电池及其制造方法技术

一种电池(1)，在电池壳体(2)内收纳有电极体(9)，电池壳体(2)具有：具有开口部(3k)的有底筒状的壳体主体(3)；和插入到开口部(3k)内将其封口的板状的盖构件(4)，其是利用从盖构件(4)的厚度方向(TH)外侧照射的能量束(LS)，将开口部(3k)与盖周缘部(4f)气密地焊接而成。在特定部位(11)中，以壳体主体(3)的开口部(3k)的内周面(3ia)和盖构件(4)的盖周缘部(4f)的周缘面(4ua)相互密着了的状态被焊接，特定部位中的焊道(10a)的形状呈下述形态：在其周向(SH)截面中，呈中心角θ＝160～200度的扇形，扇形的中心(10ac)位于内周面(3ia)和周缘面(4ua)上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池及其制造方法
本专利技术涉及电池及其制造方法，特别涉及将构成电池壳体的壳体主体与盖构件进行焊接而成的电池及其制造方法。
技术介绍
锂离子二次电池等的电池，被用于混合动力汽车、插电式混合动力汽车、电动汽车等的车辆、笔记本电脑等家庭用电气设备、冲击钻等的工业设备等各方面。作为这样的电池形态，例如已知在金属壳体内收纳有电极体的电池，具体而言，已知通过激光焊接将有底方筒状的壳体主体和插入到其开口部中的盖构件密封(封止)的方形电池(参照专利文献1的各图)。在先技术文献专利文献专利文献1:特开2001-155698号公报
技术实现思路
但是，这样地将壳体主体与盖构件进行激光焊接时，在焊接中熔融的金属凝固而成的焊道(焊缝)内，有时残留封闭气孔(void)。封闭气孔残留于焊道内时，在电池壳体的内压上升时等对电池壳体施加了应力的情况下，该封闭气孔成为裂纹的起点，以连接壳体主体和盖构件的间隙和封闭气孔的方式形成裂纹，进而裂纹通过封闭气孔而扩展等，封闭气孔容易成为焊道内的薄弱点。另外，可以认为，封闭气孔(气孔)是构成壳体主体、盖构件的金属(铝等)内所含有的氢、和焊接时卷入的空气或者保护气体中所含有的水分伴随激光照射在高温下解离而产生的氢等，在熔融的金属内逐渐聚集而形成的。即，在熔融的金属中的氢的溶解度，比在固体的金属中的溶解度大幅度低，因此金属熔化时，不能在金属中保持氢，容易形成为气泡。另外，可以认为，在熔融金属内成为微气泡而含有的氢等，在焊道被冷却、慢慢固化时，转移至还熔融着的部分中，最终聚集在最后固化的部位附近而成为封闭气孔，从而出现在焊道内。本专利技术是鉴于该问题而完成的，提供一种电池及其制造方法，所述电池是对于电池壳体，在壳体主体的开口部内插入盖构件，并采用能量束将它们遍及盖构件的四周地气密地焊接的电池，所述电池形成有难以含有封闭气孔并具有良好的焊接强度的焊道。本专利技术的一方式为一种电池，在金属制的电池壳体内收纳有电极体，上述电池壳体，具有：具有开口部的有底筒状的壳体主体；和插入到上述开口部内将上述开口部封口的板状的盖构件，其是利用从上述盖构件的厚度方向外侧照射的能量束，遍及上述盖构件的四周地将上述壳体主体的上述开口部和上述盖构件的周缘的盖周缘部气密地焊接而成，在构成上述盖构件的周向的至少一部分的特定部位中，以上述壳体主体的上述开口部之中沿着上述厚度方向的内周面、与上述盖构件的上述盖周缘部之中沿着上述厚度方向的周缘面相互密着了的状态被焊接，上述特定部位中的焊道的形状呈下述形态：在上述焊道的与上述周向正交的截面中，呈中心角为160～200度的扇形，上述扇形的中心位于上述内周面和上述周缘面上。在上述电池中，在特定部位中，焊道的截面形状呈下述形态：呈中心角θ＝160～200度、即大致半圆形的扇形，而且，其中心(扇形的主要部分)位于在未熔融时相互密着的内周面和周缘面上。因此，在焊接中，可以如以下那样考虑。即，当使能量束相对地移动，进行壳体主体与盖构件的焊接时，由于受热，在壳体主体的开口部及盖构件的周缘部之中，尚未被焊接的部分也有热传递而温度上升。因此，可以认为，通过能量束照射所形成的熔融的焊道被冷却而慢慢固化时，从熔融的焊道向壳体主体或者盖构件的热传导所致的热转移比较少，从熔融的焊道的表面向与其接触的空气、保护气体的热传导或者红外线热放射所致的热扩散变多。而且，焊道(熔融金属)截面成为大致半圆形状的扇形。因此，焊道从其外表面侧开始大致均匀地被冷却，从截面圆弧状的外表面向扇形的中心进行固化。与此同时，熔融金属中所含有的氢等的微气泡也向扇形的中心移动。于是，最后微气泡聚集在扇形的中心附近。然而，在上述的电池中，扇形的中心位于壳体主体的开口部的内周面和盖构件的盖周缘部的周缘面上。该壳体主体的开口部的内周面与盖构件的盖周缘部的周缘面尽管密着，但是两者间形成一点点厚度的板状的空间并与电池壳体的内部空间相连。因此，微气泡所含有的氢等，放出至该板状的空间及连通该空间的电池壳体的内部空间。由此，在扇形的焊道内难以形成由氢等所致的封闭气孔。另外，即使微气泡所含有的氢等向板状的空间的放出不充分，也成为焊道形成的扇形的中心位于内周面及周缘面上的形态，因此在微气孔聚集在中心附近形成大的气孔的阶段，该气孔成为与前述的板状的空间连通的形态。即，微气孔聚集所形成的大的气孔，连通到板状的空间，另外，通过其而成为连通到电池壳体内的开放气孔。该开放气孔，与在焊道内所形成的前述的封闭气孔不同，难以成为裂纹的起点。可得到下述效果：具有这样的开放气孔的焊道，在容易成为裂纹起点的板状的空间的顶端，形成由开放气孔所致的大致圆的缺口，在施加了使密着的内周面与周缘面之间分离开那样的应力时，分散应力，防止从板状的空间的顶端部分发生裂纹。也就是说，由于开放气孔，相反地变得难以产生裂纹。这样，该电池能够成为在特定部位中难以在焊道内含有容易成为裂纹的起点等的封闭气孔，并具有良好的焊接强度的电池。再者，作为焊接中使用的能量束，除了激光束以外，还可举出电子束。作为激光束，可使用光纤激光器等的CW激光、YAG激光器等的脉冲激光。再者，考虑到熔深的周向的均匀性等，优选使用光纤激光器等的CW激光。进而，上述的电池，在上述特定部位中，上述焊道呈以下形态：比上述壳体主体的外侧面向外侧突出，并且，比上述盖构件的外侧面向外侧突出。在该电池中，在特定部位中，焊道成为以下形态：成为前述的扇形，而且，比壳体主体的外侧面向外侧突出，且比盖构件的外侧面向外侧突出。因此，在施加了使密着的内周面与周缘面间分离开那样的应力时，在焊道中容易进一步分散应力，焊接强度良好。上述的任一项所述的电池，优选为下述电池：上述电池壳体呈长方体形状，上述壳体主体为具有矩形形状的上述开口部的有底方筒状，所述开口部由一对开口长边部、一对开口短边部、以及将上述开口长边部与上述开口短边部之间分别连接并弧状地弯曲的4个开口R部构成，上述盖构件为具有上述盖周缘部的矩形板状，所述盖周缘部由与一对上述开口长边部分别相对的一对盖长边部、与一对上述开口短边部分别相对的一对盖短边部以及与4个所述开口R部分别相对的4个盖R部构成，上述特定部位是上述盖构件的周向之中一对上述盖长边部所处的部位。上述的电池为所谓的方形电池，将盖构件的周向之中一对盖长边部所处的部位作为特定部位。即，成为如下的电池：关于占方形电池的开口部的大半的一对开口长边部与盖构件之中一对盖长边部的焊接部位，具有良好的焊接强度。另外，另一方式为一种电池的制造方法，所述电池在金属制的电池壳体内收纳有电极体，上述电池壳体具有：具有开口部的有底筒状的壳体主体；和插入上述开口部内将上述开口部封口的板状的盖构件，其是利用从上述盖构件的厚度方向外侧照射的能量束，遍及上述盖构件的四周地将上述壳体主体的上述开口部与上述盖构件周缘的盖周缘部气密地焊接而成，该制造方法具有以下工序：插入工序，该工序向上述壳体主体的上述开口部内插入上述盖构件；和焊接工序，该工序从上述盖构件的厚度方向外侧照射能量束，将上述壳体主体的上述开口部与上述盖构件周缘的盖周缘部气密地焊接，上述焊接工序，在形成上述盖构件的周向的至少一部分的特定部位中，使上述壳体主体的上述开口部之中沿着上述厚度方向的内周面、与上述盖构件的上述盖周缘部之中沿着上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池，在金属制的电池壳体内收纳有电极体，所述电池壳体，具有：具有开口部的有底筒状的壳体主体；和插入到所述开口部内将所述开口部封口的板状的盖构件，其是利用从所述盖构件的厚度方向外侧照射的能量束，遍及所述盖构件的四周地将所述壳体主体的所述开口部和所述盖构件的周缘的盖周缘部气密地焊接而成，在构成所述盖构件的周向的至少一部分的特定部位中，以所述壳体主体的所述开口部之中沿着所述厚度方向的内周面、与所述盖构件的所述盖周缘部之中沿着所述厚度方向的周缘面相互密着了的状态被焊接，所述特定部位中的焊道的形状呈下述形态：在所述焊道的所述周向截面中，呈中心角为160～200度的扇形，所述扇形的中心位于所述内周面和所述周缘面上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.27 JP 2012-1443771.一种电池，在金属制的电池壳体内收纳有电极体，所述电池壳体，具有：具有开口部的有底筒状的壳体主体；和插入到所述开口部内将所述开口部封口的板状的盖构件，其是利用从所述盖构件的厚度方向外侧照射的能量束，遍及所述盖构件的四周地将所述壳体主体的所述开口部和所述盖构件的周缘的盖周缘部气密地焊接而成，在构成所述盖构件的周向的至少一部分的特定部位中，以所述壳体主体的所述开口部之中沿着所述厚度方向的内周面、与所述盖构件的所述盖周缘部之中沿着所述厚度方向的周缘面相互密着了的状态被焊接，所述特定部位中的焊道的形状呈下述形态：在所述焊道的与所述周向正交的截面中，呈中心角为160～200度的扇形，所述扇形的中心位于所述内周面和所述周缘面上，在所述特定部位中，所述焊道呈下述形态：比所述壳体主体的外侧面向外侧突出，并且，比所述盖构件的外侧面向外侧突出。2.根据权利要求1所述的电池，所述电池壳体呈长方体形状，所述壳体主体为具有矩形形状的所述开口部的有底方筒状，所述开口部由一对开口长边部、一对开口短边部、以及将所述开口长边部与所述开口短边部之间分别连接并弧状地弯曲的4个开口R部构成，所述盖构件为具有所述盖周缘部的矩形板状，所述盖周缘部由与一对所述开口长边部分别相对的一对盖长边部、与一对所述开口短边部分别相对的一对盖短边部、以及与4个所述开口R部分别相对的4个盖R部构成，所述特定部位是所述盖构件的周向之中一对所述盖长边部所处的部位。3.一种电池的制造方法，所述电池在金属制的电池壳体内收纳有电极体，所述电池壳体，具有：具有开口部的有底筒状的壳体主体；和插入到所述开口部内将所述开口部封口的...

【专利技术属性】
技术研发人员：原山贵司，成濑洋一，铃木哲，中山博之，冈田敏也，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP