(57)【要約】 【課題】  引き出しタブをクラッド材に溶接する際に、溶接の条件範囲を広くでき生産効率の向上した角形密閉型電池を提供する。【解決手段】  引き出しタブ６を溶接するクラッド材１がアルミニウム製電池缶３の底面の外側に溶接されており、クラッド材１とアルミニウム製電池缶３との間に隙間Ａを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
引き出しタブを溶接するクラッド材が電池缶底面の外側に溶接されており、前記クラッド材の中央部と前記電池缶との間に隙間を有することを特徴とする角形密閉型電池。
【請求項２】
前記クラッド材は、前記引き出しタブとの接続側の第一の金属層と前記電池缶との接続側の第二の金属層を有し、前記第二の金属層は中央部の一部を除いて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の角形密閉型電池。
【請求項３】
前記電池缶は、底面の外側で、前記引き出しタブと前記クラッド材との溶接部に対応する部分に凹部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の角形密閉型電池。
【請求項４】
前記隙間の高さは０より高く、前記クラッド材に隙間がある場合は前記クラッド材の５０％未満の厚さに、前記電池缶に隙間がある場合は前記電池缶の５０％未満の厚さを加えた厚さより低い、前記隙間の平面積は前記クラッド材の平面積の３０％以上、７０％以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の角形密閉型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、引き出しタブをクラッド材に溶接する角形密閉型電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、デジタルカメラ、ポータブルオーディオなどの小型の電子機器の電源として各種の電池が用いられており、リチウムイオン電池等の非水電解液を使用した小型で大容量の角形密閉型電池が用いられている。
【０００３】
信頼性を向上させるため角形密閉型電池のうちアルミニウムまたはアルミ合金から成る外装缶と、電池の保護回路が接続されている接続用リード板とを電気的に接続する必要があるが、ニッケル製の接続用リード板を外装缶に直接溶接することは困難である。
【０００４】
これを解決するために、外装缶の外面にアルミニウムとニッケルから構成される電流取出用リード板を溶接し、その上から接続用リード板を溶接することによって電池の保護回路と電気的に接続することが特許文献１に記載されている。また、外壁部にクラッド材のニッケル層が配されるように加工してある電池缶を用いると、外部機器などの接続リードを電池缶の外面の任意の位置に接続することが可能になることが特許文献２に記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３２０５６５号公報
【特許文献２】特開２００６−２０２５１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
引き出しタブをクラッド材に溶接する際には、抵抗溶接部を通して電池缶に抵抗溶接電流が流れるため、溶接電圧の条件範囲が制限されるという問題があった。また、電池缶にクラッド材のニッケル層があって、引き出しタブを直接溶接する場合であっても抵抗溶接に必要な電流以外の電流が流れてしまい溶接電圧の条件範囲が制限される恐れがあった。
【０００７】
溶接電圧の条件が制限されると、引き出しタブが強固に溶接されず、溶接電圧の条件によっては引き出しタブが剥がれてしまう恐れがあった。
【０００８】
すなわち、本発明の技術的課題は、引き出しタブをクラッド材に溶接する際に、溶接電圧の条件範囲を広くでき、生産効率の向上した角形密閉型電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の角形密閉型電池は、引き出しタブを溶接するクラッド材が電池缶底面の外側に溶接されており、前記クラッド材の中央部と前記電池缶との間に隙間を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の角形密閉型電池は、前記クラッド材は、前記引き出しタブとの接続側の第一の金属層と前記電池缶との接続側の第二の金属層を有し、前記第二の金属層は中央部の一部を除いて形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の角形密閉型電池は、前記電池缶は、底面の外側で、前記引き出しタブと前記クラッド材との溶接部に対応する部分に凹部を設けたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の角形密閉型電池は、前記隙間の高さは０より高く、前記クラッド材に隙間がある場合は前記クラッド材の５０％未満の厚さに、前記電池缶に隙間がある場合は前記電池缶の５０％未満の厚さを加えた厚さより低い、前記隙間の平面積は前記クラッド材の平面積の３０％以上、７０％以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、引き出しタブをクラッド材に溶接する際に、溶接電圧の条件範囲を広くでき生産効率の向上した角形密閉型電池の提供が可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の角形密閉型電池の電池缶底面周囲の断面図であり、図１（ａ）は本発明の角形密閉型電池の電池缶底面周囲を説明する断面図、図１（ｂ）は抵抗溶接端子を用いて引き出しタブの溶接をする本発明の角形密閉型電池の電池缶底面周囲の断面図、図１（ｃ）は引き出しタブを溶接した本発明の角形密閉型電池の電池缶底面周囲を説明する断面図である。
【００１６】
図１（ａ）に示すように、電池要素５がアルミニウム製電池缶３に収納されており、アルミニウム製電池缶３の底面の外側に、クラッド材１が溶接されている。クラッド材１は、引き出しタブとの接続側のニッケル層１ａと電池缶との接続側のアルミニウム層１ｂを有している。電池缶との接続側のアルミニウム層１ｂは中央部の一部を除いて形成され中央部には電池間との間に隙間Ａを成している。
【００１７】
図１（ｂ）に示すように、クラッド材１に引き出しタブ６を溶接するには、抵抗溶接端子７を引き出しタブ６に押し付けて溶接する。溶接場所と隙間の位置関係は問わないが、アルミニウム製電池缶に抵抗溶接電流を流れにくくするため引き出しタブを溶接する位置は、クラッド材のアルミニウム層中央部と電池缶との間の隙間の上部が特に好ましい。
【００１８】
クラッド材に引き出しタブが溶接されると、図１（ｃ）に示すように引き出しタブが電池缶とクラッド材を介して接続された角形密閉型電池が得られる。
【００１９】
引き出しタブをクラッド材に溶接する際は、クラッド材の中央部が電池缶から少しでも離れており、すなわち隙間の高さは０より高く、かつクラッド材又は電池缶の厚さの５０％より低いのが好ましい。隙間が少しでも開いていてクラッド材が電池缶に接触せず離れていれば、電池缶に抵抗溶接電流が流れにくくなるためであり、クラッド材又は電池缶の厚さの５０％以上の高さがあると、クラッド材又は電池缶の強度が保たれず本来の機能を保持できないためである。
【００２０】
また隙間の面積はクラッド材の平面積の３０％以上、７０％以下であるのが好ましい。隙間の平面積がクラッド材の面積の３０％より少ないと電池缶に抵抗溶接電流が流れやすくなり、７０％より多いとクラッド材を電池缶に溶接するスペースが確保できなくなるとともにクラッド材の強度が維持できなくなる恐れがあるからである。
【００２１】
図２は、電池缶に凹部がある角形密閉型電池の電池缶底面周囲の断面図である。電池要素５がアルミニウム製電池缶４に収納されており、アルミニウム製電池缶４の底面の外側に、クラッド材２が溶接されている。クラッド材２は、クラッド材のニッケル層２ａとクラッド材のアルミニウム層２ｂを有している。アルミニウム製電池缶４に凹部を設けることでクラッド材２との間に隙間Ａを有している。
【００２２】
このようにクラッド材と電池缶との間に有する隙間は、電池缶の方に設けてもよい。この場合の隙間の高さは、最大でも電池缶の厚さの５０％より低いのが好ましい。
【００２３】
図３は、クラッド材と電池缶に隙間を有する本発明の角形密閉型電池の電池缶底面周囲の断面図である。電池要素５がアルミニウム製電池缶４に収納されており、アルミニウム製電池缶４の底面の外側に、クラッド材１が溶接されている。クラッド材１は、引き出しタブとの接続側のニッケル層１ａと電池缶との接続側のアルミニウム層１ｂを有している。電池缶との接続側のアルミニウム層１ｂは中央部の一部を除いて形成されており、さらにアルミニウム製電池缶４に凹部を設けることで隙間Ａを成している。
【００２４】
このようにクラッド材と電池缶との間に有する隙間は、クラッド材と電池缶の両方に設けてもよい。この場合の隙間の高さは、最大でもクラッド材の５０％未満の厚さに電池缶の５０％未満の厚さを加えた厚さより低いことが好ましい。
【００２５】
以上のように本発明の角形密閉型電池は、引き出しタブをクラッド材に溶接する部分のクラッド材または電池缶に隙間を有することで電池缶に抵抗溶接電流を流れにくくし、引き出しタブとクラッド材の溶接電圧の条件範囲を広くするものである。
【００２６】
角形密閉型電池とクラッド材の溶接は、抵抗溶接、レーザー溶接、超音波溶接等の方法で溶接することができる。
【００２７】
また、引き出しタブとクラッド材の溶接は、抵抗溶接、レーザー溶接などによって溶接することができる。
【実施例】
【００２８】
以下に本発明の実施例を詳述する。
【００２９】
（実施例１）
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
図１（ｃ）を参照して説明すると、電池要素５を長さ３０ｍｍ、幅５ｍｍ、高さ４５ｍｍ、底部肉厚０．５ｍｍのアルミニウム製電池缶３に収納し、電解液を注液後に封止した。アルミニウム製電池缶３の底面の外側中央部にクラッド材１を溶接した。クラッド材１は長さ２０ｍｍ、幅３ｍｍであり、引き出しタブとの接続側のニッケル層１ａと電池缶との接続側のアルミニウム層１ｂの厚さは、それぞれ０．２ｍｍ、０．１ｍｍであった。隙間の高さはクラッド材の厚さの４０％であった。電池缶との接続側のアルミニウム層１ｂは、中央部で長さ１０ｍｍ、幅３ｍｍ除いて形成されていて隙間Ａを有している。隙間の高さは、０．１ｍｍ、隙間の平面積はクラッド材の面積の５０％であった。
【００３３】
クラッド材１に長さ４０ｍｍ、幅３ｍｍ、高さ０．１ｍｍの引き出しタブ６を抵抗溶接にて、溶接電圧の条件を表１に示すように変えて溶接した。
【００３４】
（実施例２）
図２を参照して説明すると、実施例１と同様にして電池要素５を作製し、その電池要素５をアルミニウム製電池缶４に収納し、電解液を注液後に封止した。アルミニウム製電池缶４の底面の外側中央部にクラッド材２を溶接した。アルミニウム製電池缶４は長さ３０ｍｍ、幅５ｍｍ、高さ４５ｍｍ、底部肉厚０．５ｍｍで、底面の外側中央部であって、引き出しタブをクラッド材２に溶接する溶接部に対応する部分に凹部があり、長さ１０ｍｍ、幅３ｍｍ、高さ０．２ｍｍの隙間Ａを有している。クラッド材２は長さ２０ｍｍ、幅３ｍｍで、クラッド材のニッケル層２ａとクラッド材のアルミニウム層２ｂの厚さは、それぞれ０．２ｍｍ、０．１ｍｍであり隙間のないものであった。アルミニウム製電池缶４の凹部である隙間の高さは電池缶の厚さの４０％であった。隙間の平面積はクラッド材の面積の５０％であった。
【００３５】
クラッド材２に長さ４０ｍｍ、幅３ｍｍ、高さ０．１ｍｍの引き出しタブを抵抗溶接にて、溶接電圧の条件を表１に示すように変えて溶接した。
【００３６】
（比較例）
図４は、従来の角形密閉型電池の電池缶底面周囲の断面図である。電池要素５がアルミニウム製電池缶３に収納されており、アルミニウム製電池缶３の底面の外側中央部に、クラッド材２が溶接されている。クラッド材２は、クラッド材のニッケル層２ａとクラッド材のアルミニウム層２ｂを有している。クラッド材２とアルミニウム製電池缶３との間に隙間はなかった。
【００３７】
実施例１と同様にして電池要素５を作製し、長さ３０ｍｍ、幅５ｍｍ、高さ４５ｍｍ、底部肉厚０．５ｍｍのアルミニウム製電池缶３に収納し、電解液を注液後に封止した。アルミニウム製電池缶３の底面の外側中央部にクラッド材２を溶接した。クラッド材２は長さ２０ｍｍ、幅３ｍｍであり、クラッド材のニッケル層２ａとクラッド材のアルミニウム層２ｂの厚さは、それぞれ０．２ｍｍ、０．１ｍｍであった。
【００３８】
クラッド材２に長さ４０ｍｍ、幅３ｍｍ、高さ０．１ｍｍの引き出しタブを抵抗溶接にて、溶接電圧の条件を表１に示すように変えて溶接した。
【００３９】
引き出しタブ溶接後に、引き出しタブとクラッド材の溶接強度を引っ張り試験で確認した。なお引っ張り強度の測定は引き出しタブを垂直上方向に折り曲げて引っ張ることにより測定した。引っ張り強度の測定は、溶接電圧毎に各５個で行った。
【００４０】
実施例１、２及び比較例の溶接電圧と引っ張り強度の平均値との関係を表１に示す。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
いずれの場合でも溶接電圧が１．２Ｖより低いと引き出しタブとクラッド材が溶接できず、また溶接電圧が２．８Ｖより高いと溶接時に引き出しタブの溶接跡にバリが発生し溶接としては不適切であることがわかった。
【００４３】
実施例１、２は比較例より低電圧、例えば１．４Ｖでも溶接が可能であることがわかった。また同じ溶接電圧でも、実施例１、２は比較例より、溶接強度が高いことが確認できた。これは、実施例１、２は比較例より、抵抗溶接電流が電池缶に流れにくいため溶接部分に電流が集中し、溶接が強固になったためである。
【００４４】
実施例１と実施例２を組み合わせたクラッド材と電池缶の両方に隙間があるもので作製した角形密閉型電池を用いても同様の効果が確認できた。
【００４５】
さらに、クラッド材と電池缶との間の隙間の平面積をクラッド材の面積の７０％にした以外は実施例１及び実施例２と同様にして引き出しタブを溶接した後に引っ張り強度を測定すると、溶接電圧１．２Ｖでも十分な溶接強度が得られた。
【００４６】
実施例の結果を総合して考慮すれば、引き出しタブをクラッド材に溶接する際に、溶接電圧の条件範囲を広くでき生産効率の向上した角形密閉型電池の提供が可能であることが確認できた。
【００４７】
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】
【００４８】
【図１】本発明の角形密閉型電池の電池缶底面周囲の断面図であり、図１（ａ）は本発明の角形密閉型電池の電池缶底面周囲を説明する断面図、図１（ｂ）は抵抗溶接端子を用いて引き出しタブの溶接をする本発明の角形密閉型電池の電池缶底面周囲の断面図、図１（ｃ）は引き出しタブを溶接した本発明の角形密閉型電池の電池缶底面周囲を説明する断面図。
【図２】電池缶に凹部がある角形密閉型電池の電池缶底面周囲の断面図。
【図３】クラッド材と電池缶に隙間を有する本発明の角形密閉型電池の電池缶底面周囲の断面図。
【図４】従来の角形密閉型電池の電池缶底面周囲の断面図。
【符号の説明】
【００４９】
１    クラッド材
１ａ    引き出しタブとの接続側のニッケル層
１ｂ    電池缶との接続側のアルミニウム層
２    クラッド材
２ａ    クラッド材のニッケル層
２ｂ    クラッド材のアルミニウム層
３    アルミニウム製電池缶
４    アルミニウム製電池缶
５    電池要素
６    引き出しタブ
７    抵抗溶接端子
Ａ    隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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