CN100446302C - 电池及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
电池及其制造方法,在电池外壳(1)的开口端形成扩口部(1a),在扩口部的内侧下端设置支持架(1b),将一个电极的集电体(11)接合到极板组(2)上,将连接引线(20)的一端接合到该一个电极的集电体(11)上,将所述连接引线的另一端接合到封口体(8)的下面,从与所述一个电极的集电体相反的一侧将绝缘密封圈(27)安装到所述封口体(8)的边缘上,通过所述绝缘密封圈将所述封口体(8)的边缘支持在所述支持架(1b)上,通过铆接加工所述电池外壳1的开口端和缩径加工所述扩口部(1a)使绝缘密封圈(27)横向卡紧所述封口体(8)的边缘并固定,由此提供拥有能够降低电池内部电阻的集电构造,同时具有能够容易地制造的结构的电池。
Description
技术领域
本发明涉及具有能够达到高输出化及高容量化目的的新型集电构造和封口构造的电池,以及适于制造这种电池的制造方法。
背景技术
近年来,AV设备、电脑及便携式通信设备等电子设备的轻便化及无线化迅速发展,而作为这些电子设备的驱动用电源,现有主要采用的是镍镉电池和镍氢电池等水溶性电池,但近几年,以能够进行快速充电且体积能量密度及重量能量密度都很高的锂蓄电池为代表的非水电解液电池逐渐成为主流。另一方面,上文所述的镍镉电池及镍氢电池,其用途正向需要大负荷特性的无线电动工具及电动车等驱动用电源发展,更加要求具有大电流放电特性。
众所周知,现有用于大电流放电用的电池都采用图19所示的构造。在该电池(以下称为第1现有技术的电池)中,由带状的正、负极板(图中未表示)及夹在其间的隔板(图中未表示)以层叠的状态卷成漩涡状形成的极板组50收纳在底圆筒状的金属制电池外壳51内。由适于大电流放电的正、负极板构成的输入输出的集电结构为:正极板的端部(图中未表示)向极板组50的上方突出,且负极板的端部(图中未表示)向极板组50的下方突出,由此构成极板组50,在正极板的端部多个部位焊接近似圆板状的正极集电体52,正极引线53的一端53a与所述正极集电体52电阻焊接,并且正极引线的另一端53b与封口体54的过滤部57电阻焊接,负极集电体(图中未表示)电阻焊接在负极板的端部,该负极集电体的舌片状的负极集电片(图中未表示)电阻焊接在电池外壳51的底面。
所述封口体54采用在过滤部57和帽状正极端子58之间配置夹有安全阀体59的一体化构造。在该封口体54中,处于压缩状态的安全阀体59通常将过滤部57的阀体口57a堵住,当电池内压大于安全阀体59设定的压力以上时,安全阀体59发生变形,阀体口57a被打开,气体从该阀体口57a排出到外部从而降低电池内压,在此过程中安全阀体59恢复为原来的形状,进而将阀体口57a堵住。
所述封口体54被设置在电池外壳51的外周面的环状沟槽51a通过绝缘密封圈60安置在向电池外壳51的内侧膨胀突出形成的环状支持部51b上,并且过滤部57的边缘通过绝缘密封圈60被在电池外壳51铆接加工(砸边加工)的开口从上下方向夹持固定。并且,在极板组50的上端边缘和环状支持部51b的下表面之间插入有环状的上部绝缘板61。该环状的上部绝缘板61不仅将极板组50固定在电池外壳51内不能动,而且防止发生由于极板组50与环状支持部51b接触造成的电短路。
在上述电池中,为了防止正极引线53与电池外壳51的环状支持部51b接触造成短路,正极引线53在2个部位被弯曲成在侧面看呈Z字形状。图20所示的电池(以下称为第2现有技术的电池)与此不同,正极引线53只在1个部位进行弯曲,形成弯曲形状。在图20中,与图19相同或同等的部件都附加相同的附图标记,并省略重复的说明。
所述第2现有技术的电池经过以下的组装工序制造。即如图21A~图21B所示,在电池外壳51内插入极板组50,将正极集电体52及负极集电体(图中未表示)焊接在正、负极板上,将环状的上部绝缘板61插入电池外壳51内安置在正极集电体52上,在电池外壳51的外周面的预定部位形成环状沟槽51a之后,在靠近正极集电体52的极板组50的中央的空隙的一侧(图21A中的偏侧)焊接正极引线53的一端的预定部位53a,将该正极引线53的焊接部位的附近向上弯曲成直角,呈L字状竖起,由此从电池外壳51的开口部突出,通过焊接将予先组装的封口体54的过滤部57连接在该正极引线53的另一端预定的部位53b上。像上述那样将正极引线53向极板组50的中心部分的上方竖起是为了将封口体54顺利地插入拥有环状支持部51b的电池外壳51的开口部内,而该过滤部57的下端不会与环状支持部51b接触。
接下来,将正极引线53弯曲成弯曲状,使封口体54沿图21A所示箭头方向旋转,使其位于能够插入电池外壳51的开口部的相对应的位置,之后,将其插入电池外壳51内,使过滤部57的边缘通过绝缘密封圈60安置在电池外壳51的环状支持部51b上。此时,正极引线53的另一端53b位于极板组50的中心空隙部的上方。在这种状态下,向内铆接加工电池外壳51的开口端边缘,用该铆接加工的开口端边缘压住绝缘密封圈60,保持固定过滤部57的边缘。
但是,在现有的电池中,多数情况为如图19所示那样,在用封口体54将电池外壳51的开口部封口之后沿包壳的轴向(上下方向)对电池外壳51施压,压垮环状沟槽51a将封口体54推压向电池外壳51的内侧,通过正极引线53挤压极板组50使其处于在上部绝缘板61上无法动的状态。此时,正极引线53发生变形如被折叠起来一样,但很有可能由于正极引线53焊接到过滤部57上的位置不齐而使阀体口57a被正极引线53的位于极板组50的中心的部分堵塞。
并且,现有提出过防止上述不良情况发生的电池的方案。其中的一种电池(以下称为第3现有技术的电池)的正极引线通过弯曲部与正极集电体部成为一体。即,现有的正极集电体和正极引线成为一体,在该正极引线部形成有嵌入从封口体的阀体口突出的环状突出部中的U字形状的切口,呈马蹄形状(参照例如日本专利实开昭58-74768号公报)。
并且现有的其他的电池(以下称为第4现有技术的电池)经过图22所示的过程制造(参照例如日本专利特开2001-155712号公报)。即,正极引线53的一端53a通过焊接连接在正极集电体52的约中央部之后,将焊接部位的附近呈直角向上方弯曲,竖立成L字状,并使设置在另一端的排气孔53d与封口体54的过滤部57的阀体口57a的位置保持一致,在这样定位的状态下通过焊接使排气孔53d的周围的部位53b、53c连接在过滤部57上。之后,弯曲正极引线53将封口体54插入电池外壳51的开口部内,并通过绝缘密封圈60将其放置在环状支持部51b上,向内铆接加工电池外壳51的开口部。在图22中,对于与图21A~21B相同或同等的部件,为了省略重复的说明附加相同的附图标记。
并且,现有也提出过经过图23所示工序组装的电池的方案(参照例如日本专利特开2001-256935号公报)。在图23中,对于与图21A相同或同等的部件附加相同的附图标记。在该电池(以下称为第5现有技术的电池)中,在将封口体54与正极引线53焊接相互连接之际,将正极引线53的一端焊接在正极集电体52的边缘上,将垂直配置在其焊接部的上方位置的封口体54的过滤部57焊接在正极引线53的另一端上,如箭头所示转动封口体54使其转换配置成水平方向,将其插入电池外壳51的开口部内,经过这样的工序制造而成(参照例如日本专利特开2001-256935号公报)。在该电池中,因为正极引线53的一端焊接在正极集电体52的边缘,所以在用封口体54将电池外壳51的开口部堵住之后压垮环状沟槽(图中未表示)时,由于极板组50的中心的空隙部上没有正极引线53,所以不存在过滤部57的阀体口57a被正极引线53堵塞的可能。
而且在将封口体54嵌入连接在绝缘密封圈60中之际,按照图24A~图24C的顺序进行(参照例如日本专利特开平6-267516号公报)。即如图24A所示,通过使封口体54倾斜地配置插入绝缘密封圈60内,如图24B所示,使封口体54的过滤部57的一端与绝缘密封圈60的底面接触,接着,如图24C所示,向下按压已搭在绝缘密封圈60的上端的过滤部57的另一端,使其变形为向绝缘密封圈60的外方略微扩张的状态,同时使过滤部57的另一端沿绝缘密封圈60的内侧面下降,通过这样将封口体54插入绝缘密封圈60内。
但是,在第1现有技术的电池中,因为将图19中的正极引线53弯曲成Z字形,所以随着该正极引线53的长度变长集电距离也随之变长,同时有必要进行2次弯曲,因此正极引线53必须变薄,相应地导致电池的内部电阻增大,这就是阻碍大电流放电特性的重要原因。并且,又长又薄的正极引线53和封口体54的焊接部在电池受到强烈冲击或震动而使极板组50发生运动时,有可能出现脱落现象,这是导致电池耐震动性和耐冲击性低下的一个原因。
第2现有技术的电池与第1现有技术的电池相比较具有正极引线53的长度稍微变短的优点,由于存在具有压住极板组50和支持封口体54的功能的环状支持部51b,所以造成位于该环状支持51b的上下两侧的封口体54的过滤部57和极板组50的上端相对配置间隔较大,因此正极引线53必须拥有与上述大的间隔相对应的程度的长度,因此还是无法降低电池的内部电阻,无法提高大电流放电特性。而且,该电池在将封口体54连接到弯曲成L字状呈竖立状态的正极引线53上之际,如图21A所示,有必要将封口体54配置在电池外壳51的中央。因此在将封口体54连接到正极引线53上后注入电解液时,必须进行将正极引线53从图21A所示状态向右弯曲使封口体54错开正极集电体52的中央的排气孔52a,注液后再次暂时恢复到图21A的状态,然后沿该图的箭头方向转动封口体54的操作,无用的操作太多,生产性差。
在第3现有技术的电池中,在将正极引线部的马蹄形状的切口定位于封口体的环状突出部之际,如果不将切口的内部与环状突出部接触,就不能确切地定位,此时如果位置稍微发生一点偏离,就会导致点焊位置的不齐和不完全焊接状态的发生。并且,由于正极引线部为马蹄形状,发生震动时会直接给点焊部位增加负荷,存在点焊容易出现开焊的问题。
第4现有技术的电池由于在将正极引线53焊接到封口体54上之际是在封口体54从电池外壳51的中心向正极引线53的弯曲一侧的偏置的位置上进行的,所以具有在将封口体54焊接到正极引线53上之后能够直接进行电解液注入的优点,但由于电池外壳51中仍然存在环状沟槽51a,所以位于环状支持部51b的上下两侧的封口体54的过滤部57和极板组50的上端相对配置的间隔仍比较大,所以正极引线53必须具有与上述间隔对应的长度,所以在降低电池内部电阻这一点上受到限制。
在第5现有技术中,封口体54的边缘与电池外壳51的开口端相接触,实用化困难。
发明内容
本发明就是鉴于以上问题而提出的,目的是提供一种既具有能够降低电池内部电阻的集电构造又具有容易制造的结构的电池,以及生产性好的适于制造该电池的制造方法。
为了达到上述目的,本发明的电池的结构为:在带状的正极板和负极板之间夹着隔板将它们卷绕成漩涡状形成的极板组收纳在有底圆筒状的金属制电池外壳内;所述电池外壳的上端开口被封口体通过绝缘密封圈封闭;在所述电池外壳的开口端的所述极板组的上端更上方的部位形成扩口部,在该扩口部的内侧下端设置环状的支持架;一个电极的集电体接合在从所述极板组向上突出的一个电极的极板的端部;连接引线的一端使在此形成的切口与所述一个电极的集电体的中心的注液孔的孔边缘的一部分对齐,通过这样配置接合到所述一个电极的集电体上,同时从所述连接引线中的一端延长的折叠部的顶端的另一端连接在比封口体的中心的阀体口偏向所述连接引线的折叠部一侧的部位;所述封口体的边缘通过所述绝缘密封圈支持在所述支持架上;向内铆接加工所述电池外壳的开口端使所述扩口部直径缩小,通过这样使所述封口体的边缘被所述绝缘密封圈横向卡紧。
如果采用该电池,因为在电池外壳的开口端附近设置扩口部,在该扩大部的内方下侧一端形成有支持封口体边缘的支持架,据此不需现有的电池中设置的环状沟槽的环状支持部,所以能够使极板组的上端沿电池外壳的开口端的方向延长与没有现有的环状支持部相等的高度进行设定。由此,安装在极板组上端的集电体和封口体之间的间隔与现有电池相比大幅度变小,用来电连接集电体和封口体的连接引线也大幅度变短,所以集电距离也随之缩短与连接引线长度缩短的量相等的长度,因此能够大幅度降低电池的内部电阻得到较高的输出。
而且,如果采用这种电池,能够将极板组的高度增加与现有电池中由于存在环状支持部而产生的无用空间部分相等的高度从而增大体积,进而随着该极板组的体积的增大提高电池的容量。并且,由于连接引线长度能够尽可能地缩短,不必在另一端形成避免封口体的阀体口的切口和开口部,只需一个矩形就可以,能够降低产品的造价。并且,即使是在连接引线上下方向压缩折叠等变形的情况下也不会堵塞阀体口。
本发明的电池制造方法包括以下工序:将上端接合有一个电极的集电体并且下端接合有另一个电极的集电体的、漩涡状的极板组收纳在有底筒状的开口端形成有扩口部并且在该扩口部的内侧下端设置有环状支持架的电池外壳内的工序;使在连接引线的一端形成的切口与所述一个电极的集电体的中心的注液孔的孔边缘的一部分对齐,通过这样配置将连接引线的一端接合到所述一个电极的集电体上,然后弯曲该接合部附近的部位使所述连接引线竖起的工序;将所述连接引线的另一端接合到与竖起的所述连接引线平行配置的封口体的中心的阀体口的下方位置上的工序;通过所述一个电极的集电体的注液孔将电解液注入所述电池外壳内的工序;弯曲所述连接引线以在连接引线的一端和另一端的中间部分形成折叠部,同时转动所述封口体,将所述封口体插入所述电池外壳的开口部内,通过绝缘密封圈使所述封口体的边缘固定在所述电池外壳的支持架上的工序;向内铆接加工所述电池外壳的开口端,使所述扩口部直径缩小,通过所述绝缘密封圈横向卡紧所述封口体的边缘进行固定的工序。
如果采用该电池的制造方法,将封口体焊接到在靠近极板组的中心的一侧的部位竖起的连接引线的另一端,从该状态弯曲连接引线使封口体与电池外壳的开口面呈平行状态,但即使在这种状态下,由于不存在环状支持部,所以即使封口体在稍微偏离极板组的中心一侧的位置上呈垂直状态进行安装,也能够使封口体的下端不与电池外壳的任何部位接触地转动封口体转换配置成预定的状态。因此,既达到了用短连接引线电连接集电体和封口体的目的,又能够将封口体适当地插入电池外壳的开口部。
而且,本发明的其他的电池的结构为:所述绝缘密封圈从与所述一个电极的集电体相反的一侧安装到所述封口体的边缘上;所述封口体的边缘通过所述绝缘密封圈支持在所述支持架上;向内铆接加工所述电池外壳的开口端使所述扩口部直径缩小,通过这样使所述封口体的边缘被所述绝缘密封圈横向卡紧。
并且,如果采用这种电池,能够将极板组的高度增高与现有的电池中因存在环状支持部所产生的无用的空间部分相等的高度,能够达到增大体积的目的,随着该极板组体积的增大能够提高电池的容量。并且,由于绝缘密封圈能够从与集电体相反的一侧安装到封口体的边缘上,所以能够在将封口体通过连接引线连接到一个电极的集电体上的状态下按照组装顺序安装到封口体边缘上,不必象现有的电池那样沿连接引线的弯曲线路转动连接在连接引线上的封口体从电池外壳的开口部插入到内部,由此,能够进一步缩短连接引线的长度,且相对加大其厚度,所以能够进一步降低相应的电池内部的电阻,达到进一步提高输出的目的。
本发明的其他的电池制造方法包括以下工序:将一个电极及另一个电极的各集电体接合到极板组的上下两端的工序;在将所述一个电极的集电体接合到极板组之前或之后,将连接引线的连接根部接合到所述一个电极的集电体上的工序;将通过竖起部形成在所述连接引线的所述连接根部上的被连接部电阻焊接在封口体的过滤部的边缘的下表面的工序;从与所述集电体相反的一侧将绝缘密封圈安装到所述过滤部的边缘上的工序;将所述极板组收纳到在开口端形成有扩口部的内侧下端设置有环状支持架的有底筒状的电池外壳内,通过所述绝缘密封圈将所述过滤部的边缘安置在所述支持架上的工序;向内铆接加工所述电池外壳的开口端,使所述扩口部的直径缩小,由此使所述绝缘密封圈横向卡紧所述封口体的边缘固定的工序;通过所述一个电极的集电体的注液孔将电解液注入所述电池外壳内的工序;在将安全阀体夹在中间的状态下将帽状端子接合到所述过滤部上,组装所述封口体的工序。
如果采用这种电池的制造方法,由于在将封口体的过滤部接合到接合在集电体上的连接引线上之后,能够将绝缘密封圈安装到封口体的过滤部的边缘上,所以连接引线和封口体的过滤部的边缘上不安装绝缘密封圈,且在插入电池外壳内之前进行接合,所以能够通过电阻焊接相互接合,因此该电阻焊接与现有的电池在将封口体呈垂直状态的配置下焊接到连接引线上的情况相比,能够在稳定的状态下高精度地实施,能够得到更好的焊接强度,所以能够降低焊接部的电阻。而且,如果采用这种电池制造方法,连接引线上无需设置弯曲部,所以能够进一步缩短连接引线的长度。
发明的上述及上述以外的目的及特色,如果参照以下的详细说明和图形将会变得更加明了。
附图说明
图1是表示本发明第1实施方式的电池的纵向剖视图。
图2A是表示第1实施方式的电池的极板组、正极集电体及正极引线的相对配置的俯视图,图2B为与图2A对应的部位的剖视图。
图3A是表示第1实施方式的电池的制造过程的剖视图,图3B为图3A的右视图。
图4是从图3A~图3B的状态开始弯曲正极引线状态的的剖视图。
图5A是表示本发明的第2实施方式的电池的极板组、正极集电体及正极引线的相对配置的俯视图,图5B为与图5A对应的部位的剖视图。
图6是表示本发明的第3实施方式的电池的纵向剖视图。
图7A表示第3实施方式的电池的极板组、正极集电体及正极引线的相对配置的俯视图,图7B为与图7A对应的部位的剖视图。
图8A及图8B是分别为表示第3实施方式的电池的绝缘密封圈的俯视图及纵向剖视图,图8C、图8B为局部放大图,图8D为封口体结合状态下的局部放大图。
图9A是表示与第3实施方式的电池的安装顺序相对应的各部件的相对配置的剖视图,图9B为正、负极集电体及正极引线安装在极板组上的状态下的剖视图。
图10A是第3实施方式的电池的封口体的过滤部的安装工序的剖视图,图10B为绝缘密封圈的安装工序的剖视图,图10C为表示将极板组插入电池外壳后的将正极集电体焊接到电池外壳上的工序的剖视图。
图11A是第3实施方式的电池中的预备封口工序及注液工序的剖视图,图11B为组装封口体的本封口工序的剖视图。
图12A及图12B是分别表示取代图9B的制造过程的制造过程的俯视图及剖视图。
图13是表示本发明的第4实施方式的电池的封口部分的纵向剖视图。
图14A是表示第4实施方式的电池的正极集电体及正极引线的相对配置的俯视图,图14B为表示该实施方式的电池的正极集电体及正极引线的相对配置的剖视图,图14C为使用与图7B相同的制造过程的情况下的剖视图。
图15A是表示绝缘密封圈的本发明的其他例子的一部分的剖视图,图15B为用向内铆接加工电池外壳形成的开口端部通过该绝缘密封圈夹持封口体的过滤部的边缘固定的状态下的剖视图。
图16A是表示绝缘密封圈的本发明的另外其他例子的俯视图,图16B为该绝缘密封圈的剖视图,图16C为图16B的局部放大图。
图17A是表示绝缘密封圈的其他例子的局部剖视图,图17B为用向内铆接加工电池外壳形成的开口端部通过该绝缘密封圈夹持封口体的过滤部的边缘固定的状态下的局部剖视图。
图18A~图18G是按工序顺序表示使用了图17A~图17B的绝缘密封圈的结构的电池的制造过程的的剖视图。
图19是表示现有的电池的封口部分的剖视图。
图20是表示现有的其他电池的封口部分的剖视图。
图21A是表示图19的电池的制造过程的剖视图,图21B为图21A的右视图。
图22是表示现有的另外其他的电池的制造过程的剖视图。
图23是表示现有的其他的电池的制造过程的剖视图。
图24A~图24C是按工序顺序表示在现有的电池中将封口体结合在绝缘密封圈上的一般过程的剖视图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的实施方式。以下所述实施方式为具体化本发明的一个例子,并不限制本发明的技术范围。
图1为表示本发明第1实施方式的电池的纵向剖视图。该电池备有有底圆筒状的金属制电池外壳1、将带状正极板3和负极板4以及夹在其间的隔板7卷成漩涡状的极板组2、通过绝缘密封圈12密封电池外壳1的开口部的封口体8。极板组2收纳在电池外壳1内,与电解液(图中未表示)一起构成发电要件。
所述极板组2的结构为,所述正极板3的一端3a从极板组2向上方突出,所述负极板4的一端4a向下方突出。圆板状的负极集电体9通过焊接与负极板4的端部4a接合,在该负极集电体9和电池外壳1的底面之间插入有由发泡金属制的环状体制成的弹性导电体10。该弹性导电体10,在吸收极板组2的总高的不齐的同时,还可以发挥耐震动性及耐冲击性的效果。并且,在负极集电体9的中央部形成切口,通过该切口切开向下弯曲形成的舌片状负极集电片9a通过该切口电阻焊接接合在电池外壳1的底面上。另一方面,正极集电体11通过电阻焊接与正极板3的端部3a接合。
在电池外壳1的开口部附近形成有扩口部1a,其形状为直径扩大为比收纳极板组2的圆筒侧部稍大的形状,在电池外壳1的内侧,扩口部1a与圆筒侧部之间形成有环状支持架1b。所述扩口部1a形成在于电池外壳1的圆筒侧部收纳的极板组2的上端稍上方的位置上。
所述封口体8包括具有用来排出电池内部产生的气体的阀体口21a的过滤部21、以重叠状态固定在该过滤部21上的帽状正极端子22、夹持固定在过滤部21和帽正极端子22之间并堵塞阀体口21a的橡胶制的安全阀体23。过滤部21的边缘在通过绝缘密封圈固定在电池外壳1的支持架1b的状态下纵向和横向都被向电池外壳1内铆接加工且缩径的扩口部通过绝缘密封圈12卡紧,被牢固地固定。树脂制的绝缘密封圈12具有载置封口体8的过滤部21的边缘的支持底面12a。
图2A为表示电池的极板组2、正极集电体11及正极引线17的相对配置的俯视图,图2B为与图2A相对应的部位的剖视图。正极集电体11由收纳在极板组2的断面形状内的近似矩形的导电性板材构成,其中央设置有与极板组2的中央空隙相对应的圆形注液孔13。并且,正极集电体11上不仅贯穿设置有从矩形的四个角延伸到中央附近的四个切口状开口部14,而且一体形成有从该各个开口部14向下弯曲成直角的内缘翻边突起片18a~18b。该正极集电体11使总共8个内缘翻边突起片18a~18b分别交叉配置在正极板3的端部3a上,以将其一部分陷入端部3a中的状态进行电阻焊接与正极板3接合。
下面参照图3A~图3B及图4说明对正极集电体11和封口体8的过滤部21进行电连接的正极引线17进行说明。图3A为将封口体8焊接到一端与正极集电体11接合的正极引线17的另一端的制造过程的剖视图,图3B为图3A的右视图。图4为从图3A~图3B的状态开始弯曲正极引线17的状态的剖视图。在图3A、图3B及图4中,为了明确表示正极引线17和封口体8的焊接部位,图中表示了将正极引线17和封口体8离开的状态。如图3A~图3B所示,正极引线17由长方形的导电性板状材料构成,如图2A所示,连接在正极集电体11上的一端,形成有与正极集电体11的注液孔13相对应的半圆形切口19。
所述正极引线17将一端即连接根部形成的切口19与极板组2的中心注液口13的孔边缘对齐,使该端重叠在正极集电体11上,通过电阻焊接使一端的切口19的两侧部位与正极集电体11接合。之后,将正极引线17的中间引线的一端的2个部位的焊接部17a、17b附近的部位向上弯曲成竖起的状态。该竖起的正极引线17的另一端即被连接部,与封口体8的过滤部21的阀体口21a的附近的部位重叠,通过电阻焊接与过滤部21接合。
之后,如图4所示,首先将正极引线17的另一端的焊接部17c附近的部位折叠弯曲,使封口体8与电池外壳1的开口部平行,在该封口体8与电池外壳1的开口部平行的状态下插入开口部内。在所述封口体8的过滤部21的边缘与绝缘密封圈12的支持底面12a结合的状态下,所述封口体8被固定在电池外壳1的支持架1b上,之后向内铆接加工电池外壳1的开口端,最后使电池外壳1的扩口部1a的直径缩小,过滤部21的横向被该缩小直径后的扩口部1a卡紧。
这种电池在电池外壳1的开口端附近设置有扩口部1a,在该扩口部1a的内方侧下端形成有用来对封口体8的过滤部21进行支持的支持架1b,因此不再需要现有电池中设置的如图20所示的环状沟槽51a的环状支持部51b。如果没有该环状支持部51b,那么用来防止该环状支持部51b和极板组50接触的环状上部绝缘板61也就可以不要,可以将电池外壳1的支持架1b设置在收纳在该电池外壳1内的极板组2的上端附近的部位。换言之,该电池能够将极板组2的上端向电池外壳1的开口端延伸与没有现有的环状支持部51b相等的高度。由此,如同从图2B与图19和图20的对比就能明白的那样,安装在极板组2的上端的正极集电体11和封口体8的过滤部21的间隔比现有的电池大幅度地变小。因此,能够大幅度地缩短将正极集电体11和过滤部21电连接的正极引线17的长度。
因此,由于该电池的正极引线17的长度缩短使得集电距离也缩短,所以能够大幅度地降低电池内部电阻而得到较高的输出。而且,该电池还可以使极板组2的高度增高与现有的电池中因环状支持部51b的存在而浪费的空间的高度,达到增大体积的目的,随着极板组2的体积的增大可以实现高容量化。
并且,如图3A所示,上述电池将封口体8焊接在于靠近极板组2的中心(图3A的偏左方)的部位竖起的正极引线17的另一端上,从此状态下弯曲正极引线17使封口体8与电池外壳1的开口部平行,但即使这样,由于不存在环状支持部51b,所以即使封口体8在偏离极板组2的中心的位置上呈垂直状态进行配置安装,也能够使封口体8的下端不与电池外壳1的任何部位接触地转动封口体8转换配置成预定的状态。而在现有的电池中,如图20所示,为了使下端不碰到环状支持部51b地转动封口体54,必须在极板组50的中心位置将封口体54以垂直配置的状态焊接到正极引线53上。
因此,如图3A所示,正极引线17能够在偏离极板组2的中心的位置将其一端与正极集电体11接合,不仅如此,还能够像图3B所示那样在垂直配置的封口体8的阀体口21a的下方的位置上使其另一端与过滤部21接合。由此,正极引线17不仅能够缩短长度,而且不必在另一端形成用来避开过滤部21的阀体口21a的切口和开口部,只需一个矩形就可以,能够降低产品的造价。并且,正极引线17即使是从图2B的状态上下方向压缩折叠等变形的情况下也不会堵塞阀体口21a。
图5A为表示本发明的第2实施方式的电池的极板组2、正极集电体11及正极引线17的相对配置的俯视图,图5B为与图5A相对应的部位的剖视图,在图5A~图5B中,与图2A~图2B相同或同等的部件附加相同的附图标记,省略重复的说明。与图2A~图2B中的正极引线17上设置半圆状的切口19不同,图5A~图5B的电池的正极引线17上不仅设置有比正极集电体11的注液孔13直径稍小的圆形孔15,而且在该圆形孔15的周围的4个部位设置焊接到正极集电体11上的焊接部16a~16d,并且,在绝缘密封圈12上一体形成有从支持底部12a向斜下方延伸的压片12b。通过在绝缘密封圈12上一体形成压片12b,不需要图1所示的弹性导电体10,减少了零部件的数量,能够达到节约成本的目的。并且,由于该电池的绝缘密封圈12上一体形成的压片12b通过正极集电体11固定极板组2使其不能动,所以提高了耐震动性和耐冲击性。
在图2A~图2B中的正极引线17的情况下,虽然两个焊接部17a、17b和内缘翻边突起片18a、18b之间的电流路径较短,但另外两个内缘翻边突起片18c、18d和焊接部17a、17b之间的电流路径则较长。而图5A~图5B中的电池的正极引线17由于在4个部位的内缘翻边突起片18a~18d上都对应设置了4个焊接部16a~16d,所以各个之间的电流路径变短,能够进一步降低电池的内部电阻。
图6为表示本发明第3实施方式的电池的纵向剖视图,在图6中,与图1相同或同等的零部件附加相同的附图标记,省略重复的说明,只对与图1不同的结构进行说明。在该实施方式中,绝缘密封圈27及正极引线20的形状具有一定的特征,对于该绝缘密封圈27及正极引线20的详细内容将在以后进行叙述。负极集电体9拥有从圆板状的中央部向下方膨出的弹性连接部9b形成为碟状,所述弹性连接部9b与电池外壳1的底面通过电阻焊接接合。通过设置该弹性连接部9b,削减了图1的弹性导电体10。
图7A为表示图6电池中的极板组2、正极集电体11及正极引线20的相对配置的俯视图,图7B表示与图7A相对应的部位的剖视图。正极集电体11由收纳在极板组2的剖面形状内的近似矩形的导电性板材构成,在其中央部设置有与极板组2的中央圆形孔相对应的圆形注液孔13。并且,正极集电体11上贯穿设置有从矩形的四个角延伸到中央附近的四个开口部14,同时一体形成有从该各个开口部14向下呈直角弯曲的内缘翻边突起片18a~18b。该正极集电体11使4对内缘翻边突起片18a~18b分别与正极板3的端部3a相对交叉配置,以将其一部分陷入端部3a中的状态电阻焊接到正极板3上。
电连接正极集电体11和封口体8中的过滤部21的正极引线20在近似矩形的导电性板状材料的2个部位弯曲成直角,从焊接在正极集电体11上的连接根部20a向上竖起的部分20b向正交方向向上延伸,从竖起部20b的上端形成有与连接根部20a相对平行的向封口体8的边缘方向延伸的被连接部20c。被连接部20c在该两处部位形成突起24,通过该突起24与封口体8的过滤部21的下表面电阻焊接。
图8A及图8B分别为表示图6的电池的绝缘密封圈27的俯视图及纵向剖视图,图8C为图8B的局部放大图,图8D为固定封口体8的过滤部21的状态的绝缘密封圈27的局部放大图。该绝缘密封圈27为拥有与所述电池外壳1的扩口部1a的内径大致相等的内径的短筒状的、合成树脂的成型品。如图8C所示,该绝缘密封圈27上一体形成有具有与封口体8的过滤部21的外径大致相等的内径的保持内壁面27a、突出成从该保持内壁面27a的下端向内倾斜的形状的支持底部27b、从该支持底部27b的下方向下呈扩张形状的导向锥形面27c和从保持内壁面27a的上端向内方突出的内径稍小于过滤部21的外径的固定突起27d。从支持底部27b的保持内壁面27a向内方突出的长度D设定在0.2mm~0.4mm的范围之内,由此所述绝缘密封圈27能够安装在封口体8上与极板组2相反的一侧。对于图8D的详细情况将在以后进行说明。
即使是使用所述图8A~图8D的密封圈的电池,也能够得到同第1实施方式相同的效果。即,在该电池中,通过形成用来支持封口体8的过滤部21的支持架1b横向卡紧电池外壳1,不需要现有电池中设置的环状沟槽51a形成的环状支持部51b,所以环状的上部绝缘板61也不再需要,能够将极板组2的高度向电池外壳1的开口端延伸与没有现有的环状支持部51b相等的高度,而且能够大幅度地缩短专为电连接正极集电体11与过滤部21而竖起的正极引线20的竖起部20b。因此,该电池由于集电距离缩短了正极引线20的长度变短的量,因此能够大幅度地降低电池的内部电阻得到较高的输出,并且能够达到使极板组2的高度增大与在现有的电池中由于存在环状支持部51b而浪费的空间相等的高度、增大体积的目的,伴随该极板组2体积的增大能够实现高容量化。
而且,第3实施方式的电池除能够得到与所述第1实施方式相同的效果外,还由于绝缘密封圈27具有安装到封口体8上与极板组2相反的一侧的形状,所以能够将该绝缘密封圈27安装在预先通过焊接而接合在正极引线20上的封口体8上,因此与现有那样在转动与从电池外壳的开口部引出的正极引线接合的封口体的同时插入电池外壳内的情况不同,在电池的制造过程中不必弯曲加工正极引线20。由此,能够进一步缩短正极引线20的长度。
下面参照图9A~图11B说明上述电池的制造过程。图9A为表示与组装顺序对应的各部件的相对配置图。首先,在最初的工序中,如图9A的箭头所示,将负极集电体9与极板组2中的图6所示的负极板4的端部4a对接电阻焊接,同时将正极集电体11的各个内缘翻边突起片18a~18d与极板组2中的图6所示正极板3的端部对接电阻焊接,将正极引线20的连接根部20a定位配置在图7A所示的正极集电体11相对配置位置,然后将正极引线20的2个部位焊接在正极集电体11上,正极引线20通过2个部位的焊接部28a、28b及正极集电体11与正极板3连接。由此,如图9B所示,处于正、负极集电体11,9及正极引线20安装在极板组2上的状态。
所述负极集电体9及正极集电体11的电阻焊接可使用任意的焊接工具(图中未表示)进行。在将正极集电体11焊接在正极板3的端部3a上之际,如图7A所示由于正极集电体11的8个内缘翻边突起片18a~18d都位于极板组2的径向上,因此这些内缘翻边突起片18a~18d在与正极板3的端部3a近似正交的位置上相对,对于任意的开口部14都在夹有这些突起片的2个部位的平板部分使一对焊接电极接触并加压电阻焊接,由此通过开口部14减少了流经一对焊接电极间的正极集电体11的表面的无效电流,并且增加流经内缘翻边突起片18a~18d与正极板3的端部3a的交叉部分的焊接电流,各个内缘翻边突起片18a~18d在处于陷入正极板3的端部3a的状态下被熔融,所以牢固熔接。由此,可以降低内缘翻边突起片18a~18d与正极板3的端部3a的焊接部分的电阻,进而降低了电池的内部电阻。
接着,如图10A所示,通过图7A~图7B所示突起24将正极引线20的被连接部20c和封口体8的过滤部21的边缘电阻焊接,相互接合。该正极引线20和过滤部21能够电阻焊接是因为能够不安装绝缘密封圈27且在插入电池外壳1内之前进行焊接的缘故。即,由于未安装绝缘密封圈27,而且是在插入电池外壳1之前,所以使一方的焊接电极29与正极引线20的被连接部20c的下表面接触,且使另一方的焊接电极30与过滤部21的边缘的上表面接触,同时在过滤部21的周端面与一方的焊接电极29之间插入绝缘导杆31,能够通过突起24进行电阻焊接。
因此,与图22及图23所示的将封口体54呈垂直状态配置与正极引线53进行焊接的情况相比,所述电阻焊接能够做到更加安全、稳定、精确,能够得到较好的焊接强度。并且,一方的焊接电极29成为将过滤部21的边缘三等分的弧状形状,另一方的焊接电极30则成为环状。由此,因为各焊接电极29、30和正极引线20的被连接部20c及过滤部21的边缘的接触面积大幅度变大,所以在加压的状态下通过突起24使正极引线20的被连接部c和过滤部21确实接触,在此状态下能够使一方的焊接电极29、过滤部21及正极引线20的被连接部20c的合计重量被另一方的焊接电极30承受,使所述电阻焊接能够更加稳定地进行。
接着如图10B所示,将绝缘密封圈27安装在上述与正极引线20接合的过滤部21的边缘上。该安装作业通过从与正极集电体11相反的一侧也就是上方将绝缘密封圈27压到过滤部21的边缘上,尼龙制的绝缘密封圈27变形为过滤部21的边缘滑接在该导向锥形面27c上同时支持底部27b为扩径的状态,过滤部21的边缘被插入绝缘密封圈27的内部空间内,如图8C的双点划线所示,在过滤部21的边缘的下端与绝缘密封圈27的支持底部27b和保持内壁面27a的边界位置一致之际,绝缘密封圈27被该固定突起27d和支持底部27b共同变形为扩径状态所产生的弹性恢复力从上下方向夹住过滤部21的边缘,由此安装在过滤部21上。
这里,如果从支持底部27b的保持内壁面27a向内的突出长度D如上所述设定在0.2mm~0.4mm的范围内,则即使电池的种类及绝缘密封圈27的形成材料等不同也能够从上方压住绝缘密封圈27将其安装在过滤部21上。
如图10C所示,像上述那样安装有正、负极集电体11、9、正极导极20及过滤部21的极板组2被插入在电池外壳1内。此时,绝缘密封圈27被安置在电池外壳1的环状支持架1b上固定。接着,将细长的焊接电极32通过过滤部21的阀体口21a及正极集电体11的注液孔13从上方插入极板组2中心部的圆形孔中,在加压的状态下将负极集电体9的弹性连接部9b电阻焊接在电池外壳1的底面上,由此将负极集电体9接合在电池外壳1的底面上。
接下来如图11A所示,向内铆接加工电池外壳1的开口端,之后将电池外壳从该底部压入并穿插到具有比电池外壳1的扩口部1a的外径稍小的内径的缩径加工用筒体(图中未表示)内,通过这样缩径加工电池外壳1的开口端。在铆接加工电池外壳1时,铆接加工后的电池外壳1的开口端通过过滤部21、正极引线20及正极集电体11将极板组2稍微向下压。
由此,极板组2被纵向卡紧不能在电池外壳1内沿包壳的轴向(上下方向)动,因为是仅仅压缩了例如0.2mm左右的状态下被固定的,所以提高了电池的耐摔特性和耐震动性。并且,绝缘密封圈27受到由铆接加工的电池外壳1的开口端从上方施加的压力而发生变形,如图8D所示,支持底部27b及固定突起27d分别被压在过滤部21的边缘的上下表面上。一方面,负极集电体9受到极板组2的压力而使弹性连接部9b发生塑性变形成为压垮的状态,据此可以吸收正、负极板3、4的各个端部3a、4a的高度的不齐。并且,通过电池外壳1的扩口部1a被缩径加工,封口体8的过滤部21通过绝缘密封圈27被横向卡紧,过滤部21被极牢固的支持结构确实地固定。
通过过滤部21的阀体口21a及正极集电体11的注液孔13从注液喷嘴33将预定量的电解液注入如上述那样通过铆接加工电池外壳1的开口端和缩径加工扩口部1a而预先封口的电池外壳1内。由于该注液工序是在过滤部21及正极集电体11被牢固地固定在连接到极板组2上的电池外壳内的稳定的状态下实施的,所以能够极其高效地进行。
最后如图11B所示,在封口体8的帽状正极端子22将安全阀体23夹在与过滤部21之间安置在过滤部21上的状态下,通过焊接使过滤部21与帽状正极端子22接合组装封口体8,用该封口体8将电池外壳1的开口部封口。
在该电池的制造方法中,因为能够将绝缘密封圈27从上方压住安装在通过焊接接合在正极引线20上的过滤部21上,所以过滤部21和正极引线20能够在安装绝缘密封圈27之前在非常稳定的状态下由电阻焊接相互接合,与如图21A~图21B及图22所示的将封口体54呈垂直状态配置焊接到正极引线53上或激光点焊时相比能够比较高精度地焊接,得到良好的焊接状态,所以使得焊接部分的电阻减小。
并且,在将预先安装有正极引线20及封口体8的过滤部21的极板组插入电池外壳1内之后,通过插入安全阀体23将帽状正极端子22接合到过滤部21上组装封口体8,所以与现有电池中转动与从电池外壳51的开口部引出的正极引线53接合的封口体54将其插入电池外壳51中的情况不同,在制造过程中不必弯曲加工正极引线20,可以预先将正极引线20形成为具有连接根部20a、竖起部20b及被连接部20c的形状。因此,能够使用厚度较大的板状材料作为正极引线20,由此可以降低电池的内部电阻。
如上所述,通过获得缩短正极引线20的长度且使其变厚,并且在稳定的状态下电阻焊接正极引线20和过滤部21得到的良好的焊接状态的相乘效果,能够达到进一步降低电池内部电阻、并可以提高电池的高效率充放电特性等电池性能的目的。
图9A~图11B说明的制造方法以将正极集电体11接合到正极板3的端部3a之后经过了将正极引线20接合到所述正极集电体11上的过程为例,但也可以以在预先将正极引线20接合到正极集电体11上之后将该正极集电体11接合到正极板3的端部3a上的顺序进行组装。在这种情况下,在将形成如图7A~图8A的形状的正极引线20接合到正极集电体11上之后,如图12A~图12B所示使正极引线20的连接根部20a的焊接部28a、28b的附近部位弯曲竖起呈直角,由此使正极引线20退避到上方,在焊接正极集电体11之际不会造成障碍。在将正极集电体11焊接到正极板3的端部3a上之后,弯曲正极引线20恢复到图7B所示的原来的形状。如果采用这种工序,能够更加容易地焊接正极集电体11和正极引线20。
图13为表示本发明第4实施方式的电池的封口部分的纵向剖视图。图14A及图14B为表示所述电池的正极集电体11及正极引线34的相对配置的俯视图及剖视图,在图13及图14A~14B中与图6及图7A~图7B中相同或同等的零部件使用相同的附图标记,并省略重复的说明。该电池与第3实施方式的电池的不同点在于,对于与第3实施方式使用的正极集电体11相同的正极集电体11上的正极引线,用形状不同的正极引线34取代只在一侧延伸被连接部20c的第3实施方式的正极引线20。该正极引线34的形状为:被连接部34c通过分别从形成了与正极集电体11的注液孔13相对应的圆形排气孔34d的连接根部34a的两端竖起的一对竖起部34b与连接根部34a平行地向外延伸。
该电池除了拥有和第3实施方式相同的效果之外还具有以下的效果。即,在第3实施方式的电池的正极引线20的情况下,虽然如图12A~图12B所示正极集电体11和正极引线20的两个焊接部28a、28b与三个内缘翻边突起片18a、18b、18c之间的电流路径很短,但另外一个内缘翻边突起片18d与焊接部28a、28b之间的电流路径却变长,而在该电池的正极引线34中,不仅与4个部位的内缘翻边突起片18a~18d相对应设置4个焊接部37a~37d,而且分别在接近每2个的焊接部37a、37b、37c、37d的位置上分别设置了拥有突起24的被连接部34c,因此4个焊接部37a~37d与4个突起之间的电流路径变短,不仅提高集电效率,而且能够进一步降低电池的内部电阻。
并且,所述电池的制造经过和图9A~图11B相同的工序制造能够得到与第3实施方式同样的效果。但是也可以改变所述制造工序的一部分,在先使正极引线34与正极集电体11接合之后将该正极集电体11接合到正极板3的端部3a上。在这种情况下,在如图14A~14B所示的相对配置下将正极引线34接合到正极集电体11上之后,如图14C所示将正极引线34的连接根部34a中两侧的焊接部37a~37d的附近部位分别向上弯曲成直角,由此向上方避开使向正极集电体11的极板组2焊接正极引线34之际不会造成障碍。在向正极板3的端部3a焊接正极集电体11结束之后,弯曲正极引线34恢复到图14A~14B所示的原来的形状。采用这种工序能够更加容易地焊接正极集电体11和正极引线34。
图15A为表示本发明的其他例子的绝缘密封圈38的一部分的剖视图。该绝缘密封圈38为拥有与电池外壳1的扩口部1a的内径大致相等的外径的近似短筒状的尼龙制成型品。该绝缘密封圈38一体形成有拥有与封口体8的过滤部21的外径大致相等的内径的保持内壁面38a、从该保持内壁面38a的下端突出成向内倾斜的形状的支持底部38b、从该支持底部38b的下方向下呈扩开形状的导向锥形面38c、从保持内壁面38a的上端向内方突出并形成比过滤部21的外径稍小的内径的固定突起38d和从该固定突起38d向内倾斜配置突出的被覆部38e。从支持底部38b的保持内壁面38a向内突出的长度D设定在0.2mm~0.4mm的范围之内。
由于该绝缘密封圈38的支持底部38b从保持内壁面38a向内突出的长度D设定在0.2mm~0.4mm的范围之内,所以如果从上方对过滤部21的边缘施加压力,通过与第3实施方式中说明的同样的作用,如双点划线所示,固定突起38d和支持底部38b共同变形为扩径状态所产生的弹力从上下方向将过滤部21的边缘夹住,由此安装在过滤部21的边缘上。
由于该绝缘密封圈38的被覆部38e预先形成为向在向内铆接加工电池外壳1的开口端时向内倾斜的形状,所以即使将保持内壁面38a的上端的长度设定比例如图8A~图8D所示的绝缘密封圈27的长度长,也能顺利地铆接加工电池外壳1的开口端,因此可以将包括从保持内壁面38a的上端向上突出的固定突起38d及被覆部38e的部分的长度设定得比既存的电池中使用的绝缘密封圈的长度长。
因此在向内铆接加工电池外壳1的开口端时,如图15B所示由于绝缘密封圈38的长长地延长出来的被覆部38e突出到比电池外壳1的开口端面1c更内的一侧,所以可以抑制电池外壳1的开口端接触封口体8的过滤部21的上表面引起两者的短路。与此相反,如图8D所示在一般的电池中,由于电池外壳1的开口端面1c向比绝缘密封圈27更内的翼侧突出,因此可能导致导电性的异物进入电池外壳1的开口端与过滤部21之间,或由于电池的落下等使电池外壳1的开口端发生变形,导致电池外壳1的开口端与过滤部21发生电短路。
图16A~图16C为表示本发明的电池的绝缘密封圈39的另外的例子的俯视图,图16A为俯视图,16B为剖视图,图16C为图16B的局部放大图。该绝缘密封圈39一体形成有拥有与封口体8的过滤部21的外径大致相等的内径的保持内壁面39a、从该保持内壁面39a的下端向内突出成倾斜形状的支持底部39b、从该支持底部39b的下方向下呈扩开形状的导向锥形面39c和从保持内壁面39a的上端与下端面39d平行突出的被覆部39e。从支持底部39b的保持内壁面39a向内突出的长度D设定在0.2mm~0.4mm的范围之内。
该绝缘密封圈39不仅能够得到图15A~图15B中绝缘密封圈38说明的同样的效果,而且由于从保持内壁面39a的上端与下端面39d平行突出的被覆部39e拥有与图15A~图15B的绝缘密封圈38中的固定突起38d同样的固定在过滤部21的上端部的功能,所以具有不需所述固定突起38d,能够简化形状的优点。而且该绝缘密封圈39最大的优点在于,在向内铆接加工电池外壳1的开口端之际,能够确实地突出到比电池外壳1的开口端面1c更内的一侧。
所述第3、第4实施方式中的电池的绝缘密封圈27及图15A~图15B和图16A~图16B所示的绝缘密封圈38、39虽然具有能够从与正极集电体11相反的一侧安装到封口体8的过滤部21的边缘上的优点,但安装到过滤部21上时要按将一侧被覆到过滤部21的边缘上固定之后,将另一侧压展被覆到过滤部21的边缘固定的顺序进行。即,所述绝缘密封圈27、38、39安装到过滤部21都难以实现自动化。
如果使用图17A~图17B所示的绝缘密封圈40的话,就能够实现向过滤部21安装该绝缘密封圈40的操作的自动化。图17A为表示绝缘密封圈40的部分断开剖视图,图17B为部分断开地表示向内铆接加工电池外壳1后的开口端通过该绝缘密封圈40夹持固定封口体的过滤部21的边缘的状态的剖视图。如图17A所示,该绝缘密封圈40在安装到过滤部21上之前的形状为向在安装到过滤部21上时正极集电体11的位置扩开的断面呈八字的形状。该绝缘密封圈40一体形成有紧密接合在封口体8的过滤部21的周端面上的保持内壁面40a、支持所述过滤部21的下表面的边缘的支持底部40b和压住所述过滤部21的上表面的边缘的被覆部40c。
图18A~图18G为按工艺流程顺序表示使用所述绝缘密封圈40构成的电池的制造过程的剖视图。首先,如图18A所示,将所述绝缘密封圈40提供给由一对输送站道组成的输送站(station)41并定位于预定的取出位置,然后使从输送夹具42从上方下降,该输送夹具42的主轴43按压绝缘密封圈40插入其内部使绝缘密封圈40稍微有点扩张变形。由此,绝缘密封圈40通过变形所产生的弹恢复力而粘着在主轴43的外周面上。接下来,使输送夹具42上升离开搬送轨41,粘着在主轴43上的绝缘密封圈40与搬送工作站41分离并被取出。
接着如图18B所示,粘着绝缘密封圈40的输送夹具42移动到预先安装有正极集电体11、正极引线20及过滤部21的极板组2的上方位置并定位停止。之后,如图18C所示,输送夹具42下降,受该输送夹具42中的压缩弹簧44的弹力作用而突出主轴43的中心销45一边压缩压缩弹簧44一边进入过滤部21的中心的注液孔13内。由此,粘着在主轴43上的绝缘密封圈40通过中心销45与注液孔13的嵌合定位在过滤部21的预定的相对位置上。
接着如图18D所示,将自由滑动地外嵌在输送夹具42的主轴43的外周的圆筒状的托架46下降,该托架46的下端面向下压绝缘密封圈40。由此,由于绝缘密封圈40从主轴43上卸下之后成断面八字形状,所以能够直接安装在过滤部21的边缘呈被覆盖状态。此时,主轴43被磁化过的极板组2吸附。
如图18E所示,将极板组2吸附在主轴43上的输送夹具42移动到电池外壳1的上方位置定位停止之后,下降并将极板组2插入电池外壳1内。此时,在电池外壳1的开口端周围配置有圆筒状的导向筒体47。该导向筒体47的内径向下方逐渐变小,并且最小内径设定在与电池外壳1的扩口部1a的内径几乎相同。因此如图18F所示,断面呈八字形状的绝缘密封圈40通过导向筒体47内时,滑接在导向筒体47的内周面的同时,大径的下方变形为缩径状态,由此压入到扩口部1a的预定位置。之后,输送夹具42解除主轴43的磁化作用上升,导向筒体47也上升,变为如图18G所示的状态,将所述安全阀体23插入与过滤部21之间将帽状正极端子22固定在过滤部21上,封口体8的工序完成,最后,在向内铆接加工电池外壳1的开口端之后,通过缩径加工扩口部1a,完成所需要的电池。在这种制造方法中,几乎所有工序都为自动化,所以能够以极高的生产效率批量生产电池。
如从以上说明能够明白的那样,本发明的电池用来电连接集电体和封口体的连接引线大幅度变短,集电距离缩短了与连接引线的长度缩短量相等的量,能够大幅度地降低电池内部电阻从而得到高的输出,不仅如此,还能够将极板组的高度提高与现有的电池中因存在环状支持部而产生的无用空间相等的量。于是随着极板组体积的增大能够实现高容量化,所以非常适用于需要大负荷特性的无线电动工具及电动车等驱动用电源。并且,因为能够在与集电体相反的一侧将绝缘密封圈压入安装到封口体的过滤部上,所以能够将绝缘密封圈安装在预先接合在集电体上的连接引线上,因此能够以高的生产率制造上述电池。
以上说明的本发明的具体实施方式其目的在于说明本发明的技术内容,并不限定技术范围,在权利要求事项中所述的范围内能够多种多样地变更实施。
Claims (14)
1.一种电池,其特征在于,在带状的正极板和负极板之间夹着隔板将它们卷绕成漩涡状形成的极板组,收纳在有底圆筒状的金属制电池外壳内;
所述电池外壳的上端开口被封口体通过绝缘密封圈封闭;
在所述电池外壳的开口端侧的比所述极板组的上端更上方的部位形成扩口部,上述扩口部具备扩张为内径比收纳着上述极板组的上述电池外壳的内径还大的环状的支持架,上述环状的支持架设置在该扩口部的内侧下端;
一个电极的集电体接合在从所述极板组向上突出的一个电极的极板的端部;
连接引线的一端使在此形成的切口与所述一个电极的集电体的中心的注液孔的孔边缘的一部分对齐,通过这样配置接合到所述一个电极的集电体上,而且从所述连接引线中的一端延长的折叠部的顶端的另一端连接在比封口体的中心的阀体口偏向所述连接引线的折叠部一侧的部位;
所述封口体的边缘通过所述绝缘密封圈支持在所述支持架上;
向内铆接加工所述电池外壳的开口端使所述扩口部直径缩小,通过这样使所述封口体的边缘被所述绝缘密封圈横向卡紧。
2.如权利要求1所述的电池,其中,绝缘密封圈一体形成有支持封口体的边缘的支持底面和从该支持底面向斜下方延伸的压片,所述压片的下端靠弹力与所述一个电极的集电体的上表面周端部抵接。
3.一种电池制造方法,其特征在于包括以下工序:
将漩涡状极板组收纳在电池外壳内的工序,所述漩涡状极板组的上端接合有一个电极的集电体、且下端接合有另一个电极的集电体,所述电池外壳在有底筒状的开口端形成有扩口部、且在该扩口部的内侧下端设置有环状支持架;
使在连接引线的一端形成的切口与所述一个电极的集电体的中心的注液孔的孔边缘的一部分对齐,通过这样配置将连接引线的一端接合到所述一个电极的集电体上,然后弯曲该接合部附近的部位使所述连接引线竖起的工序;
将所述连接引线的另一端接合到与竖起的所述连接引线平行配置的封口体的中心的阀体口的下方位置上的工序;
通过所述一个电极的集电体的注液孔,将电解液注入所述电池外壳内的工序;
弯曲所述连接引线以在连接引线的一端和另一端的中间部分形成折叠部,同时转动所述封口体,由此将所述封口体插入所述电池外壳的开口部内,通过绝缘密封圈使所述封口体的边缘固定在所述电池外壳的支持架上的工序;及
向内铆接加工所述电池外壳的开口端,使所述扩口部直径缩小,通过所述绝缘密封圈横向卡紧所述封口体的边缘进行固定的工序。
4.一种电池,其特征在于,在带状的正极板和负极板之间夹着隔板将它们卷绕成漩涡状形成的极板组,收纳在有底圆筒状的金属制电池外壳内;
所述电池外壳的上端开口被封口体通过绝缘密封圈封闭;
在所述电池外壳的开口端侧的比所述极板组的上端更上方的部位形成扩口部,在该扩口部的内侧下端设置环状的支持架;
一个电极的集电体接合在从所述极板组向上突出的一个电极的极板的端部;
连接引线的一端接合到所述一个电极的集电体上,而且所述连接引线的另一端接合到所述封口体的下表面;
所述绝缘密封圈从与所述一个电极的集电体相反的一侧安装到所述封口体的边缘上;
所述封口体的边缘通过所述绝缘密封圈支持在所述支持架上;
向内铆接加工所述电池外壳的开口端而使所述扩口部直径缩小,通过这样使所述封口体的边缘被所述绝缘密封圈横向卡紧。
5.如权利要求4所述的电池,其中,绝缘密封圈的形状为将封口体的外周面嵌合的保持内壁面、向该保持内壁面的下方延伸而从下方支持封口体的边缘的支持底部、以及从该支持底部向下延伸因此形成向外方扩张的形状的成为安装所述封口体的导入口的导向锥形面一体形成。
6.如权利要求5所述的电池,其中,从支持底部的保持内壁面向内方突出的长度设定在0.2mm~0.4mm之间。
7.如权利要求5所述的电池,其中,绝缘密封圈具有从保持内壁面的上端向内倾斜的形状的被覆体一体形成的形状。
8.如权利要求5所述的电池,其中,绝缘密封圈具有从保持内壁面的上端向内与下表面平行延伸的形状的被覆体一体形成的形状。
9.如权利要求4所述的电池,其中,绝缘密封圈在组装到封口体的边缘之前的形状,为向在组装到所述封口体上时的集电体部分扩张的断面形状。
10.如权利要求4~9中的任何一项所述的电池,其中,连接引线由矩形导电性板状材料构成;形成为具有以下部分的形状:接合在一个电极的集电体的大致中央部并向外延伸的连接根部,从该连接根部向上延伸的竖起部,与所述连接根部平行地配置并从该竖起部的上端向封口体的边缘方向延伸的被连接部;所述被连接部接合在封口体的下表面。
11.如权利要求4~9中的任何一项所述的电池,其中,连接引线由矩形导电性板状材料构成;形成为具有以下部分的形状:接合在一个电极的集电体的大致中央部并向外延伸的连接根部,从该连接根部的两端分别向上延伸的一对竖起部,与所述连接根部平行地配置并从该一对竖起部的上端分别向封口体的边缘方向延伸的一对被连接部;所述一对被连接部分别接合在封口体的下表面。
12.一种电池的制造方法,其特征在于包括以下工序:
将一个电极及另一个电极的各集电体接合到极板组的上下两端的工序;
在将所述一个电极的集电体接合到极板组之前或之后,将连接引线的连接根部接合到所述一个电极的集电体上的工序;
将通过竖起部形成在所述连接引线的所述连接根部上的被连接部,电阻焊接在封口体的过滤部的边缘的下表面的工序;
从与所述集电体相反的一侧,将绝缘密封圈安装到所述过滤部的边缘上的工序;
将所述极板组收纳到在开口端形成有扩口部的内侧下端设置有环状支持架的有底筒状的电池外壳内,通过所述绝缘密封圈将所述过滤部的边缘安置在所述支持架上的工序;
向内铆接加工所述电池外壳的开口端,使所述扩口部的直径缩小,由此通过所述绝缘密封圈横向卡紧所述封口体的边缘固定的工序;
通过所述一个电极的集电体的注液孔,将电解液注入所述电池外壳内的工序;及
在将安全阀体夹在中间的状态下将帽状端子接合到所述过滤部上,组装所述封口体的工序。
13.如权利要求12所述的电池的制造方法,其中,在电阻焊接连接引线的被连接部与封口体的过滤部的边缘之际,使与所述过滤部的边缘相对应的弧形的一个焊接电极与所述被连接部的下表面接触,并使环状的另一个焊接电极与所述过滤部的边缘的上表面相接触,在此状态下使在所述两焊接电极间通电。
14.如权利要求12或13所述的电池的制造方法,其中,使用在组装到封口体边缘之前的形状为向组装到所述封口体上时的集电体部分扩张的断面形状的构件作为绝缘密封圈,
从与所述集电体相反的一侧使所述绝缘密封圈被覆到预先通过集电体及连接引线接合到极板组上的过滤部的接合部上,在此状态下安装所述绝缘密封圈,
使所述绝缘密封圈的向外突出的部位发生变形向内方收拢,而且将所述绝缘密封圈与极板组一起插入电池外壳内。
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