(57)【要約】【課題】封口板に形成したプロジェクションを介して円筒型二次電池同士を固着溶接する電池モジュールにおいて、封口体を構成する際に、正極キャップと封口体を溶接する平面が非常に狭く溶接が困難であるという問題を主に解決する。【解決手段】一方極の端子を兼ねる開口部を備えた電池外装缶と、前記開口部に配置する他方極の端子を兼ねる封口体と、前記電池外装缶内に収容される正・負極の少なくとも一方の端部に集電体が接続された電極体とを備えた円筒型二次電池であって、前記封口体を構成する正極キャップが、弁体を収納する空間部及びフランジ部を有しており、前記フランジ部は、前記空間部の側壁と鋭角を成すように形成され、前記フランジ部と封口板とが固着溶接されていることを特徴とする。【選択図】  図１
2014026893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方極の端子を兼ねる開口部を備えた電池外装缶と、前記開口部に配置する他方極の端子を兼ねる封口体と、前記電池外装缶内に収容される正・負極の少なくとも一方の端部に集電体が接続された電極体とを備えた円筒型二次電池であって、
前記封口体を構成する正極キャップが、弁体を収納する空間部及びフランジ部を有しており、前記フランジ部は、前記空間部の側壁と鋭角を成すように形成され、
前記フランジ部と封口板とが固着溶接されていることを特徴とする円筒型二次電池。
【請求項２】
前記封口板は、プロジェクションを有していることを特徴とする請求項１に記載の円筒型二次電池。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の円筒型二次電池を複数固着溶接してなる電池モジュールであって、
前記電池モジュールに含まれる一の円筒型二次電池のプロジェクション部が、これと隣接する他の円筒型二次電池の電池外装缶と固着溶接されていることを特徴とする電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）などの高出力用途に好適な円筒型二次電池及びそれを用いた電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年においては、パーソナルコンピュータや携帯電話などの機器だけでなく、電動工具をはじめ、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）や電動アシスト自転車の電力供給源としても二次電池が用いられるようになってきている。この中で、特に電気自動車やハイブリッド電気自動車などの高出力用途の場合には、複数の二次電池を直列接続して電池モジュールを構成し、この状態で用いられる。
【０００３】
円筒型二次電池をモジュール化する方法としては、インダイレクト方式による溶接方法が知られている(特許文献１、特開2000-100416)。また、特にハイブリッド車用二次電池では、数多くの電池をモジュール化するため、累積される電池接続間抵抗が大きくなることから、電池接続部品を介さない電池接続方法が知られている(特許文献２、特開2000-149907)。
【０００４】
ところで、特許文献２(特開2000-149907)に示される電池接続部品を介さない電池接続方法は、封口板に複数のプロジェクション突起を有しており、一方の電池外装缶の外底と直接溶接することで、電池モジュールを構成している。この時、封口板が電池上部へ大きく湾曲した構造をとるため、封口体を構成する際に、正極キャップと封口体を溶接する平面が非常に狭く溶接が困難である。このため、溶接電極の面積はさらに小さく設定されてしまうため(図4)、電極の磨耗が激しく、これに起因して、溶接時の爆飛や溶接バラツキが発生し易くなる。この結果、特許文献２に示される電池接続部品を介さない電池接続方法は、電極の交換頻度が高く、生産効率が非常に低いという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2000-100416号公報
【特許文献２】特開2000-149907号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は上記のような問題を解決し、正極キャップと封口体とを溶接する時の電極の磨耗を大幅に低減でき、溶接品質も安定化することが可能となる円筒型二次電池及びそれを用いた電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明では、一方極の端子を兼ねる開口部を備えた電池外装缶と、前記開口部に配置する他方極の端子を兼ねる封口体と、前記電池外装缶内に収容される正・負極の少なくとも一方の端部に集電体が接続された電極体とを備えた円筒型二次電池であって、前記封口体を構成する正極キャップが、弁体を収納する空間部及びフランジ部を有しており、前記フランジ部は、前記空間部の側壁と鋭角を成すように形成され、前記フランジ部と封口板とが固着溶接されている。
【０００８】
上記構成であると、図1に示すように、正極キャップのV字状のフランジ部分が、正極キャップの中心軸に対して斜め方向に延出して形成されるので、フランジ部分の延出長さを
大きくしても、正極キャップ全体の外径があまり大きくならなない。
このため、図3に示すように、フランジ部と封口板とが固着溶接する際に使用する溶接電極の外径もあまり大きくすることなく、溶接接電極の当接面積を大きくすることができるため、電極の磨耗を大幅に低減でき、溶接品質も安定化することが可能となる。
【０００９】
また、好ましくは、前記封口板はプロジェクションを有していることを特徴とする。
上記構成であると、図１に示すように、封口板のプロジェクションを正極キャップのV字状のフランジ部分が当接しやすいように電池の中止から外側に向けて斜め方向に膨出部を形成することができる。
【００１０】
さらに、上記構成を有する本発明の円筒型二次電池は、上記の円筒型二次電池を複数固着溶接してなる電池モジュールであって、前記電池モジュールに含まれる一の円筒型二次電池のプロジェクション部が、これと隣接する他の円筒型二次電池の電池外装缶と溶接接続されていることを特徴とする電池モジュールに好適である。
上記構成のモジュールであると、接続部品を別に用意することなく、封口板に形成されたプロジェクションを介して、電池モジュールに含まれる円筒型二次電池同士を溶接接続することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、円筒型二次電池及び電池モジュールによると、溶接時の電極の磨耗を大幅に低減でき、溶接品質も安定化することが可能となる円筒型二次電池及びそれを用いた電池モジュールを低コストで提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の円筒型二次電の封口部を拡大して示す断面図である。
【図２】従来の円筒型二次電の封口部を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明の円筒型二次電において、正極キャップが封口板に溶接される状態を拡大して示す断面図である。
【図４】従来の円筒型二次電において、正極キャップが封口板に溶接される状態を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
ついで、本発明の実施の形態を以下に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものでなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
【００１４】
１．封口板の作製(実施例)
実施例の封口板１０は、金属板をプレス加工して製作した。また、図１に示すように、封口板１０の外径は外装缶１１の内径よりも多少小さく、ガスケット１２を介して外装缶に固定される形状としていると共に、上面にニッケルメッキ鋼板を備えた弁板１３と、スプリング１４を収納する空間部を形成している。また、一方の電池外装缶１１の外底と直接溶接される起点となる複数のプロジェクション部１５を作成しており、封口体完成後に当該部が最頂部となるように隆起形成している。さらに、弁を収納する空間部からプロジェクションを有する最頂部までは、正極キャップ１６のV字部と同じ傾斜となるように加工形成している。最後に、電解メッキによるニッケルメッキ加工を施した。
【００１５】
(比較例)
比較例の封口板２０は、金属板をプレス加工して製作した。また、図２に示すように、封口板の外径は外装缶２１の内径よりも多少小さく、ガスケット２２を介して外装缶２１に固定される形状としていると共に、上面にニッケルメッキ鋼板を備えた弁板２３と、スプリング２４を収納する空間部を形成している。また、一方の電池外装缶の外底と直接溶
接される起点となる複数のプロジェクション部２５を作成しており、封口体完成後に当該部が最頂部となるように隆起形成している。最後に、電解メッキによるニッケルメッキ加工を施した。
【００１６】
２．正極キャップの作製
(実施例)
実施例の正極キャップ１６は、金属板をプレス加工して製作した。正極キャップ１６の中央部がキャップ状に膨出していて、その底辺部となる外周部にフランジ部１７を有しており、このフランジ部１７がV字型に傾斜加工されており、封口体との溶接起点となるプロジェクション部１５を形成している。また、正極キャップ１６の側壁には、排気口（図示せず）が形成されている。最後に、電解メッキによるニッケルメッキ加工を施した。
【００１７】
(比較例)
比較例の正極キャップ２６は、金属板をプレス加工して製作した。正極キャップ２６の中央部がキャップ状に膨出していて、その底辺部となる外周部にフランジ部２７を有しており、このフランジ部２７に封口体との溶接起点となるプロジェクション部２５を形成している。また、正極キャップ２６の側壁には、排気口（図示せず）が形成されている。最後に、電解メッキによるニッケルメッキ加工を施した。
【００１８】
３．封口体の作製
(実施例)
上面にニッケルメッキ鋼板を備えた弁板１３と、スプリング１４を封口体の空間部に収納し、正極キャップ１６のV字部と封口板のV字傾斜部を合わせ、スポット溶接により、プロジェクション部１５を溶接した。この時の溶接電極３０は、図3のような形状の電極を使用した。最後に、ガスケット１２を外挿させて実施例の封口体１の完成体とした。
【００１９】
(比較例)
上面にニッケルメッキ鋼板を備えた弁板２３と、スプリング２４を封口体の空間部に収納し、正極キャップ６のフランジ部２７と封口板の平面部を合わせ、スポット溶接により、プロジェクション部２５を溶接した。この時の溶接電極４０は、図4のような形状の電極を使用した。最後に、ガスケット２２を外挿させて比較例の封口体２の完成体とした。
【００２０】
４．試験結果（溶接スパッタの確認試験）
実施例と比較例の封口体組立時の溶接スパッタの発生量の確認を行った。各封口体1,000個を振るいに入れて、封口体に付着したスパッタ破片を振るい掛けで集め、その重量を測定した。比較例が0.5gに対し、実施例は0.1gと、溶接スパッタの発生を大幅に抑制できており、また、電極磨耗も小さいことを確認した。
本発明では、図1のように、正極キャップが弾性体を収納する円形部と、前記封口体を構成する封口板と固着溶接されるV字部で構成されているため、図3のように、溶接電極の面積を大きくすることができるため、電極の磨耗を大幅に低減でき、溶接品質も安定化することができる。
【００２１】
５．円筒型二次電池及びそれを用いた電池モジュール
以上より、上記実施例の封口体１のを用いて円筒型二次電池及びさらにその円筒型二次電池を用いて電池モジュールを構成すると、高出力で、生産性の高い電池、及び電池モジュールを提供することが可能である。
【符号の説明】
【００２２】
１（２）…封口体、１０（２０）…封口板、１１（２１）…外装缶、１２（２２）…ガスケット、１３（２３）…弁板、１４（２４）…スプリング、１５（２５）…プロジェクシ
ョン部、１６（２６）…正極キャップ、１７（２７）…フランジ部
【図１】
2014026893.tif 000003
【図２】
2014026893.tif 000004
【図３】
2014026893.tif 000005
【図４】
2014026893.tif 000006