(57)【要約】【課題】角型形状の密閉型電池のケースに設けられた開口部の周縁に封止蓋部材を過不足なく溶接して当該開口部を封止した構造を有する密閉型電池を提供すること。【解決手段】本発明により提供される密閉型電池では、矩形状ケース面（２２）に形成された注液口（５０）を塞ぐように封止蓋部材（６０）が取り付けられ、該注液口の周縁に該封止蓋部材が溶接されることによって該注液口の封止が実現されており、ここで前記封止蓋部材と前記注液口周縁部分との溶接は、前記矩形状ケース面の長辺側に面する部位（Ｄ）における溶接深さが該矩形状ケース面の短辺側に面する部位（Ｓ）における溶接深さよりも深くなるように行われていることを特徴とする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極および負極を構成する扁平形状の電極体と該電極体を収容する密閉された角型ケースとを備える密閉型電池であって、
前記角型ケースは前記扁平形状電極体に対応する扁平な形状に形成されており、該ケースにおける該扁平形状電極体の幅広面に対向するケース幅広面に隣接するいずれかの矩形状ケース面には、少なくとも一つの開口部が形成されており、
前記開口部には該開口部を塞ぐように封止蓋部材が取り付けられ、該開口部の周縁に該封止蓋部材が溶接されることによって該開口部の封止が実現されており、
ここで前記封止蓋部材と前記開口部周縁部分との溶接は、前記矩形状ケース面の長辺側に面する部位における溶接深さが該矩形状ケース面の短辺側に面する部位における溶接深さよりも深くなるように行われていることを特徴とする、密閉型電池。
【請求項２】
前記開口部は、前記矩形状ケース面の表面から凹んだ凹部と該凹部の中心部分に形成されたケース内外に通じる貫通孔とから構成されており、
前記封止蓋部材は、少なくともその一部が前記開口部の凹部に嵌め込まれて配置されており、
ここで前記封止蓋部材の前記凹部に嵌め込まれた部分における周縁と、該周縁に接する前記矩形状ケース面の前記凹部の外周部分とが互いに溶接されていることを特徴とする、請求項１に記載の密閉型電池。
【請求項３】
前記溶接深さが相対的に深い前記矩形状ケース面の長辺側に面する部位は、前記開口部の中心から該長辺への仮想垂線を引いた場合の該仮想垂線の両側４５°またはそれ以上の角度ずつの合計９０°またはそれ以上の範囲に属する部位として規定され、且つ、
前記溶接深さが相対的に浅い前記矩形状ケース面の短辺側に面する部位は、前記開口部の中心から該短辺への仮想垂線を引いた場合の該仮想垂線の両側４５°またはそれ以下の角度ずつの合計９０°またはそれ以下の範囲に属する部位として規定されることを特徴とする、請求項１または２に記載の密閉型電池。
【請求項４】
前記封止蓋部材と前記開口部周縁部分との溶接は、前記封止蓋部材の全周に亘ってビームを照射していくビーム溶接により行われており、
ここで前記ビーム照射による溶接に基づき前記封止蓋部材の全周に形成された一続きの溶接ビードにおいて、該ビーム照射による溶接開始時期に形成された該ビードの先端領域と該溶接の終末時期に形成された該ビートの終端領域の重なり合った部分が、前記矩形状ケース面の短辺側に面する部位に形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の密閉型電池。
【請求項５】
前記開口部は前記電池ケース内に電解液を注入するための注液口であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の密閉型電池。
【請求項６】
リチウム二次電池を構成することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の密閉型電池。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の密閉型電池を備える車両。
【請求項８】
正極および負極を構成する扁平形状の電極体と、該扁平形状電極体に対応する扁平な形状に形成され該電極体を収容する角型ケースとを備え、該ケースにおける該扁平形状電極体の幅広面に対向するケース幅広面に隣接するいずれかの矩形状ケース面に少なくとも一つの開口部が形成され、該開口部に該開口部を塞ぐように封止蓋部材が取り付けられた構成の密閉型電池を製造する方法であって、
前記開口部の周縁に前記封止蓋部材を溶接することによって該開口部を封止することを包含し、
ここで前記封止蓋部材と前記開口部周縁部分との溶接を、前記矩形状ケース面の長辺側に面する部位における溶接深さが該矩形状ケース面の短辺側に面する部位における溶接深さよりも深くなるように行うことを特徴とする、密閉型電池製造方法。
【請求項９】
前記開口部は、前記矩形状ケース面の表面から凹んだ凹部と該凹部の中心部分に形成されたケース内外に通じる貫通孔とから構成されており、
ここで前記封止蓋部材を少なくともその一部が前記開口部の凹部に嵌め込んで配置し、
前記封止蓋部材の前記凹部に嵌め込まれた部分における周縁と、該周縁に接する前記矩形状ケース面の前記凹部の外周部分とを互いに溶接することを特徴とする、請求項８に記載の密閉型電池製造方法。
【請求項１０】
前記溶接深さが相対的に深い前記矩形状ケース面の長辺側に面する部位を、前記開口部の中心から該長辺への仮想垂線を引いた場合の該仮想垂線の両側４５°またはそれ以上の角度ずつの合計９０°またはそれ以上の範囲に属する部位として規定し、且つ、
前記溶接深さが相対的に浅い前記矩形状ケース面の短辺側に面する部位を、前記開口部の中心から該短辺への仮想垂線を引いた場合の該仮想垂線の両側４５°またはそれ以下の角度ずつの合計９０°またはそれ以下の範囲に属する部位として規定することを特徴とする、請求項８または９に記載の密閉型電池製造方法。
【請求項１１】
前記封止蓋部材と前記開口部周縁部分との溶接を、前記封止蓋部材の全周に亘ってビームを照射していくビーム溶接によって実行し、
ここで前記ビーム照射による溶接に基づき前記封止蓋部材の全周に形成された一続きの溶接ビードにおいて、該ビーム照射による溶接開始時期に形成された該ビードの先端領域と該溶接の終末時期に形成された該ビートの終端領域の重なり合った部分が、前記矩形状ケース面の短辺側に面する部位に形成されるように前記ビーム溶接を行うことを特徴とする、請求項８〜１０のいずれかに記載の密閉型電池製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は密閉型電池の構造に関し、詳しくは、電池ケースの一部に形成された開口部を塞ぐ封止蓋部材が該開口部の周縁部に溶接されてなる封止構造と該封止構造を有する電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池その他の種類の密閉型の二次電池は、車両搭載用電源あるいはパソコンや携帯端末等の電源として重要性が高まっている。特に、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン電池を構成する密閉型電池は、車両搭載用の高出力電源として好ましく用いられるものとして期待されている。
かかる密閉型電池の一例として、正極電極と負極電極とをセパレータを介して捲回した捲回電極体を拉げさせて扁平形状にしたもの（或いはシート状の正極電極、負極電極及びセパレータを積層して成る扁平な積層電極体でもよい。）を、対応する扁平な角型形状の金属製電池ケースに収容し、次いでケース開口面に蓋をして封口（密閉）することにより構成される角型形状の密閉型電池が挙げられる。
通常、この種の密閉型電池には、上記電極体を収容するための開口面とは異なる少なくとも一つの開口部が形成されている。かかる開口部の典型例として電解液の注液口が挙げられる。即ち、この種の密閉型電池では、電極体を収容して上記ケース開口面を封口した後、注液口から所定の電解液をケース内に注入する。そして電解液の注入完了後、当該開口部（注液口）に蓋部材を取り付け、典型的にはレーザービーム溶接で開口部周縁に蓋部材を溶接することによって当該開口部（注液口）を封止している。特許文献１及び２には、電池ケースの注液口周縁に所定形状の蓋部材（封口部材）を溶接することによって注液口を封止することに関する従来技術の一例がそれぞれ記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３２４１０８号公報
【特許文献２】特開２０００−２１４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記注液口のような開口部は、電池製造プロセスの過程で封止された後、換言すれば密閉型電池（商品）が構築された後は、永久的に当該封止が維持されている必要がある。このため、開口部を塞ぐための蓋状部材（以下「封止蓋部材」という。）を当該開口部周縁に溶接するにあたっては、溶接量を適当に制御することが重要となる。すなわち、溶接量が少なすぎると、封止蓋部材と開口部周縁との境界に隙間が生じて溶接不良の要因となり好ましくない。一方、溶接量が多すぎるとエネルギーコストの無駄であるとともに溶接時の熱によってケース本体やケース内の電池構成部品（電極体等）に悪影響を及ぼす虞があるため好ましくない。また、溶接量を適当に制御することに関しては、当該電池の使用時において発生し得るケースの形態変化も考慮することが重要である。
例えば、リチウムイオン電池を構成する密閉型電池の場合、密閉された電池ケース内で何らかの原因でガスが発生した際に電池ケースが外方に膨らむことが生じ得るが、このような場合にも上記封止状態が維持され得るように封止蓋部材と開口部周縁とが溶接されており、しかも上記溶接時の熱による影響が大きくなるような無駄で過剰な溶接量とはならないように溶接量を制御することが重要である。しかし、上記特許文献に記載されるような従来技術では、そのような配慮はなされていない。
【０００５】
そこで本発明は、上述した従来の課題を解決するべく創出された発明であり、その目的とするところは、上述したような角型形状の密閉型電池のケースに設けられた開口部の周縁に封止蓋部材を過不足なく溶接して当該開口部を封止した構造を有する密閉型電池を提供することである。また、そのような密閉型電池を提供するために、電池ケースに設けられた開口部の周縁に封止蓋部材を過不足なく溶接して当該開口部を封止する方法と該方法を実施して所望の密閉型電池を製造する方法を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によって提供される一つの態様の電池は、正極および負極を構成する扁平形状の電極体と該電極体を収容する密閉された角型ケースとを備える密閉型電池である。上記角型ケースは上記扁平形状電極体に対応する扁平な形状に形成されている。また、該ケースにおける該扁平形状電極体の幅広面に対向するケース幅広面に隣接するいずれかの矩形状ケース面（即ち、一対の長辺と一対の短辺とにより構成される長方形状のケース面）には少なくとも一つの開口部が形成されている。その開口部には該開口部を塞ぐように封止蓋部材が取り付けられ、該開口部の周縁に該封止蓋部材が溶接されることによって該開口部の封止が実現されている。
そして、ここで開示される密閉型電池では、上記封止蓋部材と上記開口部周縁部分との溶接は、上記矩形状ケース面の長辺側に面する部位における溶接深さが該矩形状ケース面の短辺側に面する部位における溶接深さよりも深くなるように行われていることを特徴とする。
【０００７】
かかる構成の密閉型電池は、上記形状の角型ケースを備えるとともに、その幅広面以外の矩形状ケース面（例えば、電極体収容後のケース本体の開口面を塞ぐ矩形プレート状のケース蓋により構成される面）に開口部を有し、且つ、該開口部を封止蓋部材が封止する封止構造を溶接により実現する形態において、上記矩形状ケース面の長辺側に面する部位における溶接深さ（即ち溶接部位における表面（典型的にはビードの表面）から溶接により組織に変化がみられる部分の底までの深さをいう。）が該矩形状ケース面の短辺側に面する部位における溶接深さよりも深くなるように部位毎に溶接量（特に深さ方向における溶接の程度：溶け込み深さ）を異ならせていることを特徴とする。
【０００８】
本発明者は、矩形状ケース面に開口部（典型的には注液口）を形成し、該開口部の周縁に封止蓋部材を溶接する場合において、構築された電池の充放電時に何らかの原因でケース内圧が上昇してケースが外方に膨らむ場合に生じる応力の発生状況について検討した。その結果、何らかの原因でケース内圧が上昇してケースが外方に膨らむような場合に、矩形状ケース面の長辺に沿う方向（長軸方向）には応力が集中し難く、反対に、矩形状ケース面の短辺に沿う方向（短軸方向）には応力が集中しやすいことを解明した（後述する図８〜９参照）。
このことにより、ここで開示される密閉型電池では、上記応力集中が生じる部位（即ち矩形状ケース面の短辺に沿う方向（短軸方向）に存在する矩形状ケース面の長辺側に面する部位）において、充分な溶接深さを確保し、その一方、上記応力が集中し難い部位（即ち矩形状ケース面の長辺に沿う方向（長軸方向）に存在する矩形状ケース面の短辺側に面する部位）においては、相対的に溶接深さを低減して無意味な過剰溶接を回避している。
このように本発明によると、上述した角型形状の密閉型電池のケースに設けられた開口部の周縁に封止蓋部材を過不足なく溶接することが実現される。このため、エネルギーコストの無駄を省き、過剰溶接時の過剰発熱が電池構成部材（ケース本体、電極体、電解質等）に及ぼす悪影響を未然に防止し、信頼性の高い密閉型電池を提供することができる。
【０００９】
ここで開示される密閉型電池の好ましい一態様では、上記開口部は上記矩形状ケース面の表面から凹んだ凹部と該凹部の中心部分に形成されたケース内外に通じる貫通孔とから構成されている。また、上記封止蓋部材は、少なくともその一部が上記開口部の凹部に嵌め込まれて配置されている。そして、上記封止蓋部材の上記凹部に嵌め込まれた部分における周縁と、該周縁に接する上記矩形状ケース面の上記凹部の外周部分とが互いに溶接されていることを特徴とする。
かかる態様の密閉型電池によると、より安定して封止蓋部材を溶接することができる。
【００１０】
また、ここで開示される密閉型電池の好ましい他の一態様では、上記溶接深さが相対的に深い上記矩形状ケース面の長辺側に面する部位は、上記開口部の中心から該長辺への仮想垂線を引いた場合の該仮想垂線の両側４５°またはそれ以上の角度ずつの合計９０°またはそれ以上の範囲に属する部位として規定される。且つ、上記溶接深さが相対的に浅い上記矩形状ケース面の短辺側に面する部位は、上記開口部の中心から該短辺への仮想垂線を引いた場合の該仮想垂線の両側４５°またはそれ以下の角度ずつの合計９０°またはそれ以下の範囲に属する部位として規定される。
かかる態様の密閉型電池によると、上記ケース内圧上昇時のケースの外方への膨らみに起因する応力の発生に好適に対応した溶接深さの制御が実現されている。
【００１１】
また、ここで開示される密閉型電池の好ましい他の一態様では、上記封止蓋部材と上記開口部周縁部分との溶接は、上記封止蓋部材の全周に亘ってビームを照射していくビーム溶接により行われている。そして、上記ビーム照射による溶接に基づき上記封止蓋部材の全周に形成された一続きの溶接ビード（即ち溶接痕）において、該ビーム照射による溶接開始時期に形成された該ビードの先端領域と該溶接の終末時期に形成された該ビートの終端領域の重なり合った部分（即ちビーム照射のオーバーラップ部分）が、上記矩形状ケース面の短辺側に面する部位に形成されていることを特徴とする。
このようにビーム溶接（典型的にはレーザービーム溶接）におけるビームがオーバーラップする部分（即ち溶接の度合いが比較的不安定になり得る部分）を上記応力集中が生じ難い部位である上記矩形状ケース面の短辺側に面する部位におくことにより、ケース内圧上昇時に応力が集中する部位である上記矩形状ケース面の長辺側に面する部位の充分な溶接を安定的に行うことができる。
【００１２】
好ましくは、記開口部は上記電池ケース内に電解液を注入するための注液口である。本発明によると、上記ケース内圧が上昇した際に注液口が不用意に開放されないことを保証する注液口周縁と封止蓋部材との溶接を過不足無く行うことができる。
また、好ましくは、本発明は、ここで開示される密閉型電池として、リチウム二次電池（典型的にはリチウムイオン電池）を構成する電池を提供する。リチウム二次電池は、電池ケース内部においてガスが発生してケース内圧が上昇し易く、本発明を適用する対象として好適である。
【００１３】
ここで開示される密閉型電池は、溶接にかかるエネルギーコストを削減しつつ過不足のない溶接により開口部を確実に封止することを実現した開口部（例えば注液口）封止構造を備えており、特に自動車等の車両に搭載されるモーター（電動機）用電源として好適に使用することができる。従って本発明は、ここで開示されるいずれかの密閉型電池（典型的には当該密閉型電池複数個が相互に電気的に接続された組電池）を電源として備える車両（典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車）を提供する。
【００１４】
また、本発明は他の側面として、ここで開示される電池を製造する方法を提供する。即ち、ここで開示される製造方法は、
正極および負極を構成する扁平形状の電極体と、該扁平形状電極体に対応する扁平な形状に形成され該電極体を収容する角型ケースとを備え、該ケースにおける該扁平形状電極体の幅広面に対向するケース幅広面に隣接するいずれかの矩形状ケース面に少なくとも一つの開口部が形成され、該開口部に該開口部を塞ぐように封止蓋部材が取り付けられた構成の密閉型電池を製造する方法であって、上記開口部の周縁に上記封止蓋部材を溶接することによって該開口部を封止することを包含し、ここで上記封止蓋部材と上記開口部周縁部分との溶接を、上記矩形状ケース面の長辺側に面する部位における溶接深さが該矩形状ケース面の短辺側に面する部位における溶接深さよりも深くなるように行うことを特徴とする方法である。
【００１５】
また、ここで開示される好ましい一態様の製造方法では、上記開口部は、上記矩形状ケース面の表面から凹んだ凹部と該凹部の中心部分に形成されたケース内外に通じる貫通孔とから構成されており、ここで上記封止蓋部材を少なくともその一部が上記開口部の凹部に嵌め込んで配置し、上記封止蓋部材の上記凹部に嵌め込まれた部分における周縁と、該周縁に接する上記矩形状ケース面の上記凹部の外周部分とを互いに溶接することを特徴とする。
また、さらに好ましい一態様の製造方法では、上記溶接深さが相対的に深い上記矩形状ケース面の長辺側に面する部位を、上記開口部の中心から該長辺への仮想垂線を引いた場合の該仮想垂線の両側４５°またはそれ以上の角度ずつの合計９０°またはそれ以上の範囲に属する部位として規定し、且つ、
上記溶接深さが相対的に浅い上記矩形状ケース面の短辺側に面する部位を、上記開口部の中心から該短辺への仮想垂線を引いた場合の該仮想垂線の両側４５°またはそれ以下の角度ずつの合計９０°またはそれ以下の範囲に属する部位として規定することを特徴とする。
【００１６】
また、ここで開示される好ましい他の一態様の製造方法では、上記封止蓋部材と上記開口部周縁部分との溶接を、上記封止蓋部材の全周に亘ってビームを照射していくビーム溶接によって実行する。そして、上記ビーム照射による溶接に基づき上記封止蓋部材の全周に形成された一続きの溶接ビードにおいて、該ビーム照射による溶接開始時期に形成された該ビードの先端領域と該溶接の終末時期に形成された該ビートの終端領域の重なり合った部分が、上記矩形状ケース面の短辺側に面する部位に形成されるように上記ビーム溶接を行うことを特徴とする。
上述したような製造方法によって、ここで開示される封止構造を備えた密閉型電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一実施形態に係る密閉型電池を模式的に示す斜視図である。
【図２】一実施形態に係る電極体および電極端子を示す模式的側面図である。
【図３】一実施形態に係る密閉型電池の矩形状ケース面（ケース蓋体）に設けられた開口部（注液口）の封止構造を模式的に示す平面図である。
【図４】一実施形態に係る密閉型電池の矩形状ケース面（ケース蓋体）に設けられた開口部（注液口）の封止構造を模式的に示す断面図である。
【図５】図３における一部破断のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図３における一部破断のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】一実施形態に係る開口部（注液口）の周縁と封止蓋部材との溶接において溶接深さの異なる部位を説明する平面図である。
【図８】ケース内圧の上昇時に、矩形状ケース面の短辺に沿う方向（短軸方向）に当該ケース面が外方に膨らむ（湾曲する）状態を模式的に説明する図である。
【図９】ケース内圧の上昇時に、矩形状ケース面の長辺に沿う方向（長軸方向）に当該ケース面が外方に膨らむ（湾曲する）状態を模式的に説明する図である。
【図１０】開口部（注液口）の周縁と封止蓋部材とをビーム溶接する場合の好適な実施形態を模式的に説明する図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る密閉型電池を搭載した車両を模式的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施形態を図面を参照しつつ説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄（例えば電極体の構築方法や当該電極体を構築するために使用する材料、ビーム溶接を行う場合の条件等）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
特に限定することを意図したものではないが、以下では捲回タイプの電極体（以下「捲回電極体」という。）と非水電解液とを角形（箱形）のケースに収容した形態の密閉型リチウム二次電池（リチウムイオン電池）を例として説明する。なお、各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。また、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化する。
【００１９】
本実施形態に係るリチウムイオン電池１０は、図２に示すような扁平形状の捲回電極体３０が、図示しない液状電解質（電解液）とともに、捲回電極体３０の形状に対応する図１に示すような扁平な角型形状の電池ケース（即ち外装容器）２０に収容された構成を有する。
ケース２０は、一端（本実施形態に係る電池１０の通常の使用状態における上側の端部に相当する。）に開口部を有する箱形（すなわち有底四角筒状）のケース本体２１と、その開口部に取り付けられて該開口部を塞ぐ矩形状プレート部材からなる蓋体（ケース構成部品）２２とから構成される。かかる蓋体２２がケース本体２１の開口部周縁に溶接されることにより、扁平形状の捲回電極体３０の幅広面に対向する一対のケース幅広面２３と、該ケース幅広面２３に隣接する４つの矩形状ケース面２２，２４（即ち、そのうちの一つの矩形状ケース面は蓋体２２により構成される。）との六面体形状のケース２０が構成される。特に制限するものではないが、この種の角型電池の六面体形状ケースの好適なサイズとして、ケース本体２１及び蓋体２２の長辺側の長さ：約８０〜１５０ｍｍ（ここでは約１１０ｍｍ）、ケース本体２１及び蓋体２２の短辺側の長さ（即ちケースの厚み）：約１０〜２５ｍｍ（ここでは約１４ｍｍ）、ケース本体２１の高さ：約７０〜１２０ｍｍ（ここでは約９０ｍｍ）を例示することができる。
【００２０】
ケース２０の材質は、従来の密閉型電池で使用されるものと同じであればよく、特に制限はない。軽量で熱伝導性の良い金属材料を主体に構成されたケース２０が好ましく、このような金属製材料としてアルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルめっき鋼等が例示される。本実施形態に係るケース２０（具体的には本体２１および蓋体２２）はアルミニウム若しくはアルミニウムを主体とする合金によって構成されている。
また、ケース２０（本体２１および蓋体２２）の厚みは、特に限定されないが、車載用の密閉型電池を構成する場合、０．３ｍｍ〜２ｍｍ程度が適当であり、０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度（ここでは約０．８ｍｍ〜０．９ｍｍ）が好ましい。
【００２１】
図１及び図３に示すように、蓋体（矩形状ケース面）２２には、外部接続用の正極端子１４および負極端子１６が固定されている。それらの電極端子１４，１６の一端（外側端）はケース（蓋体２２）の外方に突出しており、他端（内側端）は電極体３０の正極３２および負極３４とそれぞれ電気的に接続されている。
蓋体（矩形状ケース面）２２の電極端子１４，１６の間に位置する部分の幅方向の中央部には、ケース２０の内圧が所定レベル（例えば設定開弁圧０．３〜１．０ＭＰａ程度）以上に上昇した場合に該内圧を開放するように構成された薄肉の安全弁４０と、本実施形態に係る開口部としての注液口５０が形成されている。注液口５０には封止蓋部材６０が被せられ、さらに該封止蓋部材６０が該注液口５０の周縁に溶接されている。このことにより、該注液口５０の封止（密閉）が行われている。かかる封止構造の詳細については後述する。
【００２２】
図２に示すように、捲回電極体３０は通常のリチウムイオン電池の捲回電極体と同様、長尺シート状の正極（正極シート）３２および負極（負極シート）３４を計二枚の長尺シート状のセパレータ（セパレータシート）３６とともに積層して長手方向に捲回し、次いで得られた捲回体を側面方向から押しつぶして拉げさせることによって作製される。具体的には、正極シート３２と負極シート３４とは幅方向に位置をややずらしてセパレータシートの幅方向の一端および他端から該シート３２，３４の幅方向の一端がそれぞれはみ出すように積層された状態で捲回される。その結果として、捲回電極体３０の捲回軸方向の一方および他方の端部には、正極シート３２の幅方向の一端が捲回コア部３１（すなわち正極シート３２と負極シート３４とセパレータシートとが密に捲回された部分）から外方にはみ出した部分と、負極シート３４の幅方向の一端が捲回コア部３１から外方にはみ出した部分とがそれぞれ形成されている。該はみ出し部に電極端子１４，１６が結合される。
【００２３】
かかる捲回電極体３０を構成する材料および部材自体は、従来のリチウムイオン電池に備えられる電極体と同様でよく、特に制限はない。例えば正極シート３２は、長尺状の正極集電体（例えばアルミニウム箔）の上に正極活物質層が形成された構成であり得る。この正極活物質層の形成に用いる正極活物質としては、従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定なく使用することができる。好適例として、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２等のリチウム遷移金属酸化物が挙げられる。負極シート３４は、長尺状の負極集電体（例えば銅箔）の上に負極活物質層が形成された構成であり得る。この負極活物質層の形成に用いる負極活物質としては、従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定なく使用することができる。好適例として、グラファイトカーボン、アモルファスカーボン等の炭素系材料、リチウム遷移金属酸化物、リチウム遷移金属窒化物等が挙げられる。上記セパレータシートの好適例としては、多孔質ポリオレフィン系樹脂で構成されたものが挙げられる。
【００２４】
液状電解質（電解液）としては、従来からリチウムイオン電池に用いられる非水電解液と同様のものを特に限定なく使用することができる。かかる非水電解液は、典型的には、適当な非水溶媒に支持塩を含有させた組成を有する。上記非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン等からなる群から選択された一種または二種以上を用いることができる。また、上記支持塩としては、例えば、ＬｉＰＦ６，ＬｉＢＦ４，ＬｉＡｓＦ６，ＬｉＣＦ３ＳＯ３，ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３，ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２，ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３等のリチウム塩を用いることができる。本実施形態では、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶媒（例えば質量比１：１）にＬｉＰＦ６を約１ｍｏｌ／リットルの濃度で含有させた電解液を用いている。なお、電解液の代わりに固体状やゲル状の電解質を採用してもよい。
【００２５】
上記のような構成の各部材を備えるリチウムイオン電池１０を製造する好適な一態様につき簡単に説明する。
まず、正負の電極端子１４，１６の外側端を蓋体２２から外方に突出させて、該端子１４，１６を蓋体２２に固定する。それらの端子１４，１６の内側端を、捲回電極体３０の正極３２および負極３４に接続（例えば溶接）することにより、蓋体２２と電極体３０とを結合する。そして、蓋体２２に結合された電極体３０をケース本体２１の開口部から内部に収めるようにして該開口部に蓋体２２を被せ、蓋体２２とケース本体２１との合わせ目を例えば電子ビームやレーザービームを照射するビーム溶接（典型的にはレーザービーム溶接）により封止する。
次いで、注液口（開口部）５０からケース２０内に電解液を注入する。その後、注液口５０に封止蓋部材（キャップ）６０を被せて溶接することにより注液口５０を封止する。
このようにして密閉型リチウムイオン電池１０を製造（構築）することができる。なお、電池の構築プロセス自体は本発明を特徴付けるものではないため、これ以上の詳細な説明は省略する。以下、本実施形態に係る注液口５０の封止構造について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２６】
図４は、図３に示す注液口５０とその周縁部位の構造を示す断面図である。この図に示すように、本実施形態に係る開口部である注液口５０は、本実施形態に係る電池ケース２０における矩形状ケース上面に相当する蓋体２２の中央寄りに形成された該蓋体２２の外表面から円形に凹んだ凹部５２と、該凹部５２の中心部分に形成されたケース内外に通じる貫通孔５１とから構成されている。凹部５２の内底面のうち貫通孔５１に接する周縁部分５２Ａは全周に亘って肉厚に形成されており、該肉厚部分５２Ａと、凹部５２の側壁との間に後述する封止蓋部材６０の一部を配置する装着溝５２Ｂが環状に形成されている。蓋体２２の表面の凹部５２の外周部分には、凹部５２と同心円状に環状溝５８が形成されている。
なお、ケース（ここでは蓋体２２）の表面からの凹部５２の深さは、特に限定されないが、ケース（蓋体）の肉厚の概ね１／３〜１／２程度が好ましい（ここでは例えば０．４ｍｍ）。また、特に限定するものではないが、本実施形態に係る凹部５２の直径は概ね７〜８ｍｍである。
【００２７】
一方、本実施形態に係る封止蓋部材６０は、図１及び図４に示すように、円形の鉢（深皿）状に形成された本体部６４と、該本体部６４の周縁から外方に延伸する取付フランジ部６２とから構成されるハット形状に形成された部材である。特に限定するものではないが、本実施形態に係る封止蓋部材６０の直径は凹部５２の直径に対応して概ね７〜８ｍｍであり、本体部６４の直径は概ね５〜６ｍｍである。
而して、図４に示すように、封止蓋部材６０は、上記凹部５２（詳しくは装着溝５２Ｂ）に取付フランジ部６２が嵌め込まれるようにして注液口５０上に配置される。なお、図４に示すように、本実施形態においては、凹部５２に装着された際の封止蓋部材６０の取付フランジ部６２の上面と、蓋体（矩形状ケース面）２２の凹部５２周縁の上面とが面一（同じ高さ）になるように設計されている。このことによって、精度のよい信頼性の高い溶接を行うことができる。
そして、封止蓋部材６０の取付フランジ部６２における周縁と、該周縁に接する蓋体２２の凹部５２の外周部分とを全周に亘って互いに溶接する。このことによって、注液口５０（即ち上記貫通孔５１）を封止蓋部材６０によって完全に封止（密閉）することができる。
なお、封止蓋部材６０の肉厚は、特に限定されないが、ケース（蓋体２２）の肉厚の概ね１／３〜１／２程度（例えば０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ）が好ましい。特に取付フランジ部６２は凹部５２に嵌り込んだ際に上記のように面一となることが好ましいため、凹部５２深さと同等の肉厚が好ましい（ここでは例えば０．４ｍｍ）。
【００２８】
次に、本実施形態に係る溶接の態様について図面を参照しつつ説明する。図３におけるＶ−Ｖ線断面図である図５ならびにＶI−ＶＩ線断面図である図６に示すように、本実施形態においては、上述したように溶接深さ（溶け込み深さ）を部位毎に異ならせており、充分でありながら過不足のないエネルギーコストに優れる溶接を実現している。
具体的には、図５と図６との比較から明らかなように、図３のＶ−Ｖ線断面で示す部位（領域）、換言すれば蓋面（矩形状ケース面）２２の短辺側に面する部位における溶接部７２は、その溶接深さ（溶け込み深さ）が相対的に浅くなるように形成されている。他方、図３のＶＩ−ＶＩ線断面で示す部位（領域）、換言すれば蓋面（矩形状ケース面）２２の長辺側に面する部位における溶接部７４は、その溶接深さ（溶け込み深さ）が相対的に深くなるように形成されている。
【００２９】
好ましくは、図７に示すように、溶接深さ（溶け込み深さ）を相対的に深くする部位（領域）は、注液口（開口部）５０の中心から蓋体（矩形状ケース面）２２の両方の長辺に仮想垂線Ｌ１を引いた場合の該仮想垂線Ｌ１の両側４５°またはそれ以上の角度ずつの合計９０°またはそれ以上の角度範囲（ここでは９０°）に属する図中符号Ｄで示す溶接領域（部位）として規定することができる。また、溶接深さ（溶け込み深さ）を相対的に浅くする部位（領域）は、注液口（開口部）５０の中心から蓋体（矩形状ケース面）２２の両方の短辺に仮想垂線Ｌ２を引いた場合の該仮想垂線Ｌ２の両側４５°またはそれ以下の角度ずつの合計９０°またはそれ以下の角度範囲（ここでは９０°）に属する図中符号Ｓで示す溶接領域（部位）として規定することができる。なお、上記Ｓ領域とＤ領域は、溶接深さの好ましい領域を大まかに示すものであって、その境界を厳密に制限するものではない。例えば、Ｓ領域とＤ領域の境界付近は図５に示す溶接部位（浅い）７２と図６に示す溶接部位（深い）７４の間の中間的な溶接深さであってもよい。また、Ｄ領域の角度範囲（各９０°以上）とＳ領域の角度範囲（各９０°以下）との割合は、ケースの形状に応じて異なり得る。典型的には、Ｄ領域の角度範囲は、長辺に面する両方向に９０°以上１２０°以下に設定され得、Ｓ領域の角度範囲は、短辺に面する両方向に６０°以上９０°以下に設定され得る。
以下、図５と図６に示す夫々の部位において上記のように溶接深さを異ならせる理由を図面を参照しつつ説明する。
【００３０】
図８は蓋体（矩形状ケース面）２２の短辺に沿う方向（短軸方向）の模式的断面図であり、図９は蓋体（矩形状ケース面）２２の長辺に沿う方向（長軸方向）の模式的断面図である。なお、これらは説明図であり、図中の各部材の縮尺や形状を正確に示す必要がないため上述した各図面に記載のものと一致させていない。
本実施形態に係る電池が例えば充放電時に何らかの原因によりケース２０内でガスが発生してケース内圧が高まった場合には、図８の下部に記載のとおり、蓋体２２は短辺に沿う方向に大きく湾曲し、ケース外方に大きく膨れる傾向にある。このような湾曲が発生すると、蓋体（矩形状ケース面）２２の短辺に沿う方向（短軸方向）にある溶接部、つまり蓋体２２の長辺側に面する部位（即ち図７のＤ領域）には比較的大きい応力集中が生じる。従って、この部位（領域）においては、充分な溶接量、具体的には溶接深さ（溶け込み深さ）を確保した溶接を行うことが望まれる。
【００３１】
他方、図９の下部に記載のとおり、何らかの原因によりケース２０内でガスが発生してケース内圧が高まった場合において蓋体２２の長辺に沿う方向への湾曲の程度は、上述した短辺に沿う方向の湾曲ほどには大きくない。結果、当該方向への応力集中は生じ難い。このため、蓋体２２の長辺側に面する部位（図７のＤ領域）で行われるほどの溶接深さは蓋体２２の短辺側に面する部位（図７のＳ領域）では必要なく、より浅い溶接深さで充分である。
このように矩形状のケース面に設けられた開口部の周縁に封止蓋部材を溶接する場合の溶接量（溶接深さ）を、ケース内圧上昇時の当該ケース面の変形（湾曲）の程度に応じて長辺に面する側（典型的には上記Ｄ領域）と短辺に面する側（典型的には上記Ｓ領域）とで異ならせることにより、電池使用時のケース内圧上昇時にも対応した強固な封止（溶接）構造を実現しつつ、過不足のない溶接の実施によってエネルギーコストの削減を実現することもできる。また、過剰な溶接時の熱により電池構成部品がダメージを受けることを未然に防止することができる。
【００３２】
なお、実際の電池で実施する溶接深さは、対象電池の種類や形状（特にケースの厚みやケース面の長辺と短辺の長さの比率）によって異なり得るため、特定できないが、本実施形態においては、上記Ｓ領域で０．１５〜０．２ｍｍ程度、上記Ｄ領域で０．２５〜０．４ｍｍ程度が適当である。
Ｄ領域の平均溶接深さとＳ領域の平均溶接深さとの関係：Ｓ／Ｄが、０．５以上０．９以下（より好ましくは０．６以上０．８以下）となるのが適当である。
また、好ましくは、封止蓋部材６０（ここでは取付フランジ部６２）の厚みよりは浅くなるように溶接深さを設定する。これにより、溶接深さが深くなりすぎることによるケースのダメージを防止することができる。
【００３３】
以上のような溶接深さを異ならせながら封止蓋部材６０の周縁（ここでは取付フランジ部６２）と、該周縁に接する蓋体２２の凹部５２の外周部分とを全周に亘って互いに溶接する手段としては種々の溶接手段が挙げられるが、好ましくは、レーザービーム溶接、電子ビーム溶接等のビーム溶接を行う。大気圧条件下、低コストで行うことができるという観点からレーザービーム溶接が好ましい。
具体的には、図１０に示すように、適当なビーム（例えばＹＡＧレーザーやＣＯ２レーザー等のレーザービーム）を封止蓋部材６０と注液口５０（凹部５２）の周縁部分との境界に照射し、該照射部位を移動させつつ封止蓋部材６０の周縁の全周に亘ってビーム照射を行う。図中の符号Ｂは、当該ビーム溶接により封止蓋部材６０の全周に形成された一続きの溶接部位（溶接痕即ち溶接ビード）Ｂを示している。
このとき、照射するビームのパワー、一地点当たりの照射時間等を照射部位毎に適宜コントロールすることによって、溶接深さ（溶接量）を変化させることができる。かかる溶接の強さの制御方法自体は、従来法にすぎず本発明を特徴付けるものではないため、詳細な説明（レーザー照射装置その他の溶接用の道具の取扱い方法等）は省略する。
【００３４】
上記のようなビーム照射を封止蓋部材６０の周縁の全周に亘って行う場合において、図１０に示すように、ビーム照射による溶接開始時期に形成されたビード先端領域と該溶接の終末時期に形成された該ビードの終端領域の重なり合った部分（即ち、図中の符号ＯＶで示すオーバーラップ部分）が、蓋体（矩形状ケース面）２２の短辺側に面する部位（即ち上記Ｓ領域）に形成されるようにビーム溶接を行うことが好ましい。
このような形態でビーム照射を行うことによって、溶接の度合いが比較的不安定になり得るビーム照射オーバーラップ部分ＯＶを上記応力集中が生じ難い部位である蓋体２２の短辺側に面する部位（即ち上記Ｓ領域）におくことにより、ケース内圧上昇時に応力が集中する部位である蓋体２２の長辺側に面する部位（即ち上記Ｄ領域）の充分な溶接を安定的に行うことができる。
【００３５】
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。例えば、電池の種類は上述したリチウムイオン電池に限られず、電極体構成材料や電解質が異なる種々の内容の電池、例えばリチウム金属やリチウム合金を負極とするリチウム二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池であってもよい。
また、ここで開示される密閉型電池は、信頼性の高い注液口その他の開口部の封止構造を有するため、特に自動車等の車両に搭載されるモータ（電動機）用電源として好適に使用され得る。従って、図１１に模式的に示すように、密閉型電池１０（典型的には当該電池１０を複数電気的に接続して形成される組電池）を電源として備える車両（典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車等のような電動機を備える自動車）１００を提供する。
【符号の説明】
【００３６】
１０  密閉型電池（リチウムイオン電池）
２０  ケース
２１  ケース本体
２２  蓋体（矩形状ケース面）
３０  捲回電極体
３２  正極
３４  負極
４０  安全弁
５０  注液口（開口部）
５１  貫通孔
５２  凹部
６０  封止蓋部材
６４  本体部
６２  取付フランジ部
７２  溶接部位（浅）
７４  溶接部位（深）
１００  車両
Ｌ１，Ｌ２  仮想垂線
Ｓ  溶接領域（浅）
Ｄ  溶接領域（深）
Ｂ  ビード
ＯＶ  ビードのオーバーラップ部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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