(57)【要約】【課題】ピンホールだけでなく薄皮１枚程度の溶接欠陥も検出することを可能にする。【解決手段】密閉型蓄電装置の製造方法は、ケース本体１１ａと蓋体１１ｂとを溶接する溶接工程以降に、溶接箇所の気密検査を行うケースの溶接状態検査工程を有する。溶接状態検査工程は、ケース本体１１ａと蓋体１１ｂとの溶接箇所に、ケース本体１１ａの側壁１１ｃに、側壁１１ｃをケース外側へ付勢する第１の付勢力及び側壁１１ｃをケース内側へ付勢する第２の付勢力の少なくとも一方を加えて側壁１１ｃを一時的に変形させる状態と、側壁１１ｃの変形が解消された状態とを繰り返す負荷をかけて、溶接箇所の気密検査を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース本体と蓋体とを溶接する溶接工程以降に、前記ケース本体と前記蓋体との溶接箇所に、前記ケース本体の側壁に、前記側壁をケース外側へ付勢する第１の付勢力及び前記側壁をケース内側へ付勢する第２の付勢力の少なくとも一方を加えて前記側壁を一時的に変形させる状態と、前記側壁の変形が解消された状態とを繰り返す負荷をかけて、前記溶接箇所の気密検査を行うケースの溶接状態検査工程を有する密閉型蓄電装置の製造方法。
【請求項２】
ケース本体と蓋体とが溶接された密閉型蓄電装置のケースの溶接箇所の気密検査を行う密閉型蓄電装置のケースの溶接状態検査装置であって、
前記ケース本体の側壁に、前記側壁をケース外側へ付勢する第１の付勢力及び前記側壁をケース内側へ付勢する第２の付勢力の少なくとも一方を加えて前記側壁を一時的に変形させる状態と、前記側壁の変形が解消された状態を繰り返す負荷を加える圧力付与手段を備えている密閉型蓄電装置のケースの溶接状態検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型蓄電装置の製造方法及び密閉型蓄電装置のケースの溶接状態検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池やニッケル水素電池あるいはリチウムイオンキャパシタなどの密閉型蓄電装置の場合、その気密性が十分に確保されていないと、電解液が蓄電装置の外部に漏れ出し、サイクル寿命特性に大きな影響を及ぼす虞がある。電解液の漏洩を防止し、蓄電装置の性能を長期にわたって維持するために、密閉型電池の気密性を検査し、気密不良品を排除する必要がある。密閉型電池の気密性を検査する方法として、様々な方法が提案されている。
【０００３】
そして、特許文献１には、電池ケースに安全弁が設けられた密閉型電池では、電池内圧と電池外圧との圧力差が所定の作動圧を超えると、その圧力差を解放すべく安全弁が作動してしまうため、電池ケース内外の圧力差を大きくして検査を行うことができず、極微小な気密不良部分を検出できない従来の方法の問題を解決する方法が提案されている。
【０００４】
特許文献１における気密検査方法は、電池ケースの外周のうち、安全弁を含む所定部位を、弁包囲部材で気密に包囲する。そして、安全弁に内側からかかる電池内圧と、安全弁に外側からかかる弁部外圧との圧力差を、安全弁の作動圧以下としつつ、電池ケース内に気体を圧入して電池内圧を上昇させると共に、弁包囲部材内にも気体を圧入して弁部外圧を上昇させた状態で、電池外部に漏れ出る気体の有無を検知して、密閉型電池の気密性を検査する。
【０００５】
また、密閉型蓄電装置の製造工程の一工程としてケース本体と蓋体とを溶接する封缶溶接工程がある。封缶溶接工程では、ピンホールの有無を確認するため、溶接後にケース内に空圧をかけて気密検査を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２０２５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
溶接欠陥の検査を気密検査で行う場合、溶接欠陥がピンホールのように、孔があいていれば検出可能である。しかし、溶接欠陥にはピンホールだけでなく溶接箇所が薄皮１枚程度の部分もあり、その溶接欠陥は気密検査では検出できない虞がある。
【０００８】
本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ピンホールだけでなく薄皮１枚程度の溶接欠陥も検出することができる密閉型蓄電装置の製造方法及び密閉型蓄電装置のケースの溶接状態検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する密閉型蓄電装置の製造方法は、ケース本体と蓋体とを溶接する溶接工程以降に、前記ケース本体と前記蓋体との溶接箇所に、前記ケース本体の側壁に、前記側壁をケース外側へ付勢する第１の付勢力及び前記側壁をケース内側へ付勢する第２の付勢力の少なくとも一方を加えて前記側壁を一時的に変形させる状態と、前記側壁の変形が解消された状態とを繰り返す負荷をかけて、前記溶接箇所の気密検査を行うケースの溶接状態検査工程を有する。
【００１０】
この構成によれば、溶接箇所の気密検査を行うケースの溶接状態検査工程において、ケース本体の側壁に、側壁をケース外側へ付勢する第１の付勢力及び側壁をケース内側へ付勢する第２の付勢力の少なくとも一方を加えて側壁を一時的に変形させる状態と、側壁の変形が解消された状態とを繰り返す負荷をかける。そのため、薄皮１枚程度の溶接欠陥箇所は、気密検査を行う際にはピンホールあるいは亀裂が生じた状態となり、気密検査で検出される。したがって、ピンホールだけでなく薄皮１枚程度の溶接欠陥も検出することができる。
【００１１】
上記課題を解決する密閉型蓄電装置の溶接状態検査装置は、ケース本体と蓋体とが溶接された密閉型蓄電装置のケースの溶接箇所の気密検査を行う。そして、前記ケース本体の側壁に、前記側壁をケース外側へ付勢する第１の付勢力及び前記側壁をケース内側へ付勢する第２の付勢力の少なくとも一方を加えて前記側壁を一時的に変形させる状態と、前記側壁の変形が解消された状態を繰り返す負荷を加える圧力付与手段を備えている。
【００１２】
この構成によれば、ケースの溶接箇所の気密検査を行う際に、圧力付与手段により、ケース本体の側壁に、側壁をケース外側へ付勢する第１の付勢力及び側壁をケース内側へ付勢する第２の付勢力の少なくとも一方を加えて側壁を一時的に変形させる状態と、側壁の変形が解消された状態を繰り返す負荷が加えられる。そのため、薄皮１枚程度の溶接欠陥箇所は、気密検査を行う際にはピンホールあるいは亀裂が生じた状態となり、気密検査で検出される。したがって、ピンホールだけでなく薄皮１枚程度の溶接欠陥も検出することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ピンホールだけでなく薄皮１枚程度の溶接欠陥も検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態のケースの溶接箇所に負荷をかける状態の概略斜視図。
【図２】（ａ），（ｂ）はケースの溶接箇所に負荷がかかっている状態の模式図。
【図３】溶接部の溶込量と破壊に至るまでの反復回数との関係を示すグラフ。
【図４】別の実施形態におけるケースの溶接箇所に負荷をかける手段の模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。
密閉型蓄電装置の製造方法は、ケース本体と蓋体とを溶接する溶接工程以降に、溶接箇所の気密検査を行うケースの溶接状態検査工程を有する。溶接状態検査工程は、ケース本体と蓋体との溶接箇所に、ケース本体の側壁に、側壁をケース外側へ付勢する第１の付勢力及び側壁をケース内側へ付勢する第２の付勢力の少なくとも一方を加えて側壁を一時的に変形させる状態と、前記側壁の変形が解消された状態とを繰り返す負荷をかけて、溶接箇所の気密検査を行う。この実施形態においては、溶接状態検査工程をケース本体と蓋体との溶接工程の直後に行う。溶接工程の直後とは、ケース本体と蓋体との溶接後に行われる次の工程、例えば、電解液の注入工程や安全弁の取付け工程などが行われる前を意味する。
【００１６】
図１に示すように、蓄電装置としての二次電池１０は、ケース本体１１ａに電極組立体１２が収容された状態で、蓋体１１ｂがケース本体１１ａの開口部を覆うように溶接される。この時点では、蓋体１１ｂには電解液をケース１１内に注入する注液孔１３が形成されており、図示しない安全弁取付孔も形成されている。また、蓋体１１ｂには、電極組立体１２に電気的に接続された正極端子１４及び負極端子１５が固定されている。ケース１１は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金製であり、二次電池１０は、例えば、リチウムイオン電池である。
【００１７】
ケース本体１１ａと蓋体１１ｂとの溶接箇所に負荷をかける作業は、ケース本体１１ａの面積が広い方の一対の側壁１１ｃに、圧力付与手段によって付勢力を加えることにより行われる。ケース本体１１ａと蓋体１１ｂとが溶接されたケース１１の溶接箇所の気密検査を行うケースの溶接状態検査装置は、ケース本体１１ａの側壁１１ｃに負荷をかける圧力付与手段を備えている。図１及び図２（ａ），（ｂ）に示すように、圧力付与手段は、対向する状態で配置され、かつケース１１の側壁１１ｃを吸着可能な吸着部としての真空パッド１６を、側壁１１ｃをケース外側へ付勢する第１の方向と、ケース内側へ付勢する第２の方向とに図示しない駆動部により往復直線移動させる構成となっている。真空パッド１６は可撓性のパイプ１７を介して図示しない真空源に接続されている。パイプ１７の途中には図示しない電磁弁が設けられ、電磁弁により真空パッド１６内が減圧（真空）状態と、減圧解除状態とに調整されるようになっている。真空パッド１６を往復移動させる駆動部は、例えば、エアシリンダで構成され、ピストンロッドの先端がブラケットを介してパイプ１７に固定されている。
【００１８】
そして、ケース本体１１ａと蓋体１１ｂとの溶接箇所に負荷をかける作業は、図１に示すように、真空パッド１６が側壁１１ｃの中央に吸着された状態で往復移動されることにより行われる。対向する両真空パッド１６の間隔が拡がる方向へ真空パッド１６が移動されると、図２（ａ）に示すように、側壁１１ｃは外側に凸となるように撓み、両真空パッド１６の間隔が狭くなる方向へ真空パッド１６が移動されると、図２（ｂ）に示すように、側壁１１ｃは内側に凸となるように撓む。そして、両真空パッド１６が予め設定された回数往復移動されて、溶接箇所に負荷をかける作業が終了する。なお、負荷の大きさは、側壁１１ｃの撓み量（変形量）が、製品となった二次電池１０の充放電時における発熱に伴う側壁１１ｃの変形量より小さな変形量となるように設定される。
【００１９】
溶接部の疲労強度は、溶接部の溶込量によって、破壊に至るまで反復回数の自然対数に比例する。そして、溶接部の溶込量と破壊に至るまでの負荷の反復回数との関係は、溶接部の溶込量の小さな状態では、図３に示すように比例関係にある。そこで、図３において比例関係となる範囲で溶込量の小さな反復回数、真空パッド１６を往復移動させて負荷を加えた後、気密検査を行う。この実施形態では、往復回数を１０回（往復）とした。
【００２０】
ケース本体１１ａと蓋体１１ｂとの溶接箇所に、予め設定された所定回数負荷が加えられた場合、溶接箇所に薄皮１枚程度の溶接欠陥が存在すると、その部分にピンホールあるいは亀裂が生じる。その結果、溶接箇所に薄皮１枚程度の溶接欠陥が存在した場合は、その後の気密検査において気密不良と判断されることになる。所定回数負荷が加えられた後、注液孔１３や安全弁取付孔などを塞いだ状態で気密検査が行われる。
【００２１】
気密検査は、例えば、ケース１１内にヘリウムガスを充填した状態で、ケース１１を真空チャンバ内に収容する。そして、真空チャンバ内を減圧した後、ヘリウムガス検知器により真空チャンバ内のヘリウムガス濃度を検知する。ヘリウムガス検知器によりヘリウムガスが検知されればケース本体１１ａと蓋体１１ｂとの溶接箇所に溶接欠陥があると判断する。
【００２２】
この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）密閉型蓄電装置（二次電池１０）の製造方法は、ケース本体１１ａと蓋体１１ｂとを溶接する溶接工程以降に、溶接箇所の気密検査を行うケース１１の溶接状態検査工程を有する。溶接状態検査工は、ケース本体１１ａと蓋体１１ｂとの溶接箇所に、ケース本体１１ａの側壁１１ｃに、側壁１１ｃをケース外側へ付勢する第１の付勢力及び側壁１１ｃをケース内側へ付勢する第２の付勢力の少なくとも一方を加えて側壁１１ｃを一時的に変形させる状態と、側壁１１ｃの変形が解消された状態とを繰り返す負荷をかけて、溶接箇所の気密検査を行う。この構成によれば、ピンホールだけでなく薄皮１枚程度の溶接欠陥も検出することができる。
【００２３】
（２）気密検査、即ちケース１１の溶接状態の検査は、溶接工程の直後に行われる。ケース１１の溶接状態の検査は、ケース本体１１ａと蓋体１１ｂとの溶接後であればいつでもよいが、他の工程、例えば、電解液の注入工程や安全弁の取付け工程の後に行って、溶接欠陥が検出されると、溶接後に行われた他の工程が無駄になる。しかし、溶接工程の直後であれば、溶接欠陥が検出されても無駄になる作業が少なくなる。
【００２４】
（３）密閉型蓄電装置のケースの溶接状態検査装置は、ケース本体１１ａと蓋体１１ｂとが溶接された密閉型蓄電装置のケース１１のケースの溶接箇所の気密検査を行う。そして、ケース本体１１ａの側壁１１ｃに、側壁１１ｃをケース外側へ付勢する第１の付勢力及び側壁１１ｃをケース内側へ付勢する第２の付勢力の少なくとも一方を加えて側壁１１ｃを一時的に変形させる状態と、側壁１１ｃの変形が解消された状態を繰り返す負荷を加える圧力付与手段を備えている。この構成によれば、ケース１１の溶接箇所の気密検査を行う際に、圧力付与手段により、ケース本体１１ａの側壁１１ｃに、側壁１１ｃをケース外側へ付勢する第１の付勢力及び側壁１１ｃをケース内側へ付勢する第２の付勢力の少なくとも一方を加えて側壁１１ｃを一時的に変形させる状態と、側壁１１ｃの変形が解消された状態を繰り返す負荷が加えられる。そのため、薄皮１枚程度の溶接欠陥箇所は、気密検査を行う際にはピンホールあるいは亀裂が生じた状態となり、気密検査で検出される。したがって、ピンホールだけでなく薄皮１枚程度の溶接欠陥も検出することができる。
【００２５】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○  ケース１１の側壁１１ｃに付勢力を加える圧力付与手段は、真空パッド１６を往復移動させる構成に限らない。例えば、図４に示すように、圧力付与手段は、ケース１１の側壁１１ｃの外面全体を気密状態で覆う位置に配置可能、かつ、側壁１１ｃの外面全体を気密状態で覆う位置に配置された状態で側壁１１ｃと共に圧力調整室２１を構成する圧力調整部２２を備える。圧力調整部２２は配管２３を介して図示しない圧力源に接続され、圧力調整室２１は、図示しない制御手段により、圧力源から負圧が供給される（減圧される）状態と、大気圧に調整される状態と、加圧気体が供給される状態とに調整されるようになっている。この場合、圧力調整室２１内の圧力を減圧状態にするか、加圧状態にするかのみで、圧力調整部２２を移動させることを行わずに、側壁１１ｃに対する付勢力を、側壁１１ｃが外側に凸となるように撓む状態と、内側に凸となるように撓む状態とに切り換えることができる。
【００２６】
○  圧力付与手段は、側壁１１ｃに対して、側壁１１ｃが外側に凸となるように撓む状態とする付勢力及び側壁１１ｃが内側に凸となるように撓む状態とする付勢力の少なくとも一方を加えることが可能であればよい。即ち、ケース本体１１ａと蓋体１１ｂとの溶接箇所に負荷をかける場合、側壁１１ｃが外側に凸となるように撓む状態となる付勢力と、側壁１１ｃが内側に凸となるように撓む状態となる付勢力との両者を積極的に加える必要はない。例えば、側壁１１ｃが外側に凸となるように撓む状態となる付勢力及び側壁１１ｃが内側に凸となるように撓む状態となる付勢力の一方のみを積極的に加え、その付勢力を解除することにより側壁１１ｃが復元力により元の状態に戻るようにしてもよい。
【００２７】
○  ケース本体１１ａと蓋体１１ｂとの溶接箇所に負荷を加える作業と、ケース１１の気密検査とを並行して行うようにしてもよい。例えば、側壁１１ｃに付勢力を加える圧力付与手段として圧力調整室２１内の圧力を調整する方法を採用し、ケース１１内にヘリウムガスを充填した状態で圧力調整室２１内の圧力を減圧状態と加圧状態とに交互に変更する。そして、ヘリウムガス検知器により圧力調整室２１内のヘリウムガス濃度を検知する。圧力調整室２１内を減圧状態と加圧状態とに所定回数変更しても、ヘリウムガスが検知されなければ溶接欠陥無しと判断する。また、所定回数に達するまでにヘリウムガスが検知されれば溶接欠陥有りと判断する。この場合、溶接箇所に負荷を加える作業終了後に、気密検査を行う場合に比べて作業に要する時間を短縮することができる。
【００２８】
○  気密検査方法は、前述した方法に限らず、例えば、公知の他の方法を採用してもよい。
○  ケース１１は、アルミニウム又はアルミニウム合金製に限らず、例えば、ステンレス製であってもよい。フェライト系ステンレス製の場合、側壁１１ｃを吸着可能な吸着部として真空パッド１６に代えて電磁石を用いてもよい。
【００２９】
○  電極組立体１２は積層型及び巻回型のいずれであってもよい。
○  二次電池１０は、リチウムイオン電池に限らず、例えば、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池等の他の二次電池であってもよい。
【００３０】
○  蓄電装置は、二次電池１０に限らず、例えば、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等のようなキャパシタであってもよい。
以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
【００３１】
（１）請求項１に記載の発明において、前記ケース本体と前記蓋体との溶接箇所に負荷をかける作業と、前記気密検査とを並行して行う。
【符号の説明】
【００３２】
１１…ケース、１１ａ…ケース本体、１１ｂ…蓋体、１１ｃ…側壁、１６…圧力付与手段を構成する真空パッド、２１…圧力付与手段を構成する圧力調整室、２２…圧力付与手段を構成する圧力調整部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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