(57)【要約】      （修正有）【課題】封口特性が良好で製造が容易な密閉型電池を提供する。【解決手段】電池缶の開口部に嵌合した蓋体を溶接によって封口した密閉型電池１において、電池缶２の開口部に嵌合した蓋体３は、電池缶を所定位置に保持する保持部８を有し、該保持部の下面は電池缶の開口部の端面９において保持され、開口部に装着した蓋体３は上部からのレーザー照射によって開口部の壁面と蓋体の会合部が溶着されて封口されたものである密閉型電池。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池缶の開口部に嵌合した蓋体を溶接によって封口した密閉型電池において、電池缶の開口部に嵌合した蓋体は、電池缶を所定位置に保持する保持部を有し、該保持部の下面は電池缶の開口部の端面において保持され、開口部に装着した蓋体は上部からのレーザー照射によって開口部の壁面と蓋体の会合部が溶着されて封口されたものであることを特徴とする密閉型電池。
【請求項２】
保持部の下面は、蓋体を構成する金属板の上面と同一面に位置することを特徴とする請求項１記載の密閉型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型電池に関し、金属材料製の電池缶を使用した密閉型電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、ノート型パソコン、デジタルカメラ等の携帯用の電子機器をはじめとして電池を電源とする機器は、小型軽量化と共に機能の高度化が進んでいる。その結果、これらの機器に使用する電源用電池には、小型、軽量で容積あたりの電池容量が大きな電池が求められている。
リチウムイオンをドープ、脱ドープする正極活物質および負極活物質を用いたリチウムイオン電池は、従来から用いられているニッケル水素電池等に比べて、容積あるいは質量当たりのエネルギー密度が大きな二次電池として各種の機器用の電源として利用されている。
【０００３】
リチウムイオン電池は、正極電極と負極電極をセパレータを介して巻回して製造した電池要素、あるいは正極電極と負極電極を積層した電池要素を外装容器に収納した後に、外装容器の開口部に装着する電池ヘッダを装着して製造されている。
【０００４】
電池使用機器においては、一般には直方体状の電池収納部が用いられている。このような直方体状の電池収納部に収納するために、厚みの薄い角柱状の密閉型電池が用いられている。
角型の密閉型電池は、発電要素を収納したステンレス、ニッケルメッキ鋼板、アルミニウム等からなる電池缶の開口部に、導電接続端子等を形成した蓋体を溶接して封口することによって製造されている。
【０００５】
電池缶開口部への蓋体の溶接方法としては、他の溶接方法に比べて、溶接部の位置決め精度が高く、また溶接部周囲への熱的影響が少ない、レーザー溶接による方法がひろく用いられている。
レーザー溶接による封口は、電池缶の開口部に金属板から形成された蓋体を装着した後に蓋体と電池缶との会合部に対してレーザーを照射することにより行われている。
【０００６】
図４は、従来の密閉型電池の封口方法を説明する図である。
図４（Ａ）は、斜視図を示し、図４（Ｂ）、および図４（Ｃ）は、電池缶開口部を説明する断面図であって、いずれも電池缶内部の発電要素を省略した図である。
密閉型電池１の電池缶２の開口部に蓋体３を嵌入すると、蓋体３が開口部から落ち込んだり、あるいは電池缶の開口部の外側へ持ち上げられたりして蓋体が斜めにずれるために、蓋体３と電池缶との接触部へのレーザー１３の焦点距離が一定しなくなるために焦点が合致しない部分では十分にエネルギーが与えられなくなり、溶接不良が生じたり、あるいは蓋体の装着位置が不良となる等の問題点があった。
【０００７】
そこで、電池缶開口部に、蓋体の少なくとも一部が嵌入する段差部を形成し、段差部に蓋体の一部を嵌合した後に電池缶と蓋体とを溶接によって封口した電池が提案されている（例えば、特許文献１）。
しかしながら、この電池では、電池缶および蓋体の両者が嵌合する様にそれぞれに加工することが必要となる。したがって、電池缶の水平断面の形状が同じで高さが異なる電池を製造する場合にも、大きさの異なる電池缶に対応した金型を準備して開口部を加工することが必要であって、電池の大きさの変更には容易に対応することができなかった。
【０００８】
また、電池缶の開口部と開口部に装着する蓋体との間の嵌合力を大きくした密閉型電池も提案されている（例えば、特許文献２）。この電池では、電池缶の開口部に載置される蓋体に段差部を設け、段差部に更に凸状部を形成することによって電池缶に嵌合した蓋体と電池缶との間に十分な嵌合力を生じさせたものである。ところが、この電池においては、電池缶の側面から蓋体と電池缶との会合部へのレーザー照射が要求されるので、電池缶の回転手段、それに対応したレーザー照射装置の動作も必要である。このため、上部からレーザーを照射する場合の様に、レーザー照射装置の移動のみに比べてレーザー照射の位置ずれが生じないように精密な制御を必要とした。
【特許文献１】特開２０００−２３１９０８
【特許文献２】特開２００２−２７９９４４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、電池缶の開口部に嵌合した蓋体を溶接によって封口した密閉型電池において、電池缶の開口部には格別の加工が不要で、蓋体の位置ずれが生じることなく確実な封口が可能な密閉型電池を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の課題は、電池缶の開口部に嵌合した蓋体を溶接によって封口した密閉型電池において、電池缶の開口部に嵌合した蓋体は、電池缶を所定位置に保持する保持部を有し、該保持部の下面は電池缶の開口部の端面において保持され、開口部に装着した蓋体は上部からのレーザー照射によって開口部の壁面と蓋体の会合部が溶着されて封口された密閉型電池によって解決することができる。
保持部の下面は、蓋体を構成する金属板の上面と同一面に位置する前記の密閉型電池である。
電池缶の開口部の端面の厚さは、開口部の下部の壁面の厚さと同一である前記の密閉型電池である。
また、開口部に封口される前の蓋体の下面を水平面に接地して上面から水平面に投影した平面図において保持部は点対称の位置に形成されたものである前記の密閉型電池である。
【００１１】
また、密閉型電池の製造方法において、電池缶の開口部に嵌合して電池缶を所定位置に保持する保持部を有する蓋体を電池缶の開口部に嵌合し、該保持部の下面を電池缶の開口部の端面において保持した状態で、蓋体と電池缶の壁面との会合部に沿ってレーザー照射をして電池缶と蓋体とを一体に溶着して封口する密閉型電池の製造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の密閉型電池は、電池缶の開口部に嵌合する蓋体に開口部の端面上に延びる保持部を設けたので、電池缶の開口部に蓋体を装着した場合には、蓋体は開口部の端面に接した保持部によって保持される。その結果、蓋体は開口部の所定の位置に装着されるので、蓋体が装着された状態で蓋体と電池缶の開口部の会合部に沿って電池缶の上部からレーザーを照射して蓋体を電池缶の開口部の所定の位置で封口した封口特性が良好な密閉型電池を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、電池缶の開口部に装着して電池缶と溶接によって封口して一体化される蓋体として、電池缶の開口部に装着した際に電池缶の開口部の端面で保持されて位置決めされ
る保持部を設けることにより、電池缶の開口部に格別の加工を施さなくても蓋体の位置ずれがない封口特性が良好な密閉型電池を提供可能であることを見出したものである。
【００１４】
図１は、本発明の密閉型電池の一実施例を説明する図であり、図１（Ａ）は、電池缶の開口部に蓋体を装着した封口前の電池上部の斜視図であり、図１（Ｂ）は封口工程を説明する斜視図である。
図１は、アルミニウム、あるいはアルミニウム合金からなる角筒状の電池缶２を使用した密閉型電池１を説明する図である。
図１（Ａ）は、電池缶２の開口部に蓋体３が装着された状態を説明する図であり、電池缶２の内部には正極電極および負極電極をセパレータを介して積層したものを巻回した電池要素が収納されている。
蓋体３には、電池缶２とは極性が異なる電極を絶縁部材４を介して形成された電極端子５、電解液注液口６、および密閉型電池内部の圧力の異常上昇時に開裂して内部の圧力を開放する薄肉部からなる圧力開放部７が設けられている。
【００１５】
蓋体３を電池缶２の開口部に装着すると、蓋体３はその両端部に形成された保持部８の下面によって電池缶の開口部の端面９において保持される。その結果、保持部８の下面を蓋体の上面１０と同一面に形成した場合には、蓋体の上面１０を電池缶の開口部の端面９と同一面とすることができる。
保持部８は蓋体３の周囲の任意の位置に形成することができるが、蓋体の中心に対して対称な位置に設けることが好ましい。
【００１６】
図１（Ｂ）は、電池缶の開口部に装着した蓋体を電池缶の開口部に一体に封止する工程を説明する図である。
電池缶の開口部の壁面と蓋体３との会合部１２に沿って上部からレーザー１３を、移動方向１４にしたがって照射することにより電池缶の壁面と蓋体とが封口されて、蓋体面が一方へ傾斜する等の問題が生じない封口特性が良好な密閉型電池が得られる。
また、保持部が存在していた部分はレーザー照射の際には、保持部以外の部分に比べて溶接ビード１５が大きくなるが、その量はわずかであるので電池の寸法精度等に大きな影響を及ぼすことはない。
【００１７】
図２は、本発明の密閉型電池を説明する図であり、図２（Ａ）は、電池缶の開口部に蓋体を装着した状態を説明する電池上部の平面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）において、Ａ−Ａ’線で切断した電池の上部の部分断面図である。また、図２（Ｃ）は、蓋体の他の例を説明する図である。
密閉型電池の蓋体３は、電池缶の開口部に上部から装着すると蓋体の周囲に形成された保持部８の下面において電池缶の開口部の端面９で保持されて蓋体を所定の位置に仮止めされる。したがって、電池缶の開口端部および蓋体の周囲の電池缶壁面と会合部１２を形成する壁面１６は、および蓋体の上面１１、下面１２は垂直であっても落下等の問題が生じないので、周囲の壁面には格別な加工は不要となる。
【００１８】
その結果、電池缶の製造工程は簡単なものとなり、高さのみが相違する密閉型電池を製造する場合には、高さが異なる電池缶に対して同一の蓋体を用いることが可能となるので、電池缶の高さの変更に容易に対応することができる。
【００１９】
また、蓋体３に形成された保持部８の形状は、電池缶の開口部の端面９において確実に保持される構造であって、組立工程において取り扱う際に変形等を生じない大きさのものであれば、任意の形状のものを用いることが可能である。
図２（Ｂ）で示した例では、保持部８は周囲に延びた先端部は蓋体の上面および下面に対して垂直な形状を有している。
また、保持部８は、蓋体を金属板からプレス成形によって製造する際に同時に形成することができる。
【００２０】
また、蓋体３に設ける保持部８は、電池缶の開口部の大きさ、形状に応じて、任意の個所に設けることができ、図２（Ｃ）に示すように保持部８は、蓋体の両端部のみではなく中央部にも設けても良い。
【００２１】
図３は、蓋体の保持部を説明する図であり、保持部の部分断面図である。図３（Ａ）は、保持部の一例を説明する図であり、図３（Ｂ）は、保持部の他の例を説明する図である。
図３（Ａ）に示すように、保持部８は、保持部の下面８１が蓋体の上面１０と同じ高さに位置しており、保持部の下面８１から保持部の上面８２までの厚みａは、２００μｍ〜５００μｍとすることが好ましく、２００μｍないし２５０μｍとすることがより好ましい。
また、蓋体の端面１７からの突出量ｂは、２００μｍ〜５００μｍとすることが好ましく、２００μｍ〜２５０μｍとすることがより好ましい。
このような大きさとすることによって、装着時の蓋体が安定するとともに、レーザー溶接の際に溶け込みが良好で封口特性が優れた封口部を形成することができる。
【００２２】
また、図３（Ｂ）に示す保持部８は、図３（Ａ）に示した保持部とは、保持部の断面が三角形を示しており、保持部の上面は外側へ向かって厚みが小さくなるように傾斜している点が相違している。保持部の下面８１から保持部の頂点８３までの厚みａ、及び蓋体の端面１７からの突出量ｂは、図３（Ａ）に示したものと同様である。
保持部が外側へ向かって厚みが小さくなるように傾斜しているので、レーザー溶接の際に溶け込みが良好となる。
【００２３】
以上の説明では、電池外装缶の開口部に装着する蓋体が電池缶と異極性の電極端子、電解液注液口、および圧力開放部を有する例について述べたが、電極端子、電解液注液口、あるいは圧力開放部を有さない蓋体によって電池缶の開口部を封口する場合においても同様である。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明の密閉型電池は、電池缶の開口部に嵌合する蓋体に、電池缶の開口端面に延びる保持部を設けたので、電池缶の開口部に蓋体を装着した場合には、蓋体は開口部の端面に接した保持部によって保持されて、蓋体は開口部の所定の位置に装着される。その結果、蓋体が装着された状態で蓋体と電池缶との会合部に沿って電池缶の上部からレーザーを照射することによって蓋体を電池缶の開口部の所定の位置に溶着することができるので、封口特性が良好で寸法精度が優れた密閉型電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の密閉型電池の一実施例を説明する図である。
【図２】図２は、本発明の密閉型電池の他の実施例を説明する図である。
【図３】図３は、蓋体の保持部を説明する図であり、保持部の部分断面図である。
【図４】図４は、従来の密閉型電池の封口方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００２６】
１…密閉型電池、２…電池缶、３…蓋体、４…絶縁部材、５…電極端子、６…電解液注液口、７…圧力開放部、８…保持部、９…開口部の端面、１０…蓋体の上面、１１…蓋体の下面、１２…会合部、１３…レーザー、１４…移動方向、１５…溶接ビード、１６…壁面、１７…蓋体の端面、８１…保持部の下面、８２…保持部の上面、８３…保持部の頂点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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