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JP5677130B2 - Exterior can for lithium ion secondary battery - Google Patents

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JP5677130B2
JP5677130B2 JP2011036076A JP2011036076A JP5677130B2 JP 5677130 B2 JP5677130 B2 JP 5677130B2 JP 2011036076 A JP2011036076 A JP 2011036076A JP 2011036076 A JP2011036076 A JP 2011036076A JP 5677130 B2 JP5677130 B2 JP 5677130B2
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Description

本発明は、リチウムイオン二次電池用外装缶に関するものである。   The present invention relates to an outer can for a lithium ion secondary battery.

リチウムイオン二次電池は、ノート型パーソナルコンピュータや携帯電話などの携帯機器の電源として広く使用されているが、その優れた特性により、電気自転車・電気バイクのようなエコカー(エコロジーカー)、各種の輸送機械の電源として、また、太陽光・風力発電システムの蓄積電源として期待されている。   Lithium ion rechargeable batteries are widely used as power sources for portable devices such as notebook personal computers and mobile phones. Due to their superior characteristics, eco-cars (ecologic cars) such as electric bicycles and electric bikes, It is expected as a power source for transportation equipment and as a storage power source for solar and wind power generation systems.

リチウムイオン二次電池は、通常、角型または円筒型の金属缶に、電極体と電解質液を入れた後、金属製の蓋部材を組付け、蓋部材を金属缶に接合し、密封することで製造される。
ここで、例えば携帯電話等のモバイル電子機器に用いられる小型リチウムイオン二次電池の場合には、その電池缶として、多段深絞り工法によって製造されたアルミニウム合金製角型缶が採用されることが多い。この多段深絞り工法では、アルミニウム合金板材を素材とし、例えばドラスファプレスを使用して多段プレスすることで角型缶を製造するのが一般的である。
Lithium-ion secondary batteries usually have a rectangular or cylindrical metal can that is filled with an electrode body and electrolyte solution, and then a metal lid member is assembled, and the lid member is joined to the metal can and sealed. Manufactured by.
Here, for example, in the case of a small lithium ion secondary battery used in a mobile electronic device such as a mobile phone, a square can made of aluminum alloy manufactured by a multistage deep drawing method may be adopted as the battery can. Many. In this multi-stage deep drawing method, an aluminum alloy plate material is used as a raw material, and a square can is generally manufactured by multi-stage pressing using, for example, a drum press.

また、小型リチウムイオン二次電池の蓋部材の接合方法として金属缶の電池ケースの開口部に低融点のろう材層を介して蓋部材を嵌め込み、ろう材層の接合界面を固相拡散させてろう付けすることにより蓋部材を接合する方法が提案されている。(特許文献1参照)
小型リチウムイオン二次電池は内容圧力がそれほど高くならないため、金属缶と蓋部材の接合部に大きな耐圧強度は要求されないとはいうものの、ろう付けによる接合強度では不足があるので、最近では溶接により金属缶と蓋部材の接合がなされている。
しかし、小型リチウムイオン二次電池の溶接部に対し、高い溶接強度が要求されている訳ではないので、溶接部における平均溶け込み深さは0.3mm程度以下であるのが一般的である。このため、レーザ溶接に使用される溶接機としては、通常、平均出力が500〜600W級の小型YAGパルスレーザが用いられる。
In addition, as a method of joining the lid member of the small lithium ion secondary battery, the lid member is fitted into the opening of the battery case of the metal can via the low melting point brazing material layer, and the joining interface of the brazing material layer is solid-phase diffused. A method of joining the lid member by brazing has been proposed. (See Patent Document 1)
Since the content pressure of a small lithium ion secondary battery is not so high, a large pressure resistance is not required at the joint between the metal can and the lid member, but the joint strength by brazing is insufficient, so recently by welding The metal can and the lid member are joined.
However, since a high welding strength is not required for the welded portion of the small lithium ion secondary battery, the average penetration depth in the welded portion is generally about 0.3 mm or less. For this reason, as a welding machine used for laser welding, a small YAG pulse laser having an average output of 500 to 600 W class is usually used.

一方、最近、リチウムイオン二次電池の適用分野として期待される電気自転車・電気バイク、その他の輸送機械、太陽光・風力発電システム等の各分野においては、電池が大きな容量を有することが必須となることが多く、その場合には、小型電池の数倍〜十数倍以上の体積の大型電池が用いられる。   On the other hand, recently, in various fields such as electric bicycles / electric bikes, other transport machines, solar power / wind power generation systems, etc. In such a case, a large battery having a volume several times to a dozen times or more that of a small battery is used.

ここで、大型電池の場合、単体でも発熱量が多く、内部の温度が大きく上昇するため、電池奥の熱を逃がすための工夫をしなければならない。例えば角型二次電池の場合には、電池缶の厚さ(横断面視周辺部)を薄くして、表面積が大きくなるような形状とするのが望ましい。また、大型電池では、容量をさらに増やすため、複数の電池を組み合わせたモジュールやパッケージとして使用されることが一般的である。このような使用形態の場合、必要な電池容量、設置できるスペースに応じて電池缶の形状や大きさ等をある程度自由に設計できることが求められる。   Here, in the case of a large battery, even a single battery generates a large amount of heat, and the internal temperature greatly increases. Therefore, it is necessary to devise measures for releasing the heat behind the battery. For example, in the case of a prismatic secondary battery, it is desirable to make the battery can thinner (peripheral portion in the cross-sectional view) so as to increase the surface area. Moreover, in order to increase a capacity | capacitance further in a large sized battery, it is common to use as a module and a package which combined several batteries. In the case of such usage, it is required that the shape and size of the battery can be designed to some extent freely according to the required battery capacity and the space where it can be installed.

しかし、従来から行われている多段深絞り工法では、プレス機の構造上の制限により、限られた形状や大きさの電池缶しか作製することができない。
例えば、角型缶を多段深絞り工法で作製する場合、角型缶の横断面における長辺長をW、短辺長をBとし、角型缶の高さをHとしたとき、W/B比が8を超えると不良率が大きく上昇し、10を超えると割れが多発し、ほとんど生産できなくなる。
However, in the conventional multistage deep drawing method, only battery cans with a limited shape and size can be produced due to structural limitations of the press.
For example, when a square can is produced by a multistage deep drawing method, W / B, where W is the long side length and B is the short side length in the cross section of the square can, and H is the height of the square can. If the ratio exceeds 8, the defect rate greatly increases, and if it exceeds 10, cracks frequently occur and production is almost impossible.

また、高さHに関しても、多段深絞り工法によるものは100mm未満が一般的である。これは、高さHを100mm以上とするには、その3〜4倍以上のストロークを有する大型プレス機が必要となるからである。そのような大型プレス機は特殊であるため入手が難しく、その導入に膨大な設備投資が必要となる。   In addition, regarding the height H, the height by the multistage deep drawing method is generally less than 100 mm. This is because, in order to make the height H 100 mm or more, a large press having a stroke 3 to 4 times or more is required. Such large presses are special and difficult to obtain, and enormous capital investment is required for their introduction.

また、大型の角型缶は、プレス成形で得ること自体難しいため、使用できるアルミニウム合金板材が比較的プレス成形性の良いものに制限され、電池缶の高強度軽量化及び溶接強度の向上を図ることが難しい。
すなわち、小型の角型缶の場合には、プレス技術を工夫すれば強度300MPa以上の加工硬化を付加した硬質素材からでも製造することができる。このため、電池缶の薄肉高強度化を容易に図ることができる。
ところが、大型の角型缶を作製するには、アルミニウム合金板材を深くプレスする必要があるため、素材が比較的軟質なもの(プレス成形性の良いもの)に限定されてしまい、電池缶の高強度軽量化の要求に応えることができない。
In addition, since large square cans are difficult to obtain by press molding, aluminum alloy plate materials that can be used are limited to those having relatively good press formability, and the battery cans are improved in strength and weight and weld strength. It is difficult.
That is, in the case of a small square can, it can be manufactured even from a hard material to which work hardening having a strength of 300 MPa or more is added if the press technique is devised. For this reason, it is possible to easily increase the strength of the thin battery can.
However, in order to produce a large square can, it is necessary to deeply press the aluminum alloy sheet, so that the material is limited to a relatively soft material (a material having good press formability), and the high capacity of the battery can. The demand for strength and weight reduction cannot be met.

さらに、大型電池は、小型電池に比べて電池内部の圧力が大幅に高くなるため、金属缶と蓋部材との溶接部が大きな溶接強度を有すること、すなわち、深い溶け込み量を有することが求められる。また、電池缶のサイズが大きくなると溶接部の溶接距離も長くなる。このため、溶接強度と生産性の双方を確保する点から、溶接機として大きなパワーで高速のファイバーレーザ機が使用されることが多い。   Furthermore, since the pressure inside the battery of the large battery is significantly higher than that of the small battery, it is required that the welded portion between the metal can and the lid member has a large welding strength, that is, a deep penetration amount. . Moreover, when the size of the battery can increases, the welding distance of the welded portion also increases. For this reason, from the viewpoint of ensuring both welding strength and productivity, a high-power fiber laser machine with a large power is often used as a welding machine.

しかし、大きなパワーで高速のファイバーレーザ機を使用すると、金属缶に加わる単位時間当たりの入熱量が著しく大きくなるため、金属缶はそのような入熱量に耐え得ることが求められる。しかし、多段深絞り工法で用いられる比較的プレス成形性の良いアルミニウム合金板材は、耐熱性が十分に高いとは言えず、レーザ溶接による熱影響で変形や機械的性質等の特性変化を生じる可能性がある。このため、多段深絞り工法で成形された大型金属缶では、レーザ機の大パワー化及び高速化が制限され、溶接強度及び溶接効率の向上を図ることが難しい。   However, when a high-power fiber laser machine with high power is used, the heat input per unit time applied to the metal can becomes remarkably large, and therefore the metal can is required to withstand such heat input. However, aluminum alloy sheet materials with relatively good press formability used in the multistage deep drawing method cannot be said to have sufficiently high heat resistance, and may cause changes in properties such as deformation and mechanical properties due to the heat effect of laser welding. There is sex. For this reason, in a large metal can formed by the multistage deep drawing method, the increase in power and speed of the laser machine is limited, and it is difficult to improve the welding strength and welding efficiency.

特開2000−11964号公報JP 2000-11964 A

本発明は、これら問題を解決するためになされたものであり、寸法の自由度が高く、また、金属缶に用いるアルミニウム系素材を広い範囲から選択することができ、機械的強度に優れるとともに、金属缶と蓋部材との溶接部で高い溶接強度が得られるリチウムイオン二次電池用外装缶を提供することを目的とする。   The present invention was made to solve these problems, has a high degree of dimensional freedom, and can select an aluminum-based material used for a metal can from a wide range, and has excellent mechanical strength, An object of the present invention is to provide an outer can for a lithium ion secondary battery in which high weld strength is obtained at a welded portion between a metal can and a lid member.

本発明者らが、寸法の自由度が高く、また、機械的強度及び溶接強度に優れる角型電池缶を得るべく、検討を重ねた結果、熱間押出加工法によって得られた角型パイプの各端部に、一対の蓋部材をそれぞれレーザ溶接法によって溶接することで電池缶を構成し、さらに、角型パイプの各端部と各蓋部材との溶接部について、平均最大溶け込み深さと平均ビード幅とを規定することにより、これらの要求を満たす電池缶が得られるとの知見を得るに至った。
本発明は、かかる知見に基づいて成されたものであって、以下の構成を有する。
As a result of repeated investigations by the present inventors to obtain a prismatic battery can having a high degree of freedom in dimensions and excellent in mechanical strength and welding strength, A battery can is formed by welding a pair of lid members to each end by a laser welding method, respectively, and the average maximum penetration depth and average for the welded portion between each end of the square pipe and each lid member By defining the bead width, the inventors have obtained knowledge that a battery can that satisfies these requirements can be obtained.
The present invention has been made based on such findings and has the following configuration.

本発明のリチウムイオン二次電池用外装缶は、角型パイプと、該角型パイプの両端をそれぞれ閉塞する一対の蓋部材とを有し、前記角型パイプは、アルミニウム系素材を、熱間押出加工法を用いて成形した押出成形体よりなり、前記各蓋部材は、前記角型パイプの各端部にレーザ溶接法によって溶接され、前記角型パイプは、その横断面における長辺長をW、短辺長をB、側壁の肉厚をTとしたとき、W/B比が8以上、肉厚Tが0.6〜1.5mmであり、前記蓋部材は長方形板状であり、前記蓋部材の長辺長は前記角型パイプの長辺長と同一、前記蓋部材の短辺長は前記角型パイプの短辺長と同一であり、前記各蓋部材と前記角型パイプとの溶接部は、前記角型パイプの端部と該端部に接触された前記蓋部材を1周取り囲むように設けられた複数のビードにより構成された溶接部であり、平均最大溶け込み深さが0.4mm以上、平均ビード幅が0.5mm以上であり、前記角型パイプ側壁の引張強度に対する前記溶接部の引張強度の比である継手効率が43%以上であることを特徴とする。 An outer can for a lithium ion secondary battery according to the present invention includes a square pipe and a pair of lid members that respectively close both ends of the square pipe. Each of the lid members is welded to each end of the square pipe by a laser welding method, and the square pipe has a long side length in its transverse section. W, where B is the short side length, and T is the thickness of the side wall, the W / B ratio is 8 or more, the thickness T is 0.6 to 1.5 mm, and the lid member is in the shape of a rectangular plate, The long side length of the lid member is the same as the long side length of the square pipe, the short side length of the lid member is the same as the short side length of the square pipe, and each lid member and the square pipe welds, the squareness pipe end and the lid member in contact with the end portion, et al provided to surround one round And a welded portion which is composed of a plurality of beads, the average maximum penetration depth is 0.4mm or more state, and are the average bead width of 0.5mm or more, the tensile of the welded portion with respect to the tensile strength of the squared pipe sidewall joint efficiency is the ratio of the intensity and wherein the der Rukoto least 43%.

本発明において、前記角型パイプのW/B比が10.8〜16.4、肉厚が0.9〜1.5mm、前記溶接部の平均最大溶け込み深さが495〜621μm、平均ビード幅が631〜741μmの範囲であることが好ましい。
本発明において、前記アルミニウム系素材は、JIS1000系、JIS3000系、JIS5000系、JIS6000系、JIS8000系のいずれかのアルミニウム合金からなることが好ましい。
また、本発明において、前記熱間押出加工法を用いて成形された押出成形体は、前記熱間押出加工法によって成形された押出成形体に、さらに引抜き加工を施したものであることを特徴とする。
In the present invention, the square pipe has a W / B ratio of 10.8 to 16.4, a wall thickness of 0.9 to 1.5 mm, an average maximum penetration depth of the weld zone of 495 to 621 μm, and an average bead width. Is preferably in the range of 631 to 741 μm.
In the present invention, the aluminum-based material is preferably made of any one of JIS 1000, JIS 3000, JIS 5000, JIS 6000, and JIS 8000 aluminum alloys .
Further, in the present invention, the extrusion molded body formed by using the hot extrusion method is obtained by further performing a drawing process on the extrusion molded body formed by the hot extrusion method. And

本発明によれば、電池缶は、角型パイプと、該角型パイプの各端部をそれぞれ閉塞する一対の蓋部材とを有し、角型パイプが熱間押出加工法を用いて成形された押出成形体によって構成されていることにより、角型パイプの断面寸法や高さを比較的自由に設定することができる。このため、本発明の電池缶は、その形状をモジュールやパッケージ等の種々の使用形態に容易に対応させることができる。また、角型パイプの横断面におけるW/B比を比較的大きく設定することも可能であり、これによって、電池缶は、その体積当りの表面積が大きくなり、電池に適用したときに電池内部の熱を効率良く発散できる。
各蓋部材が、角型パイプの各端部にレーザ溶接法によって溶接されており、各蓋部材と角型パイプとの溶接部について、平均最大溶け込み深さ及び平均ビード幅が所定値以上に規定されていることにより、溶接部の溶接強度が高く、耐圧強度に優れた電池缶を得ることができる。
According to the present invention, the battery can has a square pipe and a pair of lid members that respectively close the end portions of the square pipe, and the square pipe is molded using a hot extrusion method. By being constituted by the extruded body, the cross-sectional dimension and height of the square pipe can be set relatively freely. For this reason, the battery can of this invention can make the shape easily respond | correspond to various usage forms, such as a module and a package. It is also possible to set the W / B ratio in the cross section of the square pipe to be relatively large, and as a result, the battery can has a large surface area per volume. Heat can be dissipated efficiently.
Each lid member is welded to each end of the square pipe by a laser welding method, and the average maximum penetration depth and average bead width are specified to be equal to or greater than a predetermined value for the welded portion between each lid member and the square pipe. As a result, a battery can having a high weld strength at the welded portion and excellent pressure strength can be obtained.

熱間押出加工に用いるアルミニウム合金を、所定の組成のものから選択した場合には、目的とする電池缶のサイズやW/B比に関わらず、押出成形に際して中程度以上の加工性が得られ、また、その電池缶に必要十分な機械的強度及び溶接強度をもたせることができる。
角型パイプの肉厚Tが所定の範囲である場合には、その重量を抑えつつ耐圧強度に優れた電池缶を確実に得ることができる。
さらに、角型パイプのW/B比が所定の範囲である場合には、電池缶は、その体積当りの表面積が大きくなり、前述したような電池内部の熱を効率良く発散する効果を確実に得ることができる。
When the aluminum alloy used for hot extrusion is selected from those having a predetermined composition, a moderate or higher workability can be obtained during extrusion regardless of the size and W / B ratio of the target battery can. In addition, the battery can can have necessary and sufficient mechanical strength and welding strength.
When the wall thickness T of the square pipe is within a predetermined range, a battery can excellent in pressure strength can be reliably obtained while suppressing the weight.
Further, when the W / B ratio of the square pipe is within a predetermined range, the battery can has a large surface area per volume, and the above-described effect of efficiently dissipating the heat inside the battery is ensured. Can be obtained.

また、熱間押出加工法を用いて成形された押出成形体が、熱間押出加工法によって成形された押出成形体に、さらに引抜き加工を施したものである場合には、角型パイプの寸法精度が一段高くなり、電池缶の品質をより高めることができる。   In addition, when the extruded product formed using the hot extrusion method is a product obtained by further drawing the extruded product formed by the hot extrusion method, the dimensions of the square pipe The accuracy is further increased, and the quality of the battery can can be further improved.

本発明のリチウムイオン二次電池用外装缶の一実施形態を示す分解縦断面図。The exploded longitudinal cross-sectional view which shows one Embodiment of the exterior can for lithium ion secondary batteries of this invention. 図1に示すリチウムイオン二次電池用外装缶が備える角型パイプの一例を示す横断面図。The cross-sectional view which shows an example of the square pipe with which the exterior can for lithium ion secondary batteries shown in FIG. 図1に示すリチウムイオン二次電池用外装缶の溶接部分を示す側面図。The side view which shows the welding part of the exterior can for lithium ion secondary batteries shown in FIG.

次に、本発明の具体的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明のリチウムイオン二次電池用外装缶の第一実施形態を示す分解縦断面図、図2は、図1に示すリチウムイオン二次電池用外装缶が備える角型パイプを示す横断面図、図3は、図1に示すリチウムイオン二次電池用外装缶の溶接部分を示す側面図である。
なお、以下の説明では、角型パイプ2において、中心軸に直交する方向に沿った断面を「横断面」と言い、この角型パイプ2の横断面における外形の長辺長を「W」、短辺長を「B」とし、長辺長と短辺長との比をW/B比とする。また、角型パイプ2の中心軸に沿う方向の長さを「高さH」とする。
Next, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an exploded longitudinal sectional view showing a first embodiment of an outer can for a lithium ion secondary battery of the present invention, and FIG. 2 shows a square pipe provided in the outer can for a lithium ion secondary battery shown in FIG. FIG. 3 is a side view showing a welded portion of the outer can for the lithium ion secondary battery shown in FIG.
In the following description, in the square pipe 2, a cross section along the direction orthogonal to the central axis is referred to as a “cross section”, and the long side length of the outer shape in the cross section of the square pipe 2 is “W”, The short side length is “B”, and the ratio of the long side length to the short side length is the W / B ratio. The length in the direction along the central axis of the square pipe 2 is defined as “height H”.

図1に示すリチウムイオン二次電池用外装缶(以下、単に「電池缶」と言う。)1は、角型パイプ2と、該角型パイプ2の両端を閉塞する一対の長方形板の蓋部材3とを有している。
図2に示すように、角型パイプ2は、横断面が略長方形状もしくは略正方形状の角筒体であり、後述する組成のアルミニウム合金を、熱間押出加工法を用いて成形した押出成形体により構成されている。なお、角型パイプ2の角部は、外面や内面に適当な曲率を有していても構わない。
A lithium ion secondary battery outer can (hereinafter simply referred to as a “battery can”) 1 shown in FIG. 1 includes a square pipe 2 and a pair of rectangular plate lid members that close both ends of the square pipe 2. 3.
As shown in FIG. 2, the square pipe 2 is a rectangular tube having a substantially rectangular or substantially square cross section, and is formed by extrusion molding an aluminum alloy having a composition to be described later using a hot extrusion method. It is composed of the body. In addition, the corner | angular part of the square pipe 2 may have an appropriate curvature in an outer surface or an inner surface.

角型パイプ2を形成するアルミニウム合金としては、例えば(1)不可避不純物の含有量が0.6重量%以下のアルミニウム合金、(2)Mn含有量が0.3〜2.0重量%のアルミニウム合金、(3)Mg含有量が0.5〜3.0重量%のアルミニウム合金、(4)Fe含有量が0.3〜1.8重量%のアルミニウム合金、(5)Mg含有量が0.3〜1.5重量%、Si含有量が0.3〜1.2重量%のアルミニウム合金うちから、その押出加工性及びレーザ溶接性(平均最大溶け込み深さ、平均ビード幅)、機械的強度等を総合的に考慮し、電池缶1に要求される特性に応じて適宜選択するのが好ましい。
熱間押出加工では、多段深絞り工法に比べて、比較的広い範囲のアルミニウム系素材で良好な加工性を得ることができる。このため、機械的強度やレーザ溶接性を重視してアルミニウム系素材を選択することができ、電池缶1に必要十分な機械的強度及び溶接強度をもたせることができる。
Examples of the aluminum alloy forming the square pipe 2 include (1) an aluminum alloy having an inevitable impurity content of 0.6% by weight or less, and (2) aluminum having a Mn content of 0.3 to 2.0% by weight. Alloy, (3) aluminum alloy with Mg content of 0.5-3.0 wt%, (4) aluminum alloy with Fe content of 0.3-1.8 wt%, (5) Mg content of 0 Extrusion and laser weldability (average maximum penetration depth, average bead width), mechanical among 3 to 1.5 wt% aluminum alloy with Si content of 0.3 to 1.2 wt%, mechanical It is preferable to select appropriately according to the characteristics required of the battery can 1 in consideration of strength and the like.
In hot extrusion processing, good workability can be obtained with a relatively wide range of aluminum-based materials as compared to the multistage deep drawing method. For this reason, the aluminum-based material can be selected with emphasis on mechanical strength and laser weldability, and the battery can 1 can have necessary and sufficient mechanical strength and welding strength.

ここで、(1)〜(5)のアルミニウム合金の具体例及び特性は以下の通りである。
まず、(1)のアルミニウム合金として、例えばJIS(あるいはAA)1000系の各合金等が挙げられる。これらは、優れた押出加工性を有する一方、強度が低く、レーザ溶接性がそれほど良好ではないが電池缶1の構成材料として用いることができる。
(2)のMnを含有するアルミニウム合金として、例えばJIS(あるいはAA)3000系の各合金等が挙げられる。これらは、優れたレーザ溶接性を有している一方、中程度の押出加工性と強度を有する。
(3)のMgを含有するアルミニウム合金としては、例えばJIS(あるいはAA)5000系の各合金等が挙げられる。このアルミニウム合金は、Mg含有量の選択によって高押出加工性または高強度の要求に対応できる一方、レーザ溶接性の面では若干劣る場合がある。
(4)のFeを含有するアルミニウム合金としては、例えばJIS(あるいはAA)8000系の各合金等が挙げられる。これらは、(1)のアルミニウム合金に比べて、成形性を損なうことなく、強度とレーザ溶接性の向上が図れるという利点があるが、前記(2)、(3)、あるいは後述の(5)の各アルミニウム合金の強度より強度は低くなる。
(5)のMg及びSiを含有するアルミニウム合金としては、例えばJIS(あるいはAA)6000系の各合金等が挙げられる。これらは、高押出加工性と高強度に加えて時効硬化特性を有するため、レーザ溶接によって軟化した蓋とパイプの接合部を補強できる利点がある。その一方、レーザ溶接性が前記(4)のアルミニウム合金よりは若干劣る傾向がある。
Here, specific examples and characteristics of the aluminum alloys (1) to (5) are as follows.
First, examples of the aluminum alloy (1) include JIS (or AA) 1000 series alloys. While these have excellent extrudability, the strength is low and the laser weldability is not so good, they can be used as the constituent material of the battery can 1.
Examples of the aluminum alloy containing Mn (2) include JIS (or AA) 3000 series alloys. While these have excellent laser weldability, they have moderate extrudability and strength.
Examples of the aluminum alloy containing Mg of (3) include JIS (or AA) 5000 series alloys. While this aluminum alloy can meet the demand for high extrudability or high strength by selecting the Mg content, it may be slightly inferior in terms of laser weldability.
Examples of the aluminum alloy containing Fe in (4) include JIS (or AA) 8000 series alloys. These have the advantage that the strength and laser weldability can be improved without impairing formability as compared with the aluminum alloy of (1). However, (2), (3), or (5) described later. The strength is lower than the strength of each aluminum alloy.
Examples of the aluminum alloy containing Mg and Si in (5) include JIS (or AA) 6000 series alloys. Since these have age-hardening properties in addition to high extrudability and high strength, there is an advantage that the joint between the lid and the pipe softened by laser welding can be reinforced. On the other hand, the laser weldability tends to be slightly inferior to the aluminum alloy (4).

これらのアルミニウム合金を得るには、まず、目的とするアルミニウム合金を溶解・成分調整し、その直径が電池缶1の長辺長Wの1.2〜2.0倍に相当する円柱状のビレットを鋳造する。次に、得られたビレットに、その成分に応じて適切な均質化処理を施した後、適切な長さに切断する。これにより、熱間押出加工の素材となる短尺ビレットが得られる。   In order to obtain these aluminum alloys, first, a target billet alloy is melted and component-adjusted, and a cylindrical billet whose diameter corresponds to 1.2 to 2.0 times the long side length W of the battery can 1. Casting. Next, the obtained billet is subjected to an appropriate homogenization process according to its components, and then cut into an appropriate length. Thereby, the short billet used as the raw material of a hot extrusion process is obtained.

角型パイプ2は、このようなアルミニウム合金の短尺ビレットを、熱間押出加工法を用いて成形することによって得られる。
ここで、熱間押出加工法は、素材を、該素材が再結晶化する温度より高い温度に保ちつつ圧力を加え、ダイスの孔から押出すことで、ダイスの孔形状に対応した断面形状の、長尺状の押出成形体を得る方法である。本実施形態では、ダイスとして、その孔形状が目的とする角型パイプ2の断面形状に対応するものを用い、アルミニウム系素材を長尺状の角型パイプとなるように押出成形する。そして、得られた押出成形体を目的とする電池缶1の高さに相当する長さに切断する。この場合、角型パイプ2は、この押出成形体の切断によって構成される。
The square pipe 2 is obtained by forming such a short billet of aluminum alloy using a hot extrusion method.
Here, the hot extrusion processing method applies a pressure while keeping the material at a temperature higher than the temperature at which the material is recrystallized, and extrudes the material from the hole of the die, so that the cross-sectional shape corresponding to the hole shape of the die is obtained. This is a method for obtaining a long extruded product. In the present embodiment, a die whose hole shape corresponds to the target cross-sectional shape of the rectangular pipe 2 is used, and an aluminum-based material is extruded so as to be a long rectangular pipe. Then, the obtained extruded product is cut to a length corresponding to the height of the intended battery can 1. In this case, the square pipe 2 is configured by cutting the extruded product.

前記熱間押出加工法は、目的とする角型パイプ2の断面寸法に関わらず成形プロセスが良好に行われ、サイズやW/B比が比較的大きな角型パイプ2も確実に得ることができる。また、長尺状押出成形体を切断する切断長さが角型パイプ2の高さに相当するため、この切断長さを調整することによって、所望の高さ(長さ)の角型パイプ2を容易に得ることができる。
このため、熱間押出加工法を用いて成形された角型パイプ2は、その形状をモジュールやパッケージ等の電池の使用形態に容易に対応させることができる。また、横断面におけるW/B比を比較的大きく設定することも可能であり、これによって、電池缶1は、体積当りの表面積が大きくなり、電池に適用したときに電池内部の熱を効率良く発散することができる。
In the hot extrusion method, the molding process is performed satisfactorily regardless of the cross-sectional dimension of the target square pipe 2, and the square pipe 2 having a relatively large size and W / B ratio can be obtained with certainty. . In addition, since the cutting length for cutting the long extruded product corresponds to the height of the square pipe 2, the square pipe 2 having a desired height (length) is adjusted by adjusting the cutting length. Can be easily obtained.
For this reason, the square pipe 2 formed using the hot extrusion method can easily correspond to the usage form of the battery such as a module or a package. Moreover, it is also possible to set the W / B ratio in the cross section to be relatively large, whereby the battery can 1 has a large surface area per volume, and when applied to a battery, the heat inside the battery can be efficiently generated. Can diverge.

ここで、角型パイプ2は、熱間押出加工によって得られた押出成形体に、さらに、引抜き加工を施した引抜きパイプを目的の長さに切断した切断片によって構成しても良い。引抜き加工法は、ダイス孔のサイズが被加工体の断面よりも小とされたダイスを用い、角型形状のパイプを、このダイスの孔を通過させて引き絞る加工法である。これにより、角型パイプ2の断面寸法や肉厚の寸法精度を一段と高く制御でき、電池缶1の品質をより高めることができる。   Here, the square pipe 2 may be constituted by a cut piece obtained by cutting a drawn pipe obtained by subjecting an extruded product obtained by hot extrusion to a target length. The drawing method is a processing method in which a die having a die hole size smaller than the cross section of the workpiece is used, and a square-shaped pipe is drawn through the die hole. Thereby, the cross-sectional dimension of the square pipe 2 and the dimensional accuracy of wall thickness can be controlled much higher, and the quality of the battery can 1 can be further improved.

角型パイプ2は、その横断面におけるW/B比が8以上、肉厚Tが0.6〜1.5mmの範囲であるのが好ましい。
角型パイプ2のW/B比が8未満である場合には、適用される電池によっては、電池内部の熱を発散させ難く、電池内部の温度上昇によって外部の電子機器に悪影響を及ぼす可能性がある。また、W/B比が8未満の角型パイプ2は、多段深絞り工法によっても容易に製造することができるため、その製造設備や成形条件が既に確立している場合には、熱間押出加工法を用いる優位性は認められず、却って既存の設備等が無駄になるという不都合が生じる。
一方、角型パイプ2の肉厚Tが0.6mm未満である場合には電池缶1の耐圧強度が不足する。また、肉厚Tが1.5mmを超えると電池缶1の軽量化が困難になる。
The square pipe 2 preferably has a W / B ratio in the cross section of 8 or more and a thickness T in the range of 0.6 to 1.5 mm.
When the W / B ratio of the square pipe 2 is less than 8, depending on the applied battery, it is difficult to dissipate the heat inside the battery, and the temperature rise inside the battery may adversely affect external electronic devices. There is. Moreover, since the square pipe 2 having a W / B ratio of less than 8 can be easily manufactured by a multistage deep drawing method, when the manufacturing equipment and molding conditions are already established, hot extrusion is performed. The advantage of using the processing method is not recognized, and there is an inconvenience that the existing facilities are wasted.
On the other hand, when the thickness T of the square pipe 2 is less than 0.6 mm, the pressure resistance of the battery can 1 is insufficient. Moreover, when the wall thickness T exceeds 1.5 mm, it is difficult to reduce the weight of the battery can 1.

図3に示すように、一対の蓋部材3は、それぞれ、角型パイプ2の各端部に組み付けられ、レーザ溶接法によって溶接されている。
ここで、レーザ溶接法は、レーザ光を熱源とし、金属等よりなる被接合材同士を接合する溶接法である。このレーザ溶接法では、レーザ光を被接合材(角型パイプ2と各蓋部材3)同士の境界部近傍に集光し、この集光スポットを該境界部に沿って走査させることによって金属を局部的に溶融・凝固させ、角型パイプ2と各蓋部材3とを接合する。
As shown in FIG. 3, each of the pair of lid members 3 is assembled to each end of the square pipe 2 and welded by a laser welding method.
Here, the laser welding method is a welding method in which laser light is used as a heat source to join materials to be joined made of metal or the like. In this laser welding method, the laser beam is condensed near the boundary between the materials to be joined (the square pipe 2 and the respective lid members 3), and the focused spot is scanned along the boundary to thereby detect the metal. The square pipe 2 and each lid member 3 are joined by melting and solidifying locally.

そして、本発明では、この角型パイプ2と各蓋部材3との溶接部4について、その平均最大溶け込み深さを0.4mm以上、平均ビード幅を0.5mm以上に規定する。
ここで、本明細書中において、「平均最大溶け込み深さ」及び「平均ビード幅」とは、以下のようにして測定される値である。
And in this invention, about the welding part 4 of this square pipe 2 and each cover member 3, the average maximum penetration depth is prescribed | regulated 0.4 mm or more, and an average bead width is prescribed | regulated to 0.5 mm or more.
Here, in this specification, “average maximum penetration depth” and “average bead width” are values measured as follows.

a.平均最大溶け込み深さ
電池缶1を溶接部4で破断し、この破断面を50倍の拡大率で観察する。そして、この観察された拡大像から、溶接部4の最大溶け込み深さを電池缶1の幅全長に亘って測定し、平均値を求める。
b.平均ビード幅
電池缶1の溶接部ビードを、上方から50倍の拡大率で観察する。そして、この観察された拡大像から、溶接部4のビード幅aを電池缶1の幅全長に亘って測定し、その平均値を求める。
a. Average Maximum Penetration Depth Battery can 1 is broken at weld 4 and the fracture surface is observed at a magnification of 50 times. Then, from this observed enlarged image, the maximum penetration depth of the welded portion 4 is measured over the entire length of the battery can 1 to obtain an average value.
b. Average bead width The weld bead of the battery can 1 is observed at an enlargement ratio of 50 times from above. Then, from this observed enlarged image, the bead width a of the welded portion 4 is measured over the entire width of the battery can 1 and the average value is obtained.

この平均最大溶け込み深さ及び平均ビード幅は、溶接部4の溶接強度の指標となり、これらの値が大きい程、溶接部4の溶接強度が大きく、電池缶1は大きな耐圧強度を有する。
そして、溶接部4の平均最大溶け込み深さが0.4mm未満の場合には、溶接部4の溶接強度が小さく、電池缶1の耐圧強度が不足する。但し、平均最大溶け込み深さを必要以上に大きく設定すると、溶け込み部分が板厚を超え、電池部品に損傷を与える恐れがある。また、平均最大溶け込み深さを大きな値とするため、大きな入熱量が必要となり、溶接効率が低下するという不都合が生じる。これらの点から、平均最大溶け込み深さは、角型パイプ2の肉厚Tの4/5以下とするのが好ましい。
The average maximum penetration depth and the average bead width are indicators of the welding strength of the welded portion 4. The larger these values, the greater the weld strength of the welded portion 4, and the battery can 1 has a higher pressure resistance.
And when the average maximum penetration depth of the weld part 4 is less than 0.4 mm, the weld strength of the weld part 4 is small, and the pressure resistance of the battery can 1 is insufficient. However, if the average maximum penetration depth is set larger than necessary, the penetration portion may exceed the plate thickness, which may damage the battery components. Moreover, since the average maximum penetration depth is set to a large value, a large amount of heat input is required, resulting in a disadvantage that the welding efficiency is lowered. From these points, the average maximum penetration depth is preferably 4/5 or less of the wall thickness T of the square pipe 2.

また、溶接部4の平均ビード幅が0.5mm未満の場合には、溶接部4の接合強度が小さく、電池缶1の耐圧強度が不足する。但し、平均ビード幅を必要以上に大きな値に設定すると、大きな入熱量が必要になるため、溶接効率が低下するという不都合が生じる。このため、平均ビート幅は、角型パイプ2の肉厚Tの90%以下とするのが好ましい。   Moreover, when the average bead width of the weld part 4 is less than 0.5 mm, the joint strength of the weld part 4 is small, and the pressure resistance of the battery can 1 is insufficient. However, if the average bead width is set to a value larger than necessary, a large amount of heat input is required, resulting in a disadvantage that the welding efficiency is lowered. For this reason, the average beat width is preferably 90% or less of the wall thickness T of the square pipe 2.

溶接部4における平均最大溶け込み深さ及び平均ビード幅は、角型パイプ2と各蓋部材3に用いるアルミニウム素材の種類やレーザ溶接機の条件によって制御することができる。
ここで、レーザ溶接法に用いるレーザ溶接機としては、最大出力が2kw以上のファイバーレーザ溶接機を用いるのが好ましい。これにより、集光スポットの走査速度を比較的速くした場合でも、角型パイプ2と各蓋部材3とを、平均最大溶け込み深さが0.4mm以上、平均ビード幅が0.5mm以上となるように溶接することができ、大きな溶接強度で高速溶接することが可能となる。ここで、前述の(1)〜(5)のアルミニウム合金は、このような出力の大きいレーザ溶接機によってレーザ光が照射されても特性がほとんど変化せず、このような高速溶接を、その機械的強度を損なうことなく行うことができる。
The average maximum penetration depth and the average bead width in the welded portion 4 can be controlled by the type of aluminum material used for the square pipe 2 and each lid member 3 and the conditions of the laser welding machine.
Here, as the laser welding machine used for the laser welding method, it is preferable to use a fiber laser welding machine having a maximum output of 2 kw or more. Thereby, even when the scanning speed of the focused spot is relatively high, the average maximum penetration depth of the rectangular pipe 2 and each lid member 3 is 0.4 mm or more and the average bead width is 0.5 mm or more. Thus, it becomes possible to perform high-speed welding with high welding strength. Here, the characteristics of the aluminum alloys (1) to (5) described above hardly change even when the laser beam is irradiated by a laser welding machine having such a large output. This can be done without impairing the mechanical strength.

以上のように、本実施形態の電池缶1は、角型パイプ2が、熱間押出加工法によって成形された押出成形体によって構成されていることにより、その断面寸法や高さを自由に設定することができ、適用される電池の使用形態に容易に対応することが可能であり、また、体積当りの表面積を大きくし、内部の熱を効率良く発散し得る形状とすることもできる。   As described above, the battery can 1 of the present embodiment is configured such that the square pipe 2 is formed of an extruded body formed by a hot extrusion method, so that its cross-sectional dimensions and height can be freely set. It is possible to easily adapt to the usage form of the applied battery, and it is also possible to increase the surface area per volume and to form a shape that can efficiently dissipate internal heat.

また、角型パイプ2に、一対の蓋部材3がレーザ溶接法によって接合されており、その溶接部4について、平均最大溶け込み深さと平均ビード幅を所定の値以上に規定していることにより、溶接部4の接合強度が大きく、耐圧強度に優れた電池缶1を得ることができる。
このため、本発明の電池缶1は、大容量で大型のリチウムイオン二次電池の電池缶として好適に用いることができる。
以上、本発明のリチウムイオン二次電池用外装缶の実施形態について説明したが、前記外装缶を構成する各部は一例であって、本発明の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。
Further, a pair of lid members 3 are joined to the square pipe 2 by a laser welding method, and the average maximum penetration depth and the average bead width of the welded portion 4 are specified to be equal to or greater than a predetermined value. A battery can 1 having a high joint strength of the welded portion 4 and excellent pressure strength can be obtained.
For this reason, the battery can 1 of this invention can be used suitably as a battery can of a large capacity | capacitance and a large sized lithium ion secondary battery.
As mentioned above, although embodiment of the exterior can for lithium ion secondary batteries of this invention was described, each part which comprises the said exterior can is an example, Comprising: It can change suitably in the range which does not deviate from the scope of the present invention.

以下に、本発明の具体的実施例について説明するが、本願発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
JIS規定の1050合金を溶解し、外径13インチのビレットを鋳造した。
このビレットに、均質化処理を施した後、切断、再加熱を行い、ポートホール押出法によって成形することで扁平パイプ(長尺状の角型パイプ)を得た。この扁平パイプは、横断面における外形寸法が長辺長W:205mm、短辺長B:12.5mmであり、側壁の肉厚Tが1.2mmである。この扁平パイプを高さHが250mmとなるように切断することで角型パイプを得た。
次に、JIS規定の3003合金製の蓋部材2枚を用意した。蓋部材は、その平面視での寸法が角型パイプの横断面の寸法と略同一であり、肉厚は1.3mmである。そして、角型パイプの両端を、各蓋部材を組付けて閉塞し、角型パイプの両端と各蓋部材とをレーザ溶接にて接合した。以上の工程により電池缶を作製した。
Specific examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
Example 1
A billet with an outer diameter of 13 inches was cast by melting JIS 1050 alloy.
The billet was homogenized, cut, reheated, and molded by a porthole extrusion method to obtain a flat pipe (long square pipe). This flat pipe has an outer dimension in a cross section of a long side length W: 205 mm, a short side length B: 12.5 mm, and a wall thickness T of 1.2 mm. The flat pipe was cut so that the height H was 250 mm to obtain a square pipe.
Next, two lid members made of JIS-defined 3003 alloy were prepared. The dimension of the lid member in plan view is substantially the same as the dimension of the cross section of the square pipe, and the wall thickness is 1.3 mm. Then, both ends of the square pipe were closed by assembling each lid member, and both ends of the square pipe and each lid member were joined by laser welding. A battery can was produced by the above process.

(実施例2〜5)
ビレットの鋳造に用いる合金及びビレットの外径、角型パイプの寸法を表1に示すように変える以外は、前記実施例1と同様にして電池缶を作製した。
(Examples 2 to 5)
A battery can was produced in the same manner as in Example 1 except that the alloy used for casting the billet, the outer diameter of the billet, and the dimensions of the square pipe were changed as shown in Table 1.

(実施例6〜8)
ビレットの鋳造に用いる合金及びビレットの外径、角型パイプの寸法を表1に示すように変えるとともに、熱間押出加工によって得られた扁平パイプに、肉厚が0.8mmとなるように冷間引抜き加工を行い、この引抜パイプを切断することで角型パイプを作製する以外は、前記実施例1と同様にして電池缶を作製した。
(Examples 6 to 8)
The alloy used for casting the billet, the outer diameter of the billet, and the dimensions of the square pipe are changed as shown in Table 1, and the flat pipe obtained by hot extrusion is cooled to a thickness of 0.8 mm. A battery can was produced in the same manner as in Example 1 except that a thin pipe was produced by performing a thinning process and cutting the drawn pipe.

(比較例1)
板厚1.4mmのJIS規定1050合金からなる軟質材(O材)を用い、扁平管を得るべく9段深絞りのプレス機にて成形を行った。目的とする扁平管の寸法は、横断面における長辺長が168mm、短辺長が15.5mmであり、側壁の肉厚が1.2mmである。
(Comparative Example 1)
Using a soft material (O material) made of JIS standard 1050 alloy with a plate thickness of 1.4 mm, molding was performed with a 9-stage deep drawing press to obtain a flat tube. The dimensions of the target flat tube are a long side length of 168 mm, a short side length of 15.5 mm, and a side wall thickness of 1.2 mm.

(比較例2、3)
軟質材として用いる合金、目的とする扁平管の寸法を表1に示すように変える以外は、前記実施例1と同様にして9段深絞りのプレス機による成形を行った。
(比較例4、5)
軟質材として用いる合金、目的とする扁平管の寸法を表1に示すように変える以外は、前記比較例1と同様にして9段深絞りのプレス機による成形を行った。
(Comparative Examples 2 and 3)
Molding was performed by a nine-stage deep drawing press in the same manner as in Example 1 except that the dimensions of the alloy used as the soft material and the target flat tube were changed as shown in Table 1.
(Comparative Examples 4 and 5)
Except for changing the dimensions of the alloy used as the soft material and the target flat tube as shown in Table 1, molding was performed by a 9-stage deep drawing press in the same manner as in Comparative Example 1.

<評価>
1.各実施例及び各比較例について、目的とする寸法の扁平パイプまたは扁平管が成形できたか否かを、表1に示す。
○:扁平パイプまたは扁平管が成形できた場合
×:扁平パイプまたは扁平管が成形できなかった場合
なお、表1中、合金の種類を記載した欄の4桁の数字は、JIS規定されたアルミニウム合金の番号である。
<Evaluation>
1. Table 1 shows whether or not a flat pipe or a flat tube having a target dimension could be formed for each example and each comparative example.
○: When a flat pipe or flat tube could be formed ×: When a flat pipe or flat tube could not be formed Note that the 4-digit number in the column describing the type of alloy in Table 1 is JIS-regulated aluminum The alloy number.

Figure 0005677130
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表1に示すように、扁平パイプを押出加工法によって成形した各実施例では、目的とする寸法の扁平パイプを得ることができた。これに対して、9段深絞り工法を用いた各比較例では、第6段深絞り以前で材料に破断が生じてしまい、目的とする扁平管を成形することができなかった。   As shown in Table 1, in each example in which a flat pipe was formed by an extrusion method, a flat pipe having a desired size could be obtained. On the other hand, in each comparative example using the 9-stage deep drawing method, the material was broken before the 6th stage deep drawing, and the target flat tube could not be formed.

2.各実施例について、用いたビレットの押出加工性、作製した電池缶の機械的性質及び角型パイプと蓋部材とのレーザ溶接性を評価した。評価の条件は以下に示したとおりである。
(1)押出加工性評価
横断面における外形寸法が長辺長W:188mm、短辺長B:12.5mmであり、肉厚Tが1.2mm、角部の内面側の曲率Rが3mmの押出成形用のダイスを用い、各ビレットを、各種押出速度で扁平パイプに成形した。そして、寸法・形状の精度が良く、表面品質が安定に得られる最大押出速度を調べた。この測定結果を、以下の基準に従い評価した。
最大押出速度が15m/min以上である場合二重丸で示し、最大押出速度が5m/min以上から15m/min未満である場合に○印で示し、最大押出速度が5m/min未満である場合に△印で示した。
2. About each Example, the extrusion property of the used billet, the mechanical property of the produced battery can, and the laser weldability of a square pipe and a cover member were evaluated. The evaluation conditions are as shown below.
(1) Evaluation of extrusion processability The external dimensions in the cross section are long side length W: 188 mm, short side length B: 12.5 mm, wall thickness T is 1.2 mm, and curvature R on the inner surface side of the corner is 3 mm. Each billet was formed into a flat pipe at various extrusion speeds using an extrusion die. Then, the maximum extrusion speed at which the dimensional and shape accuracy was good and the surface quality was stably obtained was investigated. The measurement results were evaluated according to the following criteria.
When the maximum extrusion speed is 15 m / min or more, it is indicated by a double circle, when the maximum extrusion speed is 5 m / min or more and less than 15 m / min, it is indicated by a circle, and when the maximum extrusion speed is less than 5 m / min. Are indicated by Δ.

(2)電池缶の機械的性質
各電池缶について、長辺をなす側壁の中央付近から短冊状にサンプルを切出した。そして、JIS規定5号試験片に加工して引張試験を行い、引張強さ、耐力、伸びをそれぞれ測定した。
(2) Mechanical properties of battery can For each battery can, a sample was cut out in a strip shape from the vicinity of the center of the side wall forming the long side. And it processed into the JIS regulation No. 5 test piece, the tensile test was done, and tensile strength, yield strength, and elongation were measured, respectively.

(3)レーザ溶接性評価
最大出力2kwのYb−ファイバーレーザ溶接機を用い、各角型パイプの両端に、3003合金製の蓋部材をそれぞれ溶接して電池缶を得た。蓋部材は、その平面視での寸法が扁平パイプの横断面の寸法と略同一であり、肉厚は1.1mmである。また、溶接条件は以下の2通りである。比較例4、5は溶接条件2、その以外のものは溶接条件1で溶接した。
溶接条件1
発振方式:CW発振、集光光学系:YW50(fc=125)、ファイバー径:φ0.1、
Arガス流量:20(l/min)、ノズルタイプ:φ10センター、出力:550W、
加工速度:166(mm/sec)。
溶接条件2
発振方式:CW発振、集光光学系:YW50(fc=125)、ファイバー径:φ0.1、
Arガス流量:20(l/min)、ノズルタイプ:φ10センター、出力:450W
加工速度:166(mm/sec)。
得られた電池缶について、溶接部の平均最大溶け込み深さ及び平均ビード幅を以下のようにして測定した。
(3) Laser Weldability Evaluation Using a Yb-fiber laser welder with a maximum output of 2 kw, a battery can was obtained by welding lid members made of 3003 alloy to both ends of each square pipe. The dimension of the lid member in plan view is substantially the same as the dimension of the cross section of the flat pipe, and the wall thickness is 1.1 mm. The welding conditions are as follows. Comparative examples 4 and 5 were welded under welding condition 2, and the others were welded under welding condition 1.
Welding condition 1
Oscillation method: CW oscillation, condensing optical system: YW50 (fc = 125), fiber diameter: φ0.1,
Ar gas flow rate: 20 (l / min), nozzle type: φ10 center, output: 550 W,
Processing speed: 166 (mm / sec).
Welding condition 2
Oscillation method: CW oscillation, condensing optical system: YW50 (fc = 125), fiber diameter: φ0.1,
Ar gas flow rate: 20 (l / min), nozzle type: φ10 center, output: 450 W
Processing speed: 166 (mm / sec).
About the obtained battery can, the average maximum penetration depth and average bead width of the welded part were measured as follows.

a.平均最大溶け込み深さ
各電池缶を溶接部で破断し、この破断面を50倍の拡大率で観察した。そして、この観察された拡大像から、溶接部の最大溶け込み深さを電池缶の幅全長に亘って測定し、平均値を求めた。
b.平均ビード幅
電池缶の溶接部ビードを、上方から50倍の拡大率で観察した。そして、この観察された拡大像から、溶接部のビード幅aを電池缶の幅全長に亘って測定し、その平均値を求めた。
c.スパッタ痕跡
各電池缶外周面について、溶接ビードから±1.0mmの範囲をCCDカメラによって観察し、50μm以上の溶融スパッタの発生数を計測し、単位長さ250mm中の個数に換算した。その個数が250以上なら×、200〜250未満なら△、100〜200未満なら○、100未満なら◎として評価した。
なお、電池缶の溶接部は缶の角部にあり、試験片を切出して引張試験によって評価することが難しい。その代わりに下記の方法を採用し、評価した。
各パイプまたは板材から幅50、長さ100の短柵状サンプル2枚を切出し、前記の溶接条件1(本発明例1〜8)または溶接条件2(比較例4、5)によって2枚のサンプルの短辺をつき合わせして溶接した。その後、溶接ビードを、試験片の長手方向と垂直になるように平行部の中央にしてJIS5号試験片を作製した。この試験片を用いて引張試験を行い、引張強さを測定し、この値を溶接材引張強さと呼ぶ。この溶接材引張強さと前記の電池缶の機械的性質測定で得た引張強さとの比を求め、それを継ぎ手効率と呼び、溶接強度の評価指標とした。その測定結果も表2に示し、40%以上あれば溶接強度として問題はないと判断した。
以上の評価結果を表2に示す。
a. Average maximum penetration depth Each battery can was broken at the welded portion, and the fracture surface was observed at a magnification of 50 times. And from this observed enlarged image, the maximum penetration depth of the welded portion was measured over the entire length of the battery can, and the average value was obtained.
b. Average bead width The weld bead of the battery can was observed at an enlargement ratio of 50 times from above. And from this observed enlarged image, the bead width a of the welded portion was measured over the entire width of the battery can, and the average value was obtained.
c. Sputtering traces On the outer peripheral surface of each battery can, the range of ± 1.0 mm from the weld bead was observed with a CCD camera, the number of occurrences of melt spatter of 50 μm or more was measured, and converted to the number in a unit length of 250 mm. When the number was 250 or more, it was evaluated as x, when it was less than 200 to 250, Δ, when it was less than 100 to 200, when it was less than 100, and when it was less than 100.
The welded part of the battery can is located at the corner of the can, and it is difficult to cut out a test piece and evaluate it by a tensile test. Instead, the following method was adopted and evaluated.
Two short rail samples having a width of 50 and a length of 100 are cut out from each pipe or plate material, and two samples are obtained according to the welding conditions 1 (Invention Examples 1 to 8) or the welding conditions 2 (Comparative Examples 4 and 5). The short sides of each other were welded together. Thereafter, a JIS No. 5 test piece was prepared by setting the weld bead to the center of the parallel part so as to be perpendicular to the longitudinal direction of the test piece. A tensile test is performed using this test piece, the tensile strength is measured, and this value is referred to as the welding material tensile strength. A ratio between the tensile strength of the welding material and the tensile strength obtained by measuring the mechanical properties of the battery can was obtained, and this was called the joint efficiency and used as an evaluation index of the welding strength. The measurement results are also shown in Table 2, and it was judged that there was no problem as the welding strength if it was 40% or more.
The above evaluation results are shown in Table 2.

Figure 0005677130
Figure 0005677130

表2に示すように、各実施例の角型パイプ及び蓋部材は、いずれも平均最大溶け込み深さが400μm(0.4mm)以上、平均ビード幅が500μm(0.5mm)以上で溶接することができ、大きな溶接強度を得ることができた。なお、押出加工性、機械的性質及びレーザ溶接性は、用いるアルミニウム合金により異なっており、電池缶に要求される特性に応じてアルミニウム合金を選択するのが好ましいことがわかった。   As shown in Table 2, the square pipe and the lid member of each example are welded with an average maximum penetration depth of 400 μm (0.4 mm) or more and an average bead width of 500 μm (0.5 mm) or more. And a large welding strength was obtained. In addition, it turned out that it is preferable to select an aluminum alloy according to the characteristic requested | required of a battery can, since extrusion processability, a mechanical property, and laser weldability differ with aluminum alloys to be used.

1…リチウムイオン二次電池用外装缶(電池缶)、2…角型パイプ、3…蓋部材、4…溶接部、W…長辺長、B…短辺長、T…肉厚、H…高さ、a…ビード幅。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Exterior can (battery can) for lithium ion secondary batteries, 2 ... Square pipe, 3 ... Lid member, 4 ... Welded part, W ... Long side length, B ... Short side length, T ... Thickness, H ... Height, a ... Bead width.

Claims (4)

角型パイプと、該角型パイプの両端をそれぞれ閉塞する一対の蓋部材とを有し、前記角型パイプは、アルミニウム系素材を、熱間押出加工法を用いて成形した押出成形体よりなり、前記各蓋部材は、前記角型パイプの各端部にレーザ溶接法によって溶接され、
前記角型パイプは、その横断面における長辺長をW、短辺長をB、側壁の肉厚をTとしたとき、W/B比が8以上、肉厚Tが0.6〜1.5mmであり、前記蓋部材は長方形板状であり、前記蓋部材の長辺長は前記角型パイプの長辺長と同一、前記蓋部材の短辺長は前記角型パイプの短辺長と同一であり、
前記各蓋部材と前記角型パイプとの溶接部は、前記角型パイプの端部と該端部に被せられた前記蓋部材を1周取り囲むように設けられた複数のビードにより構成された溶接部であり、平均最大溶け込み深さが0.4mm以上、平均ビード幅が0.5mm以上であり、前記角型パイプ側壁の引張強度に対する前記溶接部の引張強度の比である継手効率が43%以上であることを特徴とするリチウムイオン二次電池用外装缶。
A square pipe and a pair of lid members that respectively close both ends of the square pipe, and the square pipe is made of an extruded product formed by molding an aluminum-based material using a hot extrusion method. Each of the lid members is welded to each end of the square pipe by a laser welding method,
The square pipe has a W / B ratio of 8 or more and a wall thickness T of 0.6 to 1 when the long side length in the cross section is W, the short side length is B, and the side wall thickness is T. 5 mm, the lid member has a rectangular plate shape, the long side length of the lid member is the same as the long side length of the square pipe, and the short side length of the lid member is the short side length of the square pipe. Are the same,
The welded portion between each lid member and the square pipe is a weld formed by an end portion of the square pipe and a plurality of beads provided so as to surround the lid member covered around the end portion. a part, the average maximum penetration depth is 0.4mm or more, the average bead width of Ri der least 0.5 mm, joint efficiency is the ratio of the tensile strength of the welded portion with respect to the tensile strength of the squared pipe sidewall 43 outer can for a lithium ion secondary battery, characterized der Rukoto than%.
前記角型パイプのW/B比が10.8〜16.4、肉厚が0.9〜1.5mm、前記溶接部の平均最大溶け込み深さが495〜621μm、平均ビード幅が631〜741μmであることを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用外装缶。The square pipe has a W / B ratio of 10.8 to 16.4, a wall thickness of 0.9 to 1.5 mm, an average maximum penetration depth of the weld zone of 495 to 621 μm, and an average bead width of 631 to 741 μm. The outer can for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein: 前記アルミニウム系素材は、JIS1000系、JIS3000系、JIS5000系、JIS6000系、JIS8000系のいずれかのアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項1または2に記載のリチウムイオン二次電池用外装缶。 The aluminum-based material, JIS1000 series, JIS3000 series, JIS5000 series, JIS6000 series, JIS8000 series claim 1 or 2 lithium ion secondary battery outer cans according to, characterized in that consisting of either aluminum alloy. 前記熱間押出加工法を用いて成形された押出成形体は、前記熱間押出加工法によって成形された押出成形体に、さらに引抜き加工を施したものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池用外装缶。 Extrusion moldings molded using an extrusion processing method between the heat to the extruded body which is formed by the hot extrusion method, according to claim 1, characterized in that and further subjected to drawing process - The outer can for a lithium ion secondary battery according to any one of 3 .
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