專利名稱：電池的制造方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池的制造方法，特別是涉及使用電子束焊接電極組和集電板的電池制造方法及裝置。
例如，作為鎳氫二次電池等蓄電池的結(jié)構(gòu)，提出將圖3所示的電極組1和電解液一起裝入具有寬度小的短側(cè)面和寬度大的長側(cè)面的、上面開口的長方體電池槽(未圖示)內(nèi)，并且用蓋子(未圖示)把該電池槽上面的開口蓋住形成一個封閉的整體。
上述電極組21，詳細情況如圖3(b)所示，將由海綿態(tài)金屬鎳形成的多枚正極板22和在沖孔金屬鎳上涂上做成糊狀的吸氫合金粉末活性物質(zhì)構(gòu)成的多枚負極板23交叉放置，同時，各正極板22上覆蓋在橫向具有開口的聚丙烯無紡布做成的袋狀隔膜24，以此在正極板22和負極板23之間夾著隔膜24疊層形成上述電極組21。
又，上述正極板組22和負極板組23設(shè)有在相反一側(cè)邊緣向外側(cè)突出的引線部22a、23a，引線部22a是對海綿態(tài)金屬加壓壓縮并且在其一面用超聲波焊接滾焊導(dǎo)電板構(gòu)成的，引線部23a以沒有涂布活性物質(zhì)的部分構(gòu)成。而且在該電極組21的兩側(cè)對各引線部22a、23a的側(cè)面邊緣垂直地焊接鎳板或鍍鎳鋼板制造的正極的集電板25和負極的集電板26。
在引線部22a、23a焊接集電板25、26的焊接方法如圖4及圖5(a)、(b)所示，有提出采用電子束30的焊接方法。這種方法是，集電板25、26上，在其長度方向每隔適當(dāng)間隔在多處(圖示的例子中有7處)向著引線部22a、23a一側(cè)設(shè)置凹凸部27，同時在與引線部22a、23a的側(cè)端邊緣接觸的部分添加鎳釬料等釬焊材料28，將這些集電板25、26向引線部22a、23a加壓，在這樣的狀態(tài)下，在真空中將電子束30照射于與集電板25、26的引線部22a、23a的接觸面的反面一側(cè)，同時在箭頭所示的電極板疊層方向上用該電子束30進行掃描，以加熱集電板25、26，使釬焊材料28熔化，將集電板25、26與引線部22a、23a的側(cè)端邊緣加以焊接。該焊接動作是在引線部22a、23a的長度方向上在具有適當(dāng)間隔的多個部位同時或連續(xù)進行的。另外，在引線部22a、23a上形成一對定位孔29a，定位銷29從這里穿過，使引線部22a、23a的側(cè)面邊緣對齊成為一個平面，從而能夠與集電板25、26進行良好焊接。
在使用電子束30將集電板25、26焊接于上述電極組21時，將組裝有集電板25、26的電極組21送入能夠抽真空而且設(shè)置電子束照射手段的加工室內(nèi)之后，將加工室抽真空，一旦達到規(guī)定的真空度就照射電子束30焊接集電板25、26，然后使加工室恢復(fù)到大氣壓并將焊接完成的電極組21取出，接著再重復(fù)進行下面的送入電極組21的工作。
另外，還可以考慮在加工室的前后設(shè)置在焊接加工時抽真空達到加工室內(nèi)的真空度的送入用預(yù)備室以及從加工室內(nèi)的高真空度返回大氣壓的取出用的取出室。
還有，在日本特開昭53-114748號公報公開了一種供大量生產(chǎn)相同結(jié)構(gòu)物體的電子束焊接裝置，在所述焊接裝置中，并排設(shè)置相同結(jié)構(gòu)的多個加工室，同時能夠循環(huán)運行，設(shè)置對應(yīng)于各室的焊接工序?qū)我坏碾娮邮丈涫侄我佬蜻B接的自動裝卸機構(gòu)。
但是，如上所述將電極組21送入單一的加工室后對該加工室抽真空使其達到規(guī)定真空度的方法中，存在如下問題達到規(guī)定真空度需要很長的時間，特別是由于在構(gòu)成電極組21的正極板22中，內(nèi)部存在很多水分，即使一下子把真空度提高，該水分也要隨著時間慢慢揮發(fā)出來，因此，達到一定的真空度以上需要很長的時間，將電極組21送入加工室后到實際焊接之前需要很長的時間，生產(chǎn)效率極低，成本高，不適合大量生產(chǎn)。
另外，如果設(shè)置許多加工室同時進行焊接加工，雖然能夠大量生產(chǎn)，但是加工室的設(shè)備價格昂貴，如果大量設(shè)置，則設(shè)備費極高，同樣存在成本高的問題。
另外，即使在加工室前后設(shè)置送入焊接件用的預(yù)備室和取出用的取出室，由于提高到所規(guī)定的真空度需很多時間，因此生產(chǎn)節(jié)拍仍然很長，例如達到300秒左右，不能夠縮短到能夠大量生產(chǎn)的50秒節(jié)拍的程度。
此外，上述日本特開昭53-114748號公報公開的技術(shù)存在的問題有，對于像電極組21那樣內(nèi)部存在大量水分的工件抽真空時費時間的問題，沒有提供解決手段，另外需要設(shè)置多個能夠抽高真空的價格昂貴的真空室，而且必須將電子束照射手段切換連接到各室中，因此結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備費用高，成本提高。
又，以往如

圖10(a)所示，使集電板122抵住電極組121配置，在對集電板122的外側(cè)面沿著電極板疊層方向的寬度方向反復(fù)掃描照射電子束123時，為了用一定的掃描速度在掃描方向上均勻加熱，電子束123的掃描波形采用三角波。
這樣，存在的問題是，在集電板122的、被加熱熔化的電子束照射處124兩側(cè)的邊緣部分，由于在其外側(cè)沒有電子束123輸入熱量而且容易散熱，因此比中部加熱量少，集電板122沒能熔化而沒有焊接上。然而一旦對其增加電子束123的輸出或照射時間來增大總輸入熱量，則產(chǎn)生的問題有，在集電板122的寬度方向的中央部分加熱過多，裝在電極組121的電極板之間的隔膜受到熱損傷，導(dǎo)致電極板之間發(fā)生短路等。
因此，如圖10(a)、(b)所示，考慮下述的一種方法，即除了在集電板122的寬度方向上進行全寬度掃描125外，還對兩側(cè)面邊緣處分別進行1次或數(shù)次點狀乃至小寬度的掃描126、127，對兩側(cè)面邊緣處另行輸入熱量，使得在包括兩側(cè)面邊緣處的整個寬度上能夠可靠熔化。然而，該方法也存在如下所述的問題；例如圖10(b)所示，由于需要對集電板122的整個寬度進行90ms的掃描，同時還在兩側(cè)面邊緣處分別進行各兩次30ms和25ms的掃描126、127，因此進行一行焊接需要的掃描時間為210ms，如果對集電板122與電極組121進行5行焊接，則需要1050ms，導(dǎo)致焊接工序需要大量時間，生產(chǎn)效率低。
鑒于上述已有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于，在使用電子束焊接電極組與集電板的制造工序中，通過提高在焊接等其他各工序中的生產(chǎn)效率，能夠縮短生產(chǎn)節(jié)拍，有可能大批量生產(chǎn)。
本發(fā)明的電池制造方法，是隔著隔膜將正極板與負極板疊層形成電極組，用電子束將集電板焊接在電極組的側(cè)面邊緣上而構(gòu)成電池的，在這樣的電池制造方法中，具備電極板烘干工序、將電極板疊層并組裝集電板的工序、以及使用多個真空室用電子束進行焊接的工序，在真空室內(nèi)部達到能夠照射電子束的真空度。由于對電極板預(yù)先進行烘干，因此將電極板放入真空室后使真空度升高時，電極板內(nèi)所含有的水分少，就能夠在短時間內(nèi)提高真空度，而且由于使用多個真空室，并且在能夠用電子束照射的真空室進行電子束焊接，能夠?qū)⑸a(chǎn)節(jié)拍與真空室的數(shù)目成比例地縮短，可以把成本降低，進行大批量生產(chǎn)。
又，使組裝有集電板的電極組依序在連續(xù)設(shè)置的真空度依序升高的多級真空室中移動，在真空度最高的真空室進行焊接，由于相鄰的真空室之間真空度相差不大，因此各真空室在較短節(jié)拍內(nèi)能夠得到規(guī)定的真空度，在這些真空室之間使電極組依序移動能夠縮短節(jié)拍的時間，同時得到焊接所需要的真空度，因此能夠確保需要的時間，并且在規(guī)定的真空室進行焊接，所以只要在1個真空室設(shè)置電子束照射手段即可，可以減少設(shè)備費，以低成本進行生產(chǎn)。
具體來說，在相鄰的真空室中，打開上一級真空室的靠下一級真空室一側(cè)的門，將電極組送入，然后把門關(guān)閉，抽真空到規(guī)定的真空度，然后打開靠上一級真空室一側(cè)的門，將電極組送入上一級真空室，重復(fù)這樣的動作，使電極組依序移動，這樣，如上所述能夠使電極組在相鄰的真空室之間高效率地移動，同時使各真空室在短時間內(nèi)達到規(guī)定的真空度。
又，焊接結(jié)束之后的電極組通過設(shè)置于進行焊接的真空室的后面一級的取出用的真空室取出，于是，可以使進行焊接的真空室在向外取出工件時真空度不下降，同時只是從進行焊接的真空室向該取出用的真空室搬送電極組，在抽真空時內(nèi)部不存在電極組，因此能夠在短時間內(nèi)提高真空度，只是設(shè)置1個室，對上述生產(chǎn)節(jié)拍也沒有影響。
又，至少在最下級的真空室及取出用的真空室的通往外部大氣的門打開時向這些真空室通入干燥氣體，所以含有水分的外部空氣不容易進入這些真空室，相應(yīng)就可以縮短達到規(guī)定真空度所需要的時間。
又，本發(fā)明的電池制造裝置，是隔著隔膜將正極板與負極板疊層形成電極組，用電子束將集電板焊接在電極組的側(cè)面邊緣上而構(gòu)成電池的，其特征在于，將集電板焊接于電極組上的焊接手段具備真空度依序提高地連續(xù)設(shè)置的多級預(yù)備室、真空度最高而且設(shè)置電子束照射手段的加工室、取出焊接集電板之后的電極組用的取出室，以及使電極組從真空度較低的低級預(yù)備室經(jīng)加工室向取出室依序移動的手段，所述電池制造裝置能夠?qū)嵤┥鲜鲋圃旆椒?，達到其作用效果，能不提高設(shè)備費，縮短節(jié)拍的時間，以低成本批量生產(chǎn)。
低級別的預(yù)備室的真空設(shè)備使用機械增壓泵，高級別的預(yù)備室的真空設(shè)備使用復(fù)合渦輪分子泵，取出室的真空設(shè)備使用機械增壓泵和復(fù)合渦輪分子泵，由于合理設(shè)置在10Pa左右的低真空時能夠發(fā)揮作用的機械增壓泵和在比前者高的高真空度時能夠發(fā)揮作用的復(fù)合渦輪分子泵，充分發(fā)揮各自的特性，就能夠減少價格高昂的渦輪分子泵的數(shù)目，在削減設(shè)備費的同時高效率地實現(xiàn)規(guī)定的真空度。
在最低級別的預(yù)備室與加工室的取出室設(shè)置用于引入干燥空氣或不活潑氣體的手段，使得含有水分的外部空氣不容易進入這些室中，相應(yīng)就可以縮短達到規(guī)定真空度所需要的時間。
再有，本發(fā)明的電池制造方法，是使用由正極板、負極板及隔膜構(gòu)成的電極組，在正極板和負極板的端面分別焊接集電板而構(gòu)成電池的，在這樣的電池制造方法中，將電子束對著集電板在沿著電極板疊層方向的寬度方向上反復(fù)掃描照射，并且使用掃描波形的至少一部分在寬度方向兩端的掃描速度比在中間的掃描速度慢的掃描波形，將集電板受到電子束照射的部分加熱使其熔化焊接在電極板的端面上。由于在兩端部電子束照射的時間比中間照射的時間長，這樣適當(dāng)增加了在兩端輸入的熱量，能夠在集電板的整個寬度上均勻焊接，而且不必在兩端另外進行電子束照射，一次照射就能夠焊接，因此能夠在短時間內(nèi)進行焊接，能夠確保高生產(chǎn)效率。
掃描波形若使用三角波與正弦波以適當(dāng)比例復(fù)合的波形，就能夠簡單地生成在兩端電子束照射時間比在中間的照射時間長的合適的掃描波形，另外，將該三角波和正弦波的復(fù)合比例設(shè)定為1～4∶1，可以使兩端部分和中間部分的加熱實現(xiàn)最佳平衡。
圖1是本發(fā)明一實施形態(tài)的電池制造方法的工序說明圖。
圖2是同上實施形態(tài)的預(yù)備室、加工室及取出室的真空系統(tǒng)的構(gòu)成與各室的真空度的說明圖。
圖3表示電極組的結(jié)構(gòu)，(a)是立體圖，(b)是(a)的A-A剖面的剖面圖。
圖4是電極組與集電板的焊接工序的立體圖。
圖5表示同上的焊接工序，(a)是主要部分正面圖，(b)是側(cè)面圖。
圖6表示本發(fā)明電池制造方法的一實施形態(tài)中電極組與集電板的焊接方法，(a)是表示電子束照射狀態(tài)的立體圖，(b)是電子束照射工序的說明圖。
圖7是同上實施形態(tài)的電子束照射裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖8是同上實施形態(tài)的電子束照射裝置的主要部分結(jié)構(gòu)圖。
圖9是掃描波形與集電體寬度方向上輸入的熱量的關(guān)系曲線。
圖10表示作為已有技術(shù)的例子的電極組與集電板的焊接方法，(a)是表示電子束照射狀態(tài)的立體圖，(b)是電子束照射工序的說明圖。
下面參照圖1及圖2對本發(fā)明的電池制造方法一實施形態(tài)加以說明。要制造的電極組的結(jié)構(gòu)和集電板焊接工序的具體構(gòu)成可參照圖3～圖5，與說明過的已有例相同，下面引用該說明，在這里加以省略，只對作為本實施形態(tài)要點的制造工序加以說明。
在圖1中，表示電池的制造工序中將電極組加以組裝并在其兩側(cè)面邊緣把正極與負極的集電板加以焊接的工序，為了盡可能把內(nèi)在的水分加以去除，首先把正極板工序中制造的正極板提供給電極板烘干工序1，在45℃進行12小時以上的烘干，去除大部分內(nèi)在水份。接著，把負極板工序中制造的負極板與上述烘干的正極板提供給裝配架工序2，在裝配架上正極板與負極板隔著隔膜疊層形成極板組，用裝配架使向相反側(cè)的側(cè)面邊緣突出的正極板組的側(cè)面邊緣與負極板組的側(cè)面邊緣分別對齊在一個平面上，同時在其上組裝正極與負極的集電板。
接著，首先將裝配架的態(tài)勢設(shè)定為對負極板組的側(cè)面邊緣與集電板進行焊接的狀態(tài)，將該裝配架提供給第1預(yù)備室3。該第1預(yù)備室3的構(gòu)成如圖2所示，通過開關(guān)閥門4與第1級的機械增壓泵5連接，從大氣壓開始抽真空，直到大致為10Pa左右的真空度。在機械增壓泵5的排氣側(cè)為了適應(yīng)大排氣量，連接一對旋轉(zhuǎn)泵6。為了在使第1預(yù)備室3恢復(fù)為大氣壓時使內(nèi)部維持干燥的氣氛，還連接干燥空氣供給手段7。另外，干燥空氣供給手段7也可以使用干燥的氮氣、氦氣等不活潑氣體代替干燥空氣。又，第1預(yù)備室3這樣構(gòu)成，它的靠裝配架工序2一側(cè)的入口和后續(xù)一側(cè)的出口由門8保持氣密狀態(tài)，且可以開關(guān)，后面各室也一樣，其入口及出口由門8保持氣密狀態(tài)且可以開關(guān)。
在向第1預(yù)定室3注入干燥空氣使其恢復(fù)大氣壓后，打開入口側(cè)的門8送入裝配架，然后關(guān)閉門8，使泵5、6工作，打開開關(guān)閥4，將第1預(yù)備室3內(nèi)抽真空到規(guī)定的約10Pa左右。
接著，使裝配架向真空度更高的第2預(yù)備室9移動。第2預(yù)備室9這樣構(gòu)成，它通過開關(guān)閥4連接著2級機械增壓泵5，可以抽真空使壓強從大約10Pa降到約4Pa左右。在機械增壓泵5的排氣側(cè)連接一對旋轉(zhuǎn)泵6，另外，預(yù)備室9還連接干燥空氣供給手段7。
在向第2預(yù)備室9注入干燥空氣，使壓強大約恢復(fù)到10Pa后，打開與第1預(yù)備室3之間的入口側(cè)的門8，送入裝配架，然后關(guān)閉門8，使機械增壓泵5、旋轉(zhuǎn)泵6工作后打開開關(guān)閥4，將第2預(yù)備室9抽真空到壓強為4Pa左右。
以后同樣依序使裝配架向更高真空度的第3預(yù)備室10、第4預(yù)備室11移動。第3、4預(yù)備室10、11通過開關(guān)閉4與復(fù)合渦輪分子泵12連接，其排氣側(cè)串聯(lián)連接著機械增壓泵5、旋轉(zhuǎn)泵6，預(yù)備室10、11還連接干燥空氣供給手段7。
在使第3預(yù)備室10內(nèi)的壓強恢復(fù)到第2預(yù)備室的壓強4Pa之后，打開入口側(cè)的門8，送入裝配架，然后將門8關(guān)閉，使泵12、5、6工作，打開開關(guān)閥4，抽真空使第3預(yù)備室10的壓強大約為1.4Pa。接著，在使第4預(yù)備室11的壓強恢復(fù)到第3預(yù)備室10內(nèi)的壓強1.4Pa之后，打開入口側(cè)的門8，送入裝配架，然后關(guān)閉門8，使泵12、5、6工作，打開開關(guān)閥4，將第4預(yù)備室11抽真空到1.0Pa左右。
接著，使裝配架從第4預(yù)備室11向加工室13移動。在加工室13設(shè)置將集電板焊接于電極組的側(cè)面邊緣的電子束照射手段。又，加工室13也通過開關(guān)閥4與復(fù)合渦輪分子泵12連接，其排氣側(cè)串聯(lián)著機械增壓泵5與旋轉(zhuǎn)泵6，加工室13還連接著干燥空氣供給手段7。
然后，一旦第4預(yù)備室11真空度達到約1.0Pa左右，就打開入口側(cè)的門8，將裝配架送入加工室13，在關(guān)閉門8后，用電子束照射手段對集電板的規(guī)定焊接部位照射電子束以進行焊接。這種電子束焊接需要1.33Pa左右的真空度，必須在確保足夠的真空度的狀態(tài)下進行焊接。還有，干燥空氣供給手段7是用于使加工室13保持干燥氣氛，通過引入適當(dāng)?shù)母稍餁怏w同時抽真空以維持規(guī)定的真空度。
集電板與電極組的焊接一結(jié)束，就使裝配架向取出室14移動。取出室14通過一對適于切換的開閉閥4與一機械增壓泵5和復(fù)合渦輪分子泵12連接，機械增壓泵5的排氣側(cè)連接著一對旋轉(zhuǎn)泵6，而復(fù)合渦輪分子泵12的排氣側(cè)與上述機械增壓泵5連接。另外，在取出室14連接著干燥空氣供給手段7。
然后，在用機械增壓泵5和一對旋轉(zhuǎn)泵6把取出室14抽真空到4Pa左右之后，連續(xù)使用復(fù)合渦輪分子泵12抽真空到約1.0Pa左右。這時，由于在取出室14不存在裝配架和電極組，因此可以在短時間內(nèi)抽真空到規(guī)定的真空度。接著，打開入口側(cè)的門8，送入裝配架，再關(guān)閉該門8。然后，利用干燥空氣供給手段7注入干燥空氣，以干燥氣氛使壓強恢復(fù)到大氣壓，再打開出口側(cè)的門8，排出裝配架，隨后關(guān)閉門8。
依序反復(fù)進行上述工序，將集電板依序焊接于電極組的負極板組側(cè)面邊緣后從取出室14取出。將取出的裝配架提供給翻轉(zhuǎn)機15，接著把裝配架的態(tài)勢翻轉(zhuǎn)以便能夠把集電板焊接于電極組的正極板組的側(cè)面邊緣，然后將其送入用于焊接正極側(cè)集電板的第1預(yù)備室16，下面與上述負極板的情況相同，經(jīng)過第2預(yù)備室17、第3預(yù)備室18依序提高真空度后向加工室19移動，在加工室19進行焊接加工之后通過取出室20送出，提供給后續(xù)工序。
在上述實施形態(tài)中，所敘述的是在所有的室設(shè)置干燥空氣供給手段7的例子，但是也可以只對為從外部送入裝配架或向外部取出裝配架而向外部開放的第1預(yù)備室3和取出室14設(shè)置干燥空氣供給手段7。但是，如果所有的室設(shè)置，則在各室產(chǎn)生的水份立即被置換為干燥空氣，因此能夠維持干燥狀態(tài)縮短達到一定真空度的時間，而且可以消除打開門8時壓力的變動。
采用上述實施形態(tài)，由于在電極板烘干工序1將電極板烘干，所以能夠在第1～第4預(yù)備室3、9～11內(nèi)裝入電極組、提高其真空度時，短時間內(nèi)提高真空度。而且使其依序通過連續(xù)設(shè)置的、真空度依序升高的多個預(yù)備室3、9～11，在最高真空度的加工室13進行焊接，因此相鄰的預(yù)備室之間的真空度之差較小，在各預(yù)備室能夠以較短的生產(chǎn)節(jié)拍得到規(guī)定的真空度。因此，在這些預(yù)備室3、9～11間依序移動電極組，可以縮短生產(chǎn)節(jié)拍，同時使其依序通過預(yù)備室3、9～11，可以確保得到焊接所需真空度所需要的時間，并且由于在規(guī)定的加工室13進行電子束焊接，因此只要在加工室13設(shè)置昂貴的電子束照射手段即可，可以降低設(shè)備費，實現(xiàn)低制造成本。
又，由于使焊接后的電極組通過取出室14取出，因此可以在不降低加工室13真空度的情況下將其取出，而且該取出室13可以在短時間內(nèi)提高真空度，又只要設(shè)置一個室，對上述生產(chǎn)節(jié)拍也沒有影響。
又，由于至少在第1預(yù)備室3及取出室14設(shè)有干燥空氣供給手段7，使得外部空氣一側(cè)的門8打開時引入干燥的氣體，因此，含有水分的外部空氣不容易進入這些真空室，相應(yīng)可以縮短達到規(guī)定真空度所需的時間。
又，由于第1、第2預(yù)備室3、9的真空設(shè)備使用在空氣是流體時發(fā)揮抽真空能力的機械增壓泵5，第3、第4預(yù)備室10、11的真空設(shè)備使用空氣一旦達到分子級就能夠發(fā)揮能力的復(fù)合渦輪分子泵12，而取出室14的真空設(shè)備使用機械增壓泵5和復(fù)合渦輪分子泵12，減少了價格昂貴的復(fù)合渦輪分子泵12的數(shù)目，因此可以削減設(shè)備費，同時，又能高效實現(xiàn)規(guī)定的真空度。
下面對本發(fā)明的電池制造方法中的集電板焊接工序加以詳細說明。圖6(a)是說明電極組與集電板焊接的方法的概念圖。電極組41是隔著隔膜把多枚正電極板及負電極板疊層構(gòu)成的，使正電極板與負電極板的相反側(cè)的側(cè)面邊緣分別突出作為引線部42，使集電板43以垂直姿態(tài)與該突出的引線42部緊靠配置，將集電板43與各電極板的引線部42連接。另外，在集電板43的與引線42部的端面相對的面上設(shè)置比這些材料熔點低的材料形成的釬料。
在集電板43的長度方向上每隔適當(dāng)間隔的多個部位，在電極組41的疊層方向、即集電板43的寬度方向多次反復(fù)掃描照射電子束44。在電子束照射部45，集電板43的內(nèi)部部分熔化形成熔融的焊道，由于其熱量而熔化的由低熔點材料形成的釬料對于引線部42的各板面構(gòu)成圓角，形成接合部。在這種情況下，與單純的T型接縫相比，不僅接合部的面積顯著增大，而且由于形成接合部輸入的熱量比一般焊接少，因此不會發(fā)生由于電子束44貫穿等而造成其他構(gòu)件損傷的情況，可以提高焊接的穩(wěn)定性。
圖7表示電子束照射裝置的大概結(jié)構(gòu)。51是電子槍，52是快門，53是聚焦線圈，54是偏轉(zhuǎn)線圈。電子束44從電子槍51中射出，通過快門52，由聚焦線圈53聚焦，并由偏轉(zhuǎn)線圈54偏轉(zhuǎn)，照射到照射面55上的任意位置。
在本實施形態(tài)中，如圖8所示，電極組41的端面緊貼著集電板43的內(nèi)表面，而的集電板43的外表面配置在照射面55上，其寬度方向的中央位置位于偏轉(zhuǎn)線圈54的軸心上。然后在偏轉(zhuǎn)線圈54上施加從任意波形掃描波輸出裝置56輸出的掃描電壓，電子束44在集電板43的寬度方向上反復(fù)作直線掃描。任意波形掃描波輸出裝置56能夠輸出將掃描速度一定的三角波與在兩端掃描速度較慢的正弦波按任意比例設(shè)定的復(fù)合的掃描波。而且任意波形掃描波輸出裝置56的三角波與正弦波的復(fù)合是把三角波和正弦波按時序系列依序切換進行的。
由于上述電子束44的掃描波形使用三角波與正弦波按適當(dāng)?shù)谋壤龔?fù)合的波形，因此在兩端部電子束照射的時間比在中間部照射的時間長，可以在用等速掃描的三角波掃描波形輸入熱量較少的兩端適當(dāng)增加輸入的熱量。
上述三角波與正弦波的適當(dāng)?shù)膹?fù)合比例，下面參照圖9加以說明。掃描波是三角波的情況下，輸入的熱量在集電板43的寬度方向上是一定的，若以其輸入熱量為100％，則在三角波與正弦波的比例為4∶1的復(fù)合情況下，如果設(shè)定輸入，使中央部的輸入熱量為100％，則在兩端部約為125％。同樣，在三角波與正弦波的比例為1∶1的復(fù)合情況下，在兩端部為155％左右。這樣在兩端部適當(dāng)增加熱量使兩端能夠正常地進行焊接。而在正弦波與三角波的比例為3∶1的復(fù)合情況下和只有正弦波的情況下，在兩端部輸入的熱量為中央部的2～3倍以上，在中央部能夠正常焊接的狀態(tài)下，兩端的輸入熱量過大，因而會發(fā)生熔融損傷或由于過熱而發(fā)生故障。因此以三角波與正弦波的復(fù)合比例為1～4∶1為合適。
使用這樣的三角波與正弦波以適當(dāng)?shù)谋壤龔?fù)合的波形作為掃描波，可以在集電板43的整個寬度上均勻焊接。而且可以不必另行在兩端進行照射，一次照射就可以進行焊接，因此可以在短時間內(nèi)完成焊接，可以確保高生產(chǎn)效率。
舉個具體例子，以4KHz將電子束44反復(fù)掃描，掃描波形采用三角波與正弦波的比例為3∶1的復(fù)合波形，如圖6(b)所示，在集電板的整個寬度上進行的掃描45持續(xù)90ms可以得到合適的焊接狀態(tài)。這樣，采用本實施形態(tài)時焊接一條線所需要的掃描時間為90ms，上述已有技術(shù)的例子中在兩端分別另行進行兩次照射，因此焊接1條線需要210ms，相比之下生產(chǎn)效率有大幅度提高。
如上所述，在沿著電極板疊層方向的集電板寬度方向?qū)姲宸磸?fù)掃描照射電子束時，掃描波形使用至少一部分在寬度方向兩端的掃描速度比中間部慢的波形，以此使集電板受電子束照射的部分受熱熔化，與電極板端焊接，因此在兩端部電子束照射時間比在中間部長，使在兩端部輸入的熱量適當(dāng)增加，能夠在集電板的整個寬度上均勻地進行焊接，而且可以不必在兩端部另行進行電子束照射，進行一次照射就能夠焊接，因此可以在短時間內(nèi)完成焊接，可以確保高生產(chǎn)效率。
又，掃描波使用三角波與正弦波以適當(dāng)?shù)谋壤龔?fù)合的波形，可以簡單地生成在兩端部電子束照射時間比在中間部的照射時間長的合適的掃描波形，能夠以廉價的結(jié)構(gòu)實施焊接。
權(quán)利要求
1．一種電池的制造方法，隔著隔膜將正極板與負極板疊層形成電極組，用電子束將集電板焊接在電極組的側(cè)面邊緣上而構(gòu)成電池，其特征在于，具備電極板烘干工序、將電極板疊層并組裝集電板的工序、以及使用多個真空室用電子束進行焊接的工序，在真空室內(nèi)部達到能夠照射電子束的真空度。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池的制造方法，其特征在于，使組裝有集電板的電極組依序在連續(xù)設(shè)置的真空度依序升高的多級真空室中移動，在真空度最高的真空室進行焊接。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池的制造方法，其特征在于，在相鄰的真空室中，打開上一級真空室的靠下一級真空室一側(cè)的門，將電極組送入，然后把門關(guān)閉，抽真空到規(guī)定的真空度，然后打開靠上一級真空室一側(cè)的門，將電極組送入上一級真空室，重復(fù)這樣的動作，使電極組依序移動。
4．根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電池的制造方法，其特征在于，焊接結(jié)束之后的電極組通過設(shè)置于進行焊接的真空室的后面一級的取出用的真空室取出。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池的制造方法，其特征在于，至少在最下級的真空室及取出用的真空室的通往外部大氣的門打開時向這些真空室通入干燥氣體。
6．一種電池的制造裝置，隔著隔膜將正極板與負極板疊層形成電極組，用電子束將集電板焊接在電極組的側(cè)面邊緣上而構(gòu)成電池，其特征在于，將集電板焊接于電極組上的焊接手段具備真空度依序提高地連續(xù)設(shè)置的多級預(yù)備室、真空度最高而且設(shè)置電子束照射手段的加工室、取出焊接集電板之后的電極組用的取出室，以及使電極組從真空度較低的低級預(yù)備室經(jīng)加工室向取出室依序移動的手段。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池的制造裝置，其特征在于，低級別的預(yù)備室的真空設(shè)備使用機械增壓泵，高級別的預(yù)備室的真空設(shè)備使用復(fù)合渦輪分子泵，取出室的真空設(shè)備使用機械增壓泵和復(fù)合渦輪分子泵。
8．根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電池的制造裝置，其特征在于，在最低級別的預(yù)備室與加工室的取出室設(shè)置用于引入干燥空氣或不活潑氣體的手段。
9．一種電池的制造方法，使用由正極板、負極板及隔膜構(gòu)成的電極組，在正極板和負極板的端面分別焊接集電板而構(gòu)成電池，其特征在于，將電子束對著集電板在沿著電極板疊層方向的寬度方向上反復(fù)掃描照射，并且使用掃描波形的至少一部分在寬度方向兩端的掃描速度比在中間的掃描速度慢的掃描波波形，將集電板受到電子束照射的部分加熱使其熔化焊接在電極板的端面上。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池的制造方法，其特征在于，掃描波形使用三角波與正弦波以適當(dāng)?shù)谋壤龔?fù)合的波形。
11．根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池的制造方法，其特征在于，掃描波形中三角波與正弦波復(fù)合的比例為1～4∶1。
全文摘要
本發(fā)明涉及電池的制造方法及裝置,在用電子束焊接電極組與集電板的制造工序中,能不提高設(shè)備費,縮短節(jié)拍,以低成本批量生產(chǎn)。其方法是,隔著隔膜將正極板與負極板疊層形成電極組,用電子束將集電板焊接在電極組的側(cè)面邊緣上而構(gòu)成電池,在這樣的電池制造方法中,在電極板烘干工序1烘干電極板之后,在裝配架工序2形成電極組,將電極組通過真空度依序升高的多級預(yù)備室3、9～11提供給真空度高,設(shè)置電子束照射手段的加工室13進行電子束焊接,焊接了集電板之后的電極組通過取出室14取出。
文檔編號H01M2/26GK1300109SQ0013642
公開日2001年6月20日 申請日期2000年12月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月14日
發(fā)明者唐澤昭司, 中川有吾, 加治屋弘海 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社, 豐田自動車株式會社