(57)【要約】【課題】溶接作業の際に、溶接箇所でのブローホールの発生を可及的に抑制する。【解決手段】２つの溶接対象部材の接触部分に対して溶接作用する溶接方法において、溶接作用位置と連通する前記接触部分の端部の一部が、前記溶接作用位置の気圧よりも低い気圧の低圧空間と接する状態で溶接する。又、その溶接方法を用いて、減圧状態とした蓄電装置の筐体ＢＣを、筐体ＢＣ外方側から溶接する。上記低圧空間とすることによる吸引効果によって、溶接中の気泡の発生を抑制できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの溶接対象部材の接触部分に対して溶接作用する溶接方法であって、
溶接作用位置と連通する前記接触部分の端部の一部が、前記溶接作用位置の気圧よりも低い気圧の低圧空間と接する状態で溶接する溶接方法。
【請求項２】
前記接触部分に対してレーザ溶接又はＴＩＧ溶接にて溶接作用する請求項１記載の溶接方法。
【請求項３】
前記溶接作用位置が大気圧下にあり、前記低圧空間が大気圧よりも低い気圧の減圧状態の空間とする請求項１又は２記載の溶接方法。
【請求項４】
前記２つの溶接対象部材は、内部空間を閉鎖した中空の容器を構成する壁体であり、
前記容器の外方側から溶接作用すると共に、前記容器の内方側を前記減圧状態とする請求項３記載の溶接方法。
【請求項５】
前記容器に貫通孔が形成され、その貫通孔から前記容器内を吸引することによって、前記容器内を前記減圧状態とする請求項４記載の溶接方法。
【請求項６】
前記容器が蓄電装置の筐体であり、前記貫通孔が電解液の注液口であり、
前記筐体を請求項５記載の溶接方法によって溶接する蓄電装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの溶接対象部材の接触部分に対して溶接作用する溶接方法、及び、その溶接方法を使用する蓄電装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる溶接方法は、各種装置の外装容器等の多様な溶接対象に対して使用され得るものであるが、その溶接作業に際しては、下記特許文献１にも記載のように、溶接による溶融部に気泡が発生し、その気泡が溶融部の固化後も空洞として残留して、いわゆるブローホール（気孔）が発生してしまう場合があることが知られている。
このような空洞の存在は、溶接箇所の強度を低下させる要因となる。
このような空洞の発生を回避するために、例えば下記特許文献１では、適切な寸法の隙間を設けて、溶接時に発生するガスをその隙間から逃がす手法をとっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３２６０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、溶接時に発生するガスを逃がすための隙間を十分に確保することが困難な場合も多く、又、ガスを逃がすための隙間を設けても、必ずしも十分には排出できない場合も少なくない。
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ブローホールの発生を可及的に抑制する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本出願の第１の発明は、２つの溶接対象部材の接触部分に対して溶接作用する溶接方法において、溶接作用位置と連通する前記接触部分の端部の一部が、前記溶接作用位置の気圧よりも低い気圧の低圧空間と接する状態で溶接する。
【０００６】
すなわち、２つの溶接対象部材の接触部分に対して溶接作用する場合、接触部分のわずかな隙間に残留する空気を巻き込む等して、溶接による溶融部分における先端部に高圧の気泡が発生する。
このとき、上記接触部分のわずかな隙間を介して溶接作用位置と連通する接触部分の端部が、上記溶接作用位置の気圧よりも低い気圧の低圧空間と接する状態としておくと、その圧力差で、溶接による溶融部には、低圧空間側への力が作用する。
その力の作用によって、低圧空間側に向けて上記気泡が吸い取られるか、あるいは、上記気泡の発生過程において低圧空間側に押し出されることで上記気泡の生成が抑制される。
【０００７】
又、本出願の第２の発明は、上記第１の発明の構成に加えて、前記接触部分に対してレーザ溶接又はＴＩＧ溶接にて溶接作用する。
従って、溶接作用位置にレーザスポットを集光するレーザ溶接、あるいは、ＴＩＧ溶接において、溶接における溶融部分での上記気泡の発生を抑制できる。
【０００８】
又、本出願の第３の発明は、上記第１又は第２の発明の構成に加えて、前記溶接作用位置が大気圧下にあり、前記低圧空間が大気圧よりも低い気圧の減圧状態の空間とする。
従って、溶接による溶融部分の先端部に発生する気泡、あるいは、その気泡の発生過程のものが、減圧状態の空間から吸引される。
【０００９】
又、本出願の第４の発明は、上記第３の発明の構成に加えて、前記２つの溶接対象部材は、内部空間を閉鎖した中空の容器を構成する壁体であり、前記容器の外方側から溶接作用すると共に、前記容器の内方側を前記減圧状態とする。
すなわち、中空容器の壁体を溶接する場合は、その容器内を減圧状態とすることで、溶接のための減圧状態の空間を容易に作ることができる。
【００１０】
又、本出願の第５の発明は、上記第４の発明の構成に加えて、前記容器に貫通孔が形成され、その貫通孔から前記容器内を吸引することによって、前記容器内を前記減圧状態とする。
すなわち、容器に貫通孔が形成されている場合は、その貫通孔を利用して、容器内を減圧状態とすることができる。
【００１１】
又、本出願の第６の発明は、前記容器が蓄電装置の筐体であり、前記貫通孔が電解液の注液口であり、前記筐体を上記第５の発明の溶接方法によって溶接する。
すなわち、蓄電装置には、蓄電装置の筐体内に電解液を注液するための注液口を形成するのが一般的である。
その注液口を利用して蓄電装置の筐体内を上記減圧状態とするので、溶接のために必要となる減圧状態の空間を容易に作り出すことができる。
【発明の効果】
【００１２】
上記第１の発明によれば、圧力差による力の作用によって、低圧空間側に向けて上記気泡が吸い取られるか、あるいは、上記気泡の発生過程において低圧空間側に押し出されることで上記気泡の残留が抑制されるので、溶接箇所のブローホールの発生を可及的に抑制することができる。
又、上記第２の発明によれば、レーザ溶接又はＴＩＧ溶接によって溶接箇所に発生するブローホールを可及的に抑制することができる。
又、上記第３の発明によれば、溶接による溶融部分の先端部に発生する気泡、あるいは、その気泡の発生過程のものが、減圧状態の空間から吸引されるので、ブローホールの発生をより一層有効に抑制できる。
又、上記第４の発明によれば、溶接の際に必要となる減圧状態の空間を容易に作り出すことができるので、ブローホールの発生を抑制しながら、溶接作業を簡単化することができる。
又、上記第５の発明によれば、容器に形成されている貫通孔を利用して、容器内を減圧状態とすることができるので、溶接の際に必要となる減圧状態の空間をより一層容易に作り出すことができる。
又、上記第６の発明によれば、蓄電装置の筐体に形成される注液口を利用することで、溶接のために必要となる減圧状態の空間を容易に作り出すことができ、ブローホールの発生を抑制しながら、溶接作業を簡単化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態にかかる二次電池の外観斜視図
【図２】本発明の実施の形態にかかる二次電池の内部構造を示す斜視図
【図３】本発明の実施の形態にかかる要部拡大断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の溶接方法を、蓄電装置の一例である電池の製造工程に適用した場合の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本実施の形態では、電池として二次電池の１例である非水電解液二次電池（より具体的にはリチウムイオン電池）を例示して説明する。
【００１５】
〔二次電池ＲＢの構成〕
図１の斜視図に示すように、本実施の形態の非水電解液二次電池ＲＢは、有底筒状の缶体１の開放面に蓋部２を被せて溶接して構成した筐体ＢＣを有している。蓋部２は、短冊状の長方形の板材にて形成され、それの筐体ＢＣ外方側となる面に正極の電極端子である端子ボルト５と負極の電極端子である端子ボルト７とが取り付けられている。
缶体１は、蓋部２の形状に合わせて扁平形状の直方体であり、従って、筐体ＢＣ全体としても扁平な略直方体形状を有している。
【００１６】
筐体ＢＣの内方側には、図２において２点鎖線で示す発電要素３と集電体４，６とが電解液に一部浸される状態で収納配置されている。図２は、缶体１を除いた状態で、下方側から見上げた斜視図として、筐体ＢＣの内方側を示している。
集電体４，６は、発電要素３と端子ボルト５，７とを電気的に接続するための部材であり、何れも導電体にて形成されている。
集電体４と集電体６とは、略同一形状のものが対称に配置される関係となっているが、材質が異なっており、正極側の集電体４はアルミニウムを主成分とする材料にて形成され、負極側の集電体６は銅を主成分とする材料にて形成されている。
【００１７】
集電体４，６の概略形状は、上記の金属材料の板状部材を、筐体ＢＣの短辺側の側面に沿う姿勢で屈曲形成して略Ｌ字状としており、端子ボルト５，７の配置面である蓋部２の表面に沿って延びる部分と、蓋部２の長手方向端部付近で下方側へ９０度屈曲して、蓋部２の法線方向に延びる縦姿勢部分とが連なる形状を有している。集電体４，６の上記縦姿勢部分において、更に発電要素３側に屈曲させて、発電要素３と接続するための接続部４ａ，６ａが形成されている。
【００１８】
発電要素３は、長尺帯状に形成された箔状正極板と長尺帯状に形成された箔状負極板とからなる一対の電極板の夫々に、活物質層を塗布により形成して、それらを同じく長尺帯状のセパレータを挟んで巻回する状態で積層した、いわゆる巻回型の発電要素として構成されている。箔状正極板等は、扁平の巻回軸周りに巻回され、巻回したものも、電池筐体ＢＣの形状に合わせて扁平形状となっている。
【００１９】
箔状正極板及び箔状負極板における活物質層の塗布に際しては、夫々の幅方向端部において、幅狭帯状に活物質層を塗布しない領域を残し、未塗工部３ａ，３ｂとしている。
上記の箔状正極板等の巻回の際、箔状正極板の未塗工部３ａと箔状負極板の未塗工部３ｂとが、箔状正極板等の幅方向で反対側に突出するように重ね合わされて巻回され、図２に概略的に示すように、巻回軸芯方向の両端部に未塗工部３ａ，３ｂが位置する。
このように配置された未塗工部３ａ，３ｂが、夫々、集電体４，６の接続部４ａ，６ａと溶接されている。
【００２０】
蓋部２は金属製（具体的には、アルミニウムを主成分とする金属製）であり、その蓋部２に取り付けられている正極側の端子ボルト５は正極側の集電体４に電気的に接続され、負極側の端子ボルト７は負極側の集電体６に電気的に接続されている。
端子ボルト５の頭部側には、リベット８が一体形成されており、端子ボルト５と蓋部２との間に電気的絶縁と気密保持のための上部ガスケット１１を挟み、蓋部２と集電体４との間に電気的絶縁と気密保持のための下部ガスケット１２を挟み、リベット８をかしめる（図２参照）ことで、これらを固定すると共に、端子ボルト５と集電体４とを電気的に接続している。
負極側も同様の構成であり、端子ボルト７の頭部側には、リベット１５が一体形成されており、端子ボルト７と蓋部２との間に電気的絶縁と気密保持のための上部ガスケット１７を挟み、蓋部２と集電体６との間に電気的絶縁と気密保持のための下部ガスケット１８を挟み、リベット１５をかしめることで、これらを固定すると共に、端子ボルト７と集電体６とを電気的に接続している。
【００２１】
〔二次電池ＲＢの製造工程〕
次に、二次電池ＲＢの製造工程について、筐体ＢＣの組立を主体に概略的に説明する。
筐体ＢＣを構成する蓋部２は、アルミニウムを主体とする金属材料の板材に、端子ボルト５，７を貫通させる貫通孔や、安全弁１９を配置する貫通孔、更には、筐体ＢＣ内に電解液を注液するための貫通孔である注液口２０を形成すると共に、端縁部に階段状の段差を形成する。この段差は、缶体１との係合のためのものである。
缶体１も、蓋部２と同一の材料であり、金属製（具体的には、アルミニウムを主成分とする金属製）の板材をいわゆる深絞り加工によって、扁平な有底矩形筒状に形成する。
【００２２】
蓋部２に安全弁１９を取り付けると共に、蓋部２の端子ボルト５，７用の貫通孔に対して、正極側及び負極側の夫々において、上述のように、上部ガスケット１１，１７を挟み込んだ状態で、端子ボルト５，７のリベット８，１５を筐体ＢＣ外方側の面から差し込み、蓋部２の筐体ＢＣ内方側の面から突出したリベット８，１５に、下部ガスケット１２，１８と集電体４，６の上端とを差し込んで、リベット８，１５をかしめる。
このように蓋部に組み付けた集電体４，６に対して、上述のように扁平形状に巻回した発電要素３を溶接する。すなわち、集電体４，６の接続部４ａ，６ａを、扁平な渦巻き状の未塗工部３ａ，３ｂの並びの中にもぐり込ませて、超音波溶接等によって溶接する。
【００２３】
このようにして組み立てた蓋部２側の組品を缶体１に挿入し、缶体１の開口面の端縁が蓋部２の段差の下段側に突き当たる状態に配置して、蓋部２と缶体１とを溶接する。
蓋部２と缶体１とは、発電要素３等を収納する内部空間を閉鎖する中空の容器を構成する壁体となっており、これらの接触部分に対して外方側から直接的に溶接作用して、その接触部分を封止する。
この溶接作業は、本実施の形態では、レーザ溶接にて行う。このレーザ溶接としては、レーザ光のスポット径を小さく絞れるファイバレーザ等を用いることが好ましい。
実際の溶接作業では、蓋部２を缶体１側に押圧した状態で、図１において２点鎖線Ａで示す吸引配管を蓋部２に形成している注液口２０に連結し、図示を省略する真空ポンプにて上記吸引配管を経て筐体ＢＣ内を吸引する。この真空ポンプによる筐体ＢＣ内の吸引によって、筐体ＢＣは、大気圧よりも低い気圧の減圧状態となる。
筐体ＢＣ内を減圧状態として、図１において２点鎖線で概略的に示すレーザ光ＬＢを、溶接対象部材である蓋部２と缶体１との接触部分に筐体ＢＣ外方側から照射し、それらの境界に沿って走査する。
【００２４】
蓋部２の端縁の段差形成箇所と缶体１の開放面端縁とが接触する部分は、レーザ溶接によって溶接作用する前は、当該箇所を拡大断面図として示す図３（ａ）に示すようになっている。
蓋部２と缶体１との接触部分にレーザ光ＬＢが当たると、図３（ａ）と同一箇所を示す図３（ｂ）に示すように、クロスハッチングで示す溶融部ＭＴが生成される。
【００２５】
この溶融部ＭＴの先端には、蓋部２と缶体１との接触部分に残留している残留空気に起因する気泡ＢＢが発生することがあるが、真空ポンプにて吸引して、筐体ＢＣ内を大気圧よりも低い減圧状態の空間とすることで、図３（ｂ）において矢印Ｂで示すように、気泡ＢＢが筐体ＢＣ内へ引き込まれる形で消失する。又、気泡ＢＢの生成過程において筐体ＢＣ内へ引き込まれることで、気泡ＢＢが発生しないこともある。
すなわち、蓋部２と缶体との接触部分は、完全な平面ではなく小さな凹凸を有する面同士が接触しているために、溶接作用している筐体ＢＣ外方側と筐体ＢＣ内方側とがわずかな隙間で連通している。この接触部分の端部の一部（すなわち、筐体ＢＣ内方側の端部）が上記減圧状態の空間と接しているために、その圧力差によって気泡ＢＢが引き込まれるのである。
【００２６】
結果として、溶融部ＭＴ内に気泡ＢＢが残存してしまうことを可及的に抑制できることになり、溶融部ＭＴの固化後にブローホールが発生してしまうのを十分に抑制できる。
筐体ＢＣ内の減圧状態としては、減圧が十分でないと気泡ＢＢあるいは気泡ＢＢの発生要因に対する吸引効果が十分ではなく、圧力が低すぎると溶融部ＭＴが筐体ＢＣ内へ引き込まれ過ぎることになる。実験では、真空ポンプ側での測定圧力で、０．０８ＭＰａ程度に設定したときが最も良好であった。
【００２７】
溶融部ＭＴにおける気泡ＢＢの抑制には、筐体ＢＣの設置環境が大気圧下であることも寄与している。
レーザ光ＬＢにて溶接作用している箇所（空間）は、シールドガスによって局所的に圧力の高い領域があるにしても、基本的に大気圧下にある。
これに対して、筐体ＢＣ内は、大気圧よりも低い気圧の減圧状態となっており、これによって、図３（ｂ）において矢印Ｃで示すように、溶融部ＭＴに対して、筐体ＢＣ内へ押し込もうとする力が作用し、これに伴って、気泡ＢＢの筐体ＢＣ内への引き込みも促進される。
【００２８】
上述のようにして蓋部２と缶体１との溶接が、蓋部２端縁の全周に亘って完了すると、注液口２０から電解液を筐体ＢＣ内に注液し、完了後に図示を省略する注液栓で注液口２０を封止する。
【００２９】
〔別実施形態〕
以下、本発明の別実施形態を列記する。
（１）上記実施の形態では、本発明の溶接方法を二次電池ＲＢの筐体ＢＣの溶接に適用する場合を例示しているが、各種の部材の溶接に本発明を適用できる。
（２）上記実施の形態では、溶接対象とする部材（蓋部２及び缶体１）の材質としてアルミニウムを主体とする金属材料を例示しているが、他の金属材料の溶接にも本発明を適用できる。
（３）上記実施の形態では、筐体ＢＣ外方側に位置する溶接作用位置を大気圧下とし、筐体ＢＣ内方側を減圧状態としているが、筐体ＢＣ内方側を常圧とし、筐体ＢＣ外方側を加圧することによって、筐体ＢＣの内外で圧力差を形成するようにしても良い。
（４）上記実施の形態では、レーザ溶接にて筐体ＢＣを溶接する場合を例示しているが、ＴＩＧ溶接等の溶接箇所を溶融させる溶接手段を用いる場合にも本発明を適用することができ、その場合においても、ブローホールの発生を抑制することができる。
【符号の説明】
【００３０】
ＢＣ  筐体
２０  注液口（貫通孔）
【図１】
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【図２】
2013188787.tif 000004
【図３】
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