專利名稱：液體作用物質(zhì)電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用了液體的作用物質(zhì)兼電解液的液體作用物質(zhì)電池，更詳細地講，涉及提高了將外部端子與電池盒進行焊接時的作業(yè)安全性的液體作用物質(zhì)電池。
背景技術(shù)：
使用鋰、鈉、鉀等堿金屬或其合金作為負極作用物質(zhì)、使用在常溫下為液體的亞硫酰氯、磺酰氯、磷酰氯等鹵氧化物作為正極作用物質(zhì)的所謂的液體作用物質(zhì)電池具有能量密度大、貯存特性優(yōu)良、動作溫度范圍廣的特征，作為產(chǎn)業(yè)用設(shè)備的存儲器后緩等的電源被廣泛使用。
該電池一般將由堿金屬或其合金構(gòu)成的負極活性物質(zhì)壓接在兼作負極端子的盒體的內(nèi)周面上，將以多孔質(zhì)碳為主要構(gòu)成材料的正極體隔著隔膜設(shè)置在盒體內(nèi)。此外，將作為正極作用物質(zhì)兼電解液的以上述鹵氧化物為主成分的液體作用物質(zhì)收容在盒體內(nèi)。此外，上述正極體由多孔質(zhì)碳和金屬網(wǎng)或金屬棒那樣的正極集電體構(gòu)成。
在這樣的液體作用物質(zhì)電池中，負極作用物質(zhì)和正極作用物質(zhì)直接接觸，但是，由于在負極作用物質(zhì)的表面上形成有與正極作用物質(zhì)或與溶解在其中的電解質(zhì)的反應產(chǎn)物(氯化鋰等鹵化堿金屬鹽)的保護覆膜，所以，它可以抑制負極作用物質(zhì)與液體正極作用物質(zhì)兼電解液的直接反應，防止電池的自身放電，并且對于避免發(fā)熱等、電池的安全性的確保是有利的。
另一方面，這些電池從用途來講，將外部端子或連接器與電池接合而使用的情況較多，通過點焊等將外部端子或?qū)б附釉陔姵氐牡撞亢晚敳可隙褂玫那闆r較多。
但是，如果將外部端子焊接在電池盒底部上時的焊接熱直接傳遞給電池內(nèi)部的負極作用物質(zhì)，則負極作用物質(zhì)熔融，覆蓋負極作用物質(zhì)的表面的保護覆膜的正負極作用物質(zhì)的隔離功能不起作用，在電池內(nèi)負極作用物質(zhì)和正極作用物質(zhì)瞬間反應，電池的內(nèi)部壓力上升，甚至有引起設(shè)置在電池盒底部上的大致十字狀的薄壁部的防爆閥機構(gòu)開裂破壞的情況。
為了避免向電池盒底面焊接外部端子時的上述危險性，通常將外部端子的焊接位置設(shè)置在電池盒的底面中央附近，避開與負極作用物質(zhì)的設(shè)置面接近的底面外周部而進行處理。
但是，當負極作用物質(zhì)在電池盒上的壓接位置偏移、負極作用物質(zhì)露出到電池盒底面上的情況下，在其后的外部端子焊接作業(yè)時焊接熱會傳遞給負極作用物質(zhì)，電池的內(nèi)部壓力上升，甚至有引起防爆閥的開裂破壞的情況。
作為解決上述問題的對策，有特開平6-68863號公報中公開的技術(shù)。該文獻中所述的技術(shù)是對于液體作用物質(zhì)電池向釬焊槽落下時，高溫的熱量瞬間大量地作用而防爆功能還沒有動作就破裂的情況進行處理的技術(shù)，作為其副效果，顯示出對于上述的外部端子焊接時的電池破裂的危險性也能夠處理，作為其對策，提出了將聚四氟乙烯等樹脂制環(huán)狀體插入到電池盒底部中的方案。
但是，在此情況下有如下問題。即，樹脂制環(huán)狀體從熱穩(wěn)定性和對于鹵氧化物的耐受性出發(fā)而實質(zhì)上使用聚四氟乙烯等氟樹脂，該氟樹脂和負極作用物質(zhì)的鋰反應而形成氟化鋰，所以并不理想。此外，從電池的構(gòu)造及制造上的制約角度來看，在將負極作用物質(zhì)壓接在電池盒內(nèi)表面上之前需要預先將樹脂制環(huán)狀體插入到電池盒底部中，但是，因?qū)渲骗h(huán)狀體插入到電池盒中后的移載工序中的振動或靜電，在將負極作用物質(zhì)壓接在電池盒上之前有樹脂制環(huán)狀體脫落或傾斜的情況，在考慮到電池的大量生產(chǎn)的情況下，稱不上是足夠好的對策。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述情況而做出的，目的是對在電池組裝后對外部端子進行焊接的液體作用物質(zhì)電池提高安全性，從而即使在壓接在電池盒內(nèi)表面上的負極作用物質(zhì)發(fā)生位置偏移、負極作用物質(zhì)露出到電池盒底面上的情況下，在其后的外部端子焊接作業(yè)中也不會引起破裂。
即，本發(fā)明是一種液體作用物質(zhì)電池，其使用鋰、鈉、鉀等堿金屬或其合金作為負極作用物質(zhì)，使用常溫下為液體的亞硫酰氯、磺酰氯、磷酰氯等鹵氧化物作為正極作用物質(zhì)，將負極作用物質(zhì)及正極作用物質(zhì)收納在具有底部的電池盒內(nèi)后將其封口，其特征在于，在電池盒底部內(nèi)表面上設(shè)置金屬板以使其與電池盒底部內(nèi)表面之間形成一部分空間。
由此，即使例如在負極作用物質(zhì)的壓接位置發(fā)生偏移、負極作用物質(zhì)露出到電池盒底面上的情況下，也能夠防止焊接熱直接地傳遞給負極作用物質(zhì)，能夠安全地進行其后的外部端子焊接作業(yè)。
為了如上所述在金屬板和電池盒底部內(nèi)表面之間形成空間，既可以預先將金屬板成形加工成可形成該空間的形狀，此外也可以預先將電池盒底面成形加工成可形成該空間的形狀。由此，能夠可靠地確保上述金屬板和電池盒底面的空間。金屬板和電池盒的空間優(yōu)選為0.2mm以上，實質(zhì)上優(yōu)選為0.3mm～0.6mm。這是因為，如果空間不到0.2mm，則在焊接外部端子時電池盒因受到焊接棒的加壓力而變形的情況下，焊接熱會傳遞給露出的負極作用物質(zhì)，此外，如果較厚地設(shè)置空間，則相應地電池的內(nèi)容積減少，導致電池的放電容量的減少。
此外，在電池盒的底部上設(shè)置十字狀的薄壁部等、在電池盒中具有防爆閥機構(gòu)的情況下，也可以以不妨礙防爆閥的開口機構(gòu)的方式在金屬板的中央部設(shè)置開口部。由此，即使在因電池的高溫加熱或過充電等而使電池的內(nèi)壓異常地上升的情況下，防爆閥也能夠動作而迅速地釋放內(nèi)壓，能夠?qū)⑵屏训鹊奈ｋU防止于未然。
向電池盒底部設(shè)置金屬板的方法優(yōu)選為采用焊接的固定。如果焊接固定有金屬板，則不會發(fā)生電池生產(chǎn)工序中的位置偏移等，能夠穩(wěn)定地處理。此外，在萬一電池落下的情況下，也不會由于金屬板的位置偏移給電池特性帶來不良狀況。


圖1是本發(fā)明的實施例1的電池的剖視圖。
圖2是圖1的電池盒底部的剖面放大圖。
圖3是本發(fā)明的實施例及比較例的電池的電池底面圖。
圖4是本發(fā)明的實施例2的電池的盒底部剖面放大圖。
圖5是本發(fā)明的實施例3的電池的盒底部剖面放大圖。
圖6是本發(fā)明的實施例4的電池的盒底部剖面放大圖。
圖7是本發(fā)明的比較例1的電池的盒底部剖面放大圖。
圖8是本發(fā)明的比較例2的電池的盒底部剖面放大圖。
標號說明1電池盒，2負極，3多孔質(zhì)碳正極體，4蓋紙(玻璃隔膜)，5底紙(玻璃隔膜)，6外裝管，7正極集電體，8隔膜，9電池蓋，10玻璃密封，11正極端子，12封口樹脂，13導引箔，14正極作用物質(zhì)兼電解液，15封口體，16金屬板，17負極外部端子，18正極外部端子。
具體實施例方式
以下利用附圖對本發(fā)明的液體作用物質(zhì)電池進行說明。
(實施例1)圖1是表示本發(fā)明的實施例1的電池的剖視圖。圖1是在負極作用物質(zhì)中使用鋰、在正極作用物質(zhì)中使用亞硫酰氯的1/2AA尺寸的亞硫酰氯·鋰電池的剖視圖。此外，分別在圖2中表示相同的電池盒底部的剖面放大圖，在圖3中表示本發(fā)明的實施例及比較例的電池的電池底面圖。
在圖1中，1是兼作負極端子的直徑為14mm的不銹鋼制的電池盒，在電池盒的底面上設(shè)置有長度為8mm、剩余厚度為60μm的×字刻印的防爆閥。在該電池盒的內(nèi)周面上壓接著由金屬鋰構(gòu)成的筒狀的負極2。3是多孔質(zhì)碳正極體，是將乙炔碳黑45質(zhì)量％、爐黑45質(zhì)量％及聚四氟乙烯10質(zhì)量％與水和乙醇的混合液一起混煉后，在正極集電體7的周圍成形為直徑10mm、高15mm，并在150℃下進行8小時真空干燥而成的。該正極集電體7是將鎳的膨脹金屬成形為圓筒狀而成的。
圖中，8是玻璃纖維無紡布的隔膜，將正極和負極隔離。5是底紙，4是蓋紙，都由玻璃纖維無紡布構(gòu)成，具有作為隔膜的功能。在電池盒1的上面開口部上激光焊接有電池蓋9。在該電池蓋9的中心上，管狀的正極端子11被玻璃密封10電絕緣。正極端子11的下端經(jīng)由導引箔13與正極集電體7電連接。
在上述盒體1內(nèi)收容有從管狀的正極端子11注入的正極作用物質(zhì)兼電解液14。該電解液是分別將1.2mol/l的氯化鋁和氯化鋰作為電解質(zhì)溶解在亞硫酰氯中而成的。將封口體15插入并激光焊接在管狀的正極端子11上。
12是由環(huán)氧樹脂構(gòu)成的封口樹脂，6是由熱收縮薄膜構(gòu)成的外裝管。
這里，16是板厚為0.3mm的不銹鋼制的金屬板，在將金屬鋰2壓接在電池盒1上之前的工序中進行點焊接而固定在電池盒1的底部內(nèi)表面上。金屬板16是外徑φ12.8mm、內(nèi)徑φ4mm的環(huán)狀，在金屬板的中央部設(shè)置有φ9mm的盤狀的隆起部，以使在盒內(nèi)底面和金屬板的內(nèi)圓部之間產(chǎn)生0.3mm的空間。與電池盒的焊接是在金屬板的凸緣部分上進行的。該金屬板預先通過焊接固定在電池盒上，所以，即使在后工序的鋰壓接工序中金屬板也不會偏移，從批量生產(chǎn)率方面出發(fā)也很好。
此外，在圖中，17是負極外部端子，在電池組裝后進行點焊接而接合在電池盒1的底面上。外部端子17如圖3所示那樣焊接，使得外部端子17成為不與設(shè)置在電池盒上的防爆閥重合的位置。該焊接位置的具體位置是使焊接中心相對于電池的中心配置在φ7mm的圓周上來進行焊接，電池盒和外部端子的焊接點的熱量不會直接地傳遞給設(shè)置有φ9mm的隆起部的金屬環(huán)。制作1000個該電池。
(實施例2)
故意將金屬鋰2從電池底面錯開而壓接在電池盒上，如圖4所示的剖面放大圖那樣將金屬鋰露出到電池盒底面上。除此以外與實施例1同樣，制作1000個電池。
(實施例3)除了如圖5的剖面放大圖所示那樣，將金屬板的剖面形狀替換為設(shè)置了凸部的形狀以使得周邊部突出到電池盒側(cè)以外，與實施例2同樣，制作1000個電池。電池盒和金屬板的焊接是在該金屬板的凹部中進行的。
(實施例4)將金屬板及電池盒底面的剖面形狀如圖6的剖面放大圖所示那樣設(shè)置，將金屬板設(shè)置成平坦形狀，將電池盒設(shè)置成有凸部的形狀以使在其和金屬板之間產(chǎn)生間隙。除此以外與實施例2同樣，制作1000個電池。在此情況下，電池盒和金屬板的空間為0.6mm，電池盒和金屬板的焊接是在該電池盒的凸部上進行的。
(實施例5)除了將圖5的剖面放大圖所示的剖面形狀的金屬板設(shè)置成與電池盒內(nèi)徑大致相同的尺寸，并壓入到電池盒底部以外，與實施例2同樣，制作1000個電池。
(比較例1)除了不使用金屬板以外，與實施例2同樣，制作1000個如圖7的剖面放大圖所示那樣的電池。
(比較例2)將金屬板的形狀設(shè)置成平坦形狀，如圖8的剖面放大圖所示那樣不在金屬板和電池盒底面之間設(shè)置間隙。除此以外與實施例2同樣，制作1000個電池。
(比較例3)代替金屬板而使用由聚四氟乙烯構(gòu)成的平坦形狀的樹脂板。除此以外與比較例2同樣，制作1000個電池。
表1中表示制作這些電池時的電池的防爆閥的開裂破壞的發(fā)生率。
表1

由表1可知，在本發(fā)明的實施例1到5的電池中，哪個都不會發(fā)生破裂。如實施例2到5所示，即使以故意將金屬鋰露出到電池盒底面的狀態(tài)制作電池，在外部端子的焊接時，也不會發(fā)生防爆閥的開裂破壞，是很安全的。
與此相反，在沒有使用金屬板的比較例1、及使用平坦的金屬板而沒有在其與電池盒底面之間設(shè)置空間來固定金屬板的比較例2的電池中，發(fā)現(xiàn)了引起防爆閥的開裂破壞的電池。這表示即使在電池的實際生產(chǎn)中，在誤使金屬鋰壓接位置偏移的情況下，在焊接外部端子時也有造成電池的防爆閥開裂破壞的危險性。
此外，在代替金屬板而使用樹脂板的比較例3的電池中，也發(fā)生了防爆閥的開裂破壞。調(diào)查防爆閥的開裂破壞的電池，結(jié)果可知發(fā)生了樹脂板的位置偏移，批量生產(chǎn)率較差。
如以上說明，在本發(fā)明的液體作用物質(zhì)電池中，即使在壓接在電池盒內(nèi)表面上的負極作用物質(zhì)發(fā)生了位置偏移、負極作用物質(zhì)露出到電池盒底面的情況下，在其后的端子焊接作業(yè)中也不會引起破裂而能夠安全地進行作業(yè)。
權(quán)利要求
1.一種液體作用物質(zhì)電池，其使用堿金屬或其合金作為負極作用物質(zhì)，使用常溫下為液體的鹵氧化物作為正極作用物質(zhì)，將負極作用物質(zhì)及正極作用物質(zhì)收納在具有底部的電池盒內(nèi)后將其封口，其特征在于，在電池盒底部內(nèi)表面上設(shè)置金屬板以使其與電池盒底部內(nèi)表面之間形成一部分空間。
2.如權(quán)利要求1所述的液體作用物質(zhì)電池，其中，預先成形加工金屬板，通過其形狀，在金屬板和電池盒底面之間形成空間。
3.如權(quán)利要求1所述的液體作用物質(zhì)電池，其中，預先成形加工電池盒底面，通過其形狀，在金屬板和電池盒底面之間形成空間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在電池組裝后對外部端子進行焊接的液體作用物質(zhì)電池，即使在壓接在電池盒內(nèi)表面上的負極作用物質(zhì)發(fā)生位置偏移、負極作用物質(zhì)露出到電池盒底面上的情況下，在其后的外部端子焊接作業(yè)中也不會引起防爆閥的開裂破壞而提高電池的安全性。該液體作用物質(zhì)電池使用鋰、鈉、鉀等堿金屬或其合金作為負極作用物質(zhì)，使用常溫下為液體的亞硫酰氯、磺酰氯、磷酰氯等鹵氧化物作為正極作用物質(zhì)，將負極作用物質(zhì)及正極作用物質(zhì)收納在具有底部的電池盒內(nèi)后將其封口，通過將金屬板按照使其與電池盒底部內(nèi)表面之間形成一部分空間的方式焊接在電池盒底部內(nèi)表面上，從而在焊接外部端子時焊接熱不會直接傳遞給負極作用物質(zhì)。
文檔編號H01M10/36GK1943063SQ20058001207
公開日2007年4月4日 申請日期2005年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月8日
發(fā)明者鈴木正美, 早見宗人, 加納幸司, 宇田川和男 申請人:東芝電池株式會社