JP2000210784A - 溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】溶接される部分に隙間が生じないようにして、
確実に、かつ、精度よく溶接が行えるようにする。 【解決手段】正極リード２２の一主面と封口ユニットの
一主面とを重ね合わせ、正極リード２２の他主面に、開
口１１６を有する押さえ部材１１４を当てて、正極リー
ド２２の他主面のうち、押さえ部材１１４の開口１１６
から露出する部分にレーザ光を照射して、これら正極リ
ード２２と封口ユニットとをスポット溶接する溶接方法
において、前記押さえ部材１１４として、開口１１６の
形状が、溶接部に形成されるべき正規のナゲット１１８
ａ及び１１８ｂの形状にほぼ相似した形状を有するもの
を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有底筒形状を有す
る電池缶内に電解液と共に巻回群が封入されて構成され
る電池の溶接方法に関し、特に、巻回群から延びる正極
リードと封口体との溶接方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、リチウム電池は、それぞれ集電
用リード（正極リード及び負極リード）を設けた正極板
と負極板がセパレータを介して巻回された巻回群を、有
底筒形状を有する電池缶内に挿入して構成されている。

【０００３】上記のリチウム電池を製造する場合は、通
常、正極板と負極板をセパレータを介して巻回した巻回
群が作製された後、この巻回群が有底円筒形の電池缶内
に挿入される。

【０００４】次いで、電池缶の開孔近傍に環状溝部が形
成されると共に、負極リードが電池缶の内底部に抵抗溶
接された後、電解液が注入される。更に、正極リードに
封口板が溶接され、安全弁（ＰＴＣリング）を含む種々
の封口部品が電池缶に挿入されて封口かしめ処理が施さ
れて上記のリチウム電池が完成する。

【０００５】ところで、電池組立時においては、負極リ
ードと電池缶、正極リードと封口体等の溶接が必要とな
る。特に正極リードと封口体の溶接にはレーザ溶接が使
用される。

【０００６】レーザ溶接は、以下のような特徴を有す
る。 （１）熱影響部が局限されるため、溶接の寸法精度が高
くなる。 （２）汚染の少ない溶接が実現できる。 （３）浅い溶け込み溶接ができる。 （４）特別なガス雰囲気中で溶接ができる。 （５）非接触であるため、物理的外力が加わらない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、正極リード
と封口体との溶接では、まず、正極リードの一主面と封
口体の一主面とを重ね合わせ、正極リードの他主面に、
開口を有する押さえ部材を当てて、前記正極リードのう
ち、前記開口から露出する部分にレーザ光を照射するこ
とによって正極リードと封口体とをスポット溶接するよ
うにしている。

【０００８】図８に示すように、正極リード２００に対
する溶接ポイントは、通常、２つの溶接点Ｐ１及びＰ２
であるため、押さえ部材２０２として、開口２０４が、
長円形状であって、その長軸が正極リード２００の幅と
ほぼ同じである押さえ部材２０２を使用するようにして
いる。

【０００９】しかしながら、このような押さえ部材２０
２を使用した場合、図９に示すように、押さえ部材２０
２を正極リード２００に位置決めした際に、その位置決
め誤差によって、正極リード２００のいずれかの側端２
００ａを押さえることができなくなる場合がある。この
状態で溶接を行うと、約８％のＮＧが発生することが判
明した。

【００１０】これは、正極リード２００のいずれかの側
端２００ａを押さえることができないことから、正極リ
ード２００と封口体との間に僅かな隙間が形成され、こ
の隙間に存在する空気がレーザ光の照射によって暖めら
れて急激に膨張し、レーザ光の照射によって溶けた正極
リード２００の溶接部分が前記空気の膨張によって吹き
飛ばされることが要因と考えられる。

【００１１】本発明はこのような課題を考慮してなされ
たものであり、溶接される部分に隙間が生じないように
することができ、確実に、かつ、精度よく溶接を行うこ
とができる溶接方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１の被溶接
部材の一主面と第２の被溶接部材の一主面とを重ね合わ
せ、前記第１の被溶接部材の他主面に、開口を有する押
さえ部材を当てて、前記第１の被溶接部材のうち、前記
開口から露出する部分にレーザ光を照射して、これら第
１及び第２の被溶接部材をスポット溶接する溶接方法に
おいて、前記押さえ部材として、前記開口の形状が、溶
接部に形成されるべき正規のナゲットの形状にほぼ相似
した形状を有するものを使用することを特徴とする。

【００１３】これにより、押さえ部材によって、前記溶
接部に形成されるべき正規のナゲットの周りを押さえ付
けるかたちとなるため、第１及び第２の被溶接部材の溶
接される部分に隙間は生じなくなり、確実に、かつ、精
度よく溶接を行うことができる。

【００１４】そして、前記溶接方法において、前記押さ
え部材の開口の大きさを前記第１の被溶接部材に対して
平面上含まれる大きさすることが好ましい。また、前記
開口の少なくとも短軸の長さを１つのナゲットの径の２
倍以下とすることが好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る溶接方法を例
えば円筒形二次電池（以下、単に電池と記す）におい
て、その巻回群から延びるリードと封口体との溶接方法
に適用した実施の形態例（以下、単に実施の形態に係る
溶接方法と記す）を図１〜図７を参照しながら説明す
る。

【００１６】本実施の形態に係る溶接方法を説明する前
に、まず、この溶接方法が適用される電池１０の構成と
該電池１０の製造方法について図１及び図２を参照しな
がら簡単に説明する。

【００１７】電池１０は、図１に示すように、有底円筒
形状を有する電池缶１２と、この電池缶１２内に電解液
と共に封入される巻回群１４とを備える。

【００１８】巻回群１４は、正極板１６と負極板１８を
セパレータ２０を介して巻回して構成されており、この
正極板１６の端部に金属リードである正極リード２２が
設けられ、負極板１８の端部にも金属リードである負極
リード２４が設けられている。

【００１９】正極リード２２は、巻回群１４の巻回中心
部側から電池缶１２の開口１２ａ側に延在すると共に、
封口ユニット２６に溶接されている。この封口ユニット
２６は、ガスケット２８内に各種封口部品、即ち、正極
リード２２に溶接される封口板３０、ブレーカ３２、Ｐ
ＴＣリング３４及びキャップ部材３６が一体的に組み込
まれて構成されており、この封口ユニット２６が電池缶
１２の開口１２ａ側の端部に固定される。その際、各種
封口部品は、アンダーカットされており、積層状態を保
持している。

【００２０】負極リード２４は、巻回群１４の外周側か
ら電池缶１２の内底部１２ｂ側に延在してこの内底部１
２ｂに例えば抵抗溶接されている。

【００２１】電池缶１２には、開口１２ａの近傍に位置
して環状溝部３８が形成されている。この電池缶１２内
では、巻回群１４に対して下部絶縁板４０と上部絶縁板
４２とが配設されている。

【００２２】次に、このように構成される電池１０の製
造方法について図２を参照しながら説明する。

【００２３】まず、正極板１６と負極板１８をセパレー
タ２０を介して巻回した巻回群１４が作製された後、こ
の負極板１８の負極リード２４が、下部絶縁板４０を介
装して前記巻回群１４の中心側に折り曲げられる（図２
中、（ａ）参照）。

【００２４】この巻回群１４は、電池缶１２内に挿入さ
れると共に、前記電池缶１２の開口１２ａ側に上部絶縁
板４２が配設される（図２中、（ｂ）、（ｃ）参照）。
その際、巻回群１４の負極リード２４が電池缶１２の内
底部１２ｂに当接する一方、正極リード２２が前記電池
缶１２の開口１２ａから外方に突出される。

【００２５】次いで、巻回群１４の負極リード２４が電
池缶１２の内底部１２ｂに抵抗溶接されると共に、この
電池缶１２の開口１２ａの近傍に環状溝部３８が形成さ
れた後、図２中、（ｄ）に示すように、電解液注入手段
４４を介して前記電池缶１２内に電解液が注入される。
更に、図２中、（ｅ）に示すように、巻回群１４の正極
リード２２に封口ユニット２６が溶接される。

【００２６】ここで、封口ユニット２６は、図１に示す
ように、ガスケット２８内に各種封口部品である封口板
３０、ブレーカ３２、ＰＴＣリング３４及びキャップ部
材３６が互いに積層されて一体的に組み込まれている。
そして、封口板３０に正極リード２２が、例えば、レー
ザ溶接によって溶着される。

【００２７】なお、封口ユニット２６を構成する封口部
品としては、少なくとも正極リード２２に溶着される封
口板３０とキャップ部材３６とを含んでおり、ブレーカ
３２及びＰＴＣリング３４のほか、必要に応じて種々の
封口部品が組み込まれる。

【００２８】正極リード２２が封口ユニット２６に溶着
された後、この正極リード２２を折り込むようにして、
前記封口ユニット２６が電池缶１２の環状溝部３８を構
成する内壁部に支持されて配置される（図２中、（ｆ）
参照）。

【００２９】次に、電池缶１２の開口１２ａ側の端部に
封口かしめ処理が施されることにより、製品としての電
池１０が作製される（図２中、（ｇ）、（ｈ）参照）。

【００３０】そして、本実施の形態に係る溶接方法は、
図３に示す溶接装置１００を用いて行われる。この溶接
装置１００は、電池１０を固定する固定機構１０２と、
正極リード２２と封口ユニット２６を把持する把持機構
１０４と、正極リード２２の溶接点にレーザ光Ｌを照射
するレーザ発振器１０６とを有する。

【００３１】前記固定機構１０２は、電池１０をその軸
線を鉛直方向に向けて支持する支持アーム１１０を有す
る。

【００３２】前記把持機構１０４は、封口ユニット２６
を立てた状態に保持するための固定部材１１２と、立て
られた封口ユニット２６の一主面に対して正極リード２
２の一主面を当接するための押さえ部材１１４とを有す
る。この押さえ部材１１４には、図４に示すように、開
口１１６が形成されている。

【００３３】押さえ部材１１４で正極リード２２を封口
ユニット２６側に押圧することにより、正極リード２２
の一主面が封口ユニット２６の一主面に当接した状態
で、これら正極リード２２と封口ユニット２６とが固定
部材１１２と押さえ部材１１４によって把持されること
になる。

【００３４】この状態で、レーザ発振器１０６からレー
ザ光Ｌを正極リード２２に向けて出射させることによ
り、正極リード２２の他主面のうち、前記押さえ部材１
１４の開口１１６から露出する部分にレーザ光Ｌが照射
され、これによって封口ユニット２６に正極リード２２
が溶接されることになる。

【００３５】図５に正極リード２２に対して２点溶接し
た場合を示す。このレーザ溶接によって２つの円形（半
径がほぼ０．５ｍｍ）のナゲット１１８ａ及び１１８ｂ
が形成されて、正極リード２２が封口ユニット２６に溶
着される。

【００３６】そして、この実施の形態に係る溶接方法に
おいては、図５に示すように、押さえ部材１１４とし
て、開口１１６の形状が、溶接部（正極リード２２と封
口ユニット２６との溶接部）に形成されるべき正規のナ
ゲット１１８ａ及び１１８ｂの形状にほぼ相似した形状
を有するものを使用する。

【００３７】図５の例では、正極リード２２の幅Ｗを例
えば４ｍｍとしたとき、２つの溶接点Ｐ１及びＰ２の間
隔ｄｐを１ｍｍとした場合を示すもので、２つのナゲッ
ト１１８ａ及び１１８ｂが互いに近接した位置に形成さ
れることになる。

【００３８】従って、押さえ部材１１４の開口１１６
は、近接して形成された２つのナゲット１１８ａ及び１
１８ｂを囲むような形状とされ、図５の例では長円形と
した場合を示している。寸法的には、この長円形を有す
る開口１１６は、その長軸の長さｄ１を３ｍｍ以下と
し、短軸の長さｄ２を２ｍｍ以下としている。

【００３９】このように、本実施の形態に係る溶接方法
で使用される押さえ部材１１４は、その開口１１６の形
状が、溶接部に形成されるべき正規のナゲット１１８ａ
及び１１８ｂの形状にほぼ相似した形状を有するため、
押さえ部材１１４の正極リード２２に対する位置合わせ
誤差があっても開口１１４は正極リード２２の他主面に
含まれる位置に存することになる。

【００４０】そのため、押さえ部材１１４によって、前
記溶接部に形成されるべき正規のナゲット１１８ａ及び
１１８ｂの周りを押さえ付けるかたちとなる。これによ
り、正極リード２２と封口ユニット２６の溶接される部
分に隙間は生じなくなり、確実に、かつ、精度よく溶接
を行うことができる。

【００４１】次に、押さえ部材１１４のいくつかの変形
例を図６及び図７を参照しながら説明する。

【００４２】まず、図６に示すように、第１の変形例に
係る押さえ部材１１４Ａは、１点溶接に対応させたもの
であり、開口１１６の形状は、１つの溶接点Ｐに形成さ
れるナゲット１１８と同様の円形を有する。寸法的に
は、ナゲット１１８の直径を１ｍｍとしたとき、開口１
１６の直径ｄは２ｍｍ以下に設定される。

【００４３】この場合も、押さえ部材１１４によって、
前記溶接部に形成されるべき正規のナゲット１１８の周
りを押さえ付けるかたちとなるため、正極リード２２と
封口ユニット２６の溶接される部分に隙間は生じなくな
り、確実に、かつ、精度よく溶接を行うことができる。

【００４４】次に、図７に示すように、第２の変形例に
係る押さえ部材１１４Ｂは、２点溶接に対応させたもの
であって、２つの溶接点Ｐ１及びＰ２の間隔ｄｐを１．
５ｍｍとした場合を示すもので、２つのナゲット１１８
ａ及び１１８ｂがほぼ０．５ｍｍの間隔ｄ１２を空けて
形成されることになる。

【００４５】従って、押さえ部材１１４の開口１１６
は、前記２つのナゲット１１８ａ及び１１８ｂを囲むよ
うな形状とされ、図７の例では、２つの円が０．５ｍｍ
の間隔ｄ１２の部分で一部重なったような形状、即ち、
０．５ｍｍの間隔ｄ１２に対応した部分がくぼんだ形状
を呈している。

【００４６】この第２の変形例に係る押さえ部材１１４
Ｂにおいても、該押さえ部材１１４Ｂによって、前記溶
接部に形成されるべき正規のナゲット１１８ａ及び１１
８ｂの周りを押さえ付けるかたちとなるため、正極リー
ド２２と封口ユニット２６の溶接される部分に隙間は生
じなくなり、確実に、かつ、精度よく溶接を行うことが
できる。

【００４７】なお、この発明に係る溶接方法は、上述の
実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することな
く、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る溶接
方法によれば、溶接される部分に隙間が生じないように
することができ、確実に、かつ、精度よく溶接を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係る溶接方法が適用される電池
を示す構成図である。

【図２】電池の製造方法を示す工程図である。

【図３】本実施の形態に係る溶接方法を実現するための
溶接装置の一例を示す構成図である。

【図４】正極リードと封口ユニットとの溶接部分を拡大
して示す側断面図である。

【図５】本実施の形態に係る溶接方法で使用される押さ
え部材の構成を正極リードと共に示す正面図である。

【図６】第１の変形例に係る押さえ部材の構成を正極リ
ードと共に示す正面図である。

【図７】第２の変形例に係る押さえ部材の構成を正極リ
ードと共に示す正面図である。

【図８】一般的な押さえ部材の構成を正極リードと共に
示す正面図である。

【図９】位置合わせ誤差による問題を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１０…電池 ２２…正極リ
ード ２６…封口ユニット １００…溶接
装置 １１４、１１４Ａ、１１４Ｂ…押さえ部材 １１６…開口 １１８、１１８ａ、１１８ｂ…ナゲット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 101:36 Ｆターム(参考） 4E068 BF01 5H011 AA04 CC06 DD13 DD26 EE04 KK01 5H022 BB03 BB17 BB28 CC02 CC05 CC08 CC30 5H028 AA01 AA07 BB05 BB17 CC05 CC12 HH05 5H029 AJ14 AL12 BJ14 CJ05 CJ30 DJ02 DJ03 DJ05 EJ01 HJ04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の被溶接部材の一主面と第２の被溶接
   部材の一主面とを重ね合わせ、前記第１の被溶接部材の
   他主面に、開口を有する押さえ部材を当てて、前記第１
   の被溶接部材のうち、前記開口から露出する部分にレー
   ザ光を照射して、これら第１及び第２の被溶接部材をス
   ポット溶接する溶接方法において、 前記押さえ部材として、前記開口の形状が、溶接部に形
   成されるべき正規のナゲットの形状にほぼ相似した形状
   を有するものを使用することを特徴とする溶接方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の溶接方法において、 前記押さえ部材の開口は、前記第１の被溶接部材に対し
   て平面上含まれる大きさを有することを特徴とする溶接
   方法。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の溶接方法において、 前記開口の少なくとも短軸の長さが１つのナゲットの径
   の２倍以下であることを特徴とする溶接方法。