JPH10156565A - 溶接方法、電池容器の製造方法及び電池容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明はレーザ溶接部分に凝固割れが発生する
ことを抑制して良好な溶接状態を得ることができる溶接
方法、電池容器の製造方法及び電池容器を提供すること
を目的とする。 【解決手段】容器本体１２の開口部周縁部位１７と蓋体
１４の立設部１６との間の略平板状の接合部１８を形成
し、立設部１６の板厚ｔ₁ と、容器本体１２の板厚ｔ₂
と、接合部１８の高さｔ₃ との関係を１．０ｍｍ＞ｔ₁
＋ｔ₂ ，ｔ₃ ≧ｔ₁ ＋ｔ₂ に設定し、レーザ光の照射部
位の板厚方向での長さｄをｄ≧（ｔ₁ ＋ｔ₂ ）／２に設
定して接合部１８の形状とレーザ光の照射位置を最適化
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は２つの金属材料の被
溶接部材の接合部位間がレーザ溶接される溶接方法、電
池容器の製造方法及び電池容器に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、例えばリチウムイオン電池等の
二次電池用の電池容器には軽量な金属材料、例えばアル
ミニウム合金材料が使用される場合がある。図６
（Ａ），（Ｂ）は従来の電池容器１を示すものである。
この電池容器１には一端面が開口された容器本体２と、
この容器本体２の開口面を閉塞する平板状の蓋体３とが
設けられている。そして、二次電池の製造時に容器本体
２と蓋体３との接合部位間をレーザ溶接によって結合す
ることが考えられている。

【０００３】また、二次電池の容器本体２と蓋体３との
レーザ溶接時には図７に示すように容器本体２の開口面
の周縁部位の上に蓋体３を載せて接合させた状態にセッ
トされる。この状態で、図７中に矢印Ｌで示すように容
器本体２と蓋体３との接合部位にレーザ光が照射され
る。このとき、レーザ光は容器本体２の開口面の全周に
亙り略連続的、或いはパルス的に照射され、容器本体２
と蓋体３との接合部位間が容器本体２の開口面の全周に
亙りレーザ溶接されるようになっている。

【０００４】ところで、レーザ光の照射により金属材
料、例えばアルミニウム合金材料からなる被溶接部材の
レーザ溶接を行う場合には、レーザ光の照射により溶融
された部分が凝固する際に、割れ（クラック）が発生し
やすいので、レーザ溶接部分に凝固割れによる溶接不良
が発生しやすい問題がある。ここで、レーザ溶接時にレ
ーザ溶接部分の凝固割れを防止するためにはレーザ光の
照射によって溶融された被溶接部材の溶融部の冷却速度
を遅くすることが効果があることが知られている。

【０００５】そして、レーザ溶接部分の溶融深さが数ｍ
ｍ程度の深溶け込み溶接の場合には、例えば特開平６−
２１０４７２号公報に示されているように大出力のレー
ザ装置とパルス波形制御とを組み合わせることにより、
溶接部の冷却速度を下げ、凝固割れの発生を抑えるとい
う方法が従来から採用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電池容
器１の容器本体２と蓋体３との接合部位間をレーザ溶接
する場合にはレーザ溶接部分の溶融深さがｌｍｍ以下程
度の浅溶け込み状態でレーザ溶接することになるので、
上述したような大出力のレーザ装置により大きな溶融深
さを実現し、溶接部の冷却速度を下げる方法は適用でき
ない。

【０００７】すなわち、電池容器１の容器本体２と蓋体
３との接合部位間をレーザ溶接する浅溶け込み溶接の場
合には、溶接時に投入されるレーザ光のエネルギーが小
さいため、レーザ光の照射によって溶融される溶融部分
の冷却速度が速く、凝固割れが発生しやすい問題があ
る。

【０００８】さらに、電池容器１の容器本体２の開口面
の周縁部位の上に平板状の蓋体３を載せて突き合わせた
ままの接合状態で溶接する従来のような通常の突き合わ
せ溶接の場合には、レーザ光の照射によって溶融される
溶融部４の冷却固化は図８に示すようにその溶融部４の
周辺部４ａから始まり、最後に溶融部４の中央部位４ｂ
が凝固する。したがって、溶融部４の中央部位４ｂの最
後の溶融部４が凝固する時点では中央部位４ｂ以外の周
辺部４ａは全て凝固された状態で拘束されているため、
溶融部４の冷却固化時の収縮によりに図８中に矢印で示
すように溶融部４の冷却固化部分に引張応力Ｆが働き、
図９に示すように溶融部４の中央部位４ｂから周辺部４
ａに向けて略放射状に割れ（クラック）ＣＲが発生しや
すい。その結果、容器本体２と蓋体３とのレーザ溶接部
位間に凝固割れが発生し、溶接不良となる問題がある。

【０００９】本発明は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的は、レーザ溶接部分の溶融深さが比較的浅
い浅溶け込み溶接の場合であってもレーザ溶接部分に凝
固割れが発生することを抑制して良好な溶接状態を得る
ことができる溶接方法、電池容器の製造方法及び電池容
器を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、アル
ミニウム合金部材同士をレーザ光で溶接する溶接方法に
おいて、平板部を有する第１の部材の平板部の周縁部位
に上記平板部に対して略垂直方向に屈曲されるととも
に、上記略垂直方向に延設された第２の部材に対して当
接される立設部の板厚をｔ₁ 、上記第２の部材における
上記立設部への当接部位の板厚をｔ₂ 、上記平板部に対
する上記立設部の屈曲部から上記立設部の端面までの長
さをｔ₃ とした場合に、 １．０ｍｍ＞ｔ₁ ＋ｔ₂ ，ｔ₃ ≧ｔ₁ ＋ｔ₂ の関係を満たすように形成された上記立設部と上記第２
の部材における上記当接部位との境界部に照射される上
記レーザ光の照射部位の上記板厚方向での長さをｄとお
くと、 ｄ≧（ｔ₁ ＋ｔ₂ ）／２ の関係を満たすように上記レーザ光を照射する工程を有
することを特徴とする溶接方法である。

【００１１】そして、本請求項１の発明では第１の部材
の立設部と第２の部材との当接部位によって略平板状の
接合部を形成し、この略平板状の接合部をレーザ溶接す
ることにより、レーザ溶接時の熱伝導が２次元的にな
り、通常の３次元的な熱伝導の場合に比べて熱伝導面積
が小さくなるため、熱伝導速度を遅くすることができ、
その結果、冷却速度を遅くして凝固割れを抑制すること
ができる。さらに、レーザ溶接時には略平板状の接合部
を厚さ方向全体に亙り溶融させることができるため、溶
融部の冷却固化を接合部の厚さ方向中央部から周辺部の
順で起こし、最後に略平板状の接合部の表面部分の溶融
部を冷却固化させることができる。そのため、最終部の
冷却固化時に溶融部が両側から拘束されることがなく、
溶融部凝固時に発生する引張応力を低減して固化時の収
縮による割れを生じにくくすることができるようにした
ものである。

【００１２】請求項２の発明は、一端面が開口された箱
状の容器本体とこの容器本体の開口部を閉塞する蓋体と
の境界部に照射されるレーザ光により上記容器本体と上
記蓋体とを溶接する工程を有する電池容器の製造方法に
おいて、上記蓋体における平板部に対して略垂直方向に
屈曲されるとともに、上記容器本体の開口部の周縁部位
に当接される立設部の板厚をｔ₁ 、上記容器本体の開口
部の周縁部位の板厚をｔ₂ 、上記平板部に対する上記立
設部の屈曲部から上記立設部の端面までの長さをｔ₃ と
した場合に、 １．０ｍｍ＞ｔ₁ ＋ｔ₂ ，ｔ₃ ≧ｔ₁ ＋ｔ₂ の関係を満たすように形成された上記立設部と上記容器
本体の開口部の周縁部位との境界部に照射される上記レ
ーザ光の照射部位の上記板厚方向での長さをｄとおく
と、 ｔ₁ ＋ｔ₂ ≧ｄ≧（ｔ₁ ＋ｔ₂ ）／２ の関係を満たすように上記レーザ光を照射する工程を有
することを特徴とする電池容器の製造方法である。

【００１３】そして、本請求項２の発明では蓋体の立設
部と容器本体の開口部の周縁部位との当接部位によって
略平板状の接合部を形成し、この略平板状の接合部をレ
ーザ溶接することにより、レーザ溶接時の熱伝導が２次
元的になり、通常の３次元的な熱伝導の場合に比べて熱
伝導面積が小さくなるため、熱伝導速度を遅くすること
ができ、その結果、冷却速度を遅くして凝固割れを抑制
することができる。さらに、レーザ溶接時には略平板状
の接合部を厚さ方向全体に亙り溶融させることができる
ため、溶融部の冷却固化を接合部の厚さ方向中央部から
周辺部の順で起こし、最後に略平板状の接合部の表面部
分の溶融部を冷却固化させることができる。そのため、
最終部の冷却固化時に溶融部が両側から拘束されること
がなく、溶融部凝固時に発生する引張応力を低減して固
化時の収縮による割れを生じにくくすることができるよ
うにしたものである。

【００１４】請求項３の発明は、上記レーザ光はパルス
レーザによって出射され、かつこのレーザ光を上記境界
部において、ｔ₁ ＋ｔ₂ 以上の溶融深さが得られるレー
ザエネルギー及びパルス幅に設定することを特徴とする
請求項２記載の電池容器の製造方法である。

【００１５】そして、本請求項３の発明ではパルスレー
ザによって形成されるレーザ光のレーザエネルギーおよ
びパルス幅を蓋体の立設部と容器本体の開口部の周縁部
位との当接部位によって形成される略平板状の接合部に
ｔ₁ ＋ｔ₂ 以上の溶融深さが得られるように設定してレ
ーザ溶接時に２つの被溶接部材の略平板状の接合部にｔ
₁ ＋ｔ₂ 以上の溶融深さを得ることにより、溶融部の凝
固時の収縮による割れを確実に抑制するようにしたもの
である。

【００１６】請求項４の発明は、上記レーザ光は連続発
振レーザによって出射され、かつこのレーザ光を上記境
界部において、ｔ₁ ＋ｔ₂ 以上の溶融深さが得られるレ
ーザエネルギー及びレーザ光走査速度に設定することを
特徴とする請求項２記載の電池容器の製造方法である。

【００１７】そして、本請求項４の発明では連続発振レ
ーザ光を出力するレーザのレーザエネルギーおよびパル
ス幅を蓋体の立設部と容器本体の開口部の周縁部位との
当接部位によって形成される略平板状の接合部にｔ₁ ＋
ｔ₂ 以上の溶融深さが得られるように設定してレーザ溶
接時に２つの被溶接部材の略平板状の接合部にｔ₁ ＋ｔ
₂ 以上の溶融深さを得ることにより、溶融部の凝固時の
収縮による割れを確実に抑制するようにしたものであ
る。

【００１８】請求項５の発明は、上記容器本体と上記蓋
体とはアルミニウム合金によって形成されていることを
特徴とする請求項２記載の電池容器の製造方法である。
そして、本請求項５の発明ではアルミニウム合金材料で
ある容器本体と蓋体との接合部位に形成された略平板状
の接合部をレーザ溶接することにより、溶融部の凝固時
の収縮による割れを確実に抑制するようにしたものであ
る。

【００１９】請求項６の発明は、一端面が開口された箱
状の容器本体と、この容器本体の開口部を閉塞する蓋体
とから構成される電池容器において、上記蓋体は平板部
とこの平板部の周縁部位に上記平板部に対して略垂直方
向に屈曲され、上記容器本体の開口部の端部に接続され
ている立設部とを有し、この立設部は、上記立設部の板
厚をｔ₁ 、上記容器本体の開口部の周縁部位の板厚をｔ
₂ 、上記平板部に対する上記立設部の屈曲部から上記立
設部の端面までの長さをｔ₃ とした場合、ｔ₃≧ｔ₁ ＋
ｔ₂ の関係を満たすように形成されたことを特徴とする
電池容器である。

【００２０】そして、本請求項６の発明では蓋体の周縁
部位に屈曲された立設部を容器本体の開口部の周縁部位
に接合して蓋体の立設部と容器本体の開口部の周縁部位
との間の接合部位に略平板状の接合部を形成することに
より、レーザ溶接時の熱伝導が２次元的になり、通常の
３次元的な熱伝導の場合に比べて熱伝導面積が小さくな
るため、熱伝導速度を遅くすることができ、その結果、
冷却速度を遅くして凝固割れを抑制することができる。
さらに、レーザ溶接時には略平板状の接合部を厚さ方向
全体に亙り溶融させることができるため、溶融部の冷却
固化を接合部の厚さ方向中央部から周辺部の順で起こ
し、最後に略平板状の接合部の表面部分の溶融部を冷却
固化させることができる。そのため、最終部の冷却固化
時に溶融部が両側から拘束されることがなく、溶融部凝
固時に発生する引張応力を低減して固化時の収縮による
割れを生じにくくすることができるようにしたものであ
る。

【００２１】請求項７の発明は、上記容器本体と上記蓋
体とはアルミニウム合金によって形成されていることを
特徴とする請求項６記載の電池容器である。そして、本
請求項７の発明ではアルミニウム合金材料製の蓋体の周
縁部位に屈曲された立設部をアルミニウム合金材料製の
容器本体の開口部の周縁部位に接合して蓋体の立設部と
容器本体の開口部の周縁部位との間の接合部位に略平板
状の接合部を形成することにより、レーザ溶接時の熱伝
導が２次元的になり、通常の３次元的な熱伝導の場合に
比べて熱伝導面積が小さくなるため、熱伝導速度を遅く
することができ、その結果、冷却速度を遅くして凝固割
れを抑制することができる。さらに、レーザ溶接時には
略平板状の接合部を厚さ方向全体に亙り溶融させること
ができるため、溶融部の冷却固化を接合部の厚さ方向中
央部から周辺部の順で起こし、最後に略平板状の接合部
の表面部分の溶融部を冷却固化させることができる。そ
のため、最終部の冷却固化時に溶融部が両側から拘束さ
れることがなく、溶融部凝固時に発生する引張応力を低
減して固化時の収縮による割れを生じにくくすることが
できるようにしたものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
１乃至図５を参照して説明する。図１は本実施の形態の
レーザ溶接方法を用いて作成された例えばリチウムイオ
ン電池等の二次電池用の電池容器１１を示すものであ
る。この二次電池容器１１には図２に示すように一端面
が開口された箱状のアルミニウム合金材料製の容器本体
（第２の部材）１２と、この容器本体１２の開口部１３
を閉塞するアルミニウム合金材料製の蓋体（第１の部
材）１４とが設けられている。

【００２３】また、蓋体１４にはこの蓋体本体１５の周
縁部位から略直交する方向に立ち上げた状態に屈曲され
た略平板状の立設部１６が形成されている。そして、二
次電池容器１１の製造時には図３に示すように容器本体
１２の開口部１３内に蓋体１４の蓋体本体１５が挿入さ
れ、この蓋体１４の立設部１６が二次電池容器１１の容
器本体１２の開口部１３の周縁部位１７に接合されるよ
うになっている。このとき、蓋体１４の立設部１６と容
器本体１２の開口部１３の周縁部位１７との接合面間は
密着されている。これにより、蓋体１４の立設部１６と
容器本体１２の開口部１３の周縁部位１７との間に略平
板状の接合部１８が形成されている。そして、図４
（Ａ）に示すパルスレーザ装置１９から出力されるパル
スレーザ光が蓋体１４の立設部１６と容器本体１２の開
口部１３の周縁部位１７との間の略平板状の接合部１８
に１パルス当り約６Ｊのエネルギーでオーバーラップ率
７０〜８０％にて照射されてレーザ溶接されるようにな
っている。

【００２４】また、レーザ溶接用のパルスレーザ装置１
９にはレーザ発振器２０と、このレーザ発振器２０から
出力されたレーザ光を集束するレンズ２１とが設けられ
ている。なお、このパルスレーザ装置１９にはレーザ発
振器２０から出力されたレーザ光のビームスポットの直
径を調整する図示しないビームスポット径調整機構が装
着されている。このビームスポット径調整機構には例え
ばパルスレーザ装置１９のレーザ光学系全体をレーザ光
の光軸方向に移動させる移動機構が組み込まれている。
そして、ビームスポット径調整機構の駆動時にはレーザ
光学系移動機構によってパルスレーザ装置１９のレーザ
光学系全体をレーザ光の光軸方向に移動させることによ
り、レーザ光のビームスポットの直径を調整するように
なっている。

【００２５】さらに、パルスレーザ装置１９にはコント
ローラ２２が接続されている。そして、パルスレーザ装
置１９のコントローラ２１の操作にともないビームスポ
ット径調整機構が駆動され、このビームスポット径調整
機構によってレーザ発振器１９から出力されたレーザ光
のビームスポットの直径が任意の値に調整できるように
なっている。

【００２６】また、本実施の形態の電池容器１１におけ
る容器本体１２の開口部１３の周縁部位１７と蓋体１４
の立設部１６との間の略平板状の接合部１８の形状は次
の通り設定されている。すなわち、図４（Ｂ）に示すよ
うに蓋体１４の立設部１６の板厚をｔ₁ 、容器本体１２
の開口部１３の周縁部位１７の板厚をｔ₂ とした場合に
立設部１６の高さｔ₃ は ｔ₃ ≧ｔ₁ ＋ｔ₂ …（１） に設定されている。

【００２７】さらに、蓋体１４の立設部１６と容器本体
１２の開口部１３の周縁部位１７との間の略平板状の接
合部１８をレーザ溶接する際にその接合部１８に照射さ
れる上記のビームスポットを調整してレーザ光の照射部
位での板厚方向の長さｄは ｄ＝（ｔ₁ ＋ｔ₂ ）／２ …（２） に設定されている。

【００２８】また、レーザ溶接用のパルスレーザ装置１
９から出力されるレーザ光は蓋体１４の立設部１６と容
器本体１２の開口部１３の周縁部位１７との間の接合部
１８にｔ₁ ＋ｔ₂ 以上の溶融深さが得られるようなパル
スエネルギーおよびパルス幅に設定されている。そし
て、このパルスレーザ装置１９からのレーザ光をその光
量の９９％以上が含まれるビームスポットの直径を調整
することで（２）式の関係を設定して蓋体１４の立設部
１６と容器本体１２の開口部１３の周縁部位１７との間
の接合部１８に照射するようになっている。

【００２９】そこで、上記構成のものにあっては次の効
果を奏する。すなわち、二次電池容器１１の蓋体１４に
この蓋体本体１５の周縁部位から略直交する方向に屈曲
された略平板状の立設部１６を形成し、この立設部１６
を容器本体１２の開口部１３の周縁部位１７に接合させ
ることにより、蓋体１４の立設部１６と容器本体１２の
開口部１３の周縁部位１７との接合部位に略平板状の接
合部１８を形成し、この略平板状の接合部１８にパルス
レーザ装置１９からのレーザ光を照射してレーザ溶接す
るようにしたので、蓋体１４の立設部１６と容器本体１
２の開口部１３の周縁部位１７との接合部位への熱伝導
が少なく、レーザ溶接時の熱伝導が２次元的になる。よ
って、従来のような３次元的な熱伝導の場合（図７およ
び図８参照）に比べて熱伝導面積が小さくなるため、熱
伝導速度を遅くすることができる。すなわち、従来例で
は図８中の引張応力Ｆの働く方向及び溶融深さ方向と奥
行方向に熱は伝わるのであるのに対して、本発明では溶
融深さ方向と奥行方向との２方向にしか熱は伝わらな
い。蓋体１４の立設部１６と容器本体１２の開口部１３
の周縁部位１７の板厚が限られているために板状の部材
の厚さ方向に熱が伝わることが阻害されるからである。
その結果、レーザ光の照射によって溶融されたレーザ溶
接部の冷却速度を遅くしてレーザ溶接部の凝固割れを抑
制することができる。

【００３０】また、略平板状の接合部１８は上述のよう
にレーザ溶接時の熱伝導が遅く行われるため、従来のよ
うな大出力のレーザ装置を必要とせず、小出力のパルス
レーザ装置１９で効果的にレーザ溶接が行える利点があ
る。

【００３１】さらに、蓋体１４の立設部１６の板厚をｔ
₁ 、容器本体１２の開口部１３の周縁部位１７の板厚を
ｔ₂ とした場合に立設部１６の高さｔ₃ を ｔ₃ ≧ｔ₁ ＋ｔ₂ …（１） に設定するとともに、蓋体１４の立設部１６と容器本体
１２の開口部１３の周縁部位１７との間の略平板状の接
合部１８をレーザ溶接する際にその接合部１８に照射さ
れるレーザ光の照射部位の板厚方向での長さｄを ｄ＝（ｔ₁ ＋ｔ₂ ）／２ …（２） に設定したので、蓋体１４の立設部１６と容器本体１２
の開口部１３の周縁部位１７との間の略平板状の接合部
１８の形状とレーザ光の照射位置を最適化してレーザ溶
接時には図５に示すように蓋体１４の立設部１６と容器
本体１２の開口部１３の周縁部位１７との間の略平板状
の接合部１８の厚さ方向全体に亙り溶融させることがで
きる。なお、図５中で、参照符号２３はこのときの接合
部１８の溶融部を示す。

【００３２】そして、この溶融部２３の冷却固化は図５
に示すように蓋体１４の立設部１６と容器本体１２の開
口部１３の周縁部位１７との間の接合部１８の厚さ方向
の中央部２４から周辺部２５の順で起こし、最後に略平
板状の接合部１８の表面部分２６の溶融部２３を冷却固
化させることができる。そのため、溶融部２３の冷却固
化時に最終に冷却固化される接合部１８の表面部分２６
は従来のように溶融部２３がその周辺部から拘束される
ことがない。従って、溶融部２３の凝固時に発生する引
張応力を従来に比べて低減して溶融部２３の固化時の収
縮による割れを生じにくくすることができる。

【００３３】また、次の表１は蓋体１４の立設部１６の
板厚ｔ₁ と容器本体１２の開口部１３の周縁部位１７の
板厚ｔ₂ との和（ｔ₁ ＋ｔ₂ ）と、立設部１６の高さｔ
₃ と、接合部１８に照射されるレーザ光の照射部位のこ
れらの板厚方向での長さｄと、レーザ溶接部の割れの発
生状況との関係を測定した測定結果を示すものである。
ここで、レーザ光の照射部位の板厚方向での長さｄは
０．４５ｍｍ、蓋体１４の立設部１６の高さｔ₃ は１．
０ｍｍに、そしてｔ₁ とｔ₂ は略等しい大きさにそれぞ
れ設定されている。

【００３４】

【表１】

【００３５】なお、上記表１の測定結果では（ｔ₁ ＋ｔ
₂ ）／２が０．３〜０．４５の範囲ではレーザ溶接部に
割れが発生せず、（ｔ₁ ＋ｔ₂ ）／２が０．５、１．０
の場合にはレーザ溶接部に割れが発生している。したが
って、上記表１の測定結果からも蓋体１４の立設部１６
の板厚ｔ₁ と容器本体１２の開口部１３の周縁部位１７
の板厚ｔ₂ との和（ｔ₁ ＋ｔ₂ ）と、立設部１６の高さ
ｔ₃ との関係を ｔ₃ ≧ｔ₁ ＋ｔ₂ に設定するとともに、レーザ光の照射部位の板厚方向で
の長さｄを ｄ＝（ｔ₁ ＋ｔ₂ ）／２ に設定することにより、レーザ溶接部の割れの発生を防
止することができることは明らかである。

【００３６】また、レーザ光を照射したときに図５に示
すように溶融部２３の溶融深さがｔ₁ ＋ｔ₂ 以上となる
ように設定した場合には、接合部１８の溶接部境界２８
からの割れが発生しにくく、より良好な溶接が可能とな
る。

【００３７】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではない。例えば、本実施の形態では、蓋体１４
の立設部１６と容器本体１２の開口部１３の周縁部位１
７との接合部１８に照射されるレーザ光の照射部位の板
厚方向での長さｄを（ｔ₁ ＋ｔ₂ ）／２に設定した場合
について説明したが、ｄ＞（ｔ₁ ＋ｔ₂ ）／２の場合で
も接合部１８全体を溶融させることができるため、同様
の効果が得られる。

【００３８】また、本実施の形態ではパルスレーザ装置
１９からのレーザ光としてパルスレーザ光を用いた場合
について説明したが、レーザ溶接用のレーザ装置１９は
ｃｗ（continuous wave ：連続発振）レーザ光を出力す
るレーザによって形成し、かつそのレーザ溶接用のレー
ザ装置１９から出力されるレーザ光の出力およびレーザ
光の照射位置の移動速度を蓋体１４の立設部１６と容器
本体１２の開口部１３の周縁部位１７との接合部１８に
ｔ₁ ＋ｔ₂ 以上の溶融深さが得られるように設定しても
よく、この場合も同様の効果が得られる。

【００３９】さらに、本実施の形態ではレーザ溶接対象
となる蓋体１４および容器本体１２の金属材料としてア
ルミニウム合金材料を使用した場合について示したが、
例えばタングステン、モリブデン等の他の金属材料のレ
ーザ溶接に適用してもよい。

【００４０】また、本実施の形態ではレーザ溶接品とし
てリチウムイオン電池等の二次電池用の電池容器１１に
適用した場合について示したが、例えば自動車や、電車
等の車両のアルミニウム合金材料製の部品のレーザ溶接
に適用してもよい。さらに、その他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々変形実施できることは勿論である。

【００４１】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、第１の部材の
立設部と第２の部材との当接部位によって略平板状の接
合部を形成し、この略平板状の接合部をレーザ溶接した
ので、レーザ溶接時の熱伝導が２次元的になり、通常の
３次元的な熱伝導の場合に比べて熱伝導面積が小さくな
るため、熱伝導速度を遅くすることができ、その結果、
冷却速度を遅くして凝固割れを抑制することができる。
さらに、レーザ溶接時には略平板状の接合部を厚さ方向
全体に亙り溶融させることができるため、溶融部の冷却
固化を接合部の厚さ方向中央部から周辺部の順で起こ
し、最後に略平板状の接合部の表面部分の溶融部を冷却
固化させることができる。そのため、最終部の冷却固化
時に溶融部が両側から拘束されることがなく、溶融部凝
固時に発生する引張応力を低減して固化時の収縮による
割れを生じにくくすることができる。

【００４２】請求項２の発明によれば、電池容器の蓋体
の立設部と電池容器の容器本体の開口部の周縁部位との
当接部位によって略平板状の接合部を形成し、この略平
板状の接合部をレーザ溶接したので、レーザ溶接時の熱
伝導が２次元的になり、通常の３次元的な熱伝導の場合
に比べて熱伝導面積が小さくなるため、熱伝導速度を遅
くすることができ、その結果、冷却速度を遅くして凝固
割れを抑制することができる。さらに、レーザ溶接時に
は略平板状の接合部を厚さ方向全体に亙り溶融させるこ
とができるため、溶融部の冷却固化を接合部の厚さ方向
中央部から周辺部の順で起こし、最後に略平板状の接合
部の表面部分の溶融部を冷却固化させることができる。
そのため、最終部の冷却固化時に溶融部が両側から拘束
されることがなく、溶融部凝固時に発生する引張応力を
低減して固化時の収縮による割れを生じにくくすること
ができる。

【００４３】請求項３の発明によれば、パルスレーザに
よって形成されるレーザ光のレーザエネルギーおよびパ
ルス幅を蓋体の立設部と容器本体の開口部の周縁部位と
の当接部位によって形成される略平板状の接合部にｔ₁
＋ｔ₂ 以上の溶融深さが得られるように設定してレーザ
溶接時に２つの被溶接部材の略平板状の接合部にｔ₁＋
ｔ₂ 以上の溶融深さを得ることにより、溶融部の凝固時
の収縮による割れを確実に抑制することができる。

【００４４】請求項４の発明によれば、連続発振レーザ
光を出力するレーザのレーザエネルギーおよびパルス幅
を蓋体の立設部と容器本体の開口部の周縁部位との当接
部位によって形成される略平板状の接合部にｔ₁ ＋ｔ₂
以上の溶融深さが得られるように設定してレーザ溶接時
に２つの被溶接部材の略平板状の接合部にｔ₁ ＋ｔ_２以
上の溶融深さを得るようにしたので、溶融部の凝固時の
収縮による割れを確実に抑制することができる。

【００４５】請求項５の発明によれば、アルミニウム合
金材料である電池容器の容器本体と蓋体との接合部位に
形成された略平板状の接合部をレーザ溶接するようにし
たので、アルミニウム合金の溶接時に起こりやすい溶融
部の凝固時の収縮による割れを確実に抑制することがで
きる。

【００４６】請求項６の発明によれば、電池容器の蓋体
の周縁部位に屈曲された立設部を電池容器の容器本体の
開口部の周縁部位に接合して蓋体の立設部と容器本体の
開口部の周縁部位との間の接合部位に略平板状の接合部
を形成したので、レーザ溶接時の熱伝導が２次元的にな
り、通常の３次元的な熱伝導の場合に比べて熱伝導面積
が小さくなるため、熱伝導速度を遅くすることができ、
その結果、冷却速度を遅くして凝固割れを抑制すること
ができる。さらに、レーザ溶接時には略平板状の接合部
を厚さ方向全体に亙り溶融させることができるため、溶
融部の冷却固化を接合部の厚さ方向中央部から周辺部の
順で起こし、最後に略平板状の接合部の表面部分の溶融
部を冷却固化させることができる。そのため、最終部の
冷却固化時に溶融部が両側から拘束されることがなく、
溶融部凝固時に発生する引張応力を低減して固化時の収
縮による割れを生じにくくすることができる。

【００４７】請求項７の発明によれば、アルミニウム合
金材料製の蓋体の周縁部位に屈曲された立設部をアルミ
ニウム合金材料製の容器本体の開口部の周縁部位に接合
して蓋体の立設部と容器本体の開口部の周縁部位との間
の接合部位に略平板状の接合部を形成したので、レーザ
溶接時の熱伝導が２次元的になり、通常の３次元的な熱
伝導の場合に比べて熱伝導面積が小さくなるため、熱伝
導速度を遅くすることができ、その結果、冷却速度を遅
くして凝固割れを抑制することができる。さらに、レー
ザ溶接時には略平板状の接合部を厚さ方向全体に亙り溶
融させることができるため、溶融部の冷却固化を接合部
の厚さ方向中央部から周辺部の順で起こし、最後に略平
板状の接合部の表面部分の溶融部を冷却固化させること
ができる。そのため、最終部の冷却固化時に溶融部が両
側から拘束されることがなく、溶融部凝固時に発生する
引張応力を低減して固化時の収縮による割れを生じにく
くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の二次電池容器を示す斜
視図。

【図２】本発明の一実施の形態の二次電池容器の分解斜
視図。

【図３】本発明の一実施の形態の二次電池容器の容器本
体の開口面周縁部と蓋体の屈曲部との間のレーザ溶接部
位を示す縦断面図。

【図４】（Ａ）は本発明の一実施の形態のレーザ溶接装
置を示す概略構成図、（Ｂ）は本発明の一実施の形態の
二次電池容器のレーザ溶接部位を説明するための要部の
縦断面図。

【図５】本発明の一実施の形態の二次電池容器のレーザ
溶接時におけるレーザ溶接部位の応力発生状態を説明す
るための要部の縦断面図。

【図６】従来例を示すもので、（Ａ）は二次電池容器の
平面図、（Ｂ）は二次電池容器の側面図。

【図７】従来の二次電池容器の容器本体の開口面周縁部
と蓋体との間のレーザ溶接部位を示す縦断面図。

【図８】従来のレーザ溶接時におけるレーザ溶接部位の
応力発生状態を説明するための要部の縦断面図。

【図９】従来のレーザ溶接時におけるレーザ溶接部位の
クラックの発生状態を示す要部の平面図。

【符合の説明】

１２ 容器本体（第２の部材） １４ 蓋体（第１の部材） １６ 立設部 １８ 接合部 １９ パルスレーザ装置

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム合金部材同士をレーザ光で
   溶接する溶接方法において、平板部を有する第１の部材
   の平板部の周縁部位に上記平板部に対して略垂直方向に
   屈曲されるとともに、上記略垂直方向に延設された第２
   の部材に対して当接される立設部の板厚をｔ₁ 、上記第
   ２の部材における上記立設部への当接部位の板厚をｔ
   ₂ 、上記平板部に対する上記立設部の屈曲部から上記立
   設部の端面までの長さをｔ₃ とした場合に、 １．０ｍｍ＞ｔ₁ ＋ｔ₂ ，ｔ₃ ≧ｔ₁ ＋ｔ₂ の関係を満たすように形成された上記立設部と上記第２
   の部材における上記当接部位との境界部に照射される上
   記レーザ光の照射部位の上記板厚方向での長さをｄとお
   くと、 ｄ≧（ｔ₁ ＋ｔ₂ ）／２ の関係を満たすように上記レーザ光を照射する工程を有
   することを特徴とする溶接方法。
2. 【請求項２】 一端面が開口された箱状の容器本体とこ
   の容器本体の開口部を閉塞する蓋体との境界部に照射さ
   れるレーザ光により上記容器本体と上記蓋体とを溶接す
   る工程を有する電池容器の製造方法において、 上記蓋体における平板部に対して略垂直方向に屈曲され
   るとともに、上記容器本体の開口部の周縁部位に当接さ
   れる立設部の板厚をｔ₁ 、上記容器本体の開口部の周縁
   部位の板厚をｔ₂ 、上記平板部に対する上記立設部の屈
   曲部から上記立設部の端面までの長さをｔ₃ とした場合
   に、 １．０ｍｍ＞ｔ₁ ＋ｔ₂ ，ｔ₃ ≧ｔ₁ ＋ｔ₂ の関係を満たすように形成された上記立設部と上記容器
   本体の開口部の周縁部位との境界部に照射される上記レ
   ーザ光の照射部位の上記板厚方向での長さをｄとおく
   と、 ｔ₁ ＋ｔ₂ ≧ｄ≧（ｔ₁ ＋ｔ₂ ）／２ の関係を満たすように上記レーザ光を照射する工程を有
   することを特徴とする電池容器の製造方法。
3. 【請求項３】 上記レーザ光はパルスレーザによって出
   射され、かつこのレーザ光を上記境界部において、ｔ₁
   ＋ｔ₂ 以上の溶融深さが得られるレーザエネルギー及び
   パルス幅に設定することを特徴とする請求項２記載の電
   池容器の製造方法。
4. 【請求項４】 上記レーザ光は連続発振レーザによって
   出射され、かつこのレーザ光を上記境界部において、ｔ
   ₁ ＋ｔ₂ 以上の溶融深さが得られるレーザエネルギー及
   びレーザ光走査速度に設定することを特徴とする請求項
   ２記載の電池容器の製造方法。
5. 【請求項５】 上記容器本体と上記蓋体とはアルミニウ
   ム合金によって形成されていることを特徴とする請求項
   ２記載の電池容器の製造方法。
6. 【請求項６】 一端面が開口された箱状の容器本体と、
   この容器本体の開口部を閉塞する蓋体とから構成される
   電池容器において、 上記蓋体は平板部とこの平板部の周縁部位に上記平板部
   に対して略垂直方向に屈曲され、上記容器本体の開口部
   の端部に接続されている立設部とを有し、この立設部
   は、上記立設部の板厚をｔ₁ 、上記容器本体の開口部の
   周縁部位の板厚をｔ₂ 、上記平板部に対する上記立設部
   の屈曲部から上記立設部の端面までの長さをｔ₃ とした
   場合、ｔ₃ ≧ｔ₁ ＋ｔ₂ の関係を満たすように形成され
   たことを特徴とする電池容器。
7. 【請求項７】 上記容器本体と上記蓋体とはアルミニウ
   ム合金によって形成されていることを特徴とする請求項
   ６記載の電池容器。