(57)【要約】【課題】本発明は、反転板と集電板との溶接品質を向上することができる電流遮断装置の製造方法を提供するものである。【解決手段】二次電池１の正極端子５に接続される反転板５２と、反転板５２に対して溶接により接合されるとともに、正極側集電端子１７ａに接続される集電板１６とを備え、電池ケース２内の圧力が所定値よりも高くなった際に、反転板５２を変形させて、正極端子５と正極側集電端子１７ａとの間の電流経路を遮断する電流遮断装置３０の製造方法であって、反転板５２を集電板１６側へ押圧して、反転板５２と集電板１６とを当接させる押圧工程と、反転板５２と集電板１６との当接部を溶接により接合する接合工程とを備える。【選択図】図３
2015220115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の外部端子に接続される反転板と、前記反転板に対して溶接により接合されるとともに、前記二次電池の内部端子に接続される集電板とを備え、前記二次電池における電池ケース内の圧力が所定値よりも高くなった際に、前記反転板を変形させて、前記二次電池の外部端子と内部端子との間の電流経路を遮断する電流遮断装置の製造方法であって、
前記反転板を集電板側へ押圧して、前記反転板と集電板とを当接させる押圧工程と、
前記反転板と集電板との当接部を溶接により接合する接合工程とを備える、
ことを特徴とする電流遮断装置の製造方法。
【請求項２】
前記反転板は、前記外部端子と接続され電池ケースに固定されるリベットと接合されており、
前記押圧工程では、前記反転板とリベットとで囲まれた空間内に気体を供給し、供給した前記気体により前記反転板を集電板側へ押圧することで、前記反転板と集電板とを当接させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の電流遮断装置の製造方法。
【請求項３】
前記反転板とリベットとで囲まれた空間内への前記気体の供給は、
前記リベットに形成され、前記空間内と外部とを連通する連通孔を通じて行う、
ことを特徴とする請求項２に記載の電流遮断装置の製造方法。
【請求項４】
前記押圧工程では、前記電池ケース内にピン部材を挿入し、挿入した前記ピン部材により前記反転板を集電板側へ押圧することで、前記反転板と集電板とを当接させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の電流遮断装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池が備える電流遮断装置における、反転板と集電板との溶接品質を向上することができる、電流遮断装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リチウムイオン二次電池などの二次電池においては、電池ケース内の圧力が所定値よりも高くなると、電池ケース外部の電極端子（外部端子）と、電池ケース内部の集電端子（内部端子）との間の電流経路を遮断する電流遮断装置を具備するものがある（特許文献１参照）。
前記電流遮断装置は、電極端子に接続される反転板と、集電端子に接続される集電板とを備え、前記反転板と集電板とを溶接により接合して構成されており、電池ケース内の圧力が所定値よりも高くなった際に、前記反転板を変形させて、前記反転板と集電板とを分断するものである。
【０００３】
例えば、図２に示す電流遮断装置３０は、外部端子１４と正極側集電端子１７ａとの間に配置されており、リベット４１および外部端子１４を介して二次電池の正極端子に接続される反転板５２と、正極側集電端子１７ａに接続される集電板１６とを備えている。
リベット４１は、電池ケースの蓋体２２を貫通する小径部４１ａと、電池ケースの内部に配置される大径部４１ｂとを有する略円筒形状の部材であり、小径部４１ａの上端部（外側端部）をかしめることで、リベット４１を外部端子１４とともに蓋体２２に固定している。
【０００４】
反転板５２は略円板形状の部材であり、その中央部が溶接によって集電板１６に対して円環状に接合されている。反転板５２は、その中央部が下方（内部側）に向かって窪んでいる。
また、反転板５２は、リベット４１における大径部４１ｂの下端部に嵌合しており、反転板５２の外周縁部がリベット４１の大径部４１ｂに全周にわたって溶接されることにより、反転板５２がリベット４１に接合されている。
集電板１６の反転板５２との溶接がなされる部分およびその周辺部は、他部よりも厚みが薄い薄肉部１６ａに形成されている。
【０００５】
このように構成される電流遮断装置３０においては、電池ケース内の圧力（反転板５２よりも集電板１６側の圧力）が、電池ケース外の圧力（反転板５２よりもリベット４１側の圧力）よりも、所定値以上高くなると、反転板５２の中央部が上側へ向かって上向きに反るように変形する。
これにより、集電板１６が、反転板５２との溶接部よりも外周側の薄肉部１６ａで破断して、反転板５２と集電板１６との接続部が分断され、電池ケース外部の正極端子と、電池ケース内部の集電端子との間の電流経路が遮断されることとなる。
【０００６】
ここで、二次電池の製造工程において電流遮断装置３０を組み立てる際には、リベット４１における大径部４１ｂの下端部に形成される嵌合部４１ｄと、反転板５２の外周縁部とを全周にわたって溶接した後、反転板５２と集電板１６の薄肉部１６ａとの溶接が行われる。
反転板５２と集電板１６との溶接を行う際には、集電板１６は、薄肉部１６ａと反転板５２とが接触するように、蓋体２２に固定されるホルダー４２により保持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−３８５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、前述のように、集電板１６を単にホルダー４２により保持しただけの状態では、反転板５２、集電板１６、リベット４１、およびホルダー４２等といった、電流遮断装置３０の構成部品の寸法ばらつきにより、集電板１６の薄肉部１６ａと反転板５２との間に隙間が生じることがある。
【０００９】
このように、集電板１６と反転板５２との間に隙間が生じた状態で溶接を行うと、溶接不良が発生するおそれがある。
具体的には、集電板１６と反転板５２との間に隙間が存在することで、集電板１６に照射されたレーザ光からの熱が反転板５２に伝わらず、反転板５２を十分に溶融することができなくなって、溶け込み不良が発生するおそれがある。また、集電板１６と反転板５２との間に隙間が存在することで、レーザ光からの熱が集電板１６に集中し、集電板１６の溶接部が気化して、スパッタが発生するおそれがある。さらに、集電板１６と反転板５２との間に隙間が存在することで、レーザ光の照射により溶融した集電板１６および反転板５２が凝固する際に、周囲の空気を巻き込んでボイドが発生するおそれがある。
【００１０】
そこで、本発明においては、二次電池の電流遮断装置における集電板と反転板との溶接を行う際に、両者間に隙間が生じることを防止して、反転板と集電板との溶接品質を向上することができる、電流遮断装置の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する電流遮断装置の製造方法は、以下の特徴を有する。
即ち、二次電池の外部端子に接続される反転板と、前記反転板に対して溶接により接合されるとともに、前記二次電池の内部端子に接続される集電板とを備え、前記二次電池における電池ケース内の圧力が所定値よりも高くなった際に、前記反転板を変形させて、前記二次電池の外部端子と内部端子との間の電流経路を遮断する電流遮断装置の製造方法であって、前記反転板を集電板側へ押圧して、前記反転板と集電板とを当接させる押圧工程と、前記反転板と集電板との当接部を溶接により接合する接合工程とを備える。
【００１２】
また、前記反転板は、前記外部端子と接続され電池ケースに固定されるリベットと接合されており、前記押圧工程では、前記反転板とリベットとで囲まれた空間内に気体を供給し、供給した前記気体により前記反転板を集電板側へ押圧することで、前記反転板と集電板とを当接させることが好ましい。
【００１３】
また、前記反転板とリベットとで囲まれた空間内への前記気体の供給は、前記リベットに形成され、前記空間内と外部とを連通する連通孔を通じて行うことが好ましい。
【００１４】
また、前記押圧工程では、前記電池ケース内にピン部材を挿入し、挿入した前記ピン部材により前記反転板を集電板側へ押圧することで、前記反転板と集電板とを当接させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、集電板と反転板との間に隙間が生じた状態で溶接を行った場合のように溶接不良が発生することがなく、集電板と反転板との溶接品質の向上を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】電流遮断装置を備えた二次電池を示す側面断面図である。
【図２】電流遮断装置を示す側面断面図である。
【図３】製造途中において反転板と集電板とを溶接する際の電流遮断装置を示す側面断面図である。
【図４】反転板と集電板とを溶接する際のフローを示す図である。
【図５】反転板と集電板との溶接時に、両者間に隙間が生じている状態を示す側面断面図である。
【図６】反転板と集電板との溶接時に、反転板とリベットとで囲まれた空間内へ気体を供給して、反転板と集電板とを当接させる様子を示す側面断面図である。
【図７】反転板とリベットとで囲まれた空間内へ気体を供給するための気体供給孔を、リベットの大径部における側面に形成した例を示す側面断面図である。
【図８】気体供給孔をリベットの大径部における側面に形成した場合の、反転板と集電板とを溶接する際のフローを示す図である。
【図９】反転板と集電板との溶接時に、ピンにより反転板を集電板側に押圧することで、反転板を集電板に当接させるように構成した例を示す側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。
【００１８】
図１に示す二次電池１は非水電解液二次電池に構成されており、巻回型の電極体３および電解液を電池ケース２に封入して構成されている。
電池ケース２は、一面（上面）が開口した有底角筒形状のケース本体２１と、平板状に形成されケース本体２１の開口部を閉塞する蓋体２２とで構成され、蓋体２２の長手方向一端部(図１における右端部)には正極側の外部端子である正極端子５が設けられ、蓋体２２の長手方向他端部(図１における左端部)には負極側の外部端子である負極端子６が設けられている。
【００１９】
正極端子５は、正極端子５と同様に電池ケース２の外部に配置される外部端子１４に接続されており、外部端子１４はリベット４１により蓋体２２に固定されている。また、正極端子５は、外部端子１４および電池ケース２の内部に配置される内部端子である正極側集電端子１７ａを介して電極体３の正極３ａと接続されている。
負極端子６は、負極端子６と同様に電池ケース２の外部に配置される外部端子１４に接続されており、外部端子１４はリベット４１により蓋体２２に固定されている。また、負極端子６は、外部端子１４および電池ケース２の内部に配置される内部端子である負極側集電端子１７ｂを介して電極体３の負極３ｂと接続されている。
【００２０】
正極端子５に接続される外部端子１４と正極側集電端子１７ａとの間には、電流遮断装置（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ  Ｄｅｖｉｃｅ）３０が介装されており、電池ケース２内の圧力が所定値よりも高くなると電流遮断装置３０が作動して、二次電池１の電流経路である正極端子５と正極側集電端子１７との電気的な接続、即ち正極端子５と正極側集電端子１７との間の電流経路を遮断するように構成している。
図２に示すように、電流遮断装置３０は、リベット４１、ホルダー４２、反転板５２、および集電板１６を備えている。
【００２１】
リベット４１は、下側の内径寸法および外径寸法が、上側の内径寸法および外径寸法よりも大径に形成される略円筒形状の部材であり、上側の小径部分である小径部４１ａと、下側の大径部分である大径部４１ｂを有している。リベット４１は、アルミニウム等を素材として形成される。
【００２２】
リベット４１の小径部４１ａは、先端部が蓋体２２（より詳細には、蓋体２２に載置される外部端子１４および上側絶縁部材１５）より上方に、即ち電池ケース２の外部に突出する。
【００２３】
リベット４１の大径部４１ｂは、蓋体２２の下方、すなわち、電池ケース２の内部に配置される。大径部４１ｂの下端部は、その内径寸法および外径寸法が、大径部４１ｂの他の部分の内径寸法および外径寸法よりもさらに大径に形成されて嵌合部４１ｄを構成している。
【００２４】
リベット４１は、小径部４１ａの先端部をかしめることで、蓋体２２の外部側に位置する外部端子１４と上側絶縁部材１５、および蓋体２２の内部側に位置するガスケット５１を、リベット４１とともに蓋体２２に一体的に固定している。これにより、リベット４１は、外部端子１４と電気的に接続される。
上側絶縁部材１５は、外部端子１４と蓋体２２の間を絶縁するための部材であり、ガスケット５１は、リベット４１と蓋体２２の間をシールするとともに絶縁するための部材である。
【００２５】
ホルダー４２は、電池ケース２の内部に配置され、正極側集電端子１７ａに接続される集電板１６を保持するための部材である。ホルダー４２は、樹脂等の絶縁部材にて形成されている。
ホルダー４２は、蓋体２２の内側面とリベット４１との間に配置される板状部材である本体部４２ａと、本体部４２ａから下方（電池ケース２の内側方向）へ向けて延出する脚部４２ｂ・４２ｂ・・・とを有しており、脚部４２ｂ・４２ｂ・・・の先端部によって集電板１６を保持している。
なお、リベット４１とホルダー４２とは、インサート成形により一体的に形成することができる。
【００２６】
反転板５２は、略中央部が内部側（図２における下側）に向けて窪んでいる略円板形状に形成されており、例えばアルミニウムを素材として構成されている。
反転板５２は、電池ケース２の内部に配置され、リベット４１における大径部４１ｂの先端に形成される嵌合部４１ｄに接合されている。具体的には、反転板５２を大径部４１ｂの嵌合部４１ｄに嵌合した状態で、反転板５２の外周縁部と嵌合部４１ｄの内周縁部とを、全周にわたって溶接することにより、反転板５２がリベット４１に接合されている。
【００２７】
これにより、反転板５２とリベット４１とが電気的に接続されている。また、大径部４１ｂと反転板５２とを接合することにより、大径部４１ｂと反転板５２とで囲まれた空間である圧力室３１が構成される。
【００２８】
圧力室３１は、リベット４１の小径部４１ａを貫通する連通孔４１ｃを通じて外部と連通している。つまり、リベット４１に形成される連通孔４１ｃは、電池ケース２内に配置される圧力室３１の内部と、電池ケース２の外部とを連通する孔である。圧力室３１における連通孔４１ｃ以外の部分は密閉されている。
【００２９】
集電板１６の中央部には円形状の導圧孔が形成されており、前記導圧孔の外周部が全周にわたって反転板５２と溶接により接合されている。集電板１６の反転板５２との溶接がなされる部分およびその周辺部は、他部よりも厚みが薄い薄肉部１６ａに形成されている。また、集電板１６は、正極側集電端子１７ａと接続されている。
【００３０】
電流遮断装置３０においては、電池ケース２内の圧力（反転板５２よりも集電板１６側の圧力）が、電池ケース２外の圧力（圧力室３１内の圧力）よりも、所定値以上高くなると、電池ケース２内と圧力室３１内との圧力差により、前記導圧孔を通じて反転板５２に外側向きの力（図２における上側への力）がかかり、反転板５２が外側（図２における上側）へ反るように変形する。この反転板５２の変形により、集電板１６が、反転板５２との溶接部よりも外周側の薄肉部１６ａで破断して、集電板１６と反転板５２との接合部が分離し、正極端子５と正極側集電端子１７との間の電流経路が遮断される。
【００３１】
次に、以上のように構成される電流遮断装置３０を組み立てる際の、反転板５２と集電板１６との接合方法について詳しく説明する。
【００３２】
電流遮断装置３０を組み立てる際には、反転板５２と集電板１６とを接合するのに先立って、反転板５２とリベット４１との接合が行われる。
反転板５２のリベット４１に対する接合は、リベット４１における小径部４１ａの上端部をかしめて、外部端子１４、上側絶縁部材１５、およびガスケット５１を、リベット４１とともに蓋体２２に固定した状態（集電板１６をホルダー４２に接合する前の状態）で行われる。
また、反転板５２のリベット４１に対する接合は、外部端子１４、上側絶縁部材１５、ガスケット５１、およびリベット４１が固定された蓋体２２を、リベット４１の小径部４１ａが下方に位置する姿勢に配置した状態で行われる。
【００３３】
反転板５２をリベット４１に接合する際には、まずリベット４１の大径部４１ｂにおける嵌合部４１ｄに反転板５２を嵌合する。
反転板５２の外径は、嵌合部４１ｄの内径よりも若干小さく形成して、嵌合部４１ｄに嵌合しした反転板５２の外周縁部と、嵌合部４１ｄの内周縁部との間に、若干の隙間が生じるようにしている。
【００３４】
反転板５２を嵌合部４１ｄに嵌合した後、反転板５２の外周縁部とリベット４１における嵌合部４１ｄの内周縁部とを、全周にわたって溶接する。これにより、反転板５２が全周にわたって気密的に嵌合部４１ｄと接合されることとなる。また、反転板５２とリベット４１とを接合することにより、圧力室３１が形成される。
【００３５】
反転板５２とリベット４１とを接合した後には、ホルダー４２の脚部４２ｂ・４２ｂ・・・の先端部に集電板１６が取り付けられる。ホルダー４２に取り付けられた集電板１６は、薄肉部１６ａと反転板５２とが接触するようにホルダー４２に保持されている。
【００３６】
図３に示すように、反転板５２と集電板１６との溶接は、反転板５２がリベット４１に接合されるとともに、集電板１６がホルダー４２に保持された状態で行われる。
また、図４に示すように、反転板５２と集電板１６との溶接を行う際には、反転板５２および集電板１６が取り付けられた状態の蓋体２２を、リベット４１の小径部４１ａが下方に位置するとともに、集電板１６が上方に位置する姿勢に配置して溶接工程にセットする（Ｓ０１）。
【００３７】
次に、エア等の気体を、リベット４１の連通孔４１ｃを通じて圧力室３１内に供給し、圧力室３１内を加圧する（Ｓ０２）。すなわち、圧力室３１内に気体を供給することにより、圧力室３１内部の圧力を、圧力室３１外部の圧力よりも高圧にする。
供給された気体により圧力室３１内が加圧されると、前記気体により反転板５２が集電板１６側に押圧されることとなる。
【００３８】
ここで、ホルダー４２に取り付けられた集電板１６は、薄肉部１６ａと反転板５２とが接触するようにホルダー４２に保持されているが、図５に示すように、反転板５２、集電板１６、リベット４１、およびホルダー４２等といった、電流遮断装置３０の構成部品の寸法ばらつきによっては、集電板１６の薄肉部１６ａと反転板５２との間に隙間が生じることがある。
【００３９】
このように、前記構成部品の寸法ばらつき等により集電板１６と反転板５２との間に隙間が生じていた場合、気体の供給により圧力室３１内を加圧すると、図６に示すように、圧力室３１内に供給された気体により反転板５２が押圧されて集電板１６側へ押し出され、集電板１６と当接することとなる。
また、圧力室３１内に気体を供給する前から集電板１６と反転板５２とが当接している場合は、圧力室３１内への気体の供給により反転板５２が集電板１６側へ押圧されることで、集電板１６と反転板５２との接触状態がより確実に保持されることとなる。
【００４０】
このように、圧力室３１内に供給された気体により集電板１６側へ押圧された反転板５２が集電板１６に当接した状態で、集電板１６と反転板５２との溶接を行う（Ｓ０３）。
集電板１６と反転板５２との溶接は、例えばレーザ光を集電板１６側（図３における上方）から薄肉部１６ａに対して照射することにより行う。また、気体の供給による圧力室３１内の加圧は、集電板１６と反転板５２との溶接が終了するまで継続される。
【００４１】
前述のように、前記構成部品の寸法ばらつき等により集電板１６と反転板５２との間に隙間が生じた状態で、集電板１６と反転板５２との溶接を行うと、溶け込み不良、スパッタの発生、およびボイドの発生等の溶接不良が発生するおそれがある。
しかし、本実施形態においては、圧力室３１内に供給された気体により反転板５２を集電板１６側へ押圧して、集電板１６に当接させているため、このような溶接不良が発生することがなく、溶接品質の向上を図ることが可能となっている。
また、圧力室３１内への気体の供給は、従来からリベット４１に形成されていた連通孔４１ｃを通じて行われるため、電流遮断装置３０の構成部品に特別な加工等を施す必要がなく、容易かつ低コストで溶接品質の向上を図ることが可能である。
【００４２】
集電板１６と反転板５２との溶接が終了すると、圧力室３１内への気体の供給を停止して、圧力室３１内を大気解放する（Ｓ０４）。
その後、集電板１６と反転板５２との溶接が完了した蓋体２２を溶接工程から取り出す（Ｓ０５）。
【００４３】
また、集電板１６と反転板５２との溶接時に行う、圧力室３１内への気体の供給は、リベット４１の連通孔４１ｃ以外の孔を通じて行うことも可能である。
つまり、図７に示すように、リベット４１の大径部４１ｂにおける側面に、圧力室３１の内部と外部とを連通する気体供給孔４１ｅを形成し、気体供給孔４１ｅを通じてエア等の気体を圧力室３１内に供給しながら、集電板１６と反転板５２との溶接を行うことも可能である。
【００４４】
この場合の集電板１６と反転板５２との溶接は、以下のようにして行う。
まず、反転板５２および集電板１６が取り付けられた状態の蓋体２２を、リベット４１の小径部４１ａが下方に位置するとともに、集電板１６が上方に位置する姿勢に配置して溶接工程にセットする（Ｓ１１）。
次に、リベット４１の連通孔４１ｃをシール部材６１によりシール（閉塞）する（Ｓ１２）。
【００４５】
その後、エア等の気体を、リベット４１の気体供給孔４１ｅを通じて圧力室３１内に供給し、圧力室３１内を加圧する（Ｓ１３）。
圧力室３１内が加圧されることにより、反転板５２が集電板１６側に押圧されて、集電板１６に当接した状態で、集電板１６と反転板５２との溶接を行う（Ｓ１４）。
集電板１６と反転板５２との溶接の終了後、気体供給孔４１ｅからの圧力室３１内への気体の供給を停止して、圧力室３１内を大気解放する（Ｓ１５）。
さらに、リベット４１の気体供給孔４１ｅをシール部材によりシール（閉塞）する（Ｓ１６）。
気体供給孔４１ｅをシールした後、集電板１６と反転板５２との溶接が完了した蓋体２２を溶接工程から取り出す（Ｓ１７）。
【００４６】
このように、リベット４１の連通孔４１ｃ以外の孔を通じた気体の供給により、圧力室３１内を加圧しながら集電板１６と反転板５２とを溶接することによっても、連通孔４１ｃを通じて圧力室３１内に気体を供給した場合と同様に、集電板１６と反転板５２との溶接品質を向上することができる。
また、気体供給孔４１ｅはリベット４１に形成されているため、例えば反転板５２に気体供給用の孔を形成した場合のように、電流遮断装置３０の作動圧に影響を及ぼすこともない。
【００４７】
また、反転板５２を集電板１６側に押圧して集電板１６に当接させることは、以下のような構成により行うことも可能である。
例えば、図９に示すように、長尺の柱状に形成されたピン７１を、リベット４１の連通孔４１ｃから圧力室３１内に挿入し、圧力室３１内に挿入したピン７１の先端部により反転板５２を集電板１６側に押圧することで、反転板５２を集電板１６に当接させることができる。
【００４８】
但し、ピン７１により反転板５２を押圧する構成は、反転板５２におけるピン７１が当接した箇所に当接キズが発生することがある。反転板５２に当接キズが発生すると、電流遮断装置３０の作動圧に影響を及ぼすおそれがあるため、このような当接キズが発生しない、圧力室３１内に気体を供給する構成の方が好ましい。
また、ピン７１により反転板５２を押圧する構成では、ピン７１を反転板５２に近接離間させるための時間が、圧力室３１内に気体を供給するための時間に比べて多く必要となるため、溶接工程に要する時間が増加する。従って、圧力室３１内に気体を供給する構成の方が好ましい。
【符号の説明】
【００４９】
１    二次電池
２    電池ケース
３    電極体
３ａ  正極
３ｂ  負極
５    正極端子
６    負極端子
１６    集電板
１６ａ  薄肉部
１７ａ  正極側集電端子
２１    ケース本体
２２    蓋体
３０    電流遮断装置
３１    圧力室
４１    リベット
４１ｂ  大径部
４１ｃ  連通孔
５２    反転板
【図１】
2015220115.tif 000003
【図２】
2015220115.tif 000004
【図３】
2015220115.tif 000005
【図４】
2015220115.tif 000006
【図５】
2015220115.tif 000007
【図６】
2015220115.tif 000008
【図７】
2015220115.tif 000009
【図８】
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【図９】
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