TW503595B - Method and apparatus for manufacturing battery module and unit battery cell for use in battery module - Google Patents

Description

刈3595 A7 B7 五、發明說明（！ [發明之技術領域] 本發明係關於一種組合電池之製造方法及可適用該方 法之製造裝置，以及適於該等製造方法及製造裝置的組合 電池用之單電池，而該組合電池之製造方法，德包含有複 數個單電池，同時將該等複數個單電池所相鄰之一侧單電 池的封口體與另一侧單電池的金屬製外裝罐底部予以熔接 並串聯連接者，而該複數個單電池係介著絕緣體以兼做另 一極端子的封口體，來密封收容有正極、負極、隔片、電 解液等發電要素之兼做一極端子的金屬製外裝罐之開口部 者〇 [相關技術及其說明] 一般而言，鎳氫化合物蓄電池、鎳鎘蓄電池等的鹼性 蓄電池，係於正極及負極之間夾有隔片，且在將該等捲繞 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 成璇渦狀之後，在正極或負極之端部連接集電體以形成電 極體，且在將該電極體收容在金屬製外裝罐内並將由集電 體延伸出的引線部熔接在封口體之後，藉由在外裝罐之開 口部夹有絕緣墊片（gasket)並予以安裝封口體以使之密閉 構成。在該種的鹼性蓄電池被用在電動工具或電動汽車等 用途上的情況，由於被要求高輸出，所以一般皆是以串聯 連接複數個單電池作為組合電池來使用。 如第ίο圖所示，該種的組合電池，係在單電池8〇b 之封口板81上設有作為正極端子的正極蓋（cap)82上熔接 引線板85之一端，同時在單電池g〇a之金屬製外裝罐趵 之底部84上溶接引線板85之另一端之後，藉由將引線板 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公髮)-'—--- — 1 312453 503595 A7

五、發明說明（2) 85之中央部折彎成ϋ字狀，即可串聯連接製作複數個單電 池 80a、80b。 然而，當使介著折彎成U字狀之引線板85而連接的 複數個單電池80a、80b放電時，由於放電電流會通過引線 板85而流動，所以引線板85之長度越長，且引線板85 之厚度越薄則電阻電壓降就越大。該電阻電壓降在放電電 流小時雖不會發生該種間題，但是在被用於電動工具或電 動汽車等的大電流流動之用途時，就會產生因電阻電廢降 而使動作電廢降低的問題。 因此，雖然考慮一種無需使用引線板而直接在單電池 所相對的端子間進行錫銲作業以連接單電池間的方法，但 是當錫銲與熔接相較時，就有因錫銲部之強度變弱而難以 確實連接的問題。又，也有單電池所相對向之電極間的錫 銲作業因麻煩而使作業效率變差的間題。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因此，本案申請人，屢次進行各種實驗的結果，開發 出一種使熔接電流朝電池之充電方向或放電方向流出，以 直接熔接單電池所相鄰接之端子間的劃時代的熔接方法。 該熔接方法係如第11圖所示，將複數個單電池9〇a、90b 置入未圖示之保持筒且使之排列成一行之後，在該等上端 之正極蓋92的上方配置一側之溶接電極96，並於下端之 金屬製外裝罐93的底部94配置另一側之熔接電極97。 之後，在兩熔接電極96、97間邊施加加壓力而邊施加 熔接電壓，以通電至大電流脈衝。籍此，單電池9〇a之金 屬製外裝罐93的底部94與單電池90b之正極荖妁热捭鲟 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS^IiFT· x 297公"？7--- 2 312453 期595 A7 五、發明說明（3 ) 部就會炼融而炼接。 藉此’由於單電池所相鄰接的端子間會直接熔接，所 以該溶接部分的電阻電壓降會減少而組合電池之動作電壓 會提高。 然而’在如第11圖所示之組合電池之製造方法中，由 於一對溶接電極96、97係兼用加壓構件，所以會發生難以 充分調整施加在複數個單電池9〇a、9〇b間之加壓力的問 題◊在此’當施加在複數個單電池90a、9〇b間之加壓力過 大時’就會對正極蓋92賦予過大的加壓力^當對正極蓋 92賦予過大的加壓力時，就會發生正極蓋92被壓縮或產 生變形的間題。又，由於在正極蓋92内配置有壓力閥，所 以當正極蓋92被壓縮或產生變形時，會發生該壓力閥無法 正常動作的問題❶ 另一方面，當施加在複數個單電池9〇a、90b間之加麗 力過小時，所相鄰接之單電池的端子間就不會被充分熔 接’雨會發生溶接不良的問題。此係當無法對複數個單電 池90a、90b間施加充分的加壓力時，由於熔接部位之接觸 電阻會增大，且電阻電壓降會增大，所以無法對該部分供 給充分的溶接電流。因此，在欲增大單電池之連接個數而 成為大電壓之組合電池的情況，由於溶接部位會增大，所 以更無法供給充分的熔接電流，更會發生熔接不良。 又，由於係將複數個單電池9〇a、90b插入保持筒且使 之排列成一行，所以當保持筒之内徑小於單電池9〇a、9〇b 之外徑時，就很難將單電池90a、90b插入保持筒内，而當 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公t ) -- 312453 ___I I I I ___I — I I I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 503595 A7 五、發明說明（4 ) 保持筒之内徑比單電池90a、90b之外徑 生單電池9〇3、_無法在保持筒内排列成—：線二會發 [發明之概要] 、、題。 因此，本發明為了解決上述問題點而成者— 的係在於提供-種即使熔接多數個單電池亦不會對單Z 造成損傷，且不會發生料不良而可簡單料的組合電池 之熔接方法’ X，其第二目的係在於提供一種可實現 嫁接方法的製造裝置，更且，其第三目的係在於提供一乂種 可適於該等的電池之連接構造 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 為了達成上述第一目的，本發明之組合電池之製造方 法，其特徵包含有：準備複數個具有金屬製外裝罐及另一 極端子之單電池的步驟，該金屬製外裝罐係用以收容配設 正極與負極以夾住電解質而成的電池要素，同時兼做一極 端子，雨該另一極端子係與上述金屬性外裝罐絕緣隔離 者；將該等複數個單電池所相鄰接的端子以抵接的方式棑 列成一行的步驟；以及藉由排列成上述一行之複數個單電 池之至少一側的電池要素而流出熔接電流，以熔接上述鄰 接之端子間的溶接步驟。 較隹者為，其中上述排列之步驟，係將該等複數個單 電池所相鄰接之一極的金屬性外裝罐底部、及另一侧之單 電池之另一極端子以抵接的方式排列成一行的步驟，該步 驟包含有：以與排列成上述一行之任意2個單電池之金屬 製外裝罐的表面相接觸的方式配置一對熔接電極的熔接電 極配置步驟；以及使熔接電流在上述一對熔接電極間流 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） 312453 503595 A7 五、發明說明（5 ) 動，以熔接位於上述熔接電極間之複數個單電池之兩端間 的熔接步驟。 又較隹者為，其中上述熔接電極配置步驟，係在位於 上述複數個單電池中之端部上的端子一侧、及另一單電池 之側面上配置熔接電極的步驟。 又’較佳者為’其中上述溶接電極配置步驟，係以與 排列於上述一行之任意2個單電池之金屬製外裝罐表面接 觸的方式配置一對熔接電極的熔接電極配置步驟。 又，較佳者為，其中上述另一極端子，係由介著絕緣 體密封兼做一極端子之上述金屬製外裝罐開口部的封口體 所構成，上述熔接步驟，係包含邊以加壓構件加壓排列成 上述行之複數個單電池之兩端間而邊使熔接電流在上述 一對熔接電極間流動的步驟，將該等複數個單電池所相鄰 接之一側單電池的封口體與另一側單電池之金屬製外裝罐 底部予以熔接並串聯連接者。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 亦即，本發明之方法中，包含有··將複數個單電池以 與排列成一行而配置中之任意2個單電池之金屬製外裝罐 的表面相接觸的方式，配置一對熔接電極的熔接電極配置 步驟；以及相對於排列成一行之複數個單電池，使熔接電 流在一對熔接電極間流動的熔接步驟。 如此，在排列成一行而配置之複數個單電池的兩端 部，就會與排列成一行之各單電池的金屬製外裝罐底部與 封口體相接觸。在此狀態下，當熔接電流在一對熔接電極 時，就會在緊密接觸的金屬製外裝罐底部與封口體 L紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------ 5 _____________· L — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 312453

之接觸部發生焦耳熱，且由該接觸部會熔融所以存在於 配置有熔接電極之任意2個單電池間的單電池之一側單電 池的外裝罐底部與另—側單電池之封σ體可直接熔接β結 果即使不使用熔接用引線板，由於一側單電池的外裝罐 底部與另-側單電池之封口體亦可直接溶接，所以可獲得 減少熔接部之電阻電壓降，且可串聯連接多數個單電池之 内部電阻低的組合電池。 此情況’籍由在上述一對熔接電極間施加熔接電壓， 以從配置有一侧熔接電極的單電池之外裝罐，通過位於配 置有該等熔接電極之任意2個單電池間的單電池内，配置 有另一侧熔接電極之單電池内，以及配置有另一侧熔接電 極之單電池的外裝罐而流出熔接電流。因此，只要以緊密 接觸任意2個單電池之金屬製外裝罐表面的方式配置一對 熔接電極’即可獲得具有充分熔接強度的組合電池。 另外，當以緊密接觸所相鄰接之任意2個單電池之金 屬製外裝罐表面的方式配置一對熔接電極，或是以緊密接 觸隔著1個單電池而鄰接的2個單電池之金屬製外裝罐表 面的方式配置一對熔接電極時，由於可減少存在於熔接電 極間的熔接部位，所以可降低施加在熔接電極間的熔接電 壓，同時亦可縮短流至熔接電極間的熔接電流之集電距 離。結果，可以預定的熔接電流形成具有充分熔接強度的 熔接部。 在此，在將單電池之複數個配置成一行的情況，當一 側單電池之外裝罐與另一側單電池之外裝罐相接觸時，即 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） ------------¾ (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 訂-------- 線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 312453 ^03595 A7 五、發明說明（7 ) 使使熔接電流在一對熔接電極間流動，熔接電流亦不會在 一側單電池之兼做一極端子的外裝罐與另一側單電池之另 -極端子的接觸部流動，而該接觸部就無法熔接。為了防 止此現象發生，就有必要在該等外裝罐之間爽有絕緣體， 俾使一側單電池之兼做一極端子的外裝罐與另一側單電池 之另一極端子的接觸部以外不會接觸，並通過一側單電池 之兼做一極端子的外裝罐與另一側單電池之另一極端子的 接觸部及另一侧單電池内而流出熔接電流。 又，為了達成上述第二目的，本發明之組合電池之製 造裝置，其係包含有：-對下方溶接電極，分別用以載裝 及固定排列成一行所配置的複數個單電池之任意2個單電 池；一對上方熔接電極，分別配置在一對下方熔接電極所 對應的位置上；熔接用電極，將熔接電流供給至一對下方 熔接電極或一對上方熔接電極之至少一側；以及加壓構 件，以預定的壓力加壓載裝在一對下方熔接電極且排列成 一行而配置的複數個單電池之兩端部。 如此，藉由具備有分別用以載裝及固定排列成一行所 配置的複數個單電池之任意2個單電池的一對下方熔接電 極，即可在一對下方熔接電極上載裝固定單電池。然後， 在下方熔接電極所對應之位置上配置上方熔接電極，且設 置以預定的壓力加壓配置成該等一行之電池兩端部的加壓 構件時，就可將熔接電流供給至與熔接用電源連接之一對 下方熔接電極或一對上方熔接電極之至少一側。 藉此’當驅動熔接用電源時，就會在一侧單電池之兼 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G X 297公爱)-------— 312453 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -!ιί 訂！ —VI線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 7

發明說明（8 做一極端子的外裝罐與另_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 側早電池之另一極端子的接觸 部發生焦耳熱，且該接觸部合 羅觸邵會熔嘁，而一側之單電池與另 一侧之單電池就可熔接。 、 在此，當一對下方熔接電極或一對上方熔接電極亙相 接觸時，即使對該等-對轉電極之任何H給溶接電 流，亦會變成短路I態，_就無法對一側#電池之兼做一 極端子的外裝罐與另一侧單電池之另一極端子的接觸部供 給溶接電流。因此，就有必要在至少_對下方溶接電極之 間配置有由載裝及固定單電池之由絕緣材料所構成的絕緣 載裝台。藉此，就可防止一對下方熔接電極或一對上方熔 接電極互相接觸。 又為了達成上述第二目的，本發明之單電池係在單 電池之正極端子或負極端子之至少一侧具備有從該等端子 朝單電池外部突出的突起部。在此，使熔接電流在一侧單 電池之兼傲一極端子的外裝罐與另一侧單電池之另一極端 子的接觸部流動時，就以在該接觸部流動較多的熔接電流 之部分較能確實熔接，且熔接強度亦會提高。 然而’當該等的接觸部以表面接觸時，雖然因接觸部 之電流密度變小而無法獲得充分的熔接強度，但是當在正 極端子或負極端子之至少一侧設置從該等端子朝單電池外 部突出的突起部時，由於熔接電流會在該突起部集中流 動，所以接觸部之電流密度會變大而可獲得充分的熔接強 度。 另外，上述方法亦可適用於並聯連接單電池的情況。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 312453

503595 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 A7 - --— B7 —--------- 五、發明說明（9 ) [圖式之簡單說明] 第1圖係以模型顯示製造組合電池之本發明實施例1 之溶接裝置的立體圖。 第2圖係使用第1圖之裝置以熔接組合電池所相鄰接 之單電池間之狀態的頂視圖。 第3圖以模型顯示製造組合電池之本發明實施例2之 熔接裝置之一例的立體圖。 第4圖係使用第3圖之裝置以烙接組合電池所相鄰接 之單電池間之狀態的頂視圖。 第5圖係顯示使用第1圖、第3圖之裝置以製造組合 電池之一例之單電池連接部的放大剖視圖。 第6圖係顯示使用第1圖、第3圖之裝置以製造組合 電池之另一例之單電池連接部的放大剖視圖。 第7Α圖至第7D圖係顯示另一實施例4之連接構件及 使用該連接構件以連接單電池間的狀態圖。 第8Α圖、第8Β圖係顯示另一實施例5之連接構件及 使用該連接構件以連接單電池間的狀態圖。 第9Α圖、第9Β圖係顯示另一實施例$之連接構件及 使用該連接構件以連接單電池間的狀態圖& 第1〇圖係顯示習知例之組合電池之一例的俯視圖。 第11圖係顯示習知例之組合電池之另一例的俯視圖0 [元件編號之說明] 103 單電池 11 正極板 本紙張尺度適用中關家標準(_cFiS)A4規格（210 X 297公爱「 9 312453 請 先 閱 讀 背 之 注 意 事 項

頁 I 訂

503595 A7 B7 五、發明說明（10) 12 貪極板 13 隔片 14 正極集電體 15 正極用引線 16 外裝罐（負極端子）16a 突起部 17 封口板 18 正極蓋（正極端子） 18a 突起部 19 絕緣板 21 ' 23 熔接用上方電極 2la ' 23a 溝部 22、24 熔接用下方電極 22a - 24a 溝部 25 > 26 絕緣載裝台 31 - 32 推壓構件 40 熔接用電源 51 > 53 熔接用上方電極 51a、53a 溝部 52、54 熔接用下方電極 52a、54a 溝部 55、56 絕緣載裝台 6卜62 推壓構件 70 熔接用電源 [發明之實施形態] 以下 ，係根據第1圖至第 6圖說明本發明之實施形態。 另外，第 1圖係以模型顯示本發明實施例1之溶接裝置的 立體圖； 第2圖係使用第i 圖之裝置以熔接組合電池之單 電池間之狀態的頂視圖◊又 ，第3圖以模型顯示本發明實 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 施例2之熔接裝置的立體圖，·第4圖係使用第3圖之裝置 以熔接組合電池之單電池間之狀態的頂視圖。第5圖係顯 示使用第1圖、第3圖之裝置以製造組合電池之一例之單 電池連接部的放大剖視圖；第6圖係顯示使用第1圖、第 3圖之裝置以製造组合電池之另一例之單電池連接部的放 大剖視圖。 實施例1 本紙張尺度適时關家標準（CNS)A4規格（21G X 297公釐)---*----- ^ 312453 503595 A7 __ B7 五、發明說明（η) 如第1圖所示’用以製造本發明之組合電池的實施例 1之熔接裝置，其構成包含有：一對熔接電極，由熔接用 上方電極21與溶接用下方電極22組成的一侧極性之熔接 用上下電極、及由溶接用上方電極23與熔接用下方電極 24組成的另一侧極性之熔接用上下電極所構成；由配置於 各溶接用下方電極22、24間之絕緣體所構成的絕緣載裝台 25，由配置於各熔接用下方電極22、24外側之絕緣體所構 成的絕緣載裝台26 ;對排列成一行以形成串聯連接之組合 電池之各單電池l〇a、l〇b、l〇c之兩端部加壓的一對加壓 構件31、32 ;以及對一對熔接用上方電極21、23或一對 熔接用下方電極22、24供給熔接電流的熔接用電源4〇(參 照第2圖）。 熔接用下方電極22、24，係藉由將鋼等導電性佳之金 屬材料开>成角柱狀所構成，其中央部有與各單電池1〇a、 l〇b、10c之下半部之外形形狀一致的溝部22a、2鈍分別 形成於單電池之棑列方向。又，熔接用上方電極21、23, 與熔接用下方電極22、24同樣，係藉由將銅等導電性佳之 金屬材料形成角柱狀所構成，其中央部有與各單電池 l〇a、10b、10c之上半部之外形形狀一致的溝部2U、23a 分別形成於單電池之排列方向。 然後，藉由在各熔接用下方電極22、24之上方載裝各 熔接用上方電極21、23,而以溝部22a與2U所形成的空 間部，及以溝部24a與23a所形成的空間部，係與各單電 ^池10a、10b、10c之外形形狀一致〇藉此，在熔接用下方 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮） -—----- 312453 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------訂-------1 J線 0 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 11 503595 A7 __________ B7 五、發明說明（12) 電極22之溝部22a上配置單電池i〇a(1〇b、10c),且藉由 在此上方載裝炼接用上方電極21 ’單電池a( 10b、10c) 就可獲得固定，而在溶接用上方電極24之溝部24a上配置 單電地10b( 10a、10c)，且藉由在此上方載裝熔接用上方電 極23，單電池l〇b(10a、10c)就可獲得固定。 絕緣載裝台25、26，係藉由將合成樹脂、陶瓷等的絕 緣材料形成角柱狀所構成，其中央部有與各單電池l〇a、 10b、10c之下半部之外形形狀一致的溝部25a、26a分別 形成於單電池之排列方向。另外，在第1圖、第2圖中， 雖係例示使用3個單電池i〇a、1 〇b、i〇c以作為组合電池， 且將禮等載裝於絕緣載裝台25、26的例子，但是在形成所 連接之早電池之個數恨多的組合電池的情況，只要除了絕 緣載裝台25、26以外其餘使用其他的絕緣載裝台即可。 加壓構件31、32係由具有預定強度之金屬、合成樹 脂、陶瓷等所構成，且在各熔接用下方電極22、24上及各 絕緣載裝台25、26上將各單電池1〇3、1〇|)、10€;排列配置 成一行之後，藉由將加壓構件31推到單電池1〇3之封口板 17上’同時將加壓構件32推到單電池1〇0之外裝罐16之 底部，以推壓各單電池10a、10b、1〇c。另外，加壓構件 31、32之至少一侧，係由線圈彈簧、氣缸等的加壓機構所 加壓。 熔接用電源40，係對級合電池施加預定電壓值之直流 電壓以在一對熔接電極間（此情況為熔接用上方電極21與 稼:接用上方電極23之間）使3ΚΑ之直流脈衝電流只在約 冬紙張尺度過用Τ國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 312453 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) tSJ· ,線_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 12 503595 A7 B7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 合 作 社 印 製 13 五、發明說明（l3) 15msec之間流動的直流電源。 接著’根據第1圖、第2圖說明使用如上述實施例1 之熔接裝置以製造組合電池的步驟例。 首先’依熔接用下方電極22、絕緣載裝台25、熔接用 下方電極24及絕緣載裝台26之順序排列配置成一行。之 後’在熔接用下方電極22之溝部22a之上方載裝單電池 10a，在絕緣載裝台25之溝部25a及溶接用下方電極24 之溝部24a之上方載裝單電池i〇b，在絕緣載裝台26之溝 部26a之上方載裝單電池10c。此時，如第$圖及第6圖 所示，在單電池10a與l〇b之間、單電池1〇b與i〇c之間， 配置设有開孔之絕緣板19俾使正極蓋18以外不與其相向 的外裝罐16之底部相接觸。 接著’將熔接用上方電極21載裝於熔接用下方電極 22上，同時將熔接用上方電極23載置於熔接用下方電極 24上，以使之與單電池10a及單電池i〇b之各外裝罐16 的表面緊密地接觸❹接著，將加壓構件31推到單電池i〇a 之封口板17上，同時將加廢構件32推到單電池iqc之外 裝罐16之底部。藉此，加壓構件31、32之至少一侧就可 由線圈彈簧、氣缸等的加壓機構所加壓，並以預定的壓力 (例如，lx 105N/m2〜5x 105N/m2之壓力）推壓各單電池 10a、10b、10c。另外，由熔接用電源4〇所延伸出的連接 線之一侧端子係連接在熔接用上方電極21，而另一侧端子 係連接在熔接用上方電極23。 接著’當使熔接用電源40驅動時，熔接用上方電極 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G X 297公爱） 312453 503595 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（Μ ) 21與溶接用上方電極23之間施加有預定之電壓值的直流 電壓’且在熔接用上方電極21—單電池1〇3之外裝罐16 —單電池10a之外裝罐ι6之底部與單電池1〇b之正極蓋 18的接觸部—單電池1〇1)内—單電池i〇b之外裝罐16—熔 接用上方電極23之方向（或其相反方向）使3ka之直流脈 衝電流只在約15msec之間流動。藉此，由於在單電池1〇a 之外裝罐16之底部與單電池1仙之正極蓋的接觸部就 會發生焦耳熱且熔融，所以單電池l〇a與單電池l〇b之接 觸部（單電池10a之外裝罐16之底部與單電池l〇b之正極 蓋18的接觸部）就會熔接。 接著，依絕緣載裝台26、熔接用下方電極22、絕緣載 裝台25及熔接用下方電極24之順序重新排列配置成一 行’且在絕緣載裝台26之溝部26a及熔接用下方電極22 之溝部22a上載裝已被熔接的單電池i〇a與單電池1〇b， 同時在絕緣載裝台25之溝部25a及熔接用下方電極24之 溝部24a上載裝單電池l〇c。之後，與上述同樣，將溶接 用上方電極21、23分別載裝於炼接用下方電極22、24上， 同時推壓加壓構件31、32,以驅動熔接用電源4〇。藉此， 單電池10b與單電池10c之接觸部（單電池i〇b之外裝罐16 之底部與單電池10 c之正極蓋18的接觸部）就會溶接，而 形成3個單電池串聯熔接的組合電池。 如上所述，在實施例1中，由於係在配置成使一對溶 接用上下電極21、22或23、24分別與配置成一行之複數 個單電池10a、10b、10c所相鄰的單電池，例如單電池 ^紙張尺唐滴用中圃國定標準（CNAA4 I格（210x 297公釐) " 麵 ----— 312453

^03595 A7

五、發明說明（15) lOa(lOb)與單電池10b(10c)之金屬製外裝罐1616相接觸 之後，邊利用加壓構件31、32以預定的壓力加壓一行之單 電池10a、10b、l〇c之兩端部，而邊使熔接電流在一對熔 接用上方電極21、23間流動，所以熔接電流會從熔接用上 方電極21，通過單電池1〇a(1〇b)之外裝罐16之底部與單 電池10b(10c)之正極端子18的接觸部及單電池1〇b(1〇c) 内，而朝熔接用上方電極23流動或朝其相反方向流動。 藉此，在單電池l〇a(l〇b)之外裝罐16之底部與單電池 l〇b(l〇C)之正極蓋18的接觸部會發生焦耳熱，且該接觸部 會熔融，雨單電池10a(10b)之外裝罐16之底部與單電池 l〇b( 10c)之正極蓋18的接觸部就可溶解。藉此，即使不使 用熔接用引線板，由於單電池1〇a(1〇b)與單電池1〇b(1〇c) 亦可直接熔接，所以熔接部之電阻電壓降會減少，而可獲 得所串聯連接多數個單電池之内部電阻低的組合電池。 實施例2 上述之實施例1中，雖係就熔接所相鄰接之單電池 l〇a、10b(10b、10c)間的例子加以說明，但是本發明中亦 可熔接任意2個單電池間。以下係根據第3圖及第4圖說 合 作 社 印 製

15 312453 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 503595 A7 B7 五、發明說明（16) 54組成的另一侧極性之熔接用上下電極所構成；由配置於 各熔接用下方電極52、54間之絕緣體所構成的絕緣載裝台 55;由配置於熔接用下方電極52、54外側之絕緣體所構成 的絕緣載裝台56 ;對排列成一行以形成串聯連接之组合電 池之各單電池10a、10b、10c之兩端部加壓的一對加壓構 件61、62 ;以及對一對熔接用上方電極51、53或一對熔 接用下方電極52、54供給熔接電流的熔接用電源7〇(參照 第4圖）。 熔接用下方電極52、54,係藉由將鋼等導電性佳之金 屬材料形成角柱狀所構成，其中央部有與各單電池l〇a、 10b、10c之下半部之外形形狀一致的溝部52a、54a分別 形成於單電池之排列方向。又，•溶接用上方電極51、5 3 , 與熔接用下方電極52、54同樣，係藉由將銅等導電性佳之 金屬材料形成角柱狀所構成，其中央部有與各單電池 10a、10b、l〇c之上半部之外形形狀一致的溝部51a、53a 分別形成於單電池之排列方向《 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 然後’藉由在各熔接用下方電極52、54之上方載裝各 熔接用上方電極51、53，而以溝部5 2a與51a所形成的空 間部，及以溝部54a與53a所形成的空間部，係與各單電 池10a、10b、l〇c之外形形狀一致。藉此，在熔接用下方 電極52之溝部52a上配置單電池10a，且藉由在此上方載 裝熔接用上方電極51，單電池l〇a就可獲得固定，而在熔 接用上方電極54之溝部54a上配置單電池10c，且藉由在 此上方載裝熔接用上方電極53，單電池10c就可獲得固 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 16 312453

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（17) 定。 絕緣載裝台55、56，係藉由將合成樹脂、陶瓷等的絕 緣材料形成角柱狀所構成，其中央部有與各單電池1如、 l〇e之下半部之外形形狀一致的溝部% 56a分別 形成於單電池之排列方向。另外，絕緣載裝台55係形成比 實施例1之絕緣載裝台25還長，其長度可載裝1個單電池 以上。然後，在第3圖、第4圖中，雖係例示使用3個單 電、也10a 、iOe以作為組合電池，且將該等載裝於緣 載裝台55、56上的例子，但是在形成所連接之單電池之個 數很多的組合電池的情況，只要將絕緣載裝台55之長度配 口所連接之單電池之個數而加長即可❹又，由於不使用絕 緣載裝台56即可構成組合電池，所以只要依需要而使用即 可。 加壓構件01、62係由具有預定強度之金屬、合成樹 脂、陶瓷等所構成，且在各熔接用下方電極52、54上及各 絕緣載裝台55、56上將各單電池10a、10b、1〇(；排列配置 成一行之後’藉由將加壓構件61推到單電池1〇3之封口板 17上，同時將加壓構件62推到單電池1〇0之外裝罐16之 底部’以推壓各單電池l〇a、lOjj、1〇c。另外，加壓構件 61、62之至少一侧，係由線圈彈簧、氣缸等的加壓機構所 加壓。 熔接用電源70,係對組合電池施加預定電壓值之直流 電壓以在一對熔接電極間（此情況為溶接用上方電極51與 熔接用上方電極53之間）使3ΚΑ之直流脈衝電流只在约 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 312453

17 A7

五、發明說明（l〇 經 濟 部 智 慧 財 產 局 消 費 合 作 社 印 製 18 15msec之間流動的直流電源。 接著’說明使用如上述之熔接裝置以製造組合電池的 步驟例。 首先’依溶接用下方電極52、絕緣載裝台55、熔接用 下方電極54及絕緣載裝台56之順序排列配置成一行。之 後’在溶接用下方電極52之溝部52a之上方載裝單電池 ’在絕緣載裝台55之溝部55a之上方載裝單電池1〇b 及單電池10c之一部分，在熔接用下方電極54之溝部54a 之上方及絕緣載裝台56之溝部56a之上方載裝單電池i〇c 所剩餘的一部分。另外此時，如第5圖及第6圖所示，在 單電池10a與l〇b之間、單電池10b與i〇c之間，配置設 有開孔之絕緣板俾使正極蓋18以外不與其相向的外裝 罐16之底部相接觸。 接著’將溶接用上方電極51載裝於熔接用下方電極 52上’同時將熔接用上方電極53載置於熔接用下方電極 54上’且將單電池1〇3及單電池固定。接著，將加壓 構件61推到單電池1〇3之封口板17上，同時將加壓構件 62推到單電池10c之外裝罐16之底部。藉此，加壓構件 61、62之至少一侧就可由線圈彈簧、氣缸等的加壓機構所 加壓’並以預定的壓力（例如，lx l〇5N/m2〜l〇5N/m2之 壓力）推壓各单電’池lQa、l〇b、。另外，由熔接用電源 40所延伸出的連接線之一侧端子係連接在熔接用上方電 極51，而另一侧端子係連接在熔接用上方電極53。 接著’當使熔接用電源70驅動時，熔接用上方電極 i紙張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格（ χ 297公爱) --—----- 312453 503595

經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 51與熔接用上方電極53之間施加有預定之電壓值的直流 電壓，且在熔接用上方電極51—單電池l〇a之外裝罐 4單電池10a之外裝罐16之底部與單電池1〇1)之正極蓋 18的接觸部—單電池i〇b内—單電池1〇(：内4單電池 之外裝罐16—熔接用上方電極53之方向（或其相方方向） 使3KA之直流脈衝電流只在約i 5msec之間流動。藉此， 由於在單電池10a之外裝罐16之底部與單電池1〇b之正極 蓋18的接觸部，及單電池1〇b之底部與單電池1〇c之正極 蓋18的接觸部就會分別發生焦耳熱且熔融。 藉此，單電池l〇a與單電池l〇b之接觸部（單電池 之外裝罐16之底部與單電池1〇b之正極蓋18的接觸部）、 及單電池10b與單電池1(^之接觸部（單電池1〇b之外裝罐 16之底部與單電池10c之正極蓋18的接觸部）就會一次熔 接。藉此，就如實施例1所示，無需重新排列配置各熔接 用下方電極52、54及各絕緣載裝台55、56，即可以一次 之熔接而形成3個單電池所串聯熔接的组合電池σ另外， 藉由調整絕緣載裝台55之長度，即可同時熔接配置於任意 2個單電池間之複數個單電池間。 另外，在上述之例子中，雖然係在將單電池10a、10b、 10c配置成一行之後，將熔接用上方電極21、23(51、53) 載裝於熔接用下方電極22、24(52、54)上，之後，以加壓 構件3 1、32(61、62)加壓而使熔接電流流動在熔接用上方 電極21、23(51、53)間，·但是即使在以加壓構件η、32(61、 62)加壓之後，將熔接用上方電極21、23(51、53)載裝於 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G X 297公髮) "1 -— 19 312453 先 閱 讀 面 之 注

訂 « I I I 線

I I

期595 A7

五、發明說明（2〇) 熔接用下方電極22、24(52、54)上而使熔接電流在熔接用 上方電極21、23(51、53)間流動，亦可獲得同樣的結果。 總之，在單電池10a、1〇b、1〇c間被加壓的狀態下進行熔 接是报重要的。 又，在上述之例子中，設在熔接用電極21、22、23、 24 (51、52、53、54)上之溝部 21a、22a、23a、24a(51a、 52a、53a、54a)及設在絕緣載裝台25、26(55、56)上之溝 部 25a、26a(55a、56a)，係形成與各單電池 10a、10b、1〇c 之外徑形狀一致的形狀，第1圖、第3圖雖係顯示剖面形 狀為半圓形的例子，但是該等的剖面形狀並不限定於半圓 形’亦可採用橢圓形、三角形、梯形等各種的形狀。總之， 要可穩疋地載裝各單電池lQa、l〇c，同時可保持 與各單電池10a、10b、10c之接觸狀態良妤的剖面形狀即 〇 又，在上述之例子中，雖係說明只使用3個單電池以 製造組合電池的例子，但是只要適用本發明而即使連接幾 個單電池亦可製造組合電池。此情況，在製造所連接之單 電池的個數很多的組合電池時，除了絕緣載裝台25、26 (5 5、56)以外只要使用其他的絕緣載裝台即可，總之，只 要形成可使溶接所相鄰接之單電池間的一對溶接電極間絕 緣的構成即可。 又’在上述之例子中，雖係說明使3KA之電流只在约 15msec間流動而熔接的例子，但是有關所施加的電流值， 與電流之尺寸無關，1KA以上亦可獲得同樣的效果又， 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 312453 • — III — — — — — — — · L I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) I----t--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 503595

五、發明說明（21) 有關施加時間，雖然只要5msec以上可獲得同樣的結果， 但是最妤不要使電流在較長的時間（例如1秒以上）下流 動’因為會對各單電池帶來不良影響Q而且，作為炼接電 流之電源，並不限於直流，亦可使用交流電源^ 適於麵合電池之簟雷汍 接著，根據第5圖說明適於製造如上述之組合電池之 單電池，例如鎳氫蓄電池的一例。 首先，在由衝孔金屬（punching metal)所製成之極板芯 體的表面上形成鎳撓結多孔體之後，以化學浸溃法將以氫 氧化鎳為主體的活物質填充於同樣之鎳燒結多孔體内以製 作錄正極板11’同時在由衝孔金屬所製成之極板芯體的表 面填充由氫吸留合金所製成的糊狀負極活物質，並使之乾 燥之後，壓延至變成預定厚度為止以製作氫吸留合金負極 板12 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 使隔片13夾在該等鎳正極板11與氫吸留合金負極板 12之間並捲繞成漩渦狀以製作漩渦狀電極群之後，在露出 於該旋渦狀電極群之上端面的正極芯體熔接正極集電體 14,同時在露岀於下端面的負極芯體上熔接負極集電體（未 圖示）。接著，在正極集電體14之上部熔接中央部被折彎 加工成圓筒狀的正極用引線15之後，將該等收容在對鐵施 予鍛錄之有底筒狀的外裝罐（底面之外面成為負極端子）16 内，且將熔接於氫吸留合金負極板12上的負極集電體炼接 在外裝罐16之内底面。 接著，在外裝罐16之上部内周侧插入防震環（未圖 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^12453 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 22 503595 五、發明說明（22 :)’且對外裝罐16之上部外周侧施予嵌溝加工且在防震 壞之^端部形成凹部之後，在外裝罐16内注入由30%重 量之氫氧化鉀（K0H)水溶液所成的電解液。接著，在該外 裝罐16之開口部的上部，配置成封口板17之底面與正極 用引線15之圓筒部分接觸。 在此，在封口板17之上部設有正極蓋（正極端子）18, 在該正極蓋18之上面形成有複數個突起部18a。該突起部 3係為了使炼接電流集中而設者，如上所述，當熔接電 流=動在所鄰接的單電池間時，由於熔接電流會集中在與 犬起部18a相向之外裝罐16之底面的接觸部，所以可確 實熔接。另外，在該正極蓋18内具備有由閥板17a與彈簧 Wb所構成的閥體，在封口體17之中央形成有排氣孔並 以封口板17與正極蓋18形成封口體。 接著，將絕緣墊片16x嵌設在封口板17之周緣並使用 加壓機對封口板17施加加壓力，而將封口體17推入外裝 罐16内直到絕緣墊片16χ之下端到達設於外裝罐16之上 部外周的凹部位置為止。之後，藉由將外裝罐16之開口端 緣向内侧填隙以封住電池即可獲得鎳氫蓄電池。 另外在適於製造上述組合電池之單電池的例子中， 雖係就正極蓋18之上面設置複數個突起部的例子加以 說明，但是如第6圖所示，即使在外裝罐16之底部設置複 數個突起部16a亦可獲得同樣的結果。 而且，雖係就將封口體當作正極端子，將外裝罐當作 上端上的例子加以說明，但是亦可將封口體當作丄 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(21G X 297公爱）— 312453 f請先閱讀背面之ii意事項再填寫本頁}

503595 Α7 ____ Β7 五、發明說明（23) 子’將外裝罐當作正極端子0 又，雖係就將本發明適用於鎳氫蓄電池的例子加以說 明，但是本發明並不限於鎳氮蓄電池，亦可適用於鎳鎘蓄 電池等的其他蓄電池。 另一實施例3 另外’在上述實施例中，雖係直接連接在端子間，但 是作為其另一實施例，如以下所示，亦可藉由連接構件同 樣地使熔接電流流動以進行熔接連接。如第7 A至7d圖所 示’連接構件80例如可由鐵、鋼、鎳或該等合金等導電性 隹的金屬所製成的蓋所構成。可由1片金屬板之加工來形 成，突起T可由毛邊來形成，極為容易製造。 又’藉由使用該種的連接構件，則即使在並聯連接時 亦可進行良好的熔接連接。 另一實施例4 如第8 A至8B圖所示，另一實施例4之單電池間的連 接構件90,可由鐵、鋼、鎳或該等合金等導電性佳的金屬 所製成的開孔蓋所構成。在此亦可由1片金屬板之加工來 形成，突起Τ可由毛邊來形成，極為容易製造。 另一實施例5 如第9Α至9Β圖所示’另一實施例5之單電池間的連 接構件100,儀使另一實施例3之連接構件80上下反轉來 使用者。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 312453 -------------¾ (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) ------訂------- ··線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 23

Claims (1)

1. ---— D8 _ 六、申請專利範圍 ΐ· 一種組合電池之製造方法，其特徵為，包含有： 準備複數個具有金屬製外裝罐及另一極端子之單 電池的步驟，該金屬製外裝罐係用以收容配設正極與負 極以夾住電解質而成的電池要素，同時兼做一極端子， 而該另一極端子係與上述金屬性外裝罐絕緣隔離者； 將該等複數個單電池所相鄰接的端子以抵接的方 式排列成一行的步驟；以及 藉由排列成上述一行之複數個單電池之至少一侧 的電池要素而流出熔接電流，以熔接上述鄰接之端子間 的熔接步驟。 2.如申請專利範圍第1項之組合電池之製造方法，其中， 上述整齊排列之步驟，係將該等複數個單電池所相鄰接 之一極的金屬性外裝罐底部、及另一侧之單電池之另一 極端子以抵接的方式排列成一行的步驟，該步驟包含 有* 以與排列成上述一行之任意2個單電池之金屬製 外裝罐的表面相接觸的方式配置一對熔接電極的熔接 電極配置步驟；以及 使熔接電流在上述一對熔接電極間流動，以熔接位 於上述熔接電極間之複數個單電池之兩端間的熔接步 驟。 3·如申請專利範圍第2項之組合電池之製造方法，其中， 上述熔接電極配置步驟，係在位於上述複數個單電池中 之端部上的端子一侧、及另一單電池之側面上配置熔接 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 24 312453 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------訂--I------線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 503595 it __ 六、申請專利範圍 電極的步驟。 4·如申請專利範圍第2項之組合電池之製造方法，其中， 上述熔接電極配置步驟，係以與排列於上述一行之任意 2個單電池之金屬製外裝罐表面接觸的方式配置二對溶 接電極的熔接電極配置步驟。 5·如申請專利範圍第1項之組合電池之製造方法，其中， 上述另一極端子，係由介著絕緣體密封兼做一極端子之 上述金屬製外裝罐開口部的封口體所構成， 上述熔接步驟，係包含邊以加壓構件加壓排列成上 述一行之複數個單電池之兩端間而邊使熔接電流在上 述一對熔接電極間流動的步驟， 將該等複數個單電池所相鄰接之一側單電池的封 口體與另一側單電池之金屬製外裝罐底部予以熔接並 串聯連接者。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 6·如申請專利紅圍第5項之組合電池之製造方法，其中， 上述熔接步驟，係藉由在上述一對熔接電極間施加溶接 電壓，以從配置有一側熔接電極的單電池之外裝罐通 過位於配置有該等熔接電極之任意2個單電池間的單 電池内’配置有另一侧熔接電極之單電池内，以及配置 有另一側熔接電極之單電池的外裝罐雨流出熔接電 流。 7.如申請專利範面第5項之組合電池之製造方法，其中， 上述任意2個單電池係相鄰接的2個單電池。 8·如申請專利範圍第5項之組合電池之製造方法，其中， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） 25 312453 503595 A8 B8 CS —______ D8 六、申請專利範圍 上述任意2個單電池係隔著另1個單電池而鄰接的2個 單電池。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 9·如中If專利範園帛5項之組合電池之製造方法，其中， 上述排列的步驟，係包含在將複數個單電池排列成一行 而配置時’除了一侧單電池之封口體與另一侧單電池之 外裝罐底部的接觸部，使絕緣體夾在上述一侧單電池之 封口體與另一侧單電池之外裝罐底部之間的步驟。 10.如申明專利範圍第5項之組合電池之製造方法，其中， 上述排列的步驟，係在將複數個單電池排列成一行而配 置時，在一侧單電池之封口體與另一侧單電池之外裝罐 底部之間爽有由導電構件所構成的連接體。 11·如申請專利範圍第5項之組合電池之製造方法，其中， 上述排列的步驟，係在將複數個單電池排列成一行而配 置時’在一側單電池之封口體與另一側單電池之外裝罐 底部之間夹有由導電構件所構成的連接體，該導電構件 係具備擴張成可覆蓋上述外裝罐表面之一部分的軸環 部。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 12·如申請專利範圍第u項之组合電池之製造方法，其 中，上述熔接步驟，係使熔接電極之至少一侧抵接在用 以覆蓋上述單電池之外裝罐表面之一部分的軸環部並 予以熔接的步驟。 13·如申請專利範圍第1項之組合電池之製造方法，其中， 上述熔接步驟，係使用脈衝電流以作為熔接電流的步 驟0 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（21〇 X 297公爱） 26 312453 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 14·:種組合電池之製造裝置，其係具備有複數個單電池， 同時用以連接該等複數個單電池所相鄰接的端子間 ::而該複數個單電池，係具備用以收容配設正極θ與負 以夾住電解質而成的電池要素，同時兼做一極端子的 卜裝罐，以及相料上述金屬性外裝罐而絕緣隔 雖的另一極蠕子，其特徵為，包含有： 一 一對下方熔接電極，分別用以載裝及固定排列成一 行所配置的複數個單電池之任意2個單電池； 一對上方熔接電極，分別配置在上述一對下方熔接 電極所對應的位置上； 熔接用電極，將溶接電流供給至上述一對下方溶接 電極或上逑一對上方熔接電極之至少一侧；以及 加壓構件，以預定的壓力加壓在排列成上述一行而 配置的複數個單電池之兩端部。 15·如申請專利範圍第14項之組合電池之製造裝置，其 中^更在上逑一對下方熔接電極之間，配置有由載裝及 口疋上述單電池之由絕緣材料所構成的絕緣載裝台。 種组〇電池用之單電池，其係適用申請專利範圍第5 項所述的製造方法用以製造組合電池者，其特徵為·· 在兼做上述一極端子之金屬製外裝罐之底部或兼 做上述另一極端子之封口體之上面的至少一侧上，具備 從該等端子朝單電池外部突出的突起部。 ------------丨-||^—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂i I I n n n n 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制农 本紐尺度適財國國家標準（cns)^^T297 27 312453