[发明专利]激光焊接用夹具、激光焊接装置以及方形电池的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于扫描激光束从而能够高速且均匀地进行焊接的激光焊接用夹具、激光焊接装置以及方形电池的制造方法，特别涉及在激光焊接比较大型的方形电池外装罐和封口盖的嵌合部分时，能够高速焊接并且防止焊接塌边，且能够均匀地焊接的激光焊接用夹具、激光焊接装置以及使用了该激光焊接用夹具的方形电池的制造方法。

背景技术

近年来，各国应对环境污染以及石油价格的高涨，正在积极地进行代替石油的清洁能源的开发，与此并行，在广泛的领域内研究降低石油消耗的对策。作为其中的一环，在汽车领域中开发搭载了电池的电动汽车或混合电动汽车，目前，已经将电动汽车局部实用化。对搭载在这样的电动汽车或混合电动汽车的电池而言，积极地进行与其他电池相比电池性能和可靠性高的锂离子非水电解质二次电池(以下，称为“锂离子二次电池”)的开发。

在该锂离子二次电池中，多使用能够吸收放出锂离子的石墨等碳质物作为负极活性物质，且使用同样能够吸收放出锂离子的Li_xM_yO₂(其中，M是Co、Ni、Mn中的至少一种)所表示的锂过渡金属复合氧化物、即LiCoO₂、LiNiO₂、LiNi_xCo_1-xO₂(x＝0.01～0.99)、LiMnO₂、LiMn₂O₄、LiCo_xMn_yNi_zO₂(x+y+z＝1)或LiFePO₄等单独一种或混合多种而成的物质作为正极活性物质。

使用这种锂离子二次电池的设备，为了提高空间效率以及散热性，多使用将发电元件收容在方形电池外装罐中的方形的机构。该方形锂离子二次电池构成为正极板和负极板隔着隔板将呈扁平状卷绕或层叠的电极体收容在方形电池外装罐的内部、且通过封口盖来密封方形电池外装罐的开口部。而且，扁平状的电极体和正极板以及负极板一起与方形电池外装罐绝缘、且经由集电体分别与通过绝缘体安装在封口盖上的正极端子以及负极端子电连接。

这种方形锂离子二次电池通过以下方法制成，即，在将扁平状的电极体插入在方形电池外装罐内后，将封口盖激光焊接在方形电池外装罐的开口部，之后，从电解液注入孔注入非水电解液，从而将该电解液注入孔密封。在这种通过激光焊接进行的封罐方法中，若大致进行区别，则已知有使激光束以及保护气体从加工头同时喷射而进行激光焊接的方法、以及将激光束供给机构和保护气体供给机构分离、且单独扫描激光束而进行焊接的方法。需要说明的是，保护气体用于从焊接部位除去氧、从而制造适于激光焊接的加工气体环境，使用像氮气或氩气那样的惰性气体。

图9A是表示采用了前者的方法的现有的激光焊接装置的概要的立体图，图9B是图9A的IXB-IXB线的剖面图。

如图9A所示，该激光焊接装置100具有加工头101、夹持方形电池B的一对第一以及第二封口夹具102A、102B。第一以及第二封口夹具102A、102B夹持将封口盖B2嵌合于外装罐B1的上方的开口部的方形电池外装罐B1的宽阔的两侧壁面，从而将方形电池外装罐B1定位固定在规定的位置。加工头101内部为中空且使规定长度的筒状体的一端变细，并在该尖头的前端部设有规定尺寸的激光以及保护气体的出射口。加工头101的筒状体的另一端经由省略了图示的具有挠性的供给管与激光振荡器以及保护气体供给源连接。还有，在这种激光焊接装置中，通常激光振荡器使用脉冲发生器。通过XY工作台操作加工头101，使加工头101的出射口向方形电池外装罐B1的开口部和封口盖B2的焊接部位移动，并使激光束LB以及保护气体N₂同时从出射口射出而进行焊接。

图10是表示采用了后者的方法、即分离激光束和保护气体而进行焊接的方法的激光焊接装置的概要的立体图。