(57)【要約】電池１０は、一方の端部に開口縁部を有する筒部１２０、および、筒部の他方の端部を閉じる底部１３０を有する電池缶１００と、筒部に収容された電極体２００と、開口縁部１１０の開口を封口するように筒部に固定された封口部材３００と、を備える。封口部材３００は、開口縁部１１０の開口を覆う蓋部３３０を含む。筒部１２０の開口縁部１１０側の端部に第１係合部４０１が形成され、蓋部３３０の外周側の端部に第２係合部４０２が形成され、第１係合部４０１が有する第１の面と、第２係合部４０２が有する第２の面とが重なった状態で接合されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端部に開口縁部を有する筒部、および、前記筒部の他方の端部を閉じる底部を有する電池缶と、前記筒部に収容された電極体と、前記開口縁部の開口を封口するように前記筒部に固定された封口部材と、を備え、
前記封口部材は、前記開口を覆う蓋部を含み、
前記筒部の前記開口縁部側の前記端部に第１係合部が形成され、
前記蓋部の外周側の端部に第２係合部が形成され、
前記第１係合部が有する第１の面と、前記第２係合部が有する第２の面とが重なった状態で接合されている、電池。
【請求項２】
前記開口縁部が、前記筒部の軸方向に垂直な径方向において前記筒部の外側または内側に向かって屈曲して延びる第１部分を有し、
前記第１部分が、前記第１係合部を形成する、請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記蓋部の外周側の端部が、前記筒部の軸方向における前記底部側または前記開口縁部側に向かって屈曲して延びる第２部分を有し、
前記第２部分が、前記第２係合部を形成する、請求項１または２に記載の電池。
【請求項４】
前記蓋部の外周側の端部は、前記筒部の軸方向における前記底部側または前記開口縁部側に向かって屈曲して延びる第３部分と、前記第３部分から前記第３部分の屈曲方向と反対方向に屈曲して延びる第４部分と、を有し、
前記第４部分が、前記第２係合部を形成する、請求項１または２に記載の電池。
【請求項５】
前記第３部分は、前記筒部の内周面に沿って延びている、請求項４に記載の電池。
【請求項６】
前記蓋部に、前記電極体と対向する表面に立設されるとともに前記筒部の内周面に沿って延びるリブが設けられた、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池。
【請求項７】
前記第１の面および前記第２の面は、前記径方向および前記軸方向に対して斜めに傾いている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電池。
【請求項８】
前記第１の面は、前記筒部における外周面、内周面、または、端面である、請求項７に記載の電池。
【請求項９】
前記第２の面は、前記蓋部における前記底部側の表面、前記開口縁部側の表面、または、端面である、請求項７または８に記載の電池。
【請求項１０】
前記筒部の端面が、前記開口縁部の延出方向に垂直な面から傾斜しており、傾斜面が前記第１の面を形成し、および／または、前記蓋部の外周側の端面が、前記蓋部の外周側の端部の延出方向に垂直な面から傾斜しており、傾斜面が前記第２の面を形成している、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電池。
【請求項１１】
前記第１の面と前記第２の面のいずれか一方に、他方と重なることなく外部に露出した領域が存在する、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の電池。
【請求項１２】
前記筒部の前記開口縁部側の端部と、前記蓋部の外周側の端部とが、合金部により接合されており、
前記合金部が鉄とニッケルとを含み、前記合金部に含まれるニッケルの含有量が１．４質量％以上である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電池。
【請求項１３】
前記開口縁部の端面の全面が前記合金部で覆われている、請求項１２に記載の電池。
【請求項１４】
前記蓋部の外周側の端面の全面が前記合金部で覆われているか、または、前記蓋部の外周側の端面の一部が前記合金部で覆われているとともに、前記蓋部の外周側の端面の残部が第１のニッケル層で覆われている、請求項１２または１３に記載の電池。
【請求項１５】
前記蓋部の外表面を構成する主面が、第２のニッケル層で覆われている、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の電池。
【請求項１６】
前記蓋部の外周側の端面の一部が、前記第１のニッケル層で覆われ、
前記蓋部の外表面を構成する主面が、第２のニッケル層で覆われ、
前記第１のニッケル層の厚みは、前記第２のニッケル層の厚みより厚い、請求項１４に記載の電池。
【請求項１７】
前記第２のニッケル層は、前記合金部と隣接する第１領域と、前記第１領域に隣接して前記合金部と反対側に位置する第２領域に形成され、
前記第１領域における前記第２のニッケル層の厚みが、前記第２領域における前記第２のニッケル層の厚みよりも厚い、請求項１５または１６に記載の電池。
【請求項１８】
前記合金部内において、前記開口縁部側よりも前記蓋部側でニッケルの濃度が高い、請求項１２〜１７のいずれか１項に記載の電池。
【請求項１９】
前記蓋部の外周側の端部は、前記筒部の軸方向において外方に向かって屈曲しており、
屈曲して外方に向かう突出壁の先端に前記合金部が形成されている、請求項１２〜１８のいずれか１項に記載の電池。
【請求項２０】
前記筒部は鉄またはその合金を含む、請求項１２〜１９のいずれか１項に記載の電池。
【請求項２１】
前記電池缶の軸方向における前記合金部の寸法は、前記電池缶の径方向における前記合金部の寸法より小さい、請求項１２〜２０のいずれか１項に記載の電池。
【請求項２２】
前記封口部材は、端子部をさらに有し、
前記蓋部は貫通孔を有し、前記端子部が、前記蓋部と絶縁された状態で前記貫通孔を塞いでいる、請求項１〜２１のいずれか１項に記載の電池。
【請求項２３】
前記電極体は、第１電極と第２電極とを有し、
前記第１電極は、前記端子部と電気的に接続し、
前記第２電極は、前記電池缶と電気的に接続した、
請求項２２に記載の電池。
【請求項２４】
一方の端部に開口縁部を有する筒部、および、前記筒部の他方の端部を閉じる底部を有する電池缶を準備する工程と、
前記開口縁部の開口を覆う蓋部を有する封口部材を準備する工程と、
前記封口部材を前記電池缶に溶接する溶接工程と、を有し、
前記電池缶は、前記開口縁部が屈曲しており、前記筒部の径方向に対して斜めに傾いた第１の面を前記開口縁部に有し、
前記蓋部は、前記筒部の軸方向に対して斜めに傾いた第２の面を、前記蓋部の外周側の端部に有し、
前記溶接工程は、前記開口縁を塞ぐように、前記封口部材を電極体が収容された前記電池缶に載置するとともに、前記筒部の前記第１の面を前記蓋部の前記第２の面に押圧しながら重ね合わせて、溶接により接合する工程である、電池の製造方法。
【請求項２５】
前記電池缶を準備する工程において、前記筒部の側周面および前記底部の表面にニッケル層が形成され、前記開口縁部の端面にニッケル層が形成されていない電池缶を準備し、
金属の前記蓋部の少なくとも外周側の端面にニッケル層が形成されており、
前記ニッケル層の厚みが３μｍ以上であり、
前記溶接工程において、前記ニッケル層が形成された前記蓋部の端部と、ニッケルを含まない前記開口縁部の端部とを溶融させて合金部を形成する、請求項２４に記載の電池の製造方法。
【請求項２６】
前記筒部は鉄またはその合金を含み、
前記電池缶を準備する工程において、前記開口縁部の端面には鉄層または鉄合金層が露出している、請求項２５に記載の電池の製造方法。
【請求項２７】
前記溶接工程において、前記開口縁部の端面の全面に前記合金部を形成する、請求項２５または２６に記載の電池の製造方法。
【請求項２８】
前記封口部材は端子部をさらに有し、
前記蓋部は貫通孔を有し、前記端子部が、前記蓋部と絶縁された状態で前記貫通孔を塞いでいる、請求項２４〜２７のいずれか１項に記載の電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電極体を電池缶に収容後、電池缶の開口を封口する方法としては、特許文献１に示すように、電池ケース（電池缶）の開口付近を内側に縮径して環状の溝を形成後、溝部の上段部上にガスケットおよび封口板を載置し、電池ケースの開口端部をガスケットを介して封口板にかしめてかしめ部を形成する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１０５９３３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、上記溝部およびかしめ部を有する電池は、溝部の上に封口部材が載置され、封口部材の上にガスケットを介してかしめ部が形成されるため、封口板近傍の電池の高さ方向における寸法が大きくなり易い。そのため、電池としてエネルギー密度を高めるのに限界がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一局面は、一方の端部に開口縁部を有する筒部、および、前記筒部の他方の端部を閉じる底部を有する電池缶と、前記筒部に収容された電極体と、前記開口縁部の開口を封口するように前記筒部に固定された封口部材と、を備え、前記封口部材は、前記開口を覆う蓋部を含み、前記筒部の前記開口縁部側の前記端部に第１係合部が形成され、前記蓋部の外周側の端部に第２係合部が形成され、前記第１係合部が有する第１の面と、前記第２係合部が有する第２の面とが重なった状態で接合されている、電池に関する。【０００６】
本発明の別の局面は、一方の端部に開口縁部を有する筒部、および、前記筒部の他方の端部を閉じる底部を有する電池缶を準備する工程と、前記開口縁部の開口の少なくとも一部を覆う蓋部を有する封口部材を準備する工程と、前記封口部材を前記電池缶に溶接する溶接工程と、を有し、前記電池缶は、前記開口縁部が屈曲しており、前記筒部の径方向に対して斜めに傾いた第１の面を前記開口縁部に有し、前記蓋部は、前記筒部の軸方向に対して斜めに傾いた第２の面を、前記蓋部の外周側の端部に有し、前記溶接工程は、前記開口縁を塞ぐように、前記封口部材を電極体が収容された前記電池缶に載置するとともに、前記筒部の前記第１の面を前記蓋部の前記第２の面に押圧しながら重ね合わせて、溶接により接合する工程である、電池の製造方法に関する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、エネルギー密度が高い電池を容易に実現できる。
本発明の新規な特徴を添付の請求の範囲に記述するが、本発明は、構成および内容の両方に関し、本発明の他の目的および特徴と併せ、図面を照合した以下の詳細な説明によりさらによく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】本発明の実施形態に係る電池において、蓋部と開口縁部の接合方法の例を示す模式図である。
【図１Ｂ】本発明の実施形態に係る電池において、蓋部と開口縁部の接合方法の例を示す模式図である。
【図１Ｃ】本発明の実施形態に係る電池において、蓋部と開口縁部の接合方法の例を示す模式図である。
【図１Ｄ】本発明の実施形態に係る電池において、蓋部と開口縁部の接合方法の例を示す模式図である。
【図１Ｅ】本発明の実施形態に係る電池において、蓋部と開口縁部の接合方法の例を示す模式図である。
【図１Ｆ】本発明の実施形態に係る電池において、蓋部と開口縁部の接合方法の例を示す模式図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態に係る電池において、蓋部と開口縁部の接合方法の他の例を示す模式図である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態に係る電池において、蓋部と開口縁部の接合方法の他の例を示す模式図である。
【図２Ｃ】本発明の実施形態に係る電池において、蓋部と開口縁部の接合方法の他の例を示す模式図である。
【図２Ｄ】本発明の実施形態に係る電池において、蓋部と開口縁部の接合方法の他の例を示す模式図である。
【図２Ｅ】本発明の実施形態に係る電池において、蓋部と開口縁部の接合方法の他の例を示す模式図である。
【図２Ｆ】本発明の実施形態に係る電池において、蓋部と開口縁部の接合方法の他の例を示す模式図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態に係る電池において、蓋部と開口縁部の接合方法のさらに他の例を示す模式図である。
【図３Ｂ】本発明の実施形態に係る電池において、蓋部と開口縁部の接合方法のさらに他の例を示す模式図である。
【図３Ｃ】本発明の実施形態に係る電池において、蓋部と開口縁部の接合方法のさらに他の例を示す模式図である。
【図３Ｄ】本発明の実施形態に係る電池において、蓋部と開口縁部の接合方法のさらに他の例を示す模式図である。
【図３Ｅ】本発明の実施形態に係る電池において、蓋部と開口縁部の接合方法のさらに他の例を示す模式図である。
【図３Ｆ】本発明の実施形態に係る電池において、蓋部と開口縁部の接合方法のさらに他の例を示す模式図である。
【図３Ｇ】本発明の実施形態に係る電池において、蓋部と開口縁部の接合方法のさらに他の例を示す模式図である。
【図３Ｈ】本発明の実施形態に係る電池において、蓋部と開口縁部の接合方法のさらに他の例を示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る電池の縦断面模式図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る電池の縦断面模式図である。
【図６】同電池において、蓋部と開口縁部の接合部分を拡大した縦断面模式図である。
【図７】同電池において、蓋部と開口縁部とを接合する前の状態を示す縦断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本実施形態に係る電池は、一方の端部に開口縁部を有する筒部、および、筒部の他方の端部を閉じる底部を有する電池缶と、筒部に収容された電極体と、開口縁部の開口を封口するように筒部に固定された封口部材と、を備える。封口部材は、開口を覆う蓋部を含む。
【００１０】
ここで、筒部の両方の端部が向かい合う方向を軸方向とする。また、便宜上、開口縁部から底部に向かう方向を下方向とし、底部から開口縁部に向かう方向を上方向とする。つまり、電池缶を底部が下になるように直立させたときの筒部の軸方向の向きに基づいて、電池の上下方向が定義されるものとする。軸方向に垂直な方向は、横方向あるいは径方向と呼ぶ場合がある。
【００１１】
筒部の開口縁部側の端部には第１係合部が形成されている。一方、蓋部の外周側の端部には第２係合部が形成されている。そして、第１係合部が有する第１の面と、第２係合部が有する第２の面とが重なった状態で接合されている。
【００１２】
接合は、例えば、溶接により行うことができる。溶接により、電池缶内が密封されるとともに、蓋部が電池缶に強固に固定され得る。この場合、従来の環状溝（縮径部ともいう）および開口縁部に形成されるかしめ部を設ける必要がないため、電極体と封口部材との距離を短くすることができる。例えば、電極体を端子部とより近接して配置する、あるいは、端子部に近接する位置まで電極体の高さを高めることが可能となる。よって、電池のエネルギー密度を高めることができる。
【００１３】
しかしながら、溶接により開口縁部を封口する場合、溶接不良が発生しないように、開口縁部と、蓋部の外周側の端部との間の隙間をなくすことが求められる。このため、電池缶の封口においては、開口縁部と蓋部の外周側端部を周方向において略同一形状に加工することが求められ、高い加工精度が必要であった。
【００１４】
これに対し、本実施形態の電池では、第１係合部における第１の面と第２係合部における第２の面とが重ねられて、溶接により接合され得る。すなわち、第１の面と第２の面とは面接触した状態で溶接されており、これにより開口縁部と蓋部の外周側端部との間に隙間が発生し難くなるとともに、接合強度を高めることができる。例えば、第２係合部を第１係合部に押圧することにより、周方向の隙間が低減され、第１の面と第２の面とが面接触し得る。
【００１５】
第１係合部の一態様として、開口縁部が、径方向において筒部の外側または内側に向かって屈曲して延びる第１部分を有していてもよい。この場合、第１部分が、第１係合部を形成し得る。
なお、「屈曲して延びる」とは、折れ曲がって延びる場合に限られるものではなく、屈曲後の延出部分が曲線形状であり、連続的に延出方向が変化する場合（すなわち、湾曲して延びる場合）を含むものとする。これは、後述の第２〜第４部分についても同様とする。
【００１６】
ここで、筒部の軸方向であって、底部から開口縁部に向かう方向をＺ方向とする。また、軸方向に垂直な方向（径方向）であって、筒部の軸から外周に向かう方向をｒ方向とする。
開口縁部の第１部分が、径方向において筒部の外側または内側に向かって屈曲して延びるとは、筒部の所定部分の延出方向（例えば、筒部の軸方向）を表す単位ベクトルをＶ０とし、当該所定部分から屈曲して延びる第１部分の延出方向を表す単位ベクトルをＶ１とするとき、Ｖ１のｒ方向の成分が、Ｖ０のｒ方向の成分から変化していることをいう。この場合に、Ｖ１のｒ方向の成分がＶ０のｒ方向の成分から減少する場合、開口縁部は径方向の内側に向かって屈曲し、増加する場合、開口縁部は径方向の外側に向かって屈曲している。言い換えれば、開口縁部が屈曲して延びるとは、筒部の軸方向に延びる仮想直線から、径方向に離間するように延びていることを意味する。
【００１７】
また、第２係合部の一態様として、蓋部の外周側の端部が、軸方向における底部側または開口縁部側に向かって屈曲して延びる第２部分を有していてもよい。この場合、第２部分が、第２係合部を形成し得る。
ここで、蓋部の第２部分が、軸方向における底部側または開口縁側に向かって屈曲して延びるとは、蓋部の所定部分の延出方向（例えば、筒部の軸に対して垂直な方向）を表す単位ベクトルをＷ０とし、当該所定部分から屈曲して延びる第２部分の延出方向を表す単位ベクトルをＷ１とするとき、Ｗ１のＺ方向の成分が、Ｗ０のＺ方向の成分から変化していることをいう。この場合に、Ｗ１のＺ方向の成分がＷ０のＺ方向の成分から減少する場合、蓋部の外周側の端部は、底部側に向かって屈曲し、増加する場合、開口縁部側に向かって屈曲している。これは、後述の第３および第４部分についても同様とする。言い換えれば、蓋部が屈曲して延びるとは、筒部の軸に垂直な方向に延びる仮想直線から、軸方向に離間するように延びていることを意味する。
【００１８】
筒部（開口縁部）に屈曲した延出部分（第１部分）が設けられていることで、筒部は軸方向の力に対して（バネのように）たわみ易くなっている。このため、押圧しない状態では、周方向の一部において、第１係合部と第２係合部の間に僅かな隙間が介在する場合であっても、押圧により筒部および蓋部の外周側端部が適度に変形し、第１の面と第２の面との間の隙間が低減された状態で第１係合部と第２係合部とが接触し得る。よって、この状態で開口縁部と蓋部の外周側端部とを溶接することにより、溶接不良が低減される。第１部分に対応して、第１の面と第２の面とが重なるように、蓋部には第２部分が設けられ得る。
【００１９】
蓋部の外周側の端部は、筒部の軸方向における底部側または開口縁側に向かって屈曲して延びる第３部分と、第３部分から第３部分の屈曲方向と反対方向に屈曲して延びる第４部分と、を有していてもよい。この場合、第４部分が、第２係合部を形成し得る。第３部分と第４部分の屈曲方向が反対であるとは、第３部分が底部側に向かって屈曲して延びている場合、第４部分は開口部側に向かって屈曲して延びているか、または、第３部分が開口縁部側に向かって屈曲して延びている場合、第４部分は底部側に向かって屈曲して延びていることを意味する。したがって、第３部分および第４部分が設けられた蓋部は、外周方向に向かってジグザグに屈曲している。蓋部は、外周方向に向かってジグザグに屈曲していてもよく、クランク形状に屈曲してもよい。
【００２０】
なお、少なくとも第３部分を有した蓋部では、第３部分が、第２係合部を形成していてもよい。換言すると、上述の第２部分を有する蓋部が、第２部分の端部側でさらに屈曲し、第２部分の屈曲方向から異なる方向に延びていてもよい。
【００２１】
第３部分は、筒部の内周面に沿って延びていてもよい。これにより、蓋部の径方向の位置ずれが抑制され、蓋部と筒部との接合部の断面形状のばらつきを最小限に抑えることができる。よって、接合強度の不均一性が抑制される。
【００２２】
また、第３部分を設ける代わりに、電極体と対向する表面に立設されるとともに筒部の内周面に沿って延びるリブを、蓋部に設けてもよい。リブにより、第３部分を筒部の内周面に沿って延ばすのと同様の効果を得ることができる。
【００２３】
第１係合部の第１の面、および、第２係合部の第２の面は、径方向および軸方向に対して斜めに傾いていてもよい。傾斜した第１の面は、筒部における外周面、内周面、または、端面であり得る。傾斜した第２の面は、蓋部における底部側の表面（内表面あるいは下面）、蓋部における開口縁部側の表面（外表面）、または、端面であり得る。第１の面が筒部の端面である場合、第２の面は蓋部における底部側の表面であってもよい。第２の面が蓋部の端面である場合、第１の面は、筒部における内周面であってもよい。
【００２４】
筒部の端面が開口縁部の延出方向に垂直な面から傾斜し、傾斜面が第１の面を形成していてもよい。または、蓋部の外周側の端面が、蓋部の外周側の端部の延出方向に垂直な面から傾斜し、傾斜面が第２の面を形成していてもよい。すなわち、筒部の端面および／または蓋部の外周側の端面は、金属板を斜めに切断して、および／または、切断面が斜めになるように加工して得られた、金属板の端面であってもよい。
【００２５】
溶接の方法は特に限定されず、蓋部および電池缶の材質に応じて適宜選択すればよい。溶接方法としては、例えば、レーザ溶接、抵抗溶接、摩擦攪拌接合、ろう接等が挙げられる。
【００２６】
第１の面と前記第２の面のいずれか一方に、他方と重なることなく外部に露出した領域が存在していてもよい。これにより、熱伝導によるレーザ溶接を行い易い。
【００２７】
封口部材には、端子部が設けられている。端子部は、電極体の一方の電極（第１電極）と電気的に接続され得る。また、電池缶は、電極体の他方の電極（第２電極）と電気的に接続され得る。例えば、蓋部は金属であり、貫通孔を有する。この場合、端子部は、蓋部と絶縁された状態で貫通孔を塞いでいる。端子部と蓋部との間の絶縁および封止は、ガスケットを介することにより行ってもよいし、端子部と蓋部との当接部分に絶縁剤を塗布する、あるいは、両部材のうち一方の部材の表面を絶縁加工することにより行ってもよい。
【００２８】
蓋部は、合金部を介して電池缶の筒部と電気的に接続されている。これにより、蓋部は電極体の第２電極と電気的に接続され得る。したがって、電池缶と接続する外部端子の電圧を電池の上側（端子部側）から、特に蓋部の天板部分から取り出すことが可能になる。
【００２９】
通常の電池において、端子部は電池の第１電極（例えば、正極）の外部端子として機能し、電池缶は第２電極（例えば、負極）の外部端子として機能する。各外部端子に外部リード線をそれぞれ接続する場合、一方の外部リード線は電池の上面から導出され、他方の外部リード線は電池の下面から導出される。この場合、電池の上下方向に配線のための空間が必要となる。
【００３０】
これに対して、本実施形態の電池では、蓋部を、電池缶に接続する第２電極の外部端子として機能させることができる。そのため、第１電極および第２電極をともに、電池の上側（端子部側）から集電することができる。よって、各外部端子に接続するリードを配線するための空間（配線空間）は、端子部側に存在すればよく、配線空間は省スペース化される。
【００３１】
本実施形態に係る電池の製造方法は、例えば、（ｉ）一方の端部に開口縁部を有する筒部、および、筒部の他方の端部を閉じる底部を有する電池缶を準備する工程と、（ｉｉ）開口縁部の開口を覆う蓋部を有する封口部材を準備する工程と、（ｉｉｉ）封口部材を電池缶に溶接する溶接工程と、を有する。このとき、工程（ｉ）で準備される電池缶は、開口縁部が屈曲しており、筒部の径方向に対して斜めに傾いた第１の面を開口縁部に有する。工程（ｉｉ）で準備される蓋部は、筒部の軸方向に対して斜めに傾いた第２の面を、蓋部の外周側の端部に有する。上記（ｉｉｉ）溶接工程は、開口縁を塞ぐように、封口部材を電極体が収容された電池缶に載置するとともに、筒部の第１の面を蓋部の前記第２の面に押圧しながら重ね合わせて、溶接により接合する工程であり得る。
【００３２】
以下、本発明の実施形態に係る電池について、図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。
【００３３】
［第１実施形態］
図１〜図３は、本実施形態に係る電池において、蓋部３３０を筒部１２０の開口縁部１１０に溶接により接合する方法の例を示す模式図である。図１（図１Ａ〜図１Ｆ）は、開口縁部１１０の端部を径方向の外側に向かって屈曲させた例である。図２（図２Ａ〜図２Ｆ）は、開口縁部１１０の端部を径方向の内側に向かって屈曲させた例である。図３（図３Ａ〜図３Ｈ）は、開口縁部１１０が屈曲部を有さないストレート形状の例である。
【００３４】
図１〜図３に示す各例において、開口縁部１１０の端部に、第１係合部４０１が形成されている。蓋部３３０の外周側の端部に、第２係合部４０２が形成されている。第１係合部４０１は、第１の面Ｓ１を有し、第２係合部４０２は、第２の面Ｓ２を有する。第１の面Ｓ１と第２の面Ｓ２とは、溶接時において、蓋部３３０が筒部１２０に押圧されることで、面接触する。
【００３５】
図１Ａ〜図１Ｆでは、開口縁部１１０は、その端部において、径方向の外側に向かって屈曲して延びる第１部分４１１を有している。第１部分４１１により、第１係合部４０１が形成されている。図１Ａ〜図１Ｆでは、第１の面Ｓ１は、筒部における内周面の一部であり、軸方向および径方向に対して斜めに傾いている。第１の面Ｓ１に対応して、第２の面Ｓ２も軸方向および径方向に対して斜めに傾いている。
【００３６】
図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｄおよび図１Ｅでは、第２の面Ｓ２は、蓋部の底部側の表面（下面）の一部である。図１Ｃでは、第２の面Ｓ２は、蓋部の端面であり、蓋部の端面が蓋部の外周側端部の延出方向（径方向）に垂直な面から傾斜している。これにより第２の面Ｓ２は軸方向および径方向に対して斜めに傾いている。図１Ｆでは、第２の面Ｓ２は、蓋部の屈曲した外表面（上面）の一部である。
【００３７】
図１Ａ、図１Ｄおよび図１Ｅでは、蓋部３３０の外周側の端部は、筒部の軸方向における開口縁部側に向かって屈曲して延びる第２部分４１２を有する。第２部分４１２により、第２係合部４０２が形成されている。
【００３８】
図１Ｂでは、蓋部３３０の外周側の端部は、筒部の軸方向における底部側に向かって屈曲して延びる第３部分４１３と、第３部分４１３から第３部分の屈曲方向と反対方向に屈曲して延びる第４部分４１４と、を有する。言い換えれば、蓋部３３０の端部は蓋部３３０の下面側で折り返えされて第４部分４１４が形成されている。第４部分４１４により、第２係合部４０２が形成されている。図１Ｂの構成では、電池缶１００内の空間を広げることが可能である。
【００３９】
図１Ｆでは、蓋部３３０の外周側の端部は、筒部の軸方向における底部側に向かって屈曲して延びた後、さらに径方向の内側に向かって屈曲して延びて、蓋部の屈曲した端部である第５部分４１５の外表面が開口縁部１１０の内周面の一部である第１の面Ｓ１と接触する。すなわち、第５部分４１５により、第２係合部４０２が形成されている。
【００４０】
図１Ｅでは、第２の面Ｓ２の外周側の一部領域は、溶接時においても第１の面Ｓ１と重なることなく、外部に露出している。一方、図１Ｆでは、第１の面Ｓ１の外周側の一部領域は、溶接時においても第２の面Ｓ２と重なることなく、外部に露出している。
【００４１】
図１Ａ〜図１Ｆにおいて、蓋部３３０は、溶接により筒部１２０の開口縁部１１０と接合され得る。溶接は、レーザ溶接を用いることができる。レーザ溶接を行う場合、図１Ａ〜図１Ｄの例では、斜め上方向からレーザ光を照射することで、突き合わせ溶接が可能である。また、上方からレーザ光を照射することで、突き合わせ溶接および重ね合わせ溶接が可能である。図１Ｅでは、横方向からレーザ光を照射することで、例えば突き合わせ溶接および重ね合わせ溶接が可能である。図１Ｆでは、上方からレーザ光を照射することで、例えば突き合わせ溶接が可能である。
【００４２】
図２Ａ〜図２Ｆでは、開口縁部１１０は、その端部において、径方向の内側に向かって屈曲して延びる第１部分４１１を有している。第１部分４１１により、第１係合部４０１が形成されている。図２Ａ〜図２Ｅの例では、第１の面Ｓ１は、筒部の端面である。図２Ｆの例では、第１の面Ｓ１は、開口縁部１１０の第１部分４１１の外周面である。第１の面Ｓ１は、開口縁部１１０の端部が屈曲していることにより、軸方向および径方向に対して斜めに傾いている。第１の面Ｓ１に対応して、第２の面Ｓ２も軸方向および径方向に対して斜めに傾いている。
【００４３】
図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｄ〜図２Ｆでは、第２の面Ｓ２は、蓋部の底部側の内表面（下面）である。図２Ｃでは、第２の面Ｓ２は、蓋部の端面であり、蓋部の端面が蓋部の外周側端部の延出方向（径方向）に垂直な面から傾斜している。これにより第２の面Ｓ２は軸方向および径方向に対して斜めに傾いている。
【００４４】
図２Ａ、図２Ｄおよび図２Ｅでは、蓋部３３０の端部は、筒部の軸方向における開口縁部側に向かって屈曲して延びる第２部分４１２を有する。第２部分４１２により、第２係合部４０２が形成されている。
【００４５】
図２Ｂの例では、蓋部３３０の端部は、筒部の軸方向における底部側に向かって屈曲して延びる第３部分４１３と、第３部分４１３から第３部分の屈曲方向と反対方向に屈曲して延びる第４部分４１４と、を有する。第４部分４１４により、第２係合部４０２が形成されている。図２Ｂの構成では、図２Ｅなどの構成と比べて電池缶１００内の空間を広げることが可能である。
【００４６】
図２Ｆでは、蓋部３３０の端部は、筒部の軸方向における開口縁部側（電池の上方）に向かって屈曲して延びる第３部分４１３と、第３部分４１３から第３部分の屈曲方向と反対方向に屈曲して延びる第４部分４１４と、を有する。第４部分４１４により、第２係合部４０２が形成されている。この構成により、蓋部と開口縁部とが重なる領域を広げることが容易となり、電池の径方向の寸法を大型化させずに、蓋部を開口縁部へ安定して係合させることができる。
【００４７】
図２Ｅでは、第２の面Ｓ２の外周側の一部領域は、溶接時においても第１の面Ｓ１と重なることなく、外部に露出している。一方、図２Ｆでは、第１の面Ｓ１の外周側の一部領域は、溶接時においても第２の面Ｓ２と重なることなく、外部に露出している。
【００４８】
図２Ａ〜図２Ｆにおいて、蓋部３３０は、溶接により筒部１２０の開口縁部１１０と接合され得る。溶接は、レーザ溶接を用いることができる。レーザ溶接を行う場合、図２Ａ〜図２Ｄでは、斜め上方向からレーザ光を照射することで、突き合わせ溶接が可能である。また、上方からレーザ光を照射することで、突き合わせ溶接および重ね合わせ溶接が可能である。
【００４９】
図２Ｅでは、例えば横方向からレーザ光を照射することで、突き合わせ溶接が可能である。図２Ｆでは、例えば横方向からレーザ光を照射することで、突き合わせ溶接および重ね合わせ溶接が可能である。
【００５０】
図３Ａ〜図３Ｈの例では、第１の面Ｓ１は、筒部の端面である。ただし、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｆおよび図３Ｇでは、筒部の端面が開口縁部の延出方向（軸方向）に垂直な面から傾斜しており、これにより第１の面Ｓ１は軸方向および径方向に対して斜めに傾いている。第１の面Ｓ１に対応して、第２の面Ｓ２も軸方向および径方向に対して斜めに傾いている。
【００５１】
図３Ａ、図３Ｃ〜図３Ｅ、図３Ｇ、図３Ｈの例では、第２の面Ｓ２は、蓋部の底部側の表面（内表面）である。図３Ｂおよび図３Ｆの例では、第２の面Ｓ２は、蓋部の端面であり、蓋部の端面が蓋部の外周側端部の延出方向（径方向）に垂直な面から傾斜している。これにより第２の面Ｓ２は軸方向および径方向に対して斜めに傾いている。
【００５２】
図３Ａ〜図３Ｄでは、蓋部３３０の端部は、筒部の軸方向における開口縁部側（電池の上方）に向かって屈曲して延びる第３部分４１３と、第３部分４１３から第３部分の屈曲方向と反対方向に屈曲して延びる第４部分４１４と、を有する。第４部分４１４により、第２係合部４０２が形成されている。第３部分４１３は、筒部１２０の内周面に沿って延び、第４部分４１４は、第３部分４１３から筒部の径方向において外方に延びている。言い換えれば、図３Ａ〜図３Ｄにおいて蓋部３３０の端部にクランク部が形成されているといえる。
【００５３】
図３Ｅ〜図３Ｈでは、蓋部３３０における電極体（図示せず）との対向面にリブ４０３が設けられている。リブ４０３は、蓋部３３０の筒部の内周面に沿って、蓋部から電極体に向かって延びている。図３Ｇでは、蓋部の端部は、筒部の軸方向における開口縁部側（電池の上方）に向かって屈曲して延びる第２部分４１２を有し、第２部分４１２により第２係合部４０２が形成されている。
【００５４】
図３Ｃ、図３Ｄ、図３Ｇおよび図３Ｈでは、第１の面Ｓ１の外周側の一部領域は、溶接時においても第２の面Ｓ２と重なることなく、外部に露出している。
【００５５】
図３Ａ〜図３Ｈにおいて、蓋部３３０は、溶接により筒部１２０の開口縁部１１０と接合され得る。溶接は、レーザ溶接を用いることができる。レーザ溶接を行う場合、図３Ａおよび図３Ｅの例では、上方からレーザ光を照射することで、重ね合わせ溶接が可能である。図３Ｂ〜図３Ｄ、図３Ｆ〜図３Ｈの例では、例えば、重ね合わせ溶接および突き合わせ溶接、のいずれも可能である。
【００５６】
なお、図３Ａ〜図３Ｈでは、蓋部において、筒部の内周面と対向する部分（すなわち、第３部分４１３またはリブ４０３の外周面）に絶縁材から構成されたＯリングを配してもよい。これにより、蓋部を開口縁部へ挿入する際に、蓋部が擦れて金属塵が電池缶内へ入ることを抑制できる。
また、図１〜図３では、蓋部と開口縁部との当接状態を抜粋して説明するため、図面上では、蓋部と筒部しか図示していない。しかし、図１〜図３に開示した構成においても後述する端子部やガスケットなどの封口部材の構成は、当然適用される。
【００５７】
図４は、本実施形態に係る電池１０の縦断面模式図である。なお、図４では、電池の筒部、特に開口縁部１１０近傍の状態が強調して描かれている。端子部３１０、ガスケット３２０、蓋部３３０等の構成部材の各要素間の寸法比は、実際の寸法比と一致しない場合がある。
【００５８】
電池１０は、円筒型を有し、円筒型の有底の電池缶１００と、缶内に収容された円筒型の電極体２００と、電池缶１００の開口を封口する封口部材３００とを具備する。電池缶１００は、電極体２００を収容する筒部１２０と、底部１３０と、を有する。筒部１２０は、その一方の端部に開口縁部１１０を有し、他方の端部は底部１３０によって閉じられている。筒部１２０は、開口縁部１１０と、電極体を収容する収容部１５０とを含む。開口縁部１１０の開口は、封口部材３００により閉じられている。
【００５９】
封口部材３００は、端子部３１０と、ガスケット３２０と、蓋部３３０と、を有する。蓋部３３０は、電池缶１００の開口縁部１１０と、接合部４２０を介して接続している。
接合部４２０は、上述の図１〜図３に示した通り、開口縁部１１０と蓋部３３０の端部同士を重ね、例えばレーザ溶接を行うことにより、形成され得る。図４において、開口縁部１１０、および、蓋部３３０の外周側端部は、図１Ｃに類似した態様であり、径方向の内側に向かって屈曲して延びる第１部分４１１の内周面（第１の表面）と、蓋部３３０の端面（第２の表面）とが、軸方向および径方向に対して斜めに傾いた状態で面接触している。
【００６０】
端子部３１０は、例えば円盤状であり、防爆機能を有していてもよい。具体的には、端子部３１０は、構造的強度を確保するための厚肉の周縁部３１１および中央領域３１２と、防爆機能を発揮する薄肉部３１３とを具備する。薄肉部３１３は、周縁部３１１と中央領域３１２との間の領域に設けられる。中央領域３１２の内側面には、電極体２００を構成する正極または負極から導出されたリード線２１０の端部が接続されている。よって、端子部３１０は一方の端子機能を有する。
【００６１】
電池缶１００の内圧が上昇すると、端子部３１０が外方に向けて盛り上がり、例えば周縁部３１１と薄肉部３１３との境界部に張力による応力が集中し、その境界部から破断が生じる。その結果、電池缶１００の内圧が開放され、電池１０の安全性が確保される。なお、本発明の効果を奏するにあたって、防爆機能は必須ではない。
【００６２】
ガスケット３２０は、蓋部３３０と端子部３１０との間を封止する。ガスケット３２０は、例えば、端子部３１０の周縁部３１１の上方を覆う外側リング部３２１と、端子部３１０の周縁部３１１の下方を覆う内側リング部３２２と、外側リング部と内側リング部とを繋ぐ中継リング部３２３とを有する。例えば、ガスケット３２０の外側リング部３２１、内側リング部３２２および中継リング部３２３は一体化された成型体である。
【００６３】
端子部３１０と、ガスケット３２０とは、相互に接合されていてもよい。例えば、端子部３１０とガスケット３２０とを一体成型することで、端子部３１０とガスケット３２０とが相互に接合された封口体が得られる。一体成型の方法としては、インサート成型を用いることができる。この場合、端子部３１０およびガスケット３２０の形状は限定されず、任意の形状に設計できる。また、端子部３１０とガスケット３２０とが一体成型されることで、端子部３１０とガスケット３２０とを一部品として取り扱うことができ、電池の製造が容易になる。
【００６４】
蓋部３３０は、例えばリング状の板、貫通孔と、貫通孔を覆う天板部分３３１を有する。貫通孔は、端子部３１０により塞がれている。蓋部３３０は、ガスケット３２０によって端子部３１０と電気的に絶縁されている。
【００６５】
蓋部３３０は導電性であり、電池缶１００と同じ極性を有する。よって、蓋部３３０には、端子部３１０とは極性が異なる他方の端子機能を持たせることができる。そのため、電池１０の両方の電極を、ともに封口部材３００の上面から集電することができる。例えば、蓋部３３０の天板部分３３１に第１外部リード線５０１を接続し、端子部３１０の中央領域３１２の外側面に第２外部リード線５０２を接続することができる。
【００６６】
蓋部３３０は、支持部３３４をさらに有していてもよい。支持部３３４は、蓋部の内表面（下面）から直立し、底部１３０に向かって軸方向に延在している。支持部３３４により、ガスケット３２０が、蓋部３３０と端子部３１０との間が封止された状態で、蓋部３３０に固定される。支持部３３４の立設箇所を軸方向から見たときの輪郭線は、例えば、ガスケット３２０の外縁に相似する形状である。ただし、輪郭線は必ずしも閉じた連続的な曲線である必要はなく、支持部３３４が設けられない領域を周方向の一部に有していてもよい。輪郭線は、ガスケット３２０の外周面の周方向において断続的であってもよい。
【００６７】
ガスケット３２０の外径は、無負荷状態において、支持部３３４の内径よりも大きくしてもよい。この場合、圧入により、ガスケット３２０の側壁部が支持部３３４に密着して、蓋部３３０と端子部３１０との間を封止することができる。
【００６８】
支持部３３４は、底部１３０に向かって軸方向に延びた後、さらにガスケット３２０の内側リング部３２２に沿うように屈曲し、端子部３１０の中央領域３１２に向かうように内側に延びている。これにより、蓋部３３０と端子部３１０との間の封止性をより高めることができる。支持部３３４が屈曲して延びる部分は、直立した支持部３３４の一部を内周側にかしめて、屈曲させることで形成され得る。屈曲して延びる部分は、支持部３３４の全周に形成されている必要はなく、周方向に沿って間欠的に形成されていてもよい。
【００６９】
支持部３３４の立設位置より外周側に、第２のガスケット３５０が配されていてもよい。第２のガスケット３５０は、蓋部３３０と、電極体２００を開口縁部１１０および支持部３３４から絶縁する上部絶縁板との間に挟持され得る。第２のガスケット３５０は、上部絶縁板を介して（または、直接）電極体２００と当接することにより、電極体２００が電池缶１００内で変位することを抑制する。これにより、電極体２００と電気的に接続するリード線に機械的ストレスが加わることを抑制し、あるいは電極体２００が電池缶１００や封口部材３００と衝突して、電極体２００内の電極やセパレータが変形することが抑制される。
【００７０】
［第２実施形態］
筒部の開口縁部側の端部と、蓋部の外周側の端部とが、鉄とニッケルとを含む合金部により接合されていてもよい。この場合において、合金部に含まれるニッケルの含有量は１．４質量％以上であってもよい。
【００７１】
本実施形態に係る電池は、一方の端部に開口縁部を有する筒部、および、筒部の他方の端部を閉じる底部を有する電池缶と、筒部に収容された電極体と、開口縁部の開口を封口するように筒部に固定された封口部材と、を備える。封口部材は、開口縁部の上記開口のを覆う蓋部を含む。
【００７２】
筒部の開口縁部側の端部と、蓋部の外周側の端部とは、合金部により接合されている。接合は、例えば、溶接により行うことができる。溶接により、電池缶内が密封されるとともに、蓋部が電池缶に強固に固定され得る。蓋部は、合金部を介して電池缶の筒部と電気的に接続されている。これにより、蓋部は電極体の他方の電極と電気的に接続され得る。
【００７３】
しかしながら、溶接により合金部を形成し、筒部の開口縁部と蓋部とを封止する場合、合金部に錆が発生することで密閉性が低下し、封止耐圧が低下して、通常の電池使用環境で漏液やガス漏れが発生する場合がある。このため、合金部における錆の発生を抑制することが、エネルギー密度が高い電池を実現する上で求められていた。
【００７４】
この問題の解決のため、本実施形態の電池では、合金部が鉄（Ｆｅ）とニッケル（Ｎｉ）とを含む。鉄とニッケルとを含む合金は、防錆性を有する。特に、合金部に含まれるＮｉの含有量を１．４質量％以上とした場合、封止耐圧の低下を抑制するのに必要な高い防錆特性が得られ、高エネルギー密度の電池を実現できる。より好ましくは、合金部に含まれるＮｉの含有量を３質量％以上としてもよい。この場合、封止耐圧の低下が一層抑制される。
【００７５】
電池缶（筒部）および蓋部は、例えば、鋼板またはステンレス鋼板などの鉄（Ｆｅ）を含む材料で構成され得る。電池缶（筒部）および蓋部は、鉄（Ｆｅ）のほか、鉄以外の元素を含んでいてもよい。鉄以外の元素は、例えば、炭素（Ｃ）、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌなどが挙げられる。電池缶（筒部）および／または蓋部は、鉄と鉄以外の元素との合金であってもよい。電池缶（筒部）および／または蓋部に占める鉄の割合は、５０質量％以上であってもよい。
【００７６】
溶接により合金部を形成する場合、合金部には、電池缶の筒部の開口縁部に含まれる元素と、蓋部の外周側の端部に含まれる元素の両方が含まれ得る。開口縁部および／または蓋部が鉄（Ｆｅ）を含む場合、開口縁部および／または蓋部のいずれか一方がニッケル（Ｎｉ）を含んでいれば、鉄とニッケルとを含む合金部が形成され得る。
【００７７】
ニッケルめっき処理を行い、表面にニッケル層を形成した電池缶を用いてもよい。これにより、防錆性能を高めることができる。ところが、ニッケルめっきされた電池缶は、通常、予めニッケルめっきされた鋼板を切断し、筒状に加工した後、開口側の筒部を切り揃えることで製造される。この場合、電池缶の開口縁部の端面には、ニッケルめっきされていない下地金属が露出している。この状態で開口縁部と蓋部の端部同士を溶接し、合金部を形成しても、開口縁部の端面には下地金属の鉄が露出し、Ｎｉが殆ど存在しないため、合金部に含まれるＮｉ含有量を１．４質量％以上に高めることは困難である。
製造後の電池缶に対して、開口縁部の端面を再度ニッケルめっきする処理を行ってから溶接することで、合金部に含まれるＮｉ含有量を１．４質量％以上に高めることも可能である。しかしながら、成形後の電池缶は単板に比べて形状が複雑であるため、むらを抑制しながらめっきをしようとすると製造工程数が増加する。加えて、封口部材と比べて、電池缶は体積が大きくなり易く、製造設備が大型化し易い。結果、製造コストが高くなり易い。
【００７８】
そこで、本実施形態では、合金部に含まれるＮｉ含有量を高める方法の一例として、蓋部の少なくとも外周側の端部にニッケル層を例えばめっきにより形成し、且つ、ニッケル層の厚みを厚く形成しておく。これにより、溶接時の高温によって蓋部の外周側端部のニッケル層に存在するＮｉが開口縁部側に拡散し、ＦｅとＮｉとを含む合金部が形成される。合金層のＮｉ含有量は、蓋部の外周側の端部に形成するニッケル層の厚みにより制御され、１．４質量％以上に高めることも容易である。なお、蓋部の端部を開口縁部の内周面と対向および当接させて溶接する場合、蓋部の上面（電池缶の底部から遠い面）において、外周縁部のニッケル層が内周側よりも厚く形成された状態で溶接してもよい。
溶接の方法は特に限定されず、蓋部および電池缶の材質に応じて適宜選択すればよい。溶接方法としては、例えば、レーザ溶接、抵抗溶接、摩擦攪拌接合等が挙げられる。
【００７９】
合金部は、開口縁部の端面の全面を覆っていてもよい。この場合、溶接前における開口縁部の端面は、合金部の形成により消失し、合金部と筒部との境界において、外部に露出しない新たな開口縁部の端面が形成されている。同様に、合金部は、蓋部の外周側端面の全面を覆っていてもよい。この場合、溶接前における蓋部の外周側端面は、合金部の形成により消失し、合金部と蓋部との境界において、外部に露出しない新たな端面が形成されている。
【００８０】
以下において、蓋部の外周側端面を覆うニッケル層を、第１のニッケル層と呼ぶ。溶接前において、蓋部の外周側端面に第１のニッケル層を形成する場合、溶接後において、蓋部の外周側端面の一部が合金部で覆われ、蓋部の外周側端面の残部が第１のニッケル層で覆われていてもよい。
【００８１】
蓋部の外表面を構成する主面がニッケルめっきされ、主面を覆うニッケル層が形成されていてもよい。以下において、蓋部の外表面を構成する主面を覆うニッケル層を、第２のニッケル層と呼ぶ。第１のニッケル層の少なくとも一部は、溶接工程により合金部に変化する。蓋部の外周側端面に第１のニッケル層が溶接後に残存している場合、第１のニッケル層の厚みは、第２のニッケル層の厚みより厚くてもよい。
【００８２】
蓋部の外周側端面に第１のニッケル層を形成し、蓋部の上記主面に第２のニッケル層を形成する場合、第２のニッケル層は、合金部と隣接する第１領域と、第１領域に隣接して合金部と反対側に位置する第２領域に形成され得る。このうち、第１領域に形成される第２のニッケル層は、合金部の形成後において残存する第１のニッケル層でもあってもよい。この場合、第１の主面側から見ると、第２のニッケル層の厚みは、第１領域において、第２領域よりも厚くなり得る。
【００８３】
また、合金部に含まれるＮｉは、第１のニッケル層から供給される。合金部は、第１のニッケル層のＮｉが開口縁部の端部側へと拡散することで形成されるものであるため、開口縁部側よりも蓋部側でＮｉの濃度が高く、合金部内でＮｉ濃度の分布を有し得る。
【００８４】
蓋部の外周側の端部は、筒部の軸方向において、外方（上方向）に向かって屈曲し、屈曲して外方（上方向）に向かう突出壁の先端に合金部が形成されていてもよい。接合面を上に向けることで、レーザ溶接が容易となる。また、溶接箇所を電極体から遠ざけることで、溶接時の溶接部に加わる熱が電極体および／または電解液に伝わり、電極体および／または電解液が劣化するのを抑制できる。
【００８５】
本実施形態に係る電池は、例えば、上述の電池缶を準備する工程（ｉ）において、筒部の側周面および底部の表面にニッケル層が形成され、開口縁部の端面にニッケル層が形成されていない電池缶を準備し、工程（ｉｉ）において、金属の蓋部の少なくとも外周側の端面にニッケル層が形成された封口部材を準備することで製造することができる。ニッケル層は、例えばめっきにより形成され得る。ニッケル層の厚みは３μｍ以上である。ニッケル層の厚みは７μｍ以上が好ましい。
【００８６】
そして、（ｉｉｉ）溶接工程において、ニッケル層が形成された蓋部の端部と、ニッケルを含まない開口縁部の端部とを溶融させる。これにより、少なくとも開口縁部の端面にニッケルを含む合金部を形成し、蓋部と開口縁部とを接合する。
【００８７】
筒部は鉄またはその合金を含み得る。その場合、電池缶を準備する工程（ｉ）において、開口縁部の端面には鉄層または鉄合金層が露出し得る。しかしながら、工程（ｉｉ）において、蓋部の外周側の端面にニッケル層が形成された封口部材を準備し、工程（ｉｉｉ）において、筒部と蓋部との端部同士を溶接して合金部を形成することによって、開口縁部の端面の全面を、ニッケルを含む合金部で覆うことができる。合金部に含まれるＮｉ含有量が１．４質量％以上となるように、ニッケル層の厚みを制御することで、防錆性に優れ、高エネルギー密度の電池が製造される。
【００８８】
ニッケル層を形成するためのめっき方法は、公知のものを使用すればよい。めっき法として、例えば、電解めっき、無電解めっき、スパッタリング等を用いることができる。
【００８９】
図５は、ニッケルを含む合金部を有する本実施形態に係る電池１１の縦断面模式図である。図６は、電池１１における蓋部と開口縁部の接合部分を拡大した模式的な断面図である。図７は、蓋部と開口縁部とを接合する前の状態を示す模式図である。なお、図５では、電池の筒部、特に開口縁部１１０近傍の状態が強調して描かれている。端子部３１０、ガスケット３２０、蓋部３３０等の構成部材の各要素間の寸法比は、実際の寸法比と一致しない場合がある。
【００９０】
電池１１は、電池１０と同様、円筒型を有し、円筒型の有底の電池缶１００と、電池缶１００内に収容された円筒型の電極体２００と、電池缶１００の開口を封口する封口部材３００とを具備する。電池缶１００は、電極体２００を収容する筒部１２０と、底部１３０と、を有する。筒部１２０は、その一方の端部に開口縁部１１０を有し、他方の端部は底部１３０によって閉じられている。筒部１２０は、開口縁部１１０と、電極体を収容する収容部１５０とを含む。開口縁部１１０の開口は、封口部材３００により閉じられている。
【００９１】
封口部材３００は、端子部３１０と、ガスケット３２０と、蓋部３３０と、を有する。蓋部３３０は、電池缶１００の開口縁部１１０と、合金部４２１を介して接続している。
【００９２】
図７において、開口縁部１１０と蓋部３３０の端部同士を重ね、例えばレーザ溶接を行うことにより、図６に示す合金部４２１が形成され得る。図６において、蓋部３３０の外表面Ｓ３および内表面Ｓ４は、いずれもニッケル層（第２のニッケル層）４２２で覆われている。
【００９３】
溶接前の状態では、図７に示すように、電池缶１００の内表面および外表面がニッケルめっきされ、電池缶の内表面および外表面がニッケル層４２４で覆われている。しかしながら、開口縁部１１０の端面１１０Ｔはニッケル層４２４で覆われておらず、鉄を含む下地金属層４２５が露出している。一方、蓋部３３０の外周側端面３３０Ｔはニッケルめっきされ、外周側端面３３０Ｔがニッケル層（第１のニッケル層）４２３で覆われている。
【００９４】
溶接により、合金部４２１が形成されると、開口縁部１１０の端面１１０Ｔの少なくとも一部、および、蓋部３３０の端面３３０Ｔの少なくとも一部が消失する。このとき、合金部４２１と筒部１２０との境界面が、開口縁部１１０の新たな端面となり、合金部４２１と蓋部３３０との境界面が、蓋部３３０の新たな端面となる。図６の例では、合金部４２１は、開口縁部１１０の端面、および、蓋部３３０の外周側の端面の全面を覆うように形成されている。この場合、図７における開口縁部１１０の溶接前の端面１１０Ｔの全面、および、図７における蓋部３３０の溶接前の端面３３０Ｔの全面が、合金部４２１の形成により消失し、外部に露出しない開口縁部１１０および蓋部３３０の端面が形成されている。
【００９５】
合金部４２１は、例えば、レーザ溶接によって、開口縁部１１０の端部と蓋部３３０の外周側端部との接触領域を溶融させることにより形成され得る。このとき、蓋部のニッケル層４２３に含まれていたＮｉが開口縁部１１０側に拡散し、ＦｅおよびＮｉを含む合金部４２１が形成される。合金部４２１に含まれるＮｉの含有量は、１．４質量％以上である。ただし、Ｎｉは、蓋部のニッケル層４２３から開口縁部１１０側に拡散するため、合金部４２１内でＮｉ濃度に分布を有し、開口縁部側（筒部側）よりも蓋部側でＮｉ濃度が高くなり得る。
【００９６】
図７において、蓋部の端面を覆うニッケル層４２３の膜厚は、Ｎｉ含有量が１．４質量％以上の合金部４２１を形成するために、３μｍ以上であればよく、７μｍ以上であってもよい。
【００９７】
図６において、蓋部３３０の外表面Ｓ３を覆うニッケル層４２２は、合金部４２１と隣接する領域（第１領域）に形成されたニッケル層４２２Ａと、第１領域に隣接して合金部４２１と反対側の領域（第２領域）に形成されたニッケル層４２２Ｂと、を有する。ニッケル層４２２Ａは、図７におけるニッケル層４２３の溶接後における残存部分である。合金部４２１が、例えば図６のように、開口縁部１１０と蓋部３３０との接触領域から円弧を含む形状の断面（例えば、扇形状）を有するように形成される場合、合金部４２１より内周側の蓋部にニッケル層４２３が残存し得る。この場合、蓋部の外表面Ｓ３から見ると、ニッケル層４２３の残存部分であるニッケル層４２２Ａの厚みは、ニッケル層４２２Ｂの厚みよりも厚くなり得る。
【００９８】
電池缶１００の軸方向（上下方向）における合金部４２１の寸法（最大幅）は、電池缶の径方向（筒部の厚さ方向）における合金部４２１の寸法（最大幅）より小さいことが好ましい。この構成より、溶融部分においてニッケル層４２３が占める割合が高まり易くなる。よって、合金部４２１におけるニッケルの濃度を高め易くなる。
【００９９】
なお、合金部４２１は、蓋部３３０の外周側端面３３０Ｔの全面に形成されず、端面３３０Ｔの一部がニッケル層４２３で覆われていてもよい。
【０１００】
蓋部の外周側の端部は、筒部の軸方向において外方（上方）に向かって屈曲し、外方（上方向）に向かって突出する突出壁３３２が形成されている。そして、突出壁３３２の先端に合金部４２１が形成されている。
電池１１の他の構成については、第１実施形態における電池１０と同様である。
【０１０１】
本実施形態では、蓋部３３０の端面を覆うニッケル層４２３の厚みを、蓋部３３０の外表面および内表面を覆うニッケル層４２２よりも大きくしている。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。例えば図２Ｅに示す開口縁部１１０および蓋部３３０の構成に対して本実施形態を適用する場合、蓋部３３０の第２部分４１２の内表面を覆うニッケル層を、蓋部３３０の端面を覆うニッケル層よりも厚く形成してもよい。
【０１０２】
第１実施形態に係る電池に対しても、本実施形態の方法を適用できる。例えば、図１〜図３に示す開口縁部１１０および蓋部３３０の構成の場合、蓋部の第２の面Ｓ２を覆うニッケル層の厚みを、他の部分よりも厚く形成してもよい。つまり、蓋部３３０の第２係合部４０２において、開口縁部１１０と当接する界面およびその近傍のニッケル層を他の部分よりも厚く形成してもよい。また、蓋部３３０の第２係合部４０２の溶接部形成面およびその近傍のニッケル層の厚みを他の部分よりも厚く形成してもよい。
【０１０３】
電池缶１００の材質は特に限定されず、鉄、および／または鉄合金（ステンレス鋼を含む）、銅、アルミニウム、アルミニウム合金（マンガン、銅などの他の金属を微量含有する合金など）、などが例示できる。蓋部３３０の材質も特に限定されず、電池缶１００と同じ材質を例示することができる。
【０１０４】
ガスケット３２０および３５０の材質は限定されないが、例えば、一体成型が容易な材料として、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアミド（ＰＡ）などを用いることができる。
【０１０５】
次に、リチウムイオン二次電池を例に、電極体２００の構成について例示的に説明する。
円筒型の電極体２００は、捲回型であり、正極と負極とをセパレータを介して渦巻状に捲回して構成されている。正極および負極の一方には内部リード線２１０が接続されている。内部リード線２１０は、端子部３１０の中央領域３１２の内側面に溶接等により接続される。正極および負極の他方には、別のリード線が接続され、別のリード線は電池缶１００の内面に溶接等により接続される。また、電池缶１００の底部１３０と電極体２００の間に別の絶縁板（下部絶縁板）を設けてもよい。この場合、別のリード線は別の絶縁板を迂回して延びるか、別の絶縁板に形成された貫通孔に挿通されていてもよい。
【０１０６】
（負極）
負極は、帯状の負極集電体と、負極集電体の両面に形成された負極活物質層とを有する。負極集電体には、金属フィルム、金属箔などが用いられる。負極集電体の材料は、銅、ニッケル、チタンおよびこれらの合金ならびにステンレス鋼からなる群より選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。負極集電体の厚みは、例えば５〜３０μｍであることが好ましい。
【０１０７】
負極活物質層は、負極活物質を含み、必要に応じて結着剤と導電剤を含む。負極活物質層は、気相法（例えば蒸着）で形成される堆積膜でもよい。負極活物質としては、Ｌｉ金属、Ｌｉと電気化学的に反応する金属もしくは合金、炭素材料（例えば黒鉛）、ケイ素合金、ケイ素酸化物、金属酸化物（例えばチタン酸リチウム）などが挙げられる。負極活物質層の厚みは、例えば１〜３００μｍであることが好ましい。
【０１０８】
（正極）
正極は、帯状の正極集電体と、正極集電体の両面に形成された正極活物質層とを有する。正極集電体には、金属フィルム、金属箔（ステンレス鋼箔、アルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔）などが用いられる。
【０１０９】
正極活物質層は、正極活物質および結着剤を含み、必要に応じて導電剤を含む。正極活物質は、特に限定されないが、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２のようなリチウム含有複合酸化物を用いることができる。正極活物質層の厚みは、例えば１〜３００μｍであることが好ましい。
【０１１０】
各活物質層に含ませる導電剤には、グラファイト、カーボンブラックなどが用いられる。導電剤の量は、活物質１００質量部あたり、例えば０〜２０質量部である。活物質層に含ませる結着剤には、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ゴム粒子などが用いられる。結着剤の量は、活物質１００質量部あたり、例えば０．５〜１５質量部である。
【０１１１】
（セパレータ）
セパレータとしては、樹脂製の微多孔膜や不織布が好ましく用いられる。セパレータの材料（樹脂）としては、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリアミドイミドなどが好ましい。セパレータの厚さは、例えば８〜３０μｍである。
【０１１２】
（電解質）
電解質にはリチウム塩を溶解させた非水溶媒を用い得る。リチウム塩としては、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＣＦ3ＣＯ2、イミド塩類などが挙げられる。非水溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネートなどの環状炭酸エステル、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネートなどの鎖状炭酸エステル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンなどの環状カルボン酸エステルなどが挙げられる。
【０１１３】
上記では、リチウムイオン二次電池を例として説明したが、本発明は、一次電池か二次電池かを問わず、封口体を用いて電池缶の封口を行う電池において利用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明に係る電池は、種々の缶型の電池に利用可能であり、例えば携帯機器、ハイブリッド自動車、電気自動車等の電源として使用するのに適している。
本発明を現時点での好ましい実施態様に関して説明したが、そのような開示を限定的に解釈してはならない。種々の変形および改変は、上記開示を読むことによって本発明に属する技術分野における当業者には間違いなく明らかになるであろう。したがって、添付の請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、すべての変形および改変を包含する、と解釈されるべきものである。
【符号の説明】
【０１１５】
１０、１１：電池
１００：電池缶
１２０：筒部
１１０：開口縁部
１１０Ｔ：端面
１５０：収容部
１３０：底部
２００：電極体
２１０：内部リード線
３００：封口部材
３１０：端子部
３１１：周縁部
３１２：中央領域
３１３：薄肉部
３２０：ガスケット
３２１：外側リング部
３２２：内側リング部
３２３：中継リング部
３３０：蓋部
３３０Ｔ：端面
３３１：天板部分
３３２：突出壁
３３４：支持部
３５０：第２のガスケット
４０１：第１係合部
４０２：第２係合部
４１１：第１部分
４１２：第２部分
４１３：第３部分
４１４：第４部分
４１５：第５部分
４２０：接合部
４２１：合金部
４２２、４２２Ａ、４２２Ｂ：ニッケル層（第２のニッケル層）
４２３：ニッケル層（第１のニッケル層）
４２４：開口縁部の表面に形成されたニッケル層
４２５：下地金属層
５０１：第１外部リード線
５０２：第２外部リード線
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図３Ｈ】
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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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【国際調査報告】
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