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JP2016128181A - Welding method - Google Patents

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JP2016128181A
JP2016128181A JP2015003085A JP2015003085A JP2016128181A JP 2016128181 A JP2016128181 A JP 2016128181A JP 2015003085 A JP2015003085 A JP 2015003085A JP 2015003085 A JP2015003085 A JP 2015003085A JP 2016128181 A JP2016128181 A JP 2016128181A
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JP
Japan
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welding
valve
case
shut
peak
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Pending
Application number
JP2015003085A
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Japanese (ja)
Inventor
浩哉 梅山
Hiroya Umeyama
浩哉 梅山
一郎 村田
Ichiro Murata
一郎 村田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a welding method which can achieve excellent airtightness.SOLUTION: The welding method is a method for welding a first member to a second member by the full-circled welding, by radiating welding beam. In the method, the welding beam has two peak parts and peripheral parts positioned at peripheries of the two peak parts in a power density distribution. The two peak parts are arranged at an interval along a direction crossing a processing direction of welding in the full-circled welding. Further respective spot diameters in the two peak parts are equal to 80 μm or less, and the interval between the two peak parts is within 0.4 mm-0.9 mm.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は溶接方法に関する。   The present invention relates to a welding method.

2つの金属部材の接合方法として、レーザ溶接等の各種の溶接方法が広く知られている。電池の製造においても、電池ケースと蓋との接合等に溶接技術が利用されている(特許文献1参照)。   As welding methods for two metal members, various welding methods such as laser welding are widely known. Also in the manufacture of a battery, a welding technique is used for joining the battery case and the lid (see Patent Document 1).

特開2013−143332号公報JP 2013-143332 A

電池の製造においては、例えば電流遮断機構(CID)における反転板の取付けの際に全周溶接が実施される。全周溶接とは、溶接開始位置から溶接を典型的には連続的に進行させて、環状に一周して元の開始位置に戻る溶接方法、および該方法で得られた溶接状態をいう。全周溶接は、一の部材の外周や外縁を他の部材に接合する場合等に好ましく利用されている。全周溶接では、開始位置から進行した溶接ビームが一周して元の位置に戻り開始位置に重なったときにピンホールが発生する等して気密性の低下を招く場合がある。同様の事象は、溶接部材を仮固定するために行った仮固定溶接部を本溶接が跨ぐ際にも発生することがある。上記気密性の低下は、例えば電池の製造においては、CIDの作動精度の低下や安全性の低下を引き起こす虞があり、その改善が求められていた。   In manufacturing the battery, for example, all-around welding is performed when the reversing plate is attached in a current interruption mechanism (CID). The all-round welding refers to a welding method in which welding is continuously advanced from a welding start position, and then returns to the original start position after making a circle, and a welding state obtained by the method. All-around welding is preferably used when the outer periphery or outer edge of one member is joined to another member. In all-around welding, when the welding beam that has traveled from the start position makes a round, returns to the original position, and overlaps with the start position, pinholes may occur, leading to a decrease in airtightness. The same phenomenon may occur when the main welding crosses the temporarily fixed weld portion that is used to temporarily fix the welding member. For example, in the manufacture of a battery, the above-described decrease in airtightness may cause a decrease in CID operating accuracy and a decrease in safety, and improvement thereof has been demanded.

検討の結果、気密性の低下は、全周溶接時に溶接予定箇所に逃げ場なく閉じ込められたエア等に由来する爆飛によって生じることが判明した。具体的には、全周溶接で溶接ビームが一周して元の溶接開始位置に重なろうとするときに、あるいは本溶接が仮固定溶接部を跨ごうとするときに、溶接予定個所(典型的には溶接部材間)に存在する空隙中のエア等が圧縮、加熱され、これによって爆飛が発生する。これがピンホール等を発生させ、気密性の低下を引き起こす。この知見に基づき、上記爆飛の原因であるエア等への対策についてさらに検討を重ねた結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、優れた気密性を実現し得る溶接方法を提供することを目的とする。   As a result of the examination, it was found that the decrease in the airtightness is caused by explosions derived from air or the like confined to the planned welding place without any escape during all-round welding. Specifically, when the welding beam makes a round in the all-around welding and tries to overlap the original welding start position, or when the main welding is going to straddle the temporarily fixed welded part (typical) Air between the welded members) is compressed and heated to cause explosions. This generates pinholes and the like, causing a decrease in airtightness. Based on this knowledge, the present invention has been completed as a result of further studies on countermeasures against air and the like causing the explosion. That is, an object of the present invention is to provide a welding method capable of realizing excellent airtightness.

上記目的を達成するため、本発明により、溶接ビームを照射して第一部材を第二部材に溶接する方法が提供される。前記溶接は好ましくは全周溶接である。この方法において、前記溶接ビームは、パワー密度分布において2つのピーク部を有する。前記2つのピーク部は、前記全周溶接における溶接の進行方向に交差する方向に沿って間隔をおいて配置されている。また、前記2つのピーク部における各スポット径は80μm以下である。また、前記2つのピーク部の間隔は0.4mm〜0.9mmの範囲内である。さらに、前記溶接ビームは、典型的には2つのピーク部の周辺に位置する周辺部を有することが好ましい。前記周辺部の外径は、典型的には0.5mm〜1.0mmの範囲内であることがより好ましい。さらに、前記2つのピーク部のパワー密度は、前記周辺部のパワー密度の50倍以上であることが好ましい。
上記の構成によると、溶接ビームを構成する2つのピーク部が所定のサイズおよび間隔を有するので、溶接の進行方向前方に存在するエア等の気体成分は、上記2つのピーク部に由来する溶接部(深部)の間で移動することができる。具体的には、上記溶接ビームによる溶融部の形状は、溶接の進行方向に直交する断面においてW字状となり、該W字状の中央部でエア等は移動することができる。その結果、上記エア等に由来する爆飛の発生が防がれ、気密性に優れた溶接が実現される。なお、本発明の方法は、予め溝を形成する必要のない点で特許文献1の方法と比べて有利である。
In order to achieve the above object, the present invention provides a method of welding a first member to a second member by irradiating a welding beam. The welding is preferably all-around welding. In this method, the welding beam has two peaks in the power density distribution. The two peak portions are arranged at intervals along a direction that intersects the welding progress direction in the all-around welding. Each spot diameter at the two peak portions is 80 μm or less. The interval between the two peak portions is in the range of 0.4 mm to 0.9 mm. Furthermore, it is preferable that the welding beam has a peripheral portion that is typically located around two peak portions. More preferably, the outer diameter of the peripheral portion is typically in the range of 0.5 mm to 1.0 mm. Furthermore, the power density of the two peak portions is preferably 50 times or more the power density of the peripheral portion.
According to said structure, since two peak parts which comprise a welding beam have predetermined size and space | interval, gas components, such as air which exists ahead of the advancing direction of welding, are weld parts derived from said two peak parts. It can move between (deep parts). Specifically, the shape of the melted portion by the welding beam is W-shaped in a cross section orthogonal to the welding progress direction, and air or the like can move in the central portion of the W-shape. As a result, the occurrence of explosions originating from the air or the like is prevented, and welding with excellent airtightness is realized. The method of the present invention is advantageous compared to the method of Patent Document 1 in that it is not necessary to form grooves in advance.

また、この明細書によると、第一部材と第二部材とを備える密閉型電池の製造方法が提供される。第一部材および第二部材は、典型的には、密閉型電池の内圧が作用する部位に配置されている。上記製造方法は、溶接ビームを照射して第一部材を第二部材に溶接する工程(溶接工程)を含む。上記溶接は好ましくは全周溶接である。上記溶接工程としては、ここに開示される溶接方法の手法が好ましく採用される。   Moreover, according to this specification, the manufacturing method of a sealed battery provided with a first member and a second member is provided. The first member and the second member are typically arranged at a site where the internal pressure of the sealed battery acts. The said manufacturing method includes the process (welding process) of irradiating a welding beam and welding a 1st member to a 2nd member. The welding is preferably all-around welding. As the welding process, the technique of the welding method disclosed herein is preferably employed.

ここに開示される技術の好ましい一態様では、密閉型電池は、正負の電極と、該電極を収容するケースと、を備える。密閉型電池は、電極の少なくとも一方とケース外部に露出する外部端子とを導通する導電経路が形成されたものであり得る。また、密閉型電池は、典型的には、ケース内圧が上昇することによって導電経路を分断するように構成された電流遮断機構(圧力型CID)を備えるものであり得る。   In a preferred aspect of the technology disclosed herein, a sealed battery includes positive and negative electrodes and a case that accommodates the electrodes. The sealed battery may be formed with a conductive path that connects at least one of the electrodes and an external terminal exposed outside the case. Moreover, the sealed battery typically includes a current interrupt mechanism (pressure type CID) configured to disconnect the conductive path when the case internal pressure increases.

ここに開示される技術の好ましい一態様では、電流遮断機構は、導電経路の一部を構成し、かつケース外方へのガス流通を遮断する遮断弁を備え得る。遮断弁は、典型的には、ケース内圧が上昇したときには、少なくともその一部がケース外方に向かって移動または変形し、それによって導電経路を分断するものであり得る。遮断弁は、第一部材および第二部材のいずれか一方に該当する。より具体的には、電流遮断機構は、正極と電気的に接続する接続部材と、該接続部材と電気的に接続する遮断弁と、該遮断弁が溶接によって接合されたリベットと、を備え得る。この場合において、第一部材は遮断弁であり、第二部材はリベットであり得る。   In a preferred aspect of the technology disclosed herein, the current cutoff mechanism may include a cutoff valve that constitutes a part of the conductive path and blocks gas flow to the outside of the case. Typically, the shut-off valve may be one that at least part of the shut-off valve moves or deforms toward the outside of the case when the internal pressure of the case increases, thereby dividing the conductive path. The shut-off valve corresponds to one of the first member and the second member. More specifically, the current cutoff mechanism may include a connection member that is electrically connected to the positive electrode, a cutoff valve that is electrically connected to the connection member, and a rivet in which the cutoff valve is joined by welding. . In this case, the first member can be a shut-off valve and the second member can be a rivet.

さらに、この明細書によると、第一部材と第二部材とを備える密閉型電池が提供される。上記密閉型電池は、ここに開示される溶接方法を含む方法により製造されたものであり得る。あるいはまた、ここに開示される技術における密閉型電池は、第一部材と第二部材との溶接部の下方(溶接ビーム照射側を上方とする。)に空隙が存在しており、該空隙は、第一部材と第二部材との溶接方向に沿って延びている。典型的には、空隙は第一部材の外周端面に沿って環状に形成されている。また、溶接部は、該溶接部の長手方向(溶接の進行方向と基本的に一致する。)に直交する断面においてW字形状を有することが好ましい。これにより、溶接後においても、空隙を延びるように、かつ外部から離隔した状態で存在させることができる。   Furthermore, according to this specification, a sealed battery including a first member and a second member is provided. The sealed battery may be manufactured by a method including the welding method disclosed herein. Alternatively, in the sealed battery according to the technology disclosed herein, there is a gap below the welded portion between the first member and the second member (the welding beam irradiation side is the top), and the gap is The first member and the second member extend along the welding direction. Typically, the gap is formed in an annular shape along the outer peripheral end surface of the first member. Moreover, it is preferable that a welding part has a W shape in the cross section orthogonal to the longitudinal direction (it is fundamentally corresponded with the advancing direction of welding) of this welding part. Thereby, even after welding, the gap can be extended and can be separated from the outside.

ここに開示される密閉型電池は、気密性に優れ、安全性にも優れたものとなり得るので、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車等の車両に搭載されるモーター(電動機)用の電源として好適に使用され得る。したがって、ここに開示される技術によると、上記密閉型電池を備える車両が提供される。   Since the sealed battery disclosed herein can be excellent in airtightness and safety, a motor mounted on a vehicle such as an automobile equipped with an electric motor such as a hybrid vehicle, an electric vehicle, and a fuel cell vehicle. It can be suitably used as a power source for (motor). Therefore, according to the technology disclosed herein, a vehicle including the sealed battery is provided.

一実施形態に係る二次電池の概略斜視図である。1 is a schematic perspective view of a secondary battery according to an embodiment. 図1のII−II線における電流遮断機構を拡大して示す模式断面図である。It is a schematic cross section which expands and shows the electric current interruption mechanism in the II-II line | wire of FIG. 図2のIII−III線における電流遮断機構の断面に対応する図であって、遮断弁の全周溶接方法を説明するための模式図である。It is a figure corresponding to the cross section of the electric current interruption mechanism in the III-III line of FIG. 2, Comprising: It is a schematic diagram for demonstrating the perimeter welding method of an interruption | blocking valve. 図2のIV部分を上下反転して示す拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view showing the IV part of FIG. 2 upside down. 溶接の進行方向に沿う模式断面図であって、溶接ビームが元の開始位置に戻ってきたときの状態を示す図である。It is a schematic cross section along the traveling direction of welding, and is a diagram showing a state when the welding beam returns to the original starting position. 溶接の進行方向に沿う模式断面図であって、本溶接が仮固定溶接部を跨ぐときの状態を示す図である。It is a schematic cross section along the traveling direction of welding, and is a diagram showing a state when main welding straddles a temporarily fixed welded portion. 溶接ビームのパワー密度分布を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the power density distribution of a welding beam. 溶接の進行方向に直交する断面における溶接状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the welding state in the cross section orthogonal to the advancing direction of welding.

以下、図面を参照しながら、本発明による一実施形態を説明する。なお、以下の図面において、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、各図における寸法関係(長さ、幅、厚さ等)は、必ずしも実際の寸法関係を反映するものではない。また、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄(例えば、溶接方法以外の電池の製造一般に関する事項)は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, members and parts having the same action are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted or simplified. Moreover, the dimensional relationship (length, width, thickness, etc.) in each drawing does not necessarily reflect the actual dimensional relationship. Further, matters other than matters specifically mentioned in the present specification and necessary for the implementation of the present invention (for example, matters relating to general battery production other than the welding method) are based on conventional technologies in the field. It can be grasped as a design item of the trader.

ここに開示される密閉型電池に係る好適な一実施形態として、リチウム二次電池を例にして説明するが、本発明の適用対象をこの種の電池に限定することを意図したものではない。本明細書において「電池」とは、電気エネルギーを取り出し可能な蓄電デバイス一般を指す用語であって、一次電池および二次電池を含む概念である。また、「二次電池」とは、リチウム二次電池等の蓄電池のほか、電気二重層キャパシタ等のキャパシタを包含する。ここに開示される技術は、典型的には密閉型の二次電池に好ましく適用される。   As a preferred embodiment of the sealed battery disclosed herein, a lithium secondary battery will be described as an example, but the application target of the present invention is not intended to be limited to this type of battery. In the present specification, the “battery” is a term indicating a general power storage device capable of taking out electric energy, and is a concept including a primary battery and a secondary battery. The “secondary battery” includes not only a storage battery such as a lithium secondary battery but also a capacitor such as an electric double layer capacitor. The technique disclosed here is preferably applied to a sealed secondary battery typically.

図1は、一実施形態に係る二次電池の概略斜視図であり、図2は、図1のII−II断面における電流遮断機構を拡大して示す模式断面図である。   FIG. 1 is a schematic perspective view of a secondary battery according to an embodiment, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged current interruption mechanism in the II-II cross section of FIG.

図1,2に示すように、本実施形態に係る二次電池10は、従来の一般的なリチウム二次電池と同様、典型的には所定の電池構成材料(正極および負極、セパレータ等)を具備する捲回電極体(図示せず)が適当な電解液(図示せず)とともにケース20に収容された構成を有する。なお、二次電池の形状は特に限定されず、角型、円柱形状であり得る。また、電池構成材料、電極体および電解液の構成は本発明を特徴づけるものではないので、説明は省略する。   As shown in FIGS. 1 and 2, the secondary battery 10 according to the present embodiment typically includes predetermined battery constituent materials (a positive electrode, a negative electrode, a separator, and the like) as in the case of a conventional general lithium secondary battery. A wound electrode body (not shown) provided is housed in a case 20 together with an appropriate electrolyte (not shown). The shape of the secondary battery is not particularly limited, and may be a square shape or a cylindrical shape. In addition, the configurations of the battery constituent material, the electrode body, and the electrolytic solution do not characterize the present invention, and thus the description thereof is omitted.

ケース20は、開口部を有するケース本体21と、その開口部を塞ぐ蓋体22とを備える。ケース本体21は、上面が開口した直方体箱形状に形成されている。蓋体22は、長方形板状体であり、電極体の正極(図示せず)と電気的に接続する正極外部端子15と、負極(図示せず)と電気的に接続する負極外部端子16とがその上面(ケース20の外部)に露出するように設けられている。蓋体22にはまた、電解液を注入する注液口17と安全弁18とが設けられている。ケース20を構成する材質は、特に限定されず、アルミニウムやアルミニウム合金が好ましく用いられる。   The case 20 includes a case main body 21 having an opening and a lid 22 that closes the opening. The case main body 21 is formed in a rectangular parallelepiped box shape whose upper surface is open. The lid 22 is a rectangular plate-like body, and has a positive external terminal 15 electrically connected to a positive electrode (not shown) of the electrode body, and a negative external terminal 16 electrically connected to a negative electrode (not shown). Is exposed on the upper surface (outside of the case 20). The lid 22 is also provided with a liquid injection port 17 for injecting an electrolytic solution and a safety valve 18. The material which comprises case 20 is not specifically limited, Aluminum and aluminum alloy are used preferably.

ケース20の内部には、ケース内圧の上昇により作動する電流遮断機構30が設けられている。電流遮断機構30は、二次電池10の過充電等によりケース20の内部でガスが発生し、ケース内圧が上昇した場合に、正極外部端子15から正極に至る導電経路を分断することで充電電流を遮断し得るように構成されている。   Inside the case 20 is provided a current interrupt mechanism 30 that operates when the internal pressure of the case increases. When the secondary battery 10 is overcharged or the like, gas is generated inside the case 20 and the internal pressure of the case increases, the current interruption mechanism 30 separates the conductive path from the positive external terminal 15 to the positive electrode, thereby charging current. It is comprised so that it can interrupt | block.

電流遮断機構30は、具体的には図2に示すように、正極と電気的に接続し、正極集電端子として機能する接続部材32と、接続部材32と電気的に接続する遮断弁34と、遮断弁34と電気的に接続し、ケース内外を連通するリベット35と、から構成されている。接続部材32、遮断弁34およびリベット35は、ケース内方から外方に向かって順に配置されており、いずれも金属製の導電部材(図中、斜線を付した部材)である。これらの部材は、正極とケース外部に露出する正極外部端子15とを導通する導電経路の役割を果たしており、それぞれ導電経路の一部を構成している。上記導電経路を介して二次電池10の充放電が行われる。上記導電部材としては、アルミニウムやアルミニウム合金が好ましく用いられる。   Specifically, as shown in FIG. 2, the current cutoff mechanism 30 is electrically connected to the positive electrode, and has a connection member 32 that functions as a positive electrode current collecting terminal, and a cutoff valve 34 that is electrically connected to the connection member 32. The rivet 35 is electrically connected to the shut-off valve 34 and communicates with the inside and outside of the case. The connection member 32, the shut-off valve 34, and the rivet 35 are disposed in order from the inside of the case to the outside, and all are metal conductive members (members with hatching in the drawing). These members play a role of a conductive path that conducts between the positive electrode and the positive electrode external terminal 15 exposed to the outside of the case, and each constitutes a part of the conductive path. The secondary battery 10 is charged / discharged through the conductive path. As the conductive member, aluminum or an aluminum alloy is preferably used.

接続部材32は、板形状を有する部分(板状部)を備え、この板状部には、遮断弁34と接続する接続部33が形成されている。接続部33は、薄肉の刻印部(図示せず)を有しており、電池内圧が上昇したときに遮断弁34がリベット35側に反転することにより、刻印部が破断し、接続部33と遮断弁34との電気的接続は切断される。   The connection member 32 includes a plate-shaped portion (plate-shaped portion), and a connection portion 33 connected to the shut-off valve 34 is formed on the plate-shaped portion. The connecting portion 33 has a thin stamped portion (not shown). When the battery internal pressure rises, the shut-off valve 34 reverses to the rivet 35 side, so that the stamped portion breaks and the connecting portion 33 and The electrical connection with the shutoff valve 34 is disconnected.

遮断弁34は、リベット35の軸部の空間を介して大気圧の影響を受ける。具体的には、遮断弁34の第一面(図2では上面)が大気圧を受ける。一方、遮断弁34の第一面とは反対側の第二面(図2では下面)は、電池内圧を受ける。   The shut-off valve 34 is affected by atmospheric pressure through the space of the shaft portion of the rivet 35. Specifically, the first surface (the upper surface in FIG. 2) of the shutoff valve 34 receives atmospheric pressure. On the other hand, the second surface (the lower surface in FIG. 2) opposite to the first surface of the shut-off valve 34 receives battery internal pressure.

遮断弁34は、薄肉の刻印部を有する接続部33と電気的に接続している。本実施形態では、遮断弁34は円形板状体である。また、遮断弁34は、その中央に位置する中央部40が相対的にケース内方(図2の下方)に突出している。この中央部40の下面(頂面)は、接続部材32の接続部33と溶接によって接合されている。中央部40の周辺に位置する周辺部41は、遮断弁34の外方に向かうにつれてケース外方に斜上している。そして、遮断弁34は、その外縁42にてリベット35に溶接によって接合されている。なお、遮断弁の外形は円形状に限定されず、矩形状等であってもよい。   The shut-off valve 34 is electrically connected to a connection portion 33 having a thin stamped portion. In the present embodiment, the shut-off valve 34 is a circular plate. Further, the central portion 40 of the shut-off valve 34 located at the center of the shut-off valve 34 projects relatively inward of the case (downward in FIG. 2). The lower surface (top surface) of the central portion 40 is joined to the connection portion 33 of the connection member 32 by welding. A peripheral portion 41 located around the central portion 40 is inclined upward toward the outside of the case as it goes outward of the shutoff valve 34. The shut-off valve 34 is joined to the rivet 35 at the outer edge 42 by welding. The outer shape of the shut-off valve is not limited to a circular shape, and may be a rectangular shape or the like.

遮断弁34は、中央部40が接続部材32と離れてケース外方に向かって移動できるように構成されており、この移動によって導電経路は遮断弁34と接続部材32との間で分断されるように構成されている。遮断弁34としては、遮断弁自体またはその一部が変形することにより導電経路を分断するものが好ましく用いられる。本実施形態では、遮断弁34として、ケース内方に突出した中央部40がケース内圧の上昇によってケース外方に反転するように構成された反転板が用いられている。   The shut-off valve 34 is configured such that the central portion 40 can move away from the connection member 32 toward the outside of the case, and the conductive path is divided between the shut-off valve 34 and the connection member 32 by this movement. It is configured as follows. As the shut-off valve 34, a valve that cuts off the conductive path when the shut-off valve itself or a part thereof is deformed is preferably used. In the present embodiment, as the shut-off valve 34, a reversing plate configured so that the central portion 40 protruding inward of the case is reversed outwardly of the case by increasing the internal pressure of the case is used.

リベット35は、蓋体22に形成された穿孔に嵌合されており、ケース内外に通じている。リベット35のケース内方側には、断面コ字状の凹部空間(開口部)が形成されている。この凹部空間の外周壁面の上端部(肩部)には段差部50が形成されている。この段差部50に遮断弁34の外縁42は接合されている。段差部50は、遮断弁34をその内側に収容可能な形状を有しており、具体的には、平面状の底面と壁面とから構成されている。段差部50の深さは、遮断弁34の外縁42の厚さと実質的に同程度である。   The rivet 35 is fitted in a perforation formed in the lid 22 and communicates with the inside and outside of the case. A concave space (opening) having a U-shaped cross section is formed on the inner side of the case of the rivet 35. A step 50 is formed at the upper end (shoulder) of the outer peripheral wall surface of the recessed space. The outer edge 42 of the shutoff valve 34 is joined to the step portion 50. The step portion 50 has a shape capable of accommodating the shut-off valve 34 on the inside thereof, and specifically includes a planar bottom surface and a wall surface. The depth of the stepped portion 50 is substantially the same as the thickness of the outer edge 42 of the shutoff valve 34.

また、リベット35は、その外周面の一部で正極外部端子15と当接しており、これによって両者は電気的に接続している。なお、リベット35には、ケース内外に通じる連絡孔が形成されている。また、リベット35は単一の部材から構成されていてもよく、複数の部材を嵌合することによって形成したものであってもよい。   Further, the rivet 35 is in contact with the positive external terminal 15 at a part of the outer peripheral surface thereof, so that both are electrically connected. The rivet 35 has a communication hole that communicates with the inside and outside of the case. The rivet 35 may be composed of a single member or may be formed by fitting a plurality of members.

なお、電流遮断機構30は、蓋体22に固定した正極外部端子15と正極(図示せず)との間に設けられているが、これに限定されない。電流遮断機構30は、正極側、負極側のいずれに設けられていてもよく、それらの両方に設けられていてもよい。電流遮断機構を負極の導電経路に適用する場合の構成および方法は、正極の場合と基本的に同様であるので、ここでは説明は繰り返さない。   In addition, although the electric current interruption mechanism 30 is provided between the positive electrode external terminal 15 fixed to the cover body 22 and a positive electrode (not shown), it is not limited to this. The current interruption mechanism 30 may be provided on either the positive electrode side or the negative electrode side, or may be provided on both of them. Since the configuration and method in the case of applying the current interrupt mechanism to the conductive path of the negative electrode are basically the same as those of the positive electrode, description thereof will not be repeated here.

次に、本実施形態における溶接方法について説明する。好適な実施形態として、電流遮断機構を構成する部材(具体的には、遮断弁34とリベット35)の溶接方法について説明する。   Next, the welding method in this embodiment is demonstrated. As a preferred embodiment, a method for welding members (specifically, the shut-off valve 34 and the rivet 35) constituting the current cut-off mechanism will be described.

図3は、図2のIII−III線における電流遮断機構の断面に対応する図であって、遮断弁の全周溶接方法を説明するための模式図である。図4は、図2のIV部分を上下反転して示す拡大図である。図5は、溶接の進行方向に沿う模式断面図であって、溶接ビームが元の開始位置に戻ってきたときの状態を示す図である。図6は、溶接の進行方向に沿う模式断面図であって、本溶接が仮固定溶接部を跨ぐときの状態を示す図である。   FIG. 3 is a diagram corresponding to a cross section of the current interrupting mechanism taken along line III-III in FIG. 2, and is a schematic diagram for explaining the entire circumference welding method of the shutoff valve. FIG. 4 is an enlarged view showing the IV portion of FIG. 2 upside down. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view along the welding direction, showing a state when the welding beam returns to the original starting position. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view along the welding direction, and shows a state when the main welding straddles the temporarily fixed welded portion.

図3に示すように、本実施形態に係る溶接方法は、遮断弁34の外縁42端面とリベット35の段差部50壁面とを突き合わせた状態で、遮断弁34の外縁42の全周をリベット35に接合する全周溶接である。上記溶接方法では、まずリベット35の開口部の外周壁面の上端部に位置する段差部50に遮断弁34の外縁42を配置する(配置工程)。次に、遮断弁34の外縁42の同一周上に、周方向に所定の間隔をおいて複数の仮固定溶接100を行う(仮固定溶接工程)。そして、上述の全周溶接(本溶接)を行う(本溶接工程)。   As shown in FIG. 3, in the welding method according to the present embodiment, the entire circumference of the outer edge 42 of the shutoff valve 34 is rivet 35 in a state where the end face of the outer edge 42 of the shutoff valve 34 and the stepped portion 50 wall surface of the rivet 35 face each other. All-around welding to be joined. In the welding method, first, the outer edge 42 of the shut-off valve 34 is disposed at the stepped portion 50 located at the upper end portion of the outer peripheral wall surface of the opening of the rivet 35 (arrangement step). Next, a plurality of temporary fixing welds 100 are performed on the same circumference of the outer edge 42 of the shutoff valve 34 at predetermined intervals in the circumferential direction (temporary fixing welding process). And the above-mentioned all-around welding (main welding) is performed (main welding process).

遮断弁34の配置工程では、図4に示すように開口部側が上面となるようにリベット35を設置し、リベット35の段差部50に遮断弁34を載置する。遮断弁34は、形状バラツキやCID作動圧の変動等を考慮して、その外周端面と段差部50壁面との間にクリアランス200が形成されるように設計されている。   In the arrangement step of the shut-off valve 34, the rivet 35 is installed so that the opening side becomes the upper surface as shown in FIG. 4, and the shut-off valve 34 is placed on the stepped portion 50 of the rivet 35. The shut-off valve 34 is designed so that a clearance 200 is formed between the outer peripheral end surface and the stepped portion 50 wall surface in consideration of variation in shape, variation in CID operating pressure, and the like.

仮固定溶接工程では、溶接ビームは、リベット35の段差部50底面を超える位置まで溶融させ、遮断弁34の変形や位置ズレを防止する。仮固定溶接を実施することで、ケース内の気密性の向上や電流遮断機構の作動圧の精度向上が実現される。   In the temporary fixing welding process, the welding beam is melted to a position exceeding the bottom surface of the stepped portion 50 of the rivet 35 to prevent the shutoff valve 34 from being deformed or displaced. By performing the temporary fixing welding, the airtightness in the case is improved and the accuracy of the operating pressure of the current interrupt mechanism is improved.

全周溶接は、図3に示すように、溶接開始位置125から開始されて、図3中の矢印で示す方向に進行する。そして、遮断弁34の外縁42に沿って一周して元の溶接開始位置125に戻り、溶接開始位置125と溶接終了位置(図示せず)とがオーバーラップするまで行われる。   As shown in FIG. 3, all-around welding starts from a welding start position 125 and proceeds in the direction indicated by the arrow in FIG. And it goes around along the outer edge 42 of the shutoff valve 34, returns to the original welding start position 125, and is performed until the welding start position 125 and the welding end position (not shown) overlap.

図4を参照して、全周溶接では、クリアランス200を中心とする領域に溶接ビームを照射して、リベット35の段差部50、遮断弁34の外縁42、ならびにこれらの近傍を溶融させ、外縁42に沿って一周させることで上述のクリアランス200を閉塞させる。これにより、溶接部の気密性を得ている。なお参考のため、図4では、従来の溶接部を符号130’で示す。   Referring to FIG. 4, in the all-around welding, a welding beam is irradiated to a region centered on clearance 200 to melt stepped portion 50 of rivet 35, outer edge 42 of shutoff valve 34, and the vicinity thereof, and The clearance 200 is closed by making a round along the line 42. Thereby, the airtightness of a welding part is acquired. For reference, in FIG. 4, a conventional weld is denoted by reference numeral 130 ′.

また、遮断弁34の外縁42の下面とリベット35の段差部50の底面との間には、空隙210が存在している。空隙210は、主として、遮断弁34成形時に生じるダレなど構成部材の成形に起因して生じる。空隙210は、従来の全周溶接では、通常、クリアランス200と同様に閉塞される。このとき、クリアランス200等に存在するエアは、基本的には溶接の進行方向前方にある未溶接個所から押し出される。しかし、従来の全周溶接では、図5に示すように、溶接開始位置125から一周して戻ってきた溶接ビームWBが元の溶接開始位置125に重なろうとするときに、空隙210等に存在するエアが、溶接開始位置125の溶接部130に阻まれ、逃げ場なく閉じ込められた状態となり、溶接ビームWBの接近により圧縮、加熱される。その結果、爆飛が生じる。これが、アンダーフィル、ピンホール等となって気密性の低下を引き起こす。飛散物が構成部材(例えば樹脂製部材)に付着した場合には、気密性の低下に加え、電流遮断機構の作動精度にも影響を及ぼし得る。同様の事象は、図6に示すような、本溶接120が仮固定溶接部110を跨ごうとするときにも生じ得る。なお、図5、6中の矢印は、溶接の進行方向を示す。   Further, a gap 210 exists between the lower surface of the outer edge 42 of the shut-off valve 34 and the bottom surface of the step portion 50 of the rivet 35. The gap 210 is mainly caused by molding of a constituent member such as a sag generated when the shut-off valve 34 is molded. The gap 210 is normally closed similarly to the clearance 200 in the conventional all-around welding. At this time, the air existing in the clearance 200 or the like is basically pushed out from an unwelded portion in front of the welding direction. However, in the conventional all-around welding, as shown in FIG. 5, when the welding beam WB that has made a round return from the welding start position 125 tries to overlap the original welding start position 125, it exists in the gap 210 or the like. The air to be blocked is blocked by the weld 130 at the welding start position 125 and is confined without escape, and is compressed and heated by the approach of the welding beam WB. As a result, explosion occurs. This causes underfill, pinholes, and the like, resulting in a decrease in airtightness. When scattered matter adheres to a constituent member (for example, a resin member), in addition to a decrease in airtightness, it may affect the operation accuracy of the current interrupt mechanism. A similar event may occur when the main weld 120 is going to straddle the temporarily fixed weld 110 as shown in FIG. In addition, the arrow in FIG. 5, 6 shows the advancing direction of welding.

そこで本実施形態では、溶接ビームとして、所定のビームプロファイルを有するものを採用して、上述の爆飛の発生を防止または抑制する。図7は、溶接ビームのパワー密度分布を示す模式図である。図8は、溶接の進行方向に直交する断面における溶接状態を示す模式図である。   Therefore, in this embodiment, a welding beam having a predetermined beam profile is employed to prevent or suppress the occurrence of the above-mentioned explosion. FIG. 7 is a schematic diagram showing the power density distribution of the welding beam. FIG. 8 is a schematic diagram showing a welded state in a cross section orthogonal to the welding direction.

具体的には、溶接ビームWBは、図7に模式的に示すように、パワー密度分布(パワー密度基準)において、2つのピーク部300A,300Bと、2つのピーク部300A,300Bの周辺に位置する周辺部(周辺加熱部であり得る。)320と、を有する。ピーク部300A,300Bは、周辺部320の外周内に存在している。ピーク部300A,300Bは、溶接の進行方向(図7中、矢印で示す方向)にほぼ直交する方向に沿って間隔をおいて配置されており、ピーク部300A,300Bにおける各スポット径(各ピーク部に対応する各スポット径)は80μm以下に設定されている。また、ピーク部300A,300Bの間隔Iは、0.4mm〜0.9mmの範囲内となるように設定されている。ここでピーク部300A,300Bの間隔は、照射点基準で各ピーク部の中心点間の距離である。また、周辺部320の外径Dは、照射点基準で0.5mm〜1.0mmの範囲内に設定されている。そして、各ピーク部300A,300Bのパワー密度は、周辺部320のパワー密度の50倍以上に設定されている。パワー密度は、照射点基準であり、その単位としては単位面積当たりのW(例えばW/cm)を採用すればよい。 Specifically, as schematically shown in FIG. 7, the welding beam WB is positioned around the two peak portions 300A and 300B and the two peak portions 300A and 300B in the power density distribution (power density reference). Peripheral portion (which may be a peripheral heating portion) 320. The peak portions 300 </ b> A and 300 </ b> B exist within the outer periphery of the peripheral portion 320. The peak portions 300A and 300B are arranged at intervals along a direction substantially perpendicular to the welding progress direction (the direction indicated by the arrow in FIG. 7), and each spot diameter (each peak in the peak portions 300A and 300B). Each spot diameter corresponding to the part) is set to 80 μm or less. Further, the interval I between the peak portions 300A and 300B is set to be within a range of 0.4 mm to 0.9 mm. Here, the interval between the peak portions 300A and 300B is the distance between the center points of the respective peak portions on the basis of the irradiation point. Moreover, the outer diameter D of the peripheral part 320 is set in the range of 0.5 mm to 1.0 mm on the basis of the irradiation point. And the power density of each peak part 300A, 300B is set to 50 times or more of the power density of the peripheral part 320. FIG. The power density is based on the irradiation point, and W (for example, W / cm 2 ) per unit area may be adopted as the unit.

本実施形態では、溶接ビームWBとしてレーザビームが用いられている。したがって、溶接はレーザ溶接である。レーザの種類は特に限定されず、気体レーザ、固体レーザ、液体レーザ等の種々のレーザを特に限定なく使用可能である。レーザ溶接が採用される場合、ピーク部300A,300Bは、周辺部320との相対的な関係において高輝度レーザ部ともいう。また、周辺部320は、ピーク部300A,300Bとの相対的な関係において低輝度レーザ部ともいう。なお、上記ビームプロファイルを有する溶接ビームは、市販のレーザ溶接装置やその一部(発振器、光学系等)を改変した装置を用いて、当業者の技術常識に基づき実施可能であるので、詳細な説明は省略する。また、溶接速度や、溶接品質に影響を及ぼす条件(例えばレーザ出力等)については、溶接対象物等に応じて当業者の技術常識に基づき適切に設定することができる。   In the present embodiment, a laser beam is used as the welding beam WB. Therefore, the welding is laser welding. The type of laser is not particularly limited, and various lasers such as a gas laser, a solid laser, and a liquid laser can be used without particular limitation. When laser welding is employed, the peak portions 300 </ b> A and 300 </ b> B are also referred to as high-intensity laser portions in relation to the peripheral portion 320. The peripheral portion 320 is also referred to as a low-intensity laser portion in the relative relationship with the peak portions 300A and 300B. The welding beam having the beam profile described above can be implemented based on the common general knowledge of those skilled in the art using a commercially available laser welding apparatus or an apparatus in which a part thereof (oscillator, optical system, etc.) is modified. Description is omitted. In addition, the conditions affecting the welding speed and the welding quality (for example, laser output) can be appropriately set based on the common general knowledge of those skilled in the art according to the welding object.

上記溶接ビームWBを照射することにより、図8に模式的に示すような溶接部(溶接時には溶融部)130が形成される。具体的には、溶接部130は、溶接120の進行方向に直交する断面においてW字状となる。このW字状の溶接部130は、溶接ビームWBのピーク部300A,300Bに由来する2つの深部150A,150B(キーホール溶接部であり得る。)を有する。これら深部150A,150Bは、遮断弁34の厚さ方向に平行する方向に先細りするように延びており、その溶け込み深さは、リベット35の段差部50底面を超えている。   By irradiating the welding beam WB, a welded portion (melted portion at the time of welding) 130 as schematically shown in FIG. 8 is formed. Specifically, the welded portion 130 has a W shape in a cross section orthogonal to the traveling direction of the weld 120. The W-shaped welded portion 130 has two deep portions 150A and 150B (which may be keyhole welded portions) derived from the peak portions 300A and 300B of the welding beam WB. These deep portions 150 </ b> A and 150 </ b> B extend so as to taper in a direction parallel to the thickness direction of the shutoff valve 34, and the penetration depth exceeds the bottom surface of the stepped portion 50 of the rivet 35.

また、溶接部130は、溶接ビームWBの周辺部320に由来する浅部160(熱伝導溶接部であり得る。)を有する。この浅部160は、深部150A,150Bの間に位置しており、上記W字状の中央部分を構成している。この浅部160は、典型的にはクリアランス200の上方を閉塞しているが、浅部160の最深部は、段差部50の底面よりも上方に位置しているため、両者の間には空隙210が残存し得る。その結果、全周溶接で溶接ビームが一周して元の溶接開始位置に重なろうとするときに、あるいは本溶接が仮固定溶接部を跨ごうとするときに、爆飛の原因となるエア等は溶接個所から移動することができ、爆飛の発生や爆飛に由来する溶接欠陥の発生が防止または抑制される。   In addition, the welded portion 130 has a shallow portion 160 (which may be a heat conduction welded portion) derived from the peripheral portion 320 of the welding beam WB. The shallow portion 160 is located between the deep portions 150A and 150B, and constitutes the W-shaped central portion. The shallow portion 160 typically closes the upper portion of the clearance 200, but the deepest portion of the shallow portion 160 is located above the bottom surface of the stepped portion 50. 210 may remain. As a result, air that causes explosions when the welding beam makes a round in all-around welding and tries to overlap the original welding start position, or when main welding is going to straddle the temporarily fixed welded part, etc. Can move from the welding location, and the occurrence of explosions and the occurrence of welding defects resulting from explosions are prevented or suppressed.

なお、ここに開示される溶接方法の適用対象は特に限定されず、電池を構成する各種部材(例えばケースと蓋体)の接合や、電池以外の各種製品における接合に適用することができる。また、ここに開示される溶接方法は全周溶接に限定されない。例えば、本溶接に先立って形成した仮固定溶接部を本溶接が跨ぐ態様で実施される溶接方法にも適用可能である。   In addition, the application object of the welding method disclosed here is not specifically limited, It can apply to joining of various members (for example, a case and a lid) which comprise a battery, and joining in various products other than a battery. Moreover, the welding method disclosed here is not limited to all-around welding. For example, the present invention can also be applied to a welding method that is carried out in a mode in which the main welding extends over the temporarily fixed weld portion formed prior to the main welding.

また、溶接ビームは、パワー密度分布における周辺部を有していなくともよい。周辺部の代わりに、少なくとも2つのピーク部の間に位置する中間部を有するものであってもよい。中間部のパワー密度は周辺部と同程度とすればよく、その外径はピーク部の間隔と同程度の範囲内とすればよい。このような構成によっても、断面がW字状の溶融部を形成することができる。さらに、溶接ビームは、2つのピーク部に加えて追加のピーク部を有してもよい。この場合、追加のピーク部は、典型的には上記2つのピーク部の間には存在しない。   Moreover, the welding beam does not need to have the peripheral part in power density distribution. Instead of the peripheral part, it may have an intermediate part located between at least two peak parts. The power density in the intermediate portion may be approximately the same as that in the peripheral portion, and the outer diameter may be in a range approximately equal to the interval between the peak portions. Even with such a configuration, a melted portion having a W-shaped cross section can be formed. Furthermore, the welding beam may have additional peak portions in addition to the two peak portions. In this case, the additional peak portion typically does not exist between the two peak portions.

10 二次電池
15 正極外部端子
16 負極外部端子
20 ケース
30 電流遮断機構
32 接続部材
34 遮断弁
35 リベット
100 仮固定溶接
110 仮固定溶接部
120 全周溶接(本溶接)
125 溶接開始位置
130 溶接部(溶融部)
150A,150B 深部
160 浅部
200 クリアランス
210 空隙
WB 溶接ビーム
300A,300B ピーク部
320 周辺部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Secondary battery 15 Positive electrode external terminal 16 Negative electrode external terminal 20 Case 30 Current interruption | blocking mechanism 32 Connection member 34 Shutoff valve 35 Rivet 100 Temporary fixation welding 110 Temporary fixation welding part 120 Whole circumference welding (main welding)
125 Welding start position 130 Welded part (melted part)
150A, 150B Deep part 160 Shallow part 200 Clearance 210 Air gap WB Welding beam 300A, 300B Peak part 320 Peripheral part

Claims (1)

溶接ビームを照射して第一部材を第二部材に全周溶接で溶接する方法であって、
前記溶接ビームは、パワー密度分布において、2つのピーク部と、該2つのピーク部の周辺に位置する周辺部と、を有しており、
前記周辺部の外径は、0.5mm〜1.0mmの範囲内であり、
前記2つのピーク部は、前記全周溶接における溶接の進行方向に交差する方向に沿って間隔をおいて配置されており、
前記2つのピーク部のパワー密度は、前記周辺部のパワー密度の50倍以上であり、
前記2つのピーク部における各スポット径は80μm以下であり、
前記2つのピーク部の間隔は0.4mm〜0.9mmの範囲内である、溶接方法。
It is a method of irradiating a welding beam to weld the first member to the second member by full circumference welding,
The welding beam has two peak portions and a peripheral portion located around the two peak portions in a power density distribution,
The outer diameter of the peripheral portion is in the range of 0.5 mm to 1.0 mm,
The two peak portions are arranged at intervals along a direction crossing a welding traveling direction in the all-around welding,
The power density of the two peak parts is 50 times or more the power density of the peripheral part,
Each spot diameter at the two peak portions is 80 μm or less,
The welding method, wherein an interval between the two peak portions is in a range of 0.4 mm to 0.9 mm.
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