适合于细长形产品的密封电池制造技术

密封电池具有外壳开口，利用激光焊接到外壳的密封板来密封外壳开口。密封板具有形成在密封板外表面的周边附近的凹降，从而在密封板的周边处的密封板表面高于中心位置。当密封板激光焊接到外壳的边缘时，凹降的存在表明没有从焊接部件到密封板中心的直接热传导路径，这降低了热量从焊接部件的散失。结果，降低了焊接部件处产生的热应力，这表明甚至当使用低功率激光束时，也能抑制焊接接点处的裂缝形成。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请基于日本申请No.11-71865，其内容在此引用作为参考。本专利技术涉及密封电池，密封电池通过将封闭盖激光焊接在电池外壳上来密封。本专利技术尤其涉及长方形密封电池。近年来，密封电池已广泛用于便携式电子设备如移动电话、视听设备和计算机的电源。典型密封电池包括如镍-氢蓄电池和镍镉蓄电池的碱性电池以及锂离子电池。广泛使用圆柱形和长方形密封电池，长方形电池由于在便携式设备中使用时具有优良的节省空间的潜力而引起特别关注。密封电池的结构如下。首先进行金属板深冲压处理形成带有密封底壳的圆柱形外壳，由正极和负极组成的发电元件放置在外壳内，封闭盖安装在外壳的开口上。然后气密密封封闭盖和外壳的边缘，以防止电解质或气体的泄漏。尽管目前趋于使用铝合金例如将锰加入到铝中所产生的合金，以便降低电池的重量，但仍经常使用镀镍钢或不锈钢来制备外壳。常利用机械捻缝以形成密封。由于该技术难以密封长方形密封电池，这种电池常利用激光焊接来密封。将激光束在封闭盖的边缘和外壳的开口边缘周围扫描以进行激光焊接。电池的可靠性和寿命极大地受该焊接密封效果好坏的影响。当利用激光焊接密封电池时，希望抑制激光束在焊接部件处的能量。这是因为封闭盖通常经垫圈与电极端的一个相连接，如果限制激光束的能量，垫圈在激光焊接过程期间不太可能受到损坏。使用低能量的激光也使得制造过程的能量效率高。当使用同一额定功率的激光源时，在焊接部件处设定成低功率激光可提高扫描速度。同时，用于形成电池的焊接密封的焊接装置通常只包括一个激光源，激光源利用光纤维分裂成几束，以便能同时焊接多个电池。如果降低激光设定功率，可同时焊接更多个电池而不用改变激光源的输出，从而提高制造过程的效率。然而，当降低用于密封电池的设定激光功率时，问题在于裂缝会沿激光焊接线出现。电池部件易于被激光熔化，形成金属的熔化坑。当这些坑冷却时，周围金属处产生的热应力拉伸这些坑。当激光束的功率较低时，熔化坑的温度突然下降，这导致大的热应力。当电池外壳和封闭盖由铝合金片构成时，焊接部件上特别容易出现裂缝。这是因为铝合金的抗拉强度比铁或不锈钢的要低，并且因为铝的导热率高，这意味着熔化部件快速冷却。就一个例子而言，日本公开专利申请No.S61-3664教导了一种制备封闭盖的技术，封闭盖131具有卷起外缘132，卷起外缘132激光焊接到外壳10的开口边缘上(参见图8)。在该技术中，不存在热量从熔化坑流向封闭盖中心的线性路径，这降低了热量从熔化坑的扩散，从而降低了焊接部件处发生的热应力。然而，当卷起封闭盖的外缘时，电池上表面的宽度(等于图8的水平面长度)增加到两倍于卷起外缘132的宽度，卷起外缘132的宽度是图8中W2所示的封闭盖131的厚度的二倍。当整个电池的宽度是大约几毫米时，然而，例如在细长方形密封电池中难以使用该技术。本专利技术的目的是提供通过抑制用于形成焊接密封的激光束的入射功率，并同时防止裂缝形成来简化细长方形电池制备的技术。本专利技术通过在激光焊接到密封电池的外壳开口的密封板外表面中形成凹降来实现上述目的。凹降指密封板外表面在周边处高于中心位置。当密封板的周边激光焊接到开口边缘时，密封板的凹降切断从焊接部件到密封板中心的热线性传导路径，从而抑制热量从焊接部件的扩散。这降低了焊接部件处所产生的热应力，并意味着裂缝少，甚至当降低激光束功率时。在密封板的外表面形成凹降的一种方法是在用于形成密封板的材料表面上形成沟槽。另一种方法是施加压力给除形成密封板的材料周边部件以外的部位。通过例如锻造法可容易形成密封板。凹降可在非常接近外缘的密封板中形成。这表明可使该密封板窄于密封板外缘卷起的情况，如图8所示。结果，本专利技术提供比传统电池要窄的细长方形密封电池，但不出现焊接密封裂缝。当外壳和密封板由铝合金组成时，裂缝是个特殊问题。这表明对于由该材料形成的电池通过本专利技术抑制裂缝特别显著。结合说明本专利技术的特定实施例的附图，通过如下描述，本专利技术的这些和其它目的、优点和特征将更清楚。在附图中附图说明图1是表示本专利技术第一实施例的长方形密封电池的透视图；图2A和2B分别表示沿图1的线A-A′和B-B′的电池截面图；图3A-3D表示制备用于本专利技术的第一实施例的密封板的工艺；图4A表示利用密封板密封的外壳，凹降形成在密封板上，而图4B表示利用没有凹降的密封板密封的外壳；图5是表示本专利技术的第二实施例的长方形密封电池的透视图；图6A和6B分别表示沿图6的线A-A′和B-B′的电池截面图；图7A-7C表示制备用于本专利技术的第二实施例的密封板的工艺；和图8表示比较例的长方形密封电池的截面图。第一实施例电池结构图1是表示本专利技术第一实施例的长方形密封电池的透视图。图2A和2B分别表示沿图1的线A-A′和B-B′的电池截面图。该长方形密封电池是锂离子电池，其构成在用封闭结构30密封外壳10的开口之前，将发电元件插入带有密封底壳的长方形外壳10中，发电元件包括已被电解质浸渍过的螺旋卷绕电极(下文称为电极结构20)。由Al-Mn型合金板形成带有密封底壳呈矩形柱状的外壳10。Al-Mn型合金的主要金属是铝，可使电池变轻，而加入锰可使外壳的抗拉强度高于只使用铝的情况。如图1所示，封闭结构30具有穿过密封板31的负极端32，密封板31加工成适合外壳10的开口，垫圈33隔开密封板31和负极端32。密封板31由与外壳10相同的Al-Mn合金板构成并与外壳10的开口成相同矩形。在密封板31的外表面的边缘周围形成沟槽311。预定宽度的外缘(下文称为“平台”)310位于该沟槽311的外侧，该平台310激光焊接到外壳10的开口边缘11，从而密封电池。该沟槽311内的侧表面中更靠近电池外侧的表面此后称为凹降312。为使电池的内部体积最大，应使外壳10和密封板31在可保持适当强度的范围内尽可能薄。通常外壳10的厚度设在约0.5mm，而密封板31的厚度通常设定为约0.8mm。使密封板31略比外壳10厚，以便防止当负极端32固定到密封板31时密封板31变形。负极端32由平板形状的端部320和圆柱形套管321组成。端部320呈空心状，橡胶元件322装入在端部320的空心空间内，以形成安全阀。通孔313位于密封板31的中心，负极端32的套管321插入通孔313。凹槽314形成在密封板31外表面中的该通孔313周围，以容纳负极端32的端部320。当如上所述的电池较窄时，负极端32的端部320的宽度几乎与密封板31的宽度相同。这表明凹槽314非常靠近通孔313的两侧上的沟槽311，或如图2A所示，凹槽314和沟槽311组合成单个凹部。由突起34a和基座34b组成的集电体板34与负极端32的套管321连接，突起34a朝电池内部突起。该负极端32和集电体板34通过垫圈33与密封板31绝缘，并通过对套管321的端部砸边固定到密封板31。通过螺旋卷绕其间有隔板的层叠的负极板和正极板来形成电极结构20。然后侧着放置所得的圆柱体并压扁以得到圆形横截面的圆柱体。通过将层状碳(粉末石墨)涂覆在板状芯上制备出负极板，并经引线板把负极与集电体板34的突起34a电连接。另一方面，通过将正极混合物涂覆在板状芯上制备出正极板，正极混合物由(a)作为正极活性材料的包括锂的复合氧化物(如锂钴氧化物)和(b)导电剂(如乙炔黑)组成。正本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种密封板，该密封板激光焊接到电池的外壳开口，以密封电池，其特征在于： 密封板具有形成在表面内的凹降，当密封板激光焊接到外壳上时该表面成为外表面， 凹降位于外表面的周边附近，使得周边处的外表面高于靠近密封板中心处的位置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：宫崎德之，山内康弘，
申请(专利权)人：三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]