CN101079475B - 密封电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及密封电池，可减少焊接不良并可将密封体可靠焊接在电池盒上。在从注液孔(16)向电池盒(6)内注入电解液后，通过用密封栓(17)堵住注液孔(16)并将密封栓(17)焊接在注液孔(16)的周边部上，从而封口注液孔(16)。密封体(17)用上下接合了铝层(25)与镍层(26)的金属包层材料形成，铝层(25)配置在电池盒(6)侧，并且铝层(25)的周边缘部(25a)比镍层(26)的周边缘向密封体(17)的外侧突出，并用激光焊接在注液孔(16)的周边部上，上述电池盒至少外面侧用铝或铝合金形成。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子(lithium ion)电池等密封电池。
背景技术
在专利文献1～3中公开了一种将电极体或电解液等容纳在电池罐内并用盖堵住该电池罐的上面开口而形成电池盒的密封电池。在该密封电池中，从设在盖上的注液孔向电池罐内注入电解液，接着在用由密封栓或板(plate)等构成的密封体堵住注液孔后，使用激光等将该密封体焊接在作为注液孔的周边部的盖的上面，从而用密封体封口注液孔。
上述密封电池可作为电源安装在携带式电话或笔记本电脑(notebook-sizedpersonal computer)等外部设备上，上述密封体兼作与外部设备等连接的端子。即，外部设备等的引线焊接在密封体上。该外部设备等的引线(lead)用耐腐蚀性等优良的镍(nickel)等形成，与此相对，电池罐和盖用铝或铝合金形成。
因此，从与盖的焊接的适应性考虑上述密封体最好用铝或铝合金形成，而铝或铝合金与镍的焊接的适应性不好。即，若用铝或铝合金形成密封体，则在该密封体上焊接外部设备的引线时，导致在焊道(bead)内产生间隙(空隙)(void)等焊接不良，从而焊接强度下降。
作为其对策，如专利文献1～3所示，用在由铝或铝合金构成的铝层的上侧接合由镍或镍合金构成的镍层的金属包层材料来形成密封体。而且，在将铝层侧焊接在盖上之后，在镍层的上面焊接外部设备的引线。
专利文献1：日本特开2002-373642号公报(图1-2)；
专利文献2：日本特开2003-317703号公报(图1-3)；
专利文献3：日本特开2006-12829号公报(图2a、图3)。
在使用YAG(钇铝柘榴石)激光等的激光焊接中，即使上述密封体配置在狭窄的空间(space)内也能容易进行焊接，因此密封体用激光焊接在盖上。可是，在专利文献1～3中，由镍层覆盖密封体的铝层的上面整体，因此从镍层的上方照射激光(参照专利文献1的图2及专利文献3的图3)。
在该场合，在上述焊接部，密封体的铝层溶化，另一方面密封体的镍层也会溶化。因此，与上述同样在焊道内产生间隙等的焊接不良，存在焊接强度下降的问题。
发明内容
于是，本发明的目的在于提供一种减少焊接不良并可将密封体可靠地焊接在电池盒上的密封电池。
作为本发明对象的密封电池，如图1所示，在从设置于电池盒6上的注液孔16向电池盒6内注入电解液后，用密封体17堵住注液孔16并将密封体17焊接在注液孔16的周边部上，从而封口注液孔16。
本发明特征在于，如图1及图2所示，密封体17用上下接合由铝或铝合金形成的铝层25和由与铝不同的金属或其金属合金形成的异种金属层26的金属包层材料形成，铝层25配置在电池盒6侧，并且铝层25的周边缘部25a比异种金属层26的周边缘向密封体17的外侧突出且焊接在注液孔16的周边部上。在这里作为与铝不同的金属，适合使用镍、不锈钢(stainless steel)以及铜等金属。上述金属包层材料也可以在铝层与异种金属层之间配置多种金属层。
详细地说，密封体17具有焊接在注液孔16的周边部上的头部22和从头部22的下表面向下突出的轴部23，密封体17的轴部23插入注液孔16中，密封体17的头部22用在铝层25的上侧接合异种金属层26的金属包层材料形成。
焊接部29只形成于铝层25的周边缘部25a而不会涉及异种金属层26，最好是密封体17的铝层25的周边缘部25a比异种金属层26的周边缘向密封体17的外侧只突出0.1mm以上的突出尺寸L1。
若上述突出尺寸L1比0.1mm小，则焊接部29有可能还涉及异种金属层26。上述突出尺寸L1越大焊接越容易，但由于有可能铝层25的周边缘部25a过于接近负极端子15或绝缘密封件(packing)12等，因此上述突出尺寸L1的上限值基于与绝缘密封件12等的距离等来决定。
从与密封体17的铝层25的焊接的适应性方面考虑，最好是电池盒6至少外面侧用铝或铝合金形成。
在使密封体17的制作变得容易方面考虑，最好将密封体17的轴部23与头部22的铝层25一体形成。
具体地说，密封体17的铝层25的周边缘部25a用激光焊接在注液孔16的周边部上。
本发明具有以下效果。
根据本发明，由于密封体17的铝层25的周边缘部25a比异种金属层26的周边缘向密封体17的外侧突出，所以可以只将该铝层25的周边缘部25a用激光等方便地焊接在电池盒6的注液孔16的周边部上。
即，可防止在进行上述焊接时密封体17的异种金属层26也一起溶化，可防止铝层25和异种金属层26的双方溶化而产生焊接不良，由此能够可靠防止焊接强度下降。
若密封体17的轴部23插入注液孔16中，则通过轴部23密封体17相对电池盒6被牢固定位。从而，可以用密封体17可靠地堵住注液孔16，而且在使用自动焊接机的场合也能将密封体17可靠地焊接在注液孔16的周边部上。而且，以轴部23插入注液孔16的量可以将注液孔16用密封体17更可靠地进行封口。
附图说明
图1是本发明的密封电池的纵剖主视图。
图2是密封电池的分解立体图。
图3是表示在密封电池上连接外部设备等的引线状态的俯视图。图中：
1-电池罐；3-盖；6-电池盒；16-注液孔；17-密封栓；22-头部；
22a-下表面；23-轴部；25-铝层；25a-周边缘部；26-镍层；
29-焊接部；L1-突出尺寸。
具体实施方式
如图1及图2所示，本发明的密封电池包括：在上面具有左右横宽的开口的有底方筒形状的电池罐1；容纳在电池罐1内的电极体2及非水电解液；堵住电池罐1的开口上面进行密封的左右横宽的盖3；以及配置在盖3的内侧上的塑料(plastic)制的绝缘体5。电池罐1的左右宽度尺寸为34mm，上下高度尺寸为46mm，前后厚度尺寸为4mm。由电池罐1和盖3形成电池盒6。
如图1所示，电极体2以在带状的正极与带状的负极之间插入带状的隔离板的状态下卷绕成螺旋状而制作。电极体2在卷绕状态下呈图2所示的扁平状。正极在带状的正极集电体的表里两面上形成有含有钴酸锂(lithium cobaltoxide)等正极活性物质的正极活性物质层，如图1及图2所示，从正极集电体引出薄板状的正极集电引线10。
负极在带状的负极集电体的表里两面上形成有含有石墨等负极活性物质的负极活性物质层，从负极集电体引出薄板状的负极集电引线11。隔离板(separator)由聚乙烯(polyethylene)树脂等微多孔性薄膜(film)等构成。非水电解液通过在混合碳酸乙烯酯(ethylene carbonate)与碳酸甲基乙基酯(methyl ethyl carbonate)的溶剂中溶解LiPF6来制作。
电池罐1是铝或铝合金的板材的深拉深成型品。盖3是铝或铝合金的板材的冲压成型品，在电池罐1的开口周边缘用YAG激光缝(seam)焊盖3的外周边缘。由此，形成图1所示的电池盒6。如图1所示，在盖3的中央通过上侧的绝缘密封件12及下侧的绝缘板13呈贯通状安装负极端子15。
在盖3的左右方向的靠右端呈上下贯通状形成有俯视为圆形的注液孔16。从注液孔16向电池盒6内注入非水电解液。在注入电解液后，注液孔16用密封栓(密封体)17堵住。在负极端子15的下端，在盖3的内面连接由左右横宽的薄板构成的引线体19。引线体19向注液孔16的相反侧延伸，用上述绝缘板13与盖3绝缘。在该引线体19的下面焊接负极集电引线11。
正极集电引线10在盖3的背面焊接在绝缘板13与注液孔16之间的空间内。由此正极集电引线10与盖3及电池罐1导通，盖3及电池罐1带电为正极电位。在盖3的左右方向的靠一端侧(图2的靠左端)形成有开裂通气口(vent)20，开裂通气口20在电池内压异常上升时开裂而释放电池内压。
如图1及图2所示，密封栓17具有：焊接在盖3的上面即注液孔16的周边部上的方形板状的头部22；以及从距头部22的下表面22a的中央稍靠右的位置向下突出的圆柱状的轴部23。密封栓17的轴部23以压入状态插入注液孔16中。
密封栓17的头部22用由与上述轴部23一体形成的铝层25和接合在铝层25上侧的镍层(异种金属层)26构成的金属包层材料形成。铝层25的周边缘部25a比镍层26的周边缘向密封栓17的外侧突出。
即，铝层25的周边缘部25a比镍层26的周边缘向密封栓17的外侧只突出0.3～0.4mm左右的突出尺寸L1(参照图2)。铝层25的周边缘部25a的突出尺寸L1最好是0.1mm以上。另外，轴部23的上下厚度尺寸为0.6mm左右。轴部23如图1所示也可以收纳在注液孔16内，但还可以向电池盒6的内方突出。
铝层25及轴部23用铝或铝合金形成，镍层26用镍或镍合金形成。铝层25的厚度尺寸为0.5mm左右，镍层26的厚度尺寸为0.2mm左右。铝层25的维氏硬度(Vickers hardness)为24.5Hv左右，镍层26的维氏硬度为191Hv左右。
而且，在作为注液孔16的周边部的盖3的上面，沿着铝层25的周边缘部25a用YAG激光缝焊密封栓17的头部22。在该焊接中，设定YAG激光的照射范围或照射强度等，以使如图1所示焊接部29只形成于铝层25的周边缘部25a上而不涉及镍层26。
在完成电池后，例如图3所示，在密封栓17的头部22的镍层26的上面点(spot)焊保护电路或外部设备等的正极引线30，在负极端子15上点焊上述外部设备等的负极引线31。外部设备等的正极引线30由具有镍或镍合金的层的金属包层材料等构成，并以镍面与密封栓17的头部22接触的状态焊接在密封栓17上。
密封栓17例如如下制作。首先，在上下对齐由铝或铝合金构成的板材和由镍或镍合金构成的板材的状态下，将它们用热轧或锻接等互相压焊，从而制作上下接合了铝层25与镍层26的金属包层材料。
接着，从上述金属包层材料切断与密封栓17的头部22大致相同尺寸的方形形状的板。通过用冲压加工机对该板进行锻造，形成上述轴部23，并且使头部22的铝层25的周边缘部25a比镍层26的周边缘向外侧突出。由此，制作图2所示的密封栓17。
当装配电池时，如上所述，事先相对盖3分别安装负极端子15、绝缘密封件12、绝缘板13以及引线体19。然后，在将电极体2及绝缘体5容纳在电池罐1内之后，按照上述要领在引线体19上焊接负极集电引线11，在盖3上焊接正极集电引线10。接着，在电池罐1的开口周边缝焊盖3之后，真空减压电池罐1内并从注液孔16注入非水电解液。
在结束上述电解液的注入后，将密封栓17的轴部23压入注液孔16中，接着用YAG激光将密封栓17的头部22的铝层25的周边缘部25a焊接在注液孔16的周边部上。这时，铝层25的下面与盖3的上面接触(参照图1)。由此，注液孔16用密封栓17堵住而封口。之后，用电阻焊或激光焊接等在密封栓17的头部22焊接外部设备的正极引线30，同样在负极端子15上焊接外部设备等的负极引线31。正极引线30及负极引线31可以分别是平板状，也可以是弯曲成L字状或“コ”字状等的形状。
密封栓17的轴部23也可以是合成橡胶(rubber)等合成树脂。在该场合，轴部23用粘接剂等固定在头部22的下表面22a上。密封栓17的轴部23也可以相对注液孔16以具有间隙的状态插入。另外，也可以省略轴部23只用头部22形成密封栓17。在这种场合，铝层25的周边缘部25a也比镍层26的周边缘向密封栓17的外侧突出。
注液孔16及密封栓17没必要一定设在盖3上，设在电池盒6的任何一处都可以。例如，注液孔16及密封栓17也可以设在电池罐1的底面或侧面。
密封栓17也可以用代替镍层26例如在铝层25上接合由不锈钢或不锈钢合金等构成的金属层的金属包层材料形成。电池罐1或盖3也可以用至少外面侧用铝或铝合金的层形成的金属包层材料制作。
Claims (5)
1.一种密封电池，在从设置于电池盒上的注液孔向上述电池盒内注入电解液后，通过用密封体堵住上述注液孔并将上述密封体焊接在上述注液孔的周边部上，从而将上述注液孔封口，其特征在于，
上述密封体用上下接合了由铝或铝合金形成的铝层和由与上述铝不同的金属或其金属合金形成的异种金属层的金属包层材料形成，
上述铝层配置在上述电池盒侧，并且上述铝层的周边缘部比上述异种金属层的周边缘向上述密封体的外侧突出，
上述铝层的周边缘部焊接在上述注液孔的周边部上，
上述电池盒至少外面侧用铝或铝合金形成。
2.根据权利要求1所述的密封电池，其特征在于，
上述密封体具有焊接在上述注液孔的周边部上的头部和从上述头部的下表面向下突出的轴部，
上述密封体的轴部插入上述注液孔中，
上述密封体的头部用在上述铝层的上侧接合了上述异种金属层的上述金属包层材料形成。
3.根据权利要求1或2所述的密封电池，其特征在于，
上述铝层的周边缘部比上述异种金属层的周边缘向上述密封体的外侧突出的突出尺寸为0.1mm以上。
4.根据权利要求2所述的密封电池，其特征在于，
上述密封体的轴部与上述头部的上述铝层一体形成。
5.根据权利要求1或2所述的密封电池，其特征在于，
上述铝层的周边缘部用激光焊接在上述注液孔的周边部上。
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