(57)【要約】【課題】  断面が直線状部と曲線状部とから構成される電池ケースを精度よく製造することができる電池ケースの製造方法、及び高強度で寸法精度に優れる電池ケースを提供する。【解決手段】  アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材を準備する工程と、前記母材を引き抜き、断面が直線状部と曲線状部とから構成される筒状の電池ケースを作製する工程とを具える。母材は、直線状部となる部分の厚みが曲線状部となる部分の厚みよりも厚くする。厚みの異なる母材を引き抜くことで直線状部10と曲線状部11とから構成される電池ケース1において、直線状部10の厚みt2と曲線状部11の厚みt1との差がほとんどなく、全体として均一な厚みのケースを得る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材を準備する工程と、
前記母材を引き抜き、断面が直線状部と曲線状部とから構成される筒状の電池ケースを作製する工程とを具え、
前記母材は、
前記直線状部となる部分の厚みが前記曲線状部となる部分の厚みよりも厚いことを特徴とする電池ケースの製造方法。
【請求項２】
母材は、断面が楕円形状であり、
短軸方向の厚みが長軸方向の厚みよりも厚いことを特徴とする請求項1に記載の電池ケースの製造方法。
【請求項３】
母材の引き抜きは、30％以上50％以下の加工度にて1パスで行うことを特徴とする請求項1に記載の電池ケースの製造方法。
【請求項４】
アルミニウム又はアルミニウム合金からなる電池ケースであって、引き抜きにより得られたことを特徴とする電池ケース。
【請求項５】
断面が直線状部と曲線状部とから構成される筒状であり、
前記直線状部の厚さと前記曲線状部の厚さとの差が±0.05mm以内であることを特徴とする請求項4に記載の電池ケース。
【請求項６】
引張強度が90N/mm2以上であることを特徴とする請求項4に記載の電池ケース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウム電池といった二次電池などにおいて、電池構成材を収納するのに最適な電池ケース、及びこの電池ケースの製造方法に関するものである。特に、異形であっても、高強度で寸法精度に優れる電池ケース、及びこの電池ケースの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノート型パーソナルコンピュータや携帯電話などの携帯機器の電源としてリチウム電池などの二次電池が使用されている。このような二次電池は、アルミニウム板やアルミニウム合金板で製造された電池ケースに電極などの電池構成材を収納させた構成である。
【０００３】
上記電池ケースは、一般に、有底の直方体状の本体と、本体の開口部を覆う蓋部とを具えており、本体内部に電池構成材を収納した後、本体の開口部に蓋部を配置して、レーザ溶接などにて両者を接合することで電池が形成される。上記電池ケースの本体は、アルミニウム板やアルミニウム合板にインパクト成形や深絞り加工を施すことで製造される(例えば、特許文献1参照)。
【０００４】
【特許文献１】特開2000-11964号公報、0031
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、上記機器に使用される二次電池は多様化しており、直方体状だけでなく、種々の形状のもの、例えば、断面が長方形の角部を円弧状に丸めた形状といった直線と曲線とを組み合わせた異形のものが求められている。しかし、インパクト成形や深絞り加工などの塑性加工では、上記のような断面形状が直線状部と曲線状部とから構成される形状の電池ケースを精度よく形成することが困難であった。
【０００６】
そこで、本発明の主目的は、断面が直線状部と曲線状部とから構成される電池ケースを精度よく製造することができる電池ケースの製造方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、高強度で寸法精度に優れる電池ケースを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、引き抜き加工を行うと共に、母材の形状を工夫することで、上記目的を達成する。
【０００８】
即ち、本発明電池ケースの製造方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材を準備する工程と、前記母材を引き抜き、断面が直線状部と曲線状部とから構成される筒状の電池ケースを作製する工程とを具える。そして、母材として、直線状部となる部分の厚みが曲線状部となる部分の厚みよりも厚いものを利用する。
【０００９】
本発明者らは、異形の電池ケースを作製するに当たり、電池ケース(本体)を有底形状でなく、両端を開口させた筒状に形成することを検討した。そして、このような筒状の電池ケースの形成方法として、本発明者らは、まず、押し出しにて形成することを検討してみた。しかし、押し出しにて形成された電池ケースは、強度が低い上に寸法精度が低く、商品価値の低いものであった。そこで、押し出し材を更に引き抜くことを検討してみた。ここで、円筒状のパイプに代表される筒状体は、押し出しにて形成された円筒状の母材管を引き抜いて製造される。また、母材管は、通常、均一の厚みで形成される。そこで、本発明者らは、円筒状で均一な厚みの母材を押し出しにて形成し、この母材を引き抜いてみた。すると、複数パスの引き抜きを行うことで、所望の形状の電池ケースが得られることがわかった。また、得られた電池ケースは、引張強度が110N/mm2以上と強度に優れることもわかった。表1に調べた結果を示す。これらのことから、異形の電池ケースの作製には、押し出し材を引き抜くことが効果的であることがわかった。
【００１０】
【表１】
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【００１１】
しかし、直線状部と曲線状部とからなる形状の電池ケースの場合、曲線状部近傍にしわが寄っており、部分的に歪みが生じると共に美観が損なわれていた。また、直線状部の厚みに比較して曲線状部の厚みが厚く、全体に亘って均一な厚みを得ることが困難であった。そこで、全体に亘って厚みが均一であり、局所的な歪みが少ない、或いは全くない電池ケースを得るべく、種々検討した結果、引き抜き前の母材において、直線状部となる部分の厚みを曲線状部となる部分の厚みよりも厚くすることが効果的である、という知見を得た。この知見に基づき、本発明を規定する。
【００１２】
以下、本発明をより詳しく説明する。
本発明では、アルミニウム又はアルミニウム合金にて電池ケースを形成する。アルミニウム又はアルミニウム合金は、軽量であり、電池ケースの軽量化に寄与する。アルミニウムとしては、純アルミニウム(Al含有量：99.9質量％以上、残部が不可避的不純物)が挙げられる。アルミニウム合金としては、例えば、アルミニウムにマグネシウム、シリコン、銅などを含むものが挙げられる。具体的には、JIS規定  A  1050、A  1070、A  5052、A  5056、A  6061、A  6063などが挙げられる。
【００１３】
本発明では、上記アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材をまず作製し、この母材を引き抜くことで、断面が直線状部と曲線状部とから構成される筒状の電池ケースを得る。上記母材は、例えば、押し出しにて形成することが挙げられる。特に、本発明では、直線状部となる部分の厚みが曲線状部となる部分の厚みよりも厚くなるように母材を形成する。従って、母材と、引き抜かれた電池ケースとは、必ずしも相似形とならない。例えば、断面が長方形の角部を円弧状に丸めた形状の電池ケースを得る場合、母材は、断面が楕円状とすることが挙げられる。このとき、母材は、短軸方向の厚みを長軸方向の厚みよりも厚くするとよい。具体的には、短軸方向の厚みと長軸方向の厚みとの差が0.1〜0.5mmとすることが好ましい。より好ましくは、上記差を0.2〜0.4mmとすることである。このように厚みの異なる母材を用いることで、引き抜きにより得られた電池ケースは、全体に亘って均一な厚み、具体的には、直線状部の厚さと曲線状部の厚さとの差を±0.05mm以内とすることができる。また、本発明電池ケースは、引き抜き加工により薄肉とすることができ、具体的には、0.5〜1.5mm、特に、0.5〜1.0mmといった厚みにすることが可能である。
【００１４】
本発明において引き抜きは、筒状体の形成に利用されている種々の手法を適用することができる。例えば、ダイスとプラグとを用いるプラグ引きが挙げられる。プラグ引きは、ダイスの内部に母材を挿通させると共に、母材の内部にプラグを配置して引き抜く手法である。また、本発明では、塑性加工性に富むアルミニウムやアルミニウム合金を利用するため、引き抜きは室温にて行うことができる。その他、引き抜きは、引き抜きの際の摩擦熱で焼き付きが生じるのを抑制するべく、潤滑剤を用いて行うことが好ましい。
【００１５】
本発明は、押し出しなどにより形成した母材を引き抜くことで加工硬化するため、強度に優れる電池ケースを得ることができる。具体的には、引張強度が90N/mm2以上の電池ケースを得ることができる。引き抜き加工の回数(パス数)が多いほど、即ち、トータル加工度(断面減少率)が大きくなるほど加工硬化によって強度を高めることができる。しかし、本発明者らが検討した結果、特定の加工度であれば、1回の引き抜きで高強度の電池ケースが得られることがわかった。具体的には、30％以上50％以下の加工度とすることが好ましいことがわかった。このような加工度で引き抜くことで、1パスで電池ケースを形成することができ、生産性に優れる。加工度が30％未満では、母材の寸法精度を高めなければならず、50％超といった高加工度では、引き抜くことが困難である。特に好ましい加工度は、35％以上40％以下である。
【００１６】
また、本発明は、押し出しなどにより形成した母材を引き抜くことで、寸法精度に優れる(規定の寸法からのずれが小さい)電池ケースを得ることができる。本発明者らが調べたところ、押し出し材の場合、寸法精度が低いのに対し、引き抜いた電池ケースは、非常に寸法精度の高いものであった。具体的には、厚み1.3mmの押し出し材の場合、寸法精度が±0.25mm超であったが、厚み1.0mmの引き抜き材の場合、寸法精度を±0.05mm以下とすることができた。従って、本発明電池ケースは、商品価値の高いものである。
【００１７】
なお、本発明電池ケースは、両端部が開口した筒状体であるため、両開口部に適合する一対の蓋部を別途作製し、一方の開口部に一方の蓋部をレーザ溶接などにて固着して有底のケースとし、この中に電池構成材を収納した後、もう一方の開口部に他方の蓋部を同様にレーザ溶接して密閉容器とするとよい。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明によれば、特に、断面が直線状部と曲線状部とで構成される異形の電池ケースにおいて、高強度で寸法精度に優れる。また、本発明電池ケースは、引き抜きにより形成するため、溶接などの継ぎ目がなく、局所的な歪みもほとんどないため、美しい外観とすることができる。更に、本発明製造方法によれば、上記強度と寸法精度とに優れる電池ケースを生産性よく製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を具体的に説明する。
図1(A)は、本発明電池ケースの正面図、(B)は側面図である。本発明電池ケース1は、断面形状が直線状部10と曲線状部11とからなる筒状体であり、引き抜きにより得られたものである。そして、直線状部10の厚さt2と曲線状部11の厚さt1との差t2-t1が±0.05mm以内にあり、全体に亘って均一な厚みの筒状体である。
【００２０】
本例に示す電池ケース1は、アルミニウム合金(JIS規定  A  1050)にて形成したものであり、断面が長方形の角部を円弧状(本例ではR6)に丸めた形状である。本例において電池ケース1の規定サイズは、厚みt：0.8mm、開口部長さl1：80mm、幅W：12mm、長さl2：141.5mmとした(断面積137mm2)。
【００２１】
上記電池ケース1は、押し出しにて形成した母材を引き抜いて製造される。図2は、押し出しによる母材の正面図を示す。本例で用いた母材2は、図2に示すように断面が楕円状の筒状体であり、特徴とするところは、直線状部10となる部分である短軸方向の厚みt3が曲線状部11となる部分である長軸方向の厚みt4よりも厚いことにある。本例では、t3：1.25mm、t4：1mm、t3-t4＝0.25mmとした(断面積197mm2)。なお、母材2の厚みは、短軸方向から長軸方向に向かって薄くなっている。このような母材2を押し出しにより形成する。
【００２２】
図3は、引き抜き加工を説明する模式説明図である。上記母材2をプラグ引き抜きにより引き抜き、断面が直線状部10と曲線状部11とからなる電池ケース1を得る。具体的には、図3の右側に示す断面が楕円状の母材2をダイス30に挿入していくと共に、母材2の内側にプラグ31を挿入していき、ダイス30の出口側(図3では左側)から断面が長方形の角部を円弧状に丸めた形状の長尺筒状体が得られる。本例では、30％の加工度で1パスの引き抜きにて上記長尺筒状体を作製した。得られた長尺筒状体を所定の長さ(本例では141.5mm)に切断して、洗浄することで電池ケース1が得られる。
【００２３】
得られた電池ケース1の引張強度を測定したところ、95N/mm2以上であり、電池ケースとして十分な強度を具えていた。また、寸法精度の誤差が±0.05mm以下、具体的には、+0.02mm、-0.05mmであり、押し出し材と比較して非常に寸法精度に優れていた。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明電池ケースは、リチウム電池などの二次電池の電池ケースに最適である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】(A)は、本発明電池ケースの正面図、(B)は側面図である。
【図２】本発明電池ケースの製造に用いた押し出しの母材の正面図を示す。
【図３】本発明において、引き抜き加工を説明する模式説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
1  電池ケース  10  直線状部  11  曲線状部  2  母材  30  ダイス
31  プラグ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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