專利名稱：密封電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子(lithium ion)電池等的密封電池。
背景技術(shù)：
在專利文獻(xiàn)1(日本特開2000-106156號公報(bào)(圖5))、2(日本特開2002-358948號公報(bào)(圖1))中公開了一種在用蓋堵住電池罐的上面開口的電池盒內(nèi)容納電極體或電解液等的密封電池。在該密封電池中，從設(shè)在蓋上的注液孔向電池罐內(nèi)注入電解液，接著在上述注液孔上嵌合密封栓并使用激光(laser)等將密封栓的上端周邊部縫(seam)焊在注液孔的上端周邊部上，從而用密封栓密封狀封口注液孔。
在上述電解液注入后，有時(shí)在注液孔的上面的周邊附近等上殘留一些電解液。若在該狀態(tài)下由于停電等故障(trouble)而暫時(shí)停止制造，則上述殘留的電解液的溶劑蒸發(fā)而析出電解質(zhì)。
在專利文獻(xiàn)1中，在用密封栓封口注液孔時(shí)，密封栓的頭部(凸緣)的下表面頂在注液孔的周邊附近，若在該注液孔的周邊附近殘留電解液，則如上所述在電解質(zhì)析出時(shí)，在將密封栓嵌合在注液孔上時(shí)密封栓的頭部的下表面與上述析出的電解質(zhì)接觸，密封栓以傾斜的狀態(tài)插入注液孔中，或者注液孔的周邊附近被密封栓的頭部額外壓下相當(dāng)于析出的電解質(zhì)的厚度部分而使蓋變形。
在這種場合，導(dǎo)致在密封栓的頭部的下表面與注液孔的周邊部之間產(chǎn)生間隙，在密封栓與注液孔的焊接部產(chǎn)生針孔(pin hole)等。其結(jié)果，不能保持電池的密封性。
在專利文獻(xiàn)2中，注液孔的上部的內(nèi)周面做成向下變窄的錐形面，隨之密封栓的頭部的側(cè)面做成向下變窄的錐形面。而且，在用密封栓封口注液孔時(shí)，密封栓的頭部的錐形面以沿注液孔的錐形面接觸的狀態(tài)嵌合(參照專利文獻(xiàn)2的第0010段)。由于在上述注液孔的錐形面上未殘留電解液，因此在密封栓的頭部的錐形面與注液孔的錐形面之間，不會(huì)產(chǎn)生因上述電解質(zhì)析出而引起的間隙。
可是，在專利文獻(xiàn)2中，密封栓的上端周邊部的厚度變小相當(dāng)于密封栓的頭部為向下變窄的錐形狀的量，在沿著密封栓的上端周邊部與注液孔的上端周邊部的邊界焊接時(shí)，密封栓的上端周邊部的焊接變得不充分(參照專利文獻(xiàn)2的圖1(D))。
因此，密封栓的上端周邊部與注液孔的上端周邊部的焊接變得不充分，使得注液孔的密封性下降。若延長用激光的照射時(shí)間，則雖然提高密封栓的上端周邊部的熔化量，但導(dǎo)致焊接的熱量會(huì)傳遞到電池內(nèi)，有可能導(dǎo)致電極體的變形等。
另外，在電池的生產(chǎn)線(line)上，用零件供給器(parts feeder)對齊密封栓的上下方向，且在使密封栓整齊排列的狀態(tài)下供給至生產(chǎn)線。這時(shí)，在零件供給器中，將密封栓的頭部的下表面?zhèn)确胖迷趯?dǎo)軌(guide rail)上，將密封栓排列成適當(dāng)?shù)淖藙?，而在專利文獻(xiàn)2中，由于密封栓的頭部的整體為錐形狀，因此在放置于導(dǎo)軌上時(shí)密封栓呈傾斜姿勢。在該場合，有可能在生產(chǎn)線上產(chǎn)生密封栓的供給錯(cuò)誤(error)。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明的目的在于提供一種電解液很難殘留在注液孔上并可以將密封栓可靠地封口在注液孔上，而且可以可靠地焊接密封栓與注液孔的密封電池。
本發(fā)明作為對象的密封電池，如圖1所示，在從設(shè)置于電池盒6上的注液孔16向電池盒6內(nèi)注入電解液后，使密封栓17嵌合在注液孔16上并將密封栓17的上端周邊部焊接在注液孔16的上端周邊部上，從而封口注液孔16。在這里，定義電池盒6的外面?zhèn)葹樯希姵睾?的內(nèi)面?zhèn)葹橄隆?br> 本發(fā)明特征在于，如圖1及圖3所示，密封栓17具有焊接在注液孔16的上端周邊部上的頭部22和從該頭部22的下表面22c的中央向下延伸出的軸部23，密封栓17的頭部22的下表面22c大致垂直于密封栓17的上下方向，注液孔16具有嵌合密封栓17的頭部22的嵌合凹部26和嵌入密封栓17的軸部23的嵌入部27，注液孔16的嵌合凹部26的內(nèi)周面具有相對電池盒6的外表面即形成注液孔16的周邊的面大致在垂直方向上延伸的垂直內(nèi)表面部26a；與垂直內(nèi)表面部26a的下端連接并形成為向下變窄的錐形面狀的錐形內(nèi)表面部26b；以及與錐形內(nèi)表面部26b的下端連接并承受密封栓17的頭部22的下表面22c的承受面部26c，注液孔16的嵌合凹部26的承受面部26c構(gòu)成大致垂直于注液孔16的上下方向的面，密封栓17的頭部22的外周面具有上述下表面22c；與注液孔16的垂直內(nèi)表面部26a相對的垂直外表面部22a；以及與注液孔16的錐形內(nèi)表面部26b相對的向下變窄的錐形面狀的錐形外表面部22b。
密封栓17的頭部22或軸部23橫截面包括圓形或四邊形等形狀。與該密封栓17的形狀一致地設(shè)定注液孔16的嵌合凹部26或嵌入部27的形狀。上述密封栓17的錐形外表面部22b及上述注液孔16的錐形內(nèi)表面部26b包括向下變窄的圓錐形狀的情況或方錐形狀的情況等。
注液孔16的嵌合凹部26的承受面部26c的從嵌入部27側(cè)的內(nèi)邊緣到錐形內(nèi)表面部26b側(cè)的外邊緣的寬度尺寸L1越小，越能減少殘留在承受面部26c上的電解液的量，但是若上述寬度尺寸L1過小，則不能可靠地承受密封栓17的頭部22的下表面22c。從而，上述嵌合凹部26的承受面部26c的上述寬度尺寸L1最好設(shè)定在0.1～0.4mm的范圍內(nèi)。
在可靠焊接密封栓17的上端周邊部與注液孔16的上端周邊部方面，最好密封栓17和注液孔16的雙方適當(dāng)熔化，且成為適度的焊接深度，從一點(diǎn)考慮最好密封栓17的上端周邊部和注液孔16的上端周邊部的雙方是垂直的面，且該垂直面的上下尺寸較大。也就是，注液孔16的嵌合凹部26的垂直內(nèi)表面部26a的上下尺寸L2和密封栓17的頭部22的垂直外表面部22a的上下尺寸L3最好分別為0.1mm以上，更好是0.25mm以上。若注液孔16的垂直內(nèi)表面部26a的上下尺寸L2或密封檢17的垂直外表面部22a的上下尺寸L3的上限值過大，則由于不能形成注液孔16的錐形內(nèi)表面部26b或密封栓17的錐形外表面部22b等，因此按照電池盒6的厚度尺寸來決定。
若錐形內(nèi)表面部26b相對注液孔16的嵌合凹部26的承受面部26c的傾斜角度d1過小，則有可能在錐形內(nèi)表面部26b上殘留電解液。若上述錐形內(nèi)表面部26b的傾斜角度d1過大，則相對上述承受面部26c不能加大注液孔16的上端周邊的周向長度尺寸，導(dǎo)致在該部分焊接時(shí)的熱量集中在注液孔16的周邊而過度傳遞到電池盒內(nèi)，有可能導(dǎo)致電極體的變形等。因此，上述錐形內(nèi)表面部26b的傾斜角度d1最好在30～60°的范圍內(nèi)，更好是在40～50°的范圍內(nèi)。
從防止電解液向注液孔16與密封栓17之間的侵入等方面考慮，最好在注液孔16的嵌入部27上壓入密封栓17的軸部23。
本發(fā)明具有以下效果。
根據(jù)本發(fā)明，通過在注液孔16上設(shè)置錐形內(nèi)表面部26b，可加大注液孔16的上端面，并且可減小注液孔16的承受面部26c的面積。從而，在從注液孔16向電池盒6內(nèi)注入電解液時(shí)，可減少殘留在注液孔16的承受面部26c上的電解液的量，即使該殘留電解液的溶劑蒸發(fā)而析出電解質(zhì)，也可減少其量。也就是，可抑制由于上述電解質(zhì)的析出而在注液孔16的承受面部26c與密封栓17的頭部22的下表面22c之間產(chǎn)生間隙，并且可防止在密封栓17的上端周邊部與注液孔16的上端周邊部的焊接部產(chǎn)生針孔等。其結(jié)果，可靠得到電池的密封性。
而且，如上所述由于可加大注液孔16的上端面，所以在用激光等將密封栓17的上端周邊焊接在注液孔16的上端周邊上時(shí)，可以減少該焊接的熱量集中在狹窄的面積上。由此，可以防止焊接的熱量過渡傳遞到電池內(nèi)而導(dǎo)致電極體2的變形等。再有，在注液孔16的錐形內(nèi)表面部26b的形成部分上，由于電池盒6的上下方向的厚度變大，所以注液孔16的形成部分的電池盒6的強(qiáng)度變大該變大部分的量。從而，在將密封栓17嵌合在注液孔16上時(shí)，能夠可靠防止注液孔16的周邊部分的電池盒6撓曲。
由于密封栓17的頭部22的上端部和注液孔16的上端部分別為垂直，所以在用激光等焊接密封栓17的頭部22的上端部與注液孔16的上端部時(shí)，可以均勻焊接密封栓17的頭部22的上端部與注液孔16的上端部，能夠可靠焊接密封栓17與注液孔16。
而且，在電池的生產(chǎn)線上，在用零件供給器對齊密封栓的上下方向且在使密封栓整齊排列的狀態(tài)下供給至生產(chǎn)線上時(shí)，能夠以密封栓17的頭部22的下表面22c為基準(zhǔn)將密封栓17整齊排列成適當(dāng)?shù)淖藙?，可以將密封?7以適當(dāng)?shù)淖藙菘煽康叵蛏a(chǎn)線供給。


圖1是本發(fā)明的密封電池的縱剖主視圖。
圖2是密封電池的分解立體圖。
圖3是表示密封栓及注液孔的剖面的放大圖。
圖中1-電池罐；3-蓋；16-注液孔；17-密封栓；22-頭部；22a-垂直外表面部；22b-錐形外表面部；22c-下表面；23-軸部；23a-垂直面部；23b-引導(dǎo)面部；26-嵌合凹部；26a-垂直內(nèi)表面部；26b-錐形內(nèi)表面部；26c-承受面部；27-嵌入部。
具體實(shí)施例方式
如圖1及圖2所示，本發(fā)明的密封電池包括在上面具有左右橫寬的開口的有底方筒形狀的電池罐1；容納在電池罐1內(nèi)的電極體2及非水電解液；堵住電池罐1的開口上面進(jìn)行密封的左右橫寬的蓋3；以及配置在蓋3的內(nèi)側(cè)上的塑料(plastic)制的絕緣體5。電池罐1的左右寬度尺寸為29.0mm，上下高度尺寸為46.0mm，前后厚度尺寸為4.2mm。由電池罐1和蓋3形成電池盒6。
如圖1所示，電極體2在帶狀的正極與帶狀的負(fù)極之間插入帶狀的隔離板(separator)的狀態(tài)下卷繞成螺旋狀來制作。電極體2在卷繞狀態(tài)下呈圖2所示的扁平狀。正極在帶狀的正極集電體的表里兩面上形成有含有鈷酸鋰(lithium cobalt oxide)等正極活性物質(zhì)的正極活性物質(zhì)層，如圖1及圖2所示，從正極集電體引出薄板狀的正極集電引線(lead)10。
負(fù)極在帶狀的負(fù)極集電體的表里兩面上形成有含有石墨等負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極活性物質(zhì)層，從負(fù)極集電體引出薄板狀的負(fù)極集電引線11。隔離板由聚乙烯(polyethylene)樹脂等微多孔性薄膜(film)等構(gòu)成。非水電解液通過在混合碳酸乙烯酯(ethylene carbonate)和碳酸甲基乙基酯(ethyl methylcarbonate)的溶劑中溶解LiPF6來制作。
電池罐1是鋁(aluminum)合金等板材的深拉深成型品。蓋3是鋁合金等板材的沖壓(press)成型品，在電池罐1的開口周邊用激光等縫焊蓋3的外周邊緣。由此，形成電池盒6。如圖1所示，在蓋3的中央通過上側(cè)的絕緣密封件(packing)12及下側(cè)的絕緣板13呈貫通狀安裝負(fù)極端子15。在蓋3的左右方向的靠右端呈上下貫通狀形成有用于將電解液注入電池罐1內(nèi)的注液孔16。注液孔16用密封栓17堵住。也就是，使密封栓17嵌合在注液孔16上之后，用激光等將密封栓17的上端周邊部焊接在注液孔16的上端周邊部上。
在負(fù)極端子15的下端，在蓋3的內(nèi)面連接由左右橫寬的薄板構(gòu)成的引線體19。引線體19向注液孔16的相反側(cè)延伸，用上述絕緣板13與蓋3絕緣。在該引線體19的下面焊接負(fù)極集電引線11。正極集電引線10在蓋3的背面焊接在絕緣板13與注液孔16之間的空間(space)中。由此，正極集電引線10與蓋3及電池罐1導(dǎo)通，蓋3及電池罐1帶電為正極電位。在蓋3的左右方向的靠一端側(cè)(圖2的靠左端)形成有開裂通氣口(vent)20，開裂通氣口20在電池內(nèi)壓異常上升時(shí)開裂而釋放電池內(nèi)壓。
如圖3所示，密封栓17具有焊接在注液孔16的上端周邊部上的圓盤狀的頭部22；以及從該頭部22的下表面22c的中央向下延伸出的圓柱狀的軸部23。密封栓17的頭部22的下表面22c為垂直于密封栓17的軸心(上下方向)的水平面，且與密封栓17的上表面22d大致平行。頭部22的外徑尺寸比軸部23的外徑尺寸要大。頭部22的上下厚度尺寸為0.5mm。
注液孔16具有嵌合密封栓17的頭部22的圓柱面狀的嵌合凹部26；以及呈貫通狀壓入(嵌入)密封栓17的軸部23的圓柱面狀的嵌入部27。嵌合凹部26的內(nèi)周面具有相對蓋3的上表面3a在垂直方向延伸的垂直內(nèi)表面部26a；與垂直內(nèi)表面部26a的下端連接并形成為向下變窄的錐形面狀的錐形內(nèi)表面部26b；以及與錐形內(nèi)表面部26b的下端連接并承受密封栓17的頭部22的下表面22c的承受面部26c。上述蓋3的上表面3a是電池盒6的外表面并構(gòu)成形成注液孔16的周邊的面。
注液孔16的承受面部26c成為垂直于注液孔16的軸心(上下方向)的水平面。注液孔16的嵌合凹部26的垂直內(nèi)表面部26a的上下尺寸L2為0.3mm。蓋3的上下厚度尺寸為0.8mm，注液孔16的嵌入部27的上下尺寸為0.3mm。注液孔16的承受面部26c的從嵌入部27側(cè)的內(nèi)邊緣到錐形內(nèi)表面部26b側(cè)的外邊緣的寬度尺寸L1是0.3mm。
密封栓17的頭部22的外周面具有上述下表面22c；與注液孔16的垂直內(nèi)表面部26a相對的圓柱面狀的垂直外表面部22a；以及與垂直外表面部22a的下端連接并與注液孔16的錐形內(nèi)表面部26b相對的向下變窄的錐形面狀的錐形外表面部22b。在錐形外表面部22b的下端連接有上述下表面22c。
密封栓17的垂直外表面部22a的外徑尺寸比注液孔16的垂直內(nèi)表面部26a的內(nèi)徑尺寸稍小。在密封栓17的錐形外表面部22b與注液孔16的錐形內(nèi)表面部26b之間稍微留有間隙。密封栓17的垂直外表面部22a的上下尺寸L3為0.3mm。
錐形內(nèi)表面部26b相對注液孔16的承受面部26c的傾斜角度d1是45°。密封栓17的頭部22的錐形外表面部22b的傾斜角度設(shè)定為與注液孔16的錐形內(nèi)表面部26b的傾斜角度d1相等。密封栓17的錐形外表面部22b用C0.15～C0.25的C倒角加工形成。
密封栓17的軸部23的外周面具有相對蓋3的上面在垂直方向上形成的圓柱面狀的垂直面部23a；以及與垂直面部23a的下端連接并形成為向下變窄的錐形面狀的引導(dǎo)面部23b。在向注液孔16嵌合密封栓17時(shí)，引導(dǎo)面部23b向注液孔16的嵌入部27引導(dǎo)密封栓17的軸部23。在密封栓17的上面形成有圖1所示的環(huán)(ring)狀槽25。
注液孔16的嵌入部27的內(nèi)徑尺寸設(shè)定為與壓入前的密封栓17的軸部23的外形尺寸相等或稍小。在將密封栓17壓入到注液孔16時(shí)，如圖1所示，密封栓17的軸部23的下部向注液孔16的下側(cè)突出。
當(dāng)裝配電池時(shí)，如上所述，事先相對蓋3分別安裝負(fù)極端子15、絕緣密封件12、絕緣板13以及引線體19。然后，在將電極體2及絕緣體5容納在電池罐1內(nèi)之后，按照上述要領(lǐng)在引線體19上焊接負(fù)極集電引線11，在蓋3上焊接正極集電引線10。接著，在電池罐1的開口周邊縫焊蓋3之后，真空減壓電池罐1內(nèi)并從注液孔16注入非水電解液。
在結(jié)束上述注入后，在注液孔16中插入密封栓17，在注液孔16的嵌入部27壓入密封栓17的軸部23，接著通過沿著進(jìn)入到注液孔16的嵌合凹部26內(nèi)的密封栓17的頭部22的上端周邊用激光進(jìn)行縫焊，從而注液孔16以周密封栓17堵住的狀態(tài)被封口。
上述密封栓17設(shè)在電池盒6的任何一處都可以，也可以設(shè)在例如電池罐1的底面或側(cè)面。
權(quán)利要求
1.一種密封電池，在從設(shè)置于電池盒(case)上的注液孔向上述電池盒內(nèi)注入電解液后，使密封栓嵌合在上述注液孔上并將上述密封栓的上端周邊部焊接在上述注液孔的上端周邊部上，從而封口上述注液孔，其特征在于，上述密封栓具有焊接在上述注液孔的上端周邊部上的頭部和從該頭部的下表面的中央向下延伸出的軸部，上述密封栓的頭部的下表面垂直于上述密封栓的上下方向，上述注液孔具有嵌合上述密封栓的頭部的嵌合凹部和嵌入上述密封栓的軸部的嵌入部，上述嵌合凹部的內(nèi)周面具有相對上述電池盒的外表面即形成上述注液孔的周邊的面在垂直方向上延伸的垂直內(nèi)表面部；與上述垂直內(nèi)表面部的下端連接并形成為向下變窄的錐形(taper)面狀的錐形內(nèi)表面部；以及與上述錐形內(nèi)表面部的下端連接并承受上述密封栓的頭部的下表面的承受面部，上述承受面部為與上述注液孔的上下方向垂直的面，上述密封栓的頭部的外周面具有上述下表面；與上述注液孔的垂直內(nèi)表面部相對的垂直外表面部；以及與上述注液孔的錐形內(nèi)表面部面對的向下變窄的錐形面狀的錐形外表面部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封電池，其特征在于，上述注液孔的嵌合凹部的承受面部的從上述嵌入部側(cè)的內(nèi)邊緣到上述錐形內(nèi)表面部側(cè)的外邊緣的寬度尺寸在0.1～0.4mm的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的密封電池，其特征在于，上述注液孔的嵌合凹部的垂直內(nèi)表面部的上下尺寸和上述密封栓的頭部的垂直外表面部的上下尺寸分別是0.1mm以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的密封電池，其特征在于，上述錐形內(nèi)表面部相對上述注液孔的承受面部的傾斜角度在30～60°的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的密封電池，其特征在于，上述錐形內(nèi)表面部相對上述注液孔的承受面部的傾斜角度在30～60°的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的密封電池，其特征在于，上述密封栓的軸部壓入上述注液孔的嵌入部中。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的密封電池，其特征在于，上述密封栓的軸部壓入上述注液孔的嵌入部中。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的密封電池，其特征在于，上述密封栓的軸部壓入上述注液孔的嵌入部中。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電解液很難殘留在注液孔上并且可以可靠地焊接密封栓與注液孔的密封電池。在從注液孔向電池盒內(nèi)注入電解液后，將密封栓焊接在注液孔上而封口注液孔。密封栓具有頭部和從頭部的下表面向下延伸出的軸部。注液孔具有嵌合密封栓的頭部的嵌合凹部和壓入密封栓的軸部的嵌入部。注液孔的嵌合凹部具有垂直內(nèi)表面部；形成為向下變窄的錐形面狀的錐形內(nèi)表面部；以及承受密封栓的頭部的下表面的承受面部。密封栓的頭部具有下表面；與注液孔的垂直內(nèi)表面部相對的垂直外表面部；以及與注液孔的錐形內(nèi)表面部相對的向下變窄的錐形面狀的錐形外表面部。
文檔編號H01M2/36GK101083310SQ200710104810
公開日2007年12月5日 申請日期2007年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月30日
發(fā)明者山本真由美, 藤原義久, 杣友良樹 申請人:日立麥克賽爾株式會(huì)社