(57)【要約】【課題】密閉型電池において、接続部材が溶接された接続板の部位がダイアフラムに接触することを防止する。【解決手段】防爆機構３０は、絶縁板４１に嵌合された接続板３５の突起部３５ａを、上蓋３を固定するダイアフラム３７に溶接して構成されている。接続板３５には上面が窪んだ薄肉部３６が形成されている。薄肉部３６の下面３６ａ周辺は平坦である。薄肉部３６の下面３６ａに接続部材３３がレーザ溶接される。薄肉部３６ａが溶接時に熱変形してはダイアフラム３７側に盛り上がるが、予め上面が窪んでいるのでダイアフラム３７に接触することはない。【選択図】図４
2011150966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極電極と負極電極とが積層して構成された電極群と上蓋との間に、電池内圧の上昇よって変形または開裂する防爆機構を有する密閉型電池であって、
前記防爆機構は、ダイアフラムと、前記ダイアフラムに溶接された接続板と、前記接続板に溶接された接続リードとを具備し、前記接続板は、前記接続リードが接続された箇所が薄肉とされ、且つ、下面側が周辺に対して同一面または周辺から窪んでいることを特徴とする密閉型電池。
【請求項２】
請求項１に記載の密閉型電池において、前記接続板の薄肉とされた部分は、前記接続リードが溶接された接合面積よりも大きいことを特徴とする密閉型電池。
【請求項３】
請求項１または２のいずれか１項に記載の密閉型電池において、前記接続板の薄肉とされた部分は、前記接続板の周囲より０．１ｍｍ以上薄く、且つ、前記接続リードの厚さ以上の厚さであることを特徴とする密閉型電池。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の密閉型電池において、前記上蓋は前記ダイヤフラムによりかしめられ、前記接続板は、その周縁部を絶縁板に嵌合された状態で前記ダイヤフラムに溶接されることにより、前記上蓋、前記ダイヤフラム、前記接続板および前記絶縁板が一体化されていることを特徴とする密閉型電池。
【請求項５】
請求項４に記載の密閉型電池において、前記上蓋、前記ダイヤフラム、前記接続板および前記絶縁板が一体化された状態において、前記接続リードが前記接続板にレーザ溶接されていることを特徴とする密閉型電池。
【請求項６】
上蓋、ダイアフラム、接続板、および絶縁板を予め一体化して防爆機構を製作する工程と、
電極群を製作する工程と、
前記電極群を有底円筒状の電池容器に収容する工程と、
前記電極群と前記接続板とを接続部材で接続する工程と、
前記電池容器に電解液を注入する工程と、
前記電解液の注入後に前記防爆機構をガスケットを介して前記電池容器にかしめる工程とを備え、
前記接続板には、レーザ溶接のため前記ダイアフラムとの対向面側が窪んだ所定面積の薄肉部が形成され、
前記接続部材は前記接続板の薄肉部の裏面側にレーザ溶接されることを特徴とする密閉型電池の製造方法。
【請求項７】
請求項６の密閉型電池の製造方法において、
前記接続部材は、前記接続板の薄肉部の裏面側に前記薄肉部よりも狭い面積内でレーザ溶接され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】
この発明は、密閉型電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウム二次電池等に代表される円筒型電池において、正極合剤が形成された正極と負極合剤が形成された負極とをセパレータを介して捲回して構成された電極群と、上蓋との間に防爆機構を設けることが知られている。
有機溶媒系の電解液を用いた密閉型の電池では、過充電状態や正極端子間が短絡状態となって大電流が流れると、電解液が分解し、それに伴って、電池内部にガスが発生する。発生したガスにより、電池内部の圧力が上昇し、電池の破裂する原因となる。防爆機構は、このような内圧による電池の破裂などを防止するための機構である。
【０００３】
従来の防爆機構として、次のような構造が知られている。上蓋の内面（下面）側に、内圧の上昇に伴って中央部が上蓋側に向かって突き出すように変形する防爆板（ダイアフラム）が配置される。防爆板の下面にリード取付部材を配置し、リード取付部材（接続板）の下面に接続リードが溶接される。リード取付部材と防爆板との間には絶縁部材が介在されており、リード取付部材と接続リードとは、超音波溶接により接合される。また、リード取付部材の下面には正極集電体に接続される接続リードが溶接される。
このような構造によって、内圧が上昇した場合、防爆板の変形によって正極と上蓋との導通を遮断したり、あるいは、防爆板を開裂させて内部のガスを放出したりして電池の破裂を防止する。
リード取付部材に開裂機能を付与した構造もある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１０５９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、リード取付部材に接続リードを溶接する際、リード取付部材の接合部分が、防爆板側に盛り上がるように変形する。防爆板とリード取付部材との間に介在される絶縁部材の厚さは薄く、接合部分における防爆板とリード取付部材との間隙は、例えば、０．５ｍｍ程度以下と極めて小さいため、溶接時にリード取付部材が熱変形して盛り上がり、この盛り上がり部が防爆板に接触することがあった。
リード取付部材が防爆板に接触すると、ダイアフラムの接触部分が損傷し、内部の電解液が漏れたり、防爆機構の機能が損なわれたりすることに繋がる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の密閉型電池は、正極電極と負極電極とが積層して構成された電極群と上蓋との間に、電池内圧の上昇よって変形または開裂する防爆機構を有する密閉型電池であって、防爆機構は、ダイアフラムと、ダイアフラムに溶接された接続板と、接続板に溶接された接続リードとを具備し、接続板は、接続リードが接続された箇所が薄肉とされ、且つ、下面側が周辺に対して同一面または周辺から窪んでいることを特徴とする。
また、本発明の密閉型電池の製造方法は、上蓋、ダイアフラム、接続板、および絶縁板を予め一体化して防爆機構を製作する工程と、電極群を製作する工程と、電極群を有底円筒状の電池容器に収容する工程と、電極群と前記接続板とを接続部材で接続する工程と、電池容器に電解液を注入する工程と、電解液の注入後に防爆機構をガスケットを介して前記電池容器にかしめる工程とを備え、接続板には、レーザ溶接のため前記ダイアフラムとの対向面側が窪んだ所定面積の薄肉部が形成され、接続部材は前記接続板の薄肉部の裏面側にレーザ溶接されることを特徴とする
【発明の効果】
【０００７】
この発明の密閉型電池によれば、接続リードを溶接することにより接続板が変形しても、接続板の接合部は予め周囲の領域よりも窪んだ薄肉部とされているので、ダイアフラムに接触することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の円筒型電池の一実施形態を示す断面図。
【図２】図１に示された円筒型電池の分解斜視図。
【図３】図１の電極群の詳細を示すための一部を切断した状態の斜視図。
【図４】図１に図示された防爆機構の拡大断面図。
【図５】この発明の円筒型電池の変形例を示す拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
−円筒型電池の構造−
以下、この発明の密閉型電池を、リチウムイオン円筒型二次電池を一実施形態として図面と共に説明する。
図１は、この発明の円筒型電池の一実施形態を示す断面図であり、図２は、図１に示された円筒型電池の分解斜視図である。
円筒型電池１は、例えば、外形４０ｍｍφ、高さ１００ｍｍの寸法を有する。
この円筒型電池１は、有底円筒型の電池容器２およびハット型の上蓋３の内部に、以下に説明する発電用の各構成部材を収容している。有底円筒型の電池容器２には、その開放側である上端部側に電池容器２の内側に突き出した溝２ａが形成されている。
【００１０】
１０は、電極群であり、中央部に軸芯１５を有し、軸芯１５の周囲に正極電極および負極電極が捲回されている。図３は、電極群１０の構造の詳細を示し、一部を切断した状態の斜視図である。図３に図示されるように、電極群１０は、軸芯１５の周囲に正極電極１１、負極電極１２、および正極電極１１と負極電極１２との間に配置されたセパレータ１３が捲回された構成を有する。
軸芯１５は、中空円筒状を有し、軸芯１５に接する最内周には第１のセパレータ１３が捲回され、その外側を、正極電極１１、第２のセパレータ１３および負極電極１２が、この順に捲回されている。そして、最外周は負極電極１２およびその外周に捲回されたセパレータ１３となっている。図示はしないが、最外周のセパレータ１３が接着テープ１９で止められる。
【００１１】
正極電極１１は、アルミニウム箔により形成された正極シート１１ａと、この正極シート１１ａの両面に正極合剤１１ｂが塗布された正極処理部を有する。正極シート１１ａの両側縁は、正極合剤１１ｂが塗布されずアルミニウム箔が表出した正極未処理部１１ｃとなっている。正極未処理部１１ｃには、軸芯１５と平行に上方に突き出す多数の正極リード１６が、等間隔に一体的に形成されている。
【００１２】
正極合剤１１ｂは正極活物質と、正極導電材と、正極バインダとからなる。正極活物質はリチウム酸化物が好ましい。例として、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、リチウム複合酸化物（コバルト、ニッケル、マンガンから選ばれる２種類以上を含むリチウム酸化物）などが挙げられる。正極導電材は、正極合剤中におけるリチウムの吸蔵放出反応で生じた電子の正極電極への伝達を補助できるものであれば制限は無い。正極導電材の例として、黒鉛やアセチレンブラックなどが挙げられる。
【００１３】
正極バインダは、正極活物質と正極導電材を結着させ、また正極合剤と正極集電体を結着させることが可能であり、非水電解液との接触により、大幅に劣化しなければ特に制限はない。正極バインダの例としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）やフッ素ゴムなどが挙げられる。正極合剤層の形成方法は、正極電極上に正極合剤が形成される方法であれば制限はない。正極合剤１１ｂの形成方法の例として、正極合剤１１ｂの構成物質の分散溶液を正極シート１１ａ上に塗布する方法が挙げられる。
【００１４】
正極合剤１１ｂを正極シート１１ａに塗布する方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法、などが挙げられる。正極合剤１１ｂに分散溶液の溶媒例として、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）や水等を添加し、混練したスラリを、厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、プレスにより裁断する。正極合剤１１ｂの塗布厚さの一例としては片側約４０μｍである。正極シート１１ａをプレスにより裁断する際、正極リード１６を一体的に形成する。正極リード１６の長さは、軸芯１５に最も近いものが最も短く、外側に向かうに従って次第に長くなるように形成される。
【００１５】
負極電極１２は、銅箔により形成された負極シート１２ａと、この負極シート１２ａの両面に負極合剤１２ｂが塗布された負極処理部を有する。負極シート１２ａの両側縁は、負極合剤１２ｂが塗布されず銅箔が表出した負極未処理部１２ｃとなっている。負極未処理部１２ｃには、正極リード１６とは反対方向に延出された、多数の負極リード１７が等間隔に一体的に形成されている。
【００１６】
負極合剤１２ｂは、負極活物質と、負極バインダと、増粘剤とからなる。負極合剤１２ｂは、アセチレンブラックなどの負極導電材を有しても良い。負極活物質としては、黒鉛炭素を用いることが好ましい。黒鉛炭素を用いることにより、大容量が要求されるプラグインハイブリッド自動車や電気自動車向けのリチウムイオン二次電池が作製できる。負極合剤１２ｂの形成方法は、負極シート１２ａ上に負極合剤１２ｂが形成される方法であれば制限はない。負極合剤１２ｂを負極シート１２ａに塗布する方法の例として、負極合剤１２ｂの構成物質の分散溶液を負極シート１２ａ上に塗布する方法が挙げられる。塗布方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法などが挙げられる。
【００１７】
負極合剤１２ｂを負極シート１２ａに塗布する方法の例として、負極合剤１２ｂに分散溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドンや水を添加し、混練したスラリを、厚さ１０μｍの圧延銅箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、プレスにより裁断する。負極合剤１２ｂの塗布厚さの一例としては片側約４０μｍである。負極シート１２ａをプレスにより裁断する際、負極リード１７を一体的に形成する。負極リード１７の長さは、軸芯１５に最も近いものが最も短く、外側に向かうに従って次第に長くなるように形成される。
【００１８】
セパレータ１３は、例えば、厚さ４０μｍのポリエチレン製多孔膜である。
図１において、中空な円筒形状の軸芯１５には軸方向（図面の上下方向）の上端部の内面に、内径が径大とされ、溝１５ａが形成されこの溝１５ａに正極集電部材３１が圧入されている。正極集電部材３１は、例えば、アルミニウムにより形成され、円盤状の基部３１ａ、この基部３１ａの内周部において軸芯１５側に向かって突出し、軸芯１５の内面に圧入される下部筒部３１ｂ、および外周縁において上蓋３側に突き出す上部筒部３１ｃを有する。正極集電部材３１の基部３１ａには、電池内部で発生するガスを放出するための開口部３１ｄが形成されている。また、正極集電部材３１の基部の中央部には負極導電リード２３を電池容器２にスポット溶接する際、円柱状の電極棒（図示せず）を差し込むための開口部３１ｅが形成されている。
【００１９】
正極シート１１ａの正極リード１６は、すべて、正極集電部材３１の上部筒部３１ｃに溶接される。この場合、図２に図示されるように、正極リード１６は、正極集電部材３１の上部筒部３１ｃ上に重なり合って接合される。各正極リード１６は大変薄いため、１つでは大電流を取りだすことができない。このため、軸芯１５への巻き始めから巻き終わりまでの全長に亘り、多数の正極リード１６が所定間隔に形成されている。
【００２０】
正極集電部材３１は、電解液によって酸化されるので、アルミニウムで形成することにより信頼性を向上することができる。アルミニウムは、なんらかの加工により表面が表出すると、直ちに、表面に酸化アルミウム皮膜が形成され、この酸化アルミニウム皮膜により、電解液による酸化を防止することができる。
また、正極集電部材３１をアルミニウムで形成することにより、正極シート１１ａの正極リード１６を超音波溶接またはスポット溶接等により溶接することが可能となる。
【００２１】
軸芯１５の下端部には、外径が径小とされた段部１５ｂが形成され、この段部１５ｂに負極集電部材２１が圧入により固定されている。負極集電部材２１は、例えば、銅により形成され、円盤状の基部２１ａに軸芯１５の段部１５ｂに圧入される開口部２１ｂを有し、外周縁に、電池容器２の底部側に向かって突き出す外周筒部２１ｃを有する。
負極シート１２ａの負極リード１７は、すべて、負極集電部材２１の外周筒部２１ｃに超音波溶接またはスポット溶接により溶接される。各負極リード１７は大変薄いため、大電流を取りだすために、軸芯１５への巻き始めから巻き終わりまで全長にわたり、所定間隔で多数形成されている。
【００２２】
負極集電部材２１の外周筒部２１ｃの外周には、負極シート１２ａの負極リード１７およびリング状の押え部材２２が溶接されている。負極リード１７は多数あるので、負極集電部材２１の外周筒部２１ｃの外周に密着させておき、負極リード１７の外周に押え部材２２を巻き付けて仮固定し、この状態で溶接される。
負極集電部材２１の下面には、銅製の負極通電リード２３が溶接されている。
負極通電リード２３は、電池容器２の底部において、電池容器２に溶接されている。電池容器２は、例えば、０．５ｍｍの厚さの炭素鋼で形成され、表面にニッケルメッキが施されている。このような材料を用いることにより、負極通電リード２３は、電池容器２に抵抗溶接により溶接することができる。
【００２３】
正極集電部材３１の上部筒部３１ｃの外周には、正極シート１１ａの正極リード１６およびリング状の押え部材３２が溶接されている。正極リード１６は多数あるので、正極集電部材３１の上部筒部３１ｃの外周に密着させておき、正極リード１６の外周に押え部材３２を巻き付けて仮固定し、この状態で溶接される。
電極群１０を構成する正極シート１１ａの多数の正極リード１６が正極集電部材３１の上部筒部３１ｃに溶接され、正極集電部材３１と電極群１０とが一体的にユニット化された発電ユニット２０が構成される（図２参照）。
【００２４】
また、正極集電部材３１の基部３１ａの上面には、多数のアルミニウム箔が積層されて構成されたフレキシブルな接続部材（接続リード）３３が、その一部を溶接されて接合されている。接続部材３３は、複数枚のアルミニウム箔を積層して一体化することにより、大電流を流すことが可能とされ、且つ、フレキシブル性を付与されている。つまり、大電流を流すには接続部材の厚さを大きくする必要があるが、１枚の金属板で形成すると剛性が大きくなり、フレキシブル性が損なわれる。そこで、板厚の小さな多数のアルミニウム箔を積層してフレキシブル性を持たせている。接続部材３３の厚さは、例えば、０．５ｍｍ程度であり、厚さ０．１ｍｍのアルミニウム箔を５枚積層して形成される。
【００２５】
正極集電部材３１の上部筒部３１ｃ上には、防爆機構３０が構成されている。
図４は防爆機構３０の拡大断面図であり、以下、防爆機構３０の説明には図４を合わせ参照されたい。
防爆機構３０は、絶縁板４１、接続板３５、ダイヤフラム３７および上蓋３を有する。
絶縁板４１は、内側に開口部４１ａを有するリング形状をしており、開口部４１ａ側に、正極集電部材３１側に向かって突出す側部４１ｂを有している。側部４１ｂの外面に正極集電部材３１の上部筒部３１ｃの内面が嵌合する。
【００２６】
接続板３５は、アルミニウム合金で形成され、中央部を除くほぼ全体が均一でかつ、中央側が少々低い位置に撓んだ、ほぼ皿形状を有している。接続板３５の厚さは、例えば、１ｍｍ程度である。接続板３５の中心には、薄肉でドーム形状に形成された突起部３５ａが形成されており、突起部３５ａの周囲には、複数の開口部３５ｂ（図２参照）および薄肉部３６（図１参照）が形成されている。開口部３５ｂは、電池内部に発生するガスを放出するためのものである。
【００２７】
薄肉部３６は、その上面が接続板３５の上面から窪んだ平坦な段部とされ、下面３６ａ（図４参照）はその周縁の領域と同一面であり、平坦状となっている。薄肉部３６の面積は２ｍｍ×５ｍｍ程度であり、例えば、プレス加工または研磨等により形成される。薄肉部３６の厚さの一例を示すと、接続板３５の厚さが１．０ｍｍの場合、０．９ｍｍ〜０．５ｍｍである。薄肉部３６の下面３６ａには、レーザ溶接等により接続部材３３が接合されている。
【００２８】
接続板３５の突起部３５ａはダイアフラム３７の中央部の底面に抵抗溶接または摩擦拡散接合により接合されている。ダイアフラム３７はアルミニウム合金で形成され、ダイアフラム３７の中心部を中心とする平面視で円形の切込み３７ａを有する。切込み３７ａはプレスにより上面側をＶ字形状に押し潰して、残部を薄肉にしたものである。ダイアフラム３７は、電池の安全性確保のために設けられており、電池の内圧が上昇すると、第１段階として、上方に反り、接続板３５の突起部３５ａとの接合を剥離して接続板３５から離間し、接続板３５との導通を絶つ。第２段階として、それでも内圧が上昇する場合は切込み３７ａにおいて開裂し、内部のガスを放出する機能を有する。
【００２９】
ダイアフラム３７は周縁部において上蓋３の周縁部を固定する。ダイアフラム３７は図２に図示されるように、当初、周縁部が上蓋３側に向かって垂直に起立する側部３７ｂを有している。この側部３７ｂ内に上蓋３を収容し、かしめ加工により、側部３７ｂを上蓋３の上面側に屈曲して固定する。
上蓋３は、炭素鋼等の鉄で形成してニッケルめっきが施されており、ダイアフラム３７に接触する円盤状の周縁部３ａとこの周縁部３ａから上方に突出す有頭無底の筒部３ｂを有するハット型を有する。筒部３ｂには開口部３ｃが形成されている。この開口部３ｃは、電池内部に発生するガス圧によりダイヤフラム３７が開裂した際、ガスを電池外部に放出するためのものである。
なお、上蓋３が鉄で形成されている場合には、別の円筒型電池と直列に接合する際、鉄で形成された別の円筒型電池とスポット溶接により接合することができる。
【００３０】
上述の如く、防爆機構３０は、絶縁板４１に接続板３５が嵌合し、接続板３５とダイアフラム３７が溶接され、上蓋３がダイアフラム３７の周縁部にかしめられ、全体が一体化したユニットとして形成されている。
防爆機構３０の接続板３５の薄肉部３６の下面３６ａに接続部材３３の一端部が接合されている。
【００３１】
この接合方法の一例を示すと、防爆機構３０の接続板３５の薄肉部３６の下面３６ａに接続部材３３の一端部を接触させ、接続部材３３側からレーザを照射して接続板３５に溶接する。この場合、照射するレーザのビーム面積は、薄肉部３６の面積より小さくする。換言すれば、レーザが照射されて接合される部分の面積は、薄肉部３６ａの面積より小さい。レーザを照射すると、薄肉部３６のレーザ照射領域が熱変形し、図４の二点鎖線に示すようにダイヤフラム３７側に盛り上がる。接続板３５に薄肉部３６が形成されていない従来の構造の場合には、接合部の変形により、接続板３５とダイアフラム３７とが接触することがあった。このように接続板３５がダイアフラムにスポット的に接触すると、溶接により確実に接合している突起部３５ａとダイヤフラム３７との接合部とは異なり、接触部の抵抗が異常に大きくなる。このため、このような接触部分に大電流が流れるとダイアフラムの接触部分が損傷し、内部の電解液が漏れたり、防爆機構の機能が損なわれたりすることに繋がる。
【００３２】
しかし、本発明では、接続板３５に、予め、上面側が接続板３５の上面から窪んだ平坦な上面を有する薄肉部３６が形成されているため、接続板３５の接続部材３３との接合部がダイアフラム３７に接触することを防止することができる。
この場合、防爆機構３０は、上蓋３、ダイアフラム３７および接続板３５が一体化されて構成されているため、接続板３５の下面に接続部材３３を溶接する方法として、超音波溶接を用いることができない。しかし、レーザ溶接は超音波溶接に比して、生産効率は高いが、熱変形による盛り上がりが大きいので、従来の構造ではレーザ溶接を採用することができない。本発明では、接続板３５に上面側が窪んだ薄肉部３６を形成することにより、防爆機構３０として一体化された接続板３５に接続部材３３をレーザ溶接することを可能とし、生産効率を向上することができた。この場合、レーザ溶接による方法が超音波溶接よりも生産効率が高いというだけでなく、防爆機構３０を一体化する工程自体が従来の組付け方法より効率的であることによっても、さらに効率が向上する。
【００３３】
また、本発明では、接続板３５の接続部材３３との接合部を薄肉部３６として、その下面３６ａを接続板３５の周囲領域と同一面にしている。この場合、接続板３５の接続部材３３との接合部を薄肉とせず、接続板３５の板厚で、単に電極群１０側に向かって凹状に屈曲させるだけの構造とすると、接合部の位置が屈曲した分だけ下方に下がり、接続板３５と正極集電部材３１とのクリアランスの確保が困難となり、接続部材３３の収納が困難となる。
【００３４】
したがって、本発明において、接続板３５の薄肉部３６の下面３６ａを接続板３５の周囲領域と同一面として平坦にしていることは、接続板３５と正極集電部材３１との間に接続部材３３を収納するためのクリアランスの確保ができ、かつ接合部近傍における接続板３５とダイヤフラム３７との間の所定のクリアランスの確保に有効である。
また、接続板３５の薄肉部３６の面積は、レーザのビーム面積よりも大きくされているため、薄肉部３６が熱変形によりダイアフラム３７側に盛り上っても接続板３５がダイヤフラム３７に接触することを確実に防止することができる。
【００３５】
ダイアフラム３７の側部３７ｂと周縁部を覆ってガスケット４３が設けられている。ガスケット４３は、当初、図２に図示されるように、リング状の基部４３ａの周側縁に、上部方向に向けてほぼ垂直に起立して形成された外周壁部４３ｂと、内周側に、基部４３ａから下方に向けてほぼ垂直に垂下して形成された筒部４３ｃとを有する形状を有している。
そして、詳細は後述するが、プレス等により、電池容器２と共にガスケット４３の外周壁部４３ｂを折曲して基部４３ａと外周壁部４３ｂにより、ダイアフラム３７と上蓋３を軸方向に圧接するようにかしめ加工される。これにより、防爆機構３０が電池容器２に固定され、防爆機構３０により、正極集電部材３１と電極群１０が一体化された発電ユニット２０が電池容器２内において軸方向に移動不能に固定される。
【００３６】
電池容器２の内部には、非水電解液が所定量注入されている。非水電解液の一例としては、リチウム塩がカーボネート系溶媒に溶解した溶液を用いることが好ましい。リチウム塩の例として、フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ６）、などが挙げられる。また、カーボネート系溶媒の例として、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、或いは上記溶媒の１種類以上から選ばれる溶媒を混合したもの、が挙げられる。
次に、上記構成の円筒型電池の製造方法の一例を説明する。
【００３７】
−円筒型電池の製造方法−
正極シート１１ａの両面に、正極合剤１１ｂおよび正極未処理部１１ｃが形成され、また、多数の正極リード１６が形成された正極電極１１を作製する。また、負極シート１２ａの両面に負極合剤１２ｂおよび負極処理部１２ｃが形成され、多数の負極リード１７が形成された負極電極１２を作製する。
正極電極１１と負極電極１２とを、両電極間にセパレータ１３を挟んで軸芯１５の周囲に多重に捲回して電極群１０を作製する。
【００３８】
この電極群１０の軸芯１５の下部に負極集電部材２１を取り付ける。負極集電部材２１の取り付けは、負極集電部材２１の開口部２１ｂを軸芯１５の下端部に設けられた段部１５ｂに嵌入して行う。負極集電部材２１の外周筒部２１ｃの外周の全周囲に亘り、負極リード１７をほぼ均等に配分して密着し、負極リード１１７の外周に押え部材２２を嵌合する。そして、超音波溶接等により、負極集電部材２１に負極リード１７および押え部材２２を溶接する。次に、軸芯１５の下端面と負極集電部材２１とに跨る負極通電リード２３を負極集電部材２１に溶接する。
【００３９】
軸芯１５の上端側に設けられた溝１５ａに正極集電部材３１の下部筒部３１ｂを嵌合する。この状態で、正極集電部材３１の上部筒部３１ｃの外周の全周囲に亘り、正極リード１６をほぼ均等に配分して密着し、正極１６の外周に押え部材３２を嵌合する。そして、超音波溶接等により、正極集電部材３１に正極リード１６および押え部材３２を溶接する。このようにして、図２に図示される発電ユニット２０が作製される。
【００４０】
発電ユニット２０を収容可能なサイズを有する金属製の有底円筒部材に、上述の工程を経て作製された発電ユニット２０を収容する。有底円筒部材は、電池容器２となるものである。
以下において、説明を簡素にして明瞭にするために、この有底円筒部材を電池容器２として説明する。
電池容器２内に収納した発電ユニット２０の負極通電リード２３を、電池容器２に抵抗溶接等により溶接する。この際、正極集電部材３１の開口部３１ｅから電極棒を差し込み軸芯１５の中空部内を挿通して、電極棒の先端を負極通電リード２３に当接する。そして、負極通電リード２３が電池容器２の底面に接触している状態で電極棒介して電流を供給して溶接する。
次に、電池容器２の上端部側に一部を絞り加工して内方に突出し、外面にほぼＶ字状の溝２ａを形成する。
【００４１】
電池容器２の溝２ａは、発電ユニット２０の上端部、換言すれば、正極集電部材３１の上端部近傍に位置するように形成する。
次に、発電ユニット２０が収容された電池容器２の内部に、非水電解液を所定量注入する。
次に、正極集電部材３１の上面に接続部材３５の一端部を超音波溶接等により溶接する。
【００４２】
一方、予め、防爆機構３０を作製しておく。上述した如く、ダイヤフラム３７の側部３７ｂ内に上蓋３を収容し、側部３７ｂを、かしめ加工して上蓋３をダイヤフラム３７に固定する。接続板３５の外周を絶縁板４１の側部４１ｂ内に嵌合する。この状態で、接続板３５の突起部３５ａをダイヤフラム３７に抵抗溶接または摩擦拡散接合により接合する。接続板３５の突起部３５ａをダイヤフラム３７に接合した後、絶縁板４１を接続板３５に取り付けるようにしてもよい。
【００４３】
このように作製した防爆機構３０の接続板３５の薄肉部３６の下面３６ａに接続部材３３をレーザ溶接する。正極集電部材３１の上面に溶接された接続部材３５の他端部を半周ほど湾曲させ、接続部材３５の他端部側の、正極集電部材３１に溶接された面と同一面側を接続板３５の薄肉部３６の下面３６ａに接触させる。この際、接続部材３３は、薄いアルミニウム箔を複数枚積層して形成されているため、柔軟性を有し、湾曲が容易となっている。そして、接続部材３３側からレーザを照射して接続板３５に溶接する。照射するレーザのビーム面積は、薄肉部３６ａの面積より小さくする。レーザ溶接により接続板３５の薄肉部３６は熱変形を起こし、ダイアフラム３７側に盛り上がる。しかし、薄肉部３６の上面は、予め、接続板３５の上面より窪んでいるため、図４に二点鎖線に図示するように、接続板３５がダイアフラム３７に接触することを防止することができる。
【００４４】
次に、電池容器２の溝２ａの上にガスケット４３を収容する。この状態におけるガスケット４３は、図２に図示するように、リング状の基部４３ａの上方に、基部４３ａに対して垂直な外周壁部４３ｂを有する構造となっている。この構造で、ガスケット４３は、電池容器２の溝２ａ上部の内側に留まっている。ガスケット４３は、ゴムで形成されており、限定する意図ではないが、１つの好ましい材料の例として、エチレンプロピレン共重合体（ＥＰＤＭ）をあげることができる。また、例えば、電池容器２が厚さ０．５ｍｍの炭素鋼製で、外径が４０ｍｍΦの場合、ガスケット４３の厚さは１０ｍｍ程度とされる。
【００４５】
次に、接続部材３３が接続された防爆機構３０をガスケット４３内に収容する。これにより、防爆機構３０のダイヤフラム３７の外周縁がガスケット４３の外周壁部４３ｂと接面する。
この状態で、電池容器２の溝２ａと上端面の間の部分をプレスにより圧縮し、いわゆるかしめ加工により、ガスケット４３と共にダイヤフラム３７を電池容器２に固定する。
これにより、図１に図示された円筒型電池が作製される。
【００４６】
（実施例）
次に、上述した実施形態に従って作製した防爆機構の実施例について説明する。比較のために作成した比較例の防爆機構についても併記する。
（実施例１）
厚み１．０ｍｍの接続板３５に、上面からの段差が０．１ｍｍで下面３６ａが周辺領域と平坦な薄肉部３６を形成した。この接続板３５を用いて防爆機構３０を作製し、接続板３５の薄肉部３６の下面３６ａに接続部材３３をレーザ溶接にて接合した。
【００４７】
（実施例２）
厚み１．０ｍｍの接続板３５に、上面からの段差が０．３ｍｍで下面３６ａが周辺領域と平坦な薄肉部３６を形成した。この接続板３５を用いて防爆機構３０を作製し、接続板３５の薄肉部３６の下面３６ａに接続部材３３をレーザ溶接にて接合した。
【００４８】
（実施例３）
厚み１．０ｍｍの接続板３５に、上面からの段差が０．５ｍｍで下面３６ａが周辺領域と平坦な薄肉部３６を形成した。この接続板３５を用いて防爆機構３０を作製し、接続板３５の薄肉部３６の下面３６ａに接続部材３３をレーザ溶接にて接合した。
【００４９】
（実施例４）
厚み１．０ｍｍの接続板３５に、上面からの段差が０．７ｍｍで下面３６ａが周辺領域と平坦な薄肉部３６を形成した。この接続板３５を用いて防爆機構３０を作製し、接続板３５の薄肉部３６の下面３６ａに接続部材３３をレーザ溶接にて接合した。
【００５０】
（比較例１）
厚み１．０ｍｍの接続板３５に薄肉部を設けず、防爆機構３０を作製し、接続板３５の下面に接続部材３３をレーザ溶接にて接合した。
【００５１】
実施例１〜４及び比較例１の接続部材付防爆機構３０を、それぞれ、１００個作り、水圧試験機により、遮断圧力及び接続部材３３が溶接された領域のダイアフラム３７の損傷を確認した。
確認結果を表１に示す。
【表１】
2011150966.tif 000003
【００５２】
実施例１〜３はいずれも良好な作動及が得られ、ダイアフラムの損傷もなかった。
しかしながら、実施例４では、溶接時に接続板を突き抜ける不良が発生した。これは、接続板の厚さが薄いためと判断される。
また、比較例１の防爆機構は、作動圧不良と、ダイアフラムの損傷が生じていることが判明した。
【００５３】
上記の実施例から、接続板３５の薄肉部３６は、接続板３５の上面から０．１ｍｍ以上の段差があれば、ダイアフラムの損傷を防止可能であることが確認された。
また、接続板３５の薄肉部３６の厚さが、０．５ｍｍ以上であれば、すなわち、接続部材３３の厚さと同一以上であればダイアフラムの損傷を防止可能であることが確認された。
【００５４】
以上の通り、本発明の密閉型電池は、接続リードを溶接することにより接続板が変形しても、接続板の接合部は予め周囲の領域よりも窪んだ薄肉部とされているので、ダイアフラムに接触することを防止することができる。この場合、接続板３５の薄肉部３６の下面３６ａを接続板３５の周囲領域と同一面として平坦にしているので、接合部近傍における接続板３５とダイヤフラム３７との間に所定のクリアランスの確保することが容易となる。
【００５５】
（変形例）
上記実施形態では、正極集電部材３１と接続板３５を１つの接続部材３３により接続したものであった。図５は、接続部材を２つの接続部材６１、６２を用いて正極集電部材３１と接続板３５を接続した構造を示す。
この構造の場合には、第１の接続部材６１の一端部は接続板３５の薄肉部３６にレーザ溶接しておく。また、第２の接続部材６２の一端部を正極集電部材３１に溶接しておく。溶接は、レーザ溶接に限らず超音波溶接または抵抗溶接等を用いることができる。電池容器２内に非水電解液を注入後、第１の接続部材６１の他端部と第２の接続部材６２の他端部とを溶接する。この溶接もレーザ溶接に限らず超音波溶接または抵抗溶接等を用いることができる。
【００５６】
他の構成部材は、上述の実施形態と同一であり、同一の部材に同一の図面参照番号を付してその説明を省略する。
変形例に示す構造の場合には、接続部材６１、６２の溶接および非水電解液の注入が容易となる。但し、溶接の回数が多くなり、また、接続部材の全長が長くなるため抵抗が大きくなる。
【００５７】
なお、上記の実施形態では、接続板３５に形成した薄肉部３６の下面３６ａを、周囲の領域と同一面とした場合で説明した。しかし、接続板３５の下面側からプレスまたは研磨により薄肉部３６の下面側の一部を除去し、薄肉部３６の下面３６ａを周囲の領域より板厚の内部側に窪んだ形状にしてもよい。
また、円筒型電池として、リチウム電池を例として説明したが、この発明は、リチウム電池に限られるものではなく、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池など、他の円筒型電池にも適用をすることができる。また、円筒型電池に限らず角型二次電池など、円筒型電池以外の密閉型電池に適用することが可能である。
【００５８】
その他、本発明の円筒型電池は、発明の趣旨の範囲内において、種々、変形して構成することが可能であり、要は、正極電極と負極電極とが積層して構成された電極群と上蓋との間に、電池内圧の上昇よって変形または開裂する防爆機構を有する密閉型電池であって、防爆機構は、ダイアフラムと、ダイアフラムに溶接された接続板と、接続板に溶接された接続リードとを具備し、接続板は、接続リードが接続された箇所が薄肉とされ、且つ、下面側が周辺に対して同一面または周辺から窪んでいるものであればよい。
また、本発明の密閉型電池の製造方法は、上蓋、ダイアフラム、接続板、および絶縁板を予め一体化して防爆機構を製作する工程と、電極群を製作する工程と、電極群を有底円筒状の電池容器に収容する工程と、電極群と前記接続板とを接続部材で接続する工程と、電池容器に電解液を注入する工程と、電解液の注入後に防爆機構をガスケットを介して前記電池容器にかしめる工程とを備え、接続板には、レーザ溶接のため前記ダイアフラムとの対向面側が窪んだ所定面積の薄肉部が形成され、接続部材は前記接続板の薄肉部の裏面側にレーザ溶接されるものであればよい。
【符号の説明】
【００５９】
１    円筒型電池
２    電池容器
３    上蓋
３ａ  周縁部
１０  電極群
１１  正極電極
１１ａ  正極シート
１１ｂ  正極合剤
１２    負極電極
１２ａ  負極シート
１２ｂ  負極合剤
１３  セパレータ
１６  正極リード
１７  負極リード
１５  軸芯
２０  発電ユニット
２１  負極集電部材
３１  正極集電部材
３３  接続部材（接続リード）
３５  接続板
３６  薄肉部
３７  ダイアフラム
４１  絶縁板
４３  ガスケット
【図１】
2011150966.tif 000004
【図２】
2011150966.tif 000005
【図３】
2011150966.tif 000006
【図４】
2011150966.tif 000007
【図５】
2011150966.tif 000008