JPH097571A - 電池等の外装容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外装容器と安全弁を短時間で確実に接合する
ことができ、更に廉価な加工手段を用いることのできる
電池等の外装容器を提供する。 【構成】 外装容器本体若しくは外装容器本体の蓋体で
ある外装容器２に穿設した穴部２ａの開口縁部を突出さ
せて突出開口縁部３を形成し、この突出開口縁部３に安
全弁１の外周縁を当接し、１対の溶接電極４、５にて安
全弁１と外装容器２を挟持するように押圧付勢して抵抗
溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電池等の内部圧力が何
らかの異常により上昇した際に、外装容器が爆発するこ
とを未然に防止する防爆機能を備えた電池等の外装容器
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、回路の異常等により電池等の内部
圧力が上昇した際に、電池外装容器が爆発するのを防止
すべく弁体により圧力を開放させる各種の加圧放出安全
弁が提案されている。例えば、正極活物質にリチウム複
合酸化物を用いた非水系の二次電池（特開昭５５−１３
６１３１号）、正極活物質にリチウム複合酸化物を用い
負極活物質に炭素質材料を用いる非水系の二次電池（特
開昭６２−９０８６３号、特開昭６３−２９９０５６
号）等が存在するが、これらは通常使用時には電池の内
部圧力はほとんど高くならないものの、両極活物質、電
解液等が水分、酸素等と反応すると電池の性能が徐々に
低下するものであることから、この種の電池にあっては
開閉自在な安全弁は不適当であり、完全密閉構造とする
ことが好ましいものである。

【０００３】しかしながら、完全密閉構造の電池では、
密閉性が高まり貯蔵性に優れる反面、高温に加熱された
場合、もしくは高電圧、大電流で充電された場合等、異
常な条件下では、電池の内部圧力が上昇し、その結果電
池外装容器が破裂し内容物が飛散して、人的もしくは物
的被害を引き起こす恐れがあることから、電池の内部圧
力が電池外装容器あるいは電池封口部の限界耐圧以上と
なって爆発を引き起こさないように、予め容器の一部に
凹溝からなる薄肉部を設け、この薄肉部を破断すること
により圧力を開放する提案が種々なされている。

【０００４】すなわち、密閉型アルカリボタン電池の容
器に十字型の薄肉部を設けその交点の肉厚を制御する機
構（実公昭５８−１７３３２号）、電池外装容器の底部
に平坦部を形成し底部の中心に交点を有する溝を形成す
る機構（特開昭６３−８６２４４号、特開昭６３−８６
２４６号）電池外装容器の底部の内面に薄肉部を形成す
る機構（特開昭６３−８６２４５号）、電池外装容器の
底部に両端で分岐した直線状の薄肉部を形成する機構
（特開平１−３０９２５２号、特開平１−３０９２５３
号）、そして所定圧力にて破断し圧力を開放する薄肉部
を形成したステンレス鋼からなる安全弁を外装容器の穴
部に配設する機構等がそれである。

【０００５】この安全弁を外装容器の穴部に配設する機
構は、電池外装容器と安全弁とを別体とすることから、
外装容器及び安全弁としてそれぞれ好適な材質を別個に
設定し得るという利点を有するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、安全弁を電池
外装容器に接合するのに、現在は電池外装容器の穴部を
覆う安全弁の外周縁をレーザー溶接する手段等が用いら
れているが、このレーザー溶接機は高価で加工費が嵩む
ことに加え、スポット溶接を周回させることにより安全
弁外縁の全周を溶接することから、安全弁の接合に多大
な時間を要するという問題があった。また、外装容器を
正極とするリチウムイオン二次電池にあっては、外装容
器と安全弁はその材質をアルミニウムやアルミニウム合
金とすることが多いのであるが、アルミニウムは強度の
点からステンレス鋼よりも肉厚となるとともに融点が低
くレーザー溶接の出力制御が難しいことに加え、アルミ
ニウムは熱伝導率が良くレーザーによる加熱が逃げやす
いことからレーザー溶接を行うことは極めて困難であっ
た。

【０００７】そこで、本発明にあっては、外装容器と安
全弁を短時間で確実に接合することができるとともに、
廉価な加工手段を用いることができる電池等の外装容器
を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成すべ
く、本発明の電池等の外装容器は、電池等の外装容器に
穿設した穴部の開口縁部を突出させ突出開口縁部を形成
するとともに、この突出開口縁部には所定圧力にて薄肉
部が破断される安全弁を被蓋し、かつ前記外装容器と前
記安全弁は１対の溶接電極に押圧付勢されて抵抗溶接さ
れてなることを特徴とするものである。

【０００９】または、電池等の外装容器に穿設した穴部
に所定圧力にて薄肉部が破断される安全弁を被蓋すると
ともに、該安全弁の外面には前記外装容器の穴部周囲に
向かって凸部を形成してなる補強リングを当接し、前記
外装容器と前記安全弁と前記補強リングは１対の溶接電
極に押圧付勢されて抵抗溶接されてなることを特徴とす
る。

【００１０】また、溶接電極と安全弁の溶接個所の間に
補強リングを介在して抵抗溶接してもよい。

【００１１】または、筒体よりなる電池等の外装容器の
開口部に蓋体を載置し、該蓋体の外周縁上に配設される
周回状の第１の溶接電極と、前記外装容器の外周に密接
してこの外装容器を囲繞する第２の溶接電極とにより前
記外装容器に蓋体を抵抗溶接するものである。

【００１２】または、電池等の外装容器に穿設された孔
部に絶縁して挿通される柱状体に鍔縁を備えた電極ピン
と、この電極ピンの挿通した柱状体の先端を包被する中
空の逆円錐台形状のキャップ体とをかしめて前記外装容
器の孔部を気密封止したことを特徴とする。

【００１３】また、電極ピンとキャップ体の間にリード
タブを介在させてかしめてもよい。

【００１４】

【作用】電池等の外装容器に穿設した穴部の開口縁部を
突出させ突出開口縁部を形成するとともに、この突出開
口縁部には所定圧力にて薄肉部が破断される安全弁を被
蓋し、かつ前記外装容器と前記安全弁は１対の溶接電極
に押圧付勢されて抵抗溶接されることで、外装容器の穴
部の突出開口縁部と安全弁との線接触部分に電流が集中
して高熱を発することにより、安全弁は外装容器の穴部
を被蓋して瞬時かつ確実に溶接される。

【００１５】電池等の外装容器に穿設した穴部に所定圧
力にて薄肉部が破断される安全弁を被蓋するとともに、
該安全弁の外面には前記外装容器の穴部周囲に向かって
凸部を形成してなる補強リングを当接し、前記外装容器
と前記安全弁と前記補強リングは１対の溶接電極に押圧
付勢されて抵抗溶接されたことで、安全弁と補強リング
の凸部との線接触部分に抵抗溶接の電流が集中して高熱
を発し、更にこの高熱が外装容器の穴部周囲にも伝達し
て、これらが溶接電極に押圧付勢されることから、安全
弁は外装容器の穴部を被蓋しつつ外装容器と補強リング
とに挟持された状態にて瞬時かつ確実に抵抗溶接される
とともに、補強リングを重ねることにより外装容器と安
全弁に対し溶接の熱が好適に伝達するとともに、溶接個
所が機械的に補強され好適な接合状態が得られる。

【００１６】溶接電極と安全弁の溶接個所の間に補強リ
ングを介在して抵抗溶接した場合には、外装容器と比較
して一般的に薄く溶接時の高熱を外装容器に逃がし易い
安全弁は、補強リングを重ねることにより外装容器と安
全弁に対し溶接の熱が好適に伝達するとともに、溶接個
所が機械的に補強され好適な接合状態が得られる。

【００１７】または、筒体よりなる電池等の外装容器の
開口部に蓋体を載置し、該蓋体の外周縁上に配設される
周回状の第１の溶接電極と、前記外装容器の外周に密接
してこの外装容器を囲繞する第２の溶接電極とにより前
記外装容器に蓋体を抵抗溶接することで、外装容器内に
電極体等が収納された場合であっても外装容器に蓋体を
抵抗溶接することが可能となる。

【００１８】

【実施例】図１は本発明の電池等の外装容器の第１の実
施例が溶接される状態を示し、図２はこれにより溶接さ
れた電池等の外装容器を示している。図中１は、所定圧
力にて破断される薄肉部（図示せず）を備えた厚さ０．
０２〜０．２ｍｍ程度のステンレス鋼、若しくは厚さ
０．１〜０．４ｍｍ程度のアルミニウム等からなる安全
弁、２は電池外装容器本体若しくは外装容器本体を被蓋
する蓋体であるステンレス鋼若しくはアルミニウム等か
らなる外装容器、３は外装容器２を貫通する正円、長円
若しくは楕円形状等の穴部２ａの開口縁部を突出させて
形成した突出開口縁部である。４及び５は、抵抗溶接す
るための溶接電極であり、安全弁１と接する側の溶接電
極４は表面が平坦であるのに対し、外装容器２と接する
側の溶接電極５には、穴部２ａと係合する凸部５ａを設
けることで、突出開口縁部３を変形させることなく確実
に垂直方向に押圧し得るようにしている。

【００１９】安全弁１には、外装容器２の穴部２ａに係
合する凸部１ａを形成するとともに、外周に突出開口縁
部３が当接する鍔縁１ｂを設けている。突出開口縁部３
は、外装容器２に穴部を穿設する際のプレス加工にて一
体的に形成したり、穿設した穴部に絞り加工やバーリン
グ加工等を施すことにより形成することができる。この
突出開口縁部３の高さは０．２〜１ｍｍ程度とし、安全
弁１との均一な接合状態を得るために、その先端のリン
グ周上に段差がなく幅が均一であることが好ましい。

【００２０】図３は、本発明の電池等の外装容器の第２
の実施例が溶接される状態を示し、図４はこれにより溶
接された電池等の外装容器を示している。この外装容器
２は、前述した第１の実施例における突出開口縁部３の
内周部分をＣ面カットして先端を尖鋭にして安全弁１と
の良好な接合状態を図るものである。また安全弁１は、
外装容器２の突出開口縁部３に対応する上面部分に、凹
溝１ｃを周設している。さらに、安全弁１と接する側の
溶接電極４には、凹溝１ｃを周設した安全弁１における
底面と周囲に密接して押圧付勢すべく凹部４ａを形成し
ている。

【００２１】図５は、本発明の電池等の外装容器に用い
る他の突条を示し、この突出開口縁部３は前述した第１
の実施例における外装容器２の突出開口縁部３の先端部
分を内周方向に屈曲させたものである。図６は、本発明
の電池等の外装容器に用いる他の安全弁を示し、この安
全弁１は平板の外周縁を立ち上げて突出開口縁部３外周
に係合する周壁１ｄを形成したものである。図７は、更
に他の安全弁を示し、この安全弁１は平板の外周縁を２
重に折り畳んだもので、外装容器２の突出開口縁部３を
この２重部分１ｅに当接させて溶接する。これは、板厚
が０．２〜１ｍｍ程度の外装容器２と板厚が０．０２〜
０．２ｍｍ程度の安全弁１とを溶接する際にあっては、
溶接の熱は薄い安全弁１から厚い外装容器２と溶接電極
４へと逃げやすく、また溶接の熱が過大となると薄い安
全弁１は溶融することとなって好適な接合状態が得られ
ず、したがって安全弁１の接合部分を肉厚にすることで
溶接の熱が外装容器２と安全弁１とに好適に伝達され、
好適な接合状態が得られるようにしたものである。

【００２２】このよう構成からなる本発明の電池等の外
装容器にあっては、第１の実施例では安全弁１の凸部１
ａを外装容器２の穴部２ａに係合させ、外周縁１ｂを外
装容器２の突出開口縁部３に当接し、また第２の実施例
では安全弁１の凹溝１ｄを外装容器２の突出開口縁部３
に係合させる。そして、溶接電極４、５が安全弁１と外
装容器２を挟持するように押圧付勢しつつ、溶接電極
４、５間に大電流を通じることにより、突出開口縁部３
先端とこれと当接する安全弁１部分とが高温となって溶
融し、安全弁１が外装容器２に抵抗溶接される。

【００２３】この抵抗溶接の溶接条件としては、溶接部
近傍の熱容量、すなわち安全弁や外装容器及び突条の材
質、形状、寸法等によって変化するものの、電流線密度
は概ね１〜５０ｋＡ／ｃｍで、圧力線密度は５０〜５０
０ｋｇｆ／ｃｍ程度であり、その溶接電流としても交
流、直流（１パルス）、インバータを用いた直流（複数
パルス）を適宜用いることができる。交流の場合には、
周波数、振幅以外に通電時間を制御して電流量を可変
し、直流（１パルス）の場合にはピーク電流値とパルス
幅により電流量を可変し、またインバータを用いた直流
（複数パルス）にあってはピーク電流値、パルス幅以外
に、周波数及びパルス数により電流量を可変することが
できる。尚、溶接電流として大電流が必要な場合には交
流を用いることが多い。これら何れの抵抗溶接機も、レ
ーザー加工機と比較すると廉価な装置である。

【００２４】図８は、本発明の第３の実施例を示し、円
筒形の電池に関して例えば外装容器が負極の場合に０．
２〜０．５ｍｍのＳＵＳ３０４、若しくはニッケルメッ
キを施した鉄（ＳＰＣ）等（外装容器が正極の場合はア
ルミニウム等）からなる筒状のパイプを所定長さに切断
し、絞り加工等にて下端の穴部２ａの周囲に突出開口縁
部３を設けた電池の外装容器２とし、この外装容器２内
に円柱状の溶接電極５を嵌挿させて溶接装置にセットす
る。そして、図５に示す如き凸部１ａを形成した板厚約
０．０５ｍｍの安全弁１を、その凸部１ａを外装容器２
の穴部２ａに係合させ、安全弁１の外周縁１ｂを外装容
器２の突出開口縁部３に当接した状態にて溶接電極４、
５が安全弁１と穴部２ａ周囲を挟持するように押圧付勢
し、溶接電極４、５間に大電流を通じる。これにより、
安全弁１が突出開口縁部３に抵抗溶接される。

【００２５】図９は、図８に示す安全弁１と溶接電極４
との間に、安全弁１外周に係合すべく外周縁に段部６ａ
を形成した補強リング６を介在させる本発明の第４の実
施例を示している。この補強リング６は、外装容器２と
略同じ板厚の０．２〜０．５ｍｍとすることで、上述し
た図７の実施例における安全弁１の溶接個所を肉厚とす
ることと略同様な効果を発揮させ、外装容器２と安全弁
１に対し溶接の熱が好適に伝達するとともに、溶接個所
が機械的に補強され好適な接合状態が得られるものであ
る。

【００２６】図１０は、図９に示す実施例における補強
リング６の他の実施例を示し、図１０（ａ）は平板状の
外装容器２の穴部２ａに安全弁１を配設し、その下方に
はリング体の上面に断面三角形状の凸部６ｂを形成した
補強リング６を配設している。この場合には、外装容器
２の穴部２ａの周囲に突条は必要なく、補強リング６の
凸部６ｂがその代わりとなるものである。図１０（ｂ）
は断面が三角形状の補強リング６であり、図１０（ｃ）
は断面が円状、図１０（ｄ）は断面が半円状であり、い
ずれも安全弁側に突出した形状としている。この補強リ
ング６の凸部６ｂ若しくは突出した部分は、上述した第
１〜第４の実施例における突出開口縁部３と同様の作用
効果を発揮し、安全弁と補強リングとの間の線接触部分
に抵抗溶接の電流が集中して高熱を発するものである。

【００２７】前述した第３及び第４の実施例にあって
は、外装容器の穴部に安全弁を配設する構成について説
明したが、この溶接方法を応用し安全弁の代わりに外装
容器に蓋体を配設する構成を、本発明の第５の実施例と
して図１１及び図１２に示す。これは、第３の実施例の
如き円筒形の電池に関して例えば外装容器が負極の場合
に０．２〜０．５ｍｍのＳＵＳ３０４、若しくはＳＰＣ
等（外装容器が正極の場合はアルミニウム等）からなる
筒状のパイプを所定長さに切断し、その一端をそのまま
前記突出開口縁部３とした外装容器２としている。そし
て、図１２に示す如く、外装容器２の一端に、予め電極
端子７が配設され外装容器２内周に係合する段部８ａを
外周に設けた蓋体８を載せ、この蓋体８の上から周回状
の第１の溶接電極９が当接するとともに、外装容器２上
端部分の外周に密接に囲繞するリング状の第２の溶接電
極１０を当接させる。この状態で、溶接電極間に大電流
を通じることにより、蓋体８が外装容器２の突出開口縁
部３に抵抗溶接される。

【００２８】前述した第３及び第４の実施例の溶接法に
あっては、外装容器内に溶接電極を嵌挿する必要がある
ことから、外装容器２内に電極体等を収納した後では適
用することはできないが、この第５の実施例の如き溶接
方法であれば、どのような組立状態であっても外装容器
２に蓋体８を溶接することが可能となる。

【００２９】前記電極端子７について詳述すると、図１
１に示す如く、絶縁スペーサ部材１１と一体化した電極
ピン１２が蓋体８の孔部とともにワッシャー等（図示せ
ず）を挿通するとともに、その先端に電極ピン１２と同
じ材質からなる中空の略逆円錐台形状のキャップ体１３
を被せた上で、キャップ体１３と電極ピン１２をかしめ
ることで蓋体８の孔部を封止している。上記キャップ体
１３は、板厚が０．３ｍｍ程度（材質がＳＰＣの場合）
の丸い板材をスピニング加工や絞り加工することで作成
可能であり、これはムク材を切削加工することと比較す
ると、製造コストの低減に大きく寄与するものである。

【００３０】また、特に図示しないが、上述した第５の
実施例において、蓋体８の孔部を挿通する電極ピン１２
が、ワッシャーとともに外部接続用のリードタブを挿通
し、その上からキャップ体１３を被せてキャップ体１３
と電極ピン１２をかしめて蓋体８の孔部を封止する構成
としてもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明の電池等の外
装容器によれば、安全弁と外装容器とは穴部に突出開口
縁部を形成したことにより線接触した状態で抵抗溶接さ
れ、この線接触部分に電流が集中することにより、安全
弁と外装容器とが瞬時に確実に溶接される。これによ
り、短時間で確実に密閉状態で安全弁を電池外装容器に
接合することができるとともに、高価なレーザー加工機
を用いることなく廉価な抵抗溶接機を利用することで加
工費を低減化することができるものである。また、アル
ミニウム製の外装容器と安全弁にあっては、従来のレー
ザー溶接機では良好な接合を得ることが極めて困難であ
ったが、本発明の電池等の外装容器を用いて抵抗溶接す
ることにより短時間で確実に接合することができること
となった。

【００３２】また、電池等の外装容器に穿設した穴部に
所定圧力にて薄肉部が破断される安全弁を被蓋するとと
もに、該安全弁の外面には前記外装容器の穴部周囲に向
かって凸部を形成してなる補強リングを当接し、前記外
装容器と前記安全弁と前記補強リングは１対の溶接電極
に押圧付勢されて抵抗溶接されたことで、安全弁と補強
リングの凸部との線接触部分に抵抗溶接の電流が集中し
て高熱を発し、更にこの高熱が外装容器の穴部周囲にも
伝達して、これらが溶接電極に押圧付勢されることか
ら、安全弁は外装容器の穴部を被蓋しつつ外装容器と補
強リングとに挟持された状態にて瞬時かつ確実に抵抗溶
接されるとともに、補強リングを重ねることにより外装
容器と安全弁に対し溶接の熱が好適に伝達するととも
に、溶接個所が機械的に補強され好適な接合状態が得ら
れる。

【００３３】また、溶接電極と安全弁の溶接個所の間に
補強リングを介在して抵抗溶接した場合には、外装容器
と安全弁に対し溶接の熱が好適に伝達するとともに、溶
接個所が機械的に補強され好適な接合状態が得られるも
のである。

【００３４】または、筒体よりなる電池等の外装容器の
開口部に蓋体を載置し、該蓋体の外周縁上に配設される
周回状の第１の溶接電極と、前記外装容器の外周に密接
してこの外装容器を囲繞する第２の溶接電極とにより前
記外装容器に蓋体を抵抗溶接することで、外装容器内に
電極体等が収納された場合であっても外装容器に蓋体を
抵抗溶接することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電池等の外装容器の第１の実施例が溶
接される状態を示す断面図である。

【図２】本発明の電池等の外装容器の第１の実施例を示
す断面図である。

【図３】本発明の電池等の外装容器の第２の実施例が溶
接される状態を示す断面図である。

【図４】本発明の電池等の外装容器の第２の実施例を示
す断面図である。

【図５】本発明の電池等の外装容器における突条の他の
実施例を示す断面図である。

【図６】本発明の電池等の外装容器における安全弁の他
の実施例を示す断面図である。

【図７】本発明の電池等の外装容器における安全弁の更
に他の実施例を示す断面図である。

【図８】本発明の電池等の外装容器の第３の実施例が溶
接される状態を示す断面図である。

【図９】本発明の電池等の外装容器の第４の実施例が溶
接される状態を示す断面図である。

【図１０】本発明の電池等の外装容器における補強リン
グを示す断面図である。

【図１１】本発明の電池等の外装容器における第５の実
施例の分解断面図である。

【図１２】本発明の電池等の外装容器における第５の実
施例が溶接される状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 安全弁 ２ 外装容器 ２ａ 穴部 ３ 突出開口縁部 ４ 溶接電極 ５ 溶接電極 ６ 補強リング ６ｂ 凸部 ７ 電極端子 ８ 蓋体 ９ 第１の溶接電極 １０ 第２の溶接電極 １２ 電極ピン １３ キャップ体

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電池等の外装容器に穿設した穴部の開口
   縁部を突出させ突出開口縁部を形成するとともに、この
   突出開口縁部には所定圧力にて薄肉部が破断される安全
   弁を被蓋し、かつ前記外装容器と前記安全弁は１対の溶
   接電極に押圧付勢されて抵抗溶接されてなることを特徴
   とする電池等の外装容器。
2. 【請求項２】 電池等の外装容器に穿設した穴部に所定
   圧力にて薄肉部が破断される安全弁を被蓋するととも
   に、該安全弁の外面には前記外装容器の穴部周囲に向か
   って凸部を形成してなる補強リングを当接し、前記外装
   容器と前記安全弁と前記補強リングは１対の溶接電極に
   押圧付勢されて抵抗溶接されてなることを特徴とする電
   池等の外装容器。
3. 【請求項３】 溶接電極と安全弁の溶接個所の間に補強
   リングを介在して抵抗溶接したことを特徴とする請求項
   １記載の電池等の外装容器。
4. 【請求項４】 筒体よりなる電池等の外装容器の開口部
   に蓋体を載置し、該蓋体の外周縁上に配設される周回状
   の第１の溶接電極と、前記外装容器の外周に密接してこ
   の外装容器を囲繞する第２の溶接電極とにより前記外装
   容器に蓋体を抵抗溶接したことを特徴とする電池等の外
   装容器。
5. 【請求項５】 電池等の外装容器に穿設された孔部に絶
   縁して挿通される柱状体に鍔縁を備えた電極ピンと、こ
   の電極ピンの挿通した柱状体の先端を包被する中空の逆
   円錐台形状のキャップ体とをかしめて前記外装容器の孔
   部を気密封止したことを特徴とする電池等の外装容器。
6. 【請求項６】 電極ピンとキャップ体の間にリードタブ
   を介在させてかしめたことを特徴とする請求項５記載の
   電池等の外装容器。