CN104145354B - 密闭型电池及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种抑制在通过激光焊接来密闭密闭型电池的壳体内时的焊接不良的技术。对于通过嵌入在盖部(12)的凹部(12a)形成的注液口(12b)的密封栓(21)和以插入凹部(12a)的状态与盖部(12)接合的密封板(22)来密闭壳体(10)内的电池(1)，在电池(1)的制造工序(S1)中，具有将密封栓(21)嵌入注液口(12b)并且将密封板(22)嵌入凹部(12a)的密封工序(S10)和通过激光焊接来接合密封板(22)的外周面与凹部(12a)的内周面的焊接工序(S20)，在密封工序(S10)中，在形成于凹部(12a)与密封栓(21)与密封板(22)之间的微小空间(S)以封堵密封板(22)的外周面与凹部(12a)的内周面之间的边界部分的至少一部分的方式设置具有比壳体(10)以及密封板(22)低的热传导率的隔热部件(30)，在焊接工序(S20)中，在上述边界部分存在隔热部件(30)的位置(P)结束焊接。
Description
技术领域
本发明涉及密闭型电池，尤其涉及密封用于注入电解液的注液口的技术。
背景技术
以往，具有将形成为片状的一对电极(正极以及负极)隔着分隔件层叠并卷绕而成的电极体和将该电极体与电解液一起收纳的壳体的密闭型电池被广为所知。
在上述密闭型电池中，在从形成于壳体的注液口向该壳体内注入电解液后，通过将以封堵注液口的方式配置的密封材料与壳体焊接来密闭壳体内。
密闭型电池需要将壳体内完全密闭，当在对密封材料与壳体进行焊接时，担心会因附着于注液口的电解液致使产生焊接不良。
在专利文献1中记载了用于解决这样的问题的技术。
如图7所示，专利文献1所记载的密闭型电池具有由收纳电极体(未图示)的收纳部以及封堵该收纳部的开口面的盖部构成的壳体。在盖部形成朝向壳体的内部凹陷的凹部，在该凹部形成有连通壳体的内部与外部的注液口。
在专利文献1所记载的密闭型电池中，通过向注液口嵌入橡胶制的密封栓并密封注液口来对壳体内进行密闭。进而，将在密封栓的与嵌入部分相反侧的部分(图7的上侧部分)固定的板状密封板插入凹部，通过激光焊接将密封板与壳体接合，由此将壳体内完全密闭。
这样，在将可能附着电解液的注液口以密封栓密封后，通过激光焊接将密封板与壳体接合，由此将壳体内可靠地密闭，并且实现了焊接不良的减少。
然而，在专利文献1所记载的密闭型电池中，由于在盖部的凹部、密封栓和密封板之间形成微小空间，因此在通过激光焊接接合密封板与壳体并密闭上述空间时，存在于该空间的气体因激光的热急剧膨胀，密封板以及壳体的熔融部分向壳体的外部流出，存在导致产生焊接不良的顾虑。
专利文献1：日本特开2009-87659号公报。
发明内容
本发明的课题在于提供一种抑制在通过激光焊接来对密闭型电池的壳体内进行密闭时的焊接不良的技术。
在本发明的密闭型电池的制造方法中，上述密闭型电池具有壳体，上述壳体由具有开口面的收纳部以及封堵该收纳部的开口面的盖部构成，在上述盖部形成有朝向上述壳体的内部凹陷的凹部，在上述凹部形成有将上述壳体的内部与外部连通起来的注液口，上述密闭型电池通过第一密封部件与第二密封部件将上述壳体内密闭，上述第一密封部件被嵌入于上述注液口，上述第二密封部件在以覆盖上述注液口的方式插入上述凹部的状态下与上述盖部接合，上述密闭型电池的制造方法的特征在于，具有：密封工序，将上述第一密封部件嵌入上述注液口，并且以覆盖该注液口的方式将上述第二密封部件插入上述凹部，从而密封上述注液口；以及焊接工序，通过激光焊接将被插入上述凹部的状态的上述第二密封部件的外周面与上述凹部的内周面以遍及它们的整周的方式连续接合，在上述密封工序中，在形成于上述凹部、上述第一密封部件和上述第二密封部件之间的微小空间，以封堵上述第二密封部件的外周面与上述凹部的内周面之间的边界部分的至少一部分的方式设置隔热部件，上述隔热部件与上述壳体以及上述第二密封部件相比具有较低的热传导率，在上述焊接工序中，在上述第二密封部件的外周面与上述凹部的内周面之间的边界部分的上述隔热部件所存在的位置结束焊接。
在本发明的密闭型电池的制造方法中，优选为，上述第二密封部件由主成分为铝的材料构成，上述隔热部件包括选自不锈钢、钛、镍钢以及镍铬钢中的一种金属。
在本发明的密闭型电池的制造方法中，优选为，上述隔热部件形成为沿着上述凹部的内周面的环状。
在本发明的密闭型电池的制造方法中，优选为，上述隔热部件从上述凹部的底面设置直至上述第二密封部件的内侧面。
在本发明的密闭型电池中，该密闭型电池具有壳体，该壳体由具有开口面的收纳部以及封堵该收纳部的开口面的盖部构成，在上述盖部形成有朝向上述壳体的内部凹陷的凹部，在上述凹部形成有将上述壳体的内部与外部连通起来的注液口，上述密闭型电池通过第一密封部件与第二密封部件将上述壳体内密闭，上述第一密封部件被嵌入于上述注液口，上述第二密封部件在以覆盖上述注液口的方式插入上述凹部的状态下与上述盖部接合，上述密闭型电池的特征在于，在形成于上述凹部、上述第一密封部件和上述第二密封部件之间的微小空间，以封堵上述第二密封部件的外周面与上述凹部的内周面之间的边界部分的全部区域的方式设置有隔热部件，上述隔热部件与上述壳体以及上述第二密封部件低相比具有较低的热传导率，被插入上述凹部的状态的上述第二密封部件的外周面与上述凹部的内周面以遍及它们的整周的方式通过激光焊接连续接合。
根据本发明，能够抑制当通过激光焊接来对密闭型电池的壳体内进行密闭时的焊接不良的发生。
附图说明
图1为表示本发明的密闭型电池的立体图。
图2为表示本发明的密闭型电池的注液口周边的结构的侧面剖切端面图。
图3为表示本发明的密闭型电池的制造工序的流程图。
图4为表示密封工序的图。
图5为表示本发明的密闭型电池的其他实施方式的图。
图6为表示本发明的密闭型电池的其他实施方式的图。
图7为表示以往的密闭型电池的图。
具体实施方式
以下，参照图1以及图2对作为本发明的密闭型电池的一个实施方式的电池1进行说明。
此外，为了方便说明，将图1的上下方向规定为电池1的上下方向。
如图1所示，电池1为具有形成其外装的壳体10和对壳体10内进行密闭的双重密封部件20的密闭型电池。
壳体10通常为方形容器，由作为电池壳体使用的材料(例如，A1050-O材料等的主成分为铝的材料以及PPS(聚苯硫醚)、PEEK(聚醚醚酮)等的树脂)构成。在壳体10的内部一起收纳有电极体(未图示)和电解液。
上述电极体通过将形成为片状的一对电极(正极以及负极)经由隔片层叠卷绕而制成。上述电极体通过浸入上述电解液而作为发电要素发挥功能。
壳体10由上面开口的收纳部11以及封堵收纳部11的开口面的盖部12构成。
收纳部11为具有大致立方体形状的箱体，上表面开口。在收纳部11的内部收纳上述电极体以及上述电解液。
盖部12为具有与收纳部11的开口面相应的形状的平板，通过焊接与收纳部11接合。在盖部12固定有与上述电极体的一对电极电连接的一对端子13、13。
一对端子13、13沿上下方向贯通盖部12，并朝上方突出。
如图2所示，在盖部12形成凹部12a。
凹部12a通过将盖部12的上表面向壳体10的内部(下方)凹陷而形成。凹部12a在俯视时具有圆形状，以一定的深度(上下尺寸)形成。在凹部12a形成注液口12b。
注液口12b为用于向壳体10的内部注入上述电解液的贯通孔，在俯视时具有圆形状。注液口12b形成为位于凹部12a的中央部分，并且壳体10的内部与外部连通。
双重密封部件20具有密封栓21与密封板22，由此对注液口12b进行双重密封。
密封栓21由橡胶、超弹体或者树脂等弹性体构成，作为密封注液口12b的第一密封部件发挥功能。
密封栓21具有嵌入注液口12b的嵌入部21a和与凹部12a抵接的抵接部21b。
嵌入部21a形成为大致圆锥台状。嵌入部21a在小径侧的端部(下端部)的外径被设定为比注液口12b的内径稍小，嵌入部21a在大径侧的端部(上端部)的外径被设定为比注液口12b的内径稍大。
抵接部21b形成为环状，并且形成为朝下方突出。抵接部21b配置于嵌入部21a在大径侧的端部(上端部)的周围，与嵌入部21a一体构成。
在这样构成的密封栓21中，如果嵌入部21a嵌入注液口12b，则抵接部21b的下端部将抵接于凹部12a的底面(与上下方向正交的面)。
这样，通过嵌入注液口12b的嵌入部21a和紧贴在凹部12a的抵接部21b将壳体10内密闭。
密封板22为沿凹部12a的形状形成的圆状平板，作为密封注液口12b的第二密封部件发挥功能。密封板22由与壳体10相同的材料构成。密封板22的下表面被固定于密封栓21的上表面。密封板22的外径被设定为比密封栓21的上表面的外径大，且比凹部12a的内径稍小。
密封板22在以覆盖注液口12b的方式插入凹部12a的状态下被接合于盖部12。详细地说，插入凹部12a的状态的密封板22的外周面与凹部12a的内周面(沿着上下方向的面)以遍及它们整周的方式通过激光焊接被连续接合。
这样，通过接合于盖部12的密封板22将壳体10内完全密闭。
在双重密封部件20与盖部12所形成的空间S设置隔热部件30。
空间S是形成在盖部12的凹部12a、密封栓21的抵接部21b和密封板22之间，体积为4[mm3]左右的微小空间。
隔热部件30为沿着凹部12a的内周面的环状部件。隔热部件30的外径被设定为与凹部12a的内径大致相同，隔热部件30的外周面与凹部12a的内周面接触。隔热部件30的内径被设定为比密封栓21的抵接部21b的外径稍大。隔热部件30的厚度(上下尺寸)被设定为与从凹部12a的底面(与上下方向正交的面)到密封板22的内侧面(下表面)的最短距离大致相同。换句话说，隔热部件30从凹部12a的底面设置直至密封板22的下表面，将盖部12的凹部12a的内周面与密封板22的外周面之间的边界部分的全部区域封堵。
隔热部件30由热传导率比壳体10以及密封板22低的材料构成。例如，当壳体10以及密封板22由A1050-O材等的主成分为铝的材料构成的情况下，作为隔热部件30可以采用不锈钢、钛、镍钢或者镍铬钢等金属。
这样，隔热部件30以封堵盖部12的凹部12a的内周面与密封板22的外周面之间的边界部分的全部区域并且占据空间S的大部分的方式配置。
因此，当通过激光焊接将盖部12与密封板22接合时，可通过隔热部件30防止激光直接进入空间S。
另外，隔热部件30由与壳体10以及密封板22相比热传导率较低的金属构成。
因此，与从激光经由壳体10以及密封板22向空间S传递的热量相比，从激光经由隔热部件30向空间S传递的热量较小。
这样，能够抑制从激光向空间S的热传导。
因此，能够抑制当盖部12与密封板22的焊接完毕而将空间S密闭时，存在于空间S的气体因激光的热而急剧膨胀，从而盖部12以及密封板22的熔融部分向壳体10的外部流出。
此外，作为隔热部件30可考虑采用热传导率低的树脂，但其熔点比盖部12以及密封板22低，因此存在对焊接产生负面影响的顾虑，这样的树脂不适于用作隔热部件30。
另外，作为隔热部件30可采用现有的填隙片。
以下，参照图3以及图4对作为本发明的密闭型电池的制造方法的一实施方式的、电池1的制造工序S1进行说明。
如图3所示，制造工序S1具有密封工序S10与焊接工序S20。
如图4所示，密封工序S10是通过双重密封部件20密封注液口12b的工序。
密封工序S10在将上述电极体收纳于收纳部11、焊接收纳部11与盖部12并向壳体10内注入上述电解液后进行。
在密封工序S10中，首先将隔热部件30设置于盖部12的凹部12a。
然后，一边利用减压泵等对壳体10内减压，一边将双重密封部件20安装于壳体10。
此时，由于在壳体10的内部与外部之间产生差压，因此密封栓21吸附于凹部12a的底面(与上下方向正交的面)，密封板22随之被插入凹部12a。
这样，通过双重密封部件20的密封栓21将壳体10内密闭，盖部12的凹部12a的内周面与密封板22的外周面之间的边界部分的全部区域被隔热部件30封堵。
焊接工序S20是通过激光焊接接合盖部12与密封板22从而完全密闭壳体10内的工序。
在密封工序S10中，通过激光焊接将插入至凹部12a的状态的密封板22的外周面与凹部12a的内周面(沿着上下方向的面)以遍及它们整周的方式连续接合。
此时，如上所述，在空间S以封堵盖部12的凹部12a的内周面与密封板22的外周面之间的边界部分的所有区域的方式设置具有比壳体10以及密封板22低的热传导率的隔热部件30，因此能够抑制存在于密闭的空间S的气体因激光的热急剧膨胀进而产生焊接不良。
此外，为了限制双重密封部件20动作，优选在预先对盖部12以及密封板22进行了部分焊接的状态下进行焊接工序S20。
如上所述，在制造工序S1中，通过按序进行密封工序S10与焊接工序S20，由此制成电池1。
此外，在本实施方式中，将隔热部件30的厚度(上下尺寸)设定为与从凹部12a的底面(上下方向正交的面)到密封板22的内侧面(下面)的最短距离大致相同，但只要能够抑制前述的焊接不良，也可以设定为比从凹部12a的底面到密封板22的内侧面的最短距离小。
在这种情况下，如图5所示，只要进行将隔热部件30固定于密封板22的下表面等作业，并以封堵盖部12的凹部12a的内周面与密封板22的外周面之间的边界部分的全部区域的方式将隔热部件30配置于空间S即可。
然而，当隔热部件30的厚度与从凹部12a的底面到密封板22的下表面的最短距离大致相同的情况下，仅将隔热部件30设置于凹部12a即可，因此优选为将隔热部件30的厚度设定为与从凹部12a的底面到密封板22的下表面的最短距离大致相同。
另外，在能够抑制前述焊接不良的范围内，可以适当地变更隔热部件30的外周面与内周面的最短距离。但是，由于随着隔热部件30的外周面与内周面的最短距离增大，从激光经由隔热部件30向空间S传递的热量将变小，因此优选将隔热部件30的外周面与内周面的最短距离设定为尽可能大。
另外，在本实施方式中，将隔热部件30形成为环状，并构成为封堵凹部12a的内周面与密封板22的外周面之间的边界部分的全部区域，但只要可能抑制前述的焊接不良即可，隔热部件30的形状不受限定。
例如，如图6所示，可以将隔热部件30形成为沿径向剖切环状的部件的形状，并构成为封堵凹部12a的内周面与密封板22的外周面之间的边界部分的一部分。
在这种情况下，只要将激光焊接的结束位置亦即位置P设定于凹部12a的内周面与密封板22的外周面之间的边界部分的隔热部件30所存在的位置即可。
激光从焊接位置P开始，在位置P结束。因此，最终位置P的、凹部12a的内周面与密封板22的外周面之间的边界部分被焊接，由此将空间S密闭。
因此，只要能够至少在位置P抑制从激光向空间S的热传导，便能够抑制存在于被密闭的空间S的气体因激光的热急剧膨胀进而产生焊接不良。
然而，当隔热部件30为环状的情况下，无需严格设定位置P，因此优选将隔热部件30形成为环状。
另外，只要能够抑制前述的焊接不良，可以对构成隔热部件30、壳体10以及密封板22的材料进行适当变更，以使隔热部件30的热传导率小于壳体10以及密封板22的热传导率。
在此，A1050-O材等的主成分为铝的材料的热传导率约为200[W/(m·K)]，不锈钢、钛、镍钢以及镍铬钢的热传导率大致为15～20[W/(m·K)]。
这样，不锈钢、钛、镍钢以及镍铬钢的热传导率与A1050-O材等的主成分为铝的材料的热传导率相比极小。
隔热部件30的热传导率与壳体10以及密封板22的热传导率之差越大，从激光经由隔热部件30向空间S传递的热量越小。
因此，对于形成壳体10以及密封板22的材料，优选采用A1050-O材等的主成分为铝的材料，对于形成隔热部件30的材料，优选采用不锈钢、钛、镍钢或者镍铬钢。
产业上的可利用性
本发明可以利用于密闭型电池及其制造方法。
其中，附图标记说明如下：
1电池(密闭型电池)；10壳体；11收纳部；12盖部；12a凹部；12b注液口；20双重密封部件；21密封栓(第一密封部件)；21a嵌入部；21b抵接部；22密封板(第二密封部件)；30隔热部件；S空间。
Claims (6)
1.一种密闭型电池的制造方法，上述密闭型电池具有壳体，上述壳体由具有开口面的收纳部以及封堵该收纳部的开口面的盖部构成，
在上述盖部形成有朝向上述壳体的内部凹陷的凹部，
在上述凹部形成有将上述壳体的内部和外部连通起来的注液口，
上述密闭型电池通过第一密封部件与第二密封部件将上述壳体内密闭，上述第一密封部件被嵌入于上述注液口，上述第二密封部件在以覆盖上述注液口的方式插入上述凹部的状态下与上述盖部接合，
上述密闭型电池的制造方法的特征在于，具有：
密封工序，将上述第一密封部件嵌入上述注液口，并且以覆盖该注液口的方式将上述第二密封部件插入上述凹部，从而密封上述注液口；以及
焊接工序，通过激光焊接将被插入上述凹部的状态的上述第二密封部件的外周面与上述凹部的内周面以遍及它们的整周的方式连续接合，
在上述密封工序中，在形成于上述凹部、上述第一密封部件和上述第二密封部件之间的微小空间，以封堵上述第二密封部件的外周面与上述凹部的内周面之间的边界部分中的至少一部分的方式设置隔热部件，上述隔热部件与上述壳体以及上述第二密封部件相比具有较低的热传导率，
在上述焊接工序中，在上述第二密封部件的外周面与上述凹部的内周面之间的边界部分的上述隔热部件所存在的位置结束焊接。
2.根据权利要求1所述的密闭型电池的制造方法，其特征在于，
上述第二密封部件由主成分为铝的原材料构成，
上述隔热部件包括选自不锈钢、钛、镍钢以及镍铬钢中的一种。
3.根据权利要求1所述的密闭型电池的制造方法，其特征在于，
上述隔热部件形成为沿着上述凹部的内周面的环状。
4.根据权利要求2所述的密闭型电池的制造方法，其特征在于，
上述隔热部件形成为沿着上述凹部的内周面的环状。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的密闭型电池的制造方法，其特征在于，
上述隔热部件从上述凹部的底面设置直至上述第二密封部件的内侧面。
6.一种密闭型电池，上述密闭型电池具有壳体，上述壳体由具有开口面的收纳部以及封堵该收纳部的开口面的盖部构成，
在上述盖部形成有朝向上述壳体的内部凹陷的凹部，
在上述凹部形成有将上述壳体的内部和外部连通起来的注液口，
上述密闭型电池通过第一密封部件与第二密封部件将上述壳体内密闭，上述第一密封部件被嵌入于上述注液口，上述第二密封部件在以覆盖上述注液口的方式插入上述凹部的状态下与上述盖部接合，
上述密闭型电池的特征在于，
在形成于上述凹部、上述第一密封部件和上述第二密封部件之间的微小空间，以封堵上述第二密封部件的外周面与上述凹部的内周面之间的边界部分的全部区域的方式设置有隔热部件，上述隔热部件与上述壳体以及上述第二密封部件相比具有较低的热传导率，
被插入上述凹部的状态的上述第二密封部件的外周面与上述凹部的内周面以遍及它们的整周的方式通过激光焊接连续接合。
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