(57)【要約】【課題】電池缶の開口部へ蓋体を装着してレーザ溶接によって封口した密閉型電池において液漏れ等が生じることがない密閉型電池を提供する。【解決手段】電池缶の開口部に蓋体を載置して、電池缶と蓋体との会合部にレーザビームを照射して会合部を溶融させて封口を密閉型電池の製造方法において、電池缶の開口部に電池缶の開口の上端の最外周部よりも端部が外方へ延びた蓋体を載置した後に、電池缶の開口の上端の最外部と蓋体の蓋体の会合部に向かって斜め下方からレーザビームを照射して、電池缶と蓋体とを溶着して封口すること密閉型電池の製造方法。【選択図】　図１
2004022494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池缶の開口部に蓋体を載置して、電池缶と蓋体との会合部にレーザビームを照射して会合部を溶融させて封口を密閉型電池の製造方法において、電池缶の開口部に電池缶の開口の上端の最外周部よりも端部が外方へ延びた蓋体を載置した後に、電池缶の開口の上端の最外部と蓋体の蓋体の会合部に向かって斜め下方からレーザビームを照射して、電池缶と蓋体とを溶着して封口することを特徴とする密閉型電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉型電池の製造方法に関し、特に電池缶の開口部に載置した蓋体と電池缶の端面の会合部とをレーザ溶接によって接合して封口する密閉型電池の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
小型の電子機器の電源として各種の電池が用いられており、携帯電話、ノートパソコン、カムコーダ等の電源として、小型で大容量の密閉型電池が用いられており、リチウム電池やリチウムイオン二次電池等の非水電解液を使用した密閉型電池が用いられている。
機器の小型化に対応して、円筒型電池に加えて、小さな空間を有効に利用することができる角型の密閉型電池がひろく用いられている。角型電池においては、電池の一方の電極として作用する電池缶の開口部に、絶縁性部材によって隔離した電極端子が取り付けられた蓋体を載置して、電池缶の開口部と蓋体との会合部をレーザ溶接によって封口をした密閉型電池が用いられている。
【０００３】
ところが、電池缶、蓋体ともに厚みの薄い部材によって形成されているので、電池缶の開口部に載置した蓋体との会合部を蓋体面に垂直の方向からレーザビームを照射すると、溶け込み量が大きくなったとき電池缶内部に金属溶融物が侵入する危険性があった。金属溶融物の溶け込み量が大きくならないようにレーザビームの調整を行った場合でも電池缶および蓋体の加工精度にばらつきが生じると、電池内部にまで溶け込みが生じる可能性があり、電池内部に溶け込みが生じると電池の短絡が生じる危険性があった。
こうした問題点を解決するために、例えば、特開平１１−１６７９０４号公報においては、溶接時のレーザビームの方向を工夫することが行われている。
【０００４】
図３は、従来の密閉型電池の製造方法を説明する図であり、図３（Ａ）は斜視図を示し、図３（Ｂ）は、溶接部の断面を説明する図である。
密閉型電池１の電池缶２の開口部に載置した蓋体３と電池缶との会合部４に対するレーザビーム５の照射方向を下方から斜め上方に向いた角度に設定することによって、レーザ溶接による溶け込みの方向を蓋体方向とし、それによって溶け込み部８が電池缶の板厚材の厚みを越えた場合であっても、電池内部に達することが防止されて、レーザ溶接による確実な封口を可能としたものである。
【０００５】
この方法は、レーザビームを会合部に対して垂直方向から照射する方法に比べて、溶け込み量が多くなっても蓋体方向へと溶け込みが進行するものであるので、安定した封口を可能とするものではあるものの、電池缶の壁面に対してレーザビームが斜め上方へ照射されるので、照射されたレーザビームのうち照射面に有効に照射されないものや、照射面において反射して溶け込みに有効に機能せず損失となる部分が発生することは避けることができなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、密閉型電池において、電池缶の開口部に載置した蓋体と電池缶との会合部へ照射したレーザビームによる溶接部の溶け込み量が大きくなっても、電池缶の内部へ溶融金属が到達することはなく、しかも斜め方向からのレーザビームの照射による損失が小さく、効率的に確実な封口が可能な密閉型電池の製造方法を提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、電池缶の開口部に蓋体を載置して、電池缶と蓋体との会合部にレーザビームを照射して会合部を溶融させて封口を密閉型電池の製造方法において、電池缶の開口部に電池缶の開口の上端の最外周部よりも端部が外方へ延びた蓋体を載置した後に、電池缶の開口の上端の最外部と蓋体の蓋体の会合部に向かって斜め下方からレーザビームを照射して、電池缶と蓋体とを封口する密閉型電池の製造方法によって解決することができる。
また、垂直照射の際のレーザビーム径ｒ、水平方向に対する照射方向の傾斜角度αと、電池缶の開口端部の最外周壁面から電池缶の蓋体の最外周部の突出量Ｌとの間には、
Ｌ＞（ｒ／２）ｓｉｎα
の関係がある前記の密閉型電池の製造方法である。
また、蓋体には電池缶の極性とは異なる極性の外部接続端子が、絶縁性部材を介して形成された前記の密閉型電池の製造方法である。
また、密閉型電池がリチウムイオン電池である前記の密閉型電池の製造方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の密閉型電池の製造方法は、電池缶の開口部に蓋体を装着してレーザビームで封口する際に、電池缶の開口部の上部端面と蓋体とが会合する部分よりも、蓋体の外周部が外側に位置し、電池缶の上部端面と蓋体との会合部に対して斜め下方からレーザを照射したので、レーザビームによる溶け込み量が大きくなった場合でも、溶け込みの方向が蓋体方向へと向かうので、溶け込み量が電池缶の板厚を越えた場合でも電池内部に達することが防止される。
【０００９】
さらに、電池缶の外壁面よりも外側へ蓋体が延びているので、電池缶の上部端面と蓋体との会合部に対して斜め下方から照射されたレーザビームは、会合部に斜めに照射されて反射したものも、電池缶の外壁面よりも外側へ延びた蓋体部分に達し、蓋体の加熱、溶着、あるいはさらに反射して電池缶の壁面へ到達して、電池缶の壁面の加熱、溶着に寄与するので、照射したレーザビームが蓋体の溶着において有効に利用されることとなる。
【００１０】
以下に、図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明の密閉型電池の製造方法の一実施例を説明する図であり、図１（Ａ）は、製造工程の外観を示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、溶着部を説明する断面図である。
密閉型電池１の電池缶２の開口端に蓋体３が装着されており、蓋体３の最外周部６は、電池缶２の開口端の最外周部７よりも外側に位置している。
電池缶の開口端と蓋体との会合部４へ、下方からレーザビーム５を照射すると、レーザビームは会合部４において、電池缶の部材および蓋体の部材を溶融させて両者を接合するが、レーザビームの方向すなわち蓋体方向へ溶け込み部８が向かうので、溶け込み部８が電池缶の板材の厚みを越えた場合であっても、電池缶の内部へ溶け込み部が達することはなく、電池の短絡等の問題を防止することができる。
【００１１】
また、蓋体３の最外周部６は、電池缶２の開口端の最外周部７よりも外側に位置しているので、会合部４に照射されたレーザビーム５のうち、斜め照射によって会合部へ照射されなかったレーザビームおよび反射したレーザビームは、蓋体３の外周部へ突出した部分に照射されて溶接部の溶融あるいはその近傍の加熱に有効に利用されることとなる。
【００１２】
本発明の密閉型電池の製造方法においては、下方から斜めに照射されたレーザビームが有効に作用し、更に電池缶の壁面で反射したレーザビームを、蓋体の突出部に有効に照射されるようにしたものであり、蓋体の外周部の電池缶の外周面からの突出量が大きくすることによって、レーザビームの利用効率は高まるが、突出量が大きくすると電池の外形寸法が大きくなり、電池の収納には大きな空間を必要とするので小型の電池使用機器へ適用する小型の密閉型電池には好ましくない。
したがって、蓋体の電池缶の壁面からの突出量は、照射されるレーザビームのスポット径が確実に蓋体部分で受け止められ、あるいは反射されるような大きさとすることが好ましい。
【００１３】
図２に、レーザビームのスポット径の反射を説明する図を示すように、照射されるレーザビームが、同一の照射距離で垂直方向から照射された場合のスポット径ｒに対して、斜め方向から照射された場合の水平面となす角度α、蓋体の電池缶の外周部からの突出量Ｌとの間には、
Ｌ＝（ｒ／２）ｓｉｎα
の関係があるので、突出量Ｌを（ｒ／２）ｓｉｎα以上の大きさとすることによって、スポット径の外周部が蓋体よりも外側に達することは防止できるが、Ｌが大きくなることは電池の外形を大きくするので、
Ｌ＞（ｒ／２）ｓｉｎα
を満足する可能な限り小さな値とすることが好ましい。
【００１４】
具体的には、レーザスポット径を０．５ｍｍ、０．６ｍｍとした場合には、角度αと突出量Ｌとの間には、以下のような関係がある。
【００１５】
【表１】
レーザスポット径：ｒ　　照射角度：α　　突出量：Ｌ
　　（ｍｍ）　　　　　　　（度）　　　　　（ｍｍ）　　
０．５０　　　　　　　３０　　　　　０．５００
０．５０　　　　　　　４５　　　　　０．３５４
０．５０　　　　　　　６０　　　　　０．２８９
０．５５　　　　　　　３０　　　　　０．５５０
０．５５　　　　　　　４５　　　　　０．３８９
０．５５　　　　　　　６０　　　　　０．３１８
０．５５　　　　　　　３０　　　　　０．５５０
０．５５　　　　　　　６０　　　　　０．３１８
０．６０　　　　　　　３０　　　　　０．６００
０．６０　　　　　　　４５　　　　　０．４２４
０．６０　　　　　　　６０　　　　　０．３４６
【００１６】
【発明の効果】
本発明の密閉型電池の製造方法によって、電池缶の開口部および蓋体の加工精度、電池缶の開口部への蓋体の装着精度等のわずかな変動には左右されることがなく、溶接部からの電解液漏れ等の不良が生じることはない特性が安定した密閉型電池を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の密閉型電池の製造方法の一実施例を説明する図である。
【図２】図２は、レーザビームのスポット径と蓋体の突出量との関係を説明する図である。
【図３】図３は、従来の密閉型電池の製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
１…密閉型電池、２…電池缶、３…蓋体、４…会合部、５…レーザビーム、６…蓋体の最外周部、７…開口端の最外周部、８…溶け込み部、９…反射レーザビーム
【図１】
2004022494.tif 000003
【図２】
2004022494.tif 000004
【図３】
2004022494.tif 000005