專利名稱：電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在外包裝罐內(nèi)收納有成為發(fā)電要素的電極體并可以將該電極體所產(chǎn)生的電能從正極端子部及負(fù)極端子部中向外部輸出的電池及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，不僅是攜帶電話、個人電腦、PDA等電子機(jī)器，對于電動工具、助力自行車、電動汽車等也開始要求有能夠輸出用于驅(qū)動馬達(dá)的大電流的電池(高輸出電池)。作為此種高輸出電池的集電構(gòu)造，一般來說使用在卷繞成圓筒形的電極體的上下端部焊接有圓形的集電板的所謂無接頭構(gòu)造。作為此種構(gòu)造的電池，例如有下述專利文獻(xiàn)1所示的電池。
此種電池的具體的構(gòu)造如圖1所示，在成為負(fù)極的有底筒狀的外包裝罐151的內(nèi)部收容有卷繞型的電極體154。在所述外包裝罐151的開口部夾隔絕緣構(gòu)件156鉚接固定有封口板153，在所述封口板153上，安裝有正極端子157。
在所述電極體154的兩個端部，分別焊接有圓板狀的正極集電板152a和負(fù)極集電板152b，負(fù)極集電板152b被焊接在外包裝罐151的底面上，另一方面，在所述正極集電板152a的內(nèi)側(cè)面上，焊接有引線155的一方的端部，該引線155的另一方的端部被焊接于所述封口板153的背面。這樣，就可以從正極端子157及外包裝罐151的底面中，輸出電極體154的發(fā)電電能。而且，在所述封口板153上開設(shè)有透孔158，在該透孔158上，配備有用于在內(nèi)壓超過了給定值時(shí)開放系統(tǒng)的安全閥159。
另外，在組裝所述以往的電池時(shí)，首先，在電極體154的兩個端部，分別焊接已經(jīng)焊接了引線155的一方的端部的正極集電板152a及負(fù)極集電板152b。此后，在將電極體154收容于外包裝罐151的內(nèi)部后，將負(fù)極集電板152b的表面電阻焊接于外包裝罐151的底面上，另外，將引線155的另一方的端部超聲波或激光焊接于封口板153的背面上。
其后，將引線155彎曲，將封口板153壓入外包裝罐151的內(nèi)部，該狀態(tài)下，夾隔絕緣構(gòu)件156在外包裝罐151的開口部上鉚接固定封口板153，即制成電池。
特開2000-36319號公報(bào)這里，所述高輸出電池中，不可缺少的是形成可以實(shí)現(xiàn)作為電池的低電阻化，能夠輸出大電流的構(gòu)造。如果考慮此種情況，則除了需要增加電極面積或降低電極體154的電阻以外，降低在電極體154的集電部分產(chǎn)生的直流電阻成分是極為重要的。但是，所述以往的電池中，由于在引線155和封口板153的焊接時(shí)需要將封口板153傾斜(即在外包裝罐151的開口面和封口板153一直保持大致垂直狀態(tài)下)地焊接，因此被與電極體154電導(dǎo)通的引線155變長，而且當(dāng)引線155的厚度變大時(shí)，則變得難以焊接，因此無法增大引線155的截面積。由于這些因素，在輸出大電流時(shí)的電池的內(nèi)部電阻增大，從而有充放電時(shí)的電流值降低的問題。
另外，在將封口板153鉚接固定于外包裝罐151的開口部上的工序中，為了將封口板153收于外包裝罐151的內(nèi)部，需要將引線155彎曲的煩雜的作業(yè)。

發(fā)明內(nèi)容
所以，本發(fā)明的目的在于，提供組裝容易并且可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部電阻的降低的電池及其制造方法。
為了達(dá)成所述目的，本發(fā)明是如下的電池，即，在形成有底筒狀并且收容有浸漬了電解液的電極體的導(dǎo)電性的外包裝罐的開口部，在與該外包裝罐絕緣的狀態(tài)下固定有導(dǎo)電性的封口板，并且從所述電極體的兩個端部分別突出極性不同的電極，在這些電極的突出端分別接合導(dǎo)電性的第1集電板和導(dǎo)電性的第2集電板，并且所述第1集電板和所述封口板被借助導(dǎo)電性的引線電連接，另一方面，所述第2集電板和所述外包裝罐被電連接，其特征是，在所述封口板的所述電極體側(cè)的面上，在電極體方向上至少設(shè)有1個焊接所述引線的導(dǎo)電性的連接用突起。
由于如果像所述構(gòu)成那樣，在封口板的電極體側(cè)的面上，朝向電極體方向地設(shè)有連接用突起，則可以在引線和封口板的焊接時(shí)不傾斜封口板地(即，外包裝罐的開口面和封口板一直保持大致平行狀態(tài)下)進(jìn)行焊接，因此引線就可以較短。所以，正極集電板和封口板之間的導(dǎo)電路徑的長度比以往的電池更短，其結(jié)果是，導(dǎo)電路徑的電阻變小，可以降低電池的內(nèi)部電阻。
此外，在將封口板鉚接固定于外包裝罐的開口部上的工序中，由于引線的彎曲量變少，因此電池的組裝更為容易。
這里，最好設(shè)置多條引線。
如果像這樣設(shè)置多條引線，則由于引線的截面積的總量變大，因此可以進(jìn)一步降低電池的內(nèi)部電阻，進(jìn)一步發(fā)揮所述作用效果。
而且，由于在所述構(gòu)成的情況下，當(dāng)較多地增大引線的厚度時(shí)，難以進(jìn)行焊接，因此利用簡單的構(gòu)造而可以設(shè)置多條引線的作用效果很大。
另外，最好在與所述引線對應(yīng)的位置上分別設(shè)置所述連接用突起。
如果像這樣設(shè)置多個連接用突起，則可以更為順利地實(shí)施各引線的焊接，并且各引線的長度可以較短，因此能夠進(jìn)一步降低電池的內(nèi)部電阻。
另外，所述引線也可以被與所述第1集電板一體化地形成。
為了達(dá)成所述目的，本發(fā)明是如下的電池，即，在形成有底筒狀并且收容有浸漬了電解液的電極體的導(dǎo)電性的外包裝罐的開口部，在與該外包裝罐絕緣的狀態(tài)下固定有導(dǎo)電性的封口板，并且從所述電極體的兩個端部分別突出極性不同的電極，在這些電極的突出端分別接合導(dǎo)電性的第1集電板和導(dǎo)電性的第2集電板，并且所述第1集電板和所述封口板被借助導(dǎo)電性的引線電連接，另一方面，所述第2集電板和所述外包裝罐被電連接，其特征是，所述引線被按照從所述第1集電板的表面朝向所述封口板近似垂直地延伸的方式形成，并且在所述封口板的與所述引線的突設(shè)位置對應(yīng)的位置上，開設(shè)有用于嵌入引線的狹縫孔，并且在所述引線嵌入了所述狹縫孔的狀態(tài)下，狹縫孔和引線被焊接固定。
所述構(gòu)成中，引線從第1集電板的表面朝向封口板近似垂直地延伸，并且該引線和形成于封口板上的狹縫孔被焊接固定。所以，第1集電板和封口板就以最短距離被引線連接。其結(jié)果是，由于第1集電板和封口板之間的導(dǎo)電路徑的長度比以往的電池更短，導(dǎo)電路徑的電阻變小，因此就可以降低電池的內(nèi)部電阻。
此外，在將封口板鉚接固定于外包裝罐的開口部上的工序中，由于不需要像以往那樣將引線彎曲，因此電池的組裝更為容易。
這里，也可以是將所述引線與第1集電板一體化地形成的構(gòu)成。
更具體來說，最好按照使所述引線與所述第1集電板的封口板側(cè)的面大致垂直的方式，將第1集電板的一部分卷起而形成。
如果是此種構(gòu)成，則由于在第1集電板的局部設(shè)置切口，僅將該部分彎曲就可以制作引線，因此引線制作工序變得更為容易。
最好按照與所述第1集電板的封口板側(cè)的面大致垂直的方式，焊接固定于第1集電板的一部分上。
如果是此種構(gòu)成，則由于可以使引線比第1集電板更厚，因此可以進(jìn)一步減小導(dǎo)電路徑的電阻。
而且，對于本發(fā)明的情況，由于焊接引線的端面，因此即使增大引線的厚度，引線和封口板的焊接也不會變得困難。所以，雖然不需要設(shè)置多條引線，但是也可以設(shè)為設(shè)置多條引線的構(gòu)成。
另外，最好在所述封口板的狹縫孔和引線的嵌合部被焊接的狀態(tài)下，使引線的頭端面與封口板的外表面為同一平面，或者位于封口板的狹縫孔的內(nèi)部。
這是因?yàn)椋绻谴朔N構(gòu)成，則由于引線不向電池外突出，因此在將電池裝入裝置內(nèi)的情況下可以順利地進(jìn)行安裝，而且，可以抑制電池外的短路。
另外，為了達(dá)成所述目的，本發(fā)明的特征是，具有通過在第1導(dǎo)電板的一方的面上，形成從該第1導(dǎo)電板的表面延伸的引線而制作第1集電板，并且使用第2導(dǎo)電板制作第2集電板，另外，在第3導(dǎo)電板的一方的面上，形成連接用突起而制作封口板的工序、在制作了從兩個端部分別突出了極性不同的電極的電極體后，在這些電極的突出端上，分別接合第1集電板和第2集電板的工序、將接合了第1集電板及第2集電板的電極體從導(dǎo)電性的外包裝罐的開口部收容于外包裝罐的內(nèi)部，在該外包裝罐的底部接合第2集電板的工序、將所述引線、形成于所述封口板上的連接用突起焊接的工序、在與所述外包裝罐絕緣的狀態(tài)下將所述封口板固定于外包裝罐的開口部的工序。
如果是此種方法，則可以容易地制作技術(shù)方案1所述的電池。
這里，在所述引線和所述連接用突起的焊接工序中，最好將所述引線的端部從所述外包裝罐的端部突出的長度設(shè)為3mm以下。
如前所述，由于可以在外包裝罐的開口面和封口板一直保持近似平行的狀態(tài)下進(jìn)行引線和連接用突起的焊接，因此即使引線的端部從所述外包裝罐的端部露出的長度在3mm以下，也可以容易地進(jìn)行焊接。所以，引線較短即可，可以降低電池的內(nèi)部電阻。
另外，在所述引線和所述連接用突起的焊接工序中，作為焊接法優(yōu)選使用激光焊接法或超聲波焊接法。
像這樣，如果使用激光焊接法或超聲波焊接法，則引線和連接用突起的焊接就變得十分牢固。
另外，為了達(dá)成所述目的，本發(fā)明的特征是，具有形成從第1導(dǎo)電板的表面大致垂直地延伸的引線而制作第1集電板，并且使用第2導(dǎo)電板制作第2集電板，另外，在第3導(dǎo)電板上開設(shè)所述引線所應(yīng)當(dāng)嵌入的狹縫孔而制作封口板的工序、在制作了從兩個端部分別突出了極性不同的電極的電極體后，在這些電極的突出端，分別接合第1集電板和第2集電板的工序、將接合了第1集電板及第2集電板的電極體從外包裝罐的開口部收容于外包裝罐的內(nèi)部，在該外包裝罐的底部接合第2集電板的工序、在將所述引線嵌入封口板的狹縫孔后，將該嵌合部焊接的工序、在與所述外包裝罐絕緣的狀態(tài)下，將所述封口板固定于外包裝罐的開口部的工序。
根據(jù)所述方法，在將封口板鉚接固定于外包裝罐的開口部的工序中，不需要在以往的電池中必需的將引線彎曲的煩雜的作業(yè)，由此使得電池的組裝更為容易。
這里，在形成所述引線的工序中，最好將引線長度如下述(1)式所示地規(guī)定。
第1集電板的封口板側(cè)的面與封口板的內(nèi)側(cè)面的距離＜引線長度≤第1集電板的封口板側(cè)的面與封口板的外側(cè)面的距離…(1)這樣的話，由于可以防止引線向電池外突出，因此在將電池裝入裝置內(nèi)的情況下，可以順利地進(jìn)行安裝，而且，可以抑制電池外的短路。
另外，在焊接所述嵌合部的工序中，作為焊接方法優(yōu)選使用激光焊接法或超聲波焊接法。
像這樣，如果使用激光焊接法或超聲波焊接法，則嵌合部的焊接就變得十分牢固。
另外，在形成所述引線的工序中，最好將引線長度如下述(2)式所示地規(guī)定，并且在焊接所述嵌合部的工序中，最好在將從封口板的外表面突出的引線切斷后焊接嵌合部。
引線長度＞第1集電板的封口板側(cè)的面與封口板的外側(cè)面的距離…(2)雖然最好如所述(1)式所示地設(shè)定引線長度而制作電池，但是在實(shí)際的電池制作時(shí)，有時(shí)由于電極與兩集電板的接合狀態(tài)或各部件的制造誤差等原因，在嵌合部的焊接時(shí)，在封口板的狹縫孔內(nèi)不存在引線。特別是，在為了實(shí)現(xiàn)電池的質(zhì)量能量密度的提高，而將封口板較薄地構(gòu)成的情況下，容易變?yōu)樗龅臓顟B(tài)。所以，如果使用如下的方法，即，在形成引線的工序中，將引線長度如(2)式所示地設(shè)定，在焊接嵌合部的工序中，將從封口板的外表面突出的引線切斷，則可以消除所述的問題。
該情況下，在焊接所述嵌合部的工序中，作為焊接方法優(yōu)選使用激光焊接法。
像這樣，如果作為嵌合部的焊接方法使用激光焊接法，則可以用同一激光器裝置來進(jìn)行將從外表面突出的引線切斷的作業(yè)和進(jìn)行嵌合部的焊接的作業(yè)(但是，在兩作業(yè)中，有時(shí)激光器功率等條件不同)，因此可以順利地進(jìn)行電池的制造。
根據(jù)本發(fā)明，通過降低電池的內(nèi)部電阻(特別是輸出大電流時(shí)的電池的內(nèi)部電阻)，就會起到可以抑制充放電時(shí)的電流值降低的良好的效果。


圖1是表示以往的筒形二次電池的構(gòu)成的剖面圖。
圖2是本發(fā)明的方式1的鋰離子二次電池的分解立體圖。
圖3是螺旋電極體的分解立體圖。
圖4是正極集電板的立體圖。
圖5是圖1所示的封口板的A-A線向視剖面圖。
圖6是本發(fā)明的方式1的鋰離子二次電池的剖面圖。
圖7是將正極集電板的圓弧狀的凸部焊接于正極側(cè)的芯體端緣的情況的說明圖。
圖8是表示在螺旋電極體上接合了正極集電板及負(fù)極集電板的狀態(tài)的剖面圖。
圖9是將封口板的主體部的連接用突起和引線焊接的情況的說明圖。
圖10是本發(fā)明的方式2的鋰離子二次電池的剖面圖。
圖11是正極集電板的立體圖。
圖12是表示在螺旋電極體上接合了正極集電板及負(fù)極集電板的狀態(tài)的剖面圖。
圖13是表示將接合了正極集電板及負(fù)極集電板的螺旋電極體收容于外包裝罐內(nèi)的狀態(tài)的剖面圖。
圖14是表示接合了引線和封口板的狀態(tài)的剖面圖。
圖15A是引線與封口板的接合工序的立體圖。
圖15B是引線與封口板的接合工序的立體圖。
圖16是在比較電池X中將封口板的主體部與引線焊接的情況的說明圖。
圖17是比較電池X的正極集電板的立體圖。
圖18是表示方式1的封口板的主體部的連接用突起的變形例的立體圖。
圖19是表示方式1的封口板的主體部的連接用突起的其他變形例的立體圖。
圖20是表示方式2的正極集電板的變形例的立體圖。
圖21是表示方式2的引線的變形例的剖面圖。
圖22是對方式2的引線使用其他的變形例時(shí)的電池的剖面圖。
其中，1外包裝罐，2負(fù)極集電板(第2集電板)，3螺旋狀電極體，4正極集電板(第1集電板)，5封口板，31正極，33負(fù)極，45引線，46引線，51主體部，53連接用突起，54連接用突起，57狹縫孔具體實(shí)施方式
下面將基于圖2～圖9進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明，然而本發(fā)明并不受以下的最佳方式的任何限定，在不改變其主旨的范圍內(nèi)可以適當(dāng)?shù)刈兏鼘?shí)施。
本發(fā)明的實(shí)施方式1的鋰離子二次電池是直徑18mm、高度65mm的圓筒形電池(電池容量約為1.5Ah)，如圖2及圖6所示，在形成有底圓筒狀的外包裝罐1內(nèi)，從底部側(cè)開始依次配置有作為第2集電板的負(fù)極集電板2、螺旋電極體3、作為第1集電板的正極集電板4、封口板5，在封口板5上固定有正極端子6。另外，在所述外包裝罐1內(nèi)，收容有在以碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯的體積比為1∶1的比例混合的溶劑中，以1mol/L的比例溶解了LiPF6的非水電解液。
所述螺旋電極體3如圖3所示，分別在帶狀的正極31和負(fù)極33之間夾隔帶狀的隔膜32，將它們卷繞成螺旋狀而構(gòu)成。所述正極31是在由鋁箔(厚度15μm)制成的帶狀芯體35的兩面涂布由鋰復(fù)合氧化物(鈷酸鋰)構(gòu)成的正極合劑34而構(gòu)成，所述負(fù)極33是在由銅箔(厚度10μm)制成的帶狀芯體37的兩面涂布含有碳材料的負(fù)極合劑36而構(gòu)成。另外，所述隔膜32由具有鋰離子透過性的聚丙烯構(gòu)成。
這里，在所述正極31上，形成有涂刷正極合劑34的涂刷部35a、未涂刷正極合劑34的非涂刷部35b。另外，在負(fù)極33上，也形成有涂刷負(fù)極合劑36的涂刷部37a、未涂刷負(fù)極合劑36的非涂刷部37b。正極31及負(fù)極33分別向隔膜32的寬度方向錯開地重合，通過在使正極31及負(fù)極33的所述兩非涂刷部35b、37b從隔膜32的兩個端緣向外側(cè)突出的狀態(tài)下，將它們卷繞成螺旋狀而構(gòu)成螺旋電極體3。在該螺旋狀電極體3中，在卷繞軸向的兩個端部之中的一方的端部，正極31的非涂刷部35b的芯體端緣38向隔膜32的一方的端緣的外方突出，在另一方的端部，負(fù)極33的非涂刷部37b的芯體端緣39向隔膜32的另一方的端緣的外方突出。
所述正極集電板4由圓板狀的鋁板制成，如圖4所示，具備圓形的平板狀主體41，在該平板狀主體41上，一體化形成以放射狀延伸的多條圓弧狀的凸部42，向螺旋電極體3側(cè)突出。在所述平板狀主體41上，開設(shè)有中央孔44，并且在該中央孔44的周圍，開設(shè)有多個注液孔43。另外，在所述正極集電板4的端部，與正極集電板4一體化地形成有長方形的引線45、46(引線45、46被對置配置，并且形成相同形狀)。這些引線45、46的長度(如圖4所示，正極集電板4的封口板5側(cè)的面4a和頭端部的距離)L1為15mm，厚度L2為0.4mm，寬度L3為3mm。另一方面，負(fù)極集電板2由圓板狀的鎳板制成，未設(shè)有長方形的引線45、46，并且沒有中央孔，在這方面與正極集電板4不同。
這里，所述兩集電板2、4的凸部42咬入形成于螺旋電極體3的各端部的所述芯體端緣38、39中，在凸部42和芯體端緣38、39之間，形成有由圓筒面構(gòu)成的接合面，該接合面被利用激光焊接固定。
所述封口板5形成圓盤狀，如圖5所示，由用鋁箔制成的主體部51和用比該主體部51更為厚壁的鎳制成的蓋部52構(gòu)成。在所述主體部51的中央部，形成有比其他的部位更為薄壁的圓頂狀的安全閥51a。這樣，在電池內(nèi)壓力超過了給定值的情況下，安全閥51a破碎，將電池內(nèi)的氣體向電池外放出。另外，在封口板5的內(nèi)側(cè)面(電池內(nèi)部側(cè)的面)51b，設(shè)有被與所述主體部51一體化形成的板狀的連接用突起53、54，該連接用突起53、54和所述引線45、46被利用激光焊接法固定。
另一方面，在所述蓋部52的中央部，形成有用于配置所述主體部51的安全閥51a的透孔52a。此外，由蓋部52和主體部51構(gòu)成的封口板5如圖6所示，被夾隔襯墊61鉚接固定于所述外包裝罐1的開口部。而且，該蓋部52并不一定需要，也可以僅用主體部51來構(gòu)成封口板5。
所述正極端子6被按照覆蓋蓋部52的透孔52a的方式配備于蓋部52的表面。在該正極端子6的外周面，開設(shè)有未圖示的多個通氣孔，在利用它將安全閥51開放時(shí)，可以將電池內(nèi)的氣體順利地向電池外排出。
這里，將方式1的鋰離子二次電池如下所示地制作。
首先，在由鋁箔制成的帶狀芯體的兩面涂布由鋰離子復(fù)合氧化物、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑構(gòu)成的正極合劑34而制作正極34，并且在由銅箔制成的帶狀芯體的兩面涂布含有碳材料及粘結(jié)劑的負(fù)極合劑36而制作了負(fù)極33后，將這些正負(fù)兩極31、33夾隔隔膜32卷繞成螺旋狀，制作了螺旋電極體3。而且，在正極31及負(fù)極33的寬度方向的端部，設(shè)置了一定寬度的非涂刷部35b、37b。與該工序并行地如下所述地制作了鋁制的正極集電板4，使用鋁制的第1導(dǎo)電板，在厚度0.4mm的平板狀主體41上成放射狀地形成多條凸部42，并且以50％的開口率開設(shè)多個注液孔43，另外從端部延伸設(shè)置長方形的引線45、46。另外，使用鎳制的第2導(dǎo)電板，制作負(fù)極集電板2，并且使用第3導(dǎo)電板，制作形成了連接用突起53、54的封口板5的主體部51，另外使用第4導(dǎo)電板，制作了形成透孔52a的封口板5的蓋部52。
然后，如圖7所示，在將正極集電板4覆蓋于螺旋電極體3的正極側(cè)的芯體端緣38上，從上部利用夾具推壓后，在該狀態(tài)下朝向正極集電板4的凸部42的內(nèi)周面照射激光束(也可以是電子束)，將正極集電板4的凸部42的外周面焊接于芯體端緣38上。另外，與所述正極側(cè)相同地，將負(fù)極集電板2焊接于負(fù)極側(cè)的芯體端緣39上。這樣，如圖8所示，在螺旋電極體3的兩端，分別焊接了負(fù)極集電板2、正極集電板4。
其后，在將安裝了兩集電板2、4的螺旋電極體3收容于外包裝罐1內(nèi)后，在正極集電板4的中央孔44及螺旋電極體3的中心的空間部11中，插入未圖示的焊接電極，將負(fù)極集電板2的中央部47點(diǎn)焊接于外包裝罐1的內(nèi)側(cè)的底面，另外，對外包裝罐1的開口部附近(正極集電板4的略為上方)實(shí)施了縮頸加工。
此后，如圖9所示，在設(shè)于封口板5的主體部51的下面(電池內(nèi)部側(cè)的面)的板狀的連接用突起53、54的外側(cè)面，分別配置了從正極集電板4延伸設(shè)置的長方形的引線45、46后，照射激光束，將連接用突起53、54和引線45、46焊接。此時(shí)，由于連接用突起53、54及引線45、46都由相同的材質(zhì)(鋁)構(gòu)成，因此可以獲得高焊接性，可以將兩者牢固地固定。
最后，在將在以體積比1∶1混合了碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯的溶劑中以1mol/L的比例溶解了LiPF6的非水電解液注入外包裝罐1內(nèi)后，在外包裝罐1的開口部，配置在周緣嵌設(shè)了絕緣襯墊61的封口板5，另外，將外包裝罐1的上方端向內(nèi)側(cè)鉚接而將電池封口，從而制作了圖6所示的狀態(tài)的鋰離子二次電池。
(實(shí)施方式2)
以下，對于本發(fā)明的方式2，將依照附圖進(jìn)行具體說明。而且，對于具有與方式1相同的功能的構(gòu)件使用相同的符號，將其說明省略。
方式2的鋰離子二次電池的電池容量約為5Ah，并且負(fù)極集電板2、正極集電板4及封口板5的構(gòu)造不同，除此以外，由于與方式1的鋰離子二次電池構(gòu)成相同，因此僅對不同點(diǎn)說明如下。
所述正極集電板4如圖10及圖15(a)(b)所示，由于將正極集電板4的一部分與其表面大致垂直地卷起而形成板狀的引線45，因此，未從正極集電板4的端部延伸設(shè)置引線45，僅設(shè)有一個引線45，以及形成有向螺旋電極體3側(cè)突出的多條卷起片48，在這些方面與方式1不同。
而且，由于通過像這樣形成卷起片48，使卷起片48與螺旋電極體3的芯體端緣導(dǎo)通，因此可以進(jìn)一步提高集電性。另外，采用此種構(gòu)成的原因是，由于方式2的電池與方式1的電池相比，電池容量更大，因此需要進(jìn)一步提高集電性。但是，對于方式1的電池，也可以適用此種構(gòu)造。
另外，如圖11所示，從正極集電板4的端部延伸設(shè)置的引線45的長度(正極集電板4的封口板5側(cè)的面4a與頭端部的距離)L7為10mm，厚度L8為0.5mm，寬度L9為15mm。所述引線45的長度L7被如下構(gòu)成，即，比正極集電板4的封口板5側(cè)的面4a與封口板5的內(nèi)側(cè)面5a的距離(圖10的L5)更大，并且處于正極集電板4的封口板5側(cè)的面4a與封口板5的外側(cè)面5b的距離(圖10的L6)以下。由于通過采用此種構(gòu)成，就可以在后述的狹縫孔57內(nèi)嵌入引線45，因此就可以順利地進(jìn)行激光焊接，并且可以防止引線45向電池外突出，所以在裝置內(nèi)裝入電池的情況下可以順利地進(jìn)行裝入。
在所述封口板5(圖10所示的厚度L4為1.5mm)的主體部51及蓋部52上，如圖10及圖15(a)(b)所示，與所述引線45的突設(shè)位置對應(yīng)地開設(shè)有用于嵌入引線45的狹縫孔57，另外，與開設(shè)該狹縫孔57對應(yīng)，未形成所述方式1中所示的連接用突起53、54，在這些方面與方式1不同。
而且，在所述引線45被嵌入封口板5的狹縫孔57中的狀態(tài)下，在該嵌合部中被相互焊接。另外，為了可以順利地嵌入引線45，狹縫孔57的大小被制成比引線45的厚度L8、寬度L9大0.05～0.1mm左右。
所述負(fù)極集電板2形成有向螺旋電極體3側(cè)突出的多條卷起片48，在這一點(diǎn)上與方式1不同。而且，通過像這樣形成卷起片48，就可以進(jìn)一步提高集電性，對于其理由，是與正極集電板4的說明中所述的理由相同的理由。
下面，對方式2的鋰離子二次電池的制造方法進(jìn)行說明。
首先，在分別制作了外包裝罐1、螺旋電極體3、兩集電板2、4及封口板5后，如圖12所示，將兩集電板2、4的凸部42和螺旋電極體3的芯體端緣38接合。然后，如圖13所示，在將螺旋電極體3從外包裝罐1的開口部收容于外包裝罐1的內(nèi)部后，將負(fù)極集電板2與外包裝罐1利用電阻焊接接合，繼而對外包裝罐1的開口部附近實(shí)施縮頸加工，該工序與所述方式1大致相同。此后，從外包裝罐1的開口部向外包裝罐1的內(nèi)部注入電解液。
然后，如圖15(a)所示，在外包裝罐1的開口部配置了封口板5后[而且，圖15(a)中，雖然省略了絕緣襯墊61，但是實(shí)際上，如圖14所示，在封口板5的周緣配置有絕緣襯墊61]，如圖14及圖15(b)所示，將引線45嵌入封口板5的狹縫孔57。此時(shí)，封口板5如圖15(b)所示，其表面在與引線45的頭端面大致相同的面上，或者該頭端面被定位于沒入狹縫孔57的內(nèi)部的位置。這樣，在焊接后，就可以防止引線45的頭端部從封口板5的表面中突出出來的情況。
此外，在該狀態(tài)下，通過從外包裝罐1的開口部側(cè)，朝向引線45和封口板5的狹縫孔57的嵌合部照射激光束，將該嵌合部激光焊接。
這里，構(gòu)成封口板5的蓋部52及主體部51以及引線45都為鋁制，引線45與封口板5的狹縫孔57相互以同樣的材質(zhì)面接觸，因此可以獲得高焊接性，利用激光焊接，可以將該引線45和狹縫孔57在其嵌合部牢固地接合。
最后，通過將外包裝罐1的上方端向內(nèi)側(cè)鉚接而將電池封口，制作了圖10所示的鋰離子二次電池。
[第1實(shí)施例](實(shí)施例)作為實(shí)施例，使用了所述方式1中所示的鋰離子二次電池。
下面，將如此制作的電池稱作本發(fā)明電池A。
(比較例)如所述圖1及圖16、圖17所示，在封口板5的主體部51的下面未形成板狀的連接用突起，并且在正極集電板4上僅設(shè)置了一個長方形的引線46，并且將該引線46的頭端部直接焊接于主體部51的下面，除此以外，與實(shí)施例相同地制作了鋰離子二次電池。而且，在圖16及圖17中，對于具有與所述本發(fā)明電池A相同的功能的構(gòu)件使用相同的符號。
下面，將如此制作的電池稱作比較電池X。
(實(shí)驗(yàn))在所述本發(fā)明電池A和比較電池X中，測定了引線的長度及正極集電板與封口板的焊接部之間的電阻值(AC，1kHz)，將其結(jié)果表示于表1中。


從表1可以清楚地看到，對于引線45、46的長度(而且，在本發(fā)明電池A和比較電池X中，引線45、46的厚度與寬度相同，分別達(dá)到0.4mm、3mm)，在比較電池X中為25mm(圖17的L10)，本發(fā)明電池A中為15mm(圖4的L1)，被降低了40％左右。這是因?yàn)?，在本發(fā)明電池A中，由于在封口板5的下面設(shè)有板狀的連接用突起53、54，因此在引線45、46與封口板5的焊接時(shí)可以不傾斜封口板5地(即，在正極集電板4[外包裝罐1的開口面]與封口板5一直保持大致平行的狀態(tài)，換言之，在封口板5與螺旋電極體3的軸大致垂直的狀態(tài)下)進(jìn)行焊接，所以從正極集電板4的端面延伸出來的引線的長度較小即可(本發(fā)明電池A中為3mm以下)。與之相反，比較電池X中，由于在封口板5的下面未設(shè)置板狀的連接用突起，因此在引線46與封口板5的焊接時(shí)，必須在將封口板5傾斜的同時(shí)(即，在正極集電板4[外包裝罐1的開口面]與封口板5一直保持給定的角度[約為90°]狀態(tài)下，換言之，在封口板5與螺旋電極體3的軸大致平行的狀態(tài)下)進(jìn)行焊接，所以就必須加長從正極集電板4的端面延伸出來的引線的長度(比較電池X中為13mm)。
另外，對于正極集電板4與封口板5的焊接部之間的電阻值，在比較電池X中為0.25mΩ，而在本發(fā)明電池A中，為0.08mΩ，被降低了70％左右。這是因?yàn)椋景l(fā)明電池A與比較電池X相比，引線45、46的長度變小，此外本發(fā)明電池A設(shè)有2個引線45、46，與之相反，比較電池X中，僅設(shè)有1個引線46，因此與比較電池X相比，本發(fā)明電池A中，引線45、46的截面積的總量達(dá)到2倍。
而且，雖然對于比較電池X也可以考慮形成2個引線，但是如上所述，由于在比較電池X中，在引線和封口板的焊接時(shí)需要在傾斜封口板的同時(shí)進(jìn)行，因此第2個引線的焊接變得極為困難，所以并不實(shí)用。
(實(shí)施例)作為實(shí)施例，使用了所述方式2中所示的鋰離子二次電池。
下面，將如此制作的電池稱作本發(fā)明電池B。
(比較例)作為比較例，引線長度為30mm，引線寬度為15mm，引線厚度為0.5mm，并且電池容量約為5.0Ah，除此以外，是與所述第1實(shí)施例的比較例相同的構(gòu)造。而且，引線長度等與第1實(shí)施例的比較例不同是由電池容量的差異引起的。
下面，將如此制作的電池稱作比較電池Y。
(實(shí)驗(yàn))對所述本發(fā)明電池B和比較電池Y，在測定了頻率1kHz下的電池的電阻率后，將其結(jié)果表示于表2中。


從表2可以清楚地看到，本發(fā)明電池B與比較電池Y相比，電池的電阻值變小。這是因?yàn)?，在比較電池Y中，具有與所述比較電池X相同的問題。即，在比較電池Y中，由于在將引線的頭端部焊接于封口板的背面的工序中，在正極集電板的表面與封口板的背面之間需要有一定程度以上的間隔，因此引線的長度不得不被制成與焊接后的正極集電板的表面與封口板的背面的間隔相比足夠大(如上所述，引線的長度為30mm。而且，引線寬度與引線厚度和本發(fā)明電池B相同)，由此，形成正極集電板與封口板之間的導(dǎo)電路徑的引線的電阻增大，其結(jié)果是，比較電池Y的內(nèi)部電阻變大。
與之相反，本發(fā)明電池B中，由于引線從正極集電板的表面朝向封口板以近似直線狀延伸，該引線的長度被制成只比焊接后的正極集電板的表面與封口板的背面的間隔略大(引線的長度為10mm)，因此正極集電板與封口板之間的導(dǎo)電路徑的長度與比較電池Y相比更短。其結(jié)果是，該導(dǎo)電路徑的電阻變小，本發(fā)明電池B的內(nèi)部電阻變小。
所以，根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)電池的低電阻化，其結(jié)果是，可以制作高輸出的電池。
另外，在比較電池Y中，如上所述，需要將引線制成一定程度以上的長度，在將封口板鉚接固定于外包裝罐的開口部的工序中，為了將封口板收于外包裝罐的內(nèi)部，需要將引線彎曲的煩雜的作業(yè)，然而在本發(fā)明電池B中，不需要該作業(yè)，由此電池的組裝變得更為容易。
(1)所述方式1中，雖然僅設(shè)有2個引線，但是也可以設(shè)置3個或4個以上。如果形成此種構(gòu)成，則正極集電板與封口板焊接部之間的電阻值就變得更小。另外，該情況下，如圖18所示，最好在封口板5的主體部51上與引線的數(shù)目對應(yīng)地設(shè)置板狀的連接用突起53～56。另外，作為連接用突起，也可以如圖19所示，設(shè)置1個圓弧狀的連接用突起58。
(2)所述方式2中，雖然通過將圓板狀的正極集電板的一部分卷起而形成引線，但是并不限定于此種構(gòu)成，也可以如圖20所示，與正極集電板4分立地準(zhǔn)備由鋁片制成的引線45，將該引線45焊接于正極集電板4的表面。該情況下，由于很容易使得引線45的厚度大于正極集電板4的厚度，因此可以進(jìn)一步減小導(dǎo)電路徑的電阻。另外，在通過將正極集電板4的一部分卷起而形成引線45的情況下，由于該卷起部分成為空間部(圖11的符號49)，因此在引線45與封口板5的焊接時(shí)，激光被從該空間部49向螺旋電極體3照射，使得電池性能降低，然而如圖20所示，如果將引線45與正極集電板4分立地設(shè)置，則由于不會產(chǎn)生由卷起造成的空間部49，因此可以避免所述問題。
(3)最好將所述方式2的引線45的頭端形狀如圖21所示地制成頭部變細(xì)的形狀。這是因?yàn)椋绻谴朔N形狀，則可以在封口板的狹縫孔內(nèi)更為容易地嵌入引線。
(4)所述方式2中，也可以使用如下的方法，即，如圖22所示，形成引線45從封口板5中突出的構(gòu)造，其后將從封口板5中突出的引線45切斷。這是因?yàn)椋绻谴朔N構(gòu)成，則可以防止由電極和兩集電板的接合狀態(tài)或各部件的制造誤差引起的、在嵌合部的焊接時(shí)引線不存在于封口板的狹縫孔內(nèi)的問題。
(5)方式1的連接用突起與引線的焊接及方式2的封口板與引線的焊接并不限定于所述激光焊接法，也可以是超聲波焊接法等。
(6)方式1和方式2中，雖然將第1集電板設(shè)為正極集電板，將第2集電板設(shè)為負(fù)極集電板，但是當(dāng)然也可以將第1集電板設(shè)為負(fù)極集電板，將第2集電板設(shè)為正極集電板。
(7)作為可以適用本發(fā)明的電池，并不限定于所述鋰離子二次電池，對于鎳鎘蓄電池、鎳氫蓄電池之類的其他種類的二次電池或干電池、鋰電池等一次電池，也可以廣泛地適用。
本發(fā)明不僅可以用于例如攜帶電話、個人電腦、PDA等移動信息終端的驅(qū)動電源，而且適用于電動汽車、混合汽車的車載用電源等大型電池。
權(quán)利要求
1.一種電池，是如下的電池，在收容電極體并形成有底筒狀的導(dǎo)電性的外包裝罐的開口部，在與該外包裝罐絕緣的狀態(tài)下固定有導(dǎo)電性的封口板，并且從所述電極體的兩個端部分別突出極性不同的電極，在這些電極的突出端分別接合導(dǎo)電性的第1集電板和導(dǎo)電性的第2集電板，并且所述第1集電板和所述封口板被借助導(dǎo)電性的引線進(jìn)行電連接，另一方面，所述第2集電板和所述外包裝罐被電連接，其特征是，在所述封口板的所述電極體側(cè)的面上，所述引線所焊接的導(dǎo)電性的連接用突起，在電極體方向上至少設(shè)有1個。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其特征是，設(shè)有多條引線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池，其特征是，在與所述引線對應(yīng)的位置上分別設(shè)置所述連接用突起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3所述的電池，其特征是，所述引線被與所述第1集電板一體化地形成。
5.一種電池，是如下的電池，在收容電極體并形成有底筒狀的導(dǎo)電性的外包裝罐的開口部，在與該外包裝罐絕緣的狀態(tài)下固定有導(dǎo)電性的封口板，并且從所述電極體的兩個端部分別突出極性不同的電極，在這些電極的突出端分別接合導(dǎo)電性的第1集電板和導(dǎo)電性的第2集電板，并且所述第1集電板和所述封口板被借助導(dǎo)電性的引線進(jìn)行電連接，另一方面，所述第2集電板和所述外包裝罐被電連接，其特征是，所述引線被按照從所述第1集電板的表面朝向所述封口板近似垂直地延伸的方式形成，并且在所述封口板的與所述引線的突設(shè)位置對應(yīng)的位置上，開設(shè)有用于嵌入引線的狹縫孔，并且在所述引線嵌入了所述狹縫孔的狀態(tài)下，狹縫孔和引線被焊接固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池，其特征是，所述引線被與第1集電板一體化地形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池，其特征是，所述引線被按照與所述第1集電板的所述封口板側(cè)的面大致垂直的方式，將第1集電板的一部分卷起而形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池，其特征是，所述引線由金屬片制成，被按照與所述第1集電板的所述封口板側(cè)的面大致垂直的方式，焊接固定于第1集電板的一部分上。
9.根據(jù)權(quán)利要求5～8所述的電池，其特征是，在所述封口板的狹縫孔和所述引線的嵌合部被焊接的狀態(tài)下，使引線的頭端面與封口板的外表面為同一平面，或者位于封口板的狹縫孔的內(nèi)部。
10.一種電池的制作方法，其特征是，包括通過在第1導(dǎo)電板的一方的面上，形成從該第1導(dǎo)電板的表面延伸的引線而制作第1集電板，并且使用第2導(dǎo)電板制作第2集電板，另外，在第3導(dǎo)電板的一方的面上，形成連接用突起而制作封口板的工序、在制作了從兩個端部分別突出了極性不同的電極的電極體后，在這些電極的突出端上，分別接合第1集電板和第2集電板的工序、將接合了第1集電板及第2集電板的電極體從導(dǎo)電性的外包裝罐的開口部收容于外包裝罐的內(nèi)部，在該外包裝罐的底部接合第2集電板的工序、將所述引線、形成于所述封口板上的連接用突起焊接的工序、在與所述外包裝罐絕緣的狀態(tài)下將所述封口板固定于外包裝罐的開口部的工序。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池的制作方法，其特征是，在所述引線和所述連接用突起的焊接工序中，將所述引線的端部從所述外包裝罐的端部露出的長度設(shè)為3mm以下。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的電池的制作方法，其特征是，在所述引線和所述連接用突起的焊接工序中，作為焊接法使用激光焊接法或超聲波焊接法。
13.一種電池的制作方法，其特征是，具有形成從第1導(dǎo)電板的表面大致垂直地延伸的引線而制作第1集電板，并且使用第2導(dǎo)電板制作第2集電板，另外，在第3導(dǎo)電板上開設(shè)所述引線所應(yīng)當(dāng)嵌入的狹縫孔而制作封口板的工序、在制作了從兩個端部分別突出了極性不同的電極的電極體后，在這些電極的突出端，分別接合第1集電板和第2集電板的工序、將接合了第1集電板及第2集電板的電極體從外包裝罐的開口部收容于外包裝罐的內(nèi)部，在該外包裝罐的底部接合第2集電板的工序、在將所述引線嵌入封口板的狹縫孔后，將該嵌合部焊接的工序、在與所述外包裝罐絕緣的狀態(tài)下，將所述封口板固定于外包裝罐的開口部的工序。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電池的制作方法，其特征是，在形成所述引線的工序中，將引線長度如下述(1)式所示地規(guī)定，即第1集電板的封口板側(cè)的面與封口板的內(nèi)側(cè)面的距離＜引線長度≤第1集電板的封口板側(cè)的面與封口板的外側(cè)面的距離…(1)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電池的制作方法，其特征是，在焊接所述嵌合部的工序中，作為焊接方法使用激光焊接法或超聲波焊接法。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電池的制作方法，其特征是，在形成所述引線的工序中，將引線長度如下述(2)式所示地規(guī)定，并且在焊接所述嵌合部的工序中，在將從封口板的外表面突出的引線切斷后焊接嵌合部，引線長度＞第1集電板的封口板側(cè)的面與封口板的外側(cè)面的距離…(2)
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電池的制作方法，其特征是，在焊接所述嵌合部的工序中，作為焊接方法使用激光焊接法。
全文摘要
一種電池，在形成有底筒狀并收容了浸漬有電解液的螺旋電極體(3)的導(dǎo)電性的外包裝罐(1)的開口部，在與該外包裝罐(1)絕緣的狀態(tài)下固定有導(dǎo)電性的封口板(5)，從所述螺旋電極體(3)的兩個端部分別突出正極(31)和負(fù)極(33)，在電極(31、33)的突出端分別接合正極集電板(4)和負(fù)極集電板(2)，并且所述正極集電板(4)和所述封口板(5)被借助導(dǎo)電性的引線(45、46)電連接，另外，所述負(fù)極集電板(2)和所述外包裝罐(1)被電連接，其特征是，在所述封口板(5)的所述螺旋電極體(3)側(cè)的面上，所述引線(45、46)所焊接的導(dǎo)電性的連接用突起(53、54)，在螺旋電極體(3)方向上至少設(shè)有1個。
文檔編號H01M2/26GK1832228SQ20061005159
公開日2006年9月13日 申請日期2006年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月9日
發(fā)明者佐藤廣一, 大北一成, 橫山智彥, 池町隆明 申請人:三洋電機(jī)株式會社