(57)【要約】【課題】電池の溶接部の信頼性を高めることのできる二次電池、電池容器の検査方法及び二次電池の製造方法を提供する。【解決手段】二次電池３０は、発電要素を収容したケース３１０の開口部３１０ｃが蓋体３２０によって封止された電池容器３００を備える。二次電池３０は、ケース３１０の開口部３１０ｃと蓋体３２０の外周部との周状の当接部３３０がレーザ溶接によって周方向に溶融された溶融部を備える。溶融部は、電池容器の外側表面から内側に向かって縮小して内側に向く先端部を有する凸形状の領域である。凸形状は、先端部が電池容器の内側にある当接部３３０に向いているとともに、電池容器３００の外側の表面部でレーザ光が照射された位置の左右に広がっている。先端部は、電池容器３００の内側に未到達であり、表面部は、断面の左右の一方が電池容器３００の外側においてレーザ溶接された平面に対する側面に到達している。【選択図】図１
2020004646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電要素を収容した金属製のケースの開口部が金属製の蓋体によって封止された電池容器を備える二次電池であって、
前記ケースの前記開口部と前記蓋体の外周部との周状の当接部がレーザ溶接によって前記当接部の延びる周方向に溶融された溶融部を備え、
前記溶融部は、前記周方向と直交する断面において、前記レーザ溶接で溶けた領域が、前記電池容器の外側表面から内側に向かって縮小して内側に向く先端部を有する凸形状の領域であって、
前記凸形状は、前記周方向と直交する断面において、前記先端部が前記電池容器の内側にある前記当接部に向いているとともに、前記電池容器の外側の表面部が前記レーザ溶接用のレーザ光が照射された位置の左右に広がっており、
前記先端部は、前記電池容器の内側に未到達であり、
前記表面部は、前記断面の前記左右の一方が前記電池容器の外側において前記レーザ溶接された平面に対する側面に到達している
二次電池。
【請求項２】
前記凸形状は、前記表面部から前記先端部に向かう中心線が前記電池容器の内側にある前記当接部から０．３ｍｍ以内を通る
請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記溶融部は、前記凸形状の前記先端部から前記側面に到達する非溶融部との境界部分が、前記電池容器の内側の前記当接部から前記表面部を見たとき、その見た方向において前記中心線の前記側面側に９０度未満の範囲に配置されている
請求項２に記載の二次電池。
【請求項４】
金属製のケースの開口部が金属製の蓋体によって封止された二次電池用の電池容器であって、前記ケースの前記開口部と前記蓋体の外周部との周状の当接部がレーザ光によるレーザ溶接によって前記当接部の延びる周方向に溶融された溶融部を備える電池容器を検査する検査方法であって、
前記溶融部の断面であって、前記周方向と直交する前記断面について、前記レーザ溶接で溶融した領域を含む画像を取得し、
前記取得した画像に基づいて、前記レーザ溶接で溶融した領域が、前記電池容器の外側表面から内側に向かって縮小して内側に向く先端部を有する凸形状の領域であって、前記凸形状は、前記周方向と直交する断面において、前記先端部が前記電池容器の内側にある前記当接部に向いているとともに、前記電池容器の外側の表面部が前記レーザ光が照射された位置の左右に広がっており、前記先端部は、前記電池容器の内側に未到達であり、前記表面部は、前記断面の前記左右の一方が前記電池容器の外側において前記レーザ溶接された平面に対する側面に到達していることを検査する
電池容器の検査方法。
【請求項５】
前記レーザ溶接で溶融した領域を含む画像をＸ線ＣＴ装置によって取得する
請求項４に記載の電池容器の検査方法。
【請求項６】
前記検査では、前記側面に到達している前記凸形状の境界線が、所定の長さ以上であり、かつ、前記電池容器の内側の前記当接部から前記電池容器の外側を見たとき、その見た方向において前記凸形状の中心線から前記側面側に９０度未満の範囲に配置されているか否かを検査する
請求項５に記載の電池容器の検査方法。
【請求項７】
前記所定の長さが、前記凸形状の前記先端部から前記電池容器の前記側面までの最短距離である
請求項６に記載の電池容器の検査方法。
【請求項８】
レーザ光の照射されるエネルギー強度を変更可能な態様でレーザ溶接される電池容器を備える二次電池の製造方法であって、
画像取得部で、前記レーザ光の照射箇所及びその周辺における画像を取得し、
抽出部で前記画像の発光像を抽出し、
制御部で、前記画像の発光像と、記憶部に予め設定されている明暗値及び溶融深さの関係とから、前記溶融深さが所定の深さになるように、前記レーザ光の照射されるエネルギー強度を制御し、
補正部で、前記記憶部に予め設定されている前記明暗値及び溶融深さの関係を補正するものであって、
前記補正部は、過去の補正タイミングにおける前記レーザ光の照射箇所の溶融深さと、前記過去の補正タイミングにおける前記画像の発光像とを比較して、前記記憶部に予め設定されている前記明暗値及び溶融深さの関係を補正する
二次電池の製造方法。
【請求項９】
前記レーザ光の照射箇所の溶融深さを、Ｘ線ＣＴ装置による非破壊検査で測定する
請求項８に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１０】
前記明暗値及び溶融深さの関係は、溶接対象物の溶接位置毎又は溶接区間毎に定められている
請求項８又は９に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１１】
前記レーザ光の照射箇所は、発電要素を収容された金属製のケースの開口部が金属製の蓋体によって封止された電池容器を備える二次電池において、前記ケースの前記開口部と前記蓋体の外周部との周状の当接部であり、
判定部で、前記当接部の全周に渡って取得した前記画像の発光像に基づいて、前記明暗値及び溶融深さの関係から前記当接部の全周に渡る溶融深さを取得することに基づいて、前記全周に渡る溶融深さが適切であるか否かを判定する
請求項８〜１０のいずれか一項に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１２】
前記レーザ光は、強度分布がガウス型である第１のレーザ光と、前記第１のレーザ光よりも大きい照射径を有し、強度分布がトップハット型である第２のレーザ光とを合成することにより生成されたレーザ光であって、前記生成されたレーザ光の強度が周辺部に囲まれた中央部で最大値となる分布を有しているものである
請求項８〜１１のいずれか一項に記載の二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケースに蓋体がレーザ溶接された二次電池、電池容器の検査方法、及び、二次電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光の照射によって、金属製のケースに金属製の蓋体が溶接された電池容器を備える二次電池がある。このような二次電池では、電池容器内の電解液などが外部に漏れ出すことがない高い密閉性を維持すべく、精度の高いレーザ溶接がその金属製の蓋体とケースとの間で行われている。例えば、特許文献１には、溶接の適否を評価する技術の一例として、溶け込み深さを評価する技術の一例が記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載の評価方法は、ケース（缶体）と蓋体（蓋部材）とをレーザ溶接して形成される電池容器（ワーク）における溶接部の溶接溶け込み深さを評価する方法である。この方法は、電池容器に対して超音波を送信しつつ走査してエコー信号を取得するエコー信号取得工程と、蓋体表面及びケースと蓋体との界面のそれぞれに対応するエコー信号を、画像化する画像化工程とを備える。また、この方法は、画像化された表面エコー画像と界面エコー画像を２値化された画像にする２値化工程と、２値化された表面エコー画像から２値化された界面エコー画像を減算する減算工程と、を有する。また、この方法は、減算された画像から溶接部の輪郭を抽出する輪郭抽出工程と、輪郭に基づいて溶接部の溶接溶け込み深さを算出して溶接部の良否判定を行う判定工程と、を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１４５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の評価方法によれば、電池容器のケースと蓋体との溶接溶け込み深さが電池容器の内周側まで到達していないかどうかを電池容器全周にわたって評価することができるが、電池容器の信頼性は溶接溶け込み深さだけで定まるものではない。すなわち、電池容器に信頼性の高い溶接部を有する電池の製造には改善の余地がある。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池の溶接部の信頼性を高めることのできる二次電池、電池容器の検査方法、及び二次電池の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する二次電池は、発電要素を収容した金属製のケースの開口部が金属製の蓋体によって封止された電池容器を備える二次電池であって、前記ケースの前記開口部と前記蓋体の外周部との周状の当接部がレーザ溶接によって前記当接部の延びる周方向に溶融された溶融部を備え、前記溶融部は、前記周方向と直交する断面において、前記レーザ溶接で溶けた領域が、前記電池容器の外側表面から内側に向かって縮小して内側に向く先端部を有する凸形状の領域であって、前記凸形状は、前記周方向と直交する断面において、前記先端部が前記電池容器の内側にある前記当接部に向いているとともに、前記電池容器の外側の表面部が前記レーザ溶接用のレーザ光が照射された位置の左右に広がっており、前記先端部は、前記電池容器の内側に未到達であり、前記表面部は、前記断面の前記左右の一方が前記電池容器の外側において前記レーザ溶接された平面に対する側面に到達している。
【０００８】
上記課題を解決する電池容器の検査方法は、金属製のケースの開口部が金属製の蓋体によって封止された二次電池用の電池容器であって、前記ケースの前記開口部と前記蓋体の外周部との周状の当接部がレーザ光によるレーザ溶接によって前記当接部の延びる周方向に溶融された溶融部を備える電池容器を検査する検査方法であって、前記溶融部の断面であって、前記周方向と直交する前記断面について、前記レーザ溶接で溶融した領域を含む画像を取得し、前記取得した画像に基づいて、前記レーザ溶接で溶融した領域が、前記電池容器の外側表面から内側に向かって縮小して内側に向く先端部を有する凸形状の領域であって、前記凸形状は、前記周方向と直交する断面において、前記先端部が前記電池容器の内側にある前記当接部に向いているとともに、前記電池容器の外側の表面部が前記レーザ光が照射された位置の左右に広がっており、前記先端部は、前記電池容器の内側に未到達であり、前記表面部は、前記断面の前記左右の一方が前記電池容器の外側において前記レーザ溶接された平面に対する側面に到達していることを検査する。
【０００９】
発明者らは、二次電池のケースと蓋体との間に形成された境界部分であって、溶融部と非溶融部との境界線を含む境界部分の強度が相対的に低く、境界部分には亀裂が生じやすい傾向のあることを見出した。この点、このような構成又は方法によれば、溶融部は凸形状であり、その先端部は電池容器の内側にある当接部に向いているとともに、その表面部は電池容器の外側にあって左右方向いずれかの板厚まで広がることになる。これにより、電池容器において溶融部と非溶融部との間に形成される境界線を含む境界部分が、板厚以上の長さ、かつ、直線よりも長くなる弧状になる。よって、強度の低い境界部分であっても長くすることで強度が高められ、破断に要する力や時間が増加することから、溶融部の信頼性が向上するようになる。
【００１０】
好ましい構成として、前記凸形状は、前記表面部から前記先端部に向かう中心線が前記電池容器の内側にある前記当接部から０．３ｍｍ以内を通る。
このような構成によれば、凸形状の先端部を通る中心線が電池容器の内側にある当接部に対して０．３ｍｍ以内にあることから先端部から側面部までの溶接部と非溶融部との間の境界部分の長さをより長くすることができる。
【００１１】
好ましい構成として、前記溶融部は、前記凸形状の前記先端部から前記側面に到達する非溶融部との境界部分が、前記電池容器の内側の前記当接部から前記表面部を見たとき、その見た方向において前記中心線の前記側面側に９０度未満の範囲に配置されている。
【００１２】
好ましい方法として、前記検査では、前記側面に到達している前記凸形状の境界線が、所定の長さ以上であり、かつ、前記電池容器の内側の前記当接部から前記電池容器の外側を見たとき、その見た方向において前記凸形状の中心線から前記側面側に９０度未満の範囲に配置されているか否かを検査する。
【００１３】
このような構成又は方法によれば、電池容器の内側の当接部から電池容器の外側を見た方向に対して溶融部の広がりが９０度未満であるので先端部から側面に到達する溶融部と非溶融部との境界部分を長くすることができる。
【００１４】
好ましい方法として、前記レーザ溶接で溶融した領域を含む画像をＸ線ＣＴ装置によって取得する。
この方法によるように、Ｘ線ＣＴ装置であれば、撮影条件にかかる規制が緩和されるとともに、撮影に要する時間も従来並に抑えられたかたちで断層画像を取得することができる。例えば、特許文献１に記載の評価方法における制約、例えば、電池を水槽の水中に配置することや、超音波センサを電池容器に近づけなければならないことなどの手間を省いたり、簡略化したりすることができる。
【００１５】
好ましい方法として、前記所定の長さが、前記凸形状の前記先端部から前記電池容器の前記側面までの最短距離である。
このような方法によれば、先端部から側面部までの溶接部と非溶融部との間の境界部分の長さが長くなる。
【００１６】
上記課題を解決する二次電池の製造方法は、レーザ光の照射されるエネルギー強度を変更可能な態様でレーザ溶接される電池容器を備える二次電池の製造方法であって、画像取得部で、前記レーザ光の照射箇所及びその周辺における画像を取得し、抽出部で前記画像の発光像を抽出し、制御部で、前記画像の発光像と、記憶部に予め設定されている明暗値及び溶融深さの関係とから、前記溶融深さが所定の深さになるように、前記レーザ光の照射されるエネルギー強度を制御し、補正部で、前記記憶部に予め設定されている前記明暗値及び溶融深さの関係を補正するものであって、前記補正部は、過去の補正タイミングにおける前記レーザ光の照射箇所の溶融深さと、前記過去の補正タイミングにおける前記画像の発光像とを比較して、前記記憶部に予め設定されている前記明暗値及び溶融深さの関係を補正する。
【００１７】
このような方法によれば、材料の状態、レーザ光の形状や出力によって明暗値と溶融深さとの関係に変化が生じたとしても、補正タイミングにおける比較によって明暗値と溶融深さとの関係が補正され、この補正された明暗値と溶融深さとの関係によってレーザ光の照射されるエネルギー強度が制御されるようになることからレーザ溶接が好適に行われるようになる。
【００１８】
好ましい方法として、前記レーザ光の照射箇所の溶融深さを、Ｘ線ＣＴ装置による非破壊検査で測定する。
このような方法によれば、溶融深さを機械的な変形のない非破壊検査によって高い精度で測定することができる。また、切断間隔や切りしろが不要である非破壊検査であれば、溶融部の状態を延びる方向に対して連続的に検査することができる。特に、Ｘ線ＣＴ装置によって、再凝固により密度変化が変化した範囲を明確に測定できることが新たに見出された。Ｘ線ＣＴ装置であれば、撮影条件にかかる規制が抑制されるとともに、撮影に要する時間も従来並に抑えられたかたちで断層画像を取得することができる。
【００１９】
好ましい方法として、前記明暗値及び溶融深さの関係は、溶接対象物の溶接位置毎又は溶接区間毎に定められている。
このような方法によれば、溶接対象物の溶接位置や溶接区間によって明暗値及び溶融深さとの関係が変化するとしても、それら溶接位置等に明暗値及び溶融深さとの関係が定められているので、各溶接位置等に適切な溶接が行えるようになる。
【００２０】
好ましい方法として、前記レーザ光の照射箇所は、発電要素を収容された金属製のケースの開口部が金属製の蓋体によって封止された電池容器を備える二次電池において、前記ケースの前記開口部と前記蓋体の外周部との周状の当接部であり、判定部で、前記当接部の全周に渡って取得した前記画像の発光像に基づいて、前記明暗値及び溶融深さの関係から前記当接部の全周に渡る溶融深さを取得することに基づいて、前記全周に渡る溶融深さが適切であるか否かを判定する。
【００２１】
このような方法によれば、当接部の全周に渡る画像の発光像を周方向に連続監視することで、二次電池の当接部の不具合であって、所定間隔毎の切断では見落とされるおそれのある不具合であっても、検出することができるようになる。
【００２２】
好ましい方法として、前記レーザ光は、強度分布がガウス型である第１のレーザ光と、前記第１のレーザ光よりも大きい照射径を有し、強度分布がトップハット型である第２のレーザ光とを合成することにより生成されたレーザ光であって、前記生成されたレーザ光の強度が周辺部に囲まれた中央部で最大値となる分布を有しているものである。
【００２３】
このような方法によれば、レーザ光は、トップハット型の対応する照射範囲には平均的にエネルギーを付与して安定的な溶接加工を可能とし、その制御も容易であるとともに、ガウス型の対応する照射範囲の中心部には高いエネルギーによる確実な溶接加工を可能とすることができる。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によれば、電池の溶接部の信頼性を高めることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】二次電池、電池容器の検査方法、及び二次電池の製造方法の一実施形態について、その概略構成を示すブロック図。
【図２】同実施形態においてレーザ溶接箇所の断面構造を模式的に示す断面図。
【図３】同実施形態においてレーザ溶接装置における溶接時の溶接部分の状態を模式的に示す模式図。
【図４】同実施形態において溶接状態を示す図であって、（ａ）は良好な溶接状態を示す断面図、（ｂ）は従来の溶接状態の一例を示す断面図。
【図５】同実施形態において溶接形状と耐久性との関係を示すグラフ。
【図６】同実施形態において各溶接位置における発光像と溶け込み深さとの関係を示す図であり、（ａ）は発光像を示す画像、（ｂ）は溶融深さを示す断面図。
【図７】同実施形態において明暗値及び溶融深さの関係と、補正について示すグラフ。
【図８】同実施形態において溶融部の溶融状態を検査する手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１〜図８に従って、二次電池、電池容器の検査方法、及び二次電池の製造方法の一実施形態について説明する。
図１に示すように、二次電池の製造に利用されるレーザ溶接装置は、レーザ発振器１１０から出力された発振レーザ光Ｌ０に基づき生成された照射レーザ光Ｌ２を溶接対象に照射してレーザ溶接を行う。レーザ溶接装置は、レーザ光を発振して出力する前記レーザ発振器１１０と、レーザ発振器１１０から出力される発振レーザ光Ｌ０を溶接対象に照射させるレーザ出力部２００とを備えている。また、レーザ溶接装置は、レーザ溶接を制御する溶接制御部５００と、電池容器３００の溶融深さを非破壊検査で測定するＸ線ＣＴ装置６００と、レーザ溶接時の溶融深さの判定に利用する判定データを管理する判定データ管理装置７００とを備えている。
【００２７】
レーザ発振器１１０は、いわゆる半導体レーザであって、レーザダイオードを発振させて発振レーザ光Ｌ０を出力する。レーザ発振器１１０は、発振レーザ光Ｌ０を、レーザ溶接に利用可能なレーザ光、例えば波長８８０〜９８０ナノメートル（ｎｍ）のレーザ光として出力する。またレーザ発振器１１０は、発振レーザ光Ｌ０のエネルギーの強度分布を所定の型、例えば、トップハット型（矩形分布型）として出力する。なお、半導体レーザからは、トップハット型の強度分布を有するレーザ光を出力させることは比較的容易である。
【００２８】
レーザ出力部２００は、発振レーザ光Ｌ０を入力するとともに、溶接対象に照射する照射レーザ光Ｌ２を生成して、出力する。レーザ出力部２００は、出力した照射レーザ光Ｌ２を、溶接対象としての電池容器３００の溶接対象部分に照射させる。
【００２９】
電池容器３００は、内部に発電要素を収納してなる二次電池である。電池容器３００は、金属製のケース３１０と、ケース３１０の開口部３１０ｃに嵌め込まれてケース３１０を封止する金属製の蓋体３２０とから構成されており、ケース３１０と蓋体３２０とは周状の当接部３３０を構成する。当接部３３０は、ケース３１０の側面端部３１０ａと蓋体３２０の表面３２０ａの外周部３２０ｂとの間に周状に設けられる。本実施形態では、蓋体３２０の表面３２０ａがレーザ溶接された平面を構成し、ケース３１０の側面３１０ｂがレーザ溶接された平面に対する側面を構成する。電池容器３００は、当接部３３０の延びる方向に設定される周状の溶接対象箇所がレーザ出力部２００から照射される照射レーザ光Ｌ２により連続的にレーザ溶接される。なお、本実施形態では、ケース３１０と蓋体３２０とを構成する金属は、アルミニウム又はアルミニウム合金である。
【００３０】
レーザ出力部２００は、発振レーザ光Ｌ０が入射される強度分布変換器２６１と、強度分布変換器２６１の出力が入力されるコリメートレンズ２６０と、照射レーザ光Ｌ２を出射する集光レンズ２５０とを備える。
【００３１】
強度分布変換器２６１は、入射された発振レーザ光Ｌ０をレーザ溶接に適切な強度分布を有する変換レーザ光Ｌ３にして出力する。強度分布変換器２６１は、トップハット型の発振レーザ光Ｌ０を、適切なエネルギー強度分布（例えば、図２のエネルギー強度分布Ｄ６参照）を有する変換レーザ光Ｌ３に変換する。強度分布変換器２６１は、公知の変換器であって、光学レンズやプロセスファイバーやダブルコアファイバー等の光ファイバーを含み構成され、入力されレーザ光の強度分布を目的の強度分布に変更することができる。
【００３２】
コリメートレンズ２６０は、入射された変換レーザ光Ｌ３を平行光Ｌ１にして出力するレンズであり、平行光Ｌ１を集光レンズ２５０へ出力する。
集光レンズ２５０は、入力した平行光Ｌ１を照射箇所に集光する照射レーザ光Ｌ２として出射する。集光レンズ２５０は、平行光Ｌ１の外径よりも照射径（図２の例えば径Ｌ２Ｄ）を絞ることによって照射レーザ光Ｌ２の照射箇所におけるエネルギー強度を高くする。これにより、照射レーザ光Ｌ２は、溶接対象の２つの金属部材を溶融させることでそれら２つの金属部材をレーザ溶接する。
【００３３】
図２に示すように、照射レーザ光Ｌ２の一例を示すレーザ光は、照射径が径Ｌ２Ｄであり、エネルギー強度分布Ｄ６がトップハット型の強度分布Ｄ２を周辺部として、その周辺部に囲まれた中央部にガウス型の強度分布Ｄ１を有する分布である。照射レーザ光Ｌ２は、ケース３１０と蓋体３２０との当接部３３０をその照射径に含むように、当接部３３０を含む溶接対象箇所に照射される。そして、溶接対象箇所に高いエネルギーが付与されることでレーザ照射箇所に含まれる当接部３３０がレーザ溶接される。なお、溶融部と非溶融部との間に長い境界線を設けることができるのであれば、照射レーザ光Ｌ２のエネルギー強度分布は、図２に示すエネルギー強度分布Ｄ６に限られるものではなく、トップハット型の強度分布でもよいし、ガウシアン型の強度分布でもよいし、その他の強度分布でもよい。
【００３４】
図３に示すように、照射レーザ光Ｌ２が当接部３３０の延びる方向に相対移動されることで、ケース３１０と蓋体３２０との間がレーザ溶接される。照射レーザ光Ｌ２の照射箇所は、付与された高いエネルギーによりアルミニウム合金が溶融され、この溶融したアルミニウム合金からなる溶融池３５０が形成される。一方、溶融池３５０は、照射レーザ光Ｌ２の照射箇所から外れることで温度が低下することに応じて凝固し、溶接された部分である溶融部３４０を形成する。
【００３５】
なお、アルミニウム合金は、溶融後に生じる凝固収縮によって、溶融前と溶融後とでは密度が相違する。本発明者らは、レーザ溶接で電池容器３００に生じる密度の相違をＸ線透過量の違いとしてＸ線ＣＴ装置６００で断層画像として得られることを見出した。
【００３６】
図４（ａ）は、本実施形態の照射レーザ光Ｌ２でレーザ溶接をした当接部３３０に形成された溶融部３４０について、当接部３３０の延びる方向（周方向）に直交する断面画像である。本実施形態の照射レーザ光Ｌ２は、溶融部３４０が図４（ａ）に示す断面画像となるように調整されたエネルギー強度分布（例えば、図２のエネルギー強度分布Ｄ６）を有している。
【００３７】
図４（ａ）に示すように、溶融部３４０は、周方向と直交する断面において、レーザ溶接で溶融した領域が、電池容器３００の外側から内側に向かって縮小していくとともに、電池容器３００の内側に向く先端部３４１を有する凸形状の領域を有する。蓋体３２０の表面３２０ａやケース３１０の側面端部３１０ａ（図２参照）が電池容器３００の外側表面を構成する。
【００３８】
先端部３４１は、当接部３３０のうち電池容器３００の内側にあって溶融せずに残った残り部分３３１の方向に向いている。先端部３４１は、溶融金属等が内部に侵入するおそれを避けるため、電池容器３００の内側に未到達である。
【００３９】
また、凸形状の領域は、周方向と直交する断面において、溶融部３４０の表面部３４２が照射レーザ光Ｌ２の照射位置ＬＰに対して左右に広がっている。溶融部３４０の断面において、電池容器３００の外側にある表面部３４２は、その多くが当接部３３０を含んでいた電池容器３００の平面（蓋体３２０の表面３２０ａ及びケース３１０の側面端部３１０ａ）にあるが、右側の一部が電池容器３００の平面に対する側面であるケース３１０の側面３１０ｂに到達している。
【００４０】
凸形状の領域は、周方向と直交する断面において、溶融部３４０と非溶融部との間の境界線Ｌ１０を含む境界部分を有する。境界線Ｌ１０は、当接部３３０の残り部分３３１を分岐点Ｌ１ｃとして、分岐点Ｌ１ｃから蓋体３２０側（図において左側）に境界線Ｌ１ｂを、分岐点Ｌ１ｃのケース３１０側（図において右側）に境界線Ｌ１ａをそれぞれ有している。詳述すると、溶融部３４０は、蓋体３２０及びケース３１０のレーザ溶接により溶融された部分からなる。非溶融部は、蓋体３２０やケース３１０においてレーザ溶接で溶融されなかった部分である。よって、境界線Ｌ１ｂは、当接部３３０の左側にあって、溶融部３４０と蓋体３２０の非溶融部との間に形成された境界線であり、境界線Ｌ１ａは、当接部３３０の右側にあって、溶融部３４０とケース３１０の非溶融部との間に形成された境界線である。凸形状の領域は、断面の左右方向において、照射位置ＬＰに対応する中央部が一番深く、中央部から左右に離れることに応じて浅くなる。よって、境界線Ｌ１０は、凸形状の領域の形状に応じた曲線であって、電池容器３００の外側から内側に向かう凸状の曲線として構成される。
【００４１】
溶融部３４０は、断面において、照射レーザ光Ｌ２の照射方向に直交する左右方向の幅として全幅Ｗ１１を有し、全幅Ｗ１１のうち蓋体３２０側に蓋側幅Ｗ１３を有し、ケース３１０側にケース側幅Ｗを有する。そして、境界線Ｌ１０は、凸形状をしていることから全幅Ｗ１１よりも長い。詳述すると、境界線Ｌ１ｂは、溶融により深さを有する分岐点Ｌ１ｃから蓋体３２０の表面３２０ａに達している曲線であることから、その長さが蓋側幅Ｗ１３よりも長く確保される。また、境界線Ｌ１ａは、溶融により深さを有する分岐点Ｌ１ｃからケース３１０の側面３１０ｂに達している曲線であることから、その長さが分岐点Ｌ１ｃからの最短距離であるケース側幅Ｗよりも長く確保される。
【００４２】
凸形状の先端部３４１は、照射レーザ光Ｌ２の光軸ＬＣ（中心線）の延長線上に形成されている。換言すると、本実施形態では、照射レーザ光Ｌ２の光軸ＬＣは、レーザ溶接の際、当接部３３０に対して所定の範囲ＬＤ内に配置される。所定の範囲ＬＤは、ケース側幅Ｗ未満となる範囲である。例えば、所定の範囲ＬＤを、０．３ｍｍの範囲とすることができ、より好ましくは、０．２ｍｍの範囲とすることができる。
【００４３】
このことから、分岐点Ｌ１ｃと境界線Ｌ１ａがケース３１０の側面３１０ｂに現れる位置とを結ぶ直線ＬＲと、照射レーザ光Ｌ２の光軸ＬＣ（中心線）に直交する直線ＬＨとの間の角度αが０度よりも大きい、換言すると、光軸ＬＣと直線ＬＲとの間の角度が９０度未満となる。
【００４４】
ところで、図４（ｂ）は、従来、溶融部３４０が図４（ａ）に示す断面画像となることを意図しないで行っていたレーザ溶接により当接部３３０に形成される溶融部３４０Ｂの一例を示す断面画像である。
【００４５】
図４（ｂ）に示すように、例えば、照射範囲におけるエネルギー強度が平均的なレーザ光によるレーザ溶接では、溶融する部分の深さも平均的であるため、全体的に浅い溶融深さからなる溶融部３４０Ｂが形成される。全体的に浅い深さであり、かつ、エネルギーが平均的であるため、溶融部３４０と非溶融部との間に形成される境界線Ｌ２０は、上述した境界線Ｌ１０よりも直線に近い形状となる。溶融部３４０Ｂは、断面において、照射レーザ光の照射方向に直交する左右方向の幅として全幅Ｗ２１を有し、全幅Ｗ２１のうち蓋体３２０側に蓋側幅Ｗ２３を有し、ケース３１０側にケース側幅Ｗ２２を有する。そして、境界線Ｌ２０は、直線状であることから全幅Ｗ２１に近い長さである。境界線Ｌ２ｂは、深さの浅い分岐点Ｌ２ｃから蓋体３２０の表面３２０ａに達していることから、蓋側幅Ｗ２３よりも多少長く確保される。また、境界線Ｌ２ａは、深さの浅い分岐点Ｌ２ｃからケース３１０の側面３１０ｂに達していることから、その長さがケース側幅Ｗ２２と略同様である。
【００４６】
また、図１に示すように、レーザ出力部２００は、照射レーザ光Ｌ２の照射箇所とその周辺に観測される光である光Ｅ１を、集光レンズ２５０から入力し、分光器４００により平行光Ｌ１と分離させて出力する。すなわち、レーザ出力部２００は、光Ｅ１を照射レーザ光Ｌ２の進行方向と逆の方向から集光レンズ２５０に入力させる。光Ｅ１には、溶融池３５０を含む溶接対象部分の温度様態や溶融状態に応じて溶接対象物から発光される光が含まれる。分光器４００は、平行光Ｌ１をその進行方向に対して透過させるとともに、平行光Ｌ１の進行方向とは逆方向から入射される光Ｅ１を逆方向に対して９０°の方向などである所定の方向に反射させる。
【００４７】
レーザ出力部２００から逆方向に対して９０°の方向に出力された光Ｅ１は、撮像部４４０に入力される。
撮像部４４０は、可視光線波長領域及び不可視光線波長領域の少なくとも一方を撮像可能な波長領域に含んでおり、撮像可能な波長領域の光の画像を撮像する。つまり、溶融池３５０及びその周辺を、可視光線や不可視光線からなる画像として撮像する。撮像部４４０は、例えば、溶融した金属が気化（プラズマ化）するときの発光（波長４００〜５００ｎｍ）や、溶融により生じる金属の発光（波長７００〜８００ｎｍ）を撮影することができる。
【００４８】
溶接制御部５００は、撮像部４４０に接続されているとともに、撮像画像を入力する。溶接制御部５００は、撮像画像を取得する画像取得部５１０と、撮像画像から溶融状態に関連する発光像を抽出する発光像抽出部５２０と、溶融深さを判別する溶融深さ判定部５３０とを備える。また、溶接制御部５００は、溶融深さの判定に必要なデータなどを記憶する記憶部５４０を備えている。溶接制御部５００は、電池容器３００の周状の当接部３３０を連続的にレーザ溶接することでケース３１０に蓋体３２０を接合させる溶接処理を行う。
【００４９】
記憶部５４０は、ハードディスクやフラッシュメモリなどの不揮発性の記憶部であって、溶融深さの判別に用いられる判定データ５４１と、発光像の明暗値等を含む発光像データ５４２とが記憶されている。
【００５０】
また、溶接制御部５００は、判定された溶融深さを表示装置などに出力する。そして、判定された溶融深さが表示装置などを介して出力される。
画像取得部５１０は、撮像部４４０からの撮像画像を取得する。
【００５１】
発光像抽出部５２０は、撮像部４４０からの撮像画像から発光像（例えば、図６の発光像３５０Ａ参照）を抽出する。発光像は、レーザ溶接によって溶接対象が溶融することに応じて発光した範囲を示す像である。本実施形態では、レーザ照射箇所及びその周辺においてレーザ光からのエネルギーによってアルミニウム合金が温度上昇し、溶融し、又は蒸発している状態が撮像される。なお、アルミニウム合金にレーザ照射されると、レーザ照射箇所を中心にエネルギーが拡散することから、付与されるエネルギー強度が同じになる範囲はレーザ照射箇所を中心とした円形状となる傾向にある。よって、溶融池３５０も略円形に形成され、金属溶融に伴い生じる発光も円形状に得られる。
【００５２】
溶融深さ判定部５３０は、発光像抽出部５２０により抽出された発光像と判定データ５４１とに基づいて、レーザ溶接された溶融部３４０の溶融深さを判別する。判定データ５４１は、発光像の明暗値と溶融深さとの相関関係を示すデータであって、発光像の明暗値に対応する溶融深さを特定することができる。
【００５３】
また、溶融深さ判定部５３０は、記憶部５４０に記憶されている発光像データ５４２と判定データ５４１とに基づいて溶融深さを判定する。溶融深さ判定部５３０は、発光像データ５４２から当接部３３０の溶接位置の明暗値を取得し、取得した明暗値を判定データ５４１に適用して、当該溶接位置の溶融深さを算出する。そして、算出した溶融深さが、適切な溶融深さの範囲にあるか否かを判定する。
【００５４】
図７に示すように、判定データ５４１は、明暗値と溶融深さとの相関関係を示すデータであって、例えば、グラフＬ７１のような相関関係を示すデータである。なお、相関関係を示すデータは、リストデータ、マップデータ、関数又は演算式などのデータであってもよい。通常、相関関係を示すデータは、明暗値が明るい値であるほど、溶融深さが深くなる傾向を有している。なお、明暗値と溶融深さとの関係は、材料厚や、材料の種類、レーザ光の強度分布、レーザ光の照射径等によって多少の変化が生じる。よって、本実施形態では、明暗値と溶融深さとの相関関係を示すデータを、随時、更新することができるようになっている。
【００５５】
図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置６００は、Ｘ線ＣＴ画像を撮影する撮影部６１０と、Ｘ線ＣＴ装置６００の全体制御を行う撮影制御部６２０と、撮影部６１０により撮影されたＣＴ画像を記憶する記憶部６３０とを備える。Ｘ線ＣＴ装置６００は、周知のＸ線ＣＴ装置であって、電池容器３００の溶融部３４０の断層画像であるＣＴ画像を撮影する。Ｘ線ＣＴ装置６００は、撮影部６１０の試料台６１１に撮影対象であるケース３１０に蓋体３２０がレーザ溶接された電池容器３００を搭載し、この搭載した電池容器３００に対してＣＴ画像を撮影する。本実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置６００は、溶融部３４０を含んだ範囲に設定された「１ａ−１ａ」切断線によるＣＴ画像や、「１ｂ−１ｂ」切断線によるＣＴ画像を撮影する。例えば、図４（ａ）が「１ａ−１ａ」切断線によるＣＴ画像であり、図６（ｂ）が「１ｂ−１ｂ」切断線によるＣＴ画像による切断画像である。ＣＴ画像は、溶融部３４０が連続形成される方向に対して直交する方向（「１ａ−１ａ」切断線）における溶融部３４０のＣＴ画像であって、溶融部３４０が連続形成される方向に所定のスライスピッチで連続的に撮影されたＣＴ画像である。なお、スライス厚やスライスピッチは、より鮮明な溶融部３４０のＣＴ画像が得られるように設定される。
【００５６】
撮影制御部６２０は、溶融部３４０の全周に渡ってＣＴ画像を撮影するとともに、周方向における撮影位置を特定可能な態様で撮影したＣＴ画像を記憶部６３０に記憶させる。
ところで、Ｘ線ＣＴ装置６００が溶融部３４０の全周撮影に要する時間は、溶融部３４０の全周をレーザ溶接することに要する時間よりも長い。そのため、一定時間の間に、Ｘ線ＣＴ装置６００が溶融部３４０の全周ＣＴ画像を撮影できる電池３０の数は、当接部３３０全周がレーザ溶接される電池３０の数よりも少ない。よって、レーザ溶接された複数の電池３０のうちからサンプリングされた電池３０のみが、Ｘ線ＣＴ装置６００で溶融部３４０のＣＴ画像を撮影される。例えば、Ｘ線ＣＴ装置６００は次のＣＴ画像を撮影可能になったタイミングにおいて、最新のレーザ溶接された電池３０についてＣＴ画像を撮影する。そして、このＣＴ画像が撮影された電池３０のＣＴ画像と発光像とに基づいて判定データ５４１が補正される。なお、ＣＴ画像が撮影されることとなった電池３０のレーザ溶接が行われたタイミングが補正タイミングである。
【００５７】
よって、本実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置６００は、ＣＴ画像を撮影された電池３０がレーザ溶接されたタイミングを過去の補正タイミングとし、同補正タイミングにレーザ溶接された電池３０のＣＴ画像が過去の補正タイミングのＣＴ画像である。
【００５８】
図１に示すように、判定データ管理装置７００は、Ｘ線ＣＴ装置６００で撮影したＸ線ＣＴ画像に基づいて溶接制御部５００が溶融深さの判定に利用する判定データ５４１の更新を管理する。判定データ管理装置７００は、Ｘ線ＣＴ装置６００の記憶部６３０に記憶されているＣＴ画像データを取得可能になっている。また、判定データ管理装置７００は、溶接制御部５００の記憶部５４０に記憶されている判定データ５４１を取得可能及び更新可能であるとともに、発光像データ５４２が取得可能になっている。
【００５９】
判定データ管理装置７００は、演算処理等を行う判定制御部７１０と、演算処理に利用するデータ等を記憶する記憶部７２０とを備えている。
記憶部７２０は、発光像データ７２１と、ＣＴ像データ７２２と、基準データ７２３とを記憶している。
【００６０】
発光像データ７２１は、補正タイミングに対応する発光像のデータであって、溶接制御部５００の発光像データ５４２のうちから当該補正タイミングに対応するものとして取得したデータである。
【００６１】
ＣＴ像データ７２２は、補正タイミングに対応するＣＴ画像データであって、Ｘ線ＣＴ装置６００が電池容器３００のＣＴ画像を撮影完了した都度、判定データ管理装置７００がＸ線ＣＴ装置６００から取得するデータである。
【００６２】
基準データ７２３は、ＣＴ画像のモデルデータ、発光像のモデルデータ、判定データのモデルデータ、及び、判定データの過去データ等である。ＣＴ画像のモデルデータは、ＣＴ画像データが取得されていないとき、初期値として用いることができる。また、発光像のモデルデータは、発光像の初期値として利用可能なデータである。
【００６３】
判定制御部７１０は、ＣＴ画像の判定を行うＣＴ判定部７１１と、判定データを更新する補正部としての判定データ更新部７１２とを備えている。
ＣＴ判定部７１１は、ＣＴ像データ７２２から溶接位置６３５Ａ〜６３５Ｄ（図６（ｂ）参照）と、溶融深さＤｘ（図６（ｂ）参照）とを取得する。溶融深さＤｘは、溶接位置６３５Ａが溶融深さＤａであって、溶接位置６３５Ｂが溶融深さＤｂであって、溶接位置６３５Ｃが溶融深さＤｃであって、溶接位置６３５Ｄが溶融深さＤｄである。
【００６４】
また、ＣＴ判定部７１１は、取得した溶融深さＤｘが、ＮＧ領域（図７参照）にあるか、ＯＫ領域（図７参照）にあるかを判定するとともに、適正な深さである溶接位置を特定する。図７に示す、ＮＧ領域は、溶融深さが浅すぎる溶け込み不足である領域、又は、溶融深さが深すぎて溶け込み過剰である領域である。同じく図７に示す、ＯＫ領域は、適切な溶融深さを示す領域である。
【００６５】
また、ＣＴ判定部７１１は、溶融部３４０の境界線Ｌ１ａ（図４（ａ）参照）が長く、高い信頼性を有するものであるか否かを判定する溶融形状判定処理を行う。
図８を参照して、溶融形状判定処理について説明する。溶融形状判定処理は、判定データ管理装置７００のＣＴ判定部７１１が、ＣＴ判定部７１１でＸ線ＣＴ画像に基づいて行う。
【００６６】
溶融状態判定処理が開始されると、ＣＴ判定部７１１は、溶融部３４０の境界線Ｌ１ａの角度α（図４（ａ）参照）を取得する（図８のステップＳ１０）。そして、ＣＴ判定部７１１は、取得した角度αが０度よりも大きいか否かを判定する（図８のステップＳ１１）。溶融部３４０のケース３１０側の方が、先端部３４１から電池容器３００の外側表面までの距離が短く、亀裂が生じやすいことから、特にケース３１０側（右側）を判定対象にする。
【００６７】
そして、角度αが０度であると判定された場合（図８のステップＳ１１でＮＯ）、ＣＴ判定部７１１は、溶融形状が不適切であるとしてＮＧ判定を行い（図８のステップＳ１７）、溶融状態判定処理を終了する。
【００６８】
一方、角度αが０度より大きいと判定された場合（図８のステップＳ１１でＹＥＳ）、ＣＴ判定部７１１は、当接部３３０より右側の溶融部３４０のケース側幅Ｗを取得する（図８のステップＳ１２）。そして、ＣＴ判定部７１１は、ケース側幅Ｗがケース３１０の板厚ｔ以上であるか否かを判定する（図８のステップＳ１３）。ケース側幅Ｗがケース３１０の板厚ｔ未満であると判定された場合（図８のステップＳ１３でＮＯ）、ＣＴ判定部７１１は、溶融形状が不適切であるとしてＮＧ判定を行い（図８のステップＳ１７）、溶融状態判定処理を終了する。
【００６９】
一方、ケース側幅Ｗがケース３１０の板厚ｔ以上であると判定された場合（図８のステップＳ１３でＹＥＳ）、ＣＴ判定部７１１は、当接部３３０より右側の溶融部３４０の境界線Ｌ１ａの長さＤ１０と、溶融部３４０の凸部の先端部３４１から蓋体３２０の表面３２０ａまでの厚さＤ１１とを取得する（図８のステップＳ１４）。そして、ＣＴ判定部７１１は、長さＤ１０が厚さＤ１１よりも大きい値であるか否かを判定する（図８のステップＳ１５）。長さＤ１０が厚さＤ１１以下の値であると判定された場合（図８のステップＳ１５でＮＯ）、ＣＴ判定部７１１は、溶融形状が不適切であるとＮＧ判定を行い（図８のステップＳ１７）、溶融状態判定処理が終了する。
【００７０】
一方、長さＤ１０が厚さＤ１１よりも大きい値であると判定された場合（図８のステップＳ１５でＹＥＳ）、ＣＴ判定部７１１は、溶融形状が適切であるとＯＫ判定を行い（図８のステップＳ１６）、状態判定処理が終了する。
【００７１】
図１に示すように、判定データ更新部７１２は、発光像データ７２１の明暗値を取得するとともに、ＣＴ判定部７１１で特定された適切な溶融深さＤｘの溶接位置を取得する。そして、判定データ更新部７１２は、適切な溶融深さに対応する明暗値を特定するとともに、「溶融深さ−明暗値関係曲線」のグラフＬ７１（図７参照）を特定し、更新する判定データ更新処理を行う。
【００７２】
（溶融深さ−明暗値関係曲線）
図６（ａ），（ｂ）に基づいて、各溶接位置６３５Ａ〜６３５Ｄについて、Ｘ線ＣＴ画像で得られた溶融深さＤｘと発光像３５０Ａ〜３５０Ｄの明暗値との関係が得られる。図６（ａ），（ｂ）は、色が濃いいほど、明るいことを示す。例えば、発光像３５０Ａに対応している溶融深さＤａと、発光像３５０Ｂに対応している溶融深さＤｂと、発光像３５０Ｃに対応している溶融深さＤｃと、発光像３５０Ｄに対応している溶融深さＤｄとが相関関係として得られる。このとき、発光像の明暗値は、「発光像３５０Ａ＜発光像３５０Ｂ＜発光像３５０Ｃ＜発光像３５０Ｄ」であるとともに、溶融深さは「溶融深さＤａ＜溶融深さＤｂ＜溶融深さＤｃ＜溶融深さＤｄ」である。そして、この関係から、適切な溶融深さに対応する明暗値を取得することができる。例えば、溶融深さＤｃが適切な溶融深さであれば、そのときの明暗値は発光像３５０Ｃから得られる。併せて、溶融深さＤｃよりも浅い溶融深さＤａのときの明暗値が発光像３５０Ａから得られ、溶融深さＤｃよりも深い溶融深さＤｄのときの明暗値が発光像３５０Ｄから得られる。
【００７３】
図７に示すように、適切な溶融深さＤｘを中央値Ｄｍと設定して、溶融深さが中央値Ｄｍに対して＋４σから−４σの間に分布するように考える。なお、＋４σは、信頼性が維持される上限である規格上限値ＤＨ以下の値であるものとし、−４σは、信頼性が維持される下限値である規格下限値ＤＬ以上の値であるものとする。また、＋４σに対応する明暗値を、発光像３５０Ｃと発光像３５０Ｄとの関係から算出し、−４σに対応する明暗値を、発光像３５０Ｃと発光像３５０Ａとの関係から算出する。こうして、溶融深さと、明暗値との相関関係を示す「溶融深さ−明暗値関係曲線」のグラフＬ７１が求められる。また、グラフＬ７１により、溶融深さの規格下限値ＤＬに対応する明暗値、溶融深さの規格上限値ＤＨに対応する明暗値がそれぞれ得られ、明暗値に対するＮＧ領域が定まり、換言するとＯＫ領域が定まる。図７によれば、当接部３３０の全周のレーザ溶接において、取得される明暗値が、中央値Ｄｍに対応する明暗値の目標値を中心とする目標正規分布Ｌ７２となることが好ましい。そして、正規分布が暗い方や明るい方に偏倚している場合、それらの正規分布が、目標正規分布Ｌ７２に近づくことが好ましい。
【００７４】
（溶接処理）
つまり、図１に示すように、溶接制御部５００は、適切な溶融深さＤｘのレーザ溶接ができるように当接部３３０に付与されるエネルギー量の多少を、溶融池３５０の発光像の明暗値に基づいてフィードバック制御する。例えば、溶接制御部５００は、レーザ発振器１１０の出力を調整可能に構成されている。溶接制御部５００は、出力調整が可能なレーザ発振器１１０からのレーザ光の出力の強弱を発光像の明暗値に基づいてフィードバック制御する。
【００７５】
溶接制御部５００は、明暗値が、適切な溶融深さＤｘが得られると考えられる目標値よりも明るく変化した（溶融深さＤｘが深くなると考えられる）場合、溶接対象部分に付与するエネルギーを減少させるため、レーザ発振器１１０の出力を低下させるように調整することで、明暗値を目標値へ近づけるように制御する。逆に、溶接制御部５００は、明暗値が、目標値よりも暗く変化した（溶融深さＤｘが浅くなると考えられる）場合、溶接対象部分に付与するエネルギーを増加させるため、レーザ発振器１１０の出力を高めるように調整することで、明暗値を目標値へ近づけるように制御する。
【００７６】
つまり、溶接制御部５００は、動的に変化するレーザ照射箇所の明暗値を目標値に近づけるようにレーザ光の照射されるエネルギー強度を制御することを通じて、レーザ溶接箇所が適切な溶融深さＤｘとなるようにしている。
【００７７】
つまり、図６を参照して、レーザ溶接では、例えば発光像３５０Ｄのように、明暗値が明るければ、溶接位置６３５Ｄに示すように深い溶融深さＤｘで材料の溶接が行われる。しかし、電池容器３００のケース３１０や蓋体３２０はその厚みが薄いため、溶融深さＤｘが規格上限値ＤＨより深くなると貫通孔を生じるおそれがある。また、溶融範囲が広がって溶接に伴うスパッタの飛散が多くなることも好ましくない。一方、発光像３５０Ａ，３５０Ｂのように、明暗値が暗ければ、溶接位置６３５Ａ，６３５Ｂに示すように浅い溶融深さＤｘで材料の溶接が行われる。しかし、ケース３１０と蓋体３２０との溶接に適切な強度や安定性が確保されないおそれがある。そこで、本実施形態では、観測される光である光Ｅ１から抽出される発光像の明暗値が適切な溶融深さであることが期待される明暗値となるように当接部３３０に付与するエネルギー強度が調整される。
【００７８】
また、図１に示すように、当接部３３０の全周の発光像に基づいて全周の明暗値を発光像データ５４２の一部データとして記憶しておく。これにより、ケース３１０と蓋体３２０とが適切な溶融深さで溶接されているか否かを事後的に確認することもできる。
【００７９】
（溶融深さ判定処理）
図１に示すように、溶接制御部５００は、溶融池３５０（図３参照）の発光像が、判定データ５４１の許容範囲、すなわち明暗値のＯＫ領域に入るように照射レーザ光Ｌ２の照射エネルギーを調整しながらレーザ溶接を行う。ところで、１つの電池３０に対して、Ｘ線ＣＴ装置６００でＸ線ＣＴ画像を取得するために要する時間は、レーザ溶接に要する時間よりも長い。一方、同一の部材、同一の形状の電池容器３００のレーザ溶接であれば、「溶融深さ−明暗値関係曲線」のグラフＬ７１（図７参照）が大きく変化することはない。
【００８０】
そこで、溶接制御部５００は、設定されている判定データ５４１を更新されるまで使い続けることでレーザ溶接を行う。これにより、発光像の明暗値は、目標正規分布Ｌ７２（図７参照）のように分布することが期待される。また、当接部３３０の全周が適切に溶接されたか否かの判定が発光像と「溶融深さ−明暗値関係曲線」のグラフＬ７１（図７参照）とに基づいて行われる。全周が適切に溶接されたと判定されれば、電池３０は良品判定され、全周が適切に溶接されていないと判定されれば、電池３０は要再検査品又は不良品とされる。発光像が暗い側のＮＧ領域にあれば溶融深さ（溶け込み）不足であると判定され、発光像が明るい側のＮＧ領域にあれば溶融深さ（溶け込み）過剰であると判定される。
【００８１】
従来、単に抜き取り検査でＮＧ製品が見つかった場合、前回の抜き取り検査までの間に製造された全ての電池３０を再検査したり、破棄したりする必要があった。これに対して、本実施形態によれば、再検査が必要な電池３０や、破棄する必要のある電池３０の数を減らすこと、いわゆる絞り込みをすることができる。
【００８２】
例えば、絞り込みの一例として、Ｘ線ＣＴ画像でＮＧ製品が見つかった場合、このＮＧ製品の発光像と、前回Ｘ線ＣＴ画像を取得した製品の製造以降にレーザ溶接された製品の発光像とを比較して、発光像の態様が合致する発光像を有する製品を抽出することができる。発光像の態様が合致する発光像とは、全周における明暗の分布が同様であるものや、不都合を生じている部分の発光像に合致する発光像を全周のうちのどこか一部に有していることに基づいて特定される。これによれば、抽出された電池３０のみを再検査や破棄等の対象とすることができる。
【００８３】
例えば、絞り込みのもう一例として、判定データ管理装置７００は、更新前の「溶融深さ−明暗値関係曲線」のグラフＬ７１と、今回算出した「溶融深さ−明暗値関係曲線」のグラフＬ７１とを比較して、２つの関係曲線が一致するか否かを判定する。２つの関係曲線が一致するのであれば、前回のＸ線ＣＴ画像の撮影後のＮＧ品は上記例ですべて特定されることになる。一方、２つの関係曲線が一致しない場合、前回のＸ線ＣＴ画像の撮影後に製造された電池３０の発光像を、今回算出した「溶融深さ−明暗値関係曲線」のグラフＬ７１で再度検査する。そして、この再検査でＮＧ品に該当する製品を抽出し、抽出された製品を再検査等行う。一方、前回のグラフＬ７１による検査、及び、今回のグラフＬ７１による検査でいずれも良品と判定される電池３０は、良品であると判定されるため、再検査等を行わないとすることができる。すなわち、再検査の対象とする製品を、ＮＧ製品と同様の発光像を有する製品と、今回算出した「溶融深さ−明暗値関係曲線」のグラフＬ７１でＮＧ品と判定される製品とに限定することができるので再検査等に要する手間等が低減される。
【００８４】
（判定データ更新処理）
次に、図１を参照して、判定データ５４１を更新する動作について説明する。
Ｘ線ＣＴ画像の撮影対象となった電池３０がレーザ溶接されたとき（補正タイミング）の発光像データ５４２を特定する。また、Ｘ線ＣＴ画像の周方向の位置と発光像の周方向の位置とを同期させる。そして、適切な溶融深さＤｘを中央値Ｄｍとするとともに、その中央値Ｄｍに対応する溶接位置のときの明暗値を特定する。なお、電池容器３００の構造や種類等に応じて、適切な溶融深さである中央値Ｄｍ、規格下限値ＤＬ及び規格上限値ＤＨが規定されている。一例として、規格下限値ＤＬは０．１６ｍｍであり、周方向のスライス間隔は最小で５μｍである。
【００８５】
まず、Ｘ線ＣＴ装置６００は、Ｘ線ＣＴ画像から、検査対象の電池３０の周方向の各溶接位置について溶融深さＤｘを測定して、全周が規格下限ＤＬ以上であることを確認する。また、全周における溶融深さＤｘの中央値Ｄｍやばらつき（δ）が適正であることを確認する。これにより、検査対象の電池３０は、まず、抜き取り検査がＯＫであると判定される。こうした判定結果は、状態表示の信号や表示用信号として出力してもよい。
【００８６】
判定データ管理装置７００は、抜き取り検査がＯＫであると判定されたＸ線ＣＴ画像から取得された、中央値Ｄｍに対して−４σの溶融深さＤｘと対応する明暗値、及び＋４σの溶融深さＤｘに対応する明暗値とを算出する。そして、規格上限値ＤＨ及び規格下限値ＤＬに対応する明暗値とを併せて「溶融深さ−明暗値関係曲線」グラフＬ７１を生成して、これを判定データ５４１とする。そして、判定データ管理装置７００は、生成した判定データ５４１で、溶接制御部５００の判定データ５４１を更新する。
【００８７】
なお、中央値Ｄｍに対する−４σから＋４σの範囲は、規格下限値ＤＬと規格上限値ＤＨとの間になることが想定されている。よって、外れる場合、Ｘ線ＣＴ画像で得られた溶融深さＤｘは判定データ５４１の更新に適切ではないデータであると判定される。このように、判定データ管理装置７００は、適切な「溶融深さ−明暗値関係曲線」のグラフＬ７１を生成することができないとき、溶接制御部５００の判定データ５４１を更新しない。または、判定データ管理装置７００は、基準データ７２３に設定されている判定データ５４１や、以前に生成した判定データ５４１で溶接制御部５００の判定データ５４１を更新する。
【００８８】
本実施形態の効果について説明する。
従来、蓋体３２０とケース３１０との間に生じた亀裂であって、外部から確認可能になった状態の亀裂を確認したところで、溶接部分にどのように亀裂が生じたのかを特定することができなかった。また外部からは電池３０の内側で成長している途中の亀裂を確認することは困難である。この点、本願の発明者らは、電池３０の電池容器３００の溶融部３４０についてＸ線ＣＴ画像を撮影することにより、亀裂の発生箇所を特定し、その亀裂を経時的に観察することで亀裂の成長過程と、溶融部３４０との関係を調査することによって、電池３０の亀裂は、境界線Ｌ１ａ（図４（ａ）参照）に沿って形成され、成長することを見出した。また、電池３０の亀裂は、長い境界線Ｌ１ａ（図４（ａ）参照）であるか、短い境界線Ｌ２ａ（図４（ｂ）参照）であるかに係わらず、いずれも境界線に沿って成長することを見出した。仮に、亀裂の成長速度が一定であれば、長い境界線Ｌ１ａを有する電池３０は、短い境界線Ｌ２ａを有する電池３０に比べて、長持ちする蓋然性が高く、電池３０としての信頼性が高められる。
【００８９】
例えば、図５は、応力振幅と耐久回数との関係を境界線の長さの違い毎に示す。溶融形状Ｌ５１のグラフは、本実施形態の溶融部３４０に形成される長い境界線Ｌ１ａを含む境界線Ｌ１０を有する電池３０の場合を示すグラフである。一方、溶融形状Ｌ５２のグラフは、従来の溶融部３４０Ｂに形成される短い境界線Ｌ２ａを含む境界線Ｌ２０を有する電池３０の場合のグラフである。例えば、応力振幅が１０ＭＰａのとき、短い境界線Ｌ２ａを含む溶融形状Ｌ５２の電池３０のサイクル回数は２万回程度である一方、溶融形状Ｌ５１の電池３０のサイクル回数は１００万回程度である。つまり、溶融形状Ｌ５１であるときは、溶融形状Ｌ５２である場合に比べてサイクル回数が、例えば５０倍程度増大して、耐久性が向上することから電池３０としての信頼性が高まる。また例えば、サイクル回数として１００万回を確保しようとすると、溶融形状Ｌ５１では応力振幅が１０ＭＰａ程度に制限される必要がある一方、溶融形状Ｌ５２では応力振幅を３．５ＭＰａ程度に制限する必要がある。つまり、溶融形状Ｌ５１であるとき、溶融形状Ｌ５２である場合に比べて応力振幅を大きくすることができて耐久性が向上するので信頼性が高まる。
【００９０】
以上説明したように、本実施形態の二次電池、電池容器の検査方法及び二次電池の製造方法によれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
（１）溶融部３４０は凸形状であり、その先端部３４１は電池容器３００の内側にある当接部３３０に向いているとともに、その表面部３４２は電池容器３００の外側にあって左右方向いずれかの板厚ｔまで広がることになる。これにより、電池容器３００において溶融部３４０と非溶融部との間に形成される境界線Ｌ１ａを含む境界部分が、板厚ｔ以上の長さ、かつ、直線よりも長くなる弧状になる。よって、強度の低い境界部分であっても長くすることで強度が高められ、破断に要する力や時間が増加することから、溶融部３４０の信頼性が向上するようになる。
【００９１】
（２）凸形状の先端部３４１を通る照射レーザ光Ｌ２の光軸ＬＣ（中心線）が電池容器３００の内側にある当接部３３０に対して０．３ｍｍ以内にあることから先端部３４１から側面部としての側面３１０ｂまでの溶融部３４０と非溶融部との間の境界部分の境界線Ｌ１ａ長さをより長くすることができる。
【００９２】
（３）電池容器３００の内側の当接部３３０から電池容器３００の外側を見た方向に対して溶融部３４０の広がりが９０度未満であるので先端部３４１から側面３１０ｂに到達する溶融部３４０と非溶融部との境界線Ｌ１ａを長くすることができる。
【００９３】
（４）Ｘ線ＣＴ装置６００であれば、撮影条件にかかる規制が緩和されるとともに、撮影に要する時間も従来並に抑えられたかたちでＣＴ画像を取得することができる。例えば、上記特許文献１に記載の評価方法における制約、例えば、電池を水槽の水中に配置することや、超音波センサを電池容器に近づけなければならないことなどの手間を省いたり、簡略化したりすることができる。
【００９４】
（５）境界線Ｌ１ａの長さを長く確保することができる。例えば、所定の長さは、側面を構成する電池容器３００の板厚ｔ又は蓋体３２０の板厚とすることができる。
（６）材料の状態、レーザ光の形状や出力によって明暗値と溶融深さとの関係に変化が生じたとしても、補正タイミングにおける比較によって明暗値と溶融深さとの関係が補正され、この補正された明暗値と溶融深さとの関係によってレーザ光の照射されるエネルギー強度が制御されるようになることからレーザ溶接が好適に行われるようになる。
【００９５】
（７）Ｘ線ＣＴ装置６００を用いることにより、溶融深さを機械的な変形のない非破壊検査によって高い精度で測定することができる。また、切断間隔や切りしろが不要である非破壊検査であれば、溶融部３４０の状態を延びる方向に対して連続的に検査することができる。特に、再凝固により密度変化が変化した範囲をＸ線ＣＴ装置６００で明確に測定することのできることが新たに見出された。Ｘ線ＣＴ装置６００であれば、撮影条件にかかる規制が抑制されるとともに、撮影に要する時間も従来並に抑えられたかたちでＣＴ画像を取得することができる。
【００９６】
（８）当接部３３０の全周に渡る画像の発光像を周方向に連続監視することで、電池容器３００の当接部３３０の不具合であって、所定間隔毎の切断では見落とされるおそれのある不具合であっても、検出することができるようになる。
【００９７】
（９）レーザ光は、トップハット型の対応する照射範囲には平均的にエネルギーを付与して安定的な溶接加工を可能とし、その制御も容易であるとともに、ガウス型の対応する照射範囲の中心部には高いエネルギーによる確実な溶接加工を可能とすることができる。
【００９８】
（その他の実施形態）
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
【００９９】
・上記実施形態では、電池３０について１つの「溶融深さ−明暗値関係曲線」を設ける場合について例示した。しかしこれに限らず、「溶融深さ−明暗値関係曲線」を、ケースの溶接位置毎に設定したり、当接部の全周をいくつかに区分して設けた区間である溶接区間毎に設定したりしてもよい。溶接対象物としての電池容器の溶接位置や溶接区間によって明暗値及び溶融深さとの関係が変化するとしても、それら溶接位置等に明暗値及び溶融深さとの関係が定められているので、各溶接位置等に適切な溶接が行えるようになる。
【０１００】
・上記実施形態では、溶接制御部５００はレーザ発振器１１０の出力を調整する場合について例示した。しかしこれに限らず、溶接対象部分に付与するエネルギーを調整することができるのであれば、溶接制御部はその他の態様で、付与するエネルギーを調整するようにしてもよい。例えば、レーザ出力部の光学系を制御したり、電池までの距離を変更するように制御することでレーザ光の照射される範囲を変化させることによりエネルギー量を調整してもよい。また、レーザ出力部と電池との間の相対速度の制御によりレーザ光の相対速度を変化させることによりエネルギー量を調整するようにしてもよい。つまり、レーザ照射箇所へ付与するエネルギー量の調整によって溶融深さが維持又は変更される。
【０１０１】
・上記構成において、発振レーザ光Ｌ０は、半導体レーザ以外のレーザ光、例えば高輝度なＹＡＧレーザなどのレーザ光であってもよい。
・上記実施形態では、照射レーザ光Ｌ２のエネルギー強度分布Ｄ６の一例がトップハット型＋ガウシアン型である場合について例示した。しかしこれに限らず、レーザ光のエネルギーの強度分布は、主にガウシアン型、主にトップハット型等でもよい。ガウシアン型のレーザを用いる場合、照射範囲が狭くなりエネルギーを集中させやすいことからキーホールの形成に要する時間を短縮させることができるなどレーザ溶接にかかる時間の短縮が可能となる。
【０１０２】
・上記実施形態では、ケース３１０、蓋体３２０はアルミニウム（アルミニウム合金を含む）である場合について例示した。しかしこれに限らず、ケース、蓋体は鉄、銅やステンレスなどの合金などアルミニウム以外の金属材料より構成されていてもよい。アルミニウム以外の金属材料としては、容器として用いることができ、レーザ光により溶接できるものであればよい。これにより、電池のケース及び蓋体についての設計自由度の向上が図られるようになる。
【０１０３】
・上記実施形態では、溶接制御部５００は、溶接処理で動的に変化するレーザ照射箇所の明暗値を判定（間接的には溶融深さを判定）しつつ、付与されるエネルギー量を調整する場合について例示した。しかしこれに限らず、溶接制御部は、１つの電池を溶接した後や当接部の所定の区間を溶接した後、溶接の済んだ箇所の明暗値に基づいて、次の電池の溶接や次区間の溶接をするときに付与するエネルギー強度を調整するようにフィードバック制御をしてもよい。これにより、明暗値の取得や算出の負荷を軽減させることができるようになる。
【０１０４】
・上記実施形態では、ケース３１０の開口部３１０ｃに蓋体３２０が嵌め込まれることで上下方向に延びる当接部３３０が設けられる場合について例示した。しかしこれに限らず、ケース３１０の開口部３１０ｃ周囲の側面端部３１０ａ上に蓋体が被さるように設けられて当接部３３０が水平方向に設けられてもよい。このとき、レーザ溶接は、当接部の延びる方向がレーザの照射方向となるようにレーザを照射させればよい。このとき、ケースの側面が、レーザ溶接された平面を構成し、蓋体の外周部の端部が、レーザ溶接された平面に対する側面を構成することになる。
【０１０５】
・上記実施形態では、電池３０のレーザ溶接が行われたタイミングを補正タイミングとしたが、電池のレーザ溶接が行われた後の所定時間経過後や任意のタイミングを補正タイミングとしてもよい。
【０１０６】
・上記実施形態では、電池容器３００のケース３１０と蓋体３２０とを溶接する場合について例示したが、これに限らず、レーザ溶接を要するものであれば、電池においてケースと本体以外のものがレーザ溶接の対象であってもよい。
【符号の説明】
【０１０７】
３０…電池、１１０…レーザ発振器、２００…レーザ出力部、２５０…集光レンズ、２６０…コリメートレンズ、２６１…強度分布変換器、３００…電池容器、３１０…ケース、３１０ａ…側面端部、３１０ｂ…側面、３１０ｃ…開口部、３２０…蓋体、３２０ａ…表面、３２０ｂ…外周部、３３０…当接部、３３１…残り部分、３４０…溶融部、３４０Ｂ…溶融部、３４１…先端部、３４２…表面部、３５０…溶融池、３５０Ａ…発光像、３５０Ａ−３５０Ｄ…発光像、３５０Ｂ…発光像、３５０Ｃ…発光像、３５０Ｄ…発光像、４００…分光器、４４０…撮像部、５００…溶接制御部、５１０…画像取得部、５２０…発光像抽出部、５３０…溶融深さ判定部、５４０…記憶部、５４１…判定データ、５４２…発光像データ、６００…Ｘ線ＣＴ装置、６１０…撮影部、６１１…試料台、６２０…撮影制御部、６３０…記憶部、６３５Ａ…溶接位置、６３５Ａ−６３５Ｄ…溶接位置、６３５Ｂ…溶接位置、６３５Ｄ…溶接位置、７００…判定データ管理装置、７１０…判定制御部、７１１…ＣＴ判定部、７１２…判定データ更新部、７２０…記憶部、７２１…発光像データ、７２２…ＣＴ像データ、７２３…基準データ、α…角度、ｔ…板厚、Ｄａ〜Ｄｄ…溶融深さ、Ｄｘ…溶融深さ、Ｅ１…光、Ｗ…ケース側幅、Ｌ０…発振レーザ光、Ｌ１…平行光、Ｌ２…照射レーザ光、Ｌ３…変換レーザ光。
【図１】
2020004646.tif 000003
【図２】
2020004646.tif 000004
【図３】
2020004646.tif 000005
【図４】
2020004646.tif 000006
【図５】
2020004646.tif 000007
【図６】
2020004646.tif 000008
【図７】
2020004646.tif 000009
【図８】
2020004646.tif 000010