(57)【要約】 【課題】  電解液の注液孔に封止栓を装着せず、且つ、レーザ光が缶内部に入って電池要素を損傷することなくレーザ加工で溶接封止を可能とする密閉型電池及びその製造方法を提供する。【解決手段】  電池缶５の開口部を封止する蓋体２の中央部に、蓋体の表面に対して傾斜して貫通させた電解液の注液孔７を設け、電解液を注液してからレーザ加工で溶接し注液孔７を封止する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池缶の開口部に蓋体を載置して封止した密閉型電池において、電池缶の開口部を封止する蓋体の中央部に、蓋体の表面に対して傾斜して設けられた電解液の注液孔をレーザ加工で溶接封止したことを特徴とする密閉型電池。
【請求項２】
電池缶の開口部に蓋体を載置して封止した密閉型電池の製造方法において、前記電池缶の内部に電池要素を収納した後に、前記電池缶の開口部を封止する蓋体の中央部に、蓋体の表面に対して傾斜して設けられた電解液の注液孔から電解液を注液し、次いで注液孔をレーザ加工で溶接封止することを特徴とする密閉型電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解液を注入した後に電解液注液孔を封止する密閉型電池及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯用の電子機器は、小型軽量化と共に機能の高度化が進んでいる。その結果、これらの電子機器に使用する電源用の電池には、小型、軽量で、容積あたり容量の大きな電池が求められている。リチウムイオンをドープ、及び脱ドープする正極活物質と負極活物質を用いたリチウムイオン電池は、従来から用いられているニッケルカドミウム電池や鉛電池に比べて、容積あるいは質量当りのエネルギー密度が大きな二次電池として小型の電子機器用の電源として利用されている。
【０００３】
リチウムイオン電池は、正極電極と負極電極を、セパレータを介して巻回した電池要素、あるいは積層した電池要素を金属製の電池外装容器に収納する。電池外装容器とは極性が異なり、絶縁性部材で絶縁した電極を備えた蓋体を取り付けて電池外装容器との嵌合部を封止した後に、電解液注液孔から所定の量の電解液を注液し、電解液注液孔に封止栓を装着してレーザ溶接等によって溶接し注液孔を封止している。
【０００４】
図４は従来の密閉型電池を説明する図であり、図４（ａ）は密閉型電池の平面図、図４（ｂ）は封止栓の断面図、図４（ｃ）は図４（ａ）のＡ−Ａ断面図、図４（ｄ）は図４（ｃ）に封止栓を挿入した封止状態を説明する断面図である。
【０００５】
電解液の注液孔７から電解液を注液し、蓋体２の段部４を備えた注液孔７に封止栓１を装着し、封止栓１の外周をレーザ加工で溶接封止している。
【０００６】
密閉型電池の製造において、電解液を注液した密閉型電池の蓋体の注液孔を封止する為には封止栓の装着が必要不可欠であった。また、封止栓が注液孔に正確に装着されていないと封止が不良となる恐れがある。そこで、封止栓を仮止めしたり、あるいは封止時に照射するレーザの照射方向を調節したりする等の方法が提案されており、密閉型電池は、封止栓を使用して封止するものである。
【０００７】
これに対して特許文献１では、蓋体の周囲と電池缶の開口部との会合部の一部に間隙部を形成した状態で封口した後に、間隙部から電解液の注液の後に間隙部を封口した密閉型電池が提案されている。すなわち封止栓を使用せずに電池缶を封止する密閉型電池が提案されており、封止栓に関する工程が不要になるとともに製造原価を削減できる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１００３２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１において蓋体の周囲と電池缶の開口部との会合部の一部にある間隙部では、表面張力により電解液が間隙部の溶接部に染み出してきて、局部的に溶接されない封止不良が生じる恐れがある。
【００１０】
つまり、間隙部における蓋体の周囲の一部は電池缶の内壁と接触しているため、電解液の量が多い場合には、電解液が蓋体の厚さ方向の溶接境界部や電池缶の内壁を通って間隙部の溶接部分に染み出してくる可能性がある。
【００１１】
また、間隙部は垂直に設けられているため、間隙部の溶接時にレーザ光が缶内部に入って電池要素を損傷する恐れもある。
【００１２】
すなわち、本発明の技術的課題は、電解液の注液孔に封止栓を使用せず、且つ、レーザ光が缶内部に入って電池要素を損傷することなくレーザ加工で溶接封止を可能とする密閉型電池及びそ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】
【００１３】
本発明の密閉型電池は、電池缶の開口部に蓋体を載置して封止した密閉型電池において、電池缶の開口部を封止する蓋体の中央部に、蓋体の表面に対して傾斜して設けられた電解液の注液孔をレーザ加工で溶接封止したことを特徴とする。
【００１４】
本発明の密閉型電池の製造方法は、電池缶の開口部に蓋体を載置して封止した密閉型電池の製造方法において、前記電池缶の内部に電池要素を収納した後に、前記電池缶の開口部を封止する蓋体の中央部に、蓋体の表面に対して傾斜して設けられた電解液の注液孔から電解液を注液し、次いで注液孔をレーザ加工で溶接封止することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電解液の注液孔に封止栓を使用せず、且つ、レーザ光が缶内部に入って電池要素を損傷することなくレーザ加工で溶接封止を可能とする密閉型電池及びその製造方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は本発明の密閉型電池を説明する図であり、図１（ａ）は密閉型電池の斜視図、図1（ｂ）は密閉型電池の平面図、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図、図１（ｄ）は図１（ｃ）の封止状態を説明する断面図である。
【００１８】
本発明の密閉型電池は、電池缶５の内部に電池要素を収納した後に、電池缶５の開口部を蓋体２で封止したものであり、蓋体２は中央部に電極端子６を有するとともに電解液の注液孔７を一つ有している。
【００１９】
電解液の注液孔７より電解液を注入し、その後レーザ加工で溶接することにより注液孔７を封止して密閉型電池が製造される。
【００２０】
電解液の注液孔は、板状の蓋体を垂直方向から覗いた時に貫通して見えない角度で傾斜して形成されている。注液孔を傾斜して形成するというのは、直線的である必要はなく、レーザ光を垂直方向から照射する場合には、蓋体を垂直方向から覗いた時に貫通して見えない状態であればよい。注液孔を直線的に形成する場合の角度は、蓋体の厚さと注液孔の直径の関係により異なるが、蓋体の表面に対して３０度以上、６０度以下であるのが製造上好ましい。注液孔はプレス加工等により形成されるのが製造上好ましい。
【００２１】
垂直方向から注液孔に直接レーザ照射することにより，封止栓を使用せず、且つ、レーザ光が缶内部に入ることなく、蓋体の一部を溶かすことにより注液孔を溶接封止することが出来る。レーザ光が缶内部に入らないので、電池缶内に収納された電池要素を損傷することはない。
【００２２】
レーザ光が照射される方向が垂直方向でなくとも、レーザ光の照射方向と注液孔の位置関係において、レーザ光が電池缶内部の電池要素を損傷しないような注液孔の形状であればよい。
【００２３】
図２は本発明の密閉型電池の別の注液孔を説明する図であり、図２（ａ）は密閉型電池の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図、図２（ｃ）は図２（ｂ）の封止状態を説明する断面図である。
【００２４】
電解液の注液孔７は、一つではなく複数有している。電解液の注液孔７より電解液を注入し、その後レーザ加工で溶接を行うことにより全ての注液孔７を封止して密閉型電池が製造される。
【００２５】
蓋体を垂直方向から覗いた時に貫通して見えない状態であれば、注液孔の数は、複数有してかまわない。電解液を注液する場合、注液孔の数が多いので電解液を注液しやすく、注液時間を短縮でき、生産性を向上させることができる。
【００２６】
図３は本発明の密閉型電池のさらに別の注液孔を説明する図であり、図３（ａ）は密閉型電池の平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ断面図、図３（ｃ）は図３（ｂ）の封止状態を説明する断面図である。
【００２７】
電解液の注液孔７は円柱状ではなく直方体状の形状をしている。電解液の注液孔７より電解液を注入し、その後レーザ加工で溶接を行うことにより注液孔７を封止して密閉型電池が製造される。
【００２８】
蓋体を垂直方向から覗いた時に貫通して見えない状態であれば、注液孔の形状は、どのような形状でもかまわない。電解液を丸い管を通して注液する場合には、直方体状の注液孔の周囲である角部が、電池缶内の空気を排気する役目を果たすので、注液時間を短縮でき、生産性を向上させることができる。
【実施例】
【００２９】
以下に、本発明の実施例を詳述する。
【００３０】
（実施例１）
本発明の実施例１として密閉型電池について図１を参照して説明する。幅３０ｍｍ、高さ４８ｍｍ、厚さ４ｍｍのアルミニウム合金（Ａ３００３）製の電池缶５に電池要素を収納した。その後、直径０．３ｍｍ、蓋体２の表面に対して４０度傾斜して貫通する注液孔７を設けた厚さ１ｍｍのアルミニウム合金（Ａ３００３）製の蓋体２を電池缶５に嵌合し溶接した。電解液を注液孔７から注液し、レーザ加工で溶接封止してリチウムイオン電池を作製した。
【００３１】
正極電極は、正極活物質であるＬｉＣｏＯ2、導電助剤およびバインダーをＮ−メチル−２−ピロリドン（以下ＮＭＰと表記）に混合分散し、スラリー状にしたものをアルミ箔上に両面塗布し、乾燥させて作製した。
【００３２】
負極電極は、Ｌｉイオンが層間挿入・脱挿入できる負極活物質である炭素、導電助剤およびバインダーをＮＭＰに混合分散し、スラリー状にしたものを銅箔上に両面塗布し、乾燥させて作製した。
【００３３】
電極幅は、負極集電体の幅が正極集電体の幅よりも約２ｍｍ広くなるようにスリットした。正極電極と負極電極を、セパレータを介して巻回して電池要素を作製した。
【００３４】
電解液は、六フッ化燐酸リチウムを電解質として、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とエチレンカーボネート（ＥＣ）の混合溶媒に溶解したものを使用した。注液孔から電解液を注液した後、注液孔にレーザビーム径Φ０．６ｍｍのレーザを垂直方向から照射し溶接封止した。
【００３５】
作製した５００個のリチウムイオン電池について、レーザ加工で溶接後の封止状態を確認したところ、不良の発生はなかった。また、電池缶を分解し電池要素を確認したがレーザ光による損傷はなかった。
【００３６】
（実施例２）
蓋体の構造において注液孔を３個有する以外は実施例１と同様にリチウムイオン電池を作製した。図２に示すように、直径０．３ｍｍ、蓋体２の表面に対して４０度傾斜して貫通する注液孔７を３個設けた厚さ１ｍｍのアルミニウム合金（Ａ３００３）製の蓋体２を電池缶に嵌合し溶接した。電解液を注液孔７から注液し、レーザ加工で溶接封止してリチウムイオン電池を作製した。
【００３７】
作製した５００個のリチウムイオン電池について、レーザ加工で溶接後の封止状態を確認したところ、不良の発生はなかった。また、電池缶を分解し電池要素を確認したがレーザ光による損傷はなかった。
【００３８】
（実施例３）
蓋体の構造において注液孔を直方体状にした以外は実施例１と同様にリチウムイオン電池を作製した。図３に示すように、長さ２ｍｍ、幅０．３ｍｍ、蓋体２の表面に対して４０度傾斜して貫通する注液孔７を設けた厚さ１ｍｍのアルミニウム合金（Ａ３００３）製の蓋体２を電池缶に嵌合し溶接した。電解液を注液孔７から注液し、レーザ加工で溶接封止してリチウムイオン電池を作製した。
【００３９】
作製した５００個のリチウムイオン電池について、レーザ加工で溶接後の封止状態を確認したところ、不良の発生はなかった。また、電池缶を分解し電池要素を確認したがレーザ光による損傷はなかった。
【００４０】
（比較例１）
蓋体の構造において注液孔が蓋体の表面に対して９０度傾斜して垂直に設けられている以外は実施例１と同様にリチウムイオン電池を作製した。
【００４１】
図５は注液孔が垂直に設けられ封止栓を使用しない密閉型電池を説明する図であり、図５（ａ）は密閉型電池の平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ断面図、図５（ｃ）は図５（ｂ）の封止状態を説明する断面図である。直径０．３ｍｍ、蓋体２の表面に対して９０度傾斜して垂直に貫通する注液孔７を設けた厚さ１ｍｍのアルミニウム合金（Ａ３００３）製の蓋体２を電池缶に嵌合し溶接した。電解液を注液孔７から注液し、レーザ加工で溶接封止してリチウムイオン電池を作製した。
【００４２】
作製した１０個のリチウムイオン電池について、レーザ加工で溶接後の封止状態を確認したところ、ピンホールによる溶接不良が１０個発生した。レーザ光が缶内部に入り電解液が急激にガス化して注液孔から噴出し、封止自体ができない結果となった。また、電池缶を分解し電池要素を確認したところ、レーザ光による損傷が１０個発生した。
【００４３】
（比較例２）
注液孔が蓋体の表面に対して９０度傾斜して垂直に設けられ、封止栓を使用して注液孔を封止した以外は実施例１と同様にリチウムイオン電池を作製した。図４に示すように、段部４の直径２．０ｍｍ深さ０．５ｍｍで中心に直径１．２ｍｍ、深さ０．５ｍｍの貫通孔を有した注液孔７を設けた厚さ１ｍｍのアルミニウム合金（Ａ３００３）製の蓋体２を電池缶に嵌合し溶接した。電解液を注液孔７から注液し、フランジ部３の直径２．０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの封止栓１を注液孔７に圧入し、レーザ溶接により封止してリチウムイオン電池を作製した。
【００４４】
作製した５００個のリチウムイオン電池について、レーザ加工で溶接後の封止状態を確認したところ、ピンホールによる溶接不良が３個発生した。また、電池缶を分解し電池要素を確認したがレーザ光による損傷はなかった。
【００４５】
実施例１〜３と比較例２より、電解液の注液孔に封止栓を使用せずにレーザ加工で溶接による封止が可能であり、溶接不良に関して封止栓を使用するよりも品質上優れている密閉型電池を得ることができることがわかった。また、その製造方法も見出すことができた。
【００４６】
実施例１と比較例１より、蓋体の表面に対して傾斜して貫通する注液孔を設けることにより、レーザ光が電池缶内部に入って電池要素を損傷することなく封止することが可能であることがわかった。
【００４７】
実施例の結果を総合して考慮すれば、注液孔を蓋体の表面に対して傾斜して設けることによって電解液の注液孔に封止栓を使用せず、且つ、レーザ光が缶内部に入って電池要素を損傷することなくレーザ加工で溶接封止を可能とする密閉型電池が得られ、その製造方法も提供できることがわかった。
【００４８】
以上、実施例を用いて、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の密閉型電池を説明する図であり、図１（ａ）は密閉型電池の斜視図、図1（ｂ）は密閉型電池の平面図、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図、図１（ｄ）は図１（ｃ）の封止状態を説明する断面図。
【図２】本発明の密閉型電池の別の注液孔を説明する図であり、図２（ａ）は密閉型電池の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図、図２（ｃ）は図２（ｂ）の封止状態を説明する断面図。
【図３】本発明の密閉型電池のさらに別の注液孔を説明する図であり、図３（ａ）は密閉型電池の平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ断面図、図３（ｃ）は図３（ｂ）の封止状態を説明する断面図。
【図４】従来の密閉型電池を説明する図であり、図４（ａ）は密閉型電池の平面図、図４（ｂ）は封止栓の断面図、図４（ｃ）は図４（ａ）のＡ−Ａ断面図、図４（ｄ）は図４（ｃ）に封止栓を挿入した封止状態を説明する断面図。
【図５】注液孔が垂直に設けられ封止栓を使用しない密閉型電池を説明する図であり、図５（ａ）は密閉型電池の平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ断面図、図５（ｃ）は図５（ｂ）の封止状態を説明する断面図。
【符号の説明】
【００５０】
１    封止栓
２    蓋体
３    フランジ部
４    段部
５    電池缶
６    電極端子
７    注液孔
８    レーザ溶接部
【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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