(57)【要約】【課題】電池蓋と電池ケースとの突合せ溶接において、電池蓋に比べて相対的に熱容量が小さい電池ケース側へのクラックの発生を抑制することが可能な、二次電池およびその製造方法を提供する。【解決手段】開口を有する電池ケース２の開口に電池蓋１を挿入し、電池ケース２と電池蓋１との突合せ部に、レーザ光を照射して突合せ溶接して電池ケース２に電池蓋１が固定された二次電池であって、電池蓋１に形成された電池蓋側溶接痕の電池蓋１の表面から電池蓋側溶接痕の下端までの距離を電池蓋側溶接深さとし、電池ケース２に形成された電池ケース側溶接痕の電池蓋１の表面から電池ケース側溶接痕の下端までの距離を電池ケース側溶接深さとした場合に、電池蓋側溶接深さは、電池ケース側溶接深さよりも深い。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口を有する電池ケースの前記開口に電池蓋を挿入し、前記電池ケースと前記電池蓋との突合せ部に、レーザ光を照射して突合せ溶接して前記電池ケースに前記電池蓋が固定された二次電池であって、
前記電池蓋に形成された電池蓋側溶接痕の前記電池蓋の表面から前記電池蓋側溶接痕の下端までの距離を電池蓋側溶接深さとし、
前記電池ケースに形成された電池ケース側溶接痕の前記電池蓋の表面から前記電池ケース側溶接痕の下端までの距離を電池ケース側溶接深さとした場合に、
前記電池蓋側溶接深さは、前記電池ケース側溶接深さよりも深い、二次電池。
【請求項２】
前記電池ケース側溶接深さと前記電池蓋側溶接深さとの比率である、［前記電池ケース側溶接深さ／前記電池蓋側溶接深さ］×１００％の値が、６５％から８５％である、請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記電池蓋側溶接痕と前記電池ケース側溶接痕との間には、
前記電池蓋の表面から下端までの距離が前記電池蓋側溶接深さおよび前記電池ケース側溶接深さよりも浅い深さの溶け込み領域を有する、請求項１または請求項２に記載の二次電池。
【請求項４】
開口を有する電池ケースに電池蓋を挿入し、前記電池ケースと前記電池蓋との嵌合部にレーザ光を照射して突合せ溶接を行なうことにより、前記電池ケースに前記電池蓋を固定する、二次電池の製造方法であって、
前記電池蓋に第１レーザ光を照射し、前記電池ケースに第２レーザ光を照射する工程と、を含み、
前記第１レーザ光の強度は前記第２レーザ光の強度よりも大きい、二次電池の製造方法。
【請求項５】
前記第１レーザ光の照射レーザ光直径は、前記電池蓋の厚さの１０％から２０％の光直径であり、
前記第２レーザ光の照射レーザ光直径は、前記電池ケースの厚さの１０％から２０％の光直径である、請求項４に記載の二次電池の製造方法。
【請求項６】
前記第１レーザ光の強度は、前記第２レーザ光の強度に対して、１．３倍から１．６倍である、請求項４または請求項５に記載の二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、リチワムイオン二次電池、ナトリウム電池、電気二重層キャパシタ、およびリチワムイオンキャパシタ等の蓄電素子は、発電を行なう発電要素を有底の電池ケースに収容し、電池ケースの開口に電池蓋を挿入し、電池ケースと電池蓋との突合せ部に、レーザ光を照射し突合せ溶接して電池ケースに電池蓋が固定される。
【０００３】
特開２０１１−０９２９４４号公報（特許文献１）、特開２００７−１５７５１９号公報（特許文献２）、特開２００８−１２６３１５号公報（特許文献３）、特開２００６−３２４１６０号公報（特許文献４）、特開平１１−９０６５７号公報（特許文献５）、および、特開２００２−２９２４８６号公報（特許文献６）には、電池ケースへの電池蓋の固定にレーザ光を用いた溶接構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０９２９４４号公報
【特許文献２】特開２００７−１５７５１９号公報
【特許文献３】特開２００８−１２６３１５号公報
【特許文献４】特開２００６−３２４１６０号公報
【特許文献５】特開平１１−９０６５７号公報
【特許文献６】特開２００２−２９２４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、二次電池において高容量化が求められている。電池蓋には端子を設ける必要があるため剛性が必要となりある程度の板厚さが必要である。しかし、電池ケースは、容量を高めるために、その板厚さが薄くなる傾向にある。その結果、電池蓋と電池ケースとの突合せ溶接においては、電池蓋と電池ケースとの間の熱容量の差が大きくなり、相対的に、電池蓋は熱容量が大きく溶け難くなり、電池ケースは熱容量が小さく溶け易くなる。
【０００６】
溶接のためにレーザ光を照射した場合、電池蓋および電池ケースは熱により膨張し、凝縮の際には収縮するが、溶融後に熱容量の大きい電池蓋が先に冷えて凝縮する。この際、電池蓋の厚さが大きいために、電池蓋は電池ケースに比べて収縮量は大きくなり、電池蓋の収縮した堆積を、厚さの薄い電池ケース側で追従する（補う）ことが困難となる。その結果、熱容量が小さい電池ケース側にクラックが発生し、電池蓋と電池ケースとの溶接強度の低下が懸念される。
【０００７】
特許文献１に開示される技術においては、熱容量が大きい部材（電池蓋）に第１レーザ光を照射し、熱容量が小さい部材（電池ケース）に第１レーザ光よりも強度が小さい第２レーザ光を照射して、第１部材と第２部材とのそれぞれにキーホールを形成する接合方法が開示されている。そのため、より溶融後に熱容量の大きい部材（電池蓋）が先に冷えて凝縮し、熱容量が小さい部材（電池ケース）側にクラックが発生するおそれがある。
【０００８】
特許文献２には、電池蓋の側面に設けた溝により溶融境界を長くして破断強度を向上させる技術が開示されている。特許文献３には、被加工物を２つのレーザ光により溶接し、第１レーザ光に溶け込み深さが、第２レーザ光の溶け込み深さよりも浅くする技術が開示されている。特許文献４には、電池蓋の厚さよりも突合せ部の厚さを薄く、溶接ビートが突合せ面よりも下方に延びて形成される技術が開示されている。特許文献５には、電池蓋の溶け込み領域は、電池蓋の長辺部よりも角部の方が浅く形成される技術が開示されている。特許文献６には、熱溶融性に劣る電池蓋に対するレーザ光の反射率を、電池ケースよりも低くすることで、電池蓋の熱溶融性を向上させ、良好な溶け込み状態を得る技術が開示されている。
【０００９】
この発明は、電池蓋と電池ケースとの熱容量の差が大きくなり、電池蓋は熱容量が大きく溶け難くなり、電池ケースは熱容量が小さく溶け易くなるという課題に鑑みてなされたもので、電池蓋と電池ケースとの突合せ溶接において、溶接強度を確保するとともに、電池蓋に比べて相対的に熱容量が小さい電池ケース側へのクラックの発生を抑制することが可能な、二次電池およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この二次電池においては、開口を有する電池ケースの上記開口に電池蓋を挿入し、上記電池ケースと上記電池蓋との突合せ部に、レーザ光を照射して突合せ溶接して上記電池ケースに上記電池蓋が固定された二次電池であって、上記電池蓋に形成された電池蓋側溶接痕の上記電池蓋の表面から上記電池蓋側溶接痕の下端までの距離を電池蓋側溶接深さとし、上記電池ケースに形成された電池ケース側溶接痕の上記電池蓋の表面から上記電池ケース側溶接痕の下端までの距離を電池ケース側溶接深さとした場合に、上記電池蓋側溶接深さは、上記電池ケース側溶接深さよりも深い。
【００１１】
この二次電池によれば、電池ケース側溶接痕および電池蓋側溶接痕において、電池蓋側溶接深さを電池ケース側溶接深さよりも深くすることで、溶接による溶融の境界を傾斜させることが可能なる。その結果、電池蓋と電池ケースとの溶接境界の長さを比較的長く形成することが可能となり、電池蓋１と電池ケース２との接合長さが短い場合に比べて、その強度を向上させることが可能となる。
【００１２】
また、この二次電池の製造方法においては、開口を有する電池ケースに電池蓋を挿入し、上記電池ケースと上記電池蓋との嵌合部にレーザ光を照射して突合せ溶接を行なうことにより、上記電池ケースに上記電池蓋を固定する、二次電池の製造方法であって、上記電池蓋に第１レーザ光を照射し、上記電池ケースに第２レーザ光を照射する工程と、を含み、上記第１レーザ光の強度は上記第２レーザ光の強度よりも大きい。
【００１３】
この二次電池の製造方法によれば、レーザ光を照射して突合せ溶接により電池ケースに電池蓋が固定された二次電池において、電池蓋側溶接深さは、電池ケース側溶接深さよりも深く形成されている。これにより、電池蓋側が電池ケース側よりも大きく溶接されることで、電池蓋の方が電池ケースよりも高温の状態になる。その結果、相対的に低温の電池ケース側から凝固が開始され、電池ケース側へのクラックの発生を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
この二次電池およびその製造方法によれば、電池蓋と電池ケースとの突合せ溶接において、電池蓋に比べて相対的に熱容量が小さい電池ケース側へのクラックの発生を抑制し、電池蓋と電池ケースとの溶接強度の向上が可能な、二次電池およびその製造方法を提供することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態における二次電池の全体構成を示す斜視図である。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線矢視断面における、電池蓋と電池ケースとの突合せ溶接状態を示す断面図である。
【図３】実施の形態における二次電池の電池蓋と電池ケースとの突合せ溶接方法（製造方法）を示す図である。
【図４】二次電池の電池蓋と電池ケースとの突合せ溶接に用いる溶接装置の概略構成を示す図である。
【図５】二次電池の電池蓋と電池ケースとの突合せ溶接時における電池蓋と電池ケースとの内部温度分布（ＣＡＥ解析）を示す図である。
【図６】実施例１から実施例８、および、比較例１から比較例１６のレーザ出力比、および、溶融状態を示す図である。
【図７】実施例１から実施例３、比較例１、および比較例２の境界面溶け込み深さ、引張強度、および、評価を示す図である。
【図８】比較例における電池蓋と電池ケースとの突合せ溶接状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に基づいた一例における実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。また、図においては、実際の寸法比率では記載しておらず、構造の理解を容易にするために、一部比率を異ならせて記載している。
【００１７】
［二次電池１０の全体構成］
図１を参照して、本実施の形態における二次電池１０の全体構成について説明する。図１は、本実施の形態における二次電池１０の全体構成を示す斜視図である。この二次電池１０は、非水電解二次電池であり、複数個が直列に組み合わされて組電池とされ、ハイブリッド自動車等に好適に搭載されている。その組電池は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関とともにハイブリッド自動車の動力源とされている。ただし、以下に示す二次電池１０の構造は、非水電解二次電池に限定されものではない。
【００１８】
二次電池１０は、電池要素（不図示）、電池要素を収容する電池ケース２、電池蓋１、正極端子３Ｐ、および、負極端子３Ｎを有する。正極端子３Ｐおよび負極端子３Ｎは、二次電池１０の外部端子３として、電池ケース２の外部に設けられている。
【００１９】
電池ケース２は、有底の一方向に開口２ａを有する略直方体のケース形状を有し、その内部には、電池要素が収容されている。電池蓋１は、矩形の平面視を有する平板形状を有し、電池ケース２に設けられた開口２ａを塞ぐように嵌合されている。電池ケース２および電池蓋１は、アルミニウム等の金属材料が用いられている。
【００２０】
［突合せ溶接状態］
次に、図２を参照して、電池蓋１と電池ケース２との突合せ溶接状態について説明する。なお、図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線矢視断面における、電池蓋と電池ケースとの突合せ溶接状態を示す断面図である。
【００２１】
電池ケース２に設けられた開口２ａを塞ぐように電池蓋１が嵌合されている。電池蓋１と電池ケース２との間には、微細な隙間ｇ１が設けらる。本実施の形態では、隙間ｇ１は、約５０μｍ程度である。電池ケース２には、アルミが用いられ、板厚さｔ１は、約１．４ｍｍ程度である。電池蓋１には、アルミが用いられ、板厚さｔ２は、約０．４ｍｍ程度である。
【００２２】
電池蓋１と電池ケース２との間には、突合せ溶接により形成された溶接痕ＷＲが電池蓋１と電池ケース２との間に跨るように形成されている。溶接痕ＷＲは、電池蓋１の表面Ｓから電池蓋１の厚さ方向に延び、電池蓋１側の電池蓋側溶接痕ＷＲ１と電池ケース２側の電池ケース側溶接痕ＷＲ２とを有し、電池蓋側溶接痕ＷＲ１と電池ケース側溶接痕ＷＲ２とが一体となって溶接痕ＷＲを形成している。溶接痕ＷＲは、突合せ溶接の際の熱により電池蓋１および電池ケース２のアルミ材料が一旦溶融し凝縮することで再結晶化された領域であり、電池蓋１および電池ケース２の非溶融領域と溶接痕ＷＲとの間には境界ＷＬを確認することができる。
【００２３】
電池蓋１の表面Ｓの表面は、溶接後に後述の図８に示すように溶接により盛り上がる状態になる場合も想定されるが、電池蓋１の表面Ｓは、溶接の前後において位置が変化しない、電池蓋１の表面を意味する。
【００２４】
溶接痕ＷＲにおいて、電池蓋１に形成された電池蓋側溶接痕ＷＲ１の電池蓋１の表面Ｓから電池蓋側溶接痕ＷＲ１の下端Ｉまでの距離を電池蓋側溶接深さＤ１とし、電池ケース２に形成された電池ケース側溶接痕ＷＲ２の電池蓋１の表面から電池ケース側溶接痕ＷＲ２の下端ＩＩまでの距離を電池ケース側溶接深さＤ２とした場合には、電池蓋側溶接深さＤ１は、電池ケース側溶接深さＤ２よりも深く形成されている。
【００２５】
また、電池蓋側溶接痕ＷＲ１と電池ケース側溶接痕ＷＲ２との間には、電池蓋１の表面Ｓから下端ＩＩＩまでの距離が電池蓋側溶接深さＤ１および電池ケース側溶接深さＤ２よりも浅い深さＤ３の溶け込み領域ＷＲ３が形成さされている。溶け込み領域ＷＲ３は、おおよそ電池蓋１と電池ケース２との境界領域に位置する。その結果、溶接痕ＷＲにおいて、境界ＷＬは、略Ｗ字形状となる。上記において下端Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩは、境界ＷＬの接線の傾きが０°となる点を意味する。
【００２６】
なお、溶接痕ＷＲにおいて、電池蓋側溶接深さＤ１が、電池ケース側溶接深さＤ２よりも深く形成されていれば、溶け込み領域ＷＲ３の深さＤ３が、電池ケース側溶接痕ＷＲ２の電池ケース側溶接深さＤ２と同じであってもよい。
【００２７】
［電池蓋１と電池ケース２との突合せ溶接方法］
次に、上記構成を備える二次電池１０の製造方法として、図３および図４を参照して、開口２ａを有する電池ケース２に電池蓋１を挿入し、電池蓋１と電池ケース２との嵌合部にレーザ光を照射して突合せ溶接を行なうことにより、電池蓋１を電池ケース２に固定する方法について説明する。なお、図３は、本実施の形態における二次電池１０の電池蓋１と電池ケース２との突合せ溶接方法（製造方法）を示す図、図４は、二次電池１０の電池蓋１と電池ケース２との突合せ溶接に用いる溶接装置の概略構成を示す図である。
【００２８】
図３を参照して、電池蓋１に第１レーザ光ＬＢ１が照射され、電池ケース２に第２レーザ光ＬＢ２が照射される。第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２の照射位置は、電池蓋１と電池ケース２との境界ＢＬからそれぞれ等しい位置Ｌ１に照射される。本実施の形態では、Ｌ１は約０．１５ｍｍの位置である。
【００２９】
本実施の形態の形態においては、第１レーザ光ＬＢ１は第２レーザ光ＬＢ２よりも強度が大きく、第１レーザ光ＬＢ１の照射レーザ光直径ｄ１は、電池蓋１の厚さｔ１の１０％から２０％の光直径であり、第２レーザ光ＬＢ２の照射レーザ光直径ｄ２は、電池ケース２の厚さｔ２の１０％から２０％の光直径である。第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２の具体的な光強度、照射レーザ光直径については、後述の実施例中において説明する。
【００３０】
図４に具体的な溶接装置を示す。溶接対象としての二次電池１０がテーブル１００上に固定される。テーブル１００は、水平なＸ方向及びＹ方向へ移動可能である。二次電池１０の上方には、テーブル１００に対して垂直下方向にレーザ光を照射するレーザー発振器３００が設けられている。レーザー発振器３００からは、第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２が照射される。
【００３１】
テーブル１００の移動制御、ならびに、レーザー発振器３００による第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２の照射制御は、本実施の形態では、制御装置としてパソコン２００が用いられる。なお、制御装置として、専用のコントローラを用いてもよい。
【００３２】
［電池蓋１および電池ケース２の温度分布］
次に、図５を参照して、上記溶接装置を用いた電池蓋１と電池ケース２との突合せ溶接における、電池蓋１および電池ケース２の温度分布について説明する。図５は、二次電池１０の電池蓋１と電池ケース２との突合せ溶接時における電池蓋１と電池ケース２との内部温度分布（ＣＡＥ（Computer  Aided  Engineering）解析）を示す図である。図５中においては、０℃から９９０℃の温度状態を１０段階にハンチングを変えて表現している。
【００３３】
本実施の形態においては、上記したように、電池蓋１に照射する第１レーザ光ＬＢ１は電池ケース２に照射する第２レーザ光ＬＢ２よりも強度が大きく、第１レーザ光ＬＢ１の照射レーザ光直径ｄ１は、電池蓋１の厚さｔ１の１０％から２０％の光直径であり、第２レーザ光ＬＢ２の照射レーザ光直径ｄ２は、電池ケース２の厚さｔ２の１０％から２０％の光直径としている。これにより、電池蓋１が電池ケース２に比べて高温状態となり、また、電池蓋１の厚さ方向において、電池蓋１の方が電池ケース２に比べて深い位置まで高温位置が到達している。
【００３４】
このような温度分布を形成することにより、電池蓋１側が電池ケース２側よりも大きく溶融し、相対的に電池蓋１側の方が高温状態になり、電池ケース２側が低温状態となる。その結果、熱量は、電池蓋１の方が電池ケース２よりも大きく、また、電池蓋１および電池ケース２の熱伝導率は空気の熱伝導率よりも遥かに高いことから、放熱方向は下方となり、さらに、電池蓋１の内側に向く方向となる。その結果、電池蓋１よりも電池ケース２の方が先に凝固を開始する。
【００３５】
ここで、金属は冷却されて硬化すると体積が収縮するが、収縮量が大きい電池蓋１よりも先に収縮量が小さい電池ケース２が先に凝固を開始することから、電池蓋１と電池ケース２との境界付近にクラック等を発生させない溶融および凝固を行なう溶接が可能となる。
【００３６】
また、電池蓋１の方が電池ケース２に比べて深い位置まで高温位置が到達していることから電池蓋１の溶融量が増加し、電池蓋１と電池ケース２との境界に存在する隙間の量（長さ）を減少させることができ、安定した電池蓋１と電池ケース２と溶融接合状況を得ることが可能となる。
【００３７】
さらに、溶融後の状態として、電池蓋１と電池ケース２との境界が強度が低くなり、負荷が加わった場合には、この境界から破断すると考えられる。本実施の形態においては、図５中の太破線Ｌ１１で示すように、電池蓋１と電池ケース２との境界の長さを比較的長く形成することを可能としている。これにより、電池蓋１と電池ケース２との接合強度が短い場合に比べて、その強度を向上させることが可能となる。
【００３８】
具体的には、電池蓋側溶接深さＤ１は、電池ケース側溶接深さＤ２よりも深く形成されていることから、図５に示したように、溶接による溶融の境界となる太破線Ｌ１１のラインは、傾斜が急峻（垂直に近い）となっている。一方、たとえば、太破線Ｌ１１のラインが、水平に近い場合には、太破線Ｌ１１の長さ（境界の長さ）は短くなり、太破線Ｌ１１のラインが長い場合に比べて、接合強度は弱くなる。
【００３９】
よって、本実施の形態に示すように、電池蓋側溶接深さＤ１を電池ケース側溶接深さＤ２よりも深く形成することで、電池蓋１と電池ケース２との境界の長さを長く形成することが可能となり、電池蓋１と電池ケース２との接合強度を向上させることを可能としている。
【００４０】
［実施例］
次に、図６から図８を参照して、本実施の形態における二次電池およびその製造方法の実施例について説明する。図６は、実施例１から実施例８、および、比較例１から比較例１６のレーザ出力比、および、溶融状態を示す図、図７は、実施例１から実施例３、比較例１、および比較例２の境界面溶け込み深さ、引張強度、および、評価を示す図、図８は、比較例における電池蓋と電池ケースとの突合せ溶接状態を示す断面図である。
【００４１】
各実施例および各比較例においては、電池ケース側溶接深さＤ２と電池蓋側溶接深さＤ１との比率である、［電池ケース側溶接深さＤ２／電池蓋側溶接深さＤ１］×１００％の値の適正範囲を検証した。評価方法としては、ｎ＝１０とし、（ａ）溶接部の断面観察により、境界面の溶け込み深さ（電池蓋側溶接深さ、および、電池ケース側溶接深さ）を計測した。なお、クラックが生じても、寸法には含めないこととした。また、（ｂ）電池蓋１を鉛直方向上方に力を加える引張試験を行なった。
【００４２】
各実施例および各比較例においては、電池蓋１として、Ａ１０５０（ｔ１＝１．４ｍｍ）を用い、電池ケース２として、Ａ３００３（ｔ２＝０．４ｍｍ）を用いた。電池蓋１には、第１レーザ光ＬＢ１（図６中のフタ側）を照射し、電池ケース２に第２レーザ光ＬＢ２（図６中のケース側）を照射した。第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２の照射位置は、電池蓋１と電池ケース２との境界ＢＬからそれぞれ等しい０．１５ｍｍの位置とした（図３参照）。第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２の出力合計は、１３５Ｗである。第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２の出力比率は、図６に示す。第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２による溶接加工速度は、２４ｍ／ｍｉｎである。
【００４３】
（実施例１）
実施例１における第１レーザ光ＬＢ１の出力は８３１Ｗ、第２レーザ光ＬＢ２の出力は５１９Ｗに設定した。よって、レーザ光の出力比は、１．６：１である。第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２ともに、照射レーザ光直径は、０．０４ｍｍであり、電池蓋１および電池ケース２の板厚さに対する比率は、１０％である。
【００４４】
上記条件における、電池蓋１の表面Ｓからの電池蓋側溶接深さＤ１は０．７３ｍｍ、電池蓋１の表面Ｓからの電池ケース側溶接深さＤ２は０．４７ｍｍであった。よって、［電池ケース側溶接深さＤ２／電池蓋側溶接深さＤ１］×１００％の値は、６５％である。
【００４５】
（実施例２）
実施例２における第１レーザ光ＬＢ１の出力は７９９Ｗ、第２レーザ光ＬＢ２の出力は５５１Ｗに設定した。よって、レーザ光の出力比は、１．４５：１である。第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２ともに、照射レーザ光直径は、０．０４ｍｍであり、電池蓋１および電池ケース２の板厚さに対する比率は、１０％である。
【００４６】
上記条件における、電池蓋１の表面Ｓからの電池蓋側溶接深さＤ１は０．６９ｍｍ、電池蓋１の表面Ｓからの電池ケース側溶接深さＤ２は０．５１ｍｍであった。よって、［電池ケース側溶接深さＤ２／電池蓋側溶接深さＤ１］×１００％の値は、７５％である。
【００４７】
（実施例３）
実施例３における第１レーザ光ＬＢ１の出力は７６３Ｗ、第２レーザ光ＬＢ２の出力は５８７Ｗに設定した。よって、レーザ光の出力比は、１．３：１である。第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２ともに、照射レーザ光直径は、０．０４ｍｍであり、電池蓋１および電池ケース２の板厚さに対する比率は、１０％である。
【００４８】
上記条件における、電池蓋１の表面Ｓからの電池蓋側溶接深さＤ１は０．６５ｍｍ、電池蓋１の表面Ｓからの電池ケース側溶接深さＤ２は０．５５ｍｍであった。よって、［電池ケース側溶接深さＤ２／電池蓋側溶接深さＤ１］×１００％の値は、８５％である。
【００４９】
（実施例４）
実施例４における第１レーザ光ＬＢ１の出力は８６８Ｗ、第２レーザ光ＬＢ２の出力は４８２Ｗに設定した。よって、レーザ光の出力比は、１．８：１である。第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２ともに、照射レーザ光直径は、０．０８ｍｍであり、電池蓋１および電池ケース２の板厚さに対する比率は、２０％である。
【００５０】
上記条件における、電池蓋１の表面Ｓからの電池蓋側溶接深さＤ１は０．７２ｍｍ、電池蓋１の表面Ｓからの電池ケース側溶接深さＤ２は０．４２ｍｍであった。よって、［電池ケース側溶接深さＤ２／電池蓋側溶接深さＤ１］×１００％の値は、５８％である。
【００５１】
（実施例５）
実施例５における第１レーザ光ＬＢ１の出力は８３１Ｗ、第２レーザ光ＬＢ２の出力は５１９Ｗに設定した。よって、レーザ光の出力比は、１．６：１である。第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２ともに、照射レーザ光直径は、０．０８ｍｍであり、電池蓋１および電池ケース２の板厚さに対する比率は、２０％である。
【００５２】
上記条件における、電池蓋１の表面Ｓからの電池蓋側溶接深さＤ１は０．７１ｍｍ、電池蓋１の表面Ｓからの電池ケース側溶接深さＤ２は０．４５ｍｍであった。よって、［電池ケース側溶接深さＤ２／電池蓋側溶接深さＤ１］×１００％の値は、６３％である。
【００５３】
（実施例６）
実施例６における第１レーザ光ＬＢ１の出力は７９９Ｗ、第２レーザ光ＬＢ２の出力は５５１Ｗに設定した。よって、レーザ光の出力比は、１．４５：１である。第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２ともに、照射レーザ光直径は、０．０８ｍｍであり、電池蓋１および電池ケース２の板厚さに対する比率は、２０％である。
【００５４】
上記条件における、電池蓋１の表面Ｓからの電池蓋側溶接深さＤ１は０．６１ｍｍ、電池蓋１の表面Ｓからの電池ケース側溶接深さＤ２は０．４５ｍｍであった。よって、［電池ケース側溶接深さＤ２／電池蓋側溶接深さＤ１］×１００％の値は、８０％である。
【００５５】
（実施例７）
実施例７における第１レーザ光ＬＢ１の出力は７６３Ｗ、第２レーザ光ＬＢ２の出力は５８７Ｗに設定した。よって、レーザ光の出力比は、１．３：１である。第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２ともに、照射レーザ光直径は、０．０８ｍｍであり、電池蓋１および電池ケース２の板厚さに対する比率は、２０％である。
【００５６】
上記条件における、電池蓋１の表面Ｓからの電池蓋側溶接深さＤ１は０．６３ｍｍ、電池蓋１の表面Ｓからの電池ケース側溶接深さＤ２は０．５３ｍｍであった。よって、［電池ケース側溶接深さＤ２／電池蓋側溶接深さＤ１］×１００％の値は、８４％である。
【００５７】
（実施例８）
実施例８における第１レーザ光ＬＢ１の出力は７０７Ｗ、第２レーザ光ＬＢ２の出力は６４３Ｗに設定した。よって、レーザ光の出力比は、１．１：１である。第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２ともに、照射レーザ光直径は、０．０８ｍｍであり、電池蓋１および電池ケース２の板厚さに対する比率は、２０％である。
【００５８】
上記条件における、電池蓋１の表面Ｓからの電池蓋側溶接深さＤ１は０．６１ｍｍ、電池蓋１の表面Ｓからの電池ケース側溶接深さＤ２は０．５５ｍｍであった。よって、［電池ケース側溶接深さＤ２／電池蓋側溶接深さＤ１］×１００％の値は、９０％である。
【００５９】
（比較例１）
比較例１における第１レーザ光ＬＢ１の出力は６９１Ｗ、第２レーザ光ＬＢ２の出力は６５９Ｗに設定した。よって、レーザ光の出力比は、１．０５：１である。第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２ともに、照射レーザ光直径は、０．０４ｍｍであり、電池蓋１および電池ケース２の板厚さに対する比率は、１０％である。
【００６０】
上記条件における、電池蓋１の表面Ｓからの電池蓋側溶接深さＤ１は０．６０ｍｍ、電池蓋１の表面Ｓからの電池ケース側溶接深さＤ２は０．６０ｍｍであった。よって、［電池ケース側溶接深さＤ２／電池蓋側溶接深さＤ１］×１００％の値は、１００％である。
【００６１】
（比較例２）
比較例２における第１レーザ光ＬＢ１の出力は６７５Ｗ、第２レーザ光ＬＢ２の出力は６７５Ｗに設定した。よって、レーザ光の出力比は、１：１である。第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２ともに、照射レーザ光直径は、０．０４ｍｍであり、電池蓋１および電池ケース２の板厚さに対する比率は、１０％である。
【００６２】
上記条件における、電池蓋１の表面Ｓからの電池蓋側溶接深さＤ１は０．５５ｍｍ、電池蓋１の表面Ｓからの電池ケース側溶接深さＤ２は０．６５ｍｍであった。よって、［電池ケース側溶接深さＤ２／電池蓋側溶接深さＤ１］×１００％の値は、１１０％である。このように、電池ケース側溶接深さＤ２の方が電池蓋側溶接深さＤ１よりも深く形成される状態は、図８に示すような断面形状となる。
【００６３】
（比較例３）
比較例３における第１レーザ光ＬＢ１の出力は８６８Ｗ、第２レーザ光ＬＢ２の出力は４８２Ｗに設定した。よって、レーザ光の出力比は、１．８：１である。第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２ともに、照射レーザ光直径は、０．０２ｍｍであり、電池蓋１および電池ケース２の板厚さに対する比率は、５％である。上記条件においては、溶接による接合は生じなかった。
【００６４】
（比較例４）
比較例４における第１レーザ光ＬＢ１の出力は８３１Ｗ、第２レーザ光ＬＢ２の出力は５１９Ｗに設定した。よって、レーザ光の出力比は、１．６：１である。第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２ともに、照射レーザ光直径は、０．０２ｍｍであり、電池蓋１および電池ケース２の板厚さに対する比率は、５％である。上記条件においては、溶接による接合は生じなかった。
【００６５】
（比較例５）
比較例５における第１レーザ光ＬＢ１の出力は７９９Ｗ、第２レーザ光ＬＢ２の出力は５５１Ｗに設定した。よって、レーザ光の出力比は、１．４５：１である。第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２ともに、照射レーザ光直径は、０．０２ｍｍであり、電池蓋１および電池ケース２の板厚さに対する比率は、５％である。上記条件においては、溶接による接合は生じなかった。
【００６６】
（比較例６）
比較例６における第１レーザ光ＬＢ１の出力は７６３Ｗ、第２レーザ光ＬＢ２の出力は５８７Ｗに設定した。よって、レーザ光の出力比は、１．３：１である。第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２ともに、照射レーザ光直径は、０．０２ｍｍであり、電池蓋１および電池ケース２の板厚さに対する比率は、５％である。上記条件においては、溶接による接合は生じなかった。
【００６７】
（比較例７）
比較例７における第１レーザ光ＬＢ１の出力は７０７Ｗ、第２レーザ光ＬＢ２の出力は６４３Ｗに設定した。よって、レーザ光の出力比は、１．１：１である。第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２ともに、照射レーザ光直径は、０．０２ｍｍであり、電池蓋１および電池ケース２の板厚さに対する比率は、５％である。上記条件においては、溶接による接合は生じなかった。
【００６８】
（比較例８）
比較例８における第１レーザ光ＬＢ１の出力は６９１Ｗ、第２レーザ光ＬＢ２の出力は６５９Ｗに設定した。よって、レーザ光の出力比は、１．０５：１である。第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２ともに、照射レーザ光直径は、０．０２ｍｍであり、電池蓋１および電池ケース２の板厚さに対する比率は、５％である。上記条件においては、溶接による接合は生じなかった。
【００６９】
（比較例９）
比較例９における第１レーザ光ＬＢ１の出力は６７５Ｗ、第２レーザ光ＬＢ２の出力は６７５Ｗに設定した。よって、レーザ光の出力比は、１：１である。第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２ともに、照射レーザ光直径は、０．０２ｍｍであり、電池蓋１および電池ケース２の板厚さに対する比率は、５％である。上記条件においては、溶接による接合は生じなかった。
【００７０】
（比較例１０）
比較例１０における第１レーザ光ＬＢ１の出力は８６８Ｗ、第２レーザ光ＬＢ２の出力は４８２Ｗに設定した。よって、レーザ光の出力比は、１．８：１である。第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２ともに、照射レーザ光直径は、０．１２ｍｍであり、電池蓋１および電池ケース２の板厚さに対する比率は、２５％である。
【００７１】
上記条件における、電池蓋１の表面Ｓからの電池蓋側溶接深さＤ１は０．７５ｍｍであったが、電池ケース２側において、溶接深さ方向のピークは生じなった。
【００７２】
（比較例１１）
比較例１１における第１レーザ光ＬＢ１の出力は８３１Ｗ、第２レーザ光ＬＢ２の出力は５１９Ｗに設定した。よって、レーザ光の出力比は、１．６：１である。第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２ともに、照射レーザ光直径は、０．１２ｍｍであり、電池蓋１および電池ケース２の板厚さに対する比率は、２５％である。
【００７３】
上記条件における、電池蓋１の表面Ｓからの電池蓋側溶接深さＤ１は０．７３ｍｍであったが、電池ケース２側において、溶接深さ方向のピークは生じなった。
【００７４】
（比較例１２）
比較例１２における第１レーザ光ＬＢ１の出力は７９９Ｗ、第２レーザ光ＬＢ２の出力は５５１Ｗに設定した。よって、レーザ光の出力比は、１．４５：１である。第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２ともに、照射レーザ光直径は、０．１２ｍｍであり、電池蓋１および電池ケース２の板厚さに対する比率は、２５％である。
【００７５】
上記条件における、電池蓋１の表面Ｓからの電池蓋側溶接深さＤ１は０．６９ｍｍであったが、電池ケース２側において、溶接深さ方向のピークは生じなった。
【００７６】
（比較例１３）
比較例１３における第１レーザ光ＬＢ１の出力は７６３Ｗ、第２レーザ光ＬＢ２の出力は５８７Ｗに設定した。よって、レーザ光の出力比は、１．３：１である。第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２ともに、照射レーザ光直径は、０．１２ｍｍであり、電池蓋１および電池ケース２の板厚さに対する比率は、２５％である。
【００７７】
上記条件における、電池蓋１の表面Ｓからの電池蓋側溶接深さＤ１は０．６５ｍｍであったが、電池ケース２側において、溶接深さ方向のピークは生じなった。
【００７８】
（比較例１４）
比較例１４における第１レーザ光ＬＢ１の出力は７０７Ｗ、第２レーザ光ＬＢ２の出力は６４３Ｗに設定した。よって、レーザ光の出力比は、１．１：１である。第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２ともに、照射レーザ光直径は、０．１２ｍｍであり、電池蓋１および電池ケース２の板厚さに対する比率は、２５％である。
【００７９】
上記条件における、電池蓋１の表面Ｓからの電池蓋側溶接深さＤ１は０．６３ｍｍであったが、電池ケース２側において、溶接深さ方向のピークは生じなった。
【００８０】
（比較例１５）
比較例１５における第１レーザ光ＬＢ１の出力は６９１Ｗ、第２レーザ光ＬＢ２の出力は６５９Ｗに設定した。よって、レーザ光の出力比は、１．０５：１である。第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２ともに、照射レーザ光直径は、０．１２ｍｍであり、電池蓋１および電池ケース２の板厚さに対する比率は、２５％である。
【００８１】
上記条件における、電池蓋１の表面Ｓからの電池蓋側溶接深さＤ１は０．６０ｍｍであったが、電池ケース２側において、溶接深さ方向のピークは生じなった。
【００８２】
（比較例１６）
比較例１６における第１レーザ光ＬＢ１の出力は６７５Ｗ、第２レーザ光ＬＢ２の出力は６７５Ｗに設定した。よって、レーザ光の出力比は、１：１である。第１レーザ光ＬＢ１および第２レーザ光ＬＢ２ともに、照射レーザ光直径は、０．１２ｍｍであり、電池蓋１および電池ケース２の板厚さに対する比率は、２５％である。
【００８３】
上記条件における、電池蓋１の表面Ｓからの電池蓋側溶接深さＤ１は０．５５ｍｍであったが、電池ケース２側において、溶接深さ方向のピークは生じなった。
【００８４】
上記比較例３から比較例９の結果から、照射レーザ光直径において、電池蓋１および電池ケース２の板厚さに対する比率が小さい（５％）と、溶融領域も細くなり、電池蓋１と電池ケース２との隙間（ｇ１）を埋めることができない。さらに、上記比較例１２から比較例１８の結果から、照射レーザ光直径において、電池蓋１および電池ケース２の板厚さに対する比率が大きい（２５％）と、溶融領域も太くなることで、電池ケース２側において、溶接深さ方向のピークは生じず、図２に示すような溶融形状を得ることできない。
【００８５】
したがって、第１レーザ光の照射レーザ光直径は、電池蓋１の厚さ（ｔ１）の１０％から２０％の光直径であり、第２レーザ光の照射レーザ光直径は、電池ケース２の厚さ（ｔ２）の１０％から２０％の光直径であることが好ましといえる。
【００８６】
次に、図７を参照して、実施例１から実施例３、比較例１、および比較例２における、溶け込み深さＤ３（図２参照）、電池蓋１の引張強度（Ｎ／ｍｍ）、および、評価について説明する。なお、溶け込み深さＤ３の値、および、電池蓋１の引張強度（Ｎ／ｍｍ）の値については、ｎ＝１０における最小値と最大値とをかっこ内に示し、平均値を代代表値として示している。
【００８７】
実施例１においては、溶け込み深さＤ３は、０．５８ｍｍであり、引張強度は、５８（Ｎ／ｍｍ）であった。電池ケース側溶接深さＤ２（ケースピーク）が、電池蓋側溶接深さＤ１（フタピーク）に対して６５％であれば、電池蓋１と電池ケース２との隙間（ｇ１）を埋める溶融は十分となり、溶け込み深さＤ３が安定する。その結果、引張試験では、溶融部と電池ケース２との境界（図５中の太破線Ｌ１１）から判断することとなる。
【００８８】
実施例２においては、溶け込み深さＤ３は、０．６２ｍｍであり、引張強度は、６１（Ｎ／ｍｍ）であった。電池ケース側溶接深さＤ２（ケースピーク）が、電池蓋側溶接深さＤ１（フタピーク）に対して７５％であれば、溶け込みにおいてクラックが発生することはなく、引張試験では、実施例１よりも高い引張強度が得られた。破断は、実施例１と同様に、溶融部と電池ケース２との境界（図５中の太破線Ｌ１１）から判断することとなる。
【００８９】
実施例３においては、溶け込み深さＤ３は、０．６３ｍｍであり、引張強度は、６２（Ｎ／ｍｍ）であった。電池ケース側溶接深さＤ２（ケースピーク）が、電池蓋側溶接深さＤ１（フタピーク）に対して８５％であれば、溶け込みにおいてクラックが発生することはなく、引張試験では、実施例２よりもさらに高い引張強度が得られた。破断は、実施例１および２と同様に、溶融部と電池ケース２との境界（図５中の太破線Ｌ１１）から判断することとなる。
【００９０】
上記実施例１から実施例３の評価結果に基づけば、電池ケース側溶接深さＤ２と電池蓋側溶接深さＤ１との比率である、［電池ケース側溶接深さＤ２／電池蓋側溶接深さＤ１］×１００％の値は、６５％から８５％であるとよい。また、第１レーザ光の強度は、第２レーザ光の強度に対して、１．３倍から１．６倍であるとよい。
【００９１】
比較例１においては、溶け込み深さＤ３は、０．６４ｍｍであり、引張強度は、３０（Ｎ／ｍｍ）であった。電池蓋１と電池ケース２との熱容量が同程度の場合、熱容量の大きさから、電池蓋１側から先に凝固が開始され、電池ケース２にクラックが発生し、引張強度が低下した。
【００９２】
比較例２においては、溶け込み深さＤ３は、０．６０ｍｍであり、引張強度は、１８（Ｎ／ｍｍ）であった。電池蓋１への入熱が小さく熱容量が大きいことから、電池蓋１が早期に凝固し電池ケース２にクラックが発生し、引張強度が低下した。
【００９３】
以上、本実施の形態における二次電池およびその製造方法によれば、レーザ光を照射して突合せ溶接により電池ケース２に電池蓋１が固定された二次電池において、電池蓋側溶接深さＤ１は、電池ケース側溶接深さＤ２よりも深く形成されている。これにより、電池蓋１側が電池ケース２側よりも大きく溶接されることで、電池蓋１の方が電池ケース２よりも高温の状態になる。その結果、相対的に低温の電池ケース２側から凝固が開始され、電池ケース２側へのクラックの発生を抑制することが可能となる。
【００９４】
以上、本発明に基づいた各実施の形態について説明したが、上記の開示内容はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９５】
１  電池蓋、２  電池ケース、２ａ  開口、３  外部端子、３Ｎ  負極端子、３Ｐ  正極端子、１０  二次電池、１００  テーブル、２００  パソコン、３００  レーザー発振器。
【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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【図８】
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