(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口面を有する収納部、及び当該収納部の開口面を塞ぐ蓋部から構成されるケースを具備し、
前記蓋部には、前記ケースの内部に向けて窪んだ凹部が形成され、
前記凹部には、前記ケースの内部と外部とを連通する注液口が形成され、
前記注液口に嵌入される第一封止部材と、前記注液口を覆うように前記凹部に挿入された状態で前記蓋部に接合される第二封止部材とによって、前記ケース内が密閉される密閉型電池の製造方法であって、
前記第一封止部材を前記注液口に嵌入すると共に、当該注液口を覆うように前記第二封止部材を前記凹部に挿入して、前記注液口を封止する封止工程と、
前記凹部に挿入された状態の前記第二封止部材の外周面と、前記凹部の内周面とを、それらの全周に亘って、レーザー溶接によって連続的に接合する溶接工程と、を具備し、
前記封止工程においては、前記凹部と、前記第一封止部材と、前記第二封止部材との間に形成される微小な空間に、前記第二封止部材の外周面と前記凹部の内周面との境界部分の少なくとも一部を塞ぐように、前記ケース及び前記第二封止部材よりも低い熱伝導率を有する金属から成る断熱部材を設け、
前記溶接工程においては、前記第二封止部材の外周面と前記凹部の内周面との境界部分における前記断熱部材が存在する位置にて溶接を終了させる、
ことを特徴とする、密閉型電池の製造方法。
【請求項２】
前記第二封止部材は、主成分がアルミニウムである素材から成り、
前記断熱部材は、ステンレス鋼、チタン、ニッケル鋼、及びニッケルクロム鋼から成る群から選択される一種の金属から成る、
ことを特徴とする請求項１に記載の密閉型電池の製造方法。
【請求項３】
前記断熱部材は、前記凹部の内周面に沿った環状に形成される、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の密閉型電池の製造方法。
【請求項４】
前記断熱部材は、前記凹部の底面から前記第二封止部材の内側面にかけて設けられる、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の密閉型電池の製造方法。
【請求項５】
開口面を有する収納部、及び当該収納部の開口面を塞ぐ蓋部から構成されるケースを具備し、
前記蓋部には、前記ケースの内部に向けて窪んだ凹部が形成され、
前記凹部には、前記ケースの内部と外部とを連通する注液口が形成され、
前記注液口に嵌入される第一封止部材と、前記注液口を覆うように前記凹部に挿入された状態で前記蓋部に接合される第二封止部材とによって、前記ケース内が密閉される密閉型電池であって、
前記凹部と、前記第一封止部材と、前記第二封止部材との間に形成される微小な空間に、前記第二封止部材の外周面と前記凹部の内周面との境界部分の全域を塞ぐように、前記ケース及び前記第二封止部材よりも低い熱伝導率を有する金属から成る断熱部材が設けられ、
前記凹部に挿入された状態の前記第二封止部材の外周面と、前記凹部の内周面とは、それらの全周に亘って、レーザー溶接されて連続的に接合されている、
ことを特徴とする密閉型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型電池に関し、特に電解液を注入するための注液口を封止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シート状に形成された一対の電極（正極及び負極）をセパレータを介して積層し、捲回して成る電極体と、当該電極体を電解液と共に収納するケースとを具備する密閉型電池が広く知られている。【０００３】
上記のような密閉型電池においては、ケースに形成された注液口から当該ケース内に電解液を注入した後、注液口を塞ぐように配置した封止材とケースとを溶接することによって、ケース内が密閉されている。
密閉型電池は、ケース内を完全に密閉する必要があるが、封止材とケースとを溶接する際、注液口に付着した電解液によって溶接不良を招くおそれがある。
このような問題を解決するための技術が特許文献１に記載されている。【０００４】
図７に示すように、特許文献１に記載の密閉型電池は、電極体（不図示）を収納する収納部及び、当該収納部の開口面を塞ぐ蓋部から構成されたケースを具備する。蓋部には、ケースの内部に向けて窪む凹部が形成され、当該凹部には、ケースの内部と外部とを連通する注液口が形成されている。
特許文献１に記載の密閉型電池においては、注液口にゴム製の封止栓を嵌入して注液口を封止することで、ケース内を密閉する。更に、封止栓における嵌入部分とは反対側の部分（図７における上側部分）に固定された板状の封止板を凹部に挿入し、レーザー溶接によって封止板とケースとを接合することで、ケース内を完全に密閉する。
このように、電解液が付着する可能性のある注液口を封止栓で封止した上で、レーザー溶接によって封止板とケースとを接合することにより、ケース内を確実に密閉すると共に、溶接不良の低減を図っている。【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の密閉型電池においては、蓋部の凹部と、封止栓と、封止板との間に微小な空間が形成されるため、レーザー溶接によって封止板とケースとが接合されて前記空間が密閉された際、当該空間に存在する気体がレーザー光の熱によって急激に膨張し、封止板及びケースの溶融部分がケースの外部に流出して、溶接不良を招くおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−８７６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、密閉型電池のケース内をレーザー溶接によって密閉する際の溶接不良を抑制する技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る密閉型電池の製造方法は、開口面を有する収納部、及び当該収納部の開口面を塞ぐ蓋部から構成されるケースを具備し、前記蓋部には、前記ケースの内部に向けて窪んだ凹部が形成され、前記凹部には、前記ケースの内部と外部とを連通する注液口が形成され、前記注液口に嵌入される第一封止部材と、前記注液口を覆うように前記凹部に挿入された状態で前記蓋部に接合される第二封止部材とによって、前記ケース内が密閉される密閉型電池の製造方法であって、前記第一封止部材を前記注液口に嵌入すると共に、当該注液口を覆うように前記第二封止部材を前記凹部に挿入して、前記注液口を封止する封止工程と、前記凹部に挿入された状態の前記第二封止部材の外周面と、前記凹部の内周面とを、それらの全周に亘って、レーザー溶接によって連続的に接合する溶接工程と、を具備し、前記封止工程においては、前記凹部と、前記第一封止部材と、前記第二封止部材との間に形成される微小な空間に、前記第二封止部材の外周面と前記凹部の内周面との境界部分の少なくとも一部を塞ぐように、前記ケース及び前記第二封止部材よりも低い熱伝導率を有する金属から成る断熱部材を設け、前記溶接工程においては、前記第二封止部材の外周面と前記凹部の内周面との境界部分における前記断熱部材が存在する位置にて溶接を終了させることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る密閉型電池の製造方法において、前記第二封止部材は、主成分がアルミニウムである素材から成り、前記断熱部材は、ステンレス鋼、チタン、ニッケル鋼、及びニッケルクロム鋼から成る群から選択される一種の金属から成ることが好ましい。【００１０】
本発明に係る密閉型電池の製造方法において、前記断熱部材は、前記凹部の内周面に沿った環状に形成されることが好ましい。【００１１】
本発明に係る密閉型電池の製造方法において、前記断熱部材は、前記凹部の底面から前記第二封止部材の内側面にかけて設けられることが好ましい。【００１２】
本発明に係る密閉型電池は、開口面を有する収納部、及び当該収納部の開口面を塞ぐ蓋部から構成されるケースを具備し、前記蓋部には、前記ケースの内部に向けて窪んだ凹部が形成され、前記凹部には、前記ケースの内部と外部とを連通する注液口が形成され、前記注液口に嵌入される第一封止部材と、前記注液口を覆うように前記凹部に挿入された状態で前記蓋部に接合される第二封止部材とによって、前記ケース内が密閉される密閉型電池であって、前記凹部と、前記第一封止部材と、前記第二封止部材との間に形成される微小な空間に、前記第二封止部材の外周面と前記凹部の内周面との境界部分の全域を塞ぐように、前記ケース及び前記第二封止部材よりも低い熱伝導率を有する金属から成る断熱部材が設けられ、前記凹部に挿入された状態の前記第二封止部材の外周面と、前記凹部の内周面とは、それらの全周に亘って、レーザー溶接されて連続的に接合されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、密閉型電池のケース内をレーザー溶接によって密閉する際の溶接不良を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る密閉型電池を示す斜視図。
【図２】本発明に係る密閉型電池の注液口周辺の構成を示す側面切断端面図。
【図３】本発明に係る密閉型電池の製造工程を示すフローチャート。
【図４】封止工程を示す図。
【図５】本発明に係る密閉型電池の他の実施形態を示す図。
【図６】本発明に係る密閉型電池の他の実施形態を示す図。
【図７】従来の密閉型電池を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下では、図１及び図２を参照して、本発明に係る密閉型電池の一実施形態である電池１について説明する。
なお、説明の便宜上、図１における上下方向を電池１の上下方向と規定する。
【００１６】
図１に示すように、電池１は、その外装を成すケース１０と、ケース１０内を密閉する二重封止部材２０とを具備する密閉型の電池である。
【００１７】
ケース１０は、一般的に電池のケースとして使用される素材（例えば、Ａ１０５０−Ｏ材等の主成分がアルミニウムである素材、及びＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）やＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等の樹脂）から成る角型の容器である。ケース１０の内部には、電極体（不図示）が電解液と共に収納されている。
前記電極体は、シート状に形成された一対の電極（正極及び負極）がセパレータを介して積層され、捲回されることによって作製されている。前記電極体は、前記電解液が含浸されることにより発電要素として機能する。
【００１８】
ケース１０は、上面が開口した収納部１１、及び収納部１１の開口面を塞ぐ蓋部１２から構成されている。
【００１９】
収納部１１は、略直方体形状を有する箱体であり、上面が開口している。収納部１１の内部には、前記電極体及び前記電解液が収納されている。
【００２０】
蓋部１２は、収納部１１の開口面に応じた形状を有する平板であり、溶接によって収納部１１と接合されている。蓋部１２には、前記電極体の一対の電極と電気的に接続された一対の端子１３・１３が固定されている。
一対の端子１３・１３は、上下方向に沿って蓋部１２を貫通し、上方に向けて突出している。
【００２１】
図２に示すように、蓋部１２には、凹部１２ａが形成されている。
凹部１２ａは、蓋部１２の上面がケース１０の内部に向けて（下方に）窪むことによって形成されている。凹部１２ａは、平面視で円形状を有し、一定の深さ（上下寸法）で形成されている。凹部１２ａには、注液口１２ｂが形成されている。
注液口１２ｂは、ケース１０の内部に前記電解液を注入するための貫通孔であり、平面視で円形状を有する。注液口１２ｂは、凹部１２ａの中央部分に位置し、ケース１０の内部と外部とが連通するように形成されている。
【００２２】
二重封止部材２０は、封止栓２１と、封止板２２とを具備し、それらによって注液口１２ｂを二重に封止する。
【００２３】
封止栓２１は、ゴム、エラストマ、又は樹脂等の弾性体から成り、注液口１２ｂを封止する第一封止部材として機能する。
封止栓２１は、注液口１２ｂに嵌入される嵌入部２１ａと、凹部１２ａに当接する当接部２１ｂとを有する。
嵌入部２１ａは、略円錐台状に形成されている。嵌入部２１ａにおける小径側の端部（下端部）の外径は、注液口１２ｂの内径よりも若干小さく設定され、嵌入部２１ａにおける大径側の端部（上端部）の外径は、注液口１２ｂの内径よりも若干大きく設定されている。
当接部２１ｂは、環状に形成されると共に、下方に突出するように形成されている。当接部２１ｂは、嵌入部２１ａにおける大径側の端部（上端部）の周囲に配置され、嵌入部２１ａと一体的に構成されている。
このように構成された封止栓２１においては、嵌入部２１ａが注液口１２ｂに嵌入されると、当接部２１ｂの下端部が凹部１２ａの底面（上下方向に直交する面）に当接することとなる。
こうして、注液口１２ｂに嵌入された嵌入部２１ａと、凹部１２ａに密着した当接部２１ｂとによって、ケース１０内が密閉される。
【００２４】
封止板２２は、凹部１２ａの形状に沿って形成された円状の平板であり、注液口１２ｂを封止する第二封止部材として機能する。封止板２２は、ケース１０と同様の素材から成る。封止板２２の下面は、封止栓２１の上面に固定されている。封止板２２の外径は、封止栓２１の上面の外径よりも大きく設定され、凹部１２ａの内径よりも若干小さく設定されている。
封止板２２は、注液口１２ｂを覆うように凹部１２ａに挿入された状態で、蓋部１２に接合されている。詳細には、凹部１２ａに挿入された状態の封止板２２の外周面と、凹部１２ａの内周面（上下方向に沿った面）とが、それらの全周に亘って、レーザー溶接によって連続的に接合されている。
こうして、蓋部１２に接合された封止板２２によって、ケース１０内が完全に密閉される。
【００２５】
二重封止部材２０と蓋部１２とが成す空間Ｓには、断熱部材３０が設けられている。
空間Ｓは、蓋部１２の凹部１２ａと、封止栓２１の当接部２１ｂと、封止板２２との間に形成され、体積が４［ｍｍ３］程度の微小な空間である。
【００２６】
断熱部材３０は、凹部１２ａの内周面に沿った環状の部材である。断熱部材３０の外径は、凹部１２ａの内径と略同一に設定されており、断熱部材３０の外周面と凹部１２ａの内周面とが接触している。断熱部材３０の内径は、封止栓２１の当接部２１ｂの外径よりも若干大きく設定されている。断熱部材３０の厚み（上下寸法）は、凹部１２ａの底面（上下方向に直交する面）から封止板２２の内側面（下面）までの最短距離と略同一に設定されている。つまり、断熱部材３０は、凹部１２ａの底面から封止板２２の下面にかけて設けられ、蓋部１２における凹部１２ａの内周面と、封止板２２の外周面との境界部分の全域を塞いでいる。
断熱部材３０は、ケース１０及び封止板２２よりも熱伝導率の低い素材から成る。例えば、ケース１０及び封止板２２がＡ１０５０−Ｏ材等の主成分がアルミニウムである素材から成る場合には、断熱部材３０として、ステンレス鋼、チタン、ニッケル鋼、又はニッケルクロム鋼等の金属を採用可能である。
【００２７】
このように、断熱部材３０は、蓋部１２における凹部１２ａの内周面と、封止板２２の外周面との境界部分の全域を塞ぐと共に、空間Ｓの大部分を占めるように配置されている。
そのため、蓋部１２と封止板２２とがレーザー溶接によって接合される際、レーザー光が直接、空間Ｓに進入することが断熱部材３０によって防止される。
また、断熱部材３０は、ケース１０及び封止板２２よりも熱伝導率の低い金属から成る。
そのため、レーザー光からケース１０及び封止板２２を通して空間Ｓに伝わる熱量がよりも、レーザー光から断熱部材３０を通して空間Ｓに伝わる熱量の方が小さくなる。
こうして、レーザー光から空間Ｓへの熱伝導を抑制することができる。
したがって、蓋部１２と封止板２２との溶接が完了して空間Ｓが密閉された際、空間Ｓに存在する気体がレーザー光の熱によって急激に膨張して、蓋部１２及び封止板２２の溶融部分がケース１０の外部に流出することを抑制できる。
なお、断熱部材３０として、熱伝導率の低い樹脂を採用することが考えられるが、その融点が、蓋部１２及び封止板２２よりも低くなり、溶接に悪影響を及ぼすおそれがあるため、このような樹脂は、断熱部材３０として不適である。
また、断熱部材３０として、既存のシムを採用可能である。
【００２８】
以下では、図３及び図４を参照して、本発明に係る密閉型電池の製造方法の一実施形態である、電池１の製造工程Ｓ１について説明する。
【００２９】
図３に示すように、製造工程Ｓ１は、封止工程Ｓ１０と、溶接工程Ｓ２０とを具備する。
【００３０】
図４に示すように、封止工程Ｓ１０は、注液口１２ｂを二重封止部材２０によって封止する工程である。
封止工程Ｓ１０は、収納部１１に前記電極体を収納し、収納部１１と蓋部１２とを溶接し、ケース１０内に前記電解液を注入した後に行われる。
封止工程Ｓ１０においては、まず、断熱部材３０を蓋部１２の凹部１２ａに設置する。
そして、減圧ポンプ等によってケース１０内を減圧しつつ、二重封止部材２０をケース１０に取り付ける。
この時、ケース１０の内部と外部との間に差圧が生じているため、封止栓２１が凹部１２ａの底面（上下方向に直交する面）に吸着し、これに伴って封止板２２が凹部１２ａに挿入されることとなる。
こうして、二重封止部材２０の封止栓２１によってケース１０内が密閉され、蓋部１２における凹部１２ａの内周面と、封止板２２の外周面との境界部分の全域が断熱部材３０によって塞がれる。
【００３１】
溶接工程Ｓ２０は、蓋部１２と封止板２２とをレーザー溶接によって接合し、ケース１０内を完全に密閉する工程である。
封止工程Ｓ１０においては、凹部１２ａに挿入された状態の封止板２２の外周面と、凹部１２ａの内周面（上下方向に沿った面）とを、それらの全周に亘って、レーザー溶接によって連続的に接合する。
この時、前述のように、空間Ｓには、蓋部１２における凹部１２ａの内周面と、封止板２２の外周面との境界部分の全域を塞ぐように、ケース１０及び封止板２２よりも低い熱伝導率を有する断熱部材３０が設けられているため、密閉された空間Ｓに存在する気体がレーザー光の熱によって急激に膨張することに起因する溶接不良を抑制できる。
なお、溶接工程Ｓ２０は、二重封止部材２０の動きを規制するために、蓋部１２及び封止板２２に対して、予め部分的に溶接を行った状態で行うことが好ましい。
【００３２】
以上のように、製造工程Ｓ１において、封止工程Ｓ１０と、溶接工程Ｓ２０とを順に経ることによって、電池１が作製される。
【００３３】
なお、本実施形態においては、断熱部材３０の厚み（上下寸法）を、凹部１２ａの底面（上下方向に直交する面）から封止板２２の内側面（下面）までの最短距離と略同一に設定したが、前述のような溶接不良を抑制できれば、凹部１２ａの底面から封止板２２の内側面までの最短距離よりも小さくすることも可能である。
この場合には、図５に示すように、断熱部材３０を封止板２２の下面に固定する等して、蓋部１２における凹部１２ａの内周面と、封止板２２の外周面との境界部分の全域を塞ぐように、断熱部材３０を空間Ｓに配置すればよい。
しかしながら、断熱部材３０の厚みが、凹部１２ａの底面から封止板２２の下面までの最短距離と略同一の場合、断熱部材３０を凹部１２ａに設置するだけでよいため、断熱部材３０の厚みを、凹部１２ａの底面から封止板２２の下面までの最短距離と略同一に設定することが好ましい。
【００３４】
また、前述のような溶接不良を抑制できる範囲で、断熱部材３０における外周面と内周面との最短距離を適宜変更可能である。ただし、断熱部材３０における外周面と内周面との最短距離が大きいほど、レーザー光から断熱部材３０を通して空間Ｓに伝わる熱量が小さくなるため、断熱部材３０における外周面と内周面との最短距離をできる限り大きくすることが好ましい。
【００３５】
また、本実施形態においては、断熱部材３０を環状とて、凹部１２ａの内周面と封止板２２の外周面との境界部分の全域を塞ぐような構成としたが、前述のような溶接不良を抑制できれば、断熱部材３０の形状は限定しない。
例えば、図６に示すように、断熱部材３０を、環状の部材を径方向に沿って切断した形状として、凹部１２ａの内周面と封止板２２の外周面との境界部分の一部を塞ぐような構成とすることも可能である。
この場合には、レーザー溶接の終了位置である位置Ｐを、凹部１２ａの内周面と封止板２２の外周面との境界部分における断熱部材３０が存在する位置に設定すればよい。
レーザー溶接は、位置Ｐから開始され、位置Ｐにて終了する。そのため、最終的に、位置Ｐにおける、凹部１２ａの内周面と封止板２２の外周面との境界部分が溶接されることによって、空間Ｓが密閉されることとなる。
したがって、少なくとも、位置Ｐにおいて、レーザー光から空間Ｓへの熱伝導を抑制することができれば、密閉された空間Ｓに存在する気体がレーザー光の熱によって急激に膨張することに起因する溶接不良を抑制できるのである。
しかしながら、断熱部材３０が環状の場合、位置Ｐを厳密に設定する必要がないため、断熱部材３０を環状とすることが好ましい。
【００３６】
また、前述のような溶接不良を抑制できれば、断熱部材３０の熱伝導率が、ケース１０及び封止板２２の熱伝導率よりも小さくなるように、断熱部材３０、ケース１０、及び封止板２２を成す素材をそれぞれ適宜変更可能である。
ここで、Ａ１０５０−Ｏ材等の主成分がアルミニウムである素材の熱伝導率は、約２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であり、ステンレス鋼、チタン、ニッケル鋼、及びニッケルクロム鋼の熱伝導率は、概ね１５〜２０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］である。
このように、ステンレス鋼、チタン、ニッケル鋼、及びニッケルクロム鋼の熱伝導率は、Ａ１０５０−Ｏ材等の主成分がアルミニウムである素材の熱伝導率よりも極めて小さい。
断熱部材３０の熱伝導率と、ケース１０及び封止板２２の熱伝導率との差が大きいほど、レーザー光から断熱部材３０を通して空間Ｓに伝わる熱量が小さくなる。
そのため、ケース１０及び封止板２２を成す素材を、Ａ１０５０−Ｏ材等の主成分がアルミニウムである素材とし、断熱部材３０を成す素材を、ステンレス鋼、チタン、ニッケル鋼、又はニッケルクロム鋼とすることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、密閉型電池、及びその製造方法に利用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１      電池（密閉型電池）
１０    ケース
１１    収納部
１２    蓋部
１２ａ  凹部
１２ｂ  注液口
２０    二重封止部材
２１    封止栓（第一封止部材）
２１ａ  嵌入部
２１ｂ  当接部
２２    封止板（第二封止部材）
３０    断熱部材
Ｓ      空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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