(57)【要約】【課題】スパッタやブローホールの発生を抑制できる金属箔のレーザ溶接方法及び装置を提供する。【解決手段】積層された複数枚の金属箔を加圧固定する箔溶接用治具と、レーザ光を金属箔の溶接個所に印加して溶接するレーザ溶接手段と、溶接する際に金属箔の溶接部に不活性ガスを供給するガス供給手段とを備えた金属箔のレーザ溶接装置が提供される。箔溶接用治具は、押さえ側治具部材と受け側治具部材とを備えている。押さえ側治具部材は、溶接個所に対応して設けられレーザ光が通る少なくとも１つの貫通穴を有している。受け側治具部材は、押さえ側治具部材の貫通穴の下側の開口に嵌合可能な突起部を有している。【選択図】図１
2016030280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数枚の金属箔を加圧固定する箔溶接用治具と、
レーザ光を前記金属箔の溶接個所に印加して溶接するレーザ溶接手段と、
溶接する際に前記金属箔の溶接部に不活性ガスを供給するガス供給手段とを備え、
前記箔溶接用治具は、押さえ側治具部材と受け側治具部材とを備えており、前記押さえ側治具部材は、前記溶接個所に対応して設けられ前記レーザ光が通る少なくとも１つの貫通穴を有しており、前記受け側治具部材は、前記押さえ側治具部材の前記貫通穴の下側の開口に嵌合可能な突起部を有していることを特徴とする金属箔のレーザ溶接装置。
【請求項２】
前記受け側治具部材は、前記突起部の中央部をそれぞれ通り該受け側治具部材の厚み方向に伸長する穴と、該穴と連通するガス供給通路とを有することを特徴とする請求項１に記載の金属箔のレーザ溶接装置。
【請求項３】
前記ガス供給手段は、前記溶接部の上方から所定角度傾斜して前記溶接部に向かって不活性ガスを吹き出すと共に、前記ガス供給通路を介して前記溶接部の下方から不活性ガスを供給するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の金属箔のレーザ溶接装置。
【請求項４】
前記レーザ溶接手段は、半導体レーザ光源と、半導体レーザ以外のレーザ光源と、前記半導体レーザ光源からのレーザ光及び前記半導体レーザ以外のレーザ光源からのレーザ光を重畳してハイブリッドレーザ光を生成する重畳部とを備えており、該ハイブリッドレーザ光が前記金属箔の溶接個所に印加されるように構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の金属箔のレーザ溶接装置。
【請求項５】
積層された複数枚の金属箔を溶接する金属箔のレーザ溶接方法であって、
溶接個所に対応して少なくとも１つの貫通穴が設けられている押さえ側治具部材と、前記押さえ側治具部材の前記貫通穴の下側の開口にそれぞれ嵌合可能な突起部が設けられている受け側治具部材とを備えた箔溶接用治具を用い、前記押さえ側治具部材の前記下側の開口と前記受け側治具部材の前記突起部との間に溶接すべき積層された複数枚の金属箔を挟み込んで固定し、
前記溶接部に不活性ガスを供給すると共に、レーザ光を前記貫通穴を通して前記溶接部に照射することにより溶接を行うことを特徴とする金属箔のレーザ溶接方法。
【請求項６】
前記溶接部の上方から所定角度傾斜して前記溶接部に向かって不活性ガスを吹き出すと共に、前記溶接部の下方から前記溶接部に不活性ガスを供給することを特徴とする請求項５に記載の金属箔のレーザ溶接方法。
【請求項７】
半導体レーザ光源からのレーザ光と固体レーザ光源からのレーザ光とを重畳し、該重畳して得たハイブリッドレーザ光を前記溶接部に照射することを特徴とする請求項５又は６に記載の金属箔のレーザ溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数積層された金属箔をレーザ光を用いて溶接するレーザ溶接方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、民間旅客機のバッテリが発熱して出火する事故が相次いで発生している。このバッテリはリチウムイオン電池であり、複数の電池セルのうちの１つに電気的短絡が発生して熱暴走を起こし、他の電池セルに波及したことにより出火したとの報告がなされている。
【０００３】
この事故を起こしたリチウムイオン電池を含む従来の積層型リチウムイオン電池では、その多数の電極集電箔相互の接合、並びに電極集電箔及び電極タブ間の接合に超音波接合法が用いられている。
【０００４】
超音波接合法は、積層可能な箔数に限度があり（４０枚程度）、しかも、その枚数が増えると、特に上層部分が接合時の圧力で異常に圧縮され、さらにその縁部が振動によって剥がれ易くなり切れ易くなる。縁部が切れると、電極集電箔部分に過電流が流れて高熱が発生し、事故の原因となる。
【０００５】
超音波接合法を用いることなく、レーザ溶接により積層箔及び集電箔を溶接する方法が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。
【０００６】
特許文献１には、正極板及び負極板がセパレータを介して積層又は捲回されてなる電極群を用意し、電極群のいずれか一方の極板に、リードの一端を接続し、電極群を電池ケース内に収容し、リードの他端を封口板に当接させて、リードの厚みよりも小さいスポット径を有するファイバーレーザ光を連続的に走査しながらリード側から照射することによって、リードの他端を封口板にレーザ溶接し、封口板によって、前池ケースの開口部を封口する密閉型二次電池の製造方法が開示されている。
【０００７】
特許文献２には、溶接台上に重ねて配置された複数枚の金属箔をレーザ光で相互に溶接する金属箔溶接方法として、重ねて配置された複数枚の金属箔上に向かって圧力気体を局所的に噴射しつつ一方向に相対移動することによりこの圧力気体による圧迫される部位を一方向へ相対移動させ、複数枚の金属箔上において圧力気体の噴射により圧迫されている部位に向かってレーザ光を照射しつつこのレーザ光の照射位置を一方向へ移動させることにより複数枚の金属箔を相互に溶接する金属箔溶接方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４６４７７０７号公報
【特許文献２】特許第４８７４２１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１及び２に記載されたごとき従来技術のレーザ溶接によって電極集電箔及び電極タブを溶接すると、溶けた金属が飛散して粒状に固まるいわゆるスパッタが発生したり、小空気孔であるブローホールが箔内部に発生する可能性があった。電池セル生産において、箔内にスパッタやブローホールが発生することは全く許されない。
【００１０】
また、従来技術のレーザ溶接によって電極集電箔及び電極タブを溶接すると、電極集電箔及び電極タブの密着が不安定となり易く、箔に穴開きが生じることにより、確実な接合が難しかった。
【００１１】
従って、本発明の目的は、スパッタやブローホールの発生を抑制できる金属箔のレーザ溶接方法及び装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、多層の電極集電箔の接合並びにこれら電極集電箔及び電極タブを安定して確実に接合することのできる金属箔のレーザ溶接方法及び装置を提供することにある。
【００１３】
本発明のさらに他の目的は、箔内にスパッタやブローホールが存在せず、しかも箔に穴開きのない積層型電池セルを容易に量産することができる金属箔のレーザ溶接方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、積層された複数枚の金属箔を加圧固定する箔溶接用治具と、レーザ光を金属箔の溶接個所に印加して溶接するレーザ溶接手段と、溶接する際に金属箔の溶接部に不活性ガスを供給するガス供給手段とを備えた金属箔のレーザ溶接装置が提供される。箔溶接用治具は、押さえ側治具部材と受け側治具部材とを備えている。押さえ側治具部材は、溶接個所に対応して設けられレーザ光が通る少なくとも１つの貫通穴を有している。受け側治具部材は、押さえ側治具部材の貫通穴の下側の開口に嵌合可能な突起部を有している。
【００１５】
押さえ側治具部材の下側の開口と受け側治具部材の突起部との間に溶接すべき積層金属箔を挟み込み、押さえ側治具部材及び受け側治具部材間を固定することにより加圧した状態で、貫通穴を通して積層金属箔にレーザ光を照射して溶接を行う。箔溶接用治具により加圧固定され積層金属箔の箔同士が隙間なく密着した状態でレーザ溶接されるため、箔内にスパッタやブローホールが発生せず、穴開きも発生しない。従って、積層された複数の金属箔について、信頼性の非常に高い溶接を行うことが可能となる。また、１００枚という非常に多数枚の金属箔を確実にかつ素早く接合することができるため、容易に量産が行える。
【００１６】
受け側治具部材は、突起部の中央部をそれぞれ通り受け側治具部材の厚み方向に伸長する穴と、穴と連通するガス供給通路とを有することが好ましい。これにより、金属箔の溶接部の下部から不活性ガスを供給することができる。
【００１７】
ガス供給手段は、溶接部の上方から所定角度傾斜して溶接部に向かって不活性ガスを吹き出すと共に、ガス供給通路を介して溶接部の下方から不活性ガスを供給するように構成されていることが好ましい。このように積層金属箔の溶接部の表側及び裏側に不活性ガスが接触しているため、溶接部の表側及び裏側の酸化を防止でき、発生したススも不活性ガス流によって確実に除去される。
【００１８】
レーザ溶接手段は、半導体レーザ光源と、半導体レーザ以外のレーザ光源と、半導体レーザ光源からのレーザ光及び半導体レーザ以外のレーザ光源からのレーザ光を重畳してハイブリッドレーザ光を生成する重畳部とを備えており、ハイブリッドレーザ光が金属箔の溶接個所に印加されるように構成されていることが好ましい。これにより、被溶接体の温度管理が容易になる。
【００１９】
本発明によれば、さらに、積層された複数枚の金属箔を溶接する金属箔のレーザ溶接方法が提供される。この方法においては、溶接個所に対応して少なくとも１つの貫通穴が設けられている押さえ側治具部材と、押さえ側治具部材の貫通穴の下側の開口にそれぞれ嵌合可能な突起部が設けられている受け側治具部材とを備えた箔溶接用治具を用い、押さえ側治具部材の下側の開口と受け側治具部材の突起部との間に溶接すべき積層された複数枚の金属箔を挟み込んで固定し、溶接部に不活性ガスを供給すると共に、レーザ光を貫通穴を通して溶接部に照射することにより溶接を行う。
【００２０】
溶接部に不活性ガスを供給する際に、溶接部の上方から所定角度傾斜して溶接部に向かって不活性ガスを吹き出すと共に、溶接部の下方から溶接部に不活性ガスを供給することが好ましい。
【００２１】
半導体レーザ光源からのレーザ光と固体レーザ光源からのレーザ光とを重畳し、重畳して得たハイブリッドレーザ光を溶接部に照射することも好ましい。これにより、被溶接体の温度管理が容易になる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、箔内にスパッタやブローホールが発生せず、穴開きも発生しない。従って、積層された複数の金属箔について、信頼性の非常に高い溶接を行うことができる。また、１００枚という非常に多数枚の金属箔を確実にかつ素早く接合することができるため、箔内にスパッタやブローホールが存在せず、しかも箔に穴開きのない積層型電池セルを容易に量産することができる。
【００２３】
さらに、箔溶接用治具の内部裏側に不活性ガスの流通路が設けられ、被溶接体の溶接部の裏側にこの不活性ガスが当たるように構成されているため、被溶接体の溶接部裏側の酸化を防止でき、発生したススも不活性ガス流によって確実に除去される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態における金属箔のレーザ溶接装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１に示した金属箔のレーザ溶接装置の箔溶接用治具の構成を概略的に示す斜視図である。
【図３】図１に示した金属箔のレーザ溶接装置の箔溶接用治具の重ね合わせた状態を概略的に示す（ａ）側面図及び（ｂ）平面図である。
【図４】図１に示した金属箔のレーザ溶接装置の箔溶接用治具の受け側治具部材の構成を概略的に示す（ａ）側面図及び（ｂ）立面図である。
【図５】箔溶接用治具を使用する形態を示す図である。
【図６】本発明の金属箔のレーザ溶接装置を用いて溶接する溶接部の形態を説明する断面図である。
【図７】本発明の金属箔のレーザ溶接装置を用いて溶接する際にレーザ光の照射及び不活性ガスの供給形態を説明する図である。
【図８】本発明の金属箔のレーザ溶接装置を用いて溶接した積層型リチウムイオン電池セルの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る金属箔のレーザ溶接装置の実施形態を、図を参照して説明する。
【００２６】
図１は本発明の一実施形態における金属箔のレーザ溶接装置１００の構成を示しており、図２は箔溶接用治具１０の構成を示しており、図３は箔溶接用治具１０の押さえ側治具部材１０ａと受け側治具部材１０ｂとを重ね合わせた状態を示しており、図４は受け側治具部材１０ｂの構成を示している。
【００２７】
図１に示すように、金属箔のレーザ溶接装置１００は、積層された複数枚の金属箔（被溶接体Ａ）を加圧固定する箔溶接用治具１０と、レーザ光を金属箔の溶接個所に印加し溶接するレーザ溶接手段と、溶接個所に不活性ガスを供給するガス供給手段とを備えている。図１中の被溶接体Ａは、例えば、リチウムイオン電池の正極及び負極並びに電極タブを構成する多数の金属箔の積層体である。
【００２８】
レーザ溶接手段は、複合レーザ光源２０と、一端がこの複合レーザ光源２０にそれぞれ光学的に連結された光ファイバ２１及び２２と、光ファイバ２１及び２２の他端に光学的に連結された出射ユニット２３とを備えている。複合レーザ光源２０は、半導体レーザ光源と、ＹＡＧレーザ光源とを備えている。光ファイバ２１は、半導体レーザ光源からのレーザ光を出射ユニット２３に導き、光ファイバ２２はＹＡＧレーザ光源からのレーザ光を出射ユニット２３に導くように構成されている。出射ユニット２３は、これら半導体レーザ光及びＹＡＧレーザ光を光学的に重畳してハイブリッドレーザ光を生成する重畳部であり、重畳された半導体レーザビーム２４及びＹＡＧレーザビーム２５は被溶接体Ａに同時に照射される。
【００２９】
本実施形態では、半導体レーザ光とＹＡＧレーザ光とによって、ハイブリッドレーザ溶接が行われる。半導体レーザビーム２４は低出力で比較的広いビーム幅を有しており、被溶接体Ａを加熱して一定温度に維持するために使用される。ＹＡＧレーザビーム２５は高出力で狭いビーム幅を有しており、被溶接体Ａの必要箇所を溶融して実際に溶接を行うために使用される。このようなハイブリッドレーザ溶接を行うことによって、被溶接体Ａの温度管理を容易に行うことができる。
【００３０】
箔溶接用治具１０は、図２に示すように、押さえ側治具部材１０ａと、受け側治具部材１０ｂとを備えている。
【００３１】
押さえ側治具部材１０ａは、水平部分と垂直部分とがＬ字形の断面を有するように連結された形状に形成されている。この水平部分のレーザ溶接を行うべき複数の部分には、上下方向に貫通する長円形状の複数の貫通穴１１がそれぞれ設けられている。各貫通穴１１の下側開口は上側開口より狭くなるように絞り込まれている。押さえ側治具部材１０ａには、さらに、この押さえ側治具部材１０ａを受け側治具部材１０ｂに固定するための複数（図の例では２つ）のボルト貫通穴１２が設けられている。これらボルト貫通穴１２に治具部材固定ボルト１８が挿通され、受け側治具部材１０ｂのボルト穴１２ａに螺合するように構成されている。押さえ側治具部材１０ａ及び受け側治具部材１０ｂ間に被溶接体Ａを挟んで治具部材固定ボルト１８を受け側治具部材１０ｂのボルト穴１２ａに螺合させることにより、押さえ側治具部材１０ａ及び受け側治具部材１０ｂを互いに固定し、被溶接体Ａを固定及び加圧することができる。
【００３２】
受け側治具部材１０ｂには、その上面から上方へ突出しており押さえ側治具部材１０ａの複数の貫通穴１１の下側の開口内にそれぞれ嵌合可能な複数の長円環形状の突起部１３と、複数の突起部１３の中央部をそれぞれ通りこの受け側治具部材１０ｂの上下方向（厚み方向）に伸長する複数の長円形状穴１４と、受け側治具部材１０ｂの長さ方向に伸長しており、複数の長円形状穴１４と連通するガス供給通路１５と、受け側治具部材１０ｂを作業台１（図５参照）に取り付けるための取り付けボルト１７用の貫通穴１６と、上述したボルト穴１２ａとを備えている。突起部１３の突出高さｈは、被溶接体Ａの厚さの１５〜２５％程度であることが望ましい。具体的には、厚さ２０μｍのアルミニウム箔１００枚を溶接する場合は突起部１３の高さが０．５ｍｍ、厚さ１０μｍの銅箔１００枚を溶接する場合は突起部１３の高さが０．２５ｍｍであることが望ましい。また、ガス供給通路１５は、受け側治具部材１０ｂの長さ方向に貫通して形成され、両端に配管を取り付けるための雌ネジ部が設けられている。このガス供給通路１５は、図示の例では丸型管路となっているが、角型管路等の他の形状の管路であっても良い。また、図３に示すように、各突起部１３の外周形状は、貫通穴１１の内径よりやや小さく形成されており、貫通穴１１に嵌合して係止可能となっている。
【００３３】
図５は箔溶接用治具１０を実際に使用する形態を示している。同図に示すように、複数枚の金属箔を溶接する際には、積層した複数枚の金属箔を箔溶接用治具１０の押さえ側治具部材１０ａと受け側治具部材１０ｂとの間に挟み込み、治具部材固定ボルト１８を締めることによって加圧固定する。
【００３４】
ガス供給手段は、ガス供給源３０と、一端がこのガス供給源３０に接続され、他端が不活性ガスを吹き出すためのガスノズル３１に接続された、不活性ガスを供給するための上方供給路３２と、一端がこのガス供給源３０に接続され、他端が受け側治具部材１０ｂに接続された、不活性ガスを供給するための下方供給路３３とを備えている。このガス供給手段は、溶接する際に、溶接部の上方から所定角度θ２（例えば、θ２＝６０度）で溶接部に向かって不活性ガスを吹き出すと共に、ガス供給通路１５を介して溶接部の下方から不活性ガスを供給するように構成されている。
【００３５】
被溶接体Ａとしては、積層型リチウムイオン電池が考えられる。積層型リチウムイオン電池は、一般に、正極集電箔に正極活物質層が積層された正極と、負極集電箔に負極活物質層が積層された負極とが、電解質層からなるセパレータを間に挟んで互いに多数積層された積層構造を有している。正極集電箔及び負極集電箔としては、アルミニウム箔、銅箔又はニッケル箔等の厚さ１０〜２０μｍ程度の金属箔が用いられる。正極活物質層としては、例えばマンガン酸リチウム等のリチウム酸化物や他の正極活物質が用いられ、負極活物質層としては、例えば黒鉛、チタン酸リチウム等の高電位でリチウムイオンを挿入及び脱離可能な物質が用いられる。
【００３６】
このように積層された正極の一端部は正極の電極端子である正極タブに接合されて電気的に接続され、同じく積層された負極の一端部は負極の電極端子である負極タブに接合されて電気的に接続される。これらの接合に、図１に示した金属箔のレーザ溶接装置１００が用いられる。なお、正極タブ及び負極タブとしては、厚さ０．２ｍｍ程度のアルミニウム板又はニッケルめっきした銅板が用いられる。
【００３７】
本実施形態では、金属箔のレーザ溶接装置１００によって積層された複数の正極集電箔（正極側集合体）及び正極タブの接合を行う場合、並びに積層された複数の負極集電箔（負極側集合体）及び負極タブの接合を行う場合に、図２から図４に示すような金属製の箔溶接用治具１０が用いられる。
【００３８】
実際に溶接を行う場合、箔溶接用治具１０の受け側治具部材１０ｂの複数の突起部１３上に被溶接体Ａである積層された複数の正極集電箔及び正極タブ又は積層された複数の負極集電箔及び負極タブを載せ、その上に押さえ側治具部材１０ａを、受け側治具部材１０ｂの複数の突起部１３が押さえ側治具部材１０ａの複数の貫通穴１１の下側開口にそれぞれ係合するように位置合わせして重ね合わせる。次いで、押さえ側治具部材１０ａと受け側治具部材１０ｂとを図５に示すように治具部材固定ボルト１８を締めて加圧固定する。なお、受け側治具部材１０ｂは、取り付けボルト１７によって作業台１にあらかじめ固定されている。この状態で、押さえ側治具部材１０ａの貫通穴１１を通して半導体レーザ光とＹＡＧレーザ光とのハイブリッドレーザ光を被溶接体Ａに照射することにより、溶接を行う。この溶接を行う際、後述するように、溶接部へ不活性ガスを吹き付ける。
【００３９】
図６は金属箔のレーザ溶接装置１００を用いて溶接される溶接部の断面を示している。同図に示すように、被溶接体Ａとしての電池セルの正極又は負極とセパレータとの積層体の一端部の上下に正極又は負極タブを積層し、箔溶接用治具１０でこれらを加圧して固定した状態で、半導体レーザ光とＹＡＧレーザ光とのハイブリッドレーザ光を照射することによって、レーザ照射部を溶融させ、接合する。
【００４０】
図７は溶接する際にレーザ光の照射及び不活性ガスの供給形態を示している。ただし同図においては、箔溶接用治具１０の一部のみを示している。溶接部に不活性ガスを供給する際に、溶接部の上方から所定角度傾斜させて溶接部に向かって不活性ガスを吹き出すと共に、溶接部の下方から受け側治具部材のガス供給通路を通して溶接部に不活性ガスを供給する。
【００４１】
ハイブリッドレーザ光は、照射ユニット２３を傾けることにより、箔溶接用治具１０の上面に垂直な法線に対して角度θ１（θ１＝約０〜１５度）だけ傾けて照射され、一方、例えば窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスはこの例では内径４ｍｍのガスノズル３１を箔溶接用治具１０の上面に対して角度θ２（θ２＝約６０度）傾けることにより吹き付けられる。この場合、不活性ガスが、箔溶接用治具１０の溶接部の表面全体に空気を巻き込まれないように、ガスノズル３１の先端はレーザ光の先端から３〜１０ｍｍ離れていることが望ましい。ただし、この離隔距離ｄは、ガスノズル３１のノズル内径及びガス流量に依存する。
【００４２】
この不活性ガスは、さらに、箔溶接用治具１０内部のガス供給通路１５を介して被溶接体Ａの溶接部の裏側に流される。被溶接体Ａの溶接部の裏側にも不活性ガスを流すことにより、溶接部においてレーザ溶融された溶液が空気に直接的に触れないため、被溶接体Ａの溶接部裏面における溶融痕跡が滑らかとなると共に酸化しない。また、溶融時に溶け出した成分及びスパッタが流れる不活性ガスによって溶接部裏側に付着しない。
【００４３】
例えば、６００Ｗのハイブリッドレーザ光による金属箔のレーザ溶接装置１００を用いて、電極としての２０μｍ厚のアルミニウム箔１００枚と、電極タブとしての０．２ｍｍ厚のアルミニウム板２枚とを溶接した。この場合、上述した箔溶接用治具１０を用い、その受け側治具部材１０ｂ及び押さえ側治具部材１０ａ間をＭ８ネジを４Ｎ／Ｍのトルクで締付けることによって加圧固定し、不活性ガスとして窒素ガスを流量１０リッター／分を２分岐で流した。その結果、１００枚の電極及び２枚の電極タブを安定して確実に溶接することができた。しかも、アルミニウム箔内にスパッタやブローホールが発生することはなかった。電極としての１００μｍ厚の銅箔１００枚と、電極タブとしての０．２ｍｍ厚のニッケルめっき付銅板２枚とを溶接した場合も同様であった。
【００４４】
図８は金属箔のレーザ溶接装置１００を用いて電極部を溶接して形成した被溶接体Ａとしての積層型リチウムイオン電池セルを示している。同図に示すように、正極側及び負極側に複数の溶接部が形成されている。この場合、正極側及び負極側の箔集合体の上下両側にそれぞれ電極タブが溶着されている。
【００４５】
また、図示してはいないが、被溶接体Ａの溶接部の温度を測定し、金属箔のレーザ溶接装置１００の出力をフィードバック制御することにより、被溶接体Ａの溶接部の温度管理を行うように構成することも望ましい。例えば、スパッタの発生する可能性のある温度まで上昇する直前にレーザ出力を下げる等の制御を行うことにより品質確保を行うことができる。
【００４６】
上述したように、本実施形態における金属箔のレーザ溶接装置１００は、積層された複数枚の金属箔（被溶接体Ａ）を加圧固定する箔溶接用治具１０と、レーザ光を金属箔の複数の溶接部に印加し溶接するレーザ溶接手段と、複数の溶接部に不活性ガスを供給するガス供給手段とを備えている。溶接する際に、押さえ側治具部材１０ａの下側の複数の開口と受け側治具部材１０ｂの複数の突起部１３との間に被溶接体Ａである積層された複数枚の金属箔を挟み込んで固定し、溶接部に不活性ガスを供給すると共に、半導体レーザからのレーザ光とＹＡＧレーザからのレーザ光とを、同時に、押さえ側治具部材１０ａの各貫通穴１１を通して各溶接部に照射して溶接を行う。
【００４７】
箔溶接用治具１０により加圧固定され積層金属箔の箔同士が隙間なく密着した状態でレーザ溶接されるため、箔内にスパッタやブローホールが発生せず、穴開きも発生しない。従って、積層された複数の金属箔について、信頼性の非常に高い溶接を行うことが可能となる。また、１００枚という非常に多数枚の金属箔を確実にかつ素早く接合することができるため、例えば積層型リチウムイオン電池セルを容易に量産することができる。
【００４８】
受け側治具部材１０ｂは、複数の突起部１３の中央部をそれぞれ通りこの受け側治具部材１０ｂの厚み方向に伸長する複数の長円形状穴１４と、複数の長円形状穴１４と連通するガス供給通路１５とを有することで、金属箔の溶接部の下部から不活性ガスを供給することができる。
【００４９】
レーザ溶接手段は、半導体レーザ光源と、半導体レーザ以外のレーザ光源と、半導体レーザ光源からのレーザ光及び半導体レーザ以外のレーザ光源からのレーザ光を重畳してハイブリッドレーザ光を生成する重畳部とを備えており、ハイブリッドレーザ光が金属箔の溶接個所に印加されるように構成されていることで、被溶接体の温度管理が容易にできる。
【００５０】
ガス供給手段は、ガスノズル３１を介して溶接部の上方から所定角度傾斜して溶接部に向かって不活性ガスを吹き出すと共に、ガス供給通路１５を介して溶接部の下方から不活性ガスを供給するように構成されていることで、溶接部の表側及び裏側の酸化を防止でき、発生したススも不活性ガス流によって確実に除去される。
【００５１】
なお、以上述べた実施形態において、押さえ側治具部材１０ａは、Ｌ字形の断面を有する形状としたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、押さえ側治具部材１０ａは、板状の部材から形成しても良い。
【００５２】
また、以上述べた実施形態において、被溶接体Ａとしての積層型リチウムイオン電池の正極及び負極に金属タブを積層して溶接する例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、被溶接体Ａが金属タブのない電極積層体であっても良いし、任意の積層された金属箔であっても良い。
【００５３】
また、以上述べた実施形態において、押さえ側治具部材１０ａは、治具部材固定ボルト１８を介して被溶接体Ａに対して加圧し、受け側治具部材１０ｂに固定する例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。他の加圧、固定方法を用いても良い。
【００５４】
以上述べた実施形態においては、半導体レーザ光とＹＡＧレーザ光とのハイブリッドレーザ光を用いているが、ＹＡＧレーザ光に代えて、その他の固体レーザ光、液体レーザ光又は気体レーザ光を用いても良いことは明らかである。
【００５５】
また、以上述べた実施形態において、押さえ側治具部材１０ａには、上下方向に貫通する長円形状の５つの貫通穴１１が設けられており、受け側治具部材１０ｂには、押さえ側治具部材１０ａの５つの貫通穴１１の下側の開口内にそれぞれ嵌合可能な５つの長円環形状の突起部１３が設けられた例を説明したが、貫通穴１１及び突起部１３の数はこれに限定されるものではない。
【００５６】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、積層された金属箔の溶接、特に、積層型リチウムイオン電池セルのように、多数の電極集電箔相互の接合、並びに電極集電箔及び電極タブ間の接合に適用できる。
【符号の説明】
【００５８】
１  作業台
１０  箔溶接用治具
１０ａ  押さえ側治具部材
１０ｂ  受け側治具部材
１１、１２、１６  貫通穴
１２ａ  ボルト穴
１３  突起部
１４  長円形状穴
１５  ガス供給通路
１７  取り付けボルト
１８  治具部材固定ボルト
２０  複合レーザ光源
２１、２２  光ファイバ
２３  出射ユニット
２４  半導体レーザビーム
２５  ＹＡＧレーザビーム
３０  ガス供給源
３１  ガスノズル
３２  上方供給路
３３  下方供給路
１００  金属箔のレーザ溶接装置
Ａ  被溶接体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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