DE112012005994B4 - Abgedichtete Batterie und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer abgedichteten Batterie (1), die ein Gehäuse (10) aufweist, das einen Gehäuseabschnitt (11) mit einer offenen Fläche und einen Deckelabschnitt (12) zum Schließen der offenen Fläche des Gehäuseabschnitts (11) hat, wobei der Deckelabschnitt (12) eine Vertiefung (12a) hat, die zu einer Innenseite des Gehäuses hin vertieft ist, die Vertiefung (12a) ein Einfüllloch (12b) hat, das die Innenseite und eine Außenseite des Gehäuses (10) verbindet, und das Gehäuse (10) durch ein erstes Dichtbauteil (21), das in das Einfüllloch (12b) gepasst ist, und ein zweites Dichtbauteil (22), das an den Deckelabschnitt (12) gefügt ist, während es in die Vertiefung (12a) eingesetzt ist, um das Einfüllloch (12b) abzudecken, abgedichtet ist, wobei das Verfahren Folgendes aufweist:
einen Dichtschritt zum Passen des ersten Dichtbauteils (21) in das Einfüllloch (12b) und zum Einsetzen des zweiten Dichtbauteils (22) in die Vertiefung (12a), um das Einfüllloch (12b) abzudecken, um das Einfüllloch (12b) abzudichten; und
einen Schweißschritt zum kontinuierlichen Fügen einer Außenumfangsfläche des zweiten Dichtbauteils (22), das in die Vertiefung (12a) eingesetzt ist, an eine Innenumfangsfläche der Vertiefung (12a) über Umfänge der Außenumfangsfläche und der Innenumfangsfläche hinweg durch Laserschweißen, wobei
in dem Dichtschritt ein Wärmeisolierbauteil (30) mit einer geringeren Wärmeleitfähigkeit als jede von Wärmeleitfähigkeiten des Gehäuses (10) und des zweiten Dichtbauteils (22) in einem winzigen Raum (S) vorgesehen ist, der durch die Vertiefung (12a), das erste Dichtbauteil (21) und das zweite Dichtbauteil (22) definiert ist, um zumindest einen Teil eines Randabschnitts zwischen der Außenumfangsfläche des zweiten Dichtbauteils (22) und der Innenumfangsfläche der Vertiefung (12a) zu blockieren, und
in dem Schweißschritt ein Schweißen an einer Position (P) vollendet wird, an der das Wärmeisolierbauteil (30) in dem Randabschnitt zwischen der Außenumfangsfläche des zweiten Dichtbauteils (22) und der Innenumfangsfläche der Vertiefung (12a) vorhanden ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine abgedichtete Batterie und insbesondere auf eine Technik zum Abdichten eines Einfüll- bzw. Ausgusslochs, durch das eine Elektrolytlösung eingefüllt bzw. abgelassen wird.
  • Stand der Technik
  • Gewöhnlicherweise ist eine abgedichtete Batterie einschließlich eines Elektrodenkörpers und eines Gehäuses zum Unterbringen des Elektrodenkörpers zusammen mit der Elektrolytlösung weitgehend bekannt, wobei der Elektrodenkörper durch ein Schichten von gepaarten Elektroden (positive und negative Elektroden), welche in Blatt- bzw. Bahnformen ausgebildet sind, mit einem Separator, der dazwischen liegt, und durch ein Wickeln der Elektroden und des Separators ausgebildet wird.
  • In der vorangehend genannten abgedichteten Batterie wird das Gehäuse durch ein Schweißen des Gehäuses und eines Dichtbauteils abgedichtet, das angeordnet ist, um ein Einfüllloch zu verschließen, das in dem Gehäuse ausgebildet ist, nachdem die Elektrolytlösung durch das Einfüllloch in das Gehäuse eingefüllt ist.
  • In der abgedichteten Batterie muss das Gehäuse vollständig abgedichtet sein. Wenn das Dichtbauteil und das Gehäuse miteinander verschweißt werden, kann die Elektrolytlösung, die an dem Einfüllloch anhaftet, Schweißfehler bzw. Schweißdefekte verursachen.
  • Eine Technik zum Lösen solch eines Problems wird in Patentliteratur 1 beschrieben.
  • Wie in 7 gezeigt ist, weist eine abgedichtete Batterie, die in Patentliteratur 1 beschrieben ist, ein Gehäuse mit einem Gehäuseabschnitt zum Unterbringen eines Elektrodenkörpers (nicht gezeigt) und einem Deckelabschnitt zum Schließen einer offenen Fläche des Gehäuseabschnitts auf. Eine Vertiefung, die zu der Innenseite des Gehäuses hin vertieft ist, ist in dem Deckelabschnitt ausgebildet und ein Einfüll- bzw. Ablassloch, das die Innenseite und die Außenseite des Gehäuses verbindet, ist in der Vertiefung ausgebildet.
  • In der abgedichteten Batterie, die in Patentliteratur 1 beschrieben ist, wird das Gehäuse durch ein Passen eines Gummidichtstopfens in das Einfüllloch abgedichtet, um dadurch das Einfüllloch abzudichten. Ferner wird das Gehäuse durch ein Einsetzen einer plattenförmigen Dichtplatte, die an einem Abschnitt (oberer Abschnitt in 7) des Dichtstopfens an einer gegenüberliegenden Seite von dem gepassten Abschnitt fixiert ist, in die Vertiefung und durch ein Fügen bzw. Verbinden der Dichtplatte an das Gehäuse durch eine Laserschweißung vollständig abgedichtet.
  • Auf diese Weise wird das Gehäuse zuverlässig abgedichtet und Schweißdefekte werden durch ein Abdichten des Einfülllochs, an dem eine Elektrolytlösung anhaften kann, mit dem Dichtstopfen und durch ein Anschließen des Fügens bzw. Verbindens der Laserplatte an das Gehäuse durch die Laserschweißung verringert.
  • Jedoch ist in der abgedichteten Batterie, die in Patentliteratur 1 beschrieben ist, ein winziger Raum durch die Vertiefung in dem Deckelabschnitt, dem Dichtstopfen und die Dichtplatte definiert. Deshalb kann sich dann, wenn die Dichtplatte und das Gehäuse durch die Laserschweißung miteinander verbunden werden, um den Raum abzudichten, Gas, das in dem Raum vorhanden ist, rasch aufgrund einer Wärme bzw. Hitze eines Laserstrahls ausdehnen und geschmolzene Abschnitte der Dichtplatte und des Gehäuses können zu der Außenseite des Gehäuses hin fließen, um dadurch die Schweißdefekte zu verursachen.
  • Patentliteratur 2 betrifft eine versiegelte Batterie mit einem Generatorelement, das in einem äußeren Gehäuse eingeschlossen ist. Eine Öffnung in dem äußeren Gehäuse ist von einer Verschlusskappe abgedeckt, in der ein Einspritzloch zum Einspritzen von Elektrolyt vorgesehen ist. Das Einspritzloch ist unter Verwendung eines Dichtungsstopfens abgedichtet, der aus einem Stützelement besteht, das an einer Oberfläche der Verschlusskappe befestigt ist, um das Einspritzloch abzudecken, und a Verschlusselement, das zumindest teilweise aus einem elastischen Material gebildet ist und von dem Stützelement gehalten wird, um das Einspritzloch zu verstopfen. Das Verschlusselement ist aus einem elastischen Material gebildet und wird durch das Stützelement in das Einspritzloch gedrückt. Dadurch kann eine luftdichte Abdichtung für das Einspritzloch einfach und sicher erreicht werden. Das Stützelement kann großgemacht werden, um die Handhabung zu erleichtern, wodurch die Wahrscheinlichkeit verringert wird, dass der Verschlussstopfen während des Anbringens an dem Einspritzloch falsch zugeführt wird.
  • Literaturstellenl iste
  • Patentliteratur
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Durch die Erfindung zu lösendes Problem
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Technik zum Unterdrücken von Schweißdefekten zu bieten, die bei einem Abdichten eines Gehäuses einer abgedichteten Batterie durch eine Laserschweißung verursacht werden.
  • Mittel zum Lösen des Problems
  • Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer abgedichteten Batterie, die ein Gehäuse mit einem Gehäuseabschnitt mit einer offenen Fläche und einem Deckelabschnitt zum Schließen der offenen Fläche des Gehäuseabschnitts aufweist, bei dem der Deckelabschnitt eine Vertiefung hat, die zu einer Innenseite des Gehäuses hin vertieft ist, wobei die Vertiefung ein Einfüllloch hat, das die Innenseite und eine Außenseite des Gehäuses verbindet, und das Gehäuse durch ein erstes Dichtbauteil, das in das Einfüllloch eingepasst ist, und ein zweites Dichtbauteil abgedichtet wird, das an den Deckelabschnitt gefügt wird, während es in die Vertiefung eingesetzt wird, um das Einfüllloch abzudecken. Das Verfahren weist einen Dichtschritt zum Passen des ersten Dichtbauteils in das Einfüllloch und zum Einsetzen des zweiten Dichtbauteils in die Vertiefung, um das Einfüllloch abzudecken, um das Einfüllloch abzudichten, und einen Schweißschritt zum kontinuierlichen Fügen einer Außenumfangsfläche des zweiten Dichtbauteils, das in die Vertiefung eingesetzt ist, an eine Innenumfangsfläche der Vertiefung über den gesamten Umfang der Außenumfangsfläche und der Innenumfangsfläche hinweg durch eine Laserschweißung auf. In dem Dichtschritt wird ein wärmeisolierendes Bauteil, das eine geringere Wärmeleitfähigkeit als jede der Wärmeleitfähigkeiten des Gehäuses und des zweiten Abdichtbauteils hat, in einem winzigen Raum vorgesehen, der durch die Vertiefung, das erste Dichtbauteil und das zweite Dichtbauteil definiert ist, um zumindest einen Teil eines Rand- bzw. Grenzabschnitts zwischen der Außenumfangsfläche des zweiten Dichtbauteils und der Innenumfangsfläche der Vertiefung zu blockieren bzw. zu sperren. In dem Schweißschritt wird ein Schweißen an einer Position vollendet, an der das Wärmeisolierbauteil in dem Rand- bzw. Grenzabschnitt zwischen der Außenumfangsfläche des zweiten Dichtbauteils und der Innenumfangsfläche der Vertiefung vorhanden ist.
  • Vorzugsweise ist das zweite Dichtbauteil aus einem Material mit Aluminium als einer Hauptkomponente hergestellt und ist das Wärmeisolierbauteil aus einer Art von Metall hergestellt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus rostfreiem Stahl, Titanium, Nickelstahl und Nickelchromstahl besteht.
  • Vorzugsweise ist das Wärmeisolierbauteil in einer ringförmigen Form entlang der Innenumfangsfläche der Vertiefung ausgebildet.
  • Vorzugsweise ist das Wärmeisolierbauteil von einer Bodenfläche der Vertiefung zu einer Innenfläche des zweiten Dichtbauteils vorgesehen.
  • Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine abgedichtete Batterie, die ein Gehäuse aufweist, das einen Gehäuseabschnitt mit einer offenen Fläche und einen Deckelabschnitt zum Schließen der offenen Fläche des Gehäuseabschnitts aufweist, bei dem der Deckelabschnitt eine Vertiefung hat, die zu einer Innenseite des Gehäuses hin vertieft ist, und die Vertiefung ein Einfüll- bzw. Ausgussloch hat, das die Innenseite und eine Außenseite des Gehäuses verbindet, wobei das erste Dichtbauteil in das Einfüllloch eingepasst ist, ein zweites Dichtbauteil an den Deckelabschnitt gefügt ist, während es in die Vertiefung eingesetzt ist, um das Einfüllloch abzudecken, und wobei ein Wärmeisolierbauteil eine geringere Wärmeleitfähigkeit als jede der Wärmeleitfähigkeiten des Gehäuses und des zweiten Dichtbauteils hat. Das Gehäuse wird durch das erste Dichtbauteil und das zweite Dichtbauteil abgedichtet, wobei das Wärmeisolierbauteil in einem winzigen Raum vorgesehen ist, der durch die Vertiefung, das erste Dichtbauteil und das zweite Dichtbauteil definiert ist, um so den gesamten Rand- bzw. Grenzabschnitt zwischen einer Außenumfangsfläche des zweiten Dichtbauteils und einer Innenumfangsfläche der Vertiefung zu sperren bzw. zu blockieren und wobei die Außenumfangsfläche des zweiten Dichtbauteils, das in die Vertiefung eingesetzt ist, und die Innenumfangsfläche der Vertiefung kontinuierlich bzw. stetig über den gesamten Umfang der Außenumfangsfläche und der Innenumfangsfläche durch eine Laserschweißung zusammengefügt sind.
  • Effekte der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung macht es möglich, die Schweißstörungen bzw. Schweißdefekte bei einem Abdichten des Gehäuses der abgedichteten Batterie durch das Laserschweißen zu unterdrücken.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine perspektivische Ansicht einer abgedichteten Batterie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 2 ist eine seitliche Schnittendansicht eines Aufbaus eines Bereichs um ein Einfüllloch der abgedichteten Batterie gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 3 ist ein Flussdiagramm, das einen Schritt zur Herstellung der abgedichteten Batterie gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 4 zeigt einen Dichtschritt.
    • 5 zeigt eine andere Ausführungsform der abgedichteten Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • 6 zeigt eine andere Ausführungsform der abgedichteten Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • 7 zeigt eine konventionelle abgedichtete Batterie.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Mit Bezug auf 1 und 2 wird nachfolgend eine Batterie 1 als eine Ausführungsform einer abgedichteten Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Der Einfachheit halber wird eine Oben-Unten-Richtung in 1 als eine Oben-Unten-Richtung der Batterie 1 definiert.
  • Wie in 1 gezeigt ist, weist die Batterie 1 als eine abgedichtete Batterie ein Gehäuse 10, das ein Äußeres der Batterie 1 bildet, und ein Doppeldichtungsbauteil 20 zum Abdichten des Gehäuses 10 auf.
  • Das Gehäuse 10 ist ein prismatischer Behälter, der aus einem Material hergestellt ist, welches im Allgemeinen für ein Gehäuse einer Batterie verwendet wird (zum Beispiel ein Material, wie zum Beispiel A1050-0 mit Aluminium als einer Hauptkomponente oder einem Harz, wie zum Beispiel PPS (Polyphenylensulfid) oder PEEK (Polyetheretherketon)). Innerhalb des Gehäuses 10 ist ein Elektrodenkörper (nicht gezeigt) zusammen mit einer Elektrolytlösung untergebracht.
  • Der Elektrodenkörper wird durch ein Schichten von gepaarten Elektroden (positive und negative Elektroden), die in Bahnformen ausgebildet sind, mit einem dazwischen liegenden Separator und durch ein Wickeln der Elektroden und des Separators ausgebildet. Der Elektrodenkörper arbeitet als ein Leistungs- bzw. Stromerzeugungselement, wenn der Elektrodenkörper mit der Elektrolytlösung imprägniert wird.
  • Das Gehäuse 10 weist einen Gehäuse- bzw. Unterbringungsabschnitt 11 mit einer offenen oberen Fläche und einem Deckelabschnitt 12 zum Schließen der offenen Fläche des Gehäuseabschnitts 11 auf.
  • Der Gehäuse- bzw. Unterbringungsabschnitt 11 ist ein im Wesentlichen rechtwinkliger, parallelflacher Kasten und hat die offene Fläche. Innerhalb des Gehäuseabschnitts 11 sind der Elektrodenkörper und die Elektrolytlösung beherbergt.
  • Der Deckelabschnitt 12 ist eine flache Platte, die eine Form hat, welche der offenen Fläche des Gehäuseabschnitts 11 entspricht, und die durch ein Schweißen an den Gehäuseabschnitt 11 gefügt ist. Gepaarte Terminals bzw. paarweise Anschlüsse 13, die mit den gepaarten Elektroden des Elektrodenkörpers elektrisch verbunden sind, sind an dem Deckelabschnitt 12 fixiert.
  • Die gepaarten Anschlüsse 13 führen durch den Deckelabschnitt 12 in der Oben-Unten-Richtung hindurch und ragen nach oben hin vor.
  • Wie in 2 gezeigt ist, ist eine Vertiefung 12a in dem Deckelabschnitt 12 ausgebildet.
  • Eine obere Fläche des Deckelabschnitts 12 ist zu der Innenseite des Gehäuses 10 hin vertieft (nach unten hin vertieft), um die Vertiefung 12a auszubilden. Die Vertiefung 12a hat eine kreisförmige Form in einer Draufsicht und hat eine bestimmte Tiefe (Dimension in der Oben-Unten-Richtung). In der Vertiefung 12a ist ein Einfüll- bzw. Ausgussloch 12b ausgebildet.
  • Das Einfüllloch 12b ist ein Durchgangsloch, durch das die Elektrolytlösung in das Gehäuse 10 eingefüllt wird, und hat eine kreisförmige Form in der Draufsicht. Das Einfüllloch 12b ist an dem zentralen Abschnitt bzw. Mittenabschnitt der Vertiefung 12a positioniert, um die Innenseite und die Außenseite des Gehäuses 10 zu verbinden.
  • Das Doppeldichtbauteil 20 weist einen Dichtstopfen 21 und eine Dichtplatte 22 auf und dichtet das Einfüllloch 12b mit dem Dichtstopfen 21 und der Dichtplatte 22 doppelt ab.
  • Der Dichtstopfen 21 ist aus einem elastischen Körper, wie zum Beispiel Gummi, Elastomer oder Harz hergestellt und funktioniert als ein erstes Dichtbauteil zum Abdichten des Einfülllochs 12b.
  • Der Dichtstopfen 21 hat einen Passabschnitt 21a, um in das Einfüllloch 12b eingepasst zu werden, und einen Kontaktabschnitt 21b zum Inkontaktkommen mit der Vertiefung 12a.
  • Der Passabschnitt 21a ist im Wesentlichen als ein Kegelstumpf ausgebildet. Der Außendurchmesser des Endabschnitts mit kleinerem Durchmesser (unterer Endabschnitt) des Passabschnitts 21a ist geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Einfülllochs 12b. Der Außendurchmesser des Endabschnitts mit größerem Durchmesser (oberer Endabschnitt) des Passabschnitts 21a ist geringfügig größer als der Innendurchmesser des Einfülllochs 12b.
  • Der Kontaktabschnitt 21b ist in einer ringförmigen Form ausgebildet, um nach unten hin vorzuragen. Der Kontaktabschnitt 21b ist um den Endabschnitt mit größerem Durchmesser (oberer Endabschnitt) des Passabschnitts 21a herum angeordnet und ist einstückig mit dem Passabschnitt 21a ausgebildet.
  • In dem Dichtstopfen 21, der in dieser Art und Weise ausgebildet ist, kommt der untere Endabschnitt des Kontaktabschnitts 21b mit der Bodenfläche (Fläche senkrecht zu der Oben-Unten-Richtung) der Vertiefung 12a in Kontakt, wenn der Passabschnitt 21a in das Einfüllloch 12b eingepasst ist.
  • Auf diese Art und Weise ist der Passabschnitt 21a, der in das Einfüllloch 12b eingepasst ist, und der Kontaktabschnitt 21b in engem Kontakt mit der Vertiefung 12a, um das Gehäuse 10 abzudichten.
  • Die Dichtplatte 22 ist eine kreisförmige flache Platte, die ausgebildet ist, um der Form der Vertiefung 12a zu entsprechen, und funktioniert als ein zweites Dichtbauteil zum Abdichten des Einfülllochs 12b. Die Dichtplatte 22 ist aus dem gleichen Material wie das Gehäuse 10 hergestellt. Die untere Fläche der Dichtplatte 22 ist an der oberen Fläche des Dichtstopfens 21 fixiert. Der Außendurchmesser der Dichtplatte 22 ist größer als jener der oberen Fläche des Dichtstopfens 21 und ist geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der Vertiefung 12a.
  • Die Dichtplatte 22 ist an den Deckelabschnitt 12 gefügt, während sie in die Vertiefung 12a eingesetzt ist, um das Einfüllloch 12b abzudecken. Insbesondere sind die Außenumfangsfläche der Dichtplatte 22, die in die Vertiefung 12a eingesetzt ist, und die Innenumfangsfläche (Fläche entlang der Oben-Unten-Richtung) der Vertiefung 12a stetig über die gesamten Umfänge von diesen durch eine Laserschweißung gefügt.
  • Auf diese Art und Weise dichtet die Dichtplatte 22, die an den Deckelabschnitt 12 gefügt bzw. damit verbunden ist, vollständig das Gehäuse 10 ab.
  • In einem Raum S, der durch das Doppeldichtbauteil 20 und den Deckelabschnitt 12 definiert ist, ist ein Wärmeisolierbauteil 30 vorgesehen.
  • Der Raum S ist ein winziger Raum, der durch die Vertiefung 12a in dem Deckelabschnitt 12, den Kontaktabschnitt 21b des Dichtstopfens 21 und die Dichtplatte 22 definiert ist und der ein Volumen von ungefähr 4 mm3 hat.
  • Das Wärmeisolierbauteil 30 ist ein ringförmiges Bauteil, das der Innenumfangsfläche der Vertiefung 12a entspricht. Der Außendurchmesser des Wärmeisolierbauteils 30 ist im Wesentlichen der Gleiche wie der Innendurchmesser der Vertiefung 12a und die Außenumfangsfläche des Wärmeisolierbauteils 30 und die Innenumfangsfläche der Vertiefung 12a sind in Kontakt miteinander. Der Innendurchmesser des Wärmeisolierbauteils 30 ist geringfügig größer als der Außendurchmesser des Kontaktabschnitts 21b des Dichtstopfens 21. Die Dicke (Abmessung in der Oben-Unten-Richtung) des Wärmeisolierbauteils 30 ist im Wesentlichen die Gleiche wie die kürzeste Distanz von der Bodenfläche (Fläche senkrecht zu der Oben-Unten-Richtung) der Vertiefung 12a zu der Innenfläche (untere Fläche) der Dichtplatte 22. Mit anderen Worten ist das Wärmeisolierbauteil 30 von der Bodenfläche der Vertiefung 12a zu der unteren Fläche der Dichtplatte 22 hin vorgesehen und blockiert bzw. sperrt den gesamten Rand- bzw. Grenzabschnitt zwischen der Innenumfangsfläche der Vertiefung 12a in dem Deckelabschnitt 12 und der Außenumfangsfläche der Dichtplatte 22.
  • Das Wärmeisolierbauteil 30 ist aus einem Material mit einer geringeren Wärmeleitfähigkeit als jene des Gehäuses 10 und der Dichtplatte 22 hergestellt. Zum Beispiel, falls das Gehäuse 10 und die Dichtplatte 22 aus einem Material, wie zum Beispiel A1050-O mit Aluminium als einer Hauptkomponente hergestellt sind, kann ein Metall, wie zum Beispiel rostfreier Stahl, Titanium, Nickelstahl und Nickelchromstahl als Material für das Wärmeisolierbauteil 30 verwendet werden.
  • Auf diese Art und Weise wird das Wärmeisolierbauteil 30 angeordnet, um den gesamten Randabschnitt zwischen der Innenumfangsfläche der Vertiefung 12a in dem Deckelabschnitt 12 und der Außenumfangsfläche der Dichtplatte 22 zu blockieren bzw. zu sperren und um einen Hauptteil des Raums S einzunehmen.
  • Deshalb hindert das Wärmeisolierbauteil 30 einen Laserstrahl daran, direkt in den Raum S einzutreten, wenn der Deckelabschnitt 12 und die Dichtplatte 22 durch die Laserschweißung gefügt werden.
  • Das Wärmeisolierbauteil 30 ist aus dem Metall mit der geringeren Wärmeleitfähigkeit als jene des Gehäuses 10 und der Dichtplatte 22 hergestellt.
  • Deshalb ist ein Betrag der Wärme, die von dem Laserstrahl zu dem Raum S über bzw. durch das Wärmeisolierbauteil 30 geleitet wird, kleiner als ein Betrag der Wärme, die von dem Laserstrahl durch das Gehäuse 10 und die Dichtplatte 22 zu dem Raum S hin geleitet wird.
  • Auf diese Weise ist es möglich, die Wärmeleitung von dem Laserstrahl zu dem Raum S zu minimieren.
  • Deshalb ist es möglich, eine rasche Expansion eines Gases, das in dem Raum S vorhanden ist, aufgrund der Hitze des Laserstrahls und ein Fließen der geschmolzenen Abschnitte des Deckelabschnitts 12 und der Dichtplatte 22 zu der Außenseite des Gehäuses 10 zu minimieren, wenn das Schweißen des Deckelabschnitts 12 und der Dichtplatte 22 vollständig ist und der Raum S abgedichtet ist.
  • Obwohl es denkbar ist, ein Harz mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit als das Material des wärmeisolierenden Bauteils 30 zu verwenden, ist ein Schmelzpunkt des wärmeisolierenden Bauteils bzw. Wärmeisolierbauteils 30 geringer als jene des Deckelabschnitts 12 und der Dichtplatte 22, was das Schweißen beeinträchtigen kann. Deshalb ist solch ein Harz für das Wärmeisolierbauteil 30 nicht geeignet.
  • Es ist möglich, eine vorhandene Beilagscheibe bzw. ein vorhandenes Abstandsblech als das Wärmeisolierbauteil 30 zu verwenden.
  • Mit Bezug auf 3 und 4 wird nachfolgend ein Schritt S1 zur Herstellung der Batterie 1 beschrieben, was eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung der abgedichteten Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
  • Wie in 3 gezeigt ist, weist der Schritt S1 einen Dichtschritt S10 und einen Schweißschritt S20 auf.
  • Wie in 4 gezeigt ist, ist der Dichtschritt S10 ein Schritt zum Abdichten des Einfülllochs 12b mit dem Doppeldichtbauteil 20.
  • Der Dichtschritt S10 wird nach einem Unterbringen des Elektrodenkörpers in dem Gehäuseabschnitt 11, einem Zusammenschweißen des Gehäuseabschnitts 11 und des Deckelabschnitts 12 und einem Einfüllen der Elektrolytlösung in das Gehäuse 10 durchgeführt.
  • In dem Dichtschritt S10 wird zuerst das Wärmeisolierbauteil 30 in der Vertiefung 12a in dem Deckelabschnitt 12 angeordnet.
  • Dann wird das Doppeldichtbauteil 20 an dem Gehäuse 10 montiert, während ein Druck in dem Gehäuse 10 durch eine Vakuumpumpe oder dergleichen verringert wird.
  • Zu dieser Zeit wird der Dichtstopfen 21 an der Bodenfläche (Fläche senkrecht zu der Oben-Unten-Richtung) der Vertiefung 12a angezogen, da es einen Unterschied in einem Druck zwischen der Innenseite und der Außenseite des Gehäuse 10 gibt, und als ein Ergebnis wird die Dichtplatte 22 in die Vertiefung 12a eingesetzt.
  • Auf diese Weise dichtet der Dichtstopfen 21 des Doppeldichtbauteils 20 das Gehäuse 10 ab und das Wärmeisolierbauteil 30 sperrt den gesamten Randabschnitt zwischen der Innenumfangsfläche der Vertiefung 12a in dem Deckelabschnitt 12 und der Außenumfangsfläche der Dichtplatte 22.
  • Der Schweißschritt S20 ist ein Schritt zum Zusammenschweißen des Deckelabschnitts 12 und der Dichtplatte 22 durch die Laserschweißung, um das Gehäuse 10 vollständig abzudichten.
  • In dem Dichtschritt S10 werden die Außenumfangsfläche der Dichtplatte 22, die in die Vertiefung 12a eingesetzt ist, und die Innenumfangsfläche (Fläche entlang der Oben-Unten-Richtung) der Vertiefung 12a durch die Laserschweißung über deren Umfänge hinweg kontinuierlich zusammengefügt.
  • Zu dieser Zeit ist, wie vorangehend erwähnt ist, das Wärmeisolierbauteil 30 mit der geringeren Wärmleitfähigkeit als jene des Gehäuses 10 und der Dichtplatte 22 in dem Raum S vorgesehen, um den gesamten Randabschnitt zwischen der Innenumfangsfläche der Vertiefung 12a in dem Deckelabschnitt 12 und der Außenumfangsfläche der Dichtplatte 22 zu sperren bzw. zu blockieren. Dies macht es möglich, die Schweißmängel bzw. Schweißstörungen zu minimieren, die durch das rasche Ausdehnen des Gases, das in dem abgedichteten Raum S vorhanden ist, aufgrund der Hitze des Laserstrahls verursacht werden.
  • Es ist wünschenswert, den Schweißschritt S20 nach einem teilweisen Schweißen des Deckelabschnitts 12 und der Dichtplatte 22 vorab durchzuführen, um die Bewegung des Doppeldichtbauteils 20 zu beschränken.
  • Wie vorangehend erwähnt ist, werden der Dichtschritt S10 und der Schweißschritt S20 in dieser Reihenfolge in dem Schritt S1 durchgeführt und dadurch wird die Batterie 1 hergestellt.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist die Dicke (Abmessung in der Oben-Unten-Richtung) des Wärmeisolierbauteils 30 im Wesentlichen die gleiche wie die kürzeste Distanz von der Bodenfläche (Fläche senkrecht zu der Oben-Unten-Richtung) der Vertiefung 12a zu der Innenfläche (unteren Fläche) der Dichtplatte 22. Jedoch kann die Dicke kleiner als die kürzeste Distanz von der Bodenfläche der Vertiefung 12a zu der Innenfläche der Dichtplatte 22 sein, solange die vorangehend genannten Schweißmängel minimiert werden.
  • In diesem Fall kann, wie in 5 gezeigt ist, das Wärmeisolierbauteil 30 in dem Raum S angeordnet sein, um den gesamten Randabschnitt zwischen der Innenumfangsfläche der Vertiefung 12a in dem Deckelabschnitt 12 und der Außenumfangsfläche der Dichtplatte 22 durch zum Beispiel ein Fixieren des Wärmeisolierbauteils 30 an der unteren Fläche der Dichtplatte 22 zu sperren bzw. blockieren.
  • Jedoch, falls die Dicke des Wärmeisolierbauteils 30 im Wesentlichen die gleiche wie die kürzeste Distanz von der Bodenfläche der Vertiefung 12a zu der unteren Fläche der Dichtplatte 22 ist, ist es lediglich notwenig, das Wärmeisolierbauteil 30 in der Vertiefung 12a anzuordnen. Deshalb ist vorzugsweise die Dicke des Wärmeisolierbauteils 30 im Wesentlichen die gleiche wie die kürzeste Distanz von der Bodenfläche der Vertiefung 12a zu der unteren Fläche der Dichtplatte 22.
  • Darüber hinaus kann die kürzeste Distanz zwischen der Außenumfangsfläche und einer Innenumfangsfläche des Wärmeisolierbauteils 30 geeignet in solch einem Bereich geändert werden, um in der Lage zu sein, die vorangehend genannten Schweißmängel zu minimieren. Jedoch gilt, je länger die kürzeste Distanz zwischen der Außenumfangsfläche und der Innenumfangsfläche des Wärmeisolierbauteils 30 ist, desto kleiner wird der Betrag der Wärme, die von dem Laserstrahl durch das Wärmeisolierbauteil 30 hindurch zu dem Raum S geleitet wird. Deshalb ist es wünschenswert, dass die kürzeste Distanz zwischen der Außenumfangsfläche und der Innenumfangsfläche des Wärmeisolierbauteils 30 so lang wie möglich ist.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist das Wärmeisolierbauteil 30 in der ringförmigen Form ausgebildet, um den gesamten Randabschnitt bzw. Grenzabschnitt zwischen der Innenumfangsfläche der Vertiefung 12a und der Außenumfangsfläche der Dichtplatte 22 zu sperren bzw. zu blockieren. Jedoch ist die Form des Wärmeisolierbauteils 30 nicht begrenzt, solange die vorangehend genannten Schweißmängel minimiert werden.
  • Zum Beispiel kann, wie in 6 gezeigt ist, das Wärmeisolierbauteil 30 in einer Form sein, die durch ein Schneiden eines ringförmigen Bauteils in radialen Richtungen ausgebildet ist, um einen Teil des Randabschnitts zwischen der Innenumfangsfläche der Vertiefung 12a und der Außenumfangsfläche der Dichtplatte 22 zu blockieren bzw. zu sperren.
  • In diesem Fall kann eine Position P, an der ein Laserschweißen abgeschlossen bzw. vervollständigt ist, an einer Position, in dem Randabschnitt zwischen der Innenumfangsfläche der Vertiefung 12a und der Außenumfangsfläche der Dichtplatte 22 eingestellt sein, wo das Wärmeisolierbauteil 30 vorhanden ist.
  • Das Laserschweißen beginnt an der Position P und wird an der Position P abgeschlossen bzw. vervollständigt. Entsprechend wird der Teil, der sich an der Position P des Randabschnitts zwischen der Innenumfangsfläche der Vertiefung 12a und der Außenumfangsfläche der Dichtplatte 22 befindet, am Ende geschweißt und dadurch wird der Raum S abgedichtet.
  • Deshalb ist es möglich, die Schweißmängel zu minimieren, die durch eine rasche Expansion des Gas, das in dem abgedichteten Raum S vorhanden ist, aufgrund der Wärme des Laserstrahls verursacht werden, falls eine Wärmeleitung von einem Laserstrahl zu dem Raum S zumindest an der Position P minimiert werden kann.
  • Jedoch ist es unnötig, die Position P exakt einzustellen, falls das Wärmeisolierbauteil 30 in der ringförmigen Form ist. Deshalb ist es wünschenswert, das Wärmeisolierbauteil 30 in der ringförmigen Form auszubilden.
  • Ferner kann das Material, aus dem jedes von dem Wärmeisolierbauteil 30, dem Gehäuse 10 und der Dichtplatte 22 hergestellt ist, geeignet in solch einer Art und Weise geändert werden, dass die Wärmeleitfähigkeit des Wärmeisolierbauteils 30 geringer ist als die Wärmeleitfähigkeiten des Gehäuses 10 und der Dichtplatte 22, solange die vorangehend genannten Schweißmängel minimiert werden.
  • Eine Leitfähigkeit des Materials, wie zum Beispiel A1050-O mit Aluminium als der Hauptkomponente, ist ungefähr 200 W/(m·K) und Wärmeleitfähigkeiten von rostfreiem Stahl, Titanium, Nickelstahl und Nickelchromstahl sind ungefähr 15 bis 20 W/(m·K).
  • Daher sind die Wärmeleitfähigkeiten von rostfreiem Stahl, Titanium, Nickelstahl und Nickelchromstahl sehr viel niedriger als die Wärmeleitfähigkeit des Materials, wie zum Beispiel A1050-O mit Aluminium als der Hauptkomponente.
  • Je größer eine Differenz zwischen der Wärmeleitfähigkeit des Wärmeisolierbauteils 30 und den Wärmeleitfähigkeiten des Gehäuses 10 und der Dichtplatte 22 ist, desto kleiner wird der Betrag der Wärme, die von dem Laserstrahl durch das Wärmeisolierbauteil 30 hindurch zu dem Raum S geleitet wird.
  • Deshalb wird vorzugsweise jedes von dem Gehäuse 10 und der Dichtplatte 22 aus dem Material hergestellt, wie zum Beispiel A1050-O mit Aluminium als der Hauptkomponente, und wird das Wärmeisolierbauteil 30 aus rostfreiem Stahl, Titanium, Nickelstahl oder Nickelchromstahl hergestellt.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Die vorliegende Erfindung kann auf die abgedichtete Batterie und das Verfahren zur Herstellung derselben angewendet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1:
    Batterie (abgedichtete Batterie)
    10:
    Gehäuse
    11:
    Gehäuseabschnitt
    12:
    Deckelabschnitt
    12a:
    Vertiefung
    12b:
    Einfüllloch
    13:
    paarweise Anschlüsse
    20:
    Doppeldichtbauteil
    21:
    Dichtstopfen (erstes Dichtbauteil)
    21a:
    Passabschnitt
    21b:
    Kontaktabschnitt
    22:
    Dichtplatte (zweites Dichtbauteil)
    30:
    Wärmeisolierbauteil
    S:
    Raum
    P:
    Position, an der Laserschweißen beginnt und endet

Claims (5)

  1. Verfahren zur Herstellung einer abgedichteten Batterie (1), die ein Gehäuse (10) aufweist, das einen Gehäuseabschnitt (11) mit einer offenen Fläche und einen Deckelabschnitt (12) zum Schließen der offenen Fläche des Gehäuseabschnitts (11) hat, wobei der Deckelabschnitt (12) eine Vertiefung (12a) hat, die zu einer Innenseite des Gehäuses hin vertieft ist, die Vertiefung (12a) ein Einfüllloch (12b) hat, das die Innenseite und eine Außenseite des Gehäuses (10) verbindet, und das Gehäuse (10) durch ein erstes Dichtbauteil (21), das in das Einfüllloch (12b) gepasst ist, und ein zweites Dichtbauteil (22), das an den Deckelabschnitt (12) gefügt ist, während es in die Vertiefung (12a) eingesetzt ist, um das Einfüllloch (12b) abzudecken, abgedichtet ist, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: einen Dichtschritt zum Passen des ersten Dichtbauteils (21) in das Einfüllloch (12b) und zum Einsetzen des zweiten Dichtbauteils (22) in die Vertiefung (12a), um das Einfüllloch (12b) abzudecken, um das Einfüllloch (12b) abzudichten; und einen Schweißschritt zum kontinuierlichen Fügen einer Außenumfangsfläche des zweiten Dichtbauteils (22), das in die Vertiefung (12a) eingesetzt ist, an eine Innenumfangsfläche der Vertiefung (12a) über Umfänge der Außenumfangsfläche und der Innenumfangsfläche hinweg durch Laserschweißen, wobei in dem Dichtschritt ein Wärmeisolierbauteil (30) mit einer geringeren Wärmeleitfähigkeit als jede von Wärmeleitfähigkeiten des Gehäuses (10) und des zweiten Dichtbauteils (22) in einem winzigen Raum (S) vorgesehen ist, der durch die Vertiefung (12a), das erste Dichtbauteil (21) und das zweite Dichtbauteil (22) definiert ist, um zumindest einen Teil eines Randabschnitts zwischen der Außenumfangsfläche des zweiten Dichtbauteils (22) und der Innenumfangsfläche der Vertiefung (12a) zu blockieren, und in dem Schweißschritt ein Schweißen an einer Position (P) vollendet wird, an der das Wärmeisolierbauteil (30) in dem Randabschnitt zwischen der Außenumfangsfläche des zweiten Dichtbauteils (22) und der Innenumfangsfläche der Vertiefung (12a) vorhanden ist.
  2. Verfahren zum Herstellen der abgedichteten Batterie (1) nach Anspruch 1, wobei das zweite Dichtbauteil (22) aus einem Material mit Aluminium als einer Hauptkomponente hergestellt ist, und das Wärmeisolierbauteil (30) aus einer Art von Metall hergestellt ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus rostfreiem Stahl, Titanium, Nickelstahl und Nickelchromstahl besteht.
  3. Verfahren zur Herstellung der abgedichteten Batterie (1) nach Anspruch 1 oder 2 wobei, das Wärmeisolierbauteil (30) in einer ringförmigen Form entlang der Innenumfangsfläche der Vertiefung (12a) ausgebildet ist.
  4. Verfahren zur Herstellung der abgedichteten Batterie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Wärmeisolierbauteil (30) von einer Bodenfläche der Vertiefung (12a) zu einer Innenfläche des zweiten Dichtbauteils (22) vorgesehen ist.
  5. Abgedichtete Batterie (1), die Folgendes aufweist: ein Gehäuse (10) mit einem Gehäuseabschnitt (11) mit einer offenen Fläche und einem Deckelabschnitt (12) zum Schließen der offenen Fläche des Gehäuseabschnitts (11), wobei der Deckelabschnitt (12) eine Vertiefung (12a) hat, die zu einer Innenseite des Gehäuses (10) hin vertieft ist, und die Vertiefung (12a) ein Einfüllloch (12b) hat, das die Innenseite und eine Außenseite des Gehäuses (10) verbindet; ein erstes Dichtbauteil (21), das in das Einfüllloch (12b) gepasst ist; ein zweites Dichtbauteil (22), das an den Deckelabschnitt (12) gefügt ist, während es in die Vertiefung (12a) eingesetzt ist, um das Einfüllloch (12b) abzudecken; und ein Wärmeisolierbauteil (30) mit einer geringeren Wärmeleitfähigkeit als jede der Wärmeleitfähigkeiten des Gehäuses (10) und des zweiten Dichtbauteils (22), wobei das Gehäuse (10) durch das erste Dichtbauteil (21) und das zweite Dichtbauteil (22) abgedichtet ist, das Wärmeisolierbauteil (30) in einem winzigen Raum (S) vorgesehen ist, der durch die Vertiefung (12a), das erste Dichtbauteil (21) und das zweite Dichtbauteil (22) definiert ist, um den gesamten Randabschnitt zwischen einer Außenumfangsfläche des zweiten Dichtbauteils (22) und einer Innenumfangsfläche der Vertiefung (12a) zu blockieren, und die Außenumfangsfläche des zweiten Dichtbauteils (22), das in die Vertiefung (12a) eingesetzt ist, und die Innenumfangsfläche der Vertiefung (12a) über Umfänge der Außenumfangsfläche und der Innenumfangsfläche hinweg durch ein Laserschweißen kontinuierlich zusammengefügt sind.
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