして、溶接工程において、ケース部材の弁孔周縁部の弁対向面と、弁部材の弁周囲部のケース対向面とを対向させると共に、突条を凹溝に嵌合させ、溶接予定部の少なくとも一部を溶融させて、弁部材をケース部材に溶接する。
本発明によれば、ケース部材に弁部材を固着する前の状態において、ケース部材と弁部材との位置決めを行うにあたり、ケース部材の突条を弁部材の凹溝に嵌合させることで、弁部材とケース部材との相対的な位置合わせが容易にでき、溶接工程中の位置ずれも防止される。その上、弁部材の弁周囲部の凹溝の底部である溶接予定部の少なくとも一部を溶融させると、この凹溝と嵌合するケース部材の弁孔周縁部の突条とも容易に溶融させることができるので、弁部材とケース部材とを、適切にかつ気密に溶接して固着できる。
本発明によれば、ケース部材に弁部材を固着する前の状態において、ケース部材と弁部材との位置決めを行うにあたり、ケース部材の突条を弁部材の凹溝に嵌合させることで、弁部材とケース部材との相対的な位置合わせが容易にでき、溶接工程中の位置ずれも防止される。その上、弁部材の弁周囲部の凹溝の底部である溶接予定部の少なくとも一部を溶融させると、この凹溝と嵌合するケース部材の弁孔周縁部の突条とも容易に溶融させることができるので、弁部材とケース部材とを、適切にかつ気密に溶接して固着できる。
なお、ケース部材の弁対向面と弁部材のケース対向面とは、ケース部材の突条を弁部材の凹溝に嵌合させた際、弁対向面とケース対向面とは、互いに離間しつつ対向していても、互いに当接していても良い。
他の解決手段は、発電要素を内部に収容し、自身の内外を貫通する弁孔を有するケース部材の上記弁孔を、環状の溶接部位で溶接して気密に封止するのに用いる弁部材であって、上記ケース部材の内圧が所定値を超えたときに、開裂して外部にガスを放出する板状の弁機能部と、上記弁機能部の周囲に位置する環状の弁周囲部と、を備え、上記弁周囲部は、上記弁機能部よりも厚みが厚い環状の肉厚周囲部、及び、上記肉厚周囲部よりも厚みが薄く環状で、上記溶接部位とする溶接予定部を有する弁部材である。
本発明の弁部材は、ケース部材の内圧が所定値を超えたときに、開裂して外部にガスを放出する板状の弁機能部と、弁機能部の周囲に位置する環状の弁周囲部と、を備えている。弁部材のうち弁周囲部は、弁機能部よりも肉厚で環状の肉厚周囲部と、これよりも厚みが薄く環状の溶接予定部を有する。
本発明の弁部材を、発電要素を内部に収容するケース部材の弁孔を気密に封止する弁部材として用いれば、肉厚周囲部の存在により弁部材の変形が防止できる。また、弁部材の溶接予定部は、肉厚周囲部よりも厚みが薄いので、この溶接予定部をケース部材に溶接すれば、レーザ溶接などにおいて、より少ないエネルギで弁部材をケース部材に溶接できる。
さらに、エネルギを小さくすると、溶接中にスパッタが弁部材やケース部材に向けて飛散し難くなり、したがって、弁機能部にスパッタが付着したことにより、弁機能部の開弁圧が所定値から変化してしまう不具合も抑制できる。
本発明の弁部材を、発電要素を内部に収容するケース部材の弁孔を気密に封止する弁部材として用いれば、肉厚周囲部の存在により弁部材の変形が防止できる。また、弁部材の溶接予定部は、肉厚周囲部よりも厚みが薄いので、この溶接予定部をケース部材に溶接すれば、レーザ溶接などにおいて、より少ないエネルギで弁部材をケース部材に溶接できる。
さらに、エネルギを小さくすると、溶接中にスパッタが弁部材やケース部材に向けて飛散し難くなり、したがって、弁機能部にスパッタが付着したことにより、弁機能部の開弁圧が所定値から変化してしまう不具合も抑制できる。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
(実施例1)
本実施例に係る電池100は、電気自動車やハイブリット自動車用の駆動電源として用いられる、例えば、ニッケル・水素二次蓄電池やリチウムイオン電池などの二次電池である。この電池100は、図1及び図2に示すように、略直方体形状の角型単電池である。
この電池100は、直方体形状をなす電池容器130及びこれを閉塞する封口蓋140からなる電池ケース120、電池ケース120内に収容された発電要素110、及び、封口蓋140に設けられた安全弁150等から構成されている。
この安全弁150は、電池ケース120内の圧力が所定値を超えたとき、ガスを外部に放出して電池ケース120の破損を防止する。この安全弁150は、図2及び図3に示すように、レーザ溶接による環状の溶接部位170で封口蓋140に固着されている。
本実施例に係る電池100は、電気自動車やハイブリット自動車用の駆動電源として用いられる、例えば、ニッケル・水素二次蓄電池やリチウムイオン電池などの二次電池である。この電池100は、図1及び図2に示すように、略直方体形状の角型単電池である。
この電池100は、直方体形状をなす電池容器130及びこれを閉塞する封口蓋140からなる電池ケース120、電池ケース120内に収容された発電要素110、及び、封口蓋140に設けられた安全弁150等から構成されている。
この安全弁150は、電池ケース120内の圧力が所定値を超えたとき、ガスを外部に放出して電池ケース120の破損を防止する。この安全弁150は、図2及び図3に示すように、レーザ溶接による環状の溶接部位170で封口蓋140に固着されている。
電池ケース120のうち電池容器130は、金属からなり、図1及び図2に示すように、平板状で長方形状の第1容器側面130aと、これと平行に位置し第1容器側面130aと同形状の第2容器側面130bとを有する。また、この電池容器130は、第1容器側面130aの短辺(図2における上下方向の辺)と第2容器側面130bの短辺とを結ぶ平板状で長方形状の第3容器側面130c及び第4容器側面130dを有する。また、この電池容器130は、第1容器側面130aの長辺(図1における左右方向の辺)と第2容器側面130bの長辺とを結ぶ平板状で長方形状の容器底面130eを有する。
この電池容器130は、挿入側(図1中、上方側)が開口(図示しない)し、この開口から後述する発電要素110が電池容器130の内部に収容できるようになっている。
この電池容器130は、挿入側(図1中、上方側)が開口(図示しない)し、この開口から後述する発電要素110が電池容器130の内部に収容できるようになっている。
電池ケース120のうち封口蓋140は、金属のような導電材からなり、図2に示すように、電池容器130における第1容器側面130a及び第2容器側面130bに沿った長辺(図2の左右方向)と、第3容器側面130c及び第4容器側面130dに沿った短辺(図2の上下方向)とからなる長方形状の平板である。
この封口蓋140は、図2及び図4に示すように、第1容器側面111aの長辺に沿った長手方向に所定の間隔で離間した2つの端子挿通孔(図示しない)、これらの端子挿通孔の間に位置する弁孔141H、この弁孔141Hの周囲に位置する弁孔周縁部142、及び、電解液を注入するための注液口(図示しない)を有している。
この封口蓋140は、図2及び図4に示すように、第1容器側面111aの長辺に沿った長手方向に所定の間隔で離間した2つの端子挿通孔(図示しない)、これらの端子挿通孔の間に位置する弁孔141H、この弁孔141Hの周囲に位置する弁孔周縁部142、及び、電解液を注入するための注液口(図示しない)を有している。
封口蓋140のうち弁孔141Hは、図4に示すように、封口蓋140の短辺に沿った方向に比べ封口蓋140の長辺に沿った方向に長く延びた矩形状で、四隅をR形状とした形態にされた、封口蓋140の内外を貫通する孔である。
封口蓋140のうち、弁孔周縁部142は、図4に示すように、弁孔141Hの周縁141Eを含み、弁孔141Hの形状に沿った環状の段差部であり、電池ケース120の外部側に位置させる外部側平面140aよりも低く平坦な弁当接予定面142aを有する。弁孔周縁部142は、寸法公差を考慮しても、後述する安全弁150の弁周囲部153のケース当接予定面153aが弁当接予定面142aに常に当接可能な大きさとされている。
封口蓋140のうち端子挿通孔には、次述するように、外部正極端子111の周囲を気密に保持した第1シール部材113、及び、外部負極端子112の周囲を気密に保持した第2シール部材114を、それぞれ嵌め込む。
また、封口蓋140のうちの注液口(図示しない)は、電池容器130内に次述する電解液を注入した後には、注液蓋(図示しない)で閉塞する。
なお、電池ケース120(封口蓋140)が本発明のケース部材に対応する。
また、封口蓋140のうちの注液口(図示しない)は、電池容器130内に次述する電解液を注入した後には、注液蓋(図示しない)で閉塞する。
なお、電池ケース120(封口蓋140)が本発明のケース部材に対応する。
電池100のうち、発電要素110は、例えば、正電極、負電極、セパレータ及び電解液等から構成され、電池の機能を有している。発電要素110は、図1に示すように、電池容器130の内部に収容されている。発電要素110の正電極(図示しない)は、電池容器130の内部で外部正極端子111と接続されている。一方、発電要素110の負電極(図示しない)は、電池容器130の内部で外部負極端子112と接続されている。電解液(図示しない)は、電池容器130の内部に注入されている。
発電要素110の正電極と接続した外部正極端子111は、アルミニウムからなり、平板状である。この外部正極端子111は、封口蓋140の端子挿通孔に嵌め込まれた第1シール部材113により、液密で、かつ、封口蓋140とは電気的に絶縁された状態で、封口蓋140の一方(図1において右側)の端子挿通孔を通じて外部に突出している。
一方、発電要素110の負電極と接続した外部負極端子112は、銅からなり、平板状である。この外部負極端子112は、封口蓋140の端子挿通孔に嵌め込まれた第2シール部材114により、液密で、かつ、封口蓋140とは電気的に絶縁された状態で、封口蓋140の他方(図1において左側)の端子挿通孔を通じて外部に突出している。
一方、発電要素110の負電極と接続した外部負極端子112は、銅からなり、平板状である。この外部負極端子112は、封口蓋140の端子挿通孔に嵌め込まれた第2シール部材114により、液密で、かつ、封口蓋140とは電気的に絶縁された状態で、封口蓋140の他方(図1において左側)の端子挿通孔を通じて外部に突出している。
電池100のうち、安全弁150は、アルミニウムからなり、図5に示すように、封口蓋140の弁孔周縁部142の外周形状に対応した形態で、一方向に短く、これに直交する方向に長く延びた矩形状で、四隅をR形状とした細長の形態とされている。この安全弁150は、内側に位置する板状の弁機能部151と、この弁機能部151の周囲に位置する環状の弁周囲部153とからなる。なお、安全弁150が本発明の弁部材に対応する。
安全弁150のうち弁機能部151は、板状であり、電池ケース120内の圧力が所定値を超えたときに、ガスの圧力で開裂し、電池ケース120内のガスを外部に放出させる開裂予定部152を有している。この開裂予定部152は、弁機能部151における他の部位よりも所定厚さだけ薄くされた断面V溝形状の形態とされている。弁機能部151は、封口蓋140の弁孔141Hと同じ形状及び大きさとなっている。
安全弁150のうち弁周囲部153は、封口蓋140に固着する前の状態において、弁機能部151よりも厚みが厚い平板環状の肉厚周囲部154を含んでいる。また、弁周囲部153は、その内側面(図5(b)中、下面)が平坦なケース当接予定面153aとされている。さらに、この弁周囲部153ほぼ中央には、外部側平面153bからケース当接予定面153aに向けて弁周囲部153の厚み方向(図5(b)における上下方向)に凹む環状の凹溝155が凹設されている。この凹溝155の底部が、肉厚周囲部154よりも厚みが薄く環状で、この部分で溶接することが予定されている溶接予定部156である。
本実施例に係る電池100では、前述したように、安全弁150は、封口蓋140の弁孔141Hを気密に封止した状態に、封口蓋140に固着されている(図2及び図3参照)。
具体的には、封口蓋140と安全弁150とは、次述するように、封口蓋140の弁孔周縁部142の弁当接予定面142aに安全弁150の弁周囲部153のケース当接予定面153aを当接させた状態で、レーザ溶接により溶接部位170で溶接されている(図6(b)参照)。
具体的には、封口蓋140と安全弁150とは、次述するように、封口蓋140の弁孔周縁部142の弁当接予定面142aに安全弁150の弁周囲部153のケース当接予定面153aを当接させた状態で、レーザ溶接により溶接部位170で溶接されている(図6(b)参照)。
次に、電池100の製造方法について図6を用いて説明する。
ただし、この電池100において、封口蓋140に安全弁150を溶接部位170で固着する安全弁固着工程以外は、公知の手法によれば良いので、封口蓋140と安全弁150との安全弁固着工程を中心に説明し、その他は簡略に説明する。
ただし、この電池100において、封口蓋140に安全弁150を溶接部位170で固着する安全弁固着工程以外は、公知の手法によれば良いので、封口蓋140と安全弁150との安全弁固着工程を中心に説明し、その他は簡略に説明する。
まず、別途、公知の方法により、正電極に外部正極端子111を、負電極に外部負極端子112をそれぞれ接続した発電要素110を、電池容器130の開口から内部に収納しておく。次いで、第1シール部材113及び第2シール部材114を封口蓋140の各端子挿通孔に嵌め込む。次いで、第1シール部材113に外部正極端子111を、及び、第2シール部材114に外部負極端子112を挿通し、それぞれ気密にシールすると共に、電池容器130の開口を封口蓋140で閉塞する。さらに、電池容器130と封口蓋140とをレーザで液密に溶接する。
次いで、安全弁固着工程について説明する。この安全弁固着工程は、さらに、(1)配置工程、(2)溶接工程の2つの工程からなる。
安全弁固着工程のうち配置工程では、図6(a)に示すように、安全弁150を封口蓋140の弁孔周縁部142に配置し、弁当接予定面142aに安全弁150の弁周囲部153のケース当接予定面153aを当接させる。これにより、封口蓋140の弁孔141Hは、安全弁150で閉塞される。
安全弁固着工程のうち配置工程では、図6(a)に示すように、安全弁150を封口蓋140の弁孔周縁部142に配置し、弁当接予定面142aに安全弁150の弁周囲部153のケース当接予定面153aを当接させる。これにより、封口蓋140の弁孔141Hは、安全弁150で閉塞される。
次いで、溶接工程では、図6(b)に示すように、ケース当接予定面153aが弁当接予定面142aに当接した状態で、レーザビームを、凹溝155の底部である溶接予定部156に向けて照射しつつ、封口蓋140に対して相対移動させ、この溶接予定部156及び封口蓋140の弁周縁部142の一部を全周にわたり溶融させる。これにより、封口蓋140と安全材150とは環状の溶接部位170により気密に溶接される。かくして、安全材150は、溶接部位170で封口蓋140に固着され、封口蓋140の弁孔141Hを封止することができる(図2及び図3参照)。次いで、注液口より電池容器130の内部に所定量の電解液を注入し、その後に注液口を注液蓋で気密に閉塞する。
かくして、図1及び図2に示す二次電池100が完成する。
かくして、図1及び図2に示す二次電池100が完成する。
本実施例に係る安全弁150は、弁周囲部153内に、弁機能部151よりも厚みが厚い環状の肉厚周囲部154を有しているので、この弁周囲部153が弁機能部151と同じ厚みであるとした場合に比べ変形し難く、取り扱いが容易である。また、変形による封止不良も生じ難い。
また、溶接工程では、弁周囲部153のうちでも肉厚周囲部154よりも厚みが薄い溶接予定部156を溶融させて、安全弁150を封口蓋140に溶接する。このため、肉厚周囲部154と同じ厚みの肉厚な溶接予定部を溶融させて溶接を行う場合と比べて、より少ないエネルギのレーザビームを照射するだけで安全弁150と封口蓋140とを溶接できる。これにより、封口蓋140と安全弁150とを溶融させるのに必要なエネルギが節約でき、電池100の製造に掛るコストを低減することができる。
また、溶接工程では、弁周囲部153のうちでも肉厚周囲部154よりも厚みが薄い溶接予定部156を溶融させて、安全弁150を封口蓋140に溶接する。このため、肉厚周囲部154と同じ厚みの肉厚な溶接予定部を溶融させて溶接を行う場合と比べて、より少ないエネルギのレーザビームを照射するだけで安全弁150と封口蓋140とを溶接できる。これにより、封口蓋140と安全弁150とを溶融させるのに必要なエネルギが節約でき、電池100の製造に掛るコストを低減することができる。
また、これにより、溶接中に飛散するスパッタの量を抑制できるから、スパッタが、弁機能部151、特に開裂予定部152に付着したことにより、弁機能部151の開弁圧が所定値から変化してしまう危険性をも抑制できる。
かくして、封口蓋140に安全弁150が適切に溶接された、信頼性の高い電池100を製造することができる。
かくして、封口蓋140に安全弁150が適切に溶接された、信頼性の高い電池100を製造することができる。
また、本実施例1では、封口蓋140と安全弁150との溶接に際し、弁孔周縁部142の平坦な弁当接予定面142aと弁周囲部153の平坦なケース当接予定面153aとを当接させている。これにより、安全弁150の溶接予定部156を溶融させると共に、封口蓋140の弁孔周縁部142の一部を溶融させるにあたり、この弁孔周縁部142の一部を確実に溶融させることができる。
また、溶融部分に気泡を含み難く、封口蓋140に安全弁150を、適切にかつ気密に固着できる。
また、溶融部分に気泡を含み難く、封口蓋140に安全弁150を、適切にかつ気密に固着できる。
また、肉厚周囲部154よりも厚みが薄い溶接予定部156を設けているので、この溶接予定部156の一部を溶融させて封口蓋140と安全弁150とを溶接すれば良く、前述した従来技術のように、ケース部材に設けた弁孔や段付き孔の寸法と、弁部材の外形寸法がぴったり嵌合する関係としなくても良い。具体的には、弁孔周縁部142に安全弁150の弁周囲部153が当接する寸法関係になっていれば良く、ケース部材の弁孔や段付き孔及び弁部材に寸法のバラツキがあっても適切に溶接できる。
(実施例2)
次に、実施例2について、図7〜図9を用いて説明する。
本実施例2に係る電池200は、前述の実施例1に係る電池100とは、これに用いる封口蓋240及び安全弁250の形態が一部で異なるのみであり、それ以外の部分は同様である。したがって、実施例1と同様な部分の説明は、省略あるいは簡素化し、異なる部分を中心に説明する。
次に、実施例2について、図7〜図9を用いて説明する。
本実施例2に係る電池200は、前述の実施例1に係る電池100とは、これに用いる封口蓋240及び安全弁250の形態が一部で異なるのみであり、それ以外の部分は同様である。したがって、実施例1と同様な部分の説明は、省略あるいは簡素化し、異なる部分を中心に説明する。
具体的には、実施例1に係る電池100では、封口蓋140に有する平坦な弁当接面予定面142aと安全弁150に有する平坦なケース当接面予定面153aとを当接させ、ケース当接面予定面153aに向けて凹設した安全弁150の凹溝155の底部を溶接予定部156とし、この溶接予定部156を溶融させて、封口蓋140と安全弁150とを溶接した。
これに対し、実施例2に係る電池200では、封口蓋240に有する弁対向面242aから突出した突条243と、安全弁250に有するケース対向面253aから凹設された凹溝255とを嵌合させ、これらの弁対向面242aとケース対向面253aとを対向させて、凹溝255の底部である溶接予定部256と突条243とを溶融させて、封口蓋240と安全弁250とを溶接する。
これに対し、実施例2に係る電池200では、封口蓋240に有する弁対向面242aから突出した突条243と、安全弁250に有するケース対向面253aから凹設された凹溝255とを嵌合させ、これらの弁対向面242aとケース対向面253aとを対向させて、凹溝255の底部である溶接予定部256と突条243とを溶融させて、封口蓋240と安全弁250とを溶接する。
詳細に説明する。本実施例に係る封口蓋240には、図7に示すように、弁孔241Hが穿孔されている。この弁孔241Hは、封口蓋240の短辺に沿った方向に比べ封口蓋240の長辺に沿った方向に長く延びた矩形状で、四隅をR形状とした形態とされ、封口蓋240の内外を貫通する孔である。
封口蓋240のうち、弁孔241Hの周囲には、弁孔周縁部242が設けられている。この弁孔周縁部242は、図7に示すように、弁孔241Hの周縁241Eを含み、弁孔241Hの形状に沿った環状の段差部で、封口蓋240の外部側平面240aよりも低位の弁対向面242aを有する。弁対向面242aには、この弁対向面242aから厚さ方向外部側面240aに向けて突出した環状の突条243が設けられている。弁孔周縁部242は、後述する安全弁250の弁周囲部253を収容可能な大きさとされている。
電池200のうち安全弁250は、図8に示すように、内側に位置する板状の弁機能部251と、この弁機能部251の周囲に位置する環状の弁周囲部253とからなる。
安全弁250のうち弁機能部251は、板状であり、電池ケース120内の圧力が所定値を超えたときに、ガスの圧力で開裂し、電池ケース120内のガスを外部に放出させる開裂予定部252を有している。この開裂予定部252は、弁機能部251における他の部位よりも所定厚さだけ薄くされた断面V溝状の形態とされている。弁機能部251は、封口蓋240の弁孔241Hと同じ形状及び大きさとなっている。
安全弁250のうち弁機能部251は、板状であり、電池ケース120内の圧力が所定値を超えたときに、ガスの圧力で開裂し、電池ケース120内のガスを外部に放出させる開裂予定部252を有している。この開裂予定部252は、弁機能部251における他の部位よりも所定厚さだけ薄くされた断面V溝状の形態とされている。弁機能部251は、封口蓋240の弁孔241Hと同じ形状及び大きさとなっている。
安全弁250のうち弁周囲部253は、封口蓋240に固着する前の状態において、弁機能部251よりも厚みが厚い平板環状の肉厚周囲部254を有している。また、弁周囲部253は、安全弁250が封口蓋240に固着されたとき、電池200の外部側に位置する外部側平面253b、及び、この外部側平面253bとは反対側に位置するケース対向面253aを含んでいる。弁周囲部253ほぼ中央には、ケース対向面253aから弁周囲部253の厚み方向(図8(b)における上下方向)に凹む環状で、封口蓋240の弁孔周縁部242の突条243と嵌合可能な形態の凹溝255が凹設されている。この凹溝255の底部が、肉厚周囲部254よりも厚みが薄い環状の溶接予定部256である。
本実施例に係る電池200では、安全弁250は、封口蓋240の弁孔241Hを気密に封止した状態で、封口蓋240に固着されている。具体的には、封口蓋240と安全弁250とは、次述するように、封口蓋240の弁孔241Hを安全弁250で閉塞し、レーザ溶接により溶接部位270で固着されている(図2及び図3参照)。
次に、電池200の製造方法について図9を用いて説明する。
ただし、本実施例に係る電池200の製造方法は、前述の実施例に係る電池100の製造方法とは、封口蓋240に安全弁250を溶接部位270で固着する安全弁固着工程のみが異なり、それ以外の部分は同様である。したがって、実施例1と同様な部分の説明は、省略し、異なる部分を中心に説明することとする。
ただし、本実施例に係る電池200の製造方法は、前述の実施例に係る電池100の製造方法とは、封口蓋240に安全弁250を溶接部位270で固着する安全弁固着工程のみが異なり、それ以外の部分は同様である。したがって、実施例1と同様な部分の説明は、省略し、異なる部分を中心に説明することとする。
この安全弁固着工程は、さらに、(1)配置工程、(2)溶接工程の2つの工程からなる。
安全弁固着工程のうち配置工程では、図9(a)に示すように、安全弁250を封口蓋240の弁孔周縁部242に配置し、弁対向面242aに安全弁250の弁周囲部253のケース対向面253aを対向させる。弁孔周縁部242の突条243を弁周囲部253の凹溝255に嵌合させる。これにより、封口蓋240の弁孔241Hは、安全弁250で閉塞される。
安全弁固着工程のうち配置工程では、図9(a)に示すように、安全弁250を封口蓋240の弁孔周縁部242に配置し、弁対向面242aに安全弁250の弁周囲部253のケース対向面253aを対向させる。弁孔周縁部242の突条243を弁周囲部253の凹溝255に嵌合させる。これにより、封口蓋240の弁孔241Hは、安全弁250で閉塞される。
次いで、溶接工程では、図9(b)に示すように、凹溝255が突条243に嵌合した状態で、弁周囲部253の凹溝255の底部である溶接予定部256にレーザビームを照射しつつ、封口蓋240に対して相対移動させ、この溶接予定部256及び突条243あるいはこれを含む弁周縁部242の一部を全周にわたって溶融させる。かくして、封口蓋240と安全材250とは環状の溶接部位270で溶接される。これにより、安全材250は、溶接部位270で封口蓋240に固着され、封口蓋240の弁孔241Hを封止することができる。
本実施例では、上述したように、封口蓋240に安全材250を固着する前の状態において、封口蓋240は、その弁周縁部242に突条243を有し、安全材250は、その弁周囲部253に突条243と嵌合する凹溝255を有している。
したがって、本実施例に係る電池200の製造方法によれば、安全材250を封口蓋240に溶接するに際し、封口蓋240の突条243を安全材250の凹溝255に嵌合させることで、安全材250と封口蓋240との位置合わせが容易にでき、溶接工程中の位置ずれも防止される。
したがって、本実施例に係る電池200の製造方法によれば、安全材250を封口蓋240に溶接するに際し、封口蓋240の突条243を安全材250の凹溝255に嵌合させることで、安全材250と封口蓋240との位置合わせが容易にでき、溶接工程中の位置ずれも防止される。
その上、本実施例に係る安全弁250も、弁周囲部253内に、弁機能部251よりも厚みが厚い環状の肉厚周囲部254を有しているので、この弁周囲部253が弁機能部251と同じ厚みであるとした場合に比べ変形し難く、取り扱いが容易である。また、変形による封止不良も生じ難い。
また、溶接工程では、弁周囲部253のうちでも肉厚周囲部254よりも厚みが薄い溶接予定部256を溶融させて、安全弁250を封口蓋240に溶接する。このため、肉厚周囲部254と同じ厚みの肉厚な溶接予定部を溶融させて溶接を行う場合と比べて、より少ないエネルギのレーザビームを照射することで安全弁250と封口蓋240とを溶接できる。このため、封口蓋240と安全弁250とを溶融させるのに必要なエネルギが節約でき、電池200の製造に掛るコストを低減することができる。
また、溶接工程では、弁周囲部253のうちでも肉厚周囲部254よりも厚みが薄い溶接予定部256を溶融させて、安全弁250を封口蓋240に溶接する。このため、肉厚周囲部254と同じ厚みの肉厚な溶接予定部を溶融させて溶接を行う場合と比べて、より少ないエネルギのレーザビームを照射することで安全弁250と封口蓋240とを溶接できる。このため、封口蓋240と安全弁250とを溶融させるのに必要なエネルギが節約でき、電池200の製造に掛るコストを低減することができる。
また、これにより、溶接中に飛散するスパッタの量を抑制できるから、スパッタが、弁機能部251、特に開裂予定部252に付着したことにより、弁機能部251の開弁圧が所定値から変化してしまう危険性をも抑制できる。
かくして、封口蓋240に安全弁250が適切に溶接された、信頼性の高い電池200を製造することができる。
かくして、封口蓋240に安全弁250が適切に溶接された、信頼性の高い電池200を製造することができる。
以上において、本発明を実施例1及び2に即して説明したが、本発明は上記実施例1及び実施例2に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施例1及び2に係る封口蓋140,240では、外部側平面140a,240aよりも低い位置に弁孔周縁部142の弁当接予定面142aや弁孔周縁部242の弁対向面242aを設けた段差部とし、ここに安全弁150,250のケース当接予定面153aやケース対向面253aを当接させた。しかしながら、ケース部材の弁当接予定面あるいは弁対向面は、ケース部材において弁孔の周縁を含む環状の弁孔周縁部に有していれば良く、弁孔の周縁に段差を付けない面であっても良い。
また、実施例1及び2では、安全弁150,250を封口蓋140,240にレーザ溶接で溶接したが、弁部材とケース部材との溶接は、レーザ溶接に限定するものではなく、電子ビーム溶接などレーザ溶接以外の手法にも適宜適用可能である。
例えば、実施例1及び2に係る封口蓋140,240では、外部側平面140a,240aよりも低い位置に弁孔周縁部142の弁当接予定面142aや弁孔周縁部242の弁対向面242aを設けた段差部とし、ここに安全弁150,250のケース当接予定面153aやケース対向面253aを当接させた。しかしながら、ケース部材の弁当接予定面あるいは弁対向面は、ケース部材において弁孔の周縁を含む環状の弁孔周縁部に有していれば良く、弁孔の周縁に段差を付けない面であっても良い。
また、実施例1及び2では、安全弁150,250を封口蓋140,240にレーザ溶接で溶接したが、弁部材とケース部材との溶接は、レーザ溶接に限定するものではなく、電子ビーム溶接などレーザ溶接以外の手法にも適宜適用可能である。
また、実施例1及び2では、図6(b)及び図9(b)に示すように、安全弁150,250を封口蓋140,240に固着するにあたり、弁周囲部153,253のうち溶接予定部156,256全体のみならず肉厚周囲部154,254の一部をも溶融させて溶接部位170,270とした。しかしながら、溶接予定部は、その少なくとも一部が溶融されて溶接部位とされていれば良く、例えば、溶接予定部の一部または全部のみを溶融させることもできる。
100,200 電池
110 発電要素
120 電池ケース(ケース部材)
140,240 封口蓋(ケース部材)
141H,241H 弁孔
141E,241E 周縁
142,242 弁孔周縁部
142a 弁当接予定面
242a 弁対向面
243 突条
150,250 安全弁(弁部材)
151,251 弁機能部
153,253 弁周囲部
153a ケース当接予定面
253a ケース対向面
154,254 肉厚周囲部
155,255 凹溝
156,256 溶接予定部
170,270 溶接部位
110 発電要素
120 電池ケース(ケース部材)
140,240 封口蓋(ケース部材)
141H,241H 弁孔
141E,241E 周縁
142,242 弁孔周縁部
142a 弁当接予定面
242a 弁対向面
243 突条
150,250 安全弁(弁部材)
151,251 弁機能部
153,253 弁周囲部
153a ケース当接予定面
253a ケース対向面
154,254 肉厚周囲部
155,255 凹溝
156,256 溶接予定部
170,270 溶接部位
Claims (4)
- 発電要素と、
上記発電要素を内部に収容してなり、自身の内外を貫通する弁孔を有するケース部材と、
上記ケース部材の上記弁孔を気密に封止してなる弁部材であって、
上記ケース部材の内圧が所定値を超えたときに、開裂して外部にガスを放出する板状の弁機能部、及び
上記弁機能部の周囲に位置する環状の弁周囲部を有する
弁部材と、を備え、
上記弁部材を、上記弁周囲部のうち環状の溶接部位で、上記ケース部材のうち上記弁孔の周縁を含む環状の弁孔周縁部に固着してなる
電池の製造方法であって、
上記弁部材の上記弁周囲部は、
上記ケース部材に固着する前の状態において、上記弁機能部よりも厚みが厚い環状の肉厚周囲部、及び、上記肉厚周囲部よりも厚みが薄い環状の溶接予定部を含んでなり、
上記ケース部材の上記弁孔周縁部に、上記弁部材の上記弁周囲部を当接させ、上記溶接予定部の少なくとも一部を溶融させて上記溶接部位として、上記弁部材を上記ケース部材に溶接する溶接工程を備える
電池の製造方法。 - 請求項1に記載の電池の製造方法であって、
前記ケース部材の前記弁孔周縁部は、
前記弁部材を固着する前の状態において、平坦な弁当接予定面を有してなり、
前記弁部材は、
上記ケース部材に固着する前の状態において、
前記弁周囲部が、平坦なケース当接予定面を有し、
前記溶接予定部は、上記弁当接予定面に向けて上記弁周囲部の厚み方向に凹設された凹溝の底部であり、
前記溶接工程では、
上記ケース部材の上記弁孔周縁部の上記弁当接予定面に、上記弁部材の上記弁周囲部の上記ケース当接予定面を当接させ、上記溶接予定部の少なくとも一部を溶融させて、上記弁部材を上記ケース部材に溶接する
電池の製造方法。 - 請求項1に記載の電池の製造方法であって、
前記ケース部材に固着する前の状態において、
前記弁部材の前記弁周囲部は、ケース対向面を含み、
前記溶接予定部は、上記ケース対向面から上記弁周囲部の厚み方向に凹設された環状の凹溝の底部であり、
前記ケース部材の前記弁孔周縁部は、
前記弁部材を固着する前の状態において、弁対向面に、この弁対向面から突出し上記凹溝に嵌合する環状の突条を有してなり、
前記溶接工程では、
上記ケース部材の上記弁孔周縁部の上記弁対向面と、上記弁部材の上記弁周囲部の上記ケース対向面とを対向させると共に、上記突条を上記凹溝に嵌合させ、上記溶接予定部の少なくとも一部を溶融させて、上記弁部材を上記ケース部材に溶接する
電池の製造方法。 - 発電要素を内部に収容し、自身の内外を貫通する弁孔を有するケース部材の上記弁孔を、環状の溶接部位で溶接して気密に封止するのに用いる弁部材であって、
上記ケース部材の内圧が所定値を超えたときに、開裂して外部にガスを放出する板状の弁機能部と、
上記弁機能部の周囲に位置する環状の弁周囲部と、を備え、
上記弁周囲部は、
上記弁機能部よりも厚みが厚い環状の肉厚周囲部、及び、上記肉厚周囲部よりも厚みが薄く環状で、上記溶接部位とする溶接予定部を有する
弁部材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006157133A JP2007328940A (ja) | 2006-06-06 | 2006-06-06 | 電池の製造方法及び弁部材 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP2006157133A JP2007328940A (ja) | 2006-06-06 | 2006-06-06 | 電池の製造方法及び弁部材 |
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KR101287103B1 (ko) | 2011-02-22 | 2013-07-17 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지 |
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RU2809341C1 (ru) * | 2020-07-10 | 2023-12-11 | Контемпорари Амперекс Текнолоджи Ко., Лимитед | Батарейная коробка, элемент батареи, батарея, а также способ и устройство для получения батарейной коробки |
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2006
- 2006-06-06 JP JP2006157133A patent/JP2007328940A/ja not_active Withdrawn
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