CN1143401C - 激光封口电池 - Google Patents

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Abstract

在激光封口电池中，使芯体露出部分位于卷绕电极体的最外周部分并从该芯体露出部分上切起集电体接头，在使该集电接头被夹持于电池外装筒开口边缘与封口板之间的状态下对封口板和电池外装筒进行激光焊接。通过采用这种构成，由于可在对电池封口的同时还能可靠地进行集电接头与电池外装筒之间的电连接，故在可抑制闭路电压下降低、内阻上升的同时，还可简化电池制造工序。

Description

激光封口电池
本发明涉及把封口板用激光焊接到已放置了发电要素的电池外装筒的开口顶端部分而封好口的激光封口电池。
在密闭式电池中，历来采用把正极集电接头点焊接到兼作正极外部端子的电池外装筒的内面上，把负极集电接头点焊到负极外部端子上的方法。但是，这种方法由于必须焊接正电极集电接头和负极集电接头，故存在着焊接工艺复杂的问题。
为此，在内置卷绕电极体的激光封口电池中，采用在卷绕电极体的最外周配置没有活性物质的正极芯体露出部分，并使此正极芯体露出部分与兼作正极外部端子的电池外装筒的内壁接触，将正极与电池外装筒进行电连接，而把从负极导出来的集电接头点焊到负极外部端子构件上去的方式。
但是，在这种方式中，由于正极芯体和电池外装筒之间的接触程度会因电池的变形等等而变化，故存在着集电不可靠故可靠性欠缺的问题。
另一方面，在实开昭59-12260号公报中，在蜷曲封口电池里，提出了把一方电极的集电接头在挟持于使封口盖与电池外装筒之间绝缘的密封垫板之间的状态下进行蜷曲封口的方式，若采用这种方式，由于在进行蜷曲封口的同时，一方的电极集电接头与电池外装筒电连接，故可以省去一个用于电连接的焊接工序。
但是，在采用了这种方式的电池中，由于一方电极集电接头的存在将使蜷曲封口部分的密闭度降低，电解液有从该部分漏泄出来的危险。
本发明就是为了消除上述所存在的问题而进行的，本发明的目的是提供一种可筒化集电接头的焊接工作、且可使集电接头可靠地电连接到电池外装筒上的结构的激光封口电池。
可以实现上述目的本发明的第1形态由具有开口的有底筒状的电池外装筒、具有对上述开口进行封口的封口板的封口盖、放置了电池外装筒内的电极体和电解液组成、且上述电极体由在导电性的电极芯体上保持正极活性物质的正极板、在导电性的电极芯体上保持负极活性物质的负极板和介于两电极板之间的隔音板构成，上述封口板用激光焊接到上述电池外装筒的开孔上，在把上述开孔封上口的激光封口电池中，
从作为上述正极板或上述负极板的任何一个的第1电极板导出第1集电接头，
·将该第1集电接头在夹在上述电池外装筒的内面与封口板的外周缘之间的状态下进行激光焊接，由此电连接到上述电池外装筒上。
该第1形态的激光封口电池的特征是，在把集电接头夹在电池外装筒的开口部分和封口板的外周侧面之间的状态下，对电池外装筒和封口板进行激光焊接。倘采用这种构成，由于在进行电池封口的同时可把从一方的电极导出来的集电极接头(第1集电接头)电连接到兼作外部电极端子的电池外装筒上，故可以省去用于连接一方的电极集电接头的焊接工序。而且，由于集电接头被夹于封口板和电池外装筒之间进行激光焊接，故连接是牢固的。因而不会产生电连接不良的情况。另外，这一构成和进行蜷曲封口的上述方式(实开昭59-12260号公报)不同，由于是用激光焊接进行封口的方式，故难于产生因集电接头的存在而产生的密封不良。
于是，在上述第1形态中，作为上述电极体，可以应用介入隔离板把正极板与负极板卷起来的螺旋电极。在应用螺旋电极的情况下，理想的是作成下述结构：在螺旋电极的最外周处放置一方的电极，而且把位于最外周的一方的电极的至少是电池外装筒一侧的电极面作为尚未保持活性物质的电极芯体露出部分，把一方电极的集电接头设于该电极芯体露出部分上的同时，使电极芯体的露出部分的全部或者一部分与电池外装筒的内面相接触。如果采用这样的结构，则可以展宽正负两个电极的相对面积，从而可以提高单位容积的电池容量。此外，由于一方电极集电接头被设于卷绕电极体的最外周部分，故可以把集电接头沿着电池外装筒的内面直线性地延伸，一直延伸到电池外装筒开口端部分。因此，可以防止集电接头接触不同的极性的构件而使内部短路。
还有，在这种构成中，用被挟持于电池外装筒开孔端部分与封口板之间并用激光焊接的一方电极集电接头和芯体露出部分与电池外装筒内面的接触这两者进行集电。因此，可以可靠地进行集电，可以消除因电连接不良而产生的闭路电压降低或内部电阻上升这样的问题。
另外，在谋求仅用一方电极的最外周面与电池外装筒内面的接触来进行集电的现有的电池中，在因电池的落地等原因而引起的电池外装筒变形的情况下，或者因电池温度的上升(电池内压的上升)而使电池外装筒膨胀的情况下，一方电极的最外周与电池外装筒内面之间的接触程度减小，故存在着集电变成为不可靠的问题。
作为上述一方电极集电接头，理想的是在位于卷绕电极体最外周的一方电极的芯体露出部分处形成一个切起部分且在封口体一侧切起该切起部分以构成集电接头。如果像这样地来形成集电接头，就不再需要把集电接头点焊到一方电极上去的另外的工序、所以可以简化制造工序。此外，由于因切起而形成的集电接头和电极芯体是一个整体，故也不会产生连接不良的情况。对此，在用点焊用另外的方法附设集电接头的现有电池中，将产生起因于点焊接的不完整等等的连接不良。
在采用了切起电极芯体来作集电接头的构成的情况下，理想的是在已形成了切起部分的电极芯体露出部分的下侧(卷绕中心轴一侧)介以隔离板或者不介以隔离板(与该电极芯体为同一极性→)放置一方电极或者没有活性物质的一方电极的芯体。其理由如下。
当用刀子等来形成贯通电极芯体的刻痕的时候，在贯通部分上将产生毛刺。由于该毛刺很锐利。故存在着划破位于该电极芯体的下侧的隔离板与对极(极性与一方的电极不同的电极板。下面称之为另一方的电极)接触而产生内部短路的危险。于是，若使同一极性的一方电极或者一方电极芯体位于已形成了切起部分的一方电极芯体露出部分的下侧，则即使毛刺已贯通了隔离板也不会产生内部短路。
作为上述切起部分的形状，虽然可以采用各种各样的形状，但理想的是作成为U字形状。因为若采用这种U字形状则易于形成切起，而且切起而构成的集电接头整体的强度和通电电阻都将变得均匀。
此外，更为理想的是：上述切起部分的形状作成下述这样。即具有相对的至少两个刻痕线，且把上述两个刻痕线的封口体一侧的端部彼此间连接起来而构成的折弯线作成为与卷绕电极体的卷绕方向大致上平行，在上述两个刻痕线之内，使在制作卷绕电极体的时候先进行卷绕的一侧的刻痕线以与上述折弯线之间的交点为起点向卷绕的进行方向倾斜。其理由如下。
在卷绕电极板的时候，电极板面变成为向外凸出的曲面。因此，在以折弯线为轴切起电极板的一部分而构成的集电接头上，由于最初加有反方向的力，故对于电极板来说集电接头将变成站立(或浮起)的状态。因此，在相对的两个边都与卷绕方向垂直的集电接头中，在卷绕时或者卷绕之后，在把卷绕电极体调整为非圆的圆形形状时集电接头易于变形。对此如果把先进行卷绕的一侧的集电接头作成为使之以折弯线(切起基线)为起点向卷绕方向倾斜的形状，则与那种使相对的两个边都与卷绕方垂直的形状相比较，使之变成站立状态的力变小。此外，由于从已被切起集电接头的根部顺次进行卷绕，故可以减小集电接头的变形。还有，由于变得易于向电池外装筒内插入，故插入时的集电接头的损伤变小。
理想的是如下述那样地构成本发明的第1形态。电池外装筒及第1电极板的电极芯体可用铝或者铝合金构成。另外，与卷绕电极体的卷绕轴垂直相交的断面形状可以作成为拉长的圆形(但圆形除外)。还有，电池外装筒的开口断面形状，可作成为矩形或者拉长的圆形。
这是因为在上述第1形态中，借助于使位于卷绕电极体的最外周的一方电极(第1电极板)的芯体露出部分与电池外装筒的内表面接触，使一方电极与电池的外装筒电连接，再把上述芯体露出部分的一部分切起以形成一方电极集电接头。因此，一方电极的电极芯体最好是易于形成刻痕的材料而且是导电性优良的材料。铝或铝合金具备这些条件，同时其耐腐蚀性好且又价格低廉。因此，在电池电压将变为高电压的非水电解液电池等中使用特别合适。
此外，如果电池外装筒的外形形状为方形，特别是为矩形或拉长的圆形，则在电池的装入空间受限制的电子机器等之中，具有易于确保电池装入空间的优点。此外，在电池外装筒的外形形状作成为方形的情况下，作为内置于该电池外装筒中的卷绕电极体，可以是与卷绕轴成垂直方向的断面形状为拉长的圆形的电极体。这是因为易于谋求电池的小型化。
其次，对本发明的第2形态进行说明。本发明的第2形态是在具备第1形态的特征的激光封口电池上装上具有新颖的结构的衬垫的封口盖。其特征是：附加于上述第1形态上的结构新颖的封口盖由封口板、被配置于封口板的下表面上的绝缘板、被配置于绝缘板的下表面上的集电端子板(该集电端子板的极性与上述第1电极板不同)和与上述绝缘板形成为一个整体的衬垫构成，该衬垫具有用于防止上述第1集电接头和具有与上述第1集电接头不同的极性的构件之间的电接触的壁部。以下说明该构成的意义。
在把电池外装筒作为一方电极的外部电极端子的方式的激光封口电池中，  已突出于外部的电池帽(封口盖的一部分)兼作另一方的电极的外部端子，该电池帽通过介入集电端子板或引线与另一方的电极电连接。具体地说来，与电池帽已电连接的集电端子板在介入绝缘构件的状态下被固定于封口板的下表面上，引线的一头点焊于该集电端子板上，另一头连接到另一方的电极上。另一方面，一方电极集电接头延伸到电池外装筒与封口板之间的相互啮接部分并夹持于封口板侧面与电池外装筒内表面之间。
即，一方电极集电接头和上述集电端子板或引线在相互靠近的状态下配置于电池外装筒里边。因此，对于把极性不同的构件以互相靠近的方式进行配置的电池来说，在从外部加上冲击(例如电池的落地)时，存在着因卷绕电极体的移动或者一方电极集电接头或上述引线的挠曲等等而使极性不同的构件彼此间进行接触的可能性。
于是，在本发明的第2形态中，采用了把具备与绝缘板形成为一个整体的、且防止一方电极集电接头与上述集电端子板或引线进行接触的壁部的衬垫配置于封口盖与卷绕电极体之间的结构。因此，该壁部将起到防止极性不同的构件之间电接触并防止因来自外部的冲击等导致的内部短路的作用。
以下对附图进行简单说明。
图1是本发明的电池A1的断面模式图。
图2是比较例电池B1的断面模式图。
图3是本发明电池A2的部分剖开的透视图。
图4是设于本发明电池A2上的正极板的侧面图(左)和正面图(右)。
图5是设于本发明电池A2上的负极板的侧面图(左)和正面图(右)。
图6是设于本发明电池A2中的卷绕电极体的断面模式图(图3的XX断面)。
图7A是设于本发明电池A2中的封口盖的局部断面图。
图7B是从斜下方看到的本发明电池A2中所设的封口盖的斜视图。
图8是说明本发明电池A2的组装步骤的说明图。
图9A是设于本发明电池A3中的封口盖的局部断面图。
图9B是从斜下方看到的本发明电池A3中所设的封口盖的斜视图。
图10是用于说明本发明电池A3的透视图。
图11是用于说明本发明电池A4的透视图。
图12是用于说明本发明电池A5的透视图。
以下依据实施例具体地说明本实施例。
〔第1实施例〕
<实施例1-1>
实施例1-1是把本发明应用于锂电池的例子。以下，参照图1说明这种电池。在图1中，1是在上方有开孔的有底筒状的电池外装筒，在内部放置正极板、负极板、隔离板及由电解质构成的发电要素。该电池外装筒1用冷轧钢板之类的导电性材料构成，并兼作一方电极(在图1中是正极板)的外部电极端子(正极外部端子)。
2是在由铝或铝合金等的导电性金属材料构成的电极芯体的两面上形成以二氧化锰为主体的活性物质层而构成的正极板。在该正极板的最外周处，形成没有正极活性物质层的芯体露出部分，正极集电接头11被点焊于该芯体露出部分上。
3是以锂为主体的负极板。负极集电接头12被安装于该负极板3的上部。
4是存在正极板2和负极板3之间的隔离板。该隔离板4比如说是用聚乙烯制成的。
5是在介入隔离板4的情况下，把正极板2与负极板3与隔离板4卷绕成螺旋状而构成的卷绕电极体。
6是在中央部分附近已设有透孔的封口板，该封口板6通常用与电池外装筒1同种材料(例如冷轧钢板)构成。
7是负极外部端子构件，在上述一方电极是负极板的情况下，该负极外部端子构件7将变成正极外部端子。
8是电性绝缘的密封垫板，它存在于封口板6的透孔与负极外部端子构件7之间，在使两者绝缘的同时，还防止液漏和气漏。
9是聚丙烯树脂、聚乙烯树脂等构成的电绝缘性的绝缘板。该绝缘板起着防止极性不同的构件彼此接触的作用。
10是由封口板6、负极外部端子构件7、垫圈8及绝缘板9构成的封口盖。
11和12如上所述，分别是由正极板或负极板导出来的正极集电接头和负极集电接头。
按下述方式由这些构件就可以组装实施例1-1的激光封口电池。
首先，在封口板6的透孔的侧面和封口板6的透孔部分周围贴上密封垫板8和绝缘板9、插入并固定好负极外部端子构件7、组装封口盖10。接下来，在负极外部端子构件7的下表面上点焊上已从负极板3的上部导出的负极集电接头12。之后，向电池外装筒1内插入电极体5，然后再注入电解液。该电解液是这样构成的：在乙烯碳酸盐∶丁烯碳酸盐∶二甲氧基乙烷(dimethoxyethane)＝40∶40∶20的混合溶剂中溶解LiCF3SO3使其浓度变成为0.55mol/l(升)。
另一方面，使已安装到卷绕电极体5的正极板2的上部的正极集电接头11沿着电池外装筒1的内表面直线状地延伸，一直延伸到电池外装筒1的开口顶端部分，使该正极集电接头11的顶端被夹在电池外装筒1的开口顶端与封口板之间，以把封口盖10嵌入电池外装筒1的开口之内。在这种状态之下，用激光焊接把封口板6与电池外装筒1的嵌入部分焊接起来，把电池外装筒1的开口完全地封好口的同时，把正极集电接头11电连接到兼作正极外部端子的电池外装筒1上。把以上那样的构成的电池作为本发明电池A1。
<比较例1-1>
制作一个示于图2的电池，该电池除了正极集电接头21不延伸到电池外装筒1的开口顶端、并以一点点焊方式焊在电池外装筒的内表面上之外，其构成与实施例1相同。以该电池为比较电池B1。
〔实验1-1〕
对上述本发明电池A1及比较电池B1在制造时的不合格品产生率和制造工序维修时间进行了测定。其结果示于表1-1。表1-1以比较电池B1的值为基准(100)，对比较电池B1和本发明电池A1进行了比较。
此外，所谓不合格品产生率指的是正极集电接头与电池外装筒之间的电接触不合格的产生率。而所谓制造工序维修时间指的是制造工序暂时停止以进行维修的时间的积累，为了使各工序正常地工作这种维修是必不可少的。
表1-1
  本发明电池A1     比较电池B1
不合格品产生率     80     100
制造工序维修时间     80     100
从表1-1可清楚地看出，本发明的电池A1的不合格品产生率比比较电池B1低，且用短的制造工序维修时间就足够了。这是因为在本发明电池A1的制造中，不需要将正极集电接头与电池外装筒进行点焊的工序的缘故。即在比较电池B1中，在将正极集电接头与电池外装筒进行点焊的时候，变成为把正极集电接头放入到电池外装筒里边去的状态，由于难于看到正极集电接头的位置，所以难于对正极集电接头进行正确地点焊。因此，由于焊接不合格，产品成品率变坏。此外，在点焊中，必须时时更换点焊焊接棒，因此，必须有更多的维修时间。
与此相反，在本发明的电池A1的制造中，由于不需要将正极集电接头与电池外装筒进行点焊的工序，故不会产生比较电池B1中的那样的问题(焊接不合格品的产生，焊接棒的更换)。即在采用本发明电池A1的结构的情况下，与比较电池B1相比，由于既提高了生产效率又可降低不合格品产生率，故可以廉价地提供高可靠性的激光封口电池。
〔实验1-2 〕
准备1000个本发明电池A1和1000个比较电池B1，使它们这些电池从3米高的高度上向水泥地上反复落下20次之后，把电池分解开来，研究正极集电接头与电池外装筒之间的焊接部分的状态。其结果示于表1-2。表1-2给出了正极集电接头与电池外装筒之间的焊接断开的个数。
表1-2
    本发明电池A1     比较电池B1
正极接头与电池外装筒之间的焊接的断开个数     0/1000     8/1000
由表1可知，在本发明电池A1中，焊接部分的断开为0/1000，而在比较电池B1中为8/1000。从此实验结果也可得知，把集电接头夹在封口板与电池外装筒之间并用激光封口的本发明电池A1与比较电池B1相比，集电的可靠性高。
〔第2实施例〕
<实施例2-1>
实施例2-1在应用锂离子电池及切起正极芯体以形成正极集电接头等方面上与上述第1实施例中的情况不同。以下依据图3～图8说明实施例2-1中所涉及的本发明电池(A2)。
图3是本发明电池A2的关键部分透视图。首先依据该图对本发明电池A2作一概述。本发明电池A2也和上述本发明电池A1一样，把正极板与负极板以中间介入隔离板的方式进行卷绕而构成的卷绕电极体210放置于兼作正极外部端子的电池外装筒200里边。电池外装筒200在其上部开口边缘上对封口板241施行激光焊接而封上了口，但是在焊接的时候，把从正极板(220)导出来的正极集电接头221的顶端以夹在封口板241的外周侧面与电池外装筒200的上方开口顶端的内侧之间的状态下施行激光焊接。即本发明电池A2也和上述电池A1一样，其结构是在把封口板241与电池外装筒焊在一起的同时还把正极集电接头221电连接到电池外装筒200上。
以下，依次说明本发明电池A2的制造方法以弄明白本发明电池A2的结构上的特征。
图4示出了正极板的结构。图4左为正极板的侧面图、右为正面图。该正极板220可如下述那样地制造。
把LiCoO2、人造黑铅粉末、碳黑的重量百分比分别按85、5和5的比率充分地进行混合形成正极合剂。向该正极合剂中加入已溶于N-甲基-2-吡咯烷酮中的聚氟化乙烯叉(PVdF)，使PVdF(固形成分)的量成为5重量％，然后进行混合使之变成正极泥浆。
把该正极泥浆涂到由铝构成的长335mm、宽38mm、厚20μm的正极芯体224上形成正极活性物质层225。使该正极板干燥并用滚压机展延之后再经110℃3小时的真空干燥处理使之变成正极板220。
在制作上述正极板220时，从正极芯体的卷绕终端(附图的上方)开始到20mm为止处使正极芯体的两面都变成没有正极活性物质的芯体露出部分(两面露出部分)，再从该两面露出部分到卷绕开始端一侧50mm为止，使其变成为仅在正极芯体的一侧的面上有正极活性物质，另一侧的面的芯体变成露出芯体的露出部分(单面露出部分)。
接着在上述两面露出部分上用贯通芯体的三条刻痕线形成U字形的刻痕部分222。该刻痕部分222用于切起集电接头221。刻痕线用刀锋锐利的刀子刻划芯体而形成。
〔负极板的制造〕
图5示出了负极板的结构。图5左为负极板230的侧面图，右为正面图。该负极板230可如下所述地制作。
在重量百分比为95的粒子直径为5-25μm的天然黑铅粉末(负极合剂)中加入已溶于N-甲基-2-吡咯烷酮的PVdF，使PVdF的重量百分比为5，然后进行混合使之变成负极泥浆。
把负极泥浆涂到长315mm、宽39mm、厚为18μm的负极芯体234的铜箔的两面上形成负极活性物质235。使该负极活性物质干燥。之后，用滚压机压延负极板、剥掉电极板的卷绕始端近傍的活性物质层，把由镍构成的引线(负极集电接头231)点焊到这里，再在110℃下进行3个小时的真空干燥处理使之变成负极板230。
〔电解液的调整〕
把LiPF6溶解于乙烯碳酸盐与二甲基碳酸盐的体积混合比为40∶60的混合溶剂中使之变为1mol/l的浓度以制成非水电解液。
〔卷绕电极体的制造〕
把上述正极板220与负极板230通过介入用聚乙烯制作的隔离板250进行卷绕以形成卷绕电极体210。在卷绕电极体210的制作中，正极板220的上述单面露出部分向着外周一侧卷绕且使得芯体两面露出部分位于卷绕电极体210的最外周部分。这是为了使芯体露出部分与电池外装筒的内表面接触，借助于使芯体露出部分与电池外装筒内表面进行接触，就可以把兼作正极外部端子的电池外装筒与正极电连接起来。
此外，在卷绕电极体卷绕终端部分上贴有粘接带，以使之保持卷绕电极体状态。再用绝缘带把卷绕电极体的底部覆盖起来。
依据图6对卷绕电极体作更详细的说明。
图6是上述卷绕电极体的断面模式图(图3的X-X断面)。如图6所示，卷绕电极体210要卷绕成使正极的芯体两面露出部分位于最外周，而且要卷绕成使芯体单面露出部分位于芯体两面露出部分的下侧。另外，负极集电接头231位于卷绕电极体的卷绕始端近傍，正极集电接头221位于卷绕终端近傍。该正极集电接头221的示于图4的切起部分222是在封口板241一侧进行切起而形成的。
然而，该切起部分222在极板的任何一个地方形成都行。比如，可以在图6的“A→”部分形成，但理想的是在卷绕电极体的最外周，而且在同一极性的电极板位于其下侧的部位(比如图6的“B”部分)上形成。这是因为如前所述，在已形成了贯通芯体的刻痕线的情况下，因为在相对面上将产生毛刺，由于该毛刺可能划破隔离板而与相对的电极相接触，但如果使同一极性的电极板位于切起部分的下侧，则即便是已经接触也不会产生内部短路。
与此相反，比如说已在图6的“A→”部分上形成了切起的情况下，负极板230通过介入隔离板250位于该切起部分的下侧。因此，在上述毛刺贯通隔离板并已与负极板接触的情况下，将产生内部短路。
此外，在实施例2-1中，其结构使正极集电接头形成切起，使之夹在封口板与电池外装筒之间，但也可以把卷绕电极体的正极板和负极板的位置关系倒过来，且可使把芯体露出部分的构成是使与正极板做成相同的负极板位于卷绕电极体的最外周。在这种情况下，使位于最外周的负极板切起以形成负极集电接头，结果变成为使之挟持于电池外装筒200(将成为负极外部端子)和封口板之间。
〔封口盖的形状〕
为了易于加深对本发明电池A2(实施例2-1电池)的理解，在此说明封口盖240的详细结构。
图7A是除去了电池帽242的封口盖的部分断面图(侧面)，图7B是从斜下方看该封口盖的斜视图。封口盖240的构成如下：在中央附近有透孔的封口板241；通过介入绝缘性密封垫板243被配置于上述透孔上的金属制作的中空帽245；电连接在中空帽245的上端的电池帽242(兼作负极外部端子一个部件)；  已电连接在中空帽245上的集电端子板246和介于封口板241与集电端子板246之间并使两者电绝缘的绝缘板247。
上述密封垫板243、绝缘板247及集电端子板246、采用铆接中空帽245的上端和下端的办法被固定于封口板241上。此外，在绝缘板247的两端配置有衬垫248。该衬垫248在实施例2-1中，与上述绝缘板247成形为一个整体、被配置于封口板241与卷绕电极体210之间、支撑着卷绕电极体210使之不在上下方向上摇动。
如图7B所示，集电端子板246在向下的方向上其一部分被切起，并把负极集电接头231直接地或介入引线电连接到该部分上。
〔电池的组装〕
图8中示出了本发明电池A2的组装步骤。借助于参照该图和上述图3及图7A、7B，就容易理解下述内容。
在使封口板241位于卷绕电极体210的上方的状态下，把已固定于封口板241上的集电端子板246与负极集电接头231电连接起来。另一方面，切起已形成于正极芯体露出部分上的切起部分使之变成正极集电接头221。该正极集电接头221借助于从其上边贴上保护带227被固定于卷绕电极体210上。
其次，把已电连接负极集电接头231的卷绕电极体21 0插入铝制方形的电池外装筒200中去，之后，把从正极板导出来的正极板接头221沿着电池外装筒200的内壁一直延伸到开口端。接下来，把此集电接头221的顶端部分夹入封口板241的外周侧面中去，把封口盖240盖到电池外装筒200的开口边缘上。接着，向电池外装筒200与封口板241相互啮合的部分上照射激光把该部分焊好。通过该激光焊接把电池封上口，同时正极集电接头221被牢固地电连接到电池外装筒200上。在激光焊接之后，从封口板241的透孔中向电池外装筒200的内部注入上述非水电解液，把电池帽242设置于该透孔上。这样，本发明电池A2就完成了。
在上述结构的本发明电池A2中所使用的正极芯体的厚度薄到20μm。因而，即使把切起该正极芯体而构成的正极集电接头221夹入电池外装筒与封口板之间也不会在啮合面上产生大的间隙。因此，用激光焊接可以形成完美的封口。再者，由于正极集电接头薄到仅20μm，故在把卷绕电极体210向电池外装筒内插入的时候也不会有什么麻烦。
还有，切起而构成的正极集电接头221的长度，其顶端稍许突出到封口板上表面上边一点就可以了。在过长的情况下，可把从封口板上表面突出出去的部分切断。还有，卷绕电极体的卷绕直径要事先调整好，使得卷绕电极体210的最外周部分(正极芯体露出部分)能与电池外装筒内表面充分接触、且能平滑地插入到电池外装筒中去。
<比较例2-1>
制造了一种其结构与上述本发明电池A2相同的电池，其不同点是作成没有正极集电接头221的卷绕电极体。设该电池为比较电池B2。在该比较电池B2中，仅借助于使卷绕电极体最外周部分(正极芯体露出部分)与电池外装筒的内表面进行接触来形成来自正极的集电。
〔实验2-1〕
对本发明电池A2和比较电池B2的高温保存特性进行了研究。高温保存特性的测定方法如下所述。首先，充电到理论电池容量的50％，并测定各个电池的开路电压。接着，把该电池在60℃的恒温槽里放置10天，在放置之后给各电池接上10Ω的电阻测定闭路电压。
测定结果示于表2-1。
表2-1
高温保存之前的开路电压(V) 高温保存之后的闭路电压(V)
本发明电池A2 3.80 3.70
比较电池B2 3.80 3.58
〔实验2-2〕
使保存条件与实验1相同，研究本发明电池A2和比较电池B2的高温保存之后的内部电阻。其结果示于表2-2。另外，内部电阻值是用1KHz的交流法所测定的值。
表2-2
    内部电阻值(mΩ)
    高温保存前     高温保存后
本发明电池A2     79     95
比较电池B2     81     172
从表2-1、表2-2可知，与比较电池B2相比，本发明电池A2抑制了高温保存之后的闭路电压的降低和内部电阻的上升、这一结果被认为是起因于本发明电池A2与比较电池B2的集电方式的不同。即在比较电池B2中，仅用电池外装置筒内表面与正极芯体露出部分的接触来集电，但卷绕电极体和电池外装筒之间的接触程度随着电池温度的不同而变化。这是因为当随着电池温度的上升电池内压升高时，电池外装筒就会膨胀乃至变形，使与卷绕电极体之间的接触程度减少。其结果是招致内阻的上升和闭路电压的下降。
与此相反，在本发明电池A2中，即使因电池外装筒的膨胀等原因而使接触程度下降，由于牢固地连接到电池外装筒上的正极集电接头充分地发挥集电功能，故不产生起因于电连接不良的闭路电压下降和内部电阻的上升。
〔第3实施例〕
除了改变了与绝缘板形成为一个整体的衬垫的形状以外，以与上述本发明电池A2(实施例2-1)同样的方式制造了实施例3的电池。设此电池为本发明电池A3。
在图9A和9B中分别示出了封口盖部分的局部断面图和从斜下方看的斜视图。本发明电池A3是把示于图9A、9B的封口盖组装进来的电池，该封口盖的特征是与绝缘体形成为一个整体且含有具有壁部的衬垫。以下，参照图9A、9B说明设于本发明电池A3中的衬垫的详细情况。
在图9中，为了易于弄明白与上述图7B的不同之处，用虚线画出了壁部302。该壁部302是为了防止从配置于卷绕电极体210的最外周面上的正极芯体露出部分导出来的正极集电接头221(使切起部分222切起而形成的部件)与具有不同极性的集电端子板246等接触。因此，将该壁部302在正极集电接头221所处的一侧形成。这样一来，正极集电接头221就通过该壁部302的外侧和电池外装筒之间进行延伸，一直延伸到封口板241的外周缘(电池外装筒的开口顶端部分)并被封口板与电池外装筒之间的焊接部分所夹持。图10的说明图画出了正极集电接头221、壁部302和封口板241之间的位置关系。另外，在图10中，303是固定卷绕电极体的卷绕终端的卷绕终点带，304是把卷绕电极体的底部包起来的绝缘带。
具有上述结构的本发明电池A3的壁部302防止集电接头与集电端子板或从集电端子板导出的引线等的极性不同的构件之间的电接触。因此，可减少电池内部短路的产生。
(第4实施例)
除了改变了切起部分的形状之外，以与上述本发明电池A2(实施例2-1)相同的方式进行制作，制作成实施例4的电池。把该电池作为本发明电池A4。
如图11所示，被设置于正极芯体露出部分处的切起部分402由位于卷绕始端一侧的刻痕线403、与此相对的刻痕线405，分别把刻痕线403与405的顶端连起来的刻痕线404和分别把刻痕线403与405的另一顶端连起来的非刻痕线406构成。正极集电接头401采用以非刻痕线406为折弯线，把刻痕线403、404、405向封口板241一侧切起而形成。
在这里，使刻痕线404与卷绕电极体210的卷绕方向大致上平行，刻痕线405与卷绕方向垂直的方向大致上平行。另一方面，刻痕线403的形成方式是将与非刻痕线406的交点作为始端、把与刻痕线404的交点作为终端，使之向卷绕方向倾斜。
在使刻痕线403向卷绕方向倾斜的情况下，可以得到如下的效果。在卷绕的时候，由于正极板将变为向外侧凸起的曲面，故把正极板的一部分切起而构成的正极集电接头上将作用有反方向的力。于是，切起刻痕线403  构成的集电接头401的边，在卷绕时比别的边要先进行卷绕，但由于该边以折弯线406为起点向卷绕方向倾斜，故可以从凸起小的根部顺次卷绕。因此，由于卷绕可以平滑地进行，故集电接头的变形小。此外，在图11中，给出了表示正极集电接头401的形状。
(第5实施例)
除了将切起部分的形状作成与上述实施例4相同及将衬垫的形状作成与上述实施例3相同以外，以与实施例2相同的方式制作了实施例5的电池。把该电池作为本发明电池A5。此外，在图12中给出了表示出正极集电接头401与衬垫301的形状及这两个构件的位置关系的说明图。
〔实验3-1〕
使本发明电池A2、A3、A4和A5分别落下然后研究内部短路的产生率。内部短路的产生率的试验方法，把试验个数分别定为50个；使电池帽向下；从1.5m的高度下落到P砖上之后检查电池电压。结果示于表3-1。
就如从表3-1可清楚地看出的那样，应用了有壁部的衬垫的本发明电池A3、A5，比之应用了没有壁部的衬垫的本发明电池A2、A4，因落下而产生的内部短路减少了。由此可知，借助于应用具有壁部的衬垫，就可以有效地防止极性不同的构件之间的接触(主要是正极集电接头与负极集电端子板之间的接触)。
表3-1
    内部短路(％)
本发明电池A2     40
本发明电池A3     0
本发明电池A4     40
本发明电池A5     0
〔实验3-2〕
对于本发明电池A2、A3、A4和A5中的卷绕电极体(各50个)核查了在卷绕电极体形成之后正极集电接头有无变形。将核查结果作为外观不合格率示于表3-2。
表3-2
    外观不合格率(％)
本发明电池A2     8
本发明电池A3     8
本发明电池A4     0
本发明电池A5     0
就如从表3-2可以清楚地看出的那样，在卷绕电极体的时候，使先被卷绕的集电接头边(边403)向卷绕方向倾斜而构成的本发明电池A4、A5，比之相对的两个边都平行于与卷绕方向垂直的方向的本发明电池A2、A3，外观不合格率减少了。从这一结果可知，借助于使卷绕始端一侧的集电接头边倾斜的办法，可以防止卷绕时的弯曲变形。

Claims (14)

1.一种激光封口电池，该电池包括具有开口的有底筒状的电池外装筒、具有把上述开口封起来的封口板的封口盖及放置于电池外装筒中的电极体和电解液，而且上述电极体由在导电性的电极芯体上保持有正极活性物质的正极板，在导电性的电极芯体上保持有负极活性物质的负极板以及夹在两电极板之间的隔离板构成，把上述封口板激光焊接到上述电池外装筒的开口上以把上述开口封起来，其特征在于：
·从作为上述正极板或负极板中的任意一个的第1电极板导出第1集电接头；
·该第1集电接头在夹在上述电池外装筒的内表面与封口板外周缘之间的状态下进行激光焊接，从而电连接到上述电池外装筒上。
2.如权利要求1的激光封口电池，其特征还在于上述电极体是把正极板、负极板及夹在正负极板之间的隔离板卷绕成螺旋状而构成的卷绕电极体；
第1电极板位于该卷绕电极体的最外周，而且位于最外周的第1电极板的至少电池外装筒一侧的电极面作成为不保持活性物质的芯体露出部分并从该芯体露出部分导出第1集电接头。
3.如权利要求2的激光封口电池，其特征还在于设于上述芯体露出部分上的第1集电接头是在封口板一侧切起形成于芯体露出部分上的切起部分而形成的。
4.如权利要求3的激光封口电池，其特征还在于上述芯体露出部分的全部或者一部分与上述电池外装筒的内表面接触。
5.如权利要求3的激光封口电池，其特征还在于在已形成了上述切起部分的电极芯体的下侧，通过介入隔离板或者不介入隔离板，设置与该电极芯体为同一极性的第1电极板或第1电极板的没有活性物质的芯体露出部分。
6.如权利要求3的激光封口电池，其特征还在于上述切起部分是在上述芯体露出部分上形成U形刻痕。
7.如权利要求3的激光封口电池，其特征还在于上述电池外装筒以及上述第1电极板的电极芯体用铝或铝合金构成。
8.如权利要求3的激光封口电池，其特征还在于与上述卷绕电极体的卷绕轴垂直的断面形状为拉长的圆形，但圆形除外。
9.如权利要求8的激光封口电池，其特征还在于上述电池外装筒的开口断面形状为矩形或者拉长的圆形。
10.如权利要求5的激光封口电池，其特征还在于上述切起部分有相对的至少两条刻痕线，而且，把上述两条刻痕线的在封口板一侧的顶端彼此间连接起来构成的折弯线与卷绕电极体的卷绕方向大致上平行，
在上述两条刻痕线之中，在制作卷绕电极体的时候先进行卷绕的一侧的刻痕线以与上述折弯线的交点为起点向卷绕的进行方向倾斜。
11.如权利要求10的激光封口电池，其特征还在于上述电池外装筒和上述第1电极板的电极芯体用铝或铝合金构成。
12.如权利要求10的激光封口电池，其特征还在于与上述卷绕电极体的卷绕轴垂直的断面形状为拉长的圆形，但圆形除外。
13.如权利要求10的激光封口电池，其特征还在于上述电池外装筒的开口断面形状为矩形或者拉长的圆形。
14.如权利要求1～13之一的激光封口电池，其特征还在于上述封口盖由封口板、被配置于封口板的下表面上的绝缘板、被配置于绝缘板的下表面上的集电端子板和与上述绝缘板形成为一个整体的衬垫构成，该集电端子板与上述第1电极板的极性不同；
上述衬垫具有用于防止上述第1集电接头和具有与上述第1集电接头不同的极性的构件进行电接触的壁部。
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