(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電要素を内蔵した金属製角型電池ケース開口部に、安全弁を備えた金属蓋板を嵌合し、四角形をなす前記嵌合部をレーザ溶接機により溶接して封口する角型密閉式電池の製造法において、部分的な溶接と溶接の中断を交互に繰り返すとともに、前記蓋板に配されたガスケットに近接した部分の溶接速度を、その他の部分の溶接速度よりも遅くして溶接する角型密閉式電池の製造法。
【請求項２】
直前に行った部分的溶接の終了位置と異なる位置より次回の部分的溶接を行う請求項１記載の角型密閉式電池の製造法。
【請求項３】
発電要素を内蔵した金属製角型電池ケース開口部に、安全弁を備えた金属蓋板を嵌合し、四角形をなす前記嵌合部をレーザ溶接機により溶接して封口する角型密閉式電池の製造法において、前記四角形の嵌合部が長方形であり、その長辺の所定の位置より、嵌合部に沿って前記長辺上の所定の位置まで溶接する第１の工程、前記長辺と向かい合った他辺上の所定の位置より、嵌合部に沿って前記他辺上の所定の位置まで溶接する第２の工程、第１の工程で溶接した部分の一方の端部より、嵌合部に沿って未溶接部分を第２の工程の溶接部分の端部まで溶接する第３の工程、および第１の工程で溶接した部分の他方の端部より嵌合部に沿って未溶接部分を第２の工程の溶接部分の端部まで溶接する第４の工程からなる角型密閉式電池の製造法。
【請求項４】
前記第１の工程において、溶接を開始する前記長辺の所定の位置と、その溶接を中断する前記長辺上の所定の位置とが、それぞれ前記長方形のコーナー部より離れた位置にある請求項３記載の角型密閉式電池の製造法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の詳細な説明】
本発明は、金属製電池ケースの開口部に、安全弁を設けた金属蓋板をレーザ溶接機で溶接する、角型密閉式電池の製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電気機器の小型化、ポータブル化に伴い、その主電源およびバックアップ用電源として、数多くの種類の電池が用いられている。ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池、リチウムイオン電池などの密閉式電池においては、薄型を要望する小型機器用を中心にして、従来の円筒型に加えて角型の密閉式電池の需要が急速に伸びている。
従来から、この種の角型密閉式電池は、発電要素を内蔵した金属製角型電池ケースの開口部に安全弁を備えた金属蓋板を嵌合し、その嵌合部をレーザ溶接機により溶接して封口することにより製造されている。溶接には、溶接部周辺への熱の影響を抑えるため、微細加工に適したパルス式ＹＡＧレーザ溶接機が広く用いられ、それによって嵌合部全周を連続して溶接している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の溶接方法によると、電池ケースと蓋板の嵌合部の全周を連続的に溶接するため、溶接の際に発生する熱により蓋板の温度は大きく上昇する。蓋板と、蓋板の上部に配置された正極端子キャップとに挟まれ、両者を電気的に絶縁するとともに、ケース内の電解液の漏液を防ぐために用いられている合成樹脂製ガスケットは、溶接すべき嵌合部との間隔が、短い所で０．３〜０．３５ｍｍ程度にまで近接している。そのため、蓋板の温度が上昇すると、ガスケットが熱により変形し、その封止性が低下することにより、ケース内の電解液が外部に漏れ出る。電解液が漏れ出ると、電池自体の機能が低下するばかりでなく、電池を使用している機器を損傷あるいは劣化させるといった問題を生じさせる。
本発明は、蓋板のケースへの溶接時の熱によりガスケットの封止性を低下させることのない角型密閉式電池の製造法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の角型密閉式電池の製造法は、発電要素を内蔵した金属製角型電池ケース開口部に、安全弁を備えた金属蓋板を嵌合し、四角形をなす前記嵌合部をレーザ溶接機により溶接して封口する角型密閉式電池の製造法において、部分的な溶接と溶接の中断を交互に繰り返すとともに、前記蓋板に配されたガスケットに近接した部分の溶接速度を、その他の部分の溶接速度よりも遅くして溶接することを特徴とする。
また、直前に行った部分的溶接の終了位置と異なる位置より次回の部分的溶接を行うものである。  
【０００５】
また、本発明の別の角型密閉式電池の製造法は、発電要素を内蔵した金属製角型電池ケース開口部に、安全弁を備えた金属蓋板を嵌合し、四角形をなす前記嵌合部をレーザ溶接機により溶接して封口する角型密閉式電池の製造法において、前記四角形の嵌合部が長方形であり、その長辺の所定の位置より、嵌合部に沿って前記長辺上の所定の位置まで溶接する第１の工程、前記長辺と向かい合った他辺上の所定の位置より、嵌合部に沿って前記他辺上の所定の位置まで溶接する第２の工程、第１の工程で溶接した部分の一方の端部より、嵌合部に沿って未溶接部分を第２の工程の溶接部分の端部まで溶接する第３の工程、および第１の工程で溶接した部分の他方の端部より嵌合部に沿って未溶接部分を第２の工程の溶接部分の端部まで溶接する第４の工程からなることを特徴とする。
【０００６】
【作用】
本発明の角型密閉式電池の製造法は、溶接中に休止中断時間を設けることにより、溶接により生じた熱を放散させ、ガスケットの温度上昇を抑制することができる。
さらに、直前に行った部分的溶接の終了位置と異なる位置より次回の部分的溶接を再開することにより、温度の上昇した部分をさけて溶接することができ、ガスケットの温度の異常上昇を抑制することができる。
また、ガスケット近傍の嵌合部の溶接速度を遅くすることにより、単位時間当たりの発熱量を低くし、ガスケットに及ぼす熱の影響を緩和することができる。このとき、嵌合部のうち、その他の部分の溶接速度を速くしてもガスケットに及ぼす影響は小さく、溶接工程の全加工時間は従来と同等もしくは短い時間で可能となる。
【０００７】
さらに、その直前の溶接部分と離れた部分、すなわち蓋板の温度の低い部分から順に部分的、かつ断続的に溶接することにより、さらに効果的に熱を放散させることができ、ガスケットの温度上昇を抑えることができる。
従って、本発明によると、ガスケットの熱変形を防止して封止性を良好に維持することができ、角型密閉式電池の耐漏液性を向上することができる。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を説明する。
図１は、角型密閉式電池の一部を切り欠いた斜視図である。また、図２は、同電池上部の縦断面図である。１は発電要素５を内部に収納した金属製電池ケースであり、ステンレス鋼板やニッケルメッキ鋼板などが用いられる。電池ケース１の開口部には金属蓋板２が嵌合され、この長方形の嵌合部４は、その全周をパルス式ＹＡＧレーザ溶接機により溶接されている。
蓋板２には、これを電池ケース１へ溶接する前に、中央部にガスケット６を介して中空のリベット９を嵌合し、リベット９の下端をワッシャ１０の周縁へかしめつけることにより、リベット９を液密かつ気密に装着している。さらに、リベット９の頂部には弁孔８を閉塞するゴム弁７を押さえる正極端子キャップ３がスポット溶接により固定されている。弁孔８は、ゴム弁７により常時閉塞されているが、電池内圧が上昇すると開口し、電池内のガスは、正極端子キャップ３と中空リベット９の接合部の隙間もしくは正極端子キャップ３の側面に設けられた排気口１１より排出される。
なお、図示しないが、中空リベット９もしくはワッシャ１０は正極に、また、電池ケース１は負極にそれぞれ接続されている。ガスケット６は、この両者を電気的に絶縁するものである。
【０００９】
本実施例で用いた角型密閉式電池の嵌合部４は、その長辺の長さが１３．２ｍｍ、短辺の長さが８．８ｍｍの長方形をなしている。
図３に示す点Ａ、Ｂ、ＣおよびＤは、それぞれ嵌合部４の長方形のコーナー部より３．０ｍｍ離れた、長辺上の点である。点Ａと点Ｂの間の嵌合部４ａｂ、および点Ｃと点Ｄの間の嵌合部４ｃｄは、ガスケット６に近接した部分であり、点Ａと点Ｃの間の嵌合部４ａｃ、および点Ｂと点Ｄの間の嵌合部４ｂｄは、ガスケット６から比較的離れた部分である。
パルス式ＹＡＧレーザ溶接機のレーザ光出射器を移動させ、電池ケース１と金属蓋板２の長方形の嵌合部４上の点Ａより、レーザ光出射器のパルス発振を開始し、嵌合部４ａｂに沿って同辺上の点Ｂまでレーザ光出射器を８．０ｍｍ／秒の速度で移動させ、嵌合部４ａｂを溶接した。点Ｂに到達したら一時パルス発振を休止して、レーザ光出射器を点Ｃに移動させた。次に、点Ｃでレーザ光出射器のパルス発振を再開し、嵌合部４ｃｄに沿って同辺上の点Ｄまで同じく８．０ｍｍ／秒の速度で溶接を行った。点Ｄに達すると、再度、パルス発振を休止し、レーザ光出射器を点Ａに移動させた。さらに、点Ａでパルス発振を再開し、嵌合部４ａｃに沿って右回りに２ヵ所のコーナー部を経て点Ｃまで１２．０ｍｍ／秒の速度で溶接した。点Ｃに至ると、パルス発振を休止し、再度、レーザ光出射器を点Ｂに移動させ、パルス発振を再開し、嵌合部４ｂｄに沿って左回りに２ヵ所のコーナー部を経て点Ｄまで１２．０ｍｍ／秒の速度で溶接した。このように、レーザ光出射器のパルス発振の休止時間を取りながら、かつ溶接速度を溶接部位に応じて２段階に変化させて溶接した。このときの嵌合部４の全周の溶接に要した時間は５．５秒であった。これを実施例１の製造法とする。
【００１０】
実施例１と同型の角型密閉式電池において、長方形をなす嵌合部４の２つの長辺を、休止時間１秒を挟んでそれぞれ３秒で溶接（溶接速度５．５ｍｍ／秒）し、１秒間の休止後、嵌合部４の２つの短辺を、休止時間１秒を挟んでそれぞれ約１秒で溶接（溶接速度８．０ｍｍ／秒）した。嵌合部４の全周の溶接に要する時間は１０．０秒であった。ただし、これらの溶接条件、および溶接速度に連動するパルス発振周波数以外の条件は実施例１と同一とした。これを実施例２の製造法とする。
【００１１】
実施例１と同型の角型密閉式電池において、従来の溶接条件である、嵌合部４の全周を溶接速度８．０ｍｍ／秒とした連続溶接を行った。このときの嵌合部４の全周の溶接に要する時間は１０．０秒であった。ただし、これらの溶接条件、および溶接速度に連動するパルス発振周波数以外の条件は実施例１と同一とした。これを比較例の製造法とする。
【００１２】
上記３条件でそれぞれ１００個の角型密閉式電池を試作し、その耐漏液特性を評価した。それぞれの溶接条件による電池の耐漏液特性の評価結果を表１に示す。
【００１３】
【表１】
0003558407.tif 000002
【００１４】
この表１に示すように、全ての嵌合部で溶接速度を均一とし、かつ全周を一気に連続して溶接した比較例の製造法では、試作した１００個の電池のうち３個に液漏れが発生した。
一方、実施例１および実施例２の製造法では、両者ともに電池１００個のうち１個も液漏れが発生しなかった。実施例２の製造法では、溶接完了までの加工時間が比較例の製造法の加工時間と比べてやや長くなったものの、ガスケット６の封止性維持効果が得られることがわかる。実施例１の製造法では、比較例の製造法の加工時間と同等の加工時間でガスケット６の封止性を維持することができることがわかる。
次に、実施例１の製造法および比較例の製造法におけるガスケットの温度を、熱電対を用いて測定した。その結果、実施例１の製造法で加工したときのガスケット６の最高温度は、比較例の製造法で加工したときのそれに比べて１０℃程度低く、実施例１の製造法の放熱効果が確認された。
【００１５】
以上のように、本実施例によれば、レーザ溶接機のレーザ光出射器のパルス発振を一時的に休止して溶接を中断することにより、溶接時に発生した熱を放散させることができ、安全弁周囲のガスケット６の熱変形を抑制し、ガスケット６の封止性を良好に維持することができる。
本発明は、溶接中にガスケット６に蓄えられる熱を効率的に放散させ、その温度上昇を抑制するものである。そのため、断続的に行う部分的溶接の位置、その長さおよびその方向は、実施例に限定されるものではない。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると、角型密閉式電池のガスケットの封止性を維持し、漏液不良の発生率を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に用いた角型密閉式電池の一部を切り欠いた斜視図。
【図２】同要部の断面図。
【図３】同要部の平面図。
【符号の説明】
１    電池ケース
２    金属蓋板
３    正極端子キャップ
４    嵌合部
４ａｂ、４ｃｄ：ガスケットから近接した部分
４ａｃ、４ｂｄ：ガスケットから比較的離れた部分
５    発電要素
６  ガスケット
７  ゴム弁
８    弁孔
９  中空リベット
１０  ワッシャ
１１  排気口
Ａ  嵌合部上の点（第１工程溶接開始点）
Ｂ      同        （第１工程溶接終了点）
Ｃ      同        （第２工程溶接開始点）
Ｄ      同        （第２工程溶接終了点）
【図１】
0003558407.tif 000003
【図２】
0003558407.tif 000004
【図３】
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