CN102034950A - 电阻焊接用通电块、使用其的密闭电池的制造方法及密闭电池 - Google Patents
电阻焊接用通电块、使用其的密闭电池的制造方法及密闭电池 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及电阻焊接用通电块、使用了该通电块的密闭电池的制造方法及密闭电池。在具有相互被二分割并层叠的正极芯体露出部及负极芯体露出部的密闭电池中,能够实现各自的芯体露出部与集电用部件之间的低电阻化,可通过一次焊接稳定地基于电阻焊接进行焊接。在被二分割的正极芯体露出部及负极芯体露出部间,将在分别对置的两个面分别形成了突起的由金属块构成的通电块配置成为:对置的两个面各自的突起与层叠的正极芯体露出部或负极芯体露出部相接,使一对电阻焊接用电极抵接在分别被配置于正极芯体露出部及负极芯体露出部的最外侧的两表面的正极用集电部件间或负极用集电部件间,在向一对电阻焊接用电极间施加按压力的同时进行电阻焊接。
Description
技术领域
本发明涉及在具有相互被二分割并层叠的正极芯体露出部及负极芯体露出部的密闭电池中,可以实现各自的芯体露出部与集电用部件之间的低电阻化,能够通过一次焊接稳定地进行电阻焊接的电阻焊接用通电块;和使用了该通电块的密闭电池的制造方法及密闭电池。
背景技术
近年来,环境保护运动的热情日益高涨,二氧化碳气体等成为温暖化原因的排放气体的排放限制得以强化。因此,在汽车业界,取代使用汽油、柴油、天然气等化石燃料的汽车,对电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV)的开发正在盛行。作为这样的EV、HEV用电池,可以使用镍氢二次电池或锂离子二次电池,但近年来由于得到了轻量且高容量的电池,所以大多使用锂离子二次电池等非水电解质二次电池。
在EV、HEV用途中,除了环境应对之外,还需要作为汽车的基本性能、即加速性能、爬坡性能等行驶能力的高度化。为了满足这样的要求,除了简单地增大电池容量之外,还需要高输出的电池。一般情况下,EV、HEV用的非水电解质二次电池大多使用将发电要素收纳到铝系金属制的方形外装罐内的方形密闭电池,但如果进行高输出的放电,则由于电池中流过大电流,所以需要极力降低电池的内部电阻。因此,对防止电池的发电要素中的电极片的芯体与集电用部件之间的焊接不良,使内部电阻降低的方案,进行了各种改良。
作为将发电要素中的电极片的芯体与集电用部件电接合来进行集电的方法,有机械方式的铆接法、焊接法等,但作为被要求高输出的电池的集电方法,由于容易实现低电阻化,并且难以发生时效变化,所以适合采用焊接法。而且,在锂离子二次电池中,为了实现低电阻化,使用铝或铝合金作为正极片的芯体材料及集电用部件的材料,使用铜或铜合金作为负极片的芯体材料及集电用部件的材料。但是,由于对铝、铝合金、铜及铜合金而言,作为其特性,电阻小、热传导率大,所以为了进行焊接,需要非常大的能量。
作为这样的发电要素的电极片的芯体与集电用部件之间的焊接方法,以往公知有以下的方法。
(1)激光焊接法(参照下述专利文献1)
(2)超声波焊接法(参照下述专利文献2)
(3)电阻焊接法(参照下述专利文献3)
在激光焊接法中,作为被焊接材料的铝、铝合金、铜及铜合金,由于相对于在金属焊接用广泛使用的YAG(钇-铝-石榴石)激光的反射率高至约90%,所以需要高能量的激光。而且,如果对铝、铝合金、铜及铜合金进行激光焊接,则存在着焊接性会因为表面状态的影响而大幅改变、以及与其他材质的激光焊接时同样地不可避免溅射的发生这些问题。
在超声波焊接中,由于作为被焊接材料的铝、铝合金、铜及铜合金的热传导率大,所以也需要大的能量,而且,会因为焊接时的超声波振动使得正极活性物质及负极活性物质脱落。因此,在下述专利文献2所公开的发明中,在超声波焊接时压缩作为发电要素的电极体,不使已脱落的活性物质侵入到电极体内。
并且,在电阻焊接中,由于作为被焊接材料的铝、铝合金、铜及铜合金的电阻小且热传导率大,所以存在着需要在短时间内投入大电流、有时在电阻焊接时发生电阻焊接用电极棒与集电用部件的熔焊、以及产生焊接部以外的融解或火花的发生等问题。
如上所述,3种焊接方法各有利弊,当考虑生产率及经济性时,优选采用以往作为金属间的焊接法而被广泛使用的电阻焊接法。不过,EV、HEV用的锂离子二次电池等的电极体,具备正极片和负极片夹着隔板卷绕或层叠的构成。而且,正极片或负极片的芯体露出部分别被配置成位于相互不同的一侧,正极片的芯体露出部被层叠、焊接于正极集电用部件,负极片的芯体露出部也被层叠、焊接于负极集电用部件。关于这些正极芯体露出部及负极芯体露出部的层叠个数,在EV、HEV用的锂离子二次电池等的容量大的情况下,变得非常多。
因此,为了对正极片的芯体露出部可靠地电阻焊接铝或铝合金制的集电用部件、对负极片的芯体露出部可靠地电阻焊接铜或铜合金制的集电用部件,需要大量的焊接能量。并且,如果在电阻焊接时增大焊接能量,则因为飞溅(spatter)引起的尘垢增加,由于该尘垢向电极体内部移动,增加了成为内部短路的原因的可能性。
另一方面,在下述专利文献4中,公开了一种在正极片及负极片夹着隔板卷绕成扁平状的电极体中,为了减小从隔板突出的各个电极的芯体露出部的宽度,将各个电极的芯体露出部分别划分成两部分,并焊接于集电用部件的蓄电元件。这里,利用图8及图9对下述专利文献4中公开的蓄电元件的构成进行说明。其中,图8A是下述专利文献4中公开的作为蓄电元件的双电荷层电容器的剖面图,图8B是沿着图8A的VIIIB-VIIIB线的剖面图,图8C是沿着图8A的VIIIC-VIIIC线的剖面图。而图9是表示图8中的电极的芯体露出部与集电用部件之间的焊接工序的图。
如图8A~图8C所示那样,该蓄电元件50具备正极片及负极片夹着隔板(都省略图示)卷绕成扁平状的卷绕电极体51,该卷绕电极体51被配置在方形的铝制外装罐52内。而且,该蓄电元件50的正极用集电部件53a及负极用集电部件53b分别在一方侧的端部形成有コ字形的翼部54a、54b,分别与正极片的芯体露出部55a、负极片的芯体露出部55b连接,另一侧的端部分别与正极端子56a、负极端子56b连接。而且,正极片的芯体露出部55a捆扎二分割,分别焊接于一方的コ字形翼部54a的外面侧的2个部位,而且,负极片的芯体露出部55b也被二分割,分别焊接于另一方的コ字形翼部54b的外面侧的2个部位。
对于该焊接而言,例如若是正极片侧,则如图9所示,通过将二分割后的正极片的芯体露出部55a中的一方配置在コ字形的翼部54a的外面,使超声波焊接装置(省略图示)的焊头(horn)57抵接到该芯体露出部55a的外表面,将砧座58配置到コ字形的翼部54a的内面侧,由此来进行超声波焊接。需要说明的是,对于被二分割的正极片的芯体露出部55a的另一方,也以同样的方法进行超声波焊接,而且在负极片侧也同样。
【专利文献1】日本特开2001-160387号公报
【专利文献2】日本特开2007-053002号公报
【专利文献3】日本特开2006-310254号公报
【专利文献4】日本特开2003-249423号公报
根据上述专利文献4所公开的发明,由于能够减小正极芯体露出部及负极芯体露出部的露出宽度,所以起到蓄电装置的容积效率变得良好这一效果。但是,在本发明中,为了对正极片、负极片焊接正极用集电部件、负极用集电部件,需要分别进行多次焊接,并且,存在着下述的问题:需要用于配置正极用集电部件、负极用集电部件的コ字形翼部的开口空间,所述コ字形翼部是用于焊接到卷绕电极体的中央部的正极用集电部件、负极用集电部件的コ字形翼部;在超声波焊接时需要将砧座配置到コ字形翼部的内部等,由此导致制造设备复杂化。
另外,虽然在上述专利文献4中记载了连接电极片的工序特别优选采用超声波焊接法,但实施例中的卷绕数为16次(在经二分割的一侧为8次)、层叠厚度为320μm。对此,在EV、HEV用的锂离子二次电池等容量大的密闭电池中,与上述专利文献4所公开的发明的情况相比,正极芯体露出部及负极芯体露出部的层叠个数非常多,并且层叠厚度也远比其厚。
因此,在EV、HEV用的锂离子二次电池等容量大的密闭电池中,为了采用超声波焊接法作为层叠的正极芯体露出部及负极芯体露出部与集电用部件之间的焊接方法,稳定地进行焊接,需要用于使层叠的正极芯体露出部及负极芯体露出部分别与集电用部件密接的大的加压、和用于使超声波振动到达层叠的正极芯体露出部及负极芯体露出部的另一端侧的大的能量。在上述专利文献4所公开的发明中,由于需要由配置在コ字形的集电用部件的内部的砧座承受加压及超声波能量,所以需要砧座具有相应的刚性,并且,在由能够向コ字形的集电用部件的内部供给的大小的砧座承受大的加压的同时,找到更稳定的焊接条件,这些在技术上非常困难。
另一方面,在对二分割后的正极片、或者负极片进行电阻焊接的情况下,研究了对分割后的片的每个单侧分别进行焊接的方法、或者对分割后的片同时进行焊接的单边多点点焊,从削减焊接次数的观点考虑,优选采用单边多点点焊。在以往的单边多点点焊技术中,如图10所示,当焊接用的一对电阻焊接用电极棒71及72在同轴上对被焊接部件73及74进行2点焊接时,主要采用了将コ字形的焊接用部件75夹设在中间,在コ字形的焊接用部件75的上下进行焊接的方法。由于コ字形的焊接用部件75能够容易地由板状的金属板制成、且容易制作用于使电阻焊接容易、稳定化的凸焊螺钉(projection),所以该方法一般被广泛应用。但是,在该方法中,为了消除因焊接用电极棒71及72的加压引起的コ字形焊接用部件75的变形,需要采取向コ字形的焊接用部件的内部供给加压承受物76和供给金属块用于通电等对策,因此存在着焊接设备复杂化的课题。
发明内容
本发明为了解决上述那样的现有技术的问题点,其目的在于,提供一种能够使相互二分割并层叠的正极芯体露出部及负极芯体露出部、实现各自的芯体露出部与集电用部件之间的低电阻化、能够通过1次焊接稳定地进行电阻焊接的电阻焊接用通电块、使用了该通电块的密闭电池的制造方法及密闭电池。
为了实现上述目的,本发明的电阻焊接用通电块的特征在于,在金属块的对置的两个面分别形成有突起。
根据本发明的电阻焊接用通电块,由于即使在电阻焊接时施加按压力,金属块部分也难以变形,并且,在金属块的对置的两个面分别形成有突起,所以在电阻焊接时,该突起部分作为凸焊螺钉发挥作用,使得电流集中、易于发热,因此焊接性稳定化,并且,焊接部分的质量良好。其中,本发明的电阻焊接用通电块的形状可以采用圆柱状、棱柱状、椭圆柱状等难以变形的任意形状。
而且,在本发明的电阻焊接用通电块中,优选所述金属块的所述对置的2个面与侧面之间的角部被倒角。
根据本发明的电阻焊接用通电块,由于金属块的对置的两个面与侧面之间的角部被倒角,所以在将通电块插入到例如层叠的芯体露出部之间等情况下,即使与柔软的被焊接部抵接时,对被焊接部赋予损伤的情况也减少,能够容易地与被焊接部抵接,因体提高了焊接性。
并且,在本发明的电阻焊接用通电块中,优选所述被倒角的面形成为平面。
在本发明的电阻焊接用通电块中,被倒角的面可以采取曲面及平面两种方式。但是,如果将被倒角的面形形成为平面,则由于角部被进行倒角而成的面与形成有突起的面之间相对于被焊接部必定成为钝角,所以在使本发明的电阻焊接用通电块与被焊接物接触时,被焊接物与突起容易接触,因此提高了焊接性。
在该情况下,优选所述设置有突起的2个面分别设置有相互平行的平面部分。
在电阻焊接用通电块中,如果在对置的2个面与侧面之间的角部被倒角的情况下,在设置有突起的2个面没有设置平坦部分,则在电阻焊接时被电阻焊接用电极加压之际,通电块容易变形,并且,电阻焊接时熔融的突起部的一部分或者熔融的被焊接部件的一部分容易流向通电块的侧面侧。与之相对,在本发明的电阻焊接用通电块中,由于在设置有突起的2个面设置了平坦部分,所以在电阻焊接时被电阻焊接用电极加压之际,通电块难以变形,而且,电阻焊接时发生了熔融变形的突起部的一部分或者已熔融的被焊接部件的一部分停留在该平坦部,可以抑制向通电部块的侧面方向流出,并且,由于平坦部成为与被焊接部件相接的面,所以使通电块稳定化。因此,根据本发明的电阻焊接用通电块,能够获得可靠性高的电阻焊接部。
另外,在本发明的电阻焊接用通电块中,优选所述突起是圆锥台状或棱锥台状。
根据本发明的电阻焊接用通电块,由于在电阻焊接时电流集中在圆锥台状或棱锥台状的突起的前端侧,作为凸焊螺钉发挥作用,所以变得更容易发热,焊接性更稳定,并且,焊接部分的质量更加良好。
而且,在本发明的电阻焊接用通电块中,优选在所述突起上形成有开口。
如果在突起上没有形成开口,则由于在突起部中产生的热向金属块整体扩散,所以突起前端的温度难以上升。与之相对,如果在突起上形成有开口,则相应地由于电流集中于突起部,所以在突起部中容易集中发热,并且,由于阻碍在突起部中产生的热向金属块整体扩散,使得突起部及其附近局部温度上升,所以能够良好地进行焊接连接。并且,如果在突起上形成了开口,则当电阻焊接时增强按压力时,由于突起的开口被压溃、在内部形成空洞,且被压溃的部分集中于突起的中央部,所以电阻焊接时流动的电流在暂时分散到突起的开口的周围之后,集中到通电块的中央部,因此,不仅是突起部分,而且在突起的中央部分也能良好地发热,可以更良好地进行电阻焊接。
并且,在本发明的电阻焊接用通电块中,优选所述开口延伸到所述金属块的内部。
如果开口延伸到金属块的内部,则即使在焊接时被强力插入电阻焊接用电极棒、成为突起的前端被压溃的状态的情况下,也能更确实可靠地处于在突起或金属块的内部有空洞存在的状态。因此,可以防止在突起部中产生的热发生扩散,使突起部及其附近局部成为高温。而且,通过在突起附近的金属块的内部存在空洞,能够有效地防止在突起部中产生的热向金属块整体扩散。因此,根据本发明的电阻焊接用通电块,能够更良好且更可靠地进行电阻焊接。
另外,在本发明的电阻焊接用通电块中,所述开口可以贯通所述金属块。
电阻焊接用通电块,只要突起部分以外不容易因电阻焊接时的按压力而变形,并且电阻小即可。根据本发明的电阻焊接用通电块,由于开口贯通了所述金属块,所以金属块成为筒状,因此,能够获得在实现轻量的同时容易地起到上述效果的通电块。
而且,在本发明的电阻焊接用通电块中,优选在所述突起的周围以环状形成有绝缘密封件。
如果在电阻焊接用通电块的突起的周围以环状形成绝缘密封件,则即使在电阻焊接时产生了飞溅的高温尘垢,也能够由绝缘密封件与突起之间或绝缘密封件自身捕获该高温尘垢。因此,根据本发明的电阻焊接用通电块,由于电阻焊接时飞溅的高温尘垢难以向通电块的周围飞散,所以可以抑制因飞溅的高温尘垢引起的对被焊接物的损伤或对周围造成的不良影响。
其中,为了提高对飞溅的高温尘垢的捕获特性,绝缘密封件由绝缘性热熔敷性树脂形成即可。如果使用绝缘性热熔敷性树脂作为绝缘密封件,则电阻焊接时产生的飞溅的高温尘垢会因为将固体的绝缘性热熔敷性树脂局部熔融而被夺取热量,从而急速冷却,温度下降,因此能够被容易地捕获到固体的绝缘性热熔敷性树脂中。需要说明的是,在电阻焊接时,由于流过电流的时间短,并且,电流流动的范围狭窄,所以绝缘性热熔敷性树脂全部同时熔融的情况少。因此,电阻焊接时产生的飞溅的尘垢进而从绝缘性热熔敷性树脂飞散的情况少。其中,优选绝缘性热熔敷性树脂的熔敷温度为70~150℃左右,熔解温度为200℃以上。
并且,在本发明的电阻焊接用通电块中,优选所述绝缘密封件的高度比所述突起低。
由于在电阻焊接时,被焊接物通过电阻焊接用电极朝向通电块侧按压,所以通电块的突起成为侵入到被焊接部侧的状态。根据本发明的电阻焊接用通电块,由于绝缘密封件的高度比突起低,所以其在电阻焊接时与被焊接物相接,使得飞溅的高温尘垢不会飞出到通电块的周围,并且,即便被焊接物是软质的部件,也难以因为与绝缘密封件相接而使被焊接物过度变形。
进而,为了实现上述目的,本发明的密闭电池的制造方法的特征在于,包括以下的(1)~(5)的工序。
(1)通过将正极片与负极片夹着隔板卷绕或层叠,来制造在两端部分别形成了多个正极芯体露出部及负极芯体露出部的扁平形电极体的工序;
(2)将所述层叠的正极芯体露出部及负极芯体露出部中至少任意一方的芯体露出部二分割的工序;
(3)在所述被二分割的芯体露出部的最外侧的两表面分别配置集电部件或焊接承受部件,并且在所述被二分割的芯体露出部间,将在金属块的对置的两个面分别形成有突起的通电块配置成为:所述对置的两个面各自的突起与所述被二分割的芯体露出部相接的工序;
(4)使一对电阻焊接用电极抵接在分别配置于所述被二分割的芯体露出部的最外侧的两表面的集电部件或焊接承受部件间的工序;和
(5)在向所述一对电阻焊接用电极间施加按压力的同时进行电阻焊接的工序。
在本发明的密闭电池的制造方法中,包括如下的工序,即,将经层叠的正极芯体露出部及负极芯体露出部的至少任意一方二分割,在该被二分割的芯体露出部的最外侧的两表面分别配置集电部件或焊接承受部件,在被二分割的芯体露出部间,将分别在金属块的两端形成有突起的通电块配置成两端的突起与被二分割的芯体露出部相接,并使一对电阻焊接用电极抵接在分别配置于芯体露出部的最外侧的两表面的集电部件或焊接承受部件间,一边向一对电阻焊接用电极间施加按压力,一边进行电阻焊接。在这样的电阻焊接工序中,由于电阻焊接电流的流向是集电部件或焊接承受部件→芯体露出部→通电块→芯体露出部→集电部件或焊接承受部件,所以能够通过一次电阻焊接对一方的电极片侧的芯体露出部和集电部件进行焊接。
并且,由于在通电块上形成有突起,所以在电阻焊接时电流集中在该突起部分,容易发热,因此可以对各个电极片的集电部件或焊接承受部件与芯体露出部之间、及芯体露出部与通电块之间(分别两处)的电阻焊接部分良好地进行电阻焊接。需要说明的是,在本发明中,如果分别在各个电极片的被二分割的芯体露出部的最外侧的两表面配置的部件是焊接承受部件,则只要使用连接部件等作为集电部件,将通电块与外部端子电连接即可。因此,根据本发明的密闭电池的制造方法,由于各个电极片的芯体露出部与集电部件之间的电阻降低,所以能够制造内部电阻小的密闭电池。
并且,在本发明的密闭电池的制造方法中,由于多个正极芯体露出部或负极芯体露出部被层叠并二分割,所以必须在一个电阻焊接部位进行焊接的正极芯体露出部或负极芯体露出部的层叠个数减半,能够以更少的电力进行电阻焊接。其中,对于在被二分割的芯体露出部的最外侧的两表面分别配置集电部件或焊接承受部件的工序;与在被二分割的芯体露出部间,将在金属块的对置的两个面分别形成有突起的通电块配置成为:对置的两个面各自的突起与被二分割的芯体露出部相接的工序,其前后顺序没有限定,而且,上述(2)~(5)的各工序可以对于正极侧及负极侧双方应用,也可以只对任意一方应用。
而且,在本发明的密闭电池的制造方法中,作为所述通电块,优选采用所述金属块的所述对置的两个面与侧面之间的角部被倒角的通电块。
根据本发明的密闭电池的制造方法,当将通电块插入到经层叠的芯体露出部之间时,对层叠的芯体露出部造成的损伤减少,能够容易地插入至层叠的芯体露出部的焊接位置,从而提高焊接性。
并且,在本发明的密闭电池的制造方法中,作为所述通电块,优选使用所述金属块的所述被倒角的部分形成为平面的通电块。
根据本发明的密闭电池的制造方法,由于角部被倒角而成的面及形成有突起的面与经层叠的芯体露出部之间必定成为钝角,所以将通电块插入到经层叠的芯体露出部之间时,经层叠的芯体露出部与突起变得容易接触,因此提高了焊接性。
另外,在本发明的密闭电池的制造方法中,作为所述通电块,优选使用在所述金属块的设置有所述突起的两个面分别设置了相互平行的平面部分的通电块。
根据本发明的密闭电池的制造方法,当在电阻焊接时被电阻焊接用电极加压时,通电块难以变形,而且,可以电阻焊接时发生了熔融变形的突起部的一部分或者已熔融的芯体的一部分停留在该平坦部而抑制向通电部块的侧面方向流出,并且,由于平坦部成为与被焊接部件相接的面,所以使得通电块稳定化,能够获得可靠性高的电阻焊接部。
而且,在本发明的密闭电池的制造方法中,作为所述通电块,优选使用突起为圆锥台状或棱锥台状的通电块。
根据本发明的密闭电池的制造方法,由于在电阻焊接时电流集中在圆锥台状或棱锥台状的突起的前端侧,所以更容易发热,焊接性更稳定,并且,能够制造焊接部分的质量更良好的密闭电池。
并且,在本发明的密闭电池的制造方法中,作为所述通电块,优选使用在所述突起上形成有开口的通电块。
如果在突起上形成有开口,则由于相应地电流集中在突起部,所以在突起部中容易集中发热。因此,根据本发明的密闭电池的制造方法,能够制造内部电阻更小且焊接部分的质量良好的密闭电池。
另外,在本发明的密闭电池的制造方法中,作为所述通电块,优选使用所述开口延伸至所述金属块的内部的通电块。
如果开口延伸至金属块的内部,则无论在焊接时被强力插入电阻焊接用电极棒而处于突起的前端被压溃的状态的情况下,还是在电阻焊接时突起的前端部已熔融的情况下,都能更确实可靠地成为在突起或金属块的内部存在空洞的状态。因此,可以防止在突起部中产生的热发生扩散,能够使突起部及其附近局部成为高温。而且,通过在突起附近的金属块的内部存在空洞,可以有效防止在突起部中产生的热向金属块整体扩散。因此,根据本发明的密闭电池的制造方法,能够制造内部电阻更小且焊接部分的质量良好的密闭电池。
而且,在本发明的密闭电池的制造方法中,作为所述通电块,优选使用所述开口贯通了所述金属块的通电块。
在开口贯通了金属块的情况下,由于金属块成为筒状,所以重量变轻。并且,筒状的金属块相对于沿着开口的中心轴方向的方向施加的力,强度强、难以变形。因此,根据本发明的密闭电池的制造方法,能够制造轻量且容易地发挥上述效果的密闭电池。
并且,在本发明的密闭电池的制造方法中,作为所述通电块,优选使用在所述突起的周围以环状形成有绝缘密封件的通电块。
如果在电阻焊接用通电块的突起的周围以环状形成绝缘密封件,则即使在电阻焊接时产生了飞溅的高温尘垢,也能够由绝缘密封件与突起之间或绝缘密封件自身捕获该高温尘垢。因此,根据本发明的密闭电池的制造方法,由于电阻焊接时飞溅的高温尘垢难以向通电块的周围飞散,所以难以发生因飞溅的高温尘垢引起的密闭电池的内部短路。
其中,为了提高对飞溅的高温尘垢的捕获特性,绝缘密封件由绝缘性热熔敷性树脂形成即可。如果使用绝缘性热熔敷性树脂作为绝缘密封件,则电阻焊接时产生的飞溅的高温尘垢会因为将固体的绝缘性热熔敷性树脂局部熔融而被夺取热量,从而急速冷却,温度下降,因此能够被容易地捕获到固体的绝缘性热熔敷性树脂中。需要说明的是,在电阻焊接时,由于流过电流的时间短,并且,电流流动的范围狭窄,所以绝缘性热熔敷性树脂全部同时熔融的情况少。因此,由于电阻焊接时产生的飞溅的尘垢从绝缘性热熔敷性树脂飞散、进入到扁平形电极体的内部的情况减少,所以能够获得更少发生内部短路的可靠性高的密闭电池。其中,优选绝缘性热熔敷性树脂的熔敷温度为70~150℃左右,熔解温度为200℃以上,并且优选相对于电解液等具备耐药品性。
另外,在本发明的密闭电池的制造方法中,优选所述绝缘密封件使用高度比所述突起低的密封件。
由于在电阻焊接部时,经层叠的芯体露出部被电阻焊接用电极朝向通电块侧按压,所以通电块的突起成为侵入到经层叠的芯体露出部的状态。根据本发明的密闭电池的制造方法,由于绝缘密封件的高度比突起低,所以其在电阻焊接时与经层叠的芯体露出部相接,使得飞溅的高温尘垢飞散而进入到扁平形电极体的内部的情况减少,并且电阻焊接部以外的被层叠的芯体露出部的过度变形减少,能够获得更少发生内部短路的可靠性高的密闭电池。
而且,在本发明的密闭电池的制造方法中,作为所述通电块,优选使用在所述正极芯体露出部间及所述负极芯体露出部间所述突起的形状分别不同的通电块。
例如,按照在锂离子二次电池中,使用铝或铝合金作为正极芯体,使用铜或铜合金作为负极芯体的方式,使一般的密闭电池的正极芯体及负极芯体分别使用不同的金属材料。由于与铝或铝合金相比,铜或铜合金的电阻小,所以负极芯体露出部侧的电阻焊接比正极芯体露出部侧的电阻焊接困难,容易在层叠的负极芯体露出部内产生难以熔融的部分。
在本发明的密闭电池的制造方法中,作为通电块,使用了在正极芯体露出部间及负极芯体露出部间突起的形状分别不同的通电块,能够在正极芯体露出部侧及负极芯体露出部侧分别选择最佳形状的突起进行使用。例如,在使用铝或铝合金作为正极芯体形成材料、使用铜或铜合金作为负极芯体形成材料的情况下,作为负极芯体露出部间使用的通电块的突起的形状,为了使焊接电流集中、易于进行电阻焊接,只要使用在突起上形成有开口的通电块即可,而作为正极芯体露出部间使用的通电块的突起的形状,为了容易地进行电阻焊接,只要使用为了通电块更难以变形而在突起上没有形成开口的通电块即可。
并且,在本发明的密闭电池的制造方法中,优选在向所述一对电阻焊接用电极间施加按压力的同时进行电阻焊接的工序中,按照所述开口成为半溃状态的方式施加按压力。
如果使形成在突起上的开口成为半溃状态,则由于突起的开口被压溃、在内部形成空洞,并且被压溃的部分集中在突起的中央部,所以电阻焊接时流动的电流在暂时分散到突起的开口的周围之后,便集中到突起的中央部。因此,根据本发明的密闭电池的制造方法,与不使形成于突起的开口成为半溃状态的情况相比,由于不仅是突起的周围部分,而且即便是突起的中央部分也能良好地发热,所以可以制造更良好地发挥上述效果的密闭电池。需要说明的是,如果因为在焊接时进行加压,导致形成于突起的开口部分处于全溃状态、也就是说在突起或通电块的内部没有形成空洞的状态,则在突起上形成开口的效果减少,因此不优选。
并且,为了实现上述目的,本发明的密闭电池的特征在于,通过上述任意一个密闭电池的制造方法制成。
根据本发明的密闭电池,与以往例的密闭电池相比,正极芯体露出部或负极芯体露出部与正极用集电部件或负极用集电部件之间的电阻焊接部分的电阻降低,成为内部电阻更小的密闭电池。
附图说明
图1A是实施方式1的非水电解质二次电池的剖面图,图1B是沿着图1A的IB-IB线的剖面图,图1C是沿着图1A的IC-IC线的剖面图。
图2A是实施方式1的正极用通电块的俯视图,图2B是沿着图2A的IIB-IIB线的剖面图,图2C是主视图。
图3是表示实施方式1的焊接状态的侧视图。
图4是图3的焊接部分的放大图。
图5A是表示突起与正极芯体露出部接触的部分为圆环状时电阻焊接电流流过的路径的图,图5B是表示图5A的发热强的部分的图,图5C是表示突起与正极芯体露出部接触的部分为圆状时电阻焊接电流流过的路径的图,图5D是表示图5C的发热强的部分的图。
图6A是实施方式2的通电块的主视图,图6B是实施方式2的变形例的通电块的主视图,图6C是实施方式3的通电块的主视图。
图7A是实施方式4的通电块的主视图,图7B是图7A的剖面图,图7C是环状绝缘密封件的俯视图。
图8A是以往的作为蓄电元件的双电荷层电容器的剖面图,图8B是沿着图8A的VIIIB-VIIIB线的剖面图,图8C是沿着图8A的VIIIC-VIIIC线的剖面图。
图9是表示图8中的电极的芯体露出部与集电用部件之间的焊接工序的图。
图10是说明以往的单边多点点焊法的图。
图中:10-非水电解质二次电池;11-扁平状的卷绕电极体;12-电池外装罐;13-封口板;14-正极芯体露出部;15-负极芯体露出部;16-正极用集电部件;17-正极端子;18-负极用集电部件;19-负极端子;20、21-绝缘部件;22-电解液注液孔;24A~24E-正极用通电块;24a-(正极用通电块的)主体;24b-(正极用通电块的)突起;24c-(正极用通电块的)开口;24d-(正极用通电块的)空洞;24e-(正极用通电块的)面;24f-(正极用通电块的)角部;24g-(正极用通电块的)倒角部;25-负极用通电块;26-绝缘密封件;31、32-电阻焊接用电极棒。
具体实施方式
下面,例示了用于实施本申请发明的几个方式,来详细进行说明。不过,以下所示的各实施方式只用于理解本发明的技术思想,并不将本发明限定于这些实施方式,本发明在不脱离技术方案的范围所表示的技术思想的情况下,还能够应用于进行了各种变更的方式中。其中,本发明中能够使用的发电要素是通过将正极片和负极片夹着隔板卷绕或层叠,在两端部分别形成了多个正极芯体露出部及负极芯体露出部的扁平状要素,但在下面以卷绕电极体作为代表进行说明。
[实施方式1]
首先,作为本发明的实施方式1的密闭电池的一例,利用图1,对方形的非水电解质二次电池进行说明。其中,图1A是实施方式1的非水电解质二次电池的剖面图,图1B是沿着图1A的IB-IB线的剖面图,图1C是沿着图1A的IC-IC线的剖面图。该非水电解质二次电池10具有正极片和负极片夹着隔板(都省略图示)卷绕的扁平状卷绕电极体11。
正极片通过按照形成露出了带状的铝箔的正极芯体露出部14的方式在由铝箔构成的正极芯体的两面涂敷正极活性物质合剂,并在干燥后进行滚轧而制成。而负极片通过按照形成露出了带状的铜箔的负极芯体露出部15的方式在由铜箔构成的负极芯体的两面涂敷负极活性物质合剂,并在干燥后进行滚轧而制成。而且,扁平状的卷绕电极体11通过将正极片及负极片按照在卷绕轴向的两端部分别露出多个正极芯体露出部14及负极芯体露出部15的方式,夹着例如聚乙烯制的多孔质隔板卷绕成扁平状而制成。
多个正极芯体露出部14被层叠,通过正极用集电部件16与正极端子17连接,同样,多个负极芯体露出部15被层叠,通过负极用集电部件18与负极端子19连接。其中,正极端子17、负极端子19分别借助绝缘部件20、21被固定于封口板13。本实施方式的方形非水电解质二次电池10通过在将如上述那样制成的扁平状卷绕电极体11插入到方形的电池外装罐12内之后,将封口板13激光焊接到电池外装罐12的开口部,然后,从电解液注液孔22注入非水电解液,并将该电解液注液孔22密闭而制成。
对于扁平状的卷绕电极体11而言,在正极片侧,层叠的多个正极芯体露出部14被二分割,在其间夹持着正极用通电块24A,同样,在负极片侧,层叠的多个负极芯体露出部15被二分割,在其间夹持着负极用通电块25。而且,在位于正极用通电块24A的两侧的正极芯体露出部14的最外侧的两侧的表面,分别配置有正极用集电部件16,在位于负极用通电块25的两侧的负极芯体露出部15的最外侧的两侧的表面,分别配置有负极用集电部件18。其中,正极用通电块24A由与正极芯体相同的材料即铝制成,负极用通电块25由与负极芯体相同的材料即铜制成,正极用通电块24A及负极用通电块25的形状可以使用实质上都相同的形状。
这些正极用集电部件16与正极芯体露出部14之间、及正极芯体露出部14与正极用通电块24A之间(分别2个部位)都被电阻焊接,而且,负极用集电部件18与负极芯体露出部15之间及负极芯体露出部15与负极用通电块25之间(分别2个部位)都通过电阻焊接实现连接。
下面,利用图2~图5,对正极用通电块24A及负极用通电块25的形状、正极芯体露出部14、正极用集电部件16、正极用通电块24A间的电阻焊接方法、以及负极芯体露出部15、负极用集电部件18、负极用通电块25间的电阻焊接方法进行详细说明。但在实施方式1中,由于正极用通电块24A及负极用通电块25的形状实质相同,并且,正极芯体露出部14、正极用集电部件16、正极用通电块24A间的电阻焊接方法及负极芯体露出部15、负极用集电部件18、负极用通电块25间的电阻焊接方法,无论是正极片侧还是负极片侧都相同,所以下面以正极片侧为代表进行说明。
利用图2,对实施方式1的正极用通电块24A进行说明。其中,图2A是正极用通电块24A的俯视图,图2B是沿着图2A的IIB-IIB线的剖面图,图2C是主视图。该正极用通电块24A在圆柱状的主体24a的对置的两个面24e上分别形成有例如圆锥台状的突起24b。而且,在该圆锥台状的突起24b的中央部,从前端侧到圆柱状的主体24a的内部形成有开口24c,并在圆柱状的主体24a的对置的两个面24e与侧面之间形成有角部24f。
该圆锥台状的突起24b的高度H,只要是与在电阻焊接部件上通常形成的突起(凸焊螺钉)相同程度、即几mm程度即可。另外,优选开口24c的深度D在这里比圆锥台状的突起24b的高度H大,开口24c从设置有突起24b的圆柱状主体24a的面24e形成到比突起24b的高度H的深度浅的位置(开口24c的深度D比2H小),更优选从设置有突起24b的圆柱状主体24a的表面形成到比突起24b的高度H的1/2深度浅的位置(开口24c的深度D比3/2H小)。如果开口24c的深度过深,则由于在圆柱状的主体24a的直径小的情况下,圆柱状的主体24a的导电性有可能降低,所以不优选。
而且,圆柱状的主体24a的直径及长度还基于扁平状的卷绕电极体11、电池外装罐12(参照图1)而变化,但只要是3mm~几十mm程度即可。另外,这里说明了正极用通电块24A的主体24a的形状是圆柱状的情况,但只要是棱柱状、椭圆柱状等金属制的块状即可,可以使用任意的形状。另外,作为正极用通电块24A的形成材料,可以使用由铜、铜合金、铝、铝合金、钨、钼等构成的材料,进而还可以使用在由这些金属构成的材料中对突起24b实施了镀镍的材料;将突起24b和其根部附近变更成钨或者钼等促进发热的金属材料,通过钎焊等与由铜、铜合金、铝或铝合金构成的正极用通电块24A的主体24a接合的材料等。
接着,对实施方式1的密闭电池的具体制造方法进行说明。如图3所示,层叠扁平状的卷绕电极体11的由铝箔构成的正极芯体露出部14,将该层叠的正极芯体露出部14从卷绕中央部分向两侧二分割,以电极体厚度H的1/4H为中心,使正极芯体露出部14集结。然后,将正极用集电部件16配置到正极芯体露出部14的最外周侧的两侧、将正极用通电块24A配置到内周侧,以使正极用通电块24A的两侧的圆锥台状突起24b分别与正极芯体露出部14抵接。这里,集结后的铝箔的厚度单侧约为660μm,总层叠数为88个(单侧为44个)。而且,正极用集电部件16通过对厚度为0.8mm的铝板进行冲压、并实施弯曲加工等而制成。另外,该正极用集电部件16也可以由铝板通过铸造等制成。
接着,如图3所示,将配置有正极用集电部件16及正极用通电块24A的扁平状卷绕电极体11配置到上下配置的一对电阻焊接用电极棒31及32间,使一对电阻焊接用电极棒31及32分别与被配置在正极芯体露出部14的最外周侧的两侧的正极用集电部件16抵接。然后,向一对电阻焊接用电极棒31及32间施加适当的压力,以预先决定的一定条件实施电阻焊接。
由于在突起24b中形成有开口24c,所以电流容易集中在突起的前端部,进而,由于突起的前端容易侵入芯体露出部,所以与未形成开口24c的情况相比,提高了焊接性。而且,如果突起24b的前端部处于半溃状态,按照突起24b与正极芯体露出部14接触的部分从圆环状变化成圆状的方式施加压力来进行电阻焊接,则能够更稳定地进行焊接。
因此,正极用通电块24A的突起24b的形状如图4所示,优选突起24b的前端部处于半溃状态,突起24b与正极芯体露出部14接触的部分从圆环状变化为圆状。其中,图4是图3的焊接部分的放大图。该情况下,需要在突起24b的内部形成空洞24d。通过使突起24b与正极芯体露出部14的接触部构成为圆状,来促进从正极用通电块24A中心的发热,能够实现更稳定的焊接。
其中,可知突起24b与正极芯体露出部14接触的部分是成为半溃状态、还是成为圆环状,主要依赖于焊接时的加压力,具有在焊接加压力弱的情况下,突起前端成为环状;在焊接加压力强的情况下,突起前端成为半溃状的倾向。除此之外,突起24b的高度越高、且开口24c的深度越深,越容易成为半溃状态,在开口的深度浅的情况下,容易成为在突起24c的前端维持环状的情况下侵入芯体露出部的状态。
而且,在该电阻焊接时,优选一对电阻焊接用电极棒31及32与正极用通电块24A的中心轴一致,希望正极用通电块24A被保持成不因加压等而错位。另外,作为电阻焊接机,可以使用公知的采用了晶体管等的半导体式焊接电源。
这里,利用图5,对上述突起24b与正极芯体露出部14接触的部分是圆环状的情况和是圆状的情况下,散热状态产生差异的理由进行说明。其中,图5A是表示突起24b与正极芯体露出部14接触的部分是圆环状时电阻焊接电流流过的路径的图,图5B是表示图5A的发热强的部分的图,图5C是表示突起24b与正极芯体露出部14接触的部分是圆环状时电阻焊接电流流过的路径的图,图5D是表示图5C的发热强的部分的图。
由于电流在电阻值最小的部位流过,所以在电阻焊接用电极棒31及32的内部,其中心成为电流流过的部分。在突起24b与正极芯体露出部14接触的部分是圆环状的情况下,如图5A所示,焊接电流I例如从上侧的电阻焊接用电极棒31经过上侧的正极用集电部件16及正极芯体露出部14,从正极用通电块24A上侧的突起24b的圆环状前端部以圆环状分流,流向正极用通电块24A的主体24a内,进而,通过正极用通电块24A下侧的突起24b的圆环状前端部后,电流集中,然后经过下侧的正极芯体露出部14及正极用集电部件16,流入到下侧的电阻焊接用电极棒32。
因此,在突起24b与正极芯体露出部14接触的部分是圆环状的情况下,由于电流不流到突起24b的中心,所以如图5B所示,以圆环状产生焊接的起点,焊接的起点为多个。
与之相对,在突起24b与正极芯体露出部14接触的部分处于半溃状态、成为圆状的情况下,由于在突起24的内部形成有空洞24d,所以如图5C所示,焊接电流I例如从上侧的电阻焊接用电极棒31经由上侧的正极用集电部件16及正极芯体露出部14,从正极用通电块24A上侧的突起24b的圆状前端部的中心以圆环状分流,流向正极用通电块24A的主体24a内,进而通过正极用通电块24A下侧的突起24b的圆状前端部的中心后,电流集中,然后经过下侧的正极芯体露出部14及正极用集电部件16,流入到下侧的电阻焊接用电极棒32。
在该例子中,焊接电流I在突起24b部分中避开空洞24d部分、以圆环状分流电流,但由于在圆状前端部的中心的内部存在空洞24d,所以与金属的熔融相伴的吸热变少,因此突起24b的圆状前端部的中心附近最容易发热。从而,在突起24b与正极芯体露出部14接触的部分是圆状的情况下,由于电流集中在突起24b的圆状前端部的中心,所以因焊接电流I而强烈发热的部分的形状如图5D所示,成为球状,因此成为更稳定的焊接状态,并且,焊接强度也变强。
另外,在上述实施方式1中,示出了使用正极用通电块24A具有柱状的主体24a、突起24b形成有开口24c的圆锥台状部件的例子。但是,在本发明中,也可以使用突起24b没有形成开口的部件,例如棱锥台状部件、即三棱锥台状部件、四棱锥台状部件或更多棱锥的台状部件。
在突起24b中没有形成开口的情况下,虽然突起24b的作用与以往的电阻焊接时的凸焊螺钉同样,但在该情况下,也能良好地进行正极用集电部件16、层叠的多个正极芯体露出部14及正极集电块24之间的电阻焊接。在不使电流、通电时间、加压压力变化的一定条件下,电阻焊接部分的焊接状态会因为有无突起而大幅变化。例如在能够在具有突起的情况下焊接的一定条件(通过焊接部位的破坏试验,以10kgf程度被破坏的条件)下,当使用了没有突起的正极用通电块时,完全不能焊接,导致正极用通电块脱落。
而且,作为正极集电块24,示出了使用具有圆柱状主体24a的部件的例子,但作为正极集电块24的主体24a,也可以是棱柱状、椭圆柱状等金属制的块状部件,并且还可以使用开口24c(参照图2)贯通了主体24a的部件。尤其在开口24c(参照图2)贯通了主体24a的情况下,正极用通电块24A的主体24a成为筒状,该情况下,能够使主体24a的两端部成形或者直接兼用作突起。
另外,在上述实施方式1中,对将层叠的多个正极芯体露出部14二分割,使用正极用集电部件16及正极用通电块24A进行电阻焊接的情况进行了叙述,但也可以将正极用通电块24A兼用作正极用集电部件,将该正极用通电块24A与正极端子17连接。该情况下,只要替代在上述实施方式1中使用的正极用集电部件,而使用由与正极用通电块24A相同的材料形成的薄板材所构成的焊接承受部件即可。
[实施方式2]
作为上述实施方式1的正极用通电块24A,如图2所示,示出了在圆柱状的主体24a的对置的两个面24e分别形成了例如圆锥台状突起24b的情况。这样,当主体24a为圆柱状时,在圆柱状主体24a的对置的两个面24e与侧面之间形成了角部24f。因此,如图3所示,正极用通电块24A按照将层叠的正极芯体露出部14二分割的方式配置在其内侧,当正极用通电块24A两侧的圆锥台状的突起24b分别与层叠的正极芯体露出部14抵接时,由于角部24f容易与层叠的正极芯体露出部14接触,所以正极芯体露出部14容易变形。
鉴于此,作为实施方式2的正极用通电块24B,形成了对实施方式1的圆柱状主体24a的对置的两个面24e与侧面之间的角部24f倒角后的面24g。利用图6A,对本实施方式2的正极用通电块24B进行说明。其中,图6A是实施方式2的正极用通电块24B的主视图。
根据形成了如此被倒角的面24g的实施方式2的正极用通电块24B,当将层叠的正极芯体露出部14二分割,在其内侧将正极用通电块24B两侧的圆锥台状突起24b配置成分别与正极芯体露出部14抵接时,对层叠的正极芯体露出部14赋予的损伤少,能够容易地插入至经层叠的正极芯体露出部14的焊接位置,从而提高焊接性。
其中,实施方式2的正极用通电块24B中的被倒角的面24g可以采用曲面及平面中的任意一个,当将被倒角的面24g形成为平面状时,由于被倒角的面24g与形成有突起24b的面之间相对于层叠的正极芯体露出部14必定成为钝角,所以当使正极用通电块24B与层叠的正极芯体露出部14接触时,正极芯体露出部14与突起24b变得容易接触,因此进一步提高了焊接性。
另外,在实施方式2的正极用通电块24B中,也可以如图6B中作为变形例而示出的正极用通电块24C那样,采取被倒角的面24g延伸到突起24b的形成部分、不存在实施方式2的正极用通电块24B的主体24a中的分别由相互平行的2个平面构成的面24e的形状,当处于正极用通电块24B的设置有突起24b的2个面24e分别露出的状态、即在正极用通电块24B的主体24a上形成了分别由相互平行的2个平面构成的面24e的状态时,在电阻焊接时被电阻焊接用电极加压之际,正极用通电块24B难以变形,而且,在电阻焊接时已熔融变形的突起24b的一部分或已熔融的正极芯体露出部14的一部分停留在该面24e,抑制了向正极用通电块24B的侧面方向流出,并且,通过面24e成为与正极芯体露出部14相接的面,可使正极用通电块24B的位置稳定化,能够得到可靠性更高的电阻焊接部,因此更加优选。
[实施方式3]
另外,作为实施方式2的正极用通电块24B,举出了形成对实施方式1的圆柱状主体24a的对置的两个面24e与侧面之间的角部24f倒角而成的面24g、并且在突起24b中不形成开口部的例子。而且,作为实施方式1的正极用通电块24A,示出了形成于突起24b的开口24c的深度D比突起24b的高度H大的例子(参照图2B)。但是,形成于突起24b的开口24c的深度D也可以比突起24b的高度H小。图6C表示这样的实施方式3的正极用通电块24D的构成。其中,图6C是实施方式3的正极用通电块24D的主视图。
根据实施方式3的正极用通电块24D,在将层叠的正极芯体露出部14二分割,并在其内侧配置成正极用通电块24D两侧的圆锥台状突起24b分别与正极芯体露出部14抵接时,减少对层叠的正极芯体露出部14赋予损伤,可以容易地插入至层叠的正极芯体露出部14的焊接位置,从而提高焊接性。并且,由于在圆锥台状的突起24b的内部形成了开口24c,所以在电阻焊接时电流集中在圆锥台状的突起24b的前端侧,因此更容易发热,使得焊接性更稳定化,而且,可以制造焊接部分的质量更好的密闭电池。
[实施方式4]
利用图7,对实施方式4的正极用通电块24E进行说明。其中,图7A是实施方式4的通电块的主视图,图7B是图7A的剖面图,图7C是环状绝缘密封件的俯视图。
实施方式4的正极用通电块24E,在图6A所示的实施方式2的正极用通电块24B的圆锥台状突起24b的周围,形成了环状的由绝缘性热熔敷性树脂形成的绝缘密封件26。该绝缘密封件26的高度比圆锥台状的突起24b的高度H低。
当本实施方式4的正极用通电块24E按照将层叠的正极芯体露出部14二分割的方式配置于其内侧,并配置成正极用通电块24E两侧的圆锥台状突起24b分别与层叠的正极芯体露出部14抵接时,由于在正极用通电块24E上形成了被倒角的面24g,所以当配置成将层叠的正极芯体露出部14二分割,并在其内侧正极用通电块24E两侧的圆锥台状突起24b分别与正极芯体露出部14抵接时,可减少对层叠的正极芯体露出部14赋予损伤,能够容易地插入至层叠的正极芯体露出部14的焊接位置,从而提高焊接性。
而且,实施方式4的正极用通电块24E中,在两侧的圆锥台状突起24b的周围形成有环状的由绝缘性热熔敷性树脂形成的绝缘密封件26。当进行电阻焊接时,由于层叠的正极芯体露出部14被电阻焊接用电极按压向正极用通电块24E侧,所以正极用通电块24E的突起24b成为侵入到层叠的正极芯体露出部14的状态,因此与层叠的正极芯体露出部14相接。当如此在正极用通电块24E的突起24b的周围以环状形成了绝缘密封件26时,即使在电阻焊接时产生了飞溅的高温尘垢,该高温的尘垢也会被绝缘密封件26遮挡,能够在绝缘密封件26内或突起24b与绝缘密封件24b之间将其捕获。
并且,在实施方式4的正极用通电块24E中,由于由绝缘性热熔敷性树脂形成了绝缘密封件26,所以,电阻焊接时产生的飞溅的高温尘垢通过将固体的绝缘性热熔敷性树脂局部熔融而被夺取热量,从而急速冷却、温度降低,因此容易被捕获到由固体的绝缘性热熔敷性树脂构成的绝缘密封件26中。另外,由于在电阻焊接时,流过电流的时间短,并且电流流动的范围狭窄,所以由绝缘性热熔敷性树脂构成的绝缘密封件26全部同时熔融的情况少。因此,电阻焊接时产生的飞溅的尘垢从绝缘密封件26飞散、进入到扁平形电极体的内部的情况少,由此能够进一步减少内部短路的发生,能够获得可靠性高的密闭电池。
其中,作为上述绝缘性热熔敷性树脂,优选是熔敷温度为70~150℃左右、熔解温度为200℃以上的树脂,更优选针对电解液等具备耐药品性。例如,可以使用橡胶系密封件、氧改性聚丙烯、聚烯烃系热熔敷性树脂等。并且,绝缘密封件可以使用聚酰亚胺带、聚丙烯带、聚苯硫醚带等,作为带糊材的绝缘带,另外,也可以是整体由绝缘性热熔敷制树脂构成的绝缘密封件,或者是具有绝缘性热熔敷制树脂层的多层构造的绝缘密封件。
另外,在上述实施方式1~4中,对正极侧进行了叙述,但在负极侧,除了负极芯体露出部15、负极用集电部件18及负极用通电块25的材料的物性不同之外,实质上也起到同样的作用、效果。并且,本发明涉及的电阻焊接用通电块不限于在密闭电池中应用,还能够在各种集电构造、焊接构造中利用。此外,本发明也可以仅在正极侧及负极侧的任意一方应用。
而且,在本发明中,当制造密闭电池时,可以使用突起24b的形状分别不同的通电块来分别作为正极用通电块24及负极用通电块25。例如,按照在锂离子二次电池中,使用铝或铝合金作为正极芯体,使用铜或铜合金作为负极芯体的方式,使一般的密闭电池的正极芯体及负极芯体分别使用不同的金属材料。由于与铝或铝合金相比,铜或铜合金的电阻小,所以负极芯体露出部侧的电阻焊接比正极芯体露出部侧的电阻焊接困难,容易在层叠的负极芯体露出部内产生难以熔融的部分。
在这样的情况下,作为负极芯体露出部间使用的负极用通电块25的突起的形状,为了使焊接电流集中、易于进行电阻焊接,只要使用在突起上形成有开口的通电块即可,而作为正极芯体露出部间使用的正极用通电块24的突起的形状,为了容易地进行电阻焊接,只要使用为了正极用通电块24更难以变形而未在突起24b中形成开口的通电块即可。
另外,在上述各实施方式及附图中,为了简化说明,表示了对一方电极芯体焊接一个通电块的例子,但通电块的数量当然可以设为多个,只要根据电池的要求输出等适当调整即可。
Claims (23)
1.一种电阻焊接用通电块,其特征在于,
在金属块的对置的两个面分别形成有突起。
2.根据权利要求1所述的电阻焊接用通电块,其特征在于,
所述金属块的所述对置的两个面与侧面之间的角部被倒角。
3.根据权利要求2所述的电阻焊接用通电块,其特征在于,
所述被倒角的面形成为平面。
4.根据权利要求2所述的电阻焊接用通电块,其特征在于,
设置有所述突起的两个面分别设置有相互平行的平面部分。
5.根据权利要求1所述的电阻焊接用通电块,其特征在于,
所述突起是圆锥台状或棱锥台状。
6.根据权利要求1所述的电阻焊接用通电块,其特征在于,
在所述突起上形成有开口。
7.根据权利要求6所述的电阻焊接用通电块,其特征在于,
所述开口延伸到所述金属块的内部。
8.根据权利要求7所述的电阻焊接用通电块,其特征在于,
所述开口贯通了所述金属块。
9.根据权利要求1~8中任意一项所述的电阻焊接用通电块,其特征在于,
在所述突起的周围以环状形成有绝缘密封件。
10.根据权利要求9所述的电阻焊接用通电块,其特征在于,
所述绝缘密封件的高度比所述突起低。
11.一种密闭电池的制造方法,其特征在于,包括下述的(1)~(5)工序:
(1)通过将正极片与负极片夹着隔板卷绕或层叠,制作在两端部分别形成有多个正极芯体露出部及负极芯体露出部的扁平形电极体的工序;
(2)将所述层叠的正极芯体露出部及负极芯体露出部中至少任意一方的芯体露出部二分割的工序;
(3)在所述被二分割的芯体露出部的最外侧的两表面分别配置集电部件或焊接承受部件,并且在所述被二分割的芯体露出部间,将在金属块的对置的两个面分别形成有突起的通电块配置成为:所述对置的两个面各自的突起与所述被二分割的芯体露出部相接的工序;
(4)将一对电阻焊接用电极抵接在分别被配置于所述被二分割的芯体露出部的最外侧的两表面的集电部件或焊接承受部件间的工序;和
(5)在向所述一对电阻焊接用电极间施加按压力的同时进行电阻焊接的工序。
12.根据权利要求11所述的密闭电池的制造方法,其特征在于,
作为所述通电块,使用了所述金属块的所述对置的两个面与侧面之间的角部被倒角的通电块。
13.根据权利要求12所述的密闭电池的制造方法,其特征在于,
作为所述通电块,使用了所述金属块的所述被倒角的部分形成为平面的通电块。
14.根据权利要求12所述的密闭电池的制造方法,其特征在于,
作为所述通电块,使用了在所述金属块的设置有所述突起的两个面分别设置了相互平行的平面部分的通电块。
15.根据权利要求11所述的密闭电池的制造方法,其特征在于,
作为所述通电块,使用了突起为圆锥台状或棱锥台状的通电块。
16.根据权利要求11所述的密闭电池的制造方法,其特征在于,
作为所述通电块,使用了在所述突起上形成有开口的通电块。
17.根据权利要求16所述的密闭电池的制造方法,其特征在于,
作为所述通电块,使用了所述开口延伸到所述金属块的内部的通电块。
18.根据权利要求17所述的密闭电池的制造方法,其特征在于,
作为所述通电块,使用了所述开口贯通所述金属块的通电块。
19.根据权利要求11所述的密闭电池的制造方法,其特征在于,
作为所述通电块,使用了在所述突起的周围以环状形成有绝缘密封件的通电块。
20.根据权利要求19所述的密闭电池的制造方法,其特征在于,
作为所述通电块,使用了所述绝缘密封件的高度比所述突起低的通电块。
21.根据权利要求11所述的密闭电池的制造方法,其特征在于,
作为所述通电块,使用了在所述正极芯体露出部侧及所述负极芯体露出部间所述突起的形状分别不同的通电块。
22.根据权利要求16~18中任意一项所述的密闭电池的制造方法,其特征在于,
在向所述一对电阻焊接用电极间施加按压力的同时进行电阻焊接的工序中,按照所述开口成为半溃状态的方式施加按压力。
23.一种密闭电池,其特征在于,
通过权利要求11~22中任意一项所述的密闭电池的制造方法制成。
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