CN104659290A - 密封型电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使将盖板制成薄壁也能确保规定长度的焊接余量而获得激光焊接强度的密封型电池。由于在盖板的周边具备与盖板平面正交的框片，所以即使将盖板的厚度制薄而将密封型电池轻型化，也能获得难以因内压而向外侧弯曲的刚性，在将盖板向壳体主体的开口部嵌合时也不弯曲地高精度地维持盖板的外形，所以能使其向开口部强力嵌合。盖板由于被强力嵌合于开口部，并且以开口部的内壁面与框片之间的足够长的焊接余量被激光焊接，所以牢固而无间隙地被固定于壳体主体。

Description

密封型电池

技术领域

本发明涉及将容纳了发电元件的壳体主体的开口部以盖板封口后的密封型电池，更详细地，涉及将嵌合于壳体主体的开口部的盖板的周边进行激光焊接，以盖板将开口部密封后的密封型电池。

背景技术

密封型电池是在金属制的有底筒状的壳体主体中容纳电解液、卷绕电极体等发电元件，并将壳体主体的开口部以由金属板构成的盖板封口后的电池，例如将锂离子二次电池、镍氢二次电池等密封型电池搭载于以电力作为驱动源的车辆、便携式通信设备等电器中，作为它们的的电源来利用。

壳体主体的开口部需要由盖板完全密封，以使容纳于壳体主体内的电解液等不泄露，在现有的密封型电池100中，如图16所示，在金属制的壳体主体101的开口部102处容纳由金属板构成的盖板103，沿着盖板103的周边和开口部102的开口边缘之间的整个边界，照射激光，将壳体主体101与盖板103进行激光焊接(专利文献1)。

覆盖该开口部102的盖板103，其厚度越厚则盖板103的重量越增加，在搭载大量的密封型电池的电动汽车、混合动力车中，成为总重量增加而耗油量增大的原因。另外，在这种密封型电池的盖板中，为了防止由破裂引起的事故，虽然具备了具有因壳体主体内的规定的内压上升而断裂的薄壁部的防爆阀，但是，当盖板103的厚度变厚时，用盖板103来冲压加工薄壁部的加工负荷达到以冲压模型来进行加工的极限，不能从盖板103来一体地进行加工。进而，当盖板103的厚度增加时，材料费、加工费会增大，导致制造成本高，从经济上的观点来说也不理想。

另一方面，当将盖板103的厚度薄壁化时，由于不能确保与壳体主体101之间的足够长的焊接余量，所以无法获得与壳体主体101之间的焊接强度，另外，由于也无法获得盖板103自身的强度，所以产生受到壳体主体101的内压而向外部弯曲的隐患。

因此，提出了如下一种技术方案，即，以即使将盖板薄型化，也能得到与壳体主体之间的足够的激光焊接强度的方式，使盖板113强力嵌合于壳体主体111的开口部112，并沿着其周边进行了激光焊接的密封型电池110(专利文献2)。该密封型电池110，如图17所示，将壳体主体111的开口部112的内侧面112a，作为从开口边缘朝向里面倾斜的倾斜面，将与开口边缘的内径大致相等的外形的盖板113向内侧面112a压入而强力嵌合于开口部112内，并沿着开口边缘照射激光，在盖板113的周边与壳体主体111的边界形成激光焊接部114。

根据该密封型电池110，由于盖板113强力嵌合于壳体主体111而补偿盖板113与壳体主体111之间的激光焊接强度，所以盖板113与壳体主体111牢固地接合，开口部112被盖板113完全密封。

另外，还已知有如下一种密封型电池，即，将盖板配置在壳体主体的开口部的端面上，并且沿着出现在壳体主体的侧面的盖板与壳体主体之间的边界照射激光，不管盖板的厚度而以足够的激光焊接强度相互接合的密封型电池(专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-187087号公报；

专利文献2：日本特开2010-238404号公报；

专利文献3：日本特开2013-91085号公报。

发明内容

发明所要解决的问题

现有的密封型电池100，为了设置与壳体主体101之间的规定长度的焊接余量而获得激光焊接强度，若是铝合金的盖板103，则例如需要将其厚度t制成1.5mm以上，由于重量增加，所以搭载许多密封型电池100的电动汽车、混合动力车的耗油量增大。

另外，盖板103的厚度越变厚，材料费、加工费越增大，制造成本就上升。

进而，由于无法从超过规定厚度的盖板103来进行冲压成型而一体地形成防爆阀的薄壁部，需要将另外形成的防爆阀与盖板103焊接并固定，因此制造工序增加，成为制造成本进一步上升的原因。

另外，在将盖板113进行激光焊接并且进行强力嵌合而与壳体主体111固定的现有的封闭型电池110中，对盖板113的外径要求有0.2mm左右的高制造公差，当超过最大允许尺寸时无法嵌合盖板113，当不足最小允许尺寸时，盖板113或陷落到壳体主体111的开口部112内，或在与开口部112的内侧面112a之间产生间隙，损坏壳体主体111内的密封性。

进而，当将盖板113的厚度制成薄壁时，有时在将盖板113压入到内侧面112a时弯曲，在内侧面112a之间产生间隙而损坏密封性，有时发生激光通过间隙的所谓激光泄漏，不能完整地激光焊接盖板113的整个周边。

另外，如专利文献3中所记载的那样，沿着出现在壳体主体的侧面的的壳体主体与盖板之间的边界进行激光焊接而接合盖板的方法，由于从筒状的壳体主体的侧面绕着外周照射激光，所以与从上方照射激光的情况相比，需要在激光照射位置设置绕轴的相对旋转移动单元，变为在照射位置无错位地照射边界的整体中需要精密地控制。

进而，由于激光焊接部向壳体主体的侧面侧隆起，所以当因车载用等而层叠许多密封型电池时，隆起部成为障碍而不能整齐地进行层叠。

另外，与沿着壳体主体的开口部的周边进行激光焊接的情况相比，由于变为沿着壳体主体的外侧面进行激光焊接，所以整体的焊接距离变长，引起盖板的朝向壳体主体的定位不良、基于激光泄漏的焊接不良的概率变高。

本发明是考虑到这样的现有的问题而完成的，其目的在于，提供一种即使将盖板制成薄壁也能确保规定长度的焊接余量而获得激光焊接强度的密封型电池。

另外，其目的在于，提供一种即使将盖板制成薄壁也能维持平面性，并在向壳体主体的开口部压入时不弯曲，以高尺寸精度将盖板嵌合向开口部的密封型电池。

用于解决问题的方案

为了达成上述的目的，本发明第一方面所记载的密封型电池是将容纳了发电元件的金属制的壳体主体和嵌合于所述壳体主体的开口部的金属制的盖板的周边进行激光焊接，并将壳体主体的开口部以盖板进行密封，其特征在于：在该密封型电池中，盖板在盖板的周边上一体地具备与盖板的平面正交的框片，将框片沿着开口部的内壁面压入，沿着压焊的框片与内壁面之间的边界进行激光焊接。

由于即使将盖板的厚度制薄，在压焊的开口部的内壁面与框片之间也形成足够长的焊接余量，所以能获得高激光焊接强度。

由于在盖板的周边上具备与平面正交的框片，所以即使将盖板的厚度制薄也能得到维持平面性的刚性，难以弯曲。因此，由于在将框片沿着开口部的内壁面压入时也不弯曲，所以能保持轮廓的高尺寸精度的原样沿着开口部的内壁面压入，使其无间隙地强力嵌合于开口部。另外，由于即使将盖板制成薄壁也难以弯曲，所以盖板不会因壳体内的内压而向外部弯曲。

盖板由于与开口部强力嵌合，并且以足够长的焊接余量将周边的框片与壳体主体进行激光焊接，所以被牢固地接合到壳体主体。

本发明第二方面所记载的密封型电池，其特征在于：在框片的外侧面形成有在将框片沿着内壁面压入时，与开口部的开口边缘抵接并将框片导向开口部的内侧的倾斜面。

仅通过使倾斜面与开口部的开口边缘抵接而将盖板压入到开口部内，来压焊框片的外侧面与开口部的内壁面，盖板被强力嵌合于开口部内。

本发明第三方面所记载的密封型电池，其特征在于：盖板的周边为长方形，在盖板的平面和/或背面上，沿着长方形的长度方向和宽度方向形成有多个肋。

由于形成有沿着周边为长方形的盖板的长度方向和宽度方向的多个肋，所以与沿着周边的框片协作，能获得更保持平面性的刚性，不弯曲。

本发明第四方面所记载的密封型电池，其特征在于：在盖板上一体地形成有具有当壳体主体内的内压达到规定值时断裂的薄壁部的防爆阀。

能从厚度制薄了的盖板以达到极限加工负荷前的负荷来一体地形成薄壁部。

本发明第五方面所记载的密封型电池，其特征在于：将薄板的金属板进行冲压加工，在盖板上形成框片和防爆阀。

框片和防爆阀的薄壁部能通过一系列的冲压加工工序而形成。

发明的效果

根据本发明第一方面的发明，能将以足够的强度与壳体主体接合的盖板薄型化，将密封型电池轻量化，使制造成本降低。

另外，由于即使将盖板薄型化，在沿着开口部的内壁面压入时也不会弯曲并变形，所以能无间隙地使其与壳体主体的开口部强力嵌合，没有激光焊接时的激光泄漏，因盖板而能获得高密封性。

另外，即使是已进行薄型化的盖板，盖板也不会因壳体主体内的内压而向外部弯曲。

根据本发明第二方面的发明，仅通过使框片的倾斜面与开口部的开口边缘抵接而压入到开口部内，就能使盖板强力嵌合于开口部。

根据本发明第三方面的发明，与框片协作能进一步获得保持盖板的平面性的刚性，能使更薄型化了的盖板强力嵌合于开口部。

根据本发明第四方面的发明，由于能在盖板上一体地形成防爆阀的薄壁部，所以没有另外制造防爆阀而焊接到盖板上的工序，简化了制造工序。

根据本发明第五方面的发明，因为通过一系列的冲压加工工序而形成框片和防爆阀的薄壁部，所以简化了制造工序。

附图说明

图1是表示涉及本申请发明的一个实施方式的密封型电池1的主视图。

图2是壳体主体4的立体图。

图3是盖板2的俯视图。

图4是盖板2的后视图。

图5是盖板2的侧视图。

图6是盖板2的主视图。

图7是图3的A-A线剖视图。

图8是盖板2的周边的重要部分放大剖视图。

图9是防爆阀3的重要部分放大剖视图。

图10是图3的B-B线剖视图。

图11是图3的C-C线剖视图。

图12是表示将盖板2向壳体主体4的开口部5压入的状态的重要部分放大剖视图。

图13是表示将盖板2向壳体主体4的开口部5强力嵌合后的状态的重要部分放大剖视图。

图14是涉及其他实施方式的密封型电池30的盖板31的后视图。

图15是沿着图14的D-D线的盖板31的纵剖视图。

图16是表示现有的密封型电池100的主视图和其重要部分放大剖视图。

图17是现有的密封型电池110的重要部分放大剖视图。

具体实施方式

用图1至图13说明涉及本发明的一个实施方式的密封型电池1。图1是密封型电池1的主视图，将盖板2与容纳了电解液、卷绕电极体以及隔板等发电元件的壳体主体4的平面侧的开口部5进行嵌合，沿着盖板2的周边和开口部5的开口边缘5a进行激光焊接，由盖板2来将开口部5进行封口。

壳体主体4是拉伸加工铝合金板、不锈钢的薄板，此处是铝合金板，使有底筒状的外形形成为细长长方体。有底方筒状的壳体主体4的平面侧被开口，在筒状的内壁面的内侧形成长方形的开口部5。另外，在壳体主体4的平面和背面上，形成正方形的凹面和凸面比邻且连续的方格纹的凹凸面4a，由此即使为了使壳体主体4的厚度轻量化而制成1mm以下的薄壁，也能获得不因内压而弯曲的规定的刚性。

覆盖开口部5的盖板2是冲压加工厚度0.8mm的薄壁的铝合金板，形成为图3至图11所示的细长长方形板状。通过冲压加工长方形的盖板2的周边，从而如图7、图8所示，在整个周边上朝着下方一体地垂直设置与盖板2的平面正交的框片6。由冲压加工而形成的框片6的厚度与盖板2的原材料的厚度0.8mm大致相等，框片6的外侧面的高度h为原材料的厚度0.8mm的3倍左右的3mm长。

另外，框片6的外侧面分为从中间位置到上端沿着铅直方向的其铅直面6a以及从中间位置到下端朝着下方而向内侧倾斜的倾斜面6b，分别遍及整个框片6以大约1.5mm宽度形成为环状。基于在整个周边上形成框片6的长度方向对置的铅直面6a之间的宽度(盖板2的长度方向宽度)为168.4mm，宽度方向对置的铅直面6a之间的宽度(盖板2的宽度方向宽度)为18.4mm，分别比长方形的开口部5的长度方向和宽度方向对置的内壁面5b、5b之间的距离稍长(此处为0.4mm)。另一方面，盖板2的长度方向和宽度方向对置的倾斜面6b的下端之间的距离，分别比开口部5的长度方向和宽度方向对置的内壁面5b、5b之间的距离短，因此，当将盖板2配置在开口部5的上方时，如图12所示，开口部5的开口边缘5a与倾斜面6b抵接而临时保持于开口部5上。

在盖板2的大致中央处，如图3、图9、以及图10所示，形成有以椭圆形的薄壁部3a为轮廓的防爆阀3。防爆阀3是在密封型电池1内的内压异常上升而壳体主体破裂之前，以规定的内压使薄壁部3a断裂，将上升的内压释放到外部的预防危险的安全阀，此处，将其厚度设为0.03mm，以使薄壁部3a以0.7MPa的内压可靠地断裂。从厚度0.8mm的盖板2制成厚度0.03mm的薄壁部3a的加工，是利用在水平方向上以0.08mm的间隔使刃侧面间重叠的上下模，来夹住形成防爆阀3的盖板2的中央，将重叠的部位压缩至0.03mm的厚度并冷锻薄壁部3a。在该冷锻时，盖板2的厚度变为0.8mm薄，另外，由于在各模具的刃侧面重叠的两侧对盖板2一边剪断一边仅压缩重叠部分，所以能不对模具增大加工负荷地形成薄壁部3a。

在盖板2上，通过另外进行冲压加工，形成有将覆盖盖板2的装饰板定位的定位凹部7、经由密封垫使电极插入的电极插入部8、和在剩余的平面上沿着长度方向和宽度方向的各自等距的许多肋9。如图3、图11所示，通过长度方向和宽度方向交错形成许多肋9，从而对于正交的任一方向，盖板2的剖面惯性矩都增大，即使以厚度0.8mm的薄壁板形成盖板2，也能得到不损坏平面性的刚性。其结果，与沿着整个周边厚厚地形成的框片6协作而使盖板2获得高刚性，不会因密封型电池1内的内压而向外部弯曲。

这样构成的盖板2，在壳体主体4内容纳了发电元件后，如图12所示，在将框片6的倾斜面6b与开口部5的开口边缘5a抵接后的状态下配置于开口部5上，从上方往开口部5内压入盖板2的周边，沿着开口部5的内壁面5b压入框片6。通过沿着内壁面5b压入框片6，从而框片6的倾斜面6b将框片6导向开口部5的内侧，如图13所示，框片6的铅直面6a与开口部5的内壁面5b被压焊，盖板2被强力嵌合于壳体主体4的开口部5。

在将盖板2强力嵌合于开口部5而无空隙地定位到了壳体主体4上的状态下，沿着盖板2的周边、即框片6的铅直面6a与开口部5的内壁面5b之间的边界，对盖板2的整个周边照射激光。虽然在照射激光的盖板2的周边与内壁面5b之间的边界上，如图13所示，形成激光侵蚀而彼此焊接的激光焊接部10，但是根据本实施方式，由于会形成在铅直方向上比盖板2的厚度更长的框片6的铅直面6a，在制成薄壁板的盖板2侧确保用于以激光进行焊接的足够长的焊接余量，所以盖板2的周边与壳体主体4以足够的焊接强度被激光焊接。进而，盖板2由于强力嵌合于壳体主体4的开口部5，所以牢固地被固定在壳体主体4上，由此，盖板2的整个周边与开口部5的内壁面5b无间隙地牢固地固定，开口部5完全被密封。

此处，虽然壳体主体4由于如上所述那样通过拉伸加工而形成为有底筒状，所以其加工精度有限，在开口部5的内壁面5b出现偏差，但是，另一方面，由于在比开口部5的内径稍长的外径处形成的盖板2具有高刚性，并且在沿着内壁面5b压入框片6时，其轮廓也不会变化，所以稍长的框片6的铅直面6a一边向外侧扩张开口部5的内壁面5b一边使其成为与铅直面6a平行的均匀平面。其结果，在盖板2强力嵌合于壳体主体4的开口部5的状态下，框片6与开口部5的内壁面5b之间无间隙地紧贴，没有激光从两者的间隙向壳体主体4内泄漏的激光泄漏的隐患。

图14和图15表示涉及本发明的第二实施方式的密封型电池30的盖板31，由于仅在与盖板31的平面正交的框片32的朝向上与涉及第一实施方式的密封型电池1不同，所以对与密封型电池1相同或同样的结构赋予相同编号而省略其说明。

如图14、图15所示，盖板31通过在整个盖板上朝着与盖板31的平面正交的上方使框片32一体地折弯而形成，从而形成为长方形的方形。通过冲压加工形成的框片32的厚度与涉及第一实施方式的框片6一样，与盖板31的厚度0.8mm大致相等，外侧面的高度为盖板31的厚度0.8mm的3倍左右的3mm长。

框片32的整个外侧面为铅直面32a，长度方向和宽度方向对置的铅直面32a之间的宽度，分别比长方形的开口部5的长度方向对置和宽度方向对置的内壁面5b、5b之间的距离还稍长。虽然在框片6的外侧面上未形成涉及第一实施方式的倾斜面6a那样的倾斜面，但是由于在从盖板31的周边折弯加工框片32时，在框片32的下端部形成弯曲面32b，所以将弯曲面32b与开口部5的开口边缘5a抵接而作为将框片32导向开口部5的内侧的倾斜面发挥作用。由此，盖板31一边使弯曲面32b与开口边缘5a抵接，一边沿着开口部5的内壁面5b压入框片32，被强力嵌合于开口部5。

这样构成的盖板31在强力嵌合于开口部5而无空隙地定位保持到壳体主体4的状态下，沿着框片32的铅直面32a与开口部5的内壁面5b之间的边界，对盖板31的整个周边照射激光，激光焊接到壳体主体4。在进行激光焊接时，由于沿着激光的照射方向的框片32的铅直面32a的高度(长度)为盖板31的厚度的3倍左右长，所以即使是为了轻量化而制成薄壁的盖板31，与开口部5的内壁面6b之间也能得到足够的焊接余量，并被牢固地激光焊接到壳体主体4。

在第二实施方式中，通过朝上形成框片32，与朝下形成的第一实施方式的情况相比，盖板31的底面下降到开口部5的内部，相同的壳体主体4中的容纳发电元件的容纳体积减少。但是，能将形成于盖板31的平面上的防爆阀3、定位凹部7以及电极插入部8等形成于壳体主体4的开口部5的内部(开口边缘5a的下方)，能防止手指或异物不小心触及。

在上述的实施方式中，虽然将盖板2、31的外形和开口部5制成细长长方形，但是并不一定限于这些形状。

另外，虽然壳体主体4、盖板2、31从加工容易性和重量的角度而以铝合金板或不锈钢板的原材料为一例进行了说明，但是也可以是用别的材料形成的板材。

另外，虽然在盖板2、31上形成有多个肋9、防爆阀3，但是即使是不形成这些的盖板也可适用于本发明。

产业上的可利用性

适用于将壳体主体与盖板的周边进行激光焊接，并以盖板将壳体主体的开口部密封的密封型电池。

附图标记说明

1、30：密封型电池；

2：盖板；

3：防爆阀；

3a：薄壁部；

4：壳体主体；

5：开口部；

5b：内壁面；

6：框片；

6b：倾斜面；

9：肋；

32b：弯曲面(倾斜面)。

Claims (5)

1.一种密封型电池，其为将容纳了发电元件的金属制的壳体主体和嵌合于所述壳体主体的开口部的金属制的盖板的周边进行激光焊接，并将所述壳体主体的开口部以所述盖板进行密封的密封型电池，其特征在于：

所述盖板在所述盖板的周边上一体地具备与所述盖板的平面正交的框片，

沿着所述开口部的内壁面压入所述框片，

沿着压焊的所述框片与所述内壁面之间的边界进行激光焊接。

2.根据权利要求1所述的密封型电池，其特征在于：

在所述框片的外侧面，形成有在沿着所述内壁面压入所述框片时，与所述开口部的开口边缘抵接并将所述框片导向所述开口部的内侧的倾斜面。

3.根据权利要求1或2所述的密封型电池，其特征在于：

所述盖板的周边为长方形；

在所述盖板的平面和/或背面上，沿着长方形的长度方向和宽度方向形成有多个肋。

4.根据权利要求1或2所述的密封型电池，其特征在于：

在所述盖板上一体地形成有具有当壳体主体内的内压达到规定值时断裂的薄壁部的防爆阀。

5.根据权利要求4所述的密封型电池，其特征在于：

将薄板的金属板进行冲压加工，在所述盖板上形成所述框片和所述防爆阀。