專利名稱：密閉型電池以及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及密閉型電池以及其制造方法。
背景技術：
以往，密閉型電池被廣泛用于家電產(chǎn)品，而最近尤其是鋰電池被大量使用。由于鋰電池的能量密度高，正作為電力汽車(EV)或混合動力車(HEV)的車載電源被研制開發(fā)，需要大電流的通電。為此，對于鋰電池，正研究焊接蓋單元(密閉蓋)中的上蓋與隔膜(上蓋殼體)等的各部件低電阻化的對策(專利文獻I)。 先行技術文獻專利文獻日本特開2007-213819號公報
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題在專利文獻I的蓋單元中，在隔膜的周緣部設置凸緣，將該凸緣折回而鉚接于上蓋。并且，將凸緣部焊接于上蓋上表面來實現(xiàn)低電阻化。但是，要求大容量的插入式混合動力汽車或電力汽車所使用的鋰離子二次電池由于流過大電流，因而存在進一步的低電阻化的要求。用于解決課題的手段(I)根據(jù)技術方案I的發(fā)明的密閉型電池，該密閉型電池具備發(fā)電單元、收納所述發(fā)電單元的電池容器、和密封所述電池容器的密閉蓋，其特征在于，所述密閉蓋具有帶有正極外部端子的罩、和與罩一體化的罩殼體，所述罩殼體具有在所述罩的外周部被折回到罩上表面上的凸緣、和從所述凸緣的內(nèi)周緣朝所述罩的中心突出的焊接用突片，所述罩與所述罩殼體通過所述焊接用突片被焊接在一起。(2 )技術方案2的發(fā)明，在技術方案I所述的密閉型電池中，其特征在于，所述焊接用突片具有與所述凸緣連接的連結部、和從連結部向罩中心擴展的前端部。(3)技術方案3的發(fā)明，在技術方案2所述的密閉型電池中，其特征在于，所述罩殼體的圓周方向上的所述連結部的長度W2比所述圓周方向上的所述前端部的長度Wl小。(4)技術方案4的發(fā)明，在技術方案I至3中任一項所述的密閉型電池中，其特征在于，所述突片通過摩擦攪拌接合被焊接于所述罩。(5)根據(jù)技術方案5的發(fā)明的密閉型電池的制造方法，具備制作發(fā)電單元的工序，制作對所述電池容器進行密封的密閉蓋的工序，在將所述發(fā)電單元收納到電池容器中以后、將所述發(fā)電單元與所述密閉蓋的正極外部端子以及電池底面的負極外部端子電連接的工序，以及在將所述發(fā)電單元收納到所述電池容器中以后、由所述密閉蓋將所述電池容器密封的工序；制作所述密閉蓋的工序包括制作具有所述正極外部端子的罩的工序，制作與所述罩一體化的罩殼體的工序(該罩殼體具有將所述罩殼體與所述罩鉚接的凸緣、和將所述罩殼體與所述罩焊接的焊接用突片)，以及將所述凸緣鉚接于所述罩而將所述罩與所述罩殼體鉚接固定、將所述焊接用突片焊接到所述罩上來進行一體化的工序。(6)技術方案6的發(fā)明，在技術方案5所述的密閉型電池的制造方法中，其特征在于，通過摩擦攪拌接合將所述焊接用突片焊接于所述罩。(7)技術方案7的發(fā)明，在技術方案5或6所述的密閉型電池的制造方法中，其特征在于，制作所述罩殼體的工序，將所述焊接用突片形成為沿著所述罩的上表面從所述凸緣關出。(8)技術方案8的發(fā)明，在技術方案7所述的密閉型電池的制造方法中，其特征在于，所述焊接用突片具有與所述凸緣連接的連結部、和從所述連結部向罩中心擴展的前端部，制作成所述罩殼體的圓周方向上的所述連結部的長度W2比所述圓周方向上的所述前端部的長度Wl小。發(fā)明的效果 根據(jù)本發(fā)明的密閉型電池以及其制造方法，能夠確保密閉蓋的封水性能并且降低電阻。
圖I是表示本發(fā)明的密閉型電池的第一實施方式的剖視圖。圖2是圖I所示的密閉型電池的分解立體圖。圖3是用于表示圖I的電極組的詳細狀況的將一部分剖開的狀態(tài)的立體圖。圖4是表示圖I的密閉蓋的立體圖。圖5是表示圖4的密閉蓋的俯視圖。圖6是表示圖4的罩殼體中的凸緣部的突片的俯視圖。圖7是表示本發(fā)明的密閉型電池的第二實施方式中的突片的俯視圖。圖8是表示本發(fā)明的密閉型電池的第三實施方式中的突片的俯視圖。圖9是表示本發(fā)明的密閉型電池的第四實施方式中的密閉蓋的立體圖。圖10是圖9的罩的俯視圖。圖11是表示圖4的密閉蓋中的罩殼體的原材料的俯視圖。圖12是表示圖11的原材料的拉深加工工序的立體圖。圖13是表示接續(xù)于圖12的工序的沖裁工序的立體圖。圖14是表示接續(xù)于圖13的工序的打設工序的立體圖。
具體實施例方式本發(fā)明構成為降低對電池容器的開口進行密封的密閉蓋的電阻值，以下，參照附圖對將本發(fā)明的密閉型電池適用于圓筒型鋰離子二次電池的一個實施方式進行說明。(第一實施方式)-密閉型電池的結構_圖I是表示本發(fā)明的密閉型電池的第一實施方式的縱剖視圖，圖2是圖I所示的密閉型電池的分解立體圖。密閉型電池I具有例如外形(外徑)40mm<K高度IlOmm的尺寸。該圓筒型二次電池I在由密閉蓋50密封開口部的有底圓筒型的電池容器2的內(nèi)部收納著以下說明的發(fā)電單元20。首先對發(fā)電單元20進行說明，接著對密閉蓋50進行說明。(電池容器2)在有底圓筒型的電池容器2中，在其開放側即上端部側形成有向電池容器2的內(nèi)側突出的槽2a。(發(fā)電單元20)發(fā)電單元20通過如以下說明那樣將電極組10、正極集電部件31和負極集電部件21單元化成一體而構成。電極組10在中央部具有軸芯15，在軸芯15周圍卷繞有正極電極、負極電極以及間隔構件。圖3是表示電極組10的結構的詳細狀況、將一部分剖開的狀態(tài)的 立體圖。如圖3所圖示那樣，電極組10具有在軸芯15外周卷繞了正極電極11、負極電極12以及第一、第二間隔構件13、14的構成。在該電極組10中，在與軸芯15的外周相接的最內(nèi)周卷繞第一間隔構件13，在其外側依次層積并卷繞負極電極12、第二間隔構件14以及正極電極11。在最內(nèi)周的負極電極12的內(nèi)側，卷繞了數(shù)周第一間隔構件13以及第二間隔構件14 (圖3中為I周)。另外，最外周成為負極電極12以及卷繞在其外周的第一間隔構件13。最外周的第一間隔構件13由粘接帶19固定(參照圖2)。正極電極11由鋁箔形成并具有長尺寸的形狀，具備正極片Ila和在該正極片Ila的兩面上涂敷了正極混合劑Ilb的正極處理部。正極片Ila的沿著長度方向的上方側的側緣，成為未涂敷正極混合劑Ilb而使得鋁箔露出的正極混合劑未處理部11c。在該正極混合劑未處理部Ilc上，按等間隔一體地形成有與軸芯15平行地向上方突出的多個正極導線16。正極混合劑Ilb由正極活性物質、正極導電材和正極粘合劑構成。正極活性物質優(yōu)選鋰氧化物。作為例子，列舉有鋰鈷氧化物、鋰錳氧化物、鋰鎳氧化物、鋰的復合氧化物(包括從鈷、鎳、錳中選出的兩種以上物質的鋰氧化物)等。正極導電材若能夠對正極混合劑中的鋰的吸附放出反應所產(chǎn)生的電子向正極電極的傳遞進行輔助，則沒有限制。作為正極導電材的例子，列舉有石墨或乙炔黑等。正極粘合劑可使正極活性物質與正極導電材粘結，另外可使正極混合劑與正極集電體粘結，若與非水電解液接觸而沒有大幅劣化則沒有特別限制。作為正極粘合劑的例子，列舉有聚偏氟乙烯(PVDF)或氟橡膠等。正極混合劑層的形成方法若是在正極電極上形成正極混合劑的方法則沒有限制。作為正極混合劑Ilb的形成方法的例子，列舉有將正極混合劑Ilb的構成物質的分散溶液涂敷到正極片Ila上的方法。作為將正極混合劑Ilb涂敷于正極片Ila上的方法的例子，列舉有輥涂敷法、狹縫口模涂敷法等。在正極混合劑Ilb中，作為分散溶液的溶劑例子添加N-甲基吡咯烷酮(NMP)或水等，將混合后的漿料均勻地涂敷到厚度20 y m的鋁箔的兩面上，在干燥以后進行沖壓、裁斷。作為正極混合劑Ilb的涂敷厚度的一個例子，單側約為40iim。在對正極片Ila進行時,一體地形成正極導線16。負極電極12由銅箔形成并具有長尺寸的形狀，具備負極片12a和在該負極片12a的兩面涂敷了負極混合劑12b的負極處理部。負極片12a的沿著長度方向的下方側的側緣，成為未涂敷負極混合劑12b而使得銅箔露出的負極混合劑未處理部12c。在該負極混合劑未處理部12c，按等間隔一體地形成有向與正極導線16相反的方向延伸的多個負極導線17。負極混合劑12b由負極活性物質、負極粘合劑和增粘劑構成。負極混合劑12b也可以具有乙炔黑等負極導電材。作為負極活性物質，優(yōu)選使用石墨碳。通過使用石墨碳，能夠制作面向要求大容量的插入式混合動力汽車或電力汽車的鋰離子二次電池。負極混合劑12b的形成方法只要是在負極片12a上形成負極混合劑12b的方法則沒有限制。作為將負極混合劑12b涂敷于負極片12a的方法的例子，列舉有將負極混合劑12b的構成物質的分散溶液涂敷到負極片12a上的方法。作為涂敷方法的例子，列舉有輥涂敷法、狹縫口模涂敷法等。作為將負極混合劑12b涂敷到負極片12a上方法的例子，在負極混合劑12b中作為分散溶劑添加N-甲醇-2-吡咯烷酮或水，將混合后的漿料均勻地涂敷到厚度10 y m的壓扎銅箔的兩面上，在干燥以后進行沖壓、裁斷。作為負極混合劑12b的涂敷厚度的一個例 子，單側約為40 ym。在對負極片12a進行裁斷時，一體地形成負極導線17。在將第一間隔構件13以及第二間隔構件14的寬度設為WS、將形成于負極片12a的負極混合劑12b的寬度設為WC、將形成于正極片Ila的正極混合劑Ilb的寬度設為WA的情況下，形成為滿足下述的式子。WS > WC > WA (參照圖 3)即，負極混合劑12b的寬度WC始終比正極混合劑I Ib的寬度WA大。這是因為，在鋰離子二次電池的情況下，作為正極活性物質的鋰進行離子化而浸透間隔構件，若在負極側未形成負極活性物質而使得負極片12b露出，則會在負極片12a析出鋰，形成導致內(nèi)部短路的原因。在圖I以及圖3中，中空的圓筒形狀的軸芯15在軸向(圖面的上下方向)的上端部的內(nèi)表面形成大徑的槽15a，在該槽15a中壓入正極集電部件31。正極集電部件31例如由鋁形成，具有圓盤狀的基部31a、在該基部31a的內(nèi)周部朝向軸芯15側突出并被壓入到軸芯15的內(nèi)表面上的下部筒部31b、以及在外周緣向密閉蓋50側突出的上部筒部31c。在正極集電部件31的基部31a，形成有用于釋放在電池內(nèi)部產(chǎn)生的氣體的開口部31d。正極片Ila的正極導線16全部都被焊接在正極集電部件31的上部筒部31c上。在該情況下，如圖2所圖示的那樣，正極導線16重疊并接合在正極集電部件31的上部筒部31c上。各正極導線16由于非常薄，因而無法依靠一個來獲得大電流。為此，跨從向軸芯15的纏繞始端直到纏繞終端的全長，按規(guī)定間隔形成有多個正極導線16。在正極集電部件31的上部筒部31c的外周，焊接著正極片Ila的正極導線16以及環(huán)狀的按壓部件32。預先使多個正極導線16緊貼于正極集電部件31的上部筒部31c的外周，在正極導線16的外周卷繞按壓部件32并臨時固定，在該狀態(tài)下進行焊接。正極集電部件31由于被電解液氧化，故用鋁形成可提高可靠性。鋁當通過某種加工而使表面露出時，會立即在表面形成氧化鋁覆膜，通過該氧化鋁覆膜能夠防止因電解液造成的氧化。另外，通過用鋁形成正極集電部件31，能夠利用超聲波焊接或點焊等對正極片Ila的正極導線16進行焊接。
在軸芯15的下端部的外周，形成外徑小的臺階部15b，在該臺階部15b壓入并固定負極集電部件21。負極集電部件21例如由銅形成，在圓盤狀的基部21a形成向軸芯15的臺階部15b壓入的開口部21b，在外周緣形成有朝向電池容器2的底部側突出的外周筒部21c。負極片12a的負極導線17全部通過超聲波焊接等被焊接于負極集電部件21的外周筒部21c。各負極導線17由于非常薄，故為了獲取大電流，跨從向軸芯15的纏繞始端直到纏繞終端的全長，按規(guī)定間隔形成多個。在負極集電部件21的外周筒部21c的外周，焊接著負極片12a的負極導線17以及環(huán)狀的按壓部件22。預先使多個負極導線17緊貼于負極集電部件21的外周筒部21c的外周，在負極導線17的外周卷繞按壓部件22并進行臨時固定，在該狀態(tài)下進行焊接。在負極集電部件21的下表面，焊接銅制的負極通電導線23。負極通電導線23在電池容器2的底部被焊接于電池容器2。電池容器2例如由0. 5mm厚度的碳鋼形成，在表面 實施了鍍鎳。通過使用這樣的材料，負極通電導線23能夠通過電阻焊接等焊接于電池容器2。在正極集電部件31的基部31a的上表面，通過層積多個鋁箔而構成的柔性的正極導電導線33將其一端部焊接而進行接合。正極導電導線33通過層積多張鋁箔并進行一體化，能夠流通大電流，且賦予了柔性。也就是說，為了流過大電流而需要加大連接部件的厚度，但當以一張金屬板形成時，剛性會變大，有損柔性。于是，層積板厚小的多個鋁箔而使之具有柔性。正極導電導線33的厚度例如是0. 5mm左右,層積五張厚度0. Imm的招箔而形成。如以上說明的那樣，多個正極導線16被焊接于正極集電部件31，多個負極導線17被焊接于負極集電部件21，由此構成了將正極集電部件31、負極集電部件21以及電極組10一體地單元化了的發(fā)電單元20 (參照圖2)。但是，在圖2中，由于圖示原因，負極集電部件21、按壓部件22以及負極通電導線23從發(fā)電單元20分離地被圖示。(密閉蓋50)參照圖I、圖2、圖4 圖6對密閉蓋50進行詳細說明。密閉蓋50具備具有排氣口 3c、3d的罩3、安裝于罩3并具有開裂槽37a的罩殼體37、點焊在罩殼體37的中央部背面上的正極連接板35、和被夾持在正極連接板35的周緣上表面與罩殼體37的背面之間的絕緣環(huán)41 ;預先作為副組件進行組裝。罩3通過在碳鋼等的鐵上鍍鎳而形成。罩3具有圓盤狀的周緣部3a、和從該周緣部3a向上方突出的有頭無底的筒部3b，整體呈帽型。在筒部3b在中央形成開口部3c，在側面的多個方向(例如，中心角每90度錯開的四個方向)穿設有開口部3d。筒部3b作為正極外部端子發(fā)揮功能，連接匯流條等。罩3的周緣部通過由鋁合金形成的罩殼體37的折回凸緣37b而被一體化。即，將罩殼體37的周緣沿著罩3的上表面折回，對罩3進行鉚接固定。在罩3的上表面被折回的圓環(huán)、即凸緣37b，設有從其內(nèi)周緣朝向罩3的中心按90度間隔突出的四個焊接用突片37c。罩3與四個突片37c摩擦接合焊接。即，罩殼體37與罩3通過依靠凸緣37b進行的鉚接固定以及利用突片37c的焊接而被一體化。在罩殼體37的中央圓形區(qū)域,形成有圓形形狀的開裂槽37a、和從該圓形開裂槽37a向四方呈放射狀延伸的開裂槽37a。開裂槽37a通過沖壓而將罩殼體37的上表面?zhèn)葔簼⒊蒝字形，將剩余部形成為薄壁。開裂槽37a當電池容器2內(nèi)的內(nèi)壓上升到規(guī)定值以上時開裂，釋放內(nèi)部的氣體。如圖6所示那樣，突片37c具有 與凸緣37b連結的連結部37r、和與連結部37r連續(xù)設置的寬幅部37h，形成為左右對稱的大體T字形。若將寬幅部(前端部)37h的圓周方向的寬度設為Wl、將連結部37r的圓周方向的寬度設為W2，則Wl > W2。寬度W2的連結部37r例如通過在突片37c的與凸緣37b連結的連結部設置大致半圓狀的切口 37e而形成。寬幅部37h的大致中央部的圓形區(qū)域37d為摩擦攪拌焊接部。在本實施方式中，罩3的鍍鎳層與由鋁合金形成的罩殼體37的突片37c通過摩擦攪拌焊接進行接合。通過進行依靠焊接形成的接合，罩3、罩殼體37間的電阻充分變低。而且，使焊接用突片37c從凸緣37b突出，以充分的面積進行焊接。通過采用這樣的構成，與僅通過鉚接加工將罩殼體37安裝于罩3的情況相比較，能夠降低電阻。即,本發(fā)明通過以罩殼體37的突片37c對罩3進行焊接,能夠降低罩3與罩殼體37間的電流路徑的電阻值。另外，在罩3由鐵形成的情況下，在與另外的圓筒型二次電池串聯(lián)接合時，能夠通過點焊與由鐵形成的另外的圓筒型二次電池進行接合。密閉蓋50構成防爆機構。當由于在電池容器2的內(nèi)部產(chǎn)生的氣體而使內(nèi)部壓力超過基準值時，在開裂槽處在罩殼體37上發(fā)生龜裂，內(nèi)部的氣體從罩3的排氣口 3c、3d排出，電池容器2內(nèi)的壓力降低。另外，由于電池容器2的內(nèi)壓,被稱為罩殼體的罩殼體37向容器外方鼓出，與正極連接板35的電連接被斷開，抑制過電流。密閉蓋50以絕緣狀態(tài)被載置在正極集電部件31的上部筒部31c上。S卩，一體化有罩3的罩殼體37，經(jīng)由其絕緣環(huán)41以絕緣狀態(tài)被載置于正極集電部件31的上端面。但是，罩殼體37通過正極導電導線33與正極集電部件31電連接，密閉蓋50的罩3成為電池I的正極。在此，絕緣環(huán)41具有開口部41a (參照圖2)以及向下方突出的側部41b。在絕緣材41的開口部41a內(nèi)嵌合連接板35。連接板35由鋁合金形成，具有除中央部之外的大致整體均勻且中央側向稍低位置撓曲的、大體盤形狀。連接板35的厚度例如為Imm左右。在連接板35的中心，設有以薄壁形成為半圓頂形狀的突起部35a，在突起部35a的周圍形成有多個開口部35b (參照圖2)。開口部35b具有釋放在電池內(nèi)部產(chǎn)生的氣體的功能。連接板35的突起部35a通過電阻焊接或摩擦擴散接合而被接合于罩殼體37的中央部的底面。并且，詳細狀況在后敘述，在電池容器2收納電極組10，將預先作為部分組件制成的密閉蓋50通過正極導電導線33與正極集電部件31電連接并載置于筒上部。并且，通過沖壓等，將墊片43的外周壁部43b彎折，通過基部43a和外周壁部43b將密閉蓋50向軸向壓接地進行鉚接加工。由此，密閉蓋50經(jīng)由墊片43固定于電池容器2。墊片43最初如圖2所圖示的那樣具有以下形狀，S卩在環(huán)狀的基部43a的周側緣，具有朝向上部方向大體垂直地豎立形成的外周壁部43b，在內(nèi)周側，具有從基部43a朝向下方大體垂直地垂下形成的筒部43c。通過將電池容器2鉚接，罩殼體37由外周壁部43b夾持。在電池容器2的內(nèi)部，注入規(guī)定量的非水電解液。作為非水電解液的一個例子，優(yōu)選使用將鋰鹽溶解于碳酸鹽系溶劑的溶液。作為鋰鹽的例子，列舉有氟化磷酸鋰(LiPF6)、氟化硼酸鋰(LiBF4)等。另外，作為碳酸鹽系溶劑的例子，列舉有乙烯碳酸鹽(EC)、二甲醇碳酸鹽(DMC)、丙烯碳酸鹽(PC)、甲醇乙基碳酸鹽(MEC)、或是混合了從上述溶劑的一種以上選出的溶劑的混合溶劑。本實施方式的密閉型電池能夠發(fā)揮以下的作用效果。(I)由于從罩殼體37的凸緣37b突設突片37c，將該突部37c焊接到罩3，所以，能夠確保相比以往更大的焊接面積，能夠減小密閉蓋50的電流路徑的電阻值。(2)突片37c在前端側設置面積充分大的寬幅部37h，寬幅部37h經(jīng)由圓周方向的寬度小的連結部37r與凸緣37b連結。連結部37r減小了相對于塑性變形的剛性，由此，在將凸緣37b以及突片37c沿著罩3的上表面彎折時，不會在凸緣37b產(chǎn)生變形及其他缺陷。因此，能夠避免密閉蓋的密封性能降低等的問題。就本實施方式的鋰二次電池I的作用效果等進行補充說明。 在本實施方式的鋰二次電池I中，通過從將罩殼體37與罩3鉚接了的凸緣(鉚接部)37b突出的突片37c實施摩擦攪拌接合。對于摩擦攪拌接合，通過使旋轉工具的前端部旋轉同時向突片37c壓接，通過摩擦熱使構成突片37c的罩殼體37與罩3的上表面?zhèn)鹊囊徊糠炙苄粤鲃硬⒒旌?，從而一體化。為此，在一體化了的接合部分中，罩殼體37與罩3的異種金屬的接觸面消失，因而，能夠降低通電時的罩殼體37以及罩3間的電阻。另外，在本實施方式的鋰二次電池I中，依靠摩擦攪拌接合進行的接合在突片37c的四個部位實施。另外，突片37c的大小由于用于獲得連接面積，故盡量大是較好的，為了降低了鉚接時的不良狀況，在突片37c的根部設置了縮入的連結部37r。為此，能夠確保大的焊接部分，即使在大電流放電時也可抑制電阻的增大，所以，能夠減輕大電流放電時的電力損失。另外，在本實施方式的鋰二次電池I中，通過在向罩3的上方側折回了的從罩殼體37的凸緣37b突出的突片37c上壓接旋轉工具來實施突片37c的摩擦攪拌接合。為此，對于在電池組裝后位于電池內(nèi)側的罩殼體37的下表面?zhèn)?，防止了伴隨于焊接的小孔等的形成。由此，在鋰二次電池I中，罩3不與非水電解液接觸，防止了罩3的腐蝕，因而，能夠防止非水電解液的泄漏，可抑制對周圍設備等的損害。因此，減輕了大電流放電時的電力損失、防止了非水電解液的漏液的本實施方式的鋰二次電池1，是提高了密閉蓋50的罩殼體37與罩3的接合可靠性的電池。進而，在本實施方式的鋰二次電池I中，由于罩殼體37的正極連接板35的材質的熔點比罩3的材質低，故能夠容易通過焊接將罩殼體37的正極連接板35與正極導電導線33焊接接合。另外，罩3的熔點比罩殼體37高，故能夠抑制電池使用時的溫度上升或高溫環(huán)境下使用時的變形等。在以往的鋰二次電池中，構成密閉蓋的蓋殼體(罩殼體)與蓋罩(罩)的接合采用點焊。對于點焊，使焊接用電極與蓋殼體的凸緣部的下表面和蓋罩的凸緣部的上表面接觸，通過在電極間通電來進行接合，因而，有時在熔點比蓋罩的鐵低的鋁制的蓋殼體的下表面會產(chǎn)生小孔等缺陷，留下焊接痕。由于即使在鋁制蓋殼體中形成小孔等，也難以在鐵制蓋罩中形成小孔等，所以，即便進行電池蓋的氣密檢查也難以檢測出蓋殼體的小孔。在電池組裝之后，蓋殼體的下表面?zhèn)瘸蔀殡姵貎?nèi)側，故蓋殼體下表面暴露于非水電解液中，所以在小孔中有非水電解液侵入。為此，由于浸入于小孔的非水電解液與鐵制蓋罩接觸，所以，蓋罩腐蝕，非水電解液泄漏。泄漏到電池外的非水電解液，不僅對于該電池，而且會對例如在形成組電池時相鄰的電池或周圍設備等帶來腐蝕等損害。另一方面，對于蓋殼體和蓋罩，由于材質的金屬不同，所以，在密閉蓋中存在異種金屬的接觸電阻。為此，會因大電流放電而產(chǎn)生電力損失。對于連接了多個電池的組電池，整體的電阻變大，電力損失也變大。本實施方式是能夠解決這些問題的大電流放電用鋰二次電池。-密閉型電池的制造方法-在密閉型電池的制造時，首先，制作正極電極11，該正極電極11在正極片Ila的兩面，形成正極混合劑Ilb以及正極混合劑未處理部11c，另外，在正極片Ila —體形成了多個正極導線16。另外，制作負極電極12,該負極電極12在負極片12a的兩面形成負極混合劑12b以及負極處理部12c，在負極片12a—體形成了多個負極導線17。
·
并且，如圖3所圖示的那樣，在軸芯15上，按順序卷繞第一間隔構件13、正極電極
11、第二間隔構件14、負極電極12，從而制作電極組10。在該情況下，第一間隔構件13、正極電極11、第二間隔構件14、負極電極12當預先將最內(nèi)側的側緣部焊接于軸芯15時，容易抵抗在卷繞時所施加的負荷地進行卷繞。在該電極組10的軸芯15的下部安裝負極集電部件21。負極集電部件21的安裝，通過將負極集電部件21的開口部21b嵌入到設于軸芯15的下端部的臺階部15b來進行。接著，跨負極集電部件21的外周筒部21c的外周的整個周圍，大體均等地配置負極導線17并使其緊貼，在負極導線17的外周卷繞按壓部件22。并且，通過超聲波焊接等，在負極集電部件21上焊接負極導線17以及按壓環(huán)22。接著，將跨在軸芯15的下端面和負極集電部件21上的負極通電導線23焊接到負極集電部件21上。接著，將軸芯15的正極集電部件31的下部筒部31b與設于軸芯15的上端側的槽15a嵌合。使正極電極11的正極導線16緊貼于正極集電部件31的上部筒部31c的外表面。并且，在正極導線16的外周卷繞按壓部件32，通過超聲波焊接等，在正極集電部件31的上部筒部31c焊接正極導線16以及按壓環(huán)32。構成發(fā)電單元20。接著，在具有能夠收納發(fā)電單元20的尺寸的金屬制的有底圓筒部件中，收納通過經(jīng)由上述工序制成的發(fā)電單元20。有底圓筒部件成為電池容器2。以下，為了簡明地進行說明，將該有底圓筒部件作為電池容器2進行說明。將收納在電池容器2內(nèi)的發(fā)電單元20的負極通電導線22通過電阻焊接等焊接到電池容器2。在該情況下,雖未圖不,但從電池容器2的外部向軸芯15的中空軸插通電極棒，由電極棒將負極通電導線22推壓到電池容器2的底部并焊接。接著，對電池容器2的上端部側的一部分進行拉深加工而使其向內(nèi)方突出，在外表面形成大體V字形的槽2a。電池容器2的槽2a形成為位于發(fā)電單元20的上端部、換言之是正極集電部件31的上端部附近。在收納了發(fā)電單元20的電池容器2的內(nèi)部，注入規(guī)定量的非水電解液。-罩殼體37的制造-圖11 圖14表示罩殼體37的制造工序。在罩殼體37的凸緣37b上，在鉚接前的狀態(tài)下，設有從凸緣37b的上端向上方突出的多個突片37c。在使凸緣37b沿著罩3的上表面進行鉚接后，突片37c從凸緣37b朝向罩3的中心沿著罩3的上表面突出。罩殼體37在突片37c的大體中央的焊接部37d處，通過摩擦攪拌接合被焊接于罩3。如圖12所示那樣,罩殼體37是對圓板狀的原材料37A (圖11)進行拉深加工(由空白箭頭表示沖壓加工的圖像)，在圓板周緣立設圓環(huán)37bb，成型出中間品37B。如圖13所示那樣，在中間品37B的圓環(huán)37bb處，例如通過沖裁模130，將鄰接的突片37c、37c之間的部分沖裁掉。如圖14所示那樣，對于由圖13的沖裁工序制造出的中間品37D，例如通過打刻模140打刻開裂槽37a，制造罩殼體37。在由圖11 圖14所制造的罩殼體37上固定罩3。罩殼體37與罩3的固定通過鉚接加工以及焊接來進行。如圖2所圖示的那樣，最初，罩殼體37的側壁37b垂直地形成于殼體基部，故將罩3的周緣部3a配置在罩殼體37的側壁37b內(nèi)。然后，通過沖壓等使罩殼體37的側壁37b變形，覆蓋罩3的周緣部的上表面以及下表面以及外周側面地進行壓接。之后，焊接突片37c的焊接部37d。另外，將連接板35預先嵌合安裝于絕緣環(huán)41的開口部41a。然后，將連接板35的突起部35a焊接于固定了罩3的罩殼體37的底面。該情況的焊接方法能夠使用電阻焊接或摩擦擴散接合。通過焊接連接板35與罩殼體37，構成了已嵌合有連接板35的絕緣環(huán)41以及固定于連接板35的罩3與連接板35以及罩殼體37進行一體化的密閉蓋50。通過例如超聲波焊接等在正極集電部件31的基部31a焊接正極導電導線33的一端部。并且，將一體化有罩3、罩殼體37、連接板35以及絕緣環(huán)41的密閉蓋50配置成接近正極導電導線33的另一端部。并且，通過激光焊接將正極導電導線33的另一端部焊接到連接板35的下表面。該焊接以如下方式進行，即使正極導電導線33的另一端部中的與連接板35的接合面，成為與被焊接于正極集電部件31的正極導電導線33的一端部的接合面相同的面。在電池容器2的槽2a之上收納墊片43。該狀態(tài)下的墊片43如圖2所圖示的那樣，形成為在環(huán)狀的基部43a的上方具有相對于基部43a垂直的外周壁部43b的結構。在該結構中，墊片43留在電池容器2的槽2a上部的內(nèi)側。墊片43由橡膠形成，并沒有限定的意圖，但作為一個優(yōu)選材料的例子，可列聚乙烯丙烯共聚體(EPDM)。另外，例如在電池容器2為厚度0. 5mm的碳鋼制且外徑為40mm0的情況下，墊片43的厚度為Imm左右。在墊片43的筒部43c上，配置將罩3、罩殼體37、連接板35以及絕緣環(huán)41 一體化了的密閉蓋50。具體來講，對于密閉蓋50的罩殼體37使其周緣部與墊片43的筒部43c上對應地進行載置。在該情況下，在絕緣環(huán)41的凸緣41b的外周嵌合正極集電部件31的上部筒部31c。在該狀態(tài)下，通過將電池容器2的槽2a與上端面之間的部分沖壓壓縮、所謂的鉚接加工，將密閉蓋50連同墊片43固定在電池容器2中。正極集電部件31與罩3經(jīng)由正極導電導線33、連接板35以及罩殼體37導電連接，制作出圖I所圖示的圓筒型二次電池。(實施例I)如下那樣制作以上說明的密閉型電池。負極片12a使用厚度10 ii m的銅箔。在銅箔的兩面，作為負極活性物質涂敷包括平均粒徑20 ii m的碳顆粒的負極混合劑。在負極混合劑中，例如相對于碳顆粒的90重量份，配合粘合劑(粘結材)的聚偏氟乙烯(吳羽化學工業(yè)株式會社制，商品名KF#1120)(以下簡、記為PVDF)的10重量份。在將負極混合劑涂敷于銅箔時，使用分散溶劑的N-甲醇-2-吡咯烷酮(以下簡記為NMP)。在銅箔的長度方向一側的側緣，形成負極混合劑的未涂敷部，形成負極導線17。負極電極12在干燥之后被沖壓加工，裁斷成寬度90_。正極片Ila使用厚度20 iim的鋁箔。在鋁箔的兩面，作為正極活性物質涂敷包括平均粒徑10 m的鋰錳氧化物的正極混合劑。在正極混合劑中，例如相對于鋰錳氧化物的85重量份，作為導電材配合平均粒徑3 u m的碳粉末的10重量份以及粘合劑的PVDF的5重量份。在將正極混合劑涂敷于鋁箔時，使用分散溶劑的NMP。在鋁箔的長度方向一側的側緣，與負極電極11同樣形成正極混合劑的未涂敷部，形成正極導線16。正極電極11在干燥之后與負極電極12同樣被沖壓加工，裁斷成寬度88mm。對于間隔構件,使用厚度25 iim、寬度92mm的聚乙烯多孔膜。在發(fā)電單元20以及 正極集電部件31的鍔部周面整周，使用在聚酰亞胺制的基材的單面上涂敷了六甲基苯丙胺丙烯酸鹽粘結劑的作為絕緣被覆的粘結帶。粘結帶從鍔部周面跨發(fā)電單元20的外周面卷繞一層以上。在罩殼體37的材質使用厚度0. 4mm的鋁，在鉚接部的突片37c的根部設置0. 5R的切口。在罩3的材質使用施加了約5 u m厚度的鍍鎳的厚度0. 6mm的鐵。罩殼體37的熔點比罩3的熔點低。對于突片37c的大小，將Wl設為9mm，將W2設為7mm，將從凸緣突出的突出量設為4. 5mm。對于密閉蓋50的制作，使用旋轉工具，該旋轉工具的前端的直徑D為3. 2mm，旋轉工具前端面的中央的鼓起的直徑d設定為直徑D的1/2即I. 6mm，鼓起的高度h設定為0. 1_。依靠摩擦攪拌接合形成的接合部位形成在鉚接部5的突片37c的四個部位。鋰二次電池I的組裝如以下那樣進行。首先，制作密閉蓋50。即，將罩殼體37的凸緣部與罩3的凸緣部重疊，將罩殼體37的凸緣部向罩3的上方側折回，通過上表面?zhèn)韧咕?7b進行鉚接加工。接著，使用具有中央稍微鼓起成半圓頂狀或球面狀的平面狀的前端面的旋轉工具、和從下側支承鉚接加工部的支承部件(砧座)，在突片37c從表面方向壓接旋轉工具來實施摩擦攪拌接合，由此將兩者接合成一體來制作密閉蓋50。在將通過經(jīng)由間隔構件13、14卷繞了上述的正極電極11與負極電極12而制作出的發(fā)電單元20插入到電池容器2中之后，將負極側電連接，經(jīng)由正極導電導線33將密閉蓋50與發(fā)電單元20電連接。在非水電解液注液之后，經(jīng)由墊片43將電池容器2與密閉蓋50鉚接固定，從而形成密閉。對于非水電解液，使用的是以下材料，即在乙烯碳酸鹽(EC)、二甲醇碳酸鹽(DMC)和二乙基碳酸鹽(DEC)的混合溶劑中，作為電解質溶解了 I摩爾/升的六氟化磷酸鋰(LiPF6)。鋰二次電池I在本例中設定成直徑40mm、高度110mm、容量6Ah。(比較例I)作為比較例1，制作出使用了不設置突片37c而由凸緣37b進行焊接的以往的密閉蓋的密閉型電池。(試驗、評價)對于由實施例I以及比較例I制作的鋰二次電池的密閉蓋，使用4線式的測定裝置，根據(jù)罩3與罩殼體37間通電IOA時的電壓值，計算罩3與罩殼體37的中央部之間的電カ的電阻，測量出電阻值。其結果，在實施例I中，將電阻值降低了 20個百分比。(比較例2)對于比較例2、在此后述的第四實施方式，不在鉚接部的突片37c的根部設置縮入(連結部37b)地制作密閉蓋。(試驗、評價)對于由實施例I以及比較例2制作的鋰二次電池的密閉蓋，通過對在密閉蓋制作時是否在鉚接部的突片37c的根部產(chǎn)生龜裂或褶皺進行外觀確認來進行評價。在突片37c的根部未設置縮入部的比較例2的全部的密閉蓋都在突片37c的根部產(chǎn)生了龜裂或褶皺。相對于此，在實施例I的密閉蓋中，沒有確認出褶皺或龜裂的產(chǎn)生。(第二實施方式) 圖7表不本發(fā)明的密閉型電池的第二實施方式。在第一實施方式中，切ロ 37e為大致半圓狀，但在本實施方式中為矩形。在圖中，對于與第一實施方式相同或者相當?shù)牟糠謽俗⑾嗤母綀D標記，而省略說明。如圖7所示那樣，在突片37c的與凸緣37b的連結部37r，形成矩形的切ロ 37e，由此，確定連結部37r的圓周方向的寬度W2。第二實施方式發(fā)揮與第一實施方式同樣的效果。(第三實施方式)圖8表不本發(fā)明的密閉型電池的第三實施方式。在第一、第二實施方式中，突片37c為左右對稱形狀，但在本實施方式中，突片37c形成為非對稱的大致L字形。在圖中，對干與第一實施方式相同或者相當?shù)牟糠謽俗⑾嗤母綀D標記，而省略說明。如圖8所示那樣，突片37c為大致L字形的非対稱形狀，在其與凸緣37b的連結部37r形成深的切ロ 37e，確定連結部37r的圓周方向的寬度W2。第三實施方式發(fā)揮與第一實施方式同樣的效果。(第四實施方式)圖9、圖10表不本發(fā)明的密閉型電池的第四實施方式。在圖中，對于與第一實施方式相同或者相當?shù)牟糠謽俗⑾嗤母綀D標記，而省略說明。在第一 第三實施方式中，在突片37c設置了連結部37r，但在本實施方式中，未設置連結部37r，從凸緣37b直接突設有突片37c。即，省略了第一 第三實施方式的切ロ 37e，將突片37c形成為恒定寬度Wl的矩形。對于第四實施方式的二次電池，也能夠由突片37c確保充分的焊接面積，能夠降低罩3與罩殼體37之間的電阻。如第四實施方式那樣，在突片37c未設置寬度小的連結部37r的情況下，在沿著罩3的上表面彎折凸緣37b以及突片37c時，有可能在突片37c與凸緣37b的角部產(chǎn)生龜裂CR。因此，在將突片的寬度設為恒定而未設置連結部的情況下，在突片37c的寬度尺寸上有限制。但是，與將凸緣37b鉚接加工到罩3上并在凸緣37b上的規(guī)定部位進行焊接的情況相比，能夠增大焊接面積，故與上述實施方式同樣，能夠發(fā)揮降低罩殼體37與罩3間的電阻值的效果。(變形例)(I)在上述實施方式中，通過摩擦攪拌接合將突片37c焊接于罩3，但在罩3是與罩殼體37同種金屬的鋁合金吋，能夠采用激光束焊接等其它焊接方法。
(2)在本實施方式的鋰二次電池I中，示出了罩殼體37為鋁制、罩3為鍍鎳的鐵制的例子，但本發(fā)明并不限定于此。例如，罩殼體37也可以將鋁合金作為材質，罩3也可以將碳鋼、不銹鋼或者鎳作為材質。這樣的話，能夠使罩殼體37比罩3熔點低。通過在罩3上鍍敷鎳、銅等軟質金屬，罩3的表面氧化覆膜容易剝離，接合界面活性化，容易形成良好的接合，但從成本等觀點出發(fā)，優(yōu)選使用鍍鎳的碳鋼。(3)突片37c并不限定于4個。只要從凸緣37b的內(nèi)周緣朝向罩中心突設至少I個以上的突片即可。在該情況下，基于罩3與罩殼體37間的電阻值的設計值來確定突片37c的大小、個數(shù)。優(yōu)選的是，也確定焊接區(qū)域37d的大小。因此，在所要求的電阻值相同的情況下，突片37c的個數(shù)越多則越能夠減小突片37c的大小或焊接區(qū)域37d的大小。若考慮大電流放電時的電阻的減小，則優(yōu)選將接合部位設為多個，也可以在6個部位、8個部位形成突片37c。(4)在本實施方式中，例示了用于摩擦攪拌接合的旋轉工具的前端部的形狀，但本發(fā)明并不限定于此，也可以對應于接合部分的大小等來進行改變。
(5)在上述實施方式中，開ロ部3d設置在中心角每隔90度錯開的對稱位置的4個方向，但在保證罩3的強度且能確保充分的氣體排出量的范圍內(nèi)，能夠形成更多數(shù)或更少的開ロ部3d，其配置也可以為非対稱。(6)在本實施方式的鋰二次電池I中，對于正極活性物質例示了鋰錳氧化物，但本發(fā)明并不限定于此。作為本實施方式以外所能夠使用的正極活性物質，例如也可以使用鋰鎳復合氧化物或鋰鈷復合氧化物等鋰轉變金屬復合氧化物。另外，在本實施方式中，對于負極活性物質例示了碳顆粒，但本發(fā)明并不限定于此，只要是通常鋰二次電池所使用的非晶質碳或石墨等碳原材料即可。(7)在本實施方式的鋰二次電池I中，對于非水電解液例示了在こ烯碳酸鹽等的混合溶劑中溶解了 I摩爾/升左右的六氟化磷酸鋰的物質，但對本發(fā)明所能使用的非水電解液并沒有特別限制。作為有機溶劑或鋰鹽，只要是通常鋰離子二次電池所使用的物質即可，例如，可以使用以單體使用了或混合使用了碳酸鹽系、環(huán)丁砜系、醚系、內(nèi)酯系等的有機溶劑的溶劑中溶解了鋰鹽的物質。另外，對于有機溶劑的混合比或鋰鹽的含有量也沒有特另IJ限制。(8)在本實施方式中，例示了電池容量6Ah的大電流放電用鋰二次電池1，但本發(fā)明并不限定于此，適合應用為電池容量35Ah以上的電池。另外，作為大電流放電用途，也可以適合應用于例如發(fā)動機啟動時需要500安培以上的電カ汽車用的電池，另外，也適合于上坡時以動カ進行輔助的自行車等的電源。進而，對于電池形狀、尺寸等也沒有特別限制。只要無損本發(fā)明的特征，則本發(fā)明并不限定于上述實施方式。因此，本發(fā)明能夠適用于具備以下構成的各種形態(tài)的密閉型電池，即具備發(fā)電單元20、收納發(fā)電單元20的電池容器2、和將電池容器2密封的密閉蓋50，密閉蓋50具有帶有正極外部端子的罩3、和與罩3 —體化的罩殼體37，罩殼體37具有在罩3的外周部被折回到罩上表面的凸緣37b、和從凸緣37b的內(nèi)周緣向罩3的中心突出的焊接用突片37c，罩3與罩殼體37通過焊接用突片37c被焊接在一起。另外，本發(fā)明能夠適用于具備以下エ序的各種密閉型電池的制造方法，即具備制作發(fā)電單元20的エ序；制作將電池容器2密封的密閉蓋50的エ序；在將發(fā)電單元20收納到電池容器2中以后將發(fā)電單元20與密閉蓋50的正極外部端子以及電池底面的負極外部端子電連接的エ序；在將發(fā)電單元20收納到電池容器2中以后由密閉蓋50將電池容器2密封的エ序；其中，制作密閉蓋50的エ序包括制作具有正極外部端子的罩3的エ序；制作與罩3 —體化的罩殼體37的エ序，該罩殼體37具有將罩殼體37與罩3鉚接的凸緣37b和將罩殼體37與罩3焊接的焊接用 突片37c ;將凸緣37b鉚接于罩3而將罩3與罩殼體37鉚接固定、將焊接用突片37c焊接于罩3而進行一體化的エ序。
權利要求
1.ー種密閉型電池，該密閉型電池具備發(fā)電単元、收納所述發(fā)電単元的電池容器、和密封所述電池容器的密閉蓋，其特征在干， 所述密閉蓋具有帶有正極外部端子的罩、和與罩一體化的罩殼體， 所述罩殼體具有在所述罩的外周部被折回到罩上表面上的凸緣、和從所述凸緣的內(nèi)周緣朝所述罩的中心突出的焊接用突片， 所述罩與所述罩殼體通過所述焊接用突片被焊接在一起。
2.如權利要求I所述的密閉型電池，其特征在于，所述焊接用突片具有與所述凸緣連接的連結部、和從連結部向罩中心擴展的前端部。
3.如權利要求2所述的密閉型電池，其特征在于，所述罩殼體的圓周方向上的所述連結部的長度比所述圓周方向上的所述前端部的長度小。
4.如權利要求I至3中任ー項所述的密閉型電池，其特征在于，所述焊接用突片通過摩擦攪拌接合被焊接于所述罩。
5.一種密閉型電池的制造方法，具備 制作發(fā)電單元的エ序， 制作對所述電池容器進行密封的密閉蓋的エ序， 在將所述發(fā)電單元收納到電池容器中以后、將所述發(fā)電單元與所述密閉蓋的正極外部端子以及電池底面的負極外部端子電連接的エ序，以及 在將所述發(fā)電單元收納到所述電池容器中以后、由所述密閉蓋將所述電池容器密封的ェ序； 制作所述密閉蓋的エ序包括 制作具有所述正極外部端子的罩的エ序， 制作與所述罩一體化的罩殼體的エ序，該罩殼體具有將所述罩殼體與所述罩鉚接的凸緣、和將所述罩殼體與所述罩焊接的焊接用突片，以及 將所述凸緣鉚接于所述罩而將所述罩與所述罩殼體鉚接固定、將所述焊接用突片焊接到所述罩上來進行一體化的エ序。
6.如權利要求5所述的密閉型電池的制造方法，其特征在于，通過摩擦攪拌接合將所述焊接用突片焊接于所述罩。
7.如權利要求5或6所述的密閉型電池的制造方法，其特征在于，制作所述罩殼體的エ序，將所述焊接用突片形成為沿著所述罩的上表面從所述凸緣突出。
8.如權利要求7所述的密閉型電池的制造方法，其特征在于，所述焊接用突片具有與所述凸緣連接的連結部、和從所述連結部向罩中心擴展的前端部，制作成所述罩殼體的圓周方向上的所述連結部的長度比所述圓周方向上的所述前端部的長度小。
全文摘要
本發(fā)明提供密閉型電池以及其制造方法，在罩殼體(37)的凸緣(37b)上設有在鉚接前的狀態(tài)下從凸緣(37b)的上端朝上方突出的多個突片(37c)。在將凸緣(37b)沿著罩(3)的上表面進行完鉚接時，突片(37c)從凸緣(37b)朝向罩(3)的中心沿著罩(3)的上表面突出。罩殼體(37)在突片(37c)的大體中央的焊接部(37d)通過摩擦攪拌接合與罩(3)焊接。突片(37c)形成為左右對稱的大體T字形，處于與罩(3)接合的狀態(tài)下的外周端部、即與凸緣(37b)的連結部(37r)的罩圓周方向的寬度(W2)比最大寬度(W1)小。本實施方式通過在與凸緣(37b)的連結部(37r)形成小寬度(W1)的部分，降低了連結部(37r)相對塑性變形的剛性。
文檔編號H01M2/04GK102714284SQ201080061819
公開日2012年10月3日 申請日期2010年1月29日 優(yōu)先權日2010年1月29日
發(fā)明者小熊干男, 松本洋, 鈴木克典 申請人:日立車輛能源株式會社