特許 7389781 二次電池の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-21

(45)【発行日】2023-11-30

(54)【発明の名称】二次電池の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/169 20210101AFI20231122BHJP

   H01M 50/15 20210101ALI20231122BHJP

   H01M 50/103 20210101ALI20231122BHJP

   B23K 26/21 20140101ALI20231122BHJP

   B23K 26/28 20140101ALI20231122BHJP

【ＦＩ】

H01M50/169

H01M50/15

H01M50/103

B23K26/21 P

B23K26/28

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021173470

(22)【出願日】2021-10-22

(65)【公開番号】P2023063139

(43)【公開日】2023-05-09

【審査請求日】2022-11-08

(73)【特許権者】

【識別番号】520184767

【氏名又は名称】プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100117606

【弁理士】

【氏名又は名称】安部 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100136423

【弁理士】

【氏名又は名称】大井 道子

(74)【代理人】

【識別番号】100121186

【弁理士】

【氏名又は名称】山根 広昭

(74)【代理人】

【識別番号】100130605

【弁理士】

【氏名又は名称】天野 浩治

(72)【発明者】

【氏名】中山 翔太

【審査官】守安 太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－１４４６９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２３５０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－１９６０４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０７７３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１８－００７２９６４（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／１０

Ｈ０１Ｇ １１／００

Ｂ２３Ｋ ２６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

底面に対向する一側面に開口を有する有底のケース本体の前記開口に封口板を装着する装着工程と、
前記封口板の周縁部に沿ってレーザを走査し、前記ケース本体と前記封口板とをレーザ溶接する溶接工程と
を含み、
前記溶接工程で、前記ケース本体の前記開口の縁と前記封口板の前記周縁部に照射されるレーザは、
パルス幅が４００μｍ以上８００μｍ以下で、かつ、周波数が１．２ｋＨｚ以上１．４ｋＨｚ以下である、矩形波で構成されたパルス発振式のレーザであり、
前記レーザのうち、パルス発振された隣接するレーザのラップ率が８４．４％以上８６．６％以下となるように走査される、
二次電池の製造方法。

【請求項2】

前記溶接工程において、前記封口板の前記周縁部に沿って前記レーザを走査しつつ、前記レーザのピーク出力が部分的に変更される、請求項１に記載された二次電池の製造方法。

【請求項3】

溶接される前の前記封口板の前記周縁部は、前記周縁部の内側に溝が形成された溝部分と、前記溝が形成されていない非溝部分とを有し、
前記溶接工程で、前記溝部分を溶接するときの前記レーザのピーク出力は、前記非溝部分を溶接するときの前記レーザのピーク出力よりも大きくなるように設定されている、請求項１または２に記載された二次電池の製造方法。

【請求項4】

前記封口板は、互いに対向する一対の長辺部と、互いに対向する一対の短辺部とを有する略矩形の板材であり、
前記ケース本体の前記開口は、前記封口板に対応した略矩形の形状を有し、
前記溶接工程で、前記長辺部を溶接するときの前記レーザのピーク出力は、前記短辺部を溶接するときの前記レーザのピーク出力よりも高い、請求項１から３までの何れか一項に記載された二次電池の製造方法。

【請求項5】

前記封口板は、前記長辺部と前記短辺部との間に設けられたＲ部を有し、
前記溶接工程で、前記Ｒ部を溶接するときの前記レーザのピーク出力は、前記短辺部を溶接するときの前記レーザのピーク出力よりも低い、請求項４に記載された二次電池の製造方法。

【請求項6】

前記封口板の前記周縁部において、前記長辺部と前記短辺部と前記Ｒ部との境界で、前記レーザのピーク出力が徐々に上げられる、請求項５に記載された二次電池の製造方法。

【請求項7】

前記封口板の前記周縁部において溶接が開始される部分と、溶接が終了される部分とが重なっている、請求項１から６までの何れか一項に記載された二次電池の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二次電池の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０１１－２１２７１１号公報には、アルミニウム系金属製の外装缶と外装缶の開口に配置されるアルミニウム系金属製の封口板との嵌合部を連続発振型レーザ溶接装置からのレーザを照射することにより溶接を行い、封止する密閉型電池の製造方法が開示されている。かかる密閉型電池の製造方法では、溶接開始領域においてはレーザの出力をパルス的に変調させながら走査し、その後にレーザの出力を一定として走査している。かかる密閉型電池の製造方法によれば、アルミニウム系金属製の外装缶とアルミニウム系金属製封口板とを連続発振（ＣＷ）型レーザにより溶接封止する際に、溶接開始領域及び溶接終了領域の溶接を安定的に行うことができる、とされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－２１２７１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ケース本体の開口と封口板の周縁部との溶接において、溶接品質をさらに向上させたい。

【課題を解決するための手段】

【0005】

ここで開示される二次電池の製造方法では、底面に対向する一側面に開口を有する有底のケース本体の開口に封口板を装着する装着工程と、封口板の周縁部に沿ってレーザを走査し、ケース本体と封口板とをレーザ溶接する溶接工程とが含まれている。ここで、溶接工程で、ケース本体の開口の縁と封口板の周縁部に照射されるレーザは、パルス幅が４００μｍ以上８００μｍ以下で、かつ、周波数が１．２ｋＨｚ以上１．４ｋＨｚ以下である、矩形波で構成されたパルス発振式のレーザであり、レーザのうち、パルス発振された隣接するレーザのラップ率が８４．４％以上８６．６％以下となるように走査される。かかる二次電池の製造方法によれば、溶接部分の溶け込み深さが適度に深くなりやすく、溶接品質が向上する。

【0006】

溶接工程において、封口板の周縁部に沿ってレーザを走査しつつ、レーザのピーク出力が部分的に変更されてもよい。

【0007】

例えば、溶接される前の封口板の周縁部は、周縁部の内側に溝が形成された溝部分と、溝が形成されていない非溝部分とを有していてもよい。この場合、溶接工程で、溝部分を溶接するときのレーザのピーク出力は、非溝部分を溶接するときのレーザのピーク出力よりも大きくなるように設定されていてもよい。

【0008】

また、封口板は、互いに対向する一対の長辺部と、互いに対向する一対の短辺部とを有する略矩形の板材であってもよい。ケース本体の開口は、封口板に対応した略矩形の形状を有し、溶接工程で、長辺部を溶接するときのレーザのピーク出力は、短辺部を溶接するときのレーザのピーク出力よりも高くてもよい。

【0009】

また、封口板は、長辺部と短辺部との間に設けられたＲ部を有していてもよい。この場合、溶接工程で、Ｒ部を溶接するときのレーザのピーク出力は、短辺部を溶接するときのレーザのピーク出力よりも低くてもよい。

【0010】

また、封口板の周縁部において、長辺部と短辺部とＲ部とのそれぞれの境界で、徐々にレーザのピーク出力が上げられてもよい。また、封口板の周縁部において溶接が開始される部分と、溶接が終了される部分とが重なっていてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、リチウムイオン二次電池１０の部分断面図である。

【図2】図２は、封口板４１ｂが装着された上面を示す平面図である。

【図3】図３は、パルス発振式のレーザの波形を模式的に示す模式図である。

【図4】図４は、図２のＡ－Ａ断面を示す断面図である。

【図5】図５は、図２のＢ－Ｂ断面を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、ここでの開示の一実施形態を説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら開示を限定することを意図したものではない。各図面は模式的に描かれており、必ずしも実物を反映していない。また、数値範囲を示す「Ａ～Ｂ」などの表記は、特に言及されない限りにおいて「Ａ以上Ｂ以下」を意味する。なお、以下に説明する図面において、同じ作用を奏する部材、部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することがある。また、本明細書において参照する各図における符号Ｘは「長辺方向」を示し、符号Ｙは「短辺方向」を示し、符号Ｚは「高さ方向」を示す。

【0013】

本明細書において「二次電池」とは、電解質を介して一対の電極（正極と負極）の間で電荷担体が移動することによって充放電反応が生じる蓄電デバイス一般をいう。かかる二次電池は、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等のいわゆる蓄電池の他に、電気二重層キャパシタ等のキャパシタなども包含する。以下では、上述した二次電池のうち、リチウムイオン二次電池を例にして、ここで開示される二次電池の製造方法の実施形態を説明する。ここでの開示は、特に言及されない限りにおいて、リチウムイオン二次電池に限定されず、他の二次電池にも適用されうる。

【0014】

〈リチウムイオン二次電池１０〉
図１は、リチウムイオン二次電池１０の部分断面図である。図２は、封口板４１ｂが装着された上面を示す平面図である。図１では、略直方体の電池ケース４１の片側の幅広面に沿って、内部を露出させた状態が描かれている。図１に示されたリチウムイオン二次電池１０は、電極体２０が収容された電池ケース４１が密閉された、いわゆる密閉型電池である。

【0015】

リチウムイオン二次電池１０は、図１に示されているように、電極体２０と、電池ケース４１とを備えている。電池ケース４１は、開口４１ａ１を有するケース本体４１ａと、ケース本体４１ａの開口４１ａ１を塞ぐ封口板４１ｂとを有している。ケース本体４１ａには、電極体２０が収容されている。封口板４１ｂには、ガスケット７０およびインシュレータ８０を介して内部端子５５，６５と外部端子５１，６１とが取り付けられている。この実施形態では、内部端子５５は、電極体２０の正極集電箔２１ａに接続されている。外部端子５１は内部端子５５に接続されており、電池ケース４１の外部において正極端子５０を構成している。また、内部端子６５は、電極体２０の負極集電箔２２ａに接続されている。外部端子６１は内部端子６５に接続されており、電池ケース４１の外部において負極端子６０を構成している。

【0016】

〈電極体２０〉
電極体２０は、絶縁フィルム（図示は省略）などで覆われた状態で、電池ケース４１に収容されている。電極体２０は、正極要素としての正極シート２１と、負極要素としての負極シート２２と、セパレータとしてのセパレータシート３１，３２とを備えている。正極シート２１と、第１のセパレータシート３１と、負極シート２２と、第２のセパレータシート３２とは、それぞれ長尺の帯状の部材である。

【0017】

正極シート２１は、予め定められた幅および厚さの正極集電箔２１ａ（例えば、アルミニウム箔）に、幅方向の片側の端部に一定の幅で設定された未形成部２１ａ１を除いて、正極活物質を含む正極活物質層２１ｂが両面に形成されている。正極活物質は、例えば、リチウムイオン二次電池では、リチウム遷移金属複合材料のように、充電時にリチウムイオンを放出し、放電時にリチウムイオンを吸収しうる材料である。正極活物質は、一般的にリチウム遷移金属複合材料以外にも種々提案されており、特に限定されない。

【0018】

負極シート２２は、予め定められた幅および厚さの負極集電箔２２ａ（ここでは、銅箔）に、幅方向の片側の縁に一定の幅で設定された未形成部２２ａ１を除いて、負極活物質を含む負極活物質層２２ｂが両面に形成されている。負極活物質は、例えば、リチウムイオン二次電池では、天然黒鉛のように、充電時にリチウムイオンを吸蔵し、充電時に吸蔵したリチウムイオンを放電時に放出しうる材料である。負極活物質は、一般的に天然黒鉛以外にも種々提案されており、特に限定されない。

【0019】

セパレータシート３１，３２には、例えば、所要の耐熱性を有する電解質が通過しうる多孔質の樹脂シートが用いられる。セパレータシート３１，３２についても種々提案されており、特に限定されない。

【0020】

ここで、負極活物質層２２ｂの幅は、例えば、正極活物質層２１ｂよりも広く形成されている。セパレータシート３１，３２の幅は、負極活物質層２２ｂよりも広い。正極集電箔２１ａの未形成部２１ａ１と、負極集電箔２２ａの未形成部２２ａ１とは、幅方向において互いに反対側に向けられている。また、正極シート２１と、第１のセパレータシート３１と、負極シート２２と、第２のセパレータシート３２とは、それぞれ長さ方向に向きを揃えられ、順に重ねられて捲回されている。負極活物質層２２ｂは、セパレータシート３１，３２を介在させた状態で正極活物質層２１ｂを覆っている。負極活物質層２２ｂは、セパレータシート３１，３２に覆われている。正極集電箔２１ａの未形成部２１ａ１は、セパレータシート３１，３２の幅方向の片側からはみ出ている。負極集電箔２２ａの未形成部２２ａ１は、幅方向の反対側においてセパレータシート３１，３２からはみ出ている。

【0021】

上述した電極体２０は、図１に示されているように、電池ケース４１のケース本体４１ａに収容されうるように、捲回軸を含む一平面に沿った扁平な状態とされる。そして、電極体２０の捲回軸に沿って、片側に正極集電箔２１ａの未形成部２１ａ１が配置され、反対側に負極集電箔２２ａの未形成部２２ａ１が配置されている。

【0022】

〈電池ケース４１〉
電池ケース４１は、電極体２０を収容している。電池ケース４１は、ケース本体４１ａと、封口板４１ｂとを有している。ケース本体４１ａは、底面に対向する一側面に開口４１ａ１を有する有底の部材であり、この実施形態では、一側面が開口した略直方体の角形形状を有している。封口板４１ｂは、ケース本体４１ａの開口４１ａ１に装着される板材である。この実施形態では、ケース本体４１ａと封口板４１ｂは、軽量化と所要の剛性を確保する観点で、それぞれアルミニウムまたはアルミニウムを主とするアルミニウム合金で形成されている。なお、図１に示されている実施形態では、捲回型の電極体２０が例示されているが、電極体２０の構造はかかる形態に限定されない。電極体２０の構造は、例えば、正極シートと負極シートとが、セパレータシートとを介在させて交互に積層された積層構造でもよい。また、電池ケース４１内には、複数の電極体２０が収容されていてもよい。

【0023】

電池ケース４１は、電極体２０と一緒に、図示しない電解液を収容していてもよい。電解液としては、非水系溶媒に支持塩を溶解させた非水電解液を使用できる。非水系溶媒の一例として、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等のカーボネート系溶媒が挙げられる。支持塩の一例として、ＬｉＰＦ_６等のフッ素含有リチウム塩が挙げられる。

【0024】

〈ケース本体４１ａ〉
ケース本体４１ａは、一側面が開口した略直方体の角形形状を有している。ケース本体４１ａは、略矩形の底面を構成する底面部４２と、一対の幅広面部４３，４４（図２参照）と、一対の幅狭面部４５，４６とを有している。一対の幅広面部４３，４４は、それぞれ底面部４２のうち長辺から立ち上がっている。一対の幅狭面部４５，４６は、それぞれ底面部４２のうち短辺から立ち上がっている。ケース本体４１ａの一側面には、一対の幅広面部４３，４４と一対の幅狭面部４５，４６で囲まれた開口４１ａ１が形成されている。

【0025】

〈封口板４１ｂ〉
封口板４１ｂは、ケース本体４１ａの開口４１ａ１を封口する。この実施形態では、図２に示されているように、封口板４１ｂは、平面視において矩形状である。この実施形態では、封口板４１ｂに注液孔４１ｂ１と安全弁４１ｂ２が設けられている。注液孔４１ｂ１は、封口板４１ｂがケース本体４１ａの開口４１ａ１に取り付けられ、ケース本体４１ａ内に電解液が注入された後で封止部材が取り付けられて閉じられる。なお、図２には、封口板４１ｂがケース本体４１ａの開口４１ａ１に組付けられ、溶接された状態が示されている。図２では、封口板４１ｂに封止部材は取り付けられていない。安全弁４１ｂ２は、薄肉になっており、電池ケース４１内が予め定められた圧力よりも大きくなったときに破断する部位である。

【0026】

封口板４１ｂには、正極端子５０と、負極端子６０とが取り付けられている。正極端子５０は、外部端子５１と、内部端子５５とを備えている。負極端子６０は、外部端子６１と、内部端子６５とを備えている。内部端子５５，６５は、それぞれインシュレータ８０を介して封口板４１ｂの内側に取り付けられている。外部端子５１，６１は、それぞれガスケット７０を介して封口板４１ｂの外側に取り付けられている。内部端子５５，６５は、それぞれケース本体４１ａの内部に延びている。電極体２０の正極集電箔２１ａの未形成部２１ａ１と、負極集電箔２２ａの未形成部２２ａ１とは、封口板４１ｂの長辺方向の両側部にそれぞれ取り付けられた内部端子５５，６５に取り付けられている。

【0027】

内部端子５５，６５は、金属製である。正極の内部端子５５としては、正極集電箔２１ａとの接合強度を向上させる観点から、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金等が用いられうる。負極の内部端子６５としては、負極集電箔２２ａとの接合強度を向上させる観点から、また、所要の耐電解液性、耐酸化性などの耐性を備えている点から、例えば、銅や銅合金等が用いられうる。

【0028】

外部端子５１，６１は、金属製である。外部端子５１，６１として用いられる金属は、バスバ等の外部の接続部品の種類等に応じて適宜選択される。外部端子５１，６１としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等が用いられうる。外部端子５１，６１は、例えば、複数の金属が異種金属接合によって接合されて構成されていてもよい。図示は省略するが、封口板４１ｂには取付孔が形成されている。取付孔には、封口板４１ｂの内側にインシュレータ８０が取り付けられ、封口板４１ｂの外側にガスケット７０が取り付けられている。内部端子５５，６５と外部端子５１，６１とのうち一方に軸部が設けられており、ガスケット７０とインシュレータ８０を介在させて、取付孔に挿通されている。内部端子５５，６５と外部端子５１，６１とは、取付孔に挿通された軸部によって接合されている。

【0029】

ガスケット７０やインシュレータ８０には、耐薬品性や耐候性に優れた材料が用いられるとよい。この実施形態では、ガスケット７０には、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）が用いられている。なお、ガスケット７０に用いられる材料は、ＰＦＡに限定されない。ガスケット７０には、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等が用いられてもよい。インシュレータ８０には、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）が用いられている。なお、インシュレータ８０に用いられる材料は、ＰＰＳに限定されない。

【0030】

ここで、電極体２０としては、正極シート２１と、第１のセパレータシート３１と、負極シート２２と、第２のセパレータシート３２とは、それぞれ長さ方向に向きを揃えられ、順に重ねられて捲回された、いわゆる捲回電極体が例示されている。電極体２０は、このような捲回電極体に限定されない。また、電池ケース４１には、複数の電極体２０が収容されていてもよい。内部端子５５，６５や、外部端子５１，６１や、ガスケット７０や、インシュレータ８０は、種々の構造が採用されうる。例えば、内部端子５５，６５や、外部端子５１，６１や、ガスケット７０や、インシュレータ８０は、収容される電極体２０の構造に応じて適当な構造が作用されるとよい。また、正極端子５０と負極端子６０との一方には、過充電時に内部でガスを発生させることで内部圧力が上昇することにともなって電流を遮断させる機構（ＣＩＤ（Current Interrupt Device））が設けられていてもよい。

【0031】

リチウムイオン二次電池１０は、製造時に、封口板４１ｂにガスケット７０とインシュレータ８０とが取り付けられた状態で、正極端子５０および負極端子６０が取り付けられる。次いで、正極端子５０および負極端子６０に電極体２０が取付けられる。次いで、封口板４１ｂは、一対の幅広面部４３，４４（図２参照）の長辺と、一対の幅狭面部４５，４６の短辺とで囲まれたケース本体４１ａの開口４１ａ１（図１参照）に装着される。そして、図２に示されているように、封口板４１ｂの周縁部４１ｂ３が、ケース本体４１ａの開口４１ａ１の縁に接合される。かかる接合は、例えば、隙間がない連続した溶接によるとよい。かかる溶接は、例えば、レーザ溶接によって実現されうる。

【0032】

ところで、このような密閉型電池において、高エネルギ密度化のために、二次電池内部のデッドスペースが小さくなる傾向がある。二次電池内部のデッドスペースが小さいと二次電池内部でガスが発生した際などに、二次電池の内圧が高くなる。そのため、ケース本体と封口板とのレーザ溶接部分の耐圧強度が高いことが好ましい。

【0033】

ここで開示される二次電池の製造方法では、ケース本体４１ａの開口４１ａ１に封口板４１ｂを装着する装着工程と、封口板４１ｂの周縁部４１ｂ３に沿ってレーザを走査し、ケース本体４１ａと封口板４１ｂとをレーザ溶接する溶接工程とが含まれている。

【0034】

溶接工程で、ケース本体４１ａの開口４１ａ１の縁と封口板４１ｂの周縁部４１ｂ３とに照射されるレーザは、パルス幅が４００～８００μｍで、かつ、周波数が１．２～１．４ｋＨｚである、矩形波で構成されたパルス発振式のレーザである。レーザのうち、パルス発振された隣接するレーザのラップ率が８４．４～８６．６％となるように走査される。

【0035】

図３は、パルス発振式のレーザの波形を模式的に示す模式図である。ここでは、レーザの波形は矩形波で描かれているが、矩形波の立ち上がりなどは、傾きがあってもよい。
パルス幅は、レーザの出力が一定以上である時間でレーザが照射される対象物上を走査される距離である。
周波数は、パルスの周期の逆数であり、ここでは単位として（Ｈｚ）が用いられている。
ラップ率は、レーザが照射される対象物上において、パルス発振式で照射されたレーザが走査された際に隣接するレーザの溶融痕が重なる面積の割合である。

【0036】

かかる溶接工程によれば、レーザがパルス発振される。パルス発振されたレーザは、レーザのピーク出力を一定に照射する、いわゆるＣＷ（Continuous Wave）に比べて、１つ１つのパルスで照射されるエネルギが高い。さらに、この実施形態では、パルスの周波数が速い。このため、パルス発振された隣接するレーザが高い割合で重なる。このため、先に打たれたレーザの溶融池が完全に固まる前に隣接するレーザが適度にラップするように打たれる。このように、この実施形態では、パルス発振されたレーザの１つ１つの溶融池が深く、パルスの周波数が速く、かつ、パルス発振された隣接するレーザが高い割合で重なるので、溶接部分の溶け込み深さが適度に深くなりやすく、溶接品質が格段に向上し、耐圧強度が高くなる。

【0037】

この場合、溶接工程において、封口板４１ｂの周縁部４１ｂ３に沿ってレーザを走査しつつ、レーザのピーク出力が部分的に変更されるとよい。例えば、電池ケース４１で内圧が上がった場合に封口板４１ｂの周縁部４１ｂ３に形成される溶接部に作用する力は、部分的に異なりうる。封口板４１ｂの周縁部４１ｂ３にレーザが走査される場合に、熱の籠もり方が異なりうる。このため、溶接された部位の溶け込み深さや電池ケース４１で内圧が上がった場合に必要な耐力が得られるとの観点で、レーザのピーク出力が部分的に適切に調整されることが好ましい。

【0038】

例えば、図２に示された形態では、ケース本体４１ａの開口４１ａ１は、角部が円弧状である略矩形の開口であり、封口板４１ｂもケース本体４１ａの開口４１ａ１に応じて、角部が円弧状の略矩形の板材である。装着工程では、ケース本体４１ａの開口４１ａ１に封口板４１ｂが装着された状態で保持されている。この場合、例えば、ケース本体４１ａの開口４１ａ１の短辺側の内側面に、装着された封口板４１ｂを支持する段差を設けていてもよい。封口板４１ｂを支持する段差は、ケース本体４１ａの開口４１ａ１の内側面の一部に設けられているとよく、例えば、矩形の開口４１ａ１の角部に設けられていてもよい。また、矩形の開口４１ａ１の短辺側の内側面に設けられていてもよい。また、ケース本体４１ａの開口４１ａ１に封口板４１ｂが装着された状態で、ケース本体４１ａの開口４１ａ１の一対の長辺側の側壁が治具で挟まれてケース本体４１ａの開口４１ａ１に封口板４１ｂが保持されてもよい。なお、ここでは、ケース本体４１ａの開口４１ａ１および封口板４１ｂが略矩形であるが、ケース本体４１ａの開口４１ａ１および封口板４１ｂは、特に言及されない限りにおいて、矩形であることに限定されない。例えば、円形やオーバル形状でもよい。

【0039】

この実施形態では、溶接される前の封口板４１ｂには、周縁部４１ｂ３の内側に溝４７ａが形成された溝部分４７と、周縁部４１ｂ３の内側に溝４７ａが形成されていない非溝部分４８とがある。非溝部分４８は、封口板４１ｂの周縁部４１ｂ３のうちガスケット７０が配置された部位に近接する部位に設けられている。この実施形態では、ガスケット７０が配置された部位に近接する部位を除いて、周縁部４１ｂ３の内側に溝４７ａが形成されている。図４は、図２のＡ－Ａ断面を示す断面図である。図４には、溝部分４７の断面が示されている。図５は、図２のＢ－Ｂ断面を示す断面図である。図５には、非溝部分４８の断面が示されている。図４および図５では、ケース本体４１ａの開口４１ａ１の縁と封口板４１ｂの周縁部４１ｂ３とに照射されるレーザＬが模式的に描かれている。溝４７ａが形成されていると、封口板４１ｂの周縁部４１ｂ３に沿った溶融が、溝４７ａの外縁側に生じやすく、溶融池の形成が制御されやすい。他方で、ガスケット７０が配置された部位では、溝４７ａが形成されていると、溝４７ａに反射したレーザＬによってガスケット７０が溶かされることが生じうる。このため、この実施形態では、ガスケット７０が配置された部位に近接する部位には、溝４７ａが形成されていない。

【0040】

この場合、非溝部分４８では、溝部分４７よりも、封口板４１ｂの周縁部４１ｂ３から熱が逃げやすい傾向がある。このため、封口板４１ｂの周縁部４１ｂ３に溝部分４７と非溝部分４８とがある場合、溶接工程では、溝部分４７を溶接するときのレーザＬのピーク出力が、非溝部分４８を溶接するときのレーザＬのピーク出力よりも大きくなるように設定されているとよい。これにより、非溝部分４８を溶接するときのレーザＬのピーク出力が大きく設定されることで、溝部分４７と非溝部分４８とで形成される溶融池の差が小さくなり、全周に亘って狙いの溶融池に近づけることができる。このように、溶接される前の封口板４１ｂの周縁部４１ｂ３が、周縁部４１ｂ３の内側に溝４７ａが形成された溝部分４７と、溝４７ａが形成されていない非溝部分４８とを有している場合、他の条件が大凡同じであれば、非溝部分４８を溶接するときのレーザＬのピーク出力が大きく設定されるとよい。例えば、図２に示されているように、同じ長辺部９１，９２において、溝部分４７と非溝部分４８とがある場合には、非溝部分４８を溶接するときのレーザＬのピーク出力が大きく設定されるとよい。

【0041】

また、図２に示されているように、封口板４１ｂは、矩形の部材であり、封口板４１ｂには、互いに対向する一対の長辺部９１，９２と、互いに対向する一対の短辺部９３，９４とを有している。ケース本体４１ａの開口４１ａ１は、封口板４１ｂに対応した略矩形の形状を有している。

【0042】

本発明者の知見では、短辺部９３，９４では、ケース本体４１ａの開口４１ａ１に封口板４１ｂを装着し、保持した際に微小は隙間が生じている場合がある。隙間が生じているとレーザが隙間から部分的にリークする場合があり、溶接部の溶け込みが浅くなりやすい。他方で、電池ケース４１内で内圧が上がった場合には、幅狭面部４５，４６よりも幅広面部４３，４４の変形が格段に大きくなる傾向がある。このため、封口板４１ｂの周縁部４１ｂ３の溶接箇所では、短辺部９３，９４よりも長辺部９１，９２の応力が高くなりやすい。

【0043】

この実施形態では、溶接工程では、長辺部９１，９２を溶接するときのレーザのピーク出力が、短辺部９３，９４を溶接するときよりも高くなるように設定されている。このことによって、電池ケース４１で内圧が上がった場合でも、長辺部９１，９２と短辺部９３，９４の溶接部に作用する応力の違いに応じた所要の耐力が得られる。このため、封口板４１ｂを全周に亘って、溶接部に必要な接合強度が確保される。また、短辺部９３，９４では、溶接部の溶け込みが必要以上に深くならず、レーザの出力が低く抑えられる。このため、溶接工程における消費電力が全体として低く抑えられる。

【0044】

また、この実施形態では、封口板４１ｂは、図２に示されているように、長辺部９１，９２と短辺部９３，９４との間に設けられたＲ部９５～９８を有している。この実施形態では、溶接工程では、Ｒ部９５～９８を溶接するときのレーザのピーク出力が、短辺部９３，９４を溶接するときのレーザのピーク出力よりも低く設定されている。Ｒ部９５～９８は、電池ケース４１で内圧が上がった場合でも、溶接部に応力が作用しにくいためである。これにより、また、Ｒ部９５～９８では、溶接部の溶け込みが必要以上に深くならず、レーザの出力が低く抑えられる。このため、溶接工程における消費電力が全体として低く抑えられる。

【0045】

また、溶接工程では、封口板４１ｂの周縁部４１ｂ３に沿ってレーザが走査される。この実施形態では、上述のように、長辺部９１，９２の溝部分４７と非溝部分４８、短辺部９３，９４、Ｒ部９５～９８でそれぞれレーザのピーク出力が変更される。このとき、それぞれの境界部分では、レーザのピーク出力が徐々に上げられる。この実施形態では、パルス発振されたレーザの１つ１つの溶融池が深く、かつ、パルスの周波数が速いためにパルス発振された隣接するレーザが高い割合で重なる。そして、先に打たれたレーザの溶融池が完全に固まる前に隣接するレーザが適度にラップするように打たれる。このため、レーザのピーク出力が変更される場合に、その境界部分で、徐々にレーザのピーク出力が上げられることで、溶接部の溶け込み深さが間断なく滑らかに変更される。このため、溶接品質が格段に向上し、耐圧強度が高くなる。

【0046】

また、この実施形態では、封口板４１ｂの周縁部４１ｂ３において溶接が開始される部分と、溶接が終了される部分とが重なっている。溶接を開始する部分では、ケース本体４１ａの開口４１ａ１や封口板４１ｂの温度が低く、溶接部の溶け込みが浅い傾向がある。溶接を開始する部分と溶接を終了する部分とが重なっていることで、溶接を開始する部分の溶け込みが深くなり、溶接品質が向上する。

【0047】

ここで、レーザのピーク出力は、適切な溶融深さが得られるように、ケース本体４１ａや封口板４１ｂに用いられる材料によって予め定められているとよい。しかしながら、本発明者の知見では、レーザのピーク出力が一定であると、溶接された部位の溶け込み深さ安定しない。特に、今回、パルス幅が４００～８００μｍで、かつ、周波数が１．２～１．４ｋＨｚと、高い周波数を採用し、一定の速度でレーザが走査される場合には、溶接された部位の溶け込み深さを安定させるとの観点で、レーザのピーク出力が適切に調整されることが好ましい。レーザのピーク出力は、高すぎるとスパッタが発生しやすくなり、低すぎると溶け込み深さが浅くなりすぎる。かかる観点で、溶接工程において、レーザのピーク出力は、３．０～５．０ｋＷの範囲で、スパッタが発生しにくく、かつ、溶け込み深さが浅くなりすぎない程度に設定されているとよい。

【0048】

レーザのピーク出力は、３．０～５．０ｋＷの範囲であれば、例えば、ケース本体４１ａや封口板４１ｂにアルミ鋼板が用いられている場合に、適切な溶け込み深さの溶接部が形成される。その上で、封口板４１ｂとケース本体４１ａの開口４１ａ１の形状や、封口板４１ｂの溝の有無などに応じて、レーザを走査しつつ、レーザのピーク出力が部分的に変更されるとよい。例えば、ケース本体４１ａにＡ３００３のアルミ鋼板が用いられ、封口板４１ｂにＡ１０５０のアルミ鋼板が用いられているような場合には、本発明者の知見では、スパッタが発生しにくく、かつ、溶け込み深さが浅くなりすぎない範囲として、例えば、３３８０～３９５０Ｗで調整されるとよい。このように、レーザのピーク出力は、ケース本体４１ａや封口板４１ｂに用いられる材料に応じて適切に設定されるとよい。

【0049】

以上、ここで開示される発明について、種々説明した。特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられた実施形態などは本発明を限定しない。また、ここで開示される発明の実施形態は、種々変更でき、特段の問題が生じない限りにおいて、各構成要素やここで言及された各処理は適宜に省略され、または、適宜に組み合わされうる。

【符号の説明】

【0050】

１０ リチウムイオン二次電池
２０ 電極体
２１ 正極シート
２１ａ 正極集電箔
２１ａ１ 正極集電箔の未形成部
２１ｂ 正極活物質層
２２ 負極シート
２２ａ 負極集電箔
２２ａ１ 負極集電箔の未形成部
２２ｂ 負極活物質層
３１，３２ セパレータシート
４１ 電池ケース
４１ａ ケース本体
４１ａ１ 開口
４１ｂ 封口板
４１ｂ１ 注液孔
４１ｂ２ 安全弁
４１ｂ３ 周縁部
４２ 底面部（底面）
４３，４４ 幅広面部
４５，４６ 幅狭面部
４７ 溝部分
４７ａ 溝
４８ 非溝部分
５０ 正極端子
５１ 外部端子
５５ 内部端子
６０ 負極端子
６１ 外部端子
６５ 内部端子
７０ ガスケット
８０ インシュレータ
９１，９２ 長辺部
９３，９４ 短辺部
９５～９８ Ｒ部
Ｌ レーザ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】