專利名稱：：電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種電池，特別是涉及一種能夠提高與電池電氣連接的保護(hù)電路的可靠性的電池。一般，在鋰離子電池中，為了防止電池的過充電和過放電，在電池的外部設(shè)置有用來控制電池電壓的保護(hù)電路。如圖1所示，在原來的鋰離子電池中，用引線板12進(jìn)行上述保護(hù)電路13和電池11的電連接，而考慮到與保護(hù)電路13的連接性，該引線板12采用鎳或表面鍍鎳的不銹鋼材料。另一方面，在像鋰離子電池這樣的充電時(shí)達(dá)到高電壓(3.5～5.5V)的電池中，不使用鐵、不銹鋼系列的材料來做外殼14，而是采用鋁或鋁合金。使用鐵等材料制作外殼14時(shí)，在以高電壓的狀態(tài)長期保存電池的情況下，不會(huì)發(fā)生像使用鋁等材料做外殼14那樣腐蝕外殼14的問題，但是，用鐵等做外殼14時(shí)，由于鐵的比重大，使重量能量密度小，而使用鋁等做外殼14，就能發(fā)揮因鋁等的比重小而導(dǎo)致重量能量密度大的優(yōu)點(diǎn)?？墒?，在固定連接上述由鎳等構(gòu)成的引線板12與由鋁等構(gòu)成的外殼14時(shí)，由于外殼14的導(dǎo)電性好，采用電阻熔接法不能固定連接，而采用超聲波熔接法，由于引線板不熔化也不能固定地連接。因此，原來都是采用激光熔接法來進(jìn)行引線板12與外殼14的固定連接。但是，當(dāng)用激光熔接法熔接電池和熔接了保護(hù)電路13的引線板12時(shí)，激光會(huì)使保護(hù)電路13帶電，從而降低了保護(hù)電路13的可靠性。因此，本發(fā)明的目的是提供一種能夠提高與電池電氣連接的保護(hù)電路的可靠性的電池。本發(fā)明的另外的目的是提供一種在用電阻熔接法熔接電流取出用引線板與連接用引線板的情況下能夠得到足夠大的熔接強(qiáng)度的電池。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種能夠抑制電流取出用引線板和電池外殼的熔接部發(fā)生裂紋或氣泡等的電池。按照包含下述的構(gòu)成要素的基本發(fā)明來實(shí)現(xiàn)上述的目的。·正極、·負(fù)極、·含浸了電解液的隔板、·由鋁或鋁合金構(gòu)成的有底筒狀外殼、·電流取出用引線板。電流取出用引線板固定連接在外殼的外面，同時(shí)，把電池的保護(hù)電路電氣連接的連接用引線板固定連接在電流取出用引線板上。由于如下所示的理由而能夠?qū)崿F(xiàn)上述的目的。如上所述，如果按照電流取出用引線板固定連接在外殼的外面，且固定連接該電流取出用引線板和電氣連接電池的保護(hù)電路的連接用引線板的構(gòu)成的話，也可以不直接熔接外殼和連接用引線板。因此，如果采用合適的材料用電阻熔接法進(jìn)行電流取出用引線板與連接用引線板的連接時(shí)，由于能夠用電阻熔接法來進(jìn)行熔接，所以能夠防止保護(hù)電路的帶電。結(jié)果，與用激光熔接法熔接連接用引線板的情況相比較，就能夠提高保護(hù)電路的可靠性。而且，在電氣連接保護(hù)電路和連接用引線板之前，如果把外殼與連接用引線板直接用激光熔接起來，就不必用電流取出用引線板，仍然能夠提高保護(hù)電路的可靠性。但是用這樣的方法，在把外殼與連接用引線板用激光熔接起來之后，直到在保護(hù)電路的熔接工序之前運(yùn)送電池時(shí)，由于連接用引線板從外殼中突出來，而會(huì)發(fā)生短路等新的問題，所以，這種方法不適宜于作為外殼與連接用引線板的固定連接方法。按照上述的基本發(fā)明，第2發(fā)明是電流取出用引線板由比鋁或鋁合金導(dǎo)電性更低的金屬板構(gòu)成。按照上述的基本發(fā)明，第3發(fā)明是電流取出用引線板的材料從鎳、鐵、和鎳合金或鐵合金構(gòu)成的材料組中選擇。如上述第2發(fā)明，如果使用比鋁或鋁合金導(dǎo)電性更低的金屬板(例如第3發(fā)明中所示的鎳、鐵、鎳合金或鐵合金)作為電流取出用引線板，在用電阻熔接法熔接電流取出用引線板和連接用引線板的情況下，就能夠得到足夠大的熔接強(qiáng)度。按照上述基本發(fā)明、上述第2發(fā)明或上述第3發(fā)明，第4發(fā)明的外殼和電流取出用引線板是用激光熔接法固定連接。按照上述的基本發(fā)明，第5發(fā)明是電流取出用引線板由鋁或鋁合金構(gòu)成并具有與外殼固定連接的第1層和與連接用引線板固定連接的第2層的包層板構(gòu)成。如上述第5發(fā)明，如果電流取出用引線板的第1層由與外殼材質(zhì)相同的鋁或鋁合金構(gòu)成的話，可以用超聲波熔接法來進(jìn)行外殼與電流取出用引線板的固定連接。這樣，在用超聲波熔接法熔接兩者的情況下，由熔接時(shí)的超聲波振動(dòng)使電流取出用引線板的第1層和外殼之間活性化，并且由于超聲波的摩擦熱引起熔接材料表面的塑性流動(dòng)等，結(jié)果，由于界面上原子結(jié)合或原子相互的混合使第1層與外殼固定連接起來。由于按這樣的機(jī)構(gòu)把兩者熔接起來，與用激光熔接法固定連接兩者的情況相比較，就能夠用小的發(fā)熱量把兩者熔接起來。因此，就能夠達(dá)到抑制在熔接部產(chǎn)生裂紋或氣泡等的弊病。另外，電流取出用引線板的固定連接不是在電池的狀態(tài)下來進(jìn)行，而是在把正負(fù)極及隔板構(gòu)成的電極體插入前的外殼上進(jìn)行，所以，超聲波的能量、振動(dòng)、壓力的惡劣影響就不會(huì)殃及到電池內(nèi)的電極體，從而提高了電池的可靠性。而且，電流取出用引線板和連接用引線板是在電池的狀態(tài)下熔接的，由于在這種情況下使用電阻熔接法，所以，在外殼內(nèi)發(fā)生裂紋或氣泡之類的惡劣影響不會(huì)殃及到電池。與激光熔接法相比，在超聲波熔接法中熔接條件、使用環(huán)境條件的限制都少，但是能夠抑制熔接強(qiáng)度的零散。另外，超聲波熔接裝置比激光熔接裝置的價(jià)格便宜，但是單位時(shí)間的產(chǎn)量高，所以就能夠降低電池的制造成本。按照上述第5發(fā)明，第6發(fā)明是用超聲波熔接法固定連接外殼和電流取出用引線板。按照上述第5發(fā)明，第7發(fā)明是把第1層的厚度限定于0.05～0.5mm。之所以取如上述第7發(fā)明的限定，是因?yàn)橛秒娮枞劢臃▉砣劢与娏魅〕鲇靡€板的第2層和連接用引線板時(shí)，一旦超出上述范圍，在熔接部有可能發(fā)生裂紋或龜裂。按照上述第5發(fā)明，第8發(fā)明是第2層由導(dǎo)電性比鋁或鋁合金低的金屬板構(gòu)成。按照上述第5發(fā)明，第9發(fā)明是第2層從由鎳、鍍鎳鐵、鍍鎳不銹鋼和鍍鎳銅材料構(gòu)成的組中選擇。如上述第8發(fā)明，如果電流取出用引線板的第2層由比鋁等的導(dǎo)電性更低的金屬板(例如第9發(fā)明中所示的鎳材料等)構(gòu)成的話，在用電阻熔接法熔接電流取出用引線板和連接用引線板的情況下，能夠得到足夠大的熔接強(qiáng)度。按照上述基本發(fā)明或第5發(fā)明，第10發(fā)明是正極材料從LiCoO2、LiNiO2、和LiFeO2構(gòu)成的組中選擇。按照上述基本發(fā)明或第5發(fā)明，第11發(fā)明是電解液的溶劑從碳酸亞乙酯、碳酸亞乙烯酯以及碳酸丙酯構(gòu)成的組中選擇至少一種，或是前述選定的溶劑和從碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、1，2-二甲氧基乙烷、1，2-二乙氧基乙烷以及乙氧基甲氧基乙烷構(gòu)成的組中選擇的至少一種低沸點(diǎn)溶劑的混合溶劑。按照上述基本發(fā)明或第5發(fā)明，第12發(fā)明是電解液的溶質(zhì)從由LiPF6、LiClO4和LiCF3SO2構(gòu)成的組中選擇。按照上述基本發(fā)明或第5發(fā)明，第13發(fā)明是負(fù)極材料從金屬鋰、能夠吸收放出鋰離子的合金和炭素材料構(gòu)成的組中選擇。附圖簡(jiǎn)要說明圖1是表示原來的電池中熔接連接用引線板工序的剖面圖。圖2是按照本發(fā)明的一例的電池的剖面圖。圖3是表示按照本發(fā)明的一例的電池中熔接連接用引線板工序的剖面圖。圖4是按照本發(fā)明的其他例的電池的半剖面圖。圖5是按照本發(fā)明其他例的電池中所用的電流取出用引線板的剖面圖。圖6是制作按照本發(fā)明的其他例的電池時(shí)的超聲波熔接工序的半剖面圖。圖7是表示按照本發(fā)明的其他例的電池中熔接連接用引線板工序的剖面圖。以下根據(jù)圖2和圖3來說明本發(fā)明的第1實(shí)施例。如圖2所示，第1實(shí)施例的方形鋰離子電池具有用鋁構(gòu)成的有底筒狀外殼1，在該外殼1內(nèi)插入有具有正極、負(fù)極和含浸了電解液的隔板的起電要素(未示出)。在用金屬封口蓋8封口的外殼1的開口的另一方，在外殼1的底部1a的外側(cè)，用激光熔接法熔接有由鎳構(gòu)成的電流取出用引線板2(厚0.15mm、寬5mm、長30mm)。這種結(jié)構(gòu)的電池的制作方法如下，首先，在把起電要素插入到外殼1內(nèi)之后，用金屬封口蓋8把外殼1的開口封住，然后，把電流取出用引線板2放在外殼1的底部1a的外側(cè)面上，接著用激光熔接裝置把電流取出用引線板2和外殼1用熔接起來，這時(shí)，在兩處進(jìn)行熔接，熔接條件如下熔接條件激光能量12J脈沖速度4mm/sec、10脈沖/sec在此，當(dāng)把連接用引線板連接到該電池上時(shí)，如圖3所示，把鎳制的熔接了保護(hù)電路9的連接用引線板5放在電流取出用引線板2上之后，把一對(duì)電阻熔接用電極棒6(僅示出了一個(gè))沿箭頭A方向降下來，接觸前述激光熔接的兩點(diǎn)間未被熔接的部分，使電流流過。這樣，一對(duì)電阻熔接用電極棒6就在接觸的兩處地方把電流取出用引線板2與連接用引線板5固定連接起來。另外，在上述的第1實(shí)施例中，把外殼1封口之后，用激光熔接電流取出用引線板2，當(dāng)然，也可以在外殼1封口之前，用激光熔接電流取出用引線板2。(實(shí)驗(yàn)1)在用激光把上述外殼和電流取出用引線板熔接之后，測(cè)定兩者之間的抗拉強(qiáng)度，其結(jié)果表示于表1。沿垂直方向彎曲電流取出用引線板，并進(jìn)行拉引來測(cè)定抗拉強(qiáng)度，取2件試驗(yàn)件，表1所示的抗拉強(qiáng)度的值是激光熔接的2點(diǎn)中的1個(gè)點(diǎn)的值。表1</tables>由上表可知，如果用激光熔接外殼和電流取出用引線板，能夠有足夠大的抗拉強(qiáng)度。(實(shí)驗(yàn)2)在用電阻熔接法熔接連接用引線板和電池(電流取出用引線板)的情況下，檢測(cè)保護(hù)電路的帶電率，其結(jié)果表示在下表2中。而且，為進(jìn)行比較，對(duì)用激光熔接法熔接連接用引線板和電池的情況，也檢測(cè)了保護(hù)電路的帶電率。表2</tables>兩種電池各100個(gè)試驗(yàn)件由上述表2可知，在用電阻熔接法熔接連接用引線板和電池的情況下，保護(hù)電路都不帶電，而在用激光熔接法熔接連接用引線板和電池的情況下，保護(hù)電路就存在帶電的情況。根據(jù)圖4～圖7來說明本發(fā)明的第2實(shí)施例。如圖4所示，第2實(shí)施例的鋰離子電池的上述電流取出用引線板2由2層的包層板(厚、寬、長與上述第1實(shí)施例相同)構(gòu)成，電流取出用引線板2與外殼1用超聲波熔接法進(jìn)行熔接，其他都和第1實(shí)施例的構(gòu)成一樣(在圖4中，省略了起電要素和金屬封蓋)。在此，如圖5所示，上述電流取出用引線板的具體結(jié)構(gòu)由熔接在外殼1側(cè)的第1層2a和在該層2a的另一面上形成的第2層2b構(gòu)成。上述第1層2a的厚度是0.05mm，考慮到第1層2a與外殼1的熔接性，該層由鋁制成，另一方而，上述第2層2b的厚度是0.10mm，考慮到第2層2b與連接用引線板的熔接性，該層由鎳制成。這種結(jié)構(gòu)的電池的制作方法如下，如圖6所示，把外殼1從開口部嵌套在柱狀的超聲波熔接砧3上，用超聲波熔接砧3的頂部支撐住外殼1；然后，把電流取出用引線板2放在外殼1的底部1a的外側(cè)面上，以便把鋁制的第1層2a定位在外殼1側(cè)；接著把超聲波筒4沿箭頭B方向降下來，壓住電流取出用引線板2，進(jìn)行電流取出用引線板2和外殼1的超聲波熔接。這樣，超聲波筒4就在與電流取出用引線板2的兩處把電流取出用引線板2和外殼1熔接起來。這時(shí)的熔接條件如下熔接機(jī)種和熔接條件熔接機(jī)種ブランソン公司制910M超聲波能量60J頻率20kHz幅度30μm施加壓力40PSI(1PSI＝0.07kgf/cm2)在此，當(dāng)把起電要素插入到外殼1內(nèi)，再用金屬封蓋封住外殼1的開口，電池就制成了。在此，如圖7所示，在把連接用引線板連接到該電池上時(shí)，把由鎳制成的與保護(hù)電路9電氣連接的連接用引線板5放到電流取出用引線板2的第2層2b上之后，把一對(duì)電阻熔接用電極棒6(僅示出了一個(gè))沿箭頭C方向降下來，接觸前述超聲波熔接的兩點(diǎn)間未被熔接的部分，使電流流過。這樣，一對(duì)電阻熔接用電極棒6就在接觸的兩處地方把電流取出用引線板2與連接用引線板5固定連接起來。另外，作為電流取出用引線板2的制造方法，是在把鋁板和鎳板重疊之后用熱壓的方法來制作的。(實(shí)驗(yàn)1)在前述實(shí)施例2中，在用超聲波把上述外殼和電流取出用引線板熔接之后，測(cè)定兩者之間的抗拉強(qiáng)度，其結(jié)果表示于表3。其熔接條件除使能量變化之外，與上述實(shí)施例1所示的條件一樣。沿垂直方向彎曲電流取出用引線板，并進(jìn)行拉引來測(cè)定抗拉強(qiáng)度，取2件試驗(yàn)件，表3所示的抗拉強(qiáng)度的值是超聲波熔接的2點(diǎn)中的1個(gè)點(diǎn)的值。表3由表3可知，如果用超聲波熔接外殼和電流取出用引線板，能夠有足夠大的抗拉強(qiáng)度。在超聲波能量小的情況下，抗拉強(qiáng)度稍微變小，在這種情況下，增大所施加的壓力就能夠提高抗拉強(qiáng)度。(試驗(yàn)2)在前述實(shí)施例2中，在把電流取出用引線板和連接用引線板電阻熔接之后，測(cè)定兩者之間的抗拉強(qiáng)度，其結(jié)果表示于表4。而且，作為連接用引線板是用寬3mm和寬5mm的兩種板料，取2件試驗(yàn)件，表3所示的抗拉強(qiáng)度的值是電阻熔接的2點(diǎn)中的1個(gè)點(diǎn)的值。表4由上述表4可知，如果用電阻熔接電流取出用引線板和連接用引線板的話，不管連接用引線板寬度的大小，都能夠有足夠大的抗拉強(qiáng)度。(實(shí)驗(yàn)3)在前述的實(shí)施例2中，把外殼和電流取出用引線板超聲波熔接起來，涂覆了電解液之后，保存規(guī)定的期間并測(cè)定出兩者間的抗拉強(qiáng)度。測(cè)定中使用7個(gè)試驗(yàn)件，在保存前測(cè)定其中3個(gè)試驗(yàn)件的強(qiáng)度，保存2日后測(cè)定2個(gè)試驗(yàn)件的強(qiáng)度，保存13日后測(cè)定2個(gè)試驗(yàn)件的強(qiáng)度，保存22日后測(cè)定1個(gè)試驗(yàn)件的強(qiáng)度。其結(jié)果表示于表5。熔接條件與上述實(shí)施例所示的條件一樣，沿垂直方向彎曲電流取出用引線板，并進(jìn)行拉引來測(cè)定抗拉強(qiáng)度，用超聲波熔接的2點(diǎn)中的1個(gè)點(diǎn)的值表示抗拉強(qiáng)度。把LiPF6作為溶質(zhì)按1摩爾/升的比例溶解在按40∶60(體積比)混合碳酸亞乙酯和碳酸二甲酯的混合溶劑作為電解液。(其他事項(xiàng))①在上述的兩個(gè)實(shí)施例中，雖然把電流取出用引線板固定連接到外殼的外底而上，但是該固定位置也可以是外殼的外面的任何地方。對(duì)于電流取出用引線板與連接用引線板的固定連接來說，不一定必須固定在外殼的外表面上，也可以把電流取出用引線板從外殼的表面上延伸出來，在離開外殼的位置上與連接用引線板固定連接起來。但是，使電流取出用引線板從外殼上延伸出來時(shí)，在電流取出用引線板固定連接后的電池裝配工序中，其延伸出來的部分會(huì)礙事，所以最好不要使前述電流取出用引線板延伸出外殼的表面之外。②用鋁或鋁-錳系的鋁合金作為電流取出用引線板的第1層的材料，另一方面，用鎳、鍍鎳鐵、鍍鎳不銹鋼、鍍鎳銅等作為電流取出用引線板的第1層的材料。③雖然把非水電解液二次電池作為本發(fā)明所適用的電池予以示例，但是，本發(fā)明并非限定于此，用鋁或鋁合金作為外殼的材料的電池也可以適用于本發(fā)明。④由保持正極、負(fù)極和電解液的隔板構(gòu)成的起電要素容納在電池外殼內(nèi)，以非水電解液二次電池為例，它們的材料如下正極材料LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiFeO2等；負(fù)極材料金屬鋰或能夠吸收放出鋰離子的合金和炭素材料；電解液的溶劑碳酸亞乙酯、碳酸亞乙烯酯以及碳酸丙酯之類的有機(jī)溶劑或它們與碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、1，2-二甲氧基乙烷、1，2-二乙氧基乙烷以及乙氧基甲氧基乙烷之類的低沸點(diǎn)溶劑的混合溶劑；電解液的溶質(zhì)LiPF6、LiC1O4、LiCF3SO2等。權(quán)利要求1.一種電池，包括·正極、·負(fù)極、·含浸了電解液的隔板、·由鋁或鋁合金構(gòu)成的有底筒狀外殼、·電流取出用引線板；電流取出用引線板固定連接在外殼的外面，同時(shí)，電池的保護(hù)電路電氣連接的連接用引線板被固定連接在電流取出用引線板上。2.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其特征在于電流取出用引線板由比鋁或鋁合金導(dǎo)電性更低的金屬板構(gòu)成。3.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其特征在于電流取出用引線板的材料從鎳、鐵、和鎳合金或鐵合金構(gòu)成的材料組中選擇。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、或3的電池，其特征在于外殼和電流取出用引線板是用激光熔接法固定連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其特征在于電流取出用引線板由鋁或鋁合金構(gòu)成并具有與外殼固定連接的第1層和與連接用引線板固定連接的第2層的包層板構(gòu)成。6.根據(jù)權(quán)利要求5的電池，其特征在于用超聲波熔接法固定連接外殼和電流取出用引板。7.根據(jù)權(quán)利要求5的電池，其特征在于第1層的厚度是0.05～0.5mm。8.根據(jù)權(quán)利要求5的電池，其特征在于第2層由導(dǎo)電性比鋁或鋁合金低的金屬板構(gòu)成。9.根據(jù)權(quán)利要求5的電池，其特征在于第2層從由鎳、鍍鎳鐵、鍍鎳不銹鋼和鍍鎳銅材料構(gòu)成的組中選擇。10.根據(jù)權(quán)利要求1或5的電池，其特征在于正極材料從LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2和LiFeO2構(gòu)成的組中選擇。11.根據(jù)權(quán)利要求1或5的電池，其特征在于電解液的溶劑從碳酸亞乙酯、碳酸亞乙烯酯以及碳酸丙酯構(gòu)成的組中選擇至少一種，或是前述選定的溶劑和從碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、1，2-二甲氧基乙烷、1，2-二乙氧基乙烷以及乙氧基甲氧基乙烷構(gòu)成的組中選擇的至少一種低沸點(diǎn)溶劑的混合溶劑。12.根據(jù)權(quán)利要求1或5的電池，其特征在于電解液的溶質(zhì)從由LiPF6、LiClO4和LiCF3SO2構(gòu)成的組中選擇。13.根據(jù)權(quán)利要求1或5的電池，其特征在于負(fù)極材料從金屬鋰、能夠吸收放出鋰離子的合金和炭素材料構(gòu)成的組中選擇。全文摘要本發(fā)明的電池有鋁或鋁合金構(gòu)成的有底筒狀外殼和電流取出用引線板。電流取出用引線板固定連接在外殼外面，同時(shí)，電池的保護(hù)電路電氣連接的連接用引線板固定連接在電流取出用引線板上。這樣如果按照電流取出用引線板固定連接在外殼的外面，固定連接電流取出用引線板和電氣連接電池保護(hù)電路的連接用引線板的構(gòu)成，也可不直接熔接外殼和連接用引線板。因此進(jìn)行連接用引線板的連接時(shí)，由于可采用電阻熔接法熔接，所以能防止保護(hù)電路帶電。文檔編號(hào)H01M2/20GK1166062SQ97110299公開日1997年11月26日申請(qǐng)日期1997年3月27日優(yōu)先權(quán)日1996年3月27日發(fā)明者森下拓磨,森脅和郎,高橋昌利,中谷謙助申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社