CN100454629C - 液体作用物质电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在电池组装后对外部端子进行焊接的液体作用物质电池，即使在压接在电池盒内表面上的负极作用物质发生位置偏移、负极作用物质露出到电池盒底面上的情况下，在其后的外部端子焊接作业中也不会引起防爆阀的开裂破坏而提高电池的安全性。该液体作用物质电池使用锂、钠、钾等碱金属或其合金作为负极作用物质，使用常温下为液体的亚硫酰氯、磺酰氯、磷酰氯等卤氧化物作为正极作用物质，将负极作用物质及正极作用物质收纳在具有底部的电池盒内后将其封口，通过将金属板按照使其与电池盒底部内表面之间形成一部分空间的方式焊接在电池盒底部内表面上，从而在焊接外部端子时焊接热不会直接传递给负极作用物质。

Description

液体作用物质电池
技术领域
本发明涉及使用了液体的作用物质兼电解液的液体作用物质电池，更详细地讲，涉及提高了将外部端子与电池盒进行焊接时的作业安全性的液体作用物质电池。
背景技术
使用锂、钠、钾等碱金属或其合金作为负极作用物质、使用在常温下为液体的亚硫酰氯、磺酰氯、磷酰氯等卤氧化物作为正极作用物质的所谓的液体作用物质电池具有能量密度大、贮存特性优良、动作温度范围广的特征，作为产业用设备的存储器后缓等的电源被广泛使用。
该电池一般将由碱金属或其合金构成的负极活性物质压接在兼作负极端子的盒体的内周面上，将以多孔质碳为主要构成材料的正极体隔着隔膜设置在盒体内。此外，将作为正极作用物质兼电解液的以上述卤氧化物为主成分的液体作用物质收容在盒体内。此外，上述正极体由多孔质碳和金属网或金属棒那样的正极集电体构成。
在这样的液体作用物质电池中，负极作用物质和正极作用物质直接接触，但是，由于在负极作用物质的表面上形成有与正极作用物质或与溶解在其中的电解质的反应产物(氯化锂等卤化碱金属盐)的保护覆膜，所以，它可以抑制负极作用物质与液体正极作用物质兼电解液的直接反应，防止电池的自身放电，并且对于避免发热等、电池的安全性的确保是有利的。
另一方面，这些电池从用途来讲，将外部端子或连接器与电池接合而使用的情况较多，通过点焊等将外部端子或导引箔焊接在电池的底部和顶部上而使用的情况较多。
但是，如果将外部端子焊接在电池盒底部上时的焊接热直接传递给电池内部的负极作用物质，则负极作用物质熔融，覆盖负极作用物质的表面的保护覆膜的正负极作用物质的隔离功能不起作用，在电池内负极作用物质和正极作用物质瞬间反应，电池的内部压力上升，甚至有引起设置在电池盒底部上的大致十字状的薄壁部的防爆阀机构开裂破坏的情况。
为了避免向电池盒底面焊接外部端子时的上述危险性，通常将外部端子的焊接位置设置在电池盒的底面中央附近，避开与负极作用物质的设置面接近的底面外周部而进行处理。
但是，当负极作用物质在电池盒上的压接位置偏移、负极作用物质露出到电池盒底面上的情况下，在其后的外部端子焊接作业时焊接热会传递给负极作用物质，电池的内部压力上升，甚至有引起防爆阀的开裂破坏的情况。
作为解决上述问题的对策，有特开平6-68863号公报中公开的技术。该文献中所述的技术是对于液体作用物质电池向钎焊槽落下时，高温的热量瞬间大量地作用而防爆功能还没有动作就破裂的情况进行处理的技术，作为其副效果，显示出对于上述的外部端子焊接时的电池破裂的危险性也能够处理，作为其对策，提出了将聚四氟乙烯等树脂制环状体插入到电池盒底部中的方案。
但是，在此情况下有如下问题。即，树脂制环状体从热稳定性和对于卤氧化物的耐受性出发而实质上使用聚四氟乙烯等氟树脂，该氟树脂和负极作用物质的锂反应而形成氟化锂，所以并不理想。此外，从电池的构造及制造上的制约角度来看，在将负极作用物质压接在电池盒内表面上之前需要预先将树脂制环状体插入到电池盒底部中，但是，因将树脂制环状体插入到电池盒中后的移载工序中的振动或静电，在将负极作用物质压接在电池盒上之前有树脂制环状体脱落或倾斜的情况，在考虑到电池的大量生产的情况下，称不上是足够好的对策。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而做出的，目的是对在电池组装后对外部端子进行焊接的液体作用物质电池提高安全性，从而即使在压接在电池盒内表面上的负极作用物质发生位置偏移、负极作用物质露出到电池盒底面上的情况下，在其后的外部端子焊接作业中也不会引起破裂。
即，本发明是一种液体作用物质电池，其使用锂、钠、钾等碱金属或其合金作为负极作用物质，使用常温下为液体的亚硫酰氯、磺酰氯、磷酰氯等卤氧化物作为正极作用物质，将负极作用物质及正极作用物质收纳在具有底部的电池盒内后将其封口，其特征在于，在电池盒底部内表面上设置金属板以使其与电池盒底部内表面之间形成一部分空间。
由此，即使例如在负极作用物质的压接位置发生偏移、负极作用物质露出到电池盒底面上的情况下，也能够防止焊接热直接地传递给负极作用物质，能够安全地进行其后的外部端子焊接作业。
为了如上所述在金属板和电池盒底部内表面之间形成空间，既可以预先将金属板成形加工成可形成该空间的形状，此外也可以预先将电池盒底面成形加工成可形成该空间的形状。由此，能够可靠地确保上述金属板和电池盒底面的空间。金属板和电池盒的空间优选为0.2mm以上，实质上优选为0.3mm～0.6mm。这是因为，如果空间不到0.2mm，则在焊接外部端子时电池盒因受到焊接棒的加压力而变形的情况下，焊接热会传递给露出的负极作用物质，此外，如果较厚地设置空间，则相应地电池的内容积减少，导致电池的放电容量的减少。
此外，在电池盒的底部上设置十字状的薄壁部等、在电池盒中具有防爆阀机构的情况下，也可以以不妨碍防爆阀的开口机构的方式在金属板的中央部设置开口部。由此，即使在因电池的高温加热或过充电等而使电池的内压异常地上升的情况下，防爆阀也能够动作而迅速地释放内压，能够将破裂等的危险防止于未然。
向电池盒底部设置金属板的方法优选为采用焊接的固定。如果焊接固定有金属板，则不会发生电池生产工序中的位置偏移等，能够稳定地处理。此外，在万一电池落下的情况下，也不会由于金属板的位置偏移给电池特性带来不良状况。
附图说明
图1是本发明的实施例1的电池的剖视图。
图2是图1的电池盒底部的剖面放大图。
图3是本发明的实施例及比较例的电池的电池底面图。
图4是本发明的实施例2的电池的盒底部剖面放大图。
图5是本发明的实施例3的电池的盒底部剖面放大图。
图6是本发明的实施例4的电池的盒底部剖面放大图。
图7是本发明的比较例1的电池的盒底部剖面放大图。
图8是本发明的比较例2的电池的盒底部剖面放大图。
标号说明
1电池盒，2负极，3多孔质碳正极体，4盖纸(玻璃隔膜)，5底纸(玻璃隔膜)，6外装管，7正极集电体，8隔膜，9电池盖，10玻璃密封，11正极端子，12封口树脂，13导引箔，14正极作用物质兼电解液，15封口体，16金属板，17负极外部端子，18正极外部端子。
具体实施方式
以下利用附图对本发明的液体作用物质电池进行说明。
(实施例1)
图1是表示本发明的实施例1的电池的剖视图。图1是在负极作用物质中使用锂、在正极作用物质中使用亚硫酰氯的1/2AA尺寸的亚硫酰氯·锂电池的剖视图。此外，分别在图2中表示相同的电池盒底部的剖面放大图，在图3中表示本发明的实施例及比较例的电池的电池底面图。
在图1中，1是兼作负极端子的直径为14mm的不锈钢制的电池盒，在电池盒的底面上设置有长度为8mm、剩余厚度为60μm的×字刻印的防爆阀。在该电池盒的内周面上压接着由金属锂构成的筒状的负极2。3是多孔质碳正极体，是将乙炔碳黑45质量％、炉黑45质量％及聚四氟乙烯10质量％与水和乙醇的混合液一起混炼后，在正极集电体7的周围成形为直径10mm、高15mm，并在150℃下进行8小时真空干燥而成的。该正极集电体7是将镍的膨胀金属成形为圆筒状而成的。
图中，8是玻璃纤维无纺布的隔膜，将正极和负极隔离。5是底纸，4是盖纸，都由玻璃纤维无纺布构成，具有作为隔膜的功能。在电池盒1的上面开口部上激光焊接有电池盖9。在该电池盖9的中心上，管状的正极端子11被玻璃密封10电绝缘。正极端子11的下端经由导引箔13与正极集电体7电连接。
在上述盒体1内收容有从管状的正极端子11注入的正极作用物质兼电解液14。该电解液是分别将1.2mol/l的氯化铝和氯化锂作为电解质溶解在亚硫酰氯中而成的。将封口体15插入并激光焊接在管状的正极端子11上。
12是由环氧树脂构成的封口树脂，6是由热收缩薄膜构成的外装管。
这里，16是板厚为0.3mm的不锈钢制的金属板，在将金属锂2压接在电池盒1上之前的工序中进行点焊接而固定在电池盒1的底部内表面上。金属板16是外径φ12.8mm、内径φ4mm的环状，在金属板的中央部设置有φ9mm的盘状的隆起部，以使在盒内底面和金属板的内圆部之间产生0.3mm的空间。与电池盒的焊接是在金属板的凸缘部分上进行的。该金属板预先通过焊接固定在电池盒上，所以，即使在后工序的锂压接工序中金属板也不会偏移，从批量生产率方面出发也很好。
此外，在图中，17是负极外部端子，在电池组装后进行点焊接而接合在电池盒1的底面上。外部端子17如图3所示那样焊接，使得外部端子17成为不与设置在电池盒上的防爆阀重合的位置。该焊接位置的具体位置是使焊接中心相对于电池的中心配置在φ7mm的圆周上来进行焊接，电池盒和外部端子的焊接点的热量不会直接地传递给设置有φ9mm的隆起部的金属环。制作1000个该电池。
(实施例2)
故意将金属锂2从电池底面错开而压接在电池盒上，如图4所示的剖面放大图那样将金属锂露出到电池盒底面上。除此以外与实施例1同样，制作1000个电池。
(实施例3)
除了如图5的剖面放大图所示那样，将金属板的剖面形状替换为设置了凸部的形状以使得周边部突出到电池盒侧以外，与实施例2同样，制作1000个电池。电池盒和金属板的焊接是在该金属板的凹部中进行的。
(实施例4)
将金属板及电池盒底面的剖面形状如图6的剖面放大图所示那样设置，将金属板设置成平坦形状，将电池盒设置成有凸部的形状以使在其和金属板之间产生间隙。除此以外与实施例2同样，制作1000个电池。在此情况下，电池盒和金属板的空间为0.6mm，电池盒和金属板的焊接是在该电池盒的凸部上进行的。
(实施例5)
除了将图5的剖面放大图所示的剖面形状的金属板设置成与电池盒内径大致相同的尺寸，并压入到电池盒底部以外，与实施例2同样，制作1000个电池。
(比较例1)
除了不使用金属板以外，与实施例2同样，制作1000个如图7的剖面放大图所示那样的电池。
(比较例2)
将金属板的形状设置成平坦形状，如图8的剖面放大图所示那样不在金属板和电池盒底面之间设置间隙。除此以外与实施例2同样，制作1000个电池。
(比较例3)
代替金属板而使用由聚四氟乙烯构成的平坦形状的树脂板。除此以外与比较例2同样，制作1000个电池。
表1中表示制作这些电池时的电池的防爆阀的开裂破坏的发生率。
表1
  开裂破坏发生率(％)
  实施例1   0
  实施例2   0
  实施例3   0
  实施例4   0
  实施例5   0
  比较例1   10.2
  比较例2   3.1
  比较例3   2.2
由表1可知，在本发明的实施例1到5的电池中，哪个都不会发生破裂。如实施例2到5所示，即使以故意将金属锂露出到电池盒底面的状态制作电池，在外部端子的焊接时，也不会发生防爆阀的开裂破坏，是很安全的。
与此相反，在没有使用金属板的比较例1、及使用平坦的金属板而没有在其与电池盒底面之间设置空间来固定金属板的比较例2的电池中，发现了引起防爆阀的开裂破坏的电池。这表示即使在电池的实际生产中，在误使金属锂压接位置偏移的情况下，在焊接外部端子时也有造成电池的防爆阀开裂破坏的危险性。
此外，在代替金属板而使用树脂板的比较例3的电池中，也发生了防爆阀的开裂破坏。调查防爆阀的开裂破坏的电池，结果可知发生了树脂板的位置偏移，批量生产率较差。
如以上说明，在本发明的液体作用物质电池中，即使在压接在电池盒内表面上的负极作用物质发生了位置偏移、负极作用物质露出到电池盒底面的情况下，在其后的端子焊接作业中也不会引起破裂而能够安全地进行作业。

Claims (2)

1.一种液体作用物质电池，其使用碱金属或其合金作为负极作用物质，使用常温下为液体的卤氧化物作为正极作用物质，将负极作用物质及正极作用物质收纳在具有底部的电池盒内后将其封口，其特征在于，在电池盒底部内表面上设置有按照在中央部侧形成隆起部的方式预先成形加工成的环状金属板，通过其形状而在所述金属板和所述电池盒底部内表面之间形成一部分空间。
2、一种液体作用物质电池，其使用碱金属或其合金作为负极作用物质，使用常温下为液体的卤氧化物作为正极作用物质，将负极作用物质及正极作用物质收纳在具有底部的电池盒内后将其封口，其特征在于，电池盒底部内表面按照形成凸部的方式预先进行了成形加工，通过其形状而在设置于电池盒底部内表面的环状金属板和所述电池盒底部内表面之间形成一部分空间。
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