(57)【要約】【課題】接合部に対して高いクリアランス精度を要求すること無くシール性を好適に確保することのできる蓄電装置及び同蓄電装置の接合方法を提供すること。【解決手段】電極組立体及び電解質を収容するとともに開口部１５ａを備える本体部材１５と、本体部材１５の開口部１５ａを塞ぐ蓋１６とを、フィラーワイヤー１３０を介して接合する。このフィラーワイヤー１３０は、本体部材１５と蓋１６との接合部に設けられた溝３０の内部で接合している。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極組立体及び電解質を収容するとともに開口部を有する本体部材と、前記開口部を塞ぐ蓋と、を有するケースを備えた蓄電装置であって、
前記本体部材と前記蓋とが仲介部材を介して接合されている
ことを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
前記仲介部材は、前記本体部材と前記蓋との接合部に設けられた溝の内部で接合している
請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記仲介部材は、溶加材である
請求項１または２に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記仲介部材は、ロウ材である
請求項１または２に記載の蓄電装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電装置の接合方法であって、
前記仲介部材を介した前記本体部材と前記蓋との接合をシーム溶接法にて行う
ことを特徴とする蓄電装置の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置及び同蓄電装置の接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、二次電池やキャパシタなどの蓄電装置は、電極組立体及び電解質がケースに収容されている。蓄電装置のケースは、電極組立体及び電解質が収容される本体部材と、本体部材の開口部を塞ぐ蓋とを有しており、それら本体部材と蓋とが接合されることによりケースのシール性が確保されている。
【０００３】
例えば特許文献１に記載の蓄電装置では、レーザー溶接によって本体部材と蓋とを直接接合するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３１９７９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、本体部材と蓋とを直接接合する場合、それら接合部のシール性を十分に確保するには、同接合部のクリアランス精度を十分に高める必要があり、例えば製造コストの増大等を招いてしまう。
【０００６】
この発明は、上記従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、接合部に対して高いクリアランス精度を要求すること無くシール性を好適に確保することのできる蓄電装置及び同蓄電装置の接合方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する蓄電装置は、電極組立体及び電解質を収容するとともに開口部を有する本体部材と、前記開口部を塞ぐ蓋と、を有するケースを備えた蓄電装置であって、前記本体部材と前記蓋とが仲介部材を介して接合されていることをその要旨とする。
【０００８】
同構成によれば、仲介部材を介して本体部材と蓋とが接合されるため、本体部材と蓋とを直接接合する場合と比較して、それら本体部材及び蓋の接合部におけるクリアランス精度をそれほど高めなくても同接合部のシール性を好適に確保することができるようになる。
【０００９】
上記蓄電装置において、前記仲介部材は、前記本体部材と前記蓋との接合部に設けられた溝の内部で接合していることが好ましい。
同構成によれば、仲介部材が溝の内部に配設されるため、ケースの外周面に仲介部材が突出することを抑えることができる。従って、例えばケースの表面を平らな状態にすることも可能になり、蓄電装置を複数並べる場合には、隣り合うケースの側面同士を密着させることができるようになる。
【００１０】
なお、前記仲介部材としては、溶加材やロウ材などを用いることが望ましい。
上記蓄電装置の接合方法としては、前記仲介部材を介した前記本体部材と前記蓋との接合をシーム溶接法にて行うことが好ましい。なお、シーム溶接法とは、周知の抵抗溶接法であり、ローラー電極を用いて加圧且つ通電しながら電極を回転させていくことにより、接合部を連続的に溶接する方法である。
【００１１】
同方法によれば、気密溶接を比較的容易に行うことのできるシーム溶接法により、仲介部材を介した本体部材と蓋との接合が行われるため、それら接合部のシール性を好適に確保することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、接合部に対して高いクリアランス精度を要求すること無くシール性を好適に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】リチウムイオン二次電池を模式的に示す斜視図。
【図２】溶接機の構成を模式的に示す斜視図。
【図３】本体部材と蓋との接合部を模式的に示す部分断面図。
【図４】接合部にフィラーワイヤーを供給した状態を模式的に示す部分断面図。
【図５】接合部のフィラーワイヤーに電極を当接させた状態を模式的に示す部分断面図。
【図６】溶接完了後の接合部を模式的に示す部分断面図。
【図７】その他の実施形態における接合部を模式的に示す部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、リチウムイオン二次電池の一実施形態について説明する。
図１に示すように、蓄電装置としてのリチウムイオン二次電池１０は、電極組立体１２と、電解質（電解液）１３と、電極組立体１２及び電解質１３を収容したケース１４とを備えている。なお、以下の説明では、リチウムイオン二次電池を単に「二次電池」という。
【００１５】
ケース１４は、有底四角筒状であって開口部１５ａを有する本体部材１５と、本体部材１５の開口部１５ａを塞ぐ四角平板状の蓋１６とを有している。本体部材１５と蓋１６は、いずれも金属製（例えばステンレス製やアルミニウム製）であり、後述の接合方法によって接合されている。また、二次電池１０は角型電池である。
【００１６】
電極組立体１２には、正極端子１７と負極端子１８が電気的に接続されている。正極端子１７及び負極端子１８には、ケース１４から絶縁するための環状の絶縁部材１９がそれぞれ取り付けられている。また、正極端子１７と負極端子１８は、蓋１６からケース１４の外側に突出している。
【００１７】
電極組立体１２は、正極電極、負極電極、及び正極電極と負極電極とを絶縁するセパレータを有する。正極電極は、正極金属箔（アルミニウム箔）の両面に正極活物質を有する。負極電極は、負極金属箔（銅箔）の両面に負極活物質を有する。そして、電極組立体１２は、複数の正極電極と複数の負極電極が交互に積層されるとともに、両電極の間にセパレータが介在された積層構造である。
【００１８】
上述した本体部材１５と蓋１６とは、抵抗溶接の一種であるシーム溶接法によって接合されている。
図２に、シーム溶接を行う溶接機の概略構成を示す。このシーム溶接機は、抵抗溶接に必要な電力を供給する電力供給部１００を備えており、この電力供給部１００には、第１電極１１０や第２電極１２０が接続されている。
【００１９】
第１電極１１０は、円板状であって回転可能なローラー電極にて構成されている。第１電極１１０の外周面には、シーム溶接時に用いられる溶加材が当接される。第２電極１２０は、平板状に形成されており、本体部材１５が載置されることにより、第２電極１２０と本体部材１５との導電性が確保される。
【００２０】
図３に、シーム溶接前の状態であって、本体部材１５の開口部１５ａを塞ぐように蓋１６を載置した状態での蓋１６及び本体部材１５の接合部における断面構造を示す。
この図３や先の図２に示すように、蓋１６と本体部材１５との接合部には、蓋１６及び本体部材１５の双方にまたがっておりケース１４の外側に向かって開口する溝３０が、蓋１６と本体部材１５との接合部全周に渡って形成されている。この溝３０の断面は、溝３０の底部から同溝３０の開口部に向かって幅が広くなる台形形状にされている。
【００２１】
次に、蓋１６と本体部材１５とをシーム溶接にて接合する方法について作用とともに説明する。
先の図２に示すように、まず、シーム溶接の前準備として、本体部材１５の開口部１５ａを塞ぐように蓋１６を載置した後、蓋１６の四隅（図２に示すポイントＰ１〜Ｐ４）及び蓋１６の長手方向における外周中央部分（図２に示すポイントＰ５、Ｐ６）が、本体部材１５に仮溶接される。こうした仮溶接により、蓋１６と本体部材１５との導電性が確実に確保される。なお、こうした仮溶接の箇所は適宜変更することができる。また、仮溶接の方法としては、例えばプロジェクション溶接などを用いるとよい。
【００２２】
次に、図４に示すように、蓋１６と本体部材１５との仮溶接が完了すると、溝３０には、溶加材であるフィラーワイヤー１３０が供給される。このフィラーワイヤー１３０の断面は、溝３０に当接する部位が円弧状に形成されている。このためフィラーワイヤー１３０と溝３０の蓋１６側の壁面とは比較的小さい面積で接触するようになり、その接触部位での電気抵抗が大きくなるため、抵抗溶接時の発熱量が十分に大きくなる。同様に、フィラーワイヤー１３０と溝３０の本体部材１５側の壁面とは比較的小さい面積で接触するようになり、その接触部位での電気抵抗が大きくなるため、抵抗溶接時の発熱量が十分に大きくなる。
【００２３】
また、フィラーワイヤー１３０の断面は、第１電極１１０に当接する部位が平面状に形成されている。このため、フィラーワイヤー１３０に第１電極１１０を当接させた際、第１電極１１０がフィラーワイヤー１３０からずれてしまうことが抑えられる。
【００２４】
次に、図５に示すように、溝３０の全周に渡るフィラーワイヤー１３０の供給に併せて、同フィラーワイヤー１３０への第１電極１１０の押し付け、第１電極１１０への通電、及びフィラーワイヤー１３０に沿った第１電極１１０の回転移動が併せて行われる。こうした第１電極１１０の回転移動に伴い、溶接箇所は溝３０の全周に渡って連続的に変化していき、フィラーワイヤー１３０を介した蓋１６及び本体部材１５のシーム溶接が溝３０の全周に渡って行われる。なお、本実施形態では、溝３０にフィラーワイヤー１３０を供給しながら第１電極１１０による溶接を行うようにしているが、この他にも、溝３０にフィラーワイヤー１３０を予め配設しておき、その配設が完了した後に第１電極１１０による溶接を行うようにしてもよい。
【００２５】
図６に、シーム溶接完了後における、蓋１６及び本体部材１５の接合部の断面構造を示す。この図６に示すように、フィラーワイヤー１３０と溝３０の蓋１６側の壁面との接触部位には、ナゲット（溶融凝固部）Ｎ１が溝３０の全周に渡って連続的に形成されており、これによりフィラーワイヤー１３０と蓋１６とは連続的に溶接された状態になっている。また、同様に、フィラーワイヤー１３０と溝３０の本体部材１５側の壁面との接触部位にも、ナゲット（溶融凝固部）Ｎ２が溝３０の全周に渡って連続的に形成されており、これによりフィラーワイヤー１３０と本体部材１５とは連続的に溶接された状態になっている。このようにフィラーワイヤー１３０及び蓋１６の連続溶接と、フィラーワイヤー１３０及び本体部材１５の連続溶接とにより、蓋１６及び本体部材１５は、フィラーワイヤー１３０を仲介部材として接合された状態になっている。そのため、たとえ蓋１６と本体部材１５との接合部に隙間があったとしても、そうした隙間はフィラーワイヤー１３０の溶接部によって、より詳細には上記ナゲットＮ１及びナゲットＮ２によってシールされる。
【００２６】
以上説明した本実施形態によれば、次の効果を得ることができる。
（１）フィラーワイヤー１３０を介して本体部材１５と蓋１６とが接合されるため、本体部材１５と蓋１６とを直接接合する場合と比較して、それら本体部材１５及び蓋１６の接合部におけるクリアランス精度をそれほど高めなくても同接合部のシール性を好適に確保することができるようになる。
【００２７】
（２）フィラーワイヤー１３０は、本体部材１５と蓋１６との接合部に設けられた溝３０の内部で接合している。このようにフィラーワイヤー１３０が溝３０の内部に配設されるため、ケース１４の外周面にフィラーワイヤー１３０が突出することを抑えることができる。従って、ケース１４の表面が平らな状態になるため、例えば蓄電装置を複数並べる場合には、隣り合うケースの側面同士を密着させることができるようになり、蓄電装置をコンパクトに並べて配置することができる。
【００２８】
（３）フィラーワイヤー１３０を介した本体部材１５と蓋１６との接合をシーム溶接法にて行うようにしている。こうしたシーム溶接法は、気密溶接を比較的容易に行うことができるため、フィラーワイヤー１３０を介した本体部材１５と蓋１６との接合を行うに際して、それら接合部のシール性を好適に確保することができる。
【００２９】
（４）一般に、レーザー溶接では、エネルギー密度が低いと、ブローホールやスパッタなどの溶接欠損は起きにくいが、溶融部が小さいために溶接部の強度は低くなりやすい。一方、エネルギー密度が高いと溶融部が大きくなるため、溶接部の強度を高めることはできるが、ブローホールやスパッタなどの溶接欠損は起きやすくなる。
【００３０】
この点、上述したシーム溶接では、フィラーワイヤー１３０が接触する部位（溝３０の蓋１６側の壁面や、溝３０の本体部材１５側の壁面）の面積が比較的小さく、溶融部が小さくなるため、ブローホールやスパッタなどの溶接欠損を抑えることができる。また、そうした接触面積が小さいことにより、抵抗溶接時の発熱量が十分に大きくなるため、溶接部の強度を高めることも可能になる。
【００３１】
なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
○  本体部材１５と蓋１６とを接合する仲介部材として、溶加材であるフィラーワイヤー１３０を用いるようにしたが、この他の部材、例えばロウ材などを用いるようにしてもよい。また、こうしたロウ材を用いる場合でも、上記溶加材を用いる場合と同様に、本体部材１５と蓋１６との接合部にロウ材を供給しながら溶接を行うようにしたり、本体部材１５と蓋１６との接合部にロウ材を予め配設しておいた後に溶接を行うようにしてもよい。
【００３２】
○  溝３０の断面形状は、適宜変更してもよい。
○  フィラーワイヤー１３０の断面形状は、適宜変更してもよい。
○  仲介部材の断面において、本体部材１５及び蓋１６のそれぞれに対応する２つのナゲット（溶融凝固部）Ｎ１、Ｎ２によるシール構造に代えて、本体部材１５と蓋１６とにかけて連続した１つのナゲット（溶融凝固部）にてシールを行ってもよい。
【００３３】
○  仲介部材の断面において、同仲介部材全体をナゲット（溶融凝固部）にしてもよい。なお、この場合には、蓋１６にて開口部１５ａが塞がれた溶接前の本体部材１５を横置きにし、第１電極１１０の当接箇所が上面になるように同本体部材１５を回転させながら接合加工（溶接加工）を行うことが好ましい。このように、第１電極１１０の当接箇所が上面になるようにして溶接を進めるようにすれば、先の図２等に示した方法、つまり本体部材１５を縦置きにして溶接を行う場合と比較して、溶融した仲介部材が凝固する前に垂れてしまうことを抑えることができる。ちなみに、そうした第１電極１１０の当接箇所が上面になるように溶接を進める方法は、上述した２つのナゲットによるシールや、１つの連続したナゲットによるシールを行う場合にも適用することができる。
【００３４】
○  図７に示すように、溝３０を省略してもよく、この場合のフィラーワイヤー３００の好適な断面形状の一例としては、蓋１６に接触する第１突部３１０と、本体部材１５に接触する第２突部３２０とを有することが好ましい。こうした変形例でも、仲介部材であるフィラーワイヤー３００を介して蓋１６と本体部材１５とを接合することができるため、それら本体部材１５及び蓋１６の接合部におけるクリアランス精度をそれほど高めなくても同接合部のシール性を好適に確保することができる。
【００３５】
○  第２電極１２０に本体部材１５を載置することで、第２電極１２０と本体部材１５との導電性を確保するようにしたが、その他の態様で導電性を確保するようにしてもよい。
【００３６】
○  正極電極は、正極金属箔の片面のみに正極活物質を有していてもよい。同様に、負極電極は、負極金属箔の片面のみに負極活物質を有していてもよい。
○  電極組立体１２として積層タイプを記載したが、捲回タイプでもよい。
【００３７】
○  二次電池１０は、リチウムイオン二次電池とは異なる二次電池であってもよい。要するに、正極活物質と負極活物質との間をイオンが移動するとともに電荷の授受を行うものであればよい。
【００３８】
○  電気二重層キャパシタ等の他の蓄電装置に適用してもよい。
以下、上記実施形態及びその変更例から把握できる技術思想について追記する。
（イ）前記本体部材と前記蓋との接合部に前記仲介部材を供給しながら前記仲介部材を介した前記本体部材と前記蓋との接合を行う請求項５に記載の蓄電装置の接合方法。
【００３９】
（ロ）前記本体部材と前記蓋との接合部に前記仲介部材を予め配設しておいた後に前記仲介部材を介した前記本体部材と前記蓋との接合を行う請求項５に記載の蓄電装置の接合方法。
【符号の説明】
【００４０】
１０…リチウムイオン二次電池（蓄電装置）、１２…電極組立体、１３…電解質、１４…ケース、１５…本体部材、１５ａ…開口部、１６…蓋、１７…正極端子、１８…負極端子、１９…絶縁部材、３０…溝、１００…電力供給部、１１０…第１電極、１２０…第２電極、１３０…フィラーワイヤー（仲介部材）、３００…フィラーワイヤー、３１０…第１突部、３２０…第２突部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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