(57)【要約】【課題】電池ケース３０の開口部１０に該開口部１０を封止する封止部材１５を溶接により接合することによって該電池ケース３０を密閉する方法であって、溶接部分に発生し得るブローホールを抑制し得る方法を提供すること。【解決手段】本発明によって提供される電池ケース３０の密閉方法は、（１）前記電池ケース３０に外部から押圧力を加えて押圧することによって、該電池ケース３０の内部の容積を該押圧を行う前よりも小さくした状態で、溶接によって上記電池ケース３０の開口部１０の密閉を実現すること；（２）上記電池ケース３０の開口部１０の密閉が実現した後、上記電池ケース外部からの押圧力を減少させていくことを包含する。ここで上記押圧力の減少は、上記溶接による温度上昇に伴って変動し得る上記電池ケース内部の内圧値が予め設定された基準範囲から逸脱しないように行われる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池ケースの開口部に該開口部を封止する封止部材を溶接により接合することによって該電池ケースを密閉する方法であって、以下の作業：
（１）前記溶接の開始前または開始後のいずれかの時点において、前記電池ケースに外部から押圧力を加えて押圧することによって、前記電池ケースの内部の容積を該押圧を行う前よりも小さくした状態で、前記溶接によって前記電池ケースの開口部の密閉を実現すること；
（２）前記電池ケースの開口部の密閉が実現した後、前記電池ケース外部からの押圧力を減少させていくこと、
ここで該押圧力の減少は、前記溶接による温度上昇に伴って変動し得る前記電池ケース内部の内圧値が予め設定された基準範囲から逸脱しないように行われる；
を包含する、電池ケースの密閉方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池ケースの密閉方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池の一つの代表的な構成としては、正極と負極とをセパレータを介して積層した電池要素が電池ケース内に収容され、該電池ケースが密閉された構成（即ち密閉型の電池）が挙げられる。かかる密閉型の電池は、一般的に、上記電池要素を電池ケース内に収納した後で、該電池ケースの開口部を適当な封止部材で封止（密閉）することによって、電池ケース内が密閉される。かかる電池ケースの開口部の密閉方法としては、例えば、該開口部を塞ぐ位置に封止部材を配置し、上記開口部と上記封止部材とを溶接により接合する手法が挙げられる。
【０００３】
このような電池の密閉方法において、２つの溶接対象部材を溶接により接合する際、溶接により溶融された箇所（溶融部）に気泡が発生し、上記溶融部が固化した後も該気泡が空洞として残留してしまう場合、即ち、ブローホールが発生してしまう場合があった。かかるブローホール（空洞）は溶接箇所の強度を低下させ、溶接品質が低下する要因となるため好ましくない。
このようなブローホール（空洞）の発生を回避する手法として、例えば特許文献１には、２つの溶接対象部材の接触部分のうち、溶接作用位置と連通する接触部分の端部を、該溶接作用位置の気圧よりも低い気圧の低圧空間に接した状態で、溶接対象部材を溶接して接合する技術が開示されている。また、特許文献２には、開口部を有する中空の部材と該開口部に装着された部材とを溶接により接合して上記中空部材を密閉する際に、該中空部材の開口部が完全密閉されるよりも手前まで溶接された時に溶接速度を低下させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１８８７８７号公報
【特許文献２】特開平１０−１６６１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記電池ケースの開口部に該開口部を封止する封止部材を溶接により接合することによって該電池ケースを密閉する場合には、該電池ケースには上記開口部以外の貫通孔が存在しないことが前提である。このため、特許文献１に開示の技術のように、溶接対象部材の接触部分（溶接により接合される部分）以外の貫通孔から容器内を吸引して減圧する手法は適用できない。
【０００６】
一方で、上記特許文献２に記載の技術は、中空容器の開口部を密閉する際に、該中空容器の開口部を完全密封する直前に該中空容器の内圧が急峻に上昇することを防止することで、特に該中空体を完全密閉する直前まで溶接した箇所で発生し得るブローホールを抑制する技術である。しかし、かかる溶接方法（密閉方法）は、溶接作業の途中から溶接速度を低下する（典型的には、一旦溶接を中断する）ため、溶接作業に要する時間が長くなってしまう。
【０００７】
一般的に、溶接によって電池ケース内の温度（典型的には電池ケース内の気体の温度）が上昇すると、電池ケース内の気体が膨張（増大）する。電池ケースの開口部に該開口部を封止する封止部材を溶接により接合することによって該電池ケースを密閉する場合であっても、電池ケースの開口部が密閉される前であれば、開口部と封止部材間の隙間（開口部と封止部材との溶接が完了していない部分）から上記膨張した気体がリークされるため、電池内の内圧は増大し難い。しかし、電池ケースの密閉（封止、即ち電池ケース内外の気体の流通が遮断された状態）が実現した後で、電池ケース内の温度（典型的には電池ケース内の気体の温度）が上昇すると、該温度上昇によって膨張した電池ケース内の気体がケース外にリークすることができず、電池ケースの内圧が増大してしまう。溶接作業は電池ケースの密閉が実現した後のなるべく早い段階で終了されるものであるが、通常、電池ケースの密閉が実現される時点と溶接作業の終了時点とでタイムラグが生じ得る。具体的には、密閉が実現された時点では、まだ溶接部分は溶融状態であり固化していない。また、電池ケースの密閉が実現された時点において、溶接部位およびその周辺は高温である。このため、通常、電池ケースの密閉が実現された後も電池ケース内の温度は上昇する傾向にある。
上記電池ケースの内圧の上昇は、溶接により溶融された箇所（溶融部）でのブローホールの発生の原因となる場合がある。具体的には、電池ケース内から電池ケース外へリークしようとする気体が溶接により溶融された箇所（溶融部）に気泡となって侵入し、ブローホールを形成し得るため、好ましくない。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、電池ケースの開口部に該開口部を封止する封止部材を溶接により接合することによって該電池ケースを密閉する方法であって、該溶接部分に発生し得るブローホールを抑制し得る高効率な電池ケースの密閉方法（換言すれば電池ケースを密閉するための溶接方法）を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を実現すべく、本発明により、電池ケースの開口部に該開口部を封止する封止部材を溶接により接合することによって該電池ケースを密閉する方法が提供される。
即ち、ここに開示される電池ケースの密閉方法は、以下の作業：
（１）上記溶接の開始前または開始後のいずれかの時点において、上記電池ケースに外部から押圧力を加えて押圧することによって、該電池ケースの内部の容積を該押圧を行う前よりも小さくした状態で、上記溶接によって該電池ケースの開口部の密閉を実現すること；
（２）上記電池ケースの開口部の密閉が実現した後、上記電池ケース外部からの押圧力を減少させていくこと、
ここで該押圧力の減少は、上記溶接による温度上昇に伴って変動し得る上記電池ケース内部の内圧値が予め設定された基準範囲から逸脱しないように行われる；
を包含する。
【００１０】
かかる電池ケースの密閉方法によると、電池ケースが密閉されるよりも前に電池ケースを外部から押圧して電池ケース内部の容積を小さくしておき、電池ケースの開口部の密閉が実現した後で前記電池ケース外部からの押圧力を減少させていくことで、溶接による温度上昇に伴って電池ケースの内圧が上昇することを抑制することができる。これにより、ブローホールの発生を好適に抑制することができる。
また、上記電池ケースの密閉（溶接）方法によると、溶接速度を低下する必要がないため、作業を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る電池の外形を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面構造を模式的に示す縦断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る電池ケースの押圧作業を、電池の上面（蓋体側）から示す模式図である。
【図４】本発明に係る電池ケースの密閉方法の実施態様の一例を示す動作（タイム）チャートであり、横軸は溶接作業の開始前から完了までの時間経過を示し、縦軸は、溶接作業の進行に伴う電池ケース内圧の変化量、プッシャーによる電池ケース変形量（即ちケース内の容積変化量）およびプッシャーによる押圧力を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、適宜図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明を実施するのに必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施し得る。以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。また、各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。
【００１３】
以下、特に限定することを意図したものではないが、本発明に係る電池の構成を、図１〜３に示す角型の密閉型電池１００を例にして詳細に説明する。
【００１４】
図１〜３に示す電池１００は、大まかに言って、正極および負極を備える扁平形状の電極体２０と非水電解液（図示せず）とが電池ケース３０に収容された密閉型の電池である。
【００１５】
電池ケース３０は、電池ケース本体３２と蓋体３４とから構成される角型ケースである。電池ケース本体３２は、扁平形状の電極体３０を収容し得る箱形（すなわち有底直方体状）の形状を有する。電池ケース本体３２は、一端（電池の通常の使用状態における上端部に相当する。）に開口端を有し、この開口端を介して電極体２０を収容することができる。蓋体３４は、電池ケース本体３２の当該開口端を塞ぐ板状の部材であり、ここでは略矩形状を有している。また、図１〜３に示すように、蓋体３４には外部接続用の正極端子４２および負極端子４４と、電解液を注入するための注入口（開口部）１０が設けられている。
電池ケース３０（電池ケース本体３２および蓋体３４）の材質は、軽量で熱伝導性が良い金属製材料が好ましく、このような金属製材料として、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルめっき鋼などが挙げられる。
【００１６】
上記注入口１０は、蓋体３４を貫通する貫通孔である。かかる注入口１０の形状は特に限定されないが、例えば略円形状の貫通孔であり得る。かかる注液口１０は、電解液の注入後に封止栓（封止部材）１５によって封止される。これにより、電池ケースは密閉され、電解液のケース外部漏れやケース内への水分等の混入を防止することができる。封止栓１５の形状は注液口１０を封止し得る形状であればよく、例えば、図１〜３に示すような、注液口（開口部）１０を塞ぐ（覆う）ことができる板状（典型的には注入口１０よりも径の大きな略円形状）であり得る。
【００１７】
上記電極体２０は、正極５０および負極６０を備える。典型的には、正極５０と負極６０とがセパレータによって電気的に隔離（絶縁）された構成であり得る。例えば、積層型の電極体或いは捲回型の電極体であり得る。以下、特に限定することを意図したものではないが、捲回型の電極体（捲回電極体）２０を例にして説明する。
【００１８】
捲回電極体２０は、長尺状の正極５０と、長尺状の負極６０とを、２枚の長尺状のセパレータを介して重ね合わせて長尺方向に捲回し、該捲回体を側面方向から押しつぶして拉げさせることによって、扁平形状に成形されたものであり得る。上記正極５０は、例えば正極集電体の片面または両面に正極活物質を含む正極活物質層が形成されたものであり得る。また、上記負極６０は、負極集電体の片面または両面に負極活物質を含む負極活物質層が形成されたものであり得る。
なお、捲回電極体２０の捲回軸方向の両端部では、正極５０（典型的には、正極活物質層が形成されずに正極集電体が露出した部分）および負極６０（典型的には、負極活物質層が形成されずに負極集電体が露出した部分）が、それぞれ異なる端部から外方にはみ出ている。かかる正極側はみ出し部分および負極側はみ出し部分には、正極集電板４２ａおよび負極集電板４４ａがそれぞれ付設され、正極端子４２および負極端子４４とそれぞれ電気的に接続されている。
【００１９】
ここで、捲回電極体２０を構成する材料や部材（例えば正極５０、負極６０およびセパレータ等）および、上記電解液は、従来の一般的な電池に用いられるものと同様のものを制限なく使用可能である。かかる電極体２０を構成する材料等や上記電解液の組成等は、本発明を特徴づけるものではないため、詳細な説明を省略する。
【００２０】
以下、本発明に係る電池ケースの密閉方法に関し、上述の角型の電池ケース３０を密閉する好適な一実施態様を適宜図面を参照しながら説明する。なお、本発明の係る電池ケースの密閉（溶接）方法を以下の実施形態に限定することを意図したものではない。
【００２１】
ここで開示される電池ケースの密閉（溶接）方法は以下の作業、（１）溶接により電池ケースを密閉すること、（２）電池ケースを密閉した後で、電池ケース外部からの押圧力を減少させていくことを包含する。以下、各作業について詳細に説明する。
【００２２】
まず、上記溶接により電池ケース３０を密閉する作業について説明する。かかる作業は、電池ケース３０に外部から押圧力を加えて押圧することによって、該電池ケース３０の内部の容積を該押圧を行う前よりも小さくした状態で、溶接によって該電池ケース３０の開口部１０の密閉（封止）することが含まれる。
上記電池ケース３０の密閉は、電池ケース３０の開口部１０に該開口部１０を封止する封止部材１５を溶接により接合することによって実現する。ここで、上記開口部１０としては、典型的には非水電解液を注入するための注入口１０であり得、また、上記封止部材１５としては、典型的には上記注入口を封止するための封止栓１５であり得る。
【００２３】
上記押圧によって圧縮される電池ケース３０の容積（即ち、上記押圧前の電池ケースの内部の容積と該押圧後の電池ケースの内部の容積の差）は、電池ケース３０の密閉が実現した後で電池ケース内の温度（電池ケース内の気体の温度）の上昇によって膨張した電池ケース内の気体体積、即ち、電池ケース３０の密閉が実現した時点から電池ケース内の気体が最も膨張した状態となるまでに増大した電池ケース内の気体の体積の増加分（電池ケースの密閉が実現した時点の電池ケース内の気体の体積と、電池ケースの密閉が実現した後で電池ケース内の気体が最も膨張した時の気体の体積との差）に相当する容積若しくはそれ以上とすることが好ましい。なお、本明細書において上記「気体の体積」とは、気体にかかる圧力が一定であると仮定したときの気体の体積を意味する。即ち、電池ケース内の気体の体積とは、電池ケース内の気体にかかる圧力が一定であると仮定したとき（即ち電池ケースの容積の影響を排除したとき）の電池ケース内の気体の体積を意味する。かかる気体の体積は、該気体の温度に比例して変化する。
【００２４】
上記電池ケース３０を該電池ケース外部から押圧する押圧力は、該押圧によって電池ケース３０の内部の容積を所定の容積にし得る圧力以上の圧力であればよい。なお、押圧力は、電池１００の構成条件（例えば電池ケース３０（電池ケース本体３２）の材質、大きさ等）によって変化するため、適宜調整すればよい。
なお、ここで開示する方法により密閉した電池１００を所定の拘束圧によって拘束した状態で使用する場合（例えば、複数の単電池を拘束して備える組電池を構成する単電池として、該電池を使用する場合）、上記溶接時に電池ケース３０を押圧する押圧力は、上記拘束力よりも小さい圧力とすることが好ましい。
【００２５】
上記押圧を行う方法は特に限定されず、従来公知の押圧具（例えばプッシャー）８０を用いて押圧すればよい。図１、２に示す角型（直方体形状）の電池ケース３０を押圧する場合であれば、図３に示すように、該電池ケースの幅広面（幅広な側面）を、該幅広面に対して直交する方向（垂直方向）に押圧具（例えばプッシャー）８０で押圧することが好ましい。これにより、電池ケース３０内の容積の調整（典型的には、該押圧により所定の容積に圧縮すること）を効率よく行うことができる。また、ここで開示する方法により密閉した電池１００を所定の拘束圧によって拘束した状態で使用する場合（例えば、複数の単電池を拘束して備える組電池を構成する単電池として、該電池を使用する場合）であれば、上記拘束圧が作用する方向と同じ方向から上記押圧を行うことが好ましい。
【００２６】
ここで、上記電池ケース３０の押圧は、溶接によって電池ケース３０の開口部１０が密閉される時点において電池ケースが所定の圧力で押圧されていればよく、溶接の開始前または開始後のいずれかの時点から上記押圧を開始すればよい。溶接途中での電池ケース（典型的には開口部）の変形、および開口部１０と封止部材１５のズレを防止する観点からは、溶接の開始前に上記押圧を開始することが好ましい。
【００２７】
上記溶接作業は、典型的にはレーザ溶接によって行うことができる。レーザ溶接は、レーザ光を集光した状態で溶接する部分に照射し、該部分を局所的に溶融・凝固させることによって、複数の部材を接合する方法である。レーザとしては、気体レーザ、固体レーザ、液体レーザ、半導体レーザ等の種々のレーザを特に限定なく使用可能である。例えば、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＣＯ２レーザ、半導体レーザ、等を好適に使用可能である。なお、レーザ出力は、電池の構成条件（例えば電池ケース３０の開口部および封止部材１５の材質や封止部材１５の厚み等）や製造条件（レーザ発振源等）によって適宜調整すればよい。
【００２８】
次に、上記電池ケース３０を密閉した後で、電池ケース外部から電池ケース３０を押圧する押圧力を減少させていく作業について説明する。かかる作業は、溶接による温度上昇に伴って変動し得る電池ケース内部の内圧値が予め設定された基準範囲から逸脱しないように、電池ケース３０を押圧する押圧力を減少させることが含まれる。上記電池ケース３０を押圧する押圧力を減少させることにより、電池ケース内の容積を増大させることができる。これにより、電池ケース内の気体が膨張することによって生じる電池ケース内の内圧上昇を低減することができる。
【００２９】
上記押圧力の減少は、電池ケース３０の開口部１０の密閉が実現した時点で一度に所定の押圧力まで減少させてもよいが、電池ケース内の内圧の変化に応じて緩やかに減少させることが好ましい。なお、上記押圧力の減少とは、押圧力をゼロにする（押圧が解除される）ことも包含する。
【００３０】
上記電池ケース外部からの押圧力を減少させる度合（典型的にはプッシャー８０の戻し量）は、電池ケース内部の内圧値が予め設定された基準範囲から逸脱しないように調整すればよく、特に限定されない。典型的には、該押圧力の減少によって増大される電池ケース内の容積（即ち、上記押圧させる前の電池ケース３０の内部の容積と該押圧を減少させた時の電池ケース３０の内部の容積の差）が、電池ケース内の温度（電池ケース内の気体の温度）の上昇によって膨張した電池ケース内の気体の体積（即ち電池ケース３０の密閉が実現した時点の電池ケース内の気体の体積と、押圧力を減少する時の電池ケース内の気体の体積との差）に相当する容積若しくはそれ以上となるように設定することが好ましい。
【００３１】
ここで、上記電池ケース外部からの押圧力を減少させる度合（典型的にはプッシャー８０の戻し量）は、溶接部分の入熱量や電池内部に存在する気体の量等によって変動し得る。典型的には、上記溶接部分の入熱量が大きいほど、電池ケース内（典型的には電池ケース内の気体）の温度が上昇して電池ケース内圧が上昇しやすいため、上記電池ケース外部からの押圧力を減少させる度合が増大する傾向にある。また、電池ケース内部に存在する気体の量が多いほど、温度変化に伴う気体の体積の変化量が大きいため、上記電池ケース外部からの押圧力を減少させる度合が増大する傾向にある。従って、例えば、本発明に係る電池ケースの密閉方法を適用する電池と同一の構成の電池について、電池ケース内の圧力を測定し得るセンサ（即ち気体用の圧力計、ガス用圧力計）を電池ケース内に設置した状態で予備試験を行うことで、上記電池ケース外部からの押圧力を減少させる度合（典型的にはプッシャー８０の戻し量）を、溶接による温度上昇に伴って変動し得る電池ケース内部の内圧値を予め設定された基準範囲から逸脱しないように調整し得るレベルに設定すればよい。
【００３２】
例えば、一例として図４の動作（タイム）チャートに示すように、溶接（例えばレーザ溶接）作業による密閉後の電池ケース内の温度変化に伴う電池ケース内の内圧上昇レベル及びその推移（図中の点線参照）を予め予備試験により測定（決定）しておき、その測定結果（決定値）に基づき、プッシャーによる初期押圧力を決定して、電池ケースの初期変形量（即ちケース内部の容積変化量）を決定する。
そして、密閉（封止）が実現した時点から溶接作業が完了する（例えばレーザ溶接のレーザ照射停止時点）までの間、溶接による温度上昇に伴って変動し得る電池ケース内部の内圧値が予め設定された基準範囲から逸脱しないように電池ケース内の内圧の変化に応じて緩やかに押圧力を減少させる（図中の実線参照）。この図（動作チャート）に示した例では、押圧力がゼロになるまで押圧力を緩やかに減少させる。
このような作業を行うことによって、ここで開示される電池ケースの密閉方法をブローホールを生じさせることなく好適に実施することができる。
【００３３】
なお、ここで開示される電池ケースの密閉方法は、溶接部分に発生し得るブローホールを好適に抑制し得る高効率な電池ケースの密閉方法であり、かかる電池ケースの密閉方法により密閉された電池ケースは、溶接箇所の強度が高く、溶接品質が優れている。このため、かかる電池ケースの密閉方法により密閉された電池は、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）等の車両に搭載される駆動用電源として好適に利用し得る。また、本発明によれば、ここに開示される電池を、好ましくは動力源（典型的には複数個の電池が相互に電気的に接続されてなる組電池）として備えた車両が提供される。
【符号の説明】
【００３４】
１０    注入口（開口部）
１５    封止栓（封止部材）
２０    電極体（捲回電極体）
３０    電池ケース
３２    電池ケース本体
３４    蓋体
４２    正極端子
４２ａ  正極集電板
４４    負極端子
４４ａ  負極集電板
５０    正極
６０    負極
８０    押圧具（プッシャー）
１００  電池
【図１】
2016085851.tif 000003
【図２】
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【図３】
2016085851.tif 000005
【図４】
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