特開 2022-34963 蓄電体の注液口の封止方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022034963

(43)【公開日】2022-03-04

(54)【発明の名称】蓄電体の注液口の封止方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 11/26 20060101AFI20220225BHJP

   B23K 11/00 20060101ALI20220225BHJP

【ＦＩ】

B23K11/26

B23K11/00 560

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020138936

(22)【出願日】2020-08-19

(71)【出願人】

【識別番号】596008817

【氏名又は名称】ナグシステム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087941

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 修司

(74)【代理人】

【識別番号】100112829

【弁理士】

【氏名又は名称】堤 健郎

(74)【代理人】

【識別番号】100167977

【弁理士】

【氏名又は名称】大友 昭男

(74)【代理人】

【識別番号】100142608

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 由佳

(74)【代理人】

【識別番号】100154771

【弁理士】

【氏名又は名称】中田 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100155963

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】100150566

【弁理士】

【氏名又は名称】谷口 洋樹

(74)【代理人】

【識別番号】100213470

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100220489

【弁理士】

【氏名又は名称】笹沼 崇

(72)【発明者】

【氏名】長嶺 秀政

(72)【発明者】

【氏名】和田 圭司

(72)【発明者】

【氏名】浅田 隆弘

(57)【要約】

【課題】大容量の蓄勢された電力を有する蓄勢式溶接機を使用した抵抗溶接により、安定した溶接で熱影響を小さくして不良品の発生を少なくできる蓄電体の注液口の封止方法を提供する。
【解決手段】複数の大容量蓄勢部品Ｃからなる蓄勢部２を有し、各蓄勢部品Ｃを個別に充放電させ、性能にばらつきのある蓄勢部品Ｃの電圧を安定化させて当該安定した設定電圧および大電流からなる大容量電力による通電により、溶接電極間で被溶接物Ｗを加圧しながら、短時間かつ大電流で抵抗溶接する蓄勢式溶接機１を用いる。電解液が封入される蓄電体の封液口２１が被溶接物Ｗであって、この封液口２１の貫通孔に予めバーリング加工して孔縁が立ち上がる突起２２を作成しておき、突起２２と突起２２に乗せる蓋体である球体２３との間で抵抗溶接して封止する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の大容量蓄勢部品からなる蓄勢部を有し、各蓄勢部品を個別に充放電させ、性能にばらつきのある前記蓄勢部品の電圧を安定化させて当該安定した設定電圧および大電流からなる大容量電力による通電により、溶接電極間で被溶接物を加圧しながら、短時間かつ大電流で抵抗溶接する蓄勢式溶接機を用いて、
電解液が封入される蓄電体の封液口が被溶接物であって、この封液口の貫通孔に予めバーリング加工して孔縁が立ち上がる突起を作成しておき、前記突起と当該突起に乗せる蓋体である球体との間で抵抗溶接して封止する、
蓄電体の注液口の封止方法。

【請求項2】

請求項１において、
前記蓄勢式溶接機は、複数の大容量蓄勢部品を個別に充電させる個別充電回路と、各蓄勢部品を個別に放電させる個別放電回路と、各蓄勢部品の電圧を個別に監視する電圧監視回路と、性能にばらつきのある蓄勢部品に対してさらに個別充電し当該電圧を安定させて設定電圧を得るようにする個別電圧安定化制御部と、 前記蓄勢部における個別充電による安定した設定電圧、および個別放電による大電流からなる大容量電力を出力させて、前記溶接電極間に通電させる出力回路とを備えている、電池及びコンデンサの注液口の封止方法。

【請求項3】

請求項１または２において、
前記蓄電体は、二次電池または電解コンデンサである、蓄電体の注液口の封止方法。

【請求項4】

請求項１または２において、
前記抵抗溶接は、前記突起の周状先端とこれに接する前記球体の周面との間でリング状に溶接されるものである、蓄電体の注液口の封止方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、大容量電力を有する蓄勢式溶接機を使用した、二次電池や電解コンデンサのような蓄電体における電解液の注液口の封止方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、図７（Ａ）に示すように、例えばリチウムイオン電池（二次電池）のような蓄電体３０において、図示しない正極、負極およびその間に介装されるセパレータを巻回したものを容器３１内に収容し、容器３１に設けられる注液口３５から容器３１内に電解液を注入した後に、注液口３５を封止することが知られている。電解コンデンサのような蓄電体も同様に、容器内に注液口から電解液を注入した後に、注液口を封止する構造を有する。

【0003】

容器３１は例えば角筒形状を有し、上面の平板状の封口板３２には、正極端子３３と負極端子３４が設けられ、正極端子３３と負極端子３４間に注液口３５が開口している。図７（Ｂ）のように、注液口３５は蓋体３６により塞がれた上で封止溶接される。

【0004】

この場合、例えば二次電池の注液口をレーザにより封止溶接することが知られている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１３－１７１８０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、レーザにより封止溶接すると、図８のように、溶接時の加熱により溶接個所３８（図９）下の容器３１内に封入される電解液３７が熱せられて、収納されたセパレータが変形する等の機能低下が生じるおそれがある。また、図９のように、注液口３５の孔を塞ぐために蓋体３６を全周溶接するが、溶接個所３８にピンホールがあると不良品となる。

【0007】

本発明は、上記課題を解決して、大容量の蓄勢された電力を有する蓄勢式溶接機を使用した抵抗溶接により、安定した溶接で熱影響を小さくして不良品の発生を少なくできる蓄電体の注液口の封止方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る蓄勢式溶接機を用いた蓄電体の注液口の封止方法は、複数の大容量蓄勢部品からなる蓄勢部を有し、各蓄勢部品を個別に充放電させ、性能にばらつきのある前記蓄勢部品の電圧を安定化させて当該安定した設定電圧および大電流からなる大容量電力による通電により、溶接電極間で被溶接物を加圧しながら、短時間かつ大電流で抵抗溶接する蓄勢式溶接機を用いて、
蓄電体が被溶接物であって、電解液が封入される蓄電体の封液口に、予めバーリング加工して孔縁が立ち上がる突起を作成しておき、前記突起と当該突起に乗る蓋体である球体間を抵抗溶接して封止する。

【0009】

この構成によれば、大容量の蓄勢された電力を有する蓄勢式溶接機を使用して、大容量蓄勢部品の性能にばらつきがあっても安定した設定電圧および大電流からなる大容量電力による通電によって、蓄電体の封液口に予め作成したバーリング加工した突起と蓋体である球体間を抵抗溶接するので、突起に電流が集中して溶接が安定するから、短時間かつ大電流での抵抗溶接により熱影響を小さくして、不良品の発生を少なくできる。

【0010】

本発明では、前記蓄勢式溶接機は、複数の大容量蓄勢部品を個別に充電させる個別充電回路と、各蓄勢部品を個別に放電させる個別放電回路と、各蓄勢部品の電圧を個別に監視する電圧監視回路と、ばらつきのある蓄勢部品に対してさらに個別充電し当該電圧を安定させて設定電圧を得るようにする個別電圧安定化制御部と、前記蓄勢部における個別充電による安定した設定電圧、および個別放電による大電流からなる大容量電力を出力させて、前記溶接電極間に通電させる出力回路と、を備えていることが好ましい。

【0011】

この構成によれば、蓄勢式溶接機が、各蓄勢部品の電圧を個別に監視し、個別充電および個別放電により各蓄勢部品で細分化して充電および放電するので、設定電圧に合わせやすくなるから設定電圧の誤差が小さくなるとともに、効率が良くなり、充放電時間の短縮化も可能となる。また、ばらつきのある蓄勢部品に対してさらに個別充電して、各電圧を安定させるので、効率よく蓄勢部品のばらつきに対応できる。さらに、個別放電により大容量の蓄勢された電力を高速に放電できるので、生産効率を向上することができる。これにより、複数の蓄勢部品における性能のばらつきに対応しながら、溶接時の設定電圧および大電流の大容量電力を効率よく出力させることができ、抵抗溶接を高速化し、生産効率を向上できる。

【0012】

本発明では、前記蓄電体は、二次電池または電解コンデンサであってもよい。この場合、電解液に対して熱影響を小さくする効果がより高くなる。

【0013】

また、本発明では、前記抵抗溶接は、前記突起の周状先端とこれに接する前記球体の周面との間でリング状に溶接されようにしてもよい。この場合、より溶接を安定させることができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明は、蓄電体の封液口に予め作成したバーリング加工した突起と蓋体である球体間を抵抗溶接するので、突起に電流が集中して溶接が安定するから、短時間かつ大電流での抵抗溶接により熱影響を小さくして、不良品の発生を少なくできる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態に係る蓄電体の注液口の封止方法に使用される蓄勢式溶接機を示す概略構成図である。

【図2】図１の一部を具体的に示す回路図である。

【図3】抵抗溶接の動作を示す説明図である。

【図4】個別電圧安定化の動作を示す模式図である。

【図5】は本発明の一実施形態に係る蓄電体の注液口の封止方法を示す概略斜視図である。

【図6】（Ａ）は図５の蓄電体の注液口の封止方法を示す側面図、（Ｂ）はその一部拡大図である。

【図7】（Ａ）、（Ｂ）は従来の蓄電体の注液口の封止方法を示す斜視図である。

【図8】図７（Ａ）の側面図である。

【図9】従来の蓄電体の注液口の封止方法を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る蓄電体の注液口の封止方法に使用される蓄勢式溶接機１を示す概略構成図である。本溶接機１は、複数の大容量蓄勢部品Ｃからなる蓄勢部２を有し、大容量電力による通電により溶接電極間で被溶接物Ｗを加圧しながら抵抗溶接するものであり、各蓄勢部品Ｃの性能にばらつきがある場合や、短時間かつ大電流の通電、生産工程の高速化などが必要となる抵抗溶接に適している。

【0017】

本溶接機１は、例えばＡＣ２００Ｖの入力電源４と、複数の大容量蓄勢部品Ｃを個別に充電する個別充電回路５と、各蓄勢部品Ｃを個別に放電する個別放電回路６と、各蓄勢部品Ｃの電圧を個別に監視する個別電圧監視回路７と、出力回路８と、制御部３とを備えている。制御部３は、本溶接機１全体の制御を行うほかに、被溶接物Ｗの種類に応じた抵抗溶接に必要な大容量電力の電圧値および電流値の設定や、溶接電極１１、１２間の加圧制御などを行なう。

【0018】

制御部３は、ばらつきのある蓄勢部品に対してさらに個別充電して当該電圧を安定させて設定電圧を得るようにする電圧安定化制御部１０を有する。そして、出力回路８は、蓄勢部２における個別充電による安定した設定電圧と、個別放電による大電流とによって大容量電力を出力させて、溶接電極１１、１２間に通電させる。

【0019】

図２は、図１の一部を具体的に示す回路図である。大容量蓄勢部品Ｃは、例えば電気二重層コンデンサであり、これが複数直列および並列に接続されて、蓄勢部２が構成されている。

【0020】

蓄勢部２に充電および放電する個別充電回路５および個別放電回路６は、それぞれ各蓄勢部品Ｃごとにユニット１～ｎを備えている。個別充電回路５は、各蓄勢部品Ｃごとに例えば０～２．５Ｖに電圧可変に設定できる。個別放電回路６は、それぞれ各蓄勢部品ＣごとにＦＥＴ(Field Effect Transistor)のようなスイッチをもつ放電ユニット６ａを有している。個別電圧監視回路７であるＡ／Ｄ入力のユニット１～ｎは、それぞれ個別充電回路５のユニット１～ｎと各蓄勢部品Ｃとの間に接続されている。出力回路８は、ＦＥＴのようなスイッチをもつ出力ユニット８ａを有し、制御部３からの図示しない出力信号により大容量電力を出力する。

【0021】

溶接電極１１、１２が被溶接物Ｗの金属材料Ｗ１、Ｗ２に当てられて加圧しながら通電されると、溶接電流Ａが、上電極１１から金属材料Ｗ１、Ｗ２を通って下電極１２へ向かって流れる。この通電により、図３に示すように、金属材料Ｗ１とＷ２間で抵抗発熱を利用したナゲット（合金層）が形成されて溶融接合により抵抗溶接される。

【0022】

この抵抗溶接では、大容量の蓄勢部２を有した大容量電力を使用するので、短時間の通電時間中の電圧低下が小さく、通電時間中の設定電圧および大電流を保持できる。この被溶接物Ｗに応じた設定電圧および大電流を保持した状態でナゲット（合金層）１５形成による溶融接合によって、短時間かつ大電流で抵抗溶接するので、効率的に溶接できるとともに、被溶接物Ｗに熱による影響を与えにくくできる。

【0023】

本溶接機１は、抵抗溶接の実施ごとにその都度、個別電圧監視回路７により各蓄勢部品Ｃの電圧を個別に監視し、個別充電回路５および個別放電回路６による個別充電および個別放電により、各蓄勢部品Ｃで細分化して充電および放電するので、設定電圧に合わせやすくなるから設定電圧の誤差が小さくなる。また、効率が良くなり、充放電時間の短縮化も可能となる。

【0024】

さらに、個別電圧安定化制御部１０により、個別電圧監視回路７によって前記個別に充電される各蓄勢部品Ｃの電圧をそれぞれ監視し、そのうち性能のばらつきにより充電電圧が不足する蓄勢部品Ｃに対してさらに個別充電して不足分を解消させ、当該蓄勢部品の電圧を安定化させて設定電圧を得る。

【0025】

図４に示す模式図のように、例えば、１０個の蓄勢部品Ｃ１～Ｃ１０のうちＣ２、Ｃ５、Ｃ８の３個にばらつきがある場合、ばらつきのない７個の蓄勢部品Ｃ１、Ｃ３～Ｃ４、Ｃ６～Ｃ７、Ｃ９～Ｃ１０の電圧は設定値に達して充電を終了し、ばらつきにより電圧が不足する各蓄勢部品Ｃ２、Ｃ５、Ｃ８に対してだけ集中、継続して短時間で充電する。これにより、ばらつきがあっても短い充電時間で設定値に達して安定化させ、ばらつきを解消するので、より生産効率を向上できる。

【0026】

個別放電回路６は、蓄勢部２の各蓄勢部品Ｃを個別に放電することにより、各蓄勢部品Ｃ間の電流の回り込みを抑止して大電流を保持させるとともに、大容量の蓄勢された電力を高速に放電でき、放電時間を大幅に短縮化させるので生産効率を向上することができる。また、従来のように蓄勢部全体で放電するのと比べて放電時間を大幅に短縮化できる。

【0027】

このように、本溶接機１では、被溶接物Ｗごとに、個別電圧監視回路７により各蓄勢部品Ｃの電圧を個別に監視し、個別充電回路５による個別充電および個別充電回路６による個別放電により各蓄勢部品Ｃで細分化して充電および放電し、かつ個別電圧安定化制御部１０により性能にばらつきのある蓄勢部品Ｃに対してさらに個別充電して各電圧を安定させている。これにより、蓄勢部品Ｃに対してさらに個別充電して各電圧を安定させるので、複数の蓄勢部品のばらつきに対応しながら、溶接時の設定電圧および大電流の大容量電力を効率よく出力させることができ、抵抗溶接の生産工程を高速化し、生産効率を向上できる。したがって、被溶接物Ｗによって溶接条件が種々異なる場合にも迅速に対応できるので、作業時間の短縮化を図ることができ、種類の異なる被溶接物を頻繁に交換して生産する多品種少量生産にも対応可能となる。

【0028】

以下、本溶接機１を用いた蓄電体の注液口の封止方法について説明する。図５は、本発明の一実施形態に係る蓄電体の注液口の封止方法を示す概略斜視図である。例えば二次電池のような蓄電体における容器の上面には、アルミニウムやステンレス製等の封口板２０に電解液が封入される封液口２０が設けられており、この封液口２１の貫通孔に、予めバーリング加工して孔縁が立ち上がるプロジェクション（突起）２２が作成される。このバーリング加工は、例えば貫通孔にパンチを押し込み、孔縁を拡げながら立ち上げるものである。

【0029】

この突起２２と突起２２に乗せる蓋体であるアルミニウムやステンレス製等の球体２３（破線）との間で抵抗溶接されて封液口２１が封止される。この封液口２１における突起２２と球体２３とが被溶接物Ｗである。

【0030】

この場合、上述した被溶接物Ｗを上下に挟む上下電極間で通電するのに代えて、図６（Ａ）に示すように、封口板２０上で球体２３に当てる主電極２５と、この球体２３に接する突起２２に連通する封口板２０の上面に当てる、主電極２５の両側に配置される副電極（アース）２６との間で通電される。電流は主電極２５から球体２２、突起２３および封口板２０を通って副電極（アース）２６へ流れる。主電極２５と副電極２６はともに上記と同様に加圧される。

【0031】

主電極２５からの電流は、球体２３からこれに接する狭幅の周状先端２２ａを有する突起２２に集中して流れるので、熱が分散することを防止して溶接が安定する。これにより、短時間かつ大電流での抵抗溶接により、従来の超音波溶接と比べて容器内の電解液への熱影響を小さくすることができ、容器内の収納物への機能低下を防止することができる。

【0032】

図６（Ｂ）に示すように、突起２２の周状先端２２ａとこれに接する球体２３の周面との間でリング状に抵抗溶接される。これにより、球体２３と突起２２間で上記した抵抗発熱を利用したナゲット（合金層）２７が形成されて溶融接合により抵抗溶接される。この場合、従来のようなピンホールが発生することなく、不良品の発生を少なくでき、かつより溶接を安定させることができる。

【0033】

以上のとおり、本発明では、大容量の蓄勢された電力を有する蓄勢式溶接機を使用して、大容量蓄勢部品の性能にばらつきがあっても安定した設定電圧および大電流からなる大容量電力による通電によって、蓄電体の封液口に予め作成したバーリング加工した突起と蓋体である球体間を抵抗溶接するので、突起に電流が集中して溶接が安定するから、短時間かつ大電流での抵抗溶接により熱影響を小さくして、不良品の発生を少なくできる。

【0034】

また、本発明では、各蓄勢部品の電圧を個別に監視し、個別充電および個別放電により各蓄勢部品で細分化して充電および放電し、かつ性能にばらつきのある蓄勢部品に対してさらに個別充電して各電圧を安定させるので、複数の蓄勢部品のばらつきに対応しながら、溶接時の設定電圧および大電流の大容量電力を効率よく出力させることができ、抵抗溶接を高速化し、生産効率を向上できる。

【0035】

なお、この実施形態では、蓄電体として二次電池を使用しているが、電解コンデンサでもよい。

【0036】

本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0037】

１：蓄勢式溶接機
２：蓄勢部
３：制御部
４：ＡＣ入力電源
５：個別充電回路
６：個別放電回路
７：個別電圧監視回路
８：出力回路
１０：個別電圧安定化制御部
１１、１２：溶接電極（上、下）
１５、２７：ナゲット（合金層）
２０：封口板
２１：封液口
２２：突起
２３：球体
２５、２６：溶接電極（主、副）
Ｃ：大容量蓄勢部品
Ｗ：被溶接物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】