CN104396050B - 电池的制造方法以及电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池及其制造方法，电池是将铝箔露出的箔露出部层叠而成的箔多层重叠部和由铝构成的正极端子部件经由多个熔核结合而成的，在电池的制造方法中具有：形成工序，在箔多层重叠部形成箔熔敷部，该箔熔敷部是通过超声波焊接将铝箔彼此熔敷而成，在接合预定面的至少一部分成形有第1高位部和在第1高位部内呈散点状分布的多个第1低位部；以及电阻焊接工序，使第1高位部抵接于正极端子部件，流过电流，在第1低位部生成熔核，经由熔核将箔熔敷部与正极端子部件电阻焊接。

Description

电池的制造方法以及电池
技术领域
本发明涉及电池以及该电池的制造方法，上述电池具有：电极体，其具有正极板中铝箔的箔露出部在厚度方向层叠而成的箔多层重叠部；以及正极端子部件，其由铝构成，被电阻焊接于箔多层重叠部。
背景技术
近年来，在混合动力车、电动汽车等车辆或笔记本电脑、摄像机等便携式电子设备的驱动用电源中，使用有可充放电的电池。作为在这样的电池中使用的技术，例如在专利文献1中公开将层叠的铝箔电阻焊接于由铝构成的底板的接合方法。具体地说，该接合方法具有：超声波预焊工序，其中，形成通过超声波焊接将层叠的多个铝箔预焊而成的预焊部；以及电阻焊接工序，其中，以2个电极夹持该预焊部与底板，向这些电极通电，从而将预焊部与底板电阻焊接。
专利文献1：日本特开2010-184260号公报
然而，通常在对2个金属部件进行电阻焊接时，以在该2个金属部件之间形成熔核(2个金属部件的一部分彼此熔融、混合以及固化形成的区域)的方式，来将2个金属部件焊接。如果形成的熔核的大小较小，则2个金属部件间的焊接强度就会降低，因此为了确保焊接强度，要求形成大熔核。另一方面，如果熔核过大，则会从熔核喷出大量的熔融金属，进而形成空穴，担心焊接强度反而降低。
此外，在前述的专利文献1所记载的接合方法中使用的、预焊部(箔多层重叠部)以及底板(正极端子部件)的各表面，分别存在高电阻的氧化被膜(氧化铝被膜)。因此，为使电流流过预焊部以及底板进行焊接，需要破坏各表面的氧化被膜的一部分，需要对电阻焊接用的电极间施加高电压。
另一方面，在专利文献1的接合方法中，由于预焊部以及底板的接触面均为平面，因此焊接场所(电流流过的部位)未定，电流会集中向最初氧化被膜被破坏的1个部位流动。并且，伴随于高电压的大电流经由预焊部以及底板流动，因此容易只有1个熔核瞬间变大。因此，熔核周围的未熔融的预焊部或者底板的厚度容易变薄且断裂，因此熔融的铝容易从熔核向预焊部或者底板的外侧大量喷出，难以在预焊部与底板之间确保焊接强度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种即便通过电阻焊接焊接电极体的箔多层重叠部与正极端子部件，也能够在两者间确保良好的焊接强度的电池以及该电池的制造方法。
本发明的一个方式为一种电池的制造方法，该电池具有：电极体，其包含具有铝箔的正极板并且具有箔多层重叠部，上述箔多层重叠部是通过上述正极板中上述铝箔所露出的箔露出部在厚度方向层叠而成的；以及正极端子部件，其由铝构成，并被电阻焊接于上述箔多层重叠部，上述电池是通过将上述箔多层重叠部与上述正极端子部件经由在上述铝箔的延展方向呈散点状分布的多个熔核结合而成的，其中，上述电池的制造方法具有下述工序：形成工序，在上述箔多层重叠部形成箔熔敷部，上述箔熔敷部是通过超声波焊接将相互层叠的铝箔彼此在上述厚度方向相互熔敷而成的，并且上述箔熔敷部在自身表面中上述厚度方向一侧的接合预定面的至少一部分成形有第1高位部和在上述第1高位部内呈散点状分布的多个第1低位部，上述第1高位部在上述厚度方向一侧处于高位，上述第1低位部与上述第1高位部相比处于低位；以及电阻焊接工序，使上述第1高位部抵接于上述正极端子部件，流过电流，在上述第1低位部生成上述熔核，经由上述熔核将上述电极体的上述箔熔敷部与上述正极端子部件电阻焊接。
在上述电池的制造方法中的电阻焊接工序中，使箔熔敷部的第1高位部抵接于正极端子部件并流过电流，在第1低位部生成熔核。
此外，作为在第1低位部生成熔核的理由，考虑如下。即，箔熔敷部的第1高位部不像第1低位部那样，铝箔彼此在高度方向(铝箔的厚度方向)被强力压缩且紧密接触地层叠。因此，在电阻焊接时，在第1高位部的内部，电流相对难以沿高度方向(厚度方向)流动，因此认为在第1高位部流动的电流在第1高位部的内部并非沿高度方向前进，而是经由位于第1高位部与第1低位部之间并形成侧面或斜面的铝箔向第1低位部前进，并在该第1低位部沿高度方向前进(或者沿该路径反向前进)。因此，在电阻焊接时，电流集中地向第1低位部周围的侧面或斜面流动，该部位以及第1低位部熔融。
另外，在电阻焊接工序中，使第1高位部抵接于正极端子部件来进行焊接。因此，第1高位部在高度方向被按压，形成该第1高位部的铝箔分别减薄，另一方面该减薄部分的材料(铝)在第1高位部的周围沿延展方向被挤出。而且，挤出的铝在前述的第1高位部与第1低位部之间的侧面或斜面熔融从而生成熔核。
这样，在箔熔敷部与正极端子部件之间生成的熔核在多点将箔多层重叠部与正极端子部件结合。因此，因此熔融的铝从熔核喷出的顾虑降低，即便喷出也仅局限于少量。这样，尽管采用电阻焊接，也能够制造出在箔多层重叠部与正极端子部件之间确保良好的焊接强度的电池。
此外，作为形成工序，可举出在通过超声波焊接将铝箔彼此相互熔敷进而形成箔熔敷部后，通过冲压在接合预定面设置第1高位部或第1低位部的工序。另外，还可以举出将在超声波焊接中使用的磨石或铁砧形成为凹凸形状，将铝箔彼此通过超声波焊接熔敷并且在接合预定面设置第1高位部以及第1低位部的工序。另外，作为第1低位部，例如可举出圆锥形状的凹部、棱锥体(四棱锥)等多棱锥形状的凹部、四棱台等棱台形状的凹部等。另外，作为在第1高位部内呈散点状分布多个第1低位部的方式，例如可举出将第1低位部配置为格子状的方式或配置为放射状的方式。
进而，在上述电池的制造方法中，可以为在上述形成工序中形成上述箔熔敷部，上述箔熔敷部在上述箔熔敷部的表面中位于上述厚度方向另一侧且抵接电阻焊接用电极的电极侧表面的至少一部分成形有第2高位部和在上述第2高位部内呈散点状分布的多个第2低位部，上述第2高位部在上述厚度方向另一侧处于高位，上述第2低位部相比上述第2高位部处于低位，一边利用上述电阻焊接用电极将上述第2高位部向上述厚度方向压变形一边进行上述电阻焊接工序。
此外，作为第2低位部，例如可举出圆锥形状的凹部、棱锥体(四棱锥)等多棱锥形状的凹部、四棱台等棱台形状的凹部等。此外，可以形成为与前述的第1低位部同种的方式，也可以形成为不同方式。另外，作为在第2高位部内将多个第2低位部呈散点状分布的方式，例如可举出将第2低位部配置为格子状的方式或配置为放射状的方式。
此外，可以为，多个第1低位部呈格子状配置于第1高位部内，并且将多个第2低位部呈格子状配置于第2高位部内，而且第2低位部彼此间的间距(后述的第2间距P2)比第1低位部彼此间的间距(后述的第1间距P1)小(P2＜P1)。
进而，在上述的电池的制造方法中，可以为，上述多个第1低位部呈格子状配置于上述第1高位部内，上述多个第2低位部呈格子状配置于上述第2高位部内，上述第2低位部彼此间的第2间距P2比上述第1低位部彼此间的第1间距P1小(P2＜P1)。
进而，在上述任一电池的制造方法中可以为，当将上述熔核在上述厚度方向的最大尺寸设为M，将上述箔多层重叠部的厚度设为T时，上述电池的M/T处于0.20～0.80的范围。
进而，在上述任一电池的制造方法中，可以为，上述电池是在电池壳体内密闭上述电极体而成的密闭型电池，上述正极端子部件具有利用上述电池壳体的内压上升来切断对上述电极体的通电的压力型通电阻断机构。
进而，本发明的另一方式为一种电池，其中，具有：电极体，其包含具有铝箔的正极板并且具有箔多层重叠部，上述箔多层重叠部是通过上述正极板中上述铝箔所露出的箔露出部在厚度方向层叠而成的；以及正极端子部件，其由铝构成，并被电阻焊接于上述箔多层重叠部，上述电池是通过上述箔多层重叠部与上述正极端子部件经由在上述铝箔的延展方向呈散点状分布的多个熔核结合而成的。
进而，在上述的电池中，可以为，上述箔多层重叠部具有箔熔敷部，上述箔熔敷部是通过超声波焊接将上述铝箔彼此在上述厚度方向相互熔敷而成的，上述箔熔敷部的至少一部分经由上述多个熔核被电阻焊接于上述正极端子部件。
进而，在上述任一电池中，可以为，当将上述熔核在上述厚度方向的最大尺寸设为M、上述箔多层重叠部的厚度设为T时，M/T处于0.20～0.80的范围。
进而，在上述任一电池中，可以为，上述电池是在电池壳体内密闭上述电极体而成的密闭型电池，上述正极端子部件具有利用上述电池壳体的内压上升来切断对上述电极体的通电的压力型通电阻断机构。
附图说明
图1为实施方式(实施例1～实施例6)所涉及的电池的立体图。
图2为实施方式(实施例1～实施例6)所涉及的电池的俯视图。
图3为实施方式(实施例1～实施例6)所涉及的电池的说明图(图2的E部的局部放大图)。
图4为实施方式(实施例1～实施例6)所涉及的电池的剖视图(图2的B-B剖面)。
图5为实施方式(实施例1～实施例6)所涉及的电池的局部放大剖视图(图4的C部)。
图6为实施方式(实施例1～实施例6)的正极板的立体图。
图7为实施方式(实施例1～实施例6)所涉及的电池的制造方法中的形成工序的说明图。
图8为实施方式(实施例1～实施例6)所涉及的电池的制造方法中的形成工序的说明图。
图9为实施方式(实施例1～实施例6)所涉及的电池的制造方法中的形成工序的说明图。
图10为实施方式(实施例1～实施例6)所涉及的电池的箔熔敷部的立体图。
图11为实施方式(实施例1～实施例6)所涉及的电池的箔熔敷部的立体图。
图12为实施方式(实施例1～实施例6)所涉及的电池的制造方法中的形成工序的说明图。
图13为实施方式(实施例1～实施例6)所涉及的电池的制造方法中的电阻焊接工序的说明图。
图14为实施方式(实施例1～实施例6)所涉及的电池的制造方法中的电阻焊接工序的说明图。
图15为实施方式(实施例1～实施例6)所涉及的电池的制造方法中的电阻焊接工序的说明图。
图16为实施方式(实施例1～实施例6)所涉及的电池的制造方法中的电阻焊接工序的说明图。。
具体实施方式
(实施方式)
接下来，一边参照附图，一边对本发明的实施方式中的实施例1进行说明。首先，对本实施例1所涉及的电池1进行说明。该电池1为密闭型锂离子二次电池(参照图1、2)，具有：扁平卷绕型的电极体10；被电阻焊接于形成该电极体10的正极板20(后述)的正极端子结构体60；以及收纳电极体10的电池壳体80。该电池1除了上述部分外，还具有与形成电极体10的负极板30(后述)接合(电阻焊接)的负极端子结构体70。该电池1的正极端子结构体60具有利用电池壳体80的内压上升来切断向电极体10的通电的通断阻断机构62(后述)(参照图1、2)。
形成该电池1的电池壳体80具有均为铝制的电池壳体主体81以及封口盖82。其中，电池壳体主体81为有底矩形箱形，在该电池壳体主体81与电极体10之间，夹设由树脂构成且折弯成箱状的绝缘薄膜(未图示)。另外，封口盖82为矩形板状，封堵电池壳体主体81的开口，并被焊接于该电池壳体主体81。
另外，负极端子结构体70由铜构成，主要包括：位于电池壳体80的内部的负极内部端子部件71；同样由铜构成并由位于电池壳体80的外部的负极外部端子部件78；以及绝缘性树脂的垫圈79(参照图1、2)。其中，垫圈79夹设于负极外部端子部件78以及负极内部端子部件71与电池壳体80之间，并将它们绝缘。另外，负极内部端子部件71在电池壳体80内，与负极板30的负极导线部38f(后述)接合，另一方面贯通电池壳体80的封口盖82，与负极外部端子部件78导通。
另一方面，正极端子结构体60主要包括：位于电池壳体80的内部的正极内部端子结构体61；由铝构成并位于电池壳体80的外部的正极外部端子部件68；以及绝缘性树脂的垫圈69(参照图1、2)。其中，垫圈69与负极端子结构体70相同，夹设于正极外部端子部件68以及正极内部端子结构体61与电池壳体80之间，并将它们绝缘。
另外，正极内部端子结构体61具有：通过电阻焊接与电极体10的正极箔熔敷部12(后述)接合的接合部件63；和位于该接合部件63与正极外部端子部件68之间的已知的通电阻断机构62。该通电阻断机构62构成为在电池壳体80的内压上升并达到工作压以上的情况下，切断在正极内部端子结构体61与正极外部端子部件68之间流动的电流。
另外，如图4所示，接合部件63包括：与通电阻断机构62电连接的平板板状的主体部63X；以及从该主体部63X分别向电极体10侧延伸突出的2个矩形带板状的接合部63Y、63Y。2个接合部63Y、63Y分别位于呈扁平形状的电极体10的短径方向(图4中的左右方向)的两外侧，并与正极箔熔敷部12(后述)分别接合。
另一方面，电极体10通过将带状的正极板20以及负极板30经由由聚乙烯构成的带状隔离部(未图示)卷绕为扁平形状而成(参照图1)。另外，该电极体10在内部浸渍有添加LiPF6的有机溶液亦即电解液(未图示)。该电解液含有在正极板20的电位达到本身的反应电位以上的情况下，产生氧化分解反应以及聚合反应，而生成气体的气体发生剂(在本实施例1中，反应电位4.5V vs.Li/Li+的联苯)。此外，在本实施例1中，气体发生剂的反应电位使用比本实施例1所涉及的电池1的充满电(电池1的充电状态(SOC)为SOC100％)时正极板20的电位(＝4.1V vs.Li/Li+)高的电位。因此，在电池1成为过充电(电池1的SOC超过SOC100％)状态，进而正极板20的电位达到气体发生剂的反应电位以上的情况下，在电池壳体80内产生气体。由此，如果电池壳体80的内压Pi上升并超出前述的通电阻断机构62的工作压，则朝向电极体10的通电被切断。这样，在本实施例1所涉及的电池1中，在过充电时对电极体10的通电被切断，能够抑制以后对电池1的过充电。
形成电极体10的负极板30通过余留带状负极箔(未图示)中沿着一边的负极导线部38f并在其两面担载负极活物质层(未图示)而成。另外，如图6的立体图所示，正极板20具有：呈沿长边方向DA延伸的带状且由铝构成的正极箔28、偏向该正极箔28(正极箔28的两主面)的短边方向DB一侧(图6中的左上侧)形成且沿正极箔28的长边方向DA延伸的带状的2个正极活物质层21、21。由此，该正极板20在正极箔28的短边方向DB的另一侧(图6中的右下侧)具有从正极活物质层21露出正极箔28的正极导线部28f。
此外，如图2所示，电极体10在轴线方向DX一侧(图2中的右方)具有上述的正极板20的正极导线部28f与正极箔28的厚度方向DT重合且剖面大致长圆状的正极箔多层重叠部11。进而，该正极箔多层重叠部11包括通过超声波焊接而将正极导线部28f的正极箔28彼此厚度方向DT上相互熔敷于长圆的平行部分而成的正极箔熔敷部12(参照图2～4)。
在本实施例1所涉及的电池1中，如图3、4所示，正极箔多层重叠部11的正极箔熔敷部12与前述的正极端子结构体60的接合部件63(接合部63Y)被电阻焊接。此外，如图3(图2的E部的局部放大图)以及图5的剖视图(图4的C部的局部放大剖视图)所示，在正极箔熔敷部12与接合部件63(接合部63Y)之间形成当进行电阻焊接时两者熔融而成的熔核N。
此外，如图3所示，该熔核N在正极箔28的延展方向(图3中与纸面平行的方向)呈散点状(格子状)配置。另外，在该电池1中，熔核N在厚度方向DT(图5中的左右方向)的最大尺寸M为0.30mm，正极箔熔敷部12的厚度尺寸T为0.60mm(参照图5)。
在本实施方式(实施例1)的电池1中，正极箔多层重叠部11的正极箔熔敷部12与正极端子结构体60的接合部63Y经由呈散点状(格子状)配置的多个熔核N、N结合(参照图3)。因此，能够形成在正极箔多层重叠部11与正极端子结构体60之间确保了良好的焊接强度的电池1。
另外，正极端子结构体60与正极箔熔敷部12经由在后述的电阻焊接时形成的熔核N被电阻焊接。并且，在正极箔熔敷部12，通过超声波焊接将正极导线部28f的正极箔28彼此沿厚度方向DT熔敷，因此能够形成将各正极箔28与正极端子结构体60通过低电阻导通的电池1。
另外，正极箔多层重叠部11与正极端子结构体60通过电阻焊接而成，因此在正极端子结构体60所具有的通电阻断机构62中，不会产生在以超声波焊接正极箔多层重叠部11与正极端子结构体60时所产生的缺陷(例如，工作压的产生偏差)。因此，通过电池壳体80的内压上升，能够形成可靠地切断对电极体10的通电的电池1。
接着，一边参照图7，一边对本实施方式(实施例1)所涉及的电池1的制造方法进行说明。首先，使带状的隔离部夹设于分别以公知方法成形的带状的正极板20与负极板30之间，并将它们围绕卷绕轴AX卷绕。此时，将正极板20的正极导线部28f配置于卷绕轴AX的轴线方向DX一侧(图7中的左侧)，将负极板30的负极导线部38f配置于轴线方向DX另一侧(图7中的右侧)，进行卷绕。卷绕后变形为扁平形状从而形成扁平卷绕型的电极体10(参照图7)。该电极体10在轴线方向DX另一侧(图7中的左侧)具有正极导线部28f的正极箔28所层叠的正极箔多层重叠部11。
接下来，对于本实施例1所涉及的电池1的制造方法中的形成工序进行说明。在该形成工序中，首先使用均为钢铁制的第1块状体110以及第2块状体120。其中，第1块状体110大概为矩形板状，前端部112沿厚度方向被切开，而具有三棱柱状(刃状)的方式。另外，第2块状体120大概为矩形板状，具有厚度方向的一部分被切开的状态的前端面121。
在该形成工序中，首先，将第1块状体110插入电极体10的正极箔多层重叠部11的中央。具体地说，如图7所示，使三棱柱状的前端部112配置于电极体10侧而成的第1块状体110沿卷绕轴AX从图7中的左侧向右侧移动。此外，由第1块状体110将正极箔多层重叠部11分为两个部分(参照图8)。与此同时，从外侧将第2块状体120压靠在正极箔多层重叠部11中长圆的平行部分。具体地说，如图7所示，使前述的前端面121朝向正极箔多层重叠部11中长圆的平行部分配置而成的第2块状体120沿短径方向DS(图7中从右下侧向左上侧)移动。由此，在正极箔多层重叠部11中的长圆的平行部分，正极箔28的正极导线部28f(图8中的左侧)被第2块状体120的前端面121以及第1块状体110的侧面111夹入，从而成形被重整为沿厚度方向DT接近的状态的正极箔接近部12B(参照图8)。
接着，对在正极箔接近部12B沿厚度方向DT重合的正极箔28(正极导线部28f)进行超声波焊接。具体地说，如图9所示，使用使磨石131的磨石加工面132相对于与之对置的铁砧136的铁砧加工面137平行振动的超声波焊接装置130。此外，在作为磨石131的前端面的磨石加工面132呈格子状(具体地说，2列×6列)配置呈四棱台状凸出的多个第1凸部133。该磨石加工面132中第1凸部133、133彼此间的间距为0.50mm。另一方面，在铁砧136的铁砧加工面137也呈格子状(具体地说，5列×20列)配置呈四棱台状凸出的多个第2凸部138。该铁砧加工面137中，第2凸部138、138彼此间的间距为0.10mm。
通过该超声波焊接装置130的磨石131与铁砧136，将正极箔接近部12B沿厚度方向DT推压，并且从磨石131施加超声波振动，从而对正极箔接近部12B的正极箔28进行超声波焊接。由此，在正极箔多层重叠部11成形正极箔28彼此在厚度方向DT相互熔敷形成一体化的箔熔敷部12C。
此外，如图10所示，该箔熔敷部12C在本身的表面中朝向短径方向外侧DS1(图10中的上侧)的第1箔熔敷表面13，成形在该短径方向外侧DS1处于高位的第1高位部13D和与该第1高位部13D相比处于低位的第1低位部13E。此外，在本实施方式中，将由前述的磨石131的第1凸部133形成的四棱台状的凹陷底部作为第1低位部13E，将凹陷彼此之间的部位作为第1高位部13D(参照图10)。
如图10所示，第1高位部13D位于与第1箔熔敷表面13相同的平面上。另外，第1低位部13E在第1高位部13D内以0.50mm的间距(第1间距P1)呈格子状(具体地说2列×6列)排列分布(参照图10)。
另一方面，如图11所示，在箔熔敷部12C的表面中朝向短径方向内侧DS2(图11中的上侧)的第2箔熔敷表面14，成形在该短径方向内侧DS2处于高位的第2高位部14D和与该第2高位部14D相比处于低位的第2低位部14E。此外，在本实施方式中，将由前述的铁砧136的第2凸部138形成的四棱台状的凹陷底部作为第2低位部14E，凹陷彼此之间的部位作为第2高位部14D(参照图11)。
如图11所示，第2高位部14D位于与第2箔熔敷表面14相同的平面上。另外，第2低位部14E在第2高位部14D内以0.10mm的间距(第2间距P2)呈格子状(具体地说5列×20列)排列分布(参照图11)。
接着，在正极箔多层重叠部11的长圆平行部分中的相反侧，同样成形箔熔敷部12C。借此形成在分为2个部分的正极箔多层重叠部11的长圆平行部分分别形成箔熔敷部12C的电极体10(参照图12)。
接下来，对于本实施例1所涉及的电池1的制造方法中的电阻焊接工序进行说明。在该电阻焊接工序中，使用具有均为铜制的第1电极141与第2电极146的已知的电阻焊接装置140。在该电阻焊接装置140中，第1电极141的第1电极面142与形成第2电极146的前端面的第2电极面147在同轴上相互对置(参照图13)。此外，第1电极面142以及第2电极面147均为外周圆形呈球壳状鼓出。
在电阻焊接工序中，首先使正极端子结构体60的接合部件63的接合部63Y抵接于电极体10的正极箔多层重叠部11中的箔熔敷部12C(参照图13、14)。具体地说，预先通过公知的方法将具有通电阻断机构62的正极端子结构体60安装于封口盖82。然后，使正极端子结构体60的2个接合部63Y、63Y中的一方抵接于电极体10所具有的2个箔熔敷部12C、12C的一方的第1箔熔敷表面13(参照图13)。由此，如图14所示，使箔熔敷部12C中第1箔熔敷表面13的第1高位部13D抵接于接合部63Y。此外，将接合部63Y中与第1高位部13D抵接的部位作为抵接部63YT。
接着，使用前述的电阻焊接装置140，对正极端子结构体60的接合部63Y和与之抵接的箔熔敷部12C进行电阻焊接。具体地说，将电阻焊接装置140中的第1电极141配置于箔熔敷部12C中的第2箔熔敷表面14侧，并且将第2电极146配置于正极端子结构体60的接合部63Y侧(参照图15)。然后，通过第1电极141与第2电极146，沿正极箔28的厚度方向DT夹压箔熔敷部12C与接合部63Y。图16中示出通过第1电极141与第2电极146，夹压箔熔敷部12C与接合部63Y的状态的剖视图。通过第1电极141与第2电极146的夹压，将第1高位部13D压接于接合部63Y(抵接部63YT)。在该状态下，在第1电极141与第2电极146之间流过电流，从而对箔熔敷部12C与接合部63Y进行电阻焊接。
其中，箔熔敷部12C的第1高位部13D在前述的形成工序中，不如第1低位部13E那样，正极箔28、28彼此在高度方向(正极箔28的厚度方向DT)被压力压接紧密而接触地层叠。因此，如果在第1电极141与第2电极146之间流过电流，则第1高位部13D的内部相对难以沿厚度方向DT流过电流，因此认为在第1高位部13D流动的电流在第1高位部13D的内部并非沿厚度方向DT前进，而使经由形成位于第1高位部13D与第1低位部13E之间的斜面13S的正极箔28向第1低位部13E前进，并在该第1低位部13E沿厚度方向DT前进(或者沿该路径反向前进)。图16中用箭头示出电流前进的路径L。因此，在电阻焊接时，电流集中地向第1低位部13E周围的斜面13S流动，该斜面13S以及第1低位部13E熔融。
如果第1高位部13D压接于接合部63Y，则第1高位部13D沿厚度方向DT被推压，形成该第1高位部13D的层叠的正极箔28、28分别减薄，另一方面，该减薄部分的材料(铝)在第1高位部13D的周围沿延展方向(图16中的左右方向)被挤出。而且，挤出的铝在前述的斜面13S熔融。
另一方面，利用第1电极141与第2电极146的夹压，与第1箔熔敷表面13相比间距较小的第2箔熔敷表面14的第2高位部14D在厚度方向DT被第1电极141的第1电极面142压变形(参照图16)。如此一来，覆盖各第2高位部14D的氧化被膜遭破坏，在其表面(变形面14C)的多个部位露出铝(新生面)。因此，第1电极141与第2箔熔敷表面14之间的接触电阻降低，其中的发热被抑制，能够防止箔熔敷部12C(第2箔熔敷表面14)与第1电极141熔敷。
这样，在本实施例1所涉及的电池1的制造方法中的电阻焊接工序中，防止箔熔敷部12C中第2箔熔敷表面14的熔融，能够将正极箔熔敷部12与正极端子结构体60的接合部63Y可靠地电阻焊接(参照图3、5)。
接着，将正极端子结构体60的接合部63Y中另一方与箔熔敷部12C进行同样的电阻焊接。这样，形成在正极箔多层重叠部11(正极箔熔敷部12)结合了正极端子结构体60的电极体10。
另一方面，通过公知的方法将安装于封口盖82的负极端子结构体70(负极内部端子部件71)与电极体10的负极板30(负极导线部38f)接合(电阻焊接)。然后，将与封口盖82、正极端子结构体60以及负极端子结构体70与一体的电极体10收纳于电池壳体主体81内，使用激光焊接将电池壳体主体81与封口盖82进行无缝接合。接着，在从未图示的注液孔向电池壳体80内注入电解液后，密封注液孔，完成本实施例1所涉及的电池1(参照图1)。
另外，对本实施例1所涉及的电池1的电极体10与正极端子结构体60的焊接状态进行调查。具体地说，使用已知的拉伸试验机，来测量电阻焊接后的电极体10的正极箔多层重叠部11(正极箔熔敷部12)与正极端子结构体60的接合部63Y之间的焊接强度(剪断方向的拉伸强度)。将其结果示于表1。此外，在该表1中，在焊接强度(拉伸强度)为200N以上的情况下，在焊接状态栏标注“○”符号，在为150N以上且不足200N的情况下。标注“△”符号，在不足150N的情况下标注“×”符号。
[表1]
另外，对于电池1，通过光学显微镜观察沿正极箔28的厚度方向DT剖切正极箔多层重叠部11(正极箔熔敷部12)以及接合部63Y而成的剖切剖面，发现熔核N在厚度方向DT的最大尺寸M为0.30mm。另外，正极箔熔敷部12的厚度尺寸T为0.60mm。
本发明人为了与上述电池1作比较，在前述形成工序中，制造出与电池1相比形成只有第1低位部彼此间的第1间距P1不同的箔熔敷部的多个电池。具体地说，在形成工序中，使用第1凸部彼此间的间距为0.15mm的磨石加工面的磨石，在电极体的正极箔多层重叠部形成第1间距P1为0.15mm的箔熔敷部。然后，与实施例1所涉及的电池1相同进行电阻焊接工序，形成电池(实施例2的电池)。另外，与上述的实施例2的电池相同，分别制造使用第1间距P1分别为0.22mm、0.67mm、0.83mm以及0.92mm的箔熔敷部而形成的各电池(实施例3～6的各电池)。此外，实施例2～6的各电池与实施例1的电池1相同，所有第2低位部彼此间的第2间距P2都为0.10mm，正极箔多层重叠部的厚度尺寸T为0.60mm(参照表1)。
另一方面，形成在第1箔熔敷表面成形第1高位部以及第1低位部并且在第2箔熔敷表面不成形第2高位部以及第2低位部的箔焊接部，然后与实施例1等相同进行电阻焊接工序，从而制造电池(比较例的电池)。该正极箔多层重叠部的厚度尺寸T与实施例1～6相同，为0.60mm(参照表1)。
对于实施例2～6以及比较例的各电池，与电池1相同，测量箔熔敷部以及接合部63Y之间的焊接强度(拉伸强度)以及熔核N在厚度方向DT的最大尺寸M。另外，通过将熔核N的最大尺寸M除以正极箔多层重叠部的厚度尺寸T来计算比M/T。各测量结果示于表1中。
根据表1，第1间距P1越大，熔核N在厚度方向DT的最大尺寸M也越大。作为其理由认为如下。即，由于第1箔熔敷表面的第1低位部为四棱台形状的底部，因此第1间距P1越大，由正极端子结构体60(接合部63Y)覆盖的第1低位部的数目越少。因此，在进行电阻焊接时，在1个第1低位部集中的电流(电力)变大，因此在第1高位部与第1低位部之间的斜面以及第1低位部，有更多的铝熔融。
另外，除了实施例1～6的各电池中实施例2的电池的焊接强度为“△”之外，在其他实施例1、3～6的各电池中，焊接强度为“○”。另一方面，在比较例的电池中为“×”。由此，如果着眼于比M/T与焊接强度的关系，则在比M/T为0.20以上时，拉伸强度为200N以上，能够充分确保焊接强度，与此相对在比M/T不足0.20(具体地说为0.17)的实施例2的电池中，判断为焊接强度稍差。由此，可判断第1低位部的第1间距P1优选为0.20mm以上。
另一方面，在实施例1～6的各电池中实施例5、6的各电池中，在进行电阻焊接时，形成尺寸M较大的熔核N，并且从熔核N喷出少量的铝。如表1所示，这些实施例5、6的各电池的值M/T为0.83以及0.92，与实施例1～4的各电池相比更大。在实施例5、6的各电池中，熔核N过大，正极箔熔敷部的剩余厚度变薄，认为形成熔核N的熔融的铝的一部分从熔核N向正极箔熔敷部的外部喷出。其中，实施例5、6的各电池的焊接强度可确保与实施例2～4的各电池相同的强度(参照表1)。由于喷出的是形成熔核N的熔化的铝中的少量部分，因此认为能够充分确保作为整体的焊接强度。另一方面，在后述的比较例中，最大尺寸M过大，熔核N内的熔融的大部分铝向外部喷出，熔核N部分成为部分中空(孔)。由此，判断为最好将比M/T形成为0.95以下，第1间距P1优选为0.95mm以下。进而如果比M/T为0.80以下(也就是，第1间距P1为0.75mm以下)，则在电阻焊接时能够可靠地抑制熔融的铝的喷出，可见更为优选。
此外，作为比较例，制造不形成第1高位部、第1低位部、第2高位部以及第2低位部，而以第1箔熔敷表面以及第2箔熔敷表面均为平面形状的状态通过与前述实施例1～6相同的焊接条件在将正极箔沿厚度方向超声波焊接的箔熔敷部电阻焊接正极端子结构体60的接合部63Y的多个电池(n＝10)。对于这些比较例的电池，与实施例1～6的电池相同，也对正极箔熔敷部以及接合部63Y之间的焊接强度分别进行测量。如此一来，在比较例的电池中，存在焊接强度为“○”符号、即熔核N的最大尺寸M为1.2mm(此时的比M/T为M/T＝2.00)并满足200N以上的电池(5个/10个)，另一方面也存在“×”符号、即焊接强度不足150N的电池(5个/10个)，判断电阻焊接的焊接强度在“○”～”×”间波动，不稳定。此外，焊接强度为“×”符号的电池喷出大量的铝，并且在正极箔熔敷部产生空穴，处于正极箔熔敷部与正极端子结构体60的接合部63Y几乎不接合的状态。
对此，由于将正极箔熔敷部以及正极端子结构体60的接合部63Y的接触面都形成为平面，因此电流集中向最初氧化被膜破坏的1个部位流动，因此在该部分容易形成大的熔核N。因此，当从熔核N未喷出熔融的铝的情况下，为焊接强度良好(“○”印)的电池。另一方面，在从熔核N喷出大量熔融的铝且熔核N的一部分为中空(孔)的情况下，认为是焊接强度低的(“×”印)电池。
在本实施方式所涉及的电池1的制造方法中的电阻焊接工序中，使箔熔敷部12C的第1高位部13D抵接于正极端子结构体60(接合部63Y)并流过电流，在多个第1低位部分别形成熔核N。因此，在正极箔熔敷部12与正极端子结构体60之间生成的熔核N通过多点将正极箔多层重叠部11与正极端子结构体60结合。因此，从熔核N喷出熔融的铝的顾虑降低，即便喷出也仅局限于少量。这样，尽管采用电阻焊接，也能够制造出在正极箔多层重叠部11与正极端子结构体60之间确保了良好的焊接强度的电池1(以及实施例2～6的各电池)。
另外，在前述的电阻焊接工序中，如果由第1电极141将第2高位部14D在厚度方向DT压变形，则覆盖第2高位部14D的氧化被膜被破坏，在其表面(变形面14C)露出铝(新生面)。由此，第1电极141与第2箔熔敷表面14之间的接触电阻降低，两者之间以多点连接，因此电流分散难以发热，因此防止第1电极141与正极箔熔敷部12的熔敷，能够容易地制造电池1(以及实施例2～6的各电池)。
另外，在各实施例1～6中，将多个第1低位部13E、13E呈格子状配置于第1高位部13D内来成形，将多个第2低位部14E、14E呈格子状配置于第2高位部14D内来成形。并且，第2低位部14E的第2间距P2比第1间距P1小。因此，当电阻焊接时由相同形状的第1电极面142以及第2电极面147夹压焊接的情况下，与第1高位部13D相比，第2高位部14D更易在厚度方向DT变形(压缩)。因此，在第2箔熔敷表面14露出新生面，能够抑制该部分的发热，能够更为可靠地防止第1电极面142与第2箔熔敷表面14的熔敷。
另外，在实施例1所涉及的电池1以及实施例3、4的各电池的制造方法中，由于将前述的比M/T设为0.20以上，因此能够制造良好的焊接强度的电池(电池1)。进而，由于将比M/T设为0.80以下，因此能够在电阻焊接时可靠地抑制熔融的铝的喷出，从而制造电池(电池1)。另外，在上述各电池(电池1)中，由于将比M/T设为0.20以上，因此能够形成良好的焊接强度的电池(电池1)。进而由于将比M/T设为0.80以下，因此能够形成在电阻焊接时可靠地抑制熔融的铝的喷出的电池(电池1)。
另外，对于在正极端子结构体60具有通电阻断机构62的电池中，如果对电极体10的正极箔多层重叠部11(箔熔敷部12C)与正极端子结构体60进行超声波焊接，则超声波振动还向正极端子结构体60的通电阻断机构62传递。如此一来，由于超声波振动致使通电阻断机构62工作或者在形成通电阻断机构62的部件等产生变形等，存在产生通电阻断机构62的工作压偏离期望值等缺陷的情况。
与此相对，在各实施例所涉及的电池1等的制造方法中，由于在正极端子结构体60与电极体10的箔熔敷部12C的焊接中使用电阻焊接，因此不会向正极端子结构体60的通电阻断机构62传递超声波振动。因此，能够以高成品率制造在正极端子结构体60具有通电阻断机构62的电池1等。
至此，基于实施方式(实施例1～6)对本发明进行了说明，但本发明并不局限于上述实施方式等，在不脱离其主旨的范围内，当然可以适当地变更来进行应用。
例如，在实施例1等中，将第1低位部形成为呈四棱台形状凹陷的凹部的底部。但是，例如也可以形成为呈圆锥形状凹陷的凹部或呈棱锥体(四棱锥)等多棱锥形状凹陷的凹部。另外，将第2低位部的方式形成为与第1低位部同种的方式(呈四棱台形状凹陷的凹部的底部)。但是，也可形成为与第1低位部不同的方式。另外，例示出将多个第1低位部呈格子状分布地成形于第1高位部内的方式。然而，也可以为将多个第1低位部呈放射状分布成形的方式。另外，示出将多个第2低位部呈格子状分布形成于第2高位部内的方式。但是，也可以为将多个第2低位部呈放射状分布成形的方式。
另外，在实施例1等中，作为形成工序，示出将用于超声波焊接的磨石131的磨石加工面132形成为凹凸形状，将形成正极箔多层重叠部11的正极箔28彼此通过相互超声波焊接熔敷，同时形成在第1箔熔敷表面(接合预定面)13成形第1高位部13D以及多个第1低位部13E的箔熔敷部12C的工序。但是，例如也可以采用在通过超声波焊接使形成箔多层重叠部的正极箔彼此相互熔敷从而形成箔熔敷部后，通过冲压等在接合预定面成形第1高位部以及多个第1低位部的工序。另外，形成在第1箔熔敷表面(接合预定面)13成形第1高位部13D以及第1低位部13E，同时在第2箔熔敷表面(电极侧表面)14成形第2高位部14D以及第2低位部14E的箔熔敷部。但是，可以在接合预定面成形第1高位部以及多个第1低位部后，在电极侧表面成形第2高位部以及多个第2低位部，相反也可以在电极侧表面成形第2高位部以及第2低位部后，在接合预定面成形第1高位部以及第1低位部。
附图标记说明
1…电池(密闭型电池)；10…电极体；11…正极箔多层重叠部(箔多层重叠部)；12…正极箔熔敷部(箔熔敷部)；12C…箔熔敷部(形成第1高位部与第1低位部的箔熔敷部)；13…第1箔熔敷表面(接合预定面)；13D…第1高位部；13E…第1低位部；14…第2箔熔敷表面(电极侧表面)；14D…第2高位部；14E…第2低位部；20…正极板；28…正极箔(铝箔)；28f…正极导线部(箔露出部)；60…正极端子结构体(正极端子部件)；62…通电阻断机构(压力型通电阻挡机构)；63YT…抵接部；80…电池壳体；141…第1电极(电阻焊接用电极)；DL…长径方向(延展方向)；DS1…短径方向外侧(厚度方向一侧)；DS2…短径方向内侧(厚度方向另一侧)；DT…厚度方向；DX…轴线方向(延展方向)；M…(熔核的厚度方向)最大尺寸；N…熔核；P1…第1间距；P2…第2间距；T…(箔多层重叠部)厚度尺寸。

Claims (11)

1.一种电池的制造方法，上述电池具有：
电极体，其包含具有铝箔的正极板并且具有箔多层重叠部，上述箔多层重叠部是通过上述正极板中上述铝箔所露出的箔露出部在厚度方向层叠而成的；以及
正极端子部件，其由铝构成，并被电阻焊接于上述箔多层重叠部，
上述电池是通过将上述箔多层重叠部与上述正极端子部件经由在上述铝箔的延展方向呈散点状分布的多个熔核结合而成的，
上述电池的制造方法具有下述工序：
形成工序，在上述箔多层重叠部形成箔熔敷部，上述箔熔敷部是通过超声波焊接将相互层叠的铝箔彼此在上述厚度方向相互熔敷而成的，并且上述箔熔敷部在自身表面中上述厚度方向一侧的接合预定面的至少一部分成形有第1高位部和在上述第1高位部内呈散点状分布的多个第1低位部，上述第1高位部在上述厚度方向一侧处于高位，上述第1低位部与上述第1高位部相比处于低位；以及
电阻焊接工序，使上述第1高位部抵接于上述正极端子部件，流过电流，在上述第1低位部生成上述熔核，经由上述熔核将上述电极体的上述箔熔敷部与上述正极端子部件电阻焊接。
2.根据权利要求1所述的电池的制造方法，其中，
在上述形成工序中形成上述箔熔敷部，上述箔熔敷部在上述箔熔敷部的表面中位于上述厚度方向另一侧且抵接电阻焊接用电极的电极侧表面的至少一部分成形有第2高位部和在上述第2高位部内呈散点状分布的多个第2低位部，上述第2高位部在上述厚度方向另一侧处于高位，上述第2低位部相比上述第2高位部处于低位，
一边利用上述电阻焊接用电极将上述第2高位部向上述厚度方向压变形一边进行上述电阻焊接工序。
3.根据权利要求2所述的电池的制造方法，其中，
上述多个第1低位部呈格子状配置于上述第1高位部内，
上述多个第2低位部呈格子状配置于上述第2高位部内，
上述第2低位部彼此间的第2间距比上述第1低位部彼此间的第1间距小。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电池的制造方法，其中，
当将上述熔核在上述厚度方向的最大尺寸设为M，将上述箔多层重叠部的厚度设为T时，
上述电池的M/T处于0.20～0.80的范围。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的电池的制造方法，其中，
上述电池是在电池壳体内密闭上述电极体而成的密闭型电池，
上述正极端子部件具有利用上述电池壳体的内压上升来切断对上述电极体的通电的压力型通电阻断机构。
6.根据权利要求4所述的电池的制造方法，其中，
上述电池是在电池壳体内密闭上述电极体而成的密闭型电池，
上述正极端子部件具有利用上述电池壳体的内压上升来切断对上述电极体的通电的压力型通电阻断机构。
7.一种电池，其中，具有：
电极体，其包含具有铝箔的正极板并且具有箔多层重叠部，上述箔多层重叠部是通过上述正极板中上述铝箔所露出的箔露出部在厚度方向层叠而成的；以及
正极端子部件，其由铝构成，并被电阻焊接于上述箔多层重叠部，
上述电池是通过上述箔多层重叠部与上述正极端子部件经由在上述铝箔的延展方向呈散点状分布的多个熔核结合而成的。
8.根据权利要求7所述的电池，其中，
上述箔多层重叠部具有箔熔敷部，上述箔熔敷部是通过超声波焊接将上述铝箔彼此在上述厚度方向相互熔敷而成的，
上述箔熔敷部的至少一部分经由上述多个熔核被电阻焊接于上述正极端子部件。
9.根据权利要求7或8所述的电池，其中，
当将上述熔核在上述厚度方向的最大尺寸设为M，将上述箔多层重叠部的厚度设为T时，
M/T处于0.20～0.80的范围。
10.根据权利要求7或8所述的电池，其中，
上述电池是在电池壳体内密闭上述电极体而成的密闭型电池，
上述正极端子部件具有利用上述电池壳体的内压上升来切断对上述电极体的通电的压力型通电阻断机构。
11.根据权利要求9所述的电池，其中，
上述电池是在电池壳体内密闭上述电极体而成的密闭型电池，
上述正极端子部件具有利用上述电池壳体的内压上升来切断对上述电极体的通电的压力型通电阻断机构。
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