CN105830246A - 方形电池的制造方法和方形电池 - Google Patents

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Abstract

方形电池的制造方法，包括：第一步骤，在该第一步骤中外部端子以及使该外部端子和所述盖体的外表面分离的外侧树脂构件被组装至盖体；第二步骤，在该第二步骤中从所述盖体的外表面侧照射激光束，以在所述第一步骤之后通过激光将所述盖体焊接至所述壳体；以及第三步骤，在该第三步骤中使所述外侧树脂构件在所述第二步骤之后膨胀。

Description

方形电池的制造方法和方形电池
技术领域
本发明涉及方形电池的制造方法和方形电池。
背景技术
具有将包括正极和负极的电极体安置于外壳内的模式的电池是众所周知的。在使用该结构的电池的一个典型结构中，上述外壳包括壳体和焊接到该壳体的盖体。激光焊接方法作为一种焊接方法可以优选采用。作为这种类型的电池的技术文献，已有公开号为2010-282847的日本专利申请（JP2010-282847A）和公开号为2013-041752的日本专利申请（JP2013-041752A）。
在JP2010-282847A公开的电池中，电极端子从盖体的通孔（端子拉出孔）拉出，电极端子和盖体的外表面通过外侧树脂构件彼此分离和绝缘。壳体和盖体的接触部分（即，焊接部分）设置在盖体的一侧，即，壳体的端表面侧。当假定这些接触部分位于盖体的外面侧时，可以通过从盖体的外表面侧上的一个方向照射激光束到上述接触部分来执行激光焊接。从提高电池的生产力等观点来看这是有利的。
发明内容
如上所述，当通过从盖体的外表面侧照射激光束来执行激光焊接时，如果外侧树脂构件布置在盖体的外表面，那么随着从外侧树脂构件的外缘到焊接的部分的距离的减小上述外侧树脂构件更易受激光束的影响。例如，当外侧树脂构件吸收激光束时，可以发生由于热量导致的外侧树脂构件的变化（热变形、褪色等）。同时，外侧树脂构件的外部形状（每个部分的尺寸等）通常是考虑到允许在电池的使用过程中发挥所需的绝缘性能的绝缘距离的长度、外侧树脂构件所需的机械强度和耐久性等而设计的。因此，可能存在难以保证从外侧树脂构件的外缘到焊接部分有足够距离的情况。
本发明提供了一种在从外表面侧通过激光焊接具有布置在外表面上的外侧树脂构件的盖体的情况下可以减少激光束对外侧树脂构件的影响的方形电池的制造方法。此外，本发明提供了一种方形电池，其中，从外表面侧通过激光焊接具有在该外表面上的外侧树脂构件的盖体时，减少激光束对上述外侧树脂构件的影响。
本发明的第一方面是方形电池的制造方法。该方形电池包括壳体和焊接至该壳体的盖体。该制造方法包括：第一步骤，在该第一步骤中外部端子以及使该外部端子和所述盖体的外表面分离的外侧树脂构件组装至盖体；第二步骤，在该第二步骤中从所述盖体的所述外表面一侧照射激光束，以在所述第一步骤之后通过激光将所述盖体焊接至所述壳体；以及第三步骤，在该第三步骤中，使所述外侧树脂构件在所述第二步骤之后膨胀。根据上述方面，在所述膨胀之后，可以保证在所述外侧树脂构件中的合适绝缘距离（例如，爬电距离）。此外，在所述膨胀之前的所述激光焊接过程中，所述外侧树脂构件的外缘和焊接部分之间的距离增加为比所述膨胀之后更大。通过这种方式，可以减少在激光焊接过程中激光束对外侧树脂构件的影响（例如，由热量导致的改变）。
在上述方面，上述第三步骤可以包括通过吸收水分使所述外侧树脂构件膨胀的步骤。上述第三步骤可以是使所述外侧树脂构件的吸水率增加至高于在上述第二步骤中的所述外侧树脂构件的所述吸水率的步骤。例如，所述第三步骤可以包括一步骤，在该步骤中所述水分被吸收至所述外侧树脂构件，以使得所述外侧树脂构件的吸水率基于质量从1%或更低增加到高于1%。
注意到，除非另有说明，在本说明书中吸水率表示基于质量的吸水率。这种吸水率可以计算为由于吸水导致的重量增加与重量Mo的比率，重量Mo是在外侧树脂构件在0.1kPa或更低的压力减小条件下以100°C加热五个小时之后的参考。换句话说，当作为测量对象的外侧树脂构件的重量设为Mi时，可以通过以下等式计算所述外侧树脂构件的吸水率：吸水率（%）=（（Mi-Mo）/Mo×100。
在上述方面，所述制造方法可能包括第四步骤，在该第四步骤中使所述外侧树脂构件在所述第二步骤之前干燥。根据上述方面，可以通过压缩所述外侧树脂构件以增加在所述激光焊接过程中所述外侧树脂构件的所述外缘和所述焊接部分之间的距离。当在上述第三步骤中上述外侧树脂构件吸收所述水分时，可以在上述第二步骤之前执行上述干燥步骤。可以优选地通过在减小的压力下加热所述外侧树脂构件执行所述外侧树脂构件的干燥。
可以采用例如，包括使用聚酰氨树脂作为基体的树脂材料（基于聚酰氨树脂的树脂材料）的外侧树脂构件作为所述外侧树脂构件。通常，聚酰氨树脂具有极佳的吸水性能，和由于吸水率的明显不同导致的体积变化。因此，根据包括基于聚酰氨树脂的树脂材料的外侧树脂构件，可以通过所述外侧树脂构件的吸水率有效地调节所述外侧树脂构件的所述外缘与所述焊接部分之间的距离。
本发明的第二方面是方形电池。该方形电池包括：壳体，其包括开口；盖体，其固定至所述壳体的所述开口；电极体，其安置在所述壳体内；电极端子，其配置为电连接至所述电极体，并且配置为使得所述电极端子的一部分暴露在所述盖体的外部；以及外侧树脂构件，其使所述电极端子和所述盖体的外表面分离。在所述外侧树脂构件暂时变形的状态下、从所述盖体的所述外表面通过激光焊接所述盖体的外缘和所述壳体的接触部分，从而增加所述外侧树脂构件的外缘和所述接触部分之间的距离。这里，上述所述外侧树脂构件暂时变形的状态指的是所述外侧树脂构件随着作为参考的、上述外侧树脂构件在所述方形电池中的形状而变形的状态。此外，所述外侧树脂构件的外缘和所述接触部分之间的增加的距离意味着该距离大于在所述方形电池中的相同位置的距离。这样的方形电池可以包括处于使得焊接所述盖体和所述壳体的激光束的影响减少并因此可以获得合适爬电距离的尺寸的外侧树脂构件。
在上述方面，所述外侧树脂构件暂时变形的状态可能是所述外侧树脂构件暂时被压缩的状态。上述所述外侧树脂构件暂时被压缩的状态意味着所述外侧树脂构件随着上述外侧树脂构件在所述方形电池中的作为参考的形状而进一步压缩的状态。上述临时压缩状态可以优选地通过例如，有意地减少所述外侧树脂构件的吸水率来实现。当在所述激光焊接之后所述外侧树脂构件吸收水分时，可以膨胀上述外侧树脂构件。由于这种膨胀，延长了爬电距离，并因此提高了绝缘性能。
在上述方面，所述电池还包括螺栓，其包括头部和腿部。该螺栓可能布置为使得其所述腿部插入设置在所述电极端子的外侧端上的螺栓插入孔。这里，所述电极端子的所述外侧端通常是所述电极端子暴露至所述盖体外部的部分的末端。所述外侧树脂构件设有螺栓接纳孔，该螺栓接纳孔接纳所述螺栓的所述头部，并且限制所述螺栓的旋转。根据这种结构，可以有效和可靠地执行，例如，连接螺母到上述螺栓上，以及将连接构件与外部电路或另一相邻电池的电极固定的操作。
本发明的第三方面是方形电池的制造方法。该方形电池包括：壳体，其具有开口；盖体，其固定至所述壳体的所述开口；电极体，其安置在所述壳体内；电极端子，其配置为电连接至所述电极体，并且配置为使得所述电极端子的一部分暴露在所述盖体的外部；以及外侧树脂构件，其使所述电极端子和所述盖体的外表面相分离。所述制造方法包括在所述外侧树脂构件暂时变形的状态下、从所述盖体的所述外表面通过激光焊接所述盖体的外缘和所述壳体的接触部分，从而增加所述外侧树脂构件的外缘和所述接触部分之间的距离。
此外，根据本说明书，这里公开的任何电池均为单体电池，还提供了包括多个单体电池的电池组。这些单体电池之间的端子通过连接构件连接。在优选的方面，上述单体电池可能是处于包括上述螺栓的模式中的方形电池，当所述螺栓的所述腿部插入所述连接构件的所述螺栓插入孔并且所述螺母被固定时，所述连接构件固定到所述电极端子的外侧端。在处于这样的模式中的电池组中，由于可以适当地执行螺母的旋转停止，从而可以可靠地固定上述螺母。因此，单体电池之间的连接电阻可以很小。
这里公开的方形电池可以优选地用作安装在例如汽车等车辆中的发动机（电发动机）的电源。因此，作为本发明的另一方面，例如，如图9所示，提供了一种车辆（通常为汽车，例如，混合动力车、电动车等）1，其包括作为驱动电源的电池10（通常是由多个电池10串联连接形成的电池组）。
附图说明
以下将参照附图对本发明的示例性实施例的特征、优势，以及技术和工业意义进行描述，其中，相似的附图标记代表相似的部件：
图1为根据一个实施例的方形电池的部分截面图；
图2为图1所示的部分放大的截面图；
图3为根据一个实施例的内侧树脂构件的平面图；
图4为根据一个实施例的外侧树脂构件的平面图；
图5为沿着图4中的V-V线的截面图；
图6为根据一个实施例的方形电池的盖体和电极端子的分解透视图；
图7为根据一个实施例的电池组的部分的侧视图；
图8为根据一个实施例的电池组的部分的平面图；
图9为安装了根据一个实施例的方形电池的车辆（汽车）的示意侧视图。
具体实施方式
以下将对本发明的优选实施例进行描述。需要注意的是，除了在本说明书中特别提到的项目以外，但是实现本发明必需的内容可以被理解为是根据主题领域中的常规技术的本领域技术人员的设计内容。可以基于本说明书中公开的细节和在该主题领域中的常见技术知识实现本发明。
作为这里公开的技术优选地应用的对象，提出了方形电池，其中，扁平方形（即扁平长方体形）外壳由具有开口的壳体，以及焊接到该壳体的开口的外围边缘的盖体所形成，其中，上述盖体构成上述外壳的其中一个窄面。在处于这样的模式中的电池中，由于盖体具有狭长形状，存在盖体的外缘（即，盖体和壳体的焊接部分）和布置在盖体的外表面上的外侧树脂构件之间的距离减少的趋势。由于这个原因，这里公开的技术的应用特别有意义。
虽然没有特定的意图来施加任何限制，但是下面将以本发明主要应用于包括扁平方形外壳的锂离子二次电池和该锂离子二次电池的制造方法为例说明本发明的细节。需要注意到，发挥相同效果的构件和部分可能用下述附图中的相同参考数字表示，可能不对其进行重复说明。此外，在每副图中的尺寸关系（长度、宽度等）不需要反映实际的尺寸关系。
图1和图2展示了由本实施例制造的锂离子二次电池的示意结构。在该锂离子二次电池10的结构中，装备有特定电池组分材料的卷绕电极体30与充足的电解液90安置在扁平方形的外壳20中。
外壳20包括：处于底部的方形筒状外壳21，其具有在上述扁平长方体形状中的其中一个窄宽表面中的开口21A；以及用于封闭该开口的盖体22。更具体地，盖体22安装在壳体21的开口21A上，盖体22的外表面22A的外缘和壳体21围绕开口21A的部分的接触部分通过激光焊接，从而将盖体22固定到壳体21上。如图2所示，通过从盖体22的外表面22A侧照射激光束执行上述激光焊接。这里，从盖体22的外表面22A侧照射激光束意味着以不与外表面22A平行的方向，即以穿过外表面22A的方向，照射激光束。通常从接触部分25（图2中的上侧）照射上述激光束。如图2所示，在垂直于接触部分25的延伸方向的截面中观察时，由激光速的照射方向和盖体的外表面22A定义的角θ通常适当地设定为约60度到120度。当θ太小的时候，可能存在激光束被外侧树脂构件阻挡并因此难以照射到接触部分25上的情况。在另一方面，当θ太大的时候，可能存在外侧树脂构件60容易被激光照射的反射光等加热的情况。因此，上述θ优选地设定为约75度到105度（例如，75度到90度）。
只要壳体21和盖体22之间的接触部分（焊接部分）25可以通过焊接连接，构成外壳29的材料没有被具体地限制。对于构成外壳20的材料，可以适当使用与用于一般电池等的材料相同的材料。从热辐射等的角度，可以优选地采用几乎所有壳体21和盖体22都由金属制成（例如，由铝制成、由不锈钢制成（SUS）、由钢制成等）的外壳20。这里公开的技术可以优选地应用于几乎所有的壳体21和盖体22都由铝制成的电池。由于铝具有比SUS等更高的导热性（更易于散失热量），激光焊接所需的能量往往较高。根据这里公开的技术，即使在如上所述应用高能量的焊接模式中，可以有效防止外侧树脂构件的改变。
盖体22的外部形状是符合开口21A的形状（壳体21的开口形状）的大致矩形的形状。这里公开的技术可以优选地应用于盖体21的宽度W0（参见图4、6）约为例如10mm到28mm（优选地，10mm到15mm）的电池。在如上所述盖体22的宽度W0相对较窄的电池中，从外侧树脂构件60的外缘到接缝（焊接部分）的距离D1（参见图4）在盖体22的宽度方向趋向于较短。由于这个原因，这里公开的技术的应用是特别有意义的。在本实施例中的盖体22具有宽度（W0）为12.5mm和长度为136mm的矩形形状。在盖体22的中心设有安全阀27，该安全阀27在壳的内部和外部之间连通以便当内部压力增大时释放壳20的内部压力。
虽然没有具体限定，但是盖体22的厚度（板厚度）可以被设定为例如0.3mm到2mm（通常为0.5mm到2mm）。盖体22的厚度可能为0.5mm或更大但是小于1.5mm。此外，壳体21的厚度（板厚度）可以被设定为例如0.5mm到3mm。壳体21的厚度通常为1mm到3mm。在根据本实施例的电池10中，构成壳体21的铝材的板厚度为0.4mm，构成盖体22的铝材的板厚度为0.7mm。
卷绕电极体30以其卷绕轴向侧面铺设的姿态安置在壳体21内。类似于普通锂离子二次电池的卷绕电极体，可以通过将片状正电极（正电极片）32和片状负电极（负电极片）34与总共两片片状分隔件（分隔片）36层压在一起，在纵向方向上卷绕层压体，在侧表面方向挤压获得的卷绕体并使其凹进，来制造卷绕电极体30。
构成卷绕电极体30的材料和构件它们自身可以与设置在常规锂离子二次电池中的电极体所使用的材料和构件相同，因此没有具体限定。本实施例的卷绕电极体30包括：正电极片32，其具有在长的正电极集流体上的正电极活性材料层（例如，铝箔）；负电极片34，其具有在长的负电极集流体上的负电极活性材料层（例如，铜箔）；以及作为分隔片36的基于多孔聚烯烃的树脂片。已经常规地用于锂离子二次电池的一种、两种或更多种材料可以用于正电极活性材料和负电极活性材料中的每一个，而没有具体限定。在本实施例中，LiNiO2用作帧电极活性材料，天然石墨用作负电极活性材料。
正电极端子40和负电极端子80分别连接到正电极片32和负电极片34。这些电极端子40、80被配置为分别穿透正电极和负电极端子拉出孔（通孔）242/244，并从外壳20的内部拉出到外部，端子拉出孔242、244在盖体22的纵向上分别设置一端和另一端。如图1、2、6所示，正电极端子40具有主要位于外壳20的内部上的正电极内部端子420和主要位于外壳20的外部上的正电极外部端子460相连接的结构。类似地，负电极端子80具有以正电极侧上的形状相同的形状形成的负电极内部端子820和负电极外部端子860相连接的结构（参见图1）。
正电极内部端子420的下端422A通过例如超声波焊接连接到正电极片32。正电极内部端子420包括：板状（带状）第一引线部分422、板状第二引线部分424和突出部分426。第一引线部分422配置为大致垂直地从下端422A到盖体22延伸。第二引线部分424配置为从第一引线部分的上端以连续的方式形成，从该上端大约以直角弯曲（从图2中的图示的前面到后面），并且大致平行于盖体22的内表面伸展。突出部分426配置为大致垂直地从第二引线部分的板表面的中心到电池的外方向延伸。突出部分426配置为铆接部分。上述铆接部分穿透端子拉出孔242和正电极外部端子460的通孔（铆接孔）462A，并被铆接，从而连接（固定）正电极内部端子420和正电极外部端子460。具有极佳传导性的金属材料优选地作为正电极内部端子420和正电极外部端子460的构成材料，并且通常使用铝。
正电极外部端子460具有第一连接部分462和第二连接部分（外侧端）464。该第一连接部分462具有通孔462A，突出部分426在上述铆接之前可以插进该通孔。第二连接部分464在盖体22的纵向上从第一连接部分462到中侧以连续的方式形成，并以台阶状朝外壳20的外部抬升。如图6所示，第二连接部分464设有螺栓插入孔464A，螺栓670的腿部674可以插入该螺栓插入孔。螺栓670的腿部674从下向上穿透螺栓插入孔464A，用于外部连接的连接构件112连接到腿部674，其从第二连接部分464向上突起，并且是螺母113固定的。通过这种方式，连接构件112可以连接（固定）到正电极外部端子460（参见图7、图8）。
上述铆接以内侧树脂构件50置于在盖体22围绕端子拉出孔242的壁表面和第二引线部分424之间，并且外侧树脂构件60还置于该壁表面和外部端子的第一连接部分462之间的状态执行。由于这样的铆接，正电极端子40固定到盖体22，并且通过压缩盖体22和第二引线部分424之间的内侧树脂构件50密封端子拉出孔242。
内侧树脂构件50具有设有开口522的附接部分520，内部端子420的突出部分426插入该开口。当围绕开口522的部分置于盖体22和第二引线部分424之间并且被压缩时，附接部分520使内部端子420（第二引线部分424）和盖体22隔离，并且还密封端子拉出孔242。附接部分520的下表面（在电极体侧上的表面）设有可以从下方（即，从壳的内部）接纳内部端子420的第二引线部分424的凹部524。这种凹部524设置为第二引线部分424的下端表面置放在凹部524的内部。通过这种方式，可以避免电极体30的外周边与第二引线部分424接触。此外，还可以可靠地隔离内部端子420（第二引线部分424）和壳体21。
可以适当选择显示出对要使用的电解液的抗性的任一种不同类型的树脂材料作为内侧树脂构件50的构成材料。例如，可以优选地采用如聚苯硫醚树脂（PPS）、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚醚醚酮树脂（PEEK）、聚醚酮酮树脂（PEKK）或聚醚砜树脂等树脂作为基体的树脂材料（通常为具有上述基体树脂占树脂成分的质量50%以上的合成物的树脂材料）。可选地，内侧树脂构件50可能由与以下将描述的外侧树脂构件60相同的树脂材料形成。根据本实施例的内侧树脂构件50是由PPS形成。
外侧树脂构件60具有附接部分620和延伸部分640。该附接部分620置于盖体22围绕端子拉出孔242的壁表面和外部端子的第一连接部分462之间。延伸部分640配置为在外部端子的第二连接部分464个盖体22之间的空间延伸。附接部分620具有柱状部分622和碟状部分624。该柱状部分622配置为从外部插进端子拉出孔242，从而阻止突出部分426和盖体22之间的直接接触（使它们隔离）。碟状部分624配置为从柱状部分622以连续的方式形式，并沿着盖体22的外表面伸展。外部端子的第一连接部分462以对应于碟状部分624的凹部的方式布置。
延伸部分640设有具有外侧树脂构件60的纵向（对应于盖体22的纵向）为长边的矩形开口形状的螺栓接纳孔642，该螺栓接纳孔642可以接纳螺栓640的头部672。头部672形成为其在垂直于螺栓670的轴的截面中的形状为略小于螺栓接纳孔642的开口形状的矩形。螺栓670布置（连接）为通过头部672插入进螺栓接纳孔642（禁止共同旋转）来限制螺栓670的旋转，并且腿部674穿过螺栓插入孔464A。
可以适当选择和使用任一种不同类型的绝缘树脂材料作为外侧树脂构件的构成材料。例如，可以优选地采用如聚酰胺、聚甲醛（POM）、四氟乙烯-全氟代烷基乙烯基醚树脂（PFA）、甲基丙烯酸树脂、PPS、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、PEEK、PEKK、PES、脲醛树脂、酚醛树脂和三聚氰胺树脂等树脂作为基体的树脂材料（通常为具有上述基体树脂占树脂成分的质量50%以上的合成物的树脂材料）。可选地，可能树脂作为基体的树脂材料，这些树脂的例子包括：聚烯烃树脂或者如聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）等；氟树脂，全氟烷氧基烷烃（PFA）和聚四氟乙烯（PTFE）；等等。
非芳香树脂材料，即非芳香树脂作为基体的树脂材料，可以作为外侧树脂构件的构成材料的优选实施例提出。这里，非芳香树脂指的是没有芳香环（通常为苯环）的树脂。脂肪族聚酰胺，如尼龙6（PA6）和尼龙66（PA66），以及甲基丙烯酸树脂，如POM、PFA和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）可以作为非芳香树脂的具体例子提出。当然，可以单独使用一种类型，或者可以使用两种或两种以上类型的组合。这样的非芳香树脂材料通常对激光焊接过程中导致的改变具有较高的抗性（通常不易于吸收分散的激光束）。根据载荷变形温度测量方法（0.45MPa），树脂材料的耐热温度为150°C或更高（更优选地，250°C或更高），树脂材料的使用是优选的。
如脂肪族聚酰胺、脲醛树脂、酚树脂或三聚氰胺树脂等树脂作为基体的树脂材料可以作为外侧树脂构件的构成材料的另一优选例子提出。通过使用这些树脂材料中的任意一种形成的外侧树脂构件可以展示出相对极佳的吸水性。因此，可以通过调节上述外侧树脂构件的吸水率膨胀或压缩该外侧树脂构件。例如，当在激光焊接之后外侧树脂构件吸收水分时，外侧树脂构件可以相对于焊接过程明显地被膨胀。通过使用这一特征，例如，可以增加从外侧树脂构件的外缘到焊接部分在激光焊接过程中的距离比在方向电池的使用过程中的该距离更长。从这样一种角度来看，作为构成外侧树脂构件的树脂材料，在23°C和相对湿度60%下平衡吸水率（AE；基于质量）高于1%的树脂材料是优选的，平衡吸水率高于1.5%的树脂材料是更优选的，平衡吸水率高于2.0%的树脂材料是进一步更优选的。没有具体设定上述平衡吸水率（AE）的上限。从尺寸稳定性等的角度来看，10%或更低的平衡吸水率通常是合适的，例如，优选为5%或更低。
在这里公开的技术中，可以特别地优选采用脂肪族聚酰胺，如尼龙6或尼龙66等，作为基体的树脂材料作为构成外侧树脂构件的树脂材料。这里，对于脂肪族聚酰胺作为基体的树脂材料，包含在树脂材料中的脂肪族聚酰胺与树脂成分的比率以质量计高于50%，通常以质量计高于70%。树脂材料可能包含大致由脂肪族聚酰胺组成的树脂成分。
注意到，在必要的时候，可以通过组合和应用一般分析方法，如红外线（IR）光谱分析和裂解气相色谱分析，来识别包含在用于构成外侧树脂材料的树脂材料中的树脂的类型。在外侧树脂材料包括多种树脂类型的情况下，可以根据上述分析的结果和外侧树脂构件的比重知晓树脂配比。这同样适用于内侧树脂材料。
虽然没有具有限制，但是，在本实施例中，采用具有矩形头部672的螺栓670。接着，外侧树脂构件60设有矩形螺栓接纳孔642，该矩形螺栓接纳孔对应于螺栓头部672的形状，以致其长边沿着外侧树脂构件60的纵向。根据这样的结构，与例如一对一般六角形螺栓头部和对应于螺栓头部的形状的六角形螺栓接纳孔相比，即使采用相同的螺栓670座面积，也可以保证从螺栓接纳孔642到外侧树脂构件60的外缘的较大宽度W1（参见图4）。通过这种方式，在增加螺栓670的座面积以减少连接电阻的同时，可以实现具有抗螺栓670的旋转停止和其他外力的足够的机械强度的外侧树脂构件60。这样的连接电阻减少对于需要高输出（改进的快速放电性能）的电池，如用于车辆的驱动电源的电池，是特别有意义的。此外，对于高输出电池，由于优选地增加端子的截面积，倾向于减少从外侧树脂构件60的外缘到接触部分（焊接部分）25的距离。
还从这一点来说，这里公开的技术可以特别优选地应用于车辆的驱动电源的电池。注意到，这里公开的技术可以优选地在螺栓头部和螺栓接纳孔的截面形状为矩形以外的形状（例如，六角形或其他多边形）的模式下实施。
在本实施例中，除了负电极端子80的材料以外，电池10的负电极侧的结构与正电极侧的结构大致相同。更具体地，负电极端子80的一端通过例如电阻焊接连接到负电极片34。这种负电极端子80包括：形成为与正电极内部端子420大致相同形状的负电极内部端子820；以及负电极外部端子860。通过将负电极内部端子820的突出部分（铆接部分）铆接到负电极外部端子的第一连接部分上使负电极内部端子820和负电极外部端子860彼此连接。类似于正电极侧，通过将内侧树脂构件50、盖体22和外侧树脂构件60置于端子820、860之间执行上述铆接。负电极外部端子860形成为具有第一连接部分和第二连接部分的台阶状。螺栓670配置为自下而上连接到设置在第二连接部分中的螺栓插入孔，用于外部连接的连接构件112可以连接（固定）到螺栓670的腿部。具有极佳传导性的金属材料优选地作为负电极内部端子820和负电极外部端子860的构成材料，并且通常使用铜。内侧树脂构件50和外侧树脂构件60的材料和形状与正电极侧上的相同。
带有这种结构的锂离子二次电池10可以优选地例如，通常按照以下步骤制造（构造）。更具体地，制备具有上述结构的盖体22，内侧树脂构件50设置在其内侧表面上，外侧树脂构件60和正电极外部端子460设置在其外侧表面上。在这时，螺栓670的头部672安置在外侧树脂构件60的螺栓接纳孔642中，正电极外部端子460从其上侧布置。正电极内部端子420的突出部分426通过端子拉出孔242、外侧树脂构件60和正电极外部端子460向外突出，突出部分426被铆接，正电极端子40因而连接到盖体22的端子拉出孔242。此外，类似正电极侧，负电极端子80连接到盖体22的端子拉出孔244。通过这种方式，正电极外部端子460、负电极外部端子860和外侧树脂构件60组装为盖体22，并且得到盖体-端子组合件，其中，电极端子40、80和盖体22均集成在一起（第一步骤）。
接着，正电极端子40和负电极端子80连接（例如，焊接）到具有上述结构的卷绕电极体30在轴向上的两端。通过这种方式，得到盖体单元（盖体-端子-电极体组合件），其中，上述盖体-端子组合件和电极体30集成在一起。
接着，电极体30从壳体21的开口安置在壳体21中，盖体22连接到该开口，盖体22和壳体21的接触部分用激光焊接（第二步骤）。可以在外侧树脂构件暂时被压缩的状态下执行该激光焊接步骤。可以通过执行例如，降低外侧树脂构件的吸水率的处理，即，干燥该外侧树脂构件的处理，实现这样的状态。
在可以从外侧树脂构件中移除水分的合适条件应用到外侧树脂构件，外侧树脂构件在加热、减压和低湿度空气等条件下存储，可以进行上述干燥处理的处理。虽然没有具体限定，但是上述加热条件可以通常设定为40°C或更高，优选地50°C或更高，例如，60°C或更高。在加热条件下优选的上限温度可以由外侧树脂构件的材料的不同而不同。通常，150°C或更低的温度是合适的，120°C或更低是优选的，并且温度可以设定为例如，100°C或更低。在上述减压条件下，压力只需要等于大气压力或更低，例如，可以设定为大气压力的0.9倍或更低，优选地，0.5倍或更低，更优选地，0.2倍或更低。可以单独应用这些条件中的一个条件，或者组合和应用这些条件中的两个或两个以上条件。从干燥处理的有效和精确执行来看，可以优选地采用在减压条件下加热外侧树脂构件的方法。优选的是，外侧树脂构件一旦已经被干燥，将被保存在防止吸水率的明显增加的条件下直到激光焊接。
在激光焊接过程中外侧树脂构件的吸水率（AB）只需要处于当外侧树脂材料在焊接之后吸收水分时该外侧树脂构件可以被膨胀的水平，因此，没有具体限定。合适的是，吸水率（AB）可以设定为低于在23°C和60%的相对湿度下构成外侧树脂构件的树脂材料的平衡吸水率（AE），但是不会降到平衡吸水率（AE）的1%以下。优选的吸水率（AB）是平衡吸水率（AE）的70%或更低，优选地，50%或更低，更优选地，20%或更低，特别优选地，10%或更低（例如，5%或更低）。
优选的吸水率（AB）的具体值可以随构成外侧树脂构件的树脂材料的成分等的不同而不同。例如，在包括尼龙6或尼龙66作为基体的树脂材料的外侧树脂构件中，在激光焊接过程中外侧树脂构件的吸水率（AB）适合为0.5%或更低，优选地，0.2%或更低，更优选地，0.1%或更低，进一步优选地，0.05%或更低。注意到在23°C和60%的相对湿度下，平衡吸水率（AE）在尼龙6的情况下约为3.5%，在尼龙66的情况下约为2.5%。
没有具体限定激光焊接的条件。例如，YAG激光、光纤激光、碳酸气激光、DOE激光、LD激光灯可以适当采用为激光束。可以使用连续波（CW）或脉冲波。从提高生产率的角度，容易增加焊接速度的连续波具有优势。此外，由于在通过连续波的焊接中要施加的能量的量通常增加得大于在通过振荡的焊接中要施加的能量的量，因此应用本发明来抑制外侧树脂构件的改变是特别有意义的。通常在激光照射在熔融的金属上的模式执行通过连续波的焊接，以致来自熔化的金属的导热性用于熔化相邻的部分，接着熔化的部分逐渐沿着接触部分25移动。这里公开的技术可以优选地应用在盖体和壳体通过在能量密度0.2到100kW/mm2下的激光焊接的情况下。此外，这里公开的技术可以优选地应用在盖体和壳体通过在焊接速度2到10m/分钟的激光焊接的情况下。
在执行这样的激光焊接之后，从设置在盖体22中的电解液注入孔28将电解液注入到外壳20中。与已经常规用于锂离子二次电池的非水电解质相同的电解液可以用作该电解液，无需具体限定。例如，可以使用在碳酸亚乙酯和碳酸二乙酯的混合溶剂（例如，体积比约1:1的混合溶剂）中包含1摩尔/升的LiPF6的电解液。接着，通过焊接等将密封盖19连接到电解液注入孔28以密封外壳20。通过这种方式，可以制造（构造）锂离子二次电池10。
在这里公开的技术中，在执行上述激光焊接后，膨胀上述外侧树脂构件（第三步骤）。通常，上述外侧树脂构件的吸水率增加到膨胀该外侧树脂构件。当例如外侧树脂构件吸收水分时，可以增加上述吸收率。
在上述第三步骤中，优选的是，外侧树脂构件的吸水率（Ac）增加得比其在激光焊接过程中的吸水率（AB）高0.5%。外侧树脂构件优选地以（AC）-（AB）变得高于0.5%的方式吸收水分。因此，外侧树脂构件可以被有效地扩展。从这个角度来看，（AC）-（AB）优选地为1%或更高，更优选地，为1.5%或更高，进一步优选地为2%或更高。
优选的吸水率（AC）的具体值可以随着构成外侧树脂构件的树脂材料的成分等的不同而不同。例如，在包括尼龙6或尼龙66作为基体的树脂材料的外侧树脂构件中，膨胀之后的吸水率（AC）可以高于1%，例如，优选地高于1.2%，进一步优选地高于1.5%。该吸水率（AC）可能高于1.7%，进一步高于2%。
可以优选地采用提供（引起）水到（与）上述外侧树脂构件（的接触）的处理作为通过上述外侧树脂构件吸收水分的处理。处在液体模式中的水或处在气体模式中的水可能应用到上述外侧树脂构件上，也可能应用同时处于这两种模式中的水。例如，当激光焊接之后的电池保存在50%或更高（优选地，55%或更高，例如，60%或更高）的相对湿度下，外侧树脂构件可以吸收水分，并因而被膨胀。从改进处理效率的角度，上述用于水分的吸水的处理可以优选地在比室温更高的温度范围中执行。例如，在例如35°C到80°C，优选地，40°C到70°C，例如，约40°C到60°C下进行水分的吸水是有效的。
这里公开的技术可以优选地应用于方形电池及其制造方法，其中，在外侧树脂构件在激光焊接之后由上述水分吸收等膨胀的状态（例如，外侧树脂构件实际用作制成品的状态）下，从外侧树脂构件的外缘到焊接部分的最小距离（在图4所示的例子中的距离D1）为5mm或更小，例如，3mm或更小。该应用的效果对于电池特别重大，其上述距离为2mm或更小（例如，0.5mm到2mm，进一步地，0.5mm到1.5mm）。
在从外侧树脂构件的外缘到焊接部分的最小距离如上所述相对小的电池中，当在外侧树脂构件暂时被压缩的状态下（即，在上述膨胀之前的状态下）执行激光焊接时，可以在激光焊接的过程中增加从外侧树脂构件的外缘到焊接部分的最小距离。因此，可以抑制激光束对外侧树脂构件的影响（由于热量等造成的改变）。当在焊接之后膨胀外侧树脂构件时，可以相比膨胀之前延伸外侧树脂构件的绝缘距离。通过这种方式，可以优选地同时满足在激光焊接过程中对激光束的影响的抑制和在电池的实际使用过程中保证绝缘距离（具体地，爬电距离）。
在本实施例中，在上述膨胀之后，从外侧树脂构件60的外缘到焊接部分25的关于图4所示的盖体22的宽度方向的距离D1为1mm。此外，从外侧树脂构件60的外缘到焊接部分25的关于盖体22的纵向的距离D2为2.8mm。因此，在本实施例中，从外侧树脂构件的外缘到焊接部分的最小距离为1mm。
注意到，执行上述外侧树脂构件的干燥处理的时间选择不限于紧接着上述第二步骤之前的时间，只需要在上述第二步骤之前执行干燥处理。例如，可以在第一步骤之前执行上述干燥处理。也就是说，可以优选地在外侧树脂构件暂时被压缩的状态下执行得到盖体-端子构件的处理。当螺栓的头部在外侧树脂构件如上所述被压缩的状态下插入螺栓接纳孔时，不太可能发生由于制造误差等导致的上述螺栓的头部和螺栓接纳孔之间的干扰，因此可以改善螺栓的可装配性。当在激光焊接之后外侧树脂构件被膨胀时，减少螺栓的头部和螺栓接纳孔之间的间隙。通过这种方式，可以适当表现出通过上述螺栓接纳孔的旋转止动功能。因此，可以进一步可靠地执行，例如，将螺母连接到上述螺栓和将连接构件与外部电路或另一相邻电池的电极固定的操作。根据这里公开的技术，可以通过使用外侧树脂构件的体积变化来提高螺栓的可装配性，并适当执行螺栓的旋转停止。
将以具有这样的结构的锂离子二次电池10用作单体电池和使用包括多个单体电池的电池组为例进行说明。如图7、8所示，该电池组100排列为使得多件锂离子二次电池（单体电池）10中的每一件均颠倒为交替地排列电池的正电极端子40和负电极端子80，并且以外壳20的宽度表面面向彼此的方向（层叠方向）排列。该多件通常可能是10件或更多，优选地，10到30件，例如，20件。指定形状的冷却板（未图示）置于每两个排列的单体电池10之间。该冷却板由带有导热性高、重量轻、硬度高的聚丙烯，或者优选为其他合成树脂，的金属制成。
如图8所示，一对端板（束缚板）118布置在上述排列的单体电池10（图8只显示了上述布置的一个端侧）的两端。上述排列的单体电池10被束缚带束缚（未图示）以便固定，该束缚带连接横跨两个端板，从而向单体电池10施加规定的束缚压力。接着，相邻的单体电池10的其中一个的正电极端子40和另一个的负电极端子80通过连接构件（汇流条）112电性连接。具体地，从相邻的单体电池10的外部端子突出的螺栓腿部674穿过设在连接构件112的两端上的通孔，并且从上面用螺母113固定。因此，其中一个单体电池10的正电极端子40和另一个单体电池10的负电极端子80可以电性连接。如上所述，由于单体电池10是串联连接的，因此构成处于所需电压的电池组100。对于带有这样的结构的电池组的结构，从生产率、质量稳定性等角度来看，在固定螺母113的过程中适当执行螺栓670的旋转停止是特别有意义的。
到目前为止已经对本发明的优选实施例进行了说明。毋庸质疑，本发明不限于这样的说明，并且可以做出各种改变。
例如，在激光焊接之后的外侧树脂构件膨胀的第三步骤只需要是使得外侧树脂构件膨胀以致外侧树脂构件的外缘和焊接部分之间的距离减小的步骤。该第三步骤不限于外侧树脂构件吸收水分进行膨胀（增加体积）的步骤。例如，包含形状记忆树脂的树脂材料可能用作外侧树脂构件的构成材料。可能在外侧树脂构件变形以致其外缘和焊接部分（盖体的外缘）之间的距离增加的状态下执行激光焊接。接着，可能将上述外侧树脂构件加热到形状恢复温度，外侧树脂构件的形状可能恢复使得其外缘向焊接部分侧膨胀。
此外，构成外侧树脂构件的树脂材料可以包含除了树脂成分以外的任意成分。无机纤维可以作为这样的任意成分的优选例子提出。例如，可以优选地采用包含包括上述树脂成分的树脂基质，以及分散在树脂基质中而存在的无机纤维的外侧树脂构件。无机纤维的成分可以占外侧树脂构件的整个质量的，例如，以质量计5到60%，通常优选地，以质量计约15到60%，进一步优选地，以质量计约30到60%（例如，以质量计约45到60%）。玻璃纤维、陶瓷纤维、碳纤维、金属纤维等可以用作该无极纤维。玻璃纤维特别优选作为无机纤维。包含在外侧树脂构件中的以质量计至少50%的无机纤维优选地布置为无机纤维的纤维轴方向处于与盖体的外表面平行的状态。无机纤维如上所述布置的外侧树脂构件是优选的，因为该外侧树脂构件可以被上述无机纤维有效地加固，并且无机纤维不容易干扰外侧树脂构件的膨胀/压缩（特别是，沿着盖体的外表面方向的膨胀/压缩）。注意到，上述“平行状态”除了完全平行的状态以外，只要可以发挥本发明的效果，还包括可以被视为大致平行的状态。通常，这样的情况包括无机纤维和盖体的外表面的交叉角至少为0度，最多为30度。
此外，这里公开的技术不限于锂离子二次电池，可以广泛应用于各种类型的一次电池、二次电池、密封电池、非密封电池、包含含水电解液的电池、包含非水电解液的电池等等，以及它们的制造。在这些电池中，电极体的模式不限于上述卷绕类型，可能是叠层类型等其他模式。

Claims (9)

1.方形电池的制造方法，该方形电池包括壳体和焊接至该壳体的盖体，该制造方法包括：
第一步骤，在该第一步骤中外部端子以及将该外部端子与所述盖体的外表面分离的外侧树脂构件被组装至所述盖体；
第二步骤，在该第二步骤中激光束从所述盖体的外表面侧照射，以在所述第一步骤之后通过激光将所述盖体焊接至所述壳体；以及
第三步骤，在该第三步骤中使所述外侧树脂构件在所述第二步骤之后膨胀。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述第三步骤包括一步骤，在该步骤中通过吸收水分使所述外侧树脂构件膨胀。
3.根据权利要求1或2所述的制造方法，还包括：第四步骤，在该第四步骤中使所述外侧树脂构件在所述第二步骤之前干燥。
4.根据权利要求2或3所述的制造方法，其中，所述第三步骤包括一步骤，在该步骤中所述水分被吸收至所述外侧树脂构件，以使得所述外侧树脂构件的吸水率基于质量从1%或更低增加到高于1%。
5.根据权利要求1到4中任意一项所述的制造方法，其中，所述外侧树脂构件包括使用聚酰氨树脂作为基体的树脂材料。
6.方形电池，包括：
壳体，其包括开口；
盖体，其固定至所述壳体的所述开口；
电极体，其安置在所述壳体内；
电极端子，其配置为电连接至所述电极体，并且配置为使得所述电极端子的一部分暴露在所述盖体的外部；以及
外侧树脂构件，其使所述电极端子和所述盖体的外表面相分离，在所述外侧树脂构件暂时变形的状态下、从所述盖体的外表面侧通过激光焊接所述盖体的外缘和所述壳体的接触部分，以增加所述外侧树脂构件的外缘和所述接触部分之间的距离。
7.根据权利要求6所述的方形电池，其中，所述外侧树脂构件暂时变形的状态是所述外侧树脂构件暂时被压缩的状态。
8.根据权利要求6或7所述的方形电池，其中，所述外侧树脂构件包括以聚酰氨树脂作为基体的树脂材料。
9.方形电池的制造方法，该方形电池包括：
壳体，其具有开口；
盖体，其固定至所述壳体的所述开口；
电极体，其安置在所述壳体内；
电极端子，其配置为电连接至所述电极体，并且配置为使得所述电极端子的一部分暴露在所述盖体的外部；以及
外侧树脂构件，其使所述电极端子和所述盖体的外表面相分离，所述制造方法包括：
在所述外侧树脂构件暂时变形的状态下、从所述盖体的所述外表面通过激光焊接所述盖体的外缘和所述壳体的接触部分，以增加所述外侧树脂构件的外缘和所述接触部分之间的距离。
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