CN101379650A - 电池的制造方法,根据这种方法制造的电池,以及电池的检查方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种在把已焊接在电池的盖子上的引线与上部集电板的接触点焊接起来的过程中,能可靠地进行低电阻的焊接,剔除焊接不合格的电池,具有高可靠性的电池的制造方法和检查方法。这种方法包括下列步骤:把具有正极板和负极板的电极组(70)容纳在电池壳中,把与电极组(70)的一方的电极电连接的上部集电板(2)设置在电极组(70)上,把预先焊接在盖子(50)的内表面上的引线(21)抵接在上部集电板(2)上,以及焊接引线(21)与集电板(2)的接触点;其特征在于,在引线(21)上施加超过其弹性变形范围的压缩应力的条件下,借助于让电流流过电池的正极端子和负极端子,把引线(21)与上部集电板(2)的接触点焊接起来。此外,本发明还提供了用这种制造方法所制成的电池,以及通过测定电池的交流电阻来检测焊接不合格的电池的检查方法。
Description
技术领域
本发明涉及电池的制造方法,根据这种方法制造的电池,以及电池的检查方法;特别是,涉及对把连接电池上部集电板和盖子的引线连接在上部集电板上的结构的改进。
背景技术
通常,镍—氢化物电池、镍—镉电池之类的碱性电池,其结构是把发电元件容纳在电池壳内,并将电池壳作为一个电极的端子。例如,在图10所示的一个例子中,作为集电体,提出了将集电体101和集电引线103以同样的厚度延伸出来,作为整体成形的电极的方案。
如图11所示,在这种电池中,在正极板8与负极板9之间,隔着隔离板10,并把这些板卷绕成螺旋卷的形状而形成的发电元件,容纳在作为外部包装容器6的、金属制造的电池壳内,并把集电引线板103焊接在封口件的一个部位上之后,再通过把封口件11隔着绝缘密封垫片安装在电池壳6的开口部分上,以形成密封的结构。
特别是,当把这种碱性电池用于电动工具或者电动汽车之类的以高效率进行充放电的用途的场合,在电池的结构中,尤其是连接发电元件与封口件之间的集电体的电阻,将对电池特性产生很大的影响。由于在这些用途中,要求经常以大电流进行充放电,因此必须尽可能减小内部电阻。
作为以上所述的减小内部电阻的电池,公知的有以下的电池。(例如,参见专利文献1:日本特开2004—63272号公报(图1~4、10、11,第[0022]~[0038]段)
下面,说明将专利文献1中所记载的减小内部电阻的电池应用于镍—镉电池的情况。
图12是表示安装了用冲压加工整体成形的集电体的镍—镉电池的主要部分的立体图,图13(a)和图13(b)是这种集电体1的平面图和断面图。这种集电体是用镀了镍的厚度为0.3mm的铁板制成的,由平坦部分2和用冲压加工出来的,高度为2.0mm左右的突出来的突起部分3构成。
这种集电体的结构特征是,做成大致呈圆板状,具有突起部分3,而且上述突起部分的顶面构成了可作为焊接区域的很薄的区域4。
此外,在上述平坦部分上形成了孔5。而且,在这个孔的周围边缘上,形成了向内表面一侧突出的毛刺5B,这种毛刺形成了与正极板的焊接点。图14是表示把电极体插入作为外部包装容器的电池壳6中,通过上述集电体1与封口件焊接时的状态的剖视图。
如图14所示,这种镍—镉电池是这样构成的:在铁上镀了镍的有底筒状件的电池壳6内,容纳了把镍制的正极板8和镉制的负极板9,中间隔着隔离板10,卷绕起来的电池元件,然后,在其上安装上述的集电体1,再用直接焊接法把封口件11焊接连接在这个集电体1的突起部分3上。
上述封口件11是由下列各种零件构成的:在底面上形成了圆形的向下方突出部分的盖子12;正极罩13;介于上述盖子12与正极罩13之间的由弹簧15和阀板14构成的阀体。在上述盖子的中央形成了通气孔16。
此时,在镍制正极板与集电体1之间,在与封口件焊接之前,形成了在平坦部分2上形成的孔5的周围边缘上向内表面一侧突出的毛刺5B,这种毛刺形成与正极板8的焊接点。另一方面,在电池壳6的底部上设置了圆板状的负极集电体7,并用焊接与负极板9连接。此外,这种电池壳6的开口部分17通过敛缝加工进行密封。
借助于这种结构,只要对一块圆形的金属板进行冲压加工就能使其成形,能够很容易形成可靠的焊接区域,能进行切实的、可靠性高的连接。
此外,由于平坦部分2能够起到与电极连接的集电体主体部分的作用,突起部分3能够起到与作为封口件的正极侧端子连接的集电引线的作用,并且能够做成一个整体,从而能起到减少连接电阻的作用。
此外,如图13(b)所示,由于突起部分3的顶面4的厚度做得很薄,能把焊接电流集中起来,进而,由于具有弹性,能可靠地对焊接区域施加压力,因而能使连接更加牢固。
可是,这种电池制造方法,虽然能可靠地对焊接区域施加压力,但是也很容易发生压力过大之类的偏差,因而会使焊接电流不够大,存在发生焊接不合格,或者对所发生的焊接不合格很难进行检查之类的问题。
除此而外,作为降低内部电阻的电池,公知的还有如下电池[例如,参照专利文献2—日本特开2001—143684号公报(图1、图14、图15,本申请附图中的图15、图16、图17),和专利文献3—日本特开2001—155710号公报(图3、图4,本申请附图中的图18、图19)]。
记载在专利文献2中的降低内部电阻的电池,具有如图15、图16、图17所示的结构,是一种引线用筒状件构成的电池。在其说明书的变形例中,它采用了下述焊接方法:『在把筒状件20的主体部分21设置在位于正极集电体14的直径上的同时,把两翼部分22、22设置在正极集电体14上。接着,用点焊把两翼部分22、22与正极集电体14焊接起来(第一次焊接)。』(第[0053]段);『驱动压力机使冲头P下降,用冲头P对封口件17的封口部分(电池壳16开口的端缘16b)加压,并在一对焊接电极W1、W2之间施加2×106N/m2的压力的同时,在这两个焊接电极W1、W2之间对电池的放电方向加上24V的电压,进行了15m sec的时间流过3KA的电流的通电处理(第二次焊接)。借助于这种处理,在把封口件17压入电池壳16内的同时,还通过通电处理,把封口件17的底面与筒状件20的主体部分21的圆周侧面的接触部分焊接起来,形成了焊接部分。』(第[0056]段)。
可是,由于这种电池在第二次焊接时必须把引线焊接在厚度较厚的盖子上,焊接时的电流必须很大,而当电流过大时,引线一侧的接触点部分就会由于热而被熔化断开,因而不能保持焊接部位的密封性,存在焊接的可靠性降低,焊接偏差很大的问题。此外,由于对于焊接条件考虑得很不充分,存在发生焊接不合格,或者难进行检测所产生的焊接不合格之类的问题。
还有,在专利文献2中,还记载了这样一段文字:『在上述实施方式和变形例中,虽然在让电流通过正极外部端子(正极罩)17a和负极外部端子(电池壳16的底面)之间前,在把各个筒状件20、30、40、50、60、70焊接在正极集电体14一侧之后,进行了封口件17与各个筒状件20、30、40、50、60、70的焊接,但,也可以在进行了封口件17与各个筒状件20、30、40、50、60、70的焊接之后,再让电流流过正极外部端子(正极罩)17a与负极外部端子(电池壳16的底面)之间,把正极集电体14与各个筒状件20、30、40、50、60、70焊接在一起,也可以得到同样的结果。』(第[0060]段)。但是,对于焊接了封口件(盖子)与筒状件(引线)之后,再焊接正极集电体(上部集电体)与引线的条件却一点也没有公开。
如图18、图19所示,专利文献3记载的减小了内部电阻的电池,具有下列各种构件:具有兼作一方电极的端子用的开口部分的电池壳16;密封这个开口部分的、兼作另一方电极的端子的封口件17(盖体17a、正极罩17b、弹簧17c、阀体17d);把集电体14连接在收放在电池壳16内的正极板11、负极板12中的至少一方的端部上的电极体10;而封口件17和集电体14利用由长度方向的中央部分凹进去的鼓状筒体20构成的引线部分固定连接在一起。在鼓状筒体20的上、下端部具有由宽度宽的部分22a、23a和宽度窄的部分22b、23b交替形成的凸缘部分22、23。宽度宽的部分22a和宽度窄的部分23b,布置成隔着空间互相重叠,宽度窄的部分22b与宽度宽的部分23a布置成隔着空间互相重叠。
上述具有由鼓状筒体20构成的引线部分的镍—氢蓄电池,是用下述方式焊接制成的。
在组装镍—氢蓄电池的过程中,首先,在把上述鼓状筒体20放置在正极集电体14上面之后,把焊接电极(未图示)布置在上端凸缘部分的宽度窄的部分22b的外圆周部分上,用点焊焊接了下端凸缘部分的宽度宽的部分23a与集电体14。然后,把在正极集电体14上焊接了鼓状筒体20的电极体10,安装在铁上电镀了镍的有底筒状的电池壳(底面的外表面作为负极外部端子)16中。(第[0025]段)
在按照上述方式布置了封口件17之后,在把一方的焊接电极W1布置在正极罩(正极外部端子)17a的上面的同时,把另一方的焊接电极W2布置在电池壳16的底面(负极外部端子)的下表面上。然后,在这一对焊接电极W1、W2之间施加2×106N/m2的压力的同时,在这两个焊接电极W1、W2之间,在电池放电的方向上加上24V的电压,进行了用约15msec时间流过3KA的电流的通电处理。通过这种通电处理,让电流集中在封口件17的底面与在鼓状筒体20的上端凸缘部分22的宽度宽的部分22a上形成的小突起22c的接触部分上,把该小突起22c与封口件17的底面焊接起来,形成了焊接部分。与此同时,把负极集电体15的下表面与电池壳16的底面(负极外部端子)的上表面的接触部分焊接起来而形成了焊接部分。(第[0027]段)
接着,把绝缘密封垫片19嵌在封口件17的周围边缘上,用压力机对封口件17加压,把封口件17压入电池壳16内,直到绝缘密封垫片19的下端位于凹部16a的位置。此后,把电池壳16开口的端缘向内侧敛缝,把电池的口封上,便制成了公称容量为6.5Ah的圆筒状镍—氢蓄电池。另外,借助于该封口时所施加的压力,鼓状筒体20的主体部分21以凹进去的中央部分为中心被压碎。(第[0028]段)
此外,作为封口前和封口后进行焊接,制作公称容量为6.5Ah的圆筒状镍—氢蓄电池的方法,公开了以下的方法。
首先,在把上述鼓状筒体20放置在正极集电体14上之后,就把焊接电极(未图示)设置在上端凸缘部分22的宽度窄的部分22b的外圆周部分上,用点焊把下端凸缘部分23的宽度宽的部分23a与集电体14焊接在一起。然后,把在正极集电体14上焊接了鼓状筒体20的电极体10,收放在在铁上电镀了镍的有底筒状的电池壳(底面的外表面作为负极外部端子)16中。(第[0029]段)
接着,把绝缘密封垫片19嵌装在封口件17的周围边缘上,用压力机对封口件17加压,把封口件17压入电池壳16内,直到绝缘密封垫片19的下端位于凹部16a的位置。然后,把电池壳16开口的端缘向内侧敛缝,把电池的口封上。另外,借助于该封口时所施加的压力,鼓状筒体20的主体部分21以凹进去的中央部分为中心被压碎。接着,把一方的焊接电极W1设置在正极罩(正极外部端子)17a的上表面上,并把另一方的焊接电极W2设置在电池壳16的底面(负极外部端子)的下表面上。(第[0031]段)
此后,在这一对焊接电极W1、W2之间施加2×106N/m2的压力的同时,在这两个焊接电极W1、W2之间,对电池的放电方向加上24V的电压,进行了用约15msec时间流过3KA的电流的通电处理。借助于这种通电处理,让电流集中在封口件17的底面与在鼓状筒体20的上端凸缘部分22的宽度宽的部分22a上所形成的小突起22c的接触部分上,把该小突起22c与封口件17的底面焊接起来,形成了焊接部分。与此同时,把负极集电体15的下表面与电池壳16的底面(负极外部端子)的上表面接触的部分焊接起来,形成了焊接部分。(第[0032]段)
可是,当这种电池为了把鼓状筒体(引线)焊接在厚度很厚的封口件(盖子)上而加大焊接时的电流时,正极集电体(上部集电板)的焊接点会因电流大而破损,存在焊接的可靠性差,引线部分的电阻差别增大的问题。此外,由于对焊接条件的研究不够充分,因而还存在产生焊接不合格,或难以检测所产生的焊接不合格的问题。
此外,在下列专利文献中还公开了形成缩短了的导电路径,以减小内部电阻的电池。即,专利文献4—日本特开2004—259624号公报(图1,本申请附图中的图20);专利文献5—日本特开2004—235036号公报(图6、图14、图15,,本申请附图中的图21、图22、图23);专利文献6—日本特开平10—261397号公报(图1,本申请附图中的图24)。
按照专利文献4~6所记载的电池,例如,在把集电引线焊接在端子与电极之间之后,进行封口,在由压力机把应该形成敛缝部分的区域压入并抵接的过程中,由于在集电引线上形成的突出部分与相对的表面接触,形成了缩短了的导电路径,因而能降低集电电阻。
可是,这种集电引线会因为加压而使其变形,虽然在上述内部空间里形成缩短了的导电路径,但在对成为缩短后的导电通道的接触点进行焊接时,无效电流很容易流过除此之外的通道,存在焊接不牢固,电阻的波动大之类的缺点。
此外,由于暴露在正极的电位下,根据使用条件的不同,缩短了的导电通道形成因氧化而成的包覆膜,因而在使用的过程中还会发生电阻逐渐增大的问题。
而且,在专利文献5所记载的电池中,缩短了的导电通道,由于是在电池封口之前将外部安装容器16开口的端部边缘16b向内侧敛缝,再进行焊接的,因而所形成的导电通道的距离并不是很短,还存在电阻增高这样的缺点。
另外,在专利文献6所记载的电池中,由于具有借助于用上述封口件把电池壳的开口部分密封的工序,以及在封口后,通过使电流流过上述电池壳与上述封口件之间而把上述集电引线板与封口件的接触部分焊接起来,形成焊接部分的工序,即使集电引线短一些,也能很容易地把封口件安装在外部安装容器的开口部分上,从而能缩短集电距离,减小电池的内部电阻。此外,由于在封口时不必折弯集电引线,因而能使用厚度较厚的集电引线,可实现电池内部电阻的降低。
可是,在上述的焊接方法中,由于要使从上述正·负极的任何一方引出的集电引线板的一部分与上述封口件的下表面接触,接着把上述集电引线板与封口件的接触部分焊接起来,形成焊接部分,因而焊接难以可靠地进行,并且,实施例的集电结构对于吸收高度的参差不齐不够充分,在收放在外部安装容器中的电极体的高度参差不齐的情况下,还存在不能可靠地形成封口件与集电引线的接触部分的状态,从而产生不能可靠地形成焊接部分的问题。
如上所述,在隔着引线焊接了上部集电板的上表面与封口件(盖子)的内表面的电池中,在预先把引线焊接在上部集电板上之后,再让焊接电流流过电池的正极端子、负极端子而焊接引线与盖子的接触点时,由于焊接的热量被厚度厚的盖子吸收,所以存在盖子与引线的焊接质量参差不齐的问题。
此外,在预先把引线焊接在盖子上之后,当让焊接电流流过电池的正极端子、负极端子而焊接引线与上部集电板的接触点时,即便是很小的电流,也能很容易地进行厚度薄的上部集电板与引线的焊接,并且,虽然无论哪一方的材质都不易发生因过热而熔化断开的问题,但由于对焊接条件的研究不充分,所以存在产生焊接不合格,或者难以检测所产生的焊接不合格之类的问题。
发明内容
本发明所要解决的问题是,使用连接上部集电板与封口件(盖子)的引线,并且在预先把引线焊接在盖子上之后,再让焊接电流流过电池的正极端子、负极端子而焊接引线和上部集电板的接触点的过程中,能可靠地进行低电阻的焊接,并且消除带有不合格焊接的电池,从而获得具有高可靠性的电池。
经过发明者们的精心研究,结果发现,在焊接引线和上部集电板的过程中,通过特定焊接时的条件,就能解决上述问题,能大幅度地减小不合格率,从而完成了本发明。
为了解决上述问题,本发明采用了下列结构。
(1)一种电池的制造方法,它包括下列步骤:把具有正极板和负极板的电极组容纳在电池壳中,把与上述电极组的一方的电极进行电连接的上部集电板设置在上述电极组上,把预先焊接在盖子的内表面上的引线抵接在上述上部集电板上,以及焊接上述引线与上述集电板的接触点;其特征在于,在对上述引线施加超过其弹性变形范围的压缩应力的条件下,通过使电流流过电池的正极端子和负极端子,把上述引线与上述上部集电板的接触点焊接起来。
(2)上述(1)的电池的制造方法的特征是,作为上述引线,使用镀了镍的冷轧钢板。
(3)上述(1)的电池的制造方法的特征是,作为上述引线,使用纯度为99%以上的镍板。
(4)上述(1)—(3)中任何一项的电池的制造方法的特征是,对于上述引线与上述上部集电板的每一个接触点,上述压缩应力为30~40N。
(5)上述(1)—(4)中任何一项的电池的制造方法的特征是,上述引线具有板状的框架状部分,以及从上述框架状部分的内圆周以向斜下方变窄的方式延伸的侧壁部分;在上述侧壁部分上,在圆周方向隔开间隔,形成了从下端沿纵向的窄缝;上述框架状部分焊接在上述盖子的内表面上;上述引线与上述上部集电板的接触点,设置在上述侧壁部分的下端部上。
(6)上述(5)的电池的制造方法的特征是,上述引线具有从上述侧壁部分下端的内圆周突出来的底部;在上述侧壁部分和上述底部上,在圆周方向隔开间隔,形成了从下端沿纵向的窄缝;上述引线与上述上部集电板的接触点,设置在上述底部上。
(7)上述(1)—(6)中任何一项的电池的制造方法的特征是,在焊接了上述引线与上述上部集电板的接触点之后,还包含使上述引线向开放方向移位0.2mm以上,以消除施加在上述引线上的压缩应力。
(8)一种用上述(1)—(7)中任何一项的制造方法所制造的电池。
(9)一种电池的检查方法,其包含通过测定用上述(1)—(7)中任何一项的制造方法所制造的电池的交流电阻来检测焊接的不合格品。
(10)上述(9)项的电池的检查方法,在消除了施加在上述引线上的压缩应力之后,通过测定电池的交流电阻来检测焊接的不合格品。
在本发明中,例如,在制造密闭式电池之类的电池的情况下,借助于对抵接在上部集电板上的引线施加超过它的弹性变形范围的压缩应力并进行焊接,就能使以往不稳定的焊接变得很可靠,因而能提供不合品格率很低的,具有优良的功率密度的电池。
附图说明
图1是表示具有框架部分(16个焊接用突起)和形成了窄缝的侧壁部分及底部(8个焊接用突起)的引线的例子(实施例1等)的立体图。
图2是表示具有框架状部分(8个焊接用突起)和形成了窄缝的侧壁部分及底部(8个焊接用突起)的引线的例子的立体图。
图3是表示把焊接在盖子上的引线(具有形成有框架状部分和窄缝的侧壁部分的零件)焊接在上部集电板上的封闭式电池的例子的图。
图4是表示在本发明中所使用的上部集电板(正极集电板)的例子(实施例1等)的图。
图5是表示把具有形成有框架状部分和窄缝的侧壁部分及底部的引线焊接在盖子与上部集电板上的封闭式电池的例子的图。
图6是表示在把焊接在盖子上的引线焊接在上部集电板上时,由侧壁部分和底部的窄缝,以及夹在窄缝中的引线部分的弯曲来吸收高度方向的位置偏差(在电极组的高度是标准的情况下)的例子的图。
图7是表示在把焊接在盖子上的引线焊接在上部集电板上时,由侧壁部分和底部的窄缝,以及夹在窄缝中的引线部分的弯曲来吸收高度方向的位置偏差(在电极组的高度低的情况下)的例子的图。
图8是表示在把焊接在盖子上的引线焊接在上部集电板上时,由侧壁部分和底部的窄缝,以及夹在窄缝中的引线部分的弯曲来吸收高度方向的位置偏差(在电极组的高度高的情况下)的例子的图。
图9是表示引线的位移量与施加压力之间的关系的图。
图10是表示使集电体与集电引线以同样的厚度延伸,整体成形的现有的集电结构的一个例子的立体图。
图11是表示完成了把图10的集电引线焊接在封口件上的现有的密封式电池的剖视图。
图12是表示安装了以往的用冲压加工整体成形的集电体的镍—镉电池的重要部分的立体图。
图13是表示以往的用冲压加工整体成形的集电体的平面图和断面图。
图14是表示把电极插入电池壳中并隔着图13的集电体与封口件焊接时的状态的剖视图。
图15是表示把以往的构成引线部分的筒状件焊接在电极上的状态的立体图。
图16是表示使用图15的构成引线部分的筒状件,把封口件封闭在电池壳的开口部分上的状态的剖视图。
图17是表示把构成图15的引线部分的筒状件与封口件焊接的状态以及对封口部分加压的状态的剖视图。
图18是表示由以往的鼓状筒体构成的引线部分的平面图、侧视图和剖视图。
图19是表示把电极收容在电池壳中,隔着图18的引线部分与封口件焊接时的状态的断面图。
图20是表示以往的具有折弯后的集电引线的封闭式电池的剖视图。
图21是表示对以往的具有形成了缩短导电路径的集电引线的封闭式电池的封口部分进行加压的状态的剖视图。
图22是表示把以往的形成了缩短导电路径的集电引线焊接在电极上的状态的立体图。
图23是表示以往的形成了缩短导电路径的集电引线的俯视图和侧视图。
图24是表示以往的在封口后,把集电引线板与封口件的接触部分焊接起来,形成焊接部分的镍—镉蓄电池的重要部分的剖视图。
图中:21—具有框状部分和形成有窄缝的侧壁部分的引线,21-1—框状部分,21-2-21的引线的侧壁部分,21-3—框状部分的焊接用突起,21-4—侧壁部分及底部的窄缝,31—底部,31-1—底部的焊接用突起,2—上部集电板(正极集电板),2-1—上部集电板的引线的焊接点,2-2—上部集电板的窄缝,2-3—上部集电板的突出部分(咬入到电极中的部分),50—盖子,51—与罩子端部对应的盖子内表面的位置,60—电池壳,70—电极板组,80—罩子,90—阀体,100—下部集电板(负极集电板)。
具体实施方式
本发明者们,通过对封闭式电池的电阻成分进行分析,确认了引线的电阻占据了封闭式电池内部电阻的大部分。因此,本发明者们,为了减小引线的电阻,对应缩短连接盖子与上部集电板的引线的距离研究的结果,使用了如图1和图2所示的引线,进而,在预先把引线焊接在盖子上之后,把引线抵接在上部集电板上,借助于使电流流过电池的正极端子和负极端子,与使用了如图13、图15、图18、图23所示的结构的引线的场合相比,发现能以极小的电阻连接盖子与上部集电板。
然而,可以确认的是,在引线与上部集电板的接触点上施加的压力容易不均匀,存在容易产生焊接不良的问题。当对接触点施加的压力小时,接触点的电阻大,而由焊接电流导致的发热增多,焊接点会开裂;当对接触点施加的压力大时,接触点的电阻小,由焊接电流所导致的发热减少,焊接点不能得到充分的焊接。
本发明者们,为了使成为焊接部位的接触点的施加压力一定,进行了精心的研究,结果惊人地发现,在特定的条件下,能够获得稳定的施加压力。
这种结构的要点如下。
首先,本发明者们,为了使引线与上部集电板能在焊接时稳定地进行焊接,当对抵接在上部集电板上的引线施加超过这种引线具有的可逆的弹性变形范围的压缩应力时,即,当施加使这种引线产生不可逆的塑性变形的压缩应力时,则发现,对引线与上部集电板的接触点施加的压力的变化变得非常小。
因此,通过使用本发明的制造方法,即使发生电极的高度参差不齐,或者电池的高度参差不齐,借助于使引线发生不可逆的塑性变形,就能够在吸收不均匀的位移的同时,获得稳定的接触点的施加压力。
另外,在用本发明的制造方法所获得的电池中,在电池制成之后,引线仍保持在被压缩的状态。这是由于引线高度尺寸的压缩量与盖子向外挠曲的尺寸相比,要大得多的缘故。由于盖子的挠曲是通过引线把向外的载荷施加在盖子上而产生的现象,因而是不可避免的。在以往的方法中,引线的压缩有时由于盖子的挠曲而被解除。
作为适合于本发明的制造方法的引线,最好是弹性尽量小的材质和形状。例如,可以使用进行了镀镍的钢材。特别是进行了镀镍的冷轧钢板(材料标准号为:SPCC/JISG3141),以及纯度在99%以上的镍板(材料种类:N201 1/2H),因弹性小而较好。在使用这些板材的情况下,由于不可逆的塑性变形时的应力的变化很小而能获得非常稳定的应力,因而大幅度地提高了焊接时的稳定性。
还有,在本发明的检查方法中,对引线与上部集电板的接触点的焊接不良的检测,是借助于测定电池的交流电阻来进行的。这种交流电阻的测定,最好在消除施加在引线上的压缩应力之后再进行。在焊接好引线与上部集电板的接触点之后,使它向开放的方向上产生0.2mm以上的移位,就能够把载荷消除。在进行卸荷的情况下,由于不良部分的接触点的电阻增大,所以通过测定电池的交流电阻就能将焊接不良的检测精度大大提高。
下面,使用图1和图2,说明本发明的制造方法所使用的引线(碟形)。
图1和图2是对厚度为0.3mm的Ni或者FeNi(镀镍钢板)进行冲压和弯曲加工后的引线。在这两幅附图中,引线是在弯曲加工成大致圆形的碟子形状,但引线部分的形状不一定是圆形,例如,也可以是多角形之类的其它形状。
图1和图2所示的引线21,具有板状的框状部分(21-1),和从框状部分(21-1)的内圆周向斜下方逐渐变窄地延伸的侧壁部分21-2,以及从侧壁部分下端的内圆周突出来的底部31。在侧壁部分21-2和底部31上,在圆周方向隔开间隔从下端沿纵向形成有窄缝21-4。
理想的是,在圆周方向上以等间隔形成两个以上的窄缝21-4。也可以不设置底部31,而只在侧壁部分21-2上设置窄缝21-4。
这样,在对盖子和上部集电板加压时,侧壁部分21-2,或者在有底部的情况下,由于能借助于被夹在侧壁部分21-2与底部31的窄缝21-4和窄缝21-4中的引线部分以向内侧变窄的方式弯曲而吸收电极高度或者电池高度的参差不齐,从而能保持适当的接触点压力(接触点的压力)。
此外,在图1和图2所示的引线中,在框状部分(21-1)上设有与盖子50焊接用的突起(21-3)。而且,作为焊接引线21与上部集电板2的接触点的焊接用突起,在夹在底部31的窄缝21-4和窄缝21-4中的部分上设有突起(31-1)。
为了能良好地进行多点凸焊,理想的是,框状部分(21-1)的突起(21-3)的直径为0.5~1.0mm,高度在0.5mm以上。为了减小焊接部分的电阻,其数量最好在两点以上。
此外,为了能良好地进行多点凸焊,理想的是,底部31的突起(31-1)的直径为0.5~1.0mm,高度在0.5mm以上。为了焊接牢固,其数量最好在两点以上,而为了能减小焊接部分的电阻,更理想的数量是4点以上。
另外,在本发明的制造方法中,电池内部的集电体与引线的焊接接触点,由于被氧化包覆膜之类覆盖时则难以焊接,所以,上部集电板最好用难以氧化的金属本身或者由电镀了这些金属形成了包覆盖膜的材料。由于镍在碱性电解液中不易腐蚀,具有优良的焊接性能,所以凡是电流路径上各个零件的接触点,最好用金属镍的电镀膜来覆盖。
此外,在本发明的制造方法中,当在注入电解液后进行充电和放电时,根据这种充电和放电的条件,有时会由于正极电位而使正极集电板和引线的表面氧化而难以进行稳定的焊接。为此,在本发明的制造方法中,最好在注入电解液之后,并且在伴随着正极电位变动的初次充电之前进行焊接。
图3是表示了本发明的一个实施例的焊接了引线后的密闭式电池的组装图。
在图3中,图3(a)是表示盖子50的结构的一个例子的剖视图,在盖子本身的中央的上部,覆盖着罩子80,中间由安全橡胶件(阀体)90隔开。
此外,图3(b)表示在盖子50上预先焊接了引线21的状态。
还有,图3(c)表示把图3(b)的在盖子50上预先焊接了引线21的组件,焊接在密闭式电池的集电板2上的状态。
在本发明中,在盖子50的内表面的引线21的焊接点,最好处在比与罩子的端部相对应的盖子的内表面的位置(51)更靠外侧的范围里。当向电池外部输出电流的接触点处于比盖子上表面上的罩子的端部更靠外侧的范围的情况下,由于电流的流通路径变短,则内部电阻降低,结果,功率密度便增大。
在本发明中,在焊接集电板与引线的过程中,在极短的时间里在正负极之间通过很大的电流。由于该所通过的电流积存在正极板与负极板的电偶层中,会使电解液发生电解。为了防止这种电解,作为电流的波形,最好是交流的脉冲电流。
在本发明的制造方法中,当增大接触点所施加的压力时,由于焊接电流引起的发热少,若不加大通电的电流虽不能进行焊接,但如果电流过大,则接触点将因熔化而断开。当减小接触点所施加的压力时,由于焊接电流引起的发热多,即使减小通电的电流,虽然也能进行焊接,但如果电流过小,则接触点就不能进行焊接。
因此,接触点所施加的压力(压缩应力)与焊接电流,最好设定在一定的互相相关的范围内。
为使焊接稳定,引线与集电板的每一个接触点所施加的压力最好如图9所示,设定为30~40N/点。此外,为使焊接稳定,用于焊接的电流最好是200~300Hz的脉冲交流电,进而,最好把焊接电流设定为600~700A。
在施加的压力比上述范围更高的情况下,通过把电流设定得比上述范围更大,则能获得良好的焊接。
此外,在所施加的压力小于上述范围的情况下,通过把电流设定得比上述范围更小,则能获得良好的焊接。
当施加的压力在30~40N/点的范围内时,由于能很容易地获得稳定的接触压力而被优选。
所施加的压力还受到引线的焊接用突起(31-1)形状的影响。
当把与焊接用突起(31-1)的上部集电板2的接触部分(参见图6~8)的半径设定在0.3~1.0mm上时,由于能进行稳定的焊接而更优选。
在本发明中,如果上述电偶层的容量大,即使在正负极之间通过很大的电流,也不会发生电解而能进行良好的焊接。例如,若以镍—氢蓄电池为例,由于构成负极的储氢合金粉末的比表面积小,因而存在负极板的电偶层容量比正极板的小的倾向。考虑到这一点,在本发明的制造方法中,最好在组装到电池中去之前等,把储氢合金粉末在NaOH水溶液或醋酸—醋酸钠水溶液之类的弱酸性水溶液中进行浸渍处理,以增大负极板的电偶层容量。进行浸渍处理用的水溶液,最好在高温下使用。
此外,按照本发明的电池,电池内部的电阻很小,提高了对快速充电的适应性。因此,最好考虑正极和负极都采用充电响应特性高的结构。
以采用镍—氢蓄电池为例,正极的镍电极的活性物质,可使用在氢氧化镍中混合了氢氧化锌、氢氧化钴的材料。特别是最好使用使氢氧化镍与氢氧化锌、氢氧化钴共同沉淀所得到的,以氢氧化镍为主要成分的复合氢氧化物。再有,最好在镍电极中添加Y、Er、Yb之类的稀土族元素的单质或其化合物。当添加了这些物质时,由于镍电极的氧过电压增大了,因而在进行快速充电时,抑制了在镍电极上产生氧气。
下面,以采用圆筒状的封闭式镍—氢蓄电池为例,详细说明本发明的实施例,但本发明的实施方式并不受以下作为例子的实施例的限制
实施例1
首先,说明正极板的制造。
把硫酸铵和氢氧化钠的水溶液添加在按照规定的比例溶解了硫酸镍、硫酸锌和硫酸钴的水溶液中,使其生成铵的络合物。一边剧烈地搅拌反应系统,一边再滴入氢氧化钠,把反应系统的pH值控制在11~12的范围内,合成了作为芯层母材的球状高密度氢氧化镍粒子,使其氢氧化镍:氢氧化锌:氢氧化钴的比例为88.45:5.12:1.1。
把上述高密度氢氧化镍粒子投入了用氢氧化钠把pH值控制在10~13范围内的碱性水溶液中。一边搅拌该溶液,一边滴入含有规定浓度的硫酸钴、氨的水溶液。在此过程中,适当滴入氢氧化钠水溶液,以使反应槽中的pH值维持在11~12的范围内。将pH值保持在11~12的范围内大约1小时,使得在氢氧化镍粒子的表面上形成了由含有Co的混合的氢氧化物构成的表面层。该混合的氢氧化物的表面层的比率,相对于芯层母粒子(以下简称为芯层)的重量比为4.0wt%。
把50g具有由上述混合的氢氧化物构成的表面层的氢氧化镍粒子,投入到温度为110℃的30wt%(10N)的氢氧化钠的水溶液中,并进行充分的搅拌。接着,加入相对于表面层中所含有的钴的氢氧化物的当量为过剩的K2 S2 O8,并确认从粒子表面产生了氧气。过滤活性物质粒子,并对其进行水洗和干燥。
在上述活性物质粒子中加入羧甲基纤维素(CMC)水溶液,做成上述活性物质粒子:CMC的溶质=99.5:0.5的糊状,把这种糊状物填充到450g/m2的镍多孔件(住友电工(株)社制造的镍电池8#配件)中。然后,在80℃温度下干燥之后,压成规定的厚度,在表面上涂敷聚四氟乙烯,做成宽度为47.5mm(其中,不涂敷部分1mm),长度为1150mm的容量为6500mAh(6.5Ah)的镍正极板。
其次,说明负极板的制造。
把粒径为30μm的Ab5类稀土族中具有组成为Mm Ni3.6Co0.6Al0.3Mn0.35的储氢合金进行了储氢处理后的储氢合金粉末,浸渍在20℃的比重下浓度为48重量%的NaOH水溶液中,并浸渍在100℃的水溶液中进行4小时的处理。
然后,经加压过滤,把处理液与合金分离后,加入与合金的重量相等重量的纯水,进行10分钟28KHz的超声波处理。然后,在进行缓慢搅拌的同时,由搅拌层下部注入纯水,在排出水分后,除去从合金中游离出来的稀土类氢氧化物。然后,在水洗到PH10以下之后,进行了加压过滤。然后,暴露在80℃的温水中,进行脱氢处理。在对温水进行加压过滤之后,再次进行水洗,把合金冷却到25℃,在搅拌的过程中加入与合金重量同量的4%过氧化氢,进行脱氢处理,从而获得电极用的储氢合金。
把所得到的合金与苯乙烯丁二烯共聚物以固体成分重量比为99.35:0.65的比例混合,用水使其分散后呈糊状,用刮板涂敷机将其涂敷在铁上镀了镍的冲孔钢板上之后,再在80℃下进行干燥,然后,压制成规定的厚度,制成宽度为47.5mm,长度为1175mm的容量为11000mAh(11.0Ah)的储氢合金负极板。
接着,说明密封式镍氢蓄电池的制造。
下面,参照图3,说明密封式镍氢蓄电池的制造。
把上述负极板,与施加了磺化处理的、厚度为120μm的聚丙烯无纺布状的隔离件,以及上述正极板组合在一起,并卷绕成卷状,做成高度为51.7mm的电极板组70。在突出于电极板组70一端的卷绕端面上的正极基板的端面上,用电阻焊焊接了一块设有焊接用突起2-1的半径为14.5mm的圆板状的上部集电板(正极集电板)2,如图4所示,这块上部集电板2是由电镀了5μm的镍的钢板构成的厚度为0.4mm,在中央设有圆形的通孔和8处(四条窄缝2-2)0.5mm的突出部分2-3(咬入到电极中的部分)。在突出于卷绕式电极板组的另一端的卷绕端面上的负极基板的端面上,用电阻焊焊接了一块用电镀了镍的钢板制成的厚度为0.4mm的园板状的下部集电板(负极集电板)100。准备一个用镀了镍的钢板制成的有底圆筒状电池壳60,把安装了上述集电板的电极板组70容纳在电池壳60内,使其正极集电板2处于电池壳60的敞开端一侧,而负极集电板100抵接在电池壳60的底部上,用电阻焊把负极集电板100的中央部分100-2焊接在电池壳60的壁面上。接着,注入规定数量的由含有6.8N的KOH和0.8N的LiOH的水溶液构成的电解液。
使用镀了镍的厚度为0.3mm的冷轧钢板(材料标号:SPCC/JISG3141),在冲切之后通过成型工序得到了如图1形状的引线21。
准备了一块由镀了镍的钢板制成的,中央设有直径为0.8mm的圆形通孔的园板状的盖子50。在使引线21的高度为0.5mm的16个突起21-3抵接在盖子50的内表面一侧上之后,通过电阻焊将引线21电结合在盖子50的内表面上。在盖子50的外表面上,安装了安全阀橡胶(排气阀)90和罩子状的正极端子80。以将盖子50的周边包在里面的方式将环状的密封垫片安装在盖子50上。
把上述盖子50放置在电极板组70的上面,以使安装在盖子50上的引线21上的8个突起31-1抵接在正极集电板2上。对电池壳60的敞开端进行敛缝,形成气密式密封。然后,对电池进行压缩,以调整电池的总高度。在这一工序中,引线的压缩量(高度方向的变形),设定为0.9mm。当如此设定时,电池总高度调整为,调整后的盖子50与正极集电板2之间的高度,便相当于对引线21的突起31-1与正极集电板2的每一个接触点平均施加35N(8个接触点总共为280N)的压力的高度。另外,如图9所示,预先就能确认,使这种引线能够进行弹性变形的压缩范围在0.7mm以内,当超过0.7mm时(此时,每一点上的压缩应力为33.8N,8个点上为270N),这种压缩就成为超过了弹性变形范围的压缩,并与压缩相对的应力(所施加的压力)的变动很小。
如上所述,在对引线施加压缩应力的条件下,使用了交流脉冲法来焊接引线与上部集电板的接触点。此时的焊接电流,设定为每一个接触点为662.5A/点(8个接触点为5.3KA),而通电的时间在充电方向为2.08m sec,在放电方向上为2.08m sec,以这种交流脉冲通电为一个循环,用这种短波形构成的交流脉冲一共通电10个循环。下面,说明详细的步骤。
把电阻焊机的焊接用的焊接用输出端子抵接在罩子80(正极端子)和电池壳60的底面(负极端子)上。将通电的条件设定为:在充电方向与放电方向上以相同的电流值通电相同的时间。具体的说,将电流值设定为每一个抵接接触点为662.5A/点(8个抵接接触点上为5.3KA),将通电时间设定为充电方向上为2.08m sec,放电方向上为2.08m sec。以这样的交流脉冲通电为一个循环,进行了这种由矩形波构成的交流脉冲10个循环的通电。确认了此时超过了开阀压力,但没有产生气体。
这样,就制成了用碟形引线21把盖子50和正极集电板2连接起来的,如图5所示的密封式镍氢蓄电池。这种电池的电极组的高度是标准的高度(51.7mm)。如图6所示,在这种电池中,引线21的侧壁部分21-2和底部31没有变形。所制成的电池作为实施例电池1—1。
此外,与此相同,通过把金属模具插入盖子50与电池壳60的卷曲部分中,进行了把总高度增高0.2mm的操作。通过这种操作,消除了施加在引线上的压缩应力。所制成的电池作为实施例电池1—2。
此外,与此相同,通过把金属模具插入盖子50与电池壳60的卷曲部分中,进行撑开0.5mm的操作,对引线进行卸荷操作。所制成的电池作为实施例电池1—3。
另外,本发明的实施例和比较例所使用的电池的重量都是176g。
下面,说明化学生成、内部电阻和功率密度的测定。
在把上述封闭式蓄电池在温度为25℃的周围环境中放置12个小时之后,以130mA(0.021ItA)充电1200mAh,接着,用650mA(0.1ItA)充电10小时之后,以1300mA(0.2ItA)放电直到截止电压1V。进而,用650mA(0.1ItA)充电16小时之后,以1300mA(0.2ItA)放电直到截止电压1V,以上述充放电过程为一个循环,进行了4个循环的充放电。在第四循环的放电结束之后,使用1kHz的交流电测定了内部电阻。
功率密度的测定方法如下:用一个电池在25℃的氛围气体中,从完全放电后开始,用650mA(0.1ItA)充电5小时后,以60A的电流放电12秒的过程中的第10秒的电压作为60A放电时第10秒的电压,在以6A的电流对放电部分的电容量进行充电后,以90A的电流放电12秒的过程中的第10秒的电压作为90A放电时第10秒的电压,在以6A的电流对放电部分的电容量进行充电后,以120A的电流放电12秒的过程中的第10秒的电压作为120A放电时第10秒的电压,在以6A的电流对放电部分的电容量进行充电后,以150A的电流放电12秒的过程中的第10秒的电压作为150A放电时第10秒的电压,在以6A的电流对放电部分的电容量进行充电后,以180A的电流放电12秒的过程中的第10秒的电压作为180A放电时第10秒的电压。
对电流值和电压值以最小平方法将以上各个第10秒的电压近似于直线的表示,以电流值为0A时的电压值为E0,设倾斜度为RDC,则,应用下列计算式便可求出0.8V截止时的25℃电池的功率密度:
功率密度(W/kg)=(E0-0.8)÷R D C×0.8÷电池重量(kg)
实施例2
作为电极组,除了使用高度低了0.15mm(51.55mm)的电极组之外,将与实施例1同样地制成的电池作为实施例电池2-1(没有卸荷)、2-2(有0.2mm的卸荷)、2-3(有0.5mm的卸荷)。在这种情况下,如图7所示,引线21的侧壁部分21-2和底部31做成,图1所示的窄缝21-4向内侧变窄,并且被夹在窄缝21-4和窄缝21-4中的引线部分以向高度方向延伸的方式弯曲,从而能吸收高度方向的位置偏移,于是,借助于适当施加的压力,就能容易而可靠地将上部集电板2与引线21焊接在一起。
实施例3
作为电极组,除了使用高度高了0.15mm(51.85mm)的电极组之外,将与实施例1同样地制成的电池作为实施例电池3—1(没有卸荷)、3—2(有0.2mm的卸荷)、3—3(有0.5mm的卸荷)。在这种情况下,如图8所示,引线21的侧壁部分21-2和底部31做成,图1所示的窄缝21-4向内侧变窄,并且被夹在窄缝21-4和窄缝21-4中的引线部分以向高度方向缩短的方式弯曲,从而能吸收高度方向的位置偏移,于是,借助于适当施加的压力,就能容易而可靠地将上部集电板2与引线21焊接在一起。
比较例1
在调整电池的总高度进行压缩的过程中,此时引线的压缩,为了使电池的总高度调整后盖子与正极端子之间的高度等于在每一个突起与集电板的抵接面上平均施加12.9N(8点总共为103N)的挤压力时的高度,为调整总高度对引线所施加的压缩量(高度移位)为0.3mm的电池,作为比较例电池1—1(没有卸荷),比较例电池1—2(有0.2mm卸荷),比较例电池1—3(有0.5mm卸荷)。另外,如图9所示,预先就能确认,这种引线能够弹性变形的压缩范围在0.7mm以内,只要在0.7mm以内,则应力与压缩量具有正比例的关系。
此时的焊接电流是每一个接触点500A/点(8个接触点共4.0KA),充电方向上的通电时间设定为2.08msec,放电方向上的通电时间也设定为2.08msec,把这样的交流脉冲通电作为一个循环,一共进行了10个循环的由短波形构成的交流脉冲通电。
比较例2
作为电极组,除了使用高度低了0.15mm(51.55mm)的电极组之外,将与比较例1同样制成的电池作为比较例电池2-1(没有卸荷)、2-2(有0.2mm卸荷),2-3(有0.5mm卸荷)。
比较例3
作为电极组,除了使用高度高了0.15mm(51.85mm)的电极组之外,将与比较例1同样制成的电池作为比较例电池3—1(没有卸荷)、3—2(有0.2mm卸荷),3—3(有0.5mm卸荷)。
比较例4
作为引线,除了用弹簧用的碳钢(SOW-A)来代替冷轧钢板(材料标号:SPCC/JISG3141)之外,将与比较例1同样制成的电池作为作为比较例电池4—1(没有卸荷)、4—2(有0.2mm卸荷),4—3(有0.5mm卸荷)。
另外,如图9所示,可以预先确认,这种引线在压缩(变形)1.2mm之前,应力(施加的压力)与变形呈正比关系,能进行弹性变形。
比较例5
作为电极组,除了使用高度低了0.15mm(51.55mm)的电极组之外,将与比较例4同样制成的电池作为比较例电池5—1(没有卸荷)、5—2(有0.2mm卸荷)、5—3(有0.5mm卸荷)。
比较例6
作为电极组,除了使用高度高了0.15mm(51.85mm)的电极组之外,将与比较例1同样制成的电池作为比较例电池6—1(没有卸荷)、6—2(有0.2mm卸荷),6—3(有0.5mm卸荷)。
实施例4
作为引线,除了使用纯度为99%的镍板(N2011/2H)来代替冷轧钢板(材料标号:SPCC/JISG3141)之外,将与实施例1同样地制成的电池作为实施例电池4—1(没有卸荷)、4—2(有0.2mm卸荷),4—3(有0.5mm卸荷)。
另外,如图9所示,可以预先确认,这种引线能够弹性变形的压缩范围在0.7mm以下,若超过0.7mm时(此时的压缩应力每一个接触点上为31N,8点共为248N),便成为超过弹性变形范围的压缩,应力相对于压缩(变形)的变化很小。
实施例5
作为电极组,除了使用高度低了0.15mm(51.55mm)的电极组之外,将与实施例4同样地制成的电池作为实施例电池5—1(没有卸荷)、5—2(有0.2mm卸荷)、5—3(有0.5mm卸荷)。
实施例6
作为电极组,除了使用高度高了0.15mm(51.85mm)的电极组之外,将与实施例4同样地制成的电池作为实施例电池6—1(没有卸荷)、6—2(有0.2mm卸荷)、6—3(有0.5mm卸荷)。
下面,说明合格品、不合格品的判定。
每种电池各制造十个,测定其内部电阻,将与内部电阻的中间值相比没有超过0.01mΩ的电池作为合格品,表1记载了各种电池的内部电阻的中间值。
此外,将内部电阻超过中间值0.01mΩ的电池作为不合格品(8个接触点中有3个以上不能进行良好的焊接),表1中也记载了不合格电池的平均电阻。
还有,表1还记载了10个电池中不合格品所占的比例,即,不合格率。
(接下页)
表1
比较例1 | 冷轧钢板(SPCC) | 0.88 | 0.88 | 0.88 | 0.88 | 0.88 | 1540 | 0 | 0.3 | 弹性压缩 | 0% |
比较例2 | 冷轧钢板(SPCC) | 0.88 | 0.88 | 0.91 | 0.92 | 0.93 | 1480~1540 | -0.15 | 0.45 | 弹性压缩 | 20% |
比较例3 | 冷轧钢板(SPCC) | 0.88 | 0.88 | 0.9 | 0.91 | 0.92 | 1500~1540 | 0.15 | 0.15 | 弹性压缩 | 20% |
比较例4 | 弹簧用炭钢(SWO-A) | 0.90 | 0.90 | 0.89 | 0.89 | 0.89 | 1530 | 0 | 0.9 | 弹性压缩 | 0% |
比较例5 | 弹簧用炭钢(SWO-A) | 0.90 | 0.90 | 0.92 | 0.95 | 0.95 | 1440~1530 | -0.15 | 1.05 | 弹性压缩 | 40% |
比较例6 | 弹簧用炭钢(SWO-A) | 0.90 | 0.90 | 0.9 | 0.92 | 0.93 | 1480~1530 | 0.15 | 0.75 | 弹性压缩 | 30% |
实施例4 | 纯度99%镍(N2011/2H) | 0.86 | 0.86 | 0.86 | 0.86 | 0.86 | 1620 | 0 | 0.9 | 不可逆压缩 | 0% |
实施例5 | 纯度99%镍(N2011/2H) | 0.86 | 0.86 | 0.86 | 0.86 | 0.86 | 1620 | -0.15 | 1.05 | 不可逆压缩 | 0% |
实施例6 | 纯度99%镍(N2011/2H) | 0.86 | 0.86 | 0.86 | 0.86 | 0.86 | 1620 | 0.15 | 0.75 | 不可逆压缩 | 0% |
下面,说明所使用的引线的压缩特性。所使用的引线的压缩特性示于表2中。
表2
下面,说明弹性压缩、非弹性压缩区域中的差别。
在实施例1~3中没有发生不合格品。即使进行了0.2mm、0.5mm的卸荷,也没有改变内部电阻,依旧是0.88mΩ。
在比较例1中没有产生不合格品。
与此相反,在电极组的高度低了0.15mm的比较例2中,产生了20%的不合格品。
此外,在电极组的高度高了0.15mm的比较例3中,也产生了20%的不合格品。
在比较例4中没有产生不合格品。
与此相反,在电极组的高度低了0.15mm的比较例5中,产生了40%的不合格品。
此外,在电极组的高度高了0.15mm的比较例6中,产生了30%的不合格品。
若将实施例1、比较例1和比较例4进行比较,可以确认,如实施例1那样在超过引线的弹性变形范围的区域中进行焊接的场合,即使电极组的高度变化0.15mm,也不会产生不合格品,但在比较例1和比较例4那样的引线的弹性变形区域中,则产生了不合格品。
根据以上事实可以认为,在引线具有弹性的条件下进行焊接的情况下,当改变电极组的高度时,施加在接触点上的压力有容易发生很大变动的倾向。因此,即使在施加了一定压力的接触点上设定了最适当的焊接电流,但由于所施加的压力随着电极组高度的波动而变动,因而可以认为,随着接触点的发热量变化而偏离了最适当的范围。
在接触点所施加的压力小的情况下(电极组低了0.15mm时)的不合格品(比较例2、比较例5),由于接触电阻大而发热量大,拆开后看到的引线的接触点由于飞溅而发生了接触不良。
此外,在接触点所施加的压力大的情况下(电极组高了0.15mm时)的不合格品(比较例3、比较例6),由于接触电阻小而发热量少,拆开后看到的引线的接触点由于熔融不够而发生了接触不良。
此外,由于接触点所施加的压力大的情况下(电极组高了0.15mm时)的不合格品,与由于接触点所施加的压力小的情况下(电极组低了0.15mm时)的不合格品相比,具有与电阻低的合格品接近的电阻。这可以认为,由于没有因飞溅而引起的接触不良,而是由于保持了压缩接触所致。
在进行卸荷时可以确认,由于接触电阻增大,不合格品的电阻就增大,很容易进行不合格品的检测(比较例电池2—2、2—3、3—2、3—3、5—2、5—3、6—2、6—3)。另外,对于合格品,没有看到因卸荷而引起的电阻的变化(实施例电池1—1~1—3、2—1~2—3、3—1~3—3,比较例电池1—1~1—3,比较例电池4—1~4—3)。
下面,说明纯镍引线。
当使用纯镍引线时,由于引线的电阻小,电池的电阻就更低了(实施例4~6)。
此外,在压缩到0.7mm之前的弹性变形区域中产生不合格,以及通过卸荷而很容易检测不合格品的倾向与比较例1~3具有同样的趋倾向。
如上所述,借助于本发明的制造方法和引线,由于能提供具有非常低的电阻,而且不合格品少的电池,所以,能将这种电池使用于电动工具和电动汽车之类的以高效率进行充放电的用途。
Claims (10)
1.一种电池的制造方法,它包括下列步骤:把具有正极板和负极板的电极组容纳在电池壳中,把与上述电极组的一方的电极进行电连接的上部集电板设置在上述电极组上,把预先焊接在盖子的内表面上的引线抵接在上述上部集电板上,以及焊接上述引线与上述集电板的接触点;其特征在于,在对上述引线施加超过其弹性变形范围的压缩应力的条件下,通过使电流流过电池的正极端子和负极端子,从而把上述引线与上述上部集电板的接触点焊接起来。
2.如权利要求1所述的电池的制造方法,其特征在于,作为上述引线,使用镀了镍的冷轧钢板。
3.如权利要求1所述的电池的制造方法,其特征在于,作为上述引线,使用纯度为99%以上的镍板。
4.如权利要求1所述的电池的制造方法,其特征在于,对于上述引线与上述上部集电板的每一个接触点,上述压缩应力为30~40N。
5.如权利要求1所述的电池的制造方法,其特征在于,上述引线具有板状的框架状部分,以及从上述框架状部分的内圆周以向斜下方变窄的方式延伸的侧壁部分;在上述侧壁部分上,在圆周方向隔开间隔,形成了从下端沿纵向的窄缝;上述框架状部分焊接在上述盖子的内表面上;上述引线与上述上部集电板的接触点,设置在上述侧壁部分的下端部上。
6.如权利要求5所述的电池的制造方法,其特征在于,上述引线具有从上述侧壁部分下端的内圆周突出来的底部;在上述侧壁部分和上述底部上,在圆周方向隔开间隔,形成了从下端沿纵向的窄缝;上述引线与上述上部集电板的接触点,设置在上述底部上。
7.如权利要求1所述的电池的制造方法,其特征在于,在焊接了上述引线与上述上部集电板的接触点之后,还包含使上述引线向开放方向移位0.2mm以上,以消除施加在上述引线上的压缩应力。
8.一种电池,其特征在于,它是用如权利要求1~7中任何一项所述的电池的制造方法制造的。
9.一种电池的检查方法,其特征在于,这种电池是用权利要求1~7中任何一项所述的电池的制造方法制造的,通过测定这种电池的交流电阻来检测焊接的不合格品。
10.如权利要求9所述的电池的检查方法,其特征在于,在消除了施加在上述引线上的压缩应力之后,通过测定电池的交流电阻来检测焊接的不合格品。
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