TW527742B - Battery and its manufacturing method - Google Patents
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Description
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【發明之技術領域】 本發明係有關具有電極场接有金屬板之構造的電池及 包含其熔接步驟的製造方法。 【先前技術】 近年來,安裝於行動電話及攜帶用電子機器之可充、放 電的電源,係採用鐘離子二次電池。鐘離子二次電池的外 形有各種形狀,不過,一般筆記型或帳冊型的攜帶用電子 機器及行動電話上多採用扁平形狀者。由於此種扁平形狀 的裡離子二:欠電池係使f流在二:欠電池單元本體與外部間 導通,因此在正極端與負極端分別配置有板狀的電極。 、正極端的電極通常因二次電池單元本體與連接部位在構 造上的限制及抑制整個二次電池的厚度而較薄,同時為求 確保良好的導電性,係壓切板厚約之薄㈣ 或鋁合金而形成,因此其頂端部多熔接有與外部連接的金 屬板(即所兩之引板)。為求確實與外部電性及機械性(材料 力學性)連#,宜採用料金等電阻低且機械強度及耐天候 性佳的材質。此外,其板厚通常採用上者。 已知此種電池如採用電解質無漏液問題之固態狀非流動 性的電解質,正極端子板採用厚度約〇1顏的薄鋁板,負 極端子板採用厚度約〇·1咖的薄鎳板。此種正極端子板及 負極端子板上熔接有用於與外部連接之包含鎳板等的接線 板。過去此種熔接,尤其是正極端子板與接線板的熔接係 藉由超音波熔接來進行。此因欲電阻焊薄的鋁板及鎳板在 -4-
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技術上有困難。 該金屬板與電極通常係藉由電阻焊或超音波熔接加以溶 接’不過,為求避免二次電池於使用中等,金屬板自電極 脫落,特須確實熔接。 【發明所欲解決之課題】 然而,如上述之電阻焊電極與金屬板時,會發生熔接不 良的問題。 亦即,因正極端電極係由鋁或鋁合金所形成,其熔點為 660〜700°C。金屬板由機械強度高,且熔點也較高的材料所 形成’例如以鎳合金形成時,其熔點為14〇〇〜1455^。因此 ’電極與金屬板的熔點差約達800°C。 襞 句
電阻焊困難的第一個原因是,鋁與鎳的熔點有差異。鋁 的熔點為66(TC,而鎳的熔點為1455。*:,其差異約高達8〇〇 C。此外,鋁的沸點為2486°C ,而鎳的沸點為2731。(:,因 此?弗點的差異也很大。 電阻焊困難的第二個原因是,在鋁板的表面形成有氧化 皮膜(氧化鋁)。氧化鋁的熔點高達2〇5〇°c,電阻焊鋁板與 鎳板的情況下,須使熔接部的溫度達到約2〇5(rc以上,以 熔化該薄的氧化皮膜。此種鋁表面所形成的氧化鋁膜通常 稱之為氧化鋁,化學式為Ai2〇3。 因此,使一片電極與一片金屬板重疊,以先前一般的電 阻焊方法將其熔接時,若設定熔接條件成熔接溫度超過包 含鎳合金等之金屬板的熔點時,電極之鋁或鋁合金完全熔 化,鋁液將遍及廣範圍,超過正常之焊點大小,並貫穿板 -5- 527742 五、發明説明(3 ) 厚。以致熔化的金屬流失、濺射,在該部分形成空穴,因 而發生溶接不良,無法確實熔接。 若強制設定電阻焊的電壓、電流、時間時,熔接部的鋁 板被元全炫化而形成空穴,或是炫接部的銘板達到沸點, 链洛發而濺射到四周。反之,若減少電阻焊的電流時,由 於僅鋁板熔化,而鎳板未熔化,以致未形成鋁與鎳等的合 金層,無法熔接。因此,在實際製品的量產步驟中,電阻 焊薄鋁板與鎳板困難,縱使可實施電阻焊,其不良率仍然 很大’顯者欠缺可靠性,且炼接強度低。 此外,為求避免此種電極完全熔化而遍及廣範圍,將熔 接溫度調節成在金屬板之鎳合金等的熔點以下時,雖然電 極上不會發生空穴、熔化金屬流失等的熔接不良,但:於 金屬板表面的鎳合金未熔化,無法以鎳合金與鋁人 正常的焊點,因在熔接後的剖面上僅殘留鋁合金:熔^痕 跡,而發生未形成確實熔接的熔接不良。因而,如進行剝 離試驗時,僅以遠低於規定之耐拉伸應力,電極與金屬板 很容易就被剥下。 另外,與負極端子板同樣的以鎳板構成正極端子板時, 薄 因 雖可實施電阻焊,但是以錄板構成正極端子板時,容易在 電池内部電性反應而熔化,因此不適宜。此外,雖也考慮 軟焊^極端子板與接線板,不過,當構成正極端子板的〜 鋁板高溫時,電池内部也形成高溫,會造成電池老化 此軟焊困難。亦即’先前只有—種超音波熔接方法。 因此,宜針對金屬板與電極的接合面,產生形成有正常 A7
焊點的熔接溫度分布,來設定電阻焊的各項條件。不過, 由於金屬板之鎳合金等金屬與電極之鋁合金等金屬的熔點 差異仍彳艮大,因此此種條件設定必須極為精密。此外,因 持、’$溶接,電極棒的頂端老化而變形,在實際的量產步驟 中,很難持續保持上述所需之精密熔接條件的設定,因此 ’很難降低熔接不良的發生率。 此外’超音波熔接僅在電極與金屬板的界面產生極薄的 合金層’因兩者表面粗度增加,多形成僅表面弱接合的狀 態’難達炼接面所要求之確實的電性及機械性熔接狀態。 此外’由於包含鋁及鋁合金的金屬板,通常其表面會產生 自然氧化覆膜,亦即產生氧化鋁膜(氧化鋁,A12〇3 ),因其 形成障礙’造成超音波熔接之弱熔接作用更加脆弱。且當 包極與金屬板弱接合時,會發生這個部分的電阻增加,自 二次電池單元介由電極及金屬板傳送至外部的電壓降低, 電流受到限制等問題。 為求促使此種超音波溶接形成更強固的炼接狀態,例如 ’需要使用更強能量密度的超音波,進行長時間的熔接, 但是以此種強超音波進行長時間熔接時,與上述電阻焊同 樣的’以板厚較薄且熔點低之鋁合金構成的電極於熔接時 ’若超過所需的能量大小,將被熔化而遍及過大的範圍, 無法發揮超音波熔接的優點。例如,進行過強的超音波溶 接時’包含鋁合金之電極的一部分被切斷。 此外’除熔接之外,電性及機械性黏合金屬板與電極的 方法雖也考慮採用軟焊法,不過,由於在包含鋁合金的電 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 527742 A7 ______ B7 五、發明説明(5 ) 極表面會產生如上述的自然氧化覆膜(氧化銘),受到此種 軟焊浸濕性及咬入的影響,軟焊困難。為求加以克服,考 慮事先在電極表面塗敷強力的焊劑(Flux)等,於處理其表 面之自然氧化覆膜後,再進行軟焊的對策固然有效。但是 ’此種強力的焊劑成分,於軟焊後仍會殘留在電極及金屬 板上’因此種殘留成分,二次電池於使用期間,電極逐漸 被腐姓’最後因破損而脫落,造成電極與金屬板連接部分 之耐用性顯著惡化的問題。此外,軟焊金屬板與電極,於 電極加熱時,電池内部也形成高溫,造成電池老化,因此 也不適宜。 【登明所欲解決之誤潁1 有鑑於上述問題,本發明之目的在提供一種電池的製造 方法,其包含電阻焊步驟,其係以藉由電阻熔接法熔接聚 合物鋰離子二次電池等之包含鋁或鋁合金等電極與包含鎳 合金等金屬板的步驟,以消除因熔接部分金屬流失造成空 穴,該部分濺射到四周等發生熔接不良的問題,可確實熔 接電極與金屬板;及提供一種藉由此種製造方法確實熔接 金屬板與電極之可靠性及耐用性高的電池。 【發明所欲解決之課題】 但是,超音波熔接存在以下問題: 第,超音波熔接的振動強度與振幅時間之設定寬度小, 難維持熔接的最適切條件。 第一,很難使熔接強度穩定,大量製造製品之量產步驟中 ,發生相當比率的熔接不良。 -8- h張尺度適财關家χ 297/JiT—-- 527742 五 發明説明( A7 B7 6 該 I:田?曰波熔接裝置比電阻焊裝置價格高,量產用的設 備費用咼。 ^四超曰波炫接裝置大於電阻焊裝置,需要更大的基座 因此^而開發以電阻焊熔接薄鋁板與鎳板的技術。 古有:於上述問題’本發明之目的在提供-種可以容易且 同的電阻焊材料不同之兩種以上熔接對象物的熔接 、' 、' 其所使用的基座,及使用其之電池的製造方 【課題之解決手段】 、本發明之電池為具有··可充電及放電的二次電池單元; 連接於該一次電池單元,於充電時或放電時使電導通的板 狀電極,及熔接於該電極,縱使是高於或等於該電極的熔 點仍比該電極為厚的金屬板,該金屬板在電極的兩面分 別至少各熔接一片。 ♦此外,本發明之其他電池為具有:可充電及放電的二次 私池單元,連接於該二次電池單元,於充電時或放電時使 電導通的板狀電極;及熔接於該電極,縱使是高於或等於 該電極的熔點,仍比該電極為厚的金屬板;該金屬板具備 將一端連接的板體彎曲成概略〔字形形狀的部位,在該概 略C字形的兩個平板之間夾有電極,至少一片平板與電極 炼接。 本發明之電池的製造方法為包含,連接有二次電池,於 二次電池充電時或放電時,使電導通的板狀電極上熔接 冬
裝 % 五、發明説明(7 ) 於或等於該電極之熔點,仍比該電極為厚之金屬板 的步驟;在炫接金屬板步驟,藉由電阻炫接法或其他溶接 法,在電極的兩©分別至少各熔接一片金屬板。 此外,本發明之其他電池的製造方法為包纟,連接有二 次電池’於該二次電池充電時或放電時,使電導通的板狀 電極上溶接縱使高於或等於該電極之絲,仍比該電極為 厚之金屬板的步驟;在熔接金屬板步驟,具備將一端連接 的板體彎曲成概略c字形形狀的部位,在該概略e字形的 兩個平板之間夾有上述電極,電阻焊至少一片平板與電極。 普 本發明之電池及其製造方法係以熔點高於其電極之金屬 板夾住包含鋁或鋁合金等熔點較低之金屬材料的電極,以 電阻焊熔化與該金屬板之電極相對的表面,可與電極表面 同時形成合金的高溫之前,提高熔接溫度來進行熔接。此 時,包含熔點低於金屬板之金屬材料的電極縱使熔化成 穿其板厚方向,由於這個部分的電極被金屬板夾住上下 因此電極炼化的金屬不致向外部流失或濺射。且在一片電 極的上下兩處熔接金屬板,比起先前之僅在上方或下方一 處溶接’其機械強度及電性連接面積較大。 本發明之其他電池及其製造方法為,金屬板由一端連接( 一片板)狀的板體彎曲成概略C字形所形成,在該c字形的 兩片平板之間夾有電極。因此,於電阻焊時,不需要個別 對準,將金屬板逐片貼在電極上下的步驟。 第二發明 【課題之解決手殺Ί -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 527742
五、發明説明(8 )
法為,將材料不同的兩種以上 抵接熔接棒進行電阻焊時,基 兩種以上溶接對象物之高溶點 金屬構成。 本發明之基座為熔接熔接對象物時,用於載置熔接對象 物者,且至少載置面由熔點高於1455t的金屬構成。 本發明之電池的製造方法為,製造在電極端子板上熔接 有接線板的電池者,且將電極端子板與接線板載置在基座 j,抵接熔接棒進行電阻焊時,基座的至少載置面由熔點 高於電極端子板及接線板的高熔點金屬構成。 本發明之熔接物的製造方法,由於基座的至少載置面由 溶點高於熔接對象物的高熔點金屬構成,因此,可防止溶 接時基座與熔接對象物同時熔化,熔接對象物附著在基座 上。還可防止因基座的散熱效果造成熔接對象物過度熔化 。又因基座上也流有熔接電流,因此流有大於熔接對象物 之熔接部的熔接電流。 本發明之基座,由於至少載置面由熔點高於1455<t的金 屬構成,且本發明之電池的製造方法,由於採用本發明之 熔接物的製造方法,因此,與本發明之熔接物之製造方法 同樣的,可防止熔接對象物的附著與過度熔化,在熔接部 上流有大的熔接電流。 【發明之實施形態】 以下,參照圖式洋細說明本發明的實施形態。由於本發 明之實施形態的鋰離子二次電池係藉由包含其電阻焊步驟 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格(210 X 297公釐) ~ ---— 527742 五、發明説明(9 ) 的製造方法以具體實現者,因此,以下在各實施形態中係 分別將其一併說明。 [第一種實施形態] 圖1顯示本發明第一種實施形態之鋰離子二次電池的概 略構造。 該鋰離子二次電池由:二次電池單元丨、正極端電極3、 負極端電極5、正極端上部金屬板7a及下部金屬板ga、負極 端上部金屬板7b及下部金屬板9b構成其主要部分。而這些 主要部分實際被鋁層壓膜等外裝材料所覆蓋,此處,為求 明確顯不其内部構造,而省略外裝材料的圖式。此外,為 求方便,以圖中的上下方向作基準,將上端的金屬板稱之 為上部金屬板7a,7b,將下端的金屬板稱之為下部金屬板 9a,9b,不過,以電極為中心,在其兩面分別熔接有金屬板 的構造時,當然,縱使其上下關係顛倒亦無妨。 一-人電池單元1為使用高分子固體電解質之所謂聚合物 鋰離子型的單元。此種聚合物鋰離子型二次電池單元丨,由 於配合其内部構造,正極端電極3通常為包含鋁或鋁合金者 。正極端電極3採用與鋁或鋁合金不同的材料時,由於其具 有與二次電池單元1内部之正極集電體不同的電位,往往發 生熔化於電解質等的問題,因此最宜採用鋁或鋁合金構成 正極端電極3。此外,負極端電極5宜採用包含鎳或鎳合金 正極端之上部金屬板7a及下部金屬板9a、負極端之上部 金屬板7b及下部金屬板9b均為包含鎳或鎳合金的一片金屬 527742 A7 B7 五、發明説明(1〇 ) 板,其板厚比正極端電極3及負極端電極5為厚,機械強度 高’且導電性佳。正極端及負極端的下部金屬板9a,9b,其 長度方向的一端分別熔接於正極端電極3及負極端電極5的 頂端部,另一端形成寬廣形狀,用作外部連接用端子。正 極端及負極端的上部金屬板7a,7b包含於電阻焊時,預期正 極端電極3及負極端電極5被熔化的區域,並熔接於其正極 端電極3及負極端電極5的頂端部上面,以覆蓋較其寬廣的 部分。 如此,正極端的上部金屬板7a與下部金屬板9a分別被熔 接於正極端電極3,自其上下分別固定正極端電極3,此外 ,負極端的上部金屬板几與下部金屬板讣分別被熔接於負 極端電極5,自其上下分別固定負極端電極5。因此,如後 述的,可消除於實施電阻焊時發生熔接不良,並可增強製 造出之鋰離子二次電池之上部金屬板7^ 7b及下部金屬板 9a,9b與正極端電極3及負極端電極5的熔接機械強度及導 電性’進而可進一步提高製品之鋰離子二次電池的可靠性 及耐用性。 圖2顯示執行上述概略構造之鋰離子二次電池之電極與 金屬板熔接步驟中採用的一種電阻熔接機與其所執行的熔 接工作。 該電阻溶接機2〇〇由:電焊控制裝置2〇1及電極棒 202a,2 02b構成其主要部分。電焊控制裝置2〇1内藏以場效 型電晶體將儲存於大容量電容器内之電予以放電之直流電 晶體方式,或採用直流反向器以控制輸出電壓及輸出電流 -13- 本紙張尺度適财@时標準(CNS) M規格(⑽χ297公誉) 527742 A7 B7 五、發明説明(11 ) 之工作及頻率等之所謂直流反向器方式,或採用特定頻率 上所設定之交流電源之AC電源方式等的電流產生裝置(省 略圖式)’自該電流產生裝置所輸出的電力介由電極棒 202a,202b供給至溶接點上。 於直流電晶體方式的情況下,電阻焊時的輸出電壓如為 〇·5〜3[V] ’熔接時間為5〜300 [ms],係在比其他方式為長的 工作中將比較小的電力施加在熔接對象上,以進行電阻焊 。此外,於直流反向器方式的情況下,在比直流電晶體方 式為長的時間内,可高度精密的控制輸出電壓及輸出電流 ’因此可將電阻焊時的輸出電流保持在一定值。/因此,採 用直流反向器方式時,比其他方式更可使熔接點的溫度精 確的因應目標值,因而可促使熔接狀態穩定。該直流反向 器方式於電阻焊時的輸出電壓如為0.5〜2 [V],熔接時間為 5〜200[ms] 〇 電極棒202a,202b的頂端形狀有圓柱狀、立方體狀、半球 狀、圓錐狀、台形狀等,可應用一般採用的圓柱狀或半球 狀者。 該電阻炫接機在正極端電極3的上面配置上部金屬板化 ’同時在下面配置下部金屬板93,將其作為熔接對象物, 自其上下兩面以指定的壓接力分別抵接電極棒202a,202b 同時以指定的時間及電壓流入指定大小的電流來進行電 阻焊。此時,抵接電極棒2〇2a 2〇2b的位置宜調節成上下成 一直線。亦可對一組之包含正極端電極3與上部金屬板7a 及下部金屬板9a的熔接對象的每一個位置(1點)進行此種 -14- 527742 A7 _______B7 五、發明説明(12 ) 點焊’或是亦可在兩處以上進行。藉由在兩處進行點焊, 可促使溶接更加強固,可防止正極端電極3與上部金屬板7a 及下部金屬板9a的機械性搖動等,同時可使其電性連接狀 態更加良好。 在上下之電極棒2〇2a,2 02b上施加指定電壓時,如自上端 的電極棒202a依序通過上部金屬板7a、正極端電極3及下部 金屬板9a,向下端的電極棒2〇2b,在其板厚方向流有電流 。如此,上部金屬板7a、正極端電極3及下部金屬板9a流有 電流的部分發熱,隨之這個部分熔化,正極端電極3的鋁合 金與相接之上部金屬板7a及下部金屬板9a的鎳合金同時炼 化、混合,形成有新的合金,以達到強固的熔接。此時, 由於正極端電極3之鋁合金的熔點約為66〇°C ,上部金屬板 7a及下部金屬板9a之鎳合金的熔點約為1455°C,因而有約 800C的溶點差。為求使炼點南的錄合金溶化,可形成與紹 合金(包含鋁單體。以下均同)共同形成新的合金層,係自 電極棒供給有相應的電力,因此,該電極棒2〇 2a,20 2b所抵 接之部分的溫度為1500°C以上的高溫。 在此種高溫下,鋁合金完全熔化成液態。因而,先前之 將電極棒202a,202b直接抵接於包含銘合金之正極端電極3 的一般電阻焊,被該電極棒202a,202b完全熔化的鋁合金流 失或錢射等,而發生在該部分形成空穴,稍受外力隨即剝 落之脆弱熔接狀態等的熔接不良。 但是,採用本實施形態的電阻熔接法,由於在正極端電 極3的上面與下面兩處分別配置包含板厚較厚,且炼點高之 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 527742
鎳合金的上部金屬板7a與下部金屬板9a,並以其固定正極 端電極3,因此,縱使正極端電極3之链合金在板厚方向完 全熔化成液態,仍可以上部金屬板7a與下部金屬板9a控制 住(阻止)其向外部流失或濺射等。 此外,正極端電極3之鋁合金的沸點約為2480 °C,到達此 種南溫時,完全熔化的鋁合金會沸騰而強烈濺射。但是, 採用本實施形態的電阻熔接法,電極棒所直接抵接者為上 部金屬板7a及下部金屬板9a,電極棒2〇2a與上部金屬板7a 之接合面、上部金屬板7a與正極端電極3之接合面、正極端 電極3與下部金屬板9a之接合面、及下部金屬板與電極棒 202b之接合面的電阻部分流有溶接電流而發熱,間接流入 正極端電極3内。此外,由於電極棒2〇 2a及電極棒20 2b直接 抵接正極端電極3,因此,可防止因溶接時產生蓄熱,正極 端電極3炼化的銘合金附著在電極棒2〇2a及電極棒2〇2b上 ’而造成這個部分的損失。因此,可緩和加熱至正極端電 極3之鋁合金濺射的高溫,避免完全熔化之正極端電極3之 铭合金濺射等。再者,由於電極棒正下方之熔接部的壓力 咼’沸點也高,可避免促使合金沸騰。此時,炫接部的 發熱量Q,藉由全部接合面的電阻R與熔接電流I,可以Q = I2xR的公式來表示。 此時,通常在鋁合金的表面會產生極薄的自然氧化覆膜 (氧化鋁)。由於其熔點為2050 °C,因此,將電阻焊時的設 定溫度設定成如上述的1500°C時,自然氧化覆膜的氧化链 雖未被熔化,而混合在液態的鋁合金中,但是對链合金與 -16- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
裝 % 527742 五、發明説明(14 鎳口金所形成的新合金層並無任何影響,仍可達成可靠性 高的確實熔接。 此外,採用圖2所示之直接點焊方式的電阻熔接機4〇〇, 自熔接對象物的上下抵接電極棒4〇2a 4〇2b,藉由貫穿該熔 接對象物之板厚方向流入電流,可使流入上部金屬板^之 電流與流入下部金屬板h之電流概等,及使其上下熔接條 件一致形成最佳化。 另外,亦可以不同的金屬材料構成上部金屬板7a與下部 金屬板9a。例如,亦可以鐵合金構成上部金屬板以,以鎳 合金構成下部金屬板9a,或是反之,以鎳合金構成上部金 屬板7a,以鐵合金構成下部金屬板9a。 上述熔接步驟之說明,係詳述進行正極端電極3與上部金 屬板7a及下部金屬板9a的熔接,當然,亦可以上述同樣的 方法進行負極端電極5與上部金屬板7b及下部金屬板此的 熔接。 [第二種實施形態] 圖4顯示本發昀第二種實施形態之鋰離子二次電池的概 略構造。而本實施形態中與第一種實施形態相同的構造註 記相同符號,其說明予以省略,僅說明差異處。第三種實 施形態以後的實施形態亦同。 該鋰離子二次電池由··二次電池單元丨、正極端電極3、 負極端電極5、正極端金屬板π、及負極端金屬板13構成其 主要部分。上述構成要素中的二次電池1、正極端電極3 = 及負極端電極5與第一種實施形態相同。 -17- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公爱) 527742 A7 _______B7 五、發明説明(15 ) 由於正極端金屬板11及負極端金屬板13為分別以外形切 割及彎曲加工形成有包含鎳或鎳合金的一片金屬板,因此 ’板厚比正極端電極3及負極端電極5為厚,機械強度高且 導電性佳。 上述正極端及負極端之金屬板1113長度方向的一端彎 曲成概略C字形,並熔接成在彎曲成匸字形而相對的兩個 平板間隙固定正極端電極3的頂端部,另一端形成寬廣形狀 ’作為外部連接用端子。 由於正極端金屬板11將正極端電極3之頂端部熔接成固 定在C字形上,以覆蓋包含預期電阻焊時被熔化區域之更 寬廣部分的電極,因此,如後述的,可消除於電阻焊正極 端金屬板11與正極端電極3時,發生熔接不良。並可增強製 造出之二次電池之組合正極端金屬板11與正極端電極3之 構造的機械強度與導電性,進而可進一步提高製品的可靠 性及耐用性。另外,除正極端之外,負極端之金屬板13與 負極端電極5的溶接亦同。 上述概略構造之鋰離子二次電池之正極端電極3與金屬 板11之熔接,及負極端電極5與金屬板13之熔接,可採用與 圖2所示相同的電阻炫接機2〇〇來進行。進一步詳細而言, 如圖3所示,先構成形成於金屬板11 一端之C字形部分上固 定正極端電極3之頂端部的狀態,自該匸字形金屬板U13 的上下兩面,以指定的壓接力分別抵接電極棒2〇2a,2〇2b ’同時以指定的時間及電壓流入指定大小的電流以進行電 阻焊。此種採用電阻熔接法的點焊亦可在一組之電極及金 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 527742
屬板的每一個位置進行,或是亦可在兩處以上進行。 採用第二種實施形態之電阻熔接法時,由於係以將板厚 較厚且熔點高之鎳纟金板體彎曲加工成〔字形的金屬板u 固疋正極端電極3,因此,縱使正極端電極3之鋁合金在板 厚方向完全熔化成液態,仍可以該金屬板n之形成有〔字 形之上下相對的兩個平板控制其向外部流失、濺射。並可 以金屬板11之C字形側面的閉塞端部分更確實的阻止熔化 之鋁合金可能向正極端電極3側面方向流失。另外,〔字形 之開放端部分,當熔化之鋁合金為尚未沸騰的狀態時,以 其液態之表面張力與閉塞端部分的返回壓力,可更確實的 防止熔化之鋁合金向金屬板丨的平面方向流失。 此外,正極端電極3之鋁合金的沸點約為248(rc,達到此 種高溫時,完全熔化的鋁合金濟騰。直接抵接有蓄熱成高 溫之電極棒20 2a,20 2b為金屬板η之加工成〔字形的上下 平板,因此,電極棒202a正下方之電極棒2〇2a與金屬板11 之接合面、及金屬板Π與正極端電極3之接合面的電阻部分 因流入熔接電流而發熱,係介由金屬板丨丨間接的流入正極 端電極3。此外,電極棒2〇2a及電極棒2〇2b並未直接抵接正 極端電極3。如此,可緩和加熱至使正極端電極3之鋁合金 沸騰的高溫,可避免完全熔化之正極端電極3之鋁合金流失 、濺射等。 此外,由於金屬板11,13為彎曲一片鎳合金的薄板,以形 成匸字形,因此,自其上下固定正極端電極3及負極端電極 5的兩片平板並非如第一種實施形態之上部金屬板7a,71)及 -19- 本纸張尺度適财g g家標準(CNS) Μ規格(21GX297公爱) 527742 A7 B7 五、發明説明(17 ) 下部金屬板9a,9b之上下各自分離的板體。因此,只須在此 種金屬板之c字形的間隙安裝正極端電極3即可完成熔接 的準備,具有可使此種熔接準備步驟(熔接前步驟)更加簡 化的優點。 此外,由於可自圖3所示之熔接對象物的上下抵接電極棒 2〇2a,202b,流入貫穿於該熔接對象物之板厚方向的電流, 因此,可使流入金屬板11,13之上部的電流與流入其下部的 電流概等,使其上下的熔接條件一致形成最佳化,同時可 減少無效電流。 此外,如圖5所示的一種範例,採用並聯配置有正、負兩 支電極棒402a,402b之所謂單邊多點點焊方式的電阻熔接 機400進行熔接的情況下,由於兩支電極棒4〇2a,4〇2b均抵 接在熔接對象物的上面,因此,熔接時的電流可能通過匸 子形之金屬板11,13上端的平板與正極端電極及負極端電 極5的上端表面。因而,金屬板^,”之匸字形下端的平板 與正極端電極3及負極端電極5的下端表面等流入的電流不 足,可能下端無法確實熔接。但是,由於金屬板U13之匸 字形上端的平板與下端平板係連接成一片板,因此,藉由 至少確實炼接金屬板11,13上端的平板與正極端電極3及負 極端電極5之上端表面,縱使下端熔接不足,仍可減少金屬 板11,13與正極端電極3及負極端電極5之完全熔接不良的 發生。 另外,在採用單邊多點點焊方式之電阻熔接機4〇〇進行熔 接的情況下,通常在熔接對象物下方配置基座405。該基座 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 527742 A7
527742 A7 _______Β7 五、發明説明(19 ) 正極端電極3之隔開切口的另一個區域、金屬板15上端平板 之隔開切口的另一個區域流至另一端(負極)的電極棒4〇孔 ,藉由該電流路徑的電阻,以確實產生正極端電極3與金屬 板15熔接所需的熱,如此,縱使採用單邊多點點焊方式的 電阻熔接機,仍可確實且簡單的進行正極端電極3與金屬板 15的溶接。 此種將上述切口設置在金屬板15及正極端電極3上,採用 單邊多點點焊方式之電阻熔接機進行熔接的方法,亦可適 用於第一種實施形態說明之以兩片金屬板7a,7b固定正極 端電極3的狀態下進行其熔接。亦即,如圖8所示,將上部 金屬板7a再區分成兩片細板體71a,72a,同時亦在正極端電 極3及負極端電極5的頂端部設置切口,將進行熔接的部分 分割成兩個區域31a,31b之形狀的情況下,如圖9所示,也 在被分割成兩片之上部金屬板713,711)的各板體上分別抵 接1支電極棒402a,40 2b,藉由供給用於電阻焊的電流,該 電流如自其中一端(正極)的電極棒402a,依序經過:部= 屬板的其中一片板體71a、正極端電極3的其中一個區域3ia 、金屬板9a之電極棒402a下方的部分、基座4〇5、金屬板仏 之電極棒402b下方的部分、正極端電路3隔開切口的另一個 區域32a、上部金屬板之另一片板體72a流至另一端(負極) 的電極棒402b,藉由上述一連串電流路徑之電阻確實產生 上部金屬板71a,72a與正極端電極3之熔接,及正極端電極3 與下部金屬板9a之熔接所需的熱,採用單邊多點點焊方式 的電阻熔接機熔接上部金屬板71a,72a與正極端電極3與^ -22- 本纸張尺度適用中國國家標A4規格(210X297公釐) 527742
部金屬板9a時,亦可確實且簡單的進行此種熔接。 另外,參照圖7及圖9的上述說明係詳細說明正極端電極3 與金屬板15之溶接等的正極端電阻焊,當然,負極端電極5 亦可採相同的方法進行溶接。 [第四種實施形態] 圖10顯示本發明第四種實施形態之鋰離子二次電池的概 略構造。 該鋰離子一次電池為第二種實施形態中說明之頂端部彎 曲加工成c:字形的金屬板u,13*別熔接在正極端電極3及 負極端電極5上,並將上述金屬板u,13軟焊在保護電路之 印刷電路板100上者。 如圖11的模型顯示,印刷電路板100形成有指定接線電路 圖案101,其上安裝電子組件103,以構成具備避免過大電 壓充電或過大電流充、放電及過小電壓放電等,以保護二 次電池單元1之功能的保護電路。 進一步詳細而言,在該印刷電路板1〇()的表面上設有正極 端金屬板連接用區域(Land) 105與負極端金屬板連接用區 域107,同時設有正極端外部端子用區域1〇9與負極端外部 端子連接用區域111,其介由指定之印刷電路圖案1〇1等連 接於電子組件103。正極端外部端子連接用區域1〇9上軟焊 有正極端外部端子113,負極端外部端子連接用區域ill上 軟焊有負極端外部端子115。正極端金屬板連接用區域1〇5 上軟焊有正極端金屬板11,負極端金屬板連接用區域1〇7 上軟焊有負極端金屬板13。上述金屬板11,13的軟焊係在其
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線 -23- 527742 A7 B7 五、發明説明(21 與正極端電極3及負極端電極5之電阻熔接步驟之前或之後 進行。 正極端外部端子113及負極端外部端子115自該鋰離子二 次電池的封裝體(外裝材料)向外部延伸露出,該露出的部 分用作該鋰離子二次電池與外部取得連接用的實際電極。 如此,藉由在保護電路之印刷電路板1〇〇上軟焊金屬板 11,13,可使鋰離子二次電池的封裝體内具備保護電路。 此時,將第一種實施形態所說明之上部金屬板7a及下部 金屬板9a熔接於正極端電極3之構造的鋰離子二次電池,也 與上述同樣的,如圖12所示之的,藉由將下部金屬板9a9b 軟焊在保護電路的印刷電路板1〇〇上,可在鋰離子二次電池 的封裝體内具備保護電路。 [第五種實施形態] 圖13顯示本發明第五種實施形態之經離子二次電池的概 略構造。 該鋰離子二次電池為分別在正極端電極3及負極端電極5 上具備第二種實施形態中說明之頂端部彎曲加工成C字形 的金屬板11,13,事先將上述金屬板11,13軟焊在保護電路 的印刷電路板100上’並分別在其上固定正極端電極3與負 極端電極5 ’自其上下抵接電極棒202a,202b,藉由電阻溶 接法進行正極端電極3與金屬板11之溶接及負極端電極5與 金屬板13之熔接步驟來製造者。 如圖15所示,印刷電路板100之正極端金屬板連接用區域 105及負極端金屬板連接用區域107上分別開設有一個貫穿 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 裝 訂
527742 A7 B7 五、發明説明(22 ) 孔(通孔)141,143。 正極端金屬板11可以逆流法軟焊在設置於印刷電路板 100表面上之正極端金屬板連接用區域105上。例如,可在 銅箔或其上軟焊電鍍附著之5[ nun]見方之正極端金屬板連 接用區域105的表面上塗敷焊料,在其上配置正極端的金屬 板11,於逆流爐中加熱至約230°C,在正極端金屬板連接用 區域105的表面軟焊正極端金屬板11。此外,負極端金屬板 13亦可採同樣的方法軟焊在負極端金屬板連接用區域ι〇7 的表面上。 如此,進行事先安裝在印刷電路板100表面之正極端金屬 板11與正極端電極3的電阻焊時,如圖14所示,通過事先鑽 孔而開設在印刷電路板1〇〇上的貫穿孔141,使下端電極棒 202b抵接在金屬板π下端平板上,同時,使上端電極棒2〇仏 抵接在金屬板11的上端平板上。繼續在這兩個電極棒 202a,202b之間施加指定電壓,藉由電流自上端電極棒2〇2& 依序經過金屬板11的上端平板、正極端電極3、金屬板u 的下端平板流至下端電極棒202b,可達成金屬板丨丨與正極 端電極3的確㈣接。此外’若電阻炫接次數為丨次時,可 將正極端電極3與金屬fell㈣接部自兩點減成以。藉此 可^步縮小炫接所需之金屬板u的面積,可進一步促使 〔字形金屬板11的小型化,因此整個魏離子二次電池的外 ;二寸二可更加小型化。另外’負極端金屬板13與負極端 電極5的電阻焊亦可採用與上述相同的方法進行。 此時’上述構造及電崎接方法亦可適用於將第一種實 -25- 本纸張尺度適用巾國國*標準(CNs) Μ規格(⑽X挪公董) 527742 A7 B7 五、發明説明(23 ) 施形態說明之上部金屬板7a,7b及下部金屬板9a熔接於正 極端電極3之構造的裡離子二次電池《如圖ΐβ所示,先將下 部金屬板9a軟焊在保護電路之印刷電路板1〇〇的正極端金 屬板連接用區域105上,通過事先鑽孔而開設在印刷電路板 100上的貫穿孔141,使下端電極棒2〇2b抵接在下部金屬板 9a上,同時使上端電極棒202a抵接在上部金屬板7a上,藉 由流入指定電流至上下電極棒2〇2a,202b,確實進行上部金 屬板7a與正極端電極3之熔接及下部金屬板9a與正極端電 極3的溶接’可製造如圖17所示之概略構造的鐘離子二次電 池。 另外’在開設有上述貫穿孔之印刷電路板1 〇〇之正極端金 屬板連接用區域105的表面,藉由電鍍法等形成如厚度為 15〜500[// m]之較厚的鎳層(省略圖式),可採用該鎳層來取 代下部金屬板9a,以省略下部金屬板9a,進而亦可促使構 造更加簡化。此時,於形成鎳層之後或之前,宜形成藉由 無電解電鍍法及軟焊電鍍法等,在貫穿孔141内埋入焊錫或 銅等導電性良好的金屬材料等之所謂的盲孔(BHndH〇le) 狀態。藉由在該貫穿孔141内埋入的金屬材料,以堵塞印刷 電路板100表面的鎳層孔,可防止熔化之正極端電極3的鋁 合金流出,同時介由埋入該貫穿孔141的金屬材料,可使電 流在印刷電路板1〇〇的下面與表面(上面)的鎳層之間導通。 如此,採用鎳層以取代下部金屬板仏或此,同時在貫穿 孔141或143内埋入金屬材料,亦可採用圖2及圖5所示之電 阻熔接機進行確實的電阻焊。 -26·
527742 A7 B7 五、發明説明(24 [第六種實施形態] 圖18顯示本發明第六種實施形態之鋰離子二次電池的概 略構造。 該鋰離子二次電池之包含鋁合金的正極端電極3,與第二 種實施形態中說明者同樣的被熔接成固定在匸字形的金屬 板11上。 另外,包含鎳合金之負極端電極51的頂端部被彎曲加工 成向概略〔字形折返的形狀,其負極端電極“之^字形頂 端部炼接成固定有包含鋁合金的負極端金屬板53。採用此 種構造亦可電阻焊負極端之金屬板53與負極端電極51。此 時之電阻焊可採用與上述各實施形態中說明的相同方法。 亦即’藉由電阻熔接法將包含熔點低之鋁合金的負極端金 屬板53熔接成自其上下以形成有匸字形之熔點高之負極端 電極51頂端部固定,縱使負極端之金屬板53的鋁合金在其 板厚方向完全熔化,亦可以熔點高之負極端電極控制住其 向外部流失、濺射等。此時之負極端金屬板51可採用包含 鋁、鋁合金、銅、銅合金、銀、銀合金等的板體,或與負 極端電極5同樣的,縱使為包含鎳合金的板體,板厚仍比負 極端電極5為厚者等。 另外溶接棒202(202a,202b)須硬度、導電率、導電性 南,如由鉻銅或氧化鋁分散強化銅等銅合金構成。熔接棒 2〇2_的頂端形狀宜採用如圖19(人)所示的半球形,其圖(们 所不的圓錐形,其圖(C)所示的圓柱形,其圖(D)所示之將 圓錐頂端切成平面的台形,其圖⑻所示之將半球的頂端切
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527742 A7 ----------Β7 五、發明説明(25 ) 成平面的組合半球與平面的形狀,或是如其圖(㈠所示之四 角錐形(稜形)等多角錐形。 其中半球形為溶接棒202最適切的頂端形狀。採用此種形 狀,將熔接棒202抵接於熔接對象物時,由於熔接棒2〇2頂 端的中心部施加有高壓力,熔接電流集中流入,因此在極 小的範圍中溫度上昇,熔接對象物被熔化,容易形成合金 層。此外’由於形成有合金層的位置必定被固定在熔接棒 202的中心,因此熔接電流流入之兩處熔接部的距離固定, 有助於熔接條件的穩定◊再者,將熔接棒2〇 2抵接於熔接對 象物時的壓力係自熔接棒2〇2的中心向周圍逐漸變弱,因此 ’縱使溶接對象物在熔接棒2〇2的中心部溶化,其周邊並未 70全溶化’不容易在熔接對象物上形成孔。此時,溶接電 流係與壓力成正比,自熔接棒2〇2的中心向周圍逐漸變弱。 有效之半球狀的頂端形狀如圓柱的直徑為0.5 mm〜1〇 mm ’頂端之半球的半徑為〇·5 mm〜5 mm者。最適切之半球狀的 頂端形狀為自溶接棒202的頂端向上10 mm之圓柱的直徑為 3 mm’自熔接棒2〇2之頂端向上1 mm之圓柱的直徑為丨.5 mm ,頂端之半球的半徑為15 fflm者。 圓錐形狀具有與半球形狀概等的作用,為比較良好的頂 端形狀。圓錐之頂端角度宜為14〇度〜175度的鈍角,圓柱 的直徑宜為〇· 5 mm〜5 mm。最適切之圓錐的頂端形狀為自熔 接棒2 0 2的頂端向上1 〇 min之圓柱的直徑為3 fflin,自溶接棒 202頂端向上1 fflin之圓柱的直徑為ι·5 mm,頂端之圓錐角度 為170度者。使頂端之角度形成小於90度的銳角時,在中心 -28- 本紙張尺度適用中國國家榇準(CNS) A4規格(210 x 297公釐) 527742 五、發明説明(26 部施加有高屋力,可能在溶接對象物上形成孔,或是溶接 電流流入面積變小,因此不適宜。另外,多角錐形亦與圓 錐形相同。 圓柱开v狀雖為溶接各錄板時最普遍的形狀,但由於用於 熔接的電流值不穩定,因此也可能造成溶接強度不穩定,、 可能發生相當比率的炼接不良。例如,採用電阻焊將炫接 棒202抵接於熔接對象物時,在熔接棒2〇2頂端之圓形中更 小的部分施加有高壓力,由於熔接電流流入其中,因熔接 棒202頂端之氧化狀態及老化狀態、基座2〇的狀態或是熔接 對象物的表面狀態,每次熔接時,熔接部的位置會偶發性 移動。以致無法保持兩個熔接部間的距離一定,造成兩支 熔接棒202間的電阻值及電流值改變、熔接部溫度改變、及 熔接強度改變,因此不適宜。再者,於提高熔接時的電壓 或電流時,亦可能熔接對象物被完全熔化而形成孔。但是 其優點為,由於頂端部的面積比半球形狀為寬,因此可能 形成有大面積的合金層。此外,重複熔接後的研磨作業極 為簡單,作業成本也低。 將圓錐頂端切成平面的台形形狀或是將半圓之頂端切成 平面的形狀也與半球形狀具有概等的作用,為比較良好的 頂端形狀。此外,比較施加有高壓力的面積時,其面積比 半球形狀更寬,可形成大面積的合金層。但是,相當程度 提高熔接時的電壓或電流時,熔接對象物可能完全被熔化 而形成孔,因此有時也不適宜。 【第二種發明】 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 527742
【發明之實施形態】 圖21顯示本發明一種實施形態之熔接物的製造方法及其 所使用的熔接裝置。本實施形態係說明熔接對象物丨〗〇為不 同材料之銘板111與鎳板112時。此時之鋁板U1亦可為為包 含鋁之鋁合金板,鎳板112亦可為包含鎳的鎳合金板。 該熔接裝置具備:載置熔接對象物11〇的基座12〇 ;及抵 接熔接對象物110,在熔接對象物1〇内流入電流的一對熔接 棒130。熔接棒130連接於圖上未顯示的電焊控制裝置,可 設定熔接熔接對象物110時的條件。 基座120之至少炼接對象物iiQ的載置面a宜由溶點高於 熔接對象物110的高熔點金屬構成。此因藉由提高熔點,可 防止於溶接時,基座12〇與熔接對象物u〇同時熔化炫接 對象物110附著於基座120上。此外,由於金屬的導熱率高 ,可發揮散熱效果,此因可防止鋁板1U的過度熔化及滞騰 。再者,由於金屬具有導電性,因此基座12〇上也流有熔接 電流,此因可流入大於炼接對象物11 〇之炼接部11 〇 a的溶 電流。 本實施形態由於熔接對象物之鋁板的熔點為6 6 〇 ,鎳板 的熔點為1455 °C,因此至少載置面3宜由具有熔點高於鎳板 溶點1455 C之溶點的高炫點金屬構成。再者,載置面a與鋅、 板之溶點差較大者為有利。 此外,基座120之至少載置面a宜由7〇〇 t之導熱率為 1 OW/mK以上的金屬構成。此因導熱率過低時,無法發揮散 熱效果,無法有效防止鋁板111的過度熔化及沸騰。另外,
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527742 A7 B7 五、發明説明(28 電阻熔接控制裝置體積小的情況下,基座1 20之至少載置面 a宜由700 °c之導熱率為20 OW/mK以下的金屬構成。此因電阻 熔接控制裝置的電流、電壓容量小,熔接最大電流約在 300A〜800A以下的情況下,導熱率過高時,熔接對象物110 内無法蓄熱,而無法實施熔接。另外,規定700°C之導熱率 ’係因考慮熔接時與熔接部ll〇a直接接觸之載置面a的部分 被加熱至約700°C。 再者,基座120之至少載置面a宜由100°C之電性體積電阻 率為30//Ω cm以下的金屬構成。此因,載置面a的電性體積 電阻率過高時,大部分的熔接電流在平面方向流入導體之 錄板及正極的鋁板,熔接對象物11〇之熔接部ll〇a的垂直方 向無法流入大的熔接電流,無法將熔接部ll〇a足夠加熱。 此外,載置面a之電性體積電阻率過高時,約20〜70%之熔接 電流流入連結上述鋁板之兩個熔接部ll〇a的平面方向,造 成IS板的溫度更高,鋁板的熔接部ll〇a被過度熔化而形成 孔。亦即,宜採用鋁板111之散熱量小者。另外,規定1 〇〇 之電性體積電阻率,係因考慮熔接時載置面a之流入熔接 電流之熔接部110a的附近部分被加熱至約i〇〇°c。 構成載置面a之金屬,具體而言,宜為包含白金(pt)、鐵 (Fe)、鉻(Cr)、锆(Zr)、鈦(Ti)、钥(Mo)、鈀(Pd)、鎢(W) 及銀(Ir)構成群中至少一種者。本說明書中所稱之金屬為 亦包含合金的廣義概念。其物理性(熔點、7〇〇 ^之導熱率 及100°C之電性體積電阻率)如表】所示。 【表11】 -31- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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線 527742 A7 ________B7 五、發明説明(29 ) 整個基座120由上述金屬構成的情況下,基座120的厚度( 對載置面a之垂直方向的厚度)宜在1 mm以上。此因過薄時 ’無法獲得足夠的散熱效果,且因基座120之熔接部間的電 阻值大,無法使足夠大之熔接電流流入,再者基座12〇可能 因溶接棒130的壓力而變形。 另外,整個基座120雖亦可由上述之金屬構成,不過,如 圖22所示,亦可構成具有:上述金屬構成的載置部121、及 導熱率大於該載置部121之散熱部122。以單一金屬構成整 個基座120,製作雖較容易,若採用具有載鞏部121與散熱 部122的構造,則可藉由高熔點金屬構成之載置部ι21防止 熔接對象物110的附著,並藉由散熱部122促進溶接部11 〇a 的散熱,可更有效防止鋁板111的過度熔化。此外,上述之 金屬多為昂貴金屬,若由上述金屬僅構成載置部121,則具 有可降低基座120成本的優點。再者,因進行多次電阻焊而 在載置部121上形成凹凸、老化時,藉由僅更換載置部ι21 ’散熱部122可重複使用。因而,具有圖22所示之載置部121 與散熱部122的基座120可防止熔接對象物11〇接觸的部分 熔化,且可實施最大限度的散熱,因此較為適宜。 構成散熱部122的材料,具體而言,宜為包含由銀(Ag) 、銅(Cu)、鋁(A1)及金(Au)構成群中至少一種的金屬。其 於l〇〇°C之導熱率如表2所示。顯示l〇〇°C之導熱率係因考慮 溶接時散熱部122的溫度約為l〇〇°C。另外,白金於i〇〇°c之 導熱率為72W/mK。 【表12】 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 527742 A7 __ B7 五、發明説明(3〇 ) 載置部121的厚度宜約為〇·5 mm〜2 mm,若約為1 fflffl更適 宜。此因,厚度過薄時,載置部121會因熔接棒130的壓力 而變形,且散熱部122熔化而變形,過厚時,有可能散熱效 果降低,熔接強度稍許降低,此外,基座12〇的成本也較高 。散熱部122的厚度宜在5 mm以上。此因,厚度過薄時,無 法獲得足夠的冷卻效果,基座120本身也處於高溫而氧化 及老化。 載置部121與散熱部122如實施鏡面加工使其平滑,接合 面無凹凸後’以螺釘或配置於上下的支標組件施以壓力加 以接合’機械性密合。另外,亦可僅使載置部121載置在散 熱部122上。此因電阻焊時,在使載置部121與散熱部ι22 密合的方向施加有數kg以上的壓力,進行熱性結合。此外 ,載置部121與散熱部122亦可藉由自上下施加數Mg以上相 當高之壓力加以熔接接合。但是以機械性接合方式,其載 置部121的更換較為容易,且穩定性及密合性佳,因此較為 適宜。 機械性接合載置部121與散熱部122的情況下,如圖23所 示,亦可在載置部121與散熱部122之間塗敷矽系黏合劑、 石夕油或載置導熱性板等構成的密階層123 ^藉此,容易保持 載置部121與散熱部122的密合性,更加提高散熱性,因此 較為適宜。 此外,亦可藉由席熔接合載置部121與散熱部122。藉此 ,更換載置部121時較不方便,但是載置部121與散熱部122 的密合性優異,散熱性優異,同時製作簡單,因此較為適 -33-
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且軟焊,料如含銀的銀踢、含錯的軟焊或含銅的無錯軟 焊等仁疋採用含鉛的軟焊時,散熱性會稍微降低。 炼接棒130須硬度、導電率、導電性高,如由路銅或氧化 銘分散強化銅等銅合金構成。溶接棒130的頂端形狀宜採用 如圖4(A)所示的半球形,其圖(B)所示的圓錐形,其圖(c) 所示的圓柱开y,其圖(J))所示之將圓錐頂端切成平面的台形 ,其圖(E)所示之將半球的頂端切成平面的組合半球與平面 的形狀,或是如其圖(F)所示之四角錐形(稜形)等多角錐 形。 其中半球形為熔接棒130最適切的頂端形狀。採用此種形 狀,將熔接棒130抵接於熔接對象物時,由於熔接棒130頂 端的中心部施加有高壓力,熔接電流集中流入,因此在極 小的範圍中溫度上昇,熔接對象物u 〇被熔化,容易形成合 金層。此外’由於形成有合金層的位置必定被固定在熔接 棒130的中心,因此熔接電流流入之兩處熔接部11〇a的距離 固定’有助於熔接條件的穩定。再者,將熔接棒13〇抵接於 炼接對象物110時的壓力係自熔接棒130的中心向周圍逐漸 變弱,因此,縱使熔接對象物110在熔接棒130的中心部熔 化’其周邊並未完全熔化,不容易在熔接對象物11〇上形成 孔。此時,熔接電流係與壓力成正比,自熔接棒1 3 〇的中心 向周圍逐漸變弱。 有效之半球狀的頂端形狀如圓柱的直徑為0.5 mm〜10 mm ’頂端之半球的半徑為〇·5 mm〜5 mm者。最適切之半球狀的 了頁端形狀為自溶接棒130的頂端向上10 mm之圓柱的直徑為 -34- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格( X 297公爱) 527742 A7 __ B7 五、發明説明(32 ) 3 mm’自溶接棒130之頂端向上1 mm之圓柱的直徑為1 · 5咖 ’頂端之半球的半控為I 5 mm者。 圓錐形狀具有與半球形狀概等的作用,為比較良好的頂 端形狀。圓錐之頂端角度宜為140度〜175度的鈍角,圓柱 的直徑宜為0· 5 mm〜5 mm。最適切之圓錐的頂端形狀為自溶 接棒130的頂端向上1〇匪之圓柱的直徑為3 fflm,自熔接棒 130頂端向上1 mm之圓柱的直徑為15随,頂端之圓錐角度 為170度者。使頂端之角度形成小於9〇度的銳角時,在中心 部施加有高壓力,可能在熔接對象物11〇上形成孔,或是溶 接電流流入面積變小,因此不適宜。另外,多角錐形亦與 圓錐形相同。 圓柱形狀雖為熔接各鎳板時最普遍的形狀,但由於用於 熔接的電流值不穩定,因此也可能造成熔接強度不穩定, 可旎發生相當比率的炫接不良。例如,採用電阻焊將炫接 棒130抵接於熔接對象物110時,在熔接棒13〇頂端之圓形中 更小的部分施加有高壓力,由於熔接電流流入其中,因溶 接棒130頂端之氧化狀態及老化狀態、基座12〇的狀態或是 溶接對象物110的表面狀態,每次溶接時,炼接部的位置會 偶發性移動。以致無法保持兩個熔接部110a間的距離一定 ’造成兩支溶接棒130間的電阻值及電流值改變、熔接部 ll〇a溫度改變、及熔接強度改變,因此不適宜。再者,於 提高熔接時的電壓或電流時,亦可能熔接對象物11〇被完全 熔化而形成孔。但是其優點為,由於頂端部的面積比半球 形狀為寬,因此可能形成有大面積的合金層。此外,重複 -35-
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熔接後的研磨作業極為簡單,作業成本也低。 將圓錐頂端切成平面的台形形狀或是將半圓之頂端切成 平面的形狀也與半球形狀具有概等的作用,為比較良好的 頂端形狀。此外,比較施加有高壓力的面積時,其面積比 半球形狀更寬,可形成大面積的合金層。但是,相當程度 提高熔接時的電壓或電流時,熔接對象物11〇可能完全被熔 化而形成孔,因此有時也不適宜。 本實施形態係採用此種熔接裝置,如下述的熔接鋁板與 鎳板。 首先,使鋁板111及鎳板112重疊載置在基座12〇的載置面 a上。此時,將鋁板m,亦即熔點較低者形成基座。此因 ’藉由基座120的散熱效果以防止過度熔化。其次,使一對 熔接棒130向下方移動,藉由預先設定的重量自上方壓住鎳 板112。此時,熔接棒130之頂端的正下方,鎳板112與鋁板 111以壓力密合,鋁板111密合在基座120上。 繼續,糟由圖上未顯示的電焊控制裝置,以預定時間的 電壓波形或電流波形施加電壓在一對溶接棒1 3 〇上。溶接電 流為依據正極熔接棒130—鎳板H2—鋁板111—基座12〇— 鋁板111—鎳板112—負極熔接棒130的順序,於約數1〇 ffls 的短時間流動。藉此,熔接棒13〇正下方之鎳板112與鋁板 111之接合部,亦即熔接部丨丨〇a被熔化、融合。以電焊控制 裝置停止炫接電流時,溶接部1 1 〇3急速冷卻,形成有合金 層來實施熔接。 此時,連接於基座120之鋁板111的表面,因基座12〇的散
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熱效果而被冷卻,並被熔點高的氧化皮膜覆蓋,因此未達 到熔點。此外,由於基座120之至少載置面a係由熔點高於 熔接對物110的南熔點金屬所構成,因此未被熔化。因而, 基座120與链板111之合金層形成困難。再者,基座12〇因本 身之散熱效果,其溫度上昇可獲抑制,可防止高溫氧化。 另’基座120在具有載置部121與散熱部122的情況下,可藉 由溶接部110a的發熱而有效散熱。 炼接時之電壓、電壓施加時間等為鎳板122熔化上所需之 最低必要值即可。例如,最大電壓為〇· 5 V〜5 V,最大電流 為100 A〜3000 A,電壓施加時間為5 ms〜4〇 ^。一種實例 為電壓約為1·1 V,電流約為1〇〇〇 A,電壓施加時間約為10ms 。施加之電壓波形可以為直流電壓波形或是交流電壓波形 。但是,由於直流電壓波形可在更短時間内流入大電流, 可使溶接部110a的溫度快速上昇,因此較為適宜。因而在 可冷卻銘板111的短時間内,可在炫接部ll〇a上形成合金層 。此外,控制方法可採用施加電壓控制方式或是施加電流 控制方式。採用施加電壓控制方式時,熔接部l10a的發熱 量一定,因此適合採用,另外,採用施加電流控制方式時 ’縱使熔接對象物110、熔接棒130及基座120之載置面a的 表面狀態或電阻值改變,由於流有一定電流,因此鎳板〗i 2 及紹板111之接合部分的發熱量一定,因此適合採用。 此外,每隔數百次〜數千次熔接後,宜以塗敷有研磨劑 之拋光器及磨石及砂紙研磨基座120的載置面a,進行清除 載置面a表面之氧化物及鋁附著物的清理作業。此因會造成 -37- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)
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527742 A7 B7 發明説明 基座120載置面a的電阻值增加,熔接電流流入基座12〇困難 ,熔接強度不穩定。此外,每隔數千次熔接後,宜進行研 磨熔接棒130頂端的研磨作業。例如,頂端氧化或老化層薄 的情況下,以砂紙研磨,氧化或老化層厚的情況下,則以 端部銑刀等的切削加工機器,切削約〇· 2随以上,使未被 氧化的金屬部分露出。再者,每隔數萬次以上的熔接後, 且更換新的基作120或基座12〇的載置部121及熔接棒130。 因而’本實施形態由於以熔點高於熔接對象物u〇之高熔 點金屬’如溶點高於1455°C的高熔點金屬構成基座120的至 少載置面a’因此,縱使電阻焊如鋁板ηι與鎳板112等材料 不同的溶接對象物11〇,仍可防止熔接對象物11()附著在基 座120上’同時可防止熔接對象物u〇的過度熔化,且可在 熔接部110a内流入大的熔接電流。因而,可對熔接對象物 110實施強固的電阻焊。此外,由於電焊控制裝置的設定範 圍廣,因此縱使於大量熔接時,仍可使熔接強度穩定。再 者,由於係冷卻鋁板111同時實施熔接,因此鋁不致沸騰、 向四周強烈濺射,可提高作業安全性,同時可節省清理步 尤其是以700 °C之導熱率1 Off/mK以上的金屬構成基座120 之至少載置面a時,藉由對熔接對象物110適度加熱且適度 散熱,可有效防止過度熔化及沸騰。 此外,以100°C之電性體積電阻率為30以Q cm以下的金屬 構成基座120之至少載置面a時,基座12〇上亦可流有適度的 炫接電流’可在溶接部110a的垂直方向流入大的溶接電流 -38- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)
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527742 A7 _____B7 五、發明説明(36 ) ’可局部性對熔接部ll〇a足夠加熱。 再者’基座120為具有載置部121與散熱部122的構造時, 可適度對熔接對象物110加熱,且更加提高散熱效果,同時 可降低成本,及重複使用。例如,僅以白金構成基座12〇 時’基座120之大小為10 X 1〇 X 1〇觀的情況下,價格約為 4萬日圓以上。然而,若由ιοχίο χΐ咖之白金構成載置 部121與由1〇 χίο x9 fflm之銀構成散熱部122來構成時,則 價格可在8千日圓以下。 此外’熔接棒130之頂端形狀採用半球形、圓錐形、將圓 錐的頂端切成平面的台形、將半球的頂端切成平面之組合 半球與平面的形狀或多角錐形時,可使炫接電流流經的範 圍極小,容易將熔接部11 〇a予以加熱。此外,由於可以高 度精岔的保持兩處熔接部Π 〇a的距離,因此可促使炼接條 件穩定。尤其是採用半球形狀時可獲得更高的效果。 另外’本實施形態係說明熔接鋁板1丨丨與鎳板丨丨2之炼接 對象物110,不過,本發明可廣泛適用於熔接材料不同之兩 種以上的熔接對象物。例如,亦可變更鎳板丨丨2,而熔接黏 合鎳板與鐵板之金屬板(複合材料)與鋁板lu。此時,被熔 接者為金屬板中之録板部分與銘板111時,溶接對象物為錄 板’而熔接對象物的熔點係指鋁板及鎳板的熔點。 該炫接物之製造方法可使用在如下之電池的製造方法 上。 圖5顯示採用本實施形態之熔接物製造方法之電池製造 方法及其所製造的電池構造。圖26顯示沿著圖25之I-I線的 -39- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱) 527742 A7 B7 五、發明説明(37 ) 剖面構造。該電池為將安裝正極端子板41及負極端子板42 之電池元件150封裝在外裝構件160内部者。電池元件15〇 具有介由電解質153疊層正極151與負極152的構造。 正極151如由正極集電體層151a與正極合劑層i51b構成 ,正極端子板141連接於正極集電體層I51a。正極集電體層 151a如由銘箔構成,正極合劑層151b如含有正極材料、竣 塊或石墨等導電劑、及聚氟化亞乙稀基等黏合劑來構成。 正極材料宜採用含有鋰(Li)的鋰複合氧化物或鋰複合硫化 物、或不含链之金屬硫化物或氧化物,或特定的高分子材 料等,並因應電池的使用目的選擇其中的任何一種或兩種 以上。 負極152如由負極集電體層152a與負極合劑層152b構成 ’負極端子板142連接於負極集電體層152a。負極集電體層 1 52a如由銅箔構成,負極合劑層152b如包含負極材料與聚 氟化亞乙稀基等黏合劑來構成。負極材料包含碳材料或石夕 化合物等可吸收及脫離鋰的材料,或鋰金屬或鋰合金等可 析出及溶解鋰的材料。 電解質153由稱之為膠狀電解質或有機固體電解質者構 成,如包含高分子化合物、必要時之可塑劑、及作為電解 質鹽的鐘鹽。正極151與負極152之間亦可依需要配置有圖 上未顯示的間隔片。 正極端子板141如由厚度約0.05 mm〜0.15 mm的薄鋁板構 成。負極端子板142如由厚度約0· 05 mm〜0· 15 mm的薄錄板 構成。正極端子板141及負極端子板142上分別熔接有包含
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-40- 527742 A7 B7 五、發明説明(38 ) 厚度約0· 1 mm〜0.2 mm之薄鎳板或黏合有鎳板與鐵板之金屬 板的接線板171,172。 可如下所述的製造此種電池^ 首先’以特定的方法製造電池元件15〇,在電池元件 上連接正極端子板141及負極端子板142,將電池元件15〇 封裝在外裝構件160的内部。繼續,藉由上述之熔接物的製 造方法在正極端子板141上電阻熔接線板丨71。亦即,採用 包含炼點高於正極端子板141及接線板171之高熔點金屬的 基座120,將正極端子板141置於基座120端,將正極端子板 141與接線板171載置在基座120上,如圖21所示,抵接炫接 棒130施加電壓。由於採用上述的方法,因此包含鋁板之正 極端子板141未附著於基座120上,而強固熔接正極端子板 141與接線板171。 繼續’將接線板172電阻焊在負極端子板I"上。此時, 雖亦可採用上述的方法進行,不過由於負極端子板142與接 線板172均由鎳板構成’因此,亦可採用由先前之基座ι8〇 、亦即銅或銅合金或非金屬之烘(Bake)板構成者實施電 阻焊。藉此完成圖25所示的電池。 此外,製造圖27所示之電池時,亦可採用本實施形態之 溶接物的製造方法。該電池除在正極端子板141及負極端子 板142的頂端部上設有溝I41a,142a之外,具有與圖25所示 之電池相同的構造。 由於此種電池在正極端子板141的頂端部設有溝i41a,因 此溶接電流不容易通過正極端子板141,大部分的熔接電流 -41- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 527742 A7 _____B7 五、發明説明(39 ) 係通過基座120或接線板111。因而熔接強度更加強固。 另外’接線板171上也設置與正極端子板141及負極端子 板142相同的溝時,由於沒有流經正極熔接棒i3〇—接線板 171—負極熔接棒丨30的電流,因此接線板ι71之熔接部的溫 度上昇受到影響,無法期待較佳之效果。因此,接線板 171,172上不設溝為宜。 因而,本實施形態可藉由電阻焊強固的熔接包含薄鋁板 之正極端子板與包含鎳板等之接線板。然而,先前之超音 波熔接由於用於促使熔接強度強固之設定條件的幅度極窄 ’很難強固的保持熔接強度,附帶之形狀及位置關係變化 少,且不良率高,而本實施形態由於用於促使熔接強度強 固的設定條件幅度大,因此容易保持強固的熔接強度,可 將不良率降至極低。此外,由於電阻熔接裝置比超音波熔 接價格低,因此亦可減少設備費用。 【實施例】 以下,參照圖21詳細說明本發明的具體實施例。 (實施例21,22) 實施例21為以白金構成基座120,如上述實施形態的說明 ,電阻焊鋁板111與鎳板112的熔接對象物110。此時,係藉 由施加電壓控制方式來施加直流電壓,最大電壓為12 V ’最大電流為1000 A,電壓施加時間為10 ms。而實施例22 ,除以鐵構成基座120之外,與實施例21同樣的電阻焊鋁板 111與鎳板112。 其中,以光學顯微鏡觀察鋁板111上之熔接痕及基座120 -42- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 527742 A7 _B7___ 五、發明説明(40 ) 之載置面a的狀態。並剝離熔接後之鋁板ill與鎳板112,以 光學顯微鏡觀察剝離後之鎳板112的狀態。上述觀察結果如 圖28至圖33所示。圖28顯示實施例21之鋁板111的熔接痕, 圖29顯示實施例21之基座120的狀態,圖30顯示實施例21 剝離後的狀態,圖31顯示、實施例22之鋁板111的熔接痕,圖 32顯示實施例22之基座120的狀態,圖33顯示實施例22剝離 後的狀態。 此外,與本實施例作比較之比較例11,1 2,除以銅(比較 例11)或陶瓷(比較例12 )構成基座之外,與本實施例同樣的 電阻焊鋁板與鎳板。比較例11,12亦與本實施例同樣的藉由 光學顯微鏡觀察鋁板上之炼接痕、基座狀態及玻璃後之鎳 板112的狀態。其結果如圖34至圖39所示。圖34顯示比較例 11之鋁板111的熔接痕,圖35顯示比較例11之基座120的狀 態,圖36顯示比較例11之剝離後的狀態,圖37顯示比較例 12之鋁板111的熔接痕,圖38顯示比較例12之基座120的狀 態,圖39顯示比較例12之剝離後的狀態。 從圖28至圖33可知,本實施例熔接有基座12〇與鋁板in ’而幾乎未發現鋁附·著在基座120上,熔接部ll〇a的狀態良 好。再從圖30及圖33可知,縱使觀察剝離後的狀態,因熔 接部110a之鋁附著在鎳板112上,因此可確認被強固熔接。 還瞭解以鐵構成基座120之實施例12之熔接部11 〇a的面積 要比以白金構成基座120之實施例21稍大,在基座120上發 現若干紹的附著。此因鐵的導熱率低於白金,因而溶接部 110a之溫度更焉’炼接部ii〇a的面積變大。再者,由於鐵 -43- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 527742 A7 _____B7 五、發明説明(41 ) 的熔點低於白金,因此鐵表面的微小部分熔化。 反之’從圖34至圖36可知,以銅構成基座之比較例u, 發現溶接部ll〇a的面積大,熔接強度小,基座上附著許多 链。此因,由於銅之導熱率大,無法將鋁板U1及鎳板U2 足夠加熱,此外,由於熔點低,以致基座的一部分與鋁板 111同時熔化。此時若提高熔接時的設定電壓時,雖可對熔 接對象物no足夠加熱,實施強固的熔接,但是由於鋁板m 附著在基座120上,並在鋁板hi上開孔,因此不適宜。 此外’從圖37至圖39可知,以陶瓷構成基座的比較例u ’在紹板111上開孔,熔接強度不足,部分鋁附著在基座上 。此因’採用陶瓷等絕緣物質時,熔接電流未流入基座, 而大部分的熔接電流流入鋁板Π 1及鎳板丨丨2,以致鋁板與 鎳板之熔接部的溫度未能上昇,此外,由於基座的導熱率 低’而造成鋁板過度熔化或沸騰。 亦即瞭解,以熔點高於熔接對象物11{),700它之導熱率 在10W/Mk以上,且l〇〇t:之電性體積電阻率在30以Ω cm以下 之高熔點金屬構成基座120時,可強固的電阻焊材料不同之 兩種以上的熔接對象物11〇。 另外’上述實施例系列舉具體實例來說明以白金或鐵構 成基座120,熔接鋁板ill與鎳板1丨2,不過縱使以上述實施 形態中說明之其他材料構成基座丨2〇,亦可獲得與上述實施 例相同的結果。此外,如上述實施形態的說明,縱使電阻 焊其他材料不同之兩種以上的熔接對象物11〇時,亦可獲得 與上述實施例相同的結果。 44- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 527742 A7 B7 五、發明説明(42 ) 以上’係列舉實施形態及實施例來說明本發明,不過, 本發明並不限定於上述的實施形態及實施例,可以作各種 改變。例如,上述實施形態係列舉具體實例來說明電池的 構造,而本發明同樣可適用於具有其他構造的電池。例如 ,上述實施形態中係具體說明以鋰作為電極反應種的電池 ,不過,同樣可適用於採用其他電極反應種的電池。此外 ’上述實施形態係說明電解質包含膠狀電解質或有機固體 電解質’不過,亦可以液態之電解質的電解液構成,亦可 以包含無機材料之無機電解質構成。再者,電池的形狀也 不拘。 此外’上述實施形態係說明將本發明之熔接物之製造方 法用於電池的製造上,不過同樣可適用於製造其他製品。 本發明在熔接熔點不同之厚度薄的熔接對象物時特別有 效。 【發明效果】 如以上δ兒明’採用申请專利範圍第1至Μ項中任一項之二 次電池或申請專利範圍第15至27項中任一項之二次電池的 製造方法,由於係以熔點高於其電極之金屬板固定包含鋁 或链合金等熔點較低之金屬材料的電極上下,藉由電阻焊 或其他熔接法,升高熔接溫度至使與該金屬板之電極相對 的表面熔化,可與電極表面同時形成合金的高溫來進行熔 接,因此可消除電極與金屬板進行熔接步驟中發生的熔接 不良問題,達到可形成電極與金屬板確實被機械性及電性 炼接之二次電池的效果。進而可提高製造良率,亦可進一 -45-
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線 527742 A7 B7 五、發明説明(43 ) 步降低製造成本。此外,藉由此種電極與金屬板無熔接不 良之確實的機械性及電性熔接,可提高二次電池的耐用性 及可靠性。此外,由於對一片電極係在其上下兩面熔接金 屬板’因此,比先前之金屬板僅熔接於電極上下面其中一 面,可增加機械強度及電性連接的面積,進而可進一步提 高二次電池的耐用性及可靠性。 此外,尤其是採用申請專利範圍第8至14項中任一項之二 次電池或申請專利範圍第21至27項中任一項之二次電池的 製造方法,由於還將金屬板一端連接之板體彎曲形成概略 C字形,在該〔字形的兩片平板之間固定電極,因此於電 阻焊時,不需要個別對準,將金屬板逐片貼在電極上下的 步驟,進而確實熔接電極與金屬板,同時具有可進一步簡 化二次電池之構造或包含其熔接步驟之製造方法的效果。 如以上說明’採用申請專利範圍第2〇至3〇項中任一項之 溶接物的製造方法時,由於係以熔點高於熔接對象物之高 炼點金屬構成基座的載置面,且採用申請專利範圍第32至 37項中之基座時,由於係以熔點高於1455t:的金屬構成載 置面’以炼點高於電極端子板及接線板之高熔點金屬構成 基座的載置面,因此可防止熔接對象物過度熔化,且可在 溶接部内流入大的熔接電流。因而可強固的電阻焊熔接對 象物。此外,由於電阻熔接控制裝置的設定範圍大,因此 縱使進行大量熔接時,亦可促使熔接強度穩定。 尤其是申請專利範圍第21項之熔接物的製造方法或申請 專利範圍第32項之基座,由於係以7〇(Tc之導熱率在1 〇w/mj( -46- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇 x 297公釐) 527742 A7 B7 五、發明説明(44 ) 以上之金屬構成基座的載置面,因此可適度將熔接對象物 與以加熱,可有效防止過度熔化。此外,由於係以l〇〇〇c之 電性體積電阻率在30 β Ω cm以下的金屬構成基座的載置面 ’因此基座内亦可適度流入熔接電流,在熔接部的垂直方 向上可流入大的熔接電流。 此外,採用申請專利範圍第25項之熔接物的製造方法或 申請專利範圍第35項之基座,由於基座具有載置部與導熱 率高於載置部的散熱部,因此,可適度將熔接對象物予以 加熱,並更加提高散熱效果,同時可降低製造成本,重複 使用’為在工業上具有多項價值的技術。 【圖式之簡要說明】 圖1顯示本發明第一種實施形態之裡離子二次電池的概 略構造。 圖2顯示執行本發明第一種實施形態之電極與金屬板熔 接步驟中採用的一種直列(直接)點焊方式之電阻熔接機與 其所執行的熔接工作。 圖3顯示執行本發明第二種實施形態之電極與金屬板熔 接步驟中採用的一種直列點焊方式之電阻熔接機與其所執 行的熔接工作。 圖4顯示本發明第二種實施形態之鋰離子二次電池的概 略構造。 圖5顯示執行電極與金屬板熔接步驟中採用的一種單邊 多點點焊方式之電阻熔接機與其所執行的熔接工作。 圖6顯示本發明第三種實施形態之鋰離子二次電池的概 -47- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝 訂
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略構造。 圖7顯示圖5所示之二次電池之熔接電極與金屬板的狀 態。 圖8顯示將上部金屬板再區分成兩片細板體,同時亦在正 極端電極的頂端部設置切口,將進行熔接的部分分割成兩 個區域時之鋰離子二次電池的概略構造。 圖9顯不熔接圖7所示之概略構造之鋰離子二次電池之正 極端電極與上部金屬板及下部金屬板的狀態。 圖10顯示本發明第四種實施形態之鋰離子二次電池的概 略構造。 圖11顯示印刷電路板的概略構造。 圖12顯示將上部金屬板及下部金屬板熔接於正極端電極 之構造之鋰離子二次電池内内建保護電路之印刷電路板時 的概略構造。 圖13顯示本發明第五種實施形態之鋰離子二次電池的概 略構造。 圖14顯示以電阻炫接法熔接事先安裝在印刷電路板表面 之正極端金屬板與正極端電極的狀態。 圖15顯示分別在正極端金屬板連接用區域及負極端金屬 板連接用區域上各開設一個貫穿孔的印刷電路板。 圖16顯示以電阻熔接法熔接事先安裝在印刷電路板表面 之正極端之下部金屬板與正極端電極與上部金屬板的狀 態。 圖17顯示經過圖15所示方式之電阻熔接步驟所獲得之鋰 «48- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210Χ 297公爱)
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離子二次電池的概略構造。 圖18顯示本發明第六種實施形態之鋰離子二次電池的概 略構造。 圖19(A)〜(F)顯示可適用於電阻焊的各種熔接棒。 圖20為顯示本發明一種實施形態之熔接物製造方法及其 所使用之熔接裝置的斜視圖。 圖21為顯示圖21所示之熔接裝置之類似例的斜視圖。 圖22為顯示圖22所示之熔接裝置之類似例的斜視圖。 圖23(A)〜(F)為顯示圖21所示之熔接裝置之熔接棒頂端 形狀的正面圖。 圖24為顯示採用圖21所示之溶接物之製造方法之電池製 造方法的斜視圖。 圖25為顯示沿著圖26所示之電池之I — I線的剖面圖。 圖26為顯示圖26所示之電池製造方法之類似例的斜視 圖。 圖27為顯示本發明實施例11之鋁板之熔接痕的光學顯微 鏡照片。 / 圖28為顯示本發明實施例η之基座狀態的光學顯微鏡照 圖29為顯示本發明實施例11之剝離後狀態的光學顯微鏡 圖30為顯示本發明實施例12之鋁板之熔接痕的光學顯微 鏡照片。 圖31為顯示本發明實施例12之基座狀態的光學顯微鏡照 -49- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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線 527742 A7 B7 五、發明説明(47 片。 圖32為顯示本發明實施例12之剝離後狀態的光學顯微鏡 照片。 圖33為顯示比較例11之链板之熔接痕的光學顯微鏡照 圖34為顯示比較例11之基座狀態的光學顯微鏡照片。 圖35為顯示比較例11之剝離後狀態的光學顯微鏡照片。 圖36為顯示比較例12之鋁板之熔接痕的光學顯微鏡照 圖37為顯示比較例12之基座狀態的光學顯微鏡照片。 圖38為顯示比較例12之剝離後狀態的光學顯微鏡照片。 【元件符號之說明】 1…二次電池單元,3…正極端電極,5…負極端電極, 7a, 7b···上部金屬板,9a,9b…下部金屬板,11, 13…金屬板 ,100…印刷電路板。 110…熔接對象物,ll〇a…熔接部,hi…鋁板,U2…錄 板,120…基座,a…載置面,121···載置部,122···散熱部 ,123…密合層,130…熔接棒,141···正極端子板,14ia,142a …溝,142…負極端子板,150…電池元件,i6〇…外裝構件 ,1 71,1 72…接線板。 -50-
Claims (1)
- ι· 一種電池,其具有: 可充電及放電的二次電池單元; 連接於該二次電池單元,於 、充電時或放電時使電導通 的板狀電極;及 溶接於該電極,即使是炫駐古 疋熔點间於或等於該電極的熔點 ,仍比該電極為厚的金屬板;其特徵為: 上述金屬板在上述電極的兩面分別至少各熔接一片。 如申請專利範圍第1項之電池’其中上述電極為包含鋁或 鋁合金者’上述金屬板為包含鎳或鎳系合金鐵或鐵系 合金者。 3.如申請專利範圍第旧之電池,纟中上述電極與上述金屬 板係經電阻熔接。 4·如申請專利範圍第丨項之電池,其中上述金屬板中之至少 一片配置在電路板上。 5·如申請專利範圍第1項之電池,其中上述金屬板中之至少 一片又與上述電極連接於其他連接用端子。 6·如申請專利範圍第5項之電池,其中上述連接用端子設置 於電路板上,上述連接用端子與上述金屬板藉由軟焊連 接0 7·如申請專利範圍第6項之電池,其中上述電路板為上述電 池之保護電路用的印刷電路板。 8. —種電池,其具有: 可充電及放電的二次電池單元; 連接於該二次電池單元,於充電時或放電時使電導通 -51-本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 六、申請專利範園 的板狀電極,·及 熔接於該電極,即使是熔點古 ,仍比該電極為厚的金屬板;特徵^於該電極的溶點 上述金屬板具備將一端連接的線· 形狀的部位,在該概略〔字形 核略〔字形 電極,至少一片平柘、個平板之間夾有上述 y 月+板與電極熔接。 9·如申請專利範圍第8項之電池, 鋁合金者,上述金j> 八上述電極為包含鋁或 者。 述金屬板為包含鎳或鎳合金、鐵或鐵合金 其中上述金屬板配置於電 10·如申請專利範圍第8項之電池 路板上。 11 ·如申請專利範圍第8項之電池,苴 A 電極連接於其他連接用端子。34金屬板還與上述 12. 二專=::?之電池,其中…路…述 电保謾電路用的印刷電路板。 13. 一種電池的製造方法’其包含連接有二次電池,於該二 次電池充料或放料,使電導通的板㈣極上嫁接即 使向於或等於該電極之溶點,仍比該電極為厚之金屬板 的步驟;其特徵為 上述熔接金屬板步驟,在上述電極的兩面分別至少各 電阻焊一片上述金屬板。 14.如申請專利範圍第13項之電池的製造方法,其中上述電 極為包含鋁或鋁合金者,上述金屬板為包含鎳或鎳合金 、鐵或鐵合金者。 •52- 本紙張尺度中國國家標準(CNS) Μ規格(加χ挪公爱) 527742 A8 B815·如申請專利範圍第13項之電池的製造方法,其中將上述 金屬板中之一片設置於電路板上,在上述電路板上開設 電阻焊上述金屬與上述電㈣,使抵接於上述金屬板 表面之電極棒插入的貫穿孔,以上述金屬板自其兩面夹 住上述電極,使電流自抵接於其中一片金屬板的電極棒 ,介由上述電極,向抵接於另一片金屬板的電極棒導通 ,來進行上述電阻焊。 16- —種電池的製造方法,其包含連接有二次電池,於該二 次電池充電時或放電時,使電導通的板狀電極上熔接即 使高於或等於該電極之熔點,仍比該電極為厚之金屬板 的步驟;其特徵為 在熔接金屬板步驟,具備將一端連接的板體彎曲成概 略c字形形狀的部位,在該概略C字形的兩個平板之間 夾有上述電極,電阻焊至少一片平板與上述電極。 17.如申請專利範圍第16項之電池的製造方法,其中上述電 極為包含鋁或鋁合金者,上述金屬板為包含鎳或鎳合金 、鐵或鐵合金者。 18·如申請專利範圍第16項之電池的製造方法,其中將上述 電極與上述金屬板之概略〔字形的兩片平板熔接。 19·如申請專利範圍第17項之電池的製造方法,其中將上述 金屬板設置於電路板上,在上述電路板上開設電阻焊上 述金屬板與上述電極時,使抵接於上述金屬板表面之電 極棒插入的貫穿孔,在上述金屬板之概略C字形的兩片 平板之間夾入上述電極,使電流自抵接於其中一片平板 -53- 527742 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 的電極棒,介由上述電極,向抵接於另一片平板的電極 棒導通,來進行上述電阻焊。 20. —種熔接物的製造方法,其特徵為: 將材料不同之兩種以上的熔接對象物載置在基座上, 壓抵溶接棒進行電阻焊時,以熔點高於上述兩種以上熔 接對象物之高熔點金屬構成基座的至少載置面。 21·如申請專利範圍第20項之熔接物的製造方法,其中由至 少滿足700°C之導熱率在10ff/mK以上或l〇〇°C之電性體積 電阻率在30从Ω cm以下的金屬構成基座的至少載置面。 22·如申請專利範圍第20項之熔接物的製造方法,其中電阻 焊錄板、錄合金板或貼合錄板與鐵板的金屬板、及叙板 或鋁合金板等熔接對象物。 23·如申請專利範圍第22項之熔接物的製造方法,其中將链 板或紹合金板置於基座端,重疊溶接對象物,予以载置 在基座上。 24·如申請專利範圍第20項之熔接物的製造方法,其中由包 含白金、鐵、鉻、锆、鈦、鉬、鈀、鎢及銥構成群中至 少一種金屬構成基座的至少載置面。 25·如申請專利範圍第20項之熔接物的製造方法,其中採用 具有包含熔點高於熔接對象物之高熔點金屬的栽置部, 與導熱率大於該載置部之散熱部的基座。 26·如申請專利範圍第25項之熔接物的製造方法,其中由包 含白金、鐵、鉻、錯、鈦、鉬、鈀、鎢及銥構成群中至 少一種金屬構成載置面,同時由包含銀、銅、鋁及金構裝 訂 爹 -54- 527742 A8 B8 C8 ----- -D8_ 六、申請專利範圍 成群中至少一種金屬構成散熱部。 27·如申請專利範圍第25項之熔接物的製造方法其中機械 +生接合载置部與散熱部。 28·如申請專利範圍第27項之熔接物的製造方法,其中在载 置部與散熱部之間插入密合層。 29.如申請專利範圍第2〇項之熔接物的製造方法,其中溶接 棒的頂端形狀包含半球形、圓錐形、圓柱形、將圓錐頂 端切成平面的台形、將半球的頂端切成平面,組合半球 與平面成的形狀或多角錐形。 30·如申請專利範圍第2〇項之熔接物的製造方法,其中以施 加電壓控制方式或施加電流控制方式在熔接棒上施加直 流電壓或交流電壓,最大電壓為〇· 5 V以上,5 V以下, 最大電流為100 A以上,3000 A以下,且電壓施加時間為 5 ms以上,40 ms以下。 31·如申請專利範圍第2〇項之製造方法,其中係與具有: 可充電及放電的二次電池單元;連接於該二次電池單 元’於充電時或放電時使上述電導通的板狀電極;及熔 接於上述電極,即使是高於或等於上述電極的溶點,仍 比上述電極為厚之金屬板的電池接合。 32· —種基座,其係於熔接熔接對象物時供載置熔接對象物 ;其特徵為 至少載置面由熔點高於1455t的金屬構成。 33.如申請專利範圍第32項之基座,其中上述載置面由至少 滿足700eC之導熱率在lOW/mK以上或l〇〇°c之電性體積電 -55- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) A B c D 527742 六、申請專利範圍 阻率在30 V Ωαη以下的金屬構成。 34. 如申請專利範圍第32項之基座,其中上述載置面由包含 白金、鐵、路、錯、数、钥、把、鑄及銀構成群中至少 一種金屬構成。 35. 如申請專利範圍第34項之基座,其中上述載置面由包含 白金、鐵、路、結、欽、顧、把、鎢及銀構成群中至少 一種金屬構成,上述散熱部由包含銀、銅、鋁及金構成 群中至少一種金屬構成。 36. 如申請專利範圍第34項之基座,其中機械性接合載置部 與散熱部。 37·如申請專利範圍第30項之基座,其中載置部與散熱部係 介以密合層接合。 -56- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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