TW463403B

TW463403B - Sealed battery suited to production in a slim rectangular form

Info

Publication number: TW463403B
Application number: TW089104690A
Authority: TW
Inventors: Noriyuki Miyazaki; Yasuhiro Yamauchi
Original assignee: Sanyo Electric Co
Priority date: 1999-03-17
Filing date: 2000-03-15
Publication date: 2001-11-11
Also published as: US6573000B1; JP4278222B2; CN1183611C; DE60003862T2; DE60003862D1; KR100571229B1; CN1267920A; KR20000076885A; EP1039564A1; HK1031475A1; JP2000268781A; EP1039564B1

Description

A7 B7 463403 五、發明說明（1) 本申請案係基於在日本提出之第11-71865號申請案’，該申請案之内容據此併入參考。 [發明背景】 Π)發明領域本發明係關於藉著雷射將閉合頂蓋焊接至外側電池殼體之密封式電池？特別地本發明係關於長方形之密封式電池。· m相關拮藝近年來密封式電池已廣泛用作諸如行動電話，音響_ 影像裝置、 ·及電腦等手提式電子設備之電源，代表性之密封式電池包含諸如鎳氫蓄電池及鎳鎘蓄電池之鹼性電池及鋰（Li)離子電池，。吾人已廣泛使用圓柱形及長方形密封式電池，而由於長方形電池在用於手提式裝置時有極佳之節省空間潛力，故特別受到重視.。密封式電池係如下所述方式製成。.藉著金屬板之衝壓製程，·首先形成設有封閉底部之圓柱形外側殼體 <；由正極及負極所形成之發生器元件係設置在該外侧殼體之内側，且閉合頂蓋附接至該殼體上之開口然後緊閉地密封該閉合頂蓋及該殼體之邊緣以防止電解液或氣體參漏。通常使用鑛錄鋼或不録鋼以製成外側殼體，雖然目前之趨勢係朝向使用合金諸如將鍾加入铭所生產之合金’以減少該電池之重量。機械式填密件通常用於形成該密封件。因為此技術難本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- ------訂_!! 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 311280 4 6 34 0 3 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（2) 以用在長方形之密封式電池，故此種電池通常係使用雷射焊接密封。.藉著使用雷射光束掃描環緯著該閉合頂蓋之邊緣及該外側殼體中開口之邊緣以施行雷射焊接。此焊接密封可做得多好將大幅影響電池之可靠性及其使用壽命。當使用雷射焊接密封電池時，.吾人希望能抑止該雷射光束在欲焊接部份之功率。這是因為閉合頂蓋通常經由密封墊連接至各電極端子之一，假如限制該雷射光束之功率將使該密封塾於雷射焊接製程期間較不可能受損，使用低功率雷射亦使得製程更具能量效率/ 當使用具有相同額定功率之雷射光源時，在焊接部份使用較低之雷射功率設定值能夠使掃描速度提升。用於在電池上形成焊接密封之焊接裝置通常亦將只包括一個雷射光源’該雷射光源係使用光纖分開成數道雷射光束以允許同時焊接多數電池。，假如降低該雷射功率設定值，可同時焊接較多數目之電池而不會改變該雷射光源之輸出？藉此提升製程之效率。然而，，當降低用於密封電池之雷射功率設定值時，有傾向於沿著雷射焊接線出現裂縫之問題。該雷射入射光束所照到之電池部份將熔化形成金屬熔池。當這些熔池冷卻時’.將受周園金屬中所發生之熱應力拉開'當該雷射光束之功率為低時該熔池中之溫度將急遽下降.，而造成大熱應力。當外側電池殼體及閉合頂蓋由鋁合金薄片所形成時，特別於該焊接之部份中常見龜裂q這是因為鋁合金比 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝！ —訂----

.P 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4現格（210 x 297公釐） 2 311280 463403 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（3) 不鑛鋼具有較低之張力強度，、及因為銘之導熱係數較高，意即該熔化之部份冷卻迅速。如一範例，.曰本公開專利申請案第S61-3664號教導一種用以產生設有向上翻折外部邊緣132之閉合頂蓋131之技術’該邊緣132係雷射焊接至該外側殼體1〇中開口之邊緣（看第8圖於此技術中，由熔池至閉合頂蓋之中心無用於熱流之線性路控·’如此可減少來自溶池之熱散失及減少在焊接部份所發生之熱應力。然而當閉合頂蓋之外部邊緣向上翻折時，.電池上表面之寬度（等於第8圖中水平面之長度）係比該向上翻折外部邊緣132之寬度增加兩倍，而以第8圖中所給予該閉合頂蓋131之兩倍厚度W2表示然而，，當整個電池單元之寬度係若干公釐之等級，而位於一薄長方形密封式電池内時，'這種技術很難使用.。 ί發明摘要] 〔本發明之目的是要提供一種藉著抑制用於形成焊接密封之雷射光束入射功率以幫助製造薄密封式電池之技術，而防止形成裂鏠。^ (本發明藉著於封口板之外部表面中形成一下降部位以達成所述目的該下降部位係雷射焊接至密封式電池外側殼體中之開口。、該下降部位之出現意指該外部表面在封口板之周邊係比較中心位置較高) 當封口板之周邊用雷射焊接至開口之邊緣時，於該封口板中之下降部位切斷由焊接部份至封口板中心之線性熱 -----------''--裝 ----—訂---------^0" (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 3 311280 46340 3 A7 --- -B7 五、_明說明（4 ) 傳導路彳f，.藉此抑制來自烊接部份之熱散失^這減少在該烊接部份所發生之熱應力，及意指即使當減少該雷射光束之功率時會有更少之斷裂。 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) > 於封口板之外部表面中形成下降部位之一種方法係在用於形成該封口板之材料表面中形成通道。另〆一方法係施加壓力至除了形成該封口板之材料周邊以外之其他所有部份。譬如封口板能藉著鍛造之方式而容易地製成。下降部位能夠很接近外側邊緣而形成在封口板中。這意指該封口板可製成比該封口板之外側邊緣向上翻折之情況更狹窄、如第8圖中所示。.其結果是本發明提供一種比習知電池更狹窄之薄，長方形密封式電池，但是在焊接密封件中不會遭受斷裂？當外侧殼體及封口板係由銘合金形成時，恚裂特別是一項問題。，這意指藉著本發明抑制裂縫對於由此材料所形成之電池係特別顯著》 [國式之簡述】經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本發明之這些及其他目的、優點及特色將由以下之敛述會同說明本發明特定實施例之所附圖式而變得明顯。於該等圖式中：第1圖係本發明第/ 一實施例之透視圖：顯示—長方形密封式電池；. 第2A及2B圖分別顯示取自沿著第1圖剖線A_A，及 B-B·之電池剖面圖；，第3A至3D圖顯示用於製造本發明第一實施例中所用本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 311280 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 634 0 3 A7 ---------B7 五、發明說明（5 ) 封口板之程序，；第4A圖顯示使用形成热妙_ _ 降部位之封口板密封之外侧側殼體；用”，、下降核之封口板密封之外第5圖係本發明‘實施例之透視圖，顯示長封式電池； \ 第6A及6B @分別顯示取自沿著第$圖剖線及 B_T之電池剖面圖；第A至7C圖顯示用於製造本發明第二實施例中所用封口板之程序；.及第8圖顯示長方形密封式電池之剖面圖，這是取自橫剖該電池之比較性範例。 [較佳實施例之敘述j 弟-一 f施你| <電池結構> 第1圖係本發明第一實施例之透視圖，顯示一長方形密封式電池。，第2 A及2B圖分別顯示取自沿著第1圖剖線 A-A’及B-B，之電池剖面圖。.本長方形之密封式電池係一鐘 (Ll)離子電池.，及在以封閉結構30密封該外側殼體1 〇内開口之前，.藉著將包含已充滿電解液之螺旋纏繞電極（在下文為該電極結構20)之發生器元件插入設有封閉底部之長方形外側殼體10所製成β 外侧殼體10係由鋁-錳型合金板所形成，該合金板呈具有封閉底部之長方形圓柱體之外形。該鋁-錳型合金内之 (請先閱讀背面之Ji意事項再填窝本買> 褒— —訂·1! 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS)A4規格（210 X 297公釐） 5 311280 :文 46340 3 A7 一 B7 五、發明說明（6) 主要金屬為鋁以使該電池變輕’而錳之加入將比假如僅只使用鋁時賦予該殼體較高之張力強度。如在第1圖所示、封閉結構30具有通過封口板31之負極端子32 i設計該封口板31之形狀，.以致該負極端子 32可裝配入外側殼體10中之開口，，並以密封墊33分開該封口板31及該負極端子32 ? 封口板31係由與外侧殼體1〇相同之鋁-錳合金板及與該外側殼體10中開口相同之長方形外形所製成〗通道311 係形成環繞著該封口板31之外部表面邊緣設有規定寬度之外部邊緣（在下文為“平臺”)3 10係留在該通道311之外側上，且設此平臺310之目的是使其雷射焊接至該外側殼體10中之開口邊緣11以密封該電池〇對於在此通道3 11内側之側表面，亦即較靠近電池外側之表面在下文中係稱之為下降部位312.。為使電池之内部容量變得最大？外側殼體1〇及封口板 31應該要盡可能製成較薄’，其厚度係在可維持足夠強度之範園内 '該外侧殼體10之厚度通常設定在約0.5毫米，而該封口板31之厚度通常設定在約〇.8毫米。.該封口板31 係製成稍微比該外側殼體10厚，t以當負極端子32附著至該封口板31而變得奇形怪狀時止動該封口板31 ^ 負極端子32係由顯現為平板之頂端3 20及圓柱形套筒 321所構成。，該頂端320係呈中空，.及橡膠構件322係封裝在該頂端320中之中空空間内，以形成安全闕。一個使負極端子32之套筒321插入之穿透孔313係設 {諝先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 i ―丨！ —丨訂丨 — _ -- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） 6 311280 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 463403 A7 B7 五、發明說明（）在封口板3i之中心内。.壁凹314形成環繞著該封口板31 外侧表面中之穿透孔313，·以容納該負極端子32之頂端 320。· 當上述電池變狹窄時，，負極端子32之頂端32〇將幾乎具有與封口板31相同之寬度。·這意指壁凹314將在穿透孔 313之二側面上很接近通道311 ’，或如第2A圖所示，該壁凹314及通道311將組合成單一凹部。由突出朝向電池内側之突出部份34a及基座34b所構成之收集器板34係連接至負極端子32之套筒321。此負極端子32及收集器板34係藉著密封墊33而與封口板絕緣，‘及藉著填密該套筒321之端點而固定至該封口板 31 〇. 電極結構20藉著螺旋形捲繞已在其間各層設有隔離板之負極板及正極板所形成。.然後將最後之圓柱體放置在其侧面及使其變平，·以給與具有卵形剖面圖之圓柱體、負極板藉著在板狀核心上塗以層狀碳（粉狀石墨）所產生，.及經由鉛板電連接至該收集器板34之突出部份34a。在另—方面·’該正電極板係藉著塗上正電極混合物所形成該混合物包括（a)含有當作該正電極之活性材料之鐘 (諸如鐘姑氧化物）之合成氧化物.，及（b)塗在平板狀核心上之導電介質（諸如乙炔黑）。·該正電極板係直接連接至亦用作正電極端子之外側殼體10 如一範例，·用於充滿電極結構之電解液能藉著於碳酸乙烯酯及竣酸二甲酯所構成混合溶劑中溶解LiPF6溶質而 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 裳---訂----- 4JY. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 7 311280 463403

五、發明說明（8) 產生.β (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 注意雖然未在第2Α及2Β圖令示出：由絕緣樹脂所構成之絕緣套筒係設在電極結構20及封口板31之間，以停止即將接觸之電極結構20及該封口板31及在外側殼體1〇中之指定位置固定該電極結構20.» <該電池之製造方法> 下文敘述用於產生上述長方形密封式電池之製造方法.。外侧殼體10藉著使鋁-錳合金之平板遭受衝壓製程以產生設有封閉底部之長方形圓柱體所製成，。能以下列方式製成封口板31。·鋁_錳合金之平板係放在垂直於其平面之壓力下方，以產生對應於該通道311及該壁凹3 14之凹部。.然後衝壓出該穿透孔3 13及該合成密封板3 1之外側邊緣，.以產生分開之封口板3 1。下文敘述一種能用於產生封口板31之锻造製程此技術係稱為模壓，·因為其亦用於製造輔幣β 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製如第3Α圖_所示，.合金板（用於製成封口板31)藉著衝頭70放置在壓力之下.，該衝頭70具有外形對應於通道 311及壁凹314之突出部份71，，導致該凹部對應於欲成形之通道311及該壁凹314(看第3Β圖）。在此之後；使用衝頭80及模子81以剪開該合金板，，如第3C圖所示·，而形成穿透孔313。.最後\使用衝頭90及模子91以剪開該封口板31之外部邊緣：藉此完成其結構，。注意雖然第3Α至3D圖顱示於封口板31之外部邊緣本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 8 311280 4 634 0 3 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（9 ) 衝壓出合金板之前在第3A圖_形成通道311之情況，該通道311可在衝壓出該封口板31之後形成。上述程序使得相當容易產生封口板31，.在此由該封口板31之外部邊緣至通道311之距離τ係很小：此距離τ對應於平臺310 如第2A圖所示。藉著將密封墊33及負極端子32裝入封口板31中之穿透孔313.、將收集器板34之基座34b裝入該負極端子32 之套筒321 (注意在此階段頂端32〇之蓋子及橡膠構件322 係離開該負極端子32),’及藉著填密套筒321之端點以形成封閉結構3 0 ; 在將層片狀電極捲繞成圓柱形之前藉著將具有相連錯板21之皮帶狀負極、.皮帶狀隔離板及皮帶狀正電極製成層片狀而產生電極結構20。·然後使合成之圓柱體變平，使成具有卵形剖面之圓柱體電極結構20插入外側殼體1 〇及鉛板2 1通過絕緣套筒及電連接至收集器板34、 ° 其次，.絕緣套筒及封閉結構3 0壓入外側殼體1 〇中之開口，.及該封閉結構30之平臺3 10及該外側殼體1〇中之開口邊緣11藉著使雷射光束掃描環繞著其邊緣而蟬接一起纪·銘·柘榴紅色（YAG)脈衝雷射（譬如在每秒5〇個脈衝下發射光線）可用作雷射光源。，如第2B圖中所示，# • 琢雷射光50聚焦於封口板31之平臺310邊界上及開口之邊緣 11，·以致形成一小圓點（其直徑在數百微米之範圍内 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> β o

4 6 34 0 3 A7 B7 五、發明說明（1G) (藉著以此方式發出雷射光，即可選擇性地熔化暴露至該雷射光之電池部份，.而使得在欲焊接部份附近之其他材料（諸如密封墊或絕緣套筒）遭受極小之熱損壞> 電池之暴露至雷射光束之部份，.亦即使封口板31之平臺310及外側殼體10中之開口邊緣π熔化以形成該熔池 60，、該熔池將迅速硬化當雷射光源射出雷射光時，，可調整雷射脈衝速率及掃描逮度，以致由雷射脈衝所形成之光點可適當地重疊在先前之脈衝上。.通常使用於百分之40至60範圍内之重養.。當發出雷射光50時’.供給辅助之噴射氣體至該雷射光 50所形成之光點。，以此方式在具有該辅助氣體下嫁化之金屬有助於停止該熔化部份之氧化.。氮氣體通常用作辅助氣體’·雖然可使用氫氣、·氧氣，或諸如氬氣之惰性氣體藉著以此方式掃描雷射光50，.封口板31之平臺310 及外側殼體10之開口邊緣11可環繞其邊界之全長焊接在一起t藉此密封電池在此之後’.將電解液注入負極端子32之套筒321，及最後將橡膠構件322及頂端320之蓋子連接在一起。 <通道311之效用> 藉著環繞該封口板31之外側邊緣形成通道311，即產生下降部位312‘。此下降部位312係該封口板31上表面之一區域，.在此減少該封口板31之高度，以便比邊緣較低地朝向該封口板3 1之中心。於焊接期間下降部位312之存在將抑制熱由熔池6〇本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂----- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 311280 463403 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 五、發明說明（11 ) 朝向封口板31之中心散失。本發明者相信這是由於以下之理由；> 第4 A圖顯示使用封口板3丨密封之外側殼體【〇，該封口板中形成下降部位312·。第4B圖顯示使用封口板231 密封之外側殼體1 〇 ’.該封口板中未形成下降部位（通道）β 於任一情況中，.當發出雷射光50時，由熔池60所散出之熱主要行進至封口板（31或231)，如白色箭頭C1及 C2所不或至外側殼體10，如白色箭頭D所示。較大之熱量係於該箭頭C1及C2所示方向中散出朝向該封口板（31 或231)之中心，。如第4B圖所示，，當在封口板231令未形成下降部位 3 12時沿著該封口板23丨之表面由熔池6〇至該封口板23】之中心呈現線性熱傳導路徑，.如白色箭頭C2所示。反之，當下降部位312係如第4A圖所示形成在封口板31中時，沿著該表面無線性熱傳導路徑，r故於第4A圖中沒有白色箭頭C2 ' 當比較於未形成下降部位（通道）之情況時，封口板3ι 中所形成之下降部位312將於雷射焊接期間抑制由熔池的至該封口板31中心之熱散失/這使得該熔池6〇之冷卻慢下來及減少在該熔池60所發生之熱應力。這意指可避免烊接密封件令之斷裂，·即使減少雷射光之功率時。藉著減少用於密封每個電池之雷射功率？其亦可能減少對位在該谭接部份附近之諸如該密封墊等其他材料之熱損壞。. 氏張尺度適用中國國家標準（C^)A4規格（210 X ------— _ U 311280 (請先閱讀背面之注項再填寫本頁) 農 ----訂----- 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 463403 A7 ____ B7 五、發明說明（12) 為充分達成上述效果，，平臺310及通道311應以下面所述方式製成，。封口板31之外部邊緣與通道311間之距離丁（也就是說該平臺310之寬度T)應設定為盡可能小，以抑制於雷射焊接期間所發生之熱散失 '然而，假如該距離T太狭窄，將不能適當地形成熔池60’.使其不可能獲得充分強固之焊接結合 '據此應該要顧及此二需求以設定該距離τ。 (通道311之寬度及深度應該大到足以抑制於雷射焊接期間所發生之熱散失。:'然而，將該通道3丨丨之深度設定在低值將能夠使封口板31維持在必要之強度。因此該值應設定在顧及此二者之範園内.。於具有鋁製外側殼鱧之薄、，長方形鋰離子電池情況中’，將該封口板之厚度設定在約0 8毫米及將用於焊接之雷射光束之光點直徑設定在約〇.8毫米是適當的。於此情況中’*稼池60將形成約0.15至〇.2毫米之深度。按照上面之設定值距離T最好應是約0.4至0.45毫米’.通道311之深度最好應至少是0.2毫米（亦即約〇3毫米），·且外側殼體中開口之寬度最好應是約0.4毫米。如稍後所詳細敘述者，.封口板31之外部邊緣及通道 311間之距離T可設定成遠小於本實施例中該封口板31之厚度（於切削加工之前），。這使其可能減少封口板31之寬度，'藉此有助於製造具有6毫米或更少寬度之薄•、長方形之密封式電池，。弟一實施例 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝——訂——II! 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 12 311280 463403 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（13) 第5圖係本發明第二實施例之透視圖，顯示一長方形密封式電池。第6A及6B圖分別顯示取自沿著第5圖剖線 A-A·及B-B’之電池剖面圖。於第5、6A及6B圖中：與第一實施例中所述零組件具有相同參考數字之零组件係指相同之零組件。第二實施例中所述電池與第一實施例中所述電池具有相同之結構，.其唯一之差別在於封口板31之形式。如先前所述第二實施例之封口板3〗於該封口板3 1之外側表面具有下降部位312’該下降部位312是傾斜表面，，在此該封口板3 1之外側表面高度下降，以便比在外侧邊緣處較低地朝向該封口板31之内侧：於該第一實施例中，通道311 係形成環繞著該封口板31之邊緣，以產生該下降部位 312:然而於該第二實施例中，使該封口板31之整個中心部份315下凹.，而以該下降部位3 12作為該降低之中心部份315及環繞該封口板31邊緣之平台31〇間之邊界。除了封口板3 1外，·根據與第一實施例電池相同之製造方法製成該第二實施例之電池。本實施例之封口板31係由鋁-鏟合金平板製成。加壓至該板之平面以產生對應於該中心部份315而幾乎越過該整個平板之凹部。·衝壓出該封口板31之外部邊緣及穿透= 3 1 3以製成個別之封口板3 1。，更詳細言之，使用鍛造製程（鑄造）以製成對應於壁凹 3 14之凹部？其次如第7A圖所示、大小對應於中心部份315 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ------- 訂---竣本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 13 311280 463403 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（14) 衝頭100及模子101係在對應於該中心部份315之位置垂直地移至封口板之平面，藉此於該中心部份315内形成凹部。. 此後以與第3C及3D圖所述相同之方式處理封口板 31。·在此之後，.如第7B圖所示使用衝頭8〇及模子81以剪開合金板，.形成穿透孔313β.最後，如第7C圖所示，使用衝頭90及模子以剪開封口板231之外部邊緣，藉此完成其製造過程。. 雖然所述範例已在第7A圖中形成中心部份315之後於第7C圖中衝塵出封口 & 231之外部邊緣，藉著以相反之順序施行該等製程可製成該封口板231。上述程序使得相當容易產生封口板31，在此平臺31〇之寬度T係很小。如同第一實施例中所述之封口板31，·封口板231具有形成環繞著其外部邊緣之下降部位312 '這意指於雷射焊接期間由溶池60至該封口板31之中心有較少之熱散失，以致即使當使用較低功率之雷射光束時仍可抑制斷裂發生0 · 為充分達成上述效果，，平臺310及下降部位312應該要如下面所述方式形成；如於第一實施例中，由封口板之外部邊緣至該下降部位312之距離丁應該要設定為盡可能小 '’以抑制雷射焊接期間所發生之熱散失。為了相同之原因’，由於該下降部位312之存在而改變之封口板231高度應該要設定為盡可能高。如同先前，當該封口板之厚 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝—---—訂----- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 14 311280 46340 3 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（15) 係約0.8毫米及用於焊接之雷射光束之點直徑係約〇8毫米時’*距離T取好應為約〇·4至〇·45毫米？及該下降部位 312之高度最好應是約〇_2毫米（亦即約〇3毫米如於該第一實施例中，使得由封口板31之外部邊緣至下降部位312之距離Τ小於封口板231之厚度，，而允許該封口板231製成更狹窄，·藉此有助於產生寬度為6毫米或更少之薄\長方形密封式電池。. <比較用範例1 > 第8圖顯示將用作第一個比較範例之長方形密封式電池之剖面圖。於第8圖中，與第1及2圖中所示電池零組件相同之零组件如同先前給予相同之參考數字。此比較範例1之電池使用設有向上翻折外部邊緣132 之封口板131。·此向上翻折邊緣〗32係用雷射焊接至該外側殼體1 〇中開口之邊緣11。然而，·除了此點外，，此比較範例1之電池係如同本發明各實施例所述之電池。封口板131之向上翻折邊緣丨32可藉著衝壓製程所形成。· <關於該電池之寬度> 下文比較第一實施例？第二實施例、及比較用範例之電池寬度。· 於第2Β、6Β及8圖中，由負極端子32之頂端320邊緣至封口板之邊緣測量距離L1。，於比較範例1中，，寬度等於封口板131板厚W2之向上翻折邊緣132係出現在頂端3 2〇之側面；·這意指需要設 -----------C裝--------訂---------線 (諳先閲讀背面之注項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 15 311280 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 463403 五、發明說明（16) 定距離L1，‘使其大於該板厚W2，·即符合不等式L1>W2。在另方面· ’雖然第一及第二實施例之電池要求距離 L1設定得大於距離丁但並不要求該距離u設定得大於該板厚W2。·因為該距離了可設定成遠小於封口板i3i之板厚W2，，相對於該比較範例i之電池，該第—及第二實施例電池中之距離L1可製成遠較小。譬如，.當封口板之板厚％2為0·8毫来及距離丁為〇4 毫米時.該第一及第二實施例電池中之距離七丨係可製成比該比較用範例電池_之距離L1小〇4毫米。這意扣第一及第二實施例可用於比該比較用範例1之電池狹窄0.8毫米之電池β 注意雖然可能修剪比較用範例1之向上翻折邊緣132 以減少其寬度及因此減少電池之寬度，吾人相信此製程將使該製程複雜化 '因此第一及第二實施例之製造方法係有利的。. 基於這些考量，，對於比較用範例及對於第一及第二實施例之最小―電池寬度係估計如下。所有上面電池之實際施行要求頂端320之寬度W3是至少約3 · 7毫米左右，在開口之邊緣之外側殼體厚度识i 至少是約0.4毫米左右.，且封口板之板厚至少是〇 8毫米左右。. 於比較用範例中，電池之最小厚度L可估計為 (3.7 + 0.4*2 + 0.8*2)=約 6·1 毫米左右.。於第一及第二實施例中，距離Τ可設定在〇_4毫来， (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) Γ.裝-------訂----- ο 本紙張尺度適用中國國家標竿（CNS)A4規格（21Q χ 297公楚） 16 311280 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 34 0 3 a? Β7 五、發明說明（17) 於此情況電池寬度之最小值L可估計為（3 7+〇 4*2 + 〇 4*2) =約5_3毫米左右，在開口邊緣之外側殼體厚度W1'寬度W3、及距離τ 皆可稍微減少，·這大約減少電池之寬度至4 9毫米左右。 <實際範例1 > 基於第一實施例、使用當作封口板之0 8毫来板厚鋁合金製成長方形之密封式電池_。電池*之尺寸係設定在高度20毫米.、長度3〇毫米、及寬度8毫未封口板之外部邊緣與通道間之距離τ係設定在0.4毫米通道之深度係設定在〇.3毫米，及在該通道頂端之通道寬度係設定在0.4毫米？ <比較用範例2 > 以與實際範例1相同之方式製成包含封口板之長方形密封式電池’，除了於該封口板中未形成通道311外由實驗結果吾人發現實際範例1可用比較範例2所用雷射功率之百分之75之雷射焊接。 <實驗1 :漏氣測試> 準備大量之封口板供實際範例1及比較用範例2使用。，該等封口板每個皆附著至空外側殼體，然後使用雷射焊接密封^ 在此之後，.空氣係經過封口板31中之穿透孔導入，以升高該内部壓力至每平方公分4公斤。.然後檢查在該焊接密封處是否有漏氣尸表1顯示該實驗之結果。 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ------ 訂！！ - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 17 311280 463403 A7 B7 五、發明說明（18) 表1 實際範例1 比較用範例2 有漏氣電池之比例百分之0.5至0.8 百分之3.5至4.8 由表1吾人能看出實際範例1比比較用範例2更少發生漏氣。·這顯示即使當使用低功率雷射光束施行雷射焊接時仍可抑制焊接密封處之斷裂此效果係由於環繞封口板外部表面之外部邊緣形成通道，如在該第一實施例中所述。· <實驗2 :調查儲藏特性> 實際範例1及比較用範例2之電池係儲存在攝氏溫度 70度及百分之90之溼度下.。在十天之後及二十天之後測量該電池之質量變化：表2顯示該實驗之結果。表2 ^ 實際範例1 比較用範例2 質量之減少 10天之後 3至12毫克 10至18毫克 20天之後 15至28毫克 35至65亳克 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---I-----線 βτ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製由表2 \吾人能看出實際範例1之電池比比較用範例 2之電 '池遭受較低之質量減少。吾人認為這是由於以下之原因。·該比較用範例2於雷射烊接期間散出大量之熱，這引起負極端子之密封墊喪失其彈性。這將減弱該密封件之氣密性。. <其它考量> 如上面所說明％本發明敘述一種於封口板之外部表本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） 18 311280 4 634 0 3 A7 B7 經濟部智財產局員工消費合作社印製五、發明說明（19 ) 命提供通道狀凹部之方法，該封口板係用雷射焊接至密封式電池外側殼體中之開口 ^藉著施加垂直壓力至該封口板及改變施加壓力之位置以形成此凹部。藉著以此方式形成環繞該封口板外部邊緣之下降部位，能抑制該焊接密封件中裂縫之开4成即使當使用低功率雷射以密封該電池時。當製造密封式電池時.，這方法改善其產量，以及有助於製程。' 因為當由鋁合金所製成之封口板及外側殼體製造電池時容易形成裂缝’本發明之效果係特別重要。雖然該等實施例敘述該外側殼體及該封口板係由鋁合金形成之情況，本發明亦可應用於由諸如不銹鋼之其他材料所製成之電池。· 本發明對於薄、長方形密封式電池特別有效，諸如上面實施例所述之電池·β然而，應該清楚的是本發明亦可應用於圓柱形之密封式電池。最後上面之實施例敘述當本發明用於鋰二次電池之情況’，因為本發明對此等電池特別有效3本發明亦可應用於其他型式之二次電池，諸如鎳氫電池，或一次電池。雖然已參考所附圖式並經由範例充分敘述本發明，吾人應注意的是各種變化及修改對熟練該技藝之人士將是明顯的.因此，·除非此等變化及修改偏離本發明之範圍，否則其構造將包含在本發明之範圍内。【元件符號說明】 10 外側殼體 11 邊緣本紙張尺度週用中國國家標準（CNS)A4規格⑵G X挪公爱） —- 19 311280 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝------ 訂---- 3. 4634 0 3 五、發明說明（2°) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ' ΚΙ _Β7 20 電極結構 21 鉛板 30 封閉結構 31 、 231 封口板 32 負極端子 33 密封墊 34 收集板 34a、71 突出部份 34b 基座 50 雷射光 60 瘩池 70 ' 80 ' 90、100衝頭 81 ' 91模子 131 、 101 閉合頂蓋 132 、3 10翻折外部邊緣 310 外緣 311 通道 312 下降部位 313 穿透孔 314 壁凹 315 中心部份 320 頂板 321 套筒 322 橡膠構件 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝---- 訂---------5. 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS)A4規格（210 X 297公釐） 20 311280

Claims

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申請專利範圍 1種封口板係使用雷射焊捿至電池外側殼體中之開口以密封該電池之封口板，其特徵為：當該封口板焊接至該外側殼體時，該封口板具有形成在變成外部表面之表面中之下降部位； ^該下降部位係定位接近該外部表面之周邊：使得在該外部表面之周邊高於較靠近該封口板中心之位置。 2.根據宇請專利範園第1項之封口板：其令在該外部表面形成通道，使得該下降部位成為該通道之側表面。 3·根據中請專利範圍第1項之封口板：其t該外部表面定位在該T降部位内側面上之中心區域係低於該周邊區域 4.根據申ϋ專利範圍帛i項之封口板，其中由該周邊至該下降部位之距離係少於用以形成該封口板之材料厚度。- 5·根據申請專利範圍第！項之封口板，其中由該下降部位所造成該外部表面之高度差至少為02毫米，但少於用以形成該封口板之材料厚度。 6,根據申請專利範園第1至5項中任一項之封口板，其中該封口板係由主要成份為銘之合金所製成。 7 .—種密封式電池，.包含：設計成具有開口之底部封閉式圓柱體之外側殼體；一組坐落在該外側殼體内之電極；以及封口板如申請專利範園第1至5項令任一項述、該封口板係藉著雷射焊接附著至該開口以密封該& 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------ 21 311280 ί請先閲讀背面之ii意事項再填寫本頁) 訂---------線一 -I I I f I 1 I ---- 463403 A8 B8 C8 ______ D8 六、申請專利範圍 " " 封式電池。 8.根據申請專利範園第7項之密封式電池，另包含：通過該封ΰ板令心部分所提供孔洞之負極端子；及設在該負極端子及該封口板間之絕緣體？ 9-根據申晴專利範園第7項之密封式電池，其中該密封式電池為長方形。 10. 根據申請專利範圍第9項之密封式電池，其中該密封式電池不超過6毫米寬/ 11. 一種密封式電池 '包含設計成具有開口之底部封閉式圓柱體及主要成份為銘之合金所製成之外側殼體；、一組坐落在該外側殼體内之電極；以及封口板：如申請專利範圍第6項所述，該封口板係藉著雷射焊接附著至該開口以密封該密封式電池。 12. —種封口板之製造方法，係用雷射焊接至電池外側毂體中之開口以密封該電池.，包含：將該封口板與用以形成該封口板之板材分開之分離步驟；.及用以當該封口板焊接至該電池時，在變成外部表面之表面上靠近該封口板周邊形成一下降部位之下降部位成形步驟；該下降部位使得在該周邊之外部表面高於較靠近該封口板中心之位置 13. 根據申請專利範圍第12項之製造方法\其中在該分離步驟之前及之後其中之一施行該下降部位成形步職。〈%先閱靖背面<注意事項再填窝本頁) ''裝--------訂---------線經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） 22 311280 008899 ABCS 463403 六、申請專利範圍 14_根據申請專利範圍第12項之製造方法其中該下降部位成形步驟藉著垂直於該板材之平面下壓該板材形成通道！其中該下降部位係該通道之一部份^ (請先閲讀背面之生意事項再填寫本頁) 15. 根據申請專利範圍第12項之製造方法、，其中該下降部位成形步驟在各位置藉著垂直於該板材之平面下壓該板材以形成該下降部位：該等位置係對應於該封口板之中心部份而非該封口板外部表面之外部邊緣。 16. 根據申請專利範園第12至15項中任一項之製造方法，其中該下降部位成形步驟使用鍛造製程形成該下降部位。. 17. 根據申請專利範圍第12至15項中任一項之製造方法，其中該板材係由主要成份為銘之合金所製成？ 18. —種密封式電池之製造方法，-包含：外側殼體製造步驟：用以製造設有封閉底部及開口之圓柱形外侧殼體；，經濟部智慧財產局員工消費合作社印製封口板製造步驟，.用以按照申請專利範圍第12至 15項中任一項所定義之製造方法製造一個供密封該開口用之封口板；. 插入步驟，·用以經由該開口將發生器元件插入該外側殼體；附著步驟用以將該封口板附著至該外側殼體中開口之邊緣；.及焊接步驟· ，使用雷射將該封口板及該邊緣焊接在一起。- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公楚） 23 311280 江 6 34 ο 3

々、申請專利範圍 19·根❹請專㈣㈣18項之製造方^，另包含：用以附著電極端子之電極端子附著步驟，.係藉著使該電極端子通，過於該封口板製造步驟中製成之封口板中心部分所提供之孔子及該封口板之間插入絕緣體。， 20.—種密封式電池之製造方法，包含：外侧殼體製造步驟.，用以製造設有封閉底部之圓柱形外側殼體，‘該外側殼體具有開口及由主要成份為鋁之合金所組成，；封口板製造步驟，·用以按照申請專利範圍第17項中所定義之製造方法製造供密封該開口用之封口板；插入步驟.，用以經由該開口將發生器元件插入該外側殼體；. 附著步驟，.用以將該封口板附著至該外側殼體中開口之邊緣：及焊接步驟.，使用雷射將該封口板及該邊緣焊接在一起。· (請先閱讀背面之注$項再填寫本頁) --------訂---------線〇 A 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） 24 311280