(57)【要約】【課題】  鋼板を外装缶形状に加工した後、バレルメッキ等により表面をニッケルでメッキしてなる後メッキ外装缶と、正負極を組み合わせてなる電極体に取り付けられた集電体を、溶接レーザーを照射して溶接した場合に、前記溶接レーザー照射部周辺に生ずるメッキの剥がれを防止する。【解決手段】  前記溶接レーザー照射による溶接の前に、前記外装缶の前記溶接レーザー照射を受ける部分とその周辺に前記溶接レーザーよりも低エネルギー密度のレーザーを照射して当該部分を熱処理し、ニッケルメッキに延性を付与することにより、メッキ剥がれを防ぐ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外装缶としてニッケルメッキ後の熱処理を未実施である後メッキ缶を用い、前記外装缶中に集電体の取り付けられた電極体を挿入し、前記集電体と前記外装缶を前記外装缶外部からの溶接レーザー照射により溶接する電池の製造方法において、
前記溶接レーザー照射による溶接の前に、前記外装缶の前記溶接レーザー照射を受ける部分とその周辺に前記溶接レーザーよりも低エネルギー密度のレーザーを照射して当該部分を熱処理することを特徴とする電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・水素蓄電池などの電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ニッケル・カドミウム蓄電池やニッケル・水素蓄電池などのアルカリ蓄電池用の外装缶としては、鋼板表面にニッケルメッキが施されたものが用いられている。これは、アルカリ蓄電池が水酸化カリウムなどのアルカリ電解液を用いているため鋼板の電解液による腐蝕を防止するためと、外部環境の水分による錆びを防止するためである。
【０００３】
なお上述の外装缶の製法としては、例えば特許文献１に記載されるように、鋼板をプレス加工により外装缶の形状に加工してからバレルメッキにより鋼板表面にニッケルメッキを施す、いわゆる後メッキによるものと、例えば特許文献２に記載されるように予め表面にニッケルメッキを施した鋼板をプレス加工により外装缶の形状に加工する、いわゆる先メッキによるものがある。
【０００４】
上述の先メッキによる外装缶（先メッキ外装缶）は、メッキが鋼板全体に一様に施されているため品質に優れるという利点がある。一方、ニッケルメッキを施したのみではニッケルメッキのニッケル組織が硬く、後の外装缶への形状に加工する際のプレス加工性に乏しいため、熱処理（アニール処理）を施す必要があるが、前記熱処理により前記ニッケル組織が軟化するためキズがつきやすく、また熱処理を行うことにより製造コストが高くなるという問題がある。
【０００５】
後メッキによる外装缶（後メッキ外装缶）は、上述のようにメッキ品質において先メッキのものに比べ劣る場合があるものの、上述の熱処理が不要であるため比較的製造コストが低く、またニッケル組織が軟化されていないため、外装缶にキズがつきにくいという利点があり、広く用いられている。
【０００６】
なお、アルカリ蓄電池は通常以下のようにして作られる。
主に水酸化ニッケルを活物質とする正極板と、水素吸蔵合金や水酸化カドミウムを活物質とする負極板を、セパレータを介して巻回するなどして電極体を作製する。次いで、前記電極体の正負極それぞれに集電体を溶接などにより取り付け、この集電体が取り付けされた電極体を外装缶に挿入する。そして、例えば負極側の集電体を外装缶と溶接して電気的に接続し、一方正極側の集電体を正極端子を兼ねる封口蓋と溶接することにより電気的に接続する。この後、外装缶内にアルカリ電解液を注入し、封口蓋で封止することにより、封口蓋を正極端子とし、外装缶を負極端子とするアルカリ蓄電池が完成する。
【０００７】
従来、上記アルカリ蓄電池の製造プロセスにおいて、外装缶と一方の極の集電体の接続は、外装缶内に溶接棒を挿入して行う抵抗溶接により行われてきたが、近年製造プロセスの効率化のため特許文献３に記載されるように外装缶と集電体を接続する部分にレーザーを照射して溶接するレーザー溶接が採用されるようになっている。
【０００８】
【特許文献１】特開昭５７−１３７５００号公報
【特許文献２】特開２００５−８５４８０号公報
【特許文献３】特開２０００−７７０４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、上述の後メッキ外装缶と集電体をレーザー溶接により接続しようとしたが、前記溶接後に外装缶のレーザー照射部分を確認すると、レーザー照射した周辺のニッケルメッキが浮いたり剥れたりしているものが見られた。このような剥がれが生じると、外装缶の防錆性が低下するという問題が生ずる。
後メッキ外装缶はメッキ後の熱処理を行っていないため、ニッケルメッキのニッケル組織自体が硬くキズがつきにくいという特性がある一方、延性に乏しいという特性もある。そのため溶接を行う程の高エネルギー密度のレーザー（溶接レーザー）を照射すると、照射部分周辺に熱応力が生じ、延性の乏しいニッケル組織が剥がれたものであると考えられる。
【００１０】
本発明は上記の問題を鑑みてなされたものであって、キズがつきにくい特性をもつ後メッキ外装缶の利点を残しつつ、レーザー溶接を行っても防錆性を低下させることなくアルカリ蓄電池等の電池を製造できる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】
本発明は、外装缶としてニッケルメッキ後の熱処理を未実施である後メッキ缶を用い、前記外装缶中に集電体の取り付けられた電極体を挿入し、前記集電体と前記外装缶を前記外装缶外部からの溶接レーザー照射により溶接する電池の製造方法において、前記溶接レーザー照射による溶接の前に、前記外装缶の前記溶接レーザー照射を受ける部分とその周辺に前記溶接レーザーよりも低エネルギー密度のレーザーを照射して当該部分を熱処理することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のように、比較的高エネルギー密度の溶接レーザーを照射する前に、溶接レーザーよりも低エネルギー密度のレーザー（熱処理レーザー）を照射して、当該熱処理レーザーを照射した部分のニッケルメッキを熱処理すると、当該部分のニッケル組織が軟化し延性が高まり、前記溶接レーザーを照射した場合でも熱応力を吸収するため、メッキ剥がれを防止することができる。
また、本発明の製造方法では、前記メッキ剥がれが生じやすい部分のみに熱処理を行いその他の部分は熱影響を受けないことから、大部分のメッキ組織は変性しておらず、よってキズがつきにくいという特性を維持することができる。
更に本発明によれば、前記熱処理はアルカリ蓄電池の製造プロセスにおいて外装缶と集電体のレーザー溶接に付随して行うことができるので、予め外装缶に熱処理を施しておくことを必要とせず、製造コストの上昇を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態に係るアルカリ蓄電池の製造方法について説明する。
（１）電極体の作製
主として水酸化ニッケルを活物質とする長方形の正極板と、主として水酸化カドミウムを活物質とする長方形の負極板を用意する。この場合、前記正極板はパンチングメタル芯体上にニッケル粉末を焼結させてなる焼結基板中に活物質を充填した焼結式ニッケル正極板や、発泡ニッケル基板中に活物質ペーストを充填してなるペースト式ニッケル正極板を用いることができる。また、前記負極板は焼結基板中に活物質を充填した焼結式カドミウム負極板やパンチングメタルなどの導電芯体に活物質ペーストを塗着してなるペースト式カドミウム負極板を用いることができる。なお、負極板としてカドミウム負極板に代え、水素吸蔵合金負極板を用いることもできる。
ここで、正極板、負極板ともにそれぞれの長辺の一端には、後に集電体を接続するための芯体露出部（ペースト式ニッケル正極板の場合は活物質未充填部）を形成してなる。
【００１４】
上記の用意した正・負極板を各極板の短辺方向を軸として、間にセパレータを介して巻回し、円筒状の電極体を作製する。なお、各極板の芯体露出部は円筒状の電極体のそれぞれの底面に突出するよう作製される。
次いで、各極板の芯体露出部が突出した円筒状の電極体の各底面に円形状の集電体を抵抗溶接により溶接する。集電体はニッケル板を打ち抜いて作成されたものであり、特に正極側の集電体は後に封口蓋と接続するためのタブ部が設けられている。
このようにして集電体を取り付けた電極体が作製される。
【００１５】
（２）アルカリ蓄電池の作製
鋼板をプレス加工により有底円筒の外装缶形状に加工したものに、バレルメッキにより表面にニッケルメッキを施した後メッキ外装缶を用意する。なお、前記後メッキ外装缶はメッキ後の熱処理はなされていない。
この後メッキ外装缶に上述のようにして作製した集電体を取り付けた電極体を挿入する。この時、前記外装缶と負極側の集電体が後に外装缶底で接続されるよう、負極側の集電体が外装缶底に面するよう挿入する。
【００１６】
次いで、負極側集電体と外装缶が接続される部分（接続部）とその周辺部の熱処理と、負極側集電体と外装缶の溶接をレーザー照射により行う。
まず、比較的低エネルギー密度のレーザー（熱処理レーザー）を接続部とその周辺部の領域に照射し、熱処理を行う。次いで、前記熱処理レーザーの照射から間隔を置き、比較的高エネルギー密度のレーザー（溶接レーザー）を接続部に照射し負極側集電体と外装缶を接続する。
なお、上記溶接レーザーや熱処理レーザーのエネルギー密度は、外装缶の厚み等により異なるが、概ね熱処理レーザーのエネルギー密度を溶接レーザーのエネルギー密度の半分程度とすることにより、ニッケルメッキの剥がれを防止することができる。
【００１７】
このように負極側集電体と外装缶を接続した後、正極側集電体のタブ部と封口蓋とを抵抗溶接により接続する。そして外装缶開口部近傍を縮径して溝入れ加工を行った後、アルカリ電解液を注入する。
そして前記封口蓋を前記溝入れ加工により形成した縮径部に封口蓋を載置し、外装缶開口部をかしめ加工することにより封止し、密閉型のアルカリ蓄電池が完成する。なお、封口蓋と外装缶の間には樹脂製のガスケットが挟まれ、封口蓋と外装缶が短絡しないように構成される。
【００１８】
ここで、本発明のアルカリ蓄電池について図１の断面図を用いて説明する。本発明の電池は、外装缶１中に電極体２を挿入し、前記外装缶１の開口部を封口蓋３で封止され密閉化される。また、電極体２は正極板４及び負極板５の間にセパレータ６を介して巻回してなるもので、正極芯体露出部４ａには正極側集電体７が、負極芯体露出部５ａには負極側集電体８がそれぞれ接続されている。正極集電体７は封口蓋３に接続され、これにより封口蓋３は正極端子となる。
負極側集電体８は、外装缶１の缶底部１ａにレーザー溶接により接続される。なお、負極集電体８と缶底部１ａが接続される接続部１ｂには、より確実に接続を行うために外装缶１内面に突出する突起が設けられている。溶接レーザーを接続部１ｂの前記突起と負極側集電体８が接する領域に外装缶１外部より照射することにより、負極側集電体８と接続部１ｂが溶接され接続される。
なお本発明の電池では、上記溶接レーザーを照射する前に溶接レーザーよりも低エネルギー密度の熱処理レーザーを接続部１ｂとその周辺に照射する。これにより、外装缶１の缶底部１ｂの一部のニッケルメッキが熱処理され、引き続いて行われる溶接レーザーによる溶接においてメッキの剥がれを防止することができる。
【実施例】
【００１９】
（実施例）
焼結式ニッケル正極と焼結式カドミウム負極を用いて上述のように電極体を作製し、この電極体にニッケル板を打ち抜いて作製した集電体を正負極ともに取り付けた。
次いで、鋼板素地の表面にニッケルをメッキした円筒形の後メッキ外装缶（鋼鉄素地厚み０．３５ｍｍ、ニッケルメッキ厚み２．０μｍのもの）を用意し、前記外装缶内に電極体を挿入した。なお、当該後メッキ外装缶には集電体との接続を確実とするため、缶底中心部に外装缶内面に突出する突起（直径２．５ｍｍ、高さ０．２ｍｍ）が設けられている。
そして、前記電極体の負極側集電体と前記外装缶が接続される前記突起に対して、前記外装缶の外部から熱処理のための熱処理レーザー照射（エネルギー密度；６．８Ｊ／ｍｍ２、レーザー照射範囲；前記突起の中心から半径０．７５．ｍｍの円内、照射時間；２０ｍｓ）を行った。
熱処理レーザーを照射後、次に前記突起に対して溶接のための溶接レーザー照射（エネルギー密度；１２．７Ｊ／ｍｍ２、レーザー照射範囲；前記突起の中心から半径０．５ｍｍの円内、照射時間；８ｍｓを３回）を行い、負極側集電体と外装缶を接続した。
その後、上述のアルカリ蓄電池の製法に従いＳＣサイズの密閉型アルカリ蓄電池を製造した。これを実施例電池とする。
【００２０】
（比較例）
上記実施例電池の製造プロセスにおいて、熱処理のためのレーザー照射を行わなかった以外は同様にしてＳＣサイズの密閉型アルカリ蓄電池を製造した。これを比較例電池とする。
【００２１】
（評価）
上記実施例電池および比較例電池のレーザー照射を受けた部分のメッキ状態を観察した。その状態を図２および図３に示す。なお、実施例電池が図２、比較例電池が図３である。
【００２２】
比較例電池の図３においては、レーザー照射による溶接を行ったところ、溶接部周辺のメッキが剥がれ、浮いた状態になっていることが分かる（図中Ａ）。一方、当該部分に溶接の前に熱処理のレーザー照射を行った実施例電池の図２においては、比較例電池で見られたようなメッキの剥がれがなく、良好な状態を維持している。
【００２３】
以上、本発明によれば溶接レーザーを照射する前に当該部分に熱処理レーザーを照射し熱処理を施すことにより、当該部分に発生するメッキの剥がれを防止することができる。また、熱処理を施す部分が外装缶の一部であるため、大部分の外装缶のメッキは熱影響を受けず、キズがつきにくいという特性を維持することができる。
【００２４】
なお、本発明の実施の形態については、円筒形のアルカリ蓄電池に基づいて説明したが、本発明は何ら上記実施の形態に限定されるものでは無い。例えば、外形が角形の電池においても円筒形の場合と同様に本発明を適用することが可能である。
また、アルカリ蓄電池に限らず、後メッキ外装缶と集電体をレーザー照射により接続するのであれば、他種の電池、例えばリチウムイオン蓄電池に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るアルカリ蓄電池の断面図である。
【図２】実施例電池のレーザー照射部の状態を示す図である。
【図３】比較例電池のレーザー照射部の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１・・・外装缶、２・・・電極体、３・・・封口蓋、４・・・正極、５・・・負極
６・・・セパレータ、７・・・正極側集電体、８・・・負極側集電体
【図１】
2008251192.tif 000003
【図２】
2008251192.tif 000004
【図３】
2008251192.tif 000005