JP6365474B2 - 二次電池の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池の製造方法に関する。

リチウムイオン二次電池などは、電極体と、電極体を収容する電池ケースとを含む。このような二次電池の製造方法は、たとえば、特開２００１−３５１５８２号公報などにも記載されているように、開口部が形成されたケース体に蓋体を嵌め込み、蓋体とケース体の突合せ部分をレーザ溶接する工程を含む。

蓋体と収容ケースとをレーザ溶接する際には、レーザ光の照射位置からプルームが発生する。プルームは、高温の金属蒸気やプラズマであり、溶接態様によっては、当該プルームが蓋体に設けられた樹脂部材に熱影響を与えるおそれがある。

そこで、レーザ溶接時に発生するプルームが蓋体に設けられた樹脂部材に与える影響を抑制することを目的として、各種の二次電池の製造方法が提案されている。

たとえば、特開２０１４−１０８８７号公報には、電池ケース蓋に設けられた絶縁部材の周囲に凹部状の空間を形成し、この空間にシールドガスを流しながらレーザ溶接する方法が記載されている。

また、特開２０１５−１１１５７３号公報には、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、高エネルギのレーザ光を照射し、上記区間以外の区間では，低エネルギのレーザ光を照射する方法が記載されている。なお、高エネルギを照射する区間では、溶接痕が蓋部材の外面、電池ケース本体の開口端面および電池ケース本体の外側面にも形成される。

特開２０１４−１０８８７号公報 特開２０１５−１１１５７３号公報 特開２００１−３５１５８２号公報

しかし、特開２０１４−１０８８７号公報に記載された方法においては、電池ケース蓋に形成された凹部は、絶縁部材の外周に沿って長尺に延びているため、凹部の下流側において、シールドガスが拡散しやすく、プルームの揺れを正確に制御することが困難となる。

特開２０１５−１１１５７３号公報に記載された方法においては、絶縁部材に対向する区間では高エネルギのレーザ光が照射される。高エネルギのレーザ光を照射すると、多くのプルームが発生し、場合によっては、却って、絶縁部材に与える熱影響が大きくなる虞がある。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、蓋体とケース体とをレーザ溶接する際に生じるプルームによって、蓋体の上面に設けられた樹脂部材などが受ける影響を抑制することができる二次電池の製造方法を提供することである。

本発明に係る二次電池の製造方法は、開口部が形成されたケース体を準備する工程と、開口部に蓋体を配置する工程と、ケース体の開口縁部と蓋体の外周縁部とにレーザ光を照射して、蓋体の外周縁部とケース体の開口縁部とを溶接する工程とを備える。

上記ケース体は、底板部と、底板部の外周縁部に接続されると共に上方に向けて立ち上がる周壁部とを含む。上記周壁部は、外周面と、開口部を形成するように環状に延びる上面と、外周面および上面を接続する接続面とを含む。上記接続面は、上面から外周面に向かうにつれて下方に向かうように形成される。上記レーザ光は、蓋体上に位置する第１照射位置に照射される第１ピーク光と、第１照射位置および接続面の間に位置する第２照射位置に照射される第２ピーク光と、接続面に照射される第３ピーク光とを含む。上記第１ピーク光の強度は、第２ピーク光の強度および第３ピーク光の強度よりも高い。上記第３ピーク光の強度は、第２ピーク光の強度よりも高い。

上記の二次電池の製造方法によれば、溶接時において溶接部分から放出されるプルームが、外側に向けて傾斜する。そのため、蓋体の上面に設けられたインシュレータなどの部材がプルームから大きな影響を受けることを抑制することができる。

好ましくは、上記接続面は、傾斜面であり、上記ケース体の上面をケース体の外側に伸ばした平面を仮想平面とすると、仮想平面に対する傾斜面の傾斜角度は、１５度以上４５度以下である。

上記のように傾斜面の傾斜角度を設定することで、蓋体の上面に設けられたインシュレータ等の部材が熱影響を受けることを抑制することができると共に、良好な溶接部を形成することができる。

本発明に係る二次電池の製造方法によれば、蓋体とケース体とを溶接する際に、蓋体の上面に設けられたインシュレータなどが溶接時に発生するプルームから受ける影響を抑制することができる。

本実施の形態に係る二次電池１を示す斜視図である。 正極端子１０を示す斜視図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。 溶接部７およびその周囲の構成を示す断面図である。 二次電池１の製造フローを示すフロー図である。 ケース体５０を準備する工程を示す斜視図である。 外周面５４の一部を断面視した断面図である。 準備工程Ｐ１のうち、蓋体６１を準備する工程を示す斜視図である。 準備工程Ｐ１のうち、電池ケース３と蓋体６１とを接続する工程を模式的に示す模式図である。 配置工程Ｐ２を模式的に示す模式図である。 溶接工程Ｐ３を模式的に示す模式図である。 ケース体５０に仮想面６０を嵌め込んだ後、蓋体６１の外周縁部６５およびケース体５０の開口縁部５８にレーザ光Ｌを、蓋体６１の上方から照射する様子を示す断面図である。 図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線における断面図である。 図１２に示すようにレーザ光Ｌを照射しているときの温度分布を模式的示した模式温度分布図である。 ケース体５０Ａの変形例を示す断面図である。 レーザ光Ｌの照射パターンのパターン１を示す模式図である。 レーザ光Ｌの照射パターンのパターン２を示す模式図である。

図１などを用いて、本実施の形態に係る二次電池１および二次電池１の製造方法について説明する。

図１は、本実施の形態に係る二次電池１を示す斜視図である。この図１に示すように、二次電池１は、電極体２と、電極体２を内部に収容する電池ケース３とを含む。電極体２は、正極活物質などが塗布された正極シートと、セパレータと、負極活物質などが塗布された負極シートと、セパレータとを順次重ね合わせて巻回することで形成されている。

電極体２は、電極体２の一方の端部に形成された正極部８と、他方の端部に形成された負極部９とを含む。二次電池１は、正極部８に接続された正極集電体２０と、負極部９に接続された負極集電体２１とを含む。

電池ケース３は、底板部６と、底板部６の外周縁部から上方に向けて延びる周壁部５と、周壁部５の上端部側に配置された天板部４と、天板部４および周壁部５を接続する溶接部７とを含む。

電池ケース３は、天板部４の上面に設けられた正極端子１０と、正極端子１０と間隔をあけて配置された負極端子１１と、天板部４に形成された注入口１２を封止する封止部材１３とを含む。

図２は、正極端子１０を示す斜視図である。この図２に示すように、正極端子１０は、天板部４の上面に設けられたインシュレータ２２と、インシュレータ２２の上面上に配置された金属片２３と、金属片２３の一方の端部に設けられた端子２４と、金属片２３の他方の端部に設けられると共に正極集電体２０が連結された結合部２５とを含む。インシュレータ２２は、樹脂などによって形成されている。

図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。この図３に示すように、天板部４は、上面３０と、上面３０に接続された外周面３１とを含む。外周面３１は、溶接部７の形状に沿って湾曲する境界面３２と、境界面３２の下端部に接続されると共に周壁部５と対向する対向面３３とを含む。周壁部５は、内周面３４と、溶接部７の形状に沿って延びる上面３５と、上面３５の外周縁部に接続された外周面３６とを含む。

図４は、溶接部７およびその周囲の構成を示す断面図である。なお、上記図３および図４は、溶接部７の延びる方向に対して、垂直な方向で断面視したときの断面図である。この図４に示すように、溶接部７は、天板部４の上面３０側に位置する内周縁部４０と、周壁部５の外周面３６側に位置する外周縁部４１とを含む。内周縁部４０は、幅方向Ｘにおいて、外周縁部４１よりも対向面３３に近く、内周縁部４０は、上下方向Ｙにおいて、外周縁部４１よりも上方に位置している。

溶接部７は、内周縁部４０および外周縁部４１を接続すると共に上方に膨らむように形成された上面４２と、内周縁部４０および外周縁部４１を接続すると共に下方に向けて突出するように形成された下面４３とを含む。

上面４２は、上下方向Ｙにおいて最も上方に位置する頂点部４５と、内周縁部４０から頂点部４５に向かうにつれて上方に向かうように形成された湾曲面４６と、外周縁部４１から頂点部４５に向かうにつれて上方に向かうように形成された湾曲面４７とを含む。

頂点部４５は、幅方向Ｘにおいて、内周縁部４０および外周縁部４１よりも対向面３３に近く、頂点部４５は、対向面３３または対向面３３の近傍に位置している。

下面４３は、上下方向Ｙにおいて最も下方に位置する頂点部４４と、内周縁部４０から頂点部４４に向けて延びる傾斜面４８と、外周縁部４１から頂点部４４に向けて延びる傾斜面４９とを含む。傾斜面４８は、内周縁部４０から頂点部４４に向かうにつれて、下方に向かうように形成され、傾斜面４９は外周縁部４１から頂点部４４に向かうにつれて下方に向かうように形成されている。

ここで、内周縁部４０は、幅方向Ｘにおいて外周縁部４１よりも、頂点部４４に近い一方で、上下方向Ｙにおいて外周縁部４１よりも離れている。このため、内周縁部４０および頂点部４４の間の距離と、外周縁部４１および頂点部４４の間の距離との差は小さい。なお、頂点部４５は、頂点部４４の上方または頂点部４４の近傍の上方に位置している。

上記のように形成された溶接部７のうち、上下方向Ｙの厚さが最も厚い部分は、対向面３３およびその近傍に位置している。

このため、溶接部７が天板部４と周壁部５とを溶接する溶接強度が高く、天板部４や周壁部５に外力が加えられたとしても、溶接部７に亀裂などが発生することを抑制することができる。

さらに、幅方向Ｘにおいて、内周縁部４０は、外周縁部４１よりも対向面３３に近いため、上面３０の面積が小さくなることが抑制されており、天板部４の上面に各種の部材を配置する搭載スペースが広く確保されている。

なお、内周縁部４０は、幅方向Ｘにおいて対向面３３に近接する一方で、内周縁部４０は、外周縁部４１よりも上方に位置している。このため、傾斜面４８の面積は確保されており、天板部４などに外力が加えられたとしても、天板部４が溶接部７から剥離することが抑制されている。

さらに、上面４２の湾曲面４７は、外周縁部４１から上方に向かうにつれて、内周縁部４０側に向かうように形成されており、溶接部７が外周面３６から外方に向けて張り出さないように形成されている。このため、複数の二次電池１を互いに接触するように配列させて、バッテリユニットを構成した場合に、バッテリユニットの寸法精度が悪くなることを抑制することができる。

上記のように構成された二次電池１の製造方法について説明する。図５は、二次電池１の製造フローを示すフロー図である。この図５に示すように、二次電池１を製造する製造工程は、準備工程Ｐ１と、配置工程Ｐ２と、溶接工程Ｐ３と、注入工程Ｐ４と、封止工程Ｐ５とを含む。

準備工程Ｐ１は、ケース体５０を準備する工程と、蓋体を準備する工程と、蓋体に電極体を接続する工程とを含む。図６は、ケース体５０を準備する工程を示す斜視図である。この図６に示すように、ケース体５０を準備する。ケース体５０は、底板部５１と、底板部５１の外周縁部から上方に向けて立ち上がるように形成された周壁部５２とを含む。ケース体５０は、中空状に形成されており、ケース体５０には、開口部５３が形成されている。

図７は、周壁部５２一部を断面視した断面図である。この図７に示すように、外周面５４は、外周面５４と、外周面５４よりも上方に位置する上面５５と、上面５５および外周面５４を接続する傾斜面５６と、上面５５の内周縁部に接続された内周面５７とを含む。上面５５は、開口部５３を形成するように環状に延びている。なお、上面５５と内周面５７とによって、開口部５３の開口縁部５８が形成されている。

上面５５は、平坦面状に形成されており、上面５５をケース体５０の外方に向けて延長した平面を仮想面６０とし、仮想面６０と傾斜面５６との交差角度を交差角度θとすると、交差角度θは、１５度以上４５度以下である。

周壁部５２の幅Ｗ１は、たとえば、０．４ｍｍ程度である。上面５５の幅Ｗ２は、０．１ｍｍ以上（幅Ｗ１−０．１ｍｍ）以下である。幅Ｗ１が０．４ｍｍの場合には、上面５５の幅Ｗ２は、０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である。ケース体５０は、たとえば、アルミニウム合金によって形成されている。

図８は、準備工程Ｐ１のうち、蓋体６１を準備する工程を示す斜視図である。この図８に示すように、蓋体６１は、金属板６２と、金属板６２の上面に設けられた正極端子１０および負極端子１１とを含み、金属板６２には、注入口１２が形成されている。なお、準備工程Ｐ１においては、注入口１２に封止部材１３は設けられていない。

蓋体６１は、上面６３と、上面６３に接続された外周面６４とを含み、外周面６４および上面６３によって環状に延びる外周縁部６５が形成されている。

図９は、準備工程Ｐ１のうち、電池ケース３と蓋体６１とを接続する工程を模式的に示す模式図である。この図９に示すように、電極体２の負極部９と負極端子１１とを負極集電体２１で接続し、電極体２の正極部８と正極端子１０とを正極集電体２０で接続する。

図１０は、配置工程Ｐ２を模式的に示す模式図である。この図１０に示すように、電極体２が接続された蓋体６１をケース体５０の開口部５３内に配置する。この際、蓋体６１の外周縁部６５と、ケース体５０の開口縁部５８とが対向するように配置される。

図１１は、溶接工程Ｐ３を模式的に示す模式図である。この図１０および図１１に示すように、ケース体５０の開口部に蓋体６１を嵌め込んだ状態で、レーザ溶接装置７０から出射されるレーザ光Ｌを蓋体６１の外周縁部６５およびケース体５０の開口縁部５８に照射する。

レーザ溶接装置７０は、ガルバノスキャナ方式の溶接装置である。このレーザ溶接装置７０は、レーザ発振器７１と、回折光学素子７２と、回転用モータ７３と、ガルバノスキャナ７４と、ｆθレンズ７５とを含む。ガルバノスキャナ７４は、反射鏡７６および反射鏡７７を含む。

レーザ発振器７１は、レーザ光を生成し、レーザ発振器７１で生成されたレーザ光は、光ファイバーを通して、回折光学素子７２に入射する。回折光学素子７２に入射したレーザ光は、その後、カルバノススキャナ７４内に入射する。

カルバノススキャナ７４内に入射したレーザは、反射鏡７６および反射鏡７７で反射され、ｆθレンズ７５に入射する。ｆθレンズ７５から出射したレーザは、所定の焦点位置に集光する。

このようなレーザ溶接装置７０においては、反射鏡７６および反射鏡７７を調整することで、レーザ光Ｌの照射位置を調整することができる。さらに、ｆθレンズ７５を調整することで、レーザ光Ｌの焦点位置を調整することができる。なお、溶接中においては、溶融金属が酸化することを抑制するために、ノズル９０からシールドガスが供給され、バキューム９１から排気される。シールドガス９５の供給速度は非常に緩やかであり、後述するプルームの立上り方向に殆ど影響を与えない。

図１２は、ケース体５０に蓋体６１を嵌め込んだ後、蓋体６１の外周縁部６５およびケース体５０の開口縁部５８にレーザ光Ｌを、蓋体６１の上方から照射する様子を示す断面図である。

図１３は、図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線における断面図である。図１２および図１３に示すように、レーザ光Ｌは、周辺光ＰＳと、周辺光ＰＳ内に位置するピーク光ＰＬ１、ピーク光ＰＬ２およびピーク光ＰＬ３とを含む。

図１３において、周辺光ＰＳの断面形状は、円形形状であり、周辺光ＰＳの直径Ｄ１は、たとえば、０．４５ｍｍ程度である。各ピーク光ＰＬ１、ピーク光ＰＬ２、ピーク光ＰＬ３の断面形状も円形形状であり、各ピーク光ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３の直径は、４０μｍ程度である。

ピーク光ＰＬ２は、周辺光ＰＳの中心に位置しており、ピーク光ＰＬ１、ピーク光ＰＬ２およびピーク光ＰＬ３は、周辺光ＰＳの径方向に配列している。そして、ピーク光ＰＬ１、ピーク光ＰＬ２およびピーク光ＰＬ３は、順次等間隔に配置されている。

なお、ピーク光ＰＬ１およびピーク光ＰＬ２の間隔と、ピーク光ＰＬ２とピーク光ＰＬ３の間隔は、たとえば、０．２ｍｍである。

ここで、たとえば、レーザ光Ｌの出力（周辺光ＰＳおよびピーク光ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３の合計出力）は、１２００Ｗ以上１８００Ｗ以下である。

各ピーク光ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３のレーザ強度は、周辺光ＰＳのレーザ強度よりも遥かに高い。ピーク光ＰＬ１のレーザ強度は、ピーク光ＰＬ２のレーザ強度およびピーク光ＰＬ３のレーザ強度よりも高い。ピーク光ＰＬ３のレーザ強度は、ピーク光ＰＬ２のレーザ強度よりも高い。

たとえば、ピーク光ＰＬ３のレーザ強度を１．０とすると、ピーク光ＰＬ１のレーザ強度は、１．２であり、ピーク光ＰＬ２のレーザ強度は、０．８である。なお、当該強度比率値は、例示であって、当該比率に限られない。

なお、ピーク光ＰＬ１、ＰＬ２，ＰＬ３のパワー密度は、たとえば、１E+07（W／cm²）程度である。

図１２において、レーザ光Ｌは、蓋体６１の外周縁部６５および開口縁部５８に照射されている。具体的には、周辺光ＰＳは、上面６３から外周縁部６５および開口縁部５８を通り、傾斜面５６に達するように配置される。

ピーク光ＰＬ１の照射位置は、蓋体６１の上面６３に位置している。ピーク光ＰＬ２の照射位置は、上面５５に位置している。ピーク光ＰＬ３の照射位置は、傾斜面５６に位置している。

レーザ溶接装置７０は、上記のようにレーザ光Ｌを照射した状態で、レーザ光Ｌの照射位置を外周縁部６５および開口縁部５８が延びる方向に移動させる。レーザ光Ｌの走査速度は、たとえば、９ｍ／ｍｉｎ以上２４ｍ／ｍｉｎ以下程度である。

なお、図１２に示す断面図は、外周縁部６５および開口縁部５８が延びる方向に対して垂直な方向で断面視した断面図であり、当該方向で断面視したときには、ピーク光ＰＬ１、ピーク光ＰＬ２およびピーク光ＰＬ３の照射方向は、上面６３に対して垂直または実質的に垂直な方向である。

上記のようにレーザ光Ｌを照射することで、蓋体６１を形成する金属と、ケース体５０を形成する金属が溶融などして、蓋体６１とケース体５０とが溶接される。

図１４は、図１２に示すようにレーザ光Ｌを照射しているときの温度分布を模式的示した模式温度分布図である。

この図１４に示すように、ピーク光ＰＬ１が照射されることで、照射位置における金属が蒸発すると共に、照射位置の周囲においては金属が溶融する。そして、蒸発した気体状の金属は、一般にプルームといわれる。このプルームが上方に向かうときの反力で、溶融池が窪んでキーホール８０が形成される。同様に、ピーク光ＰＬ２によって上面５５にキーホール８１が形成され、傾斜面５６にキーホール８２が形成される。各キーホール８０，８１，８２が位置する部分は、非常に高温となっている。この図１４において、領域Ｒ１、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８は、大まかな等温領域を示し、領域Ｒ１から領域Ｒ８に順次向かうにつれて、温度が低くなる。

図１４において、キーホール８０，８１，８２から多くのプルームが外部に向けて放出されると共に、各キーホール８０、８１，８２の周囲に形成された溶融池からもプルームが外部に向けて放出される。

ここで、キーホール８０，８１から放出されるプルームと、溶融池のうち上面６３および上面５５に位置する部分から放出されるプルームは、略鉛直方向上方に向けて放出される。

その一方で、キーホール８２から放出されるプルームは、傾斜面５６に対して垂直な方向または略垂直な方向に向けてキーホール８０の開口部から放出される。

一般に、プルームの放出方向は、キーホールの延びる方向と反対方向に向けて放出されると理解されている。その一方で、本願発明者等は、各種試験を実施した結果、傾斜面に形成されたキーホールから放出されるプルームは、当該キーホールの開口部が形成された平面に対して垂直または垂直に近似する方向に放出されることを見出した。

本実施の形態においては、ピーク光ＰＬ３のレーザ強度は、ピーク光ＰＬ２のレーザ強度よりも高い。その結果、ピーク光ＰＬ３によって形成されたキーホール８２の開口部から放出されるプルームの放出量は、キーホール８１から放出されるプルームの放出量よりも多く、また、キーホール８２から放出されるプルームの放出速度は、キーホール８１から放出されるプルームの放出速度よりも速い。

さらに、傾斜面５６に形成された溶融池から放出されるプルームも、傾斜面５６に対して垂直または垂直に近い方向に向けて放出される。傾斜面５６は、上面５５から外周面５４に向かうにつれて下方に向かうように傾斜しているため、傾斜面５６から放出されるプルームは、上昇するにつれて、水平方向においてもケース体５０から離れる方向に進む。

このように、傾斜面５６から放出されるプルームが進むことで、上面６３および上面５５から放出されるプルームも、傾斜面５６から放出されるプルームに引きずられる。

その結果、レーザ光Ｌの照射位置およびその周囲から放出されるプルーム８５を観察すると、プルーム８５は、上面６３および上面５５に垂直な方向から傾斜した方向に放射される。具体的には、プルーム８５の放出方向８６は、上面５５から鉛直方向上方に向かうにつれて、水平方向においてケース体５０および蓋体６１から離れる方向である。

したがって、図１２に示すように、プルーム８５は、インシュレータ２２から離れる方向に傾斜しているため、レーザ光Ｌの照射中に、インシュレータ２２がプルーム８５から熱影響を受けることを抑制することができる。

ここで、図７に示すように、交差角度θは、１５度以上４５度以下となるように設定されている。

交差角度θが１５度よりも小さくなると、図１４などに示す放出方向８６の傾斜角度が小さくなり、プルーム８５に揺れが生じた際に、プルーム８５がインシュレータ２２に近接するおそれがある。

交差角度θが４５度よりも大きくなると、上方からレーザ光Ｌを照射したときに、傾斜面５６へのレーザ光Ｌの入射角度が大きくなり、傾斜面５６で反射されるレーザ光Ｌが多くなる。その結果、傾斜面５６に入り込むエネルギが小さくなり、溶接に必要な溶融池が形成され難くなり、溶接不良を起こすおそれがある。

また、図７において、幅Ｗ２が０．１ｍｍよりも小さくなると、ケース体５０の溶融量が不足する。特にケース体５０、蓋体６１の寸法ばらつき等により蓋体６１の上面６３に対してケース体５０の上面５５が下方に位置する場合には、ケース体５０と蓋体６１との接合強度やケース体内部の気密性が確保できない虞がある。

また、幅Ｗ２が（幅Ｗ１−０．１ｍｍ）よりも大きくなると、傾斜面５６の面積が小さくなり、図１２に示すプルーム８５の傾きが小さくなる。その結果、プルーム８５に揺れが生じた際に、インシュレータ２２がプルーム８５から熱影響を受けるおそれがある。

さらに、ピーク光ＰＬ１、ＰＬ２，ＰＬ３のパワー密度は、たとえば、１E+07（W／cm²）以上であり、比較的高く設定されている。このため、形成されるプルーム８５に揺れた生じることを抑制することができる。

図１４において、領域Ｒ１から領域Ｒ６において、蓋体６１およびケース体５０の金属が溶融しており、その後、凝固することで、溶接部７が形成される。

ここで、ピーク光ＰＬ２は、レーザ光Ｌの中心に位置している一方で、ピーク光ＰＬ１のレーザ強度は、ピーク光ＰＬ２，ＰＬ３のレーザ強度よりも高いため、蓋体６１およびケース体５０内の温度分布は、ピーク光ＰＬ１側に偏る。

具体的には、領域Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６において、最も下方に位置する部分は、ピーク光ＰＬ２の照射位置よりもピーク光ＰＬ１の照射位置側に位置する。領域Ｒ３、Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６の最下端は、内周面３４の近傍に位置している。

このため、図４に示すように、溶融池が凝固することで形成される溶接部７の頂点部４４は、対向面３３またはその近傍に位置することになる。

また、水平方向において、ピーク光ＰＬ１の照射位置と対向面３３との間の距離は、ピーク光ＰＬ２の照射位置と対向面３３との間の距離よりも短い。さらに、水平方向において、ピーク光ＰＬ１の照射位置と対向面３３との間の距離は、ピーク光ＰＬ３の照射位置と対向面３３との間の距離よりも短い。

このため、溶融池の蓋体６１側の端部と対向面３３との間の距離は、溶融池のケース体５０側の端部と対向面３３との間の距離よりも短くなる。その結果、図４に示すように、内周縁部４０は、外周縁部４１よりも対向面３３に近い位置に形成される。

蓋体６１の熱容量は、ケース体５０の熱容量よりも大きい一方で、ピーク光ＰＬ１のレーザ強度は、ピーク光ＰＬ２，ＰＬ３のレーザ強度よりも高いため、上面６３上にも十分な溶融池を形成することができる。仮に、ピーク光ＰＬ１のレーザ強度が低い場合には、上面６３に形成される溶融池が小さくなり、結果として溶接部７の幅が小さくなる。そして、レーザ光Ｌが通り過ぎると、溶融池が凝固し始める。

この際、蓋体６１の熱容量はケース体５０の熱容量よりも多いため、上面６３に生じた溶融池の熱は早期に蓋体６１内に拡散する。そのため、蓋体６１に形成された溶融池の方が、ケース体５０に形成された溶融池よりも先に凝固し始める。

溶融池が凝固する際には、周囲の溶融金属を引っ張る。そのため、傾斜面５６に形成された溶融金属は蓋体６１側に引っ張られ、図４に示すように、溶接部７の湾曲面４７が外周面３６よりも外側に張り出すことを抑制することができる。

そして、レーザ光Ｌが照射されているときには、ピーク光ＰＬ１のレーザ強度が高いため、ピーク光ＰＬ１の放射位置で生じる溶融量は多い。溶融量の多い溶融池が凝固する際には、周囲の溶融金属を多く引き込むため、図４に示すように、溶接部７の頂点部４５は、溶接部７の幅方向の中央よりも内周縁部４０側に近い位置に形成される。

上記のように図１４などに示す例においては、傾斜面５６にピーク光ＰＬ２を照射しているが、傾斜面５６のように傾斜面である必要はない。図１５は、ケース体５０Ａの変形例を示す断面図である。この図１５に示すように、ケース体５０Ａは、上面５５と、外周面５４と、上面５５および外周面５４を接続する湾曲面９２とを含む。なお、上面５５と湾曲面９２との境界部分には、変曲点９３が位置しており、外周面５４と湾曲面９２との境界部分には変曲点９４が位置している。

そして、湾曲面９２は、変曲点９３から変曲点９４に向かうにつれて、下方に向かうと共に、蓋体６１から離れるように延びるように形成されている。このようなケース体５０Ａの湾曲面９２にピーク光ＰＬ３を照射するようにしてもよい。

上記のように、溶接工程Ｐ３が完了すると、図６に示すように、注入工程Ｐ４が実施される。具体的には、図１において、注入口１２から電解液を注入する。

そして、図７に示すように、封止工程Ｐ５が実施される。具体的には、注入口１２に封止部材１３が形成される。このようにして、図１に示す二次電池１を製造することができる。

なお、上記の実施の形態においては、リチウムイオン電池の製造方法およびリチウムイオン電池について説明したが、たとえば、リチウム・ポリマー電池などにも適用することができる。

すなわち、電極体と、電極体を内部に収容する電池ケースを含む二次電池に適用することができ、好ましくは、密閉型電池にすることができる。

下記表は、溶接条件を各種変更して実施した結果を示す。下記表１において「θ」とは、図７に示す交差角度θである。「レーザ強度」の「パターン１」とは、図１６に示すビームパターンである。なお、図１６において、周辺光ＰＳの直径Ｄ１は、０．４５ｍｍであり、距離Ｌ１，Ｌ２は、０．２ｍｍである。「パターン２」とは、図１７に示すビームパターンである。このビームパターンでは、レーザ光Ｌは、周辺光ＰＳと、この周辺光ＰＳの中心に位置するピーク光ＰＬ４とを含む。

周辺光ＰＳの直径Ｄ１は、０．４５ｍｍであり、ピーク光ＰＬ３の直径は、８０μｍである。なお、パターン２においては、周辺光ＰＳとピーク光ＰＬ４とのパワー比率は、１：１である。

表１において、「パワー比率」とは、各ピーク光ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３のパワー比率を示す。「レーザ出力」とは、レーザ光Ｌのレーザ出力である。

表１中の「加工速度」とは、レーザ光Ｌの照射位置の移動速度であり、単位は、（ｍ／ｍｉｎ）である。

各実施例１〜６および各比較例１〜１６において、各々の溶接条件の下、１０個の電池ケース３を形成している。

そして、表１中の「不良割合１」とは、溶接部７の溶接幅が不十分な部分が生じた電池ケース３の割合を示す。「不良割合２」とは、溶接後にインシュレータ２２を観察して、インシュレータ２２に焼けや焦げが生じた電池ケース３の割合を示す。

表１中の「判定」において、不良割合１が「0/10」であり、「不良割合２」が「0/10」である場合に「○」が記載されており、「○」の条件を満たさない場合には「×」が記載されている。

実施例１，２，３，４，５，６と、比較例３，４から明らかなように、交差角度θが１５度よりも小さくなると、インシュレータ２２がプルームから熱影響を受けることが分かる。

実施例１〜６と、比較例７，８から明らかなように、交差角度θが４５度よりも大きくなると、インシュレータ２２が熱影響を受けることが分かる。

また、実施例１，２と、比較例９〜１６と、から明らかなように、交差角度θが３０度であり、レーザ光Ｌの照射パターンが「パターン１」であっても、ピーク光ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３のパワー比率が「ピーク光ＰＬ１＞ピーク光ＰＬ３＞ピーク光ＰＬ２」の関係を満たさない場合には、インシュレータ２２に熱影響が生じたり、溶接不良が生じることが分かる。

なお、比較例１，２から明らかなように、交差角度θが０度であり、レーザ光Ｌの照射パターンが「パターン２」であるときには、溶接不良が生じたり、インシュレータ２２が熱影響を受けることが分かる。

なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

本発明は、二次電池の製造方法に適用することができる。

１ 二次電池、２ 電極体、３ 電池ケース、４ 天板部、５，５２ 周壁部、６，５１ 底板部、７ 溶接部、８ 正極部、９ 負極部、１０ 正極端子、１１ 負極端子、１２ 注入口、１３ 封止部材、２０ 正極集電体、２１ 負極集電体、２２ インシュレータ、２３ 金属片、２４ 端子、２５ 結合部、３０，３５，４２，５５，６３ 上面、３１，３６，５４，６４ 外周面、３２ 境界面、３３ 対向面、３４，５７ 内周面、４０ 内周縁部、４１，６５ 外周縁部、４３ 下面、４４，４５ 頂点部、４６，４７，９２ 湾曲面、４８，４９，５６ 傾斜面、５０，５０Ａ ケース体、５３ 開口部、５８ 開口縁部、６０ 仮想面、６１ 蓋体、６２ 金属板、７０ レーザ溶接装置、７１ レーザ発振器、７２ 回折光学素子、７３ 回転用モータ、７４ ガルバノスキャナ、７５ レンズ、７６，７７ 反射鏡、８０，８１，８２ キーホール、８５ プルーム、８６ 放出方向、９３，９４ 変曲点、２００１，２０１４，２０１５ 特開、Ｄ１ 直径、Ｌ レーザ光、Ｌ１，Ｌ２ 距離、Ｐ１ 準備工程、Ｐ２ 配置工程、Ｐ３ 溶接工程、Ｐ４ 注入工程、Ｐ５ 封止工程、ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４ ピーク光、ＰＳ 周辺光、Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ８ 領域、Ｗ１，Ｗ２ 幅、Ｘ 幅方向、Ｙ 上下方向。

Claims (1)

1. 開口部が形成されたケース体を準備する工程と、
   前記開口部に蓋体を配置する工程と、
   前記ケース体の開口縁部と前記蓋体の外周縁部とにレーザ光を照射して、前記蓋体の外周縁部と前記ケース体の開口縁部とを溶接する工程と、
   を備え、
   前記ケース体は、底板部と、前記底板部の外周縁部に接続されると共に上方に向けて立ち上がる周壁部とを含み、
   前記周壁部は、外周面と、前記開口部を形成するように環状に延びる上面と、前記外周面および前記上面を接続する接続面とを含み、
   前記接続面は、前記上面から前記外周面に向かうにつれて下方に向かうように形成され、
   前記レーザ光は、前記蓋体上に位置する第１照射位置に照射される第１ピーク光と、前記第１照射位置および前記接続面の間に位置する第２照射位置に照射される第２ピーク光と、前記接続面に照射される第３ピーク光とを含み、
   前記第１ピーク光の強度は、前記第２ピーク光の強度および前記第３ピーク光の強度よりも高く、
   前記第３ピーク光の強度は、前記第２ピーク光の強度よりも高く、
   前記接続面は、傾斜面であり、
   前記ケース体の上面を前記ケース体の外側に伸ばした平面を仮想平面とすると、前記仮想平面に対する前記傾斜面の傾斜角度は、１５度以上４５度以下である、二次電池の製造方法。

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